DE112007002179T5 - Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung mit einem Brausekopf, zum positiven Regulieren der Injektionsgeschwindigkeit von reaktiven Gasen und Verfahren dafür - Google Patents

Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung mit einem Brausekopf, zum positiven Regulieren der Injektionsgeschwindigkeit von reaktiven Gasen und Verfahren dafür Download PDF

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Abstract

Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead, durch den ein reaktives Gas von mindestens einer Art und ein Spülgas über ein Substrat injiziert wird, das in einer Reaktionskammer angeordnet ist, um einen Film auf dem Substrat abzuscheiden, umfassend die Schritte von:
Anordnen des Brausekopfes in einer derartigen Weise, dass die untere Fläche des Brausekopfes von dem Substrat um eine vorbestimmte Strecke beabstandet ist; Zuführen eines reaktiven Gases und eines Injektionsträgergases in den Brausekopf, wobei die reaktiven Gase von verschiedenen Arten jeweils in Kammern abgegeben werden, die an der Innenseite des Brausekopfes in einer derartigen Weise ausgebildet sind, dass jedes reaktive Gas mit jedem Injektionsträgergas in jeder Mischzone an der Innenseite des Brausekopfes vermischt wird, und ein Spülgas in eine getrennte Kammer zugeführt wird, die an der Innenseite des Brausekopfes ausgebildet ist; und
Injizieren des mit dem Injektionsträgergas und dem Spülgas vermischten, reaktiven Gases durch eine...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead, der eine Mehrzahl von Arten von reaktiven Gasen und ein Spülgas über ein Substrat zuführt, um auf dem Substrat einen Film, der in der Dicke und Zusammensetzung gleichmäßig ist, aufwachsen zu lassen. Hierin wird die vorliegende Erfindung mit US-Patent Nr. 7 156 921 („Method and apparatus for chemical vapor deposition capable of preventing contamination and enhancing film growth rate", eingereicht am 9. Oktober 2002) in Verbindung gebracht, dessen gesamter Inhalt hierin durch diesen Hinweis einbezogen ist.
  • Technischer Hintergrund
  • In einer Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) wird ein reaktives Gas in eine Vakuumreaktionskammer eingeführt, fließt durch einen Brausekopf und erreicht einen Suszeptor oder einen Substrathalter, auf dem das Substrat angeordnet ist. Das reaktive Gas verursacht auf dem Substrat eine chemische Reaktion, um einen gewünschten Film zu bilden. Als ein Mittel zur Bereitstellung von notwendiger Energie zum Hervorrufen von chemischen Reaktionen auf dem Substrat wird weitgehend ein Verfahren zum einfachen Erhitzen des Substrats oder zur Atomanregung des reaktiven Gases, wie das Erzeugen von Plasma, verwendet. Nachdem die Reaktion beendet ist, werden Nebenproduktgase aus der Reaktionskammer durch ein Abgassystem, das eine Vakuumpumpe einschließt, entfernt, wobei sie dann durch ein Reinigungssystem geleitet werden, und schließlich an die Atmosphäre abgegeben werden. Da es jedoch sehr wichtig ist, unerwünschte Teilchenabscheidung an einer Wand der Reaktionskammer oder des Brausekopfes während eines Abscheidungsverfahrens zu verhindern, ist es bevorzugt, dass die reaktiven Gase im gasförmigen Zustand nicht miteinander reagieren. Wenn reaktive Gase, deren Zersetzungstemperatur im Wesentlichen niedriger als 200°C ist, wie metallorganische Verbindungen, in der Reaktionskammer vermischt werden, kann das Gemisch leider homogene Reaktionen in der Gasphase verursachen, was zu einer Erzeugung von verunreinigenden Teilchen führt, oder heterogene Reaktionen an einer Festkörperoberfläche, wie einer Brausekopfoberfläche oder einer Reaktionskammerwand, verursacht. Insbesondere kann es vorkommen, dass das reaktive Gas für ein spezielles Material empfindlich ist. Zum Beispiel ist Zirkonium-tert-butoxid (Zr(OC4H9)4) auf Feuchtigkeit äußerst empfindlich, was sehr dazu neigt, Zirconiumhydroxid (Zr(OH)x) von weißem Pulvertyp zu bilden. Die Feuchtigkeit könnte physikalisch an der Innenseite der Reaktionskammer adsorbiert werden; sie kann jedoch auch über Substrate als ein Nebenproduktgas erzeugt werden. Dann reagiert die Feuchtigkeit mit Zr(OC4H9)4 an der Innenwand der Reaktionskammer oder der Oberfläche des Brausekopfes, wodurch sich Zirconiumhydroxide abscheiden.
  • Die unerwünschten Abscheidungen platzen schließlich in feinen Teilchen ab, aufgrund einer wiederholten thermischen Ausdehnung und Zusammenziehung und/oder von Gitterparameter-Unstimmigkeiten zwischen den Oberflächenmaterialien und den Abscheidungen. Im Ergebnis davon kann der auf dem Substrat gebildete Film verunreinigt sein und die Produktivität verschlechtert sich aufgrund eines verkürzten Vorbeugungswartungszyklus, um die unerwünschten Abscheidungen zu entfernen.
  • Wenn ein hoch integrierter Halbleiter hergestellt wird, können verunreinigte Teilchen einen Musterdefekt, wie einen Kurzschluss oder eine Unterbrechung zwischen den Leiterbahnen, verursachen, und die Größe des verunreinigenden Teilchens, das die Ausbeute beeinflusst, liegt im Verhältnis zu der Leiterbahnbreite. Wenn deshalb die Leiterbahngröße kleiner wird, d. h., wenn sich die Dichte der Integration erhöht, wird die Größe des Teilchens, das die Ausbeute beeinflusst, kleiner, wodurch die Anzahl an verunreinigenden Teilchen, die in der Reaktionskammer erlaubt ist, noch stärker begrenzt ist.
  • 1 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht von einem Brausekopf des Standes der Technik, US-Patent Nr. 6 626 998 , worin eine Mehrzahl von reaktiven Gasen hindurch strömt, ohne vermischt zu werden, und über einem Substrat injiziert wird, sodass Reaktionen zwischen den reaktiven Gasen dabei verhindert werden. Da jedes reaktive Gas zu den ersten einzelnen Kanälen 23 vom Ringtyp über eine Mehrzahl von Gaszuführungsdurchgängen 17 gespeist wird, werden die Gase in die ersten einzelnen Kanälen 23 diffundieren, und dann zu den zweiten einzelnen Kanälen 27 vom Ringtyp durch eine Vielzahl von Übergangsdurchgängen 25, die am Boden von jedem Kanal gebildet werden, übergeleitet. Nachdem in die zweiten Kanäle 27 diffundiert, werden die reaktiven Gase über ein Substrat durch eine Mehrzahl von zweiten Gasübergangsdurchgängen 31 gespeist, die am Boden der zweiten Kanäle ausgebildet sind. Die reaktiven Gase verursachen eine chemische Reaktion auf dem Substrat (nicht gezeigt), angeordnet auf einem Suszeptor, der die Temperatur des Substrats höher als jene der Umgebungen hält, um auf dem Substrat einen gewünschten Film zu bilden.
  • 2 ist eine vereinfachte Querschnittsansicht von einem Brausekopf des Standes der Technik, wie in JP 2005-129712 beschrieben. Die ersten Spülgasinjektionslöcher 10b umgeben die Reaktiv-Gas-Injektionslöcher 10a und die zweiten Spülgasinjektionslöcher 10c sind in geeigneten Intervallen zwischen den ersten Spülgasinjektionslöchern 10b angeordnet. In dieser Konfiguration würde unerwünschte Filmabscheidung an dem Boden des Brausekopfes durch die Wirkung der verwendeten ersten und zweiten Spülgase unterdrückt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ohne jedoch mit hinreichenden Mitteln versehen zu sein, kann ein reaktives Gas, wie ein Gas einer metallorganischen Verbindung, die eine niedrige Zersetzungstemperatur aufweist oder auf Feuchtigkeit empfindlich ist, unerwünschte Abscheidungen an dem Boden von dem Brausekopf verursachen. In dem Stand der Technik von 1 kann das reaktive Gas, das von dem Boden des Brausekopfes injiziert wird, rückwärts diffundieren und eine Verunreinigung am Boden des Brausekopfes erzeugen.
