JP2002529911A

JP2002529911A - 二表面反射体

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Publication number: JP2002529911A
Application number: JP2000580236A
Authority: JP
Inventors: ロジャー，エヌ．アンダーソン，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2002-09-10
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: EP1129474A1; WO2000026946A1; US6108491A; JP4911819B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放射エネルギーをサセプタの上へと向ける装置及び方法。【解決手段】二表面化された中間反射体が二つの独立して形状化されたファセット面を備え、個別のヒータランプアレイからの放射エネルギーを、加熱されるべき基板あるいは基板支持体に方向付けをする。二表面化された中間反射体はまた、周囲の円筒型反射体および中央の円筒型反射体も同時に備えて、基板または基板支持体上の特定の領域に、さらに放射を向ける事が出来る。加えて、二表面化された中間反射体はまた、ヒータランプも同時に備えることが出来て、個々のランプの放射が、集中反射体あるいは分散型反射体によってさらに向けることも出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明の属する分野は一般的には半導体の製造に関し、さらに詳細にはサセ
プタ又は半導体ワークピースに対してエネルギーを向ける方法及び装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】

本発明は概して、熱プロセス装置の有用なエネルギー源に関し、さらに詳細には
、半導体ワークピース又は半導体基板の急速加熱プロセスに用いられる熱放射ヒ
ータに関し、特にエピタキシャル反応プロセスを含めた化学的気相堆積（ＣＶＤ
）プロセスで半導体基板を熱する為の装置及び方法に関する。従って、本明細書
の残された部分においてＣＶＤまたはエピタキシャル反応プロセスに言及した場
合には、本発明の教示により適用出来ることは熱プロセスのより広い範囲の中の
ごく中心的な例に過ぎないことが理解されるであろう。

【０００３】半導体デバイスの商業的生産は近年、デバイスあたりのコストを低減するため
の圧力がますます高くなっている状況下に置かれている。このことは次には、デ
バイス当たりのコストをより低くし、良品デバイスのスループットをより高い歩
留まりで出来るように、エピタキシャルプロセス法の効率を向上させる新しい手
段を要求して来ている。この点に関しての重要な進展は、加熱効率を向上させる
ための半径方向加熱アレイと、プロセススピードを早め、半導体プロセス作業に
使われるガスの消費量の低減を実現した小型ダブルドーム反応器、の採用である
。

【０００４】代表的なダブルドーム装置は、「半導体プロセスの為のダブルドーム反応器」
の名称のＵＳ特許No.5108792号に詳述されているが、本発明にも共通に例示され
る。ここに引用されている特許を利用した反応システムはプロセス作業毎に単体
のウエハであっても充分に経済的なプロセスを可能にする。このダブルドーム反
応器システムの主要なコンセプトは、（１）急速な加熱及び冷却に対して薄型、
低熱容量サセプタ上に半導体を保持する、（２）半導体とサセプタを一対の透明
なドームを有する小型のハウジングで囲い、各々のドームがサセプタ−半導体コ
ンビネーションの一方の表面を覆う、（３）反応ガスがハウジングへ入り、また
出る為の導管を供する、（４）各々の透明なドームを通してエネルギーを照射す
るために配された一対の熱放射ヒータが供され、サセプタ−半導体コンビネーシ
ョンの各表面を均一に加熱する。

【０００５】代表的な半径方向加熱ヒータは、「種々のインフラレッド手法を利用して均一
な密度を達成する半導体加熱の装置並びに方法」と称するＵＳ特許、No.5,179,6
77号に詳述されており、本発明にも共通に例示されている。上記に引用されてい
る特許の主要なコンセプトは以下の点を利用してヒータの複雑さを軽減している
ことである、即ち、（１）複数の直線管状ヒータランプ、（２）半導体に向かっ
て熱放射を平行パスで向かわせる集中反射体を供して、より強力な熱放射を半導
体又はサセプタの中心近傍に結集させる、（３）熱放射を半球状パターンに分散
させる分散型反射体を供して、さらに（４）ランプ並びに付属する反射体の周り
を取り囲む外周反射体を供し、分散された放射の一部を捉えて、半導体またはサ
セプタの中央部ではなくむしろ周囲に再度方向付けて、集中反射体の放射パター
ンをバランスさせる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】

ダブルドーム反応器及び半径方向加熱アレイを利用した反応器システムがプロ
セスコストを低減しスループットを増大するのに効率が高いことを実証して来た
一方で、ウエハや半導体ワークピースの直径が大きくなる半導体業界の傾向に合
わせ、更に効率を向上させる努力が継続されている。初期のウエハは直径が２５
ｍｍ以下であったが、今日では業界は２００ｍｍウエハから３００ｍｍウエハへ
と移って来ている事態に直面している。ウエハのサイズが大きくなって行く傾向
は、半導体の直径が大きくなる一方で、より高い歩留まりを維持する為に必要な
均一な加熱を得ることが付加的に難しくなることによって緩和されている。サセ
プタ及び半導体の直径が２００ｍｍから３００ｍｍへと移って来たことは、結果
として急速かつ均一な熱勾配と放射パターンが必要とされる表面面積がより大き
くなったことになる。半導体業界では、以前基板の直径が１５０ｍｍから２００
ｍｍへ増大−表面積で１８０％の増加−したことによって、前に取り上げたダブ
ルドーム反応器及び半径方向配列などの進化が必要であった。

【０００７】しかしながら、種々のアレイにおけるランプ間の干渉によって引き起こされる
干渉の量と度合いが、使用されるランプの数に応じて比例的に増大するが故に、
半径方向配列に使用されるランプの数とパワーを増大しても、問題の一部しか解
決出来ない。結果的にもたらされる干渉が、加熱プロセスの性能を阻害しシステ
ム全体のスループットを小さくするという加熱の非効率さを招く。基板及びサセ
プタの直径が３００ｍｍに移行したことによってもたらされた表面積の２２５％
増加が引き起こす障害を解決するのに必要なのは、複数のヒータアレイからのエ
ネルギーを有効に利用出来る放射方向付け装置である。そのような装置があれば
、現状及び更に大きな直径の基板とサセプタの熱的プロセスを高スループットに
するために必要な、より高いエネルギーが供給できる。

【０００８】従来技術のこれら、及びその他の短所は、本発明による方法と装置によって克
服されるが、その方法と装置によれば現存する直径、およびそれよりも大きな直
径のサセプタ及び基板を均一かつ急速に加熱する複数のエネルギー源使用の効率
を高め、またより一層向上させることが出来る。このような装置は半径方向加熱
アレイの効率を高め、それによって急速加熱プロセスの能力は維持しながらシス
テム全体の電力消費を削減する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

サセプタ及び半導体ワークピースの都合よく選択された部分に対して、ＩＲや
ＵＶランプなどの複数のエネルギー源からのエネルギーを方向付けし、かつ均一
に供給する為の二表面化された中間反射体が、本発明に従って公開されている。
さらに詳細には、複数の放射源の間に位置され、それぞれのエネルギー源からの
エネルギーをサセプタまたは半導体ワークピースの所定の領域に独立して向ける
ための二面化された反射体、を利用した改善された方法及び装置に本発明は向け
られている。

【００１０】本発明の一つの実施例にあっては、少なくとも二つの都合の良いように形づく
られた反射面を有する方向付け装置が、少なくとも二つの別々のエネルギー源か
ら入って来るエネルギーを捉えるように位置される。各々の反射体の形状は独立
して決定され、例えば一方の面は一つの源からのエネルギーを、受け面の所定の
位置に向けることが出来、他の面は別の源からのエネルギーを、受け面の他の所
定位置に指し向けることが出来るように決定される。

【００１１】本発明の他の実施例にあっては、二側面反射体が、別々のエネルギーアレイか
ら進入する放射エネルギーを、サセプタ上の特定の領域に向かうように都合よく
位置される。反射体の各側面又は各面の形状は、その面への放射入射が特定のサ
セプタ領域に向かうように独立して決定できる。

