(57)【要約】      （修正有）【課題】プロセスガスに依る半導体処理に使用されるドアプレートの提供。【解決手段】縦型炉のプロセス室は、上側及び下側のドアプレートを備える閉鎖部またはドアを装備している。上側のドアプレートはその中央に近接してガス排出開口を有し、これによりプロセスガスのプロセス室を介してガス排出開口へ入る対称性の流れが可能となる。上側のドアプレートは下側のドアプレートから離隔されることでシール室を形成し、シール室が不活性ガスでパージされる。任意選択として、ガス排出開口及びシール室は、共に上側のドアプレートの内部に形成されるガス排出チャネルに繋がる。ガス排出チャネルは、炉からガスを排出する排出口へ通じ、腐食性のプロセスガスの流路を、比較的腐食しやすい金属によって製造される可能性のある下側のドアプレートの表面から分離する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体を処理するための炉であって、
鉛直方向に離された複数の半導体基板を収容するような大きさで形成される鉛直方向に延びるプロセスチューブにより少なくとも部分的に画定される反応室であって、上記プロセスチューブはガスの供給部を有し、上記プロセスチューブはさらに開口端を有し、上記開口端に近接するプロセスチューブの壁には排出ガスの通路がない前記反応室と、
上記開口端を閉鎖するために上記プロセスチューブを取り外し可能に密封するように構成されるプロセスチューブ閉鎖部と、を備え、
上記閉鎖部は、１つ以上のガス排出開口を有する第１のドアプレートを備え、上記ガス排出開口は、上記第１のドアプレートの中央に近接して配置されるとともに、上記反応室からガスを排出させるように構成される炉。
【請求項２】
上記１つ以上のガス排出開口の上流にフロー制限装置をさらに備え、
上記フロー制限装置は、上記１つ以上のガス排出開口を通過する上記反応室へのガスの拡散を実質的に防止するように構成される、請求項１記載の炉。
【請求項３】
上記第１のドアプレートは、上記複数の基板を保持するための基板ホルダを支持するように構成される支持プレートである、請求項２記載の炉。
【請求項４】
上記第１のドアプレートの直上に配置される支持プレートをさらに備え、
上記支持プレート及び上記第１のドアプレートは、上記１つ以上のガス排出開口への通路を形成し、
上記フロー制限装置は、上記通路内に配置されかつ上記第１のドアプレートにおける突起を有する、請求項２記載の炉。
【請求項５】
上記支持プレートは、上記複数の基板を保持するウェーハ・ボートを支持するための保温筒を回転可能に支持するように構成される、請求項４記載の炉。
【請求項６】
上記プロセスチューブ閉鎖部は、上記第１のドアプレートの下方に主表面を有するとともに上記第１のドアプレートから離隔された第２のドアプレートをさらに備え、
上記第１のドアプレートは、上記１つ以上のガス排出開口にガスで通じるシール室の上側の壁の少なくとも一部を形成し、
上記第２のドアプレートは、上記シール室の下側の壁の少なくとも一部を形成する、請求項２記載の炉。
【請求項７】
上記シール室は、パージガス供給源に接続されるガス入口と、ガスを排出するためのガス出口とを有し、
上記１つ以上のガス排出開口は、上記反応室から上記ガス出口を介してガスを放出するために上記シール室へ通じる、請求項６記載の炉。
【請求項８】
上記１つ以上のガス排出開口は、上記１つ以上のガス排出開口から上記第１のドアプレート内を延びるとともに上記第１のドアプレートの外周に近接して終点を有する１つ以上のガスチャネルとガスで通じる、請求項６記載の炉。
【請求項９】
上記シール室のガス入口と上記１つ以上のガス排出開口との間に配置される別のフロー制限装置をさらに備える、請求項８記載の炉。
【請求項１０】
上記終点は、上記第１のドアプレートの表面に少なくとも１つの開口を備え、
上記プロセスチューブは、上記第１のドアプレートの表面上の少なくとも１つの開口に整列するように位置する開口を有する内部排出チャネルを有し、
上記内部排出チャネルは、上記炉からガスを除去するように構成されるガス排出口へ接続される、請求項８記載の炉。
【請求項１１】
上記１つ以上のガス排出開口は、上記第１のドアプレートの中央に近接する環状の溝であり、
上記第１のドアプレートの表面上の少なくとも１つの開口は、上記第１のドアプレートの外周に近接する第１のドアプレート内の他の環状の溝である、請求項１０記載の炉。
【請求項１２】
上記１つ以上のチャネルは、複数のガス排出チャネルを有し、
上記ガス排出チャネルは、上記第１のドアプレートの内部を半径方向の外側へ上記第１のドアプレートの中央に近接する環状の溝から上記第１のドアプレートの外周に近接する他の環状の溝まで延びる、請求項１１記載の炉。
【請求項１３】
上記プロセスチューブは、１つ以上の介在する金属製フランジ上で支持され、
上記金属製フランジは、上記シール室の側壁を形成し、
