JP2009500850A - 熱処理支持タワー用の着脱可能なエッジリング - Google Patents

Abstract

加熱炉（１６０）内の垂直方向のタワー（１４０）に支持されるウエハ（３０）のバッチ熱処理で用いるエッジリング（１５２）。エッジリングは、ウエハの末端とほぼ重なる幅を有し、熱エッジ効果を減らすようにウエハが等間隔で離間されたタワーに着脱可能に支持される。前記エッジリングは、ウエハを支持するタワーの脚（142、144、146）の指の上の、またはそれらに隣接した構造と連結されるように、内側または外側凹部を有しても良く、または、前記エッジリングの横方向の側面に形成された１つ以上の段は、スライドして支持指と連結された係止レッジの下に落下しても良い。好ましくは、前記タワーとエッジリング、およびホットゾーンに隣接した加熱炉の他の部分（１６８、１８０）は、シリコンからなる。
【選択図】図１４

Description

（関連出願）
本出願は、２００５年７月８日に出願された仮出願第６０／６９７，８９５号と、２００５年９月２９日に出願された仮出願第６０／７２１，９２６号の優先権の利益を主張する。
本発明は、一般的に基板、特にシリコンウエハのバッチ熱処理に関する。特に、本発明は、ウエハ支持タワーに用いられる補助リングに関する。

加熱炉で複数のウエハを同時に処理するバッチ熱処理は、半導体工業分野で広く採用され続けられている。大部分の現代バッチ熱処理は、縦方向に配置された支持タワーが多くの数のウエハを横配向で保持する垂直炉に基づく。タワーは、従来に、特に１０００℃未満の処理温度のために石英からなるか、特により高い処理温度のために炭化ケイ素からなるが、シリコンタワーは、あらゆる温度範囲のための商業的用途で提供されている。

このような熱処理を用いる１つの処理方法が、非常に薄い酸化物層が前駆体ガスとしてＳｉＨ_４およびＮ_２ＯまたはＮＯを用いる化学気相蒸着（ＣＶＤ）によって成長する、高温酸化（ＨＴＯ）である。典型的ＣＶＤ温度は、約７５０℃である。薄い酸化物は、２．５ｎｍ以下程度の厚さを有し、例えば、フラッシュメモリのトンネルバリアのために用いられても良い。他の処理方法は、酸化剤としてＯ_２を使用することなどで、薄膜の成長に利用できる。

しかし、成長した膜の厚さの均一性において問題があった。膜厚プロファイル１２Ａは、図１のグラフに概略的に示されている。膜厚でのピーク１４Ａ、１６Ａの２つは、ウエハの末端近くで観察される。ピーク１４Ａ、１６Ａは、対向する両側で１６％と３３％の変化を表し、またトンネル電流が厚さと共に急激に変化するので、適度の厚さ変化はトンネル電流に大きい変化を発生させ、それゆえに、フラッシュメモリの記録性能を発生させることができる。

具体的なピークの発生原因は、完全には把握されていないが、可能性として、タワー脚または加熱炉壁に近いもの、そして、ウエハの末端でのガスの不連続な流れによる熱シャドウイングのような熱エッジ効果を含むと考えられている。ある者は、ウエハのエッジにわたって中心に向かって短い距離で延びるタワーに、補助リングを取り付けてこの問題を解決しようと試みた。好ましくは、ウエハが、その上下面に向かっている２つの隣接エッジリングの間で間隔を置いて配置されることである。ピークが除去されない場合、エッジリングが減少に効果的であると知られている。

典型的設計は、石英タワーと、タワーの３本か４本の脚と融合する石英エッジリングとを含む。この設計には、いくつかの問題がある。石英は比較的安価であるが、非常に多くの位置で融合することは困難である。エッジリングのうち１つが作動中に故障すると、修理はほぼ不可能である。タワーおよび溶接されたエッジリングが廃棄されるか、破損されたエッジリングの周りのウエハ位置がその後にウエハ生産に使用できない。一般的に、石英は熱支持設備に用いられるが、先進技術ではそれが十分な純度レベルを有するか疑問視されている。

したがって、エッジリングおよびそれらの支持タワーのために、より良好な設計が要求される。

リングタワーは、指、またはその他の突起を含んで、ウエハと、ウエハの間に挿入される一般に環状のエッジリングとを縦方向に支持し、好ましくはウエハの末端から外側に延びる半径方向バンドにわたって延びる。

