(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
急熱プロセスバレル型リアクタであって、
急熱プロセスバレル型リアクタ反応チャンバを含む内側容量を有する構造体と、
前記急熱プロセスバレル型リアクタ反応チャンバ内に取着される急熱プロセスバレル型リアクタエネルギースタビライザと、
前記急熱プロセスバレル型リアクタ反応チャンバ外側に取着される急熱プロセスバレル型リアクタ放射熱源であって、前記急熱プロセスバレル型リアクタ放射熱源からの放射熱が前記急熱プロセスバレル型リアクタエネルギースタビライザ及びその上に支持される任意の基板を直接加熱する、該熱源と、
前記急熱プロセスバレル型リアクタ放射熱源に接続されるデュアルモード急熱プロセスバレル型リアクタヒートコントローラとを備え、前記デュアルモード急熱プロセスバレル型リアクタヒートコントローラが、
加熱中に用いられる開ループコントローラと、
膜の堆積中に用いられる閉ループコントローラとを備え、
前記急熱プロセスバレル型リアクタエネルギースタビライザがさらに、
複数の開口面を有するフレームと、
複数のエネルギースタビライザ面スラブとを備え、
前記複数のエネルギースタビライザ面スラブの異なる１つが前記複数の開口面にそれぞれ取着され、
前記エネルギースタビライザ面スラブの１つが石英エネルギースタビライザ面スラブであり、
前記石英エネルギースタビライザ面スラブが少なくとも１つのポケットを備え、
前記ポケット内に配置されるシリコンカーバイドをさらに備えることを特徴とする急熱プロセスバレル型リアクタ。
【請求項２】
急熱プロセスバレル型リアクタであって、
急熱プロセスバレル型リアクタ反応チャンバを含む内側容量を有する構造体と、
前記急熱プロセスバレル型リアクタ反応チャンバ内に取着される急熱プロセスバレル型リアクタエネルギースタビライザと、
前記急熱プロセスバレル型リアクタ反応チャンバ外側に取着される急熱プロセスバレル型リアクタ放射熱源であって、前記急熱プロセスバレル型リアクタ放射熱源からの放射熱が前記急熱プロセスバレル型リアクタエネルギースタビライザ及びその上に支持される任意の基板を直接加熱する、該熱源と、
前記急熱プロセスバレル型リアクタ放射熱源に接続されるデュアルモード急熱プロセスバレル型リアクタヒートコントローラとを備え、前記デュアルモード急熱プロセスバレル型リアクタヒートコントローラが、
加熱中に用いられる開ループコントローラと、
膜の堆積中に用いられる閉ループコントローラとを備え、
前記急熱プロセスバレル型リアクタエネルギースタビライザがさらに、
複数の開口面を有するフレームと、
複数のエネルギースタビライザ面スラブとを備え、
前記複数のエネルギースタビライザ面スラブの異なる１つが前記複数の開口面にそれぞれ取着され、
前記エネルギースタビライザ面スラブの１つが石英エネルギースタビライザ面スラブであり、
前記石英エネルギースタビライザ面スラブが少なくとも１つのポケットを備え、
外側縁部表面を有し、かつ前記ポケットの最大寸法より小さい最大寸法を有する挿入体をさらに備えることを特徴とする急熱プロセスバレル型リアクタ。
【請求項３】
前記挿入体周囲の前記ポケット内に取着される外側リングをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の急熱プロセスバレル型リアクタ。
【請求項４】
前記挿入体が前記ポケットの前記深さより浅い深さを有することを特徴とする請求項２に記載の急熱プロセスバレル型リアクタ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は全般に基板を処理することに関連し、詳細には半導体ウエハのような複数の基板を同時に急熱処理するための方法及び装置に関連する。
従来技術の説明
半導体基板の表面上への膜の堆積は半導体処理では共通のステップである。典型的には、選択された化学ガスが半導体基板を含む堆積チャンバ内で混合される。通常、チャンバ内のガスの化学反応を促進し、膜を堆積する基板の表面を加熱するために熱が加えられる。
堆積プロセスでは、一様な特性、例えばエピタキシャル層の場合に一様な厚さ及び抵抗率を有する膜層を堆積すると共に、基板スループット、すなわち単位時間当たりに処理される基板の枚数を最大限にすることが望ましい。堆積する膜の一様な特性を得るために、堆積中に基板を一様な温度に保持することが重要である。
いくつかの異なる堆積リアクタが開発されている。一般に各堆積リアクタは反応チャンバ、基板ハンドリングシステム、熱源及び温度制御部、並びにガス給送システム（吸入口、排出口、流量制御部）を備える。
堆積リアクタはその動作の特性により分類できる。例えばリアクタはコールドウォール或いはホットウォールリアクタのいずれであってもよい。不要な堆積物が反応チャンバ壁に蓄積しないため、通常コールドウォールリアクタが好ましい。
またリアクタは、基板を加熱、処理及び冷却するのに要する時間により特徴付けられる。従来の非ＲＴＰ  ＣＶＤリアクタは、基板のバッチの完全なプロセスサイクルに約４０〜９０分かかる。従来の非ＲＴＰ  ＣＶＤリアクタにおいて一様な堆積を得る際に重要な態様は、サセプタがサーマルフライホイールとして機能するというものである。例えば米国特許第４，０８１，３１３号及び第４，４９６，６０９号、並びに米国特許庁から公式に利用可能なこれら特許に対する遂行履歴を参照されたい。サーマルフライホイールとして機能するサセプタは大きな熱質量を有しており、動作温度までその質量を加熱するのに著しい時間を要すると共に、同様に周囲温度までその質量を冷却するのに著しい時間を要する。
対照的に急熱プロセス（ＲＴＰ）リアクタは典型的には、基板を処理するために２〜１５分しかかからないため、従来のＣＶＤリアクタの大型サセプタを利用することができない。急熱リアクタは、プロセスサイクルタイムが従来のＣＶＤリアクタのプロセスサークルタイムより著しく小さいという特徴を有する。
従来の非ＲＴＰ  ＣＶＤリアクタは１つのバッチにおいて複数の基板を処理するために用いられてきた。例えば１９９１年１０月１日に付与されたGary M.Mooreによる「Method for Increasing the Batch Size of a Barrel Epitaxial Reactor and Reactor Produced Thereby」というタイトルの米国特許第５，０５３，２４７号及び１９９３年５月４日に付与されたGary M.Mooreによる「High Capacity Epitaxial Reactor」というタイトルの米国特許第５，２０７，８３５号を参照されたい。これらの特許は全体を参照して本明細書の一部としている。
ＲＴＰリアクタは１基板バッチ及び１つのバッチ内の複数の基板を処理するために用いられてきた。例えば１９９４年１月２１日出願のGary M.Moore及びKatsuhito Nishikawaによる「A RAPID THERMAL PROCESSING APPARATUS FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFERS」というタイトルの米国特許出願第０８／１８５，６９１号、現在米国特許第５，６８３，５１８号及び１９９３年１月２１日出願のGary M.Moore及びKatsuhito Nishikawaによる「A RAPID THERMAL PROCESSING APPARATUS FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFERS」というタイトルの米国特許出願第０８／００７，９８１号、現在米国特許第５，４４４，２１７号を参照されたい。これらの特許は全体を参照して本明細書の一部としている。
