JP2001522138A - 長寿命高温プロセスチャンバ - Google Patents

長寿命高温プロセスチャンバ

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Abstract

(57)【要約】 中央に位置するサセプタ（２０）および周囲の温度制御リング（２２）の近傍にチャンバを上部領域および下部領域に分割する前方および後方チャンバ分割板（１６、１８）を有する、一般に水平に配向した石英のＣＶＤチャンバ（１０）が開示される。ＣＶＤプロセス部品の寿命の改善およびおよび関連する生産高の改善が開示される。一般に分割板およびチャンバ上壁と平行で両者の間に間隔を置いて延びているサセプタから下流に未使用反応材ガスの一部を吸収するゲッタ板（３０）が配置される。このゲッタ板はまたチャンバ壁上への付着を最小化し、洗浄工程の効率を改善する。再放射部品もまた冷たいチャンバ壁領域を加熱するためにチャンバの側壁の近傍に配置される。チャンバの寿命を改善するために、ゲッタ板、再放射部品、サセプタおよびリングは全て固体の化学気相付着されたＳｉＣで作られる。また、サセプタ近傍の熱電対（３４）には石英被覆より多くのプロセスサイクルに耐えるようにＳｉＣ被覆が施される。石英を失透から保護するためにＳｉＣ遮蔽をチャンバ全体の石英部品に備えることができる。生産高は休止時間の削減およびプロセスサイクルの洗浄ステップ時間の削減によって改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は基板の高温処理のための装置に関し、より具体的には化学気相付着（
ＣＶＤ）リアクタ内での半導体ウエハ上への材料のＣＶＤに関する。
【０００２】 （発明の背景） 一般にＣＶＤリアクタにおいて付着される材料はウエハ上に付着するだけでな
く、リアクタチャンバ壁およびリアクタ内の他の部分、特に多くのリアクタにお
いてウエハサポートおよびウエハサポートの周囲に位置するリングの上にも付着
する。繰り返し可能なプロセスを維持するためにチャンバは定期的に洗浄しなけ
ればならない。このようなチャンバの洗浄は、ウエハサポート、チャンバ壁、お
よび他の部品を好適な高温に加熱し、ＨＣｌなどのハロゲン含有ガス流を導入す
ることにより通常行われる。
【０００３】 エピタキシャル付着のためのリアクタは、通常サセプタおよびサセプタの温度
制御を手助けする周囲のリングを利用する。これらの部品は通常グラファイトで
作られ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で被覆される。いつかはＨＣｌのエッチングがＳ
ｉＣ皮膜に浸透し付着膜の性質を急速に劣化させる。したがってこれらは交換さ
れなければならない。ある型の周知のリアクタはサセプタを取り囲むリングの温
度を感知するためにリング近傍の熱電対を用い、これがサセプタおよびその上に
位置するウエハの温度の間接的測定になる。これらの熱電対は通常石英で被覆さ
れる。石英を１０００℃を超える温度に頻繁に加熱サイクルさせると、石英被覆
の失透および熱電対の損傷が起こり、したがって交換が必要になる。
【０００４】 通常、チャンバは石英で形成される。高温化学気相付着における問題は反応物
ガスが石英チャンバ壁の内側を被覆することである。チャンバ壁の被覆物は壁か
らのパーティクルの剥離、チャンバのより頻繁な洗浄の必要などの多くの望まし
くない状態を生ずる恐れがある。石英チャンバ壁上に付着する材料の中にはチャ
ンバを洗浄する際にエッチング除去されないものがある。十分な付着物が集まれ
ば、石英チャンバは局部的に透明性を失い、通常チャンバ上壁の外側およびチャ
ンバ下壁の外側の近くに位置するランプからの照射により急速に加熱される。こ
のためにいつかは湿式洗浄または石英チャンバの交換さえ必要になる。
【０００５】 チャンバ壁が過熱すると、反応物ガスはウエハ上への付着と同様に壁上に付着
できる。石英はランプがもたらす熱エネルギーに対して広い範囲で透明であるた
め好ましいチャンバ壁材料である。ウエハ、サセプタ、および周囲の補償リング
はこの放射エネルギーで過熱されると、エネルギーをチャンバ壁に向かって照射
し返す。この放射エネルギーの中には、エネルギーのかなりの部分が石英チャン
バ壁に吸収される波長を有するものがある。したがって、壁の温度を壁上への付
