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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen betreffen einen Epitaxiereaktor.
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Hintergrundtechnik
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Die Offenlegungsschrift
JP 2007-324286 A zeigt eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat. Die Offenlegungsschrift
JP 2000-068215 A offenbart ein Verfahren zum Aufwachsen einer dünnen Schicht auf einem Substrat. Die Offenlegungsschrift der Europäischen
JP 2005-183511 A zeigt ein Verfahren für die epitaktischen Herstellung von Wafern sowie eine Vorrichtung zur Dampfphasenepitaxie. Die Offenlegungsschrift
KR 10-2008-0081823A ist auf ein Verfahren für die Bearbeitung und die Bereitstellung von Substraten in einem Epitaxiereaktor gerichtet.
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Die Offenlegungsschrift
JP 2010-258169A zeigt eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Schicht auf einem Substrat. Eine Vielzahl von Teilsteuerbereichen für die eine Steuerung eines Gasflusses unabhängig voneinander möglich ist, sind in einer Querrichtung zu einer Gasströmung oberhalb der Strömungsrichtung einer Gaseintrittsöffnung angeordnet. Eine Steuereinrichtung steuert den Gasfluss in den Teilsteuerbereichen. Eine Drehfilmerzeugung wird mittels Drehen des Wafers ausgeführt. Die Steuereinrichtung erfasst eine Abweichung zwischen einer Wachstumsrate der Schicht und einer vorab bestimmten Wachstumsrate für eine Vielzahl von Positionen auf dem Wafer auf der Grundlage von Daten über die Dicke des auf dem Wafer erzeugen Schicht. Auf der Grundlage der Daten über die Schichtdicke auf dem Wafer steuert die Steuereinrichtung die Gasflussrate in den Teilsteuerbereichen. Hierzu nutzt die Steuereinrichtung eine Drehfilmwachstumsrate, die eine Empfindlichkeit gegenüber einer Veränderung einer Schichtwachststumsratenverteilung während des Drehschichtwachstums auf dem Wafer steuert, so dass eine Veränderung in den entsprechenden Gasflussraten der Teilsteuerbereiche die Abweichung zwischen einer Wachstumsrate der Schicht und einer vorab bestimmten Wachstumsrate über die Vielzahl von Positionen minimiert.
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Der
DE 38 84 810 T2 sind Gaseinlassvorrichtungen für Epitaxiereaktoren beschrieben, die eine Mehrzahl von Leitblechen aufweisen, in denen Durchgangslöcher vorgesehen sind. Diese Durchgangslöcher sind Gasauslässen zugeordnet. Die Leitbleche sind in einer Einlasskappe angeordnet, an der Beine angeordnet sind.
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Ferner sind aus der
JP 2003-168 650 A noch Gaseinlassvorrichtungen für Epitaxiereaktoren bekannt, die mehrere Leitbleche haben, welche Gasauslässen zugeordnet sind. Die Druckschriften
JP H08-55842 A ,
US 2010 / 0 272 892 A1 und
EP 1 703 549 A1 beschreiben ebenfalls Gaseinlasssysteme für Epitaxiereaktoren.
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Epitaxiereaktoren werden in Chargen-Epitaxiereaktoren und Ein-Waferverarbeitungs-Epitaxiereaktoren unterteilt, und diese Ein-Waferverarbeitungs-Epitaxiereaktoren werden hauptsächlich verwendet, um Epitaxie-Wafer mit Durchmessern von 200 mm oder mehr herzustellen.
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Ein derartiger Ein-Waferverarbeitungs-Epitaxiereaktor ist derart aufgebaut, dass ein Wafer auf einem Suszeptor in einem Reaktionsbehälter gelagert wird, woraufhin ein Quellgas dazu gebracht wird, von einer Seite des Reaktionsbehälters in einer Horizontalrichtung zu seiner anderen Seite zu strömen, wodurch das Quellgas an die Oberfläche des Wafers zugeführt wird und eine Depositionsschicht darauf gezüchtet wird.
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In dem Ein-Waferverarbeitungs-Epitaxiereaktor sind der Durchsatz oder die Strömungsverteilung von Quellgas in dem Reaktionsbehälter kritische Faktoren zum Vereinheitlichen der Dicke der Schicht, die auf der Oberfläche des Wafers wächst.
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Ein typischer Epitaxiereaktor kann einen Gasversorgungsteil zum Zuführen von Quellgas in einen Reaktionsbehälter umfassen, und der Durchsatz oder die Strömungsverteilung von Quellgas in dem Reaktionsbehälter kann von dem Durchsatz oder der Strömungsverteilung des Quellgases, das von dem Gasversorgungsteil zugeführt wird, abhängen.
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Im Allgemeinen kann der Gasversorgungsteil ein Leitblech umfassen, das eine Mehrzahl von Löchern darin hat, um Quellgas an den Reaktionsbehälter zuzuführen, so dass das Quellgas gleichmäßig auf der Oberfläche des Wafers strömen kann.
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Offenbarung
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Technisches Problem
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Ausführungsformen stellen einen Epitaxiereaktor bereit, der fähig ist, den Verlust von Quellgas, das in eine Reaktionskammer eingeleitet wird, und die Bildung von Wirbeln darin zu minimieren und die Gleichmäßigkeit der Dicke einer wachsenden Depositionsschicht zu erhöhen.
