(57)【要約】【課題】熱処理中、バッチをなす基板をバッチ中の各基板の表面全体にわたり所望の温度に迅速且つ一様に処理する装置及び方法を提供する。【解決手段】キャリヤ（１０６）内に保持された基板（１０８）を熱処理する装置（１００−６）が提供される。この装置は、各基板の表面全体にわたってガス流の一様性を向上させる横断流ライナ（２３２）を有する。本発明の横断流ライナは、横断流注入システム（２５０）を収容する長手方向膨出区分（２６２）を有する。横断流ライナは、これがウェーハキャリヤと同形であり、その結果、横断流ライナとウェーハキャリヤとの間の隙間を減少させてかかる隙間領域での渦又は淀みを減少させ又は無くすようにパターン化されると共に寸法決めされている。【選択図】図２０
2007243201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断流ライナであって、
密閉端部及び開口端部を備えた筒体を有し、前記開口端部は、複数のウェーハ支持位置を備えたバッチウェーハキャリヤを挿通して受け入れるようになっており、前記筒体は、複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットを有し、
第１の一連の軸方向に整列したオリフィス及び第１のインジェクタ高さを有すると共に第１の垂直軸線を定める第１のインジェクタを有し、前記第１のインジェクタは、第１の流体供給源に結合され、前記第１の一連の軸方向に整列したオリフィスは各々、前記複数のウェーハ支持位置の各々とそれぞれ位置合わせ状態にある、ライナ。
【請求項２】
第２の一連の軸方向に整列したオリフィス及び第２のインジェクタ高さを有すると共に第２の垂直軸線を定める第２のインジェクタを更に有し、前記第２のインジェクタは、第２の流体供給源に結合され、前記第２の一連の軸方向に整列したオリフィスは各々、前記複数のウェーハ支持位置の各々とそれぞれ位置合わせ状態にある、請求項１記載のライナ。
【請求項３】
前記第１のインジェクタ及び前記第２のインジェクタは、前記複数のウェーハ支持位置の１つにおいて、ウェーハに対して角度θをなすよう前記筒体の周りに間隔を置いて設けられ、前記θは、５°〜３１０°である、請求項２記載のライナ。
【請求項４】
前記θは、１００°〜１４０°であり、前記第１のインジェクタは、前記ウェーハ基板の中心回りに前記複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットのうちの１つの中間まで角度Ψをなし、前記Ψは、１００°〜１４０°である、請求項３記載のライナ。
【請求項５】
前記θは、１５０°〜２１０°であり、第２の複数の垂直方向にずれた排気ポート又はスロットを更に有し、前記第１のインジェクタは、前記ウェーハ基板の中心回りに前記複数の垂直方向にずれた排気ポート又はスロットまで角度Ψをなし、前記Ψは、８０°〜１００°であり、前記第１のインジェクタは、前記第２の複数の垂直方向にずれた排気ポート又はスロットまで角度Ψ′をなし、前記Ψ′は、２６０°〜２８０°である、請求項３記載のライナ。
【請求項６】
前記θは、１７０°〜１９０°である、請求項５記載のライナ。
【請求項７】
前記第１のインジェクタは、前記筒体の膨出区分内に配置されている、請求項５記載のライナ。
【請求項８】
前記筒体は、少なくとも１つの膨出区分を有し、前記第１のインジェクタ及び前記第２のインジェクタは、前記少なくとも１つの膨出区分内に配置されている、請求項２記載のライナ。
【請求項９】
前記第１のインジェクタは、前記筒体の前記少なくとも１つの膨出区分のうちの第１の膨出区分内に配置され、前記第２のインジェクタは、前記筒体の前記少なくとも１つの膨出区分のうちの第２の膨出区分内に配置されている、請求項８記載のライナ。
【請求項１０】
前記第１のインジェクタ及び前記第２のインジェクタは、前記ライナの前記少なくとも１つの膨出区分のうちの統合膨出区分内に配置されている、請求項８記載のライナ。
【請求項１１】
前記第１の一連の軸方向に整列したオリフィスは、前記第１の垂直軸線回りに前記複数のウェーハ支持位置のうちの１つに配置されたウェーハ基板の中心に対して角度αをなし、前記αは、９０°よりも大きく２７０°よりも小さい、請求項１記載のライナ。
【請求項１２】
前記αは、選択的に調節可能である、請求項１１記載のライナ。
【請求項１３】
前記第１のインジェクタは、第１のインジェクタ内径を有し、前記第２のインジェクタは、第２のインジェクタ内径を有し、前記第１のインジェクタ内径と前記第２のインジェクタ内径は、等しくない、請求項２記載のライナ。
【請求項１４】
前記第１の一連の軸方向に整列したオリフィスは、オリフィス面積及びオリフィス形状のうちの少なくとも１つに関し前記インジェクタ高さに沿って垂直方向に変化している、請求項１記載のライナ。
【請求項１５】
前記オリフィス面積は、前記第１のインジェクタ高さに沿って且つ前記第１の流体供給源の遠位側へ増大している、請求項１４記載のライナ。
【請求項１６】
前記複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットは、形状、面積及び高さのうち少なくとも１つに関し垂直方向に変化している、請求項１記載のライナ。
【請求項１７】
前記複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットのうちの少なくとも１つは、前記複数のウェーハ支持位置のうちの２つ以上と一致した高さを有する、請求項１６記載のライナ。
【請求項１８】
前記筒体は、垂直コースをなす入口ポート又はスロットを有し、前記第１のインジェクタは、前記垂直コースをなす入口ポート又はスロットを通り前記第１の一連の軸方向に整列したオリフィスを経て前記第１の流体供給源を前記筒体内に提供するよう前記筒体の外部に配置されている、請求項１記載のライナ。
【請求項１９】
第３の一連の軸方向に整列したオリフィスを有すると共に第３の垂直軸線を定める第３のインジェクタを更に有し、前記第３のインジェクタは、第３の流体供給源に結合され、前記第３の一連の軸方向に整列したオリフィスは各々、前記複数のウェーハ支持位置の各々とそれぞれ位置合わせ状態にあり、前記第３のインジェクタは、前記第１のインジェクタと前記第２のインジェクタの中間に位置決めされている、請求項２記載のライナ。
【請求項２０】
横断流ライナであって、
密閉端部及び開口端部を備えた筒体を有し、前記開口端部は、複数のウェーハ支持位置を備えたバッチウェーハキャリヤを挿通して受け入れるようになっており、前記筒体は、複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットを有し、前記複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットのうちの少なくとも１つは、前記複数のウェーハ支持位置のうちの少なくとも２つと位置合わせ状態にあり、
第１の一連の軸方向に整列したオリフィス及び第１のインジェクタ高さを有すると共に第１の垂直軸線を定める第１のインジェクタを有し、前記第１のインジェクタは、第１の流体供給源に結合され、前記第１の一連の軸方向に整列したオリフィスは各々、前記複数のウェーハ支持位置の各々とそれぞれ位置合わせ状態にある、ライナ。
【請求項２１】
第２の一連の軸方向に整列したオリフィス及び第２のインジェクタ高さを有すると共に第２の垂直軸線を定める第２のインジェクタを更に有し、前記第２のインジェクタは、第２の流体供給源に結合され、前記第２の一連の軸方向に整列したオリフィスは各々、前記複数のウェーハ支持位置の各々とそれぞれ位置合わせ状態にある、請求項２０記載のライナ。
【請求項２２】
前記第１のインジェクタ及び前記第２のインジェクタは、前記複数のウェーハ支持位置の１つにおいて、ウェーハに対して角度θをなすよう前記筒体の周りに間隔を置いて設けられ、前記θは、５°〜３１０°である、請求項２１記載のライナ。
【請求項２３】
前記θは、１００°〜１４０°であり、前記第１のインジェクタは、前記ウェーハ基板の中心回りに前記複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットのうちの１つの中間まで角度Ψをなし、前記Ψは、１００°〜１４０°である、請求項２２記載のライナ。
【請求項２４】
前記θは、１５０°〜２１０°であり、第２の複数の垂直方向にずれた排気ポート又はスロットを更に有し、前記第１のインジェクタは、前記ウェーハ基板の中心回りに前記複数の垂直方向にずれた排気ポート又はスロットまで角度Ψをなし、前記Ψは、８０°〜１００°であり、前記第１のインジェクタは、前記第２の複数の垂直方向にずれた排気ポート又はスロットまで角度Ψ′をなし、前記Ψ′は、２６０°〜２８０°である、請求項２２記載のライナ。
【請求項２５】
前記θは、１７０°〜１９０°である、請求項２４記載のライナ。
【請求項２６】
前記第１のインジェクタは、前記筒体の膨出区分内に配置されている、請求項２４記載のライナ。
【請求項２７】
前記筒体は、少なくとも１つの膨出区分を有し、前記第１のインジェクタ及び前記第２のインジェクタは、前記少なくとも１つの膨出区分内に配置されている、請求項２１記載のライナ。
【請求項２８】
前記第１のインジェクタは、前記筒体の前記少なくとも１つの膨出区分のうちの第１の膨出区分内に配置され、前記第２のインジェクタは、前記筒体の前記少なくとも１つの膨出区分のうちの第２の膨出区分内に配置されている、請求項２７記載のライナ。
【請求項２９】
前記第１のインジェクタ及び前記第２のインジェクタは、前記ライナの前記少なくとも１つの膨出区分のうちの統合膨出区分内に配置されている、請求項２７記載のライナ。
【請求項３０】
前記第１の一連の軸方向に整列したオリフィスは、前記第１の垂直軸線回りに前記複数のウェーハ支持位置のうちの１つに配置されたウェーハ基板の中心に対して角度αをなし、前記αは、９０°よりも大きく２７０°よりも小さい、請求項２１記載のライナ。
【請求項３１】
前記αは、選択的に調節可能である、請求項３０記載のライナ。
【請求項３２】
第３の一連の軸方向に整列したオリフィスを有すると共に第３の垂直軸線を定める第３のインジェクタを更に有し、前記第３のインジェクタは、第３の流体供給源に結合され、前記第３の一連の軸方向に整列したオリフィスは各々、前記複数のウェーハ支持位置の各々とそれぞれ位置合わせ状態にあり、前記第３のインジェクタは、前記第１のインジェクタと前記第２のインジェクタの中間に位置決めされている、請求項２０記載のライナ。
【請求項３３】
バッチをなすウェーハ基板を処理する方法であって、
前記ウェーハ基板のバッチをウェーハキャリヤに載せて処理反応器内のライナ内に挿入するステップを有し、
前記ウェーハ基板のバッチを第１の垂直インジェクタに設けられた第１の一連のオリフィスから放出された第１のガスに暴露させるステップを有し、前記第１の一連のオリフィスのうちの各オリフィスは、前記ウェーハ基板のバッチのうちのウェーハ基板と位置合わせ状態にあり、
前記ウェーハ基板のバッチを第２の垂直インジェクタに設けられた第２の一連のオリフィスから放出された第１のガスに暴露させるステップを有し、前記第２の一連のオリフィスのうちの各オリフィスは、前記ウェーハ基板のバッチのうちのウェーハ基板と位置合わせ状態にあり、
前記第１のガス及び前記第２のガスを、複数の垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロットを通って前記ライナから排気するステップを有する、方法。
【請求項３４】
前記ウェーハ基板のバッチは、同時に加熱されると共に前記第１のガス及び前記第２のガスへの暴露中、大気圧力より低い圧力に同時にさらされる、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記第１のインジェクタは、前記第２のインジェクタに対し前記ウェーハ基板回りに少なくとも１１０°の角度だけ円周方向に間隔を置いて配置されている、請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のガスは、前記ウェーハ基板を横切って流れるラジカルを含み、前記第２のガスは、向流状態で前記第１のガスに提供される、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
前記第１のガスは、前記ウェーハ基板を横切って流れる前に、前記ライナに当たる、請求項３３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、物品、例えば基板を熱処理するシステム及び方法に関し、特に、半導体ウェーハ基板のスタックを熱処理し、アニールし、これに材料の層を被着させ又はこれから材料の層を除去することにより半導体ウェーハ基板のスタックを同時に且つ一様に加工する装置及び方法に関する。
【０００２】
なお、本願は、２００７年１月２６日に出願された米国特許出願第１１／６２７，４７４号及び２００６年３月１日に出願された米国仮特許出願第６０／７７７，８５３号の優先権を含む権益主張出願であり、これら特許文献を参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
