(57)【要約】化学気相成長装置は、反応チャンバーと、少なくとも部分的に失透バリア層で覆われた外面を有する１つまたはそれ以上のガラス質構成要素とを備える。いくつかの構成において、１つまたはそれ以上のガラス質構成要素は、熱電対を含み得る。好適な構成において、失透バリアコーティングは、化学気相成長法（ＣＶＤ）を利用してガラス質構成要素上に堆積可能な窒化珪素から形成される。
2004507074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応チャンバーと、失透バリアコーティングにより少なくとも部分的に覆われる外面を有した１つまたはそれ以上のガラス質構成要素とを備える半導体加工装置。
【請求項２】
前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素は、石英からなる請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記失透バリアは、窒化珪素を含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記失透バリアコーティングは、ＣＶＤ成長を利用して前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素上に堆積された窒化珪素からなる請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記失透バリアコーティングの厚さは、約１オングストロームと約１０，０００オングストロームとの間である請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記失透バリアコーティングの厚さは、約５０オングストロームと約５，０００オングストロームとの間である請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記失透バリアコーティングの厚さは、約５００オングストロームと約３，０００オングストロームとの間である請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記失透バリアコーティングの厚さは、約８００オングストロームである請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記失透バリアコーティングは、窒化珪素、ダイアモンド、窒化チタン、炭窒化チタン、及びそれらの組み合わせからなる群から形成される請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記失透バリアコーティングは、前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の前記外面全部を覆う請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記失透バリアコーティングは、最も失透しやすい前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の一部分のみを覆う請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記失透バリアコーティングは、熱電対の石英シースの少なくとも一部分を覆う請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、支持装置上に配置され上方向に延びる突出部をさらに備え、
前記突出部及び支持装置は、前記装置内において基板を支持するように構成され、
前記突出部は前記失透バリアコーティングにより少なくとも部分的に覆われる請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記反応チャンバーは、化学気相成長反応チャンバーである請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
化学気相成長プロセスチャンバー内において用いるように構成された熱電対であって、
熱電対ワイヤーと、
前記ワイヤーを囲むガラス質シースと、
前記シースの少なくとも一部分を覆う失透バリアコーティングと、
を備えた熱電対。
【請求項１６】
前記ガラス質シースは石英からなる請求項１５に記載の熱電対。
【請求項１７】
前記失透バリアコーティングは窒化珪素を含む請求項１６に記載の熱電対。
【請求項１８】
