JP7092790B2 - Cvdリアクタのためのサセプタ - Google Patents
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Description
第1の変形形態では、開いた凹部として影響要素が構成され、凹部基面を形成されており、その凹部基面は、好ましくは部分表面の延在面に平行に延在するか又は適宜形状付けされている。
影響要素が凸部である場合、それらは部分表面から起立し、その場合、凸部の基面は、特に平坦な部分表面の上方に位置する。その基面は、平面から所定の距離だけ離間しており、かつ連続的な周囲の壁により囲まれることができる。その壁は、凸部又は凹部の基面と凹部の縁を形成する平面との間の距離(空間距離)である高さを全体的に有している。基面と同様に、壁もまた全体的に閉じていることが好ましく、かつ開口部がないことが好ましく、それによって、ガスが壁又は基面を通って凹部に入り込むことができず、ガスが壁又は基面を通って凹部から逃げることもできない。しかしながら、凹部を流体力学的にチャネルと接続することもできるが、その場合、その流体力学的な接続は、凹部内に検知可能な程度のガス流を形成しないように行われる。
しかしながら、チャネル内にはガス流を生じるべきであり、その目的は基板ホルダの回転駆動である。このためにチャネルは、方位角方向の速度成分をもつガス流を生成する。中心において供給されるガス流に回転駆動する速度成分を付与するために、チャネルは渦巻状曲線上に延在する。しかしながら、チャネルは、開口のみから形成されることができ、そこから指向性のガス流が出て来る。動作中、基板ホルダは、チャネルに供給されるガス流によりエアリング位置に持ち上げられる。その場合、平面と基板ホルダの下面との間の間隙が、チャネルからのガスの流出に関係して所定のシールを生じさせ、そのために特に、基板ホルダの下面がその全面に亘って実質的に平坦に延在するように設けられる。しかしながら、その下面は、曲面であってもよく又は異なる構造を有してもよい。したがって、流れは、実質的にチャネル内で形成される。チャネルの方向によって、ガス流が方位角成分を有するようになる。これは、好ましくはチャネルがアルキメデスの渦巻線上に延在することにより実現される。
本発明の変形形態では、凹部に挿入される挿入片が設けられる。この挿入片は、好ましくはグラファイトからなるサセプタとは異なる熱伝導率を有する材料から形成されることが好ましい。
好ましくは複数配置され、好ましくは中心の周りに3回対称で配置されたチャネルの各々が曲線上に延在する。その場合、中心を通る半径直線が複数のチャネルと交差できることによって半径が第1のチャネルの径方向内側部分と第2のチャネルの径方向外側部分とを通るように、チャネルがその長さ有しかつ曲線がその形状を有することができる。
好ましくは、部分表面が、少なくとも2つのチャネルが延在する第1の扇形部を形成する。この第1の扇形部に対して、各々1つのチャネルのみが延在する第2の扇形部が隣り合うことができる。本発明の好ましい実施形態では、影響要素が、第1の扇形部において好ましくは全体的に又は少なくとも部分的に延在する。しかしながら、影響要素は、第2の扇形部に全体的又は部分的に延在することもできる。第1の扇形部が延在する範囲の角度の和は、好ましくは180°より大きい。第2の扇形部が延在する範囲の角度の和は、好ましくは90°より大きい。第1の扇形部の角度の和は、第2の扇形部の角度の和よりも大きいことが好ましい。影響要素の両端が、互いに異なる第1の扇形部に位置することによって、影響要素が2つの扇形部に跨がって延在することができる。
本発明の更なる形態では、影響要素が、第1の扇形部内及び/又は第2の扇形部内で2つのチャネルの間、又は、2つのチャネルの径方向外側に延在するように設けられる。影響要素は、曲線上に延在することができ、その曲線は、チャネルが沿って延在する曲線と類似している。したがって、影響要素は、渦巻状に延在する曲線上に延在することができるが、自由な形状の曲線上に延在することもできる。影響要素は、チャネルの径方向外側端を延長した渦巻状曲線上に連係することができ、それにより特にチャネルが延在する曲線の延長上に延在することができる。しかしながら、凹部はまた、渦巻状曲線上で始まるチャネルの径方向外側端から径方向内側にずれて延在するようにも設けられる。
