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特開2022-87054基材処理装置の反応チャンバー内に配置されるように構成されたインジェクター
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022087054
(43)【公開日】2022-06-09
(54)【発明の名称】基材処理装置の反応チャンバー内に配置されるように構成されたインジェクター
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20220602BHJP
H01L 21/22 20060101ALI20220602BHJP
H01L 21/324 20060101ALI20220602BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20220602BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 F
H01L21/22 511S
H01L21/324 R
C23C16/455
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021191186
(22)【出願日】2021-11-25
(31)【優先権主張番号】63/119,216
(32)【優先日】2020-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519237203
【氏名又は名称】エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ルシアン・シー・イディラ
(72)【発明者】
【氏名】クリス・ジー・エム・デ・リーデル
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030CA04
4K030EA03
4K030EA05
4K030EA06
4K030GA06
4K030KA45
5F045AA06
5F045AB31
5F045AD01
5F045AE01
5F045BB08
5F045DP19
5F045DQ05
5F045EC02
5F045EF01
5F045EF02
5F045EF03
5F045EF11
5F045EK06
(57)【要約】
【課題】本発明は、反応チャンバー内にガスを注入するための基材処理装置の反応チャンバー内の配置のために構成されたインジェクターを提供する。
【解決手段】インジェクターは、第一の軸に沿って細長くてもよく、また第一の軸に沿って延在する、かつ少なくとも一つのガス入口開口部および少なくとも一つのガス出口開口部が設けられた内部ガス伝導チャネルを有して構成されてもよい。インジェクターは、第一の軸および第二の軸に垂直な第三の軸に沿って延在するインジェクターの奥行きよりも実質的に大きい、第一の軸に垂直な第二の軸に沿って延在する幅を有してもよい。インジェクターの壁は、変化する厚さを有してもよい。
【選択図】図３
【解決手段】インジェクターは、第一の軸に沿って細長くてもよく、また第一の軸に沿って延在する、かつ少なくとも一つのガス入口開口部および少なくとも一つのガス出口開口部が設けられた内部ガス伝導チャネルを有して構成されてもよい。インジェクターは、第一の軸および第二の軸に垂直な第三の軸に沿って延在するインジェクターの奥行きよりも実質的に大きい、第一の軸に垂直な第二の軸に沿って延在する幅を有してもよい。インジェクターの壁は、変化する厚さを有してもよい。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
反応チャンバー内にガスを注入するために基材処理装置の前記反応チャンバー内に配置されるように構成されたインジェクターであって、該インジェクターは第一の軸に沿って実質的に細長であり、該インジェクターは前記第一の軸に沿って延在する内部ガス伝導チャネルを備えて構成され、該インジェクターには少なくとも一つのガス入口開口部および少なくとも一つのガス出口開口部が設けられ、該インジェクターは前記第一の軸に垂直な第二の軸に沿った幅を有し、前記幅が、前記第一の軸および前記第二の軸に垂直な第三の軸に沿った該インジェクターの奥行きよりも実質的に大きく、該インジェクターの壁の厚さが変化している、インジェクター。
【請求項2】
前記インジェクターの壁の厚さが前記第二の軸に沿って変化している、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項3】
前記インジェクターの壁の厚さが前記第三の軸に沿って変化している、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項4】
前記インジェクターの壁の厚さが、前記第二の軸および前記第三の軸に沿って該壁の外周にわたって変化している、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項5】
前記インジェクターの壁の厚さが、前記第一の軸の大部分に沿って変化している、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項6】
前記内部ガス伝導チャネルが実質的に楕円形状の断面を有することによって、前記内部ガス伝導チャネルが前記第三の軸よりも前記第二の軸に沿って実質的に大きく延在し、前記実質的に楕円形状の断面が、前記壁の厚さが増大していることによって前記第二の軸の方向の中間で部分的にくびれている、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項7】
前記実質的に楕円形状の断面が、前記壁に設けられかつ前記内部ガス伝導チャネルの中に延在する球状部によって、前記第二の軸の方向の中間で部分的にくびれている、請求項６に記載のインジェクター。
【請求項8】
前記球状部の表面が、前記第一の軸に平行な軸に対して一定の半径を有する円を部分的に辿る、請求項７に記載のインジェクター。
【請求項9】
前記インジェクターが、前記インジェクターの第一の端に一つのガス入口開口部を有する、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項10】
