JP2016535432A - 支持エレメントを有するサセプタ - Google Patents

Abstract

本発明は、主に、エピタキシャル成長用のリアクタのためのサセプタに関するものであり、第１の面及び第２の面を有する円板形状のボディ（９０）であって、第１の面は、エピタキシャル成長される基板（２０００）を受け入れるように構成される少なくとも１つのゾーン（９９）を備える、円板形状のボディ（９０）と、ゾーンに配置される基板（２０００）のための少なくとも１つの支持エレメント（９１＋９７）と、を備え、支持エレメント（９１＋９７）は、円板（９１）に対して上昇されるエッジ（９７）を有する円板（９１）を備え、ゾーン（９９）は、ボディ（９０）の凹部（９９）の底部又はボディ（９０）の凸部の上部であり、円板形状のボディ（９０）は、少なくとも凹部（９９）又は凸部で中空ではない。【選択図】図３

Description

本発明は、主として、“エピタキシャル成長”を受ける基板を受け入れるための少なくとも１つの支持エレメントを有するサセプタに関する。

エピタキシャル成長及びこれを得るためのリアクタは数十年前から知られており、それらは、“ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）”として知られる技術に基づいている。

それらが用いられる技術分野は、電子部品の製造のものであり、この用途についての処理及びリアクタは、特有のものであり、これは、非常に高い品質の堆積層が要求され、品質要求は上昇し続けている。

ある型のエピタキシャルリアクタは、反応チャンバに挿入され、かつエピタキシャル成長される１以上の基板を支持する“サセプタ”を用い（図１１Ａの参照番号１０及び１０００参照）、知られているように、基板は、完全に円形状又は“平坦である”場合が多い（図１１Ｂの基板１０００参照）。

本発明は、実際には、特に、炭化ケイ素の高温（１５５０−１７５０°Ｃ）エピタキシャル成長のためのこのようなサセプタに関する。

典型的には、ホットウォール型反応チャンバを有するリアクタは、炭化ケイ素の高温エピタキシャル成長のために用い、チャンバ及びサセプタの加熱は、一般的に、電磁誘導又は抵抗によって得られる。

ほとんどの従来技術（図１）は、１２５０℃までの処理温度でのシリコンのエピタキシャル成長及び対応するリアクタに関連し、実際には、むしろ最近では、炭化ケイ素の電子部品で、より広く用いられるようになっている。

たびたび、炭化ケイ素の高温エピタキシャル成長のためのエピタキシャルリアクタでは、サセプタは、全体的にグラファイトからなり、炭化ケイ素の薄い層の堆積により全体的に被覆され（図１Ａでは、破線は、外側の炭化ケイ素と内側グラファイトとの境界を示す）、更に、サセプタは、処理される基板が手動で挿入され、処理後の基板が手動で抽出される１以上の凹部を備え（凹部に挿入される基板１０００を有する図１の単一の凹部参照）、最後に、サセプタは、処理される基板を有する反応チャンバに搬送され、処理後の基板を有する反応チャンバから搬出される。

近年、このような解決手段は、成長後の基板品質及び製造プロセスの品質及び速度についての増々厳しい要求も考慮すると、もはや満足されていないと出願人は理解している。

支持、加熱（より一般的には処理）及び基板のハンドリング（手動又は自動ハンドリング）についてより大きな柔軟性が望まれている。

更に、例えば、ダウンタイムを低減することによる、リアクタの生産性の増加が望まれ、理想的に、リアクタの処理時間全体は、基板上のエピタキシャル層の堆積に専念されるべきである。

最後に、リアクタ及びその部品、特に、サセプタ、のメンテナンスを低減及び／又は簡素化することが望まれている。

よって、出願人は、既知の解決手段を改善することを目的としている。

このような目的は、本開示の全体部分を形成する添付の特許請求の範囲で説明される技術的特徴を有するサセプタによって実質的に実現される。

本発明に内在する概念は、サセプタの円形形状のボディと組み合わせられる上昇したエッジを有する少なくとも１つの基板支持エレメントを用いるものであり、上昇したエッジは、支持エレメント、及び支持された基板をハンドリングするために用いられるように構成される。このような支持エレメントは、フレームと結合されてもよく、この場合、フレームは、また、上昇したエッジとしても機能する。

このような解決手段は、エピタキシャル成長リアクタで主に用いられることが想定され、実際には、これは、本発明によって請求される別の態様である。

本発明によって請求される別の態様は、基板を支持及び加熱するためのサセプタが設けられたエピタキシャル成長用のリアクタの反応チャンバ内の基板をハンドリングする方法である。このような方法によれば、サセプタは、チャンバ内に恒久的に残され、成長前に、基板支持エレメント又は基板支持エレメントとフレームとの結合体は、チャンバ内に搬送され、成長時に、このようなエレメント又はこのような結合体は、チャンバ内に残され、成長後、このようなエレメント又はこのような結合体は、チャンバから搬出される。

