JP2022003684A - 通気式サセプター - Google Patents

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Abstract

【課題】本開示は、概ね半導体処理に関し、より具体的には処理チャンバー内で半導体基材を支持するためのサセプターに関する。【解決手段】サセプターは、その上に基材を支持するように構成される面と、面内に延在し、面の中心に対して半径方向外側に延在する複数のチャネルとを備えることができる。複数のチャネルのうちの一つまたは複数は、細長い部分およびフラッシュアウト部を備えることができる。細長い部分は、細長い部分全体に沿って閾値幅よりも小さい幅を有してもよい。フラッシュアウト部は、細長い部分と流体連通していてもよく、第一の幅を有する第一の部分と、第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の部分とを備えてもよい。第一の部分は、第二の部分の半径方向内側に配置されてもよい。【選択図】図１

Description

本開示は、概ね半導体処理に関し、より具体的には処理チャンバー内で半導体基材を支持するためのサセプターに関する。
関連技術の説明
半導体製造プロセスは、通常は、制御されたプロセス条件下でサセプター上の反応チャンバー内に支持される基材を用いて行われる。多くのプロセスでは、半導体基材（例えば、ウェーハ）は反応チャンバー内で加熱される。基材とサセプターとの間の物理的な相互作用に関連するいくつかの品質管理の問題は、処理中に発生する可能性がある。
本開示は、概ね半導体処理に関し、より具体的には処理チャンバー内で半導体基材を支持するためのサセプターに関する。
図１は、反応チャンバー、および載置位置にサセプターを備える載置チャンバーを備える半導体処理装置の実施形態の概略図である。 図２は、サセプターが処理位置にある図１の装置である。 図３は、基材（例えば、ウェーハ）を支持するために使用されることができる例示的なサセプターである。 図４Ａは、いくつかの実施形態による、別の例のサセプターである。 図４Ｂは、図４Ａに示すサセプターの裏面の斜視図である。 図５は、図４Ａに示すサセプターの一部の詳細図である。 図６は、例示のチャネルの断面図である。 図７Ａは、チャネルを通るガス流の速度の大きさおよび方向を示すベクトルマップの斜視図である。 図７Ｂは、チャネルを通るガス流の速度の大きさおよび方向を示すベクトルマップの斜視図である。 図７Ｃは、チャネルを通るガス流の速度の大きさおよび方向を示すベクトルマップの斜視図である。 図８は、例示のサセプター全体の圧力のヒートマップである。
サセプターは、一般的に、グラファイトを所望の形状に機械加工し、炭化ケイ素（ＳｉＣ）コーティングを施すことによって、または窒化アルミニウムの層を焼結することによって形成される。サセプターは様々な形状に形成できるが、多くは円形である。
上記のように、基材とサセプターとの間の物理的相互作用に関連して、処理中に多くの品質管理の問題が発生する可能性がある。これらの問題としては、例えば、基材のスライド、粘着、カール、裏面の堆積が挙げられる。このような品質管理の問題は、基材および半導体デバイスの全体的な品質を低下させ、その結果、歩留まりを低下させ、コストを増加させる可能性がある。
裏面堆積は、プロセスガスが基材とサセプターとの間の空間内に流れ込み、基材の裏面上に堆積する場合に発生する。プロセスガスの流れが基材とサセプターとの間で制御されないため、ランダムな堆積が基材の裏面で発生する可能性がある。このランダムな堆積により、裏面に厚さのムラが生じ、それが表面上に局所的な平坦性に影響を及ぼし、最終的にデバイスの均一性の問題を引き起こす可能性がある。
典型的なプロセスでは、反応物質ガスは加熱されたウェーハ上を通過し、ウェーハ上に反応物質の薄層の原子層堆積（ＡＬＤ）を生じさせる。順次処理により、複数の層が集積回路になる。他の例示的なプロセスには、スパッタ堆積、フォトリソグラフィ、ドライエッチング、プラズマ処理、および高温アニーリングが含まれる。これらのプロセスの多くは高温を必要とし、同じまたは同様の反応チャンバーで実行されることができる。
ウェーハは、高品質の堆積を促進するために、様々な温度で処理される場合がある。温度制御は、物質移動領域より低い温度、例えばシランを使用するシリコンＣＶＤの場合、約５００℃〜９００℃で特に有益である。この動的領域では、温度がウェーハの表面全体で均一でない場合、堆積される膜厚は不均一になる。しかし、特定のシナリオでは、より低い温度が使用される場合がある。
ウェーハはシリコンで作られ、最も一般的には約１５０ｍｍ（約６インチ）または約２００ｍｍ（約８インチ）の直径を有し、約０．７２５ｍｍの厚さを有する。最近では、直径が約３００ｍｍ（約１２インチ）で厚さが約０．７７５ｍｍの、より大きなシリコンウェーハが使用されている。これは、枚葉式処理の利点をさらに効率的に利用するためである。将来的にはさらに大きなウェーハが予想される。典型的な枚葉式サセプターはポケットまたはくぼみを備え、ウェーハは処理中にその中に置かれる。多くの場合、くぼみはウェーハを非常に密接に受け入れるように成形される。
基材の取り扱いに関連する様々な品質管理問題がある。これらの問題には、基材のスライド、接着、およびカールが含まれる。これらの問題は、主に高温プロセスチャンバー、特に枚葉式チャンバーにおける基材の配置およびその後の取り外し中に生じる。
エフェクターまたは他のロボット基材取扱装置、例えばベルヌーイワンドによって、反応チャンバー内で、例えばサセプターとの間で基材を移動する場合がある。ベルヌーイワンドは、米国特許第５，９９７，５８８号に記載されており、その開示全体は、あらゆる目的のために参照することにより本明細書に援用される。
