JP3132827B2 - 高容量エピタキシャル反応装置 - Google Patents
高容量エピタキシャル反応装置Info
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
- C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、選択した面の上に均一な薄膜の被膜を形成
するためのエピタキシャル反応装置に関し、より詳細に
言えば、従来のバレル形エピタキシャル反応装置より大
きなバッチ容量を有し、かつ少なくとも従来のバレル形
エピタキシャル反応装置によって製造されるものと同程
度の品質のエピタキシャル層を形成するバレル形エピタ
キシャル反応装置に関する。
するためのエピタキシャル反応装置に関し、より詳細に
言えば、従来のバレル形エピタキシャル反応装置より大
きなバッチ容量を有し、かつ少なくとも従来のバレル形
エピタキシャル反応装置によって製造されるものと同程
度の品質のエピタキシャル層を形成するバレル形エピタ
キシャル反応装置に関する。
背景技術 従来技術によれば、幾つかの異なる型式の放射加熱エ
ピタキシャル反応装置が知られている。例えば、そのよ
うな１つの型式のエピタキシャル反応装置の例につい
て、1978年３月28日に発行されたマクネイル（McNeill
y）他の米国特許第4,081,313号明細書を参照することが
できる。一般に、各エピタキシャル反応装置は、（ｉ）
反応室と、（ii）熱源及び温度制御装置と、（iii）ガ
ス供給源及びガス流制御装置とを備える。
ピタキシャル反応装置が知られている。例えば、そのよ
うな１つの型式のエピタキシャル反応装置の例につい
て、1978年３月28日に発行されたマクネイル（McNeill
y）他の米国特許第4,081,313号明細書を参照することが
できる。一般に、各エピタキシャル反応装置は、（ｉ）
反応室と、（ii）熱源及び温度制御装置と、（iii）ガ
ス供給源及びガス流制御装置とを備える。
従来のバレル形エピタキシャル反応装置の縦断面図が
第1A図に示されている。反応装置10には、米国カリフォ
ルニア州サンタクララに所在するアプライド・マテリア
ルズ（Applied Materials）社製のものを使用すること
ができる。反応装置10は、上記アプライド・マテリアル
ズ社からモデルNo.7600、7800、7810及び7820のものが
供給されている。
第1A図に示されている。反応装置10には、米国カリフォ
ルニア州サンタクララに所在するアプライド・マテリア
ルズ（Applied Materials）社製のものを使用すること
ができる。反応装置10は、上記アプライド・マテリアル
ズ社からモデルNo.7600、7800、7810及び7820のものが
供給されている。
反応装置10の反応室60は、トランジョン（transitio
n）領域46とビードブラステッド（bead−blasted）領域
45の端部45Aとの間のベルジャ40の内部容積である。熱
源50は、５バンク即ち配列の石英ハロゲンランプ51は、
以下に詳述するように１コラム即ち縦列に14個のランプ
51で構成される。ガスリング20がガス供給源及びガス制
御装置に結合されている。熱源51及び反応室60はハウジ
ング15内に収容されている。反応装置10のハウジング15
は高さ約91.4cm（36インチ）及び幅約116.8cm（46イン
チ）の容積を画定している。
n）領域46とビードブラステッド（bead−blasted）領域
45の端部45Aとの間のベルジャ40の内部容積である。熱
源50は、５バンク即ち配列の石英ハロゲンランプ51は、
以下に詳述するように１コラム即ち縦列に14個のランプ
51で構成される。ガスリング20がガス供給源及びガス制
御装置に結合されている。熱源51及び反応室60はハウジ
ング15内に収容されている。反応装置10のハウジング15
は高さ約91.4cm（36インチ）及び幅約116.8cm（46イン
チ）の容積を画定している。
熱源50の５バンクのランプ51は、第1B図に示されるよ
うに、ベルジャ40を中心として五角形を形成し、前記各
バンクがその五角形の１面を占有するようになってい
る。第1B図に於ては、５バンクの前記熱源50とベルジャ
40の相対位置のみが説明のために示されている。（添付
図面は実寸通りに記載されておらず、反応装置10内の各
構成部品の相対位置を示すことのみを目的としてい
る。）ランプ51は、短い波長範囲、即ち約１ミクロン以
下の放射エネルギを発生する。各ランプ51は、28.6mm
（１・1/8インチ）の放物面をなす金メッキされかつよ
く磨かれた反射器52内に取り付けられている。（添付図
面に於て、各符号の添字は、（ｉ）類似の構成部品を表
すため、及び（ii）構成部品の特定の特徴を示すために
用いられている。明細書の記載に於て、添字のない符号
は、添付図面に於て添字を有する同じ符号について共通
するものを意味する速記的な表記として使用されてい
る。） 熱源50からの短波長放射エネルギは、ベルジャ40の透
明石英壁41を介して伝達される。石英壁41は放射をほと
んどまたは全く吸収しない。熱源50からの放射エネルギ
は、反応室60内に取り付けられたサセプタ65に入射す
る。サセプタ65は、石英ハンガ61によってベルジャ40内
に吊着され、該石英ハンガ61は不透明な石英上部フラン
ジ47によって図示されない回転手段に、その上に取り付
けられたサセプタ65及びウエハ70が熱源50に関して回転
し得るように、回転自在に結合されている。サセプタ65
の回転によって、サセプタ65及びウェハ70の均一な加熱
が保証される。
うに、ベルジャ40を中心として五角形を形成し、前記各
バンクがその五角形の１面を占有するようになってい
る。第1B図に於ては、５バンクの前記熱源50とベルジャ
40の相対位置のみが説明のために示されている。（添付
図面は実寸通りに記載されておらず、反応装置10内の各
構成部品の相対位置を示すことのみを目的としてい
る。）ランプ51は、短い波長範囲、即ち約１ミクロン以
下の放射エネルギを発生する。各ランプ51は、28.6mm
（１・1/8インチ）の放物面をなす金メッキされかつよ
く磨かれた反射器52内に取り付けられている。（添付図
面に於て、各符号の添字は、（ｉ）類似の構成部品を表
すため、及び（ii）構成部品の特定の特徴を示すために
用いられている。明細書の記載に於て、添字のない符号
は、添付図面に於て添字を有する同じ符号について共通
するものを意味する速記的な表記として使用されてい
る。） 熱源50からの短波長放射エネルギは、ベルジャ40の透
明石英壁41を介して伝達される。石英壁41は放射をほと
んどまたは全く吸収しない。熱源50からの放射エネルギ
は、反応室60内に取り付けられたサセプタ65に入射す
る。サセプタ65は、石英ハンガ61によってベルジャ40内
に吊着され、該石英ハンガ61は不透明な石英上部フラン
ジ47によって図示されない回転手段に、その上に取り付
けられたサセプタ65及びウエハ70が熱源50に関して回転
し得るように、回転自在に結合されている。サセプタ65
の回転によって、サセプタ65及びウェハ70の均一な加熱
が保証される。
サセプタ65は、熱源50からの放射エネルギを吸収し、
かつウエハ70に対して均一な温度面を提供する材料で形
成されている。サセプタ65は通常グラファイトで形成さ
れ、その外面に薄い炭化ケイ素の被膜が被覆されてい
る。この炭化ケイ素被膜によって、ウェハ70が炭素の汚
染から保護される。
かつウエハ70に対して均一な温度面を提供する材料で形
成されている。サセプタ65は通常グラファイトで形成さ
れ、その外面に薄い炭化ケイ素の被膜が被覆されてい
る。この炭化ケイ素被膜によって、ウェハ70が炭素の汚
染から保護される。
サセプタ65のサイズが反応装置10の容量を制限してい
るが、これはこのサイズが反応室60内に一度に配置する
ことができるウエハの数即ちバッチ容量を決定するから
である。「バッチ容量」は「バッチサイズ」とも称され
る。次の表１は、バレル形エピタキシャル反応装置10の
バッチ容量を示している。 表１ バレル形エピタキシャル反応装置10のバッチ処理容量 ウエハ直径（mm） バッチサイズ 100 24 125 12 150 10 200 4 サセプタ65は約42.5cm（16.75インチ）の長さを有
し、かつ略30.5cm（12インチ）の平面領域を備える。本
明細書に於て使用するサセプタ65の長さとは、サセプタ
65の垂直方向の寸法を意味する。サセプタ65または反応
装置10内の他の全ての構成部品の縦寸法が、反応室60の
ガス入口（反応室60の上部）から反応室60のガス出口
（反応室60の底部）へ延長する方向と同じ方向の寸法で
ある。
るが、これはこのサイズが反応室60内に一度に配置する
ことができるウエハの数即ちバッチ容量を決定するから
である。「バッチ容量」は「バッチサイズ」とも称され
る。次の表１は、バレル形エピタキシャル反応装置10の
バッチ容量を示している。 表１ バレル形エピタキシャル反応装置10のバッチ処理容量 ウエハ直径（mm） バッチサイズ 100 24 125 12 150 10 200 4 サセプタ65は約42.5cm（16.75インチ）の長さを有
し、かつ略30.5cm（12インチ）の平面領域を備える。本
明細書に於て使用するサセプタ65の長さとは、サセプタ
65の垂直方向の寸法を意味する。サセプタ65または反応
装置10内の他の全ての構成部品の縦寸法が、反応室60の
ガス入口（反応室60の上部）から反応室60のガス出口
（反応室60の底部）へ延長する方向と同じ方向の寸法で
ある。
サセプタ65の前記「平面領域」は、ウエハが配置され
かつ該ウエハ上で均一なエピタキシャル成長が行なわれ
るサセプタ65の外面の各面上の領域である。サセプタ65
の平面領域67が、第１図に於てウエハ70を包囲する破線
で示されている。
かつ該ウエハ上で均一なエピタキシャル成長が行なわれ
るサセプタ65の外面の各面上の領域である。サセプタ65
の平面領域67が、第１図に於てウエハ70を包囲する破線
で示されている。
バレル形反応装置の容量を測定するために使用される
別の基準は、処理されているウエハが占めるサセプタの
表面積の割合である。反応装置10については、六面体の
サセプタを用いて直径125mmのウエハが処理される。前
記サセプタの各面には２個のウエハが配置されて、表１
の12ウエハのバッチサイズが得られる。前記サセプタの
各面の面積は約559.0cm2（86.645インチ２）である。２
個の直径125mmのウエハが前記サセプタに接する面積は
約245.44cm2（38.04インチ２）である。従って、前記ウ
エハが占めるサセプタ面の割合は、38.04÷86.645、即
ち約44％である。
別の基準は、処理されているウエハが占めるサセプタの
表面積の割合である。反応装置10については、六面体の
サセプタを用いて直径125mmのウエハが処理される。前
記サセプタの各面には２個のウエハが配置されて、表１
の12ウエハのバッチサイズが得られる。前記サセプタの
各面の面積は約559.0cm2（86.645インチ２）である。２
個の直径125mmのウエハが前記サセプタに接する面積は
約245.44cm2（38.04インチ２）である。従って、前記ウ
エハが占めるサセプタ面の割合は、38.04÷86.645、即
ち約44％である。
直径200mmのウエハを処理するために、各面の面積が
約866.90cm2（134.370インチ２）の四面体サセプタが使
用される。前記サセプタの各面には、表面積314.16cm2
（48.7インチ２）の１個のウエハが保持される。即ち、
直径200mmのウエハの場合には、該ウエハが占めるサセ
プタ面の割合が48.7÷134.370、即ち約36％である。
約866.90cm2（134.370インチ２）の四面体サセプタが使
用される。前記サセプタの各面には、表面積314.16cm2
（48.7インチ２）の１個のウエハが保持される。即ち、
直径200mmのウエハの場合には、該ウエハが占めるサセ
プタ面の割合が48.7÷134.370、即ち約36％である。
直径100mmのウエハを処理する場合には、各面の表面
積が約503.35cm2（78.02インチ２）の八面体サセプタが
使用される。前記サセプタの各面には３個のウエハが保
持される。各ウエハは約78.54cm2（12.2インチ２）の表
面積を有する。従って、直径100mmのウエハの場合に
は、ウエハが占めるサセプタ面の割合が、約（12.2×
３）÷78.02、即ち約47％である。
積が約503.35cm2（78.02インチ２）の八面体サセプタが
使用される。前記サセプタの各面には３個のウエハが保
持される。各ウエハは約78.54cm2（12.2インチ２）の表
面積を有する。従って、直径100mmのウエハの場合に
は、ウエハが占めるサセプタ面の割合が、約（12.2×
３）÷78.02、即ち約47％である。
直径150mmのウエハを処理する場合に、各面の面積が
約748.97cm2（116.09インチ２）である五面体サセプタ
が使用される。前記サセプタの各面には２個のウエハが
保持される。各ウエハは約176.71cm2（27.4インチ２）
の面積を有する。従って、直径100mmのウエハの場合に
は、該ウエハが占めるサセプタ面の割合が、約（27.4×
２）÷116.09、即ち約47％である。
約748.97cm2（116.09インチ２）である五面体サセプタ
が使用される。前記サセプタの各面には２個のウエハが
保持される。各ウエハは約176.71cm2（27.4インチ２）
の面積を有する。従って、直径100mmのウエハの場合に
は、該ウエハが占めるサセプタ面の割合が、約（27.4×
２）÷116.09、即ち約47％である。
第1A図の反応装置10の場合、平面領域67は、隣接する
ウエハに於てウエハ毎のエピタキシャル層の厚さの変動
が最大±５％であり、かつ隣接するウエハのウエハ毎の
エピタキシャル層の比抵抗の変動が最大±５〜10％であ
るように画定される。平面領域67全体に於て、該平面領
域の両端に位置するウエハも含めて、隣接しない何れか
の２個のウエハに於けるウエハとウエハとのエピタキシ
ャル層の厚さの変動は最大±４〜７％でありかつ隣接し
ない何れか２個のウエハのウエハとウエハとの比抵抗の
変動は最大±４〜12％である。これらの変動は、エピタ
キシャル層の成長に関する工業的な基準である。
ウエハに於てウエハ毎のエピタキシャル層の厚さの変動
が最大±５％であり、かつ隣接するウエハのウエハ毎の
エピタキシャル層の比抵抗の変動が最大±５〜10％であ
るように画定される。平面領域67全体に於て、該平面領
域の両端に位置するウエハも含めて、隣接しない何れか
の２個のウエハに於けるウエハとウエハとのエピタキシ
ャル層の厚さの変動は最大±４〜７％でありかつ隣接し
ない何れか２個のウエハのウエハとウエハとの比抵抗の
変動は最大±４〜12％である。これらの変動は、エピタ
キシャル層の成長に関する工業的な基準である。
サセプタ65を装着した石英ベルジャ40は、ベルジャ40
の下側支持体43に結合された下側フランジ42を有する。
Ｏリング24によって、下側フランジ42と排気カップ30と
の間のシールが得られる。長さ約7.6cm（３インチ）の
下側支持体43がベルジャ40の下側湾曲部44によって側壁
41に結合されている。下側湾曲部44は、ビードブラスト
されて（即ち、一般に180グリットのガラスビードであ
るビードを高速で吹き付けられて）不透明な面領域45が
形成されている。端部45Aは、ビードブラストされた下
側湾曲部分44の端部である。上述したように、端部45A
が反応室60の下部を画定する。石英ベルジャ40の透明な
垂直側壁41は、通常白色石英で形成される不透明な石英
上部フランジ47に結合されたトランジション領域46まで
延びている。トランジション領域46は約7.6cm（３イン
チ）の長さを有する。
の下側支持体43に結合された下側フランジ42を有する。
Ｏリング24によって、下側フランジ42と排気カップ30と
の間のシールが得られる。長さ約7.6cm（３インチ）の
下側支持体43がベルジャ40の下側湾曲部44によって側壁
41に結合されている。下側湾曲部44は、ビードブラスト
されて（即ち、一般に180グリットのガラスビードであ
るビードを高速で吹き付けられて）不透明な面領域45が
形成されている。端部45Aは、ビードブラストされた下
側湾曲部分44の端部である。上述したように、端部45A
が反応室60の下部を画定する。石英ベルジャ40の透明な
垂直側壁41は、通常白色石英で形成される不透明な石英
上部フランジ47に結合されたトランジション領域46まで
延びている。トランジション領域46は約7.6cm（３イン
チ）の長さを有する。
側壁41と湾曲部44と下側支持体43とトランジション領
域46と間の空間的関係が、前記反応室60内に於ける例え
ばガス速度、ガス質量フラックス、流体混合及び乱流等
のガス流の動特性に影響を与える。ベルジャ40のこれら
の部分の空間関係が変更されると、反応室60内に於ける
ガス流の動特性が変化する。反応室60内のエピタキシャ
ル層の均一な成長はガス流動特性に直接従属することか
ら、ベルジャ40の変形は常に成長されるエピタキシャル
層の均一性に影響を与える。
域46と間の空間的関係が、前記反応室60内に於ける例え
ばガス速度、ガス質量フラックス、流体混合及び乱流等
のガス流の動特性に影響を与える。ベルジャ40のこれら
の部分の空間関係が変更されると、反応室60内に於ける
ガス流の動特性が変化する。反応室60内のエピタキシャ
ル層の均一な成長はガス流動特性に直接従属することか
ら、ベルジャ40の変形は常に成長されるエピタキシャル
層の均一性に影響を与える。
不透明な上部フランジ47はベースプレート32上に載置
され、かつＯリング21によってベースプレート32と上部
フランジ47との間がシールされる。上部フランジ47は、
ガスリング20と２個のＯリング22、23とによって固定さ
れる。反応ガスがガスリング20を介して反応室60内に導
入される。反応ガスは、反応室60中を通過した後に、下
側フランジ42の１個または複数の開口を介してステンレ
ス鋼製の排気カップ30内に排出される。排気カップ30
は、ベルジャ40をエピタキシャル反応装置10内に位置決
めする支持アセンブリ31に取り付けられている。
され、かつＯリング21によってベースプレート32と上部
フランジ47との間がシールされる。上部フランジ47は、
ガスリング20と２個のＯリング22、23とによって固定さ
れる。反応ガスがガスリング20を介して反応室60内に導
入される。反応ガスは、反応室60中を通過した後に、下
側フランジ42の１個または複数の開口を介してステンレ
ス鋼製の排気カップ30内に排出される。排気カップ30
は、ベルジャ40をエピタキシャル反応装置10内に位置決
めする支持アセンブリ31に取り付けられている。
反応室60内を流れるガス流は、所望のエピタキシャル
成長速度及びプロセスの仕様によって決定される。反応
装置10内では、エピタキシャル成長は反応室60に於ける
水素流及び他の反応ガスの流れの関数である。反応室60
内へのガス流は、整流格子の個々の点に調整されるジェ
ットセッティングと、主水素流及び回転水素流の制御と
を利用して制御される。ジェットセッティング及び水素
流の制御は当業者にとって周知である。反応装置10の場
合、均一なエピタキシャル層の成長のための整流格子の
ジェットセッティングは一般に3.5−3.5であり、均一な
エピタキシャル層の成長のための一般的な水素流の設定
は、毎分120リットルの流量と毎分100リットルの回転流
量である。
成長速度及びプロセスの仕様によって決定される。反応
装置10内では、エピタキシャル成長は反応室60に於ける
水素流及び他の反応ガスの流れの関数である。反応室60
内へのガス流は、整流格子の個々の点に調整されるジェ
ットセッティングと、主水素流及び回転水素流の制御と
を利用して制御される。ジェットセッティング及び水素
流の制御は当業者にとって周知である。反応装置10の場
合、均一なエピタキシャル層の成長のための整流格子の
ジェットセッティングは一般に3.5−3.5であり、均一な
エピタキシャル層の成長のための一般的な水素流の設定
は、毎分120リットルの流量と毎分100リットルの回転流
量である。
反応装置10内に於けるウェハ70のエピタキシャル成長
には、約900℃〜1200℃の範囲内の温度が必要である。
しかしながら、石英壁41は、反応室60内の90℃〜1200℃
の温度に関して低温であるように、一般に約600℃に維
持される。ベルジャ40の低温壁41が石英壁41の内面に於
ける薄膜の成長を制限している。ここで言うベルジャの
「内面」及び「外面」は、それぞれ内面が反応室60の境
界であり、かつ外面が反応室60の外側であるように、反
応室60に関連している。
には、約900℃〜1200℃の範囲内の温度が必要である。
しかしながら、石英壁41は、反応室60内の90℃〜1200℃
の温度に関して低温であるように、一般に約600℃に維
持される。ベルジャ40の低温壁41が石英壁41の内面に於
ける薄膜の成長を制限している。ここで言うベルジャの
「内面」及び「外面」は、それぞれ内面が反応室60の境
界であり、かつ外面が反応室60の外側であるように、反
応室60に関連している。
石英壁41は、その温度が増加した場合にその上に薄膜
が付着するので、一定の温度に維持しなければならな
い。これらの薄膜は放射エネルギを吸収して、反応装置
10内で成長するエピタキシャル層の均一性に影響を与え
る。
が付着するので、一定の温度に維持しなければならな
い。これらの薄膜は放射エネルギを吸収して、反応装置
10内で成長するエピタキシャル層の均一性に影響を与え
る。
ベルジャ40の石英壁41を所望の温度に維持し、かつ反
応装置10内の他の構成部品を高温から保護するために、
熱源50及びベルジャ40の外面、即ちトランジション領域
46、石英壁41及び湾曲部44が強制循環空気流によって冷
却される。特に、ブロワ80によって供給プリナム81に定
常的な空気流が提供される。供給プリナム81は、ランプ
アセンブリ50の裏側にある水冷式熱交換器53に接続され
ている。このように、ブロワ80からの空気が供給プリナ
ム81に入り、ランプアセンブリ50の裏側の熱交換器53の
中を通過し、反応器52を抜けかつランプ51の周囲を通っ
て、ベルジャ石英壁41とランプアセンブリ50との領域62
に入る。
応装置10内の他の構成部品を高温から保護するために、
熱源50及びベルジャ40の外面、即ちトランジション領域
46、石英壁41及び湾曲部44が強制循環空気流によって冷
却される。特に、ブロワ80によって供給プリナム81に定
常的な空気流が提供される。供給プリナム81は、ランプ
アセンブリ50の裏側にある水冷式熱交換器53に接続され
ている。このように、ブロワ80からの空気が供給プリナ
ム81に入り、ランプアセンブリ50の裏側の熱交換器53の
中を通過し、反応器52を抜けかつランプ51の周囲を通っ
て、ベルジャ石英壁41とランプアセンブリ50との領域62
に入る。
空気流が縦型のライザ85から領域62内に入る時に抵抗
があるので、ブロワ80からの空気流の一部分が供給プリ
ナム81から迂回して、外径50.8mm（２インチ）のパイプ
82を通って上側プリナム領域83に入る。パイプ82から上
側プリナム領域63を通過する強制循環空気流によって、
プリナム領域63内に高温の澱んだ空気が溜まるのが防止
される。
があるので、ブロワ80からの空気流の一部分が供給プリ
ナム81から迂回して、外径50.8mm（２インチ）のパイプ
82を通って上側プリナム領域83に入る。パイプ82から上
側プリナム領域63を通過する強制循環空気流によって、
プリナム領域63内に高温の澱んだ空気が溜まるのが防止
される。
領域63及び縦側ライザ85からの強制空気流はベルジャ
40の側壁41を下方に流れて、反応装置10の底部に配置さ