前記インジェクターが、前記第一の端と反対側の第二の端に単一のガス出口開口部を有する、請求項９に記載のインジェクター。
【請求項11】
前記インジェクターが、前記第一の端と反対側の第二の端で長さ方向に沿って複数のガス出口穴を有する、請求項９に記載のインジェクター。
【請求項12】
前記第三の軸の方向における前記インジェクターの奥行きが、第二の端に向かって減少している、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項13】
前記インジェクター内部の前記内部ガス伝導チャネルの水平内側断面積が、１００ｍｍ２～１５００ｍｍ２である、請求項１に記載のインジェクター。
【請求項14】
基材処理装置であって、
チューブと、
前記チューブの内部に延在するように構成された閉鎖ライナーと、
前記チューブの内部にガスを提供するインジェクターと、
前記内部からガスを除去するためのガス排気ダクトと、を備え、
前記閉鎖ライナーが、下端のライナー開口部によって区切られた実質的に円筒状の壁と、上端の上部閉鎖部を備え、前記閉鎖ライナーが、前記ライナー開口部の上方のガスに対して実質的に閉鎖されていて、前記インジェクターが請求項１に記載のインジェクターである、基材処理装置。
チューブと、
前記チューブの内部に延在するように構成された閉鎖ライナーと、
前記チューブの内部にガスを提供するインジェクターと、
前記内部からガスを除去するためのガス排気ダクトと、を備え、
前記閉鎖ライナーが、下端のライナー開口部によって区切られた実質的に円筒状の壁と、上端の上部閉鎖部を備え、前記閉鎖ライナーが、前記ライナー開口部の上方のガスに対して実質的に閉鎖されていて、前記インジェクターが請求項１に記載のインジェクターである、基材処理装置。
【請求項15】
前記基材処理装置が複数のインジェクターを備え、前記複数のインジェクターのうちの少なくとも一つが異なる長さを有する、請求項１４に記載の基材処理装置。
【請求項16】
前記複数のインジェクターのうちの最も長いインジェクターが、前記閉鎖ライナーの前記上部閉鎖部を閉じるように内部に延在している、請求項１５に記載の基材処理装置。
【請求項17】
前記複数のインジェクターのうちの最も長いインジェクターが単一のガス出口穴を有する、請求項１５に記載の基材処理装置。
【請求項18】
前記複数のインジェクターのうちの最も長いインジェクターが複数のガス出口穴を有する、請求項１５に記載の基材処理装置。
【請求項19】
前記複数のインジェクターのうちの最も短いインジェクターが複数のガス出口穴を有する、請求項１５に記載の基材処理装置。
【請求項20】
前記閉鎖ライナーが実質的に円筒状であり、前記インジェクター内部の前記内部ガス伝導チャネルの水平内側断面積が、前記実質的に円筒状のライナーの外周の接線方向の寸法が半径方向の寸法よりも大きくなる形状を有する、請求項１４に記載の基材処理装置。
【請求項21】
前記インジェクターが前記閉鎖ライナーの上部閉鎖部の近くまで内部で延在し、前記インジェクターが、前記上部閉鎖部に近づくにつれて半径方向の寸法が減少している形状を有する、請求項２０に記載の基材処理装置。
【請求項22】
前記閉鎖ライナーがフランジ上に支持され、前記閉鎖ライナーと前記チューブの間の周方向空間から前記ガスを前記ガス排気ダクトへと除去するために、前記閉鎖ライナーと前記フランジの間にガス排気開口部が設けられている、請求項１４に記載の基材処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、反応チャンバー内にガスを注入するために基材処理装置の反応チャンバー内に配置されるように構成されたインジェクターに関する。インジェクターは、第一の軸に沿って実質的に細長くてもよく、また第一の軸に沿って延在する、かつ少なくとも一つのガス入口開口部および少なくとも一つのガス出口開口部が設けられた内部ガス伝導チャネルを備えて構成されてもよい。インジェクターは、第一の軸に垂直な第二の軸に沿って延在する幅を有し、その幅は、第一の軸および第二の軸に垂直な第三の軸に沿って延在するインジェクターの奥行きよりも実質的に大きくなり得る。
【背景技術】
【0002】
基材、例えば半導体ウエハを処理するための、縦型炉などの基材処理装置は、ベルジャー形状のプロセスチューブの周りに定置された加熱要素を含んでもよい。プロセスチューブの上端は、例えばドーム形状の構造によって閉鎖されていてもよく、プロセスチューブの下端面は開放していてもよい。
【0003】
下端はフランジによって部分的に閉鎖されていてもよい。チューブおよびフランジによって境界付けられた内部は、反応チャンバーを形成し、その中で、取り扱われるウエハが処理されてもよい。フランジには、ウエハを搬送するウエハボートを反応チャンバーの中に挿入するための入口開口部が設けられてもよい。ウエハボートは、垂直方向に移動可能に配置され、かつフランジにある入口開口部を閉め切るように構成されるドア上に定置されてもよい。
【0004】
フランジは、一つ以上のインジェクターを支持して、反応チャンバーにガスを提供してもよい。この目的のために、インジェクターは、内部ガス伝導チャネルを有して構成されてもよい。加えて、ガス排気ダクトが、フランジ内に設けられてもよい。このガス排気は、反応チャンバーからガスを送り出すための真空ポンプに接続されてもよい。反応チャンバー内にインジェクターによって提供されるガスは、ウエハ上の堆積反応のための反応（プロセス）ガスであってもよい。この反応ガスはまた、ウエハ以外の他の表面上にも堆積する場合があり、例えば内部ガス伝導チャネル内に堆積する場合がある。これらの堆積によって作り出された層は、インジェクターの詰まりおよび／または破損を引き起こす場合がある。
【発明の概要】
【0005】
従って、改善されたインジェクターが必要とされる場合がある。
【0006】
一実施形態において、反応チャンバー内にガスを注入するために基材処理装置の反応チャンバー内に配置されるように構成されたインジェクターが提供され得て、インジェクターは、第一の軸に沿って実質的に細長く、かつ第一の軸に沿って延在する内部ガス伝導チャネルを備えて構成され、かつ少なくとも一つのガス入口開口部および少なくとも一つのガス出口開口部が設けられ、またインジェクターは第一の軸に垂直な第二の軸に沿って延在する幅を有し得て、その幅は、第一の軸および第二の軸に垂直な第三の軸に沿って延在するインジェクターの奥行きよりも実質的に大きく、インジェクターの壁は、変化する厚さを有する。