  • In dem Stand der Technik von 2 sind die Injektionsgeschwindigkeiten von dem ersten Spülgas und dem zweiten Spülgas stark abhängig von dem Verhältnis der gesamten Querschnittsflächen von den ersten und zweiten Spülgasinjektionslöchern. In dieser Hinsicht scheint es sehr schwierig, die Injektionsgeschwindigkeiten von dem ersten und zweiten Spülgas positiv und optimal zu steuern. Und es wird beschrieben, dass „Nachmischen", d. h. Mischen von einem reaktiven Gas und einem Spülgas, in dem Raum zwischen dem Boden des Brausekopfes und dem Substrat, eher bevorzugt ist, als das „Vormischen", d. h. Vermischen von einem reaktiven Gas und einem Spülgas an der Stufe vor dem Eintreten in die Reaktionskammer. Jedoch, in dem Fall, dass ein Inertgas als ein Spülgas verwendet wird, ist es sehr schwierig, dass das Spülgas und das reaktive Gas innerhalb des Brausekopfes chemische Reaktionen verursachen. In dieser Hinsicht sollte nochmals berücksichtigt werden, dass „Nachmischen" in einem CVD-System bevorzugt ist. Darüber hinaus erwähnt der Stand der Technik in 2 nicht den Fall der Anwendung einer Mehrzahl von Arten von reaktiven Gasen. Wenn eine Mehrzahl von Arten von reaktivem Gas vorher vermischt und in den Brausekopf gespeist wird, gibt es eine hohe Wahrschein lichkeit, dass innerhalb des Brausekopfes Teilchen erzeugt werden.
  • Das Verhalten des auf Substraten wachsenden Films wird durch den Massentransport von dem reaktiven Gas, das Komponenten des Filmes enthält, dominiert. Der Massentransport von reaktiven Gasen aus dem Brausekopf zu dem Substrat erfolgt über mehrere Wege, einschließlich Konvektion, Diffusion und Thermo-Phorese. Unter jenen ist die Konvektion relativ leicht zu handhaben. Es kann eine effektive Lösung sein, die Injektionsgeschwindigkeit der reaktiven Gase, unabhängig vom Erfüllen der erforderlichen Zusammensetzung und Gleichförmigkeit des Films, zu regulieren. Jedoch erfolgt im Stand der Technik keine Erwähnung über den Weg, um die Gleichförmigkeit des auf dem Substrat aufwachsenden Films zu verbessern.
  • Die Notwendigkeit zum Bilden von verschiedenen Arten von Filmen, unter Anwendung von verschiedener Art von reaktivem Gas durch das CVD-Verfahren, hat zugenommen. Wenn jedoch die herkömmliche Brausekopfvorrichtung weiter verwendet wird, können sich in dem Brausekopf aufgrund der unerwarteten Eigenschaften der angewendeten reaktiven Gase unerwünschte Teilchen abscheiden, oder eine gute Qualität des auf Substraten wachsenden Films kann nicht erzielt werden, was die breite Anwendung des CVD-Verfahrens begrenzen kann.
  • Technische Lösung
  • In der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead und ein Verfahren dafür, worin jedes reaktive Gas zu dem Substrat unabhängig zugeführt wird, während des Leitens durch einen Brausekopf, bereitgestellt, wobei ein Spülgas von der unteren Fläche des Brausekopfes injiziert wird und einen Schutzvorhang bildet, wobei die Injektionsgeschwindigkeit von jeder Art von reaktivem Gas positiv und äußerlich reguliert wird, um ein gleichmäßiges Vermischen der reaktiven Gase über dem Substrat zu erzeugen, und wobei der Brausekopf auf ein Re aktiv-Gas-Abgrenzungsmittel angewendet wird, das das Substrat umgibt, und sich zu dem Boden der Reaktionskammer an ihrem einen Ende erstreckt.
  • Eine Mehrzahl von Arten von reaktiven Gasen und Injektionsträgergasen wird in dem Brausekopf in einer derartigen Weise zugeführt, dass jedes reaktive Gas mit jedem Injektionsträgergas in einer Mischzone an der Innenseite des Brausekopfes vermischt wird, und ein Spülgas wird in eine an der Innenseite des Brausekopfes gebildete Kammer gespeist. Dann werden das mit dem Injektionsträgergas vermischte, reaktive Gas und das Spülgas durch eine Vielzahl von Reaktiv-Gas-Ausgängen bzw. eine Vielzahl von Spülgasausgängen, die an der unteren Fläche des Brausekopfes ausgebildet sind, injiziert, wodurch die Injektionsgeschwindigkeiten von jedem reaktiven Gas und dem Spülgas positiv reguliert werden.
  • Der Brausekopf schließt eine Mehrzahl von Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen und ein Spülgas-Brausekopf-Modul, die voneinander getrennt sind, ein, wobei die Anzahl der Reaktiv-Gas-Brausekopf-Module gleich der Anzahl von Arten von reaktiven Gasen ist, und eine Vielzahl von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren ist mit dem Boden eines Reaktiv-Gas-Brausekopf-Moduls zum Injizieren eines reaktiven Gases, das mit einem Injektionsträgergas vermischt ist, das eine Art von Inertgas ist, verbunden. Ein Spülgas-Brausekopf-Modul mit einer Vielzahl von Führungsrohren, von denen die Enden hermetisch mit den Löchern verbunden sind, die an der oberen und der Bodenplatte von dem Spülgas-Brausekopf-Modul gebildet werden, zum Aufnehmen der Reaktiv-Gas-Injektionsrohre, entlang der Innenseite davon, wird unter den Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen befestigt. Eine Vielzahl von Ausgängen ist an dem Boden des Spülgas-Brausekopf-Moduls zum Injizieren des Spülgases ausgebildet. Die Führungsrohre werden auch an den Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen in einer derartigen Weise eingesetzt, dass Reaktiv-Gas-Injektionsrohre, die an ein Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul an der oberen Position angeschlossen sind, durch ein Reaktiv-Gas- Brausekopf-Modul an der unteren Position entlang der Innenseite des Führungsrohrs von dem unteren Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul gelangen.
