DE112017001127B4

DE112017001127B4 - Filmausbildevorrichtung

Info

Publication number: DE112017001127B4
Application number: DE112017001127.2T
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Suzuki; Naohisa Ikeya; Keiskue Fukada; Masahiko Ito; Isaho Kamata; Hidekazu Tsuchida; Hiroaki FUJIBAYASHI; Hideyuki Uehigashi; Masami Naito; Kazukuni Hara; Hirofumi Aoki; Takahiro Kozawa
Original assignee: Nuflare Technology Inc; Resonac Corp
Current assignee: Nuflare Technology Inc; Resonac Corp
Priority date: 2016-03-01
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2024-06-06
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: DE112017001127T5; CN109075038A; KR102211543B1; JP6664993B2; JP2017157678A; TW201739952A; CN109075038B; KR20180128919A; US20180374721A1; TWI630282B; WO2017150400A1; US10896831B2

Abstract

Filmausbildevorrichtung (1), umfassend:eine Reaktionskammer (3), die so aufgebaut ist, dass sie eine Reaktion auf einem Substrat (2) ermöglicht; undeinen Zufuhrteil (4), der oberhalb der Reaktionskammer (3) angeordnet ist und so aufgebaut ist, dass er auf das Substrat (2) mindestens ein erstes Gas und ein zweites Gas zuführt, wobeider Zufuhrteil (4)eine erste Abtrennung (402),eine zweite Abtrennung (403), die unter der ersten Abtrennung (402) in einem vorbestimmten Abstand davon vorgesehen ist,eine dritte Abtrennung (404), die unter der zweiten Abtrennung (403) in einem vorbestimmten Abstand davon vorgesehen ist,einen ersten Flusspfad (433), der zwischen der ersten Abtrennung (402) und der zweiten Abtrennung (403) vorgesehen ist, um dem ersten Gas zu erlauben, darin eingeführt zu werden,einen zweiten Flusspfad (434), der zwischen der zweiten Abtrennung (403) und der dritten Abtrennung (404) vorgesehen ist, um dem zweiten Gas zu erlauben, darin eingeführt zu werden;eine erste Rohrleitung (412), die sich von der zweiten Abtrennung (403) erstreckt, um nach unterhalb der dritten Abtrennung (404) zu reichen, und die in Verbindung mit dem ersten Flusspfad (433) steht,eine zweite Rohrleitung (422), die so vorgesehen ist, dass sie die erste Rohrleitung (412) einschließt, und sich von der dritten Abtrennung (404) erstreckt, um nach unterhalb der dritten Abtrennung (404) zu reichen, und in Verbindung mit dem zweiten Flusspfad (434) steht, undeinen konvexen Abschnitt (412b), der an einer äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung (412) oder einer inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung (422) vorgesehen ist und von einer der äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung (412) und der inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung (422) zu der anderen vorspringt, umfasst, wobeiein unteres Ende 412b1des konvexen Abschnitts (412b) an einer Position vorgesehen ist, die nach oben hin von unteren Enden der ersten Rohrleitung (412) und der zweiten Rohrleitung (422) getrennt ist.

Description

Gebiet
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Filmausbildevorrichtung.
Hintergrund
Eine Filmausbildevorrichtung, die ein Si-Quellgas und ein C-Quellgas einem Substrat von oberhalb des Substrats zuführt, um einen SiC-Film epitaxisch zu züchten, hat ein Problem, dass, wenn das Si-Quellgas und das C-Quellgas gemischt werden, bevor sie in eine Reaktionskammer eingeführt werden, diese Quellgase miteinander reagieren und Ablagerungen an einem Einführteil oder einer Wandoberfläche haften, was in einer Quelle von Partikeln resultiert.
Um dieses Problem zu lösen, ist eine Filmausbildevorrichtung vorgeschlagen worden, die ein Si-Quellgas und ein C-Quellgas aus einer Mehrzahl von getrennten Rohrleitungen in eine Reaktionskammer zuführt, um diese Gase dazu zu bringen, in der Reaktionskammer gemischt zu werden.
Zitationsliste
Patentliteratur
[Patentliteratur 1] japanische offengelegte Patentanmeldung JP 2015- 5 658 A
Stand der Technik
DE 10 2005 055 468 A1 betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines oder mehrerer Substrate mit einer Schicht, deren Komponenten
in Form mindestens zweier Gase mittels eines Gaseinlassorgans in eine Prozesskammer eingeleitet werden.
JP 2000-144 432 A betrifft einen Gasdüsenkopf zur Verwendung in einer Dampfphasenwachstumsvorrichtung.
Darstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
Allerdings besteht in der oben beschrieben Struktur ein Risiko, dass die Gase, die aus den getrennten Rohrleitungen zugeführt werden, wieder in die Rohrleitungen eintreten und Ablagerungen an Einführöffnungen der Rohrleitungen haften. Demgemäß haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass Eintreten von Gasen unterdrückt werden kann, indem eine Zufuhrrohrleitung für ein Quellgas so aufgebaut wird, dass sie eine Doppelröhrenstruktur, die ein Innenrohr und ein Außenrohr beinhaltet, aufweist und indem ein Si-Quellgas und ein C-Quellgas aus dem Innenrohr zugeführt werden, während ein Säuberungsgas aus einem Raum zwischen dem Innenrohr und dem entsprechenden Außenrohr zugeführt wird.
In einem Hochtemperaturverfahren für SiC oder dergleichen erreicht ein Gaszufuhrteil, an dem die Rohrleitungen vorgesehen sind, auch eine hohe Temperatur. Daher muss ein Material, das einen hohen Wärmewiderstand aufweist, wie beispielsweise Kohlenstoff, der mit SiC beschichtet ist, für die Rohrleitungen benutzt werden. Allerdings benötigt diese Doppelröhrenstruktur getrennte Strukturen, die etwas Spiel haben, um Verformung aufgrund von thermischer Ausdehnung zu unterdrücken. Demgemäß ist es schwierig, Lagegenauigkeit zwischen dem Innen- und dem Außenrohr aufrechtzuerhalten. Wenn die Lage versetzt ist und ein Ort ausgebildet wird, an dem das Innenrohr und das Außenrohr nah beieinander sind, wird das Säuberungsgas nicht ausreichend aus diesem Ort zugeführt, was zu einem Risiko führt, dass Haftung von Ablagerungen auftritt. In diesem Fall tritt ein Problem auf, dass die Ablagerungen an den Rohren als Partikel auf das Substrat fallen und daher die Filmqualität verschlechtern.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Filmausbildevorrichtung bereitzustellen, die Eintreten von Gasen unterdrücken kann, unterdrücken kann, dass Partikel wegen des Haftens von Ablagerungen gebildet werden und ein Auftreten von Kristalldefekten in einem ausgebildeten Film verhindert.
