(57)【要約】  一実施態様において、強誘電材料の製造方法は、容器内に強誘電材料及び金属源を封入し（1002）、容器の温度を上昇させ（1016）、強誘電材料のキュリー温度以下の温度で目標総時間だけ容器を加熱し（1020）、さらに容器の温度を下降させる（1022）ことを含む。目標総時間は、目標導電率が達成されるように設定される。例えば目標総時間は、約25時間又はそれ未満である。【選択図】  図１０
2007521508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電材料を処理する方法であって、
強誘電材料及び金属源を容器で取り囲み、
前記容器の温度を上昇させ、
前記強誘電材料のキュリー温度より低い温度で、目標総時間だけ前記容器を加熱し、該目標総時間が、前記強誘電材料の目標導電率得るように選択され、
容器の温度を下降させることからなる方法。
【請求項２】
前記目標総時間が実質上25時間又はそれ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属源が亜鉛を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記強誘電材料及び前記金属源を取り囲むことが、
前記強誘電材料及び前記金属源を前記容器の第１の部分に設置し、
前記容器を介して乾燥剤を流しながら、前記容器の第１の部分を前記容器の第２の部分と接続することからなる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記容器の第１の部分と第２の部分を接続することが溶接することを含み、前記乾燥剤が窒素ガスを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記強誘電材料及び前記金属源が前記容器内に取り囲まれるケージに配置され、前記金属から生じた蒸気が、前記容器の温度が下降する際、該ケージから流れ出る請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記容器から前記強誘電材料を取り出し、
前記強誘電材料から凝結物を取り除くことをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記容器の温度を上昇させる前に、前記容器を真空引きし、その後、前記容器を不活性ガスで再充填することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記強誘電材料がリチウムタンタレートを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
強誘電材料を処理するシステムであって、
複数の強誘電材料及び金属源を収容するケージと、
前記ケージを収容する容器と、
前記金属源の蒸気が前記強誘電材料と反応するように、前記容器の温度を上昇させ、前記強誘電材料のキュリー温度より低い温度で所定の総時間前記容器を加熱し、前記容器の温度を下降させるように構成されている処理管とからなるシステム。
【請求項１１】
前記強誘電材料がリチウムタンタレートを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ケージが、前記強誘電材料を保持するように構成されているボートと、処理工程の間、該ボートを取り囲むように構成されているシェルとからなる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
強誘電材料のバルク導電率を増大させる方法であって、
複数のリチウムタンタレートウェハと金属源を容器内に設置し、
前記容器を処理管に設置し、
前記容器の温度を上昇させ、
前記リチウムタンタレートウェハのキュリー温度よりも低い目標温度に前記容器を加熱し、
前記容器の温度を下降させ、
前記容器を目標引っ張り速度で、前記処理管から引き出すことを含む方法。
【請求項１４】
前記目標引っ張り速度が毎分約3cmである請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理管に前記容器を設置する前に、前記容器を真空引きし、その後、前記容器を不活性ガスで再充填することをさらに含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記不活性ガスがアルゴンを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記金属源が亜鉛を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記処理管に前記容器を設置する前に、前記容器にキャップをする際に、前記容器を介してガスを流すことをさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記容器が約25時間又はそれ未満の時間、目標温度で加熱される請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記目標温度が約868K（595℃）である請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、「Method And Apparatus For Increasing Bulk Conductivity Of A Ferroelectric Material」と題する2002年6月28日出願の米国特許出願第10/187,330号の一部係属出願であり、この米国特許出願は、参照することにより、その内容を全て本出願に取り入れられる。