上記第２のドアプレートは、上記金属製フランジを密封するように構成される、請求項６記載の炉。
【請求項１４】
上記第１のドアプレートの中央に近接して配置される回転ベアリングをさらに備え、
上記回転ベアリングは、上記複数の基板を保持するための基板ホルダを回転させるように構成され、
上記１つ以上のガス排出開口は、上記回転ベアリングの外周に近接して配置される、請求項１記載の炉。
【請求項１５】
上記プロセスチューブは、上記プロセスチューブの頂上に近接するガス入口開口を備え、
上記ガス入口は、プロセスガス供給源に接続され、
上記開口端は、上記プロセスチューブの底部に近接する、請求項１記載の炉。
【請求項１６】
上記プロセスチューブ及び上記第１のドアプレートは、石英で形成される、請求項１記載の炉。
【請求項１７】
半導体処理炉の閉鎖部であって、
上記炉のプロセスチューブを密封するように構成される第１のドアプレートと、
１つ以上のスペーサにより上記第１のドアプレートから鉛直方向下方に離隔される第２のドアプレートと、を備え、
上記第１及び第２のドアプレートは、その間でシール室を画定し、
上記シール室は、上記第１及び第２のドアの外周に近接する入口と出口とを有する閉鎖部。
【請求項１８】
上記入口と出口は、互いに対して約１８０゜の角度で位置付けられる、請求項１７記載の閉鎖部。
【請求項１９】
上記第２のドアプレートの中央に穴をさらに備え、
上記穴は、上記穴を通って配置される回転ベアリングを収容するよう大きさとされて形成される、請求項１７記載の閉鎖部。
【請求項２０】
上記第１のドアプレートの中央に近接する穴をさらに備え、
上記第１のドアプレート内の穴の少なくとも一部は、ガスを排出するための少なくとも１つの開口を形成する、請求項１９記載の閉鎖部。
【請求項２１】
上記第１のドアプレートは、上記プロセスチューブを密封するように構成される環状突起を備え、
上記環状突起は、上記第１のドアプレートの外周に近接して配置される、請求項１７記載の閉鎖部。
【請求項２２】
上記第１のドアプレートは、上記第１のドアプレートの中央に近接する別の環状突起を備える、請求項２１記載の閉鎖部。
【請求項２３】
上記第１のドアプレートは、石英で形成される、請求項１７記載の閉鎖部。
【請求項２４】
半導体処理炉の反応管のためのドア構造体であって、
上記反応管の底部の表面を密封するように構成されるドアプレートを備え、
上記ドアプレートは、上記ドアプレートの内部を上記ドアプレートの中央付近から上記ドアプレートの外周に近接する終点まで延びる１つ以上のガスチャネルを備える、ドア構造体。
【請求項２５】
上記ドアプレートは、上記第１のドアプレートの中央に近接して中央開口を備える、請求項２４記載のドア構造体。
【請求項２６】
上記ドアプレートは、上記ドアプレートの外周に近接する環状の溝を備え、
上記１つ以上のガスチャネルは、上記中央開口と上記環状の溝との双方へと開口され、上記中央開口から上記環状の溝へ半径方向の外側へ延びる、請求項２５記載のドア構造体。
【請求項２７】
上記環状の溝は、上記反応管内に配置される環状のガスチャネルに整列するような大きさに形成される、請求項２６記載のドア構造体。
【請求項２８】
上記１つ以上のガスチャネルは、上記上側のドアプレートの内部を延びる１６本のガスチャネルを備える、請求項２７記載のドア構造体。
【請求項２９】
上記中央開口は、回転ベアリングの少なくとも一部を内部に収容するような大きさとされて位置決めされ、
上記中央開口の外周は、その内部へ上記回転ベアリングが配置されると、上記回転ベアリングの外周の回りから間隔をあけて延びる、請求項２４記載のドア構造体。
【請求項３０】
上記第１のドアプレートは、石英で形成される、請求項２４記載のドア構造体。
【請求項３１】
下側のドアプレートをさらに備え、
上記下側のドアプレートの主表面は、上記ドアプレートの下で上記ドアプレートから１つ以上の脚部によって分離され、上記ドアプレート及び上記下側のドアプレートはその間でシール室の少なくとも一部を画定し、
上記シール室は、上記第１及び第２のドアプレートの外周に近接する入口を有する、請求項３０記載のドア構造体。
【請求項３２】
上記下側のドアプレートは、金属で形成される、請求項３１記載のドア構造体。
【請求項３３】
上記金属は、ステンレス鋼と、商標Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）として販売されている金属、及び商標Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）として販売されている金属とからなるグループから選択される、請求項３２記載のドア構造体。
【請求項３４】
半導体を処理するための方法であって、
炉の反応室内に鉛直方向に離された基板を供給する工程と、
上記反応室内へガス入口を介してガスを流し込む工程と、