半導体基板又はウェーハからの集積回路（ＩＣ）又は半導体デバイスの製造において、一般に、熱加工装置が用いられている。半導体ウェーハの熱加工としては、例えば、熱処理、アニール、半導体基板へのドープ材料の拡散又は打ち込み、基板表面上における材料の層の被着又は成長、及び基板表面からの材料のエッチング又は除去が挙げられる。これらプロセスでは、プロセスの実施前及び実施中、１３００℃という高い温度や３００℃以下という低い温度まで加熱し、又、１種類又は２種類以上の前駆物質例えばプロセスガス又は反応体をウェーハに送り出す必要がある。さらに、これらプロセスでは典型的には、プロセスガスの温度又はプロセスチャンバ内へのウェーハの導入速度のばらつきにもかかわらず、ウェーハをプロセス全体を通じて一定の温度に維持する必要がある。
【０００４】
従来型熱加工装置は、典型的には、ファーネス内に位置決めされ又はファーネスで包囲された大容積プロセスチャンバから成る。熱加工されるべき基板をプロセスチャンバ内に封入し、次に、これをファーネスにより所望の温度に加熱し、その時点で加工が行われる。多くのプロセス、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）の場合、先ず最初に、密閉状態のプロセスチャンバを排気し、プロセスチャンバがいったん所望の温度に達すると、反応性又はプロセスガスを導入して反応体化学種を基板上に形成し又は蒸着させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来型熱加工装置では、典型的には、プロセスチャンバの側壁に隣接して、製品ウェーハが加工される当接ゾーンの上下にガードヒータを設ける必要がある。この構成は、これにより大きなチャンバ容積をポンプで排気し、プロセスガス又は蒸気で満たし、そして送り戻し又はパージしなければならず、その結果加工時間が長くなるので望ましくない。さらに、この形態では、ヒータから見たウェーハの形態係数が貧弱なので、途方もなく多くのスペース及び動力を要する。
【０００６】
従来型熱加工装置に関する別の問題としては、プロセスチャンバ及び所望レベルまで処理されるべきウェーハの温度を増大させる加工の前と温度を減少させる処理の後の両方に必要な時間がかなり長いということにある。さらに、プロセスチャンバの温度が加工が開始可能になる前に所望の温度で一様に安定状態になるようにするのに追加の時間が必要である場合が多い。ウェーハの加工に必要な実際の時間は、３０分以下であるが、加工前の時間及び加工後の時間は、典型的には、１時間〜３時間以上である。かくして、プロセスチャンバを一定温度に加熱すると共に（或いは）冷却するのに必要な時間により、従来型熱加工装置のスループットは、著しく制限される。
【０００７】
加熱時間及び冷却時間が比較的長い基本的理由は、従来型熱加工装置におけるプロセスチャンバ及び（又は）ハーネスの熱質量をウェーハの効果的な加熱又は冷却に先立って加熱し又は冷却しなければならないということにある。
【０００８】
従来型熱加工装置による加工済みウェーハのスループットに関するこの制限を最小限に抑え又は相殺する共通の方式は、単一サイクル又はプロセスランで加工可能なウェーハの個数を増大させることであった。多数のウェーハの同時加工は、ウェーハ１個を基準として有効加工時間を減少させることにより装置の有効スループットを最大限にするのを助ける。しかしながら、この方式は又、加工中に何らかの異常が生じた場合、リスクの大きさを増加させる。即ち、１つの故障、例えば、プロセスラン中の機器の故障又はプロセスの障害により多数のウェーハが破壊され又は損傷を受ける場合がある。これは、特に、大きなウェーハサイズや単一のウェーハが加工段階に応じて１，０００ドルから１０，０００ドル以上の値が付けられる場合のある複雑な集積回路に関する懸念である。
【０００９】
単一のランで加工されるウェーハの量を増大させることに関する更に別の問題は、多数のウェーハを収容するようプロセスチャンバのサイズを増大させると、プロセスチャンバの熱質量が増大し、それによりウェーハを加熱することができ又は冷却することができる速度が減少するということにある。さらに、ウェーハの比較的大きなバッチを加工する大形プロセスチャンバは、「先入れ後出し（first-in-last-out）」シンドロームを招き又はこれを更にひどくする。このシンドロームは、チャンバに装入された最初のウェーハが最後に取り出されたウェーハであるということにより生じ、その結果、これらウェーハは、長い期間にわたって高い温度にさらされ、ウェーハのバッチ全体の一様性が低下する。
【００１０】
従来型熱加工装置に関する更に別の問題は、ウェーハ同士の比較と単一のウェーハに関する場所相互間の比較の両方に関し、ウェーハのバッチ全体の非一様性が増大するということにある。非一様性のこの増大は、プロセスガス又は反応ガスの不適切な混合及びウェーハ表面を横切るガスの非一様な流れに起因している。不適当な混合は、ガスインジェクタシステムの不備に起因している。ウェーハ表面を横切るプロセスガス又は反応ガスの非一様な流れは、プロセスチャンバ又はライナとウェーハとの間の隙間及び空所により促進される。これら隙間や空所により、ガスの流れの渦や淀みが生じ得る。
【００１１】
したがって、熱加工中、バッチをなす基板をバッチ中の各基板の表面全体にわたり所望の温度に迅速且つ一様に加工して基板のバッチをアニールし、層を被着させ又は層を基板のバッチから除去する装置及び方法が要望されている。また、熱加工を受けたウェーハ基板への層の被着（成膜）又はその除去の一様性を増大させる装置及び方法が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述の問題及び他の問題の解決策を提供し、先行技術を超える他の利点を提供し、更に半導体及び太陽電池の生産分野において特定の利点を持って基板加工に利用できる。
【００１３】
本発明は、加工物、例えば半導体基板又はウェーハを等温的に、即ち、熱的平衡状態で加熱し、プロセス、例えばアニール、半導体基板へのドープ材料の拡散又は打ち込み、基板表面上における材料の層の被着又は成長、及び基板表面からの材料のエッチング又は除去を行う装置及び方法を提供する。
【００１４】
高温状態でキャリヤ内に保持された基板を加工する熱加工装置が提供される。この装置は、頂壁、側壁及び底壁を備えたプロセスチャンバと、プロセスチャンバの頂壁、側壁及び底壁の近くに設けられていて、基板を熱加工するようキャリヤが収納されたプロセスゾーン内に熱的平衡環境を提供する多数の発熱体を備えた加熱源とを有する。変形例では、この装置は、プロセスチャンバの頂壁及び側壁だけの近くに設けられた多数の発熱体を有する。プロセスチャンバ内には横断流ライナが設けられ、キャリヤがウェーハを担持し又は担持しないでこの横断流ライナ内に挿入可能である。一特徴によれば、横断流ライナの寸法形状は、キャリヤを収納するのに必要な容積よりも実質的に小さな容積を包囲するよう選択され、プロセスゾーンは、実質的に横断流ライナ全体にわたり延びる。好ましくは、横断流ライナは、キャリヤを収納するのに必要な容積の実質的に１２５％以下の容積を包囲するよう選択された寸法形状を有する。より好ましくは、熱加工装置は、加工に先立ってプロセスチャンバを排気する吸込み吐出しシステムと、加工の完了後、プロセスチャンバを戻し充填するパージシステムとを更に有する。横断流ライナ及びプロセスチャンバの寸法形状は、プロセスチャンバの迅速な排気と迅速な戻し充填の両方を可能にするよう選択される。
【００１５】
本発明の別の特徴によれば、横断流ライナは、反応ガスの混合、各基板の表面を横切るガスの流れの一様性及び未反応反応ガスと副生物の排出を向上させる。本発明の横断流ライナは、垂直にオリフィスが設けられたインジェクタを収納する長手方向膨出区分を有する。ライナは、これがウェーハキャリヤと同形であり、それによりライナとウェーハキャリヤとの間の隙間を減少させるようにパターン化されると共に寸法決めされている。その結果、ガスの混合度を減少させると共にガスの流れを非一様にするガス隙間領域中の渦及び淀みが減少し又は無くなる。各々が中央ウェーハキャリヤ又はボートの周りに設けられた一連の垂直方向に間隔を置いたオリフィス及び排気孔を備えたインジェクタの配設状態の調整により、制御が及ぼされて基板内及び基板間プロセス一様性が促進される。
【００１６】
また、本発明の更に別の実施形態では、ガス入口注入システムの位置は、調節可能であり、それにより、種々の反応ガスの混合及びガスの流れのばらつきを考慮に入れることができる。
【００１７】
本発明の上記特徴及び利点並びに種々の特徴及び利点は、添付の図面及び特許請求の範囲と関連して以下の詳細な説明を読むと明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、キャリヤ、例えばカセット又はボート内に保持された比較的少ない数又はミニバッチをなす１つ又は２つ以上の加工物、例えば半導体基板又はウェーハを加工する装置及び方法であって、加工サイクル時間を減少させると共にプロセス一様性を向上させる装置及び方法に関する。変形例では、本発明は、多くの数又は大きなバッチをなす１つ又は２つ以上の加工物を加工する装置及び方法であって、加工サイクル時間を減少させると共にプロセス一様性を向上させる装置及び方法に関する。
【００１９】
熱加工という用語は、加工物又はウェーハを、代表的には、約３５０℃〜１３００℃であって、７５℃という低い温度を含む場合のある所望の温度に加熱するプロセスを意味している。例示の目的で挙げるに過ぎないが、半導体ウェーハの熱加工としては、熱処理、アニール、半導体基板へのドープ材料の拡散又は打ち込み、基板表面上における材料の層の被着又は成長、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）、及び基板表面からの材料のエッチング又は除去が挙げられる。
【００２０】
次に、図１を参照して実施形態としての熱加工装置を説明する。分かりやすくする目的で、広く知られており、しかも当業者には周知の熱加工装置の細部の多くは、省いてある。かかる細部は、例えば共通譲受人の米国特許第４，７７０，５９０号明細書に詳細に記載されており、この米国特許を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。
【００２１】
図１は、バッチをなす半導体ウェーハを熱加工する熱加工装置の実施形態の断面図である。図示のように、熱加工装置１００は、主要部として、容器１０１及び熱源又はファーネス１１０を有し、容器１０１は、ウェーハ１０８のバッチが収納保持されたキャリヤ又はボート１０６を受け入れるようになっている支持体１０４を備えたプロセスチャンバ１０２を形成する容積部を包囲し、熱源又はファーネスは、ウェーハの温度を熱加工のために所望の温度まで上昇させる多数の発熱体１１２−１，１１２−２，１１２−３（以下ひとまとめに、発熱体１１２と称する）を有している。熱加工装置１００は、プロセスチャンバ１０２内の温度をモニタし、発熱体１１２の動作を制御する１つ又は２つ以上の光学式又は電気式温度検出要素、例えば、抵抗温度検知器（ＲＴＤ）又は熱電対（Ｔ／Ｃ）を更に有している。図１に示す実施形態では、温度検出要素は、プロセスチャンバ１０２内での多数の場所における温度を検出するための多数の独立した温度検出ノード又はポイント（図示せず）を有するプロファイルＴ／Ｃ１１４である。熱加工装置１００は、ウェーハ１０８を加工し又は冷却する流体、例えばガス又は上記をプロセスチャンバ１０２内に導入する１つ又は２つ以上のインジェクタ１１６（これらのうち１つだけが図示されている）及びガスを導入してプロセスチャンバをパージしてウェーハを冷却する１つ又は２つ以上のパージポート又はベント１１８（これらのうち１つだけが図示されている）を更に有している。ライナ１２０が、ウェーハを加工するプロセスゾーン１２８内におけるウェーハ１０８の近くのプロセスガス又は蒸気の濃度を増大させ、プロセスチャンバ１０２の内面上に生じる場合のある付着物の剥落又は剥離によるウェーハの汚染を減少させる。プロセスガス又は蒸気は、チャンバライナ１２０に設けられた排気ポート又はスロット１２１を通ってプロセスゾーンから出る。
【００２２】
一般に、容器１０１は、プロセスチャンバ１０２を形成するようプラットフォーム又はベースプレート１２４にシール、例えばＯリング１２２により密着されており、このプロセスチャンバは、熱加工中、ウェーハ１０８を完全に包囲する。プロセスチャンバ１０２及びベースプレート１２４の寸法形状は、プロセスチャンバの迅速な排気、迅速な加熱及び迅速な戻し充填を可能にするよう選択されている。有利には、容器１０１及びベースプレート１２４は、キャリヤ１０６及びウェーハ１０８を収納保持したライナ１２０を収納するのに必要な容積よりも実質的に小さな容積を包囲するよう選択された寸法形状を持つプロセスチャンバ１０２を構成するよう寸法決めされている。好ましくは、容器１０１及びベースプレート１２４は、キャリヤ１０６及びウェーハ１０８を収納保持したライナ１２０を収納するのに必要な寸法形状の約１２５％〜約１５０％の寸法形状を持つプロセスチャンバ１０２を構成するよう寸法決めされ、より好ましくは、プロセスチャンバは、チャンバ容積を最小限に抑え、それによりポンプダウン時間及び戻し充填時間を減少させるために、キャリヤ１０６及びウェーハ１０８を収納保持したライナ１２０を収納するのに必要な寸法形状の約１２５％以下の寸法形状を有する。
