(57)【要約】      （修正有）【課題】温度の非均一性を最小限に抑えることができる、熱処理チャンバのためのシリンダを提供する。【解決手段】シリンダ３００は、コア３０４と、大半のコア３０４を覆う被覆とを含む。コア３０４は、耐熱性または絶縁性の材料から形成される。コア３０４は、内側側壁３１０と外側側壁３１２、対向する第１端部３１４と第２端部３１６を有する。外側側壁３１２は、内側側壁３１０より、シリンダ３００の長手方向の中心軸から更に遠くにある。第１端部３１４は、半導体基板を支持するエッジリング１０４に接触するように構成されている。被覆は、赤外線に対し、実質的に不透過性であり、第１端部３１４を除いてコア３０４の外部表面の全てを覆う。コア３０４は、石英又はセラミクスで形成されるのが好ましいが、被覆は、ポリシリコンで形成されるのが好ましい。【選択図】図３
2005051206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体熱処理装置内で使用する為のシリンダにおいて：
内側側壁および外側側壁、対向する第１端部および第２端部を有する耐熱性筒状コアであって、前記第１端部は、半導体基板を支持するエッジリングに接触するように構成されている、前記コアと；
赤外線に対して実質的に不透過性の被覆であって、前記第１端部を除いて前記コアの外部表面の全てを覆う前記被覆と；
を備える、前記シリンダ。
【請求項２】
前記被覆の累積厚みは、約６０μｍから約１００μｍの間である、請求項１記載のシリンダ。
【請求項３】
前記被覆の累積厚みは、約７０μｍから約９０μｍの間である、請求項１記載のシリンダ。
【請求項４】
前記被覆の累積厚みは、約７５μｍから約８５μｍの間である、請求項１記載のシリンダ。
【請求項５】
前記被覆の厚みは、実質的に均一である、請求項１記載のシリンダ。
【請求項６】
前記内側側壁は、少なくとも部分的に、前記第１端部付近で前記外側側壁に向かってテーパが付けられている、請求項１記載のシリンダ。
【請求項７】
前記内側側壁および前記外側側壁は、前記第１端部付近に第１領域、前記第２端部付近に第２領域を有し、前記外側側壁は、同一直線上に第１領域および第２領域を有し、前記内側側壁の前記第２領域は、前記第１端部付近で前記外側側壁に向かってテーパが付けられている、請求項１記載のシリンダ。
【請求項８】
前記コアは、石英またはセラミックで形成されている、請求項１記載のシリンダ。
【請求項９】
前記被覆は、ポリシリコンである、請求項１記載のシリンダ。
【請求項１０】
熱処理装置内で使用されるシリンダにおいて：
その断熱特性の為に選択された筒状コアであって、内側側壁と外側側壁、対向する第１端部および第２端部を有し、前記第１端部はエッジリングを支持するように構成されている、前記コアと；
前記第１端部を除いて前記コアの外部表面の全てを実質的に覆うポリシリコン製被覆であって、赤外線に対して実質的に不透過性であり、前記第１端部を除き、前記コアの外部表面の全てを実質的に覆う、前記被覆と；
を備える、前記シリンダ。
【請求項１１】
前記コアは、石英である、請求項１０記載のシリンダ。
【請求項１２】
前記被覆の累積厚みは、約６０μｍから約１００μｍの間である、請求項１０記載のシリンダ。
【請求項１３】
前記被覆の累積厚みは、約７０μｍから約９０μｍの間である、請求項１０記載のシリンダ。
【請求項１４】
前記被覆の累積厚みは、約７５μｍから約８５μｍの間である、請求項１０記載のシリンダ。
【請求項１５】
前記被覆の厚みは、実質的に均一である、請求項１０記載のシリンダ。
【請求項１６】
前記内側側壁は、少なくとも部分的に、前記第１端部付近の前記外側側壁に向かってテーパが付けられている、請求項１０記載のシリンダ。
【請求項１７】
熱処理装置内で使用されるシリンダを作る方法において：
内側側壁および外側側壁、対向する第１端部および第２端部を有する耐熱性筒状コアであって、前記第１端部が、半導体基板を支持するエッジリングに接触するように構成されている、前記コアを提供するステップと；
前記コアを反応チャンバ内のリング上に配置するステップであって、前記第１端部は前記リングと接触している、前記ステップと；