基材の「スライド」または「スケート」は、基材の取り出し中に、サセプターの上面にあるサセプター内の、例えばサセプターの凹部またはポケット内のガスのクッションが、基材をエフェクターからサセプター上に迅速かつ正確に搬送するのに十分な速さで、逃げることができない場合、発生する。ガスがゆっくりと逃げる場合、基材はサセプターの上に瞬間的に浮き、中心からドリフトする傾向がある。したがって、基材は、通常意図されているようにはポケットの中央に置かれない可能性があり、基材の不均一な加熱が生じる可能性がある。サセプターの縁部への基材のこのようなドリフトは、堆積されている層の性質に応じて、不十分な厚さの均一性、不十分な抵抗率の均一性、および結晶学的滑りをもたらす可能性がある。
いくつかの実施形態では、複数の突起（例えば、ピン、プロング等）は、エフェクターによる、サセプターへの、またはサセプターからの搬送を容易にするために、基材をサセプターから持ち上げることができる。基材の取り出し中、ガスが基材と基材支持体ポケットとの表面との間の小さな空間内に流れ込むのが遅いため、基材が下にある支持体にくっつく場合に、「スティック」が発生する可能性がある。これにより、基材が持ち上げられる場合に基材と基材支持体との間に真空効果が生じる。スティックは、基材支持体に対する引っかき傷による粒子汚染の原因となる可能性があり、極端な場合には、基材ホルダーを１〜２ｍｍ程度持ち上げる可能性がある。
基材の「カール」は、基材の半径方向および軸方向の温度勾配によって引き起こされる基材の反りである。ひどいカールは、例えば、冷たい基材が最初に熱い基材支持体、例えばサセプター上に下ろされた場合に、基材の一部をベルヌーイワンドの底部側に接触させる可能性がある。カールは、他のロボット基材ハンドリングデバイスとの相互作用に同様に影響を与える可能性がある。ベルヌーイワンドの場合、基材のトップ面は、ベルヌーイワンドを引っ掻き、基材上の微粒子汚染を引き起こす可能性がある。これにより、歩留まりが大幅に低下する。
サセプターには、スライド、スティック、カール、裏面堆積、およびその他の基材処理品質問題を軽減するためのフローチャネルまたは穿孔デザインを備えることができる。例えば、サセプターの上面には、これらの問題を軽減するために上面に沿ってほぼ水平に流れることを可能にするチャネルを備えることができる。しかし、半径方向にチャネル化されたグリッド設計を備えるサセプターは、基材上の裏面の損傷を依然として引き起こす可能性がある。穿孔サセプターは、このような損傷を防止するために、サセプターの上面を（例えば、垂直方向に）流れることを可能にする別の通気チャネルを備えることができる。それにもかかわらず、一部のサセプターでは、このような通気孔を備える穿孔された基材上で、裏面堆積が依然として発生する可能性がある。さらに、通気孔は、不利な場所にあるか、またはガスがサセプターの裏面にアクセスできるようにするグリッドもしくは他のチャネル構造と適合しない場合がある。以下でより詳細に説明するように、通気を改善させる、および／または低減された基材スティックを備える水平チャネルの実施形態は、これらの問題の解決策である可能性がある。いくつかの実施形態はまた、審美的に満足のいく利益を提供することができる。
ここで図を参照する。図１は、反応チャンバー１０１および載置チャンバー１０２を備える半導体処理装置１００の実施形態を概略的に例示する。反応チャンバー１０１および載置チャンバー１０２を共に、例えば、マルチモジュール「クラスター」ツールに実装される処理モジュールと見なすことができる。例示の実施形態では、以下により詳細に説明するが、反応チャンバー１０１は載置チャンバー１０２の上方に配置され、それらは、ベースプレート１０７および可動ペデスタルまたはワークピース支持体１０９によって分離される。ワークピース支持体１０９は、本明細書の他の場所で使用されるように、サセプターを備えることができる。
いくつかの実施形態では、反応チャンバー１０１は、正確な縮尺率で描かれていない概略図とは異なり、載置チャンバー１０２より実質的に小さくてもよい。示すように、枚葉式モジュールの場合、反応チャンバー１０１は約０．２５リットル〜３リットルの容積を有することができる。いくつかの実施形態では、反応チャンバー１０１は、約１リットル未満の容積を有することができる。いくつかの実施形態では、反応チャンバー１０１は、長さが約９００ｍｍ、幅が６００ｍｍ、高さが５ｍｍであってよい。いくつかの実施形態では、載置チャンバー１０２は約３０リットル〜約５０リットルの容積を有することができる。いくつかの実施形態では、載置チャンバー１０２は約４０リットルの容量を有することができる。いくつかの実施形態では、載置チャンバー１０２は、反応チャンバー１０１の容積の約３５〜４５倍の容積を有することができる。
いくつかの実施形態では、反応チャンバー１０１は、一つまたは複数の入口１０３（一つが示されている）および一つまたは複数の出口１０４（一つが示されている）を備えることができる。処理中、ガス、例えば反応物質およびパージガスは、反応チャンバー入口１０３を通って反応チャンバー１０１に流入することができ、ガス、例えば過剰な反応物質、反応物質副生成物、およびパージガスは、反応チャンバー出口１０４を通って反応チャンバー１０１から流出することができる。いくつかの実施形態では、載置チャンバー１０２は、一つまたは複数の入口１０５（一つが示されている）および一つまたは複数の出口１０６（一つが示されている）を備えることができる。動作中、ガス、例えばパージガスは、載置チャンバー入口１０５を通って載置チャンバー１０２内に流入することができ、ガス、例えば過剰な反応物質、反応物質副生成物、およびパージガスは、載置チャンバー出口１０６を通って載置チャンバー１０２から流出することができる。示す構成、例えば、入口１０３、１０５および出口１０４、１０６の位置は、単なる概略であり、例えば反応チャンバー１０１で実行されるプロセス、ガスの所望の流路等に基づいて調整されることができる。