  • Ein Kühlmantel macht den untersten Teil von dem Brausekopf aus, durch Halten der Temperatur des Brausekopfes bei geeigneten Werten, um sowohl Kondensation als auch thermische Zersetzung des reaktiven Gases in dem Brausekopf zu unterdrücken.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Wie vorstehend beschrieben, hat die vorliegende Erfindung eine Funktion, dass jedes reaktive Gas unabhängig durch einen Brausekopf gelangt, wodurch Vermischen von den reaktiven Gasen an der Innenseite des Brausekopfes verhindert wird. Darüber hinaus hat die vorliegende Erfindung eine Funktion, dass ein Spülgas durch eine untere Fläche des Brausekopfes injiziert wird, und unterhalb des Brausekopfes einen Schutzvorhang bildet, wodurch rückwärtige Diffusion des reaktiven Gases unterdrückt wird. Darüber hinaus hat die vorliegende Erfindung eine Funktion, dass die Injektionsgeschwindigkeit von jedem reaktiven Gas durch Steuern der Menge des Injektionsträgergases, das zu dem reaktiven Gas in dem Brausekopf gemischt wird, positiv reguliert wird, wodurch die Zusammensetzung des Films bestimmt wird, der leicht auf Substraten aufwächst. Weiterhin hat die vorliegende Erfindung eine Funktion, dass die Temperatur des Brausekopfes bei geeigneten Werten durch Befestigen eines Kühlmantels, der den untersten Teil des Brausekopfes ausmacht, aufrecht gehalten wird, wodurch dabei unerwünschte Filmabscheidung, die durch thermische Zersetzung der reaktiven Gase verursacht wird, an der Innenseite und am Boden des Brausekopfes unterdrückt wird. Zusätzlich dazu wird, wenn die vorliegende Erfindung auf ein CVD-System zusammen mit einem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel angewendet wird, die Verunreinigung an der Innenseite des Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittels verhin dert und die Filmwachstumsgeschwindigkeit wird durch Abgrenzen des reaktiven Gases in der Nachbarschaft der Substrate erhöht.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die besonderen erläuterten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern nur auf die beigefügten Ansprüche. Es sollte erkannt werden, dass Fachleute die Ausführungsformen, ohne vom Umfang und Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, verändern oder modifizieren können.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, deutlich, worin:
  • 1 eine vereinfachte Querschnittsansicht darstellt, die einen herkömmlichen Brausekopf zeigt, der zu dem Substrat verschiedene Arten von reaktiven Gasen leitet und injiziert;
  • 2 eine vereinfachte Querschnittsansicht ist, die einen herkömmlichen Brausekopf zeigt, der unerwünschte Filmabscheidung auf dem Boden davon, im Fall, dass ein reaktives Gas verwendet wird, verhindert;
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines Brausekopfes von einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die erläutert, dass eine Mehrzahl von Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen und ein Spülgas-Brausekopf-Modul in der Reihenfolge vertikal angeordnet sind;
  • 4 eine Querschnittsansicht von einem Brausekopf von einer ersten Ausführungsform ist, worin das Vermischen von einem reaktiven Gas und einem Injektionsträgergas in einer Kammer davon stattfindet;
  • 5 eine Querschnittsansicht im Einzelnen von einem Spülgas-Brausekopf-Modul ist, das Spülgasausgänge und Füh rungsrohre, deren Ende hermetisch mit dem Boden davon verbunden ist, zeigt;
  • 6 eine Teilansicht im Einzelnen von einem Spülgas-Brausekopf-Modul ist, das einen Spalt zwischen dem Ende des Führungsrohrs und dem Loch am Boden davon zeigt;
  • 7 eine Querschnittsansicht von einem Brausekopf von einer zweiten Ausführungsform mit einer verbesserten Struktur ist, die das Vermischen des reaktiven Gases und des Injektionsträgergases fördert;
  • 8 eine Querschnittsansicht von einem Brausekopf von einer dritten Ausführungsform ist, die eine Mehrzahl von Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen und ein Spülgas-Brausekopf-Modul erläutert, die in einer Reihenfolge vertikal angeordnet sind, wobei das Vermischen von einem reaktiven Gas und einem Injektionsträgergas an dem Ausgangsteil davon stattfindet;
  • 9 eine Querschnittsansicht im Einzelnen von einer Mischzone der dritten Ausführungsform ist;
  • 10 eine Unterquerschnittsansicht von einem Brausekopf mit einem Kühlmantel ist, der unter dem Spülgas-Brausekopf-Modul angeordnet ist und die Temperatur des Brausekopfes bei geeigneten Werten hält;
  • 11 eine schematische Ansicht ist, die die Größenordnungen der Injektionsgeschwindigkeiten von einer Vielzahl von reaktiven Gasen und einem Spülgas am Boden des Brausekopfes zeigt;
  • 12 eine Unteransicht ist, die eine Anordnung zeigt, bei der Reihen und Kolonnen der Reaktiv-Gas-Injektionsrohre in einer rechtwinkligen Richtung gekreuzt sind und die zwei benachbarten Kolonnen bei einem Abstand verschoben und gestaffelt sind;
  • 13 eine Unteransicht ist, die eine Anordnung zeigt, dass Orte von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren in mehrfachen umfänglichen Richtungen wiederholt werden;
  • 14 eine vereinfachte Querschnittsansicht ist, die ein erstes Beispiel zeigt, dass der erfindungsgemäße Brausekopf auf ein Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel angewendet wird;
  • 15 eine vereinfachte Querschnittsansicht ist, die ein zweites Beispiel zeigt, dass der erfindungsgemäße Brausekopf auf einen weiteren Typ von einem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel angewendet wird.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Das Spülgas in der Erfindung löst keine Nebenprodukte oder erzeugt diese selbst. Zum Beispiel schließt das Spülgas Ar, N2 und He ein. Wenn keine chemischen Reaktionen in den Brausekopf hervorgerufen werden, kann H2 oder O2 als ein Spülgas eingeschlossen sein und kann bei dem Abscheidungsvorgang auf Substraten als ein Ausgangsmaterial teilnehmen. Das Spülgas, mit einem relativ kleinen Molekulargewicht, diffundiert sofort in die Reaktionskammer und wird durch eine Zirkulationskraft, die durch die Wirkung der Vakuumpumpe verursacht wird, relativ gering beeinflusst.
  • Mittlerweile ist das reaktive Gas ein Ausgangsmaterialgas, das an den Abscheidungsvorgängen auf Substraten durch Pyrolyse, Kombination und/oder usw. direkt teilnimmt, z. B. ein gasförmiges Ausgangsmaterial, das Komponenten des abgeschiedenen Films enthält, ein Gemisch von einem verdampften Ausgangsmaterial, das Komponenten des abgeschiedenen Films enthält, und ein Trägergas zum Verdampfen, oder ein reines verdampftes Ausgangsmaterial, das Komponenten des abgeschiedenen Films enthält, ohne Hilfe des Trägergases. Das Ausgangsmaterial schließt z. B. Pb(C2H5)4 für Pb, Zr(OC4H9)4 für Zr und Ti(OC3H7)4 für Ti ein, die allesamt metallorganische Verbindungen bei der Abscheidung von PZT(Blei-Zirconium-Titanat)-Filmen darstellen. Das Trägergas schließt z. B. Ar, N2, He, H2 usw. ein. Das reaktive Gas verursacht Adsorption und Oberflächenreaktion auf allem von der inneren Struktur der Reaktionskammer, einschließlich Substrate, Reaktionskammerinnenwand und des Brau sekopfes. Das Injektionsträgergas ist eine Art von einem Inertgas, wie Ar, N2 oder H2. Wenn keine chemischen Reaktionen in dem Brausekopf hervorgerufen werden, können ebenfalls H2 oder O2 als ein Injektionsträgergas enthalten sein.
  • 3 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 gezeigt, werden zwei Reaktiv-Gas-Brausekopf-Module und ein Spülgas-Brausekopf-Modul in der Reihenfolge vertikal angeordnet. Wenn mehr als zwei Arten von reaktiven Gasen verwendet werden, kann die Anzahl an den Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen 3, 4 oder größer sein.
