JP2018522401A5

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Publication number: JP2018522401A5
Application number: JP2017560537A
Authority: JP
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2019-06-27

Description

化学蒸着のための自己心合ウエハキャリアシステム

本明細書中で用いられているセクションの見出しは、編成のみを目的としており、本願に記載されている主題を限定するものとしていかようにも解釈されるべきではない。

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年２月２３日に出願され”Ｓｅｌｆ−ＣｅｎｔｅｒｉｎｇＷａｆｅｒＣａｒｒｉｅｒＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”と題された米国仮特許出願第６２／２９８，５４０号、２０１５年１０月１４日に出願され”Ｓｅｌｆ−ＣｅｎｔｅｒｉｎｇＷａｆｅｒＣａｒｒｉｅｒＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”と題された米国仮特許出願第６２／２４１，４８２号、２０１５年６月２２日に出願され”Ｓｅｌｆ−ＣｅｎｔｅｒｉｎｇＷａｆｅｒＣａｒｒｉｅｒＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”と題された米国仮特許出願第６２／１８３，１６６号の非仮特許出願である。米国仮特許出願第６２／２９８，５４０号，第６２／２４１，４８２号，および第６２／１８３，１６６号の全体の内容は、参照により本明細書中に援用される。

多くの材料処理システムは、処理の間に基板を支持するための基板キャリアを含む。基板は、多くの場合、一般的にウエハと呼ばれる、結晶材料の円板である。１つのそのようなタイプの材料処理システムは、気相成長法（ＶＰＥ）システムである。気相成長法は、反応種が反応し、膜を基板の表面上に形成するように、化学種を含有する１つまたはそれを上回るガスを基板の表面上に指向することを伴う、化学蒸着（ＣＶＤ）の一種である。例えば、ＶＰＥは、化合物半導体材料を基板上に成長させるために使用されることができる。

材料は、典型的には、少なくとも１つの前駆体ガス、多くのプロセスでは、少なくも第１および第２の前駆体ガスを結晶基板を含有するプロセスチャンバの中に注入することによって成長される。ＩＩＩ−Ｖ半導体等の化合物半導体が、水素化物前駆体ガスおよび有機金属前駆体ガスを使用して、基板上に半導体材料の種々の層を成長させることによって形成されることができる。有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）は、有機金属および必要な化学元素を含有する水素化物の表面反応を使用して、化合物半導体を成長させるために一般的に使用される蒸着法である。例えば、リン化インジウムは、反応器内において、トリメチルインジウムおよびホスフィンを導入することによって、基板上に成長され得る。

当技術分野において使用されるＭＯＶＰＥの代替名として、有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ）、有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、および有機金属化学蒸着（ＯＭＣＶＤ）が挙げられる。これらの処理では、ガスは、サファイア、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、またはＧａＰ基板等、基板の成長表面において、相互に反応し、一般式Ｉｎ_ＸＧａ_ＹＡｌ_ＺＮ_ＡＡｓ_ＢＰ_ＣＳｂ_Ｄ（式中、Ｘ＋Ｙ＋Ｚは、約１に等しく、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄは、約１に等しく、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤはそれぞれ、０〜１であり得る）のＩＩＩ−Ｖ化合物を形成する。種々のプロセスでは、基板は、金属、半導体、または絶縁基板であることができる。いくつかの事例では、ビスマスが、他のＩＩＩ属金属の一部または全部の代わりに、使用されてもよい。

ＩＩＩ−Ｖ半導体等の化合物半導体はまた、水素化物またはハロゲン化物前駆体ガスプロセスを使用して、基板上に半導体材料の種々の層を成長させることによって形成されることができる。１つのハロゲン系気相成長法（ＨＶＰＥ）プロセスでは、ＩＩＩ属窒化物（例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ）が、高温ガス状金属塩化物（例えば、ＧａＣｌまたはＡｌＣｌ）をアンモニアガス（ＮＨ_３）と反応させることによって形成される。金属塩化物は、高温ＨＣｌガスを高温ＩＩＩ属金属にわたって通過させることによって発生される。ＨＶＰＥの１つの特徴は、いくつかの最先端プロセスに対して、最大毎時１００μｍの超高成長率を有することができることである。ＨＶＰＥの別の特徴は、膜が、無炭素環境内で成長され、高温ＨＣｌガスが、自己洗浄効果を提供するため、比較的に高品質の膜を堆積させるために使用することができることである。

これらのプロセスでは、基板は、反応チャンバ内において高温に維持される。前駆体ガスは、典型的には、不活性搬送ガスと混合され、次いで、反応チャンバに指向される。典型的には、ガスは、反応チャンバの中に導入されるとき、比較的低温である。ガスが、高温基板に到達するにつれて、その温度、ひいては、反応のためのその利用可能エネルギーが、増加する。エピタキシャル層の形成は、基板表面における構成化学物質の最終熱分解によって生じる。結晶は、物理的堆積プロセスによってではなく、基板の表面上の化学反応によって形成される。その結果、ＶＰＥは、熱力学的準安定合金に対して望ましい成長技術である。現在、ＶＰＥは、レーザダイオード、太陽電池、および発光ダイオード（ＬＥＤ）、ならびにパワーエレクトロニクスを製造するために一般的に使用されている。

ＣＶＤ堆積では、高度に均一な膜を基板全体を横断して堆積させることが可能であることが、非常に望ましい。堆積の間の基板を横断する非均一温度プロファイルの存在は、非均一に堆積される膜につながる。堆積の持続時間にわたって基板を横断する温度プロファイルの均一性を改良する、方法および装置が、収率を改良するために必要とされる。

化学蒸着（ＣＶＤ）反応器のための自己心合ウエハキャリアシステムが、少なくとも部分的に、ＣＶＤ処理のためにウエハを支持する、縁を備えるウエハキャリアを含む。ウエハキャリアは、ウエハの底部表面全体を支持することができる、またはウエハの周縁のみを支持し、ＣＶＤ処理の間、ウエハの上部および底部表面の両方の一部を暴露されたままにする。

自己心合ウエハキャリアシステムはまた、ウエハキャリアを支持する、縁を備える回転管を含む。いくつかの実施形態では、回転管は、ベベル縁と、平坦リムとを備える。一般に、ウエハキャリアの縁幾何学形状および回転管の縁幾何学形状は、処理の間、所望のプロセス温度において、ウエハキャリアの中心軸と回転管の回転軸の一致整合を提供するように選定される。一致整合は、ウエハを横断して軸対称温度プロファイルを確立することができる。ウエハキャリアのいくつかの構成および動作方法では、ウエハの回転偏心は、所望のプロセス温度において、実質的にゼロである。

いくつかの実施形態では、ウエハキャリアは、スペーサを備える、縁幾何学形状を含む。スペーサは、ウエハキャリア縁の中に機械加工されることができる。いくつかの実施形態では、ウエハキャリア縁幾何学形状は、回転管の縁との接点を形成する、少なくとも２つのスペーサを備える。ウエハキャリア縁幾何学形状内のスペーサは、所望のプロセス温度において、ウエハキャリアの中心軸および回転管の回転軸の両方を整合させる。スペーサは、ウエハの回転が所望の偏心を有するように定寸されることができる。いくつかの実施形態では、逃げ面構造が、ウエハキャリア縁の中に形成され、ウエハキャリアの質量中心を偏移させる。一具体的実施形態では、逃げ面構造は、比較的に平坦な区分である。逃げ面構造は、スペーサと反対に位置付けられることができる。

いくつかの実施形態では、ウエハキャリアの縁の幾何学形状および回転管の縁の幾何学形状は両方とも、合致するベベル表面を画定する。いくつかの具体的実施形態では、合致するベベル表面は、平行である。いくつかの具体的実施形態では、ウエハキャリアの縁幾何学形状は、内側表面上にベベルが付けられ、回転管の縁幾何学形状は、外側表面上にベベルが付けられ、内側表面は、チャンバの中心に向かって面する表面を指し、外側表面は、チャンバの中心から離れるように面する表面を指す。他の実施形態では、ウエハキャリアの縁幾何学形状は、外側表面上にベベルが付けられ、回転管の縁幾何学形状は、内側表面上にベベルが付けられる。また、いくつかの具体的実施形態では、ベベル表面は、ｔａｎ（α）＞ｆであるような角度αにあって、式中、ｆは、ウエハキャリアと回転管との間の摩擦係数である。

いくつかの実施形態では、ウエハキャリア縁および回転管縁は、間隙を画定するように位置付けられる。間隙の幅は、ウエハキャリアを形成する材料の熱膨張係数と回転管を形成する材料の熱膨張係数との間の差異に起因して、加熱の間、変化する。室温における間隙の幅は、処理温度における回転管に対するウエハキャリアの膨張のための空間が存在するように選定される。多くの実施形態では、間隙の幅は、所望のプロセス温度において、ゼロに接近する。加えて、いくつかの実施形態では、ウエハキャリアおよび回転管のうちの少なくとも１つを形成する材料は、処理温度における回転管に対するウエハキャリアの膨張のための空間を維持する熱膨張係数を有するように選定される。

