DE112011102327T5

DE112011102327T5 - Schichtbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112011102327T5
Application number: DE112011102327T
Authority: DE
Inventors: Yasumasa Suzuki; Kenji Kimura; Kazuya Tsukagoshi; Takashi Kageyama
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-06-06
Also published as: US8764902B2; JPWO2012008440A1; CN102971449B; TWI527090B; TW201212104A; US20130174783A1; JP5474193B2; KR20130016424A; WO2012008440A1; CN102971449A; KR101297933B1

Abstract

Es wird eine Schichtbildungsvorrichtung bereitgestellt, die in der Lage ist, ein Einsatzstoffgas und ein Reaktionsgas zu einer Innenseite der Vakuumkammer zu entladen, wobei die Gase effektiver abgekühlt werden, ohne diese zu mischen, im Vergleich zum Stand der Technik. Eine Entladeplatte (21), welche eine erste Fläche (20a) hat, welche innerhalb der Vakuumkammer (11) frei ist, ist mit mehreren Einsatzstoff-Gaseinführungslöchern (27a) und mehreren Reaktions-Gaseinführungslöchern (27b) versehen, welche die Entladeplatte (21) durchdringen. Mehrere Nuten, welche die Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher (27a) haben, welche auf der Bodenfläche angeordnet sind, sind in der zweiten Fläche (20b) abgewandt zur ersten Fläche (20a) der Entladeplatte (21) gebildet, eine Kopfplatte (23), welche die Nut überdeckt, ist über der zweiten Fläche (20b) angeordnet, und das Einsatzstoff-Gasdurchführungsloch, welches in der Kopfplatte (23) gebildet ist, und das Einsatzstoff-Gaseinführungsloch (27a) sind miteinander mit dem ersten Hilfsrohr verbunden. Das Einsatzstoffgas, welches durch das erste Hilfsrohr fließt, und das Reaktionsgas, welches durch das Reaktions-Gaseinführungsloch (27b) fließt, werden durch das Kühlmedium abgekühlt, welches individuell durch jeden Nutraum fließt, der durch jede Nut und die Kopfplatte (23) umgeben ist, und werden zur Innenseite der Vakuumkammer (11) von der Einsatzstoff-Gasöffnung (28a) und der Reaktionsgasöffnung (28b) entladen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Schichtbildungsvorrichtung, insbesondere auf ein technisches Gebiet chemischer Abscheidung aus der Dampfphase (CVD).
Hintergrund
Zurzeit wird Galliumnitrid (GaN) als ein Material elektronischer Elemente, beispielsweise einer lichtemittierenden Diode (LED) verwendet. Um Galliumnitrid-Kristalle herzustellen wird eine Schichtbildungsvorrichtung eines Verfahrens metallorganischer chemischer Dampfablagerung (MOCVD) verwendet.
7 zeigt ein Innenaufbaudiagramm, welches eine herkömmliche Schichtbildungsvorrichtung 110 eines MOCVD-Verfahrens zeigt.
Die Schichtbildungsvorrichtung 110 umfasst eine Vakuumkammer 111, mehrere Einsatzstoff-Gasrohre 127a zum Einführen eines Einsatzstoff-Gases in die Innenseite der Vakuumkammer 111, mehrere Reaktions-Gasrohre 127b, um Reaktionsgas in die Innenseite der Vakuumkammer 111 einzuführen, und eine Heizeinrichtung 143, um das Objekt 140, welches beschichtet auszubilden ist, welches in der Innenseite der Vakuumkammer 111 angeordnet ist, zu erhitzen. Das Bezugszeichen 113 bezeichnet eine Vakuum-Evakuierungseinrichtung zum Vakuum-Evakuieren der Innenseite der Vakuumkammer 111.
Ein Substrathalter 141, der das Objekt 140 hält, welches auf dessen Oberfläche (Haltefläche) beschichtet auszubilden ist, ist innerhalb der Vakuumkammer 111 vorgesehen. Das Bezugszeichen 147 bezeichnet einen Rotator, um den Substrathalter 141 zu drehen.
Die Heizeinrichtung 143 weist einen elektrothermischen Widerstand 142 und eine Spannungsversorgung 144 auf. Der elektrothermische Widerstand 142 ist im Substrathalter 141 installiert; und die Spannungsversorgung 144 ist elektrisch mit dem elektrothermischen Widerstand 142 verbunden.
Eine Kühlkammer 121 ist in einer Position angeordnet, welche der Haltefläche des Substrathalters 141 zugewandt ist. Die Kühlkammer 121 ist mit einer Kühlmedium-Versorgungseinheit 155 verbunden, um ein Kühlmedium der Innenseite der Kühlkammer zuzuführen, und einer Kühlmedium-Entladeeinheit 156, um das Kühlmedium zur Außenseite hin zu entladen.
Eine Reaktionsgaskammer 126 ist in einer Position abgewandt zum Substrathalter 141 der Kühlkammer 121 angeordnet; und eine Einsatzstoff-Gaskammer 134 ist in einer Position abgewandt zur Kühlkammer 121 der Reaktionsgaskammer 126 angeordnet.
Das Einsatzstoff-Gaseinführungsrohr 127a ist angeordnet, die Reaktionsgaskammer 126 und die Kühlkammer 121 zu durchstoßen. Ein Ende des Einsatzstoff-Gaseinführungsrohrs 127a ist mit der Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer 134 verbunden; und die Öffnung des anderen Endes ist innerhalb der Vakuumkammer 111 frei. Das Reaktionseinführungsrohr 127b ist so angeordnet, dass es die Kühlkammer durchdringt. Ein Ende des Reaktions-Gaseinführungsrohrs 127b ist mit der Innenseite der Reaktionsgaskammer 126 verbunden; und die Öffnung 128b des anderen Endes ist innerhalb der Vakuumkammer 111 frei.
Der Einsatzstoff-Gastank 151, der außerhalb der Vakuumkammer 111 angeordnet ist, ist mit der Einsatzstoff-Gaskammer 134 verbunden; und der Reaktionsgastank 152 ist mit der Reaktionsgaskammer 135 verbunden. Da das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas zu den Innenseiten der Einsatzstoff-Gaskammer 134 bzw. der Reaktionsgaskammer 126 vom Einsatzstoff-Gastank 151 bzw. dem Reaktionsgastank 152 zugeführt werden, werden das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas zur Innenseite der Vakuumkammer 111 durch das Einsatzstoff-Gaszuführungsrohr 127a bzw. das Reaktions-Gaszuführungsrohr 127b entladen. Das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas, welche vom Einsatzstoff-Gastank 151 bzw. vom Reaktionsgastank 152 zugeführt werden, werden nicht gemischt, bis sie zur Innenseite der Vakuumkammer 111 entladen werden.
Wenn ein elektrischer Strom von der Spannungsversorgung 144 zum elektrothermischen Widerstand 142 fließt und das beschichtet auszubildende Objekt 140 auf dem Substrathalter 141 erhitzt wird, wird eine dünne Schicht auf der Oberfläche des beschichtet auszubildenden Objekts 140 innerhalb der Vakuumkammer 111 aufgrund der chemischen Reaktion zwischen dem entladenen Einsatzstoffgas und dem entladenen Reaktionsgas gebildet.