上記ガスを上記基板を通過して上記反応室内を下方へ流す工程と、
続いて、上記ガスを、上記基板の下で半径方向の内側へかつガス排出開口へ流し込むこと工程と、
を備える方法。
【請求項３５】
上記ガス排出開口は、上記反応室を密封するためのドアプレート内に配置される請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
上記ドアプレートは、上記反応室の底壁を画定し、
上記ガス入口は、上記反応室の頂上に近接して配置される、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
上記ガスを、上記ガス排出開口を通し、かつ上記ドアプレートと上記ドアプレートの下で上記ドアプレートから離隔されている第２のドアプレートとにより画定されるシール室を通して流す工程をさらに備える、請求項３５記載の方法。
【請求項３８】
パージガスを上記シール室へと流し込む工程をさらに備える、請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
上記パージガスを、上記ドアプレートの外周に近接する入口から上記外周に近接する出口へ流す工程をさらに含み、
上記入口と上記出口とは互いに対して約１８０゜の角度で位置付けられる、請求項３７記載の方法。
【請求項４０】
上記ガスを、上記ガス排出開口を通し、かつ上記ドアプレートの内部に配置される１つ以上のガスチャネルを通して半径方向の外側へ流す工程をさらに備える、請求項３５記載の方法。
【請求項４１】
プロセスチューブは、上記反応室の鉛直方向に延びる壁を画定し、
上記ガスを、上上記ガスチャネルから上記プロセスチューブの内部に配置される環状チャネルへと上方に流す工程をさらに備える、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
上記ガスを、上記環状チャネルとガスで通じるガス排出口を介して上記炉から離れるように流す工程をさらに備える、請求項４１記載の方法。
【請求項４３】
パージガスを、上記ドアプレートと上記ドアプレートの下で上記ドアプレートから離隔される第２のドアプレートとにより画定されるシール室へ流し込む工程をさらに備える、請求項４２記載の方法。
【請求項４４】
上記パージガスを、上記ガス排出開口を介して、上記シール室から上記ガスチャネル及び上記ガス排出口へ流し込む工程をさらに備える、請求項４３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年１月１８日に提出された「サーマルリアクタにおけるシールのパージ方法」と題する米国特許出願第１１／０３８，３５７号、及び２００５年２月１日に提出された「半導体基板の処理方法」と題する米国特許出願第１１／０４９，０４８号に関連するものである。これらの出願の全開示内容は、本参照により開示に含まれる。
【０００２】
本発明は半導体処理に関し、特に半導体処理に使用される炉に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体を製造する間、ウェーハ等の半導体基板は、通常は縦型炉を使用して、高温で酸化及び拡散ステップを含む幾つかの処理ステップを受ける。炉の内壁は、円筒管形状の耐熱材料を使用して製造されることが可能である。縦型炉反応管の下端は、一般的には、例えばウェーハ・ボートなどの基板ホルダを搬入しかつ搬出できるように開放されており、この基板ホルダは、一般的に複数の基板を保持する。処理中、反応管の下端は可動閉鎖部によって密閉させることができる。
【０００４】
縦型炉１０３の一例を、図１及び２に示す。同じ部品は同一の符号で示されている。図１を参照すると、プロセスチューブ１００はその下端でフランジ１３０上に支持される。プロセスチューブ１００の開口した底端は、ドアプレート１４０をプロセスチューブ１００に当てて位置付けることにより閉鎖されることが可能である。プロセスチューブ１００及びドアプレート１４０の材料は、その純度及び高温耐性に起因して石英が好適である。閉鎖されたときに、プロセスチューブ１００及びドアプレート１４０は、反応室または処理チャンバ１０４を画定する。プロセスガスは、プロセスガス入口１０２を介して反応室１０４へ流れ込み、次に下方へ流れてプロセスチューブ１００内のガス通路である管１００の開口端に近いガス排出口１３６から室１０４を出ることが認識されるであろう。
【０００５】
石英製ドアプレート１４０は３つ以上の脚部１４２上に載り、脚部１４２は金属製のドアプレート１５０上に乗る。図示した例では、金属製のドアプレート１５０に回転ベアリング１５３が設けられ、これがウェーハ・ボート１１２を処理中に回転できるようにする。部分１５２は固定部分であり、部分１５４は回転ベアリング１５３の回転部分である。回転性の支持プレート１４４は回転ベアリング１５３上に載って保温筒１１０を支持し、保温筒１１０はウェーハ・ボート１１２を支持する。
