JP5605852B2 - ワンピースサセプタリング及びリアクタ - Google Patents

Description

本発明は、半導体処理ツールに関し、特に、半導体製造処理中に基板が置かれるサセプタを囲むリングに関する。

トランジスタ、ダイオード及び集積回路のような半導体装置の処理において、複数のこのような装置は、一般的に、基板、ウェーハ又はワークピースと呼ばれる半導体材料の薄片上に同時に作製される。このような半導体装置の製造中の半導体処理ステップの一例において、基板又は他のワークピースは、一般的に、材料の薄膜又は層が基板の露出された表面に堆積される、反応チャンバへ搬入される。材料の層の所望の厚みが堆積されると、基板は、反応チャンバ内でさらに処理されてもよく、又はさらなる処理のために反応チャンバから搬出されてもよい。

基板は、一般的にウェーハハンドリング機構により反応チャンバへ搬入される。ウェーハハンドリング機構は、反応チャンバの外側の位置から基板を持ち上げ、反応チャンバの壁に形成されたバルブを介して反応チャンバへ挿入される。反応チャンバへ基板が搬入されると、基板は、サセプタ上へ落とされる。基板がサセプタ上に受け入れられた後に、ウェーハハンドリング機構は、反応チャンバから引き下げられ、バルブは、基板の処理が開始できるように閉じられる。一実施形態において、サセプタリングは、処理中に基板が配置されるサセプタに隣接し、かつサセプタの周囲に位置する。

図１から３は、アリゾナ州フェニックスのエーエスエム・アメリカ・インコーポレイテッドにより製造されたＥｐｓｉｌｏｎ（登録商標）において一般的に用いられる既知のサセプタリングアセンブリ１０を図示している。サセプタリングアセンブリ１０は、処理中の基板を支持するサセプタ１２の周囲に隣接して配置される２ピース構造である。サセプタリングアセンブリ１０は、処理中に熱源からの放射エネルギーを吸収及び保持するように設計され、サセプタ及び基板の縁からのエネルギー損失の量を低減する。サセプタリングアセンブリ１０は、また、サセプタ１２の周囲の異なる位置における熱電対を受け入れ、かつ配置されるように構成され、熱電対は、サセプタ１２の周囲の局部温度を測定するために用いられる。サセプタリングアセンブリ１０は、上部リング１４と、下部リング１６とを含み、ギャップ１８は、上部リング１４と下部リング１６との間に形成される。前縁、後縁及び側縁におけるサセプタに近接する相対温度を測定する熱電対は、ギャップ１８内に少なくとも部分的に配置される。これらの各熱電対は、それらの間に熱電対の接点を形成するための一端において結合された異種材料から形成される２つのワイヤと、ワイヤ間の間隔を維持する内部セラミック絶縁体と、非導電材料からなり、高温に耐えることができ、セラミック絶縁体及びワイヤを取り囲むことができるシースと、から構成される。

２ピースサセプタリングが露出される高温と同様な反応チャンバ内での温度の変動によって、サセプタリングアセンブリ１０の上部リング１４及び下部リング１６の縁の間に形成されうる空間、又はギャップが存在する。これらの空間は、頻繁に熱電対が配置されるギャップ１８へプロセスガスが侵入することを許容してしまう。プロセスガスは、熱電対の外表面に接触することができ、熱電対シースの劣化を引き起こす。熱電対シースの劣化は、測定される温度の精度の悪化、及び熱電対の寿命の短縮の原因となりうる。

２ピースサセプタリングアセンブリ１０内に配置された、いくつかの熱電対の配置のために、通常、いくつかのこれらの熱電対を実装及び取り外すために、上部リング１４が移動される、又は取り外される必要がある。反応チャンバの壁に隣接して配置されるアクセスプレートは、上部リング１４が取り外されうる前に取り外す必要がある。このアクセスプレートを取り外すことは、反応チャンバを、いくつかの処理用途を運用するシステムの性能を悪化させうる大気中の空気及び水蒸気に露出することとなる。熱電対の配置及び２ピースサセプタリングは、また、外部シースを傷つけたり、損傷させたりすることなく熱電対を実装することを困難にする。

したがって、熱電対が露出した場合にプロセスガス及び空気の量を最小化する一方で、サセプタの周囲に熱電対を積極的に配置することができるサセプタリングが必要となる。また、作業者が熱電対を傷つけたり、損傷したりすることを最小限にして、熱電対を実装できるサセプタリングが必要となる。

本発明の一態様において、半導体処理ツールにおいて使用するためのワンピースサセプタリングが提供される。サセプタリングは、形成された開口を有するプレートと、プレートの下面から延びる少なくとも１つのリブと、を含む。サセプタリングは、また、リブに形成された穴を含む。穴は、温度測定装置を受け入れるように構成される。

