DE10232206B4

DE10232206B4 - Sprühvorrichtung für eine Wafer-Behandlungsvorrichtung mit einer Zwischenraum-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE10232206B4
Application number: DE10232206A
Authority: DE
Inventors: Jong-chul Suwon Park; Dong-Hyun Kim; O-Ik Kwon; Hye-jin Anyang Jo
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: JP2003051489A; KR100400044B1; US20050145338A1; JP4246450B2; DE10232206A1; TW565903B; CN1781608A; US20030010452A1; CN100435274C; JP2008300888A; CN1397991A; KR20030008068A; US6872258B2; CN1265441C

Abstract

Sprühkopf zum Zuführen eines Reaktionsgases zu einem Prozeßbereich innerhalb einer Reaktionskammer während der Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wobei der Sprühkopf aufweist:
eine obere Platte (10) mit einem Gasanschluß (12) zum Einbringen des von einer äußeren Quelle zugeführten Reaktionsgases in die Reaktionskammer;
eine Frontplatte (20), die dem Prozeßbereich gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Frontplatte (20) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist;
eine erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) zwischen der oberen Platte (10) und der Frontplatte (20) so angeordnet ist, daß sie in der Lage ist, sich nach oben oder unten zu bewegen, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) eine obere Oberfläche aufweist, die einen ersten Zwischenraum (70) zum Ausbilden eines ersten lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas definiert;
eine zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540) mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen, wobei...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Sprühvorrichtung bzw. einen Sprühkopf, der zum Zuführen eines Reaktionsgases, das Plasma verwendet, zu einer Reaktionskammer in einer Wafer-Behandlungsvorrichtung vorgesehen ist.

US 59 68 374 A offentbart ein Verfahren in einer Plasma-Prozesskammer mit variablem Spalt für eine kontollierte Entfernung von zumindest einem Teil einer oberen Kruste einer photoempfindlichen Schicht, welche sich über einem Substrat befindet.

US 62 45 192 B1 offenbart ein Gasverteilungssystem zur gleichförmigen oder nicht-gleichförmigen Verteilung von Gas über einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats. Das Gasverteilungssystem enthält eine Trägerplatte und einen Sprühkopf, welche aneinander befestigt sind, um dazwischen eine Gasverteilungskammer zu definieren. Eine Prallplattenanordnung einschließlich einer oder mehrerer Prallplatten befindet sich innerhalb der Gasverteilungskammer. Die Prallplattenanordnung enthält eine erste Gasversorgung, welche einen mittleren Abschnitt der Prallplattenkammer mit Prozessgas versorgt, sowie eine zweite Gasversorgung, welche einen peripheren Bereich der Prallplattenkammer mit einem zweiten Prozessgas versorgt. Da der Gasdruck an Stellen, welche sich näher an den Öffnungen der ersten und zweiten Gasversorgungen höher ist, kann der Gasdruck an der Rückseite des Sprühkopfes gleichförmiger als im Falle einer Einzelgasversorgung gestaltet werden.

US 62 07 006 B1 offenbart eine Vaccuumprozessvorrichtung, in welcher ein Zielobjekt in einem festgelegten Vaccuumzustand einem festgelegten Prozess unterzogen wird, sowie ein in der Prozesskammer befindliches Montagegerüst zur Befestigung des Zielobjekts daran, und ein dem Montagegerüst gegenüberliegender Sprühkopf zur Zuführung von Prozessgas in die Prozesskammer.

Da die Integrationsdichte von Halbleitervorrichtungen zunimmt, verringert sich eine Design-Regel und nimmt der Durchmesser eines Wafers zu. Große Wafer werden häufig vielen Schritten für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen unterzogen, einschließlich beispielsweise Abscheidungsverfahren zum Abscheiden von Materialschichten auf einem Wafer oder Ätzverfahren zum Ätzen von Materialschichten auf dem Wafer mit einem vorbestimmten Muster durch Zuführen eines Reaktionsgases von dem oberen Abschnitt einer Reaktionskammer zum Abscheiden bzw. Ätzen auf bzw. von dem Wafer. Da insbesondere während der Ätzverfahren die Wafergrößen zunehmen, ist es wichtig, die Gleichförmigkeit bei den Ätzraten über der gesamten Waferoberfläche zu optimieren.

Bei einer typischen Ätzvorrichtung wird ein Reaktionsgas, welches zum Ätzen erforderlich ist, in eine Reaktionskammer durch ein Downstream-Verfahren eingebracht, wobei das Gas von einer oberen Elektrode zugeführt wird und in die Peripherie einer unteren Elektrode gepumpt wird. Um das Reaktionsgas gleichmäßig in der Reaktionskammer zu verteilen, ist eine Sprühvorrichtung bzw. ein Sprühkopf, der zahlreiche Ablenk- bzw. Prallplatten enthält, von denen jede eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, in dem oberen Teil der Reaktionskammer installiert. Bei einem herkömmlichen Sprühkopf sind die jeweiligen Positionen der Durchgangsöffnungen und ein Zwischenraum zwischen den Prallplatten fest eingestellt.

Die Funktion der Prallplatten, die in dem Sprühkopf vorgesehen sind, ist die Steuerung der Verteilung des Gasstroms innerhalb einer oberen Elektrode, d.h., eine Gasverteilungsplatte (GDP) der Ätzvorrichtung. Typischerweise wird eine Gasverteilungsfunktion der Prallplatte durch den Zwischenraum zwischen den Prallplatten und einem Öffnungsverhältnis der Durchgangsöffnungen, die in jeder der Prallplatten ausgebildet sind, eingestellt. Da jedoch die jeweiligen Positionen der Durchgangsöffnungen, die in jeder Prallplatte vorgesehen sind, und des Zwischenraums zwischen den Prallplatten bei einem herkömmlichen Sprühkopf fest eingestellt, variiert die Verteilung bei den Ätzraten über die gesamte Waferoberfläche jedesmal, wenn der in einer Ätzvorrichtung durchzuführende Prozeß verändert wird. Somit ist der Aufbau des herkömmlichen Sprühkopfes beim Entwickeln eines neuen Prozeßs bzw. Verfahrens mit Begrenzungen verbunden. Überdies erfordert die Entwicklung einer neuen Ätzvorrichtung gewöhnlicherweise zahlreiche Simmulationsverfahren und beträchtliche Ausgaben.

Beispielsweise kann es für den Fall eines Ätzverfahrens zum Ausbilden einer Gate-Elektrode auf einem Wafer unerwünscht sein, eine Ätzgleichförmigkeit während eines Ätzverfahrensschritts zum Ausbilden einer Ätzmaskenschicht vor der Gatemusterung über die gesamte Waferoberfläche zu erzielen. Falls überdies ein Ätzverfahren, das zahlreiche Schritte enthält, durchgeführt wird, variiert die Ätzrate auf dem Wafer von Schritt zu Schritt. Jedoch ist es bei dem herkömmlichen Sprühkopf, bei welchem die jeweiligen Positionen der Durchgangsöffnungen, die in jeder Prallplatte vorgesehen sind, und des Zwischenraums zwischen den Prallplatten fest eingestellt sind, unmöglich, verschiedene Positionen auf dem Wafer mit unterschiedlichen Gasmengen zu versorgen, was die Schwierigkeit beim Optimieren der Gleichförmigkeit eines auf der gesamten Waferoberfläche auszubildenden Musters erhöht. Probleme, die mit einer Ungleichmäßigkeit bei einer Ätzrate während eines Ätzverfahrens im Verlauf eines Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung verbunden sind, beeinflussen die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung und die Produktionsausbeute nachteilig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Gassprühkopf zum Zuführen eines Reaktionsgases zu einem Prozeßbereich innerhalb einer Reaktionskammer während der Herstellung einer Halbleitervorrichtung, welcher in der Lage ist, die Gleichförmigkeit von auf einem Wafer ausgebildeten Mustern zu optimieren. Bei dem Bemühen die vorangehenden Probleme zu lösen, ist es ein Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einen Sprühkopf zu schaffen, der zum Steuern der Verteilung der Reaktionsgasmenge in Abhängigkeit von einer Position auf dem Wafer in der Lage ist, um eine optimale Gleichförmigkeit bei der Ätzrate über der gesamten Waferoberfläche während eines Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung zu erzielen.

Es ist ein anderes Merkmal einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, einen Sprühkopf zu schaffen, der zum Steuern der Reaktionsgasmenge in der Lage ist, die einem Wafer positionsabhängig zugeführt wird, wie sie für eine Kompensation für eine Verschlechterung einer Ätzratengleichförmigkeit erwünscht ist, welche abhängig von der Position auf dem Wafer während eines Ätzschrittes auftreten kann, so daß eine endgültige Ätzratengleichförmigkeit optimiert werden kann.

Um die vorangehenden Merkmale zu schaffen, sieht die vorliegende Erfindung demgemäß einen Sprühkopf zum Steuern einer Verteilung der Reaktionsgasmenge bei einem Prozeßbereich innerhalb einer Reaktionskammer vor. Bei einem Sprühkopf gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine obere Platte einen Gasanschluß zum Einbringen des Reaktionsgases, das von einer außerhalb liegenden Quelle zugeführt wird, in die Reaktionskammer auf. Eine Frontplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist dem Prozeßbereich gegenüberliegend angeordnet. Eine erste Prallplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist zwischen der oberen Platte und der Frontplatte derart angeordnet, daß sie zu einer Bewegung nach oben oder unten in der Lage ist. Die erste Prallplatte weist eine obere Oberfläche auf, die einen ersten Zwischenraum zum Ausbilden eines ersten lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas definiert. Eine zweite Prallplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist zwischen der ersten Prallplatte und der Frontplatte derart angeordnet, daß sie zu einer Bewegung nach oben oder unten in der Lage ist. Die zweite Prallplatte weist eine obere Oberfläche auf, die einen zweiten Zwischenraum zum Ausbilden eines zweiten lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas zwischen den ersten und zweiten Prallplatten definiert. Eine Zwischenraum-Steuervorrichtung wird zum Einstellen der Breite des ersten Zwischenraums und der Breite des zweiten Zwischenraums verwendet.

Vorzugsweise enthält die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte ausgebildet sind, eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen, die an einer ersten Position ausgebildet sind, welche sich in der Nähe der Mittelachse der ersten Prallplatte befindet und in einer radialen Richtung von der Mittelachse mit einem ersten Abstand beabstandet ist; sowie eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen, die an einer zweiten Position ausgebildet sind, welche sich in der Nähe eines Randes der ersten Prallplatte befindet und in einer radialen Richtung von der Mittelachse mit einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, beabstandet ist.

Die Zwischenraum-Steuervorrichtung stellt vorzugsweise die Position der ersten Prallplatte derart ein, daß die Breite des ersten Zwischenraums sich verringert, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen strömt, größer als die Reaktionsgasmenge ist, die durch die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen strömt.

Die Zwischenraum-Steuervorrichtung stellt vorzugsweise die Position der ersten Prallplatte derart ein, daß die Breite des ersten Zwischenraums zunimmt, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen strömt, zunimmt.

Überdies stellt die Zwischenraum-Steuervorrichtung vorzugsweise die Position der zweiten Prallplatte derart ein, daß die Breite des zweiten Zwischenraums zunimmt, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen strömt, die in der zweiten Prallplatte ausgebildet sind, über dem gesamten Prozeßbereich gleichförmig ist.

Die Zwischenraum-Steuervorrichtung stellt vorzugsweise die Position der zweiten Prallplatte derart ein, daß die Breite des zweiten Zwischenraums sich verringert, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen strömt, die in der zweiten Prallplatte ausgebildet sind, abhängig von einer Position in dem Prozeßbereich selektiv variiert.

Bei dem Sprühkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenraum-Steuervorrichtung einen ersten Distanzring, der an einer oberen Prallplatte zum Einstellen der Breite des ersten Zwischenraums angeordnet ist; sowie einen zweiten Distanzring enthalten, der zwischen den ersten und zweiten Prallplatten zum Einstellen der Breite des zweiten Zwischenraums angeordnet ist. Der erste Distanzring kann an einem oberen Rand der ersten Prallplatte angeordnet sein, und der zweite Distanzring kann an einem oberen Rand der zweiten Prallplatte angeordnet sein. Die ersten und zweiten Distanzringe können aus einem oder mehreren Kreisringen bestehen. Vorzugsweise weist zumindest einer der ersten und zweiten Distanzringe einen ringförmigen Kontaktabschnitt auf, in welchem eine Vielzahl von Sägezähnen ausgebildet sind. Jeder der Vielzahl der Sägezähne ist mit einer Zahnweite angeordnet, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht. Außerdem liegt die Höhe jedes Sägezahns des ringförmigen Kontaktabschnitts in dem Bereich von ungefähr 0,01 bis 0,5 mm. Der erste Distanzring kann einen ringförmigen Kontaktabschnitt aufweisen, der eine Vielzahl von Sägezähnen aufweist, die der ersten Prallplatte gegenüberliegend ausgebildet sind. In diesem Fall enthält die erste Prallplatte einen Distanzringkoppler, der eine Vielzahl von Sägezähnen aufweist, die gegenüberliegend dem ersten Distanzring ausgebildet sind, um in Eingriff mit der Vielzahl der Sägezähne des ringförmigen Kontaktabschnitts zu kommen bzw. zu stehen. Der erste Distanzring kann einen ringförmigen Kontaktabschnitt aufweisen, der eine Vielzahl von Sägezähnen enthält, die der ersten Prallplatte gegenüberliegend angeordnet sind, und die erste Prallplatte kann einen Distanzringkoppler enthalten, der eine Vielzahl von Sägezähnen aufweist, die dem ersten Distanzring gegenüberliegend angeordnet sind, um mit der Vielzahl der Sägezähne des ringförmigen Kontaktabschnitts in Eingriff zu kommen bzw. zu stehen.

Alternativ kann der zweite Distanzring einen ringförmigen Kontaktabschnitt aufweisen, der eine Vielzahl von Sägezähnen aufweist, die gegenüberliegend der zweiten Prallplatte ausgebildet sind. In diesem Fall weist die zweite Prallplatte einen Distanzringkoppler auf, der eine Vielzahl von Sägezähnen aufweist, die dem zweiten Distanzring gegenüberliegend ausgebildet sind, um mit der Vielzahl der Sägezähne des ringförmigen Kontaktabschnitts in Eingriff zu kommen bzw. zu stehen.

Bei der Sprühvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die erste Prallplatte ein einziges scheibenförmiges Element enthalten, das eine gleichförmige Dicke über seine gesamte Oberfläche aufweist.

Bei dem Sprühkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die erste Prallplatte eine scheibenähnliche Basisplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen und eine Nut zum Vorsehen eines kreisförmigen Raums in der Mitte ihrer oberen Oberfläche aufweist; sowie eine scheibenähnliche Einfüge- bzw. Einlageplatte, die zum Drehen um eine Mittelachse der ersten Prallplatte innerhalb der Nut eingefügt ist, wobei die scheibenähnliche Einlageplatte eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, die mit ausgewählten Durchgangsöffnungen der Vielzahl der in der Basisplatte ausgebildeten Durchgangsöffnungen verbunden sind.

Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der Basisplatte ausgebildet sind, kann enthalten: eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen, die an einer ersten Position ausgebildet sind, die sich in der Nähe der Mittelachse der ersten Prallplatte befindet und in einer radialen Richtung von der Mittelachse mit einem ersten Abstand beabstandet ist, der weniger als der Radius der Einlageplatte beträgt; und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen, die an einer zweiten Position ausgebildet sind, die sich in der Nähe des Randes der Basisplatte befindet und in einer radialen Richtung von der Mittelachse mit einem zweiten Abstand beabstandet ist, der größer als der Radius der Einlageplatte ist. Die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen stehen abhängig von einer Rotationsstrecke der Einfügeplatte in Verbindung mit der Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der Einlageplatte ausgebildet sind. Um das Öffnungsverhältnis der ersten Durchgangsöffnung in Abhängigkeit von der Rotationsstrecke der Einlageplatte zu verändern, können die Vielzahl von Durchgangsöffnungen in der Einfügeplatte und die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen in der Basisplatte selektiv nur in einigen Winkelbereichen bezüglich der Mittelachse der ersten Prallplatte ausgebildet sein.

