(57)【要約】物品を制御可能に加熱する加熱装置は、物品を保持する処理チャンバを構成し、ハウジング及びＥＭＦ発生器を備えている。ハウジングは処理チャンバの少なくとも一部を取り囲むサセプタ部分と、サセプタ部分と処理チャンバの間に挿入された導体部分を有している。ＥＭＦ発生器は、サセプタ部分内では渦電流を誘導させ、導体部分では実質上いかなる渦電流も誘導されないように動作可能である。導体部分は、熱をサセプタ部分から処理チャンバへ伝導させるように動作する。加熱装置は、さらにプラッタと、導体部分内に形成された開口部とを有し、開口部はサセプタ部分とプラッタの間に挿入されている。
2005508097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を制御可能に加熱するための加熱装置であって、前記加熱装置は前記物品を保持する処理チャンバを構成し、
ａ）前記処理チャンバの少なくとも一部分を取り囲むサセプタ部分と、
該サセプタ部分と前記処理チャンバの間に挿入された導体部分とを有するハウジングと、
ｂ）前記導体部分では実質上いかなる渦電流も誘導されないように、前記サセプタ部分内に渦電流を誘導させるよう動作可能なＥＭＦ発生器とを備え、
ｃ）前記導体部分は、前記サセプタ部分から前記処理チャンバへ熱を伝導させるように動作することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記ＥＭＦ発生器から前記ハウジングに吸収される電力の少なくとも９０％が前記サセプタ部分で減衰されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記サセプタ部分が、第１の材料のサセプタコアと第２の材料のサセプタ被覆を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第１の材料が、グラファイトであることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第２の材料が、ＳｉＣであることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記第２の材料が、耐熱金属炭化物からなる群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記第２の材料が、ＴａＣであることを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記処理チャンバと流体連通している前記導体部分の実質上すべての表面が、ＳｉＣから形成されることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項９】
前記導体部分が、第１の材料の導体コアと、該第１の材料とは異なる第２の材料の導体被覆とを備えていることを特徴とする請求項８に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記第１の材料が、グラファイトであることを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記第２の材料が、耐熱金属炭化物であることを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記第２の材料が、ＳｉＣであることを特徴とする請求項９に記載の加熱装置。
【請求項１３】
ａ）前記サセプタ部分が、前記処理チャンバの両側に配設された、第１のサセプタ部分と第２のサセプタ部分を有し、
ｂ）前記導体部分が、前記第１のサセプタ部分と前記処理チャンバの間に配設された第１のライナと、前記第２のサセプタ部分と前記処理チャンバの間に配設された第２のライナとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項１４】
前記第２のサセプタ部分がプラッタ領域を有し、前記加熱装置が
前記処理チャンバ内に配設された前記物品を支持するようになされ、前記プラッタ領域の上方にあるプラッタと、
前記第２のライナ内に形成され、前記プラッタ領域の上方にあり、前記プラッタ領域と前記プラッタの間に挿入された開口部と
を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の加熱装置。
【請求項１５】
前記第２のライナが、前記プラッタの両側に配設された第１及び第２のライナ部材を有し、そのそれぞれが前記開口部の一部分を構成し、前記第１及び第２のライナ部材は互いに分離可能であることを特徴とする請求項１４に記載の加熱装置。
【請求項１６】
前記第１及び第２のライナ部材の少なくとも一方が、前記第２のサセプタ部分から分離可能であることを特徴とする請求項１５に記載の加熱装置。
【請求項１７】
前記処理チャンバ内に配設された前記物品を支持するようになされたプラッタを備えていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項１８】
前記ＥＭＦ発生器が、