【０００２】
本出願は、「Method And Apparatus For Increasing Bulk Conductivity Of A Ferroelectric Material」と題する2003年6月20日出願の米国特許仮出願第60/480,055号の利益を主張し、この米国特許仮出願は、参照することにより、その内容を全て本出願に取り入れられる。
【０００３】
本出願は、代理人明細書番号10021.00311(P0313)、米国速達郵便ラベル番号EV340982937USの、「Process Boat And Shell For Wafer Processing」と題するRonald O. Miles、Ludwig L. Galambos及びJanos J. Lazarによる2004年6月9日出願の米国特許出願第 号に関連し、この米国特許出願は、参照することにより、その内容を全て本出願に取り入れられる。
【背景技術】
【０００４】
本発明の背景
1.発明の分野
本発明は、概して材料加工に関し、より詳細には、限定するのではなく、強誘電材料を製造する方法及び装置に関する。
【０００５】
2.背景技術の説明
リチウムタンタレート（LiTaO3）やリチウムナイオベート（LiNbO3）は、それらが比較的大きな電気光学係数及び非線形光学係数を有することから、非線形光学素子を製造するための材料として広く利用されている。それらの非線形光学素子には、例えば波長変換器、増幅器、波長可変源、分散補償器、光学ゲートミキサが含まれる。またリチウムタンタレート及びリチウムナイオベートは、それらの結晶が自発電気分極を示すことから、強誘電材料として公知である。
【０００６】
リチウムタンタレート及びリチウムナイオベート材料が、比較的低いバルク導電率を有するために、電荷がそれらの材料中に蓄積されやすい。材料が加熱され又は機械的な応力を受けると、電荷が蓄積される。電荷は、短絡し、それによって素子を機能しなくなるようにし、又は信頼できなくするので、素子製造者は、電荷の蓄積を最小とし、又は電荷を消散させるための特別な予防措置（一般にコストがかかる）を取る必要がある。
【０００７】
リチウムナイオベート材料のバルク導電率は、還元ガスを含む雰囲気中でリチウムナイオベート材料を加熱することによって増大する。還元ガスは、リチウムナイオベート材料の表面から酸素イオンを放出させる。したがってリチウムナイオベート材料は、過剰な電子を保持し、結果としてそのバルク導電率の増大が生じる。増大したバルク導電率は、電荷の蓄積を防ぐ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここに説明する技術は、所定の条件下でリチウムナイオベート材料のバルク導電率を増大させるものであるが、この技術は、リチウムタンタレートに関して特別に効果的なわけではない。リチウムタンタレートがリチウムナイオベートよりも、例えばいくつかの高周波弾性表面波（SAW）濾過用途に対してより適しているために、リチウムタンタレート材料のバルク導電率を増大させる技術は望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
要約
一実施態様において、強誘電材料の製造方法は、容器内に強誘電材料及び金属源を封入し、容器の温度を上昇させ、強誘電材料のキュリー温度以下の温度で目標総時間だけ容器を加熱し、さらに容器の温度を下降させることを含む。目標総時間は、目標導電率が達成されるように設定される。例えば目標総時間は、約25時間又はそれ未満である。
【００１０】
本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲の記載を含む本開示の全てを読むことにより、当業者には容易に明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
詳細な説明
本開示において、多数の具体的な詳細が、例えば装置、処理パラメータ、処理ステップ、材料の例示などを提供し、本発明の実施態様の完全な理解をもたらす。しかしながら本発明が、1つ又はそれ以上の具体的な詳細を含むことなく実施可能であることを、当業者は認識するであろう。他の場合、本発明の特徴を不鮮明にすることを防ぐために、十分に知られている詳細を示さず又は記載しない。
【００１２】