Der Sprühkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Führungsprallplatte enthalten, die auf der ersten Prallplatte koaxial bezüglich der ersten Prallplatte angeordnet ist, wobei die Führungsprallplatte einen Einlaß zum Einführen bzw. Einbringen des Reaktionsgases, das durch die obere Platte zugeführt wird, sowie eine Vielzahl von Auslässen für ein Ausströmen des durch den Einlaß eingeführten Reaktionsgases in dem ersten Zwischenraum durch die Vielzahl der Kanäle aufweist. Für diesen Fall wird die Breite des ersten Zwischenraums durch einen Boden der Führungsprallplatte und einer oberen Oberfläche der ersten Prallplatte definiert. Die Vielzahl der Auslässe, die in der Führungsprallplatte ausgebildet sind, können an einer Position ausgebildet werden, die in einer radialen Richtung mit einem vorbestimmten Abstand von der Mittelachse der Führungsprallplatte beabstandet ist.

Bei dem Sprühkopf, der die Führungsprallplatte enthält, kann die Vielzahl der Durchgangsöffnungen enthalten: eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen, die an einer ersten Position ausgebildet sind, welche sich in der Nähe einer Mittelachse der ersten Prallplatte befindet und in einer radialen Richtung mit einem ersten Abstand von der Mittelachse beabstandet ist; und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen, die an einer zweiten Position ausgebildet sind, welche sich in der Nähe eines Randes der ersten Prallplatte befindet und in einer radialen Richtung mit einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, von der Mittelachse beabstandet ist. Die Vielzahl von Auslässen, die in der Führungsprallplatte ausgebildet sind, sind an einer Position ausgebildet, die in einer radialen Richtung mit einem dritten Abstand, der größer als der erste und kleiner als der zweite Abstand ist, von der Mittelachse der Führungsprallplatte beabstandet. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen jeder der Vielzahl der Auslässe und jeder der Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen weniger als ein Abstand zwischen jeder der Vielzahl der Auslässe und jeder der Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen.

Darüber hinaus kann bei dem Sprühkopf, der die Führungsprallplatte enthält, die Zwischenraum-Steuervorrichtung einen ersten Distanzring, der zwischen der Führungsprallplatte und der ersten Prallplatte zum Einstellen der Breite des ersten Zwischenraums angeordnet ist; sowie einen zweiten Distanzring enthalten, der zwischen den ersten und zweiten Prallplatten zum Einstellen der Breite des zweiten Zwischenraums angeordnet ist.

Bei dem Sprühkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenraum-Steuervorrichtung eine erste Antriebswelle zum selektiven Bewegen der Führungsprallplatte nach oben oder unten enthalten, um die Breite des ersten Zwischenraums zu bestimmen; sowie eine zweite Antriebswelle zum selektiven Bewegen der ersten Prallplatte nach oben oder unten, um eine Breite des zweiten Zwischenraums einzustellen. Die erste Antriebswelle kann koaxial zu der zweiten Antriebswelle installiert sein.

Bei dem Sprühkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenraum-Steuervorrichtung einen Hebemechanismus zum Bewegen der ersten Prallplatte nach oben oder unten unter Verwendung eines ersten Schrittmotors enthalten, um eine Breite des zweiten Zwischenraums einzustellen; sowie einen Rotationsmechanismus zum Bewegen der Führungsprallplatte nach oben oder unten durch einen Zahnradantrieb unter Verwendung eines zweiten Schrittmotors, um die Breite des ersten Zwischenraums einzustellen. Der Hebemechanismus ist mit dem Rotationsmechanismus integriert ausgebildet.

Der Hebemechanismus kann eine Welle aufweisen, welche sich derart erstreckt, daß sie durch die Führungsprallplatte und die erste Prallplatte hindurchführt, sowie einen Außenflansch, der an einem Ende der Welle zum Bewegen der ersten Prallplatte nach oben oder unten angeordnet ist, um der Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Welle zu folgen. Der Rotationsmechanismus enthält die Welle, welche durch eine von dem zweiten Schrittmotor übertragene Leistung drehbar ist, und eine externe Schraube, die an einem Außenumfang der Welle dort ausgebildet ist, wo sie mit der Führungsprallplatte verbunden ist, zum Anheben und Absenken der Führungsprallplatte gemäß der Drehung der Welle. Ein ringförmiger Raum zum Aufnehmen des Außenflansches, der an dem Ende der Welle ausgebildet ist, kann an dem Mittelabschnitt der ersten Prallplatte ausgebildet sein. Der ringförmige Raum nimmt den Außenflansch ohne Reibung auf, so daß die Drehung des Außenbereichs die erste Prallplatte nicht beeinflußt, wenn die Welle durch den Rotationsmechanismus gedreht wird, um die Führungsprallplatte anzuheben bzw. abzusenken. Eine zentrale Öffnung, durch welche die Welle hindurchführt, kann an einem Mittelabschnitt der Führungsprallplatte ausgebildet sein, und ein internes Gewinde, das zu einem externen Gewinde der Schraube der Welle paßt, ist an der Innenwand der zentralen Öffnung ausgebildet. Das interne Gewinde, das zu dem externen Gewinde der Schraube paßt, kann in der Führungsprallplatte ausgebildet sein, so daß die Führungsprallplatte sich nach oben oder unten bewegt, um der Bewegung der Welle zu folgen, wenn die Welle sich durch den Hebemechanismus nach oben oder unten bewegt, um die erste Prallplatte anzuheben bzw. abzusenken. Der Sprühkopf kann ferner einen Stopper zum Verhindern, daß die Führungsprallplatte sich dreht, wenn die Welle durch den Rotationsmechanismus gedreht wird, enthalten.

Der Sprühkopf gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann so aufgebaut sein, daß die erste Prallplatte die zweite Prallplatte derart kontaktiert, daß ausgewählte Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte ausgebildet sind, in Verbindung mit ausgewählten Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen stehen, die in der zweiten Prallplatte ausgebildet sind, um dadurch ausgerichtete Öffnungen bzw. Ausrichtöffnungen auszubilden. Der Sprühkopf kann ferner einen Rotationsmechanismus enthalten, der mit der ersten Prallplatte derart verbunden ist, daß die erste Prallplatte bezüglich der zweiten Prallplatte in einem vorbestimmten Winkelbereich rotiert. Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte ausgebildet sind, sind derart verteilt, daß sie, abhängig von einem Radius von der Mittelachse der ersten Prallplatte, verschiedene Öff nungsverhältnisse aufweisen. Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der zweiten Prallplatte ausgebildet sind, sind derart verteilt, daß sie, abhängig von einem Abstand mit welchem die erste Prallplatte um die Mittelachse der zweiten Prallplatte rotiert, verschiedene Öffnungsverhältnisse aufweisen. Der Rotationsmechanismus ändert die Rotationsstrecke der ersten Prallplatte, um die Öffnungsposition der Ausrichtungsöffnungen zu verändern. Die erste Prallplatte kann in eine Vielzahl von sektorförmigen Bereichen aufgeteilt werden, die sich in einer radialen Richtung von ihrer Mittelachse aus erstrecken, wobei jeder sektorförmige Bereich eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, die lediglich in einem vorbestimmten Bereich mit einem ausgewählten Radius von der Mittelachse aus beabstandet ausgebildet sind. Die zweite Prallplatte kann in eine Vielzahl von sektorförmigen Bereichen aufgeteilt werden, die sich in einer radialen Richtung von ihrer Mittelachse aus erstrecken, und die Vielzahl der sektorförmigen Bereiche, die die Vielzahl der Durchgangsöffnungen aufweisen, sind in regelmäßigen Abständen angeordnet. Bei diesem Aufbau kann die Zwischenraum-Steuervorrichtung eine Antriebswelle zum gleichzeitigen Bewegen der ersten und zweiten Prallplatten nach oben oder unten enthalten, um die Breite des ersten Zwischenraums einzustellen. Die Breite des zweiten Zwischenraums kann effektiv null sein.

Bei einem Sprühkopf gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine obere Platte einen Gasanschluß zum Einbringen eines Reaktionsgases, das von einer äußeren Quelle zugeführt wird, in die Reaktionskammer auf. Eine Frontplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist dem Prozeßbereich gegenüberliegend angeordnet. Eine erste Prallplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist zwischen der oberen Platte und der Frontplatte angeordnet. Eine zweite Prallplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist zwischen der ersten Prallplatte und der Frontplatte angeordnet.

Außerdem weist die zweite Prallplatte eine obere Oberfläche auf, die einen Zwischenraum zum Ausbilden eines lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas zwischen den ersten und zweiten Prallplatten einstellt. Eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen sind auf der zweiten Prallplatte zum Steuern der Reaktionsgasmenge durch den Zwischenraum angeordnet. Eine Leistungsversorgungseinheit legt eine Spannung an jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente an.

Jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente kann eine piezoelektrische Schicht enthalten, die in einer sich in der Dicke ausbreitenden Betriebsweise bzw. Dikkenausdehnungsbetriebsart gemäß der angelegten Spannung vibriert, wobei die piezoelektrische Schicht zwei Hauptoberflächen aufweist; erste und zweite Elektrodenschichten, von denen jede auf einer der zwei Hauptoberflächen der piezoelektrischen Schicht ausgebildet sind; sowie eine Isolationsschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht benachbart zu der ersten Prallplatte ausgebildet ist. Die zweite Elektrodenschicht wird durch die zweite Prallplatte aufgebaut.

Die Vielzahl der piezoelektrischen Elemente kann an Positionen ausgebildet sein, die denen entsprechen, bei welchen die Vielzahl der Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte ausgebildet sind.

Jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente kann die Reaktionsgasmenge, die durch die Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte in den Zwischenraum strömt, unter Verwendung einer Dickenausdehnungsrate des piezoelektrischen Elements steuern, die entsprechend dem durch die Leistungsversorgungseinheit angelegten Spannungspegels eingestellt wird. Ebenso kann jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente die Vielzahl der Durchgangsöffnungen unter Verwendung der Dickenausdehnungsrate des piezoelektrischen Elements, die entsprechend dem durch die Leistungsversorgungseinheit angelegten Spannungspegel eingestellt wird, selektiv öffnen oder schließen.

Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte können an einer ersten Position ausgebildet sein, die mit einem vorbestimmten Radius von der Mittelachse der ersten Prallplatte aus beabstandet ist. Eines der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente enthält ein ringförmiges Element, das an einer Position ausgebildet ist, die der ersten Position auf der zweiten Prallplatte entspricht.

Der Sprühkopf gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine dritte Prallplatte enthalten, die zwischen der zweiten Prallplatte und der Frontprallplatte angeordnet ist, wobei die dritte Prallplatte eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist. Die dritte Prallplatte kann aus einem hochwiderstandsfähigem Material ausgebildet sein, dessen Widerstandsfähigkeit ausreichend hoch ist, um den Sprühkopf elektrisch zu stabilisieren.

Bei dem Sprühkopf gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine erste Prallplatte eine Vielzahl von ersten und zweiten Durchgangsöffnungen auf, um die Reaktionsgasmenge, die von einer äußeren Quelle zugeführt wird, gemäß einem Radius von der Mittelachse selektiv einzustellen. Die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen sind von der Mittelachse mit einem ersten Radius beabstandet und die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen sind mit einem zweiten Radius von der Mittelachse beabstandet. Eine zweite Prallplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist unterhalb der ersten Platte derart angeordnet, daß ein Zwischenraum zum Vorsehen eines lateralen Strömungskanals zwischen den ersten und zweiten Prallplatten ausgebildet wird. Eine Zwischenraum-Steuervorrichtung bewegt zumindest eine der ersten und zweiten Prallplatten, um die Breite des Zwischenraums einzustellen.

Vorzugsweise kann die Zwischenraum-Steuervorrichtung einen Distanzring mit einer vorbestimmten Dicke enthalten, der zwischen den ersten und zweiten Prallplatten zum Einstellen der Breite des Zwischenraums angeordnet ist. Der Distanzring ist aus einem oder mehreren Ringen aufgebaut.

Der Distanzring kann so aufgebaut sein, daß er einen ringförmigen Kontaktabschnitt aufweist, in welchem eine Vielzahl von Sägezähnen ausgebildet sind. Jede der Vielzahl der Sägezähne kann eine Zahnweite entsprechend einer Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° aufweisen. Der ringförmige Kontaktabschnitt des Distanzrings kann eine Bodenoberfläche der ersten Prallplatte kontaktieren. In diesem Fall wird ein Distanzringkoppler mit einer Vielzahl von Sägezähnen, die zum Ineingriffkommen mit der Vielzahl der Sägezähne der Vielzahl des ringförmigen Kontaktabschnitts ausgebildet sind, an dem Rand der Bodenoberfläche der ersten Prallplatte ausgebildet sein. Der Distanzringkoppler der ersten Prallplatte kann einen Abschnitt aufweisen, der eine Dicke besitzt, die kleiner als eine Dicke eines zentralen Bodenabschnitts der ersten Prallplatte ist. Alternativ kann der ringförmige Kontaktabschnitt des Distanzrings eine obere Oberfläche der zweiten Prallplatte kontaktieren. Ein Distanzringkoppler mit einer Vielzahl von Sägezähnen, die zum Ineingriffkommen mit der Vielzahl der Sägezähne des ringförmigen Kontaktabschnitts ausgebildet sind, wird auf der oberen Oberfläche der zweiten Prallplatte ausgebildet. Vorzugsweise weist der Distanzringkoppler der zweiten Prallplatte einen Abschnitt auf, dessen Dicke kleiner als die Dicke eines zentralen oberen Abschnitts der zweiten Prallplatte ist.

Bei einem Sprühkopf gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine kreisförmige erste Prallplatte eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen auf. Eine kreisförmige zweite Prallplatte, die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, ist unterhalb der ersten Prallplatte mit einem Zwischenraum, der eine vorbestimmte Breite zwischen der ersten und zweiten Prallplatte aufweist. Eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen sind zwischen den ersten und zweiten Prallplatten zum Steuern der Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen strömt, die in der ersten Prallplatte ausgebildet sind, angeordnet.

Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte ausgebildet sind, können eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen, die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem ersten Radius von einer Mittelachse der ersten Prallplatte beabstandet ist, eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen, die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem zweiten Radius, der größer als der erste Radius ist, von der Mittelachse der ersten Prallplatte beabstandet ist, und eine Vielzahl von dritten Durchgangsöffnungen enthalten, die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem dritten Radius, der größer als der zweite Radius ist, von der Mittelachse der ersten Prallplatte beabstandet ist.

Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der zweiten Prallplatte ausgebildet sind, können enthalten: eine vierte Durchgangsöffnung, die an einer Position ausgebildet ist, die einer Mittelachse der zweiten Prallplatte entspricht; eine Vielzahl von fünften Durchgangsöffnungen, die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem vierten Radius von der Mittelachse der zweiten Prallplatte beabstandet ist; eine Vielzahl von sechsten Durchgangsöffnungen, die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem fünften Radius, der größer als der vierte Radius ist, von der Mittelachse der zweiten Prallplatte beabstandet ist; und eine Vielzahl von siebten Durchgangsöffnungen, die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem sechsten Radius, der größer als der fünfte Radius ist, von der Mittelachse der zweiten Prallplatte beabstandet ist.

Jede der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente kann ein ringförmiges Element enthalten, das auf der zweiten Prallplatte angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Vielzahl an piezoelektrischen Elementen an die zweite Prallplatte gebondet bzw. geklebt.

Die Vielzahl von piezoelektrischen Elementen kann ein erstes piezoelektrisches Element enthalten, das an einer Position auf der zweiten Prallplatte angeordnet ist, die einer Position entspricht, bei welcher die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte ausgebildet sind, ein zweites piezoelektrisches Element, das an einer Position auf der zweiten Prallplatte angeordnet ist, die einer Position entspricht, an welcher die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte ausgebildet sind; sowie ein drittes piezoelektrisches Element, das an einer Position auf der zweiten Prallplatte angeordnet ist, die einer Position entspricht, an welcher die Vielzahl der dritten Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte ausgebildet sind.

