JP5358427B2 - プロセスチャンバ内の基板表面温度制御装置及び方法 - Google Patents

プロセスチャンバ内の基板表面温度制御装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、ＣＶＤ反応炉のプロセスチャンバ内におけるガス流により形成された動的なガスクッション上の基板ホルダキャリアにより担持された基板ホルダの上に載置されている基板の表面温度を制御する方法に関し、少なくとも部分的にガスクッションを介した熱伝導により基板に熱が供給されるものである。
本発明はまた、上記方法を行う装置に関し、プロセスチャンバと、その中に設置された基板ホルダキャリアと、１又は複数の基板ホルダと、基板ホルダキャリアを加熱するヒーターと、基板ホルダ上に載置されている基板の表面温度を計測するための光学的温度計測装置とを備え、そして、基板ホルダキャリアと基板ホルダとの間の動的なガスクッションを生成するガス流を供給するためのガス供給ラインを備えている。
汎用型の装置及び汎用型の方法は、特許文献１に開示されている。特許文献１は、III-V族半導体基板上にIII-V族半導体層を堆積させるＣＶＤ反応炉を開示している。この基板は、円筒ディスクの形態である基板ホルダ上に載置されている。これらの基板ホルダは、基板ホルダキャリア上に、衛星のような配置で載置されている。基板ホルダキャリアは、ベアリング凹部を有し、この中に基板ホルダを受容する。ベアリング凹部の底部からはガス流が放出され、このガス流は、基板ホルダをガスクッション上に浮遊した状態に保持する。基板ホルダは、底部のノズルから放出されるガス流の方向に従って回転するようにセットされている。このようなＣＶＤ反応炉の場合、基板ホルダのみが、基板ホルダキャリアに対して回転可能なのではない。基板ホルダキャリア自体もそれ自身の軸の周りで回転可能となっている。
独国特許公開DE 100 56 029 A1公報 独国特許公開DE 101 33 914 A1公報 独国特許公開DE 696 29 980 T2公報 独国特許公開DE 691 17 824 T2公報 米国特許5,683,759号明細書 国際公開WO 2005/121417 A1公報
基板ホルダキャリア、及び同様に基板ホルダは、グラファイト製としてもよい。原理的には、基板ホルダ上に載置されている基板の表面温度を、基板の表面全体に亘って一定に維持する必要がある。表面温度は、パイロメーターを用いて計測される。このために、基板ホルダキャリアに対向して設けられているプロセスチャンバ天井部は、開口を有する。パイロメーターは、制御装置へ接続されている。この制御装置は、先ず、基板の平均表面温度を決定する。これは、特定の設定ポイント範囲内にあることを目的としている。基板の表面温度を生成する熱は、基板ホルダキャリアを介して下方側から供給される。このために、基板キャリアホルダは下方側から加熱されている。この熱は、熱放射により、また、動的なガスクッションを形成している間隙を介した熱伝導により、基板ホルダへ伝導する。この熱は、基板ホルダの下面から基板ホルダの上面へと伝導し、その上に基板が載置されている。基板がその表面全体に亘って接触しているのは、理想的な場合のみである。実際には、基板の周縁部または中心部により、基板ホルダ上に載置されているのみであることがしばしばある。これは、熱的にまたは構造的に生じた基板の反りによる結果である。
ガスクッションを形成するガス流の流速の変動により、ガスクッションの高さは影響を受ける。この高さ設定とともに、このガス間隙における熱伝導率も影響を受ける。ガス流を変化させることにより、結果的に基板への熱伝導が影響を受ける可能性がある。特許文献１により原理的に知られたこの方法を用いる場合、基板の平均表面温度が、かなり敏感に影響を受けるおそれがある。この方法では、表面温度における水平方向の変動、いわば温度不均一性、そして特に水平方向の温度分布が、限界程度まで影響を受けてしまう。
特許文献２は、基板上に多層を堆積させる装置を開示しており、複数の基板ホルダが基板ホルダキャリアの容器状の凹部内に載置されている。基板ホルダは、それぞれガスクッションにより保持されている。
材料を堆積するための温度を制御する方法は、特許文献３により公知である。基板は、冷却ブロックの上方に載置される。基板と冷却ブロックとの間には間隙があり、熱伝導率の異なるガスを流動させている。
特許文献４は、基板の背面側にアルゴンと水素の混合物を流動させる方法を開示している。
特許文献５は、基板上に多結晶ダイヤモンドを堆積させる方法を開示しており、基板ホルダが多様な深さをもつ環状溝を有する。
