JP2019529691A - 基板の同時の回転及び浮揚のための非接触基板キャリア - Google Patents

Abstract

基板の堆積及び／またはエッチングの間の基板（１３０）の同時の回転と浮揚のためのシステム（１００）及び対応する方法。システム（１００）は、基板（１３０）下に設置されたキャリア（１１０）を備え、キャリア（１１０）は、キャリア上の基板を浮揚するための基板（１３０）の底面にガスを供給するための少なくとも２つの注入口（１１０）を備える。システムは、さらにキャリア（１１０）に接続され、基板（１３０）の水平のドリフトを制限するように構成された少なくとも１つの保持部材（１２０）を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、非接触基板キャリア及びその方法に関する。特に、本発明は、基板キャリアと、基板を堆積及び／またはエッチングする間の基板の同時の回転と浮揚の方法に関する。

基板の配置は、どのような堆積、エッチングまたは他の熱プロセスにおいても、例えば均質の温度分配、安定した堆積及び／または材料の除去及び／またはプロセスガスの誘導など、いくつかの要求を満足するべきである。一般に、工具の形態は、とりわけ、同時に処理されるべき基板の量に依存する。同時に処理されるべき基板の大きさ及び／または基板の量の、具体的な用途に依存して、基板を保持するための異なる選択がある。特に並行プロセス基板の数に関して次のグループに分けられる様々な工具の形態がある。単一の基板システム、小さい／ミニのバッチシステム（＜１０基板）または多数バッチシステム（最大１００基板以上の基板）。システムまたはチャンバ容量は、プロセスタイプと基板温度に依存する。いくつかのプロセスは、例えば低温プロセス温度のプロセス及び／または必然的に均一な堆積またはエッチングのプロセスなどの、多数バッチ形態に適当であり、それゆえ、基板あたり最小プロセスコストを達成するかもしれない。それどころか、いくつか他のプロセスは、均一な堆積またはエッチングを達成するための非常に高いプロセス温度及び／または複雑なプロセスによってなど、多数バッチ形態に適していない。ミニバッチシステムは、通常小さな基板で使用され、プロセスコストは、単一大基板に類似の多くの小さな基板で領域を満たすことによって減少し、それゆえ、単一基板システムの互換性を維持する。

工具の形態は、また処理される基板の大きさに依存する。例えば、小さな基板に対してかなり単純であるいくつかの態様は、大きな基板にとって問題になるかもしれない。すなわち、工具の形態の視点から、半導体工業で幅広く用いられる３００ｍｍ基板の代わりに単一のキャリアに複数（１０＋）の小さな（例えば５０，８ｍｍ）基板を配置することが容易であるかもしれない。言い換えると、同時に処理される基板の量は、小さな基板にとってのキャリア／反応器の大きさによって制限されず、すなわち、いくつかの基板は、単一のキャリアに配置されることができる。基板の大きさが増加するために、キャリア／反応器の大きさは、単一の基板キャリア、すなわち基板キャリアの単一の平面に配置される基板の量が制限されるかもしれない。それゆえ、通常、１５０ｍｍ以上の直径の基板は、多数バッチシステムにおいて垂直な積み重ねで配置される。小さなバッチ及び単一の基板システムにおいて、基板は、むしろ大きなキャリアのポケット／凹部または単一のホルダに配置される。

従来技術のシステムにおいて、単一の基板ホルダは、通常、基板の形状に適合された、基板に面するその底面の平らな、凹面、凸面または任意の複雑なプロファイルを有する、凹部を備える本体からなる。

図１は、従来技術による基板及びキャリア１０のそのようなアセンブリの部分図である。特に、図１は、凹部及び保持部材１２を有するキャリア１１を示し、基板１３は、キャリア１１の凹部内及び保持部材１２の上部に配置される。

さらに、図１は、アセンブリ１０に沿ったラジアル温度変動１５を示す。複雑な温度プロファイルは、複雑な設定による（材料、間隔、形状など）。それゆえ、温度変動は、基板の端部近くの乱流と、前のプロセスで、例えばホルダなど、システムを囲う部分に堆積された残留物である、前のコーティング１４から、基板１３に向かう負の温度勾配による基板表面へ寄生量の移動を引き起こす。基板１３は、自立オブジェクトであり、凹部内の軸外、すなわち、アセンブリ１０の中央軸Ａに対して、動くことができ、それゆえ、その端部において、温度均一を悪化する。すなわち、基板は、凹部内を動き、均質の温度分配、安定した堆積及び／または材料の除去、堆積される材料の組成に負の影響を有するかもしれない。

さらに、高温低圧において、部分の間隔（例えば、基板及びキャリア）は、任意の特定の材料の熱伝導体の熱移動／温度差にとってさらに重要である。サンドイッチ構造を考慮すると、本体がヒータの上部に配置され、基板が本体によって運ばれたとき、基板温度は、いつも本体及び囲う部分の温度より低いであろう。

これらの凹部深さは、通常基板１３の厚さに適合し、ほとんどの場合わずかに大きい。そのようなデザインの主な理由は、全プロセス時間を通して、安定した基板位置を確実にし、反応物質が基板の下へ行くこと及び、その裏面にコーティングまたはエッチングを行うことを防ぐためである。

プロセスの間、基板１３は、温度によってまたは基板表面の改良によって引き起こされたストレスによる、堆積及び／またはエッチングプロセスによる、凹面または凸面形状を得るかもしれない。これらの効果は、通常凹部深さのさらなる減少を阻む。キャリア１１の複雑な表面形状は、増加したバリア高さと低い基板温度（大きな間隔）の追加の理由である。基板のキャリアデザインにおいてこれらの効果を考慮しないことにより、基板に、プロセスの間の操縦不能な動きをさせ、または、その裏面の寄生改良（コーティングまたはエッチング）を引き起こす。

同時に囲んでいるバリアは、プロセスガスの流れを阻害し、ほとんどの場合、基板は、その端部領域内に大きく不均一な堆積またはエッチングプロファイルを発現させるかもしれない。三元のまたは高いレベル（四元など）の化合物成長において、組成物不均一は、さらに利用のために受諾できない値に届くかもしれない。

よい温度均一性（及び他の可能な利益）を得るために、基板の回転を利用することが当該分野で知られている。しかしながら、これらのシステムの外側のバリアは、大きな流れの乱れを引き起こし、それゆえ端部領域の大きな劣化にさえつながる。

米国特許公開公報２００８／０２８０４５３号は、プロセスの間、基板を支持し、配置し、回転するために使われる器具及びシステムを開示する。

米国特許公開公報２０１０／０２００５４５号は、基板を処理する方法を開示する。方法は、サセプタの基板受容表面に基板を配置すること、１以上の回転ポートから液体流れを供給することによって、サセプタ及び基板を回転することを備える。

米国特許第５，９８３，９０６号は、最小の裏面堆積及びチャンバの底部における最小化された堆積を備えるチャンバを通って１５リットル／分の流量を許容し、それによってチャンバクリーニングの周期を減らし、浄化時間とシーズニングを減らす、流量制限リング及び他の特徴の提供に関する。

米国特許第６，１８３，５６５号は、器具にウェハを含むことと、ウェハの２つの対向する平面側面または表面に、互いに対向して配置された第１及び第２の側面部分から、反対の方向に、２つのガス流れを適用することを備える、例えば半導体ウェハなどの基板の非接触処理のための方法に関する。

しかしながら、米国特許第６，１８３，５６５号よって提案された解決法は、低温プロセス（Ｔ＜５００℃）で単一基板システムで、固定された基板位置（基板の非回転または非動作）で適用できる。そのような場合において、基板がコントロールできない（例えば、フライアウェイ）で動くリスクが少なく、少なくとも基板温度均一性が改善するめに回転する必要がない。熱移動の放熱部品は、無視でき、それゆえ、キャリアと基板の温度差は、重要でない。

さらに、米国特許第５，２２６，３８３号は、ウェハを回転するホイルサセプタに関し、ウェハを支えるディスクの底部におけるらせんチャネルがウェハの回転を達成する。しかしながら、プロファイルされた中間ホルダの追加の使用は、特に高温プロセス（＞５００℃）で、ウェハに渡って温度プロファイルに負の影響を有する。