タワーもエッジリングも、好ましくはシリコンからなる。より好ましくは、エッジリングは、チョクラルスキ法で多結晶種子を用いて成長する、ランダム配向多結晶シリコン（ＲＯＰＳｉ）からなる。シリコン種子は、ＣＶＤで成長する純粋多結晶シリコン（電子等級シリコン）からなるか、純粋多結晶シリコン種子にさかのぼれる種子から成長する、チョクラルスキ法で成長したシリコンからなっても良い。
有利には、リングは例えば重力によりタワーに受動連結される。リングの内側または外側末端に形成される凹部で、またはその横方向の側上の段により、前記連結を提供できる。

図２の正投影図および図３の立面図に示された本発明の第１実施例は、その下端で底ベース１８に固定され、またその上端で図示しない同様の上ベースに固定される２本の側部脚１２、１４と、後部脚１６とを含む支持タワー１０を含む。図４の分解正投影図に示された脚１２、１４、１６は、同じように構成されても良く、軸方向に延びる脚ステム２４からおおむね内部に突出する指２２を含んでも良い。３本の脚１２、１４、１６の対応する軸方向位置での指２２は、半径方向外向きである下部リング支持面２８上でエッジリング２６を支持する。指２２は、おおむね平らで水平であり、リッジ３４によりその内側に定義される、半径方向内向きである上部ウエハ支持面３２上でウエハ３０を支持する。リッジ３４は、ウエハ支持面３２に支持される円形のウエハ３０の外側に密接に位置して、タワー１０にウエハ３０を整列させる。

図５の平面図に示された１つのエッジリング２６は、中心４０に対しておおむね円形に対称である、おおむね環状ワッシャ形状をしたボディを有し、タワー１０の中心とウエハ３０の中心とを一致させることを目的とする。しかし、エッジリング２６は、それぞれ２本の側部脚１２、１４と、後部脚１６とにエッジリング２６が係合するように、おおむね類似した形状の２本の側部凹部４２、４４と、後部凹部４６とを含むように加工される。凹部４２、４４、４６の後ろにある薄いセグメント４８は、タワー１０の脚１２、１４、１６にエッジリング２６を支持する。特に両側のセグメント４８の外側は、より大きい外径を得るように、挿入方向に平行な側平坦化で平坦になっても良い。凹部４２、４４、４６は、類似角度間隔の脚１２、１４、１６がエッジリング２６を強固に支持するように、１８０°より十分に大きい角度でリング２６の裏の周りの中心４０に対して外周に延びる位置に配置されるが、側部脚１２、１４を通過するエッジリング２６（ウエハ３０だけでなく）の挿入において側部脚１２、１４が妨害されないほど十分に小さい。例えば、両側の凹部４２、４４の中心は、リング中心４０の少し前に移動される。

エッジリング２６の内径は、およそウエハの直径、またはそれより少し大きい直径であっても良いが、例えば、４ないし１０ｍｍ大きい、例えば６ｍｍ大きい直径であっても良い。例えば２００または３００ｍｍのウエハに対して１０ｍｍ未満で、ウエハ直径の範囲内でエッジリング２６を延ばすことができる。一般的に、合同直径からの逸脱がタワー内のウエハ３０間のピッチを著しく超過しないため、ウエハエッジの周りの立体角の実質的な一部分が同じ温度のウエハ３０またはエッジリング２６に向かう。つまり、ウエハ３０のエッジは、ライナの比較的小さい視野角を示す２つの隣接したエッジリング２６間のギャップを通じてだけ、加熱炉の壁またはライナに向かわなければならない。エッジリング２６の環状幅は、同じくウエハ３０間のピッチより大きくなければならない。エッジリング２６の外径は、均一温度を外側に拡大するようにウエハ直径より非常に大きくなければならない。余分の直径は、ウエハ末端不在エッジリングから図１のピーク１４Ａ、１６Ａの位置に対応しても良い。その結果、大部分において、ウエハ３０は、同一温度に対して釣り合う他のウエハ３０またはエッジリング２６だけに向かう。最大温度逸脱は、ウエハ３０の外側エッジよりもエッジリング２６の外側エッジで発生する。エッジリング２６は、ウエハ３０の領域の外側に、またエッジリング２６上に非均一蒸着ピーク１４Ａ、１６Ａを移動させなければならない。しかし、過度に広いエッジリングは、設計およびオーブンの使用に影響を与える。典型的に、外径は、２０ないし４０ｍｍだけ、例えば２８ｍｍだけ、ウエハ直径より大きい。エッジリング２６の厚さは、リング状の構造が十分な剛性を有するように十分に大きくなければならないが、ウエハと非常に異なる熱容量は有していないように十分に薄くなければならない。通常、その厚さは、およそウエハの厚さないしウエハの厚さの約２倍の範囲が好ましい。現在の設計では、１ないし１．５ｍｍの厚さを利用する。