Um das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas unmittelbar vor der Fläche des beschichtet auszubildenden Objekts 140 zu mischen, sind die Öffnung 128a des Endteils des Einsatzstoff-Gaseinführungsrohrs 127a und die Öffnung 128b des Endteils des Reaktionsgas-Einführungsrohrs 127b in der Nähe der Fläche des beschichtet auszubildenden Objekts 140 angeordnet. Wenn das beschichtet auszubildende Objekt 140 auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, werden das Einsatzstoff-Gas-Einführungsrohr 127a und das Reaktions-Gaseinführungsrohr 127b durch die Hitze des beschichtet auszubildenden Objekts 140 erhitzt, so dass das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas innerhalb jedes Rohrs 127a und 127b zerlegt werden können. Wenn insbesondere das Einsatzstoffgas ein organisches metallisches Gas ist, ist es höchst wahrscheinlich, dass das Einsatzstoffgas innerhalb des Einsatzstoff-Gaseinführungsrohrs 127a thermisch zerlegt wird.
Somit ist es notwendig, das Einsatzstoff-Gaseinführungsrohr 127a und das Reaktionsgas-Einführungsrohr 127b unter Verwendung der thermischen Übertragung mit dem Kühlmedium zu kühlen, wobei das temperaturgesteuerte Kühlmedium von der Kühlmedium-Zuführeinheit 155 durch die Innenseite der Kühlkammer 121 fließt und das Kühlmedium von der Kühlmedium-Entladeeinheit 156 während der Schichtbildung entladen wird.
In der Schichtbildungsvorrichtung 110 der herkömmlichen Bauart sind jedoch das Einsatzstoff-Gaseinführungsrohr 127a und das Reaktionsgas-Einführungsrohr 127b so angeordnet, dass sie die gleiche Kühlkammer 121 durchdringen. Wenn daher das Kühlmedium durch die Innenseite der Kühlkammer 121 fließt, kann sich das Kühlmedium zur Innenseite der Kühlkammer 121 ausbreiten, um somit einen Strudel oder teilweises Stocken des Flusses zu erzeugen, wodurch dies eine Temperatur der Kühlmediums innerhalb der Kühlkammer 121 oder einen Kühleffekt jedes Rohrs 127a und 127b mit der Folge hat, das diese nicht gleichmäßig wird.
Wenn beispielsweise die Mitte des beschichtet auszubildenden Objekts 140 im Vergleich zum äußeren Rand etwas erwärmt wird, werden die Rohre 127a und 127b, die angeordnet sind, dass sie der Mitte beschichtet auszubildenden Objekts 140 zugewandt sind, auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als die Temperatur der äußeren Rohre, sogar, wenn das Kühlmedium durch die Innenseite der Kühlkammer 121 fließt; und folglich kann das Einsatzstoffgas oder das Reaktionsgas innerhalb des Rohrs 127a oder 127b thermisch zerlegt werden. Da außerdem eine Temperaturverteilung zwischen der Mitte und des äußeren Rands des beschichtet auszubildenden Objekts 140 nicht gleichmäßig ist, gibt es eine Schwierigkeit dahingehend, dass die Qualität der zu bildenden dünnen Schicht ungleichmäßig wird.
Angegebner Stand der Technik
Patentreferenz

Patentreferenz 1: Japanisches Patent Nr. 344 25 36

Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um die oben erwähnten Probleme des Standes der Technik zu lösen, und sie stellt eine Schichtbildungsvorrichtung bereit, welche fähig ist, das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas effektiver zu kühlen, und die Gase zu entladen, ohne diese zu mischen im Vergleich zum Stand der Technik.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird eine Schichtbildungsvorrichtung bereitgestellt, welche aufweist: eine Vakuumkammer, eine Entladeplatte, welche eine erste Fläche und eine zweite Fläche hat, welche zur ersten Fläche abgewandt ist, mehrere Reaktionsgas-Einführungslöcher und mehrere Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher, wobei jedes von diesen die Entladeplatte durchdringt, und eine Heizeinrichtung, um ein beschichtet auszubildendes Objekt, welches innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, zu heizen, wobei die erste Fläche innerhalb der Vakuumkammer frei ist, wenn ein Einsatzstoffgas und ein Reaktionsgas zu den Einsatzstoff-Gaseinführungslöchern und den Reaktionsgas-Einführungslöchern vom Einsatzstoff-Gastank und einem Reaktionsgastank, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind, zugeführt werden, und das Einsatzstoffgas von der Einsatzstoff-Gasöffnung, welche in der ersten Fläche des Einsatzstoff-Gas-Einführungslochs angeordnet ist, zur Innenseite der Vakuumkammer entladen wird, wenn ein Reaktionsgas von einer Reaktionsgasöffnung, welche in der ersten Fläche des Reaktionsgas-Einführungslochs angeordnet ist, zur Innerseite der Vakuumkammer entladen wird, so dass eine dünne Schicht auf einer Fläche des beschichtet auszubildenden Objekts gebildet wird, wobei das entladene Einsatzstoffgas und das entladene Reaktionsgas verwendet werden. Die Schichtbildungsvorrichtung weist außerdem mehrere Nuten auf, welche in der zweiten Fläche gebildet sind, in einer Weise, dass die Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher auf einer Bodenfläche angeordnet sind, eine Kopfplatte, welche auf der zweiten Fläche angeordnet ist, um die Nut zu überdecken, ein Einsatzstoff-Gasdurchführungsloch, welches in der Kopfplatte gebildet ist, einen Kühlmedium-Zuführungspfad, der mit einem Nutraum verbunden ist, der durch die Nut und die Kopfplatte umgeben ist und vom Innenraum der Vakuumkammer getrennt ist, um ein flüssiges Kühlmedium zum Nutraum zu liefern, einen Kühlmedium-Entladepfad, der mit dem Nutraum verbunden ist, um das Kühlmedium, welches durch den Nutraum und das erste Hilfsrohr fließt, zu entladen, um das Einsatzstoff-Einführungsloch und das Einsatzstoff-Gasdurchführungsloch zu verbinden und das Einsatzstoffgas durch eine Innenseite des ersten Hilfsrohrs fließt und von der Einsatzstoff-Gasöffnung entladen wird.
Die vorliegende Erfindung ist die Schichtbildungsvorrichtung, welche außerdem eine Reaktionsgaskammer aufweist, welche auf einer Fläche der Kopfplatte abgewandt zu einer Fläche der Kopfplatte angeordnet ist, welche der Nut zugewandt ist, wobei die Reaktions-Gaskammer mit jedem von den Reaktions-Gaseinführungslöchern verbunden ist, ein zweites Hilfsrohr, welches ein Ende hat, das mit dem Einsatzstoff-Gasdurchführungsloch verbunden ist, welches angeordnet ist, um die Reaktionsgaskammer zu durchdringen, und wobei das Einsatzstoffgas, welches durch das zweite Hilfsrohr gelassen wird, von der Einsatzstoff-Gasöffnung entladen wird.