基板の非接触処理は、温度分配及び傾斜時間に関していくつかの利点があるが、プロセス間隔が、２ｍｍより大きい場合、不安定な基板位置によって、大きなスケールの堆積及び／またはエッチングプロセスでの適合性に苦しむ。さらに、システムは、基板浮揚のために約１５００ｓｌｍのガスフローを必要とする一方で、共通のプロセスは、堆積及び／またはエッチングのために１から１０ｓｌｍプロセスガスフローを用いる。この差は、主プロセスに直接影響を有する。この議論を克服するために、１つは、同等な値へプロセスガスフローを増加する必要があるだろう。さらに、低圧での操作は、非常に強力な真空ポンプまたは多くのポンプを用いる必要があるだろう。さらに、これらのシステムは、基板の両面に凹部を必要とし、それゆえ上記の概要のようにこれらの凹部に接続される全ての問題を作り出す。

通常、エッジ排除パラメータ、すなわち、いくつかの場合において、５ｍｍまで到達する基板の処理後に使用できない基板の端部における領域は、定義される。それゆえ、１５０ｍｍ基板の場合において、損失領域は、約１３％であり、２００ｍｍの場合、約１０％であり、３００ｍｍの場合、ほぼ７％である。大きい直径による割合の下落の代わりに、絶対的な損失領域の大きさは、１５０ｍｍと３００ｍｍの間で２倍より大きく増加し、１５０ｍｍの場合、４８ｍｍ側面長さを備える正方形領域の大きさを有する。

米国特許公開公報２００８／０２８０４５３号 米国特許公開公報２０１０／０２００５４５号 米国特許第５，９８３，９０６号 米国特許第６，１８３，５６５号 米国特許第５，２２６，３８３号

本発明の目的は、非接触基板キャリアを用いたシステムと方法を提供し、従来技術の上述の問題の少なくともいくつかを克服することである。特に、本発明の１つの目的は、凹部の様々な負の影響を克服することである。

上記の概要のように、凹部の利用は、凹部端部への基板の近接及び／または異なる近接（軸外の）による基板の温度分配の負の影響を有するかもしれない。さらに、凹部は、基板、キャリア端部及び外側部分の間の強い局所的な温度不均一によって、ガスフローパターンに影響を与えるかもしれない。さらに、凹部は、キャリア回転を組み合わせたキャリア端部の形状によってガスフローパターンに影響を与え、堆積、またはエッチングプロセスの厚さ及び／または組成均一性の悪化をもたらすかもしれない。さらに、凹部は、その後に成長した層、それらの厚さ及び／または組成均一性に影響を与えるかもしれない。

また、本発明は、前のプロセスの間、キャリアと反応器部分の余剰の堆積に起因する基板汚染を避けるためにそれぞれのプロセスの前に基板キャリアを交換する必要を克服する。さらに、さらなるプロセスは、生産サイクル時間を増加し、スループットを減少し、生産コストを増加するので、本発明は、交換された部分からガス放出を避けるための、それぞれのプロセスの前にベーク（アニール）プロセスの要求を克服するかもしれない。

本発明は、さらに乱流及び温度分配（局所の冷却スポット領域）によって、基板の表面にパーティクルを作り出す可能性を最小化する。

さらに、本発明は、基板ホルダへの基板の局所の物理接触によって、自己促進基板ボーイング効果の問題を克服するかもしれない。

さらに、本発明は、キャリアから基板を分離する必要性による、生産モード（ＦＯＵＰからＦＯＵＰへ、カセットからカセットへ）の際の全自動ウェハハンドリングを備える標準キャリアの不適合を克服する。通常、追加のハンドリング装置は、ウェハとキャリアを分離することが要求され、これは、追加のスペース、時間を必要とし、ハンドリング問題を作り出す。これは、負の経済影響を有する（所有者のコストなど）。

目的は、独立請求項の特徴と共に達成される。従属請求項は、さらなる発明の態様に関する。

発明は、改善された材料堆積及び／またはエッチングのための基板への浮揚効果と、基板への回転力とを提供するためのガス注入口を備える基板キャリアを提供する一般的な発明アイディアに基づく。

本発明の１つの態様において、基板の堆積及び／またはエッチングの間の基板の同時の回転及び浮揚のためのシステムが提供される。基板は、底面と上面とを有する。システムはヒータを備える。ヒータは、基板下に設置されたキャリアを備え、キャリアは、キャリア上に基板を浮揚し、同時に基板を回転するための基板底面へガスを提供する少なくとも３つのガス注入口を備える。システムは、さらにキャリアに接続され、基板の水平ドリフトを制限するように構成された少なくとも１つの保持部材を備える。ヒータは、基板の底面及び基板の上面へ熱を適用するように構成される。

すなわち、基板は、保持部材に対称に設置されてもよく、少なくとも１つの保持部材は、基板の水平ドリフトを避ける。さらに、浮揚効果は、キャリアと接触しない基板につながる。それゆえ、基板に渡ってさらなる温度プロファイルが達成できる。保持部材が基板に係合する一方で、保持部材は、温度プロファイル及び成長の逆の効果が、基板領域の小さい一部へ限定されるような、配置及び／または大きさにされる。

本発明による基板キャリアは、ヒータシステムの一部である。ヒータシステムは、欧州特許出願１５ ２０ ２２９６．８によるシステムである。

ガス注入口は、基板の半径の法線ベクトルに対して傾けられ、傾けられたガス注入口は、基板への回転力を提供するための基板端部への接線平面に平行である平面内に存在することが好ましい。

すなわち、ガス注入口は、基板に回転力を提供し、同時に、基板を持ち上げる、すなわち基板キャリアのキャリア上に基板を浮揚させる、基板に上への力を提供するために、時計回りまたは反時計回りに傾けられ（ｔｉｌｔｅｄ）または傾けられ（ｉｎｃｌｉｎｅｄ）ることが好ましい。

傾斜したガス注入口は、（ｉ）基板半径またはキャリア半径への法線方向の第１のベクトル、及び（ｉｉ）基板またはキャリアの底部平面内に存在し、傾斜したガス注入口の位置において基板半径またはキャリア半径へ垂直な第２のベクトルによって画定された平面内に存在することができる。傾斜したガスの注入口は、基板またはキャリアの半径ベクトルへの法線方向で、基板またはキャリアの底面の平面内に存在するベクトルに対して傾けられることができる。

ガス注入口の中央線と基板の底面の法線ベクトルの間の角度として測定された、傾斜したガス注入口の傾斜角は、２°から６０°、好ましくは５°から５０°さらに好ましくは１０°から４５°である。いくつかの実施形態において、傾斜角は、２５°から３５°である。いくつかの実施形態において、傾斜角は、２８°から３２°である。

ガスは、それゆえ基板の底面に適用され、したがって、基板の上面へ適用されたプロセスガスが、基板の下に行き、基板の底面に寄生コーティングまたはエッチングを作り出すことを避ける。

さらに、回転ディスク効果を超える流れによって、回転基板は、基板とキャリアの近くのプロセスガスを引き込み、それによって堆積またはエッチングプロセスの効率を改善する。

少なくとも１つの保持部材は、基板がキャリアの中央位置に配置されるように、キャリアに設置される単一の保持部材を備える。

代わりにまたは追加として、少なくとも１つの保持部材は、３つの保持部材がその端部領域において基板を受け入れるように、キャリアにおいて設置された少なくとも３つの保持部材を備える。

すなわち、中央保持部材は、基板の端部領域において提供された少なくとも３つの保持部材に加えて提供されることができる。

中央保持部材及び／または基板端部領域における少なくとも３つの保持部材は、ピンである。ピンは、キャリアに向かって増加する直径を有する。

保持部材は、その水平ドリフトを制限または排除するために、基板に係合、すなわち物理的接触をするように構成される。

基板端部の少なくとも３つの保持部材は、それらがその外側端部で基板に接触するように、すなわち基板が少なくとも３つの保持部材によって囲まれるように設置される一方で、単一の保持部材（中央保持部材）は、基板中央にあらかじめ定義された孔を貫通する。