Lösung der Aufgabe
Eine Filmausbildevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Reaktionskammer, die so aufgebaut ist, dass sie eine Reaktion auf einem Substrat ermöglicht und einen Zufuhrteil, der oberhalb der Reaktionskammer vorgesehen ist und so aufgebaut ist, dass er mindestens ein erstes Gas und ein zweites Gas auf das Substrat zuführt, wobei der Zufuhrteil eine erste Abtrennung, eine zweite Abtrennung, die unter der ersten Abtrennung in einem vorbestimmten Abstand davon vorgesehen ist, eine dritte Abtrennung, die unter der zweiten Abtrennung in einem vorbestimmten Abstand davon vorgesehen ist, einen ersten Flusspfad, der zwischen der ersten Abtrennung und der zweiten Abtrennung vorgesehen ist, um dem ersten Gas zu erlauben, darin eingeführt zu werden, einen zweiten Flusspfad, der zwischen der zweiten Abtrennung und der dritten Abtrennung vorgesehen ist, um dem zweiten Gas zu erlauben, darin eingeführt zu werden, eine erste Rohrleitung, die sich von der zweiten Abtrennung so erstreckt, dass sie unter der dritten Abtrennung reicht und in Verbindung mit dem ersten Flusspfad steht, eine zweite Rohrleitung, die so vorgesehen ist, dass sie die erste Rohrleitung einschließt, und sich von der dritten Abtrennung so erstreckt, dass sie unter die dritte Abtrennung reicht und in Verbindung mit dem zweiten Flusspfad steht, und einen konvexen Abschnitt, der an einer äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung oder einer inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohleitung vorgesehen ist und von einer der äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung und der inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung zu der anderen vorspringt, wobei ein unteres Ende 412Ab₁ des konvexen Abschnitts (412b) an einer Position vorgesehen ist, die nach oben von unteren Enden der ersten Rohrleitung (412) und der zweiten Rohrleitung (422) getrennt ist.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung kann der konvexe Abschnitt an der äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung vorgesehen sein und zur inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung vorspringen.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung kann der konvexe Abschnitt über Bodenenden der ersten Rohrleitung und der zweiten Rohrleitung vorgesehen sein.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung kann der konvexe Abschnitt eine Form, die sich in einer Zentralachsenrichtung der ersten Rohrleitung erstreckt, aufweisen.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung kann ein Bodenende des konvexen Abschnitts eine Verjüngung aufweisen.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung kann eine Abmessung des konvexen Abschnitts in einer Radialrichtung eine Abmessung sein, die den konvexen Anteil nicht in Kontakt mit der inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung bringt, nachdem die ersten Rohrleitung und die zweite Rohrleitung aufgrund von Hitze verformt sind.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung kann ein Bodenende der ersten Rohrleitung auf dem gleichen Niveau wie das eines Bodenendes der zweiten Rohrleitung positioniert sein.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung können drei oder mehr der konvexen Anteile an der äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung vorgesehen sein, um in einer Umfangsrichtung gleich gestaffelt zu sein.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung kann die erste Rohleitung einen Bodenend-Abschnitt mit einer sich verjüngenden Form, die einen Innendurchmesser, der graduell nach unten ansteigt, aufweisen, und die zweite Rohrleitung kann eine lineare Form aufweisen.
In der oben beschriebenen Filmausbildevorrichtung können die erste Rohrleitung die zweite Rohrleitung einen Bodenend-Abschnitt mit einer sich verjüngenden Form, die einen Innendurchmesser, der graduell nach unten ansteigt, aufweist, beinhalten.
Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Eintreten von Gasen zu unterdrücken, zu unterdrücken, dass Partikel aufgrund von Anhaften von Ablagerungen gebildet werden, und den Auftritt von Kristalldefekten in einem ausgebildeten Film zu verhindern.
Kurze Figurenbeschreibung

[1] 1 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Filmausbildevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
[2] 2A ist eine Schnittansicht eines ersten Innenrohrs gemäß der ersten Ausführungsform und 2B ist eine Bodenoberflächenansicht des ersten Innenrohres, das in 2A dargestellt ist.
[3] 3 ist eine Schnittansicht eines zweiten Innenrohres gemäß der ersten Ausführungsform.
[4] 4 ist eine Schnittansicht eines Rohres mit einer Doppelröhrenstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform.
[5] 5 ist eine Schnittansicht eines Rohres mit einer Doppelröhrenstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform.
[6] 6 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Filmausbildevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine schematische Schnittansicht einer Filmausbildevorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Filmausbildevorrichtung 1 in 1 kann benutzt werden, um epitaxisches Wachstum eines SiC-Films, was ein Beispiel für Filmausbildeverarbeitung ist, auf einem SiC-Substrat 2 durchzuführen, das ein Beispiel für ein Substrat ist. Wie in 1 dargestellt beinhaltet die Filmausbildevorrichtung 1 eine Kammer 3, die ein Beispiel für eine Filmausbildekammer ist und einen Zufuhrteil 4. Die Filmausbildevorrichtung 1 beinhaltet auch einen drehenden Teil 51 und einen Gasabgabeteil 6.
Die Kammer 3 ist aus Metall, wie beispielsweise SUS in einer hohlen Form ausgebildet. Die Kammer 3 hat beispielsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form. Epitaxialwachstum des SiC-Substrats 2 wird in der Kammer 3 durchgeführt, die auf einem konstanten Druck oder einem reduzierten Druck gehalten wird.
Der Zufuhrteil 4 ist in einem oberen Abschnitt der Kammer 3 platziert. Der Zufuhrteil 4 führt Quellgase aus einem Außenabschnitt der Kammer 3 in einen Innenabschnitt der Kammer 3 ein und führt die eingeführten Quellgase dem SiC-Substrat 2 zu, das in einer Richtung D11 (im Folgenden: „unter“) des Zufuhrteils 4 positioniert ist. Ein besonderer Aufbau des Zufuhrteils 4 wird später beschrieben werden.
Der drehende Teil 51 ist in einer Reaktionskammer 33 unter dem Zufuhrteil 4 platziert. Der drehende Teil 51 wird gedreht, während er einen Suszeptor 51a, der darauf angebracht ist, aufweist. Das SiC-Substrat 2 ist auf dem Suszeptor 51a angebracht. Ein Heizmechanismus 52 ist innerhalb des drehenden Teils 51 platziert. Der drehende Teil 51 ist mit einem Unterstützungsstiel 51b in einer Röhrenform, der sich unterhalb erstreckt, verbunden, und der Unterstützungsstiel 51b ist mit einem Drehmechanismus (nicht dargestellt) gekuppelt. Über den drehenden Teil 51 wird der Suszeptor 51a mit dem Drehmechanismus gedreht. Der Heizmechanismus 52 besteht beispielsweise aus einem Widerstandsheizer. Der Heizmechanismus 52 ist mit einem Kabel (nicht dargestellt), das durch das Innere des Unterstützungsstiels 51b verläuft, verbunden. Der Heizmechanismus 52 wird mit Leistung aus dem Kabel gespeist, um das SiC-Substrat 2 von der rückseitigen Oberfläche über den Suszeptor 51a zu heizen.
Der drehende Teil 51 dreht das SiC-Substrat 2, das auf dem Suszeptor 51a angebracht ist, während er das SiC-Substrat 2 mit dem Heizmechanismus 52 heizt. Quellgase, die auf das geheizte SiC-Substrat 2 zugeführt werden, verursachen eine thermische Auflösungsreaktion und eine Wasserstoffreduktionsreaktion an der Oberfläche des SiC-Substrats 2 oder in der Nähe davon. Demgemäß wird ein SiC-Film epitaxial auf dem SiC-Substrat 2 gezüchtet. Aufgrund von Drehung des SiC-Substrats 2 kann die Wachstumsrate des SiC-Films in der Ebene des SiC-Substrats 2 vereinheitlicht werden. Dies kann die Einheitlichkeit (im Folgenden auch als „Ebenen-Einheitlichkeit“) der Filmdicke des SiC-Films in der Ebene des SiC-Substrats 2 verbessern.
Der Gasabgabteil 6 ist unterhalb des Suszeptors 51a vorgesehen, beispielsweise an einer Seitenwand 31 der Kammer 3. Der Gasabgabeteil 6 gibt Reaktionsnebenprodukte, nach Passieren des SiC-Substrats 2 unreagierte Gase und dergleichen ab. Eine Vakuumabsaugung kann mit einer Pumpe (nicht dargestellt) durch den Gasabgabeteil 6 durchgeführt werden und ein Umgebungsdruck in der Kammer 3 kann angemessen eingestellt werden.
