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(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】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】ＣＶＤリアクタ用のガス導入装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20241113BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20241113BHJP
B01J 4/00 20060101ALI20241113BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/455
B01J4/00 102
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022530655
(86)(22)【出願日】2020-12-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-06
(86)【国際出願番号】 EP2020084104
(87)【国際公開番号】W WO2021110670
(87)【国際公開日】2021-06-10
【審査請求日】2023-11-15
(31)【優先権主張番号】102019133023.8
(32)【優先日】2019-12-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】502010251
【氏名又は名称】アイクストロン、エスイー
(74)【代理人】
【識別番号】100095267
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 高城郎
(74)【代理人】
【識別番号】100124176
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 典子
(74)【代理人】
【識別番号】100224269
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 佑太
(72)【発明者】
【氏名】アイケルカンプ、マルティン
【審査官】宇多川 勉
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－１９０９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－２３２３７６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
Ｂ０１Ｊ ４／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに上下に配置されかつ異なるプロセスガス又は少なくとも１つのキャリアガスを通過させてＣＶＤリアクタのプロセスチャンバ（７）内に導入可能である複数のガス導入領域（Ｅ１～Ｅ５）を有するガス分配装置であって、異なるレベルで互いに上下に配置されかつそれぞれガス流を導入するための供給管（１８）が通じているガス分配空間（１７）を有する少なくとも５個のガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ１２）を備え、
前記ガス分配空間は、隣接するガス分配空間（１７、１７’、１７”）から中間ベース（１４）により分離されかつガス出口孔（１２）を具備するガス出口壁（１１）を有し、かつ、前記ガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ１２）の前記ガス出口壁（１１）は、同じ方向を向きかつ複数の隣接するガス出口壁（１１）が結合してガス導入領域（Ｅ１～Ｅ５）を形成しており、前記ガス導入領域（Ｅ１～Ｅ５）を通って均一なプロセスガスがそれぞれプロセスチャンバ（７）内に出て行く、前記ガス分配装置において、
各前記供給管（１８）は、ガス混合システムに割り当てられた各ガス管（Ｌ１～Ｌ１２）にそれぞれ接続されており、
前記ガス混合システムは、プロセスガス又は不活性ガスのソースにそれぞれ接続されている複数のフィード管（Ｇ１～Ｇ４）を有し、
前記フィード管（Ｇ１～Ｇ４）と前記ガス管（Ｌ１～Ｌ１２）が交差する交点にバルブ（２０）が設けられており、
前記バルブ（２０）を閉位置から開位置に切り換えることによって各前記ガス管（Ｌ１～Ｌ１２）を１つ以上の前記フィード管（Ｇ１～Ｇ４）に選択的に接続可能であることを特徴とするガス分配装置。
【請求項2】
第１グループ（Ａ、Ａ’）のガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ４、Ｚ９～Ｚ１２）がバルブ（２０）により第１のフィード管（Ｇ１）に接続可能であり、かつ、第２グループ（Ｂ）のガス出口ゾーン（Ｚ３～Ｚ１０）がバルブ（２０）により第２のフィード管（Ｇ２）に接続可能であり、少なくとも幾つかのガス出口ゾーン（Ｚ３、Ｚ４、Ｚ９、Ｚ１０）が第１のフィード管（Ｇ１）又は第２のフィード管（Ｇ２）に選択的に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載のガス分配装置。
【請求項3】
２つの異なるガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ１２）が、選択的に互いに流体連通して接続可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス分配装置。