【０００６】
図２を参照すると、プロセスチューブ１００の閉鎖は、プロセスチューブ１００とドアプレート１４０との間の石英−石英シールを形成することを含む。ドアプレート１４０は、プロセスチューブ１００の下側シール面１０１に隣接して石英−石英シールを形成する上側シール面１４１を備える。但し、石英に接触する石英は、完全な気密シールにはならない。ＨＣｌ等のアグレッシブなプロセス薬品は石英−石英シールを通過して拡散し、金属製のドアプレート１５０に望ましくない接触をしてこれを腐食させ、かつ／または炉１０３から漏れる可能性がある。
【０００７】
この腐食及びガス漏れを最小限に抑えるために、反応室１０４の下端の石英製ドアプレート１４０の真下に下側シール室１０６を形成することができる。シール室１０６の下側の壁は金属製のドアプレート１５０により形成され、シール室１０６はＯリングまたはリップシール１５６等の弾性シール部材によって外部から密閉される。
【０００８】
不活性パージガスは、入口１３４を介してシール室１０６へ流入され、石英−石英シールから拡散するプロセスガスを排出しかつＨＣｌ等のプロセスガスが金属製のドアプレート１５０へ到達してプレート１５０の金属材料を腐食することを防止する。例えばＮ２であるパージガスの流れは入口１３４から始まり、矢印によって示されている。パージガスは、シール室１０６を介して概して半径方向の内側へ流れ、石英製ドアプレート１４０の中央領域でシール室１０６を出て上へ流れる。そして、ガスが流れる通路の断面積を縮小することによりガスの流れを制限するフロー制限装置１４６を通過して半径方向の外側へ流れ、反応室１０４へ入る。次にパージガスは、ガス排出口１３６の方向へ流れる。
【０００９】
ドアプレートの腐食及びプロセスガスの漏れを最小限に抑えることに関しては効果的であるものの、シール室１０６を介して流れる不活性ガスは、反応室１０４において処理される基板上のプロセス結果に悪影響を及ぼすことが観察されている。
【００１０】
従って、シール室のパージングを可能にし、一方でプロセス結果に与えるパージ効果を最小限に抑える炉の閉鎖部及び排気構造に対するニーズが存在する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある実施形態によれば、半導体処理のための炉が提供される。本炉は、鉛直方向に離された複数の半導体基板を収容するような大きさで形成される鉛直方向に延びるプロセスチューブによって少なくとも部分的に画定される反応室を備える。プロセスチューブはガス供給装置を有し、開口端を有する。プロセスチューブの開口端に近接する壁には、排出ガスの通路がない。また本炉は、プロセスチューブを取り外し可能に密封して開口端を閉鎖するように構成されるプロセスチューブ閉鎖部も備える。閉鎖部は、１つ以上のガス排出開口を有する第１のドアプレートを備える。ガス排出開口は第１のドアプレートの中央に近接して配置され、反応室からガスを排出するように構成される。
【００１２】
本発明の別の実施形態によれば、半導体処理炉の閉鎖部が提供される。閉鎖部は、炉のプロセスチューブを密封するように構成される第１のドアプレートを備える。また閉鎖部は、第１のドアプレートの下に、１つ以上のスペーサにより上記第１のドアプレートから鉛直方向に離隔して配置される第２のドアプレートも備える。上記第１及び第２のドアプレートは、その間にシール室を画定する。シール室は、上記第１及び第２のドアの外周に近接して入口及び出口を有する。
【００１３】
本発明のさらに別の実施形態によれば、半導体処理炉の反応管のためのドア構造体が提供される。本ドア構造体は、反応管の底部の表面を密封するように構成されるドアプレートを備える。上記ドアプレートは、上記ドアプレートの内部をドアプレートの中央付近からドアプレートの外周に近接する終点まで延びる１つ以上のガスチャネルを備える。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態によれば、半導体の処理方法が提供される。本方法は、炉の反応室内に鉛直方向に離隔配置される複数の基板を供給する工程を備える。ガスは、ガス入口を介して反応室へ流れ込む。ガスは反応室を介して下方へ流れ、基板を通過する。続いて、ガスは基板の下方で半径方向の内側へ流れ、ガス排出開口へ入る。
【００１５】