本発明の他の態様において、半導体処理ツールにおいて使用するためのサセプタリングが提供される。サセプタリングは、形成された開口を有するプレートと、プレートの下面に一体的に接続される一対の側面リブと、を含む。側面リブは、開口の反対側に位置する。サセプタリングは、一対の側面リブそれぞれに形成される穴をさらに含む。各穴は、温度測定装置を受け入れるように構成される。

本発明のさらなる態様において、半導体処理ツールにおいて使用するためのワンピースサセプタリングが提供される。サセプタリングは、形成された開口を有するプレートを含む。プレートは、上面及び下面を有する。サセプタリングは、プレートの下面に一体的に接続される第１の側面リブと、第１の側面リブに形成される第１の穴と、をさらに含む。サセプタリングは、また、プレートの下面に一体的に接続される第２の側面リブと、第２の側面リブに形成される第２の穴と、を含む。中央リブは、プレートの下面に一体的に接続され、中央リブは、第１及び第２の側面リブの間に位置する。第３の穴は、中央リブに形成される。リングリブは、プレートの下面に一体的に接続され、リングリブは、開口の周囲に位置する。

本発明のさらに別の態様において、半導体処理ツールのためのリアクタが提供される。リアクタは、反応空間を画定する反応チャンバを備える。サセプタは、反応空間内に配置される。リアクタは、サセプタの周囲に配置されるワンピースサセプタリングをさらに含み、サセプタリングは、少なくとも１つの温度測定装置を受け入れるように構成される。

本発明のさらに別の態様において、半導体処理ツールにおいて使用するためのサセプタリングは、前縁、後縁、厚み及び厚みを介して形成される開口を有するプレートを備える。少なくとも１つの穴は、後縁を介してプレートに形成される。少なくとも１つの穴は、プレートにおける非貫通穴として形成される。

本発明の利点は、例示として示され、記載された以下に述べる本発明の実施形態の記載によって当業者にさらに明らかになるであろう。本発明は他の及び異なる実施形態が可能であり、その詳細は種々の観点で変更することができるということは理解されるであろう。したがって、図及び詳細な説明は例示として考慮され、限定的でない。

図１は、従来技術で一般に知られる半導体処理ツールのためのリアクタの断面図である。 図２は、図１のサセプタリング及びサセプタの分解図である。 図３は、図２のサセプタリング及びサセプタの断面図である。 図４は、改善されたサセプタリングの実施形態を有する半導体処理ツールのためのリアクタの断面図である。 図５は、図４のサセプタリングの底面斜視図である。 図６は、図４のサセプタリングの底面図である。 図７は、図４のサセプタリングの背面図である。 図８は、図６の８−８’に沿った、サセプタリングの断面図である。 図９は、図４のサセプタリングの他の実施形態の底面斜視図である。 図１０は、温度制御システムの実施形態の概念図である。

図４を参照すると、化学気相成長（ＣＶＤ）リアクタ２０の例示的な実施形態の断面が示される。図示された実施形態は、単一基板、水平流、コールドウォールリアクタであるが、本明細書に記載のサセプタリング技術が、他の型の半導体処理リアクタにおいても用いられうることが当業者により当然理解されるべきであろう。リアクタ２０は、反応空間２４を画定する反応チャンバ２２と、反応チャンバ２２の反対側に位置する放射加熱素子２６と、サセプタ支持機構２８と、を含む。反応チャンバ２２は、反応空間２４へ反応ガスが流れ込むことを許容する入口３０と、反応ガスが通過し、プロセス副産物を反応空間２４から排出する出口３２と、を有する細長部材である。一実施形態において、反応チャンバ２２は、透明な石英で形成される。なお、反応チャンバ２２は、反応チャンバ２２へ導入される反応ガス及び処理反応から得られるプロセス副産物に対して十分に実質的に反応しない他の材料で形成されてもよいことが当業者であれば理解できる。

図４に示すように、加熱素子２６は、上部バンク及び下部バンクを形成する。加熱素子２６は、同一のバンク内の隣接する加熱素子２６に対して間隔を空けた形態で位置づけられる。一実施形態において、上部バンクの加熱素子２６は、下部バンクの加熱素子２６に対して実質的に垂直に向けられる。加熱素子２６は、反応チャンバ２２の壁により大量に吸収されることなく、反応チャンバへ放射エネルギーを提供する。加熱素子２６は、処理される基板３４により吸収される波長の放射熱を提供するように構成される。