パージガスは、単一のパージガスまたはパージガスの混合物を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、パージガスは一つまたは複数の不活性ガス、例えば一つまたは複数の希ガス（例えば、ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノンなど）から本質的になることができる。パージガスは、いかなる反応性ガスも含まない一つまたは複数の不活性ガスを含むことができる。別の実施形態では、パージガスは、例えば、一つまたは複数の不活性ガスおよび一つまたは複数の他の非不活性ガスを含むことができる。パージガスは、反応性ガス、例えば水素と混合された不活性ガスを含むことができる。パージガスは、例えば、水素とアルゴンとの混合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、一つまたは複数の不活性ガスから本質的になる（すなわち、いかなる反応性ガスも含まない）第一のパージガスを第一のパージ工程で使用することができ、一つまたは複数の反応性ガスと混合された一つまたは複数の不活性ガスの混合物を含む第二のパージガスを、二番目のパージ工程で使用することができる。いくつかの実施形態では、この第二のパージ工程は、この第一のパージ工程に連続的に続く。一つまたは複数の反応性ガスを含む一つまたは複数の不活性ガスを含むパージ工程を用いると、基材全体にわたる反応物質の分布を改善するのに役立つことができる。例えば、送達システム（例えば、シャワーまたはシャワーヘッド）は、一般的に反応物質を基材の中心近くに集中させることができる。送達システムは、基材の面に実質的に垂直にガスを流すことができる。第二のパージ工程の間、不活性ガスと反応性ガスとの混合物は、反応物のより良い分布を、例えば基材の縁部の近くで提供することができる。いくつかの実施形態では、ガス、例えばパージガスは、ワークピース支持体１０９の一部を通って、その中に、および／またはそれらに沿って流れることができる。このような実施形態は、支持体１０９上に配置される基材の裏面に沿ってパージガスを供給し、裏面基材の堆積を防止することができる。
例示の実施形態では、反応チャンバー１０１は、開口部１０８を備えるベースプレート１０７を備える。ベースプレート１０７の内側の縁部は、開口部１０８を画定する。いくつかの実施形態では、ベースプレート１０７はチタンを含むことができる。例示の実施形態では、反応チャンバー入口１０３は、反応チャンバー出口１０４とほぼ反対側に設置されているため、反応チャンバー入口１０３から反応チャンバー出口１０４に流れる反応性ガスは、ワークピースＷの面とほぼ平行に、したがって可動支持体の上面に平行に移動する。このような反応器は、「クロスフロー」または水平層流反応器と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、反応チャンバー１０１は、入口、もしくは複数の入口、例えば、垂直流反応器を形成するための、サセプターの上方に配置されるシャワーヘッド、または基材の上面に垂直に配向される、反応物質を供給する「シャワーヘッド」反応器を、備えることができる。例えば、示すように、チャンバー１０１のトップ壁は、シャワーヘッドとして構成されることができ、またはそれに取り付けられるシャワーヘッドを備えることができる。反応チャンバー内に実装されるシャワーヘッドの例は、米国特許出願公開第２０１９／０１３９８０７号に記載されており、その開示全体は、あらゆる目的のために参照することにより本明細書に援用される。
いくつかの実施形態では、装置１００は、原子層堆積（ＡＬＤ）反応器であってもよく、反応物質のパルスを別々に提供するために制御システム１１３によって制御される弁を備える。いくつかの実施形態では、装置１００は、制御システム１１３によって互いに独立して制御される二つ以上の弁を備え、反応チャンバー１０１と載置チャンバー１０２との間の相対圧力および／または流れの方向を調整することができる。いくつかの実施形態では、反応チャンバー入口１０３は、望ましいパターンでガスを分配するような分配システムを備えることができる。いくつかの実施形態では、反応チャンバー１０１の高さが反応チャンバー出口１０４の近くで減少するように、反応チャンバー１０１は反応チャンバー出口１０４の近くで先細になり、それにより反応チャンバー出口１０４を通る空気流を制限する。装置１００は、蒸着（例えば、化学気相堆積、もしくはＣＶＤ、および／または原子層蒸着、もしくはＡＬＤ）反応器に関して本明細書で説明されることができるが、装置１００は、代わりにドライエッチャー、アッシャー、ラピッドサーマルアニーラーなどを含む他の半導体処理ツールを備えることができるが、これらに限定されない。
装置１００は、駆動機構１１０の動作によって載置位置と処理位置との間で移動するように構成される可動支持体１０９をさらに備える。図１は、一実施形態による、載置位置にある支持体１０９を示す。支持体１０９は、ワークピース（半導体ワークピースＷ、図２を参照）、例えばシリコンウェーハを保持するように構成されることができる。ワークピースＷを、様々な方法、例えばロボットのエンドエフェクタを用いて支持体１０９に装填および取り出すことができる。支持体１０９は、パドルまたはフォークを用いるワークピースＷの装填および取り出しを支援するために、リフトピン１１１および／または切り欠きを備えることができる。支持体１０９は装填後にワークピースＷを定位置に保持する真空システムを備えてもよく、または重力のみによってワークピースＷに対応するサイズおよび形状のポケットにワークピースＷを保持してもよい。装置１００は、ワークピースＷを支持体１０９に装填し、そこから取り出すための一つまたは複数のゲート弁１１２（一つが示されている）をさらに備えることができる。ゲート弁１１２は、例えば、搬送チャンバー、ロードロック、処理チャンバー、クリーンルームなどへのアクセスを可能にすることができる。
