JPH0641129U

JPH0641129U - 化学的気相堆積工程に使用するための反応器

Info

Publication number: JPH0641129U
Application number: JP045834U
Authority: JP
Inventors: ガービスデニス; ワイ．チエンジョセフ; ジェームズグラナタアメデオ; シー．ヘラーロバート
Original assignee: ゼネラルインスツルメントコーポレーション
Priority date: 1983-11-21
Filing date: 1991-06-18
Publication date: 1994-05-31
Anticipated expiration: 1999-11-21
Also published as: EP0145346A3; US4522149A; DE3483389D1; EP0145346A2; JPS60138910A; JPH0710490Y2; EP0145346B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ウエーハ容量を最大にし電力要求を最小にす
るように大利用面積をもつ反応器を提供する。【構成】気体入口３２、気体出口３４及びこれらの間
のほぼ垂直な気体流路をもつ反応容器Ｂ、截頭楔形状に
形成された実質的に非空洞の支持台Ｃ、及び反応容器の
まわりに配置された前記支持台加熱用の加熱手段を含む
化学的気相堆積工程に使用の反応器が提供される。前記
支持台は、頂部、底部１２、１対の長手方向に離れた端
部１４、収斂する１対の対向面を備えた体部を有し、前
記対向面の各々は複数のウエーハＷを受けてこれらのウ
エーハを前記気体の流路に曝したまま維持する受け手段
２２を有する。前記支持台は、前記反応容器内に配置さ
れて前記対向面は前記気体流路の方向とは逆の方向に収
斂するようになっている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の背景】

本考案は、反応器及び支持台に関し、更に詳しくは、放射吸収加熱装置で起る化学的気相堆積（ＣＶＤ）工程に有用な反応器及び支持台に関する。

【０００２】ＣＶＤ工程は、多種類の高純度物質生産のために現在使用されており、そして、半導体等に使用される（ガリウム砒素のような）III −Ｖ物質及び他のエピタキシヤル組成物の生産に特に有用である。

【０００３】ＣＶＤ工程は、水平反応器、垂直反応器、パンケーキ反応器等を含む、当業界で良く知られた多くの種類の反応器のいずれかで典型的に実施されている。大まかに云えば、反応器は２つの異なる分類、すなわち、（冷壁反応器のような）放射吸収加熱装置と、（熱壁反応器のような）オーブン反応器に入る。冷壁又は放射エネルギ吸収装置は、歩どまりが良く原料処理費が安い等多くの理由で熱壁反応器より一般に好まれている。

【０００４】オーブン反応器では、ＣＶＤ工程に関連する設備の全ては大体原料気体の反応温度まで加熱され、形成されるべき物質を目的の基板上にばかりでなく、例えば反応容器の壁にも堆積して、エネルギと原料物質の両方を浪費し、浄化問題を生じ、そして、異なる原料物質が引き続き操業に使用されるべきときには、この操業間で汚染問題を生じさせる。対照のために示すと、放射吸収加熱装置では無線周波数（ＲＦ）赤外線（ＩＲ）又はマイクロ波のエネルギの形の放射エネルギが反応容器の外からこの反応容器の内部へ投射され、この反応容器内で支持台により選択的に吸収される。すると、支持台は、反応容器の周囲要素より高温となり、従って、原料物質の堆積のために支持台に担持された基板を選択的に加熱する。反応容器の他の要素に対し基板を選択的に加熱することは、放射吸収加熱装置の明確な利点であるが、このような装置を経済的に動作させるには、導入されるエネルギを効率的に使用する支持台が明らかに必要となる。本考案は、このような放射吸収加熱装置に使用の支持台に関する。

【０００５】種々考慮すると、支持台として使用される材質の選択には厳しい制限が課される。明らかに、この材質は、放射吸収加熱装置をその通常の動作温度（この典型温度はIII −Ｖ族のエピタキシヤル材料の生産には７００°Ｃ又はこれ以上である）にしてその動作温度に維持するに必要なエネルギ入力を最小にするように、反応容器に導入される特定の形の放射エネルギを効率的に吸収できるものでなければならない。明らかに、前記材質は、また、反応容器に導入される原料気体を含めて、前記材質が接触する物質に対して化学的に不活性でなければならなく、そして、原料気体、基板又は生産される物質に対して汚染源であってはならない。支持台が受ける典型的な温度（しばしば１，０００°Ｃを超える）まで加熱されると、大部分の物質は、気体放出をする、即ち、原料気体、基板及び堆積されるべき物質の汚染源として作用し、それにより所望の反応に適切でない成分を導入して劣化した最終生成物を生じさせる気体から解放される。最後に、支持台の使用目的に必要な量だけ支持台材料を使用することが経済的に実行可能でなければならない。

