(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器であって、
（ａ）内面を画定する壁構造体を有するチャンバと、
（ｂ）前記チャンバ内に配置され、かつ上流−下流軸を中心に回転可能なスピンドルであって、ウェハキャリアを、該キャリアの上面がキャリア位置において前記上流方向に面するように、前記軸を中心に回転するよう支持するようになっているスピンドルと、
（ｃ）前記チャンバ内に取り付けられたリングであって、前記上流方向に面している上面を有し、該反応器が動作状態にあるとき、前記スピンドル上に支持された前記ウェハキャリアを密に包囲し、かつ該リングの前記上面が前記キャリアの前記上面と実質的に連続するように構成及び配置されているリングと、
（ｄ）前記キャリア位置の上流で前記チャンバと連通しているガス入口要素、及び前記キャリア位置の下流で前記チャンバと連通しているガス排出装置と
を具備し、前記リングは、前記軸から離れて外側に面している周囲面を有し、前記リングは、該反応器が動作状態にあるとき、前記リングの前記周囲面と前記チャンバの前記内面との間に間隙があるように配置され、前記リングは、前記軸を中心に回転しないように固定されている、反応器。
【請求項２】
前記スピンドルは、前記ウェハキャリアと解除可能に係合するようになっており、前記チャンバは、ウェハキャリアの挿入及び除去のための開口部を有している、請求項１に記載の反応器。
【請求項３】
前記チャンバ壁構造体は固定壁構造体を含み、前記リングは、前記上流方向及び下流方向において前記固定壁構造体に対して移動可能である、請求項２に記載の反応器。
【請求項４】
前記チャンバ壁構造体は、前記内面の一部を画定するシャッタを備え、該シャッタは、前記上流方向及び前記下流方向において前記チャンバの前記固定壁構造体に対して移動可能であり、前記リングの前記周囲面と前記シャッタとの間に間隙が画定されている、請求項３に記載の反応器。
【請求項５】
前記リングは、前記シャッタに、前記上流方向及び前記下流方向において該シャッタと移動するように取り付けられている、請求項４に記載の反応器。
【請求項６】
前記チャンバ内にヒータを更に具備し、該ヒータは、前記スピンドルに支持される前記ウェハキャリアを加熱するようになっている、請求項１に記載の反応器。
【請求項７】
前記リングは、該リングの前記上面の下方に中空空間を画定している、請求項１に記載の反応器。
【請求項８】
前記リングは、複数の同心リングから形成されている、請求項１に記載の反応器。
【請求項９】
前記同心リングの各々は、同じか又は異なる材料から構成されている、請求項８に記載の反応器。
【請求項１０】
前記リングは、前記チャンバ内に含まれるヒータによって発生する熱に対する断熱体として作用する、請求項１に記載の反応器。
【請求項１１】
前記リングは、複数の同心リングから形成され、前記複数の同心リングのうちの少なくとも１つは加熱要素を含む、請求項１０に記載の反応器。
【請求項１２】
前記リングの前記上面は、ガスを前記チャンバ内に導入する少なくとも１つのオリフィスを備えている、請求項１に記載の反応器。
【請求項１３】
前記シャッタは、ガスを前記チャンバ内に導入する少なくとも１つのオリフィスを備えている、請求項４に記載の反応器。
【請求項１４】
前記リングの前記上面は、前記軸から離れるに従い、上方に傾斜している、請求項１に記載の反応器。
【請求項１５】
（ａ）反応チャンバ内にウェハキャリアを、該チャンバ内のリングが前記キャリアを包囲するように、上流方向に面している前記キャリア及び前記リングの上面が実質的に互いに連続するように、かつ前記キャリア上に配置されるウェハの表面が前記上流方向に面するように配置するステップと、
（ｂ）１種又は複数種の処理ガスを、前記上流方向とは反対の下流方向において、前記ウェハキャリア及び前記ウェハの前記上面に向けるステップであって、その間に、前記ウェハキャリア及び前記ウェハを、上流−下流軸を中心に回転させ、それにより、前記処理ガスが、前記キャリアの前記上面及び前記ウェハの前記表面にわたって外側に流れ、かつ前記リングの前記上面にわたって前記キャリアの前記上面から外側に流れるようにする、１種又は複数種の処理ガスを前記ウェハキャリア及び前記ウェハの前記上面に向けるステップと、
（ｃ）前記リングから下流の前記チャンバからガスを排気するステップであって、それにより、前記リングの前記上面にわたって外側に流れる前記ガスが、前記リングと前記チャンバの壁との間の間隙内を下流に進むようにする、排気するステップと
を含み、前記リングは、前記軸を中心に回転しないように固定されている、ウェハを処理する方法。
【請求項１６】
前記向けるステップの後に、前記チャンバから前記ウェハキャリアを取り除くステップと、新たなウェハが配置された別のウェハキャリアを用いて上述したステップを繰り返すステップと、を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記向けるステップの後に、かつ前記キャリアを取り除くステップの前に、前記リングを上流又は下流に移動させるステップを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記向けるステップの後に前記リングを移動させる前記ステップは、前記リングに機械的に接続されたシャッタを、動作位置から、該シャッタが前記チャンバ壁の開口部を閉塞しない開放位置まで移動させるステップを含み、前記ウェハキャリアを取り除く前記ステップは、前記キャリアが開放位置にある間に、該キャリアを前記チャンバから前記開口部を通して取り除くステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記シャッタ及び前記リングは、該シャッタ及び該リングが動作位置にあるとき協働して前記間隙を画定する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ウェハキャリアを加熱するステップを更に含み、前記リングは、前記ウェハキャリアから前記チャンバの前記壁への熱伝達を妨げるように作用する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記リングの前記上面は、前記軸から離れるに従い、上方に傾斜している、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ処理装置と、そのような処理装置において使用するためのウェハキャリアと、ウェハ処理方法とに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１０年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／４２８，２５０の出願日の利益を主張するものであり、この仮特許出願は、その開示内容を引用することにより、本明細書の一部をなすものとする。
【背景技術】
【０００３】