【0007】
本発明の様々な実施形態は、互いに別個に適用されてもよく、または組み合わされてもよい。本発明の実施形態は、図面に示される一部の実施例を参照しながら、発明を実施するための形態においてさらに解明されるであろう。
【0008】
当然のことながら、図内の要素は単純化および明瞭化のために例示されていて、必ずしも実寸に比例して描かれていない。例えば、図内の要素のうちの幾つかの寸法は、本開示の例示された実施形態の理解の向上を助けるために他の要素に対して相対的に誇張されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】インジェクターを含む縦型炉のチューブの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
この出願において、同様のまたは対応する特徴は、同様のまたは対応する参照符号によって示される。様々な実施形態の説明は、図に示される例に限定されず、また発明を実施するための形態および特許請求の範囲において使用される参照番号は、図に示される実施例について記述されるものを限定することを意図していない。
【0011】
図１は縦型炉の断面図を示す。縦型炉は、反応チャンバーを形成するプロセスチューブ１２と、反応チャンバーを加熱するように構成されたヒーターＨとを備えてもよい。ライナー２は、プロセスチューブ１２に沿って設けられてもよく、ライナー２は、下端のライナー開口部および上端のドーム形状の上部閉鎖部２ｄによって区切られた実質的に円筒状の壁を備えてもよい。
【0012】
プロセスチューブ１２の開口部を少なくとも部分的に閉鎖するためにフランジ３が設けられてもよい。垂直方向に移動可能に配置されたドア１４は、フランジ３の中央入口開口部Ｏを閉め切るように構成されてもよく、また基材Ｗを保持するように構成されているウエハボートＢを支持するように構成されてもよい。ドア１４にはペデスタルＲが設けられてもよい。ペデスタルＲは、反応チャンバー内のウエハボートＢを回転させるように回転されてもよい。
【0013】
図１に示す実施例において、ライナー２は、外側の実質的に円筒状の表面２ａおよび内側の実質的に円筒状の表面２ｂを有する実質的に円筒状のライナー壁を備えてもよい。フランジ３は、チューブ開口部と、ライナー２の下端面２ｃによってより正確に画定されたライナー開口部とを少なくとも部分的に閉鎖するように構成されてもよい。フランジ３は、
ライナー２の反応チャンバーＩ内に基材Ｗを搬送するように構成されたボートＢを挿入する、および取り出すように構成された入口開口部Ｏと、
ガスＦ、例えばプロセスガスを反応チャンバーＩに提供するガス入口１６と、
反応チャンバーＩからガスを除去するためのガス排気ダクト７と、を備える。
ライナー２の反応チャンバーＩ内に基材Ｗを搬送するように構成されたボートＢを挿入する、および取り出すように構成された入口開口部Ｏと、
ガスＦ、例えばプロセスガスを反応チャンバーＩに提供するガス入口１６と、
反応チャンバーＩからガスを除去するためのガス排気ダクト７と、を備える。
【0014】
基材処理装置は、ケイ素前駆体を含有するための容器を有してもよく、またガス入口１６を介して細長いインジェクター１７に動作可能に接続されてもよい。インジェクター１７は、ライナー２の実質的に円筒状の壁に沿って、より高い第二の端に向かって、反応チャンバーＩの中に垂直に延在するように構築および配置されてもよい。インジェクターは、インジェクターの第一の下端でフランジ３によって支持されてもよく、また反応チャンバー内にガスを注入するためのインジェクター開口部を備えてもよい。一つ以上のインジェクター１７を使用して、プロセスガスを反応チャンバーＩに提供してもよい。一つのインジェクター１７が図２に示される。
【0015】
反応チャンバーＩからガスを除去するためのガス排気ダクト７は、インジェクター開口部１８の下方に構築および配置されてもよい。このようにして、ライナー２の反応チャンバー内に下降流Ｆが作り出されてもよい。この下降流Ｆは、基材Ｗ、ボートＢ、ライナー２、および／または支持フランジ３からの反応副産物および粒子の汚染物を、処理された基材Ｗから離れるように排気ダクト７へと下向きに搬送する場合がある。
【0016】
ライナー２のライナー開口部の下方に、反応チャンバーＩからガスを除去するためのガス排気ダクト７を設けてもよい。これは、反応チャンバーの汚染源がライナー２とフランジ３の間の接触によって形成される場合があるので、有益である場合がある。この場合も、下降流Ｆは、ライナー－フランジ界面からの粒子を、処理された基材から離れるように排気へと下向きに搬送してもよい。
【0017】
ガス排気開口部８は、ライナー２とチューブ１２の間の周方向空間からガスを除去するために、ライナー２とフランジ３の間に構築および配置されてもよい。このようにして、周方向空間内の圧力と内部空間Ｉ内の圧力を等しくしてもよく、また低圧縦型炉内ではチューブ１２を囲む周囲の大気圧よりも低くしてもよい。縦型炉には、反応チャンバーからガスを除去するための圧力制御システムが設けられてもよい。
【0018】
このようにして、ライナー２は、大気圧を補償する必要がないので、やや薄く、かつ比較的に弱い材料で作製されてもよい。これは、ライナー２の材料を選ぶうえで、より大きい自由度を作り出す。ライナー２の材料の熱膨張は、反応チャンバー内で基材上に堆積された材料に匹敵するように選ばれてもよい。後者は、ライナーの膨張とライナー上にも堆積された材料の膨張とが同じである場合があるという利点を有する。後者は、ライナー２の温度変化の結果として、堆積した材料が脱落するリスクを最小化する。
【0019】
チューブ１２は、チューブの内部の低圧に対して大気圧を補償しなければならない場合があるので、やや厚く、かつ比較的に強い圧縮強度の材料で作製されてもよい。例えば、低圧プロセスチューブ１２は５～８ｍｍ、好ましくはおおよそ６ｍｍの厚さの石英で作製される可能性がある。石英は、０．５９×１０－６Ｋ－１の非常に低い熱膨張係数（ＣＴＥ）（表１を参照）を有し、これは装置における熱変動に対応することをより簡単にする。堆積した材料のＣＴＥはより高い（例えば、Ｓｉ３Ｎ４のＣＴＥ＝３×１０－６Ｋ－１、ＳｉのＣＴＥ＝２．３×１０－６Ｋ－１）場合があるが、その差は比較的に小さい場合がある。石英製のチューブ上にフィルムが堆積する時、チューブが多数の大きい熱サイクルを経る時でさえも付着する場合があるが、汚染のリスクが高まる場合がある。
