JP2004525056A5

JP2004525056A5 -

Info

Publication number: JP2004525056A5
Application number: JP2002562804A
Authority: JP
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2021-08-21

Description

ＣＶＤリアクタ用ウェハ・キャリヤ

本発明は、半導体コンポーネントの製作に関し、特に、ウェハなどの基板上にエピタキ
シャル層を成長させる装置に使用するウェハ・キャリヤに関する。

各種の産業では、固体基板上に薄層を形成するプロセスを使用している。マイクロプロセッサ、電気光学デバイス、通信デバイス、その他のデバイスにおいて、薄層を蒸着した基板が広く使用されている。固体基板上に薄層を蒸着するプロセスは、半導体産業では特に重要である。半導体製造においては、シリコンおよび炭化ケイ素で製作されたほぼ平坦なウェハなどのコーティングされた固体基板を使用して、半導体デバイスを製造する。蒸着後、コーティングされたウェハは、よく知られた別のプロセスを経て、レーザやトランジスタや発光ダイオードなどの半導体装置と、その他の各種デバイスとを形成する。例えば、発光ダイオードの製造では、ウェハ上に蒸着された層はダイオードの能動素子を形成する。

固体基板上に蒸着される材料には、炭化珪素と、ガリウムヒ素と、複合金属酸化物（例えば、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇）と、その他のものとが挙げられる。無機材料の薄膜は、一般に
、化学蒸着（chemical vapor deposition：以下、「ＣＶＤ」とよぶ）として総称される
プロセスにより蒸着される。適正に制御されるならば、ＣＶＤプロセスは有機結晶格子を有する薄膜を生成する。特に重要な点は、蒸着された薄膜がコーティングされる固体基板と同一結晶格子構造を有することである。このような薄膜によって成長する層はエピタキシャル層と呼ばれる。

一般的な化学蒸着プロセスでは、基板、一般にはウェハはＣＶＤリアクタ内部でガスに曝される。ガスにより運ばれる反応化学物質は調整された量および割合でウェハ上に導入される。その間、ウェハを加熱し、一般には回転させる。一般には、先駆物質（precursors）と呼ばれる反応化学物質は、バブラー（bubbler）と呼ばれるデバイス内に反応化学
物質を置いた後に、そのバブラーにキャリヤ・ガスを通すことにより、ＣＶＤリアクタ内に導入される。キャリヤ・ガスは先駆物質の分子を捕獲して反応ガス物質を提供し、その反応ガスがＣＶＤリアクタの反応チャンバに供給される。先駆物質は、一般に、無機構成物質から構成され、その構成物質は、ウェハ（例えば、Ｓｉ、Ｙ、Ｎｂなど）および有機構成物質の表面上にエピタキシャル層をその後に形成する。一般には、有機構成物質を使用して、バブラー内で先駆物質を揮発させることができる。無機構成物質はＣＶＤリアクタ内部の高温度に対して安定であるが、有機構成物質は十分な高温度に加熱すると容易に分解する。反応ガスが加熱されたウェハ近くに達すると、有機構成物質は分解し、エピタキシャル層の形体でウェハの表面上に無機構成物質を堆積させる。

ＣＶＤリアクタは、さまざまなデザインを有する。それらのデザインは、リアクタ内部でウェハが流入反応ガスに対して一定の角度で取り付けられる横型リアクタと、リアクタ内部で反応ガスがウェハと交差して通過する軌道回転機構を含む横型リアクタと、バレル・リアクタおよびリアクタ内部で、反応ガスがウェハ上へと下方に注入される際に、ウェハが反応チャンバ内で比較的に高速回転する縦型リアクタとを含む。特に、高速回転機構を備える縦型リアクタは、最も普及している重要なＣＶＤリアクタである。

特に、すべてのＣＶＤリアクタに望ましい特性は、加熱の均一性と、低いリアクタのサイクルタイムと、優れた性能特性と、反応チャンバ内で加熱および／または回転する内部部品の耐用寿命と、構成部品の温度制御の容易性および高温耐久性とである。また、必要
なコンポーネントのコストと、メンテナンスの容易性と、エネルギー効率と、加熱アセンブリの熱慣性の最小化も重要である。例えば、ＣＶＤリアクタの加熱されるコンポーネントが大きい熱慣性を有する場合には、加熱されるコンポーネントが所望の温度に達するまで、特定のリアクタ動作が遅れる可能性がある。したがって、処理能力はリアクタのサイクルタイムに依存するため、リアクタの加熱されるコンポーネントの熱慣性を小さくすることにより、生産性を向上できる。同様に、蒸着中は回転するリアクタの内部部品が小さい変形を受ける場合、リアクタは使用中に過大な振動を示し、その結果メンテナンスの必要性が増す。

図１に、代表的な従来技術の縦型ＣＶＤリアクタを示す。図１に示されるように、ウェハ１０はウェハ・キャリヤ１２上に置かれ、そのウェハ・キャリヤ１２はサセプタ１４上に置かれている。ウェハ・キャリヤ１２は、一般に、比較的に低コストで製造再現性の優れた金属で製作されている。ウェハ・キャリヤは、一定の実用上適当な数のリアクタ・サイクル後に、交換する必要がある。サセプタ１４は、恒久的に取り付けされ、回転スピンドル１６に支持されている。サセプタ１４とウェハ・キャリヤ１２とウェハ１０とを回転スピンドル１６により回転させる。サセプタ１４とウェハ・キャリヤ１２とウェハ１０とは、密閉されたリアクタ・チャンバ１８内に置かれている。加熱アセンブリ２０は、１以上の加熱フィラメント２２を備えることができ、サセプタ１４の下に配置されており、電極２５を介して電流を流すことにより加熱される。加熱アセンブリ２０は、サセプタ１４と、ウェハ・キャリヤ１２と、最終的にはウェハ１０とを加熱する。ウェハ・キャリヤ１２を回転させる目的は、蒸着領域全体の温度均一性と蒸着中のウェハ１０上に導入される反応ガスの均一性とを向上させることである。ウェハ支持アセンブリ（スピンドル／サセプタ／ウェハ・キャリヤ）は、ウェハ１０を回転させるため、反応ガスが反応チャンバ１８内に導入され、ウェハ１０の表面上に膜を形成する。

図１に示すリアクタと類似の、サセプタとウェハ・キャリヤの両方を有する縦型ＣＶＤリアクタは、ＣＶＤのさまざまな用途に広く利用され、よい結果を得ている。例えば、ＥｍｃｏｒｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＳｏｍｅｒｓｅｔ，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙで製造されたＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅａｎｄＤｉｓｃｏｖｅｒｙリアクタのいくつかは、市場において最も成功を収めたＣＶＤリアクタである。しかし、本発明の発明者らにより発見されたように、このようなＣＶＤリアクタの性能は、特定のＣＶＤ用途に対してさらに改良することができる。

