JP2762022B2 - Ｃｖｄ装置に使用する回転機構、およびこの機構を利用して被処理体の温度を制御する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は枚葉式ＣＶＤ装置に関
し、特にガスベアリングを有するサセプタ回転機構に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】枚葉式ＣＶＤ炉では、サセプタ上に置か
れたシリコンウエーハは、これらを取り囲むようにリア
クタ外部に配置されたランプ源からの熱線輻射によりリ
アクタを通過して加熱される。炉内はこのように加熱さ
れプロセス温度に保たれ、水素などのキャリアガスによ
り混合されたシリコン材料ガスがウエーハ上に流され、
化学反応によりウエーハ表面にシリコン層が堆積する。
また、膜の抵抗率を制御するためにはドーパントガスが
同時に添加される。

【０００３】図１及び図２は従来技術のＣＶＤ炉の略図
を示したものである。枚葉式ＣＶＤ炉において、ウエー
ハの膜厚均一性、抵抗率均一性の向上のためにサセプタ
回転機構が採用されている（参照：米国特許第4,821,67
4号）。

【０００４】図１に示された従来技術のＣＶＤ炉は、反
応ガスをウエーハ面に平行に流すタイプのもので水平型
炉と呼ばれ、一方図２に示された従来技術のＣＶＤ炉
は、反応ガスを垂直に流すタイプのもので垂直型炉と呼
ばれている。

【０００５】リアクタ内部のガス流速分布を調整するこ
とにより膜厚分布を調整できるが、水平型炉ではガスイ
ンジェクタ６のスリット調整機構が膜厚分布調整のため
利用され、垂直型炉では多孔板１２のシャワーヘッドが
利用されている。従来のいずれのＣＶＤ炉においても単
結晶成長を行うために、加熱用のランプとして温度制御
性の良い上下配置による両面加熱１、１０がそれぞれ採
用されている。さらに、各々の炉においてサセプタ回転
機構として磁性流体やマグネットカップリングが用いら
れ、リアクタ９、１１の外部に設けられたモータ８、１
８の動力が、外界の環境と隔離するための磁性流体回転
シール機構７、１７を介してリアクタ９、１１内部の石
英シャフト８′、１６に回転トルクとして伝達され、石
英シャフト８′、１６に接合したサセプタホルダ５、１
４及びサセプタ４、１５を回転させる構造を取ってい
る。

【０００６】また従来のサセプタ温度検出方法としてパ
イロメータ方式や熱電対方式が採用されている（図示せ
ず）。前者において、パイロメータは測定面の温度スペ
クトルを観測するもので、加熱源からの熱雑音を除去し
ウエーハ温度による熱線のみを捉えるために、加熱源の
スペクトルとパイロメータの受光スペクトル領域が重複
しないよう光源とセンサーの種類を適当に組み合わせて
制御系を構成する方法がとられている。一方後者におい
て、熱容量の低い石英シースによって保護された熱電対
を使用してサセプタ中心の温度及びガードリング内部の
数箇所の温度を検出する方法がとられている（参照：米
国特許第4,836,138号; 第4,975,561号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のサセプタ回転機
構には、以下に示すような様々な問題点がある。

【０００８】第１に、従来のサセプタの位置決めに関す
る問題がある。図１及び図２に示すように、従来の回転
機構では、サセプタは石英製のサセプタホルダ上に置か
れ、サセプタホルダは石英シャフトに連結され、さらに
磁性流体回転シールを介してリアクタ外部の回転機構へ
連結されている。石英部品から構成された回転トルク伝
達系には遊びがあり、材質的にタイトな接続が困難であ
る。このため位置の経時変化が避けられず定期的な点検
調整が要求される。またサセプタは交換の都度、レベル
調整、回転中心位置決めを行わなければならない。また
サセプタ交換により軸心がずれるため、毎回ウエーハハ
ンドラのティーチングと搬送テストを実施しなければな
らない。サセプタの位置調整によっては成膜速度あるい
は堆積効率に影響がでるため、複数のＣＶＤ装置間を接
続して構成されたクラスターシステムにおいては、各リ
アクタ間で膜の均一性が要求されるために、さらに調整
時間が要求される。