急熱処理の場合に、基板サイズ及び基板スループットいずれも年々増加しているが、ＲＴＰリアクタの多数基板バッチサイズは、所与の基板直径の場合に従来の非ＲＴＰ  ＣＶＤバレル型リアクタのバッチサイズより小さい。ＲＴＰのダイ当たりのコストをさらに低減するために、より大きなＲＴＰバッチサイズが必要とされる。しかしながら大きな容量のＲＴＰリアクタを形成することにより、処理を開始する前に概ね一様な状態までその大きな容量を加熱する必要がある。これは加熱時間が長くなるばかりでなく、より大きな容量に関連してサーマルフライホイール効果を増加することにより、サイクルタイムを長くしてしまう。
さらに、大きなバッチサイズを処理するために、より大きなサセプタが必要となる。しかしながら大きなサセプタを構成することにより、大きなサセプタによるサーマルホイール効果に起因する問題が生じる。従ってＲＴＰに関連する短いサイクルタイムを維持すると共に、ＲＴＰリアクタのバッチサイズを増加する方法が必要とされる。
発明の概要
本発明の新規の急熱プロセス（ＲＴＰ）バレル型リアクタは、従来可能であったものより大きなバッチの半導体基板を処理する。ＲＴＰバレル型リアクタは、従来のＣＶＤバレル型リアクタの同じプロセスサイクルタイムと比較して、プロセスサイクルタイムが短いという特徴を有する。基板の急速な加熱は、本発明のＲＴＰバレル型リアクタを特徴付けるプロセスサイクルタイムの短さを実現するための１つの鍵となる。
本発明のＲＴＰバレル型リアクタは、新規のデュアルモードヒートコントローラ及び新規のエネルギースタビライザと共に放射熱源を利用して、より大きなサセプタ及び容量を、ＲＴＰリアクタを特徴付ける時間内に一様な処理温度まで加熱するという従来の問題を解決する。本発明のＲＴＰバレル型リアクタは、１００ｍｍの直径を有する３２枚の基板からなるバッチ、直径１２５ｍｍを有する１８枚の基板のバッチ、直径１５０ｍｍを有する１５枚の基板のバッチ、直径２００ｍｍを有する８枚の基板のバッチ、直径２５０ｍｍを有する３枚の基板のバッチ或いは別法では直径３００ｍｍを有する３枚の基板のバッチを処理する。バッチサイズのあるものは従来のバレル型リアクタのものと同様であるが、バッチに対する加熱時間は従来のＣＶＤバレル型リアクタの場合の１２〜２０分から、２〜５分に低減される。それゆえ従来のバレル型ＣＶＤリアクタと比べて、所与の時間においてより多くの基板を処理することができる。これは、従来のバレル型ＣＶＤリアクタを用いる場合に必要とされるような、付加的なリアクタに対する経費を要することなくスループットを著しく向上させる。従ってダイ当たりのコストは削減される。
一実施例では、ＲＴＰバレル型リアクタの加熱は、電力レベル対時間の実験テーブルを用いて、ＲＴＰ放射熱源への電力を上昇させる開ループコントローラにより制御される。開ループコントローラは、ＲＴＰ放射熱源への電力を上昇する方法についていかなる制限も与えない。用いられる時間セグメントは任意の所望の長さからなることができ、ある時間セグメントに渡る電力変化及び時間セグメント間の電力変化は所望の大きさにすることができる。
開ループコントローラにより、基板の初期加熱中にいくつかの異なる電力上昇速度を実現することができる。本発明の一実施例では、開ループコントローラを実装するために用いられるコンピュータを適当にプリプログラミングすることにより、初期加熱中に３０通りまでの異なる上昇速度を用いることができる。用いられる電力上昇速度はＲＴＰバレル型リアクタの一連の試験運転を通して実験的に確定され、各基板において及び基板間で概ね一様な温度を保持するように、さらにそのプロセスに適している場合には、基板内のスリップを最小限にし、かつ膜内において一様な特性を得るように選択される。
加熱中に、基板の温度が上昇し、反応チャンバ内の２つの温度センサが正確に動作するレベルに達する際に、デュアルモードＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラは２つの温度信号を組み合わせて、基板の平均温度を指示する制御温度を得る。一実施例では温度センサの一方がエネルギースタビライザ内に配置され、他方がエネルギースタビライザと反応チャンバ壁との間にある反応チャンバの上面付近に取着される。
デュアルモードヒートコントローラは制御温度をコントローラ変更温度と比較する。コントローラ変更温度は設定値温度、典型的には動作温度から、反応チャンバの実際の温度と温度センサにより発生する温度との間の遅れを補正する所定の温度オフセット値を引いた温度である。制御温度がコントローラ変更温度以上である場合には、デュアルモードヒートコントローラは、実際の堆積の間に開ループモードの動作から閉ループモードの動作に切り替わる。
閉ループモードの動作では、動作温度がバッチ間で一貫して再現可能なドリフトする場合がある。従ってデュアルモードヒートコントローラは、閉ループコントローラがドリフトがなく、堆積中に温度を概ね一定に保持するように、プリプログラミングされたランプ波形を用いて制御温度を調整する能力を備える。
ＲＴＰをバレル型リアクタに拡張することにより、基板のスループットが著しく向上する。さらに本発明の原理を用いて、全く新しいリアクタを製作することができ、また別法ではＲＴＰ動作用に現存する従来のＣＶＤリアクタを改修することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の原理によるＲＴＰバレル型リアクタの側面図である。
第２Ａ図は、本発明の原理によるＲＴＰバレル型エネルギースタビライザの一実施例の図である。
第２Ｂ図は、本発明のＲＴＰバレル型エネルギースタビライザの一実施例と共に用いるのに適した基板包囲リングの一実施例の平面図及び側面図である。
第２Ｃ図は、本発明のＲＴＰバレル型エネルギースタビライザの一実施例と共に用いるのに適した基板包囲リングの別の実施例の平面図及び側面図である。
第３図は、本発明のＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラのブロック図である。
第４図は、本発明のＲＴＰバレル型リアクタの加熱中に用いられる開ループコントローラに対する入力のグラフである。
第５Ａ図乃至第５Ｃ図は、無底の単一部品ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザの一実施例のそれぞれ側面図、破断図及び断面図である。
第６Ａ図及び第６Ｂ図は、無底の単一部品ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザの別の実施例のそれぞれ側面図及び断面図である。
第７Ａ図及び第７Ｂ図は、無底の単一部品ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザのさらに別の実施例のそれぞれ側面図及び断面図である。
第８Ａ図及び第８Ｂ図は、複数の面スラブを有するＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザの一実施例のそれぞれ側面図及び断面図である。
第９図は、複数の面スラブを有するＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザの１つの面スラブを形成するために用いられる複数の面部品の一実施例の図である。
詳細な説明
本発明の原理により、新規の急熱プロセス（ＲＴＰ）バレル型リアクタ１００は、堆積膜品質についての業界標準を維持すると共に、ＲＴＰリアクタにおいて以前に可能であったものより多くの複数の基板、例えば半導体ウエハを処理する。ここでＲＴＰバレル型リアクタは、従来のＣＶＤバレル型リアクタの同じプロセスサイクルタイムに比べて短いプロセスサイクルタイムを有するバレル型リアクタである。