本発明は、添付の図面と共に考慮される以下の詳細な説明からより明らかとなるであろう。
図１は、その凹部に挿入された基板を有する従来技術に係るサセプタの円板形状のボディの簡素化した断面図及び部分平面図を示す。 図２は、本発明に適合されるサセプタの円板形状のボディの第１の例の概略（断面）図を示す−この図は、明らかに寸法通りではない。 図３は、本発明に適合されるサセプタの円板形状のボディの第２の例の図形（断面）図を示す−この図は、明らかに寸法通りではない。 図４は、フレームと結合され、サセプタボディと組み合わせて用いられる本発明に係る基板支持エレメントの第１の例の簡素化した断面図を示す。 図５は、フレームと結合され、サセプタボディと組み合わせて用いられる本発明に係る基板支持エレメントの第２の例の簡素化した断面図を示す。 図６は、フレームと結合され、サセプタボディと組み合わせて用いられる本発明に係る基板支持エレメントの第３の例の簡素化した断面図を示す。 図７は、フレームと結合され、サセプタボディと組み合わせて用いられる本発明に係る基板支持エレメントの第４の例の簡素化した断面図を示す。 図８は、フレームと結合され、サセプタボディと組み合わせて用いられる本発明に係る基板支持エレメントの第５の例の簡素化した断面図を示す。 図９は、支持エレメント及びサセプタボディ（サセプタボディが簡素化されて部分的に示される）と組み合わせて用いられるフレームの、本発明に係る、結合体の一例の簡素化した断面図及び部分平面図を示す。 図１０は、本発明に係る、サセプタボディと基板支持エレメントの第１の組み合わせの簡素化した部分断面図を示す。 図１１は、本発明に係る、サセプタボディと基板支持エレメントの第２の組み合わせの簡素化した部分断面図を示す。 図１２は、本発明に係る、サセプタボディと基板支持エレメントの第３の組み合わせの簡素化した部分断面図を示す。 図１３は、本発明に係る、サセプタボディと基板支持エレメントの第４の組み合わせの簡素化した部分断面図を示す。 図１４は、本発明に係る、サセプタボディと基板支持エレメントの第５の組み合わせの簡素化した部分断面図を示す。 図１５は、本発明に係る、サセプタボディと基板支持エレメントの第６の組み合わせの簡素化した部分断面図を示す。 図１６は、支持エレメント及びサセプタボディ（サセプタボディが簡素化されて部分的に示される）と組み合わせて用いられるフレームの、本発明に係る、結合体の別の例の簡素化した断面図及び部分平面図を示す−図９の例の変形例である。 図１７は、図７の基板支持エレメントの変形例の簡素化した断面図及び平面図を示す。 図１８は、図７の基板支持エレメントの変形例の簡素化した断面図及び平面図を示す。

このような説明及び図面は、単に例示のために提供され、よって、非限定的なものである。

注目されるのは、このような説明は、各種の革新的な概念（及びそれらを実施するための手法）を考慮することであり、それらは、互いに独立であるが、互いに組み合わせられて有利となりうることである。

容易に明らかなように、その主に有利な態様が添付の特許請求の範囲で規定される本発明は、各種の手法で実施されうる。

図２及び図３は、概略的なものであり、特に、サセプタボディの寸法は、それらの詳細を強調するために歪められており、それらは、簡素化のために基板を受け入れるように適合される単一のゾーンを有しており、実際には、サセプタボディは、典型的には、互いに同一な基板を受け入れるように構成される１以上のゾーンを有してもよい。

説明の便宜上、多くの図面では、隣接する部分は、単に、それらの形状をより見やすくすることを可能にするためにわずかに離間して示されている。

図２は、第１の面及び第２の面を有する全体にグラファイトからなる円板形状のボディ２０からなる円板エピタキシャル成長用のリアクタのためのサセプタを示す。ボディは、典型的には、水平となるように反応チャンバ内に配置され、よって、第１の面は、上面（及び前面）に対応し、第２の面は、下面（及び裏面）に対応する。第１の面は、円板形状の凹部２１（凹部に対応する空間は、実質的に薄い円筒である）、すなわち、エピタキシャル成長されるための基板を受け入れるように構成されるブラインドホール（ｂｌｉｎｄ ｈｏｌｅ）を備える。以下により明らかとなるように、凹部は、例えば、支持エレメントによって、直接的に又は間接的に基板を受け入れてもよく、必然的に、第１のケースの凹部のサイズは、第２のケースの凹部のサイズよりも小さくなる。よって、第１の面は、凹部２１の底部に対応する、下降した上面２２と、上昇した上面２３と、を露出し、これは、第２の面が下面２４を露出している際に、凹部２１を取り囲む。

上昇した上面２３は、炭化ケイ素の露出層２７で被覆される。

下面２４の少なくとも一部は、炭化ケイ素の露出層２８で被覆され、図２では、層２８は、製造の簡素化のために表面２４を全体的に被覆する。

それにより、サセプタの進行性の外側湾曲は、非常に限定され、実際、上面及び下面上の炭化ケイ素の層による変形が互いに補償することを意図することが経験的に認識されており、これは、また、炭化ケイ素のエピタキシャル成長の処理のためのサセプタを用いるときであっても適用され、更に、炭化ケイ素は、上面に堆積される−必然的に、サセプタの進行性の変形は、このようなさらなる堆積のために、全体的に避けられない。

凹部２１の底部から材料マイグレーションの問題について２つの代替手段が存在する。

第１の代替手段（図２に示される）によれば、全体的に下降した上面２２は、グラファイトの露出層で被覆され、このような層は、典型的には、円板形状のボディのグラファイトに対応する。実際には、材料の評価は、優れた品質のグラファイトを得ることにつながり、よって、グラファイトによる取りうる少量の、特に不純物が含まれるコンタミネーションは有害ではない。