好ましくは、エッジリング２６は、純粋シリコンの種子またはＣＶＤで成長した種子にさかのぼれる多結晶シリコン種子のようなランダム配向シリコン種子を用いて、溶融物から得た、チョクラルスキ法で成長したシリコンのようなランダム配向多結晶シリコン（ＲＯＰＳｉ）のような純粋シリコンから加工される。この材料と、その成長および加工は、２００５年６月２７日に出願されたアメリカ仮出願第６０／６９４，３３４号と、２００６年１月９日に出願されたアメリカ仮出願第１１／３２８，４３８号とに記載されており、ここに参照として載せた。製作過程は、露出表面を損傷させてそこに蒸着される膜の接着を増加させるために、シリコンインゴットからのワイヤまたはソー切断後の表面のブランチャード研摩を有利に含む。セラミック加工技術を用いてウエハ状に空いた空間からリングの形状を製作する。不純物、特に重金属を除去するために、例えば酸性またはアルカリ性腐食液の組合物を用いて、シリコンウエハを洗浄するために用いられる技術でリングが加工後に洗浄されても良い。エッジリング２６の製作完了後、それは、同一材料からなる層で全体面を、オーブンで蒸着するＣＶＤ処理で、または、窒化ケイ素加熱炉で窒化ケイ素を、二酸化ケイ素加熱炉で二酸化ケイ素を用いる蒸着処理で、事前コーティングすることが有利である。事前コーティング層は、表面の一部が損傷されて生成されるクラックおよびクレバスに確実に付着され、同一材料からなる後蒸着層に良く接着する。

単結晶シリコンのような他のタイプのシリコンがエッジリングに用いられても良い。しかし、チョクラルスキ法（ＣＺ）で成長した単結晶シリコンは、３００ｍｍのタワーに必要なより大きい直径では通常に使用できなく、更に欠けたり割れたりしやすい。典型的にランダム配向された、適切な大きさのキャストシリコンは利用できる。しかし、その純度、およびしばしばその強度が、一般にランダム配向ＣＺ多結晶シリコンより低い。前述したタイプのシリコンの大部分の方がはるかに純粋であるが、本発明の態様によって利用可能なシリコン材料が少なくとも９９ａｔ％の元素シリコンからなるということは言うまでもない。

しかし、独創的なエッジリングの数多い態様はシリコンリングおよびタワーに限らず、石英、炭化ケイ素、またはシリコン含浸炭化ケイ素のような他の材料からなるリングまたはタワーに適用しても良い。シリコン含浸炭化ケイ素は、選択されたシリコンと炭素との比率を得るように、化学量論的組成に近い炭化ケイ素をシリコン溶融物に露出するか、制限された量のシリコンと黒鉛粉末とを混合して、混合物をキャストし、それを焼くことで、獲得できる。

具体的に図４を参照すると、脚１２、１４、１６は、その下端および図示しない上端で腱５０を含み、対応する車輪穴で底ベース１８または図示しない上ベースに取り付けられる。指２２は、おおむね一定な厚さとリング支持面２８が上に形成される一定な幅部分５２とで、脚ステム２４からおおむね横方向に、半径方向内向きに延びる。指２２はそれから、一定の幅を有する、しかし必ずしもそうではなくても良い傾斜部分５４で部分的に上方への方向に、半径方向内向きに延びる。それから、その半径方向外側面がリッジ３４に隣接しているウエハ支持面３２が上に形成される、ウェッジ形状の先端に側壁５６が集まると共に、指２２がおおむね横方向に、半径方向内向きにさらに延びる。図５のリング２６の凹部４２、４４、４６の側壁５８は、先端の側壁５６に均一に傾くが、先端の側壁５６の間の距離間隔より多少広い距離で離れて、エッジリング２６が垂直に先端の側壁５６を通過する。

