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KR20100119750A - Ｃｖｄ 반응기 내에서 가스 전구체들의 열화 - Google Patents

Ｃｖｄ 반응기 내에서 가스 전구체들의 열화 Download PDF

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KR20100119750A
KR20100119750A KR1020107015246A KR20107015246A KR20100119750A KR 20100119750 A KR20100119750 A KR 20100119750A KR 1020107015246 A KR1020107015246 A KR 1020107015246A KR 20107015246 A KR20107015246 A KR 20107015246A KR 20100119750 A KR20100119750 A KR 20100119750A
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KR
South Korea
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heat
heated
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heat transfer
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KR1020107015246A
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KR101354140B1 (ko
Inventor
샨탈 아레나
크리스티안 제이. 워코벤
주니어 로날드 토마스 버트램
에드 린도우
Original Assignee
에스. 오. 이. 떼끄 씰리꽁 오 냉쉴라또흐 떼끄놀로지
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Abstract

본 발명은 반도체 공정 분야에 관한 것으로서, 전구체 가스들이 반응하기 이전에 그 전구체 가스들의 보다 효율적인 열화를 증진시킴으로써 반도체 물질의 화학 기상 증착(CVD)을 개선하는 장치 및 방법을 제공한다. 바람직한 실시예들에서, 본 발명은 CVD 반응기 내에서 열전달 구조들을 포함하고 그것들의 배열하는 것에 의해 유동하는 공정 가스들에 대한 열전달을 증진시킨다. 가열 램프들로부터의 복사선에 투명한 CVD 반응기들에 적용 가능한 어떤 바람직한 실시예들에서, 본 발명은 가열 램프들로부터의 복사선을 가로채서 유동하는 공정 가스들에 전달하도록 배치된 복사선-흡수 표면들을 포함한다.

Description

ＣＶＤ 반응기 내에서 가스 전구체들의 열화{THERMALIZATION OF GASEOUS PRECURSORS IN CVD REACTORS}
본 발명은 반도체 공정 분야에 관한 것으로서, 전구체 가스들이 반응하기 이전에 그것들의 보다 효율적인 열화(thermalization)를 증진시킴으로써 반도체 물질들의 화학 기상 증착(CVD)을 개선하는 장치 및 방법들을 제공한다.
화학 기상 증착(CVD: chemical vapor deposition)에서 반응하기 이전 가스 상태 전구체들(precursors)의 온도는 바람직한 위치에서의 효율적인 증착을 달성하는 것에 대한 중요한 파라미터이며, 예로써 해당 기판에 해당 반도체 물질을 효율적으로 증착시키는 것에 대한 중요한 파라미터이다.
예로써, HVPE(halide vapor phase epitaxy 또는 hydride vapor phase epitaxy)에 의한 GaN의 성장을 고려한다. 어떤 HVPE 공정들은 CVD 반응 챔버 내에서 가스 상태의 GaCl3를 가스 상태의 NH3와 직접 반응시켜 기판 상에 증착되는 GaN과 반응기로부터 배출되는 NH4Cl을 산출한다. 하지만, 이러한 직접적인 반응은 상기 전구체 가스들의 온도가 약 900-930 ℃ 또는 그 이상일 경우에만 효율적으로 진행되는데, 이는 그보다 낮은 온도에서는 상기 전구체 가스들이 직접 반응 종(species)으로 적절하게 분리되지 못함으로써 빠르게 반응하지 않기 때문이다.
그리고, 그보다 낮은 온도에서, GaCl3와 NH3는 GaCl3:NH3와 같은 비반응성의 바람직하지 않은 부가물을 형성할 수 있다. 따라서, 부적합하게 열화된(thermalized) 전구체 가스들의 상당 부분이 그냥 폐기된다; 그것들은 반응되지 않은 또는 비반응성 부가물로서 반응기를 통과하여 배기구를 빠져나간다. HVPE 및 다른 공정들에 의한 다른 Ⅲ-N 화합물 반도체들의 CVD 성장에서, 보다 일반적으로 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체들의 성장에서, 유사한 현상들이 발생한다.
또한, 부적합하게 열화된 전구체들의 폐기는 Ⅲ-Ⅴ 화합물의 대용량 제조(HVM: high volume manufacturing)에서 보다 증가될 수 있으며, 보다 높은 성장률(growth rate)이 추구될 때 폐기 비율이 증가될 수 있다. 이는 아마도, 보다 높은 성장률이 보다 큰 전구체 유량을 요구하고, 보다 큰 유량이 해당 기판 부근에서 반응 가능 시간을 감소시키며, 감소된 반응 시간이 한정된 반응률(reaction-rate)의 성장 공정들에 대한 효율을 감소시키기 때문이다.
하지만, 특히 부식성의 전구체 가스들이 고온으로 열화되어야 하는 Ⅲ-Ⅴ 화합물들의 HVM의 경우에, 전구체 가스들의 적절한 열화(thermalization)를 방해하는 요인들이 있다. 첫째, 반응기 챔버에 투입하기 이전에 전구체 가스들을 적절히 열화시키는 것이 불가능했다. 고온 상태에 있는 전형적인 전구체 가스들은 공지된 가스 전달 시스템에서 일반적으로 사용되는 물질을 빠르게 부식시킬 수 있고, 그러한 부식은 또한 전달 라인에서의 입자 형성/증착, 반응기 청결도의 감소, 갑작스런 라인 막힘 등을 초래할 수 있다. 그러나 석영, 흑연, 실리콘 카바이드 등의 내부식성 물질들을 가스 전달 시스템에서 사용하는 것은 엄두도 못낼 정도로 비싸다.
그리고, 공지된 CVD 반응기 내에서 반응기 챔버로 투입되기 전에 전구체 가스들을 적합하게 열화시키는 것도 또한 가능하지 않았다. 특히 GaN(그리고 다른 Ⅲ-Ⅴ 화합물들)에 대한 HVM의 경우에, 전구체 가스 유량은 특이하게 클 수 있으며, 예로써 50 slm(standard liters min)을 초과한다. 그러한 높은 유량에서 전구체 가스들은 반응기 내의 고온 구역을 지나치게 빠르게 이동하므로 성장 기판을 가로지르기 이전에 적절하게 열화될 수 없다.
CVD 반응기 챔버의 내부에서 평면 복사선-흡수 물질들(planar radiation-absorbing materials)을 사용하는 것은 예로써 US 6,325,858에서 설명되었다. 이 특허는 원하지 않는 증착이 우선적으로 일어나는 "게터(getter)" 플레이트로서 서셉터(susceptor)의 하류에 배치되는 실리콘 카바이드(SiC) 플레이트들의 사용을 개시한다. 이 특허는 또한, 석영 챔버 벽들을 가열하여 원치 않는 증착을 제한하기 위해 상기 석영 챔버 벽들과 접촉하는 SiC 플레이트들의 사용을 개시한다. Dauelsberg et al.(Journal of Crystal Growth 298 418 (2007))은 온도를 증가시키는 것으로 언급된 GaN 성장을 위한 MOCVD(metal organic CVD)에서 사용되는 유형의 표준 샤워헤드 가스 분사기(standard showerhead gas injector)를 위한 천공 커버 플레이트(perforated cover plate)를 설명한다.
따라서, 비록 Ⅲ-Ⅴ 화합물 특히 GaN에 대한 HVM에서 사용되는 전구체 가스들의 적절한 열화가 중요하지만, 종래 기술은 그러한 열화가 어떻게 달성될 수 있는지에 관한 적절한 기술들(본 발명자들은 인식하고 있음)을 제공하지 않는다.
일반적으로, 본 발명은 피가열 화학 기상 증착(CVD) 반응기들 특히 반도체 재료들의 생산을 위한 CVD 반응기들에 대한 개선들을 포함한다. 특히, 유동하는 전구체 가스들이 반응기 내의 기판에서 반응하기 이전 그리고 반응하는 도중에 상기 유동하는 전구체 가스들에 대한 열전달을 증가시키기 위해, 반응 챔버들 내에서 공통적으로 구비되는 통상적인 부품들에 추가하여, 반응 챔버 내에 상기 개선들이 구조화되고 배치된다. 본 발명의 열전달 구조들이 없을 경우, 열은 챔버 벽들을 통해 유동 가스들에 전달될 수 있으며, 본 발명의 열전달 구조들과 비교하여 CVD 챔버 벽들은 일반적으로 유동 가스들에 대해 보다 외곽에(peripherally) 배치되기 때문에, 그러한 열전달은 본 발명의 개선된 열전달에 비해 덜 효율적이다.
증대된 열전달은 반응 이전 또는 반응 중에 전구체 가스의 열화 개선을 증진시킴으로써, 전구체 가스들 사이에서의 의도된 반응들이 증대되는 한편 비반응성 복합체들(complexes) 또는 종들(species)을 발생시킬 수 있는 원치 않는 반응들이 제한될 수 있다. 그러한 복합체들 또는 종들이 형성된다면, 개선된 열화는 그것들이 전구체 형태로 다시 분해되는 것을 증진시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 반도체 물질의 보다 빠른 성장을 제공하고, 전구체 사용의 효율을 개선하며, 원치 않는 복합체들 또는 종들이 성장하는 에피층(epilayer)으로 통합되는 것을 제한한다. 두 번째 이점은, 반도체 재료가 예로써 반층기 챔버벽 상에서 의도치 않게 증착되는 것, 또는 반응 전구체들 또는 반응 부산물들이 의도치 않게 응축하는 것이 감소 또는 제한된다는 점을 포함할 수 있다.