第１には、サセプタとウェハ・キャリヤとの両方を有するＣＶＤリアクタは、少なくとも２つの熱界面を含む。図１によれば、これらは、加熱アセンブリ２０とサセプタ１４との間の界面と、サセプタ１４とウェハ・キャリヤ１２との間の界面である。本発明の発明者らの研究により、これらの界面には実質的な温度勾配が存在することを明らかにした。例えば、加熱アセンブリ２０の温度はサセプタ１４の温度より高く、またサセプタ１４の温度はウェハ・キャリヤ１２の温度より高い。したがって、加熱アセンブリ２０は、蒸着中の間、ウェハ１０に対する所望温度よりかなり高い温度に加熱されなければならない。加熱アセンブリに必要とされる温度を高くすると、エネルギー消費が大きくなり、加熱アセンブリのコンポーネントの劣化を速めることになる。さらに、典型的なサセプタは大きい熱容量したがって大きい熱慣性を持ち、ウェハ・キャリヤ１２の加熱および冷却に必要な時間を大幅に増加させる。この結果、リアクタ・サイクルが長くなり、それによりリアクタの生産性が低下する。また、発明者らは、リアクタのサイクルタイムが長くなると、ウェハ・キャリヤの温度制御の精度および融通性が低下する傾向になり、蒸着に先立ってウェハ・キャリヤの温度を安定させるのに必要な時間が増加することを明らかにした。

第２には、図１のリアクタと類似のＣＶＤリアクタでは、サセプタ１４は多数のリアクタ・サイクルに耐える必要がある。なぜなら、サセプタは反応チャンバ内に恒久的に取り
付けされており、一般にはリアクタ・サイクルを中断せずに、リアクタを開かずに、またサセプタをスピンドルの恒久的に固定する部品（ネジ、ボルトなど）を取り外すことなく、交換するのは容易でない。したがって、一般に、サセプタは、高温に耐える、変形しにくい材料、代表的にはモリブデンで製作される。このような材料は、非常に高価であり、大きな熱慣性を示すものが多い。

第３には、ウェハ支持アセンブリに追加される界面はすべて、製造公差要件を増加させる。例えば、図１を再び参照すると、サセプタ１４とウェハ・キャリヤ１２との間隔を精度良く、均一にして、必要なウェハの均一な加熱を実現する必要がある。しかし、サセプタの製造における高精度の機械加工にもかかわらず、サセプタ／ウェハ・キャリヤは、サセプタの時間経過による変形とサセプタ毎の製造再現性の避けられない程度の偏差とに起因する若干の不均一性を示す。さらに、サセプタのわずかの変形は、ウェハ・キャリヤの均一な加熱を実現するためにはサセプタの不均一な加熱を必要とする理由から、サセプタとウェハ・キャリヤの両方を備えるＣＶＤリアクタでは基本的に避けられないものである。サセプタの累積した変形は、最終的に、蒸着プロセスの回転中にウェハ支持アセンブリの過大な振動を発生し、その結果、コーティングされるウェハの損失および破壊を生じる。

第４には、恒久的に取り付けられているサセプタを有するＣＶＤリアクタでは、サセプタは一般にスピンドルに強固に固定されて、リアクタの動作中における振動を最小にしている。スピンドル／サセプタ結合は、リアクタの繰り返し操作の間に加熱され、時には、取り外しが困難になり、メンテナンスおよび交換手順を複雑にする。

最後に、ウェハ支持アセンブリが重くなるほど、スピンドルの機械的慣性が大きくなる。さらに、大きい機械的慣性は、スピンドル支持アセンブリのひずみを増加させ、スピンドル支持アセンブリの寿命を短くする。

これらの限界にもかかわらず、サセプタとウェハ・キャリヤとの両方を備える既存の従来のＣＶＤリアクタが、半導体産業において広く使用され、よい結果を得ている。

それでもなお、ＣＶＤリアクタに対しては、高性能を維持すると同時に、現在利用できるＣＶＤリアクタのこれらの限界を最小化する必要性が存在する。

［発明の概要］
本発明は、ウェハ・キャリヤがサセプタのない回転スピンドル上に置かれている新規のＣＶＤリアクタと、ＣＶＤリアクタ内でエピタキシャル層を成長させる方法とを提供することにより、前述の必要性に対処するものである。これらの新規リアクタは、図１に示すリアクタ等の現在利用できる優れたＣＶＤリアクタと共に使用できるであろう。

本発明の発明者らは、従来技術のＣＶＤリアクタ、例えば図１に示す従来技術のリアクタでは、ウェハ支持アセンブリ内の熱界面において、実質的な熱損失が発生することを明らかにした。発明者らによるこの研究ではまた、所望のウェハ温度を得るのに必要な加熱フィラメントの温度上昇が、加熱フィラメントの寿命を大幅に短縮させることを示した。

発明者らは、従来技術のＣＶＤリアクタ内に恒久的に取り付けられたサセプタの存在が、ウェハ支持アセンブリの全体の熱慣性および機械的慣性に大きく寄与することも明らかにした。

発明者らは、蒸着中に、回転スピンドルが、ウェハ支持アセンブリからの実質的な熱放
散源であることも明らかにした。この熱放散は、加熱の均一性と、エネルギー効率と、加熱フィラメントの寿命とに悪影響を与える。

したがって、本発明は、新規のＣＶＤリアクタを提供することであり、前記リアクタを利用することにより現在利用できるＣＶＤリアクタのこれらの限界と、本明細書の発明の背景で述べた限界とを最少化するものである。

本発明の１つの態様によれば、ウェハへの化学蒸着により１以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させる装置が提供される。この装置は、反応チャンバと、回転スピンドルと、ウェハおよび蒸着位置と装着位置との間でウェハを支持し移動するためのウェハ・キャリヤを加熱するための加熱手段とを含む。

装着位置では、ウェハ・キャリヤは回転スピンドルから分離しており、ウェハはウェハ・キャリヤ上に置かれて、後続の蒸着位置への移動に備えている。装着位置は、反応チャンバ内側または反応チャンバ外側にあってもよい。好ましくは、装着位置は、反応チャンバの外側である。このような装着位置は１以上ありうる。

蒸着位置では、ウェハ・キャリヤは、反応チャンバ内部の回転スピンドル上に取り外し可能に取り付けされており、ウェハ・キャリヤ上に置かれたウェハの化学蒸着を可能にする。好ましくは、蒸着位置では、ウェハ・キャリヤはスピンドルに直接に接触する。また、好ましくは、蒸着位置にあるときには、ウェハ・キャリヤは、スピンドル上の中心に取り付けされ、そのスピンドルだけで支持されている。最も好ましくは、ウェハ・キャリヤは摩擦力だけでスピンドル上に保持されており、これは、蒸着位置においてウェハ・キャリヤをスピンドル上に保持するための別個の保持手段が存在しないことを意味する。しかし、本発明の装置は、ウェハ・キャリヤを蒸着位置に保持するための別個の保持手段も含みうる。別個の保持手段は、回転スピンドルと一体化、またはスピンドルおよびウェハ・キャリヤの両方と分離することができる。