前記プラッタ内で実質的な渦電流を誘導させないような電磁界を発生させるように動作可能であり、
前記プラッタは、前記サセプタ部分から前記処理チャンバへ熱を伝導させることを特徴とする請求項１７に記載の加熱装置。
【請求項１９】
前記導体部分内に構成された開口部を有し、前記開口部は前記サセプタ部分と前記プラッタとの間に挿入されていることを特徴とする請求項１７に記載の加熱装置。
【請求項２０】
前記プラッタが、前記サセプタ部分に対して回転するようになされていることを特徴とする請求項１７に記載の加熱装置。
【請求項２１】
前記処理チャンバと流体連通する入口開口部及び出口開口部とを有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項２２】
熱に反応してＳｉＣを堆積する処理ガス供給部を有することを特徴とする請求項２１に記載の加熱装置。
【請求項２３】
前記ＥＭＦ発生器が、前記サセプタ部分を少なくとも１４００℃の温度に加熱するように動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項２４】
誘導加熱装置用のハウジングアセンブリであって、前記ハウジングアセンブリは処理チャンバを構成し、
ａ）前記処理チャンバの少なくとも一部分を取り囲むサセプタと、
ｂ）前記サセプタと前記処理チャンバの間に挿入され、前記サセプタとは別に形成された熱伝導性のライナと
を備えたことを特徴とするハウジングアセンブリ。
【請求項２５】
前記処理チャンバの両側に配設された、第１のサセプタ部分及び第２のサセプタ部分と、
前記第１のサセプタ部分と前記処理チャンバの間に配設された第１のライナと、
前記第２のサセプタ部分と前記処理チャンバの間に配設された第２のライナと
を備えたことを特徴とする請求項２４に記載のハウジングアセンブリ。
【請求項２６】
前記サセプタがプラッタ領域を有し、前記ハウジングアセンブリが、
前記処理チャンバ内に配設された前記物品を支持するようになされ、前記プラッタ領域の上方にあるプラッタと、
前記ライナ内に形成され、前記プラッタ領域と前記プラッタの間に挿入された開口部と
を備えたことを特徴とする請求項２４に記載のハウジングアセンブリ。
【請求項２７】
前記ライナが、前記プラッタの両側に配設され、それぞれ前記開口部の一部分を構成する、第１及び第２のライナ部材を有し、前記第１及び前記第２のライナ部材は分離可能であることを特徴とする請求項２６に記載のハウジングアセンブリ。
【請求項２８】
前記第１及び第２のライナ部材の少なくとも一方が、前記サセプタから分離可能であることを特徴とする請求項２７に記載のハウジングアセンブリ。
【請求項２９】
前記サセプタに対して前記ライナを確実にかつ取り外し可能に配置する手段を有することを特徴とする請求項２４に記載のハウジングアセンブリ。
【請求項３０】
前記ライナが、少なくともその長さ部分で厚さが変化することを特徴とする請求項２４に記載のハウジングアセンブリ。
【請求項３１】
物品を制御可能に加熱する加熱方法であって、
ａ）前記物品を処理チャンバ内で位置決めするステップと、
ｂ）ハウジングの外側サセプタ部分内では渦電流が誘導され、ハウジングの内側導体部分内では実質上いかなる渦電流も誘導されないように、前記処理チャンバの周囲のハウジングに電磁界を印加するステップと、
ｃ）前記導体部分を介して、前記サセプタ部分から前記処理チャンバに熱を伝導させるステップと
を有することを特徴とする加熱方法。
【請求項３２】
前記電磁界から前記ハウジングに吸収された電力の少なくとも９０％が前記サセプタ部分で減衰されることを特徴とする請求項３１に記載の加熱方法。
【請求項３３】
前記物品に隣接した前記処理チャンバ中を、処理ガス流を移動させるステップを有することを特徴とする請求項３１に記前記載の加熱方法。
【請求項３４】
前記処理ガス流を移動させるステップが、前記処理チャンバ中を少なくとも２０ｓｌｐｍの流量で前記処理ガス流を移動させるステップを有することを特徴とする請求項３３に記載の加熱方法。
【請求項３５】
前記処理ガスが、ＳｉＨ4及びＣ3Ｈ8からなる群から選択される化合物を含むことを特徴とする請求項３３に記載の加熱方法。
【請求項３６】
前記物品が、半導体材料の基板であることを特徴とする請求項３１に記載の加熱方法。
【請求項３７】
前記物品が、ＳｉＣ基板であることを特徴とする請求項３６に記載の加熱方法。
【請求項３８】
前記導体部分によって前記サセプタ部分から前記処理チャンバへ伝導される熱エネルギによって前記物品が加熱される際に、前記物品上にエピタキシャル層を堆積するステップを有することを特徴とする請求項３１に記載の加熱方法。
【請求項３９】
前記サセプタ部分がプラッタ領域を有し、前記導体部分がその中に開口部を形成し、
前記開口部が前記プラッタ領域と前記プラッタの間に挿入されるように前記プラッタを前記処理チャンバ内で位置決めするステップと、
前記物品を前記プラッタ上に置くステップと
を有することを特徴とする請求項３１に記載の加熱方法。
【請求項４０】