【０００９】第２に、従来のサセプタメッシュ加工に関
する問題がある。従来技術において、ベルヌーイ式のチ
ャックを使用して確実にウエーハをピックアップするた
めには、ウエーハとサセプタ間にわずかにガス層が介在
していなければならない。このためサセプタ表面にはガ
スの侵入のためのメッシュと呼ばれる溝加工が必須であ
る。またウエーハをサセプタ上に落下させる際に、ウエ
ーハの横滑りに起因する弊害を抑制する意味でもメッシ
ュが必要になる。

【００１０】しかし、サセプタメッシュ加工に伴う弊害
がある。高温エピ成長では、サセプタからウエーハへの
熱移動による温度分布がミクロ的にもマクロ的にも均一
でなければウエーハにスリップ転移が発生し、抵抗率分
布が低下する。またポリシリコン成長では、膜厚分布と
抵抗率分布の均一性が低下する。以上によりメッシュは
微細で精密な加工が要求され、実際のメッシュ形状の決
定は経験に頼らざるをえないのが現状である。

【００１１】また一般に、サセプタの純度向上や脱ガス
防止を目的として、サセプタ製造の最終工程でサセプタ
上に膜厚数１０ミクロン程度のＳｉＣがコーティングさ
れる。このとき、メッシュ断面のエッジ部分でＳｉＣが
異常成長して、小さな突起が形成されることがある。こ
の突起を有するままサセプタで成膜を行えば、局部的に
温度が不均一になり抵抗率分布の均一性が低下する。

【００１２】たとえサセプタメッシュが完全であって
も、デポジッションまたはエッチングによってメッシュ
パターンがウエーハ表面に転写されてしまう場合には問
題で有り得る。

【００１３】第３に、機構が複雑かつ大型化する問題が
ある。上述のようにサセプタ回転機構とこれに関連する
種々の機構をリアクタの直下に設置しなけらばならず、
それも各機構が密に配置されている。そのため、リアク
タへのアクセスや、各機構の部品の交換に要する時間が
長くならざるを得なかった。

【００１４】第４に、シールの信頼性の問題がある。炉
内の環境は磁性流体シール、Ｏリングにより外界と隔離
されている。これらシールは、リアクタ下部の機構内部
の狭い空間にあり、比較的輻射熱源に近接しているため
シールの寿命は、特に高温で長時間連続処理をするとき
は著しく短くなった。シール破損が生じると炉内が汚染
され、事後処理に多大な時間を要することになる。

【００１５】第５に、プロセス制御変数としてのサセプ
タ回転数の設定範囲に制約があった。サセプタの回転数
を上げると、デポジションの成長速度が速く、低パーテ
ィクルが達成できるが、従来の回転機構では、サセプタ
を駆動する駆動軸の遊び、磁性流体シールの使用、サセ
プタがウェーハ保持手段をもたないこと等から、機械的
に安定かつ安全に運転する上で、サセプタの回転数の上
限は１００ｒｐｍ以下という低速回転数に限定されてい
た。

【００１６】第６に、従来の温度検出方法についての問
題がある。従来技術のパイロメータ方式の場合は、デポ
ジション中の膜厚変化等によるウエーハの放射率の変動
に対し個別にパイロメータを補正する必要が生じる。ま
たシリコンウエーハが６００℃以下のときパイロメータ
の感度が低下する。熱電対方式の場合は、間接的温度測
定であり、ウエーハのサセプタへの接触状態が悪いこと
やウエーハと測定ポイントとの位置ずれのため、検出す
る温度精度が低下する。また石英シース型熱電対は消耗
品であるため定期的に交換しなければならず、そのため
に時間及びコストの膨大な浪費につながる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のＣＶＤ装置内のリアクタに組み入れられる
回転機構は、平坦な上下表面を有する回転体であって、
上表面に被処理体が載置されるところの回転体と、リア
クタに設置されるベース体であって、ガスを集合させて
外部に排気させるための少なくとも１つの排気ポート手
段を有するところのベース体と、回転体が上方に位置す
るベース体の表面に設けられた、ガスをガス源から内部
に導入するための導入ポート手段と、回転体を浮上さ
せ、鉛直な回転軸線を中心に回転させるために、ガスを
回転体に噴出させるための、ポート手段に設けられるア
パーチャ手段とから成る。

【００１８】ここで、回転体が円板状であって、回転体
の周囲付近から下方に向かって突き出た縁により段差が
形成され、ベース体が回転体の段差内側に収納される円
筒部を有し、回転体を取り囲むガードリングが設けられ
ることが望ましい。

