特許 7453996 基板をガス処理するためのリアクタ

(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】2024-03-12

(45)【発行日】2024-03-21

(54)【発明の名称】基板をガス処理するためのリアクタ

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20240313BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021573219

(86)(22)【出願日】2019-06-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-31

(86)【国際出願番号】 EP2019065080

(87)【国際公開番号】W WO2020249182

(87)【国際公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】517241271

【氏名又は名称】スウェガン、アクチボラグ

【氏名又は名称原語表記】ＳＷＥＧＡＮ ＡＢ

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100210790

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大策

(72)【発明者】

【氏名】オロフ、コーディナ

(72)【発明者】

【氏名】イェーアル－タイ、チェン

(72)【発明者】

【氏名】マリティン、エリクソン

【審査官】宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１９１７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８６２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２２６８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５１６４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５２１５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０１２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４９４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

背壁（２３３）と、前記背壁（２３３）から導入体ニッチ開口（２１２）に向けて下流方向（Ｆ）に延びる側壁（２３４、２３５）と、を有する導入体ニッチと、
衝突面（２４３）と、
ガス流を前記衝突面（２４３）に向けて導くように構成されたガスオリフィス（２１０）と、
前記衝突面（２４３）の下流に延びるテーパ面（２４４、２４５）であって、前記下流方向（Ｆ）に沿って徐々に増大する断面積を有する流れギャップ（２１３）が前記側壁（２３４、２３５）と前記テーパ面（２４４、２４５）との間に形成されるように、前記衝突面（２４３）の下流に延びるテーパ面（２４４、２４５）と、を備える、基板をガス処理するためのリアクタで使用され、
ガスオリフィス開口が、背壁から前記衝突面（２４３）に向かって延びる、ガス導入体装置（２１、２１ａ～２１ｋ）。

【請求項2】

前記衝突面（２４３）は、前記ガスオリフィス（２２ａ～２２ｋ）により導かれる前記ガス流に対して、垂直から±１０度、好適には±５度または±１度の範囲である、
請求項１に記載のガス導入体装置。

【請求項3】

前記衝突面（２４３）には凹部がある、
請求項１または２に記載のガス導入体装置。

【請求項4】

前記ガスオリフィスは、前記凹部内に延びる、
請求項３に記載のガス導入体装置。

【請求項5】

前記ガス導入体装置のガス流を最大流と最小流との間で調節可能であるように構成された絞り機構をさらに備える、
請求項１～４のいずれか一項に記載のガス導入体装置。

【請求項6】

前記ニッチ（２３）には、一対の対向する壁（２３６、２３７）があり、
前記テーパ面（２４４、２４５）および前記側壁（２３４、２３５）は、完全に対向する前記壁の間を延びる、
請求項１～５のいずれか一項に記載のガス導入体装置。

【請求項7】

前記流れギャップは、対向する前記壁（２３６、２３７）と前記テーパ面（２４４、２４５）と前記側壁（２３４、２３５）とによって規定される矩形の断面を呈する、
請求項６に記載のガス導入体装置。

【請求項8】

前記ガス導入体装置は、前記ニッチ（２３）と前記ガスオリフィス（２１０）と楔部材（２４）とから形成され、前記楔部材（２４）は、当該楔部材の短辺が前記衝突面（２４３）を提供するように前記ニッチに受容される、
請求項６または７に記載のガス導入体装置。

【請求項9】

前記ニッチ（２３）には、一対の側壁（２３４、２３５）があり、
前記楔部材（２４）は、流れギャップが前記楔部材の両側に形成されるように、両方の側壁から間隔を置く、
請求項８に記載のガス導入体装置。

【請求項10】

前記ニッチ（２３）には、互いに５０～１５０度、好適には９０度～１２０度の角度をなして延びる少なくとも２つの並置された前記側壁（２３５、２３７；２３４、２３６；２３５、２３９；２３４、２３８）があり、前記ガス導入体装置は、互いに５０～１５０度、好適には９０度～１２０度の角度をなして延びる少なくとも２つの並置された前記テーパ面（２４５、２４９、２４８、２４４；２４５、２５１；２４４、２５０）を備える、
請求項１～９のいずれか一項に記載のガス導入体装置。

【請求項11】

前記ガス導入体装置は、前記ニッチ（２３）と前記ガスオリフィス（２１０）と楔部材（２４）とから形成され、前記楔部材（２４）は、当該楔部材の短辺が前記衝突面（２４３）を提供するように前記ニッチに受容される、
請求項１０または請求項１～７のいずれか一項に記載のガス導入体装置。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか一項に記載のガス導入体装置をｍ×ｎ個の複数（２１ａ～２１ｋ）備え、ｍ≧１かつｎ≧２である、ガス導入体アレイ。

【請求項13】

請求項１２に記載のガス導入体アレイ（２）を備える、化学蒸着プロセスによりエピタキシャル層を形成するように基板をガス処理するためのリアクタ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば半導体材料の基板にエピタキシャル層を形成するように、化学蒸着（「ＣＶＤ」）等により基板をガス処理するためのリアクタに関する。

【0002】

本開示は、リアクタが使用され得る、基板をガス処理する方法にさらに関する。

【背景技術】

【0003】

半導体材料の基板にエピタキシャル層を作製するように使用されるＣＶＤリアクタ等の基板をガス処理するためのリアクタでは、エピタキシャル層全体に均一な材料分布や特性を実現することが望まれている。

【0004】

この目的を達成する１つの戦略は、複数のガス導入体がｍ×ｎ（垂直方向×水平方向）配列のガス導入体として設けられるＵＳ２０１１２７７６９０ＡＡに開示されているように、プロセスガスを確実に反応チャンバ全体に均等に分散させることである。

【0005】

別の方法は、層流を形成することである。層流の形成に関して、流れ面積の急激な増加を避ける必要があることはよく知られている。例えばＵＳ２０１５１６７１６１ＡＡから、各ガス導入体に排出部分を設けて、その流れ面積を徐々に増加させることが知られている。

【0006】

上述の課題に加えて、よりコンパクトでより良好な性能を有するとともに、好適にはより製造コストがかからないリアクタを提供することが望まれている。

【0007】

したがって、改良された反応チャンバが必要とされている。

【発明の概要】

【0008】

本開示の全般的な目的は、基板のＣＶＤ処理に有用な反応チャンバを提供することである。特定の目的は、反応チャンバにおいてガス流およびガス分布の高い均一性を提供する反応チャンバを提供することである。

【0009】

本発明は、添付の独立請求項により規定される。実施形態は、従属請求項、以下の説明および添付の図面に記載される。

【0010】

第１態様によれば、後壁と、前記後壁から導入体ニッチ開口に向けて下流方向に延びる側壁と、を有する導入体ニッチと、衝突面と、ガス流を前記衝突面に向けて導くように構成されたガスオリフィスと、前記衝突面の下流に延びるテーパ面であって、前記下流方向に沿って徐々に増大する断面積を有する流れギャップが前記側壁と前記テーパ面との間に形成されるように、前記衝突面の下流に延びるテーパ面と、を備える、基板をガス処理するためのリアクタで使用されるガス導入体装置が提供される。

【0011】

「衝突面」とは、ガスの流れの方向を変えて拡散させることを目的として、ガス流が導かれる面である。

【0012】

衝突面は、後壁に対して平行であり得る。

【0013】

「下流方向」とは、ガスが流れる方向として定義される。

【0014】

ガス流を面に衝突させることで、ガス流が流れギャップに流入する前に、方向転換させる。これにより、流れギャップ全体でのガスの分散が促進される。次いで、ガスをテーパ面に沿って流れるようにすることで、ガスは層流に戻るため乱流が減少する。