れた排気プリナム83の中に入る。前記空気は排気プリナ
ム83の中を通過して熱交換器84の中に入る。熱交換器84
は、毎分約18.9リットル（５ガロン）の流量の水で冷却
されている。冷却水の流れは流量絞り手段94によって制
御される。このように、空気が熱交換器84の中を流れる
際に冷却され、かつ冷却された熱交換器84からの空気が
ブロワ供給プリナム86の中へ流れる。
40の側壁41を下方に流れて、反応装置10の底部に配置さ
れた排気プリナム83の中に入る。前記空気は排気プリナ
ム83の中を通過して熱交換器84の中に入る。熱交換器84
は、毎分約18.9リットル（５ガロン）の流量の水で冷却
されている。冷却水の流れは流量絞り手段94によって制
御される。このように、空気が熱交換器84の中を流れる
際に冷却され、かつ冷却された熱交換器84からの空気が
ブロワ供給プリナム86の中へ流れる。
空気冷却に加えて、上側プリナム領域63は、ランプア
センブリ50近傍に金メッキ面を有する水冷式冷却プレー
ト88を有する。同様に、吸気プリナム81は、ベルジャ40
に対面しかつ吸気プリナム81からの放射熱エネルギを反
射する金メッキ面を有する水冷式壁部89によって冷却さ
れる。更に、金メッキ保護カラー87がベルジャ40の下側
フランジ42の周囲に取り付けられている。これらの構成
部品に設けられた金メッキが、反応室60の外側の他の構
成部品からの放射エネルギを反射し、それによって反応
室60からの熱損失及び反応室60の外部の構成部品による
加熱の双方を制限している。
センブリ50近傍に金メッキ面を有する水冷式冷却プレー
ト88を有する。同様に、吸気プリナム81は、ベルジャ40
に対面しかつ吸気プリナム81からの放射熱エネルギを反
射する金メッキ面を有する水冷式壁部89によって冷却さ
れる。更に、金メッキ保護カラー87がベルジャ40の下側
フランジ42の周囲に取り付けられている。これらの構成
部品に設けられた金メッキが、反応室60の外側の他の構
成部品からの放射エネルギを反射し、それによって反応
室60からの熱損失及び反応室60の外部の構成部品による
加熱の双方を制限している。
反応装置10の強制空気冷却が、第1A図に示されるベル
ジャ40、熱源50、吸気、排気、及び上側プリナム81、8
2、63からなる構成の壁温度を均一に維持している。こ
れらの構成部品からなる構成を変更した場合には、壁部
41を流れる空気流が変更されるので、壁部41の強制吸気
冷却及びその結果として壁温度が影響を受ける。前記壁
温度が増加すると、前記壁に付着する膜の成長が始ま
り、反応室60内に於けるガスの分配に影響を与える。更
に、壁温度に於けるこのような変化が反応室60内の温度
プロフィルを変化させ、それが更に反応室60内のガスの
分布に影響を与えることがある。このような変化が均一
なエピタキシャル層の成長に与える累積的な影響は知ら
れていない。
ジャ40、熱源50、吸気、排気、及び上側プリナム81、8
2、63からなる構成の壁温度を均一に維持している。こ
れらの構成部品からなる構成を変更した場合には、壁部
41を流れる空気流が変更されるので、壁部41の強制吸気
冷却及びその結果として壁温度が影響を受ける。前記壁
温度が増加すると、前記壁に付着する膜の成長が始ま
り、反応室60内に於けるガスの分配に影響を与える。更
に、壁温度に於けるこのような変化が反応室60内の温度
プロフィルを変化させ、それが更に反応室60内のガスの
分布に影響を与えることがある。このような変化が均一
なエピタキシャル層の成長に与える累積的な影響は知ら
れていない。
５個のバンクからなる熱源50の各バンクは14個のラン
プ51を有する（第2A図）。各ランプ51からの放射エネル
ギは、該ランプの両側に於ける電圧に直接的に比例す
る。従って、次の表に示されるように、反応室60の上側
周辺部及び下側周辺部にそれぞれ配置されたランプ511
〜513及び5112〜5114にはより高い電圧が印加される。
各バンクの最も外側のランプ511、5114（第2A図）が350
ボルトの印加電圧を有するのに対して、次の２個のラン
プ512、513及び5112、5113はそれぞれ300ボルトの印加
電圧を有する。残りの８個のランプ514〜5111はそれぞ
れ240ボルトの印加電圧を有する。 表２ 熱源50の各バンクの電圧分布 ランプNo. 電 圧 ランプNo. 電 圧 511 350 518 240 512 300 519 240 513 300 5110 240 514 240 5111 240 515 240 5112 300 516 240 5113 300 517 240 5114 240 各バンクの６個の最も外側のランプ511〜513、5112〜
5114には、境界条件即ち反応装置10の上部及び下部に於
けるエネルギ吸収構造と、サセプタ65及び反応室60から
の熱損失を補償するためにより高い電圧が必要である。
プ51を有する（第2A図）。各ランプ51からの放射エネル
ギは、該ランプの両側に於ける電圧に直接的に比例す
る。従って、次の表に示されるように、反応室60の上側
周辺部及び下側周辺部にそれぞれ配置されたランプ511
〜513及び5112〜5114にはより高い電圧が印加される。
各バンクの最も外側のランプ511、5114（第2A図）が350
ボルトの印加電圧を有するのに対して、次の２個のラン
プ512、513及び5112、5113はそれぞれ300ボルトの印加
電圧を有する。残りの８個のランプ514〜5111はそれぞ
れ240ボルトの印加電圧を有する。 表２ 熱源50の各バンクの電圧分布 ランプNo. 電 圧 ランプNo. 電 圧 511 350 518 240 512 300 519 240 513 300 5110 240 514 240 5111 240 515 240 5112 300 516 240 5113 300 517 240 5114 240 各バンクの６個の最も外側のランプ511〜513、5112〜
5114には、境界条件即ち反応装置10の上部及び下部に於
けるエネルギ吸収構造と、サセプタ65及び反応室60から
の熱損失を補償するためにより高い電圧が必要である。
各バンクのランプ51は３つのグループに分けられる。
第１のグループはランプ511〜515からなり、第２のグル
ープはランプ516〜519からなり、かつ第３のグループは
ランプ5110〜5114からなる。グループのランプ51はシリ
コン制御整流器（SCR）に接続されている。前記第２グ
ループのSCRにかかる負荷は、他の２グループのSCRにか
かる付加の約70％に過ぎない。前記各バンクが14個のラ
ンプを有することから、２個の14ピンコネクタを用いて
各バンクのランプを電源に接続する。
第１のグループはランプ511〜515からなり、第２のグル
ープはランプ516〜519からなり、かつ第３のグループは
ランプ5110〜5114からなる。グループのランプ51はシリ
コン制御整流器（SCR）に接続されている。前記第２グ
ループのSCRにかかる負荷は、他の２グループのSCRにか
かる付加の約70％に過ぎない。前記各バンクが14個のラ
ンプを有することから、２個の14ピンコネクタを用いて
各バンクのランプを電源に接続する。
図示されない赤外センサが、石英ハンガ61のシースの
中を通ってサセプタ65の中に降下され、かつサセプタ65
の所定位置64に配置することができる。３つの前記各位
置に於て、上述した３グループの何れかのランプからの
放射エネルギを測定することができる。前記赤外センサ
は、閉ループ温度制御システムを介して熱源50の前記電
源に接続されており、かつランプ51の両側に於ける電圧
は、サセプタ65の３位置641、642、643のそれぞれに於
て概ね同一の温度が得られるように調整される。
中を通ってサセプタ65の中に降下され、かつサセプタ65
の所定位置64に配置することができる。３つの前記各位
置に於て、上述した３グループの何れかのランプからの
放射エネルギを測定することができる。前記赤外センサ
は、閉ループ温度制御システムを介して熱源50の前記電
源に接続されており、かつランプ51の両側に於ける電圧
は、サセプタ65の３位置641、642、643のそれぞれに於
て概ね同一の温度が得られるように調整される。
反応装置10のウエハ70のスループッド（即ち、ウエハ
の各バッチに於て処理され得るウエハの数）を増大させ
るためには、平面領域67を拡大しなければならない。サ
セプタ65を縦方向に長大化してより大きな平面領域67を
設ける場合には、下部651と線45Aとの距離Ｙを短くする
か、または反応室60を長くしなければならない。距離Ｙ
が短くなるにつれて、平面領域が熱源50の境界領域の中
により一層移動する。従って、距離Ｙの変化が反応装置
10内で成長するエピタキシャル層の均一性に影響を与え
る。
の各バッチに於て処理され得るウエハの数）を増大させ
るためには、平面領域67を拡大しなければならない。サ
セプタ65を縦方向に長大化してより大きな平面領域67を
設ける場合には、下部651と線45Aとの距離Ｙを短くする
か、または反応室60を長くしなければならない。距離Ｙ
が短くなるにつれて、平面領域が熱源50の境界領域の中
により一層移動する。従って、距離Ｙの変化が反応装置
10内で成長するエピタキシャル層の均一性に影響を与え
る。
反応装置10のハウジング15内により大きな反応室60を
設けることは、反応室を大きくすると必然的に壁部41の
温度を維持するために使用される冷却装置、熱源50及び
反応室60内の温度間の関係が変化することから不可能と
思われる。上述したように、このような変化はエピタキ
シャル層の均一な成長に影響を与え、このような変形が
可能な場合でさえ、バッチ容量を増大させても均一性の
工業的基準の範囲内にあるエピタキシャル層が得られな
い場合がある。
設けることは、反応室を大きくすると必然的に壁部41の
温度を維持するために使用される冷却装置、熱源50及び
反応室60内の温度間の関係が変化することから不可能と
思われる。上述したように、このような変化はエピタキ
シャル層の均一な成長に影響を与え、このような変形が
可能な場合でさえ、バッチ容量を増大させても均一性の
工業的基準の範囲内にあるエピタキシャル層が得られな
い場合がある。
縦方向に長い反応室60をハウジング15内に設けた場合
には、この大きくした反応室60の上端及び下端が必然的
にハウジング15に近接する。ハウジング15の外部が反応
装置10を収容する部屋の周辺温度に結合されているのに
対して、壁部41は約600℃でありかつサセプタ65は約900
℃〜1200℃である。従って、反応室60がより大型化する
につれて、熱源50が反応室60と周辺室温との間に大きな
温度差を維持しなければならず、反応室60がハウジング
15により接近するので、反応室60からの熱流に対する抵
抗が減少する。従って、熱源50からのエネルギは、反応
室60からの熱流に対する抵抗が減少した結果として生じ
る反応室60からの熱損失の増大を補償しなければならな
い。熱源がより大きくなると、上述したベルジャ40に於
ける変化の場合と同様にして反応室60内のガス流の動特
性が影響を受け、その結果、反応室60内に於けるエピタ
キシャル層の成長に影響がある。
には、この大きくした反応室60の上端及び下端が必然的
にハウジング15に近接する。ハウジング15の外部が反応
装置10を収容する部屋の周辺温度に結合されているのに
対して、壁部41は約600℃でありかつサセプタ65は約900
℃〜1200℃である。従って、反応室60がより大型化する
につれて、熱源50が反応室60と周辺室温との間に大きな
温度差を維持しなければならず、反応室60がハウジング
15により接近するので、反応室60からの熱流に対する抵
抗が減少する。従って、熱源50からのエネルギは、反応
室60からの熱流に対する抵抗が減少した結果として生じ
る反応室60からの熱損失の増大を補償しなければならな
い。熱源がより大きくなると、上述したベルジャ40に於
ける変化の場合と同様にして反応室60内のガス流の動特
性が影響を受け、その結果、反応室60内に於けるエピタ
キシャル層の成長に影響がある。
更に、より大きな熱源は反応装置10内の他の構成部品
に悪影響を与える虞れがある。熱源50の背後の反射器52
は金メッキしたアルミニウムである。反応器52はアルミ
ニウムの融点以下の温度に維持しなければならない。熱
源50の大型化は常にアルミニウムの過熱となり、それが
次に前記メッキを変化させ、かつ後に熱源50の不均一性
を招くことになる。このような不均一性が更にエピタキ
シャル層の成長を変えることになる。
に悪影響を与える虞れがある。熱源50の背後の反射器52
は金メッキしたアルミニウムである。反応器52はアルミ
ニウムの融点以下の温度に維持しなければならない。熱
源50の大型化は常にアルミニウムの過熱となり、それが
次に前記メッキを変化させ、かつ後に熱源50の不均一性
を招くことになる。このような不均一性が更にエピタキ
シャル層の成長を変えることになる。
反応室のジオメトリ（例えば、ベルジャ40の寸法及び
形状、サセプタ65の寸法及び形状並びにベルジャ40内の
位置）、熱源50、ガス流、反応装置10の強制空気冷却
は、各ウエハが均一性の工業的基準の範囲内のエピタキ
シャル層を有するような最大のバッチサイズが得られる
ように選択された。反応装置10のバッチサイズを大きく
するためには、より多くのウエハを反応室60内に配置し
得るように、少なくとも反応室60のジオメトリを変更す
ることが必要である。更に、前記反応装置の他の特性を
も変更しなければならないと考えられる。
形状、サセプタ65の寸法及び形状並びにベルジャ40内の
位置）、熱源50、ガス流、反応装置10の強制空気冷却
は、各ウエハが均一性の工業的基準の範囲内のエピタキ
シャル層を有するような最大のバッチサイズが得られる
ように選択された。反応装置10のバッチサイズを大きく
するためには、より多くのウエハを反応室60内に配置し
得るように、少なくとも反応室60のジオメトリを変更す
ることが必要である。更に、前記反応装置の他の特性を
も変更しなければならないと考えられる。
残念ながら、反応装置10の特性は、上述したように、
反応装置の或る１つの特性に於ける変化が該反応装置の
他の特性に影響を与えることから、反応装置10のバッチ
容量をどのように大きくするかという方法についてガイ
ダンスは得られない。反応室60に於けるガス流の動特
性、反応室60に於ける温度プロフィル、強制空気冷却、
反応室60からの熱損失、及び反応室60へのまたは反応室
からの放射エネルギの反射は、何れか１つに於ける変化
が他に影響を与えるように全て結合している。
反応装置の或る１つの特性に於ける変化が該反応装置の
他の特性に影響を与えることから、反応装置10のバッチ
容量をどのように大きくするかという方法についてガイ
ダンスは得られない。反応室60に於けるガス流の動特
性、反応室60に於ける温度プロフィル、強制空気冷却、
反応室60からの熱損失、及び反応室60へのまたは反応室
からの放射エネルギの反射は、何れか１つに於ける変化
が他に影響を与えるように全て結合している。
例えば、サセプタ65の縦方向の長さを大きくしてより
多くのウエハを保持するようにした場合、上述した問題
に加えて、長さが長くなることによって反応室60の中を
流れるガス流の抵抗が大きくなる。ガス流に於ける変化
は、ガスによって前記反応室から運ばれる熱に影響を与
える。更に、熱源50を大きくして大型のサセプタを均一
な温度に維持しなければならない。熱源の変化は更にガ
ス流及び反応室からの熱損失に影響を与える。
多くのウエハを保持するようにした場合、上述した問題
に加えて、長さが長くなることによって反応室60の中を
流れるガス流の抵抗が大きくなる。ガス流に於ける変化
は、ガスによって前記反応室から運ばれる熱に影響を与
える。更に、熱源50を大きくして大型のサセプタを均一
な温度に維持しなければならない。熱源の変化は更にガ
ス流及び反応室からの熱損失に影響を与える。
従って、単なるサセプタの長さの増大が反応装置10の
多くの条件を変化させ、これらの各条件がエピタキシャ
ル層の成長に影響を与える。同様に、反応装置ジオメト
リ、熱源、ガス流及び強制空気冷却に於けるそれぞれの
変化が反応装置10に於けるエピタキシャル層の均一な成
長に影響を与える。これらの変化の累積的な影響につい
ては知られていないことから、反応装置10のバッチサイ
ズを増大させる実現可能性については未知である。
多くの条件を変化させ、これらの各条件がエピタキシャ
ル層の成長に影響を与える。同様に、反応装置ジオメト
リ、熱源、ガス流及び強制空気冷却に於けるそれぞれの
変化が反応装置10に於けるエピタキシャル層の均一な成
長に影響を与える。これらの変化の累積的な影響につい
ては知られていないことから、反応装置10のバッチサイ
ズを増大させる実現可能性については未知である。
上述したように、反応装置10は、均一性の工業的基準
の範囲内で最大のバッチサイズが選べるように最適化さ
れた。反応装置10のバッチサイズを増大させることは、
必然的に従来反応装置10に於て使用されているものとは
異なる反応室ジオメトリ、熱源、強制空気冷却が必要で
ある。従って、反応装置10のバッチサイズを増大させる
と共に反応装置10のエピタキシャル層の均一性を維持す
る新しい反応装置が、反応装置10の性能を改善するため
に必要とされる。以下により詳細に説明するように、或
るサイズのウエハについてバッチサイズを約50％増大さ
せる従来の反応装置10の変形では、エピタキシャル層の
均一性に許容し得ない変動がもたらされた。
の範囲内で最大のバッチサイズが選べるように最適化さ
れた。反応装置10のバッチサイズを増大させることは、
必然的に従来反応装置10に於て使用されているものとは
異なる反応室ジオメトリ、熱源、強制空気冷却が必要で
ある。従って、反応装置10のバッチサイズを増大させる
と共に反応装置10のエピタキシャル層の均一性を維持す
る新しい反応装置が、反応装置10の性能を改善するため
に必要とされる。以下により詳細に説明するように、或
るサイズのウエハについてバッチサイズを約50％増大さ
せる従来の反応装置10の変形では、エピタキシャル層の
均一性に許容し得ない変動がもたらされた。
従来の反応装置10の変形では、上述した不確実性を招
くより大型のサセプタを使用するのではなく、サセプタ
65の平面領域67を縦方向に延長させる変形が行われた。
一般に、ウエハ70の平面領域67は、サセプタ65の上端65
2及び下端651から第１の選択距離68、及び両側端653、6
54から第２の選択距離69に維持される。第１及び第２の
距離68、69は、サセプタ65の表面温度が平面領域67内で
略一定であるように選択される。
くより大型のサセプタを使用するのではなく、サセプタ
65の平面領域67を縦方向に延長させる変形が行われた。
一般に、ウエハ70の平面領域67は、サセプタ65の上端65
2及び下端651から第１の選択距離68、及び両側端653、6
54から第２の選択距離69に維持される。第１及び第２の
距離68、69は、サセプタ65の表面温度が平面領域67内で
略一定であるように選択される。
従来の反応装置10の変形では、第１の選択距離68を短
くすることによってサセプタ65の平面領域67を増加させ
た。従って、平面領域67がサセプタ65の上端及び下端65
2、651により近接することになった。端部652、651に最
も近い平面領域67の領域を約900℃〜1200℃に維持する
ためには、平面領域67の長くなった全長に亘ってサセプ
タの温度を上昇させることが必要であった。従って、端
部652、651からの熱損失を補償するために、これらの領
域により大きなエネルギを入力することが必要であっ
た。更に、これらの領域により多くのエネルギを供給す
ることによって前記平面領域のすぐ上方及びすぐ下方の
領域に於ける構造が加熱された場合に、隣接する前記構
造と前記平面領域との間の温度差が小さくなる。温度差
が低くなることによって前記平面領域からの熱損失が減
少し、熱損失の減少がサセプタ65のより大きな平面領域
に亘って均一な温度を維持する作用をする。
くすることによってサセプタ65の平面領域67を増加させ
た。従って、平面領域67がサセプタ65の上端及び下端65
2、651により近接することになった。端部652、651に最
も近い平面領域67の領域を約900℃〜1200℃に維持する
ためには、平面領域67の長くなった全長に亘ってサセプ
タの温度を上昇させることが必要であった。従って、端
部652、651からの熱損失を補償するために、これらの領
域により大きなエネルギを入力することが必要であっ
た。更に、これらの領域により多くのエネルギを供給す
ることによって前記平面領域のすぐ上方及びすぐ下方の
領域に於ける構造が加熱された場合に、隣接する前記構
造と前記平面領域との間の温度差が小さくなる。温度差
が低くなることによって前記平面領域からの熱損失が減
少し、熱損失の減少がサセプタ65のより大きな平面領域
に亘って均一な温度を維持する作用をする。
このように従来技術の変形では、第2A図の熱源50が第
2B図に示されるような熱源50′に置き換えられた。上述
した第１図及び第2A図の反射器52は、反射器52の本体に
対して約90゜の角度で形成されたリップ55を上部及び下
部に有する。第2B図に示される変形熱源50′では、反射
器52′の端部55′が外向きに広げられ、かつ反射器52′
が３個のセグメント521′、522′、523′に分割されて
いる。前記セグメント間には、3.2〜25.4mm（1/8〜１イ
ンチ）のスペーサが挿入されている。外側のランプ5
11′、5114′の電圧を480ボルトに増加させ、かつ４個
のランプ512′、513′、5112′、5113′を240ボルトで
操作する。ランプ511′及び5114′の電圧をより高くす
ることによって、平面領域67′をより反応室60の周辺部
の近くに移動させることに関連する熱損失の増大を補償
するように、より高い放射エネルギ出力が得られる。反
射器52′のフレア端部55′が反射器55より大きな面積で
放射エネルギを反射し、それが上述したようにより大き
な平面領域からの熱損失を最小にするのに寄与してい
る。
2B図に示されるような熱源50′に置き換えられた。上述
した第１図及び第2A図の反射器52は、反射器52の本体に
対して約90゜の角度で形成されたリップ55を上部及び下
部に有する。第2B図に示される変形熱源50′では、反射
器52′の端部55′が外向きに広げられ、かつ反射器52′
が３個のセグメント521′、522′、523′に分割されて
いる。前記セグメント間には、3.2〜25.4mm（1/8〜１イ
ンチ）のスペーサが挿入されている。外側のランプ5
11′、5114′の電圧を480ボルトに増加させ、かつ４個
のランプ512′、513′、5112′、5113′を240ボルトで
操作する。ランプ511′及び5114′の電圧をより高くす
ることによって、平面領域67′をより反応室60の周辺部
の近くに移動させることに関連する熱損失の増大を補償
するように、より高い放射エネルギ出力が得られる。反
射器52′のフレア端部55′が反射器55より大きな面積で
放射エネルギを反射し、それが上述したようにより大き
な平面領域からの熱損失を最小にするのに寄与してい
る。
サセプタ65上のウエハのオーバラップに結合した熱源
50の変化は、バッチサイズが12ウエハから18ウエハに増
大するように直径125mmのウエハの平面領域を増大させ
ることを目的としていた。従って、前記変更はウエハが
占有するサセプタの表面積を44％から約60〜65％の範囲
内で増大させることを目的としていた。しかしながら、
隣接するウエハのエピタキシャル層の比抵抗に於ける変
動は約±30％であった。この変更によっても直径100mm1
50mm及び200mmのウエハのバッチサイズは変わらなかっ
た。
50の変化は、バッチサイズが12ウエハから18ウエハに増