図４に示すように、サセプタ支持機構２８は、処理中に基板３４が配置されるサセプタ３８と、サセプタ支持体４０と、を含む。サセプタリング４２は、サセプタ支持機構２８の少なくとも一部を取り囲む。サセプタ支持体４０は、反応チャンバ２２の下部壁から延びるチューブ４６を介して下方へ延びるシャフト４４と接続される。モーター（図示せず）は、シャフト４４を回転させるように構成され、それによってサセプタ支持体４０が回転し、サセプタ支持体４０上に配置されるサセプタ３８及び基板３４が順に回転する。サセプタリング４２は、サセプタリング支持体４３により反応チャンバ２２の下部壁の上の間隔をあけた位置に維持される。サセプタリング支持体４３は、反応チャンバ２２の下部壁の上面とサセプタリング４２との間に延びる複数のアーム４５を含み、それによって反応チャンバ２２内のサセプタリング４２に支持を提供し、かつサセプタリング４２を確実に設置する。

図５から８を参照すると、改善されたワンピースサセプタリング４２の実施形態が示される。図示された実施形態において、サセプタリング４２は、略矩形状の部材として形成される。一実施形態において、サセプタリング４２は、曲線的なコーナーを有する。他の実施形態において、サセプタリングは、直角なコーナーを有する（図示せず）。なお、サセプタリング４２は、異なる形状及び型の反応チャンバ２２内に適合する形状で形成されうることが当業者により当解されるべきである。サセプタリング４２は、プレート４８の厚みを介して形成される開口５０を有するプレート４８を含む。一実施形態において、開口５０は、通常、プレート４８の中央において形成されるが、開口５０は、プレート４８の中央からオフセットされてもよいことが当業者であれば理解できる。開口５０は、サセプタ３８（図４）、又は他の装置、或いは処理中に基板３４を支持するように構成される機構を受け入れ、かつ取り囲むように構成される。一実施形態において、開口５０は、円形であるが、開口５０の形状は、サセプタ３８の形状に対応し、その周囲にサセプタリング４２が配置されるべきであることが当業者であれば理解できる。

図５から８に図示するように、サセプタリング４２のプレート４８は、前縁５１と、後縁５３と、上面５２と、下面５４と、を含む。プレート４８は、反応チャンバ２２内に位置合わせされ、プレート４８の前縁５１が上流側となり、プレート４８の前縁５１が入口３０の反応空間２４へ向けられ、かつプレート４８の後縁５３が下流側となり、プレート４８の後縁５３が反応空間２４の出口３２へ向けられる。プロセスガスは、反応空間２４内の流路Ａ（図６及び８）に沿って流れる。図示された実施形態において、上面５２は、実質的に平坦な面である。一実施形態において、サセプタリング４２の上面５２は、実質的にサセプタ３８の上面と一致する。他の実施形態において、サセプタ３８の上面は、オフセットされ、サセプタリング４２の上面５２に対してわずかに低く設置される。このオフセットは、基板３４がサセプタ３８の上面に受け入れられたときに、処理される基板３４の表面がサセプタリング４２の上面５２と実質的に一致することを許容する。なお、プレート４８の上面５２は、サセプタ３８の上面に対していずれかの手法で位置を合わせられうることが当業者であれば理解できる。

図５から８に示すように、図示されたプレート４８の下面５４は、実質的に平坦な面であり、かつ実質的に上面５２に平行である。一実施形態において、上面５２と下面５４との間のプレート４８の厚みＴ（図５及び８）は、約０．３３インチ（０．８４ｃｍ）である。他の実施形態において、プレート４８の厚みＴは、約０．１から１インチ（０．２５から２．５４ｃｍ）の間である。なお、上面５２と下面５４との間のプレート４８の厚みＴは、加熱素子２６又は他の加熱素子からの放射エネルギーを吸収及び保持可能な集合体を提供するのに十分でありうること、及びサセプタ３８と基板３４の半径方向外側端部からの多量の熱損失を防ぎうることが当業者であれば理解できる。

一実施形態において、図５から８に示すように、サセプタリング４２は、プレート４８の下面５４から延びる第１の側面リブ５６と、第２の側面リブ５８と、中央リブ６０と、リングリブ６２と、をさらに含む。リブ５６，５８，６０は、熱電対のような測定装置９０（図８）を受け入れるように構成され、リングリブ６２は、開口５０の周囲にさらなる厚みを提供するように構成される。リブ５６，５８，６０，６２は、また、エネルギーの吸収及び保持のためのさらなる集合体と同様にサセプタリング４２を構造的に支持することを提供する。なお、サセプタリング４２は、所望の温度測定プロファイルと同様に用いられる測定装置の個数及び／又は位置に依存する、さらなる又はいくつかのリブを含んでもよいことが当業者であれば理解できる。一実施形態において、リブ５６，５８，６０，６２は、プレート４８の下面５４から延びる単一の隆起した部材と一体的に形成されるように接続される。他の実施形態において、少なくとも２つのリブは、共に一体的に接続される。例えば、中央リブ６０は、リングリブ６２に一体的に接続されうるが、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、中央リブ６０及びリングリブ６２から離間しうる。さらなる別の実施形態において、各リブ５６，５８，６０，６２は、他のリブそれぞれから離間される、又は別々になっている。一実施形態において、リブ５６，５８，６０，６２は、プレート４８に一体的に形成される。他の実施形態において、リブ５６，５８，６０，６２の少なくとも１つは、プレート４８から分離して形成され、サセプタリング４２の組み立て中にプレート４８に取り付けられる。一実施形態において、各リブ５６，５８，６０，６２は、プレート４８と同一の材料で形成される。他の実施形態において、リブ５６，５８，６０，６２の少なくとも１つは、プレート４８とは異なる材料で形成される。

