JP7377824B2 - Cvdリアクタのサセプタ表面温度を計測するための装置 - Google Patents
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Description
複数のカバープレートの縁が、互いに補完して完全な円を形成することができる。その円は、多数の基板が格納される格納表面を外側に対して画定する外側の縁を形成し、それらの基板はサセプタの中心周りの円形領域に沿って位置する。その円形領域は、外側の円弧ラインと内側の円弧ラインにより境界を区切られる。したがって、基板が配置される領域は、特に、環状表面である。この環状表面は、円弧ラインに沿って延びる中央ラインを有することができ、その中央ライン上に基板の中心又は各々が1又は複数の基板を支持する基板ホルダーの中心が位置する。
カバープレートの開口は、好ましくは環状表面内に位置する。カバープレートは、円形のカバー本体の1つのセグメントとすることができる。開口は、カバープレートにおける各々円弧ラインに沿って延在する2つの内側の縁同士の間に配置することができる。開口は、円形の本体において半径方向に延びる対称軸上に位置することができる。開口は、円弧ライン上に配置された基板の中心を通って延びる円弧状の帯域上に位置することもできる。その際、開口は、円弧ラインから僅かだけ離れている。
好ましくは、開口が、2つの内側の縁同士の間の中央に位置する。各セグメント又は各カバープレートは、1つの部品で形成することができる。しかしながら、カバープレート又はカバープレートのセグメントをサンドイッチ状の態様で、例えば互いに上下に重ねられた複数の平坦な本体で構築することも可能である。
カバープレートがサセプタの外側の縁に隣り合うことが提示できる。半径方向外側のカバープレートと半径方向内側のカバープレートとを設けることができる。開口は、半径方向内側のカバープレート、又は半径方向外側のカバープレートに割り当てることができる。好ましい変形形態では、開口が半径方向外側のカバープレートに割り当てられる。円弧ラインに沿って延びるサセプタの縁に沿って周方向に配置された複数の半径方向外側のカバープレートを設けることができる。
カバープレートのうち1つのみが開口を有していれば十分である。好ましくは互いに周方向に並んで配置された全てのカバープレートが、そして特に半径方向外側のカバープレートが、少なくとも1つの、好ましくは2つの開口を有し、その場合特に、全ての開口が円弧ライン上に配置されており、その円弧ラインは、サセプタがその周りで回転駆動される幾何学的軸を中心として延びている。
サセプタもグラファイトから構成することができ、特にコーティングされたグラファイトから構成することができる。カバープレートもグラファイトから構成することができ、特にコーティングされたグラファイトから構成することができる。カバープレートは、別の材料、例えば石英又は別の耐熱材料から構成することもできる。特に、複数のカバープレート、特に内側及び外側のカバープレートが、円形の自由空間を取り囲むことが提示される。このために、カバープレートは、円弧ラインに沿って延びる内側の縁を有し、その中に少なくとも1つの基板が配置される。円形の基板ホルダーを、カバープレート同士の間の自由空間の中に配置することができる。グラファイト又は類似の適切な材料から構成できるこれらの基板ホルダーは、それらの幾何学的軸を中心に回転駆動することができる。これは、ガス回転ベアリングを用いて行うことができる。このために、ガス流がサセプタの上面から出て、基板ホルダーが載るガスクッションを形成することができる。基板ホルダーは、開口から出るガス流の適切な方向性によって回転自在に設置することができる。
各基板ホルダーは、基板ホルダーの縁に載る支持リングを担持することができる。支持リングは、半径方向内側の支持肩部を有することができ、その上に基板の縁が載る。半径方向外側に突出する支持リングの突出部は、CVDリアクタに対してすなわちサセプタ機構に対して基板を搭載したり取り出したりするために、フォーク状のグリッパの歯により把持することができる。グリッパの歯と係合するために、カバープレートは、サセプタ機構の半径方向外側の縁に向いて開口するチャネルを形成している。2つのチャンルが互いに平行に、基板に対し接線方向に延在している。それらのチャネルは床を有する。基板の縁の領域において、すなわちカバープレートの内側の縁の領域において、チャネルは自由空間に向いて開口している。
特に、チャネルの床が、温度計測のための光学的手段のビーム経路を通す開口を有することが提示される。ここでは、開口を、カバープレートの内側の縁に隣接する床の領域に割り当てることができる。特に、複数のカバープレートの各々が、カバープレートの半径方向外側の縁に向いて開口する対の平行チャネルを形成することが提示される。温度計測手段は、パイロメーターとすることができ、それにより基板の表面温度も計測可能である。サセプタがその回転軸を中心に回転している間、温度が計測され、光学的計測装置のビーム経路は静止したままであるが、サセプタが回転する結果、複数の基板に亘って移動することになるのでそれらの表面温度を決定できる。