【００１２】本発明の他の実施例にあっては、中央及び周囲反射体が本発明の中間反射体と
共に利用されて、向けられた放射の領域を生成する。結果として、向けられたエ
ネルギーの第一の領域は、周囲反射体及び本発明による中間反射体の一つの面に
よって向けられ得る第一の複数エネルギー源からの放射を含む。向けられたエネ
ルギーの第二の領域は、中心反射体及び本発明による中間反射体のもう一方の面
によって向けられ得る第二の複数エネルギー源からの放射を含む。それに加えて
、又はそれに変わって、各々の放射エネルギー源、または複数の放射エネルギー
源のそれぞれに有るランプは、透明な又は集中の反射体を利用することによって
、更に向けられ得る。

【００１３】本発明の他の代替の実施例にあっては、サセプタまたは半導体ワークピース上
に位置された複数の半径方向配列からのエネルギーは、本発明による二面化され
た中間反射体によってサセプタまたは半導体ワークピースの所定の領域に向けら
れる。それに加えて、又はそれに変わって、サセプタの下に位置された複数の半
径方向配列からのエネルギーは、本発明による二面化された中間反射体によって
サセプタの所定の領域に向けられる。

【００１４】本発明の主たる目的は、複数のヒータの効率を向上させてこれを利用し、現存
する直径及びより大きな直径のサセプタまたは半導体ワークピースに対して急速
な加熱プロセス及び均一な放射の配分の供給を可能にすることである。本発明の
方法及び装置によって供給される強化されたヒータ源を利用することによって、
より大きな直径のワークピースが、サセプタまたは半導体ワークピースの直径が
大きいことに起因して熱容量が増大するにも拘わらず、効率よく高速の処理が可
能となり、ウエハのスループットを向上させる結果につながる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

本発明の他の目的特徴、および利点は、以下に述べる仕様、および図面を考慮
することにより明らかになるであろう。

【００１６】図１には、化学的気相堆積チャンバ（ＣＶＤ）の反応容器、即ち他の急速熱的
プロセス装置１００が簡略化された図式的形態で示されている。ワークピース即
ち半導体基板１０３、例えばそれは直径３００ｍｍの薄いシリコンウエハであっ
て良いであろうが、反応容器１００内部のプロセスチャンバ内に設置されたサセ
プタ１０５上に支持されている。サセプタ１０５は、例えばグラファイトで作ら
れていて、薄いディスク形態をしていて比較的熱容量は低い。サセプタ１０５は
、プロセスされるワークピースの直径よりも大きな直径を有している。従って、
図１の３００ｍｍワークピースに対しては、サセプタ１０５は３００ｍｍより大
きな直径を有することに成ろう。

【００１７】装置１００内部で発生される放射パターンを更に詳しく説明する目的で、サセ
プタ１０５は三つの部分に分割される、即ち、中央領域２０、周囲領域４０、及
び中間半径領域３０である。各領域は軸１１５に対して同芯でかつ対称である。
中央領域２０は、サセプタ１０５のほとんど中央部分にある円形区域を表わす。
周囲領域４０は、サセプタ１０５の外縁に沿った円環区域を表わす。中間半径領
域３０は、中央領域２０の外側境界と、周囲領域４０の中央側境界によって境界
がされたサセプタ１０５の中央および外縁間のおよそ中間にある円環区域を表わ
す。サセプタ１０５に関連して説明されているが、中央領域２０、中間半径領域
３０、周囲領域４０は、例えば装置１００内部でのプロセス作業中に、サセプタ
１０５上に配された基板１０３についても、適用可能である。

【００１８】図１Ａに戻るが、装置１００内部にある種々の反射表面間の関係をより良く説
明するために、基準点として対称軸１１５及びサセプタ１０５を利用した図１Ａ
の角度基準システム５０に従って説明がされる。例えば、表面または表面のファ
セットは、軸１１５の方へ狭まる、軸１１５から広がるする、軸１１５に平行で
ある、あるいは軸１１５に垂直である、などと言われる。図示されている反射面
５５は、軸１１５の方へ狭まりしていると考えられるが、これはサセプタ１０５
から一番遠くへ離れた面５５上の点Ｃから発したベクトル５６が、サセプタ１０
５に最も近い面５５上の点Ｄへ向かい、さらにそれを越えて伸びていった時に、
軸１１５に交わるからである。これと反対に、図示されている反射面５７は、軸
１１５から広がるしていると考えられるが、これはサセプタ１０５から一番遠く
へ離れた面５５上の点Ａから発したベクトル５８が、サセプタ１０５に最も近い
面５７上の点Ｂへ向かい、さらにそれを越えて伸びていった時に、軸１１５に交
わらないからである。

【００１９】特定の表面の狭まりェンスまたは広がるェンスの度合いは、角の大きさによっ
て示され、その角をなす両サイドは該特定の面と軸１１５に平行な線とによって
形成され、その頂点は軸１１５に平行な直線が、サセプタ１０５から一番遠い表
面上の点で交わるところに位置する。再び角度基準システム５０を参照するが、
θ_Cは面５５に対する狭まりェンス角を表わす。角θ_Cをなす両面は面５５と軸１
１５に平行な線５９によって形成されている。θ_Cの頂点は線５９が面５５と交
わる面５５上のサセプタ１０５から最も遠い点Ｃである。θ_Dは面５７に対する
広がるェンス角を表わす。角θ_Dをなす両面は面５７と軸１１５に平行な線６０
によって形成されている。θ_Dの頂点は線６０が面５７と交わる面５７上のサセ
プタ１０５から最も遠い点Ａである。

【００２０】図１の装置１００を再び参照するが、例えばクウォーツのような透明な物質で
作られた上部ウインド１０７は、基板１０３及びサセプタ１０５の上部表面を覆
い、一方、下部のドーム型ウインド１０９はその低部表面を覆う。ベース盤１１
１は簡略化された図式形態で示されているがウインド１０７と１０９を結合し、
ガス気密ジョイントを形成している。

【００２１】前掲のＵＳ特許No.5,108,792「ダブルドーム反応器」では、ウインド１０７お
よび１０９がそれぞれチューブラネックとドーム型形状を有しているが、ここで
は下側のドーム型ウインド１０９のみが、装置１００の円筒状対称軸１１５上に
そのようなチューブラネック１１３を有するものとして図示されている。作業で
は、前掲のＵＳ特許No.5,108,792「ダブルドーム反応器」で説明されているよう
に、ベース盤１１１内部に形成されたポート（図示されていない）を介して装置
１００内へ、プロセス及びクリーニングガスが供給される。ガスは装置１００の一方側に有るインレットポートを介して装置１００に入り、
サセプタ１０５と基板１０３を実質的には層状に横切って流れ、インレットポー
トとは反対側のエクゾーストポートから出て行く。

【００２２】下部ドーム状ウインド１０９のネック１１３内部を支持シャフト１１７が軸１
１５に沿って上方に伸び、サセプタ１０５に付着し、それを支持する。シャフト
１１７とサセプタ１０５はプロセス作業中にモータ（図示なし）によって回転さ
れて良い。