【００２３】
インジェクタ１１６、Ｔ／Ｃ１１４及びベント１１８のための開口部は、シール、例えばＯリング、ＶＣＲ（登録商標）又はＣＦ（登録商標）継手を用いて密封されている。加工中放出され又は導入されるガス又は蒸気は、図１に示すように、プロセスチャンバ１０２の壁（図示せず）又はベースプレート１２４のプレナム１２７に形成されたフォアライン又は排気ポート１２６を通って排気される。プロセスチャンバ１０２を熱加工中、大気圧状態に維持し又は吸込み吐出しシステム（図示せず）により５ミリトルという低い真空状態まで排気するのがよく、吸込み吐出しシステムとしては、１つ又は２つ以上の粗排気ポンプ、ブロワ、高真空ポンプ、粗排気弁、スロットル弁及びフォアライン弁が挙げられる。変形例では、プロセスチャンバを５ミリトルよりも低い真空状態に排気してもよい。
【００２４】
図２に示すように、ベースプレート１２４は、インジェクタ１１６を受け入れてこれを支持するようになった実質的に環状のフローチャネル１２９を更に有し、インジェクタ１１６は、リング１３１を有し、多数の垂直インジェクタ管又はインジェクタ１１６Ａがこのリングから垂下している。インジェクタ１１６Ａは、以下に説明するように、上向き流、下向き流又は横断流フローパターンを生じさせるような寸法形状のものであるのがよい。リング１３１及びインジェクタ１１６Ａは、ガスをボート１０６と容器１０１との間でプロセスチャンバ１０２内に注入するよう配置されている。加うるに、インジェクタ１１６Ａは、ガス又は蒸気をプロセスチャンバ１０２内に一様に導入するようリング１３１の周りに間隔を置いて配置され、これらインジェクタを所望ならばパージ又は戻し充填中に用いてパージガスをプロセスチャンバ内に導入してもよい。ベースプレート１２４は、外方に延びる上フランジ１３３、側壁１３５及び内方に延びるベース１３７を備えた短い円筒形の形に寸法決めされている。上フランジ１３３は、容器１０１を受け入れてこれを支持するようになっており、この上フランジは、容器を上フランジに密着させるＯリング１２２を有している。ベース１３７は、インジェクタ１１６のリング１３１と側壁１３５との間でライナ１２０を受け入れてこれを支持するようになっている。
【００２５】
加うるに、図２に示すベースプレート１２４は、種々のポートを有し、これらポートとしては、戻し充填又はパージガス入口ポート１３９，１３４、冷却用流体をベースプレート１２４に提供する冷却ポート１３５，１４７、プロセスチャンバ１０２内の圧力をモニタするための圧力モニタポート１４９が挙げられる。プロセスガス入口ポート１５１，１６１は、ガス供給源（図示せず）からのガスをインジェクタ１１６Ａに導入する。戻し充填又はパージポート１３９，１４３は、主としてベント又はパージガス供給源（図示せず）からのガスをベント１１８に導入するためにベースプレート１２４の側壁１３５のところに設けられている。プロセスチャンバ１０２内へのガス流量を制御する質量流量コントローラ（図示せず）又は任意他の適当な流量コントローラが、ガス供給源とポート１３９，１４３，１５１，１６１との間にインラインで配置されている。
【００２６】
容器１０１及びライナ１２０は、高温高真空操作の熱的及び機械的応力に耐えることができ、加工中に用いられ又は放出されるガス及び蒸気に起因する腐食に耐性のある任意の金属、セラミック、結晶又はガラス材料で作られるのがよい。好ましくは、容器１０１及びライナ１２０は、熱加工操作の機械的応力に耐えると共にプロセス副生物の付着に抵抗するのに十分な厚さを備えた不透明、半透明又は透明な石英ガラスから作られる。プロセス副生物の付着に抵抗することにより、容器１０１及びライナ１２０は、加工環境の汚染の恐れを減少させる。より好ましくは、容器１０１及びライナ１２０は、ウェーハ１０８が加工されるプロセスゾーン１２８から奪われる熱の伝導を減少させ又は無くす石英で作られる。
【００２７】
ウェーハ１０８のバッチは、ロードロック又はロードポート（図示せず）を通って熱加工装置１００内に導入され、次に、プロセスチャンバ又はプロセスチャンバとガス密シールを形成することができるベースプレート１２４に設けられた出入口又は開口部を通ってプロセスチャンバ１０２内に導入される。図１に示す形態では、プロセスチャンバ１０２は、竪形反応器であり、出入口は、可動ペデスタル１３０を利用し、この可動ペデスタルは、加工中持ち上げられてベースプレート１２４に設けられたシール、例えばＯリング１３２と協働して密封を行い、又、下げられてオペレータ又は自動取り扱いシステム、例えばボート取り扱いユニット（ＢＨＵ）（図示せず）がキャリヤ又はボート１０６をペデスタルに取り付けられた支持体１０４上に位置決めできるようにする。
【００２８】
発熱体１１２は、プロセスチャンバ１０２の頂部１３４（発熱体１１２−３）、側部１３６（発熱体１１２−２）及び底部１３８（発熱体１１２−１）の近くに位置決めされた発熱体を含む。変形例では、発熱体１１２は、プロセスチャンバ１０２の底部１３８の近くに位置決めされる発熱体を含まない。有利には、発熱体１１２は、ウェーハの良好な形態係数を達成し、それによりウェーハ１０８が加工されるプロセスチャンバ内の熱平衡プロセスゾーン１２８を提供するようウェーハを包囲する。プロセスチャンバ１０２の底部１３８の近くに位置する発熱体１１２−１をペデスタル１３０内又はペデスタル１３０上に設けるのがよい。望ましい場合、追加の発熱体をベースプレート１２４内又はベースプレート１２４上に設けて発熱体１１２−１からの熱を補充するのがよい。
【００２９】
図１に示す実施形態では、プロセスチャンバ１０２の底部の近くに位置する発熱体１１２−１は好ましくは、可動ペデスタル１３０内に引っ込められている。ペデスタル１３０は、電気抵抗発熱体１１２−１が埋め込まれ又は取り付けられた熱的且つ電気的に絶縁性の材料又は絶縁ブロック１４０で作られている。ペデスタル１３０は、発熱体１１２−１を制御するために用いられる１つ又は２つ以上のＴ／Ｃ１４１を更に有している。図示の形態では、Ｔ／Ｃ１４１は、絶縁ブロック１４０の中央内に埋め込まれている。
【００３０】
側部発熱体１１２−２及び頂部発熱体１１２−３を容器１０１の周りで絶縁ブロック１１０内又は絶縁ブロック１１０上に設けるのがよい。好ましくは、側部発熱体１１２−２及び頂部発熱体１１２−３は、絶縁ブロック１１０内に引っ込められている。
【００３１】
好ましくは、最高１１５０℃の所望のプロセス温度を達成するため、プロセスチャンバ１０２の底部１３０の近くに位置する発熱体１１２−１は、少なくとも１１５０℃の最高プロセス温度で約０．１ｋＷ〜約１０ｋＷの最大電力出力を有する。より好ましくは、これら底部発熱体１１２−１は、少なくとも９５０℃の最高プロセス温度で少なくとも約３．８ｋＷの電力出力を有する。一実施形態では、側部発熱体１１２−２は、機能面で、多数のゾーンに分割され、これらゾーンは各々、互いに異なる電力レベル及びデューティサイクルで別個独立に作動可能である。発熱体１１２は、任意適当な仕方で制御される。
【００３２】
絶縁ブロック１４０及び底部発熱体１１２−１に起因する汚染は、発熱体及び絶縁ブロックを逆さまにした状態の石英るつぼ１４２内に収納することにより、無くならないまでも軽減され、この石英るつぼは、発熱体と絶縁ブロックとプロセスチャンバ１０２との間のバリヤとしての役目を果たす。るつぼ１４２も又、プロセス環境の汚染を一段と減少させ又は無くすよう任意外部環境に対して密封される。一般に、るつぼ１４２の内部は、標準大気圧状態にあり、１気圧という大きな圧力差に耐えるのに十分強固であるべきである。
【００３３】
ウェーハを出し入れしている間、即ち、ペデスタル１３０が下降位置（図３）にある間、底部発熱体１１２−１に電力供給して所望のプロセス温度よりも低いアイドル（遊び）温度を維持する。例えば、底部発熱体に関し９５０℃の所望のプロセス温度を有するプロセスの場合、アイドル温度は、５０℃〜１５０℃であるのがよい。遊び温度を或る特定のプロセス、例えば、高い所望のプロセス温度又は高い所望の昇温速度を有するプロセスの場合高く設定するのがよい。高いアイドル温度を用いると、底部発熱体１１２−１に対する熱サイクル効果を減少させることができ、それにより、発熱体の寿命が延びる。
【００３４】
加工前時間、即ち、加工のために熱加工装置１０２を準備するのに必要な時間を一段と減少させるため、底部発熱体１１２−１をプッシュ又は装入中、即ち、ウェーハ１０８のボート１０６を載せた状態のペデスタル１３０を上昇させている間、高いプロセス前温度に昇温させ又は保持するのがよい。しかしながら、ウェーハ１０８及び熱加工装置１００の構成部品に対する熱応力を最小限に抑えるためには、底部発熱体１１２−１がプロセスチャンバ１０２の頂部１３６及び側部１３４の近くにそれぞれ配置された発熱体１１２−２及び発熱体１１２−３と同時に所望のプロセス温度に達するようにするのが好ましい。かくして、或るプロセス、例えば、高い所望のプロセス温度を必要とするプロセスの場合、底部発熱体１１２−１の昇温をペデスタル１３０の上昇前に、例えば、バッチ中のウェーハ１０８のうちの最後のものが装入されている間に開始させるのがよい。
【００３５】
同様に、加工後であってプル又は取出しサイクル中、即ち、ペデスタル１３０を加工させている間、底部発熱体１１２−１への電力を減少させ又は完全に除去してアイドル温度へのペデスタル１３０の冷却を開始するのがよい。
【００３６】
プル又は取出しサイクルに先立ってペデスタル１３０をプル温度まで冷却するのを助けるため、空気又は不活性パージガス、例えば窒素用のパージラインを絶縁ブロック１４０を貫通して設置する。好ましくは、窒素を絶縁ブロック１４０の中心を通って通路１４４中へ注入し、窒素が絶縁ブロック１４０の頂部とるつぼ１４２の内部との間からその周囲に流れるようにする。次に、高温窒素を、高性能微粒子除去（ＨＥＰＡ）フィルタ（図示せず）を通って環境に又は施設排気部（図示せず）に排気する。この中央注入形態は、ウェーハ１０８の中央の迅速な冷却を容易にし、したがって、底部ウェーハ又は複数のウェーハの中央／縁温度差を最小限に抑えるのが理想的である。
【００３７】
上述したように、底部発熱体１１２−１の寿命を延すため、アイドル温度を高く及びかくしてほぼ所望の加工温度に設定するのがよく、それにより、熱サイクル動作の影響を減少させるのがよい。また、加うるに、発熱体１１２−１を酸素に富んだ環境中で定期的にベーキングしてほぼ酸化表面被膜の生成を促進することが望ましい。例えば、抵抗発熱体がアルミニウム含有合金、例えばKanthal（登録商標）で作られている場合、発熱体１１２−１を酸素に富んだ環境中でベーキングすることにより、酸化アルミニウム表面成長が促進される。かくして、絶縁ブロック１４０は、発熱体１１２−１のベーキング中、ほぼ酸化物表面被膜の生成を促進するよう酸素ライン（図示せず）を更に有するのがよい。変形例として、ベーキングのための酸素を、加工中、三方弁を介して冷却用窒素を供給するために用いられる通路１４４中へ導入してもよい。
【００３８】
図３は、熱加工装置１００の一部の断面図である。図３は、ペデスタル１３０が加工位置にあるときに、熱加工装置１００をウェーハ１０８が出し入れされている状態で示している。この作動モードでは、熱加工装置１００は、ペデスタル１３０とボート１０６内の下部ウェーハ１０８との間の定位置まで回転させ又は滑らせることができる熱遮蔽体１４６を更に有している。熱遮蔽体１４６の性能を向上させるため、一般に、熱遮蔽体は、発熱体１１２−１に向いた側が反射性であり、ウェーハ１０８に向いた側が吸収性である。熱遮蔽体１４６の目的としては、ウェーハ１０８の冷却速度を増大させること、ペデスタル１３０のアイドル温度を維持するのを助け、それにより、プロセスチャンバ１０２を所望の加工温度まで昇温させるのに必要な時間を減少させることが挙げられる。次に、図３〜図６を参照して熱遮蔽体を有する熱加工装置の実施形態を詳細に説明する。
【００３９】
図３に示す実施形態では、熱遮蔽体４６は、アーム１４８を介して回転可能なシャフト１５０に取り付けられている。回転可能なシャフト１５０は、電気、空気圧又は油圧アクチュエータにより回され、それにより、熱遮蔽体４６をプル又は取出しサイクル中、ペデスタル１３０とボート１０６内のウェーハ１０８との間にある第１の位置まで回転させ、ペデスタル１３０とウェーハ１０８との間にはない第２の位置まで回転させることができる。好ましくは、回転可能なシャフト１５０は、ペデスタル１３０を昇降させ、それにより、熱遮蔽体１４６をペデスタルの頂部がプロセスチャンバ１０２を越えるや否や定位置に回転させることができるようにするために用いられる機構体（図示せず）に取り付けられ又は固着されている。遮蔽体１４６を装入サイクル中、定位置に配置することにより、発熱体１１２−１をもしそうではない場合に可能な早さよりも迅速に所望の温度まで加熱することができる。同様に、取出しサイクル中、遮蔽体１４６は、ペデスタル発熱体１１２−１からの輻射熱を反射することによりウェーハ１０８、特にペデスタル１３０の近くに位置するウェーハを冷却するのを助ける。