【００１９】このとき、ガスを上方に噴出する第１のポ
ートがベース体の円筒部の上面に設けられ、ガスを半径
方向に噴出する第２のポートがベース体の円筒部の周囲
面に設けれら、円筒部の接線方向で、時計回りにガスを
噴出するポートおよび反時計回りにガスを噴出するポー
トから成る第３のポートがベース体の円筒部の周囲面に
設けられる。

【００２０】熱線により加熱される被処理体の温度を測
定するためには、回転体は熱線に対し透明な材料を選択
する必要がある。

【００２１】さらに、回転体上に被処理体を載置し、回
転中でも正確かつ確実に保持するためには、回転体の周
囲付近から上方に向かって突き出た縁により段差を形成
し、被処理体と回転体の上面との間に形成される間隙を
排気し、真空チャックを形成する。具体的には、排気の
ために回転体の上面からベース体に向かって貫通する貫
通孔を形成する。

【００２２】また、導入ポート手段を流れるガスの流量
および圧力を制御するために、回転体の位置、回転方向
および回転数を検出する手段を設ける。

【００２３】被処理体を搬送室とリアクタとの間で水平
移動させるために、ハンドラーを設けることができる。

【００２４】さらにまた、排気ポートの下方に、温度を
モニターするパイロメータを設けることができる。

【００２５】本発明の回転機構のベース体に、さらに回
転体の裏面の少なくとも２箇所の所定のゾーンに面する
領域から下方に貫通する貫通孔を設け、その下方に設置
される温度をモニターするパイロメータを設けたＣＶＤ
装置において、回転体上に載置される被処理体の温度を
制御する本発明の方法は、ヒータにより回転体の所定の
ゾーンを通して被処理体を独立に加熱する工程と、パイ
ロメータにより、所定のゾーンの温度をモニターする工
程と、各ゾーンのモニター温度に基づいてカスケード制
御する工程と、から成る。

【００２６】

【実施例】図３は、ＣＶＤ装置に組み入れられる、本発
明によるサセプタ回転機構の実施例の略示図である。図
３Ａは図３ＢをＡ−Ａ′線に沿った回転機構の断面図で
あり、図３Ｂはサセプタベースの平面図である。

【００２７】図３Ａに示すように、サセプタ２０は円形
をなし、サセプタ外円周部２３の表面は、ウエーハを支
持するための及びウエーハを載置した際ウエーハとサセ
プタ間に間隙を形成するための外周に沿った段差形状２
４を有する。

【００２８】さらに、サセプタ外円周部２３の裏面はサ
セプタベース６１に対し外周に沿って突き出した段差形
状２５をなす。このような段差をサセプタ２０の周囲に
沿って形成することにより、サセプタの外円周部が厚く
なり熱変形が防止され、またサセプタの回転に際し慣性
能率が高くなり、さらにガスベアリングの横剛性が確保
される。

【００２９】サセプタの中心にはひとつの貫通孔２１が
設けられている。該貫通孔は浅い円筒または角の丸い曲
面ザグリ形状を成すところの段差部２４に通じている。

【００３０】図３Ｂに示すように、サセプタベース２９
は円形をなし、前記サセプタ外円周部が収まるように外
周に沿った段差形状３１をなす。サセプタベース２９に
は、以下で説明されるように、その作用によって４系列
に分類されるいくつかのガス導入ポートが設けられてい
る。各系列のポートは少なくとも４つのガス導入ポート
から成り、中心に関し対称でそれぞれ等間隔に配置され
る。

【００３１】第１ポート系列はポート３４、３４′、３
６及び３６′から成りサセプタ外円周部から内側でサセ
プタ裏面に対し垂直方向にガスを噴出するよう形成され
る。

【００３２】第２ポート系列はポート３３、３３′、３
７及び３７′から成りサセプタベースの段差３１の側面
に形成され、前記サセプタの段差２５の側面に対し垂直
方向にガスを噴出するよう形成される。

【００３３】第３ポート系列は３５、３８、３９及び３
２から成り前記サセプタ外周部２３の底面に対し水平ま
たは斜め上方に時計回りにガスを噴出するよう形成され
る。

【００３４】第４ポート系列は３５′、３８′、３９′
及び３２′から成り前記サセプタ外周部２３の底面に対
し水平または斜め上方に反時計回りにガスを噴出するよ
う形成される。各系列のポート数は好適には３つでもよ
く、そのときは中心に関し正三角形の頂点に各ポートを
配置する。