【００２３】装置１００の反応器ヒータシステムは、下部熱源１１９と上部熱源１２１（点
線の外形線で示される）を含む。上部熱源１２１と下部熱源１１９は上部カバー
１０７と下部カバー１０９にそれぞれ隣接して位置され、装置１００内部でプロ
セス作業が行われる間、基板１０３とサセプタ１０５を加熱する目的を持つ。下
部熱源１１９は、インフラレッド放射バルブ１２７の内側アレイ１６０と、イン
フラレッド放射バルブ１２７の外側アレイ１８０を含む。バルブ１２７は例えば
、長さおよそ４インチ、直径およそ１．２５インチの２ｋｗタングステンフィラ
メントインフラレッドバルブであり得よう。バルブの電気的インターフェースは
ソケット１２９によって与えられる。下部熱源１１９はまた、周囲反射構造１４
５を含み、これはバルブ１２７の機械的アタッチメントと反射表面１４７とを供
し、外側アレイ１８０内でバルブ１２７によって発生された放射の方向性を向上
させる。図１のプロセス装置１００に対しての周囲反射体１４５は、およそ４．
５インチの高さのアルミニウムまたは真鍮などの剛体耐熱材で形成出来るであろ
う。追加して、周囲反射体１４５の反射表面は、金または銅などのインフラレッ
ド放射に対して良好な反射品質を有する材料で被覆される。

【００２４】内側アレイ１６０は外側アレイ１８０よりも直径が小さい。内側アレイ１６０
は、基板支持体１０５または基板１０３の中央部の周りに境界を有する。外側ア
レイ１８０は、基板支持体１０５および基板１０３の周囲、および基板１０３と
支持体１０５の双方の直径と同じかそれよりも大きな直径に近い所に境界を有す
る。内側アレイ、外側アレイとも、平面内に実質的には平行に配されているが、
基板１０３及びサセプタ１０５からは垂直に配される。例えば３００ｍｍの直径
を持つ基板をプロセスするための反応器の設計にあっては、内側アレイはサセプ
タ１０５からおよそ１６インチの所に配し、およそ２２０ｍｍから２８０ｍｍの
間の直径を有することが可能であろう。外側アレイはサセプタ１０５からおよそ
１２インチの所に配し、およそ３６０ｍｍから４２０ｍｍの間の直径を有するこ
とが可能であろう。

【００２５】本発明の一つの特徴では、外側面１８６と内側面１９０を含む中間反射体１８
５を有する。中間反射体１８５は、たとえばアルミニウム、または真鍮などの剛
体耐熱性の物質で形成される。追加して、外側面１８６と内側面１９０は金また
は銅のようなインフラレッド放射を反射するのに対して優れた反射品質をもつ材
料で被覆される。中間反射体１８５は実質的に背が高く、内側アレイ１６０と外
側アレイ１８０の各々からの放射を向ける間に内側アレイ１６０と外側アレイ１
８０によって発生された放射が干渉するのを減じることが出来るようにしている
。図１の装置１００で代表的な３００ｍｍをプロセスするのに、内、外アレイ１
６０，１８０がそれぞれ直径１０インチと１５．５インチである場合に、中間反
射体１８５はおよそ７．５インチの高さで、およそ１１インチの直径であって良
いであろう。このようにして中間反射体１８５の一つの利点は、内側アレイ放射
と外側アレイ放射間の干渉を減じ、それによって各アレイからの効率と方向付け
を向上することにある。内側および外側に向けられる放射地域１５６と１５８を
形成するように、周囲反射体１４５と中央反射体１５０のような反射チャンバー
面を中間反射体１８５と組み合わせて採用するようにすると、各アレイの効率は
さらに向上する。

【００２６】中間反射体の外側表面１８６の第一および第二ファセット１８７，１８９の長
さと角度を都合よく選定し、周囲反射体の反射面１４７を共に使用することによ
って外側の向けられた放射地域１５８が生成される。周囲反射体の反射面１４７
を円錐形に変更して、外側の向けられる放射地域１５８への角度のついた面を追
加することにより、反射の組み合わせがさらに加えられることが理解されるであ
ろう。結果として得られる反射の組み合わせは、外側アレイ１８０のバルブ１２
７によって発生される放射を、基板支持体１０５の所定の部分及び都合の良い様
に選択された部分、例えば周囲領域４０とか中間半径領域３０などに方向付けを
する。

【００２７】中間反射体の内側表面１９０の第一および第二ファセット１９１，１９３の長
さと角度を都合よく選定し、中央反射体の第一及び第二反射面１５２、１５４を
共に使用することによって内側の向けられた放射地域１５６が生成される。結果
として得られる反射の組み合わせは、内側アレイ１６０のバルブ１２７によって
発生される放射を、基板支持体１０５の所定の部分及び都合の良い様に選択され
た部分、例えば中央領域２０とか中間半径領域３０などに方向付けをする。この
ようにして、都合よく選定された中間反射体１８５の反射面は、同芯アレイ１６
０および１８０からの放射を都合よく選定されたサセプタ領域により高い効率で
向ける。結果として、これにより中間反射体１８５は、ヒータ１１９のアレイ１
６０，１８０のような同芯半径方向ヒータの急速で均一な加熱特性を向上し、３
００ｍｍ直径のサセプタおよび基板に伴う比較的大きな熱容量のものを、ウエハ
製造プロセスにおいて効率よく利用出来る。

【００２８】上部熱源１２１もまた、下部熱源１１９に関して先に説明された周囲反射体１
４５、中間反射体１８５および中央反射体１５０のような反射構造に加えて、類
似した放射バルブ１２７、内側、外側アレイ１６０，１８０を含むことが可能で
ある。ダブルドーム型反応器の対称を成す設計によって、下部熱源１１９は通常
は軸１１５に沿って下からサセプタ１０５および基板１０３に向けて熱的放射を
投じ、一方同時に上部熱源１２１（点線の外形線で示されている）は、通常は軸
１１５に平行に上からサセプタ１０５および基板１０３に向けて放射を方向付け
る。熱源１１９と１２１は、摂氏５００度から１２００度の範囲のプロセス温度
まで基板とサセプタを加熱する。

【００２９】基板１０３の上からと下からの両方からエネルギーを伝播することによって局
部エネルギーの最大値にとって、より大きなトータルエネルギーを得る事が出来
る。局部エネルギーを高くすることは、熱源およびチャンバ壁を不均等に加熱し
破損させる可能性があるので避けなければならない。トータルエネルギーをより
大きくすることは、チャンバ１００内部でより急速に加熱出来るために好ましい
。

【００３０】上下熱源１２１，１１９を使用することのもう一つの利点は、前掲のＵＳ特許
No.5,108,792「半導体プロセスのためのダブルドーム型反応器」に詳述されてお
り、それはウエハ１０３及び基板支持体の相対温度をどのようにコントロールす
るかを説明している。それによれば、熱源１１９と１２１は別々にコントロール
され、調節されて、ウエハ１０３はサセプタ１０５より温度が高くなるようにさ
れ、裏側への移行を防いでいる。例えばウエハ１０３のドーパントをシールする
場合のように裏側への移行が望ましい場合には、サセプタ１０５がウエハ１０３
よりも高温になるように下部熱源１１９を比較的高レベルで作動させることが出
来る。さらに、内側および外側アレイ１６０、１８０からの放射は、さきに取り
上げたＵＳ特許No.5,179,677「種々のインフラレッド手法を利用して均一な密度
を達成する半導体加熱の装置並びに方法」に述べられている様に、中央部、端部
及び主たる電力供給を変化させることによって、さらにコントロールすることが
可能である。

【００３１】熱的反応器１００は、円筒状に高度に均一であることによって特徴づけられて
いるが、それは上下カバー１０７，１０９、サセプタ１０５、基板１０３、周囲
反射体１４５、中間反射体１８５、中央反射体１５０、上下、および内側、外側
ランプアレイ１６０，１８０が共通の軸１１５の周りに同芯になっているからで
ある。円筒状に対称な軸１１５は、図１の一番上に１１６と称されている円筒座
標系（r,θ,z）のｚ軸に対応している。従って、ウエハ１０３の円周の温度は均
一である。言い換えれば、円筒座標系（r,θ,z）でウエハ１０３の任意の半径ｒ
におけるθ方向での温度変化は無視出来る。アレイ１６０，１８０は連続してい
ないでむしろ分離したエレメント（バルブ１２７）で構成されているのでθ方向
でのエネルギーがいくらか変化することが予測される。しかしながら、バルブ１
２７で与えられるエネルギーの重なりがエネルギーの流れを滑らかにし、これに
よってこの変化を減じ、本発明による方法と装置を、回転式および非回転式のサ
セプタプロセスシステムに適したものとして提供する。