特許文献６は、回転可能な基板ホルダ上に基板が載置されているＣＶＤ装置を開示している。基板ホルダは、ガスクッション上に載置されている。
本発明の目的は、基板表面温度の、水平方向における平均値からの偏差を、より効果的に低減することである。
この目的は、本発明の特許請求の範囲に記載された発明により達成される。各請求項は、この目的を達成するための独立した解決手段を表しており、他の各請求項と組み合わせることが可能である。
第１に、ガスクッションを形成するガス流が、異なる熱伝導率をもつ２またはそれ以上のガスにより形成される。動的なガスクッションの熱伝導率は、このガス流の組成により変化する。熱伝導率はまた、流速を増すことによっても（付加的に）変化させることができる。ガス流が増大するとき、それにともなってガスクッションの大きさも増大し、基板ホルダの直径全体に亘って実質的に均一に表面温度が低下する。この手法においては、表面領域に亘っての、特に直径方向に亘っての温度分布の質的な変動は、ほんの僅かしか変化しない。驚くべきことに、ガスクッションを形成するガスの熱伝導率の変化が、このような温度分布に影響を及ぼす可能性があることが見出された。これは、ガスクッションの熱伝導率が大きくなると、基板ホルダの表面の中心部における温度が周縁部におけるより高くなることが見出されたからである。この結果、動的なガスクッションの熱伝導率の変化を用いて、基板ホルダ表面上の温度変化を細かく設定することが可能となる。本発明により、熱伝導率の精細な設定を可能とした結果、ガスクッションの厚さを変化させることなく、温度に影響を及ぼすことが可能となる。このことは特に、極めて異なる熱伝導性をもつ２つのガスは、極めて異なる粘性をもっているという点で有利である。基板ホルダは、このような熱伝導率を有するように設けられる、すなわち、２つのガスのうちの１つのみが用いられるときは基板ホルダの表面温度が水平方向に不均一性を有しており、その組成を変化させることによりそれを補償することができる、特に過剰に補償することができるような形状で、基板ホルダとベアリング凹部とが設けられる。
基板ホルダの熱伝導率は、径方向の不均一性を有することがある。しかしながら、基板ホルダは、その熱伝導率に関して回転対称である。互いに対向してガスクッションの境界を定める２つの表面領域は、一方は基板ホルダの下面であり、他方はベアリング凹部の底面であり、特に回転対称の構造である。これら２つの表面領域は、平面の形状から逸脱した形状を有する場合がある。ガスクッションは、径方向における異なる位置において異なる厚さを有する場合がある。例えば、キャリアガスとして、水素よりも熱伝導率の小さい窒素が用いられるとき、基板ホルダの表面温度は、周縁部よりも中心部が低くなる。一方、ガスクッションを生成するガスとして水素が用いられるとき、基板ホルダの表面温度は、周縁部よりも中心部が高くなる。２つのガスを適切に混合することにより、基板ホルダの径方向の各箇所における平均値からの温度偏差が最小となるように、基板ホルダの直径に亘る温度の変動を設定することが可能となる。理想的には、これは、基板ホルダの表面上に平坦な温度分布を設定することを実現する。この平坦な温度分布は、基板ホルダ上に載置される基板の表面温度にも適用される。
プロセス中にこの基板が反った場合、これに関連する、基板ホルダから基板への熱移動特性における局所的変化は、それに応じてガスの組成を変化させることにより補償することができる。例えば、基板の熱変形のために基板の中心部が基板ホルダから浮き上がった場合、ガス組成を変化させることにより中心部における熱移動を大きくすることができる。類推されるとおり、周縁部における熱移動を小さくして補償することも可能である。基板の反りのために周縁部が基板ホルダから浮き上がった場合も同様である。
このような効果は、熱伝導性の大きいガスのみを用いるときに、基板ホルダの中心領域が周縁領域よりも温度が高くなるか、あるいは、熱伝導性の小さいガスのみを用いるときに、基板ホルダの中心領域が周縁領域よりも温度が低くなる場合に、最適に補償することができる。軸方向の熱伝導特性が、局所的に異なる基板ホルダも用いることができる。例えば、軸方向の熱伝導特性が、基板ホルダの中心部と周縁部とで異なっていてもよい。このことは、熱放射によるエネルギー移動を担う熱放射特性にも当てはまる。熱放射特性もまた、異なる径方向位置において異なっていてもよい。熱放射特性は、実質的に表面特性である。従って、ベアリング凹部の底部の表面と、基板ホルダの下側の表面とが、局所的に異なる熱放射特性を有することができる。
