KR20220061941A - 기판의 가스 처리를 위한 반응기 - Google Patents

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KR20220061941A
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gas
reactor
degrees
downstream
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KR1020227000277A
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올로프 코르디나
제이알-타이 첸
마틴 에릭슨
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스웨간 에이비
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Abstract

본원은 기판의 가스 처리를 위한 반응기에서 사용하기 위한 가스 유입 장치(21, 21a~21k)를 개시한다. 가스 유입 장치는 후방 벽(233)과 후방 벽(233)으로부터 입구 틈새 개구부(212)를 향해 하류 방향(F)으로 연장되는 측벽(234, 235)을 갖는 입구 틈새, 충돌 표면(243), 충돌 표면(234)을 향해 가스 흐름을 안내하도록 구성된 가스 오리피스(210), 및 충돌 표면(243)의 하류로 연장되어 하류 방향(F)을 따라 점진적으로 증가하는 단면적을 갖는 유동 갭(213)이 측벽(234, 235)과 테이퍼면(244, 245) 사이에 형성된 테이퍼면(244, 245)을 포함한다. 본원은 또한 혼합 장치, 가스 배출 장치, 반응기 및 이러한 반응기의 용도를 개시한다.

Description

기판의 가스 처리를 위한 반응기
본원은 예컨대 반도체 재료 기판에 에피택셜 층을 형성하기 위해 화학 기상 증착("CVD")에 의한 것과 같은 기판의 가스 처리를 위한 반응기에 관한 것이다.
본원은 또한 반응기가 사용될 수 있는 기판의 가스 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 재료 기판상에 에피택셜 층을 생성하기 위해 사용되는 CVD 반응기와 같은 기판의 가스 처리를 위한 반응기에서, 에피택셜 층 전체에 걸쳐 균일한 재료 분포 및 특성을 달성하는 것이 바람직하다.
이러한 목적을 달성하기 위한 한 가지 전략은 US2011277690AA에 개시된 바와 같이 공정 가스가 반응 챔버 전체에 고르게 분포되도록 하는 것이며, 여기서 복수의 가스 유입구는 가스 유입구의 m × n(수직 × 수평) 어레이로 제공된다.
또 다른 전략은 층류를 달성하는 것이다. 층류가 형성되기 위해서는 유동 면적의 급격한 증가를 피해야 한다는 것은 잘 알려져 있다. 예를 들어 US2015167161AA로부터 각 가스 유입구에 출구 부분을 제공하는 것으로 알려져 있으며, 이 부분의 유동 면적은 점진적으로 증가한다.
위에서 논의된 문제들에 더하여, 더 작고 더 나은 성능을 가지며 바람직하게는 제조 비용이 덜 드는 반응기를 제공하는 것이 바람직하다.
따라서, 개선된 반응 챔버가 필요하다.
본 발명의 일반적인 목적은 기판의 CVD 처리에 유용한 개선된 반응 챔버를 제공하는 것이다. 구체적인 목적은 반응 챔버에서 기체 흐름 및 기체 분포의 개선된 균일성을 제공하는 반응 챔버를 제공하는 것이다.
본 발명은 첨부된 독립항에 의해 정의되며, 실시양태는 종속항, 이하 상세한 설명 및 첨부된 도면에 개시되어 있다.
제1양태에 따르면, 기판의 가스 처리를 위한 반응기에 사용하기 위한 가스 유입 장치가 제공되고, 이는 후방 벽 및 후방 벽으로부터 입구 틈새 개구부를 향해 하류 방향으로 연장되는 측벽을 갖는 입구 틈새, 충돌 표면, 충돌 표면을 향해 가스 흐름을 안내하도록 구성된 가스 오리피스, 및 충돌 표면의 하류로 연장되어 하류 방향을 따라 점진적으로 증가하는 단면적을 갖는 유동 갭이 측벽과 테이퍼면 사이에 형성된 테이퍼면을 포함한다.
"충돌 표면"은 이를 향하는 가스 흐름을 안내해 가스 흐름의 방향을 변경하고 확산되도록 하는 표면이다.
충돌 표면은 후방 벽과 평행할 수 있다.
"하류 방향"은 가스가 흐르는 방향으로 정의된다.
가스 흐름이 표면에 충돌하도록 하면 유동 갭에 들어가기 전에 방향을 바꿔 유동 갭에 대한 가스 분포를 향상시킨다. 그런 다음 가스가 테이퍼면을 따라 흐르도록 하면 가스가 다시 층류로 돌아와 난류가 감소된다.
충돌 표면은 가스 오리피스에 의해 안내되는 가스 흐름에 수직으로 ±10도, 바람직하게는 ±5도 또는 ±1도일 수 있다.
가스 오리피스 개구부는 후방 벽과 같은 동일 평면이거나 후방 벽으로 움푹 들어간 오목부일 수도 있다.
대안적으로, 가스 오리피스 개구부는 충돌 표면을 향해 후방 벽 밖으로 연장될 수 있다.
충돌 표면은 오목부를 나타낼 수도 있다.
상기 오목부는 임의의 형상일 수 있다. 예를 들어, 오목부는 원통형이거나 오목한 형태일 수 있다. 더욱이, 오목부는 충돌 표면의 일부 또는 전체에 걸쳐 연장될 수 있다.
가스 오리피스는 오목부 내로 연장될 수 있다.
가스 오리피스에 의해 안내되는 가스 흐름은 충돌 표면의 기하학적 무게 중심을 향할 수 있다.
테이퍼면은 하류 방향으로 8도 미만의 테이퍼 각도로 연장될 수 있다.
테이퍼면의 가장 안쪽 단부는 충돌 표면과 교차할 수 있다.
종방향 표면은 테이퍼면과 충돌 표면 사이에서 연장될 수 있고, 종방향 표면은 테이퍼면의 테이퍼 각도보다 작은 하류 방향에 대한 각도로 연장된다.
예를 들어, 테이퍼면과 충돌 표면 사이에서 연장되는 종방향 표면은 하류 방향에 대해 0 내지 6도, 바람직하게는 0 내지 4도, 0 내지 2도 또는 0도의 각도로 연장될 수 있다.
측벽은 테이퍼면의 테이퍼 각도보다 작은 하류 방향에 대한 각도로 연장될 수 있다.
예를 들어, 측벽은 하류 방향에 대해 0 내지 6도, 바람직하게는 0 내지 4도, 0 내지 2도 또는 0도의 각도로 연장될 수 있다.
측벽은 상류 부분 및 하류 부분을 나타낼 수 있고, 하류 부분은 상류 부분보다 하류 방향에 대해 더 큰 각도로 연장될 수 있다.
이전 청구항들 중 어느 한 항에 따른 가스 유입구는 가스 유입구의 가스 흐름이 최대 흐름과 최소 흐름 사이에서 조정 가능하도록 구성된 조절 장치를 더 포함한다.
조절 장치는 최대 흐름과 최소 흐름 사이에서 단계적으로 또는 연속적으로 가스 흐름을 조정할 수 있는 임의의 유형의 밸브를 포함할 수 있다. 이러한 밸브의 한 예는 니들 밸브이다. 다른 예로서, 질량 유량 제어기("MFC")가 사용될 수 있다. 또 다른 옵션으로, 가스 오리피스에 대한 충돌 표면의 위치가 조절 장치로 사용될 수 있다. 최소 흐름은 0일 수 있다.
틈새는 한 쌍의 대향 벽을 제공할 수 있으며 테이퍼면과 측벽은 상기 대향 벽들 사이에서 완전히 연장된다.
즉, 테이퍼면과 측벽은 대향하는 벽들에 대해 효과적으로 밀봉될 수 있어 테이퍼면, 측벽 및 대향하는 벽들에 의해 유동 갭이 형성된다.