【００３２】半径方向均一性（ｒ方向の）の柔軟性と効率は、熱源１１９と１２１のそれぞ
れにおいて二円形アレイ１６０及び１８０を使用することによって与えられてい
る。例えば、下部熱源１１９からの熱放射の半径方向プロフィルは内側アレイ１
６０の密度を外側アレイ１８０の密度に対して調節することでコントロール出来
るが、これは例えば、ＵＳ特許No.5,179,677「種々のインフラレッド手法を利用
して均一な密度を達成する半導体加熱の装置並びに方法」に述べられている電力
供給の変化とバランス法を採用して行う。加えて、半径方向均一性の柔軟性と効
率は、中間反射体１８５の各面のファセットを都合よく選定して、内側及び外側
アレイ１６０と１８０からの放射をさらに向けることで与えられる。

【００３３】図２は、図１の２−２断面の平面図である。図２は、下部ヒータシステムの内
側および外側アレイ１６０および１８０内部のヒータランプ１２７が半径方向均
等な間隔で配された状態を図示していて、本発明に従って、これらは中間反射体
１８５によって分離されている。図２は又、周囲反射体１４５、中間反射体１８
５、中央反射体１５０および内側と外側アレイ１６０と１８０の同芯、対称の特
徴をも図示している。一般的に円環形状の内側および外側に向けられた放射領域
１５６および１５８もまた示されている。中間反射体１８５は収束した内側面第
一ファセット１９１と共に示され、図２の平面図に表れている。

【００３４】ＵＳ特許No.5,179,677「種々のインフラレッド手法を利用して均一な密度を達
成する半導体加熱の装置並びに方法」に述べられている様に、ランプのいくつか
には、以下の図４に関係してさらに詳しく説明される集中反射体１３１が具備さ
れていても良い。図２のその他のヒータランプ１２７には、以下の図５および図
６に関係して説明される分散式反射体が具備される。各個ランプの分散型および
焦点型反射体は引き伸ばされ、隣接するヒータランプ内のフィラメントの長さが
大きく伸ばされ、フィラメントの直角方向にはわずかな寸法が伸ばされている。

【００３５】再度図２と本発明の他の特徴を参照するが、内側アレイ１６０の集中反射体１
３１は、加熱ランプの第一の集合体に関係して一般的に凹面反射体の第一の集合
体を形成し、第一の放射パターンによって熱放射を、中央領域２０を越えて、ま
たは内側放射の向けられる領域１５６のほぼ中央部分に向けて、方向付けをする
。内側アレイ１６０の分散式反射体と関連するランプ１２７は、ヒータランプの
第二の集合体に関係して一般的に平面反射体の第二の集合体を形成し、第二の放
射パターンによって熱放射を、内側に向けられる放射領域１５６の外側境界の回
りに、あるいは中央領域２０と中間半径領域３０との間の領域に、向ける。同様
のやり方で、外側アレイ１８０の集中反射体１３１は、加熱ランプの第三の集合
体に関係して一般的に凹面反射体の第三の集合体を形成し、第三の放射パターン
によって熱放射を、周囲領域４０を越えて、あるいは周囲領域４０と中間半径領
域３０の間の領域へ、または外側に向けられる放射領域１５８のほぼ中央部分に
向けて、向ける。外側アレイ１８０の分散式反射体と関連するランプ１２７は、
ヒータランプの第四の集合体に関係して一般的に平面反射体の第四の集合体を形
成し、第四の放射パターンによって熱放射を、外側に向けられる放射領域１５８
の外側に向けて、あるいは中間半径領域３０に向けて、あるいは周囲領域４０に
向けて、向ける。

【００３６】図２には内側アレイ１６０に８個のヒータランプ１２７と、外側アレイ１８０
に１６個のヒータランプ１２７が示され、されらの一つ飛びに（即ち４個および
８個）集中反射体１３１が具備されているのが図示されているが、それは図示す
るためだけのものであり、本発明の教示する所では、ヒータランプ１２７と集中
反射体１３１は何個にでも拡大されるということが理解されるであろう。例えば
、第二および第四の反射体集合を形成する分散型反射体は、その数に於いて、中
間反射体の内側および外側表面１９０と１８６の、対応して選択された第一およ
び第二ファセットに対する第一および第三の反射体集合を形成する集中反射体を
上回るが、これは分散型反射体によって目的が果たされる境界エリアが、集中反
射体によって目的が果たされる境界エリアよりもはるかに大きいからである。追
加して、内側および外側アレイのバルブの数は対称を成す必要はない。例えば、
外側アレイは３２個のランプを含み、一方内側アレイは１２個のランプを含んで
いて良い。

【００３７】ここで図３を参照するが、中間反射体１８５の向けられた放射の特徴がより良
く理解される。図３は反応器１００の下部の部分断面図で、さらに特定的には下
部熱源１１９の断面図である。各部品が断面で図示されているが、周囲反射体１
４５、中間反射体１８５、および中央反射体１５０は、円筒型対称軸１１５の周
りに連続的、対称かつ同芯である。中間反射体の内側および外側表面１９０と１
８６、周囲反射体の内側表面１４７、および中央反射体の内側表面１５２と１５
４は、剛体の耐熱材料を鋳造、機械加工し、または類似の製造方法で形成される
。例えば、中間反射体１８５は単一のアルミニウム鋳造をされた後、内側および
外側表面１９０と１８６の特定の幾何学的形状に機械加工されて製造することが
可能であろう。製造された後、例えば金あるいは銅の薄い層のようなインフラレ
ッド放射に対して反射する材料で表面がめっき又はコーティングされる。

【００３８】図３に図示されている様に、内側に向けられた放射領域１５６は、第一および
第二ファセット１９１と１９３を含む中間反射体の内側表面１９０と、中央反射
体１５０の反射ファセット１５２と１５４によって境界がつけられている。図１
Ａの角度基準システム５０を使用するが、中間反射体の第一ファセット１９１は
軸１１５からおよそ１８度広がるし、一方中間反射体の第二ファセット１９３は
軸１１５の方向におよそ７度狭まりしている。追加して、第二ファセット１９３
は第一ファセット１９１よりも長い。中央反射体の第一ファセット１５２は軸１
１５方向へ１５度狭まりし、一方第二ファセット１５４は軸１１５に実質的に平
行である。

【００３９】内側アレイ１６０のバルブ１２７からの放射パターンは複雑で解析が難しい。
内側に向けられた放射領域１５６内部のこれらの光線は中間反射体１８５および
中央反射体１５０のどちらによっても影響されずに、直接基板１０５上に放射さ
れる可能性が高い。しかしながら、図３に図示されている様にファセット１９３
が狭まりしている時、一部の光線は、例え平行とは言え、中間反射体の内側表面
１９０と交差する。平行な光線は一般的に中間または中央反射体には影響されな
いが、これらの光線は図２に関連して述べられた様に、集中あるいは分散型反射
体を有効に使用することによってうまく向けることが出来る。集中あるいは分散
型反射体については、以下の図４，５および６に関して一層詳しく説明されている。

【００４０】図３に戻るが、内側に向けられた放射領域１５６内部で発生された、対称軸１
１５に平行ではないこれらの光線は、中間反射体の内側表面１９０または中央反
射体１５０の反射表面と交差する可能性が高い。本発明のもう一つの特徴では、
中間反射体のそれぞれのファセットに対して、狭まりェンスおよび広がるェンス
の長さと角度を効果的に選択することによって、内側アレイ１６０内部に発生さ
れた非平行ビームを基板１０３の方向へ向ける結果を得ている。第一の代表的な
非平行ビーム１７２のパスを示すことによって、内側アレイ１６０内部のバルブ
１２７からの非平行ビームが、どのように基板１０３または基板支持体１０５の
方向に向けられて良いかを図示している。非平行ビーム１７２は、効果的に広が
るされた中間反射体の第二ファセット１９３上の一点で交差し、ビーム１７２を
中央領域２０の方向へ反射する。