しかしながら、好適な実施例では、基板ホルダは、径方向において異なる材料厚さを有する。例えば、基板ホルダは、周縁部よりも中心部が薄くてもよい。このために、基板ホルダの下面が曲面であってもよい。凹曲面及び凸曲面を設けてもよい。類推されるとおり、ベアリング凹部の底部もまた、凹または凸の曲面とされてもよい。しかしながら、基板ホルダが、その下面に階段状の凹部を有してもよい。
装置は、特許文献１に開示されたものに実質的に対応する方法を行うための装置である。さらに、本発明による方法は、ガスクッションの高さを変化させるためのガス流の変化により行うこともできる。従って、特許文献１の開示内容は、全て本願に含まれるものとする。
本方法を行うための装置は、基板ホルダキャリアの下に配置されたヒーターを有する。これは抵抗ヒーターでもよい。これは、基板ホルダキャリアを加熱する。基板ホルダは、熱伝導及び熱放射により加熱される。基板ホルダ上に載置される基板の表面温度は、連続的に計測される。基板ホルダは回転しているので、平均温度が計測される。しかしながら、温度の径方向依存性を計測することができる。基板ホルダキャリアがその軸周りに回転している場合、原則的に、温度計測のためにパイロメーターが適切である。パイロメーターの計測値は、制御装置へ与えられる。この制御装置は、マスフローコントローラーを制御する。マスフローコントローラーはガスクッションを形成するガス流のガス組成を制御する。この場合、単位時間当たりの全ガス流は、通常、一定に維持され、それによりガスクッションの高さを一定に維持する。しかしながら、さらに、全ガス流を変化させることにより、ガスクッションの高さを変化させることもできる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
本発明による方法は、ＣＶＤ反応炉のプロセスチャンバ１２内で行われる。このプロセスチャンバ１２は、水平に延在する基板ホルダキャリア１の中に配置されており、円形の外郭形状を備えその軸１４の周りで回転駆動可能である。基板ホルダキャリア１と平行にかつその上方に、プロセスチャンバ天井部１０が配置されている。プロセスチャンバは、天井部１０と基板ホルダキャリア１との間に配置されている。基板ホルダキャリア１は、抵抗ヒーター２４を用いて下方から加熱される。基板ホルダキャリア１の上面側には、全部で５個のベアリング凹部２０が設けられている。円形のディスク状の基板ホルダ２が、容器状のベアリング凹部２０の各々の中に載置されている。ベアリング凹部２０の底部２１内に、渦巻き状溝７があり、この溝の中にガス供給ライン６が開口している。渦巻き状溝７から放出されるガスは、基板ホルダ２を持ち上げて、動的なガスクッション８上にそれを支持する。ガスは、基板ホルダ２を回転するように駆動するのに適切な特定の方向をもって渦巻き状溝７から出ることにより、それ自体の軸の周りで回転する。基板ホルダ２の各々の上には、基板９が載置されている。プロセスチャンバ全体が、反応炉ハウジング(図示せず)内に設置され、その周囲環境から気密封止されることにより、プロセスチャンバ１２を真空引きすることができる。
プロセスガスは、ＣＶＤプロセスを行うために必要であり、図示しない供給ラインを通してプロセスチャンバ１２内に導入される。これらのプロセスガスは、有機金属化合物を含んでいてもよい。これらはまた、水素化物を含んでいてもよい。これらはまた、金属塩化物を含んでいてもよい。単結晶層が、基板９の表面上に堆積されることになる。これは、主要なIV族の材料または主要なIII及びV族の材料または主要なII及びVI族の材料を有してもよい。基板９は、任意の適切な材料からなるものでよい。それは、絶縁体または半導体でもよい。理想的な場合にのみ、格子整合層が、基板の単結晶表面上に堆積する。理想的な場合にのみ、堆積層と基板とが同じ熱膨張係数をもつ。原則的に、これらの層は、１００％格子整合しているものではない。個々の層もまた、異なる熱膨張係数をもつ。特に、これらの層は、比較的大きいかまたは比較的小さい熱膨張係数をもつ。このことにより、これらの層の領域または境界面において基板の温度に変化があるとき、応力が発生して基板の反りを生じる結果となる。格子整合していないこれらの層の堆積により、基板９の歪みとその結果として反りを生じることもある。格子定数または熱膨張係数の異なる度合いによって、基板の中心部は上方または下方へ反ることになる。堆積プロセスは、プロセスチャンバ１２の内部で異なるいくつかの温度で行われるので、基板９の反りもまたプロセス中に反転することもある。それにより、プロセスの１つの局面においては基板の中心部のみが基板ホルダ２の表面と接触し、また別の局面においては基板の周縁部のみが基板ホルダ２の表面と接触する。このことにより、基板ホルダ２の表面から基板９への熱の流れは、水平方向の位置により異なりかつ時間経過によって変化することになる。
