KR20210094043A - Cvd 반응기의 구성요소 부품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Cvd 반응기의 구성요소 부품을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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마르셀 콜베르크
프란시스코 루다 와이 비트
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아익스트론 에스이
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Abstract

본 발명은, CVD 반응기(1)의 구성요소 부품으로서, 석영 블랭크로 제조되는 구성요소의 용도에 관한 것으로, 이 구성요소에서, 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)은 선택적 레이저 에칭에 의해 생성되었으며, 유체는 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)을 통해 유동하고, 그리고 구성요소는, 사용할 때, 500℃ 초과의 온도들로 가열되고, 그리고 IV, V 또는 VI 주족의 수소화물들 그리고/또는 II, III 또는 V 주족의 원소들의 유기 금속계 화합물들 또는 할로겐화물들과 접촉하게 된다.

Description

CVD 반응기의 구성요소 부품을 제조하기 위한 방법
[0001] 본 발명은 석영으로 구성되고 그리고 적어도 하나의 공동을 가지는, CVD 반응기의 구성요소의 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
[0002] 본 발명은 석영 블랭크(quartz blank)로 제조된 구성요소의 용도에 관한 것이다.
[0003] 석영으로 제조된 가스 인렛 유닛은 DE 10 2008 055 582 A1에 설명된다. 이곳에 설명된 가스 인렛 유닛은, 가스 인렛 유닛의 도면 축 주위에 배열되는 중심 본체를 갖는다. 가스 인렛 유닛의 중심 영역에서, 서로에 대해 동심으로 배열되는, 복수의 가스 인렛 덕트들이 연장되며, 복수의 가스 인렛 덕트들은 전체 주변 길이에 걸쳐 연장되는 아웃렛들(outlets)로 개방한다. 가스 유입 덕트들의 아웃렛들은 환형 형상으로 중심 섹션을 둘러싸는 가스 분배 챔버들에 의해 접하게 되며, 가스 분배 챔버들은 플로어들을 포개어져(one above another) 배열되는 복수의 가스 분배 레벨들로 분할함으로써 분리된다. 각각의 가스 분배 챔버들의 반경방향 외부 에지는 가스 분배 벽에 의해 둘러싸여 있으며, 가스 분배 벽은 다수의 가스 통과 개구들을 가지며, 가스 통과 개구들은 가스 아웃렛 개구들로 개방되며, 가스 아웃렛 개구들을 통해 프로세스 가스들은 CVD 반응기의 프로세스 챔버로 이송될 수 있다. 복수의 가스 분배 챔버들 각각에는 프로세스 가스의 개별 가스 혼합물이 이송될 수 있어서, 프로세스 가스들은 가스 인렛 유닛에 접하는 프로세스 챔버로 서로 상이한 레벨들로 유동할 수 있다. 프로세스 챔버에서, 기판들은 아래로부터 가열되는 서셉터(susceptor) 상에 놓이고, 그리고 III-V-층들, IV-층들 또는 II-VI-층들로 코팅될 수 있다.
[0004] 석영 본체들의 구조화를 위한 방법은 DE 100 29110 B4, EP 3 036 061 B1, DE 20 2017 002 851 U1 및 DE 10 2018 202 687 A1로부터 공지된 기술을 갖는다. 연마된 표면을 갖는 석영 블랭크는 우선적으로 레이저 빔으로 처리된다. 여기서, 레이저 빔은 초단 펄스들(ultra-short pulses)을 생성하고 그리고 포커싱된다(focused). 초점은 석영 블랭크의 체적을 통해 예를 들어 한줄씩(line-by-line) 쓰기 모션으로 이동된다. 초점에서, 레이저 빔은 석영 재료에서 재료 변형이 발생하는 임계 강도 초과의 강도에 도달한다. 그 후, 변형된 재료는 유체 에천트(etchant), 예를 들어 수산화 칼륨 용액으로 제거될 수 있다. 스프레이 헤드들 또는 스프레이 캔들의 노즐 본체를 위한 액체 채널들을 제조하기 위해 이러한 방법을 사용하는 것이 종래 기술로부터 공지되어 있다. 투영 조명 시스템(projection lighting system)을 위한 구성요소에서 공동 구조물들을 제조하는 것이 또한 공지된 기술이다. SLE(selective laser-induced etching)으로 공지된 이러한 방법을 사용하여, 석영 유리, 붕규산 유리, 사파이어 및 루비로 제조된 투명한 구성요소들에서 마이크로채널들, 성형된 홀들, 및 윤곽형성된 컷들(contoured cuts)을 제조하는 것이 또한 공지된 기술이다.
[0005] 종래 기술은 또한 DE 102 47 921 A1, DE 10 2010 000 554 A1, DE 10 2014104 218 A1, DE 20 2017 005165 U1 및 DE 20 2018 003 890 U1뿐만 아니라 아티클(article) "Selective, Laser-Induced Etching of Fused Silica at High Scan-Speeds Using KOH, JLMN Journal of Laser Micro/Nanoengineering, Vol. 9, No. 2, 2014, pp. 126-131", 및 아티클 "Selective Laser-Induced Etching of 3D Precision Quartz Glass Components for Microfluidic Applications - Up-Scaling of Complexity and Speed, Micromachines, Vol. 8(4), 2017, No. 110, pp. 1-10"를 포함한다.
