(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-31
(45)【発行日】2022-06-08
(54)【発明の名称】誘導加熱可能なサセプタ及びエピタキシャル堆積リアクタ
(51)【国際特許分類】
C30B 25/12 20060101AFI20220601BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20220601BHJP
H01L 21/683 20060101ALI20220601BHJP
C23C 16/46 20060101ALI20220601BHJP
C23C 14/50 20060101ALI20220601BHJP
【ＦＩ】
C30B25/12
H01L21/205
H01L21/68 N
C23C16/46
C23C14/50 E
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2018541208
(86)(22)【出願日】2017-02-02
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-03-14
(86)【国際出願番号】 IB2017050565
(87)【国際公開番号】W WO2017137872
(87)【国際公開日】2017-08-17
【審査請求日】2019-11-12
(31)【優先権主張番号】102016000012643
(32)【優先日】2016-02-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(73)【特許権者】
【識別番号】501372765
【氏名又は名称】エルピーイー ソシエタ ペル アチオニ
(74)【代理人】
【識別番号】110001416
【氏名又は名称】特許業務法人 信栄特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】オグリアリ，ヴィンチェンゾ
(72)【発明者】
【氏名】フォルザン，ミケーレ
(72)【発明者】
【氏名】プレッティ，シルヴィオ
【審査官】▲高▼橋 真由
(56)【参考文献】
【文献】特表２００４－５２５０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００１－５２５９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１９８５１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０７９８５２９５（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ３０Ｂ １／００－３５／００
Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６
Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上側ゾーン及び下側ゾーンを有するディスク形状の部分であるディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）と、上側ゾーン及び下側ゾーンを有する円筒形状の又は円錐形状の部分である円筒状又は円錐状部（２２，３２２，４２２，５２２，６２２）とを備えたサセプタを有するエピタキシャル堆積リアクタであって、前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）が、前記上側ゾーン上の１以上の基板を直接に又は間接的に支持するように適合されており、
前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）と前記円筒状又は円錐状部（２２，３２２，４２２，５２２，６２２）とが同軸であり、
前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）の前記下側ゾーンと前記円筒状又は円錐状部（２２，３２２，４２２，５２２，６２２）の前記上側ゾーンとが、熱が前記円筒状又は円錐状部（２２，３２２，４２２，５２２，６２２）から前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）に伝導により流れ得るように、直接に、又は、可能な中間部を介して接合されており、
前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）及び前記円筒状又は円錐状部（２２，３２２，４２２，５２２，６２２）並びに前記可能な中間部の全体が、熱伝導体である材料から作製されており、
前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）及び前記円筒状又は円錐状部（２２，３２２，４２２，５２２，６２２）の全体が、電磁誘導により加熱されることに適した導電性材料から作製されており、