유동 갭은 대향하는 벽들, 테이퍼면 및 측벽에 의해 한정되는 직사각형 단면을 나타낼 수 있다.
가스 유입 장치는 틈새 및 틈새에 수용되는 쐐기 부재에 의해 형성될 수 있으므로, 쐐기 부재의 짧은 측면이 충돌 표면을 제공한다.
틈새는 한 쌍의 측벽을 제공할 수 있고, 쐐기 부재는 쐐기 부재의 양측에 유동 갭이 형성되도록 양쪽 측벽들로부터 이격될 수 있다.
제16항 또는 제17항에 있어서는 쐐기 부재가 하류 방향(F)에 대해 8도 미만의 테이퍼 각도로 연장되는 한 쌍의 테이퍼면을 제공하는 것인 가스 유입 장치를 제공한다.
따라서, 하나의 유동 갭은 테이퍼면 중 하나와 측면 중 하나에 의해 한정되고 다른 유동 갭은 테이퍼면 중 다른 하나와 측면 중 다른 하나에 의해 한정된다.
유입 쐐기 부재는 넓은 측면과 한 쌍의 테이퍼 측면에 의해 한정되는 베이스 표면을 갖는 직각 프리즘으로 형성될 수 있다.
대향 표면은 수평으로 ±30도, 바람직하게는 ±10도, ±5도 또는 ±1도로 배열될 수 있다.
따라서, 유동 갭은 하나의 측방향으로 테이퍼링될 수 있다.
수평 벽은 실질적으로 수평으로 연장되는 벽이다. 본원의 목적을 위해 "수평으로"는 90±10도, 바람직하게는 90±5도 또는 90±1도의 수직 방향에 대한 각도로 연장되는 것으로 해석되어야 한다.
대안적으로, 테이퍼면과 측면은 수직으로 ±30도, 바람직하게는 ±10도, ±5도 또는 ±1도로 배열될 수 있다.
따라서 유동 갭은 위쪽 또는 아래쪽으로 테이퍼링될 수 있다.
즉, 유동 갭은 쐐기 부재의 측면에 유동 면적을 제공하여 기체가 쐐기 부재를 지나 흐를 수 있도록 한다.
따라서 가스 오리피스는 수평 벽들 사이의 대략 절반과 수직 벽들 사이의 대략 절반을 개방시킬 수 있다.
틈새는 50 내지 150도, 바람직하게는 90 내지 120도의 각도로 연장되는 적어도 2개의 병치된 측벽 부분과 50 내지 150도, 바람직하게는 90 내지 120도의 각도로 서로 연장되는 적어도 2개의 병치된 테이퍼면을 제공할 수 있다.
가스 유입 장치는 틈새 및 틈새에 수용되는 쐐기 부재에 의해 형성될 수 있으므로, 쐐기 부재의 짧은 측면이 충돌 표면을 제공한다.
측벽은 테이퍼면을 둘러쌀 수 있으며, 하류 방향에 수직인 단면에서 볼 수 있는 바와 같이, 측벽과 쐐기 부재는 동일한 형상이지만 다른 크기를 가지며 동축으로 배열되어 유동 갭이 쐐기 부재를 둘러싸도록 한다.
측벽 및 쐐기 부재는 계란형, 타원형 또는 원형과 같은 곡선형 단면 본체로 형성될 수 있다.
결과적으로 쐐기 부재는 원추형 부분을 미리 설정한다.
측벽 및 쐐기 부재는 바람직하게는 삼각형, 직사각형, 정사각형 또는 육각형인 다각형으로 형성될 수 있다.
제2양태에 따르면, 상류 부분 및 하류 부분을 갖는 본체를 포함하는 기판의 가스 처리를 위한 반응기에 사용하기 위한 혼합 장치가 제공되며, 여기서 상류 부분은 상류를 향하는 볼록한 표면을 제공하고, 하류 부분은 본체의 하류 단부에 형성된 에지를 향하여 하류 방향으로 테이퍼링된다.
혼합 장치는 가스 유입 장치와 처리될 기판 사이의 유로에 배치될 수 있다. 혼합 장치의 기다란 모양과 테이퍼링된 형태는 혼합 장치의 한쪽 면을 통과하는 가스가 난류를 최소화하면서 혼합 장치의 다른 면에 있는 혼합 장치를 통과하는 가스와 더 잘 혼합되도록 작용한다. 따라서, 혼합 장치는 본원에 개시된 바와 같이 가스 유입 장치에 의해 도입된 가스의 부드러운 혼합을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
본체는 하류 방향에 대해 횡방향, 바람직하게는 수직인 방향을 따라 일정한 단면을 나타낼 수 있다.
단면은 하류 방향과 평행한 평면에 대해 대칭일 수 있다.
단면은 가늘고 긴 실질적으로 드롭(drop) 형상일 수 있다.
제3양태에 따르면, 전술한 바와 같은 복수의 m × n 가스 유입 장치(여기서, m≥1 및 n≥2임)를 포함하는 가스 유입 어레이가 제공된다.
수직 방향으로 제공되는 가스 유입구의 개수는 5개 미만, 바람직하게는 1개 또는 2개일 수 있다.
수평 방향으로 제공되는 가스 유입구의 개수는 홀수일 수 있으며, 바람직하게는 30개 미만, 20개 미만 또는 15개 미만일 수 있다. 특정 선호 숫자는 7, 9, 11 및 13일 수 있다.
병치된 한 쌍의 가스 유입구는 한 쌍의 병치된 입구 각각의 벽을 형성하는 분리벽에 의해 분리될 수 있고, 분리벽은 단면을 가질 수 있고, 그 일부는 하류 방향으로 테이퍼링될 수 있다.
분리벽은 테이퍼링되지 않는 제1 부분 및 테이퍼링된 제2 부분을 가질 수 있다.
분리벽은 하류 방향에 대해 8도 미만의 테이퍼 각도로 연장되는 적어도 하나의 테이퍼면을 제공할 수 있다.
가스 유입 어레이는 전술한 바와 같은 복수의 혼합 장치를 더 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 혼합 장치는 가스 유입 장치 중 적어도 하나와 정렬된다.
따라서 혼합 장치의 개수는 가스 유입 장치의 개수와 같을 수 있다.
대안적으로, 각 방향(수평 또는 수직)에서, 혼합 장치의 개수는 각각의 방향, 즉, m ± 1 및 n ± 1로 배열된 가스 유입 장치의 개수보다 하나 더 많거나 하나 적을 수 있다.
각각의 혼합 장치는 하류 방향에 수직인 방향에서 볼 때 입구 틈새의 중심과 정렬될 수 있다.
각각의 혼합 장치는 한 쌍의 인접한 가스 유입 장치를 분리하는 분리벽과 정렬될 수 있다.
혼합 장치는 각각의 가스 유입 장치로부터 하류 방향으로 이격될 수 있다. 간격은 하류 방향을 따라 볼 때 혼합 장치의 전체 길이의 30% 내지 200%, 바람직하게는 50% 내지 100% 정도일 수 있다.
혼합 장치 본체가 수직 방향으로 일정한 단면을 갖는 경우 정렬은 수평 방향일 수 있다.
대안적으로, 혼합 장치 본체가 수평 방향으로 일정한 단면을 갖는 경우 정렬은 수직 방향일 수 있다.
혼합 장치는 입구 틈새의 경계를 정하는 한 쌍의 대향 벽들 사이까지 연장될 수 있다.
즉, 혼합 장치는 틈새 바닥과 틈새 상부 표면 사이에서 수직으로 연장될 수 있다. 대안적으로, 혼합 장치는 한 쌍의 틈새 측벽들 사이에서 수평으로 연장될 수 있다.