大するように直径125mmのウエハの平面領域を増大させ
ることを目的としていた。従って、前記変更はウエハが
占有するサセプタの表面積を44％から約60〜65％の範囲
内で増大させることを目的としていた。しかしながら、
隣接するウエハのエピタキシャル層の比抵抗に於ける変
動は約±30％であった。この変更によっても直径100mm1
50mm及び200mmのウエハのバッチサイズは変わらなかっ
た。
このように、これらの結果に基づいて、直径125mmの
ウエハの反応装置10のバッチサイズは、隣接するウエハ
のエピタキシャル層の比抵抗に於ける±30％の変動が許
容される場合にのみ約50％増大させることができる。更
に、他のウエハサイズに関する均一性の基準も同様に緩
和しなければならない。一般に、±30％の変動は許容し
得るものではなく、より大きな面積のサセプタを組み合
わせて使用する第2B図の熱源50′は、反応装置10のバッ
チ容量を大きくするための実行可能な方法ではない。
ウエハの反応装置10のバッチサイズは、隣接するウエハ
のエピタキシャル層の比抵抗に於ける±30％の変動が許
容される場合にのみ約50％増大させることができる。更
に、他のウエハサイズに関する均一性の基準も同様に緩
和しなければならない。一般に、±30％の変動は許容し
得るものではなく、より大きな面積のサセプタを組み合
わせて使用する第2B図の熱源50′は、反応装置10のバッ
チ容量を大きくするための実行可能な方法ではない。
これらの結果は、バッチ容量を増大させることが、単
にサイズを変更しかつサイズの変化から予想される効果
を補償するだけのプロセスではないことを示している。
むしろ、上述したように、反応装置10に於ける変化は常
にエピタキシャル層の均一性に影響を与える複合的な一
連の相互作用を生じさせる。更に、ハウジング15に最も
近接する熱源50′の部分のエネルギ出力を増大させるこ
とによって得られる結果が好ましくない場合に、より大
型のサセプタを用いることによって反応装置10の容量を
増大させることは、上述したように、より大型のサセプ
タが第2B図に示されるものと同様の熱源を必要とすると
考えられることから、実行可能とは考えられない。従っ
て、表１に示されるような反応装置10のバッチ容量が、
エピタキシャル層の均一性について工業的基準を維持し
つつ達成し得る最良のものであると考えられる。
にサイズを変更しかつサイズの変化から予想される効果
を補償するだけのプロセスではないことを示している。
むしろ、上述したように、反応装置10に於ける変化は常
にエピタキシャル層の均一性に影響を与える複合的な一
連の相互作用を生じさせる。更に、ハウジング15に最も
近接する熱源50′の部分のエネルギ出力を増大させるこ
とによって得られる結果が好ましくない場合に、より大
型のサセプタを用いることによって反応装置10の容量を
増大させることは、上述したように、より大型のサセプ
タが第2B図に示されるものと同様の熱源を必要とすると
考えられることから、実行可能とは考えられない。従っ
て、表１に示されるような反応装置10のバッチ容量が、
エピタキシャル層の均一性について工業的基準を維持し
つつ達成し得る最良のものであると考えられる。
発明の開示 従来技術に於て得られた結果とは対照的に、本発明に
よれば、従来のバレル形エピタキシャル反応装置がバッ
チサイズの増大を達成するように構成される。比抵抗の
均一性が不十分な従来の変更と異なり、本発明によるバ
レル形エピタキシャル反応装置によって、隣接するウエ
ハについて従来の低容量の反応装置の場合と少なくとも
同じ品質の比抵抗の均一性及び膜厚の均一性を有するエ
ピタキシャル層が得られる。
よれば、従来のバレル形エピタキシャル反応装置がバッ
チサイズの増大を達成するように構成される。比抵抗の
均一性が不十分な従来の変更と異なり、本発明によるバ
レル形エピタキシャル反応装置によって、隣接するウエ
ハについて従来の低容量の反応装置の場合と少なくとも
同じ品質の比抵抗の均一性及び膜厚の均一性を有するエ
ピタキシャル層が得られる。
バッチサイズの増大及びエピタキシャル層の均一性
は、従来技術と少なくとも同程度の良好な品質のエピタ
キシャル膜厚及び比抵抗が得られ、異なる反応装置ジオ
メトリ、異なる熱源及び異なる強制空気冷却の使用を含
む独特な条件の組合わせによって達成される。更に、従
来技術の反応装置のハウジング内で、より大きな熱源及
びより大きな反応室が用いられているが、これにも拘ら
ず新規な反応装置に於て成長されるエピタキシャル層の
均一性は本質的に元の反応装置の均一性と区別されない
ものである。この結果は、従来技術のバレル形エピタキ
シャル反応装置のバッチ容量を増大させるための従来手
段と著しく異なっている。
は、従来技術と少なくとも同程度の良好な品質のエピタ
キシャル膜厚及び比抵抗が得られ、異なる反応装置ジオ
メトリ、異なる熱源及び異なる強制空気冷却の使用を含
む独特な条件の組合わせによって達成される。更に、従
来技術の反応装置のハウジング内で、より大きな熱源及
びより大きな反応室が用いられているが、これにも拘ら
ず新規な反応装置に於て成長されるエピタキシャル層の
均一性は本質的に元の反応装置の均一性と区別されない
ものである。この結果は、従来技術のバレル形エピタキ
シャル反応装置のバッチ容量を増大させるための従来手
段と著しく異なっている。
或る実施例では、従来技術の反応装置の平面領域より
25〜50％大きな平面領域を有する反応室と、より大きな
前記平面領域に均一の温度分布を実現する放射エネルギ
熱源とが従来のエピタキシャル反応装置のハウジング内
に収容されている。この放射エネルギ熱源は、短い波長
範囲、即ち約１ミクロン以下の放射エネルギを発生させ
るランプのバンクで構成される。前記ランプの各バンク
は、よく磨かれた反射体を有する１コラムのランプを備
える。前記バンクの各ランプのエネルギ出力は、該ラン
プに印加する電圧に直接的に比例する。
25〜50％大きな平面領域を有する反応室と、より大きな
前記平面領域に均一の温度分布を実現する放射エネルギ
熱源とが従来のエピタキシャル反応装置のハウジング内
に収容されている。この放射エネルギ熱源は、短い波長
範囲、即ち約１ミクロン以下の放射エネルギを発生させ
るランプのバンクで構成される。前記ランプの各バンク
は、よく磨かれた反射体を有する１コラムのランプを備
える。前記バンクの各ランプのエネルギ出力は、該ラン
プに印加する電圧に直接的に比例する。
反応室内のサセプタの前記平面領域全体に亘って均一
な温度を達成するために、前記熱源は前記平面領域より
約15〜30％長い。前記ランプに印加される電圧は、前記
平面領域の全長に亘って前記ランプのエネルギ出力が略
均一であり、かつ前記平面領域を越えて延長する前記ラ
ンプコラムの領域内で前記ランプから出るエネルギ出力
が、前記平面領域の全長に亘って前記ランプから出力さ
れるエネルギより略25〜100％大きい範囲内にあるよう
になっている。後述する反応室のジオメトリ及び強制空
気冷却と組合わせたこのエネルギ分布が、均一性の工業
的基準内にあるエピタキシャル層を有するより大きなバ
ッチサイズの反応装置を可能にしている。対照的に、従
来技術に於てバッチサイズを増大させるために使用され
たエネルギ分布は許容し得ない均一性の変動をもたらす
ものであった。
な温度を達成するために、前記熱源は前記平面領域より
約15〜30％長い。前記ランプに印加される電圧は、前記
平面領域の全長に亘って前記ランプのエネルギ出力が略
均一であり、かつ前記平面領域を越えて延長する前記ラ
ンプコラムの領域内で前記ランプから出るエネルギ出力
が、前記平面領域の全長に亘って前記ランプから出力さ
れるエネルギより略25〜100％大きい範囲内にあるよう
になっている。後述する反応室のジオメトリ及び強制空
気冷却と組合わせたこのエネルギ分布が、均一性の工業
的基準内にあるエピタキシャル層を有するより大きなバ
ッチサイズの反応装置を可能にしている。対照的に、従
来技術に於てバッチサイズを増大させるために使用され
たエネルギ分布は許容し得ない均一性の変動をもたらす
ものであった。
本発明の反応室は、従来のベルジャより小さなトラン
ジション領域と、その長さがベルジャの全長に関して長
い垂直壁とを有するベルジャ内に設けられている。更
に、前記ベルジャ内のサセプタの位置は、前記サセプタ
の上部が前記熱源について使用される反射体の上部より
約−6.35〜＋50.8mm（−0.25〜＋2.0インチ）、好適に
は約＋6.35mm（0.25インチ）上方に位置するように高く
してある。本発明のベルジャ及び熱源は、従来の反応装
置のガス流供給装置、強制空気流供給手段、サセプタ回
転手段及び電力制御用電子手段に接続することができ
る。
ジション領域と、その長さがベルジャの全長に関して長
い垂直壁とを有するベルジャ内に設けられている。更
に、前記ベルジャ内のサセプタの位置は、前記サセプタ
の上部が前記熱源について使用される反射体の上部より
約−6.35〜＋50.8mm（−0.25〜＋2.0インチ）、好適に
は約＋6.35mm（0.25インチ）上方に位置するように高く
してある。本発明のベルジャ及び熱源は、従来の反応装
置のガス流供給装置、強制空気流供給手段、サセプタ回
転手段及び電力制御用電子手段に接続することができ
る。
新規なベルジャのより大きな反応室及びより大きな熱
源に加えて、本発明によれば、本発明のエピタキシャル
反応装置は、熱源の中を通る強制空気流を供給する吸気
プリナムと熱源の端部を越えて反応室の部分とに従来の
反応装置のブロワを接続するための手段を備える。従っ
て、強制空気流は、本発明に於てより大きな熱源を有す
るにも拘らずサセプタの温度に関して反応室の壁部の温
度を均一な低温に維持するように、反応室の壁部に沿っ
て確立される。
源に加えて、本発明によれば、本発明のエピタキシャル
反応装置は、熱源の中を通る強制空気流を供給する吸気
プリナムと熱源の端部を越えて反応室の部分とに従来の
反応装置のブロワを接続するための手段を備える。従っ
て、強制空気流は、本発明に於てより大きな熱源を有す
るにも拘らずサセプタの温度に関して反応室の壁部の温
度を均一な低温に維持するように、反応室の壁部に沿っ
て確立される。
本発明によれば、従来のバレル形エピタキシャル反応
装置のバッチ容量を改善するための方法は、反応室の寸
法を大きくし、かつ反応室内のより大きな平面領域全体
に亘って均一の温度が維持されるように放射熱源を大き
くすることによって提供される。更に、本発明の方法で
は、従来のブロワからの強制空気流が、反応室の外面か
らに沿って空気が確実に維持され、その結果、反応室の
温度に関して前記壁部が均一な低温に維持されるように
分配される。
装置のバッチ容量を改善するための方法は、反応室の寸
法を大きくし、かつ反応室内のより大きな平面領域全体
に亘って均一の温度が維持されるように放射熱源を大き
くすることによって提供される。更に、本発明の方法で
は、従来のブロワからの強制空気流が、反応室の外面か
らに沿って空気が確実に維持され、その結果、反応室の
温度に関して前記壁部が均一な低温に維持されるように
分配される。
隣接するウエハ間に於けるエピタキシャル層の厚さの
変動及び本発明の反応装置内で処理される隣接するウエ
ハに於けるエピタキシャル層の比抵抗の変動は、従来の
バレル形エピタキシャル反応装置の変動と同じかまたは
それより良好であり、かつより大きなサセプタ部分を用
いた従来の反応装置より大幅に優れている。
変動及び本発明の反応装置内で処理される隣接するウエ
ハに於けるエピタキシャル層の比抵抗の変動は、従来の
バレル形エピタキシャル反応装置の変動と同じかまたは
それより良好であり、かつより大きなサセプタ部分を用
いた従来の反応装置より大幅に優れている。
本発明の別の実施例では、新規な反応装置ジオメトリ
と組み合わせた非対称な熱源によって、３つの別個の領
域を有する放射エネルギ分布を提供することによって長
さの異なる平面領域に均一な温度が維持される。前記熱
源からの平均エネルギは第１領域について一定である。
前記第１領域の端部からガス入口に向けて延長する第２
領域に於ける前記熱源からのエネルギは不均一である。
前記第２領域では、前記熱源からのエネルギが前記第１
領域の平均エネルギより25〜100％大きい。前記第１領
域の第２端部から前記ガス入口の反対側の反応室の端部
に向けて延長する第３領域に於ける前記熱源からのエネ
ルギは、均一または不均一とすることができる。この第
３領域では、前記熱源からのエネルギが前記第１の平均
エネルギより25〜60％の範囲、好適には約30％大きい。
と組み合わせた非対称な熱源によって、３つの別個の領
域を有する放射エネルギ分布を提供することによって長
さの異なる平面領域に均一な温度が維持される。前記熱
源からの平均エネルギは第１領域について一定である。
前記第１領域の端部からガス入口に向けて延長する第２
領域に於ける前記熱源からのエネルギは不均一である。
前記第２領域では、前記熱源からのエネルギが前記第１
領域の平均エネルギより25〜100％大きい。前記第１領
域の第２端部から前記ガス入口の反対側の反応室の端部
に向けて延長する第３領域に於ける前記熱源からのエネ
ルギは、均一または不均一とすることができる。この第
３領域では、前記熱源からのエネルギが前記第１の平均
エネルギより25〜60％の範囲、好適には約30％大きい。
この実施例では、非対称な熱源に加えて、第１のサイ
ズのサセプタが選択されたウエハ直径の組について使用
され、つ別の第２のサイズのサセプタが別のウエハ直径
について使用される。異なるサセプタサイズと非対称な
熱源とを組み合わせることによって、少なくとも従来の
反応装置の均一性と同程度の膜厚及び比抵抗に於ける均
一性を維持しつつ、あらゆるウエハサイズについて従来
の反応装置により大きなバッチ容量が得られる。
ズのサセプタが選択されたウエハ直径の組について使用
され、つ別の第２のサイズのサセプタが別のウエハ直径
について使用される。異なるサセプタサイズと非対称な
熱源とを組み合わせることによって、少なくとも従来の
反応装置の均一性と同程度の膜厚及び比抵抗に於ける均
一性を維持しつつ、あらゆるウエハサイズについて従来
の反応装置により大きなバッチ容量が得られる。
図面の簡単な説明 第1A図は、従来のバレル形エピタキシャル反応装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
第1B図は、従来のバレル形エピタキシャル反応装置の
熱源及び反応室に於けるランプのバンクを示す横断面図
である。
熱源及び反応室に於けるランプのバンクを示す横断面図
である。
第2A図は、第１図示の従来のバレル形エピタキシャル
反応装置について使用される石英ハロゲンランプのバン
クを示す断面図である。
反応装置について使用される石英ハロゲンランプのバン
クを示す断面図である。
第2B図は、容量を増大させるために第１図のバレル形
エピタキシャル反応装置について使用される変形した熱
源のバンクを示す断面図である。
エピタキシャル反応装置について使用される変形した熱
源のバンクを示す断面図である。
第3A図は、本発明によるバレル形エピタキシャル反応
装置の10実施例の断面図である。
装置の10実施例の断面図である。
第3B図は、本発明の第１の熱源及び本発明の反応室の
ランプのバンクを示す横断面図である。
ランプのバンクを示す横断面図である。
第４図は、本発明の熱源の１実施例の各バンクに於け
るランプの第２グループの配線を示す回路図である。
るランプの第２グループの配線を示す回路図である。
第5A図乃至第5B図は、それぞれ直径125mmのウエハの
ための本発明のサセプタを示す図である。
ための本発明のサセプタを示す図である。
第6A図は、本発明によるバレル形エピタキシャル反応
装置の第２実施例を示す断面図である。
装置の第２実施例を示す断面図である。
第6B図は、本発明の第２熱源のランプのバンク及び本
発明の反応室を示す横断面図である。
発明の反応室を示す横断面図である。
第７図は、本発明の熱源の第２実施例の各バンクに於
けるランプの第１グループの配線図である。
けるランプの第１グループの配線図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明によれば、従来のバレル形エピタキシャル反応
装置10（第1A図）が直径100mm、125mm、150mm、及び200
mmのウエハについてバッチサイズを増大させるように再
構成される。第１実施例では、直径100mm、125mm及び20
0mmのウエハのバッチサイズのみが増大される。第２実
施例では、直径150mmのウエハ及び他の直径のウエハに
ついてバッチサイズが増大される。
装置10（第1A図）が直径100mm、125mm、150mm、及び200
mmのウエハについてバッチサイズを増大させるように再
構成される。第１実施例では、直径100mm、125mm及び20
0mmのウエハのバッチサイズのみが増大される。第２実
施例では、直径150mmのウエハ及び他の直径のウエハに
ついてバッチサイズが増大される。
バッチサイズを増大させるために使用されたが好まし
くない比抵抗の均一性しか得られなかった第2B図に示さ
れる従来の変更と異なり、本発明によるバレル形エピタ
キシャル反応装置によれば、隣接するウエハに於て第1A
図の反応装置10と同じかまたはそれより優れた比抵抗の
均一性を有しかつ反応装置10と少なくとも同じ品質の膜
厚の均一性を有するエピタキシャル層が得られる。独特
なエピタキシャル層の成長条件を備えた反応室ジオメト
リ、熱源及び強制空気冷却によって、バッチサイズの増
加及び工業的基準内のエピタキシャル層の均一性が得ら
れる。
くない比抵抗の均一性しか得られなかった第2B図に示さ
れる従来の変更と異なり、本発明によるバレル形エピタ
キシャル反応装置によれば、隣接するウエハに於て第1A
図の反応装置10と同じかまたはそれより優れた比抵抗の
均一性を有しかつ反応装置10と少なくとも同じ品質の膜
厚の均一性を有するエピタキシャル層が得られる。独特
なエピタキシャル層の成長条件を備えた反応室ジオメト
リ、熱源及び強制空気冷却によって、バッチサイズの増
加及び工業的基準内のエピタキシャル層の均一性が得ら
れる。
本発明のエピタキシャル反応装置は、バッチサイズを
増大させてエピタキシャル層の品質を工業的基準内に維
持し得ることから、ウエハ当たりの処理コストが低減さ
れる。更に、反応装置10の多くの部品が本発明のエピタ
キシャル反応装置に於て再使用されていることから、本
発明の反応装置に関する全体のコストを最小にすること
ができる。
増大させてエピタキシャル層の品質を工業的基準内に維
持し得ることから、ウエハ当たりの処理コストが低減さ
れる。更に、反応装置10の多くの部品が本発明のエピタ
キシャル反応装置に於て再使用されていることから、本
発明の反応装置に関する全体のコストを最小にすること
ができる。
本発明によるバッチ容量の向上は、第1A図の反応装置
10の平面領域より最大約50％大きな第3A図の平面領域16
7によって達成される。更に、従来の反応装置10（第1A
図）のハウジング15内には、本発明のエピタキシャル反
応装置100（第3A図）の25〜50％大きな平面領域167を収
容する反応室160（第3A図）が収容されている。
10の平面領域より最大約50％大きな第3A図の平面領域16
7によって達成される。更に、従来の反応装置10（第1A
図）のハウジング15内には、本発明のエピタキシャル反
応装置100（第3A図）の25〜50％大きな平面領域167を収
容する反応室160（第3A図）が収容されている。
前記平面領域の端部に於ける出力密度を増加させかつ
前記平面領域内の選択領域に於ける出力密度を減少させ
た熱源50′（第2B図）を用いた従来の平面領域拡大技術
と異なり、本願発明者は、本発明の平面領域167に亘っ
て連続的な熱源150を設けることによって、平面領域167
により吸収される平均出力密度を略均一にし得ることを
見い出した。平面領域167が25〜50％増大されることか
ら、10〜40％の範囲内で従来の熱源50より大きな熱源15
0が、平面領域167に亘って均一な温度が維持されるよう
に本発明の反応装置100内に収容されている。更に、壁
部141の温度、熱損失及び反応装置100に於ける反射熱エ
ネルギが、反応装置100の他の構成部品の性能を低下さ
せることなく大型の熱源150によってより大きな平面領
域167に対して均一な温度が与えられるように維持され
る。
前記平面領域内の選択領域に於ける出力密度を減少させ
た熱源50′（第2B図）を用いた従来の平面領域拡大技術
と異なり、本願発明者は、本発明の平面領域167に亘っ
て連続的な熱源150を設けることによって、平面領域167
により吸収される平均出力密度を略均一にし得ることを
見い出した。平面領域167が25〜50％増大されることか
ら、10〜40％の範囲内で従来の熱源50より大きな熱源15
0が、平面領域167に亘って均一な温度が維持されるよう
に本発明の反応装置100内に収容されている。更に、壁
部141の温度、熱損失及び反応装置100に於ける反射熱エ
ネルギが、反応装置100の他の構成部品の性能を低下さ
せることなく大型の熱源150によってより大きな平面領
域167に対して均一な温度が与えられるように維持され
る。
このように本発明によれば、より大きな熱源150、よ
り大きなサセプタ165及びより大きな反応室160を制限さ
れた容積のハウジング15内で用いて、優れた均一性を保
持しつつより大きなバッチ容量が得られる。対照的に、
上述したようにハウジング15内でより大きな熱源50′を
使用するという従来の試みは、エピタキシャル層の比抵
抗が許容し得ない変動を生じるという結果になった。従
来の熱源50′は、前記熱源にスペーサ56が付加されたた
めに、拡大された平面領域全体に亘ってエネルギ出力が
均一ではなかった。
り大きなサセプタ165及びより大きな反応室160を制限さ
れた容積のハウジング15内で用いて、優れた均一性を保
持しつつより大きなバッチ容量が得られる。対照的に、
上述したようにハウジング15内でより大きな熱源50′を
使用するという従来の試みは、エピタキシャル層の比抵
抗が許容し得ない変動を生じるという結果になった。従
来の熱源50′は、前記熱源にスペーサ56が付加されたた
めに、拡大された平面領域全体に亘ってエネルギ出力が
均一ではなかった。
バッチ容量を向上させるために、第１実施例では、従
来の42.5cm（16.75インチ）のサセプタ65（第1A図）
が、炭化ケイ素を被覆した54.6cm（21.5インチ）グラフ
ァイト製サセプタに置き換えられている。これに代え
て、第１実施例では、従来のサセプタ65を炭化ケイ素で
被覆した48.9cm（19.25インチ）のグラファイト製サセ
プタで置き換えることができる。上述したように、サセ
プタは前記平面領域の縦方向の長さ及びサセプタの縦方
向の全長によって識別される。サセプタについて一つの
寸法が与えられた場合、その寸法が該サセプタの全長で
ある。これらの実施例に於て、縦方向の寸法は、反応室
のガス入口、即ち反応室の第１端部から反応室のガス出
口、即ち前記第１端部と反対側にある反応室の第２端部
に向けて延びる方向として定義される。
来の42.5cm（16.75インチ）のサセプタ65（第1A図）
が、炭化ケイ素を被覆した54.6cm（21.5インチ）グラフ
ァイト製サセプタに置き換えられている。これに代え
て、第１実施例では、従来のサセプタ65を炭化ケイ素で
被覆した48.9cm（19.25インチ）のグラファイト製サセ
プタで置き換えることができる。上述したように、サセ
プタは前記平面領域の縦方向の長さ及びサセプタの縦方
向の全長によって識別される。サセプタについて一つの
寸法が与えられた場合、その寸法が該サセプタの全長で
ある。これらの実施例に於て、縦方向の寸法は、反応室
のガス入口、即ち反応室の第１端部から反応室のガス出
口、即ち前記第１端部と反対側にある反応室の第２端部