[0006] 본 발명의 근간이 되는 목적은, 특히 복잡한 설계의 CVD 반응기의 구성요소들이 석영으로 제조될 수 있는 방법의 사양뿐만 아니라 이러한 석영 구성요소의 사양에 관한 것이다.
[0007] 본 목적은, 청구항들에서 특정되는 본 발명에 의해 달성되며, 보조 청구항들은 개개의 독립항들에서 표시되는 본 발명의 유리한 추가의 개량들뿐만 아니라, 본 목적의 자율적인 해결책들을 나타낸다.
[0008] 본 발명에 따른 CVD 반응기의 석영 구성요소는 SLE(selective laser-induced etching)에 의해 제조되는 공동들을 갖는다. 이러한 방법에서, 초기 균일 석영 본체의 국부적인 재료 변형은 제1 프로세스 단계에서 실행된다. 이러한 목적을 위해, 초단 펄스식 레이저 빔(ultra-short pulsed laser beam)은 마이크로미터 범위의 초점에 포커싱되며, 초점은 석영 가공물에 대한 레이저 빔의 3차원 이동에 의해 석영 본체의 체적을 통해 안내된다. 우선적으로, 연마된 표면을 가질 수 있는 고형물 석영 본체이 제조된다. 포커싱된 레이저 빔은 표면에서 멀리 있는 체적 구역들을 노출하는데 사용된다. 석영 재료의 재료 변형은 다중 광자 프로세스(multi-photon process)를 통해 레이저 빔의 초점에서 발생한다. 따라서 변형된 재료는 에칭 유체를 사용하여 제2 프로세스 단계에서 제거될 수 있다. 에칭 유체는 바람직하게는 액체, 예를 들어 KOH의 형태를 취한다. CVD 반응기의 발명의 구성요소는 그 자체가 공지된 기술인 이러한 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 가스 분배 벽, 그의 가스 통과 개구들, 중심 플린스(central plinth), 그의 가스 공급 라인들, 및 그의 통과 개구들을 포함하는, 중심 섹션과 가스 분배 벽 사이에서 연장되는 유동 장벽은 이러한 방법으로 디스크 형상 석영 기초 본체로 제조될 수 있다. 그 후, 이러한 재료적으로 통합형 방식으로 제조된 디스크 형상 가스 분배 본체들/섹션들은 위로 쌓여서(one on top of another) 적층될 수 있고, 그리고, 특히, 재료 접합(material bonding)에 의해 서로 결합될 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 변형에서, 가스 분배 본체들은 재료적으로 통합형 방식으로 서로 연결된다. 전술된 SLE 방법은 균일한 석영 블랭크로부터 제조되는, 이러한 통합형 가스 인렛 유닛의 제조를 위해 또한 사용된다. 본 발명에 따른 방법은, 특히, 다른 성형 프로세스들에 의해, 예를 들어, 주조, 블로우 몰딩(blow moulding) 또는 기계가공에 의해 제조될 수 없는 CVD 반응기의 구성요소들을 제조하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 제조되는 구성요소들은 복잡한 공동 형상들을 가질 수 있고 그리고 CVD 반응기에서 500℃ 초과의 온도들에서 사용될 수 있으며, 구성요소들은 IV-, V- 또는 VI-주족의 수소화물들 또는 II-, III- 또는 V-주족의 원소들의 유기 금속계 화합물들, 또는 할로겐들과 접촉하게 된다. 본 발명의 석영 구성요소들은, 특히, 기판 캐리어들, 가스 아웃렛 유닛들, 가스 인렛 유닛들, 쉴드 판들, 서셉터들, 빛 통과 판들, 시스들(sheaths) 또는 커버 판들이며, 특히 공동 배열들을 가지는 이러한 구성요소들이 제공되며, 공동 배열들은, 구성요소들의 2개의 표면들 사이에서 연장되고 그리고 가스 아웃렛 표면 상에서 본질적으로 균일한 방식으로 배열되는 다수의 가스 통과 개구들을 갖는다. 이러한 구성요소들은 특히 CVD 반응기의 프로세스 챔버에서 균일한 가스 유동을 발생하는 목적에 적합하며, 이 목적을 위해, 가스 아웃렛 표면의 가스 아웃렛 개구들, 다시 말해, 가스 통과 홀들의 자유 단부들은 표면에 걸쳐 균일하게 분배된다. 가스 통과 홀들은 0.1mm보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 그러나, 3mm, 2mm, 1mm, 0.5mm 또는 0.2mm보다 더 작은 직경을 가지는 가스 통과 홀들이 또한 제공된다. 더욱이, 가스 분배 챔버를 형성하는, 적어도 하나의 대형 챔버에 의해 형성되는 공동을 가지는 구성요소가 바람직하게 제공된다. 