【0015】

前記衝突面は、前記ガスオリフィスにより導かれる前記ガス流に対して、垂直から±１０度、好適には±５度または±１度の範囲であり得る。

【0016】

ガスオリフィス開口が、前記後壁と同一平面にあり得る、さらにまたは前記後壁内にあり得る。

【0017】

あるいは、ガスオリフィス開口が、後壁から前記衝突面に向かって延び得る。

【0018】

前記衝突面には凹部があり得る。

【0019】

凹部は、任意の形状を有し得る。例えば、凹部の形状は、円筒状でも窪んでいてもよい。さらに、凹部は、衝突面の一部または全部に亘って延び得る。

【0020】

前記ガスオリフィスは、前記凹部内に延び得る。

【0021】

前記ガスオリフィスにより導かれる前記ガス流は、前記衝突面の幾何学的重心に向けて導かれ得る。

【0022】

前記テーパ面は、前記下流方向に対して８度未満のテーパ角度をなして延び得る。

【0023】

前記テーパ面の最内端部は、前記衝突面と交差し得る。

【0024】

長手方向面が、前記テーパ面と前記衝突面との間に延び得る。前記長手方向面は、前記下流方向に対して、前記テーパ面のテーパ角度よりも小さい角度をなして延びる。

【0025】

例えば、テーパ面と衝突面との間で延びる長手方向面は、下流方向に対して、０～６度、好適には０～４度、０～２度、または０度の角度をなして延び得る。

【0026】

前記側壁は、前記下流方向に対して、前記テーパ面のテーパ角度よりも小さい角度をなして延び得る。

【0027】

例えば、側壁は、下流方向に対して、０～６度、好適には０～４度、０～２度、または０度の角度をなして延び得る。

【0028】

前記側壁には、上流部分および下流部分があり得る。前記下流部分は、前記下流方向に対して、前記上流部分よりも大きい角度をなして延び得る。

【0029】

前記ガス導入体のガス流を最大流と最小流との間で調節可能であるように構成された絞り機構をさらに備える、先行請求項のいずれか一項に記載のガス導入体装置。

【0030】

絞り機構は、ガス流を最大流と最小流との間で段階的または連続的に調節可能な任意のタイプのバルブを備え得る。このようなバルブの一例は、ニードルバルブである。別の例として、マスフローコントローラ（「ＭＦＣ」）が使用され得る。さらに別の選択肢として、ガスオリフィスに対する衝突面の位置が、絞り装置として利用され得る。最小流は、ゼロであり得る。

【0031】

前記ニッチには、一対の対向する壁があり得る。前記テーパ面および前記側壁は、完全に対向する前記壁の間を延びる。

【0032】

すなわち、テーパ面と側壁とは、対向する壁に対して効果的にシールされ得ることにより、流れギャップが、テーパ面と、側壁と、対向する前記壁と、によって形成される。

【0033】

前記流れギャップは、対向する前記壁と前記テーパ面と前記側壁とによって規定される矩形の断面を呈し得る。

【0034】

前記ガス導入体装置は、前記ニッチと楔部材とから形成され得る。前記楔部材は、当該楔部材の短辺が前記衝突面を提供するように前記ニッチに受容される。

【0035】

前記ニッチには、一対の側壁があり得る。前記楔部材は、流れギャップが前記楔部材の両側に形成されるように両側壁から間隔を置き得る。

【0036】

前記楔部材には、一対のテーパ面があり、一対の前記テーパ面の両方が、前記下流方向（Ｆ）に対して８度未満のテーパ角度をなして延びる、請求項１６または１７に記載のガス導入体装置。

【0037】

したがって、一方のテーパ面と一方の側面とで１つの流れギャップが規定され、他方のテーパ面と他方の側面とで別の流れギャップが規定される。

【0038】

前記楔部材は、幅広側面により規定される底面と一対のテーパ側面とを有する直角柱として形成され得る。

【0039】

対向する前記壁は、水平方向から±３０度、好適には±１０度、±５度、または±１度の範囲に配置され得る。

【0040】

したがって、流れギャップは、１つの横方向に向かってテーパし得る。

【0041】

水平方向の壁とは、実質的に水平方向に延びる壁のことである。本開示のために、「水平方向に」とは、鉛直方向に対して９０±１０度、好適には９０±５度、または９０±１度の角度をなして延びていることとして解釈されるべきである。

【0042】

あるいは、前記テーパ面および前記側面は、鉛直方向から±３０度、好適には±１０度、±５度、または±１度の範囲に配置される。

【0043】

したがって、流れギャップは、上方または下方にテーパし得る。

【0044】

すなわち、流れギャップは、ガスが楔部材を通過して流れ得るように、楔部材の側方に流れ領域を提供する。

【0045】

したがって、ガスオリフィスは、水平方向の壁同士の間でほぼ中間に、および鉛直方向の壁同士の間でほぼ中間に開放している。

【0046】

前記ニッチには、互いに対して５０～１５０度、好適には９０度～１２０度の角度をなして延びる少なくとも２つの並置された側壁部、および互いに対して５０～１５０度、好適には９０度～１２０度の角度をなして延びる少なくとも２つの並置されたテーパ面があり得る。

【0047】

前記ガス導入体装置は、前記ニッチと楔部材とから形成され得る。前記楔部材は、当該楔部材の短辺が前記衝突面を提供するように前記ニッチに受容される、

【0048】

前記側壁は、前記テーパ面を包囲し得る。前記下流方向に対して垂直な断面で見た場合、前記側壁および前記楔部材が、同一形状であるが異なる大きさを有するとともに同軸に配置されることにより、前記流れギャップが前記楔部材を包囲する。

【0049】

前記側壁および前記楔部材は、長円、楕円、円等の湾曲断面体（curved-cross section bodies）として形成され得る。

【0050】

この結果、楔部材には円錐形部分が存在し得る。

【0051】

前記側壁および前記楔部材は、多角形として、好適には三角形、矩形、正方形または六角形として形成され得る。

【0052】

第２態様によれば、上流部分と下流部分とを有する本体を備える、基板をガス処理するためのリアクタで使用される混合装置において、前記上流部分には、上流方向に向く凸状面があり、前記下流部分は、下流方向において、前記本体の下流端部に形成された縁部に向かってテーパする混合装置が提供される。

【0053】

混合装置が、ガス導入体装置と処理すべき基板との間の流路に配置され得る。混合装置の細長い形状およびテーパした形状により、乱流を最小限としつつ、混合装置をその一側において通過するガスが、混合装置をその他側において通過するガスに、より良好に混合される。したがって、混合装置は、本明細書で開示されたようなガス導入体装置により案内されたガスの穏やかな混合を提供するように使用され得る。

【0054】

前記本体は、前記下流方向を横断する方向、好適には前記下流方向に対して垂直な方向に沿って一定の断面を呈し得る。

【0055】

前記断面は、前記下流方向に対して平行な平面について対称であり得る。

【0056】

前記断面は、細長く、かつ実質的に滴形状であり得る。

【0057】

第３態様によれば、ｍ×ｎ個の複数の上述のガス導入体装置を備え、ｍ≧１かつｎ≧２であるガス導入体アレイが提供される。

【0058】

鉛直方向に設けられたガス導入体の個数は、５未満、好適には１または２であり得る。

【0059】

水平方向に設けられたガス導入体の個数は、好適には３０未満、２０未満、または１５未満の奇数であり得る。好適な具体的数値は、７、９、１１および１３である。

【0060】

一対の並置されたガス導入体装置が、一対の並置された前記導入体の各々の壁を形成する仕切壁によって隔てられ得る。前記仕切壁は、前記下流方向において部分的にテーパする断面を有し得る。