前記失透バリアコーティングの厚さは、約１オングストロームと約１０，０００オングストロームとの間である請求項１５に記載の熱電対。
【請求項１９】
前記失透バリアコーティングの厚さは、約５０オングストロームと約５，０００オングストロームとの間である請求項１８に記載の熱電対。
【請求項２０】
前記失透バリアコーティングの厚さは、約５００オングストロームと約３，０００オングストロームとの間である請求項１９に記載の熱電対。
【請求項２１】
前記失透バリアコーティングは、窒化珪素、ダイアモンド、窒化チタン、炭窒化チタン、及びそれらの組み合わせからなる群から形成される請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記失透バリアコーティングは、前記熱電対全部を覆う請求項１５に記載の熱電対。
【請求項２３】
失透バリアコーティングは、最も失透しやすい前記熱電対の一部分を覆う請求項１５に記載の熱電対。
【請求項２４】
失透バリアコーティングは、前記熱電対の先端を覆う請求項１５に記載の熱電対。
【請求項２５】
化学気相成長プロセスチャンバーの１つまたはそれ以上のガラス質構成要素内における失透を最小限にする方法であって、
前記化学気相成長プロセスチャンバー内において加工ガスから前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素を保護するようにバリア層で前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の少なくとも一部分をコーティングするステップを含む、ガラス質構成要素内における失透を最小限にする方法。
【請求項２６】
バリア層で前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の少なくとも一部分をコーティングするステップは、前記バリア層を形成するために化学気相成長法を利用するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の少なくとも一部分をコーティングするステップは、窒化珪素から前記バリア層を形成するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
窒化珪素から前記バリア層を形成するステップは、前記バリア層を形成するために化学気相成長法を利用するステップを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
窒化珪素から前記バリア層を形成するステップは、前記バリア層の厚さが約１オングストロームと１０，０００オングストロームとの間となるように前記バリア層を形成するステップを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
窒化珪素から前記バリア層を形成するステップは、前記バリア層の厚さが約５００オングストロームと３，０００オングストロームとの間となるように前記バリア層を形成するステップを含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
バリア層で前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の少なくとも一部分をコーティングするステップは、窒化珪素、ダイアモンド、窒化チタン、炭窒化チタン、及びそれらの組み合わせからなる群から前記バリアコーティングを形成するステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の少なくとも一部分をコーティングするステップは、熱電対シースの少なくとも一部分をコーティングするステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記熱電対の少なくとも一部分をコーティングするステップは、最も失透しやすい前記熱電対シースの少なくとも一部分をコーティングするステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記熱電対シースの少なくとも一部分をコーティングするステップは、前記熱電対シースの先端を覆うステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記熱電対シースの少なくとも一部分をコーティングするステップは、前記化学気相成長プロセスチャンバーのサセプタ近傍の前記熱電対の一部分を覆うステップを含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記１つまたはそれ以上のガラス質構成要素の少なくとも一部分をコーティングするステップは、熱電対シース全部をコーティングするステップを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