【０００６】水平反応器では、支持台は箱又は長方形の平行６面体の形状を有し、反応気体は、一端から、その全長を横切って他端へ向けられる。成長されるべきウエーハは、支持台の大きな上向き面のみに、典型的には、このために設けた凹部に配置される。他の大きな面（すなわち、下向き面）は、全くどんなウエーハをも担持せず、単に支持台の支持のためにのみ使用される。支持台の４側面はウエーハを担持しないので、水平反応器用の「利用面積」は比較的小さい。例えば、約３，５２８cm²（５４７．１インチ²）の表面積をもつ支持台は、直径７．６２cm（３インチ）のウエーハ１８個を、各列が６個のウエーハを有するように、３個の長手方向列に配置するために使用できる。（支持台を反応温度にするための電力と定義される）電力要求は５０キロワツトで、（ウエーハにより占められる表面積／支持台の全表面積として定義される）利用面積は約２３％である。

【０００７】実際、水平反応器では、後方すなわち下流のウエーハが新鮮な導入気体に曝されるように支持台は、通常、気体の流れ方向から幾分上方へ（すなわち、下流方向へ）傾斜される。これにより、かなりの大きさの一連の相次ぐ上流側ウエーハが反応成分の導入ガスを消耗して最も下流のウエーハを比較的消耗された導入気体にのみ曝すときに生じる消耗問題が極めて少くなる。支持台の傾斜は、また、反応容器内に所望の温度状態を維持するに役立つ。

【０００８】他の形の反応器は同様な欠陥を有する。８側面形の赤外線加熱垂直反応器はほぼ２倍のウエーハ容量（例えば該ウエーハを約３０個）を有し得るが、わずか約１７％の一層小さな利用面積しか有し得ない。その支持台の表面積の多くは機能上の目的なしに加熱されるので、この種の反応器の電力要求は全く高く、約１１５キロワットである。かくして、ウエーハ容量を６７％増加させると、電力要求は１３０％増加される。無線周波加熱パンケーキ反応器では、（水平反応器に対し）前記ウエーハが２１個の幾分増大した容量により利用面積が２７％と幾分増大されるが、この反応器は１００〜１１５キロワツト、すなわち、少なくとも２倍の電力を必要とする。かくして、大ウエーハ容量及び低電力要求、換言すれば大利用面積の両方をもつことを特徴とする反応器への要求が残っている。従って本考案の目的は、ウエーハ容量を最大にし電力要求を最小にするように大利用面積をもつ反応器を提供することである。

【０００９】本考案の他の目的は、標準支持台に対し電力要求をそれほど増加せずにウエーハ容量のほぼ２倍化を達成するように利用面積のほぼ２倍化を可能にする特別な支持台を使用する水平反応器を提供することである。

【００１０】また、本考案の目的は、前記の消耗問題を極小又は除去するような反応器を提供することである。

【００１１】

【考案の概要】

本考案の上述及び関連する目的は、気体入口、気体出口及びこれらの間のほぼ垂直な気体流路をもつ反応容器、截頭楔形状に形成された実質的に非空洞の支持台、及び反応容器のまわりに配置された前記支持台加熱用の加熱手段、を含む、化学的気相堆積工程に使用の反応器で達成されるということが今知られた。前記支持台は、頂部、底部、１対の長手方向に離れた端部、収斂する１対の対向面を備えた体部を有し、前記対向面の各々は複数のウエーハを受けてこれらのウエーハを前記気体の流路に曝したまま維持する受け手段を有する。前記支持台は、前記反応容器内に配置されて前記対向面は前記気体流路の方向とは逆の方向に収斂するようになっている。

