特表 2024-506403 熱伝達を改善した平坦なポケットサセプタの設計

(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】2024-02-13

(54)【発明の名称】熱伝達を改善した平坦なポケットサセプタの設計

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20240205BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240205BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20240205BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/68 N

C23C16/458

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023549013

(86)(22)【出願日】2022-01-20

(85)【翻訳文提出日】2023-10-12

(86)【国際出願番号】 US2022013167

(87)【国際公開番号】W WO2022177690

(87)【国際公開日】2022-08-25

(31)【優先権主張番号】17/178,204

(32)【優先日】2021-02-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ツォン， チョーポン

(72)【発明者】

【氏名】ミョー， ニー オー

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

4K030CA04

4K030CA12

4K030FA10

4K030GA02

4K030GA12

4K030KA26

4K030KA39

4K030KA47

4K030LA15

5F045AA06

5F045AB01

5F045AD01

5F045AE25

5F045AF01

5F045BB02

5F045DP04

5F045DP28

5F045DQ10

5F045EK14

5F045EM06

5F131AA02

5F131BA04

5F131CA03

5F131EA04

5F131EA24

5F131EB53

5F131EB54

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

(57)【要約】

本開示の実施形態は、概して、半導体基板の熱処理用サセプタに関する。一実施形態では、サセプタは、その上面に形成されたパターンを有する内側領域を含み、パターンは、複数の通風チャネルによって分離された複数の基板支持特徴部を含む。サセプタは、内側領域を取り囲み、内側領域に結合されたリムを含み、内側領域は、基板を受容するように構成された凹型ポケットを形成するようにリムに対して凹んでいる。サセプタは、リムの内径から半径方向内向きに延在する複数のバンプを含み、複数のバンプは、基板を凹型ポケット内に位置決めするために、複数の基板支持特徴部によって支持された基板の外側エッジに接触するように構成される。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

サセプタであって、
その上面に形成されたパターンを有する内側領域であって、前記パターンは、複数の通風チャネルによって分離された複数の基板支持特徴部を含む、内側領域と、
前記内側領域を取り囲み、前記内側領域に結合されたリムであって、前記内側領域は、基板を受容するように構成された凹型ポケットを形成するように前記リムに対して凹んでいる、リムと、
前記リムの内径から半径方向内向きに延在する複数のバンプであって、基板を凹型ポケット内に位置決めするために、前記複数の基板支持特徴部によって支持された前記基板の外側エッジに接触するように構成された複数のバンプと
を備えるサセプタ。

【請求項2】

前記基板支持特徴部は各々、前記内側領域の上面に沿った基板接触面を含み、前記基板接触面の表面積比は約５％以下である、請求項１に記載のサセプタ。

【請求項3】

上方から見たときの前記複数のバンプの形状は、丸い形状、アーチ形状、長方形状、正方形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状、Ｃ字形状、及びそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のサセプタ。

【請求項4】

前記パターンは、前記上面全体にわたって均一なピッチ及び不均一なピッチのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載のサセプタ。

【請求項5】

前記基板支持特徴部は各々、前記内側領域の上面に沿った基板接触面を含み、前記基板接触面は、前記サセプタの横方向平面に対して実質的に平坦である、請求項１に記載のサセプタ。

【請求項6】

前記基板接触面は、基板に集合的に接触して支持するために、互いに実質的に同一平面上にある、請求項５に記載のサセプタ。

【請求項7】

前記複数の基板支持特徴部はピラミッド型である、請求項１に記載のサセプタ。

【請求項8】

前記複数の基板支持特徴部は、上方から見て六角形である、請求項１に記載のサセプタ。

【請求項9】

隣接する支持特徴部間のピッチを画定する横方向距離は、約０．５ｍｍから約３ｍｍである、請求項１に記載のサセプタ。

【請求項10】

サセプタの製造方法であって、
前記サセプタの凹型ポケットの上面に複数のチャネルを形成することであって、前記複数のチャネルはそれらの間に形成された複数の支持特徴部を有し、前記複数のチャネル及び前記複数の支持特徴部を形成することは、
切削ツールを用いて第1の方向に第1の複数の切込部を形成することと、
前記切削ツールに対して前記サセプタを第１の角度だけ回転させることと、
前記切削ツールを用いて第２の方向に第２の複数の切込部を形成することであって、前記第２の方向は前記第１の方向から前記第１の角度だけ離間している、前記切削ツールを用いて第２の方向に第２の複数の切込部を形成することと
を含む、前記サセプタの凹型ポケットの上面に複数のチャネルを形成することと、
前記凹型ポケットの上面を凹ませることと
を含む方法。

【請求項11】

前記第１の角度は約９０°であり、前記支持特徴部はピラミッド型である、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記第２の複数の切込部を形成した後に、前記切削ツールに対して前記サセプタを第２の角度だけ回転させることであって、前記第２の角度は前記第１の角度と実質的に等しい、前記第２の複数の切込部を形成した後に、前記切削ツールに対して前記サセプタを第２の角度だけ回転させることと、
前記切削ツールを用いて第３の方向に第３の複数の切込部を形成することであって、前記第３の方向は前記第２の方向から前記第２の角度だけ離間している、前記切削ツールを用いて第３の方向に第３の複数の切込部を形成することと
を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記第１及び第２の角度は約６０°であり、支持特徴部は上方から見て六角形である、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記凹型ポケットの外側エッジの周囲の前記支持特徴部を除去することを更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記凹型ポケットの上面にコーティングを施すことを更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の方向における前記第１の複数の切込部の各々及び前記第２の方向における前記第２の複数の切込部の各々は、約０．５ｍｍから約３ｍｍの距離だけ離間している、請求項１０に記載の方法。

