JP4452028B2 - ペデスタル、半導体プロセスのためのシステム及びその方法 - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明は、半導体ウェハの処理用の縦型炉に関し、特に、該縦型炉内でウェハボートを支持するペデスタルに関する。
【０００１】
（背景技術）
ウェハボートを縦型炉内で用いる高温処理の場合、該ウェハボートを支持するために、および該縦型炉の底部で断熱プラグを形成するために、一般に、ペデスタルが上記縦型炉の下端部で用いられている。このようなペデスタルは、一般に、断熱材を石英外被部の内側に備え、該石英外被部はウェハボートを支持し、該断熱材は断熱を提供する。このようなペデスタルは、例えば、１９９７年２月１１日にＯｋｏｓｈｉに対して発行され、信越石英株式会社に譲渡された、米国特許第５，６０１，４２８号に記載されている。この特許においては、上記断熱材は、０．１ｇ／ｃｍ³〜０．８ｇ／ｃｍ³の見かけの密度を有する石英ガラス発泡材である。
【０００２】
従来技術によるこのようなペデスタルにおいては、ウェハボートが、該ペデスタルの頂面に支持されている。しかし、超高温での使用の場合、石英ペデスタルの頂面も高温になって脆くなるため、支持面として機能できない。該支持面の温度を下げるには、下にあるペデスタルの頂面を、ウェハボートが占める空間の高熱から遮断するために、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）遮熱材、あるいは、他の適当な耐熱材から成る遮熱材を、上記石英ペデスタルの上に配設することができる。しかし、超高温（例えば、１０００℃又はそれ以上）においては、上記遮熱材は高温になるので、それ自体が放熱源として作用しかねない。そのため、断熱材の値は限定され、ウェハボート支持面として用いるのに適当な頂面を形成する上記頂面の温度を十分に下げるために、大きな容積を占める大量の遮熱材を要することになる。
【０００３】
脆いウェハ支持面という問題と取り組むために、石英の代わりに、ＳｉＣから成るペデスタルの外被部を形成することも可能である。しかし、このような方法は、少なくとも２つの欠点を有する。第一に、ＳｉＣは熱伝導性が高いため、ペデスタルの断熱機能が本質的に無効になってしまう。第二に、ＳｉＣ製部品は、製造するのに石英よりもかなり高価であるということである。
【０００４】
従って、本発明の目的は、嵩張らず、かつ縦型炉内での超高温、例えば、１０００℃あるいはそれ以上の温度での使用が可能な、断熱ウェハボート支持ペデスタルを提供することである。
【０００５】
（発明の要約）
本発明の好適な一実施形態によれば、半導体プロセスのためのシステムが提供される。該システムは、複数のウェハを保持するウェハボートを含む炉を備える。該ウェハボートは、複数のウェハを処理するために上記炉の反応空間内に挿入するように形成されている。ウェハボートの重量は、ペデスタルのウェハボート支持面によって支持される。該ウェハボート支持面は、ウェハボート支持面の上でかつ上記ペデスタルの頂面の下に配置された断熱材によって遮熱されている。該断熱材は、ペデスタルの壁部によって上記反応空間から遮断されている。
【０００６】
別の実施形態によれば、上に載るウェハボートを支持するペデスタルが提供される。該ペデスタルは、半導体処理炉の下部を断熱する外被部と断熱材とから成る。該外被部は、上記上に載るウェハボートの重量を直接又は間接的に支えるために形成された、上方に向いているウェハボート支持面を有する。上記断熱材は、ウェハボート支持面を熱的に絶縁するためのものである。該断熱材は、ウェハボート支持面の上に少なくとも部分的に配置され、かつ上記外被部によって、ウェハボート支持面の上の雰囲気と連通するガスから遮断されている。
【０００７】
本発明のさらに別の好適な実施形態によれば、超高温での半導体プロセスのための方法が提供される。該方法は、複数のウェハを含むウェハボートを設けることと、該ウェハボートをペデスタルの表面上に支持することと、ウェハボートと該ウェハボート支持面との間に断熱材を設けることによって上記表面を断熱することと、約１０００℃以上の温度でウェハを処理することとから成る。