その結果、エッジリング２６を、全３本の脚１２、１４、１６のリッジ３４の上部より上に、一連の３つの指２２でタワー１０に手動でまたはロボット動作で挿入できる。エッジリング２６が後部の脚１６のステム２４にほとんど達するときに、凹部の側壁５８が側壁５６を通り過ぎると共にエッジリング２６が下に下り、したがって、リング支持セグメント４８が脚１２、１４、１６のリング支持面２８に載置される。指２２の傾斜部分５４は、エッジリング２６が１２、１４、１６に対して中央に整列されるように補助する。一旦エッジリング２６がエッジ支持面２８に位置すると、重力でそのまま位置する。しかし、必要に応じて、エッジリング２６は、逆順で除去可能である。

ウエハ３０とエッジリング２６との間の縦方向の間隔は近く制御されることが望ましい。脚を通過しない半径に沿う図６の立面図にて示されるように、いずれのウエハ３０の上面６２も、真上に距離Ａだけエッジリング２６の底面６４から、また真下に距離Ｂだけエッジリング２６の上面６６から離間される。一方、ウエハ３０の中央平面６８は、距離Ｃだけ上部エッジリング２６の底面６４から、また距離Ｄだけ下部エッジリング２６の上面６６から離間される。Ａ＝Ｂによって、第１の設計原理は間隔を設定する。Ｃ＝Ｄによって、第２の設計原理は間隔を設定する。大抵、後者が平衡のために均一さを支持する反面、前者は一時的な状況のために均一さを支持する。いずれの設計原理も、指２２の縦方向ピッチと、エッジリング２６およびウエハ３０の厚さとを考慮して、各指２２のウエハ支持面３２と、エッジ支持面２８との間の縦方向距離間隔を決定する。いずれの装置でも、また同じ厚さのウエハとエッジリングとで、ウエハとエッジリングとの間の平均熱負荷は、ウエハの末端外側で実質的に良く一定に維持される。この図は更に、いずれのウエハ３０も、略同温度である他のウエハ３０またはエッジリング２６の同じ領域に向かうため、ウエハ３０のエッジ効果が減らされることを示す。エッジリング２６がタワー１０に設置された後にウエハ搬送のための間隔が最大になるように、ウェッジ形状の指の先端の底が、ほぼリング支持面２８に支持されるエッジリング２６の底面水準の高さであることが更に望ましい。軸方向に変動する間隔を含む他の設計原理も可能であることは言うまでもない。

エッジリング２６をタワー１０に装着した後、ウエハ３０はすでに位置していたエッジリング２６からの妨害なく、タワー１０に対して挿入又は除去が可能である。エッジリング２６は、複数のウエハサイクル中にタワー１０にそのまま位置しても良い。
エッジリング２６がある理由で壊れる場合、新しいタワー１０を組み込む必要なく、タワー１０から除去して新しいエッジリングに交換できる。

他の実施例は、ウエハとエッジリングのための別々の脚指を提供する。図７の正投影図に示されるように、エッジリング７０は、２つの側部凹部７２、７４と、後部凹部７６とを含む。全ての凹部７２、７４、７６は、図５の凹部４２、４４、４６に対応する角度位置で、リング７０の外側末端を矩形に切って脚での類似な形状の構造に一致するようにされたものでも良い。図８の正投影図に完全に、また図９の分解正投影図に部分的に示されている脚８０は、図２および３のタワーのいかなる脚にも用いられてリング７０を支持および連結しても良い。脚８０は、互いに挿入され、おおむね軸方向に延びるステム部８６から半径方向内向きに横方向に延びる、ウエハ指８２と、リング指８４とを含む。

ウエハ指８２は、それぞれ、水平な、または望ましくは平坦な支持先端領域に対して傾いていても良い、ウエハ支持領域８８を含む。ウエハ支持領域８８の後部または半径方向外向き側は、ウエハ支持領域８２上のウエハを整列するウエハリッジ９０として形成される。ウエハ指８２の外側部のテーパー側壁９２は、ウェッジ状の先端を作る。各リング指８４は、それらの前部で指エッジ９６により、またそれらの後部で対象エッジリング８０の末端に対して少し後方に位置するリングリッジ９８により形成される、概して平坦で、横方向に延びているリング支持領域９４を含む。ウエハとリング支持領域８８、９４の相対的半径方向および軸方向の位置は、第１実施例で述べられた同じ制約にしたがって設計されても良い。