加熱要素が、ウエハキャリアに近接して位置付けられ、ウエハをプロセス温度に加熱する。いくつかの実施形態では、加熱要素は、ウエハキャリアと平行かつその下に位置付けられる。加熱要素は、空間依存温度プロファイルを生成する、マルチゾーン加熱要素であることができる。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
化学蒸着（ＣＶＤ）反応器のための自己心合ウエハキャリアシステムであって、
ａ）縁を備えるウエハキャリアであって、少なくとも部分的に、ＣＶＤ処理のために、ウエハを支持する、ウエハキャリアと、
ｂ）縁を備える回転管であって、前記ウエハキャリアの縁幾何学形状および前記回転管の縁幾何学形状は、所望のプロセス温度において、プロセスの間、前記ウエハキャリアの中心軸と前記回転管の回転軸の一致整合を提供するように選定される、回転管と、
を備える、ウエハキャリアシステム。
（項目２）
前記ウエハキャリアは、前記ウエハの底部表面全体を支持する、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目３）
前記ウエハキャリアは、前記ウエハの周縁において、前記ウエハを支持し、前記ウエハの上部および底部表面の両方の一部を暴露されたままにする、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目４）
放射加熱を前記ウエハに提供するセパレータをさらに備える、項目３に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目５）
前記セパレータは、前記回転管の中心に対して前記セパレータの心合を提供するように選定される幾何学形状を備える、項目４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目６）
前記セパレータは、回転の間前記セパレータを前記回転管に対して静的なままにさせるように選定される幾何学形状を備える、項目４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目７）
前記セパレータは、炭化ケイ素および石英から成る群から選択された材料から成る、項目４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目８）
正圧パージガスを空洞に供給する管をさらに備える、項目４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目９）
前記ウエハの回転偏心は、前記所望のプロセス温度において、実質的にゼロである、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１０）
ウエハキャリア縁および回転管縁は、間隙を画定するように定寸される、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１１）
前記間隙の幅は、前記所望のプロセス温度において、ゼロに接近する、項目１０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１２）
前記間隙の幅は、前記ウエハキャリアを形成する材料の熱膨張係数と前記回転管を形成する材料の熱膨張係数との間の差異に起因して、加熱の間、変化する、項目１０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１３）
室温における前記間隙の幅は、処理温度における前記回転管に対する前記ウエハキャリアの膨張のための空間が存在するように選定される、項目１０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１４）
前記所望のプロセス温度における処理の間の前記ウエハキャリアの中心軸と前記回転管の回転軸の一致整合は、前記ウエハを横断して軸対称温度プロファイルを確立する、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１５）
前記ウエハキャリアおよび前記回転管のうちの少なくとも１つを形成する材料は、処理温度における前記回転管に対する前記ウエハキャリアの膨張のための空間を維持する熱膨張係数を有するように選定される、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１６）
前記ウエハキャリアの縁幾何学形状および前記回転管の縁幾何学形状は両方とも、合致するベベル表面を画定する、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１７）
前記合致するベベル表面は、平行である、項目１６に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１８）
前記合致するベベル表面は、ｔａｎ（α）＞ｆであるような角度αにあって、式中、ｆは、前記ウエハキャリアと回転管との間の摩擦係数である、項目１７に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目１９）
前記ウエハキャリアの縁幾何学形状は、内側表面上にベベルが付けられ、前記回転管の縁幾何学形状は、外側表面上にベベルが付けられる、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２０）
前記回転管は、平坦リムを備える、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２１）
前記ウエハキャリアの縁幾何学形状は、外側表面上にベベルが付けられ、前記回転管の縁幾何学形状は、内側表面上にベベルが付けられる、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２２）
前記ウエハキャリアはさらに、ウエハを保持するように適合されるポケットを備える、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２３）
前記ポケット内に対称的に載置される１つまたはそれを上回るバンパをさらに備える、項目２２に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２４）
前記ウエハキャリアは、前記ウエハキャリアの上側表面上に対称的に載置される２つまたはそれを上回る支柱を有する、無ポケットウエハキャリアを備える、項目１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２５）
化学蒸着（ＣＶＤ）反応器のための自己心合ウエハキャリアシステムであって、
ａ）スペーサを備える縁幾何学形状を備える、ウエハキャリアであって、少なくとも部分的に、ＣＶＤ処理のためにウエハを支持する、ウエハキャリアと、
ｂ）前記ウエハキャリアを支持する、回転管であって、前記ウエハキャリア縁幾何学形状内のスペーサは、所望のプロセス温度において、前記ウエハキャリアの中心軸および前記回転管の回転軸の両方を整合させる、回転管と、
を備える、ウエハキャリアシステム。
（項目２６）
前記ウエハキャリアはさらに、前記スペーサと反対に位置付けられる逃げ面構造を備え、前記逃げ面構造は、前記ウエハキャリアの質量中心を偏移させる、項目２５に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２７）
前記逃げ面構造は、比較的に平坦な区分を備える、項目２６に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２８）
前記スペーサは、前記ウエハの回転が所望の偏心を有するように定寸される、項目２５に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目２９）
前記スペーサは、前記ウエハキャリアの縁の中に機械加工される、項目２５に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目３０）
前記ウエハキャリアは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ホウ素（ＢＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ _２Ｏ _３）、サファイア、シリコン、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、石英、黒鉛、炭化ケイ素（ＳｉＣ）でコーティングされた黒鉛、およびそれらの組み合わせから成る群から選定されるセラミック材料から形成される、項目２５に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目３１）
前記セラミック材料は、耐火コーティングを含む、項目３０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目３２）
前記ウエハキャリアは、耐火金属から形成される、項目２５に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目３３）
前記ウエハキャリア縁幾何学形状は、前記回転管の縁と接点を形成する、少なくとも２つのスペーサを備える、項目３０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
（項目３４）
ウエハを受容するように適合されるウエハキャリアを備える、化学蒸着のための単一ウエハ基板キャリアであって、前記ウエハキャリアは、回転管の上部に位置付けるための縁幾何学形状を有し、前記回転管もまた、縁幾何学形状を有し、前記単一ウエハ基板キャリアおよび前記回転管の縁幾何学形状は、所望のプロセス温度において、プロセスの間、前記ウエハキャリアの中心軸と前記回転管の回転軸の一致整合を提供するように選定される、単一ウエハ基板キャリア。
（項目３５）
前記ウエハキャリアは、前記ウエハを保持するように適合されるポケットを使用することによって、前記ウエハを受容するように構成される、項目３４に記載の単一ウエハ基板キャリア。
（項目３６）
前記ウエハキャリアはさらに、前記ポケット内に対称的に載置される１つまたはそれを上回るバンパを備える、項目３５に記載の単一ウエハ基板キャリア。
（項目３７）
前記ウエハキャリアは、無ポケットウエハキャリアを備え、前記無ポケットウエハキャリアは、前記ウエハキャリアの上側表面上に対称的に載置される２つまたはそれを上回る支柱を備える、項目３４に記載の単一ウエハ基板キャリア。
（項目３８）
化学蒸着（ＣＶＤ）反応器のためのウエハキャリアシステムを自己心合する方法であって、
ａ）少なくとも部分的に、ウエハキャリアを用いて、ＣＶＤ処理のためにウエハを支持するステップと、
ｂ）前記ウエハキャリアの中心軸が所望のプロセス温度においてプロセスの間前記回転管の回転軸と一致するように、回転管の縁幾何学形状および前記ウエハキャリアの縁幾何学形状を選択するステップと、
ｃ）前記ウエハキャリアを前記回転管とともに回転させるステップと、
を含む、方法。
（項目３９）
マルチゾーン加熱器の少なくとも１つのゾーンを調節し、軸対称温度プロファイルに起因するウエハ膜非均一性を補償するステップをさらに含む、項目３８に記載の方法。
（項目４０）
前記ウエハキャリアを前記回転管とともに回転させることによって発生される遠心力は、前記ウエハキャリアを前記ウエハキャリア内の１つまたはそれを上回るスペーサが前記回転管の縁と接触したままであるような方向に移動させる、項目３８に記載の方法。
（項目４１）
スペーサを使用して、所望のプロセス温度において前記ウエハキャリアの中心軸および前記回転管の回転軸の両方を整合させるステップをさらに含む、項目３８に記載の方法。

本教示は、好ましい例示的な実施形態に従って、そのさらなる利点とともに、付随の図面と関連して検討される、以下の発明を実施するための形態においてより具体的に説明される。当業者は、後述の図面が、例証目的のためだけのものであることを理解するであろう。図面は、必ずしも、正確な縮尺で描かれているわけではなく、代わりに、概して、本教示の原理を例証するために、強調されている。図中、類似参照文字は、概して、種々の図全体を通して、類似特徴および構造要素を指す。図面は、本出願人の教示の範囲をいかようにも限定することを意図しない。