本発明のウェハ・キャリヤは、上面および底面を含みうる。ウェハ・キャリヤの上面は、ウェハを配置するための１以上のキャビティを含みうる。底面は、ウェハ・キャリヤをスピンドル上に取り外し可能に取り付けるための中心くぼみを含みうる。中心くぼみは、ウェハ・キャリヤの底面からウェハ・キャリヤの上面方向に、くぼみの終点まで延びる。好ましくは、中心くぼみはウェハ・キャリヤの上面に到達せず、したがって、くぼみの終点はウェハ・キャリヤの上面より下の高さ位置にある。

回転スピンドルは、反応チャンバ内にウェハ・キャリヤを取り付けるための上端を含む。蒸着位置では、スピンドルの上端はウェハ・キャリヤの底面の中心くぼみ中に挿入される。好ましくは、ウェハ・キャリヤの回転安定性を改良するために、スピンドルは、ウェハ・キャリヤの重心より上でウェハ・キャリヤを支持する。

本発明の装置は、蒸着位置と装着位置との間でウェハ・キャリヤを移動する機械的手段も含みうる。本発明の装置の加熱手段は、１以上の放射加熱エレメントを含みうる。本発明の装置を使用して、単一ウェハまたは複数ウェハを処理できる。

本発明の別の態様によれば、化学蒸着により１以上のエピタキシャル層を成長させる装置が提供される。この装置には、反応チャンバと、その反応チャンバ内に置かれた上端を有する回転スピンドルと、ウェハ・キャリヤと、そのウェハ・キャリヤに下に置かれた放射加熱エレメントとを含む。ウェハ・キャリヤは、支持部を備え、ウェハを移動させる。蒸着中は、ウェハ・キャリヤは中心にあり、スピンドルの上端に取り外し可能に取り付けられており、その位置でウェハ・キャリヤはスピンドルに接触している。ウェハ・キャリ
ヤは、スピンドルの上端から容易に取り外しできるような方法で取り付けられている。蒸着が完了後または随時に、ウェハ・キャリヤをスピンドルの上端から取り外し、ウェハを装着または取り外す位置まで移動できる。このような装着位置は、１以上ありうる。装着位置は、反応チャンバ内側または反応チャンバ外側でありうる。好ましくは、ウェハ・キャリヤは、スピンドルの上端に直接に接触し、複数のウェハを支持するための１以上のキャビティを含む上面を有する。したがって、本発明のリアクタ内では、同時に、単一ウェハまたは複数ウェハのどちらでも蒸着できる。スピンドルの上端に取り付けられた位置と装着位置との間で、機械的手段、一般にはロボット・アームにより、ウェハ・キャリヤを移動させる。

本発明のこの態様の好ましい実施形態では、ウェハ・キャリヤの底面は中心くぼみを含み、そのくぼみは、底面から上方にウェハ・キャリヤの上面方向に延び、くぼみの終点で終端している。中心くぼみはウェハ・キャリヤの上面に到達せず、したがって、くぼみの終点はウェハ・キャリヤの上面より下の高さに位置する。ウェハ・キャリヤがスピンドルの上端に取り付けられているときには、スピンドルの上端はウェハ・キャリヤの底面の中心くぼみ中に挿入される。この挿入により、スピンドルとウェハ・キャリヤとの間の接触点を提供することにより、スピンドルがウェハ・キャリヤを支持できる。ウェハ・キャリヤの回転安定性を改良するために、スピンドルと最高の高さを有するウェハ・キャリヤとの間の接触点を、ウェハ・キャリヤの重心より上に置く。

本発明のこの態様の最も好ましい実施形態では、ウェハ・キャリヤはほぼ円形である。この実施形態では、ウェハ・キャリヤの上面および底面は相互にほぼ平行である。もちろん、ウェハ・キャリヤの上面がウェハを置くためのキャビティを含み、底面がスピンドルの上端にウェハ・キャリヤを取り付けるためのくぼみを含みうる。ウェハ・キャリヤの上面または底面のどちらかに、他のくぼみまたは突出形状が存在していてもよい。

本発明の実施形態によるスピンドルは、ほぼ円筒形であり、回転軸を有する。スピンドルの上に取り付けられているとき、ウェハ・キャリヤの底面はスピンドルの回転軸にほぼ垂直である。好ましくは、スピンドルの上端はほぼ平坦な上面内で終端し、その平坦な上面もスピンドルの回転軸にほぼ垂直である。好ましくは、スピンドルの上端はスピンドルのほぼ平坦な上面の方向に細くなっている。したがって、スピンドルの上端の狭い部分は、スピンドルのほぼ平坦な上面近くに置かれ、スピンドルの広い部分は、スピンドルのほぼ平坦な上面から離れた位置に置かれる。

すでに述べたように、スピンドルは、ウェハ支持アセンブリからの大きい熱放散源である。本発明は、この熱放散を低減する新規の方法を提供する。この目的のために、好ましい実施形態では、スピンドルはスピンドルの上端のほぼ平坦な上面からキャビティ終点まで垂直下方向に延びるキャビティを有し、そのキャビティ終点は所定の深さ位置に置かれている。スピンドルのキャビティは、ほぼ円筒形であり、スピンドルとほぼ同軸である。スピンドルのキャビティの所定深さは、スピンドル直径の約３〜４倍であることが好ましい。スピンドル上端のこの中空構造により、ウェハ支持アセンブリからの熱放散を減少できる。

熱放散をさらに減少させるために、放射加熱エレメントの特殊な機構が提供される。この機構では、放射加熱エレメントは、回転スピンドルとほぼ同軸である第１放射加熱エレメントを含み、ウェハ・キャリヤの底面に近接する上面と、内側周辺と、外側周辺とを有する。第１放射加熱エレメントの内側周辺はスピンドル周りに円形開口を画定する。本発明の放射加熱エレメントのこの機構には、第１放射加熱エレメントおよびスピンドルとほぼ同軸で、第１放射加熱エレメントとスピンドルとの間に配置された第２放射加熱エレメントも含みうる。この第２熱放射エレメントは外部周辺を画定し、その半径は第１放射加
熱エレメントの内側周辺の半径より小さい。最も好ましくは、第２放射加熱エレメントの上面は第１放射加熱エレメントの上面とほぼ同一高さに配置され、第２放射加熱エレメントの底面は回転スピンドルのキャビティ終点と同一高さに配置される。第２放射加熱エレメントによりスピンドルの上端の加熱が可能になり、スピンドル上端の中空構造と併せて、ウェハ支持アセンブリからの熱放散を減少させる。本発明のリアクタは、放射熱シールドも含みうる。

本発明のさらに別の態様によれば、化学的ウェハ蒸着により１以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させる方法が提供される。本発明の方法によれば、化学的ウェハ蒸着は、反応チャンバ内部に置かれた上端を有する回転スピンドル反応チャンバ内で実行される。蒸着を実行するには、以下の方法を含む。
ａ）１以上のウェハを保持するための表面を有するウェハ・キャリヤを設ける。
ｂ）装着位置において、ウェハ・キャリヤの表面上に１以上のウェハを置く。この場合、ウェハ・キャリヤはスピンドルから分離している。
ｃ）ウェハ・キャリヤをスピンドル方向に移動する。
ｄ）ウェハ・キャリヤをスピンドルの上端に取り外し可能に取り付けることにより、回転できるようにする。
ｅ）１以上の反応物を反応チャンバに導入し、ウェハ・キャリヤを加熱する間は、スピンドルとその上に置かれたウェハ・キャリヤを回転させる。