가스 분배 챔버는 다수의 가스 통과 홀들으로 분기되어서, 가스 아웃렛 개구들은 하나의 공통 가스 분배 챔버 또는 복수의 가스 분배 챔버들과 연통할 수 있다. 적어도 하나의 가스 공급 라인이 가스 분배 챔버로 개방된다. 특히, 재료적으로 통합형 방식으로 설계되고 그리고 적어도 하나의 가스 공급 라인의 아웃렛 및 가스 통과 홀들의 개구들에 의해서 단지 차단되는 가스 분배 챔버의 내부 표면이 제공된다. 따라서, 큰 자유 단면적을 가지는 가스 분배 챔버로 개방되는 작은 자유 유동 단면적을 갖는 가스 공급 라인이 제공될 수 있으며, 자유 단면적은 유동의 방향에 직각으로 연장된다. 가스 분배 챔버의 자유 단면적은, 적어도 하나의 가스 공급 라인의 자유 단면적 또는 복수의 가스 공급 라인들의 자유 단면적들의 합보다 적어도 10배, 바람직하게는 20배만큼 더 클 수 있다. 더욱이, 가스 분배 챔버 밖으로 이어지는 가스 통과 홀들의 자유 단면적들의 합의 적어도 2배, 5배, 10배, 바람직하게는 적어도 20배, 적어도 50배, 또는 적어도 100배만큼 큰 구성요소를 통한 유동에 대해 횡단으로 연장하는 가스 분배 챔버의 자유 단면적이 제공된다. 특히, 본질적으로 서로 평행하게 진행되는 가스 유출 개구로 개방되는 가스 통과 홀들이 더욱이 제공될 수 있다. 가스 아웃렛 개구들이 평면에 놓인다면, 가스 통과 홀들은 바람직하게는 수학적으로 평행하게 진행된다. 가스 아웃렛 개구들이 원통형 주변 표면 상에 놓인다면, 가스 통과 홀들은 바람직하게는 반경방향으로 진행된다. 더욱이, 하나 또는 복수의 가스 공급 라인들과 정렬되지 않는 가스 아웃렛 홀들이 제공될 수 있다. 더욱이, 직선으로 진행되지 않고 복수의 방향의 변경들을 가지는 석영 구성요소 내의 공동들, 특히 가스 라인들이 제공될 수 있다. 가스 공급 라인들은 직선으로 진행되는 섹션들을 가질 수 있으며, 섹션들은 꼬임(kink) 지점들의 형태로 서로 변환된다. 그러나, 가스 라인들은 또한 석영 구성요소를 통해 물결형으로(sinuously) 연장될 수 있고, 그리고, 특히, 3차원적으로 물결형 경로 상에서 진행될 수 있다. 특히, 프로세스 온도가 600℃, 800℃, 1,000℃ 또는 1,200℃보다 큰 프로세스들은 CVD 반응기에서 실행되어서, 구성요소들은 이러한 온도들까지 가열될 수 있는 것이 제공된다. 특히, 석영 구성요소는, 석영 구성요소들의 사용을 위해 허용가능한 임의의 온도로 가열될 수 있다.
[0009] 본 발명의 실시예의 예가 첨부 도면들을 참조하여 아래에 설명된다. 여기서:
도 1은 본 발명에 따른 가스 인렛 유닛(2)을 갖는 CVD 반응기의 구조를 길이방향 단면으로 본질적으로 개략적으로 도시한다.
도 2는 가스 인렛 유닛(2)을 형성하기 위해 포개어져 배열되는 5개의 가스 분배 본체들(4.1, 4.2, 4.3, 4.4 및 4.5)를 도시한다.
도 3은 가스 인렛 유닛을 도면으로 도시한다.
도 4는 도 3의 선(IV-IV)을 따른 단면으로 도 3에서 예시되는 가스 인렛 유닛을 도시한다.
도 5는 도 4의 상세(V)를 확대된 방식으로 도시한다.
도 6은 도 4의 선(VI-VI)에 따른 단면을 도시한다.
도 7은 가스 인렛 유닛의 실시예의 제2 예를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따라 구성되는 가스 인렛 유닛(2), 본 발명에 따라 구성되는 서셉터(19), 본 발명에 따라 구성되는 기판 캐리어(33), 본 발명에 따라 구성되는 가스 아웃렛(22), 및 본 발명에 따라 구성되는 빛 통과 판(34)을 갖는 도 1에서와 같은 예시에서의 실시예의 제3 예를 도시한다.
도 9는 도 8의 상세(IX)를 확대된 방식으로 도시한다.
도 10은 도 8의 상세(X)를 확대된 방식으로 도시한다.
도 11은 도 10의 선(XI-XI)을 따른 단면을 도시한다.
도 12는 본 발명에 따라 구성되는 가스 인렛 유닛(2), 본 발명에 따라 구성되는 쉴드 판(42), 및 본 발명에 따라 구성되는 서셉터(19)를 갖는 도 1에서와 같은 예시로 본 발명의 실시예의 제4 예를 도시한다.
도 13은 도 12의 선(XIII-XIII)에 따른 단면을 도시한다.
도 14는 도 12의 선(XIV-XIV)에 따른 단면을 도시한다.
도 15는 광학 도파관(optical waveguide)을 위한 시스의 형태의 실시예의 추가의 예를 도시한다.
도 16은 도 15의 선(XVI-XVI)에 따른 단면을 도시한다.