熱電対を備え、該熱電対は、熱電対ワイヤーと、前記ワイヤーを囲むガラス質シースと、前記熱電対内における失透を最小限にする手段とを備える化学気相成長装置。
【請求項３８】
前記手段は、窒化珪素コーティングを含む請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
化学気相成長チャンバー内においてサセプタを支持するように構成された支持装置であって、前記支持装置は、複数のアームを含み、前記各アームは、前記サセプタと直接接触しそれを支持するように構成された末端部を有し、前記末端部は、失透バリアコーティングにより少なくとも一部分が覆われた支持装置。
【請求項４０】
前記支持装置は、３本のアームを含む請求項３９に記載の支持装置。
【請求項４１】
前記末端部は、上方向に延びる突出部を備える請求項３９に記載の支持装置。
【請求項４２】
前記末端部は、石英からなる請求項３９に記載の支持装置。
【請求項４３】
前記失透バリアコーティングは、窒化珪素を含む請求項３９に記載の支持装置。
【請求項４４】
前記失透バリアコーティングは、窒化珪素、ダイアモンド、窒化チタン、炭窒化チタン、及びそれらの組み合わせからなる前記群から形成される請求項３９に記載の支持装置。
【請求項４５】
前記失透バリアコーティングは、前記末端部全体を覆う請求項３９に記載の支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、保護コーティングの分野に関し、特に、腐蝕環境においてガラス質材料への損傷を妨げる保護コーティングの使用に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体リアクタ内において石英構成要素の失透を制限する保護コーティングの使用に関する。
【０００２】
（発明の背景及び発明の概要）
典型的にはリアクタと呼ばれる高温の炉を使用して、例えば半導体ウェハまたは他の基板上に集積回路のような非常に精密な寸法の構造体を作成することができる。例えばシリコンウェハのような１つまたはそれ以上の基板を、リアクタの反応チャンバー内のウェハ支持部上に配置する。反応チャンバー内において、ウェハと（サセプタとも呼ばれる）支持部とを所望の温度に加熱する。典型的なウェハ処理ステップにおいて、反応ガスが、被加熱ウェハ上を通過して、それにより、ウェハ上に反応物質からなる薄層が、化学気相成長（ＣＶＤ）する。堆積した層は、下にあるシリコンウェハと同じ結晶構造を有する場合エピタキシャル層と呼ばれる。この層は、唯一の結晶構造を有するので単結晶層と呼ばれることもある。
【０００３】
「コールドウォール」型反応チャンバーは、望ましくはチャンバーを加熱するために利用される放射エネルギーに対して実質的に透明な石英（融解石英）または他の類似の材料からなる反応チャンバーの一タイプである。石英はまた、非常に高い温度に耐え得、比較的不活性である（すなわち、半導体プロセスにおいて利用される種々の加工ガスと反応しない）ことから望ましい。石英はまた、典型的には、サセプタを支持するために使用するスパイダー及び、サセプタの周縁部の周りにおいて温度補正リングを支持するために使用するスタンドを含めて、いくつかの他のリアクタ構成要素を形成するために用いられる。材料の特性によって、石英構成要素はまた、放射加熱システムを利用していない他のタイプのリアクタに有利である。
【０００４】
ウェハ上に形成する層の品質の高さを保証するためには、種々のプロセスパラメータを注意深く制御しなければならない。このような１つの重要なパラメータが、プロセスの各処理ステップ中におけるリアクタ及びウェハの温度である。例えば、化学気相成長中において、成膜ガスは、特定の温度で反応し、ウェハ上に堆積する。シリコン堆積については、例えば、成膜温度は、形成する層の結晶構造に影響し、低温では非晶質の、中間の温度では多結晶の、高温ではエピタキシャル（単結晶）の層が形成され得る。ウェハの表面上において温度が異なる場合、ウェハ上の場所によって成膜速度が異なり、厚さが均等でなくなり得る。従って、ウェハの温度は、処理の開始前において及び堆積中において所望の温度で安定かつ均一であることが重要である。同様に、他の熱処理中にウェハ上において温度が均一でないかまたは安定しないことが影響して、生じる構造体が不均一となりかねない。温度制御が重要となり得る他のプロセスには、酸化、窒化、ドーパント拡散、スパッター堆積、フォトリソグラフィ、ドライエッチング、プラズマプロセス、及び高温アニールが含まれる。