(Zufuhrteil 4)
Als nächstes wird ein besonderes Aufbaubeispiel des Zufuhrteils 4 erläutert.
Wie in 1 dargestellt, weist der Zufuhrteil 4 eine Oberwand 32 der Kammer 3 und erste bis vierte Gastrennplatten 401 bis 404, die Beispiele für Abtrennung sind, erste und zweite Innenrohre 411 und 412, die ein Beispiel für eine erste Rohrleitung sind, und erste und zweite Außenrohre 421 und 422, die ein Beispiel für eine zweite Rohrleitung sind, auf. Diese Aufbauelemente sind aus, beispielsweise, Kohlenstoff, der mit SiC überzogen ist, um einem Hochtemperaturreaktionsverfahren gegenüber resistent zu sein, hergestellt.
(Gastrennplatten 401 bis 404)
Die ersten bis vierten Gastrennplatten 401 bis 404 sind an vorbestimmten Abständen, in dieser Reihenfolge fortlaufend von der Oberwand 32 der Kammer 3 nach unten platziert. Unabhängige Gasflusspfade sind zwischen den ersten bis vierten Gastrennplatten 401 bis 404 beziehungsweise der Oberwand 32 der Kammer 3 vorgesehen.
Besonders ist ein erster Einfuhrpfad 431, der ein Beispiel für einen ersten Flusspfad ist, zwischen der Oberwand 32 der Kammer 3, die ein Beispiel für eine erste Abtrennung ist und der ersten Gastrennplatte 401, die ein Beispiel für eine zweite Abtrennung ist, vorgesehen. Der erste Einfuhrpfad 431 führt ein Si-basiertes Quellgas, das Si enthält, ein. Eine erste Einfuhröffnung 441, die mit dem ersten Einfuhrpfad 431 in Verbindung steht, ist an der Seitenwand 31 der Kammer 3 an einem stromaufwärts gelegenen Ende des ersten Einfuhrpfades 431 vorgesehen. Eine Gasquelle des Si-basierten Quellgases (nicht dargestellt) ist mit der ersten Einfuhröffnung 441 verbunden. Ein Flusseinstellmechanismus (nicht dargestellt) stellt die Flussrate des Si-basierten Quellgases, das von der Gasquelle zur ersten Einfuhröffnung 441 zugeführt wird, ein. Als das Si-basierte Quellgas kann beispielsweise Silan (SiH₄) als ein Silan-basiertes Gas benutzt werden. Ein Gas, das Chlor enthält, wie beispielsweise SiH₂Cl₂, SiHCl₃ oder SiCl₄ kann auch benutzt werden. Ein Gas aus Silan, das HCl, das dazu zugesetzt wird, aufweist, kann alternativ als das Si-basierte Quellgas benutzt werden.
Ein zweiter Einfuhrpfad 432, der ein Beispiel eines zweiten Flusspfades ist, ist zwischen der ersten Gastrennplatte 401 und der zweiten Gastrennplatte 402, die ein Beispiel für eine dritte Abtrennung ist, vorgesehen. Der zweite Einfuhrpfad 432 führt ein Säuberungsgas zum Unterdrücken von Mischung von Quellgasen in die Kammer 3 ein. Eine zweite Einfuhröffnung 442, die mit dem zweiten Einfuhrpfad 432 in Verbindung steht, ist an der Seitenwand 31 der Kammer 3 an einem stromaufwärts gelegenen Ende des zweiten Einfuhrpfades 432 vorgesehen. Eine Gasquelle des Säuberungsgases (nicht dargestellt) ist mit der zweiten Einfuhröffnung 442 verbunden. Ein Flusseinstellmechanismus (nicht dargestellt) stellt die Flussrate des Säuberungsgases, das aus der Gasquelle zur zweiten Einfuhröffnung 432 zugeführt wird, ein. Beispielsweise kann ein Inertgas, das heißt ein Edelgas, wie beispielsweise Ar oder He, wie auch H₂, als das Säuberungsgas benutzt werden.
Ein dritter Einfuhrpfad 433, der ein Beispiel des ersten Fußpfades ist, ist zwischen der zweiten Gastrennplatte 402, die auch ein Beispiel für die erste Abtrennung ist, und der dritten Gastrennplatte 403, die ein Beispiel für die zweite Abtrennung ist, platziert. Der dritte Einfuhrpfad 433 führt ein C-basiertes Quellgas in die Kammer 3 ein. Eine dritte Einfuhröffnung 443, die mit dem dritten Einfuhrpfad 433 in Verbindung steht, ist an der Seitenwand 31 der Kammer 3 an einem stromaufwärts gelegenen Ende des dritten Einfuhrpfades 433 vorgesehen. Eine Gasquelle des C-basierten Quellgases (nicht dargestellt) ist mit der dritten Einfuhröffnung 443 verbunden. Ein Flusseinstellmechanismus (nicht dargestellt) stellt die Flussrate des C-basierten Quellgases ein, das der dritten Einfuhröffnung 443 aus der Gasquelle zugeführt wird. Zum Beispiel kann Propan (C₃H₈) als das C-basierte Quellgas benutzt werden.
Ein vierter Einfuhrpfad 434, der ein Beispiel des zweiten Flusspfades ist, ist zwischen der dritten Gastrennplatte 403 und der vierten Gastrennplatte 404, die ein Beispiel für die dritte Abtrennung ist, platziert. Der vierte Einfuhrpfad 434 führt ein Säuberungsgas zum Unterdrücken von Mischung von Quellgasen in die Kammer 3 ein. Eine vierte Einfuhröffnung 444, die mit dem vierten Einfuhrpfad 434 verbunden ist, ist an der Seitenwand 31 der Kammer 3 an einem stromaufwärts gelegenen Ende des vierten Einfuhrpfades 434 platziert. Eine Gasquelle des Säuberungsgases (nicht dargestellt) ist mit der vierten Einfuhröffnung 444 verbunden. Ein Flusseinstellmechanismus (nicht dargestellt) stellt die Flussrate des Säuberungsgases, das der vierten Einfuhröffnung 444 von der Gasquelle zugeführt wird, ein.
Der zweite Einfuhrpfad 432 und der vierte Einfuhrpfad 434 können zusätzlich zum Säuberungsgas ein Verunreinigungs-Dotiergas zum Steuern des Leitfähigkeits-Typs des SiC-Films einführen. Wenn der Leitfähigkeits-Typ des SiC-Films ein n-Typ sein soll, kann beispielsweise N₂ als Verunreinigungs-Dotiergas benutzt werden. Wenn der Leitfähigkeits-Typ des SiC-Films ein p-Typ sein soll, kann beispielsweise TMA (Trimethylaluminium) als das Verunreinigungs-Dotiergas benutzt werden.