に向けて延びる方向として定義される。
本発明の実施例では単品構造のグラファイト製サセプ
タを用いているが、サセプタ165は、以下に詳細に説明
するように、（ｉ）熱源150から放射エネルギを吸収
し、（ii）均一な温度を提供し、かつ（iii）ウエハ70
を汚染しないいかなる材料でも形成することができる。
タを用いているが、サセプタ165は、以下に詳細に説明
するように、（ｉ）熱源150から放射エネルギを吸収
し、（ii）均一な温度を提供し、かつ（iii）ウエハ70
を汚染しないいかなる材料でも形成することができる。
反応装置10の熱源50は新たな熱源150で、ベルジャ40
は新たなベルジャ140で置き換えられ、かつ石英ハンガ6
1、上部プリナム63、縦型ライザ85及び反応装置10の排
気プリナム83が、それぞれ石英ハンガ161、上部プリナ
ムアセンブリ163、縦型ライザ185及び排気プリナム183
によって置き換えられている。
は新たなベルジャ140で置き換えられ、かつ石英ハンガ6
1、上部プリナム63、縦型ライザ85及び反応装置10の排
気プリナム83が、それぞれ石英ハンガ161、上部プリナ
ムアセンブリ163、縦型ライザ185及び排気プリナム183
によって置き換えられている。
更に、空気流デフレクタ188が吸気プリナム81のパイ
プ82の入口に配置されている。ブロワ80の出口80Aの高
さが約3.8cm（1.5インチ）だけ下げられ、かつトランジ
ションダクト179がブロワ80の出口80Aを吸気プリナム81
に結合している。
プ82の入口に配置されている。ブロワ80の出口80Aの高
さが約3.8cm（1.5インチ）だけ下げられ、かつトランジ
ションダクト179がブロワ80の出口80Aを吸気プリナム81
に結合している。
反応装置100の上述した新しい構成部品が、バッチ容
量を増大させるように従来の反応装置10を再構成するた
めに本発明のパッケージに含まれている。以下に詳細に
説明するように、本発明の反応装置100の１実施例で
は、ガスリング20、サセプタ165の回転手段、吸気プリ
ナム81、熱交換器84、冷却プレート88、水冷壁部89、保
護リング87、ブロワ80及び従来の反応装置10の他の電気
的及び制御部品を利用できるように、サセプタ165、熱
源150、ベルジャ140、上側プリナム161、縦型ライザ185
及び排気プリナム183がハウジング15内に収容されてい
る。
量を増大させるように従来の反応装置10を再構成するた
めに本発明のパッケージに含まれている。以下に詳細に
説明するように、本発明の反応装置100の１実施例で
は、ガスリング20、サセプタ165の回転手段、吸気プリ
ナム81、熱交換器84、冷却プレート88、水冷壁部89、保
護リング87、ブロワ80及び従来の反応装置10の他の電気
的及び制御部品を利用できるように、サセプタ165、熱
源150、ベルジャ140、上側プリナム161、縦型ライザ185
及び排気プリナム183がハウジング15内に収容されてい
る。
サセプタ165（第3A図）は反応装置10（第1A図）のサ
セプタ65より最大12.1cm（4.75インチ）長いので、平面
領域167に均一な放射熱エネルギ供給源を提供するため
により長い熱源150（第3A図）が必要である。以下に詳
細に説明するように、第１実施例に於ける熱源150は反
応装置10（第1A図）の熱源50より約11.4cm（4.5イン
チ）長く、第２実施例では、熱源150A（第5A図）が熱源
50より約14.5cm（5.7インチ）長い。
セプタ65より最大12.1cm（4.75インチ）長いので、平面
領域167に均一な放射熱エネルギ供給源を提供するため
により長い熱源150（第3A図）が必要である。以下に詳
細に説明するように、第１実施例に於ける熱源150は反
応装置10（第1A図）の熱源50より約11.4cm（4.5イン
チ）長く、第２実施例では、熱源150A（第5A図）が熱源
50より約14.5cm（5.7インチ）長い。
熱源150をハウジング15内に取り付けるために、排気
プリナム183及び上側プリナムアセンブリ163双方の高さ
を低くする必要がある。特に、上側プリナム163を2.5cm
（１インチ）短くし、かつ第１実施例に於て排気プリナ
ム183を8.9cm（3.5インチ）短くし、かつ第２実施例に
於て排気プリナム183A（第6A図）を10.7cm（4.2イン
チ）短くした。上側プリナム163の容積及び排気プリナ
ム183の容積は減少したが、熱源150は大きくなった。従
って、反応室160の強制空気冷却は、後述するように従
来の反応装置10と比較して変更されている。
プリナム183及び上側プリナムアセンブリ163双方の高さ
を低くする必要がある。特に、上側プリナム163を2.5cm
（１インチ）短くし、かつ第１実施例に於て排気プリナ
ム183を8.9cm（3.5インチ）短くし、かつ第２実施例に
於て排気プリナム183A（第6A図）を10.7cm（4.2イン
チ）短くした。上側プリナム163の容積及び排気プリナ
ム183の容積は減少したが、熱源150は大きくなった。従
って、反応室160の強制空気冷却は、後述するように従
来の反応装置10と比較して変更されている。
距離Ｘ及びＹが、第3A図に示されるように、サセプタ
165と反応室160の境界との間に維持されている。間隔Ｘ
が約4.6cm（1.8インチ）乃至6.4cm（2.5インチ）の範囲
内であり、かつ間隔Ｙが約2.5cm（１インチ）乃至7.6cm
（３インチ）の範囲内である。サセプタ５が従来のサセ
プタより最大11.4cm（4.5インチ）長いことから、反応
室160も同様に、間隔Ｙがサセプタ165の底部1651と反応
室160の下部との間で維持されるように、約11.4cm（4.5
インチ）長くしなければならない。従って、本発明では
反応装置10のベルジャ40を使用することができず、新し
いベルジャ140が必要であった。この新しいベルジャ
が、後述するように反応室160のジオメトリを変更す
る。上述したように、反応室ジオメトリに於ける変化
は、反応室内のエピタキシャル層の均一な成長に必要な
条件に影響を与える。上述したようにガスの動特性、熱
損失、そしておそらく前記ベルジャ内の温度プロフィル
が変化する。
165と反応室160の境界との間に維持されている。間隔Ｘ
が約4.6cm（1.8インチ）乃至6.4cm（2.5インチ）の範囲
内であり、かつ間隔Ｙが約2.5cm（１インチ）乃至7.6cm
（３インチ）の範囲内である。サセプタ５が従来のサセ
プタより最大11.4cm（4.5インチ）長いことから、反応
室160も同様に、間隔Ｙがサセプタ165の底部1651と反応
室160の下部との間で維持されるように、約11.4cm（4.5
インチ）長くしなければならない。従って、本発明では
反応装置10のベルジャ40を使用することができず、新し
いベルジャ140が必要であった。この新しいベルジャ
が、後述するように反応室160のジオメトリを変更す
る。上述したように、反応室ジオメトリに於ける変化
は、反応室内のエピタキシャル層の均一な成長に必要な
条件に影響を与える。上述したようにガスの動特性、熱
損失、そしておそらく前記ベルジャ内の温度プロフィル
が変化する。
約35.6cm（14インチ）の外径を有するベルジャ140
は、反応装置10（第1A図）の従来のベルジャ40より2.8c
m（1.1インチ）長い。支持アセンブリ131は、ベルジャ1
40がハウジング15内に適当に配置されるように変形させ
た。同様に、不透明な上部フランジ47のフランジ471か
ら約2.5cm（１インチ）の部分を削った。垂直支持体143
がフランジ42に結合され、かつＯリング24がフランジ42
と排気カップ30との間をシールしている。
は、反応装置10（第1A図）の従来のベルジャ40より2.8c
m（1.1インチ）長い。支持アセンブリ131は、ベルジャ1
40がハウジング15内に適当に配置されるように変形させ
た。同様に、不透明な上部フランジ47のフランジ471か
ら約2.5cm（１インチ）の部分を削った。垂直支持体143
がフランジ42に結合され、かつＯリング24がフランジ42
と排気カップ30との間をシールしている。
反応室160の長さを約11.4cm（4.5インチ）長くするに
は、ベルジャ140の長さを2.8cm（1.1インチ）長くする
だけでは十分でない。即ち、トランジション領域146を
反応装置10（第1A図）の7.6cm（３インチ）から反応装
置100（第3A図）の3.8cm（1.5インチ）に短くした。ベ
ルジャ140を2.8cm（1.1インチ）長くしかつトランジシ
ョン領域146を3.8cm（1.5インチ）短くすることによっ
て、必要な11.4cm（4.5インチ）の内の6.6cm（2.6イン
チ）が得られる。更に1.3cm（0.5インチ）がベルジャ14
0の下側垂直支持体143の長さを短くすることによって得
られた。これらの変更によって、反応室160に必要な追
加の11.4cm（4.5インチ）の長さの7.9cm（3.1インチ）
が得られた。
は、ベルジャ140の長さを2.8cm（1.1インチ）長くする
だけでは十分でない。即ち、トランジション領域146を
反応装置10（第1A図）の7.6cm（３インチ）から反応装
置100（第3A図）の3.8cm（1.5インチ）に短くした。ベ
ルジャ140を2.8cm（1.1インチ）長くしかつトランジシ
ョン領域146を3.8cm（1.5インチ）短くすることによっ
て、必要な11.4cm（4.5インチ）の内の6.6cm（2.6イン
チ）が得られる。更に1.3cm（0.5インチ）がベルジャ14
0の下側垂直支持体143の長さを短くすることによって得
られた。これらの変更によって、反応室160に必要な追
加の11.4cm（4.5インチ）の長さの7.9cm（3.1インチ）
が得られた。
反応室160に必要な更に3.6cm（1.4インチ）が、
（ｉ）サセプタ165をベルジャ140内で上方へ動かし、か
つ（ii）ビードブラステッド領域145とサセプタ165の下
部1651との間隔Ｙを維持するようにビードブラステッド
領域145を下方へ動かすことによって達成された。特
に、石英ハンガ161が、サセプタ165の上部1652を反射体
152の上部155から約−0.64〜5.1cm（−0.25〜2.0イン
チ）好適には約0.64cm（0.25インチ）だけ上方にくるよ
うに、サセプタ165をベルジャ140内で釣支している。ビ
ードブラステッド領域145は、垂直支持体143から線145A
までの垂直距離1451が反応装置10（第1A図）に於ける対
応する距離より約2.5cm（１インチ）短くなるように、
下方へ移動させた。
（ｉ）サセプタ165をベルジャ140内で上方へ動かし、か
つ（ii）ビードブラステッド領域145とサセプタ165の下
部1651との間隔Ｙを維持するようにビードブラステッド
領域145を下方へ動かすことによって達成された。特
に、石英ハンガ161が、サセプタ165の上部1652を反射体
152の上部155から約−0.64〜5.1cm（−0.25〜2.0イン
チ）好適には約0.64cm（0.25インチ）だけ上方にくるよ
うに、サセプタ165をベルジャ140内で釣支している。ビ
ードブラステッド領域145は、垂直支持体143から線145A
までの垂直距離1451が反応装置10（第1A図）に於ける対
応する距離より約2.5cm（１インチ）短くなるように、
下方へ移動させた。
このように本発明の反応装置100には、より小さなト
ランジション領域146とベルジャ140の全長に関してより
長い所定長さの垂直壁141を有する新しいベルジャ140の
開発が必要であった。また、ベルジャ140内に於けるサ
セプタ165の関係を変更させた。従って、反応室160の上
部及び下部に於ける境界条件を、該上部及び下部をハウ
ジング15により接近させるように動かすことによって変
更しただけでなく、ベルジャ140内の反応室160の構成を
変更した。従って、反応装置100（第3A図）は反応装置1
0（第1A図）と外観上幾分似ているが、境界条件に加え
て反応室160、サセプタ160及び熱源150間の関係が、反
応装置100の性能を向上させるように変更されている。
ランジション領域146とベルジャ140の全長に関してより
長い所定長さの垂直壁141を有する新しいベルジャ140の
開発が必要であった。また、ベルジャ140内に於けるサ
セプタ165の関係を変更させた。従って、反応室160の上
部及び下部に於ける境界条件を、該上部及び下部をハウ
ジング15により接近させるように動かすことによって変
更しただけでなく、ベルジャ140内の反応室160の構成を
変更した。従って、反応装置100（第3A図）は反応装置1
0（第1A図）と外観上幾分似ているが、境界条件に加え
て反応室160、サセプタ160及び熱源150間の関係が、反
応装置100の性能を向上させるように変更されている。
本実施例に於ける熱源150は、５バンクの石英ハロゲ
ンランプ151からなる。熱源150に於ける５バンクの前記
ランプが、ベルジャ140（第3B図）を中心に五角形を形
成している。第3B図には、説明のために５バンクの前記
ランプとベルジャ140のみが横断面図に示されている。
各コラムの水平方向の幅は、第3B図に示されるように、
略37.5cm（14.75インチ）である。反応室160の外径は略
35.6cm（14インチ）である。
ンランプ151からなる。熱源150に於ける５バンクの前記
ランプが、ベルジャ140（第3B図）を中心に五角形を形
成している。第3B図には、説明のために５バンクの前記
ランプとベルジャ140のみが横断面図に示されている。
各コラムの水平方向の幅は、第3B図に示されるように、
略37.5cm（14.75インチ）である。反応室160の外径は略
35.6cm（14インチ）である。
第１実施例では、熱源150の５バンクのそれぞれが18
個のランプ151を有する。第3A図に示されるように、熱
源150の各バングが、領域62によって反応室160の壁部14
1の外面から離隔されたカラム即ち縦列を形成する。ラ
ンプ151の各コラムの縦方向の長さは、第3A図に示され
るように、平面領域167の長さより約25％長い。特にこ
の実施例では、平面領域167の長さが41.15cm（16.5イン
チ）であり、かつランプ151の各バンクの長さが約51.44
cm（20.25インチ）（18ランプ×2.86cm）（1.125イン
チ）／ランプ）である。上述したように、縦方向の寸法
は、反応室160へのガス入口から反応室160からのガス出
口に延びる方向の寸法として定義される。
個のランプ151を有する。第3A図に示されるように、熱
源150の各バングが、領域62によって反応室160の壁部14
1の外面から離隔されたカラム即ち縦列を形成する。ラ
ンプ151の各コラムの縦方向の長さは、第3A図に示され
るように、平面領域167の長さより約25％長い。特にこ
の実施例では、平面領域167の長さが41.15cm（16.5イン
チ）であり、かつランプ151の各バンクの長さが約51.44
cm（20.25インチ）（18ランプ×2.86cm）（1.125イン
チ）／ランプ）である。上述したように、縦方向の寸法
は、反応室160へのガス入口から反応室160からのガス出
口に延びる方向の寸法として定義される。
各ランプ151は、短い波長範囲、即ち約１ミクロン以
下の放射エネルギを生成するタングステンフィラメント
を有する石英ハロゲンランプである。本発明の使用に適
したランプの供給源として、米国カリフォルニア州9050
2・トランス（Torrance）に所在するウシオ・アメリカ
ン・インコーポレイテッド（Ushio American Inc.）か
ら販売されているモデルNo.QIR 480−6000Eがある。こ
れらのランプの使用が表３に示されている。
下の放射エネルギを生成するタングステンフィラメント
を有する石英ハロゲンランプである。本発明の使用に適
したランプの供給源として、米国カリフォルニア州9050
2・トランス（Torrance）に所在するウシオ・アメリカ
ン・インコーポレイテッド（Ushio American Inc.）か
ら販売されているモデルNo.QIR 480−6000Eがある。こ
れらのランプの使用が表３に示されている。
各ランプ151は、金メッキして高度に磨かれた2.858cm
（1.125インチ）の放物面反射体に取り付けられてい
る。本発明の使用に適した反射体アセンブリは、米国カ
リフォルニア州サンタクララに所在するベクタ・テクニ
カル・グループ・インコーポレイテッド（Vector Techn
ical Group Inc.）から入手可能であり、Special−Arra
y Reflector Extendedの商品名で部品番号85815で販売
されている。
（1.125インチ）の放物面反射体に取り付けられてい
る。本発明の使用に適した反射体アセンブリは、米国カ
リフォルニア州サンタクララに所在するベクタ・テクニ
カル・グループ・インコーポレイテッド（Vector Techn
ical Group Inc.）から入手可能であり、Special−Arra
y Reflector Extendedの商品名で部品番号85815で販売
されている。
上述したように、各ランプ151からの放射エネルギは
該ランプの両側の電圧に対して直接的に比例する。表４
に示されるように、第１実施例では、反応室160の上側
及び下側周辺部にそれぞれ位置するランプ1511〜1513及
び15116〜15118により高い電圧が印加される。予想に反
して、反応室160の拡大、サセプタ165の配置、及び熱源
150をハウジング15により近接させた配置によってラン
プ1511、15118に印加される電圧を第2B図の従来の熱源5
0′が示唆するような熱源150の中央部に於けるランプ15
14〜15115に印加される電圧に対して２の因数で増倍さ
せる必要がなかった。
該ランプの両側の電圧に対して直接的に比例する。表４
に示されるように、第１実施例では、反応室160の上側
及び下側周辺部にそれぞれ位置するランプ1511〜1513及
び15116〜15118により高い電圧が印加される。予想に反
して、反応室160の拡大、サセプタ165の配置、及び熱源
150をハウジング15により近接させた配置によってラン
プ1511、15118に印加される電圧を第2B図の従来の熱源5
0′が示唆するような熱源150の中央部に於けるランプ15
14〜15115に印加される電圧に対して２の因数で増倍さ
せる必要がなかった。
各バンクの最も外側のランプ1511、15118が350Vの印
加電圧を有するのに対し、４個のランプ1512、1513、15
116、15117はそれぞれ300Vの印加電圧を有する。その他
の12個のランプ1514〜15115はそれぞれ240Vの印加電圧
を有する。第１実施例に於ける熱源150は第1A図の反応
装置10の熱源50よりランプの数が４個多く、熱源150の
全エネルギ出力が熱源50より約25％多い。
加電圧を有するのに対し、４個のランプ1512、1513、15
116、15117はそれぞれ300Vの印加電圧を有する。その他
の12個のランプ1514〜15115はそれぞれ240Vの印加電圧
を有する。第１実施例に於ける熱源150は第1A図の反応
装置10の熱源50よりランプの数が４個多く、熱源150の
全エネルギ出力が熱源50より約25％多い。
縦方向の長さが約34.29cm（13.5インチ）であるラン
プ1514〜15115が、均一なエネルギ出力を供給し、かつ
縦方向に平面領域167の中央を中心として集中してい
る。従って、平面領域167全体に於ける平均放射熱エネ
ルギが概ね均一である。ランプ1511〜1512及び15117〜1
5118からのエネルギが、平面領域167より下方のサセプ
タ165の部分及び平面領域167より上方の部分にそれぞれ
適用される。また、ランプ1513及び15116によって、平
面領域167の上側境界及び下側境界にそれぞれエネルギ
が供給される。これら各ランプ1511〜1513及び15116〜1
5118のエネルギ出力は、各ランプ1514〜15115のエネル
ギ出力より25〜50％大きい範囲内にある。このように、
平面領域167を越えて延在する熱源150の領域に於ける熱
源150の平均エネルギ出力は、平面領域167に於ける熱源
150の平均エネルギ出力より約25〜50％大きい。
プ1514〜15115が、均一なエネルギ出力を供給し、かつ
縦方向に平面領域167の中央を中心として集中してい
る。従って、平面領域167全体に於ける平均放射熱エネ
ルギが概ね均一である。ランプ1511〜1512及び15117〜1
5118からのエネルギが、平面領域167より下方のサセプ
タ165の部分及び平面領域167より上方の部分にそれぞれ
適用される。また、ランプ1513及び15116によって、平
面領域167の上側境界及び下側境界にそれぞれエネルギ
が供給される。これら各ランプ1511〜1513及び15116〜1
5118のエネルギ出力は、各ランプ1514〜15115のエネル
ギ出力より25〜50％大きい範囲内にある。このように、
平面領域167を越えて延在する熱源150の領域に於ける熱
源150の平均エネルギ出力は、平面領域167に於ける熱源
150の平均エネルギ出力より約25〜50％大きい。
ランプ1511〜1513及び15116〜15118からのより高いエ
ネルギ出力によって、平面領域167に於ける温度分布が
均一となるように、サセプタ165からの熱損失が補償さ
れる。本実施例の熱源150によって、サセプタ165の表面
温度が900〜1200℃の範囲内に、好適には1100℃±５℃
に維持される。 表４ 熱源150の各バンクの電圧分布 ランプNo. 電 圧 ランプNo. 電 圧 1511 350 5110 240 1512 300 5111 240 1513 300 5112 240 1514 240 15113 240 1515 240 15114 240 1516 240 15115 240 1517 240 15116 300 1518 240 15117 300 1519 240 15118 350 熱源周辺部に於けるエネルギを増大させかつ熱源内部
の２領域に於けるエネルギを減少させた第2B図の従来の
熱源50′と異なり、熱源150は、エネルギを内部に於て
均一にしかつ周辺部に於て増大させている。更に、本実
施例では、熱源150の周辺部に於けるランプのエネルギ
出力が、熱源150の内部に於けるランプのエネルギ出力
より50％を越えない範囲で大きく、かつ熱源50′（第2B
図）より100％以上大きくはない。
ネルギ出力によって、平面領域167に於ける温度分布が
均一となるように、サセプタ165からの熱損失が補償さ
れる。本実施例の熱源150によって、サセプタ165の表面
温度が900〜1200℃の範囲内に、好適には1100℃±５℃
に維持される。 表４ 熱源150の各バンクの電圧分布 ランプNo. 電 圧 ランプNo. 電 圧 1511 350 5110 240 1512 300 5111 240 1513 300 5112 240 1514 240 15113 240 1515 240 15114 240 1516 240 15115 240 1517 240 15116 300 1518 240 15117 300 1519 240 15118 350 熱源周辺部に於けるエネルギを増大させかつ熱源内部
の２領域に於けるエネルギを減少させた第2B図の従来の
熱源50′と異なり、熱源150は、エネルギを内部に於て
均一にしかつ周辺部に於て増大させている。更に、本実
施例では、熱源150の周辺部に於けるランプのエネルギ
出力が、熱源150の内部に於けるランプのエネルギ出力
より50％を越えない範囲で大きく、かつ熱源50′（第2B
図）より100％以上大きくはない。
従って、新規な反応装置ジオメトリと組み合わせた本
発明の熱源150によって、サセプタの周辺部に供給され
るエネルギを増大させることなく平面領域に於ける均一
な温度が維持される。このような結果は、上述したよう