【００１２】本考案の好適な実施例では、前記支持台の端部は、台形状をしていて、前記支持台の頂部と底部はほぼ平行で、前記支持台の端もほぼ平行である。前記支持台は、その表面積の３０％以上、好ましくは４０％がウエーハにより占められるような形状及び寸法を与えられている。前記対向面の各々は、好ましくは、垂直よりも一層水平に伸長している（換言すれば、高いというよりも長い）。この支持台の対向面の各々は、好ましくは、前記受け手段を偶数個有する。更に詳述すると、前記対向面の各々は、垂直方向に離れた複数の水平に伸長するウエーハの列を受ける受け手段を有し、前記対向面の各々は、前記受け手段を３列有し、好ましくは、この３列は各々６個の前記受け手段を有する。

【００１３】前記加熱手段は放射吸収加熱装置を含む。この装置は、例えば、無線周波数又は赤外線形のものでもよい。前記反応容器は、好ましくは、その頂部近くに気体入口を、その底部近くに気体出口を有する。前記反応容器内に前記支持台を位置決めするための手段を更に設けてもよく、前記支持台はその端の各々に溝を有し、この溝の中に前記位置決めするための手段が受けられている。

【００１４】水平な気体流中で使用するために長方形の平行６面体として形成され所定のパワー要求を有する従来の実質的に非空洞の支持台に比較して、垂直な気体流中で使用するために截頭楔形として形成された、本考案の実質的に非空洞の支持台は、２倍のウエーハ容量にかかわらず所定の電力要求の１．１倍より小さいパワー要求を有する。

【００１５】本考案は、また、截頭楔形として形成された実質的に非空洞の体部を含む、放射吸収加熱装置における化学蒸着工程でウエーハと使用される支持台に関する。前記体部は頂部、底部、１対の端部及び上方へ収斂する１対の対向面を有し、この対向面の各々は複数のウエーハを受ける手段を有する。好ましくは、各前記対向面は前記頂部と前記底部との間に高さより大きな長さを前記端部間に有する。

【００１６】

【実施例】

さて図面特にその図２〜図９を参照すると、そこには本考案による反応器Ａが示されている。反応器Ａは、反応容器Ｂ、この反応容器Ｂ内に配置された支持台Ｃ、反応容器Ｂのまわりに配置されて支持台Ｃを加熱する加熱手段Ｄ、及び、選択的な手段として、反応容器Ｂの中に支持台Ｃを位置決めするための手段Ｅを含んでいる。反応器Ａは、反応容器Ｂが、その結合状態で図２、４、８及び図９に、そして、その分離状態で図６及び図７に示されている。

【００１７】さて特に図１を参照すると、支持台Ｃは截頭楔形として形成されていて、頂部１０、底部１２、１対の長手方向に離れた端部１４、及び上方へ収斂する１対の対向面１６を含んでいる。前記支持台の頂部１０と底部１２はほぼ平行で長方形であり、一方、支持台の端部１４はほぼ平行で台形をなしている。対向面１６は、長方形で支持台の端部１４の長縁のように、今後記述される下方への気体流路の方向とは逆方向に収斂している・・換言すれば、対向面１６は上方へ収斂している。

【００１８】支持台の各端部１４は、底部１２から上方の頂部１０の方へ向ってほぼ途中まで伸長する小さな周溝２０を画定している。周溝２０は、支持台Ｃを反応容器Ｂ内に位置決めするための手段Ｅにより係合されるようになっている。

【００１９】支持台の対向面１６の各々は、複数の非研磨基板又はウエーハＷ（図１にはこのウエーハＷが２個示されている）を受けてこのウエーハＷを前述の気体流路に曝したまま維持するような形状及び寸法を与えられた受け手段２２を有している。対向面１６の各々は、好ましくは、等しい数の受け手段２２を有するが、図面には、対向面１６の各々が、垂直方向に離れた複数の水平方向に伸長するウエーハＷの列を受けるようにした１８個の受け手段２２を有するものとして例示した。更に詳述すると、対向面１６の各々は、各列が６個の受け手段２２を３列有している。列の数と、各列の受け手段の数は、もちろん、支持台の大きさ、ウエーハの大きさ、及び、一般に、意図した特定の用途の関数であろう。これにもかかわらず、今後明らかになる理由で、列が比較的少なく、この各列が比較的多数の受け手段２２を含むように、対向面１６の各々が垂直よりも水平方向に一層伸長することが好ましい。対向面１６の各々が等しい数の受け手段２２を有することは、要求されないが、効率及び経済性の観点から所望の目標である。

