特許 7502009 基材処理装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】基材処理装置および方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/324 20060101AFI20240611BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20240611BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

H01L21/324 Q

H01L21/68 N

H01L21/324 T

H01L21/324 K

C23C16/46

【請求項の数】 19

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019172753

(22)【出願日】2019-09-24

(65)【公開番号】P2020077854

(43)【公開日】2020-05-21

【審査請求日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】16/151,074

(32)【優先日】2018-10-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100188329

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 義行

(72)【発明者】

【氏名】テオドルス・オーステルラーケン

【審査官】桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】特開平０２－２１８１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５３３３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１５６００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５０５３７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３２４

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｃ２３Ｃ １６／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

その上に基材担体を支持するための基材担体支持体を備える基材処理装置であって、前記担体支持体は、
基材担体を支持するための上部支持面と、
断熱性材料の断熱体と、
前記担体支持体を加熱するための一次ヒーターおよび二次ヒーターと、を備え、
前記断熱体が少なくとも前記支持面と前記一次ヒーターとの間に提供され、
前記二次ヒーターが前記支持面を形成する表面を有する、基材処理装置。

【請求項2】

前記担体支持体がサイドプレートを備え、前記断熱体が前記サイドプレートと前記一次ヒーターとの間に提供される、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記担体支持体が下部プレートを備え、前記断熱体が前記下部プレートと前記一次ヒーターとの間に提供される、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記断熱体が前記一次ヒーターを実質的に囲む、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記断熱体が、前記一次ヒーターをその周囲から断熱する、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記一次ヒーターが、前記二次ヒーターよりも大きな加熱力を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記一次ヒーターが０．５～１０キロワットの電力を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記二次ヒーターが０．１～３キロワットの電力を有する、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記装置が、反応空間を画定する反応チャンバと、それを介して前記担体支持体上に支持された基材担体を前記反応空間内で移動させることができる開口部とを備え、前記装置は熱制御装置を備えて前記担体支持体の温度を制御し、前記基材担体が反応空間外にある時に、前記二次ヒーターをオフに切り替えるようにプログラムされる前記二次ヒーターに動作可能に接続される、請求項１に記載の装置。

【請求項10】

前記熱制御装置が、前記一次ヒーターに動作可能に接続され、前記基材担体が前記反応空間外にある時に、前記一次ヒーターが作動したままであるようにプログラムされている、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記支持面と前記一次ヒーターとの間の断熱体の厚さが０．５～１２ｃｍである、請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記断熱性材料が０．０５Ｗ／ｍＫ～５Ｗ／ｍＫを絶縁する、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

前記装置が、反応空間を画定する反応チャンバと、それを介して前記担体支持体上に支持された基材担体を前記反応空間内で移動させることができる開口部とを備える、請求項１に記載の装置。

【請求項14】

前記担体支持体が、上部プレートおよび下部プレートを備え、これらのプレートが円筒形のサイドプレートと接続して略円筒形の容器を画定し、前記上部プレートの外部表面が前記担体支持体の前記支持面を画定し、略円筒形の容器が前記反応空間を少なくとも部分的に閉じる、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

前記装置が、前記担体支持体が前記反応チャンバ内を垂直方向に移動するように構成および配置されたエレベーターを備える、請求項１３に記載の装置。

【請求項16】

前記装置が、前記一次ヒーターに動作可能に接続され、前記基材担体が反応空間外にある時に、前記一次ヒーターを作動させたままにするようにプログラムされた前記担体支持体の温度を制御するための熱制御装置を備える、請求項１３に記載の装置。

【請求項17】

前記担体支持体の前記支持面に接続され、少なくとも一つの基材を保持するように構成される、基材担体をさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項18】

前記基材担体が１０～３００の間で保持するように構成されている、請求項１７に記載の装置。

【請求項19】

請求項１に記載の基材処理装置を提供することと、
前記担体支持体上に基材担体を支持することと、
前記基材担体の少なくとも一つの基材を交換することと、一方で前記担体支持体の前記担体支持体を前記一次ヒーターで加熱することとを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は基材処理装置および方法の分野に関する。より具体的には、本開示は、その上に基材担体を支持するための基材担体支持体を備えた基材処理装置に関する。担体支持体は、基材担体を支持するための上部支持面、断熱性材料の断熱体、および担体支持体を加熱するための一次ヒーターを備える。