【００４１】本発明の別の特徴では、中央反射体１５０のファセット１５２と１５４、およ
び中間反射体の内側ファセット１９１と１９３、の双方を効果的に選定して、内
側アレイ１６０内部に発生された非平行ビームを基板支持体１０５の方向へ向け
る結果を得ている。図３に図示されているように、第二の代表的な非平行ビーム
１７１は、中央反射体の第二ファセット１５４に交差して、中間反射体の狭まっ
た第二ファセット１９３の方向に反射する。ビーム１７１は中央反射体の狭まっ
た第一ファセット１５２の方向へ反射され、そこでビーム１７１は中間反射体の
広がった第一ファセット１９１へ反射する。中間反射体の広がった第一ファセッ
ト１９１から、ビーム１７１はサセプタ１０５の方向に進み、その上に入射する
。上に述べたことは、まず中央反射体１５０で反射しその後中間反射体１８５で
反射する、または中間反射体１８５から一回だけ反射する、と言う場合の複数回
の反射に関してであったが、本技術領域の通常の経験者ならば誰でも、これらが
、内側に向けられる領域１５６で生成された、解析が難しくまた複雑な反射パタ
ーンを一般化したものである、ということを理解するであろう。追加して、まず
中間反射体１８５で、続いて中央反射体１５０で反射する、また同様に中央反射
体で一回だけ反射するといった複数の反射によってもまた効果的な結果が得られ
、内側アレイ１６０からの広がった、非平行放射エネルギーを基板支持体１０５
の方向に導き、向ける好結果を産む、ということが理解されるであろう。さらに
特定的には、内側に向けられた領域１５６は、基板支持体１０５の特定の領域、
例えば中央領域２０もしくは中間半径領域３０へ放射を向けるのに最適化するこ
とが出来る。

【００４２】また図３には、外側に向けられた放射領域１５８が図示されており、これは周
囲反射体の反射表面１４７と、単一ファセット１８７だけを含むように図示され
た中間反射体の外側表面１８６によって境界がつけられている。角度基準システ
ム５０を使って、中間反射体の外側面ファセット１８７は軸１１５からおよそ３
度広がるしており、一方周囲反射体の表面１４７は対称軸１１５に実質的に平行
である。

【００４３】外側アレイ１８０のバルブ１２７からの放射パターンもまた、複雑で解析が困
難である。外側に向けられている放射領域１５８内のこれらの光線は、対称軸１
１５に平行であり、中間反射体１８５または周囲反射体１４５によってまったく
影響されないか、またはごくわずかの影響のみで、基板１０５上に直接放射する
可能性が高い。内側アレイ１６０によって発生された光線と類似して、外側アレ
イ１８０によって発生された平行な光線もまた、個別の反射体１３０に代わって
集中もしくは分散型反射体を効果的に使用することにより、サセプタ１０５上に
うまく向けることが出来る。

【００４４】図３には図示されていないが、本発明の一つの特徴では中間反射体１８５は二
つのファセット１８７と１８９を含む外側表面１８６を有することが出来る。代替の中間反射体１８５の実施例が図１、９、１１，１２に関係してさらに図示
され、説明される。図３を再び参照して、外側に向けられている放射領域１５８
内のこれらの光線で、対称軸１１５に平行でないものは、中間反射体の外側表面
１８７または周囲反射表面１４７と交差する可能性が高い。外側アレイ１８０内
部で発生された非平行ビームは、中間反射体の各外側表面ファセットに対しての
狭まりェンス又は広がるェンスの長さと角度を効果的に選定することによって、
基板支持体１０５の所定の領域に向けて向けられる。代表的な非平行ビーム１７
３と１７５のパスが、外側アレイ１８０によって発生された非平行ビームは基板
１０３または基板支持体１０５の方向にどのように向けられて良いか、を図示し
ている。図３に図示されているように、代表的な非平行ビーム１７５は、中間反
射体の都合よく広がった外側面ファセット１８７に先ず交差して、周囲反射体の
反射面１４７の方向に反射する。ビーム１７５は、周囲の反射面１４７から基板
支持体１０５の方向へ進み、かつその上へ入射するが、さらに特定的には周囲領
域４０あるいは中間半径領域３０の方向へ進み、入射する。非平行ビーム１７３
は、中間反射体の都合よく広がった外側面１８６上の異なった点で交差するが、
ビーム１７３もまた反射面１４７へ向けられて、そののち基板支持体１０５上へ
向けられる。非平行ビームはまた、中間反射体の都合よく広がった外側面１８６
にもっと低い角度で入射し、そのビームは基板支持体１０５の方向へ直接反射す
る。

【００４５】上に述べたことは、まず中間反射体１８５で反射しその後周囲反射体１４５で
反射する複数回の反射に関してであったが、本技術領域の通常の経験者ならば誰
でも、これらが、外側に向けられる放射領域１５８内部で生成された、解析が難
しくまた複雑な反射パターンを一般化したものである、ということを理解するで
あろう。追加して、まず周囲反射体表面１４７で、続いて中間反射体の外側表面
１８６で反射する、また同様に中間反射体の外側表面１８６で、または周囲反射
体の反射面１４７のどちらかで一回だけ反射する、といった複数の反射によって
も、外側アレイ１８０からの広がった非平行放射エネルギーを基板支持体１０５
の方向に導き、向ける好結果を産む、ということが理解されるであろう。さらに
特定的には、外側に向けられた放射領域１５８は、周囲領域４０もしくは中間半
径領域３０あるいは周囲領域４０と中間半径領域３０の間に、放射を向けるのに
最適化することが出来る。

【００４６】ここで図４を参照するが、単一のランプ１２７と付属する集中反射体１３１と
が断面図で図示されている。集中反射体１３１は図１に図示された一般的な形状
をした反射体１３１に変更することも出来よう。図からわかるように、反射体１
３１は内側および外側アレイ１６０と１８０に利用され、延長された反射体アレ
イ１６０と１８０の一体型部品としてアルミニウムで形成されるが、例えば、鋳
造、機械加工、および類似のプロセスよって作られ、その後、金またはインフラ
レッド放射に対するその他の反射材の薄い層でめっきされる。

【００４７】ランプ１２７の直線型フィラメント１３３に沿った各点は、全ての方向に対し
て均一な熱放射を作る。任意の与えられた点からの放射の一部は、フィラメント
軸に対して直角な面（図面の平面に対して垂直）内で半径方向に伸びる。しかし
ながら、図４には集中反射体に当たる光線のみが描かれている。図４で見られる
ように、これらの光線は、反射ののち、お互い同志平行に、および反射体アレイ
１６０と１８０に垂直な軸に平行に、発していく。

【００４８】そのような放射パターンは、反射体１３１の面１３７を、本質的に放物線断面
で、かつ放物線の焦点軸にフィラメントを位置するように形成することによって
作る。光線は一般的には放物線、またはその焦点軸を通りかつサセプタに通常は
垂直に下方に伸びる擬似放物線、の中央対称面に平行に反射される。各々の放物
線反射体は、一般的には平行な放射バンドを作り、例えば基板支持体１０５の周
囲領域４０または中央領域２０のような、基板支持体１０５の所定の領域を加熱
するために利用することが出来る。基板支持体の加熱される部分はまた、アレイ
１６０と１８０内部のランプ１２７および反射体１３１の位置、および放射が向
けられる領域１５６，１５８内部にある反射面の特定の向きに依存する。放射の
各バンドはヒータアレイに垂直な基板支持体領域の加熱に寄与する。他の放物線
反射体の対称軸面もまた一般的にはサセプタ１０５に垂直に伸びている。