  • Wie in 4 gezeigt, werden ein reaktives Gas bzw. ein Injektionsträgergas in einen Diffusionsraum 171 und einen Mischraum 172 von dem oberen Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul 110, entlang eines Reaktiv-Gas-Einlasses 123 bzw. eines Injektionsträgergas-Einlasses 125, eingeführt. Der Diffusionsraum 171 besteht aus einer oberen Platte 161, einer oberen Wand 163 und einem oberen Diaphragma 135, wobei das reaktive Gas, das entlang des Reaktiv-Gas-Einlasses 123 abgegeben wird, sich diffus verbreitet. Dann wird das reaktive Gas durch eine Vielzahl von Löchern 137 von dem oberen Diaphragma 135 in den Mischraum 172 abgegeben. Der Mischraum 172 besteht aus dem oberen Diaphragma 135, einer Mittelwand 165 und einem unteren Diaphragma 145, wobei das Injektionsträgergas, das entlang des Injektionsträgergas-Einlasses 125 abgegeben wird, mit dem reaktiven Gas, das aus dem Diffusionsraum 171 über Löcher 137 an das obere Diaphragma 135 abgegeben wird, vermischt wird. Das Gemisch von dem reaktiven Gas und dem Injektionsträgergas wird zu einem Verteilungsraum 173 durch eine Vielzahl von Löchern 147, die an dem unteren Diaphragma 145 perforiert sind, abgegeben. Der Verteilungsraum 173 besteht aus dem unteren Diaphragma 145, einer unteren Wand 167 und einem Boden 169, wobei das Gemisch von dem reaktiven Gas und dem Injektionsträgergas, das aus dem Mischraum 172 abgegeben wird, gleichmäßig zu einer Vielzahl von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren 151, die hermetisch mit den Löchern von dem Boden 169 davon verbunden sind, verteilt wird. In 4 ist es bevorzugt, dass die Löcher 137 von dem oberen Diaphragma 135 und die Löcher 147 von dem unteren Diaphragma 145 klein genug sind, z. B. 0,3 bis 0,6 mm im Durchmesser, um ein gleichmäßiges Vermischen in dem Mischraum 172 hervorzurufen. Das Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 151 würde sich über einen ziemlich langen Abstand von etwa 60 bis 120 mm erstrecken. In dieser Hinsicht wird empfohlen, dass der innere Durchmesser des Reaktiv-Gas-Injektionsrohrs 151 mindestens 1,5 mm ist.
  • Dann gelangt das Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 151 durch das untere Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul 210, entlang eines Führungsrohrs 281, von dem die Enden mit Löchern hermetisch verbunden sind, die an der oberen 261 und der Bodenplatte 269 von dem unteren Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul 210 ausgebildet sind. Andererseits wird das Spülgas in ein Spülgas-Brausekopf-Modul 410 durch einen Spülgaseinlass 423 davon eingeführt, ausreichend an der Innenseite von dem Spülgas-Brausekopf-Modul 410 diffundiert, nach Strömen durch eine Vielzahl von Löchern 437, die an der Zwischenplatte 435 ausgebildet sind, und dann von den Spülgasausgängen 446 injiziert, die an dem Boden 469 von dem Spülgas-Brausekopf-Modul 410 angeordnet sind. Es ist bevorzugt, dass die Größe des Spülgasausgangs 446 klein genug ist, um gleichmäßige Verteilung des Spülgases innerhalb des Spülgas-Brausekopf-Moduls hervorzurufen, wobei die empfohlene Größe 0,3 bis 0,6 mm im Innendurchmesser ist. Wenn der Kühlmantel, der später zu erläutern ist, unter dem Spülgas-Brausekopf-Modul 410 befestigt ist, ist es notwendig, dass der Spülgasausgang 446 sich zu dem Substrat innerhalb eines vorbestimmten Abstandes („d” in 5), z. B. 3 mm, erstreckt. Schließlich gelangen die Reaktiv-Gas-Injektionsrohre 151 und 251, die sich jeweils von den Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen 110 und 210 erstrecken, durch das Spülgas-Brausekopf-Modul 410, entlang Führungsrohren 481, wobei die Enden von dem Führungsrohr 481 hermetisch mit den Löchern, die an der oberen 461 und Bodenplatte 469 von dem Spülgas-Brausekopf-Modul 410, wie in 5 gezeigt, ausgebildet sind, verbunden sind. Wenn es einen Spalt zwischen dem Führungsrohr 481 und dem Loch 450 von dem Boden 469 von dem Spülgas-Brausekopf-Modul 410, „g1" in 6, gibt, könnte eine geringe Erhöhung bei der Verhinderung der unerwünschten Teilchenabscheidungen an der Spitze der Reaktiv-Gas-Injektionsrohre 151 oder 251 zu erwarten sein. Jedoch wird in diesem Fall die Struktur kompliziert, und es ist nicht leicht, die Injektionsgeschwindigkeit von dem Spülgas über die Spülgasausgänge und die Injektionsgeschwindigkeit von dem Spülgas über die Spalten unabhängig zu bestimmen. Mittlerweile würde die Inertheit von dem aus der Endspitze des Reaktiv-Gas-Injektionsrohres injizierten reaktiven Gases bei dem Verhindern von der Verunreinigung an den Spitzen eine größere Rolle spielen, als der Effekt des Spülgases, das von dem Spalt injiziert wird. In dieser Hinsicht ist zu erwarten, dass, selbst wenn der Spalt nicht vorliegt und Spülgas nicht durch den Spalt fließt, die Verunreinigung an der Spitze nicht schwerwiegend ist. Das von dem Spülgasausgang injizierte Spülgas spielt allerdings eine wichtige Rolle bei der Erzeugung eines Schutzvorhangs, nahe dem Brausekopf.
  • 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin ein Vermischen des reaktiven Gases und des Injektionsträgergases innerhalb des Reaktiv-Gas-Brausekopf-Moduls gefördert wird. Ein reaktives Gas und ein Injektionsträgergas werden entsprechend in einen Reaktiv-Gas-Diffusionsraum 861 und einen Injektionsträgergas-Diffusionsraum 862 von dem Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul 110, entlang eines Reaktiv-Gas-Einlasses 123 bzw. eines Injektionsträgergas-Einlasses 125, eingeführt. Das reaktive Gas gelangt durch den Injektionsträgergas-Diffusionsraum 862, entlang einer Vielzahl von Reaktiv-Gas-Diffusionskanälen 865. Es ist erforderlich, dass ein Ende von dem Reaktiv-Gas-Diffusionskanal 865 hermetisch mit dem Boden 835 von dem Reaktiv-Gas-Diffusionsraum 862 verbunden ist, sodass die rückwärtige Diffusion von dem Injektionsträgergas zu dem Reaktiv-Gas-Diffusionsraum 861 unterdrückt wird. Laserschweißtechnologie würde beim Verbindungsverfahren hinreichend eingesetzt werden. Und es wird empfohlen, dass es keinen Spalt zwischen dem anderen Ende von dem Reaktiv-Gas-Diffusionskanal 865 und dem Loch, das am Boden 845 von dem Injektionsträgergas-Diffusionsraum 862 gebildet wird, gibt, um den Durchgang von dem Injektionsträgergas entlang des Spalts zu unterdrücken. Es ist bevorzugt, dass die Anzahl und die Größe der Reaktiv-Gas-Diffusionskanäle zwischen 0,2 und 0,4 pro Einheit Quadratzentimeter bzw. 0,8 bis 1,6 mm im Innendurchmesser sind. Anstatt dessen wird eine Vielzahl von winzigen Löchern 847, von etwa 0,3 bis 0,6 mm im Durchmesser, am Boden 845 von dem Injektionsträgergas-Diffusionsraum 862 gebildet, um eine gleichmäßige Injektion von dem Injektionsträgergas zu dem Verteilungsraum 863 zu sichern. Dann werden das reaktive Gas und das Injektionsträgergas in dem Verteilungsraum 863 vermischt und gleichmäßig zu dem Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 151 verteilt.