【００３５】サセプタベースの中心には、口径の比較的
大きな浅い円筒形の減圧キャビティ２７及び比較的口径
の小さい円筒形の貫通する減圧排気ポート２８が直列に
設けられている。各ガス導入ポートの先には、系列ごと
にガス噴出の方向及び最大流量を決定ようにアパーチャ
３０が加工されている。

【００３６】各ポート系列の対応するポートと同じ機能
をもつので、説明を単純化するために図３Ａに示された
ポートにそってその動作を説明する。すなわち、サセプ
タベース２９に設けられたガス導入ポートの系列はサセ
プタ２０を浮上、安定させるためのポート３４及び３６
並びにポート３３及び３７とサセプタ２０を回転及び停
止させるためのポート３２′またはポート３８に分かれ
る。各ガス導入ポートから導入されたガスはサセプタベ
ース２９内を通過しアパーチャ３０からサセプタ２０に
向かって噴出される。このアパーチャ３０の穴径及び噴
出角度は、サセプタの大きさ、重量、形状、回転速度等
により決定される。

【００３７】噴出ガスはサセプタベース２９の中心に設
けられた減圧キャビティ２７に集められ、減圧排気ポー
ト２８より排気される。ガス導入ポート３４及び３６は
サセプタ２０を浮上させるためのポートで、サセプタに
対し垂直方向にガスを噴出する。サセプタはサセプタベ
ースから離れ過ぎるとガスの噴出力が弱まりサセプタベ
ースへと接近し、逆に接近し過ぎるとキャビティ２７に
流れ込むポート３４及び３６からのガスの流体抵抗によ
り反発力を受け、したがって垂直方向に関し所定の高さ
の所で安定する。

【００３８】ガス導入ポート３３及び３７はサセプタの
水平方向に気体スプリングを形成し回転を安定させるた
めのポートでサセプタに対し半径方向外側にガスを噴出
する。かくしてポート３３、３４、３６及び３７はサセ
プタに垂直方向及び水平方向にいうならばガスベアリン
グを形成する。このガスベアリングのガスは前記減圧排
気ポート２８によりガスパージされるため、反応中のウ
エーハ表面上の反応ガス層を撹乱したりプロセス条件を
損なうことなく炉内を常時クリーンで安定した環境に維
持できる。またサセプタベース表面のガスが通過する面
２６にはエッチングパターンを刻み込んでガスベアリン
グの安定性をより向上させても良い。

【００３９】ガス導入ポート３２′及び３８はサセプタ
に対し方位角方向にそれぞれ逆向きにガスを噴出し、サ
セプタの回転速度、回転方向、起動、制動、及びオリフ
ラ位置合わせの機能を有する。サセプタの起動／回転の
ためにはポート３２′を開放しポート３８を閉止する。
逆に停止の際は、ポート３２′を閉止しポート３８を開
放して減速させ回転が充分減速した段階でオリフラ位置
合わせのためにポート３２′及び３８を独立に制御して
停止させる。ウエーハ搬送系の都合によってはポート３
３、３４、３６及び３７を停止させ、サセプタをソフト
ランディングさせることもできる。

【００４０】サセプタの中心に開けられた孔２１は減圧
ポート２８によって生成された負圧をウエーハ裏面にま
で作用させる働きを有する。そのため、ウエーハ２２は
サセプタ２０に引きつけられサセプタ上面は真空チャッ
クとなる。ウエーハ２２はサセプタが浮上回転しても位
置固定される。

【００４１】図３Ａの実施例において、サセプタ２０の
周囲部から上方に向かって形成される段差は、上段ザグ
リ２４′と下段ザグリ２４に分かれる。上段ザグリ２
４′はウエーハの位置決めの際のストッパとして設けら
れ、浅い円筒ザグリ形状を成す。下段ザグリ２４は貫通
孔２１と通じ、ウエーハとサセプタとの間隙に負圧空間
を形成するための円形で浅く断面が平面または曲面のザ
グリ形状を成す。他の実施例において、該下段ザグリ２
４の形状は、円形以外に放射状、スパイラル状または格
子状などでもよい。なお図３の各ポート系列は便宜的に
１系列につき１機能としてきたが、好適実施例において
は、各ポート系列に複数の機能を与えて系列数を減少さ
せてもよい。例えば、ポート３３とポート３４を一つに
し、サセプタに対しガスを斜め上方に噴出させるようア
パーチャの形状、大きさ、向きを決定する。