【0061】

前記仕切壁は、テーパしていない第１部分と、テーパしている第２部分と、を有し得る。

【0062】

前記仕切壁には、少なくとも１つのテーパ面があり得る。前記テーパ面は、前記下流方向に対して８度未満のテーパ角度をなして延びる。

【0063】

前記ガス導入体アレイは、上述の混合装置をさらに複数備え得る。各混合装置は、前記ガス導入体装置のうちの少なくとも１つと整列する。

【0064】

したがって、混合装置の個数は、ガス導入体装置の個数に等しくてもよい。

【0065】

あるいは、各方向（水平方向または鉛直方向）において、この具装置の個数は、それぞれの方向に配置されたガス導入体装置の個数よりも１つ多くてもよく、または１つ少なくてもよい。すなわち、ｍ＋／－１かつｎ＋／－１である。

【0066】

前記混合装置の各々は、前記下流方向に対して垂直な方向で見た場合、導入体ニッチの中心と整列し得る。

【0067】

前記混合装置の各々は、一対の隣接するガス導入体装置を隔てる仕切壁と整列し得る。

【0068】

前記混合装置は、前記下流方向において、それぞれの前記ガス導入体装置から間隔を置き得る。この間隔は、下流方向に沿って見た場合、混合装置の全長のおよそ３０％～２００％，好適には５０％～１００％であり得る。

【0069】

混合装置本体が鉛直方向に一定の断面を有する場合、整列は水平方向であり得る。

【0070】

あるいは、混合装置本体が水平方向に一定の断面を有する場合、整列は鉛直方向であり得る。

【0071】

前記混合装置は、前記導入体ニッチを画定する一対の対向する壁の間でいっぱいに延び得る。

【0072】

すなわち、混合装置は、ニッチ底面とニッチ頂面との間で鉛直方向に延び得る。あるいは、混合装置は、一対のニッチ側壁の間で水平方向に延び得る。

【0073】

第３態様によれば、第１流れ面積を有する上流部分と、前記上流部分よりも小さい第２流れ面積を有する下流部分と、前記上流部分と前記下流部分とを接続する移行部分であって、徐々に縮小する流れ面積を有する移行部分と、を備える基板をガス処理するためのリアクタで使用されるガス排出体装置において、前記第１流れ面積は、前記リアクタのガス処理部分の流れ面積に対応する大きさとされるとともにこれに適合されるガス排出体装置が提供される。

【0074】

前記上流部分は、前記リアクタにおける流れ方向に対して実質的に平行な第１流れ方向を提供し得る。前記下流部分は、前記第１流れ方向に対して３０～９０度、好適には６０度～９０度の角度を呈する第２流れ方向を提供し得る。

【0075】

前記移行部分において、流れ面積幅は、式：Ｗ_Ｆ＝Ｗ_ｉｎｉｔ－２×Ｉ_Ｆ ｔａｎ（γ）に近似し得る。式中、Ｗ_ｉｎｉｔは前記ガス排出体装置の前記上流部分における幅であり、Ｉ_Ｆは前記移行部分の上流始点からの長さであり、γは前記移行部分における前記流れ面積のテーパ角度であり、前記移行部分において、前記幅は前記長さＩ_Ｆの２倍未満だけ縮小する。

【0076】

前記上流部分は、外部ハッチから前記リアクタの前記ガス処理部分への直線経路を提供する供給開口を備え得る。

【0077】

前記移行部分は、鉛直方向平面で見た場合、前記上流部分に対して７０～９０度、好適には８０～９０度の角度をなして延び得る。

【0078】

第４態様によれば、上述のガス導入体アレイ、および／または上述のガス排出体装置を備える、特に化学蒸着プロセスによりエピタキシャル層を形成するように基板をガス処理するためのリアクタが提供される。

【0079】

前記リアクタは、基板テーブルをさらに備え得る。前記基板テーブルは、前記基板を、前記基板におけるガス流方向が基板面に対して平行となるような配向で保持するように構成され、前記基板テーブルは、選択的に、基板主平面に対して垂直な軸を中心として回転可能である。

【0080】

前記導入体アレイには、主方向および副方向があり得る。前記基板テーブルは、前記基板を、その基板面が前記主方向に対して平行であるように保持するように構成される。

【0081】

前記ガス導入体装置は、それらの下流方向が互いに対して平行であるように配置され得る。

【0082】

前記ガス導入体装置は、それらの下流方向が共通の中心を有して径方向に延びるように配置され得る。

【0083】

前記ガス導入体装置は、前記下流方向が径方向外方に延びる状態で前記リアクタの中心に配置され得る。前記基板テーブルは、前記ガス導入体装置の径方向外方に配置され得る。

【0084】

前記ガス導入体装置は、前記下流方向が径方向内方に延びる状態で前記リアクタの周縁に配置され得る。前記基板テーブルは、前記ガス導入体装置の径方向内方に配置され得る。

【0085】

前記リアクタは、反応チャンバと、前記基板が処理中に配置される前記反応チャンバの少なくとも一領域を加熱するためのヒータと、をさらに備え得る。

【0086】

前記ヒータは、前記基板の両主面に抵抗性発熱体を有する抵抗性ヒータであり得る。

【0087】

前記リアクタは、前記ガス導入体アレイが配置される上流端部と、前記下流方向で見た場合、前記基板の反対側に配置される下流端部とを有し得る。

【0088】

代替的に、前記リアクタは、基板テーブルをさらに備え得る。前記基板テーブルは、前記基板を、前記ガス導入体アレイが前記ガス導入体装置の下流方向が基板面に対して実質的に垂直に配置されるような配向で、保持するように構成され、前記基板テーブルは、選択的に、基板主平面に対して垂直な軸を中心として回転可能である。

【0089】

第５態様によれば、エピタキシャル層を半導体基板に形成するための上述のリアクタの使用が提供される。

【0090】

すなわち、リアクタは、例えばシリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム等の半導体タイプの基板の化学蒸着（「ＣＶＤ」）に使用され得る。

【0091】

好適な使用において、１種のみの反応性ガスが、前記リアクタに、各ガス導入体装置を介して案内される。

【0092】

選択的に、少なくとも２種の反応性ガスが、それぞれの第１および第２ガス導入体装置に案内される。

【0093】

各反応性ガスは、複数の導入体装置によって案内され得ることに留意されたい。このような場合、同一のガスを案内する一対の導入体装置は、別のガスを案内する少なくとも１つの導入体装置から隔てられ得る。

【0094】

シールドガスが、前記第１ガス導入体装置と前記第２ガス導入体装置との間に挟まれた第３ガス導入体装置によって案内され得る。

【0095】

挟み配置は、ガス導入体装置のアレイの単数または複数の方向において実現され得る。

【0096】

本明細書で開示されたガス導入体の設計および混合装置は、半導体基板のＣＶＤ処理に一般に利用される。特に、ガリウム源（例えばＴＭＧａ）と酸素とから酸化ガリウム層を生成する場合のように、互いに反応しやすいプロセスガスを使用するプロセスにおいて利用される。