第２の代替手段（図２に示される）によれば、全体的に下降した上面は、炭化タンタルの露出層で被覆される。炭化タンタルの昇華は、炭化ケイ素のエピタキシャル成長温度（１５５０−１７５０℃）で無視できる。更に、これらが、重複される基板に向かう材料のマイグレーションの実質的な問題又は使用時の変形の実質的な問題を回避することができるため、サセプタを炭化ケイ素で全体的に焼結させると考えられる。しかし、このような解決手段は、むしろコストが掛かり、サセプタが、所定期間の使用後に交換されることを考慮する。

実施例により、サセプタの円板形状のボディのサイズは、直径２００−４００ｍｍ、厚さ５−１０ｍｍ、凹部の直径１００−２００ｍｍ、凹部の深さ１−４ｍｍ、凹部の数１から１０、実施例により、炭化ケイ素（ホモエピタキシャル成長）の基板のサイズは、２５０−５００μｍ、及び１００−２００ｍｍの直径であり、通常、電子用途の炭化ケイ素のエピタキシャル成長の処理は、２−２０μｍの堆積を含み、しかし、これは、１００μｍ超に延ばされてもよい。

図２に示される例では、上面２３上の炭化ケイ素の層２７は、凹部２１の内側面２５に到達し、図２に示される例では、上面２３上の炭化ケイ素の層２７は、円板形状のボディ２０の外側２６に到達し、典型的には、図２に示されるように、このような構成のいずれも実現される。

典型的には、下面２４は平坦であり、上昇した上面２３は平坦であり、下降した面２２は、完全に平坦又はわずかに湾曲している。

下面２４は、全体的に又は環状のゾーンのみ又は中央のゾーンのみが炭化ケイ素の層で被覆され、実際には、変形の補償は、もっとも重要な態様である。

それに代えて、サセプタの上面２３について、完全な被覆は非常に好ましく、実際には、サセプタが炭化ケイ素のエピタキシャル成長の処理のために用いられるとき、炭化ケイ素は、再び堆積され、炭化ケイ素の下にのみ堆積される。

よって、サセプタ上の炭化ケイ素の厚さは、均一であり（すなわち、水平位置から独立）、サセプタの寿命全体の間に均一のままとなることが期待されうる。更に、炭化ケイ素は、（水平位置及び垂直位置にかかわらず）上部での均一な物理構成を有することが期待されうる。

下面２４上の炭化ケイ素の層の厚さは、例えば、サセプタの寿命全体に対して１０μｍから１００μｍの範囲内であってもよい。

上面２３上の炭化ケイ素の層の厚さは、例えば、サセプタの寿命全体に対して１０μｍから１００μｍの範囲内であってもよく、サセプタの寿命の最後（つまり、取りうるそのメンテナンスの前）には、厚さは、１０００μｍに到達し、１０００μｍを超えてもよい。

通常、上面２３上の炭化ケイ素の層の厚さは、下面２４上の炭化ケイ素の層の厚さと等しい又は異なっていてもよい。しかし、上面２３の炭化ケイ素の層の厚さが、下面２４の炭化ケイ素の層の厚さよりも大きいときに、実験は行われ、より良い結果が得られた。これは、おそらく、上層２７の領域が凹部２１の存在により下層２８の領域よりも小さいためである。これらの実験の１つによれば、全体的にグラファイトからなるサセプタは、エピタキシャルリアクタの反応チャンバで直接的に処理され、初めに、水素フロー下で約１６５０℃の温度で数分間脱気し、その後、“犠牲基板”が凹部に配置され、その後、約２０μｍが上面２３（及び“犠牲基板”上）に堆積され、その後、“犠牲基板”が凹部から除去され、その後、サセプタは回転し、約１０μｍが下面２４に堆積され、その後、サセプタは回転し、“犠牲基板”は、凹部に配置され、約２０μｍが上面２３（及び“犠牲基板”上）に堆積され、最終的に、“犠牲基板”は、凹部から除去され、このようなサセプタは、その寿命全体の間に全ての視点から優れた結果を提供される。注目されるのは、サセプタの初期処理時に生成される炭化ケイ素の層の特性が製造方法によって影響されることである。

図２に示される概要図の解決手段の変形例も可能である。

凹部２１の内側面２５は、炭化ケイ素の露出層で被覆されてもよい。

円板形状のボディ２０の外側２６は、炭化ケイ素の露出層で被覆されてもよい。

下降した上面２２（図２では滑らか）は、少なくとも部分的に起伏がある（ｒｏｕｇｈ）、又は起伏が激しい（ｒｕｇｇｅｄ）又は刻み（ｋｎｕｒｌｅｄ）があってもよい。

ブラインドホールである凹部２１は、１つのみの基板に代えて、基板支持エレメント（図１０、図１１、図１２、図１３、図１４参照）を収容してもよく、このようなエレメントは、凹部２１の底部２２に安定に置かれてもよい。

サセプタの円板形状のボディの凹部は、上部及び／又は底部に、径方向、環状に拡張（ｗｉｄｅｎｉｎｇ）を有してもよい（図１３及び１４参照）。このような拡張、特に、上部拡張は、支持エレメントの対応する拡張を収容するために用いられてもよく（図１３及び１４参照）、以下に説明するように、特に、下部拡張は、他の目的を有してもよい。

凹部２１は、基板のみ又は基板及び支持エレメントに代えて、基板支持エレメント（図９の参照番号９１参照）と支持エレメントのためのフレーム（図９の参照番号９７参照）との組み合わせを収容してもよく、このようなフレームは、凹部２１を挿入されてもよく、その後、凹部２１の底部２２に安定して置かれる。