제3양태에 따르면, 반응기의 가스 처리 부분의 유동 면적에 상응하는 크기로 구성된 제1 유동 면적을 갖는 상류 부분, 상류 부분보다 더 작은 제2 유동 면적을 갖는 하류 부분, 및 상류 부분과 하류 부분을 연결하고 점진적으로 감소하는 유동 면적을 갖는 전이 부분을 포함하는, 기판의 가스 처리를 위한 반응기에 사용하기 위한 가스 배출 장치가 제공된다.
상류 부분은 반응기의 흐름 방향과 실질적으로 평행한 제1 흐름 방향을 제공할 수 있고, 하류 부분은 제1 흐름 방향에 대해 30 내지 90도, 바람직하게는 60 내지 90도의 각도를 나타내는 제2 흐름 방향을 제공할 수 있다.
전이 부분에서, 유동 면적 폭은 WF = Winit-2×lFtan(γ) 식으로 근사화될 수 있으며, 여기서 Winit는 가스 배출 장치의 상류 부분에서의 폭이고, lF는 전이 부분의 상류 시작 부분으로부터의 길이이고, γ는 전이 부분에서 유동 면적의 테이퍼 각도이고, 전이 부분에서, 폭은 길이 lF의 두 배 미만으로 감소한다.
상류 부분은 외부 해치(hatch)로부터 반응기의 가스 처리 부분까지 직선 경로를 제공하는 공급 개구부를 포함할 수 있다.
전이 부분은 수직 평면에서 볼 때 상류 부분에 대해 70 내지 90도, 바람직하게는 80 내지 90도의 각도로 연장될 수 있다.
제4양태에 따르면, 기판의 가스 처리를 위한 반응기, 특히 화학 기상 증착 공정을 통해 에피택셜 층을 형성하기 위한 반응기가 제공되며, 상기 반응기는 상술한 바와 같은 가스 유입 어레이 및/또는 상술한 바와 같은 가스 배출 장치를 포함한다.
반응기는 기판에서의 가스 흐름 방향이 기판 표면과 평행하도록 배향된 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 기판 테이블은 선택적으로 기판 주평면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하다.
입구 어레이는 주 방향 및 부 방향을 나타낼 수 있고, 기판 테이블은 기판 표면이 주 방향과 평행한 상태로 기판을 유지하도록 구성된다.
가스 유입 장치는 하류 방향이 서로 평행하도록 배열될 수 있다.
가스 유입 장치는 하류 방향이 공통 중심과 함께 반경 방향으로 연장되도록 배열될 수 있다.
가스 유입 장치는 반응기의 중심에 배열될 수 있고, 하류 방향은 반경 방향 외측으로 연장될 수 있고, 기판 테이블은 가스 유입 장치의 반경 방향 외측으로 배열될 수 있다.
가스 유입 장치는 반응기의 주변에 배열될 수 있고, 하류 방향은 반경 방향 내측으로 연장될 수 있고, 기판 테이블은 가스 유입 장치의 반경 방향 내측으로 배열될 수 있다.
반응기는 반응 챔버 및 처리 동안 기판이 위치되는 반응 챔버의 적어도 한 영역을 가열하기 위한 히터를 더 포함할 수 있다.
히터는 기판의 양쪽 주 측면에 저항성 가열 요소를 갖는 저항성 히터일 수 있다.
반응기는 가스 유입 어레이가 배열되는 상류 단부와, 하류 방향에서 볼 때 기판의 반대 측면에 배열되는 하류 단부를 가질 수 있다.
대안적으로, 반응기는 가스 유입 어레이가 기판 표면에 실질적으로 수직인 가스 유입 장치의 하류 방향으로 위치되도록 배향된 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블을 포함할 수 있으며, 상기 기판 테이블은 선택적으로 기판 주평면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능하다.
제5양태에 따르면, 반도체 기판상에 에피택셜 층을 형성하기 위한 전술한 바와 같은 반응기의 용도가 제공된다.
즉, 상기 반응기는 규소, 탄화규소, 질화갈륨 등과 같은 반도체형 기판의 화학기상 증착("CVD")에 사용될 수 있다.
바람직한 용도에서, 오직 하나의 반응성 가스만이 각각의 가스 유입 장치를 통해 반응기로 도입된다.
선택적으로, 적어도 2개의 반응성 가스가 각각의 제1 및 제2 가스 유입 장치에 의해 도입된다.
각각의 반응성 가스는 복수의 유입 장치에 의해 도입될 수 있음에 유의한다. 이러한 상황에서, 동일한 가스를 도입하는 한 쌍의 유입 장치는 다른 가스를 도입하는 적어도 하나의 유입 장치에 의해 분리될 수 있다.
차폐 가스가 제3 가스 유입 장치에 의해 도입될 수 있으며, 이는 제1 및 제2 가스 유입 장치 사이에 삽입될 수 있다.
이러한 삽입은 가스 유입 장치 어레이의 하나 이상의 방향으로 달성될 수 있다.
본원에 개시된 가스 유입 설계 및 혼합 장치는 반도체 기판의 CVD 공정에서, 특히 갈륨 공급원(예컨대, TMGa) 및 산소로부터 산화갈륨 층을 생성하는 경우와 같이 서로 반응하기 쉬운 공정 가스를 사용하는 공정에서 일반적으로 적용된다.
도 1a는 CVD 반응기의 개략적인 사시도이다.
도 1b는 CVD 반응기의 개략적인 평면도이다.
도 2는 CVD 반응기의 유입부의 개략적인 평면도이다.
도 3은 유입부의 부분 상세도이다.
도 4a 내지 도 4d는 제1 실시양태에 따른 유입 쐐기를 개략적으로 도시한다.
도 5a 내지 5e는 제2 실시양태에 따른 유입 쐐기를 개략적으로 도시한다.
도 6은 넓은 의미에서 본 발명을 개략적으로 도시한다.
도 7a 내지 7b는 제1 실시양태에 따른 가스 유입구 및 가스 유입 어레이를 개략적으로 도시한다.
도 8a 내지 8c는 제2 실시양태에 따른 가스 유입구 및 가스 유입 어레이를 개략적으로 도시한다.
도 9a 내지 9b는 제3 실시양태에 따른 가스 유입구 및 가스 유입 어레이를 개략적으로 도시한다.
도 10은 배출 장치에 초점을 맞춘 반응기(1)의 일부 개략적인 상세도이다.
도 11a 내지 11b는 반응기에 대한 로딩(loading)/언로딩(unloading) 접근을 개략적으로 도시한다.
도 12는 가스 처리 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 혼합 장치를 개략적으로 도시한다.
도 14는 혼합 장치의 대안적인 실시양태를 개략적으로 도시한다.
반응기(1)는 반응기 케이싱(10), 가스 유입 장치(2) 및 가스 배출 장치(3)를 포함한다. 가스 유입구(2) 및 가스 배출구(3)는 기판 테이블(4)의 대향 측면에 배열되어, 가스가 가스 유입구(2)에서 가스 배출구(3)로 가는 도중에 기판 테이블(4)을 통과할 수 있다. 기판 테이블(4)은 반응기(1)에서 처리되는 동안 기판이 기판 테이블에 대해 이동하는 것을 방지하도록 구성된 기판 홀더(미도시)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판 홀더는 기판 두께의 약 50 내지 150%인 깊이를 가질 수 있는 오목부로 제공될 수 있다. 오목부는 기판의 원주 형상에 실질적으로 대응하는 형상을 가질 수 있다.
대안적으로, 기판 홀더는 테이블 표면으로부터 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 단일 기판 테이블(4)은 반응기 케이싱(10)의 중앙에 제공된다. 기판 테이블(4)은 기판(20)이 처리 동안 수평으로 배향되도록 배열된다. 기판 테이블(4)은 실질적으로 수직인 축을 중심으로 회전 가능(R)할 수 있다.