[0010] 도 1은 CVD 반응기의 구조를 본질적으로 개략적으로 도시하며, CVD 반응기의 프로세스 챔버(20)에서, CVD 증착 프로세스가 실행될 수 있으며, 여기서 층, 특히 반도체 층이 복수의 기판들(21) 상에 증착될 수 있다. 기판들(21)은 III-V 화합물들, 실리콘, 사파이어 또는 다른 적합한 재료로 구성될 수 있다. IV-주족, III-V 주족 또는 II-VI 주족의 원소들로 구성될 수 있는, 하나 또는 복수의 층들이 기판 상에 증착된다. 다양한 프로세스 가스들은 캐리어 가스, 예를 들어 H2 또는 불활성기체(noble gas)에 의해 가스 인렛 유닛(2)을 통해 프로세스 챔버(20)로 도입되며, 프로세스 가스들은 V-주족, IV-주족의 수소화물들, 또는 IV-주족 또는 III-주족의 유기금속 화합물들을 포함할 수 있다. 기판(21)을 탑재하는, 코팅된 흑연 또는 유사물의 서셉터(19)는 가열 장치(24)에 의해 아래로부터 프로세스 온도가 되어서, 프로세스 챔버(20)의 중심으로 가스 인렛 유닛에 의해 이송되는 프로세스 가스는, 층, 특히 단결정 층을 형성하기 위해 중심 주위에 원으로 배열되는, 기판들의 표면들 상에서 열분해적으로 분해된다. 반경방향으로 프로세스 챔버(20)를 통해 유동하는 프로세스 가스는 서셉터(19)를 둘러싸는 가스 아웃렛(22)을 통해 프로세스 챔버(20)를 빠져나가며, 가스 아웃렛(22)은 진공 펌프(미도시)에 연결된다.
[0011] 서셉터(19)는 석영으로 구성된 지지 판(44) 상에서 지지된다. 지지 플레이트(44)는, 석영으로 또한 구성된 지지 튜브(45) 상에서 지지된다. 석영으로 제조된 확산 장벽(diffusion barrier)(46)은 가열 디바이스(24)와 서셉터(19) 사이에서 연장된다.
[0012] 부착 섹션(3)이 프로세스 챔버(20) 내로 돌출하는 프로세스 챔버 천장(23)은 반응기 하우징(1) 내부에 위치된다. 가스 인렛 유닛(2)은 금속, 특히 스테인리스 강으로 제조될 수 있는 부착 섹션(3)에 체결된다.
[0013] 각각의 경우에 도 2에 도시되는 가스 분배 본체들/섹션들(4.1, 4.2, 4.3, 4.4 및 4.5)은 원형 디스크 형상 기초 판을 가지며, 원형 디스크 형상 기초 판 위에, 분할 플로어(11)가 설계되며, 이 분할 플로어에 의해 포개어져 배열되는 가스 분배 본체들(4.1, 4.2, 4.3, 4.4 및 4.5)이 서로 분리된다.
[0014] 원형 가스 분배 벽(6)은 분할 플로어(11)의 원형 에지로부터 연장되며, 벽(6)은 다수의 균일하게 배열된 가스 통과 홀들(13)을 갖는다. 가스 통과 홀들(13)은 3mm보다 더 작은 직경을 가지고, 그리고 특히 1mm보다 더 작다. 각각의 경우에, 반경방향으로 연장되는 가스 통과 홀들(13)은 가스 아웃렛 개구(7)로 개방된다. 도면 축에 대한 가스 인렛 유닛(2)의 축방향으로 측정된 가스 분배 본체(4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5)의 높이는 5mm 내지 2cm일 수 있다. 도면 축에 대한 반경방향으로 연장되는 가스 분배 벽(6)의 폭은 유사하게 0.5cm 내지 2cm 사이의 범위에 있을 수 있다.
[0015] 가스 분배 벽(6)은 중심 섹션(15) 주위에서 연장되는 가스 분배 챔버(8)를 둘러싼다. 실시예의 예에서, 가스 분배 챔버(8)는 3개의 환형 섹션들(8', 8'' 및 8''')로 분할된다. 가스 분배 챔버(8)의 제1 섹션(8')은 가스 분배 벽(6)으로부터 가스 분배 벽(6)에 대해 동심으로 배열되는 유동 장벽(12)으로 연장된다. 가스 분배 벽(6)에 대해 동심으로 또한 진행되는 제2 유동 장벽(12')은 유동 장벽(12)에 의해 둘러싸인 가스 분배 챔버(8)의 섹션(8') 내부에 반경방향으로 연장되며, 유동 배리어(12')는 가스 분배 챔버(8)의 섹션(8''')을 둘러싸고, 이 섹션(8''')은 중심 섹션(15)에 인접한다. 유동 장벽(12, 12')은 가스 분배 벽(6)과 동일한 높이를 가지고, 그리고 실시예의 예에서 또한 동일한 반경방향 폭을 갖는다. 2개의 인접한 유동 장벽들(12, 12') 사이, 또는 중심 섹션(15)과 유동 장벽(12') 사이, 또는 유동 장벽(12)과 가스 분배 벽(6) 사이의 거리는 유동 장벽들(12, 12')의 벽 두께, 또는 가스 분배 벽(6)의 벽 두께보다 더 크다. 특히, 가스 분배 챔버(8)의 섹션들(8', 8'', 8''')의 반경방향 폭은 1cm보다 크다.
[0016] 환형 유동 장벽(12, 12')은 균일한 주변 분배부에 배열되는 가스 통과 홀들(14, 14')을 갖는다. 가스 통과 홀들(14, 14')의 직경들은 가스 통과 홀들(13)과 동일한 직경을 가질 수 있다. 그러나, 외부 유동 장벽(12)의 가스 통과 홀들(14)보다 더 작은 직경을 가지는 내부 유동 장벽(12')의 가스 통과 홀들(14') 및 유동 장벽(12)의 가스 통과 홀들(14)보다 큰 직경을 가지는 가스 분배 벽(6)의 가스 통과 홀들(13)이 또한 제공된다.