前記反応チャンバを密閉するステップと；
前記反応チャンバを加熱するステップと；
前記反応チャンバ内にガスを噴射するステップと；
前記第１端部を除いて前記コアの外部表面の実質的に全てを覆う被覆を堆積するステップであって、前記被覆は赤外線に対して実質的に不透過性である、前記ステップと；
を備える、前記方法。
【請求項１８】
前記コアは、石英またはセラミックであり、前記被覆はポリシリコンである、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記加熱するステップは、前記反応チャンバを約１１００℃から約１２５０℃の間で加熱する工程を備える、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記加熱するステップと前記噴射するステップは、前記被覆が約１．６μｍ／分から約１．８μｍ／分の間で前記被覆の堆積が生じるように制御される、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、半導体処理に関し、特に、急速加熱処理（ＲＴＰ）用チャンバのような熱処理チャンバ内で使用される支持用シリンダに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]集積回路（ＩＣ）市場は、より大きなメモリ容量、より速いスイッチング速度、より小さな特徴部サイズを絶えず必要とする。これらの要求に着手する為に業界が採った主要ステップの一つは、シリコンウエハのような複数基板の、大きな炉内のバッチ処理から、小さな反応チャンバ内で単一基板を処理することへの変更である。
【０００３】
[0003]今日、技術者は、半導体基板の処理能力を高め、同時に半導体歩留まりを高めることに絶えず努力する。本願において言及する半導体基板は、通常、超大規模集積（ＵＬＳＩ）回路用半導体ウエハを含む。
【０００４】
[0004]一般的に、そのような反応チャンバ内で実行される基本的な４つの処理、すなわち、階層化、パターニング、ドーピング、熱処理がある。熱処理は、急速加熱処理（ＲＴＰ）、急速アニーリング（ＲＴＡ）、急速加熱洗浄（ＲＴＣ）、急速加熱化学的気相堆積（ＲＴＣＶＤ）、急速加熱酸化（ＲＴＯ）、急速加熱窒化（ＲＴＮ）を含む幾つかの異なる処理を指す。
【０００５】
[0005]あるＲＴＰ処理において、ウエハは、窒素（Ｎ２）ガス環境内に数百℃の温度で処理チャンバ内に充填される。ウエハの温度は、通常、約８５０℃から１２００℃の範囲内の温度で、反応条件まで這いのぼらせられる。温度は、ウエハを放射状に加熱するタングステンハロゲンランプのような多数の加熱源を用いて上げられる。反応ガスは、温度傾斜の前後、又はその間に導入される。例えば、酸素は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）の成長の為に導入可能である。
【０００６】
[0006] 熱処理中の、半導体基板の表面にわたる熱処理の均一性は、均一な半導体デバイスを生産する為に重要である。例えば、ＲＴＯ又はＲＴＮによる相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）ゲート誘電体形成の特定用途において、厚み、成長温度、ゲート誘電体の均一性は、全体のデバイス性能や半導体歩留まりに影響を与える重要なパラメータである。現在、ＣＭＯＳデバイスは、６０〜８０Å（１０―１０ｍ）の厚みだけの誘電層を用いて作られているが、厚みの均一性は、数％以内に抑えなければならない。このレベルの均一性は、高温処理中の、基板にわたる温度変動が数℃を超えられないことを必要とする。そのため、温度の非均一性を最小限にする技術が非常に重要である。
【０００７】
