JPH0710490Y2 - 化学的気相堆積工程に使用するための反応器 - Google Patents

化学的気相堆積工程に使用するための反応器

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JPH0710490Y2
JPH0710490Y2 JP1991045834U JP4583491U JPH0710490Y2 JP H0710490 Y2 JPH0710490 Y2 JP H0710490Y2 JP 1991045834 U JP1991045834 U JP 1991045834U JP 4583491 U JP4583491 U JP 4583491U JP H0710490 Y2 JPH0710490 Y2 JP H0710490Y2
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gas
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ゼネラル インスツルメント コーポレーション
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    • 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
    • C23C16/458—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 characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber

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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3,528cm
2 (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100〜11
5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(1
2.0インチ)であり、厚さは底部12における3.2
7cm(1.288インチ) から頂部10における1.2
7cm (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、1
5.24cm(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(1.0
4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3
8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5
0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3
8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3
0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(I
R)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.,Inc.)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7
4a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3
4、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82
25cm2 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5
1kw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14.17
7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 14 1対の端部 16 1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 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 (14)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
  13. 【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。
  14. 【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。
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