前記エピタキシャル堆積リアクタは、前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）を電磁誘導により直接加熱するように適合された第１のインダクタ（４）と、前記円筒状又は円錐状部（２２，３２２，４２２，５２２，６２２）を電磁誘導により直接加熱し且つ前記ディスク状部（２１，３２１，４２１，５２１，６２１）を間接的に加熱するように適合された第２のインダクタ（５）と、を備え、
前記第１のインダクタ（４）が平坦であり、
前記第２のインダクタ（５）が円筒状又は円錐状であり、
前記第１のインダクタ（４）及び第２のインダクタ（５）が、独立して異なる周波数で給電されるように適合され、
前記異なる周波数同士の比が１：５以上１：２０以下の範囲内である、エピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項2】
前記第１および第２のインダクタ（４、５）は、前記エピタキシャル堆積リアクタの反応チャンバ（１１、１２）の下または上に配置されている、請求項１に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項3】
前記ディスク状部（３２１）と、前記円筒状又は円錐状部（３２２）と、前記可能な中間部とが単一の部品として作製されている、請求項１又は２に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項4】
前記ディスク状部（４２１）が単一の第１の部品として作製され、前記円筒状又は円錐状部（４２２）が単一の第２の部品として作製され、前記第１の部品と第２の部品とが互いに固定されている、請求項１又は２に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項5】
前記円筒状又は円錐状部（３２２，４２２）が穴を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項6】
駆動シャフト（６）を備え、当該駆動シャフト（６）が、前記円筒状又は円錐状部（３２２，４２２，５２２）に連結され、且つ、回転運動を前記ディスク状部（３２１，４２１，５２１）に、前記円筒状又は円錐状部（３２２，４２２，５２２）を介して伝達するように適合されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項7】
ディスク形状の支持体（３，６０３）をさらに備えており、当該支持体（３，６０３）が、１以上の基板（１００）を直接支持するように適合されており、且つ、前記ディスク状部（２１，６２１）上に載置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項8】
前記ディスク状支持体（６０３）が、ツールによる前記ディスク状支持体（６０３）のハンドリングを可能にするために、形作られた下縁部を有し、且つ／又は、前記ディスク状部（６２１）が、前記ハンドリングを可能にするために、形作られた上縁部を有する、請求項７に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項9】
前記円筒状又は円錐状部（６２２）が貫通穴を有し、前記ディスク状部（６２１）が座部を有するサセプタであって、基板を持ち上げるように適合された持ち上げ装置を含み、当該持ち上げ装置が、互いに固定されたステム（６８２）とプレート（６８１）とを含み、当該ステム（６８２）が前記貫通穴内に配置され、且つ前記貫通穴に沿ってスライドするように適合されており、前記プレート（６８１）が前記座部に配置されている、請求項１から８のいずれか一項に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項10】
前記第１のインダクタ（４）が、その位置の変更により、及び／又は、その巻線の相互位置の変更により調整されるように適合されており、且つ／又は、前記第２のインダクタ（５）が、その位置の変更により、及び／又は、その巻線の相互位置の変更により調整されるように適合されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【請求項11】
前記ディスク状部（２１）で用いられる周波数は２ＫＨｚ以上４ＫＨｚ以下の範囲内であり、前記円筒状又は円錐状部（２２）で用いられる周波数は２０ＫＨｚ以上４０ＫＨｚ以下の範囲内である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエピタキシャル堆積リアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱されるスタッドを有するサセプタ、及び、このようなサセプタを備えたエピタキシャル堆積リアクタ（反応器）に関する。
【背景技術】
【0002】
エピタキシャル堆積リアクタの反応チャンバ内では、基板を水平に支持するために用いられるディスク形状のサセプタを、平坦なインダクタを介した電磁誘導により加熱できる。平坦なインダクタは、反応チャンバの下側水平壁付近に、サセプタに対して平行に配置されている。これらは、「誘導加熱」(“induction heating”)を用いた、いわゆるエピタキシャルリアクタである。一般的に、サセプタは、エピタキシャル堆積プロセス中に、サセプタの（ほぼ）対称の軸を中心に回転させられる。この回転は、サセプタに機械的に接続された駆動シャフトを介して行われる。
