特表 2022-512210 ＣＶＤリアクタのサセプタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-02

(54)【発明の名称】ＣＶＤリアクタのサセプタ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20220126BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20220126BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20220126BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/68 N

C23C16/458

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021533270

(86)(22)【出願日】2019-12-06

(85)【翻訳文提出日】2021-08-03

(86)【国際出願番号】 EP2019083925

(87)【国際公開番号】W WO2020120298

(87)【国際公開日】2020-06-18

(31)【優先権主張番号】102018131751.4

(32)【優先日】2018-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】502010251

【氏名又は名称】アイクストロン、エスイー

(74)【代理人】

【識別番号】100095267

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 高城郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124176

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 典子

(72)【発明者】

【氏名】クリュッケン、ヴィルヘルム・ジョゼフ・トマス

(72)【発明者】

【氏名】ラウフファー、ペーター・ゼバルト

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030FA10

4K030GA06

4K030JA01

4K030JA05

4K030JA09

4K030KA23

5F045AA04

5F045AB09

5F045DP15

5F045DP27

5F045DP28

5F045EG01

5F045EK07

5F045EM02

5F045EM10

5F131AA02

5F131BA04

5F131CA06

5F131EA03

5F131EA24

5F131EB02

5F131EB79

5F131EB85

(57)【要約】

本発明は、基板ホルダ（２）を支持するベアリング面（７）を備えたＣＶＤリアクタのためのサセプタに関する。キャリアガスは、ベアリング面（７）の上に支持された基板ホルダ（２）が浮遊するようにクッションとなるよう、内側の放射状領域（１１）に供給される。放射状領域（１１）に供給されたガスは、排出チャネル（６）と、第二放射状領域（１２）を囲むわずかな広さのギャップ（９）を通って、第二放射状領域（１２）から流出し、第三放射状領域（１３）に割り当てられる。排出チャネル（６）の断面積とギャップ（９）の半径の長さは、ギャップの高さが２００μｍとなる場合に、ガス排出溝（６）を通るガスの体積流量がギャップ（９）を通るよりも大きくなるように形成されている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベアリング面（７）の中心（Ｚ）を中心に回転可能であるように、円盤状の基板ホルダ（２）を支持するための、円形状の少なくとも一つのベアリング面（７）を備え、
前記ベアリング面（７）は、
少なくとも一つのガス分配チャネル（４）が延在し、ガス供給ライン（３）が中へと開口しているような第一放射状領域（１１）と、
前記第一放射状領域（１１）から中心（Ｚ）周りに半径方向にずれて位置し、一つ以上の排出チャネル（６）を有するガス排出システムを形成する、第二放射状領域（１２）と、
前記第一放射状領域（１１）と前記第二放射状領域（１２）を囲むように位置し、前記ベアリング面（７）と前記基板ホルダ（２）の間にあって、前記ベアリング面（７）の半径方向外側の縁に直接隣接するギャップ（９）を形成する、第三放射状領域（１３）と、を有し、
前記放射状領域（１１，１２，１３）は、
前記ガス供給ライン（３）を通り、前記第一放射状領域（１１）に供給され、前記ガス排出システム（６）を経由して、および前記ギャップ（９）を経由して、ボリュームから流出するガス流が、前記ベアリング面（７）と前記基板ホルダ（２）の下面（２’）との間のボリュームに、前記基板ホルダ（２）を浮遊状態に保つための圧力を発生させるように設計されている、サセプタにおいて、
前記排出チャネル（６）の断面積および前記ギャップ（９）の半径方向の長さは、前記ガス排出システム（６）を経由したガス容積流量が、高さ３００μｍである前記ギャップ（９）を経由したガス容積流量よりも多くなるような大きさとされていることを特徴とするサセプタ。

【請求項2】

ベアリング面（７）の中心（Ｚ）の周りで回転可能であるように、円盤状の基板ホルダ（２）を支持するための、円形状の少なくとも一つの前記ベアリング面（７）を備え、
前記ベアリング面（７）が、
少なくとも一つのガス分配チャネル（４）が延在し、その中へとガス供給ライン（３）が開口しているような前記第一放射状領域（１１）と、
前記第一放射状領域（１１）から前記中心（Ｚ）周りに半径方向にずれて位置し、凹部によって形成され、前記ベアリング面の外へと開口した排出チャネル（６）の始端となるガス捕集チャネル（５）を有する第二放射状領域（１２）と、
前記第一放射状領域（１１）および前記第二放射状領域（１２）を囲う環状で閉じた表面を形成し、前記ベアリング面（７）の半径方向外側の縁を形成し、半径方向内側において、前記ガス捕集チャネル（５）に隣接する前記第三放射状領域（１３）とを有する、サセプタにおいて、
円形の前記表面は、前記中心（Ｚ）に関して少なくとも４ｍｍの半径方向の長さを有し、かつ前記排出チャネル（６）は、少なくとも直径２ｍｍ、 好ましくは少なくとも直径３ｍｍとする少なくとも４つの孔であることを特徴とするサセプタ。

【請求項3】

前記第三放射状領域（１３）が、半径方向の長さが少なくとも４ｍｍである環状かつ閉じた表面（１０）により形成され、半径方向内側において凹部により形成された前記ガス捕集チャネル（５）に隣接すること、
特に、少なくとも４つの前記排出チャネル（６）が、前記ガス捕集チャネル（５）を始端とし、前記ベアリング面（７）の外に向けて開口していること、および特に少なくとも直径２ｍｍ、好ましくは少なくとも直径３ｍｍとする孔である、
ことを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。