上述したように、基板の（間接的な）ハンドリングがサセプタの上面及び／又はサセプタの側面から行われるため、サセプタの凹部に対応する穴は、ブラインドである。

図３は、図２に示されるものとはかなり異なるエピタキシャル成長用のリアクタのためのサセプタを示す。グラファイトボディの被覆により、図３のサセプタは、図２と類似しており（同一ではない）、よって、同様の考慮が図２のサセプタにも適用される。

中空ではない円板形状のボディ３０は、第１の面及び第２の面を有し、全体的にグラファイトからなる。第１の面は、エピタキシャル成長される基板を受け入れるように構成される円板形状の凸部（ｒｅｌｉｅｆ）３１（凸部に対応する空間が、実質的に薄い円筒である）を備える。

図３の参照番号は、以下の意味を有する：参照番号３２は、凸部３１の上部の上昇した上面に対応し、参照番号３３は、凸部３１を取り囲む下降した下面に対応し、参照番号３４は、凸部３１の外側に対応し、参照番号３６は、円板形状のボディ３０の外側に対応し、参照番号３７は、上面３３上の炭化ケイ素の層に対応し、参照番号３８は、下面３４上の炭化ケイ素の層に対応する。参照番号２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８と参照番号３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８との間の類推又は二重性は明らかであるが、注目されるのは、側面２５は、内側であり、よって、前駆体ガスに直接曝される可能性はなく、側面３５は、外側であり、よって、典型的には、前駆体ガスに曝されることである（例えば、サセプタの外側の保護エレメントのような特定の測定が取られない限り）。

凹部２１のような凸部３１は、また、例えば、支持エレメント（図１５参照）又は基板支持エレメントと支持エレメントのためのフレームとの組み合わせにより、直接又は間接的に基板を受け入れてもよく、このようなフレームは、凸部３１に搭載され、その後、凸部３１の上部３２に安定して置かれる（図１５に類似する）。

凸部３１は、例えば、１ｍｍから６ｍｍの範囲の高さを有してもよい。

注目されるのは、凸部３１の上部の表面３２は、完全に平坦又はわずかに湾曲しており、滑らか又は起伏がある（ｒｏｕｇｈ）、又は起伏が激しい（ｒｕｇｇｅｄ）又は刻み（ｋｎｕｒｌｅｄ）があってもよい。

表面３２は、例えば、サセプタボディと基板支持エレメントとの間又はサセプタボディとフレームとの間を安定に機械結合することを可能にするために、少なくとも１つの凹部及び／又は少なくとも１つの凸部があるように形成されてもよい。

前述されたエピタキシャル成長される基板を再度参照する。このような支持体は、サセプタボディと組み合わせて用いされるように考案及び設計され、このような組み合わせは、従来技術に係る通常のサセプタ（図１参照）よりも複雑であるサセプタを形成する。図２及び図３の円板形状のボディは、詳細が後述される支持エレメントがこれらとは異なるサセプタボディで使用される場合であっても、目的に確実に適合される。

１以上の支持体と組み合わせられるサセプタボディは、実質的に、第１の面及び第２の面を有する典型的な固い円板形状のボディからなり、第１の面は、基板、つまり、間接的に基板のための支持エレメント、を受け入れるように構成される少なくとも１つのゾーンを備える。

支持エレメントは、このゾーンに配置され、例えば、凹部の場合には、支持エレメントは、典型的には、凹部に挿入され、その後、その底部に置かれ（図１０、図１１、図１２、図１３、図１４参照）、凸部の場合には、支持エレメントは、典型的には、凸部に搭載され、上部に置かれる（図１５参照）。

サセプタボディは、少なくとも凹部又は凸部で中空ではなく（ｓｏｌｉｄ）、凹部の場合には、凹部の底部とサセプタの裏面との間の空間（底部の下）で少なくとも中空ではなく（例えば、図１０から図１４参照）、凸部の場合には、凸部の上部とサセプタの裏面との間の空間（上部の下）で少なくとも中空ではない（図１５参照）。実際には、以下でより明らかとなるように、基板の（間接的な）ハンドリングは、サセプタの上面及び／又はサセプタの側面から行われる。

図４から図９は、また、そのより良い理解のための基板２０００を示し、基板２０００は、炭化ケイ素からなり、これは、本発明の最も典型的な用途であるためであるが、本発明は、炭化ケイ素基板に限定されず、基板２０００は、本発明が平坦な基板に限定されない場合であっても、典型的には平坦部を有する。

支持エレメントは、少なくとも１つの円板を備える。

図４の例の場合には、エレメントは、平坦な円板４１からなり、基板２０００が残る円板４１の表面は、完全に平坦又はわずかに湾曲しており、円板の直径は、基板の直径よりも僅かに、例えば、１−３ｍｍ大きく、実施例により、円板４１の厚さは、１ｍｍから３ｍｍの範囲であってもよい。この解決手段は、図９の例に示すように、支持エレメントがフレームと結合されるときに提供される。

支持エレメントは、前述の段落を除いて、円板に対して上昇される環状のエッジを有する円板を備え、それにより、基板が収容される凹部が定義され、上昇したエッジは、サセプタの第１の面からアクセス可能となる及び／又は支持エレメントをハンドリングするためのサセプタの側面からのアクセス可能となる。