少なくとも１つの保持部材は、キャリアに向かう増加した直径を有し、キャリアの上部における直径は、基板／基板の高さにおける直径より大きい。

少なくとも１つの保持部材の直径は、キャリア上のあらかじめ決定された高さにおいて次第にまたはステップ変動を使って、キャリアに向かって増加する。

それゆえ、基板は、初期の位置、すなわち、ガス注入口を通って、ガスを適用する前でさえ、キャリアに接触に来ることが防がれる。説明のため、保持部材は、ガスがガス注入口を通って適用されないとき、キャリアから第１の距離において基板を保持するように、基板に係合されるように構成される。ガス注入口を通ったガスの適用は、基板を浮揚する効果がある。保持部材は、さらに基板が浮揚されたとき、基板に係合するように構成される。浮揚した基板は、基板の水平ドリフトを制限するように、浮揚した基板からオフセットする保持部材の境界を備えて、保持部材から間隔を開けられる。

保持部材は、キャリアに固定して取り付けられる。保持部材は、トルクプローブ方法で、キャリアに取り付けられる。キャリアへ保持部材を固定する取り付け構造は、保持部材がキャリアに対して回転することを防ぐ。

保持部材は、キャリアに対して回転可能なようにキャリアに取り付けられる。保持部材は、保持部材を回転可能に支持するベアリングを備える、取り付け構造によってキャリアに取り付けられる。ベアリングはボールベアリング、ローラベアリング、ガスベアリングであることができる。

キャリアに対して回転可能な１以上の保持部材が使われたとき、保持部材の表面及び基板の表面の間の相対動作は、減少されまたは排除されることができる。１以上の保持部材は、基板の回転によって回転が引き起こされる。１以上の保持部材は、回転可能に駆動される。１以上の保持部材の回転速度は、基板の回転速度に依存して変化できる。説明のために、それぞれガスベアリングによって支持された１以上の保持部材の場合、１以上の保持部材の回転は、キャリアのガス注入口を通ってガスフローを供給する供給ラインから分岐したガスフローによってもたらされる。保持部材の回転速度は、保持部材の表面と保持部材の表面の最も近くの基板の表面領域との間で、ほとんどまたは全くスリップしないように設定される。

基板に面するキャリアの上面は、実質的に平坦である。キャリアの上面は、最大でも０．１ｍｍの表面平坦性を有する。キャリアの上面は、例えば米国、ミシガン州、デクスタのｋ−Ｓｐａｃｅ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から販売されている光学測定装置など、光学測定技術を使って、決定されたとき、最大でも０．１ｍｍの表面平坦性を有する。キャリアの上面は、ＤＩＮ ＩＳＯ ２７６８に従って決定されたとき、最大でも０．１ｍｍの表面平坦性を有する。凹部の欠如において、上記の概要のように及び下記の要約のように様々な利点が達成される。

少なくとも３つの傾斜したガス注入口は、キャリアを通って、孔または中空のピンとして形成される。言い換えると、キャリアは、そこに提供された孔を備える固体材料であり、キャリアは、基板の下に設置された少なくとも１つの中空のピンとして組立てられる。

少なくとも３つの傾斜したガス注入口は、ガスが基板下の領域に提供されるように設置される。傾斜角と基板中央からの距離は、変えることができる。しかしながら、最も効率的な回転を達成するために（最も低いガス供給で最も高い回転速度）ガス注入口は、基板中央からできるだけ遠くに設置され、傾斜角は、基板表面に対して法線方向からできるだけ遠くにされる。すなわち、法線方向とそれぞれのガス注入口の間の角度は、少なくとも１°以上で、好ましくは、１５°以上で、さらに好ましくは２５°以上で、もっとさらに好ましくは約３０°である。

少なくとも１つの保持部材は、さらに基板の回転及び／または位置を測定するための回転速度センサ及び／または位置センサを備え、それによって測定値に基づいて、より正確に基板の回転及び位置が制御できる。

代わりにまたは追加として、基板の位置は、光学技術、特にレーザ放射を用いた位置測定技術を使って、測定できる。回転は、また基板が刻み目を有するときに、光学的に測定される。

少なくとも３つのガス注入口の間の距離は、基板の直径の３０％より大きく、好ましくは基板の直径の５０％より大きく、さらに好ましくは基板の直径の７０％より大きい。

少なくとも３つのガス注入口の間の距離は、５０ｍｍより大きく、好ましくは６５ｍｍより大きく、さらに好ましくは８０ｍｍより大きい。

ヒータは、基板の底面を加熱するように構成された第１の加熱ユニットと、基板の上面を加熱するように構成された第２の加熱ユニットを備える。第１の加熱ユニットは、基板の底面の下に配置される。第２の加熱ユニットは、基板の上面の上に配置される。第１の加熱ユニットはキャリアを備える。第１の加熱ユニットは、キャリアとして機能し、すなわち傾斜したガス注入口は第１の加熱ユニットに形成されることができる。

システムは、お互いに独立な第１の加熱ユニットの第１のエネルギ出力と、第２の加熱ユニットの第２のエネルギ出力を制御するように構成された温度制御ユニットを備える。

システムは、６０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの回転速度で基板を回転するように構成される。

システムは、基板の回転速度を制御するために少なくとも３つのガス注入口を通って、ガスフローを制御するように構成される。

システムは、基板に気相堆積のために基板へプロセスガスを案内するように構成されたガスインジェクタを備える。ガスインジェクタは、第１のガスフローパスと第１のガスフローパスとは異なる第２のガスフローパスを備える。システムは、第１のフローパスを通るプロセスガスの温度を制御するために、第１のフローパスと関連する第１のガス温度調整機構を備える。システムは、第２のフローパスを通るプロセスガスの温度を制御するために、少なくとも第２のフローパスと関連する第２のガス温度調整機構を備え、第１のガス温度調整機構及び第２のガス温度調整機構は、お互いに独立して操作可能である。

システムは、さらにキャリアを備える第２の加熱ユニットを備え、第２の加熱ユニットは、基板の底面を加熱するように構成される。

本発明の別の態様に従って、基板の堆積及び／またはエッチングの間基板を回転と同時に浮揚するための方法が提供される。基板は、底面と上面を有する。方法は、（ａ）キャリア上で基板を浮揚するために、キャリアに形成された少なくとも３つのガス注入口を通って、キャリアに面する基板の底面にガスを適用するステップと、（ｂ）少なくとも１つの保持部材によって基板の水平ドリフトを制限するステップと、（ｃ）浮揚及び回転の間、基板の底面と上面を加熱するステップとを備える。

基板の底面は、キャリアを備える第１の加熱ユニットを用いて加熱される。

少なくとも３つのガス注入口を通ってガスを適用するステップは、あらかじめ決められた角度の下でガスを適用するステップを備える。傾斜したガス注入口は、（ｉ）基板半径またはキャリア半径への法線方向の第１のベクトル（ｉｉ）基板またはキャリアの底面内に存在し、傾斜したガス注入口の位置において、基板半径またはキャリア半径に垂直な第２のベクトルで画定された平面内に存在することができる。傾斜したガス注入口は、基板またはキャリアの半径ベクトルに対して法線方向に、及び基板またはキャリアの底面の平面内に存在するベクトルに対して傾斜する。

ガス注入口と基板の底面の法線ベクトルの間の傾斜角は２°から６０°、好ましくは、５°から５０°さらに好ましくは、１０°から４５°である。いくつかの実施形態において、傾斜角は、２５°から３５°である。いくつかの実施形態において、傾斜角は２８°から３２°である。

水平ドリフトを制限するステップは、その単一の中央位置において基板と単一の保持部材を係合するステップを備える。

代わりにまたは追加として、水平ドリフトを制限するステップは、基板の端部において配置された少なくとも３つの保持部材で基板の端部を制限するステップを備える。

方法は、さらにガスを適用する前にキャリアからあらかじめ決められた第１の距離に、ガスを適用した後にキャリアからあらかじめ決められた第２の距離に基板を保持するステップを備え、あらかじめ決められた第２の距離は、あらかじめ決められた第１の距離より大きい。説明のために、保持部材は、ガスがガス注入口を通って適用されないとき、キャリアから第１の距離において基板を保持するように、基板に係合するように構成される。ガス注入口を通ったガスの適用は、基板の浮揚をもたらす。保持部材は、さらに基板が浮揚されるとき基板に係合するように構成される。浮揚した基板は、基板の水平ドリフトを制限するように、浮揚した基板からオフセットする保持部材の境界を備えて、保持部材から間隔を開けられる。