【請求項17】

サセプタであって、
その上面に形成されたパターンを有する内側領域であって、前記パターンは、複数の通風チャネルによって分離された複数の基板支持特徴部を含み、各基板支持特徴部は、前記内側領域の上面に沿った基板接触面を含み、前記基板接触面は、前記サセプタの横方向平面に対して実質的に平坦である、内側領域と、
前記内側領域を取り囲み、前記内側領域に結合されたリムであって、前記内側領域は、基板を受容するように構成された凹型ポケットを形成するように前記リムに対して凹んでいる、リムと
を備えるサセプタ。

【請求項18】

前記基板接触面は、基板に集合的に接触して支持するために、互いに実質的に同一平面上にある、請求項１７に記載のサセプタ。

【請求項19】

前記リムの内径から半径方向内向きに延在する複数のバンプを更に備え、前記複数のバンプは、前記基板を前記凹型ポケット内に位置決めするために、前記複数の基板支持特徴部によって支持される基板の外側エッジに接触するように構成される、請求項１７に記載のサセプタ。

【請求項20】

前記複数の基板支持特徴部の形状は、上方から見て四角形及び六角形のうちの少なくとも一方である、請求項１７に記載のサセプタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］本開示の実施形態は、概して、熱プロセスチャンバで使用するためのサセプタに関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］半導体基板は、集積デバイス及びマイクロデバイスの製造を含む様々な用途のために処理される。処理中、基板は、プロセスチャンバ内のサセプタ上に位置決めされる。サセプタは多くの場合、基板を下方から支持するために使用される円盤状又は皿状の上面を有している。サセプタは、中心軸の周りを回転可能な支持シャフトによって支持される。サセプタの下方に配置された複数の加熱ランプ等の加熱源を正確に制御することにより、サセプタを非常に厳密な公差内で加熱することができる。加熱されたサセプタは、主にサセプタによって放出される放射によって基板に熱を伝達することができる。

【0003】

［０００３］サセプタの加熱を正確に制御しているにもかかわらず、サセプタは、サセプタと接触している基板の領域とサセプタと接触していない基板の領域との間の不均一な熱伝達のために、基板全体にわたって温度不均一性を引き起こす可能性があることが観察されている。温度不均一性は、基板の上面全体で持続し、基板上に堆積した層の品質を低下させることが多い。好ましくない温度プロファイルは、基板のエッジ付近や、基板の中央に近いエリアで観察されている。従って、半導体処理において基板を支持し加熱するための改良されたサセプタの必要性が存在する。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］本開示の実施形態は、概して、半導体基板の熱処理用サセプタに関する。一実施形態では、サセプタは、その上面に形成されたパターンを有する内側領域を含み、パターンは、複数の通風チャネルによって分離された複数の基板支持特徴部を含む。サセプタは、内側領域を取り囲み、内側領域に結合されたリムを含み、内側領域は、基板を受容するように構成された凹型ポケットを形成するようにリムに対して凹んでいる。サセプタは、リムの内径から半径方向内向きに延在する複数のバンプを含み、複数のバンプは、基板を凹型ポケット内に位置決めするために、複数の基板支持特徴部によって支持された基板の外側エッジに接触するように構成される。

【0005】

［０００５］別の実施形態では、サセプタの製造方法は、サセプタの凹型ポケットの上面に複数のチャネルを形成することを含み、複数のチャネルはそれらの間に形成された複数の支持特徴部を有する。複数のチャネル及び複数の支持特徴部を形成することは、切削ツールを用いて第1の方向に第1の複数の切込部を形成することと、切削ツールに対してサセプタを第１の角度だけ回転させることと、切削ツールを用いて第２の方向に第２の複数の切込部を形成することとを含み、第２の方向は第１の方向から第１の角度だけ離間している。本方法は、凹型ポケットの上面を凹ませることを含む。

【0006】

［０００６］更に別の実施形態では、サセプタは、その上面に形成されたパターンを有する内側領域を含み、パターンは、複数の通風チャネルによって分離された複数の基板支持特徴部を含む。各基板支持特徴部は内側領域の上面に沿った基板接触面を含み、基板接触面はサセプタの横方向平面に対して実質的に平坦である。サセプタは、内側領域を取り囲み、内側領域に結合されたリムを含み、内側領域は、基板を受容するように構成された凹型ポケットを形成するようにリムに対して凹んでいる。

【0007】

［０００７］上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は本開示の典型的な実施形態を示すものに過ぎず、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なすべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】１又は複数の実施形態に係る例示的な平坦なポケットサセプタを有するプロセスチャンバの概略断面図である。