に、平面領域の増大によってより大型のサセプタが必要
とされ、かつそれによってより大きな反応室が必要とさ
れることから予期し得なかった。反応室の拡大によって
その境界がハウジング15により近接することとなり、熱
源150は、熱損失に対する抵抗が反応室160の寸法の大型
化によって減少するにも拘らず、反応室160とハウジン
グ15との温度差を維持しなければならない。
発明の熱源150によって、サセプタの周辺部に供給され
るエネルギを増大させることなく平面領域に於ける均一
な温度が維持される。このような結果は、上述したよう
に、平面領域の増大によってより大型のサセプタが必要
とされ、かつそれによってより大きな反応室が必要とさ
れることから予期し得なかった。反応室の拡大によって
その境界がハウジング15により近接することとなり、熱
源150は、熱損失に対する抵抗が反応室160の寸法の大型
化によって減少するにも拘らず、反応室160とハウジン
グ15との温度差を維持しなければならない。
第１実施例に於ける熱源150の各バランクのランプ151
は、３つのグループに分割される。即ち、ランプ1511〜
1515からなる第１グループと、ランプ1516〜15113から
なる第２グループと、ランプ15114〜15118からなる第３
グループとである。第１図の反応装置10に関して、熱源
50の各バンクの３グループのランプを駆動するために３
個のシリコン制御整流器が使用されたことを思い出して
みよう。これら３個のシリコン制御整流器が同様に上述
した３グループのランプ151についても使用される。
は、３つのグループに分割される。即ち、ランプ1511〜
1515からなる第１グループと、ランプ1516〜15113から
なる第２グループと、ランプ15114〜15118からなる第３
グループとである。第１図の反応装置10に関して、熱源
50の各バンクの３グループのランプを駆動するために３
個のシリコン制御整流器が使用されたことを思い出して
みよう。これら３個のシリコン制御整流器が同様に上述
した３グループのランプ151についても使用される。
本発明の反応装置100の前記第１グループ及び第３グ
ループのランプ151の出力が従来の反応装置10の場合と
同じであることから、SCR回路について全く変更は必要
としなかった。第２グループの８個のランプを前記SCR
に接続するためには、前記第２グループのランプからの
配線が従来の14ピンコネクタに直接接続可能であるよう
に、第４図に示されるようなランプ1516乃至15113の直
列及び並列を組合わせた配線が必要であった。この配線
は、ランプ1516〜15113が反応装置10の元のコネクタに
直接接続され得るように、ジャンパ157を用いてランプ
モジュール上で実行される。更に、上述したように第２
の前記SCRは、追加のランプに関連する負荷に適応し得
るように、利用電力が低い。
ループのランプ151の出力が従来の反応装置10の場合と
同じであることから、SCR回路について全く変更は必要
としなかった。第２グループの８個のランプを前記SCR
に接続するためには、前記第２グループのランプからの
配線が従来の14ピンコネクタに直接接続可能であるよう
に、第４図に示されるようなランプ1516乃至15113の直
列及び並列を組合わせた配線が必要であった。この配線
は、ランプ1516〜15113が反応装置10の元のコネクタに
直接接続され得るように、ジャンパ157を用いてランプ
モジュール上で実行される。更に、上述したように第２
の前記SCRは、追加のランプに関連する負荷に適応し得
るように、利用電力が低い。
本発明の石英ハンガ161は、同様に、センサがサセプ
タ165内の３位置164に配置され得るように、赤外センサ
を挿入するための通路169を設けたシースを有する。前
記３位置のそれぞれによって、上述したランプの各バン
クに於ける３グループのそれぞれから出る放射エネルギ
を測定することができる。この赤外センサは、より長い
縦方向長さを有するサセプタ165を横切るように長大化
させた本発明の場合を除いて、反応装置10（第1A図）に
ついて使用されるセンサと同じものである。この赤外セ
ンサは、各バンクのランプの各グループの電圧を制御す
るように従来の反応装置に於て使用された閉ループ温度
制御システムに接続されている。従って、本発明の熱源
150の全放射エネルギ出力は、反応装置10（第１図）の
熱源50に関して25％以上増大したが、熱源150（第３
図）は、より大型の熱源150に適応させるために追加の
接続部またはハードウェアを全く必要としないように、
従来の電圧制御装置及び回路に直接的に接続可能となっ
ている。
タ165内の３位置164に配置され得るように、赤外センサ
を挿入するための通路169を設けたシースを有する。前
記３位置のそれぞれによって、上述したランプの各バン
クに於ける３グループのそれぞれから出る放射エネルギ
を測定することができる。この赤外センサは、より長い
縦方向長さを有するサセプタ165を横切るように長大化
させた本発明の場合を除いて、反応装置10（第1A図）に
ついて使用されるセンサと同じものである。この赤外セ
ンサは、各バンクのランプの各グループの電圧を制御す
るように従来の反応装置に於て使用された閉ループ温度
制御システムに接続されている。従って、本発明の熱源
150の全放射エネルギ出力は、反応装置10（第１図）の
熱源50に関して25％以上増大したが、熱源150（第３
図）は、より大型の熱源150に適応させるために追加の
接続部またはハードウェアを全く必要としないように、
従来の電圧制御装置及び回路に直接的に接続可能となっ
ている。
或る実施例では厚さ約3mmである石英ベルジャ140の側
壁141が、熱源150からの放射エネルギが前記壁部を通過
しかつサセプタ165に直接入射するように透明である。
本実施例では側壁141が熱源150からの放射熱エネルギを
全く若しくはほとんど吸収しない石英であるのに対し
て、放射熱エネルギをほとんどまたは全く吸収せずかつ
約600℃の温度に絶え得る他の様々な材料を用いて反応
室側141を形成することができる。サセプタ165は、回転
手段について全く変更を要しないように、石英ハンガ16
1によって従来の反応装置の回転手段に回動自在に結合
されている。
壁141が、熱源150からの放射エネルギが前記壁部を通過
しかつサセプタ165に直接入射するように透明である。
本実施例では側壁141が熱源150からの放射熱エネルギを
全く若しくはほとんど吸収しない石英であるのに対し
て、放射熱エネルギをほとんどまたは全く吸収せずかつ
約600℃の温度に絶え得る他の様々な材料を用いて反応
室側141を形成することができる。サセプタ165は、回転
手段について全く変更を要しないように、石英ハンガ16
1によって従来の反応装置の回転手段に回動自在に結合
されている。
各ウエハサイズ毎に異なるサセプタが使用される。特
に、直径125mmのウエハについては、六面体のサセプタ
が使用される。直径100mmのウエハについては、七面体
または八面体のサセプタが使用される。直径150mmのウ
エハについては、五面体のウエハが使用される。かつ直
径200mmのウエハについては四面体のサセプタが使用さ
れる。ここで、サセプタに与えられる面の数はその上面
及び下面を含まない数である。
に、直径125mmのウエハについては、六面体のサセプタ
が使用される。直径100mmのウエハについては、七面体
または八面体のサセプタが使用される。直径150mmのウ
エハについては、五面体のウエハが使用される。かつ直
径200mmのウエハについては四面体のサセプタが使用さ
れる。ここで、サセプタに与えられる面の数はその上面
及び下面を含まない数である。
本発明の全サセプタに関する重要な要素は、（ｉ）上
述したようにサセプタの概ね縦方向の端部からウエハポ
ケットまでの第１の選択距離69が常に少なくとも0.25cm
（0.1インチ）であり、かつ（ii）第２の選択距離68A、
68Bが、以下に詳述するようにサセプタの表面温度が前
記平面領域の縦方向長さに沿って概ね均一であるように
選択されることである。
述したようにサセプタの概ね縦方向の端部からウエハポ
ケットまでの第１の選択距離69が常に少なくとも0.25cm
（0.1インチ）であり、かつ（ii）第２の選択距離68A、
68Bが、以下に詳述するようにサセプタの表面温度が前
記平面領域の縦方向長さに沿って概ね均一であるように
選択されることである。
本発明のサセプタ165の上面、側面及び下面がそれぞ
れ第5A図第5C図に図示されている。長さＬがサセプタ16
5の縦方向の長さ、即ち上面1652から下面1651までの距
離である。サセプタ165は、例えば第5A図乃至第5C図に
示される６つのフェース即ち面のように、上面1652から
下面1651まで延長する多数の外面を有する。前記外面、
上面1651及び下面1652の周囲に配設されている。各面
は、サセプタ165の側面とも称される。サセプタ165は、
上述したようにウエハサイズによって面の数が変更され
る。同様に、１つの面上のウエハポケット166の個数は
ウエハサイズに依存する。２個の隣接する面は、端部16
56のように縁端部で交差する。
れ第5A図第5C図に図示されている。長さＬがサセプタ16
5の縦方向の長さ、即ち上面1652から下面1651までの距
離である。サセプタ165は、例えば第5A図乃至第5C図に
示される６つのフェース即ち面のように、上面1652から
下面1651まで延長する多数の外面を有する。前記外面、
上面1651及び下面1652の周囲に配設されている。各面
は、サセプタ165の側面とも称される。サセプタ165は、
上述したようにウエハサイズによって面の数が変更され
る。同様に、１つの面上のウエハポケット166の個数は
ウエハサイズに依存する。２個の隣接する面は、端部16
56のように縁端部で交差する。
サセプタ165は外向きに、即ち反応室の壁部に向け
て、下部1651の断面の幅が上部1652の断面の幅より大き
くなるように、上部1652から下部1651に向けて約１゜3
0′乃至約２゜50′の角度で傾斜している。例えば、直
径125mmのウエハ用の六面体サセプタは、約２゜32′2
0″の傾斜即ち面角を有する。しかしながら、サセプタ1
65の下部は、サセプタ165と壁部141との間に約4.6cm
（1.8インチ）乃至6.4cm（2.5インチ）の範囲内で距離
Ｘが維持されるようにトリミングされている。従って、
サセプタ165の各辺1656、1657、1658、1659はその他の
面の対応する辺と同様に実質的に垂直方向であって、か
つ上面1652及び下面1651に対して実質的に直交している
に過ぎない。
て、下部1651の断面の幅が上部1652の断面の幅より大き
くなるように、上部1652から下部1651に向けて約１゜3
0′乃至約２゜50′の角度で傾斜している。例えば、直
径125mmのウエハ用の六面体サセプタは、約２゜32′2
0″の傾斜即ち面角を有する。しかしながら、サセプタ1
65の下部は、サセプタ165と壁部141との間に約4.6cm
（1.8インチ）乃至6.4cm（2.5インチ）の範囲内で距離
Ｘが維持されるようにトリミングされている。従って、
サセプタ165の各辺1656、1657、1658、1659はその他の
面の対応する辺と同様に実質的に垂直方向であって、か
つ上面1652及び下面1651に対して実質的に直交している
に過ぎない。
ウエハの直径がＤであるならば、ウエハポケット166
の中心間の距離L1は、Δx1を1.52mm（0.06インチ）乃至
5.1mm（0.2インチ）の範囲内とした場合に、Ｄ＋Δx2で
ある。サセプタ165の下部1651から該下部に隣接する前
記ウエハポケットの中心までの距離L2は、Δx2 22.9mm
（0.9インチ）乃至50.8mm（2.0インチ）の範囲内とした
場合に、0.5D＋Δx2ある。一般に、距離L2は、前記ポケ
ット内のウエハが外ウエハのあらゆる部分に於てウエハ
の周縁部から1mm以上の検出可能な結晶滑りを有しな
い、例えば直径125mmのウエハの場合には検出可能な結
晶滑りの無い領域が直径123mmでなければならないよう
に、経験的に決定される。サセプタ165の上部1652から
上部1652に隣接するウエハポケットの中心までの距離L3
は、Δx3を27.9mm（1.1インチ）乃至101.6mm（4.0イン
チ）の範囲内とした場合に、0.5D＋Δx3である。また、
距離L3は、前記ポケット内のウエハがそのあらゆ部分に
於て該ウエハの周縁部から1mm以上の検出可能な結晶滑
りを有しないように経験的に決定される。更に、間隔L3
は、成膜過程に於て使用されるガスが上部1652に最も近
いウエハに到達する際に、適当な反応を保証するのに十
分な温度に予め加熱されているように選択される。
の中心間の距離L1は、Δx1を1.52mm（0.06インチ）乃至
5.1mm（0.2インチ）の範囲内とした場合に、Ｄ＋Δx2で
ある。サセプタ165の下部1651から該下部に隣接する前
記ウエハポケットの中心までの距離L2は、Δx2 22.9mm
（0.9インチ）乃至50.8mm（2.0インチ）の範囲内とした
場合に、0.5D＋Δx2ある。一般に、距離L2は、前記ポケ
ット内のウエハが外ウエハのあらゆる部分に於てウエハ
の周縁部から1mm以上の検出可能な結晶滑りを有しな
い、例えば直径125mmのウエハの場合には検出可能な結
晶滑りの無い領域が直径123mmでなければならないよう
に、経験的に決定される。サセプタ165の上部1652から
上部1652に隣接するウエハポケットの中心までの距離L3
は、Δx3を27.9mm（1.1インチ）乃至101.6mm（4.0イン
チ）の範囲内とした場合に、0.5D＋Δx3である。また、
距離L3は、前記ポケット内のウエハがそのあらゆ部分に
於て該ウエハの周縁部から1mm以上の検出可能な結晶滑
りを有しないように経験的に決定される。更に、間隔L3
は、成膜過程に於て使用されるガスが上部1652に最も近
いウエハに到達する際に、適当な反応を保証するのに十
分な温度に予め加熱されているように選択される。
第5B図のサセプタ165の破断図は、上面170（第5A図の
上面図に示す）及び下面171（第5C図の底面図に図示）
をそれぞれサセプタ165に結合するために使用されるリ
ップ168及び169を示している。本実施例に於て、サセプ
タ165の各面は厚さが約5.08mm（0.20インチ）であり、
かつ前記ポケットの深さが約1.14mm（0.045インチ）で
ある。ポケットの破断図が第5D図に示されている。ポケ
ット166は、上面図の第5A図には明瞭に図示されていな
い。
上面図に示す）及び下面171（第5C図の底面図に図示）
をそれぞれサセプタ165に結合するために使用されるリ
ップ168及び169を示している。本実施例に於て、サセプ
タ165の各面は厚さが約5.08mm（0.20インチ）であり、
かつ前記ポケットの深さが約1.14mm（0.045インチ）で
ある。ポケットの破断図が第5D図に示されている。ポケ
ット166は、上面図の第5A図には明瞭に図示されていな
い。
熱源150によって与えられるような均一な熱源、サセ
プタ165の回動、及びウエハ70のサセプタ165への配置に
加えて、反応装置100の適正な操作には、（ｉ）ベルジ
ャ140の壁部141がサセプタ165の温度に関して低温に維
持されること、及び（ii）壁部141の温度が略均一であ
ることが必要である。壁部141の温度が増加したり均一
でない場合には、反応室160に於ける壁部環境条件が変
化し、それによって上述したように均一でないエピタキ
シャル層が成長する。従って、大型の熱源150は強制空
気循環によって補償されねばならず、それによってサセ
プタ165の温度に関して壁部141を均一な低温に維持しな
ければならない。
プタ165の回動、及びウエハ70のサセプタ165への配置に
加えて、反応装置100の適正な操作には、（ｉ）ベルジ
ャ140の壁部141がサセプタ165の温度に関して低温に維
持されること、及び（ii）壁部141の温度が略均一であ
ることが必要である。壁部141の温度が増加したり均一
でない場合には、反応室160に於ける壁部環境条件が変
化し、それによって上述したように均一でないエピタキ
シャル層が成長する。従って、大型の熱源150は強制空
気循環によって補償されねばならず、それによってサセ
プタ165の温度に関して壁部141を均一な低温に維持しな
ければならない。
或る実施例では、ブロワ80が毎分約3450回転で回転
し、吸気プリナム81に対して毎分約227m3（8000立方フ
ィート）乃至約425m3（15000立方フィート）の流量で空
気流を供給する。吸気プリナム81は、ランプアセンブリ
150の裏側に取り付けられた熱交換器153に結合された縦
型ライザ185を有する。このように、吸気プリナム81の
空気はランプアセンブリ150の裏側の熱交換器153の中の
通過し、反射体152を通りかつランプ151の周囲を抜けて
ベルジャ壁部141とランプアセンブリ150の間の領域62内
に入る。第3A図には、空気流が符号のない矢印のみで示
されている。
し、吸気プリナム81に対して毎分約227m3（8000立方フ
ィート）乃至約425m3（15000立方フィート）の流量で空
気流を供給する。吸気プリナム81は、ランプアセンブリ
150の裏側に取り付けられた熱交換器153に結合された縦
型ライザ185を有する。このように、吸気プリナム81の
空気はランプアセンブリ150の裏側の熱交換器153の中の
通過し、反射体152を通りかつランプ151の周囲を抜けて
ベルジャ壁部141とランプアセンブリ150の間の領域62内
に入る。第3A図には、空気流が符号のない矢印のみで示
されている。
しかしながら、ランプアセンブリ150を通過する空気
流に対する抵抗によって生じる圧力差によって、ベルジ
ャ140の壁部141を流下する積極的な空気流を維持するの
に十分な空気流をプリナム領域161に供給することはで
きない。従って、ブロワ80からの空気の一部分がパイプ
82の中に直接分岐され、かつ更にプリナム領域161へと
送られるように、吸気プリナム81には外径5.08cm（２イ
ンチ）のパイプ82の入口に空気スクープ手段188が設け
られている。
流に対する抵抗によって生じる圧力差によって、ベルジ
ャ140の壁部141を流下する積極的な空気流を維持するの
に十分な空気流をプリナム領域161に供給することはで
きない。従って、ブロワ80からの空気の一部分がパイプ
82の中に直接分岐され、かつ更にプリナム領域161へと
送られるように、吸気プリナム81には外径5.08cm（２イ
ンチ）のパイプ82の入口に空気スクープ手段188が設け
られている。
このように、領域161及び縦型ライザ185からの強制空
気流が、反応室160の外部にある側壁141の面に沿って下
向きに排気プリナム183へと流れる。前記空気は排気プ
リナム183を通って熱交換器84に入る。熱交換器84へ戻
る空気の温度は約90〜105℃の範囲内である。熱交換器8
4を流れる水の量は、熱交換器84への給水管路内の流量
絞り弁を変更することによって毎分22.7リットル（６ガ
ロン）に増加させた。
気流が、反応室160の外部にある側壁141の面に沿って下
向きに排気プリナム183へと流れる。前記空気は排気プ
リナム183を通って熱交換器84に入る。熱交換器84へ戻
る空気の温度は約90〜105℃の範囲内である。熱交換器8
4を流れる水の量は、熱交換器84への給水管路内の流量
絞り弁を変更することによって毎分22.7リットル（６ガ
ロン）に増加させた。
前記空気は熱交換器84の中を通過する際に冷却されか
つ冷却された熱交換器84からの空気が前記ブロワの吸気
プリナム86内へ送られる。ブロワ吸気プリナム86に供給
される空気の温度は約55〜60℃の範囲内である。従っ
て、熱源150が従来の回路に直接結合されるだけではな
く、強制空気冷却が従来の反応装置10のブロワ80、熱交
換器84及び吸気プリナム81を用いて実行されている。更
に、上部プリナム161の冷却プレート88及び吸気プリナ
ム81上の水冷壁部89も変更されていない。
つ冷却された熱交換器84からの空気が前記ブロワの吸気
プリナム86内へ送られる。ブロワ吸気プリナム86に供給
される空気の温度は約55〜60℃の範囲内である。従っ
て、熱源150が従来の回路に直接結合されるだけではな
く、強制空気冷却が従来の反応装置10のブロワ80、熱交
換器84及び吸気プリナム81を用いて実行されている。更
に、上部プリナム161の冷却プレート88及び吸気プリナ
ム81上の水冷壁部89も変更されていない。
表５は、52.7cm（20.75インチ）のサセプタが直径150
mmのウエハについて約45.7cm（18インチ）の平面領域を
有し、かつ48.9cm（19.25インチ）のサセプタが直径100
mm、125mm及び200mmのウエハについて約41.9cm（16.5イ
ンチ）の平面領域を有するとした場合に、（ｉ）第1A図
の反応装置10、（ii）第2B図の熱源を含むように変形さ
れた反応装置10、（iii）約41.9cm（16.5インチ）の平
面領域を有する54.6cm（21.5インチ）のサセプタを有す
る本発明の反応装置100、（iv）約41.9cm（16.5イン
チ）の平面領域を有する48.9cm（19.25インチ）のサセ
プタを有する本発明の反応装置100、及び（ｖ）後述す
る本発明の反応装置100Aのそれぞれに関するバッチサイ
ズを表示している。
mmのウエハについて約45.7cm（18インチ）の平面領域を
有し、かつ48.9cm（19.25インチ）のサセプタが直径100
mm、125mm及び200mmのウエハについて約41.9cm（16.5イ
ンチ）の平面領域を有するとした場合に、（ｉ）第1A図
の反応装置10、（ii）第2B図の熱源を含むように変形さ
れた反応装置10、（iii）約41.9cm（16.5インチ）の平
面領域を有する54.6cm（21.5インチ）のサセプタを有す
る本発明の反応装置100、（iv）約41.9cm（16.5イン
チ）の平面領域を有する48.9cm（19.25インチ）のサセ
プタを有する本発明の反応装置100、及び（ｖ）後述す
る本発明の反応装置100Aのそれぞれに関するバッチサイ
ズを表示している。
表５に示されるように、本発明の反応装置100内で処
理される隣接するウエハ間のエピタキシャル層の比抵抗
の変動は、従来の反応装置10の変動と同じかそれより良
好であり、かつ第2B図の熱源50′を用いた反応装置10の
変動より大幅に優れている。反応装置100に於ける隣接
するウエハ間のエピタキシャル層の膜厚の変動は、従来
の反応装置10と同程度の品質である。従って、より大型
の熱源及びより大型の反応室を反応装置10のハウジング
15内で用いることによって、バッチサイズが直径200mm
のウエハに関して100％増大し、かつ新規な反応装置内
で成長されるエピタキシャル層の均一性が元の反応装置
の均一性と本質的に区別することができないものであ
る。この結果は、元の反応装置10のバッチ容量を増大さ
せるための先行手段と著しく異なっている。
理される隣接するウエハ間のエピタキシャル層の比抵抗
の変動は、従来の反応装置10の変動と同じかそれより良
好であり、かつ第2B図の熱源50′を用いた反応装置10の
変動より大幅に優れている。反応装置100に於ける隣接
するウエハ間のエピタキシャル層の膜厚の変動は、従来
の反応装置10と同程度の品質である。従って、より大型
の熱源及びより大型の反応室を反応装置10のハウジング
15内で用いることによって、バッチサイズが直径200mm
のウエハに関して100％増大し、かつ新規な反応装置内
で成長されるエピタキシャル層の均一性が元の反応装置
の均一性と本質的に区別することができないものであ
る。この結果は、元の反応装置10のバッチ容量を増大さ
せるための先行手段と著しく異なっている。
＊：直径100mm、125mm及び200mmのウエハについては48.