【請求項4】
少なくとも５個のガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ１２）が設けられていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のガス分配装置。
【請求項5】
前記ガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ１２）の各々がそれぞれ割り当てられた供給管（１８、１８’）を有しかつ各供給管（１８、１８’）は前記ガス混合システムのガス管（Ｌ１～Ｌ１２）に接続されており、少なくとも複数の前記供給管（１８、１８’）が複数のバルブ（２０）により複数の前記フィード管（Ｇ１～Ｇ４）の１つに流体連通して接続可能であり、かつ、前記フィード管（Ｇ１～Ｇ４）の各々がマスフローコントローラ（２７）を有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のガス分配装置。
【請求項6】
ＣＶＤリアクタのプロセスチャンバ（７）内にプロセスガスを供給する方法であって、ガス導入領域（Ｅ１～Ｅ５）の高さが、互いに隣接する複数のガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ１２）を相互接続することにより調整される、請求項１～５のいずれかに記載のガス分配装置を用いることを特徴とする方法。
【請求項7】
回転軸の周りで回転可能でありかつプロセスチャンバ（７）に向かって開いたポケット（５）を有するサセプタ（２）を備えたＣＶＤリアクタであって、基板ホルダー（４）が前記ポケットの各々にそれぞれ配置され、かつ、前記プロセスチャンバ（７）が前記サセプタ（２）とプロセスチャンバ天井（８）との間に延在する、前記ＣＶＤリアクタにおいて、請求項１～５のいずれかに記載のガス分配装置が前記プロセスチャンバ（７）の中央に配置されていることを特徴とするＣＶＤリアクタ。
【請求項8】
請求項７に記載のＣＶＤリアクタと、ガス混合システムとからなる構造であって、前記ガス混合システムが、異なるプロセスガス又はキャリアガスのソースにそれぞれ接続されたフィード管（Ｇ１～Ｇ４）を有し、複数のガス管（Ｌ１～Ｌ１２）がプロセスガスの１つ又はキャリアガスをガス出口ゾーン（Ｚ１～Ｚ１２）のガス分配空間（１７）内にそれぞれ供給し、かつ、複数のガス管（Ｌ１～Ｌ１２）が、各バルブ（２０）により複数のフィード管（Ｇ１～Ｇ４）に流体連通してそれぞれ接続されており、それによって前記バルブ（２０）の位置を変えることで異なるプロセスガス又はキャリアガスを各ガス分配空間（１７）内に選択的に供給可能であることを特徴とする構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、互いに上下に配置されそれぞれガス出口孔を有し、それらを通してプロセスガスがＣＶＤリアクタのプロセスチャンバ内に供給される複数のガス導入領域を備えたＣＶＤリアクタ用のガス導入装置に関する。各ガス導入領域を通って１つのプロセスガスのみがプロセスチャンバ内にそれぞれ導入される。
【0002】
本発明はさらに、そのようなガス導入装置を備えたＣＶＤリアクタ及びプロセスチャンバ内にプロセスガスを供給する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
特許文献１及び特許文献２は、互いに鉛直方向に重なって配置された複数のガス出口ゾーンを備えたガス導入装置を記載している。その場合、それらのガス出口ゾーンは、鉛直方向に互いに重なって配置されかつそれぞれ供給管を介してガスソースに接続されている。
【0004】
そのガス出口ゾーンが鉛直方向に互いに重なりかつ異なる高さを有するガス導入装置は、異なる層を、特に複数の成分、特にＩＩＩ－Ｖ成分からなる層を堆積するための多様なプロセスを実行するために用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】独国特許出願公開第10 2008 055 582号明細書
【文献】独国特許出願公開第10 2014 104 218号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、ＣＶＤリアクタにプロセスガスを供給する方法を開示し、それによってＣＶＤリアクタ、特に関連するガス混合システムを強化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この課題は、特許請求の範囲に規定された発明によって解決され、従属項は、下位の請求項に記載された発明の有利なさらなる発展を示すだけでなく、独立した解決手段も示す。
【0008】
本発明は、異なるプロセスガスを少なくとも１つのガス分配空間に選択的に供給可能な手段を提案する。ガス導入装置では、通常、３個～５個のガス導入領域が互いに上下に重なって配置されている。アルシン、ホスフィン、アンモニアなどのＩＩＩ族化合物の水素化物は、水素などのキャリアガスと共に、最上部及び最下部のガス導入領域を通してプロセスチャンバ内に供給することができる。有機金属化合物、特にＩＩＩ族－ＭＯ－化合物等は、キャリアガスと共に、中間の中央のガス導入領域を通してプロセスチャンバ内に供給することができる。ＩＩＩ族化合物及びＶ族化合物は、加熱されたサセプタ表面上で分解可能である。分解生成物は、ＩＩＩ－Ｖ層を形成するように、プロセスチャンバ内に配置された基板上に堆積可能である。
【0009】