基板の底面にガスを適用するステップは、少なくとも３つのガス注入口を通ってガスを適用するステップを備え、ガス注入口のそれぞれとキャリアの中央の間の距離は、基板の半径の３０％より大きく、好ましくは基板の半径の５０％より大きく、さらに好ましくは、基板の半径の７０％より大きい。

基板半径が７５ｍｍの６’’ウェハの場合、基板の底面にガスを適用するステップは、少なくとも３つのガス注入口を通ってガスを適用するステップを備え、少なくとも３つのガス注入口のそれぞれとキャリアの中央の間の距離は、２２．５ｍｍより大きく、好ましくは、３７．５ｍｍより大きく、さらに好ましくは５２．５ｍｍより大きい。

方法は、さらに基板の回転及び／または位置を測定するステップを備える。基板の回転及び／または位置は、少なくとも１つの保持部材を用いて測定される。基板の回転及び／または位置は、保持部材に提供された距離センサまたは接触センサ及び／または保持部材に連結された回転速度センサを用いて測定される。代わりにまたは追加として、基板の位置は、光学技術、特にレーザ放射を用いた位置測定技術を用いて測定されることができる。回転は、また例えば基板が刻み目を有するとき、光学的に測定されることができる。

基板の底面及び上面は、お互いから独立に加熱される。

基板は、６０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間の回転速度で回転される。

方法は、さらに基板の回転速度を制御するために、少なくとも３つのガス注入口を通るガスフローを制御するステップを備える。

方法は、プロセスガスの第１のグループをガスインジェクタの第１のフローパスを通して基板に通過させるステップを備える。方法は、プロセスガスの第２のグループをガスインジェクタの第２のフローパスに通すステップを備え、第２のフローパスは、第１のフローパスと異なり、プロセスガスの第２のグループは、第１のプロセスガスと異なる。方法は、第１のフローパスを通る第１のプロセスガスの温度を制御するために第１のフローパスに関連する第１のガス温度調整機構を制御するステップを備える。方法は、第２のフローパスを通ってプロセスガスの第２の群の温度を制御するための少なくとも第２のフローパスに関連する第２のガス温度調整機構を制御するステップを備え、第１のガス温度調整機構と第２のガス温度調整機構は、お互いに独立して操作可能である。

ガス投入機は、基板の上面より上に配置される。方法は、基板の底面より下に配置された加熱ユニットを制御するステップを備える。基板の底面の下に配置された加熱ユニットは、第１及び第２のガス温度調整機構と独立して制御される。第１及び第２のガス温度調整機構は、両方とも上部ヒータと一体化するまたは接続する。基板の底面の下に配置された加熱ユニットは、基板を浮揚及び回転するためのガス注入口を有するキャリアとともに一体に形成され、第１及び第２のガス温度調整機構と混同されないに違いない。

方法は、上記に記載されたシステムを用いて実行される。

本発明の別の態様に従って、上記に記載された基板キャリアの使用または例えば気相成長などの気相堆積の方法が提供される。

本発明は、いくつか利点がある。特に、凹部の欠如によって、基板端部における温度変動は、減少され、または避けることができる。アクティブヒータと共に、温度プロファイルは、プロセス要求に従って調整される。

さらに、凹部の欠如によって強い温度変動による基板端部付近のフローパターンの乱れは、回避され、固定したキャリアの提供は、基板回転による基板端部付近のフローパターンの乱れを回避する。すなわち、本発明によって、キャリアの回転が必要ない。

さらに、凹部の欠如によって、堆積またはエッチングプロセスの厚さの不均一性を避けられ、堆積プロセスの組成の不均一性を避けられる。

基板は、プロセスの間、交換を受ける唯一の部分であるので、凹部の欠如は、さらに連続した実行の間のキャリアの交換の必要性を避け、別個のベーク及び／またはアニールプロセスは、必要とされず、それゆえ、生産プロセスの信頼性とそのスループットを増加する。

平坦なデザインと高速基板回転によって、寄生パーティクル発生は、減少し、避けられる。基板とキャリアの間の自然な間隔によって、温度プロファイルによって引き起こされた任意の基板の反りの影響は、実質的に減少されまたは排除される。

さらに本発明は、完全に完全自動生産モード（ＦＯＵＰからＦＯＵＰへ／カセットからカセットへ）と適合する。それゆえ、操作コストは、大いに減らされる。

また、移動部分またはモータを必要としない、真空チャンバの中に回転移動を必要としない、本発明の基板キャリアの簡単さと高速回転（例えば２０００ｒｐｍまでまたはさらに３０００ｒｐｍ）によって、一般の堆積またはエッチングシステムによって達成されなかった、５０％より高い改善された前駆体の利用が実現される。

いくつかの好ましい実施形態は、これから図を参照して記載される。説明のために、様々な具体的な詳細が、請求されるような本発明の範囲から逸脱することなく、記載される。

従来の基板キャリアシステムの一部とその温度分配を描く。 実施形態によるシステムの第１の実施形態の断面図である。 実施形態によるシステムの第２の実施形態の断面図である。 実施形態によるシステムのガス注入口の配置の斜視図である。 実施形態によるシステムのガス注入口の配置の正面図である。 実施形態によるキャリアに対するガス注入口の形状関係を描く。 実施形態によるシステムの実施形態の上面図である。 従来技術及び本発明の実施形態による損失領域対排除を描く。 実施形態によるシステムの概略断面図である。 実施形態によるシステムの概略断面図である。 実施形態によるシステムの概略図である。 本発明の実施形態によるシステムの保持部材の図である。 本発明の実施形態によるシステムの保持部材の図である。 本発明の実施形態によるシステムの保持部材の図である。 本発明の実施形態によるシステムの保持部材の図である。 本発明の実施形態によるシステムの保持部材の図である。 本発明の実施形態によるシステムの保持部材の図である。

図２は、本発明の第１の典型的な実施形態を描く。図２は、基板キャリア１１０、ガス注入口１１１、保持部材１２０及び基板１３０を備える、システム１００を示す。キャリア１１０は、ヒータによって構成される。説明のために、キャリア１１０は、その底部側面から基板１３０を加熱するように構成される第１の加熱ユニットによって形成される。システム１００は、さらにその上部側面から基板１１０を加熱するように構成された第２の加熱ユニット（図２で図示せず）を備える。

キャリア１１０は、実質的に平坦または特にプロファイルされた上面を有する。第１の実施形態によるキャリア１１０は、キャリア１１０の中央位置に設置された、保持部材１２０を有する。

第１の実施形態による保持部材１２０は、基板１３０が保持部材１２０の上部に、またはそうでなければ係合して設置されるようにあらかじめ決められた直径の円形のピンである。保持部材１２０は、基板中央のあらかじめ定義された孔を貫通することによって、その中央位置において基板１３０を受け入れる。保持部材１２０の目的は、回転され及び浮揚される間、所定の位置に基板を保持することである。すなわち、保持部材１２０は、回転及び浮揚の間、基板１３０の水平動作を制限する。

図１１から図１６へ参照してさらに詳細に説明するように、保持部材１２０は、キャリア１１０に向かって増加する断面領域を有する。保持部材１２０は、段のある表面を形成するためにお互いの上部に積み重ねられた複数の円筒によって形成される。保持部材１２０は、円すいまたは円すい台状の外側表面を有する部材によって形成される。保持部材１２０は、回転対称である。保持部材１２０は、キャリアに対して回転可能でないようにキャリア１１０に取り付けられる。代わりに、保持部材１２０は、例えば、ボールベアリング、ローラベアリング、ガスベアリングまたは他のベアリングによって、キャリア１１０に対して回転可能なようにキャリア１１０に取り付けられる。