9cm（19.25インチ）のサセプタであり、かつ直径150mm
のウエハについては52.7cm（20.75インチ）のサセプタ
の場合。
9cm（19.25インチ）のサセプタであり、かつ直径150mm
のウエハについては52.7cm（20.75インチ）のサセプタ
の場合。
この均一性を達成するためには、本発明の反応室が従
来の反応装置10の反応室60より大きいので、反応室160
を流れるガス流を調整する必要がある。従来の反応装置
10と同一のガスリング及び制御手段を使用する本発明の
反応装置100の場合、上述したように、均一なエピタキ
シャル層は一般的な3.1−3.1の整流格子に於けるジェッ
トセッティング、毎分107リットルの主水素流及び毎分7
2リットルの回転水素流によって成長される。トリクロ
ロシランのような反応室160への反応ガスの流れは、所
望の成長及びプロセスの諸条件が達成されるように調整
しなければならない。この調整は、従来の反応装置につ
いて必要な調整と同等なものであり、当業者にとっては
周知である。
来の反応装置10の反応室60より大きいので、反応室160
を流れるガス流を調整する必要がある。従来の反応装置
10と同一のガスリング及び制御手段を使用する本発明の
反応装置100の場合、上述したように、均一なエピタキ
シャル層は一般的な3.1−3.1の整流格子に於けるジェッ
トセッティング、毎分107リットルの主水素流及び毎分7
2リットルの回転水素流によって成長される。トリクロ
ロシランのような反応室160への反応ガスの流れは、所
望の成長及びプロセスの諸条件が達成されるように調整
しなければならない。この調整は、従来の反応装置につ
いて必要な調整と同等なものであり、当業者にとっては
周知である。
48.9cm（19.25インチ）のサセプタ165を有する反応装
置100（第3A図）では、反応装置10の42.54cm（16.75イ
ンチ）のサセプタについて使用した場合より多くのサセ
プタ165の表面積を使用している。サセプタ65の30.48cm
（12インチ）の平面領域には、未使用のサセプタ65の部
分が約12.07cm（4.75インチ）残されている。対照的
に、48.9cm（19.25インチ）のサセプタ165の約41.9cm
（16.5インチ）の平面領域には未使用の部分が約7.0cm
（2.75インチ）しか残されていない。このように、本発
明の平面領域は、サセプタ165の端部1651、1652に非常
に接近しているが、非常に大きなバッチサイズでエピタ
キシャル層の均一性は変わらない。
置100（第3A図）では、反応装置10の42.54cm（16.75イ
ンチ）のサセプタについて使用した場合より多くのサセ
プタ165の表面積を使用している。サセプタ65の30.48cm
（12インチ）の平面領域には、未使用のサセプタ65の部
分が約12.07cm（4.75インチ）残されている。対照的
に、48.9cm（19.25インチ）のサセプタ165の約41.9cm
（16.5インチ）の平面領域には未使用の部分が約7.0cm
（2.75インチ）しか残されていない。このように、本発
明の平面領域は、サセプタ165の端部1651、1652に非常
に接近しているが、非常に大きなバッチサイズでエピタ
キシャル層の均一性は変わらない。
ウェハ70が占有するサセプタ165の表面積の割合が、
更に本発明のサセプタ165と従来反応装置10のサセプタ6
5との差異を表している。直径125mmのウエハの場合、4
8.9cm（19.25インチ）のサセプタ165の１個の面が、約6
56.35cm2（101.735インチ２）の表面積を有する。（前
記サセプタの１つの面の表面積には、サセプタ下部に於
てトリミングされた縁端部に関連する面積を含まな
い。）表５に示されるようにバッチ容量は18ウエハであ
り、かつ上述したようにサセプタ165は６個の面を有す
る。このように、サセプタ165の各面即ち各側面は、約3
68.13cm2（57.06インチ２）の表面積を占有する３個の
ウエハを保持する。即ち、前記ウエハはサセプタ165の
一面の表面積の約57％（57.06÷101.735）を占める。対
照的に、従来の反応装置10では、上述したように占有さ
れるサセプタ165の表面積が44％にすぎない。従って、
ウエハ当たりのサセプタ面積に基づいて、本発明のサセ
プタ165は従来のサセプタ65より小さい。
更に本発明のサセプタ165と従来反応装置10のサセプタ6
5との差異を表している。直径125mmのウエハの場合、4
8.9cm（19.25インチ）のサセプタ165の１個の面が、約6
56.35cm2（101.735インチ２）の表面積を有する。（前
記サセプタの１つの面の表面積には、サセプタ下部に於
てトリミングされた縁端部に関連する面積を含まな
い。）表５に示されるようにバッチ容量は18ウエハであ
り、かつ上述したようにサセプタ165は６個の面を有す
る。このように、サセプタ165の各面即ち各側面は、約3
68.13cm2（57.06インチ２）の表面積を占有する３個の
ウエハを保持する。即ち、前記ウエハはサセプタ165の
一面の表面積の約57％（57.06÷101.735）を占める。対
照的に、従来の反応装置10では、上述したように占有さ
れるサセプタ165の表面積が44％にすぎない。従って、
ウエハ当たりのサセプタ面積に基づいて、本発明のサセ
プタ165は従来のサセプタ65より小さい。
ウエハに関連するサセプタ165の部分は、該ウエハを
均一な温度に維持するために使用可能な熱質量である。
ウエハの温度は、該ウエハに入射する放射エネルギ、該
ウエハに関連する熱質量、及びウエハと熱質量との双方
に関連する熱伝達条件の関数である。ウエハに関連する
サセプタ熱質量が小さくなるにつれて、ウエハに関連す
るサセプタ熱慣性（thermal inertia）も同様に小さく
なる。
均一な温度に維持するために使用可能な熱質量である。
ウエハの温度は、該ウエハに入射する放射エネルギ、該
ウエハに関連する熱質量、及びウエハと熱質量との双方
に関連する熱伝達条件の関数である。ウエハに関連する
サセプタ熱質量が小さくなるにつれて、ウエハに関連す
るサセプタ熱慣性（thermal inertia）も同様に小さく
なる。
従って、ウエハ当たり熱慣性が大きなシステムと比較
して、境界条件の変化がより小さい場合には、熱慣性が
小さくなると温度変化に対する抵抗がより小さくなるこ
とから、サセプタ温度が変化することになる。ウエハは
一般にサセプタより高い温度を有することから、サセプ
タ温度の変化は、熱がウエハからサセプタに伝達される
につれて、ウエハの温度変化となる。従って、サセプタ
温度に於ける変化を最小にするために、従来のシステム
では各ウエハについて比較的大きな熱質量を従って大き
な熱慣性をウエハの均一な加熱を確保するために必要と
した。対照的に、本発明の反応装置では、ウエハの均一
な加熱がウエハ当りの質量をより小さくすることによっ
て達成される。
して、境界条件の変化がより小さい場合には、熱慣性が
小さくなると温度変化に対する抵抗がより小さくなるこ
とから、サセプタ温度が変化することになる。ウエハは
一般にサセプタより高い温度を有することから、サセプ
タ温度の変化は、熱がウエハからサセプタに伝達される
につれて、ウエハの温度変化となる。従って、サセプタ
温度に於ける変化を最小にするために、従来のシステム
では各ウエハについて比較的大きな熱質量を従って大き
な熱慣性をウエハの均一な加熱を確保するために必要と
した。対照的に、本発明の反応装置では、ウエハの均一
な加熱がウエハ当りの質量をより小さくすることによっ
て達成される。
直径200mmのウエハにいては、四面体サセプタ165の各
面が約1025.31cm2（158.923インチ２）の面積を有す
る。表５に示したように、バッチ容量はサセプタ165の
各面に２個のウエハが保持される８ウエハである。２個
のウエハがサセプタ165の約628.39cm2（97.4インチ２）
を占有する。従って、前記ウエハはサセプタ165の一つ
の面の表面積の約61％（97.4÷158.923）を占有する。
対照的に、従来反応装置10では、上述したように占有さ
れるサセプタ65の一つの面の表面積が36％に過ぎない。
直径100mmのウエハについては、八面体サセプタ165の各
面が約576.77cm2（89.400インチ２）の面積を有する。
面が約1025.31cm2（158.923インチ２）の面積を有す
る。表５に示したように、バッチ容量はサセプタ165の
各面に２個のウエハが保持される８ウエハである。２個
のウエハがサセプタ165の約628.39cm2（97.4インチ２）
を占有する。従って、前記ウエハはサセプタ165の一つ
の面の表面積の約61％（97.4÷158.923）を占有する。
対照的に、従来反応装置10では、上述したように占有さ
れるサセプタ65の一つの面の表面積が36％に過ぎない。
直径100mmのウエハについては、八面体サセプタ165の各
面が約576.77cm2（89.400インチ２）の面積を有する。
サセプタ性能ファクタが、サセプタの利用率を特徴づ
ける別の方法として定義される。
ける別の方法として定義される。
性能ファクタ＝サセプタ全表面積／（（ウエハ／バッ
チ）の数（サセプタと接触するウエハの表面積） サセプタ65を有する反応装置10及び本発明の反応装置
100、100Aのサセプタ性能が表６に与えられている。表
６に示されるように、本発明によれば、サセプタ165の
面の全表面積は約3900cm2乃至約4700cm2の範囲内であ
る。
チ）の数（サセプタと接触するウエハの表面積） サセプタ65を有する反応装置10及び本発明の反応装置
100、100Aのサセプタ性能が表６に与えられている。表
６に示されるように、本発明によれば、サセプタ165の
面の全表面積は約3900cm2乃至約4700cm2の範囲内であ
る。
サセプタ性能が小さくなるにつれて、サセプタの性能
はウエハに関連するサセプタの面積が減少するという点
で向上する。従って、表６に示されるように、本発明の
反応装置のサセプタ性能は、従来反応装置のサセプタよ
り約10％乃至約40％の範囲内で優れている。従って、ウ
エハ当りのサセプタ面積に基づく全てのウエハ直径に関
して本発明のサセプタ165は従来のサセプタ65より小さ
い。
はウエハに関連するサセプタの面積が減少するという点
で向上する。従って、表６に示されるように、本発明の
反応装置のサセプタ性能は、従来反応装置のサセプタよ
り約10％乃至約40％の範囲内で優れている。従って、ウ
エハ当りのサセプタ面積に基づく全てのウエハ直径に関
して本発明のサセプタ165は従来のサセプタ65より小さ
い。
本発明の第１実施例では、それぞれに約41.9cm（16.5
インチ）の平面領域167と熱源150とを有する55.2cm（2
1.75インチ）または48.9cm（19.25インチ）のサセプタ
を用いて、上述したように直径100mm、125mm及び200mm
のウエハに関するバッチ容量を増大させた。しかしなが
ら、直径150mmのウエハのバッチ容量は従来反応装置10
と変わらなかった。
インチ）の平面領域167と熱源150とを有する55.2cm（2
1.75インチ）または48.9cm（19.25インチ）のサセプタ
を用いて、上述したように直径100mm、125mm及び200mm
のウエハに関するバッチ容量を増大させた。しかしなが
ら、直径150mmのウエハのバッチ容量は従来反応装置10
と変わらなかった。
そこで、直径100mm、125mm及び200mmのウエハに加え
て直径150mmのウエハについてもバッチ容量を増大させ
るために、本発明の第２実施例が提供された。この第２
実施例では、異なる熱源150A、下側プリナム183A及び直
径150mmのウエハに関する別のサセプタが使用される点
を除いて、反応装置100A（第6A図）は48.9cm（19.25イ
ンチ）のサセプタを有する第１実施例の反応装置100と
同じである。直径150mmのウエハ用のサセプタ各面は、
約922.23cm2（142.9465インチ２）の面積を有する。
て直径150mmのウエハについてもバッチ容量を増大させ
るために、本発明の第２実施例が提供された。この第２
実施例では、異なる熱源150A、下側プリナム183A及び直
径150mmのウエハに関する別のサセプタが使用される点
を除いて、反応装置100A（第6A図）は48.9cm（19.25イ
ンチ）のサセプタを有する第１実施例の反応装置100と
同じである。直径150mmのウエハ用のサセプタ各面は、
約922.23cm2（142.9465インチ２）の面積を有する。
第２実施例では、略均一な放射エネルギ出力が平面領
域167に亘って熱源150Aにより供給されるが、この放射
エネルギ出力は熱源150Aの縦方向の中心に関して対称的
でない。この放射エネルギ分布は、熱源の縦方向の中心
に関して対称的であった従来の放射エネルギ分布とは異
なる。
域167に亘って熱源150Aにより供給されるが、この放射
エネルギ出力は熱源150Aの縦方向の中心に関して対称的
でない。この放射エネルギ分布は、熱源の縦方向の中心
に関して対称的であった従来の放射エネルギ分布とは異
なる。
本実施例では、熱源150Aが同様に５バンクの石英ハロ
ゲンランプ151からなる。熱源150Aの５バンクの前記ラ
ンプはベルジャ140を中心として五角形を形成している
（第6B図）。第6B図では、５バンクのランプ及びベルジ
ャ140のみが、各コラムの水平方向の幅が第6B図に示さ
れるように約37.5cm（14.75インチ）であるように図示
されている。反応室160の外径は約35.6cm（14インチ）
である。
ゲンランプ151からなる。熱源150Aの５バンクの前記ラ
ンプはベルジャ140を中心として五角形を形成している
（第6B図）。第6B図では、５バンクのランプ及びベルジ
ャ140のみが、各コラムの水平方向の幅が第6B図に示さ
れるように約37.5cm（14.75インチ）であるように図示
されている。反応室160の外径は約35.6cm（14インチ）
である。
第２実施例では、５バンクからなる熱源150Aの各バン
クが19個のランプ151を有する。第6A図に示されるよう
に、熱源150Aの各バンクのランプが、領域62によって反
応室160の壁部141の外面から離隔されたコラム即ち縦列
を形成している。ランプ151の各コラムの縦方向の長さ
は、第6A図に示されるように、平面領域167の長さより
少なくとも18％大きい。特に、本実施例では、平面領域
167の長さが直径100mm、125mm及び200mmのウエハに関し
て約41.9cm（16.5インチ）であり、かつ直径150mmのウ
エハに関して約45.7cm（18インチ）である。ランプ151
の各バンクは長さが約54.3cm（21.375インチ（19ランプ
×2.86cm（1.125インチ）／ランプ）である。上述した
ように、縦方向の寸法は、反応室160へのガス入口から
反応室160からのガス出口へ延長する方向に於ける寸法
として定義される。
クが19個のランプ151を有する。第6A図に示されるよう
に、熱源150Aの各バンクのランプが、領域62によって反
応室160の壁部141の外面から離隔されたコラム即ち縦列
を形成している。ランプ151の各コラムの縦方向の長さ
は、第6A図に示されるように、平面領域167の長さより
少なくとも18％大きい。特に、本実施例では、平面領域
167の長さが直径100mm、125mm及び200mmのウエハに関し
て約41.9cm（16.5インチ）であり、かつ直径150mmのウ
エハに関して約45.7cm（18インチ）である。ランプ151
の各バンクは長さが約54.3cm（21.375インチ（19ランプ
×2.86cm（1.125インチ）／ランプ）である。上述した
ように、縦方向の寸法は、反応室160へのガス入口から
反応室160からのガス出口へ延長する方向に於ける寸法
として定義される。
熱源150Aの各ランプ151は、上述した表３の前記ラン
プと同一である。本実施例では、各ランプ151が、第１
実施例と同様に、金メッキして高度に磨きあげられた2.
86cm（1.125インチ）の放物面反射体に、即ち渦巻状の
アレイに取り付けられている。本発明の使用に適用した
反射体アセンブリは、米国カリフォルニア州サンタクラ
ラに所在するベクター・テクニカル・グループ、インコ
ーポレイテッド（Vector Technical Group,Inc.）から
入手可能であり、Spiral−Array Reflector Extendedの
商品名でかつ部品名でかつ部品番号85815を付して販売
されている。しかしながら、或る実施例では、前記反射
体アセンブリの上部のリップ155Aを約0.25cm（0.1イン
チ）乃至0.76cm（0.3インチ）の範囲内で短くしてい
る。リップ155Aを短くすることによって、ランプ15119
からの熱エネルギにより前記反応室の上部領域を加熱す
ることができる。
プと同一である。本実施例では、各ランプ151が、第１
実施例と同様に、金メッキして高度に磨きあげられた2.
