DE102009000903A1

DE102009000903A1 - Gasduschenmodul

Info

Publication number: DE102009000903A1
Application number: DE102009000903A
Authority: DE
Inventors: Ming-Tung Chiang; Jung-Chen Jhubei Chien; Jung-Chen Ho; Chih-Yung Dali Huang
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2029-02-17
Also published as: US20100126418A1; JP4971376B2; JP2010126810A; DE102009000903B4; TWI437622B; TW201021095A

Abstract

Die Erfindung offenbart ein Gasduschenmodul für eine Gasabscheidungskammer mit einem Gaskanal, umfassend: Einen Verteiler mit wenigstens einer Diffusionszelle, die darin entlang einer ersten axialen Richtung angeordnet ist und einer Vielzahl an Einlässen, die jeweils mit dem Gaskanal und der Diffusionszelle verbunden sind; und einen Duschkopf mit wenigstens einem Duschkanal, der darin entlang einer zweiten axialen Richtung angeordnet ist, Gaseinlasspassagen, die mit der Diffusionszelle und dem Duschkanal verbunden sind und Gasauslasspassagen, die mit dem Duschkanal und der Gasabscheidungskammer verbunden sind. Dabei ist der Verteiler mit dem Duschkopf so verbunden, dass die Diffusionszelle mit dem Duschkanal durch Gaseinlasspassagen verbunden ist und die erste axiale Richtung ist nicht parallel zur zweiten axialen Richtung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasduschenmodul und insbesondere ein Gasduschenmodul für eine Gasbeschichtungskammer.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Durch die Fortschritte bei der chemischen Dampfphasenabscheidungs-(CVD-)Beschichtungstechnologie steigt die Bedeutung von Gasduschenmodulen zum gleichmäßigen Freisetzen von Gas in einem Prozessbereich einer CVD-Beschichtungskammer.
Nachfolgend wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Gasduschenmoduls zeigt. In der 1 gibt es einen in einer Kammer 10 ausgebildeten Träger 11, der zum Aufnehmen und Erhitzen eines Substrats 12 dient. Entsprechend gibt es einen Gaskanal 100, der innerhalb der Kammer an einer Position entsprechend dem Substrat 12 ausgebildet ist, wobei es für den Gaskanal 100 möglich ist, mit einem Gasduschenmodul 13 verbunden zu werden. Das Gasduschenmodul 13 ist herkömmlicherweise als Metallplatte ausgebildet, die eine Vielzahl an darauf symmetrisch verteilten Öffnungen aufweist und so ausgebildet ist, um einem Gas, das in die Kammer 10 durch den Gaskanal 100 eingespeist wird, zu ermöglichen, gleichmäßig auf dem Substrat 12 verteilt zu werden.
Der Grad der Gleichmäßigkeit, der sich aus dem vorher genannten Gasduschenmodul ergibt, ist jedoch üblicherweise nicht ausreichend. Somit ist es üblich, eine Pufferzone 14 in der Kammer 10 an einer Position zwischen dem Gaskanal 100 und dem Gasduschenmodul 13 auszubilden, womit das Gas, das in das Gasduschenmodul 13 durch den Gaskanal 100 eingespeist wurde, auf die Pufferzone 14 gerichtet wird, wodurch das Einströmen des Gases gepuffert und stabilisiert werden kann, bevor es in das Gasduschenmodul 13 zur Abgabe eingespeist wird, wie eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die in der 2 dargestellt ist, zeigt.
Der Einsatz der oben genannten Pufferzone ist nur geeignet für Situationen mit niedriger Strömung. Wenn sie in einem Beschichtungsprozess angewandt wird, der ein schnell strömendes Gas benötigt, ist der sich daraus ergebende Grad an Gleichmäßigkeit noch nicht ausreichend, obwohl das einströmende Gas durch die Zusammenarbeit der beachtlich geschichteten Pufferzone mit dem Gasduschenmodul verteilt wird. Die Begründung ist Folgende: Da der Einlassbereich von einem beachtlichen zentralen Gaseinlass, der in dem Gasduschenmodul 13 ausgebildet ist, fixiert ist, wird dort zwischen den Gasen, die nahe des Zentrums des Gasduschenmoduls 13 vorliegen und denen, die im äußeren Umkreis vorkommen, eine unvermeidbare Zeitverschiebung existieren, wenn die Gase mit einer hohen Geschwindigkeit in einer Situation mit hoher Strömung einströmen. Wie in der 3 dargestellt, wird es ungleichmäßige Gaskonzentrationen um das Zentrum des Substrats 12 geben, welche die Abscheidung bei Schnellflussbeschichtungsprozessen nachteilig beeinflussen können.