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Technische Lösung
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Epitaxiereaktor eine Reaktionskammer, einen Suszeptor, der in der Reaktionskammer angeordnet ist, so dass ein Wafer darauf gelagert ist, und einen Gasdurchflussregler zum Regeln einer Strömung von Gas, das in die Reaktionskammer eingeleitet wird, wobei der Gasdurchflussregler eine Einspritzkappe mit einer Mehrzahl von Gasauslässen zum Trennen der Gasströmung, und eine Mehrzahl von Leitblechen umfasst, von denen jedes Durchgangslöcher hat, die einem jeweiligen der Gasauslässe entsprechen, wobei die Leitbleche voneinander getrennt sind und jedes der Leitbleche benachbart zu einem entsprechenden der Gasauslässe angeordnet ist.
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Die Einspritzkappe hat einen Führungsteil, der von einer ihrer Oberflächen vorsteht, um die Gasauslässe freizulegen, und die Leitbleche sind in den Führungsteil eingesetzt.
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Jedes der Leitbleche umfasst eine Platte, die die voneinander beabstandeten Durchgangslöcher darin hat, und eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Beinen, die mit einer Oberfläche der Platte verbunden und in jeden der Gasauslässe eingesetzt sind, und die Platte ist in den Führungsteil eingesetzt.
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Eine obere Oberfläche jedes der Leitbleche, die derart aufgebaut sind, dass ein Ende des Trägerteils in Kontakt mit der inneren Unterseite der Einspritzkappe kommt, ist unterhalb einer oberen Oberfläche des Führungsteils angeordnet, und eine Stufe ist zwischen der oberen Oberfläche jedes der Leitbleche und der oberen Oberfläche des Führungsteils vorhanden. Die Stufe kann weniger als 6 mm haben.
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Eine Außenumfangsoberfläche der in den Führungsteil eingesetzten Leitbleche kann gegen eine Innenwand des Führungsteils gedrückt werden.
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Ein Ende des in den Gasauslass eingesetzten Trägerteils kann in Kontakt mit einer inneren Unterseite der Einspritzkappe sein.
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Die Platte kann eine vertiefte Nut(en) haben, die in einem ihrer Enden oder ihren beiden Enden in einer Längsrichtung der Platte ausgebildet ist, wobei die Nut, die in einem Ende einer von zwei benachbarten in den Führungsteil eingesetzten Platten ausgebildet ist, und die Nut, die in einem Ende einer restlichen davon ausgebildet ist, benachbart zueinander sein können und die zwei benachbarten Nuten eine Kopplungsnut bilden können.
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Die Einspritzkappe kann wenigstens zwei voneinander isolierte Teile haben, und einer der Gasauslässe kann in einem entsprechenden der wenigstens zwei Teile bereitgestellt sein.
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Die Leitbleche können derart in den Führungsteil eingesetzt sein, dass jedes der Leitbleche mit einem entsprechenden der Gasauslässe ausgerichtet ist.
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Vorteilhafte Ergebnisse
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Ausführungsformen können den Verlust an Quellgas, das in eine Reaktionskammer eingeleitet wird, und die Bildung von Wirbeln darin minimieren und kann die Gleichmäßigkeit der Dicke einer wachsenden Depositionsschicht erhöhen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittansicht, die einen Epitaxiereaktor gemäß einer Ausführungsform darstellt.
- 2 ist eine Draufsicht einer Gasversorgungseinheit, die in 1 dargestellt ist.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Gasversorgungseinheit, die in 1 dargestellt ist.
- 4 ist eine vordere Perspektivansicht einer in 3 dargestellten Einspritzkappe.
- 5 ist eine Querschnittansicht der in 4 dargestellten Einspritzkappe aus der Richtung „A-B“ gesehen.
- 6 ist eine vergrößerte Perspektivansicht einer in 1 dargestellten Mehrzahl der Leitbleche.
- 7 ist eine Draufsicht der in 6 dargestellten Leitbleche.
- 8 ist eine Seitenansicht der in 6 dargestellten Leitbleche.
- 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Einspritzkappe und die Leitbleche darstellt.
- 10 ist eine montierte Perspektivansicht der Einspritzkappe und der Leitbleche, die in 9 dargestellt sind.
- 11 ist eine Querschnittansicht der Einspritzkappe und der Leitbleche gemäß der Ausführungsform aus der Richtung „A-B“ betrachtet.
- 12 ist eine Querschnittansicht einer Einspritzkappe und einer Mehrzahl von Leitblechen gemäß einem anderen Beispiel der Ausführungsform aus der Richtung „A-B“ betrachtet.
- 13 ist eine Ansicht, die die Strömung von Quellgas darstellt, wenn ein typischer Epitaxiereaktor eine Einspritzkappe, ein Leitblech und einen Einsatz umfasst.
- 14 ist eine Ansicht, die die Strömung von Quellgas darstellt, wenn der Epitaxiereaktor der Ausführungsform eine Einspritzkappe, eine Mehrzahl von Leitblechen und einen Einsatz umfasst.
- 15 ist eine Ansicht, die die Strömungsgeschwindigkeit des Quellgases, das in einer Einspritzkappe, einer Mehrzahl von Leitblechen und einem Einsatz strömt, darstellt.
- 16 ist eine Ansicht, die die Strömung von Quellgas in Abhängigkeit von der Tiefe darstellt, in die eine Mehrzahl von Leitblechen in eine Einspritzkappe eingesetzt ist.