【００４９】しかしながら、フィラメント１３３によって発生される熱放射全体の大部分は
図４に図示されたパスには従わない。特に、フィラメント１３３の放射のおよそ
２/３は表面１３７には当たらないが、それはこの面がフィラメント１３３にお
けるおよそ１２０度の角度に対してのみ対応しているからである。その上、面１
３７に当たる熱放射の一部は、フィラメント１３３の軸に垂直でない光線パスに
沿って進む。このような放射は図４に従って焦点に集まることはないであろう。

【００５０】これらの理由により、集中反射体１３１によって作られた放射パターンは、図
４に図示されているよりも遥かに複雑であり、反射体アレイの軸に平行なパスに
沿って示されている光線のように、正確に収束することが重要な関心事項ではな
い。従って、経済的な興味においては、図４の点線１３９で示されているように
交差する平面で形成された面を使用して放物線の和形状を粗く近似する事が実際
的である。同様にして、図示されてはいないがもう一つの放物線断面の一般的な
近似は、円筒の一部が交差した面を使用して達成出来る。

【００５１】ここで図５を参照するが、平面形式の分散型反射体１４１によって作られる放
射パターンが図示されている。図５では、フィラメント１３３’に垂直なパスに
沿って進む光線１４０だけを考えている。見て分かるように、反射体１４１には
狭まりも焦点効果も無いので、反射体１４１にほぼ垂直に当たる光線だけが反射
体アレイ１６０と１８０に一般的に垂直な方向に反射される。

【００５２】図６は、集中反射体１３１間の内側または外側の領域が円筒形断面で形成さ
れる時に作られるパターンを図示している。見て分かるように、図６に図示され
た、特定の曲率半径とフィラメントの位置では反射光線が分散する結果を招く。しかしながら、もし図６において表面１４３の曲率半径が増大されるとす
ると（表面１４３’で示されているように）、反射した光線のパターンは、先ず
放物線の焦点が表面１４３に対して相対的に移動したようにおよそ平行な状態を
経過して、それから広がるに変化する。図６の分散型反射体によって作られる分
散の実際の度合いは、従って、円筒形表面１４３の曲率半径と表面１４３に対す
るフィラメント１３３’’の位置に依存する。

【００５３】図７は、図１，８，９，１０，１１、および１２に図示された中間反射体１８
５の種々の実施例を纏めた表である。以下で検討する角度の測り方は図１Ａの角
度基準システム５０に従って表現されおり、各々数字で示されている。ここで図
１に戻るが、中間反射体１８５が本発明に従った、好ましい「広がるング、イコ
ールコンパウンド」構成として示されている。図１の中間反射体実施例において
は、中間反射体の外側面１８６は、軸１１５から約５度広がった第一ファセット
１８７と、軸１１５に実質上平行な第二ファセット１８９を含む。第一および第
二ファセット１８７、１８９はおよそ同じ長さで、周囲反射体の面１４７と共に
外側に向けられた放射地域１５８を生成する。中間反射体の内側表面１９０は、
軸１１５から約２０度広がった第一ファセット１９１と軸１１５の方へ約２０度
狭まった第二ファセット１９３を含む。中間反射体内側面の第一および第二ファ
セット１９１，１９３はほぼ同じ長さであり、中央反射体面１５２と１５４と共
に内側に向けられた放射領域１５６を構成する。

【００５４】中央反射体の内側表面１５２と１５４は中間反射体１８５の実施例と類似した
実施例となるが、本発明のもう一つの特徴が中央反射体１５０の代替実施例を含
んでいる。中央反射体１５０の代替実施例は、例えば各面１５２，１５４の長さ
を変化させ、また内側に向けられた放射領域１５６に対して各面を狭まりまたは
広がるすることを含んでいる。このようにして、中間反射体の内側表面１９０だ
けを変更する、または中央反射体１５０の反射面１５２，１５４の代替実施例と
の組み合わせで変更することによって、内側の向けられた放射領域１５６の、反
射の、および方向付けの特徴を変えることは本発明の一つの特徴である。

【００５５】ここで図８を参照するが、本発明による中間反射体１８５の二、平行構成代替
実施例がより良く理解出来る。この構成は中間反射体１８５の第一および第二面
が平行なので、ダブル平行構成と呼ばれる。図８の中間反射体実施例では、中間
反射体の外側表面１８６は、軸１１５に実質的に平行な単一ファセット１８７を
含む。ファセット１８７と周囲反射体の面１４７は、外側へ方向付けられた放射
地域１５８を作る。中間反射体の内側の面１９０は軸１１５に実質的に平行な単
一ファセット１９１を含む。中間反射体の内側のファセット１９１は、中央反射
体表面１５２，１５４と共に内側に向けられた放射領域１５６を構成する。

【００５６】ここで図９を参照するが、本発明による中間反射体１８５の二、狭まりング構
成代替実施例がより良く理解出来る。この構成は中間反射体１８５の内側面１９
０と外側面１８６両方の第一ファセットが軸１１５の方へ狭まりしているので、
ダブル狭まり構成と呼ばれる。図９の中間反射体１８５実施例にあって、中間反
射体外側面１８６は、軸１１５の方へ約１０度狭まりしている第一ファセット１
８７と、軸１１５に実質的に平行な第二ファセット１８９を含む。第一および第
二ファセット１８７，１８９はおよそ同じ長さで、周囲反射体表面１４７と共に
外側に向けられた放射地域１５８を生成する。

【００５７】また図９においては周囲反射体１４５の代替実施例が図示されており、ここで
は反射体表面１４７が、上部の狭まった面と下部の平行な面によって形成されて
いる。このような周囲反射体の構成は、例えば外側アレイ１８０に、より大きな
直径を必要とする場合に用いられて良い。より大きな直径の外側アレイ１８０は
、ランプ１２７の数を増やして収納でき、かつ狭まった反射面１４７を採用して
より大きな直径の外側アレイ１８０からのエネルギーを、基板支持体１０５およ
び基板１０３上に方向付けが出来るであろう。

【００５８】中間反射体の内側表面１９０は軸１１５の方へ約１０度狭まった第一ファセッ
ト１９１と、軸１１５に実質的に平行な第二ファセット１９３を含む。中間反
射体内側表面の第一および第二ファセット１９１，１９３はおよそ同じ長さで、
中央反射体表面１５２、１５４と共に内側に向けられた放射地域１５６を構成す
る。

【００５９】ここで図１０を参照するが、本発明による中間反射体１８５の広がった和構成
の代替実施例がより良く理解出来る。この構成では、中間反射体外側表面１８６
が軸１１５から離れて広がるし、一方、同時に、中間反射体内側表面１９０が狭
まりと広がり（即ち和）の両方のファセットを含むので、広がる和構成と呼ばれ
る。図１０の中間反射体実施例においては、中間反射体外側表面１８６は、軸１
１５から約３度広がった第一ファセット１８７と、軸１１５に実質的に平行な
第二ファセット１８９を含む。第一および第二ファセット１８７，１８９はおよ
そ同じ長さで、周囲反射体表面１４７と共に外側に向けられた地域１５８を生成
する。中間反射体の内側表面１９０は、軸１１５から約１８度広がった第一ファ
セット１９１と、軸１１５の方へ約５度狭まった第二ファセット１９３を含む。
中間反射体内側表面の第二ファセット１９３は第一ファセット１９１よりも長い
。また図１０には中央反射体１５０の代替実施例が示されており、これは対称軸
１１５に平行な単一反射面１５４を含んでいる。このように、中間反射体の内側
第一および第二ファセット１９１，１９３は中央反射体表面１５４と共に内側に
向けられた放射領域１５６を構成する。