本発明は、好適な実施形態の詳細な説明及び添付の図面からより良く理解されるであろう。但し、図面は例示を目的とするものであり、本発明を限定すべく意図されたものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１及び図２に示すもののような幾つかの炉における不良なプロセス結果は、炉及びその閉鎖部の設計に起因する幾つかの問題点によって引き起こされることが発見されている。まず、シール室１０６内のパージガスがプロセスガスより軽い場合、図１及び図２を参照すると、パージガスが反応室１０４内へ漏れれば、浮力効果が発生する可能性がある。例えば、プロセスガスが分子量３２を有するＯ２であってパージガスが分子量２８を有するＮ２である場合である。パージガスは、基板が配置されている領域に到達すると、反応室１０４を介して進んでプロセスガスを薄めることにより、プロセスの均一性に悪影響を及ぼす可能性がある。プロセスチューブ１００内ではパージガスの「泡」が発生し、特にプロセスガス入口１０２の開口部近傍の高さ、またはこれより上の高さで存続する可能性がある。パージガスは反応室１０４を特定の経路沿いに移動する可能性があって反応室の上部に存続する場合がある。これによりプロセスガスの濃度に非均一な影響が及び、ひいてはプロセス結果の均一性に悪影響が出る。このような問題点は、その全開示内容が本参照により開示に含まれる米国特許出願第１１／０３８，３５７号及び第１１／０４９，０４８号に記述されている。
【００１７】
第２の問題点は、パージガスが微粒子をシール室１０６から反応室１０４へ動かすことによって反応室１０４を汚染する可能性があることである。これは特に、図１及び２に示す例のように、ボート回転フィードスルーを装備するドアプレート１４０、１５０における問題点である。回転ベアリング１５３の回転は微粒子を発生させる傾向があり、この微粒子はパージガスにより捕捉されて反応室１０４へ導入される。
【００１８】
図１及び２に示すもののような炉の別の欠点は、排出口１３６の開口がプロセスチューブ１００の外周における１点に位置付けられることにある。この位置付けは、反応室１０４の全ての部分からのプロセスガスがこの同一の排出口１３６へ接近するために、非対称なガスの流れを生じさせる。この非対称な流れもまた、プロセス結果に悪影響を与える。
【００１９】
効果的には、本発明の好適な実施形態は、パージガスの反応領域への漏れを実質的に防止すると同時にシール室がパージされることを可能にし、かつプロセス室を通るガス排出口へのプロセスガスのより対称的なフロー・パターンをも可能にする。好適には、排出口への開口は、プロセスチューブの、例えばドアプレート等の閉鎖部の中央に近接して位置付けられる。ドアプレート及びウェーハ・ボート支持部材は、プロセスガスがプロセス室を通って下方へ流れ、次に上記室の側面から内側へ、中央のガス排出開口へと流れるように構成される。上記開口はシール室へ繋がり、シール室はガス排出口へ接続される。プロセスガスのガス排出開口へのより均一な流れを可能にすることに加えて、排出開口内のプロセスガスの圧力は、好適にはシール室からプロセス室へのパージガスの漏れを最小限に抑える。
【００２０】
さらに、好適な実施形態によっては、プロセスチューブ閉鎖部は例えば第２のドアプレート上に第１のドアプレートがあるといった２つ以上のドアプレートを備えるものがある。シール室から分離されている排出チャネルは、好適には耐腐食性の高い材料で製造される上側のドアプレートの内側に設けられる。プロセス室内の排出開口は排出チャネルとガスによって繋がり、排出チャネルは炉からガスを排出するためのガス排出口へ接続される。シール室は、上側のドアプレートと下側のドアプレートとの間に形成される。効果的には、プロセスガスをシール室から分離されている排出チャネルを通して流すことにより、プロセスガスによる下側のドアプレートの腐食は最小限に抑えられる。さらに、上述のように、プロセスガスの排出開口における下方への流れはシール室からプロセス室へのパージガスの漏れを最小限に抑えることができる。パージガスは好適には例えばＮ２である比較的不活性なガスであり、プロセスガスは基板を望ましく暴露するガスであることは認識されるであろう。
【００２１】
次に、図面を参照する。図面を通じて、類似する符号は類似する部分を指している。
【００２２】
図３は、本発明の好適な実施形態による炉閉鎖部３０５を有する炉３０３の下部を示す。炉３０３は、プロセスチューブ３００を備える。このプロセスチューブ３００は、加熱コイル３２４、絶縁材料３２２及びケーシング３２０によって包囲される。プロセスチューブ３００は、その下端で、金属製フランジ３３０に支持されている。この金属製フランジ３３０は、冷媒を循環させるためのチャネル３３２を設けることができる。プロセスチューブ３００の開口端（下端）は、上側ドアプレート３４０及び下側ドアプレート３５０を備える閉鎖部３０５により閉鎖されて示されている。閉鎖部３０５はプロセスチューブ３００を取り外し可能に閉鎖し、即ちプロセスチューブ３００は、閉鎖部３０５を動かす（持ち上げる、または降下させる）ことにより、繰り返し開閉することができる。好適には、上側ドアプレート３４０は石英等の純度及び耐熱性の高い材料で製造される。上側ドアプレート３４０は突起を備えており、この突起は、プロセスチューブ３００の下面のシール面３０１を密閉する、またはこれに隣接するシール面３４１を有する上面を備えている。これにより、図示された材料の石英−石英シールが形成される。