【００４０】
変形例として、回転可能なシャフト１５０を熱加工装置１００の別の部分に取り付け又は固着してもよく、この回転可能なシャフトは、ペデスタル１３０と同期して軸方向に動き又はペデスタルが完全に加工されたときにのみ熱遮蔽体１４６を定位置に回転させるようになっている。
【００４１】
図４は、図３のペデスタル発熱体１１２−１及び熱遮蔽体１４６の略図であり、底部発熱体からの輻射熱エネルギー又は熱が反射されてペデスタル１３０に戻されている状態及びウェーハのバッチ中の下部ウェーハ１０８からの輻射エネルギー又は熱の吸収状態を示している。所望の特性、高い反射率及び高い吸収率は、多種多様な材料、例えば、金属、セラミック、ガラス又はポリマー被膜を個々に又は組み合わせて用いて得ることができるということが確認された。一例を挙げると、以下の表は、種々の適当な材料及び対応のパラメータを一覧表示している。
【００４２】
〔表１〕
表  Ｉ
材料              吸収率            反射率  
ステンレス鋼      ０．２            ０．８
不透明な石英      ０．５            ０．５
研磨アルミニウム  ０．０３          ０．９７
炭化珪素          ０．９            ０．１  
【００４３】
一実施形態によれば、熱遮蔽体１４６を単一の材料、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）、不透明な石英又は片面が研磨され、もう片方の面がスカッフィングされ、研磨され又は粗くされたステンレス鋼で作るのがよい。熱遮蔽体１４６の表面を粗くすることにより、その伝熱性、特にその反射性を大幅に変えることができる。
【００４４】
別の実施形態では、熱遮蔽体１４６は、２つの互いに異なる材料層で作られるのがよい。図５は、例えばＳｉＣ又は不透明な石英のような材料（高い吸収率を有する）の頂部層及び例えば研磨ステンレス鋼又は研磨アルミニウムのような材料（高い反射率を有する）の下部層１５４を有する熱遮蔽体１４６の略図である。ほぼ等しい厚さを有するものとして示されているが、頂部層１５２と下部層１５４は、熱遮蔽体１４６の特定の要件、例えば、熱膨張係数の差に起因する層相互間の熱応力を最小限に抑えるという要件に応じて、互い異なる厚さを有してもよいことは理解されよう。例えば、或る特定の実施形態では、下部層１５４は、頂部層１５２を形成する石英プレート上に被着され、形成され又はめっきされた研磨金属の極めて薄い層又は膜であるのがよい。材料を従来型手段、例えば結合又は締結具により一体に形成し又は相互係止し、或いは接合するのがよい。
【００４５】
さらに別の実施形態では、図６は、ウェーハ１０８を底部発熱体１１２−１から一段と断熱するよう内部冷却チャネル１５６を備えた熱遮蔽体１４６を示している。この実施形態の一変形例では、冷却チャネル１５６は、２つの互いに異なる材料層相互間に形成される。例えば、吸収率の高い不透明な石英層１５２をフライス加工し又は任意他の適当な技術を施すことにより冷却チャネル１５６を形成し、金属層１５４で覆うのがよい。変形例として、冷却チャネル１５６を金属層１５４又は金属層と石英層１５２の両方に形成してもよい。
【００４６】
図７は、熱遮蔽体１４６、アーム１４８、回転可能なシャフト１５０及びアクチュエータ１５５を含む熱遮蔽体組立体１５３の一実施形態の斜視図である。
【００４７】
図８に示すように、熱加工装置１００は、シャッタ１５８を更に有するのがよく、このシャッタは、ペデスタル１３０が完全下降位置にあるとき、プロセスチャンバ１０２を外部から又はロードポート環境から隔離するようボート１０６の上方の定位置に回転させ、滑らせ又は違ったやり方で動かすことができる。例えば、シャッタ１５８をペデスタル１３０が下降位置にあるとき、キャリヤ１０６の上方の定位置に滑らせてこれを持ち上げ、それによりプロセスチャンバ１０２を隔離するのがよい。変形例としては、シャッタ１５８をペデスタル１３０が下降位置にあるときキャリヤ１０６の上方の定位置に回転させ又は揺動させ、その後これを持ち上げてプロセスチャンバ１０２を隔離してもよい。オプションとして、シャッタ１５８をねじ又はねじ山付きロッド回りに又はこれに対して回転させてシャッタをキャリヤ１０６の上方の定位置に揺動させているときにシャッタを同時に持ち上げてプロセスチャンバ１０２を隔離してもよい。
【００４８】
通常真空下で、例えば、ＣＶＤシステム内で作動するプロセスチャンバ１０２の場合、シャッタ１５８は、ベースプレート１２４に対して真空シールを形成し、それにより、プロセスチャンバ１０２をプロセス圧力又は真空まで排気するのがよい。例えば、プロセスチャンバ１０２をウェーハの順次バッチ相互間で排気してプロセス環境の汚染の恐れを減少させ又は無くすことが望ましい場合がある。真空シールを形成することは、好ましくは、大径シール、例えばＯリングで行われ、かくして、シャッタ１５８は、望ましくは、シールを冷却する多数の水チャネル１６０を有するのがよい。図８に示す実施形態では、シャッタ１５８は、ペデスタル１３０が上昇位置にあるとき、るつぼ１４２と密封を行うために用いられるのと同一のＯリング１３２と密封を行う。
【００４９】
プロセスチャンバ１０２が通常、大気圧で動作する熱加工装置１３０の場合、シャッタ１５８は、単に、プロセスチャンバの底部からの熱損失を減少させるために用いられる断熱装置である。これを達成する一実施形態では、不透明な石英プレートが用いられ、この不透明な石英プレートは、その下又はその内部に多数の冷却チャネルを更に備えてもよく又は備えなくてもよい。
【００５０】
ペデスタル１３０が完全下降位置にあるとき、シャッタ１５８をプロセスチャンバ１０２の下の定位置に動かし、次にこれを持ち上げて１つ又は２つ以上の電気、油圧又は空気圧モータ（図示せず）により隔離する。
【００５１】
好ましくは、モータは、１５〜６０ゲージＰＳＩ（ポンド／平方インチ）の空気を用いる空気圧モータであり、これは、一般に、空気圧弁の作動のために熱加工装置１００に用いられている。例えば、この実施形態の一変形例では、シャッタ１５８は、短いアーム又はカンチレバーにより２つの側部（図示せず）のところに多数の車輪が取り付けられたプレートから成るのがよい。作動にあたり、プレート又はシャッタ１５８を２本の互いに平行な案内レール（図示せず）に載せてプロセスチャンバ１０２の下の定位置に転動させる。すると、案内レールに設けられた停止部により、カンチレバーが回動し、シャッタ１５８の運動を上向きの方向に変換してプロセスチャンバ１０２を密封する。
【００５２】
図９に示すように、熱加工装置１００（同一の符号は、先の図と関連して挙げた符号に対応している）は、磁気結合されたウェーハ回転システム１６２を更に有し、この回転システムは、支持体１０４及びボート１０６を加工中これらによって支持されたウェーハ１０８と一緒に回転させる。変形例では、熱加工装置１００は、支持体１０４及びボート１０６を加工中これらで支持されたウェーハ１０８と一緒に回転させる回転強磁性流体シール（図示せず）を用いる。加工中ウェーハ１０８を回転させると、温度及びプロセスガス流量の不均一性を平均して均一のウェーハ温度及び化学種反応プロフィールを生じさせることにより、ウェーハ面内（ＷＩＷ）均一性が向上する。一般に、ウェーハ回転システム１６２は、ウェーハ１０８を約０．１〜約１０ＲＰＭ（毎分の回転数）の速度で回転させることができる。
【００５３】
ウェーハ回転システム１６２は、回転モータ１６６、例えば電気又は空気圧モータ及び耐化学性容器、例えばアニールしたポリテトラフルオロエチレン又はステンレス鋼内に封入されている磁石１６８を含む駆動組立体又は回転機構体１６４を有する。ペデスタル１３０の絶縁ブロック１４０の真下に設けられた鋼リング１７０及び絶縁ブロック内に設けられた駆動シャフト１７２が、回転エネルギーをペデスタルの頂部内で絶縁ブロックの上方に設けられた別の磁石１７４に伝達する。鋼リング１７０、駆動シャフト１７２及び第２の磁石１７４も又、耐化学性容器配合物内に封入されている。ペデスタル１３０の内部に設けられた磁石１７４は、るつぼ１４２を介して、プロセスチャンバ１０２内の支持体１０４内に埋め込まれ又はこれに取り付けられた鋼リング又は磁石１７６に磁気結合されている。
【００５４】
強磁性流体結合が、回転機構体１６４とペデスタル１３０との間に設けられている。
【００５５】
上述したことに加えて、ウェーハ回転システム１６２は、適正なボート１０６の位置及びプロセスチャンバ１０２内の鋼リング又は磁石１７６とペデスタル１３０内の磁石１７４との適正な磁気結合を保証するよう１つ又は２つ以上のセンサ（図示せず）を更に有するのがよい。ボート１０６の相対位置を突き止めるボート位置確認センサが、特に有用である。一実施形態では、ボート位置確認センサは、ボート１０６に設けられたセンサ突起（図示せず）及びベースプレート１２４の下に設けられた光学又はレーザセンサを有する。作動にあたり、ウェーハ１０８を加工した後、ペデスタル１３０をベースプレート１２４よりも約３インチ（７．６２ｃｍ）下のところまで下降させる。次に、ウェーハ回転システム１６２に指令を出してボート１０６を回転させ、ついには、ボートセンサ突起が見えるようにする。次に、ウェーハ回転システム１６２を作動させてボートを位置合わせし、ウェーハ１０８を取り出すことができるようにする。これを行った後、ボートを装入／取出し高さまで下降させる。
【００５６】
図１０〜図１５に示すように、本発明のインジェクタ（ひとまとめにして２１５）は、好ましくは、熱加工装置１００−２で用いられる。インジェクタ２１５（このうち、２つが示されている）は、分配又は横断流インジェクタ２１５−１，２１５−２であり、プロセスガス又は蒸気は、インジェクタオリフィス１８０を通ってボート１０６内に保持されたウェーハ１０８の片方の面に導入され、そして、ウェーハ１０８の表面を層流をなして横切ってライナ１８１に設けられた排気ポート又はスロット１８２まで流れるようになる。排気ポート又はスロット１８２は、第１のインジェクタ２１５−１に対しウェーハ１０８の中心回りに角度Ψ及び角度Ψ′のところに位置決めされている。垂直方向に間隔を置いて設けられた排気ポート又はスロット１８２のコースの数は、１つ、２つ又は３つ以上であり、各々、角度Ψnをなし、ｎは、排気ポート又はスロット１８２−ｎのコースの数であり、角度Ψは、連続した各コースと共に増大し、したがって、Ψ＜Ψ′＜Ψ2…Ψnである。好ましくは、排気ポート又はスロットの垂直コースを含め１〜３のコースがある。排気スロット１８２−１，１８２−２が、それぞれ約１１５°及び２３５°の角度Ψ，Ψ1をなした位置上のところで示されているが、本発明のライナは、種々の他の角度をなす排気ポート又はスロット１８２の１つのコース又は複数のコースを容易に備える。加えるに、図１２〜図１５に示す１８２−１，１８２−２は、幅の等しいスロットとして示されているが、直線状に形成された排気スロット又はポートのコースの寸法形状は、オプションとして、図１２〜図１５に示す寸法形状とは異なっていて、排気スロット又はポートの任意他のコースに対して様々であることが理解されよう。さらに、円形又は他の非直線状ポートが、所与の排気コース中のスロットと組み合わせて又はこれに代えて形成される。横断流インジェクタ２１５−１，２１５−２は、先のガス流形態と比べてプロセスガス又は蒸気の分配状態を向上させることにより、ウェーハ１０８のバッチ内でのウェーハ均一性を向上させる。好ましくは、インジェクタオリフィス１８０は、ウェーハ支持位置と整列し、各ウェーハ１０８が本発明のライナ内でウェーハバッチ内におけるウェーハ垂直位置とは無関係に、表面を横切る同様な流体の流れを受け入れるのを促進する。
【００５７】
加うるに、横断流インジェクタ（ひとまとめに２１５）は、ウェーハ１０８相互間の強制対流冷却が得られるようガス（例えば、ヘリウム、窒素、水素）の注入を含む反応流体ガス又は蒸気送り出し以外の目的に役立つことができる。横断流インジェクタ（ひとまとめに２１５）の使用の結果として、先行技術のガス流れ形態と比較して、ウェーハのスタックの底部のところに配置されるにせよその中間部のところに配置されるにせよ、いずれにせよ、ウェーハ１０８相互間のより一様な冷却が得られる。好ましくは、インジェクタ２１５のオリフィス１８０は、ウェーハの横断方向における大きな温度勾配を生じさせない仕方でウェーハ１０８相互間の強制対流冷却を促進するスプレーパターンをもたらすような寸法形状及び位置に設定されている。
【００５８】
図１１は、図１０の熱加工装置１００の一部の断面側面図であり、ライナ１８１に対するインジェクタオリフィス１８０の部分及びウェーハ１０８に対する排気ポート又はスロット１８２の部分を示している。
【００５９】