着が起こる温度より低く保つために、ランプと近傍のチャンバ壁との間を横切っ
て空気または他の冷媒を流すのが通例である。しかし、この冷却はチャンバ壁の
いくつかの部分を、反応物ガスが冷却領域上に凝縮し得る温度に維持させる。サ
セプタを支持するスパイダ、およびリングを支持するのに用いるスタンドなどの
他の部品もまた石英で作られ、したがって失透および加工ガスへの露出の問題に
曝される。
【０００６】 サセプタ、リング、熱電対、チャンバおよび種々の他のチャンバ部品の交換が
必要になれば、リアクタの休止時間および交換部品のかなりの費用が当然生ずる
。さらに、被覆されるウエハ上に望ましい膜特性を与える条件にリアクタを戻す
には相当な時間と費用がかかる。
【０００７】 本発明の目的は、ＣＶＤチャンバ内の部品の寿命を著しく延長することである
。本発明のさらなる目的は、チャンバ壁およびＣＶＤチャンバ内の部品上への付
着量を低減しその寿命を延長することである。洗浄剤の洗浄効率を高めることも
目的の１つである。最後の２つの目的に関連して、本発明のさらなる目的は休止
時間を低減し、生産高を増加させることである。
【０００８】 （発明の概要） 本発明によれば、赤外吸収性および非吸収性部品／材料の適切な選択により、
チャンバおよびすべての内部部品の寿命が延長されプロセスチャンバの寿命に適
合される、半導体ウエハ加工のための化学気相付着リアクタが提供される。一構
成において、チャンバは前方分割板、温度補償またはスリップリングで囲まれた
サセプタ、および後方分割板によって上部領域と下部領域に分割され水平に配置
された石英管の形状をしている。上部領域では、サセプタ上に位置するウエハの
上にシリコンまたは他の材料の成長を生ずるように反応物の流れが導入される。
リアクタの下部領域では、反応性ガスがリアクタの底部内へ拡散または流動しな
いようにパージ・ガスが導入される。
【０００９】 サセプタの下流側のチャンバ壁上への未使用反応物ガスの付着を最小化するた
めに、表面をガス流の中に配置し、近傍のチャンバ壁上でなくその表面上に未使
用反応物のいくらかを付着させる。この表面は炭化ケイ素などの高温に耐えるこ
とができる赤外線吸収材料でできている。一構成において、この表面は一般にガ
ス流に平行に伸びるプレート上にあって後方チャンバ分割板とチャンバの上壁と
の間に間隔を置いて位置し、このいわゆるゲッタ板の上下両方の表面が未使用反
応物ガスに露出されるようになっている。また、このプレートは石英壁により容
易に吸収される波長を含む広いスペクトルでエネルギーを再照射する。このプレ
ートを上チャンバ壁の近くに配置すればこの効果が最大化される。温度を適正に
制御することにより、この装置はより冷たい近傍の石英壁上への付着または凝縮
を最小化し、壁の洗浄も改善し、そのことによりチャンバの寿命を延長する。
【００１０】 このように石英チャンバ壁上への付着を最小化する別の方法は、過冷されやす
いかまたは別の理由で最大の付着または凝縮を受けやすいチャンバ壁の付近に遮
蔽材または吸熱材を配置することである。これはチャンバ構造が異なれば異なる
。たとえば、あるチャンバではサセプタを囲む壁にとってこのような遮蔽材の使
用が有益である。チャンバの長寿命化に加えて、このような遮蔽材により付着皮
膜の剥離によるパーティクル問題を最小化することができる。さらに、チャンバ
上の付着物中の残留ドーパントによる次のウエハのドーピングもまた最小化され
る。サセプタを囲むチャンバ壁を通る放射熱の遮断によりチャンバの縁における
冷却が制限される。
【００１１】 サセプタの近傍には炭化ケイ素などの石英より耐久性のある外部被覆を有する
１つ以上の熱電対が搭載されている。炭化ケイ素は高温サイクルによって失透ま
たは消失することはなく、したがって熱電対被覆の寿命は以前用いられた石英被
覆よりはるかに延びた。炭化ケイ素は熱電対と不都合な反応をする恐れがあるた
め、薄い石英または他の非反応性材料のスリーブを炭化ケイ素被覆内熱電対接合
の上に配置する。
【００１２】 石英リアクタ部品を失透から保護するために炭化ケイ素遮蔽材がチャンバ全体
に提供される。一実施形態において、中央の熱電対を覆う石英被覆の上に炭化ケ
イ素のキャップが提供され、これにより石英がプロセス・ガスから保護される。
炭化ケイ素はまたサセプタを支持する石英スパイダ、またはスリップリングを支