多くの半導体素子は、基板上で実行されるプロセスによって形成される。この基板は通常、一般的には「ウェハ」と称される結晶質の厚板（slab）である。通常、ウェハは、結晶質から形成され、ディスクの形態をしている。１つの一般的なプロセスはエピタキシャル成長である。例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体から形成される素子は通常、有機金属気相成長法すなわち「ＭＯＣＶＤ」を用いて化合物半導体の連続層を成長させることによって形成される。このプロセスでは、ウェハは、高温で維持されている間にそのウェハの表面上を流れるガスの組み合わせに晒され、このガスの組み合わせは通常、第ＩＩＩ族金属源としての金属有機化合物を含み、また第Ｖ族元素源も含む。通常、金属有機化合物及び第Ｖ族源は、反応にはっきりとは関与しないキャリアガス、例えば窒素等と結合される。ＩＩＩ−Ｖ族半導体の１つの例は、有機ガリウム化合物とアンモニアとの反応によって、好適な結晶格子間隔を有する基板、例えばサファイヤウェハ上等に形成することができる窒化ガリウムである。通常、ウェハは、窒化ガリウム及び関連化合物の堆積中に１０００℃〜１１００℃程度の温度で維持される。
【０００４】
半導体の結晶構造及びバンドギャップを変化させるように僅かに異なる反応条件下で、例えば他の第ＩＩＩ族元素又は第Ｖ族元素の付加という条件下で、ウェハの表面上に連続して多数の層を堆積することによって複合素子を作製することができる。例えば、窒化ガリウム系半導体において、インジウム、アルミニウム又はその双方を様々な割合で用いて、その半導体のバンドギャップを変化させることができる。また、ｐ型ドーパント又はｎ型ドーパントを加えて各層の導電率を制御することができる。全ての半導体層が形成された後で、通常は適切な電気接点が加えられた後で、ウェハは個々の素子に切り分けられる。このようにして、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）及びレーザー等の素子、並びに他のオプトエレクトロニック素子を作製することができる。
【０００５】
通常の化学気相成長プロセスでは、多くのウェハを、各ウェハの上面が一般的にはウェハキャリアと称される素子の上面において露出されるように、そのウェハキャリア上に保持する。次いでこのウェハキャリアを反応チャンバ内へと配置し、ガス混合体がウェハキャリアの表面にわたって流れる間にこのウェハキャリアを所望の温度で維持する。プロセス中は、キャリア上の種々のウェハの上面上の全ての箇所において均一の条件を保つことが重要である。プロセス条件の変動により、結果として得られる半導体素子の特性に望ましくない変動がもたらされる可能性がある。例えば、堆積速度の変動により、堆積した層の厚さが変動する可能性があり、それにより、結果として得られる素子の特性が不均一になる可能性がある。したがって、これまでに均一の条件を保つことに対して当該技術において多大な努力が捧げられてきた。
【０００６】
産業界で広く受け入れられている１つの種類のＣＶＤ装置は、それぞれが１つのウェハを保持するようになっている多くのウェハ保持領域を有する大型のディスクの形態のウェハキャリアを用いる。ウェハキャリアは、ウェハの露出した表面を有するウェハキャリアの上面がガス分配部材に向かって上を向くように、反応チャンバ内でスピンドル上に支持される。スピンドルが回転している間に、ガスはウェハキャリアの上面上に下方に方向付けられて、ウェハキャリアの周縁に向かって上面を横切って流れる。外側に流れるガスは、ウェハキャリアの上面を覆う境界層を形成する。使用済みのガスは、ウェハの周辺部の回りを下向きに流れ、ウェハキャリアの下方に配置されたポートを通って反応チャンバから排気される。ウェハキャリアは、加熱素子、通常はウェハキャリアの底面下に配設される電気抵抗加熱素子によって、所望の高温で維持される。
【０００７】
質量輸送律速（mass-transport-limited）成長条件下でのＭＯＣＶＤプロセスにおける成長速度等、或る特定の処理プロセスの速度は、境界層の厚さに反比例する。無限に大きいキャリアの場合、速度が境界層の厚さに反比例することが理論的に予測される。これは、境界層が薄くなると、成長速度が高くなることを意味する。これは、境界層が薄くなるほど、反応部分が境界層を通ってウェハキャリアの表面及びウェハの表面に拡散するのにかかる時間が短くなるという事実を反映している。したがって、ＭＯＣＶＤエピタキシャル成長中に均一かつ高速の堆積速度を達成するために、薄くかつ均一な拡散境界層が望ましい。境界層の厚さを、反応器における回転速度及び圧力を変化させることによって制御することができ、それは、それら２つのパラメータの平方根に反比例する。境界層の厚さを、ガス混合物の動的粘性を変化させることによっても制御することができる。動的粘性は、混合物における種々のガスの比率とキャリア及び入口温度との関数である。
【０００８】
通常、反応器内の流れの状態が安定し、ウェハキャリアの加熱が実質的に均一である場合、ウェハキャリア表面の大部分の上方で均一な境界層の厚さを達成することができる。しかしながら、ウェハキャリアの周辺部の近くでは、ガス流は、ウェハキャリアの上方の半径方向から、ガスをウェハキャリアから排気装置に運ぶ下向きの流れに方向を変え始める。周辺部の近くのウェハキャリアの縁領域では、境界層はより薄くなり、そのため、プロセス速度が明らかに上昇する。例えば、ウェハが、ウェハの一部が縁領域に配置されてキャリア上に位置決めされる場合、化学気相成長プロセスによって厚さが不均一な層が形成されることになる。縁領域に配置されたウェハの部分にはより厚い部分が形成されることになる。
【０００９】
この問題を回避するために、ウェハは、縁領域には配置されない。したがって、ウェハキャリアのポケット又は他のウェハ保持機構は、周辺部から離れたウェハキャリアの領域にのみ設けられている。これにより、所与のサイズのキャリアに収容することができるウェハの数及びサイズが制限され、したがって機器及びプロセスの生産性が制限される。ウェハキャリアが大きいほど多くのウェハを収容することができるが、大きいキャリアには著しい欠点がある。キャリアが大きいほど費用がかかり、重量があり、したがって、特にキャリアを反応チャンバ内に及び反応チャンバから移動させる間、取扱いがより困難となる。さらに、通常、既存の処理機器で使用されるウェハキャリアのサイズを増大させることは非現実的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、当該技術分野においてこれまで、こうしたシステムの最適化を設計するために著しい労力が捧げられてきたが、依然として更なる改善が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は反応器を提供する。本発明のこの態様による反応器は、内面を画定する壁構造体を有するチャンバを具備することが望ましい。反応器は、前記チャンバ内に配置され、かつ上流−下流軸を中心に回転可能なスピンドルであって、ウェハキャリアを、該キャリアの上面がキャリア位置において前記上流方向に面するように、前記軸を中心に回転するよう支持するようになっているスピンドルを具備することが好ましい。本発明のこの態様による反応器は、前記チャンバ内に取り付けられたリングであって、前記上流方向に面している上面を有し、当該反応器が動作状態にあるとき、前記スピンドル上に支持された前記ウェハキャリアを密に包囲し、かつ該リングの前記上面が前記キャリアの前記上面と実質的に連続するように構成及び配置されているリングも具備することが好ましい。リングは、通常、チャンバ内に移動可能に取り付けられ、それにより、リングはキャリアの装填又は取外しを妨げない。
【００１２】