図５から８に示すように、図示された実施形態において、リングリブ６２は、プレート４８に一体的に形成され、開口５０に隣接するプレートの下面５４から下側に延びる。図示されたリングリブ６２の内側に向いている面６４は、開口５０を画定する。図示された実施形態において、リングリブ６２は、略円形であり、開口５０の全周囲付近に延びる。なお、リングリブ６２の形状は、サセプタリング４２を介して形成される開口５０の形状に対応する。一実施形態において、リングリブ６２は、プレート４８の下面５４から下側に約０．５２インチ（１．３２ｃｍ）延びる。他の実施形態において、リングリブ６２は、プレート４８の下面から下側に約０．１から１インチ（０．２５から２．５４ｃｍ）延びる。一実施形態において、開口５０を画定する内側に向いている面６４は、高さＨを有し、プレート４８の上面５２から下側に約０．８５インチ（２．１６ｃｍ）延びる。他の実施形態において、開口５０を画定する内側に向いている面６４は、プレート４８の上面５２から下側に約０．２から２インチ（０．５１から５．０８ｃｍ）延びる。なお、開口５０を画定する内側に向いている面６４の高さＨは、任意の長さであってもよいことが当業者であれば理解できる。一実施形態において、開口５０を画定する内側に向いている面６４の高さＨは、サセプタ３８の厚みと実質的に同一、又はわずかに厚く、そのサセプタ３８の周囲にサセプタリング４２が配置可能である。開口５０を画定する内側に向いている面６４の高さＨは、特に基板３４の処理中にサセプタ３８の半径方向外側端部からの熱損失を低減又は制限するためにサセプタ３８の厚みと同様である。

一実施形態において、図５から８に図示するように、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、延長され、リングリブ６２の反対側に隣接して位置する線状部材となる。第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、相対的に互いに実質的に同一方向で位置合わせされうる。他の実施形態において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、また、相対的に互いに非同一方向であってもよい。第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８それぞれは、プレート４８の下面５４から延びる。一実施形態において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、下面５４から延びるリングリブ６２と実質的に同一の距離で下面５４から延びる。他の実施形態において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、下面５４から延びるリングリブ６２の距離とは異なる距離で下面５４から延びる。他の実施形態において、第１の側面リブ５６は、第２の側面リブ５８が下面５４から延びる距離とは異なる距離で延びる。一実施形態において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８の双方は、リングリブ６２と同様にプレート４８と一体的に接続される。他の実施形態において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、リングリブ６２から離間している。一実施形態（図示せず）において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、サセプタリング４２の反対側の外側縁の一部分を形成する。他の実施形態において、図５に示すように、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、プレート４８の外側縁から内側に間隔をあけて配置される。

一実施形態において、図５及び６に示すように、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、プレート４８の略全長の長さで延びる、又はプレート４８の同一外側縁に沿う反対コーナー６６間の全長の長さで延びる。他の実施形態において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、前縁５１と後縁５３との間のプレート４８の長さの一部分だけ、プレート４８の後縁５３から延びてもよい。なお、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８は、サセプタ３８（図４）に対して第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８内の所望の位置において、測定装置９０（図８）の測定片又は測定部位が配置されることを許容するために十分な長さを有するべきであることが当業者であれば理解できる。