持する石英スタンドなどの他の石英部品を部分的にまたは完全に覆うのにも用い
ることができる。
【００１３】 サセプタおよびサセプタを取り囲むリングは両者とも炭化ケイ素で被覆したグ
ラファイトでなく固体炭化ケイ素などの材料で作られる。固体ＣＶＤ炭化ケイ素
の部品の寿命は炭化ケイ素被覆グラファイト部品の寿命の約５倍である。この延
長された寿命は前記のゲッタプレートを用いたリアクタチャンバの寿命とほぼ同
等である。炭化ケイ素で被覆した熱電対および炭化ケイ素で遮蔽した石英部品は
同様の期間使用できることが期待される。その結果、リアクタ内部部品および石
英チャンバ寿命の前記の改善により、リアクタのメンテナンスの頻度をウエハ製
造数１，５００〜４，０００毎から２０，０００毎以上に改善することができる
と考えられる。
【００１４】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 図１および２に石英製の引き伸ばされた全般に平坦な長方形のチャンバ１０が
図示されている。このチャンバは１対の短い垂直側壁１０ｃで接合された平坦な
上壁１０ａおよび平坦な下壁１０ｂを含む。厚みのある入口フランジ１２がチャ
ンバのガス入口の端を横切って延びてチャンバ壁に取り付けられている。同様な
ガス出口フランジ１４がチャンバの下流端にチャンバ壁に取り付けられて示され
ている。
【００１５】 チャンバは、チャンバ側壁１０ｃ間に延び、一般に上壁および下壁に平行な平
坦な前方または上流分割板１６および後方下流分割板１８により上部１５と下部
１７とに分割される。分割板１６および１８は側壁１０ｃ上に形成されたサポー
ト１９またはチャンバ下壁から上向きに延びる（図示されない）サポートにより
支持される。後方チャンバ分割板は前方板とほぼ同一の平面内にある。チャンバ
は通常平坦な円形サセプタ２０、および温度補償リングまたは（結晶のスリップ
（ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｌｉｐ）を防止するための）スリップ
リングとも称される周囲のリング２２によりさらに分割される。最良の結果を得
るには、スリップリングの単位照射面積あたりの熱量はサセプタの熱量と同程度
でなければならない。具体的な構造によって、最適のスリップリングおよび熱量
はサセプタよりやや大きくまたは小さくてもよい。最適値を知るには実験が好適
である。サセプタおよびスリップリングも、図２の断面図で最もよく分かるよう
に実質的に分割板１８および１６と同じ平面に位置する。
【００１６】 サセプタ２０は中央ハブから外側に向けて放射状に延びる３つのアームを有し
、サセプタに取り付けたアームの端上向きに延びる突起を有するスパイダ２４に
よって支持される。このサセプタを中央に位置させ、サセプタを回転するための
結合を形成するためにサセプタの下面に突起の端を受け入れるための（図示され
ていない）窪みを１つ以上設けてもよい。スパイダはチャンバの下壁１０ｂを突
き抜け、このチャンバ下壁に取り付けられ下方に延びる石英管２７も通って延び
る概略図示された管状シャフト２６に取り付けられる。このシャフトはシャフト
、スパイダおよびサセプタを回転させるための（図示されていない）駆動体に接
続されるようになっている。この様な装置の詳細は駆動機構と共に米国特許第４
，８２１，６７４号に見られ、参照により本明細書に含まれる。リング２２はチ
ャンバの下壁１０ｂ上に載せたスタンド２３により支持されることが示されてい
る。あるいは、リングはチャンバの側壁から内側に突き出た棚、または分割板１
６および１８から突き出た棚の上に支持してもよい。
【００１７】 サセプタおよびリングの下流には、後方チャンバ分割板１８から上向きに延び
る複数のピン３１の上に支持されたゲッタ板３０が位置する。このゲッタ板は一
般にチャンバ上壁１０ａおよび分割板に平行でこれらのほぼ中央に延びている。
この板は１つ以上用いることができる。この板はこの系のガス流の動力学に合う
形状に作ることができる。１枚の平板で満足な結果が得られている。しかし、当
業者には板の形状の最適化は簡単である。また、任意にサセプタから下流に位置
するのはゲッタ板の各側面および近傍の側面１０ｃの下流部分に位置する遮蔽体
または吸熱体３２である。さらに、遮蔽体または吸熱体３３はチャンバ中央域の
両側の側壁１０ｃの中央部付近に用いることができる。チャンバ壁の付近の炭化