図１は、ウエハキャリアと、回転管とを備え、加熱器アセンブリを伴う、本教示の単一ウエハＣＶＤ反応器の一実施形態を図示する。図２Ａは、自己心合技法を使用しない、ＣＶＤ反応器の略図を図示する。図２Ｂは、自己心合を伴う、本教示のＣＶＤ反応器の実施形態の略図を図示する。図３Ａは、１．３３ｍｍ誘発偏心に関するＣＶＤ反応器内の回転偏心から生じる、円形ウエハを横断する温度プロファイルを図示する。図３Ｂは、半径の関数としての図３Ａからのデータの温度勾配を図示する。図３Ｃは、０．３３ｍｍ誘発偏心に関するＣＶＤ反応器内の回転偏心から生じる、円形ウエハを横断する温度プロファイルを図示する。図３Ｄは、半径の関数としての図３Ｃからのデータの温度勾配を図示する。図３Ｅは、キャリア回転偏心の関数としての温度勾配のプロットを図示する。図４Ａは、ベベル縁と、リムとを有する、ウエハキャリアを伴う、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図４Ｂは、ウエハキャリアが、堆積プロセスが開始する前に、室温において、プロセス反応器（図示せず）の中に移送され、回転管上に位置付けられている、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図４Ｃは、図４Ｂに関連して説明されたものであるが、プロセス温度での構成における、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図５Ａ−Ｃは、回転管の回転軸に対するウエハキャリアの自己心合を提供する、ベベル界面を含む、本教示によるウエハキャリアおよび回転管の種々の構成を図示する。図６Ａは、室温における、本教示による自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図６Ｂは、プロセス温度における、本教示による自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図６Ｃは、プロセス温度より高い温度における、本教示による自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図７は、スペーサと、逃げ面構造とを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアを図示する。図８Ａは、開放キャリア設計を備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。図８Ｂは、開放キャリア設計と、ベベル縁とを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。図８Ｃは、開放キャリアと、正圧パージ設計とを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。図８Ｄは、単純セパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。図８Ｅは、中心に位置するセパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。図８Ｆは、静的セパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。図８Ｇは、可撤性石英セパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。図８Ｈは、開放キャリア設計と、ベベル縁とを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの別の実施形態を図示する。図８Ｉは、開放キャリアと、正圧パージ設計とを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの別の実施形態を図示する。図８Ｊは、単純セパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの別の実施形態を図示する。図８Ｋは、中心に位置するセパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの別の実施形態を図示する。図８Ｌは、静的セパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの別の実施形態を図示する。図８Ｍは、可撤性石英セパレータを伴う開放キャリアを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの別の実施形態を図示する。図９Ａは、ベベル幾何学形状と、リムとを伴う、縁を有する無ポケットウエハキャリアを伴う、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図９Ｂは、室温における、本教示による無ポケットウエハキャリアの自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムを図示する。図１０は、ウエハ、ウエハキャリア、およびウエハキャリアの支柱界面の詳細を含む、図９Ａおよび９Ｂに示される支柱ならびに接触界面の種々の実施形態の他の詳細を示す。図１１は、ウエハ、ウエハキャリア、およびウエハキャリアの支柱界面の詳細を含む、図９Ａおよび９Ｂに示される支柱ならびに接触界面の種々の実施形態のさらに他の詳細を示す。図１２は、ウエハ、ウエハキャリア、およびウエハキャリアのバンパ界面の詳細を含む、図４Ａ、５Ａ−Ｃ、および６Ａにおけるようなバンパならびに接触界面の種々の実施形態の他の詳細を示す。図１３は、ウエハ、ウエハキャリア、およびウエハキャリアのバンパ界面の詳細を含む、図４Ａ、５Ａ−Ｃ、および６Ａにおけるようなバンパならびに接触界面の種々の実施形態の他の詳細を示す。図１４は、１つまたはそれを上回るバンパを有するポケットを有する、ウエハキャリアの等角図を示す。図１５は、本教示による、無ポケットウエハキャリアの平面図を示す。図１５Ａは、線Ａ−Ａに沿った図１５の無ポケットウエハキャリアの断面図である。図１５Ｂは、図１５の無ポケットウエハキャリアの等角図である。図１６は、本教示による、別の無ポケットウエハキャリアの平面図を示す。図１６Ａは、線Ａ−Ａに沿った図１６の無ポケットウエハキャリアの断面図である。図１６Ｂは、図１６の無ポケットウエハキャリアの等角図である。図１７は、本教示による、回転ドラム上に搭載されるウエハ支持リングの断面図である。図１７Ａは、図１７の拡大部分を図示する。図１８は、ウエハ支持リングの等角図を図示する。図１９は、本教示による、単一基板キャリアの拡大上面図を図示する。図２０は、本教示による、別のウエハ支持リング実施形態の等角図を図示する。図２０Ａは、線Ａ−Ａに沿った図２０のウエハ支持リングの断面図を図示する。図２１は、本教示による、回転ドラム上に搭載される図２０のウエハ支持リングの断面図を図示する。図２１Ａは、図２１の拡大部分を図示する。図２２は、本教示による、図２１のウエハ支持リングおよび回転ドラムの分解図を図示する。

本教示が、ここで、付随の図面に示されるようなその例示的実施形態を参照してより詳細に説明されるであろう。本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」の言及は、実施形態と併せて説明される、特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも本教示の一実施形態内に含まれることを意味する。明細書中の種々の場所における「一実施形態では」という語句の表出は、必ずしも、全て同一実施形態を指すわけではない。

本教示は、種々の実施形態および実施例と併せて説明されるが、本教示をそのような実施形態に限定することを意図するものではない。対照的に、本教示は、当業者によって理解されるように、種々の代替、修正、および均等物を包含する。本明細書の教示に対するアクセスを有する当業者は、本明細書に説明されるような本開示の範囲内にある、付加的実装、修正、および実施形態、ならびに他の使用分野を認識するであろう。

本教示の方法において使用される個々のステップは、本教示が動作可能なままである限り、任意の順序において、および／または同時に行われてもよいことを理解されたい。さらに、本教示の装置および方法は、本教示が動作可能なままである限り、説明される実施形態の任意の数または全てを含むことができることを理解されたい。

本教示は、ＣＶＤおよび他のタイプの処理反応器のためのウエハキャリアを自己心合するための方法ならびに装置に関する。本教示の側面は、単一ウエハキャリアに関連して説明される。しかしながら、当業者は、本教示の多くの側面が単一ウエハキャリアに限定されないことを理解するであろう。

図１は、ウエハキャリア１０２と、マルチゾーン加熱器アセンブリ１０６を伴う、回転管１０４とを備える、本教示の単一ウエハＣＶＤ反応器１００の一実施形態を図示する。ウエハキャリア１０２は、回転管１０４によって周縁において支持される。マルチゾーン加熱アセンブリ１０６は、回転管１０４の内側のウエハキャリア１０２の下に位置付けられる。本構成では、ウエハキャリア１０２と回転管１０４との間の直径間隙が存在し、キャリア装填を可能にする。本間隙の幅は、ウエハキャリア１０２および回転管１０４が、異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、温度の関数として異なる膨張をもたらすため、加熱の間、変化する。

ウエハキャリアおよび回転管は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ホウ素（ＢＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、サファイア、シリコン、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、石英、黒鉛、炭化ケイ素（ＳｉＣ）でコーティングされた黒鉛、他のセラミック材料、およびそれらの組み合わせ等の種々の材料から形成されることができる。加えて、これらおよび他の材料は、耐火コーティング、例えば、炭化物、窒化物、または酸化物耐火コーティングを有することができる。さらに、ウエハキャリアおよび回転管は、モリブデン、タングステン、ならびにその合金等の耐火金属から形成されることができる。これらの材料はそれぞれ、コーティングの有無にかかわらず、異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するであろう。例えば、ウエハキャリアのために一般に使用される、ＳｉＣコーティングされた黒鉛の熱膨張係数（ＣＴＥ）は、−５．６×１０^−６℃^−１である。回転管として一般に使用される、石英の熱膨張係数は、−５．５×１０^−７℃^−１である。ＣＶＤＳｉＣの熱膨張係数は、−４．５×１０^−６℃^−１である。これらの熱膨張係数を前提として、約０．５ｍｍの室温におけるウエハキャリアと回転管との間の初期間隙は、１，１００℃において約０．０５ｍｍまで縮小する。高動作温度における小間隙が、石英管の完全性を維持するために要求される。間隙幅の変化のため、公知のウエハキャリア設計は、温度が増加するにつれて、ウエハキャリアの幾何学中心の周囲をスピンしない。これは、ウエハキャリア半径に沿って線形または非対称温度分布につながる。非対称温度非均一性は、堆積非均一性を生じさせ、これは、マルチゾーン加熱システムによって補償されることができない。その結果、ＣＶＤ反応器のための公知のウエハキャリアは、その幾何学中心の周囲を回転しないウエハキャリアから生じる、非均一非対称温度プロファイルに悩まされる。

図２Ａは、自己心合技法を使用しない、ＣＶＤ反応器の略図を図示する。図２Ａは、ウエハキャリア中心軸２０２が回転管の回転軸２０４と一致しない構成に関する、ＣＶＤ反応器２００のためのウエハキャリア、回転軸、および加熱器の相対的位置の側面図ならびに平面図の両方を図示する。本開示の目的のために、中心軸とも称される、ウエハキャリア中心軸は、本明細書では、キャリアの中央点において心合され、ウエハキャリアの上部に対して法線方向に延在する、線として定義される。本構成では、ウエハキャリア中心軸２０２は、回転管（図示せず）の回転軸２０４からオフセットされ、ウエハキャリア中心軸２０２および回転管の回転軸２０４は両方とも、加熱器中心２０６からオフセットされる。その結果、ウエハキャリアが回転されると、点Ａ２１０および点Ｂ２１２は、異なる同心円経路に進行する。より具体的には、点Ａ２１０は、点Ａ’２１０’およびＡ”２１０”の位置によって示されるように、回転管の一方の遠端から別の遠端に移動する。回転軸２０４により近い点Ｂ２１２は、点Ｂ’２１２’およびＢ”２１２”の位置によって示されるように、回転管のより内側の点から別のより内側の点に移動する。このように、２つの点Ａ２１０およびＢ２１２は、異なる平均回転温度を被り、これは、非対称温度プロファイル２０８につながる。非対称温度プロファイル２０８は、点Ｂ２１２と一致するウエハの一方の縁上において、点Ａ２１０と一致するウエハの反対縁上の温度と比較して、より高い温度を示す。

したがって、図２Ａに図示される構成では、点Ａ２１０の平均温度Ｔ_ａは、点Ｂ２１２の平均温度Ｔ_ｂ未満であって、傾斜非対称温度プロファイル２０８を生成する。非対称温度プロファイル２０８は、ウエハの点Ｂ２１２における縁上において、点Ａ２１０におけるウエハの反対縁上の温度と比較して、より高い温度を示す。したがって、結果として生じる温度プロファイルは、回転軸に対して非対称である。キャリア軸が加熱器軸と一致する構成でも、キャリア軸と回転軸との間のオフセットによるウエハ運動偏心が、依然として、非対称温度非均一性につながる。

図２Ｂは、本教示による自己心合を伴う、ＣＶＤ反応器の実施形態の略図を図示する。図２Ｂは、ウエハキャリア中心軸２５２が回転軸２５４と一致する構成における、ＣＶＤ反応器２５０のためのウエハキャリア、回転軸、および加熱器の相対的位置の側面図ならびに平面図を図示する。本明細書に説明されるように、ウエハキャリア中心軸と回転軸の一致整合は、２つの軸が同一線上にあることを意味する。回転管（図示せず）の回転軸２５４に対するウエハキャリア中心軸２５２の位置は、一致するが、加熱器中心２５６からオフセットされる。ウエハキャリア中心軸２５２および回転軸２５４が一致するとき、それらが加熱器中心からオフセットされる場合でも、ウエハキャリアは、偏心を伴わずに、回転軸の周囲をスピンしている。本構成は、対称温度プロファイル２５８につながる。