Der Sprühkopf gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Leistungsversorgungseinheit zum Anlegen einer Spannung an jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente enthalten. Jedes piezoelektrische Element weist eine Dickenausdehnungsrate auf, die entsprechend einem variierenden von der Leistungsversorgungseinheit angelegten Spannungspegel eingestellt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Breite des Zwischenraums durch die Zwischenraum-Steuervorrichtung selektiv verkleinert oder vergrößert, wodurch die zugeführte Gasmenge in Übereinstimmung mit einer Position auf einem Wafer in einem Prozeßbereich einer Reaktionskammer eingestellt wird, und die Reaktionsgasmenge, die zu einer Position auf den Wafer zugeführt wird, abhängig von der Art der Anwendung gleichmäßig bzw. ungleichmäßig eingestellt wird. Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung leichter, die Verteilung des Reaktionsgas in Abhängigkeit von einer Position auf dem Wafer einzustellen, um eine optimierte Ätzratengleichförmigkeit über der gesamten Waferoberfläche während eines Herstellungsverfahrens für eine Halbleitervorrichtung zu erzielen. Überdies macht es die vorliegende Erfindung möglich, die zugeführte Reaktionsgasmenge frei einzustellen, wodurch eine Verschlechterung bei der Ätzratengleichförmigkeit im voraus kompensiert werden kann, die teilweise auf dem Wafer während eines Ätzschritts auftreten kann.

Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann nach Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung ohne weiteres ersichtlich.

Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann nach Durchsicht der folgenden auf die jeweilige Zeichnung bezugnehmenden detaillierten Beschreibung ohne weiteres ersichtlich, in welcher:
1 eine Querschnittsansicht darstellt, die schematisch einen Aufbau eines Sprühkopfs gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Draufsicht einer Frontplatte darstellt, die in dem Sprühkopf gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
3 eine Draufsicht einer ersten Prallplatte darstellt, die in dem Sprühkopf gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
4 eine Draufsicht einer zweiten Prallplatte darstellt, die in dem Sprühkopf gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
5A – 5C eine Führungsprallplatte darstellen, die bei dem Sprühkopf gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
6 die Beziehung zwischen Positionen der Durchgangsöffnungen darstellt, die in einer Führungsprallplatte, einer ersten Prallplatte und einer zweiten Prallplatte ausgebildet sind;
7 eine Draufsicht der dritten Prallplatte darstellt, die in einem Sprühkopf gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
8 eine perspektivische Ansicht eines Rings darstellt, der ein Beispiel für eine Zwischenraum-Steuervorrichtung ist, die in einem Sprühkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
9A und 9B einen Ring darstellen, der ein anderes Beispiel für eine Zwischenraum-Steuervorrichtung ist, die in einem Sprühkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
10 eine Draufsicht eines Beispiels für eine modifizierte erste Prallplatte darstellt, die in einem Sprühkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
11 eine Draufsicht auf eine modifizierte zweite Prallplatte darstellt, die in einem Sprühkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
12A und 12B ein Verfahren zum Steuern der Breite eines zweiten Zwischenraums unter Verwendung des Rings der 9A darstellen;
13A und 13B Querschnittsansichten entlang der Linie 13A-13A der 11 darstellen;
14A und 14B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines anderen Beispiels einer modifizierten ersten Prallplatte darstellen, die in einem Sprühkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann;
15 den Aufbau von Hauptteilen eines Sprühkopfes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
16A – 16C den Aufbau der Hauptteile eines Sprühkopfes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellen;
17 den Aufbau der Hauptteile eines Sprühkopfes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellen;
18 eine Draufsicht der ersten Prallplatte darstellen, die in dem Sprühkopf der 17 enthalten ist;
19 eine Draufsicht auf die zweite Prallplatte darstellt, die in dem Sprühkopf der 17 enthalten ist;
20A – 20C Ansichten eines Bodens der zweiten Prallplatte darstellen, wenn die ersten und zweiten Prallplatten, die in dem Sprühkopf der 17 enthalten sind, einander mit verschiedenen Rotationsstrecken kontaktieren;
21 eine Querschnittsansicht darstellt, die den Aufbau der Hauptteile eines Sprühkopfes gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
22 eine Draufsicht auf die erste Prallplatte darstellt, die in dem Sprühkopf der 21 enthalten ist;
23 eine Draufsicht auf die zweite Prallplatte darstellt, die in dem Sprühkopf der 21 enthalten ist; und
24 eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts "A" der 21 darstellt.
Die koreanische Patentanmeldung Nr. 2001-42822, angemeldet am 16. Juli 2001 mit dem Titel „Shower Head of Water Treatment Apparatus Having Gap Controller" wird hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich miteingeschlossen.
1 stellt eine Querschnittsansicht dar, die den Aufbau eines Sprühkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt, der zum Zuführen eines Reaktionsgases zu einem Prozeßbereich innerhalb einer Reaktionskammer verwendet wird, um ein Plasmaätzen auf einem Wafer durchzuführen. Gemäß 1 enthält der Sprühkopf gemäß der ersten Ausführungsform eine obere Platte 10, in welcher ein Gasanschluß zum Einbringen eines Reaktionsgases, das von einer äußeren Quelle zugeführt wird, in die Reaktionskammer ausgebildet ist, und eine Frontplatte 20, die dem Prozeßbereich innerhalb der Reaktionskammer gegenüberliegend angeordnet ist. Die obere Platte 10 bildet eine obere Wand der Reaktionskammer.
Gemäß 2, welche eine Ansicht der Frontplatte 20 darstellt, wie sie aus Sicht des Prozeßbereichs in der Reaktionskammer gesehen wird, ist in der Frontplatte 20 eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 22 gleichförmig ausgebildet.
Gemäß 1 sind erste und zweite Prallplatten 30 und 40 koaxial bezüglich der Frontplatte 20 zwischen der oberen Platte 10 und der Frontplatte 20 angeordnet. Eine Zwischenraum-Steuervorrichtung, die einen ersten Distanzring 92 enthält, ist auf der oberen Oberfläche der ersten Prallplatte 30 angeordnet, und eine Zwischenraum-Steuervorrichtung, die einen zweiten Distanzring 94 enthält, ist zwischen den ersten und zweiten Prallplatten 30 und 40 angeordnet. Die ersten und zweiten Prallplatten 30 und 40 können durch Steuern der Dicke der ersten und zweiten Distanzringe 92 und 94 nach oben oder unten bewegt werden, wodurch die relativen Positionen der ersten und zwei ten Prallplatten 30 und 40 eingestellt werden. Die Bewegung der ersten und zweiten Prallplatten 30 und 40 wird im Folgenden eingehender beschrieben.
Die erste Prallplatte 30 ist aus einem einzigen scheibenförmigen Element mit einer gleichförmigen Dicke über seiner gesamten Oberfläche ausgebildet. Eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen 32 und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen 34 sind in der ersten Prallplatte 30 ausgebildet, wie in 3 gezeigt. Die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen 32 sind an einer Position ausgebildet, welche sich in der Nähe der Mittelachse 31 der ersten Prallplatte 30 befindet und die in einer radialen Richtung von der Mittelachse 31 durch einen ersten Abstand d₁ getrennt ist. Die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen 34 sind an einer zweiten Position ausgebildet, die sich in der Nähe eines Randes der ersten Prallplatte 30 befindet und die in einer radialen Richtung von ihrer Mittelachse 31 durch einen zweiten Abstand d₂, der größer als der erste Abstand d₁ ist, getrennt ist. Wie in 4 gezeigt, sind eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 42 in einer gleichförmigen Dichte über der gesamten Oberfläche der zweiten Prallplatte 40 ausgebildet. Die ersten und zweiten Prallplatten 30 und 40 können aus Aluminium ausgebildet sein.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Führungsprallplatte 50 koaxial bezüglich der ersten Prallplatte 30 auf der ersten Prallplatte 30 angeordnet. Der Aufbau der Führungsprallplatte 50 wird in den 5A – 5C schematisch gezeigt. Gemäß 5A – 5C ist ein Einlaß 52, durch welchen ein Reaktionsgas in die Führungsprallplatte 50 eindringt, auf einer oberen Oberfläche 50a der Führungsprallplatte 50 ausgebildet. Das Reaktionsgas, welches in die Führungsprallplatte 50 durch den Einlaß 52 eingebracht wird, strömt durch eine Vielzahl von Pfaden 53 zu einer Vielzahl von Auslässen 54, die an einem Boden 50b der Führungsprallplatte 50 ausgebildet sind.
Wie in 1 gezeigt, wird bei dem so aufgebauten Sprühkopf ein erster Zwischenraum 70, der einen ersten lateralen Strömungspfad für ein Reaktionsgas bildet, das in die Reaktionskammer eingebracht wird, zwischen der ersten Prallplatte 30 und der Führungsprallplatte 50 ausgebildet. Die Breite des ersten Zwischenraums 70 ist durch den Boden 50b der Führungsprallplatte 50 und der oberen Oberfläche der ersten Prallplatte 30 begrenzt. Überdies ist ein zweiter Zwischenraum 80, der einen zweiten lateralen Strömungspfad für das Reaktionsgas bildet, zwischen den ersten und zweiten Prallplatten 30 und 40 ausgebildet. Die Breite des zweiten Zwischenraums 80 wird durch den Boden der ersten Prallplatte 30 und der oberen Oberfläche der zweiten Prallplatte 40 begrenzt.
6 stellt eine Positionsbeziehung zwischen den Durchgangsöffnungen 54, 32 und 34, und 42 dar, die jeweils auf der Führungsprallplatte 50, der ersten Prallplatte 30 und der zweiten Prallplatte 40 ausgebildet sind. Gemäß 6 sind die Vielzahl der Auslässe 54 an einer Position auf der Führungsprallplatte 50 ausgebildet, welche in einer radialen Richtung von der Mittelachse der Führungsprallplatte durch einen dritten Abstand d₃ getrennt ist. Der dritte Abstand d₃ ist größer als der erste Abstand d₁, durch welchen die ersten Durchgangsöffnungen 32 von der Mittelachse 51 der Führungsprallplatte 50 getrennt sind, und kleiner als der zweite Abstand d₂, durch welchen die zweiten Durchgangsöffnungen 34 von der gleichen Achse 51 getrennt sind. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen dem Auslaß 54 der Führungsprallplatte 50 und der ersten Durchgangsöffnung 32 der ersten Prallplatte 30 kleiner als der zwischen dem Auslaß 54 und der zweiten Durchgangsöffnung 34. Dies macht es möglich, die Gasmenge selektiv derart zu steuern, daß die Gasmenge, die in die ersten Durchgangsöffnungen 32 strömt, größer ist als die Gasmenge, die in die zweiten Durchgangsöffnungen 34 strömt, oder daß die Strömungsmenge bei den ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 32 und 34 durch Einstellen der Breite des ersten Zwischenraums 70, der zwischen der Führungsprallplatte 50 und der ersten Prallplatte 30 ausgebildet ist, konstant gehalten wird. Das heißt, da der Auslaß 54 näher an den ersten Durchgangsöffnungen 32 liegt, ist es einfacher, ein Reaktionsgas von dem Auslaß 54 in die ersten Durchgangsöffnungen 32 einzubringen, wenn der erste Zwischenraum 70 enger wird, so daß die Gasmenge, die durch die ersten Durchgangsöffnungen 32 strömt, größer ist als die Gasmenge, die durch die zweiten Durchgangsöffnungen 34 strömt. Somit kann eine größere Reaktionsgasmenge zu einem zentralen Abschnitt auf dem Wafer zugeführt werden, als an seinem Rand. Wenn andererseits die Breite des ersten Zwischenraums 70 sich vergrößert, er höht sich die Reaktionsgasmenge, die zu den zweiten Durchgangsöffnungen 34 durch den Auslaß 54 entladen und diffundiert wird, wodurch die Reaktionsgasmenge, die durch die zweiten Durchgangsöffnungen 34 strömt, sich erhöht.
Um den Sprühkopf elektrisch zu stabilisieren wird eine dritte Prallplatte 60 zwischen der zweiten Prallplatte 40 und der Frontplatte 20 angeordnet. Die dritte Prallplatte 60 kann aus einem hochwiderstandsfähigen Material ausgebildet sind, dessen Widerstandsfähigkeit ausreichend hoch ist, um den Sprühkopf elektrisch zu stabilisieren, z.B. aus Siliziumcarbid (SiC). Wie in 7 gezeigt, sind eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 62 mit einer gleichförmigen Dichte über die gesamten Oberfläche der dritten Prallplatte 60 ausgebildet.
Die Breite des ersten Zwischenraums 70 wird durch den ersten Distanzring 92 eingestellt, welcher die Zwischenraum-Steuervorrichtung ist, die auf dem oberen Rand der ersten Prallplatte 30 zwischen der Führungsprallplatte 50 und der ersten Prallplatte 30 angeordnet ist. Die Breite des zweiten Zwischenraums 80 wird durch den zweiten Distanzring 94 eingestellt, welcher die Zwischenraum-Steuervorrichtung ist, die auf dem oberen Rand der zweiten Prallplatte 40 zwischen den ersten und zweiten Prallplatten 30 und 40 angeordnet ist.
8 stellt eine perspektivische Ansicht eines Rings 90 dar, welches ein Umsetzungsbeispiel für den ersten oder zweiten Distanzring 92 bzw. 94 ist. Die Dicke des ersten bzw. zweiten Distanzrings 92 bzw. 94 wird durch die Dicke t des Rings 90 eingestellt. Um die Breiten der ersten und zweiten Zwischenräume 70 und 80 auf einen gewünschten Wert einzustellen, können die ersten oder zweiten Distanzringe 92 und 94 nur einen Ring 90 mit einer erwünschten Dicke aufweisen, oder aber zwei oder mehr Ringe 90 mit einer vorbestimmten Dicke, die einander um eine unerwünschte Dicke überlappen.
Die Position der ersten Prallplatte 30 und die Breite des ersten Zwischenraums 70 können durch die Dicke des ersten Distanzrings eingestellt werden. Wenn die Breite des ersten Zwischenraums 70 sich verringert, wird die Reaktionsgasmenge, die durch die ersten Durchgangsöffnungen 32 passiert, größer als die Reaktionsgasmenge, die durch die zweiten Durchgangsöffnungen 34 in der ersten Prallplatte 30 passiert. Wenn im Gegensatz dazu die Breite des ersten Zwischenraums 70 zunimmt, wird die Reaktionsgasmenge, die durch die zweiten Durchgangsöffnungen 34 in der ersten Prallplatte 30 passieren, vergrößert.
Überdies wird die Breite des zweiten Zwischenraums 80, der zwischen den ersten und zweiten Prallplatten 30 und 40 ausgebildet ist, durch die Dicke des zweiten Distanzrings 94 eingestellt. Wenn die Breite des zweiten Zwischenraums 80 sich verringert, wird die Reaktionsgasmenge, die durch die Durchgangsöffnungen 42 passiert, die unter der Vielzahl der Durchgangsöffnungen 42 nahe der ersten und zweiten Durchgangsöffnungen 32 oder 34 der ersten Prallplatte 30 positioniert sind, vergrößert, wodurch die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 42 passiert, abhängig von einer Position innerhalb des Prozeßbereichs selektiv ungleichmäßig gemacht wird. Wenn im Gegensatz dazu die Breite des zweiten Zwischenraums 80 sich bis zu einem ausreichenden Maß vergrößert, kann die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 42 passiert, gleichförmig über den gesamten Prozeßbereich eingestellt werden.
9A stellt eine perspektivische Ansicht eines Rings 190 mit einem ringförmigen Kontaktabschnitt 194 dar, in welchem eine Vielzahl von Sägezähnen 192 ausgebildet sind, was ein anderes Umsetzungsbeispiel für den ersten und zweiten Distanzring 92 oder 94 ist. 9B stellt eine Seitenansicht des Rings 190 entlang seiner vollen Länge zwischen 9B-9B der 9A.
Gemäß 9A und 9B sind die Sägezähne 192 so entworfen, daß sie eine Zahnweite aufweisen, die der Bodenlänge 1 eines Zentralwinkels (θ) 90° entspricht. Die Höhe h der Sägezähne 192, die auf dem ringförmigen Kontaktabschnitt 194 ausgebildet sind, sind in der Größenordnung von ungefähr 0,01-0,5 mm.
Falls der erste Distanzring 92 in dem ersten Zwischenraum 70 aus dem Ring 190 besteht, kann der ringförmige Kontaktabschnitt 194, auf welchen die Vielzahl der Sägezähne 192 ausgebildet sind, gegenüberliegend zu der ersten Prallplatte 30 oder der Führungsprallplatte 50 angeordnet sein. Falls der ringförmige Kontaktabschnitt 194 gegenüberliegend der ersten Prallplatte 30 innerhalb des ersten Zwischenraums 70 angeordnet ist, wird ein Distanzringkoppler, der mit den Sägezähnen 192 in Eingriff steht, auf der Oberfläche der ersten Prallplatte 30 gegenüberliegend dem ersten Distanzring 92, der aus dem Ring 190 besteht, ausgebildet.
10 stellt eine modifizierte erste Prallplatte 130 dar, auf welcher ein Distanzringkoppler 132 zum Verbinden mit dem ringförmigen Kontaktabschnitt 194 ausgebildet ist. Eine Vielzahl von Sägezähnen (nicht gezeigt), die mit der Vielzahl der Sägezähne 192 des ringförmigen Kontaktabschnitts 194 in Eingriff stehen, sind auf dem Distanzringkoppler 132 ausgebildet. Wie bei dem Ring 190, sind die Sägezähne, die auf dem Distanzringkoppler 132 ausgebildet sind, so entworfen, daß sie eine Zahnweite aufweisen, die der Bogenlänge 1 eines Zentralwinkels von 90° entspricht. Die Höhe der Sägezähne, die auf dem Distanzringkoppler 132 ausgebildet sind, liegt in der Größenordnung von 0,01-0,5 mm.
Falls überdies der zweite Distanzring 94 in dem zweiten Zwischenraum 80 aus dem Ring 190 besteht, kann der ringförmige Kontaktabschnitt 194, auf welchen die Vielzahl der Sägezähne 192 ausgebildet sind, gegenüberliegend der ersten oder zweiten Prallplatte 30 oder 40 angeordnet sein. Falls der ringförmige Kontaktabschnitt 194 gegenüberliegend der zweiten Prallplatte 40 nahe des zweiten Zwischenraums 80 angeordnet ist, ist ein Distanzringkoppler, der mit den Sägezähnen 192 in Eingriff steht, auf der Oberfläche der zweiten Prallplatte 40 gegenüberliegend im zweiten Distanzring 94, der aus dem Ring 190 besteht, ausgebildet.
11 stellt eine modifizierte zweite Prallplatte 140 dar, auf welcher der Distanzringkoppler 142 zum Verbinden mit dem ringförmigen Kontaktabschnitt 194 ausgebildet worden ist. Eine Vielzahl von Sägezähnen (nicht gezeigt), die mit der Vielzahl der Sägezähnen 192 des ringförmigen Kontaktabschnitts 194 in Eingriff stehen, sind auf dem Distanzringkoppler 142 ausgebildet. Ähnlich wie der Ring 190, sind die Sägezähne, die auf dem Distanzringkoppler 142 ausgebildet sind, so entworfen, daß sie eine Zahnweite aufweisen, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht. Die Höhe der Sägezähne, die auf dem Distanzringkoppler 142 ausgebildet sind, liegt in der Größenordnung von ungefähr 0,01-0,5 mm.