본 발명의 열전달 구조들은 통상적으로, 반응 챔버 가열을 위해 마련된 활성 가열원들(active heating elements)로부터 발생된 열을, 챔버 내에서 유동하는 전구체 또는 다른 공정 가스들에 전달 및 배분한다. 선택적으로, 존재하는 챔버 가열원들에 추가적으로 활성 가열원들이 제공되어 열전달 구조들을 사전 가열하도록 구성된다. 본 발명의 열전달 구조들은 바람직하게는, 유용 가능한 가열원들 및 반응기 형상들을 고려하여 배열되고 구성된다. 예를 들어, 저항성 가열원들일 경우, 본 발명의 열전달 구조는 열을 보다 높은 온도 영역들로부터 공정 가스 유동들에 전달하도록 작용할 수 있다. 예를 들어, 그러한 열전달 구조들은 저항 요소들에 인접한 고온 영역들로부터 유동 가스들에 이르는 보다 짧고 보다 직접적인 열전도성 경로들을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이러한 열전도성 경로에서 상기 열전달 구조들은 유동 가스들에 대한 개선된 열전달을 위해 증가된 표면적을 갖는 구조일 수 있다(예로써, 플레이트(plate), 핀(fin), 배플(baffle) 등). 대안적으로, 특정적인 저항 요소들이 그러한 열전달 구조들에 제공될 수 있다. 이러한 구조는 바람직하게는 열전도성이면서 동작 중의 CVD 반응기 내의 조건들에 견딜 수 있는 재질들로 제조된다.
본 발명은 특히, 예로써 RF, 마이크로웨이브, IR, 빛, UV, 및 반도체 공정에서의 가열을 위해 사용되는 다른 유형의 복사선을 방사하는 복사선 가열원들에 의해 사전적으로 가열되는 반응기들에 적용 가능하다. 그러한 반응기들은 통상 방사된 복사선에 (적어도 부분적으로) 실질적으로 투명한 벽(wall)들을 가지며 따라서 방사된 복사선에 의해 상당한 수준으로 직접 가열되지는 않는다. 하지만, 그것들의 내부 부품들은 (적어도 부분적으로) 실질적으로 흡수성이며 따라서 방사된 복사선에 의해 직접 가열된다. 그러한 반응기는 "저온벽(cold wall)" 반응기라는 명칭으로 알려져 있다.
저온벽 반응기들에 대한 적용에서, 본 발명의 열전달 구조들은 바람직하게는 실질적으로 흡수성이어서 복사성 가열원에 의해 방사된 복사선에 의해 가열되어 유동 가스들을 다시 가열한다. 유동 가스들이 기판에 (또는 다른 반응 위치에) 도달하기 이전에 적어도 부분적으로 효율성 있게 열화될 수 있도록, 상기 구조들은 그 유동 가스들을 고려하여 반응 챔버 내에서 구성되고 배열된다는 점이 중요하다. 그렇게 전달된 열은 반응 챔버에 이미 존재하는 통상의 부품들로부터 유동 가스들에 전달될 수 있는 다른 어떤 열에 추가될 수 있다. 예를 들어, 그러한 열전달 구조들은, 일측면은 상기 가열원들에 의해 방사된 복사선의 경로에 위치하고 타측면은 유동 가스들 안에 또는 그에 인접하여 위치하는 표면들을 포함할 수 있다. 그러한 표면들은 또한 그 표면들 간의 전도성 증가를 위해 (구조적 안정성의 범위 내에서) 바람직하게는 얇을 수 있다. 그러한 열전달 구조들의 적어도 일부분은, 전구체 가스들이 반응 도중 열화되도록, (유동 가스들을 기준으로) 서셉터의 상류에 배치된다.
간결하면서도 제한적이지 않게, 이하에서 본 발명은 우선, 그러한 저온벽 반응기 특히 저온벽 반응 챔버의 바람직하며 통상적인 유형에 적용되는 것으로 설명되며, 상기 저온벽 반응 챔버는, 유입 포트들로부터, 챔버 내에서 일반적으로 중앙 배치되는 서셉터(또는 다른 기판 지지체)를 가로지른 후 배기 포트(들)에 이르는 공정 가스들의 대략 수평한 유동들을 제공한다. 그러한 반응 챔버들은 납작해진 구형 구조와 같은 회전 대칭성을 가질 수 있으나, 통상적으로는 수평 방향으로 신장되며 이때 가스는 주로 신장된 방향으로 유동한다. 예로써 챔버의 장축을 따르는, 그러한 수평 유동을 여기서는 "길이방향(longitudinal)" 유동이라 지칭한다. 신장된 반응 챔버는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 등과 같은 다양한 횡단면들을 가질 수 있으며 이때 직사각형이 보편적이며 따라서 이하의 설명에서 사용되어진다. 챔버 벽들은 대략 투명하며 통상적으로 대략 석영이다. 챔버들은 통상적으로 가열 램프들과 같은 복사선 가열원들에 의해 가열되며, 이러한 가열원들이 복사하는 복사선에 대해 석영은 실질적으로 투명하다. 일반적으로, 반응 챔버 위의 상부 어레이 및 반응 챔버 아래의 하부 어레이와 같이 가열원들의 적어도 두 개의 어레이(array)들이 챔버의 반대 측면들에 제공됨으로써, 본 발명의 열전달 구조들을 포함하는 반응기 내의 부품들은 양 측면에서 가열될 수 있다. 서셉터, 그것의 지지링(support ring)("세턴 링": Saturn ring) 등과 같은 챔버 내의 통상의 부품들은 대개 흑연, SiC 코팅 흑연 및/또는 SiC로 제조된다. 그것들은 흡수성이며, 따라서, 가열 램프들에 의해 직접 가열되며, 본 발명의 열전달 구조들에 의해 효율적으로 전달된 열에 추가적으로, 유동하는 공정 가스들에 일부의 열을 전달할 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 본 발명의 열전달 구조들은 내측 구역(inner zone)을 형성하도록 저온벽 반응기 내에 배치되며, 공정 가스들은 유입 포트들로부터 기판으로 흐를 때 그것의 대부분이 상기 내측 구역을 통해 흐른다. 그리고 내측 구역의 외측에 있는 반응 챔버의 일부분으로서 외측 구역(outer zone)이 형성된다. 상기 외측 구역은 통상적으로 챔버 벽들에 의해 적어도 부분적으로 경계지어진다. 내측 구역 부분은 반응기 내에 미리 존재하는 다른 (통상적) 내부 부품들과 함께 본 발명의 열전달 구조들에 의해 또한 형성될 수 있다. 내측 구역은, 그리고 자연적으로 외측 구역은, 공정 가스 유동을 따라 길이 방향으로 연장되며, 다양한 실시예들에서 유입 포트들로부터 기판에 이르는 (그리고 그 뒤에까지 이르는) 가스 유동 경로의 일부분 또는 전체를 따라 연장될 수 있다. 공정 가스들이 유입 포트들로부터 기판에 이르는 내측 구역을 통해 흐를 때 내측 구역을 형성하는 열전달 구조들이 가열되기 때문에 상기 공정 가스들의 열화가 증대된다. 내측 구역이 이전에 존재하는 다른 내부 부품들과 함께 부분적으로 형성되고, 그리고 이들 내부 부품들이 또한 가열된다면, 내측 구역 안을 흐르는 가스들은 이들 부품들로부터도 열을 받을 수 있다.
내측 구역의 적어도 일부분이 (그리고 따라서 외측 구역의 일부분도) 기판 또는 서셉터의 상류로 (즉, 공정 가스들의 유동에 대향하는 방향으로) 일정 거리 연장됨으로써, 내측 구역에서 유동하는 가스들이 기판 또는 서셉터에 도달할 때, 서셉터에 위치한 공정 가스들이 열화된다. 추가적인 실시예들에서, 내측 구역의 일부분은 기판 또는 서셉터의 하류로 연장될 수 있다.
내측 구역은, 공정 가스 유동을 따라 길이 방향으로 배치되며, 가열된 열전달 구조들에 의해 (그리고, 선택적으로, 가열된 통상의 내부 부품들에 의해) 부분적으로 또는 전적으로 형성되기 때문에, 반응 챔버 내에서 중앙 배치된, 연장된 "상대 고온 구역(hotter zone)"을 형성하는 것으로 여겨질 수 있다. 그리고 외측 구역은, 연장된 내측 구역 밖에 배치되며, 가열된 반응 챔버 벽들에 의해 일반적으로 적어도 부분적으로 경계지어지므로, 반응 챔버 내에서 외곽 배치된 "상대 저온 구역(coller zone)"을 형성하는 것으로 여겨질 수 있다. 따라서, 이러한 바람직한 실시예는 기능상 2-구역 반응기 가열 구조를 설정하도록 작용하며, 상기 두 개의 구역들은 챔버를 따라 길이 방향으로 균일한 방식으로 연장하면서 그 챔버의 다른 부분들을 점유한다. 통상적인 2-구역 (또는 보다 많은 구역) 가열 구조들은 챔버를 따라서는 상이한 길이 방향 위치들을 점유하지만 챔버 단면을 가로지르는 방향에서는 균일한 구역들을 형성한다는 것이 상기되어야 한다. 추가적인 실시예에서, 외측 구역에 상대적인 내측 구역의 온도는, 예로써 가열원들의 강도를 변화시킴으로써, 반응 챔버를 따라 길이 방향으로 변화될 수 있다.