より具体的には、本構成では、キャリアが回転されると、点Ａ２６０および点Ｂ２６２は、加熱器から同一平均温度を被る。同様に、点Ｃ２６４および点Ｄ２６６もまた、同一平均温度を被る。しかしながら、点Ｃ２６４およびＤ２６６における平均温度は、点Ａ２６０およびＢ２６２の平均温度と異なる。結果として生じる温度プロファイル２５８は、軸方向に対称であるが、非均一である。

本教示の自己心合ウエハキャリアから生じる軸方向に対称な非均一温度プロファイル２５８を伴って堆積される膜の均一性は、ウエハキャリアに近接して位置付けられるマルチゾーン加熱器を適切に構成し、動作させることによって、改良されることができる。代替として、またはウエハキャリアに近接して位置付けられるマルチゾーン加熱器の適切な使用と組み合わせて、本教示の軸方向に対称な非均一温度プロファイル２５８から生じる膜均一性は、ウエハ温度均一性のためのキャリアポケットプロファイリングによって、改良されることができる。例えば、「ＭｅｔｈｏｄｆｏｒＩｍｐｒｏｖｉｎｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａＳｕｂｓｔｒａｔｅＣａｒｒｉｅｒ」と題され、本譲受人に譲渡された米国特許第８，４８６，７２６号を参照されたい。米国特許第８，４８６，７２６号の明細書全体は、参照することによって本明細書に組み込まれる。したがって、軸方向に対称な非均一温度プロファイルは、温度管理のための公知の方法および装置が温度均一性ならびに結果として生じる膜堆積均一性を改良するために使用されることができるため、非対称プロファイルより望ましい。

図３Ａは、１．３３ｍｍ誘発偏心のためのＣＶＤ反応器内の回転偏心から生じる円形ウエハの表面を横断した温度プロファイル３００を図示する。図３Ｂは、図３Ａに示されるような同一１．３３ｍｍ誘発偏心のための半径３１０の関数としての０°における温度勾配３１２および９０°における温度勾配３１４を図示する。図３Ｂは、キャリアの半径に沿った著しい線形温度分布を図示する。そのような線形温度分布は、公知のマルチゾーン加熱システム単独では線形温度分布を補償しないであろうため、容易に補償されることができない。線形温度分布は、低堆積均一性をもたらす。

図３Ｃは、０．３３ｍｍ誘発偏心のためのＣＶＤ反応器内の回転偏心から生じる円形ウエハを横断した温度プロファイル３２０を図示する。図３Ｄは、同一０．３３ｍｍ誘発偏心のための半径３３０の関数としての０°における温度勾配３３２および９０°における温度勾配３３４を図示する。図３Ｅは、図３Ａ−Ｄからのデータに基づく、キャリア回転偏心の関数としての温度勾配３４０の結果として生じるプロットを図示する。プロットは、キャリア回転偏心が０．３３ｍｍ未満であるとき、勾配３４０が約２℃未満まで縮小されることを示す。

したがって、本教示の１つの特徴は、本教示によるウエハキャリアが、プロセス温度において、ウエハキャリア中心軸および回転管の回転軸の一致を提供することができることである。本一致は、マルチゾーン加熱要素を適切に使用することによって補償されることができる軸方向に対称な温度プロファイルを生成するために、ウエハの円形回転の偏心を縮小させる。

図４Ａは、ベベル幾何学形状を伴う縁４０４と、平坦リム４０６とを有する、ウエハキャリア４０２を伴う、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム４００を図示する。ウエハキャリア４０２の縁４０４は、ウエハキャリアの周縁の外側またはその近傍における円形領域に対応する。縁は、ウエハキャリアの下側表面から突出する。ウエハ４０８は、ウエハキャリア４０２の上側表面上で心合される。加熱要素４１０が、ウエハキャリア４０２の下に位置する。ポケット４２０内に位置付けられるウエハ４０８、リム４０６、および加熱要素４１０は全て、平行に位置付けられる。ウエハ４０８の縁は、以下にさらに議論される接触界面４２１において、ポケット４２０の側壁４２４に接触する。ウエハキャリア４０２は、回転管４１２上に位置付けられる。回転管４１２は、ベベル幾何学形状を伴う縁４１４と、平坦リム４１６とを有する。ウエハキャリア縁４０４および回転管縁４１４は、ウエハキャリア４０２が回転管４１２上に位置付けられると、近接し、平行となる。いくつかの実施形態では、回転管４１２の縁４１４上のベベル幾何学形状は、回転管４１２の回転軸に対して角度α４１８において形成される。同様に、ウエハキャリア４０２の縁４０４上のベベル幾何学形状は、ウエハを支持するウエハキャリアの上側表面に対して法線方向に延びるキャリアの中心軸に対して角度α４１８に設定される。いくつかの実施形態では、角度α４１８は、ｔａｎ（α）＞ｆであるように選定され、ｆは、ウエハキャリアと回転管材料間の摩擦係数である。

図４Ｂは、ウエハキャリア４３２が、堆積プロセスが開始する前に、室温において、プロセス反応器（図示せず）の中に移送され、回転管４３４上に位置付けられている、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム４３０を図示する。図４Ｂは、幅Ｌを伴う間隙４３６と、幅Ｄの回転管直径４３８とを図示する。本教示のウエハキャリアの１つの特徴は、ウエハキャリア縁が、室温において、回転管の縁とウエハキャリアの縁との間に間隙が存在するように定寸されることである。いくつかの実施形態では、ウエハキャリア４３２および回転管４３４の寸法は、間隙４３６が以下の方程式を満たすように選定される。
Ｌ＜（ＣＴＥ_{ｃａｒｒｉｅｒ}−ＣＴＥ_ｔｕｂｅ）×Ｄ×Ｔ
式中、ＣＴＥ_{ｃａｒｒｉｅｒ}は、キャリア４３２の熱膨張係数であって、ＣＴＥ_ｔｕｂｅは、回転管４３４の熱膨張係数であって、Ｔは、プロセス温度である。間隙４３６は、前述の方程式に従って、動作温度の増加に伴って減少し、プロセス温度が実現される直前、間隙は、実質的にゼロとなるであろう。

図４Ｃは、図４Ｂと関連して説明される構成であるが、プロセス温度における、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム４５０を図示する。ウエハキャリア４５２のベベル縁と回転管４５４との間の近接触は、回転管上のキャリアの心合をもたらす。その結果、ウエハキャリア中心軸および回転軸は、一致する。

当業者は、多数のベベル幾何学形状が、回転管とウエハキャリアとの間の界面を形成するために使用されることができることを理解するであろう。図５Ａ−Ｃは、ウエハキャリアの種々のベベル幾何学形状縁および回転管と、ウエハキャリア中心軸および回転管の回転軸の自己心合を提供する、ウエハキャリアと回転管との間の結果として生じる界面とを含む、本教示によるウエハキャリアおよび回転管の種々の構成を図示する。

図５Ａは、ウエハキャリア５０２の周縁の外側に近接してウエハキャリア５０２上に位置付けられる第１の縁５０６を含む、ウエハキャリア５０２の第１の構成５００を図示する。ウエハキャリア５０２の縁５０６は、ベベル幾何学形状を伴って形成され、ウエハキャリア５０２の中心の周囲に円形に延設される。縁５０８は、回転管の外縁５０４に近接して回転管５０４上に位置付けられる。回転管５０４の縁５０８は、ベベル幾何学形状を伴って形成され、回転管５０４の周縁の周囲に円形に延設される。ウエハキャリア５０２の縁５０６のベベル幾何学形状および回転管５０４の縁５０８のベベル幾何学形状は、ウエハキャリア５０２が回転管５０４上に位置付けられると、近接し、平行となる。図５Ａに示される実施形態では、ベベル縁は、回転管５０４の外周縁上に形成される。他の実施形態では、回転管５０４のベベル縁は、回転管５０４の内周縁上に形成される。図５Ａに示される実施形態では、動作の間、ウエハキャリア５０２は、ウエハキャリア５０２の縁５０６のベベル幾何学形状および回転管５０４の縁５０８のベベル幾何学形状が、近接触し、それによって、ベベル縁５０６、５０８が回転管５０４の回転軸をウエハキャリア中心と一致したまま保つため処理の間にウエハ５１０の自己心合を生成するように、回転管５０４上に位置付けられる。

図５Ｂは、ウエハキャリア５３２上に位置付けられるベベル幾何学形状を伴う縁５３６と、回転管５３４上に位置付けられるベベル幾何学形状を伴う縁５３８とを含む、ウエハキャリア５３２および回転管５３４の第２の構成５３０を図示する。ウエハキャリア５３２上に形成されるベベル縁５３６および回転管５３４上に形成されるベベル縁５３８は、上向きに、回転管５３４の内周縁から離れるように角度付けられる。２つのベベル縁は、平行である。動作の間、ウエハキャリア５３２は、第１のベベル縁５３６および第２のベベル縁５３８が近接触し、ウエハ５４０が、処理の間、回転軸にわたって心合されるように、回転管５３４上に位置付けられる。ベベル縁５３６、５３８は、回転管５３４の回転軸をウエハキャリア中心軸と一致したまま保つ。