12A und 12B stellen diagrammartige Teilansichten eines Sprühkopfs zum Erläutern eines Verfahrens zum Steuern der Breite eines zweiten Zwischenraums 80 unter Verwendung des Rings 190 dar, wenn der zweite Distanzring 94, der zwischen der ersten Prallplatte 130 und der modifizierten zweiten Prallplatte 140 angeordnet ist, aus dem Ring 190 besteht. 12A stellt einen Zustand dar, in welchen der zweite Zwischenraum 80 eine kleinste Breite aufweist. Falls der Ring 190 in einer Richtung rotiert, die durch einen Pfeil "a" angedeutet ist, oder die modifizierte zweite Prallplatte 140 in dem Zustand, der in 12A gezeigt ist, in einer Richtung rotiert, die durch einen Pfeil "b" angedeutet ist, wird die Breite des zweiten Zwischenraums 80 um Δw vergrößert gemäß seiner Rotationsstrecke, wie in 12B gezeigt. Somit wird die Breite des zweiten Zwischenraums 80 bis zu einem erwünschten Maß durch eine Steuerung der Rotationsstrecke des Rings 190 oder der modifizierten zweiten Prallplatte 140 eingestellt.
13A und 13B stellten Querschnittsansichten entlang einer Linie 13A-13A der 11 zur Erläuterung des Distanzringkopplers 142 der modifizierten zweiten Prallplatte 140 dar. Gemäß 13A ist ein niedrig gestufter Abschnitt 142a des Distanzringkopplers 142 auf der modifizierten zweiten Prallplatte 140, bei welchen zwei benachbarte Sägezähne ineinander greifen, dünner als ein oberer zentraler Abschnitt 140a der modifizierten zweiten Prallplatte 140. Gemäß 13B ist ein am höchsten gezahnter Abschnitt 142b jedes Sägezahns des Distanzringkopplers 142 auf der modifizierten zweiten Prallplatte 140 dicker als der obere zentrale Abschnitt 140a der modifizierten zweiten Prallplatte 140.
Falls der ringförmige Kontaktabschnitt 194 des Rings 190 gegenüberliegend der ersten Prallplatte 30 angeordnet ist, ist ein Distanzringkoppler mit dem gleichen Aufbau wie der Distanzringkoppler 142 auf dem oberen Rand der modifizierten zweiten Prallplatte 140 auf einem Bodenrand der ersten Prallplatte 30 ausgebildet, um die Breite des zweiten Zwischenraums 80 unter Verwendung des Rings 190 zu steuern. Eine Erläuterung des detaillierten Aufbaus des Distanzringkopplers wird weggelassen, da er ähnlich dem des Distanzringkopplers 142 der modifizierten zweiten Prallplatte 140 ist. Der Unterschied besteht darin, daß falls der ringförmige Kontaktabschnitt 194 des Rings gegenüberliegend der ersten Prallplatte 30 angeordnet ist, der ringförmige Kontaktabschnitt 194 den Boden der ersten Prallplatte kontaktiert und der zweite Distanzringkoppler der ersten Prallplatte 30 einen Abschnitt aufweist, mit einer Dicke, die kleiner ist als die Dicke eines zentralen Bodenabschnitts der ersten Prallplatte 30.
Obgleich die vorliegende Erfindung bezüglich der Steuerung der Breite des zweiten Zwischenraums 80 unter Verwendung des Rings 190 beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß voranstehende Aufbauten und Anordnungen auf die gleiche Art und Weise zum Steuern der Breite des ersten Zwischenraums 70 unter Verwendung des Rings 190 angewendet werden können.
Bei der obigen Ausführungsform ist die erste Prallplatte 30 an einem einzigen scheibenförmigen Element mit einer gleichförmigen Dicke über der gesamten Oberfläche ausgebildet. Jedoch kann die erste Prallplatte 30 auf zahlreiche Arten abhängig von der Art der Anwendung aufgebaut sein.
14A und 14B stellen eine Aufbau einer modifizierten ersten Prallplatte 230 dar. 14A stellt eine Querschnittsansicht entlang einer Mittelachse 231 der modifizierten ersten Prallplatte 230 dar. 14B zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der modifizierten ersten Prallplatte 230 dar.
Gemäß 14A und 14B enthält die modifizierte erste Prallplatte 230 eine scheibenähnliche Basisplatte 232 mit einer Nut 236 zum Vorsehen eines kreisförmigen Raums in der Mitte ihrer oberen Oberfläche, und eine scheibenähnliche Einfüge- bzw. Einlageplatte 235, die in die erste Nut 236 eingefügt ist, so daß sie um die Mittelachse 231 der modifizierten ersten Prallplatte 230 innerhalb der Nut 236 rotieren kann. Die Einlageplatte 234 ist mit einer Antriebsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Drehen der Einlageplatte 234 mit einem vorbestimmten Winkel verbunden. Die Basisplatte 232 weist eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen 237 und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen 238 auf. Die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen 237 sind an einer ersten Position ausgebildet, welche sich in der Nähe der Mittelachse 231 der modifizierten ersten Prallplatte 230 befindet und die in einer radialen Richtung von der Mittelachse 231 durch einen ersten Abstand d₁, der kleiner als der Radius der Einlageplatte 234 ist, getrennt ist. Die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen 238 sind an einer zweiten Position ausgebildet, welche sich in der Nähe eines Randes der Basisplatte 232 befindet und die in einer radialen Richtung von der Mittelachse 231 durch einen zweiten Abstand d₂, der größer als der Radius der Einlageplatte 234 ist, getrennt ist. Die Einlageplatte 234 weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 235 auf, die in Verbindung mit der Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen 237 stehen, die auf der Basisplatte 232 ausgebildet sind. Um das Öffnungsverhältnis der ersten Durchgangsöffnungen 237 abhängig von einer Drehstrecke der Einlageplatte 234 zu verändern, ist die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 235 in der Einlageplatte 234 und die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen 237 in der Basisplatte 232 selektiv lediglich in einigen Winkelbereichen bezüglich der Mittelachse 231 der modifizierten ersten Prallplatte 230 ausgebildet. Das heißt, alle oder einige der Durchgangsöffnungen 235, die in der Einlageplatte 234 ausgebildet sind, können mit den ersten Durchgangsöffnungen 237, die in der Basisplatte 232 ausgebildet sind, abhängig von der Drehstrecke der Einlageplatte 234 in Verbindung stehen.
Durch Einsatz der modifizierten Prallplatte 230 mit dem vorhergehend beschriebenen Aufbau wird das Öffnungsverhältnis der ersten Durchgangsöffnungen 237, die auf der Basisplatte 232 ausgebildet sind, abhängig von der Drehstrecke der Einlageplatte 234 verändert, wodurch die von dem Prozeßbereich der Reaktionskammer zu einem zentralen Abschnitt auf dem Wafer zugeführte Reaktionsgasmenge eingestellt wird.
15 stellt schematisch einen Aufbau der Hauptteile eines Sprühkopfes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die zweite Ausführungsform ist ähnlich zu der ersten Ausführungsförm, mit Ausnahme der Tatsache, daß die ersten und zweiten Antriebswellen 292 und 294 als eine Zwischenraum-Steuervorrichtung zum Einstellen der ersten und zweiten Zwischenräume 70 und 80 verwendet werden. Bei der in 15 gezeigten Ausführungsform enthält die Zwischenraum-Steuervorrichtung erste und zweite Antriebswellen 292 und 294. Die erste Antriebswelle 292 bewegt selektiv die Führungsprallplatte 50 nach oben und unten, um die Breite des ersten Zwischenraums 70 einzustellen. Die zweite Antriebswelle 294 bewegt selektiv die erste Prallplatte 30 nach oben oder unten, um die Breite des zweiten Zwischenraums 80 einzustellen. Die zweite Antriebswelle 294 ist koaxial bezüglich der ersten Antriebswelle 292 angeordnet. Der Abstand, um welchen die Führungsprallplatte 50 oder die erste Prallplatte 30 nach oben oder unten bewegt wird, wird relativ zueinander eingestellt, wodurch die Breite des ersten oder zweiten Zwischenraums 70 oder 80 eingestellt wird. Die Breite des ersten oder zweiten Zwischenraums 70 oder 80 wird unter Berücksichtigung der Reaktionsgasmenge, die dem Mittenabschnitt oder dem Rand des Wafers von dem Prozeßbereich der Reaktionskammer zugeführt werden soll, eingestellt. Die ersten und zweiten Antriebswellen 292 und 294 werden zum Einstellen der Breiten der ersten und zweiten Zwischenräume 70 bzw. 80 verwendet, wodurch die Reaktionsgasmenge, die von dem Prozeßbereich zu dem Zentralabschnitt oder dem Rand des Wafers zugeführt wird, frei eingestellt werden kann. Dies führt überdies dazu, daß die zugeführte Reaktionsgasmenge gleichmäßig oder ungleichmäßig über der gesamten Waferoberfläche abhängig von der Art der Anwendung sein kann.
16A – 16C stellen schematisch einen Aufbau der Hauptteile eines Sprühkopfs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Gemäß 16A werden ein Hebemechanismus 392 und ein Rotationsmechanismus 394 als eine Zwischenraum-Steuervorrichtung zum Einstellen der ersten und zweiten Zwischenräume 70 und 80 verwendet. Die Teile des Sprühkopfes bei dieser Ausführungsform, die nicht zum Hebemechanismus 392 und zum Rotationsmechanismus 394 gehören, weisen den gleichen Aufbau auf, wie bei dem vorherigen Ausführungsformen beschrieben worden ist. Der Hebemechanismus 392 treibt die erste Prallplatte 30 unter Verwendung eines ersten Schrittmotors nach oben oder unten an, um die Breite des zweiten Zwischenraums 80 einzustellen. Der Rotationsmechanismus 394 treibt die Führungsprallplatte 50 mittels eines Getriebeantriebs unter Verwendung des zweiten Schrittmotors 314 nach oben oder unten an.
Der Hebemechanismus 392 ist integral mit dem Rotationsmechanismus 394 ausgebildet, wie in 16A gezeigt. Der Hebemechanismus 392 wird durch eine von dem Schrittmotor 312 übertragene Leistung nach oben oder unten bewegt. Der Hebemechanismus 392 enthält eine Welle 382, die sich derart erstreckt, daß sie die erste Führungsprallplatte 50 und die erste Prallplatte 30 durchdringt, sowie einen Außenflansch 384, der an einem Ende der Welle 382 zum Antreiben der ersten Prallplatte 30 nach oben oder unten ausgebildet ist, um der Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung der Welle 382 zu folgen.
Der Rotationsmechanismus 394 enthält die Welle 382, welche durch die von dem zweiten Schrittmotor 314 übertragene Leistung drehbar ist, sowie eine externe Schraube 372, die an einer Position an einem äußeren Umfang der Welle 382 ausgebildet ist, bei der sie mit der Führungsprallplatte 50 verbunden ist, zum Antreiben der Führungsprallplatte 50 nach oben oder unten entsprechend der Drehung der Welle 382.
Wie 16B gezeigt, ist eine zentrale Öffnung 350, durch welche die Welle 382 passiert, an einem zentralen Abschnitt der Führungsprallplatte 50 ausgebildet. Ein Innengewinde 350, das zu dem externen Gewinde der Schraube 372 paßt, ist auf der Innenwand der zentralen Öffnung 350 ausgebildet.
Wie in 16C gezeigt, steht eine zentrale Öffnung 332, die von der Welle 382 durchdrungen wird, an einem zentralen Abschnitt der ersten Prallplatte 30 in Verbindung mit einem kreisförmigen Raum 334 zum Aufnehmen des Außenflansches 384, der an einem Ende der Welle 382 ausgebildet ist.
Die Breite des zweiten Zwischenraums 80 wird unter Verwendung des Hebemechanismus 392 eingestellt. Falls in diesem Fall die Welle 382 durch den Hebemechanismus 392 nach oben oder unten bewegt wird, um die erste Prallplatte 30 anzuheben bzw. abzusenken, wird die Führungsprallplatte 50 angehoben bzw. abgesenkt, um der Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Welle 382 zu folgen, da das Innengewinde 352, das mit dem Außengewinde der Schraube 372 in Eingriff steht, in der Führungsprallplatte 50 ausgebildet ist. Somit wird die erste Prallplatte 30 und die Führungsprallplatte 50 gleichzeitig nach oben oder unten bewegt, wenn die Welle 382 sich nach oben oder unten bewegt.
Die Breite des ersten Zwischenraums 70 wird unter Verwendung des Rotationsmechanismus 394 eingestellt. Falls der Rotationsmechanismus 394 zum Drehen der Welle 382 verwendet wird, wird die Führungsprallplatte 50 durch ein Zusammenspiel von dem Außengewinde der Schraube 372 der Welle 382 mit dem Innengewinde 352, das in der zentralen Öffnung 350 der Führungsprallplatte ausgebildet ist, angehoben bzw. abgesenkt. Wenn die Welle 382 durch den Rotationsmechanismus 394 auf diese Art und Weise gedreht wird, dreht sich die erste Prallplatte 30 nicht, sondern bleibt stationär, da der kreisförmige Raum 334 zum Aufnehmen des Außenflansches 384 in der ersten Prallplatte 30 derart ausgebildet ist, daß die Drehung des Außenflansches 384 die erste Prallplatte 30 nicht beeinflußt. Um hierbei die Führungsprallplatte 50 nach oben oder unten zu bewegen anstelle sie zu drehen, wenn die Welle 382 durch den Rotationsmechanismus 394 gedreht wird, ist ein Stopper 354 zum Verhindern der Drehung der Führungsprallplatte 50 mit der Führungsprallplatte 50 verbunden.
Bei dem voranstehenden Aufbau wird der Hebemechanismus 392 und der Rotationsmechanismus 394 zum Einstellen der Breiten der zweiten bzw. ersten Zwischenräume 80 bzw. 70 verwendet, wodurch die Reaktionsgasmenge, die von dem Prozeßbereich zu dem Zentralabschnitt oder dem Rand des Wafers zugeführt werden soll wie erwünscht eingestellt werden kann oder die zugeführte Reaktionsgasmenge gleichmäßig oder ungleichmäßig über die ganze Waferoberfläche abhängig von der Art der Anwendung eingestellt werden kann.
17 stellt schematisch einen Aufbau der Hauptteile eines Sprühkopfes gemäß einer vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Bei 17 sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre detaillierte Erläuterung wird daher weggelassen.
Bei der in 17 gezeigten Ausführungsform steht eine erste Prallplatte 430 in Kontakt mit einer zweiten Prallplatte 440. Somit ist die Breite des zweiten Zwischenraums 80, der zwischen der ersten und der zweiten Prallplatte 430 und 440 angeordnet ist, effektiv null. Eine Antriebswelle 480 zum gleichzeitigen Antreiben der ersten und zweiten Prallplatten 430 und 440 nach oben oder unten ist angeordnet, um die Breite des ersten Zwischenraums zwischen der Führungsprallplatte 50 und der ersten Prallplatte 430 einzustellen. Wenn die zweite Prallplatte 440 durch die Antriebswelle 480 nach oben oder unten angetrieben wird, wird die erste Prallplatte 430 nach oben oder unten bewegt, um der Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der zweiten Prallplatte 440 zu folgen, wodurch die Breite des ersten Zwischenraums 70 durch den Boden der Prallplatte 50 und der oberen Oberfläche der ersten Prallplatte 430 begrenzt wird. Ein detaillierter Aufbau der Führungsprallplatte 50 ist wie vorangehend beschrieben.
Ein Rotationsmechanismus 390 ist mit der ersten Prallplatte 430 verbunden. Die erste Prallplatte 430 ist bezüglich der zweiten Prallplatte 440 um einen vorbestimmten Winkelbereich durch den Rotationsmechanismus 390 drehbar. Insbesondere variiert der Rotationsmechanismus 390 einen Drehwinkel der ersten Prallplatte 430 derart, daß die ersten und zweiten Prallplatten 430 und 440 unter zahlreichen Drehwinkeln miteinander kontaktierten.
18 stellt eine Draufsicht auf die erste Prallplatte 430 dar. Die erste Prallplatte 430 weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 432 auf. Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 432 sind derart verteilt, daß sie verschiedene Öffnungsverhältnisse ab hängig von einem Radius von einer Mittelachse 431 der ersten Prallplatte 430 aufweisen.
Die erste Prallplatte 430 ist in eine Vielzahl von sektormäßigen Bereichen 435a, 435b und 435c eingeteilt, welche sich radial von ihrer Mittelachse 431 aus erstrecken. Jede der Vielzahl der sektormäßigen Bereiche 435a, 435b und 435c weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 432 auf, welche lediglich in einem vorbestimmten Bereich, der von der Mittelachse durch einen ausgewählten Radius getrennt ist, ausgebildet sind. D. h. der sektorfömige Bereich 435a weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 432 auf, die lediglich in einem ersten Bereich 436a ausgebildet sind, der von der Mittelachse 432 durch einen ersten Radius R₁ getrennt ist. Der sektorförmige Bereich 435b weist die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 432 auf, die lediglich in einem zweiten Bereich 435b ausgebildet sind, der von der Mittelachse 432 durch einen zweiten Radius R₂ getrennt ist. Der sektorförmige Bereich 435c weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 432 auf, die lediglich in einem dritten Bereich 436c ausgebildet sind, der von der Mittelachse 432 durch einen dritten Radius R₃ getrennt ist.
19 stellt eine Draufsicht auf die zweite Prallplatte 440 dar. Die zweite Prallplatte 440 weist einen Vielzahl von Durchgangsöffnungen 442 auf. Die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 442 sind derart verteilt, daß sie verschiedene Öffnungsverhältnisse abhängig von der Strecke, um welche die erste Prallplatte 430 um eine Mittelachse 441 der zweiten Prallplatte 440 gedreht ist, aufweisen.