【０００５】
典型的には、半導体リアクタは、比較的高温で作動する。リアクタは、これらの比較的高温から比較的低温までにおいて上昇及び下降を周期的に繰り返し得る。リアクタ内の温度をモニターするために、熱電対がよく使用される。しかしながら、リアクタ内に腐蝕環境が存在するために、熱電対は、保護シースにより囲まれることが典型的である。例えば、熱電対は、熱電対の熱感知連結部が保護シースの底部に隣接して配置されるように保護シース内に同軸に挿入される。よって、熱電対は、保護シースを通じてリアクタの温度を感知する。このようなシースは、高温及び熱サイクルと腐蝕プロセス環境とに耐える材料から形成するべきである。さらに、シース材料は、良好な熱伝導率を有しているべきであり、これにより、シースに覆われた熱電対は、温度の変動に急速に反応する。半導体プロセスの適用について、保護シースは、加工中におけるウェハの汚染を避けるために、化学的に不活性でかつ、適切な化学的純度であることが望ましい。
【０００６】
ＣＶＤリアクタ内の温度を測定するために用いる温度熱電対は、石英シースで保護されることが典型的である。本発明者は、これらの石英シースはウェハ加工中において熱電対を保護する際に有用であるが、腐蝕環境において、１０００℃を超える温度に石英シースを頻繁に繰り返し熱することによって、石英シースの失透が起こり得ることを発見した。非腐蝕環境においてさえ、約１２５０℃を超える温度に石英シースを頻繁に繰り返し熱することによって、失透が起こり得る。エピタキシーのようなあるプロセスは、１１５０℃かそれ以上の温度で行われることが典型的である。失透は、クリストバライトへの非晶質石英の第２の相転移である。失透は、非晶質石英内において自然に起こる核生成から始まる。このように相が転移することによって、クリストバライト内に応力が生じる結果となる２０パーセントの密度の変化が生じる。結晶転移温度範囲である約２７５℃かそれ未満に石英シースが冷却され得ると、クリストバライトは分解する。最終的にこのように分解することによって、シースの保護機能は失われ、続いて熱電対が破損し、交換が必要となる。
【０００７】
熱電対や失透しやすい種々の他のチャンバー構成要素を交換する必要があることによって、リアクタの休止時間が生じ交換用構成要素のコストがかなりかかることは、当然の結果である。さらには、成膜されるウェハ上に所望の膜特性を生じるために必要な作動状態にリアクタを戻す際に、時間と費用とがかなりかかる。熱電対及び他の構成要素を交換するには、望ましくない粒子が生成する結果となり得るチャンバー内への立ち入りが必要である。クリストバライトの転移、及びその結果生じる分解は、高温のサセプタと接触またはそれに接近して隣接する熱電対のシース先端において非常に頻繁に起こる。しかしながら、熱電対シースに加えて、他の石英リアクタ構成要素において、失透について同様の問題が生じる可能性がある。石英が失透してクリストバライトになるという問題は、本明細書において上に述べてきたが、非晶質ガラスの種々の群は、望ましくない失透を受けやすい。
【０００８】
高温と組み合わせて、石英を酸化環境にさらすことによって、失透が進む。クリストバライトは非酸化環境で１１５０℃かそれ以上の温度で形成するが、酸化環境におけるクリストバライトの形成速度は、さらにずっと急速である。例えば、エッチングのような多くのＣＶＤプロセスは、酸化環境で行われる。リアクタ洗浄処理もまた、チャンバー内に酸を導入する。一般に、ＣＶＤリアクタ内において、反応材料は、所望のように基板上に堆積するばかりでなく、ある材料は、リアクタ内においてリアクタの壁及び他の構成要素の上にも堆積する。繰り返し可能なプロセスを維持するためには、周期的にリアクタを洗浄しなければならない。リアクタの洗浄は、典型的には、ウェハ支持部、リアクタの壁及び他のリアクタ構成要素を適切な高温に加熱し例えばＨＣｌのようなハロゲン含有ガス流を流入可能とすることにより行われる。他の典型的な洗浄ガスには、Ｃｌ２、ＮＦ３、ＣｌＦ３、またはそれらの混合物が含まれる。
【０００９】