【0003】
このような平坦なインダクタにより発生される電磁場は均一でなく、従って、サセプタ内部で発生する熱も均一でない。しかしサセプタは、その全体が、適切な熱伝導体である材料（一般的に、グラファイト）から作製され、従って、サセプタの上面（この上面上に、一般的に、１以上の基板が載置される）の温度は非常に均一である。
【0004】
しかし、このような平坦なインダクタにより発生される電磁場は、インダクタの軸（サセプタの軸に対応）において非常に弱い。その結果、サセプタの上面（この上面上に、一般的に、１以上の基板が載置される）の中央ゾーンの温度は、サセプタの上面の残りの部分の温度よりも、多少低い。
【0005】
このような影響は、１枚の基板を支持するように適合されたサセプタの場合、特に問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
サセプタの温度の均一性の問題は、基板上に堆積される半導体材料層の、より高い品質が要求される場合に、より大きくなる。温度の均一性のこのような欠点により生じ得る重要で不都合な影響には、基板上に堆積された層の厚さの不均一性、基板上に堆積された層の電気的特性の不均一性、基板上に堆積された層の結晶学的欠陥、基板及び／又は基板上に堆積された層内での応力の発生が挙げられる。
【0007】
従って、本出願人は、先行技術を改良し、以上に概説した問題を解決することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような課題は、実質的に、本明細書の不可欠な部分を成す添付の特許請求の範囲に記載された技術的特徴を有するサセプタにより達成される。
【0009】
本発明の基本的な概念は、ディスク形状の部分と、円筒状又は円錐状の部分とを備えたサセプタであって、前記ディスク状部が、エピタキシャル堆積リアクタの反応チャンバ内でエピタキシャル堆積されるべき基板を（直接的又は間接的に）支持するために用いられ、且つ、前記円筒状又は円錐状部が、前記ディスク状部の加熱に寄与するために用いられるサセプタを提供することである。
【0010】
前記サセプタのこの構成により、前記ディスク状部を非常に均一な温度に加熱することが可能である。実際、例えば、前記サセプタの加熱は、第１のインダクタ及び第２のインダクタを通して行われ得る。前記第１インダクタは、前記ディスク状部（特に、前記ディスク状部の外側環状ゾーン）を直接（詳細には、誘導により）加熱するように適合されている。前記第２のインダクタは、前記円筒状又は円錐状部を直接（詳細には、誘導により）加熱し、且つ、前記ディスク状部（特に、前記ディスク状部の中央ゾーン）を間接的に（詳細には、誘導により）加熱するように適合されている。
【0011】
また、本発明の態様は、このようなサセプタを備えたエピタキシャル堆積リアクタでもある。
【0012】
本発明は、添付図面と共に考慮されるべき以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】エピタキシャルリアクタの反応チャンバ内部の、本発明によるサセプタの鉛直方向断面の概略図である。
【図3】本発明によるサセプタの第１の実施形態の構造を概略的に示す。
【図4】本発明によるサセプタの第２の実施形態の構造を概略的に示す。
【図5】本発明によるサセプタの第３の実施形態の構造を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
容易に理解されるように、本発明を実際に実行するための様々な方法が存在し、これらは、添付の特許請求の範囲における、本発明の主な有利な特徴において定義される。
【0015】
図１は、本発明によるサセプタの、エピタキシャルリアクタの反応チャンバ内部での水平位置における鉛直方向断面の概略図である。
【0016】
この例において、サセプタは、ディスク形状の部分（ディスク状部）２１及び円筒状の部分（円筒状部）２２を備えている。ディスク状部２１は、その全体がグラファイトから作製されており（場合により、完全に又は部分的に、ＳｉＣ及び／又はＴａＣで被覆されている）、円筒状部２２は、その全体がグラファイトから作製されている（場合により、完全に又は部分的に、ＳｉＣ又はＴａＣで被覆されている）。サセプタは、基板のためのディスク形状の支持体３に関連付けられている。ディスク状支持体３は、その全体がグラファイトから作製されている（場合により、完全に又は部分的にＳｉＣ及び／又はＴａＣで被覆されている）。このような支持体は、サセプタの一部とみなし得る。
【0017】
サセプタ及びその構成要素を作製するために用いられるグラファイトは、等方性且つ均衡であり、多くの場合、密度が１.５ｇ／ｃｍ３～２.５ｇ／ｃｍ３、電気抵抗が５マイクロオーム＊ｍ～１５マイクロオーム＊ｍであり（従って、適正な電気抵抗を有する材料であると言える）、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ／Ｋ～２００Ｗ／ｍ／Ｋである（従って、適正な電気抵抗を有する材料であると言える）。
