DE112010002199T5 - Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung - Google Patents

Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Es wird ein Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung mit einem Effekt, der die Länge von Injektionsröhren für ein Reaktivgas verkürzt, präsentiert. Die Injektionsröhren erstrecken sich von dem Boden eines Brausekopfmoduls für Reaktivgas und zwei verschiedene Arten von Reaktivgasen werden mit einem Injektionsunterstützungsgas in einem reaktiven Brausekopfmodul gemischt, um so das gemischte Gas einzublasen. Der Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung umfasst das Brausekopfmodul für Reaktivgas über einem Kühlmantel und ein Brausekopfmodul für Spülgas über dem Brausekopfmodul für Reaktivgas. Die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas passieren durch den Kühlmantel, der unterhalb des Brausekopfmoduls für Reaktivgas angeordnet ist, und die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Spülgas passieren durch das Brausekopfmodul für Reaktivgas, das unter dem Brausekopfmodul für Spülgas angeordnet ist, wodurch dem Spülgas ermöglicht wird in einen Spülgasumverteilungsraum zu strömen, der über dem Kühlmantel definiert ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Duschkopf bzw. einen Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung bzw. eine Vakuumfilmabscheidungsvorrichtung, insbesondere einen Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung, die während eines Schichtabscheidungsprozesses, wie etwa chemische Dampfabscheidung, ein Prozessgas gleichmäßig und stabil auf ein Substrat speist und somit die Qualität der gebildeten Schicht verbessert und die unerwünschte Abscheidung von Partikeln verhindert.
  • Technischer Hintergrund
  • Als Antwort auf die fortlaufende Hochintegration von Halbleitervorrichtungen wird das Verlangen stärker Prozessparameter während der Fabrikation von Halbleitervorrichtungen, einschließlich eines Schichtabscheidungsprozesses, präziser zu steuern. Viele Versuche werden unternommen, um Prozesszuverlässigkeit zwischen und innerhalb von Substraten zu erreichen.
  • Insbesondere sind Studien im Gange, um die Prozesszuverlässigkeit bei einer Vorrichtung zu erhöhen, die einen Brausekopf zum Speisen eines Prozessgases während chemischer Dampfabscheidung verwendet, bei der ein Film auf ein Substrat durch eine chemische Oberflächenreaktion abgeschieden wird. Unlängst wurde in dem koreanischen Patent No. 0849929 (im Folgenden als zitiertes Dokument 1 bezeichnet) ein Versuch eine einfache Einstellung von Komponenten in Schichten durch steuern der Injektionsgeschwindigkeit des reaktiven Gases herzustellen eingeführt.
  • Bezogen auf das zitierte Dokument 1 werden ein reaktives Gas und ein Injektionsunterstützungsgas in einem Brausekopf gemischt und auf ein Substrat eingeblasen, bzw. injiziert. Zusätzlich ist es möglich Rückdiffusion des reaktiven Gases in Richtung des Brausekopfs und eine ungewollte Abscheidung von Partikeln, die aus der Reaktion des reaktiven Gases und/oder Nebenproduktgasen an dem Boden des Brausekopfs resultieren, zu minimieren, was durch getrenntes Einblasen eines Spülgases in Richtung des Substrats ermöglicht wird. Zusätzlich ist es auch möglich ringförmige Kontamination am Ausgang der Reaktivgasinjektionsröhren zu unterdrücken indem das Spülgas, während es den Endausgang der Reaktivgasinjektionsröhren umgibt, eingeblasen wird.
  • Hier bezieht sich das Reaktivgas auf ein Quellgas, das eine Komponente einer Schicht, die abgeschieden werden soll, enthält. Das Injektionsunterstützungsgas bezieht sich auf eine Art von Gas, die verwendet wird, um die Injektionsgeschwindigkeit des Reaktivgases einzustellen, indem es im Inneren des Brausekopfs mit dem Reaktivgas gemischt wird, was generell Schutzgase einschließt, die unwahrscheinlich eine chemische Reaktion mit dem Reaktivgas erfahren. Zusätzlich bezieht sich das Spülgas auf ein Gas, das verwendet wird, um die Gesamtflussrate einzustellen und die untere Fläche des Brausekopfs davor schützt, kontaminiert zu werden. Das Spülgas ist nicht notwendigerweise auf Schutzgas beschränkt und kann auch ein anderes Gas sein. Beispiele für das Spülgas sind Ar, N2, O2, He, H2, NH3, AsH3, PH3, oder dergleichen und sie können eine chemische Komponente der abzuscheidenden Schicht umfassen, aber sie zersetzen sich selten in dem Brausekopf oder lassen selten Abscheidungen zurück.
  • Das Spülgas muss sehr gleichmäßig eingeblasen werden. Ansonsten könnte ungewollte Partikelabscheidung auf einigen Abschnitten des Brausekopfs resultieren und eine ungleichmäßige Abscheidung verursachen. Daher ist es sehr wichtig das Spülgas gleichmäßig einzublasen.