図５Ｃは、ウエハキャリア５５２上に位置付けられる第１のベベル縁５５６と、回転管５５４上に位置付けられる第２のベベル縁５５８とを含む、ウエハキャリア５５２および回転管５５４の第３の構成５５０を図示する。第１のベベル縁５５６および第２のベベル縁５５８は、下向きに、回転管の内周縁から離れるように角度付けられる。２つのベベル縁は、平行である。動作の間、ウエハキャリア５５２は、第１のベベル縁５５６および第２のベベル縁５５８が近接触し、処理の間、ウエハ５６０の自己心合を生成するように回転管５５４上に位置付けられる。ベベル縁５５６、５５８は、回転管５５４の回転軸をウエハキャリア５５２中心軸と一致したまま保つ。

本教示の１つの特徴は、ウエハキャリアの縁の幾何学形状および回転管の縁の幾何学形状が、処理の間、プロセス温度において、ウエハの特定の量の偏心または略偏心回転を生成することである。処理の間のウエハの偏心または略偏心回転量は、高度に均一な膜厚さプロファイルをもたらす、所望のプロセス温度プロファイルを達成するように選定される。

図６Ａは、本教示による自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム６００を図示し、室温において、ポケット６２４内に位置付けられるウエハ６２０を示す。ウエハ６２０の縁は、以下にさらに議論される接触界面６２１において、ポケット６２４の側壁６２６に接触する。ウエハキャリア６０４の縁６０２は、本実施形態では、ウエハキャリア６０４の中心軸６０６と平行であって、また、回転管６１０の縁６０８とも平行である。ウエハキャリア縁６０２の幾何学形状は、間隙６１２がウエハキャリア６０４の縁６０２と回転管６１０の縁６０８との間に存在するようなものである。間隙６１２は、接触がウエハキャリア縁６０２と回転管縁６０８との間に生じないように、回転管６１０に対するウエハキャリア６０４の膨張のための十分な空間を可能にする。ウエハキャリア６０４は、プロセス温度サイクルの全体を通して、特に、最高プロセス温度においても、回転管６１０より小さいままである。いくつかの実施形態では、加熱器６１４は、回転管６１０の回転軸６１６に沿って心合される。

図６Ａは、ウエハキャリア６０４の中心軸６０６が回転軸６１６と一致しないことを示す。スペーサ６１８が、プロセス温度において、ウエハキャリア中心軸と回転管６１０の回転軸が一致するように定寸される。いくつかの実施形態では、スペーサ６１８は、ウエハキャリア縁６０２の中に機械加工され、その構造と一体型を成す。いくつかの実施形態では、ウエハキャリア６０４は、黒鉛であって、スペーサ６１８は、直接、黒鉛の中に機械加工され、ウエハキャリア６０４全体が、次いで、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の異なる材料でコーティングされる。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るスペーサが、回転管６１０の縁６０８と安定した接点を形成するために使用される。

図６Ｂは、本教示による自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム６３０を図示し、プロセス温度においてポケット６２４内に位置付けられるウエハ６２０を示す。ウエハ６２０の縁は、以下にさらに議論される接触界面６２１において、ポケット６２４の側壁６２６に接触する。図６Ｂは、ウエハキャリア６３２が動作条件にあるとき、ウエハキャリア６３２の中心が、直接、回転管６３６の回転軸６３４の中心と整合されることを示す。したがって、処理の間、プロセス温度において、ウエハの偏心回転は、存在しない。

図６Ｃは、本教示による自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム６７０を図示し、プロセス温度より高い温度においてポケット６２４内に位置付けられるウエハ６２０を示す。ウエハ６２０の縁は、以下にさらに議論される接触界面６２１において、ポケット６２４の側壁に接触する。図６Ｃは、プロセス温度より高い温度では、ウエハキャリア６７４の中心軸６７２が回転軸６７６ともはや整合されないことを示す。いくつかの実施形態では、スペーサ６７８は、ウエハキャリア６７２の中心と回転軸６７６との間のオフセットによって生じる偏心をオフセットし、これらのより高いプロセス温度において対称温度プロファイルを提供するために使用される。

図７は、ウエハキャリアの縁に対応する円形領域上に位置付けられる１つまたはそれを上回るスペーサ７０２と、１つまたはそれを上回るスペーサ７０２の反対に位置付けられる逃げ面構造７０４とを含む、縁幾何学形状を伴う、本教示の自己心合ウエハキャリア７００を図示する。図７に示される実施形態では、逃げ面構造７０４は、スペーサ７０２と直径方向に対向する、１つまたはそれを上回る平坦区分を含む。逃げ面構造７０４は、ウエハキャリア７００の質量中心を偏移させる。

回転の間、回転質量の遠心力は、ウエハキャリア７００の縁と回転管の縁（図７には図示せず）との間の摩擦を克服することに役立つ。遠心力は、ウエハキャリア７００を１つまたはそれを上回るスペーサ７０２が回転管の縁と接触したままであるような方向に移動させる。

本教示の自己心合ウエハキャリアの１つの特徴は、ウエハの両側が、開放され、実質的量のウエハキャリア表面と接触し得ないことである。図８Ａ−Ｃは、開放キャリア設計を伴う、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム８００の実施形態を図示する。「開放キャリア設計」とは、ウエハ８０２の部分が開放される、または支持されないことを意味する。ウエハの周縁の周囲の小領域のみが、ウエハキャリアと物理的に接触する。いくつかの実施形態では、セパレータプレートが、ウエハの背面が暴露される回転管の内側の領域を画定するために使用される。

図８Ａは、セパレータプレート８０６を伴う、開放キャリア設計を図示する。図８Ａに示される開放キャリア設計の実施形態では、ウエハ８０２は、ウエハ８０２の周縁においてウエハキャリア８０４によって支持され、ウエハの上方および下方において、ウエハ８０２の上部および底部の両方をチャンバ内の大気に暴露されたままにする。

図８Ｂは、開放キャリア設計と、ベベル縁８３４を伴う幾何学形状とを備えるウエハキャリア８３２を伴う、本教示の自己心合キャリアＣＶＤシステム８３０の実施形態を図示する。ウエハキャリアのベベル縁８３４は、ウエハキャリア８３２が回転管８３８上に位置付けられると、回転管８３８のベベル縁８３６上に静置する。２つのベベル縁８３４、８３６間の界面は、ウエハキャリア８３２を回転管８３８の回転軸に対して心合させる。

図８Ｃは、セパレータプレート８７４のための垂直接線ロック８７２を伴う、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム８７０の実施形態を図示する。図８Ｃに図示される実施形態は、セパレータプレートの上方の空洞内の正圧パージ８７６のために設計される。パージガスは、セパレータプレート８７４を通して通過する管８８０によって、セパレータプレート８７４とウエハ８７８との間の領域に提供される。ウエハ８７８の底部側は、パージガスに暴露される。したがって、種々の実施形態では、開放キャリア設計ウエハキャリアは、回転管の回転軸に対するウエハキャリアの自己心合を提供する、ウエハキャリア縁および回転管縁の種々の幾何学形状ならびに寸法を利用する。

図８Ｄは、単純セパレータ８２２を伴う開放キャリア８２１を備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム８２０の実施形態を図示する。セパレータ８２２は、タングステン等の耐火金属が、ウエハ８２４の背面上に堆積することを防止する。セパレータ８２２は、放射加熱をウエハ８２４に提供する。種々の実施形態では、セパレータ８２２は、炭化ケイ素、石英、または他の材料から作製される。炭化ケイ素の使用は、炭化ケイ素が高熱伝導性を有するため、比較的に低温傾斜率を提供する。セパレータ８２２は、非透明材料から形成され、清掃要件を最小限にしてもよい。また、セパレータ８２２は、ベベル縁８２６を含み、自己心合を提供することができる。いくつかの実施形態では、ウエハキャリア８２１およびセパレータ８２２は両方とも、堆積の間、非均一温度プロファイルを防止するために、個別の縁の自己心合幾何学形状および寸法を利用する。パージ管８２８が、正圧パージガス８２９を空洞に提供するために使用される。

図８Ｅは、中心に位置するセパレータ８４２を伴う開放キャリア８４１を備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステムの実施形態を図示する。セパレータ８４２は、パージ管としての役割も果たす、留め具８４４を使用して、石英緩衝材８４３上に心合される。留め具８４４は、回転管８４６の回転軸に対するセパレータ８４２の自己心合を提供する。ウエハキャリア８４１の縁寸法および幾何学形状は、回転管８４６の回転軸に対するウエハキャリア８４１の自己心合を提供する。セパレータ８４２は、非透明材料から形成され、清掃要件を最小限にしてもよい。

図８Ｆは、静的セパレータ８５２を伴う開放キャリア８５１を備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム８５０の実施形態を図示する。傘形状の静的セパレータ８５２は、回転の間、セパレータ８５２を回転管８５４に対して静的なままにさせる、２つの縁８５３、８５３’を有する。言い換えると、静的セパレータ８５２は、動作の間、回転管８５４に伴って回転しない。種々の実施形態では、静的セパレータ８５２の寸法および幾何学形状は、静的セパレータ８５２の上部と底部との間の温度差のために生じる応力を最小限にするように選定される。種々の実施形態では、静的セパレータ８５２は、炭化ケイ素、石英、または他の材料から作製される。炭化ケイ素の使用は、炭化ケイ素が高熱伝導性を有するため、より低い傾斜率を提供する。静的セパレータ８５２は、非透明材料から形成され、清掃要件を最小限にしてもよい。静的セパレータ８５２は、タングステン等の耐火金属が、ウエハ８５５の背面上に堆積することを防止する。

図８Ｇは、開放キャリア８６１と、石英セパレータ８６２とを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム８６０の実施形態を図示する。石英セパレータ８６２は、恒久的または可撤性であってもよい。石英セパレータ８６２は、タングステン等の耐火金属が、ウエハ８６３の背面上に堆積することを防止する。恒久的石英セパレータの場合、セパレータ８６２は、回転管８６４との石英の連続部品であってもよい。本連続部品設計は、セパレータが回転構造の一部ではないため、セパレータを心合させる問題を排除する。非透明炭化ケイ素キャリア８６１は、迷光を遮断する。多くの実施形態では、セパレータ８６２の寸法および幾何学形状は、温度勾配に起因する応力を回避するように選定される。