一実施形態において、図５から８に図示するように、第１の側面リブ５６は、その内部に形成される第１の穴６８を含み、第２の側面リブ５８は、その内部に第２の穴７０を含む。他の実施形態において、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８それぞれは、その内部に１以上の穴を含む。図示された穴６８，７０は、実質的に線状であり、各穴６８，７０は、プレート４８の後縁５３に隣接又は近接する側面リブ５６，５８の端部における開口部７２を提供する。一実施形態において、穴６８，７０は、リブ５６，５８に対応する非貫通穴を形成し、ここで、各穴６８，７０の端部７４は、シールされた、又は覆われたままである。非貫通穴を形成する穴６８，７０は、後縁５３から、又は後縁５３の近傍の、サセプタリング４２に形成され、前縁５１に対して向けられる。後縁５３に隣接して、又は後縁５３の近傍に非貫通穴として形成される穴６８，７０は、プロセスガスが、各穴６８，７０内に配置される温度測定装置９０（図８）の効果を損なわせうる、又は失わせうる、穴６８，７０へ侵入できるプロセスガスの量を低減又は制限する。非貫通穴は、リブ５６，５８の反対側の端部に穴を開けずにリブ５６，５８に穴６８，７０を開けることにより形成されてもよく、又は、リブ５６，５８の全長に沿って穴を開け、その後に穴６８，７０の開口部７２の端部の反対側をシールすることにより形成されてもよい。他の実施形態（図示せず）において、開口部は、側面リブ５６，５８の全長に延びる穴６８，７０に対応するように、側面リブ５６，５８の各端部において形成される。側面リブ５６，５８が、その端部の両方に開口部を含むとき、開口部は、同一の大きさであってもよく、又は、それに替えて、１つの開口部の大きさが、反対側の開口部の大きさと異なっていてもよい。端部の一方又は両方における開口部の形状は、また、側面リブ５６，５８を介して形成される穴６８，７０の断面の形状に対して異なっていてもよい。さらなる実施形態において、プレート４８の前縁５１に隣接する、又は近傍の穴６８，７０の開口部は、後に、プレート４８の後縁５３に対して向かう開口部７２のみが開口を維持するように、塞がれ、かつシールされてもよい。

穴６８，７０は、側面リブ５６，５８の長さの少なくとも一部分に延びる。一実施形態において、穴６８，７０は、対応する側面リブ５６，５８のほぼ全長に延び、ここで、穴６８，７０の端部は、側面リブ５６，５８の端部から１インチ（２．５４ｃｍ）以下で終結している。他の実施形態において、穴６８，７０は、対応する側面リブ５６，５８の長さの半分以上の長さで延びる。さらに他の実施形態において、穴６８，７０は、対応する側面リブ５６，５８の長さの半分以下の長さで延びる。一実施形態において、第１の穴６８は、第２の孔７０が第２の側面リブ５８へ延びる距離と同一の距離で、第１の側面リブ５６へ延びる。他の実施形態において、第１の穴６８は、第２の孔７０が第２の側面リブ５８へ延びる距離よりも長い距離で、第１の側面リブ５６へ延びる。さらなる実施形態において、第２の孔７０は、第１の穴６８が第１の側面リブ５６へ延びる距離よりも長い距離で、第２の側面リブ５８へ延びる。さらなる実施形態において、穴６８，７０は、対応する側面リブ５６，５８の全長にわたって延びる。なお、第１の穴６８及び第２の穴７０の長さ、又は対応する側面リブ５６，５８へ延びる穴６８，７０の距離は、変化してもよく、これらの距離は、温度測定装置９０の測定片又は接点が設置される所望の位置に依存してもよいことが当業者であれば理解できる。穴６８，７０は、その内部に受け入れた測定装置が、穴６８，７０の全長にわたって延びる、又は穴６８，７０の全長と近似する、或いは穴６８，７０内の他の距離で延びるように構成されうる。図９に示すさらに他の実施形態において、サセプタリング４２は、下面４２から延びるリブを含まないが、それに替えて、サセプタリング４２は、穴６８，７０が、プレート４８の上面５２及び下面５４間の後縁５３を介した厚みで形成されるソリッドプレート４８として形成される。各穴６８，７０は、開口５０の反対側に隣接するプレート４８において非貫通穴を形成し、各穴６８，７０は、その内部に温度測定装置９０（図８）を受け入れるように構成される。

一実施形態において、第１の穴６８及び第２の穴７０は、略円形断面を有し、図５から８に示すように、それによって対応する側面リブ５６，５８に円筒状の凹部を提供する。他の実施形態において、第１の穴６８及び第２の穴７０は、略矩形状断面を有する（図示せず）。なお、第１の穴６８及び第２の穴７０が任意の断面形状を有してもよいことが当業者であれば理解できる。第１の穴６８及び第２の穴７０は、熱電対等のような少なくとも１つの温度測定装置９０を受け入れるように構成される。なお、第１の穴６８及び第２の穴７０の断面形状がその内部に測定装置を受け入れる外部表面の形状に対応してもよいことが当業者であれば理解できる。他の実施形態において、第１の穴６８及び第２の穴７０の断面形状は、その内部に測定装置を受け入れる外部表面の形状とは異なっていてもよい。図５から８に図示される実施形態において、第１の穴６８及び第２の穴７０は、略円形断面を有し、かつ対応する側面リブ５６，５８の全長にわたって延びるが、開口部７２の反対側の各穴６８，７０の端部７４は、シールされたままであり、第１の穴６８及び第２の穴７０は、２００８年６月１７日に出願された米国特許出願番号第１２／１４０，８０９号に記載された熱電対のような実質的に線状の温度測定装置９０を受け入れるように構成される。このような熱電対は、その遠位端に単一の温度測定接点を有してもよく、熱電対の遠位端は、対応する穴６８，７０の端部７４に隣接する、又は接触するように設置されてもよい。このような熱電対は、また、図１０に示すように熱電対が穴６８，７０の１つに配置され、接点がサセプタ３８の周囲の異なる位置における局部的な温度データを提供するように構成されるときに、その長さに沿って異なる位置に配置される複数の温度測定接点を有してもよい。