制御システム１１３はまた、駆動機構１１０を制御するように構成またはプログラムされる。いくつかの実施形態では、駆動機構１１０は、支持体１０９に垂直運動をさせるピストンまたはエレベータを備えることができる。したがって、駆動機構１１０は、支持体１０９、およびしたがって支持体１０９上に配置されるワークピースＷを、反応器閉鎖操作中に処理位置に、そして反応器開放操作中に載置位置に移動させるように構成される。駆動機構１１０は、支持体１０９上に配置されるワークピースＷを回転させるように構成されることもできる。
図２は、一実施形態による、支持体１０９が処理位置に示されている装置１００を概略的に例示する。支持体１０９は、処理位置にある場合ベースプレート１０７と係合し、反応チャンバー１０１の内部を載置チャンバー１０２から効果的に隔離または分離する。このような分離は、反応チャンバー１０１と載置チャンバー１０２との間の汚染を低減することができる。いくつかの実施形態では、係合は、ベースプレート１０７と支持体１０９との間に硬質金属間シールを形成することを含むことができる。いくつかの実施形態では、係合は、ベースプレート１０７と支持体１０９との間にソフトシールを形成するために、いずれかの部分に柔軟な材料、例えばＯリングの圧縮を含むことができる。いくつかの実施形態では、係合は、完全なシールにならないように、支持体１０９とベースプレート１０７との間のギャップを維持することを含むことができる。係合が支持体１０９とベースプレート１０７との間にギャップを維持することを含む場合でも、装置１００が処理位置にある場合、支持体は、反応チャンバー１０１と載置チャンバー１０２との間の流体連通に対して実質的なバリアを形成することによって、載置チャンバー１０２から反応チャンバー１０１をさらに効果的に分離することができる。
図３は、基材（例えば、ウェーハ）を支持するために使用されることができる、例示的なサセプター２００の流体体積を示す。サセプター２００は、面２０４の周りの外周部を形成する外縁２０８を備えることができる。面２０４は、内側領域２１４から外側に位置するチャネル領域２１２を備えることができる。面２０４は、一つまたは複数のチャネル２２０をさらに備えることができる。サセプター２００は、一つまたは複数の材料、例えば元素または分子材料からなってもよい。このような材料としては、非酸化物セラミック、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣまたはＣＳｉ）、グラファイト、または任意の他のセラミックが挙げられることができる。他の材料、例えば金属を使用してもよい。いくつかの実施形態では、サセプター２００は、炭化ケイ素コーティング、例えば炭化ケイ素コーティングされたグラファイトを備えてもよい。面２０４は、基材（図示せず）を保持または支持するように構成されてもよい。
リム領域２１７は、チャネル領域から半径方向外側に位置することができ、必要に応じて、別の構造的完全性および／またはサセプター２００の部分へのより容易なアクセスをもたらすことができる。リム領域２１７は、縁部２０８とチャネル領域２１２の外側の半径方向の境界との間で境界付けられることができる。いくつかの実施形態では、リム領域２１７の機能は、図２のベースプレート１０７によって実行されることができる。チャネル領域２１２は、外側リム２１６と内側境界、例えば、内側リム２３２または内側チャネルリングとによって境界付けられることができる。本明細書に記載の任意の「境界」は、隣接する領域間の立上り角、材料、反り／凹み、平滑性、および／または他の差異における微妙な差異であってもよい。リム領域２１７は、実質的に平坦および／または滑らかであってもよい。例えば、リム領域２１７は、リム領域２１７の表面におけるチャネル、突起、穴、および／または他の凹凸が実質的にない場合がある。リム領域２１７は、約１５ｍｍ〜３５ｍｍの半径方向の幅（縁部２０８と外側の半径方向の境界との間の半径方向の距離として定義される）を有することができる。
チャネル領域２１２は、外側リム２１６と内側リム２３２との間に位置することができる。外側リム２１６および／または内側リム２３２の一方または両方は円形、例えば、実質的に円形または他の丸みを帯びた形状（例えば楕円形）であってもよい。内側領域２１４は、実質的に平坦および／または滑らかであってもよい。例えば、内側領域２１４は、チャネル、突起、および／または他の凹凸が実質的にない場合がある。内側領域２１４は、サセプター２００がさらに構造的に一体化させるように成形および／またはサイズ設定されることができる。例えば、内側領域２１４内に凹凸を含むことは、内側領域２１４の強度を減少させる場合がある。いくつかの実施形態では、内側領域２１４は、周囲のチャネル領域２１２と比べて凹んでいる。
チャネル領域２１２は、リム領域２１７に隣接して、および／またはそれの半径方向内側に配置されてもよい。チャネル領域２１２は、リム領域２１７と内側領域２１４との間に配置されてもよい。チャネル領域２１２内で、一つまたは複数のチャネル２２０は、面２０４内に形成されることができ、便宜上、複数のチャネル２２０が全体を通して参照される。チャネル２２０は、面２０４の中心に対して、または面２０４の中心の近くから縁部２０８に向かって（いくつかの実施形態では、縁部２０８に向かって、および縁部２０８を通って）半径方向外側に延在してもよい。いくつかの実施形態では、チャネル２２０は、内側リム２３２またはその近傍から、外側リム２１６またはその近傍へ延在することができる。いくつかの実施形態では、チャネル２２０は、面２０４の中心から、ならびに／または縁部２０８に向かって、およびそれを通って、実質的に半径方向に延在することができる。いくつかの実施形態では、連続的チャネル２２０は、角度分離または角度２４０を形成してもよい。