[0017] 중심 섹션(15)은 플린스(plinth)로서 설계되고, 그리고 유동 장벽들(12, 12') 또는 가스 분배 벽(6)과 동일한 축방향 높이를 가져서, 유동 장벽(12, 12') 및 가스 분배 벽의 최상부들은 플린스(15)의 넓은 표면(15')이 또한 연장되는 동일한 평면에 놓인다.
[0018] 각각의 플린스들은 아웃렛(10)을 가지며, 이 아웃렛으로, 개개의 가스 분배 본체(4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5)와 연관된 가스 인렛 덕트(9.1, 9.2, 9.3, 9.4 및 4.5)가 가스 분배 챔버(8)의 반경방향의 내부 섹션(8'')으로 개방된다. 아웃렛들(10)은 분할 플로어(11)의 상부 면으로부터 상부 가스 분배 본체의 분할 플로어(11)의 하부 면으로 연장된다.
[0019] 개별 가스 분배 본체들(4.1, 4.2, 4.3, 4.4 및 4.5)이 각각의 경우에 석영 블랭크(blank)로 "고체로" 기계가공될 수 있다면, 유리한 것으로 또한 간주된다. 재료적으로 통합된 방식으로 서로 그 후 연결되는 가스 분배 본체들(4.1, 4.2, 4.3, 4.4 및 4.5)을 갖는 전체 가스 인렛 유닛(2)이 단일 블랭크로 기계가공될 수 있다면 유리한 것으로 또한 간주된다.
[0020] 위에서 언급된 SLE 방법은 바람직하게는 가스 인렛 유닛(2)의 제조를 위해 사용되며, 여기서 고도로 집중되고 그리고 초단 펄스식 레이저 빔은 쓰기(writing)의 형태에 의해 석영 블랭크의 체적 구역들의 재료를 변경하는데 사용된다. 이러한 체적 구역들은 가스 통과 홀들(13), 가스 통과 홀들(14), 가스 분배 챔버(8)의 섹션들(8', 8'', 8'''), 가스 입구 덕트들(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5), 이들의 아웃렛들(10), 및 부착 개구(17)이다. 재료 변형이 발생한 후, 변형된 재료는 에칭 액체에 의해 석영 본체 밖에서 용해된다.
[0021] 이러한 제조 방법으로 조립될 부품들이 최소화될 수 있다면 특히 유리한 것으로 간주된다.
[0022] 도 7에 도시된 실시예의 제2 예는 포개어져 배열되는 2개의 가스 분배 챔버들(8)을 갖는 가스 인렛 유닛(2)이며, 가스 분배 챔버들(8)은 유동 장벽(12)에 의해 2개의 섹션들, 다시 말해, 상류 섹션(8'')및 하류 섹션으로 분할된다. 가스 덕트(9.1, 9.2)는 각각의 가스 분배 챔버(8)로 개방한다. 가스 인렛 유닛(2)의 본질적으로 원통형인 본체는 그의 원통형 주변 표면 상에 가스 통과 홀들(13, 14, 14')을 가지고, 그리고 이에 의해 가스 분배 벽(6)을 형성한다. 2개의 가스 분배 챔버들(8)은 분할 플로어(11)에 의해 서로 분리된다. 기초 판(31)은 하부 가스 분배 챔버(8)의 플로어를 형성한다.
[0023] 가스 인렛 유닛(2)은 일체형 석영 구성요소로 구성된다. 공동들은 SLE 프로세스를 사용하여 제조된다.
[0024] 도 8 내지 도 11에 도시된 실시예의 제2 예에서, 서셉터(19), 가스 아웃렛(22), 기판 지지부(33), 가스 인렛 유닛(2), 및 빛 통과 판(34)은 석영으로 제조된다. 이러한 구성요소들은 SLE 프로세스를 사용하여 또한 제조된다.
[0025] 서셉터(19)는, 퍼지 가스(purge gas)가 포켓(40)으로 이송될 수 있는 가스 공급 라인(39)을 갖는다. 가스 쿠션 위에 떠 있는 기판 캐리어(33)는 포켓(40)에서 지지된다. 가스 쿠션을 생성하는 가스는 공급 라인(39)을 통해 이송된다.
[0026] 기판 캐리어(33)는 그의 하부 면 상에 공급 라인(39)을 가지며, 이 공급 라인은 가스 분배 챔버(38)로 개방되고, 이는, 결국, 기판 캐리어(33)의 포켓(40)으로 개방되는 개구를 갖는다. 기판(21)은 기판 캐리어(33)의 포켓(40')에서 지지된다.
[0027] 서셉터(19) 및 기판 캐리어(33)의 경우에, 분배 챔버(38) 및 공급 라인(39)은 SLE 프로세스로 제조된다.
[0028] 가스 아웃렛(22)은 또한 공동들을 갖는다. 공동은 서셉터(19)를 둘러싸고 그리고 복수의 상향을 대면하는 개구들을 가지는 환형 본체의 형태를 취하고, 이 개구들을 통해, CVD 반응기의 프로세스 챔버로 이송되는 프로세스 가스는 가스 수집 챔버로 유동할 수 있으며, 가스 수집 챔버로부터, 프로세스 가스는 가스 아웃렛 개구를 통해 나올 수 있다.