図１２は、図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置１００−２の一部の平面図であり、一実施形態に従って一次及び二次インジェクタ２１５−１，２１５−２のオリフィス１８０−１，１８０−２からウェーハ１０８のうちの例示の１つを横切って排気スロット１８２−１，１８２−２までの層状ガス流を示している。図１０及び図１１に示すような排気スロット１８２の位置は、熱加工装置の単一の断面図で排気ポート又はスロット及びインジェクタ２１５−１を示すことができるよう角度Ψに沿って示されている。また、ウェーハ１０８及びチャンバライナ１８１に対するインジェクタ２１５−１，２１５−２及び排気スロット１８２−１，１８２−２の寸法形状は、インジェクタから排気スロットへのガスの流れを明確に示すよう誇張されていることは注目されるべきである。
【００６０】
また、図１２に示すように、インジェクタ２１５−１からのプロセスガス又は蒸気は、ウェーハ１０８の方へ向けられ、インジェクタ２１５−２は、ウェーハ１０８から遠ざかってライナ１８１の方へ向けられてプロセスガス又は蒸気がウェーハに達する前にプロセスガス又は蒸気の混合を促進する。０°の角度αが、オリフィス１８０−１とウェーハ１０８の中心との間に延びるインジェクタ２１５−１の中心回りに定められている。同様に、１８０°の角度βが、１８２−２とウェーハ中心との間のインジェクタ２１５−２の中心回りに定められている。オリフィス１８０−１，１８０−２のこの形態は、分子量が著しく異なる種々の反応体が例えば一次及び二次インジェクタ２１５−１，２１５−２の各々から導入されてマルチコンポーネントフィルム又は層を形成する方法又は方式に特に有用である。
【００６１】
図１３は、図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置１００−２の一部の平面図であり、一次及び二次インジェクタ２１５−１，２１５−２のオリフィス１８０からウェーハ１０８のうちの例示の１つを横切って角度α及び角度βが両方共１８０°である排気スロット１８２−１，１８２−２に至る別のガス流路を示している。
【００６２】
図１４は、図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置１００−２の一部の別の平面図であり、一次及び二次インジェクタ２１５−１，２１５−２のオリフィス１８０からウェーハ１０８のうちの例示の１つを横切って角度α及び角度βが両方共７５°である排気スロット１８２−１，１８２−２に至る別のガス流路を示している。
【００６３】
図１５は、図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置１００−２の一部の別の平面図であり、一次及び二次インジェクタ２１５−１，２１５−２のオリフィス１８０からウェーハ１０８のうちの例示の１つを横切って角度α及び角度βが両方共０°である排気スロット１８２−１，１８２−２に至る別のガス流路を示している。
【００６４】
図１６は、別の実施形態による２つ又は３つ以上の上向き流インジェクタ１１６−１，１１６−２を有する熱加工装置１００−３の断面図である。この実施形態では、プロセスチャンバ１０２内の低いところに位置する出口オリフィスをそれぞれ備えたプロセスインジェクタ１１６−１，１１６−２から流入したプロセスガス又は蒸気は、上方に流れてウェーハ１０８を横切り、そして、使用済みガスは、ライナ１２０の頂部に設けられた排気スロット１８２から出る。また、上向き流インジェクタシステムが、図１に示されている。
【００６５】
図１７は、別の実施形態による２つ又は３つ以上の下向き流インジェクタシステムを有する熱加工装置１００−４の断面図である。この実施形態では、プロセスチャンバ１０２内の高いところに位置するオリフィスをそれぞれ備えたプロセスインジェクタ１１６−１，１１６−２から流入したプロセスガス又は蒸気は、下方に流れてウェーハ１０８を横切り、そして、使用済みガスは、ライナ１２０′の頂部に設けられた排気スロット１８２から出る。
【００６６】
変形例として、ひとまとめに符号２１５で示されたインジェクタ１１６及び（又は）ライナ１２０又は１８１は、プロセスゾーン１２８へのプロセスガスの注入及びプロセスゾーン１２８からのプロセスガスの排出のための種々の箇所を備えた他のインジェクタ及びライナと迅速且つ容易に交換され又は取り替えられる。当業者であれば理解されるように、図１０に示す横断流インジェクタ２１５の実施形態は、プロセスチャンバ１０２内のフローパターンを迅速且つ容易に変化させることができるので或る程度のプロセス融通性を増す。これは、流れの幾何学的形状を横断流から上向き流に変換すること等と共にウェーハ基板上における横断流流路を調節する容易に設置可能なインジェクタ組立体２１５を用いることにより達成できる。インジェクタの位置、角度（インジェクタ２１５−１に対するα）、直径及び相対個数は、様々であってよい。図２に示されているようなベースプレートが、排気ポート又はスロット及びもし設けられていれば他のインジェクタに対するインジェクタの位置の変更を容易にするようインジェクタを受け入れるようになった一連の孔を備えている。他のインジェクタに対するインジェクタの位置に関して考慮されるべき代表的な要因は、加工条件下でインジェクタから出る流体の反応速度である。図１２〜図１５にインジェクタ２１５−１に対して角度αとして示されたウェーハ中心と一連のインジェクタオリフィスの中心との間でインジェクタの中心回り定められたインジェクタ角度は、割り出しピンをライナ又はベースプレートに設けられた相補形状の切欠きに嵌め込むようインジェクタの回転により調節される。また、理解されるように、インジェクタオリフィス回転角度の調整も又、オプションとして、気密シールを形成できる従来型の管固定技術、例えば、円周方向クランクリングの使用、インジェクタ、ライナベースに同時に係合するキーの使用及び摩擦嵌めの使用により達成される。
【００６７】
直径の異なるインジェクタは、拡大状態のインジェクタの外径がベース１２４に設けられていて、本発明のライナに係合する既存の孔の外径よりも大きい場合、拡大状態のインジェクタの外径に対応するようインジェクタ係合孔１２５を拡大することにより対応可能である。変形例として、インジェクタは、ベース孔１２５に係合するようになった直径までテーパする。カップリング１２８は、オプションとして、インジェクタのベースに融着され又はコレットとして形成される。特に図４５を参照して、孔を再寸法決めするのではなく、種々の直径のインジェクタに対応する形態を説明する。
【００６８】
図面を目で見て分かりやすくするために示されている１つ又は２つ以上の個数のインジェクタは、ライナベースに形成された追加の孔を設けると共に追加のインジェクタとの流体連通を可能にするよう追加のハードウェア及び継手を設けることにより対応が容易である。インジェクタに結合されていないベースプレートに設けられた孔は、石英又は本発明のライナ内で生じる反応プロセスに適した他の材料で形成されたプラグ（図示せず）で密閉される。
【００６９】
ウェーハバッチに対して行われる所与の反応プロセスの追加の制御は、本発明のライナの交換によって行われ、本発明のライナは、属性、例えば各々が１つ又は２つ以上のインジェクタを収容する１つ又は２つ以上の膨出区分が設けられているかどうか、排気ポート又はスロットの垂直コースの数、第１のインジェクタとライナに設けられる排気ポート又はスロットの垂直コース（この垂直コースは、排気ポート、排気スロット又はこれらの組み合わせで構成される）、垂直方向に間隔を置いて位置する排気ポート相互間の垂直高さ及び間隔、及びインジェクタの総数においてばらつきがある。
【００７０】
インジェクタ１１６，２１５及びライナ１２０又は１８１は、別個のコンポーネントであるのがよく、或いは、インジェクタを一体品としてライナに一体形成するのがよい。後者の実施形態は、プロセスチャンバ１０２の形態をしばしば変更することが望ましい用途において特に有用である。
【００７１】
図１８を参照して熱加工装置１００又は１００′又は１００″を作動させる例示の方法又はプロセスを説明する。図１８は、ウェーハ１０８のバッチを熱加工する方法のステップを示す流れ図であり、ウェーハのバッチのうちの各ウェーハを所望の温度まで迅速且つ一様に加熱する。この方法では、ペデスタル１３０を下降させ、ペデスタル１３０を下降させながら熱遮蔽体１４２を定位置に動かして底部発熱体１１２−１からの熱を反射してペデスタル１３０に戻し、それによりその温度を維持すると共に完成状態のウェーハ１０８を断熱する（ステップ１９０）。オプションとして、シャッタ１５８を定位置に動かしてプロセスチャンバ１０２を密閉し又は隔離し（ステップ１９２）、電力を発熱体１１２−２，１１２−３に供給してプロセスチャンバ１０２の予熱を開始し又は中間温度又はアイドル温度を維持する（ステップ１９４）。新たなウェーハ１０８を入れたキャリヤ又はボート１０６をペデスタル１３０上に位置決めする（ステップ１９６）。ペデスタル１３０を持ち上げてボートをプロセスゾーン１２８内に位置決めし、それと同時に、シャッタ１５８及び熱遮蔽体１４６を取り外し、底部発熱体１１２−１を昇温させてウェーハを中間温度まで予熱する（ステップ１９７）。好ましくは、熱遮蔽体１４６を、ボート１０６をプロセスゾーン１２８内に位置決めする直前で取り外す。流体、例えばプロセスガス又は蒸気を、複数の注入ポート１８０を介してウェーハ１０８の片面に導入する（ステップ１９８）。流体は、注入ポート１８０からウェーハ１０８の表面を横切って、注入ポートから見てウェーハの反対側でライナ１２０内に位置決めされた排気ポート１８２に流れる（ステップ１９９）。オプションとして、ボート１０６をウェーハ１０８のバッチの熱加工中、プロセスゾーン１２８内で回転させ、機械的エネルギーを、ペデスタル１３０を介してキャリヤ又はボート１０６に磁気結合してキャリヤ又はボートをウェーハの熱加工中再位置決めすることにより、熱加工の一様性を一段と高める（ステップ２００）。
【００７２】
次に、図１９を参照して、別の実施形態の熱加工装置１００の作動方法又はプロセスを説明する。図１９は、キャリヤ内のウェーハ１０８のバッチを熱処理する方法の実施形態のステップを示す流れ図である。この方法では、ウェーハ１０８が収納保持されたキャリヤ１０６を収納するのに必要な寸法形状及び容積（ガードヒータが設けられていない場合）よりも実質的に大きくはない寸法形状及び容積を備えたプロセスチャンバ１０２を有する装置１００を用意する（ステップ２０２）。ペデスタル１０３を下降させ、ウェーハ１０８を収納保持したボート１０６をペデスタル１３０上に位置決めする（ステップ２０２）。ペデスタル１３０を持ち上げてボートをプロセスチャンバ１０２内に挿入し、それと同時にウェーハ１０８を中間温度まで予熱する（ステップ２０４）。電力を各々プロセスチャンバ１０２の頂壁１３４、側壁１３６及び底壁１３８の少なくとも１つの近くに配置された発熱体１１２−１，１１２−２，１１２−３に供給してプロセスチャンバの加熱を開始する（ステップ２０６）。オプションとして、発熱体のうちの少なくとも１つへの電力を別個独立に調節してプロセスチャンバ１０２内のプロセスゾーン１２８中に所望温度の実質的に熱平衡環境を生じさせる（ステップ２０８）。プロセスゾーン１２８内の所望温度を維持しながらウェーハ１０８を熱加工すると、ペデスタル１３０を下降させ、熱遮蔽体１４２を定位置に動かして完成状態のウェーハ１０８を断熱すると共に底部発熱体１１２−１から熱を反射してペデスタル１３０に戻してその温度を維持する（ステップ２１０）。また、オプションとして、シャッタ１５８を定位置に動かしてプロセスチャンバ１０２を密閉し又は隔離し、電力を発熱体１１２−２，１１２−３に供給してプロセスチャンバの温度を維持する（ステップ２１２）。次に、ボート１０６をペデスタル１３０から取り外し（ステップ２１４）、加工されるべきウェーハの新たなバッチの入った別のボートをペデスタル上に位置決めする（ステップ２１６）。シャッタ１５８を再位置決めし又は取り外し（ステップ２１８）、熱遮蔽体を引っ込め又は再位置決めしてボート１０６内のウェーハ１０８を中間温度まで予熱し、それと同時にペデスタル１３０を持ち上げてボートをプロセスチャンバ１０２内に挿入してウェーハの新たなバッチを熱加工する（ステップ２２０）。
【００７３】
典型的には、伝統的な上向き流竪形ファーネス内に段付きライナを用いてプロセスガスの速度及び拡散に対する制御性を向上させる。これら段付きライナは、ウェーハ面内均一性を向上させる助けとしても使用される。残念ながら、段付きライナは、ダウン・ザ・スタック・デプリーション（down-the-stack-depletion）問題を是正せず、このダウン・ザ・スタック・デプリーション問題は、反応ガスの１つの注入箇所が注入されたガスを全表面を通過してスタックの下へ流れることにより生じる。先行技術のファーネスでは、ダウン・ザ・スタック・デプリーション問題は、解決される。しかしながら、抵抗が最小の流路がウェーハ相互間ではなく、ウェーハキャリヤとライナ内壁との間の隙間領域に生じる場合がある。この最小抵抗流路は、製造プロセスに有害な渦又は淀みを生じさせる場合がある。ファーネス内の渦及び淀みは、或るプロセスの化学的性質のためにウェーハの横断方向に非均一性の問題を生じさせる場合がある。
【００７４】