好ましくは、本発明の方法は、スピンドルの上端からウェハ・キャリヤを取り外し、ウェハを取り外すステップをさらに含む。ウェハ・キャリヤを取り外し可能に取り付けるステップは、ウェハ・キャリヤを直接取り付けるステップ、および／またはスピンドルの上端の中心にウェハ・キャリヤを取り付けるステップを含むことができる。好ましくは、ウェハ・キャリヤはスピンドルの上端に、ウェハ・キャリヤの重心の上に取り付けられ、その位置に摩擦力だけで保持される。好ましくは、装着位置は反応チャンバの外側に置かれる。

本発明の主題および各種の利点のさらに正確な理解は、添付図面を参照することによりなされる以下の詳細な説明から得ることができるであろう。

［好ましい実施形態の詳細な説明］
本発明の一般概念を図２に示す。本発明のリアクタは、反応チャンバ１００と、ウェハ・キャリヤ１１０と、回転スピンドル１２０と、加熱手段１７０とを含む。ウェハ・キャリヤ１１０は装着位置Ｌと蒸着位置Ｄとの間を移動する。位置Ｌでは、ウェハ・キャリヤ１１０はスピンドル１２０から分離している。位置Ｄでは、ウェハ・キャリヤ１１０は回転スピンドル１２０上に取り付けられる。好ましくは、ウェハ・キャリヤ１１０はスピンドル１２０の上端１８０に取り付けられる。

本発明によれば、位置Ｄでは、ウェハ・キャリヤは、リアクタ・サイクルの間に本発明のリアクタを操作する通常工程において、スピンドル１２０から容易に分離できる任意の方法で取り付けられる。ウェハ・キャリヤ１１０を取り付けるこのような方法では、ネジ、ボルト等によりウェハ・キャリヤ１１０をスピンドル１２０に取り付ける方法は除外される。このような方法を使用すると、リアクタを開けてウェハ・キャリヤ１１０をスピンドル１２０に恒久的に取り付けるそのような部品または部分を取り外す必要がある。好ましくは、位置Ｄでは、別個の保持手段を必要とせずに、ウェハ・キャリヤ１１０は摩擦力だけでスピンドル１２０の上に保持される。

図１に示す従来技術のＣＶＤリアクタとは対照的に、本発明のリアクタはサセプタを備
えていない。好ましくは、ウェハ・キャリヤ１１０は、スピンドル１２０上に直接に取り付けられ、すなわちウェハ・キャリヤ１１０とスピンドル１２０との間に直接に接触が確立している。本発明は、ウェハ・キャリヤ１１０とスピンドル１２０との間に中間エレメントが存在する可能性を排除しない。例えば、リングや保持具等のように、スピンドル１２０上にウェハ・キャリヤ１１０を保持するのに役立つ中間エレメントが存在していてもよい。しかし、リアクタの通常操作において、これらの中間エレメントがウェハ・キャリヤの位置Ｄからの取り外しまたは分離を妨害しないことを条件とする。

位置Ｌにおいて、ウェハ１３０がウェハ・キャリヤ１１０上へと装着され、その後、ウェハ・キャリヤ１１０およびウェハ１３０が反応チャンバ１００に移動される。装着位置Ｌは、反応チャンバ１００の内側または外側に配置できる。図２には１つの位置Ｌだけが示されているが、１以上の装着位置が存在してもよい。

ウェハ・キャリヤ１１０は、ウェハを置くための上面１１１を含みうる。本発明のリアクタを利用して、単一ウェハまたは複数のウェハをコーティングすることができる。したがって、ウェハ・キャリヤ１１０の上面１１１は、当該技術分野でよく知られた任意の方法で、単一ウェハまたは複数のウェハのどちらにも適合できる。好ましくは、上面１１１は複数のウェハ１３０を置くための複数のキャビティを有する。

図３Ａおよび３Ｂはウェハ・キャリヤ１１０の移動動作の例を示す。図３Ａで明らかなように、ウェハ・キャリヤ１１０の装着位置Ｌは、ゲート・バルブ１６０により反応チャンバ１００と連結されている別個の装着チャンバ１５０内に置かれる。装着チャンバ１５０は排出口１０８を有し、その排出口によりリアクタ・サイクルを妨害することなく装着チャンバ１５０の別個の換気を可能にしている。位置Ｌでは、ウェハ・キャリヤ１１０はコーティングされていないウェハ１３０を装着される。その後、ウェハ・キャリヤ１１０はゲート・バルブ１６０を通り反応チャンバ１００に移動される。

反応チャンバ１００は、上側フランジおよび底板１０２を含みうる。スピンドル１２０の上端１８０が反応チャンバ１００内部に達するように、スピンドル１２０がベース・プレート１０２の開口を通って挿入される。スピンドル１２０は電気モーターなどの回転手段１０９に接続できる。反応チャンバ１００は、排出口１０６および当該技術分野でよく知られた他のエレメントをさらに含みうる。

図３Ｂに示すように、蒸着位置Ｄでは、コーティングされていないウェハ１３０を持つウェハ・キャリヤ１１０は、スピンドル１２０の上端１８０に取り付けられ、リアクタの動作中はスピンドル１２０と共に回転できる。次に、上側フランジ１０４を通して先駆化学物質を反応チャンバ１００に供給できる、その間、ウェハ・キャリヤ１１０およびウェハ１３０は、スピンドル１２０により回転し、加熱エレメントにより加熱される。好ましくは、位置Ｄではスピンドル１２０だけがウェハ・キャリヤ１１０を支持する。

蒸着完了後、ウェハ・キャリヤ１１０は位置Ｌに戻り、コーティングされたウェハが取り外され、新しいコーティングされていないウェハが装着されて、反応チャンバ１００内の位置Ｄへの後続に移動に備える。このリアクタ・サイクルを繰り返して、大量のウェハを処理できる。

ウェハ・キャリヤ１１０は、当該技術分野においてよく知られた任意の方法で、位置ＤとＬの間を移動できる。例えば、本発明のリアクタは移動のための機械的手段、例えばロボット・アームまたはオートローダを含みうる。例えば、本発明のウェハ・キャリヤを移動するのに適した機械的手段は、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許第６，００１，１８３号公報に記載されており、これを引用することにより本明細書の一部をなすものとす
る。

好ましくは、ウェハ・キャリヤ１１０は、円形または矩形形状であり、最も好ましくは、円形形状である。ウェハ・キャリヤはＣＶＤリアクタの反応チャンバ内部の高温度に耐えることのできる任意の適正な材料、例えばグラファイトまたはモリブデンなどで製作することができる。もちろん、コスト要件は適正材料の選択に影響を与える。すでに説明したように、サセプタ／ウェハ・キャリヤ界面の存在しないことは、低コストの代替品を含む適正材料の選択範囲を広げる。

