JPH04503736A - 高容量エピタキシャル反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高容量エピタキシャル反応装置 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。

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リ（ＭｃＮｅｉ　ｌ　Ｉ　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、（＋）反応室と、（１１）熱源及び温度制御装 置と、（Ｈｉ　）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すンタクララに所在するアプライド・ マテリアルズ（ＡＩ）ｐｌｌｅｄ　Ｍａｔｅｒｌａｌｓ　）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、トランジション（ＬｒａｎｓｉＬｉｏｎ）領域４ ６とビードプラステッド（ｂｅａｄ−ｂｌａｓｔｅｄ）領域４５の端部４５Ａと の間のベルジャ４ｏの内部容積である。熱源５０は、５バンクの石英ハロゲンラ ンプ５１で横、成される。各バンクのランプ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１ ５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］０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、２８．６ｍｓ＋（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、（１）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 ェハ７０が熱源５０に関して回転し得るように、回動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、かつウェハ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 スが反応室６０内に一度に配置することかできるウェ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。

バレル形エピタキシャル反応装置１０のバッチ処理容量サセプタ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のガス人口（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、ウェハが配置されかつ該ウェハ上で均一な 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図に於てウェハ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 るウェ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のウェハが処理される。前記サセプタの 各面には２個のウェハが配置されて、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１２５１のウェハが前記サセプタに接する面積は約２４５−４４ｃ曙 ２　（３８，０４インチ２）である。従って、前記ウェ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のウェハを処理するために、各面の面積が約８６６．９０ｃ頂２ 　（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，ツイフチ２）の１個のウエノ飄 が保持される。即ち、直径２００ｍｍのウェハの場合には、該ウェハが占めるサ セプタ面の割合が４８．７÷１３４．３７０、即ち約３６％である。

直径１００■のウェハを処理する場合には、各面の表面積が約５０３．３５ｃｍ ２　（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個のウェハが保持される。各ウェハは約７８．５４ｃｍ２　（１２゜２ インチ２）の表面積を有する。従って、直径１００ｍａ＋のウェハの場合には、 ウェハが占めるサセプタ面の割合が、約（１２，２Ｘ３）÷７８．０２、即ち約 ４７％である。

直径１５０ｍｍのウェハを処理する場合には、各面の面積が約７４８．９７ｃｍ ２　（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個のウェハが保持される。各ウェハは約１７６、　７１ｃｗ２（ ２７，４インチ２）の面積を有する。従って、直径１００ｍｍのウェハの場合に は、該ウェハが占めるサセプタ面の割合が、約（２７，４Ｘ２）÷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、隣接子るウェハに於てウニ／ ’％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 ノ１のウエノ＼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 ノ１も含めて、隣接しない何れかの２個のウェハに於けるウェハとウニ／１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 個のウェハのウエノ１とウニ／％との比抵抗の変動は最大±４〜１２％である。

これらの変動は、エビ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。０リング２４によって、下側フランジ４ ２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グリツ ド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。

不透明な上部フランジ４７はベースプレート３２−ヒに載置され、かつ０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３ １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６ ０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ツティングと、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。ジェットセツ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ツティングは一般に３．　５−３．　５ であり、均一なエピタキシャル層の成長のだめの一般的な水素流の設定は、毎分 １２０リツトルの流量と毎分１００リツ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℃〜１ ２００℃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６ ０内の９００℃〜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。

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、反射器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８ ０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５０．８ｎ＋ｍ （２インチ）のパイプ８２を通って上側ブリナム領域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及び縦型ライザ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リツトル（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８ ４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、上側スリナム領域６３は、ランプアセンブリ５０近傍に金メ ツ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 金メツキ面を有する水冷式壁部８９によって冷却される。更に、金メツキ保護カ 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８１．８２．６３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２ Ａ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５１１〜５１　及び５１〜５１１４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５１　．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５ １．５１３及び５１□２．５１□３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５１〜５１□１はそれぞれ２４０ボルトの印加電圧を有す る。