Die vorliegende Erfindung ist die Schichtbildungsvorrichtung, wobei Endteile der ersten und zweiten Hilfsrohre miteinander verbunden sind, um ein einzelnes Verbindungsrohr bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist die Schichtbildungsvorrichtung, wobei eine Einsatzstoff-Gaskammer in einer Position abgewandt zur Kopfplatte in der Reaktions-Gaskammer angeordnet ist und ein Endteil des zweiten Hilfsrohrs mit einer Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung ist die Schichtbildungsvorrichtung, welche außerdem eine Einsatzstoff-Gaskammer aufweist, welche auf einer Fläche der Kopfplatte abgewandt zu einer Fläche der Kopfplatte angeordnet ist, welche der Nut zugewandt ist, wobei die Einsatzstoff-Gaskammer mit jedem von den Einsatzstoff-Gasdurchgangslöchern verbunden ist, wobei ein drittes Hilfsrohr ein Ende hat und mit dem Reaktions-Gaseinführungsloch verbunden ist, welches angeordnet ist, um die Einsatzstoff-Gaskammer zu durchdringen, und wobei das Reaktionsgas, das durch das dritte Hilfsrohr gelassen wird, von der Reaktionsgasöffnung entladen wird.
Die vorliegende Erfindung ist die Schichtbildungsvorrichtung, wobei eine Reaktionsgaskammer in einer Position abgewandt zur Kopfplatte der Einsatzstoff-Gaskammer angeordnet ist und ein Endteil des dritten Hilfsrohrs mit einer Innenseite der Reaktionsgaskammer verbunden ist.
Wirkung der Erfindung
Da das Kühlmedium individuell über jeden Pfad in mehreren Nuten fließt, ist es möglich, zu verhindern, dass der Fluss des Kühlmediums teilweise sich staut, und die Kühlwirksamkeit des Einsatzstoffgases oder des Reaktionsgases zu verbessern.
Die Temperatur oder die Fließmenge des Kühlmediums kann individuell für jeden Pfad in den Nuten gesteuert werden. Wenn es daher eine erste Nut gibt, welche durch ein Hochtemperaturteil verläuft, und eine zweite Nut, welche durch ein Niedertemperaturteil läuft, kann die Temperatur der ersten Nut auf die gleiche Temperatur wie die der zweiten Nut abgesenkt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Innenaufbaudiagramm, welches eine Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht, welche eine Entladeplatte gesehen von einer zweiten Fläche zeigt;
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche eine Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche einen anderen Aufbau der Entladeplatte zeigt;
5 ist ein Innenaufbaudiagramm, welches ein zweites Beispiel der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche ein zweites Beispiel der Schichtbildungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Innenaufbaudiagramm, welches eine Schichtbildungsvorrichtung herkömmlicher Art zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Ein Aufbau der Schichtbildungsvorrichtung, die hier offenbart ist, wird beschrieben. 1 ist ein Innenaufbaudiagramm, welches die Schichtbildungsvorrichtung 10 zeigt.
Die Schichtbildungsvorrichtung 10 umfasst eine Vakuumkammer 11, eine Entladeplatte 21, welche eine erste Fläche 20a und eine zweite Fläche 20b abgewandt zur ersten Fläche 20a hat, mehrere Aufgangsstoff-Gaseinführungslöcher 27a und mehrere Reaktionsgas-Einführungslöcher 27b, von denen jedes die Entladeplatte 21 durchdringt, und eine Heizeinrichtung 43, um das beschichtet auszubildende Objekt 40, welches innerhalb der Vakuumkammer 11 angeordnet ist, zu erhitzen.
Die Wandfläche der Vakuumkammer 11 ist mit einer Drehwelle versehen, welche die Wandfläche hermetisch durchdringt.
Im Endteil der Drehwelle 46, welche innerhalb der Vakuumkammer 11 angeordnet ist, ist ein Substrathalter 41 senkrecht zur Drehwelle 46 fixiert.
Der Substrathalter 41 hält das beschichtet auszubildende Objekt 40 auf einer Haltefläche abgewandt zur Fläche, wo die Drehwelle 46 fixiert ist
Hier umfasst die Heizeinrichtung 43 einen elektrothermischen Widerstand 42 und eine Spannungsversorgung 44. Der elektrothermische Widerstand 42 ist innerhalb des Substrathalters 41 installiert; und die Spannungsversorgung 44 ist elektrisch mit dem elektrothermischen Widerstand 42 verbunden. Wenn ein Gleichstrom (DC) von der Spannungsversorgung 44 zum elektrothermischen Widerstand 42 fließt, erzeugt der elektrothermische Widerstand 42 Wärme, so dass das beschichtet auszubildende Objekt 40, welches durch den Substrathalter 41 gehalten wird, erwärmt wird.
Die Heizeinrichtung 43 der vorliegenden Erfindung umfasst einen Strukturaufbau, der in anderen Techniken, welche durch den Stand der Technik bekannt sind, offenbart ist (beispielsweise eine Infrarotlampe oder einen Laser), wenn die Heizeinrichtung 43 das beschichtet auszubildende Objekt 40 erwärmen kann, ohne auf die strukturelle Anordnung begrenzt zu sein, welche den elektrothermischen Widerstand 42 und die Spannungsversorgung 44 hat.
Die Entladeplatte 21 ist so angeordnet, dass sie der Haltefläche des Substrathalters 41 zugewandt ist; und die erste Fläche 20a der Entladeplatte 21 ist ausgerichtet, dass sie der Haltefläche des Substrathalters 41 zugewandt ist und ist innerhalb der Vakuumkammer 11 frei.
Wenn das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas, welches mit dem Einsatzstoffgas reagiert, wenn sie gemischt werden, zum Einsatzstoff-Gaseinführungsloch 27a bzw. zum Reaktionsgas-Einführungsloch 27b der Entladeplatte 21 geliefert werden, wird das Einsatzstoffgas von der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a des Einsatzstoff-Gaseinführungslochs 27a entladen, welches in der ersten Fläche 20a angeordnet ist, und das Reaktionsgas wird von der Reaktionsgasöffnung 28b des Reaktionsgas-Einführungslochs 27b, welches in der ersten Fläche 20a angeordnet ist, zur Innenseite der Vakuumkammer 11 entladen. Das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas, welche vom Einsatzstoff-Gastank 51 bzw. vom Reaktionsgastank 52 geliefert werden, werden nicht gemischt, bis sie von der Einsatzstoff-Gasöffnung 20a und der Reaktionsgasöffnung 28b entladen werden.
Wenn das beschichtet auszubildende Objekt 40, welches im Substrathalter 41 gehalten wird, durch die Heizeinrichtung 43 erhitzt wird, wird eine dünne Schicht auf einer Fläche des beschichtet auszubildenden Objekts 40 innerhalb der Vakuumkammer 11 aufgrund der chemischen Reaktion zwischen dem entladenen Einsatzstoffgas und dem Reaktionsgas gebildet.
2 ist eine Kopfdraufsicht gesehen von der zweiten Seitenfläche 28b der Entladeplatte 21.