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Beste Betriebsart
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Nun wird im Detail Bezug auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung genommen, für die in den begleitenden Zeichnungen Beispiele dargestellt sind. Es versteht sich, dass, wenn auf eine Schicht (einen Film), eine Region, ein Muster oder ein Element als „auf“ oder „unter“ Bezug genommen wird, eine andere Schicht (ein Film), eine Region, ein Muster oder Element und ein oder mehrere Zwischenelemente ebenfalls vorhanden sein können. Wenn auf ein Element als „auf“ oder „unter“ Bezug genommen wird, kann basierend auf dem Element „unter dem Element“ ebenso wie „auf dem Element“ enthalten sein.
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In den Zeichnungen ist die Größe jeder Schicht der Einfachheit der Beschreibung und der Deutlichkeit halber übertrieben, weggelassen oder schematisch dargestellt. Auch spiegelt die Größe jedes Bestandteilelements seine tatsächliche Größe nicht vollkommen wieder. Außerdem werden über die Zeichnungen hinweg die gleichen Bezugszahlen verwendet, um sich auf die gleichen oder ähnliche Teile zu beziehen. Hier nachstehend wird ein Epitaxiereaktor gemäß Ausführungsformen unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Querschnittansicht, die einen Epitaxiereaktor 100 gemäß einer Ausführungsform darstellt. 2 ist eine Draufsicht einer in 1 dargestellten Gasversorgungseinheit 160. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Gasversorgungseinheit 160.
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Bezug nehmend auf 1 bis 3 kann der Epitaxiereaktor 100 ein Ein-Waferverarbeitungs-Epitaxiereaktor sein, der Halbleiter-Wafer einzeln verarbeitet, und kann umfassen: eine Reaktionskammer 105, die aus einer unteren Haube 103 und einer oberen Haube 104, einem Suszeptor 120, einer Suszeptorträgereinheit 125, einem unteren Ring 130, einem oberen Ring 135, einer Auskleidung 140, einem Vorheizring 150, einer Gasversorgungseinheit 160 und einer Gasabgabeeinheit 170 aufgebaut ist.
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Die unteren und oberen Hauben 103 und 104 können einander in der Vertikalrichtung gegenüberliegend angeordnet sein und jede kann aus einem transparenten Material, wie etwa Quarzglas, hergestellt sein. Die Reaktionskammer 105, in der eine Epitaxiereaktion stattfindet, kann in einem Raum zwischen oberen und unteren Hauben 103 und 104 ausgebildet sein. Die Reaktionskammer 105 kann eine Gaseinleitungsöffnung 106, die auf einer ihrer Seiten ausgebildet ist, so dass durch die Gaseinlassöffnung 106 Quellgas eingeleitet wird, und eine Gasabgabeöffnung 107, die auf ihrer anderen Seite ausgebildet ist, haben, so dass das eingeleitete Gas durch die Gasabgabeöffnung 107 abgegeben wird.
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Der Suszeptor 120 kann eine Trägerplatte mit einer flachen kreisförmigen Form sein. Der Suszeptor 120 kann in der Reaktionskammer 105 angeordnet sein, und ein Wafer W kann auf der oberen Oberfläche des Suszeptors 120 gelagert sein. Der Suszeptor 120 kann aus Kohlegraphit oder einem Material, in dem Kohlegraphit mit Siliziumkarbid beschichtet ist, hergestellt sein.
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Die Suszeptorträgereinheit 125 kann unterhalb des Suszeptors 120 angeordnet sein, um den Suszeptor 120 zu halten, und kann den Suszeptor 120 vertikal innerhalb der Reaktionskammer 105 halten. Die Suszeptorträgereinheit 125 kann einen dreifüßigen Schaft umfassen, der die untere Oberfläche des Suszeptors 120 trägt.
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Die Auskleidung 140 kann derart angeordnet sein, dass sie den Suszeptor 120 umgibt. Die Auskleidung 140 kann einen ersten gestuften Teil 142, der an einer Seite des oberen Endes ihrer Außenumfangsoberfläche ausgebildet ist, um Gas in die Reaktionskammer 105 einzuleiten, und einen zweiten gestuften Teil 144, der an der anderen Seite des oberen Endes ihrer Außenumfangsoberfläche ausgebildet ist, um das Gas aus der Reaktionskammer 105 abzugeben, haben. Der obere Abschnitt der Außenumfangsoberfläche der Auskleidung 140 kann bündig mit der oberen Oberfläche des Suszeptors 120 oder der oberen Oberfläche des Wafers W sein.
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Der untere Ring 130 kann derart angeordnet sein, dass er die Auskleidung 140 umgibt, und kann eine Ringform haben. Ein Ende 11 des Außenumfangsabschnitts der unteren Haube 103 kann gegen den unteren Ring 130 gedrückt und daran fixiert sein.
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Der obere Ring 135 kann oberhalb des unteren Rings 130 angeordnet sein und kann eine Ringform haben. Ein Ende 12 des Außenumfangsabschnitts der oberen Haube 104 kann gegen den oberen Ring 135 gedrückt und daran fixiert sein. Jeder der unteren und oberen Ringe 130 und 135 kann aus Quarz (SiO2) oder Siliziumkarbid (SiC) hergestellt sein.
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Der Vorheizring 150 kann entlang der Innenumfangsoberfläche der Auskleidung 140 benachbart zu dem Suszeptor 120 angeordnet sein, so dass er bündig mit der oberen Oberfläche des Suszeptors 120 oder der oberen Oberfläche des Wafers W ist.
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Die Gasversorgungseinheit 160 führt von außen Quellgas in die Reaktionskammer 105 zu. Das heißt, die Gasversorgungseinheit 160 kann Quellgas an die Gaseinleitungsöffnung 106 der Reaktionskammer 105 zuführen.