[0029] 원 호 라인 상에 배열되는 복수의 가스 인렛 개구들이 제공되며, 가스 인렛 개구들을 통해, 프로세스 가스는 환형 가스 수집 챔버로 유동한다. 가스 인렛 개구들은 가스 수집 챔버보다 더 작은 자유 단면적을 갖는다. 하나 또는 복수의 가스 배출 개구들은 또한, 가스 수집 챔버의 단면적보다 전체적으로 더 작은 자유 단면적을 갖는다.
[0030] 가스 인렛 유닛(2)은 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 또는 도 7에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.
[0031] 도면 부호 32는, 서셉터 표면 또는 기판(21)의 표면의 온도들이 측정될 수 있는 고온계들(pyrometers)을 지정한다. 프로세스 챔버 천장(23)에는 적어도 하나의 빛 통과 개구(36)를 가지는 석영으로 제조된 빛 통과 플레이트(34)가 위치된다. 실시예의 예에서, 3개의 빛 통과 개구(36)가 제공되며, 빛 통과 개구 각각을 통해 광학 경로가 통과한다.
[0032] 도 10 및 도 11은 확대된 방식으로 빛 통과 개구(36)를 도시한다. 빛 통과 개구(36)는, 퍼지 가스로 빛 통과 개구(36)를 퍼지하도록 퍼지 채널(37)이 빛 통과 개구(36)로 연장되는 가스 분배 챔버(38)에 의해 둘러싸인다. 분배 챔버(38)는 원형 고리에서 빛 통과 개구(36)를 둘러싸인다. 반경방향 안쪽으로 지향되는 퍼징 채널들(37)은 분배 챔버(38)로부터 연장되고, 퍼징 채널들(37)은 빛 통과 개구(36)의 방향에 대해 비스듬하게 진행된다.
[0033] 퍼지 가스가 분배 챔버(38)로 이송될 수 있는 공급 라인(39)이 제공된다.
[0034] 도 12 내지 도 14에 예시된 실시예의 예는 샤워헤드 가스 인렛 유닛(showerhead gas inlet unit)(2)을 갖는 CVD 반응기(1)를 도시하며, 여기서 2개의 상이한 프로세스 가스들은 각각 2개의 가스 유입 덕트들(9.1, 9.2)을 통해 개개의 가스 분배 챔버(8)로 이송될 수 있다. 2개의 가스 분배 챔버들(8)은 포개어져 수직으로 놓이고, 그리고 각각의 경우에, 가스 인렛 유닛(2)의 가스 아웃렛 표면에서 종료되는 가스 통과 홀들(13, 13')을 갖는다. 가스 통과 홀들(14)을 갖는 유동 장벽들(12, 12')이 각각의 가스 분배 챔버(8) 내에 위치되며, 유동 장벽들(12, 12')은 압력 장벽들로서 작용한다.
[0035] 냉각제 체적부(41)가 가스 아웃렛 표면(43)에 인접하며, 냉각제 체적부(41)를 통해, 냉각제는 가스 인렛 유닛(2)을 냉각하기 위해 유동할 수 있다. 가스 통과 홀들(13, 13')은 냉각제 체적부(41)를 통과한다.
[0036] 가스 통과 홀들(13)을 또한 가지는 쉴드 판(42)은 가스 아웃렛 표면(43) 아래에 배열된다.
[0037] 포켓들을 갖는, 석영으로 제조된 서셉터(19)는 쉴드 판(42) 아래에서 연장되며, 포켓들 각각에서, 가스 쿠션 상에 놓이는 기판 캐리어들(33)이 삽입된다.
[0038] 실시예의 이전 예들에서와 같이, 가열 디바이스(24)는, 서셉터(19)를 프로세스 온도까지 되게 하도록 제공된다.
[0039] 도 15 및 도 16은 광학 도파관(49)을 위한 시스(48)를 도시한다. 광학 도파관(49)은 중심 공동(36)에 삽입된다. 가스 통과 홀들(37)은 공동(36) 내로 개방되며, 이 홀들은 예각을 형성하여 가스 공급 라인(39)에 연결되고, 라인들은 공동(36)의 축 방향으로 공동(36)의 내벽에 평행하게 진행된다. 공동(36)으로 퍼지 가스를 이송하는 목적들을 위한 위한 퍼지 라인들을 형성하는, 주변에 균일하게 분배되는 배열들의 복수의 공동들(37, 39)이 제공된다.
[0040] 전술된 석영 구성요소들(가스 통과 판(34), 기판 지지부(33), 서셉터(19), 가스 아웃렛(22), 가스 인렛 유닛(2), 지지 판(44), 지지 튜브(45), 확산 장벽(46), 시스(48) 및 쉴딩 판(42))은 각각의 경우에 SLE 프로세스를 사용하여 석영 블랭크로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 가스 인렛 유닛(2) 또는 서셉터(19)의 단지 개별 구성요소들만이 SLE 프로세스를 사용하여 제조되며 그리고 구성요소들이, 예를 들어, 보로실리케이트 시멘트(borosilicate cement)에 의해 적합한 재료 접합제로 서로 접합되는 것이 또한 예상된다.