プロセスチャンバ１２が下方からのみ加熱される場合、垂直方向の温度勾配が形成される。これは、基板９の上方のガス相内の温度が、基板ホルダ２からの距離が長くなるにつれて低下することを意味する。個々のポイントにおいて基板９が基板ホルダ２の表面と接触していないことにより、基板ホルダ２から基板９への熱移動の低下が生じる。この結果、基板９の所与の領域が、他の領域よりも低温となる。これは、好ましくないことである。望ましいのは、表面温度が、基板９の表面全体に亘って同じに維持されることであり、それにより、水平方向における温度勾配が最小限となることである。基板９の表面直上の等温線は、できるだけ平坦とするべきである。基板表面は、理想的には１つの等温線上にあるべきである。
基板ホルダキャリア１から基板ホルダ２への熱移動は、実質的には動的なガスクッション８を介して起きる。ここで、ベアリング凹部２０の底部２１から基板ホルダ２の下面への熱放射と、ガスクッション８を形成する熱伝導を行うガスを介しての熱伝導の双方が役割を果たす。
放射熱による熱移動は、底部２１の表面及び基板ホルダ２の下面の双方における構造の違いにより影響を受ける可能性がある。熱伝導による熱移動は、動的なガスクッション８の高さの変動により変化する可能性がある。これを行うために、供給ライン６を通したガス流全体を増加させたり、減少させたりすることはできる。しかしながら、これらの手段によっては、プロセス中に、基板９の直上の等温線の水平方向の変動、あるいは、基板９の表面温度の水平方向の温度勾配に影響を及ぼすことはできない。
本発明によれば、動的なガスクッション８を生成するガスの組成の変化を利用してこのことを行っている。２つのガス１７、１８は、その熱伝導率が大きく異なるものを用いる。例えば、熱伝導率の大きい水素１７を、熱伝導率の小さい窒素１８と混合してもよい。このために、マスフローコントローラー１５、１６が、２つのガス１７、１８の各々のためにそれぞれ機能する。しかしながら、他のガス混合物、特に、アルゴン、ヘリウム等の等の適切な希ガスを用いてもよい。２つの異なるガス１７、１８は、共通の供給ライン６によりベアリング凹部２０内に導入される。マスフローコントローラー１５及び１６によって行われるガスの組成の変化により、ガスクッション８の熱伝導率を変えることが可能である。同時に、ガスクッション８の高さは、実質的に変化せずに維持される。制御装置１９は、マスフローコントローラー１５、１６を設定するために設けられる。この制御装置１９は、開口１１を通して基板表面温度を計測するパイロメーター３からの入力データを取得する。基板ホルダ２は回転しているので、平均表面温度が計測される。基板ホルダキャリア１自体の回転の結果、基板ホルダ２は、順次、開口１１の下に移動してくる。この開口１１の回転軸１４からの径方向距離は、基板ホルダ２の回転軸１４からの径方向距離と同じである。図４は、直径方向の温度変化を計測した例である。
適切な構造設計により、または、適切な材料選択により、基板ホルダ２は、熱伝導性の小さいガス１８が用いられたときに基板ホルダ表面の周縁部が中心部よりも高温となるように構成することができる。図４の曲線Ｉは、この場合を示している。より多くの水素１７を加えるとともに窒素１８を減らすことにより、ガスの熱伝導率が大きくなるようにガスの混合比が変更された場合、基板ホルダ２の表面の中心部が、より高い温度に上昇する。これは、曲線ＩＩに示されており、著しい効果に寄与している。ガスクッション８の熱伝導率がさらに大きくなると、基板ホルダ表面の温度は、径方向全体に亘って実質的に同じとなる。これは、曲線ＩＩＩに示されている。これが、基板９が基板ホルダ２の表面上に理想的に載置されたときの望ましい状態である。
さらにガスの熱伝導率が高くなるように混合比を変えていくことにより、曲線ＩＶで示される温度変化が得られる。水素１７のみが供給ライン６を通して流れる場合、曲線Ｖで示されるような温度変化が得られる。曲線Ｉ及びＩＩに示されるような基板ホルダ表面の温度変化は、基板９がその中心部のみで基板ホルダ表面上に載置されている場合に必要となる。その場合、基板９への熱伝導の低下を補償するために、基板ホルダ２の温度は周縁部においてより高くならなければならない。曲線ＩＶ及びＶにおける温度変化は、基板９がその周縁部のみで基板ホルダ２の表面上に載置されている場合に重要である。その場合、中心部における熱伝導の低下は、より高温の表面温度で補償されなければならない。