【背景技術】

【0002】

垂直バッチ炉内の複数の基材（例えば、半導体ウエハ）の同時処理は、基材担体（例えば、ウエハボート）に積み重ねられたすべてのウエハを、それぞれの表面領域にわたって実質的に同じプロセス条件にどのようにさらすかという問題を提示する。一つのこうしたプロセス条件は、温度均一性である。バッチのウエハにわたって均一な処理結果をうるために、その各ウエハは、好ましくは、反応チャンバの側壁に近接し、反応チャンバの上部壁に近接して配置される加熱手段によって、共通の温度に実質的に均一に加熱することができる。

【0003】

特に基材のボートの上側ウエハに関しては、ウエハからウエハ温度の均一性は、一般的に著しい問題ではない一方、内側ウエハ温度均一性（炉の構造における非対称性による）は任意のボート回転機構によって強化されうる。しかしながら、垂直バッチ炉では、ウエハボートの下側ウエハの温度均一性は、改善が困難であることが判明しうる。これは、それらが反応チャンバの比較的冷たい下部ドアゾーンに近接して位置するという事実に起因しうる。それらの場所の影響を軽減するために、下からウエハボートを支持する台座に、下側ウエハを加熱するための一次ヒーターが提供されてもよい。

【0004】

基材担体内の基材を反応チャンバから移動して冷却し、新しい基材と交換するためには、基材担体が次のロードのために反応チャンバ内に戻された時に、温度を安定化するのに必要な時間を減少させるために一次ヒーターを保持してもよい。従って、一次ヒーターは、担体支持体が反応チャンバ外にある時に、担体支持体および周囲も加熱することができる。この加熱は、基材ラックの不均一な加熱、基材支持体内の基材のより遅い冷却および／または基材の取り扱い中の気流の乱れにつながる場合があり、これらは望ましくない場合がある。また、一次ヒーターの電力消費量は、担体支持体が反応チャンバ外にあり、一次ヒーターが作動されたままである時に大きくなりうる。

【発明の概要】

【0005】

改善された基材処理装置および方法を提供するための目的である。

【0006】

一実施形態によれば、改善された基材処理装置が提供される。基材処理装置は、その上に基材を支持するための基材担体支持体を備えてもよい。担体支持体は、基材担体を支持するための上部支持面、断熱性材料の断熱体、および担体支持体を加熱するための一次ヒーターを備えうる。断熱体は、少なくとも支持面と一次ヒーターとの間に提供されうる。

【0007】

更なる実施形態によれば、
その上に基材を支持するための基材担体支持体を備える基材処理装置を提供することを含み、該装置は、
基材担体を支持するための上部支持面と、
断熱性材料の断熱体と、
担体支持体を加熱するための一次ヒーターと、を備え、断熱体が少なくとも支持面と一次ヒーターとの間に提供されてもよく、この方法は、
担体支持体上に基材担体を支持することと、
一次ヒーターで基材支持体の担体支持体を加熱しながら、基材担体の少なくとも一つの基材を交換することと、をさらに含む。

【0008】

従来の技術を超えて達成される本発明および利点を要約するために、本発明のある目的および利点について、本明細書において上に記載してきた。当然のことながら、必ずしもこうした目的または利点の全てが本発明の任意の特定の実施形態によって達成されなくてもよいことが理解されるべきである。それゆえ、例えば、本明細書に教授または示唆する通り、一つの利点または利点の一群を達成または最適化する形式で、本明細書に教授または示唆されてもよい、他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本発明が具体化または実行されてもよいことを、当業者は認識するであろう。

【0009】

これらの実施形態の全ては、本明細書に開示する本発明の範囲内であることが意図されている。当業者には、これらのおよび他の実施形態は、添付の図面を参照して、以下のいくつかの実施形態の発明を実施するための形態から容易に明らかとなり、本発明は、開示される全ての特定の実施形態にも限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本明細書は、本発明の実施形態と見なされるものを特に指摘し、明確に主張して、特許請求の範囲で結論付けるものの、本開示の実施形態の利点は、添付の図面と併せて読むと、本開示の実施形態のある例についての記載から、より容易に解明されてもよい。