好ましくは、加熱手段１４０は１以上の放射加熱エレメントを含む。複数の放射加熱エレメントを使用することにより、ウェハ・キャリヤ１１０の複数ゾーン加熱と、良好な温度制御と、コーティング均一性とを可能にする。放射加熱エレメントは当業者にはよく知られた任意の方法により構成することができる。本発明の特定の実施形態を参照して好ましい構成を示す。

本発明のＣＶＤリアクタは多くの重要な利点を有する。恒久的に取り付けられるサセプタを必要としないことにより、ウェハ支持アセンブリの熱慣性が減少する結果、リアクタのサイクルタイムが減少し、ウェハ温度の制御精度が高くなる。また従来技術のリアクタの存在する熱界面の１つ（つまり、加熱エレメント／サセプタ界面）がなくなることにより、加熱エレメントまたは複数の加熱エレメントとウェハとの間の温度勾配が減少し、リアクタのエネルギー効率および加熱エレメントの寿命が増加する。さらに、ウェハ支持アセンブリの軽量化により、アセンブリブリの機械的慣性が減少し、これによりスピンドルのひずみが減少する。サセプタと、高精度の機械加工を必要とし、若干の不均一性を示すウェハ・キャリヤとの接触がなくなることにより、製造公差の要求条件が低くなり、ウェハ間での温度均一性が良好になる。同一理由のため、本発明のウェハ・キャリヤは、低コスト材料で製作し、リアクタの全体コストを低減している。また、本発明のウェハ・キャリヤの優れた回転安定性のために、ウェハ支持アセンブリの振動発生の可能性が最小化される。同一理由のため、振動の小さいことにより、コーティングされるウェハの損失が減少する。本発明の特定の実施形態および変形形態を参照して、本発明のこれらおよび他の利点を説明する。

説明目的のため、特定の実施形態を参照して本発明が述べられる。これらの実施形態は限定する意味を持つものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内のすべての主題を包含するものと理解されるべきである。

図４は、従来技術のウェハ支持アセンブリを示す。サセプタ１４は、ネジ７０によりスピンドル１６の上に恒久的に取り付けられる。蒸着の間、ウェハ・キャリヤ１２はサセプタ１４の上に置かれる。加熱機構は、一次加熱エレメント２５と二次加熱エレメント２６および２７とを含みうる。前述のように、発明者らは、サセプタ１４の存在と、その結果としての加熱エレメント／サセプタおよびサセプタ・ウェハ・キャリヤ界面の存在が、リアクタの性能に影響を与えることを見出した。

したがって、本発明のリアクタのすべての実施形態には、恒久的に取り付けられたサセプタは含まれない。図５Ａと図５Ｂと図５Ｃと図５Ｄとは、本発明のリアクタの実施形態のウェハ支持アセンブリの変形形態を示す。図５Ａで明らかなように、リアクタは、反応チャンバ１００と、反応チャンバ１００の内部に置かれた上端２８０を有するスピンドル２５０と、ウェハ・キャリヤ２００と、放射加熱エレメント１４０とを含む。図５Ａは、蒸着位置におけるウェハ・キャリヤ２００を示す。

ウェハ・キャリヤ２００は上面２０１と底面２０２とを有する。上面２０１は、ウェハ
を置くためのキャビティ２２０を含む。図５Ｂに示すように、ウェハ・キャリヤ２００は円形形状である。底面２０２は、キャビティ２２０で画定された領域を除いて、上面２０１と平行である。図５Ｄで明らかなように、ウェハ・キャリヤ２００の底面２０２は中心くぼみ２９０を含む。中心くぼみ２９０は、底面２０２から上方向に延び、くぼみ壁２９２で囲まれた平坦面２９１で終端する。

スピンドル２５０は、円筒形状と回転軸２５５とを有する。図５Ｃは、スピンドル２５０の上端２８０と放射加熱エレメント１４０とを示し、ウェハ・キャリヤが装着位置Ｌにあるときのように、ウェハ・キャリヤ２００がスピンドルから分離している状態を示している。図５Ｃから明らかなように、スピンドル２５０の上端２８０は、上面２８１で終端するスピンドル壁２８２を有する。図５Ｃには、上面１４１を有する放射加熱エレメント１４０も示す。放射加熱エレメント１４０は、蒸着中は、上面１４１がウェハ・キャリヤ２００を加熱できるように配置されており、そのウェハ・キャリヤ２００は放射加熱エレメント１４０の上方のスピンドル２５０の上端２８０に取り付けられている。

蒸着位置Ｄでは、スピンドル２５０の上端２８０は、ウェハ・キャリヤ２００の中心くぼみ２９０内へと挿入される。スピンドル壁２８２がくぼみ壁２９２に直接に接触しているときは、スピンドル２５０の平坦面２８１は、くぼみ２９０の平坦面２９１に近接している。完全に挿入されると、スピンドル２５０の上端２８０の平坦面２８１は、中心くぼみ２９０の平坦面２９１の直接に接触した状態で置かれる。好ましくは、ウェハ・キャリヤ２００とスピンドル２５０との間の接触（本発明のこの変形形態では、面２９１と２８１との間の接触領域）の最高点（または複数の最高点）は、ウェハ・キャリヤ２００の重心の上にあり、ウェハ・キャリヤの回転安定性に寄与している。

スピンドル２５０の上端２８０をくぼみ２９０へと挿入することにより、スピンドル壁２８２とくぼみ壁２９２との間に摩擦接合を形成し、別個の保持手段を必要とせずにスピンドル２５０によるウェハ・キャリヤ２００の回転を可能にする。その結果、蒸着の間、スピンドルは回転し、ウェハ・キャリヤ２００とキャビティ２２０内に置かれたウェハとを回転させる。スピンドルの上のウェハ・キャリヤを摩擦だけで保持することにより、ウェハ・キャリヤ−スピンドルのアセンブリの機械的慣性が最少になり、その結果としてスピンドルのひずみが減少する。スピンドル２５０が突然停止し、ウェハ・キャリヤに作用する慣性力がスピンドル２５０の上端２８０間の摩擦力を超える場合には、ウェハ・キャリヤ２００は、スピンドルから独立して回転し、スピンドルのひずみを減少させる。

さらに、本発明は、ウェハ支持アセンブリ内に別個の保持手段を使用することも考慮している。このような別個の保持手段の例を、図９Ａと図９Ｂと図９Ｃとに示す。図９Ａに示すように、スピンドル２５０の上端２８０は、平坦面２８１から垂直下方に延びるくぼみ２８９を含みうる。ウェハ・キャリヤ２００は、くぼみ２９０の平坦面２９１に対応するくぼみ２９９を有する。くぼみ２９９は平坦面２９１から垂直上方へと延びる。そして、フィンガ８００をくぼみ２８９および２９９に挿入し、ウェハ・キャリヤ２００とスピンドル２５０とを一体に結合できる。代替方法では、図９Ｂに示すように、スピンドル２５０の上端２８０の平坦面２８１は、スピンドルの上端と一体の突出部９００を含みうる。ウェハ・キャリヤ２００の蒸着位置では、突出部９００は、くぼみ２９０の平坦面２９１の対応するくぼみ２９９へと挿入される。好ましくは、図９Ｃに示すように、保持手段は、２つのフィンガ８００または突出部９００とそれに相当する数の対応するくぼみとを含む。