(Rohre 411, 412, 421 und 422)
Das erste Innenrohr 411 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, die sich in eine Richtung D1 (im Folgenden „vertikale Richtung“) erstreckt. Das erste Innenrohr 411 ist an der ersten Gastrennplatte 401, die den ersten Einfuhrpfad 431 und den zweiten Einfuhrpfad 432, der unterhalb D11 des ersten Einfuhrpfades 431 vorgesehen ist, voneinander trennt, platziert. Das erste Innenrohr 411 steht in Verbindung mit dem ersten Einfuhrpfad 431 und erstreckt sich von der ersten Gastrennplatte 401, um nach unterhalb der vierten Gastrennplatte 404 zu reichen. Besonders ist ein ringförmiger Flansch 411a am oberen Ende des ersten Innenrohres 411 vorgesehen. Durchgangslöcher 401a bis 404a sind an den ersten bis vierten Gastrennplatten 401 bis 404, die jeweils dem ersten Innenrohr entsprechen, angeordnet. Das erste Innenrohr 411 erstreckt sich von der Gastrennplatte 401 durch die Durchgangslöcher 402a bis 404a in einem Zustand, in dem der Flansch 411a dazu gebracht wird, aus einer Richtung D12 (im Folgenden „oberhalb“) an einen inneren Umfangsabschnitt des Durchgangsloch 401 a anzustoßen und tritt durch den zweiten Einfuhrpfad 432, die zweite Gastrennplatte 402, den dritten Einfuhrpfad 403, die dritte Gastrennplatte 403 und den vierten Einfuhrpfad 434 durch, um bis unterhalb der vierten Gastrennplatte 404 zu reichen.
Das erste Außenrohr 421 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Das erste Außenrohr 421 ist kürzer als das erste Innenohr 411. Der Innendurchmesser des ersten Außenrohres 421 ist größer als der Außendurchmesser des ersten Innenrohres 411. Das erste Außenrohr 421 ist an der zweiten Gastrennplatte 402 platziert, die den zweiten Einfuhrpfad 432 und den dritten Einfuhrpfad 433 voneinander trennt, sodass es das erste Innenrohr 411 einschließt. Das erste Außenrohr 421 steht in Verbindung mit dem zweiten Einfuhrpfad 432 und erstreckt sich von der zweiten Gastrennplatte 402, um nach unterhalb der vierten Gastrennplatte 440 zu reichen. Besonders ist ein ringförmiger Flansch 421a am oberen Ende des ersten Außenrohres 421 vorgesehen. Das erste Außenrohr 421 erstreckt sich von der zweiten Gastrennplatte 402 durch die Durchgangslöcher 403a und 404a in einem Zustand, in dem der Flansch 421a dazu gebracht wird, von oben an einen inneren Umfangsabschnitt des Durchgangslochs 402a anzustoßen, und tritt durch den dritten Einfuhrpfad 433, die dritte Trennplatte 403 und den vierten Einfuhrpfad 434 durch, um nach unterhalb der vierten Gastrennplatte 404 zu reichen. Das Bodenende des ersten Außenrohres 421 ist auf dem gleichen Niveau wie das Bodenende des ersten Innenrohres 411 positioniert.
Mit diesem Aufbau kann das Si-basierte Quellgas, das aus dem ersten Innenrohr 411 nach unten zugeführt wird, durch das Säuberungsgas von der Umgebung abgeschirmt werden, das aus einem Raum zwischen dem ersten Außenrohr 421 und dem ersten Innenrohr 411 nach unten zugeführt wird. Demgemäß kann ein Eintreten des Si-basierten Quellgases unterdrückt werden.
Das zweite Innenrohr 412 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, welche sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Das zweite Innenohr 412 ist kürzer als das erste Außenrohr 421. Das zweite Innenrohr ist an der dritten Gastrennplatte 403, die den dritten Einfuhrpfad 433 und den vierten Einfuhrpfad 434, der unterhalb des dritten Einfuhrpfades 433 vorgesehen ist, voneinander trennt. Das zweite Innenrohr 412 steht in Verbindung mit dem dritten Einfuhrpfad 433 und erstreckt sich von der dritten Gastrennplatte 403, um nach unterhalb der vierten Gastrennplatte 404 zu reichen. Besonders ist ein ringförmiger Flansch 412a am oberen Ende des zweiten Innenrohres 412 vorgesehen. Durchgangslöcher 403b und 404b sind an der dritten beziehungsweise vierten Gastrennplatte 403 beziehungsweise 404, die dem zweiten Innenrohr 412 entsprechen, vorgesehen. Das zweite Innenrohr 412 erstreckt sich von der dritten Gastrennplatte 403 durch das Durchgangsloch 404b in einem Zustand, in dem der Flansch 412a dazu gebracht wird, von oben an einem inneren Umfangabschnitt des Durchgangsloches 403b anzustoßen und tritt durch den vierten Einfuhrpfad 434 durch, um nach unterhalb der vierten Gastrennplatte 404 zu reichen. Das Bodenende des zweiten Innenrohres 412 ist auf demselben Niveau wie das Bodenende des ersten Innerohres 411 positioniert.
Das zweite Außenrohr 422 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form, die sich in der vertikalen Richtung erstreckt. Das zweite Außenrohr 422 ist kürzer als das zweite Innenrohr 412. Der Innendurchmesser des zweiten Außenrohres 422 ist größer als der Außendurchmesser des zweiten Innenrohres 412. Das zweite Außenrohr 422 ist an der vierten Gastrennplatte 404 platziert, die den vierten Einfuhrpfad 434 und die Reaktionskammer 33, die unterhalb des vierten Einfuhrpfades 434 vorgesehen ist, voneinander trennt, um das zweite Innenrohr 412 einzuschließen. Das zweite Außenrohr 422 steht in Verbindung mit dem vierten Einfuhrpfad 434 und reicht nach unterhalb der vierten Gastrennplatte 404. Besonders ist ein ringförmiger Flansch 422a am oberen Ende des zweiten Außenrohres 422 vorgesehen. Das zweite Außenrohr 422 ist so vorgesehen, dass es das Bodenende davon auf einem gleichen Niveau wie das des Bodenendes des ersten Innenrohres 411 in einem Zustand, in dem Flansch 422a dazu gebracht wird, von oben an einem inneren Umfangsabschnitt des Durchgangslochs 404b anzustoßen, zu positionieren.
Mit diesem Aufbau kann das C-basierte Quellgas, welches aus dem zweiten Innenrohr 412 nach unten zugeführt wird, durch das Säuberungsgas von der Umgebung abgeschirmt werden, das aus einem Raum zwischen dem zweiten Außenrohr 422 und dem zweiten Innenrohr 412 nach unten zugeführt wird. Demgemäß kann Eintreten von C-basiertem Quellgas unterdrückt werden.
Paare des ersten Innenrohres 411 und des ersten Außenrohres 421 und Paare des zweiten Innenrohres 412 und des zweiten Außenrohres 422 sind in angemessenen Abstand in einer Richtung D2 (im Folgenden „horizontale Richtung“) platziert.
(Leitteile 411b und 412b)
2A ist eine Schnittansicht des ersten Innenrohres 411 gemäß der ersten Ausführungsform und 2B ist eine Bodenoberflächenansicht des ersten Innenrohrs 411, das in 2A dargestellt ist.
Wenn der Zufuhrteil 4 zusammengebaut werden soll, wird das erste Außenrohr 421 an der zweiten Gastrennplatte 402 installiert, und danach wird das erste Innenrohr 411 an der ersten Gastrennplatte 401 installiert. Zu diesem Zeitpunkt wird das erste Innenrohr 411 in das erste Außenrohr 421 eingebracht. Um das Einführen und Positionieren des ersten Innenrohres 411 in Bezug auf das erste Außenrohr 421 zu leiten, sind die ersten Leitteile 411b, die in 1, 2A und 2B dargestellt sind, vorgesehen.
Die ersten Leitteile 411b sind an einer äußeren Umfangsoberfläche 411c des ersten Innenrohres 411 vorgesehen und springen von der äußeren Umfangsoberfläche 411c in Richtung einer inneren Umfangsoberfläche 421b des ersten Außenrohres 421 vor. Das heißt, wie in 2A dargestellt, die ersten Leitteile 411b springen in eine Richtung D21 (im Folgenden „radial nach außen“) des ersten Innenrohres 411 vor. Da die ersten Leitteile 411b am ersten Innenrohr 411 vorgesehen sind, können die ersten Leitteile 411b einfacher ausgebildet werden als in einem Fall, in dem die ersten Leitteile 411b am ersten Außenrohr 421 vorgesehen sind.