ケイ素リング２２はこれらの近傍のチャンバ壁に対して相当な加熱効果を有する
ので、部品３３は不必要かもしれない。これらの部品３２および３３は何らかの
適当な方法で固定することができる。たとえば、部品３２はピン３１のそばにチ
ャンバの側壁１０ｃからわずかに間隔を置いて位置することができる。所望であ
れば、突起は側壁からわずかに間隔を置いて部品３２を配置するためにチャンバ
側壁および下流の板１８の上に置くことができる。同様に部品３３はチャンバ下
壁１０ｂ上、チャンバ側壁１０ｃの間に置くことができ、スタンド２３は側壁上
に取り付けられた好適なサポートにより部品３３の上端とわずかに間隔を置いて
位置することができる。
【００１８】 部品３２および３３は炭化ケイ素、炭化ケイ素被覆グラファイト、または他の
好適な吸熱材料で作るのが好ましい。部品３２および３３の目的はチャンバ壁上
への材料の付着を最小化するために熱を多少とも吸収することである。付着を減
少する方法は、チャンバ壁上の被覆物の剥離に起因するパーティクル問題を低減
する。さらに、残留ドーパントおよびチャンバ上の付着物に起因するウエハのド
ープ化が最小化される。また、温度制御ループによりウエハ温度に直接影響する
放射熱の遮蔽もまた最小化される。
【００１９】 部品３２および３３は側壁とほぼ同一の広がりを持つ薄板として示されている
が、別の構造を用いることもできる。たとえば、より厚いが垂直方向には短い部
品は主として吸熱体でありまた側壁への放熱体であって、チャンバ端における冷
却を最小化するので用いることができる。このように、短く厚い部分もまた、壁
と同じ広がりを持たなくても近傍のチャンバ壁の温度を高める傾向がある。
【００２０】 図７ａは一般に円形構造を有するＣＶＤチャンバ側壁６３の近傍の一連の炭化
ケイ素部品６２を概略的に示す。一連の短い真直ぐな部品６２が示されているが
、図７ｂのように長い曲がった部分６４ももちろん用いることができる。これら
の部品６２は側壁の近傍に、石英チャンバのフランジ６５上に支持された好適な
石英ピン（図示されていない）の上など好適な方法で支持される。図７ｂはドー
ム型上壁６８を有するチャンバを概略的に示す。
【００２１】 きれいなチャンバは、前記の理由でよりよい加工結果に導く。さらに、きれい
なチャンバは頻繁に止める必要がなく、したがって休止時間が少なく、また頻繁
に洗浄する必要がないチャンバは洗浄プロセスによる損傷が少ないため長持ちす
る。
【００２２】 １対の熱電対３４がリング２２の両側に示されており、この熱電対は一般に平
行してチャンバ側壁１０ｃに向けて延びている。各熱電対がリングの管状部分２
２ａを通って延びているのを示す図４でよく解るように、この熱電対はリング２
２に支持されてその下に位置する。温度の読みの許容誤差によっては、熱電対を
スリップリングの近傍に配置してもよい。図３において、各熱電対３４は、それ
を通って延び、接点３６ａを形成する１対の熱電対ワイヤ３６を有するセラミッ
ク支持体３７を取り囲む外側被覆３５を含む。さらに、被覆が熱電対ワイヤと化
学的に適合しない場合には、小さい石英のスリーブまたはキャップ４０が熱電対
接点３６ａの上に延びてそれを被覆から遮蔽する。あるいは、ワイヤ上に窒化ホ
ウ素皮膜を用いることもできる。
【００２３】 熱電対接点３６ａはリング２２の前方または上流の各々の角に配置することが
好ましい。また、各被覆３５内にもう１つまたは２つの熱電対接点を配置し、２
対目のワイヤの接点をリング２２の後方または下流の角の近傍に配置するのが望
ましい。また、１つの接点を上流および下流の角の間に配置してもよい。さらに
、管状シャフト２６を通って上に延び、その先端がサセプタ２０の中心の近くに
ある同様の熱電対３８が示されている。
【００２４】 サセプタおよびその周囲のリングは非常に低い熱量を有するように形成されて
いる。サセプタはそれが支持する半導体ウエハに匹敵する質量を有するのが好ま
しく、比率は３以内程度がよい。サセプタは図４に示すように１体物であっても
、図５に示すように２部分からなっていてもよい。後者は中央の平坦なディスク
４４を支持する下の内側に延びたフランジを有する外側の支持リング４２を含む
。このリングはさらに、リング４２内に合致するウエハ４５を支持するための３
〜６個の１段高いヘリ４２ｂを有する縁を含む。このヘリはウエハとディスク４