図５の例の場合には、エレメントは、上昇したエッジ５２を有する平坦な円板５１からなり、上昇したエッジの厚さは、均一であり、円板の厚さとほぼ等しい、つまり、例えば、１−３ｍｍである。実施例により、エレメントの総厚は、２ｍｍから４ｍｍの範囲にあり、凹部の深さは、２５０μｍから１０００μｍの範囲にあってもよい。

図６の例の場合には、エレメントは、上昇したエッジ６３を有する平坦な円板６１からなり、上昇したエッジの厚さは、均一であり、高さが高い、つまり、例えば、３−１０ｍｍである。実施例により、エレメントの総厚は、２ｍｍから４ｍｍの範囲にあり、凹部の深さは、２５０μｍから１０００μｍの範囲にあってもよい。

上昇したエッジは、下部及び上部を有し、これらは、互いに異なっており、２つの部位は、互いに隣接しており、下部は、円板に隣接している。

図７の例の場合には、円板に対して上昇され、下部７４に対して径方向外側に突出する、平坦な円板７１及び上部７５が存在し、更に、部位７４及び部位７５は環状である。実施例により、エレメントの総厚は、２ｍｍから６ｍｍの範囲にあってもよく、上部の突出は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲にあってもよく、上部の厚さは、１ｍｍから３ｍｍの範囲にあってもよく、凹部の深さは、２５０μｍから１０００μｍの範囲にあってもよい。

図８の例の場合には、エレメントは、平坦な円板８１及び円形状のリング８６からなり、リング８６は、その上面で円板８１と結合され、かつ円板８１の（外）形状から隔てられており、よって、リングは、形状に対して後退された上昇エッジである。実施例により、リングの厚さは、１ｍｍから３ｍｍの範囲にあってもよく、円板の（外）形状とリングとの距離は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲にあってもよく、エレメントの総厚は、２ｍｍから４ｍｍの範囲にあってもよく、凹部の深さは、２５０μｍから１０００μｍの範囲にあってもよい。

以下の検討は、全ての支持エレメントに一般的に適用する。

支持エレメント内に定義される凹部の直径は、典型的には、基板の直径よりも僅かに大きく、例えば、１−３ｍｍ超であり、支持エレメント内に定義される凹部の深さは、典型的には、基板の厚さよりも僅かに大きく、例えば、２５０μｍから１０００μｍである。

上昇したエッジ（例えば、エッジ５２、エッジ６３、エッジ７４及び７５）は、円形状であってもよく、又は、例えば、基板の外側形状を補完するように成形されてもよい（例えば、図９Ｂ参照）。

支持エレメントは、基板に対して、例えば、グラファイト又は炭化タンタルからなる残りの表面を露出する。このような表面は、滑らかであってもよく、それに代えて、少なくとも部分的に起伏がある（ｒｏｕｇｈ）、又は起伏が激しい（ｒｕｇｇｅｄ）又は刻み（ｋｎｕｒｌｅｄ）があってもよい。このような表面は、平坦であってもよく、又はそれに代えて僅かに湾曲していてもよい。支持エレメントは、全体がグラファイトからなる、又は全体が炭化タンタルからなる、又は炭化タンタルで被覆されたグラファイトからなり、注目されるのは、炭化タンタルは、グラファイトよりも高価な材料であることである。

支持エレメントの全体外表面がグラファイト及び／又は炭化タンタルからなる場合の解決手段は、特に、エレメントが前駆体ガスに直接露出されず、炭化ケイ素がエピタキシャル成長時に堆積されない場合に適合され、図４の例は、典型的には、これらの場合の１つに該当し、図５の例は、上昇したエッジ５２の上部厚さが無視される場合にこれらの場合の１つに該当しうる。

それに代えて、支持エレメントは、炭化ケイ素で少なくとも一部が被覆されるグラファイトからなってもよく、取りうる被覆は、グラファイト又は炭化タンタルからなる、基板の残りの部分の表面に関与しない。

このような解決手段は、エレメントが前駆体ガスに直接曝され、エピタキシャル成長時に炭化ケイ素が堆積される場合に、特に適合される。図６、図７及び図８の例の場合には、典型的には、これらの場合に該当し、図１１から図１４の図面は、前駆体ガスに直接曝される支持体の上面を示し、図１５は、前駆体ガスに直接曝される支持体の上面及び外側面を示す（特定の測定値が少ない）。

このような炭化ケイ素の部分は被覆は、炭化ケイ素の堆積により生じる支持エレメントの外側への段階的な湾曲を制限するために便利である。これに関して、円形状のサセプタボディ及び炭化ケイ素の層との接続に検討が適用される。よって、炭化ケイ素の層で被覆される支持エレメントの全体に露出された上面（つまり、基板を支持しない）、及び炭化ケイ素の層で被覆される支持エレメントの下面の少なくとも一部に有益であり、例えば、環状円板の下面は、全体的、又は環状ゾーンのみ又は中央のゾーンのみのいずれかが被覆されてもよい。上昇したエッジの場合（図７参照）、代替的又は追加して、炭化ケイ素の層は、円板の裏面、エッジの外下面及び／又は突出部の裏面に、配置されうる。

図９は、これを取り囲む支持エレメント９１及びフレーム９７の結合を示し、図９Ａでは、このような結合は、サセプタボディのボディ９０の凹部９９に挿入するステップの間に示され、それに続いて、凹部９９の底部に安定して置かれ、処理の最後に、支持エレメント９１は、また、凹部９９の底部に安定して置かれ、支持エレメント９１は、凹部９９の底部から僅かに隔てられてもよい（例えば、０．５ｍｍ）。図９のエレメント９１は、図４に示されるエレメント４１と類似しているが、下面上のフレーム９７と結合する溝が存在する。図９のエレメント＋フレームの結合は、全体として、図６の支持エレメントと類似し、この場合、円板の上昇したエッジは、フレームに属するといえる。