다른 실시양태에서, 복수의 기판 테이블(4)이 제공될 수 있다는 점에 유의한다. 예를 들어, 이러한 복수의 기판 테이블은 유성 배열로 제공될 수 있으며, 즉, 기판 테이블(4)이 폐쇄되고, 특히, 계란형, 타원형, 원형 등일 수 있는 사전 결정된 경로를 따라 이동하도록 제공될 수 있다. 이를 위해, 기판 테이블(4)은 유성 축을 중심으로 회전할 수 있는 유성 디스크에 장착될 수 있다.
더욱이, 각각의 기판 테이블(4)은 기판 테이블(4)의 중심에 위치될 수 있는 자체 축을 중심으로 회전 가능(R)할 수 있다. 이를 위해, 기판 테이블은 위성 디스크로서 제공될 수 있고, 각각은 유성 디스크에 대해 회전할 수 있다.
유성 디스크 및 위성 디스크를 회전시키는 데 구동 장치(미도시)가 사용될 수 있다. 이러한 구동 장치는 벨트 및/또는 기어 휠 세트를 포함할 수 있어 단일 구동 소스가 유성 디스크와 위성 디스크 모두를 구동할 수 있다. 대안적으로, 하나의 모터가 유성 디스크를 구동하는 데 사용되고 또 다른 모터가 위성 디스크를 구동하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 위성 디스크 각각에 대해 하나의 모터가 제공될 수도 있다.
또 다른 대안으로서, 가스 호일 회전(이와 같이 알려짐)이 사용될 수 있으며, 이는 회전 부품을 약간 리프팅하여 회전하도록 한다.
기판 테이블(들)(4)은 기판 처리 표면, 즉, 가스 처리 또는 본 경우에 화학 기상 증착될 표면이 가스 유입구(2)로부터 가스 배출구(3)까지의 흐름 방향(F)에 평행하도록 위치될 수 있다. 특히, 가스 유입구(2)가 장축 방향 및 단축 방향을 갖는 매트릭스로 제공되는 경우, 기판 테이블(4)은 장축 방향과 평행하도록 위치될 수 있다.
반응기(1)는 가열 장치(5)를 추가로 포함할 수 있다. 가열은 주요 옵션으로 유도성 또는 저항성일 수 있으며, 기판 테이블(4) 주변의 구역에서 균일한 가열을 달성하는 것이 더 쉽기 때문에 저항성 가열을 선호한다.
반응기의 온도를 모니터링하기 위해 하나 이상의 온도 센서(6a~6d)가 제공될 수 있다. 본 예에서는 고온계가 주로 고려된다.
고온 벽형 반응기가 필요한 경우 가열 가능한 챔버 벽(7)이 제공될 수 있다. 벽(7)은, 예를 들어, TaC(탄탈륨 카바이드) 또는 SiC(실리콘 카바이드)로 코팅될 수 있는 흑연으로 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도 1a 및 1b에 사용된 1 × 11 가스 유입 어레이의 확대도가 도시되어 있다.
도 2에는 가스 유입 어레이를 형성하는 복수의 가스 유입 장치(21a~21k)가 도시되어 있다. 각각의 가스 유입 장치(21a~21k)는 각각의 가스 유입 제어 장치(22a~22k)를 통해 공급된다.
가스 유입 제어 장치(22a~22k)는 가변 밸브, 즉, 최대 개방 위치와 최대 폐쇄 위치 사이에서 복수의 상이한 위치로 설정될 수 있는 밸브의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 밸브의 한 예는 소위 "니들 밸브(needle valve)"일 수 있다.
다른 실시양태에서, 가스 유입 제어 장치(22a~22k)는 소위 "질량 흐름 제어기"에 의해 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 2의 가스 유입 어레이의 일부의 추가 확대도가 도시되어 있다.
도 3에는 한 쌍의 인접한 가스 유입구(21a, 21b)가 도시되어 있다. 각각의 가스 유입구는 쐐기 부재(24)가 수용되는 틈새(23)를 포함한다. 틈새는 후방 벽(233), 바닥 벽(236), 상단 벽(237) 및 한 쌍의 측벽(234, 235)을 제공한다.
후방 벽(233) 및 측벽(234, 235)은 실질적으로 수직일 수 있다. 바닥 벽(236)과 상단 벽(237)은 실질적으로 수평일 수 있다. 후방 벽(233)의 반대편에는 개구부가 있다.
측벽(234, 235), 바닥 벽(236) 및 상단 벽(237)은 후방 벽(233)으로부터 개구부를 향한 유동 방향(F)을 따라 하류로 연장된다.
가스는 가스 유입 제어 장치(22a)에 연결되고 틈새 후방 벽(233)에서 개방되는 오리피스(210)를 통해 공급된다.
측벽(234, 235)은 유동 방향(F)에 평행하고 후방 벽(233)에 실질적으로 수직일 수 있는 후방 벽(233)에 가장 가까운 근위 부분일 수 있는 제1 부분(2341)을 포함할 수 있다.
측벽(234, 235)은 후방 벽(233)으로부터 가장 멀리 떨어진 원위 부분일 수 있는 제2 부분(2342)을 더 포함할 수 있으며, 이는 약 8도 미만, 바람직하게는 약 7도 미만의 테이퍼 각도(α)만큼 테이퍼링된다.
어레이의 폭 방향에서 볼 때 가장 바깥쪽 측벽은 테이퍼링 부분을 나타내지 않을 수 있으나, 단, 이러한 최외측 측벽은 난류를 유발할 수 있는 날카로운 모서리가 제공되지 않도록 인접한 하류 흐름 채널 벽과 같은 높이를 유지한다.
인접한 가스 유입구(21a, 21b)의 각 쌍은 분리벽(25a, 25b)에 의해 분리될 수 있다. 따라서 측벽의 테이퍼링 부분(2342)은 각각의 분리벽(25a, 25b)에서 수직 하류 에지를 형성할 수 있다.
각 틈새(23)에는 쐐기 부재(24)가 제공된다. 쐐기 부재는 후방 벽(243) 및 한 쌍의 테이퍼 벽(244, 245)을 제공한다.
도시된 예에서, 쐐기 부재는 베이스 표면과 측면을 갖는 직각 프리즘으로 형성된다. 측면은 후방 벽(243) 및 테이퍼 벽(244, 245)을 형성한다.
후방 벽(243)은 틈새(23)의 후방 벽(233)과 실질적으로 평행하게 위치되고 후방 벽(233)으로부터 이격되어 오리피스(210)로부터 유동하는 가스가 쐐기 부재(24)의 후방 벽(243)에 충돌하도록 한다. 따라서, 후방 벽(243)은 충돌 표면을 형성한다. 바람직하게는, 오리피스는 후방 벽(243)의 기하학적 무게 중심에 위치되어야 한다. 또한, 바람직하게는, 오리피스는 후방 벽(243)에 수직인 흐름을 제공해야 한다.
어레이의 폭 방향(흐름 방향에 수직 및 수평으로)에서 볼 수 있는 바와 같이, 쐐기 부재(24)는 이와 연관된 틈새(23)의 중심에 위치해 쐐기 부재(24)와 측벽(234, 235) 사이의 쐐기 부재(24)의 각 측면에 유동 갭이 형성되도록 한다.
테이퍼 벽(244, 245)은 8도 미만, 바람직하게는 7도 미만인 유동 방향(F)에 대한 테이퍼 각도(α)를 제공할 수 있다. 테이퍼 벽(244, 245)은 각각의 쐐기 부재에서 수직 하류 에지를 형성할 수 있다.