４との間に隙間を作る。リング４２の下面のグルーブ４２ａ内に位置しているス
パイダアームの突起２４ａの先端の１つが示されている。
【００２５】 本発明によれば、サセプタ、リング、およびゲッタ板は全てＣＶＤプロセスに
対する耐久性がＳｉＣ被覆グラファイトと同等またはより大きい材料で作られる
。熱電対被覆は失透しない材料で作られる。その材料はサセプタおよび加熱ラン
プ４６からの放射エネルギーのよい吸収体でなければならない。さらに、その材
料はかなりよい熱伝導体でなければならず、多数回のＣＶＤ処理における高温に
対して耐久性がなければならない。これにはまた熱いサセプタの上に比較的冷た
いウエハを載せる度に繰り返し起こる熱衝撃に対する耐久性も含まれる。さらに
、その材料は耐久性を有し、付着プロセスに用いられる種々の材料や洗浄および
エッチングに用いられる種々の化学薬品との適合性を有し、優れた化学的安定性
を有しなければならない。ＳｉまたはＳｉ−Ｇｅエピタキシに通常用いられる化
学過程においてこれらの性能に適合する材料は炭化ケイ素である。したがって、
サセプタ、およびその周囲のリングは炭化ケイ素被覆グラファイトを用いる従来
の方法と異なり、固体の炭化ケイ素で作るのが好ましい。さらに、リング、サセ
プタ、ゲッタ板、および熱電対被覆はＣＶＤ炭化ケイ素で形成するのが好ましい
。これによりサセプタおよびリングは従来用いられた炭化ケイ素被覆グラファイ
トの部品よりはるかに多い過熱サイクルを経て用いることができる。サセプタの
下流の温度はサセプタ上より低いので、ゲッタ装置はシステムの他の部品より長
持ちする。炭化ケイ素の熱電対被覆は従来用いられた石英被覆よりはるかに多く
のサイクルに耐えることができる。
【００２６】 リアクタ部品の寿命もチャンバ全体に所定の位置に炭化ケイ素の遮蔽体を備え
ることによって改善される。（Ｓｉのような）石英部品上に材料を付着させるこ
とにより石英の早期損傷が起こることがある。要所をＳｉＣで遮蔽することによ
り石英の損傷が防止でき、加工チャンバの寿命が延長される。炭化ケイ素が、チ
ャンバの操作を実質的に妨害しない限り、スパイダ２４、スタンド２３、熱電対
３４および３８、およびその他適当な位置など、チャンバ内で石英があるあらゆ
る位置に炭化ケイ素遮蔽体を備えることができることを認識されたい。
【００２７】 図６に中央熱電対３８の例を用いて炭化ケイ素遮蔽体による石英部品の保護の
一実施形態を示す。この熱電対３８は石英被覆５２で取り囲まれた熱電対ワイヤ
５０を含む。熱電対３８をそのヘリに付着する傾向があるプロセス・ガスから保
護し、プロセス・ガス付着物の除去に用いられるエッチング工程の影響から石英
被覆を保護するために、石英被覆５２の上に炭化ケイ素のキャップ５４を備える
。
【００２８】 図６に示すキャップ５４などの炭化ケイ素遮蔽体は、対応する石英部品上に合
致して、部品をチャンバのプロセス・ガスから部分的にまたは完全に隔離するよ
うに作られた簡単な幾何学的構造の形状のものが好ましい。炭化ケイ素部品は一
般に比較的高価で、複雑な形状に作るのが困難であるので、キャップ、平板、Ｌ
字型、Ｕ字型、Ｔ字型、およびその他種々の平面、湾曲、曲面形状などの単純な
形状を用いることにより、製造コストを低減し、全製造工程を単純化することが
できる。このことはさらに、比較的廉価で機械加工および溶接が容易な石英でチ
ャンバの複雑な部品を作ることを可能にする。したがって、図１および２の好ま
しい実施形態に示したチャンバ１０において、熱電対３４および３８、スパイダ
２４、およびスタンド２３は石英で製造し単純な構造の炭化ケイ素遮蔽体で覆う
のが好ましい。
【００２９】 炭化ケイ素に加えて他の満足できる材料には窒化ホウ素、窒化ケイ素、二酸化
ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、これらの組合せ材料の３元化合
物、または４元化合物熱分解グラファイト、およびその他の高温セラミック組成
物がある。炭化ケイ素部品はＳｉＣのＣＶＤと材料除去法との組み合わせによっ
て作られる。このような方法の例は、米国特許公開第４，９７８，５６７号およ
び５，５１４，４３９号に記されており、参照により本明細書に含まれる。
【００３０】 （操作） 操作において２つのガス流がリアクタに導入される。上部には反応材のガス流
が入口フランジ１２を通して導入され、サセプタの上面の中央リセス内に位置す