Die zweite Fläche 20b der Entladeplatte 21 umfasst einen Entladelochbereich 39a im Mittelteil und einen ringförmigen Dichtungsbereich 39b in einem Außenumfang des Entladelochbereichs 39a.
Mehrere Nuten 22 ₁ bis 22 ₃, welche die Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher 27a haben, welche auf der Bodenfläche angeordnet sind, sind im Entladelochbereich 39a in der zweiten Fläche 20b der Entladeplatte 21 gebildet. Die jeweiligen Verläufe oder Längen der Nuten 221 bis 22 ₃ werden auf Basis der Temperaturen der Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ bestimmt, wenn das beschichtet auszubildende Objekt erwärmt wird.
Der Durchmesser des Einsatzstoff-Gaseinführungslochs 27a ist so ausgebildet, dass dieser kürzer ist als die Breite der Nut 22 ₁, 22 ₂ oder 22 ₃, und jedes Einsatzstoff-Gaseinführungsloch 27a ist Seite an Seite längs der Ausdehnungsrichtung der Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ angeordnet.
Hier sind die Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher 27a und die Reaktions-Gaseinführungslöcher 27b abwechselnd Seite an Seite mit einem gleichen Abstand längs der ersten Richtung 61 bzw. der zweiten Richtung 62 senkrecht zur ersten Richtung 61 in der Innenseite des Entladelochbereichs 39a angeordnet. Die benachbarten Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher 27a und die Reaktions-Gaseinführungslöcher 27b sind voneinander getrennt.
3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche den Bereich 30 der Schichtbildungsvorrichtung 10 in 1 zeigt. Die Strukturen der Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ sind die gleichen; und als repräsentative Nut wird anschließend eine Beschreibung für die Nut 22 ₁ angegeben.
Die Schichtbildungsvorrichtung 10 umfasst eine Kopfplatte 23, die über der zweiten Fläche 20b angeordnet ist, um die Nut 22 ₁ zu überdecken, ein Einsatzstoff-Gasdurchführungsloch 29, welches in der Kopfplatte vorgesehen ist, und ein erstes Hilfsrohr 32a, um das Einsatzstoff-Gaseinführungsloch 27a und das Einsatzstoff-Gasdurchgangsloch zu verbinden.
Der Außendurchmesser des ersten Hilfsrohrs 32a ist so ausgebildet, dass er kürzer ist als die Breite der Nut 22 ₁; und die äußere Umfangsseitenfläche des ersten Hilfsrohrs 32a ist von der Seitenfläche der Nut 22 ₁ getrennt.
Hier ist die Reaktionsgaskammer 26, welche ein hohles Gehäuse ist, auf der Rückseite der Kopfplatte 23 abgewandt zur Fläche, welche der Nut 22 ₁ zugewandt ist, angeordnet, und die Reaktionsgaskammer 26 ist mit jedem Reaktion-Gaseinführungsloch 27b der Entladeplatte 21 verbunden. Die Kopfplatte 23 bildet ein Teil der Wand der Reaktionsgaskammer 26 und ist mit einer Öffnung zur Verbindung mit dem Reaktions-Gaseinführungsloch 27b versehen.
Unter Bezug auf 1 ist der Reaktionsgastank 52, der außerhalb der Vakuumkammer 11 angeordnet ist, mit der Reaktionsgaskammer 26 verbunden. Da das Reaktionsgas vom Reaktionsgastank 52 zur Innenseite der Reaktionsgaskammer 26 zugeführt wird, läuft das gelieferte Reaktionsgas durch jedes Reaktions-Gaseinführungsloch 27b und wird zur Innenseite der Vakuumkammer 11 von der Reaktionsgasöffnung 28b entladen.
Unter Bezugnahme auf 3 wird das Reaktionsgasrohr 33 in das Reaktions-Gaseinführungsloch 27b der Entladeplatte 21 eingeführt und das Endteil des Reaktionsgasrohrs 33 ist in der Innenseite der Reaktionsgaskammer 26 durch die Öffnung der Kopfplatte 23 hindurch verbunden. Ein Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Endteils des Reaktionsgasrohrs 33 und dem inneren Umfang der Öffnung der Kopfplatte 23 ist hermetisch abgedichtet und durch eine Stützbehandlung fixiert, um somit zu verhindern, dass das Reaktionsgas in der Reaktionsgaskammer 26 über den Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Reaktionsgasrohrs 33 und dem inneren Umfang der Öffnung der Kopfplatte 23 zur Außenseite hin austritt.
In der Reaktionsgaskammer 26 ist ein zweites Hilfsrohr 32b, welches ein Ende hat, welches mit dem Einsatzstoff-Gasdurchführungsloch 29 der Kopfplatte 23 verbunden ist, durch die Reaktionsgaskammer 26 hindurch angeordnet. Der Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Endteils des zweiten Hilfsrohrs 32b und dem inneren Umfang des Einsatzstoff-Gasdurchführungslochs 29 der Kopfplatte 23 ist hermetisch abgedichtet und durch eine Stützbehandlung fixiert, um somit zu verhindern, dass das Reaktionsgas in der Reaktionsgaskammer 26 über den Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des zweiten Hilfsrohrs 32b und dem inneren Umfang des Einsatzstoff-Gasdurchführungslochs 29 zur Außenseite hin austritt.
Die Endteile der ersten und zweiten Hilfsrohre 32a und 32b sind miteinander verbunden, um ein einzelnes Verbindungsrohr 32 bereitzustellen. Die ersten und zweiten Hilfsrohre 32a und 32b der vorliegenden Erfindung können jedoch individuell ausgebildet sein.
Die Einsatzstoff-Gaskammer 34, welche ein hohles Gehäuse ist, ist in einer Position abgewandt zur Kopfplatte 23 der Reaktionsgaskammer 26 angeordnet, und das Endteil des zweiten Hilfsrohrs 32b abgewandt zur Kopfplatte 23 ist mit der Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer 34 verbunden. Die Reaktionsgaskammer 26 und die Einsatzstoff-Gaskammer 34 besitzen eine gemeinsame Trennwand 36, und die Trennwand 36 ist mit einer Öffnung versehen, um eine Verbindung mit dem Endteil des zweiten Hilfsrohrs 32b zu bilden.
Unter Bezug auf 1 ist der Einsatzstoff-Gastank 51, der außerhalb der Vakuumkammer 11 angeordnet ist, mit der Einsatzstoff-Gaskammer 34 verbunden. Da das Einsatzstoffgas vom Einsatzstoff-Gastank 51 mit der Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer 34 geliefert wird, läuft das gelieferte Einsatzstoffgas durch die Innenseite des zweiten Hilfsrohrs 32b, fließt durch die Innenseite des ersten Hilfsrohrs 32a und wird zur Innenseite der Vakuumkammer 11 von der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a entladen, wie in 3 gezeigt ist.
Der Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Endteils des Verbindungsrohrs 32 und des inneren Umfangs der Öffnung der Trennwand 36 ist hermetisch abgedichtet und durch eine Stützbehandlung fixiert, um somit zu verhindern, dass das Reaktionsgas in der Reaktionsgaskammer 26 über den Spalt zur Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer 32 austritt, und um zu verhindern, dass das Einsatzstoffgas in der Einsatzstoff-Gaskammer 34 über den Spalt zur Innenseite der Reaktionsgaskammer 26 austritt.