Es gibt bereits viele Vorrichtungen, die zur Verbesserung der oben genannten Nachteile bereitgestellt wurden. Eine davon ist ein Gasverteilungssystem, das in der US-Patentschrift 6,921,437 veröffentlicht ist. Da in dem vorher genannten Gasverteilungssystem Gase in dem Duschkopf des Systems vermischt werden, bevor sie davon abgegeben werden, ist es nicht zur Abgabe von Gasen geeignet, die gegenseitig reagieren. Da das Gasverteilungsnetzwerk, das innerhalb der oben genannten Systeme ausgebildet ist, sehr komplex ist, ist es nicht nur schwierig herzustellen, sondern kann darüber hinaus auch sehr teuer sein.
Eine weitere solche Vorrichtung ist im US-Patent 6,478,872 offenbart, welches ein Verfahren zum Freisetzen von Gas in eine Reaktionskammer und einen Duschkopf beschreibt, der zum Freisetzen von Gas eingesetzt wird. Obwohl das oben genannte Verfahren und der oben genannte Duschkopf durchaus in der Lage sind, Gase mit einem zufriedenstellenden Grad an Gleichmäßigkeit freizusetzen, ist deren Aufbau noch sehr komplex und kann in der Herstellung sehr teuer sein.
Noch eine andere solche Vorrichtung ist in der US-Veröffentlichung 2007/0163440 offenbart, welche einen Duschkopf mit einer Gastrennung betrifft. Obwohl es bei dem vorher genannten Duschkopf möglich ist, Gase vor einem Mischen und einer Reaktion untereinander zu bewahren, bevor sie verteilt sind, und die vermischten Gase mit einem ausreichendem Grad an Gleichmäßigkeit freisetzen kann, ist seine Struktur nach wie vor sehr komplex und kann zum Herstellen sehr teuer sein.
Abgesehen von den oben genannten Mängeln sind diese herkömmlichen Gasduschenmodule gewöhnlich als kreisförmige Scheibe ausgebildet, wie diejenige, die in der 4 dargestellt ist, die zum Beschichten großformatiger Substrate geeignet sein könnte.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasduschenmodul für eine Gasbeschichtungskammer mit einem Gaskanal, umfassend: Wenigstens einen Verteiler, der mit wenigstens einer darin entlang einer ersten axialen Richtung positionierten Diffusionszelle und einer Vielzahl an Einlässe ausgebildet ist, die jeweils mit dem Gaskanal und der Diffusionszelle verbunden sind; und einen Duschkopf, weiterhin umfassend: Wenigstens einen Duschkanal, der darin entlang einer zweiten axialen Richtung positioniert ist; eine Vielzahl an Gaseinlasspassagen, die mit der Diffusionszelle und dem Duschkanal verbunden sind; und eine Vielzahl an Gasauslasspassagen, die mit dem Duschkanal und der Gasabscheidungskammer verbunden sind, wobei der Verteiler mit dem Duschkopf verbunden ist, um der Diffusionszelle zu ermöglichen, mit dem Duschkanal durch die Gaseinlasspassagen zu kommunizieren, und wobei die erste axiale Richtung nicht parallel zur zweiten axialen Richtung ist.
Der weitere Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung offensichtlich. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispielen, die nur bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, nur zur Veranschaulichung beigefügt sind, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Geistes und Umfangs der Erfindung einem Fachmann durch die detaillierte Beschreibung offensichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird besser durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen verstanden, die nur zur Veranschaulichung beigefügt sind und deshalb nicht die vorliegende Erfindung einschränken sollen, wobei:
1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Gasduschensystems ist.
2 eine schematische Ansicht eines weiteren herkömmlichen Gasduschensystems ist.
3 eine schematische Darstellung ist, die Gase darstellt, welche ungleichmäßig um das Zentrum des Substrats durch das Gasduschensystems aus 2 konzentriert sind.
4 einen scheibenförmigen Duschkopf zeigt, der in einem herkömmlichen Gasduschensystem eingesetzt ist.
5 eine Schnittansicht eines Gasduschenmoduls für eine Gasabscheidungskammer gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
6 eine dreidimensionale Darstellung ist, die ein Gasduschenmodul entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, und zwar im Hinblick darauf, wie dessen Verteiler und Duschkopf zusammengebaut sind.
7 eine Draufsicht auf ein Gasduschenmodul gemäß der Erfindung ist.
8 eine Bodenansicht des Gasduschenmoduls gemäß der Erfindung ist.
9 eine dreidimensionale Darstellung ist, die ein Gasduschenmodul gemäß der Erfindung ohne Kühlblöcke darstellt.