本発明のＲＴＰバレル型リアクタ１００は、５℃／ｓｅｃ〜４００℃／ｓｅｃ間の速度で、一実施例では５℃／ｓｅｃ〜２０℃／ｓｅｃ間の速度で複数の基板を加熱する。本発明のＲＴＰバレル型リアクタ１００は、新規の低質量エネルギースタビライザ１６５及び放射熱源１５０をデュアルモードＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラ（図示せず）と共に用いて、急速加熱及び許容可能な膜品質を共に達成する。ＲＴＰバレル型リアクタ１００に対する典型的なバッチサイズが表１に与えられる。
0004171074.tif 000002
これ以降基板サイズは、明記しないが、所与の寸法は基板の直径を示す。このバッチ容量は、４枚の基板からなるバッチにおいて１５０ｍｍ（６インチ）基板を、３枚の基板からなるバッチにおいて２００ｍｍ（８インチ）基板を処理した従来のＲＴＰリアクタより著しく大きい。
業界標準内にある増加バッチサイズ及び堆積層一様性は、以下に完全に説明されるように、ＲＴＰ膜成長に対して特有の一組の条件を与えるＲＴＰ反応チャンバ、ＲＴＰ熱源及びＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザを用いて得られる。本発明のＲＴＰバレル型リアクタ１００はバッチサイズを増加する場合にも業界品質標準を満足する層を堆積するため、基板当たりの処理コストは低減される。
本発明のＲＴＰバレル型リアクタ１００の一実施例の側断面図が第１Ａ図に示される。リアクタ１００の反応チャンバ１６０は、移行領域１４６とベルジャ１４０のビーズブラスト領域１４５の縁部１４５Ａとの間をなす石英ベルジャ１４０の内側容積と定義される。それ故ベルジャ１４０は反応チャンバ１６０を画定する内側を有する構造体である。石英ベルジャ１４０の透明垂直側壁１４１は移行領域１４６とビーズブラスト領域１４５との間に延在する。
ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５、これ以降エネルギースタビライザ１６５は、ビーズブラスト石英ハンガ１６１によりベルジャ１４０内に吊着され、また典型的には白色石英（white quartz）からなる石英上面フランジ１４７を通り、回転機構（図示せず）に回転自在に接続され、エネルギースタビライザ１６５及びその上に取着される基板１７０がＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０に対して回転できるようにする。第１図では、基板１７０はエネルギースタビライザ１６５の１つの面上にのみ示されるが、本実施例ではエネルギースタビライザの各面が３枚の基板を支持することは当業者には理解されよう。
以下により完全に説明されるように、エネルギースタビライザ１６５は熱質量を最小限にし、それによりＲＴＰプロセスサイクルを促進するように構成される。これは、サーマルフライホイールとして機能するためにより大きな熱質量を有するサセプタを必要とした従来のＣＶＤバレル型リアクタと対照をなす。本実施例では、エネルギースタビライザ１６５は無底１６５Ｂの一部品ユニットである。
エネルギースタビライザ１６５が回転することにより、エネルギースタビライザ１６５及び基板１７０への一様な加熱が確保される。回転速度は従来のバレル型リアクタに用いられた速度と同様である。しかしながらＲＴＰバレル型リアクタ１００を回転する際に、エネルギースタビライザ回転速度は、所望の性能を達成するのを促進するように変更することができる。
本発明の石英ハロゲンランプ１５１の５つのバンクを備えるＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０はベルジャ１４０の外側周辺に取着される。ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０からの放射熱エネルギーは、デュアルモードＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラ３００（第３図参照）により制御され、基板１７０が周囲温度、典型的には室温から、２〜５分間で概ね一様な堆積温度、典型的には１０００℃〜１１２０℃まで加熱されるようにする。この加熱時間は、室温から堆積温度まで移行するために典型的には約１５分間を要した従来のＣＶＤバレル型リアクタより著しく短い。
ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０及び反応チャンバ１６０はハウジング１１５に収容される。上面フランジ１４７はベースプレート１３２上に載置され、ベースプレート１３２と上面フランジ１４７との間をなすＯ−リング１２１により封止される。上面フランジ１４７は圧力リング１２０及び２つのＯ−リング１２２、１２３により固定される。圧力リング１２０はガス源及びガスコントローラに接続されており、それは従来のバレル型リアクタに用いられるものと同様である。反応性ガスが圧力リング１２０を介して反応チャンバ１６０内に導入される。ガスは反応チャンバ１６０を通過した後、下側フランジ１４２の開口部を通りステンレス鋼排気キャップ１３０内に排出される。排気キャップ１３０は、ＲＴＰバレル型リアクタ１００内でベルジャ１４０を位置付ける支持アセンブリ１３１に取着される。所望の膜成長速度及びプロセス仕様に基づいて、ガスは反応チャンバ１６０を通って流動する。
ＲＴＰ堆積温度は、例えばエピタキシャル成長の場合約９００℃〜１２００℃の範囲をなす。しかしながら石英壁１４１は、強制空冷により、堆積温度に対する冷却温度、例えばエピタキシャル成長の場合約６００℃に保持される。第１図では、強制空気はプレナム１８１に入り、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０を通り側壁１４１の下方に流動し、プレナム１８３に排気する。また強制空気はベルジャ１４０の上側領域にも配向され、側壁１４１の下方に至る正方向の空気流を保持する。同様にリアクタ１００における他の構成要素を高温から保護するために、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０及びハウジング１１５内の他の構成要素は、従来のＣＶＤバレル型リアクタにおいて用いられたのと同様の強制空冷及び冷却器１５３、１８８及び１８９の組み合わせにより冷却される。冷却は、電力がＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０に加えられるのと同時に開始される。
放射熱に暴露されるハウジング１１５内の構成要素は、放射熱エネルギーを反応チャンバ１６０に反射するように金めっきされる。これは、反応チャンバ１６０からの熱損失及び反応チャンバ１６０外側の構成要素の加熱の両方を制限する。また反射器１８７がベルジャ１４０の底部に設けられる。第１図の種々の構成要素の構成及び相互関係は、注記される例外を除いて従来のＣＶＤリアクタと同様である。
また本実施例では２つの温度センサがＲＴＰバレル型リアクタ１００に備えられる。第１の温度センサ１７５は石英ハンガ１６１を通りエネルギースタビライザ１６５の内側に至る石英さや内に降ろされてエネルギースタビライザ１６５内に配置され、エネルギースタビライザ１６５の温度を測定する熱電対である。温度センサ１７５は従来のＣＶＤバレル型リアクタにおいて用いられたような黒体センサではない。温度センサ１７５の正確な位置は、ＲＴＰバレル型リアクタ１００を回転中に実験的に確定される。しかしながら典型的には温度センサ１７５はエネルギースタビライザ１６５の上面１６５Ａとエネルギースタビライザ１６５の垂直中間部との間に配置される。
温度センサ１７５からの出力信号は、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０への電力を制御するために用いられるデュアルモードバレル型ＲＴＰヒートコントローラ３００への１つの入力信号である。温度センサ１７５からの出力信号は、以下により完全に説明されるように、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０への電力を確定する際にも用いられる制御温度を確定する際に用いられる。