  • 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Hauptunterschied von der dritten Ausführungsform zu der ersten oder zweiten Ausführungsform ist eine Anordnung von einer Mischzone in dem Brausekopf. Ein reaktives Gas wird in den Reaktiv-Gas-Diffusionsraum 711 über einen Port 713 gelangen und zu einer Vielzahl von inneren Reaktiv-Gas-Injektionsrohren 751, die mit dem Boden 719 davon verbunden sind, gleichmäßig verteilt. Ein Injektionsträgergas gelangt in einen Injektionsträgergas-Diffusionsraum 712 über einen Port 723 und wird zu einer Vielzahl von äußeren Reaktiv-Gas-Injektionsrohren 752, die an bzw. mit dem Boden 729 davon verbunden sind, gleichmäßig verteilt. Wie in 8 gezeigt, wird das innere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 751, das von dem äußeren Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 752 umgeben ist, sich zu dem Substrat erstrecken, und gelangt durch das Spülgas-Brausekopf-Modul 780, entlang eines Führungsrohrs 781. Das innere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 751 ist um 5 bis 10 mm an seinem Ende kürzer als das äußere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 752. Der Reaktiv-Gas-Diffusionsraum 711 und der Injektionsträgergas-Dif fusionsraum 712 sind durch einen O-Ring 754 und Bolzen 799 hermetisch abgedichtet. Ein inneres Reaktiv-Gas-Injektionsrohr und ein äußerer Reaktiv-Gas-Kanal machen ein Reaktiv-Gas-Injektionsrohr als ein Paar aus, und das Vermischen von dem reaktiven Gas und dem Injektionsträgergas findet an einer Mischzone 777 statt, die zwischen den Enden von den inneren und äußeren Reaktiv-Gas-Injektionsrohren, wie in 9 gezeigt, ausgebildet ist.
  • Wie in 10 gezeigt, wird in der vorliegenden Erfindung ein Kühlmantel 510 unter dem Spülgas-Brausekopf-Modul befestigt. Der Kühlmantel 510 hat eine Funktion, die Temperatur von dem Brausekopf bei geeigneten Werten, z. B. bei einer Temperatur von 150–200°C, zu halten. Der Kühlmantel 510 besteht aus einer oberen Platte 561, einer Wand 563 und einer unteren Platte 569, wobei eine Mehrzahl von Führungsrohren 582 für Reaktiv-Gas-Injektionsrohre 151, 251 und eine Mehrzahl von Führungsrohren 581 für den Fluss des Spülgases hermetisch an die obere Platte 561 und die untere Platte 569 an deren Enden befestigt sind. Ein in den Kühlmantel 510 über einen Kühlmittelzuführungsport 523 zugeführtes Kühlmittel fließt durch den inneren Raum des Kühlmantels 510 und Kühlmittelauslassport (525), geht dann schließlich aus der Reaktionskammer (nicht gezeigt) heraus. Das Kühlmittel kann komprimierte Luft, Wasser oder etc. sein. Jedoch kann es nicht genug betont werden, dass es auch kein Auslaufen von dem Kühlmittel zu der Reaktionskamqmer geben sollte. Ein Thermoelement (nicht gezeigt) kann an jedem geeigneten Platz von der Oberfläche des Brausekopfes befestigt sein, um zu messen und die Brausekopftemperatur zu steuern. Die Beschreibung im Einzelnen wird hier weggelassen, da die Technologie zu einem allgemeinen Verfahren gehört. Die Wirkung des Kühlens von dem Brausekopf in der vorliegenden Erfindung wird beim Verhindern von unerwünschter Filmabscheidung in dem Brausekopf und auf der unteren Fläche von dem Spülgas-Brausekopf-Modul, verursacht durch thermische Zersetzung bei unnötig hoher Temperatur, deutlich.
  • Wie in 11 gezeigt, wird in der vorliegenden Erfindung das Gemisch von dem reaktiven Gas und Injektionsträgergas aus dem Ende von dem Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 151 und 251 zu dem Substrat (nicht gezeigt) injiziert. Es ist bevorzugt, dass die Endspitze von dem Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 151 und 251 eine Form von zusammenlaufender Düse aufweist, um so die Anordnung von Brausekopf-Modulen zueinander zu erleichtern, um das Verhindern von unerwünschter Teilchenabscheidung auf dem Boden des Brausekopfes durch Erhöhen der Injektionsgeschwindigkeit des reaktiven Gases zu verbessern. Der Innendurchmesser der Düse an dem Ende, bezeichnet mit d3 in 11, würde zwischen 0,8 bis 2 mm liegen. Wenn das Ende des Reaktiv-Gas-Injektionsrohrs 151 und 251 sich von dem Boden 479 von dem Brausekopf 410 zu dem Substrat erstreckt, würde der Effekt des Verhinderns von unerwünschter Teilchenabscheidung an dem Boden des Brausekopfes erhöht werden, jedoch die Temperatur an der Endspitze von dem Reaktiv-Gas-Injektionsrohr 151 und 251 würde stark ansteigen. In dieser Hinsicht wird die Herausragung innerhalb 10 mm empfohlen.
  • In dem Fall, dass eine Vielzahl von reaktiven Gasen verwendet wird, kann die Injektionsgeschwindigkeit von jedem reaktiven Gas positiv durch die Menge des Injektionsträgergases, ohne Beeinflussen der Abgaberate des reaktiven Gases, reguliert werden. Wie in 11 gezeigt, kann die Injektionsgeschwindigkeit des reaktiven Gases A, VA, höher sein als jene von dem reaktiven Gas B, VB. Deshalb kann die Zusammensetzung von Filmen, die auf Substraten wachsen, die stark von dem Massetransport von jedem reaktiven Gas abhängt, wirksamer bestimmt werden. Zusätzlich dazu kann die Fließgeschwindigkeit von dem Spülgas über den Spülgasausgang 446 auch positiv reguliert werden.
  • Eine Art von reaktivem Gas vermischt sich nicht mit einer weiteren Art von reaktivem Gas, bis sie von dem Brausekopf injiziert werden, dann wird jede Art von reaktiven Gasen und dem injizierten Spülgas zusammen in dem Raum zwischen der un teren Fläche 479 von dem Brausekopf 410 und dem Substrat vermischt. Es ist bevorzugt, dass die untere Fläche 479 von dem Brausekopf 410 zu dem Substrat um 20 mm bis 60 mm beabstandet ist, sodass ein guter Kompromiss zwischen der Gleichförmigkeit und der Wachstumsrate der auf den Substraten wachsenden Filme erreicht wird.
  • Die zahlenmäßige Dichte (number density) von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren bezieht sich direkt auf die Gleichförmigkeit der Filme auf Substraten. Für eine Art von reaktivem Gas ist die geeignete zahlenmäßige Dichte etwa 0,2–0,4 pro Einheit Quadratzentimeter. Und die wirksame Größe von dem Boden des Brausekopfes, das ist die Fläche, wo die Reaktiv-Gas-Injektionsrohre gebildet werden, würde groß genug sein, um das Substrat abzudecken. Für den Fall, dass das Substrat einen Durchmesser von 150 mm aufweist, ist die wirksame Bodengröße des Brausekopfes etwa 200 mm im Durchmesser und die Gesamtanzahl von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren von einer Art liegt zwischen 60 und 120. Hinsichtlich der Anordnung der Reaktiv-Gas-Injektionsrohre, wenn die Anordnung eine gleichmäßige Verteilung des reaktiven Gases gewährleisten könnte, würde diese ein beliebiges spezifisches Muster oder auch Zufälligkeit aufweisen. Unter Berücksichtigung, dass drei reaktive Gase verwendet werden, die als „A", „B" bzw. „C" bezeichnet werden, ist 12 eine Unteransicht, die eine Anordnung zeigt, dass Reihen und Kolonnen von den Reaktiv-Gas-Injektionsrohren sich in einer rechtwinkligen Richtung kreuzen, und die zwei benachbarten Kolonnen werden mit einem Abstand verschoben und gestaffelt. 13 ist eine Unteransicht, die eine Anordnung zeigt, dass die Orte von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren zu mehrfach umfänglichen Richtungen wiederholt werden.