【図2】Ａは、１又は複数の実施形態に係る図１の例示的なサセプタの等角図であり、Ｂは、１又は複数の実施形態に係る図２Ａのサセプタの部分断面図である。

【図3】Ａは、１又は複数の実施形態に係る図１の例示的なサセプタの拡大部分断面図であり、Ｂは、１又は複数の実施形態に係る図３Ａのサセプタの一部の上面図であり、Ｃは、１又は複数の実施形態に係る図３Ａのサセプタの一部の拡大断面図である。

【図4】１又は複数の実施形態に係る図１のプロセスチャンバにおいて使用され得る別の例示的なサセプタの部分断面図である。

【図5】Ａは、１又は複数の実施形態に係る図１のプロセスチャンバで使用され得る更に別の例示的なサセプタの部分断面図であり、Ｂは、１又は複数の実施形態に係る図５Ａのサセプタの一部の上面図である。

【図6】１又は複数の実施形態に係るサセプタの製造方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［００１８］理解を容易にするために、可能な限り、図面に共通の同一要素を示すのに同一の参照番号を使用している。一実施形態に開示された要素は、具体的な詳述なしに他の実施形態に有益に用いられ得ると考えられる。

【0010】

［００１９］本開示の実施形態は、概して、半導体基板の熱処理用サセプタに関する。開示される実施形態は、サセプタと基板との間の接触表面積を減少させることによって、処理中に基板の表面全体にわたる熱均一性を改善することができる。サセプタと基板との間の接触表面積を減少させることで、処理中に伝導によってサセプタから基板に伝達される熱の量が減少する。幾つかの実施形態では、サセプタの内側領域は、その上面に形成されたパターンを含み、パターンは、複数の通風チャネルによって分離された複数の基板支持特徴部を含む。幾つかの実施形態では、各基板支持特徴部は、内側領域の上面に沿った基板接触面を含み、基板接触面は実質的に平坦である。幾つかの実施形態では、接触表面積を最小限に抑えながら、サセプタと基板との間の接触点の数が増加するように、各基板接触面のサイズを縮小させる。幾つかの実施形態では、サセプタは更に、基板とサセプタとの間の接触表面積を減少させると同時に、サセプタ上に基板を半径方向に位置決め及び／又は中央に配置するのに役立つ複数のバンプを提供し得る。基板とサセプタとの間の接触表面積を減少させることで、外側エッジにおける基板への平均よりも高い熱伝達によって引き起こされるホットスポット効果を減少させることができる。サセプタの実施形態の詳細を以下に説明する。

【0011】

例示的なチャンバハードウェア
［００２０］図１は、以下に更に説明する平坦なポケットサセプタ１０６を含む例示的なプロセスチャンバ１００の概略断面図である。エピタキシャルプロセス用のプロセスチャンバを図示し、説明するが、本開示のサセプタは、加熱要素がプロセスチャンバの上部、底部、又は両方に設けられているかどうかに関係なく、例えば、熱アニール、熱洗浄、熱化学気相堆積、熱酸化、及び熱窒化等のプロセスのために基板を加熱する制御された熱サイクルを提供することができる他のタイプのプロセスチャンバにおいても使用され得ることが企図される。

【0012】

［００２１］プロセスチャンバ１００及び関連ハードウェアは、例えば、ステンレス鋼、石英（例えば、溶融シリカガラス）、ＳｉＣ、グラファイト上のＣＶＤでコーティングされたＳｉＣ（３０～２００ミクロン）、及びそれらの組み合わせ及び合金等の１又は複数のプロセス適合材料から形成されていてよい。プロセスチャンバ１００は、基板１０８の上面への材料の堆積を含む、１又は複数の基板の処理に使用することができる。プロセスチャンバ１００は、他の構成要素の中でも、プロセスチャンバ１００内に配置されたサセプタ１０６の裏側１０４を加熱するための放射加熱ランプ１０２のアレイを含む。サセプタ１０６は、プロセスチャンバ１００内の、上部ドーム１２８と下部ドーム１１４との間に位置し得る。幾つかの実施形態では、放射加熱ランプのアレイは、下部ドーム１１４の下方に図示したアレイに加えて、上部ドーム１２８の上に配置され得る。サセプタ１０６は、円盤状のサセプタであってよい、又は基板のエッジから基板を支持して、ランプ１０２の熱放射への基板の暴露を容易にする、中央開口部を有するリング状のサセプタ支持体であってよい。一実施形態によれば、サセプタ１０６は、図１に示すように、サセプタ１０６を直接的又は間接的に支持することができる中央シャフト１３２によって支持される。

【0013】

［００２２］上部ドーム１２８、下部ドーム１１４、及び上部ドーム１２８と下部ドーム１１４との間に配置されたベースリング１３６によって、プロセスチャンバ１００の内部領域が画定される。上部ドーム１２８及び下部ドーム１１４の中央部分は石英等の光学的に透明な材料から形成されていてよい。プロセスチャンバ１００の内部領域は、概して、プロセス領域１５６とパージ領域１５８とに分割される。基板１０８（原寸に比例せず）は、ローディングポート（図示せず、サセプタ１０６によって見えない）を通してプロセスチャンバ１００内に搬入され、サセプタ１０６の表側１１０に位置決めされ得る。

【0014】

［００２３］一実施形態によれば、プロセスチャンバ１００は、ランプ１０２のアレイを支持し、処理中及び／又は処理後にランプ１０２を冷却するランプヘッド１４５も備える。各ランプ１０２は、各ランプ１０２に電気を供給する配電盤（図示せず）に結合されている。