第２の温度センサ１７６は、反応チャンバ１６０の上面領域において、一実施例では石英さや内に配置される別の熱電対である。熱電対１７６は反応チャンバ１６０の任意の所望の高さに配置され、ランプバンクの１つの最も上側のランプに対する反射器の概ね真下に配置される。以下により完全に説明されるように、第２の温度センサ１７６からの出力信号は、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０への電力を制御するために用いられる制御温度を生成する際に用いられる主な入力信号である。本実施例では熱電対１７５及び１７６に対して石英さやが用いられるが、その材料は反応チャンバ１６０において実行されるプロセスに関して不活性であり、基板を汚染しない限り重要ではない。例えばさやはシリコンカーバイド或いはステンレス鋼の何れかであってもよい。別法では、熱電対１７５及び１７６のいずれも石英に覆われた熱電対線を備え、熱電対線の先端は露出したままである。熱電対線は、熱電対線の位置を容易に制御できるように剛性を付与し、また反応チャンバ１６０のガスに暴露することから生じる熱電対線の劣化を遅くするために石英に覆われる。熱電対線の先端はグラファイトで覆われ、熱電対線をこれらのガスからさらに保護することもできる。グラファイトは、熱電対線の温度測定能力が概ね妨げられないほど十分に熱伝導性である。
ＲＴＰバレル型リアクタ１００の別の実施例では、２つの温度センサ１７５及び１７６が、基板温度の個別の測定とともに用いられる。基板温度の個別の測定を用いて、第１及び第２の熱電対１７５及び１７６からの温度を用いて生成される制御温度を調整する。個別の基板温度測定を実現するための１つの構成が、１９９６年８月２６日出願のWilliam J.Curran及びGary M.Mooreによる「A METHOD OF MEASURING SUBSTRATE TEMPERATURE IN RADIANT HEATED REACTORS」というタイトルの同時継続の同じ出願人による米国特許出願第０８／７０３，２３０号、現在米国特許第５，８０２，０９９号に記載されており、ここで参照して本明細書の一部としている。
本実施例では、基板温度が堆積温度から所定のオフセット値を引いた温度より低い間、デュアルモードＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラ３００が開ループモードにおいて動作する。開ループモードでは、開ループコントローラ３３５が任意の所望の時間間隔に渡って電力を所望に応じて変更することができる。基板温度が堆積温度から所定のオフセット値を引いた温度に到達する際に、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０を制御することにより閉ループモードに切り替わり、閉ループコントローラが堆積中に動作温度を概ね一定に保持するようになる。
一部品ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５は、所与の基板直径に対して従来のＣＶＤバレル型リアクタにおいて用いられたサセプタと同じ一般形状、例えば三角形、五角形、六角形及び八角形を有する。しかしながら典型的には一部品であり、上面及び底面において閉塞した従来のＣＶＤバレル型リアクタの場合のサセプタとは異なり、ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５は底部において開口していることが好ましい。ガス流はＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５の内側を通って保持され、ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５の面の下方に向かうガス流が無底により影響されないようにする。
一部品ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５は薄壁シリコンカーバイド塗着グラファイト、或いは別法では全てシリコンカーバイドであり、その上に支持される基板１７０用のポケットを備え、無底１６５Ｂである。壁厚は、ポケットの中央部において０．１インチから縁部において０．２２インチまで変化する。従来技術のＣＶＤバレル型リアクタでは、サセプタは典型的には少なくとも０．３インチから０．４インチの壁厚を有していた。従って従来技術のサセプタはサーマルフライホイールとして機能したが、エネルギースタビライザ１６５は基板１７０からの熱損失を最小限にするために、また基板１７０の加熱を安定させるために用いられる。エネルギースタビライザ１６５及び以下に記載される他のエネルギースタビライザは、低熱質量エネルギースタビライザである。
第２Ａ図は、ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５の別の実施例の図である。ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５は複数の面、例えば六面２１１〜２１６を有する支持フレーム２１０を備える。支持フレーム２１０の面２１１〜２１６は開口しており、支持フレーム２１０を視認するための基準方向を与えるためにのみ用いられるということに注意されたい。フレーム２１０の上面２０１は、上面２０１と接触するフレーム２１０の支持部材に確実に取着される。
フレーム２１０は、エネルギースタビライザ面スラブ２３０を支持する複数の支持部材、例えば垂直部材２２０＿２及び２２０＿４並びに水平部材２２０＿１及び２２０＿３を備える。本実施例では、フレーム２１０の各面が同じ面スラブを支持する。複数の支持ピン２２１＿１〜２２１＿８が面２１１に対する支持部材から突出し、フレーム２１０上にエネルギースタビライザ面スラブ２３０を保持するために用いられる。他の技術を用いてフレーム上の面スラブを保持することもでき、利用される特定の技術は本発明の本質的な観点ではない。
垂直部材２２０＿２及び２２０＿４は外側に、すなわち反応チャンバ壁に向かって、上面２０１から底面２０２まで約１°３０′〜２°５０′だけ傾斜し、底面２０２の断面幅が上面２０１の断面幅より大きくなるようにする。例えば１２５mm直径基板に対する六辺エネルギースタビライザは、約２°３２′２０″の傾斜、すなわち面角度を有する。
一実施例では、フレーム２１０の支持部材はシリコンカーバイド塗着グラファイトロッド、或いは別法ではシリコンカーバイドロッドから構成される。別の実施例では、フレーム２１０の支持部材は透明石英から形成される。
第２Ａ図の実施例では、エネルギースタビライザ面スラブ２３０は薄いシリコンカーバイドスラブであり、例えばそのスラブは約０．１０インチ〜約０．２０インチの範囲の厚さを有し、基板を支持するために３つの凹部を備える。別の実施例では、エネルギースタビライザ面スラブ２３０は３つの凹部を備える石英であり、その凹部には基板包囲リングが挿入される。それらは、１９９４年１月２１日出願のGary M.Moore及びKatsuhito Nishikawaによる「A RAPID THERMAL PROCESSING APPARATUS FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFERS」というタイトルの米国特許出願第０８／１８５，６９１号、現在米国特許第５，６８３，５１８号並びに１９９３年１月２１出願のGary M.Moore及びKatsuhito Nishikaによる「A RAPID THERMAL PROCESSING APPARATUS FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFERS」というタイトルの米国特許出願第０８／００７，９８１号、現在米国特許第５，９４４，２１７号に記載されたものと同様であり、何れの特許も本出願の譲受人に譲渡されており、参照して本明細書の一部としている。一実施例ではポケットを備える石英面スラブの表面はビーズブラスト処理される。