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５１□　３５０　５１８　２４０ ５１□　３００　５１９　２４０ ５１３　３００　５１□。　２４０ ５１４　２４０　５１．１　２４０ ５１５　２４０　５１□２　３００ ５１６　２４０　５１．３　３００ ５１□　２４０　５１□４　３５０ 各バンクの６個の最も外側のランプ５１、〜５１３．５１〜５１□４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６ ５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５１〜５１５からなり、第２のグループはランプ５１〜 ５１９からなり、かつ第３のグループはランプ５１〜５１１４からなる。各グル ープのうンプ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ＳＣＨにかかる負荷は、他の２グループのＳＣＲにかかる付加の約７ ０％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、石英ノ１ンガ６１のシースの中を通ってサセプタ６ ５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６４□、６４゜、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のウエノ１７０のスループ・ンド（即ち、ウェハの各バッチに於て 処理され得るウエノ１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６５□と線４５Ａとの距離Ｙを短くするか、または反応室６ ０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。

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１ ５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。反射器 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形させ、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、各ウェ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、より多くのウェハを反応室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、反応装置の成る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１ｏ 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ェハを保持する 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６ ０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１ ０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、成るサイズのウェハ 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、ウェハ７０の平面領域６７は、サセプタ６５の上端６５　及び下端６５ □から第１の選択距離６８、及び両側端６５　．６５４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゜、６５□により近接することになった。端部６５２．６５ 、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６５２．６５□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のより太きな平面領域に亘 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りツブ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１−５２　’、５２２’、５２３′に分割されている 。前記セグメント間には、３゜２〜２５−４ｍ■（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５１　′、５１１４′の電圧を４８■ ０ボルトに増加させ、かつ４個のランプ５１　′、５１３′、５１□２′、５１ １３′を２４０ボルトで操作する。ランプ５１□′及び５１□４′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６ｏ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上のウェ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１２５■のウェハの平面 領域を増大させることを目的としていた。従って、前記変更はウェハが占有する 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、隣接するウェ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１００ｍｍ１５０ｍｍ及 び２００＋ｕ＋のウェ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１２５■のウェハの反応装置１０の バッチサイズは、隣接するウェ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 ェ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１ｏ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一つサ 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１ｏ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１ｏ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力 〉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、隣接するウェ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−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、そ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。

成る実施例では、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。

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ツノが略均−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ンヨン領域と、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〜＋５０．８Ｉｌ１ｍ（−０，２ ５〜＋２．０インチ）、好適には約＋６．　３５＋１ｍ（０，２５インチ）上方 に位置するように高くしである。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、サセブ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 熱源を存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流が確実に維持され、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。

隣接するウェ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ノ＼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。

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 ウェ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ェハ 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、あらゆるウェ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第５Ａ図乃至第５Ｂ図は、それぞれ直径１２５１ｍのウェハのための本発明のサ 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。

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。

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。

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１００ｎｕａ、１２５ｍＩｗ、　１５０１０ＩＩ！、及び２００ｍｍのウェハ 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、１２５ＩＩＩＩ１１及び２００ｍｎ＋のウェ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１５０ａｍのウェハ及び他の直径のウェハ 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、隣接するウェハに於て第１Ａ図の反応装置１ ０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、ウェ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１６７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−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１５０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。

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５４．６ｃ ■（２１，５インチ）の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４ ８．　９ｃ■（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すいて 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、（１）熱源１５０から放射エネルギ を吸収し、（１ｊ）均一な温度を提供し、かつ（Ｎｉ　）ウェハ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６１、上部プリナム６３、縦型ライザ８ ５及び反応装置］０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。