[0007]温度均一性は、膜堆積、酸化成長及びエッチングを含む様々な処理ステップの為に基板にわたる均一な処理変数（例えば、層の厚み、抵抗、エッチング深さ）を与える。さらに、基板における温度均一性は、熱応力が誘発するウエハ損傷（例えば、反り、欠陥発生、スリップ）を防止する必要がある。この種の損傷は、温度均一性により最小限にされる熱勾配により起因される。ウエハは、しばしば、高温処理中の温度差が小さくても寛大に扱うことができない。例えば、温度差が、１２００℃で１−２℃／ｃｍ以上に上がることが許容されても、結果として応力は、シリコン結晶内でスリップを引き起こす可能性がある。結果として生じるスリップ面は、それらが通過するデバイスを破壊する。そのレベルの温度均一性を達成する為には、信頼できるリアルタイムの、多点温度測定が閉ループ制御の為に必要である。
【０００８】
[0008]温度均一性を達成する一手法は、処理中、基板を回転させることである。これは、自由方位角に沿った温度依存性をなくす。ウエハ表面に直交する基板の中心軸は回転軸１２８と同一直線上なので、ウエハの環状部に沿った全ての点は（任意の半径で）、同一量の照射に晒される。多くの高温形とフィードバックシステムを提供することにより、残りの半径方向の温度依存性でさえ実質的に除去され、全体の基板にわたり、許容可能な温度均一性が達成され、維持される。
【０００９】
[0009]今日、使用されている機械的回転システムのタイプの一例が、図１に示されている。このタイプのシステムは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社により使用され販売されているものと同様である。そのようなシステムの詳細は、"Rapid Thermal Heating Apparatus and Method"という名称で、１９９２年１０月１３日に発行され、本発明の譲受人に譲渡された、米国特許第５，１５５，３３６号に提供され、この内容は本願に参考のため組み込まれている。このタイプの機械的回転システムにおいて、基板支持体は、順番に、真空密閉型駆動アセンブリに結合されたベアリングアセンブリに回転できるように取り付けられている。例えば、図１は、そのようなシステムの一部横断面図を示す。ウエハ１０２は、エッジリング１０４上に配置され、エッジリング１０４は、順番にシリンダ１０６上に摩擦適合されている。シリンダ１０６は、磁性を帯びた上部ベアリングレース１０８の棚上にある。上部ベアリングレース１０８は、ウェル１１０内部に置かれ、下部ベアリングレース１１８に対して、（単に一部しか図示されていないが）多数のベアリング１２２上に支持されている。下部ベアリングレース１１８は、チャンバ底部１２０上に取り付けられている。水冷式リフレクタ１２４は、温度測定システムの一部として、チャンバ底部１２０上に位置決めされている。温度測定システムは、リフレクタ１２４、ウエハ１０２、エッジリング１０４、シリンダ１０６間に形成された黒体またはリフレクタキャビティ１２２上に依存し、ウエハ１０２の温度を正確に測定する。そのような黒体またはリフレクタキャビティの更なる詳細は、米国特許第６，１７４，０８０；６，００７，２４１；６，４０６，１７９；６，３７４，１５０；６，２２６，４５３；６，１８３，１３０号に見つけ出せ、これらは、本願に参考として取り込まれる。温度測定システムは、通常、チャンバ底部１２０内に埋め込まれた多くの高温計を含む。
【００１０】
[0010]マグネット１１４は、チャンバ底部１２０の一部に隣接して上部磁性ベアリングレース１０８の反対側に置かれている。マグネット１１４は、モータ駆動マグネットリング１１６上に取り付けられている。マグネット１１４は、チャンバ底部１２０を介して磁性ベアリングレース１０８と磁気的に結合されている。中心軸１２８の周りにマグネット１１４を機械的に回転させることにより、上部ベアリングレース１０８は、それが磁気的にマグネット１１６に結合されているので、回転させられる。特に、トルクは、モータ駆動マグネットリング１１６から上部ベアリングレース１０８に伝達される。上部ベアリングレース１０８の回転により、ウエハ１０２の所望の回転が得られるが、ウエハ１０２はシリンダ１０６、エッジリング１０４を介して上部ベアリングレース１０８に結合されている。
【００１１】
[0011] 最近の進歩により、ボールベアリング１２２、レース間の接触に起因する粒子発生、ベアリングシステム用潤滑の使用から生じる粒子発生を避ける為に、システムを磁気的に浮揚させることが導入された。そのような磁気的に浮揚されたシステムは、Tietx氏等に対する米国特許第６，１５７，１０６号に記載され、本願に参考のため組み込まれている。