一実施形態において、図５から７に示すように、中央リブ６０は、プレート４８の下面５４から延びる。図示された実施形態において、中央リブ６０は、第１の側面リブ５６と第２の側面リブ５８との間に配置され、中央リブ６０は、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８に対して実質的に同一方向で位置合わせされる。他の実施形態において、中央リブ６０は、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８に対して非同一方向で位置合わせされる。他の実施形態（図示せず）において、サセプタリング４２は、第１の側面リブ５６及び第２の側面リブ５８を含むが、中央リブ６０を含まない。図示された実施形態において、中央リブ６０は、後縁５３とリングリブ６２との間に延び、中央リブ６０は、リングリブ６２に一体的に接続される。他の実施形態において、中央リブ６０は、プレート４８の後縁５３から延びるが、リングリブ６２からは離間される。中央リブ６０は、その内部に形成される第３の穴７６を含む。第３の穴７６は、その内部に温度測定装置９０を受け入れるように構成される。一実施形態において、図５から７に示すように、第３の穴７６は、プレート４８の後縁５３から、中央リブ６０がリングリブ６２に動作可能に接続される位置の間の中央リブ６０の全長にわたって延びており、第３の穴７６の端部７４は、シールされ、かつリングリブ６２の内表面に隣接して配置されたままとなる。他の実施形態において、第３の穴７６の長さは、中央リブ６０の長さの半分を上回る。さらに他の実施形態において、第３の穴７６の長さは、中央リブ６０の長さの半分以下である。なお、第３の穴７６の長さは、任意の長さであってもよく、ここで、第３の穴７６は、プレート４８の後縁５３に隣接又は近接して位置する開口部７２を有し、第３の穴７６の反対側の端部７４は、シールされることが当業者であれば理解できる。

一実施形態において、図５及び７に示すように、第３の穴７６は、円形断面を有する。他の実施形態において、第３の穴７６は、矩形断面を有する（図示せず）。なお、第３の穴７６の断面形状は、その内部に受け入れられる測定装置の外部表面の形状に対応してもよいことが当業者であれば理解できる。他の実施形態（図示せず）において、開口部は、中央リブ６０の各端部において形成され、対応する穴７６は、中央リブ６０の全長にわたって延びる。中央リブ６０が、その両端部における開口部を含む場合、開口部は、同一の大きさであってもよく、又はそれに替えて、開口部の１つの大きさが、反対側の開口部の大きさと異なっていてもよい。端部の一方又は両方における開口部の形状は、また、中央リブ６０を介して形成される第３の穴７６の断面形状に対して異なっていてもよい。さらなる実施形態において、プレート４８の前縁５１に対して向かう第３の穴７６の開口部は、後に、プレート４８の後縁５３に対して向かう開口部７２のみが開口を維持するように、塞がれ、かつシールされてもよい。図示された実施形態において、第３の穴７６は、略円形断面を有し、かつ中央リブ６０の全長に近似して延び、第３の穴７６は、２００８年６月１７日に出願された米国特許出願番号第１２／１４０，８０９号に記載された熱電対のような線状熱電対（図示せず）を受け入れるように構成される。