【００２３】
石英ドアプレート３４０が閉鎖位置にある状態で、プロセスチューブ３００及び石英ドアプレート３４０は反応室３０４を画定する。ウェーハ・ボート３１２をプロセスチューブ３００へ搬入及び搬出するために、反応室３０４は、石英ドアプレート３４０をプロセスチューブ３００から分離することにより開放されることが可能である。好適には、ウェーハ・ボート３１２は、例えば半導体ウェーハなどの複数の垂直に分離された基板３１４を収容することができる。
【００２４】
シール室３０６は、反応室３０４の下端で石英ドアプレート３４０の直下に隣接して形成される。シール室３０６の下側の壁は、好適には金属で製造される下側ドアプレート３５０によって形成される。好適な金属には、ステンレス鋼、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）またはＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）等の耐腐食性金属が含まれる。シール室３０６は、Ｏリングまたはリップシール３５６等の１つ以上の弾性シール部材によって外部から密封される。石英ドアプレート３４０は、１つ以上の、より好適には３つ以上の脚部またはスペーサ３４２上に載り、これらの脚部またはスペーサ３４２は金属製ドアプレート３５０に支持される。
【００２５】
図示した例では、ドアプレート３４０及び３５０は中央穴を有する。この中央孔は、回転ベアリング３５３、及び／または上記回転ベアリングに接触する回転支持プレート３４４の下方へ伸長する部分に適合するようなサイズに成形される。図示した実施形態では、金属製のドアプレート３５０には、ウェーハ・ボート３１２が処理中に回転されることを可能にする回転ベアリング３５３が設けらている。回転ベアリング３５３は、固定部分３５２と回転部分３５４とを備える。回転部分３５４は回転支持プレート３４４を支持し、回転支持プレート３４４は保温筒３１０を支持し、保温筒３１０はウェーハ・ボート３１２を支持する。
【００２６】
引き続き図３を参照すると、パージガスの流れは入口３３４を通ってシール室３０６へ供給され、ガス排出口３３８を通ってシール室３０６を出る。好適にはパージガスの入口３３４及びガス排出口３３８は、下側の室の最適なパーシングを得るために、下側のシール室３０６の水平方向に対向する端で、炉３０３の異なる両側面に配置される。即ち互いに対して約１８０゜の角度で配置される。効果的には、パージガスは石英−石英シールを通過して拡散するプロセスガスを捕捉して排出し、これらのガスが炉３０３の外部へ漏れることを防止する。
【００２７】
プロセスガスは、炉３０３の頂上に近接するプロセスガス入口（図示されていない）を通って反応室３０４へ導入される。プロセスチューブ３００の内部でプロセスガスは下方へと移動し、石英ドアプレート３４０までくると、石英ドアプレート３４０と回転石英プレート３４４との間の間隙３４３内を半径方向の内側へ移動する。ガスは、間隙３４３を通って、ドアプレート３４０の中央に近接し且つベアリング３５３の外周に近接する排出開口３４５の方へ進む。次いで、プロセスガスはシール室３０６を通ってガス排出口３３８へ進む。好適には、プロセスガスの流路内にフロー制限装置３４８が供給される。フロー制限装置３４８は、好適には、排出開口３４５の上流に位置し、シール室３０６からプロセス室３０４へのパージガスの漏れを最小限に抑える、または防止するためのドアプレート３４０における突起である。
【００２８】
効果的には、この構成により、シール室３０６内のパージガスが反応室３０４へ進入することを実質的に防止する。従って、貫流してプロセスガスを不均一に希釈し、プロセスガスとは異なる密度であるパージガスによって生じる望ましくない浮力効果は回避される。さらに、比較的汚れたシール室３０６から反応室３０４への微粒子及び他の汚染物の望ましくない移送も防止される。加えて、反応室３０４を通るプロセスガスの流路は、プロセスガスがプロセスチューブ３００の側面を下方へ流れて中央に位置付けられた排出開口３４５へ収束することから、実質的に対称である。
【００２９】
反応室３０４内のプロセスの中には、腐食剤の使用を必要とするものがあることは認識されるであろう。例えばプロセスガスは、ＨＣｌ及び／または水及び／または金属製のドアプレート３５０を腐食する可能性のある他の腐食成分を含む場合がある。金属製のドアプレート３５０の短期的な材料として適切な耐蝕性金属は多く存在するが、長期的に問題を生じさせない十分な耐蝕性を有する金属を発見することは困難である。
【００３０】
従って、好適な実施形態によっては、プロセスガスの流路が下側のドアプレート３５０から物理的に分離され、これにより好適には金属で製造されるドアプレートの腐食を防止する、または最小限に抑える。