さらに本発明の実施態様をリチウムタンタレートの文脈で開示するが、本発明がそれに限定されないことが理解されねばならない。当業者は、本発明の教示を、例えばリチウムナイオベートのような他の強誘電材料のバルク導電率を増大させるのに適合させることができる。
【００１３】
本発明の一実施態様において、金属蒸気を含む雰囲気内に材料を配置し、その材料のキュリー温度までの温度でその材料を加熱することによって、強誘電材料のバルク導電率が増大する。一般的に言えば、強誘電材料のキュリー温度は、その材料が強誘電特性を失う温度よりも高い。比較的高い拡散係数を有する金属蒸気の存在下で、キュリー温度までの温度に単一ドメインの強誘電材料を加熱することによって、強誘電材料の強誘電ドメインの状態は容易に評価できるほど低下しない。
【００１４】
蒸気に変化される金属は比較的高い拡散性を有し、強誘電材料の酸化状態を還元する可能性を有することが好ましい。発明者らは、これらの特性によって、金属のイオンが、強誘電材料の表面内に数ミクロンメートル拡散し、空の格子位置を充填し、酸化状態を還元し、それによって強誘電材料から電子を解放し、バルク材料の全体にわたって空の陰イオン位置を充填する過程を開始することができると確信している。空の陰イオン位置を充填する電子は、欠陥位置に結合されると確信される。概して、これらの束縛電子は、独特の範囲の特色を有する強誘電材料を残すエネルギーレベルの範囲を有する。空の格子位置が充填され、欠陥位置に中和電子が供給されると、過剰の電荷は急速に中和され、又はポーラロンとしておそらく追い出される。過剰の電荷（電子）が格子内に導入されると、格子の分極内の存在として、電子を移動させるのにエネルギー的に適する。このような存在は、「ポーラロン」と称され、結果として電子の移動度を増大させる。電子電荷が格子によってふるいにかけられるので、ポーラロンは格子に沿った静電気力によって移動を妨げられない。
【００１５】
一実施態様において、蒸気に変化される金属は亜鉛を含み、強誘電材料はウェハ形状のリチウムタンタレートを含む。亜鉛の蒸気は、リチウムタンタレートウェハのキュリー温度よりわずかに低い温度に亜鉛を加熱することにより生成される。キュリー温度よりも低い温度で効果的な拡散を行うのに十分高い蒸気圧を得るために、金属及びリチウムタンタレートウェハは、所定の容積を有する密閉された容器内で加熱される。発明者らは、亜鉛の蒸気内でリチウムタンタレートウェハを加熱することにより、亜鉛をリチウムタンタレートウェハの表面内に拡散させ、空のリチウム位置が満たされると確信している。これにより、式1にしたがい、余分な電子の解放が結果生じると確信される。
式1    Zn+Vli-=Zn+2Li+2e-
余分な電子はリチウムタンタレートウェハのバルクの空の陰イオン位置に捕獲されると確信される。焦電効果又は圧電効果のために、余分な電荷が蓄積されると生じるリチウムタンタレートウェハのバルクにおける増大した電子の移動度は、ポーラロンとして追い出される。すなわち発明者らは、リチウムタンタレートウェハの増大した導電率が現実にポーラロンであるように見えると確信している。
【００１６】
さらに図1を参照すると、この図は、本発明の一実施態様による容器210の概略図を示す。容器210は、処理される1つ又はそれ以上のウェハ201と、蒸気に変化される金属202を保持するのに利用される。容器210は、本体211とエンドキャップ212を含む。エンドキャップ212は、例えば酸素水素炎を利用して本体211に溶接される。
【００１７】
本体211は、管部213及び管部214を含む。容器210は、管部213及び214にキャップをし、本体211にエンドキャップ212を溶接することにより密閉される。管部214は、管部214内に栓215を挿入し、管部214の壁部に栓215の壁部を溶接することによりキャップされる。管部213を密閉された毛管とすることができる。真空ポンプを管部214に結合し、容器210を排気する。密閉された管部213は、容器210内の圧力を増大させるために処理作業の終わりにおいて亀裂を設けて開放される（例えば容器210の圧力を大気圧にするために）。
【００１８】
さらに図1を参照すると、1つ又はそれ以上のウェハ201が、容器210内にさらに挿入されるウェハケージ203に設置されている。ウェハ201に沿って、ウェハケージ203の内側に金属202が配置されている。ウェハケージ203は、カリフォルニア州サンタクララのLG Glass, Inc.から入手可能なウェハケージを商業的に利用することができる。ウェハケージ203を、例えば石英から製造することができる。
【００１９】
表1は、一実施態様における容器210の寸法を示す。容器210は異なる数のウェハに適合するように縮尺が決められるということに注意されたい。
【００２０】
【表１】
2007521508.tif 000003
【００２１】