本発明は、一様なガス流をキャリヤ内に支持された各基板の表面を横切って提供することによりウェーハ内均一性を著しく向上させる横断流ライナを提供する。一般に、本発明の横断流ライナは、長手方向膨出区分を有し、この長手方向膨出区分は、ライナがウェーハキャリヤと同形になるようパターン化されると共に寸法決めできるように横断流注入システムを収容する。ライナとウェーハキャリヤとの間の隙間が著しく減少し、その結果、先行技術のファーネスで生じていた渦及び淀みを減少させ又は回避することができる。
【００７５】
図２０は、熱加工装置１００−６を示しており、この場合、同一の参照符号は、先の図に関して用いた符号に対応しており、この熱加工装置は、本発明の一実施形態の横断流ライナ２３２を有している。本発明の説明を単純化するため、本発明に密接に関連していない要素は、図面には示されておらず、これらについては説明をしない。一般に、装置１００−６は、プロセスチャンバ１０２を形成する容器１０１を有し、このプロセスチャンバは、ウェーハ１０８のバッチが収納保持されたウェーハボート又はキャリヤ１０６を受け入れるようになった支持体１０４を有している。装置１００−６は、ウェーハ１０８を熱加工のために所望の温度まで加熱する熱源又はファーネス１１０を有している。横断流ライナ２３２は、ウェーハ１０８の近くのプロセスガス又は蒸気の濃度を高め、容器１０１の内面上に生じる場合のある付着物の剥落又は剥離に起因するウェーハ１０８の汚染を軽減するために設けられている。ライナ２３２は、ウェーハキャリヤ１０６の輪郭に一致するようパターン化されると共に１つ又は２つ以上のインジェクタ２１５を収容するようになった膨出区分２６２を設けることによりウェーハキャリヤ１０６とライナ壁２３３との間の隙間を減少させるよう寸法決めされている。多数のかかる膨出区分がオプションとして提供され、各膨出区分は、１つ又は２つ以上のインジェクタ２１５又は２５１を収容する。かかる多膨出区分型ライナが、図３７〜図３９に示されており、図３８は、図３７の３８Ａ−３８Ｂ線矢視断面図であり、図３９は、可動ペデスタル１３０を備えた膨出区分領域ベースの拡大図である。ライナ２３２は、ベースプレート１２４に取り付けられ、可動ペデスタル１３０と共にシールを形成している。
【００７６】
図２１及び図２２に一層明確に示されているように、横断流注入システム２５０が、ライナ２３２の長手方向膨出区分２６２内に設けられている。注入システム２５０は、少なくとも１つのインジェクタ２１５−１又は２５１を有している。多数のインジェクタが設けられる場合、各インジェクタの内径は、別個独立に選択されることは理解されよう。ガスがウェーハ１０８及びキャリヤ１０２の一方の側から複数の注入オリフィス１８１又は２５２を通ってライナ容積部内に導入され、そして以下に説明するように層流をなしてウェーハの表面を横切って流れる。好ましくは、オリフィス１８１又は２５２は、キャリヤ１０６の支持位置においてウェーハ１０８を整列し、それにより垂直ウェーハ間（ＷＴＷ）ガス流の一様性を促進し、その結果ＷＴＷの加工一様性を促進する。図２６及び図２７を参照して更に説明するように、所与のオリフィス１８１又は２５２の面積及び形状は、所与のインジェクタ２１５−１又は２５１では、隣接のオリフィスの面積及び形状とは別個独立であることはいうまでもない。図２１、図２２及び図２８〜図３０に示すように、複数の排気ポート又はスロット２５４の垂直コースが、長手方向膨出区分２６２から約１８０°の場所でライナ２３２に形成されており、この垂直コースは、１７０°の角度Ψに対応している。ポート又はスロット２５４の寸法及びパターンは、あらかじめ決定されており、好ましくは、注入オリフィス１８１又は２５２相互間の間隔及びこれらの数と協働して横断流を容易にする。排気ポート又はスロットの第２、第３又は第４以上の垂直コースが膨出区分２６２以外の位置でライナ壁２３３に切断形成されていることが分かる。図２０〜図２２は、排気ポート又はスロット２５４の垂直コースをオリフィス及びウェーハ基板と整列した一様な面積の直線状スロットとして示しているが、個々のポート又はスロットの面積及び形状は、同一コース内の他のポート又はスロットの面積及び形状とは別個独立である。同様に、ライナ２３２が排気ポート又はスロット２５４の垂直コース及び垂直コース２５４と比較して、異なる総面積又は形状、例えば円形、長円形、平行四辺形又は他の幾何学的形状の直線状スロットである排気ポート又はスロットの第２のコースを有する状態で容易に形成される。ライナ設計におけるかかる変形例は、図３６、図５０及び図５２に記載されている。
【００７７】
横断流ライナは、高温高真空操作の熱応力及び機械的応力に耐えることができ、又、加工中に用いられ又は放出されるガス及び蒸気からの腐食に耐性のある任意の金属、セラミック、結晶又はガラス材料で作られるのがよい。好ましくは、横断流ライナは、不透明、半透明又は透明な石英ガラスで作られる。一実施形態では、ライナは、ウェーハが加工される領域又はプロセスゾーンから奪われる熱の伝導を減少させ又は無くす石英で作られている。
【００７８】
一般に、横断流ライナ２３２は、閉鎖端部２５８及び開口端部２６０を備えた筒体２５６を有している。筒体２５６は、１つ又は２つ以上のインジェクタ２５５−１又は２５１を含む横断流注入システム２５０を収容する長手方向膨出区分２６２を備えている。好ましくは、膨出区分２６２は、筒体２５６の長さの大部分にわたって延びる。
【００７９】
横断流ライナ２３２は、ウェーハキャリヤ１０６及びキャリヤ支持体１０４の輪郭と同形であるよう寸法決めされると共にパターン化されている。一実施形態では、ライナ２３２は、ウェーハキャリヤ１０６と同形であるように寸法決めされた第１の区分２６１及びキャリヤ支持体１０４と同形であるように寸法決めされた第２の区分２６３を有している。第１の区分２６１の直径は、第２の区分２６３の直径とは異なっているのがよく、即ち、ライナ２３２は、ウェーハキャリヤ１０６及びキャリヤ支持体１０８とそれぞれ同形であるよう「段付け」されているのがよい。一実施形態では、ライナ２３２の第１の区分２６１は、ウェーハキャリヤ１０６の外径の約１０４％〜１１０％を占める内径を有する。別の実施形態では、ライナ２３２の第２の区分２６３は、キャリヤ支持体１０８の外径の約１１５％〜１２０％を占める内径を有する。第２の区分２６３は、シール、例えばＯリングが発熱体によって過熱しないように保護する１つ又は２つ以上の熱遮蔽体２６４を備えるのがよい。
【００８０】
図２３は、横断流ライナ２３２の側面図である。長手方向膨出区分２６２は、第１の区分２６１の長さにわたって延びている。注入システム２５０は、膨出区分２６６内に収容され、この注入システムは、１又は２以上のガスをキャリヤ１０６の高さに沿って間隔を置いて設けられたウェーハ１０８相互間で横断流ライナ２３２内に導入する。１つ又は２つ以上の熱遮蔽体２６４が、第２の区分２６３内に設けられているが、このようにするかどうかは任意である。
【００８１】
図２４は、横断流ライナ２３２の断面図であり、ベースプレート１２４に設けられていて、横断流注入システム２５０を受け入れる開口部２６６を包囲した筒体２５６の開口端部２６３を示している。注入システム２５０は、開口部２６６内に嵌まり込む少なくとも１つの注入管２１５−１又は２５１（以下に詳細に説明する）を有する。図２５に詳細に示されているように、ベースプレート１２４の開口部２６６は、横断流注入システムを差し向けると共にこれを安定化させる切欠き２６８を有している。３つの切欠き（２６８Ａ，２６８Ｂ，２６８Ｃ）が例示目的で開口部２６６内に設けられた状態で示されているが、注目されるべきこととして、任意の数の切欠きを形成して注入管が横断流ライナ２３２に対し且つ互いに最高３６０°を含む任意の方向に差し向けることができるようにしてもよい。切欠き付き開口部と割り出しピン回転角度αの調節に加えて、インジェクタをウェーハ中心に対し選択された回転角度αで固定する他の技術としては、例えば、円周方向クランプリング、インジェクタとライナベースに同時に係合するキー及び摩擦嵌めが挙げられる。
【００８２】
図２６を参照すると、横断流注入システム２５０は、ウェーハの所望の加工面に垂直な軸線回りに回転可能な１つ又は２つ以上の細長い管２１５−１又は２５１を有している。国際出願ＰＣＴ／ＵＳ０４／０３１０６３号明細書は、注入システムの一実施形態を記載しており、この特許文献を参照により引用し、その開示内容全体を本明細書の一部とする。好ましい実施形態では、細長い管２５１は、この管の長さに沿って長手方向に分布して設けられていて、反応ガス及び他のガスを各基板の表面を横切って差し向ける複数の注入オリフィス２５２を備えている。注入オリフィス２５２は、隣接のオリフィスと同一の面積及び形状を有する。第２のインジェクタ２５２′が、同一のオリフィス２５２を備えたインジェクタ２５２と同一の内径を有する状態で示されている。各インジェクタ２５１，２５１′は、インジェクタの長軸回りに別個独立に回転可能である。好ましくは、図２６に示すように、インジェクタ２５１のオリフィス２５２及びインジェクタ２５１′のオリフィス２５２′は、バッチ処理を実施しながらＷＴＷ一様性を促進するようキャリヤ上に配置されたウェーハと一致するよう位置合わせされる。変形例として、図２７に示すように、インジェクタ２５１，２５１′の直径は、互いに異なっている。直径の異なるインジェクタ２５１，２５１′が特に有利である場合は、２つのガスが、互いに異なる送り出し容積の状態であるが、互いにほぼ同じインジェクタ圧力でウェーハ表面上を横断流経路で提供されることが望ましい場合である。インジェクタ２５１，２５１′の相対直径とは無関係に、オリフィス２５２，２５２′の面積及び形状は、オプションとして、インジェクタ長さに沿って様々である。インジェクタ放出圧力の垂直方向の減少は、オリフィスの面積をインジェクタの長さに沿って上方に増大させることにより補償されることが発見された（図２６及び図２７は、逆さまにした状態の斜視図である）。他のインジェクタのオリフィスとの位置合わせ状態を維持した状態でオリフィス面積を増大させるため、例えば直線状、長円形又はこれらの組み合わせを含む形状で円形のオリフィスが形成されるが、このようにするかどうかは任意である。好ましくは、オリフィスは、横断流を生じさせるようウェーハ基板と位置合わせ状態にある。
【００８３】
図２６及び図２７に示すように、細長いインジェクタ２５１は、細長い管を開口部２６６の切欠き２６８のうちの１つの中にロックする割り出しピン２５３を有し、注入ポート又はオリフィス２５２が、割り出しピンと一線をなして形成されている。したがって、細長い管を取り付けると、割り出しピンを切欠き２６８のうちの１つの中にロックでき、注入ポート２５２は、適当な切欠き２６８により指示される方向に差し向けられる。さらに、管２５１の反対側の端部に設けられた表示器により、ユーザは、注入ポート２５２の場所を調節することができる。この調節は、横断流ライナ２３２を容器から取り外すことなく、熱加工ランの前、その間及びその後に行われる。
【００８４】
横断流ライナ２３２の膨出区分２６２は、横断流注入システム２５０を収納し、ライナ２３２は、ウェーハキャリヤの輪郭と同形に作られる。このようにライナ２３２をウェーハキャリヤと同形にすることにより、ライナとウェーハキャリヤとの間の隙間が減少し、それにより、ライナ内壁とウェーハキャリヤ１０６との間の隙間領域に生じる渦及び淀みが減少し、ガスの流れの一様性並びに付着膜の品質、均一性及び再現性が向上する。理解されるように、多数の膨出区分が本発明のライナの周囲に沿ってぐるりと用いられ、各膨出区分は、１つ又は２つ以上のインジェクタを受け入れるようになっている。
【００８５】
例えば、細長いインジェクタ２５１の割り出しピン２５３は、注入オリフィス２５２が図２８に示すようにライナ２３２の内面に向いて１８０°の角度αをなすように差し向けられるよう切欠き２６８Ａ内に受け入れ可能である。この角度α及びこれに対応したインジェクタ２５１′に関する１８０°の角度βでは、注入オリフィス２５２，２５２′から出たガスは、内壁２７０に当たり、膨出区分２６２内で混ざり合い、その後各ウェーハ基板１０８の表面を横切って流れる。図２９に示す別の向きでは、細長い管の割り出しピンは、注入オリフィス２５２，２５２′が互いに向かい合うよう差し向けられるように切欠き２６８Ｂ内に受け入れられる。この向きでは、注入ポート２５２，２５２′を出たガスは、互いに当たって膨出区分２６２内で混ざり合い、その後ウェーハ基板１０８の表面を横切って流れる。図３０に示す別の向きでは、細長いインジェクタの割り出しピンは、注入ポート２５２，２５２′がウェーハ基板１０８の中心に向かうと共に０°の角度α及び角度βをなすよう差し向けられてウェーハ基板１０８を横切って直接流れるようにするよう切欠き２６８Ｃ内に受け入れられる。角度α及び角度βは、例えばガス分子量、反応作動エネルギー、動作温度、ガスの流量及び動作圧力を含む種々の要因と関連した単一のウェーハ表面トポグラフィーのばらつきに基づいて容易に決定される。図２８〜図３０は、α及びβの等しい値まで回転したインジェクタ２５１，２５１′の両方を示しているが、本発明の各インジェクタは、互いに別個独立に回転して、角度αと角度βが互いに等しくない場合を提供することは理解されよう。
【００８６】