  • 1 zeigt die Konfiguration eines Brausekopfs, die in dem zitierten Dokument 1 offenbart ist. Wie in der Abbildung gezeigt, sind zwei Brausekopfmodule für Reaktivgas, bzw. Reaktivgasbrausekopfmodule 110 und 120, ein Brausekopfmodul für Spülgas 130 und ein Kühlmantel 140 nacheinander von oben nach unten gestapelt. 2 zeigt eine Detailansicht der Umgebung von Führungsröhren 131 und 141, durch die Reaktivgasinjektionsröhren 111, die sich von dem Brausekopfmodul für Reaktivgas 110 erstrecken, durch den Kühlmantel 140 passieren. Wie in der Abbildung gezeigt ist es schwer, dass das Spülgas gleichmäßig zu den Führungsröhren 141 und 142 durch bloßes Anordnen eines Spülgasinjektionslochs 132 oder einem Spülgasausgang 133 mit Führungsröhren 142 oder 141, jeweils an dem Kühlmantel 140 angebracht, zu verteilen, wenn im Wesentlichen kein Raum zwischen dem Brausekopfmodul für Spülgas 130, bzw. dem Spülgasbrausekopfmodul 130 und dem Kühlmantel 140 ist.
  • Um das obige Problem zu lösen, schlägt die koreanische Patentanmeldungsveröffentlichung No. 10-2007-0112354 (im Folgenden als zitiertes Dokument 2 bezeichnet) einen Spülgasumverteilungsraum 143 vor mit einer vorbestimmten Dicke, angezeigt durch „h,” zwischen dem Brausekopfmodul für Spülgas 130 und dem Kühlmantel 140, wie in 3 und 4 gezeigt. Jedoch, gemäß dem zitierten Dokument 2, muss die Länge (l1 in 3) der Reaktivgasinjektionsröhren 111 und 121, die mit den Böden der Brausekopfmodule für Reaktivgas 110 und 120 verbunden sind, größer sein als die Höhe (Δ1 in 3) des Brausekopfmoduls für Spülgas 130. Da einige Brausekopfmodule für Reaktivgas 110 und 120 nacheinander auf dem Brausekopfmodul für Spülgas 130 gestapelt sind, steigt die Länge der Reaktivgasinjektionsröhren 111 und 121, die mit dem Boden der Brausekopfmodule für Reaktivgas 110 und 120 verbunden sind, weiter.
  • Die Anwesenheit von Δ1, das grundsätzlich umfasst sein muss, kann Nachteile verursachen, wie etwa ein Verdrehen der Röhren oder Schwierigkeit in der Montage während des Fabrikationsprozesses oder Wartungen des Brausekopfs. Da die Länge der Reaktivgasinjektionsröhren 111 und 121 erhöht ist, kann ein Problem mit dem Zurücklegen einer längeren Strecke von den Brausekopfmodulen für Reaktivgas 110 und 120 zu dem Boden des Kühlmantels 140 resultieren. In einem Beispiel kann es ein großes Druckgefälle schwierig machen das Reaktivgas effizient auf das Substrat zu speisen. Zusätzlich, wenn mehrere Schichten einer Schicht bzw. eines Films aufgetragen werden, kann ein Reaktivgas während des vorhergehenden Schritts in dem Brausekopf bei dem nächsten Schritt verweilen.
  • Zusätzlich, für den Fall, dass die Art des Reaktivgases, das in die Reaktionskammer (nicht gezeigt) eingeführt werden soll, geändert werden muss, geschieht dies in konventionellen Vakuumschichtabscheidungsvorrichtungen für gewöhnlich durch die Manipulation von Ventilen. Also wurde ein Schaltverfahren verwendet. Jedoch gibt es eine Möglichkeit, dass das geänderte Prozessgas zurück in Richtung der ehemaligen Prozessgasleitung fließt. So lange verschiedene Arten von Prozessgasen üblicherweise in einer Prozessgasspeisungsröhre verwendet werden, existiert das Problem der Kontamination immer noch. Daher ist es vorzuziehen, dass eine bestimmte Prozessgasspeisungsleitung für eine Art von Prozessgas verwendet wird.
  • Wenn Prozessgase mit unterschiedlichen Eigenschaften innerhalb des Brausekopfs, der dazu dient das Prozessgas gleichmäßig auf das Substrat einzublasen, gemischt werden, zum Beispiel, wenn Tri-Methyl-Gallium(TMG)-Prozessgas als Galliumquelle verwendet wird und ein NH3-Prozessgas als eine N-Quelle verwendet wird und diese innerhalb des Brausekopfs während des Prozesses des Abscheidens einer GaN-Schicht für eine LED durch MOCVD gemischt werden, kann eine unbeabsichtigte Gasreaktion innerhalb des Brausekopfs auftreten und dabei Partikel bilden.
  • Daher wird in solch einem Fall üblicherweise ein Nachmischverfahren verwendet, d. h. verschiedene Prozessgase passieren durch den Brausekopf ohne zusammengemischt zu werden und werden zwischen dem Brausekopf und dem Substrat zusammengemischt.