【図面の簡単な説明】

【0097】

【図1a】図１ａは、ＣＶＤリアクタの概略斜視図である。

【図1b】図１ｂは、ＣＶＤリアクタの概略平面図である。

【図2】図２は、ＣＶＤリアクタの導入体部分の概略平面図である。

【図3】図３は、導入体部分の詳細図である。

【図4a】図４ａは、第１実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図4b】図４ｂは、第１実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図4c】図４ｃは、第１実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図4d】図４ｄは、第１実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図5a】図５ａは、第２実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図5b】図５ｂは、第２実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図5c】図５ｃは、第２実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図5d】図５ｄは、第２実施形態による導入体楔を概略的に示す。

【図6】図６は、広義の本発明を示す。

【図7a】図７ａは、第１実施形態によるガス導入体およびガス導入体アレイを概略的に示す。

【図7b】図７ｂは、第１実施形態によるガス導入体およびガス導入体アレイを概略的に示す。

【図8a】図８ａは、第２実施形態によるガス導入体およびガス導入体アレイを概略的に示す。

【図8b】図８ｂは、第２実施形態によるガス導入体およびガス導入体アレイを概略的に示す。

【図8c】図８ｃは、第２実施形態によるガス導入体およびガス導入体アレイを概略的に示す。

【図9a】図９ａは、第３実施形態によるガス導入体およびガス導入体アレイを概略的に示す。

【図9b】図９ｂは、第３実施形態によるガス導入体およびガス導入体アレイを概略的に示す。

【図10】図１０は、排出体装置に重点を置いたリアクタの一部の概略詳細図である。

【図11a】図１１ａは、リアクタへの搬入／搬出アクセスを概略的に示す。

【図11b】図１１ｂは、リアクタへの搬入／搬出アクセスを概略的に示す。

【図12】図１２は、ガス処理システムを概略的に示す。

【図13a】図１３ａは、混合装置を概略的に示す。

【図13b】図１３ｂは、混合装置を概略的に示す。

【図14】図１４は、混合装置の代替的な実施形態を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0098】

リアクタ１は、リアクタケース１０と、ガス導入体装置２と、ガス排出体装置３と、を備えている。ガス導入体２およびガス排出体３は、基板テーブル４の対向する側に配置されており、ガスがガス導入体２からガス排出体３に向かう途中で基板テーブル４を通過し得る。基板テーブル４は、基板ホルダ（図示せず）を備え得る。基板ホルダは、リアクタ１での処理中に、基板が基板テーブルに対して移動することを防止するように構成されている。

【0099】

例えば、基板ホルダは、基板の厚さの約５０～１５０％の深さを有し得る凹部を設けられ得る。凹部は、基板の周方向の形状に実質的に対応する形状を有し得る。

【0100】

あるいは、基板ホルダは、テーブル面からの単数または複数の凸部を備え得る。図示例において、単一の基板テーブル４が、リアクタケース１０の中央に設けられている。基板テーブル４は、処理中に基板２０が水平に配向され得るように配置されている。基板テーブル４は、実質的に鉛直である軸を中心としてＲに回転可能であり得る。

【0101】

他の実施形態において、複数の基板テーブル４が設けられ得ることに留意されたい。例えば、このような複数の基板テーブルは、遊星配置で、すなわち、基板テーブル４が所定の経路に沿って移動し得るように設けられ得る。所定の経路は、閉じていてもよく、特に長円形、楕円形、円形等であり得る。この目的のために、基板テーブル４は、遊星軸を中心として回転可能であり得る遊星ディスクに装着され得る。

【0102】

さらに、各基板テーブル４は、基板テーブル４の中心に位置し得るそれ自身の軸を中心としてＲに回転可能であり得る。この目的のために、基板テーブルは、遊星ディスクに対して各々回転可能である惑星ディスクに設けられ得る。

【0103】

遊星ディスクおよび惑星ディスクを回転させるように、駆動機構（図示せず）が使用され得る。このような駆動機構は、単一の駆動源で遊星ディスクおよび惑星ディスクの両方を駆動可能であるように、一連のベルトおよび／またはギヤホイールを備え得る。あるいは、遊星ディスクを駆動するように１つのモータが使用され得るとともに、惑星ディスクを駆動するように別のモータが使用され得る。例えば、惑星ディスクの各々について１つのモータが設けられ得る。

【0104】

さらに別の選択肢として、（これ自体既知の）ガスフォイル回転を利用して、回転部をわずかに持ち上げて回転させてもよい。

【0105】

単数または複数の基板テーブル４は、基板処理面、すなわち、ガス処理される面、つまり本例において化学蒸着を施されるべき面が、ガス導入体２からガス排出体への流れ方向Ｆに対して平行になるように配置され得る。特に、ガス導入体２が主方向および副方向を有するマトリクスとして設けられている場合、基板テーブル４は、主方向に対して平行となるように配置され得る。

【0106】

リアクタ１は、加熱機構５をさらに備え得る。加熱は、主たる選択肢として、誘導性または抵抗性であり得るが、抵抗加熱の方が好適である。なぜならば、こちらの方が、単数または複数の基板テーブル４の周囲領域において均一な加熱を達成するのがより容易であるからである。

【0107】

単数または複数の温度センサ６ａ～６ｄが、リアクタ内の温度をモニタリングするように設けられ得る。本例において、パイロメーターが第一に想定される。

【0108】

高温壁タイプのリアクタが望ましい場合、加熱可能なチャンバ壁７が設けられ得る。壁７は、グラファイトから形成され得る。グラファイトは、ＴａＣ（炭化タンタル）またはＳｉＣ（炭化ケイ素）等で被覆され得る。

【0109】

図２を参照すると、図１ａ～図１ｂで使用した、１×１１個のガス導入体の拡大図が示されている。

【0110】

図２において、ガス導入体アレイを形成する複数のガス導入体装置２１ａ～２１ｋが示されている。各ガス導入体装置２１ａ～２１ｋは、それぞれのガス導入体制御装置２２ａ～２２ｋを介して供給を受ける。

【0111】

ガス導入体制御装置２２ａ～２２ｋは、調節可能なバルブ、すなわち、最大開放位置と最大閉鎖位置との間の複数の異なる位置に設定され得るバルブの形態で提供され得る。このようなバルブの一例は、いわゆる「ニードルバルブ」であり得る。

【0112】

他の実施形態において、ガス導入体制御装置２２ａ～２２ｋは、いわゆる「マスフローコントローラ」により提供され得る。

【0113】

図３を参照すると、図２のガス導入体アレイの一部のさらなる拡大図が示されている。

【0114】

図３において、一対の隣接するガス導入体２１ａ、２１ｂが示されている。各ガス導入体は、楔部材２４が受容されるニッチ２３を備えている。ニッチには、背壁２３３、底壁２３６、頂壁２３７、および一対の側壁２３４、２３５がある。

【0115】

背壁２３３および側壁２３４、２３５は、実質的に鉛直であり得る。底壁２３６および頂壁２３７は、実質的に水平であり得る。背壁２３３の反対側に、開口がある。

【0116】

側壁２３４、２３５、底壁２３６、および頂壁２３７は、背壁２３３から流れ方向Ｆに沿って開口に向かって下流に延びている。

【0117】

ガスは、オリフィス２１０を介して供給される。オリフィス２１０は、ガス導入体制御装置２２ａに接続されるとともに、ニッチ背壁２３３で開口している。

【0118】

側壁２３４、２３５は、背壁２３３に最も近い近位部分であり得る第１部分２３４１をさらに備え得る。第１部分２３４１は、流れ方向Ｆに対して平行であり得るとともに、背壁２３３に対して実質的に垂直であり得る。