本発明によれば、複数のガス分配空間、特に複数の直接的に隣接するガス分配空間を、１つのガス導入領域に相互接続可能であり、そのガス導入領域を通して、異なるプロセスにおいて同じプロセスガスをプロセスチャンバ内に流入させることができる。これにより、同じプロセスガスをプロセスチャンバ内に流入させるガス導入領域の高さを変えることが可能となる。不活性ガスもまた、サセプタの表面及び／又はプロセスチャンバ天井の表面を寄生堆積から保護するために堆積プロセス中に、最上部のガス出口ゾーンを通して及び／又は最下部のガス出口ゾーンを通して、すなわちプロセスチャンバ天井又はサセプタに直接的に隣接して位置するガス出口ゾーンを通して放出することができる。
【0010】
特に、同じプロセスガスが流れる各ガス導入領域が、少なくとも１個のガス出口ゾーンにより形成され、好ましくは２個のガス出口ゾーンにより形成されることが提案される。本発明のガス導入装置は、好ましくは、それぞれベースにより互いに分離された少なくとも５個、７個、９個、１０個、又は１２個のガス分配空間を有することができる。各ガス分配空間はガス出口ゾーンを形成し、かつ、複数のガス出口ゾーンが同じプロセスガスを導入するために１つのガス導入領域に相互接続される。この概念において、特に、複数のガス分配空間が、異なる組合せで相互接続されることが提案される。
【0011】
本発明の１つの変形形態によれば、それぞれ割り当てられた供給管が各ガス分配空間に通じていることが提案される。この場合、その供給管は、ガス分配空間内に開く単一の開口を有することができる。１つのガス管が、複数の供給管の各々に通じることができる。それらのガス管は、開放又は閉鎖可能な複数のバルブにより複数のフィード管の１つに選択的に接続可能である。不活性ガス又はプロセスガスの１つのような異なるガスを、各フィード管に供給可能である。結果的に、バルブをしかるべく切り換えることによって、プロセスガスは、ガス分配空間の異なる組合せに対して供給可能であり、したがってガス出口ゾーンの異なる組合せから出ることが可能である。
【0012】
個々の複数のガス出口ゾーン又はガス分配空間は、複数のグループに分けることができる。例えば、１つのグループが、プロセスチャンバ底面に隣接する複数のガス出口ゾーン及び／又はプロセスチャンバ天井に隣接する複数のガス出口ゾーンを含むことができる。第２のグループは、例えば、プロセスチャンバの中央部に配置された複数のガス出口ゾーンを含むことができる。ガス出口ゾーンのグループは、それぞれガス導入領域を形成することができ、グループに属する複数のガス出口ゾーンは、互いに直接的に隣接しかつ同じプロセスガス又は不活性ガスが同じグループのガス出口ゾーンを通ってそれぞれプロセスチャンバ内に出て行く。ガス出口ゾーンを通って異なるガスがそれぞれプロセスチャンバ内に出て行く２つの隣接するグループは、バルブをしかるべく切り換えることによってその境界に配置されたガス出口ゾーンが互いに境界で隣接する２つのグループのいずれかに選択的に割り当て可能であるように、互いに境界で隣接している。この場合、複数のガス出口ゾーンを境界領域に割り当てることができ、そして境界領域に割り当てられた各ガス出口ゾーンに割り当てられたガス管は、異なるフィード管に選択的に接続することができる。しかしながら、境界領域以外に配置された、すなわちいずれの境界領域にも割り当てられていないガス出口ゾーンのガス管は、１つのフィード管のみに接続することができる。
これにより、境界領域に配置されたガス出口ゾーンを、境界領域において互いに隣接する２つのグループのいずれかに選択的に割り当てることが可能となる。その結果、これらのガス出口ゾーンは、同じプロセスガスをそれぞれ導入するために、ガス導入領域のサイズを大きくしたり小さくしたりするように用いることができる。したがって、ガス導入領域の高さは、フィード管をガス管に接続するバルブを切り換えることによって高くしたり低くしたりすることができる。
バルブの形態の切換要素は、ガス導入装置の外部に配置することができ、そして特にリアクタの外部に配置することができる。切換要素は、この場合、ガス混合システムの一部を形成する。しかしながら、切換要素は、それに替えて、リアクタ内に配置することもでき、そして特に、ガス導入装置内に配置することができる。
これにより、境界領域に配置されたガス出口ゾーンを、境界領域において互いに隣接する２つのグループのいずれかに選択的に割り当てることが可能となる。その結果、これらのガス出口ゾーンは、同じプロセスガスをそれぞれ導入するために、ガス導入領域のサイズを大きくしたり小さくしたりするように用いることができる。したがって、ガス導入領域の高さは、フィード管をガス管に接続するバルブを切り換えることによって高くしたり低くしたりすることができる。
バルブの形態の切換要素は、ガス導入装置の外部に配置することができ、そして特にリアクタの外部に配置することができる。切換要素は、この場合、ガス混合システムの一部を形成する。しかしながら、切換要素は、それに替えて、リアクタ内に配置することもでき、そして特に、ガス導入装置内に配置することができる。
【0013】
本発明の変形形態によれば、供給管がパイプにより形成されることが提案される。それらのパイプは、ガス分配空間に通じる開口を有する。この変形形態では、それらの開口が異なるガス分配空間に選択的に通じるように、それらのパイプが変位可能である。これは、パイプの軸方向変位により又はパイプの回転により実現することができる。開口全体がガス分配空間に通じたときにパイプに個別に当接するストッパを設けることができるであろう。さらに、２つのガス分配空間の間に閉鎖要素により選択的に開放又は閉鎖可能な孔を設けることによって、２つのガス分配空間の一方に供給されるプロセスガスが孔を通してもう一方のガス分配空間に流れ得ることが可能となるであろう。