【0018】
図１のこの例において、反応チャンバはボックス形状であり、その全体が、石英（例えば、透明な石英材料であり、全体的に又は部分的に、赤外線反射材料で被覆され得る）から作製されている。図１には、チャンバの上側水平壁部１１の一部、チャンバの下側水平壁部１２の一部、及び、鉛直スリーブ１３の全体が図示され、スリーブ１３は壁部１２に、壁部１２の穴にて接合されている。また、図１に、チャンバの水平な「ライナ」(“liner”)１４の一部が図示されている。ライナ１４は、その一部が部分２１よりも前にあり、その一部が部分２１の後ろにある（このライナは、反応ガスのガス流をガイドし、次いで、排ガスのガス流をガイドし、特には、排ガス流をチャンバの底部に閉じ込めるために用いられる部品である）。
【0019】
部分２１及び支持体３はチャンバの内部にあり、詳細には、壁部１１と壁部１２との間の「反応及び堆積」(“reaction and deposition”)ゾーン内にあるが、反応ガスが支持体３の上面と壁部１１の下面との間を流れるように、壁部１２に、より近い。「ライナ」１４は、その上面が支持体３に水平方向に位置合わせされて、反応ガスのフローチャネルの画成に寄与している。部分２２は、スリーブ１３の内部にある。
【0020】
この例において、部分２１の（ほぼ）対称軸は、部分２２の（ほぼ）対称軸に一致し、また、支持体３の（ほぼ）対称軸、及び、反応チャンバの鉛直軸Ｚ（詳細には、スリーブ１３の（ほぼ）対称軸）に一致する。
【0021】
図１のこの例において、部分２１と部分２２とは直接接合されている。或いは、中間部分（いずれの図にも図示されていない）を介在させることができる。中間部分は、一般的にグラファイトから作製される。この中間部分は、例えば、円筒形状、角柱形状、円錐台形状、又は角錐台形状であり得る。このようにして、熱が部分２２から部分２１に、伝導により流れ得る。従って、これらの部分は、熱伝導体である材料から作製されなければならない。
【0022】
図１のこの例において、部分２１の平均直径と部分２１の平均厚さとの比は、数値１０～数値１００に含まれる値である。
【0023】
図１のこの例において、部分２１の平均直径と部分２２の平均直径との比は、数値５～数値２００に含まれる値である。
【0024】
図１のこの例において、部分２２の高さと部分２１の厚さとの比は、数値２～数値６に含まれる値である。
【0025】
図１のこの例において、グラファイトは、熱伝導材料としてだけではなく、導電性材料（特に、適切なサセプタンスを有する）でもあるように選択されている。実際、この例において、部分２１及び部分２２の両方が、電磁誘導により加熱される。しかし、部分２１及び／又は部分２２を、異なる方法、例えば、ランプによる照射、又は、抵抗器による導通（これは、特に部分２２に対して有効）で加熱することも可能である。従って、材料の導電特性（特には、適切なサセプタンスを有する）が、これらの部分の一方又は両方に必須ではない場合もある。
【0026】
図１に部分的に示されているような反応チャンバには、一般的に、冷却システムが具備されている。冷却システムは、特に、チャンバの上壁部及び下壁部を冷却する。このような冷却は、下壁部のための流体（例えば、液体）流、及び、上壁部のための流体（例えば、ガス及び／又は液体）流を用いて行われ得る。
【0027】
図１に部分的に示されているような反応チャンバには、一般的に、反射装置が具備され又は関連付けられている。反射装置は、特に、サセプタにより放射された赤外線の全部又は一部を、反応チャンバが高温であるときに（具体的には、エピタキシャル堆積プロセス中に）反射するためのものである。
【0028】
図１に部分的に示されているような反応チャンバには、一般的に、さらなる温度制御装置が（「反応及び堆積」ゾーンの内部又は外部に）具備され又は関連付けられ得る。
【0029】
図１に部分的に示されているような反応チャンバを有するエピタキシャルリアクタには、一般的に、処理されるべき基板及び処理後の基板のハンドリングシステムが具備されている。ハンドリングシステムは、基板又は基板の支持体（例えば、図１の支持体３）を直接ハンドリングするように適合され得る。
【0030】
図１の例を参照した上で、図２に、軸Ｚからの距離ｘの関数としての、部分２１の上面の温度Ｔの線図を概念的に示す。この図において、Ｒは、ディスク状部２１の半径に対応している。部分２１の上面の温度が均一であるならば（図２に示されているように）、支持体３の上面（基板（単数又は複数）が載置されている）の温度は均一である。いずれの場合も、支持体３（存在する場合）の材料の質量もまた、支持体上面の温度を均一にすることに寄与し得る。
【0031】
幾つかの実施形態によれば、軸Ｚからの距離ｘの関数としての、部分２１の好ましい上面温度Ｔの線図が、例えば、僅かに上昇し、若しくは、僅かに低下し、又は、ほぼ一定であり得ることに留意されたい。
【0032】