  • <Beispiel 1>
  • 14 zeigt ein erstes Beispiel, dass der Brausekopf 100 der vorliegenden Erfindung auf ein Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel 900 angewendet wird. Hier ist das Reaktiv-Gas- Abgrenzungsmittel 900 von der Innenwand 7 und der Decke von der Reaktionskammer 1 bei einer Strecke beabstandet, umgibt das Substrat 9 mit einem domartigen Dach, berührt den Boden 961 der Reaktionskammer, entlang dem Ende, hat eine Vielzahl von feinen Löchern, die darauf ausgebildet ist, und einen Öffnungsteil, der auf dem mittigen Teil von dem Dach davon ausgebildet ist, auf dem der Rand von dem Brausekopf 100, entlang der Öffnung, angeordnet ist, sodass die untere Fläche von dem Brausekopf 100 und das Substrat zueinander parallel sind und weisen. Einzelheiten über das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel findet man in US-Patent Nr. 7 156 921 , das durch diesen Hinweis einbezogen wird.
  • Wie in 14 gezeigt, werden zwei reaktive Gase, zwei Injektionsträgergase und ein erstes Spülgas in den Brausekopf 100 durch Reaktiv-Gas-Zuführungsrohre 954A und 954B, Injektionsträgergas-Zuführungsrohre 955A und 955B bzw. ein erstes Spülgaszuführungsrohr 956 abgegeben. Ein Kühlmittel gelangt in den Brausekopf 100 durch ein Kühlmittelzuführungsrohr 961 und gelangt aus der Reaktionskammer 1 durch ein Kühlmittelrückführrohr 962. Und ein zweites Spülgas wird in einen Raum 970 zwischen der Reaktionskammerwand 7 und dem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel 900 über den zweiten Spülgas-Zuführungsport 957 abgegeben. Dann wirkt das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel 900, um unerwünschte Teilchenabscheidung an der Innenseite davon durch den Schutzvorhangeffekt von dem zweiten Spülgas, das von dem Äußeren zum Inneren des Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittels 900 abgegeben wird, zu verhindern. Zusätzlich dazu wird die Verunreinigung an dem Boden des Brausekopfes durch die Wirkung des in der Erfindung vorher beschriebenen Brausekopfes verhindert. Darüber hinaus ist die Wachstumsgeschwindigkeit von den auf Substraten gewachsenen Filmen durch den Effekt des zweiten Spülgases, das das reaktive Gas in der Nachbarschaft von dem Substrat beschränkt, sehr verstärkt.
  • <Beispiel 2>
  • 15 zeigt einen Fall, dass der Brausekopf 100 der vorliegenden Erfindung auf ein Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel 900 von einem anderen Typ angewendet wird. Hier hat das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel 900 eine Decke mit einem ebenen Rand. Die Decke (911) mit einem Rand kann leicht an einer Vorrichtung, wie einem herausragenden Ort 966 in der Reaktionskammer 1, befestigt werden. Und ein Spalt zwischen der Decke und der vertikalen Wand von dem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel könnte leicht gebildet werden, um Ein und Aus von dem Substrat 9 zu erlauben. Wenn der Spalt 967 durch Absenken der vertikalen Wand 912 von dem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel geöffnet wird, unter Anwendung einer Art von Hebel (nicht gezeigt), der an den Gebläsen 968 befestigt ist, die hermetisch zu der Stufe 935 verbunden sind, würde Ein und Aus von dem Substrat 9 durch Einschieben eines Roboterarms (nicht gezeigt) von einer Übertragungskammer (nicht gezeigt) zu der Reaktionskammer 1 über ein Torventil 930 und den Spalt 967, gefolgt von Heben und Senken der Stufe 935, ausgeführt werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die besonderen erläuterten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern nur auf die beigefügten Ansprüche. Es sollte erkannt werden, dass Fachleute die Ausführungsformen, ohne vom Umfang und Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen, verändern oder modifizieren können.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können, ungeachtet der Bedingung, ob das Material kompliziert zu handhaben oder das Verfahren auf CVD beschränkt ist, dicke Filme, ohne Sorge über die Verunreinigung der Reaktionskammer, einschließlich Reaktionskammerinnenwand und Brausekopf, abgeschieden werden. Deshalb kann die vorliegende Erfindung effektiv als eine Lösung in dem Verfahren verwendet werden, bei dem unerwünschte Filme auf Oberflächen von inneren Teilen der Reaktionskammer gewachsen sind, was durch chemische Reaktionen von reaktiven Gasen verursacht wird. Da die vorliegende Erfindung sehr einfache und kompatible Strukturen umfasst, können die einzelnen Teile der vorliegenden Erfindung leicht angepasst werden. Für eine neue Anwendbarkeit kann, da die vorliegende Erfindung vorteilhaft beim Wachsen von PZT-Filmen in einer Dicke von 2–8 μm für einen Tintenstrahlkopf sind, die Leistung des Tintenstrahls stark erhöht werden und die Tintenstrahltechnologie kann bei der Abscheidung von elektronischen Materialien, wie LCD-Farbfiltern, weitgehender verwendet werden. Darüber hinaus hat die vorliegende Erfindung eine breite industrielle Anwendbarkeit, einschließlich bei der Miniaturisierung und starken Effizienz von elektronischen Teilen, wie Mehr-Schicht-Keramik-Chip-Kondensatoren (MLCC).
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD), unter Verwendung eines Brausekopfes, durch den ein reaktives Gas von mindestens einer Art und ein Spülgas über ein Substrat injiziert wird, auf dem ein Film aufwächst. Eine Vielzahl von Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen ist auf ein Spülgas-Brausekopf-Modul angeordnet. Jedes reaktive Gas wird aus dem Boden des Brausekopfes nach getrenntem Strömen durch den Brausekopf injiziert, wodurch verhindert wird, dass das reaktive Gas homogene Gasphasenreaktionen verursacht und unerwünschte Teilchen an der Innenseite des Brausekopfes erzeugt. Und ein Spülgas wird von der unteren Fläche des Brausekopfes unter Bilden eines Schutzvorhangs injiziert, wodurch rückwärtige Diffusion des injizierten reaktiven Gases unterdrückt wird. Jedes reaktive Gas wird mit einem Injektionsträgergas vermischt, das eine Art von Inertgas in einer Mischzone an der Innenseite des Brausekopfes darstellt, wobei die Injektionsgeschwindigkeit von jedem reaktiven Gas durch die Menge des gemischten Injektionsträgergases positiv reguliert wird. Die vorliegende Erfindung schließt weiterhin eine Vorrichtung und ein Verfahren ein, wobei der Brausekopf durch einen Kühlmantel gekühlt wird, der die Temperatur des Brausekopfes bei geeigneten Werten hält, um sowohl die Kondensation als auch die thermische Zersetzung des angewendeten reaktiven Gases zu verhindern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 7156921 [0001, 0045]
    • - US 6626998 [0005]
    • - JP 2005-129712 [0006]

Claims (17)

  1. Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead, durch den ein reaktives Gas von mindestens einer Art und ein Spülgas über ein Substrat injiziert wird, das in einer Reaktionskammer angeordnet ist, um einen Film auf dem Substrat abzuscheiden, umfassend die Schritte von: Anordnen des Brausekopfes in einer derartigen Weise, dass die untere Fläche des Brausekopfes von dem Substrat um eine vorbestimmte Strecke beabstandet ist; Zuführen eines reaktiven Gases und eines Injektionsträgergases in den Brausekopf, wobei die reaktiven Gase von verschiedenen Arten jeweils in Kammern abgegeben werden, die an der Innenseite des Brausekopfes in einer derartigen Weise ausgebildet sind, dass jedes reaktive Gas mit jedem Injektionsträgergas in jeder Mischzone an der Innenseite des Brausekopfes vermischt wird, und ein Spülgas in eine getrennte Kammer zugeführt wird, die an der Innenseite des Brausekopfes ausgebildet ist; und Injizieren des mit dem Injektionsträgergas und dem Spülgas vermischten, reaktiven Gases durch eine Vielzahl von Reaktiv-Gas-Ausgängen bzw. eine Vielzahl von Spülgasausgängen, die an der unteren Fläche des Brausekopfes ausgebildet sind.