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１８ ３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１２．１ｃｎ＋（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゜ツイフ 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 側プリカムアセンブリ１６３双方の高さを低くする必要がある。特に、上側ブリ 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１５ ０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０る。間隔Ｘが約４．６Ｃ償（１，８インチ）乃至６． ４０■（２，５インチ）の範囲内であり、かつ間隔Ｙが約２．５０■（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１６５□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３５．６ｃｎ＋（１４インチ）の外径を有するベルジャ１４０は、反応装置１ ０（第１Ａ図）の従来のベルジャ４０より２．　８ｃｎ＋（１−１インチ）長い 。支持アセンブリ１３１は、ベルジャ１４０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２．５ｃｎ＋（１インチ）の部分を削った。垂直支持体１４３がフランジ４ ２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７．６ＣＩ（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３．８ｃｔＢ（］。５５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１４０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、（１）サセプタ１ ６５をベルジャ１４０内で上方−・動かし、かつ（ｉｆ）ビードプラステッド領 域１４５とサセプタ１６５の下部１６５□との間隔Ｙを維持するようにビー　ド プラステッド領域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」一部１６５□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．　６ ４ＣＩｍ（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。ビードプラスチ・ソド領域１４５は、垂直支持体１４ ３から線１４５Ａまでの垂直距離１４５□が反応装置１０（第１Ａ図）に於ける 対応する距離より約２．５ｅｉ＋（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１０（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１ ５０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３７．５ｃ■（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１４１の外面から離隔されたコ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５１．４４ｃｍ（２０，２５インチ）（１８ランプｘ２．８６ｃｍ）（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１ ６０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９０５０２・トランス （Ｔｏｒｒａｎｃｅ）に所在するウシオ・アメリカン・インコーホレイテッド（ Ｕｓｈｉｏ　Ａ＋ｇｅｒｉｃａｎ　Ｉｎｃ、　）から販売されているモデルＮｏ 、ＱＩＲ４８０−６０００Ｅがある。

これらのランプの使用が表３に示されている。

（以下余白） 表至 設定電圧　設定ワット数　色温度　最大全長　最大光長　バルブ栓−遍’）−ｍ −Ωσ−（”Ｃ）（玉）　（ｎ＋ｉ）　（ｍｉ）　（０１１１＞４８０　６．０ ００　１，７３２　３００　２４８　１１（３，１５０） 各ランプ１５１は、金メッキして高度に磨がれた２、８５８ｃ＋ｎ（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すンタクララに所在するベクタ・テクニカル ・グループ・インコーホレイテッド（Ｖｅｃｔｏｒ　Ｔｅｃｈｎｆｃａｌ　Ｇｒ ｏｕｐ　Ｉｎｃ、）から入手可能であり、５ｐｅｃｉａｌ−Ａｒｒａｙ　Ｒｅｆ ｌｅｃｔｏｒ　Ｅｘｆ、ｅｎｄｅｄ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が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１６ ０の上側及び下側周辺部にそれぞれ位置するランプ１５１□〜１５１３及び１５ １１６〜１５１□８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１５１．１５１１８に印加 される電圧を第２Ｂ図の従来の熱源５０′が示唆するような熱源１５０の中央部 に於けるランプ１５１４〜１５１□５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１５１．１５１１８が３５０Ｖの印加電圧を有する のに対し、４個のランプ１５１□、１５１３．１５１□６．１５１□７はそれぞ れ３ｏｏＶＯ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１ Ａ図の反応装置１０の熱源５０よリランプの数が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３４．２９ｃ■（１３，５インチ）であるランプ１５１４〜１ ５１□５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１５１〜１５１１８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１５１　及び１５１ □６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１５１１６〜１５１１８のエ ネルギ出力は、各ランプ１５１〜１５１１８のエネルギ出力よつ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１ ５０の平均エネルギ出力より約２５〜５０％大きい。

ランプ１５１１〜１５１３及び１５１．６〜１５１□８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１ ６５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。