【０００８】
（好適な実施の形態の説明）
本発明の好適な実施形態によれば、ウェハボートを超高温中で支持するのに適したペデスタルが提供される。図示の実施形態においては、ペデスタルは、断熱材のための外被部として作用し、かつ上部及び下部から成り、該下部は、該上部の下にある。またペデスタルは、該ペデスタルの頂面、または最頂面の下の水平面にウェハボート支持面を有し、該ウェハボート支持面は、上に載るウェハボートを支持するように構成されている。上記上部は、ボート支持面の上に、少なくとも部分的に伸びており、また好ましくは断熱材を含む。該断熱材はウェハボート支持面を熱的に絶縁し、それにより該支持面の温度を下げ、上記上部に断熱材がない場合よりも、高温での使用に用いることができるようになっている。上記上部に加えて、ペデスタルの内部容積は全体として、好ましくは、実質的に断熱材で満たされているため、該ペデスタルは、該ペデスタルを含む炉の底部領域を、該炉の上部領域の高温から熱的に絶縁する断熱プラグとして機能することができる。上記上部及び下部は、互いに完全に開口することができ、あるいは、中間プレートによって隔離することができる。
【０００９】
また、中間支持構造が図示の実施形態に設けられている。該中間支持構造は、上に重なるウェハボートを部分的に支持し、さらに好ましくは、該ボートに直接接触し、また、該ウェハボートの重量をペデスタルのウェハ支持面へ伝達する。上記中間支持構造は、好ましくは支持シリンダである。また、上記ウェハ支持面をさらに断熱するために、遮熱材が設けられている。該遮熱材は、遮熱材ホルダ内に保持することができ、また好ましくは、ペデスタルの頂面に配設される。さらに好ましくは、上記遮熱ホルダは、上記中間支持構造、例えば上記支持シリンダである。
【００１０】
好適な一実施形態によれば、上記上部及び下部は、中間プレートによって隔離されてはおらず、単一の内部容積を備える。上記上部及び下部の表面又は壁部を形成する材質は、好ましくは石英材、さらに好ましくは、透明な石英材でなく不透明石英材である。透明石英の場合、熱伝導性は比較的低いが、放熱による熱輸送はかなりのものになる。不透明石英の場合は、放熱による熱輸送は、該石英の不透明性によって有効に抑制される。従って、石英構造は、好ましくは上記ウェハボート支持面を含み、かつウェハボート支持構造として機能する。
【００１１】
さらに、上記上部は、好ましくは、中間支持構造を収容するように構成される。図示の実施形態に示すように、該支持構造は、好ましくは支持シリンダである。従って、該支持シリンダを収容するために、上記上部は、例えば、上記支持シリンダ又は上記下部のいずれかよりも小さい径を有し、この場合、該支持シリンダは上記上部の周りに嵌合し、該支持シリンダ及び上記上部は、上記下部の上に載っている。上記上に重なるウェハボートを支持するために、上記支持シリンダは、好ましくは、該上に重なるウェハボートが上記上部に接触できるように、該上部の上に伸びている。以下にさらに詳細に論ずるように、上記支持シリンダは、好ましくはＳｉＣから成り、また好ましくは、該シリンダによる熱輸送を最少化するために、その壁部に複数のくり抜いた穴部、例えばスルーホールを有する。
【００１２】
他の好適な実施形態においては、上記ペデスタルの上部及び下部は、上述の実施形態とは、該上部及び下部が中間プレートによって隔離されていて、２つの独立した外被部を形成し、各外被部が断熱材を含む点が異なる。上記下部は、好ましくは従来のペデスタルであり、また該下部外被部は、好ましくは石英から成る。上記上部も石英、あるいは他の耐熱材から成る。上述したように、上記上部は、好ましくは、上記下部のボート支持面を熱的に絶縁する。さらに、上記中間プレート及び上記下部の底部の少なくとも一つの開口部、例えば複数の穴部は、好ましくは、上記上部及び下部間の、および上記下部と該下部の底部の下の雰囲気との間の通気を可能にするように設けられている。
【００１３】