連続的チャネルは、「隣接する」または「近接する」と呼ばれてもよい。角度２４０は、鋭角とすることができる。例えば、角度２４０は、約５°〜３５°であってもよく、いくつかの実施形態では、少なくとも二つの連続的チャネル２２０の間は約１５°である。連続的チャネル２２０は、本明細書では連続するまたは隣接するチャネル２２０と呼ばれてもよい。複数の規則的に間隔を置いた連続的チャネル２２０は、連続的チャネル２２０の各セットの間で実質的に同じ角度２４０を有してもよい。示すように、面２０４は、このような複数の連続的チャネル２２０の複数のセットを備えることができる。角度２４０の規則性は、例えば、チャネル領域２１２の一つまたは複数の凹凸によって妨げられる場合がある。例えば、示すように、一つまたは複数の開口部２５６および／または隆起形体２３４（図４Ａに示す）がチャネル領域に含まれてもよい。開口部２５６は、レイザー（例えば、ピン、突起、ロッド等）がそれを通ることを可能にするように構成されてもよい。サセプター支持装置（例えば、スパイダー）（図示せず）は、サセプター２００自体を持ち上げることなく、レイザーを使用して、サセプター２００からウェーハを持ち上げることができる。したがって、凹凸が見出される可能性がある連続的チャネル２２０の間の角度２４０は、上記の角度２４０の二倍のように、より大きくてもよい。このような増加した角度分離は、開口部２５６を備えるサセプターのそれらの部分に別の構造的な一体化をさせることができ、および／またはレイザーおよびサセプター支持装置との干渉を回避するための別の空間を提供することができる。
チャネル領域２１２は、基材を静置することができる「ポケット」または凹部を形成することができる。外側リム２１６または他の外側境界は、このポケットの外側境界を形成することができる。チャネル領域２１２は、サセプター２００に接触している基材（例えば、基材の縁部またはリム）の量を制限するために、内側領域２１４に対して隆起部分を形成する傾斜および／または凹面を有してもよい。チャネル領域２１２の表面積の大部分は、実質的に平坦および／または滑らかであってもよい。連続的チャネル２２０の間に配置されるチャネル領域の一つまたは複数の部分は、内側リム２３２から外側リム２１６に移動させる面積が増加する場合がある。一つまたは複数のチャネル２２０は、実質的に直線であってもよい。チャネル領域内のチャネル２２０の数は、約３〜７２、または約１８〜３０であってもよいが、他の変形例も可能である。いくつかの実施形態では、チャネル数は３６である。
チャネル領域２１２は、わずかな傾斜に配置されて、基材がチャネル領域２１２の一部分上のみにあることができるように、先細であってもよい。裏面２０６に対するチャネル領域２１２の立上り角は、約０．５°〜５°の間であってもよく、いくつかの実施形態では、約３°である。立上り角は、（例えば、内側チャネル領域１２４が実質的に平坦な場合）絶対値とすることができる。いくつかの実施形態では、チャネル領域２１２の断面形状（例えば、図３に示す断面）は、凹部、例えば凹状を形成するしていてもよい。したがって、チャネル領域２１２は、基材の縁部を支持するように、それゆえにサセプター２００との基材接触を低減するように構成されることができる。
サセプターは、性能を向上させるために表面処理されてもよい。例えば、面２０４の一つまたは複数の領域を研磨して、基材に影響を及ぼす（例えば、基材の付着によって引き起こされる）変形の可能性を低減してもよい。サセプター２００の部分は、性能を向上させるために被覆されてもよい。例えば、面２０４は炭化ケイ素で被覆されてもよい。
図３はまた、どのようにチャネル２２０のそれぞれが、対応する細長い部分２２４およびフラッシュアウト部２２８を備えることができるかを示す。細長い部分２２４のそれぞれの幅および／または断面積は、細長い部分２２４の半径方向の長さに沿って実質的に一定であってもよい。各細長い部分２２４は、細長いチャネル部分全体に沿って閾値幅以下の幅を有してもよい。閾値幅は、約０．０１ｍｍ、約０．０５ｍｍ、約０．１ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．９ｍｍ、約１ｍｍ、約１．２ｍｍ、約１．５ｍｍ、約１．８ｍｍ、約２ｍｍ、約２．５ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約７ｍｍ、約１０ｍｍ、約１５ｍｍ、約２０ｍｍ、その中の任意の値であってもよく、またはその中に終点を有する範囲内にあってもよい。細長い部分の断面積は、細長い部分２２４の半径方向の長さに沿って実質的に一定であってもよい。例えば、断面積は、閾値内、例えば閾値の割合だけ上の閾値幅（例えば、より大きい、またはより小さい）であってもよい。閾値の割合は、約１％、約３％、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、または他の割合であってもよい。
一つまたは複数のチャネル２２０は、それぞれのフラッシュアウト部２２８を備えてもよい。フラッシュアウト２２８部は、細長い部分２２４と流体連通していることができる。フラッシュアウト部２２８のその他の詳細は、図５を参照して以下に示される。いくつかの実施形態では、フラッシュアウト部２２８は、細長い部分２２４の半径方向外側に配置される。フラッシュアウト部２２８は、三角形状（例えば、パイ形状）とすることができる。チャネル２２０の遠位端（例えば、フラッシュアウト部２２８の遠位端およびその間の面の部分）は、パージ周囲２２６を形成することができる。基材は、このパージ周囲２２６上に支持されてもよく、パージ中、パージガスは、このパージ周囲および基材の縁部の周りを流れ、裏面堆積を防止する。フラッシュアウト部２２８は、パージ周囲２２６の周りの流れの均一性（例えば、速度および／または圧力の均一性）を高め、歩留まりを改善し、裏面堆積を減少させる。