【0119】

側壁２３４、２３５は、背壁２３３から最も離れた遠位部分であり得る第２部分２３４２をさらに備え得る。第２部分２３４２は、約８°未満、好適には約７°未満のテーパ角度αでテーパしている。

【0120】

アレイの幅方向に見た場合、最も外側の側壁には、テーパした部分はなくてもよい。ただし、これは、このような最外側壁が隣接する下流の流路壁と同一平面をなすことにより、乱流の原因となり得る鋭い隅部がない場合に限る。

【0121】

隣接するガス導入体２１ａ、２１ｂの各対は、仕切壁２５ａ、２５ｂによって隔てられてもよい。したがって、側壁のテーパ部分２３４２は、各仕切壁２５ａ、２５ｂにおいて、鉛直方向の下流縁部を形成し得る。

【0122】

各ニッチ２３には、楔部材２４が設けられている。楔部材には、後壁２４３および一対のテーパ壁２４４、２４５がある。

【0123】

図示例において、楔部材は、底面と側面とを有する直角柱として形成されている。側面は、後壁２４３およびテーパ壁２４４、２４５を形成している。

【0124】

後壁２４３は、ニッチ２３の背壁２３３に対して実質的に平行に配置されるとともに、背壁２３３から間隔を置いている。これにより、オリフィス２１０から流れるガスが、楔部材２４の後壁２４３に衝突する。したがって、後壁２４３は、衝突面を形成する。好適には、オリフィスは、後壁２４３の幾何学的重心に位置すべきである。また、好適には、オリフィスは、後壁２４３に対して垂直な流れを提供すべきである。

【0125】

アレイの幅方向（水平方向かつ流れ方向に対して垂直な方向）に見て、楔部材２４は、これが関連するニッチ２３の中央に配置されていることにより、楔部材２４の両側に、楔部材２４と側壁２３４、２３５との間に流れギャップが形成されている。

【0126】

テーパ壁２４４、２４５には、流れ方向Ｆに対するテーパ角度αがあり得る。テーパ角度αは、８度未満、好適には７度未満である。テーパ壁２４４、２４５は、各楔部材において、鉛直方向の下流縁部を形成し得る。

【0127】

各ガス導入体装置２１ａ～２１ｋの開口において、各側壁２３４、２３４と楔部材２４のそれらに対向するテーパ壁２４４、２４５との間の開口角度βは、１６度未満、好適には１５度未満である。この目的は、流れ面の拡大とこれによりもたらされるガス流速の低下を原因として乱流が形成されることを回避することである。

【0128】

図４ａ～図４ｄを参照すると、第１実施形態による楔部材が示されている。

【0129】

図４ａは、楔部材２４の概略斜視図である。図４ｂは、流れ方向Ｆに対して平行な平面における側部立面図である。図４ｃは、楔部材２４の上面図である。図４ｄは、後面２４３に面する方向で見た楔部材２４の立面図である。

【0130】

楔部材２４は、直角柱の形状を有する本体部を有して形成されている。直角柱は、流れ方向Ｆに対して平行な鉛直方向平面について対称な底面を有している。

【0131】

したがって、楔部材は、第１底面２４１と、第１底面２４１の反対側の第２底面２４２と、を有している。図示のように、底面２４１、２４２は、実質的に平面状であるとともに、互いに対して平行である。さらなる実施形態において、底面２４１には、変化するトポグラフィ（ｖａｒｙｉｎｇ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）があってもよく、特に下流方向Ｆで見た場合、底面２４１は、互いに分岐していてもよい。

【0132】

底面２４１、２４２は、後側面２４３１と一対のテーパ側面２４４１、２４５１と一対の選択的な長手方向側面２４６１、２４７１とによって規定されている。

【0133】

後側面２４３１は、後壁２４３を規定している。一対のテーパ側面２４４１、２４５１は、テーパ壁２４４、２４５を規定している。長手方向側面２４６１、２４７１は、長手方向壁２４６、２４７を規定している。

【0134】

長手方向側面２４６１、２４７１が存在する場合、それらはテーパ側面２４４１、２４５１よりも短くてもよい。特に、長手方向側面２４６１、２４７１は、流れ方向Ｆに沿った長さが、テーパ側面の長さの５０％未満、好適には２５％未満、または１５％未満であり得る。

【0135】

テーパ側面２４４１、２４５１は、後側面２４３１に対して対称であってもよい。好適には、各テーパ側面は、流れ方向Ｆに対して８度未満、好適には７未満または約６度のテーパ角度を提供する。

【0136】

取付装置が、楔部材に設けられ得る。図示例において、取付装置は、底面に対して垂直に延びる、皿穴が開けられた貫通孔３１を備えている。

【0137】

さらに、位置合わせ孔３２ａ、３２ｂが設けられてもよい。

【0138】

図５ａ～図５ｅは、楔部材の別の実施形態を示す。図５ａ～図５ｅに示す楔部材は、その後面２４３に凹部３３がある点で、図４ａ～図４ｄに示すものと異なっている。

【0139】

凹部３３は、後面２４３から楔部材本体内に垂直方向に延び得る。したがって、凹部は、下流方向Ｆで見た場合、楔部材本体の長さの３～４０％、好適には１０～３０％の範囲で延び得る。

【0140】

凹部３３は、円形の断面を有し得る。その直径は、楔部材２４の幅（すなわち後側面２４３１の長さ）のおよそ５０～９０％、好適には６０～８０％であり得る。

【0141】

図５ｅは、流れ方向Ｆを含む鉛直方向断面で見た場合のガス導入体装置２１を概略的に示す。

【0142】

図５ｅに示すように、ガスオリフィス２１０の延長部が凹部３３内に延びていることにより、ガスの流れは、凹部の内側に衝突し、それによって方向を変え（場合により反転し）、そしてニッチ２３の背壁２３３にぶつかって再び方向を変える。

【0143】

図６は、ガス導入体装置２１の概略断面図であり、本開示によるガス導入体装置のより全体的な態様を示す。ガス導入体装置２１は、ニッチ２３の後壁２３３における近位部分２１１と、ニッチ２３の開口における遠位部分２１２と、を有している。

【0144】

図６に示す装置において、ガス源２２１が、ガス導入体装置に、オリフィス２１０に接続されたガス導入体制御装置２２を介して接続されている。図示の実施形態において、オリフィス２１０は、ニッチ２３の背壁２３３と同一平面にある。選択的に、オリフィスは、背壁２３３から延びて、さらに選択的には、楔部材の後壁２４３の凹部３３内に延びていてもよい。

【0145】

流れギャップ２１３が、側壁２３４、２３５とテーパ面２４４、２４５との間に形成されている。流れギャップ２１３には、流れギャップの流れ面積が下流方向Ｆに沿って徐々に増大する少なくとも１つの部分がある。

【0146】

図示例において、流れギャップ２１３には、上流部分と、中央部分と、下流部分と、がある。上流部分では、流れ面積が実質的にずっと一定である。中央部分では、開口角度が、楔部材のテーパ面２４４、２４５のテーパ角度に等しい、すなわち約６～８度である。下流部分では、開口角度が、楔部材のテーパ面２４４、２４５のテーパ角度と側壁のテーパ面２３４２のテーパ角度との合計に等しい、すなわち約１２～１６度である。