好適な実施形態においては、上記ペデスタルの上部及び下部の内部には、好ましくは、例えば、石英ガラス発泡材、あるいは他の公知の材料等の、低熱伝導性を有する断熱材が充填されている。開口部が一般に、上記の材料の容積のごく一部からなり、該開口部をプロセスガスにさらすことは望ましくないため、上記断熱材は、好ましくは、上記の材料のための外被部として有効に機能する上記上部及び下部によってプロセスガスから遮断される。
【００１４】
このようなシステムによって、炉の処理空間における熱損失が限定され、かつ該空間の温度均一性に有害な影響を及ぼさない、急な温度勾配を形成することができる。さらに、上記ペデスタルで形成される温度勾配のため、特に、該ペデスタルの下部での急な勾配のため、上記ボート支持面の水平面での温度は十分低く、上記石英は、ウェハを載せたボートの重量を高温処理中に支えるのに十分機能的に安定している。一般に、上記ボートは、５０枚を超え、より好ましくは７０枚を超えるウェハを保持するように設計されている。別の実施形態においては、ペデスタルの上部でウェハボートの下において、ウェハ支持面の温度をさらに下げるために、好ましくは、遮熱材がさらに設けられている。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、ペデスタルの上部には、著しく低い熱伝導性、好ましくは、該ペデスタルの下部の断熱材の熱伝導性よりも低い熱伝導性を有する断熱材が充填されている。このようにして、定常状態において、非線形温度勾配が、急な勾配、および高断熱性の上部において大きな温度低下を伴って、該ペデスタルに関して存在することになる。上記ペデスタルの下部の断熱材の高熱伝導性は、該ペデスタルのボート支持面から熱を移動できるようにし、それにより該支持面を冷却すると共に、該ペデスタルの下部の断熱材が炉の下部への熱伝達を最少化して、上記反応空間からの熱損失を限定する。
【００１６】
他の好適な実施形態においては、ＳｉＣ製遮熱材ホルダが、上記ペデスタルの上部に直接載っている。該遮熱ホルダは、好ましくは、該ペデスタルの頂部に直接位置しており、複数の遮熱材を保持する。該遮熱材は、ウェハ支持面のためのさらなる断熱を可能にするために、石英ペデスタルの上部に配置された遮熱材支持プレートの頂面に積層されている。
【００１７】
好ましくは、上記遮熱材ホルダは、図示の支持シリンダのような中間支持構造である。従って、上記遮熱材は、ペデスタルの頂面において支持シリンダ内に保持することができ、該支持シリンダは、ウェハボートの重量を該ペデスタルのウェハ支持面へ伝えることができる。従って、上記遮熱材ホルダは、多数の遮熱材を上記支持シリンダの内側に積層できるように、該ペデスタルの頂面上で十分高く伸びる支持シリンダによって好ましくは形成される。該シリンダは、その頂面でウェハボートを支持するのに使用され、また、ペデスタルのボート支持面に向かって下方へ伸びている。ＳｉＣ製ボートは、上記支持シリンダの上部に設けることができるので、該支持シリンダを介してペデスタルのボート支持面上に間接的に支持される。該支持シリンダは、好ましくはＳｉＣ等の超高温に耐えることができる材質で形成される。ＳｉＣ製の支持シリンダの場合、ＳｉＣの比較的高い熱伝導性により、石英支持シリンダに対して余分な熱輸送を、ペデスタルのボート支持面へ送ることができるようになる。しかしこの熱輸送は、好適な実施形態においては、上記シリンダの壁部に多数のスルーホールを有する支持シリンダを設けることによって限定される。
【００１８】
従って、石英ペデスタルの断熱機能及び支持機能を部分的に分離することによって、石英ペデスタルは、従来より高温で有利に使用することができる。例えば、該ペデスタルは、好ましくは１０００℃以上、さらに好ましくは１２００℃以上、最も好ましくは１３００℃以上の温度での半導体製造プロセスにおいて、ウェハボートを支持するのに使用することができる。また急な温度勾配は、より小型のペデスタル及びより低い全高の炉を可能にする。さらに、最少の熱伝導断熱材をペデスタルの上部に設けて異なる断熱材を用いることにより、効果を最大化できる。
【００１９】