【0015】

［００２４］オプションとして予熱リング１６７が、サセプタ１０６の周囲に配置され、ライナアセンブリ１６３によって取り囲まれていてよい。予熱リング１６７は、プロセスガス用の予熱ゾーンを提供しながら、ランプ１０２から基板１０８のデバイス側１１６への熱及び又は光ノイズの漏れを防止又は低減する。予熱リング１６７は、化学気相堆積（ＣＶＤ）されたＳｉＣ、ＳｉＣでコーティングされた焼結グラファイト、成長ＳｉＣ、不透明石英、コーティングされた石英、又はプロセスガス及びパージガスによる化学破壊に耐性のあるいずれかの類似の適切な材料からできていてよい。

【0016】

［００２５］ライナアセンブリ１６３は、ベースリング１３６の内周内に入れ子式に配置される、又はベースリング１３６の内周によって取り囲まれるサイズである。ライナアセンブリ１６３は、処理に使用されるプロセスガスからプロセスチャンバ１００の金属壁を遮蔽する。金属壁は、プロセスガスと反応して損傷し得る、又はプロセスチャンバ１００内に汚染を導入する可能性がある。ライナアセンブリ１６３を単体として図示したが、本開示の実施形態では、ライナアセンブリ１６３は、１又は複数のライナ及び他の構成要素を含み得る。

【0017】

［００２６］一実施形態では、プロセスチャンバ１００は、プロセスチャンバ１００内及び基板１０８の表面の温度を測定する１又は複数の光高温計１１８も含んでいてよい。コントローラ（図示せず）は、配電盤からランプ１０２への配電と、プロセスチャンバ１００内の冷却液の流れを制御する。コントローラは、配電盤からランプ１０２への電圧を変化させ、冷却液の流れを変化させることにより、プロセスチャンバ１００内の温度を制御する。

【0018】

［００２７］基板１０８及び上部ドーム１２８から放射される赤外光をプロセスチャンバ１００内に反射させるために、上部ドーム１２８の外側にリフレクタ１２２をオプションで配置することができる。リフレクタ１２２は、クランプリング１３０を用いて上部ドーム１２８に固定することができる。リフレクタ１２２は、冷却液源（図示せず）に接続された１又は複数の接続ポート１２６を有していてよい。接続ポート１２６は、冷却液（例えば、水）がリフレクタ１２２内を循環することができるように、リフレクタ１２２内の１又は複数の通路（図示せず）に接続することができる。

【0019】

［００２８］一実施形態では、プロセスチャンバ１００は、プロセスガス源１７２に接続されたプロセスガス入口１７４を備える。プロセスガス入口１７４は、デバイス側面１１６を横切るように、基板１０８の表面のおおよそ全体にわたってプロセスガスを方向づけするように構成され得る。プロセスチャンバ１００はまた、プロセスチャンバ１００のプロセスガス入口１７４とは反対側の側に位置するプロセスガス出口１７８も備え得る。プロセスガス出口１７８は真空ポンプ１８０に結合されている。

【0020】

［００２９］一実施形態では、プロセスチャンバ１００は、ベースリング１３６の側壁に形成されたパージガス入口１６４を備える。パージガス源１６２は、パージガスをパージガス入口１６４に供給する。プロセスチャンバ１００が予熱リング１６７を含む場合、予熱リング１６７はプロセスガス入口１７４とパージガス入口１６４との間に配置される。プロセスガス入口１７４、パージガス入口１６４、及びプロセスガス出口１７８は、例示の目的で示されており、ガス入口及び出口の位置、サイズ、数等は、基板１０８上への材料の均一な堆積を容易にするように調整することができる。

【0021】

［００３０］サセプタ１０６は、プロセスチャンバでの基板の処理を可能にする位置に図示されている。中央シャフト１３２及びサセプタ１０６は、アクチュエータ（図示せず）によって上昇及び下降１３４させることができる。複数のリフトピン１０５がサセプタ１０６を貫通している。サセプタ１０６を処理位置より下方のローディング位置まで下げると、リフトピン１０５が下部ドーム１１４に接触し、サセプタ１０６の穴を通り、基板１０８をサセプタ１０６から持ち上げることができる。その後、ロボット（図示せず）がプロセスチャンバ１００に進入し、ローディングポート（図示せず）から基板１０８に係合し、取り出す。ロボット又は別のロボットがローディングポートを通ってプロセスチャンバに進入して、未処理の基板をサセプタ１０６上に載置する。その後、アクチュエータによりサセプタ１０６を処理位置まで上昇させ、未処理の基板を処理位置に配置する。

【0022】

［００３１］一実施形態では、プロセスチャンバ１００における基板１０８の処理は、ローディングポートを通して基板１０８を挿入すること、基板１０８をサセプタ１０６上に載置すること、サセプタ１０６及び基板１０８を処理位置まで上昇させること、ランプ１０２によって基板１０８を加熱すること、基板１０８全体にわたってプロセスガス１７３を流すこと、及び基板１０８を回転させることを含む。場合によっては、処理中に基板を上昇及び下降１３４させることもできる。