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Die Gasversorgungseinheit 160 kann einen Gaserzeugungsteil 310, eine Mehrzahl von Gasleitungen (z.B. 320a, 320b und 320c), Gasregulierungsteilen 330a und 330b und einen Gasdurchflussregler 205 umfassen.
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Der Gasdurchflussregler 205 kann eine Einspritzkappe 210, eine Mehrzahl von Leitblechen 230-1 bis 230-3 und einen Einsatz 240 umfassen.
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Der Gaserzeugungsteil 310 kann Quellgas erzeugen. Zum Beispiel kann das Quellgas ein Siliziumverbindungsgas, wie etwa SiHCl3, SiCl4, SiH4 und Si2H6, Dotiergas, wie etwa B2H6 und PH3, Trägergas, wie etwa H2, N2 und Ar, oder ähnliches sein.
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Das von dem Gaserzeugungsteil 310 erzeugte Quellgas kann durch die Gasleitungen (z.B. 320a, 320b und 320c) an die Einspritzkappe 210 zugeführt werden.
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Die Gasregelungsteile 330a und 330b können eine Gasmenge, die an wenigstens eine der Gasleitungen (z.B. 320a, 320b und 320c) zugeführt wird oder in ihr strömt, regeln und können die Strömung von Quellgas, das zu jeder einer zentralen Region S1 und Randregionen S2 und S3 des Wafers W strömt, regeln. Die Gasregelungsteile 330a und 330b können zum Beispiel durch einen Massendurchflussregler ausgeführt werden.
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Das von dem Gaserzeugungsteil 310 erzeugte Quellgas kann durch die Gasleitungen (z.B. 320a, 320b und 320c) einzeln an eine Mehrzahl von Teilen der Einspritzkappe 210 zugeführt werden. In diesem Fall sind die Anzahl von Gasleitungen und die Anzahl von Teilen nicht auf die in 2 dargestellten beschränkt, sondern können zwei oder mehr sein.
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Wenigstens eine (z.B. 320a oder 320b) der Gasleitungen (z.B. 320a, 320b und 320c) kann in zwei oder mehr Gasleitungen unterteilt werden. Das Quellgas kann durch die unterteilten Gasleitungen und die nicht unterteilte Gasleitung an die Einspritzkappe 210 zugeführt werden.
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Zum Beispiel kann eine erste Gasleitung 320a in eine zweite Gasleitung 320b und eine dritte Gasleitung 320c unterteilt werden, um Quellgas (oder Reaktionsgas) einzeln an jede der zentralen Region S1 und der Randregionen S2 und S3 des Wafers W zuzuführen. Außerdem kann die zweite Gasleitung 320b in zwei Gasleitungen unterteilt werden, um Quellgas einzeln an jede der beiden Endregionen S2 und S3 des Wafers zuzuführen, so dass das Quellgas an die Einspritzkappe zugeführt wird.
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Die Einspritzkappe 210, die Leitbleche 230-1 bis 230-3 und der Einsatz 240 können nacheinander zwischen den Gasleitungen (z.B. 320-1, 320-2 und 320c) und der Auskleidung 140 angeordnet sein. Das von der Mehrzahl von Gasleitungen (z.B. 320-1, 320-2 und 320c) zugeführte Quellgas kann der Reihe nach durch die Einspritzkappe 210, die Leitbleche 230-1 bis 230-3 und den Einsatz 240 strömen.
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Die Einspritzkappe 210 kann in wenigstens zwei Teile (z.B. 210-1, 210-2 und 210-3), die voneinander isoliert sind, unterteilt sein. Jeder einer Mehrzahl von Gasauslässen (z.B. 350a, 350b und 350c) kann in einem entsprechenden der wenigstens zwei Teile (z.B. 210-1, 210-2 und 210-3) bereitgestellt sein. Wenngleich die Einspritzkappe 210 in 1 und 2 als in drei Teile 210-1, 210-2 und 210-3 unterteilt abgebildet ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
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Die Einspritzkappe 210 kann eine Mehrzahl von Gaseinlässen 340a, 340b und 340c, die an einer ihrer Oberflächen ausgebildet sind, so dass Quellgas von den Gasleitungen (z.B. 320-1, 320-2 und 320c) durch die Gaseinlässe 340a, 340b und 340c eingeleitet wird, und eine Mehrzahl von Gasauslässen (z.B. 350a, 350b und 350c), die auf ihrer anderen Oberfläche derart ausgebildet sind, dass das eingeleitete Quellgas durch die Gasauslässe 350a, 350b und 350c abgegeben wird, umfassen.
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4 ist eine vordere Perspektivansicht einer in 3 dargestellten Einspritzkappe. 5 ist eine Querschnittansicht der in 4 dargestellten Einspritzkappe aus der Richtung „A-B“ gesehen.
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Bezug nehmend auf 3 bis 5 können die Gasauslässe 350a, 350b und 350c zum Abgeben von Quellgas an einer Oberfläche 410 der Einspritzkappe 210 bereitgestellt sein.
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Die Einspritzkappe 210 kann wenigstens zwei Teile (z.B. 210-1 bis 210-3) umfassen, die voneinander getrennt oder isoliert sind.
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Zum Beispiel kann ein erster Teil 210-1 in der Mitte der Einspritzkappe angeordnet sein, so dass er der zentralen Region S1 des Wafers W entspricht oder mit ihr ausgerichtet ist. Zum Beispiel kann ein zweiter Teil 210-2 auf einer Seite des ersten Teils 210-1 angeordnet sein, so dass er einer ersten Randregion S2, die auf einer Seite der zentralen Region S1 des Wafers W positioniert ist, entspricht. Zum Beispiel kann ein dritter Teil 210-3 auf der anderen Seite des ersten Teils 210-1 angeordnet sein, so dass er einer zweiten Randregion S3, die auf der anderen Seite der zentralen Region S1 des Wafers W positioniert ist, entspricht.