通常、前記反応器は、前記キャリア位置の上流で前記チャンバと連通しているガス入口要素、及び前記キャリア位置の下流で前記チャンバと連通しているガス排出装置も具備する。前記リングは通常、前記軸から離れて外側に面している周囲面を有し、前記リングは、該反応器が動作状態にあるとき、前記リングの前記周囲面と前記チャンバの前記内面との間に間隙があるように配置されている。さらに後述するように、反応器の動作中、ガス入口要素から放出されるガスは、ウェハキャリアに向かって下流に、かつキャリア及びキャリア上に保持されているウェハの上面にわたって流れ、かつリングを越えて外側に流れる。実際には、リングは、キャリアの拡張部を形成し、そのため、ガス流は、径がより大きいキャリアで得られるものと同様である。境界層は、キャリア全体にわたって、又は略キャリア全体にわたって実質的に均一な厚さを有することができ、そのため、ウェハ部分又はウェハを、キャリアの縁領域に配置することができる。
【００１３】
本発明の更なる態様は、ウェハを処理する方法を提供する。本発明のこの態様によるウェハを処理する方法は、反応チャンバ内にウェハキャリアを、該チャンバ内のリングが前記キャリアを包囲するように、上流方向に面している前記キャリア及び前記リングの上面が実質的に互いに連続するように、かつ前記キャリア上に配置されるウェハの表面が前記上流方向に面するように配置するステップを含むことが望ましい。本方法は、１種又は複数種の処理ガスを、前記上流方向とは反対の下流方向において、前記ウェハキャリア及び前記ウェハの前記上面に向けるステップであって、その間に、前記ウェハキャリア及び前記ウェハを、上流−下流軸を中心に回転させ、それにより、前記処理ガスが、前記キャリアの前記上面及び前記ウェハの前記表面にわたって外側に流れ、かつ前記リングの前記上面にわたって前記キャリアの前記上面から外側に流れるようにする、向けるステップも含むことが好ましい。本方法は通常、前記リングから下流の前記チャンバからガスを排気するステップであって、それにより、前記リングの前記上面にわたって外側に流れる前記ガスが、前記リングと前記チャンバの壁との間の間隙内を下流に進むようにする、排気するステップを更に含む。
【００１４】
本発明の更に別の態様はウェハキャリアを提供する。本発明のこの態様によるウェハキャリアは、円形上面と、該上面の境界を画す周囲面と、ウェハ処理反応器のスピンドルと前記上面及び前記周囲面が該スピンドルと同心であるように係合するようになっている取付具とを有する本体を備えることが望ましい。該本体は、各々がウェハを保持するようになっている複数のポケットを更に画定することが望ましく、該ポケットは、ウェハを、該ウェハの一部が前記周囲面の約５ｍｍ以内に位置するように保持するようになっている外側ポケットを含む。
【００１５】
本発明の主題及びそのさまざまな利点のより完全な理解を、添付図面を参照する以下の詳細な説明を参照することによって達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による装置の概略断面図である。
【図２】図１において２に示す領域の部分図である。
【図３】図２の線３−３に沿って取り出された部分図である。
【図４】図２に類似するが、従来技術による従来の装置の一部を示す図である。
【図５】図１〜図３による装置及び図４の装置に対する予測された性能のグラフである。
【図６】図２に類似するが、本発明の更なる実施形態による装置の一部を示す図である。
【図７】本発明の更なる実施形態によるウェハキャリアの概略上面図である。
【図８】図２に類似するが、本発明の更に別の実施形態による装置の一部を示す図である。
【図９】図６に類似するが、本発明の更に別の実施形態による装置の一部を示す図である。
【図１０】本発明の更に別の実施形態による装置の概略図である。
【図１１】図１０のアセンブリの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
例示しかつ図面を参照して説明する本主題の好ましい実施形態を説明する際、明確にするために特定の専門用語を使用する。しかしながら、本発明は、本明細書で用いるいかなる特定の用語にも限定されるようには意図されておらず、各特定の用語は、同様の目的を達成するために同様に動作する全ての技術的均等物を含むことが理解されるべきである。
【００１８】
本発明の一実施形態による装置は、反応チャンバ１０を組み込んでおり、反応チャンバ１０は、中心軸１４を有する略円柱状空間１５を画定する固定壁１２と、内部空間と連通する開口部１６とを組み込んでいる壁構造体を有している。更に後述するように、動作中の反応チャンバ内のガス流は、概して、図１の図の上部の領域から、図の底部の領域に向かう。したがって、図１において矢印Ｄによって示す、軸に沿って図の底部に向かう方向を、本明細書では「下流」方向と呼び、矢印Ｕによって示す反対方向を、本明細書では「上流」方向と呼ぶ。
【００１９】
チャンバの壁構造体は、リング状シャッタ１８を更に備えている。シャッタ１８は、中心軸１４と一致する中心軸を有している。シャッタ１８は、上流方向及び下流方向において固定壁に対して移動するように取り付けられ、移動アクチュエータ２０に接続されている。アクチュエータ２０は、シャッタを、図１において実線で示す動作位置と、図１において１８’の破線で示す開放位置との間で移動するように構成されている。シャッタ１８は、動作位置にあるとき、開口部１６を覆う。通常、シャッタ１８は、開口部１６において気密シールを形成しない。固定壁１２及びシャッタ１８には、壁内部又はそれらの外面に冷却剤通路（図示せず）が設けられている。冷却剤通路は、冷却剤供給装置（図示せず）に接続されており、それにより、固定壁及びシャッタを、プロセス中に所望の温度で維持することができる。
【００２０】
チャンバ１０の上流端において、図１の図の上部に向かってガス入口要素２２が設けられている。ガス入口要素は、１つ又は複数の処理ガスを供給するように構成された１つ又は複数の供給源２４に接続されている。ガス入口要素２２を、概して従来のものとすることができ、概して下流方向Ｄに向けられている流れにおいて処理ガスを放出するように構成することができる。ガス入口要素は、通常、中心軸１４を中心に間隔が空けられ、かつ中心軸からさまざまな半径方向の距離に分散された、放出のパターンで、処理ガスを放出するように構成されている。ガス入口要素にも、通常、プロセス中にその温度を維持するための冷却剤流路（図示せず）が設けられている。
【００２１】
チャンバの下流端に隣接して、中空フープ状排気マニホルド２６が設けられている。排気マニホルドは、内部通路２８とチャンバの内部に開放している多数のポート３０とを有している。そして、排気マニホルドの内部通路２８は排気システム３２に接続され、排気システム３２は、内部空間１５からガスを汲み出し、ガスを廃棄するために排出するように構成されている。
【００２２】
固定壁構造体１２に、中心軸１４を中心に回転するスピンドル３４が取り付けられている。スピンドル３４は、回転駆動機構３６に接続されている。スピンドルは、その上流端に取付具３８を有している。取付具は、ウェハキャリア４０に解除可能に係合し、図１に示すキャリア位置でウェハキャリア４０を保持するように構成されている。キャリア位置は、ガス入口要素２２から下流であるが、排気マニホルド２６から上流に配置されている。キャリア位置から下流にヒータ４２が配置されており、スピンドル３４を包囲している。ヒータ４２は、固定壁構造体１２に固定された支持体（図示せず）によってチャンバ内で支持されている。円形バッフル４４がヒータを包囲し、キャリア位置から下流に延在している。ヒータパージガス源４５が、バッフル４４内部の空間と連通している。図２に最もよく見られるように、バッフルは、ウェハキャリア４０がキャリア位置に取り付けられたとき、バッフルとキャリアとの間に小さい間隙４７があるように寸法が決められている。動作中、ヒータパージガス源４５は、窒素等のパージガスをバッフル４４内の空間に送り込み、それにより、パージガスは、間隙４７を通ってこの空間から流れ出て、後述する他のガス流とともに排気装置３２に進む。ヒータパージガスは、処理ガスがヒータ４２に接触しヒータ４２を腐食しないようにする。