ここで第１の実施例では、基板円形部２７５（第２Ｂ図）は、石英エネルギースタビライザ面スラブにおいて「ポケット」とも呼バレル型凹部内に配置される単一部品である。凹部の直径は、基板包囲リング２７５が凹部に嵌合できるように選択される。また基板包囲リング２７５は基板が支持される凹部を備える。エネルギースタビライザ面スラブの凹部の深さは一実施例では、基板包囲リングがポケット内に配置され、さらに基板がその基板包囲リング上に載置される際に、基板の上側表面がエネルギースタビライザの表面と概ね同一平面をなすように選択される。
別の実施例では、基板包囲リング２８５は多数部品からなる。外側リング２８６はエネルギースタビライザの凹部内に配置される。次にエネルギースタビライザ挿入体２８７は、一実施例ではカーボン或いはシリコンカーバイドの布状体、又はシリコンカーバイドであり、外側リング２８６内に配置される。最終的にスピンドル２８８が外側リング２８６内、かつエネルギースタビライザ挿入体２８７の上面に配置される。別法ではエネルギースタビライザ挿入体２８７は反射性材料であってもよい。別の実施例では挿入体２８７は凹部内に配置され、その後スピンドル２８８が挿入される。これにより外側リング２８６が配置される凹部が画定される。
さらに別の実施例では、例えばエネルギースタビライザ面スラブはそれぞれ３つの基板包囲リング及び複数の熱分布素子を支持する石英スラブである。この構成は１９９５年５月３０日出願のGary M.Mooreによる「A MULTI-LAYER SUSCEPTOR FOR RAPID THERMAL PROCESS REACTORS」というタイトルの同じく譲渡された米国特許出願第０８／４５３，４１９号に開示されたものと同様であり、その特許は１９９６年１２月３日に米国特許第５，０８０，３８８号を付与されており、ここで全体を参照して本明細書の一部としている。詳細には、熱分布素子及び関連する形状を有する多層サセプタの構成の記載が、参照して本明細書の一部とされている。その特許ではサセプタは水平であり、包囲リングは挿入体を備えるＣ形状をなすが、本実施例では包囲リングは第２Ｂ図のものと同様であり、複数の熱分布素子は薄いシリコンカーバイド、或いは包囲リング周囲の石英面スラブ上に取着され、シリコンカーバイドを塗着されたグラファイトである。石英面スラブは、石英面スラブ上の適所にエネルギー分布素子を保持するために用いられる石英ピンを備える。また石英面スラブの表面或いは選択された領域は、基板１７０において一様な温度が得られるようにビーズブラスト処理されることができる。
ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０のランプの各バンクは複数のランプ、例えば１４〜２０個のランプを備える。各ランプは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り、短い波長範囲、すなわち概ね１μ以下の放射エネルギーを生成する。本実施例において用いるのに適したランプの１つは、Ushio American社（Torrance,CA90502）にからModel NO.QIR 480-6000Eとして販売される。これらのランプに対する仕様が表２に示される。
0004171074.tif 000003
ｉが１〜ｍの範囲にある場合に、各ランプ１５１＿ｉは、金めっきされて概ね研磨された１．１２５インチ（２．８５８cm）パラボラ反射器１５２内に取着される。反射器は、反応チャンバ１６０及び基板に伝達される熱の量を最大限にするために与えられる。反応チャンバ１６０から離れる方向にランプから放射される放射エネルギーは、反射器により反応チャンバ１６０に向けて再配向される。さらに反応チャンバ１６０から放射されるあらゆるエネルギーが反射器により反応チャンバ１６０に向けて再配向される。一般に反射器はランプの寿命を低減したり、或いは基板の温度分布を不均一にしないような任意の形状及び方向を有することができる。本実施例に用いるにのに適した反射器は、Hammond Plating社（8900 Commercial Street,Palo Alto,California 94303）から購入できる。
第１図に示されるように、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０のランプの各バンクは、反応チャンバ１６０の壁１４１の外側表面から分離される支柱を形成する。ランプの各バンクの垂直方向長は、水平ゾーン１６７の長さより約２５％大きい。
ランプからの放射エネルギーはランプにかかる電圧及び電流に比例するということは当業者には理解されよう。入力放射エネルギーを正確に制御し、堆積中に基板にかかる必要な温度を確保するために、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０の各バンクは６〜１０ゾーンに分割され、一実施例では８ゾーンに分割される。実際のゾーン数は、エネルギースタビライザ１６５上の基板面積１６７の大きさ及びその面積を覆うエネルギーを放射するランプの全数に基づいて実験的に選択される。
ランプバンク当たりの選択された加熱ゾーンの全数に関係なく、ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５の上面或いは底面付近のゾーンは少ないランプを有し、エネルギースタビライザ１６５の垂直中央部付近のゾーンはより多くのランプを有する。これにより、反応チャンバ１６０の上面及び底面における放射エネルギー熱分布を調整して、それら領域における大きな熱損失を補償することができる。加熱ゾーンは、エネルギースタビライザ１６５上の各基板に渡って一様な温度が達成されるような分解能、一実施例では加熱制御において約２インチ分解能を与えるように選択される。
周知のように、堆積中の垂直方向放射熱エネルギー分布は、反応チャンバ１６０内の条件により対称であるか非対称であるかのいずれかとなる。特定の分布がＲＴＰバレル型リアクタ１００の回転中に選択され、堆積される膜の所望の品質を得る。
ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０により送達される放射熱エネルギーは、デュアルモードＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラ３００（第３図）、一実施例ではＲＴＰバレル型リアクタ１００の処理コンピュータにおいて実行するプロセスにより確定される。デュアルモードＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラ３００は少なくとも２つの入力信号を受信する。第１の入力信号３０１は、上記のように反応チャンバ１６０内に取着される第１の温度センサ１７６、例えば第１の熱電対により与えられる。第２の入力信号３０２は、ＲＴＰバレル型リアクタエネルギースタビライザ１６５の内側に取着される第２の温度センサ１７５、例えば第２の熱電対により与えられる。選択的な第３の入力信号３０３は、１９９６年８月２６日出願のWilliam J.curran及びGary M.Mooreによる「A METHOD OF MEASURING SUBSTRATE TEMPERATURE IN RADIANT HEATED REACTORS」というタイトルの同時継続及び同じく譲渡された米国特許出願第０８／７０３，２３０号、現在米国特許第５，８０２，０９９号に記載されるシステムのような直接基板温度を測定するシステムにより与えられる。その特許は参照して本明細書の一部としている。