部分表面に追加的に導入される影響要素は、部分表面により基面が形成されるサセプタのポケットに配置される基板ホルダへの熱の流れに対して局所的な影響を及ぼす効果を有する。これは、影響要素が凹部として形成される場合における熱の流れの減小により、又は、影響要素がサセプタよりも大きい熱伝導率を有する挿入片である場合における熱の流れの増加により行われる。熱の流れの局所的増加は、影響要素が凸部として形成されることによっても実現される。それらは、基板ホルダの下面と部分表面との間の間隙に突き出ている。それによって、基板ホルダの下面と部分表面との間のガス回転ベアリングを形成する間隙が局所的に小さくなる。凸部は、特に、凹部に挿入される挿入片により形成することができる。それらは、特に、基板ホルダにより覆われる部分表面内における島状の突起である。
方位角方向の速度成分を有して基板ホルダを回転駆動するガス流を形成するように、チャネルが、凹部を除いて水平な又は平坦な部分表面内に延在する。好ましくは、チャネルが、個々の部分表面の中心の周りに渦巻状に延在する。
本発明の変形形態では、複数の凹部が異なる高さを有するように設けられる。特に、中心領域における凹部の深さが、縁領域におけるそれよりも大きいことによって、中心領域においてより大きな熱伝導抵抗が実現され、かつ、縁領域においてより小さい熱伝導抵抗が実現される。
部分表面上で基板ホルダが回転するので、異なる熱伝導特性をもつ領域を、方位角方向に互いに隣り合って配置することができる。影響要素は、特に、隣り合うチャネル同士の間の中間領域に配置することができる。影響要素は、1又は複数の島状の凹部により形成することもでき、その場合、好ましくは複数の島状の凹部が、鎖状に互いに前後して配置され、複数のそのような凹部が細長い面上に延在する。その場合、それは円弧状の面を有することもできる。それらの凹部は、好ましくは円形穴から形成されることによって、エンドミル又はドリルを用いて簡易な方法で作製することができる。加えて、それらの凹部は、並列又は直列にずらして配置することもできる。影響要素は、平面視にて多角形、特に三角形とすることもできる。部分表面内の影響要素の配置は、多重対称性に対応して行うことができる。しかしながら、非対称の変形形態もあり、その場合、影響要素は対称性なしで配置される。
挿入片は、その自由な端面が、その挿入片を囲む面と面一に位置するように構成することができる。しかしながら、挿入片は、凹部の深さより小さい高さ又は大きい高さを有することもでき、それによってその端面が、凹部の基面を形成するか又は凸部の基面を形成することができる。周囲のサセプタよりも大きい熱伝導率を有する挿入片を用いることができ、又は、サセプタよりも小さい熱伝導率を有する挿入片であっても用いることができる。
図8は、CVDリアクタの主要構造を概略的に示している。プロセスチャンバが、外部に対して気密である閉じたリアクタハウジングに配置され、ガス入口部材14を通してプロセスガスを供給される。下方から加熱されるサセプタ1は、複数の部分表面3を有し、各部分表面3はポケット16の基面を形成しており、その中に基板ホルダ13が配置される。基板ホルダ13の上面はプロセスチャンバに向き、そして1又は複数の基板を担持する。基板ホルダの下面と部分表面3との間の間隙にパージガスを供給することにより、ガスクッションが生成され、その上で基板ホルダ13が浮く。部分表面3の中心Zの周りに渦巻状に配置されたチャネル5により供給されたガスの流れが回転移動させられ、それが基板ホルダ13を回転駆動する。
全ての前記第1の扇形部Aの角度の和>180°であり、かつ/又は、全ての前記第2の扇形部Bの角度の和>90°であり、かつ/又は、前記第1の扇形部Aの角度の和が、全ての前記第2の扇形部Bの角度の和より大きく、
特に少なくとも1つの、好ましくは各々の前記第1の扇形部Aにおいて、少なくとも2つの前記チャネル5同士の間又は径方向外側の前記チャネル5の径方向外側にて少なくとも部分的に影響要素10、11が延在し、かつ/又は、