【００３１】
図４を参照すると、炉４０３は、プロセスチューブ４００を備える。このプロセスチューブ４００は、加熱コイル４２４、絶縁材料４２２及びケーシング４２０によって包囲される。プロセスチューブ４００は、その下端で、金属製フランジ４３０に支持される。この金属製フランジ４３０は、冷媒を循環させるためのチャネル４３２を設けて示されている。
【００３２】
図４の炉の下側左端をより詳しく示す図５を参照すると、プロセスチューブ４００の開口端は、好適には石英で製造されるドアプレート４４０と好適にはステンレス鋼、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ（登録商標）またはＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）等の金属で製造されるドアプレート４５０とを備える閉鎖部４０５によって可逆的に閉鎖される。石英製ドアプレート４４０は、環状のシール面４４１を有する上面を有する。このシール面４４１は、プロセスチューブ４００の下側シール面４０１に接触する、またはこれを密封するために、石英−石英シールが形成される。図示されている閉鎖位置では、プロセスチューブ４００及び石英製ドアプレート４４０は反応室４０４を画定する。
【００３３】
シール室４０６は、反応室４０４の下端の下に、好適には石英製ドアプレート４４０の真下とその側面に隣接して形成される。シール室４０６の下側の壁は金属製のドアプレート４５０によって形成され、シール室４０６は、Ｏリングまたはリップシール４５６等の１つ以上の弾性シール部材により外部から密封される。図５を参照すると、シール室４０６の容積は好適には小さく、結果的に限定されたパーシング・フローしか使用せずパーシングが効率的になる。
【００３４】
石英製ドアプレート４４０は、好適には、１つ以上の、より好適には３つ以上の介在する脚部またはスペーサ４４２を介して金属製ドアプレート４５０上に載る。図示されている例では、ドアプレート４５０には、処理中にウェーハ・ボート４１２（図４）を回転させるための回転ベアリング４５３によって占有される穴が設けられる。回転ベアリング４５３は、固定部分４５２と回転部分４５４とを備える。回転部分４５４は回転支持プレート４４４を支持し、支持プレート４４４は保温筒４１０を支持し、保温筒４１０はウェーハ・ボート４１２（図４）を支持し、ウェーハ・ボート４１２は処理中、垂直に離隔配置される複数の基板を保持する。
【００３５】
引き続き図５を参照すると、不活性パージガスの流れは入口４３４を通ってシール室４０６へ供給される。パージガスはプロセスガスを排出してプロセス室４０４へ戻し、かつ／または石英−石英シールを通過して拡散する可能性のあるプロセスガスを運び去る。パージガスは、シール室４０６を通ってドアプレート４４０と回転ベアリング４５３との間の間隙に沿って流れ、石英製ドアプレート４４０の中央領域にベアリング４５３の外周に近接して配置される１つ以上の排出開口４６０を介してシール室４０６を出る。
【００３６】
石英製ドアプレート４４０の内部には、少なくとも１つの排出チャネル４６２が設けられる。排出チャネル４６２の入口端は排出開口４６０によって形成され、排出チャネル４６２の出口端（図６参照）はガスの排出管４３６に繋がる。図示された例では、ドアプレート４４０には、半径方向へ向いた１６本の排出チャネル４６２及び排出チャネル４６２の出口端の放出先である外周上の環状溝４６４が設けられている。他の実施形態で、これより多い、または少ない排出チャネル４６２が供給されてもよいことは認識されるであろう。さらに、環状溝４６４は、複数の分離された開口によって置換されてもよいが、（後述する）開口４６６とのアラインメントの対称かつ相対的容易さのため、連続性の溝が好適である。
【００３７】
環状溝４６４は、ドアプレート４４０のシール面４４１に開口を有する。プロセスチューブ４００の下端には環状の排出チャネル４０８が設けられ、排出チャネル４０８は流体で排出管４３６に繋がる。環状のチャネル４０８には、プロセスチューブ４００の下側のシール面４０１に開口を有する環状の開口４６６が設けられている。環状の開口４６６は、ドアプレート４４０がプロセスチューブ４００を閉鎖すると環状の開口４６６と環状溝４６４とが互いに通じるように位置付けられる。環状溝４６４の場合と同様に、環状の開口４６６を複数の分離された開口で置換してもよいことは認識されるであろう。
【００３８】
処理中、プロセスガスは、反応室４０４の頂上におけるプロセスガス入口４０２（図４）を通ってプロセスチューブ４００へ流れ込む。プロセスチューブ４００の内部では、プロセスガスは下方向へ移動して石英製ドアプレート４４０に当たる。このポイントで、プロセスガスは石英製ドアプレート４４０と回転式の石英プレート４４４の下面との間の間隙４４３を通って半径方向の内側へ移動する。プロセスガスは、間隙４４３内をドアプレート４４０の中央に近接する排出開口４６０へ向かって移動する。プロセスガスは、開口４６０、排出チャネル４６２、環状溝４６４、環状の開口４６６及び排出チャネル４０８を経て、排出管４３６へと移動する。