図６Ａおよび図６Ｂはウェハ支持アセンブリの別の変形形態を示す。この変形形態は、ウェハ・キャリヤの蒸着位置におけるウェハ・キャリヤ／スピンドルの関係を除いて、図５Ａ〜図５Ｄに示す変形形態と同様である。本発明のこの変形形態によれば、ウェハ・キ
ャリヤ３００の底面３０２は中心くぼみ３９０を有する。くぼみ３９０は、狭い部分３９２と広い部分３９１とを含む。狭い部分３９２は平坦面３９５で終端する。

図６Ｂに示すように、スピンドル４００の上端４８０は、狭い部分４８５と広い部分４８６とを含む。スピンドル壁４８２を含む狭い部分４８５は、上面４８１で終端する。蒸着位置では、スピンドル４００の上端４８０の上面４８１は、ウェハ・キャリヤ３００の中心くぼみ３９０に挿入される。ウェハ支持アセンブリの変形形態と図５Ａ〜５Ｄに示した前述の変形形態との差異は、主として中心くぼみ３９０およびスピンドル４００の上端４８０の形状である。図５Ａ〜図５Ｄに示した本発明の変形形態と同様に、ウェハ・キャリヤ３００は、摩擦力によりスピンドル４００の上端４８０に保持される。ウェハ・キャリヤ３００が蒸着位置にある状態では、スピンドル壁４８２とくぼみ３９０の壁との間に緊密な接合がなされるまで、スピンドル４００の上端４８０が中心くぼみ３９０内へと挿入されてることにより、ウェハ・キャリヤ３００を蒸着位置に保持する摩擦力が発生する。ウェハ支持アセンブリの類似の変形形態以外は、別に述べる図７Ａを参照して下記に示すように、スピンドル４００の上面４８１は、中心くぼみ３９０の表面３９５の直接に接触できるかまたはしていることに注意すべきである。

前述のように、スピンドルそのものは、ウェハ支持アセンブリからの熱放散源であることが多い。単一ウェハを処理するウェハ・キャリヤが回転スピンドル上に取り付けられている場合には、スピンドルの存在はウェハの温度に影響を与える。ウェハ・キャリヤは、ウェハ・キャリヤの上面の単一ウェハ・キャビティの中心領域が回転スピンドルの上に重なるように、スピンドルの中心に取り付けられている。スピンドルが中心領域のウェハ・キャリヤの領域から熱を奪うため、ウェハ・キャリヤに発生する温度勾配は、上に重なっている単一ウェハ・キャビティに移送され、処理されているウェハ表面全体にわたり不均一な温度分布を発生させる。このことは、単一ウェハ・キャリヤを使用して複数のウェハが同時に処理される場合には大きい問題にはならない。なぜならば、図５Ｂで明らかなように、そのようなウェハ・キャリヤは、ウェハ・キャリヤの中心周りに対称に配列された複数のウェハ・キャビティを含んでおり、スピンドルが連結されている場合には、１つのウェハ・キャビティがウェハ・キャリヤの軸中心の上に重なることがないためである。したがって、スピンドルがウェハ・キャリヤの中心部分から熱を奪うという事実から、ウェハ・キャビティ内に置かれたウェハへの温度干渉が、単一ウェハ処理に比べて少ない。しかし、図５Ｂに示すようなウェハ・キャリヤにおいても、熱放散はウェハ・キャリヤ表面全体に渡り多少の加熱不均一性を発生させる。この不均一性は、本発明のリアクタに対して増加する可能性がある。なぜなら、本発明では、従来技術のリアクタでは存在する中間サセプタを使用せずに、ウェハ・キャリヤがスピンドルの上端に置かれるためである。

この点から、本発明では、回転スピンドルを通る熱放散を最小化するウェハ支持アセンブリの変形形態を提供する。この変形形態を図７Ａと図７Ｂと図７Ｃと図７Ｄとに示す。スピンドル５００の上端５８０は、上面５８１から下方に延びるキャビティ５５０を有する。キャビティ５５０は、スピンドル５００とほぼ同軸である。図７Ｂは、ウェハ・キャリヤ３００のないスピンドル５００の上端５８０を示す。キャビティ５５０はキャビティ終点５７０まで延びており、その終点は平坦面５６０またはその他の形状に構成できる。キャビティ５５０の深さｈは、（図７Ｃの）スピンドル・キャビティ直径ｄの約３〜４倍に等しい。図７Ｂおよび７Ｃから明らかなように、スピンドル５００の上端５８０は中空構造を有し、上面５８１とくぼみ３０の表面との接触面積を最少化している。これにより、スピンドル５００を通るウェハ・キャリヤ３００からの熱放散を低減させる。図７Ａに示すように、くぼみ３９０の平坦面３９５がスピンドル５００の上面５８１と接触しない場合には、熱放散のより一層の低減が得られる。

図７Ｄは、本発明の変形形態に対するスピンドルとウェハ・キャリヤとの好ましい関係
を示す。前述のように、好ましくは、ウェハ・キャリヤとスピンドルとの接触点は、ウェハ・キャリヤの重心上にある。図７Ｄで明らかなように、この配列は、スピンドルの上端とウェハ・キャリヤの中心くぼみの製造公差を調製することにより達成できる。一般に、（図７Ｄの）意図する角度αからの小さい偏差の存在をなくすることは困難である。しかし、製造公差の偏りＡは操作することができる。したがって、好ましくは、製造工程において、ウェハ・キャリヤの中心くぼみとスピンドルの上端の角度αとは同一に設定される。しかし、ウェハ・キャリヤの中心くぼみについては、製造公差Ａが正の偏りを与えられるのに対して、スピンドルの上端については、製造公差Ａが負の偏りが与えられる。ウェハ・キャリヤの中心くぼみの深さを適正に選択することと併せて、これにより、ウェハ・キャリヤとスピンドルとの接触を最小化し、ウェハ・キャリヤとスピンドルとの接点がウェハ・キャリヤの重心上に存在するようにできる。

スピンドルを通る熱放散をさらに低減させるために、本発明のリアクタは、図８Ａおよび８Ｂに示す新規機構の放射加熱エレメントを装備できる。図８Ａは、一次放射加熱エレメント１４０と二次加熱エレメント７００とを示す。二次加熱エレメント７００は、上面７０１と底面７０２とを有し、スピンドル６００の中空上端６８０周りに形成されている。二次加熱エレメント７００の底面７０２は、キャビティ５５０の終点５７０と同一高さに置かれ、これにより、加熱時に、ウェハ支持アセンブリからの熱放散を防ぐ熱防壁を形成する。したがって、スピンドル６００の中空上端６８０は、二次加熱エレメント７００により加熱され、スピンドルを通る熱放散をさらに低減させる。二次加熱エレメント７００の上面７０１は、一次放射加熱エレメント１４０の上面１４１と同一高さに置かれている。図８Ｂから明らかなように、スピンドル６００の上端６８０は、図６Ａおよび図６Ｂに示す本発明の変形形態のスピンドルの上端と同一にできる。