【００２３】
副チャンバ(antechamber)４８が、固定壁構造体の開口部１６と連通している。副チャンバ４８には、図１において概略的に示す、ゲート弁要素５０等の閉鎖体が設けられている。ゲート弁要素は、副チャンバを封止し、したがって、副チャンバ４８と内部空間１５との連通を阻止するように構成されている。弁要素５０を、後退位置（図示せず）まで移動させて、副チャンバと内部空間１５との間の連通を可能にすることができる。弁要素が後退位置にあり、かつシャッタ１８が開放位置１８’にあるとき、ウェハキャリア４０を、スピンドルの取付具３８との係合を解除し、ロボット搬送装置（robotic handling apparatus）（図示せず）を用いて、開口部１６を通して副チャンバ内に移動させることができる。新たなウェハキャリア４０’を、副チャンバから反応チャンバ内に移動させ、新たなウェハキャリアがキャリア位置に配置されるように、取付具３８と係合させることができる。
【００２４】
リング５２がシャッタ１８に取り付けられ、したがって、チャンバの内部空間１５内に配置されている。図２及び図３に最もよく見られるように、リング５２は、上流方向に面している上面５４と、中心軸から離れる方向に、半径方向外側に面している外周面５６と、中心軸に向かって半径方向内側に面している内面５８とを有している。リング５２は、チャンバの周囲に配置された支柱６０によってシャッタ１８に取り付けられている。１つのこうした支柱を図２及び図３に示す。支柱は、上面５４の下方に配置されている。リングの外周面５６は、シャッタ１８の隣接面の半径方向内側に配置されており、それにより、シャッタの表面とリングとの間に間隙６２がある。例えば、４６５ｍｍ径ウェハキャリアを保持するように構成された装置では、間隙６２のその最も狭い箇所における幅を、１３ｍｍ程度とすることができる。支柱６０は相対的に薄いため、実質的に間隙６２をふさがない。リング５２の寸法及びそのシャッタ１８への取付けは、図１において実線で示すように、かつ図２に示すように、シャッタ１８が動作状態にあるとき、かつ、ウェハキャリア４０が、動作状態に配置されかつスピンドル３４の取付具３８と係合してキャリア位置に位置決めされたとき、リングの上面５４が、キャリア４０の上面すなわち上流面６４と実質的に同一平面にあるように選択されている。リング５２の幅又は半径方向の広がりを、約１３ｍｍ〜１５ｍｍとすることができることが望ましく、更に大きいリング幅がより望ましい。概して、リング５２は、実現可能である程度に幅が広いものであるべきである。リングが、リングのない最初に構築された既存のシステムに取り付けられる場合、リング幅は、十分な幅の間隙６２を提供する必要があるために制限される。
【００２５】
また、リング５２は、この動作状態で、リングの内面５８がウェハキャリア４０の外周面６６に隣接して位置し、それらの面の間に小さい間隙７０しかないように、寸法が決められかつ取り付けられている。望ましくは、間隙７０は、構成要素の熱膨張差に対する製造公差及び許容差と一貫して、実際的である程度に小さい。例えば、間隙７０を、約２ｍｍ幅以下とすることができる。好ましくは、間隙７０の断面積は、間隙６２の最も狭い箇所で測定して、リングの外周面とシャッタ１８との間の間隙６２の断面積の約５％未満である。
【００２６】
図１及び図２に最もよく見られるように、各ウェハキャリア４０は多数のポケット７２を画定し、ポケット７２の各々は、ウェハの上面がキャリアの上面６４と実質的に同一平面上であるように、ウェハ７４を保持するように構成されている。望ましくは、ウェハキャリア４０は、その上面６４及び周囲面６６の接合部において相対的に鋭利な縁を有しており、リング５２もまた、望ましくは、その上面の内面５８及び外周面５６との接合部において鋭利な縁を有している。これらの鋭利な縁は、望ましくは、約０．１ｍｍ未満の半径を有している。
【００２７】
動作時、装置は、図１〜図３に示す動作状態になり、ウェハ７４を支持するウェハキャリア４０がスピンドル上に配置され、シャッタ１８は実線で示す動作位置にあり、それにより、リング５２は、キャリア４０の周囲面を密に包囲する。ヒータ４２が作動して、ウェハキャリア及びウェハを所望の温度にし、ガス入口要素２２が処理ガスを放出するように作動する一方で、回転駆動機構３６が作動して、中心軸１４を中心にスピンドル３４及びウェハキャリア４０を回転させる。ガス入口要素２２によって放出されるガスは、概して、図１における流れ矢印Ｆによって示すように進む。したがって、ガスは、入口要素から下流にキャリア位置に向かって進み、キャリア４０の上面すなわち上流面にわたって概して半径方向外側に流れる。流れるガスは、ウェハキャリアの周辺部を越えてかつリング５２を越えて外側に進み、その後、リングとシャッタ１８によって画定される内壁面との間の間隙６２を通って下方に進む。僅かな量のガスが間隙７０を通って下方に進むが、この僅かな量は、システムの流れの動特性に実質的に影響を与えない。好ましくは、ウェハキャリアの上面にわたって進むガスの約５％未満が、間隙７０を通過し、残りは、リング５２の外側で間隙６２を通過する。ガスは、排気マニホルド２６に向かって下流に流れ続け、排気マニホルド内に進み、排気システム３２を介してシステムから出る。
【００２８】
図２に最もよく見られるように、ウェハキャリアの上面６４にわたってかつウェハ７４の表面にわたって外側に流れるガスは、境界層Ｂを形成する。この境界層内で、ガス流の流線は、キャリアの上面に対して略平行であり、それにより、境界層は実質的に均一な厚さとなる。しかしながら、ガスが間隙６２に近づくに従い、流線は、明らかに領域Ｒにおいて収束し、境界層の厚さは、この領域内で明らかに低減する。しかしながら、この領域は、ウェハキャリアの上ではなくリング５２の上に配置されている。したがって、境界層は、ウェハキャリアの実質的に上面全体にわたって実質的に均一な厚さを維持する。これにより、ウェハ７４がキャリアの周囲面６６に直接隣接して配置される場合であっても、ウェハ７４の表面にわたって実質的に均一な反応速度が可能になる。
【００２９】
処理の後、シャッタ１８は、開放１８’配置まで移動する。リング５２は、シャッタとともに、図１において５２’に示す位置まで移動する。シャッタが後退位置にあるとき、リング及びシャッタの両方が、開口部１６から離れており、ウェハキャリアのチャンバに入りかつチャンバから出る移動を妨げない。
【００３０】
図４は、図２に示すシステムと同一のシステムであるが、リング５２がなく、キャリアの上面とキャリアの周囲面との接合部に相当な半径がある通常のウェハキャリアを用いるシステムを示す。このシステムでは、ガスは、ウェハキャリアの周囲面６６のすぐ外側を下流に進む。したがって、流線は、ウェハキャリア自体の外側部分にわたって明らかに収束する。境界層の厚さが不均一である領域Ｒは、ウェハキャリアの周囲面６６から内側に延在し、キャリア上面の著しい部分を覆う。したがって、ウェハ７４の一部が、領域Ｒによって覆われるキャリアの領域内に配置される場合、これらのウェハは、不均一な成長速度に晒されることになる。したがって、リング５２のないシステムでは、ウェハ保持ポケットは、通常、それらをキャリアの周辺部から更に離れるように維持するように、異なるように配置される。これにより、ウェハキャリアの容量が低減する。言い換えれば、リング５２（図１〜図３）の存在により、ウェハキャリアポケットをキャリアの周辺部に近接して配置することができ、したがって、キャリアの容量が増大する。これにより、システムのスループット、すなわち単位時間当たりに処理することができるウェハの数が増大する。