【0014】
パイプの形態の供給管はさらに、パイプを外パイプ内で変位させることによって、例えばパイプを回転させたり直線的に移動させたりすることによって閉鎖可能な複数の開口を有することができる。切換要素がガス導入装置に配置されるこの種の構造においては、供給管が異なるガス分配空間に選択的に通じることができる。供給管はまた、複数のガス分配空間に同時に通じることもできる。しかしながら、ガス管に接続された供給管のいずれもガス分配空間に通じていないが、通路孔を閉じたり開いたりすることによってガス分配空間を隣接するガス分配空間に流体連通するように選択的に接続することができる。このために、リアクタ又はガス導入装置の外部から操作可能な機械的に作動する要素を設けて供給管のパイプ又は閉鎖要素を空間的に変位可能とすることが好ましい。
【0015】
以下、添付の図面を参照して例示的実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】図１は、互いに上下に配置された５個のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ５を備えたガス導入装置１０を有するＣＶＤリアクタを概略的に示しており、ガス出口ゾーンＺ１～Ｚ５の各々はそれぞれ供給管及びガス管Ｌ１～Ｌ５に接続され、かつガス管Ｌ１～Ｌ５は以下の図面に示すようにフィード管Ｇ１～Ｇ４に流体的に連通するように選択的に接続可能である。
【図2】図２は、互いに上下に配置された１２個のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２を備えたガス導入装置１０の第１の例示的実施形態を概略的に示しており、ガス管Ｌ１～Ｌ１２がバルブ２０によりフィード管Ｇ１～Ｇ４に選択的に接続可能であるガス混合システムの領域がガス導入装置１０の上方に概略的に示され、かつ、３つのガス導入領域Ｅ１～Ｅ２が本例示的実施形態に形成されるように白い円は閉じたバルブを、黒い円は開いたバルブを表している。
【発明を実施するための形態】
【0017】
例示的実施形態は、互いに鉛直方向に上下して配置されかつその中に異なるガス、特にプロセスガス又は不活性ガスを選択的に供給可能な少なくとも５個、７個、９個、１１個、又は１２個のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２を備えたガス導入装置に関する。ガス導入装置１０は、例えば図１に概略的に示したタイプのＣＶＤリアクタ内で使用することができる。ＣＶＤリアクタは、気密性のリアクタハウジング１を有する。特にグラファイトからなるサセプタ２がリアクタハウジング１内に配置され、ＣＶＤリアクタのプロセスチャンバ７内で１つ以上の層、特にＩＩＩ－Ｖ層でコーティングされるべき１つ以上の基板９を担持している。このために、サセプタ２は、加熱装置３、特にＲＦヒーターを用いて下方から加熱される。サセプタ２は、回転可能なシャフト６により軸の周りで回転駆動される。サセプタ２がプロセスチャンバ７の下端の境界となる一方、プロセスチャンバ天井８がプロセスチャンバの上端の境界となる。例示的実施形態では、サセプタ２は、プロセスチャンバ７の方に開口する複数のポケットを有し、１つ以上の基板９を担持可能である基板ホルダー４が、それらのポケット内にそれぞれ配置されている。浮遊する態様で基板ホルダーを回転させるフラッシングガスを、図示しないフラッシングガス管によりポケット５内に供給可能である。図示のタイプのガス導入装置は、プロセスチャンバ７の中央に位置している。
【0018】
図２に示したガス導入装置１０は、互いに上下に配置された１２個のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２を有し、各ガス出口ゾーンは同じ高さを有する。しかしながら、ガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２は異なる高さを有することができる。最も下のガス出口ゾーンＺ１は、底部１３を下端の境界としている。それは、隣のガス出口ゾーンＺ２のベース１４を上端の境界としている。互いにベース１４によりそれぞれ分離されたさらなるガス出口ゾーンＺ３～Ｚ１２は、ガス出口ゾーンＺ２の上方に配置されている。最も上のガス出口ゾーンＺ１２は天井１５を有する。
【0019】
各ガス出口ゾーンは、平行なベース１４により分離されガス分配空間１７を形成する周方向に包囲されたチャンバを有する。ガス分配空間１７は、円筒シェル面上に延在するガス出口壁１１を境界としている。ガス出口壁１１は複数のガス出口孔１２を有し、ガス分配空間１７内に供給されたガスはそれらを通してガス導入装置１０の軸に関して半径方向に出て行くことができる。
【0020】
複数の供給管１８が設けられている。これらの供給管は、パイプにより形成することができる。各供給管１８は、ガス分配空間１７内に開口する開口１９を有する。供給管１８は、中央領域においてガス分配空間１７内に誘導される。ガス分配空間１７の中央領域は、方位角方向におけるプロセスガスの均一な放出を実現するために圧力バリア１６により取り囲まれている。圧力バリア１６は、ガス出口壁１１に平行な円弧ライン上に延在する壁で形成することができる。
【0021】