図８Ｈは、開放キャリア設計と、ベベル縁９３４を伴う幾何学形状とを備える、ウエハキャリア９３２を伴う、本教示の自己心合キャリアＣＶＤシステム９３０の実施形態を図示する。ウエハキャリアのベベル縁９３４は、ウエハキャリア９３２が回転管９３８上に位置付けられると、回転管９３８のベベル縁９３６上に静置する。２つのベベル縁９３４、９３６間の界面は、ウエハキャリア９３２を回転管９３８の回転軸に対して心合させる。

図８Ｉは、セパレータプレート９４４のための垂直接線ロック９４２を伴う、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム９４０の実施形態を図示する。図８Ｉに図示される実施形態は、セパレータプレートの上方の空洞内の正圧パージ９４６のために設計される。パージガスは、セパレータプレート９４４を通して通過する管９４５によって、セパレータプレート９４４とウエハ９４８との間の領域に提供される。ウエハ９４８の底部側は、パージガスに暴露される。したがって、種々の実施形態では、開放キャリア設計ウエハキャリアは、回転管９８７の回転軸に対するウエハキャリアの自己心合を提供する、ウエハキャリア縁および回転管縁の種々の幾何学形状ならびに寸法を利用する。

図８Ｊは、単純セパレータ９８２を伴う開放キャリア９８１を備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム９８０の実施形態を図示する。セパレータ９８２は、タングステン等の耐火金属が、ウエハ９８４の背面上に堆積することを防止する。セパレータ９８２は、放射加熱をウエハ９８４に提供する。種々の実施形態では、セパレータ９８２は、炭化ケイ素、石英、または他の材料から作製される。炭化ケイ素の使用は、炭化ケイ素が高熱伝導性を有するため、比較的に高温傾斜率を提供する。セパレータ９８２は、非透明材料から形成され、清掃要件を最小限にしてもよい。また、セパレータ９８２は、ベベル縁９８６を含み、自己心合を提供することができる。いくつかの実施形態では、ウエハキャリア９８１およびセパレータ９８２は両方とも、堆積の間の非均一温度プロファイルを防止するために、個別の縁の自己心合幾何学形状および寸法を利用する。パージ管９８８は、正圧パージガス９８９を空洞に提供するために使用される。

図８Ｋは、中心に位置するセパレータ９９２を伴う開放キャリア９９１を備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム９９０の実施形態を図示する。セパレータ９９２は、パージ管としての役割も果たす留め具９９４を使用して、石英緩衝材９９３上で心合される。留め具９９４は、回転管９９６の回転軸に対するセパレータ９９２の自己心合を提供する。ウエハキャリア９９１の縁寸法および幾何学形状は、回転管９９６の回転軸に対するウエハキャリア９９１の自己心合を提供する。セパレータ９９２は、非透明材料から形成され、清掃要件を最小限にしてもよい。

図８Ｌは、静的セパレータ１３０２を伴う開放キャリア１３０１を備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム１３００の実施形態を図示する。傘形状の静的セパレータ１３０２は、回転の間、セパレータ１３０２を回転管１３０４に対して静的なままにさせる、２つの縁１３０３、１３０３’を有する。言い換えると、静的セパレータ１３０２は、動作の間、回転管１３０４に伴って回転しない。種々の実施形態では、静的セパレータ１３０２の寸法および幾何学形状は、静的セパレータ１３０２のための上部と底部との間の温度差のために生じる応力を最小限にするように選定される。種々の実施形態では、静的セパレータ１３０２は、炭化ケイ素、石英、または他の材料から作製される。炭化ケイ素の使用は、炭化ケイ素が低熱伝導性を有するため、比較的に高傾斜率を提供する。静的セパレータ１３０２は、非透明材料から形成され、清掃要件を最小限にしてもよい。静的セパレータ１３０２は、タングステン等の耐火金属が、ウエハ１３０５の背面上に堆積することを防止する。

図８Ｍは、開放キャリア１３１１と、石英セパレータ１３１２とを備える、本教示の自己心合ウエハキャリアＣＶＤシステム１３１０の実施形態を図示する。石英セパレータ１３１２は、恒久的または可撤性であってもよい。石英セパレータ１３１２は、タングステン等の耐火金属が、ウエハ１３１３の背面上に堆積することを防止する。恒久的石英セパレータの場合、セパレータ１３１２は、回転管１３１４との石英の連続部品であってもよい。本連続部品設計は、セパレータが回転構造の一部ではないため、セパレータを心合する問題を排除する。非透明炭化ケイ素キャリア１３１１は、迷光を遮断する。多くの実施形態では、セパレータ１３１２の寸法および幾何学形状は、温度勾配に起因する応力を回避するように選定される。

図９Ａは、ベベル幾何学形状を伴う縁９０４と、平坦リム９０６とを有する、ウエハキャリア９０２を伴う、本教示の自己心合無ポケットウエハキャリアＣＶＤシステム９００を図示する。ウエハキャリア９０２の縁９０４は、ウエハキャリアの外周縁またはその近傍の円形領域に対応する。縁は、ウエハキャリアの下側表面から突出する。ウエハ９０８は、支柱９２０によって、ウエハキャリア９０２の上側表面上に心合される。ウエハ９０８および支柱９２０の縁は、以下にさらに議論される接触界面９２１において接触する。加熱要素９１０は、ウエハキャリア９０２の下に位置する。ウエハ９０８、リム９０６、および加熱要素９１０は全て、平行に位置付けられる。ウエハキャリア９０２は、回転管９１２上に位置付けられる。回転管９１２は、ベベル幾何学形状を伴う縁９１４と、平坦リム９１６とを有する。ウエハキャリア縁９０４および回転管縁９１４は、ウエハキャリア９０２が回転管９１２上に位置付けられると、近接し、平行となる。いくつかの実施形態では、回転管９１２の縁９１４上のベベル幾何学形状は、回転管９１２の回転軸に対して角度α９１８において形成される。同様に、ウエハキャリア９０２の縁９０４上のベベル幾何学形状も、ウエハを支持するウエハキャリアの上側表面に対して法線方向に延びるキャリアの中心軸に対して角度α９１８に設定される。いくつかの実施形態では、角度α９１８は、ｔａｎ（α）＞ｆであるように選定され、式中、ｆは、ウエハキャリアと回転管材料間の摩擦係数である。ウエハキャリア９０２は、ポケットを有しておらず、無ポケットキャリアと見なされ得、動作の間、支柱９２０が、ウエハ９０８をウエハキャリア９０４上に保定する。

図９Ｂは、室温における、本教示による自己心合無ポケットウエハキャリアＣＶＤシステム９５０を図示する。ウエハキャリア９５４の縁９５２は、本実施形態では、ウエハキャリア９５４の中心軸９５６と平行であって、また、回転管９６０の縁９５８とも平行である。ウエハキャリア縁９５２の幾何学形状は、間隙９６８がウエハキャリア９５４の縁９５２と回転管９６０の縁９５８との間に存在するようなものである。間隙９６８は、ウエハキャリア縁９５２と回転管縁９５８との間に接触が生じないように、回転管９６０に対するウエハキャリア９５４の膨張のための十分な空間を可能にする。ウエハキャリア９５４は、プロセス温度サイクル全体を通して、特に、最高プロセス温度において、回転管９６０より小さいままである。いくつかの実施形態では、加熱器９６４は、回転管９６０の回転軸９６６に沿って心合される。

図９Ｂは、ウエハキャリア９５４の中心軸９５６が回転軸９６６と一致しないことを示す。スペーサ９６２は、ウエハキャリア９５４の回転を偏心にするように定寸され、ウエハ９７０は、回転管９６０を表す円形内にある。ウエハ９７０は、支柱９７２によって、ウエハキャリア９５４上に心合される。ウエハ９７０および支柱９７２の縁は、以下にさらに議論される接触界面９７１において接触する。いくつかの実施形態では、スペーサ９６２は、ウエハキャリア縁９５２の中に機械加工され、その構造と一体型を成す。いくつかの実施形態では、ウエハキャリア９５４は、黒鉛であって、スペーサ９６２は、直接、黒鉛の中に機械加工され、ウエハキャリア９５４全体が、次いで、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の異なる材料でコーティングされる。いくつかの実施形態では、２つまたはそれを上回るスペーサが、回転管９６０の縁９５８との安定した接点を形成するために使用される。図９Ｂに示されるシステムは、上記の図６Ａに示されるものに類似し、図９Ｂのシステムが回転すると、本質的に、上記の図６Ｂおよび６Ｃに記載された説明に従うであろう。ウエハキャリア９５４は、ポケットを有しておらず、したがって、無ポケットキャリアと見なされ得、動作の間、支柱９７２が、ウエハ９７０をウエハキャリア９５４上に保定する。

図１０および１１は、上記の図９Ａおよび９Ｂに示されるような支柱９２０または９７２ならびに接触界面９２１または９７１の詳細を示す。それぞれ、点線円形ＦおよびＧを参照されたい。図１０では、アイテム１１００は、前述のウエハ、ウエハキャリア、およびウエハキャリア９０２または９５４の支柱界面の詳細を示す。アイテム１１０２は、前述の支柱９２０または９７２である。アイテム１１０６は、それぞれ、ウエハ９０８または９７０が静置する、それぞれ、ウエハキャリア９０２または９５４の一部である。アイテム１１０４は、接触界面９２１または９７１を形成する、支柱９２０または９７２の壁であって、ウエハ９０８または９７０は、それぞれ、支柱９２０または９７２に接触する（アイテム１１０２に類似する）。ウエハ縁と界面接触する、アイテム１１０４の面は、平坦または湾曲（例えば、凸面）であることができる。