［具体的態様１］
本発明のウェハ・キャリヤを用いるための具体的な態様１として、反応チャンバと、該反応チャンバ内部に置かれる上端を有する回転スピンドルと、１以上のウェハを支持し、移動するウェハ・キャリヤであって、該ウェハ・キャリヤが前記スピンドルの上端の中心に取り外し可能に取り付けられ、少なくとも蒸着の間はそれに接触しており、さらに前記スピンドルの前記上端から前記ウェハ・キャリヤを容易に取り外して、前記ウェハ・キャリヤを移動して前記１以上のウェハを装着または取り外しできるものであるウェハ・キャリヤと、該ウェハ・キャリヤに下に配置された、前記ウェハ・キャリヤを加熱するための放射加熱エレメントとを含んでなる、化学蒸着法により１以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させるための縦型装置がある。ここで、前記ウェハ・キャリヤは前記回転スピンドルの前記上端に直接に接触していることができ、前記ウェハ・キャリヤは、前記１以上のウェハを保持するために複数のキャビティを含む上面を有することができる。さらに、前記スピンドルに取り外し可能に取り付けられた前記位置から、前記１以上のウェハを装着または取り外しする前記位置まで、前記ウェハ・キャリヤを移動する機械的手段をさらに含む装置が考えられる。また、前記ウェハ・キャリヤが中心くぼみを持つ底面を有し、該中心くぼみが、ウェハ・キャリヤの前記底面から上方にウェハ・キャリヤの前記上面に向かう方向へと延びてくぼみ終点に達しており、該中心くぼみの前記くぼみ終点が、ウェハ・キャリヤの前記上面の高さより低い位置に配置されており、前記スピンドルの前記上端が前記中心くぼみ内へと挿入されることにより前記スピンドルと前記ウェハ・キャリヤとの接触点を実現し、その結果、前記スピンドルにより前記ウェハ・キャリヤを支持できるものであってよい。さらにまた、前記スピンドルと前記ウェハ・キャリヤとの前記接触点が前記ウェハ・キャリヤの重心より上に置かれることにより、ウェハ・キャリヤの前記重心より上で前記ウェハ・キャリヤが前記スピンドルによって支持され、あるいは、前記ウェハ・キャリヤが、ほぼ円形状であり、前記ウェハ・キャリヤの前記上面および前記底面とが互いにほぼ平行であることが可能である。そして、前記スピンドルは、回転軸およびほぼ円筒形の形状を有し、前記ウェハ・キャリヤの前記底面は前記スピンドルの前記回転軸にほぼ垂直であり、前記スピンドルの前記上端は、前記スピンドルの前記回転軸にほぼ垂直なほぼ平坦な上面で終端していることができる。

さらに、上記の態様においては、前記スピンドルの前記上端が、前記スピンドルの前記上端の前記ほぼ平坦な上面から離れた位置に広い部分と、前記スピンドルの前記上端の前記ほぼ平坦な上面に近い位置に狭い部分とを有し、前記スピンドルがキャビティを有し、該キャビティが前記スピンドルの前記上端の前記ほぼ平坦な上面から所定の深さに配置されたキャビティ終点まで延びており、前記ウェハ・キャリヤの底面の前記中心くぼみが、前記くぼみ終点から離れた位置に広い部分と、前記くぼみ終点に近い位置に狭い部分とを有しており、それにより、前記ウェハ・キャリヤと前記スピンドルとの間の前記接触点が、前記ウェハ・キャリヤの底面の前記くぼみ終点に近い位置に配置されていることができる。そして、前記スピンドルが所定の直径を有し、前記スピンドルの前記キャビティがほぼ円筒形状を有し、前記スピンドルの前記キャビティが前記スピンドルとほぼ同軸であり、前記スピンドルの前記キャビティの前記所定の深さが、前記所定のスピンドル直径の約３〜４倍であることが可能である。また、前記放射加熱エレメントは、前記回転スピンドルとほぼ同軸の第１放射加熱エレメントを含むことができ、この第１放射加熱エレメントは、前記ウェハ・キャリヤの前記底面近くの上面と、内側周辺と、外側周辺とを有し、該内側周辺が円形開口を画定することができる。さらにまた、前記第１放射加熱エレメントとほぼ同軸の第２放射加熱エレメントをさらに含み、前記第２放射加熱エレメントが、外側周辺を画定し、第１放射加熱エレメントの前記内側周辺の半径が、第２放射加熱エレメントの前記外側周辺の半径より大きいものであってよい。前記第２放射加熱エレメントの少なくとも一部は、第１放射加熱エレメントの前記内側周辺により画定された前記円形開口と同一平面に配置されていることが可能である。前記第２放射加熱エレメントは、第１放射加熱エレメントの前記上面とほぼ同一高さに配置された上面と、前記回転スピンドルの前記キャビティ終点とほぼ同一高さに配置された底面とを含むことができる。そして、この装置は、放射熱シールドをさらに含むことができる。

［具体的態様２］
本発明のウェハ・キャリヤを用いるための具体的な態様２としては、反応チャンバと、回転スピンドルと、前記１以上のウェハを加熱するために、前記反応チャンバの内部に配置されている加熱手段と、前記１以上のウェハを支持し、移動するためのウェハ・キャリヤとを含んでなり、該ウェハ・キャリヤは、前記ウェハ・キャリヤが前記回転スピンドルに取り外し可能に取り付けられ、前記反応チャンバ内で共に回転する、化学蒸着を実行する蒸着位置と、前記ウェハ・キャリヤが前記回転スピンドル上に取り付けられていない、前記１以上のウェハを装着および取り外しする装着位置との間を移動可能なものである、化学蒸着法により１以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させる装置がある。ここで、前記蒸着位置において、前記ウェハ・キャリヤは前記スピンドルに直接に接触しているようにすることができ、さらに、前記蒸着位置において、前記ウェハ・キャリヤが前記スピンドルだけにより支持されているようにすることができる。また、前記蒸着位置において、前記ウェハ・キャリヤは前記スピンドルの中心上に取り付けられているようにすることができる。そして、前記蒸着位置において、前記ウェハ・キャリヤは、摩擦力のみにより前記スピンドル上に保持されているようにすることができる。さらにまた、前記ウェハ・キャリヤは、前記１以上のウェハを保持するための１以上のキャビティを含む上面と、前記蒸着位置において前記スピンドル上に前記ウェハ・キャリヤを取り付けるための中心くぼみを有する底面とを含み、前記スピンドルが前記反応チャンバ内部に置かれた上端を有し、前記スピンドルの前記上端が前記ウェハ・キャリヤの前記中心くぼみ内へと挿入されるようにすることができる。