【0023】

［００３２］本開示の幾つかの態様では、プロセスチャンバ１００でのエピタキシャル処理は、プロセスチャンバ１００内の圧力を大気圧よりも低くなるように制御することを含む。幾つかの実施形態では、プロセスチャンバ１００内の圧力を、約１０Ｔｏｒｒから８０Ｔｏｒｒになるように低下させる。幾つかの実施形態では、プロセスチャンバ１００内の圧力を、約８０Ｔｏｒｒから３００Ｔｏｒｒになるように低下させる。処理前及び／又は処理中にプロセスチャンバ１００の圧力を低下させるために、真空ポンプ１８０を作動させる。

【0024】

［００３３］プロセスガス１７３は、１又は複数のプロセスガス入口１７４からプロセスチャンバ１００に導入され、１又は複数のプロセスガス出口１７８を通ってプロセスチャンバ１００から排出される。プロセスガス１７３は、例えば熱分解又は他の反応を通して基板１０８上に１又は複数の材料を堆積させる。基板１０８上に材料を堆積させた後、反応から廃棄物１７５（すなわち、廃ガス）が形成される。廃棄物１７５は、プロセスガス出口１７８を通ってプロセスチャンバ１００から排出される。

【0025】

［００３４］基板１０８の処理が完了すると、プロセスチャンバは、パージガス入口１６４を通してパージガス１６５（例えば、水素又は窒素）を導入することによって、プロセスガス１７３及び廃棄物１７５がパージされる。パージガス１６５は、パージガス入口１６４の代わりに、又はパージガス入口１６４に加えて、プロセスガス入口１７４を通して導入され得る。パージガス１６５は、プロセスガス出口１７８を通ってプロセスチャンバ１００から排出される。

【0026】

例示的なサセプタ
［００３５］図２Ａは、プロセスチャンバ１００（図１）又は他の適切なプロセスチャンバにおいて使用され得る例示的なサセプタ１０６の等角図である。サセプタ１０６は、内側領域２０４と、内側領域２０４を取り囲み、内側領域２０４に結合されたリム２０６とに分割された実質的に円形のプレートである。特定の実施形態では、内側領域２０４はリム２０６と実質的に平行である。内側領域２０４は、リム２０６の上面２１０よりもわずかに低く、基板を受容するサイズの凹型ポケット２１２を形成し得る。サセプタ１０６等のサセプタは、概して、サセプタ上で処理される基板がサセプタ１０６のリム２０６等のリム内部にちょうど収まるようにサイズ設定される。例えば、３００ｍｍの基板の場合、内側領域２０４の直径は基板の直径よりおおよそちょうど大きい程度であってよい。凹型ポケット２１２は、処理中に基板が滑り落ちるのを防止する。段差部３０８（図３Ａに示す）は、内側領域２０４とリム２０６との間の接合面に形成される。一実施形態では、凹型ポケット２１２の上面２１６は、リム２０６の上面２１０より約０．５ｍｍから約２．０ｍｍ低くてよい。凹型ポケット２１２の高さは可変であり、サセプタ１０６によって支持される基板の厚さによって決定される。図２Ａに示すように、凹型ポケット２１２の上面２１６はサセプタ１０６の横方向平面（ｘ－ｙ平面）に対して実質的に平坦である。あるいは、凹型ポケット２１２はわずかな凹みであってよいことが企図される。

【0027】

［００３６］サセプタ１０６は、リム２０６の内径２０８から半径方向内向きに延在する複数のバンプ２１４、例えば３つのバンプを備える。バンプ２１４は、基板（図示せず）を凹型ポケット２１２内に半径方向に位置決め及び／又は中央に配置するのに役立つと同時に、基板がサセプタ１０６によって支持されるときに基板とサセプタ１０６との間の接触表面積を減少させる。基板とサセプタ１０６との間の接触表面積を最小限に抑える及び／又は減少させることは、外側エッジにおける基板への平均よりも高い熱伝達によって引き起こされるホットスポット効果を減少させるために望ましい場合がある。特定の実施形態では、バンプ２１４は、基板の外側エッジとの接触表面積を減少させる及び／又は最小限に抑えるような形状であり得る及び／又はそのようにアライメントされ得る。図２Ａに示すように、バンプ２１４は、上方から見ると丸くなっている。しかしながら、バンプ２１４は、アーチ状、長方形状、正方形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状、Ｃ字形状、又はそれらの組み合わせ等、上方から見て任意の適切な形状であってよいことが企図される。バンプ２１４は、サセプタ１０６と同じ材料、又は異なる材料で形成されていてよく、炭化ケイ素、又は炭化ケイ素もしくはガラス状炭素でコーティングされたグラファイトからできていてよい。基板は、リム２０６の内径２０８に接触することなく、処理中に１又は複数のバンプ２１４に接触し得ると考えられる。一実施形態では、３００ｍｍの基板（半径１５０ｍｍ）の場合、サセプタ１０６の中心軸から各バンプ２１４の内側エッジまで測定した凹型ポケット２１２の半径は、基板の半径よりわずかに大きい。したがって、基板は、バンプ２１４の間で、リム２０６の内径２０８に対して（ｘ－ｙ平面内で）わずかに移動する可能性がある。しかしながら、基板の正確な位置決めは、本明細書に開示されるサセプタの実施形態を用いることで、熱伝達に対する基板の位置の影響が、より大きいホットスポット効果を有するサセプタ設計と比較して低減されるため、それほど重要ではない。言い換えれば、基板の位置感度は、本明細書に開示されるサセプタの実施形態では低減される。