前記導体部分が、前記開口部をその間に形成する第１及び第２のライナ部分を有し、
前記第１のライナ部分を前記処理チャンバから取り外すステップと、
その後で前記プラッタを前記処理チャンバから取り外すステップと
を有することを特徴とする請求項３９に記載の加熱方法。
【請求項４１】
前記物品をプラッタ上に置き、前記プラッタと前記物品を前記サセプタに対して回転させるステップを有することを特徴とする請求項３１に記載の加熱方法。
【請求項４２】
前記サセプタ部分から前記導体部分を取り外すステップを通することを特徴とする請求項３１に記載の加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品を制御可能に加熱するための加熱装置及びその加熱方法に関し、より詳細には、誘導加熱用の加熱装置及びその加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、少なくとも部分的に、米国空軍研究所（Ａｉｒ  Ｆｏｒｃｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）契約番号、Ｆ３３６１５−００−Ｃ−５４０３の下で政府の助成により完成されたものである。米国政府は本発明に対して、一定の権利を有することができる。
【０００３】
炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、電子デバイス用の半導体材料として、ますますその有効性が認められてきている。ＳｉＣは、高温、高出力及び／又は高周波数で動作するデバイスを必要とする用途にとって特に魅力的な多くの特性を有している。ＳｉＣは、高効率な熱伝達を示し、高電界にも耐えることができる。
【０００４】
ホットウォール（ｈｏｔ−ｗａｌｌ）化学気相成長（ＣＶＤ）反応器は、コールドウォール（ｃｏｌｄ−ｗａｌｌ）システムよりも優れた形態やドーピングを有するＳｉＣのエピタキシャル層をもたらすことができることが実証されてきている（例えば、特許文献１参照）。その開示を、本明細書に参考として援用する。エピタキシャル成長プロセスのような特定のプロセスでは、基板の近辺での熱的プロフィールの管理は非常に重要である。熱勾配は、多くの成長パラメータとその結果得られる層の品質に劇的な影響を及ぼす可能性がある。基板がそれを取り囲むサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）とは別のプラッタ（ｐｌａｔｔｅｒ）上に（例えば、回転できるように）配設され、誘導加熱が利用される場合は、そのプラッタは、サセプタの内面よりかなり低温である可能性がある。より詳細には、サセプタは無線周波数電界によって直接加熱されるのに対して、プラッタは、サセプタからの熱伝導及び熱輻射によってのみ、又は主としてそれらによって加熱されるに過ぎない。基板は、プラッタよりもさらに低温である可能性がある。その結果、基板成長表面とサセプタの内面の間にかなりの温度勾配が現れることがある。この温度勾配は、サセプタを通るプロセスガス流の冷却効果により、さらに悪化する可能性がある。
【０００５】
前述した温度勾配は、いくつかの問題を提起する可能性がある。そのような問題としては、高温のサセプタ壁上にゆるい堆積物（例えば、ＳｉＣ）が形成されることが含まれ得る。このような堆積物は基板上に落下し、エピタキシャル層内に入り込む可能性がある。さらには、温度勾配は、制御できない温度勾配変動及びプロセスウインドウの狭隘化（ｔｈｅ  ｎａｒｒｏｗｉｎｇ  ｏｆ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｗｉｎｄｏｗｓ）の結果として、材料の特性を制御することに困難をきたすことがある。
【０００６】
前述した問題は、他の種類の堆積プロセスやアニールプロセスなど他の種類のプロセスにおいても生じる可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５，６９５，５６７号明細書
【特許文献２】
米国特許出願公開第０９／７５６，５４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、物品を制御可能に加熱するための加熱装置及びその加熱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、物品を制御可能に加熱するための加熱装置は、その物品を保持する処理チャンバを構成し、ハウジングとＥＭＦ発生装置を含む。ハウジングは、処理チャンバの少なくとも一部分を取り囲むサセプタ部分と、サセプタ部分と処理チャンバの間に挿入された導体部分を含む。ＥＭＦ発生装置は、サセプタ部分内では渦電流を誘導させ、導体部分では実質上いかなる渦電流も誘導されないように動作可能である。この導体部分は、サセプタ部分から処理チャンバへ熱を伝導させるように動作する。本発明の加熱装置は、プラッタと、導体部分内に構成され、サセプタ部分とプラッタの間に挿入された開口部をさらに含むことができる。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、誘導加熱装置用のハウジングアセンブリは処理チャンバを構成し、この処理チャンバの少なくとも一部分を取り囲むサセプタを含む。熱伝導性ライナがサセプタと処理チャンバの間に挿入されている。このライナはサセプタとは別に形成される。