Die zweite Prallplatte 440 ist in eine Vielzahl von sektormäßigen Bereichen 445a, 445b und 445c eingeteilt, die sich radial von ihrer Mittelachse aus erstrecken. Jede der Vielzahl der sektorförmigen Bereiche 445a, 445b und 445c, die in der zweiten Prallplatte 440 ausgebildet sind, weist eine Größe auf, die jeder der Vielzahl der sektormäßigen Bereiche 435a, 435b und 435 entspricht, die in der ersten Prallplatte 430 ausgebildet sind. Die sektorförmigen Bereiche 445b und 445c weisen ein Öffnungsverhältnis von null auf (d.h., keine Öffnungen). Die sektorförmigen Bereiche 445a weisen eine Viel zahl von Durchgangsöffnungen 442 auf, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
Da die ersten und zweiten Prallplatten 430 und 440 einander wie in 17 gezeigt, kontaktieren, stehen ausgewählten Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen 432, die auf der ersten Prallplatte 430 ausgebildet sind, in Verbindung mit ausgewählten Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen 442 in Verbindung, um somit ausgerichtete Öffnungen bzw. Ausrichtöffnungen auszubilden. Die Öffnungsposition der Ausrichtöffnungen wird abhängig von einer Strecke, um welche die erste Prallplatte 430 durch den Rotationsmechanismus 390 gedreht wird, geändert.
20A – 20C stellen Ansichten von dem Boden der zweiten Prallplatte 440 dar, wenn die ersten und zweiten Prallplatten 430 und 440 einander mit verschiedenen Drehabständen kontaktieren. Das heißt, 20A – 20C zeigen Positionsveränderungen der Ausrichtöffnungen, die ausgebildet werden, wenn die erste Prallplatte 430 die zweite Prallplatte 440 kontaktiert, während die erste Prallplatte 430 um zahlreiche Winkel durch den Rotationsmechanismus 390 gedreht wird.
Insbesondere zeigt 20A einen Zustand, bei welchem die erste Prallplatte 430 um einen vorbestimmten Winkelabstand durch den Rotationsmechanismus 390 derart gedreht worden ist, daß der sektorförmige Bereiche 335a der ersten Prallplatte 430 und der sektorförmige Bereiche 445a der zweiten Prallplatte 440 einander überlappen. In diesem Fall stehen lediglich die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 432, die in dem ersten Bereich 436a innerhalb des sektorförmigen Bereichs 435a der ersten Prallplatte 430 ausgebildet sind, mit der Vielzahl der Durchgangsöffnungen 442 in Verbindung, die mit dem sektorförmigen Bereich 445a der zweiten Prallplatte 440 ausgebildet sind. Folglich werden Ausrichtöffnungen 452 lediglich in dem ersten Bereich 436a ausgebildet, und die verbleibenden Durchgangsöffnungen 442, die in der zweiten Prallplatte 440 ausgebildet sind, werden durch die erste Prallplatte 430 blockiert. Wenn somit die erste Prallplatte 430 die zweite Prallplatte 440 kontaktiert, wie in 20 gezeigt, wird eine größere Reaktionsgasmenge von dem Prozeßbereich innerhalb der Reaktionskammer zu einem Rand auf dem Wafer zugeführt.
20B stellt einen Zustand dar, bei welchem die erste Prallplatte 430 um eine vorbestimmte Winkelstrecke durch den Rotationsmechanismus 390 derart gedreht worden ist, daß der sektorförmige Bereiche 435b der ersten Prallplatte 430 und der sektorförmige Bereiche 445a der zweiten Prallplatte 440 einander überlappen. In diesem Fall stehen lediglich die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 442, die in dem zweiten Bereich 436b innerhalb des sektorförmigen Bereichs 435a der ersten Prallplatte 430 ausgebildet sind, in Kontakt mit der Vielzahl der Durchgangsöffnungen 442, die in dem sektorförmigen Bereich 445a der zweiten Prallplatte 440 ausgebildet sind. Folglich sind Ausrichtöffnungen 452 lediglich in dem zweiten Bereich 436b ausgebildet, und die verbleibenden Durchgangsöffnungen 442, die in der zweiten Prallplatte 440 ausgebildet sind, werden durch die erste Prallplatte 430 blockiert. Wenn somit die erste Prallplatte 430 die zweite Prallplatte 440 kontaktiert, wie in 20B gezeigt, wird eine größere Reaktionsgasmenge von dem Prozeßbereich innerhalb der Reaktionskammer zu einem mittleren Bereich zwischen dem Zentralbereich und dem Rand des Wafers zugeführt.
20C stellt einen Zustand dar, bei welchem die erste Prallplatte 430 um eine vorbestimmte Winkelstrecke durch den Rotationsmechanismus 390 derart gedreht worden ist, daß der sektorförmige Bereich 435c der ersten Prallplatte 430 und der sektorförmige Bereich 445a der zweiten Prallplatte 440 einander überlappen. In diesem Fall stehen lediglich die Vielzahl der Durchgangsöffnungen 432, die in dem dritten Bereich 436c unterhalb des sektorförmigen Bereich 435c der ersten Prallplatte 430 ausgebildet sind, in Verbindung mit der Vielzahl der Durchgangsöffnungen 442, die in dem sektorförmigen Bereich 445a der zweiten Prallplatte 440 ausgebildet sind. Folglich sind die Ausrichtöffnungen 450 lediglich in dem dritten Bereich 436c ausgebildet, und die verbleibenden Durchgangsöffnungen 442, die in der zweiten Prallplatte 440 ausgebildet sind, werden durch die erste Prallplatte 430 blockiert. Wenn somit die erste Prallplatte 430 die zweite Prallplatte wie in 20C gezeigt kontaktiert, wird eine größere Reakti onsgasmenge von dem Prozeßbereich zu einem Bereich nahe dem Zentralbereich auf dem Wafer innerhalb der Reaktionskammer zugeführt.
Wie vorhergehend beschrieben variiert die Öffnungsposition der Ausrichtöffnungen 452, die durch die ersten und zweiten Prallplatten 430 und 440 ausgebildet werden, mit der Drehstrecke der ersten Prallplatte, welche durch den Rotationsmechanismus 390 variiert wird. Um somit die Reaktionsgasmenge einzustellen, die zu einer bestimmten Position auf dem Wafer innerhalb des Prozeßbereichs zugeführt wird, wird der Rotationsmechanismus 490 verwendet, um den Drehwinkel der ersten Prallplatte 430 zu steuern und somit die Öffnungsposition der Ausrichtöffnungen 452 auszuwählen.
21 zeigt eine Querschnittsansicht zum Erläutern des Aufbaus der Hauptteile einer Sprühvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 21 werden die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen verwendet und ihre detaillierte Erklärung wird weggelassen.
Ähnlich der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform weist der Sprühkopf gemäß der in 21 gezeigten fünften Ausführungsform eine erste Prallplatte 530 auf, die zwischen der oberen Platte 10 und der Frontplatte 20 angeordnet ist, sowie eine zweite Prallplatte 540, die zwischen der ersten Prallplatte 530 und der Frontplatte 20 angeordnet ist. Die zweite Prallplatte 540 weist eine obere Oberfläche auf, die den zweiten Zwischenraum 80 zum Ausbilden eines Strömungskanals für des Reaktionsgas zwischen den ersten und zweiten Prallplatten 530 und 540 begrenzt. Um die Reaktionsgasmenge durch den zweiten Zwischenraum 80 zu steuern, der zwischen den ersten und zweiten Prallplatten 530 und 540 ausgebildet ist, werden eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen 582, 584 und 586 auf der oberen Oberfläche der zweiten Prallplatte 540 angeordnet.
22 stellt eine Draufsicht auf die erste Prallplatte 530 dar. Wie in 22 gezeigt, weist die erste Prallplatte 530 eine Vielzahl von ersten, zweiten und dritten Durchgangsöffnungen 532, 534 bzw. 536 auf. Die Vielzahl der ersten Durchgangsöff nungen 532 sind an einer Position ausgebildet, die von der Mittelachse 531 der ersten Prallplatte 530 durch einen ersten Radius R₁ getrennt ist. Die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen 534 sind an einer Position ausgebildet, die von ihrer Mittelachse 531 durch einen zweiten Radius R₂ getrennt sind, welcher größer als der erste Radius R₁ ist. Die Vielzahl der dritten Durchgangsöffnungen 536 sind an einer Position ausgebildet, die von der Mittelachse 531 durch einen dritten Radius R₃ getrennt sind, welcher größer als der zweite Radius R₂ ist.
23 ist eine Draufsicht auf die zweite Prallplatte 540. Wie in 23 gezeigt, weist die zweite Prallplatte 540 eine vierte Durchgangsöffnungen 542 und eine Vielzahl von fünften, sechsten und siebten Durchgangsöffnungen 544, 546 bzw. 548 auf. Die vierte Durchgangsöffnungen 542 ist an einer Position einer Mittelachse 541 der zweiten Prallplatte 540 ausgebildet. Die Vielzahl der fünften Durchgangsöffnungen 544 sind an einer Position ausgebildet, die von der Mittelachse 541 durch einen vierten Radius R₄ getrennt sind. Die Vielzahl der sechsten Durchgangsöffnungen 546 sind an einer Position ausgebildet, die von der Mittelachse 541 durch einen fünften Radius R₅ getrennt sind, welcher größer als der vierte Radius R₄ ist. Die Vielzahl der siebten Durchgangsöffnungen 548 sind an einer Position ausgebildet, die von der Mittelachse 541 durch einen sechsten Radius R₆ getrennt sind, welcher größer als der fünfte Radius R₅ ist.
Die Vielzahl der piezoelektrischen Elemente 582, 584, 586 enthalten ein erstes ringförmiges piezoelektrisches Element 582, das zwischen den vierten und fünften Durchgangsöffnungen 542 und 544 auf der zweiten Prallplatte 540 angeordnet ist, ein zweites piezoelektrisches Element 584, das zwischen den fünften und sechsten Durchgangsöffnungen 544 und 546 auf der zweiten Prallplatte 540 angeordnet ist, und ein drittes piezoelektrisches Element 586, das zwischen dem sechsten und siebten Durchgangsöffnungen 546 und 548 auf der zweiten Prallplatte 540 angeordnet ist. Die ersten bis dritten piezoelektrischen Elemente 582, 584 und 586 sind auf die zweite Prallplatte 540 gebondet bzw. geklebt. Die Position, an welcher das erste piezoelektrische Element 582 auf der zweiten Prallplatte 540 lokalisiert ist, entspricht der Position, an welcher die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen 532 der erste Prallplatte 530 ausgebildet sind. Die Position, an welche das zweite piezoelektrische Element 584 auf der zweiten Prallplatte 540 lokalisiert ist, entspricht der Position, an welcher die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen 534 der ersten Prallplatte 530 ausgebildet sind. Die Position, an welche das dritte piezoelektrische Element 586 auf der zweiten Prallplatte 540 lokalisiert ist, entspricht der Position, an welcher die Vielzahl der dritten Durchgangsöffnungen 536 der ersten Prallplatte 530 ausgebildet sind.
24 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts "A" der 21. Gemäß 21 – 24 enthält jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente 582, 584 und 586 eine piezoelektrische Schicht 572, die entsprechend einer Spannungsanwendung in einer Dickenausdehnungsbetriebsweise vibriert. Das piezoelektrische Element 572 kann aus Bleizirkontitan (PZT), PbTiO₃, BaTiO₃ oder einem Polymer aus Polyvenylidenfluorid (PVDF) ausgebildet sein. Die piezoelektrische Schicht 572 weist zwei Hauptflächen an jeder seiner Seiten auf, auf welcher erste und zweite Elektroden 574 bzw. 576 ausgebildet sind. Eine Isolationsschicht 578 ist auf der ersten Elektrode 574 benachbart zu der ersten Prallplatte 530 ausgebildet. Die zweite Elektrode 576 wird durch die zweite Prallplatte 540 gebildet. Das heißt, die zweite Prallplatte 540 dient außerdem als eine zweite Elektrode 576. Somit enthält das piezoelektrische Element 582 eine Bonding- bzw. Haftoberfläche zwischen der piezoelektrischen Schicht 572 und der zweiten Prallplatte 540. In diesem Fall wird die zweite Prallplatte 540 vorzugsweise aus Aluminium ausgebildet.
Von einer Leistungsversorgungseinheit 540 wird eine Spannung an die piezoelektrischen Elemente 582, 584 und 586 angelegt. Die Dickenausdehnungsrate der piezoelektrischen Schicht 572 jedes der piezoelektrischen Elemente 582, 584 und 586 kann durch den von der Leistungsversorgungseinheit 590 angelegten Spannungspegel gesteuert werden. Die Dickenausdehnungsrate der piezoelektrischen Schicht 572 stellt den Abstand zwischen den ersten piezoelektrischen Element 582 und der Durchgangsöffnung 532 ein und folglich die Reaktionsgasmenge 510, die durch die erste Durchgangsöffnung 532 der ersten Prallplatte 530 in den zweiten Zwischenraum 80 strömt.
Da die Dickenausdehnungsrate der piezoelektrischen Schicht 572 durch Einstellen des von der Leistungsversorgungseinheit 590 zugeführten Spannungspegels gesteuert wird, öffnet bzw. schließt die zugeführte Spannung selektiv die ersten Durchgangsöffnungen 532 der ersten Prallplatte 530. Der voranstehende Aufbau des ersten piezoelektrischen Elements 582 ist in ähnlicher Weise auf die zweiten und dritten piezoelektrischen Elemente 584 und 586 angewendet. Der Einsatz dieses Aufbaus kann nicht nur die Durchgangsöffnungen unter den ersten bis dritten Durchgangsöffnungen 532, 534 und 536 selektiv öffnen oder schließen, welche von der Mittelachse 531 der ersten Prallplatte 530 durch einen gewünschten Radius beabstandet sind, die in der ersten Prallplatte 530 ausgebildet sind, sondern kann ebenso die Reaktionsgasmenge einstellen, die durch die Durchgangsöffnungen strömt. Somit werden die piezoelektrischen Elemente 582, 584 und 586, von denen jedes eine Dickenausdehnungsrate aufweist, die abhängig von dem angelegten Spannungspegel variiert, verwendet, um selektiv die Reaktionsgasmenge zu steuern, die durch die Vielzahl der ersten bis dritten Durchgangsöffnungen 532, 534 und 536 strömt, die in der ersten Prallplatte 530 ausgebildet sind, entsprechend der Reaktionsgasmenge, die an einer bestimmten Position auf dem Wafer innerhalb des Prozeßbereichs der Reaktionskammer erforderlich ist.
Obgleich nicht gezeigt, kann der Sprühkopf mit dem unter Bezugnahme auf 21 vorangehend beschriebenen Aufbau ferner die Führungsprallplatte 50 enthalten, die auf der ersten Prallplatte 530 wie vorangehend unter Bezugnahme auf die 5A – 5C beschrieben angeordnet ist. In diesem Fall wird ein Zwischenraum, der dem ersten Zwischenraum 70 entspricht, zwischen der Führungsprallplatte 50 und der ersten Prallplatte 530 ausgebildet, wodurch ein lateraler Strömungskanal für das Reaktionsgas vorgesehen wird.
Der Sprühkopf kann ferner eine dritte Prallplatte 60 enthalten, die zwischen der zweiten Prallplatte 540 und der Frontplatte 20 angeordnet ist, wie unter Bezugnahme auf 7 vorangehend beschrieben.
Falls, wie unter Bezugnahme auf 21 – 24 beschrieben, die piezoelektrischen Elemente 582, 584 und 586 verwendet werden, um die Reaktionsgasmenge zwischen den ersten und zweiten Prallplatten 530 und 540 einzustellen, wird die zugeführte Reaktionsgasmenge in einer radialen Richtung von dem Mittelpunkt des Sprühkopfes entsprechend dem von der Leistungsversorgungseinheit 590 angelegten Spannungspegel eingestellt. Demgemäß ist keine mechanische Bewegung in dem Sprühkopf erforderlich, während die Steuerungsleistungsfähigkeit zum Einstellen der zugeführten Reaktionsgasmenge verbessert wird.
Wie vorangehend beschrieben enthält ein Sprühkopf gemäß der vorliegenden Erfindung eine Zwischenraum-Steuervorrichtung zum Einstellen der Breite eines Zwischenraums zum Ausbilden eines Strömungskanals für das Reaktionsgas zwischen zwei benachbarten Prallplatten. Die Breite des Zwischenraums wird durch die Zwischenraum-Steuervorrichtung selektiv verringert oder vergrößert, wodurch die zu einer bestimmten Position auf dem Wafer in einem Prozeßbereich einer Reaktionskammer zugeführte Reaktionsgasmenge eingestellt wird und die zu einer Position auf den Wafer zugeführte Reaktionsgasmenge abhängig von der Art der Anwendung gleichmäßig oder ungleichmäßig eingestellt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es daher leichter, die Verteilung der Reaktionsgasmenge abhängig von einer Position auf dem Wafer einzustellen, um eine optimierte Ätzratengleichförmigkeit über der gesamten Waferoberfläche während des Herstellungsverfahrens einer Halbleitervorrichtung zu erzielen. Überdies macht es die vorliegende Erfindung möglich, die zugeführte Reaktionsgasmenge frei einzustellen, wodurch eine Verschlechterung bei der Ätzratengleichförmigkeit, die teilweise auf dem Wafer während eines Ätzschrittes auftreten kann, im voraus kompensiert werden kann und folglich die Ätzratengleichförmigkeit optimiert werden kann. Die vorliegende Erfindung optimiert somit nicht nur frei die Mustergleichförmigkeit abhängig von einer Position auf dem Wafer, sondern macht es außerdem nicht erforderlich, die Gleichförmigkeit über der gesamten Waferoberfläche erheblich zu berücksichtigen, wodurch die Verringerung der Zeit und der Kosten beim Entwickeln einer Halbleitervorrichtungsherstellungsvorrichtung verringert wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden hierin offenbart, und obgleich bestimmte Ausdrücke benutzt worden sind, wurden sie lediglich in einem gattungsgemäßen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zwecke der Beschränkung und sollten daher auch so interpretiert werden. Demgemäß ist es für den Fachmann ersichtlich, daß zahlreiche Abänderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne von dem gedanklichen Grundkonzept und dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist, abzuweichen.