Anders ausgedrückt werden das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas, welche vom Einsatzstoff-Gastank 51 und vom Reaktionsgastank 52 zur Einsatzstoff-Gaskammer 34 bzw. zur Reaktionsgaskammer 26 geliefert werden, nicht miteinander gemischt, bis sie von der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a und der Reaktionsgasöffnung 28b entladen werden.
Unter Bezug auf 1 und 2 weist die Schichtbildungsvorrichtung 10 Kühlmedium-Zuführpfade 24 ₁ bis 24 ₃ auf, welche mit den Nuträumen 31 ₁ bis 31 ₃ verbunden sind, welche durch die Seitenflächen und die Bodenflächen der Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ und die Fläche der Kopfplatte 23 umgeben sind, und von dem inneren Raum der Vakuumkammer 11 getrennt sind, um somit ein flüssiges Kühlmedium den Nuträumen 31 ₁ bis 31 ₃ zuzuführen, und die Kühlmedium-Entladepfade 25 ₁ bis 25 ₃, welche mit den Nuträumen 31 ₁ bis 31 ₃ verbunden sind, um das Kühlmedium, welches durch die Nuträume 31 ₁ bis 31 ₃ fließt, zu entladen.
Unter Bezug auf 2 sind Kühlmedium-Zuführpfade 24 ₁ bis 24 ₃ und Kühlmedium-Entladepfade 25 ₁ bis 25 ₃ im Dichtungsbereich 39b angeordnet.
Die Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher 27a sind Seite an Seite längs der Ausdehnungsrichtung der Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ auf der Bodenfläche jeder Nut 22 ₁ bis 22 ₃ angeordnet. Das Teil jeder der Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ an der Außenseite und einem Ende einer Leitung der Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher 27a und der Bereich jeder der Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ an der Außenseite des anderen Endes der Leitung der Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher 27a erstrecken sich zum Dichtungsbereich 39b, und diese Teile sind mit den Kühlmedium-Zuführpfaden 24 ₁ bis 24 ₃ bzw. den Einsatzstoff-Gas-Entladepfaden 25 ₁ bis 25 ₃ verbunden.
Unter Bezug auf 1 ist ein kappenartiges Klappenteil 38 (zylindrische Form, wobei ein Ende geschlossen ist) auf der zweiten Fläche 20b der Entladeplatte 21 angeordnet, um somit die Reaktionsgaskammer 26 und die Einsatzstoff-Gaskammer 34 zu überdecken. Die Peripherie des Klappenteils 38, welche eine Ringform bildet, grenzt darauf an und ist hermetisch mit dem Dichtungsbereich 39b der Entladeplatte 21 fixiert.
Die Kühlmedium-Zuführpfade 24 ₁ bis 24 ₃ und die Kühlmedium-Entladepfade 25 ₁ bis 25 ₃ durchdringen die Innenseite der Seitenwand des Klappenteils 38 und erstrecken sich zur Außenseite der Vakuumkammer 11.
Das heißt, jeder Kühlmedium-Flusspfad, der die Kühlmedium-Zuführpfade 24 ₁ bis 24 ₃, die Nuträume 31 ₁ bis 31 ₃ und die Kühlmedium-Entladepfade 25 ₁ bis 25 ₃ aufweist, kommuniziert mit der Atmosphäre außerhalb der Vakuumkammer 11 und ist vom Innenraum der Vakuumkammer 11 ohne Kommunikation getrennt.
Die Kühlmedium-Zuführeinheit 55 zum Zuführen des temperatur-gesteuerten Kühlmediums ist mit den Endteilen der Kühlmedium-Zuführpfade 24 ₁ bis 24 ₃ verbunden. Die Kühlmedium-Zuführeinheit 55 steuert individuell die Flussrate oder die Temperatur des Kühlmediums, welches zu jedem der Kühlmedium-Zuführpfade 24 ₁ bis 24 ₃ geliefert wird.
Wenn folglich es eine erste Nut gibt, welche durch ein Hochtemperaturteil läuft, und eine zweite Nut, welche durch ein Niedrigtemperaturteil der Entladeplatte 21 läuft, ist es möglich, einen Kühleffekt des ersten Hilfsrohrs 32a zu steigern, welches im Nutraum der ersten Nut angeordnet ist, wobei die Temperatur des Kühlmediums, welches durch den Nutraum der ersten Nut fließt, eingestellt wird, um niedriger zu sein als die Temperatur des Kühlmediums, welches durch den Nutraum der zweiten Nut fließt, oder die Flussrate des Kühlmediums eingestellt wird, welches durch den Nutraum der ersten Nut fließt, um somit höher zu sein als die Flussrate des Kühlmediums, welches durch den Nutraum der zweiten Nut fließt, so dass die Temperatur des ersten Hilfsrohrs 32a, welches im Nutraum der ersten Nut angeordnet ist, auf die gleiche Temperatur wie die des ersten Hilfsrohrs 32a abgesenkt werden kann, welches im Nutraum der zweiten Nut angeordnet ist.
Die Kühlmedium-Entladeeinheit 56 zum Entladen des Kühlmediums zur Außenseite ist mit den Endteilen der Kühlmedium-Entladepfade 25 ₁ bis 25 ₃ verbunden. Hier ist die Kühlmedium-Entladeeinheit 56 mit der Kühlmedium-Zuführeinheit 55 verbunden, um das Kühlmedium zu zirkulieren.
Bezugnehmend auf 3 fließt, da das Kühlmedium zu jedem Nutraum 31 ₁ von der Kühlmedium-Zuführeinheit 55 geliefert wird, das Kühlmedium, welches zum Nutraum 31 ₁ geliefert wird, zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche von jedem ersten Hilfsrohr 32a und zur Seitenfläche der Nut 22 ₁.
Das Kühlmedium, welches durch den Nutraum 31 ₁ fließt, bildet Kontakt mit der äußeren Umfangsseitenfläche des ersten Hilfsrohrs 32a, so dass das Einsatzstoffgas, welches durch die Innenseite des ersten Hilfsrohrs 32a fließt, durch Wärmeübergang mit dem Kühlmedium über die Wand des ersten Hilfsrohrs 32a abgekühlt wird. Das Reaktionsgas, welches durch das Reaktionsgasrohr 33 fließt, wird durch Wärmeübergang mit dem Kühlmedium über die Wand zwischen der Seitenfläche der Nut 22 und der Seitenfläche des Reaktions-Gaseinführungslochs 27b abgekühlt.