【0011】

【図1】図１は、一実施形態による一次ヒーターを備える垂直バッチ炉の一部の概略断面側面図である。

【0012】

【図2】図２は、第二の実施形態による一次ヒーターを備える反応チャンバの下部にある基材担体支持体の拡大断面側面図である。

【0013】

【図3】図３Ａ～３Ｃは、第三の実施形態による例示的な垂直熱炉を概略的に図示する。

【0014】

【図4】図４は、第四の実施形態による基材担体支持体の概略断面側面図である。

【0015】

【図5A】図５Ａは、従来技術と比較して、図１、２、３Ａ、３Ｂ、３Ｃまたは４に従った基材担体支持体の一部の結果を描写するものである。

【図5B】図５Ｂは、従来技術と比較して、図１、２、３Ａ、３Ｂ、３Ｃまたは４に従った基材担体支持体の一部の結果を描写するものである。

【図5C】図５Ｃは、従来技術と比較して、図１、２、３Ａ、３Ｂ、３Ｃまたは４に従った基材担体支持体の一部の結果を描写するものである。。

【発明を実施するための形態】

【0016】

いくつかの実施形態および実施例を以下に開示するが、本発明が、具体的に開示する本発明の実施形態および／または用途、並びにその明白な変更および均等物を超えて拡大することは、当業者により理解されるであろう。それゆえ、開示する本発明の範囲は、以下に記載し具体的に開示する実施形態によって限定されるべきでないことが意図される。本明細書に示される図は、何らかの特定の材料、構造またはデバイスの実際の図であることを意味せず、本開示の実施形態について記載するために使用される、単に理想化された表現にすぎない。

【0017】

本明細書で使用する通り、「基材」または「ウエハ」という用語は、使用される場合がある、またはその上にデバイス、回路もしくはフィルムが形成される場合がある、あらゆる下層材料または複数の下層材料を指してもよい。「半導体デバイス構造」という用語は、半導体基材上または半導体基材内に形成される半導体デバイスの能動的または受動的な構成要素の少なくとも一部分を含む、または画定する、処理されたまたは部分的に処理された半導体構造の任意の部分を示しうる。例えば、半導体デバイス構造は、例えば、トランジスタ、メモリ素子、変換器、コンデンサ、抵抗器、導電線、導電性バイア、および導電性コンタクトパッドなど、集積回路の能動的および受動的構成要素を含んでもよい。

【0018】

図１は、垂直熱処理炉１の一部の断面側面図に概略的に図示している。炉１は、単一または二重管型のものであってもよく、略ベルジャー形状の反応チューブ１０を含んでもよい。反応チューブ１０は、基材、例えば、ウエハが処理されうる、反応空間１４を画定する反応チャンバ１２を区切ってもよい。

【0019】

反応チューブ１０は、電力供給源（図示せず）によって給電される電気抵抗性の加熱コイル１８などの、反応空間１４内に受け入れられる加熱ウエハのためのチューブヒーターによって取り囲まれ、または包囲されうる。チューブヒーター１８は、反応チューブ１０を包囲するまたは取り囲む断熱性スリーブ１６に固定されうる。反応チューブ１０は、略管状の、例えば円形または多角形の断面形状を有してもよく、中心軸Ｌに沿って延びてもよい。製造材料に関しては、反応チューブ１０は、石英、炭化ケイ素、シリコンまたは別の適切な耐熱材料で作製されてもよい。その下部、開放端では、反応チューブ１０は、ウエハボート２４が反応チャンバ１２に入るおよび／または出ることができる中央炉開口部２２を画定するフランジ２０上に支持されてもよい。

【0020】

ウエハボート２４（基材担体）は、例えば半導体ウエハ２８（そのうち一つのみが図１および２に示されている）などと同数の基材を保持するための複数のスロット２６（例えば１０～３００、好ましくは２５～２５０）を含むことができ、支持アセンブリ３０の基材担体支持体３２（例えば台座）の上部支持面３４上に支持することができる。基材担体支持体３２は、ベアリング４４、例えば、ローラー、流体または磁気軸受などの手段によって、ドアプレートまたはシールキャップ４２上に取り付けられてもよい。

【0021】

エレベーターまたはリフト（図示せず）を使用して、それぞれ処理の開始および終了時に担体支持体３２および基材担体２４を、上昇させて反応チャンバ１２に入れるおよび下降させて反応チャンバ１２から出すように使用できる。反応チャンバ１２が確実に気密シールされるように、いくつかのエラストマーＯリング４６を、炉１の下部、特に反応チューブ１０とフランジ２０との間、およびフランジ２０とドアプレート４２との間に用いることができる。