図2は、本発明の一実施態様によるハウジング220を概略的に示す図である。ハウジング220をアルミナ製の円筒形状の容器とすることができる。容器210は、図2に示すようにハウジング220内に挿入され、さらに図3に示すように処理管内で加熱される。ハウジング220は、容器210の均一な加熱が可能であるように容器210を取り囲んでいる。加えてハウジング220は、物理的な障壁として機能し、容器210が破壊されるのを防ぐ。
【００２２】
図2に示すように、ハウジング220は、閉鎖端部224と開放端部221を有する。容器210は、エンドキャップ212が開放端部221に向かうようにハウジング220内に設置されることが好ましい。開放端部221は、ハウジング220から容器210の取り出しを便利にするのに効果がある。また開放端部221は、温度を下降させる間、容器210内での温度勾配の生成を容易にする。温度勾配は、容器210内部でウェハから離れて金属蒸気が凝結するように引き寄せるエンドキャップ212の冷点を結果生じさせる。これにより、ウェハの表面から取り除かれなければならない凝結物の量は最小となる。
【００２３】
図3は、本発明の一実施態様による強誘電材料のバルク導電率を増大させるためのシステム300を示す。システム300は、ハウジング220を収容する処理管310を含む。述べたように、ハウジング220は、同様に金属202及びウェハ201を保持する容器210を格納する。処理管310は、半導体工業において一般に使用されている加熱炉を商業的に利用することができる。処理管310は、ハウジング220を加熱するためのヒーター303（すなわち303A、303B、303C）を含み、その中に全ての構成要素を含む。処理管310を、長さ1828.8mm（72インチ）とすることができ、真ん中の区域を「ホットゾーン」とする3つの609.6mm（24インチ）の加熱帯に分割することができる。処理管310は、ヒーター303Aにより加熱される第1の加熱帯、ヒーター303Bにより加熱される第2の加熱帯、ヒーター303Cにより加熱される第3の加熱帯を含む。また処理管310は、ハウジング220を移動するための片持ち梁302、扉301を含み、ハウジング220は扉301を介して処理管に出し入れされる。ハウジング220は、開放端部221を扉301に向かい合わせて、処理管310の真ん中に設置される。
【００２４】
図4は、本発明の一実施態様による強誘電材料を処理するための方法400の流れ図を示す。方法400を、例示のような、容器210、ハウジング220及びシステム300を利用して記述する。しかしながら流れ図400、容器210、ハウジング220及びシステム300は、本明細書において例示することを目的としており、制限するものではないことが理解されなければならない。
【００２５】
図4のステップ402において、金属202及び1つ又はそれ以上のウェハ201がウェハケージ203に設置される。さらにウェハケージ203が容器210内に設置される。一実施態様において、ウェハ201は、直径100 mmの42度回転Ｙ板リチウムタンタレートであり、一方金属202は純度99.999％の亜鉛を含む。一実施態様において、5つのウェハ201が、約8グラムの亜鉛とともにウェハケージ203内に設置される。亜鉛はペレット形状とすることができる。純度99.999％の亜鉛ペレットは、ペンシルバニア州ウェインのJohnson Matthey, Inc.から商業的に入手可能である。ウェハに対する亜鉛の量は特定の用途に適するように変化することに注意されたい。
【００２６】
ステップ404において、容器210は約1.33×10-4Pa（10-7Torr）に真空引きされ、さらに約5時間、約473K（200℃）で加熱される。ステップ404は、本体211にエンドキャップ212を溶接し、管部213をキャップし、管部214を真空ポンプに結合し、及び容器210を加熱テープで取り囲んで容器を加熱することにより実施される。ステップ404は、酸素源、水分及び他の汚染物質を、金属202が融解する前に、容器210から取り除くことを促進する。
【００２７】
ステップ406において、キュリー温度をわずかに下回る温度における容器内の圧力がほぼ1.01×105Pa（760 Torr）となるように、容器210の圧力が戻される。一実施態様において、容器210は約2.53×104Pa（190 Torr）に圧力が戻される。これにより容器210内の圧力が増大し、そうすることによって長時間高温で容器210を加熱することが無難に行える。容器210をアルゴンのような不活性ガスにより再充填することができる。随意的に、容器210を、窒素95％及び水素5％からなるフォーミングガスで再充填することができる。フォーミングガスだけでは、そのバルク導電率を増大させるように、リチウムタンタレート材料を還元するのに十分でないことに注意されたい。しかしながら本例示において、フォーミングガスは、ステップ404の後、容器210内に残る酸素を捕捉するのに役立つ。フォーミングガスで容器210の圧力を戻すことにより、容器210の汚染物質を完全に取り除くということを適用する必要がなくなる。容器210は、管部214に栓215を溶接し、管部213のキャップを取り除き、及びさらに管部213を介して再充填ガスを流すことにより圧力が戻される。