【００３９】
好適にはプロセスガスの流路には、好適にはドアプレート４４０における突起であるフロー制限装置４４８が設けられている。フロー制限装置４４８は、好適には、シール室４０６からプロセス室４０４へのパージガスの流れを防止する、または最小限に抑えるために、排出開口４６０の（プロセスガスの流れに対して）上流に位置する。好適にはシール用パージガスの流路にも、プロセス室４０４からシール室４０６へのプロセスガスの流れを防止する、または最小限に抑えるために、フロー制限装置が設けられている。このフロー制御装置は、排出開口４６０の（パージガスの流れに対して）上流に位置する、例えば回転ベアリング４５３がそれを介して突き出るドアプレート４４０の中央における穴に位置する。シール用パージガスの流れ及びプロセスガスの流れは、共にガス排出開口４６０において出会い、ガス排出チャネル４６２を通って流れることは認識されるであろう。
【００４０】
この配置により、反応室４０４及びシール室４０６は流体力学的観点において十分に分離され、これにより多くの優位点をもたらしている。例えば、プロセスガスに対するシール室４０６の望ましくない暴露を防止することにより、ドアプレート４５０の腐食が防止され、または最小限に抑えられ、機器をより清浄な状態に保持しながら処理することが許容される。さらに、反応室４０４内部におけるプロセスガスのフロー・パターンの対称性の改善が達成され、より均一なプロセス結果が可能になる。パージガスによる反応室４０４内のプロセスガスの望ましくない不均一な希釈を防止することが可能である。さらに、パージ・フローの規模はシール室４０６の最適なパーシングに合わせて選択されることが可能であり、パージガスによる希釈に起因して生じる可能性のあるプロセス状態への好ましくない効果に対する懸念は最小限に抑えられる。
【００４１】
説明の便宜上、特定の例を参照して炉の閉鎖部構造を説明しているが、図示した実施形態の図示した実施形態とは異なる様々な詳細も構築され得ることは認識されるであろう。例えば、環状溝４６４及び環状の開口４６６の代わりに対または他の数の整合する垂直チャネルを設けて、各排出チャネル４６２を環状のチャネル４０８へ接続することもできる。或いは、ドアプレート４４０の中央に単一の大型の環状排出チャネルを設け、環状チャネルと排出管４３６とを１つ以上の介在排出チャネルを介して連絡させることもできる。
【００４２】
さらに、プロセスチューブ３００及び４００は円形の水平断面を有して示されているが、その水平断面は、基板を収容して処理することに適する任意の形状を有していてもよい。但し、反応室３０４、４０４を介して対称性のガス・フローを維持するためには、水平断面は好適には円形である。
【００４３】
ドアプレート３４０、３５０及び４４０、４５０周囲の構造体に関しては、様々な変形も可能である。例えば保温筒３１０、４１０に、保温筒が加熱されて保温筒内部の空気が膨張すると空気を逃がすことのできる抽気孔を設けてもよい。抽気孔が設けられれば、ドアプレート３４０、４４０に、抽気孔に通じる入口端と排出開口３４５、４６０に通じる出口端とを有する追加の排出チャネルを設けてもよい。この配置の使用により、抽気孔から逃げる空気は反応室４０４へ入ることなく排出開口３４５、４６０へ直接案内される。
【００４４】
さらに、説明及び製造の都合上、１つのガス入口、ガス排出口及びパージガス入口を示しているが、これらの特徴のどれも数を追加して設けることができることは認識されるであろう。
【００４５】
さらに、当業者には、本発明の範囲を逸脱することなく上述のプロセスに様々な省略、追加及び変形を行い得ることも認識されるであろう。このような変形及び変更は、添付の請求の範囲において定義される本発明の範囲に含まれるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来技術による閉鎖部構造体を有する炉の略側断面図である。
【図２】図１の炉の下側部分の詳細を示す略側断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態による閉鎖部構造体を有する炉の略側断面図である。
【図４】本発明の好適な実施形態による別の炉閉鎖部構造体を有する炉の略側断面図である。
【図５】本発明の好適な実施形態による、図４の炉閉鎖部構造体の詳細を示す略側断面図である。
【図６】本発明の好適な実施形態による、図４の炉閉鎖部構造体の略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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