상이한 온도의 내측 및 외측 구역을 구비한 실시예들은 "하이브리드 저온벽 반응기(hybrid cold wall reactor)"로 간주될 수 있으며, 이때 상기 챔버는 상대 저온 외측벽들을 가지며 내측의 신장 구역은 적어도 부분적으로 가열된 벽들을 갖는다. 또한, 이들 실시예들의 내측 구역은 내측의 연장된 "등온성 고온 구역(isothermal hot zone: IHZ)"으로 간주될 수 있다. 이 용어는 표현 그대로 또는 제한적으로 사용하고자 의도한 것이 아니다. 비록 내측 구역이 보다 고온이며 내측 구역을 통해 유동하는 공정 가스들이 열화되지만, 내측 구역은 일반적으로 내부적인 온도 증감을 갖는 것으로 예상될 수 있다(예로써, 엄격히 등온이 아님). 예를 들어, 정의된 구조들의 다른 부분들은 다른 온도들로 가열될 수 있으며, 내측 구역을 통해 유동하는 가스들의 온도들은 열화 도중 상승한다.
석영의 저온벽 반응기들의 예시적인 바람직한 실시예들에서, 외측 구역의 외측(또는 상측) 경계는 상대저온 석영 반응기 벽일 수 있는 반면, 내측(또는 하측) 경계는 내측 구역의 상부 경계로서 기능할 수도 있다. 이러한 공유 경계는 본 발명의 하나 이상의 열전달 구조들을 포함할 수 있으며 상기 열전달 구조들은 복사선 가열원들로부터 방사되며 석영 챔버 벽을 통과하는 복사선에 의해 가열된다. 바람직하게는 상기 내측 구역은 반응 챔버 내에서 앞서 존재하는 내부 부품들에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있는 추가적(또는 하측) 경계를 갖는다. 이러한 부품들은 대개 복사선 흡수성이기 때문에, 내측 구역의 하측 경계 또한 가열될 수 있다. 내측 구역의 하측 경계의 다른 부분들은 추가적인 복사선-흡수성 열전달 구조들에 의해 형성될 수 있다. 열전달 구조들은 또한, 내측 구역의 추가적인 경계들에, 예로써 측방 경계들에 제공될 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에서, 하나 이상의 열전달 구조들은 플레이트(plate) 형상으로서 2차원을 따라서는 상대적으로 연장되되 횡으로는 상대적으로 얇은 것일 수 있다. 이러한 플레이트들은 평면형, 아치형, 돔형, 대체적으로 곡선형(curvilinear), 또는 다른 형상을 포함하는 다양한 형상일 수 있으며, 바람직하게는 복사선-흡수성 세라믹을 포함한다. 그러한 플레이트들은 바람직하게는, 가열 램프들로부터 오는 에너지 및 유동하는 공정 가스들에 모두 노출되도록 배치된다. 그것들은 상기 가스들이 목표 기판에 도달하기 이전에 유동 공정 가스들에 노출되도록 배치됨으로써, 상기 가스들은 기판에서의 반응 시간 동안 보다 더 열화될 수 있다. 그러한 플레이트 형상 실시예들은 여기서 흑체 플레이트들(BBP: black body plates)로 지칭된다. 여기서 "흑체(black body)"라는 용어는 입사하는 복사선의 적어도 50% 이상, 또는 적어도 75% 이상을 흡수하는 실제 재질들을 지칭하는 것으로 사용되며, 따라서 검정색으로 보인다. 따라서 "BB"는 이상적인 흑체들에 제한되지 않는다.
추가적인 바람직한 실시예들에서, 내측 구역은, 평면 또는 곡면일 수 있는 두 개, 세 개, 또는 네 개의 측면들을 가질 수 있다. 단일 경계는 바람직하지 않다. 추가적인 실시예들에서, 내측 구역의 둘 이상의 경계들이 가열될 수 있으며, 예로써 가열 램프들로부터 오는 복사선에의 노출에 의해 가열된다. 내측 구역의 단일 경계만이 가열되는 것은 바람직하지 않다. 반응 챔버 내외로의 기판 이송을 위한 자동(automatic) 또는 로봇(robotic) 수단이 구비된 CVD 시스템들에서, 내측 구역은 바람직하게는 상기 자동 또는 로봇 수단이 간섭 없이 기판들을 이송할 수 있도록 치수설계되고 구성된다.
추가적인 바람직한 실시예들에서, 열전달 구조들은, 상이한 CVD 공정들이 요구되는 것을 충족하기 위해 다른 크기 및 구성을 갖는 다른 개수의 열전달 구조들, 예로써 열전달 플레이트들이 단일 반응기 내에서 이따금 사용될 수 있도록, 모듈 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 열전달 구조들은 국부적인 영역을 가열하기 위해 상이한 위치들에 제공되거나, 예로써 증착 또는 응축을 방지하기 위해 석영 반응기 벽에도 열을 분배하도록 배치될 수도 있다. 또한, 열전달 구조들은 다른 형상들이며 가열이 바람직하지 않은 곳들에 배치되는 비-흡수성 재질들(예로써, IR 투명 석영)과 조합될 수도 있다. 그리하여, 내측 구역의 경계는 원치 않는 가스 난류의 발생을 방지하도록 연속적으로 유지되면서도, 열은 내측 구역에서 선택된 위치들에는 분배되고 내측 구역의 비선택 위치들에는 분배되지 않을 수 있다.
추가적인 바람직한 실시예들에서, 내측 구역은 상이한 단면들을 가질 수 있는데, 예로써, 보다 정사각형 또는 보다 납작해진(flattened) 형상 등과 같은 대체적으로 직사각의 형상, 또는 아치형, 반원형, 편원형(oblate) 등과 같은 대체적으로 곡면 형상을 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 반응기 가열원들은 유도성 가열원들(inductive heating elements) 등의 저항성 가열원들(resistive heating elements)을 포함할 수도 있으며, 각각의 가열원들은 개별적으로 제어된다. 추가적인 실시예들에서, 내측 구역의 경계들은 바람직하게는, 예로써 실질적으로 매끄러우면서 거의 불규칙성을 갖지 않음으로써, 내측 구역의 경계들은 바람직하게는 상기 가스 유동에 최소의 난류가 발생되도록 구성된다. 추가적인 실시예들에서, 내측 구역의 경계들은, 기판에 앞서 열과 가스들이 혼합되도록 대체적으로 불규칙하게 됨으로써, 바람직하게는 상기 가스 유동 내에 난류를 도입하도록 구성된다. 추가적인 실시예들에서, 반응기 유입 포트들 및 열전달 구조들은, 유입 포트들을 통해 반응기 내로 도입되는 공정 가스들의 상당 부분이 내측 구역을 통해 흐르도록, 서로 배치되고 구성된다. 따라서 내측 구역을 통해 유동하는 공정 가스들은 그것들이 서셉터에 도달할 때 제어 가능하게 열화될 수 있다.
보다 특정적으로, 본 발명의 바람직한 실시예는 가열되는 CVD 반응 챔버 내에서의 사용에 적합한 열화 장치(thermalization apparatus)를 제공한다. 이러한 열화 장치는 하나 이상의 챔버 가열원들로부터 열을 수신하며 챔버 내에서 유동하는 하나 이상의 공정 가스들에게 수신한 열을 전달하도록 배열된 하나 이상의 열전달 구조들을 포함하며, 상기 열화 장치는, 공정 가스들이 챔버 내 기판에서 반응하기 이전에 상기 공정 가스들에 상기 열의 적어도 일부분을 전달하도록, CVD 반응 내에서 구성되고 배치된다. 이러한 열화 장치는 또한 두 개 이상의 열전달 구조들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 CVD 반응기는 전형적으로, 열화 장치에 추가적인 부품들을 포함하며, 예로써 서셉터, 또는 서셉터 지지링, 또는 그 둘 모두를 포함한다.