少なくとも1つの、好ましくは各々の前記第2の扇形部Bにおいて、特に前記チャネルの径方向内側にて少なくとも部分的に、好ましくは前記第2の扇形部B全体に亘って影響要素10、11が延在し、かつ/又は、
少なくとも2つの前記チャネル5が延在する、前記中心Zの周りの全ての前記第1の扇形部Aの角度の和が180°より大きく、かつ/又は、
少なくとも1つの、好ましくは各々の前記第1の扇形部Aにおいて、少なくとも2つの前記チャネル5同士の間又は径方向外側の前記チャネル5の径方向外側にて少なくとも部分的に影響要素10、11が延在する、サセプタ。
2 広い方の面
3 部分表面
4 境界線
5 チャネル
6 径方向内側端
6’ 径方向外側端
7 チャネル開口部
8 ガス供給ライン
9 供給口
10 凹部
10’ 基面
10” 壁
11 挿入片
12 ガス分散凹部
13 基板ホルダ
14 ガス入口部材
15 カバープレート
16 ポケット
17 径方向内側端
17’ 径方向外側端
A 扇形部
B 扇形部
Z 中心
Claims (12)
- CVDリアクタのためのサセプタであって、広い方の面(2)上で平面内に配置され基板ホルダ(13)が載置される少なくとも1つの円形の部分表面(3)を具備する平坦な本体(1)を有し、前記部分表面(3)は、前記基板ホルダ(13)の方に開いた複数のチャネル(5)を有し、前記チャネルがガス供給ライン(8)の端部に配置された供給口(9)と流体的に接続されることによって、各前記チャネル(5)による記基板ホルダ(13)の下面と前記部分表面(3)の前記平面との間の間隙へのガス流の供給によって前記基板ホルダ(13)がエアリング位置に持ち上げられかつ前記ガス流の方位角方向の速度成分により回転駆動され、
局所的熱伝導に影響する1又は複数の影響要素が前記部分表面(3)に配置され、
前記影響要素は、曲線上に配置されており、中心(Z)の周りの円弧の円周角の少なくとも40°に亘って延在する凸部により形成されており、又は、
局所的熱伝導に影響する1又は複数の、平面に開いた凹部(10)が前記影響要素として前記部分表面(3)に配置されている、前記サセプタにおいて、
凸部又は凹部(10)として形成された前記影響要素が、連続的な壁により囲まれた閉じた基面を有し、
前記影響要素が前記凸部の場合、前記壁は前記凸部の基面から下方へ前記平面の縁まで延在し、
前記影響要素が前記平面に開いた凹部(10)の場合、前記壁は前記凹部(10)の基面から上方へ前記平面の縁まで延在していることを特徴とするサセプタ。 - CVDリアクタのためのサセプタであって、広い方の面(2)上で平面内に配置され基板ホルダ(13)が載置される少なくとも1つの円形の部分表面(3)を具備する平坦な本体(1)を有し、前記部分表面(3)は、前記基板ホルダ(13)の方に開いた複数のチャネル(5)を有し、前記チャネルがガス供給ライン(8)の端部に配置された供給口(9)と流体的に接続されることによって、各前記チャネル(5)による記基板ホルダ(13)の下面と前記部分表面(3)の前記平面との間の間隙へのガス流の供給によって前記基板ホルダ(13)がエアリング位置に持ち上げられかつ前記ガス流の方位角方向の速度成分により回転駆動され、
局所的熱伝導に影響する1又は複数の影響要素が前記部分表面(3)に配置され、
前記影響要素は、曲線上に配置されており、中心(Z)の周りの円弧の円周角の少なくとも40°に亘って延在する凸部により形成されており、又は、
局所的熱伝導に影響する1又は複数の影響要素が前記部分表面(3)に配置され、前記影響要素は、凹部(10)に挿入された挿入片(11)として形成され、前記挿入片(11)は前記サセプタ(1)とは異なる熱伝導率を有する材料から形成されており、又は、
局所的熱伝導に影響する1又は複数の、平面に開いた凹部(10)が前記影響要素として前記部分表面(3)に配置され、前記凹部(10)は、前記チャネル(5)内にガス流を供給するときに前記凹部(10)内にガス流を形成しないように構成されている、前記サセプタにおいて、