図２において、温度線図の中央ゾーンＣＺと、中央ゾーンＣＺの右側及び左側の、温度線図の側方ゾーンＬＺとが存在している。以下に理解されるように、部分２１の上面の外側環状ゾーンの温度（ゾーンＬＺにほぼ一致）は、第１のインダクタ４（詳細には、平坦なインダクタ）により、より多くの影響を受ける。そして、部分２１の上面の中央ゾーンの温度（ゾーンＣＺにほぼ一致）は、第２のインダクタ５（具体的には、円筒状のインダクタ）により、より多くの影響を受ける（また、熱を伝導によりディスク状部２１に伝達するサセプタの円筒状部２２による影響（それだけではないが）も受ける）。平坦なインダクタの典型的な実施形態は、螺旋状の（平坦な）形態に配置された導電体から成る。円筒状のインダクタの典型的な実施形態は、シリンダ上に巻かれた複数の円形の巻線から成る。
【0033】
第１の近似において、インダクタ４及びインダクタ５の両方が動作中のとき、サセプタ内のパワー密度の影響（最初に電磁場として伝達され、次いで、サセプタ内で誘導電流に変換され、最後に、ジュール熱に変換される）が、２つのインダクタが電流を供給していることにより加えられる。もちろん、インダクタに供給される電力の全てがサセプタにおいて熱になるわけではない。
【0034】
サセプタにおける温度分布は、本質的に、４つの要素、すなわち、サセプタのディスク状部（図１の符号２１）、サセプタの円筒状部（図２の符号２２）、第１のインダクタ（図１の符号４）、及び、第２のインダクタ（図１の符号５）と、これらの要素の様々なパラメータとに依存する。これらのパラメータは、主に、幾何学的、電気的、及び、化学的（すなわち、部品の材料）である。また、温度は、サセプタの表面を通しての、照射による放出熱及び照射による吸収熱のいずれによっても影響を受ける。さらに、サセプタがエピタキシャル堆積リアクタの反応チャンバ内にある場合（例えば、図１を参照）、温度は、例えば、反応チャンバ内のガス流によっても、及び、反応チャンバ外部の流体（ガス状及び／又は液体）流によっても影響を受ける。最後に、サセプタの温度は、１以上の基板がサセプタ上に配置された支持体の存在により影響を受ける。
【0035】
図８は、図１のサセプタに非常に類似したサセプタに関する、５つの異なる加熱条件下での（実際の）温度図を示す。正確には、これは、サセプタのディスク状部上面の温度（摂氏）に関連しており、温度は、サセプタの中心対称軸Ｚからの距離の関数である。図８の線図は、第１のディスク状インダクタ及び第２の円筒状インダクタを用いて行われた一連の実験結果によるものである。第１のディスク状インダクタには、低周波（例えば、２ＫＨｚ～４ＫＨｚの範囲の周波数）の交流電圧／電流の第１のＬＦ（低周波）発生器により給電し、第２の円筒状インダクタには、高周波（例えば、２０ＫＨｚ～４０ＫＨｚの範囲の周波数）の交流電圧／電流の第２のＨＦ（高周波）発生器により給電した。第１発生器は、４０ＫＷ～５０ＫＷの最大出力で給電でき、出力電力が設定可能であった。第２発生器は１０ＫＷ～２０ＫＷの最大出力で給電でき、出力電力が設定可能であった。温度を、サーモグラフィーカメラを用いて検知した。
【0036】
第１の実験において、平坦なインダクタに供給された電力は、第１のＬＦ発生器の最大出力の約５５％であり、円筒状インダクタに供給された電力は、第２のＨＦ発生器の最大出力の約１０％であった。図８Ａに見られるように、温度線図は、逆向きのガウス分布のような形状であり、その中央が最低温度で約９７５℃であり、その端部が最高温度で約１０２５℃である。
【0037】
第２の実験において、平坦なインダクタに供給された電力は、第１のＬＦ発生器の最大出力の約６５％であり、円筒状インダクタに供給された電力は、第２のＨＦ発生器の最大出力の約５５％であった。図８Ｂに見られるように、温度線図は円周の一部のような形状であり、その中央が最高温度で約１１２５℃（よりもわずかに低い）であり、その端部が最低温度で約１１００℃（よりもわずかに高い）である。
【0038】
第３の実験において、平坦なインダクタに供給された電力は、第１のＬＦ発生器の最大出力の約５０％であり、円筒状インダクタに供給された電力は、第２のＨＦ発生器の最大出力の約６０％であった。図８Ｃに見られるように、温度線図はガウス分布のような形状であり、その中央が最高温度で約１０３０℃であり、その端部が最低温度で約９９０℃である。
【0039】
第４の実験において、平坦なインダクタに供給された電力は、第１のＬＦ発生器の最大出力の約４５％であり、円筒状インダクタに供給された電力は、第２のＨＦ発生器の最大出力の約５５％であった。図８Ｄに見られるように、温度線図は三角形状であり、その中央が最高温度で約１０５０℃であり、その端部が最低温度で約１０００℃である。
【0040】
第５の実験において、平坦なインダクタに供給された電力は、第１のＬＦ発生器の最大出力の約４５％であり、円筒状インダクタに供給された電力は、第２のＨＦ発生器の最大出力の約５０％であった。図８Ｅに見られるように、温度線図は、真直で水平な線の一部のような形状であり、平均値が約１０２０℃である。
【0041】
部分２１を加熱するために２つのインダクタを使用していることにより、温度制御における融通性が、より大きくなっている。