추가적인 바람직한 실시예들에서, 열전달 구조들 중 적어도 하나는, 반응 챔버를 통하는 공정 가스를 기준으로 공정 가스 유동을 따르는 방향에서는 기판의 상류에 배치되고 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 기판과 이격되어 배치됨으로써, 유동하는 공정 가스들이 CVD 반응을 하기 이전에 상기 유동하는 공정 가스들에 노출되는 피가열 표면(heated surface)을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 유동하는 공정 가스들에 노출되는 표면은 저항성 가열원들로부터의 전도에 의해 또는 복사선 가열원들로부터의 흡수에 의해 가열될 수 있다. 바람직하게는, 상기 열전달 구조들 중 적어도 하나는 복사선 흡수성 물질이면서도, 선택된 CVD 공정들(Ⅲ-Ⅴ 화합물의 HVPE 증착을 포함) 도중 CVD 반응 챔버 내에서 일어나는 열적, 화학적 조건들을 견딜 수 있는 물질을 포함한다. 그러한 물질들의 예로는 흑연(graphite), 열분해성 흑연(pyrolytic graphite), 실리콘 카바이드(SiC), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 보론 나이트라이드(BN), 열분해성 보론 나이트라이드(PBN), 탄탈륨 카바이드(TaC) 및 보론 카바이드(B4C)를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 서셉터 또는 서셉터 지지링 또는 그 둘 모두를 가진 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용에 적합한 열화 장치를 제공한다. 제공되는 열화 장치는 하나 이상의 챔버 열원들로부터 열을 받아서 챔버 내를 유동하는 하나 이상의 공정 가스들에 받은 열을 전달하도록 챔버 내에 배열된 하나 이상의 열전달 구조를 포함한다. 이러한 배열에 따르면, 열전달 구조의 적어도 일부분은, 반응 챔버를 통하는 공정 가스 유동을 기준으로, 공정 가스 유동을 따르는 방향에서는 기판의 상류인 위치들로서 상기 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 기판으로부터 이격된 위치들에서 상기 공정 가스 유동에 열을 전달하도록 배치된다.
추가적인 바람직한 실시예들에서, 열전달 구조들은 다양하게 배열될 수 있다. 반응 챔버를 통하는 공정 가스 유동을 기준으로, 열전달 구조들 중 적어도 하나는 상기 공정 가스 유동을 따라 기판의 하류인 지점들에서 상기 공정 가스 유동에 열을 전달하도록 배치될 수 있다. 반응 챔버를 통하는 공정 가스 유동을 기준으로, 둘 이상의 열전달 구조는, 공정 가스 유동을 따라서는 적어도 부분적으로 중첩되되 상기 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 서로 이격되고 그리고/또는 각을 이루는 지점들에서, 상기 공정 가스 유동에 열을 전달하도록 배치됨으로써, 상기 공정 가스가 유동하는 반응 챔버 내의 내측 구역의 피가열 벽(heated wall)들을 적어도 부분적으로 형성한다. 적어도 하나의 열전달 구조는 공정 가스 입구들 및 기판 사이에 배치 가능한 피가열 표면을 포함한다. 챔버를 통하는 공정 가스 유동을 따라, 복수의 피가열 표면들이 앞뒤로 배열될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 추가적인 부품(열전달 구조와는 다른 것)이 챔버 내에서 가열되고 적어도 하나의 열전달 구조와 공조하도록 배열되어, 공정 가스가 유동하는 내측 구역의 피가열 벽들을 적어도 부분적으로 형성한다.
추가적인 바람직한 실시예들에서, 열전달 구조들은 다양한 형상들 및 구성들을 가질 수 있다. 적어도 하나의 열전달 구조는 흡수된 복사선에 의해 가열되며 유동하는 공정 가스들에 노출되는 일 표면을 가짐으로써 흡수된 복사선의 적어도 일부분을 공정 가스들에 전달할 수 있다; 적어도 하나의 열전달 구조는 실질적으로 평면인 피가열 표면을 가질 수 있다; 적어도 하나의 열전달 구조는 아치형의 피가열 표면을 가질 수 있다; 그리고 적어도 하나의 열전달 구조는 선택된 복사선 대역에 대해 실질적으로 투명일 수 있으며 복수의 흡수 표면들 앞에, 또는 사이에, 또는 뒤에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 바람직한 실시예는 CVD 반응 챔버 내의 기판에서 둘 이상의 공정 가스들 간의 CVD 반응을 수행하기 위한 방법을 제공한다. 제공되는 방법의 단계들은 CVD 반응 챔버를 통하여 기판을 향해 공정 가스들을 유동시키는 것을 포함할 수 있다. 하나 이상의 열전달 구조들은 반응 챔버와 관련된 하나 이상의 열원들로부터 열을 동시에 받는다. 적어도 하나의 열전달 구조는 공정 가스 유동을 따라 기판의 상류에 배치되며 그리고 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 기판으로부터 이격되게 배치된다. 그리하여, 수신된 열은 챔버 내를 유동하는 하나 이상의 공정 가스들에 전달되어 공정 가스들이 기판에 도달하기 이전 상기 공정 가스들을 열화시킨다.
내측 구역을 통하는 유동 방향을 따라 적어도 하나의 공정 가스의 온도가 증가하도록, 유동하는 공정 가스들에 열이 전달될 수 있다. 바람직하게는, 해당 CVD 반응을 준비하기에 충분한 온도까지 적어도 하나의 공정 가스가 열화되도록 열이 전달된다. 특히, 해당 CVD 반응이 Ⅲ-Ⅴ 화합물의 HVPE 증착을 포함할 때, 충분한 온도는 적어도 대략 900 ℃이다.
유동하는 공정 가스들은 CVD 챔버 내에서 다양한 지점들에서 열을 수신할 수 있다. 공정 가스 유동의 방향을 따라서는 적어도 부분적으로 중첩되되 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 서로 이격되고 그리고/또는 각을 이루는 둘 이상의 열전달 구조들에서, 열이 수신되어 공정 가스 유동에 전달될 수 있다. 그러한 열전달 구조들은 공정 가스가 유동하는 반응 챔버 내의 내측 구역의 피가열 벽들을 바람직하게 그리고 적어도 부분적으로 형성한다. 추가적인 피가열 부품(열전달 구조와는 다른 것)에서, 열이 수신되고 공정 가스 유동에 전달될 수도 있으며, 상기 추가적인 피가열 부품은, 공정 가스가 유동하는 내측 구역의 피가열 벽들을 적어도 부분적으로 형성함에 있어 적어도 하나의 열전달 구조와 공조하도록, 챔버 내에 배열된다.
따라서, 본 발명의 열전달 구조들은 해당 성장 반응(growth reaction)에 대한 개선된 효율, 의도치 않은 반응들에 대한 감소된 효율, 감소된 부가생성물의 형성, 성장하는 에피층(epilayer)에 원치 않는 복합물(complexes) 또는 종들(species)이 통합되는 것의 감소 등을 이끌어 내는 개선된 공정 가스 열화(process gas thermalization)를 제공한다. 또한, 상기 구조들은 열화된 전구체 가스들이 상기 벽들과 접촉하는 것을 방지함으로써, 보다 낮은 온도의 외측 반응기 상에서의(저온벽들 상에서의) 의도치 않은 증착을 적어도 부분적으로 제한한다. 그리하여 반응기 청결도 및 수명이 개선된다.
본 발명의 구성들에 대한 추가적인 관점들 및 세부사항들 및 대안적인 조합들은, 이하의 상세한 설명으로부터 분명해질 것이며, 본 발명자의 발명의 범위 내에 있다.
본 발명의 바람직한 실시예, 본 발명의 특정 실시예들의 설명적 예시 및 첨부된 도면들에 대한 이하의 설명을 참조함으로써 본 발명은 보다 완전히 이해될 수 있을 것이다.
도 1a-d는 본 발명의 여러 바람직한 실시예들에 대한 횡단면도들을 도시한다.
도 2a-c는 본 발명의 여러 바람직한 실시예들에 대한 상측 평면도들을 도시한다.
이하에서, 본 발명은, 복사선 가열원들(예로써, IR 가열 램프들)에 의해 가열되며 실질적으로 복사 에너지에 대해 실질적으로 투명한(예로써, 석영을 포함함) 저온-벽 CVD 반응기들(cold-wall CVD reactors)에서 유용한 바람직한 실시예들에 대해 일반적으로 설명된다. 이러한 바람직한 실시예들은 제한적이지 않으며, 앞서 기술한 바와 같이, 본 발명은 다른 유형의 열원들을 구비한 다른 유형의 CVD 반응기들에서 유용하다. 그러한 실시예들에 대한 일반적인 설명이 우선 제공되고, 본 발명의 특정적인 특징들을 나타내는 예시적인 실시예들에 대한 설명이 이어진다.
본 출원서에서 사용되는 "실질적으로(substantially)"라는 용어는 관련된 표준 제조 공차들 및 관련된 다른 상업적으로 타당한 표준들을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, B4C의 "실질적으로" 평탄한 표면은 표준 제조 공차들 내에서 평탄한 표면이며, 상기 공차들은 그러한 표면이 본 발명에서 설명된 목적들에 대해 부합되고 기능하는 것을 보장하기에 충분하다. 상업적으로 불합리한 정밀도(또는 그것의 결여)를 의미하지 않는다.