次に、図について説明するが、全図にわたって同様の部材は同じ数字で示す。図１は、本発明に係るペデスタル１００を備えた炉５を示す。炉の下部の詳細を図２に示す。プロセスチューブ１０及びインナーチューブ１２は、フランジ１６によって支持されている支持スリーブ１４によって支持されている。２００２年３月１５日に提出された、米国仮出願第６０／３６５，３５４号には、適当な支持スリーブが開示されており、該開示全体を参照してここに組み込まれる。円筒プロセスチューブ１０は、円筒形加熱コイル２０、上部加熱コイル２２、断熱材３０及び外壁部４０によって囲まれている。ドアプレート５０は、ペデスタル１００、支持シリンダ２００及びウェハボート３００を支持する。ペデスタル１００、支持シリンダ２００及びウェハボート３００は、昇降機構（図示せず）によって炉５に対して出し入れすることができる。ウェハボート３００は、反応空間１５、例えば、半導体製造プロセス中にプロセスガスがウェハ（図示せず）と反応することができる炉５の内部の空間に突き出ている。図示の炉５においては、プロセスチューブ１０、インナーチューブ１２、支持スリーブ１４及びペデスタル１００は全体として反応空間１５を画定していることが認識されよう。
【００２０】
本発明の好適な一実施形態によるペデスタル１００の断面図を図３Ａ〜図３Ｄに示す。ペデスタル１００は、上部１０２及び下部１０４を備える。ペデスタル１００の石英外被部全体は、上部プレート１１０、上部側壁１１２、中間プレート１１４（図３Ａ〜図３Ｃ）、下部側壁１１６及び底部プレート１１８を備える。中間プレート１１４が、ペデスタル１００の石英外被部全体を、上部１０２及び下部１０４で示されている２つの部分、あるいは小外被部に分けていることが認識されよう。底部プレート１１８は、好ましくは、図１、２に示す支持スリーブ１４の下面をシールするフランジ１２０、及びドアプレート５０と相互に作用する支持部１２２を備えている。上部断熱体１３０は上部１０２に設けられ、下部断熱体１３２は下部１０４に設けられている。
【００２１】
中間プレート１１４は、好ましくは、ペデスタル１００の加熱時に、上部１０２内にある膨張ガスを下部１０４内へ放出する上部抽気穴１１７を備える。同様に、底部プレート１１８は、好ましくは、下部１０４内にある膨張ガスを底部プレート１１８の下の領域へ放出する下部抽気穴１１９を備える。従って、上記ペデスタル内の膨張ガスは、抽気穴１１７、１１９を介して容易に反応空間１５の外側の領域へ放出することができる。（支持スリーブ１４に対してシールする）上部１０２、下部１０４及び底部プレート１２０は、上部断熱体１３０及び下部断熱体１３２が反応空間１５の雰囲気から遮断されるように、好ましくは、恒久的に互いに結合されている。ペデスタル１００の加熱された内部からのガス膨張を、反応空間１５からシールされている該ペデスタルの下面の下方へ向けることにより、反応空間１５のプロセス環境の汚染が避けられる。
【００２２】
抽気穴１１７、１１９は、それぞれ中間プレート１１４及び底部プレート１１８の特定の位置に示されているが、これらの位置は図示を容易にするためのみのものであり、抽気穴１１７、１１９は、中間プレート１１４及び底部プレート１１８のどの位置にも配置することができることが認識されよう。例えば、抽気穴１１７、１１９は共に、中間プレート１１４及び底部プレート１１８の中央に配置することができる。また、抽気穴１１７は、一つ以上の開口部から成ることが可能で、抽気穴１１９も同様であることが認識されよう。
【００２３】
図３Ａ〜３Ｄについてさらに説明すると、好適な一実施形態においては、図４で詳細に説明する支持シリンダ２００が、好ましくは、方向固定カム１１５を備えている、中間プレート１１４の周囲の閉塞されていない部分１１３上に支持されている。従って、図示の実施形態においては、中間プレート１１４、または該プレートの少なくとも端の周縁部１１３は、上に重なるウェハボート３００（図５）の重量をボート支持面１１３へ伝達する支持シリンダ２００（図５）と共に、上記ペデスタルのボート支持面として機能する。しかし、他の閉塞されていない面は、別の配置でペデスタル１００のボート支持面を設けることができることが認識されよう。