86cm（1.125インチ）の放物面反射体に、即ち渦巻状の
アレイに取り付けられている。本発明の使用に適用した
反射体アセンブリは、米国カリフォルニア州サンタクラ
ラに所在するベクター・テクニカル・グループ、インコ
ーポレイテッド（Vector Technical Group,Inc.）から
入手可能であり、Spiral−Array Reflector Extendedの
商品名でかつ部品名でかつ部品番号85815を付して販売
されている。しかしながら、或る実施例では、前記反射
体アセンブリの上部のリップ155Aを約0.25cm（0.1イン
チ）乃至0.76cm（0.3インチ）の範囲内で短くしてい
る。リップ155Aを短くすることによって、ランプ15119
からの熱エネルギにより前記反応室の上部領域を加熱す
ることができる。
上述したように、各ランプ151からの放射エネルギは
該ランプの両側に於ける電圧に直接的に比例する。表７
に示されるように、本実施例では、ランプ151に印加さ
れる電圧が前記ランプコラムの縦方向の中心に関して対
称的ではない。各バンクの第１ランプ15119の印加電圧
が約350〜480ボルトの範囲内であるのに対して、次の２
個のランプ15118、15117の印加電圧は約300ボルトであ
る。ここで、「第１」とは反応装置100Aの上部にあるラ
ンプを意味する。次の14個のランプ1513〜15116の印加
電圧は約240ボルトである。最後に、ランプ1511〜1512
の印加電圧は300〜380ボルトの範囲内であり、約310ボ
ルトが好都合である。熱源150Aが反応装置10（第1A図）
の熱源50よりランプが５個多いことから、熱源150Aの全
エネルギ出力は熱源50より約25％以上大きい。
該ランプの両側に於ける電圧に直接的に比例する。表７
に示されるように、本実施例では、ランプ151に印加さ
れる電圧が前記ランプコラムの縦方向の中心に関して対
称的ではない。各バンクの第１ランプ15119の印加電圧
が約350〜480ボルトの範囲内であるのに対して、次の２
個のランプ15118、15117の印加電圧は約300ボルトであ
る。ここで、「第１」とは反応装置100Aの上部にあるラ
ンプを意味する。次の14個のランプ1513〜15116の印加
電圧は約240ボルトである。最後に、ランプ1511〜1512
の印加電圧は300〜380ボルトの範囲内であり、約310ボ
ルトが好都合である。熱源150Aが反応装置10（第1A図）
の熱源50よりランプが５個多いことから、熱源150Aの全
エネルギ出力は熱源50より約25％以上大きい。
直径150mmのウエハについて使用される45.7cm（18イ
ンチ）の平面領域については、ランプ1511及び15118〜1
5119からのエネルギが基本的に平面領域167より下方の
サセプタの部分及び平面領域167より上方の部分にそれ
ぞれ供給される。ランプ1512及び15117は、平面領域167
の上部境界及び下部境界にそれぞれエネルギの一部を供
給する。各ランプ1511〜1512及び15117〜15119のエネル
ギ出力は、各ランプ1513〜15116のエネルギ出力より25
〜100％の範囲内で大きい。従って、平面領域167を越え
て延長する熱源150の領域に於ける熱源150Aの平均エネ
ルギ出力は、平面領域167に於ける熱源150Aの平均出力
より約25〜100％大きい。
ンチ）の平面領域については、ランプ1511及び15118〜1
5119からのエネルギが基本的に平面領域167より下方の
サセプタの部分及び平面領域167より上方の部分にそれ
ぞれ供給される。ランプ1512及び15117は、平面領域167
の上部境界及び下部境界にそれぞれエネルギの一部を供
給する。各ランプ1511〜1512及び15117〜15119のエネル
ギ出力は、各ランプ1513〜15116のエネルギ出力より25
〜100％の範囲内で大きい。従って、平面領域167を越え
て延長する熱源150の領域に於ける熱源150Aの平均エネ
ルギ出力は、平面領域167に於ける熱源150Aの平均出力
より約25〜100％大きい。
ランプ1511〜1512及び15117〜15119からのより高いエ
ネルギ出力が、平面領域167に於ける温度分布が一様で
あるようにサセプタ165からの熱損失を補償している。
本発明の熱源150Aによって、45.7cm（18インチ）の平面
領域167の面温度が900〜1200℃の範囲内にかつ好適には
1100℃±５℃に維持される。 表７ 熱源150Aの各バンクの電圧分布 ランプNo. 電 圧 ランプNo. 電 圧 1511（下部） 310 15110 240 1512 310 15111 240 1513 240 15112 240 1514 240 15113 240 1515 240 15114 240 1516 240 15115 240 1517 240 15116 240 1518 240 15117 300 1519 240 15118 300 15119（上部） 480 熱源の周辺部に於けるエネルギを増加させかつ熱源の
内部の領域に於けるエネルギを低下させた第2B図の従来
の熱源50′と異なり、熱源150Aのエネルギ出力はその内
部全体について均一でありかつ周辺部に於て増加してい
るが、周辺部に於ける増加は等しくない。従って、熱源
150Aは本実施例にある熱源の縦方向の中心に関して対称
的ではない。
ネルギ出力が、平面領域167に於ける温度分布が一様で
あるようにサセプタ165からの熱損失を補償している。
本発明の熱源150Aによって、45.7cm（18インチ）の平面
領域167の面温度が900〜1200℃の範囲内にかつ好適には
1100℃±５℃に維持される。 表７ 熱源150Aの各バンクの電圧分布 ランプNo. 電 圧 ランプNo. 電 圧 1511（下部） 310 15110 240 1512 310 15111 240 1513 240 15112 240 1514 240 15113 240 1515 240 15114 240 1516 240 15115 240 1517 240 15116 240 1518 240 15117 300 1519 240 15118 300 15119（上部） 480 熱源の周辺部に於けるエネルギを増加させかつ熱源の
内部の領域に於けるエネルギを低下させた第2B図の従来
の熱源50′と異なり、熱源150Aのエネルギ出力はその内
部全体について均一でありかつ周辺部に於て増加してい
るが、周辺部に於ける増加は等しくない。従って、熱源
150Aは本実施例にある熱源の縦方向の中心に関して対称
的ではない。
41.9cm（16.5インチ）の平面領域の場合、縦方向の長
さが40.0cm（15.75インチ）であるランプ1513〜15116に
よって、41.9cm（16.5インチ）の平面領域167の大部分
について均一なエネルギ出力が得られる。ランプ1511〜
1512及び15118〜15119からのエネルギは、基本的に平面
領域167より下方及び平面領域167より上方のサセプタの
部分にそれぞれ供給される。本発明の熱源150Aは、41.9
cm（16.5インチ）の平面領域の表面温度を900〜1200℃
の範囲内で好適には1100℃±５℃に維持する。
さが40.0cm（15.75インチ）であるランプ1513〜15116に
よって、41.9cm（16.5インチ）の平面領域167の大部分
について均一なエネルギ出力が得られる。ランプ1511〜
1512及び15118〜15119からのエネルギは、基本的に平面
領域167より下方及び平面領域167より上方のサセプタの
部分にそれぞれ供給される。本発明の熱源150Aは、41.9
cm（16.5インチ）の平面領域の表面温度を900〜1200℃
の範囲内で好適には1100℃±５℃に維持する。
このように、本発明の熱源150Aを新規な反応装置ジオ
メトリと組み合わせて用いることによって、３つの別個
の領域を有する放射エネルギ分布を用いて長さの異なる
平面領域全体に均一な温度を維持する。熱源150Aからの
平均エネルギは、第１領域全体に亘って一定である。第
１領域の端部からガス入口に向けて延びる第２領域に於
ける熱源150Aからのエネルギは、均一ではない。前記第
２領域では、熱源150Aからの平均エネルギが前記第１領
域の平均エネルギより25〜100％大きい。前記第１領域
第２端部からガス出口に向けて延長する第３領域に於け
る熱源150Aからの平均エネルギは均一であるが、別の実
施例ではこの領域に於けるエネルギが均一でない。前記
第３領域では、熱源150Aからの平均エネルギが前記第１
領域の平均エネルギより約25〜60％の範囲内で、好適に
は約30％大きい。
メトリと組み合わせて用いることによって、３つの別個
の領域を有する放射エネルギ分布を用いて長さの異なる
平面領域全体に均一な温度を維持する。熱源150Aからの
平均エネルギは、第１領域全体に亘って一定である。第
１領域の端部からガス入口に向けて延びる第２領域に於
ける熱源150Aからのエネルギは、均一ではない。前記第
２領域では、熱源150Aからの平均エネルギが前記第１領
域の平均エネルギより25〜100％大きい。前記第１領域
第２端部からガス出口に向けて延長する第３領域に於け
る熱源150Aからの平均エネルギは均一であるが、別の実
施例ではこの領域に於けるエネルギが均一でない。前記
第３領域では、熱源150Aからの平均エネルギが前記第１
領域の平均エネルギより約25〜60％の範囲内で、好適に
は約30％大きい。
熱源150Aに於けるランプ151の各バンクは、３個のグ
ループに分割される。即ち、ランプ1511〜1516からなる
第１グループと、ランプ1517〜15114からなる第２グル
ープと、ランプ15115〜15119からなる第３グループとで
ある。第１図の反応装置10について、熱源50の各バンク
の３グループからなるランプを駆動するために３個シリ
コン制御整流器が使用されたことを思い出してみよう。
これらの３個のシリコン制御整流器が上述した３グルー
プのランプ151についても同様に使用される。
ループに分割される。即ち、ランプ1511〜1516からなる
第１グループと、ランプ1517〜15114からなる第２グル
ープと、ランプ15115〜15119からなる第３グループとで
ある。第１図の反応装置10について、熱源50の各バンク
の３グループからなるランプを駆動するために３個シリ
コン制御整流器が使用されたことを思い出してみよう。
これらの３個のシリコン制御整流器が上述した３グルー
プのランプ151についても同様に使用される。
反応装置100Aの熱源150Aに於ける第２及び第３グルー
プのランプ151の出力が反応装置100の熱源150と類似し
ている。熱源150Aの前記第２及び第３グループのランプ
は、熱源150について上述したと同様に前記SCRに接続さ
れている。前記第１グループの６個のランプを前記SCR
に接続するためには、前記第１グループのランプからの
配線が従来の14ピンのコネクタに直接接続可能であるよ
うに、第７図に示されるような直列及び並列に組み合わ
せてランプ1511〜1516を配線することが必要であった。
この配線は、ランプ1511〜1516が反応装置10の元のコネ
クタに直接接続可能であるように、ジャンパ158を用い
てランプモジュール上で行われた。
プのランプ151の出力が反応装置100の熱源150と類似し
ている。熱源150Aの前記第２及び第３グループのランプ
は、熱源150について上述したと同様に前記SCRに接続さ
れている。前記第１グループの６個のランプを前記SCR
に接続するためには、前記第１グループのランプからの
配線が従来の14ピンのコネクタに直接接続可能であるよ
うに、第７図に示されるような直列及び並列に組み合わ
せてランプ1511〜1516を配線することが必要であった。
この配線は、ランプ1511〜1516が反応装置10の元のコネ
クタに直接接続可能であるように、ジャンパ158を用い
てランプモジュール上で行われた。
上記表５に示されるように、本発明の反応装置100Aに
於いて処理された隣接するウエハ間のエピタキシャル層
の比抵抗に於ける変動は、従来の反応装置10の変動と同
じかそれより良好であり、かつ第2B図の熱源50′を使用
する反応装置10の変動より大幅に優れている。反応装置
100Aの隣接するウエハ間のエピタキシャル層の膜厚の変
動は、従来反応装置10と同じ品質である。従って、より
大きな非対称熱源及びより大きな反応室を反応装置10の
ハウジング15内で用いることによって、バッチサイズが
直径200mmのウエハについて100％、及び直径150mmのウ
エハについて50％増大され、かつ新規な反応装置に於て
成長されるエピタキシャル層の均一性が元の反応装置の
均一性と基本的に区別し得ないものであった。この結果
は、元の反応装置10のバッチ容量を向上させる従来手段
と著しく異なる。
於いて処理された隣接するウエハ間のエピタキシャル層
の比抵抗に於ける変動は、従来の反応装置10の変動と同
じかそれより良好であり、かつ第2B図の熱源50′を使用
する反応装置10の変動より大幅に優れている。反応装置
100Aの隣接するウエハ間のエピタキシャル層の膜厚の変
動は、従来反応装置10と同じ品質である。従って、より
大きな非対称熱源及びより大きな反応室を反応装置10の
ハウジング15内で用いることによって、バッチサイズが
直径200mmのウエハについて100％、及び直径150mmのウ
エハについて50％増大され、かつ新規な反応装置に於て
成長されるエピタキシャル層の均一性が元の反応装置の
均一性と基本的に区別し得ないものであった。この結果
は、元の反応装置10のバッチ容量を向上させる従来手段
と著しく異なる。
その均一性を達成するためには、上述したように反応
室160を流れるガス流を調整する必要がある。本発明の
反応装置100Aについては、直径150mmのウエハに関して5
2.7cm（20.75インチ）のサセプタを用いた実験に於て、
一般的な3.5−1.0の整流格子に於けるジェットセッティ
ング、毎分75リットルの主水素流及び毎分40リットルの
回転水素流を用いて均一なエピタキシャル層が成長し
た。トリクロロシランのような反応ガスの反応室160へ
の流れは、所望の成長速度及び処理条件を達成するよう
に調整しなければならない。この調整は、従来の反応装
置について必要な調整と等価である。更に、同業者にと
って周知のように、前記ジェットセッティッグ及び水素
流は個々の反応装置について調整しなければならず、か
つ同じ型式の反応装置間で変更することができる。従っ
て、本明細書に於て引用された設定値は単なる例示であ
り、本発明をそれらの値に制限するものと解してはなら
ない。
室160を流れるガス流を調整する必要がある。本発明の
反応装置100Aについては、直径150mmのウエハに関して5
2.7cm（20.75インチ）のサセプタを用いた実験に於て、
一般的な3.5−1.0の整流格子に於けるジェットセッティ
ング、毎分75リットルの主水素流及び毎分40リットルの
回転水素流を用いて均一なエピタキシャル層が成長し
た。トリクロロシランのような反応ガスの反応室160へ
の流れは、所望の成長速度及び処理条件を達成するよう
に調整しなければならない。この調整は、従来の反応装
置について必要な調整と等価である。更に、同業者にと
って周知のように、前記ジェットセッティッグ及び水素
流は個々の反応装置について調整しなければならず、か
つ同じ型式の反応装置間で変更することができる。従っ
て、本明細書に於て引用された設定値は単なる例示であ
り、本発明をそれらの値に制限するものと解してはなら
ない。
上述した本発明の実施例に於て、サセプタの長さをエ
ピタキシャル反応装置についてバッチ容量を向上させる
ために増大させた。反応室及び熱源は、エピタキシャル
層の均一性に関して工業的規準を維持するように提供さ
れた。上記説明を考慮すれば、本発明を用いて他のバレ
ル形エピタキシャル反応装置について同等の変更を行な
い得ることは当業者にとって明らかである。従って本発
明の上述した実施例は単なる例示であって本発明の技術
的範囲を制限するものではない。
ピタキシャル反応装置についてバッチ容量を向上させる
ために増大させた。反応室及び熱源は、エピタキシャル
層の均一性に関して工業的規準を維持するように提供さ
れた。上記説明を考慮すれば、本発明を用いて他のバレ
ル形エピタキシャル反応装置について同等の変更を行な
い得ることは当業者にとって明らかである。従って本発
明の上述した実施例は単なる例示であって本発明の技術
的範囲を制限するものではない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−186013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−76719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−84017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−55821（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 C23C 16/00 C30B 25/00
Claims (89)
- 【請求項１】ウエハを処理するための低温壁バレル形エ
ピタキシャル反応装置であって、 ハウジングと、 前記ハウジング内に取り付けられ、ガス入り口とガス出
口とを備え、前記ガス入り口から前記ガス出口へ向かう
第１の方向に沿った寸法が30.5cm（12インチ）以上約4
5.7cm（18インチ）までの範囲内の平面領域を有する、
サセプタ手段を備えた反応室手段と、 前記ハウジング内に取り付けられた放射エネルギ熱源手
段であって、前記反応室手段内で隣接するウエハ上に形
成されるエピタキシャル層が約±10％未満の変動率の比
抵抗を有するように、前記第１の方向に沿って前記放射
エネルギ熱源手段の中央部を中心として非対称な熱エネ
ルギ分布を供給するための、前記放射エネルギ熱源手段
とを備え、 前記ハウジングが、前記第１の方向に沿った寸法が約3
0.5cm（12インチ）の平面領域を有する従来のサセプタ
を収容するように設計されたものであることを特徴とす
る低温壁バレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項２】前記反応室手段が、１つの透明な石英壁部
を有する構造からなることを特徴とする請求項１に記載
の低温壁バレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項３】前記放射エネルギ熱源手段が、第１端部と
第２端部とを有するランプの縦列からなり、かつ前記縦
列の前記第１端部にある第１の複数のランプのエネルギ
出力が、前記縦列の前記第２端部にある第２の複数のラ
ンプのエネルギ出力と異なることを特徴とする請求項１
に記載の低温壁バレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項４】前記縦列の前記第１端部にある少なくとも
１個のランプが前記縦列の他のランプのエネルギ出力よ
り高いエネルギ出力を有することを特徴とする請求項３
に記載の低温壁バレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項５】前記縦列の第３の複数のランプに含まれる
各ランプが略同じエネルギ出力を有する特徴とする請求
項３に記載の低温壁バレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項６】前記第１の複数のランプの各ランプのエネ
ルギ出力が、前記第３の複数のランプのいずれのランプ
のエネルギ出力より約25％乃至約100％の範囲内で大き
いことを特徴とする請求項５に記載の低温壁バレル形エ
ピタキシャル反応装置。 - 【請求項７】前記第２の複数のランプの各ランプのエネ
ルギ出力が、前記第３の複数のランプのいずれのランプ
のエネルギ出力より約25％乃至約40％の範囲内で大きい
ことを特徴とする請求項５に記載の低温壁バレル形エピ
タキシャル反応装置。 - 【請求項８】前記反応室の壁部の外面を略均一な温度に
維持するための強制空気冷却手段を更に備えることを特
徴とする請求項１に記載の低温壁バレル形エピタキシャ
ル反応装置。 - 【請求項９】前記強制空気冷却手段が、 強制空気流を供給するためのブロワ手段と、 前記放射エネルギ熱源手段を通過して前記反応室手段の
前記壁部上に前記強制空気流を分布させるために前記ブ
ロワ手段に結合された手段とを備えることを特徴とする
請求項８に記載の低温壁バレル形エピタキシャル反応装
置。 - 【請求項１０】前記強制空気冷却手段が、強制空気流が
前記反応室手段の前記壁部に沿って確立されるように、
前記強制空気流の一部分を前記放射エネルギ熱源手段の
端部を越えて前記壁部の部分に向けて分岐させるため
に、前記空気流分布手段に機能的に結合された手段を更
に備えることを特徴とする請求項９に記載の低温壁バレ
ル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項１１】前記強制空気冷却手段が、前記反応敷室
手段の前記側部の外面を前記強制空気流が通過した後
に、該強制空気流を熱交換器へ排気するための手段を更
に備えることを特徴とする請求項10に記載の低温壁バレ
ル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項１２】前記放射エネルギ熱源手段が、第１端部
を有し、前記ランプ縦列に接続された反応手段を更に備
えることを特徴とする請求項３に記載の低温壁バレル形
エピタキシャル反応装置。 - 【請求項１３】前記反応室手段内に前記サセプタ手段を
配置するためのハンガ手段を更に備えることを特徴とす
る請求項12に記載の低温壁バレル形エピタキシャル反応
装置。 - 【請求項１４】前記ハンガ手段が、サセプタ手段の端部
を前記反射手段の第１端部より上方に約−0.64cm（−0.
25インチ）乃至約5.1cm（2.0インチ）の範囲内に配置す
るようになっていることを特徴とする請求項13に記載の
低温壁バレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項１５】前記ハンガ手段が、前記サセプタ手段の
端部を前記反射手段の前記第１端部より約0.64cm（0.25
インチ）上方に配置するようになっていることを特徴と
する請求項14に記載の低温壁バレル形エピタキシャル反
応装置。 - 【請求項１６】前記ハンガ手段が、前記サセプタ手段を
前記反応室手段の壁部から約4.6cm（1.8インチ）乃至約
6.4cm（2.5インチ）の範囲内に配置するようになってい
ることを特徴とする請求項13に記載の低温壁バレル形エ
ピタキシャル反応装置。 - 【請求項１７】前記サセプタが、第１の平面領域を有す
る第１サセプタと、前記第１平面領域より長い第２平面
領域を有する第２サセプタとからなり、特定のウエハか
らなる１回のバッチについて、前記第１または第２サセ
プタの一方のみを前記反応室手段内に備えることを特徴
とする請求項１に記載の低温壁バレル形エピタキシャル
反応装置。 - 【請求項１８】ウエハを処理するためのバレル形エピタ
キシャル反応装置であって、 ハウジングと、 ガス入り口と、ガス出口と、壁部とを有し、かつ前記ハ
ウジング内に取り付けられ、前記ガス入り口から前記ガ
ス出口へ向かう第１の方向に沿った寸法が30.5cm（12イ
ンチ）より長くかつ45.7cm（18インチ）以下の平面領域
を有するサセプタを備える反応室手段と、 前記ハウジング内に取り付けられた放射エネルギ熱源手
段であって、前記反応室手段内に於て同一の直径のウエ
ハからなる１回のバッチに於て隣接するウエハ上に形成
されるエピタキシャル層が前記ウエハ直径のそれぞれに
ついて約±10％未満で変動する比抵抗を有するように、
前記平面領域に熱エネルギを供給する、前記第２放射エ
ネルギ加熱手段とを備えることを特徴とするバレル形エ
ピタキシャル反応装置。 - 【請求項１９】前記反応室手段の壁部が、透明な石英壁
からなることを特徴とする請求項18に記載のバレル形エ
ピタキシャル反応装置。 - 【請求項２０】前記放射エネルギ熱源手段が、第１端部
及び第２端部を有するランプの縦列からなり、前記各ラ
ンプのエネルギ出力が該ランプの両端に於ける電圧に比
例して変化するようになっていることを特徴とする請求
項18に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項２１】前記縦列の前記第１端部に於ける複数の
ランプ及び前記第２端部に於ける複数のランプが、それ
ぞれに他の前記各ランプのエネルギ出力より大きいエネ
ルギ出力を有するように、前記縦列の他のランプの印加
電圧より高い印加電圧を有することを特徴とする請求項
20に記載の記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項２２】前記縦列の前記第１及び第２端部に於け
る複数の前記ランプの前記印加電圧が、他の前記ランプ
の印加電圧より約25〜50％の範囲内で高いことを特徴と
する請求項21に記載のバレル形エピタキシャル反応装
置。 - 【請求項２３】前記反応室の前記壁部の外面を略均一な
温度に維持するための強制空気冷却手段を更に備えるこ
とを特徴とする請求項18に記載のバレル形エピタキシャ
ル反応装置。 - 【請求項２４】前記強制空気冷却手段が、 強制空気流を供給するためのブロワ手段と、 前記熱源を通過して前記反応室の前記壁部上に前記強制
空気流を分布させるために前記ブロワ手段に結合された
手段とを備えることを特徴とする請求項23に記載のバレ
ル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項２５】前記強制空気冷却手段が、強制空気流が
前記反応室の前記壁部に沿って確立されるように、前記
強制空気流の一部分を前記熱源の端部を越えて前記壁部
の部分に向けて分岐させるために、前記空気流分布手段
に結合された手段を更に備えることを特徴とする請求項
24に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 - 【請求項２６】前記強制空気冷却手段が、前記反応室手
段の前記側部の外面を前記強制空気流が通過した後に、
該強制空気流を熱交換器へ排気するための手段を更に備
えることを特徴とする請求項25に記載のバレル形エピタ
キシャル反応装置。 - 【請求項２７】第１の放射エネルギ熱源と、前記第１の
放射エネルギ熱源用の電圧コントローラと、ガス入り口
及びガス出口を備えた第１反応室であって、前記ガス入
り口から前記ガス出口へ向かう第１の方向に沿った寸法
が第１の長さである第１の平面領域を備えた、前記第１
反応室と、ガス流供給手段と、冷却手段と、前記放射エ
ネルギ熱源及び前記第１反応室を収容するハウジングと
を有するバレル形エピタキシャル反応装置に用いるパッ
ケージであって、 前記第１の方向に前記第１の放射エネルギ熱源の中央部
を中心とする非対称な熱エネルギ分布を有し、前記第１
放射エネルギ熱源と置き換えられる第２の放射エネルギ
熱源と、 前記第１の方向に沿った寸法が、前記第１の平面領域の
前記第１の長さより約25％乃至約50％の範囲内で大きい
第２の長さである第２の平面領域を有する、第２の反応
室とを備え、 前記第１の放射エネルギ熱源及び前記第１の反応室が、
前記第２の放射エネルギ熱源及び前記第２の反応室と置
き換えられて、前記第２の放射エネルギ熱源及び前記第
２の反応室が、（ｉ）前記電圧制御手段、前記ガス流供
給手段及び前記冷却手段に結合可能であり、かつ（ii）
前記ハウジング内に取り付けることができ、前記第１の
放射エネルギ熱源及び前記第１の反応室を用いたときよ
りも前記バレル形エピタキシャル反応装置のバッチサイ
ズを増大させることを特徴とするパッケージ。 - 【請求項２８】前記バレル形エピタキシャル反応装置の
前記冷却手段が強制空気流を供給するためのブロワ手段
を有し、 前記第２の反応室の壁部に前記第２の放射エネルギ熱源
を介して前記強制空気流を分布させるために前記ブロワ
手段に機能的に結合可能な手段を更に備えることを特徴
とする請求項27に記載のパッケージ。 - 【請求項２９】前記強制空気流が前記第２の反応室の前
記壁部に沿って確立されるように、前記放射エネルギ熱
源の端部を越えて前記壁部の部分に前記強制空気流の一
部分を分岐させるために、前記分布手段に結合された手
段を更に備えることを特徴とする請求項28に記載のパッ
ケージ。 - 【請求項３０】前記強制空気流が前記第２の反応室の前
記側壁を通過した後に、該強制空気流を熱交換器へ排気
するための手段を更に備えることを特徴とする請求項28
に記載のパッケージ。 - 【請求項３１】前記第２の放射エネルギ熱源が、略均一
な平均放射エネルギ出力を有する第１領域と、 前記第１領域の平均エネルギ出力より大きな平均放射エ
ネルギ出力を有する第２領域と、 前記第１領域の平均エネルギ出力より大きくかつ前記第
２領域の平均エネルギ出力より小さい平均放射エネルギ
出力を有する第３領域とからなる３つの領域を有するこ
とを特徴とする請求項27に記載のパッケージ。 - 【請求項３２】前記第２の放射エネルギ熱源の前記第１
の方向に沿った寸法が、前記第１の放射エネルギ熱源の
前記第１の方向に沿った寸法より長いことを特徴とする
請求項27に記載のパッケージ。 - 【請求項３３】前記第２の放射エネルギ熱源が第１端部
及び第２端部を有するランプの縦列からなり、前記縦列
の前記第１端部に於ける第１の複数のランプのエネルギ
出力が前記縦列の前記第２端部の第２の複数のランプの
エネルギ出力と異なることを特徴とする請求項27に記載
のパッケージ。 - 【請求項３４】前記縦列の前記第１端部にある少なくと
も１個のランプが、前記縦列の他のいずれのランプのエ
ネルギ出力より高いエネルギ出力を有することを特徴と
する請求項33に記載のパッケージ。 - 【請求項３５】前記ランプ縦列の第３の複数のランプの
各ランプが略同じエネルギ出力を有することを特徴とす
る請求項33に記載のパッケージ。 - 【請求項３６】前記第１の複数のランプの各ランプのエ
ネルギ出力が、前記第３の複数のランプのいずれのラン
プのエネルギ出力より約25％乃至約100％の範囲内で大
きいことを特徴とする請求項35に記載のパッケージ。 - 【請求項３７】前記第２の複数のランプの各ランプのエ
ネルギ出力が、前記第３の複数のランプのいずれの前記
ランプのエネルギ出力より約25％乃至約40％の範囲内で
大きいことを特徴とする請求項36に記載のパッケージ。 - 【請求項３８】前記第２の複数のランプの前記各ランプ
のエネルギ出力が略等しいことを特徴とする請求項37に
記載のパッケージ。 - 【請求項３９】所定の長さを有する第１放射エネルギ熱
源と、前記第１熱源のための電圧制御手段と、ガス入り
口及びガス出口を備えた第１反応室であって、前記ガス
入り口から前記ガス出口へ向かう第１の方向に沿った寸
法が第１の所定の長さである壁部を備えた、前記第１反
応室と、前記第１の方向に沿った寸法が第１の長さであ
る平面領域を有する第１サセプタ手段と、前記第１サセ
プタを回動させるための手段と、ガス流を制御するため
の手段と、冷却手段と、前記放射エネルギ熱源、前記反
応室及び前記サセプタ手段を収容するハウジングとを有
するバレル形エピタキシャル反応装置に用いるパッケー
ジであって、 前記バレル形エピタキシャル反応装置の前記ハウジング
に取付可能であり、前記第１の方向に沿った寸法が、前
記第１反応室の前記壁部の前記所定の第１の長さより長
い第２の所定の長さである壁部を備えた第２反応室手段
と、 前記第２反応室手段に取付可能であり、前記第１の方向
に沿った寸法が、前記第１平面領域の前記第１の長さよ
り約25％乃至約50％の範囲で長い第２平面領域を有する
第２サセプタ手段と、 前記バレル形エピタキシャル反応装置の前記ハウジング
に取付可能でありかつ前記電圧制御手段に結合可能であ
り、前記第１の方向に沿った寸法が、前記第１放射エネ
ルギ熱源の前記第１の所定の長さより長くかつ前記第１
の方向に沿って前記第２放射エネルギ熱源手段の中央部
を中心とする非対称なエネルギ分布を有する第２放射エ
ネルギ熱源手段とを備え、 前記第１反応室及び前記第１サセプタの代わりに、９前
記パッケージを前記バレル形エピタキシャル反応装置の
ハウジングに取り付けると、前記反応装置のウエハを処
理するためのバッチサイズが増大し、かつ増大した前記
バッチサイズに於ける前記ウエハのエピタキシャル膜厚
及び比抵抗の均一性が少なくとも前記パッケージの組立
て前に於ける前記バレル形エピタキシャル反応装置の均
一性と同程度であることを特徴とするパッケージ。 - 【請求項４０】前記第２放射エネルギ熱源手段が、第１
端部と第２端部とを有するランプの縦列からなり、前記
縦列の前記第１端部に於ける第１の複数のランプのエネ
ルギ出力が、前記縦列の前記第２端部に於ける第２の複
数のランプのエネルギ出力と異なることを特徴とする請
求項39に記載のパッケージ。 - 【請求項４１】前記縦列の前記第１の端部に於ける少な
くとも１個の前記ランプが、前記縦列のその他の前記ラ
ンプのエネルギ出力より大きなエネルギ出力を有するこ
とを特徴とする請求項40に記載のパッケージ。 - 【請求項４２】前記ランプ縦列の第３の複数のランプに
於ける各前記ランプが略同じエネルギ出力を有すること
を特徴とする請求項40に記載のパッケージ。 - 【請求項４３】前記第１の複数のランプの前記各ランプ
のエネルギ出力が、前記第３の複数のランプのいずれの
ランプのエネルギ出力より約25％乃至約100％の範囲内
で大きいことを特徴とする請求項42に記載のパッケー
ジ。 - 【請求項４４】前記第２の複数のランプの前記各ランプ
のエネルギ出力が、前記第３の複数のランプに於けるい
ずれの前記ランプのエネルギ出力より約25％乃至約40％
の範囲で大きいことを特徴とする請求項43に記載のパッ
ケージ。 - 【請求項４５】前記第２の複数のランプの前記各ランプ
のエネルギ出力が略等しいことを特徴とする請求項44に
記載のパッケージ。 - 【請求項４６】前記第２放射エネルギ熱源手段が、前記
ランプ縦列に接続され、かつ第１端部を有する反射手段
を更に有することを特徴とする請求項40に記載のパッケ
ージ。 - 【請求項４７】前記第２反応室手段内に前記第２サセプ
タ手段を配置するためのハンガ手段を更に備えることを
特徴とする請求項46に記載のパッケージ。 - 【請求項４８】前記ハンガ手段が、前記第２サセプタ手
段の端部を前記反射手段の前記第１端部の上方に約−0.