【0022】

基材担体支持体３２は、一次ヒーター５０を収容しうる。一次ヒーター５０は、０．５～１０キロワット、好ましくは１～６キロワット、最も好ましくは２～４キロワットの電力を有しうる。担体支持体３２は、断熱性材料の断熱体３８で少なくとも部分的に充填されうる。断熱性材料は、０．０５Ｗ／ｍＫ～５Ｗ／ｍＫ、または０．２～２Ｗ／ｍＫ、０．３～１Ｗ／ｍＫ、を断熱する。

【0023】

断熱体３８は、基材担体２４内の基材が反応チャンバ１２から外へ出されて冷却し、新鮮な基材と置き換えられる場合、上部支持面３４と一次ヒーター５０との間に熱シールドとして役立つように提供されてもよい。次に一次ヒーター５０は、基材担体２４が次のロードで反応チャンバ１２内に戻された時に、温度を安定化するのに必要な時間を減少させるために作動したままであってもよい。支持面３４と一次ヒーター５０との間の断熱体の厚さは、０．５～１２ｃｍ、好ましくは１～８ｃｍ、最も好ましくは２～６ｃｍでありうる。

【0024】

断熱性材料の断熱体３８は、担体支持体３２が反応チャンバ１２の外側にあるときに一次ヒーター５０が担体支持体３２およびその周囲を加熱する可能性があるという問題を軽減することができる。こうした加熱は、基材担体の不均一な加熱、および／または基材担体内の基材のより遅い冷却につながりうる。さらに、基材の取り扱い中の気流の乱れにつながる場合があり、これは下向きの流れが基材２８上の粒子汚染を回避するのに好ましく、乱れが上向きの流れを生み出す可能性があるため、望ましくない場合がある。また、一次ヒーター５０の電力消費量は、担体支持体３２が反応チャンバ外にある時に、絶縁体によって減少しうる。

【0025】

担体支持体３２は、サイドプレート３６ｂを備えうる。断熱体３８は、サイドプレート３６ｂと一次ヒーター５０との間に提供されて、担体支持体が反応チャンバ１２外にある時に、サイドプレート３６ｂを通して熱損失を減少させうる。また、反応チャンバ１２が閉じている時に、例えば、ドアプレート４２およびフランジ２０などの炉１の下部分を通して熱損失を減少させることができる。

【0026】

担体支持体３２は、下部プレート３６ｃを備えてもよく、断熱体３８は、下部プレート３６ｃと一次ヒーター５０との間に提供され、担体支持体３２が反応チャンバ１２外にある時に熱損失を減少させてもよい。また、反応チャンバが閉じている時に、例えば、ドアプレート４２およびフランジ２０などの炉１の下部分を通して熱損失を減少させることができる。絶縁材料３８は、容器３６ａ、ｂ、ｃの壁に対して移動可能（回転可能）なベースプレート３９上に置かれてもよい。

【0027】

支持表面３４の下では、一次ヒーター５０は、上部支持面３４の面積に対してより小さいかまたはほぼ等しい領域を覆うために広がりうる。これは、基材担体２４内の（下側）ウエハ２８をその全表面にわたって加熱するために必要とされうる。

【0028】

一次ヒーター５０は、絶縁体３８内に固定され、かつ実質的に囲まれていてもよい。一次ヒーター５０に（電気的に）接続するための上方に延びる接続部分５２は、断熱体３８内に埋め込まれてもよい。断熱体３８は、一次ヒーター５０をその周囲から実質的に断熱する場合がある。

【0029】

モーター駆動は、反応チャンバ１２の中央軸Ｌの周りを担体支持体３２が回転するように提供されうる。基材担体２４は、担体支持体３２に接続されうるので、それと共に回転してもよい。ドアプレート４２および炉１の固定構造の残りの部分、例えば、反応チューブ１０および断熱性スリーブ１６は、担体支持体３２の容器３６ａ、ｂ、ｃの回転中に静止したままでありうる。ベースプレート３９、絶縁体３８、および一次ヒーター５０も、容器３６の回転中に静止したままであってもよい。これは、ドアプレート４２などの担体サポート３２の回転軸Ｌに対して回転不能に取り付けられた炉１の静止部分に、絶縁体３８および一次ヒーター５０を備えるベースプレート３９を、固定的または堅固に接続することによって行われてもよい。