【００１２】
[0012]前述したように、温度測定システムによる高精度温度測定は、重要な処理パラメータである。そのため、温度測定システムと上部ベアリングレース１０８を熱源（図示せず）から発生される放熱から、熱的に隔離することが重要である。したがって、支持用シリンダ１０６は、通常、セラミックか石英材料から形成されるが、これは、これらの優れた熱絶縁性特性の為である。適正と見出された伝導率の一範囲は、約１．５から約２．５（Ｊ−ｋｇ−ｍ）／（ｍ２秒℃）である。さらに、セラミックまたは石英は、熱的に安定しており、熱処理で典型的に使用される化学物質に対し不活性である。
【００１３】
[0013]しかし、材料（セラミクスや石英）は、熱源により生成される赤外線放射に対し透過性である。したがって、不透過性カバーが無いと、赤外線放射は支持用シリンダを通過し、温度測定システムにより採用された高感度温度測定を妨害するであろう。そのため、支持用シリンダは、普通、赤外性放射に対し不透過性の材料（ポリシリコン等）で被覆されている。
【００１４】
[0014]化学的気相堆積（ＣＶＤ）のような化学的堆積処理が、通常、シリンダをポリシリコンで被覆する為に使用される。このＣＶＤ処理は、通常、熱源を含むベルガラスチャンバとして知られるＣＶＤ反応チャンバ内で実行される。多数の支持用ピン（通常は３本）が熱源の最上部に置かれている。その後、シリンダは、うつ伏せにピン上に置かれ、例えば、シリンダ近傍の支持用シリンダの最上部は、支持用ピンと接触される。ＣＶＤ用チャンバは、その後、密閉され、ポリシリコンが形成されるガスはポンプで反応チャンバ内に送られる。技術的に良く理解されるように、チャンバは、加熱され、ポリシリコン層は、連続的に支持用シリンダ上に形成される。支持用シリンダ上のポリシリコンの堆積速度は、１１００℃において、約２．３μｍ／分である。
【００１５】
[0015]この処理は、２００ｍｍ半導体ウエハの為に使用される支持用シリンダに対し比較的良好に機能した。しかし、業界が３００ｍｍ半導体ウエハに移行したとき、幾つかの問題点が既存シリンダ及びその製造方法に直面した。
【００１６】
[0016]そのような欠点の一つは、シリンダに適用されるシリコン層の不均一性である。３００ｍｍ支持用シリンダの大規模あるいは大容量、シリンダの良好な熱絶縁特性のため、ＣＶＤチャンバ内でシリンダを均一に加熱することが困難である。実際に、石英を均一に加熱する方法の理解不足がある。薄くて（〜０．３インチ）、高い（１インチ）石英製シリンダ（ＯＤ１３インチ）を、均一温度まで１Ｄ熱源（例えばサセプタ）を使用して加熱することは困難であるが、この処理は温度依存性なので、シリンダを均一に被覆する為の能力である。支持用シリンダの非均一加熱により、支持用シリンダの表面に非均一なポリシリコン層が形成されるが、これは、図２Ａのシリンダの横断面図に誇張して示されている。この非均一なポリシリコン層は、シリンダの赤外線不透過性に障害を生じさせる可能性がある。実際、シリンダのある領域２０４は、厚いポリシリコン層を有するが、他の領域２０２は、全くポリシリコン層がない。前述したように、シリンダが赤外線放射をリフレクタキャビティ１２４（図１）に貫通させると、偽りの温度測定値が読み取られ、不正確な温度制御、欠陥のある半導体デバイス、低い半導体歩留まりを導く。
【００１７】
[0017]他の欠点は、支持用シリンダの第２の誇張された横断面図である、図２Ｂに示されるように、ポリシリコン層の割れである。石英及びポリシリコンは、熱膨張係数が異なるので、異なる割合で熱くなり、冷える。石英およびポリシリコンの熱膨張係数は、室温から１０００℃で、０．５対３．８（ｐｐｍ／℃）または（１０−６インチ／インチ／℃）である。
【００１８】
[0018]現在のポリシリコン層が、石英とは異なる割合で冷えると、ポリシリコン２０４内に割れ２０６を形成する。肉眼に対し、これらのポリシリコン内の割れ２０６は、シリンダの表面に、蛇革のような外観が生じる。この蛇革のような外観を有するシリンダは、欠陥部品として直ちに拒絶される。従って、許容可能なシリンダを生産するコストが高くなる。