【請求項4】

ベアリングサイト（７）が、半径方向外側において、ステップ（１５）またはカバープレート（１５’）により境界付けられ、および／または、前記表面（１０）が平坦であ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。

【請求項5】

前記排出チャネル（６）が前記ベアリング面（７）の反対側の裏面（１４）、端面（１６）、または前記ベアリング面（７）の下流側で前記ベアリング面（７）を形成する前記サセプタ（１）の広い面（１７）に向けて、開口してい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。

【請求項6】

直径と前記排出チャネル（６）の数が、以下の関係を満足するように選択され、

【数1】

数１中、ｒは、前記排出チャネル（６）の半径を表し、ｌ_ａは、前記排出チャネル（６）の長さを表し、ｎは、前記排出チャネル（６）の数を表し、ｄは、第三エッジ領域（１３）の直径を表し、ｌ_ｓは、前記ギャップ（９）の半径方向の長さを表し、ｈは、前記ギャップ（９）の最大の高さを表し、
当該関係式の左辺は、関係式の右辺の好ましくは少なくとも１０倍、より好ましくは少なくとも２０倍、とりわけ好ましくは少なくとも５０倍の大きさであることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のサセプタ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれかに記載のサセプタと、
円盤状の形状を有し、回転可能であるような前記ベアリング面（７）により支持された前記基板ホルダ（２）とを備え、
前記基板ホルダ（２）は、
少なくとも、前記第三放射状領域（１３）に適合するように広がる半径方向外側の領域において、環状の、とりわけ水平な前記縁面（２０）を有し、当該縁面は、前記第三放射状領域（１３）の前記表面（１０）とともに、高さが一定となる前記ギャップ（９）に境界付けることを特徴とするサセプタアレンジメント。

【請求項8】

前記ギャップ（９）を境界付ける表面（１０、２０）が、他のガス排出システムを持たず、むしろ二つの適合する閉じた環状面によって形成され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またはサセプタアレンジメント。

【請求項9】

ベアリング面（７）の半径方向外側の縁と、対応する基板ホルダ（２）の縁面（２０）とを形成する表面（１０）が、
とりわけ環状溝（２５）に係合する環状リブ（２４）として形成される、噛合可能な環状構造を有す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、またはサセプタアレンジメント。

【請求項10】

ベアリング面（７）と基板ホルダ（２）の下面（２’）間のボリュームに生成されるガス流が、圧力を生じさせ、前記ガス流が基板ホルダを浮遊状態に保ち、
３００μｍより小さく、好ましくは５０または１００μｍと２５０μｍとの範囲内でギャップの高さを生じさせることを特徴とした、ＣＶＤリアクタにおける請求項１～９のいずれかに記載のサセプタ、またはサセプタアレンジメントの使用。

【請求項11】

ハウジング（２３）内に配置されたプロセスチャンバーと、
プロセスチャンバー内へのプロセスガスの注入を目的としてプロセスチャンバー内へと開口されたガス入口ユニット（２２）と、
プロセスチャンバーの底を形成するサセプタ（１）と、
基板ホルダ（２）を支持する少なくとも一つのベアリング面（７）と、
サセプタ（１）の加熱を目的とした加熱装置（２１）と、
サセプタ（１）によって支持される少なくとも一つの基板ホルダ（２）と、を備えるＣＶＤリアクタであって、
サセプタ（１）と基板ホルダ（２）が請求項１～１０のいずれかに記載に従い設計されたことを特徴とするＣＶＤリアクタ。

【請求項12】

一つ以上の、請求項１～１１のいずれかに記載の、特徴づけられた特徴
を特徴とするサセプタ、サセプタアレンジメント、使用、またはＣＶＤリアクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円盤状の基板ホルダを支持するための、円形状の少なくとも一つのベアリング面を備え、それによりベアリング面の中心を中心に回転可能としたサセプタに関する。ベアリング面は、少なくとも一つのガス分配チャネルが延在し、ガス供給ラインが中へと開口している第一放射状領域と、中心を基準として、第一放射状領域から半径方向にずれて位置し、一つ以上の排出チャネルを備えるガス排出システムを形成する第二放射状領域と、第一放射状領域と第二放射状領域を囲むように位置し、ベアリング面と基板ホルダの間のギャップを形成する第三放射状領域とを有する。ベアリング面と基板ホルダの間にあるギャップは、ベアリング面の半径方向外側の縁に直接隣接し、各放射状領域は、ガス供給ラインを通り、第一放射状領域に供給されるガス流が、ベアリング面と基板ホルダの底面との間のボリュームに圧力を発生させるように設計され、当該圧力は、基板ホルダの浮遊状態を保つ。ガス流は、ガス排出システムを経由し、ギャップを経由し、ボリュームから、出ていく。

【0002】

本発明はさらに、サセプタと一つ以上の基板ホルダから形成され、ＣＶＤリアクタを有するサセプタアレンジメント、およびＣＶＤリアクタにおけるサセプタ、サセプタアレンジメント、サセプタまたはサセプタアレンジメントの使用に関する。

【背景技術】

【0003】

上述したタイプのサセプタは、特許文献１により公知の技術である。

【0004】

本発明のサセプタは、ＣＶＤリアクタの一部であり、ベアリング面で支持される基板ホルダを有するサセプタアレンジメントを形成する。当該サセプタは円盤状であり、その円の中心の周りに配置される複数のベアリング面があり、各々が、基板ホルダを支持するためにある。各基板ホルダは、図軸を中心に回転することができるようサセプタの上面のポケットに取り付けられている。ベアリング面は三つの放射状領域を有する。