図示された実施形態において、図５から８に示すように、第１の穴６８、第２の穴７０及び第３の穴７６の端部７４は、シールされ、ここで、穴６８，７０，７６へのアクセスは、プレート４８の後縁５３に隣接又は近接して位置する開口部７２を介して提供される。サセプタリング４２は、反応チャンバ２２（図４）内に位置合わせされ、各穴６８，７０，７６の開口部７２は、出口３２への下流側へ向けられる。したがって、温度測定装置９０（図８）は、出口３２に隣接する後部フランジを介して挿入され、かつ穴６８，７０，７６へ挿入される。開口部７２の反対側の各穴６８，７０，７６の端部７４がシールされるため、プロセスガスは、プロセスガスの流路Ａと同一の方向に向けられうる開口部７２を介する穴６８，７０，７６からのみ侵入可能である。その各端部において開口部を有する穴６８，７０，７６の他の実施形態において、プレート４８の前縁５１に対して向かう穴の開口部は、プレート４８の後縁５３に対して向かう穴の開口部よりも小さい。この配置は、穴６８，７０，７６へ侵入するプロセスガスの量を低減し、それによって、穴６８，７０，７６内に配置される温度測定装置の寿命を伸ばす。また、穴６８，７０，７６へ侵入するプロセスガスの量を低減することにより、穴６８，７０，７６内に配置される温度測定装置９０（図８）の寿命を伸ばし、同様にサセプタリング４２の寿命が伸ばされる。温度測定装置が故障するたびに、反応チャンバ２２は、故障した温度測定装置を除去するためにシールが解除される。反応チャンバ２２のシールが解除されると、反応空間２４及びサセプタリング４２は、順に外気に露出される。この外気は、露出が繰り返された後に、サセプタリング４２及びサセプタ３８を劣化させうる。したがって、温度測定装置に接触しうるプロセスガスの量を低減することにより、穴６８，７０，７６内に配置される温度測定装置の寿命を伸ばすことと同様に、サセプタリング４２及びサセプタ３８が外気に露出される回数を低減することにより、サセプタリング４２及びサセプタ３８の寿命が伸びる。

一実施形態において、サセプタリング４２は、グラファイトで形成される。他の実施形態において、サセプタリング４２は、固体の炭化ケイ素（ＳｉＣ）又はケイ素（Ｓｉ）で形成される。さらに他の実施形態において、サセプタリング４２は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で覆われる。なお、サセプタリング４２は、いずれかの材料で覆われる、又は覆われずに形成され、サセプタリング４２を形成するために用いられる材料は、加熱素子２６又は他の加熱機構により発生された熱を吸収及び保持するのに十分でありうること、サセプタリング４２を形成するために用いられる材料は、反応空間２４に導入されるプロセスガスに対して実質的に不活性なままで、サセプタ３８及び基板３４の半径方向外側端部において熱損失を防ぐ又は低減するのに十分でありうることが当業者であれば理解できる。

図１０を参照すると、例示的な温度制御システム７８が示される。温度制御システム７８は、温度コントローラ８０と、複数の温度測定装置と、を含む。一実施形態において、温度測定装置は、熱電対である。熱電対は、単一接点、２接点、又は複数接点の熱電対であってもよく、局部的な温度測定装置は、熱電対の長さに沿って異なる位置で得られうる。図示された実施形態において、離れた２接点熱電対は、第１の穴６８及び第２の穴７０（図７）内に配置されて、第１の接点８２が、プレート４８の前縁５１の近傍の対応する穴の端部７４に隣接する又は近傍に位置し、第２の接点８４が、基板３４の側縁に隣接する穴の全長の約半分に位置する。図示された温度制御システム７８は、サセプタ３８の中心の下に設置される中央接点８６（図１０）を提供する中央熱電対と、サセプタ３８の下流縁に隣接する局部的な温度測定のために後部接点８８を提供する第３の穴７６内に配置される後部熱電対と、をさらに含む。接点８２，８４，８６，８８は、温度コントローラ８０に局部的な温度測定を提供する。温度コントローラ８０は、熱電対からの温度データを受信し、温度データに基づいて加熱素子２６に供給されるべき電力量を決定する。他の実施形態において、温度制御システム７８は、基板３４の上流の局部的な温度測定を提供するための第１の接点対８２と、基板３４の側縁に隣接する局部的な温度測定を提供するための第２の接点対８４と、基板３４の下流の局部的な温度測定を提供する接点対（図示せず）と、を含み、ここで、基板３４の反対側の接点が略直線的に位置合わせされ、かつ基板３４の後部縁に隣接する位置における温度測定のための熱電対又は接点が存在しない。なお、サセプタリング４２は、処理される基板３４の周囲の任意の個数の位置において、局部的な温度測定を提供することが可能な温度測定装置を受け入れるように構成されることが当業者であれば理解できる。

本発明の好ましい実施形態を記載してきたが、本発明がそのように限定されず、本発明から逸脱されない範囲で変更され得ることは理解されるべきである。本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲によって定義され、その特許請求の範囲の意味の中で現れる全ての装置、処理及び方法は、文言通り又は均等物のいずれかにより、本明細書中に包含されることを意図している。

Claims (14)