10 eine Schnittansicht aus 7 entlang einer Linie C-C' ist.
11 eine Schnittansicht der 7 entlang einer Linie A-A' ist.
12 eine Schnittansicht der 7 entlang einer Linie D-D' ist.
13 eine Schnittansicht der 7 entlang einer Linie B-B' ist.
14 eine dreidimensionale Ansicht eines Verteilers gemäß der Erfindung ist, wie er von seiner Oberseite aus betrachtet wird.
15 eine dreidimensionale Ansicht eines Verteilers gemäß der Erfindung ist, wie er von seinem Boden aus betrachtet wird.
16 eine Bodenansicht eines Verteilers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
17 eine Bodenansicht eines Verteilers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist.
18 eine Draufsicht auf einen Duschkopf gemäß der Erfindung ist.
19 eine Röntgenansicht eines Duschkopfes gemäß der Erfindung ist.
20 eine Röntgenansicht eines Gasduschenmoduls gemäß der Erfindung ist, wenn der Verteiler und der Duschkopf zusammengebaut sind.
21 eine vergrößere Teilansicht der 20 ist.
22 ein Druckverteilungsdiagramm eines Werkstücks in einer Gasabscheidungskammer in X-Richtung ist.
23 ein Druckverteilungsdiagramm eines Werkstücks in einer Gasabscheidungskammer in Y-Richtung ist.
BESCHREIBUNG DER BEISPIELSHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum weiteren Verständnis und zur Kenntnis der erfüllten Funktionen und strukturellen Merkmale der Erfindung werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen im Zusammenhang mit der detaillierten Beschreibung wie folgt dargestellt.
Nachfolgend wird auf 5 Bezug genommen, die eine Schnittansicht eines Gasduschenmoduls für eine Gasabscheidungskammer gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Wie in der 5 dargestellt, gibt es einen Träger 21, der in einer Kammer 20 in einer Art angeordnet ist, dass eine Seite des Trägers zum Aufnehmen eines Substrats 22 zur Bearbeitung und Erhitzung bereitgestellt ist, während eine andere Seite des Trägers 21 mit einer Hebevorrichtung 210 verbunden ist, um die Höhe des Trägers 21 einzustellen. Die Kammer 20 umfasst ein rechteckiges Gefäß 31 und einen Deckel 32, in welchem es einen Verteiler 32 und einen Duschkopf 24 gibt, die über dem Substrat 22 angeordnet sind, wobei sie miteinander verbunden sind,. Der Verteiler ist mit einem ersten Einlass 230a und einem zweiten Einlass 230b ausgebildet, so dass der erste Einlass 230a mit einem Gaskanal 200 verbunden ist, während der zweite Einlass 230b mit einem anderen Gaskanal 201 verbunden ist. Die zwei Gaskanäle 200, 201 sind weiterhin mit Einlassöffnungen verbunden, die an dem Deckel 32 ausgebildet sind, so dass entsprechend ein erstes Gas und ein zweites Gas ohne Mischen eingebracht werden können, d. h. dass es zwei unterschiedliche Gase gibt, die jeweils in das System durch die zwei Gaskanäle 200, 201 eingebracht werden.
Nachfolgendwird auf die 6 bis 8 Bezug genommen, die jeweils eine dreidimensionale Darstellung sind, die ein Gasduschenmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Hinblick auf den Zusammenbau ihres Verteilers und Duschkopfs darstellt sowie eine Draufsicht und eine Bodenansicht davon. In dieser Ausführungsform umfasst das Gasduschenmodul zwei Verteiler 23 und einen Duschkopf 24. In ähnlicher Weise ist jeder Verteiler 23 mit zwei Einlässen 230a, 230b ausgebildet, wobei den zwei Einlässen 230a, 230b ermöglicht wird, jeweils mit zwei Gaskanälen 200, 200a in einer Gasabscheidungskammer verbunden zu sein. Darüber hinaus gibt es zwei Kühlblöcke 25, die jeweils an zwei Seiten des Duschkopfes 24 angeordnet sind, wobei jeder Kühlblock 25 mit einer Kühlwasserleitung 250 darin in einer Art und Weise ausgebildet ist, dass eine Kühlwasserleitung 250 in einem der zwei Kühlblöcke 25 ausgewählt ist, eingesetzt zu werden, um Kühlwasser zu ermöglichen, von dort in das System hineinzufließen. Somit wird eine andere Kühlwasserleitung 250 in einem anderen Kühlblock 25 eingesetzt, um dem Kühlwasser zu ermöglichen, von dort aus dem System heraus zu fließen. Wie in der 9 dargestellt, gibt es eine