【００２８】
ステップ408において、容器210は密閉される。この時点で、容器210は、再充填ガス源を取り外し、及び管部213をキャップすることによって密閉される。（エンドキャップ212がすでに本体211に溶接され、管部214が、前のステップにおいて、すでにキャップされていることに注意されたい。）
ステップ410において、容器210はハウジング220内に挿入される。
【００２９】
ステップ412において、ハウジング220は、ウェハ201のキュリー温度より低い温度で、処理管310内で加熱される。ウェハ201のキュリー温度より低い温度でハウジング220を加熱することにより、ウェハ201の強誘電特性を実質上低下させることなく、金属202が融解される。金属202が融解することによって、結果金属蒸気がウェハ201を取り囲むこととなる。この例示において、金属蒸気は亜鉛の蒸気を含み、ウェハ201はリチウムタンタレートからなる。発明者らが確信している亜鉛の蒸気とリチウムタンタレート間の相互作用は、先に上述したウェハ201のバルク導電率の増大を生じさせる。
【００３０】
一実施態様において、ハウジング220は長さ1828.8mm（72インチ）の処理管310の真ん中で加熱される。また図3に示すように、ハウジング220は、開放端部221が扉301に向かい合うように、処理管310内に設置される。容器210は、エンドキャップ212が開放端部221に向くように（図2参照）、ハウジング220内に設置されることが好ましい。
【００３１】
一実施態様において、ハウジング220は、処理管310内で、毎時約150 K（150℃）の昇温速度で、約868K（595℃）まで昇温され、その温度で約240時間加熱される。ハウジング220は、ウェハ201のキュリー温度より正に数度低い最高温度まで加熱されることが好ましい。ウェハのキュリー温度は製品に依存して変化するため、最高加熱温度は特定のウェハに対して調整されなければならない。処理管310内におけるハウジングの加熱時間もまた、金属蒸気の適切な内部拡散を確実とするように調整される。方法400がベアウェハ201上（すなわち素子がウェハ201上に製造される前）に実施されるので、方法400の総処理時間は、素子を製造するのに必要とされる時間に相当な時間を加えることにならない。
【００３２】
続けてステップ414において、処理管310内側の温度は、正に処理されたウェハ201が熱衝撃によって損傷を受けることがないように下降される。一実施態様において、処理管310内側の温度は、その温度設定点を673K（400℃）に設定することによって下降される。その後、片持ち梁302（図3参照）は、3分間毎分約2cmの速度で移動し、移動と移動の間で1.5分（1分半）間中断するようにプログラムされて、扉301に向かってハウジング220を移動する。すなわちハウジング220は、毎分3cmの速度で3分間移動し、その後1.5分間中断し、さらに毎分3cmの速度で3分間移動し、その後1.5分間中断し、これはハウジング220が扉301に達するまで合計40分間続けられる。
【００３３】
ハウジング220が扉301に向かって移動するので、ハウジング220の開放端部221は閉鎖端部224よりもより冷却される。これにより、エンドキャップ212（開放端部221とともに扉301に向かい合う）が容器の残りの部分よりもより冷却されて、容器210内に温度勾配が結果生じる。また容器210内に温度勾配の生成は、温度が扉301に向かってより低くなるように、処理管310のヒーターを調整することによってより容易になる。容器210内の温度勾配は、結果的に、エンドキャップ212を、ウェハ201から離れて金属蒸気が凝結するように引き寄せる冷点とする。
【００３４】
ステップ416において、ハウジング220は処理管310から取り出される。さらに容器210がハウジングから取り出される。
【００３５】
ステップ418において、ウェハ201が容器210から取り出される。ステップ418は、管部213（図1参照）に先ず亀裂を設け開放し、容器を大気に徐々に曝すことにより実施される。また容器210は不活性ガスにより再充填される。その後エンドキャップ212は、例えばダイアモンドブレードソーを利用して、本体211から切り離される。
【００３６】
ステップ420において、ウェハ201は研磨され、その表面から凝結物を取り除かれ、その本体が曝される。一実施態様において、ウェハ201の両面は、化学機械研磨により研磨され、各面から約50ミクロンメートル取り除かれる。
【００３７】