【００１１】
サセプタはプラッタ領域を含み、ハウジングアセンブリは、処理チャンバ内に配設されプラッタ領域の上方にある物品を支持するようになされたプラッタと、ライナ内に構成されプラッタ領域とプラッタの間に挿入された開口部とをさらに含むことができる。
【００１２】
本発明の加熱方法に係る実施形態によれば、物品を制御可能に加熱する加熱方法は、その物品を処理チャンバ内で位置決めすることを含む。電磁界は、ハウジングの外側サセプタ部分内では渦電流が誘導され、ハウジングの内側導体部分では実質上いかなる渦電流も誘導されないように、処理チャンバの周囲のハウジングに印加される。熱は、導体部分を介してサセプタ部分から処理チャンバへ伝導される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の態様について説明する。
【００１４】
なお、本発明は多くの異なった形式で実施されることが可能なので、本明細書で記載された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態によるハウジングアセンブリの分解斜視図で、図２は、図１に示したハウジングアセンブリの斜視図で、図３は、本発明の実施形態による、図１に示したハウジングアセンブリを含むリアクタアセンブリの斜視図で、図４は、図３に示したリアクタアセンブリの端面図である。
【００１６】
図１から図４を参照すると、本発明の実施形態によるハウジングアセンブリ１００及びそれを含む加熱装置又はリアクタアセンブリ１０がそこに示されている。この説明では、ハウジングアセンブリ１００は、前面端部１０４Ａ及び背面端部１０６Ａを有する（図２）。図３及び４を参照すると、リアクタアセンブリ１００は、さらにハウジングアセンブリ１００を取り囲む絶縁カバー１６，１８を備えている。以下でより詳細に論じられるように、カバー１６，１８を取り囲む電気的導電コイル１４及び電源１２を含む電磁界（ＥＭＦ）発生器１１が設けられている。リアクタアセンブリ１０は、ある雰囲気又は処理ガス流ＩＧを使用して（図２）、半導体ウェハなどの基板５（図１）を処理するホットウォールＣＶＤリアクタの一部分として働く。
【００１７】
また、ハウジングアセンブリ１００は、底部サセプタ部材１１０と頂部サセプタ部材１２０とピン１３９でと連結され、両端部が開口している箱を形成するように構成された１対の側面サセプタ部材１３０とを備えている。底部導体部材又はライナ１５０が底部サセプタ部材１１０の上に装着されている。底部ライナ１５０は、前面ライナ部材１５４及び背面ライナ部材１５２を含み、これらは互いに分離可能であり、一緒になってその間に開口部１５６を構成する。開口部１５６は、底部サセプタ部材１１０上のプラッタ領域１１２の上方にあり、プラッタ領域１１２を露出させている。プラッタ１４０がプラッタ領域１１２の上方にあり、開口部１５６中で受けられている。プラッタ１４０は、枢動ピン１４９によって回転可能に中心に置かれている。頂部導体又はライナ１６０が、プラッタ１４０の上方にある。頂部ライナ１６０は、ハウジングアセンブリ１００両側面上で、項部サセプタ部材１２０と側面サセプタ部材１３０の間に挿入されたフランジ部分１６３によって支持されている。
【００１８】
図２を参照すると、ハウジングアセンブリ１００は、ハウジングアセンブリ１００を完全に貫通して延び、入口開口部１０４及び出口開口部１０６と連通している処理チャンバ又は通路１０２を構成する。より詳しくは、通路１０２は、底部ライナ１５０と頂部ライナ１６０と側面サセプタ部材１３０とプラッタ１４０の内側表面によって構成されている。
【００１９】
図５は、図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する底部サセプタ部材の上面図で、図６は、図５に示した底部サセプタ部材の側面図である。
【００２０】
図５及び図６を参照すると、底部サセプタ部材１１０は、ピン１３９やその他の留め具を受ける孔１１０Ａを備えている。プラッタ領域１１２は、プラッタ１４０のガス駆動回転がもたらされるようにすることができる（例えば、特許文献２参照）。その開示は本明細書中にその全体が援用されている。円形の、直立した縁１１４が、プラッタ領域１１２を取り囲んでいる。直立したつめ１１０Ｂが底部サセプタ部材１１０の背面端部に隣接して配設されている。
【００２１】
図７は、図５に示した底部サセプタ部材の、図５の線７−７に沿った断面図である。
【００２２】
図７を参照すると、底部サセプタ部材１１０は、コア１１５及びそれを取り囲む層又は被覆１１７を備えている。被覆１１７は、完全にコア１１５を取り囲むことが好ましい。コア１１５は、高純度で、高温に耐えることができ（例えば、１８００℃を超える融点を有し）、化学的反応性が低く、容認できる程度に低い電気抵抗を有する材料から形成されている。コア１１５の材料は、約１００×１０-6Ωｍ以下の電気固有抵抗を有することが好ましい。コア１１５は、グラファイト（好ましくは高純度グラファイト）で形成されることが好ましい。