【0030】

別の方法として、回転可能に取り付けられた支持ヒーター５０には、専用のモーター駆動も提供されうる。モーター駆動は、一次ヒーター５０を、基材支持体３２が駆動される方向とは異なる角速度でまたは反対方向に回転させるように構成されうる。

【0031】

担体支持体３２は、上部プレート３６Ａ、円筒形サイドプレート３６Ｂおよび下部プレート３６Ｃを備えてもよく、これらのプレートは略円筒形の容器３６を画定するように相互接続されてもよい。上部プレート３６Ａの外部表面は、担体支持体３０の支持面３４を画定しうる。容器３６Ａ、Ｂ、ｃは、上部プレート３６Ａと下部プレート３６Ｃとの間に延在してもよく、本体は一次ヒーター５０の少なくとも一部を収容する。

【0032】

図２～図４は、実施形態による例示的な垂直熱炉を概略的に図示する。図２～図４の考察を不明瞭にするために、図１と同一の参照番号が類似の構成要素に使用される。しかしながら、図２～図４に図示された様々な構成要素の物理的特性および関係は、図１のものとは異なる場合があることが理解される。図２～図４に示す垂直熱炉のその他の構成要素は、上述の従来的な炉１の対応する構成要素と略同一でありうる。

【0033】

図２は、第二の実施形態による一次ヒーター５０を有する反応チャンバの下部における基材担体支持体の拡大断面側面図である。一次ヒーター５０は、一次ヒーター５０が回転可能な担体支持体３２に機械的に結合されることによって、第二の実施形態では回転可能に取り付けられてもよく、それにより構築がより容易になりうる。

【0034】

基材担体支持体３２は、一次ヒーター５０を収容してもよく、断熱性材料の断熱体３８で少なくとも部分的に充填されてもよい。一次ヒーター５０は、０．５～１０キロワット、好ましくは１～６キロワット、最も好ましくは２～４キロワットの電力を有しうる。断熱性材料は、０．０５Ｗ／ｍＫ～５Ｗ／ｍＫ、または０．２～２Ｗ／ｍＫ、０．３～１Ｗ／ｍＫ、を断熱する。

【0035】

断熱体３８は、基材担体２４内の基材が反応チャンバ１２から外へ出されて冷却し、新鮮な基材と置き換えられる場合、上部支持面３４と一次ヒーター５０との間に絶縁体として役立つように提供されてもよい。支持面３４と一次ヒーター５０との間の断熱体の厚さは、０．５～１２ｃｍ、好ましくは１～８ｃｍ、最も好ましくは２～６ｃｍでありうる。

【0036】

一次ヒーター５０は、基材担体２４が次のロードで反応チャンバ１２内に戻された時に、温度を安定化するのに必要な時間を減少させるために作動したままであってもよい。断熱性材料の絶縁体３８は、担体支持体３２が反応チャンバ１２外にある時に、一次ヒーター５０が担体支持体３２および周囲を加熱することを部分的に防ぐことができる。このような加熱は、さもなければ、基材担体の不均一な加熱、基材担体内の基材のより遅い冷却および／または基材の取り扱い中の気流の乱れにつながる場合があり、これらは望ましくない場合がある。また、一次ヒーター５０の電力消費量は、担体支持体３２が反応チャンバ外にある時に、絶縁体によって減少しうる。

【0037】

担体支持体３２は、サイドプレート３６ｂを備えうる。断熱体３８は、サイドプレート３６ｂと一次ヒーター５０との間に提供されて、担体支持体が反応チャンバ１２外にある時に、サイドプレート３６ｂを通して熱損失を減少させうる。また、反応チャンバ１２が閉じている時に、炉１の下部分を通して熱損失を減少させることができる。

【0038】

担体支持体３２は、下部プレート３６ｃを備えてもよく、断熱体３８は、下部プレート３６ｃと一次ヒーター５０との間に提供され、担体支持体３２が反応チャンバ１２外にある時に、下部プレート３６ｃを通して熱損失を減少させてもよい。また、ドアプレート４２およびフランジ２０を通した熱損失は、反応チャンバが閉じている時に低減されうる。支持表面３４の下では、一次ヒーター５０は、上部支持面３４の面積に対してより小さいかまたはほぼ等しい領域を覆うために広がりうる。一次ヒーター５０は、基材担体２４内の（下側）ウエハ２８をその全表面にわたって加熱することができる。