  • 1, die die Konfiguration des zitierten Dokuments 1 zeigt, zeigt eine verwandte Technik. Das heißt, ein erstes reaktives Gas, das in das Innere des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 110 durch einen Einlass 112 eingeführt wurde, wird mit einem Injektionsunterstützungsgas, das durch einen anderen Einlass 113 in das Innere eingeführt wurde, gemischt, um die Injektionsgeschwindigkeit des Reaktivgases zu regulieren. Das gemischte Gas passiert durch Führungsröhren 122 entlang dem Inneren der Reaktivgasinjektionsröhren 111 und passiert dabei durch das Innere des darunterliegenden Brausekopfmoduls für Reaktivgas 120. Das erste gemischte Gas wird dann in Richtung des Substrats (nicht gezeigt), das in der Reaktionskammer platziert ist, eingeblasen, ohne dass es mit dem zweiten Reaktivgas innerhalb des Brausekopfs gemischt wird.
  • In dieser Konfiguration jedoch kann ein Erhöhen der Anzahl der Reaktivgase, die die Elemente der Schicht bzw. des Films darstellen, in einer komplizierten Struktur des Brausekopfs resultieren. 1 zeigt, dass die zwei Brausekopfmodule für Reaktivgase 110 und 120 in vertikaler Richtung gestapelt sind. Jedoch kann ein stetiges Erhöhen der Anzahl der Brausekopfmodule für Reaktivgas als Reaktion auf ein Erhöhen der Arten der Reaktivgase ein Problem aufgrund des begrenzten Raums, der im Inneren der Reaktionskammer vorgesehen ist, verursachen.
  • Offenbarung
  • Technisches Problem
  • Entsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Beachtung der obigen Probleme gemacht, die im Stand der Technik existieren, und ist zugedacht, um einen Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung bereitzustellen, wobei ein Brausekopfmodul für Reaktivgas oberhalb eines Kühlmantels angeordnet ist, während ein Spülgasumverteilungsraum zwischen dem Brausekopfmodul für Reaktivgas und dem Kühlmantel definiert ist, ein Brausekopfmodul für Spülgas oberhalb des Brausekopfmoduls für Reaktivgas angeordnet ist, so dass die Länge von Reaktivgasinjektionsröhren, die von dem Boden des Brausekopfmoduls für Reaktivgas verbunden sind, verringert werden kann, und dabei Probleme, wie etwa Verdrehen der Röhren oder Schwierigkeit in der Montage während des Fabrikationsprozesses oder bei Wartungen des Brausekopfs überwunden werden. Es ist auch möglich die Probleme eines Druckverlusts, der durch eine erhöhte Länge der Reaktivgasinjektionsröhren verursacht werden, Schwierigkeit das Reaktivgas richtig zu speisen und Zurückhalten des Reaktivgases in dem vorhergehenden Prozess innerhalb des Brausekopfs, wenn mehrere Schichten einer Schicht abgeschieden werden, auszuräumen.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch zugedacht, um einen Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung bereitzustellen, bei der Reaktivgase innerhalb eines Brausekopfmoduls für Reaktivgas zusammengemischt werden, so lange sie ähnliche Eigenschaften haben, so dass sie keine chemische Reaktion eingehen und somit selten Partikel innerhalb des Brausekopfmoduls für Reaktivgas bilden. Als ein Ergebnis kann dies die Anzahl der Brausekopfmodule für Reaktivgas gering halten, obwohl die Arten an Reaktivgasen ansteigt und dadurch können Probleme im Zusammenhang mit der Gesamtkonfiguration und der Montage des Brausekopfs und das Problem, das aus dem begrenzten Raum innerhalb der Reaktionskammer resultiert, gelöst werden.
  • Technische Losung
  • In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung bereit, umfassend ein Brausekopfmodul für Reaktivgas, das einen Einlass hat durch den ein Reaktivgas in mehrere Injektionsröhren eingeführt wird, durch die das Reaktivgas einblast wird, ein Brausekopfmodul für Spülgas, das einen Einlass hat, durch den ein Spülgas in mehrere Injektionsröhren eingeführt wird, durch die das Spülgas eingeblasen wird, einen Kühlmantel, der einen Einlass und einen Auslass hat, durch die jeweils ein Kühlmittel eingeführt und abgeführt wird, und einen Spülgasumverteilungsraum, der oberhalb des Kühlmantels definiert ist. Das Brausekopfmodul für Reaktivgas ist oberhalb des Kühlmantels angeordnet, das Brausekopfmodul für Spülgas ist oberhalb des Brausekopfmoduls für Reaktivgas angeordnet, die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas erstrecken sich durch den darunter befindlichen Kühlmantel und die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Spülgas erstrecken sich durch das darunter befindliche Brausekopfmodul für Reaktivgas. Das Spülgas, das von den Spülgasinjektionslöchern eingeblasen wurde, wird in den Spülgasumverteilungsraum, der oberhalb des Kühlmantels definiert ist, eingeführt indem es durch das Brausekopfmodul für Reaktivgas passiert. Das Reaktivgas und das Spülgas werden in Richtung des Substrats eingeblasen, nachdem sie durch den Kühlmantel passiert sind ohne dabei mit dem Kühlmittel in dem Kühlmantel in Kontakt zu kommen.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch dadurch charakterisiert, dass ein anderes Brausekopfmodul für Reaktivgas weiter zwischen dem Brausekopfmodul für Reaktivgas und dem Brausekopfmodul für Spülgas angeordnet ist, wobei sich Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas, das sich an oberer Position befindet, durch das untere Brausekopfmodul für Reaktivgas und den Kühlmantel erstrecken.