【0020】
ライナー２は、チューブ２の内部上のいかなる堆積も回避する場合があり、従ってチューブ１２上の堆積が脱落するリスクを軽減する場合がある。従って、チューブは石英から作製されてもよい。
【0021】
炭化ケイ素のライナー２（ＳｉＣのＣＴＥ＝４×１０－６Ｋ－１）は堆積したフィルムとライナーの間のＣＴＥのさらにより良好な一致を与える場合があり、結果として、ライナーからの堆積したフィルムの除去が必要とされる場合がある前に、より大きい累積厚さをもたらす。ＣＴＥの不一致は、堆積したフィルムのクラックおよび剥がれ落ち、ならびに対応して高い粒子数をもたらす。これは望ましくなく、ＳＩＣライナー２を使用することによって軽減される場合がある。同じ機構がインジェクター１７に対しても作用する場合がある。しかしながら、インジェクター１７の場合、異なる熱膨張を有する材料があまりに多く堆積すると、インジェクターが破損する場合がある。従って、炭化ケイ素またはケイ素でインジェクター１７を製造することが有利である場合がある。
【0022】
【表1】
【0023】
材料がライナー２および／またはインジェクター１７にとって好適であるかどうかは、堆積される材料に依存する場合がある。従って、ライナー２および／またはインジェクター１７用として、堆積材料に対して実質的に同一の熱膨張を有する材料を使用することができることは有利である。従って、ライナー２および／またはインジェクター１７用に石英よりも比較的に高い熱膨張を有する材料を使用することができることが有利である場合がある。例えば、炭化ケイ素ＳＩＣを使用してもよい。炭化ケイ素ライナーは、大気圧を補償する必要がないため、４～６ｍｍ、好ましくは５ｍｍの厚さであってもよい。圧力補償はチューブで行われてもよい。
【0024】
約４×１０－６Ｋ－１～６×１０－６Ｋ－１のＣＴＥを有する金属および金属化合物材料（ＴａＮ、ＨｆＯ２、およびＴａＯ５など）を堆積させるシステムの場合、ライナーおよびインジェクター材料は好ましくは、約４×１０－６Ｋ－１～９×１０－６Ｋ－１のＣＴＥを有してもよく、例えば炭化ケイ素を含む。
【0025】
さらにより高いＣＴＥを有する材料の堆積のためには、例えば表２に図示の通り、ライナー材料および／またはインジェクター材料を選んでもよい。
【0026】
【表2】
【0027】
チューブ１２内に、ライナー２ｂの外面とプロセスチューブ１２との間の周方向空間ＳにパージガスＰを提供するためにパージガス入口１９を設けてもよい。パージガス入口は、フランジ３からライナーの上端に向かってライナー２の円筒状の壁の外面に沿って垂直方向に延在するパージガスインジェクター２０を備える。周方向空間ＳへのパージガスＰは、ガス排気開口部８内に流れを作り出し、矢印で図示の通り、排気チューブ７から周方向空間Ｓへのプロセスガスの拡散に対抗する場合がある。
【0028】
フランジ３は上面を有してもよい。ライナー２は、ライナー壁２ａの外側円筒面に接続され、かつ各々が下向きに方向付けられた支持面を有してもよい支持部材４によって支持されてもよい。ライナーはまた、ライナーの下面２ｃでフランジ３の上面上に直接支持されてもよく、その一方で上面とライナー２の間のガス排気開口部８を可能にする。
【0029】
支持部材４の支持面は、ライナー２の内側円筒面２ｂから半径方向外向きに位置付けられてもよい。この実施例において、支持部材４の支持面はまた、それらが取り付けられているライナー２の外側円筒面２ａから半径方向外向きに位置付けられてもよい。支持部材４の下向きに方向付けられた支持面は、フランジ３の上面と接触し、かつライナー２を支持してもよく、その一方で上面とライナー２の間のガス排気開口部８を可能にする。
【0030】
閉鎖部の支持フランジ３は、ライナー２の反応チャンバー、およびライナー２と低圧チューブ１２の間の環状空間からガスを除去するためのガス排気開口部８を含んでもよい。ガス排気開口部８の少なくとも幾つかは、フランジ３の上面とライナー２との間に設けられてもよい。ガス排気開口部の少なくとも幾つかは、ライナー開口部の近くに設けられてもよい。ガス排気開口部８は、反応チャンバー、およびプロセスチューブ１２とライナー２の間の周方向空間からガスを引き出すために、排気ダクト７を介してポンプと流体接続してもよい。
【0031】
図２は、図１のチューブの概略上面図である。図は、基材を搬送するように構成されたボートを挿入するための開口部１３を形成する、内側の実質的に円筒状の表面２ｂおよび外側の実質的に円筒状の表面２ａを画定する円筒状の壁を有するライナー２を示す。
【0032】
この実施例において、ライナー２は、ライナー２の外側円筒面２ａの外周に沿って均等に離間した三つの支持部材４を有する。フランジには、フランジの上面３ａから上向きに延在する位置決め突起部５が設けられてもよい。位置決め突起部５は、支持部材４をその接線方向の端面上に係合してもよい。結果として、位置決め突起部５は、支持フランジ３に対するライナー２のためにセンタリング機能を有する。
【0033】
支持部材４を形成するライナー２およびノッチは、石英、ケイ素、または炭化ケイ素から製造されてもよい。反応チャンバーを区切るライナー２は、インジェクター１７または温度測定システムを反応チャンバー内に収容するために、半径方向外向きに延在するバルジ２ｅを有してもよい。
【0034】
図３は、図１および図２の縦型炉で使用する、一実施形態によるインジェクター１７の断面を概略的に示す。インジェクター１７は、ガスを反応チャンバーＩ内に注入するために、縦型炉の反応器内の配置のために構成されてもよい。インジェクター１７は、ガスを搬送するための内部ガス伝導チャネル２０を有して構成されてもよい。インジェクター１７は、第一の軸に沿って実質的に細長くてもよく、また内部ガス伝導チャネル２０は、第一の軸に沿って延在してもよい。
【0035】