1. 半導体処理ツールにおいて使用するためのワンピースサセプタリングであって、
   形成された開口を有すると共に、前縁及び前記前縁の反対側の後縁を有するプレートと、
   前記プレートの下面に一体的に接続され、前記開口の反対側に位置する一対の側面リブと、
   一対の前記側面リブそれぞれに形成され、それぞれが内部に温度測定装置を受け入れるように構成される穴と、
   前記開口の周囲に配置され、かつ前記プレートの前記下面に接続されると共に前記プレートの前記下面から下方に延びるリングリブと、
   前記プレートの前記下面に一体的に接続され、前記側面リブの間に位置する中央リブと、
   を備え、
   前記穴それぞれは、少なくとも１つの温度測定装置を受け入れるように構成される非貫通穴を形成し、
   前記プレートは、前記半導体処理ツールにおいて流体が前記前縁から前記後縁へ向かって流れるように構成され、
   前記流体は、前記前縁から前記後縁へ向かって流れた場合に、前記穴それぞれへ侵入できない、ワンピースサセプタリング。
2. 前記穴は、円形断面形状を有する、請求項１に記載のワンピースサセプタリング。
3. 前記リングリブは、前記プレートの前記下面から２．５ｍｍから２５．４ｍｍ延びる、請求項１に記載のサセプタリング。
4. 前記プレート及び前記側面リブは、グラファイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及びケイ素（Ｓｉ）からなる群から選択された材料で形成される、請求項１に記載のサセプタリング。
5. 前記プレート及び前記側面リブは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で覆われる、請求項４に記載のサセプタリング。
6. 前記プレートの厚みは、２．５ｍｍから２５．４ｍｍである、請求項１に記載のサセプタリング。
7. 前記一対の側面リブは、長さを有し、前記穴は、前記側面リブの長さの少なくとも半分の長さまで及ぶ、請求項１に記載のサセプタリング。
8. 半導体処理ツールにおいて使用するためのワンピースサセプタリングであって、
   形成された開口と、上面及び下面と、前縁及び前記前縁の反対側の後縁とを有するプレートと、
   前記プレートの前記下面に一体的に接続される第１の側面リブと、
   前記第１の側面リブに形成される第１の穴と、
   前記プレートの前記下面に一体的に接続される第２の側面リブと、
   前記第２の側面リブに形成される第２の穴と、
   前記プレートの前記下面に一体的に接続され、前記第１及び第２の側面リブの間に位置する中央リブと、
   前記中央リブに形成される第３の穴と、
   前記プレートの前記下面に一体的に接続され、前記開口の周囲に位置するリングリブと、を備え、
   前記第１の穴、前記第２の穴及び前記第３の穴それぞれは、少なくとも１つの温度測定装置を受け入れるように構成され、
   前記プレートは、前記半導体処理ツールにおいて流体が前記前縁から前記後縁へ向かって流れるように構成され、
   前記流体は、前記前縁から前記後縁へ向かって流れた場合に、前記穴それぞれへ侵入できない、
   ワンピースサセプタリング。
9. 前記第１の側面リブ、前記第２の側面リブ及び前記中央リブは、前記リングリブに一体的に接続される、請求項８に記載のワンピースサセプタリング。
10. 前記第１の穴、前記第２の穴及び前記第３の穴それぞれは、前記プレートの後縁に隣接して位置する開口を含む、請求項８に記載のワンピースサセプタリング。
11. 前記第１の穴、前記第２の穴及び前記第３の穴それぞれの前記開口の反対端は、シールされている、請求項１０に記載のワンピースサセプタリング。
12. 前記第１の側面リブ、前記第２の側面リブ及び前記中央リブは、線状部材である、請求項８に記載のワンピースサセプタリング。
13. 半導体処理ツールのためのリアクタであって、
    内部に反応空間を画定し、ガス入口及びガス出口を含む反応チャンバと、
    前記反応空間内に配置されるサセプタと、
    前記サセプタの周囲に配置されるワンピースサセプタリングであって、前記ワンピースサセプタリングは、前記ガス入口へ向かう前縁と、前記ガス出口へ向かう後縁と、相対する一対の外側縁とを有し、前記ワンピースサセプタリングは、前記後縁から前記前縁へ向かって延びる第１、第２及び第３の穴を含み、前記第１の穴は、前記外側縁の一方と隣接して配置され、前記第２の穴は、前記外側縁の他方と隣接して配置され、前記第３の穴は、前記サセプタの下流縁に隣接する端部を有し、前記各穴は、少なくとも１つの温度測定装置を受け入れるように構成される、ワンピースサセプタリングと、を備え、
    前記第１及び第２の穴それぞれは、直線状であり、
    前記第１、第２及び第３の穴それぞれは、互いに平行であり、
    前記第１、第２及び第３の穴それぞれは、非貫通穴を形成し、
    少なくとも１つの前記温度測定装置のそれぞれは、全体的に前記前縁の下流に位置する、リアクタ。
14. 前記ワンピースサセプタリングは、
    厚みを有するプレートと、
    前記厚みを介して形成され、その内部に前記サセプタが配置される、開口と、を備え、
    前記第１、第２及び第３の穴それぞれは、前記後縁を介して前記プレート内に形成される、請求項１３に記載のリアクタ。

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