  • Die vorliegende Erfindung ist dadurch charakterisiert, dass ein anderes Brausekopfmodul für Reaktivgas weiter über dem Brausekopfmodul für Spülgas angeordnet ist, wobei sich Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas, das sich an oberer Position befindet, nacheinander durch das Brausekopfmodul für Spülgas, das Brausekopfmodul für Reaktivgas und den Kühlmantel erstrecken.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch dadurch charakterisiert, dass das Brausekopfmodul für Reaktivgas erste und zweite Zwischenplatten zwischen oberen und unteren Platten hat, wobei mehrere Reaktivgase in einen Raum zwischen der oberen Platte und der ersten Zwischenplatte durch mehrere Einlässe eingeführt werden, ein Einführungsunterstützungsgas in einen Raum zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte durch einen Einlass eingeführt wird und die mehreren Reaktivgase mit dem Injektions- bzw. Einführungsunterstützungsgas innerhalb der Mischkammer, die ein Raum zwischen der zweiten Zwischenplatte und der unteren Platte ist, zusammengemischt werden und dabei ein Mischgas bilden.
  • Außerdem ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Brausekopfmodul für Reaktivgas erste bis dritte Zwischenplatten zwischen oberen und unteren Platten aufweist, wobei ein Reaktivgas in einen Raum zwischen der oberen Platte und der ersten Zwischenplatte eingeführt wird, ein anderes Reaktivgas von einer anderen Art in einen Raum zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte eingeführt wird, ein Injektionsunterstützungsgas in einen Raum zwischen der zweiten und der dritten Zwischenplatte durch einen dritten Einlass eingeführt wird und die mehreren Reaktivgase mit dem Injektionsunterstützungsgas innerhalb der Mischkammer, was ein Raum zwischen der dritten Zwischenplatte und der unteren Platte ist, zusammengemischt werden und dabei ein Mischgas bilden.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Wie oben beschrieben ist das Brausekopfmodul für Reaktivgas über dem Kühlmantel angeordnet, das Brausekopfmodul für Spülgas ist über dem Brausekopfmodul für Reaktivgas angeordnet und die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas erstrecken sich durch den darunter befindlichen Kühlmantel, so dass das Spülgas in den Spülgasumverteilungsraum zwischen dem Brausekopfmodul für Reaktivgas und dem Kühlmantel eingeführt wird. Die Länge der Reaktionsinjektionsröhren, die von dem Boden des Brausekopfmoduls für Reaktivgas verbunden sind, kann daher verkürzt werden. Folglich ist es möglich, Probleme auszuräumen, wie etwa ein Verdrehen der Röhren oder Schwierigkeit in der Montage während des Fabrikationsprozesses oder bei Wartungen des Brausekopfs. Es ist auch möglich die Probleme eines Druckverlusts, die durch eine erhöhte Länge der Reaktivgasinjektionsröhren verursacht werden, Schwierigkeit das Reaktivgas richtig zu speisen und Zurückhalten des Reaktivgases in dem vorhergehenden Prozess innerhalb des Brausekopfs, wenn mehrere Schichten einer Schicht bzw. eines Films abgeschieden werden, auszuräumen.
  • Außerdem können mehrere Reaktivgase durch mehrere Einlässe eines Brausekopfmoduls für Reaktivgas in ein Brausekopfmodul für Reaktivgas eingeführt werden, so lange diese keine chemische Reaktion eingehen und selten Partikel bilden, auch wenn sie in dem Brausekopfmodul für Reaktivgas zusammengemischt werden. Daher können die Reaktivgase mit ähnlichen Eigenschaften eingeblasen werden, indem sie in einem Brausekopfmodul für Reaktivgas zusammengemischt werden. Als ein Ergebnis kann das die Anzahl der Brausekopfmodule für Reaktivgas minimal halten, obwohl die Arten an Reaktivgasen ansteigt, und dadurch können Probleme im Zusammenhang mit der Gesamtkonfiguration und der Montage des Brausekopfs und das Problem, das aus dem begrenzten Raum innerhalb der Reaktionskammer resultiert, gelöst werden.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die einen Brausekopf nach dem Stand der Technik zeigt;
  • 2 ist eine Detailansicht des Teils „A” in 1;
  • 3 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die einen anderen Typ von Brausekopf nach dem Stand der Technik zeigt;
  • 4 ist eine Detailansicht des Teils „A” in 3;
  • 5 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die einen Brausekopf gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die einen Brausekopf gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 7 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die einen Brausekopf gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die ein Brausekopfmodul für Reaktivgas eines Brausekopfs gemäß einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die eine Variation des Brausekopfmoduls für Reaktivgas des Brausekopfs gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 10 ist eine Querschnittskonfigurationsansicht, die ein Brausekopfmodul für Reaktivgas eines Brausekopfs gemäß einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bevorzugte Ausführung
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung detailliert mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben. 5 zeigt eine erste Ausführung eines Brausekopfs für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend ein Brausekopfmodul für Spülgas 10, ein Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 und einen Kühlmantel 30.