【0005】

内側の放射状領域は、ポケットの底にらせん状のガス分配チャネルが配置され、ガス供給ラインを経由したキャリアガスが供給される。キャリアガスは、基板ホルダを浮遊位置まで持ち上げ、基板ホルダのための回転駆動を提供する。第一放射状領域を囲う第二放射状領域には、ガス捕集チャネルが配置され、そこから、ボリュームからキャリアガスを排出するためのガス排出チャネルが始まる。

【0006】

第三放射状領域は、第二放射状領域の半径方向外側に延在し、ギャップを形成する。先行技術においては、ギャップを通して、わずかとはいえない割合のキャリアガスが、ベアリング面と基板ホルダの底面の間のボリュームから漏れ出る可能性があった。ギャップを通り抜け出る当該ガスは、サセプタ上方に配置されたプロセスチャンバーへ入る。これにより排出ガスの流れにより希釈したプロセスガスが流れる。ギャップを経由したガスの流れが、プロセスガスの流れに対して横方向の流れを形成する。従って、プロセスガスの流れのプロフィールを妨げる。

【0007】

従来技術は、以下の特許文献２～４を含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】米国特許第9,447,500号明細書（独国特許出願公開第10 2009 044 276号明細書）

【特許文献2】独国特許出願公開第603 04 850号明細書

【特許文献3】英国特許出願公開第2 264 959号明細書

【特許文献4】米国特許第5,788,777号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の根底にある目的は、プロセスガスの流れを妨げる、すなわち基板ホルダを支持するためのガスクッションを形成するガスによるプロセスガスの希釈を、低減するための手段を特定することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

その目的は、請求項において特定された発明によって達成される。従属項は、有利な更なる発展を表すのみでなく、目的の独立した解決手段でもある。

【0011】

先ず、第一に、本発明はＣＶＤリアクタにおいて使用するための、一つ好ましくは複数の円形のベアリング面を形成するサセプタを提示する。ベアリング面は、好ましくは円盤状であるサセプタの中心の周縁に、配置することができる。ベアリング面は周縁に沿って密に配置することができる。凹部が、ベアリング面を形成するサセプタの広い面に、配置され、そこに円盤状の基板ホルダが配置され、それにより凹部の底がベアリング面を形成する。しかしながらそのように形成されるポケットはサセプタの広い面に配置されるカバープレートによっても形成可能である。

【0012】

本発明のサセプタは、第一放射状領域を備えたベアリング面を有する。第一放射状領域は、中心にまたがり延在する最も内側の放射状領域となり得、そこには少なくとも一つのガスチャネル、とりわけらせん状のガスチャネルが延在する。当該ガスチャネルは、ベアリング面を形成するポケットの底における凹部に位置しうる。キャリアガスをガス分配チャネルに供給するために通るガス供給ラインは、ガス分配チャネルの半径方向最も内側の領域に向かって開口する。

【0013】

本発明のサセプタは、中心を基準に第一放射状領域からずれて位置する、第二放射状領域を備えるベアリング面を有する。第二放射状領域は、好ましくは第一放射状領域を囲うガス捕集チャネルによって形成され、当該ガス捕集チャネルは、ベアリング面を構成するポケットの底に、環状の凹部となりうる。

【0014】

第二放射状領域は、一つ以上の排出チャネルを有する。当該排出チャネルはガス捕集チャネルから始まり、ベアリング面から距離を置いて開口することが好ましい。排出チャネルは、ベアリング面を形成する広い面から離れて面しているサセプタの裏面へと開口することができる。しかしながら、排出チャネルは縁、とりわけサセプタの周縁にむけて開口することもできる。しかしながら、ＣＶＤリアクタのプロセスチャンバーを通って流れる、ベアリング面のプロセスガスの流れにおいて排出チャネルが下流側に開口することも提供される。その場合、とりわけ、排出チャネルが、ベアリング面の半径方向外側に配置された領域に開口することが提供される。特に、４つ、６つ、またはそれ以上の排出チャネルがガス捕集チャネルから始まることが提供される。ベアリング面の直径は、４インチウエーハ、６インチウエーハ、８インチウエーハを装着するために、およそ１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍの直径とすることができる。その場合、とりわけ好ましくは円状のガス捕集チャネルの周辺の範囲に沿って、少なくとも４ｃｍから１０ｃｍごとに排出チャネルが配置されることが提供される。

【0015】

本発明に係るサセプタは、排出チャネルを備える第二放射状領域の半径方向外側に、環状でかつ基板ホルダの半径方向最も外側の領域とともにギャップを形成する、第三放射線領域を有する。基板ホルダは、円盤状の形状であり、その下面の半径方向内側の領域によって、第一と第二の放射状の領域を覆う。その下面の半径方向外側の領域は、周辺のギャップの境界面を形成し、当該ギャップは他面において第三放射状領域によって形成されるベアリング面の表面と境界を接する。

【0016】

ガス供給ラインを通して第一放射状領域へと供給されるガス流は、ベアリング面と基板ホルダの下面の間のボリュームにおける圧力を発生させる。この圧力は基板ホルダを浮遊状態に保つ。ボリュームに供給されるガスは、ガス排出システムと第三放射状領域の外周面と基板ホルダの縁領域との間のギャップとを通り、ボリュームから出ていく。