便利に、指エッジ９６は、更にウエハ搬送のための間隔を作るウエハリッジ９０と同じ半径方向位置で、縦方向に加工されても良い。リングリッジ９８の後方に形成される指段１００は、リングの凹部７２、７４、７６の幅より少し狭い幅と、それらと類似したおおむね矩形、または他の形状とを有する。指段１００の上部とウエハ指８２の底部との間の通路１０２は、エッジリング７０の厚さより厚く、エッジリング７０がこれを通過する。それによって、エッジリング７０は、少なくとも側部脚の対象指リッジ９６の上の通路１０２に沿って通過またはスライドで組立タワーに挿入できる。エッジリング７０がその対象位置に至るときに、リングの凹部７２、７４、７６は、それぞれの指段１００の周りに配置され、更に、エッジリング７０がエッジ支持領域９４に載置されて指段１００に重力連結されるまで、エッジリング７０はその凹部は指段１００の側部を通過しながら、下に落下するか、下ることができる。一旦エッジリング７０が全て装着されると、連続した一連のウエハがタワーから着脱できるようにそのまま位置しても良い。しかし、エッジリング７０は、保守、交換または他の理由で脚から着脱可能である。

ウエハ支持領域８８の後方の凹部１０４は、支持されたウエハの中心の前方に位置する少なくとも前部脚に典型的に必要で、全体直径のウエハを前部脚に挿入通過させてウエハ支持面の上に下させる。しかし、図１０の正投影図に示された脚１０６から見られるように、凹部１０４の深さは減らされても良い。その結果、指８２、８４が区別されにくくなる。

図１０の脚１０６の変形において、別々のウエハとリング指８２、８４とは、ウエハ支持領域８８の後方の段９０を上方にエッジリング支持領域９４の高さまでに延ばして指リッジ９６に結合し、ウエハ支持領域８８の後方の凹部１０４を除去することで、単一指に組み合わされる。その結果としての構造が、図４の構造を逆にしたものであるが、指２２が下方に延び、各指２２においてウエハ支持領域３２がリング支持領域２８の下にある構造である。この脚１０６は、より少ない加工でより大きい機械的強度が得られる効果があるが、ウエハのエッジの近くに追加脚の導入を必要にする。ウエハ中心の後方の後部脚が、ウエハを支持する下部でありながら半径方向内向きの層と、エッジリングを支持する上部でありながら半径方向外向きの層とを有する２層指を有するように形成することが可能である。

側部凹部７２、７４で２本の前部脚に図７のエッジリング７０を係止するので、後部脚に係止機構は必要でない。即ち、エッジリング７０で後部凹部７６をなくすことができ、後部脚８０、１０６のエッジステップ９８を後方におそらく脚ステム８６に延ばしてエッジリング７０の環状の末端を整列することができる。減少された加工は、別に２つのタイプの脚を設計し、それらに対する目録を作る必要性により相殺される。

図１１の平面図に示された他のエッジリング１１０は、４本の脚８０を有するタワーのために構成される。２つの後部凹部または切欠き１１２、１１４は、挿入軸１１６から同じ対角で相殺され、中心４０に向かう２本の後部脚８０と係合する。脚８０に容易に装着されるように内側部１２０が挿入軸１１６と平行に切られる一方、切欠き１１２、１１４の外側部１１８は、中心４０に対して半径方向に近くに切られる。内側平面１２２、１２４は、挿入軸１１６と平行に切られるが、リング段１２６を形成するように、部分的に後側にだけ延びる。好ましくは、リング段１２６は中心４０を通過する垂直の直径より前方に配置される。２本の側部脚８０は、少なくとも部分的に、そして好ましくは完全に、中心４０の前方に配置され、挿入軸１１６に対して垂直に向かうように配向される。

エッジリング１１０が装着されるときに、図１２の正面図で正射影で示されるように、内側平面１２２、１２４は、それぞれの側部脚８０のウエハリッジ９０に並んでおり、また図１３の背面図で正射影で示されるように、リング段１２６が下に下り、エッジリング１１０の側部脚８０への係合に反対に指段１００の側面に重力で受動係止される。この位置でエッジリング１１０は、中心４０から遠くの後方にある後部脚で、また中心４０から少し、しかし完全に前方の前部脚８０で、安定的に支持される。側部脚８０を通過して容易にエッジリング１１０を装着し、タワーとその脚の横方向の幅を減らすように、図１１に示されるように、外側平面１２８は挿入軸１１６に平行なエッジリング１１０の側面に切られても良い。部品番号および／またはシリアル番号１３０は、エッジリング１１０の平坦面に彫られても良い。