64cm（0.25インチ）乃至約5.1cm（2.0インチ）の範囲内
の位置に配置するようになっていることを特徴とする請
求項47に記載のパッケージ。 - 【請求項４９】前記ハンガ手段が、前記第２サセプタ手
段の端部を前記反射手段の前記第１端部より約0.64cm
（0.25インチ）上方の位置に配置するようになっている
ことを特徴とする請求項48に記載のパッケージ。 - 【請求項５０】前記ハンガ手段が、前記第２サセプタ手
段を前記第２反応室手段の前記壁部から約4.6cm（1.8イ
ンチ）乃至約6.4cm（23.5インチ）の範囲内の位置に配
置するようになっていることを特徴とする請求項47に記
載のパッケージ。 - 【請求項５１】（ｉ）ハウジングであって、 ガス入り口及びガス出口を備え、前記ガス入り口から前
記ガス出口へ向かう第１の方向に沿った寸法が第１の長
さである平面領域、及び、前記ガス入り口から前記ガス
出口へ向かう第１の方向に沿った寸法が前記第１の長さ
である壁部を備えた第１反応室と、 前記ガス入り口から前記ガス出口へ向かう第１の方向に
沿った寸法が前記第１の長さである第１放射エネルギ熱
源と、を収容する、前記ハウジングと、 （ii）前記第１熱源の電圧制御手段と、 （iii）ガス流供給手段と、 （iv）冷却手段とを備えた、バレル形エピタキシャル反
応装置に用いるパッケージであって、 前記ハウジング内に取付可能であり、（ｉ）前記第１熱
源の放射エネルギ出力より10〜40％の範囲内で大きな放
射エネルギ出力、及び（ii）前記第１の方向に沿った寸
法が、前記第１放射エネルギ熱源の前記第１の長さより
長い第２の長さであり、前記第１放射エネルギ熱源に置
き換えられる第２放射エネルギ熱源と、 前記ハウジング内に取付可能であり、（ｉ）前記第１の
方向に沿った寸法が、前記第１の長さより25〜50％の範
囲内で大きい第２の平面領域と、（ii）前記第１の方向
に沿った寸法が、前記第１反応室の前記壁部の長さより
大きい第２の長さである第２の壁部とを備えた第２反応
室とを備え、 前記第２放射エネルギ熱源及び前記第２反応室が、前記
多数のウエハ直径について前記バレル形エピタキシャル
反応装置のバッチサイズを増大させるように、前記第２
放射エネルギ熱源及び前記第２反応室に代わって、前記
電圧制御手段、前記ガス流供給手段、及び前記冷却手段
に結合可能であることを特徴とするパッケージ。 - 【請求項５２】前記バレル形エピタキシャル反応装置の
前記冷却手段が、強制空気流を供給するためのブロワ手
段を備え、 前記第２放射エネルギ熱源を通過して前記強制空気流を
前記第２反応室の前記壁部に分布させるために、前記ブ
ロワ手段に結合された手段を更に備えることを特徴とす
る請求項51に記載のパッケージ。 - 【請求項５３】強制空気流が前記第２反応室の前記壁部
に沿って確立されるように、前記第２放射エネルギ熱源
の端部を越える前記壁部の部分に前記強制空気流の一部
分を分岐させるために、前記空気流分布手段に結合され
た手段を更に備えることを特徴とする請求項52に記載の
パッケージ。 - 【請求項５４】前記第２反応室の前記側壁を通過した前
記強制空気流を熱交換器へ排出するための手段を更に備
えることを特徴とする請求項52に記載のパッケージ。 - 【請求項５５】前記第２放射エネルギ熱源が、前記第２
反応室の前記長さを有する前記第２の平面領域の前記第
１の方向に沿った全長に亘って略均一な平均放射エネル
ギ出力を有することを特徴とする請求項51に記載のパッ
ケージ。 - 【請求項５６】前記第２放射エネルギ熱源の前記第１の
方向に沿った長さが、前記第２反応室の前記平面領域の
前記長さより約25％大きいことを特徴とする請求項55に
記載のパッケージ。 - 【請求項５７】前記第２放射エネルギ熱源が、前記第２
反応室の前記平面領域を越えて延長する前記第２放射エ
ネルギ熱源の領域に於て、前記第２反応室の前記平面領
域の前記長さの部分に於ける前記第２放射エネルギ熱源
の平均エネルギ出力より約25〜50％の範囲で大きな平均
エネルギ出力を有することを特徴とする請求項56に記載
のパッケージ。 - 【請求項５８】第１放射エネルギ熱源と、前記第１放射
エネルギ熱源の電圧制御手段と、ガス入り口及びガス出
口を備えた第１反応室であって、前記ガス入り口から前
記ガス出口へ向かう第１の方向にそった寸法が第１の長
さである第１の平面領域を有する第１サセプタを備え
た、前記第１反応室と、ガス流供給手段と、冷却手段と
を有し、ハウジング内に収容されるバレル形エピタキシ
ャル反応装置に於て、ウエハの比抵抗及び膜厚の均一性
を工業的基準の範囲内に維持しつつ、前記バレル形エピ
タキシャル反応装置のバッチサイズを改良するための方
法であって、 前記第１の方向に沿って前記第２放射エネルギ熱源の中
央部を中心として非対称なエネルギ分布を有する第２放
射エネルギ熱源に前記第１放射エネルギ熱源を置き換え
る過程と、 前記第１の方向に沿った寸法が、前記第１反応室の前記
第１の平面領域の前記第１の長さより約25％乃至約50％
の範囲内で大きい第１の長さである第２の平面領域を備
えた第２サセプタを有する第２反応室に、前記第１反応
室を置き換える過程とからなり、 前記第２放射エネルギ熱源及び前記第２反応室が、
（ｉ）前記電圧制御手段、前記ガス流供給手段及び前記
冷却手段に結合可能であり、（ii）前記ハウジング内に
取り付けられることを特徴とするバレル形エピタキシャ
ル反応装置のバッチサイズを改良するための方法。 - 【請求項５９】前記バレル形エピタキシャル反応装置の
前記冷却手段が、強制空気流を供給するためのブロワ手
段を備え、かつ 前記第２熱源を通過して前記第２反応室の壁部に前記強
制空気流を分布させる過程を更に含むことを特徴とする
請求項58に記載の方法。 - 【請求項６０】前記第２反応室の前記壁部に沿って強制
空気流が確立されるように、前記熱源の端部を越える前
記壁部の部分に前記強制空気流の一部分を分岐させる過
程を更に含むことを特徴とする請求項59に記載の方法。 - 【請求項６１】前記第２反応室の前記側壁を通過した前
記強制空気流を熱交換器へ排出させる過程を更に含むこ
とを特徴とする請求項59に記載の方法。 - 【請求項６２】前記第２放射エネルギ熱源が第１端部と
第２端部とを有するランプの縦列からなり、前記縦列の
前記第１端部に於ける第１の複数のランプエネルギ出力
が前記縦列の前記第２端部に於ける第２の複数のランプ
のエネルギ出力と異なるようになっていることを特徴と
する請求項58に記載の方法。 - 【請求項６３】前記縦列の前記第１端部に於ける少なく
とも１個のランプが、前記縦列に於ける他のいずれのラ
ンプのエネルギ出力より大きなエネルギ出力を有するこ
とを特徴とする請求項62に記載の方法。 - 【請求項６４】前記ランプ縦列の第３の複数のランプに
於ける前記各ランプが略同じエネルギ出力を有すること
を特徴とする請求項62に記載の方法。 - 【請求項６５】前記第１の複数のランプの各ランプのエ
ネルギ出力が、前記第３の複数のランプのいずれのラン
プのエネルギ出力より約25％乃至約100％の範囲内で大
きいことを特徴とする請求項64に記載の方法。 - 【請求項６６】前記第２の複数のランプに於ける前記各
ランプのエネルギ出力が、前記第３の複数のランプに於
けるいずれのランプのエネルギ出力より約25％乃至約40
％の範囲内で大きいことを特徴とする請求項65に記載の
方法。 - 【請求項６７】前記第２の複数のランプの前記各ランプ
のエネルギ出力が略等しいことを特徴とする請求項66に
記載の方法。 - 【請求項６８】前記第２放射エネルギ熱源が、第１端部
を有し、かつ前記端部の縦列に結合された反射手段を更
に備えることを特徴とする請求項62に記載の方法。 - 【請求項６９】前記バレル形エピタキシャル反応装置が
前記第１反応室内に前記第１サセプタ手段を配置するた
めの第１ハンガ手段を備え、 前記第２サセプタを前記反応室内に配置するための第２
ハンガ手段に前記第１ハンガ手段を置き換える過程を更
に含むことを特徴とする請求項68に記載の方法。 - 【請求項７０】前記ハンガ手段によって、前記第２サセ
プタの端部が前記反射手段の前記第１端部より上方に約
−0.64cm（0.25インチ）乃至約5.1cm（2.0インチ）の範
囲内の位置に配置されるようになっていることを特徴と
する請求項69に記載の方法。 - 【請求項７１】前記第２ハンガ手段によって、前記第２
サセプタのが前記反射手段の前記第１端部より約0.64cm
（0.25インチ）上方の位置に配置されることを特徴とす
る請求項70に記載の方法。 - 【請求項７２】前記第２ハンガ手段によって前記第２サ
セプタが、前記第２反応室の壁部から約4.6cm（1.8イン
チ）乃至約6.4cm（2.5インチ）の範囲内の位置に配置さ
れるようになっていることを特徴とする請求項71に記載
の方法。 - 【請求項７３】ガス入り口及びガス出口を備えた第１反
応室であって、（ｉ）前記ガス入り口から前記ガス出口
へ向かう第１の方向に沿った寸法が第１の長さである平
面領域及び（ii）前記第１の方向に沿った寸法が第１の
長さである壁部を有する、前記第１反応室と、前記第１
の方向に沿った寸法が第１の長さであって、第１の数の
ランプを有する第１放射エネルギ熱源と、前記第１熱源
の電圧制御手段と、ガス流供給手段と、冷却手段とを収
容するハウジングを有するバレル形エピタキシャル反応
装置に於て、その膜厚及び均一性の性能を維持しつつ、
前記バレル形エピタキシャル反応装置のバッチサイズを
改善するための方法であって、 （ｉ）前記第１熱源の放射エネルギ出力より10〜40％の
範囲内で大きな放射エネルギ出力、（ii）前記第１の方
向に沿った寸法が前記第１放射エネルギ熱源の前記第１
の長さより大きな第２の長さであり、（iii）前記第１
の数のランプより大きい第２の数のランプを有する第２
放射エネルギ熱源に、前記第１放射エネルギ熱源を置き
換える過程と、 （ｉ）前記第１の方向に沿った寸法が、前記第１の長さ
より25〜50％の範囲内で大きな長さである第２の平面領
域及び（ii）前記第１の方向に沿った寸法が、前記壁部
の前記第１の長さより大きな第２の長さである第２の壁
部を備えた第２反応室に、前記第１反応室を置き換える
過程とからなり、 前記第２放射エネルギ熱源及び前記第２反応室が、前記
第１放射エネルギ熱源及び前記第１反応室に代わりに、
（ｉ）前記ハウジング内に取り付けることができ、（i
i）前記電圧制御手段、前記ガス流供給手段及び前記冷
却手段に結合可能であることを特徴とする方法。 - 【請求項７４】前記バレル形エピタキシャル反応装置の
前記冷却手段が、強制空気流を供給するためのブロワ手
段を備え、 前記第２第２放射エネルギ熱源を通過して前記第２反応
室の前記壁部に前記強制空気流を分布させる過程を更に
含むことを特徴とする請求項73に記載の方法。 - 【請求項７５】前記第２反応室の前記壁部に沿って強制
空気流が確立されるように、前記第２放射エネルギ熱源
の端部を越える前記第２反応室の前記壁部の部分に前記
強制空気流の一部分を分岐させる過程を更に含むことを
特徴とする請求項74に記載の方法。 - 【請求項７６】前記第２反応室の前記側壁を通過した前
記強制空気流を熱交換器へ排出させる過程を更に含むこ
とを特徴とする請求項74に記載の方法。 - 【請求項７７】前記第２放射エネルギ熱源が、前記第２
反応室の前記平面領域の前記第１の方向に沿った全長に
亘って略均一な平均放射エネルギ出力を有することを特
徴とする請求項74に記載の方法。 - 【請求項７８】前記第２放射エネルギ熱源の前記第１の
方向に沿った寸法が、前記第２反応室の前記平面領域の
前記長さより約25％大きいことを特徴とする請求項77に
記載の方法。 - 【請求項７９】前記第２放射エネルギ熱源が、前記第２
反応室の前記平面領域を越えて延長する前記第２放射エ
ネルギ熱源の領域に於て、前記第２反応室の前記平面領
域の前記長さに於ける前記第２放射エネルギ熱源の前記
平均エネルギ出力より約25〜50％の範囲内で大きな平均
エネルギ出力を有することを特徴とする請求項78に記載
の方法。 - 【請求項８０】エピタキシャル反応装置に於て複数の直
径Ｄのウエハを支持するためのサセプタであって、 周辺部を有する上面と、 周辺部を有し、前記上面と距離Ｌを以て該上面と略平行
にかつ対向するように配置された下面と、 前記上面から前記下面に向けて延長し、かつ前記上面及
び下面の前記周辺部の周囲に配置された多数の表面とを
有する三次元物品からなり、前記表面のそれぞれが前記
物品の各面であり、前記各面が略同じ表面積を有し、か
つ２個の隣接する前記面が前記上面及び前記下面に概ね
直交する方向に延長する辺に於て交差するようになって
おり、 前記各面が複数のポケットを有し、かつ 前記各ポケットが中心部を有し、 前記各ポケットがそれぞれ１個の前記ウエハを支持し、
前記各ポケットが略同じ表面積を有し、 隣接する２個の前記ポケットの中心間の距離が、x1を約
1.562mm（0.06インチ）乃至約5.1mm（0.2インチ）の範
囲内の値とした場合に、約0.5D＋x1であり、 前記下面から該下面に最も近接する前記ポケットの中心
までの距離が、x2を約22.9mm（0.9インチ）乃至約50.8m
m（2.0インチ）とした場合に、0.5D＋x2であり、かつ 前記両面が該上面に最も近接する前記ポケットの中心ま
での距離が、x3を約27.9mm（1.1インチ）乃至約101.6mm
（4.0インチ）の範囲内の値とした場合に、0.5D＋x3で
あることを特徴とするサセプタ。 - 【請求項８１】炭化ケイ素で被覆されたグラファイトで
形成されていることを特徴とする請求項80に記載のサセ
プタ。 - 【請求項８２】前記各ポケットの隣接する前記辺からの
距離が少なくとも約0.25cm（0.1インチ）であることを
特徴とする請求項80にサセプタ。 - 【請求項８３】前記各面の全表面積が約3900cm2乃至約4
700cm2の範囲内であることを特徴とする請求項80に記載
のサセプタ。 - 【請求項８４】８個の面を有し、かつ前記各面が約574.
2cm2（80インチ２）の表面積を有することを特徴とする
請求項83に記載のサセプタ。 - 【請求項８５】６個の面を有し、かつ前記各面が約651.
6cm2（101インチ２）の表面積を有することを特徴とす
る請求項83に記載のサセプタ。 - 【請求項８６】５個の面を有し、かつ前記各面が約922.
6cm2（143インチ２）の表面積を有することを特徴とす
る請求項83に記載のサセプタ。 - 【請求項８７】４個の面を有し、かつ前記各面が約102
5.8cm2（159インチ２）の表面積を有することを特徴と
する請求項83に記載のサセプタ。 - 【請求項８８】前記下面の面積が前記上面の面積より大
きくなるように、前記各面が前記上面から約１度30分乃
至約２度50分の範囲で傾斜していることを特徴とする請
求項83に記載のサセプタ。 - 【請求項８９】多数のウエハを処理するための低温壁バ
レル形エピタキシャル反応装置であって、 ガス入り口及びガス出口を備え、前記ガス入り口から前
記ガス出口へ向かう第１の方向に沿った寸法が第１の長
さである側壁を有する第１反応室と、前記第１の方向に
沿った寸法が第１の長さである第１熱源と、前記第１の
方向に沿った寸法が第１の長さである平面領域を有する
第１サセプタとを備え、かつ更に電圧制御手段とガス流
供給手段と冷却手段とを備える従来のエピタキシャル反
応装置について使用されていたハウジングと、 前記ハウジング内に取り付けられ、かつ前記ガス流供給
手段に接続可能であり、（ｉ）前記第１の方向に沿った
寸法が前記第１反応室の前記第１の長さより大きく及び
放射エネルギを透過させる側壁と、（ii）ガス入口と、
（iii）ガス出口とを有する第２反応室と、 前記ハウジング内に取り付けられ、かつ前記電圧制御手
段に結合可能であり、前記第２反応室を包囲する複数の
放射熱エネルギランプの配列からなる第２熱源とを備
え、 前記各ランプの配列が、前記第２反応室のガス入口から
前記反応室のガス出口への方向に延長する放射熱エネル
ギランプの縦列からなり、 前記縦列の第１端部が前記第２反応室ガス入口の近傍に
配置されかつ前記縦列の第２端部が前記第２反応室ガス
出口の近傍に配置されており、更に 前記縦列の前記第１の方向に沿った寸法が前記第１熱源
の前記第１の長さより長く、 かつ前記縦列が、第１の複数の前記放射熱エネルギラン
プと、第２の複数の前記放射熱エネルギランプと、第３
の複数の前記放射熱エネルギランプとからなる３個の加
熱領域を有し、 前記第２の複数のランプの平均エネルギ出力が第１のレ
ベルであり、前記第２の複数のランプの平均エネルギ出
力が前記第１レベルより大きな第２レベルであり、かつ 前記第３の複数のランプの平均エネルギ出力が、前記ラ
ンプ縦列の放射エネルギ分布が非対称であるように、前
記第２レベルより大きな第３レベルであり、 前記第２の反応室領域に取り付けられ、前記第１の方向
に沿った寸法が前記第１の平面領域の前記第１の長さよ
り約25％乃至約50％の範囲内で大きい第２の平面領域を
有する第２サセプタと、 前記第１の方向に沿った寸法が前記第２の長さと異なり
かつ前記範囲内にある第３の長さである第３の平面領域
を有する第３サセプタとからなり、 特定の直径を有するウエハからなる１回のバッチについ
て、前記第２及び第３のサセプタの一方のみが前記第２
反応室内に収容される第２サセプタ手段と、 前記冷却手段に結合され、前記第２熱源を通って前記第
２反応室の前記側壁に強制空気流を分配するための手段
と、 前記分配手段に結合され、前記第２反応室の前記壁部に
沿って強制空気流が確立されるように、前記ガス入口近
傍の前記第２反応室壁部の部分に強制空気流を分岐させ
るための手段とを備えることを特徴とするバレル形エピ
タキシャル反応装置。
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