（以下余白） 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１５１□　３５０　１５１１ｏ　 ２４０１５１□　３００　１５１１□　２４０１５１３　３００　１５１．２　 ２４０１５１、２４０　１５１−　２４０ １５１６　２４０　１５１□５　２４０１５１□　２４０　１５１□６　３００ １５１８　２４０　１５１１□　３００１５１９　２４０　１５１□８　３５０ 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ね、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１５１１４〜１５１□８ 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１５１ □３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１Ｊ１ｊ１４、ラ ンプ１５１６〜１５１□３が反応装置１ｏ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１６ ４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。

成る実施例では厚さ約３１である石英ベルジャ１４０の側壁１４１が、熱源１５ ０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 て反応室側壁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１６１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。

各ウェハサイズ毎に異なるサセプタが使用される。特に、直径１２５１のウェハ については、六面体のサセプタが使用される。直径１００ｍｍのウェハについて は、上面体または八面体のサセプタが使用される。直径１５０■のウェハについ ては、五面体のウェハが使用される。かつ直径２００１ｍのウェハについては四 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、（１）上述したようにサセプタの概 ね縦方向の端部からウェハポケットまての第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、６ ８Ｂ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。長さしがサセプタ１６５の縦方向の長さ、即ち上面１６５□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１６５□から下面１６５□ま で延長する多数の外面を有する。前記外面は、上面１６５　及び下面１６５□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１ ６５は、上述したようにウェハサイズによって面の数が変更される。同様に、１ つの面上のウェハポケット１６６の個数はウェハサイズに依存する。２個の隣接 する面は、端部１６５６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１６５　の断面の 幅が上部１６５□の断面の幅より大■ きくなるように、上部１６５　から下部１６５１に向けて約１’　３０’乃至約 ２’　５０’の角度で傾斜している。例えば、直径１２５■のウェハ用の六面体 サセプタは、約２’　３２’　２０’の傾斜即ち面角を有する。しかしながら、 サセプタ１６５の下部は、サセプタ１６５と壁部１４１との間に約４．　６ｃｏ ＋（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１６５６．１ ６５７．１６５８．１６５゜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１６５□及び下面１６５１に対して実質的に直交（７てい るに過ぎない。

ウェハの直径がＤであるならば、ウェハポケット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ェハポケットの中心までの距離Ｌ２は、Δｘ２２２．９ｍ ｍ（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ェハが外ウェ ハのあらゆる部分に於てウェハの周縁部から１１以上の検出可能な結晶滑りを有 しない、例えば直径１２５■のウェハの場合には検出可能な結晶滑りの無い領域 が直径］２３■てなければならないように、経験的に決定される。　サセプタ１ ６５の上部１６５□から上部１６５゜に隣接するウェハポケットの中心までの距 離Ｌ３は、Δｘ３を２７．９ｏ＋＊（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ェハがそのあらゆ部分に於て該ウェハの 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１６５□に最も近 いウェハに到達する際に、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．　０８＋ｗｍ（０゜２０インチ）であり、か つ前記ポケットの深さが約１．１４ｎｎ（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、ブタ１６５の回動、 及びウェハ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、（１）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（１１）壁部１４１の温度が略均−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 ける壁部境界条件が変化し、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 温に維持しなれけばならない。

成る実施例では、ブロワ８０が毎分約３４５０回転で回転し、吸気プリナム８１ に対して毎分的２２７ｍ３　（８０００立方フイート）乃至約４２５ｍ”　（１ ５０００立方フイート）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 １．５０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５．０ ８ｃｍ（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１６ ０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８４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２ ２゜７リツトル（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８ ４からの空気が前記ブロワの吸気プリカム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、５２．７ｃｏ＋（２０，７５インチ）のサセプタが直径１５０ｍａｒの ウェハについて約４５．７ｃｍ（１８インチ）の平面領域を有し、かつ４８．９ ｃｍ（１９，２５インチ）のサセプタが直径１００■、１２５Ｒ１１１及び２０ ０■のウェハについて約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、（ｊｉ）第２Ｂ図の熱源を含むよ うに変形された反応装置１０、（ｉｉ！　）約４１．９ｃ■（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ェハ 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ェ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２００ｔｕ＋のウェハに関して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。