側平面１２２、１２４およびリング段１２６の構成は、図７の３脚用のリング７０の側部切欠き７２，７４と置換できる。
エッジリング７０について以前に述べたように、後部凹部がエッジリング１１０の環状の末端に接触するように構成されると、エッジリング１１０の後部凹部１１２、１１４は除去できる。

図１１のエッジリング１１０は、４本の脚を有するタワー用として設計される。一方、図１４の部分正投影図で、更に図１５の部分断面平面図で示されたタワー１４０は、３本の脚だけ、具体的に２本の側部脚１４２、１４４と、１本の後部脚１４６とを有し、それらは、底ベース１４８に対してその下端に、また図示しない上ベースに対してその上端に固定されている。図示するように、側部脚１４２、１４４は、タワー１４０、ウエハ３０およびエッジリング１５２の中心４０の完全に前方に位置する。後部脚１４６とベース１４８の後方に切欠き１５０が形成されて、ウエハの近くの温度を測定するための熱電対を収容する。指は、エッジリング１５２およびウエハ３０（図１３では図示しない）の支持のための脚１４２、１４４、１４６に形成される。側部脚１４２、１４４がエッジリング１５２の側段部を通過するように、指は、側部脚１４２、１４４と後部脚１４６で異なる。エッジリング１５２の内周は、中心４０に対してほとんど環状であり、ウエハ３０の上に少しかかっている内側平面１５４を除いて、ウエハ３０の外周から少し外側に離れている。エッジリング１５２の外周端は、中心に対してほとんど環状であるが、２つの側段部と、後部切欠きとを含んで、エッジリング１５２を脚１４２、１４４、１４６に受動連結する。

蒸着処理の延長操作後、膜厚がタワー１０およびエッジリング２６、７０、１１０、１５２において十分な厚さになり、粒子剥離が問題になると予想される。また、蒸着した膜がこの時にエッジリングとタワー１０とを架橋して接着させると予想される。シリコンから膜を取り除くための標準方法がある。したがって、シリコンタワー１０および取り付けられたシリコンエッジリングは、下層のシリコンを除去することなく、蒸着された層を除去するエッチング槽に載置できる。例えば、ＨＦは、シリコンから酸化ケイ素と窒化ケイ素とを除去する。シリコン部分は、取り除くときに石英部分より多くの選択性を提供する。破損されたエッジリングの場合、破片が除去される前に同様のタワーとリングのエッチングを行って、タワーに接着された、破片を有する破損されたエッジリングを除去することができる。

エッジリングの形状が上記したものに限らないということは、言うまでもない。
シリコンエッジリングは大きな効果を示すが、タワーまたはエッジリングが石英、炭化ケイ素、またはシリコン含浸炭化ケイ素のような他の材料からなっていても、着脱構成を含む本発明の他の特徴は有用である。このような全ての材料について、リングおよびタワーが単純な構造を有し、改良が容易になり、経済有意義な製造が可能となる。

本発明は、記載されたＨＴＯ処理に限らず、他の処理、他の処理ガス、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハ、または、ガラスまたはセラミック基板のような他のウエハ、および他の処理温度で用いられても良い。本発明は高温処理に最も有用であるが、化学気相蒸着のような低温処理に適用しても良い。

エッジリングがシリコンからなる場合、全部シリコンで出来ているホットゾーンは、大規模の量産に有用な加熱炉に対して有効である。図１６の断面図に示される、縦方向に配置された加熱炉１６０は、図示しない電力供給源によって電力が供給される抵抗加熱コイル１６４を支持する、断熱ヒータ容器１６２を含む。一般的に石英からなるベルジャー１６６は屋根を含み、加熱コイル１６４内に取り付けられる。例えば端が開口しているライナ１６８は、ベルジャー１６６内に取り付けられる。前述したタワーに対応する支持タワー１７０は、上ベースおよび底ベース１７４、１７６に固定されるか、またはここに示されていないウエハおよびエッジリングを支持する、３本か４本の脚１７２を有する。支持タワー１７０は、台座１７８に立てられる。処理中、台座１７８および支持タワー１７０は、一般にライナ１６８で囲まれる。色々な高さの出口を有する、１つ以上のガス注入器１８０は、主にライナ１６８とタワー１７０との間に配置され、ライナ１６８内で色々な高さで処理ガスを注入するための出口を有する。図示しない真空ポンプは、ベルジャー１６６の底を通じて処理ガスを除去する。一部の構成においてエレベータが台座１７８と装着されたタワー１７０とを加熱炉１６０の底の内外に上昇および下降させる間にこれらのヒータ容器１６２、ベルジャー１５６、およびライナ１６８が静止するが、これらが縦方向に立てられることで、ウエハがタワー１７０に対して往復できる。

