JP5358427B2 - プロセスチャンバ内の基板表面温度制御装置及び方法 - Google Patents
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Description
本発明による方法は、CVD反応炉のプロセスチャンバ12内で行われる。このプロセスチャンバ12は、水平に延在する基板ホルダキャリア1の中に配置されており、円形の外郭形状を備えその軸14の周りで回転駆動可能である。基板ホルダキャリア1と平行にかつその上方に、プロセスチャンバ天井部10が配置されている。プロセスチャンバは、天井部10と基板ホルダキャリア1との間に配置されている。基板ホルダキャリア1は、抵抗ヒーター24を用いて下方から加熱される。基板ホルダキャリア1の上面側には、全部で5個のベアリング凹部20が設けられている。円形のディスク状の基板ホルダ2が、容器状のベアリング凹部20の各々の中に載置されている。ベアリング凹部20の底部21内に、渦巻き状溝7があり、この溝の中にガス供給ライン6が開口している。渦巻き状溝7から放出されるガスは、基板ホルダ2を持ち上げて、動的なガスクッション8上にそれを支持する。ガスは、基板ホルダ2を回転するように駆動するのに適切な特定の方向をもって渦巻き状溝7から出ることにより、それ自体の軸の周りで回転する。基板ホルダ2の各々の上には、基板9が載置されている。プロセスチャンバ全体が、反応炉ハウジング(図示せず)内に設置され、その周囲環境から気密封止されることにより、プロセスチャンバ12を真空引きすることができる。
2 基板ホルダ
3 パイロメーター
6 供給ライン
7 渦巻き状溝
8 ガスクッション
9 基板
10 プロセスチャンバ天井部
12 プロセスチャンバ
14 回転軸
15、16 マスフローコントローラー
17、18 ガス
19 制御装置
20 ベアリング凹部
Claims (16)
- CVD反応炉のプロセスチャンバ(12)内にて基板ホルダキャリア(1)のベアリング凹部(20)に設置されかつガス流により形成される動的なガスクッション(8)上に載せられた基板ホルダ(2)上に載置されている、少なくとも1つの基板(9)の表面温度を制御する方法であって、
少なくとも部分的には前記ガスクッションを介した熱伝導により前記基板(9)へ熱が供給され、該基板の表面温度が基板表面上の複数のポイントにて計測され、これらの表面温度の平均値と各表面温度との偏差を低減するために、前記ベアリング凹部(20)の底面と前記基板ホルダ(2)の下面との間における前記ガスクッションの熱伝導性を、該ガスクッション(8)を形成する前記ガス流により変化させるべく、該ガス流が熱伝導率の異なる2つまたはそれ以上のガス(17、18)により形成されており、その組成は、計測された前記表面温度に基づいて変化させられ、かつ、
前記ガス流を形成する前記2つまたはそれ以上のガス(17、18)のうち1つのみを用いたときは、前記基板の表面温度が、前記基板の中心部において周縁部より表面温度が高いか若しくはその逆である回転対称な水平方向の不均一性を有しており、該ガス流の組成を変化させることによって、該不均一性が補償されて前記基板の表面温度が均一となるように、または、該不均一性が過剰に補償されて前記基板の中心部において周縁部より表面温度が低いか若しくはその逆となるように、前記基板ホルダ(2)の熱伝導率が選択されるとともに、前記基板ホルダの下面及び前記ベアリング凹部(20)の底面の形状が設定されている、基板表面温度制御方法。 - 前記基板の表面温度が該基板の表面のほぼ全体に亘って一定となるように、前記ガス流の組成の変化により、該基板ホルダ(2)の表面温度における水平方向の変化が影響を受けることを特徴とする請求項1に記載の、基板の表面温度制御方法。
- 前記2つまたはそれ以上のガス(17、18)のうち熱伝導性の大きいガスを1つのみ用いたときは、前記基板ホルダ(2)の中心部が周縁部よりも高温となることを特徴とする請求項1または2に記載の基板表面温度制御方法。
- 前記2つまたはそれ以上のガス(17、18)のうち熱伝導性の小さいガスを1つのみ用いたときは、前記基板ホルダ(2)の中心部が周縁部よりも低温となることを特徴とする請求項1または2に記載の基板の表面温度制御方法。
- 前記基板ホルダキャリア(1)に配置された複数の基板ホルダ(2)の各々のために前記ガスクッション(8)を形成する個々の前記ガス流を制御して変化させることにより該ガスクッション(8)の高さを調整し、それにより、計測された前記平均値が所定の温度範囲内となるようにすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
- 前記基板ホルダ(2)が前記ガス流により回転駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
- 前記基板ホルダキャリア(1)が中心軸の周りで回転駆動されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
- 前記表面温度の計測が、プロセスチャンバ天井部(10)の開口(11)を通して行われることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
- 前記基板の表面温度が全処理プロセス中に計測され、前記ガスクッション(8)を形成する前記ガス流の組成が、前記基板の表面温度における径方向に計測された温度変化の関数として該プロセス中に変化させられることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
- 径方向において異なる軸方向熱伝導特性及び/または径方向において異なる熱放射特性を有する前記基板ホルダ(2)が用いられることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
- 前記ガスクッション(8)の高さが、周縁部において中心部よりも低いことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の基板表面温度制御方法を行うための装置であって、
プロセスチャンバ(12)と、その中に設けられた基板ホルダキャリア(1)と、該基板ホルダキャリア(1)に設置された少なくとも1つの基板ホルダ(2)と、該基板ホルダキャリアを加熱するためのヒーターと、該基板ホルダに載置された少なくとも1つの基板(9)の基板表面上の互いに異なるポイントにおける表面温度を計測するための光学式の温度計測装置(3)と、該基板ホルダ(2)の下面と該基板ホルダキャリア(1)のベアリング凹部(20)の底面との間に動的なガスクッション(8)を形成するガス流を供給するためのガス供給ライン(6)と、該ガス供給ライン(6)と接続されたガス混合装置(15、16、17、18)とを備え、
前記ガス混合装置は、熱伝導性の小さいガスと熱伝導性の大きいガスとからなるガス流の組成を、前記温度計測装置(3)により得られた前記表面温度の径方向の温度分布に基づいて設定可能であり、
前記2つのガスの一方のみが用いられたときには、前記基板ホルダ(2)上に載置された前記基板(9)の表面温度が、前記基板の中心部において周縁部より表面温度が高いか若しくはその逆である回転対称な水平方向の不均一性を有しており、該ガス流の組成を変化させることによって、該不均一性が補償されて前記基板の表面温度が均一となるように、または、該不均一性が過剰に補償されて前記基板の中心部において周縁部より表面温度が低いか若しくはその逆となるように、前記基板ホルダ(2)の熱伝導率、並びに、該基板ホルダ(2)の下面及び前記ベアリング凹部(20)の底面の形状が設定されている、基板表面温度制御装置。 - 前記ベアリング凹部(20)の底面(21)が、回転対称でありかつ非平坦であって、曲面であることを特徴とする請求項12に記載の基板表面温度制御装置。
- 前記基板ホルダ(2)の下面が、前記ベアリング凹部(20)の底面(21)と対向しており、平面から変位した回転対称構造である曲面を有することを特徴とする請求項12または13に記載の基板表面温度制御装置。
- 前記基板ホルダ(2)が、中心部において周縁部よりも薄いことを特徴とする請求項12〜14のいずれかに記載の基板表面温度制御装置。
- 前記基板(9)が、前記基板ホルダ(2)の上面において周囲壁(23)により形成された凹部(22)内に載置されることを特徴とする請求項12〜15のいずれかに記載の基板表面温度制御装置。
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