第１の入力信号３０１はフィルタユニット３１５を駆動し、第２の入力信号３０２はフィルタユニット３１０を駆動する。本実施例では、フィルタユニット３１０及び３１５は何れも、回路を通る経路及び対数フィルタ回路を備える。フィルタユニット３１０及び３１５からの出力信号は温度混合部３２０の第１及び第２の入力信号である。選択的な基板温度信号３０３は温度混合部３２０への第３の入力信号である。
温度混合部３２０は２つの温度測定値、すなわち第１及び第２の入力信号３０１及び３０２を結合し、リアクタ操作部及び自動制御選択部３３０に与えられる制御温度を生成する。制御温度は基板温度の測定値である。従って２つの入力温度はその基板温度に近い制御温度を生成するように結合される。典型的には堆積中に、温度センサ１７５からの制御温度への寄与は最大をなし、約３５％である。制御温度は熱電対測定値を、例えば試験ウエハと接触する別の熱電対により得られる試験ウエハの温度測定値に相関をとるによりリアクタ１００の試験運転中に較正される。別法では試験基板の温度測定は、１９９６年８月２６日出願のWilliam J.curran及びGary M.Mooreによる「A METHOD OF MEASURING SUBSTRATE TEMPERATURE IN RADIANT HEATED REACTORS」というタイトルの同時継続及び同じく譲渡された米国特許出願第０８／７０３，２３０号、現在米国特許第５，８０２，０９９号に記載される方法を用いて実行されることができ、その内容は参照して本明細書の一部としている。
最初に温度センサ１７５及び１７６からの温度は特に正確ではなく、そのため自動制御選択部３００は開ループコントローラ３３５を使用可能にする開ループ制御モードにおいて上昇する。これは制御温度の初期値とは無関係に行われる。開ループコントローラ３３５の動作は、反応チャンバ１６０の基板１７０の温度についての出力信号に影響されず、各ランプバンクのゾーン０〜Ｎに対してシリコン制御整流器（ＳＣＲ）３５０＿０〜３５０＿Ｎに加えられる出力電流及び電圧を制御する方法を確定する。むしろ開ループコントローラ３３５は、電力レベル対時間の実験テーブルを用いてＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０への電力を単調に上昇させる。開ループコントローラ３３５はＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０への電力が上昇する方法についていかなる制限も与えない。用いられる時間セグメントは任意の所望の長さをなすことができ、時間セグメントを通して、さらに時間セグメント間における電力の変化は任意の所望の大きさをなすことができる。
開ループコントローラ３３５により、基板の初期加熱中にいくつかの異なる電力上昇速度を達成することができる。本発明の一実施例では、開ループコントローラ３３５を実装するために用いられるコンピュータを適当にプリプログラミングすることにより初期加熱中に３０通りまでの異なる上昇速度を用いることができる。用いられる電力上昇速度は、リアクタ１００の一連の試験運転中に実験的に確定され、各基板において及び基板間で概ね一様な温度を保持するように、さらにそのプロセスに適している場合には基板内の転位を最小限にするように選択される。
例えば、第４図は開ループコントローラ３３５により実装される３セグメント開ループ加熱過程を示す。第１の時間セグメント４０１に渡って、電力は時間ｔ０から時間ｔ１まで徐々に増加し、基板１７０に対する熱衝撃を低減する。第２の時間セグメント４０２では、電力は時間ｔ１から時間ｔ２まで急速に上昇し、各基板にかかる温度を一様に上昇させると共に、バレル型ＲＴＰリアクタ１００を動作温度付近まで上昇させる。第３の時間セグメント４０３では、電力が調整され、バレル型ＲＴＰリアクタ１００が以下により詳細に示されるように、自動制御選択部３３０が動作モードを切り替える際に、その動作温度で安定化できるようにする。
それ故開ループコントローラ３３５は、リアクタ１００を用いて実行された以前の温度較正結果に基づくコンピュータ内に格納されたパラメータ情報によりランプの各ゾーンを自動的に制御する。較正運転から得られるパラメータ情報を用いて、ＳＣＲ電流を変更し、リアクタ１００の初期加熱中に基板１７０全体を通して概ね一様な温度を保持するために必要とされる適当な空間及び時間的熱分布を達成する。
複数のシリコン制御整流器（ＳＣＲ）は、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０に供給される電流を、それによりＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０により生成される放射熱の量を制御する。ＳＣＲ３５０＿０〜３５０＿Ｎはそれぞれ、対応するゾーンのランプへの電流を制御することにより、一群のランプ、すなわちゾーンを制御する。各ＳＣＲがデュアルモードＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラ３００から同じ信号を供給されるため、全てのランプへの電力は上昇するか或いは減少するかの何れかである。しかしながらランプ間の電力の比は固定されているため、ＲＴＰバレル型リアクタヒートコントローラ３００からの電力の増加は、種々のゾーンに対する所定の（較正運転中の）電力比により個々のゾーンに対して異なる増加量をもたらす。
基板の温度が上昇し、温度センサ１４５及び１７６が正確に動作するレベル、例えば熱電対が温度センサとして用いられる場合に８００〜１１００℃に達する際に、自動制御選択部３００は制御温度を、以下に定義されるコントローラ変更温度と比較する。
また温度センサ１７５及び１７６の出力信号が、測定した温度が温度センサ１７５及び１７６が正確に動作する範囲の温度内にあるということを示した後に、選択的な温度測定値が利用可能である場合には、その制御温度は温度混合部３２０により実際に測定された基板温度と比較される。２つの温度が異なる場合には、温度混合部３２０は２つの温度を同じ値にするために制御温度を調整する。
１９９６年８月２６日出願のWilliam J.curran及びGary M.Mooreによる「A METHOD OF MEASURING SUBSTRATE TEMPERATURE IN RADIANT HEATED REACTORS」というタイトルの同時継続の米国特許出願第０８／７０３，２３０号、現在米国特許第５，８０２，０９９号に説明されるように、選択的な温度測定は選択された間隔でのみ行われ、ＲＴＰバレル型リアクタ放射熱源１５０への電力を一時的に終端する必要がある。従って制御温度は選択された間隔でのみ温度混合部３２０により検査される。この方式は、同様の条件の異なるバッチにおいて異なる温度を生成するようになる温度センサ１７５及び１７６のいかなる劣化をも補償することにより、バッチ間で一様な処理条件を確保する。
温度混合部３２０からの制御温度信号は自動制御選択部３３０に加えられる。また設定値温度、典型的には実行されている処理に対する動作温度も自動制御選択部３３０への入力信号である。制御温度は実際の基板温度より遅れることが知られている。従って温度遅延に対応する所定の温度オフセット値が、ＲＴＰバレル型リアクタ１００の回転中に自動制御選択部３３０内にプログラミングされる。典型的には、所定温度オフセット値は約２０℃〜１００℃の範囲内にある。
それ故所定温度オフセット値が設定値温度から引かれ、コントローラ変更温度が得られる。すなわち、
ＣＣＴ＝Ｔｓｅｔ−Ｔｏｆｆ
であり、ここでＣＣＴはコントローラ変更温度であり、Ｔｓｅｔは設定値温度であり、Ｔｏｆｆは所定温度オフセット値である。