[0041] 이전의 서술들은 전체적으로 본 출원서에 의해 다뤄지는 본 발명들을 설명하는 역할을 하며, 본 발명들은, 또한 각각의 경우에, 독립적으로, 적어도 다음의 특징들의 조합들에 의해 종래 기술을 발전시키며, 이러한 특징 조합들 중 2개, 복수개, 또는 모든 것이 또한 조합될 수 있다, 다시 말해:
[0042] 방법으로서, 본 방법은 공동(8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)은 선택적 레이저 에칭에 의해 제조되는 것으로 특징화된다.
[0043] 석영 블랭크로 제조되는 구성요소의 용도로서, 구성요소에서, 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8'''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)은 CVD 반응기(1)의 구성요소로서 선택적 레이저 에칭에 의해 제조되었으며, 유체는 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8'''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)을 통해 유동하며, 그리고 구성요소는 그의 사용 동안 500℃ 초과의 온도들로 가열되고, 그리고 IV-, V- 또는 VI-주족의 수소화물들 그리고/또는 II-, III- 또는 V- 주족의 원소들의 유기 금속계 화합물들 또는 할로겐 화합물과 접촉하게 된다.
[0044] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 구성요소가 가스 인렛 유닛(2), 기판 지지부(33), 가스 아웃렛 유닛(22), 쉴드 판(42), 서셉터(19), 빛 통과 판(34), 지지 튜브(45), 확산 장벽(46), 지지 판(44), 시스(48) 또는 커버 판인 것으로서 특징화된다.
[0045] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8'''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)은, 구성요소의 2개의 표면들 사이에서 연장되고 그리고 가스 아웃렛 표면 상에서 본질적으로 균일한 방식으로 배열되는 다수의 가스 통과 개구들(13, 14, 14')을 가지는 것으로 특징화된다.
[0046] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)이 3mm, 2mm, 1mm, 0.5mm, 0.2mm 또는 0.1mm보다 더 작은 직경을 가지는 것으로 특징화된다.
[0047] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 적어도 하나의 공동이 다수의 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)과 연통하는 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38)를 가지는 것으로 특징화된다.
[0048] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38)의 내부 표면이, 가스 분배 챔버 내로 이어지는 가스 공급 라인들(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) 및 가스 분배 챔버 밖으로 이어지는 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)을 제외하고, 재료적으로 통합형 방식으로 폐쇄되는 것을 특징화된다.
[0049] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 구성요소를 통한 유동에 대해 횡단으로 연장하는 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38)의 자유 단면적이 가스 분배 챔버 내로 이어지는 가스 공급 라인들(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) 또는 가스 분배 챔버 밖으로 이어지는 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)의 자유 단면적들의 합의 적어도 10배, 적어도 20배, 적어도 50배, 또는 적어도 100배만큼 큰 것으로 특징화된다.
[0050] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 가스 공급 라인들(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39)이 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)과 정렬되지 않는 것으로 특징화된다.
[0051] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 적어도 하나의 공동이 기판(21) 또는 기판 홀더(33)의 수용을 위한 오목부(40, 40')인 것을 특징화된다.
[0052] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 적어도 하나의 공동이 직선으로 진행되지 않거나 하나 또는 복수의 방향의 변화들의 지점들을 가지는 가스 라인(38, 39)인 것을 특징화된다.
[0053] 방법 또는 용도로서, 본 방법 또는 용도는, 사용시, 구성요소가 600℃ 초과, 800℃ 초과, 1,000℃ 초과 또는 1,200℃ 초과의 온도들에 노출되는 것으로 특징화된다.
[0054] 모든 개시된 특징들은 본 발명에 (개별적으로뿐만 아니라, 또한 서로 조합으로) 중요하다. 출원서의 개시는 또한 본 출원서의 청구항들에 이러한 문헌들의 특징들을 포함하는 목적을 위해, 이에 의해 또한, 연관된/첨부된 우선권 문헌들(이전 출원서의 사본)의 전체 개시 내용을 포함한다. 보조 청구항들은, 심지어 참조되는 청구항의 특징들 없이, 특히 이들의 청구항들을 기초하여 분할 출원들을 만들기 위해, 종래 기술에 대한 발명의 추가의 독립적인 개량들에 이들의 특징들로 특징화한다. 각각의 청구항에서 특정되는 본 발명은 또한, 위의 설명에서 특정된 특징들 중 하나 또는 복수, 특히 도면 부호들 및/또는 부호의 설명에서 제공되는 특징들을 가질 수 있다. 본 발명은 또한, 특히 이들이 개개의 의도된 용도를 위해 인식가능하게 제거가능하거나 동일한 기술적 효과를 가지는 다른 수단에 의해 교체될 수 있는 경우, 위의 설명에 인용된 개별적 특징들이 구현되지 않는 설계 형태들에 관한 것이다.