【００２４】
好ましくは、ペデスタル１００は、（図３Ａに示すように）ボート支持面１１３の上に広がる、あるいは該支持面の上のみに広がる上部断熱体１３０内に高断熱材を含み、さらに、（図３Ａに示すように）ボート支持面１１３の下に広がる、あるいは該支持面の下のみに広がる下部断熱体１３２内に低断熱材を含む。しかし、他の実施形態においては、上部断熱体１３０が、図３Ｂに示すように、ボート支持面１１３の下に一部伸びることができ、あるいは、下部断熱体１３２が、図３Ｃに示すように、ボート支持面１１３の上に一部伸びることができることが認識されよう。図３Ｄにおいては、ペデスタル１００は、中間プレートを有していない。ウェハボート支持面１１３は、単に、ペデスタル１００の壁部の側部に伸びる面である。さらに、図３Ｄのペデスタルには、単一の断熱体１３２のみが充填されている。
【００２５】
図４に、支持シリンダ２００の形をとる中間支持構造を示すが、該支持構造は、好ましくは、円形穴部２０２の形で示す開口部を備えている。円形穴部２０２は２つの目的を有する。即ち、第一には、シリンダ２００の内側に死空間を生じることを防ぐことであり、第二には、該シリンダの熱伝導を低減することである。穴部２０２を過度に大きく形成しないことにより、上記２つの目的は、シリンダ２００の強度に深刻に影響を及ぼすことなく、有利に達成される。シリンダ２００は、その内側に３つの支持部２１０を備えており、該支持部は、以下に図５Ａ〜５Ｃを参照して説明するように、遮熱材（図示せず）を支持することができる。シリンダ２００は、その底端部において、ペデスタル１００の方向隆起部又はカム１１５（図３参照）と係合してペデスタル１００の上部におけるシリンダ２００の固定方向を確実にするための下部方向切欠き部２０４を備えている。シリンダ２００は、その上端部において、ウェハボート３００の方向カムと係合してシリンダ２００上でのウェハボート３００の固定方向を確実にするための上部方向切欠き部２０６を備えている。
【００２６】
図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃは、ペデスタル１００の上部での複数の遮熱材２３０の配置を示す。図５Ａは、大きな円形穴部２０２及びベースプレート２２０を支持するための３つの支持部２１０（一つだけ図示されている）を備えた支持シリンダ２００を示す。遮熱材２３０は、密接した積み重ねを容易にする隆起部２３２を備える。遮熱材２３０は完全に平坦ではなく、その強度を向上させるためのいくつかの環状の波状部２３４を備える。図５Ｂは、ベースプレート２２０及び遮熱材２３０を中に入れ、ペデスタル１００の上部に配置する準備ができた支持シリンダ２００を示す。図５Ｃは、組立てられた状態の上記部分を示す。支持シリンダ２００をペデスタル１００のボート支持面１１４の上に載せると、シリンダ２００はボート３００を収容する準備ができる（図６）。
【００２７】
図６は、支持シリンダ２００及び遮熱材２３０と共に組立られた状態のペデスタル１００の別の斜視図を示す。また、支持シリンダ２００の上部に配置されたウェハボート３００も示されている。
【００２８】
図２及び３Ａに戻って説明すると、上部１０２及び下部１０４の上部を含む、ペデスタル１００の上方部１０３は、上部１０３が内側に一定の隙間を持ってインナーチューブ１２を収容できるように、インナープロセスチューブ１２の内径よりも十分小さい外径を有する。しかし、ペデスタル１００の下部１０５は、好ましくは、上方部１０３よりも大きな外径を有する。さらにこの径は、好ましくは、インナーチューブ１２の内径よりも大きい。このようにして、ウェハボート３００を中に入れた反応空間１５（図１）の高温領域から見た直線に沿った放射による熱輸送は、該直線が崩れているため、防止される。ペデスタル１００の大径部１０５を収容するために、支持スリーブ１４の対応する部分の径も大きくなっている。上述したように、適当な支持スリーブが、２００２年３月１５日に提出された米国仮出願第６０／３６５，３５４号に開示されており、該開示全体を参照してここに組み込まれる。