（以下余白） 表５ バッチ容量 ＊：直径１００ｍｍ、１２５ｍｍ及び２００ｍｍのウェハについては４８．９ｃ ｍ（１９，２５インチ）のサセプタであり、かつ直径１５０ｍｍのウェハについ 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１ ００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ツティング、毎分１０７リツトルの主水素 流及び毎分７２リツ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内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を有する反応装置ユ００（ 第３Ａ図）では、反応装置１０の４２、　５４ｃ■（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１２．０７ｃｏ＋（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（１ ６，５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 １６５□、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６５との差異を表している。直径１２５ｍ ｍのウェハの場合、４８．９ｃｍ（１９，２５インチ）のサセプタ１６５の１個 の面が、約６５６．３５ｃｍ２　（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の各面部ち各側面は、約３６８．１３ｃｍ２　（５７，０ ６インチ２）の表面積を占有する３個のウエノ・を保持する。即ち、前記ウェハ 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、ウェ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。

ウェハに関連するサセプタ１６５の部分は、該ウェ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。ウェハの温度は、該ウェハに入射する放射エネル ギ、該ウェハに関連する熱質量、及びウェ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。ウェハに関連するサセプタ熱質量が小さくなるにつれて、ウ ェハに関連するサセプタ熱慣性（ｔｈｅｒｗａｉ　ｆｎｅｒｔｉａ　）も同様に 小さくなる。

従って、ウェハ当りて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。ウェ 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 がウェハからサセプタに伝達されるにつれて、ウェ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ェハ 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ェ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、ウェハの均一な加熱 がウニ／１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のウェハにいては、四面体サセプタ１６５の各面が約１０２５． ３１ｃｍ２　（１５８，９２３インチ２）の面積を何する。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個のウェハが保持される８ウニ／％で ある。２個のウェハがサセプタ１６５の約６２８．３９ｃｉ２　（９７，４イン チ２）を占有する。従って、前記ウェハはサセプタ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１ ０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１００■のウェハについては、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。

性能ファクターサセプタ全表面積／（（ウェハ／バッチ）の数）（サセプタと接 触するウニｌ＼の表面積）サセプタ６５を有する反応装置］０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３９００　ｃｍ２ 乃至約４７００ｃｍ２の範囲内である。

（以下余白） 表６ 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ェ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４ ０％の範囲内で優れている。従って、ウニノ＼当りのサセプタ面積に基づく全て のウェ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４１．９ｅｍ（１６，５インチ）の平面 領域１６７と熱源１５０とを有する５５．２ｃｍ（２１，７５インチ）または４ ８．９ｃＮ（１９゜２５インチ）のサセプタを用いて、上述−したように直径１ ００ｍｍ、　１２５ｍｍ及び２０Ｏｎ＋ｍのウニ／＼に関するバ・ンチ容量を増 大させた。しかしながら、直径１５０ｍｍのウニ／１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１００ａ＊、１２５■及び２００ｍｍのウニ／１に加えて直径１５ ０ｍｍのウェ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１８３ Ａ及び直径１５０ＩＩＩ１１のウニ／＼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）９ 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 ウェハ用のサセプタ各面は、約９２２．　２３ｃ■２　（１４２，９４６５イン チ２）の面積を有する。