熱電対のシースとして及びＣＶＤチャンバー内の他の構成要素用に使用される石英及び他のガラス質材料の寿命をかなり延ばす必要がある。熱電対を保護する周知の方法は、非常に高価であり、製造上の制約から複雑な構成要素を保護するために使用することはできず、汚染物質の源となるかまたはＣＶＤリアクタ内において提供される高温及び酸化状態に不適合である。従って、これらの材料の有益な特性に悪影響を与えずに、経済的な方法で石英及び他のガラス質材料を保護する必要がある。
【００１０】
この必要性を満たす際に、本発明の好適な実施形態は、ガラス質材料からなるある内部リアクタ構成要素を本目的のために選択したバリア材料層でコーティングすることによりその寿命が長くなる、半導体基板のプロセス用の化学気相成長リアクタを提供する。
【００１１】
本発明の一構成において、反応チャンバーは、前方仕切プレートと、温度補正またはスリップリングに囲まれたサセプタと、後方仕切プレートとにより上方領域と下方領域とに仕切られた水平方向を向いた石英管の形態である。サセプタに隣接して装着されているのは、ガラス質材料自体よりも耐久性の高いバリア材料層でコーティングされ、ガラス質材料からなるシースをそれぞれ有した１つまたはそれ以上の熱電対である。バリア材料層でコーティングされると、熱電対シースは、高温サイクルにおいて失透せず、従って、熱電対シースの寿命は、これまで使用されてきた非コーティングシースを上回って大幅に延びる。バリア材料層は、酸化環境において特に有用である。
【００１２】
別の構成によれば、保護バリア層は、石英リアクタ構成要素を失透から保護するようにチャンバーの種々の部分の上に備えられる。保護バリアは、熱電対を覆う石英シース上に備えられ、それにより、加工ガスから石英を保護する。保護バリア層はまた、サセプタを支持する石英スパイダーまたはスリップリングを支持する石英スタンドのような他の石英構成要素を覆うために、部分的または全体的に用いることができる。シースで覆われた石英熱電対及び石英構成要素をバリアコーティングで保護することによって、それらの寿命が著しく延びることになるとが期待される。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、ガラス質材料の上にバリア材料層を形成する方法が提供される。有利な点として、本方法は、バリア層が薄く下のガラス質材料に対する良好な接着性を有しその結果として適切な熱伝導率の層を得られるように、この目的のために選択したバリア材料を堆積させることを含む。
【００１４】
これらの実施形態のすべては、ここに開示した本発明の範囲内であると解釈される。本発明のこれら及び他の実施形態は、添付の図面の参照を伴った好適な実施形態についての以下の詳細な説明から当業者に容易に理解され、本発明は、開示の種々の特定の好適な実施形態に限定されない。
【００１５】
（好ましい実施形態）
図１及び図２は、本発明の好適な実施形態を説明する環境を提供する典型的なＣＶＤリアクタチャンバー１０を示す。図示したＣＶＤ反応チャンバーは、石英からなり細長く概ね平坦で長方形のチャンバー１０を備える。このようなチャンバーの詳細が、「ＬＯＮＧ ＬＩＦＥ ＨＩＧＨ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＰＲＯＣＥＳＳ ＣＨＡＭＢＥＲ」と題した、１９９８年１１月２日付け出願のＷｅｎｇｅｒｔ他による係属中の米国特許出願第０９／１８４，４９０号明細書に開示されている。この出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれたものとする。水平方向流、枚葉式、コールドウォール型反応チャンバーを用いて本発明を説明するが、本発明が失透しやすいガラス質構成要素を収容した種々の反応チャンバー、例えばドーム型チャンバー、縦型リアクタ、バッチ式リアクタ、ホットウォール型リアクタなどに適用可能であることを理解すべきである。石英チャンバーは、平坦な上壁１０ａと、一対の短い垂直側壁１０ｃにより連結された平坦な下壁１０ｂとを含む。厚くなった石英入口フランジ部１２が、チャンバー壁に取り付けられチャンバーガス入口端部を横切って延びている。同様の石英ガス出口フランジ部１４が、チャンバー壁１０ａから１０ｃに取り付けられてチャンバー下流端部に図示されている。
【００１６】