少なくとも３つのガス注入口１１１は、キャリア１１０において基板の下に設置される。少なくとも３つのガス注入口１１１は、基板１３０の端部に向かって設置される。ガス（浮揚／回転ガス）は、基板１３０の下から提供され、基板１３０は、その停止位置から持ち上げられる。基板１３０は、ガスフローの動作の下で浮揚されるとき、保持部材１２０と直接接触から解放される一方、保持部材１２０はさらに基板１３０の水平ドリフトを制限するように作動する。説明のために、基板１３０の水平ドリフトは、基板１３０に形成された中央孔の内側の円周に保持部材１２０の隣接によって制限される。ガス注入口１１１を通るガスフローは、基板の下の矢印によって描かれる。基板上の矢印は、ウェハ上面に適用された堆積及び／またはエッチングプロセスのプロセスガスを描く。

以下にさらに詳細に説明されるように、ガス注入口１１１は、基板１３０に作用する回転力を作り出すために傾斜する。ガス注入口１１１を通るガスフローは、基板１３０の浮揚及び回転の両方をもたらす。

図３は、本発明の第２の典型的な実施形態を描く。図３は、キャリア１１０、ガス注入口１１１、保持部材１２１及び基板１３０を備えるシステム２００を示す。キャリア１１０は、ヒータによって構成される。説明のために、キャリア１１０は、その底部側面から基板１３０を加熱するように構成された第１の加熱ユニットによって形成される。システム１００は、さらにその上部側面から基板１１０を加熱するように構成された第２の加熱ユニット（図２で図示されず）を備える。

図２を参照して既に説明された特徴に対応する特徴は、同じ符号でデザインされる。

第１及び第２の実施形態の間の差は、保持部材１２１の配置である。第２の実施形態による保持部材１２１は、基板１３０の端部領域に設置される。２つの保持部材１２１のみが図３で見えるが、３つ以上の保持部材１２１が提供される。それゆえ、第２の実施形態による基板１３０は、基板１３０の中央領域でなく、基板１３０の端部領域において３つ以上の保持部材１２１によって保持される。

図１１から図１６を参照してさらに詳細に説明されるように、保持部材１２１は、キャリア１１０に向かって増加する断面領域を有する。保持部材１２１は、段のある表面を形成するためにお互いの上部に積み重ねられた複数の円筒によって形成される。保持部材１２０は、円すい形または円すい台形の外側表面を有する部材によって形成される。保持部材１２１は、回転対称である。保持部材１２１は、キャリア１１０に対して回転できないようにキャリア１１０に取り付けられる。代わりに、保持部材１２１は、例えば、ボールベアリング、ローラベアリング、ガスベアリング、または他のベアリングによって、キャリア１１０に対して回転可能なようにキャリア１１０に取り付けられる。

図４ａ及び４ｂは、本発明の第３の典型的な実施形態を描く。図４ａは、第３の典型的な実施形態の斜視図であり、図４ｂは、第３の典型的な実施形態の正面図である。第３の実施形態に存在する第１及び第２の実施形態の特徴に対して、それぞれの説明を参照する。特に、第３の典型的な実施形態は、上述の保持部材１２０及び／または１２１のいずれかを用いることができる（図４ａ及び４ｂにおいて図示せず）。

図４ａは、４つのガス注入口１１１及びキャリア１１０を示す。図４ｂは、４つのガス注入口１１１、キャリア１１０及び基板１３０を示す。図４ａ及び図４ｂに描かれたガス注入口１１１の配置は、キャリアとして機能し、その底部側面から基板１３０へエネルギを提供して稼働する第１の加熱ユニットに提供される。図４ａ及び図４ｂに描かれたキャリア１１０は、その上部側面から基板１３０へエネルギを提供して稼働する第２の加熱ユニットを備える、システムに用いられる。

図４ａ及び４ｂに描かれるように、ガス注入口１１１は、基板を回転するために傾く。すなわち、ガス注入口１１１は、基板の底面へのガス（浮揚／回転ガス）の適用によって、上で説明された浮揚効果に加えて回転効果を生み出す。

０−３０００ｒｐｍの回転速度は、低い回転速度において、３００ｒｐｍ／ｓｌｍ以上の効率を提供する０−１０ｓｌｍのガスフローで達成される。システムは、特に、６０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの回転速度で基板１３０を回転するように構成される。ガスフローによって、基板が回転するだけでなく、キャリア１１０の平坦表面から０〜３ｍｍの間で表面から持ち上がる。

キャリアに対するガス注入口の傾斜の定義は、図５を参照して最もよく記載される。

図５は、キャリア１１０と座標系を示し、ｚ軸はキャリア１１０に対して法線方向である。ｘ及びｙ軸は、ｚ軸に垂直であり、キャリア１１０の平面内に存在する。ｘ軸は、さらにそれぞれのガス注入口の位置によって定義される。すなわち、ｘ軸は、ガス注入口の位置を通るキャリア１１０の直径に沿って伸びる。さらにｘ軸及びｙ軸は、お互いに垂直である。

さらに、図５は、ベクトルｚ’及びベクトルｙ’によって定義される平面を示し、ｚ’は、ｚ軸に平行であり、ｙ’はｙ軸に平行である。ガス注入口の傾斜は、その後角度φ、すなわちｚ’方向からのずれとして定義される。

上記定義によって、ｙ’−ｚ’平面の配向は、ガス注入口の位置に依存することは明白である。言い換えると、座標系の配向は、それぞれのガス注入口の位置に依存する。

図５によるガス注入口の傾斜角φの定義は、キャリア１１０の回転に基づき、当業者は、同じ記載は、基板１３０に対して合致していると理解するだろう。すなわち、図５の座標系は、キャリア１１０の代わりの基板１３０に対して定義されることができる。

傾斜角φは、２°から６０°、好ましくは、５°から５０°、さらに好ましくは、１０°から４５°である。典型的な実施形態において、傾斜角φは、２５°から３５°または２８°から３２°である。特に基板１３０の効果的な浮揚及び回転は、傾斜した範囲で傾斜角φを用いて達せられる。

ガス注入口１１１は、キャリア１１０と同心の円形線上に配置される。少なくとも３つのガス注入口のそれぞれ及びキャリアの中心軸の間の距離は、基板の半径の３０％より大きく、好ましくは、基板の半径の５０％より大きく、さらに好ましくは、基板の半径の７０％より大きい。少なくとも３つのガス注入口のそれぞれとキャリアの中心軸の間の距離は、例えば、５０ｍｍより大きく、好ましくは、６５ｍｍより大きく、さらに好ましくは８０ｍｍより大きい。

キャリア１１０は、円形状に描かれるが、キャリアは、任意の種類の形状を有してもよい。同じことは、基板にも当てはまり、円形または他の形状を有してもよい。

図６は、本発明の典型的な実施形態によるシステムを描く。図６は、システム１００、２００の上面図であり、保持部材１２０、１２１及び基板１３０を示す。図６に描かれるシステムは、基板１３０の中心領域において提供される保持部材１２０と複数の両方を備え、特に少なくとも３つの保持部材１２１は、基板１３０の端部領域において提供される。

さらに、基板の典型的な回転方向は、図６の矢印によって描かれる。

図２、３及び６による保持部材１２０、１２１は、基板１３０がキャリア１１０上のある距離において保持されるように、様々な直径（図示せず）を有する。それゆえ、直径は、保持部材１２０の底部において大きいかもしれない。保持部材１２０の直径は、キャリア１１０に向かって次第に増加し、キャリア上のあらかじめ決められた高さにおいて段差部によって変えられる。

図７は、比較のために中心から基板を切り出して作製された損失領域と端部の間の関係を描く。すなわち、プロセスの後に使用できない領域は、従来技術（外側排除）または中央ピンの使用（保持部材１２０）によって、キャリアの使用に依存することが描かれる。

図７にグラフからわかるように、半径の内側１０％は、基板の表面領域の無視できる１％を表す。すなわち、損失領域の１０％を引き起こす中央ピン（保持部材１２０）は、基板の１％の使用できない表面領域につながる。

その一方、外側１０％の環（外側排除）は、基板の表面領域の２０％を表す。すなわち、内側排除領域は、外側排除領域と比較して、さらに経済的に価値が高い（１０−５０の要因によって、１８％排除における要因１０、４％における要因５０）。