【００２３】
被覆１１７は、高純度で、高温に耐えることができ（例えば、１８００℃を超える融点を有し）、化学的反応性が低く、容認できる程度に低い電気抵抗を有する）材料から形成されている。被覆１１７の材料は、コア１１５の固有抵抗より低い固有抵抗を有することが好ましい。被覆１１７の材料は、コア１１５の固有抵抗の２０％以下の固有抵抗を有することがより好ましい。被覆１１７の材料は、約２０×１０-6Ωｍ以下の固有抵抗を有することが好ましい。被覆１１７は、ＳｉＣ又は耐熱金属炭化物から形成することが好ましく、ＴａＣ、ＮｂＣ、及び／又はＴｉＣから形成されることがより好ましい。被覆１１７は炭化タンタル（ＴａＣ）から形成されることが最も好ましい。被覆１１７は、コア１１５に任意の適切な方法で塗布することができる。被覆１１７は、厚く、傷のつかない被覆であることが好ましい。被覆１１７は少なくとも約１０ミクロンの厚さを有することが好ましい。
【００２４】
図８は、図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する頂部サセプタ部材の、図１の線８−８に沿った断面図である。
【００２５】
図１及び図８を参照すると、頂部サセプタ部材１２０は、ピン１３９又は他の留め具を受ける孔１２０Ａを備えている。図８を参照すると、頂部サセプタ部材１２０は、コア１２５及びそれを取り囲む層又は被覆１２７を備えている。被覆１２７は、完全にコア１２５を取り囲むことが好ましい。コア１２５は、コア１１５に関して上述したものと同じ材料から形成でき、同じ材料であることが好ましい。被覆１２７は、被覆１１７に関して論じたと同じ材料、同じ大きさで形成でき、同じ材料、同じ大きさが好ましく、上述した方法でコア１２５に塗布される。
【００２６】
図９は、図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する側部サセプタ部材の、図１の線９−９に沿った断面図である。
【００２７】
図１及び図９を参照すると、各側面サセプタ部材１３０は、ピン１３９又は他の留め具を受ける孔１３０Ａを備えている。図９を参照すると、側面サセプタ部材１３０は、コア１３５及びそれを取り囲む層又は被覆１３７を備えている。被覆１３７は、完全にコア１３５を取り囲むことが好ましい。コア１３５は、コア１１５に関して上述したものと同じ材料から形成でき、同じ材料であることが好ましい。被覆１３７は、傷つきにくい材料から形成されることが好ましい。被覆１３７はＳｉＣ（好ましくは、傷つきにくく、０％の気孔率である稠密なＳｉＣ）で形成されることがより好ましい。被覆１３７は、コア１３５に任意の適切な手段又は方法で塗布することができる。被覆１３７は少なくとも１００ミクロンの厚さを有することが好ましい。
【００２８】
図１０は、図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する底部ライナの底面図で、図１１は、図１０に示した底部ライナの側面図で、図１２は、図１０に示した底部ライナの一部を形成する裏面ライナ部材の端面図で、図１３は、図１４に示した底部ライナの、図１０の線１３−１３に沿った断面図である。
【００２９】
図１０から図１３を参照すると、底部ライナ１５０が、分かりやすいようにライナ部材１５２及び１５４を分離して示されている。背面ライナ部材１５２は、底部サセプタ部材１１０のつめ１１０Ｂを受けるようになされた端部スロット１５２Ｂを備えている。背面ライナ部材１５２及び前面ライナ部材１５４は、対向する半円形の凹部１５６Ｂ及び１５６Ａをそれぞれ構成する。さらに、ライナ部材１５２及び１５４の中に凹部１５６Ａ及び１５６Ｂに沿って半円形の、下側を向いた凹部１５２Ｃ及び１５４Ｃが形成される。
【００３０】
図１３を参照すると、背面ライナ部材１５２は、コア１５５及びそれを取り囲む層又は被覆１５７を有する。被覆１５７は、完全にコア１５５を取り囲むことが好ましい。コア１５５は、高純度で、高温に耐えることができる（例えば、１８００℃を超える融点を有し）、化学的反応性が低く、容認できる程度に低い電気抵抗を有する）材料から形成されている。コア１５５はグラファイトから形成されることが好ましい。コア１５５は、コア１１５について上述したと同じ方法で形成されることができる。コア１５５は少なくとも０．１５インチ（３．８１ｍｍ）の厚さであることが好ましい。コアは、使用する（すなわち、プラッタ１４０が浮揚された）とき、プラッタ１４０とその上面がほぼ同一平面になるようになされていることが好ましい。
【００３１】