ここで、ビーム経路が、サセプタの回転軸からの半径方向距離を有しており、それはサセプタの中心から各基板の中心までの半径方向距離に対応することが提示される。基板は、好ましくは、サセプタの中心から等しく離れて配置されている。ビーム経路を通すための開口は、サセプタ回転中心の周りの同じ又は近似の円弧ライン上に配置することができ、その円弧ライン上に基板の中心も位置する。その結果、ビーム経路は、各基板上を移動した後、サセプタ表面を計測するためにカバープレートに設けた開口を通過する。パイロメーターは、電子計測装置により制御され、計測値を十分な高周波数で送信することができ、それによって小さな開口面積でもサセプタ表面の温度読み取りを取得するのに十分である。サセプタの半径や約300mmである。基板ホルダーの半径は約100mmである。チャネルの幅は約10mm~15mmである。カバープレート内の開口の面積は、10mm2~100mm2とすることができる。それは好ましくは、最大で80mm2である。開口は、半径4mmの丸め部分を有することができる。丸め部分の頂点は、開口が開いている縁から約7mm~8mmに配置することができる。
本発明の発展においては、サセプタの表面の保護のためにサセプタの表面に適切なコーティングを設けることが提示される。コーティングは、炭化ケイ素(SiC)などの耐久性材料で構成される。開口が配置された位置でサセプタ表面の保護の不足を回避するために、特に、エッチングガスの導入によるCVDリアクタの洗浄過程において開口の下の保護されていない箇所がエッチングされることを回避するために、以下に特定する適切な対策をとることができる。これらの対策により、開口の内部に金属ガリウムなどの残留物が蓄積するのを防ぐことができる。これら、特に滴状のガリウムの蓄積は、SiCコーティングを損なう可能性がある。このために、サセプタ表面が凹部を有し、その中に挿入部材が挿入されることが特に有益である。その場合、挿入部材の上面が、パイロメーターにより視ることができる表面を形成する。その挿入部材物は、SiCからなることができる。その挿入部材は、サセプタ上に緩く載るか、凹部内に緩く載るか、又は、嵌合形態でサセプタに接続することができる。挿入部材は、カバープレートから離間させることができる。しかしながら、挿入部材は、カバープレートを支持することもできる。この場合、カバープレートが気密性をもって挿入部材上に載ることが有益である。この対策により、挿入部材の外側領域が、CVDリアクタの洗浄に用いられるエッチングガスから保護される。
本発明は、例示的実施形態に基づいて以下にさらに詳細に説明される。
- 加熱装置9が、サセプタ2をサセプタ温度に加熱するために用いられる。これは、基板10の表面がプロセス特有の基板温度となるように選択される。
- サセプタ2及び基板ホルダー12は、それらの各々の幾何学的軸を中心として回転駆動される。
- 上述したプロセスガスが、ガス入口要素8を通ってプロセスチャンバ7内に供給されることによって、それらがそこで、特に基板10の表面上で熱分解する。分解生成物は、例えば、ガリウム及び窒素である。これらの分解生成物が、基板10の表面に層を形成する。
2 サセプタ
2’ 縁
3 上面
4 外側カバープレート
5 内側カバープレート
5’ 下面
6 プロセスチャンバ天井
7 プロセスチャンバ
8 ガス入口
9 加熱装置
10 基板
11 支持リング
12 基板ホルダー
13 パイロメーター
14 ビーム経路
15 開口
16 計測点
17 チャネル
18 床
19 突出部
20 自由空間
21 開口
22 回転軸
23 支持肩部
24 外側の縁
25 内側の縁
26 段部
27 コーティング
27’ コーティング
28 挿入部
28’ 表面
29 隆起部
a 円形ライン
b 円形ライン
c 円形ライン
Claims (15)
- プロセスチャンバ(7)に対向するサセプタ(2)の上面(3)により支持される少なくとも1つの基板(10)上にIII主族及びV主族の層又は元素を含む層の堆積のための装置であって、
前記基板(10)の縁が、同じく前記サセプタ(2)により支持される少なくとも1つのカバープレート(4,5)と隣り合っており、
プロセスチャンバ天井(6)の開口(21)を通して前記サセプタ(2)の温度を光学的に計測するための光学的手段(13,14,15,21)が設けられている、前記装置において、