一般的に、フレームは、穴を備え、支持エレメントは、典型的には、穴に安定に挿入され、（エレメントと共に）フレームは、例えば、特定のゾーン、例えば、凹部（図９に示され、図９Ａ参照）又はサセプタボディの凸部に配置され、典型的には、安定に置かれており（図９に示され、図９Ａ参照）、穴は、（図９に示され、図９Ａ参照）貫通又はブラインドであってもよく、穴は、円形又は基板の外形状を補完するように成形されてもよい（図９Ｂに示され、図９Ｂ参照）。

フレームは、炭化ケイ素で（全体的又は部分的に）被覆されるグラファイト、又は全体的が炭化ケイ素からなることが有利であってもよい。部分的な被覆の場合には、フレームの上面を全体的に被覆する炭化ケイ素の層、及び上述された理由でフレームの下面を全体的に覆う炭化ケイ素の層を提供することが有利であり、２つの層の厚さは、同一であることが有利である。

有利には、支持エレメントは、全体がグラファイトからなる、又は全体が炭化タンタルからなる、又は炭化タンタルで全体が被覆されたグラファイトからなる。フレームと支持エレメントとの材料をことなさせることは、明白に非常に有利である。

一般的に、支持エレメント及び／又はフレームは、有利には、部分的に円筒形状及び部分的に平坦な表面を有する内側面を備えてもよい（図９−これは、また、図４から図８の図面にも適用されうる）。

図９の解決手段の変形例は、図１６に示され、この場合にも、円板１６１とフレーム１６７との結合が存在し、この場合にも、フレームは、穴を備え、支持エレメントは、穴に挿入され、この場合にも、円板の上昇したエッジは、フレームに属するといえる。図９の場合と異なるのは、結合のハンドリングは、フレームを動作することによって行われ、一方で、図１６の場合には、ハンドリングは、支持エレメントを動作することによって行われる。

図面（図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５）は、サセプタボディと基板支持エレメントとの組み合わせの一連の例を示し、他の組み合わせも可能である。図１０、図１１、図１２、図１３、図１４では、エレメントは、ボディの凹部に安定に配置され、ボディの凹部の深さは、支持エレメントの総厚に対応する。図１５には、エレメントは、ボディのわずかな凸部に安定に配置される。

有利には、全てのボディは、エッジにおいてボディの上面に外側斜面を有する。

図１０の例では、支持エレメントは、図５の支持エレメントに対応し、サセプタのボディは、凹部においてボディの上面に斜面を有する。

図１１の例では、支持エレメントは、図６の支持エレメントに対応する。

図１２の例では、支持エレメントは、図８の支持エレメントに対応する。

図１３の例では、支持エレメントは、図７の支持エレメントに対応し、凹部は、凹部の底部から所定の距離離れて開始する径方向、環状の拡張を有し、凹部の形状は、支持エレメントの外形を補完する。

図１４の例では、支持エレメントは、図７の支持エレメントに対応し、凹部は、凹部の底部から所定の距離離れて開始する径方向、環状の拡張を有し、よって、凹部の内側と支持エレメントの外側との間にギャップが存在し、この例では、このようなギャップは、三角形区域を有するが、それに代えて、他の形状も可能である。

図１５の例では、支持エレメントは、図７の支持エレメントに対応し、この例では、凸部の上部の直径は、これが必須ではない場合であっても、支持エレメントの円板の直径に対応する。図１５では、凸部の表面は、安定な機械結合を取得するように形成され、特に、支持エレメントの下面から突出する、リングが挿入される環状の溝を有し、凸部を有するボディ及び支持エレメントが互いに良好に結合される。図１５は、また、サセプタのボディの下面を示し、通常、これは、サセプタの回転をガイドするためのピンを受け入れるように構成されるシートを備える。

これらの全ての実施例の組み合わせでは、円板の上昇したエッジは、サセプタの第１の面（上部及び前面）から及び／又は支持エレメントをハンドリングするためのサセプタのの側面からアクセスされるように生成される。

上述された例の一部の更なる変形例は、以下の実施例により説明される。

図１７の支持エレメントは、図７の支持エレメントと非常に類似しており、環状突出部１７７（図７のエレメント７５に対応する）は、複数の径方向の切れ込みを有し、図では８つの切れ込みが示されるが、典型的には、数が４から２４であることができ、それらは、図面に三角形形状を有して示されるが、それらは、異なる形状を有することができ、図面では、それらは、上昇したエッジの垂直部分に到達するような長さ（特にすべて同じ長さ）を有するが、それらは、異なる長さを有してもよい点で異なっている。このような切れ込みは、支持エレメントの外側湾曲の課題の解決に寄与し（つまり、出っ張りやすい、すなわち、凸になる）、実際には、環状の突出部１７７上の炭化ケイ素の（処理から処理への）段階的な蓄積は、突出部１７７（特に、径方向の切れ込みにより定義される各種の突端）のわずかな、段階的な下側への湾曲を生じるが、円板１７１の外側湾曲が少し又はほとんどない場合もある（つまり、中央のゾーンが、周辺のゾーンに対して上昇される）。