【００２９】
本好適な実施形態の別の有利な特徴を図２に示す。ウェハボート３００の底端部は好ましくは、加熱コイル２０の巻装部の末端と事実上一致している。ボート３００の下面とペデスタル１００の頂面との間の空間には、密接した遮熱材２３０の積層体が完全に充填されている。遮熱材２３０の頂部を加熱コイル２０の真下に配置することにより、炉の底部領域の断熱材は、加熱コイル２０の水平面のほぼ真下にあり、その結果、炉の底部領域が非常に小さくなる。従って、加熱コイル２０の下に伸び、かつ断熱のために必要な炉５の部分を非常に短くすることができ、なおかつ十分な断熱を提供できる。
【００３０】
好適な一実施形態においては、ペデスタル１００の上部１０２内の断熱体１３０は、下部１０４内の断熱体１３２の材質よりも低い熱伝導性を有する材質で形成されている。これによる効果を図７に示す。断熱材の均質体の場合、線形の温度勾配が定常状態で確立され、該均質体を通過する熱流速は、熱流の方向と垂直なペデスタルの全断面に対して同じになる。上記断熱材の熱伝導性を均一に変化させると、線形勾配は変わらずに熱流速のみが変化する。即ち、低い熱伝導性は低い熱流速を生じる。しかし、上記断熱体の上部の熱伝導性λ_upperが上記断熱体の下部の熱伝導性λ_lowerよりも小さい場合、非線形温度勾配が生じる。またこの場合、定常状態において、全水平面を通過する熱流速は同じになる。低熱伝導性を有する材質の場合、同じ熱流速を容易にするために、急な温度勾配が要求される。そのためペデスタル１００の上部１０２においては、下部１０４よりも急な勾配を呈する。このことは、ペデスタル１００のボート支持面１１３において、石英外被部がウェハボート２００の重量を支えるために十分低い温度を達成する際に役に立つ。上記ペデスタルの下部１０４内の断熱材の熱伝導性が高いと、ボート支持面から離れた熱輸送が容易になる。
【００３１】
図示の実施形態においては、上部１０２及び下部１０４は、共通の石英外被部を構成しているが、他の実施形態においては別の変形例が可能である。例えば、上記下部の上部に取外し可能に配置された上部を有するペデスタルを用いることが可能である。さらに、上記上部の外被部を石英以外の材質で形成することが可能である。例えば、上記上部の外被部を、例えば支持シリンダとして、ＳｉＣで形成することができる。このような実施形態においては、ボート支持面に対して下方へ伸びる放射遮熱材を保持するＳｉＣ支持シリンダはもはや必要ない。別法として、該シリンダは、ＳｉＣ上部の頂面に配置することができ、該ＳｉＣ上部は、上記ボートの重量を、上記ペデスタルの下部のボート支持面へ伝える。この場合、上記ボート支持面は、単に、上部外被部が上記下部と接続される下部の頂面である。
【００３２】
図示の好適な実施形態を特定の特徴と共に示したが、本教示は、本発明の実施形態がすべての説明した特徴を有することを必要としないことは明白である。例えば、上記中間支持構造は、図示のシリンダではなく、支持脚部を備えた支持テーブルでもよい。この場合、上記ペデスタルの上部は、好ましくは、上記支持脚部が該ペデスタルのボート支持面に対して下に伸びることができるように、切取り部又は穴部を備えている。上記支持脚部及び切取り部は、好ましくは、上記ペデスタルの外辺部近傍に設けられている。さらに、図３Ａ〜図３Ｃは、中間プレート１１４を含み、かつこの中間プレートを用いて比較的容易に製造されるが、代替の実施形態においては、上記ペデスタルの上部及び下部は、図３Ｄの実施形態によって示されるように（この場合、石英外被部に充填される単一の断熱材１３２を有する）、２つの別々のチャンバを形成しない。他の代替の実施形態においては、上記支持スリーブに対してシールされる底部プレート１１８は、上記ペデスタルの一体部分ではない。上記支持スリーブに対してシールされる独立した底部プレートを設けることもできる。この実施形態においては、ペデスタルは、この独立した底部プレートの頂部に配置することができる。
【００３３】