【0017】

本発明によれば、排出チャネルの断面積とギャップの半径の長さは、ギャップが最大ギャップ高３００μｍを超えないならば、ガス排出システムを通過するガスの体積流量が、ギャップを通過するガスより大きくなるように、決められる。

【0018】

本発明によれば、ボリュームに供給されるガス流の変化によって、５０μｍから３００μｍの範囲で、好ましくは、１００μｍから ２５０μｍの範囲で、ガスクッションの高さを変えるためにギャップの高さが変えられる。これは、基板ホルダの下に配置されたヒーターから基板ホルダによって支持される基板への熱伝達に影響を与える結果を生じる。

【0019】

本発明のサセプタは、第二放射状領域を囲いかつギャップを形成する表面を有する。表面は少なくとも４ｍｍの放射状の広がりをもつ。排出チャネルによって形成される、少なくとも４つの孔は、少なくとも２ｍｍ、好ましくは少なくとも３ｍｍの直径を持ちうる。とりわけ、円形の第二放射状領域の外周範囲の線に沿って、複数の孔が一定の間隔で配置されるように設けられている。当該孔は、ガス捕集チャネルを形成する円形の溝に配置されることが好ましい。それによって隣接する孔同士の距離が最大で１０ｍｍもしくは２０ｍｍとなりうる。

【0020】

仮にサセプタが複数のベアリング面を有しているならば、二つの隣接するベアリング面の各ガス捕集チャネル間の距離が、少なくとも１５ｍｍ、好ましくは少なくとも２０ｍｍとなるように、離して間隔が空けられる。密に接触して隣り合うように配置されたベアリング面は、サセプタの中心周りの円弧ラインに沿って、配置されることが好ましい。二つの隣接するベアリング面の中心を結ぶ直線ライン上であれば、ガス捕集チャネルは、少なくとも１５ｍｍ離して間隔を空けることが好ましく、少なくとも２０ｍｍ離すことが特に好ましい。これはそれぞれのギャップが境界を接するように十分な半径方向の間隔をもち、基板ホルダが ガス捕集チャネルと重なるようにするためである。

【0021】

ギャップと境界を接する表面は、適合する環状の表面であり、半径方向において、ステップを付けることや、波形をつけることができる。ギャップ全体の表面にわたり、ギャップが一定のギャップ高を有することが好ましい。この目的のために、ギャップと境界を接する２つの面が、基板ホルダの下面の平面で形成された縁領域と、ベアリングサイトの第三放射状領域であると有利である。

【0022】

ｒが、排出チャネルを形成する孔の半径、ｌ_ａが孔の長さ、η がキャリアガスの動的粘度、Δｐ がガスクッションにおける圧力とプロセスチャンバーの圧力との圧力差とすると、次の関係が、排出チャネルを経由した、ガスの体積流量を表す。

【0023】

【数1】

【0024】

さらに、第三放射状領域の環状ギャップの周長をｕにより、ギャップの半径の長さをｌ_Ｓにより、ギャップの最大の高さをｈにより表すとすると、次の関係がギャップを通過する体積流量を表す。

【0025】

【数2】

【0026】

ｕ＝ π・ｄ により、第二放射状領域の外周を表すとする。本発明によると、排出チャネルの数とそれらの直径(半径)は、排出チャネルを通り流れるすべてのガス流の合計Ｑ_ａが、最大のギャップ高ｈが３００μｍであるときにギャップを経由して流れるガス流Ｑ_ｓよりも大きくなるように、設計されている。これにより、以下の設計ルールが導かれる。

【0027】

【数3】

【0028】

ギャップ高がｈ ＝ ３００μｍであるときに、この関係式の左辺は、右辺の、好ましくは少なくとも２倍、好ましくは少なくとも１０倍、好ましくは少なくとも２０倍、好ましくは少なくとも５０倍であることが望ましい。このためには、十分に多数の排出チャネルが設けられ、その直径ｄが少なくとも２ｍｍ、好ましくは少なくとも３ｍｍであるときには、とりわけ十分である。

【0029】

本発明はさらに、サセプタアレンジメントに関する。当該サセプタアレンジメントは、３つすべての放射状領域にわたって延在する円盤状の基板ホルダと連関する各ベアリング面を有する。当該基板ホルダ下面の半径方向外側領域において、第三放射状領域の表面と共に、ギャップと境界を接する表面を有する。

【0030】

本発明はさらに、ＣＶＤリアクタにおけるサセプタやサセプタアレンジメントの使用、または、蒸着プロセスにおいて、基板ホルダによって支持される基板上の層成長の方法に関する。このプロセスでは、ベアリング面と基板ホルダの下面の間のボリュームに、例えば水素や窒素といったキャリアガスが供給される。基板ホルダの下面とベアリング面との間のボリュームの中に圧力が蓄積され、それが基板ホルダを持ち上げ、その浮遊状態を保つ。

【0031】

ガス流は、ギャップの高さが５０μｍと２５０μｍの間の範囲となるように調整される。第三放射状領域の半径の長さ、排出チャネルの個数や断面積を本発明通りの組み合わせとすることによって、排出チャネルは、ギャップの大きさが最大３００μｍよりも低い流動抵抗となるガス排出システムを形成する。