図１７の変形例にある技術的教示は、図１５の解決手段にも適用されてもよい。

図１８は、支持エレメントの外側湾曲の課題の解決を目的とする図７の支持エレメントの別の変形例を示す。このような支持エレメントは、初期逆湾曲を有し、第一次近似により、上昇したエッジ及びその突出部１８７は、図７に示されるものと等しく、一方、円板１８１は僅かに凹であるといえる。それにより、突出部１８７上の炭化ケイ素の段階的な（処理から処理への）蓄積は、支持エレメントの段階的な外側湾曲を生じ、よって、支持エレメントを段階的に平坦化する。

図１８の変形例にある技術的教示は、図１５の解決手段にも適用されてもよい。

支持エレメント又はエレメント＋フレームの結合体を用いることは、サセプタボディの寿命を伸ばし、実際、メンテナンス（例えば、堆積される炭化ケイ素の除去）及び／又は交換はそこに集中する。メンテナンス目的のために、エレメント＋フレームの結合体は、有利である。なぜなら、事実上、常に保護されているこのような支持エレメントは、メンテナンスを必要としないからである。

支持エレメント又はエレメント＋フレームの結合体を用いることは、柔軟性を提供し、実際、凹部の形状又はサセプタのボディの凸部は、基板の形状及び／又はサイズとは実質的に独立している。付随的に、異なる支持エレメントは、サセプタのボディの同一の凹部又は凸部、特に異なる形状及び／又はサイズの凹部に関連づけられる（例えば、異なる基板の他の形状を補完する）。

上述されたように、積層した表面は、少なくとも部分的に起伏がある（ｒｏｕｇｈ）、又は起伏が激しい（ｒｕｇｇｅｄ）又は刻み（ｋｎｕｒｌｅｄ）があってもよい。この処理は、重ねられるボディへの付着及び／又は重ねられるボディの滑りを回避することを意図する。

どのように本発明が実施されるかに基づいて、このような検討は、基板があるサセプタの表面、又は基板がある支持エレメントの表面、又は支持エレメントがあるサセプタの表面に適用する。

このようなサセプタは、エピタキシャル成長される基板を支持及び加熱するために同時に用いられる。

炭化ケイ素の高温エピタキシャル成長の場合には、サセプタは、ホットウォール型の反応チャンバ内に配置され、典型的には、加熱は、誘導型のものであり、チャンバの壁及びサセプタを同時に加熱することを可能にする。

一部の型のリアクタでは、反応チャンバは、固定しているとき及び回転しているときの両方で、サセプタを含むように構成される凹部を有し、典型的には、この壁は、少なくとも凹部、つまり、その底部で中空ではない。

一部の型のリアクタでは、チャンバの下部壁と上部壁との間に幾分小さいギャップが存在し、例えば、高さが数センチメートルの平行六面体であってもよく、サセプタの円板形状のボディは、通常、その軸の周りを回転するチャンバの下部壁の凹部に挿入される。

一部の型のリアクタでは、回転は、特定のガス流によって得られ（つまり、回転モーションをサセプタへ送るシャフトがない）、この理由のため、チャンバ内のサセプタの水平位置は、数ミリメートルの精度で知られており、凹部の基板の水平位置は、数十ミリメートルの精度で知られており、更に、通常、サセプタの角度位置又は基板の角度位置を知ることはできない。これらの位置が不確かなため、とりわけ、それらがチャンバ内にあるときに、基板を扱う（ハンドリングする）ことが容易ではない。基板のハンドリングについて、本発明は、支持エレメント及び／又はエレメント＋フレームの結合体をハンドリングすることの可能性を有利に含む。これは、基板と共に扱いづらく、重いサセプタ全体を搬送及び搬出する必要が無いことを意味する。

これは、幾分高い温度で、基板に損傷を与えずに、基板を（支持エレメント又はエレメント＋フレームの結合体と共に）搬出することを可能にし、よって、エピタキシャルリアクタのダウンタイムを低減する。搬出温度は、例えば、５００℃を超えてもよく、８００−１０００℃であってもよく、この熱い物体をハンドリングするために石英又は炭化ケイ素からなるツールを用いることが好ましい。

特に、基板のハンドリングは、
−チャンバに恒久的にサセプタを残し、
−成長前に、処理される基板を有する基板支持エレメント（又は基板支持エレメントとフレームとの結合体）をチャンバ内に搬送し、
−成長時に、基板を有する支持エレメント（又は結合体）をチャンバ内に残し、
−成長後に、処理後の基板を有する支持エレメント（又は結合体）をチャンバから搬出する、ことを含んでもよい。

典型的には、支持エレメント（又は結合体）が搬送されたとき、これは、サセプタに下降され、支持エレメント（又は結合体）が搬出され、これは、サセプタから上昇される。

サセプタは、複数の基板及び複数の支持エレメント（又は結合体）を収容するように構成されてもよく、したがって、支持エレメント（又は結合体）の各々は、初めに搬送されなければならず、その後、搬出される。

根本的に、サセプタボディがエピタキシャルリアクタの反応チャンバ内にある間に、支持エレメント又はエレメント＋フレームの結合体を自動搬送するための３つの手法が存在する。
Ａ）例えば、上昇したエッジ（又はフレーム）の隅で、上からの機械的なけん引及び作用による、
Ｂ）例えば、上昇したエッジ（又はフレーム）平坦面で、上からの空気圧式の吸引及び作用による、
Ｃ）上昇したエッジ（又はフレーム）の突出部で、底部からの機械的な突き出し及び作用による、
必然的に、搬送は反対方向に行われる。