本実施例では、自動制御選択部３３０の比較部が、制御温度とコントローラ変更温度ＣＣＴとを比較する。コントローラ変更温度ＣＣＴが制御温度以下である場合には、自動制御選択部３３０は閉ループコントローラ３４０を動作させ、開ループコントローラ３３５の動作を停止する、すなわちコントローラ３３５の使用を中止する。閉ループコントローラ３４０が動作可能になった後、比較部機能はそれ以上用いられず、制御温度は自動制御選択部３３０を通過して閉ループコントローラ３４０に至る。
制御温度は、堆積中に所定の制限内に基板１７０全体の温度分布を保持するようにＳＣＲ３５０＿０〜３５０＿Ｎを制御する信号に対して適当な調整を行うために、リアクタ１００についての格納されたパラメータ情報と共に、閉ループコントローラ３４０によりモニタ及び使用される。本実施例では閉ループコントローラ３４０は比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラを用いて、約ａ±５℃の範囲に動作堆積温度を保持する。
さらに閉ループコントローラ３４０内のＰＩＤコントローラのあらゆる振動性動作を制限するために、閉ループコントローラ３４０は、通過経路が用いられたこの時点に先行して、フィルタユニット３１０及び３１５の対数フィルタ回路を動作させる。またリアクタ１００の運転及び回転中、ＰＩＤコントローラが適当に動作している間に、動作温度とも呼バレル型堆積温度が、堆積プロセス中に予測及び再現可能なようにドリフトするのが観測される場合もある。例えば、堆積温度は堆積プロセスを通して数℃降下するようになるか、或いは別法では堆積温度は堆積プロセス中に数℃上昇するようになる。
何れの場合においても、堆積プロセスを通して温度ドリフトを補償するランプ波形が温度混合部３２０に組み込まれており、例えば温度コントローラ３００内にプリプログラミングされる。本実施例では、温度ランプ波形は温度混合部３２０内で用いられ、閉ループコントローラ３４０が動作する、すなわち用いられる際に、所望の温度帯内に動作温度を保持する制御温度を生成する。この変更は、制御温度が選択的な制御測定により較正された後に行われる。閉ループ制御と共にランプ波形を入力する能力を用いることにより、動作温度において観測されるあらゆるドリフトをなくすことができる。
最終的に各ゾーンは、ｉが０〜Ｎの範囲にある場合に、オフセット制御部３５１＿ｉを含む。リアクタ１００を回転する際に、典型的には堆積した膜全体の抵抗率が測定される。その抵抗率が許容可能なマージン内にない場合には、オフセット制御部が精細な抵抗率調整能力を実現し、堆積膜全体を通して抵抗率が所望の一様性レベルになるようにする。
上記記載では２つの別のエネルギースタビライザが記載された。これらの例は例示のためだけのものであり、これら特定の実施例に本発明を制限しようとするものではない。他の適当な実施例が以下に記載される。
概ね本発明のエネルギースタビライザは３つの種類に分類することができる。それは（１）一部品薄壁エネルギースタビライザ、（２）複数の薄い面スラブを備えるエネルギースタビライザ、（３）多数の部品を有する面スラブを備えるエネルギースタビライザである。以下の開示では、本発明のエネルギースタビライザの特定の実施例が６インチ基板の場合に記載される。本開示は本発明の原理を例示するものであり、６インチ基板用のエネルギースタビライザに本発明を制限しようとするものではない。本開示を考慮すれば、当業者は上記任意の基板直径用のエネルギースタビライザを構成することができる。
第５Ａ図は一部品薄壁エネルギースタビライザ５６５の側面図であり、第１図に示されるものと同様であり、無底である。エネルギースタビライザ５６５は５つの同じ面を有し、各面が３枚の６インチ基板を支持する。第５Ａ図では、便宜上面５３０の細部のみが示される。第５Ａ図に示される寸法は面５３０に平行に測定された長さである。これらの寸法の一実施例が表３に与えられる。
0004171074.tif 000004
エネルギースタビライザ５６５がシリコンカーバイド塗着グラファイトからなる場合、ここで議論される寸法は、シリコンカーバイドを塗着した後の寸法である。一実施例では、シリコンカーバイド塗着膜は０．００４インチ〜０．０１０インチの範囲の厚さを有し、一実施例では０．００４インチである。さらにエネルギースタビライザ５６５の全ての鋭利な縁部及び壁部は少なくとも０．０３インチの半径を有するように形成される。
第５Ｂ図は、エネルギースタビライザ５６５の面５３０の面角度θ、全体長Ｌ及び壁厚Ｔを示すエネルギースタビライザ５６５の破断図である。本実施例では、面角度θが２°であり、長さＬが２０．８２５インチであり、壁厚Ｔは０．１００インチである。
第５Ｃ図はポケット５３１を通る断面図であり、エネルギースタビライザ５６５のポケットの典型例である。本実施例では、ポケット５３１はポケット深さＰＤを有し、０．０５インチである。
第６Ａ図は無底の一部品薄壁エネルギースタビライザ６６５の別の実施例の断面図である。エネルギースタビライザ６６５は５つの同一な面を有し、各面は３枚の６インチ基板を支持する。第６Ａ図では、便宜上面６３０の細部のみが示される。エネルギースタビライザ６５６の面寸法は表３で与えたものと同じである。同様にエネルギースタビライザ６６５の他の寸法はエネルギースタビライザ５６５の寸法と同様である。
エネルギースタビライザ１６５及び５６５と同様に、エネルギースタビライザ６６５は面６３０内に形成される３つのポケット６３１〜６３３を備え、３枚の６インチ基板を支持する。しかしながらそれに加えて、エネルギースタビライザ６６５の熱質量をさらに低減するために、面６３０は３つのポケット６３１〜６３３周囲に形成される付加的なポケット６４０〜６４５を備える。付加ポケット６４０〜６４５は、基板周囲にエネルギースタビライザ６６５と一体をなす基板包囲リングを構成するために形成され、さらに面６３０の周辺にフレームを構成するために形成される。ポケット６４０〜６４５は、ポケット６３１〜６３３に配置される基板への膜の堆積に影響を与えるプロセスでは、石英挿入体がポケット６４０〜６４５内に配置され、面６３０がポケット６３１〜６３３周囲において概ね同一平面をなすようにする。
第６Ｂ図は、第６Ａ図に示されるようなエネルギースタビライザ６６５の断面図である。エネルギースタビライザ６６５は０．１００インチの一様な厚さを有する背面部分を備える。一実施例では０．１００インチであるリム幅ＷＴを有する基板包囲リング６７５は、深さＰＤ１及び直径ＨＡを有するポケット６３１を画定するために一様な厚さを有してこの背面部分の上側に形成される。当然、深さＰＤ１は基板包囲リング６７５のリム高であり、直径ＨＡは基板包囲リング６７５の内径である。基板包囲リング６７５の外径は（ＨＡ＋２＊ＷＴ）である。本実施例では深さＰＤ１は０．０４５インチであるため、基板リング６７５により画定されるような面６３０の全厚ＳＴは０．１４５インチである。
面６３０の底面において及び各垂直縁部に沿って、リムが高さＳＴを有する面６３０の周辺に形成されるようにエネルギースタビライザも厚さＳＴを有する。それ故ポケット深さＰＤ１は０．０４５インチである。本実施例では、面６３０の垂直縁部に沿ったリム６７６は０．１００インチの幅を有する。
第７Ａ図は、無底の一部品薄壁エネルギースタビライザ７６５の別の実施例の断面図である。エネルギースタビライザ７６５は５つの同一の面を有し、各面は３枚の６インチ基板を支持する。第７Ａ図では、便宜上面７３０の細部のみが示される。エネルギースタビライザ７６５の面寸法は表３で与えられたものと同じである。同様にエネルギースタビライザ７６５の他の寸法はエネルギースタビライザ６６５の寸法と同様である。