【0039】

一次ヒーター５０は、絶縁体３８内に固定され、かつ実質的に囲まれていてもよい。一次ヒーター５０に（電気的に）接続するための上方に延びる接続部分５２は、断熱体３８内に埋め込まれてもよい。断熱体３８は、一次ヒーター５０をその周囲から実質的に断熱する場合がある。

【0040】

モーター駆動は、反応チャンバ１２の中央軸Ｌの周りを担体支持体３２が回転するように提供されうる。ドアプレート４２および炉１の固定構造の残りの部分、例えば、反応チューブ１０および断熱性スリーブ１６は、担体支持体３２の容器３６ａ、ｂ、ｃの回転中に静止したままでありうる。絶縁材料３８および一次ヒーター５０は、容器３６と共に回転しうる。これは、絶縁体３８および一次ヒーター５０を備える容器３６に固定的または堅固に接続することによって行われてもよい。基材担体支持体３２は、ベアリング４４、例えば、ローラー、流体または磁気軸受などの手段によって、ドアプレートまたはシールキャップ４２上に取り付けられてもよい。一次ヒーター５０への（電気的）接続のための接続部分５２は、回転を可能にするコネクタと接続されうる。

【0041】

図３Ａでは、担体支持体３２上に支持された基材担体２４の基材は、反応チャンバ１２内で処理されうる。反応チャンバ１２は、ドアプレート４２で閉じてもよく、基材はチューブヒーター（図示せず）と支持ヒーター５０とで加熱されてもよい。

【0042】

基材２８が反応チャンバ１２内で処理された後、担体支持体３２内の基材は、反応チャンバ１２から外へ出て冷却することができる（図３Ｂ参照）。したがって装置は、熱遮蔽および担体支持体３２のうちの少なくとも一つを相互に対して移動させるよう構成および配置されたアクチュエータを備えうる。例えば、装置は、担体支持体３２が反応チャンバ１２に入るおよび反応チャンバ１２から出る垂直方向に移動させるように構成および配置されたエレベーター５９を備えうる。エレベーター５９は、モーター６７によって駆動されるスピンドル６５に沿って移動可能な可動部分６３を有しうる。

【0043】

図３Ｃに示すように、基材担体２４は、反応チャンバ１２から完全に出てもよい。その後、反応チャンバ１２を反応チャンバドア３５で閉じてもよい。反応チャンバドア３５が閉じられると、周囲を過剰に加熱せずに、反応チャンバ１２を正しい温度に保持することがより容易になりうる。

【0044】

図４は、第三の実施形態による基材担体支持体の概略断面側面図である。基材担体支持体３２は、一次ヒーター５０を収容してもよく、断熱性材料の断熱体３８で少なくとも部分的に充填されてもよい。断熱性材料は、０．０５Ｗ／ｍＫ～５Ｗ／ｍＫ、または０．２～２Ｗ／ｍＫ、０．３～１Ｗ／ｍＫ、を断熱しうる。

【0045】

断熱体３８は、基材担体内の基材が反応チャンバから外へ出されて冷却し、新鮮な基材と置き換えられる場合、上部支持面３４と一次ヒーター５０との間に熱シールドとして役立つように提供されてもよい。支持面３４と一次ヒーター５０との間の断熱体３８の厚さは、０．５～１２ｃｍ、好ましくは１～８ｃｍ、最も好ましくは２～６ｃｍでありうる。

【0046】

一次ヒーター５０は、基材担体が次のロードで反応チャンバ内に戻された時に、温度を安定化するのに必要な時間を減少させるために作動したままであってもよい。断熱性材料の絶縁体３８は、担体支持体が反応チャンバ外にある時に、一次ヒーター５０が担体支持体３２および周囲を加熱することを部分的に防ぐことができる。このような加熱は、さもなければ、基材担体の不均一な加熱、基材担体内の基材のより遅い冷却および／または基材の取り扱い中の気流の乱れにつながる場合があり、これらは望ましくない場合がある。また、一次ヒーター５０の電力消費量は、担体支持体３２が反応チャンバ外にある時に、絶縁体によって減少しうる。

【0047】

担体支持体３２は、サイドプレート３６ｂを備えうる。断熱体３８は、サイドプレート３６ｂと一次ヒーター５０との間に提供されて、担体支持体３２が反応チャンバ１２外にある時に、サイドプレート３６ｂを通して熱損失を減少させうる。また、反応チャンバが閉じている時に、炉の下部分を通して熱損失を減少させることもできる。