被覆１５７は、化学的反応性が低い材料から形成される。被覆１５７は、ＳｉＣ又はＳｉＣと互換可能な耐熱金属炭化物から形成されることが好ましい。被覆１５７はＳｉＣ（好ましくは、傷つきにくく、０％の気孔率である稠密なＳｉＣ）から形成されることがより好ましい。被覆１５７は、コア１５５に任意の適切な手段又は方法で塗布することができる。被覆１５７は少なくとも約１０ミクロンの厚さを有することが好ましい。前面ライナ部材１５４は背面ライナ部材１５２と同じように構成されており、コア１５５に対応するコア（図示せず）と被覆１５７に対応する被覆を有する。
【００３２】
図１４は、図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する頂部ライナの底面図で、図１５は、図１４に示した頂部ライナの側面図で、図１６は、図１４に示した頂部ライナの、図１４の線１６−１６に沿った断面図である。
【００３３】
図１４から図１６を参照すると、頂部ライナ１６０は、ピン１３９又はその他の留め具を受けるようになっている孔１６０Ａを備えている。頂部ライナ１６０のウエッジ部分１６２が、頂部ライナ１６０の背面端部の方向へ厚さを増しながら延びる。ウエッジ部分１６２は、通路及び出口開口部１０６中を流れる処理ガスの境界層を徐々に減少させ、処理ガスから基板表面に反応物質が移動するのを促進させる働きをすることができる。
【００３４】
図１６を参照すると、頂部ライナ１６０は、コア１６５及びそれを取り囲む層又は被覆１６７を備えている。被覆１６７は、完全にコア１６５を取り囲むことが好ましい。コア１６５は、コア１５５に関して上述したものと同じ材料で形成されることができる。被覆１６７は、被覆１５７に関して上述したものと同じ材料で形成され、上述した方法でコア１６５に塗布されることができる。コア１５５は、少なくとも０．１５インチ（３．８１ｍｍ）の公称厚さを有することが好ましい。
【００３５】
図１７を参照すると、プラッタ１４０は、ウェハ５を保持するようになされている複数の凹部をその上側に有している。プラッタ１４０の下側にはピン１４９を受けるピン凹部１４４が形成されている。プラッタ１４０は、コア１４５及びそれを取り囲む層又は被覆１４７を備えている。被覆１４７は、完全にコア１４５を取り囲むことが好ましい。コア１４５は、側壁サセプタ１３０に関して上述したものと同じ材料から形成されることができる。被覆１４７は、被覆１３７に関して上述したものと同じ材料、同じ大きさで形成されることができ、同じ材料で同じ大きさであることが好ましく、上述した方法でコア１４５に塗布されることができる。他の方法として、プラッタ１４０は固体ＳｉＣ又は固体ＳｉＣ合金から形成されることもできる。
【００３６】
絶縁カバー１６、１８は、ハウジングアセンブリ１００を熱的に絶縁するのに適した任意の材料から形成されることができる。絶縁カバー１６、１８は、高純度な、化学反応性の低い、真空中で熱伝導率が約２Ｗ／ｍ／Ｋより低い材料で形成されることが好ましい。
【００３７】
ＥＭＦ発生器１１用に適したＥＭＦ発生器としては、ドイツのＨｕｅｔｔｉｎｇｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ社から入手可能なＢＩＧが含まれる。コイル１４と電源１２は電気的に結合されており、電源１２は選択された周波数あるいは周波数範囲でコイル１４中にＡ／Ｃ電流を供給することができる。電源１２は、少なくとも５ｋＨｚと１ＭＨｚの間の周波数、あるいはこの範囲の周波数のサブセットでコイル１４中に電流を供給するように動作可能であることが好ましい。電源１２は、少なくとも２０ｋＷから１５０ｋＷの範囲で電力を供給するように動作可能であることが好ましい。
【００３８】
ハウジングアセンブリ１００は、以下のように組み立てられる。側面サセプタ部材１３０が、底部サセプタ部材１１０上に載置される。背面ライナ部材１５２が、つめ１１０Ａがスロット１５２Ｂ中で受けられ、縁１１４が凹部１５２Ｃ中で受けられるように底部サセプタ部材１１０上に置かれる。このようにして、ライナ部材１５２を底部サセプタ部材１１０上に確実に位置決めされ、定位置に固定される。前面ライナ部材１５４が、縁１１４が凹部１５４Ｃ内に受けられるように、底部サセプタ部材１１０上に置かれる。ライナ部材１５２、１５４の一方又は両方が置かれる前に、あるいはその後に、プラッタ１４０がプラッタ領域１１２の上方で、開口部１５６中でピン１４９上に置かれる。頂部ライナ１６０及び頂部サセプタ部材１２０が、側面サセプタ部材１３０上に載置される。
【００３９】
使用に際しては、１枚又は複数の基板５がプラッタ１４０上で通路１０２内に置かれる。電源１２が動作させられ、既知の方法である電力レベル及び周波数の交流をコイル中に供給して、電磁界を発生させる。電流周波数は、サセプタ部材１１０、１２０、１３０内で渦電流を発生させるように選択される。コア１１５、１２５、１３５及び被覆１１７、１２７、１３７の電気抵抗が、渦電流の少なくとも一部分を熱に変換し、この熱はサセプタ部材１１０、１２０、１３０内で発生する。ただし、実質上いかなる渦電流もライナ１５０、１６０又はプラッタ１４０内で発生しないように電流周波数が選択される。より正確に言えば、ハウジングアセンブリ１００によって吸収されたコイル１４からの出力のほぼすべてが、サセプタ部材１１０、１２０、１３０で減衰される。少なくとも出力の９０％がサセプタ部材１１０、１２０、１３０で減衰することが好ましく、少なくとも９５％がより好ましく、１００％が最も好ましい。したがって、ライナ１５０、１６０又はプラッタ１４０内では熱はまったく又はわずかしか誘導的に発生されない。