일반적으로, 본 발명의 바람직한 실시예들은, 전구체 가스들의 열화를 돕는 방식으로 즉, 반응기 안을 유동하는 공정 가스들이 챔버 내의 기판에 도달하기 이전에, 흡수된 복사선을 상기 공정 가스들에 전달되는 것을 증진시키는 방식으로, 반응 챔버 내에 배치된 하나 이상의 복사선-흡수 세라믹 플레이트들을 포함하는 열전달 구조들을 포함한다. 따라서, 대부분의 실시예들에서, 하나의 열전달 구조의 적어도 일부분은 공정 가스들이 기판 상에서 반응하기 이전에 상기 공정 가스들과 접촉하고 열을 상기 공정 가스들에 전달하도록 배치된다. 다시 말해서, 적어도 하나의 열전달 구조는 기판 상류에 부분적으로 또는 전적으로 배열된다. 일반적으로, 상기 플레이트들은, 수평적으로는 상대적으로 크게 연장되지만 수직적으로는 상대적으로 작게 연장되며, 다양한 실시예들에서 평면형(planar), 아치형(arched), 돔형(domed) 등일 수 있다. 그것들의 복사선 흡수 특성들에 비추어, 여기서 상기 열전달 구조들 및 플레이트들은 "흑체 플레이트들(BBP: black body plates)"로 지칭된다.
바람직한 실시예들에서, BBP들은 반응기 내에 앞서 존재하는 내부 부품들(예로써, 서셉터, 서셉터 지지링 등으로서, "다른 내부 부품들" 또는 "통상적 부품들"로 총칭됨)과 공조하도록 배치됨으로써, 공정 가스들이 서셉터에 도달하기 이전에 상기 공정 가스들이 유동하게 되는 반응기 내측의 신장 구역(elogated zone)을 부분 또는 전체적으로 형성하며 둘러싼다. 또한, 하나 이상의 BBP 및 일반적으로 하나 이상의 다른 내부 부품들이 가열원들에 의해 가열됨으로써, 내측 구역의 하나 이상의 형성 경계들(또는 벽들)이 가열된다. 따라서, 하나 이상의, 바람직하게는 둘 이상의, 상기 내측 구역의 벽들이 가열되기 때문에, 상기 내측 구역 안을 유동하는 가스들의 온도는 가열되는 벽들의 온도들을 향해 증가할 것이다. 상기 내측 구역은 여기서 "등온 고온 구역(IHZ: isothermal hot zone)"으로도 지칭되며, 다만 이 용어는 글자 그대로의 의미는 아니다.
저온-벽 반응기 내에서 피가열 내측 구역, IHZ의 조합은 하이브리드 저온-벽(HCW: hybrid cold wall) 반응기로 간주될 수 있다. HCW 반응기는 반응기의 횡단면의 분리된 영역들에 형성되며 반응기의 일부 또는 전체를 따라 길이 방향으로 연장된 적어도 두 개의 가열 구역을 갖는다. 일반적으로, 상대적 저온의 외측 구역은 상대적 고온의 내측 구역을 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싼다. 선택적으로는, 예로써 내측 구역 및 외측 구역의 상이한 길이 방향 영역들을 상이하게 가열함으로써, 반응기 길이를 따라 길이 방향에서 통상적인 방식으로 추가적인 가열 구역들이 배열될 수 있다. 예를 들어, 내측 구역의 제1의 길이 방향 영역은 보다 낮은 강도로 가열되고 다음의 길이 방향 영역은 보다 높은 강도로 가열되도록 가열-램프 강도는 상이하게 조절될 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 다른 배열들로 배치된 다른 유형들의 BBP 모듈들로부터 단일 반응 챔버 내에서 다른 구성의 내측 구역들이 이따금 역으로 조립될 수 있도록 BBP들은 모듈식으로 치수설계되고 형상화된다. 특정 BBP 모듈들 및 배열들, 그리고 일반적으로 내측 구역의 구성은, 수행될 특정 CVD 공정의 요건들에 따라 바람직하게 선택된다. 예를 들어, 모듈식 BBP들은 폭들은 유사하지만 길이들은 다양한 BBP들을 포함할 수 있으며, 그리하여 내측 구역은, 반응기의 앞쪽 1/3 만을 통하도록 연장되거나, 반응기의 앞쪽 2/3 만을 통하도록 연장되거나, 반응기 전체를 통하도록 연장되거나, 반응기의 마지막 1/3 만을 통하도록 연장되거나, 반응기의 앞쪽 및 마지막 1/3을 통하도록 연장되거나, 반응기의 앞쪽 및 마지막 2/3를 통하도록 연장되는 등의 방식으로 조립될 수 있다.
그러한 모듈식 및 구성의 실시예들은 바람직하게는, 플레이트들을 지지하기 위한 픽스처들(fixtures) 및 유사 수단들을 또한 포함한다. 예를 들어, 그러한 픽스처들은 BBP들이 안착되는 레그들(legs), 선반들(shelves), 등과 같은 별개 부품들일 수 있다; 대안적으로, 반응 챔버의 내벽은 레지들(ledges), 기둥들(pillars), 등과 같은 픽스처들로 구성될 수 있다; 대안적으로, 상기 플레이트들은 맞물림하도록(interlocking) 그리고 자기-지지하도록(self-supporting) 구성될 수 있으며, 지지 레그들 등을 포함할 수 있다. 또한, 내측 구역의 부분 또는 전체를 따라 측면 경계들을 형성하는, 측방-배치 BBP들을 포함하는 실시예들에서, 그러한 BBP들을 제 위치에 유지시키기 위해 추가적인 픽스처들이 제공될 수 있다. 대안적으로, 그러한 BBP들은 자기-지지(self-supporting) 가능하다.
내측 구역에서 비-난류 가스 유동들을 증진시키기 위해, 내측 구역을 형성하는 경계들이 틈새들(gaps), 불규칙성들(irregulaties), 또는 거칠기(roughness)에 의해 방해받지 않는 것이 유리하다. 따라서, 내측 구역이 불연속 또는 분할 방식으로 가열되는 것이 보다 바람직한 실시예들에서, BBP들 간의 필요한 갭들은 바람직하게는, 연속적인 내측 구역 경계를 형성하도록 BBP들과 공조하도록 구성되는 이를테면 플레이트와 같은 비-흡수성(non-absorbant)(이것이 "투명"에 해당한다) 구조들에 의해 채워진다. 투명 플레이트들은, 예로써 기판이 위치하는, 내측 구역 안의 하나 이상의 영역들이 열원들에 의해 직접적으로 가열될 수 있도록 한다는 점에서, 유리할 수 있다. 예를 들어, 서셉터 상측의 투명한 상부 플레이트는 서셉터가 직접적으로 가열되도록 할 수 있다; 또한 투명 플레이트는 진행 중의 CVD 공정이 모니터링될 수 있는 창(window)을 제공할 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 작동하는 CVD 반응기의 혹독한 내부 환경을 견딜 수 있는 물질들 이를테면 세라믹 물질들을 포함한다. BBP들에서 사용 가능한 공지의 적절한 그리고 광-흡수성 세라믹 물질들은 예로써 흑연(graphite), 열분해성 흑연(pyrolytic graphite), 실리콘 카바이드(SiC), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 보론 나이트라이드(BN), 열분해성 보론 나이트라이드(PBN), 탄탈륨 카바이드(TaC) 및 보론 카바이드(B4C)를 포함한다. 흑연은 통상 잘 부서지므로 반응기에서 에피층 오염(epilayer contamination)의 잠재적인 원인이 될 수 있기 때문에 덜 바람직한 물질이다. 반면, SiC 및 AlN은 모두 작동하는 CVD 시스템의 온도 및 냉혹한 화학적 환경을 견딜 수 있기 때문에 흑체 세라믹 플레이트로서 보다 바람직한 물질들이다. 하지만, CVD 공정들에 의해 발생되는 환경은 SiC 및 AlN 마저도 분해시킬 수 있으며, 이들 물질들은 그런 공정들에 대해 덜 바람직하다.
특히, GaN의 HVPE 성장은 오랜 시간 동안 SiC 및 AlN 마저도 분해시킬 수 있는 조건들을 발생시킬 수 있다. (GaN의 다량 제조(HVM: high volume manufacture)에 바람직한) 그런 공정들에 대해, BN, PBN, 또는 B4C는 SiC 및 AlN을 대신하여 BBP들에 대해 바람직한 물질들이다. 이들 보론-포함 물질들 중에서, BN 및 PBN은 850 ℃ 이상의 산화 환경에서 불안정하기 때문에 본 출원에서 덜 바람직하다. B4C는 작동하는 HVPE 반응기의 온도(B4C의 융점: 2450 ℃) 및 화학적 환경을 오랜 시간 동안 견딜 수 있기 때문에 바람직하다. 추가적으로, 조심스럽게 배치되고 가열되는 B4C 플레이트들은 챔버 내의 석영 지역들을 증착 물질 및 응축 물질들로부터 보호하기 위해 사용될 수도 있다.
상기 열적 및 화학적 특정들에 추가하여, BBP들을 위해 사용되는 물질들은 흑체처럼 흡수성이어야 하며, 이로써 그것들은 복사선 가열원들에 의해 효율적으로 가열될 수 있다. 물질의 핵심적 흑체 특성은 가열 램프들에 의해 방사된 스펙트럼 범위에서 그것의 복사율(emissivity: ε)이다. 복사율은 동일 온도에서 이상적인 흑체의 복사 에너지에 대한 물질 표면의 복사 에너지의 비율로서 정의되며 ε는 대략적으로 (1-반사율)이기 때문에 일반적으로 반사율을 측정함으로써 간접적으로 측정된다. 예를 들어, 거울 표면은 에너지의 98%를 반사하고 2%를 흡수 및 방사하는 한편, 우수한 흑체 표면은 역으로 에너지의 98%를 흡수 및 방사하고 단지 2%를 반사한다.