その上端が閉じているベルジャー１６８により、加熱炉１６０は加熱炉の中央および上部で一般に温度が均一で高くなる傾向がある。これは、最適化された熱処理のために温度が制御されるホットゾーンと呼ばれる。しかし、ベルジャー１６８の開口された底端と台座１７８の機械的支持は、加熱炉の下端が低い温度、時々化学気相蒸着のような熱処理が効果的でない低い温度になるようにする。ホットゾーンは、タワー１７０の一部の下部スロットを除外しても良い。

処理されてほとんど同一な純度を有するシリコンウエハと同じシリコン材料でホットゾーンの全ての材料が出来ているように、エッジリングだけでなくタワー、ライナ、および注入器もシリコンからなることが有利である。前述の仮出願第６０／６９４，３３４号とその本出願に記載されるように、シリコンバッフルウエハが更に好ましく用いられる。全シリコンのホットゾーンは、シリコンウエハ処理において、非常に低い微粒子および不純物濃度を示す。Ｂｏｙｌｅ等は、アメリカ特許第６，４５０，３４６号でシリコンタワーの構成、および２００３年８月１５日に出願されて現在アメリカ特許出願公開第２００４／０１２９２０３Ａ１号として公開された、アメリカ特許出願第１０／６４２，０１３号でシリコンライナの製作を説明しており、これはここに参照として組み込まれた。Ｚｅｈａｖｉ等は、２００５年７月８日に出願されたアメリカ特許出願第１１／１７７，８０８号でシリコン注入器の製作を説明しており、これはここに参照として組み込まれた。Ｂｏｙｌｅ等は、アメリカ特許出願公開第２００４／０２１３９５５Ａ１号でシリコン構造を組み立てるためのシリコン粉からなる有用な接着剤およびスピンオンガラスを説明しており、これはここに参照として組み込まれた。全てのこれらのシリコン部品は、カリフォルニアのサニーベールのＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から市販されている。

本発明は、このように、製作に経済的で、維持しやすい構造を提供すると共に、熱性能の大幅な向上および汚染物および粒子の大幅な減少をもたらす。

高温酸化処理により成長される酸化物の膜厚プロファイルである。 タワーとエッジリングとを含む、本発明の一実施例の正投影図である。 図２のタワーとエッジリング、またウエハの立面図である。 図１および図２のタワーの脚のうちの１本の分解正投影図である。 本発明のエッジリングの平面図である。 脚から離れた領域のウエハおよびエッジリングの立面図である。 エッジリングの他の実施例の正投影図である。 図７のエッジリングが用いられても良いタワー脚の正投影図である。 図８の分解図である。 図８のタワー脚の変形例の分解図である。 脚が４本であるタワーのために構成されたエッジリングの他の実施例の平面図である。 それぞれ、図１１のエッジリングと、図１２のタワーの側部脚との間の係合を、正面および背面から見た正投影図である。 それぞれ、図１１のエッジリングと、図１２のタワーの側部脚との間の係合を、正面および背面から見た正投影図である。 図１１のエッジリングの変形であるエッジリングを部分的に装着した、脚が３本であるタワーの正投影図である。 図１４のタワーとエッジリングの部分断面平面図であり、またウエハを示す。 ライナと、注入器と、タワーとを含む加熱炉の側断面図である。

Claims (26)