【００１９】
[0019]支持用シリンダの非均一加熱による他の欠点は、ポリシリコンの誇張された成長が、支持用シリンダの幾つかの地点で生じるが、他の地点では生じないという点である。この誇張された成長は、図２Ｃに示された支持用シリンダの、第２の誇張された横断面図で示されているように、通常、針状結晶、突起、又は小塊という形式をとる。エッジリング１０４（図１）は、シリンダ上に置かれるので、針状結晶や小塊２０８は、エッジリングに不適切に位置させ、或いは置かれ、すなわち、支持用シリンダの最上部上で平坦でない。これにより、シリンダ上のエッジリングの不安定性及び／又はウエハの非対称又は偏った回転を導く可能性がある。さらに、針状結晶の形成は、熱源又はランプからウエハの高さに影響を与えるかもしれない。これにより、ウエハ上の各地点が晒される温度および／または、高温計１２６（図１）により採取された温度測定値に否定的に影響するかもしれない。さらに、針状結晶または小塊は、浮揚赤外線放射に、支持用リング１０４（図１）、支持用リング１０６（図１）の間を通過させることにより、リフレクタキャビティ１２４（図１）に障害を生じさせるかもしれない。換言すれば、針状結晶は、シリンダ及び支持用リング間の不正確な嵌め合いを引き起こすか、シリンダから支持用リングの熱的隔離に障害を生じさせるかもしれない。これらの欠点は、最終的には不良半導体デバイスや低い半導体歩留まりを導く可能性がある。
【００２０】
[0020]したがって、赤外線に対して不透過性であり、製造が容易であり、均一なポリシリコン層を有し、針状結晶及び／又は小塊が無く、割れるポリシリコン層が無い、シリンダは、かなり望まれるであろう。
【発明の概要】
【００２１】
[0021]本発明によると、ＲＴＰ用チャンバのように半導体熱処理装置内で使用されるシリンダが提供される。このシリンダは、コアと、そのコアの大部分を覆う被覆を有する。被覆は、耐熱性または絶縁性材料で形成される。コアは、内側側壁及び外側側壁、対向する第１端部及び第２端部を有する。外側側壁は、内側の壁より、シリンダの長手方向の中心軸から遠くに離れている。第１端部は、半導体基板を支持するエッジリングと接触するように構成されている。被覆は、実質的に赤外線に対して不透過性であり、第１端部を除いてコアの全表面を覆う。コアは、好ましくは石英かセラミクスで形成されており、被覆は、好ましくはポリシリコンで形成されている。
【００２２】
[0022]好ましい実施形態において、内側側壁及び外側側壁における被覆の累積厚みは、約６０μｍから約１００μｍの間、より好ましくは約７０μｍから約９０μｍの間、最も好ましくは約７５μｍから約８５μｍの間である。蓄積厚みは、内側側壁および外側側壁における被覆の合計厚みであり、例えば、Ａ＋Ｂ（図３）である。被覆は、実質的に均一な厚みを有するのが好ましい。好ましい実施形態において、内側側壁は、第１端部に近い外側側壁に向かって少なくとも部分的にテーパが付けられている。
【００２３】
[0023]さらに、本発明によると、ＲＴＰ用チャンバのような熱処理装置内で使用されるシリンダを作る方法が提供される。最初に、反応チャンバと耐熱性筒状コアが提供される。コアは、内側側壁及び外側側壁、対向する第１端部及び第２端部を有する。第１端部は、エッジリングを支持するように構成されている。コアは、第１端部がリングに接触させて反応チャンバ内部のリング上に置かれる。反応チャンバは、密閉され、約１１００℃まで加熱される。被覆が生成されるガスは、その後、反応チャンバ内に噴射される。これが、第１端部を除いてコアの外部表面の実質的に全てを覆う被覆を堆積する。被覆は、実質的に赤外線に対して不透過性である。加熱するステップ及び噴射するステップは、被覆の堆積が約１．６μｍ／分から約１．８μｍ／分の間で生じるように制御される。コアは、石英またはセラミックであり、被覆はポリシリコンである。
【００２４】