連続的な細長い部分２２４は、その間に角度２９０を形成してもよい。いくつかの実施例では、細長い部分２２４は鋭角であってもよい。細長い部分２２４は、約１０°、約１５°、約１８°、約２０°、約２２°、約２５°、約２７°、約３０°、約３２°、約３３°、約３５°、約４０°、約４２°、約４５°、約５０°、約５５°、約６０°、約６５°、約７０°、約７５°、約８０°、約９０°、約１００°、約１１０°、約１２０°、約１８０°、その中の任意の値であってもよく、またはその中に終点を有する範囲内にあってもよい。チャネル２２０の量、その間の角度２９０、チャネルの幅、および／またはチャネル２２０の断面形状および断面積は、サセプター内の熱伝達の均一性を改善させる範囲内で選択されることができる。
図４Ａは、いくつかの実施形態による、別の例のサセプター２００を示す。図４Ａに示すサセプター２００は、複数の突起２３４および開口部２５６を示す。突起２３４は、表面２０４の周囲の部分に対して上方向に延在し、基材と前面２０４の周囲の部分との間にわずかな距離を提供することができる。この距離により、あらゆる適用される真空または固有の真空の機能性と有効性を向上させることができる。突起２３４は、サセプター２００への基材の付着を低減するのに役立つことができ、および／または基材の裏面との直接の接触を低減することができ、そしてこれにより汚染または基材の損傷の可能性を低減することができる。突起２３４はまた、基材への熱伝導の均一性を改善することができる。
図４Ａに示すように、一つまたは複数の開口部２５６がサセプター２００内に備えられてもよい。開口部２５６は、リフトピンがサセプター２００を通って延在することを可能にするリフトピン穴であってもよい。開口部２５６は、基材（例えば、ウェーハ）を面２０４上に配置し、および／またはそこから取り出すことを可能にしてもよい。開口部２５６は、サセプター２００の外側境界（例えば、図３に示す外側リム２１６、縁部２０８等）の半径方向内側に配置されることができる。いくつかの実施形態では、開口部２５６は、外側境界から半径方向外側方向にある。いくつかの実施形態では、三つのリフト開口部２５６があるが、別の数も可能である。開口部２５６は、表面と裏面との間に延在してもよく、ピンがそれを通って延在することを可能にするように構成されてもよい。開口部２５６は、複数のチャネルの連続的な細長い部分間に配置されてもよい。各半径方向に連続的な開口部間の角度分離は、実質的に等しくてもよい。例えば、三つの開口部がある連続的な開口部間の角度分離は、約１２０°であってもよい。他の変形例も可能である。開口部２５６のそれぞれの内径は、約３５ｍｍ〜４００ｍｍの間であってもよく、いくつかの実施形態では約１６０ｍｍである。図４Ｂは、図４Ａに示すサセプター２００の裏面２０６の斜視図を示す。示すように、開口部２５６は、裏面２０６を貫通してもよい。
図５は、図４Ａに示すサセプター２００の一部の詳細図を示す。サセプター２００の面２０４内のチャネル２２０は、内側リム２３２から半径方向外側に延在してもよい。いくつかの実施形態では、チャネル２２０は、内側半径方向の境界、例えばリングチャネル２３０または内側リム２３２から延在してもよい。リングチャネル２３０は、面２０４内に延在し、チャネル２２０の半径方向内側に、およびチャネル２２０の複数の０のうちの少なくとも一つに流体連通して配置されることができる。リングチャネル２３０は、開口部２３５を通してガス（例えば、パージガス）を受け入れ、複数のチャネル２２０へのガス供給の流れにおいて、より良好な圧力均一性を提供するように構成される体積を形成することができる。チャネル２２０は、リングチャネル２３０から実質的に半径方向に延在することができる。いくつかの実施形態では、連続的チャネル２２０は、示すように、角度２４０を形成してもよい。角度２４０は、鋭角を形成することができる。例えば、角度２４０は、約３°〜３０°であってもよく、いくつかの実施形態では、少なくとも二つの連続的チャネル２２０の間は約７．５°である。連続的チャネル２２０は、本明細書では連続するまたは隣接するチャネル２２０と呼ばれてもよい。複数の規則的に間隔を置いた連続的チャネル２２０は、連続的チャネル２２０の各セットの間で実質的に同じ角度２４０を有してもよい。示さないが、面２０４は、このような複数の連続的チャネル２２０の複数のセットを備えることができる。角度２４０の規則性は、例えば、面２０４内の一つまたは複数の凹凸によって妨げられる場合がある。例えば、一つまたは複数の開口部２５６はチャネル領域に備えられてもよい。したがって、凹凸が見出される可能性がある連続的チャネル２２０の間の角度２４０は、上記の角度２４０の二倍のように、より大きくてもよい。このような増加した角度分離は、別の構造的な一体化をさせることができ、および／またはレイザーおよびサセプター支持装置との干渉を回避するための別の空間を提供することができる。複数のチャネルの二つの連続的な細長い部分２２４ａ、２２４ｂは、約１°、約２°、約３°、約５°、約７°、約１０°、約１２°、約１５°、約１８°、約２０°、約２２°、約２５°、約２８°、約３０°、約３３°、約３５°、約４０°、約４５°、その中の任意の角度の角度２４０を形成することができ、またはその中に終点を有する範囲内にあることができる。
連続的なフラッシュアウト部２２８ａ、２２８ｂは、追加的にまたは代替的に様々な角度を形成することができる。示すように、第一のチャネルは、第一の縁部２７６および第二の縁部２８０を有する第一のフラッシュアウト部２２８ａを含むことができる。第一の縁部２７６および第二の縁部２８０は、角度２９０を形成することができる。角度２９０は、約１°、約２°、約３°、約５°、約７°、約１０°、約１２°、約１５°、約１８°、約２０°、約２２°、約２５°、約２８°、約３０°、約３３°、約３５°、約４０°、約４５°、その中の任意の角度であることができ、またはその中に終点を有する範囲内にあることができる。示すように、第一の縁部２７６と第二の縁部２８０とは、角度２９０を形成するために接触する必要はない。