【0048】

担体支持体３２は、下部プレート３６ｃを備えてもよく、断熱体３８は、下部プレート３６ｃと一次ヒーター５０との間に提供され、担体支持体３２が反応チャンバ外およびまたは内側にある時に熱損失を減少させてもよい。支持表面３４の下では、一次ヒーター５０は、上部支持面３４の面積に対してより小さいかまたはほぼ等しい領域を覆うために広がりうる。

【0049】

一次ヒーター５０は、絶縁体３８内に固定され、かつ実質的に囲まれていてもよい。一次ヒーターに、電気的に接続するための上方に延びる接続部分は、断熱体内に埋め込まれてもよい。断熱体３８は、一次ヒーター５０をその周囲から実質的に断熱する場合がある。

【0050】

担体支持体３２は、支持表面３４と断熱体３８との間に二次ヒーター７１を備えうる。二次ヒーター７１は、支持表面３４を形成する表面を有してもよく、または支持表面３４に熱的に非常によく接続されていてもよい。

【0051】

二次ヒーター７１は、断熱体３８内に若干埋め込まれていてもよい。これにより、二次ヒーター７１に近いサイドプレート３６ｂに対する熱損失を減少させうる。

【0052】

一次ヒーター５０は、二次ヒーター７１よりも大きな加熱力を有してもよい。一次ヒーター５０は、０．５～１０キロワット、好ましくは１～６キロワット、最も好ましくは２～４キロワットの電力を有しうる。二次ヒーター７１は、０．１～３キロワット、好ましくは０．３～２キロワット、最も好ましくは０．５～１．２キロワットの電力を有しうる。

【0053】

装置は、反応空間を画定する反応チャンバ（図１、２、３Ａ、３Ｂおよび３Ｃを参照）と、それを介して担体支持体上に支持された基材担体を反応空間内で移動させることができる開口部とを有することができる。装置は、担体支持体３２の温度を制御するための熱制御装置７３を備えうる。

【0054】

熱制御装置７３は、二次ヒーターコネクター７５で二次ヒーター７１に動作可能に接続されてもよく、基材担体２４が反応空間外にある時に二次ヒーター７１を切り替えるようにプログラムされてもよい。熱制御装置７３は、基材担体３２が反応空間内にある時に二次ヒーター７１を切り替えるようにプログラムされてもよい。二次ヒーター７１のこのスイッチングで加熱することによって、二次ヒーター７１による環境が低減されうる。

【0055】

熱制御装置７３は、一次ヒーター５０にも動作可能に接続されてもよい。熱制御装置７３は、一次ヒーターコネクター７７で一次ヒーター５０に動作可能に接続されてもよく、基材担体２４が反応空間外にある時に一次ヒーターを作動させたままにするようにプログラムされてもよい。担体サポート３２内の温度を安定化させるのに必要な時間は、担体支持体が反応チャンバ外にある時にも、一次ヒーターをオンにしておくことによって減少させることができる。

【0056】

図示した熱制御装置７３は、担体支持体の内側に提供されてもよく、また装置の残りの部分を接続部分５２と接続してもよい。接続部分５２ならびに一次および二次ヒーターコネクター７３、７５は、単一ケーブルとして示されているが、ケーブルは二重配線で提供されてもよい。熱制御装置７３はまた、装置のその他の部品に提供されてもよく、一次および二次ヒーターコネクター７３、７５を一次および二次ヒーターと接続してもよい。

【0057】

一次ヒーター５０は、上部支持面３４の面積に対してより小さいかまたは等しい領域を覆うために広がりうる。二次ヒーター７１も同様に、上部支持面３４の面積に対してより小さいかまたはほぼ等しい領域を覆うために広がりうる。それによって、基材担体２４内の（下側）ウエハ２８を、それらの全表面にわたって加熱することができる。一次ヒーター５０の面積は、二次ヒーター７１の面積よりも大きくてもよい。

【0058】

下側ウエハの温度均一性を最適化するために、一次ヒーター５０および／または二次ヒーター７１は、複数のゾーンを備えてもよい。各ゾーンの熱生成部分は、上部支持面３４の一部の上に延びてもよい。例えば、第一のゾーンは、支持表面３４の中央領域の上に延びてもよく、第二のゾーンは支持表面３４の外側領域の上に延びてもよい。