각 가스 유입 장치(21a~21k)의 개구부에서, 쐐기 부재(24)의 각 측벽(234, 234)과 이의 대향하는 테이퍼 벽(244, 245) 사이의 개방 각도(β)는 유동 표면 확대로 인한 난류 형성을 방지하고 이에 따라 가스 유속의 감소를 제공하기 위해 16도 미만, 바람직하게는 15도 미만이어야 한다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 제1 실시양태에 따른 쐐기 부재가 도시되어 있다.
도 4a는 쐐기 부재(24)의 개략적인 사시도이다. 도 4b는 유동 방향(F)과 평행한 평면에서 취한 측면도이다. 도 4c는 쐐기 부재(24)의 평면도이다. 도 4d는 후방 면(243)을 향한 방향에서 본 쐐기 부재(24)의 입면도이다.
쐐기 부재(24)는 유동 방향(F)과 평행한 수직 평면에 대해 대칭인 베이스 표면을 갖는 직각 프리즘 형태를 갖는 본체 부분으로 형성된다.
따라서, 쐐기 부재는 제1 베이스 표면(241) 및 제1 베이스 표면(241)에 대향하는 제2 베이스 표면(242)을 갖는다. 베이스 표면(241, 242)은 예시된 바와 같이 실질적으로 평면이고 서로 평행할 수 있다. 추가 실시양태에서, 베이스 표면(241)은 다양한 지형을 나타낼 수 있고, 특히 하류 방향(F)에서 볼 때 서로 발산할 수 있다.
베이스 표면(241, 242)은 후방 면(2431), 한 쌍의 테이퍼 측면(2441, 2451) 및 한 쌍의 임의적 종방향 측면(2461, 2471)에 의해 한정된다.
후방 면(2431)은 후방 벽(243)을 한정하고, 테이퍼 측면(2441, 2451)은 테이퍼 벽(244, 245)을 한정하고, 종방향 측면(2461, 2471)은 종방향 벽(246, 247)을 한정한다.
종방향 측면(2461, 2471)은 존재하는 경우 테이퍼 측면(2441, 2451)보다 짧을 수 있다. 특히, 종방향 측면(2461, 2471)은 테이퍼 측면의 길이의 50% 미만, 바람직하게는 25% 미만 또는 15% 미만인 유동 방향(F)에 따른 길이를 가질 수 있다.
테이퍼 측면(2441, 2451)은 후방 면(2431)에 대해 대칭일 수 있다. 바람직하게는, 각각의 테이퍼 측면은 유동 방향(F)에 대해 8도 미만, 바람직하게는 7도 미만 또는 약 6도의 테이퍼 각도를 제공한다.
쐐기 부재에는 부착 장치가 제공될 수 있다. 도시된 예에서, 부착 장치는 베이스 표면에 수직으로 연장되는 접시형 관통 구멍(31)을 포함한다.
추가의 정렬 구멍(32a, 32b)이 또한 제공될 수 있다.
도 5a 내지 5e는 쐐기 부재의 또 다른 실시양태를 개략적으로 도시한다. 도 5a 내지 5e에 도시된 쐐기 부재는 후방 면(243)이 오목부(33)를 제공한다는 점에서 도 4a 내지 4d의 쐐기 부재와 상이하다.
오목부(33)는 후방 면(243)으로부터 쐐기 부재 본체 내로 수직으로 연장될 수 있다. 따라서, 오목부는 하류 방향(F)에서 볼 때 쐐기 부재 본체의 길이의 3 내지 40%, 바람직하게는 10 내지 30%로 연장될 수 있다.
오목부(33)는 원형 단면을 가질 수 있고, 그 직경은 쐐기 부재(24)의 폭(즉, 후방 면(2431)의 길이)의 50 내지 90%, 바람직하게는 60 내지 80% 정도일 수 있다.
도 5e는 유동 방향(F)을 포함하는 수직 단면 평면에서 본 가스 유입 장치(21)를 개략적으로 도시한다.
도 5e에 도시된 바와 같이, 가스 오리피스(210)의 연장부가 오목부(33) 내로 연장될 수 있어서, 가스의 흐름이 오목부의 내부에 충돌하여 방향을 변경하고(역전될 수도 있음), 그 후 틈새(23)의 후방 벽(233)에 대해 방향을 다시 변경할 수 있다.
도 6은 본원에 따른 가스 유입 장치의 더욱 일반적인 양태를 예시하는, 가스 유입 장치(21)의 개략적인 단면도이다. 가스 유입 장치(21)는 틈새(23)의 후방 벽(233)에 근위 부분(211) 및 틈새(23)의 개구부에 원위 부분(212)을 갖는다.
도 6에 도시된 장치에서, 가스 소스(221)는 가스 유입 제어 장치(22)를 통해 가스 유입 장치에 연결되며, 이는 도시된 실시양태에서 틈새(23)의 후방 벽(233)과 같은 높이인 오리피스(210)에 연결된다. 선택적으로, 오리피스는 후방 벽(233) 밖으로 연장될 수 있고, 더 선택적으로, 이는 쐐기 부재의 후방 벽(243)에 있는 오목부(33) 내로 연장될 수 있다.
측벽(234, 235)과 테이퍼면(244, 245) 사이에 유동 갭(213)이 형성된다. 유동 갭(213)은 유동 갭의 유동 면적이 하류 방향(F)을 따라 점진적으로 증가하는 적어도 일부에 존재한다.
도시된 예에서, 유동 갭(213)은 전체적으로 유동 면적이 실질적으로 일정한 상류 부분과, 개방 각도가 쐐기 부재의 테이퍼면(244, 245)의 테이퍼 각도, 즉, 약 6 내지 8도인 중앙 부분, 및 개방 각도가 쐐기 부재의 테이퍼면(244, 245) 및 측벽의 테이퍼면(2342)의 테이퍼 각도의 합, 즉, 약 12 내지 16도인 하류 부분을 나타낸다.
도 7a는 틈새의 개구부에서 볼 때 틈새에 수용된 쐐기 부재(21)를 개략적으로 도시한다.
도 7b는 틈새의 개구부에서 본 분리벽(25a~25d)에 의해 분리된 5개의 쐐기 부재(21a~21e)의 1x5 어레이를 개략적으로 도시한다.
도 7c는 틈새의 개구부에서 본 분리벽(25a~25d)에 의해 분리된 15개의 쐐기 부재(21a~21e)의 3x5 어레이를 개략적으로 도시한다. 더욱이, 쐐기 부재의 인접한 수평 열의 각 쌍은 구획판(26)에 의해 분리된다. 틈새의 개구부에 가장 가까운 구획판 부분은 구획판 벽과 유사하게 테이퍼링된 판 두께를 가질 수 있다. 분리벽과 구획판 사이의 교차점에서는, 상응하는 테이퍼 교차점이 도면에 암시된 것처럼 제공될 수 있다.
쐐기 부재(24)의 베이스 표면은 구획판(26)의 테이퍼를 따르도록 형성될 수 있음에 유의한다.
대안적으로, 구획판(26)의 테이퍼는 분리벽(25, 25a~25d)의 에지의 하류에서 시작할 수 있다.
도 8a 내지 8c는, 도 7a 내지 7c와 유사하게, 베이스로서 후방 면(243)을 갖는 피라미드 형태를 갖는 쐐기 부재를 갖는 실시양태를 도시한다. 따라서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 측방향으로 지향된 테이퍼면(244, 245)뿐만 아니라 위쪽 및 아래쪽으로 지향된 테이퍼면(248, 249)이 있다.
도 8b는 이러한 피라미드형 쐐기 부재를 갖는 가스 유입 장치(21a~21e)의 1 × 5 어레이를 개략적으로 도시한다.
도 8c는 이러한 피라미드형 쐐기 부재를 갖는 가스 유입 장치(21a~21e)의 3 × 5 어레이를 개략적으로 도시한다.