同様に、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な他の変更、省略及び追加が、上述した方法及び構造に対して可能である。このような全ての変更例及び変形例は、添付クレームに定義したように、本発明の範囲に含まれるように解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る、ボート、遮熱材支持シリンダ及びペデスタルを備えた炉の側面断面図である。
【図２】図１の下部の拡大図である。
【図３Ａ】ペデスタルのウェハボート支持面、上部及び下部の位置関係を示す、図１のペデスタルの側面断面図である。
【図３Ｂ】ペデスタルのウェハボート支持面、上部及び下部の位置関係を示す、図１のペデスタルの側面断面図である。
【図３Ｃ】ペデスタルのウェハボート支持面、上部及び下部の位置関係を示す、図１のペデスタルの側面断面図である。
【図３Ｄ】ペデスタルのウェハボート支持面、上部及び下部の位置関係を示す、図１のペデスタルの側面断面図である。
【図４】図１の支持シリンダの斜視図である。
【図５Ａ】図１の支持シリンダを示す分解斜視図である。
【図５Ｂ】遮熱材を詰め込んだ図１の支持シリンダを示す、一部組立斜視図である。
【図５Ｃ】図１のペデスタルの頂部に配置された図１の支持シリンダを示す、組立斜視図である。
【図６】図１の組立られたペデスタル、支持シリンダ及びウェハボートを示す斜視図である。
【図７】ペデスタルに、均質又は不均質な断熱材を充填した状態での、頂面からの距離の関数としての図１のペデスタル内の温度のグラフである。

Claims (42)

1. 半導体処理炉の下部を断熱し、上に載るウェハボートを支持するペデスタルであって、
   側壁、上部プレート、及び底部プレートを有する外被部であって、前記上に載るウェハボートの重量を、中間支持構造を介して間接的に支えるウェハボート支持面を前記側壁によって画定する外被部と、
   前記ウェハボート支持面及び前記炉の下部を熱的に遮断する、前記外被部の内部に配置された断熱材であって、前記ウェハボート支持面の下方及び上方に配置され、前記外被部によって、前記ウェハボート支持面の上の雰囲気と連通するガスから遮断された断熱材とを備えるペデスタル。
2. 前記断熱材が、前記ペデスタルの内部を占める単一の材質からなる、請求項１に記載のペデスタル。
3. 前記ペデスタルが上部及び下部を有し、前記上部が上部径を有し、前記下部が下部径を有し、前記下部径が前記上部径よりも大きい、請求項１に記載のペデスタル。
4. 前記ウェハボート支持面が、前記上部径を越えて外側へ伸びている、請求項３に記載のペデスタル。
5. 前記断熱材が、前記ペデスタルの上部に設けられた第１の断熱材と、前記ペデスタルの下部に設けられた第２の断熱材とからなる、請求項１に記載のペデスタル。
6. 前記ペデスタルの上部及び下部が、共通の一体外被部によって囲まれている、請求項５に記載のペデスタル。
7. 前記第１の断熱材が、前記第２の断熱材よりも低い熱伝導性を有する、請求項５に記載のペデスタル。
8. 中間プレートが、前記上部及び前記下部を隔てている、請求項５に記載のペデスタル。
9. 前記中間プレートが、前記ウェハボート支持面の下にある、請求項８に記載のペデスタル。
10. 前記上部及び前記下部が恒久的に接合されている、請求項３に記載のペデスタル。
11. 前記中間プレートが、前記上部の内部と前記下部の内部との間のガスと連通する少なくとも一つの上部開口を備えている、請求項８に記載のペデスタル。
12. 前記外被部の前記底部プレートが、前記下部の内部と前記底部プレートの下の下方雰囲気との間のガスと連通する少なくとも一つの下部開口を備えている、請求項１１に記載のペデスタル。
13. 前記ペデスタルの下部が石英材からなり、前記ペデスタルの上部が耐熱材からなる、請求項８に記載のペデスタル。
14. 前記耐熱材が石英からなる、請求項１３に記載のペデスタル。
15. 前記耐熱材が不透明石英からなる、請求項１３に記載のペデスタル。
16. 前記耐熱材がＳｉＣからなる、請求項１３に記載のペデスタル。