さらに、３つの外側ピン（保持部材１２１）を用いることによって、損失領域が外側ピンの周りの領域に制限されるので、外側排除領域は減る。しかしながら、回転基板を用いることで、排除領域は完全に避けられる。

さらに、内側ピンは、基板ハンドリング及び装置の位置調整のためにさらなる可能性を生み出す。

実施形態のいずれか１つによるシステムは、６０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間の回転速度で基板１３０を回転するように構成される。システムの制御ユニットは、基板１３０の所望の回転速度を達するように、ガス注入口１１１のそれぞれを通るガスの体積流量及び／または流速を調整するように構成される。閉じたループ制御は、その目的のために用いられる。実際の、現在の基板１３０の回転速度は、保持部材１２０、１２１に連結されたセンサによって、または保持部材１２０、１２１から分離した回転センサを使用することによって、感知される。

代わりに、追加として、基板１３０の回転速度を感知するために、システムは、基板１３０の位置を感知するように構成される。位置の感知は、保持部材１２０、１２１を用いて実行される。説明のために、接触スイッチまたは他のセンサは、基板１３０がガス注入口１１１を通るガスフローによって浮揚する前に隣接する、保持部材１２０、１２１の隣接表面から基板１３０の直接解放を検知するために、保持部材１２０、１２１に設けられる。

図８は、実施形態によるシステム３００の略図である。システム３００は、基板１３０の上面の側面と基板１３０の底面の側面の両方から基板１３０を加熱するように構成されたヒータを備える。ヒータは、基板１３０の下に配置された第１の加熱ユニット３０２と基板１３０の上に配置された第２の加熱ユニット３０１を備える。第１の加熱ユニット３０２は、キャリア１１０として機能し、少なくとも３つのガス注入口１１１が形成されるキャリア１１０を備える。

基板１３０の上面の側面と底面の側面の両方から浮揚し、回転する基板１３０にエネルギを適用することによって、上面と底面の両方においてよい温度の均一性が達成される。層品質の望まれない減少を潜在的に引き起こす、基板１３０の上面及び底面の間のひずみのリスクを減らす。

システム３００の制御ユニットは、お互いに独立に、第１の加熱ユニット３０２と第２の加熱ユニット３０１を制御するように構成される。第１の加熱ユニット３０２と第２の加熱ユニット３０１は、第１の加熱ユニット３０２の第１の電源出力と第２の加熱ユニット３０１の第２の電源出力が状況に応じた方法で時間の関数として変化するように制御される。

第１の加熱ユニット３０２は、またキャリア１１０として機能するとき、ガス注入口１１１を備える別個のキャリア１１０を設ける必要がなく、したがって、設置スペースの要求を適度に保つ。

図９は、実施形態によるシステム３１０の略図である。システム３００は、基板１３０の上面の側面と基板１３０の底面の側面の両方から基板１３０を加熱するように構成されたヒータを備える。ヒータは、基板１３０の下に配置された第１の加熱ユニット３０２と基板１３０の上に配置されたガス投入と加熱ユニット３１１を備える。第１の加熱ユニット３０２は、キャリア１１０として機能し、少なくとも３つのガス注入口１１１が形成されたキャリア１１０を備える。

ガス投入と加熱ユニット３１１は、基板１３０の上面の側面から基板１３０にエネルギを供給するように構成された、ヒータプレート３１２を備える。ガス投入及び加熱ユニット３１１は、ガス投入機３１３を備える。ガス投入機３１３は、ガス排出口３１４を備え、ガス排出口は、中空のピンであり、それぞれガス排出口３１４の長軸に沿って延在する内部空洞を有し、それによって基板１３０のプロセス領域にむかってプロセスガスを案内する。ガス排出口３１４は、ヒータプレート３１２にオリフィス３１５を一列に並べられる。

ガス投入機３１３は、第１のフローパス３１７と第２のフローパス３１８を備える。第１のフローパス３１７及び第２のフローパス３１８が、それぞれヒータプレート３１２に形成される、共通のオリフィス３１５を通って基板１０へプロセスガスを出力するように構成されるような方法で、第１及び第２のフローパス３１７、３１８は、配置される。第１及び第２のフローパス３１７、３１８は、基板１３０の上面に面して配置される。

システム３１０は、第１のフローパス３１７を通るプロセスガスの温度と、第２のフローパス３１８を通るプロセスガスの温度をお互いに独立に制御できる。説明のために、別個の制御可能な加熱及び／または冷却要素は、第１のフローパス３１７及び第２のフローパス３１８に対して設けられてもよい。３つの温度、すなわち、第１のフローパス３１７を通るプロセスガスの温度、第２のフローパス３１８を通るプロセスガスの温度及び基板温度、を１つのプロセスチャンバ内で本質的に独立に制御できるように、ヒータプレート３１２の電源出力も、制御できる。強化したプロセス制御は、それによって達成される。

図１０は、実施形態による気相堆積のためのシステム３３０を示す。システム３３０は、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ（ＭＯＶＰＥ））または有機金属化学気相成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＭＯＣＶＤ）、または他の気相堆積法に対して適用される。

システム３３０は、プロセスチャンバ３５０で基板１３０に１つまたはいくつかの異なる材料を堆積するために稼働する。プロセスチャンバ３５０は反応器である。以下でさらに詳細に説明されるように、システム３３０は、プロセスガスの第１の群がガス投入及び加熱ユニット３１１の第１のフローパスを通り、プロセスガスの第２の群が、ガス投入及び加熱ユニット３１１の第２のフローパスを通るような方法で、構成される。第１のフローパス及び第２のフローパスは、基板の主要表面の１つである、基板１３０の同じ表面に面して配置される。

システム３３０は、ガス投入及び加熱ユニット３１１の第１のフローパスにプロセスガスの第１の群を供給するようにプロセスチャンバ３５０に接続される、第１のバブラ３３１を備える。システム３３０は、ガス投入及び加熱ユニット３１１の第２のフローパスにプロセスガスの第２の群を供給するようにプロセスチャンバ３５０に接続される、第２のバブラ３３４を備える。ダクト３３２は、プロセスチャンバ３５０にプロセスガスを供給する。プロセスガスの第１及び第２の群は、お互いに異なる。バブラと異なる反応物質及び前駆体のソースが用いられる。説明のために、反応物質及び前駆体のガスソース、気化器、蒸気源、または他のソースが用いられる。本明細書で使用されるように、用語「プロセスガス」は、反応物質、前駆体、キャリアガス、またはその混合物の少なくとも１つを含むガスを言うために用いられる。用語「プロセスガス」または「プロセスガスの群」は、例えば、反応物質または前駆体が取り込まれるキャリアガスをいうために用いられる。プロセスガスは、同じキャリアガスまたは２以上の異なるキャリアガスに取り込まれる。用語「反応物質の群」は、異なる種類の層を成長する、または成長した層または基板自体をエッチングする目的で、物理化学反応のためのソースをいうために用いられる。ほとんどの場合において反応物質はガス状態であるが、これに限定されない。反応物質は、１００％の物質からなり、物理化学反応に参加しないガスである程度希釈される。物質希釈の理由は、異なることがある。そのような理由は、限定されないが、安全性、総フローバランスを達成するための（乱流または逆流様式を回避するための）要件に対するドーピングの目的の場合に少量の物質のみを供給する必要性及びクロスフロー、またはそれらは、別の言い方で水平フロー反応器と呼ばれるように、厚さと組成の観点から均一層を成長またはエッチングするための必要性を含む。２つの後者の場合において、そのような希釈ガスは、キャリアガスと呼ばれ、反応容器領域内のある距離に反応物質の群を持ってくる役割、または基板表面に反応物質のある群が達することを妨害するガスベースバルブとして機能する、乱流または目詰まりを避けるための反応物質の別の群のフローを相殺するために有する。キャリアガスは、もし存在するならば、Ｈ_２、Ｎ_２、ＶＩＩ族元素、または他の適当なガスの１つまたはいくつかを含む。

システム３３０は、ガス注入口１１１を通って、第１の加熱ユニット３０２に通るガスのソース３３３を備える。第１の加熱ユニット３０２のガス注入口１１１は、上の図１から図９を参照して記載された形態のいずれか１つを有する。