【００３１】
さらに、ウェハを、キャリアの周辺部により近接して配置することにより、処理ガスの効率的な使用が促進される。これらのガスは、通常、高価で高純度の物質である。通常、各ガスの量は、ウェハキャリアの全領域にわたって単位面積当り一定の量を提供するように決められる。ウェハをキャリアの周辺部により近接して配置することにより、キャリアの面積のより広い部分をウェハによって覆うことができ、ガスのより多くが、ウェハを処理するために使用されることになる。
【００３２】
リング５２を加えることによって導入される流れの動特性の変化の効果を、図５に更に示す。図５の曲線１００は、リングがなく、ウェハキャリアに丸みのある縁がある、図４に示す反応器を使用する化学気相成長プロセスにおける、厚さ対半径方向位置の計算されたプロットを表している。曲線１０２は、リング５２があり、ウェハキャリアの周辺部に鋭利な縁がある、図１〜図３に示すような反応器を用いる同じ化学気相成長プロセスにおける計算された堆積厚さの同様のプロットである。堆積した層の厚さを、正規化厚さ、すなわち、中心線から１９０ｍｍの半径方向位置における厚さに対する、各半径方向位置における厚さの比として述べる。各々、ウェハキャリアは直径が４６５ｍｍであり、それにより、ウェハキャリアの周囲面は、中心軸から２３２．５ｍｍの半径方向距離に配置されている。中心線からおよそ２２３ｍｍの半径方向距離にある垂直線１０４は、各々の直径が２インチである５４個のウェハを収容するようにキャリアが構成されている場合の、キャリア上のウェハの最外箇所の半径方向位置を表している。およそ１２７ｍｍの半径方向距離にある垂直線１０６は、キャリアが６個の６インチ径ウェハを収容するように構成されている場合の、ウェハ上の最外箇所の半径方向位置を表している。図４の従来の反応器に対する曲線１００は、線１０４において、正規化厚さが１．１を超えていることを示す。比較して、曲線１０２は、正規化厚さが線１０４においておよそ１．０２であることを示す。言い換えれば、ウェハキャリアが、５４個の２インチ径ウェハを収容するように構成されている場合、リングのないシステムでは、幾つかの箇所が同じウェハの他の箇所よりおよそ１２％大きい厚さであるウェハがもたらされ、一方で、リングのあるシステムでは、実質的に厚さが約２％以内まで均一な層が堆積したウェハがもたらされる。さらに、ウェハキャリアが、６個の６インチ径ウェハを保持するように構成されている場合、リングのないシステムでは、堆積した層の厚さの変動が４０％を超える、すなわち、垂直線１０６において正規化厚さが１．４であるウェハがもたらされることになる。それに対し、曲線１０２は、多くの用途に対して依然として許容可能な限界内にある、線１０６におけるおよそ７％の厚さ変動を示す。したがって、リングのあるシステムを、リングのないシステムと同じ径のウェハキャリアを用いて、６個の６インチウェハを処理するためにより容易に使用することができる。
【００３３】
したがって、リングによってもたらされる改善により、ウェハキャリアの周辺部に近接してポケットがあるウェハキャリアの構築が可能となる一方で、依然としてウェハの均一な処理が可能である。図７に示すウェハキャリア３４０は、略平面の上面３６４及び周囲面３６６を備えた円形本体を有している。本体は、図１に示す処理装置のスピンドル３４等、処理装置のスピンドルと嵌合するようになっている取付具３６７を有している。取付具を任意の構成とすることができ、図１に示すような円錐状取付具３８を有するスピンドルの場合、キャリアの取付具は、通常、本体の底部において円錐状開口部である。ウェハキャリアは、各々がウェハを保持するようになっている、ポケット３７２の形態のウェハ保持要素を有している。ポケット３７２の各々が、周囲面３６６に近接して位置している。したがって、各ポケットの最外部分と周囲面３６６との間の距離Ｘは、約５ｍｍ未満である。ポケットをそのように周囲面に近接して配置することは、以前は、厚さが不均一になるために許容可能ではなかった。ポケットと周囲面との間の距離は、ポケットと、上面が周囲面と接合する縁との間で測定される。キャリア３４０の本体は、任意の直径を有することができるが、望ましくは、直径は３００ｍｍを超える。一例では、キャリアは、直径が約４６５ｍｍであり、図７に示すように６個のポケットを有し、各ポケットは、１つの６インチ径ウェハを保持するようになっている。キャリアは、より多くのより径の小さいポケットを備えることができ、ポケットを、ポケットのうちの幾つかのみが周囲面の近くで本体の外側に配置されるように構成することができる。
【００３４】
リング５２はまた、ウェハキャリアの周辺部とシャッタ１８によって画定されるチャンバの隣接する壁面との間の熱障壁としても作用する。通常、ウェハキャリアは、反応器の壁より実質的に高い温度で維持される。例えば、ウェハキャリアを、およそ１０００℃〜１２００℃以上の温度で維持することができ、反応器の壁を、１００℃未満の温度で維持することができる。ウェハキャリアの縁と隣接する壁面との間に著しい放射伝熱がある。これは、ウェハキャリアの縁領域を、ウェハキャリアの他の領域より低温にする傾向があり、したがって、縁領域におけるウェハを同様により低温にする。こうした不均一な温度分布により、反応速度が不均一になり、堆積した層の組成が不均一になる可能性がある。この影響を、周辺部近くのウェハキャリアの領域に、より熱を加えるようにヒータ４２を構成することによって或る程度まで抑制することができるが、この影響を低減することが望ましい。リング５２は、放射障壁として作用し、ウェハキャリアの周囲面からシャッタ１８によって画定されるチャンバの壁面への直接放射を阻止する。これは、ウェハキャリアにわたる均一の温度分布を維持するのに役立ち、それにより、ウェハの全ての部分にわたるプロセス条件の均一性が促進される。
【００３５】
リングの断熱効果を更に強化するために、リング５２に、リングの内面と外面との間の熱伝導を最小限にするのに役立つ追加の機能を設けることができる。例えば、図６に見られるように、リング１５２は、中空内部空間１５３を備えた、概して逆Ｕ字形態である断面形状を有している。中空内部空間は、内面１５８と周囲面すなわち外面１５６との間の熱伝導を低減する。好ましくは、リングの上面すなわち上流面１５４は、連続的な切れ目のない面として残る。空間１５３を、図６に示すように、その下流端において開放することができ、又はその下流端において閉鎖することができる。面１５８と面１５６との間の熱伝導を低減することにより、図６に示すリングは、ウェハキャリア４０とシャッタ１８との間の熱伝達を更に妨げる。
【００３６】