各供給管１８は、ガス管Ｌ１～Ｌ１２に接続されている。ガス管Ｌ１～Ｌ１２はガス混合システムに割り当てられている。このガス混合システムは、図２に概略的に示されている。この場合、平行なガス管Ｌ１～Ｌ１２が、４本のフィード管Ｇ１～Ｇ４と交差している。交点において閉鎖したバルブは白い円で示され、開いたバルブは黒い円で示され、交点においてガス管Ｌ１～Ｌ１２をフィード管Ｇ１～Ｇ４に接続している。例示的実施形態では、各プロセスガス又は不活性ガスをガス分配空間１７内に供給可能であるように、各ガス管Ｌ１～Ｌ１２がバルブにより各フィード管Ｇ１～Ｇ４に接続されている。図２の例示的実施形態では、フィード管Ｇ３は、Ｈ２、Ｎ２、又はＡｒ等キャリアガスを供給されることができる。フィード管Ｇ２は、アンモニア又は別の水素化物を供給されることができる。フィード管Ｇ１は、トリメチルアルミニウム又は別の有機金属ＩＩＩ族化合物を供給されることができる。
【0022】
バルブ２０は、３つのガス導入領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が形成されるように切り換えられる。第１のガス導入領域Ｅ１は、ガス出口ゾーンＺ１～Ｚ５により形成される。Ｖ族化合物は、このガス導入領域Ｅ１のガス出口孔を通ってプロセスチャンバ内に流れる。第２のガス導入領域Ｅ２は、ガス出口ゾーンＺ６～Ｚ８により形成される。ＩＩＩ族化合物は、このガス導入領域Ｅ２に割り当てられたガス出口孔１２を通ってプロセスチャンバ内に流れる。ガス出口ゾーンＺ９～Ｚ１２は第３のガス導入領域Ｅ３を形成し、それらを通ってＶ族化合物が同様にプロセスチャンバ内に流れる。この場合、さらに水素が、第３のガス導入領域Ｅ３に供給される。
【0023】
例えばフィード管Ｇ２をガス管Ｌ５に接続するバルブの、バルブ位置を変更することによって、ガス導入領域Ｅ１のサイズを小さくしかつガス導入領域Ｅ２のサイズを大きくすることができる。フィード管Ｇ２とガス管Ｌ１との交点及びフィード管Ｇ３とガス管Ｌ１との交点におけるバルブ２０のバルブ位置を変更することによって、ガス出口ゾーンＺ１に不活性ガスを供給することができる。ガス管Ｌ１２とフィード管Ｇ２との交点におけるバルブ２０のバルブ位置を変更することによって、ガス出口ゾーンＺ１２内に不活性ガスのみを供給することが可能である。フィード管Ｇ３とガス管Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、及びＬ１２との交点における開いたバルブは、ガス導入領域Ｅ３に供給されるプロセスガスを希釈させる。希釈効果は、これらのバルブを閉じることにより打ち消すことができる。
【0024】
図３に示した例示的実施形態は、ガス管Ｌ１～Ｌ４又はＬ９～Ｌ１２の第１グループＡ、Ａ’がそれぞれフィード管Ｇ１にのみ選択的に接続可能でありかつガス管Ｌ３～Ｌ１０の第２グループＢがフィード管Ｇ２に選択的に接続可能である点において、図２に示した例示的実施形態とは本質的に異なる。ガス管Ｌ３、Ｌ４及びＬ９、Ｌ１０が第１グループＡにも第２グループＢにも属することによってＩＩＩ族化合物又はＶ族化合物をこれらのガス管Ｌ３、Ｌ４、Ｌ９、Ｌ１０に選択的に導入可能であることが重要である。したがって、ＩＩＩ族化合物をプロセスチャンバ内に導入するガス導入領域Ｅ２のサイズ、又はＶ族化合物をプロセスチャンバ内に導入する２つのガス導入領域Ｅ１、Ｅ３のサイズは、対応するバルブを切り換えることによって大きくしたり小さくしたりすることができる。これは、バルブを単に切り換えることにより実現される。
【0025】
しかしながら、図３に示した例示的実施形態は、異なる交点（バルブ）において不活性ガスをガス管Ｌ１～Ｌ１２に供給可能なさらなるフィード管を設けることもできる。ガス導入領域Ｅ１及びＥ２の高さは、交点Ｌ３／Ｇ１、Ｌ４／Ｇ１、Ｌ３／Ｇ２、Ｌ４／Ｇ２に配置されたバルブにより変更可能である。ガス導入領域Ｅ２及びＥ３の高さは、交点Ｌ９／Ｇ１、Ｌ９／Ｇ２、Ｌ１０／Ｇ１、Ｌ１０／Ｇ２に配置されたバルブ２０により変更可能である。
【0026】
図４に示した例示的実施形態は、最上又は最下のガス出口ゾーンＺ１又はＺ１２内にフィード管Ｇ３を用いてさらにＨ２を供給可能である点において、図２又は図３に示した各例示的実施形態とは本質的に異なる。この場合、最下のガス出口ゾーンＺ１又は最上のガス出口ゾーンＺ１２内にはＩＩＩ主族又はＶ主族のいずれのプロセスガスも供給されない。
【0027】
この場合、５個のガス導入領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５が設けられ、ガス導入領域Ｄ１は単一のガス出口ゾーンＺ１のみを有し、その中に水素が供給される。ガス導入領域Ｅ５も、単一のガス出口ゾーンＺ１２のみを有し、それを通って水素がプロセスチャンバ２９内に供給される。ガス導入領域Ｅ２は３つのガス出口ゾーンＺ２～Ｚ４を有するが、そのサイズは、バルブ位置を変更することによって１つのガス出口ゾーンＺ２へと小さくしたり、４個のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ４へと大きくしたりすることができる。ガス導入領域Ｅ３は、８個以下のガス出口ゾーンＺ３～Ｚ９を有することができる。しかしながら、図４によるバルブ位置においては、ガス導入領域Ｅ３は５個のガス出口ゾーンＺ５～Ｚ９のみを有する。ガス導入領域Ｅ４は５個以下のガス出口ゾーンＺ８～Ｚ１２を有することができる。しかしながら、例示的実施形態では、ガス導入領域Ｅ４が２つのガス出口ゾーンＺ１０、Ｚ１１のみを有するようにバルブが切り換えられている。バルブを切り換えることによって異なる高さをもつガス導入領域を調整可能であるように、対応するガス導入装置は、均一な高さをもつガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２を有する。このことは、堆積プロセス中に、例えば、質的に異なる層を堆積するためにプロセスガスを変更する場合等に起こり得る。