実験において、以降「実験用ウェハ」と称するが、直径100 mmである42度回転Ｙ板リチウムタンタレート5枚を正に記述した方法400により処理した。実験用ウェハを、5グラムの亜鉛とともに容器210内に設置し、さらに処理管310内で240時間、868K（595℃）で加熱した。その後処理管310の温度を下降させ、実験用ウェハを容器210から取り出した。さらに実験用ウェハの両面を研磨し、目視で検査した。実験用ウェハは均質に見え、灰色がかった色であった。その後、実験用ウェハのバルク導電率を、一つずつホットプレート上に置き、毎分3K（3℃）の速さで353K（80℃）から393K（120℃）までホットプレートの温度を上昇させ、及び結果生じるウェハの表面近傍で結果生じる電界を測定することにより試験した。電界は、形式名称モデル617としてオハイオ州クリーブランドのKeithley Instrumentsから提供されるエレクトロメーターを利用して測定される。実験用ウェハは、その表面近傍で測定可能な電界を何ら生ずることなく、そのバルク導電率が増大していることを示した。
【００３８】
比較のために、本明細書では「対照ウェハ」と称する直径100 mmの未処理の42度回転Ｙ板リチウムタンタレートをホットプレート上に設置した。さらにホットプレートの温度を、毎分3K（3℃）の速さで353K（80℃）から393K（120℃）まで上昇させた。対照ウェハの表面近傍の電界の測定値は、20 K（20℃）温度変化に対して400 V増加することを示した。これは対照ウェハのバルク導電率が比較的低いことを示す。
【００３９】
図5は、本発明の一実施態様によるウェハケージ203Aを概略的に示す図である。ウェハケージ203Aは、図1及び2に示すウェハケージの特定の実施形態である。ウェハケージ203Aは、方法400又は、図10に関連して後に議論する方法1000の処理工程において使用される。しかしながらウェハケージ203Aはそのように制限されず、他のウェハ処理用途においても使用されることが理解されなければならない。さらに方法400及び方法1000は、ウェハケージ203、ウェハケージ203A又は本明細書で開示する他の装置の利用に制限されない。方法400及び1000は、本発明の利点を損なうことなく、異なるウェハ処理装置を利用して実施することができる。
【００４０】
ウェハケージ203Aは、処理ボート510及び、上部521と底部522からなるとシェルからなる。ボート510は、Ｕ字要素511（すなわち511-1、511-2）、バー要素512（すなわち512-1、512-2）及びロッド513（すなわち513-1、513-2、513-3、513-4）からなる。ロッド513及びＵ字要素511は、1つ又はそれ以上のウェハをボート510内に保持する構造を形成する。ロッド513は、1つ又はそれ以上のノッチ（図6参照）を有し、各ノッチは単一のウェハを受容するのに十分な広さの幅を有する。ウェハケージ203Aは、例えば石英から製造されている。この場合、ロッド513上にノッチを加工するのにレーザーが使用される。
【００４１】
シェルの底部522は、隙間526（すなわち526-1、526-2、526-3、526-4）を含む。隙間のそれぞれは、上部521の隙間527（すなわち527-1、527-2、527-3、527-4）と対応して穴部を形成する。すなわち上部521が底部522の上に設置されると、隙間526-1と527-1が穴部を形成し、隙間526-2と527-2が他の穴部を形成し、他の隙間も同様に穴部を形成する。上部521の隙間527-3と527-4は、図5に示していない。
【００４２】
ボート510は、隙間526上に置かれるバー512を有することによって、底部522に設置され、固定される。例えばボート510は、バー512-1の両端部が隙間526-2及び526-3に据え付けられ、バー512-2の両端部が隙間526-1及び526-4に据え付けられるように底部522に設置される。バー512は隙間526から突出し、オペレーターはバー512の端部によってボート510を容易に持ち上げることができる。上部521は、底部522に覆い被さり、ボート510を取り囲む。上部521は、2つの部分がボートを取り囲むように互いに接続される際に、底部522の受け口525（そのうちの1つを示していない）に挿入される突起物524（そのうちの1つを示していない）を含む。
【００４３】
ウェハが金属蒸気に曝される処理工程において使用される（例えば方法400及び1000）と、処理工程の主たるステップの間、ウェハの周囲に金属蒸気を封じ込めるのに有利に役立つ。しかしながら処理工程の終わりにおいて、温度が下降される間、金属蒸気は、ウェハの表面に形成される凝結物に変化する。シェルは細長い隙間523を含み、ウェハ上の凝結物の形成を有利に最小とする。温度の下降の間、その中で取り囲まれているウェハよりも早く冷却され、それによって金属蒸気を引き寄せ、金属蒸気は細長い隙間523を介して、シェルから漏れ出て、ウェハから離れる。また細長い隙間523は、シェル内に過度の圧力が生成されるのを防ぐ。
【００４４】
図6は、本発明の一実施態様による処理用ボートに対する製造仕様書を示す。図6は、ボート510の特定の実施形態に対するものである。図6の例示では、ロッドは、25枚のウェハに適応する25個のノッチを有する。図6のボートは、ノッチ間のピッチを減少させることにより、さらなるウェハに適応させることができる。例えば50枚のウェハに適応するようにピッチを減少させることができる。またロッドの長さをより多くのウェハに適応するように長くすることができる。図6の例示における寸法は、他に示さない限り、インチで示している。