【００６０】ここで図１１を参照するが、本発明による中間反射体１８５の狭まった和構成
の代替実施例がより良く理解出来る。この構成では、中間反射体外側表面１８６
が狭まりと広がる（即ち和）両方のファセットを与え、一方、同時に、中間反射
体内側表面１９０が狭まったファセットを与えるので、和狭まり構成と呼ばれる
。図１１の中間反射体実施例にあっては、中間反射体外側表面１８６は、軸１１
５の方へ約１８度狭まった第一ファセット１８７と、軸１１５から約６度広がっ
た第二ファセット１８９とを含む。第二ファセット１８９は第一ファセット１８
７よりも長い。第一および第二ファセット１８７，１８９は周囲反射体表面１４
７と共に外側に向けられた放射地域１５８を生成する。中間反射体内側表面１９
０は軸１１５の方へ約３度狭まった第一ファセット１９１と軸１１５に実質的に
平行な第二ファセット１９３を含む。中間反射体内側表面の第一および第二ファ
セット１９１，１９３はほぼ同じ長さで、中央反射体表面１５２，１５４と共に
内側に向けられた放射領域１５６を構成する。

【００６１】ここで図１２を参照するが、本発明による中間反射体１８５のダブル、和構成
の代替実施例がより良く理解出来る。この構成では、中間反射体外側表面１８６
が狭まりと広がる（即ち和）両方のファセットを含み、一方、同時に、中間反射
体内側表面１９０もまた狭まりと広がる（即ち和）両方のファセットを含むので
、ダブル和構成と呼ばれる。図１２の中間反射体実施例にあっては、中間反射体
外側表面１８６は、軸１１５の方へ約３０度狭まった第一ファセット１８７と、
第一ファセット１８７より長くて、軸１１５から約８度広がった第二ファセット
１８９とを含む。第一および第二ファセット１８７，１８９は周囲反射体表面１
４７と共に外側に向けられた放射地域１５８を生成する。中間反射体内側表面１
９０は、軸１１５から約１８度広がった第一ファセット１９１と、第一ファセッ
ト１９１よりも長くて軸１１５の方へ約１０度狭まった第二ファセット１９３を
含む。中間反射体内側表面の第一および第二ファセット１９１，１９３は、中央
反射体表面１５２，１５４と共に内側に向けられた放射領域１５６を構成する。

【００６２】これまでに取り上げた実施例は、下部ヒータアッセンブリ１１９内部のヒータ
アレイおよび反射領域に関して説明されたが、本発明の実施例は上部ヒータアッ
センブリ１２１内部に配列されたヒータアレイに対して直ちに適用可能である。
このように、本発明のもう一つの特徴は、アッセンブリ１２１内部の内側および
外側ヒータアレイ１６０，１８０によって発生された放射を方向付けて、基板１
０３と基板支持体１０５上に上方からの均一な放射パターンを作るために、本発
明の種々の実施例を上部ヒータアッセンブリに適用することである。反応器１０
０はまた、上部ヒータアッセンブリに配列された単一のランプアレイを有して良
く、その一方で、本発明による中間反射体を採用した複数のヒータアレイが下部
ヒータアッセンブリ１１９内部に配列されるということも理解されるべきである
。さらに特定的には、特定の熱的プロフィールを基板１０３全域に供し、同時に
基板１０３とサセプタ１０５の間に熱勾配を誘導するために、本発明の種々の実
施例が採用されて良い。

【００６３】前述の考察から、各々のランプおよびその付属する反射体からの放射のパター
ンは、複雑で解析が難しいということが明白であろう。しかしながら、二側面化
された中間反射体だけ、あるいは上述した集中および分散型形式の反射体と組み
合わせて使用することによって、放射パターンの変更が可能となり相当数のバリ
エーションが観察ベースで達成できている。従って、適切な中間反射体の寸法、
ファセット長さ、およびファセット角度を選定して、上部ヒータ１２１から基板
１０３および基板支持体１０５の表面上へ、また下部ヒータ１１９から基板支持
体１０５への、熱的均一性を最適化する事が可能である。

【００６４】ここで図１に戻るが、基板支持体１０５上に作られる放射パターンは、軸１１
５の周りに対称で一般的に円環状をした内側および外側に向けられた放射領域を
生成するための周囲反射体１４５、中間反射体１８５および中央反射体１５０、
を組み入れることによって大きな影響を受ける。中間反射体の内側および外側表
面１９０と１８６、周囲反射体表面１４５および中央反射体表面１５２と１５４
は、軸１１５に平行な方向から外れたパスに沿って進む光線の多数のパーセンテ
ージと交差し、かつこれらの光線の大部分を基板支持体１０５および基板１０３
の所定の領域と都合よく選定された領域の上に再向けるように位置される。

【００６５】内側および外側に向けられた放射領域１５６と１５８の生成は基板１０３およ
び基板支持体１０５上に作られる放射パターンの解析をさらに複雑なものにして
いるが、観察結果は以下のことを示している、第一に、集中反射体１３１によって作られる放射は、向けられた放射領域の周
囲領域よりも中央よりの部分（即ち軸１１５に最も近い部分）でより強い。集中
反射体からの放射の実質的なパーセントは、内側に向けられた放射領域１５６の
場合には中央領域２０に向かう傾向が強く、外側に向けられた放射領域１５８の
場合には中間半径領域３０に向かう傾向が強いということが一定している。

【００６６】第二に、図５の平面反射体１４１、および外側放射領域１５８内部に利用され
る図６の円筒形状反射体１４３のような分散型反射体によって作られた放射パタ
ーンは、中間半径領域３０におけるよりも周囲領域４０においてより大きい。内
側に向けられた放射領域１５６の場合には、分散型反射体によって作られた放射
パターンは中央領域２０よりも中間半径領域３０の方向へ向かってより強くなる
。この分散放射パターンは軸１１５に平行な方向から広がった光線の大部分のパ
ーセントに対して一定である。これらの光線の多くは外側領域１５８の場合には
周囲反射体表面１４７に当たり、あるいは内側領域１５６の場合には中間反射体
の内側表面１９０に当たる。結果として、これら当たった光線は反射されて、外
側に方向付けられた放射領域１５８の場合には周囲領域４０において、あるいは
内側に向けられた放射領域１５６の場合には中間半径領域３０において、高い放
射密度のパターンになる。

【００６７】このようにして、基板並びに基板支持体上の都合よく選定された領域に均一な
放射パターンを供給するために複数のヒータアレイによって発生された放射エネ
ルギーを、向けられた放射領域へ方向付けをする、本発明に従った中間反射体の
方法と装置が提供されたことは明白である。本発明の特定の実施例が示され、説
明された一方で、さらなる変更と改善が、本技術領域の経験有る人達には思いつ
くであろう。従って、本発明は、示された特別の形態に限定されず、付帯の請求
項において、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、全ての変更を網羅する
ように意図されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の狭まり、等しい、和の実施例を使ったプロセス反応器の断面図である
。図１Ａは、角度基準システムである。