Die ersten Leitteile 411b haben jeweils eine Lamellenform, die sich in die vertikale Richtung, die eine Zentralachsenrichtung des ersten Innenrohrs 411 ist, erstreckt. Dies kann unterdrücken, dass die ersten Leitteile 411b den Fluss des Si-basierten Quellgases blockieren. Ein Bauteil, das einen rechtwinkeligen Querschnitt in der Radialrichtung aufweist, kann als erster Leitteil 411b benutzt werden, wie in 2B dargestellt ist. Der Durchschnitt der ersten Leitteile 411b in der Radialrichtung kann eine dreieckige Form oder eine Form, in der das radial äußere Ende abgerundet ist, aufweisen.
Die ersten Leitteile 411b sind oberhalb der Bodenenden des ersten Innenrohres 411 und des ersten Außenrohres 421 vorgesehen. Demgemäß können die ersten Leitteile 411b an einer Position, die vom Reaktionsraum 33, der unterhalb des Zufuhrteils 4 vorgesehen ist, platziert werden und daher kann Bildung von Ablagerungen an den ersten Leitteilen 411b aufgrund des Quellgases unterdrückt werden.
Wie in 2A dargestellt, hat ein Bodenende 411b₁ des ersten Leitteils 411b eine Verjüngung auf einer radial äußeren Seite. Demgemäß kann das erste Innenohr 411 einfach in das ersten Außenrohr 421 eingebracht werden.
In dem in 2B dargestellten Beispiel sind die ersten Leitteile 411b an der äußeren Umfangsoberfläche 411c des ersten Innenrohres 411 jeweils an vier Positionen platziert, die in einer Richtung D3 (eine Umfangsrichtung) in gleicher Staffelung sind. Es ist notwendig, eine Mehrzahl der ersten Leitteile 411b vorzusehen. Die ersten Leitteile 411b sind bevorzugt an drei oder mehr Positionen, die im Wesentlichen in gleicher Phase sind, vorgesehen und können alternativ an vier oder mehr Positionen vorgesehen sein, solange die ersten Leitteile 411b den Fluss des Si-basierten Quellgases nicht blockieren. Vorsehen der ersten Leitteile 411b an drei oder mehr Positionen ermöglicht es dem ersten Innenrohr 411, eine Lücke G (siehe 1) zwischen dem ersten Innenrohr 411 und dem zweiten Außenrohr 422 in allen Richtungen zu sichern.
Es ist wünschenswert, dass die ersten Leitteile 411b eine solche Abmessung in der Radialrichtung haben, die die ersten Leitteile 411b nicht in Kontakt mit der inneren Umfangsoberfläche 421b des ersten Außenrohres 421 bringt, nachdem das erste Innenrohr 411 und das erste Außenrohr 421 aufgrund von Hitze der Heizung während einer Filmausbildung verformt worden sind.
Mit den ersten Leitteilen 411b werden Einbringung und Positionieren des ersten Innenrohres 411 mit Bezug auf das erste Außenrohr 421 geleitet, um einer Zentralachse A1 des ersten Innenrohres 411 zu erlauben, fast mit einer Zentralachse des ersten Außenrohres 421 ausgerichtet zu sein. Das heißt, mit den ersten Leitteilen 411b kann Positionsgenauigkeit des Innenrohres 411 verbessert werden. Demgemäß kann die Lücke G zwischen dem ersten Innenrohr 411 und dem ersten Außenrohr 421 gesichert werden. Da die Lücke G gesichert ist, kann Kontakt zwischen dem ersten Innenrohr 411 und dem ersten Außenrohr 421 während des Zusammenbaus vermieden werden.
3 ist eine Schnittansicht eines zweiten Innenrohres 412 gemäß der ersten Ausführungsform.
Wenn der Zufuhrteil 4 zusammengebaut werden soll, wird das zweite Außenrohr 422 an der vierten Gastrennplatte 404, die unterhalb der dritten Gastrennplatte 403 vorgesehen ist, installiert und danach wird das zweite Innenrohr 412 an der dritten Gastrennplatte 403 installiert. Zu diesem Zeitpunkt wird das zweite Innenrohr 412 in das zweite Außenrohr 422 eingebracht. Um Einbringung und Positionieren des zweiten Innenrohres 412 mit Bezug auf das zweite Außenrohr 422 zu leiten, sind Leitteile 412b, die in 1 und 3 dargestellt sind, vorgesehen.
Die zweiten Leitteile 412b sind ein Beispiel für einen konvexen Abschnitt, der von einer der zweiten Innenrohre 412 und der zweiten Außenrohre 422 zum anderen vorspringt.
Die zweiten Leitteile 412b sind an einer äußeren Umfangsoberfläche 412c des zweiten Innenrohrs 412 vorgesehen und springen von der äußeren Umfangsoberfläche 412c zu einer inneren Umfangsoberfläche 422b des zweiten Außenrohres 422 vor. Da die zweiten Leitteile 412b an dem zweiten Innenrohr 412 vorgesehen sind, können die zweiten Leitteile 412b einfacher als in einem Fall, in dem die zweiten Leitteile 412b am zweiten Außenrohr 422 vorgesehen sind, ausgebildet werden.
Darüber hinaus haben die zweiten Leitteile 412b jeweils eine Lamellenform, die sich in der vertikalen Richtung, die eine Zentralachsenrichtung des zweiten Innenrohres 412 ist, erstrecken. Dies kann unterdrücken, dass die zweiten Leitteile 412b den Fluss des C-basierten Quellgases blockieren. Ein Querschnitt der zweiten Leitteile 412b in der Radialrichtung kann eine identische Form wie diejenige der ersten Leitteile 411b aufweisen.
Die zweiten Leitteile 412b sind oberhalb der Bodenenden des zweiten Innenrohrs 412 und der zweiten Außenrohre 422 vorgesehen. Demgemäß können die zweiten Leitteile 412b an einer Position platziert sein, die vom Reaktionsraum 33, der unter dem Zufuhrteil 4 vorgesehen ist, entfernt ist, und dadurch kann Bildung von Ablagerungen an den zweiten Leitteilen 412b aufgrund des Quellgases unterdrückt werden.
Wie in 3 dargestellt, hat ein Bodenende 412b₁ des zweiten Leitteils 412b eine Verjüngung an einer radialen Außenseite. Dies ermöglicht dem zweiten Innenrohr 412, einfach in das zweite Außenrohr 422 eingebracht zu werden.
Die zweiten Leitteile 412b sind an vier Positionen platziert, die in der Umfangsrichtung der äußeren Umfangsoberfläche 412c des zweiten Innerohres 412 jeweils gleich beabstandet sind, ähnlich wie die ersten Leitteile 411b. Die Anzahl der zweiten Leitteile 412b kann drei sein oder kann fünf oder mehr sein, solange der Fluss des C-basierten Quellgases nicht blockiert wird. Wegen der Bereitstellung von drei oder mehr zweiten Leitteilen 412b kann das zweite Innenrohr 412 die Lücke G zwischen dem zweiten Innenrohr 412 und dem zweiten Außenrohr 422 in allen Richtungen sichern.
Es ist wünschenswert, dass die zweiten Leitteile 412b eine solche Abmessung in der Radialrichtung haben, die die zweiten Leitteile 412b nicht in Kontakt mit der inneren Umfangsoberfläche 422b des zweiten Außenrohres 422 bringt, auch nachdem das zweite Innenrohr 412 und das zweite Außenrohr 422 aufgrund von Hitze verformt worden sind.