るウエハ上にケイ素または他の材料を成長させる。リアクタの下部には入口フラ
ンジを通してパージ・ガスが導入され、リングと分割板との間およびサセプタと
リングとの間の小さい隙間から反応材ガスまたは洗浄ガスがリアクタ下部に流入
するのを防止する。下のチャンバ領域の下流端はプラグまたは壁４８で塞がれ、
パージ・ガスが隙間を通って上のチャンバ出口に強制的に漏れ、チャンバ上部か
らのガスが下部に流れ込む可能性を最小にしている。
【００３１】 サセプタおよびリングから下流へ流れる未反応の反応材は図１のゲッタ板の両
側に付着し、リアクタの上の石英壁への付着を最小にする。ゲッタ板は付着その
ものを受けるばかりでなく、石英壁にかなりの部分が吸収される波長のエネルギ
ーを含むエネルギーを冷たいチャンバ上壁に向けて放射する。側壁に面する位置
にある部品は同様に作用する。吸収される放射を最大にすることが望ましい表面
の近傍にこれらの部品を配置することが重要であることに注目されたい。
【００３２】 同様に、図７の装置において、炭化ケイ素部品は周囲のチャンバ側壁および上
のドーム壁６６の周辺部分を加熱するように配置されている。ドーム型チャンバ
において、ガス流はチャンバ上壁の中心からの下方への流れまたはチャンバを横
切る水平の流れであってもよい。後者の場合、水平に広く垂直に短い（図示され
ていない）隙間がチャンバの側壁に形成され、その領域には炭化ケイ素部品を有
することを願う必要がないが、（図示されていない）ガス出口付近を含むチャン
バ側壁周辺の残りの部分にはそれが望ましい。チャンバの洗浄サイクルの間チャ
ンバを加温しておくこともＨＣｌなどの洗浄剤のエッチング効果を最大にする。
【００３３】 前記の方法の結果、プロセスチャンバの寿命は著しく延び、ウエハ数約１０，
０００から約２０，０００に増加した。さらに、チャンバ下部の部品を保護する
ことにより、石英スパイダおよびリングの石英スタンドも寿命を延ばし、チャン
バ自体より頻繁に交換する必要がない。さらに、炭化ケイ素または他の上記の材
料をこれらの部品に用いることが可能である。
【００３４】 前記のように、サセプタ、周囲のリング、および熱電対被覆は下流ゲッタ板と
同様に固体の炭化ケイ素でも作られる。固体の炭化ケイ素は高温でのＨＣｌによ
るチャンバエッチングによりほとんど攻撃されない。固体炭化ケイ素の部品の寿
命はウエハ数約２０，０００と推定され、炭化ケイ素被覆グラファイト部品（ウ
エハ数約３，０００〜４，０００）の約５倍である。これで光を吸収するサセプ
タおよびリングの寿命がリアクタチャンバの寿命と釣り合う。さらに、熱電対被
覆も同程度またはより長持ちすることが予想される。したがって、リアクタ内部
品および石英チャンバの寿命の改善によりリアクタのメンテナンスの頻度をウエ
ハ数最大約１，５００〜４，０００から約２０，０００に改善することができる
。
【００３５】 リアクタ部品およびプロセスチャンバの寿命が長ければ消耗品コストはもちろ
ん低減する。同様に、予防メンテナンスの間隔が長くなれば、休止時間が減少し
、リアクタ調整が減少する。リアクタ調整が減少すればモニタ用のウエハの使用
量も減少する。このように、この統合されたチャンバシステム非常に著しい利益
を与えることがわかる。
【００３６】 本発明をチャンバの１例および関連部品に関して記述したが、本発明は他のチ
ャンバ形状および部品にも該当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の改良されたチャンバを改良された内部部品とともに示す分解透視図で
ある。
【図２】 図１のチャンバの断面図である。
【図３】 図１に見られる熱電対の拡大断面図である。
【図４】 熱電対サポートおよびそのサセプタおよびリングの薄さを示す断面図である。
【図５】 別の形状のウエハサポートの部分断面図である。
【図６】 炭化ケイ素キャップを有する中央熱電対の断面図である。
【図７】 図７ａ〜図７ｂは、サセプタを取り囲むチャンバの近傍に吸熱材を有する一般に