少なくとも1つの前記カバープレート(4,5)が、最大で100mm2の面積を具備する開口(15)を有し、前記開口(15)を通して前記サセプタ(2)の上面(3)の一部を視ることができ、かつ前記開口(15)を通して温度計測が行われることを特徴とする装置。 - 前記サセプタ(2)の温度を計測するための手段が、前記プロセスチャンバ天井(6)の上方に配置されたパイロメーター(13)を有し、
ビーム経路(14)が、前記開口(15)と、前記開口(15)の上方で前記プロセスチャンバ天井(6)に配置された前記開口(21)とを通過することを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記サセプタ(2)とその上面(3)に配置された前記カバープレート(4,5)とを有する請求項1又は2に記載された装置の前記プロセスチャンバ(7)に配置されたサセプタ機構であって、
前記サセプタ(2)の中心周りの2つの円(a,b)を境界線とする環状表面上に基板(10)を配置するために、前記カバープレート(4,5)同士の間に自由空間を具備し、
前記開口(15)が、互いに反対向きの前記カバープレート(4,5)の2つの広い面に向かって開き、前記環状表面内に配置されていることを特徴とするサセプタ機構。 - 前記カバープレート(4,5)が、円弧ラインに沿って延在する周縁を有し、又は、複数の同一形状に構成された前記カバープレート(4,5)を、円弧に沿って延在するそれらの外側の縁が互いに補完して完全な円を形成するように円形に配置可能であってその円内に前記2つの円(a,b)を境界線とする環状表面が配置され、前記環状表面内に基板(10)又は基板(10)を支持する基板ホルダーのための格納空間が配置されていることを特徴とする請求項3に記載のサセプタ機構。
- 前記開口(15)が、前記カバープレート(4)の縁(25)に向いて開口していることを特徴とする請求項3又は4に記載のサセプタ機構。
- 前記開口(15)が、前記カバープレート(4)の縁(25)により少なくとも部分的に囲まれた円形表面に対し半径方向外側で接する円弧ライン(a)又は前記円形表面に対し半径方向内側で接する円弧ライン(b)よりも、前記円形表面の中心を通って延在する円弧ライン(c)の近くに位置することを特徴とする請求項3~5のいずれかに記載のサセプタ機構。
- 前記カバープレート(4)が、円形の周縁を有するか、又は、円形の周縁を有する本体の1つのセグメントであり、
前記カバープレート(4)が、円弧ラインに沿って延在する内側の縁(25)を有し、かつ、前記開口(15)が、2つの内側の縁(25)同士の間に配置されるか、又は、内側の縁(25)に隣り合って配置されていることを特徴とする請求項3~6のいずれかに記載のサセプタ機構。 - 前記開口(15)の面積が、最大で80mm2、又は最大で60mm2であることを特徴とする請求項3~7のいずれかに記載のサセプタ機構。
- 前記カバープレート(4)が、前記プロセスチャンバ(7)に向いて開口するチャネル(17)を有し、前記チャネル(17)の床(18)に前記開口(15)が形成されていることを特徴とする請求項3~8のいずれかに記載のサセプタ機構。
- 前記カバープレート(4)が、前記サセプタ(2)の外側の縁(2’)と隣り合っていることを特徴とする請求項3~9のいずれかに記載のサセプタ機構。
- 複数の前記カバープレート(4)が、円形ディスク形状の前記サセプタ(2)の縁(2’)に沿って配置され、それらの前記カバープレート(4)の各々が、基板(10)の縁、支持リング(11)の縁、又は基板ホルダー(12)の縁と隣り合う内側の縁(25)を有することを特徴とする請求項3~9のいずれかに記載のサセプタ機構。
- 複数の前記カバープレート(4)の各々に、対の平行なチャネル(17)が形成されており、それらのチャネル(17)が前記カバープレート(4)の半径方向外側の縁(24)に向いて開口しかつ前記基板(10)の接線方向に延在することを特徴とする請求項11に記載のサセプタ機構。
- 前記開口(15)を通して見ることができる前記上面の一部が、コーティング(27)を有し、又は、隆起部(29)により形成され、又は、前記サセプタ(2)の凹部に挿入された挿入部材(28)により形成されており、前記挿入部材(28)又は前記隆起部(29)の端面(28’)が、前記上面(3)と面一であるか又は前記上面(3)を超えて突出することを特徴とする請求項3~12のいずれかに記載のサセプタ機構。
- 前記開口(15)の領域における前記カバープレート(5)の下面(5’)が、前記開口(15)を閉じる隆起部(29)上で支持されていることを特徴とする請求項3~13のいずれかに記載のサセプタ機構。
- 前記カバープレート(4、5)が、前記基板(10)が配置される窓を形成することを特徴とする請求項3~14のいずれかに記載のサセプタ機構。
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