  2. Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach Anspruch 1, wobei die Menge von jedem Injektionsträgergas, gemischt mit jedem reaktiven Gas, unabhängig reguliert wird.
  3. Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach Anspruch 1, wobei das Spülgas bzw. das Injektionsträgergas mindestens eines, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ar, N2, He, H2 und O2, ist.
  4. Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach Anspruch 1, wobei das reaktive Gas eine metallorganische Verbindung in der Gasphase ist.
  5. Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt des Kühlens des Brausekopfes unter Verwendung eines Kühlmittels, das in einen Kühlmantel abgegeben wird, welcher so angebracht ist, dass er den untersten Teil des Brausekopfes ausmacht.
  6. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead, durch den ein reaktives Gas von mindestens einer Art und ein Spülgas über ein Substrat, das in einer Reaktionskammer angeordnet ist, injiziert wird, um einen Film auf dem Substrat abzuscheiden, wobei der Brausekopf einschließt: eine Mehrzahl von Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen, die voneinander getrennt sind, in der gleichen Anzahl, wie die Anzahl von Arten von reaktiven Gasen, die aus dem Brausekopf injiziert werden, eine Mischzone darin, um ein Mischen von einem reaktiven Gas und einem Injektionsträgergas hervorzurufen, welches zum Regulieren der Injektionsgeschwindigkeit des reaktiven Gases verwendet wird, und eine Vielzahl von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren, die mit einer unteren Fläche davon verbunden sind, zum Injizieren eines reaktiven Gases, welches mit dem Injektionsträgergas vermischt ist, über dem Substrat; und ein Spülgas-Brausekopf-Modul, das unter den Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen angebracht ist, mit einem Spülgas- Zuführungsport zum Zuführen eines Spülgases dazu, einen inneren Raum, der getrennt ist von jenen von den Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modulen, um nur mit dem Spülgas befüllt zu werden, und eine Vielzahl von Ausgängen an der unteren Fläche davon zum Injizieren des Spülgases über dem Substrat, wobei ein Reaktiv-Gas-Injektionsrohr, das mit dem oberen Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul verbunden ist, durch das untere Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul, entlang einer Innenseite von einem Führungsrohr, von dem die Enden hermetisch verbunden sind mit den Löchern, die am Oberen und am Boden des unteren Reaktiv-Gas-Brausekopf-Moduls ausgebildet sind, und entlang einer Innenseite von einem weiteren Führungsrohr, von dem die Enden hermetisch verbunden sind mit den Löchern, die am Oberen und am Boden von dem Spülgas-Brausekopf-Modul ausgebildet sind, führt.
  7. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead nach Anspruch 6, wobei das Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul weiterhin umfasst: einen Diffusionsraum, worin ein reaktives Gas über einen Reaktiv-Gas-Zuführungsport davon abgegeben wird und gleichmäßig verbreitet wird; einen Mischraum, worin ein Injektionsträgergas über einen Injektionsträgergas-Zuführungsport davon abgegeben wird und zu dem reaktiven Gas, das von dem Diffusionsraum abgegeben wird, gemischt wird; und einen Verteilungsraum, worin das Gemisch von dem reaktiven Gas und dem Injektionsträgergas gleichmäßig zu den Reaktiv-Gas-Injektionsrohren verteilt wird, wobei der Diffusionsraum und der Mischraum durch Teilen einer Grenzebene mit einer Vielzahl von Löchern verbunden sind, der Mischraum und der Verteilungsraum durch Teilen einer weiteren Grenzebene mit einer Vielzahl von Löchern verbunden sind.
  8. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead nach Anspruch 6, wobei das Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul weiterhin umfasst: einen Reaktiv-Gas-Diffusionsraum, worin ein reaktives Gas über einen Reaktiv-Gas-Zuführungsport davon abgegeben wird und gleichmäßig verbreitet wird; einen Injektionsträgergas-Diffusionsraum, der mit dem Reaktiv-Gas-Diffusionsraum durch Teilen einer Grenzebene, die eine Decke davon wird, verbunden ist und eine Vielzahl von Löchern aufweist, wobei ein Injektionsträgergas über einen Injektionsträgergas-Zuführungsport davon abgegeben wird und gleichmäßig verteilt wird; einen Mischraum, der mit dem Injektionsträgergas-Diffusionsraum durch Teilen einer Grenzebene, die der Boden von dem Injektionsträgergas-Diffusionsraum wird, verbunden ist, wobei die Reaktiv-Gas-Injektionsrohre hermetisch mit dem Boden davon verbunden sind; und eine Vielzahl von Reaktiv-Gas-Verteilungskanälen, 0,5 bis 1,5 mm im Innen-Durchmesser, von denen die Enden hermetisch mit der Decke und dem Boden von dem Injektionsträgergas-Diffusionsraum verbunden sind, wobei das reaktive Gas an den Mischraum nach dem Gelangen durch den Injektionsträgergas-Diffusionsraum entlang der Reaktiv-Gas-Diffusionskanäle abgegeben wird, wobei das Injektionsträgergas zu dem Mischraum durch eine Vielzahl von Löchern, 0,3 bis 0,6 mm im Durchmesser, perforiert an dem Boden des Injektionsträgergas-Diffusionsraums, abgegeben wird, und das reaktive Gas, vermischt mit dem Injektionsträgergas in dem Mischraum, gleichmäßig an die Reaktiv-Gas-Injektionsrohre verteilt wird.
  9. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf bzw. Showerhead nach Anspruch 6, wobei das Reaktiv-Gas-Brausekopf-Modul weiterhin umfasst: einen Reaktiv-Gas-Verteilungsraum, worin ein reaktives Gas über einen Reaktiv-Gas-Zuführungsport davon abgegeben wird und gleichmäßig zu einer Vielzahl von inneren Reaktiv-Gas-Injektionsrohren abgegeben wird, die mit dem Boden davon verbunden sind, nachdem gleichmäßig diffundiert bzw. vermischt wurde, unter Strömen durch eine Vielzahl von Löchern an einer Mittelebene davon; und einen Injektionsträgergas-Verteilungsraum, worin ein Injektionsträgergas über einen Injektionsträgergas-Zuführungsport davon abgegeben wird und gleichmäßig zu einer Vielzahl von äußeren Reaktiv-Gas-Injektionsrohren verteilt wird, die mit dem Boden davon verbunden sind, nachdem gleichmäßig diffundiert bzw. vermischt wurde, unter Strömen durch eine Vielzahl von Löchern an einer Mittelebene davon, wobei das innere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr kürzer als das äußere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr um 5 bis 10 mm an seinem Ende ist, das innere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr von dem äußeren Reaktiv-Gas-Injektionsrohr umgeben ist, das innere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr und das äußere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr das Reaktiv-Gas-Injektionsrohr als ein Paar ausmachen, und ein Vermischen des durch das innere Reaktiv-Gas-Injektionsrohr abgegebenen reaktiven Gases und des durch einen Spalt zwischen der Innenwand des äußeren Reaktiv-Gas-Injektionsrohres und der Außenwand des inneren Reaktiv-Gas-Injektionsrohres abgegebenen Injektionsträgergases in einem Raum zwischen den Enden von den inneren und äußeren Reaktiv-Gas-Injektionsrohren stattfindet.
  10. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, weiterhin umfassend einen Kühlmantel, der den Brausekopf kühlt, indem er unter dem Spülgas-Brausekopf-Modul befestigt ist.