【００２０】ウエーハの受け手段２２は、好ましくは、対向面１６における凹部である。この各凹部はウエーハの直径に対し幾分大きい大きさにして、ピンセット、真空ペンシル等を用いて行なう、非研磨基板又はウエーハの挿入及びエピタキシヤル成長をしたウエーハ（実際、その上にエピタキシヤル成長の層を有する非研磨基板）の除去を容易にするようにすることが好ましい。凹部の深さはウエーハのそれにほぼ等しいか、幾分それより浅くしてウエーハの外面を気体流路に曝すようにしている支持台にウエーハを受けさせて維持させることを可能にするための当業界で認識された代替手段を使用してもよい。例えば、対向面１６は、外方に突出するニツプルを除き、ほぼ平面にして、複数（一般に１対）のニツプルが各ウエーハを各対向面１６の所望位置に受けて維持するようにしてもよい。ニツプルは、もちろん、不透明化、剥皮、汚染等を避けるために、支持台の材質と両立できる材質から作らなければならない。

【００２１】支持台Ｃは実質的に非空洞で、周溝２０と凹部２２はこの非空洞性に影響を与えないということが理解されよう。支持台は、好ましくは、ほぼ均一な組成と、一様な密度のものであるが、所望ならば、支持台の本来の温度状態を変えるために組成及び密度の異なるものが使用できる。支持台Ｃは、高純度の石英、ブラックコート石英、黒鉛、ガラス状（無定型）炭素、シリコン・カーバイド、モリブデン等を含む支持台用に従来使用された材料のいずれからも形成できる。好ましくは、支持台は、密封を行ない気体放出を防止するためにシリコン・カーバイド塗布の黒鉛より形成される。

【００２２】例示の支持台Ｃは、好ましくは、全体寸法が５３．３４cm（２１．０インチ） ×３０．４８cm（１２．０インチ）であり、厚さは底部１２における３．２７cm (１．２８８インチ) から頂部１０における１．２７cm (０．５インチ) までテーバ状となっている。各周溝２０は０．６３５cm (０．２５インチ) の半径と、１５．２４cm（６．０インチ）の高さを有している。受け手段又は凹部２２は、少なくとも、底部から２．５４cm (１．００インチ) 、端部１４から２．６４cm (１．０４インチ) 、及び頂部１０から４．３２cm（１．７インチ) 離れている。凹部２２は、７．６２cm（３インチ) 直径のウエーハを収納するために直径がほぼ７．７５cm（３．０５インチ）〜７．７７cm（３．０６インチ) である。

【００２３】支持台Ｃは反応容器Ｂ内に配置されるが、この後者は、上部３０と下部３４とを有する。上部３０は支持台の頂部１０のほぼ長さにわたり伸長する気体入口３２をその頂部近くに有し、下部３４はその底部近くに気体出口３６を有している。下部３４は、今後記述する仕方で位置決め手段Ｅの支持部となる４個の横部材３８を備えている。気体入口３２と気体出口３６は、それぞれ気体供給源（図示せず）と気体放出（又は循環）口（図示せず）にそれぞれ接続されるようになっているので、ほぼ垂直な気体流路が上方の気体入口３２と下方の気体出口３６との間に確立される。

【００２４】上部３０の底は外方へ伸長する周縁又は周フランジ４０を画成し、下部３４の頂部は、同様に、下方へ伸長する周縁又は周フランジ４２を画成している。上部３０の下方の周フランジ４０と、下部３４の上方の周フランジ４２は相似た寸法のものにして互いに垂直方向に一線に並ぶようにしてもよいが、周フランジ４０、４２の対向面は、反応容器が結合状態にあっても垂直方向に離れたままである。上部３０の上方部分は気体入口３２から外方へ幾分テーパをなし、一方、その下方部分は、支持台Ｃを完全に収納できるような形状及び寸法の底部開口の室を画成している。下部３４の中間部分と内方へ傾斜して横部材３８を通る下方への気体流が集中されて気体出口３６へ導かれるようになっている。

【００２５】また、特に図１を参照すると、反応容器Ｂ内に支持台Ｃを位置決めするための手段Ｅはほぼ平板で長方形の支持材５０を有し、この支持材５０は各端に１個ずつとなるよう１対の直立柱５２と、複数の垂下スペーサ棒５４を有している。直立柱５２は、支持台の端部１４の周溝２０内に受けられる形状及び寸法を与えられており、支持台の底部１２は支持材５０の頂部に休止する。直立柱５２による周溝２０への係合により支持台Ｃが安定になりこの支持台が引っくり返ることが防止される。