Vielzahl an Sprühkanälen 242 und eine Vielzahl an Kühlpassagen 251, die innerhalb des Duschkopfes 24 ausgebildet sind. Darüber hinaus sind die zwei Enden von jeder Kühlpassage 251 jeweils mit den zwei Wasserleitungen 250 der zwei Kühlblöcke 25 verbunden, so dass ein Kühlwasserfluss in einer Kühlwasserleitung 250 von einem der zwei Kühlwasserblöcke 25 geführt werden kann, um in den Duschkopf 24 durch die Kühlpassagen 250 und aus diesem heraus zu fließen und somit in eine andere Kühlwasserleitung 250 eines anderen Kühlwasserblocks 25 zu fließen, wo es abgelassen wird. In dieser Ausführungsform gibt es einen Vielzahl an Schraublöchern, die an Positionen umliegend am Umfang der Diffusionszelle in dem Verteiler 23 ausgebildet sind, um es dem Verteiler 23 zu ermöglichen, durch Schrauben von n Schrauben in entsprechende Schraublöcher mit dem Duschkopf 24 zusammengebaut zu werden. Um Luftdichtheit zu erhalten, ist weiterhin ein Gummikissen zwischen dem Verteiler 23 und dem Duschkopf 24 eingelegt. Da es auch in ähnlicher Weise eine Vielzahl an Schraublöchern geben kann, die an umliegenden Positionen am Umfang der Kühlpassagen in jedem Kühlblock 25 ausgebildet sind, so dass jeder Kühlblock 25 an dem Duschkopf 24 durch Verschrauben angeordnet werden, gibt es ein Gummikissen, das zwischen dem Kühlblock 25 und dem Duschkopf 24 angeordnet ist, um ebenfalls eine Luftdichtheit zu erhalten.
Nachfolgend wird auf 10 Bezug genommen, die eine Schnittansicht der 7 entlang der Linie C-C' ist. Wie in der 10 dargestellt, gibt es zwei Verteiler 23, die an der Oberseite des Duschkopfes 24 angeordnet sind, während der Duschkopf 24 zwei Kühlblöcke 25 aufweist, die an den zwei Seiten davon angeordnet sind. Die zwei Kühlwasserleitungen sind innerhalb der zwei Kühlblöcke 25 ausgebildet, während längliche Öffnungen eingesetzt werden, um es Kühlwasser zu ermöglichen, sowohl in den Duschkopf 24 hinein zu strömen, als auch aus diesem heraus.
Nachfolgend wird auf 11 Bezug genomme, die eine Schnittansicht der 7 entlang der Linie A-A' ist, ohne die zwei Kühlblöcke darzustellen. Wie in der 11 dargestellt, ist jeder Verteiler 23 mit zwei Einlässen 230a und 230b ausgebildet, die verwendet werden, zwei unterschiedlichen Gasen zu ermöglichen, die in verschiedenen Gaskanälen gefüllt sind, jeweils in die zwei Diffusionszellen 231 des Verteilers 23 zu strömen, so dass der Fluss der zwei unterschiedlichen Gase, d. h. des ersten Gases und des zweite Gases, in den zwei Diffusionszellen 231 gepuffert werden kann und somit darin verteilt wird. Weiterhin ist der Duschkopf 24 mit wenigstens einem Duschkanal 242 ausgebildet, so dass jeder mit einer der Diffusionszellen 231 durch Gaseinlasspassagen 243 verbunden ist, um es dem Gas in der entsprechenden Diffusionszelle 231 zu ermöglichen, dort hindurch in den Duschkanal 242 zu strömen. Darüber hinaus ist der Duschkanal 242 weiterhin mit Gasauslasspassagen 240 verbunden, so dass dadurch das Gas in dem Duschkanal 242 in die Gasabscheidungskammer ausströmen kann.
Nachfolgend wird auf 12 Bezug genommen, die eine Schnittansicht der 7 entlang der Linie D-D' ist. Da die zwei Kühlblöcke an zwei Seiten des Duschkopfes 24 angeordnet sind, ist der Duschkopf 24 in der 12 nicht sichtbar. Wie in der 12 dargestellt, ist jeder Kühlblock 25 an dem Duschkopf 24 durch das Verschrauben von n Schrauben in die Schraublöcher 241 befestigt.
Nachfolgend wird auf 13 Bezug genommen, die eine Schnittansicht der 7 entlang der Linie B-B' ist. Um Gas gleichmäßig zu verteilen, ist in der 13 die Verteilung der Duschkanäle 242 in einer dichten-spärlichen-dichten-(dense-sparse-dense-)Art angeordnet. Sie können jedoch auch in einer abstandsgleichen Art verteilt sein. Darüber hinaus sind die Duschkanäle 242 mit den Diffusionszellen in einer wechselnden Art verbunden, so dass jeder Duschkanal 242 nur einem Gas ermöglichen kann, darin zu strömen. Weiterhin sind in dem Duschkopf 24 die Kühlpassagen 251 und die Sprühkanäle 242 parallel zueinander angeordnet.