【0042】
図１においては、インダクタの全てが反応チャンバの下に配置されている。代替的な方法によれば、インダクタの１つ又は各々を反応チャンバの上に配置し得る。
【0043】
本質的に、本発明によるサセプタは、第１のディスク形状の部分と、第２の円筒状又は円錐状の部分とを備えている。同等に、第２の部分が、角柱状又は、ピラミッド形状であってもよい。円筒状又は円錐状の部分は、特に、ディスク状部の中央ゾーンを、特に伝導により加熱するために用いられる。例えば、ディスク状部は、第１のインダクタ（又は、例えばレジスタ）を介した誘導により直接加熱され得る。例えば、円筒状又は円錐状部は、第２のインダクタ（又は、例えばレジスタ）を介した誘導により直接加熱され得る。
【0044】
もちろん、１つの部品（又は、多くの部品）を誘導により（直接）加熱するためには、このような部品（又は、多くの部品）が、このようなタイプの加熱に適した（すなわち、適切なサセプタンスを有する）材料からつくられることが必要である。
【0045】
【0046】
サセプタのディスク状部は、１以上の基板を直接的又は間接的に支持するように適合されている。
【0047】
典型的且つ有利には、円筒状又は円錐状部は、ディスク状部と同軸である。詳細には、円筒状部の（ほぼ）対称軸と、円錐状部の（ほぼ）対称軸と、サセプタの（ほぼ）対称軸とが一致している。
【0048】
典型的且つ有利には、円筒状又は円錐状部は、ディスク状部に隣接し、且つディスク状部に接触している。
【0049】
典型的且つ有利には、円筒状又は円錐状部は、ディスク状部より下に配置されている。
【0050】
典型的且つ有利には、ディスク状部及び円筒状又は円錐状部は、その全体がグラファイトからつくられる（全体的又は部分的に、ＳｉＣ及び／又はＴａＣで被覆される）。
【0051】
図３のサセプタ２において、ディスク状部３２１と円筒状又は円錐状部３２２とが単一の部品として構成される。すなわち、これらの２つの部分は、同一物体の一部である。部分３２２は、止まり穴（ブラインドホール）を有し、この穴に、サセプタ２を回転させるために用いられる駆動シャフト６がねじ込まれている。シャフト６は、機械的性質を十分に考慮して、例えば、鋼（良好な熱導体且つ良好な導電体である材料）、又は、グラファイト（適切な熱導体且つ適切な導電体である材料）、或いはセラミック（不十分な熱導体且つ不十分な導電体である材料）から作製され得る。シャフトがグラファイトから作製される場合、このグラファイトが、サセプタのグラファイトとはわずかに異なり得、例えば、より低い熱伝導率を有し得ることに留意されたい。
【0052】
図４のサセプタ２において、ディスク状部４２１が単一の第１の部品として構成され（例えば、その全体がグラファイトから作製され、全体的又は、部分的にＳｉＣ及び／又はＴａＣで被覆されている）、円筒状又は円錐状部４２２は、単一の第２の部品として構成されている（例えば、その全体がグラファイトから作製され、全体的又は、部分的にＳｉＣ及び／又はＴａＣで被覆されている）。第１部品と第２部品とは、互いに固定されている。部分３２２と部分４２２とは、ほぼ同一の（軸方向）長さを有する。このような例において、取付けは、ねじ連結により行われる。詳細には、部分４２１が、ねじ山付きの貫通穴（スルーホール）を有し、円筒状又は円錐状部４２２が、この穴にねじ込まれている。部分４２２は止まり穴を有し、この穴に、サセプタ２を回転させるために用いられる駆動シャフト６がねじ込まれている。シャフト６は、機械的性質を十分に考慮して、例えば、鋼（良好な熱導体及び良好な導電体である材料）、又は、グラファイト（適切な熱導体及び適切な導電体である材料）、或いはセラミック（不十分な熱導体及び不十分な導電体である材料）から作製され得る。シャフトがグラファイトから作製される場合、このグラファイトが、サセプタのグラファイトとはわずかに異なり得、例えば、より低い熱伝導率を有し得ることに留意されたい。
【0053】
図５のサセプタ２において、ディスク状部５２１がディスク状部３２１と実質的に同一であり、一方、円筒状又は円錐状部５２２は、円筒状又は円錐状部３２２とは異なり、より短い（軸方向において）。部分５２２の長さが短くされていることが、閉鎖された反応チャンバ（すなわち、既に組み立てられている）の内部にサセプタを挿入することを容易にする。熱をディスク状部５２１の中央ゾーンに供給するために、十分に長いソレノイドインダクタに接続できるほど十分に長い円錐状又は円筒状の要素を有することが有用である。この目的のために、円筒状又は円錐状部５２２（例えば、その全体がグラファイトから作製され、全体的又は、部分的にＳｉＣ及び／又はＴａＣで被覆されている）に加えて、さらなる円筒状又は円錐状部５２３（例えば、その全体がグラファイトから作製され、全体的又は、部分的にＳｉＣ及び／又はＴａＣで被覆されている）が円筒状又は円錐状部５２２に接触して設けられている。部分５２２と部分５２３とは、例えば、ねじ連結により互いに固定されている。部分５２３は、止まり穴を有し、この穴に、サセプタ２を回転させるために用いられる駆動シャフト６がねじ込まれている。シャフト６は、機械的性質を十分に考慮して、例えば、鋼（良好な熱導体及び良好な導電体である材料）、又は、グラファイト（適切な熱導体及び適切な導電体である材料）、或いはセラミック（不十分な熱導体及び不十分な導電体である材料）から作製され得る。シャフトがグラファイトから作製される場合、このグラファイトが、サセプタのグラファイトとはわずかに異なり得、例えば、より低い熱伝導率を有し得ることに留意されたい。