【００４５】
図7は、本発明の一実施態様によるシェルに対する製造仕様書を示す。図7は、図5に示す上部521と下部522からなるシェルの特定の実施形態に対するものである。図7の例示において、寸法は他に示さない限り、インチで示している。
【００４６】
図8は、本発明の一実施態様による容器210Aを概略的に示す図である。容器210Aは、図1に示す容器210の特定の実施形態である。容器210Aは、エンドキャップ212Aにニップル801が付加されていることを除いて、容器210と同一である。図1と8の間で共通の参照番号は、同一又は同様の構成要素を示す。容器210Aは、例えば石英から製造される。容器210A及び本明細書で開示する他の装置を、本発明の利点を損なうことなく、開示する以外の材料から製造することができることに注意されたい。当業者は、特定の用途の必要性を満足するように、開示された装置に対して材料を選択することができる。
【００４７】
図8に示すように、ケージ203Aは容器210A内で利用される。
【００４８】
図9は、本発明の一実施態様による強誘電材料のバルク導電率を増大させるためのシステム900を示す。システム900は、容器210の代わりに容器210Aを利用することを除いて、図3に示すシステム300と同一である。図3と9の間で共通の参照番号は、同一又は同様の構成要素を示す。一実施態様において、システム900は、容器210Aを取り囲むハウジングを含まない。処理されるウェハ及び金属源（例えば亜鉛ペレット）は、同様に容器210Aに設置されるケージ203Aに設置される。
【００４９】
図10は、本発明の一実施態様による強誘電材料を処理するための方法1000の流れ図を示す。方法1000を、制限するのではなく、例示としてシステム900を利用して記述する。
【００５０】
ステップ1002において、金属源及び、1つ又はそれ以上のウェハが容器210Aに設置される。ステップ1002は、ボート510内にウェハを設置し、ボート510及び金属源を底部522に設置し、上部521で底部522を覆い、さらに容器210Aの本体211に結果生じるアセンブリ（すなわちケージ203A）を設置することにより実施される。
【００５１】
ステップ1004において、容器210Aのエンドキャップ212Aが本体211に溶接され、ケージ203Aを取り囲む。ステップ1004は、管部213をキャップし（図8参照）、ニップル801を開放したままとし、溶接工程の間、管部214内にニップル801を介して出るように窒素ガスを流すことにより実施される。窒素ガスは、溶接工程の間に生成される水蒸気を容器210Aから取り除く乾燥剤として機能する。
【００５２】
ステップ1006において、容器210Aが真空引きされる。ステップ1006は、ニップル801をキャップし、キャップされた管部213を保持し、及び管部214にポンプを結合することにより実施される。容器210Aは、ステップ1006の間、加熱される必要はない。容器を真空引きすることは、容器210Aから酸素源、水分、その他の汚染物質を取り除くのに役立つ。容器210Aは、その内部の圧力が安定するまで、真空引きされる。一実施態様において、容器210Aは約5分間真空引きされる。
【００５３】
ステップ1008において、キュリー温度をわずかに下回る温度における容器210A内の圧力がほぼ1.01×105Pa（760 Torr）となるように、容器210の圧力が戻される。容器210Aをアルゴンのような不活性ガスにより再充填することができる。随意的に、容器210Aを、フォーミングガスで再充填し、ステップ1006の後、容器210Aに残ることのある酸素を捕捉することができる。容器210Aは、管部214に栓215を溶接し、管部213のキャップを取り除き、及びさらに管部213を介して再充填ガスを流すことにより圧力が戻される。
【００５４】
ステップ1010において、容器210Aは密閉される。容器210Aは、再充填ガス源を取り外し及び管部213をキャップし、キャップされた管部214を保持し及びキャップされたニップルを保持することによって密閉される。
【００５５】
ステップ1012において、容器210Aはシステム900の処理管310内に設置される（図9参照）。容器210Aは、図9に例示され、ヒーター303Bによって加熱される加熱帯である処理管310の真ん中に設置される。容器210Aは、室温において処理管310内に設置される。容器210Aは、ハウジングを必要とすることなく、処理管310内に設置されることに注意されたい。
【００５６】
ステップ1014において、処理管310は処理工程を実施するように準備される。ステップ1014は、加熱炉内に窒素ガスを流し始めることにより実施される。窒素ガスは、処理工程が実施されている間、毎分5リットルの流量で連続して流される。窒素ガスは、この例示における容器210Aのような石英から製造されている構成要素の品質を保持するのに役立つ。