Nachfolgend wird auf 14 und 15 Bezug genommen, die jeweils eine dreidimensionale Ansicht eines Verteilers gemäß der Erfindung sind, wie er von seiner Oberseite aus betrachtet wird, und eine dreidimensionale Ansicht von dem gleichen, betrachtet von seiner Unterseite. Wie in der 15 dargestellt, gibt es abgesenkte Bereiche, die an einer Seite des Verteilers 23 ausgebildet sind, um als Diffusionszellen 231 zu dienen. Um Luftdichtheit zu erhalten, ist der Verteiler 23 mit einer Nut 232 an einer Position, umliegend am Umfang jeder Diffusionszelle 231 ausgebildet, um ein Dichtungsbauteil, wie einen O-Ring, darin aufzunehmen. Es ist zu bemerken, dass die Seite des Verteilers 23, wo die abgesenkten Bereiche ausgebildet sind, zu dem Duschkopf 24 zugewandt positioniert sein soll, um die zwei zusammen zu bauen.
Nachfolgend wird auf 16 und 17 Bezug genommen, die jeweils die Bodenansichten von zwei Verteilern gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung sind. In der 16 gibt es zwei unabhängige Diffusionszellen 231, die an dem Verteiler 23 in einer Art ausgebildet sind, dass die zwei Diffusionszellen von ihren entsprechenden Nuten 232 umgeben sind und mit ihen entsprechenden Einlässen 230a, 230b verbunden sind, und zwar im Hinblick darauf, die zwei vollständig voneinander zu trennen. Dadurch ist der Verteiler gemäß 16 für einen Beschichtungsprozess geeignet, der voraussetzt, dass den Gasen eine gegenseitige Reaktion vor dem Auslassen unterbunden wird. In dem Verteiler 23, der in der 17 dargestellt ist, gibt es jedoch nur eine einzelne darin ausgebildete Diffusionszelle 231, die ebenfalls von einer Nut 232 umgeben ist und mit zwei Einlässen 230a, 230b verbunden ist. Er ist somit für einen Beschichtungsprozess geeignet, der voraussetzt, dass die Gase gegenseitig vor der Abgabe reagieren.
Nachfolgend wird auf 18 Bezug genommen, die eine Draufsicht eines Duschkopfes gemäß der Erfindung ist. Wie in der 18 dargestellt, sind die Gaseinlasspassagen 243 an dem Duschkopf 24 an seiner einen Seite ausgebildet, die zu dem Verteiler 23 gerichtet ist, wobei diesem ermöglicht wird, alternativ an Positionen entsprechend dem Duschkanal des Duschkopfes 24 angeordnet zu sein. Es ist zu bemerken, dass außer für die wechselnde Anordnung, wie diejenige, die in 18 dargestellt ist, die Gaseinlasspassagen 243 gleichmäßig verteilt sein können.
Nachfolgend wird auf 19 Bezug genommen, die eine Röntgenansicht eines Duschkopfes gemäß der Erfindung ist. In der 19 können die vielen Duschkanäle 242 innerhalb des Duschkopfes 24 durch Bohren ausgebildet sein, da der Duschkopf 24 im Wesentlichen ein Metallblock ist. In dieser Ausführungsform gemäß der 19 sind die Duschkanäle 242a und 242b beispielsweise zu einem Duschkanal 242 gruppiert. Sodann gibt es Öffnungen, die an den Duschkanälen 242 ausgebildet sind, während den Öffnungen mit Bezug auf eine Seite des Duschkopfes 24 ermöglicht wird, als Gaseinlasspassagen 243 eingesetzt zu werden und diese mit Bezug auf die gegenüberliegende Seite des Duschkopfes 24 als Gasauslasspassagen 240 eingesetzt werden. Um zu verhindern, dass sich der Duschkopf 24 selbst beschichtet und somit, wenn das Gas überhitzt ist, durch die Gasströmung darin verstopft, gibt es weiterhin Kühlpassagen 251, die innerhalb des Duschkopfes 24 ausgebildet sind, um Kühlwasser zu ermöglichen, darin zu strömen. Da es zwei Kühlblöcke 25 gibt, die an zwei Seiten des Duschkopfes 24 angeordnet sind und die Kühlwasserleitungen 251 der zwei Kühlblöcke 25 jeweils mit den zwei Enden von jeder Kühlpassage 251 verbunden sind, ist das Kühlwasser in der Lage, in den Duschkopf 24 und aus diesem heraus zu strömen, um dessen Temperatur zu senken.