17. 前記ウェハボート支持面が、前記中間プレートの周縁部に配設されている、請求項１６に記載のペデスタル。
18. 前記中間支持構造は、前記ウェハボート支持面の頂部に位置し、かつ前記ペデスタルの前記上部プレートよりも高く伸びている、請求項１に記載のペデスタル。
19. 前記中間支持構造が環状支持シリンダである、請求項１８に記載のペデスタル。
20. 前記支持シリンダがＳｉＣからなる、請求項１９に記載のペデスタル。
21. 前記支持シリンダの側部を画定する壁部が、複数の円形穴部を備える、請求項２０に記載のペデスタル。
22. 複数の遮熱材が前記支持シリンダの内部に配置され、各遮熱材が円形プレートからなる、請求項２０に記載のペデスタル。
23. 前記各遮熱材がＳｉＣからなる、請求項２２に記載のペデスタル。
24. 前記複数の遮熱材のうちの下方の遮熱材が前記複数の遮熱材のうちの上方の遮熱材を支持し、前記上方の遮熱材が前記下方の遮熱材の上に直接位置している、請求項２３に記載のペデスタル。
25. 前記ペデスタルの平面視形状が環状である、請求項１に記載のペデスタル。
26. 前記ウェハボート支持面が単一の平面上にある、請求項１に記載のペデスタル。
27. 半導体プロセスのためのシステムであって、
    複数のウェハと、
    前記複数のウェハを処理するための反応空間を含む半導体処理炉と、
    前記反応空間内に挿入し、かつ前記複数のウェハを保持するように形成されたウェハボートと、
    請求項１に記載のペデスタルであって、ウェハボート支持面に中間支持構造を介して前記ウェハボートを間接的に支えるペデスタルとを備えるシステム。
28. 前記半導体処理炉が、１０００℃を超える温度で半導体製造プロセスを行うために形成された超高温炉である、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記温度が、１２００℃以上である、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記ペデスタルの側壁が耐熱材からなる、請求項２７に記載のシステム。
31. 前記耐熱材が石英から成る、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記石英が不透明石英から成る、請求項３１に記載のシステム。
33. インナーチューブが前記反応空間の範囲を部分的に画定し、前記ペデスタルの上部の上部径が前記インナーチューブの内径よりも小さい、請求項２７に記載のシステム。
34. 前記ペデスタルの下部の下部径が前記インナーチューブの内径よりも大きい、請求項３３に記載のシステム。
35. 支持スリーブが前記インナーチューブを支持し、前記ペデスタルの底部プレートが、前記支持スリーブの下面をシールする、請求項３３に記載のシステム。
36. 前記ウェハボート支持面が、前記ペデスタルの上部の上部径を越えて外方に伸びている、請求項３３に記載のシステム。
37. 前記中間支持構造が、前記ウェハボート支持面上に直接位置し、前記ウェハボートが、上部中間支持面上に直接位置している、請求項２７に記載のシステム。
38. 前記中間支持構造が支持シリンダである、請求項３７に記載のシステム。
39. 前記支持シリンダの内部に複数の遮熱材を備える、請求項３８に記載のシステム。
40. １０００度を超える超高温での半導体プロセスのための方法であって、
    請求項１に記載のペデスタルのウェハボート支持面上に、中間支持構造を介して複数のウェハを含むウェハボートを配置するステップと、
    前記複数のウェハを含む前記ウェハボートを、前記複数のウェハを処理するための半導体処理炉に含まれる反応空間に挿入するステップと、
    １０００℃を超える温度で前記複数のウェハを処理するステップとを備える方法。
41. 前記処理するステップは、１２００℃以上で行われる、請求項４０に記載の方法。
42. 前記処理するステップは、１３００℃以上で行われる、請求項４１に記載の方法。

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