更なる変形では、リング５２を、複数の同心リングから形成することができ、それら同心リングの各々を、同じ材料から又は異なる材料から形成することができる。例えば、同心リングを、グラファイト、炭化ケイ素及び／又はシリコンコーティングされたグラファイト等の耐火材とともに、モリブデン、レニウム、タングステン、ニオビウム、タンタル及びそれらの合金等の耐火金属から形成することができる。同心リングのサイズ及び数を、リング５２を構成する材料とともに、反応器のタイプ及び／又は反応器内で発生する反応に応じて変更又は調整することができる。更なる別の変形では、リング５２は、電気抵抗ヒータ等のヒータを組み込むことができる。例えば、リングが複数のリングの複合体として形成される場合、複数のリングのうちの１つ又は複数は、加熱要素を構成することができる。１つの変形では、ウェハキャリア４０の周囲面６６に最も近いリングを、加熱要素とすることができる。リングの加熱を用いて、ウェハキャリア縁の温度を制御することができる。リングに組み込まれたヒータを、フィードバック制御系（図示せず）によって制御することができ、フィードバック制御系は、例えば、１つ又は複数の高温計を用いてウェハキャリア温度を監視する制御系として、縁の近くのウェハキャリア４０の温度に対して感度が高い。これらの変形及び他の変形によるリングの寸法を、リング５２（図１及び図２）に関連して上述したように選択することができる。したがって、この場合もまた、リングは、望ましくは、実現可能な程度に幅広く、望ましくは、ウェハキャリアとリングとの間の間隙のサイズを最小限にするように、ウェハキャリアの周囲に最小限の実現可能な隙間を提供する。
【００３７】
図８に示す装置は、図１に示す装置に類似しているが、但し、リング２５２が、中心軸と同心の円錐の一部の形態の上流面すなわち上面２５４を有している。面２５４は、半径方向外側方向に、チャンバの中心軸から離れるように上方に傾斜している。言い換えれば、上流面すなわち上面２５４と外周面２５６との間の接合部は、リングの上流面２５４と内面２５８との間の接合部の上流に位置している。内面２５８と外面２５６との間の上面の垂直立上りＶは、望ましくは約１ｍｍ〜約２ｍｍの間である。この上方傾斜は、リングにわたるかつウェハキャリア４０の周囲領域にわたる領域における流線の収束を更に抑制するのに役立つ。リングとシャッタ又は壁構造体の最も近い部分との間に同じ隙間Ｃを提供するように、シャッタ２１８を他の図に示すものから僅かに変更することができる。更なる変形では、上方に傾斜している上面を、中心軸を中心とする湾曲した母線の回転面として設けることができる。したがって、この実施形態では、上流面すなわち上面は、直線を画定しないが、代りに、上方に傾斜している曲線を画定する。
【００３８】
上面２５４は、代替的に、半径方向外側方向に、すなわちチャンバの中心軸から離れるように、上方に傾斜することができる。更に別の変形では、上流面すなわち上面２５４を、半球状の形状とすることができ、又は面を横切ってさまざまな形状の隆起若しくは波がある平面とすることができる。
【００３９】
他の実施形態は、ウェハキャリア４０であって、それ自体がウェハキャリアの上面の周辺部の回りに上方に突出するリップを有することができるウェハキャリア４０を備えることができる。上方に傾斜するリップを有するウェハキャリアは、米国特許出願公開第２０１１／０２１５０７１号に記載されており、その開示内容は、引用することにより本明細書の一部をなすものとする。これらの実施形態では、ウェハキャリアの上方傾斜リップを、後に開示するように、リング２５２の上方傾斜面２５４と結合することができる。こうした面を、ウェハキャリアがキャリア位置に取り付けられたときに、キャリアリップの上方傾斜面及びリング２５２が、互いに略連続し、協働して複合上方傾斜面を画定するように構成することができる。これらの上方傾斜面は、ウェハキャリアの縁の近くにおいて堆積速度を更に制御するのを可能にすることができる。
【００４０】
上述した構成の変形では、ローラ及びガイドピン（図示せず）等の構造体を、リング５２（図１及び図２）に、又はバッフル４４に取り付けることにより、ウェハキャリア４０とリング５２との間の接触に対して更なる保証を提供することができる。バッフル４４を、キャリア４０の上面すなわち上流面６４とのリング５２の位置合せに役立つように、ローラに近接して壁にバンプ又は隆起を含むように更に変更することも可能である。幾つかの例では、リング５２の上面すなわち上流面を、キャリア４０の上面すなわち上流面６４より高く又は低くすることが望ましい場合もある。他の例では、リング５２の内面５８を、リング５２の上面すなわち上流面より高く又は低くすることが望ましい場合もある。これを、例えば、バッフル４４内に位置するローラを上述したバンプ又は隆起の上に載るようにすることにより達成することができる。
【００４１】
上述した実施形態では、リングはシャッタに取り付けられている。しかしながら、これは必須ではない。例えば、リングを、別個のアクチュエータに取り付けることができ、シャッタとは無関係に移動させることができる。更に他の実施形態では、反応器の壁構造体はシャッタを備えていない場合もある。この場合、リングは、ウェハキャリアの位置と反応器の固定壁構造体との間に配置される。上述した実施形態では、リングは、シャッタとともに又は無関係に反応器の固定壁構造体に対して移動可能であり、それにより、リングを、ウェハキャリアのチャンバへの装填及びチャンバからの取外し中に邪魔にならないように避けることができる。しかしながら、これは必須ではない。ウェハキャリアの構成と、ウェハキャリアを反応器に入るようにかつ出るように移動させるために使用される要素の構成とに対して可能である場合、ウェハキャリアを、リングを移動させずに設置し取り除くことができる。
【００４２】
ＣＶＤプロセス中、意図された基板面に加えて反応チャンバ部品に膜成長が発生することが多い。取り除かれない場合、反応器チャンバ部品における更なる膜成長は、ＣＶＤプロセスの効率に影響を与え、結果として、歩留まりが期待されるものより低くなるとともに、反応器チャンバに対して追加の保守が必要となる。リング５２上の更なる膜成長を除去する１つの方法は、更なる膜成長を取り除くようにフラッシュ加熱する温度までリング５２を加熱するというものである。こうした目的に対して構成されたヒータを、上述したように、リング５２内に組み込むことができる。
【００４３】
更に別の方法は、リング５２の振動をもたらすものとすることができる。これを、リング５２を上昇及び下降させると同時に、バッフル４４内のローラを、その上に位置するバンプ又は隆起の上で回転させることによって達成することができる。振動を、リング５２（又はその支持要素）に超音波変換器を取り付けることによって達成することも可能である。
【００４４】
リング又はシャッタ（例えばシャッタ１８）から更なる膜成長を取り除く更に別の方法は、反応器チャンバの内部及び／又はリングの上面に面しているシャッタ壁に１つ又は複数のオリフィスを設け、それにより、非反応性ガスがオリフィス（複数の場合もある）を通って流れ、それぞれの面から更なる膜成長を吹き飛ばすことができるようにする、というものである。
【００４５】
図９（参照数字３００、３０５、３１０、３１５、３２０及び３２５を除き、参照数字は上述した通りである）に示すように、ガス入口３００は、オリフィス３２５に接続しかつオリフィス３２５にガスを供給するガス管３２０を介してガスを送ることができる。この変形では、オリフィス３２５はまた、シャッタ１８の壁を通って出ることも可能である。さらに、上述したように、１つ又は複数のオリフィス３２５を、反応チャンバの内部に面しているオリフィス（複数の場合もある）３２５等、シャッタ１８の壁のさまざまな位置に沿って配置することができる。
【００４６】
別個のガス入口３０５もまた、オリフィス３１５に接続しかつオリフィス３１５にガスを供給するガス管３１０を介してガスを送ることができる。しかしながら、この変形では、オリフィス３２５とは異なり、オリフィス３１５は、リング１５２の上面すなわち上流面１５４を通って出ることができる。上記と同様に、１つ又は複数のオリフィス３１５を、上面すなわち上流面１５４内に配置することができる。さらに、オリフィス（複数の場合もある）３１５は、リング１５２の外周の回りで連続的な又は半連続的なスリットの形状をとることができる。