【００２６】垂下スペーサ棒５４は各々上部５６と縮小直径の下部５８を有している。反応容器の下部３４の横部材３８は、正常な直径の上部５６ではない、縮小直径の下部５８を収容できる開口頂部の円筒穴を有している。従って、支持部材５０は、下部３４の上へ正常な直径の上部５６の長さだけ離され、それにより、支持台Ｃ及び支持材５０を過ぎて下方へ移動した気体は支持材５０の下を通って、気体出口３６へ至る（横部材３８により少なくとも一部画成された）通路６０へ移動することができる。（仮りに支持台Ｃ又は支持材５０が横部材３８の頂に直接載置されるならば、通路６０への気体の出入が阻止されることは明らかである。）

【００２７】反応容器Ｂと位置決め手段Ｅは両方共、好ましくは、透明な溶融石英で作られる。

【００２８】従来の加熱手段Ｄは、反応容器Ｂ内に配置の支持台Ｃの加熱のために、反応容器、特にその上部３０のまわりに配置されている。加熱装置は放射吸収形のもので、ここでは、無線周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）又はマイクロ波エネルギの形の放射エネルギが外部から反応容器内へ放射され、この反応容器内では、その放射エネルギが支持台Ｃにより選択的に吸収される。好ましくは、無線周波エネルギは支持台加熱のために利用されるが、支持台の組成はこの周波数内でのその吸収能力について少なくとも一部選択されている。

【００２９】反応容器Ｂは２個の密封手段、すなわち、上部密封手段７０と下部密封手段７４を備えている。上部密封手段７０は、反応容器の上部３０の底における周フランジ４０の上面及び側面を受けるようにフライス加工されたＬ−形の頂板７０ａと、周フランジ４０の下面を覆って一部周フランジ４０を越えて伸長する平らな底板７０ｂを含んでいる。この底板７０ｂは、例えば、ねじ７１（図２参照）のような締付手段により頂板７０ａに固着されて、その間に周フランジ４０がはめこまれている。｛米国ニユージヤージー州フエアフイールドドのシー・イー・コノバ・アンド・カンパニ・インコーポレーテツド（Ｃ・Ｅ・Conover and Co.,In c.）から商標名ＶＩＴＯＮで入手できるもののような｝エチレン−プロピレン・ゴムから作られたＯ−リング７２のような１対の側方に離れたガスケット手段が周フランジ４０のまわりに配置されて、周フランジ４０の上面と頂板７０ａの下面との間、及び周フランジ４０と底板７０ｂの上面との間に気密結合が確実になされるようにしてある。

【００３０】類似の仕方で、下部の密封手段７４はＬ形の底板７４ａと平らな頂板７４ｂを有している。底板７４ａは、反応容器の下部３４の頂にフランジ４２の下面及び側面を受けるようにフライス加工されており、一方、頂板７４ｂはフランジ７２の上面を覆いかつフランジ４２を超えて伸長している。頂板７４ｂは、締付手段、例えばねじ７１（図２参照）により底板７４ｂに固着されてフランジ４２はその間にはめこまれてそれと共に移動するようになっている。上方の密封手段７０の場合のように、Ｏ−リング７２のような１対の側方に離れたガスケット手段が周フランジ４２のまわりに配置されて周フランジ４２の上面と頂板７４ｂの下面との間、及び周フランジ４２の下面と底板７４ａの上面との間を気密に密封するようになっている。下方の密封手段７４の平らな頂板７４ｂは、その上面の溝にＯ−リングのような別のガスケット手段７３を担持し、そのガスケット手段７３は、反応容器の上部３０、下部３４が結合状態にあるときに、上方の密封手段７０の底板７０ｂと下方の密封手段７４の頂板７４ｂとの間（かくして周フランジ４０と４２の間）に密封状態を形成する。反応容器Ｂが結合状態にあるときでも、周フランジ４０、４２は、底板７０ｂと頂板７４ｂの厚さの合計分だけ隔離されている。密封手段７０、７４は、ステンレス・スチール、又は、それが接触する石英と両立可能な他の材料から作ることができる。