前記1又は複数の影響要素の少なくとも一部及び前記チャネル(5)の少なくとも一部が、前記中心(Z)を中心とする円形の前記部分表面(3)と同心の、共通する方位角方向のライン上に配置されていることを特徴とするサセプタ。 - 少なくとも一部の前記影響要素及び少なくとも一部の前記チャネル(5)が、前記方位角方向に互いに前後して配置されていることを特徴とする請求項2に記載のサセプタ。
- 前記凸部又は前記凹部(10)、又はその中に挿入片(11)が挿入された前記凹部(10)が、空間的に前記チャネル(5)から離れているか、又は、空間的に前記チャネル(5)と接続されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のサセプタ。
- 曲線上に配置された前記影響要素(10、11)が、少なくとも40°の、中心(Z)の周りの円弧の中心角に亘って延在することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のサセプタ。
- 前記チャネル(5)及び前記影響要素(10、11)の、前記中心(Z)の周りの多重対称性の配置を特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のサセプタ。
- 前記供給口(9)が、円形の前記部分表面(3)の中心に関して、中心にあるガス分散凹部(12)に開口し、前記ガス分散凹部(12)は、径方向に延在するチャネル開口部(7)により、渦巻状曲線上に延在するチャネル(5)と接続されていることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のサセプタ。
- 前記凹部(10)が、平面視にて多角形であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載のサセプタ。
- 前記凹部(10)の深さが、前記部分表面(3)の中心から前記部分表面(3)の縁に向かって減小していることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載のサセプタ。
- チャネル(5)が少なくとも2つ延在する前記中心(Z)の周りの第1の扇形部(A)、及び、チャネル(5)が1つのみ延在する前記中心(Z)の周りの第2の扇形部(B)を有し、
全ての前記第1の扇形部(A)の角度の和>180°であり、かつ/又は、全ての前記第2の扇形部(B)の角度の和>90°であり、かつ/又は、全ての前記第1の扇形部(A)の角度の和が全ての前記第2の扇形部(B)の角度の和より大きく、
少なくとも1つの前記第1の扇形部(A)において、少なくとも2つの前記チャネル(5)同士の間又は径方向外側の前記チャネル(5)の径方向外側にて少なくとも部分的に影響要素(10、11)が延在し、かつ/又は、
少なくとも1つの前記第2の扇形部(B)において、前記チャネル(5)の径方向内側にて少なくとも部分的に影響要素(10、11)が延在し、かつ/又は、
少なくとも2つの前記チャネル(5)が延在する、前記中心(Z)の周りの全ての前記第1の扇形部(A)の角度の和が180°より大きく、かつ/又は、
少なくとも1つの前記第1の扇形部(A)において、少なくとも2つの前記チャネル(5)同士の間又は径方向外側の前記チャネル(5)の径方向外側にて少なくとも部分的に影響要素(10、11)が延在することを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載のサセプタ。 - 前記部分表面(3)が、基板ホルダ(13)が載置されるポケット(16)の基面を形成する、CVDリアクタにおける請求項1~10のいずれかに記載のサセプタの使用。
- 前記部分表面(3)が、円形ディスク形状の基板ホルダ(13)が載置されるポケット(16)の基面を形成し、前記基板ホルダ(13)を、前記供給口(9)を通るパージガスの供給によりガスクッション上に置いて前記中心(Z)の周りで回動運動させることができる、請求項1~10のいずれかに記載のサセプタを具備する基板ホルダ機構。
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