【0032】

本発明はさらに、ガス入口ユニットを有するＣＶＤリアクタに関する。ガス入口ユニットを通してプロセスガスはプロセスチャンバーに供給され、そこでプロセスガスは熱分解される。プロセスチャンバーの底は、前述したサセプタによって形成される。そこでサセプタは少なくとも一つのベアリングポケットを形成し、それにより基板ホルダを支持するベアリング面を形成する。サセプタは、回転対称性を有することが好ましく、そこでガス入口ユニットはサセプタ中央の領域に配置される。

【0033】

多数のポケットがサセプタ中心周りの円弧ライン上に配置され、その各ポケットにおいて基板ホルダが支持される。サセプタは、その対称軸を中心に回転駆動される。サセプタの下に配置される加熱装置は、基板をプロセス温度まで上昇させる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】図１は、本発明のサセプタ平面図を示す。サセプタの中心周りの円弧ライン上に１２個のベアリング面７が配置される。それぞれは基板を支持するためのものである。

【図2】図２は、図１のラインII－IIに沿った拡大断面図を示す。

【図3】図３は、図１の詳細IIIを拡大して示す。

【図4】図４は、図１のラインII－IIに沿ったセグメントの三次元図を示す。

【図5】図５は、第１の例示的実施形態におけるサセプタ１のポケットに置かれる基板ホルダ２を通る概略断面図を示す。

【図6】図６は、第２の例示的実施形態における図５と同様の図を示す。

【図7】図７は、第３の例示的実施形態における図５と同様の図を示す。

【図8】図８は、ハウジング２３を備えたＣＶＤリアクタにおけるサセプタアレンジメント１、２の配置を模式的にを示す。

【図9】図９は、第４の例示的実施形態における図４と同様の図を示す。

【図10】図１０は、第５の例示的実施形態における図４と同様の図を示す。

【図11】図１１は、さらなる例示的実施形態における図５と同様の図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

本発明のサセプタ１は、図８に示されるように、ＣＶＤリアクタで、とりわけＭＯＣＶＤリアクタで、使用される。排気可能なハウジング２３には、プロセスチャンバーが配置され、そこにプロセスガスがガス入口ユニット２２を用いて供給される。プロセスガスはプロセスチャンバーの中央へ供給され、プロセスチャンバーの底は、上側に面するサセプタ１の広い面によって形成される。サセプタは図１に示すような形状を有することができる。すなわち、それは例えば中心周りに規則的な間隔で配置される１２個のベアリング面７を有することもできるということであり、そこで各ベアリング面７はポケットとして設計される。グラファイトで作られたサセプタ１に、凹部として当該ポケットを構成することができる。しかしながら、円形の開口部を形成するカバープレートからポケットを形成することも可能である。

【0036】

熱がサセプタ１を通り、基板ホルダ２へと、基板ホルダ２を通り、基板ホルダ２に置かれた基板１９へと流れるように、サセプタ１は、加熱装置２１によって下側から熱せられる。これは、ガス入口ユニット２２を通り供給されるプロセスガスが基板表面上で分解するプロセス温度まで、基板表面を上昇させるためのもので、単結晶の層のような、とりわけ、III－V族の層を成膜する。この目的のために、第三主族の元素の有機金属化合物または第五主族の元素の水素化物が、例えば水素などのキャリアガスとともに、ガス入口ユニット２２を介して供給される。

【0037】

当該ポケットの底は、カバープレート１５’またはサセプタのステップ１５によって形成されており、またグラファイトで作られた円盤状の基板ホルダ２のためのベアリング面７を形成する。ベアリング面７は第一の中央の放射状領域１１を形成し、そこにらせん状のガス流通チャネル４が延在し、そこへキャリアガスがガス供給ライン３を経由して供給される。この目的のために、ガス供給ライン３は、サセプタ１内の供給ライン１８に接続される。

【0038】

第一放射状領域１１の半径方向外側には、第二の、より狭い、環状の放射状領域１２が延在する。当該領域は、基本的にガス捕集チャネル５によって形成される。当該ガス捕集チャネル５は３×３ｍｍの断面積を有することができ、ベアリング面７の中央Ｚ周りの円弧ラインに沿って延在する。第二放射状領域１２はガス捕集チャネル５によって形成され、従って第一の中央にある円形の放射状領域１１を囲み、浮遊状態で基板ホルダ２を維持するガスクッションが形成されるようにキャリアガスが当該領域へと供給される。

【0039】

排出チャネル６は、一様に周辺に分布する、ガス捕集チャネル５の底を始端とする。排出チャネル６は、孔として設計され、相互に最大１０ｃｍ、好ましくは最大４ｃｍ離れいて間隔が開けられる。排出チャネルを形成する孔の直径は２ｍｍから４ｍｍの範囲で広がる。孔は好ましくは最小で直径１ｍｍ、好ましくは最小で直径２.５ｍｍ、好ましくは最小で直径３ｍｍとする。

【0040】

第三放射状領域１３は、ガス捕集チャネル５の半径方向外側に延在する。実施形態の例として、第三放射状領域１３の半径方向の広がりは、第二放射状領域の半径方向の広がりよりも大きい。第三放射状領域１３の半径方向の広がりは、少なくとも５ｍｍであることが好ましい。第三放射状領域においては、ベアリング面７は平面を形成し、それがギャップ境界面１０を形成する。第一ギャップ境界面１０と適合する表面２０は、基板ホルダ２の下面２’の環状の領域によって形成される。キャリアガスがガス供給ライン３を通して供給されておらず、結果としてガスクッションが、下面２’とベアリング面７との間の領域で形成されていない、基本状態では、ギャップ境界面１０上の基板ホルダ２の縁面２０は、密閉状態で、置かれている。第三放射状領域１３のギャップ境界面１０は、ガス捕集チャネル５が表面８、１０によって形成される平面の凹部となるように、ガス流通チャネル４が延在する表面と同じ平面となることが好ましい。