図１１では、表面１２００は、それぞれ、図９Ａ、９Ｂと関連して説明される、ウエハ、ウエハキャリア、およびウエハキャリア９０２または９５４の支柱界面の詳細を示す。表面１２０２は、支柱９２０または９７２である。本実施形態では、表面１２０４は、それぞれ、図９Ａおよび９Ｂに関連する、接触界面９２１または９７１を形成する、支柱９２０または９７２のアンダーカット壁である。表面１２０６は、ウエハ９０８または９７０が、それぞれ、静置する、それぞれ、ウエハキャリア９０２または９５４の一部である。表面１２０４および表面１２０６は、約８０°〜約９５°の範囲内であることができる、角度Θを形成する。

図１２および１３は、図４Ａおよび６Ａと関連して説明されるような側壁ならびに接触界面４２１または６２１の種々の実施形態の詳細を示す。図１２では、表面１９００は、図４Ａおよび６Ａと関連して説明されるウエハキャリアならびにウエハキャリア４０２または６０４の側壁の詳細を示す。表面１９０２は、図４Ａおよび６Ａに示されるようなウエハキャリア４０２または６０４の上部面である。表面１９０６は、ウエハ４０８または６２０が、それぞれ、静置する、それぞれ、ウエハキャリア４０２または６０４のポケット４２０もしくは６２４の一部である。表面１９０４は、ウエハ４０８または６２０が、それぞれ、ポケット４２０または６２４内に載置されると、接触界面４２１または６２１を形成する、それぞれ、ウエハキャリア４０２または６０４の側壁４２４もしくは６２６内に形成されるバンパである。ウエハ縁と界面接触する、アイテム１９０４の面は、平坦または湾曲（例えば、凸面）であることができる。

図１３では、アイテム１８００は、図４Ａおよび６Ａと関連して説明されるウエハキャリアならびにウエハキャリア４０２または６０４の側壁の詳細を示す。表面１８０２は、前述のように、ウエハキャリア４０２または６０４の上部面である。本実施形態では、表面１８０４は、それぞれ、ウエハキャリア４０２または６０４の側壁４２４もしくは６２６内に形成されるバンパであって、それぞれ、図４Ａおよび６Ａに示されるように、接触界面４２１または６２１を形成するようにアンダーカットされる。アイテム１８０６は、ウエハ４０８または６２０が、それぞれ、静置する、それぞれ、ウエハキャリア４０２または６０４のポケット４２０もしくは６２４の一部である。表面１８０４および表面１８０６は、約８０°〜約９５°の範囲内であることができる、角度Θを形成する。図４Ａおよび６Ａの側壁４２４または６２６の全体が、アンダーカットされるわけではない。ポケット４２０または６２４のアンダーカット部分は、バンパが個別のポケット内に形成されるときのみ形成される。

図１４は、図１２および１３と関連して説明されるバンパ等の１つまたはそれを上回るバンパ１６０４を有する、ポケット１６０２を有する、ウエハキャリア１６００の等角図を示す。ポケット１６０２の壁１６０６は、その上に形成される１つまたはそれを上回るバンパ１６０４を有する。

図１５は、本教示による、別の無ポケットウエハキャリア１４００の平面図を示す。無ポケットウエハキャリア１４００は、リム１４０２と、支柱１４０４とを有する。支柱１４０４は、図１０および１１に説明されるそれらの支柱に類似する。無ポケットウエハキャリア１４００は、ウエハ１４０６が静置する、表面１４０８を有する。

図１５Ａは、無ポケットウエハキャリア１４００の断面図を示す。無ポケットウエハキャリア１４００は、図４Ａと関連して説明されるような縁およびリムに類似するベベル幾何学形状ならびにリム１４０２を有する、縁１４１０を有する。縁１４１０のベベル幾何学形状は、無ポケットウエハキャリア１４００が利用される反応器の回転管と、図４Ａと関連して説明される角度α４１８に類似する類似角度αを形成する。回転管は、図４Ａと関連して説明される回転管４１２に類似する。

図１５Ｂは、本教示による、無ポケットウエハキャリア１４００の等角図を示す。無ポケットウエハキャリア１４００は、リム１４０２と、支柱１４０４とを有する。支柱１４０４は、図１０および１１と関連して説明されるそれらの支柱に類似する。無ポケットウエハキャリア１４００は、ウエハ（図示せず）が静置する、表面１４０８を有する。

図１６は、本教示による、別の無ポケットウエハキャリア１５００の平面図を示す。無ポケットウエハキャリア１５００は、リム１５０２と、図１０および１１に説明される支柱に類似する、支柱１５０４とを有する。無ポケットウエハキャリア１５００は、ウエハ１５０６が静置する、表面１５０８を有する。

図１６Ａは、無ポケットウエハキャリア１５００の断面図を示す。無ポケットウエハキャリア１５００は、図４Ａと関連して説明されるような縁およびリムに類似する、ベベル幾何学形状を有する縁１５１０と、リム１５０２とを有する。縁１５１０のベベル幾何学形状は、無ポケットウエハキャリア１５００が利用される反応器の回転管と、前述のような角度α４１８に類似する類似角度αを形成する。回転管は、回転管４１２等の本明細書に説明される回転管に類似する。

図１６Ｂは、本教示による、無ポケットウエハキャリア１６００の等角図を示す。図１６および１６Ａを参照すると、無ポケットウエハキャリア１５００、１６００は、リム１５０２と、図１０および１１に説明される支柱に類似する支柱１５０４とを有する。無ポケットウエハキャリア１５００は、ウエハ（図示せず）が静置する、表面１５０８を有する。

図１７は、回転ドラム１７０２上に搭載される、ウエハ支持リング１７００（開放キャリアとも呼ばれる）の断面図である。ウエハ支持リング１７００は、縁１７１０を有し、回転ドラム１７０２は、ウエハ支持リング１７００が回転ドラム１７０２上に位置付けられると、縁１７１０および１７０８の幾何学形状が、近接し、平行となるような縁１７０８を有する。幾何学形状は、ウエハ支持リング１７００が、あらゆる温度において、回転ドラム１７０２と同期して回転するようなものである。ウエハ支持リング１７００は、ウエハ（図示せず）の外側縁が静置する、上部面１７０９と、縁１７０６とを有する。ウエハ支持リング１７００はまた、１つまたはそれを上回るバンパ１７０４を含み、バンパは、直線壁またはアンダーカットを有し、図１２および１３に説明されるものに類似する。ウエハ支持リング１７００はまた、上部面１７０９および縁１７０６が同一平面にあって、無ポケット構成を形成し、１４０４または１５０４に類似する支柱を使用する、構成を有することができる。ウエハ支持リング１７００はまた、図８Ａから８Ｇに示されるような自己心合ＣＶＤシステム内でも使用されることができる。ウエハ支持リング１７００が無ポケット構成であるとき、ウエハ縁に接触する支柱の面は、平坦または湾曲（例えば、凸面）であることができる。

図１７Ａは、図１７における円形Ａの拡大図を示す。

図１８は、本明細書に説明されるような縁１７０６と、バンパ１７０４とを有する、ウエハ支持リング１７００の等角図を示す。

本明細書に前述されるように、支柱、例えば、支柱９２０または９７２は、前述のような無ポケットキャリア上に形成される。ポケットを有するウエハキャリアに関しては、バンパが、使用される。

無ポケットウエハキャリア上で使用されるときの支柱またはポケットを有するウエハキャリア上で使用されるときのバンパは、概して、無ポケットウエハキャリアの表面上またはウエハキャリアのポケット内に対称的に載置される。一般に、６つのバンパまたは支柱が、検討されるが、より少ない、例えば、３もしくは４つ、またはより多い、例えば、９もしくは１０のバンパまたは支柱が、使用されることもできる。

アンダーカットは、図１１および１３に示されるように、支柱またはバンパのために使用されるとき、約８０〜約９５°の範囲内である。ウエハの縁に接触する、アイテム１２０４および１８０４の表面は、平坦または湾曲（例えば、凸面）であることができる。他の実施形態では、支柱は、凹面であることができる。

ウエハの縁に接触する、例えば、図１０および１２におけるバンパまたは支柱の表面は、平坦または湾曲（例えば、凸面）であることができる。他の実施形態では、支柱は、凹面であることができる。

バンパまたは支柱を形成するために使用される材料は、典型的には、ウエハキャリアが作製されるものと同一材料である。他の実施形態では、バンパまたは支柱は、ウエハが形成されるものと同一材料から形成されることができる。さらに別の実施形態では、バンパまたは支柱は、ウエハキャリアおよびウエハのものと異なる材料から作製されることができる。

バンパまたは支柱に加え、本発明のウエハキャリアはまた、タブを有することができる。タブは、表面１４０８または１５０８上、例えば、支柱の近傍の表面円周方向上の種々の場所において、無ポケットウエハキャリア内に形成されることができる。タブは、支柱の場所の近傍または円周方向の任意の場所に載置されることができる。ポケットがウエハキャリア内に存在するとき、タブは、表面１８０６または１９０６上に位置することができ、バンパは、陥凹内のポケットの外側に沿って、またはその中の任意の場所に位置する。

両事例において、タブは、三角形形状であってもよい。タブは、基板キャリアが基板に対して膨張するとき、発生される力の少なくとも一部を吸収する材料から形成されることができる。また、タブは、基板キャリアの温度が上昇するにつれて、基板にかかる機械的応力を減少させることができる。

図１９は、図１４と関連して説明されたような（図１４のうちのいくつかの特徴は、示されていない）、本教示による単一基板キャリア１６００の拡大上面図１９００を図示する。拡大上面図１９００は、基板を支持するために使用される、複数のタブ１９０３を示す。基板は、処理の間、これらのタブ１９０３上に静置する。多数のタイプのタブが、使用されることができる。例えば、タブ１９０３は、示されるように、三角形形状のタブ１９０３であることができるが、他の形状も、検討されることができ、基板キャリア１６００の縁に沿ったいくつかの場所に位置付けられる。これは、基板キャリア１６００が、その温度が所望の処理温度に漸増されるにつれて膨張する一方、多くのタイプの基板の寸法が本質的に同一のままであるためである。タブ１９０３は、プロセスの動作温度範囲全体にわたって基板を支持するように定寸される。