  • Wie in 5 gezeigt, ist der Brausekopf der ersten Ausführung durch nacheinander stapeln eines Brausekopfmoduls für Spülgas 10, eines Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 und eines Kühlmantels 30 in vertikaler Richtung von oben nach unten konstruiert, unter der Annahme, dass eine Art von Reaktivgas und eine Art von Spülgas verwendet werden sollen.
  • Das Brausekopfmodul für Spülgas 10 hat eine Zwischenplatte 13 zwischen einer oberen Platte 11 und einer unteren Platte 12, so dass Spülgas durch einen Einlass 14 in den Raum zwischen der oberen Platte 11 und der Zwischenplatte 13 fließt. Dann betritt das Spülgas über mehrere Löcher 13a in der Zwischenplatte 13 eine Diffusionskammer 15, die sich zwischen der Zwischenplatte 13 und der unteren Platte 12 befindet, dann diffundiert das Spülgas in der Diffusionskammer. Als nächstes wird das Spülgas gleichmäßig durch mehrere Spülgasinjektionsröhren 16 eingeblasen, die hermetisch mit mehreren Injektionslöchern 161 verbunden sind, die in der unteren Platte 12 gebildet sind.
  • Das Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 hat erste und zweite Zwischenplatten 23 und 24 zwischen der oberen und der unteren Platte 21 und 22, so dass Reaktivgas in den Raum zwischen der oberen Platte 21 und der ersten Zwischenplatte 23 durch einen Einlass 25 eingeführt wird, ein Injektionsunterstützungsgas in den Raum zwischen der ersten Zwischenplatte 23 und der zweiten Zwischenplatte 24 eingeführt wird und das Reaktivgas und das Injektionsunterstützungsgas in einer Mischkammer 27 zusammengemischt werden, die ein Raum zwischen der zweiten Zwischenplatte 24 und der unteren Platte 22 ist.
  • Das Reaktivgas, das den Raum zwischen der oberen Platte 21 und der ersten Zwischenplatte 23 betreten hat, wird durch Verbindungsröhren 28, die hermetisch mit der Mischkammer 27 über mehrere Löcher, die in der zweiten Zwischenplatte 23 gebildet sind, verbunden sind, in die Mischkammer 27 eingeführt. In Mischkammer 27 werden das Reaktionsgas und das Injektionsunterstützungsgas zusammengemischt, wodurch ein Mischgas gebildet wird. Das Mischgas wird dann gleichmäßig an mehrere Reaktivgasinjektionsröhren 29 verteilt, die hermetisch mit mehreren Löchern verbunden sind, die in der Bodenplatte 22 gebildet sind.
  • Der Kühlmantel 30 hält die Temperatur des Brausekopfs in dem richtigen Bereich, zum Beispiel von 150 bis 200°C, um das Reaktivgas von unbeabsichtigter Partikelbildung abzuhalten, die durch thermische Zersetzung bei einer übermäßig hohen Temperaturbedingung in dem Brausekopf verursacht wird. Der Kühlmantel 30 umfasst eine obere Platte 31 und eine untere Platte 32 und mehrere Führungsröhren 33, die hermetisch zwischen der oberen Platte 31 und der unteren Platte 32 eingefügt sind, durch die die Reaktivgasinjektionsröhren 29 passieren können.
  • Kühlmittel, das durch einen Einlass 34 des Kühlmantels 30 eingeführt wurde, wird in dem inneren Raum verteilt, bzw. dispergiert und verlässt schließlich eine Reaktionskammer (nicht gezeigt), nachdem es einen Auslass 35 passiert hat. Das Kühlmittel kann aus irgendeinem komprimierten Gas, Wasser oder dergleichen ausgewählt werden, aber es ist sehr wichtig zu garantieren, dass das Kühlmittel nicht von dem Kühlmantel 30 in die Reaktionskammer leckt.
  • Die Injektionsröhren 29 des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 sind so konfiguriert, dass sie von der unteren Platte 32 des Kühlmantels 30 hervorstehen, nachdem sie durch das Innere der Führungsröhren 33 des Kühlmantels 30 passiert sind und dadurch das Reaktivgas in Richtung des Substrats einblasen. Die Injektionsröhren 16 des Brausekopfmoduls für Spülgas 10 erstrecken sich hinab durch das Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 und sind dann mit einem Spülgasumverteilungsraum 36 zwischen der unteren Platte 22 des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 und der oberen Platte 31 des Kühlmantels 30 verbunden, so dass das Spülgas noch einmal gleichmäßig in besagtem Spülgasumverteilungsraum 36 diffundiert und dann wird das Spülgas in Richtung des Substrat entlang dem Inneren der mehreren Verbindungsröhren 37 eingeblasen, die hermetisch zwischen der oberen Platte 31 und der unteren Platte 32 des Kühlmantels 30 genauso wie entlang einer Lücke zwischen der inneren Wand der Führungsröhren 33 und der äußeren Wand der Reaktivgasinjektionsröhren 29 montiert sind. Die Führungsröhren 33 des Kühlmantels 30 müssen für die Führung von Reaktivgasinjektionsröhren montiert sein, aber die Verbindungsröhren 37 müssen nicht.