【００３１】加熱手段Ｄは、（反応容器Ｂが結合状態にあるときに支持台Ｃのまわりに配置された）反応容器の上部３０の長さのまわりにコイルで包まれているので、上部３０、加熱手段７０は、例えば、反応器Ａ用のハウジングのような固定枠７６に頂板７０ａをねじ７５のような締付手段で固着することにより適所に固定されている（図２参照）。かくして、加熱手段Ｄ、反応容器の上部３０、及び上方の密封手段７０は単一の静止した小組立体を形成し、この小組立体の位置は固定枠７６により決定される。

【００３２】対照のために示すと、反応容器の下部３４、位置決め手段Ｅ、支持台Ｃ（これにより担持された任意のウエーハＷを含む）及び下方の密封手段７４は、例えば、可動のキヤリツジ７８に底板７４ａをねじ７５のような締付手段で固着することによって可動の小組立体を形成するように、可動のキヤリツジ７８に固着されている（図２参照）。ウエーハＷの除去及び挿入、支持台Ｃの清掃又は交換、及び反応容器の下部３４からの位置決め手段Ｅの取外しさえも含む必要な全ての家事的な仕事の実行を十分に可能にするために、前記の可動の小組立体は、図６及び図７の矢印の方向への下方移動により前記の固定の小組立体から引きだすことができる。下方の密封手段７４を支持する可動のキヤリツジ７８の垂直方向移動は、手動的に、又は作業に望まれる自動操業の程度に依存して機械的にすることができる。

【００３３】固定枠７６及び可動のキヤリツジ７８は、反応容器Ｂの石英には接触しない、このため、普通の鋼板から作り得る。固定枠７６は上方の密封手段７０に固着してもよく、可動のキヤリツジ７８は、当業界における従来の締付技術のどれかにより下方の密封手段７４に固着してもよい。

【００３４】使用時には、反応容器Ｂの上部３０、下部３４は、第２、４及び図８〜９に示すように、結合状態にある。それらのそれぞれの周フランジ４０、４２は、反応容器から気体が逃げるのを防止するように作用する中間の密封板７０ｂ、７４ｂにより隔離されている。考えられる特定のＣＶＤ反応に適切な原料気体は反応容器の上部３０の気体入口３２の全長にそって導入される。気体は下方へ送られ、楔形の支持台Ｃにより２つの流れに分離される。下方のウエーハは上方のウエーハより支持台Ｃの中間平面から更に外方へ伸長しているので、そして、全部でわずか３列のウエーハがあるだけなので、下方のウエーハは比較的新鮮な導入気体に曝され、これにより、ありふれた消耗問題が極めて少なくなり又は完全に回避される。前述の２つの気体流の未使用部分は横部材５０の下で再合流して結局、気体出口３６へのそれらの通路上の反応容器の下部３４の通路６０へ入る。この気体流路は図８及び図９の矢印により示されている。

【００３５】支持台Ｃからエピタキシヤル成長をしたウエーハを取外すために、可動のキヤリツジ７８が図６、７の矢印の方向に移送され、それにより（支持台Ｃ、位置決め手段Ｅ、反応容器の下部３４、及び下方の密封手段７４を含む）可動の小組立体全体を下方に変移させるので反応器を「分離」（オープニング）させることができる。エピタキシヤル成長をしたウエーハを新しい被研磨ウエーハと交換した後に、可動のキヤリツジ７８は図２、４及び図８、９に示した位置へ上昇され、それにより可動の小組立体全体を上方の図示の位置まで変移させるので反応器を「結合する」（クロージング）ことができる。

【００３６】ウエーハによって占められる（又は、支持台が完全にウエーハを装填されるときウエーハにより恐らく占められる）支持台の表面積の割合として定義される、支持台の「利用面積」はその効率の程度を示す。本発明の例示の支持台Ｃは各々が７．６２cm（３．０インチ）の直径のウエーハを３６個収容できる。（面１６が平面であると仮定すると）周溝２０と凹部２２を除く、支持台の表面積は３６０４cm²（５５８．８平方インチ）であるので、利用面積は４５％である。比較のために示すと、ほぼ同一寸法（３５２８cm²）の支持台を用いる従来の水平反応器では、ウエーハ容量は半分（１８ウエーハ）に過ぎないので利用面積は２３％だけとなる。概略似た寸法（３５０８cm²）の支持台を備えたパンケーキ反応器は、水平反応器より幾分大きなウエーハ容量（２１個のウエーハ）と、概略匹敵し得る２７％の利用面積をもつことができる。垂直反応器は（支持台がほぼ中空５角形だから）大表面積の支持台を利用しているが、１７％の非常に低い利用面積を与えるために８２２５cm²の表面積に３０個だけのウエーハを収容することができる。