In Relation dazu wird der Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Innenteils des Reaktionsgasrohrs 32 und des inneren Umfangs der Reaktionsgasöffnung 28b hermetisch abgedichtet und durch eine Stützbehandlung fixiert; und der Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Endteils des Verbindungsrohrs 32 und des inneren Umfangs der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a ist ebenfalls hermetisch abgedichtet durch eine Stützbehandlung fixiert. Daher wird verhindert, dass das Kühlmedium zur Innenseite der Vakuumkammer 11 vom Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Endteils des Verbindungsrohrs 32 und des inneren Umfangs der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a austritt. Außerdem wird verhindert, dass das Kühlmedium, welches in den Spalt zwischen dem äußeren Ende der Wand zwischen der Seitenfläche der Nut 22 ₁ und der Seitenfläche des Reaktions-Gaseinführungslochs 27b (d. h., der Seitenfläche 20b der Entladeplatte 21) und der Kopfplatte 33 fließt, zur Innenseite der Vakuumkammer 11 über den Spalt zwischen der äußeren Umfangsseitenfläche des Endteils des Reaktionsgasrohrs 33 und des inneren Umfangs der Reaktionsgasöffnung 28a austritt.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen Fall begrenzt, wo die Entladeplatte 21 eine einzelne Platte ist, welche mit einem Boden ausgebildete Nut 22 ₁ hat, wie in 3 gezeigt ist. Anstelle davon, wie in 4 gezeigt ist, ist eine Strukturanordnung vorgesehen, wodurch die Entladeplatte 21 eine untere Platte 21a aufweisen kann, welche dünner ist als die oben erläuterte einzelne Platte, und eine Zwischenplatte 21b, welche eine nicht mit einem Boden versehene Nut 22 ₁' hat, als Durchgangsloch, welche darüber liegt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Fall begrenzt, wo die Kopfplatte 23 in einem Teil der Wand der Reaktionsgaskammer 26 enthalten ist. Anstelle davon weist die vorliegende Erfindung auch ein Gehäuse auf, das eine Wand hat, welche von der Kopfplatte 23 getrennt ist. In diesem Fall kann die Reaktionsgaskammer 26 separat von der Kopfplatte 23 angeordnet sein. Es daher möglich, zu verhindern, dass die Reaktionsgaskammer 26 durch die Wärme des Objekts, welches beschichtet auszubilden ist, erhitzt wird, indem die Reaktionsgaskammer 26 weit weg von dem Objekt, welches beschichtet auszubilden ist, angeordnet wird, oder ein thermisches Isolationsmaterial zwischen der Reaktionsgaskammer 26 und der Kopfplatte 23 vorgesehen wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Fall begrenzt, wo die Reaktionsgaskammer 26 und die Einsatzstoff-Gaskammer 34 die Trennwand 36 anteilig nutzen. Dagegen kann die vorliegende Erfindung außerdem einen Strukturaufbau haben, wo die Reaktionsgaskammer 26 und die Einsatzstoff-Gaskammer 34 durch individuelle Wände getrennt sein können. In solch einem Fall kann die Einsatzstoff-Gaskammer 34 separat von der Reaktionsgaskammer 26 angeordnet sein. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass die Einsatzstoff-Gaskammer 34 durch die Wärme des Objekts 40, welches mit Schicht auszubilden ist, erhitzt wird, indem die Einsatzstoff-Gaskammer 34 weit weg von dem Objekt 40, welches beschichtet auszubilden ist, angeordnet wird, oder ein thermisches Isolationsmaterial zwischen der Einsatzstoff-Gaskammer 34 und der Reaktionsgaskammer 26 vorgesehen wird.
Die Schichtbildungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen Fall beschränkt, wo die Reaktionsgaskammer 26 auf der hinteren Fläche der Kopfplatte 23 abgewandt zur Fläche angeordnet ist, welche den Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ zugewandt ist, und die Einsatzstoff-Gaskammer 34 in einer Position angeordnet ist, abgewandt zur Kopfplatte 23 der Reaktionsgaskammer 26, wie in 1 gezeigt ist, wenn das erste Hilfsrohr 32a zum Fließen lassen des Einsatzstoffgases angeordnet ist, um die Nuträume 31 ₁ bis 31 ₃ zu durchdringen. Anstelle davon kann, wie in 5 gezeigt ist, die Einsatzstoff-Gaskammer 34 auf der hinteren Fläche der Kopfplatte 23 abgewandt zur Fläche angeordnet sein, welche den Nuten 22 ₁ bis 22 ₃ zugewandt ist, und die Reaktionsgaskammer 26 kann in einer Position abgewandt zur Kopfplatte 23 der Einsatzstoff-Gaskammer 34 angeordnet sein.
Die Schichtbildungsvorrichtung 10', welche in 5 gezeigt ist, wird anschließend beschrieben. Für den Aufbau Schichtbildungsvorrichtung 10' bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente wie bei dem strukturellen Aufbau der Schichtbildungsvorrichtung 10 von 1.
6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche den Bereich 30' der Schichtbildungsvorrichtung 10' von 5 zeigt. Der Aufbau jeder Nut 22 ₁ bis 22 ₃ ist der gleiche, und somit wird die Nut 22 ₁ bis 22 ₃ mittels einer repräsentativen Nut 22 ₁ beschrieben.
Die Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer 34 ist mit jedem Einsatzstoff-Gasdurchführungsloch 29 verbunden. Da das Einsatzstoffgas vom Einsatzstoff-Gastank 51 zur Innenseite Einsatzstoff-Gaskammer 34 zugeführt wird, läuft das zugeführte Einsatzstoffgas durch jedes erste Hilfsrohr 32a und wird von der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a zur inneren Seite der Vakuumkammer 11 entladen.
Innerhalb der Einsatzstoff-Gaskammer 34 ist ein drittes Hilfsrohr 32c so angeordnet, dass es die Einsatzstoff-Gaskammer 34 durchdringt. Ein Ende des dritten Hilfsrohrs 32c ist mit dem Reaktions-Gaseinführungsloch 27b verbunden, und das andere Ende ist mit der Innenseite der Reaktionsgaskammer 26 verbunden. Da das Reaktionsgas vom Reaktionsgastank 52 zur Reaktionsgaskammer 26 geführt wird, läuft das zugeführte Reaktionsgas durch jedes dritte Hilfsrohr 32c und das Reaktions-Gaseinführungsloch 27b und wird von der Reaktionsgasöffnung 28b zur Innenseite der Vakuumkammer entladen.
In der Schichtbildungsvorrichtung 10' ist die Einsatzstoff-Gaskammer 34 enger am Objekt 40, welches beschichtet auszubilden ist, im Vergleich zur Schichtbildungsvorrichtung 10. Die Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer 34 wird durch das Kühlmedium gekühlt, welches durch Nuträume 31 ₁ bis 31 ₃ durch die Kopfplatte 23 hindurch fließt. Daher wird das Einsatzstoffgas in der Einsatzstoff-Gaskammer 34 thermisch nicht zerlegt.
Obwohl ein Fall beschrieben wurde, wo das Reaktionsgasrohr 33 in das Reaktions-Gaseinführungsloch 26b eingeführt ist und das Endteil des dritten Hilfsrohrs 32c mit dem Endteil der Reaktionsgasrohrs 33 verbunden ist, um somit ein einzelnes Rohr bereitzustellen, kann die vorliegende Erfindung außerdem einen Fall umfassen, wo ein drittes Hilfsrohr 32c und das Reaktionsgasrohr 33 separate Rohre sein können.