【0041】

仮にガス流がガス供給ライン３に供給されることで、ガス流通チャネル４によって回転が引き起こされ、基板ホルダ２が上昇したならば、そこで同時に、基板ホルダ２にその形状の軸周りの回転が引き起こされる。本発明の使用と本発明の手法との両方またはいずれか一方において、基板ホルダ２の下面２’とベアリング面７の間のボリュームへと供給されるガス流は、ギャップの高さがせいぜい３００μｍであるギャップ９が二つのギャップ境界面１０、２０の間で形成されるような大きさとされる。排出チャネル６の大きさおよび数、第三放射状領域１３の半径の長さの長所によって、ギャップ９の流動抵抗は、排出チャネル６によって形成されるガス排出システムの流動抵抗よりも相当に大きい。その違いは好ましくは少なくとも２０倍、より好ましくは少なくとも５０倍である。結果として９０％以上のキャリアガスが、排出チャネル６によって形成される排出システムを通過して流れる。そして最大でも１０％だけのキャリアガスがギャップ９を通り、プロセスチャンバーへと流れる。

【0042】

図６で示される第二の実施形態の例は、排出システム６が、サセプタ１の裏面１４に開口していない点で、むしろ第一の実施形態の例と同様に、外周壁１５’に開口している点で本質的に図５で示される第一の実施形態の例とは異なる。

【0043】

図７で示された第三の実施形態の例は、基本的に排出チャネル６がプロセスチャンバーに面するサセプタ１の上面１７へ開口している点でのみ、図５で示された第一の実施形態の例と本質的に異なる。排出チャネル６の開口は、プロセスチャンバーを通る流れＳの方向において、ベアリングサイト７の下流に配置される。

【0044】

図４は、サセプタ１の実施形態の例を示す。そこでベアリングサイト７の半径方向外側の外周壁は、半円状の段差１５によって形成されており、この段差は、サセプタ１のベアリング面７を形成する部分に、物理的に一体的態様で接続されている。カバープレート（図示なし）が設けられ、半円形の段差を形成し、半径方向内側のベアリング面７を形成するポケットの壁を完成させている。

【0045】

図９に示された実施形態の例では、サセプタ１が、基本的に平坦な広い面を有している。ここで、ポケットの壁は、カバープレート（図示なし）の曲線状の壁によって形成される。カバープレートは、サセプタの広い面に配置される。ベアリング面７もまた平面に広がっている。

【0046】

図１０において示す実施形態の例では、ベアリング面７を形成するポケットの壁の半径方向内側が、サセプタ１の台座の半径方向内側により形成され、当該台座は、物理的に一体的な態様においてベアリング面７を形成するサセプタ１の領域に接続される。ベアリングポケットの壁の半径方向外側は、ここではカバープレート（図示なし）によって形成される。

【0047】

図１１において示す実施形態の例では、ベアリング面7と基板ホルダ２の下面２’の縁面１０、２０のそれぞれが、噛合構造２４、２５を有している。これらは、環状構造の形状をとることが好ましく、一種のラビリンスシールを形成している。実施形態の例において、リブ２４が設けられ、環状溝２５に係合する。リブ２４は二つの表面１０、２０の一方によって形成することができる。そして、環状溝は、それぞれその他の表面２０、１０によって形成される。実施形態の例では、リブ２４は、ベアリング面７に由来し、環状溝２５は基板ホルダ２の下面２’に組み込まれている。実施形態の例では、リブ２４と環状溝２５は、ガス捕集チャネル５の半径方向外側に配置される。基板ホルダ２はカバープレート１５’によって形成されるポケット内に配置される。

【0048】

上記の記述は、本出願が全体として範囲とする発明を説明するのに役立ち、本発明はそれぞれの場合において、独立して、少なくとも特徴の組み合わせによって、先行技術を発展させるものであり、これらの特徴の組み合わせのうち、二つ、複数または全てを組み合わせることも可能である。

【0049】

排出チャネル６の断面積やギャップ９の半径の長さの点で特徴づけられるサセプタは、ガス排出システム６を通るガスの体積流量が、ギャップの高さが３００μｍであるようなギャップ９を通るものより大きくなるように、形成されている。

【0050】

円形の表面は、中心Ｚに関して半径の長さが少なくとも５ｍｍとなることと、排出チャネル６は、少なくとも直径が２ｍｍ、好ましくは少なくとも４ｍｍである、少なくとも４つの孔であることとで、特徴づけられるサセプタ。

【0051】

第三放射状領域１３は、半径方向の長さが少なくとも４ｍｍの環状の閉じた面１０によって形成され、当該環状の閉じた面は、半径の内側方向において、凹部によって形成されたガス捕集チャネル５が隣接し、とりわけ少なくとも４つの排出チャネル６は、ガス捕集チャネルから生じており、ベアリング面７の外側へと開口され、そしてとりわけ、少なくとも直径２ｍｍ、好ましくは少なくとも３ｍｍの孔である、ことを特徴とするサセプタ。

【0052】

ベアリング面７がステップ１５またはカバープレート１５’によって半径外側方向に境界付けられることと、表面１０が平面であることのいずれか、またはそれら両方であること、を特徴とするサセプタ。