【００５７】
ステップ1016において、処理管310内の温度が上昇される。一実施態様において、処理管310内の温度は、毎分2.5K（2.5℃）の昇温速度で、約868K（595℃）まで昇温される。使用される処理管の詳細に依存して、ヒーター303A、303B、303Cは、容器210Aが設置される処理管の真ん中部分の温度がキュリー温度より低い温度である目標温度（この例示では約868K（595℃））に維持される。
【００５８】
ステップ1018において、処理管310内の温度は一定に保たれる。ステップ1018は、ステップ1020に進行する前に、約25分間待機することにより実施される。
【００５９】
ステップ1020において、容器210Aは、目標温度において、目標総時間加熱される。目標温度は、処理されるウェハのキュリー温度よりもわずかに低いことが好ましく、一方目標総時間は、目標とされるウェハの導電率が達成されるように変化される。例えば容器210Aは、約868K（595℃）の温度で、約25時間又はそれより短い時間だけ加熱される。発明者らは、加熱時間がバルク導電率に比例的に関係していると確信している。すなわちより長い加熱時間は、ウェハのより高い導電率を結果生じる。例えば約200時間の加熱時間はバルク導電率が約10-10（Ωcm）-1を有するウェハを結果生じ、一方約25時間の加熱時間はバルク導電率が約10-12（Ωcm）-1を有するウェハを結果生じる。比較を目的として、未処理のウェハは約10-16（Ωcm）-1のバルク導電率を有する。したがって加熱時間は、特定の用途で要求される導電率を満足するように変化される。
【００６０】
ステップ1022において、処理管310内の温度は、ウェハが熱衝撃によって損傷を受けることがないように下降される。一実施態様において、ステップ1022は、処理管310の全加熱帯の温度が、約803K（530℃）になるまで、毎分約1.5K（1.5℃）の速度で下降することによって実施される。
【００６１】
ステップ1024において、容器210Aは処理管310から引き出される。一実施態様において、容器210Aは、以下の手順を利用して、毎分約3cmの速度で処理管から引き出される。
a)容器210Aを15cm引き出し、1分待機、
b)容器210Aを15cm引き出し、1分待機、
c)容器210Aを10 cm引き出し、1分10秒待機、
d)容器210Aを10 cm引き出し、1分10秒待機、
e)容器210Aを10 cm引き出し、1分10秒待機、
f)90 cmまで、10 cm増やして容器210Aを連続的に引き出す、
g)処理管310の開口部まで残る距離を毎分3cmの速度で容器210Aを引き出す。
【００６２】
ステップ1026において、容器210Aが冷却された後、ウェハが容器210Aから取り出される。ウェハを湿式エッチング又は研磨し、その表面に形成されている凝結物を取り除き、その本体が曝される。
【００６３】
本発明の特定の実施態様を提供してきたが、それらの実施態様が例示を目的とし、制限することを目的としていないことが理解されなければならない。本開示を読む当業者には、多くのさらなる実施態様が明らかであろう。したがって本発明は添付の特許請求の範囲の記載によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施態様による容器の概略を示す図である。
【図２】本発明の一実施態様によるハウジングの概略を示す図である。
【図３】本発明の一実施態様による、強誘電材料のバルク導電率を増大させるシステムを示す図である。
【図４】本発明の一実施態様による、強誘電材料のバルク導電率を増大させる方法の流れ図を示す。
【図５】本発明の一実施態様によるウェハケージの概略を示す図である。
【図６】本発明の一実施態様による処理用ボートの製造仕様書を示す図である。
【図７】本発明の一実施態様によるシェルの製造仕様書を示す図である。
【図８】本発明の一実施態様による容器の概略を示す図である。
【図９】本発明の一実施態様による、強誘電材料のバルク導電率を増大させるシステムを示す図である。
【図１０】本発明の一実施態様による、強誘電材料を処理する方法の流れ図を示す。
【図１】
2007521508.tif 000004
【図２】
2007521508.tif 000005
【図３】
2007521508.tif 000006
【図４】
2007521508.tif 000007
【図５】
2007521508.tif 000008
【図６】
2007521508.tif 000009
【図７】
2007521508.tif 000010
【図８】
2007521508.tif 000011
【図９】
2007521508.tif 000012
【図１０】
2007521508.tif 000013
【国際調査報告】
2007521508.tif 000014