[0024]したがって、前述したシリンダは、均一なポリシリコン被覆を有し、これは、赤外線放射を充分に阻止する。均一なポリシリコン被覆は、針状結晶及び／又は小塊がなく、そのため、シリンダの第１端部上でエッジリングを角に置かせる。これにより、シリンダ上に不正確にエッジリングを置くことに起因する、偏った回転が防止される。さらに、そのようなシリンダは、シリンダとエッジリングとの間の接合面を介してリフレクタキャビティに放熱が入ることを防止する。最後に、均一なポリシリコン被覆は、割れず、そんとあめ、部分的な拒絶を避ける。
【００２５】
[0025]よって、均一な被覆は、良好なウエハ温度均一性を提供し、良好な温度測定及び温度制御、良好な再現性を許容する。
【００２６】
[0026]本発明の追加の目的や特徴は、図面と組み合わせて、以下の詳細な説明および添付された特許請求の範囲から、より明らかなろう。
【好適実施形態の詳細な説明】
【００２７】
[0036]図面の幾つかの図を通じて対応する部品には同様の参照符号が指定されている。参照を容易にするため、参照符号の最初の番号は、一般的に図番を示す。例えば、１０２は、図１にあり、３０８は図３にある。
【００２８】
[0037]図３は、シリンダ３１０の横断面図である。完全なシリンダは、形が筒状或いは環状である。ウエハを支持するエッジリング１０４は、シリンダ３００の上方に示されている。シリンダ３００は、被覆３０２により覆われたコア３０４を備える。コア３０４は、良好な断熱特性を有するセラミック又は石英材料から形成されるのが好ましい。シリンダ３００は、また、熱処理環境内で典型的に使用される化学物質タイプに化学的に不活性である材料から形成されるのが好ましい。
【００２９】
[0038]被覆３０２は、赤外線に対して不透過性である。好ましい実施形態において、被覆は、ポリシリコン（多結晶のシリコン）である。被覆３０２は、また、実質的に均一な厚みを有するのが好ましく、厚みＡは厚みＢと等しい。
【００３０】
[0039]シリンダ３００は、エッジリング１０４と接触するように構成された第１端部３０６、前記第１端部３０６から末端の第２端部３０８を有する。第１端部と第２端部は、シリンダの回転軸１２８（図１）に対し直交するのが好ましい。シリンダ３００は、また、内側側壁３１０、対向する外側側壁３１２を有する。内側側壁３１０は、外側側壁３１２より回転軸１２８（図１）に近い。内側側壁３１０と外側側壁３１２の両方は、第１端部３０６から第２端部３０８まで延びている。
【００３１】
[0040]シリンダは、好ましくは、第１端部及び第２端部間のシリンダの全長に沿って第１端部３１４と第２端部３１６を含む。第１領域３１４は、第１端部３０６に近く、第２領域３１６は第２端部３０８に近い。第２領域３１６において、内側側壁と外側側壁は、互いに平行になっているのが好ましい。しかし、第１領域において、内側側壁３１０は、第２領域を備えた接合部から第１端部３０６まで外側側壁３１２に向かってテーパが付けられるのが好ましい。これにより、外側側壁は、直線／平坦のままになり、エッジリングと係合する。
【００３２】
[0041]代替え実施形態において、外側側壁３１２は、第２領域に接する接合部から第１端部３０６まで、内側側壁３１０に向かってテーパが付けられる。また、他の実施形態において、内側側壁３１０および外側側壁３１２は、第２領域に接する接合部から第１端部３０６まで互いにテーパが付けられる。どの構成においても、回転軸１２８（図１）に直交する第１端部３０６での面積は、回転軸１２８（図１）に直交する第２端部３０８での面積より小さいことが好ましい。これにより、シリンダ３００からエッジリング１０４の、良好な断熱の為に許容される。
【００３３】
[0042]好ましい実施形態において、被覆３０８は、コア３０４の外部表面を覆うが、シリンダ３００の回転軸（図１）と直交する第１端部３０６は除かれる。第１端部３０６における被覆の欠如により、エッジリング１０４が載る為の平坦な台座が作られる。被覆３０２は、第１端部３０６に付けられないので、第２端部３０６とエッジリング１０４との間の嵌合は、良好に制御される。さらに、コア３０４の第１端部３０６は、機械加工されるのが好ましく、これにより、回転軸と実質的に直交する、より高精度のエッジを作ることができる。エッジリング１０４は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成されるのが好ましく、第１端部３０６とエッジリング１０４との間に形成される境界は、リフレクタキャビティ１２４を通過する放熱を許容しない。