第２実施例では、略均−な放射エネルギ出力が平面領域１６７に亘って熱源１５ ０Ａ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３７．５ ｃｍ（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３５．６ｃｗ（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の各バンクか１９個のランプ１ ５１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、１２５＋ｕ＋及び２００ｍ ｍのウェハに関して約４１．９ｃｍ（１６，５インチ）であり、かつ直径１５０ ｍｍのウニノ＼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゜８６ ｃ■（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］６０へのガス入口から反応室］６０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。本発明の使用に適した反射体アセンブリは、米国 カリフォルニア州すンタクララに所在するベクター・テクニカル・グループ、イ ンコーホレイテッド（Ｖｅｃｔｏｒ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｇｒｏｕｐ、Ｉｎｃ 、　）から入手可能であり、５ｐｉｒａｌ−Ａｒｒａｙ　Ｒｅｆ’１ｅｃｔｏｒ 　Ｅｘｔｅｎｄｅｄの商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、成る実施例では、前記反射体アセンブリの上部のリップ１５５Ａ を約０．２５ｃｏ＋（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１５１　１５１１□の印加電圧は約３００ ポル１８ゝ 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１５１〜１５１□の印加電圧は３００〜３８０ポル■ 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１ ０（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＋のウェハについて使用される４５．７ｃｎ＋（１８インチ）の 平面領域については、ランプ１５１１及び１５１〜１５１１６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１５１□及び］５１□７は、平面領域１６ ７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１５ １１〜１５１　及び１５１〜１５１．９のエネルギ出力は、各ランプ１５１〜１ ５１１６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１５１Ｈ〜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。