エネルギースタビライザ１６５及び５６５と同様に、エネルギースタビライザ７６５は面７３０内に形成される３つのポケット７３１〜７３３を有し、３つの６インチ基板を支持する。しかしながらそれに加えて、エネルギースタビライザ７６５の熱質量をより低減するために、面７３０は、面７３０の背面側においてポケット７３１〜７３３周囲に形成される付加的なポケット７４０〜７４５を備える。付加的なポケット７４０〜７４５は、基板周囲においてエネルギースタビライザ７６５に一体をなす基板包囲リングを構成するために形成され、さらに面７３０の周囲にフレームを構成するために形成される。本実施例では、面７３０は３つのポケット７３１〜７３３周囲において概ね同一平面をなす。
第７Ｂ図は、第７Ａ図に示されるようなエネルギースタビライザの断面図である。基板包囲リング７７５は一実施例では０．１００インチである幅ＲＴ及び一実施例では０．１４５インチである高さＳＴを有するリムを備える。ポケット７３１は一実施例では０．０４５インチであるＰ深さＤ１及び直径ＨＡを有する。従って本実施例における壁厚ＷＴは０．１００インチである。当然、深さＰＤ１は基板包囲リング７７５の内側リム高さであり、直径ＨＡは基板包囲リング７７５の内径である。
面７３０の底面において及び垂直縁部に沿って、リムが高さＳＴを有する面７３０の周囲に形成されるようにエネルギースタビライザ７６５も厚さＳＴを有する。本実施例では、面７３０の垂直縁部に沿ったリム７７６は０．１００インチの幅を有する。
従って本実施例では、エネルギースタビライザ７６５は、エネルギースタビライザ７６５の面７３０上に第１の複数のポケット７３１〜７３３及び面７３０の反対側をなし、面７３０に平行で、しかも面７３０から除去され、エネルギースタビライザ７６５の内側表面内に形成される第２の複数のポケット７４０〜７４５を備える。ポケット７４０〜７４５は、エネルギースタビライザ７６５に一体をなす基板包囲リングが３つのポケット７３１〜７３３それぞれの周囲に構成されるように、さらにリムが面７３０の周囲に構成されるように形成される。リムは、リムに隣接する面７３０の部分より厚くなる。
第８Ａ図は、底面フレームプレート８８２及び上面フレームプレート８８１内に位置する複数の面スラブを備えるエネルギースタビライザ８６５の別の実施例の断面図である。中央軸８８５は上面フレームプレート８８１を通り、エネルギースタビライザ８６５を通って下方に至り、底面フレームプレート８８２を通って延在し、エンドギャップ８８６と嵌合する。エネルギースタビライザ８６５は５つの同一の面スラブを備え、各面スラブが３枚の６インチ基板を支持する。第８Ａ図では、便宜上面スラブ８３０の細部のみが示される。面スラブの寸法及びエネルギースタビライザ８６５の全体寸法は表３に与えられる寸法と同じである。同様にエネルギースタビライザ８６５の他の寸法はエネルギースタビライザ６６５の寸法と同様である。
エネルギースタビライザ１６５及び５６５と同様に、エネルギースタビライザ８６５は面スラブ８３０の外側表面内に形成される３つのポケット８３１〜８３３を備え、３枚の６インチ基板を支持する。しかしながらそれに加えて、エネルギースタビライザ８６５の熱質量をより低減するために、面スラブ８３０は、エネルギースタビライザ７６５の場合に上記したのと同様に面スラブ８３０の背面側において３つのポケット８３１〜８３３の周囲に形成される付加的なポケット８４０〜８４５を備える。付加的なポケット８４０〜８４５は基板周囲においてエネルギースタビライザ８６５に一体をなす基板包囲リングを構成するために形成され、さら面スラブ８３０の周辺においてフレームを構成するために形成される。本実施例では面スラブ８３０の外側表面は３つのポケット８３１〜８３３周囲と概ね同一平面をなす。
第８Ｂ図は、第８Ａ図に示されるようなエネルギースタビライザ８６５の面スラブ８３０の断面図である。基板包囲リング８７５は一実施例では０．１００インチであるリム幅ＲＴ及び一実施例では０．１４５インチである高さＳＴを有する。ポケット８３１は一実施例では０．０４５インチである深さＰＤ１及び直径ＨＡを有する。従って本実施例では、壁厚ＷＴは０．１００インチである。当然、深さＰＤ１は基板包囲リング８７５の内側リム高さであり、直径ＨＡは基板包囲リング８７５の内径である。
面スラブ８３０の底面のおいて及び垂直縁部に沿って、リムが高さＳＴを有する面８３０の周辺に形成されるようにエネルギースタビライザも厚さＳＴを有する。本実施例では、面８３０の垂直縁部に沿ったリム８７６は０．１００インチの幅を有する。また面スラブ８３０の垂直縁部は２つの隣接する面スラブを用いて閉じた表面を形成するように傾斜をなす。さらに面スラブ８３０の底面端部８７７は底面フレームプレート８８２の上側表面内において溝に嵌合するリップを備える。同様に面スラブ８３０の上面端部は、上面フレームプレート８８１の下側表面において溝に嵌合するリップを備える。
従って本実施例では、エネルギースタビライザ８６５は、エネルギースタビライザ８６５の面スラブ８３０の外側表面上に第１の複数のポケット８３１〜８３３及び面スラブ８３０の外側表面と反対をなし、その表面に平行に、さらその表面から除去され、面スラブ８３０の内側表面内に形成される第２の複数のポケット８４０〜８４５を備える。第２のポケット８４０〜８４５は、エネルギースタビライザ８６５と一体をなす基板包囲リングが３つのポケット８３１〜８３３それぞれの周囲に構成され、さらにリムが面８３０の周囲に構成されるように形成される。リムは、リムに隣接する面８３０の部分より厚くなる。さらに面スラブ８３０の上面端部及び底面端部、例えば第１及び第２の反対側をなす端部はそれぞれ、上面フレームプレート及び底面フレームプレートとそれぞれ係合するリップを備える。
上記実施例では、エネルギースタビライザ８６５の各面スラブ８３０は対応する一部品エネルギースタビライザ７６５の面７３０と同様の形状を有していた。同様に面スラブは一部品エネルギースタビライザ６６５の面６３０に類似の形状を有するように構成された。本実施例では、各面スラブは外側表面上に基板用の複数のポケット、基板包囲リング及び面スラブの周囲にリムを形成するためにその基板ポケット周囲に形成される複数のポケット及び面スラブの上面及び底面縁部のリップを備える。種々の実施例の類似性を考慮すると、エネルギースタビライザ６６５に等価なスラブ形状を理解するために図面は不要である。
本発明のエネルギースタビライザの最終的な実施例では、各面スラブ９３０は第２Ａ図に示されるものに類似したフレーム上に掛着する複数の連結用部品９４１〜９４３からなる。各連結用部品９４１〜９４３はそれぞれポケット９３１〜９３３を備え、基板を支持する。さらに連結用部品９４１〜９４２はそれぞれ基板包囲リングを画定する付加的なポケット及び上記のように面の周囲をなすリムを備える。また連結用部品は他の連結機構を備えるか、並びにまた別法では第２Ａ図のようにフレーム上のガイドピンと嵌合する開口部を有することができる。
本発明のＲＴＰバレル型リアクタの種々の実施例が記載されてきた。これらの実施例は例示のためのものであり、記載された特定の実施例に本発明を制限しようとするものではない。本開示を考慮すれば、当業者は種々の方法において本発明の特徴を実現することができよう。
【図１】
0004171074.tif 000005
【図２Ａ】
0004171074.tif 000006
【図２Ｂ】
0004171074.tif 000007
【図２Ｃ】
0004171074.tif 000008
【図３】
0004171074.tif 000009
【図４】
0004171074.tif 000010
【図５Ａ】
0004171074.tif 000011
【図５Ｂ】
0004171074.tif 000012
【図５Ｃ】
0004171074.tif 000013
【図６Ａ】
0004171074.tif 000014
【図６Ｂ】
0004171074.tif 000015
【図７Ａ】
0004171074.tif 000016
【図７Ｂ】
0004171074.tif 000017
【図８Ａ】
0004171074.tif 000018
【図８Ｂ】
0004171074.tif 000019
【図９】
0004171074.tif 000020