図３１〜図３６は、図２０〜図２５のライナの内部のウェーハ基板の表面を横切るガス流れ線を膨出区分が設けられていない同一のライナとの比較で、同一の角度α，β，θ，Ψで示す粒子トレース図である。これらの図は、流れ条件が非常にアンバランスな状態でのインジェクタポートから排気スロットまでの粒子トレース２７２を示している。第１の（最も左側の）インジェクタオリフィス２５２′からの流れの運動量は、第２の（最も右側の）インジェクタオリフィス２５２の１０倍以上である。図３１、図３３及び図３５に示すように、本発明の横断流ライナは、本発明の円対称の類似のライナと比較して、基板の表面を横切る一様なガス流れを促進する膨出区分を有している。本発明の横断流ライナの膨出区分は、α＞０°に関してウェーハ表面を横切って流れる前に注入オリフィスを出たガスの混合チャンバとなり、かくして、ガスの「弾道学的混合（ballistic mixing）」の運動量伝達を容易にする。これとは対照的に、膨出区分が設けられていないライナは、図３２、図３４及び図３６に示すように、同一の条件下においては規則性が低いが、それにもかかわらず、多くの反応方式に適している場合のあるウェーハ基板の表面を横切るガスの流れを提供する。
【００８７】
次に図３７〜図３９を参照すると、本発明のライナが全体を符号３３２で示されており、この場合、図３７〜図３９と関連して用いられる同一の符号は、図２３〜図２５と関連して説明した符号と一致している。ライナ３３２は、下に位置するベースプレートに設けられていて、各々が膨出区分２７４，２７４′にそれぞれ設けられた少なくとも２つのインジェクタ２５１，２５１′を受け入れる少なくとも２つの開口部を備えている。理解されるように、開口部２７４′の寸法形状は、例えば図２７に示すように、開口部２７４内に収容されるよう寸法決めされたインジェクタ２５１の外径とは異なるインジェクタ外径を備えた第２のインジェクタ２５１′を収容するよう２７４に対して容易に変更される。開口部２７４，２７４′は、インジェクタの全高に対応し、各インジェクタ２５１，２５１′を隔離するよう膨出区分２６２の長さにわたって延びており、この場合、同一の符号は、先の図に関して用いた符号と一致している。理解されるように、図３８及び図３９は、２つのインジェクタ２５１，２５１′を示しているが、各インジェクタは、個々の膨出区分２７４，２７４′内に保持されると共にウェーハ中心に対して角度をなし、第３又は第４以上のインジェクタが、ライナ３３２の個々の膨出区分内に容易に収容される。加うるに、理解されるよう、ウェーハ中心に対してインジェクタ２５１，２５１′相互間の角度として定義される角度θも又、図３８に示す１５°を超えて変えられる。
【００８８】
図４６、図４７、図５０及び図５１を参照して更に説明するように、角度θは、代表的には、５°〜３１０°の範囲内にある。θが１００°〜１４０°である場合、排気ポート又はスロットの単一のコースが１００°〜１４０°の角度Ψをなして互いに間隔を置いた状態で特に効率的なフローパターンが形成される。θが１５０°〜２５０°である場合、インジェクタ及び排気コースを図４６又は図５０に示すように散在させるよう排気ポート又はスロットの２つのコースが８０°〜１００°の角度Ψ及び２６０°〜２８０°（−８０°〜−１００°）のΨ′をなして互いに間隔を置いた状態で特に効率的なフローパターンが形成される。好ましくは、θは、１７０°〜１９０°である。同様に、角度Ψは、第１のインジェクタ２５１と排気ポート又はスロットの角度的に最も近い垂直方向に延長されたコースとの間でウェーハ中心回りに最も近い角度として定義される。１６０°の角度Ψが図３８に示されているが、角度Ψは、図４７及び図５０〜図５３を参照して更に説明するように、本発明に従って３０°〜２７０°相互間で様々であってよい。理解されるように、排気ポート又はスロットの追加のコースが、オプションとして、本発明のライナに形成され、これら排気ポート又はスロットは、垂直コース２５４と比較して、総面積が異なる直線状スロットであり、又は、垂直コース２５４と比較して、異なる形状、例えば、円形、長円形、平行四辺形又は他の幾何学的形態のスロットである。
【００８９】
図４０及び図４１は、膨出区分２６２内にｈ字形管のオリフィス付きインジェクタを収容したライナ２３２を示しており、この場合、同一の符号は、図２０〜図３０を参照して説明した符号に一致している。ｈ字形管２７８が、ライナ２３２の第２の区分２６３内の細長いインジェクタ２７６に連結されている。２つのガスが、細長い管２７６及びｈ字形管２７８内にそれぞれ導入され、細長い管２７６内で予備混合され、その後注入オリフィス２５２を出る。
【００９０】
作動にあたり、真空システムが、減圧状態を反応チャンバ１０２内に生じさせる。減圧は、容器１０１の垂直方向に働く。横断流ライナ１８１又は２３２は、減圧に応答して動作して部分圧力を横断流ライナの内部に生じさせる。部分圧力は、水平方向に且つ各ウェーハ基板１０８の表面を横切って作用する。ガス流を、設けられているオリフィス付きインジェクタ２１５−１又は２５１の各々（２つ又は３つ以上のかかるインジェクタが設けられていることを理解した上で）を介して導入する。多数のインジェクタが設けられている場合、インジェクタを５°〜３１０°の角度θだけ互いに引き離し、オプションとして、角度α及び角度βを別個独立に調整する。オリフィス１８０又は２５２から放出されたガスは、ウェーハ１０８の片面上に出て、層流としてウェーハ１０８を横切ってポート又はスロット１２１又は２５４に流れ、そして、ウェーハキャリヤ１０６によって支持された２つの隣り合うウェーハ１０８相互間を流れる。第１の排気ポート又はスロットは、第１のインジェクタから３０°〜２７０°の角度Ψだけ離されている。
【００９１】
図４２は、図２８の横断流ライナを有する熱加工装置に関するコンピュータ処理流体力学（ＣＦＤ）図であり、２本の注入管内に導入されたガスが、それぞれ７５ｓｃｃｍの状態のＢＴＢＡＳ（ビス第三ブチルアミノシラン）及びＮＨ３であった。
【００９２】
図４３は、図２９の横断流ライナを有する熱加工装置に関するコンピュータ処理流体力学（ＣＦＤ）図であり、２本の注入管内に導入されたガスが、それぞれ７５ｓｃｃｍの状態のＢＴＢＡＳ（ビス第三ブチルアミノシラン）及びＮＨ３であった。
【００９３】
図４４は、図３０の横断流ライナを有する熱加工装置に関するコンピュータ処理流体力学（ＣＦＤ）図であり、２本の注入管内に導入されたガスが、それぞれ７５ｓｃｃｍの状態のＢＴＢＡＳ（ビス第三ブチルアミノシラン）及びＮＨ３であった。図４４は、良好なウェーハ横断方向速度を示している。
【００９４】
本発明の保護範囲を更に示すため、図４６及び図４７を参照し、図４６は、本発明のライナ３１０の斜視断面図、図４７は、図４６の４７−４７の平面から下方に見た本発明のライナ３１０の断面図であり、図中、同一の符号及び角度は、上述の図を参照して用いた符号及び角度である。ライナ３１０は、１８０°の角度θをなす第１のインジェクタ２５１と第２のインジェクタ２５１′を有している。理解されるように、本発明に従って構成された種々のライナでは、角度θは、５°〜３１０°の間で様々であってよい。ライナ３１０は、第１のインジェクタ２５１に対して、９０°に等しい角度Ψ及び２７０°（−９０°）に等しい角度Ψ′をなす排気ポート又はスロット２５４，２５４′の２つの反対側の垂直コースを更に有している。好ましくは、オリフィス２５２′は、対応のオリフィス２５２及びウェーハ基板１０８と整列しているが、理解されるように、排気ポート又はスロットの寸法形状、整列状態及び形状は、ウェーハ間及びウェーハ内同形処理を促進する上で重要度が低い。したがって、図４７に示す排気ポート又はスロット２５４，２５４′の垂直コースは、コースに沿って上方に面積を増大し、これに対し、所与の排気ポート２５４又は２５４′の高さは、ライナ３１０内に位置するウェーハキャリヤ上に位置決めされた１つ又は４つのウェーハ基板１０８に及ぶ高さにわたって延びるほど十分大きい。垂直排気ポート又はスロットコース２５４，２５４′は、ライナ３１０の垂直方向広がりに沿って所与の平面内において寸法又は形状が様々であり、このようにするかどうかは任意である。インジェクタ２５１に関し、ウェーハ中心に対するオリフィス角度は、３°の角度αであり、インジェクタオリフィス２５２は、５°の角度βを定めるが、理解されるように、角度α及び角度ベータは各々、０°〜３６０°の任意の角度の値に合わせて別個独立に変更される。角度α及び角度βを決定する際に関連のある要因並びに結果的に得られたフローパターンをコンピュータ処理流体力学により試験する機能については、本明細書において上述されている。
【００９５】
図４６及び図４７に示すライナに関する逆横断流形態は、ウェーハ基板上への物質の付着のために反応性の高い化学種を用いる場合に特に有利である。これら反応性の高い化学種の代表例は、ラジカル、例えば、酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル、水素ラジカル及び窒素ラジカルである。ラジカルを用いる例示の化学反応としては、酸素及び（又は）ヒドロキシルラジカルへの暴露によるウェーハ材料からの酸化物の成長が挙げられる。これと同様に、窒素ラジカルは、窒素を酸化物膜、例えば、酸化シリコン及び高Ｋ酸化物中に導入するために用いられる。その目的は、結果的に得られる酸化膜の種々の物理的及び（又は）電気的性質を向上させることにある。水素又は重水素ラジカルは、銅膜をアニールし又は違ったやり方で処理するために日常的に用いられている。かかる化学種の反応性が高いので、混合前に第１の反応性化学種と反応する別の化学種と反応する反応体がウェーハ基板を横切って一様に流れるようにすることは、ウェーハ内均一性を維持する上で必要条件である。ウェーハ表面を横切る一様な反応体の流れを提供する代わりの手段は、静止状態の基板に関しては遠端であり、回転基板に関しては、中央領域であるウェーハ基板の遠くの限界部のところにおける試薬の減少である。
【００９６】
図４８は、コンピュータ処理流体力学シミュレーションの概要を示す略図であり、この場合、反応器は、７５０°で３トルの全圧状態にある図４６及び図４７のライナ３１０を有し、酸素及び水素は、それぞれインジェクタ２５１及び反応器２５１′から１：１ｓｌｍの流量で放出され、ウェーハ基板とインジェクタオリフィスとの間の隙間は、９．５ｍｍである。陰影線を施した中央領域は、インジェクタ２５１，２５１′から放出された水素と酸素との間の高い反応速度及び膜蒸着の場所を示している。図３６に示す反応器形態に関する高い水素及び酸素の反応速度の比較ゾーンが、図４９に示されており、顕著なエッジ効果が、観察され、その結果、ウェーハ基板の中央領域の反応ゾーンが比較的減少している。
【００９７】
図４６及び図４７は、目で見て分かりやすくするために２つのインジェクタ及び排気ポート又はスロットの２つの垂直コースを示しているが、理解されるように、用いられるインジェクタの数は、特定のウェーハ基板領域における反応速度を調節するよう１つ又は１０個の範囲で様々であってよい。上述の実施形態におけるインジェクタの間隔は、ライナの周囲に沿って一様であるのがよく、或いは、オプションとして、インジェクタの非一様な分布が行われる。同様に、排気ポート又はスロットの垂直コースの数は、１つから１０個まで様々であってよく、所与の水平平面内における排気ポート又はスロットの面積は、一様又は非一様である。加うるに、排気ポート又はスロットの形状、面積及び高さは、単一の垂直コース又は複数の垂直コース相互間で様々であってよい。
【００９８】
別の特に好ましい反応器形態は、インジェクタ２５１に対して１２０°の角度Ψをなす排気ポート又はスロットの単一コースを有する。インジェクタ２５１は、第２のインジェクタ２５１′に対して１２０°の角度θをなし、オプションとしての第３のインジェクタが、第１のインジェクタ２５１と第２のインジェクタ２５１′との間の中間に、好ましくは、θ／２の位置に配置される。インジェクタ２５１が第１の反応性の高い化学種を流し、インジェクタ２５１′が第２の反応性が高い反応体を流している場合、これらインジェクタ相互間の中間に位置する第３のインジェクタは、好ましくは、反応性の高い領域の特性を調節するよう選択された速度で不活性ガスを流す。
【００９９】
図５０及び図５１は、膨出区分３２２，３２２′がそれぞれのインジェクタ２５１，２５１′のために設けられていることを除き、図４６及び図４７を参照して説明したライナとほぼ同じライナ３２０を示している。図５０及び図５１中に用いられる同一の符号は、先の図中に用いられた符号に対応している。図５０に示す平面５１−５１は、５１−５１が支持されている断面を示している。膨出区分３３２，３３２′がオプションとしてインジェクタ２５１，２５１′の回転と一致して設けられている状態で、オリフィスを通って導入されたガスは、膨出区分の内部で反射されて反応化学種の流れフロントの幅を広げ、ライナ３１０を含む反応器に関し、図４６に設けられたゾーンに対し高い反応性及び付着度のゾーンを一段と形作ると共に改善する。本発明のライナ及びインジェクタシステムの先のバージョンと同様、インジェクタの寸法、オリフィスの寸法決め、排気ポート又はスロットの形状、面積及びタイプは、角度α，β，θ，Ψ，Ψ′と共に全て可変である。加うるに、所与のライナにおいて、１つから１０個のインジェクタが設けられると共に排気ポート又はスロットの１つ又は１０個の垂直コースが設けられることは理解されよう。