図２に示した基板ホルダの場合、基板ホルダ２の下面に切欠き１３が設けられている。ここでは、中央の容器状の切欠き１３であり、これはガスクッション８の高さを高くすることになる。この結果、熱伝導により底部２１から基板ホルダ２へ移動する熱量を低減させることになる。これに伴う表面温度の不均一性は、ガスの対応する組成により補償することができる。
図３に示した実施例の場合、この切欠き１３は、窪みとして示されている。窪み１３の底部は、段部を形成することなく、基板ホルダ２の下面の平坦な環状面へと繋がっている。
特に有利な点としては、ガス組成の変化と、同時に生じるガス圧力の増大との組合せにより、表面温度の変化のみでなく、表面温度の絶対値にも影響を及ぼすことができることである。これにより、一定の平均値の周囲で、中心部の温度に対して周縁部の温度を低くしたり高くしたりすることができ、基板ホルダ２の周縁部の温度を、基板表面の中心部の温度より高くも低くもすることができる。基板ホルダ表面上の温度変化は、理想的には制御装置１９により設定され、マスフローコントローラー１５、１６の変化により設定される。それにより、可能な限り、基板表面が各ポイントにおいて同じ温度となるようにする。
開示された全ての態様は、（それ自体）が本発明に関連するものである。関係する添付の優先権書類（先の出願の複写）の開示内容もまた、本願の特許請求の範囲におけるこれらの書類の態様を含める目的で、本願の開示に全て含まれるものとする。
５個の基板ホルダがそれぞれ基板を受容するベアリング凹部内に配置された、基板ホルダキャリアの平面図である。 ラインＩＩ−ＩＩに沿ったプロセスチャンバの概略的な部分断面図である。 基板ホルダの別の構成の図２と同様の図である。 動的なガスクッションを形成するガス流のガス組成が異なる場合における、基板上の直径方向の温度変化を定性的に示した図である。 反応炉の周辺部を概略的に示した図である。
符号の説明
１ 基板ホルダキャリア
２ 基板ホルダ
３ パイロメーター
６ 供給ライン
７ 渦巻き状溝
８ ガスクッション
９ 基板
１０ プロセスチャンバ天井部
１２ プロセスチャンバ
１４ 回転軸
１５、１６ マスフローコントローラー
１７、１８ ガス
１９ 制御装置
２０ ベアリング凹部

Claims (16)

  1. ＣＶＤ反応炉のプロセスチャンバ(１２)内にて基板ホルダキャリア(１)のベアリング凹部(２０)に設置されかつガス流により形成される動的なガスクッション(８)上に載せられた基板ホルダ(２)上に載置されている、少なくとも１つの基板(９)の表面温度を制御する方法であって、
    少なくとも部分的には前記ガスクッションを介した熱伝導により前記基板(９)へ熱が供給され、該基板の表面温度が基板表面上の複数のポイントにて計測され、これらの表面温度の平均値と各表面温度との偏差を低減するために、前記ベアリング凹部(２０)の底面と前記基板ホルダ(２)の下面との間における前記ガスクッションの熱伝導性を、該ガスクッション(８)を形成する前記ガス流により変化させるべく、該ガス流が熱伝導率の異なる２つまたはそれ以上のガス(１７、１８)により形成されており、その組成は、計測された前記表面温度に基づいて変化させられ、かつ、
    前記ガス流を形成する前記２つまたはそれ以上のガス(１７、１８)のうち１つのみを用いたときは、前記基板の表面温度が、前記基板の中心部において周縁部より表面温度が高いか若しくはその逆である回転対称な水平方向の不均一性を有しており、該ガス流の組成を変化させることによって、該不均一性が補償されて前記基板の表面温度が均一となるように、または、該不均一性が過剰に補償されて前記基板の中心部において周縁部より表面温度が低いか若しくはその逆となるように、前記基板ホルダ(２)の熱伝導率が選択されるとともに、前記基板ホルダの下面及び前記ベアリング凹部(２０)の底面の形状が設定されている、基板表面温度制御方法。
  2. 前記基板の表面温度が該基板の表面のほぼ全体に亘って一定となるように、前記ガス流の組成の変化により、該基板ホルダ(２)の表面温度における水平方向の変化が影響を受けることを特徴とする請求項１に記載の、基板の表面温度制御方法。
  3. 前記２つまたはそれ以上のガス(１７、１８)のうち熱伝導性の大きいガスを１つのみ用いたときは、前記基板ホルダ(２)の中心部が周縁部よりも高温となることを特徴とする請求項１または２に記載の基板表面温度制御方法。
  4. 前記２つまたはそれ以上のガス(１７、１８)のうち熱伝導性の小さいガスを１つのみ用いたときは、前記基板ホルダ(２)の中心部が周縁部よりも低温となることを特徴とする請求項１または２に記載の基板の表面温度制御方法。