Es wird nun ein Verfahrensbeispiel beschrieben, um eine Schicht unter Verwendung der Schichtbildungsvorrichtungen 10 und 10' der vorliegenden Erfindung zu bilden, wenn eine dünne Schicht aus Galliumnitrid (GaN) auf einer Fläche des beschichtet auszubildenden Objekts 40 gebildet wird.
Bezugnehmend auf 1 und 5 ist der Vakuum-Evakuator 13 mit der Wandfläche der Vakuumkammer 11 verbunden, um die Vakuumkammer 11 auf Vakuum zu evakuieren. Dann wird die Vakuum-Evakuierung unter Verwendung des Vakuum-Evakuators 13 fortgesetzt, so dass die Vakuumumgebung in der Innenseite der Vakuumkammer 11 aufrechterhalten wird.
Während die Vakuumumgebung in der Vakuumkammer 11 beibehalten wird, wird das beschichtet auszubildende Objekt 40 in die Innenseite der Vakuumkammer 11 transportiert und auf der Haltefläche des Substrathalters 41 gehalten.
Ein Gleichstrom (DC) fließt zum elektrothermischen Widerstand 42 von der Spannungsversorgung 44, so dass das beschichtet auszubildende Objekt 40 auf eine Temperatur von beispielsweise ungefähr 1100°C erhitzt wird.
Der Rotator 47 ist mit dem Endteil der Drehwelle 46 verbunden, welche außerhalb der Vakuumkammer 11 angeordnet ist. Hier hat der Rotator 47 einen Motor, um die Drehwelle 46 in bezug auf Zentralachsenlinie zu drehen.
Die Drehwelle 46 wird durch den Rotator 47 gedreht, so dass beschichtet auszubildende Objekt 40, welches durch den Substrathalter 41 gehalten wird, parallel zur ersten Fläche 20a der Entladeplatte 21 gedreht wird. Dann wird das beschichtet auszubildende Objekt 40 fortlaufend gedreht.
Das Kühlmedium wird zu jedem Kühlmedium-Zuführpfad 24 ₁ bis 24 ₃ von der Kühlmedium-Zuführeinheit 55 geführt und von der Kühlmedium-Entladeeinheit 56 entladen, um das temperatur-gesteuerte Kühlmedium über jeden Nutraum 31 ₁ bis 31 ₃ zu zirkulieren, wie in 2 gezeigt ist. Dann wird das Kühlmedium fortlaufend durch alle Nuträume 31 ₁ bis 31 ₃ zirkuliert.
Bezugnehmend auf 1 und 5 werden das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas zu den Innenseiten der Einsatzstoff-Gaskammer 34 und der Reaktionsgaskammer 26 vom Einsatzstoff-Gastank 51 bzw. dem Reaktionsgastank 52 zugeführt. Hier wird ein organisches metallisches Gas aus Trimetyl-Gallium (TMGa) als Einsatzstoffgas verwendet, und Ammonium-Gas (NH₃) wird als Reaktionsgas verwendet.
Bezugnehmend auf 3 und 6 läuft das Einsatzstoffgas, welches zur Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer 34 geliefert wird, durch die Innenseite des ersten Hilfsrohrs 32a und wird von der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a entladen. Das Reaktionsgas, welches zur Innenseite der Reaktionsgaskammer 26 zugeführt wird, läuft durch die Innenseite des Reaktionsgasrohrs 33 und wird von der Reaktionsgasöffnung 28b entladen.
Das erste Hilfsrohr 32a und das Reaktionsgasrohr 33 werden durch die Wärmeübertragung mit dem Kühlmedium gekühlt, welches durch jeden Nutraum 31 ₁ fließt, um somit zu verhindern, dass das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas innerhalb des ersten Hilfsrohrs 32a und des Reaktionsgasrohrs 33 thermisch durch die Wärme des beschichtet auszubildenden Objekts 40 zerlegt werden.
Bezugnehmend auf 2 ist es, da das Kühlmedium individuell durch jeden Nutraum 31 ₁ bis 31 ₃ fließt, möglich, zu verhindern, dass der Fluss des Kühlmediums teilweise stockt und die Kühlwirksamkeit des Einsatzstoffgases oder des Reaktionsgases im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden kann.
Bezugnehmend auf 3 und 6 kann eine konstante Flussmenge des Kühlmediums Kontakt mit jedem ersten Hilfsrohr 32a bilden. Daher ist es möglich, verlässlich thermische Zerlegung des Einsatzstoff-Gases innerhalb des ersten Hilfsrohrs 32a zu verhindern.
Es schwierig, das Reaktionsgasrohr 33 im Vergleich zum ersten Hilfsrohr 32a abzukühlen. Da jedoch ein Ammoniumgas als Reaktionsgas bis zu einer Temperatur von 500°C nicht thermisch zerlegt wird, wird das Reaktionsgas innerhalb des Reaktionsgasrohrs 33 thermisch nicht zerlegt.
Bezugnehmend auf 1 und 5 erzeugen das Einsatzstoffgas und das Reaktionsgas, welche von der Einsatzstoff-Gasöffnung 28a und der Reaktionsgasöffnung 28b entladen werden, eine chemische Reaktion durch die Wärme des beschichtet auszubildenden Objekts 40, so dass eine dünne GaN-Schicht auf der Fläche des beschichtet auszubildenden Objekts 40 gebildet wird. Da das beschichtet auszubildende Objekt 40 gedreht wird, sind die Qualität und die Dicke des gebildeten Dünnfilms gleichmäßig. Ein Nebenprodukt, welches zusammen mit GaN erzeugt wird, wird unter Verwendung des Vakuum-Evakuators 13 vakuum-evakuiert.
Wenn beispielsweise die Mitte des beschichtet auszubildenden Objekts 40 im Vergleich mit dem äußeren Rand etwas erwärmt wird, wie in 2 gezeigt ist, ist es möglich, die Temperatur des Kühlmediums, welches durch die Nut 22 ₂ fließt, festzulegen, welches durch die Mitte der Entladeplatte 21 läuft, um somit niedriger zu sein als die Temperatur des Kühlmediums, welches durch andere Nuten 22 ₁ und 22 ₃ fließt, oder die Flussrate des Kühlmediums, welches durch die Nut 22 ₂ fließt, welche durch die Mitte der Entladeplatte 21 verläuft, einzustellen, um somit höher zu sein als die Flussrate des Kühlmediums, welches durch andere Nuten 22 ₁ und 22 ₃ läuft; damit kann somit der Kühleffekt des ersten Hilfsrohrs 22a, welches in der Mitte der Entladeplatte 21 angeordnet ist, verbessert werden, und thermische Zerlegung des Einsatzstoffgases innerhalb des ersten Hilfsrohrs 32a kann verhindert werden. Da außerdem die Temperatur in der Mitte des beschichtet auszubildenden Objekts 40 durch Wärmeübertragung auf das Kühlmedium abgesenkt werden kann, ist es möglich, die Temperaturen in der Mitte und am äußeren Rand des beschichtet auszubildenden Objekts 40 so zu haben, dass sie gleichmäßig sind und um somit die Gleichmäßigkeit der Qualität der gebildeten dünnen Schicht zu verbessern.