【0147】

図７ａは、ニッチの開口部分から見た場合のニッチに受容された楔部材２１を概略的に示している。

【0148】

図７ｂは、ニッチの開口部分から見た場合の仕切壁２５ａ～２５ｄによって隔てられた１×５配列の５個の楔部材２１ａ～２１ｅを、概略的に示している。

【0149】

図７ｃは、ニッチの開口部分から見た場合の仕切壁２５ａ～２５ｄによって隔てられた３×５配列の１５個の楔部材２１ａ～２１ｅを概略的に示している。さらに、隣接する水平列の楔部材の各対は、仕切プレート２６によって隔てられている。ニッチの開口に最も近い仕切プレートの部分は、仕切壁と同様にテーパするプレート厚さを有し得る。仕切壁と仕切プレートとの交点（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ）において、図面で示唆されているように、対応するテーパ交点（ｔａｐｅｒ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ）が設けられ得る。

【0150】

楔部材２４の基部（ｂａｓｅ）は、仕切プレート２６のテーパ形状に従うように形成され得ることに留意されたい。

【0151】

あるいは、仕切プレート２６のテーパ形状は、仕切壁２５、２５ａ～２５ｄの縁部の下流に始まっていてもよい。

【0152】

図８ａ～８ｃは、図７ａ～７ｃと同様に、後面２４３を基部（ｂａｓｅ）として有する角錐形状の楔部材の実施形態を示す。したがって、図８ａに示すように、横方向に配向されたテーパ面だけでなく、上方および下方に配向されたテーパ面２４８、２４９も存在する。

【0153】

図８ｂは、このような角錐形状の楔部材を有する１×５配列のガス導入体装置２１ａ～２１ｅを概略的に示している。

【0154】

図８ｃは、このような角錐形状の楔部材を有する３×５配列のガス導入体装置２１ａ～２１ｅを概略的に示している。

【0155】

図９ａ～９ｂは、六角形の基部（ｂａｓｅ）を有する角錐形状の楔部材を有するガス導入体装置２１のさらなる発展形を概略的に示している。したがって、この楔部材には、６個のテーパ面２４４、２４５、２４８、２４９、２５０、２５１、頂壁２３５、底壁２３５、および４個の側壁２３４、２３５、２３８、２３９がある。

【0156】

図９ｂに示すように、このような六角形のガス導入体装置は、複数のガス導入体装置の２Ｄ配列を提供するように特に有用である。これは、円形または楕円形等の断面を有するチャネルを通過する制御された層流を提供することが望まれる用途に適用され得る。

【0157】

図９ａ～９ｂの実施形態、および図７ｃおよび８ｃの実施形態に関する別の用途は、いわゆるシャワーヘッドタイプのガス導入体装置での使用である。ここでは、ガスは、処理すべき基板面に対して垂直な方向に案内される。典型的には、このようなガス導入体装置は、基板の鉛直方向上方に配置され得る。

【0158】

図１０は、ガス排出体装置３に重点を置いたリアクタ１の一部の概略詳細図である。

【0159】

ガス排出体装置は、上流部分３０１を備えている。上流部分３０１は、リアクタのガス処理部分の流れ面積、すなわち基板が処理されるリアクタの当該部分の流れ面積に対応する大きさおよび形状とされた一定の流れ面積を有している。したがって、上流部分３０１は、流れ面積を実質的に変更しないことにより、ガス処理部分へのスムースな移行を提供する。この結果、ガス処理部分全体に亘って流速に対する影響がない、または無視できる。

【0160】

ガス排出体装置は、上流部分よりも小さい流れ面積を有する下流部分３０２をさらに備えている。例えば、下流部分は、上流部分の１～１０％である流れ面積を有し得る。

【0161】

移行部分３０３は、上流部分と下流部分とを接続し、徐々に減少する流れ面積を有している。

【0162】

移行部分は、上流部分の下向きの制限面を介して、または上流部分の上向きの制限面を介して上流部分に開口し得る。

【0163】

上流部分は、ガス導入体装置から移行部分の始点までの全流路長の約１０～３０％に相当する長さを有し得る。

【0164】

上流部分は、リアクタのガス処理部分における流れ方向に対して実質的に平行な第１流れ方向を提供する。下流部分は、第１流れ方向に対して平行な鉛直平面で見た場合、第１流れ方向に対して３０～９０度、好適には６０～９０度の角度を呈する第２流れ方向を提供する。

【0165】

移行部分において、少なくとも１つの平面で見た場合にテーパ（先細り）する移行部分壁を有することによって、流れ面積は徐々に縮小し得る。テーパ形状は、直線的であり得るとともに、流れ面積の全テーパ角度は約３０～６０度、好適には４０～５０度であり得る。

【0166】

例えば、移行部分において、流れ面積幅は、式：ＷＦ＝Ｗｉｎｉｔ－２×ＩＦ ｔａｎ（γ）に近似し得る。式中、Ｗｉｎｉｔはガス排出体装置の上流部分での幅であり、ＩＦは移行部分の上流始点からの長さであり、γは移行部分での流れ面積のテーパ角度である。移行部分において、幅は長さＩＦの２倍未満だけ縮小する。

【0167】

上流部分は、外部ハッチからリアクタのガス処理部分への直線経路を提供する供給開口３１０を備え得る。

【0168】

図１１ａ～１１ｂは、リアクタへの搬入／搬出アクセスを概略的に示している。ロボット４００～４０４が、開口３１０を介したリアクタの搬入／搬出に使用され得る。通常、リアクタ１およびロボット４００～４０４は、同一圧力（または正確には真空）で包囲されるように、例えば互いに連通するハウジング５０１、５０２に配置されることにより、真空環境に配置される。

【0169】

図１２を参照すると、第１エアロック５１１が、ロボットハウジング５０２からリアクタハウジング５０１を隔てるように使用され得る。第２エアロック５０３は、搬入ハウジング５０３からロボットハウジング５０２を隔てるように使用され得る。さらなるエアロック５１３、５１４が、さらなるハウジング５０４、５０５からロボットハウジング５０２を隔てるように使用され得る。例えば、余熱ハウジング５０４および冷却ハウジング５０５が設けられ得る。

【0170】

ロボットは、固定ベース４００と、第１アーム４０２と、第２アーム４０３と、第３アームと、を備え得る。第１アーム４０２の近位部分は、ベース４００に回転可能に接続されている。第２アーム４０３の近位部分は、第１アーム４０２の遠位部分に回転可能に接続されている。第３アーム４０４の近位部分は、第２アーム４０３の遠位部分に回転可能に接続されている。また、第３アーム４０４の遠位部分は、基板２０を解放可能に把持するように適合された把持装置４０１を有している。

【0171】

第１および第２アーム４０２は、開口３１０を介して基板テーブル４に至り戻るまでのその移動中ずっと、第３アーム４０４がガス排出体装置３の上流部分における流れ方向に対して実質的に平行に配向されるように移動するように構成され得る。

【0172】

図１３ａ～図１３ｂを参照すると、異なるガス導入体装置を介して案内されたガスの混合を促進するための混合装置６が示されている。

【0173】

混合装置は、関連する導入体ニッチの高さまたは幅に亘って実質的に一定の断面を有する本体６０を備えている。

【0174】

断面を規定する本体のベース面（ｂａｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ）は、下流方向Ｆに沿って細長く、上流部分６１と下流部分６２とを備えている。上流部分６１は、ベース面の幅が最大となる位置から上流に延びている。下流部分６２は、ベース面の幅が最大となる位置から下流に延びている。