例えば、方法Ａは、図１０に示される解決手段に適しており、内部斜面は、適切なツールの支持エレメントの隅で機械的な作用のために用いられてもよい。

例えば、方法Ｂは、それ自体を図１１、図１２及び図１３に示される解決手段へ傾け、支持エレメントのエッジの広い上面は、支持エレメント上の適切なツールの空気圧式の作用のために用いられてもよい。

例えば、方法Ｃは、それ自体を図１４、図１５及び図１６に示される解決手段へ傾け、適切なツールは、支持エレメントのエッジの突出下の底部から作動してもよい。このような目的のために、ツールは、例えば、突出部の下に入り込み、その後、支持エレメントを上に押し上げる２つの長いフィンガーを備えてもよい。

上述したように、支持エレメントをハンドリングするためのものの同様の検討がフレームのハンドリングにも適用される。

Claims (20)

1. エピタキシャル成長用のリアクタのためのサセプタであって、
   −第１の面及び第２の面を有する円板形状のボディであって、前記第１の面は、エピタキシャル成長される基板を受け入れるように構成される少なくとも１つのゾーンを備える、円板形状のボディと、
   −前記ゾーンに配置される前記基板のための少なくとも１つの支持エレメントと、を備え、
   前記支持エレメントは、円板に対して上昇されたエッジを有する前記円板を備え、
   前記ゾーンは、前記ボディの凹部の底部又は前記ボディの凸部の上部であり、
   前記ボディは、少なくとも前記凹部又は前記凸部で中空ではない、
   サセプタ。
2. 前記エッジは、前記支持エレメントをハンドリングするために、前記サセプタの前記第１の面から及び／又はの前記サセプタの側面からアクセス可能である請求項１に記載のサセプタ。
3. 前記円板は、平坦である請求項１又は２に記載のサセプタ。
4. 前記エッジは、下部及び上部を備え、前記下部及び上部は、互いに隣接しており、前記下部は、前記円板に隣接し、前記上部は、前記下部に対して径方向外側に突出し、環状であることが好ましい、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のサセプタ。
5. 環状突出部は、複数の径方向の切れ込みを有する請求項４に記載のサセプタ。
6. 前記エッジは、前記円板の形状に対して後退され、前記支持エレメントは、円板及びリングを備え、前記リングは、その上面で前記円板と結合され、前記リングは、前記基板を取り囲むように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のサセプタ。
7. 前記支持エレメントは、前記円板が凹むように初期逆湾曲を有する請求項１から６のいずれか一項に記載のサセプタ。
8. 前記支持エレメントは、全体的にグラファイト又は炭化タンタル又は炭化タンタルで被覆されたグラファイトからなる請求項１から７のいずれか一項に記載のサセプタ。
9. 前記支持エレメントは、炭化ケイ素で一部が被覆される請求項８に記載のサセプタ。
10. 前記支持エレメントは、前記基板の残りの表面を露出し、前記残りの表面は、起伏がある、又は起伏が激しい又は刻みがある請求項１から９のいずれか一項に記載のサセプタ。
11. 少なくとも１つの前記支持エレメントのための少なくとも１つのフレームを備え、前記少なくとも１つのフレームは、穴を備え、前記少なくとも１つのフレームは、前記ゾーンに配置され、前記少なくとも１つの支持エレメントは、前記穴に挿入される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のサセプタ。
12. 前記上昇されるエッジは、前記フレームに属する請求項１１に記載のサセプタ。
13. 前記支持エレメント及び／又は前記フレームは、部分的に円筒状かつ部分的に平坦な表面を有する内側面を備える請求項１から１２のいずれか一項に記載のサセプタ。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板を支持及び加熱するための少なくとも１つのサセプタを備えるエピタキシャル成長用のリアクタ。
15. ホットウォール型反応チャンバを備え、前記反応チャンバの壁は、固定している及び回転している両方のときに、前記少なくとも１つのサセプタを含むように構成される凹部を有する請求項１４に記載のエピタキシャル成長用のリアクタ。
16. 前記壁は、少なくとも前記凹部で中空ではない請求項１５に記載のエピタキシャル成長用のリアクタ。
17. 誘導加熱で、前記基板上に炭化ケイ素の層を堆積するタイプの、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のエピタキシャル成長用のリアクタ。
18. エピタキシャル成長用のリアクタの反応チャンバ内で基板をハンドリングするための方法であって、前記チャンバには、基板を支持及び加熱するためのサセプタが設けられ、
    前記サセプタは、前記チャンバ内に恒久的に残されており、
    成長前に、基板支持エレメント又は基板支持エレメントとフレームとの結合体は、前記チャンバへ搬送され、
    成長時に、前記基板支持エレメント又は前記結合体は、前記チャンバ内に残されており、
    成長後に、前記基板支持エレメント又は前記結合体は、前記チャンバから搬出される、
    方法。
19. 搬送する際に、前記基板支持エレメント又は前記結合体は、前記サセプタ上に下降され、
    搬出する際に、前記基板支持エレメント又は前記結合体は、前記サセプタから上昇される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記基板支持エレメント又は前記結合体には、上昇エッジが設けられ、前記基板支持エレメント又は前記結合体は、前記上昇エッジを作動することによりハンドリングされる、請求項１８又は１９に記載の方法。
    
    

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