Claims

Sprühkopf zum Zuführen eines Reaktionsgases zu einem Prozeßbereich innerhalb einer Reaktionskammer während der Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wobei der Sprühkopf aufweist: eine obere Platte (10) mit einem Gasanschluß (12) zum Einbringen des von einer äußeren Quelle zugeführten Reaktionsgases in die Reaktionskammer; eine Frontplatte (20), die dem Prozeßbereich gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Frontplatte (20) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist; eine erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) zwischen der oberen Platte (10) und der Frontplatte (20) so angeordnet ist, daß sie in der Lage ist, sich nach oben oder unten zu bewegen, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) eine obere Oberfläche aufweist, die einen ersten Zwischenraum (70) zum Ausbilden eines ersten lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas definiert; eine zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540) mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen, wobei die zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540) zwischen der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) und der Frontplatte (20) so angeordnet ist, daß sie in der Lage ist, sich nach oben oder unten zu bewegen, wobei die zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540) eine obere Oberfläche aufweist, die einen zweiten Zwischenraum (80) zum Ausbilden eines zweiten lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas zwischen den ersten und zweiten Prallplatten definiert; und eine Zwischenraum-Steuervorrichtung zum Einstellen einer Breite des ersten Zwischenraums (70) und einer Breite des zweiten Zwischenraums (80).
Sprühkopf nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) ausgebildet sind, aufweisen: eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen (32, 237), die an einer ersten Position ausgebildet sind, welche sich in der Nähe der Mittelachse (31, 231) der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) befindet und mit einem ersten Abstand in einer radialen Richtung von der Mittelachse (31, 231) beabstandet ist; und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen (34, 238), die an einer zweiten Position ausgebildet sind, welche sich in der Nähe eines Randes der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) befindet und mit einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, in einer radialen Richtung von der Mittelachse (31, 231) beabstandet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 2, der ferner die Zwischenraum-Steuervorrichtung, welche die Position der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) einstellt, aufweist, um die Breite des ersten Zwischenraums (70) zu verringern, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen (32, 237) strömt, größer ist, als die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen (34, 238) strömt.
Sprühkopf nach Anspruch 2, der ferner die Zwischenraum-Steuervorrichtung, welche die Position der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) einstellt, aufweist, um die Breite des ersten Zwischenraums (70) zu vergrößern, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen (34, 238) strömt, vergrößert ist.
Sprühkopf nach Anspruch 1, der fernerdie Zwischenraum-Steuervorrichtung, welche die Position der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) einstellt, aufweist, um die Breite des zweiten Zwischenraums (80) zu vergrößern, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen strömt, die in der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) ausgebildet sind, gleichförmig über den gesamten Prozeßbereich ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 1, der fernerdie Zwischenraum-Steuervorrichtung, welche die Position der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) einstellt, aufweist, um die Breite des zweiten Zwischenraums (80) zu verringern, so daß die Reaktionsgasmenge, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen strömt, die in der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) ausgebildet sind, abhängig von einer Position in dem Prozeßbereich selektiv variiert.
Sprühkopf nach Anspruch 1, wobei die Zwischenraum-Steuervorrichtung aufweist: einen ersten Distanzring (92), der auf der Oberseite der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) zum Einstellen der Breite des ersten Zwischenraums (70) angeordnet ist; und einen zweiten Distanzring (94), der zwischen den ersten und zweiten Prallplatten zum Einstellen der Breite des zweiten Zwischenraums (80) angeordnet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 7, wobei der erste Distanzring (92) an einem oberen Rand der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) angeordnet ist, und der zweite Distanzring (94) an einem oberen Rand der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) angeordnet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 7, wobei der erste Distanzring (92) aus einem oder mehreren Ringen (90, 190) aufgebaut ist.
Sprühkopf nach Anspruch 7, wobei der zweite Distanzring (94) aus einem oder mehreren Ringen (90, 190) aufgebaut ist.
Sprühkopf nach Anspruch 7, wobei zumindest einer der ersten und zweiten Distanzringe (92, 94) einen ringförmigen Kontaktabschnitt (194) aufweist, in welchem eine Vielzahl von Sägezähnen (192) ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 11, wobei jede der Vielzahl der Sägezähne (192) eine Zahnweite aufweist, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 7, wobei die Höhe jedes Sägezahns (192) (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts (194) in dem Bereich von ungefähr 0,01-0,5 mm liegt.
Sprühkopf nach Anspruch 7, wobei der erste Distanzring (92) einen ringförmigen Kontaktabschnitt (194) aufweist, der aus einer Vielzahl von Sägezähnen (192) besteht, die gegenüberliegend der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) ausgebildet sind, und wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) einen Distanzringkoppler (132, 142) mit einer Vielzahl von Sägezähnen (192) enthält, die gegenüberliegend dem ersten Distanzring (92) ausgebildet sind, um mit der Vielzahl der Sägezähne (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts (194) in Eingriff zu stehen.
Sprühkopf nach Anspruch 14, wobei jede der Vielzahl der Sägezähne (192) des Distanzringkopplers (132, 142) eine Zahnweite aufweist, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 14, wobei die Höhe jedes Sägezahns (192) des Distanzringkopplers (132, 142) in dem Bereich von ungefähr 0,01 – 0,5 mm liegt.
Sprühkopf nach Anspruch 7, wobei der zweite Distanzring (94) einen ringförmigen Kontaktabschnitt (194) aufweist, der aus einer Vielzahl von Sägezähnen (192) besteht, die gegenüberliegend der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) ausgebildet sind, und wobei die zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540) einen Distanzringkoppler (132, 142) mit einer Vielzahl von Sägezähnen (192) enthält, die gegenüberliegend den zweiten Distanzring (94) ausgebildet sind, um mit der Vielzahl der Sägezahnstufen des ringförmigen Kontaktabschnitts (194) in Eingriff zu stehen.
Sprühkopf nach Anspruch 17, wobei jede der Vielzahl der Sägezähne (192) des Distanzringkopplers (132, 142) eine Zahnweite aufweist, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 17, wobei die Höhe jedes Sägezahns (192) des Distanzringkopplers (132, 142) in dem Bereich von ungefähr 0,01 – 0,5 mm liegt.
Sprühkopf nach Anspruch 1, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) aus einem einzigen scheibenförmigen Element mit einer gleichförmigen Dicke über seiner gesamten Oberfläche besteht.
Sprühkopf nach Anspruch 1, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) aufweist: eine scheibenähnliche Basisplatte (232) mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen und einer Nut (236) zum Vorsehen eines kreisförmigen Raums in der Mitte ihrer oberen Oberfläche; und eine scheibenähnliche Einageplatte (234), die zum Drehen um den Mittelpunkt (231) der ersten Prallplatte (230) innerhalb der Nut (236) eingefügt ist, wobei die scheibenähnliche Einlageplatte (234) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, die mit ausgewählten Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der Basisplatte (232) ausgebildet sind, in Verbindung stehen.
Sprühkopf nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der Basisplatte (232) ausgebildet sind, aufweist: eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen (237), die an einer ersten Position ausgebildet sind, die sich in der Nähe der Mittelachse (231) der ersten Prallplatte (230) befindet und mit einem ersten Abstand, der weniger als der Radius der Einlageplatte (234) ist, in einer radialen Richtung von der Mittelachse (231) beabstandet ist; und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen (238), die an einer zweiten Position ausgebildet sind, die sich in der Nähe des Randes der Basisplatte (232) befindet und die mit einem zweiten Abstand, der größer als der Radius der Einlageplatte (234) ist, in einer radialen Richtung von der Mittelachse (231) beabstandet ist, und wobei die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen (237) mit der Vielzahl der Durchgangsöffnungen (235), die in der Einlageplatte (234) ausgebildet sind, abhängig von einer Rotationsstrecke der Einlageplatte (234) in Verbindung stehen.
Sprühvorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen (235) in der Einlageplatte (234) und die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen (237) in der Basisplatte (232) selektiv nur in einigen Winkelbereichen bezüglich der Mittelachse (231) der ersten Prallplatte (230) ausgebildet sind, um das Öffnungsverhältnis der ersten Durchgangsöffnungen (237) abhängig von der Rotationsstrecke der Einlageplatte (234) zu verändern.
Sprühkopf nach Anspruch 1, der ferner eine Führungsprallplatte (50) aufweist, die auf der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) koaxial bezüglich der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) ausgebildet ist, wobei die Führungsprallplatte (50) einen Einlaß (52) zum Einbringen des durch die obere Platte (10) zugeführten Reaktionsgases sowie eine Vielzahl von Auslässen (54) zum Ausströmen des durch den Einlaß (52) eingebrachten Reaktionsgases in den ersten Zwischenraum (70) durch eine Vielzahl von Kanälen aufweist, wobei die Breite des ersten Zwischenraums (70) durch einen Boden der Führungsprallplatte (50) und einer oberen Oberfläche der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) definiert ist.
Sprühkopf nach Anspruch 24, wobei die Vielzahl der Auslässe (54), die in der Führungsprallplatte (50) ausgebildet sind, an einer Position ausgebildet sind, die mit einem vorbestimmten Abstand in einer radialen Richtung von einer Mittelachse der Führungsprallplatte (50) beabstandet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 25, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen aufweist: eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen (237), die an einer ersten Position ausgebildet sind, welche sich in der Nähe einer Mittelachse (231) der ersten Prallplatte (230) befindet und die mit einem ersten Abstand in einer radialen Richtung von der Mittelachse (231) beabstandet ist; und eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen (238), die an einer zweiten Position ausgebildet sind, welche sich an einem Rand der ersten Prallplatte (230) befindet und die mit einem zweiten Abstand, der größer als der erste Abstand ist, in einer radialen Richtung von der Mittelachse (231) beabstandet ist, und wobei die Vielzahl der Auslässe (54), die in der Führungsprallplatte (50) ausgebildet sind, an einer Position ausgebildet sind, die mit einem dritten Abstand, der größer als der erste Abstand und kleiner als der zweite Abstand ist, in einer radialen Richtung von der Mittelachse der Führungsprallplatte (50) beabstandet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 26, wobei ein Abstand zwischen jedem der Vielzahl der Auslässe (54) und jeder der Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen (237) kleiner ist als der Abstand zwischen jeder der Vielzahl der Auslässe (54) und jeder der Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen (238).
Sprühkopf nach Anspruch 24, wobei die Zwischenraum-Steuervorrichtung aufweist: einen ersten Distanzring (92), der zwischen der Führungsprallplatte (50) und der ersten Prallplatte (30) zum Einstellender Breite des ersten Zwischenraums (70) angeordnet ist; und einen zweiten Distanzring (94), der zwischen den ersten und zweiten Prallplatten (30, 40) zum Einstellender Breite des zweiten Zwischenraums (80) angeordnet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 28, wobei die ersten bzw. zweiten Distanzringe (92, 94) aus einem oder mehreren Ringen (90, 190) aufgebaut sind.
Sprühkopf nach Anspruch 28, wobei zumindest einer der ersten und zweiten Distanzringe (92, 94) einen ringförmigen Kontaktabschnitt (194) aufweist, in welchem eine Vielzahl von Sägezähnen (192) ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 30, wobei jede der Vielzahl der Sägezähne (192) eine Zahnweite aufweisen, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 30, wobei die Höhe jedes Sägezahns (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts (194) in dem Bereich von ungefähr 0,01 – 0,5 mm liegt.
Sprühkopf nach Anspruch 28, wobei der erste Distanzring (92) einen ringförmigen Kontaktabschnitt (194) aufweist, der aus einer Vielzahl von Sägezähnen (192) besteht, die gegenüberliegend der ersten Prallplatte (30, 130) ausgebildet sind, und wobei die erste Prallplatte (30, 130) einen Distanzringkoppler (132) mit einer Vielzahl von Sägezähnen (192) aufweist, die gegenüberliegend dem ersten Distanzring (92) ausgebildet sind, um mit der Vielzahl der Sägezähne (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts in Eingriff zu stehen.
Sprühkopf nach Anspruch 33, wobei jeder der Vielzahl der Sägezähne des Distanzringkopplers (132) eine Zahnweite aufweist, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 33, wobei die Höhe jedes Sägezahns des Distanzringkopplers (132) in einem Bereich von ungefähr 0,01 – 0,5 mm liegt.
Sprühkopf nach Anspruch 28, wobei der zweite Distanzring (94) einen ringförmigen Kontaktabschnitt (194) aufweist, der aus einer Vielzahl von Sägezähnen besteht, die gegenüberliegend der zweiten Prallplatte (40, 140) ausgebildet sind, und wobei die zweite Prallplatte (40, 140) einen Distanzringkoppler (142) enthält, der eine Vielzahl von Sägezähnen aufweist, die gegenüberliegend dem zweiten Distanzring (94) ausgebildet sind, um mit der Vielzahl der Sägezähne (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts in Eingriff zu stehen.
Sprühkopf nach Anspruch 36, wobei jeder der Vielzahl der Sägezähne des Distanzringkopplers (142) eine Zahnweite aufweist, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 36, wobei die Höhe jedes Sägezahns des Distanzringkopplers (142) in dem Bereich von ungefähr 0,01 – 0,5 mm liegt.
Sprühkopf nach Anspruch 24, wobei die Zwischenraum-Steuervorrichtung aufweist: eine erste Antriebswelle (292) zum selektiven Bewegen der Führungsprallplatte (50) nach oben oder unten, um die Breite des ersten Zwischenraums (70) einzustellen; und einen zweite Antriebswelle (294) zum selektiven Bewegen der ersten Prallplatte (30) nach oben oder unten, um die Breite des zweiten Zwischenraums (80) einzustellen.
Sprühkopf nach Anspruch 39, wobei die erste Antriebswelle (292) koaxial zu der zweiten Antriebswelle (294) installiert ist.
Sprühkopf nach Anspruch 24, wobei die Zwischenraum-Steuervorrichtung aufweist: einen Hebemechanismus (392) zum Bewegen der ersten Prallplatte (30) unter Verwendung eines ersten Schrittmotors (312) nach oben oder unten, um die Breite des zweiten Zwischenraums (80) einzustellen; und einen Rotationsmechanismus (394) zum Bewegen der Führungsprallplatte (50) durch einen Zahnantrieb unter Verwendung eines zweiten Schrittmotors (314) nach oben oder unten, um die Breite des ersten Zwischenraums (70) einzustellen, und wobei der Hebemechanismus (392) mit dem Drehmechanismus (394) integriert ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 41, wobei der Hebemechanismus (392) eine Welle (382), welche sichdurch die Führungsprallplatte (50) und die erste Prallplatte (30) hindurcherstreckt, sowie einen Außenflansch (384) aufweist, der an einem Ende der Welle (382) zum Bewegen der ersten Prallplatte (30) nach oben oder unten angeordnet ist, um der Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Welle (382) zu folgen, und wobei der Rotationsmechanismus (394) die Welle (382) enthält, welche durch eine von dem zweiten Schrittmotor (314) übertragene Leistung drehbar ist, sowie eine externe Schraube (372), die an einem Außenumfang der Welle (382) ausgebildet ist, wo sie mit der Führungsprallplatte (50) verbunden ist, zum Anheben oder Absenken der Führungsprallplatte (50) gemäß der Drehung der Welle (382).
Sprühkopf nach Anspruch 42, wobei ein ringförmiger Raum (334) zum Aufnehmen des Außenflansches (384), der an dem Ende der Welle (382) ausgebildet ist, an dem Zentralabschnitt der ersten Prallplatte (30) ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 42, wobei eine Zentralöffnung (332), durch welche sich die Welle (382) erstreckt, an einem Zentralabschnitt der Führungsprallplatte (50) ausgebildet ist, und ein Innengewinde (352), das zu dem Außengewinde der Schraube der Welle (382) paßt, ist auf einer Innenwand der Zentralöffnung (332) ausgebildet.
Sprühkopf nach Anspruch 42, wobei ein Innengewinde (352), das zu dem Außengewinde der Schraube paßt, in der Führungsprallplatte (50) ausgebildet ist, so daß die Führungsprallplatte (50) sich nach oben oder unten bewegt, um der Bewegung der Welle (382) zu folgen, wenn die Welle (382) durch den Hebemechanismus (392) nach oben oder unten bewegt wird, um die erste Prallplatte (30) anzuheben bzw. abzusenken.
Sprühkopf nach Anspruch 42, wobei ein kreisförmiger Raum (334) zum Aufnehmen des Außenflansches (384) ohne Reibung in der ersten Prallplatte (30) ausgebildet wird, so daß die Drehung des Außenbereichs die erste Prallplatte (30) nicht beeinflußt, wenn die Welle (382) durch den Rotationsmechanismus (394) gedreht wird, um die Führungsprallplatte (50) anzuheben bzw. abzusenken.
Sprühkopf nach Anspruch 42, der ferner einen Stopper (354) aufweist, der die Führungsprallplatte (50) an einer Drehung hindert, wenn die Welle (382) durch den Rotationsmechanismus (394) gedreht wird.
Sprühkopf nach Anspruch 1, der ferner einen Rotationsmechanismus (394) aufweist, der mit der ersten Prallplatte (30) verbunden ist, so daß die erste Prallplatte (30) bezüglich der zweiten Prallplatte (40) in einem vorbestimmten Winkelbereich rotiert, wobei die erste Prallplatte (30) die zweite Prallplatte (40) kontaktiert, so daß ausgewählte Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte (30) ausgebildet sind, in Verbindung mit ausgewählten Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen stehen, die in der zweiten Prallplatte (40) ausgebildet sind, wodurch Ausrichtöffnungen ausgebildet werden.
Sprühkopf nach Anspruch 48, wobei die Breite des zweiten Zwischenraums (80) effektiv null ist.
Sprühkopf nach Anspruch 48, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte (30) ausgebildet sind, derart verteilt sind, daß sie abhängig von einem Radius von der Mittelachse (31) der ersten Prallplatte (30) verschiedene Öffnungsverhältnisse aufweisen, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der zweiten Prallplatte (40) ausgebildet sind, derart verteilt sind, daß sie abhängig von der Strecke verschiedene Öffnungsverhältnisse aufweisen, um welche die erste Prallplatte (30) um die Mittelachse der zweiten Prallplatte (40) rotiert, und wobei der Rotationsmechanismus (394) die Rotationsstrecke der ersten Prallplatte (30) verändert, um die Öffnungsposition der Ausrichtöffnungen zu verändern.
Sprühkopf nach Anspruch 50, wobei die erste Prallplatte (430) in eine Vielzahl von sektorförmigen Bereichen (435) aufgeteilt ist, die sich in einer radialen Richtung von ihrer Mittelachse (431) aus erstrecken, und wobei jeder sektorförmige Bereich (435) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, die lediglich in einem vorbestimmten Bereich ausgebildet sind, der um einen ausgewählten Radius von der Mittelachse (431) aus beabstandet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 50, wobei die zweite Prallplatte (440) in eine Vielzahl von sektorförmigen Bereichen (445) aufgeteilt ist, die sich in einer radialen Richtung von ihrer Mittelachse (441) aus erstrecken, und wobei die Vielzahl der sektorförmigen Bereiche (445), die die Vielzahl der Durchgangsöffnungen aufweisen, in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 48, wobei die Zwischenraum-Steuervorrichtung eine Antriebswelle (480) zum gleichzeitigen Bewegen der ersten und zweiten Prallplatten (430, 440) nach oben oder unten aufweist, um die Breite des ersten Zwischenraums (70) einzustellen.
Sprühkopf nach Anspruch 53, der ferner eine Führungsprallplatte (50) aufweist, die auf der ersten Prallplatte (430) koaxial bezüglich der ersten Prallplatte (430) angeordnet ist, wobei die Führungsprallplatte (50) einen Einlaß (52) zum Einbringen des durch die obere Platte (10) zugeführten Reaktionsgases sowie eine Vielzahl von Auslässen (54) zum Ausströmen des durch den Einlaß (52) eingebrachten Reaktionsgases in den ersten Zwischenraum (70) durch die Vielzahl der Kanäle aufweist, wobei die Breite des ersten Zwischenraums (70) durch einen Boden der Führungsprallplatte (50) und einer oberen Oberfläche der ersten Prallplatte (430) definiert ist.