【図２】図１の２−２に沿って取った図１のプロセス反応器の平面図である。

【図３】図１の代表的な半径方向ランプのＸ−Ｘ方向に見た部分断面図であり、本発明
に典型的な向けられた光線パターンを図示している。

【図４】ヒータランプ単体と集中反射体とを組み合わせた断面図である。

【図５】ヒータランプ単体と平面分散反射体とを組み合わせた断面図である。

【図６】ヒータランプ単体と円筒分散型反射体とを組み合わせた断面図である。

【図７】本発明に従った二表面の反射体の代表的な実施例を一表に纏めた図表である。

【図８】図１のプロセス反応器の下部断面図であり、本発明に従った二表面化された反
射体のダブル、平行の実施例を示している。

【図９】図１のプロセス反応器の下部断面図であり、本発明に従った二表面化された反
射体のダブル狭まりの実施例を示している。

【図１０】図１のプロセス反応器の下部断面図であり、本発明に従った二表面化された反
射体の広がるング和の実施例を示している。

【図１１】図１のプロセス反応器の下部断面図であり、本発明に従った二表面化された反
射体の和、狭まりの実施例を示している。

【図１２】図１のプロセス反応器の下部断面図であり、本発明に従った二表面化された反
射体のダブル和の実施例を示している。

【符号の説明】

２０…サセプタ中央部、３０…サセプタ中間半径部、４０…サセプタ周囲部、
５０…角度基準システム、５５，５７…面、５６，５８…ベクトル、５９，６０
…線、１００…プロセス装置、１０３…半導体基板、１０５…サセプタ、基板支
持体、１０７…上部ウインド、上部カバー、１０９…下部ドーム型ウインド、下
部カバー、１１１…ベース盤、１１３…チューブラネック、１１５…軸、１１６
、円筒座標系、１１７…支持シャフト、１１９…下部熱源、１２１…上部熱源、
１２７…インフラレッド放射バルブ、１２９…ソケット、１３１…集中反射体、
１３３，１３３’、フィラメント、１３９…点線で表された擬似放物線、１４０
…光線、１４１…分散型反射体、１４３…円筒形反射面、１４５…周囲反射体、
１４７…周囲反射体の反射表面、１５０…中央反射体、１５２，１５４、中央反
射体の反射面、１５６、内側に向けられる放射地域、または放射領域、１５８、
外側に向けられる放射地域、または放射領域、１６０…内側アレイ、１８０…外
側アレイ、１８５…中間反射体、１８６、中間反射体外側表面、１８７…中間反
射体外側表面の第一ファセット、１８９…中間反射体外側表面の第二ファセット
、１９０…中間反射体内側表面、１９１…中間反射体内側表面の第一ファセット
、１９３…中間反射体内側表面の第二ファセット、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射エネルギーをサセプタの上へと向ける装置であって、前
記装置は、 (a) 第一の放射エネルギー源と、 (b) 第二の放射エネルギー源と、 (c) 第一の表面および第二の表面を有する反射体と、 (d) サセプタとを有し、前記第一の放射エネルギー源からのエネルギーが、前記反射体の第一の面によ
って前記サセプタへ向けられ、前記第二の放射エネルギー源からのエネルギーが、前記反射体の第二の面によ
って前記サセプタへ向けられる装置。
【請求項２】前記反射体が、前記第一の放射エネルギー源と前記第二の放
射エネルギー源の間に配置される請求項１に記載の装置。
【請求項３】前記サセプタが、中央領域と、中間半径領域と、周囲領域と
を有する請求項１に記載の装置。
【請求項４】前記第一の放射エネルギー源からの前記エネルギーの一部が
、前記サセプタ周囲領域の方へ向けられる請求項３に記載の装置。
【請求項５】前記第二の放射エネルギー源からの前記エネルギーの一部が
、前記サセプタ中央領域の方へ向けられる請求項３に記載の装置。
【請求項６】前記第一の放射エネルギー源からの前記エネルギーの一部が
、前記サセプタ中央領域の方へ向けられる請求項３に記載の装置。
【請求項７】前記第二の放射エネルギー源からの前記エネルギーの一部が
、前記サセプタ周囲領域の方へ向けられる請求項３に記載の装置。
【請求項８】前記第一の放射エネルギー源と第二の放射エネルギー源が、
タングステンフィラメントランプと、水銀蒸気ランプと、ハロゲンランプとから
成る群より選択される請求項１に記載の装置。
【請求項９】前記サセプタが、少なくとも２００ｍｍの直径を有する請求
項１に記載の装置。
【請求項１０】前記サセプタの直径が約３００ｍｍ以上である請求項１に
記載の装置。
【請求項１１】前記反射体が、単一の連続構造体である請求項１に記載の
装置。
【請求項１２】半導体ワークピースを加熱する装置であって、前記装置は
、 (a)中央領域と、中間半径領域と、周囲領域とを有するサセプタと、 (b)半径方向に配列された第一の複数の加熱ランプと、 (c)半径方向に配列された第二の複数の加熱ランプと、 (d)反射面を有する外側の反射体と、 (e)第一の反射面と第二の反射面を有する中間反射体と、 (f)反射面を有する中央反射体とを有し、前記サセプタと、前記第一の複数のランプと第二の複数のランプと、前記外側の
反射面と、前期中間反射体と、前記中央反射体とは、円筒対称の共通の軸に対し
て同軸であり、前記第一の複数のランプから発生した前記エネルギーは、前記外側反射体の反射
面と、前記中間反射体の前記第一反射面によって向けられ、前記第二の複数のランプから発生した前記エネルギーは、前記中間反射体の前記
第二反射面と、前記中央反射体反射面とによって向けられる装置。
【請求項１３】前記第一の複数のランプと前記第二の複数のランプの一部
のランプが、集中反射体の近隣に配置される請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】前記第一の複数のランプと前記第二の複数のランプの一部
のランプが、分散反射体の近隣に配置される請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】前記第一の複数のランプからの前記エネルギーが、前記サ
セプタ周囲領域の方に向けられる請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】前記第一の複数のランプからの前記エネルギーが、前記サ
セプタ中間半径領域の方に向けられる請求項１２に記載の装置。
【請求項１７】前記第一の複数のランプからの前記エネルギーの一部が、
前記サセプタ周囲の方へ向けられ、前記第一の複数のランプからの前記エネルギ
ーの一部が、前記サセプタ中間半径領域の方へ向けられる請求項１２に記載の装
置。
【請求項１８】前記第二の複数のランプからの前記エネルギーが、前記サ
セプタ中央領域の方に向けられる請求項１２に記載の装置。
【請求項１９】前記第二の複数のランプからの前記エネルギーが、前記サ
セプタ中間半径領域の方に向けられる請求項１２に記載の装置。
【請求項２０】前記第二の複数のエネルギー源からの前記エネルギーの一
部が前記サセプタ中央領域の方へ向けられ、前記第二の複数のエネルギー源から
の前記エネルギーの一部が前記サセプタ中間半径領域の方へ向けられる請求項１
２に記載の装置。
【請求項２１】処理装置内の多数のヒータアレイを利用して半導体基板上
に或る温度プロフィルを発生させる方法であって、前記方法は、 (a)その一部が集中反射体を有しその一部が分散反射体を有する加熱ランプの
第一の半径方向配列で、放射エネルギーを発生するステップと、 (b) その一部が集中反射体を有しその一部が分散反射体を有する加熱ランプの
第二の半径方向配列で、放射エネルギーを発生するステップと、 (c)前記第一の半径方向配列からの放射エネルギーを、前記第一の半径方向配
列と第二の半径方向配列の間に配された反射面の第一の面からサセプタ上へ反射
するステップと、 (d)前記第二の半径方向配列からの放射エネルギーを、前記第一の半径方向配
列と第二の半径方向配列の間に配された反射面の第二の面からサセプタ上へ反射
するステップとを有する方法。
【請求項２２】集中反射体の近隣に配置された前記第一のアレイ内の前記
ランプの一部によって発生された放射エネルギーが、前記サセプタの中央の方へ
向けられる請求項２１に記載の前記方法。
【請求項２３】分散反射体の近隣に配置された前記第一のアレイ内の前記
ランプの一部によって発生された放射エネルギーが、前記サセプタの中間半径の
方へ向けられる請求項２１に記載の前記方法。
【請求項２４】集中反射体の近隣に配置された前記第二のアレイ内の前記
ランプの一部によって発生された放射エネルギーが、前記サセプタの中間半径領
域の方へ向けられることとした請求項２１に記載の前記方法。
【請求項２５】分散反射体の近隣に配置された前記第二のアレイ内の前記
ランプの一部によって発生された放射エネルギーが、前記サセプタの周囲領域の
方へ向けられることとした請求項２１に記載の前記方法。