【0028】

［００３７］内側領域２０４には、（図１に示すように）リフトピン１０５の配置に対応する数の貫通穴２０２、例えば３つの貫通穴が設けられている。貫通穴２０２は、リフトピン１０５がサセプタ１０６を貫通してサセプタ１０６から基板を上昇又は下降させることを可能にする。貫通穴２０２は、円周方向に１２０度間隔で配置されていてよい。

【0029】

［００３８］図２Ｂは、１又は複数の実施形態に係る図２Ａの断面線２Ｂ－２Ｂに沿って切り取ったサセプタ１０６の部分断面図である。断面図に、リム２０６の内径２０８から内側領域２０４に向かって半径方向内向きに延在するバンプ２１４のうちの１つを示す。サセプタ１０６の横方向平面（ｘ－ｙ平面）内で半径方向に測定された各バンプ２１４の横方向寸法は、約２ｍｍから約４ｍｍ、例えば約３ｍｍである。断面図にはまた、サセプタ１０６の横方向平面（ｘ－ｙ平面）に対して直交するように配向され、サセプタ１０６の裏側から凹型ポケット２１２の上面２１６まで貫通して延在する貫通穴２０２の一つを示す。

【0030】

［００３９］図３Ａは、本明細書に開示される他の実施形態と組み合わせることができる１又は複数の実施形態に係る図１の例示的なサセプタ１０６の拡大部分断面図である。サセプタ１０６は、凹型ポケット２１２の上面２１６に形成されたパターン３０２を有する。図３Ａでは、ｘ軸に沿ったパターン３０２のプロファイルのみを示したが、パターン特徴部は、上面２１６（図３Ｂの上面図に示す）全体にわたって均一であるグリッド状に配置されることが企図される。特定の実施形態では、パターン３０２は、Ｖ字型チャネル３０６等の複数のチャネルによって分離された、切頭ピラミッド型支持体３０４等の複数の支持特徴部を含むグリッドレイアウトを有する。各支持特徴部は、上面２１６に画定された基板接触面３１０を有する。基板接触面３１０は実質的に平坦であり、サセプタ１０６の横方向平面（ｘ－ｙ平面）に対して平行である。基板接触面３１０は、基板１０８に集合的に接触して支持するために、互いに同一平面上にある。図３Ｂに示すように、支持体３０４はピラミッド型であるため、各基板支持体３０４は４つの側壁を有し、Ｖ字型チャネルは９０°離間して配向している。

【0031】

［００４０］一般に、パターンは、サセプタから基板への熱伝達の均一性を改善すると同時に、基板の下からの排気ガス、例えば空気の排出を容易にするように設計される。特定の実施形態では、支持特徴部は均等に分布され、基板接触面は、サセプタと基板との間に均一な直接接触を提供し、それらの間の伝導による熱伝達の均一性がより高まるように、均等に間隔をあけて配置される。特定の実施形態では、接触表面積を最小限に抑えながら、サセプタと基板との間の接触点の数を増加させることが望ましい場合がある。これは、以下により詳細に説明するように、各基板接触面のサイズを小さくすることによって達成され得る。

【0032】

［００４１］チャネルの数及び／又はチャネル間の間隔は、凹型ポケットからの迅速なガス排気を実現するように選択することができる。特定の実施形態では、チャネルの均一な間隔により、ガスの流れに対する全抵抗が低下して通風が改善される。チャネルがないと、例えば、処理中等に基板がサセプタ上に最初に位置決めされたときに、ガスが閉じ込められる可能性がある。ガスが閉じ込められたままだと、例えば、チャンバ圧力の急激な低下時に、閉じ込められたガスが低下したチャンバ圧力に対して膨張し、基板がサセプタ上の位置から持ち上がる、ずれる、又は移動してしまう可能性がある。

【0033】

［００４２］パターン３０２の断面図を図３Ｃにより詳細に示す。パターン３０２の特定の寸法は、上記で概説した利点を提供するように選択される。例えば、サセプタ１０６のピラミッド型支持体３０４等の隣接する支持特徴部間の横方向距離３１２（例えば、ピッチ）は、約０．５ｍｍから約３ｍｍ、例えば約１ｍｍから約２ｍｍ、例えば約１ｍｍ、例えば約２ｍｍであってよい。横方向距離３１２は、隣接する支持特徴部の中心から中心までｘ軸に沿って測定されたパターンのグリッドサイズに対応する（例えば、１ｍｍのグリッド又は２ｍｍのグリッド）。ｙ軸に沿った横方向距離３１２は、ｘ軸に沿った横方向距離３１２と同じであってよい又は異なっていてよい。図３Ｂ～図３Ｃに図示した例では、横方向距離３１２は、ｘ軸及びｙ軸の両方において同じである。特定の実施形態では、サセプタ１０６のピラミッド型支持体３０４等の支持特徴部の垂直高さ３１４は、約０．２５ｍｍから約２ｍｍ、例えば約０．５ｍｍであってよい。垂直高さ３１４は、チャネルの上面２１６から底面３１６までｚ軸に沿って測定される。特定の実施形態では、サセプタと基板との間でのコールドスポットの形成を防止するために、支持特徴部の高さを最小限に維持すると同時に、ガスの流れを改善するために支持特徴部の高さを高くすることが望ましい場合がある。