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Der erste Teil 210-1 kann den Gaseinlass 340b, durch den von einer dritten Gasleitung 320c Quellgas eingeleitet wird, und den Gasauslass 350a, durch den das eingeleitete Gas abgegeben wird, haben.
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Der zweite Teil 210-2 kann den Gaseinlass 340a, durch den von einer ersten Gasleitung 320-1 Quellgas eingeleitet wird, und den Gasauslass 350b, durch den das eingeleitete Gas abgegeben wird, haben.
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Der dritte Teil 210-3 kann den Gaseinlass 340c, durch den von einer zweiten Gasleitung 320-2 Quellgas eingeleitet wird, und den Gasauslass 350c, durch den das eingeleitete Gas abgegeben wird, haben.
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Die Einspritzkappe 210 kann Trennwände zwischen benachbarten Teilen umfassen, um sie zu unterteilen. Zum Beispiel kann die Einspritzkappe 210 eine erste Trennwand 211 zum Unterteilen der ersten und zweiten Teile 210-1 und 210-2 und eine zweite Trennwand 212 zum Unterteilen der ersten und dritten Teile 210-1 und 210-3 umfassen. Zum Beispiel kann Quellgas Dank der Trennwände 211 und 212 unabhängig in jedem der Teile 210-1, 210-2 und 210-3 strömen.
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Die Einspritzkappe 210 kann einen Führungsteil 450 haben, der von einer ihrer Oberflächen 410 vorsteht, um die Gasauslässe 350a, 350b und 350c freizulegen. Der Führungsteil 450 kann dazu dienen, die Leitbleche 230-1 bis 230-3, die in den Führungsteil 340 eingesetzt oder in ihn eingepasst sind, zu halten und zu führen.
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Zum Beispiel kann der Führungsteil 450 eine geschlossene Schleifen- oder Ringform haben, so dass er die Gasauslässe 350a, 350b und 350c umgibt. Alternativ kann der Führungsteil 450 eine Mehrzahl von Abschnitten, die voneinander beabstandet sind, umfassen. Die Abschnitte können um die Gasauslässe 350a, 350b und 350c herum beabstandet sein und in einer Ringform angeordnet sein. Das heißt, die Form des Führungsteils 450 ist nicht auf die vorstehend Beschriebene beschränkt. Zum Beispiel kann der Führungsteil 450 eine Nut haben, in welche die Außenumfangsoberflächen der Platten 12-1 bis 12-3 der Leitbleche 230-1 bis 230-3 fest eingepasst sind.
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Jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 kann in den Führungsteil 450 eingesetzt oder eingepasst werden, so dass es mit einem Entsprechenden der Gasauslässe 350a, 350b und 350c ausgerichtet ist.
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Die Einspritzkappe 210 kann einen oder mehrere Kopplungsteile 441 bis 444 auf ihrer anderen Oberfläche ausgebildet haben. Die Kopplungsteile 441 bis 444 können jeweilige Nuten 451 haben, durch welche Schrauben oder Bolzen (nicht gezeigt) gekoppelt werden. Die Schrauben oder Bolzen können, wie in 1 dargestellt, über die Nuten 451 mit den unteren und oberen Ringen 130 und 135 gekoppelt werden.
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Der Einsatz 240 kann derart angeordnet sein, dass er zwischen dem unteren Ring 130 und dem oberen Ring 135 eingesetzt wird, und kann eine Mehrzahl von Abschnitten k1 bis kn (wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist) umfassen, welche Gas durchlaufen kann.
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Der Einsatz 240 kann eine Trennwand 242, die zwischen zwei benachbarten Abschnitten angeordnet ist, umfassen, und die Abschnitte k1 bis kn (wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist) können jeweils unabhängig sein und durch die Trennwände 242 voneinander isoliert sein.
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Durchgangslöcher, die in jedem der Leitbleche 230-1 bis 230-3 ausgebildet sind, können wenigstens einem der Abschnitte k1 bis kn (wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist) entsprechen oder damit ausgerichtet sein.
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Jeder der Abschnitte k1 bis kn (wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist) des Einsatzes 240 kann eine Öffnungsfläche in jedem der Leitbleche 230-1 bis 230-3 ausgebildet haben, die größer als die jedes der Durchgangslöcher 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m oder 23-1 bis 23-k (wobei n, m und k natürliche Zahlen größer als 1 sind) und kleiner als die jedes der ersten bis dritten Gasauslässe 350a, 350b und 350c ist.
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Der erste gestufte Teil 142 der Auskleidung 140 kann mit Trennwänden 149 versehen sein, die den Trennwänden 242 zum Unterteilen der Abschnitte k1 bis kn (wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist) entsprechen.
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Das Quellgas, das die Abschnitte k1 bis kn (wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist) durchläuft, kann entlang der Oberfläche des ersten gestuften Teils 142 der Auskleidung 140 strömen, welche durch die Trennwände 149 getrennt oder unterteilt wird. Das Quellgas, das durch die Oberfläche des ersten gestuften Teils 142 in die Reaktionskammer 105 eingeleitet wird, kann entlang der Oberfläche des Wafers W strömen. Das Quellgas, das die Oberfläche des Wafers W durchläuft, kann durch den zweiten gestuften Teil 144 der Auskleidung 140 zu der Gasabgabeeinheit 170 strömen.