【0053】

排出チャネル６が、ベアリング面７の反対側の裏面１４、縁面１６、またはベアリング面７の下流側で、ベアリング面７を形成するサセプタ１の広い面１７へと、開口していることを特徴とするサセプタ。

【0054】

直径と漏出チャネル６の数が、以下の関係式を満たすように選択されていること、
を特徴とするサセプタ。

【0055】

【数4】

【0056】

ｒは、排出チャネル（６）の半径、ｌ_ａは、排出チャネル（６）の長さ、ｎは、排出チャネル（６）の数、ｄは、第三縁領域（１３）の直径、ｌ_ｓは、ギャップ（９）の半径の長さ、ｈは、ギャップ（９）の最大の高さであり、当該関係式の左辺は好ましくは少なくとも右辺の１０倍、より好ましくは少なくとも２０倍、そして特に好ましくは少なくとも５０倍大きいことが望ましい。

【0057】

先行する請求項の一つに記載されたサセプタ１と、回転可能なベアリング面７で支持される基板ホルダ２と、を備えたサセプタアレンジメントであって、基板ホルダ２は円盤状の形状を有し、少なくとも、第三放射状領域１３と適合するように広がる半径方向外側の領域で、環状のとりわけ平坦な縁面２０を有し、当該縁面２０が第三放射状領域１３の表面１０とともに一定の高さを持つギャップ９を境界付ける。

【0058】

ギャップ９を境界づける表面１０、２０は、他のガス排出システムを持たず、むしろ二つの適合する、閉じた環状の表面によって形成される。

【0059】

ベアリング面７の縁の半径方向外側を形成する表面１０と基板ホルダ２の対応する縁面２０は、噛合する環状構造を有し、とりわけそれらは、環状溝２５と係合する環状のリブ２４として設計されること、を特徴とする、サセプタまたはサセプタアレンジメント。

【0060】

ベアリング面７と基板ホルダ２の底面２’の間のボリュームに供給されるガス流は、圧力を発生させ、これが基板ホルダを浮遊状態に保ち、ギャップ高３００μｍより小さく、そして好ましくは５０または１００μｍと２５０μｍの間の範囲で、発生することを特徴とする使用。

【0061】

サセプタ１と基板ホルダ２が請求項１から９のうち一つに従い設計されたことを特徴とするＣＶＤリアクタ。

【0062】

開示された全ての特徴は、（それ自体のために、また互いに組み合わされて）本発明に不可欠である。ここでの出願の開示は、関連する／追加された優先権書類（先の出願の写し）の開示内容をその内容全体に含み、それはこれらの書類の特徴を本願の請求項に組み込む目的でもある。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて分割出願を行うために、引用される請求項の特徴がなくても、先行技術の独立した発明性のあるさらなる発展を特徴とする。各請求項で特定された発明は、前述の説明で特定された、特に参照符号の付与、および／または参照番号のリストで特定された、１つ以上の機能を追加で有することができる。本発明はまた、特に、それらがそれぞれの使用目的に明らかに不要であるか、または技術的に同じ効果を有する他の手段で置き換えることができる限り、前述の説明で述べた特徴の個々のものが実装されていない、設計の形態に関する。

【符号の説明】

【0063】

１ サセプタ
２ 基板ホルダ
２’底
３ ガス供給ライン
４ 煙道
５ ガス捕集チャネル
６ 排出チャネル
７ 排出チャネル
８ ギャップ
９ ギャップ
１０ 表面
１１ 第一放射状領域
１２ 第二放射状領域
１３ 第三放射状領域
１４ 裏面
１５ カバープレート
１６ 端面
１７ 上面
１８ 供給ライン
１８’供給ライン
１９ 基板
２０ 縁面
２１ 加熱装置
２２ ガス入口ユニット
２３ ハウジング
２４ リブ
２５ 環状溝
Ｓ 流向
Ｚ 中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2021-08-11

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベアリング面（７）の中心（Ｚ）を中心に回転可能であるように、円盤状の基板ホルダ（２）を支持するための、円形状の少なくとも一つのベアリング面（７）を備え、
前記ベアリング面（７）は、
少なくとも一つのガス分配チャネル（４）が延在し、ガス供給ライン（３）が中へと開口しているような第一放射状領域（１１）と、
前記第一放射状領域（１１）から中心（Ｚ）周りに半径方向にずれて位置し、一つ以上の排出チャネル（６）を有するガス排出システムを形成する、第二放射状領域（１２）と、
前記第一放射状領域（１１）と前記第二放射状領域（１２）を囲むように位置し、前記ベアリング面（７）と前記基板ホルダ（２）の間にあって、前記ベアリング面（７）の半径方向外側の縁に直接隣接するギャップ（９）を形成する、第三放射状領域（１３）と、を有し、
前記放射状領域（１１，１２，１３）は、
前記ガス供給ライン（３）を通り、前記第一放射状領域（１１）に供給され、前記ガス排出システム（６）を経由して、および前記ギャップ（９）を経由して、ボリュームから流出するガス流が、前記ベアリング面（７）と前記基板ホルダ（２）の下面（２’）との間のボリュームに、前記基板ホルダ（２）を浮遊状態に保つための圧力を発生させるように設計されている、サセプタにおいて、
前記排出チャネル（６）の断面積および前記ギャップ（９）の半径方向の長さは、前記ガス排出システム（６）を経由したガス容積流量が、高さ３００μｍである前記ギャップ（９）を経由したガス容積流量よりも多くなるような大きさとされていることを特徴とするサセプタ。