【0034】

［００４３］特定の実施形態では、サセプタ１０６のＶ字型チャネル３０６等のチャネルの横方向幅３１８は、約０．５ｍｍから約１０ｍｍであってよい。横方向幅３１８は、隣接する支持特徴部間のｘ軸又はｙ軸に沿って測定される各チャネルの底面３１６の幅に対応する。特定の実施形態では、隣接する支持特徴部の側壁３２２間で測定される、サセプタ１０６のＶ字型チャネル３０６等のチャネルの角度３２０は、約５°から約６０°であってよい。角度３２０は、より良好な温度均一性のためにランプ１０２からの放射熱の反射のバランスをとるように選択され得る。言い換えれば、サセプタ１０６の内側領域２０４から反射及び／又は放出された放射の分布は指向性であるため、角度３２０は、サセプタ１０６から基板１０８への放射による熱伝達がますます等方的になる（すなわち、異なる方向において測定したときに同じ値を有する）ように決定され得る。上述した寸法は、上面２１６に沿った各基板接触面３１０のサイズも画定することが理解されよう。基板接触面３１０と基板１０８との間の接触表面積を小さくして、熱伝達のより高い割合が放射熱となるようにし、その結果、温度制御が改善され、基板上の熱処理及び／又は堆積が改善されるようになることが望ましい場合がある。特定の実施形態では、ｘ－ｙ平面で測定したリム２０６の内径２０８の内側の凹型ポケット２１２の全表面積に対する基板接触面３１０の全てを合わせた表面積の比率は、約０．５％から約５％、例えば約０．５％から約３％、例えば約１％から約２％である。有益なことに、例えば約５％以下の基板接触面３１０の超低表面積比は、サセプタ１０６から基板１０８への伝導による熱伝達と放射による熱伝達の比率を低下させ、温度均一性を改善し、その結果、より良好な処理結果をもたらす。伝導による熱伝達と放射による熱伝達の比率は上述した表面積比と正の相関があるので、表面積比を更に低下させて伝導による熱伝達の部分を更に減少させることで、処理結果に好影響を与えることができる。更に、超低表面積比で設計されたサセプタの実施形態は、基板１０８に適切な機械的支持を提供して反りを防止すると同時に、ランダムな配向の放射による熱放出を増加させ、隣接する支持特徴部間の正確に決定されたピッチに基づいて、隣接する支持特徴部間の温度変動を低減するのに有益である。

【0035】

［００４４］図４は、本明細書に開示される他の実施形態と組み合わせることができる１又は複数の実施形態に係る図１のプロセスチャンバ１００のサセプタ１０６の代わりに使用することができるサセプタ４００の部分断面図である。図４では、パターン４０２の支持体４０４及びチャネル４０６は丸くなっている、又は湾曲している。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、支持体４０４は、円錐台形、切断球形又は楕円形、又はそれらの組み合わせ等の任意の湾曲した形状であってよいことが企図される。湾曲した支持体４０４は滑らかな側壁４２２を有し、平坦な面を有する側壁と比較して、よりランダムな配向の熱放射が生じる。したがって、湾曲した支持体４０４は、これまで議論されてきた以上に熱伝達の均一性を更に向上させることができる。パターン４０２の湾曲した基板接触面４１０は、パターン３０２の平坦な基板接触面３１０と比較して、基板接触面４１０と基板１０８との間の総接触表面積を減少させる。本明細書に開示される他のサセプタの実施形態と比較してサセプタ４００の接触表面積が減少することにより、伝導による熱伝達が低下して、基板を処理する際の熱均一性が更に改善し得る。特定の実施形態では、基板接触面４１０と基板１０８との間の総接触表面積（リム２０６の内径２０８の内側の凹型ポケット２１２のｘ－ｙ平面における表面積の割合として測定される）は、約０．１％から約５％、例えば約０．１％から約３％、例えば約０．５％から約２％である。

【0036】

［００４５］図５Ａは、本明細書に開示される他の実施形態と組み合わせることができる１又は複数の実施形態に係る図１のプロセスチャンバ１００のサセプタ１０６の代わりに使用され得るサセプタ５００の部分断面図である。図５Ｂは、サセプタ５００の一部の上面図である。図５Ａ～図５Ｂでは、パターン５０２の支持体５０４及びチャネル５０６は、上方から見ると六角形である。パターン５０２の基板接触面５１０は、パターン３０２の基板接触面３１０と同様に、サセプタ５００の横方向平面（ｘ－ｙ平面）に対して実質的に平坦かつ平行であり、チャネル５０６の底面５１６に対して実質的に平行である。基板接触面５１０もまた、基板１０８に集合的に接触して支持するために互いに同一平面上にある。しかしながら、パターン３０２とは対照的に、パターン５０２の各支持体５０４は、４つではなく６つの側壁５２２を有し、関連する放射表面積が増加している。六角形の支持体５０４の増加した放射表面積は、同じ接触表面積を有するピラミッド型支持体３０４と比較して、熱伝達の均一性を向上させることができる。パターン３０２とは対照的に、チャネル５０６は９０°間隔ではなく６０°間隔に配向されている。特定の実施形態では、基板接触面４１０と基板１０８との間の総接触表面積（リム２０６の内径２０８の内側の凹型ポケット２１２のｘ－ｙ平面における表面積の割合として測定される）は、約０．１％から約５％、例えば約０．１％から約３％、例えば約０．５％から約２％である。幾つかの他の実施形態（図示せず）では、支持特徴部は、長方形、ひし形、正方形、三角形、丸い形状、六角形、他の形状、又はそれらの組み合わせ等の、上方から見て任意の適切な形状であってよいことが企図される。他の実施形態と組み合わせることができる特定の実施形態では、支持特徴部は、四面体ピラミッド、半球形、他の丸い形状、他の３次元形状、又はそれらの組み合わせであってよい。上述した支持特徴部のいずれも、支持特徴部全体にわたって平坦かつ平行な支持面を形成するように端が切断されていてよい。