インジェクター１７は、第一の軸および第二の軸に垂直な第三の軸Ｙに沿って延在するインジェクターの奥行きよりも実質的に大きい、第一の軸に垂直な第二の軸Ｘに沿って延在する幅を有してもよい。インジェクター１７の壁２２は、変化する厚さを有してもよい。インジェクター１７の壁２２は、第二の軸Ｘに沿って変化する厚さを有してもよい。壁２２の変化する厚さは、１０～６０％の間で変化してもよい。例えば、４０％は図示の通り、２．５～３．５ｍｍである。
【0036】
インジェクター１７の内部ガス伝導チャネル２０は、実質的に楕円形状の断面を有してもよい。内部ガス伝導チャネル２０は、それが第三の軸Ｙにおける奥行きに沿って延在するよりも実質的に大きい、第二の軸Ｘにおける幅に沿って延在してもよい。実質的に楕円形状の断面は、ドリル加工およびフライス加工に適合するために、固定半径を有する複数の円から構築されてもよい。丸みを付けた角部はまた、角部における応力および汚染の蓄積を回避する。円の半径は、１～１０ｍｍであってもよく、例えば円は５ｍｍの半径を有する。インジェクター１７内部の内部ガス伝導チャネル２０の水平内側断面積は、１００～１５００ｍｍ２であってもよく、２００～５００ｍｍ２であることが好ましく、２５０～３５０ｍｍ２であることが最も好ましい。
【0037】
実質的に楕円形状のガス伝導チャネル２０は、中間で部分的にくびれてもよい。ここで、くびれる（括れる、ピンチオフ）とは、内部ガス伝導チャネル２０が第三の方向においてより小さい奥行きを有することを意味する。中間とは、第二の方向Ｘにおけるインジェクター１７の幅に対する中間を指す。くびれは、変化する厚さを有する壁２２によって達成されてもよい。例えば、ガス伝導チャネル２０は、その幅の中間において増大した厚さを有する壁２２によって、くびれる。
【0038】
実質的に楕円形状のガス伝導チャネル２０は、壁２２をより厚くする、かつガス伝導チャネル２０の中に延在しガス伝導チャネル２０をくびれさせる球状部２４によって、第二の方向の中間において部分的に挟まれてもよい。球状部２４の表面は、球状部の円を部分的に辿ってもよい。球状部の円は、第一の軸と平行な軸に対して一定の半径を有してもよい。半径は１０～５０ｍｍであってもよく、１５～３０ｍｍであることが好ましく、図示の通り、２３ｍｍであってもよい。
【0039】
インジェクター１７の壁２２は、第三の軸Ｙに沿って変化する厚さを有してもよい。第三の軸Ｙに沿って変化する厚さは、７ｍｍ辺りの比較的に小さい変化であってもよい。
【0040】
インジェクター１７の壁２２は、その外周にわたって第二の軸Ｘおよび第三の軸Ｙに沿った変化する厚さを有してもよい。壁２２の変化する厚さは、４～６０％で変化してもよい。
【0041】
インジェクター１７の壁２２は、第一の軸の大部分に沿って変化する厚さを有してもよい。このようにして、必要とされる所に強度が加えられてもよい。
【0042】
ガス出口開口部２５は、３～１５ｍｍの半径を有してもよく、４～１０ｍｍの半径を有することが好ましく、５～９ｍｍ（例えば８ｍｍ）の半径を有することが最も好ましい。
【0043】
図４ａ～図４ｅは、図１および図５の縦型炉で使用する、別の実施形態によるインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃを概略的に示す。図４ａ～図４ｅのインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは各々、反応チャンバーＩ内の特定の高さでプロセスガスを提供するように特異的に構成されてもよい。従って、図４ａ～図４ｅのインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図５に図示の通り、一緒に協働するように最適化されてもよい。代替的に、各インジェクター１７は、図２に図示の通り、単独で使用されてもよい。インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、第一の軸Ｚに沿って実質的に細長くてもよい。
【0044】
インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、プロセスガスを搬送するために内部ガス伝導チャネル２０を有して構成されてもよい。内部ガス伝導チャネル２０は、第一の軸Ｚに沿って延在してもよい。インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの内部ガス伝導チャネル２０は、実質的に楕円形状の断面を有してもよい。
【0045】
内部ガス伝導チャネル２０は、第二の軸Ｘに沿って１０～５０ｍｍ延在してもよく、２０～３０ｍｍ（例えば約２５ｍｍ）延在することが好ましい。内部ガス伝導チャネル２０は、第三の軸Ｙに沿って延在するよりも実質的に大きく第二の軸Ｘに沿って延在してもよい。内部ガス伝導チャネル２０は、第三の軸Ｙに沿って８～３０ｍｍ延在してもよく、１０～２０ｍｍ（例えば約１２ｍｍ）延在することが好ましい。
【0046】
実質的に楕円形状の断面は、１～１０ｍｍの半径を有する円、例えば５ｍｍの半径を有する円から構築されてもよい。これは、角部が１～１０ｍｍ（例えば５ｍｍ）の最小の丸みを有することになるので、ガス伝導チャネル２０における真っすぐな角部を回避する。
【0047】
インジェクター１７内部の内部ガス伝導チャネル２０の水平内側断面積は、１００～１５００ｍｍ２であってもよく、２００～５００ｍｍ２であることが好ましく、２５０～３５０ｍｍ２であることが最も好ましい。
【0048】
実質的に楕円形状のガス伝導チャネル２０は、中間で部分的にくびれてもよい。ここで、くびれる（括れる、ピンチオフ）とは、内部ガス伝導チャネル２０が第三の方向Ｙにおいてより小さいことを意味する。中間とは、第二の方向Ｘにおけるインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの幅に対する中間を指す。くびれは、中間で増大した厚さを有する壁２２によって達成されてもよい。
【0049】
実質的に楕円形状のガス伝導チャネル２０は、壁２２に設けられた、かつガス伝導チャネル２０の中に延在する球状部２４によって、第二の方向の中間において部分的にくびれてもよい。球状部２４の表面は、円を部分的に辿ってもよい。円は、第一の軸と平行な軸に対して一定の半径を有してもよい。半径は１０～５０ｍｍであってもよく、１５～３０ｍｍであることが好ましく、図示の通り、２３ｍｍであってもよい。