1 CVD 반응기
2 가스 인렛 유닛
3 부착 섹션
3' 부착 표면
4.1 가스 분배 본체/섹션
4.2 가스 분배 본체/섹션
4.3 가스 분배 본체/섹션
4.4 가스 분배 본체/섹션
4.5 가스 분배 본체/섹션
5 가스 공급 라인
6 가스 분배 벽
7 가스 아웃렛 개구
7' 가스 아웃렛 개구
8 가스 분배 챔버
8' 하류 섹션
8'' 하류 섹션
8''' 상류 섹션
9.1 가스 인렛 덕트
9.2 가스 인렛 덕트
9.3 가스 인렛 덕트
9.4 가스 인렛 덕트
9.5 가스 인렛 덕트
10 아웃렛
11 분할 플로어
12 유동 장벽
12' 유동 장벽
13 가스 통과 홀
13' 가스 통과 홀
14 가스 통과 홀
14' 가스 통과 홀
15 중심 섹션 플린스
15' 넓은 표면
16 아웃렛 개구
17 부착 개구
18 배플
19 서셉터
20 프로세스 챔버
21 기판
22 가스 아웃렛, -유닛
23 프로세스 챔버 천장
24 가열 디바이스
25 오목부
26 가스 아웃렛 개구
27 부착 개구
28 너트
29 스프링
30 고정 나사
31 기초 판
32 고온계
33 기판 캐리어, -홀더
34 빛 통과 판
35 공동, 광학 경로
36 공동, 빛 통과 개구
37 공동, 가스 통과 홀, 퍼징 채널
38 공동, 가스 분배 챔버
39 공동, 가스 공급 라인
40 공동, 오목부, 포켓
40' 오목부, 포켓
41 공동, 냉각제 체적부
42 쉴드 판
43 가스 아웃렛 표면
44 지지 판
45 지지 튜브
46 확산 장벽
47 플랜지 섹션
48 시스
49 광학 도파관

Claims (14)

  1. CVD 반응기(1)의 구성요소의 제조를 위한, 방법으로서,
    상기 구성요소는 석영으로 구성되고 그리고 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8'''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)을 가지며, 상기 공동(8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)은 선택적 레이저 에칭(selective laser etching)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는,
    방법.
  2. 석영 블랭크(quartz blank)로 제조되는 구성요소의, 용도로서,
    상기 구성요소에서, 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)이 CVD 반응기(1)의 구성요소로서 선택적 레이저 에칭에 의해 생성되었으며, 유체는 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)을 통해 유동하고, 그리고 그의 사용시에, 상기 구성요소는 500℃ 초과의 온도들로 가열되고, 그리고 IV-, V- 또는 VI-주족의 수소화물들 그리고/또는 II-, III- 또는 V- 주족의 원소들의 유기 금속계 화합물들 또는 할로겐 화합물과 접촉하게 되는 것을 특징으로 하는,
    용도.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 구성요소는 가스 인렛 유닛(gas inlet unit)(2), 기판 지지부((33), 가스 아웃렛 유닛(gas outlet unit)(22), 쉴드 판(shield plate)42), 서셉터(susceptor)(19), 빛 통과 판(34), 지지 튜브(support tube)(45), 확산 장벽(46), 지지 판(44), 시스(sheath)(48) 또는 커버 판(cover plate)인 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공동(8', 8'', 8'''; 13, 14, 14'; 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5; 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41)은, 상기 구성요소의 2개의 표면들 사이에서 연장되고 그리고 가스 아웃렛 표면 상에서 본질적으로 균일하게 분배되는 방식으로 배열되는 다수의 가스 통과 개구들(gas passage openings)(13, 14, 14')을 가지는 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)은 3mm, 2mm, 1mm, 0.5mm, 0.2mm 또는 0.1mm보다 더 작은 직경을 가지는 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공동은 상기 다수의 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)과 연통하는 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38)를 가지는 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38)의 내부 표면이, 상기 가스 분배 챔버 내로 이어지는 상기 가스 공급 라인들(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) 및 상기 가스 분배 챔버 밖으로 이어지는 상기 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)을 제외하고, 재료적으로 통합형 방식으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구성요소 부품을 통한 유동에 대해 횡단으로 연장하는 상기 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38)의 자유 단면적은 상기 가스 분배 챔버(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) 내로 이어지는 상기 가스 공급 라인들 또는 상기 가스 분배 챔버 밖으로 이어지는 상기 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)의 자유 단면적들의 합의 적어도 10배, 적어도 20배, 적어도 50배, 또는 적어도 100배만큼 큰 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 가스 공급 라인들(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39)은 상기 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)과 정렬되지 않는 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공동은 기판(21) 또는 기판 홀더(33)의 수용을 위한 오목부(40, 40')인 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공동은 직선으로 진행되지 않거나, 하나 또는 복수의 방향의 변화들의 지점들을 가지는 가스 라인(gas line)(38, 39)인 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    그의 사용시, 상기 구성요소는 600℃ 초과, 800℃ 초과, 1,000℃ 초과 또는 1,200℃ 초과의 온도들에 노출되는 것을 특징으로 하는,
    방법 또는 용도.
  13. CVD 반응기에서의 가스 분배를 위한, 디바이스로서,
    상기 디바이스는 공동에 의해 형성되는 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38) 내로 이어지는 가스 공급 라인(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39), 및 상기 가스 분배 챔버 밖으로 이어지는 복수의 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)을 가지며,
    상기 가스 분배 챔버(8, 8', 8'', 38)의 내부 표면은, 상기 가스 분배 챔버 내로 이어지는 상기 가스 공급 라인들(9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 39) 및 상기 가스 분배 챔버 밖으로 이어지는 상기 가스 통과 홀들(13, 14, 14', 37)을 제외하고, 재료적으로 통합형 방식으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는,
    디바이스.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 특징화하는 특징들 중 하나 또는 복수를 가지는 것을 특징으로 하는,
    방법, 용도, 또는 디바이스.
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