도 9a 내지 9b는 육각형 베이스를 갖는 피라미드 형태를 갖는 쐐기 부재를 갖는 가스 유입 장치(21)의 추가 전개도를 개략적으로 도시한다. 따라서 이 쐐기 부재는 6개의 테이퍼면(244, 245, 248, 249, 250, 251), 상부 및 하부 벽(235, 235) 및 4개의 측벽(234, 235, 238, 239)을 제공한다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 이러한 육각형 가스 유입 장치는, 예를 들어, 원형 또는 타원형 단면을 갖는 채널을 통해 제어된 층류를 제공하는 것이 바람직한 응용 분야에 적용될 수 있는 다중 가스 유입 장치의 2D 어레이를 제공하는 데 특히 유용하다.
도 9a 및 9b의 실시양태 및 또한 도 7c 및 8c의 실시양태에 대한 또 다른 응용 분야는 가스가 처리될 기판 표면에 수직인 방향으로 도입되는 소위 샤워헤드(showerhead) 유형의 가스 유입 장치에서의 용도이다. 전형적으로, 이러한 가스 유입 장치는 기판 위에 수직으로 위치될 것이다.
도 10은 가스 배출 장치(3)에 초점을 맞춘 반응기(1)의 일부 개략적인 상세도이다.
가스 배출 장치는 반응기의 가스 처리 부분, 즉, 기판이 처리되는 반응기 부분의 유동 면적에 대응하도록 일정하고 크기 및 형상화된 유동 면적을 갖는 상류 부분(301)을 포함한다. 따라서, 상류 부분(301)은 유동 면적을 실질적으로 변경하지 않음으로써 가스 처리 부분으로의 부드러운 전이를 제공한다. 결과적으로, 가스 처리 부분을 가로지르는 유속에 대한 영향이 전혀 없거나 무시할 수 있다.
가스 배출 장치는 상류 부분보다 더 작은 유동 면적을 갖는 하류 부분(302)을 더 포함한다. 예를 들어, 하류 부분은 상류 부분의 1 내지 10%인 유동 면적을 가질 수 있다.
전이 부분(303)은 상류 부분과 하류 부분을 연결하고 점진적으로 감소하는 유동 면적을 갖는다.
전이 부분은 상류 부분의 하향 제한 표면을 통해 또는 상류 부분의 상향 제한 표면을 통해 상류 부분으로 개방될 수 있다.
상류 부분은 가스 유입 장치에서 전이 부분의 시작까지의 총 유로 길이의 약 10 내지 30%에 해당하는 길이를 가질 수 있다.
상류 부분은 반응기의 가스 처리 부분에서 유동 방향과 실질적으로 평행한 제1 유동 방향을 제공한다. 하류 부분은 제1 유동 방향과 평행한 수직 평면에서 볼 때 제1 유동 방향에 대해 30 내지 90도, 바람직하게는 60 내지 90도의 각도를 나타내는 제2 유동 방향을 제공한다.
전이 부분에서, 유동 면적은 적어도 하나의 평면에서 볼 때 테이퍼링된 전이 부분 벽을 가짐으로써 점차 감소할 수 있다. 테이퍼는 선형일 수 있으며, 유동 면적의 총 테이퍼 각도는 약 30 내지 60도, 바람직하게는 40 내지 50도이다.
예를 들어, 전이 부분에서, 유동 면적 폭은 다음 식으로 근사할 수 있다: WF = Winit-2×lFtan(γ), 여기서 Winit은 가스 배출 장치의 상류 부분에서의 폭이고, lF는 전이 부분의 상류 시작부터 길이이고, γ는 유동 전이 부분에서 유동 면적의 테이퍼 각도이고, 전이 부분에서, 폭은 길이(lF)의 2배 미만만큼 감소한다.
상류 부분은 외부 해치로부터 반응기의 가스 처리 부분까지 직선 경로를 제공하는 공급 개구부(310)를 포함할 수 있다.
도 11a 및 11b는 반응기에 대한 로딩/언로딩 접근을 개략적으로 도시한다. 개구부(310)를 통해 반응기를 로딩/언로딩하기 위해 로봇(400~404)이 사용될 수 있다. 일반적으로, 반응기(1)와 로봇(400~404)은, 예를 들어, 서로 연통하는 하우징(501, 502)에 위치함으로써 진공 환경에 배치되어 동일한 압력(또는 오히려 진공)으로 둘러싸일 것이다.
도 12를 참조하면, 로봇 하우징(502)으로부터 반응기 하우징(501)을 분리하기 위해 제1 에어락(air lock)(511)이 사용될 수 있다. 로봇 하우징(502)을 로딩 하우징(503)으로부터 분리하기 위해 제2 에어락(503)이 사용될 수 있다. 로봇 하우징(502)을 추가 하우징(504, 505)으로부터 분리하기 위해 추가 에어락(513, 514)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 예열 하우징(504) 및 냉각 하우징(505)이 제공될 수 있다.
로봇은 고정 베이스(400)와, 근위 부분이 베이스(400)에 회전 가능하게 연결되는 제1 아암(arm)(402)과, 근위 부분이 제1 아암(402)의 원위 부분에 회전 가능하게 연결되는 제2 아암(403), 및 근위 부분이 제2 아암(403)의 원위 부분에 회전 가능하게 연결되고 원위 부분이 기판(20)을 해제 가능하게 파지하도록 구성된 파지 장치(401)를 갖는 제3 아암(404)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 아암(402, 403)은 제3 아암(404)이 개구부(310)를 통해 기판 테이블(4)로의 이동 전체에 걸쳐 다시 가스 배출 장치(3)의 상류 부분에서 유동 방향과 실질적으로 평행하게 배향되도록 이동하도록 구성될 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 상이한 가스 유입 장치를 통해 도입된 가스의 혼합을 향상시키기 위한 혼합 장치(6)가 도시되어 있다.
혼합 장치는 관련된 입구 틈새의 높이 또는 폭에 걸쳐 실질적으로 일정한 단면을 갖는 본체(60)를 포함한다.
단면을 한정하는 본체의 베이스 표면은 하류 방향(F)을 따라 연장되고 상류 부분(61) 및 하류 부분(62)을 포함한다. 상류 부분(61)은 베이스 표면 폭이 최대인 지점에서 상류로 연장되고, 하류 부분(62)은 베이스 표면 폭이 최대인 지점에서 하류로 연장된다.
하류 부분(62)의 하류 방향에 따른 길이는 상류 부분(61)의 길이보다 크다. 전형적으로, 하류 부분 길이는 상류 부분 길이의 2 내지 5배 정도일 수 있다.
상류 부분은 상류 방향을 향하는 일반적으로 볼록한 표면(611)을 제공할 수 있다.
하류 부분(62)은 하류 부분이 하류 방향을 향하는 에지(621)를 제공하도록 하류 방향을 향해 폭이 테이퍼링될 수 있다.
본체(60)는 하류 방향과 평행한 평면(PA)을 중심으로 대칭일 수 있다.
따라서, 본체(60)는 연장된 드롭의 일반적인 단면을 가질 수 있다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 예에서, 혼합 장치 본체의 대칭 평면(PA)은 쐐기 부재(24)의 대칭 평면과 정렬된다.
대칭 쐐기 부재(24)가 없는 경우, 혼합 장치 본체의 대칭 평면은 그 대신에 입구 틈새(23)의 중심선과 정렬될 수 있다.
도 14에 도시된 대안적인 실시양태에서, 혼합 장치 본체(60)의 대칭 평면(PA)은 분리벽(25)의 대칭 평면(PA)과 정렬될 수 있다.
대칭 분리벽(25)이 없는 경우, 혼합 장치 본체의 대칭 평면은 그 대신에 분리벽의 중심선과 정렬될 수 있다.