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6 ist eine vergrößerte Perspektivansicht der in 1 dargestellten Leitbleche 230-1 bis 230-3. 7 ist eine Draufsicht der in 6 dargestellten Leitbleche 230-1 bis 230-3. 8 ist eine Seitenansicht der in 6 dargestellten Leitbleche 230-1 bis 230-3.
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Bezug nehmend auf 6 bis 8 kann jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 eine Platte 12-1, 12-2 oder 12-3, Durchgangslöcher 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m oder 23-1 bis 23-k (wobei n, m und k natürliche Zahlen größer als 1 sind) und einen Trägerteil (z.B. a1 bis a3, b1 bis b3 oder c1 bis c3) umfassen.
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Die Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 kann eine Form haben, die in den Führungsteil 450 eingesetzt oder eingepasst ist. Die Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 kann eine Größe haben, die proportional zu der Größe eines Entsprechenden der Gasauslässe 350a bis 350c in der Einspritzkappe 210 ist. Außerdem können die Platten 12-1, 12-2 und 12-3 der Leitbleche 230-1 bis 230-3 auch verschiedene Größen haben.
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Die Durchgangslöcher 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m oder 23-1 bis 23-k (wobei n, m und k natürliche Zahlen größer als 1 sind) können derart bereitgestellt sein, dass sie durch die zugehörige Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 gehen, und können in einer Linie in Intervallen in der Längsrichtung 101 der Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 angeordnet sein.
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Die Durchgangslöcher 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m oder 23-1 bis 23-k (wobei n, m und k natürliche Zahlen größer als 1 sind) können den gleichen Durchmesser haben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Das heißt, alternativ kann wenigstens eines der Durchgangslöcher einen unterschiedlichen Durchmesser haben.
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Zum Beispiel kann die Anzahl von Durchgangslöchern in einem ersten Leitblech 230-121 sein, und die Anzahl von Durchgangslöchern in jedem der zweiten und dritten Leitbleche 230-2 und 230-3 kann 9,5 sein.
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Zum Beispiel kann jedes der Durchgangslöcher 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m oder 23-1 bis 23-k (wobei n, m und k natürliche Zahlen größer als 1 sind) einen Durchmesser von 2 bis 6 mm haben. Jedoch ist die Anzahl der Durchgangslöcher in jedem Leitblech nicht darauf beschränkt.
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Der Trägerteil (z.B. a1 bis a3, b1 bis b3 oder c1 bis c3) kann mit einer Oberfläche der zugehörigen Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 verbunden sein und kann dazu dienen, jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 zu halten.
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Der Trägerteil (z.B. a1 bis a3, b1 bis b3 oder c1 bis c3) kann eine Mehrzahl von Beinen umfassen, die mit einer Oberfläche der Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 verbunden sind und in Intervallen angeordnet sind. Der Trägerteil kann verschiedene Formen haben, solange die Strömung von Quellgas nicht gestört wird. Zum Beispiel kann der Trägerteil eine Form mit einem zylindrischen Bein haben, das mit dem Rand der Platte verbunden ist.
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Die Mehrzahl von Beinen a1 bis a3, b1 bis b3 oder c1 bis c3 kann derart angeordnet sein, dass sie von den Durchgangslöchern 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m oder 23-1 bis 23-k (wobei n, m und k natürliche Zahlen größer als 1 sind) beabstandet sind.
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Obwohl die Beine in 6 bis 8 als jeweils mit einem Ende, dem anderen Ende und dem zentralen Abschnitt jeder Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 verbunden abgebildet sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Anzahl von Beinen zwei oder mehr sein.
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Zum Beispiel kann das erste Leitblech 230-1 derart angeordnet sein, dass es dem Gasauslass 350a entspricht, und kann die Platte 12-1, die Durchgangslöcher 21-1 bis 21-n (wobei n eine natürliche Zahl größer als 1 ist) und die Beine a1 bis a3 umfassen. In der Ausführungsform sind die Anzahlen von Durchgangslöchern und Beinen nicht auf die in 6 Dargestellten beschränkt.
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Eines oder beide Enden jeder Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 können in der Längsrichtung der Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 mit einer vertieften Nut(en) 13-1, 13-2, 13-3 oder 13-4 versehen sein.
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Zum Beispiel können beide Enden einer ersten Platte 12-1, die in der Mitte der Leitbleche angeordnet ist, in der Längsrichtung der Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 mit vertieften Nuten 13-1 und 13-2 versehen sein, und die jeweiligen Enden der zweiten und dritten Platten 12-2 und 12-3 können in der Längsrichtung der Platte 12-1, 12-2 oder 12-3 mit vertieften Nuten 13-3 und 13-4 versehen sein. Jede der Nuten 13-1 bis 13-4 kann eine halbkreisförmige Form haben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
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Die Nut (z.B. 13-1), die in einem Ende einer 12-1 von zwei benachbarten Platten (z.B. 12-1 und 12-2) bereitgestellt ist, und die Nut (z.B. 13-3), die in einem Ende der anderen 12-2 bereitgestellt ist, können benachbart zueinander angeordnet sein. Zwei benachbarte Nuten 13-1 und 13-3 können eine Kopplungsnut 401 bilden (siehe 10). In diesem Fall kann die Kopplungsnut 401 eine kreisförmige Form haben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
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9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Einspritzkappe und die Leitbleche darstellt. 10 ist eine montierte Perspektivansicht der Einspritzkappe 210 und der Leitbleche 230-1 bis 230-3, die in 9 dargestellt sind. 11 ist eine Querschnittansicht der Einspritzkappe 210 und der Leitbleche 230-1 bis 230-3gemäß der Ausführungsform aus der Richtung „A-B“ betrachtet.