【００４２】図４は本発明によるサセプタ回転機構を水
平型炉のＣＶＤ装置に適用した好適実施例の断面の略示
図である。ＣＶＤ装置を構成する空冷エンクロージャ５
０内を水平に横切るようにリアクタ５２が配置され、そ
のリアクタの下方に反応ガスの流れに対し平行または直
角方向に縦長ランプ列５１が配置される。熱源としてハ
ロゲンランプ等の抵抗加熱体からの赤外線や、キセノン
アークランプ等のガス放射光を使用して、高速加熱す
る。それぞれのランプは反射板５８により下反面を覆う
ように囲まれる。ランプ列及びランプ列によって加熱さ
れる部分は空冷エンクロージャ５０に覆われている。空
冷エンクロージャ５０の内部に循環する冷却空気によっ
てリアクタ５２全体が空冷され、さらに接続シール部分
や反射板５８は水冷される。

【００４３】他の実施例において、縦長ランプ列はリア
クタの上方及び下方に反応ガスの流れに対し平行及び直
角方向に、またはスポットランプ列を放射状もしくはマ
トリックス状に配置され、上方のランプとして紫外線ラ
ンプを使用してもよい。

【００４４】リアクタ５２は内部に長四辺形または円形
領域を中央に有する長四辺形を成す。リアクタの左右に
はそれぞれガスインジェクタ及びスクラバが配置され、
リアクタ内部にチャンバを形成する。その中央の領域に
サセプタ回転機構が設置されている。リアクタ底部には
ガスの上流付近で段差が設けられ、ガス流がサセプタ回
転機構上に設置されるウエーハ５５に対し水平になるよ
う形成される。ウエーハ５５が載置され、回転可能なサ
セプタ６０の外周にはサセプタ側面からの熱放射逸脱を
抑制するようサセプタリング５６がリアクタ底部に環状
に配置される。サセプタリング５６はサセプタ側面から
の熱流出に対する熱ダンパとして働き、ピンによってリ
アクタ底部に３点支持されることによりリアクタと熱的
に分離される。サセプタ６０を回転可能に支持するサセ
プタベース５９は石英またはＣａＦ等の熱線透明体から
成り、好適には図示のようにリアクタ底部と一体である
がリアクタ底部上にサセプタベースを配置しても良い。
そのサセプタベース５９の中心から空冷エンクロージャ
５０の外部に向かって細い管状部分６１が延設される。

【００４５】このリアクタ５２は空冷されることで、チ
ャンバ内壁のウォールデポは減少し、よりクリーンな環
境を保つことができる。

【００４６】リアクタ５２下部の管状部分６１にはサセ
プタの回転に関する機構（図１及び図２参照）がなく、
管状部分６１はフランジブロック６５にシール接続され
ることで外部環境と遮断される。ここで、管状部分６１
内にサセプタを支持し、その回転や上下動作を補助する
石英シャフトを設置しても良い。

【００４７】フランジブロック６５にはサセプタガス真
空排気のための配管６８とサセプタ制御に必要な数のガ
スライン６４が接続される。配管６８はフランジブロッ
ク６５を介して管状部分６１内の中空部分に接続されサ
セプタ裏面と圧力的に連結される。複数のガスライン６
４はフランジブロック６５を介してそれぞれ独立に管状
部分６１に沿ってサセプタベース内部を通るガス通路５
７に接続される。該ガス通路５７はサセプタベース内を
水平に通過した後、各ガス導入ポート（図３を参照）に
接続される。これらの配管ラインは、各々独立に適当な
位置に圧力センサ（図示せず）及び自動制御バルブ６３
及び６９を有する。

【００４８】サセプタ６０の外円周下部には溝または孔
（図示せず）が同心円上に複数個設けられている。リア
クタ外部には、サセプタ６０の外円周部の真上と真下方
向に、それぞれ透過型ビームセンサ５３及び受光機６２
がエンクロージャ５０の上下にそれぞれ設置されてい
る。サセプタ６０が回転を始めると、前記透過型ビーム
センサ５３から回転制御ビーム５４が発せられる。該回
転制御ビーム５４はサセプタ外円周下部の溝または孔を
通過して、受光機６２により検出される。この受光機６
２によってモニターされた信号が制御部（図示せず）に
送られ、回転速度及び回転方向が計算される。