【0028】
図５は、上述した例示的実施形態を実現するためのガス混合装置の例を概略的に示している。ガスソースから生じたガス流は、フィード管Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の１つに供給される。ガスの質量流量は、マスフローコントローラ２７を用いて制御される。質量流量は、バルブ２０により異なるガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２に分けることができる。このために、バルブが、フィード管Ｇ１～Ｇ３をそれぞれ供給管１８に通じさせ、ひいては開口１９によりガス分配空間１７へと通じさせるガス管Ｌ１～Ｌ１２に接続する。
【0029】
この場合、複数のガス導入領域Ｅ１～Ｅ５の数及び高さも、バルブ２０のバルブ位置を変更することによって変更することができる。各ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５は、同じプロセスガスが各ガス導入領域に割り当てられた全てのガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２を通ってプロセスチャンバ内に流れること、及び、ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５の全てのガス出口ゾーンが互いに隣り合い、すなわち一体の相互接続されたガス出口面を形成することを特徴とする。本発明の概念において、ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５の高さとは、サセプタ２の上面に垂直に延在するプロセスチャンバ高さの一部分を意味する。この部分は、バルブの形態で実現できる切換要素を切り換えることによって変更することができる。
【0030】
図６及び図７に示した例示的実施形態は、ガス導入装置１０の一部を示している。パイプの形態の供給管１８は、軸方向に変位可能である。供給管１８は、ストッパ２４、２４’を有し、それぞれ図６及び図７に示した２つの端部位置においてベース１４、１４’に接触している。図６に示した位置において、供給管１８の開口１９は上側のガス分配空間１７に開いている。図７に示した位置において、供給管１８の開口１９は隣接するガス分配空間１７’に開いている。切り換え工程は、供給管１８をベース１４の貫通孔２３を通って変位させる図示しない機械的切換装置を用いて行われる。この場合、供給管１８によりプロセスガス又は不活性ガスを、隣接するガス分配空間１７、１７’内に選択的に供給可能である。
【0031】
図８及び図９に示した例示的実施形態では、供給管１８が下側のガス分配空間１７に通じている。その上に位置するガス分配空間１７’へは供給管１８は通じていない。２つのガス分配空間１７、１７’の間のベース１４は、図８に示した位置では、閉鎖要素２５の端面２５’により気密性をもって閉じられている孔２２を有する。図示しない機械的切換装置が、閉鎖要素２５を図９に示した位置へと変位させることができ、孔２２が開くことによって、プロセスガスがガス分配空間１７からガス分配空間１７’内に流れることができる。
【0032】
それに替えて、孔２２を通して混合が生じるように、上側のガス分配空間１７’内に通じる供給管１８をさらに設けることができる。しかしながら、孔２２が開いているときにプロセスガスが供給管１８の一方のみを通って流れることも可能である。図示しない例示的実施形態では、供給管１８が通じるさらなるガス分配空間１７”をガス分配空間１７’の上に設けることができる。空間１７’、１７”の間のベースにおける別の孔が、閉鎖要素２５に類似するさらなる閉鎖要素により開閉可能である。このような構造により、３つの空間１７’、１７”のうち２つをそれぞれ相互接続する切換回路を実現することが可能となる。
【0033】
図１０に示した例示的実施形態では、異なるプロセスガスを供給可能な２つのガス分配空間１７が、ガス分配空間１７’に隣接している。供給管１８、１８’は、ガス分配空間１７に通じている。ガス分配空間１７’は、切換バルブとして機能する閉鎖要素２５により上側のガス分配空間１７”又は下側のガス分配空間１７に選択的に流体連通して接続可能である。このために、２つの隣り合うベース１４に配置された孔２２が互いに整列しており、閉鎖要素２５がそれらの孔同士の間を移動可能であることによって、それぞれ、一方の孔２２を閉じる一方、もう一方の孔２２’が開かれる。
【0034】
【0035】
図１１～図１３に示した例示的実施形態は、好ましくはガス導入装置１０の軸方向の全長に亘って延在する複数の供給管１８を有する。供給管１８は、それぞれガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２に通じる１つ以上の半径方向の開口１９を有する。供給管１８は、パイプの形態で実現することができ、それらの軸の周りで回転可能でありかつ異なる方位角位置に開口１９を有する。開口１９は、供給管１８を形成するパイプを回転させることによって外パイプ２６の出口孔２１と重なる位置へと移動可能である。このために、供給管１８は外パイプ内に配置されている（図１２）。開口１９は、供給管１８の別の回転位置では閉鎖されている（図１３）。供給管１８を形成するパイプを回転することによって、それに替えて軸方向に変位させることによって、異なるプロセスガスをガス分配空間１７内に供給可能である。機械的切換要素は、供給管１８を調整するために設けることができる。しかしながら、それに替えて、開口１９、２１が互いに整列するか又はそれぞれ他のパイプ１８、２６の壁により閉鎖されるかのいずれかとなるように、外パイプ２６を同様に回転させることも可能である。