図示したチャンバーは、上壁１０ａ及び下壁１０ｂに概ね平行でありチャンバー側壁１０ｃの間を延びる石英の平坦な前方または上流仕切プレート１６と後方の石英下流プレート１８とによって、上部１５と下部１７とに仕切られている。仕切プレート１６及び１８は、側壁１０ｃ上に形成された支持部１９（図２を参照）により、または、チャンバーの底壁から上方に延びる支持部（図示せず）により支持される。このような支持部は石英から製造されることが典型的である。後方チャンバー仕切プレート１８は、前方プレート１６とほぼ同じ平面にある。チャンバー１０は、概ね平坦で円形のサセプタ２０と、結晶のすべりを妨げ時に温度補正リングまたはスリップリングと呼ばれることがある周囲のリング２２（図１を参照）とによりさらに仕切られる。図４を参照して以下にさらに詳細にスリップリング２２を説明する。
【００１７】
図示した構成において、サセプタ２０は、中央ハブから径方向外側に延びる３本のアームを有しかつ、サセプタと係合するアーム端部上において上方向に延びる突出部２５を有したスパイダー２４により支持される。スパイダー２４は、管状シャフト２６上に装着され、チャンバー下壁１０ｂの中を延び、チャンバー下壁１０ｂに取り付けられそれから垂下する石英管２７の中を延びる。スパイダー２４及びシャフト２６は、石英から製造されることが好ましい。シャフト２６は、シャフト２６、スパイダー２４及びサセプタ２０を回転させるドライブ（図示せず）に連結されるように適合される。ドライブ機構を伴ったこのような構成の詳細が、米国特許第４，８２１，６７４号明細書において提供され、それは、参照により本明細書に組み込まれたものとする。
【００１８】
図示した構成のリング２２は、下方チャンバー壁１０ｂ上に載っている石英スタンド２３により支持される。代替構成において、リング２２は、チャンバー側壁１０ｃから内側方向に延びる石英レッジ上において、または仕切プレート１６、１８から延びる石英レッジ上において支持され得る。
【００１９】
チャンバー１０は、チャンバー１０内において支持を必要とするいくつかの他の構成要素を含み得る。例えば、図示した構成において、サセプタ２０及びリング２２の下流に配置されるゲッタープレート３０がある。図示したゲッタープレート３０は、後方チャンバー仕切プレート１８から上方に延びる複数のピン３１上で支持される。代替構成において、１つを超えるゲッタープレート３０を使用可能である。図示した構成において、シールドまたは熱吸収器３２もまた、サセプタ２０の下流に配置され、好ましくはゲッタープレート３０の各側にかつ隣接した側壁１０ｃの下流部分上に配置される。さらに、シールドまたは熱吸収器３３はまた、側壁１０ｃの中央部分に隣接したチャンバー中央領域の各側において使用可能である。これらのエレメント３２及び３３は、種々の適宜の手段により所定位に配置可能である。例えば、エレメント３２は、ピン３１により適切な位置に配置され、チャンバー側壁１０ｃから若干間隔をおいて配置可能である。このような構成において、ピン３１は、石英から製造可能である。望ましい場合には、側壁１０ｃから若干間隔をおいてエレメント３２を配置するように、石英突出部をチャンバー側壁１０ｃ上及び下流のプレート１８上に装着することができる。同様に、エレメント３３の上端面が側壁１０ｃから若干間隔をおいて配置されるように、チャンバー側壁１０ｃと、側壁１０ｃ上に装着される適切な支持部によって適切な位置に配置された石英スタンド２３との間において、チャンバー下壁１０ｂ上の石英支持部上にエレメント３３を載置可能である。
【００２０】
図示した構成において、図４でもっともよく分かるように、２つの熱電対３４は、リング２２の管状部２２ａによりリングの真下に支持される。好適な実施形態において、管状部２２ａは、リング２２の外側周縁部周りにおいて湾曲するように構成される。さらに詳細には、管状部２２ａは、好ましくは、リング２２の一方の側に沿い延び、次にリング２２の前方縁に沿い延び、それからリング２２の他方の側へ延びる。好ましくは、熱電対３４の１つまたは両方は、リング２２の中央においてサセプタ２０の前縁の近傍（すなわち入口側）に熱電対３４の先端を配置できるような装着が管状部内で行われるように構成される。湾曲した熱電対３４の取り付け及び取り外しを容易にするために、管状部２２ａは、２つの半体部分により形成され、それらは、相互に取り外し可能に結合されることが好ましい。上に説明した構成と同様だが部分的に変更した配置が、米国特許第４，８２１，６７４号明細書に説明されており、それは、上に参照することにより本明細書に組み込まれたものとする。熱電対の先端はまた、サセプタの一方の側にかつ／またはサセプタの後縁に配置可能であることを理解すべきである。エラーまたはオフセットを示す最高温度によるが、熱電対は、リングに極めて接近して配置することもできる。リアクタ１０は、チャンバー内の他の場所に、望ましい場合には、追加の熱電対を含み得ることを理解すべきである。例えば、熱電対は、サセプタ２０の後縁に備えることができる。