【0037】

［００４６］本明細書に記載のサセプタの実施形態は、エピタキシ等の熱プロセス中の基板のより均一な温度制御を可能にする。温度制御は、サセプタに接触する外側エッジの表面積を減少させることによって基板の外側エッジ付近で改善され、これにより、外側エッジの熱ピーク及び外側エッジにおいてサセプタから基板に伝達される伝導熱の量が減少する。本明細書で開示される実施形態は、サセプタの円周周囲に非常に少数のセンタリングバンプ、例えば３つのバンプを設けることによって、サセプタと基板の外側エッジとの間の接触表面積を減少させる及び／又は最小限に抑える。

【0038】

［００４７］一般に、平坦なポケットサセプタは、外側エッジ付近でのみ基板を支持するサセプタと比較して伝導による熱伝達を増加させる。サセプタと基板との間の伝導による熱伝達は放射による熱伝達よりも制御が困難であるため、サセプタと基板の裏側との間の直接接触を低減させる及び／又は最小限に抑えることが望ましい。本明細書に開示されるサセプタの実施形態は、複数の支持特徴部を有するパターニングされた表面を設けることによって、サセプタと基板の裏側との間の直接接触を低減させる。直接接触は、支持特徴部のレイアウト及び支持特徴部の寸法を含むパターンの設計に基づいて低減させることができる。サセプタに接触する基板の表面積を減少させることにより、熱伝達のより高い割合が放射熱となり、その結果、温度制御が改善され、基板上の熱処理及び／又は堆積が改善される。本明細書に開示されるサセプタの実施形態はまた、サセプタの凹型ポケット内に一定の間隔で通風チャネルを含むことによってガス排気を改善する。

【0039】

例示的なサセプタの製造方法
［００４８］図６は、本明細書に開示される他の実施形態と組み合わせることができる１又は複数の実施形態に係るサセプタの製造方法６００を示す図である。工程６０２において、図２Ａ～図２Ｂに示す凹型ポケット２１２を有するサセプタ１０６、又は他の適切なサセプタ等の、凹型ポケットを含むサセプタが提供される。

【0040】

［００４９］工程６０４において、複数のチャネルが凹型ポケットの上面に形成され、複数のチャネルは、それらの間に形成された複数の支持特徴部を有する。例えば、図３Ａ～図３Ｃに示す実施形態では、切削ツール（例えば、Ｖ字形ツール）を使用して、ｘ方向に横方向距離３１２（例えば、横方向幅）だけ間隔をあけて配置された第１の複数の切込部を形成することができる。次いで、サセプタ１０６を、切削ツールに対して９０°回転させ、切削ツールを使用して、第１の複数の切込部（すなわち、ｙ方向）に実質的に直交する、横方向距離３１２だけ間隔をあけて配置された第２の複数の切込部を形成することができる。図４に示す実施形態では、他のツール又はより複雑な機械加工方法を使用して、湾曲した支持体４０４を有するパターン４０２が形成され得る。図５Ａ～図５Ｂに示す実施形態では、サセプタ５００は、第２の複数の切込部を形成する前に６０°回転させ、第３の複数の切込部を形成する前に更に６０°回転させることができる。

【0041】

［００５０］工程６０６において、凹型ポケットの上面は、最終的な設計高さからコーティング厚さを差し引いた高さに一致するように支持特徴部の高さを減少させるために凹まされる。工程６０８において、凹型ポケットの外側エッジの周囲の支持特徴部をオプションで除去することができる。特定の実施形態では、支持特徴部は、平坦なミルビットを使用して機械加工される。工程６１０において、凹型ポケットの上面にコーティングが施される。特定の実施形態では、コーティングは、化学気相堆積（ＣＶＤ）によって堆積されたＳｉＣを含む。サセプタは、コーティングを施すことにより、図３Ｃに関して上記で概説した寸法等の最終設計寸法にパターンの寸法が一致するように製造される。

【0042】

［００５１］前述の実施形態を、半導体「基板」上で使用される円形の形状寸法（例えば、円形プレート、リム等）を使用して説明してきたが、開示された実施形態は、異なる形状寸法と一致するように適合させることができる。

【0043】

［００５２］前述の内容は本開示の実施形態を対象としているが、以下の特許請求の範囲によって決定されるその基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態を考案することが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】