Sprühkopf nach Anspruch 54, wobei die Vielzahl der Auslässe (54) der Führungsprallplatte (50) an einer Position ausgebildet sind, die mit einem vorbestimmten Abstand in einer radialen Richtung von einer Mittelachse der Führungsprallplatte (50) beabstandet ist.
Sprühkopf zum Zuführen eines Reaktionsgases zu einem Prozeßbereich innerhalb einer Reaktionskammer, wobei der Sprühkopf aufweist: eine obere Platte (10) mit einem Gasanschluß (12) zum Einbringen des von einer äußeren Quelle zugeführten Reaktionsgases in die Reaktionskammer; eine Frontplatte (20), die dem Prozeßbereich gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die Frontplatte (20) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist; eine erste Prallplatte (530), die zwischen der oberen Platte (10) und der Frontplatte (20) angeordnet ist, wobei die erste Prallplatte (530) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist; eine zweite Prallplatte (540), die eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, die zwischen der ersten Prallplatte (530) und der Frontplatte (20) angeordnet ist, wobei die zweite Prallplatte (540) eine obere Oberfläche aufweist, die einen Zwischenraum zum Ausbilden eines lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas zwischen den ersten und zweiten Prallplatten (530, 540) definiert; eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen (582, 584, 586), die auf der zweiten Prallplatte (540) gegenüberliegend den Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte (530) zum Steuern der Reaktionsgasmenge durch den Zwischenraum angeordnet ist; und eine Leistungsversorgungseinheit (590) zum Anlegen einer Spannung an jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente.
Sprühkopf nach Anspruch 56, wobei jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente aufweist: eine piezoelektrische Schicht (572), die in einem Höheneinstellungsmodusgemäß der angelegten Spannung vibriert, wobei die piezoelektrische Schicht (572) zwei Hauptoberflächen aufweist; erste und zweite Elektrodenschichten, von denen jede auf einer der zwei Hauptoberflächen der piezoelektrischen Schicht (572) ausgebildet ist; und eine Isolationsschicht (578), die auf der ersten Elektrodenschicht benachbart zu der ersten Prallplatte (530) ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 57, wobei die piezoelektrische Schicht (572) aus der Gruppe bestehend aus Bleizirkontitan (PZT), PbTiO₃, BaTiO₃ und einem Polymer aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) ausgewählten Stoff ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 57, wobei die zweite Elektrodenschicht aus der zweiten Prallplatte (540) besteht.
Sprühkopf nach Anspruch 56, der fernerdie Vielzahl der piezoelektrischen Elemente, welche die Reaktionsgasmengesteuern, aufweist, die von den Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte (530) in den Zwischenraumströmt, unter Verwendung einer Höheneinstellungsrate des piezoelektrischen Elements, die entsprechend dem von der Leistungsversorgungseinheit (590) angelegten Spannungspegel eingestellt wird.
Sprühkopf nach Anspruch 56, der ferner die Vielzahl der piezoelektrischen Elemente aufweist, welche die Vielzahl der Durchgangsöffnungen unter Verwendung einer Höheneinstellungsrate des piezoelektrischen Elements, die entsprechend dem von der Versorgungseinheit zugeführten Spannungspegel eingestellt wird, selektiv öffnet oder schließt.
Sprühkopf nach Anspruch 56, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen der ersten Prallplatte (530) an einer ersten Position ausgebildet sind, die mit einem vorbestimmten Radius von der Mittelachse (531) der ersten Prallplatte (530) beabstandet ist, und wobei eines der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente ein ringförmiges Element enthält, das an einer Position ausgebildet ist, das der ersten Position auf der zweiten Prallplatte (540) entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 56, wobei die ersten und zweiten Prallplatten (530, 540) aus Aluminium ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 56, der ferner eine Führungsprallplatte (50) aufweist, die auf der ersten Prallplatte (530) koaxial bezüglich der ersten Prallplatte (530) angeordnet ist, wobei die Führungsprallplatte (50) eine Bodenfläche aufweist, die der ersten Prallplatte (530) gegenüberliegt, wobei ein oberer Zwischenraum zum Vorsehen eines lateralen Strömungskanals für das Reaktionsgas zwischen der Führungsprallplatte (50) und der ersten Prallplatte (530) ausgebildet ist, und wobei die Führungsprallplatte (50) einen Einlaß (52) zum Einbringen des durch die obere Platte (10) zugeführten Reaktionsgases und eine Vielzahl von Auslässen (54) zum Auströmen des durch den Einlaß (52) eingebrachten Reaktionsgases in den oberen Zwischenraum durch die Vielzahl der Kanäle aufweist.
Sprühkopf nach Anspruch 64, wobei die Vielzahl der Auslässe (54), die in der Führungsprallplatte (50) ausgebildet sind, an einer Position ausgebildet sind, die mit einem vorbestimmten Abstand in einer radialen Richtung von einer Mittelachse der Führungsprallplatte (50) beabstandet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 56, der ferner eine dritte Prallplatte (60) aufweist, die zwischen der zweiten Prallplatte (540) und der Frontprallplatte (20) angeordnet ist, wobei die dritte Prallplatte (60) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist.
Sprühkopf nach Anspruch 66, wobei die dritte Prallplatte (60) aus einem hoch widerstandsfähigem Material ausgebildet ist, dessen Widerstandsfähigkeit ausreichend hoch ist, um den Sprühkopf elektrisch zu stabilisieren.
Sprühkopf nach Anspruch 67, wobei die dritte Prallplatte (60) aus Siliziumkarbid (SiC) ausgebildet ist.
Sprühkopf zum Zuführen eines Reaktionsgases zu einem Prozessbereich innerhalb einer Reaktionskammer, wobei der Sprühkopf aufweist: eine erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530), die eine Vielzahl von ersten und zweiten Durchgangsöffnungen aufweist, um die von einer äußeren Quelle zugeführte Reaktionsgasmenge entsprechend einem Radius von der Mittelachse (31, 231, 431, 441, 531, 541) selektiv einzustellen, wobei die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen mit einem ersten Radius von einer Mittelachse (31, 231, 431, 441, 531, 541) beabstandet sind und die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen mit einem zweiten Radius von der Mittelachse (31, 231, 431, 441, 531, 541) beabstandet sind; eine zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540), die zwischen der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) und der Frontplatte (20) angeordnet ist, so daß ein Zwischenraum zum Vorsehen eines lateralen Strömungskanals zwischen den ersten und zweiten Prallplatten (40, 140, 440, 540) ausgebildet ist, wobei die zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist; und eine Zwischenraum-Steuervorrichtung zum Bewegen von zumindest der ersten und zweiten Prallplatte, um die Breite des Zwischenraums einzustellen.
Sprühkopf nach Anspruch 69, wobei die Zwischenraum-Steuervorrichtung einen Distanzring mit einer vorbestimmten Dicke aufweist, der zwischen den ersten Prallplatten zum Einstellender Breite des Zwischenraums angeordnet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 70, wobei der Distanzring an einem oberen Rand der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 70, wobei der Distanzring aus einem oder mehreren Ringen (90, 190) aufgebaut ist.
Sprühkopf nach Anspruch 70, wobei der Distanzring einen ringförmigen Kontaktabschnitt (194) aufweist, in welchen eine Vielzahl von Sägezähnen (192) ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 73, wobei jeder der Vielzahl der Sägezähne (192) eine Zahnweite aufweist, die der Bogenlänge eines Zentralwinkels von 90° entspricht.
Sprühkopf nach Anspruch 73, wobei die Höhe jedes Sägezahns (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts (194) in dem Bereich von ungefähr 0,01-0,5 mm liegt.
Sprühkopf nach Anspruch 73, wobei der ringförmige Kontaktabschnitt (194) des Distanzrings eine Bodenoberfläche der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) kontaktiert, und wobei ein Distanzringkoppler (132, 142), der eine Vielzahl von Sägezähnen (192) aufweist, die zum Ineingriffstehen mit der Vielzahl der Sägezähne (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts (194) ausgebildet sind, an dem Rand der Bodenoberfläche der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 76, wobei der Distanzringkoppler der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) einen Abschnitt mit einer Dicke aufweist, die kleiner als eine Dicke eines zentralen Bodenabschnitts der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) ist.
Sprühkopf nach Anspruch 73, wobei der ringförmige Kontaktabschnitt (194) des Distanzrings eine obere Oberfläche der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) kontaktiert, und wobei der Distanzringkoppler (132, 142) mit einer Vielzahl von Sägezähnen (192), die zum Ineingriffstehen mit der Vielzahl der Sägezähne (192) des ringförmigen Kontaktabschnitts (194) ausgebildet sind, auf der oberen Oberfläche der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 78, wobei der Distanzringkoppler (132, 142) der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) einen Abschnitt mit einer Dicke aufweist, die kleiner als die Dicke eines zentralen oberen Abschnitts der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) ist.
Sprühkopf nach Anspruch 69, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) aus einem einzigen scheibenförmigen Element mit einer gleichförmigen Dicke über der gesamten Oberfläche besteht.
Sprühkopf nach Anspruch 69, wobei die erste Prallplatte (230) aufweist: eine scheibenähniche Basisplatte (232), die einen Zentralabschnitt, in welchem eine Nut (236) zum Vorsehen eines kreisförmigen Raums ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen zum Ausbilden einiger der Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen (237) an ihrem Zentralabschnitt aufweist; und eine scheibenähnliche Einlageplatte (234), die derart eingefügt ist, daß sie um eine Mittelachse (231) der ersten Prallplatte (230) innerhalb der Nut (236) rotieren kann, wobei die scheibenähnliche Einlageplatte (234) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist, die mit der Vielzahl der an dem Zentralabschnitt der Basisplatte (232) ausgebildeten Durchgangsöffnungen in Verbindung steht, um die ersten Durchgangsöffnungen (237) auszubilden.
Sprühkopf nach Anspruch 81, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen in der Einlageplatte (234) und die Vielzahl der Durchgangsöffnungen in der Basisplatte (232) lediglich selektiv in einigen Winkelbereichen bezüglich der Mittelachse (231) der ersten Prallplatte (230) ausgebildet sind, um das Öffnungsverhältnis der ersten Durchgangsöffnungen (237) abhängig von der Rotationsstrecke der Einlageplatte (234) zu verändern.
Sprühkopf nach Anspruch 69, wobei die Zwischenraum-Steuervorrichtung eine Antriebswelle (480) zum selektiven Bewegen der ersten Prallplatte (430) nach oben oder unten aufweist, um die Breite des Zwischenraumseinzustellen.
Sprühkopf nach Anspruch 69, wobei die erste Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) die zweite Prallplatte (40, 140, 440, 540) kontaktiert, so daß einige Durchgangsöffnungen, die innerhalb der Vielzahl der ersten und zweiten Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte (30, 130, 230, 430, 530) ausgebildet sind, ausgewählt sind, mit ausgewählten Durchgangsöffnungen der Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der zweiten Prallplatte (40, 140, 440, 540) ausgebildet sind, in Verbindung stehen, um Ausrichtöffnungen auszubilden, und wobei die Breite des Zwischenraums effektiv Null ist.
Sprühkopf nach Anspruch 84, der ferner einen Rotationsmechanismus (394) aufweist, der mit der ersten Prallplatte (30) verbunden ist, so daß die erste Prallplatte (30) bezüglich der zweiten Prallplatte (40) in einem vorbestimmten Winkelbereich rotiert.
Sprühkopf nach Anspruch 85, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der zweiten Prallplatte (40) ausgebildet sind, verteilt sind, so daß sie unterschiedliche Öffnungsverhältnisse abhängig von der Strecke aufweist, um welche die erste Prallplatte (30) um die Mittelachse der zweiten Prallplatte (40) rotiert, und wobei der Rotationsmechanismus (394) den Rotationswinkel der ersten Prallplatte (30) verändert, um die Öffnungsposition der Ausrichtlöcher zu verändern.
Sprühkopf nach Anspruch 85, wobei die erste Prallplatte (30, 530) ferner eine Vielzahl von dritten Durchgangsöffnungen (536) aufweist, die bei einem dritten Radiusbereich ausgebildet sind, der größer als der zweite Radiusbereich ist, wobei die erste Prallplatte (30, 530) in eine Vielzahl von sektorförmigen Bereichen aufgeteilt ist, die sich in einer radialen Richtung von ihrer Mittelachse aus erstrecken, und wobei die Vielzahl der ersten, zweiten und dritten Durchgangsöffnungen (536) bei verschiedenen sektorförmigen Bereichen ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 87, wobei die zweite Prallplatte (40, 540) in eine Vielzahl von sektorförmigen Bereichen aufgeteilt ist, die sich in einer radialen Richtung von ihrer Mittelachse aus erstrecken, und wobei die Vielzahl der sektoriellen Bereiche, die die Vielzahl der Durchgangsöffnungen aufweisen, in regelmäßigen Abständen angeordnet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 69, der ferner eine Frontplatte (20) aufweist, die gegenüberliegend dem Prozessbereich angeordnet ist, wobei die Frontplatte (20) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist.
Sprühkopf nach Anspruch 89, der ferner eine dritte Prallplatte (60) aufweist, die zwischen der zweiten Prallplatte (40) und der Frontprallplatte (20) angeordnet ist, wobei die dritte Prallplatte (60) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist.
Sprühkopf nach Anspruch 90, wobei die dritte Prallplatte (60) aus Siliziumkarbid ausgebildet ist.
Sprühkopf zum Zuführen eines Reaktionsgases zu einem Prozeßbereich innerhalb einer Reaktionskammer während der Herstellung einer Halbleitervorrichtung, wobei der Sprühkopf aufweist: eine kreisförmige erste Prallplatte (530) mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen; eine kreisförmige zweite Prallplatte (540), die unterhalb der ersten Prallplatte (530) mit einem Zwischenraum angeordnet ist, der eine vorbestimmte Breite zwischen den ersten und zweiten Prallplatten (540) aufweist, wobei die zweite Prallplatte (540) eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen aufweist; und eine Vielzahl von piezoelektrischen Elementen, die zwischen den ersten und zweiten Prallplatten (530, 540) zum Steuern der Reaktionsgasmenge angeordnet ist, die durch die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte (530) ausgebildet sind, strömt.
Sprühkopf nach Anspruch 92, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der ersten Prallplatte (530) ausgebildet sind, aufweist: eine Vielzahl von ersten Durchgangsöffnungen (532), die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem ersten Radius von der Mittelachse (531) der ersten Prallplatte (530) beabstandet sind; eine Vielzahl von zweiten Durchgangsöffnungen (534), die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem zweiten Radius, der größer als der erste Radius ist, von der Mittelachse (531) der ersten Prallplatte (530) beabstandet sind; und eine Vielzahl von dritten Durchgangsöffnungen (536), die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem dritten Radius, der größer als der zweite Radius ist, von der Mittelachse (531) der ersten Prallplatte (530) beabstandet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 93, wobei die Vielzahl der Durchgangsöffnungen, die in der zweiten Prallplatte (540) ausgebildet sind, aufweist: eine vierte Durchgangsöffnung (542), die an einer Position ausgebildet ist, die einer Mittelachse (541) der zweiten Prallplatte (540) entspricht; eine Vielzahl von fünften Durchgangsöffnungen (544), die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem vierten Radius von der Mittelachse (541) der zweiten Prallplatte (540) beabstandet ist; eine Vielzahl von sechsten Durchgangsöffnungen (546), die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem fünften Radius, der größer als der vierte Radius ist, von der Mittelachse (541) der zweiten Prallplatte (540) beabstandet ist; und eine Vielzahl von siebten Durchgangsöffnungen (548), die an einer Position ausgebildet sind, die mit einem sechsten Radius, der größer als der fünfte Radius ist, von der Mittelachse (541) der zweiten Prallplatte (540) beabstandet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 92, wobei jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente aus einem ringförmigen Element aufgebaut ist, das auf der zweiten Prallplatte (540) angeordnet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 92, wobei die Vielzahl der piezoelektrischen Elemente an die zweite Prallplatte (540) gebondet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 93, wobei die Vielzahl der piezoelektrischen Elemente aufweist: ein erstes piezoelektrisches Element, das an einer Position auf der zweiten Prallplatte (540) angeordnet ist, die einer Position entspricht, bei welcher die Vielzahl der ersten Durchgangsöffnungen (532) der ersten Prallplatte (530) ausgebildet sind; ein zweites piezoelektrisches Element, das an einer Position auf der zweiten Prallplatte (540) angeordnet ist, die einer Position entspricht, bei welcher die Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen (534) der ersten Prallplatte (530) ausgebildet sind; und ein drittes piezoelektrisches Element, das an einer Position auf der zweiten Prallplatte (540) angeordnet ist, die einer Position entspricht, bei welcher die Vielzahl der dritten Durchgangsöffnungen (536) der ersten Prallplatte (530) ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 92, der ferner eine Leistungsversorgungseinheit (590) zum Anlegen einer Spannung an jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente aufweist.
Der Sprühkopf nach Anspruch 97, der ferner eine Leistungsversorgungseinheit (590) zum Anlegen einer Spannung an jedes der ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Elemente aufweist, wobei die Leistungsversorgungseinheit (590) unterschiedliche Spannungspegel an jedes der ersten, zweiten und dritten piezoelektrischen Elemente anlegt.
Sprühkopf nach Anspruch 97, der ferner eine Leistungsversorgungseinheit (590) zum Anlegen einer Spannung an das erste piezoelektrische Element aufweist, wobei das erste piezoelektrische Element eine Höheneinstellungsrate aufweist, die entsprechend dem von der Leistungsversorgungseinheit (590) angelegten Spannungspegel eingestellt werden kann, um den Abstand zwischen der ersten Durchgangsöffnung (532) und dem ersten piezoelektrischen Element zu steuern.
Sprühkopf nach Anspruch 97, der ferner eine Leistungsversorgungseinheit (590) zum Anlegen einer Spannung an das zweite piezoelektrische Element aufweist, wobei das zweite piezoelektrische Element eine Höheneinstellungsrateaufweist, die entsprechend dem von der Leistungsversorgungseinheit (590) zugeführten Spannungspegel eingestellt werden kann, um einen Abstand zwischen der Vielzahl der zweiten Durchgangsöffnungen (534) und dem zweiten piezoelektrischen Element zu steuern.
Sprühkopf nach Anspruch 97, der ferner eine Leistungsversorgungseinheit (590) zum Anlegen einer Spannung an das dritte piezoelektrische Element aufweist, wobei das dritte piezoelektrische Element eine Höheneinstellungsrate aufweist, die entsprechend dem von der Leistungsversorgungseinheit (590) zugeführten Spannungspegel eingestellt werden kann, tun einen Abstand zwischen der Vielzahl der dritten Durchgangsöffnungen (536) und dem dritten piezoelektrischen Element zu steuern.
Sprühkopf nach Anspruch 92, wobei die ersten und zweiten Prallplatten (530, 540) aus Aluminium ausgebildet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 92, wobei jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente aufweist: eine piezoelektrische Schicht (572), welche mit einer Höheneinstellungsmodusentsprechend der angelegten Spannung vibriert, wobei die piezoelektrische Schicht (572) zwei Hauptoberflächen aufweist; erste und zweite Elektrodenschichten, die jeweils auf einer der zwei Hauptoberflächen der piezoelektrischen Schicht (572) ausgebildet sind; und eine Isolationsschicht (578), die auf der ersten Elektrodenschicht benachbart zu der ersten Prallplatte (530) ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 104, wobei die piezoelektrische Schicht (572) aus einem aus der Gruppe bestehend aus Bleizirkontitan (PZT), PbTiO₃, BaTiO₃ und einem Polymer aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) ausgewählten Mitglied ausgebildet ist.
Sprühkopf nach Anspruch 104, wobei die zweite Elektrodenschicht durch die zweite Prallplatte (540) ausgebildet wird.
Sprühkopf nach Anspruch 106, wobei jedes der Vielzahl der piezoelektrischen Elemente ferner eine Bonding-Oberfläche zwischen der piezoelektrischen Schicht (572) und der zweiten Prallplatte (540) aufweist.