【０１００】
図５２及び図５３は、ウェーハ縁部と周りのライナとの間の公差が小さいことが必要な場合に特に好適なライナ及び垂直インジェクタシステムを示しており、図中、同一の符号は、先の図中に用いられた符号に対応している。ライナ３３０は、排気スロット又はポート２５４の少なくとも１つの垂直コースを備えている。入口ポート又はスロット３３２の少なくとも１つの垂直コースが、ライナ３３０に形成されている。各入口ポート又はスロットの寸法形状は、隣接のポート又はスロットの寸法形状とは無関係である。好ましくは、各入口ポート又はスロットは、ウェーハキャリヤ１０６上に支持されたウェーハ基板（図示せず）と整列する。同様に、排気ポート又はスロット２５４の垂直コースは、真の横断流を形成するようウェーハ基板１０８と整列し、又は、変形例として、排気ポート又はスロット２５４の垂直コースは、ウェーハキャリヤに取り付けられた１つから５個のウェーハ基板の垂直方向広がりに及ぶ高さを有する。好ましくは、排気ポート又はスロットは、オリフィス３３２，３３２′と整列する。オプションとして、排気ポート又はスロットの面積は、図５３に示すようにライナ３３０に沿って上方に増大する。入口ポート又はスロット３３２，３３２′の近くに且つこれらと流体連通して、相補形状のインジェクタ２５１，２５１′が設けられている。その結果、インジェクタ２５１のオリフィス２５２からの放出物は、ウェーハ基板１０８の近くに位置する入口ポート又はスロットを介してライナ３３０中へ送られる。容器１０１は、インジェクタ２５１，２５１′を有すると共に図５４に示すと共に目で見て分かりやすくするために図５３では省かれている容器１０１内に収納されたライナ３３０を有する。ライナ３３２とウェーハ基板１０８の縁部との間の隙間を減少させた結果として、オプションとしてのウェーハ回転と関連した乱流が減少する。図５３及び図５４に示す角度α，β，θ，Ψは、それぞれ、０°、０°、１２０°、１２０°である。これら角度は特定の反応又は熱加工条件に適合するよう様々であってよいことは理解されよう。
【０１０１】
本発明の特定の実施形態及び実施例に関する上述の説明は、例示及び説明の目的のために与えられており、本発明を先の実施例によって説明すると共に例示したが、本発明は、これによって限定されるものと解釈されるべきではない。これら実施例は、排他的ではなく、また、本発明を開示した形態そのものに限定するものではなく、上記教示に照らして本発明の範囲に含まれる多くの改造例、改良例及び変形例を想到できる。本発明の範囲は、本明細書に開示したジェネリックな（属の）事項を含み、本明細書に添付された特許請求の範囲及びこれらの均等範囲に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施形態による熱平衡コントロールボリュームを提供するペデスタルヒータを有し、従来型上向き流（up-flow）形態を採用した熱加工装置の断面図である。
【図２】図１に示す熱加工装置に有用なベースプレートを備えた変形実施形態の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態によるペデスタルヒータ及び熱遮蔽体を有する熱加工装置の一部の断面図である。
【図４】本発明の実施形態による図３のペデスタルヒータ及び熱遮蔽体の略図である。
【図５】本発明による熱吸収率の高い材料の頂部層及び熱反射率の高い熱材料の下部層を有する熱遮蔽体の実施形態の略図である。
【図６】本発明による冷却チャネルを備えた熱遮蔽体の別の実施形態の略図である。
【図７】本発明による熱遮蔽体及びアクチュエータの実施形態の斜視図である。
【図８】本発明によるシャッタを有する熱加工装置の一部の断面図である。
【図９】本発明の実施形態によるペデスタルヒータ及び磁性結合／強磁性流体結合されたウェーハ回転システムを有するプロセスチャンバの断面図である。
【図１０】本発明の実施形態による横断流インジェクタシステムを有する熱加工装置の断面図である。
【図１１】図１３の角度Ψに沿って見た図１０の熱加工装置の一部の断面側面図であり、本発明の実施形態によるライナに対するインジェクタオリフィスの位置及びウェーハに対する排気スロットの位置を示す図である。
【図１２】図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置の一部の平面図であり、本発明の実施形態によるウェーハの横断方向における基板中心及び排気ポートに対して０°の角度αをなした一次インジェクタ及び１８０°の角度βをなした二次インジェクタのオリフィスからのガスの流れを示す図である。
【図１３】図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置の一部の平面図であり、本発明の実施形態によるウェーハの横断方向における基板中心及び排気ポートに対して１８０°の角度αをなした一次インジェクタ及び１８０°の角度βをなした二次インジェクタのオリフィスからのガスの流れを示す図である。
【図１４】図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置の一部の平面図であり、本発明の実施形態によるウェーハの横断方向における基板中心及び排気ポートに対して７５°の角度αをなした一次インジェクタ及び７５°の角度βをなした二次インジェクタのオリフィスからのガスの流れを示す図である。
【図１５】図１０のＡ−Ａ線に沿って取った図１０の熱加工装置の一部の平面図であり、本発明の実施形態によるウェーハの横断方向における基板中心及び排気ポートに対して０°の角度αをなした一次インジェクタ及び０°の角度βをなした二次インジェクタのオリフィスからのガスの流れを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態による別の上向き流インジェクタシステムを有する熱加工装置の断面図である。
【図１７】本発明の実施形態による別の下向き流（down-flow）インジェクタシステムを有する熱加工装置の断面図である。
【図１８】本発明の実施形態によるバッチをなすウェーハを熱加工し、それによりウェーハのバッチの各ウェーハが所望温度まで迅速且つ一様に加熱されるようにする方法の実施形態を示す流れ図である。
【図１９】本発明の実施形態によるバッチをなすウェーハを熱加工し、それによりウェーハのバッチの各ウェーハが所望温度まで迅速且つ一様に加熱されるようにする方法の別の実施形態を示す流れ図である。
【図２０】本発明の一実施形態による横断流ライナを有する熱加工装置の断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態による長手方向膨出区分を示す横断流段付きライナの外部斜視図である。
【図２２】図２１の外部斜視図とは反対側から見た横断流段付きライナの外部斜視図であり、本発明の一実施形態によるライナに設けられた複数の排気スロットを示す図である。
【図２３】本発明の一実施形態による横断流ライナの側面図である。
【図２４】本発明の一実施形態による横断流ライナの平面図である。
【図２５】本発明の一実施形態による横断流ライナの部分平面図である。
【図２６】横断流注入システムの一実施形態の逆さまにして示す斜視図である。
【図２７】横断流注入システムの別の実施形態の逆さまにして示す斜視図である。
【図２８】膨出区分を備えた横断流ライナの平面図であり、基板中央に対して１８０°の角度αをなす第１のインジェクタのオリフィス及び基板中央に対して１８０°の角度βをなす第２のインジェクタのオリフィスからのガスの流れがライナ内壁に当たり、その後ウェーハを横切って流れ、膨出区分と反対側の排気スロットから出る状態を示す図である。
【図２９】膨出区分を備えた横断流ライナの平面図であり、基板中央に対して１１０°の角度αをなす第１のインジェクタのオリフィス及び基板中央に対して１１０°の角度βをなす第２のインジェクタのオリフィスからのガスの流れがライナ内壁に当たり、その後ウェーハを横切って流れ、膨出区分と反対側の排気スロットから出る状態を示す図である。
【図３０】膨出区分を備えた横断流ライナの平面図であり、基板中央に対して０°の角度αをなす第１のインジェクタのオリフィス及び基板中央に対して０°の角度βをなす第２のインジェクタのオリフィスからのガスの流れがライナ内壁に当たり、その後ウェーハを横切って流れ、膨出区分と反対側の排気スロットから出る状態を示す図である。
【図３１】膨出区分及び各々がウェーハ中心に対して１８０°の角度をなす注入オリフィスを備えた２つのインジェクタを有する横断流ライナを含むチャンバ内部のウェーハの表面を横切るガス流線を示す粒子トレース図であり、左側インジェクタのオリフィスからの流量が右側のインジェクタのオリフィスからの流量の１０倍であり、図３１と同一の流れを示す図である。
【図３２】円形断面及び各々がウェーハ中心に対して１８０°の角度をなす注入オリフィスを備えた２つのインジェクタを有する横断流ライナを含むチャンバ内部のウェーハの表面を横切るガス流線を示す粒子トレース図であり、左側インジェクタのオリフィスからの流量が右側のインジェクタのオリフィスからの流量の１０倍であり、図３２と同一の流れを示す図である。
【図３３】膨出区分及び各々がウェーハ中心に対して７５°の角度をなす注入オリフィスを備えた２つのインジェクタを有する横断流ライナを含むチャンバ内部のウェーハの表面を横切るガス流線を示す粒子トレース図であり、左側インジェクタのオリフィスからの流量が右側のインジェクタのオリフィスからの流量の１０倍であり、図３１と同一の流れを示す図である。
【図３４】円形断面及び各々がウェーハ中心に対して７５°の角度をなす注入オリフィスを備えた２つのインジェクタを有する横断流ライナを含むチャンバ内部のウェーハの表面を横切るガス流線を示す粒子トレース図であり、左側インジェクタのオリフィスからの流量が右側のインジェクタのオリフィスからの流量の１０倍であり、図３２と同一の流れを示す図である。
【図３５】膨出区分及び各々がウェーハ中心に対して０°の角度をなす注入オリフィスを備えた２つのインジェクタを有する横断流ライナを含むチャンバ内部のウェーハの表面を横切るガス流線を示す粒子トレース図であり、左側インジェクタのオリフィスからの流量が右側のインジェクタのオリフィスからの流量の１０倍であり、図３１と同一の流れを示す図である。
【図３６】円形断面及び各々がウェーハ中心に対して０°の角度をなす注入オリフィスを備えた２つのインジェクタを有する横断流ライナを含むチャンバ内部のウェーハの表面を横切るガス流線を示す粒子トレース図であり、左側インジェクタのオリフィスからの流量が右側のインジェクタのオリフィスからの流量の１０倍であり、図３２と同一の流れを示す図である。
【図３７】図２８〜図３１、図３３及び図３５に断面で示された横断流ライナの側面図である。
【図３８】３８Ａ−３８Ｂ線に沿って取った図３７の横断流ライナの断面図であり、本発明の一実施形態の熱遮蔽体を示し、角度Ψがこの図の上方に排気スロットの中心を定めている図である。
【図３９】図３８の円で囲んだ部分の拡大断面挿入図である。
【図４０】膨出区分を備えた横断流ライナ中にｈ形管を形成する細長いインジェクタを示す部分透視側面図である。
【図４１】図４０に示すライナの開口端部の切欠き付きインジェクタ嵌合開口部の拡大断面図である。
【図４２】左側インジェクタからビス第三ブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）を流し、右側インジェクタからアンモニアを流す図２８に示す横断流ライナ及び注入システムを有する熱加工装置のコンピュータ処理流体力学（ＣＦＤ）説明図である。
【図４３】右側インジェクタ及び左側インジェクタからそれぞれＢＴＢＡＳ及びアンモニアを流す図２９に示すような横断流ライナ及び注入システムを有する熱加工装置のＣＦＤ説明図である。
【図４４】右側インジェクタ及び左側インジェクタからそれぞれＢＴＢＡＳ及びアンモニアを流す図３０に示すような横断流ライナ及び注入システムを有する熱加工装置のＣＦＤ説明図である。
【図４５】本発明の熱加工システムの種々のサイズの垂直インジェクタとベースプレートのインターフェイスの分解組立図である。
【図４６】本発明のライナの半透視斜視図である。
【図４７】図４６に示す本発明のライナの断面図である。
【図４８】コンピュータ処理流体力学研究から引き出されたトレースラインを示すと共に図４６のライナを採用した熱加工システムのための高い反応性のウェーハゾーンを示す略図である。
【図４９】コンピュータ処理流体力学研究から引き出されたトレースラインを示すと共に図３６のライナを採用した熱加工システムのための高い反応性のウェーハゾーンを示す略図である。
【図５０】インジェクタの各々を収容した膨出区分を有する本発明のライナの半透視切除斜視図である。
【図５１】図５０に示す本発明のライナの断面図である。
【図５２】本発明のライナの半透視切除斜視図である。
【図５３】図５２に示す本発明のライナの断面図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【外国語明細書】
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