【0050】
インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図４ｃに図示の通り、第一の軸および第二の軸に垂直な第三の軸Ｙに沿って延在するインジェクターの奥行きよりも実質的に大きい、第一の軸に垂直な第二の軸Ｘに沿って延在する幅を有してもよい。インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの壁２２は、変化する厚さを有してもよい。
【0051】
インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの壁２２は、第三の軸Ｙに沿って変化する厚さを有してもよい。インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの壁２２は、その外周にわたって第二の軸Ｘおよび第三の軸Ｙに沿った変化する厚さを有してもよい。インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの壁２２は、第一の軸Ｘの大部分に沿って変化する厚さを有してもよい。
【0052】
インジェクター１７ａ、１７ｂは、マルチホールインジェクターと呼ばれてもよく、また図４ａおよび図４ｂに図示の通り、第一の端２１と対向する第二の端２３でその長さ方向に沿って複数のガス出口穴２５を有する。ガス出口開口部２５は、３～１５ｍｍの半径を有してもよく、４～１０ｍｍの半径を有することが好ましく、５～９ｍｍ（例えば６ｍｍ）の半径を有することが最も好ましい。複数のインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうちのより長いインジェクター１７ａは、図４ａに図示の通りの複数のガス出口穴２５を有してもよく、また内部内で、閉鎖ライナー２の上部閉鎖部２ｄ（図１および図５）の近くまで延在してもよい。複数のインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうちのより短いインジェクター１７ｂは、図４ｂに図示の通りの複数のガス出口穴２５を有してもよく、またボートＢの中間に延在してもよい。
【0053】
ガス伝導チャネル２０のサイズは、インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃがフランジ３の近くでガス入口１６に接続してもよい第一の端２１にて、より小さくてもよい。第一の端２１の近くでは温度がより低いので、プロセスガスは内部チャネル２０において第一の端２１の近くで、より少なく堆積する。
【0054】
第三の方向Ｙにおけるインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの奥行きは、第二の端２３に向かって減少していてもよい。内部Ｉ内で、閉鎖ライナー２の上部閉鎖部２ｄの近くまで延在するインジェクターは、図１で上部閉鎖部に近いほど減少している半径方向の寸法を有する形状を有してもよい。
【0055】
図４ａ～図４ｅのインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは各々、反応チャンバーＩ内の特定の高さでプロセスガスを提供するように特異的に構成されてもよい。従って、インジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうちの少なくとも一つは異なる長さを有し得る。
【0056】
図４ａおよび図４ｅに図示の通りの複数のインジェクター１７のうちのより長いインジェクター１７ａ、１７ｃは内部Ｉ内で、図１および図５に図示の通り、閉鎖ライナー２の上部閉鎖部２ｄの近くまで延在してもよい。複数のインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうちのより長いインジェクター１７ｃは、図４ｄに図示の通り、第二の端２３に単一のガス出口穴２５を有してもよい。このインジェクターは、ダンプインジェクター１７ｃと呼ばれてもよく、これはその細長い長さ方向に沿って閉鎖されていて、その第二の端２３にて単一のプロセスガス出口を一つのみ有する。図４ｅは、側面にガス出口穴２５がないことを除いて、上記の図４ｃに関連して説明したものと同じ特性を有する、このダンプインジェクターの断面を図示する。
【0057】
ダンプインジェクターの第二の端２３にある単一のガス出口穴２５は、上記の図４ｃに関連して説明したものと同じ特性を有してもよい。ダンプインジェクターの単一のガス出口穴２５は、１００～１５００ｍｍ２であってもよく、２００～５００ｍｍ２であることが好ましく、２５０～３５０ｍｍ２であることが最も好ましい。従って、図４ａ～図４ｅのインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、図５に図示の通り、一緒に協働するように最適化されてもよい。
【0058】
図５は、図４ａ～図４ｅのインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃがどのようにチューブ２内に配置されうるかを図示する。インジェクター１７ａ、１７ｂは、伝導チャネルから反応チャンバーＩの中にガスを搬送するために、インジェクター１７ａ、１７ｂに沿って細長い方向に延在する一連の出口開口部２５を備えたマルチホールインジェクターであってもよい（図４ａおよび図４ｂを参照）。複数のインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうちのより短いインジェクター１７ｂおよび／またはより長いインジェクター１７ａは、複数のガス出口穴２５を有してもよい。出口開口部２５は、実質的に丸みが付いていてもよい。一連の出口開口部２５は、マルチホールインジェクター１７ａ、１７ｂの表面にわたって線に沿って整列されてもよい。
【0059】