【００３７】本考案の楔形の支持台は、この本考案の支持台の平均対応寸法に等しい寸法をもつ長方形の平行６面体又は箱形状の支持台のウエーハ容量の２倍をもつということがすでに知られた。（このことは、本考案の支持台は、単に１面だけより両面がウエーハ担持に利用できるという事実から論理的に云える。）反応容器のエネルギ要求の圧倒的に大きな部分は支持台を反応温度にするに要するエネルギであり、その要求エネルギのほんのわずかが、実際、ウエーハ自体を前記反応温度にするために利用されるので、本考案の例示の支持台Ｃのパワー要求（５１キロワツト）は、そのウエーハ容量の２倍化にかかわらず、本考案の支持台の平均対応寸法に等しい寸法をもつ前述の箱形状の支持台のパワー要求（５０キロワツト）の１．１倍より小さい。（換言すれば、水平な気体流中で使用される従来の支持台は、本考案の支持台のウエーハ容量の５０％にすぎないのに、本考案の支持台のパワー要求の少なくとも９０％のパワー要求を有している。）前述のパンケーキ反応器及び垂直反応器のパワー要求は大体より高いものである。すなわち、垂直反応器の場合は約１１５ｋｗ、パンケーキ反応器の場合には１００〜１１５ｋｗである。

【００３８】更に詳細に述べると、本考案の支持台の５１ｋｗのパワー要求は、ウエーハ容量の２倍化にかかわらず、前述の箱形状の支持台の５０ｋｗのパワー要求のわずか１．０２倍である（換言すれば、半分のウエーハ容量をもつ従来の箱形状の支持台は本考案の支持台のパワー要求の９８％のパワー要求をもつ）。本考案の支持台と従来の箱形状の支持台は両方共cm²当り１４．１７７ワツトの同じパワー比を有する（ここでは「パワー比」は、支持台の面積によって割られたパワー要求と定義する。）

【００３９】消耗の問題は本考案における２つの別個の要因により回避又は軽減されることが知られる。すなわち、第１に、少なくとも幾分かの導入気体が下流のウエーハにさえも向けられるように支持台の対向面が気体流の方向とは逆方向に収斂している。第２に、導入気体の流れは支持台の長寸法の部分に対して一斉に当るので、気体流は最初のウエーハから最後のウエーハに達するまでその流路中で多数（例えば５個）のウエーハよりもわずか（例えば２個だけ）のウエーハを通って長手方向に通過する。

【００４０】本考案の好適な実施例は、図示され詳述されたが、その種々の変形例及び改良は当業者に容易に明らかとなろう。従って、本考案の思想及び範囲は上述の実施例に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案における反応容器、支持台及び保持器の
展開図で、２個のウエーハを例示のために示す図であ
る。

【図２】本考案における組立状態にある反応容器組立体
の断片的な正面図である。

【図３】前記反応容器組立体の断片的な頂部平面図であ
る。

【図４】組立状態にある前記反応容器組立体の断片的側
面図である。

【図５】前記反応容器組立体の断片的な底部平面図であ
る。

【図６】図２に類似だが分解状態にある前記反応容器組
立体の断片的な正面図である。

【図７】図４に類似だが、分解状態にある前記反応容器
組立体の断片的な側面図である。

【図８】図４の８−８線にそって得た前記反応容器組立
体の断片的な断面図である。

【図９】図２の９−９線にそって得た前記反応容器組立
体の断片的な断面図である。

【符号の説明】

Ａ反応器Ｂ反応容器Ｃ支持台Ｄ加熱手段Ｅ位置決め手段Ｗウエーハ１０頂部１２底部１４１対の端部１６１対の対角面２２受け手段３２気体入口３４気体出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者ジョセフワイ．チエンアメリカ合衆国．11746 ニューヨーク, キングスパーク，ロビンレーン 27 (72)考案者アメデオジェームズグラナタアメリカ合衆国．11355 ニューヨーク, フラッシング，ワンハンドレッドサーティシックススストリート 57−42 (72)考案者ロバートシー．ヘラーアメリカ合衆国．11790 ニューヨーク, ストニーブルック，ハーモンコート３