このような具体的態様２において、更に、前記ウェハ・キャリヤの前記底面の前記中心くぼみは、前記底面から上方に前記ウェハ・キャリヤの前記上面に向かってくぼみ終点ま
で延びており、前記くぼみ終点は、前記ウェハ・キャリヤの重心より高い位置で、前記ウェハ・キャリヤの前記上面より低い位置に配置されており、それにより、前記ウェハ・キャリヤが前記スピンドルにより前記ウェハ・キャリヤの前記重心の上に支持されているようにすることができる。また、前記加熱手段が１以上の放射加熱エレメントを含むことができる。
さらに、前記ウェハ・キャリヤを前記蒸着位置に保持するための別個の保持手段をさらに含めることができる。
ここで、前記保持手段はスピンドルの前記上端と一体になっていてよい。前記ウェハ・キャリヤを前記蒸着位置と前記装着位置との間で移動させる機械的手段をさらに含めることができる。前記装着位置は前記反応チャンバの外側に置かれていてもよい。前記ウェハ・キャリヤは複数のウェハを支持し移動することができる。

［具体的態様３］
本発明のウェハ・キャリヤを用いるための具体的な態様３として、１以上のウェハを保持する表面を有するウェハ・キャリヤを設けるステップと、該ウェハ・キャリヤが前記スピンドルから離れた前記装着位置にある間に、該ウェハ・キャリヤ上に前記１以上のウェハを置くステップと、前記ウェハ・キャリヤを前記スピンドル方向に移動させるステップと前記スピンドルの前記上端に前記ウェハ・キャリヤを取り外し可能に取り付けて共に回転させるステップと、１以上の反応物を前記反応チャンバに導入して、前記ウェハ・キャリヤを加熱する間に前記スピンドルおよび前記ウェハ・キャリヤを回転させるステップとを含んでなり、それにより、前記エピタキシャル層が前記１以上のウェハ上で成長するものである、上端を有する回転スピンドルを備えた反応チャンバ内で、化学蒸着法により１以上のウェハ上にエピタキシャル層を成長させる方法がある。ここで、前記ウェハ・キャリヤは、前記スピンドルの前記上端上の前記ウェハ・キャリヤの重心の上に取り付けることができる。そして、前記スピンドルを回転させる前記ステップの間に、スピンドルの前記上端に摩擦力だけで前記ウェハ・キャリヤを保持することができる。また、前記ウェハ・キャリヤが中心くぼみを含むことにより、スピンドルの前記上端が前記ウェハ・キャリヤの前記中心くぼみ内へと挿入され、前記スピンドルの前記くぼみと前記上端の製造公差とを調節して、前記ウェハ・キャリヤが、前記ウェハ・キャリヤの重心の上にある前記スピンドルの前記上端に取り付けられるステップをさらに含めることができる。

本明細書では、本発明を特定の実施形態を参照して説明してきたが、これらの実施形態は本発明の原理および用途を説明するだけのものであると理解すべきである。したがって、説明した実施形態に対して多くの変更形態が可能であり、また添付の特許請求の範囲に定義された本発明の精神と範囲から逸脱することなく別の構成を考案できることは理解されるべきである。

従来技術のＣＶＤリアクタの概略正面断面図である。ウェハ・キャリヤが装着位置と蒸着位置との間を移動できることを示し、ウェハ・キャリヤがサセプタのないスピンドル上に置かれている、本発明のウェハ支持アセンブリの概略正面断面図である。ＡおよびＢは、ウェハ・キャリヤがゲート・バルブを通過して装着位置と蒸着位置との間を移動できることを示す本発明の装置の概略図である。スピンドルの上端に恒久的に取り付けられたサセプタと、ウェハ・キャリヤと、加熱エレメントと、放射熱シールドとを示す、従来技術のウェハ支持アセンブリの概略図である。蒸着位置において、ウェハ・キャリヤがスピンドルの上端に取り付けられていることを示す、本発明のウェハ支持アセンブリの概略正面断面図である。図５Ａに示す本発明の変形形態のウェハ・キャリヤの上面斜視図である。図５Ａおよび図５Ｂに示す本発明の変形形態のウェハ支持アセンブリの上面斜視図である。ウェハ・キャリヤが装着位置にある状態を示し、ここではウェハ・キャリヤがスピンドルから取り外され、スピンドルの上端と一次加熱エレメントとが示されている。図５Ａ〜図５Ｃに示す本発明の変形形態のウェハ・キャリヤの底面を示す斜視図である。本発明の別の変形形態の概略正面断面図である。図６Ａに示す本発明の変形形態のスピンドルの上面斜視図である。ウェハ支持アセンブリからスピンドルを通る熱放散を減少させるために、スピンドル上端のキャビティを示す、本発明の別の変形形態のウェハ支持アセンブリの概略断面図である。図７Ａに示す変形形態によるスピンドル上端の上面斜視図である。図７Ａおよび図７Ｂに示す本発明の変形形態のスピンドルの概略正面断面図である。図７Ａ〜図７Ｃに示す本発明の変形形態のスピンドルとウェハ・キャリヤ間との関係の概略正面断面図である。ウェハ支持アセンブリからスピンドルを通る熱放散の減少に適用できる、スピンドルおよび放射加熱エレメントの新規の機構を示す、本発明のウェハ支持アセンブリの概略正面断面図である。ウェハ・キャリヤが装着位置にある状態を示し、図７Ａ〜図７Ｃに示す本発明の変形形態のスピンドル／加熱エレメント機構を示す本発明のウェハ支持アセンブリの上面斜視図である。図９Ａ〜図９Ｃは、蒸着位置においてウェハ・キャリヤをスピンドルの上端に保持するための、本発明の保持手段の可能な変形形態を示す概略図である

Claims

回転スピンドルを有するＣＶＤリアクタ内において１以上のウェハを支持し、移動させるためのウェハ・キャリヤであって、
前記１以上のウェハを保持するための１以上のキャビティを有する上面と前記回転スピンドルの上端を取り外し可能に挿入するための中心くぼみを有する底面とを有し、
前記中心くぼみがくぼみ壁面と平坦な端面とを有しており、該くぼみ壁は前記ウェハ・キャリヤの底面から前記平坦な端面にまで延びており、くぼみ開口の面積は前記底面において前記くぼみ壁により規定され、前記底面と同一面内にあり、前記平坦な端面の面積よりも大きくなっており、
前記平坦な端面は、前記ウェハ・キャリヤの前記底面から第１の距離の位置にあって、前記ウェハ・キャリヤの前記上面から第２の距離にあり、該第１の距離は該第２の距離よりも大きいものであり、
前記ウェハ・キャリヤの重心は、前記中心くぼみの前記平坦な端面より下に位置しており、
前記ウェハ・キャリヤは、ＣＶＤリアクタの通常の作業中、前記スピンドルが前記中心くぼみに挿入されている位置と前記スピンドルから離れた位置との間で搬送可能である、
ウェハ・キャリヤ。
前記ウェハ・キャリヤの前記上面と前記底面は互いに平行である、請求項１に記載のウェハ・キャリヤ。
前記ウェハ・キャリヤが、複数のウェハを保持するために複数のキャビティを含む上面を有するものである請求項１または２に記載のウェハ・キャリヤ。
円形の形状をしている請求項１ないし３のいずれか１に記載のウェハ・キャリヤ。
グラファイトでできている請求項１ないし４のいずれか１に記載のウェハ・キャリヤ。