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Bezug nehmend auf 9 bis 11 können die Leitbleche 230-1 bis 230-3 derart in den Führungsteil 450 eingesetzt oder eingepasst werden, dass die Durchgangslöcher 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m oder 23-1 bis 23-k (wobei n, m und k natürliche Zahlen größer als 1 sind) in jedem der Leitbleche 230-1 bis 230-3 einem entsprechenden der Gasauslässe 350a, 350b und 350c zugewandt sind.
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Die Beine a1 bis a3, b1 bis b3 oder c1 bis c3 jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 können in einen Entsprechenden der Gasauslässe 350a, 350b und 350c eingesetzt werden. Außerdem können die Platten 12-1, 12-2 und 12-3 der Leitbleche 230-1 bis 230-3 in den Führungsteil 450 eingesetzt oder eingepasst werden.
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Die Außenumfangsoberflächen der in den Führungsteil 450 eingesetzten Leitbleche 230-1 bis 230-3 können gegen eine Innenwand 459 des Führungsteils 450 gedrückt werden und in Kontrakt damit kommen (siehe 5). Zum Beispiel können die Außenumfangsoberflächen der Platten 12-1, 12-2 und 12-3 der in den Führungsteil 450 eingesetzten Leitbleche 230-1 bis 230-3 gegen die Innenwand 459 des Führungsteils 450 gedrückt werden und damit in Kontakt kommen (siehe 5).
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Die Enden der Beine a1 bis a3, b1 bis b3 und c1 bis c3, die in die Gasauslässe 350a, 350b und 350c eingesetzt sind, können in Kontakt mit einer inneren Unterseite 201 der Einspritzkappe 210 kommen.
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Obere Oberflächen 207 der Leitbleche 230-1 bis 230-3, die derart aufgebaut sind, dass die Enden der Beine a1 bis a3, b1 bis b3 und c1 bis c3 in Kontakt mit der inneren Unterseite 201 der Einspritzkappe 210 kommen, können mit einer oberen Oberfläche 455 des Führungsteils 450 bündig sein.
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12 ist eine Querschnittansicht einer Einspritzkappe 210 und einer Mehrzahl von Leitblechen 230-1 bis 230-3 gemäß einem anderen Beispiel der Ausführungsform aus der Richtung „A-B“ betrachtet.
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Bezug nehmend auf 12 können die Tiefen der Leitbleche 230-1 bis 230-3, die in einen Führungsteil 450 eingesetzt oder eingepasst sind, durch Einstellen der Längen der Beine a1 bis a3, b1 bis b3 oder c1 bis c3 jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 eingestellt werden.
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Zum Beispiel können die Längen der Beine eines Trägerteils der Leitbleche 230-1 bis 230-3 sich von den Längen der Beine der anderen Trägerteile der Leitbleche 230-1 bis 230-3 unterscheiden.
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Zum Beispiel können obere Oberflächen der Leitbleche 230-1 bis 230-3, die derart aufgebaut sind, dass die Enden der Beine a1 bis a3, b1 bis b3 und c1 bis c3 in Kontakt mit einer inneren Unterseite 201 der Einspritzkappe 210 kommen, unterhalb einer oberen Oberfläche 455 des Führungsteils 450 angeordnet sein. Eine Stufe D kann zwischen der oberen Oberfläche 207 jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 und der oberen Oberfläche 455 des Führungsteils 450 vorhanden sein.
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Da die Leitbleche 230-1 bis 230-3, die den einzelnen Teilen 210-1 bis 210-3 der Einspritzkappe 210 entsprechen, in der Ausführungsform in den Führungsteil 450 eingesetzt sind, können die Leitbleche 230-1 bis 230-3 stabil an dem Führungsteil 450 fixiert sein. Da außerdem die Außenumfangsoberflächen der eingesetzten Leitbleche 230-1 bis 230-3 in der Ausführungsform gegen die Innenwand des Führungsteils 450 gedrückt werden, ist es möglich, die Ausbildung von Wirbeln, wenn das Quellgas die Einspritzkappe 210 und die Leitbleche 230-1 bis 230-3 durchläuft, zu minimieren.
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Um zu verhindern, dass Quellgas in der Einspritzkappe 210 verweilt oder rückwärts strömt, kann die Stufe D zwischen der oberen Oberfläche 207 jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 und der oberen Oberfläche 455 des Führungsteils 450 kleiner als 6 mm sein.
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16 ist eine Ansicht, die die Strömung von Quellgas in Abhängigkeit von der Tiefe darstellt, in die eine Mehrzahl von Leitblechen in eine Einspritzkappe eingesetzt ist. 16(a) stellt den Fall dar, in dem die Stufe D zwischen der oberen Oberfläche 207 jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 und der oberen Oberfläche 455 des Führungsteils 455 null ist (D = 0), und 16(b) stellt den Fall dar, in dem die Stufe D zwischen der oberen Oberfläche 207 jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 und der oberen Oberfläche des Führungsteils 450 6 mm ist.
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Bezug nehmend auf 16 ist zu sehen, dass in 16(b) im Gegensatz zu 16(a) ein Stockungsbereich 701 von Quellgas vorhanden ist und eine Rückströmung 702 von Quellgas auftritt. Dies liegt daran, dass das Innere der Einspritzkappe 210 relativ klein ist, wenn die Stufe D größer oder gleich 6 mm ist, und dadurch verweilt das Quellgas oder strömt rückwärts.