【００４７】
オリフィス３１５及び３２５を使用して、逐次起動又は同時起動でリング（又は他の面）上の更なる膜成長を取り除くことができる。使用に適しているガスとしては、例えばＨ２、Ｎ２、Ａｒ及び他の不活性ガスが挙げられる。ガス（複数種の場合もある）を、約室温から約１６００℃までの範囲の温度で、反応器に導入することができる。
【００４８】
上述したようなオリフィス３１５、３２５に対する代替的な変形は、ガス管３２２（図９において点線で示す）を反応器のベースプレートを通して延在させるというものである。ガス管３２２は、この実施形態では、可撓性ベローズ管とすることができ、オリフィス３１５、３２５と同様に、リング１５２及び／又はシャッタ１８から更なる膜成長を取り除く役割を果たすことができる。
【００４９】
洗浄以外の、リング１５２の１つ又は複数のオリフィス３１５に対する別の使用は、成長プロセス中にパージガスをリング１５２のオリフィス（複数の場合もある）３１５に通すためとすることができる。そうする際、ガスの流速を調整することにより、パージガスの局所領域における境界層の高さを調整することができる可能性があり、それを用いて、リング１５２を設置することによってもたらされるいかなる高さ変動も補償することができる。すなわち、「より高い」流れ拡張部（リング１５２）、すなわちウェハキャリアの上部平面１５４の上方に突出するものが必要である場合、より高いガス流速を用いて、パージガスを、リング１５２の１つ又は複数のオリフィス３１５に押し通すことができる。逆に、ウェハキャリアの「ｚ」面により近い境界層が望まれる場合、ガス流速を低下させることができる。境界層を調整するようにオリフィス（複数の場合もある）３１５を通るガス流速を上昇させるか又は低下させることにより、リング１５２の効率を調整することができることによって、リング１５２をＭＯＣＶＤシステムに設置する間の厳密な高さ調整をなくすことにより、器具間整合がより簡単になる。
【００５０】
リングが複数の同心リングから形成されるリング１５２の変形の場合、リングは、異なる材料から形成されるか否かに応じて、動作中に異なる速度で膨張する可能性がある。この効果により、上述した更なる膜成長が、リング（複数の場合もある）の上流面すなわち上面から外れるようにすることができる。
【００５１】
上述した実施形態では、リングは、動作位置にある間も、ウェハの処理中に固定されたままである。他の実施形態では、処理中、リングを、中心軸を中心に回転させることができる。例えば、リングを、別個の回転駆動機構によって処理中に中心軸を中心に回転させることができるように、スピンドルに取り付けることができる。この実施形態の概略図を図１０に示す。リングは、ウェハキャリア及びスピンドルと同じ方向に、又は反対方向に回転することができる。
【００５２】
図１０に示すように、アセンブリ２００は、回転駆動機構１３６に接続されている外側スピンドル１３４及び内側スピンドル１６８を有している。内側スピンドル１６８は、その上流端に取付具１３８を有することができる。取付具を、ウェハキャリア４４０と解除可能に係合し、図１に示すものと同様のキャリア位置でウェハキャリア４４０を保持するように構成することができる。ウェハキャリア４４０は、多数のポケット１７２を備えることができ、それらの各々は、ウェハの上面がウェハキャリア４４０の上面４６４と実質的に同一平面上にあるようにウェハ１７４を保持するように構成されている。外側スピンドル１３４もまた、その上流端に取付具２３８を有することができる。取付具を、リング３５２が取り付けられる支持体３６０と係合する（他の実施形態では、解除可能に係合する）ように構成することができる。回転駆動機構１３６は、内側スピンドル１６８及び外側スピンドル１３４の独立した回転を可能にし、ウェハキャリアがリングと同じ方向に、反対方向に、又はウェハキャリアが回転する際にリングが固定されたままであるように、回転することができるように設計されている。
【００５３】
支持体３６０は多くの形状をとることができる。幾つかの例では、支持体３６０を、サセプタとすることができ、又は一続きの支持アームとすることができ、支持アームは、外側スピンドル１３４からウェハキャリア４６４の外縁をちょうど超えるまで半径方向に延在し、その超える箇所においてリング３５２が支持アームに取り付けられる。支持体３６０を、ＭＯＣＶＤ反応器の反応チャンバの内部の高温に耐えることができる任意の適切な材料から作製することができ、同時に、支持体３６０は、ヒータ１４２からウェハキャリア４４０への適切な熱伝達を可能にすることができる。アセンブリ２００のヒータ１４２を、上述したヒータ４２と同様に取り付けかつ構成することができる。
【００５４】
図１１は、支持体３６０が仮想線で示されている、図１０のアセンブリ２００の上面図を示す。ウェハキャリア４４０の周縁４６６とリング３５２の内面３５８との間の間隙１７０は、上述した間隙７０とサイズが類似している。
【００５５】
さらに、回転駆動機構１３６は、リング３５２の回転を可能にすることを別にして、リング３５２の上面５６４に関してウェハキャリア４４０の上面４６４の別個の高さ調整を可能にすることができる。幾つかの成長プロセスステップに対して、ウェハキャリア４４０の上面４６４を、リング３５２の上面５６４と本質的に同一平面上にすることが有利である場合がある。他の成長プロセスステップでは、ウェハキャリア４４０の上面４６４を、リング３５２の上面５６４より高く又は低くすることが有利である場合もある。リング３５２はまた、上述したようにリング２５２の形状及び特性を採用することも可能である。
【００５６】
更に別の実施形態では、リングを、チャンバ内に配置し、リングが有効に、動作中にウェハキャリアの暫定部品となるようにウェハキャリアの外縁と解除可能に係合するように構成することができる。
【００５７】
反応器要素の構造用の材料及び処理ガスの組成を、従来のものとすることができる。例えば、ウェハキャリアを、グラファイト、炭化ケイ素及び炭化ケイ素でコーティングされたグラファイト等、耐火材から全体として又は部分的に形成することができ、一方で、リング等の要素を、同様の材料から、又はモリブデン等の耐火金属から形成することができる。リングに対して使用される金属を、金属の放射率を上昇させるように任意に黒化処理することができる。処理ガスを、例えば、化学気相成長反応で反応するように選択されたガス、又はウェハの表面をエッチングするか若しくは他の方法で処理するように選択されたガスとすることができる。
【００５８】
本発明は特定の実施形態を参照しながら本明細書において説明されてきたが、これらの実施形態は本発明の原理及び応用形態を例示するにすぎないことは理解されたい。それゆえ、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に数多くの変更を加えることができること、及び他の構成を考案することができることは理解されたい。
［実施形態例］
［実施形態１］
（ａ）内面を画定する壁構造体を有するチャンバと、
（ｂ）前記チャンバ内に配置され、かつ上流−下流軸を中心に回転可能なスピンドルであって、ウェハキャリアを、該キャリアの上面がキャリア位置において前記上流方向に面するように、前記軸を中心に回転するよう支持するようになっているスピンドルと、