【0059】

別の実施形態では、第一のゾーンは、支持面３４の第一の接線方向に延びる領域上に延在してもよく、第二のゾーンは、支持表面３４の第二の接線方向に延びる領域上に延在してもよい。各ゾーンは、個別の制御を可能にするために熱制御装置７３への配線を含みうる。
実験結果

【0060】

図５Ｂおよび５Ｃは、従来技術による実施形態と比較して、実施形態による基材担体支持体の一部の結果を示す。図は、上面３４から下部プレート３６ｃまでの担体支持体の高さにわたる温度分布が経時的であることを示す。０で示される線は最低レベル、例えば、担体支持体の下部プレート３６ｃの温度を示し、線０．１は最高レベル、例えば、担体支持体の担体支持面３４の温度を示す。線０．０１～０．０９は、担体支持体の高さを通して均等に間隔を置いたレベルの温度を示す。

【0061】

図５Ａは、担体支持体を反応器外で約１時間冷却させ、この期間中に一次ヒーターをオフに切り替えた時、温度分布が担体支持体の高さ全体にわたることを示す。すべてのレベルで担体支持体が完全に冷却されることが示されている。次のロードを行う時、担体支持体は上昇し、一次ヒーターは再びオンに切り替えてもよい。すべての温度線が時間の経過とともに水平になることによって示される温度の安定化は、１時間以内に達成されない場合があり、これは垂直炉を効率的に操作するには長すぎる。

【0062】

図５Ｂでは、担体支持体が図１、２、３Ａ、３Ｂまたは３Ｃに従って一次ヒーターおよび絶縁体を有する時、温度分布が担体支持体の高さを超えることが示されている。一次ヒーター５０は、担体支持体を反応器から出す時にオンにされていてもよい。レベル０．０８～レベル０．１での担体支持体は、若干冷却されうるが、図５Ａで示すものよりはかなり少ないことが示されている。さらなるレベル０．７（例えば、一次ヒータ５０のレベル）～レベル０（例えば、下部プレート３６Ｃのレベル）までは、一次ヒーター５０がオンに保たれることによって同じ温度に留まる。

【0063】

反応器内の次のロードを移動させるとき、時間の経過とともに温度のすべての線が水平になることによって示される温度の安定化は、ほとんどの担体支持体が依然として同じ温度であったので数分以内に達成されうる。これにより、垂直炉をより迅速に操作できる。この例では、３．２ｋＷの一次ヒーターのみが使用されうるが、これはこの解決策の効率を示す。

【0064】

図５Ｃでは、担体支持体が図４に従って一次ヒーターおよび二次ヒーターを有する時、温度分布が担体支持体の高さを超えることが示されている。二次ヒーターが一時的にオフにされうる間に、担体支持体が次のロードのために反応器から出される時、一次ヒーターはオンに保たれうる。レベル０．０８からレベル０．１（例えば、二次ヒーター７１のレベル）での担体支持体が、図５Ｂよりも若干速く冷却しうることを示している。さらなるレベル０．７（例えば、一次ヒータ５０のレベル）～レベル０（例えば、下部プレート３６Ｃのレベル）までは、一次ヒーターがオンに留まるので、同じ温度に留まる。

【0065】

反応器内の次のロードを移動させ、二次ヒーター７１をオンに切り替える時、経時的な温度のすべての線が水平になることによって示される温度の安定化は、再び数分以内に達成される場合があり、これは図５Ａの例よりもずっと迅速である。この例では、０．９ｋＷの二次ヒーターおよび２．５ｋＷの一次ヒーターを使用しうる。この例における消失電力は、同じことをしている純粋な二次ヒーターのわずか２０％であり得、これはこの解決策の効率を証明する。

【0066】

本発明の例示的な実施形態が上記の添付図面を参照して既に記載されてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことが理解されるべきである。本開示の実施形態への変更は、本発明を実施する当業者によって、図面、本開示および添付の特許請求の範囲から、理解され達成され得る。

【0067】

本明細書全体を通して、「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」とは、実施形態に関連して説明した特定の特徴、構造または特性が、本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な場所での「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「一実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の使用は、必ずしも同じ実施形態を指すわけではない。さらに、一つ以上の実施形態の特定の特徴、構造、または特性を、新しく明示的に記述されていない実施形態を形成するための適切な任意の方法で組み合わせうることに留意されたい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】