Mit den zweiten Leitteilen 412b werden Einbringung und Positionieren des zweiten Innenrohres 412 mit Bezug auf das zweite Außenrohr 422 geleitet, um einer Zentralachse A2 des zweiten Innenrohres 412 zu ermöglichen, fast mit einer Zentralachse des zweiten Außenrohres 422 ausgerichtet zu sein. Das heißt, mit den zweiten Leitteilen 412b kann Positionsgenauigkeit des zweiten Innerohres 412 verbessert werden. Demgemäß kann die Lücke G zwischen dem zweiten Innenrohr 412 und dem zweiten Außenrohr 422 gesichert werden. Da die Lücke G gesichert ist, kann Kontakt zwischen dem zweiten Innenrohr 412 und dem zweiten Außenrohr 422 während des Zusammenbaus verhindert werden.
Die ersten Leitteile 411b und die zweiten Leitteile 412b können von den inneren Umfangsoberflächen der relevanten Außenrohre in Richtung der äußeren Umfangsoberflächen der jeweils entsprechenden Innenrohre vorspringen. Auch in diesem Fall können identische Effekte vorgesehen sein.
In 1 ist jedes der Rohre 411, 412, 421 und 422 mehrmals angeordnet. Die Nummern der Rohre 411, 412, 421 und 422, die in 1 dargestellt sind, sind nur beispielhaft und nicht darauf beschränkt. Praktisch können mehr Rohre 411, 412, 421 und 422 als die in 1 dargestellten platziert werden. Darüber hinaus können die Rohre 411, 412, 421 und 422 in Abständen auch in der Umfangsrichtung der Gastrennplatten 401 bis 404 platziert werden, wie auch in der Radialrichtung.
(Filmausbildungsmethode)
Eine Filmausbildungsmethode eines SiC-Films wird als nächstes als ein Betriebsbeispiel der Filmausbildevorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, erläutert.
Als erstes wird das SiC-Substrat 2, welches aus n-Typ- oder p-Typ-SiC-Einzelkristall zusammengesetzt ist, am Suszeptor 51a angebracht und das Innere der Reaktionskammer 33 wird durch den Gasabgabeteil 6 vakuumgesaugt, um einen gewünschten Druck zu erhalten. Der Heizmechanismus 52 wird dazu gebracht, Wärme zu erzeugen, um das SiC-Substrat auf beispielsweise ungefähr 1600 Grad C° zu erhitzen. Der Drehmechanismus dreht den Suszeptor 51a und das SiC-Substrat 2 über den Drehteil 51, um eine Temperaturverteilung in der Fläche des SiC-Substrats 2 zu vereinheitlichen, ohne durch eine Wärmeerzeugungsverteilung in der Umfangsrichtung des Heizmechanismus 52 beeinflusst zu sein.
Als nächstes werden ein Si-basiertes Quellgas, ein Säuberungsgas und ein C-basiertes Quellgas durch die ersten bis vierten Einfuhröffnungen 441 bis 444 eingeführt. Die jeweiligen Gase werden durch die ersten bis vierten Einfuhrpfade 431 bis 434 in die Reaktionskammer 33 eingeführt und werden dann durch die Rohre 411, 412, 421 und 422 auf das SiC-Substrat 2 zugeführt.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Si-basierte Quellgas, welches aus den ersten Innenrohren 411 zugeführt wird, durch Säuberungsgas, das aus den entsprechenden ersten Außenrohren 421 zugeführt wird, abgeschirmt. Aufgrund des Abschirmens wird Eintreten von Si-basiertem Quellgas unterdrückt. Demgemäß kann eine Reaktion zwischen dem Si-basierten Quellgas und dem C-basierten Quellgas unterdrückt werden, bevor sie das SiC-Substrat 2 erreichen. Darüber hinaus wird das C-basierte Quellgas, das von den zweiten Innenrohren 412 zugeführt wird, durch das Säuberungsgas, das von den entsprechenden zweiten Außenrohren 422 zugeführt wird, abgeschirmt. Wegen des Abschirmens wird ein Eintritt des C-basierten Quellgases unterdrückt. Demgemäß kann eine Reaktion zwischen dem Si-basierten Quellgas und dem C-basierten Quellgas vor dem Erreichen des SiC-Substrats 2 mehr unterdrückt werden.
Mit den Quellgasen, die zum SiC-Substrat 2 zugeführt werden, wird auf der Oberfläche des SiC-Substrats 2 ein SiC-Film epitaxial gezüchtet.
Wie oben beschrieben, sind die Gastrennplatten 401 bis 404, die Innenrohre 411 und 412 und die Außenrohre 421 und 422 aus, beispielsweise, Kohlenstoff, der mit SiC überzogen ist, um einem Hochtemperatur-Reaktionsverfahren gegenüber widerstandsfähig zu sein, hergestellt. Da SiC und Kohlenstoff sich in der Wärmeausdehnungsrate unterscheiden, kann an den Gastrennplatten 401 bis 404, den Innenrohren 411 und 412 und den Außenrohren 421 und 422 zum Zeitpunkt der Herstellung dieser Bauteile eine Verformung wie beispielsweise Verzug auftreten. Deswegen ist es schwierig, Verfahrensgenauigkeit der Gastrennplatten 401 bis 404, der Innenrohre 411 und 412 und der Außenrohre 421 und 422 sicherzustellen. Demgemäß ist es auch schwierig, die Positionsgenauigkeit der Rohre 411, 412, 421 und 422 sicherzustellen, wenn die Innenrohre 411 und 412 und die Außenrohre 421 und 422 an den Gastrennplatten 401 bis 404 angebracht sind. Darüber hinaus ist es, da die Gastrennplatten 401 bis 404, die Innenrohre 411 und 412 und die Außenrohre 421 und 422 zum Zeitpunkt einer Reaktion aufgrund von Hitze weiter verformt werden, schwieriger, die Positionsgenauigkeit der Rohre 411, 412, 421 und 422 sicherzustellen.
In einem Fall, in dem die Leitteile 411b und 412b nicht vorgesehen sind, ist es schwierig, die Positionsgenauigkeit der Rohre 411, 412, 421 und 422 sicherzustellen und daher besteht eine Möglichkeit, dass die Richtungen der Zentralachsen A1 und A2 der Innenrohre 411 und 412 stark von den Richtungen der Zentralachsen der entsprechenden Außenrohre 421 und 422 abweichen. Demgemäß können die Innenrohre 411 und 412 und die entsprechenden Außenrohre 421 und 422 in Kontakt miteinander stehen. Wenn Ablagerungen aufgrund der Quellgase an Kontaktstellen zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 gebildet werden, besteht ein Risiko, dass die Innenrohre 411 und 412 und die Außenrohre 421 und 422 durch die Ablagerungen aneinander befestigt werden. Wenn die Innenrohre 411 und 412 und die Außenrohre 421 und 422 aneinander befestigt sind, werden die Schnittflächen der Flusspfade der äußeren Rohre 421 und 422 nicht-einheitlich und daher wird es schwierig, das Säuberungsgas mit einer gleichmäßigen Flussrate zuzuführen. Deshalb funktioniert das Säuberungsgas nicht angemessen als ein Mischungsunterdrückendes Gas und es ist wahrscheinlich, dass Ablagerungen aufgrund eines Eintretens des Si-basierten Quellgases oder des C-basierten Quellgases an den Auslässen der Rohre 411, 412, 421 und 422 an den Innenrohren 411 und 412 und den Außenrohren 421 und 422 gebildet werden. Die Ablagerungen an den Rohren 411, 412, 421 und 422 fallen dann als Partikel auf das SiC-Substrat 2 und verursachen Kristalldefekte in einem SiC-Film.