【0175】

下流部分６２の下流方向に沿った長さは、上流部分６１の長さよりも大きい。典型的には、下流部分の長さは、上流部分の長さのおよそ２～５倍であり得る。

【0176】

上流部分には、上流方向に向く全体として凸状面６１１があり得る。

【0177】

下流部分６２は、下流方向に向かって幅がテーパしていてもよい。これにより、下流部分には、下流方向に向く縁部６２１があり得る。

【0178】

本体６０は、下流方向に対して平行な平面ＰＡに対して対称であり得る。

【0179】

したがって、本体６０は、長い滴状の全体断面を有し得る。

【0180】

図１３ａ～図１３ｂに示す例において、混合装置本体の対称平面ＰＡは、楔部材２４の対称平面と整列している。

【0181】

対称的な楔部材２４が存在しない場合には、混合装置本体の対称平面は、代わりに、導入体ニッチ２３の中心線と整列し得る。

【0182】

図１４に示す代替実施形態において、混合装置本体６０の対称平面ＰＡは、仕切壁２５の対称平面ＰＡと整列し得る。

【0183】

対称的な仕切壁２５が存在しない場合には、混合装置本体の対称平面は、代わりに、仕切壁の中心線と整列し得る。
実施形態のリスト
一実施形態による、背壁（２３３）と、前記背壁（２３３）から導入体ニッチ開口（２１２）に向けて下流方向（Ｆ）に延びる側壁（２３４、２３５）と、を有する導入体ニッチと、衝突面（２４３）と、ガス流を前記衝突面（２４３）に向けて導くように構成されたガスオリフィス（２１０）と、前記衝突面（２４３）の下流に延びるテーパ面（２４４、２４５）であって、前記下流方向（Ｆ）に沿って徐々に増大する断面積を有する流れギャップ（２１３）が前記側壁（２３４、２３５）と前記テーパ面（２４４、２４５）との間に形成されるように、前記衝突面（２４３）の下流に延びるテーパ面（２４４、２４５）と、を備える、基板をガス処理するためのリアクタで使用されるガス導入体装置（２１、２１ａ～２１ｋ）。
一実施形態によれば、前記衝突面（２４３）は、前記ガスオリフィス（２２ａ～２２ｋ）により導かれる前記ガス流に対して、垂直から±１０度、好適には±５度または±１度の範囲である。
一実施形態によれば、ガスオリフィス（２２ａ～２２ｋ）開口が、前記背壁（２３３）と同一平面にある。
一実施形態によれば、ガスオリフィス開口が、背壁から前記衝突面（２４３）に向かって延びる。
一実施形態によれば、前記衝突面（２４３）には凹部がある。
一実施形態によれば、前記ガスオリフィスは、前記凹部内に延びる。
一実施形態によれば、前記ガスオリフィスにより導かれる前記ガス流は、前記衝突面の幾何学的重心に向けて導かれる。
一実施形態によれば、前記テーパ面は、前記下流方向（Ｆ）に対して８度未満のテーパ角度をなして延びる。
一実施形態によれば、前記テーパ面の最内端部は、前記衝突面と交差する。
一実施形態によれば、長手方向面が、前記テーパ面と前記衝突面との間に延び、前記長手方向面は、前記下流方向（Ｆ）に対して前記テーパ面のテーパ角度よりも小さい角度をなして延びる。
一実施形態によれば、前記側壁（２３４、２３５）は、前記下流方向（Ｆ）に対して前記テーパ面のテーパ角度よりも小さい角度をなして延びる。
一実施形態によれば、前記側壁（２３４、２３５）には、上流部分（２３４１）および下流部分（２３４２）があり、前記下流部分は、前記下流方向（Ｆ）に対して前記上流部分よりも大きい角度をなして延びる。
一実施形態によれば、前記ガス導入体装置は、前記ガス導入体のガス流を最大流と最小流との間で調節可能であるように構成された絞り機構をさらに備える。
一実施形態によれば、前記ニッチ（２３）には、一対の対向する壁（２３６、２３７）があり、前記テーパ面（２４４、２４５）および前記側壁（２３４、２３５）は、完全に対向する前記壁の間を延びる。
一実施形態によれば、前記流れギャップは、対向する前記壁（２３６、２３７）と前記テーパ面（２４４、２４５）と前記側壁（２３４、２３５）とによって規定される矩形の断面を呈する。
一実施形態によれば、前記ガス導入体装置は、前記ニッチ（２３）と楔部材（２４）とから形成され、前記楔部材（２４）は、当該楔部材の短辺が前記衝突面（２４３）を提供するように前記ニッチに受容される。
一実施形態によれば、前記ニッチ（２３）には、一対の側壁（２３４、２３５）があり、前記楔部材（２４）は、流れギャップが前記楔部材の両側に形成されるように、両方の側壁から間隔を置く。
一実施形態によれば、前記楔部材（２４）には、一対のテーパ面（２４４、２４５）があり、一対の前記テーパ面（２４４、２４５）の両方が、前記下流方向（Ｆ）に対して８度未満のテーパ角度をなして延びる。
一実施形態によれば、前記楔部材（２４）は、幅広側面により規定される底面と一対のテーパ側面とを有する直角柱として形成される。
一実施形態によれば、対向する前記壁（２３６、２３７）は、水平方向から±３０度、好適には±１０度、±５度、または±１度の範囲に配置される。
一実施形態によれば、前記テーパ面（２４４、２５５）および前記側面（２３４、２３５）は、鉛直方向から±３０度、好適には±１０度、±５度、または±１度の範囲に配置される。
一実施形態によれば、前記ニッチ（２３）には、互いに５０～１５０度、好適には９０度～１２０度の角度をなして延びる少なくとも２つの並置された側壁部（２３５、２３７；２３４、２３６；２３５、２３９；２３４、２３８）、および互いに５０～１５０度、好適には９０度～１２０度の角度をなして延びる少なくとも２つの並置されたテーパ面（２４５、２４９、２４８、２４４；２４５、２５１；２４４、２５０）がある。
一実施形態によれば、前記ガス導入体装置は、前記ニッチ（２３）と楔部材（２４）とから形成され、前記楔部材（２４）は、当該楔部材の短辺が前記衝突面（２４３）を提供するように前記ニッチに受容される。
一実施形態によれば、前記側壁（２３４、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９）は、前記テーパ面（２４４、２４５、２４８、２４９、２５０、２５１）を包囲し、前記下流方向（Ｆ）に対して垂直な断面で見た場合、前記側壁および前記楔部材が、同一形状であるが異なる大きさを有するとともに同軸に配置されることにより、前記流れギャップが前記楔部材を包囲する。
一実施形態によれば、前記側壁および前記楔部材は、長円、楕円、円等の湾曲断面体として形成される。
一実施形態によれば、前記側壁および前記楔部材は、多角形として、好適には三角形、矩形、正方形または六角形として形成される。
本発明の第２態様によれば、基板をガス処理するためのリアクタで使用される混合装置（６）が提供される。前記混合装置（６）は、上流部分（６１）と下流部分（６２）とを有する本体（６０）を備え、前記上流部分（６１）には、上流方向に向く凸状面（６１１）があり、前記下流部分（６２）は、下流方向（Ｆ）において、前記本体（６０）の下流端部に形成された縁部（６２１）に向かってテーパする。
一実施形態によれば、前記本体（６０）は、前記下流方向（Ｆ）を横断する方向、好適には前記下流方向（Ｆ）に対して垂直な方向に沿って一定の断面を呈する。
一実施形態によれば、前記断面は、前記下流方向（Ｆ）に対して平行な平面（ＰＡ）について対称である。
一実施形態によれば、前記断面は、細長く、かつ実質的に滴形状である。
本発明の第３態様によれば、ガス導入体アレイが提供される。前記ガス導入体アレイは、ｍ×ｎ個の複数のガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）を備え、ｍ≧１かつｎ≧２である。
一実施形態によれば、鉛直方向に設けられたガス導入体の個数（ｍ）は、５未満、好適には１または２である。