Nachfolgend wird auf 20 und 21 Bezug genommen, die jeweils eine Röntgenansicht eines Gasduschenmoduls gemäß der Erfindung sind, wobei der Verteiler und der Duschkopf zusammengebaut sind und wobei 21 eine vergrößerte Teilansicht der 20 ist. Wie in den Figuren dargestellt, sind beispielhaft der Duschkanal 242a und Duschkanal 242b, die zu einem Duschkanal 242 gruppiert sind, jeweils mit zwei Diffusionszellen 231a und 231b verbunden, da die zwei Diffusionszellen 231a, 231b mit zwei gegenseitig reaktiven unterschiedlichen Gasen gefüllt sind, die vor dem Ausströmen nicht vermischt werden sollen. Wenn der Verteiler 23 mit dem Duschkopf 24 zusammengebaut ist, wird die Gaseinlasspassage 243a die Diffusionszelle 231a mit dem Duschkanal 242a verbinden, um einem der Gase zu ermöglichen, in den Duschkanal 242a zu strömen. In ähnlicher Weise wird die Gaseinlasspassage 243b die Diffusionszelle 231b mit dem Duschkanal 242b verbinden, um einem der zwei Gase zu ermöglichen, in den Duschkanal 242b zu strömen. Da die Gaseinlasspassagen 243a und Gaseinlasspassagen 243b alternativ angeordnet sind, kann darüber hinaus eine solche Anordnung ein gleichmäßiges Mischen nach dem Ausströmen erleichtern. Weiterhin können, da die Gase, die in dieser Ausführungsform eingesetzt sind, in ihre entsprechenden Diffusionszellen 231 des Verteilers 23 in einer ersten axialen Richtung gefüllt werden und sie dann geführt werden, um in den Duschkanal 242 des Duschkopfes 24 in einer zweiten axialen Richtung zu strömen, nicht nur die Gase gleichmäßig an der gesamten ebenen Oberfläche zum Sprühen verteilt werden, sondern es können auch die Gase voneinander getrennt werden, wenn sie in den Verteiler 23 strömen. Die Gase können aber nur aufeinander treffen, nachdem sie aus dem Duschkopf 24 ausströmen. Obwohl es nur zwei Verteiler 23 in dieser Ausführungsform gibt, können nur ein Verteiler 23 oder mehr als drei Verteiler 23 in dem Gasduschenmodul gemäß der Erfindung eingesetzt werden.
Nachfolgend wird auf 22 und 23 Bezug genommen, die ein Druckverteilungsdiagramm eines Werkstücks in einer Gasabscheidungskammer in X-Richtung und ein Druckverteilungsdiagramm desselben in Y-Richtung sind. Zu den oben genannten 22 und 23 ist zu bemerken, dass das Verhältnis zwischen dem maximalen Druck und dem minimalen Druck, die an dem Substrat in der Gasabscheidungskammer durch das Gasduschenmodul gemäß des Erfindung sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung ausgeübt werden, ungefähr 1,02 mit einem Fehler von 2,3% ist. Dies weist darauf hin, dass das Gasduschenmodul gemäß der Erfindung wohl in der Lage ist, gleichmäßig Gas auf dem Substrat zu verteilen.
In den Ausführungsformen gemäß der Erfindung ist die axiale Richtung, die nämlich als X-Richtung bezeichnet ist, entlang der Erstreckung der Diffusionszelle senkrecht und orthogonal zu der axialen Richtung, die nämlich als Y-Richtung bezeichnet ist, entlang der Erstreckung des Duschkanals. Jedoch ist sie nicht darauf beschränkt und kann gemäß gegenwärtigen Anforderungen von Anwendern variiert werden. Sie sollen aber nicht entgegen dem folgenden Prinzip angeordnet werden, welches ist, dass die sich erstreckende axiale Richtung der Diffusionszelle nicht parallel zu der sich erstreckenden axialen Richtung des Duschkanals ist. Darüber hinaus kann es mehr als einen Einlass geben, der in dem Verteiler 23 ausgebildet ist, obwohl es nur einen Einlass gibt, der in den Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt ist. Beispielsweise ist es in der in 5 dargestellten Ausführungsform möglich, ein Gas, das in einem Gaskanal fließt, zu führen, so dass es durch einfaches Anbringen eines Anschlusses an dem Deckel 32 in mehr als zwei Sub-Kanäle strömt, um dadurch das Gas, das in eine gleiche Diffusionszelle 231 gefüllt werden soll, durch mehr als einen Einlass zu führen, die jeweils mit diesen Sub-Kanälen verbunden sind. Gleichwohl wird die Menge der Diffusionszelle entsprechend bestimmt, ob die in einem Beschichtungsprozess eingesetzten Gase vor dem Ausströmen gemischt werden sollen, und auch nach den tatsächlichen Anforderungen der Benutzer bestimmt. Beispielsweise kann es zwei Einlässe für eine Diffusionszelle oder zwei Einlässe für zwei unabhängige Diffusionszellen, usw., geben. Es ist zu bemerken, dass das Gasduschenmodul ebenfalls für solche Beschichtungsprozesse anwendbar ist, die den Einsatz von mehr als drei unterschiedlichen Gasen benötigen.