관심 물질들 즉, AlN, SiC 및 B4C에 대하여 다양한 복사율 데이타가 입수 가능하다. US 6,140,624는 1.55 ㎛의 파장에서 SiC의 복사율이 0.92임을 보고하고 있다; Fuentes et al.(Fusion Engineering and Design 56-57 3 15 (2001))은 B4C의 복사율이 0.92임을 보고하고 있다(측정 파장이 주어지지 않음); Barral et al. (IEPC-2005- 152 "Hall Effect Thruster with an AlN discharge channel")은 AlN의 복사율이 0.98임을 보고하고 있다. 열적 그리고 화학적 특성들과 더불어, 보고된 AlN, SiC 및 B4C의 복사율(각각 0.98, 0.92, 0.92)에 따르면, 이들 물질들은 BBP들로 사용되기에 적합하다.
예시적인 바람직한 실시예들을 비로소 살펴보면, 도 1a-d는 대안적인 바람직한 실시예들의 횡단면도를 도시하며, 도 2a-c는 대안적인 바람직한 실시예들의 상측 평면도들을 도시한다. 미리 언급하면, 도 1a-d의 경우, 도 1a의 대응적인 구성들과 상이한 도 1b-d의 구성들에 대한 참조 번호들에는 접미사들 "b", "c", 및 "d"가 각각 제공된다. 도 1a의 대응적인 구성들과 실질적으로 동일한 도 1b-d의 구성들에 대한 참조 번호들에는 접미사가 제공되지 않는다. 유사하게, 도 2a-c의 경우, 도 2a의 대응적인 구성들과 상이한 도 2b-c의 구성들에 대한 참조 번호들에는 접미사들 "b" 및 "c"가 각각 제공된다. 도 2a의 대응적인 구성들과 실질적으로 동일한 도 2b-c의 구성들에 대한 참조 번호들에는 접미사가 제공되지 않는다.
도 1a-d는 통상적인 CVD 반응기 챔버(19)(a, b, c, d)에 배열되는 발명을 도시한다. 이 챔버는 석영(또는 복사 열원으로부터의 복사선(radiation)에 투명한 다른 물질)으로 이루어진 하우징(3)에 의해 형성된다. 상기 챔버는 그것 위에 배치되어 있는 가열 램프들(1´)과 같은 상부 복사 열원들 및 그것 아래에 배치되어 있는 가열 램프들(1˝)과 같은 하부 복사 열원들에 의해 가열된다. 이런 챔버 내의 통상적 부품들은 중앙 기판 홀더(7)(기판으로 보여짐)를 구비한 서셉터(9: susceptor), 및 서셉터 제어링(5: sisceptor control ring)을 포함한다. 본 발명은 하나 이상의 BBP들(11)(a, b, c, d)과, 필요시 하나 이상의 픽스쳐(fixture: 13)(a, b, c)를, 챔버(19)(a, b, c, d) 내의 통상의 부품들에 추가한다. BBP들 및 픽스쳐들은 모두 바람직하게는 전술한 물질들을 포함한다; 상기 픽스쳐들은 또한 석영을 포함할 수 있다.
도 1a는 픽스쳐들(13a) 상에 지지되는 하나 이상의 BBP들(11a)을 가진 본 발명의 예시적인 일 실시예를 도시한다. 여기서 내측 구역(15a)은 BBP들(11a)을 포함하는 상측 경계 및 내부 반응기 부품들(5, 7, 9)(그리고 미도시된 다른 부품들)을 포함하는 하측 경계에 의해 형성된다. 상기 내측 구역의 수직 연장폭(D1)은 이들 경계들에 의해 정의된다. 반응기 내외로의 기판 이송을 위한 자동 수단 또는 로봇 수단이 구비된 CVD 시스템들에서, 연장폭(D1)은 그러한 이송 수단이 방해받지 않고 동작할 수 있도록 바람직하게 충분히 크다. 길이 방향에서, BBP들(11a)의 적어도 일부분은 상기 기판 홀더의 상류에 배치된다. 상기 상측 경계는 상부 열원들(1´)에 의해 가열되며 상기 하측 경계는 하부 열원들(1˝)에 의해 가열된다. 내측 구역(15a)은 추가적인 측면 BBP들을 구비하지 않으며, 따라서 석영 반응기 하우징에 의해 측면에서 경계지어진다. 하우징은 열원들(1´또는 1˝)에 의해 가열된다고 하더라도 일반적으로 단지 최소로 가열된다. 상기 내측 구역의 외측에 있는 반응기 내부의 다른 부분들에 의해 외측 구역이 대체적으로 형성된다. 여기서, 외측 구역(17a)은 내측 구역(15a)의 외측에 배치되고, BBP(11a)에 의해 형성되는 하측 경계를 가지며 이때 나머지 경계들은 석영 하우징(3)에 의해 형성된다. BBP들(11a)의 두 개의 측면 가장자리는 반응기 안에서 좌우측의 픽스쳐들(13a)에 의해 지지되며, 상기 픽스쳐들은 석영으로 제조될 수 있다. 챔버(3)의 길이 방향 크기의 상당 부분을 따라 단일 픽스쳐가 연장되거나, 대안적으로 챔버 내에서 복수의 픽스쳐들이 길이 방향으로 간격을 가지고 배치될 수 있다. 대안적으로, 플레이트 지지 픽스쳐들은 석영 하우징(1)과 통합될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 의해 추가되는 부품들인 BBP(11a)(또는 11b, 11c, 11d) 그리고 (선택적인) 플레이트 지지 픽스쳐들(13a)(또는 13b, 13c)은 모듈식이고(modular), 하우징과 다른 내부 부품들로부터 분리되며, 반응 챔버 내에서 제거 및/또는 대체될 수 있다. 이에 의해, 상이한 구성의 내측 구역들이 단일 반응 챔버(19a) 내에 조립될 수 있다.
바람직하게는, 공정 가스들의 대부분은 챔버(19a) 안으로 도입되어 홀더(7) 상에 지지되어 있는 기판에서 반응하기 이전에 내측 구역(15a)을 통하여 흐른다. 상기 가스들이 내측 구역(15a)을 흐를 때, 그것들은 점차적으로 열화될 것이다. 즉, 그것들의 온도가 가열된 상측 및 하측 경계들의 온도를 향해 증가될 것이다. 내측 구역은 기판 홀더의 상류에서 부분적으로 또는 전적으로 연장되기 때문에, 상기 가스들은 기판에서 반응하도록 준비될 것이며, 이때 상기 기판은 지지체(7)로부터의 전도에 의해 아래로부터 가열된다. 가열된 내측 구역(15a)은 일반적으로 외측 구역(17a)보다 더 높은 온도가 될 것이며, 여기서는 등온 고온 구역(IHZ: isothermal hot zone)으로도 지칭된다. 따라서 상기 내측 및 외측 구역들은 챔버 내에서 두 개의 가열 구역들을 형성하며, 상기 존은 상하로 층을 이루면서 길이 방향으로 연장된다.
도 1b는 도 1a과 유사한 실시예를 도시하며, 픽스쳐들(13b)이 픽스쳐들(13a)보다 짧아 내측 구역(15b)의 상하 연장폭(D2)이 내측 구역(15a)의 상하 연장폭(D1)보다 작은 점에서 단지 차이가 있다. 기판 이송을 위해 구비 가능한 자동 수단 또는 로봇 수단을 방해할 정도로 상기 연장폭(D2)이 작지는 않다. 바람직한 모듈식 실시예들에서, 챔버(19a, 19b)의 내부에 추가되는 부품들(11b, 13b)은 제거 또는 대체될 수 있으며, 그리하여 도 1a 및 도 1b의 실시예들은 픽스쳐들(13a, 13b)을 교환함으로써 서로 변환될 수 있다.
도 1c는 도 1b와 유사한 실시예를 도시하며, 도 1c의 실시예의 내측 구역(15c)에 그 내측 구역의 좌우 측벽들로 작용하는 측면 배치된 BBP들(21c)이 구비된 점에서 단지 차이가 있다. BBP들(21c)은 열원들(1´, 1˝)에 의해 특정 온도로 가열될 수 있으며, 챔버(19b)의 좌우 측벽들에 인접되게 추가적인 열원들이 배치된다며 보다 직접적으로 가열될 수 있다. BBP들(21c)의 적어도 일부분들은 바람직하게는 서셉터 홀더의 상류에 배치된다. 이러한 BBP들은 내측 구역(15c) 전체를 따라 연장될 수 있을 것이지만, 만약 그것들이 단지 내측 구역의 일부분을 따라 연장된다면, 내측 구역 내부를 흐르는 가스들의 난류를 제한하는 구조들로 틈새들이 채워지는 것이 바람직하며 이때 상기 구조는 부분적으로 투명한 측벽들일 수 있다. 여기 도시된 픽스처들(13c)은, BBP(11c)를 연직(vertical) 방향에서 챔버(3)의 벽으로부터 이격되게 지지하며, BBP들(21c)을 챔버(3)와 접촉하지 않게 유지한다. 대안적으로, 측벽들은 챔버 벽과 접촉되게 유지될 수 있다; 대안적으로, BBP들(21c)을 유지하기 위해 분리된 픽스쳐들이 제공될 수 있다.