本発明はまた、化学蒸着システムのための単一ウエハ基板キャリアを提供し、単一ウエハ基板キャリアは、基板（またはウエハ）を受容するように適合される本体（ウエハキャリア）と、回転管の上部に位置付けるための縁幾何学形状を有し、回転管もまた、縁幾何学形状を有し、単一ウエハ基板キャリアおよび回転管の縁幾何学形状が、所望のプロセス温度において、プロセスの間、ウエハキャリアの中心軸と回転管の回転軸の一致整合を提供するように選定される。ウエハ（または基板）は、ポケット（例えば、図４Ａおよび６Ｂと関連して説明されるようなポケット４２０またはポケット６２４）を使用することによって、またはポケットを使用せずに（すなわち、無ポケット）、本明細書に議論されるような２つまたはそれを上回るバンパもしくは支柱を使用することによってのいずれかにおいて、本体上に受容されることができる。

単一ウエハ基板キャリアは、ウエハキャリアとしても知られ、用語は、本明細書では、同義的である。

図２０は、ウエハ支持リング（開放キャリアまたはプロセストレイとも呼ばれる）２０００の等角図を示す。ウエハ支持リング２０００は、ウエハ（図示せず）の外側縁が静置する、縁２００６を有する。ウエハ支持リング２０００はまた、１つまたはそれを上回るバンパを有することができ、バンパは、直線壁またはアンダーカットを有し、図１２および１３に説明されるものに類似する。ウエハ支持リング２０００はまた、上部面２００９および縁２００６が同一平面であって、無ポケット構成を形成し、前述のような１４０４または１５０４に類似する支柱を使用する、構成を有することができる。ウエハ支持リング２０００はまた、図８Ａから８Ｇに示されるような自己心合ＣＶＤシステム内でも使用されることができる。ウエハ支持リング２０００が無ポケット構成であるとき、ウエハ縁に接触する支柱の面は、平坦または湾曲（例えば、凸面）であることができる。

図２０Ａは、線Ａ−Ａを通した図２０の断面図である。

図２１は、回転ドラム２００２上に搭載される、ウエハ支持リング２０００の断面図を示す。ウエハ支持リング２０００は、縁２０１０と、縁２０１２とを有する。回転ドラム２００２は、縁２００８と、２０１４とを有する。ウエハ支持リング２０００が回転ドラム２００２上に位置付けられると、ウエハ支持リング２０００の縁２０１０および回転ドラム２００２の縁２００８の幾何学形状は、近接し、平行となり、ウエハ支持リング２０００の縁２０１２および回転ドラムの縁２０１４の幾何学形状は、近接し、平行となる。幾何学形状は、ウエハ支持リング２０００が、あらゆる温度において、回転ドラム２００２と同期して回転するようなものである。縁２０１２は、回転ドラム２００２の縁２０１４に沿って約０．５ｍｍ〜約７．５ｍｍ延在することができる。

図２１Ａは、図２１における円形Ａの拡大図を示す。

図２２は、ウエハ支持リング２０００および回転ドラム２００２の分解図を示す。
（均等物）

本出願人の教示が、種々の実施形態と併せて説明されるが、本出願人の教示は、そのような実施形態に限定されないことが意図される。対照的に、本出願人の教示は、当業者によって理解されるように、本教示の精神および範囲から逸脱することなく、その中に成され得る、種々の代替、修正、ならびに均等物を包含する。

Claims

化学蒸着（ＣＶＤ）反応器のための自己心合ウエハキャリアシステムであって、
ａ）縁と、ウエハを保持するように適合されるポケットとを備えるウエハキャリアであって、前記ウエハキャリアは、ＣＶＤ処理のためにウエハを少なくとも部分的に支持する、ウエハキャリアと、
ｂ）縁を備える回転管であって、前記ウエハキャリアの縁幾何学形状および前記回転管の縁幾何学形状は、所望のプロセス温度において、プロセスの間、前記ウエハキャリアの中心軸と前記回転管の回転軸の一致整合を提供するように選定される、回転管と
を備える、自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアは、前記ウエハの底部表面全体を支持する、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアは、前記ウエハの周縁において、前記ウエハを支持し、前記ウエハの上部および底部表面の両方の一部を暴露されたままにする、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
放射加熱を前記ウエハに提供するセパレータをさらに備える、請求項３に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記セパレータは、前記回転管の中心に対する前記セパレータの心合を提供するように選定される幾何学形状を備える、請求項４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記セパレータは、回転の間前記セパレータを前記回転管に対して静的なままにさせるように選定される幾何学形状を備える、請求項４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記セパレータは、炭化ケイ素および石英から成る群から選択された材料から成る、請求項４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
正圧パージガスを空洞に供給する管をさらに備える、請求項４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハの回転偏心は、前記所望のプロセス温度において、実質的にゼロである、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
ウエハキャリア縁および回転管縁は、間隙を画定するように定寸される、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記間隙の幅は、前記所望のプロセス温度において、ゼロに接近する、請求項１０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記間隙の幅は、前記ウエハキャリアを形成する材料の熱膨張係数と前記回転管を形成する材料の熱膨張係数との間の差異に起因して、加熱の間、変化する、請求項１０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
室温における前記間隙の幅は、処理温度における前記回転管に対する前記ウエハキャリアの膨張のための空間が存在するように選定される、請求項１０に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記所望のプロセス温度における処理の間の前記ウエハキャリアの中心軸と前記回転管の回転軸の一致整合は、前記ウエハを横断して軸対称温度プロファイルを確立する、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアおよび前記回転管のうちの少なくとも１つを形成する材料は、処理温度における前記回転管に対する前記ウエハキャリアの膨張のための空間を維持する熱膨張係数を有するように選定される、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアの縁幾何学形状および前記回転管の縁幾何学形状は両方とも、合致するベベル表面を画定する、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記合致するベベル表面は、平行である、請求項１６に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記合致するベベル表面は、ｔａｎ（α）＞ｆであるような角度αにあって、式中、ｆは、前記ウエハキャリアと回転管との間の摩擦係数である、請求項１７に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアの縁幾何学形状は、内側表面上にベベルが付けられ、前記回転管の縁幾何学形状は、外側表面上にベベルが付けられる、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記回転管は、平坦リムを備える、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアの縁幾何学形状は、外側表面上にベベルが付けられ、前記回転管の縁幾何学形状は、内側表面上にベベルが付けられる、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ポケット内に対称的に載置される１つまたは複数のバンパをさらに備える、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアは、前記ウエハキャリアの上側表面上に対称的に載置される２つ以上の支柱を有する無ポケットウエハキャリアを備える、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
化学蒸着（ＣＶＤ）反応器のための自己心合ウエハキャリアシステムであって、
ａ）スペーサを備える縁幾何学形状を備えるウエハキャリアであって、前記ウエハキャリアは、ＣＶＤ処理のためにウエハを少なくとも部分的に支持する、ウエハキャリアと、
ｂ）前記ウエハキャリアを支持する回転管であって、前記ウエハキャリア縁幾何学形状内のスペーサは、所望のプロセス温度において、前記ウエハキャリアの中心軸および前記回転管の回転軸の両方を整合させる、回転管と
を備える、自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアは、前記スペーサと反対に位置付けられる逃げ面構造をさらに備え、前記逃げ面構造は、前記ウエハキャリアの質量中心を偏移させる、請求項２４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記逃げ面構造は、比較的に平坦な区分を備える、請求項２５に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記スペーサは、前記ウエハの回転が所望の偏心を有するように定寸される、請求項２４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記スペーサは、前記ウエハキャリアの縁の中に機械加工される、請求項２４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ホウ素（ＢＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、サファイア、シリコン、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、石英、黒鉛、炭化ケイ素（ＳｉＣ）でコーティングされた黒鉛、およびそれらの組み合わせから成る群から選定されるセラミック材料から形成される、請求項２４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記セラミック材料は、耐火コーティングを含む、請求項２９に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリアは、耐火金属から形成される、請求項２４に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記ウエハキャリア縁幾何学形状は、前記回転管の縁と接点を形成する少なくとも２つのスペーサを備える、請求項２９に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
ウエハを受容するように適合されるウエハキャリアを備える、化学蒸着のための単一ウエハ基板キャリアであって、前記ウエハキャリアは、回転管の上部に位置付けるための縁幾何学形状を有し、かつ、前記ウエハを保持するように適合されるポケットを使用することによって前記ウエハを受容するように構成され、前記回転管もまた、縁幾何学形状を有し、前記単一ウエハ基板キャリアおよび前記回転管の縁幾何学形状は、所望のプロセス温度において、プロセスの間、前記ウエハキャリアの中心軸と前記回転管の回転軸の一致整合を提供するように選定される、単一ウエハ基板キャリア。
前記ウエハキャリアは、前記ポケット内に対称的に載置される１つまたは複数のバンパをさらに備える、請求項３３に記載の単一ウエハ基板キャリア。
前記ウエハキャリアは、無ポケットウエハキャリアを備え、前記無ポケットウエハキャリアは、前記ウエハキャリアの上側表面上に対称的に載置される２つ以上の支柱を備える、請求項３３に記載の単一ウエハ基板キャリア。
前記ポケットの側壁は、前記ウエハとの接触界面を形成する表面を備える、請求項１に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記表面は、平坦表面を含む、請求項３６に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記表面は、湾曲表面を含む、請求項３６に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記表面は、凸面表面を含む、請求項３６に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。
前記表面は、アンダーカット表面を含む、請求項３６に記載の自己心合ウエハキャリアシステム。