1. ２つのベースと、前記ベースに固定されて、縦方向に平行な配列で複数のウエハを着脱可能に直接に支持し、隣接するウエハの間で複数のエッジリングを着脱可能に直接に支持し、前記ウエハの直径外に半径方向外向きに延びる複数の脚と、を含むタワーを備えるタワーアセンブリ。
2. 前記タワーは、シリコンからなることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記複数のエッジリングを更に備えることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
4. 前記タワーと前記エッジリングはシリコンからなることを特徴とする請求項３記載のアセンブリ。
5. 前記エッジリングは、ランダム配向多結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項４記載のタワーアセンブリ。
6. 前記エッジリングは、チョクラルスキ法で成長した多結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項４記載のタワーアセンブリ。
7. 前記タワーは、石英、炭化ケイ素、およびシリコン含浸炭化ケイ素からなるグループから選択された材料を含むことを特徴とする請求項１または３記載のアセンブリ。
8. 各指は、ウエハ支持面と、下部の半径方向外向きのエッジリング支持面とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のタワーアセンブリ。
9. 前記指の傾斜面は、ウエハとエッジ支持面とをつなげることを特徴とする請求項８記載のタワーアセンブリ。
10. 各エッジリングは、おおむね環状であり、複数の半径方向内向きの凹部を含んで、指と各リングのセグメント部とが前記エッジリング支持面に支持可能な凹部の半径方向外向きに係合することを特徴とする請求項８記載のタワーアセンブリ。
11. 各指は、ウエハ支持面と、上部の半径方向外向きのエッジリング支持面とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のタワーアセンブリ。
12. 各エッジリングは、大略環状であり、半径方向外向きの、片側または両側の複数の凹部を含んで、前記指と各リングのセグメント部とが前記エッジリング支持面に支持可能な凹部の半径方向内向きに係合することを特徴とする請求項１１記載のタワーアセンブリ。
13. ２つの凹部は、２つの側平面と連結段とを含むことを特徴とする請求項１１記載のタワーアセンブリ。
14. 縦方向に離間された水平関係で複数のウエハを支持しており、ウエハが挿入されたタワーに着脱可能に含まれ、ウエハの少なくとも大部分の領域にわたって中心開口を有し、ウエハの周縁から半径方向外向きに延びるエッジリングを含むタワーを備える、タワーとエッジリングアセンブリ。
15. 前記エッジリングの内径は、１０ｍｍ以内の範囲でウエハの直径より大きいまたは小さいことを特徴とする請求項１４記載のアセンブリ。
16. 前記エッジリングと前記タワーは、シリコンエッジリングとシリコンタワーであることを特徴とする請求項１４または１５記載のアセンブリ。
17. 処理ウエハを個別支持するウエハ支持タワーの脚に着脱可能に支持されるエッジリングであって、ウエハの直径より大きい外径を有するおおむね環状の部材と、タワーの脚と協働する、重力で着脱可能な受動的係止機構とを備えることを特徴とするエッジリング。
18. 少なくとも９９ａｔ％のシリコンを含むことを特徴とする請求項１７記載のエッジリング。
19. 石英、炭化ケイ素、およびシリコン含浸炭化ケイ素からなるグループから選択された材料を含むことを特徴とする請求項１７記載のエッジリング。
20. 略円形の基板を支持する支持タワーであって、中心軸の周りに配列される複数の脚を固定する２つのベースを含んでおり、前記脚のうちで少なくとも２本は、それぞれ前記基板を支持するように脚に沿って軸方向に配列され、中心軸から、第１の半径長さから第２の半径長さに延びる複数の第１の支持面と、リング状の部材を支持するように前記第１の支持面が軸方向に挿入され、前記第１の半径長さより長い第３の半径長さから第４の半径長さに延びる複数の第２の支持面とを含むことを特徴とする支持タワー。
21. 前記第３の半径長さは、少なくとも前記第２の半径長さと同程度の長さであることを特徴とする請求項２０記載のタワー。
22. １つの前記第１の支持面と前記第２の支持面のそれぞれは、脚の軸方向に延びるステム部から延びる各指に形成されることを特徴とする請求項２０または２１記載のタワー。
23. 前記第１および第２の支持面は、脚の軸方向に延びるステム部から延びる各第１および第２の指に形成されることを特徴とする請求項２０または２１記載のタワー。
24. 前記第２の支持面と前記ステム部との間で前記第２の指に形成される段を更に備えることを特徴とする請求項２０または２１記載のタワー。
25. 脚は、シリコン、石英、炭化ケイ素、およびシリコン含浸炭化ケイ素のうちの１つからなることを特徴とする請求項２０または２１記載のタワー。
26. 加熱炉内に取り付け可能なシリコンライナと、前記ライナ内に取り付け可能で、複数のウエハを支持するシリコンタワーと、タワーとタワーとの間に取り付け可能な少なくとも１つのシリコンガス注入器と、ウエハより大きい外径を有し、ウエハが挿入されたタワーに着脱可能に支持可能な複数のシリコンエッジリングと、を備える加熱炉アセンブリ。

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