円形のチャンバの内部の概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 ハルピン マイク アメリカ合衆国 85044 アリゾナ フィ ーニクス イー．デザート トランペット ロード 3435 (72)発明者 ヤコブス ローレン アメリカ合衆国 85202 アリゾナ メサ ダブリュ．ポサダ アヴェニュー 2135 (72)発明者 メイヤー マイケル ジェイ． アメリカ合衆国 85282 アリゾナ テン プ イー．アスペン ドライブ 2344 (72)発明者 ヴァン ビルセン フランク ベルギー国 3060 ベルテム オウデ バ ーン 21 (72)発明者 グッドマン マット アメリカ合衆国 85226 アリゾナ チャ ンドラー ウェスト ダブリン 4560 (72)発明者 バーレット エリック アメリカ合衆国 85205 アリゾナ メサ イー．ダウニング 5035 (72)発明者 ウッド エリック アメリカ合衆国 85206 アリゾナ メサ エス．ピコ サークル 1549 (72)発明者 サミュエルス ブレーク アメリカ合衆国 85251 アリゾナ スコ ッツデール スパー サークル 28 【要約の続き】 減およびプロセスサイクルの洗浄ステップ時間の削減に よって改善される。

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 石英壁を有し、また付着ガスを受け入れる入口を有するプロ
    セスチャンバと、 ウエハを受け入れるように前記チャンバ内に位置する固体炭化ケイ素サセプタ
    と、 前記サセプタを近傍で取り囲む炭化ケイ素リングと、 未使用反応材ガスを受け取るように前記サセプタおよび前記リングから下流に
    位置する炭化ケイ素ゲッタ板と を含む、半導体などの基板を加工するための化学気相付着装置。
  2. 【請求項２】 前記サセプタの近傍に延び、サセプタ温度を監視する炭化ケ
    イ素被覆熱電対を含む、請求項１の装置。
  3. 【請求項３】 前記熱電対が全体的に真直ぐに延びる請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 炭化ケイ素被覆熱電対が前記サセプタの両側に位置し、各々
    チャンバの下流端の方向に延びる、請求項３の装置。
  5. 【請求項５】 前記サセプタを支持する管状シャフトおよび前記シャフトを
    通って上方に延び前記サセプタに十分に近くで終端し、その位置における前記サ
    セプタの温度に関してインプットを提供する熱電対を含む、請求項１の装置。
  6. 【請求項６】 前記リングおよび前記サセプタの近似平面内で前記リングか
    ら上流に延びる分割板と、 前記サセプタおよびリングから下流にあり、前記チャンバを横切って延び、一
    般に前記サセプタおよび前記リングの前記平面内にある分割板とを含み、前記チ
    ャンバが前記分割板、前記リング、および前記サセプタによって上部と下部とに
    分割される請求項１の装置。
  7. 【請求項７】 前記チャンバ開口部内の前記上部への反応材ガス入口と、前
    記下部へのパージ・ガス入口開口部とを含む、請求項６の装置。
  8. 【請求項８】 前記上部からのガス出口および前記下部の下流端を塞いでパ
    ージ・ガスが部品間隙を通って強制的に上向きに上部に出されるようにする方法
    を含む、請求項７の装置。
  9. 【請求項９】 前記サセプタの下に配置された中央熱電対が炭化ケイ素のキ
    ャップで覆われた石英被覆を含む、請求項１の装置。
  10. 【請求項１０】 前記チャンバ内の前記チャンバ壁の近傍に位置し、前記石
    英壁を通して前記チャンバ内に透過する加熱ランプからの放射エネルギーを吸収
    し、エネルギーを放射して前記の近傍のチャンバ壁を加熱し、前記の近傍のチャ
    ンバ壁上への前記付着ガスの被覆を最小化する１つ以上の部品を含む、請求項１
    の装置。
  11. 【請求項１１】 前記部品が前記ゲッタ板の両側の前記チャンバ壁の近傍に
    配置される、請求項１０の装置。
  12. 【請求項１２】 前記部品が炭化ケイ素で作られる、請求項１０の装置。
  13. 【請求項１３】 反応材ガス入口を有する反応チャンバと、 半導体ウエハを支持するための前記チャンバ内の一般に平坦なサセプタと、 前記サセプタから下流に位置する炭化ケイ素ゲッタ板とを含み、前記板が一般
    に前記サセプタと平行で、前記サセプタと近傍の石英チャンバ壁の平面の間の平
    面に有り、したがって未使用反応材ガスが前記板の両側の近傍を流れて、近傍の