第二のフラッシュアウト部２２８ｂは、対応する第一の縁部２８４および第二の縁部２８８を備えることができる。第一のフラッシュアウト部２２８ａの第二の縁部２８０は、第二のフラッシュアウト部２２８ｂの第一の縁部２８４と角度２７２を形成してもよい。角度２７２は、約１°、約２°、約３°、約５°、約７°、約１０°、約１２°、約１５°、約１８°、約２０°、約２２°、約２５°、約２８°、約３０°、約３３°、約３５°、約４０°、約４５°、その中の任意の角度であることができ、またはその中に終点を有する範囲内にあることができる。示すように、第二の縁部２８０と第一の縁部２８４とは、角度２９０を形成するために接触する必要はない。例えば、実質的に平らな連結部は、第二の縁部２８０と第一の縁部２８４とを連結することができる。
図６は例示のチャネル２２０の断面図を示す。他の形状の断面も可能である。示すように、チャネル２２０は、曲線の側壁を備えることができる。側壁は、断面に沿って実質的に半円を形成してもよい。湾曲の半径２８８は、約０．１ｍｍ〜２．５ｍｍとすることができ、いくつかの実施形態では約０．６ｍｍである。示される湾曲した側壁は、堆積中のガスの蓄積を防止するのに役立つことができる。チャネル２２０の幅２６４は、約０．１ｍｍ〜５ｍｍとすることができ、いくつかの実施形態では約１．２ｍｍである。チャネル２２０の深さ２６６は、約０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍとすることができ、いくつかの実施形態では約０．６ｍｍである。いくつかの実施形態では、チャネル２２０は、実質的に平らな側壁を備えることができる。側壁は、角度、例えば鋭角を形成してもよい。
図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃは、チャネルを通るガス流の速度の大きさおよび方向を示すベクトルマップシミュレーションの様々な斜視図を示す。図７Ｂは、対応するチャネルの細長い部分を出た直後のガス粒子の、より高い速度を示す。細長い部分の出口を越えて、速度は減少し、幅および断面積が拡張するにつれてフラッシュアウト部内でさらに減少する。これにより、ガス粒子の速度は、フラッシュアウト部の出口で、複数のチャネルの遠位端によって形成されるパージ周囲（例えば、パージ周囲２２６）の周りで実質的に均一になることができる。用語「実質的に均一」は、ガス粒子の平均速度から標準偏差を超えて変化しない、ガス粒子の少なくとも特定の割合（例えば、５０％、７５％、８０％、９０％、９５％など）に対するそれぞれの速度を生成することを含むことができる。
図７Ａ−７Ｃおよび８は、チャネルを通るガス流の大きさおよび方向を示すベクトルマップの斜視図を示す。図８は、図７Ａ−７Ｃと類似の結果を示すが、圧力についてである。要するに、図８は、対応するチャネルの細長い部分を出た直後のガス粒子の圧力の、より高い大きさを示し、これは減少し、フラッシュアウト部を通って広がる。幅および断面積が拡大するにつれて、フラッシュアウト部内の圧力はさらに減少する。これにより、ガスの圧力は、フラッシュアウト部の出口で、複数のチャネルの遠位端によって形成されるパージ周囲の周りで実質的に均一になることができる。用語「実質的に均一」は、ガス粒子の平均速度から標準偏差を超えて変化しない、ガス粒子の少なくとも特定の割合（例えば、５０％、７５％、８０％、９０％、９５％など）に対するそれぞれの圧力を生成すること含むことができる。図７Ａ−８は、本明細書のチャネルの実施形態を有するサセプターの構成が、サセプター上に支持される基材の周囲の周りの圧力および速度を含む流れの均一性がどのように改善されることができるかを示す。この流れの改善された均一性は、次に、サセプター上への裏面堆積を低減させ、基材歩留まりを改善し、基材廃棄物を低減させることができる。
本態様および実施形態は、機能ブロック構成要素および様々な処理工程に関して説明されることができる。このような機能ブロックは、指定された機能を実行し様々な結果を達成するように構成される様々なハードウェアまたはソフトウェア構成要素によって実現されることができる。例えば、本態様は、様々な機能を実行することができる様々なセンサー、検出器、流量制御装置、ヒーターなどを使用することができる。さらに、本態様および実施形態は任意の数の処理方法と共に実施されることができ、記載の装置およびシステムは様々な処理方法を使用することができ、記載の装置およびシステムは本発明の用途の単なる実施例である。
１００ 半導体処理装置
１０１ 反応チャンバー
１０２ 載置チャンバー
１０３ 反応チャンバーの入口
１０４ 反応チャンバーの出口
１０５ 載置チャンバーの入口
１０６ 載置チャンバーの出口
１０７ ベースプレート
１０８ 反応チャンバーの開口部
１０９ ワークピース支持体
１１０ 駆動機構
１１１ リフトピン
１１２ ゲート弁
１１３ 制御システム
２００ サセプター
２０４ 面
２０６ 裏面
２０８ 外縁
２１２ チャネル領域
２１４ 内側領域
２１６ 外側リム
２１７ リム領域
２２０ チャネル
２２４、２２４ａ、２２４ｂ 細長い部分
２２６ パージ周囲
２２８、２２８ａ、２２８ｂ フラッシュアウト部
２３０ リングチャネル
２３２ 内側リム
２３４ 隆起形体、突起
２４０ 角度
２５６ 開口部
２６６ チャネルの深さ
２７２ 角度
２７６ 第一の縁部
２８０ 第二の縁部
２８４ 第一の縁部
２８８ 第二の縁部
２９０ 角度

Claims (20)

  1. サセプターであって、
    その上に基材を支持するように構成される面と、
    前記面内に、および前記面の中心に対して半径方向外側に延在する複数のチャネルであって、前記複数のチャネルのそれぞれは、
    細長い部分全体に沿って閾値幅以下の幅を有す細長い部分と、