【0054】
【0055】
しかし、円筒状又は円錐状部における穴（止まり穴又は貫通穴）（例えば、成型された穴）は、ディスク状部の上面の温度プロファイルに影響を与えるためにも使用され得る。
【0056】
図１の例において、１以上の基板を支持するように適合され且つディスク状部２１上に載置された、ディスク形状の支持体３が存在する。図６においては、このような支持体（参照符号６０３で示す）は、一度に１枚の基板１００を支持するのに適した実施形態によるものであり、ディスク状部６２１上に載置されている様子が、より詳細に示されている。図７においては、このような支持体（参照符号７０３で示す）は、一度に１つの基板１００を支持するのに適した実施形態によるものであり、ディスク状部７２１上に載置されている様子が、より詳細に示されている。
【0057】
図１、図６及び図７の変形例によれば、支持体３の下面は完全に平坦であり、一方、部分２１の上面は、中央が（僅かに）凹状である。これは、低温時に、支持体３が部分２１上に載置されてはいるが、支持体３の下面が部分２１の上面に完全には接触していないことを意味する。また、高温時（エピタキシャル堆積プロセス中）には、支持体３の下面が部分２１の上面に、より多く接触し、詳細には完全に接触することを意味する。
【0058】
図６及び図７において、ディスク形状の支持体６０３／７０３は、基板１００のための（薄い）凹部（或いは、対応する複数の基板のための複数の凹部）を有する面を有する。凹部は、ほぼ円筒形状である。（基板は、いわゆる「フラット」(flat)を有し得る）。凹部は、平坦な又は（僅かに）凹状の底部を有し得る。凹部は、典型的には、中実の底部を有する。工程の繰り返しにより、図６及び図７の支持体と同一の又は類似の支持体を徐々に変形させることができ、具体的には凸状にし得ることに留意されたい。
【0059】
図６及び図７において、基板１００の直径は３００ｍｍである。本発明が、大きい直径（例えば２００ｍｍ以上（４５０ｍｍまで））を有する単一の基板を一度に処理するように適合されたリアクタのために特に考案されていることに留意されたい。
【0060】
図７において、ディスク形状の支持体７０３は、ツール（工具）によるディスク状支持体７０３のハンドリングを可能にする形状の下縁を有する。代替的には、ディスク状部７２１が、ツールによるディスク状支持体７０３のハンドリングを可能にする形状の上縁を有してもよい。さらに代替的には、支持体７０３の下縁と部分７２１の上縁の両方を上記のような形状に形成してもよい。
【0061】
図６の例によれば、サセプタ２の円筒状又は円錐状部６２２は、スルーホールを有し、サセプタ２のディスク状部は、座部を有し、そして、基板を持ち上げるように適合された持ち上げ装置が存在している。持ち上げ装置は、互いに固定されたステム６８２とプレート６８１とを含む。ステム６８２は、スルーホール内に配置されており、且つ、スルーホールに沿ってスライドするように適合されている。プレート６８１は座部に配置されている。
【0062】
また、円筒状又は円錐状部６２２に固定された中空の駆動シャフト６０６も存在する。
【0063】
指標として、部分６２２の外径及び／又はシャフト６０６の外径は、４０ｍｍ～６０ｍｍである。
【0064】
指標として、シャフト６０６の回転速度（及び、従って、部分６２１及び部分６２２の回転速度）は、５ＲＰＭ～５０ＲＰＭである。
【0065】
図７の例によれば、円筒状又は円錐状部７２２に固定された駆動シャフト７０６が存在する。
【0066】
指標として、部分７２２の外径は、４０ｍｍ～６０ｍｍである。
【0067】
指標として、シャフト７０６の回転速度（及び、従って、部分７２１及び７２２の回転速度）は、５ＲＰＭ～５０ＲＰＭである。
【0068】
好ましくは、シャフト７０６は、その全体がグラファイトからつくられる。これは、特に、この材料の熱抵抗性及び耐高温性能によるものである。
【0069】
シャフト７０６は、上側部分７０６Ａ、下側部分７０６Ｄ、及び、存在し得る中間部分７０６Ｃを含む。上側部分７０６Ａと、存在し得る中間部分７０６Ｃとは、（滑らかな）ジャンクション（接合）部７０６Ｂを介して接合され得る。部分７２２及び部分７０６Ａから成る構成を、単一の円筒状要素と見なし得ることに留意されたい。実際、図７の例において、インダクタ５は、例えば、部分７０６Ａの下端まで延在し得る。換言すれば、インダクタ５は、円筒状又は円錐状部（図７の符号７２２）の下端まで延在でき、或いは、シャフト７０６の部分７０６Ａをカバーするまで、下端をわずかに（例えば、１ｃｍ～３ｃｍ）超えてもよい。
【0070】