出口開口部２５は、反応チャンバーＩ内のプロセスガスの混合を改善するように、マルチホールインジェクターの細長い方向に対して実質的に垂直な少なくとも二つの異なる方向にガスが注入されるように構成されてもよい。一連の開口部２５は従って、インジェクター１７の表面にわたって少なくとも二本の線に沿って整列されてもよい。開口部を有する第一の線は図４ａおよび図４ｂに示されてもよく、開口部２５を有する同様の第二の線は、図５に図示の通り、インジェクター１７のもう一方の側上に構成されてもよい。第一の線に沿った一連の開口部２５は、ガスが第一の方向で注入されるように構成されてもよく、また第二の線に沿った一連の開口部２５は、ガスが第二の方向に注入されるように構成されてもよい。第一の方向および第二の方向は、互いに３０度～１８０度の角度下であってもよい。
【0060】
出口開口部２５は、図５に図示の通り、同じ高さにて対で設けられてもよい。代替的に、出口開口部２５は、インジェクター１７の強度を改善するために、等しくない高さにて対で設けられてもよい。二つの出口開口部は、半径方向の均一性を改善するために、ガスを二方向で、例えば約９０度の角度下で注入してもよい。
【0061】
一連の開口部のうちの開口部２５間の距離は、図４ａおよび図４ｂにおいて、マルチホールインジェクター１７の第一の端２１から第二の端２３へ向かう場合、一定であってもよい。有利なことに、各出口開口部２５は、出口開口部２５を通るプロセスガスの実質的に等しい流れを有してもよい。
【0062】
一連の出口開口部のうちの出口開口部２５間の距離はまた、マルチホールインジェクター１７の第一の端２１から第二の端２３に向かう場合、減少するように設計されてもよい。後者は、プロセスガスが第一の端２１から第二の端２３に搬送される場合、圧力損失を補償するために有益である場合がある。
【0063】
マルチホールインジェクターのための出口開口部の面積は、１～２００ｍｍ２であってもよく、７～１００ｍｍ２であることが好ましく、１３～８０ｍｍ２であることがより好ましい。より大きい開口部は、開口部内の堆積層によって開口部が詰まるのにより長い時間がかかるという利点を有する場合がある。出口開口部２５の数は、２～４０個であってもよく、３～３０個であることが好ましく、５～１５個であることがより好ましい。
【0064】
複数のインジェクター１７ａ、１７ｂ、１７ｃのうちのより長いインジェクター１７ｃは、図４ｄに図示の通り、第二の端に単一のガス出口穴を有してもよい。このインジェクター１７ｃは、ダンプインジェクター１７ｃと呼ばれてもよく、これはその細長い長さ方向に沿って閉鎖されていて、ライナーの上部閉鎖２ｄの近くのその第二の端にて単一のプロセスガス出口を一つのみ有する。ダンプインジェクターの第二の端にある単一のガス出口穴は、上記の図４ｄ、図４ｅに関連して説明したものと同じ特性を有してもよい。
【0065】
ガスインジェクター１７の出口開口部２５は、開口部の詰まりを減らすように構成されてもよい。出口開口部は、内部から外部への凹形状を有してもよい。インジェクターの外側の出口開口部２５の表面積よりも大きい、インジェクターの内部の表面上の開口部の表面積を有する凹形状は、詰まりを低減する場合がある。内部の面積が大きいほど、圧力、従って堆積がより大きい内側で、より多くの堆積が可能になる。外側で圧力が低下し、従って堆積もより遅くなり、より小さい面積が内部のより大きい直径と同じ堆積を集める場合がある。
【0066】
反応速度は典型的に圧力の増加とともに増加するので、インジェクターで圧力を減少させることは、インジェクター１７内の反応速度の減少をもたらす可能性がある。インジェクター内部の圧力が低いことの追加的な利点は、インジェクターを通るガス体積が低圧で膨張することであり、原料ガスの流れが一定の場合、インジェクター内部の原料ガスの滞留時間はそれに対応して短くなる。両方の組み合わせによって、原料ガスの分解が低減される場合があり、これによってインジェクター内の堆積も低減される場合がある。
【0067】
インジェクター１７を介して反応チャンバーＩ内に注入されて、ウエハボートＢ内のウエハＷ上に層を堆積させる場合があるプロセスガスはまた、内部ガス伝導チャネル上またはインジェクター１７の外面上に堆積する場合がある。この堆積は、インジェクター１７に引張応力または圧縮応力を生じさせる場合がある。この応力は、インジェクター１７に破損を生じさせる場合があり、これは縦型炉のダウンタイムおよび／またはウエハＷへの損傷を生じさせる場合がある。従って、インジェクター内の堆積がより少ないことは、インジェクター１７の寿命を延ばし、かつ縦型炉をより経済的にさせる場合がある。
【0068】
インジェクター１７の温度変化は、これらの応力をさらに増大させる場合がある。応力を軽減するために、インジェクターは、プロセスガスで堆積された材料の熱膨張係数を有しうる材料から作製されてもよい。例えば、ガスインジェクターは、プロセスガスによって窒化ケイ素が堆積される場合に窒化ケイ素から、またはケイ素が堆積される場合にケイ素から、または酸化ケイ素が堆積される時に酸化ケイ素から作製されてもよい。従って、インジェクター内の堆積層の熱膨張は、インジェクターの熱膨張とより良好に一致する場合があり、ガスインジェクターが温度変化中に破損する可能性を低減する。
【0069】
炭化ケイ素はまた、インジェクター１７にとって好適な材料である場合がある。炭化ケイ素は、多くの堆積された材料と一致する場合がある熱膨張を有する。
【0070】
インジェクター内部の圧力が低いことの不利点は、インジェクターの伝導が著しく減少することである。これは、インジェクターの全長にわたる開口部パターンにわたる原料ガスの流れの分配の不良につながることになり、原料ガスの大部分は、インジェクターの入口端の近くの穴から流出するであろう。
【0071】
インジェクターの長さ方向に沿ったインジェクター内部のプロセスガスの流れを容易にするために、インジェクターには、大きい内側断面を有する内部ガス伝導チャネルが設けられてもよい。本発明によるインジェクターを反応チャンバー内部に収容することができるようにするために、インジェクター１７の接線方向サイズは半径方向のサイズよりも大きくてもよく、またライナー２にはインジェクターを収容するために外向きに延在するバルジが設けられてもよい。
【0072】
一実施形態において、二成分膜の二つの構成成分を提供する二つの原料ガスは、インジェクターに入る前にガス供給システム内で混合される。これはボートの長さにわたって、注入されたガスの均一な組成を確実にするための最も簡単なやり方である。しかしながら、これは必須ではない。代替的に、二つの異なる原料ガスを別個のインジェクターを介して注入し、注入後に反応チャンバー内で混合することができる。