Im Kontrast dazu kann in der ersten Ausführungsform das Positionieren der Zentralachsen A1 und A2 der Innenrohre 411 und 412 durch die Leitteile 411b und 412b geleitet werden, wenn die Innenrohre 411 und 412 in die Außenrohre 421 beziehungsweise 422 eingebracht werden. Da das Positionieren geleitet werden kann, können die Zentralachsen A1 und A2 der Innenrohre 411 und 412 fast mit den Zentralachsen der Außenrohre 421 bzw. 422 ausgerichtet werden. Da die Zentralachsen miteinander ausgerichtet werden können, kann die Lücke G zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 gesichert werden. Da die Lücke G gesichert werden kann, kann Kontakt zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den Außenrohren 421 und 422 vermieden werden. Deswegen kann Bildung von Ablagerungen an den Kontaktstellen zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 verhindert werden und Kristalldefekte in einem SiC-Film, die von den Ablagerungen verursacht werden, können vermieden werden.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten Ausführungsform Kontakt zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 durch die Leitteile 411b beziehungsweise 412b vermieden werden. Deswegen kann die Bildung von Ablagerungen an den Kontaktstellen zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 aufgrund Eintretens der Gase verhindert werden. Dies ermöglicht es, Auftreten von Kristalldefekte, die aus den Ablagerungen resultieren, zu verhindern.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Ausführungsform, in der Bodenendabschnitte der Innenrohre 411 und 412 eine sich verjüngende Form aufweisen, wird als nächstes als eine zweite Ausführungsform erläutert. In der zweiten Ausführungsform werden Bestandteile, die denjenigen in der obigen Ausführungsform entsprechen, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und redundante Beschreibungen hiervon werden vermieden.
4 ist eine Schnittansicht eines Rohres mit einer Doppelröhrenstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie in 4 dargestellt, haben die Innenrohre 411 und 412 der zweiten Ausführungsform Bodenendabschnitte 411d beziehungsweise 412d mit einer sich verjüngenden Form. Indessen haben die Außenrohre 421 und 422 eine lineare Form ohne, dass sie eine Verjüngung ähnlich wie in der ersten Ausführungsform haben. Die sich verjüngende Form der Bodenendabschnitte 411d und 412d ist eine Form, in der die inneren Durchmesser der Bodenendabschnitte 411d und 412d, das heißt die Schnittflächen der Gasflusspfade, in Richtung einer stromabwärts gelegenen Seite des Quellgases, das heißt nach unterhalb von D11, ansteigen.
In der zweiten Ausführungsform mit dem Bodenendabschnitt 411d des ersten Innerohres 411, das die sich verjüngende Form aufweist, kann das Si-basierte Quellgas aus dem ersten Innenrohr 411 ausgetrieben werden, sodass es sich in der Radialrichtung leicht nach außen aufweitet. Ein Fluss von radialen Auswärtskomponenten des Si-basierten Quellgases ist gegen einen Fluss des C-basierten Quellgases, das gerade in das erste Innenrohr 411 von radial auswärts eintritt. Daher kann ein Eintreten des C-basierten Quellgases in das erste Innenrohr 411 unterdrückt werden. Dies kann Mischung des Si-basierten Quellgases und des C-basierten Quellgases am Bodenendabschnitt 411d des ersten Innenrohres 411 unterdrücken, um die Bildung von Ablagerungen am ersten Innenrohr 411 zu unterdrücken.
Ähnlich kann in der zweiten Ausführungsform mit dem Bodenendabschnitt 412d des zweiten Innenrohres 412, das die sich verjüngende Form aufweist, das C-basierte Quellgas aus dem zweiten Innenrohr 412 ausgetrieben werden, sodass es sich in der Radialrichtung leicht nach auswärts aufspreizt. Ein Fluss von radialen Auswärtskomponenten des C-basierten Quellgases ist einem Fluss des Si-basierten Quellgases, das dabei ist, das zweite Innenrohr 412 von radial auswärts zu betreten, entgegengesetzt. Deswegen kann Eintreten des Si-basierten Quellgases in das zweite Innenrohr 412 unterdrückt werden. Demgemäß kann Mischung des Si-basierten Quellgases und des C-basierten Quellgases am Bodenendabschnitt 412d des zweiten Innenrohres 412 unterdrückt werden, um die Bildung von Ablagerung am zweiten Innenrohr 412 zu unterdrücken.
Da die Bodenendabschnitte 411d und 412d eine sich verjüngende Form aufweisen, sind die Lücken zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 an den Bodenenden enger als diejenigen in der ersten Ausführungsform. Das heißt, dass es wahrscheinlicher ist, dass die Innenrohre 411 und 412 und die entsprechenden Außenrohre 421 und 422 in Kontakt miteinander stehen, als diejenigen in der ersten Ausführungsform.
Allerdings können die Lücken, da die Leitteile 411b und 412b in der zweiten Ausführungsform ähnlich wie in der ersten Ausführungsform vorgesehen sind, zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 beziehungsweise 422 auch an den Bodenenden gesichert werden.
Deswegen kann gemäß der zweiten Ausführungsform Bildung von Ablagerungen an den Rohren 411, 412, 421 und 422, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform effektiv, unterdrückt werden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Ausführungsform, in der die Bodenendanteile von beiden Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 eine sich verjüngende Form aufweisen, wird als nächstes als eine dritte Ausführungsform erläutert. In der dritten Ausführungsform werden Bestandteile, die denjenigen in den obigen Ausführungsformen entsprechen, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und redundante Beschreibungen davon werden vermieden.
5 ist eine Schnittansicht eines Rohres mit einer Doppelröhrenstruktur gemäß der dritten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform weisen, wie in 5 dargestellt, die Außenrohre 421 und 422 auch Bodenendabschnitte 421c beziehungsweise 422c mit einer sich verjüngenden Form auf, wobei jeweils der innere Durchmesser zusätzlich zum Aufbau, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, nach unten graduell ansteigt.
Verjüngungswinkel der Bodenendabschnitte 421c und 422c der Außenrohre 421 und 422 sind, beispielsweise, gleich zu Verjüngungswinkeln der Bodenendabschnitte 411d und 412d der Innenrohre 411 beziehungsweise 412. Die Verjüngungswinkel der Bodenendabschnitte 421 und 422c der Außenrohre 421 und 422 können von den Verjüngungswinkeln der Bodenendabschnitte 411d und 412d der Innenrohre 411 beziehungsweise 412 verschieden sein.
In der dritten Ausführungsform kann die Austreibungsrichtung der Quellgase und die Austreibungsrichtung der Säuberungsgase in Übereinstimmung gebracht werden, da die Bodenendabschnitte 411d und 412d der Innenrohre 411 und 412 und die Bodenendabschnitte 421c und 422c der entsprechenden Außenrohre 421 und 422 beide eine sich verjüngende Form aufweisen. Demgemäß kann Bildung eines gestörten Flusses unterdrückt werden, um die Quellgase angemessen dem SiC-Substrat 2 zuzuführen.
(Vierte Ausführungsform)
Eine Ausführungsform, die ein Rohr mit einer Dreifachröhrenstruktur aufweist, wird als nächstes als eine vierte Ausführungsform erläutert. In der vierten Ausführungsform werden Bestandteile, die denjenigen in den obigen Ausführungsformen entsprechen, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und redundante Beschreibungen davon werden vermieden.