【0036】
図６～図１３に示した例示的実施形態は、図示しない機械的駆動手段を設けられ、それを用いて、ガス導入領域のガス出口ゾーンの数を変更しかつそれによりガス導入領域の高さを変えるために切換要素を変位させることができる。
【0037】
本発明の特別に有利な点は、ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５のガス出口面の有効サイズを、リアクタハウジングの内部又は外部に配置された切換要素により変更可能であることに見ることができる。このことは、好ましくは、１つ以上の供給管１８をオン、オフ、又は切り換えることによって実現することができる。その場合、供給管は、好ましくは、ガス混合システムに配置可能なバルブ２０を用いてオン又はオフされる。ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５は、全体として、円筒シェル壁上に延在しかつ複数の好ましくは同じガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２により形成されるガス出口領域を形成する。ガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２は、相互接続されたガス導入領域Ｅ１～Ｅ５へと結合することができる。このために、異なるフィード管Ｇ１～Ｇ４に選択的に流体連通して接続可能である個々の供給ライン１８が、それぞれ少なくとも数個のガス分配空間１７に通じる、すなわち異なるガス導入領域Ｅ１～Ｅ５に選択的に割り当て可能なガス分配空間に通じる場合に有利である。
【0038】
上述した説明は、本願に含まれる全ての発明を解明するためのものであり、それぞれ少なくとも以下の特徴の組み合わせで独立して従来技術を強化するものであり、これらの特徴の組み合わせのうち２つ、複数、又は全てを互いに組み合わせることができる。
【0039】
互いに上下に配置されかつ異なるプロセスガス又は少なくとも１つのキャリアガスを通過させてＣＶＤリアクタのプロセスチャンバ７内に導入可能である複数のガス導入領域Ｅ１～Ｅ５を有するガス分配装置であって、異なるレベルで互いに上下に配置されかつそれぞれガス流を供給可能なガス分配空間１７を有する少なくとも５個のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２を備え、前記ガス分配空間は、隣接するガス分配空間１７’から中間ベース１４により分離されかつガス出口孔１２を具備するガス出口壁１１を有し、ガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２のガス出口壁１１は、同じ方向を向きかつ複数の隣接するガス出口壁１１が結合してガス導入領域Ｅ１～Ｅ５を形成しており、ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５を通って均一なプロセスガスがそれぞれプロセスチャンバ７内に出て行き、かつ、ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５の高さは、プロセスガスをガス分配空間１７に供給可能な１つ以上の供給管１８のオン、オフ、又は切り換えにより調整可能である、ガス分配装置。
【0040】
各ガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２がガス分配空間１７、１７’に通じる供給管１８を有し、供給管１８はキャリアガス又はプロセスガスを導入するためにフィード管Ｇ１～Ｇ４に接続可能であり、かつ、隣接するガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２は互いにベース１４、１４’により分離されていること、又は、少なくとも幾つかのガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２が異なるフィード管Ｇ１～Ｇ４に選択的に流体連通して接続可能であることを特徴とするガス分配装置。
【0041】
第１グループＡ、Ａ’のガス出口ゾーンＺ１からＺ４、Ｚ９～Ｚ１２がバルブ２０により第１のフィード管Ｇ１に接続可能であり、かつ、第２グループＢのガス出口ゾーンＺ３～Ｚ１０がバルブ２０により第２のフィード管Ｇ２に接続可能であり、少なくとも幾つかのガス出口ゾーンＺ３、Ｚ４、Ｚ９、Ｚ１０が第１のフィード管Ｇ１又は第２のフィード管Ｇ２に選択的に接続可能であることを特徴とするガス分配装置。
【0042】
２つ以上の異なるガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２が選択的に互いに流体連通して接続可能であることを特徴とするガス分配装置。
【0043】
機械的切換要素を有し、それを用いて供給管１８の開口１９又は２つ以上のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２の間の孔２２、２２’を開位置又は閉位置の間で選択的に切り換えることを特徴とするガス分配装置。
【0044】