（以下余白） 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１５１□　（下部）　３１０　１ ５１□。　２４０１５１２　３１０　１５１□１　２４゜１５１３　２４０　１ ５１□２　２４゜１５１５　２４０　１５１□４−　２４０１５１６　２４０　 １５１□５　２４０１５１□　２４０　１５１１６　２４０１５１８　２４０　 １５１□７　３００１５１９　２４０　１５１□８　３００１５１□９（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４０．０ｃ ｍ（１５，７５インチ）であるランプ１５１３〜１５１１６によって、４１．９ ｃ冒（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１５１１〜１５１゜及び１５１□８〜１５１□９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、４１．９ｃ＋ｗ（１ ６，５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１５１□〜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１５１１５〜１５１□９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」二連した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ＳＣＨ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ビンのコネクタに直 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１５１□〜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 するウェ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の隣接するウェハ間の 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 、より大きな非対称の熱源及びより大きな反応室を反応装置１０のハウジング１ ５内で用いることによって、バッチサイズが直径２００ｍｍのウェハについて１ ００％、及び直径１５０ｍｍのウェハについて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」ニ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１５０＋ｎの ウェハに関して５２．７ｃｙｇ（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ツティング、 毎分７５リツトルの主水素流及び毎分４０リツ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１６ ０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−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、前記ジェットセツティン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ＦＩＧＵＲＥ３Ｂ ＦＴＧＵＲＥ４ ＦＴＧＵＲＥ６Ｂ 補正書の翻訳文提出書 平成３年８月２８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の方向に約３０．５ｃｍ（１２インチ）乃至約４５７ｃｍ（１８インチ ）の範囲内の長さを有する平面領域を有するサセプタ手段を備えた反応室手段と 、前記反応室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の方向に非対称な熱エネルギ分 布を供給するための放射エネルギ熱源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。 ２．前記反応室手段が、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に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 ３．前記非対称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 のコラムからなり、かつ前記コラムの前記第１端部にある第１の複数のランプの エネルギ出力が、前記コラムの前記第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に記載のバレル形エピタキシャル反応 装置。 ４．前記コラムの前記第１端部にある少なくとも１個のランプが前記コラムの他 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に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 ５．前記コラムの第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に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 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に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 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に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 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に記載のバレル形エピタキシャル反応装 置。 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プロワ手段と、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機能的に結合さ れた手段とを備えることを特徴とする請求項８に記載のバレル形エピタキシャル 反応装置。 １０．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に記載のバレル形エピタキシャル反応装 置。 １１．前記強制空気冷却手段が、前記反応室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に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 １２．非対称な前記放射エネルギ熱源手段が、第１端部を有し、前記ランプコラ ムに機能的に接続された反射手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載 のバレル形エピタキシャル反応装置。 １３．前記反応室内に前記サセプタ手段を配置するためのハンが手段を更に備え ることを特徴とする請求項１２に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 １４．前記ハンが手段が、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に記載のバレ ル形エピタキシャル反応装置。 １５．前記ハンが手段が、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に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 １６．前記ハンが手段が、前記サセプタ手段を前記第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に記載のバレル形エピタキシャル 反応装置。 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内に備える ことを特徴とする請求項１に記載のバレル形エピタキシャル反応装置。 １８．多数のウエハ直径を有する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、第１の方向に３０．５ｃｍ（１２インチ）より長くかつ４ ５．７ｃｍ（１８インチ）より短いかまたは同じ長さの平面領域を有するサセプ タを備える反応室手段と、前記反応室内に於て同一の直径のウエハのバッチに於 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 ネルギを供給するための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。 １９．前記反応室が、透明な石英壁部を有する構造体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。 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コ ラムからなり、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。 ２１．前記コラムの第１端部及び第２端部に於ける電気ランプが他の前記各ラン 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、前記コラムの前記第 １及び第２端部に於ける前記ランプの印加電圧が他のランプの印加電圧より高い 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。 ２２．前記コラムの前記第１及び第２端部に於ける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。 ２３．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１８に記載のバレル形エピタキシャル反 応装置。 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プロワ手段と、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プロワ手段に機能的に結合さ 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。 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２４に記載のバレル形エピタキシャル反応 装置。 ２６．前記強制空気冷却手段が、前記反応室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。 ２７．第１の放射エネルギ熱源と、前記第１熱源の電圧制御出力と、第１の長さ を有する平面領域を備えた第１反応室と、ガス流供給手段と、冷却手段とを有す るエピタキシャル反応装置のバッチサイズを増大させるためのパッケージであっ て、 非対称な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 放射エネルギ熱源と、前記第１平面領域の長さより約２５％乃至約５０％の範囲 内で大きな長さを有する平面領域を有する第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、前記電圧制御手段、前記ガス流供給手段及び前記冷却手段 に機能的に結合可能であることを特徴とするパッケージ。 ２８．前記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 のプロワ手段を有し、前記第２反応室の壁部に前記第２熱源を介して前記強制空 気流を分布させるために前記プ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。 ２９．前記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 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２８にに記載のパッケージ。 ３０．前記強制空気流が前記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。 ３１．前記第２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。 ３２．前記第２放射エネルギ熱源の長さが、前記第１放射エネルギ熱源の長さよ り長いことを特徴とする請求項２７に記載のパッケージ。 ３３．前記第２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コラ ムからなり、前記コラムの前記第１端部に於ける第１の複数のランプのエネルギ 出力が前記コラムの前記第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。 ３４．前記コラムの前記第１端部にある少なくとも１個のランプが、前記コラム 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。 ３５．前記ランプコラムの第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。 