6 ist eine schematische Schnittansicht, welche die Filmausbildevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform darstellt. Wie in 6 dargestellt, hat der Zufuhrteil 4 in der vierten Ausführungsform Rohre mit einer Dreifachröhrenstruktur, in der das zweite Innenrohr 412, das in den oben beschriebenen Ausführungsformen erklärt wurde, das erste Außenrohr 421 einschließt. In den folgenden Beschreibungen wird das erste Außenrohr 421 als „Mittelrohr 421“ und das zweite Innenrohr 412 als „Außenrohr 412“ bezeichnet.
Wie in 6 dargestellt, sind dritte Leitteile 421e, die zum Außenrohr 412 vorspringen, an einer äußeren Umfangsoberfläche 421d des Mittelrohres 421 in der vierten Ausführungsform vorgesehen.
In der vierten Ausführungsform kann Kontakt zwischen dem ersten Innenrohr 411 und dem Mittelrohr 421 durch die ersten Leitteile 411b vermieden werden und Kontakt zwischen dem Mittelrohr 421 und dem Außenrohr 412 kann durch die dritten Leitteile 421e vermieden werden.
Daher kann gemäß der vierten Ausführungsform Bildung von Ablagerungen an den Rohren 411, 412 und 421, ähnlich wie in den ersten bis dritten Ausführungsformen, unterdrückt werden.
Wie durch die gestrichelten Linien in 6 dargestellt, können Rohre mit einer Vierfachröhrenstruktur, in der das zweite Außenrohr 422, das in den ersten bis dritten Ausführungsformen beschrieben wurde, das Außenrohr 412 einschließt, alternativ angenommen werden. In diesem Fall reicht es aus, Leitteile (nicht dargestellt), die beispielsweise an der äußeren Umfangsoberfläche des Rohres 412zur inneren Umfangsoberfläche des Rohres 422 vorspringen, vorzusehen.
In den oben beschrieben Ausführungsformen werden die Leitteile 411b mit einer Lamellenform als ein Beispiel eines konvexen Abschnittes angenommen. Der konvexe Abschnitt ist nicht auf denjenigen mit der Lamellenform beschränkt, solange der konvexe Abschnitt eine Betriebsart hat, die die Lücke G zwischen den Innenrohren 411 und 412 und den entsprechenden Außenrohren 421 und 422 sichert. Beispielsweise kann der konvexe Abschnitt ein säulenförmiges Bauteil sein, welches von den Innenrohren 411 und 412 radial nach außen vorspringt.
Darüber hinaus kann der Leitteil mehrfach in Abständen in der vertikalen Richtung angeordnet sein.
Um die thermische Effizienz zu erhöhen, kann ein ringförmiger Reflektor an einem oberen Abschnitt der Kammer 3 vorgesehen sein, der Strahlung von einer Wärmequelle, die unten vorgesehen ist, reflektiert. In diesem Fall sind die Rohre 411, 412, 421 und 422 so angeordnet, dass sie durch den Reflektor durchtreten. Eine Hilfsheizung kann an der Seitenwand 31 der Kammer 3 zwischen dem Zufuhrteil 4 und dem drehenden Teil 51 vorgesehen sein.
Liste der Bezugszeichen

1: Filmausbildevorrichtung
2: SiC-Substrat
3: Kammer
32: Oberwand
4: Zufuhrteil
401: erste Gastrennplatte
402: zweite Gastrennplatte
403: dritte Gastrennplatte
404: vierte Gastrennplatte
411: erstes Innenrohr
411b: erstes Leitteil
412: zweites Innenrohr
412b: zweites Leitteil
421: erstes Außenrohr
422: zweites Außenrohr
431: erster Einfuhrpfad
432: zweiter Einfuhrpfad
433: dritter Einfuhrpfad
434: vierter Einfuhrpfad

Claims

Filmausbildevorrichtung (1), umfassend: eine Reaktionskammer (3), die so aufgebaut ist, dass sie eine Reaktion auf einem Substrat (2) ermöglicht; und einen Zufuhrteil (4), der oberhalb der Reaktionskammer (3) angeordnet ist und so aufgebaut ist, dass er auf das Substrat (2) mindestens ein erstes Gas und ein zweites Gas zuführt, wobei der Zufuhrteil (4) eine erste Abtrennung (402), eine zweite Abtrennung (403), die unter der ersten Abtrennung (402) in einem vorbestimmten Abstand davon vorgesehen ist, eine dritte Abtrennung (404), die unter der zweiten Abtrennung (403) in einem vorbestimmten Abstand davon vorgesehen ist, einen ersten Flusspfad (433), der zwischen der ersten Abtrennung (402) und der zweiten Abtrennung (403) vorgesehen ist, um dem ersten Gas zu erlauben, darin eingeführt zu werden, einen zweiten Flusspfad (434), der zwischen der zweiten Abtrennung (403) und der dritten Abtrennung (404) vorgesehen ist, um dem zweiten Gas zu erlauben, darin eingeführt zu werden; eine erste Rohrleitung (412), die sich von der zweiten Abtrennung (403) erstreckt, um nach unterhalb der dritten Abtrennung (404) zu reichen, und die in Verbindung mit dem ersten Flusspfad (433) steht, eine zweite Rohrleitung (422), die so vorgesehen ist, dass sie die erste Rohrleitung (412) einschließt, und sich von der dritten Abtrennung (404) erstreckt, um nach unterhalb der dritten Abtrennung (404) zu reichen, und in Verbindung mit dem zweiten Flusspfad (434) steht, und einen konvexen Abschnitt (412b), der an einer äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung (412) oder einer inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung (422) vorgesehen ist und von einer der äußeren Umfangsoberfläche der ersten Rohrleitung (412) und der inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung (422) zu der anderen vorspringt, umfasst, wobei ein unteres Ende 412b₁ des konvexen Abschnitts (412b) an einer Position vorgesehen ist, die nach oben hin von unteren Enden der ersten Rohrleitung (412) und der zweiten Rohrleitung (422) getrennt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der konvexe Abschnitt (412b) an der äußeren Umfangsoberfläche (412c) der ersten Rohrleitung (412) vorgesehen ist und zur inneren Umfangsoberfläche (422b) der zweiten Rohrleitung hin (422) vorspringt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der konvexe Abschnitt (412b) eine Form, die sich in einer Zentralachsenrichtung der ersten Rohrleitung (412) erstreckt, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Bodenende des konvexen Abschnitts (412b) eine Verjüngung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Abmessung des konvexen Abschnitts (412b) in einer Radialrichtung eine Abmessung ist, die den konvexen Abschnitt (412b) nicht in Kontakt mit der inneren Umfangsoberfläche der zweiten Rohrleitung (422) bringt, nachdem die erste Rohrleitung (412) und die zweite Rohrleitung (422) aufgrund von Wärme verformt worden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Bodenende der ersten Rohrleitung (412) auf einem gleichen Niveau wie das eines Bodenendes der zweiten Rohrleitung (422) positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei drei oder mehr der konvexen Abschnitte (412b) an der äußeren Umfangsoberfläche (412c) der ersten Rohrleitung (412) vorgesehen sind, um in einer Umfangsrichtung gleichmäßig gestaffelt zu sein.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Rohrleitung (412) einen Bodenendabschnitt mit einer sich verjüngenden Form beinhaltet, die einen inneren Durchmesser, der graduell nach unten ansteigt, aufweist, und die zweite Rohrleitung (422) eine lineare Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Rohrleitung (412) und die zweite Rohrleitung (422) einen Bodenendabschnitt mit einer sich verjüngenden Form beinhalten, die einen inneren Durchmesser, der graduell nach unten ansteigt, aufweist.