一実施形態によれば、水平方向に設けられたガス導入体の個数（ｎ）は、好適には３０未満、２０未満、または１５未満の奇数である。
一実施形態によれば、一対の並置されたガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）が、一対の並置された前記導入体の各々の壁を形成する仕切壁（２５ａ～２５ｄ）によって隔てられ、前記仕切壁は、前記下流方向において部分的にテーパする断面を有する。
一実施形態によれば、前記仕切壁（２５ａ～２５ｄ）は、テーパしていない第１部分（２３４１）と、テーパしている第２部分（２３４２）と、を有する。
一実施形態によれば、前記仕切壁には、少なくとも１つのテーパ面があり、前記テーパ面は、前記下流方向（Ｆ）に対して８度未満のテーパ角度をなして延びる。
一実施形態によれば、前記ガス導入体アレイは、請求項２７～３０のいずれか一項に記載の混合装置（６）をさらに複数備え、各混合装置は、前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）のうちの少なくとも１つと整列する。
一実施形態によれば、前記混合装置（６）の各々は、前記下流方向（Ｆ）に対して垂直な方向で見た場合、導入体ニッチ（２３）の中心と整列する。
一実施形態によれば、前記混合装置（６）の各々は、一対の隣接するガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）を隔てる仕切壁（２５ａ～２５ｄ）と整列する。
一実施形態によれば、前記混合装置（６）は、前記下流方向（Ｆ）において、それぞれの前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）から間隔を置く。
一実施形態によれば、前記混合装置（６）は、前記導入体ニッチ（２３）を画定する一対の対向する壁（２３６、２３７）の間でいっぱいに延びる。
本発明の第４態様によれば、基板をガス処理するためのリアクタで使用されるガス排出体装置（３）が提供される。前記ガス排出体装置（３）は、第１流れ面積を有する上流部分（３０１）と、前記上流部分（３０１）よりも小さい第２流れ面積を有する下流部分（３０２）と、前記上流部分と前記下流部分とを接続する移行部分（３０３）であって、徐々に縮小する流れ面積を有する移行部分（３０３）と、を備え、前記第１流れ面積は、前記リアクタのガス処理部分の流れ面積に対応する大きさとされるとともにこれに適合される。
一実施形態によれば、前記上流部分（３０１）は、前記リアクタにおける流れ方向に対して実質的に平行な第１流れ方向を提供し、前記下流部分（３０２）は、前記第１流れ方向に対して３０～９０度、好適には６０度～９０度の角度を呈する第２流れ方向を提供する。
一実施形態によれば、前記移行部分（３０３）において、流れ面積幅は、式：Ｗ _Ｆ ＝Ｗ _ｉｎｉｔ －２×Ｉ _Ｆ ｔａｎ（γ）に近似し得て、式中、Ｗ _ｉｎｉｔ は前記ガス排出体装置の前記上流部分における幅であり、Ｉ _Ｆ は前記移行部分の上流始点からの長さであり、γは前記移行部分における前記流れ面積のテーパ角度であり、前記移行部分において、前記幅は前記長さＩ _Ｆ の２倍未満だけ縮小する。
一実施形態によれば、前記上流部分（３０１）は、外部ハッチから前記リアクタの前記ガス処理部分への直線経路を提供する供給開口（３１０）を備える。
一実施形態によれば、前記移行部分（３０３）は、鉛直方向平面で見た場合、前記上流部分（３０１）に対して７０～９０度、好適には８０～９０度の角度をなして延びる。
本発明の第５態様によれば、特に化学蒸着プロセスによりエピタキシャル層を形成するように基板をガス処理するためのリアクタ（１）が提供される。前記リアクタ（１）は、本発明の第２態様またはその一実施形態のいずれかによるガス導入体アレイ（２）、および／または本発明の第４態様またはその一実施形態のいずれかによるガス排出体（３）を備える。
一実施形態によれば、前記リアクタ（１）は、基板テーブル（４）をさらに備え、前記基板テーブル（４）は、前記基板（２０）を、前記基板におけるガス流方向が基板面に対して平行となるような配向で保持するように構成され、前記基板テーブル（４）は、選択的に、基板主平面に対して垂直な軸を中心として回転可能である。
一実施形態によれば、前記導入体アレイには、主方向および副方向があり、前記基板テーブル（４）は、前記基板（２０）を、その基板面が前記主方向に対して平行であるように保持するように構成される。
一実施形態によれば、前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）は、それらの下流方向（Ｆ）が互いに対して平行であるように配置される。
一実施形態によれば、前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）は、それらの下流方向が共通の中心を有して径方向に延びるように配置される。
一実施形態によれば、前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）は、前記下流方向（Ｆ）が径方向外方に延びる状態で前記リアクタの中心に配置され、単数または複数の前記基板テーブル（４）は、前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）の径方向外方に配置される。
一実施形態によれば、前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）は、前記下流方向（Ｆ）が径方向内方に延びる状態で前記リアクタの周縁に配置され、単数または複数の前記基板テーブル（４）は、前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）の径方向内方に配置される。
一実施形態によれば、前記リアクタ（１）は、反応チャンバと、前記基板（２０）が処理中に配置される前記反応チャンバの少なくとも一領域を加熱するためのヒータ（５）と、をさらに備える。
一実施形態によれば、前記ヒータ（５）は、前記基板の両主面に抵抗性発熱体を有する抵抗性ヒータである。
一実施形態によれば、前記リアクタ（１）は、前記ガス導入体アレイ（２）が配置される上流端部と、前記下流方向（Ｆ）で見た場合、前記基板の反対側に配置される下流端部とを有する。
一実施形態によれば、前記リアクタ（１）は、基板テーブル（４）をさらに備え、前記基板テーブル（４）は、前記基板（２０）を、前記ガス導入体アレイ（２）が前記ガス導入体装置（２１ａ～２１ｋ）の下流方向が基板面に対して実質的に垂直に配置されるような配向で、保持するように構成され、前記基板テーブル（４）は、選択的に、基板主平面に対して垂直な軸を中心として回転可能である。
本発明の第６態様によれば、エピタキシャル層を半導体基板に形成するために、本発明の第５態様またはその一実施形態のいずれかによるリアクタ（１）の使用が提供される。
一実施形態によれば、１種のみの反応性ガスが、前記リアクタに、各ガス導入体装置を介して案内される。
一実施形態によれば、少なくとも２種の反応性ガスが、それぞれの第１および第２ガス導入体装置に案内される。
一実施形態によれば、シールドガスが、前記第１ガス導入体装置と前記第２ガス導入体装置との間に挟まれた第３ガス導入体装置によって案内される。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図5e】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図9a】

【図9b】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図12】

【図13a】

【図13b】

【図14】