【００４０】
サセプタ部材１１０、１２０、１３０内で誘導的に発生された熱又は熱的エネルギは、サセプタ部材１１０、１２０、１３０からライナ１５０、１６０及びプラッタ１４０を介して通路１０２へ熱伝導される。それにより、基板５は、（プラッタ１４０を介して）熱伝導、輻射及び対流によって加熱される。基板５は、約１４００から１８００℃の間の温度に加熱されることが好ましい。注目すべきことに、好ましくは、プラッタ１４０は、その間にライナ１５０の一部分が挿入されず、底部サセプタ部材１１０のプラッタ領域１１２の直接上方にある。ライナ１５０、１６０上の被覆１５７、１６７は、温度の均一化をさらに促進するために、サセプタ部材１１０、１２０からの熱絶縁を提供することができる。
【００４１】
このように、ハウジングアセンブリ１００の内部表面（すなわち、通路１０２と流体的に連通している表面）が、より空間的に均一な温度に保たれているので、基板近傍における温度勾配は低減されている。言い換えれば、ハウジングアセンブリ１００の基板５（すなわち、プラッタ１４０）と接触している部分の温度は、通路１０２を形成する他の表面（すなわち、ライナ１５０、１６０及び側面サセプタ部材１３０の内部表面）と実質上同じ温度となるように、通路１０２内で基板５のためにより等温な環境を作り出すことができる。したがって、基板５自体を、通路１０２を形成する諸表面と実質上同じ温度にすることができる。その結果、望ましくない大きな熱勾配に伴う前述の諸問題を低減させることができる。例えば、ゆるい堆積物の形成をなくす又は低減させることができる。その工程（例えば、エピタキシャル工程）はより精確に制御されることができる。
【００４２】
反応工程中、処理ガスＩＧ（図２）は、開口部１０４を通り通路１０２に流入される。処理ガスＩＧは、純水素ガス（Ｈ2）キャリヤと共に導入され輸送されるシラン（ＳｉＨ4）やプロパン（Ｃ3Ｈ8）などの原料ガスを含むことができる。処理ガスＩＧは通路１０２中を通過する。処理ガスＩＧがＥＭＦ発生器１１によって発生したホットゾーンを通過するとき、基板５上でＳｉＣの堆積反応が起きる。処理ガスの残りＯＧは、開口部１０６を通って通路１０２から出る。処理ガスＩＧは、通路１０２中を少なくとも１０ｓｌｐｍの流量で流すことが好ましい。
【００４３】
プラッタ１４０を取り外し交換することが望まれることがある。例えば、処理の後で１枚又は複数の基板５を取り外し、それらを処理すべき新たな基板と交換することが必要になることがある。同様に、プラッタ１４０を清掃のため又は新しいプラッタと交換するために取り外すことが望ましいことがある。プラッタは、まず前面ライナ部材１５４を取り外し、その後プラッタ１４０を取り外すことにより、都合よく取り外すことができる。また、ライナ部材１５２、１５４の一方又は両方を取り外すことが望ましいこともある。これらの処置はそれぞれ、ハウジングアセンブリ１００の残りの部分を分解せずに、またリアクタアセンブリ１０からハウジングアセンブリ１００を取り外さずに行われることができる。
【００４４】
ハウジングアセンブリ１００は、特に、被覆１１７、１２７にＴａＣが使用され、被覆１３０，１４０，１５０，１６０にＳｉＣが使用される場合に、より効率的な、使いやすい、耐久性のある加熱装置をもたらすことができる。ＴａＣ被覆１１７，１２７，１３７は熱輻射ロスを削減し、ＳｉＣ被覆の望ましくない昇華を防止又は削減するに役立ち得る。底部サセプタ１１０のプラッタ領域１１２内のこのＴａＣ被覆は、回転プラッタ１４０用のより耐久性のあるプラットフォームをもたらすことができる。ＳｉＣ被覆を通路１０２と流体連通させ、基板の近傍に設けると、ＳｉＣ被覆に対する寄生性ＳｉＣ堆積物の付着性、ならびにＳｉＣ被覆とＳｉＣ基板５の化学的、熱的、機械的及び構造的な類似性が利用できる。側面サセプタ部材１３０上のＳｉＣ被覆１３７は誘導加熱による側面サセプタの加熱を削減する助けとなり得る。
【００４５】
サセプタ部材１１０，１２０，１３０とは別に形成されたライナ１５０，１６０を設けると、ハウジングアセンブリ１００の耐用寿命の延命が可能になると共に、使用及び休止時間のコストを削減することができる。ライナ１５０，１６０は、その有用な耐用寿命が尽きたとき、ハウジングアセンブリ１００の残りの部分を交換する必要なしに、高いコスト効率で交換することができる。その上、ライナ部材１５２，１５４は、ハウジングアセンブリをリアクタアセンブリ１０から取り外す必要なしに、又はハウジングアセンブリ１００の残りの部分を分解する必要なしに、清掃のため（例えば、寄生性堆積物を掻き落すため）に取り外すことができる。
【００４６】