【請求項2】

ベアリング面（７）の中心（Ｚ）の周りで回転可能であるように、円盤状の基板ホルダ（２）を支持するための、円形状の少なくとも一つの前記ベアリング面（７）を備え、
前記ベアリング面（７）が、
少なくとも一つのガス分配チャネル（４）が延在し、その中へとガス供給ライン（３）が開口しているような前記第一放射状領域（１１）と、
前記第一放射状領域（１１）から前記中心（Ｚ）周りに半径方向にずれて位置し、凹部によって形成され、前記ベアリング面の外へと開口した排出チャネル（６）の始端となるガス捕集チャネル（５）を有する第二放射状領域（１２）と、
前記第一放射状領域（１１）および前記第二放射状領域（１２）を囲う環状で閉じた表面を形成し、前記ベアリング面（７）の半径方向外側の縁を形成し、半径方向内側において、前記ガス捕集チャネル（５）に隣接する前記第三放射状領域（１３）とを有する、サセプタにおいて、
円形の前記表面は、前記中心（Ｚ）に関して少なくとも４ｍｍの半径方向の長さを有し、かつ前記排出チャネル（６）は、少なくとも直径２ｍｍ、 好ましくは少なくとも直径３ｍｍとする少なくとも４つの孔であることを特徴とするサセプタ。

【請求項3】

前記第三放射状領域（１３）が、半径方向の長さが少なくとも４ｍｍである環状かつ閉じた表面（１０）により形成され、半径方向内側において凹部により形成された前記ガス捕集チャネル（５）に隣接することを特徴とする請求項１に記載のサセプタ。

【請求項4】

少なくとも４つの前記排出チャネル（６）が、前記ガス捕集チャネル（５）を始端とし、前記ベアリング面（７）の外に向けて開口していること、および少なくとも直径２ｍｍ、好ましくは少なくとも直径３ｍｍとする孔であることを特徴とする請求項３に記載のサセプタ。

【請求項5】

ベアリングサイト（７）が、半径方向外側において、ステップ（１５）またはカバープレート（１５’）により境界付けられ、および／または、前記表面（１０）が平坦であ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。

【請求項6】

前記排出チャネル（６）が前記ベアリング面（７）の反対側の裏面（１４）、端面（１６）、または前記ベアリング面（７）の下流側で前記ベアリング面（７）を形成する前記サセプタ（１）の広い面（１７）に向けて、開口していることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のサセプタ。

【請求項7】

直径と前記排出チャネル（６）の数が、以下の関係を満足するように選択され、

【数1】

数１中、ｒは、前記排出チャネル（６）の半径を表し、ｌ_ａは、前記排出チャネル（６）の長さを表し、ｎは、前記排出チャネル（６）の数を表し、ｄは、第三エッジ領域（１３）の直径を表し、ｌ_ｓは、前記ギャップ（９）の半径方向の長さを表し、ｈは、前記ギャップ（９）の最大の高さを表し、
当該関係式の左辺は、関係式の右辺の好ましくは少なくとも１０倍、より好ましくは少なくとも２０倍、とりわけ好ましくは少なくとも５０倍の大きさであ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。

【請求項8】

請求項１～７のいずれかに記載のサセプタと、
円盤状の形状を有し、回転可能であるような前記ベアリング面（７）により支持された前記基板ホルダ（２）とを備え、
前記基板ホルダ（２）は、
少なくとも、前記第三放射状領域（１３）に適合するように広がる半径方向外側の領域において、環状の、とりわけ水平な前記縁面（２０）を有し、当該縁面は、前記第三放射状領域（１３）の前記表面（１０）とともに、高さが一定となる前記ギャップ（９）に境界付けることを特徴とするサセプタアレンジメント。

【請求項9】

前記ギャップ（９）を境界付ける表面（１０、２０）が、他のガス排出システムを持たず、むしろ二つの適合する閉じた環状面によって形成され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。

【請求項10】

軸受面（７）の半径方向外側の縁と、対応する基盤ホルダ（２）の縁面（２０）とを形成する表面（１０）が、
とりわけ環状溝（２５）に係合する環状リブ（２４）として形成される、噛合可能な環状構造を有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、またはサセプタアレンジメント。

【請求項11】

軸受面（７）と基盤ホルダ（２）の下面（２’）間のボリュームに生成されるガス流動が、圧力を生じさせ、前記ガス流動が基盤ホルダを浮遊状態に保ち、
３００μｍより小さく、好ましくは５０又は１００μｍと２５０μｍとの範囲内でギャップの高さを生じさせることを特徴とした、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、またはサセプタアレンジメントの使用。

【請求項12】

ハウジング（２３）内に配置されたプロセスチャンバーと、
プロセスチャンバー内へのプロセスガスの注入を目的としてプロセスチャンバー内へと開口されたガス入口ユニット（２２）と、
プロセスチャンバーの底を形成するサセプタ（１）と、
基盤ホルダ（２）を支持する少なくとも一つの軸受面（７）と、
サセプタ（１）の加熱を目的とした加熱装置（２１）と、
サセプタ（１）によって支持される少なくとも一つの基盤ホルダ（２）とを備えるＣＶＤリアクタであって、
サセプタ（１）と基盤ホルダ（２）が請求項１～９のいずれかに記載に従い設計されたことを特徴とするＣＶＤリアクタ。

【国際調査報告】