（ｃ）前記チャンバ内に取り付けられたリングであって、前記上流方向に面している上面を有し、該反応器が動作状態にあるとき、前記スピンドル上に支持された前記ウェハキャリアを密に包囲し、かつ該リングの前記上面が前記キャリアの前記上面と実質的に連続するように構成及び配置されているリングと
を具備する反応器。
［実施形態２］
前記キャリア位置の上流で前記チャンバと連通しているガス入口要素と、前記キャリア位置の下流で前記チャンバと連通しているガス排出装置とを更に具備し、前記リングは、前記軸から離れて外側に面している周囲面を有し、前記リングは、該反応器が動作状態にあるとき、前記リングの前記周囲面と前記チャンバの前記内面との間に間隙があるように配置されている、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態３］
前記スピンドルは、前記ウェハキャリアと解除可能に係合するようになっており、前記チャンバは、ウェハキャリアの挿入及び除去のための開口部を有している、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態４］
前記チャンバ壁構造体は固定壁構造体を含み、前記リングは、前記上流方向及び下流方向において前記固定壁構造体に対して移動可能である、実施形態３に記載の反応器。
［実施形態５］
前記チャンバ壁構造体は、前記内面の一部を画定するシャッタを備え、該シャッタは、前記上流方向及び前記下流方向において前記チャンバの前記固定壁構造体に対して移動可能であり、前記リングの前記周囲面と前記シャッタとの間に間隙が画定されている、請求項４に記載の反応器。
［実施形態６］
前記リングは、前記シャッタに、前記上流方向及び前記下流方向において該シャッタと移動するように取り付けられている、実施形態５に記載の反応器。
［実施形態７］
前記リングは、前記軸を中心に回転しないように固定されている、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態８］
前記リングは、前記軸を中心に回転可能である、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態９］
前記リングは、前記スピンドルとは無関係に前記軸を中心に回転可能である、実施形態８に記載の反応器。
［実施形態１０］
前記チャンバ内にヒータを更に具備し、該ヒータは、前記スピンドルに支持される前記ウェハキャリアを加熱するようになっている、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態１１］
前記リングは、該リングの前記上面の下方に中空空間を画定している、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態１２］
前記リングは、複数の同心リングから形成されている、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態１３］
前記同心リングの各々は、同じか又は異なる材料から構成されている、実施形態１２に記
載の反応器。
［実施形態１４］
前記リングは、前記チャンバ内に含まれるヒータによって発生する熱に対する断熱体として作用する、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態１５］
前記複数の同心リングのうちの少なくとも１つは加熱要素を含む、実施形態１２に記載の反応器。
［実施形態１６］
前記リングの前記上面は、ガスを前記チャンバ内に導入する少なくとも１つのオリフィスを備えている、実施形態１に記載の反応器。
［実施形態１７］
前記シャッタは、ガスを前記チャンバ内に導入する少なくとも１つのオリフィスを備えている、実施形態５に記載の反応器。
［実施形態１８］
（ａ）反応チャンバ内にウェハキャリアを、該チャンバ内のリングが前記キャリアを包囲するように、上流方向に面している前記キャリア及び前記リングの上面が実質的に互いに連続するように、かつ前記キャリア上に配置されるウェハの表面が前記上流方向に面するように配置するステップと、
（ｂ）１種又は複数種の処理ガスを、前記上流方向とは反対の下流方向において、前記ウェハキャリア及び前記ウェハの前記上面に向けるステップであって、その間に、前記ウェハキャリア及び前記ウェハを、上流−下流軸を中心に回転させ、それにより、前記処理ガスが、前記キャリアの前記上面及び前記ウェハの前記表面にわたって外側に流れ、かつ前記リングの前記上面にわたって前記キャリアの前記上面から外側に流れるようにする、１種又は複数種の処理ガスを前記ウェハキャリア及び前記ウェハの前記上面に向けるステップと
を含む、ウェハを処理する方法。
［実施形態１９］
前記リングから下流の前記チャンバからガスを排気するステップであって、それにより、前記リングの前記上面にわたって外側に流れる前記ガスが、前記リングと前記チャンバの壁との間の間隙内を下流に進むようにする、排気するステップを更に含む、実施形態１８に記載の方法。
［実施形態２０］
前記向けるステップの後に、前記チャンバから前記ウェハキャリアを取り除くステップと、新たなウェハが配置された別のウェハキャリアを用いて上述したステップを繰り返すステップと、を更に含む、実施形態１９に記載の方法。
［実施形態２１］
前記向けるステップの後に、かつ前記キャリアを取り除くステップの前に、前記リングを上流又は下流に移動させるステップを更に含む、実施形態２０に記載の方法。
［実施形態２２］
前記向けるステップの後に前記リングを移動させる前記ステップは、前記リングに機械的に接続されたシャッタを、動作位置から、該シャッタが前記チャンバ壁の開口部を閉塞しない開放位置まで移動させるステップを含み、前記ウェハキャリアを取り除く前記ステップは、前記キャリアが開放位置にある間に、該キャリアを前記チャンバから前記開口部を通して取り除くステップを含む、実施形態２１に記載の方法。
［実施形態２３］
前記シャッタ及び前記リングは、該シャッタ及び該リングが動作位置にあるとき協働して前記間隙を画定する、実施形態２２に記載の方法。
［実施形態２４］
前記ウェハキャリアを加熱するステップを更に含み、前記リングは、前記ウェハキャリアから前記チャンバの前記壁への熱伝達を妨げるように作用する、実施形態１８に記載の方法。
［実施形態２５］
円形上面と、該上面の境界を画す周囲面と、ウェハ処理反応器のスピンドルを前記上面及び前記周囲面が該スピンドルと同心であるように係合するようになっている取付具とを有する本体を備え、該本体は、各々がウェハを保持するようになっている複数のポケットを更に画定し、該ポケットは、ウェハを、該ウェハの一部が前記周囲面の約５ｍｍ以内に位置するように保持するようになっている外側ポケットを含む、ウェハキャリア。
［実施形態２６］
前記上面は、直径が約４６５ｍｍであり、前記ポケットは、各々が約６インチの直径のウェハを保持するようになっている少なくとも６個のポケットを含む、実施形態２５に記載のウェハキャリア。
【図１】
0005926742.tif 000002
【図２】
0005926742.tif 000003
【図３】
0005926742.tif 000004
【図４】
0005926742.tif 000005
【図５】
0005926742.tif 000006
【図６】
0005926742.tif 000007
【図７】
0005926742.tif 000008
【図８】
0005926742.tif 000009
【図９】
0005926742.tif 000010
【図１０】
0005926742.tif 000011
【図１１】
0005926742.tif 000012