도 1d는 (도 1a-c의 평면 BBP들과 대조적으로) 비평면 구조를 가진 BBP의 사용을 도시한다. BBP(11d)는 챔버(19d) 내에서 서셉터 홀더의 상류에서 시작하여 가스 유동을 따라 길이 방향으로 연장된 횡단 아치(transverse arch)를 갖는다. BBP(11d)는 그것의 측면 가장자리들이 챔버(3) 내의 부품들 상에 직접 지지되기에 충분한 아치를 갖는 것으로 도시되며, 예로써 서셉터 제어링(5) 등에 지지될 수 있다; 대안적으로, BBP(11d)를 제 위치에 유지하기 위한 픽스쳐들이 또한 제공될 수 있다. 대안적으로, 반응기의 다른 내부 부품들 위에서 BBP(11d)의 측면 가장자리들을 상승시키기 위한 픽스쳐들이 제공될 수도 있다(그러한 실시예들에서 BBP(11d)는 보다 덜한 아치형이거나 아주 대체적으로는 평면일 수 있다). BBP(11d)는 상부 열원들에 의해 가열되며 이때 가열은 중앙 측에서 보다 강하다. 내측 구역(15d)은 BBP(11d)에 의해 상측 및 측방에서 형성되며, 따라서 그것의 상측 및 측면 가장자들이 모두 가열된다. 이러한 내측 구역은 반응기(19d) 내의 다른 부품들에 의해 아래에서 형성되며, 상기 부품들은 또한 하부 열원들에 의해 바람직하게 가열된다. 따라서, 이러한 내측 구역은, 횡으로 아치형이면서 길이 방향으로 연장되는 통로 형상을 취하며, 서셉터의 상류에서 시작되고 모든 측면들이 가열된다. 외측 구역(17d)은 내측 구역을 완전히 둘러쌀 수 있으며 그 내측 구역을 반응기 챔버의 하우징으로부터 이격되게 한다.
일반적으로 바람직하므로, 공정 가스들 대부분은 기판 홀더에 지지된 기판에 도달하여 반응하기 이전에 내측 구역(15d)을 통해 흐르도록 챔버(19d) 내로 도입된다. 이러한 내측 구역은 모든 측면에서 가열될 수 있으므로, 안에서 흐르는 가스들은 이전 실시예들에 비해 더욱 완전하게 열화될 수 있다. 또한, 가열되는 내측 구역(15d)은 외측 구역(17d)에 의해 전체적으로 둘러싸이므로, 본 실시예는 길이 방향으로 연장된 두 개의 가열 구역을 갖는 것으로 간주될 수 있으며, 이때 두 개의 가열 구역은 상대 고온 구역(hotter zone)이 상대 저온 구역(cooler zone)에 의해 둘러싸인 모습이며, 상대 저온 구역은 다시 반응기 챔버벽들에 의해 둘러싸인다.
도 2a-c는 석영 하우징(33)을 가진 통상적 CVD 반응기 챔버(31a,31b, 31c)의 길이방향 축을 따라 BBP들 및 투명 플레이트들의 예시적인 구조들을 도시하는 평면도들이다. 여기서 상기 BBP들은 BBP 세그먼트들 또는 줄여서 세그먼트들로도 지칭된다. 도시된 챔버는 서셉터(39) 및 서셉터 제어링(41)을 포함하는 통상적인 내부 부품들을 구비한다. 공정 가스들은 유입 포트(35)로부터 챔버의 길이방향 축을 따라 흐르며, 서셉터(39)를 가로지른 후, 배기 포트(37)를 통해 빠져나간다. 이러한 통상적인 부품들에 더하여, 본 발명은 BBP들(43a)(45a, 45b, 45c), 투명 플레이트들(51b, 51c), 및 픽스쳐들(47-1, 47-2, 47-3, 47-4)과 같은 픽스쳐들을 추가한다. 이들 도면들에 대하여 반응기들의 단면도들은 도 1a-d에 도시된 것과 같을 수 있다. 특정 BBP들 및 투명 플레이트들은 평면형 또는 아치형 또는 다른 형상일 수 있다.
도 2a는 내측 및 외측 BBP들이 유입 포트(35)로부터 배기 포트(37)까지 챔버(31a)를 통하여 연장된 예시적인 하나의 구조를 도시한다. 서셉터 및 서셉터 제어링의 길이들을 따라 연장된 47a에 측면 BBP들이 제공된다. 수평 및 수직으로 배향된 BBP들은 픽스쳐들(47-1, 47-2, 47-3, 47-4)에 의해 제위치에서 지지되고 유지된다. 수평-배향된 외측 BBP들(45a) 만을 지지하는 픽스쳐들(47-1, 47-2)은 예를 들어 도 1a-b의 픽스쳐들(13a 또는 13b)에 유사할 수 있다. 수평-배향된 내측 BBP들(43a)을 지지하며 수직-배향된 BBP들(47a)을 유지하는 픽스쳐들(47-3, 47-4)은 예를 들어 도 1c의 픽스쳐들(13c)에 유사할 수 있다. 내측 및 외측 BBP들은 도 1a-c에서처럼 대체적으로 평탄형이거나 도 1d에서처럼 아치형이거나 또는 다른 형상일 수 있다. 바람직하게는 적어도 내측 및 외측 BBP들 그리고 다른 내부 부품들이 가열된다.
바람직하게는, 공정 가스들의 대부분은 BBP들(43a, 45a) 및 다른 내부 부품들(서셉터(39), 서셉터 제어링(41)) 사이에 형성되는 내측 구역을 통하여 흐른다. 따라서, 서셉터 상의 기판에 도달한 공정 가스는 유입 포트들(기판의 상류)에 인접한 BBP(43a, 45a) 부분들로부터 전달되는 열에 의해 열화될 것이다. 열은 공정 가스들이 기판 위를 흐르기 전에 접촉하는 서셉터 제어링(41) 부분들로부터 또한 전달될 수 있다. 공정 가스들이 기판 위를 흐른 이후 접촉하는 서셉터 제어링(41) 부분들을 따라 배기 포트(기판의 하류)에 인접한 BBP(43a, 45a) 부분들이 사용된 공정 가스들에 열을 전달함으로써 반응기 하우징 및 내부 부품들 상에서 원치 않는 증착 또는 응축을 방지할 수 있다.
도 2b-c는 실질적으로 투명한 세그먼트들이 결합되는 반면 측벽들은 없는 대안적인 BBP 세그먼트들을 도시한다. 이러한 세그먼트들은 내측 구역의 상측 및 하측 표면의 가열에 대한 다른 배분(distribution)을 제공하며 이는 특정 공정들에 대해 유리할 수 있다. 바람직하게는, 모든 세그먼트들은 내측 구역 안을 흐르는 가스에 매끄러운 표면을 제공하기에 알맞다. 투명 세그먼트들은, 첫째, 내측 구역 가열에 대한 선택적인 길이방향 배분을 제공함으로써 내측 구역 안을 흐르는 가스들의 열화에 대한 선택적인 길이방향 배분을 제공하기에 유리하다. 투명 세그먼트들은 진행 중의 CVD가 관찰되고 모니터링될 수 있는 창들(windows)을 제공하기에 또한 유리하다. 후자 사용에 대해, 투명 세그먼트들은 그러한 관찰 및 모니터링을 위해 사용되는 복사선(radiation)에 대해 실질적으로 투명해야 하지만 복사 열원들로부터 나온 복사선에 대해서는(스펙트럼적으로 관찰용 복사선과 식별된다면) 다소 흡수성일 수 있다. 투명 세그먼트는 석영 또는 사파이어와 같은 통상적으로 이용 가능한 물질들로 제조될 수 있다.
도 2b는 챔버(31b) 전방의 세그먼트와 챔버 후방의 세그먼트를 포함하는 외측 BBP 세그먼트들(45b) 및 서셉터보다 큰 영역을 커버하도록 챔버 내에서 중앙 배치된 한 쌍의 내측 BBP 세그먼트들(43b)을 구비하는 예시적인 일 실시예를 도시한다. (이때, 후방의 외측 BBP 세그먼트는 전방 외측 BBP 세그먼트(L) 및 두 개의 내측 BBP 세그먼트들의 길이들에 비해 더 큰 길이를 갖는다. 모든 세그먼트들은 유사한 폭들(W)을 갖는다). 예로써 석영을 포함하는 한 쌍의 투명 세그먼트들(51b)은 내측 세그먼트들(43b)과 외측 세그먼트들(45b) 사이에 배치된다. 비록 내측 구역의 상부 벽은 투명 플레이트들의 위치에서 실질적으로 가열되지는 않지만, 그러한 플레이트들은 상부 열원들이 투명 플레이트 하측의 챔버(31b) 안 부품들을 직접 가열할 수 있도록 한다. 따라서, 상부와 하부 열원들 모두에 의해 직접 가열되는 이러한 부품들은 다른 것들에 비해 보다 높은 온도가 될 수 있다.