【００４９】停止位置の決定のためには絶対位置信号を
与えるよう前記サセプタ外円周下部に新たに一個の溝ま
たは孔を設け、他のビームセンサにより検出させる。

【００５０】溝または孔の間隔は回転位置決めに必要な
精度で決定される。ビームセンサとしては、反射型ビー
ムセンサを使用しても良く、そのときは受光機６２は不
要になる。

【００５１】サセプタの温度検出には前記フランジブロ
ック６５とＣａＦ窓６６を介して直列に接続されたパイ
ロメータ６７が使用される。図において、管状部分６１
内のガス排気通路を通じてサセプタ６０の裏面の中心温
度をその放射光スペクトルを測定して検出する方法がと
られる。サセプタとサセプタベースの間はキャリヤガス
によりガスパージされるため堆積物等が付着することが
なく、測定箇所の放射率や反射率の変動は無視できる。
したがって、非常に精度の高い温度測定が可能になる。
さらにまた、サセプタとサセプタベースとの間がガスパ
ージされることから、先端をサセプタの近くに配置し、
後端をパイロメータに連結する光ファイバーも利用でき
る。光ファイバーの利用は、熱的、電気的雑音を極力押
さえることができることから、より正確な温度の検出が
行える。

【００５２】ここで、サセプタ温度の測定点を複数に増
やすことも可能であり（図５参照）ウエーハ面内の温度
分布をより精密に制御するために、回転サセプタの中心
部を含む裏面温度を複数点検出することが望ましい。

【００５３】この例では、リアクタの窓を設けて検出し
たが、従来行われているように窓を設けずに、パイロメ
ータを近接配置することで温度の検出を行うことも可能
である。

【００５４】サセプタは熱伝導性の良い不透明材料から
成ること及び本発明の真空チャックによってサセプタの
温度分布は非常に高い精度でウエーハ面内温度分布と一
致する。したがって、測定点を複数に増やすことによ
り、高精度のウエーハ面内温度分布を測定することがで
きる。上記例は、パイロメータを使用して温度検出を行
ってきたが、熱電対をサセプタリングの近傍および／ま
たは管状部分内に配置して温度検出を行うこともでき
る。

【００５５】好適実施例において、各測定ゾーンを熱的
に分離し、各測定点のモニター温度をもとにカスケード
制御して各ゾーンを分離加熱することにより、非常に均
一なウエーハ面内温度分布が得られる。

【００５６】パイロメータ６７で測定したスペクトルは
温度信号として制御部に送られる。制御部はシステムコ
ンピュータから成り、受信した回転信号及び温度信号を
解析して前記自動制御バルブ及びランプ列等のプロセス
に関する機構の制御をすべて行う。サセプタ制御ガスは
ガス通路５７を通ってサセプタベース５９のアパーチャ
より噴出される。

【００５７】この好適実施例において、ウエーハ温度の
制御精度を向上させるため、該ガスはランプ列によりプ
リヒートされるようランプ列の近くで噴出される。図４
は本発明であるサセプタ回転機構を水平型炉に適用した
ものであるが、垂直型炉への適用も可能である。

【００５８】ウエーハをＣＶＤ装置にロードまたはアン
ロードするために、従来からベルヌーイピックアップ方
式が利用されているが、このベルヌーイピックアップ方
式に使用するウエーハハンドラはｒ、θ及びｚ方向の動
作軸を有する。しかし、本発明の回転機構が組み入れた
ＣＶＤ装置にこのベルヌーイピックアップ方式を適用す
ることで、ｚ方向の動作軸が不要となる。その理由は、
ウエーハハンドラがｚ方向の位置に関し固定しても、ｒ
及びθ方向に関して移動して、サセプタ上に位置したと
き、サセプタへの供給ガスを制御することで、サセプタ
をハンドラのピックアップ動作によりウエーハを有効に
吸引する距離まで上昇させることができるからである。

【００５９】

【効果】この発明の最大の利点は、サセプタがリアクタ
と非接触であるため上述した従来の回転機構の構造上の
問題はすべて避けられたということである。しかも回転
数を１０００〜１００００ｒｐｍ程度にまで高めること
ができ、膜厚均一性及び抵抗率均一性の向上はもとよ
り、ガス境界層の制御による堆積速度向上や気相パーチ
クル抑制効果が得られる。