少なくとも５個又は少なくとも８個又は少なくとも１０個又は少なくとも１２個のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２が設けられていることを特徴とするガス分配装置。
【0045】
ガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２の各々がそれぞれ割り当てられた供給管１８、１８’を有しかつ各供給管１８、１８’がガス混合システムのガス管Ｌ１～Ｌ１２に接続されており、少なくとも複数の供給管１８、１８’が複数のバルブ２０を用いて複数のフィード管Ｇ１～Ｇ４の１つに流体連通して接続可能であり、かつ、フィード管Ｇ１～Ｇ４の各々がマスフローコントローラ２７を有することを特徴とするガス分配装置。
【0046】
供給管１８を形成するパイプが、ベース１４、１４’の面に対して垂直に延在する方向に変位可能であり、それによって供給管１８の開口１９が２つのガス分配空間１７、１７’の一方に選択的に開くことを特徴とするガス分配装置。
【0047】
供給管１８を形成するパイプが、ガス分配空間１７に通じる１つ以上の開口１９を有し、かつ、パイプ又は、パイプが挿入された外パイプ２６を回転させることにより閉じることができることを特徴とするガス分配装置。
【0048】
２つのガス分配空間１７、１７’の間のベース１４の孔２２を閉鎖要素２５により選択的に開放又は閉鎖可能であることを特徴とするガス分配装置。
【0049】
供給管１８及び／又は閉鎖要素２５が、機械的切換要素によりガス導入装置内で局所的に変位可能であることを特徴とするガス分配装置。
【0050】
前出請求項の１つに記載のガス分配装置の使用を特徴とする方法であって、ガス導入領域Ｅ１～Ｅ５の高さが互いに隣接する複数のガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２を相互接続することにより調整される方法。
【0051】
ＣＶＤリアクタであって、前出請求項の１つに記載のガス分配装置がプロセスチャンバ７の中央に配置され、プロセスチャンバ底面とプロセスチャンバ天井との間に互いに上下に配置されたガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２のガス出口壁１１が、共通の円筒シェル面上に位置するガス出口壁１１を有することを特徴とするＣＶＤリアクタ。
【0052】
ガス混合システムが、異なるプロセスガス又はキャリアガスのソースにそれぞれ接続されたフィード管Ｇ１～Ｇ４を有し、複数のガス管Ｌ１～Ｌ１２がプロセスガス又はキャリアガスの１つをガス出口ゾーンＺ１～Ｚ１２のガス分配空間１７内にそれぞれ供給し、かつ、複数のガス管Ｌ１～Ｌ１２はバルブ２０により複数のフィード管Ｇ１～Ｇ４に流体連通してそれぞれ接続されており、それによってバルブ２０の位置を変更することで異なるプロセスガス又はキャリアガスが個々のガス分配空間１７に選択的に供給可能であることを特徴とする構造。
【0053】
開示された全ての特徴は、（それ自体のために、また互いに組み合わされて）本発明に不可欠である。ここでの出願の開示は、関連する／追加された優先権書類（先の出願の写し）の開示内容をその内容全体に含み、それはこれらの書類の特徴を本願の請求項に組み込む目的でもある。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて分割出願を行うために、引用される請求項の特徴がなくても、先行技術の独立した発明性のあるさらなる発展を特徴とする。各請求項で特定された発明は、前述の説明で特定された、特に参照符号が付与された、及び／又は符号の説明で特定された、１つ以上の機能を追加で有することができる。本発明はまた、特に、それらがそれぞれの使用目的に明らかに不要であるか、又は技術的に同じ効果を有する他の手段で置き換えることができる限り、前述の説明で述べた特徴の個々のものが実装されない設計形態に関する。
【符号の説明】
【0054】
１ リアクタハウジング
２ サセプタ
３ 加熱装置
４ 基板ホルダー
５ ポケット
６ シャフト
７ プロセスチャンバ
８ プロセスチャンバ天井
９ 基板
１０ ガス導入装置
１１ ガス出口壁
１２ ガス出口孔
１３ 底部
１４ ベース
１４’ ベース
１５ 天井
１６ バリア
１７ ガス分配空間
１７’ ガス分配空間
１８ 供給管
１８’ 供給管
１９ 開口
２０ バルブ
２１ 出口孔
２２ 孔
２２’ 孔
２３ 貫通孔
２４ ストッパ
２４’ ステッパ
２５ 閉鎖部材
２５’ 閉鎖部材
２６ 外パイプ
２７ マスフローコントローラ
Ａ 第１グループ
Ａ’ 第１グループ
Ｂ 第２グループ
Ｅ１～Ｅ５ ガス導入領域
Ｌ１～Ｌ１２ ガス管
Ｇ１～Ｇ４ フィード管
Ｚ１～Ｚ１２ ガス出口ゾーン
２ サセプタ
３ 加熱装置
４ 基板ホルダー
５ ポケット
６ シャフト
７ プロセスチャンバ
８ プロセスチャンバ天井
９ 基板
１０ ガス導入装置
１１ ガス出口壁
１２ ガス出口孔
１３ 底部
１４ ベース
１４’ ベース
１５ 天井
１６ バリア
１７ ガス分配空間
１７’ ガス分配空間
１８ 供給管
１８’ 供給管
１９ 開口
２０ バルブ
２１ 出口孔
２２ 孔
２２’ 孔
２３ 貫通孔
２４ ストッパ
２４’ ステッパ
２５ 閉鎖部材
２５’ 閉鎖部材
２６ 外パイプ
２７ マスフローコントローラ
Ａ 第１グループ
Ａ’ 第１グループ
Ｂ 第２グループ
Ｅ１～Ｅ５ ガス導入領域
Ｌ１～Ｌ１２ ガス管
Ｇ１～Ｇ４ フィード管
Ｚ１～Ｚ１２ ガス出口ゾーン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】