【００３４】
[0043]好ましい実施形態において、（別に累積厚みとして知られている）被覆の厚みＡと被覆の厚みＢを合わせたものは、約６０μｍから約１００μｍ、すなわち、Ａ＋Ｂは、６０μｍ以上で１００μｍ以下である。より好ましい実施形態において、厚みＡと厚みＢを合わせたものは、約７０μｍから約９０μｍ、すなわち、Ａ＋Ｂは、７０μｍ以上で９０μｍ以下である。より好ましい実施形態において、厚みＡと厚みＢを合わせたものは、約７５μｍから約８５μｍ、すなわち、Ａ＋Ｂは、７５μｍ以上で８５μｍ以下である。これらの厚みは、リフレクタキャビティ１２４に入る放熱を遮断するのに充分であることが分かってきた。
【００３５】
[0044]直前に説明されたように、より薄い被覆は、漂遊放熱に反して充分な絶縁性を与えないであろうと考えられていた。しかし、充分に薄い均一被覆は、漂遊放熱に反して充分な絶縁性を与えることが分かってきた。例えば、図６Ａは、約１００ミクロン（μｍ）超の累積厚みを備えた被覆を有する非均一性シリンダを使用する温度対時間の実験グラフ６００を示す。図６Ｂは、約７０ミクロン（μｍ）の均一な被覆を有するシリンダを使用する温度対時間の実験グラフ６０２を示す。これらのグラフが導かれた実験は、ＲＴＰチャンバ内で、むき出しの３００ｍｍウエハの温度を測定した。むき出しのウエハとは、上部に半導体が形成されていないウエハである。Ｔ１からＴ７は、ウエハの中心から半径方向に延びる７個の高温計により採られた温度測定値を示す。参照符号６０４、６０６によりマークが付けられた関心を引く領域は、シリンダを通って放熱漏れを示す、温度読みにおける初期の急増を示す。行き過ぎの程度は、高温計の位置とチャンバに依存して、高温計毎に異なる。グラフから分かるように、領域６０４と領域６０６における高温計により採取された温度読み間に差異はほとんどない。したがって、７０μｍの均一被覆を備えたシリンダは、１００μｍの非均一被覆を有するシリンダと同様に、放熱漏れを防ぐ。
【００３６】
[0045]図４は、シリンダ３００のコア３０４上に不透過性被覆３０２を堆積する為の堆積装置４００の横断面図であり、図５は、コア３０４上に被覆３０２を堆積する為の方法のフローチャート５００である。適した装置は、元々ＧＥＭＩＮＩにより作られ、ＣＩＢＥ  ＳＹＳＴＥＭＳによりサービスされるＧｅｍｉｎｉIIIリアクタである。装置４００は、ベース４０２、ベース４０２内に埋め込まれた熱源（図示せず）、カバー４０４を含む。熱源は、グラファイト製レセプタ及び／又は抵抗性ヒータであることが好ましい。カバー４０４は、ベース４０２に固定され、反応チャンバ４１４を内部に形成する。
【００３７】
[0046]使用中、ステップ５０２で、固定リング４０６は、反応チャンバ４１４内部に位置決めされる。固定リングは、シリコンカーバイド（エッジリングが形成されるのが好ましい同一材料）から形成されるのが好ましい。コア３０４の第１端部３０６（図３）は、ステップ５０４で、エッジリングに接触して配置される（すなわち、シリンダ３００は、第１端部を下にして配置される）。反応チャンバ４１４は、ステップ５０６で密閉される。ステップ５０８で、その後、熱源は反応チャンバ４１４を所望の処理温度まで加熱する。好ましい実施形態において、反応チャンバは、その後、約１１００℃から約１２５０℃の間で加熱される。最も好ましくは、チャンバは１２２０℃±５℃まで加熱される。被覆３０２が形成される堆積ガス４１２は、その後、ステップ５１０で、反応チャンバ４１４内に噴射される。好ましい実施形態において、このガスは、ヘリウム（Ｈｅ）のキャリアガス内のトリクロロシラン（ＴＣＳ）である。噴射されたガスと熱との反応により、ステップ５１２で、固定リング４０６によりマスクされるコアの第１端部３０６（図３）を除いてコア３０４の露出面の全てにポリシリコンの層が堆積される。
【００３８】