この１つ又は複数のライナの設計（例えば、大きさ、材料及び／又は配置）は、処理チャンバ内で温度勾配が形成又は制御されるように、選択し改変し入れ替えることができる。例えば、追加のライナが側面サセプタ部材１３０に沿って配置されることも、１つ又は複数のライナの厚さや材料を変更することもできる。ライナは（例えば、単一のスリーブとして）一体化されることもできる。ライナは１つ又は複数のサセプタ部材と一体化して形成されることもできる。１つ又は複数のライナは、プラッタを受けるように位置決めされている開口部１５６に対応した開口部を含むことが好ましい。
【００４７】
ライナは、所望のガス流れ特性が得られるように選択され交換されることができる。とりわけ、頂部ライナ１６０が取り外され、ウエッジ部分１６２が異なった形状の、あるいはウエッジ部分のない頂部ライナと交換されることができる。
【００４８】
特定の実施形態について上述したが、様々な改変が本発明に従って可能であることが理解されよう。例えば、処理チャンバは、貫通する通路１０２をもたらすのではなく一端あるいは両端で閉じていてもよい。本発明によるハウジングアセンブリ及び加熱装置は、他の種類の処理及び材料システムにも、また他の種類の堆積システム内でも使用されることができる。具体的には、本発明によるハウジングアセンブリ及び加熱装置は、アニールプロセスに使用されることができる。半導体基板以外の物品が処理されることもできる。
【００４９】
他の実施形態では、ハウジングアセンブリ１００の一端又は両端に端部絶縁物が置かれることができる。この端部絶縁物は、それが存在する場合は、カバー１６，１８の径に適合した径の短円柱の如き形状とすることができる。処理ガスＩＧが処理チャンバ中を自由に流れることができるように、端部絶縁物を通る通路が設けられることができる。端部絶縁物内の通路には、好ましくは炭化ケイ素で被覆したグラファイト製の保護ライナが設けられることができる。これは、処理ガスを汚染する可能性のある端部絶縁材料から処理ガスＩＧを隔離する。
【００５０】
好ましい実施形態は、「頂部」「底部」などに関して説明されてきたが、本発明に従って、他の向き又は構成が使用されることもできる。
【００５１】
上述した説明は、本発明を例示するものであり、それを限定するものと解釈されるべきではない。本発明のいくつかの例示的な実施形態が説明されてきたが、本発明の新規な教示及び利点から本質的に逸脱することなくこの例示的な実施形態に多くの改変が可能であることは、当分野の技術者には容易に理解されよう。したがって、そのような改変はすべて本発明の範囲に含まれるものである。したがって、上述した説明は本発明を例示したものであり、開示された特定の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、開示された実施形態に対する改変は、他の実施形態と同様に、本発明の範囲に含まれるものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態によるハウジングアセンブリの分解斜視図である。
【図２】図１に示したハウジングアセンブリの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による、図１に示したハウジングアセンブリを含むリアクタアセンブリの斜視図である。
【図４】図３に示したリアクタアセンブリの端面図である。
【図５】図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する底部サセプタ部材の上面図である。
【図６】図５に示した底部サセプタ部材の側面図である。
【図７】図５に支援した底部サセプタ部材の、図５の線７−７に沿った断面図である。
【図８】図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する頂部サセプタ部材の、図１の線８−８に沿った断面図である。
【図９】図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する側部サセプタ部材の、図１の線９−９に沿った断面図である。
【図１０】図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する底部ライナの底面図である。
【図１１】図１０に示した底部ライナの側面図である。
【図１２】図１０に示した底部ライナの一部を形成する裏面ライナ部材の端面図である。
【図１３】図１４に示した底部ライナの、図１０の線１３−１３に沿った断面図である。
【図１４】図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成する頂部ライナの底面図である。
【図１５】図１４に示した頂部ライナの側面図である。
【図１６】図１４に示した頂部ライナの、図１４の線１６−１６に沿った断面図である。
【図１７】図１に示したハウジングアセンブリの一部を形成するプラッタの、図１の線１７−１７に沿った断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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