    前記細長い部分と流体連通するフラッシュアウト部であって、前記フラッシュアウト部は、第一の幅を有する第一の部分と、前記第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の部分とを備え、前記第一の部分は前記第二の部分の半径方向内側に配置される、フラッシュアウト部と、を備える複数のチャネルと、を備えるサセプター。
  2. 前記第二の部分の前記第二の幅は、前記複数のチャネルによって形成される外周に沿って延在する、請求項１に記載のサセプター。
  3. 前記細長い部分の幅は、前記細長い部分の半径方向の長さに沿って実質的に一定である、請求項１〜２のいずれか一項に記載のサセプター。
  4. 前記閾値幅は、前記第一の半径方向の幅とほぼ等しい、請求項１〜３のいずれか一項に記載のサセプター。
  5. 前記フラッシュアウト部は、半径方向の長さと半径方向の幅との比が約０．６〜約１．４であるように、前記半径方向の長さおよび前記半径方向の幅を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のサセプター。
  6. 前記フラッシュアウト部は三角形状である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のサセプター。
  7. 前記フラッシュアウト部は、第一の縁部および第二の縁部を備え、前記第一の縁部は、約２５°〜１１０°の角度で前記第二の縁部に対して配向される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のサセプター。
  8. 前記複数のチャネルは、第一のチャネルと、前記第一のチャネルに連続する第二のチャネルとを備え、前記第二のチャネルの前記第一の縁部と前記第一のチャネルの前記第二の縁部は、それらの間の角度が約１５°〜１００°で配置される、請求項７に記載のサセプター。
  9. 前記複数のチャネルは、前記第一のチャネルと、前記第一のチャネルに連続する第二のチャネルとを備え、前記第一のチャネルフラッシュアウト部の前記第一の縁部と前記第二の縁部との間の前記角度は、前記第二のチャネルフラッシュアウト部の前記第一の縁部と前記第二の縁部との間の角度とは異なる、請求項７〜８のいずれか一項に記載のサセプター。
  10. 前記細長い部分は約０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍの深さを有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のサセプター。
  11. 前記複数のチャネルは、約１８〜４５チャネルを備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のサセプター。
  12. 前記複数のチャネルの二つの連続的な細長い部分は、約３°〜２５°の角度を形成する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のサセプター。
  13. 前記面の反対側の裏面と、
    前記面と前記裏面との間に延在する一つまたは複数の開口部であって、一つまたは複数の開口部は、ピンがそれを通って延在し、前記サセプターの前記面から基材を持ち上げることを可能にするように構成される、一つまたは複数の開口部と、をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のサセプター。
  14. 前記一つまたは複数の開口部は、前記複数のチャネルの第二のチャネルの前記第一の細長い部分と連続的な細長い部分との間に配置される、請求項１３に記載のサセプター。
  15. 前記一つまたは複数の開口部は、少なくとも三つの開口部を備え、前記少なくとも三つの開口部の半径方向に連続する各開口部間の角度分離は実質的に等しい、請求項１３〜１４のいずれか一項に記載のサセプター。
  16. 前記細長い部分の断面は、
    第一および第二の側壁を備え、前記第一および第二の側壁のそれぞれは実質的に平坦であり、前記第一および第二の側壁は互いに対して鋭角に配置される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のサセプター。
  17. 前記面内に延在し、前記複数のチャネルのうちの少なくとも一つの半径方向内側に、および流体連通して配置されるリングチャネルをさらに備える、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のサセプター。
  18. サセプターであって、
    その上に基材を支持するように構成される面と、
    前記面内に、および前記面の中心に対して半径方向外側に延在する複数のチャネルであって、前記複数のチャネルのそれぞれは遠位端を備え、前記複数のチャネルの前記遠位端はパージ周囲を形成し、前記複数のチャネルは、ガスが前記チャネルを通って半径方向に流れる間、前記パージ周囲の周りのガスの実質的に均一な速度および圧力のうちの少なくとも一つを生成するように構成される、複数のチャネルと、を備える、サセプター。
  19. 前記複数のチャネルは、前記パージ周囲の周りの実質的に均一なガスの速度および圧力のうちの少なくとも一つが、前記ガスの粒子の少なくとも７５％のそれぞれについて、全ての前記ガス粒子の平均速度から標準偏差を超えて変化しない速度を維持するように構成される、請求項１８に記載のサセプター。
  20. 前記面に実質的に垂直なガスの流れを方向付けるように構成されるシャワーヘッドをさらに備える、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のサセプターを含む、反応チャンバー。
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