【００２１】
図示したチャンバー１０はまた、図１、図２、図４及び図５に示した中央熱電対３８を含むことが好ましい。中央熱電対３８は、管状シャフト２６及びスパイダー２４の中を上方向に延び、その先端はサセプタ２０の中央に接近して配置されることが好ましい。
【００２２】
ここで図３を参照すると、各熱電対３４は、好ましくはセラミック材料からなる支持部３７を囲んだシース３５を含むことが好ましい。一対の熱電対ワイヤー３６が、支持部３７の中を延び、連結部３６ａを形成し、該連結部３６ａは、好ましくは、連結部３６ａがリング２２の前方または上流近傍に位置するように熱電対３４の前方端部に配置される。変形した構成において、熱電対３４は、シース３５内において追加の一対のワイヤー同士の間に追加の熱電対連結部を含み得る。このような構成において、追加の連結部は、リング２２の後方または下流の角に隣接してかつ／または上流の角と下流の角との間に配置可能である。
【００２３】
典型的には反応チャンバー１０内において見いだされる高温及び酸化環境から熱電対３４を保護するために、シース３５は、石英または他のガラス質材料からなることが典型的である。上に詳細に述べたように、このような石英シースは、ウェハ加工中に熱電対３４を保護する際に有用である。しかしながら、頻繁に石英シースを１０００℃を超える温度に繰り返し熱することによって、石英シースが失透する可能性がある。
【００２４】
このような失透を防ぐために、熱電対３４は、好ましくはシース３５上に形成されるバリアコーティング４０を含む。バリアコーティング４０は、チャンバー１０内においてガラス質シース３５と酸化環境との間に障壁を形成する。好ましくは、バリアコーティング４０は、非常に薄く、極めて質量が低く、適度な熱伝導率を有し、シース３５の表面放射率をあまり変化させない。バリアコーティング４０は、好ましくは、下にあるシース３５の材料より酸、高温、及び熱サイクルに対する抵抗力が高い材料を含む。バリアコーティング４０用の材料を選択する際に、以下の特性が望ましい。分子堆積力、下のシースの材料への接着力、破砕または剥離に対する抵抗力、非断熱性（すなわち、いくらかの熱伝導性）、化学的な安定性、加工及び洗浄において用いられる環境及び材料との適合性があること、及び、金属または他の汚染物質の源とならないこと。
【００２５】
バリアコーティング４０の厚さは、好ましくは約１オングストロームと約１０，０００オングストロームとの間であり、さらに好ましくは約５０オングストロームと約５，０００オングストロームとの間であり、最も好ましくは約５００オングストロームと約３，０００オングストロームとの間である。好適な一実施形態において、バリアコーティング４０は、約８００オングストロームの厚さの窒化珪素（ＳｉＮｘ、化学式通りではＳｉ３Ｎ４）の層を含む。バリアコーティング４０は、好ましくは、対応のガラス質構成要素上においてＣＶＤによる堆積により形成される。ＣＶＤによる堆積は、薄くかつ、下にある構成要素に対する良好な接着性があるバリア層を形成し、その層の熱伝導率を改善するという点で有利である。しかしながら、ＣＶＤに加えて、スパッターまたは他の既知の材料堆積方法を利用可能である。窒化珪素に加えて、バリアコーティング４０は、例えば、ダイアモンド、窒化チタン、または炭窒化チタンを含めた、同様の材料特性を有した種々の耐高温酸化コーティングを含み得る。
【００２６】
バリアコーティング４０は、ガラス質構成要素全体を覆うことが好ましい。しかしながら、いくつかの構成において、バリア層は、構成要素の、失透がより起こりやすい選択領域を覆うことができる。例えば、図示した構成において、高温のサセプタ２０に接触するかまたは極めて接近する熱電対シース３５の先端において失透が非常に頻繁に起こるので、バリア層は、熱電対３４の先端のみを覆って堆積させる（図３を参照）。当然だが、変形した構成では、バリアコーティング４０は、熱電対３４全体、熱電対３４のより狭いかまたは広い部分或いは異なる部分を覆うことができる。
【００２７】
図５を参照すると、別のガラス質構成要素、中央熱電対３８に対するバリアコーティングが図示されている。図示した中央熱電対３８は、石英シース５２により囲まれた熱電対ワイヤー５０を含む。上述のように熱電対の先端上に堆積しやすい加工ガスから熱電対３８を保護しかつ石英シース５２の失透を防ぐために、バリアコーティング５４を石英シース５２上に備えることが好ましい。上述の熱電対３４による場合のように、バリアコーティング５４は、中央熱電対３８の一部分を覆う。特に、図示した構成において、バリアコーティング５４は、熱電対の上部を覆う。