Um zu verhindern, dass das Gas direkt durch die Gaseinlasspassagen in den Duschkanal strömt und dann auch direkt aus diesem durch die Gasauslasspassagen ausströmt, sind die Gaseinlasspassagen und die Gasauslasspassagen nicht direkt in Übereinstimmung zueinander angeordnet. Darüber hinaus sollte der Durchmesser von jeder Gasauslasspassage in einem Bereich zwischen 0,1 cm und 2,0 cm sein.
In den Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind die Kühlpassagen in dem Verteiler geradlinige Röhren, die parallel zu dem Duschkanal angeordnet sind. Sie sind jedoch nicht darauf beschränkt und können somit nicht-parallel am Duschkanal angeordnet sein. In einer Ausführungsform sind die Kühlpassage und der Duschkanal in einer gestapelten Art angeordnet, so dass die zwei nicht-parallel zueinander angeordnet werden können. Die gestapelte Anordnung wird jedoch einen dickeren, schwereren, größeren Verteiler ergeben, der nicht nur unpraktikabel, sondern auch kostenintensiver in der Herstellung ist.
Zu der oben genannten Beschreibung ist zu bemerken, dass das Gasduschenmodul nicht nur Gase an der gesamten Ausströmoberfläche gleichmäßig mischen und verteilen kann, sondern dass es auch vergleichsweise einfach und günstig herzustellen sowie auch einfach zusammengebaut werden kann, da es durch herkömmliche Herstellungsmittel wie Bohren und Fräsen hergestellt werden kann. Weiterhin können, falls es notwendig ist, zwei unterschiedliche Beschichtungsprozesse in einer Gasabscheidungskammer auszuführen, bei denen einer der zwei Prozesse erfordert, dass seine Gase getrennt sind, um eine gemeinsame Reaktion vor dem Ausströmen zu verhindern, und ein weiterer Prozess erfordert, dass seine Gase zusammen vor dem Ausströmen reagieren, zwei derartige, unterschiedliche Beschichtungsprozesse einfach entsprechend durch Wechseln des Verteilers in dem Gasduschenmodul durchgeführt werden.
Mit Bezug auf die vorher genannte Beschreibung ist zu erkennen, dass die optimalen Dimensionsverhältnisse für die Teile der Erfindung, einschließlich der Veränderungen in der Größe, des Materials, der Gestaltung, der Form, der Funktion und Art der Ausführung, des Zusammenbaus und der Benutzung, als schnell ersichtlich und offensichtlich für einem Fachmann erachtet werden. Alle gleichwertigen Bezüge auf das, was in den Figuren veranschaulicht und in der Beschreibung beschrieben ist, sollen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6921437 [0006]
- US 6478872 [0007]
- US 2007/0163440 [0008]

Claims

Gasduschenmodul für eine Gasabscheidungskammer mit einem Gaskanal, aufweisend: wenigstens einen Verteiler, weiterhin aufweisend: wenigstens eine Diffusionszelle, die darin entlang einer ersten axialen Richtung ausgebildet ist; und eine Vielzahl an Einlässen, die jeweils mit dem Gaskanal und der Diffusionszelle verbunden sind; und einen Duschkopf, weiterhin aufweisend: wenigstens einen Duschkanal, der darin entlang einer zweiten axialen Richtung ausgebildet ist; eine Vielzahl an Gaseinlasspassagen, um den wenigstens einen Duschkanal mit der Diffusionszelle verbinden; und eine Vielzahl an Gasauslasspassagen, um den wenigstens einen Duschkanal mit der Gasabscheidungskammer zu verbinden; wobei der Verteiler und der Duschkopf miteinander verbunden sind, um der Diffusionszelle zu ermöglichen, mit dem Duschkanal durch die Gaseinlasspassagen zu kommunizieren; und wobei die erste axiale Richtung nicht parallel zur zweiten axialen Richtung ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler mit einer Nut an einer Position umliegend am Umfang der Diffusionszelle ausgebildet ist, um darin ein Dichtungsbauteil aufzunehmen.
Gasduschenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsbauteil ein O-Ring ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaseinlasspassagen und die Gasauslasspassagen nicht in Übereinstimmung (fluchtend) zueinander sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler weiterhin mit mindestens einer Kühlpassage darin ausgebildet ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 5, weiterhin aufweisend: zwei Kühlblöcke, die an zwei Seiten des Duschkopfes angeordnet und befestigt sind, wobei jeder für wenigstens eine Kühlwasserleitung bereitgestellt ist, der darin in einer Art ausgebildet ist, dass die wenigstens eine Kühlwasserleitung mit der Kühlpassage verbunden ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwasserleitungen, die in den zwei Kühlblöcken ausgebildet sind, in einer Art bereitgestellt sind, dass eine der zwei Kühlwasserleitungen ausgewählt ist, um es Kühlwasser zu ermöglichen, davon einzufließen, während eine andere Kühlwasserleitung eingesetzt ist, um Kühlwasser ein Herausfließen zu ermöglichen.
Gasduschenmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlpassage und der wenigstens eine Duschkanal abwechselnd parallel zueinander angeordnet sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlpassage und der wenigstens eine Duschkanal co-planar angeordnet sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen O-Ring gibt, der zwischen den Verteiler und den Duschkopf gelegt ist, wobei der Verteiler und der Duschkopf durch Einschrauben von Schrauben in entsprechende Schraublöcher kombiniert sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste axiale Richtung orthogonal zur zweiten axialen Richtung orientiert ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gasauslasspassage wie eine Säule mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 0,1 cm und 2 cm geformt ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler mit einer ersten Diffusionszelle und einer zweiten Diffusionszelle ausgebildet ist, wobei es den zwei Diffusionszellen ermöglicht ist, dass sie parallel zueinander orientiert sind und der Duschkopf mit einem ersten Duschkanal und einem zweiten Duschkanal ausgebildet ist, wobei es den zwei Sprühkanälen ermöglicht ist, dass sie parallel zueinander orientiert sind und gleichzeitig ermöglicht ist, dass der erste Duschkanal nur mit der ersten Diffusionszelle verbunden ist und dass der zweite Duschkanal nur mit der zweiten Diffusionszelle verbunden ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler mit wenigstens einer Vielzahl an Gaseinlasspassagen und einer Vielzahl an zweite Gaseinlasspassagen ausgebildet ist, wobei es ermöglicht wird, dass die ersten Gaseinlasspassagen zum Verbinden der ersten Diffusionszelle mit dem ersten Duschkanal eingesetzt werden und die zweiten Gaseinlasspassagen zum Verbinden der zweiten Diffusionszelle mit dem zweiten Duschkanal eingesetzt werden; und die ersten Gaseinlasspassagen und die zweiten Gaseinlasspassagen abwechselnd angeordnet sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler mit einer Nut an einer Position umliegend am Umfang der ersten Diffusionszelle ausgebildet ist, um darin ein Dichtungsbauteil aufzunehmen.
Gasduschenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler mit einer Nut an einer Position umliegend am Umfang der zweiten Diffusionszelle ausgebildet ist, um darin ein Dichtungsbauteil aufzunehmen.
Gasduschenmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Gaseinlasspassagen und die Gasauslasspassagen nicht in Übereinstimmung (fluchtend) zueinander angeordnet sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Gaseinlasspassagen und die Gasauslasspassagen nicht in Übereinstimmung (fluchtend) zueinander angeordnet sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vielen ersten Gaseinlasspassagen, die in dem Verteiler ausgebildet sind, mit der ersten Diffusionszelle verbunden sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vielen zweiten Gaseinlasspassagen, die in dem Verteiler ausgebildet sind, mit der zweiten Diffusionszelle verbunden sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen O-Ring gibt, der umliegend an der Kühlpassage ausgebildet ist, um den Zusammenbau des entsprechenden Kühlblocks und des Verteilers abzudichten.
Gasduschenmodul nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpassage parallel zur zweiten axialen Richtung orientiert ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpassage und der Duschkanal co-planar angeordnet sind.
Gasduschenmodul nach einem der Ansprüche 21, 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpassage im Wesentlichen eine längliche Öffnung ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Duschkanal eine Vielzahl an länglichen Öffnungen umfasst.
Gasduschenmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Verteiler gibt, die an zwei oberen Ecken des Duschkopfes angeordnet sind.
Gasduschenmodul nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass es noch einen anderen Verteiler gibt, der an einer Position zwischen den vorher genannten zwei Verteilern angeordnet ist.
Gasduschenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verteiler mit mehr als einer Einlassöffnung ausgebildet ist.