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】気体入口３２、気体出口３６及びこれら
の間にほぼ垂直な気体流路を有する反応容器Ｂ；ほぼ非
空洞の支持台Ｃ、及び前記反応容器Ｂのまわりに配置さ
れて前記支持台Ｃを加熱するための加熱手段Ｄを含む、
化学的気相堆積工程に使用するための反応器であって；
前記反応容器Ｂがその頂部に前記気体入口３２と、該容
器の底部に前記気体出口３６を有し、該容器の上部３０
の上方部分が該気体入口から外方へ幾分テーパをなし、
該容器の下部３４の中間部分は内部に傾斜してあり；前
記支持台Ｃが截頭楔形に形成されていて、頂部１０、底
部１２、長手方向に離れた一対の端部１４、及び一対の
収斂する対向面１６を備えた本体部を有し、前記対向面
１６の各々が複数のウエーハＷを受けてこのウエーハＷ
を前記気体流路に曝したままに維持する受け手段２２を
有し、前記支持台Ｃが前記反応容器Ｂ内に配置されて前
記対向面１６が前記気体流路の方向とは逆の方向に収斂
し；更に前記支持台Ｃを前記反応容器Ｂ内に位置決めす
るための手段Ｅを有する化学的気相堆積工程に使用する
ための反応器。
【請求項２】請求項１に記載の反応器において、前記
支持台の端部１４が台形をなしていることを特徴とする
反応器。
【請求項３】請求項１又は２に記載の反応器におい
て、前記支持台の頂部１０及び底部１２がほぼ平行で、
前記支持台の端部１４がほぼ平行であることを特徴とす
る反応器。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の反応
器において、前記支持台の面の３０％以上がウエーハに
より占められるように前記支持台が形成され寸法を与え
られていることを特徴とする反応器。
【請求項５】請求項４に記載の反応器において、前記
支持台の表面積の４０％以上がウエーハにより占められ
るように前記支持台が形成され寸法を与えられているこ
とを特徴とする反応器。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の反応
器において、前記対向面１６の各々が垂直よりも更に水
平方向に伸長していることを特徴とする反応器。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の反応
器において、前記対向面１６の各々が前記受け手段２２
を複数個有していることを特徴とする反応器。
【請求項８】請求項７に記載の反応器において、前記
対向面１６の各々が、垂直方向に離れた複数の水平方向
に進展する列のウエーハの受け手段２２を有することを
特徴とする反応器。
【請求項９】請求項８に記載の反応器において、前記
対向面１６の各々が前記受け手段２２を有することを特
徴とする反応器。
【請求項１０】請求項９に記載の反応器において、前
記対向面の各々が６個の受け手段よりなる列を３個有し
ていることを特徴とする反応器。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれかに記載の
反応器において、前記支持台がその端部１４の各々の中
に溝２０を有し、この溝の中に前記位置決めするための
手段Ｅが受けられていることを特徴とする反応器。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれかに記載の
反応器において、前記加熱手段Ｄが放射吸収加熱装置を
含むことを特徴とする反応器。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかに記載の
反応器において、垂直の気体流で用いられるほぼ非空洞
で截頭楔形の前記支持台Ｃのパワー要求が、Ｐを、水平
の気体流で用いられるほぼ非空洞で長方形の平行６面体
の支持台のパワー要求であるとしたとき、1.１Ｐ以下で
あり、その長方形の平行６面体の支持台の寸法が前記截
頭楔形の支持台の寸法の平均の寸法と等しいことを特徴
とする反応器。
【請求項１４】請求項１乃至１３のいずれかに記載の
反応器において、垂直の気体流で用いられるほぼ非空洞
で截頭楔形の前記支持台Ｃが、水平の気体流で用いられ
るほぼ非空洞で長方形の平行６面体の支持台と比較した
とき、与えられたサイズのＮ個のウエハーを容れる容量
とＰのパワー要求とがあり、その長方形の平行６面体の
支持台の寸法が前記截頭楔形の支持台の平均の寸法と等
しく、前記与えられたサイズの０．５Ｎ個のウエハーを
容れる容量と少なくとも０．９Ｐのパワー要求とがある
ことを特徴とする反応器。