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。 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。 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。 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、第１の方向に第１の所定の長さを有する壁部を備えた第１反応室と 、前記第１方向に第１の長さの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 とを有するエピタキシャル反応装置のバッチサイズを増大させるためのパッケー ジであって、 前記エピタキシャル反応装置に機能的に取付可能であり、前記第１反応室の壁部 の前記所定の第１の長さより前記第１の方向に長い所定の第２の長さを有する壁 部を備えた第２反応室手段と、 前記第２反応室手段に機能的に取付可能であり、その長さが前記第１平面領域の 長さより約２５％乃至約５０％の範囲で第１の方向に長い平面領域を有する第２ サセプタ手段と、 前記エピタキシャル反応装置に機能的に取付可能でありかつ前記電圧制御手段に 機能的に結合可能であり、前記第１放射エネルギ熱源の所定の長さより長くかつ 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、前記パッケ ージを前記エピタキシャル反応装置に取り付けると、前記反応装置の複数のウエ ハ直径に関する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。 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 のコラムからなり、前記コラムの前記第１端部に於ける第１の複数のランプのエ ネルギ出力が、前記コラムの前記第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。 ４１．前記コラムの前記第１の端部に於ける少なくとも１個の前記ランプが、前 記コラム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。 ４２．前記ランプコラムの第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。 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。 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。 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。 ４６．前記第２放射エネルギ熱源手段が、前記ランプコラムに機能的に接続され 、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。 ４７．前記第２反応室内に前記第２サセプタ手段を配置するためのハンが手段を 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。 ４８．前記ハンが手段が、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４ ７に記載のパッケージ。 ４９．前記ハンが手段が、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。 ５０．前記ハンが手段が、前記第２サセプタ手段を前記第２反応室の前記壁部か 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。 ５１．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、第１の長さを 有する平面領域を備えた第１反応室と、ガス流供給手段と、冷却手段とを備えた エピタキシャル反応装置の膜厚及び均一性の性能を維持しつつ、多数のウエハ直 径に対して前記エピタキシャル反応装置のバッチサイズを増大させるためのパッ ケージであって、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を有し、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、前記第１の長さより２５〜５０％の範囲内で大きな長さ を有する平面領域を備えた第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、前記電圧制御手段、前記ガス流供給手段、 及び前記冷却手段に機能的に結合可能であることを特徴とするパッケージ。 ５２．前記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 めのプロワ手段を備え、かつ前記第２熱源を通過して前記強制空気流を前記第２ 反応室の壁部に分布させるために、前記プロワ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５１に記載のパッケージ。 ５３．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５２に記載のパッケージ。 ５４．前記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。 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平 面領域の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。 ５６．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長さ より約２５％大きな長さを有することを特徴とする請求項５５に記載のパッケー ジ。 ５７．前記第２放射エネルギ熱源が、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。 ５８．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、第１の長さの 平面領域を有する第１サセプタを備えた第１反応室と、ガス流供給手段と、冷却 手段とを有する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、 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反応室の前記平面領域の前記第１の長さより約 ２５％乃至約５０％の範囲内で大きな長さを有する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、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機能的に結合可能であることを特徴とするエピタキシャル 反応装置のバッチサイズ増大方法。 ５９．前記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 めのプロワ手段を備え、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。 ６０．前記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。 ６１．前記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５８に記載の方法。 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コラ ムからなり、前記コラムの前記第１端部に於ける第１の複数のランプエネルギ出 力が前記コラムの前記第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。 ６３．前記コラムの前記第１端部に於ける少なくとも１個のランプが、前記コラ ム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。 ６４．前記ランプコラムの第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。 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。 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４ ０％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。 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。 ６８．前記第２放射エネルギ熱源が、第１端部を有し、かつ前記端部のコラムに 機能的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。 ６９．前記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ハンが手段を備え、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ハンが手段に前記第１ハンが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。 ７０．前記ハンが手段によって、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。 ７１．前記第２ハンが手段によって、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。 ７２．前記第２ハンが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 。 ７３．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、第１の長さの 平面領域を有する第１反応室と、ガス流供給手段と、冷却手段とを有するエピタ 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、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の長さより２５〜５０％の範囲内で大きな長さを有する平面領域を備えた第 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、前記電圧制御手段、前記ガス流供給手段及び前記冷 却手段に機能的に結合可能であることを特徴とする方法。 ７４．前記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 めのプロワ手段を備え、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７３に記載の 方法。 ７５．前記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７４に記載の方法。 ７６．前記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。 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。 ７８．前記第２放射エネルギ熱源の長さが、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７７に記載の方法。 ７９．前記第２放射エネルギ熱源が、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。 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１．５ ６２ｍｍ（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５０．８ｍｍ（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２ ７．９ｍｍ（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。 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。 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。 ８３．前記各面の全表面積が約３９００ｃｍ２乃至約４７００ｃｍ２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。 ８４．８個の面を有し、かつ前記各面が約５７４．２ｃｍ２（８９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。 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。 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。 ８７．４個の面を有し、かつ前記各面が約１０２５．８ｃｍ２（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。 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。