Claims (61)

  1. 기판의 가스 처리를 위한 반응기에서 사용하기 위한 가스 유입 장치(21, 21a~21k)로서,
    후방 벽(233), 및 상기 후방 벽(233)으로부터 입구 틈새 개구부(212)를 향해 하류 방향(F)으로 연장되는 측벽(234, 235)을 갖는 입구 틈새(inlet niche)와,
    충돌 표면(243)과,
    상기 충돌 표면(243)을 향해 가스 흐름을 안내하도록 구성된 가스 오리피스(210), 및
    상기 충돌 표면(243)의 하류로 연장되는 테이퍼면(244, 245) - 상기 하류 방향(F)을 따라 점진적으로 증가하는 단면적을 갖는 유동 갭(213)이 상기 측벽( 234, 235)과 상기 테이퍼면(244, 245) 사이에 형성됨 -
    을 포함하는 가스 유입 장치(21, 21a~21k).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충돌 표면(243)은 상기 가스 오리피스(22a~22k)에 의해 안내되는 가스 흐름에 수직으로 ±10도, 바람직하게는 ±5도 또는 ±1도인,
    가스 유입 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 오리피스(22a~22k)의 개구부는 상기 후방 벽(233)과 같은 높이인,
    가스 유입 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 오리피스 개구부는 상기 충돌 표면(243)을 향해 후방 벽 밖으로 연장되는,
    가스 유입 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충돌 표면(243)은 오목부를 제공하는,
    가스 유입 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 오리피스는 상기 오목부 내로 연장되는,
    가스 유입 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 오리피스에 의해 안내되는 상기 가스 흐름은 상기 충돌 표면의 기하학적 무게 중심을 향해 안내되는,
    가스 유입 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테이퍼면은 하류 방향(F)에 대해 8도 미만의 테이퍼 각도로 연장되는,
    가스 유입 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테이퍼면의 최내측 단부는 상기 충돌 표면과 교차하는,
    가스 유입 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    종방향 표면은 상기 테이퍼면과 상기 충돌 표면 사이에서 연장되고, 상기 종방향 표면은 상기 테이퍼면의 테이퍼 각도보다 작은 하류 방향에(F) 대한 각도로 연장되는,
    가스 유입 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측벽(234, 235)은 상기 테이퍼면의 테이퍼 각도보다 작은 하류 방향(F)에 대한 각도로 연장되는,
    가스 유입 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측벽(234, 235)은 상류 부분(2341) 및 하류 부분(2342)을 제공하고, 상기 하류 부분은 상기 상류 부분보다 하류 방향(F)에 대해 더 큰 각도로 연장되는,
    가스 유입 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 유입구의 가스 흐름이 최대 흐름과 최소 흐름 사이에서 조정 가능하도록 구성된 조절 장치(throttling arrangement)를 더 포함하는,
    가스 유입 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 틈새(23)는 한 쌍의 대향 벽(236, 237)을 제공하고, 상기 테이퍼면(244, 245)과 측벽(234, 235)은 상기 대향 벽들 사이에서 완전히 연장되는,
    가스 유입 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유동 갭은 상기 대향 벽(236, 237), 상기 테이퍼면(244, 245) 및 상기 측벽(234, 235)에 의해 한정된 직사각형 단면을 제공하는,
    가스 유입 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 가스 유입 장치는 상기 틈새(23) 및 상기 틈새에 수용되는 쐐기 부재(24)에 의해 형성되어, 상기 쐐기 부재의 짧은 측면이 상기 충돌 표면(243)을 제공하는,
    가스 유입 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 틈새(23)는 한 쌍의 측벽(234, 235)을 제공하고, 상기 쐐기 부재(24)는 상기 쐐기 부재의 양측에 유동 갭들이 형성되도록 양쪽 측벽들로부터 이격되는,
    가스 유입 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 쐐기 부재(24)는 상기 하류 방향(F)에 대해 8도 미만의 테이퍼 각도로 연장되는 한 쌍의 테이퍼면(244, 245)을 제공하는,
    가스 유입 장치.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쐐기 부재(24)는 넓은 측면과 한 쌍의 테이퍼 측면에 의해 한정되는 베이스 표면을 갖는 직각 프리즘으로 형성되는,
    가스 유입 장치.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대향 표면(236, 237)은 수평으로 ±30도, 바람직하게는 ±10도, ±5도 또는 ±1도로 배열되는,
    가스 유입 장치.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테이퍼면(244, 245)과 상기 측면(234, 235)은 수직으로 ±30도, 바람직하게는 ±10도, ±5도 또는 ±1도로 배열되는,
    가스 유입 장치.
  22. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 틈새(23)는 50 내지 150도, 바람직하게는 90 내지 120도의 각도로 연장되는 적어도 2개의 병치된 측벽 부분(235, 237; 234, 236; 235, 239; 234, 238), 및 50 내지 150도, 바람직하게는 90 내지 120도의 각도로 서로 연장되는 적어도 2개의 병치된 테이퍼면(245, 249, 248, 244; 245, 251; 244, 250)을 제공하는,
    가스 유입 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 가스 유입 장치는 상기 틈새(23), 및 상기 틈새에 수용되는 쐐기 부재(24)에 의해 형성되어, 상기 쐐기 부재의 짧은 측면이 상기 충돌 표면을 제공하는,
    가스 유입 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 측벽(234, 235, 236, 237, 238, 239)은 상기 테이퍼면(244, 245, 248, 249, 250, 251)을 둘러싸고, 상기 하류 방향(F)에 수직인 단면에서 볼 때, 상기 측벽과 상기 쐐기 부재는 동일한 형상이지만 다른 크기를 가지며 동축으로 배열되어 상기 유동 갭이 상기 쐐기 부재를 둘러싸는,
    가스 유입 장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 측벽 및 상기 쐐기 부재는 계란형, 타원형 또는 원형과 같은 곡선형 단면 본체들로 형성되는,
    가스 유입 장치.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 측벽 및 상기 쐐기 부재는, 바람직하게는, 삼각형, 직사각형, 정사각형 또는 육각형인 다각형으로 형성되는,
    가스 유입 장치.
  27. 기판의 가스 처리를 위한 반응기에서 사용하기 위한 혼합 장치(6)로서,
    상류 부분(61) 및 하류 부분(62)을 갖는 본체(60)를 포함하되,
    상기 상류 부분(61)은 상류 방향을 향하여 대향하는 볼록면(611)을 제공하고,
    상기 하류 부분(62)은 본체(60)의 하류 단부에 형성된 에지(621)를 향하는, 하류 방향(F)으로 테이퍼링되는,
    혼합 장치(6).
  28. 제27항에 있어서,
    상기 본체(60)는 하류 방향(F)에 대해 횡방향, 바람직하게는 수직인 방향을 따라 일정한 단면을 제공하는,
    혼합 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 단면은 하류 방향(F)과 평행한 평면(PA)에 대해 대칭인,
    혼합 장치.
  30. 제28항 또는 제28항에 있어서,
    상기 단면은 가늘고 긴 실질적으로 드롭 형상인,
    혼합 장치.
  31. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 복수의 m × n 가스 유입 장치(21a~21k)(여기서, m≥1 및 n≥2임)를 포함하는,
    가스 유입 어레이.
  32. 제31항에 있어서,
    수직 방향으로 제공되는 가스 유입구의 개수(m)는 5개 미만, 바람직하게는 1개 또는 2개인,
    가스 유입 어레이.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    수평 방향으로 제공되는 가스 유입구의 개수(n)는 홀수이며, 바람직하게는 30개 미만, 20개 미만 또는 15개 미만인,
    가스 유입 어레이.