[0047]好ましい実施形態において、被覆３０２は、約１２２０℃±５℃で、約１．６μｍ／分から１．８μｍ／分の堆積速度で、コア３０４上に堆積される。この堆積速度は、従来技術より、かなり遅いが、より制御された堆積が可能である。制御を高めることにより、コア上に、実質的に均一な被覆厚みが形成される。また、この高度な制御は、針状結晶や小塊の形成を減少または実質的に除去するものである。より薄い被覆は、また、ポリシリコンの割れを減少または除去する。
【００３９】
[0048]本発明の特定実施形態の上記説明は、例示及び説明の為に提示されている。これらは、網羅的なものではなく、開示された寸分違わずの形式に本発明を限定することを意図したものではない。明らかに、上記教示の観点から、多くの変形や変更が可能である。例えば、異なる被覆技術が使用されてもよい。実施形態は、本発明の原理、その実用的な適用例を最良に説明する為に選択され、記載されてものであり、これにより、他の当業者は、意図された特定用途に適した様々な変形を備えた様々な実施形態や本発明を最良に利用することができる。さらに、方法のステップの順番は、設計された順序で生じるように必然的に意図されてものではない。本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲およびこれらの均等物により規定されることが意図されている。さらに、上記参照文献は、参考の為に本願に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、熱処理用チャンバの部分的横断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、非均一性ポリシリコン層を有する従来のシリンダの誇張された横断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ポリシリコン層内に割れを有する従来のシリンダの誇張された横断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ポリシリコン層から形成された針状結晶や小塊を備えた従来のシリンダの誇張された横断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態によるシリンダの横断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による堆積装置の横断面図である。
【図５】図５は、図４の堆積装置を使用し、図３のシリンダを作る方法のフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、非均一性シリンダを使用し、温度対時間の実験的グラフを示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施形態に従い、均一な薄い被覆を有するシリンダを使用し、温度対時間の実験的グラフを示す。
【符号の説明】
【００４１】
１０２…ウエハ、１０４…エッジリング、１０６…シリンダ、支持用リング、１０８…上部ベアリングレース、１１０…ウェル、１１４…マグネット、１１６…モータ駆動マグネットリング、１１８…下部ベアリングレース、１２０…チャンバ底部、１２２…ベアリング、１２４…リフレクタキャビティ、１２６…高温計、１２８…中心軸、回転軸、２０２…他の領域、２０４…ある領域、２０６…割れ、２０８…小塊、３００…シリンダ、３０２…被覆、３０４…コア、３０６…第１端部、３０８…第２端部、３１０…内側側壁、３１２…外側側壁、３１４…第１端部、３１６…第２端部、４００…装置、４０２…ベース、４０４…カバー、４０６…固定リング、４１２…堆積ガス、４１４…反応チャンバ
【図１】
2005051206.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
2005051206.tif 000006
【図３】
2005051206.tif 000007
【図４】
2005051206.tif 000008
【図５】
2005051206.tif 000009
【図６Ａ】
2005051206.tif 000010
【図６Ｂ】
2005051206.tif 000011
【外国語明細書】
2005051206000001.pdf