  • Mit der Konfiguration der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung wie oben erläutert, wie in 5 gezeigt, ist der Spülgasumverteilungsraum 36 zwischen der unteren Platte 22 des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 und der oberen Platte des Kühlmantels 30 bereitgestellt und das Brausekopfmodul für Spülgas 10 ist über dem Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 angeordnet.
  • Daher ist die Länge der Reaktivgasinjektionsröhren 29, die durch „l2” angezeigt ist, verglichen mit der Länge („l1”) der konventionellen Reaktivgasinjektionsröhren 111 und 121 verkürzt.
  • Da die Länge der Reaktivgasinjektionsröhren 29 verringert ist, ist es möglich die Probleme auszuräumen, wie etwa ein Verdrehen der Röhren oder Schwierigkeit in der Montage während des Fabrikationsprozesses oder bei Wartungen des Brausekopfs. Dies kann auch die Probleme, zum Beispiel Druckverlust, der durch eine erhöhte Länge der Reaktivgasinjektionsröhren 29 verursacht wird, Schwierigkeit das Reaktivgas richtig zu speisen oder Zurückhalten des Reaktivgases in dem vorhergehenden Prozess innerhalb des Brausekopfs, wenn mehrere Schichten einer Schicht bzw. eines Films abgeschieden werden, auszuräumen.
  • Die Enden der Spülgasinjektionsröhren 16, die mit mehreren der Spülgasinjektionslöchern 161, die in der unteren Platte 12 des Brausekopfmoduls für Spülgas gebildet sind, verbunden sind, erstrecken sich, um das Innere des Spülgasumverteilungsraums 36 zu erreichen. Jedoch muss die Länge der Spülgasinjektionsröhren 16 nicht dem entsprechen. Vielmehr können die Spülgasinjektionsröhren 16 eher mit den Führungsröhren 20a ausgerichtet sein, die hermetisch in dem unteren Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 montiert sind. Dieselbe Funktion kann durchgeführt werden, indem die Spülgasinjektionslöcher 161 des Brausekopfmoduls für Spülgas 10 eher mit den Führungsröhren 20a des unteren Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 ausgerichtet werden ohne die zusätzliche Vorbereitung von Spülgasinjektionsröhren 16.
  • Modus der Erfindung
  • 6 zeigt eine zweite Ausführung eines Brausekopfs für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, in der, zusätzlich zu der Konfiguration der oben beschriebenen ersten Ausführung, ein anderes Brausekopfmodul für Reaktivgas zusätzlich zwischen dem Brausekopfmodul für Spülgas 10 und dem Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 angeordnet ist, Injektionsröhren 49 des oberen Brausekopfmoduls für Reaktivgas 40 sich durch Führungsröhren 20b des unteren Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 und Führungsröhren 30a des Kühlmantels 30 erstrecken, und die Injektionsröhren 16 des Brausekopfmoduls für Spülgas 10 sich durch Führungsröhren 40a und 20a des oberen und des unteren Brausekopfmoduls für Reaktivgas 40 und 20 erstrecken, gefolgt von Verbunden sein mit dem Spülgasumverteilungsraum 36 zwischen der unteren Platte 22 des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 und der oberen Platte 31 des Kühlmantels 30. Mit dieser Konfiguration kann das Spülgas gleichmäßig erneut in dem Spülgasumverteilungsraum 36 diffundiert werden. Die andere Konfiguration ist ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführung.
  • Die Konfiguration der zweiten Ausführung kann effektiv verwendet werden, wenn Arten von Reaktivgasen in dem Schichtabscheidungsprozess erhöht werden. Ein Reaktivgas, das selbst unter einem beträchtlichen Druckabfall keine Übergabeprobleme bzw. Bereitstellungsprobleme verursacht, wird in das obere Brausekopfmodul für Reaktivgas 40 eingeführt, das relativ längere Injektionsröhren 49 aufweist. Im Gegensatz dazu wird ein Reaktivgas, das unerwünschte Einflüsse durch einen Druckabfall erfahren kann, in das untere Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 eingeführt, das relativ kürzere Injektionsröhren 29 aufweist.
  • 7 zeigt eine dritte Ausführung des Brausekopfs für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, in der, zusätzlich zu der Konfiguration der oben beschriebenen ersten Ausführung, ein anderes Brausekopfmodul für Reaktivgas 50 über dem Brausekopfmodul für Spülgas 10 angeordnet ist und Injektionsröhren 59 des oberen Brausekopfmoduls für Reaktivgas 50 sich nacheinander jeweils durch Führungsröhren 10a, 20a und 30a des unteren Brausekopfmoduls für Spülgas 10, des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 und des Kühlmantels 30 erstrecken. Die andere Konfiguration ist ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführung.