  34. 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    병치된 한 쌍의 가스 유입 장치(21a~21k)는 한 쌍의 병치된 유입구 각각의 벽을 형성하는 분리벽(25a~25d)에 의해 분리되며, 상기 분리벽은 단면을 갖고, 이의 일부는 하류 방향으로 테이퍼링되는,
    가스 유입 어레이.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 분리벽(25a~25d)은 테이퍼링되지 않은 제1 부분(2341) 및 테이퍼링된 제2 부분(2342)을 갖는,
    가스 유입 어레이.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서,
    상기 분리벽은 상기 하류 방향(F)에 대해 8도 미만의 테이퍼 각도로 연장되는 적어도 하나의 테이퍼면을 제공하는,
    가스 유입 어레이.
  37. 제31항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 복수의 혼합 장치(6)를 더 포함하되, 여기서, 각각의 혼합 장치는 상기 가스 유입 장치(21a~21k) 중 적어도 하나와 정렬되는,
    가스 유입 어레이.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 혼합 장치(6)의 각각은, 상기 하류 방향(F)에 수직인 방향에서 볼 때, 입구 틈새(23)의 중심과 정렬되는,
    가스 유입 어레이.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 혼합 장치(6)의 각각은 한 쌍의 인접한 가스 유입 장치(21a~21k)를 분리하는 분리벽(25a~25d)과 정렬되는,
    가스 유입 어레이.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 장치(6)는 상기 각각의 가스 유입 장치(21a~21k)로부터 상기 하류 방향(F)으로 이격되는,
    가스 유입 어레이.
  41. 제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 장치(6)는 상기 입구 틈새(23)의 경계를 정하는 한 쌍의 대향 벽(236, 237) 사이까지 연장되는,
    가스 유입 어레이.
  42. 기판의 가스 처리를 위한 반응기에서 사용하기 위한 가스 배출 장치(3)로서,
    상기 반응기의 가스 처리 부분의 유동 면적에 상응하도록 사이징 및 구성된 제1 유동 면적을 갖는 상류 부분(301)과,
    상기 상류 부분(301)보다 더 작은 제2 유동 면적을 갖는 하류 부분(302), 및
    상기 상류 부분과 상기 하류 부분을 연결하고, 점진적으로 감소하는 유동 면적을 갖는 전이 부분(303)
    을 포함하는 가스 배출 장치(3).
  43. 제42항에 있어서,
    상기 상류 부분(301)은 상기 반응기에서의 유동 방향과 실질적으로 평행한 제1 유동 방향을 제공하고,
    상기 하류 부분(302)은 상기 제1 유동 방향에 대해 30 내지 90도, 바람직하게는 60 내지 90도의 각도를 제공하는 제2 유동 방향을 제공하는,
    가스 배출 장치.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 전이 부분(303)에서, 유동 면적 폭은,
    WF = Winit-2×lFtan(γ)
    (여기서, Winit은 상기 가스 배출 장치의 상기 상류 부분에서의 폭이고, lF는 상기 전이 부분의 상류 시작부터의 길이이고, γ는 상기 전이 부분에서 상기 유동 면적의 테이퍼 각도)으로 근사화될 수 있고,
    상기 전이 부분에서, 상기 폭은 상기 길이(lF)의 2배 미만만큼 감소하는,
    가스 배출 장치.
  45. 제42항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상류 부분(301)은 외부 해치(hatch)로부터 상기 반응기의 상기 가스 처리 부분까지 직선 경로를 제공하는 공급 개구부(310)를 포함하는,
    가스 배출 장치.
  46. 제42항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전이 부분(303)은, 수직 평면에서 볼 때, 상기 상류 부분(301)에 대해 70 내지 90도, 바람직하게는 80 내지 90도의 각도로 연장되는,
    가스 배출 장치.
  47. 제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 따른 가스 유입 어레이(2) 및/또는 제33항 내지 제37항 중 어느 한 항에 따른 가스 배출구(3)를 포함하는, 특히, 화학 기상 증착 공정을 통해 에피택셜 층을 형성하기 위한 기판의 가스 처리를 위한 반응기(1).
  48. 제47항에 있어서,
    상기 기판에서의 가스 흐름 방향이 기판 표면과 평행하도록 배향된 상기 기판(20)을 유지하도록 구성된 기판 테이블(4)을 추가로 포함하되,
    상기 기판 테이블(4)은 선택적으로 기판 주평면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능한,
    반응기.
  49. 제47항 또는 제48항에 있어서,
    제27항 내지 제32항 중 어느 한 항과 관련하여, 상기 입구 어레이는 주 방향 및 부 방향을 제공하고, 상기 기판 테이블(4)은 기판 표면이 상기 주 방향과 평행한 상태로 상기 기판(20)을 유지하도록 구성되는,
    반응기.
  50. 제47항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    제31항 내지 제41항 중 어느 한 항과 관련하여, 상기 가스 유입 장치(21a~21k)는 이들의 하류 방향(F)으로 서로 평행하게 배열되는,
    반응기.
  51. 제47항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
    제31항 내지 제41항 중 어느 한 항과 관련하여, 상기 가스 유입 장치(21a~21k)는 이들의 하류 방향이 공통 중심과 함께 반경 방향으로 연장되도록 배열되는,
    반응기.
  52. 제47항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    제31항 내지 제41항 중 어느 한 항과 관련하여, 상기 가스 유입 장치(21a~21k)는 상기 반응기의 중심에 배열되고, 상기 하류 방향(F)은 반경 방향 외측으로 연장되고, 상기 기판 테이블(4)은 상기 가스 유입 장치(21a~21k)의 반경 방향 외측으로 배열되는,
    반응기.
  53. 제47항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    제31항 내지 제41항 중 어느 한 항과 관련하여, 상기 가스 유입 장치(21a~21k)는 상기 반응기의 주변에 배열되고, 상기 하류 방향(F)은 반경 방향 내측으로 연장되고, 상기 기판 테이블(4)은 상기 가스 유입 장치의 반경 방향 내측으로 배열되는,
    반응기.
  54. 제47항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    반응 챔버, 및 처리 동안 상기 기판(20)이 위치되는 상기 반응 챔버의 적어도 한 영역을 가열하기 위한 히터(5)를 더 포함하는,
    반응기.
  55. 제54항에 있어서,
    상기 히터(5)는 상기 기판의 양쪽 주 측면에 저항성 가열 요소를 갖는 저항성 히터인,
    반응기.
  56. 제47항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응기(1)는 상기 가스 유입 어레이(2)가 배열되는 상류 단부, 및 상기 하류 방향(F)에서 볼 때, 상기 기판의 대향 측면에 배열되는 하류 단부를 갖는,
    반응기.
  57. 제47항에 있어서,
    상기 가스 유입 어레이(2)가 기판 표면에 실질적으로 수직인 상기 가스 유입 장치(21a~21k)의 하류 방향으로 위치되도록 배향된 기판(20)을 유지하도록 구성된 기판 테이블(4)을 더 포함하되,
    상기 기판 테이블(4)은 선택적으로 기판 주평면에 수직인 축을 중심으로 회전 가능한,
    반응기.
  58. 반도체 기판 상에 에피택셜 층을 형성하기 위한 제47항 내지 제57항 중 어느 한 항에 따른 반응기의 용도.
  59. 제58항에 있어서,
    하나의 반응성 가스만이 각각의 가스 유입 장치를 통해 상기 반응기로 도입되는,
    용도.
  60. 제59항에 있어서,
    적어도 2개의 반응성 가스가 각각의 제1 및 제2 가스 유입 장치에 의해 도입되는,
    용도.
  61. 제60항에 있어서,
    차폐 가스는, 상기 제1 및 제2 가스 유입 장치 사이에 삽입된 제3 가스 유입 장치에 의해 도입되는,
    용도.
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