システム３３０は、制御ユニット（図示せず）を備える。制御ユニットは、例えばプロセッサ、マイクロプロセッサ、アプリケーション具体化集積回路、コントローラ、マイクロコントローラ、またはシステム３３０の少なくともいくつかの部品の動作を制御するように構成されたそれらの組み合わせなど、１またはいくつかの集積回路を備える。システムは、バルブまたはガス投入と加熱ユニット３１１へプロセスガスの第１の群とプロセスガスの第２の群のフローを制御する他のフロー制御する部品（図示せず）を備える。制御ユニットは、バルブまたはプロセスガスのフローと基板の浮揚及び回転のための第１の加熱ユニット３０２のガス注入口１１１へ供給されたガスのフローを設定するための他のフロー制御部品を制御するように構成される。

システム３３０は、基板の上面の側面と底面の側面から基板へ供給されるエネルギの量を制御するように、ガス投入及び加熱ユニット３１１に一体化された第１の加熱ユニット３０２と第２の加熱ユニット３１２に接続される温度制御機構を備える。

基板１３０は、少なくとも１つの保持部材１２０によって、プロセスチャンバ３５０に保持される。少なくとも１つの保持部材１２０は、基板がガス注入口１１１を通るガスのフローによって浮揚される前に、さらに第１の加熱ユニット３０２から空間の関係に基板１３０を保持するように構成される。ガスが第１の加熱ユニット３０２のガス注入口１１１を通るとき、基板１３０の浮揚及び回転がもたらされ、それによって基板とキャリアとして機能する第１の加熱ユニット３０２の上面の間の空間を増加する。

単一の、中央に配置された保持部材１２０を有するキャリア１１０が図８、図９、図１０に概略的に描かれる一方で、システム３００、３１０、及び３３０は、それぞれ中央に配置された保持部材１２０に追加して、または代わりとして、基板１３０の外側周縁に沿って配置された複数の保持部材１２１を備える。

本明細書で開示された実施形態のいずれか１つにおいて、保持部材１２０、１２１は、様々な方法で実行される。保持部材１２０、１２１は、基板１３０の上面及び底面に垂直に延在する長軸を有する。保持部材１２０、１２１の断面領域は、キャリア１１０に向かって増加する。保持部材１２０、１２１は、キャリア１１０に回転できないように取り付けられ、またはキャリア１１０に回転可能に取り付けられる。

図１１は、実施形態によるシステムで用いられる保持部材４０１の概略断面図である。保持部材４０１は、複数の円筒部を備える。第１の直径を有する第１の円筒形部は、第１の直径より大きい第２の直径を有する第２の円筒形部に取り付けられ、または第２の円筒形部と一体に形成される。保持部材４０１は、マウント４１１によってキャリア１１０に取り付けられる。マウント４１１は、トルクプローブ法でキャリア１１０に保持部材４０１を取り付ける。

使用の間、基板１３０は、基板１３０が浮揚する前に、第１の円筒形部及び第２の円筒形部の間の遷移において形成される段差表面に隣接する。基板１３０の浮揚が始められたとき、基板１３０は、第１の円筒形部と第２の円筒形部の間の遷移において形成される段差表面の隣接の外へ動く。システムは、基板１３０が保持部材４０１の上部より高い高さに持ち上げられないように構成される。これは、第１の円筒形部がその水平ドリフトを制限するように基板１３０に隣接して配置されたままであることを保証する。

図１２は、実施形態によるシステムで用いられる保持部材４０２の概略断面図である。保持部材４０２は、円すい形または円すい台形の外側表面を有する部材を備える。保持部材４０２は、マウント４１１によってキャリア１１０に取り付けられる。マウント４１１は、トルクプローブ法でキャリア１１０に保持部材４０２を取り付ける。

使用の間、基板１３０は、保持部材４０２の円すい形または円すい台形の外側表面に隣接する。基板１３０の浮揚が始められたとき、基板１３０は、保持部材４０２の円すい形または円すい台形の外側表面の隣接の外へ動く。システムは、基板１３０が保持部材４０２の上部より高い高さに持ち上げられないように構成される。これは、保持部材４０２が、その水平ドリフトを制限するように基板１３０に隣接して配置されたままである。

図１３は、実施形態によるシステムで用いられる保持部材４０３の概略断面図である。保持部材４０３は、複数の円筒形部を備え、図１１を参照して説明される保持部材４０１のそれと同様の構造と動作を有する。しかしながら、保持部材４０３は、マウント４１２によってキャリア１１０に回転可能に取り付けられる。マウント４１２は、ボールベアリングまたはローラベアリングを備える。保持部材４０３は、キャリア１１０に取り付けられる外側ベアリングリングに対して回転可能である内側ベアリングリングに取り付けられる。ボールまたはローラは、内側及び外側ベアリングリングの間に入る。保持部材４０３は、基板１３０が注入口１１１を通るガスフローの影響下で回転することを引き起こすように回転する。

図１４は、実施形態によるシステムで用いられる保持部材４０４の概略断面図である。保持部材４０４は、円すい形または円すい台形の外側表面を有する部材を備え、図１２を参照して説明される保持部材４０２のそれと同様の構造と動作を有する。しかしながら、保持部材４０４は、マウント４１２によってキャリア１１０に回転可能に取り付けられる。マウント４１２は、ボールベアリングまたはローラベアリングを備える。保持部材４０４は、キャリア１１０に取り付けられる外側ベアリングリングに対して回転可能である内側ベアリングリングに取り付けられる。保持部材４０４は、基板１３０が注入口１１１を通るガスフローの影響下で回転することを引き起こすように回転する。

図１５は、実施形態によるシステムで用いられる保持部材４０５の概略断面図である。保持部材４０５は、複数の円筒形部を備え、図１１を参照して説明される保持部材４０１のそれと同様の構造と動作を有する。しかしながら、保持部材４０５は、マウント４１３によってキャリア１１０に回転可能に取り付けられる。マウント４１３は、ガスベアリングを備える。ガス通路４１４は、ガスがガス通路４１４を通るとき、保持部材４０５を回転可能に支持するようにガスベアリングに形成される。ガス通路４１４は、キャリア１１０のガス注入口１１１にガスを供給するガスサプライと流体連通する。保持部材４０５は、基板１３０がガス注入口１１１を通るガスフローの影響下で回転することを引き起こすように回転する。

図１６は、実施形態によるシステムで用いられる保持部材４０６の概略断面図である。保持部材４０６は、円すい形または円すい台形の外側表面を有する部材を備え、図１２を参照して説明される保持部材４０２のそれと同様の構造と動作を有する。しかしながら、保持部材４０６は、マウント４１３によってキャリア１１０に回転可能に取り付けられる。マウント４１３は、ガスベアリングを備える。ガス通路４１４は、ガスがガス通路４１４を通るとき、保持部材４０６を回転可能に支持するようにガスベアリングに形成される。ガス通路４１４は、キャリア１１０のガス注入口１１１にガスを供給するガスサプライと流体連通する。保持部材４０６は、基板１３０がガス注入口１１１を通るガスフローの影響下で回転することを引き起こすように回転する。

ボールベアリング、ローラベアリング、またはガスベアリングによってキャリア１１０に回転可能に支持される保持部材４０３、４０４、４０５、及び４０６は、図１３から図１６を参照して説明される一方で、保持部材がキャリア１１０に対して回転できる他の取り付け機構が用いられる。保持部材が回転可能にキャリア１１０に取り付けられたとき、保持部材は、基板が回転するとき回転することが引き起こされる。保持部材は、保持部材と保持部材に最も近い基板１３０の一部の間のスリップを減らす、またはさらに排除する方法で、回転するように、例えばガスフローによって、活発に駆動する。

上で詳細に説明された保持部材の実施は、基板の水平ドリフトを制限するための単一の保持部材を備えるシステムと基板の水平ドリフトを制限するための複数の保持部材を備えるシステムの両方で使用される。

本明細書で開示された実施形態のいずれか１つにおいて、保持部材は、浮揚が、キャリア１１０にガス注入口１１１を通るガスフローによって誘導される前にさらにキャリア１１０からあらかじめ決められた第１の距離において基板１３０を保持するように作動する。ガス注入口１１１を通るガスフローによって、基板１３０の底面とキャリア１１０の上面の間の距離が、第１の距離より大きい第２の距離に増加する。基板１３０は、それゆえ任意の使用状態において、キャリア１１０からの距離において保持される。