【００６０】本発明の第２の利点は、デポジション時以
外でもガスを流出し続けることによりガスベアリング内
部が完全にガスパージされ、炉内は常時クリーンな環境
に維持されることである。また、回転シールが不要にな
るため、従来のようなシール破壊による炉内汚染の心配
がなくなり安全性が向上する。さらに、機構の簡素化に
伴い必要な駆動系部品が減少したことによって、Ｏ−リ
ングシールなどの接続シール部分を無理なく熱源から遠
ざけられる。したがってＯ−リングシールの寿命は長く
なり、冷却機構を付加しなくとも長時間のデポジション
を安全に実施できるようになった。

【００６１】本発明の第３の利点は、ガスベアリング固
有の高い位置決め精度により、サセプタがサセプタベー
スに載せるだけで正確に位置決めされることである。位
置の経時変化がなくなるため定期調整、サセプタ交換に
伴うハンドラティーチング及び搬送テスト等の人件費と
時間を大幅に節減できる。

【００６２】本発明の第４の利点は、サセプタからウエ
ーハへの熱移動による温度分布は均一となりサセプタメ
ッシュが不要になることである。メッシュに起因する問
題がすべて解消されるため歩留まりが向上し、コストも
低減される。

【００６３】本発明の第５の利点は、ウエーハの加熱源
として上方ランプを省略し、下方ランプのみを用いるこ
とができることである。ウエーハを加熱するための上下
ランプ源に大きな強度差がある場合やウェーハを高温の
サセプタにローディングする瞬間に、ウエーハの厚さ方
向に温度差ΔＴ_Zが発生し、その結果ウエーハに反りが
生じる。本発明によれば、ウエーハは真空チャックによ
り真空吸着されるため、たとえ上下ランプに強度差があ
っても、高温プロセス中での該ウエーハの反りは矯正さ
れる。ウエーハの半径方向の温度勾配が小さくなりウエ
ーハ面内の温度分布が一様になるので、ウエーハはスリ
ップ欠陥に至らずにすむ。したがって、加熱源としては
下方ランプだけで十分であり、その結果リアクタの冷却
負荷は半減され、炉内のエッチングの時間及び費用が低
減できる。

【００６４】本発明の第６の利点は、従来のパイロメー
タ方式による放射率変動のための補正が不要になった点
である。ウエーハは本発明により位置ずれすることなく
サセプタに密着しており、熱伝導にムラが出ることもな
く、しかもサセプタとサセプタベースの間はキャリヤガ
スでパージされるため放射率変動の原因になる堆積物が
付着することもない。したがって極めて高い精度の温度
検出が可能になり、非常に均一なウエーハ面内温度分布
が得られる。

【００６５】発明は特定の実施例に関して説明されてき
たが、当業者は請求の範囲に記載された発明の思想及び
態様から離れることなく様々な応用及び変形が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のサセプタ回転技術を水平型炉へ適用した
実施例の略図である。

【図２】従来のサセプタ回転技術を垂直型炉へ適用した
実施例の略図である。

【図３】本発明によるサセプタ回転機構の断面及び平面
の略図である。

【図４】本発明によるサセプタ回転機構を水平型炉に適
用した実施例の略図である。

【図５】複数の測定点を有するサセプタ温度検出態様の
略図である。

【符号の説明】

２０ サセプタ ２２ ウエーハ ３２′ ガス導入ポート ３３ ガス導入ポート ３４ ガス導入ポート ２８ 減圧排気ポート ２７ 減圧キャビティ ２１ 孔 ２９ サセプタベース ３０ アパーチャ