【0073】
二つのインジェクター分岐の使用は、幾つかの調整を可能にする。実質的に同じ組成のガスが、別個の原料ガス供給を介してインジェクターの両方の部分に供給される場合、ボート全体にわたる堆積速度の均一性を微調整するために、異なるインジェクター分岐に供給される流れは、異なるように選ばれることができる。ボート全体にわたる二成分膜の組成を微調整するために、異なる組成のガスをインジェクターの二つのラインに供給することも可能である。しかしながら、注入ガスの組成が両方のインジェクターラインで同じである場合に、最良の結果が達成される場合がある。
【0074】
インジェクター１７は、その第一の端２１にてフランジ３によって支持される場合があるので、インジェクター１７は、図１に図示の通り、非常に長くかつ薄い構造であるため、その第二の端２３にて僅かに揺れる場合がある。従って、ライナー２、インジェクター１７、およびウエハボートＢを、三つの間に十分な空間があるように設計することが望ましい、または必要である。
【0075】
インジェクター１７の外側の側壁は、インジェクターの第二の端２３に向かって、インジェクターの長さの少なくとも１０％にわたって、好ましくは３０％、より好ましくは５０％、さらにより好ましくは１００％にわたって、テーパー状であってもよい。第二の端２３にてインジェクター１７にテーパーを付けることによって、ライナー２とその第二の端２３の近くの反応チャンバーＩ内のウエハボートとの間の、公差が最も厳しい小さい空間内で、インジェクター１７はより小さい空間しか占めない場合がある。従って、テーパー状の第二の端２３を有するインジェクター１７が小さい空間内に位置付けられうる所での公差は、少し緩和される場合がある。
【0076】
従って、閉鎖ライナーの上部閉鎖部の近くまで内部内で延在するインジェクターは、上部閉鎖部に近づくにつれて減少している半径方向の寸法を有する形状を有してもよい。また、ライナー２が使用されていない縦型炉において、第二の端２３にてテーパー形状を有するインジェクター１７は、チューブとボートの間のインジェクターの位置決めの公差を緩和するのに有用である場合がある。
【0077】
インジェクター１７は、複数の分岐（例えば二つの分岐）を備えてもよく、各々には別個のガス供給導管接続が設けられる。一方の分岐は、プロセスガスを反応チャンバーの下部の中に注入してもよく、またもう一方の分岐は、プロセスガスを反応チャンバーの上部の中に注入する。分岐は、接続部によって接続されてもよい。しかしながら、インジェクターが二つ以上のインジェクター分岐を備えることは本発明にとって必須ではない。分岐は、その第二の端にて部分的にテーパー状であってもよい。
【0078】
インジェクター１７は、セラミックで製造されてもよい。セラミックは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、ケイ素、または酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）から選択されてもよい。インジェクターは、最初にインジェクターが形成され、次にインジェクターが焼成されてセラミックを硬化させるプロセスで製造されてもよい。
【0079】
プレセラミックポリマーは、１０００～１１００℃の範囲の温度での熱分解を通してセラミック製品を形成する場合がある前駆体として使用されてもよい。こうした様態において炭化ケイ素を得るための前駆体材料は、ポリカルボシラン、ポリ（メチルシリン）、およびポリシラザンを含んでもよい。プレセラミックポリマーの熱分解を通して得られた炭化ケイ素材料は、ポリマー由来セラミックまたはＰＤＣとして知られている場合がある。
【0080】
プレセラミックポリマーの熱分解は最も多くの場合、比較的に低い温度で不活性雰囲気下で実施される。ポリマーは、セラミック炭化ケイ素への熱分解の前に様々な形状へと形成されることができるので、この熱分解方法は有利である。熱分解の前に、材料は非常に軟質であり、従って形態に形作るのはより簡単である。
【0081】
インジェクター１７は、上部部分に接続された底部部分を備えてもよく、上部部分はわずかにテーパー状であってもよく、また第二の端２３にて終了する。底部部分は、第一の端２１から開始し、３０～４０ｃｍの長さであってもよく、実質的に真っすぐであってもよい。
【0082】
底部部分には、接続パイプ２７が設けられてもよい（図４ａ、図４ｂを参照）。接続パイプ２７は、インジェクター１７を位置付け、かつ保持するために、フランジ３（図１において）の穴内に篏合されてもよい。インジェクターの第一の端２１上のこうした構築は、インジェクター１７の膨張を可能にするので、インジェクターが加熱される場合に有利である場合がある。不利点は、特に第二の端２３にてインジェクター１７の多少の揺れを許容する場合があることである。
【0083】
第二の端２３をテーパー状にすることによって、インジェクター１７の揺れに対する耐性を増大してもよい。上部部分は、第一の端での断面積よりも１～８０％、好ましくは３～４０％、最も好ましくは４～２０％小さい断面積を第二の端２３にて有してもよい。上部部分は、第一の端２１での壁の厚さよりも２～５０％、好ましくは５～３０％、最も好ましくは１０～２０％である壁の厚さを第二の端にて有してもよい。
【0084】
インジェクター１７は、第一の端での断面積よりも１～８０％、好ましくは３～４０％、最も好ましくは４～２０％小さい断面積を第二の端にて有してもよい。インジェクターは、第一の端２１での壁の厚さよりも２～５０％、好ましくは５～３０％、最も好ましくは１０～２０％小さい壁の厚さを第二の端２３にて有してもよい。
【0085】
特定の実施形態を上記で説明してきたが、当然のことながら記載した以外の方法で本発明を実施してもよい。上記の説明は例示的であり、限定的ではないことが意図される。それ故に、添付の特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、前述の通りの本発明に修正がなされてもよいことは当業者に明らかであろう。様々な実施形態は組み合わせて適用されてもよく、または互いに独立して適用されてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図4d】
【図4e】
【図5】
【外国語明細書】