【００２８】
チャンバー１０内の他のガラス質構成要素はまた、上述のバリアコーティングで全体または部分的に覆われ得る。例えば、図示したチャンバー１０内において、スパイダー２４、石英管２７、及びスタンド２３は、石英を用いて製造されることが好ましい。高温のサセプタ２０と接触しそれを支持するスパイダー２４の上方向に延びる突出部は、本明細書において説明するように、特にバリアコーティングによる利点を得られる。従って、バリア層が実質的にチャンバーの作動に干渉しない限り、チャンバー内のどこに石英があろうとバリアコーティング４０を備え得ることを理解すべきである。石英を含み従って保護バリア層の利点を得られる他のリアクタ構成要素には、典型的にはチャンバー内にあり他のリアクタ構成要素を支持するために用いる支持部品、ピン、レッジ、突出部などが含まれる。石英に加えて、失透しやすい種々の非晶質材料は、バリア層で保護可能である。
【００２９】
前出の技術の結果、バリア層で保護された場合のガラス質構成要素の寿命が、著しく延び得る。バリア層は、失透しやすい種々のガラス群を含めた種々のガラス質材料における失透を妨げる際に役立つ。特に、バリア層で保護した石英熱電対シースの寿命は、約３００パーセント長くなった。石英シースの失透を妨げることによって、熱電対の較正のずれが低減する。さらに、ガラス質構成要素の寿命が延びることによって、消耗品のコストが低減する結果となるのは明らかである。同様に、予防上のリアクタのメンテナンスの間隔が延びることによって、休止時間が少なくなり、リアクタの調整も少なくて済む。リアクタの調整が少なくなることによって、モニター用ウェハを使用することも少なくなる。従って、石英または他のガラス質材料を含んだ構成要素を保護するためにリアクタ内においてバリアコーティングを用いることによって、非常に大きな利点が得られることは分かり得る。
【００３０】
特定のタイプの反応チャンバー１０に関して本発明を説明してきたが、本発明は、他のタイプの反応チャンバーにも適用可能であることに留意する。
【００３１】
本発明及び先行技術を超えて達成される利点を説明するという目的で、本発明のいくつかの目的及び利点を上に説明してきたことにも留意すべきである。当然だが、本発明の種々の特定の実施形態によって必ずしもすべてのこのような目的または利点を達成可能ではないことを理解されよう。よって、例えば、当業者は、本明細書に教示または示唆可能な他の目的または利点を必ずしも達成せずに、ここに教示した１つの利点または利点群を達成するかまたは最適化するように本発明を実施または実行可能であることを理解するだろう。
【００３２】
さらに、いくつかの好適な実施形態及び例をあげて本発明を開示してきたが、本発明が、特に開示した実施形態を超えて、他の代替実施形態、及び／または、本発明とその明白な変形及び均等物との利用に及ぶことは、当業者には理解されよう。さらに、本発明のいくつかの変形を示し詳細に説明してきたが、当業者は、本開示に基づいて本発明の範囲内である他の変更を容易に理解するだろう。例えば、本発明の範囲内において本実施形態の特定の特徴及び態様を種々に組み合わせるかまたはさらに細かく組み合わせることが可能であることが理解される。従って、開示した実施形態の種々の特徴及び態様は、開示した発明の種々の形態を形成するために別のものと組み合わせるか取り替えることができることを理解すべきである。よって、ここに開示した本発明の範囲は、上に説明した特定の実施形態により限定されるべきではないが、以下に続く請求項を公正に読むことによってのみ判断されるべきであると解釈されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】バリア層で保護可能な構成要素を含んだ典型的なチャンバーの拡大斜視図である。
【図２】図１のチャンバーの断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態により構成した熱電対の拡大断面図である。
【図４】基板支持部に隣接した複数の熱電対を有する基板を示した断面図である。
【図５】ガラス質シース上にバリアコーティングを伴った中央熱電対の断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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