도 2c는 한 쌍의 외측 BBP 세그먼트들을 구비하며 그 사이에 실질적으로 투명한 내측 세그먼트들(51c)(플레이트, 아치 등)이 배치된 예시적인 다른 실시예를 도시한다. 이때, 내측 구역의 수평 벽들은 서셉터 상류에서는 공정 가스 열화를 위해 가열되고 서셉터 하류에서는 원치 않는 증착을 제한하기 위해 가열된다. 중앙의 투명 세그먼트들은 서셉터 및 지지링(그리고 다른 내부 부품들)이 양 측면에서 직접 가열될 수 있도록 하며, 이에 의해 다른 것들에 비해 보다 높은 온도가 될 수 있다. 이러한 투명 세그먼트는 진행 중의 CVD 공정 중에 기판을 관찰하기 위해 적절히 배치된 창들을 또한 제공한다. 이러한 배치는 공정 가스들 열화와 더불어 높은 기판 온도가 필요한 공정들에 대해 유리할 수 있다.
반응기 내의 다른 픽스쳐들에 대한 전술한 제약들 내에서 그리고 반응기에 대한 접근수단 즉 로봇팔 등이 필요한 전달 시스템에 대한 전술한 제약들 내에서, BBP의 위치 및 높이에 대한 다수의 변경들이 본 발명 안에서 가능하다. 보다 임계적인 열적 제어가 요구된다면 BBP의 두께는 보다 나은 치수로 조정될 수 있다. 또한, 픽스쳐들 상에 플레이트들을 지지할 수 있도록 그리고 플레이트들이 반응기 안으로 떨어지는 것을 방지할 수 있도록, BBP들의 폭이 W와 같다면 가로방향 치수들이 보다 나을 수 있다.
상기 실시예들은 본 발명의 바람직한 여러 가지 관점들에 대한 예시들이므로, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 범위 내에서 어떤 등가의 실시예들이 가능하다. 게다가, 설명된 구성들의 대안적인 유용한 조합들과 같은, 도시 및 설명된 것들에 추가적인 본 발명의 다양한 변경들은 후속적인 기술로부터 해당 기술분야의 당업자들에게 분명해질 것이다. 그러한 변경들은 또한 첨부된 청구항들의 범위 내에 또한 속하게 된다. 이하에서 (그리고 본 명세서 전체적으로) 명칭들 및 범례들은 단지 명확성 및 편의를 위해 사용된다.
여기서 명칭들은 단지 명확성을 위해 사용되며 제한적인 의도는 없다. 다수의 참조문헌들이 인용되며, 이들 참조문헌들의 명세서 전체는 전체적으로 참조를 위해 통합된다. 또한, 앞서 어떻게 묘사되었는지와 무관하게, 인용된 참조문헌들 중 어느 것도 여기 청구된 주제의 발명 이전의 것으로 인정되지 않는다.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 챔버 열원들로부터 열을 수신하고, 수신된 열을 챔버 안에서 흐르는 하나 이상의 공정 가스들에 전달하도록 배치되는 하나 이상의 열전달 구조들을 포함하며, 상기 열의 적어도 일부분은 상기 공정 가스들이 상기 챔버 내의 기판에서 CVD 반응을 하기 이전에 상기 공정 가스들에 전달되는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전달 구조들 중 적어도 하나는 상기 공정 가스들이 CVD 반응을 하기 이전에 유동 중의 상기 공정 가스들에 노출되는 가열 표면을 포함하며, CVD 반응 이전 유동 중의 상기 공정 가스들에 노출되는 적어도 일 표면은 저항성 또는 복사성 열원들로부터의 전도에 의한 열을 수신하는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열 표면의 적어도 일부분은, 상기 반응 챔버를 통하는 공정 가스 유동에 대해, 상기 공정 가스 유동을 따르는 방향에서는 상기 기판의 상류에 배치되며, 상기 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 상기 기판과 이격되게 배치되는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 열전달 구조는, 복사선 흡수성인 물질로서, Ⅲ-Ⅴ 화합물의 HVPE 증착을 포함하는 선택적 CVD 공정 도중 CVD 반응 챔버 내에서 발생하는 열적, 화학적 조건들을 견디는 물질을 포함하는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 물질은, 흑연, 열분해성 흑연(pyrolytic graphite), 실리콘 카바이드(SiC), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 보론 나이트라이드(BN), 열분해성 보론 나이트라이드(PBN), 탄탈륨 카바이드(TaC) 및 보론 카바이드(B4C) 중에서 하나 이상을 포함하며, 복수의 열전달 구조들을 더 포함하는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열화 장치에 추가되는 부품들은 상기 반응 챔버 내에 배치되고, 추가되는 상기 부품들은 서셉터 및 서셉터 지지링 중 적어도 하나를 포함하며, 열전달 구조의 적어도 일부분은, 상기 반응 챔버를 통하는 공정 가스 유동을 기준으로, 상기 공정 가스 유동을 따르는 방향으로는 상기 기판의 상류 지점에서 그리고 상기 공정 가스 유동을 가로지르는 방향으로는 상기 기판과 이격된 지점에서, 상기 공정 가스 유동에 열을 전달하는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 열전달 장치 구조는, 상기 반응 챔버를 통하는 공정 가스 유동을 기준으로, 공정 가스 유동을 따르는 방향으로 상기 기판의 하류 지점에서 상기 공정 가스 유동에 열을 전달하는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    두 개 이상의 열전달 구조들이, 상기 반응 챔버를 통하는 공정 가스 유동을 기준으로 상기 공정 가스 유동을 따라서는 적어도 부분적으로 중첩되되 상기 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 상호 이격되고 그리고/또는 각을 이루는 지점들에서 상기 공정 가스 유동에 열을 전달하도록 배치되어, 상기 공정 가스 유동이 유동하는 내측 구역의 피가열 벽들을 적어도 부분적으로 형성하는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 챔버 내에 배치된 적어도 하나의 추가 부품이 가열되며, 가열되어진 상기 추가 부품은 적어도 하나의 열전달 구조와 공조하여 상기 공정 가스가 흐르는 내측 구역의 피가열 벽들을 적어도 부분적으로 형성하는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    적어도 하나의 열전달 구조는, 흡수된 복사선의 적어도 일부분을 상기 공정 가스들에 전달하도록, 흡수된 복수선에 의해 가열되며, 유동하는 상기 공정 가스들에 노출되는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    피가열 표면을 포함하는 적어도 하나의 열전달 구조는 실질적으로 평면형 또는 아치형이며 공정 가스 유입구들 및 상기 기판 사이에 배치되는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 챔버를 통하는 상기 공정 가스 유동을 따라 전후로 배열되는 복수의 피가열 표면들을 더 포함하고, 선택된 복사선 대역에 실질적으로 투명한 적어도 하나의 구조를 더 포함하며, 투명한 상기 구조는 상기 복수의 피가열 표면들 앞에, 또는 그 사이에, 또는 뒤에 배치되는, 피가열 CVD 반응 챔버 내에서의 사용을 위한 열화 장치.
  13. CVD 반응 챔버 내의 기판 상에서 둘 이상의 공정 가스들 간의 CVD 반응을 수행하는 방법으로서,
    상기 CVD 반응 챔버를 통해 공정 가스들을 상기 기판을 향해 유동시키는 단계;
    상기 반응 챔버와 관련된 하나의 열원으로부터 하나 이상의 열전달 구조들에 열을 수신하는 단계로서, 상기 열전달 구조들 중 적어도 하나는 공정 가스 유동의 방향을 따라서는 상기 기판의 상류에 배치되고 상기 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 상기 기판과 이격되어 있는, 열원으로부터 열을 수신하는 단계; 및
    상기 공정 가스들이 상기 기판에 도달하기 이전에 상기 공정 가스들 중 적어도 하나를 열화시키도록, 수신된 열을 상기 챔버 안을 유동하는 하나 이상의 공정 가스들에 전달하는 단계;를 포함하는, CVD 반응을 수행하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    둘 이상의 열전달 구조들에서 상기 공정 가스 유동으로 열이 전달되며, 상기 둘 이상의 열전달 구조들은, 상기 공정 가스가 유동하는 내측 구역의 피가열 벽들을 적어도 부분적으로 형성하도록, 공정 가스 유동 방향을 따라 적어도 부분적으로 중첩되지만 상기 공정 가스 유동을 가로지르는 방향에서는 서로 이격되고 그리고/또는 각을 이루는, CVD 반응을 수행하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    적어도 하나의 공정 가스의 온도가 상기 내측 구역을 통하는 유동 방향을 따라 증가하도록, 상기 열이 전달되는, CVD 반응을 수행하는 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    해당하는 CVD 반응을 준비하기에 충분한 온도로 적어도 하나의 공정 가스가 열화되도록 전달열을 제어하는 단계를 더 포함하며, 상기 CVD 반응은 Ⅲ-Ⅴ 화합물의 HVPE 증착을 포함하며, 상기 충분한 온도는 적어도 대략 900℃인, CVD 반응을 수행하는 방법.
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