上側部分７０６Ａは、円筒状又は円錐状の凸部（図７の符号７０６Ｆ）又は凹部（図７に見られず）を有し得る。これらは、円筒状又は円錐状部７２２の対応する円筒状又は円錐状の凹部又は凸部との機械的連結のためにある。
【0071】
図７の例によれば、下側部分７０６Ｄは、放熱のための半径方向突出部７０６Ｅを有する。
【0072】
図１に示した部品のうちの幾つかは、厳密な意味で反応チャンバの一部ではなく、一般的にはエピタキシャルリアクタの一部である。それらは、具体的には、第１インダクタ４、及び、第２インダクタ５である。
【0073】
第１インダクタ４は、ディスク状部２１を直接加熱するように適合されており、具体的には「平坦」(“flat”)である（すなわち、インダクタ４の巻線が曲線と同等であり、その全体が１つの平面内に位置する）。第２インダクタ５は、円筒状又は円錐状部２２を直接加熱し、ディスク状部２１を間接的に加熱するように適合されており、具体的には「円筒状」(“cylindrical”)である（すなわち、インダクタ５の巻線の各々が曲線と同等であり、その全体が円筒状面内に位置する）。インダクタ５は、２つ（又はそれより多数）の同軸巻線５１及び５２（同一方向）を包含でき、これにより、より大きい電磁場を、より短い長さで生成できる。
【0074】
図１の変形例によれば、インダクタ４及び／又はインダクタ５を変形させる(“shaped”)ことも可能である。例えば、インダクタ４が、完全に平坦でなくてもよく、且つ／又は、インダクタ５が完全に円筒状でなくてもよい。また、インダク４及び／又はインダクタ５の形状及び／又は位置が調節可能であってもよい。
【0075】
図１の変型例によれば、インダクタ４及び／又はインダクタ５は、位置の関数として変化する断面を有する導体から成り得る。
【0076】
サセプタのディスク状部内部の電磁場の分布（及び、従って、温度の分布）は、基本的に４つの要素、すなわち、ディスク状部（図１の符号２１）、円筒状部（図２の符号２２）、第１インダクタ（図１の符号４）、及び、第２インダクタ（図１の符号５）と、これらの要素の様々なパラメータとに依存する。これらのパラメータは、主に、幾何学的、電気的、及び、化学的（すなわち、部品の材料）である。
【0077】
図１は、第１インダクタ４と第２インダクタ５との相互誘導を低減するように適合された分離要素７を示している。この要素は、インダクタ４とインダクタ５との間に配置されている。詳細には、この要素は、インダクタ５を（そして、スリーブ１３及び部分２２も）取り囲んでいる。この目的のために使用され得る材料は、フェライト及びＭＤＭ（マグネト誘電材料）である。
【0078】
典型的に且つ好ましくは、インダクタ４とインダクタ５とは、互いに完全に分離されているが、電気的に直列に接続されてもよい。好ましくは、第１インダクタ４と第２インダクタ５とは、独立に（具体的には、相互作用を抑制するために異なる周波数で）給電されるように適合されている。例えば、一方の周波数が２ｋＨｚ～４ｋＨｚで、他方の周波数が２０ｋＨｚ～４０ｋＨｚであり得る。例えば、周波数間の比は、数値５～２０に含まれる値に等しくなり得る。
【0079】
第１インダクタ４は、その位置の変更により、及び／又はその巻線の相互位置の変更により調整されるように適合され得る。これらの変更は、手動又は電動式、又は自動的に行われ得る。
【0080】
第２インダクタ５は、その位置の変更により、及び／又はその巻線の相互位置の変更により調整されるように適合され得る。これらの変更は、手動又は電動式、又は自動的に行われ得る。
【符号の説明】
【0081】
２ サセプタ
３ 支持体
４ 第１のインダクタ
５ 第２のインダクタ
６ 駆動シャフト
７ 分離要素
１１ チャンバの上壁
１２ チャンバの下壁
１３ スリーブ
１４ ライナ
２１ ディスク状部
２２ 円筒状又は円錐状部
１００ 基板
３２１ ディスク状部
３２２ 円筒状又は円錐状部
４２１ ディスク状部
４２２ 円筒状又は円錐状部
５２１ ディスク状部
５２２ 円筒状又は円錐状部
５２３ さらなる円筒状又は円錐状部
６０３ 支持体
６２１ ディスク状部
６２２ 前記円筒状又は円錐状部
６８１ プレート
６８２ ステム
７０３ 支持体
７０６ 駆動シャフト
７０６Ｅ 半径方向突出部
７２１ ディスク状部
ＣＺ 温度線図の中央ゾーン
ＬＺ 温度線図の側方ゾーン
Ｚ チャンバ鉛直軸
３ 支持体
４ 第１のインダクタ
５ 第２のインダクタ
６ 駆動シャフト
７ 分離要素
１１ チャンバの上壁
１２ チャンバの下壁
１３ スリーブ
１４ ライナ
２１ ディスク状部
２２ 円筒状又は円錐状部
１００ 基板
３２１ ディスク状部
３２２ 円筒状又は円錐状部
４２１ ディスク状部
４２２ 円筒状又は円錐状部
５２１ ディスク状部
５２２ 円筒状又は円錐状部
５２３ さらなる円筒状又は円錐状部
６０３ 支持体
６２１ ディスク状部
６２２ 前記円筒状又は円錐状部
６８１ プレート
６８２ ステム
７０３ 支持体
７０６ 駆動シャフト
７０６Ｅ 半径方向突出部
７２１ ディスク状部
ＣＺ 温度線図の中央ゾーン
ＬＺ 温度線図の側方ゾーン
Ｚ チャンバ鉛直軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】