Nachdem der Dünnfilm, der eine vorher bestimmte Dicke hat, gebildet ist, hält die Zufuhr des Einsatzstoffgases und des Reaktionsgases vom Einsatzstoff-Gastank 51 und vom Reaktionsgastank 52 an. Das Erwärmen des beschichtet auszubildenden Objekts 40 wird beendet, wobei die Zufuhr an Leistung von der Spannungsversorgung 44 zum elektrothermischen Widerstand 42 angehalten wird. Außerdem wird die Drehung des beschichtet auszubildenden Objekts 40 unter Verwendung des Rotors 47 beendet.
Das beschichtet auszubildende Objekt 40 wird, nachdem die Schichtbildung zur Außenseite der Vakuumkammer 11 ausgeführt wird, beibehalten, während des Vakuum-Vorhandenseins innerhalb der Vakuumkammer 11. Danach wird ein nicht bearbeitetes beschichtet auszubildendes Objekt 40 in die Innenseite der Vakuumkammer 11 eingeführt, während das Vakuum-Vorhandensein beibehalten wird, dann wird die Bildung der dünnen Schicht gemäß dem Schichtbildungsverfahren, welches oben beschrieben wurde, wiederholt.
Bezugszeichenliste

10: Schichtbildungsvorrichtung
11: Vakuumkammer
20a: erste Fläche
20b: zweite Fläche
21: Entladeplatte
22₁ bis 22₃: Nut
23: Kopfplatte
24₁ bis 24₃: Kühlmedium-Zuführpfad
25₁ bis 25₃: Kühlmedium-Entladepfad
26: Reaktionsgaskammer
27a: Einsatzstoff-Gaseinführungsloch
27b: Reaktions-Gaseinführungsloch
28a: Einsatzstoff-Gasöffnung
28b: Reaktionsgasöffnung
29: Einsatzstoff-Gasdurchgangsloch
31₁ bis 31₃: Nutraum
32: Verbindungsrohr
32a: erstes Hilfsrohr
32b: zweites Hilfsrohr
32c: drittes Hilfsrohr
34: Einsatzstoff-Gaskammer
40: beschichtet auszubildendes Objekt
51: Einsatzstoffgastank
52: Reaktionsgastank

Claims

Schichtbildungsvorrichtung, welche umfasst: eine Vakuumkammer: eine Entladeplatte, welche eine erste Fläche und eine zweite Fläche abgewandt zur ersten Fläche hat; mehrere Reaktions-Gaseinführungslöcher und mehrere Einsatzstoff-Gaseinführungslöcher, wobei jedes von diesen die Entladeplatte durchdringt; eine Heizeinrichtung zum Erhitzen eines beschichtet auszubildenden Objekts, welches innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, wobei die erste Fläche innerhalb der Vakuumkammer offen ist, wenn Einsatzstoffgas und Reaktionsgas zu den Einsatzstoff-Gaseinführungslöchern und den Reaktions-Gaseinführungslöchern von einem Einsatzstoff-Gastank und einem Reaktionsgastank zugeführt werden, die außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sind, und das Einsatzstoffgas von der Einsatzstoff-Gasöffnung, welche in der ersten Fläche des Einsatzstoff-Gaseinführungslochs angeordnet ist, zur Innenseite der Vakuumkammer entladen wird, und ein Reaktionsgas von einer Reaktionsgasöffnung, welche in der ersten Fläche des Reaktions-Gaseinführungslochs angeordnet ist, zur Innenseite der Vakuumkammer entladen wird, so dass eine dünne Schicht auf einer Fläche des beschichtet auszubildenden Objekts gebildet wird, wobei das entladende Einsatzstoffgas und das entladende Reaktionsgas verwendet werden, mehrere Nuten, welche in der zweiten Fläche in einer Weise gebildet sind, dass die Einsatzstoff-Gasöffnungen auf einer Bodenfläche angeordnet sind; eine Kopfplatte, welche auf einer zweiten Fläche angeordnet ist, um die Nut zu überdecken; ein Einsatzstoff-Gasdurchgangsloch, welches in der Kopfplatte gebildet ist; einen Kühlmedium-Zuführpfad, der mit einem Nutraum verbunden ist, der durch die Nut die Kopfplatte umgeben ist und von einem Innenraum der Vakuumkammer getrennt ist, um somit ein flüssiges Kühlmedium zum Nutraum zu liefern; einen Kühlmedium-Entladepfad der mit dem Nutraum verbunden ist, um das Kühlmedium, welches durch den Nutraum fließt, zu entladen; und ein erstes Hilfsrohr, um das Einsatzstoff-Gaseinführungsloch und das Einsatzstoff-Gasdurchgangsloch zu verbinden, wobei das Einsatzstoffgas durch eine Innenseite des ersten Hilfsrohrs fließt und von der Einsatzstoff-Gasöffnung entladen wird.
Schichtbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche außerdem umfasst: eine Reaktionsgaskammer, welche auf einer Fläche der Kopfplatte abgewandt zu einer Fläche der Kopfplatte angeordnet ist, welche der Nut zugewandt ist, wobei die Reaktionsgaskammer mit jedem der Reaktions-Gaseinführungslöcher verbunden ist, ein zweites Hilfsrohr, welches ein Ende hat, welches mit dem Einsatzstoff-Gasdurchgangsloch verbunden ist, welches angeordnet ist, die Reaktions-Gaskammer zu durchdringen, und das Einsatzstoffgas, welches durch das zweite Hilfsrohr gelassen wird, welches von der Einsatzstoff-Gasöffnung entladen wird.
Schichtbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei Endteile der ersten und zweiten Hilfsrohre miteinander verbunden sind, um ein einzelnes Verbindungsrohr bereitzustellen.
Schichtbildungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Einsatzstoff-Gaskammer in einer Position abgewandt zur Kopfplatte in der Reaktionsgaskammer angeordnet ist; und ein Endteil des zweiten Hilfsrohrs mit einer Innenseite der Einsatzstoff-Gaskammer verbunden ist.
Schichtbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, welche außerdem umfasst: eine Einsatzstoff-Gaskammer welche auf einer Fläche der Kopfplatte abgewandt zu einer Fläche der Kopfplatte, welche der Nut zugewandt ist, angeordnet ist, wobei die Einsatzstoff-Gaskammer mit jedem der Einsatzstoff-Gasdurchgangslöcher verbunden ist; ein drittes Hilfsrohr, welches ein Ende hat, welches mit dem Reaktions-Gaseinführungsloch verbunden ist, welches angeordnet ist, die Einsatzstoff-Gaskammer zu durchdringen, wobei das Reaktionsgas, welches durch das dritte Hilfsrohr gelassen wird, von der Reaktionsgasöffnung entladen wird.
Schichtbildungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Reaktionsgaskammer in einer Position abgewandt zur Kopfplatte der Einsatzstoff-Gaskammer angeordnet ist, und wobei ein Endteil des dritten Hilfsrohrs mit einer Innenseite der Reaktionsgaskammer verbunden ist.