基板１３０に面するキャリア１１０の表面、すなわちキャリア１１０の上面は、任意の凹部が設けられる必要がない。キャリア１１０の上面は、実質的に平坦である。キャリア１１０の上面は、最大で０．１ｍｍの表面平坦性を有する。

本発明は、その範囲または本質的な特性から逸脱することなくいくつかの形態で具体化されたように、上述の実施形態は、前述の記載の詳細のいずれかによって限定されるものではなく、さもなければ規定されなければ、むしろ添付された請求項で定義された範囲内で広く解釈されるべきで、それゆえ、本発明の範囲内に落ちる全ての変更、改良はそれゆえ添付された請求項によって包含される意図があると理解されるべきである。

さらに、請求項における単語「備える」（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「１つの」（ａ）または「１つの」（ａｎ）は複数を排除しない。単一ユニットは、請求項で記載された、いくつかの特徴の機能を満たす。特に、属性または値に関連した、用語「本質的に」（ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ）、「約」（ａｂｏｕｔ）、「約」（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）なども、それぞれ正確に属性または正確に値を定義する。単語のキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）、ホルダ（ｈｏｌｄｅｒ）、サテライト（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）、プレート（ｐｌａｔｅ）、プラッタ（ｐｌａｔｔｅｒ）、サセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）などは、この文章で同じ意味を表し、使用に際して置換可能である。同じことは、チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）、中空チューブ（ｈｏｌｌｏｗ ｔｕｂｅ）、孔（ｈｏｌｅ）、パス（ｐａｔｈ）などのような単語において有効である。様々な定義は、局所的な及び／またはプロフェッショナルな原点を有する。

Claims (22)

1. 基板（１３０）の堆積及びエッチングの間の前記基板（１３０）の同時の回転と浮揚のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）であって、
   前記基板（１３０）は、底面と上面を有し、
   システム１００は、
   前記基板（１３０）の底面と前記基板（１３０）の上面とに加熱を適用するように構成されたヒータ（３０１，３０２；３０２，３１２）であって、前記ヒータ（３０１，３０２；３０２，３１２）は、前記基板の下に設置されたキャリア（１１０）を備え、前記キャリア（１１０）は、前記キャリア（１１０）上に前記基板（１３０）を浮揚させ、同時に前記基板（１３０）を回転するために前記基板の底面にガスを供給するための少なくとも３つのガス注入口（１１１）を備える、ヒータと、
   前記キャリア（１１０）に接続され、前記基板（１３０）の水平のドリフトを制限するように構成された少なくとも１つの保持部材（１２０；１２１；４０１−４０６）と、を備えるシステム。
2. 前記ガス注入口（１１１）は、前記基板（１３０）の底面の法線ベクトルに対して傾斜しており、
   前記傾斜したガス注入口（１１１）の傾斜角（φ）は２°から６０°が好ましく、さらに５°から５０°が好ましく、さらに１０°から４５°が好ましい、請求項１に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
3. 少なくとも１つの保持部材（１２０；１２１；４０１−４０６）は、前記保持部材（１２０）がその中央位置で前記基板（１３０）と係合するように前記キャリア（１１０）に設置された単一の保持部材（１２０）を備え、または少なくとも１つの保持部材（１２０；１２１；４０１−４０６）は、３つの保持部材（１２１）がその端部領域において、基板（１３０）の水平動作を制限するように前記キャリアにおいて設置される前記少なくとも３つの保持部材（１２１）を備える、請求項１または２に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
4. 前記少なくとも１つの保持部材（１２０；１２１；４０１−４０６）は、ピンを備え、ピンは、前記キャリア（１１０）に向かって増加する直径を有することが好ましい、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
5. 前記基板（１３０）に面する前記キャリア（１１０）の前記上面は、最大で０．１ｍｍの表面平坦性を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
6. 前記少なくとも３つの注入口（１１１）は、前記キャリア（１１０）を通る孔または中空のピンとして形成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
7. 前記キャリア（１１０）の中央から前記少なくとも３つのガス注入口のそれぞれの間の距離は、前記基板（１３０）の半径の３０％より大きく、好ましくは前記基板（１３０）の半径の５０％より大きく、さらに好ましくは前記基板（１３０）の半径の７０％より大きい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
8. 前記少なくとも１つの保持部材（１２０、１２１）は、さらに前記基板の回転及び／または位置を測定するための回転速度センサ及び／または位置センサを備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
9. 前記ヒータ（３０１，３０２；３０２，３１２）は、前記基板（１３０）の底面の下に提供された第１の加熱ユニット（３０２）と、前記基板（１３０）の上面の上に提供された第２の加熱ユニット（３０１；３１２）を備え、
   前記第１の加熱ユニットは、前記キャリア（１００）を備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
10. 前記システムは、６０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの間の回転速度で前記基板を回転するように構成される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
11. 前記システムは、前記基板（１３０）の回転速度を制御するために、前記少なくとも３つのガス注入口（１１１）を通って、ガスフローを制御するように構成される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシステム（１００；２００；３００；３１０；３３０）。
12. 基板（１３０）の堆積及び／またはエッチングの間、基板（１３０）の回転と同時に浮揚する方法であって、前記基板（１３０）は、底面と上面を有し、
    方法は、
    （ａ）前記キャリア（１１０）上の前記基板（１３０）を浮揚させ、同時に前記基板（１３０）を回転するために前記キャリア（１１０）に形成された少なくとも３つのガス注入口（１１１）を通って、キャリア（１１０）に面する前記基板（１３０）の底面にガスを適用するステップと、
    （ｂ）少なくとも１つの保持部材（１２０；１２１；４０１−４０６）によって浮揚する間、前記基板（１３０）の水平のドリフトを制限するステップと、
    （ｃ）浮揚と回転の間、前記基板（１３０）の底面と上面を加熱するステップと、
    を備える、方法。
13. 少なくとも３つのガス注入口（１１１）を通ってガスを適用するステップは、前記基板の底面の法線ベクトルからずれることによって定義されたあらかじめ決められた傾斜角の下でガスを適用するステップを備え、前記傾斜角は、２°から６０°が好ましく、さらに５°から５０°が好ましく、さらに１０°から４５°が好ましい、請求項１２に記載の方法。
14. 水平のドリフトを制限するステップは、前記基板（１３０）の中央において提供される開口と単一の保持部材（１２０；４０１−４０６）を係合することまたは前記基板の端部に沿って配置された少なくとも３つの保持部材（１２１；４０１−４０６）で前記基板の端部を制限することによって達成される、請求項１２または１３に記載の方法。
15. さらに、浮揚及び回転の間の堆積及び／またはエッチングの目的のために基板（１３０）の上面へプロセスガスを適用するステップを備える請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
16. さらに、前記少なくとも１つの保持部材（１２０、１２１）によって、ガスの適用前に前記キャリア（１１０）からあらかじめ決められた第１の距離において、及び、ガスの適用後、キャリア（１１０）からあらかじめ決められた第２の距離において、前記基板（１３０）を保持するステップを備え、
    前記あらかじめ決められた第２の距離は、あらかじめ決められた第１の距離より大きい、請求項１５に記載の方法。
17. 前記キャリア（１１０）の中央から前記少なくとも３つのガス注入口（１１１）のそれぞれの間の距離は、前記基板（１３０）の半径の３０％より大きく、前記基板（１３０）の半径の５０％より大きいことが好ましく、さらに前記基板（１３０）の半径の７０％より大きいことが好ましい、請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
18. さらに、前記基板（１３０）の回転及び／または位置を測定するステップを備える、請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記基板の底面と上面は、お互いから独立に加熱される、請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記基板は、６０ｒｐｍから２０００ｒｐｍの回転速度で回転される、請求項１２乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
21. さらに、前記基板（１３０）の回転速度を制御するために、前記少なくとも３つの注入口（１１１）を通って、ガスフローを制御するステップを備える、請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 気相堆積、特に気相成長のための請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のシステムまたは請求項１２乃至２１のいずれか１項に記載の方法の使用。

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