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＶＤ装置内のリアクタに組み入れられ
   る回転機構であって、 平坦な上下表面を有する回転体であって、上表面に被処
   理体が載置されるところの回転体と、 前記リアクタに設置されるベース体であって、ガスを集
   合させて外部に排気させるための少なくとも１つの排気
   ポート手段を有するところのベース体と、前記回転体が
   上方に位置する前記ベース体の表面に設けられた、ガス
   をガス源から内部に導入するための導入ポート手段と、 前記回転体を浮上させ、鉛直な回転軸線を中心に回転さ
   せるために、ガスを前記回転体に噴出させるための、前
   記ポート手段に設けられるアパーチャ手段と、から成る
   回転機構。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の回転機構であって、 前記回転体が円板状であって、回転体の周囲付近から下
   方に向かって突き出た縁により段差が形成され、 前記ベース体が前記回転体の前記段差内側に収納される
   円筒部を有し、 前記回転体を取り囲むガードリングが設けられる、 ところの回転機構。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の回転機構であって、 前記ポート手段が、前記ベース体の円筒部の上面および
   周囲面に設けられる、ところの回転機構。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の回転機構であって、 前記ポート手段が、前記ベース体の円筒部の上面に設け
   られ、前記回転体を浮上させるためにガスを噴出する第
   １のポートと、前記ベース体の円筒部の周囲面に設けれ
   ら、ガスを半径方向に噴出する第２のポートと、前記ベ
   ース体の円筒部の周囲面に設けられ、その円筒部の接線
   方向で、時計回りにガスを噴出するポートおよび反時計
   回りにガスを噴出するポートから成る第３のポートとを
   有する、ところの回転機構。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の回転機構であって、 前記ベース体が前記リアクタと一体である、ところの回
   転機構。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の回転機構であって、 回転体が熱線に対し透明である材料からなる、ところの
   回転機構。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の回転機構であって、 前記回転体が円板状であって、回転体の周囲付近から上
   方に向かって突き出た縁により段差が形成され、その上
   に被処理体が載置されることで、被処理体と回転体の上
   面との間に間隙が形成され、 前記間隙内を排気するために、前記回転体の上面から前
   記ベース体に向かって貫通する貫通孔が形成される、 ところの回転機構。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の回転機構であって、回
   転体の周囲付近から上方に向かって突き出た縁により形
   成された段差が、 ウエーハの位置決めストッパのための上段ザグリと、 ウエーハと前記回転体の間隙に負圧を生成するための下
   段ザグリと、 から成るところの回転機構。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の回転機構であって、 前記排気ポート手段の先端に減圧キャビティーが直列に
   設けられている、ところの回転機構。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の回転機構であって、 さらに、前記回転体の位置、回転方向および回転数を検
    出する手段を有し、 検出手段の信号に応じて、前記導入ポート手段を流れる
    ガスの量および圧力が制御される、 ところの回転機構。
11. 【請求項１１】 請求項６に記載の回転機構であって、 リアクタの上方または下方の少なくともいずれか一方に
    ヒータを有する、ところの回転機構。
12. 【請求項１２】 請求項１に記載の回転機構であって、 さらに、前記被処理体を保持し、搬送室と前記回転体上
    の所定の位置との間を水平移動させるハンドラを有し、 前記回転体が、前記導入ポート手段からのガスの噴出に
    より、前記所定の位置と前記回転体上との間を移動す
    る、 ところの回転機構。
13. 【請求項１３】 請求項６に記載の回転機構であって、 さらに、前記排気ポートの下方に、温度をモニターする
    パイロメータを有する、ところの回転機構。
14. 【請求項１４】 請求項６に記載の回転機構であって、 さらに、前記ベース体に、前記回転体に面するベース体
    の上面から下方に貫通する少なくとも１つの貫通孔を設
    け、該貫通孔の下方に他のパイロメータを有する、とこ
    ろの回転機構。
15. 【請求項１５】 平坦な上下表面を有する回転体であっ
    て、上表面に被処理体が載置されるところの回転体と、 前記リアクタに設置されるベース体であって、ガスを集
    合させた外部に排気させるための少なくとも１つの排気
    ポート手段、および前記回転体の裏面の少なくとも２箇
    所の所定のゾーンに面する領域から下方に貫通する貫通
    孔を有するところのベース体と、前記回転体が上方に位
    置する前記ベース体の表面に設けられた、ガスをガス源
    から内部に導入するための導入ポート手段と、 前記回転体を浮上させ、鉛直な回転軸線を中心に回転さ
    せるために、ガスを前記回転体に噴出させるための、前
    記ポート手段に設けられるアパーチャ手段と、前記貫通
    孔の下方に設置される温度をモニターするパイロメータ
    と、 から成る回転機構がリアクタ内に組み込まれ、リアクタ
    の上方または下方の少なくともいずれか一方にヒータを
    有するＣＶＤ装置において、前記回転体上に載置される
    被処理体の温度を制御する方法であって、 前記ヒータにより前記回転体の前記所定のゾーンを通し
    て被処理体を独立に加熱する工程と、 前記パイロメータにより、前記所定のゾーンの温度をモ
    ニターする工程と、 各ゾーンのモニター温度に基づいてカスケード制御する
    工程と、 から成る方法。