  5. 前記基板ホルダキャリア(１)に配置された複数の基板ホルダ(２)の各々のために前記ガスクッション(８)を形成する個々の前記ガス流を制御して変化させることにより該ガスクッション(８)の高さを調整し、それにより、計測された前記平均値が所定の温度範囲内となるようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
  6. 前記基板ホルダ(２)が前記ガス流により回転駆動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
  7. 前記基板ホルダキャリア(１)が中心軸の周りで回転駆動されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
  8. 前記表面温度の計測が、プロセスチャンバ天井部(１０)の開口(１１)を通して行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
  9. 前記基板の表面温度が全処理プロセス中に計測され、前記ガスクッション(８)を形成する前記ガス流の組成が、前記基板の表面温度における径方向に計測された温度変化の関数として該プロセス中に変化させられることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
  10. 径方向において異なる軸方向熱伝導特性及び／または径方向において異なる熱放射特性を有する前記基板ホルダ(２)が用いられることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
  11. 前記ガスクッション(８)の高さが、周縁部において中心部よりも低いことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の基板表面温度制御方法。
  12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の基板表面温度制御方法を行うための装置であって、
    プロセスチャンバ(１２)と、その中に設けられた基板ホルダキャリア(１)と、該基板ホルダキャリア(１)に設置された少なくとも１つの基板ホルダ(２)と、該基板ホルダキャリアを加熱するためのヒーターと、該基板ホルダに載置された少なくとも１つの基板(９)の基板表面上の互いに異なるポイントにおける表面温度を計測するための光学式の温度計測装置(３)と、該基板ホルダ(２)の下面と該基板ホルダキャリア(１)のベアリング凹部(２０)の底面との間に動的なガスクッション(８)を形成するガス流を供給するためのガス供給ライン(６)と、該ガス供給ライン(６)と接続されたガス混合装置(１５、１６、１７、１８)とを備え、
    前記ガス混合装置は、熱伝導性の小さいガスと熱伝導性の大きいガスとからなるガス流の組成を、前記温度計測装置(３)により得られた前記表面温度の径方向の温度分布に基づいて設定可能であり、
    前記２つのガスの一方のみが用いられたときには、前記基板ホルダ(２)上に載置された前記基板(９)の表面温度が、前記基板の中心部において周縁部より表面温度が高いか若しくはその逆である回転対称な水平方向の不均一性を有しており、該ガス流の組成を変化させることによって、該不均一性が補償されて前記基板の表面温度が均一となるように、または、該不均一性が過剰に補償されて前記基板の中心部において周縁部より表面温度が低いか若しくはその逆となるように、前記基板ホルダ(２)の熱伝導率、並びに、該基板ホルダ(２)の下面及び前記ベアリング凹部(２０)の底面の形状が設定されている、基板表面温度制御装置。
  13. 前記ベアリング凹部(２０)の底面(２１)が、回転対称でありかつ非平坦であって、曲面であることを特徴とする請求項１２に記載の基板表面温度制御装置。
  14. 前記基板ホルダ(２)の下面が、前記ベアリング凹部(２０)の底面(２１)と対向しており、平面から変位した回転対称構造である曲面を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の基板表面温度制御装置。
  15. 前記基板ホルダ(２)が、中心部において周縁部よりも薄いことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の基板表面温度制御装置。
  16. 前記基板(９)が、前記基板ホルダ(２)の上面において周囲壁(２３)により形成された凹部(２２)内に載置されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の基板表面温度制御装置。
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