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13 ist eine Ansicht, die die Strömung von Quellgas darstellt, wenn ein typischer Epitaxiereaktor eine Einspritzkappe 501, ein Leitblech 502 und einen Einsatz 503 umfasst. 14 ist eine Ansicht, die die Strömung von Quellgas darstellt, wenn der Epitaxiereaktor der Ausführungsform eine Einspritzkappe 210, die Leitbleche 230-1 bis 230-3 und den Einsatz 240 umfasst.
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13 stellt eine typische Gasversorgungseinheit dar, in der das integrale Leitblech 502 zwischen der Einspritzkappe 501 und dem Einsatz 503 angeordnet ist. In 13 ist zu sehen, dass häufig Wirbel ausgebildet werden, und die Strömung von Quellgas konzentriert ist. Dies lieg daran, weil Wirbel vergrößert werden können und eine instabile Strömung bewirkt werden kann, während Quellgas von der Einspritzkappe 502 in das Leitblech 502 strömt. Hier kann „instabile Strömung“ bedeuten, dass Quellgas mit der Folge zu einer unerwünschten Stelle strömt, dass die Strömungsgeschwindigkeit von Gas sich ändert.
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Jedoch ist in der Ausführungsform, wie in 14 dargestellt, jedes der Leitbleche 230-1 bis 230-3 benachbart zu einem Entsprechenden der Gasauslässe 350a, 350b und 350c angeordnet. Daher kann die Bildung von Wirbeln in dem strömenden Quellgas minimiert werden, und die Strömung von Quellgas kann stabil sein.
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In der Ausführungsform sind die in den Führungsteil 450 eingesetzten Leitbleche 230-1 bis 230-3 benachbart zu den Gasauslässen 350a, 350b und 350c angeordnet. Da Quellgas in der Reaktionskammer 105 gleichmäßig an die zentrale Region S1 und die Randregionen S2 und S3 des Wafers W zugeführt wird, ist es folglich möglich, die Gleichmäßigkeit der Dicke der wachsenden Depositionsschicht zu erhöhen.
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15 ist eine Ansicht, die die Strömungsgeschwindigkeit von Quellgas, das in einer Einspritzkappe, einer Mehrzahl von Leitblechen und einem Einsatz strömt, darstellt. 15(a) stellt die Strömungsgeschwindigkeit von Quellgas in der Ausführungsform dar, und 15(b) stellt die Strömungsgeschwindigkeit von Quellgas in einem typischen Fall dar, in dem ein integrales Leitblech in einer Einspritzkappe angeordnet ist.
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Bezug nehmend auf 15 ist zu sehen, dass in der Ausführungsform im Vergleich zu der Strömung (b) von Quellgas in dem typischen Fall die Strömung (a) von Quellgas gleichmäßiger ist und seine Strömungsgeschwindigkeit schneller ist. Daher ist es in der Ausführungsform möglich, die Wachstumsgeschwindigkeit Dank der schnellen Strömungsgeschwindigkeit von Quellgas zu erhöhen und dadurch die Produktivität zu verbessern.
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Besondere Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben werden, sind in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und nicht notwendigerweise in allen Ausführungsformen enthalten. Außerdem können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken jeder spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung von Leuten mit Kenntnissen der Technik, die die Ausführungsformen betreffen, auf jede geeignete Weise mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden oder können geändert werden. Daher versteht sich, dass Inhalte, die zu einer derartigen Kombination oder Änderung gehören, in den Geist und Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung fallen.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Ende des Außenumfangsabschnitts der unteren Haube
- 12
- Ende des Außenumfangsabschnitts der oberen Haube
- 12-1, 12-2, 12-3
- Außenumfangsoberflächen der Platten
- 13-1 bis 13-4
- vertiefte Nuten
- 21-1 bis 21-n, 22-1 bis 22-m, 23-1 bis 23-k
- Durchgangslöcher
- 100
- Epitaxiereaktor
- 101
- Längsrichtung
- 103
- untere Haube
- 104
- obere Haube
- 105
- Reaktionskammer
- 106
- Gaseinlassöffnung
- 107
- Gasabgabeöffnung
- 120
- Suszeptor
- 125
- Suszeptorträgereinheit
- 130
- unterer Ring
- 135
- oberer Ring
- 140
- Auskleidung
- 142
- gestuftes Teil
- 144
- zweites gestuftes Teil
- 149
- Trennwände
- 150
- Vorheizring
- 160
- Gasversorgungseinheit
- 170
- Gasabgabeeinheit
- 205
- Gasdurchflussregler
- 207
- obere Oberfläche
- 210
- Einspritzkappe
- 210-1, 210-2, 210-3
- erster, zweiter, dritter Teil
- 211
- Trennwand
- 212
- Trennwand
- 230-1, 230-2, 230-3
- Leitbleche
- 240
- Einsatz
- 242
- Trennwand
- 310
- Gaserzeugungsteil
- 320a, 320b, 320c
- Gasleitungen
- 330a, 330b, 330c
- Gasregulierungsteile
- 340a
- Gaseinlass
- 350a, 350b, 350c
- Gasauslässe
- 401
- Kopplungsnut
- 410
- Oberfläche
- 441-444
- Kopplungsteile
- 450
- Führungsteil
- 451
- Nuten
- 455
- obere Oberfläche des Führungsteils
- 459
- Innenwand
- 501
- Einspritzkappe
- 502
- Leitblech
- 503
- Einsatz
- 701
- Stockungsbereich
- 702
- Rückströmung