  11. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach Anspruch 10, wobei der Kühlmantel weiterhin umfasst: eine Decke, eine vertikale Wand mit einem Kühlmitteleinlassport und einem Kühlmittelauslassport und einen Boden; eine Vielzahl von Führungsrohren, die hermetisch zwischen der Decke und dem Boden des Kühlmantels eingesetzt sind, um das Spülgas aufzunehmen; und eine Vielzahl von Führungsrohren, die hermetisch zwischen der Decke und dem Boden des Kühlmantels eingesetzt sind, um die Reaktiv-Gas-Injektionsrohre aufzunehmen, wobei das Reaktiv-Gas-Injektionsrohr sich von der unteren Fläche von dem Kühlmantel zu dem Substrat innerhalb eines Bereichs von 10 mm erstreckt, und die Endspitze von dem Reaktiv-Gas-Injektionsrohr eine Form von einer zusammenlaufenden Düse aufweist, deren Innendurchmesser an dem Ausgang 0,8 bis 2 mm ist.
  12. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Reaktiv-Gas-Injektionsrohr weiterhin umfasst: eine Anordnung, dass Reihen und Kolonnen der Reaktiv-Gas-Injektionsrohre sich in einer rechtwinkligen Richtung kreuzen und die zwei benachbarten Kolonnen um einem Abstand verschoben und gestaffelt sind.
  13. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Reaktiv-Gas-Injektionsrohr weiterhin umfasst: eine Anordnung, dass Orte von Reaktiv-Gas-Injektionsrohren zu mehrfachen umfänglichen Richtungen wiederholt werden.
  14. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, weiterhin umfassend: ein Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zum Umgeben des Suszeptors, angeordnet in der Reaktionskammer, bestehend aus einer Wand und einer Decke, mit einer großen Vielzahl an Öffnungen, die auf einer Fläche davon zur Kommunikation des Inneren mit dem Äußeren davon perforiert sind, wobei die Wand und die Decke davon jeweils von jenen von der Reaktionskammer mit einem Abstand getrennt sind, die Wand sich zu dem Boden der Reaktionskammer erstreckt, ein Raum mit einer vorbestimmten Dicke zwischen der Decke der Reaktionskammer und der Decke davon ausgebildet ist; einen zweiten Spülgas-Zuführungsport zum Zuführen eines zweiten Spülgases, der an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist; und einen Auslassport, der an der Innenseite von dem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zur Ausgabe von Abgasen, die in der Reaktionskammer erzeugt werden, angeordnet ist, wobei das zweite Spülgas, das von dem zweiten Spülgas-Zuführungsport zugeführt wird, welcher an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist, durch den Raum und in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel über die Mehrzahl von perforierten Öffnungen strömt, wodurch die Fließgeschwindigkeit von dem zweiten Spülgas in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel positiv reguliert wird, sodass eine Verunreinigung des Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittels verhindert wird, und die Filmwachstumsrate auf den Substraten durch Erhöhen der Konzentration der reaktiven Gase in der Nachbarschaft der Substrate erhöht wird.
  15. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach Anspruch 10, weiterhin umfassend: ein Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zum Umgeben des Suszeptors, angeordnet in der Reaktionskammer, bestehend aus einer Wand und einer Decke, mit einer großen Vielzahl an Öffnungen, die auf einer Fläche davon zur Kommunikation des Inneren mit dem Äußeren davon perforiert sind, wobei die Wand und die Decke davon jeweils von jenen von der Reaktionskammer mit einem Abstand getrennt sind, die Wand sich zu dem Boden der Reaktionskammer erstreckt, ein Raum mit einer vorbestimmten Dicke zwischen der Decke der Reaktionskammer und der Decke davon ausgebildet ist; einen zweiten Spülgas-Zuführungsport zum Zuführen eines zweiten Spülgases, der an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist; und einen Auslassport, der an der Innenseite von dem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zur Ausgabe von Abgasen, die in der Reaktionskammer erzeugt werden, angeordnet ist, wobei das zweite Spülgas, das von dem zweiten Spülgas-Zuführungsport zugeführt wird, welcher an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist, durch den Raum und in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel über die Mehrzahl von perforierten Öffnungen strömt, wodurch die Fließgeschwindigkeit von dem zweiten Spülgas in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel positiv reguliert wird, sodass eine Verunreinigung des Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittels verhindert wird, und die Filmwachstumsrate auf den Substraten durch Erhöhen der Konzentration der reaktiven Gase in der Nachbarschaft der Substrate erhöht wird.
  16. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, weiterhin umfassend: ein Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zum Umgeben des Suszeptors, angeordnet in der Reaktionskammer, bestehend aus einer vertikalen Wand und einer Decke mit einem Rand von einem ebenen Typ, mit einer großen Vielzahl von Öffnungen, die auf einer Fläche davon zur Kommunikation des Inneren mit dem Äußeren davon perforiert sind, wobei die vertikale Wand und die Decke davon jeweils von jenen von der Reaktionskammer mit einem Abstand getrennt sind, die vertikale Wand sich zu dem Boden der Reaktionskammer erstreckt, ein Raum mit einer vorbestimmten Dicke zwischen der Decke der Reaktionskammer und der Decke davon ausgebildet ist, und ein Spalt zwischen der Decke und der vertikalen Wand davon durch Senken der vertikalen Wand davon, geöffnet werden kann; einen zweiten Spülgas-Zuführungsport zum Zuführen eines zweiten Spülgases, der an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist; und einen Auslassport, der an der Innenseite von dem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zur Ausgabe von Abgasen, die in der Reaktionskammer erzeugt werden, angeordnet ist, wobei das zweite Spülgas, das von dem zweiten Spülgas-Zuführungsport zugeführt wird, welcher an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist, durch den Raum und in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel über die Mehrzahl von perforierten Öffnungen strömt, wodurch die Fließgeschwindigkeit von dem zweiten Spülgas in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel positiv reguliert wird, sodass eine Verunreinigung des Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittels verhindert wird, und die Filmwachstumsrate auf den Substraten durch Erhöhen der Konzentration der reaktiven Gase in der Nachbarschaft der Substrate erhöht wird.
  17. Vorrichtung zur chemischen Dampfabscheidung (CVD) mit einem Brausekopf nach Anspruch 10, weiterhin umfassend: ein Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zum Umgeben des Suszeptors, angeordnet in der Reaktionskammer, bestehend aus einer vertikalen Wand und einer Decke mit einem Rand von einem ebenen Typ, mit einer großen Vielzahl von Öffnungen, die auf einer Fläche davon zur Kommunikation des Inneren mit dem Äußeren davon perforiert sind, wobei die vertikale Wand und die Decke davon jeweils von jenen von der Reaktionskammer mit einem Abstand getrennt sind, die vertikale Wand sich zu dem Boden der Reaktionskammer erstreckt, ein Raum mit einer vorbestimmten Dicke zwischen der Decke der Reaktionskammer und der Decke davon ausgebildet ist, und ein Spalt zwischen der Decke und der vertikalen Wand davon durch Senken der vertikalen Wand davon geöffnet werden kann; einen zweiten Spülgas-Zuführungsport zum Zuführen eines zweiten Spülgases, der an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist; und einen Auslassport, der an der Innenseite von dem Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel zur Ausgabe von Abgasen, die in der Reaktionskammer erzeugt werden, angeordnet ist, wobei das zweite Spülgas, das von dem zweiten Spülgas-Zuführungsport zugeführt wird, welcher an der Decke der Reaktionskammer ausgebildet ist, durch den Raum und in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel über die Mehrzahl von perforierten Öffnungen strömt, wodurch die Fließgeschwindigkeit von dem zweiten Spülgas in das Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittel positiv reguliert wird, sodass eine Verunreinigung des Reaktiv-Gas-Abgrenzungsmittels verhindert wird, und die Filmwachstumsrate auf den Substraten durch Erhöhen der Konzentration der reaktiven Gase in der Nachbarschaft der Substrate erhöht wird.
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