  • 8 zeigt eine vierte Ausführung des Brausekopfs für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, in der, zusätzlich zu der Konfiguration der oben beschriebenen ersten Ausführung, mehrere Reaktivgase in den Raum zwischen der oberen Platte 21 des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 und der ersten Zwischenplatte 23 durch mehrere Einlässe 25a und 25b eingeführt werden, und ein Injektionsunterstützungsgas in den Raum zwischen der ersten Zwischenplatte 23 und der zweiten Zwischenplatte 24 durch einen Einlass 26 eingeführt wird, wobei dann das Reaktivgas und das Injektionsunterstützungsgas in der Mischkammer 27 zusammengemischt werden, die der Raum zwischen der zweiten Zwischenplatte 24 und der unteren Platte 22 ist. Die andere Konfiguration ist ähnlich zu der in der oben beschriebenen ersten Ausführung.
  • Mit der Konfiguration der oben beschriebenen vierten Ausführung können mehrere Reaktivgase durch eine Vielzahl der Einlässe 25a und 25b eingeführt werden. Daher ist es möglich Probleme, die mit einer unnötigen Erhöhung der Anzahl von Brausekopfmodulen für Reaktivgas 20 verbunden sind, und Probleme, die aus dem begrenzten Raum in der Reaktionskammer resultieren, auszuräumen.
  • Hier ist es wünschenswert, dass die Reaktivgase, die durch die Einlässe 25a und 25b des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 eingeführt werden, von ähnlicher Art sind und selten Partikel bilden, wenn sie zusammengemischt werden. Dann werden solche Reaktivgase eingeblasen, indem sie in einem Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 zusammengemischt werden.
  • 9 zeigt eine Variation der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der das Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 erste und zweite Zwischenplatten 23 und 24 zwischen der oberen Platte 21 und der unteren Platte 22 aufweist. Mit dieser Konfiguration wird ein Injektionsunterstützungsgas durch einen Einlass 26 in den Raum zwischen der oberen Platte 21 und der ersten Zwischenplatte 23 eingeführt, und mehrere Reaktivgase werden durch eine Vielzahl der Einlässe 25a und 25b in den Raum zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte 23 und 24 eingeführt. Dann werden die Reaktivgase und das Injektionsunterstützungsgas in der Mischkammer 27 zusammengemischt, die der Raum zwischen der zweiten Zwischenplatte 24 und der unteren Platte 22 ist, wodurch ein Mischgas gebildet wird.
  • In dem Brausekopfmodul für Reaktivgas 20, wie diesem, ist es offensichtlich das die vertikale Position eines Raums, in den die Reaktivgase eingeführt werden, und die vertikale Position eines Raums, in den das Injektionsunterstützungsgas eingeführt wird, gegenseitig ausgetauscht werden kann.
  • 10 zeigt eine fünfte Ausführung des Brausekopfs für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, in der, zusätzlich zu der Konfiguration der oben beschriebenen ersten Ausführung, erste bis dritte Zwischenplatten 23a, 23b und 23c zwischen der oberen Platte 21 und der unteren Platte 22 des Brausekopfmoduls für Reaktivgas 20 gebildet werden, so dass eine Art von Reaktivgas in den Raum zwischen der oberen Platte 21 und der ersten Zwischenplatte 23a durch einen Einlass 26a eingeführt wird, ein anderes Reaktivgas einer anderen Art in den Raum zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte 23a und 23b durch einen Einlass 26b eingeführt wird und das Injektionsunterstützungsgas in den Raum zwischen der zweiten und der dritten Zwischenplatte 23b und 23c durch einen Einlass 26c eingeführt wird. Dann werden die zwei Arten von Reaktivgasen und das Injektionsunterstützungsgas in der Mischkammer 27 zusammengemischt, die der Raum zwischen der dritten Zwischenplatte 23c und der unteren Platte 22 ist.
  • Zusätzlich wird ein Reaktivgas, das den Raum zwischen der oberen Platte 21 und der ersten Zwischenplatte 23a betreten hat, durch Verbindungsröhren 28a, deren Enden jeweils mit einem Loch in der ersten Zwischenplatte 23a und einem Loch in der dritten Zwischenplatte 23c versiegelt sind, in die Mischkammer 27 eingeführt. Das Spülgas, das den Raum zwischen der zweiten und der dritten Zwischenplatte 23b und 23c betreten hat, wird durch mehrere Löcher 24a in der dritten Zwischenplatte 23c in die Mischkammer 27 eingeführt. Mit dieser Konfiguration werden die zwei Arten von Reaktivgasen und das Injektionsunterstützungsgas in der Mischkammer 27 zusammengemischt, wodurch ein Mischgas gebildet wird. Die andere Konfiguration ist ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführung.