    チャンバ壁でなく前記板上に未使用の反応物を付着させる化学気相付着装置。
  14. 【請求項１４】 前記チャンバが一般に水平に配向され、前記サセプタから
    上流に前方板を、前記サセプタの下流にありチャンバを上部および下部に分割す
    る分割板を含み、前記ゲッタ板が前記分割板の上に間隔を有する、請求項１３の
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記チャンバ側壁の近傍に位置する１つ以上の部品を含み
    、前記部品が前記チャンバ側壁よりよい熱吸収体である、請求項１３の装置。
  16. 【請求項１６】 前記部品がチャンバ壁近傍で前記ゲッタ板の両側に位置す
    る、請求項１５の装置。
  17. 【請求項１７】 前記部品が炭化ケイ素で作られる、請求項１３の装置。
  18. 【請求項１８】 石英壁を有するプロセスチャンバと、 前記チャンバ内のウエハを受け入れるためのサセプタと、 前記サセプタを近くで取り囲むリングと、 前記リングから上流に延び、前記サセプタ内の前記リングの近似平面内にある
    石英チャンバ分割板と、 前記サセプタおよびリングから下流にあり、前記チャンバを横切って延び、一
    般に前記サセプタおよびリングの平面にあり、前記チャンバが前記分割板、前記
    サセプタおよび前記リングによって上部および下部に分割される石英板と、 前記サセプタおよびリングから下流に位置し、一般に下流の分割板と平行に延
    び、その上に間隔を有するゲッタ板と、 前記サセプタの近傍に延びてサセプタ温度を監視する熱電対とを含み、 前記サセプタ、前記リング、前記ゲッタ板、および前記熱電対の被覆がＣＶＤ
    加工における高温および熱衝撃に炭化ケイ素被覆グラファイト部品よリ長時間耐
    えることができ、ＣＶＤ加工における環境に適合する材料で形成される、半導体
    ウエハなどの基板の加工のための化学気相付着装置。
  19. 【請求項１９】 化学気相付着プロセスチャンバに用いるための熱電対を含
    み、前記熱電対が熱電対ワイヤ、前記ワイヤを取り巻く石英被覆、および前記石
    英被覆の上に露出する炭化ケイ素キャップを含む、化学気相付着装置。
  20. 【請求項２０】 石英壁を有するプロセスチャンバと、 前記側壁の１つ以上の領域の近傍の１つ以上の部品とを含み、前記部品が過熱
    ランプからの放射エネルギーを石英よりよく吸収する材料から作成され、したが
    って前記の１つ以上の部品が前記エネルギーを吸収してエネルギーを放射し、そ
    のエネルギーが前記の１つ以上の壁領域に吸収され前記の１つ事情の壁領域への
    ガスの付着を最小化する、 基板の加工のための付着装置。
  21. 【請求項２１】 前記チャンバ内にサセプタを含み、前記の１つ以上の部品
    が前記サセプタと前記の１つ以上の側壁領域との間にある、請求項２０の装置。
  22. 【請求項２２】 前記チャンバがドーム壁上の過熱ランプからの放射エネル
    ギーを透過する中央部を有する上部ドーム壁を有し、前記部品がドーム壁の周辺
    に向けてエネルギーを再放射するように配置される、請求項２０の装置。
  23. 【請求項２３】 基板を受け入れるためのサセプタを含み、前記チャンバが
    反応材ガスを前記チャンバ内に導入し前記サセプタ上に位置する基板を横切って
    流すための入口を有し、前記チャンバが前記入口から下流に側壁を有し、前記の
    １つ以上の部品が前記入口から下流の１つ以上の前記の壁の近傍に位置する、請
    求項２０の装置。
  24. 【請求項２４】 石英チャンバの内壁上への反応材ガスの付着を最小化する
    方法であって、チャンバ内のサセプタ上に搭載された基板を加熱するために用い
    る放射エネルギーを吸収して前記の１つ以上の壁上への前記ガスの付着を最小化
    するレベルに１つ以上の壁の温度を保つように、前記チャンバの１つ以上の内部
    側壁の近傍に１つ以上の部品を配置することを含む方法。
  25. 【請求項２５】 熱電対ワイヤと、 前記ワイヤを取り囲む石英被覆と 前記石英被覆の上に配した炭化ケイ素キャップと を含む、化学気相付着プロセスチャンバ用の熱電対。
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