  • Die fünfte Ausführung der vorliegenden Erfindung kann dieselben Funktionen ausführen, wie die oben beschriebene vierte Ausführung. In dem Brausekopfmodul für Reaktivgas 20 ist es offensichtlich, dass die vertikale Position eines Raums, in den die Reaktivgase eingeführt werden, und die vertikale Position eines Raums, in den das Injektionsunterstützungsgas eingeführt wird, gegenseitig ausgetauscht werden kann, wie in 8 und 9 gezeigt.
  • Während die vorliegende Erfindung mit Bezug zu einigen exemplarischen Ausführungen davon gezeigt und beschrieben wurde, ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich oder das Wesen der Erfindung zu verlassen, wie in den angefügten Ansprüchen definiert. Es ist klar, dass solche Ausführungen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen sollen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung macht es möglich die untere Fläche des Brausekopfs davor zu schützen, kontaminiert zu werden, wenn Mehrkomponentenschichten bzw. -filme über chemische Dampfabscheidung abgeschieden werden, während eine einfache Einstellung der Zusammensetzungen erlaubt wird. Daher werden die Stabilität, Reproduzierbarkeit und Produktivität des Schichtabscheidungsprozesses signifikant verbessert. Daher kann die Technologie der vorliegenden Erfindung weitreichend verwendet werden, um energiebezogene Vorrichtungen, wie etwa LEDs oder Solarzellen herzustellen, die beide auf zusammengesetzten Mehrkomponentenhalbleitern basieren. Sie kann auch effektiv verwendet werden, um eine relativ dicke piezoelektrische Schicht aus einem PZT-Material für einen Tintenstrahldruckkopf herzustellen.
  • 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
    • KR 0849929 [0003]
    • KR 10-2007-0112354 [0008]

Claims (7)

  1. Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung, umfassend: ein Brausekopfmodul für Reaktivgas mit einem Einlass, durch den ein Reaktivgas eingeführt wird, und mit mehreren Injektionsröhren, durch die das Reaktivgas eingeblasen wird; ein Brausekopfmodul für Spülgas mit einem Einlass, durch den ein Spülgas eingeführt wird, und mit mehreren Injektionsröhren, durch die das Spülgas eingeblasen wird; und einen Kühlmantel mit einem Einlass und einem Auslass, um ein Einströmen und ein Ausströmen eines Kühlmittels zu erlauben; und einen Spülgasumverteilungsraum zwischen dem Brausekopfmodul für Reaktivgas und dem Kühlmantel, wobei das Brausekopfmodul für Reaktivgas über dem Kühlmantel angeordnet ist, das Brausekopfmodul für Spülgas über dem Brausekopfmodul für Reaktivgas angeordnet ist, sich die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas durch den darunterliegenden Kühlmantel erstrecken und sich die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Spülgas durch das Brausekopfmodul für Reaktivgas, das sich in unterer Position befindet, erstrecken, wodurch das Spülgas in besagten Spülgasumverteilungsraum eingeführt wird.
  2. Brausekopf für eine Vakuumschichtabscheidungsvorrichtung, umfassend: ein Brausekopfmodul für Reaktivgas mit einem Einlass, durch den ein Reaktivgas eingeführt wird, und mit mehreren Injektionsröhren, durch die das Reaktivgas eingeblasen wird; ein Brausekopfmodul für Spülgas mit einem Einlass, durch den ein Spülgas eingeführt wird, und mit mehreren Injektionslöchern, durch die das Spülgas eingeblasen wird; einen Kühlmantel mit einem Einlass und einem Auslass, um ein Einströmen und ein Ausströmen eines Kühlmittels zu erlauben; und einen Spülgasumverteilungsraum zwischen dem Brausekopfmodul für Reaktivgas und dem Kühlmantel, wobei das Brausekopfmodul für Reaktivgas über dem Kühlmantel angeordnet ist, das Brausekopfmodul für Spülgas über dem Brausekopfmodul für Reaktivgas angeordnet ist, sich die Injektionsröhren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas durch den Kühlmantel, der sich in unterer Position befindet, erstrecken, wobei das Spülgas, das von den Spülgasinjektionslöchern eingeblasen wurde, in besagten Spülgasumverteilungsraum eingeführt wird, entlang eines Inneren von Führungsröhren, die durch hermetisches Durchdringen eines Inneren des Brausekopfmoduls für Reaktivgas, das sich an unterer Position befindet, montiert sind.
  3. Brausekopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein anderes Brausekopfmodul für Reaktivgas weiter zwischen dem Brausekopfmodul für Reaktivgas und dem Brausekopfmodul für Spülgas angeordnet ist, wobei sich Injektionsröhren des oberen Brausekopfmoduls für Reaktivgas nacheinander durch das untere Brausekopfmodul für Reaktivgas und den Kühlmantel erstrecken.
  4. Brausekopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein anderes Brausekopfmodul für Reaktivgas weiter über dem Brausekopfmodul für Spülgas angeordnet ist, wobei sich Injektionsröhren eines anderen Brausekopfmoduls für Reaktivgas nacheinander durch das Brausekopfmodul für Spülgas, das Brausekopfmodul für Reaktivgas und den Kühlmantel erstrecken.
  5. Brausekopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Brausekopfmodul für Reaktivgas erste und zweite Zwischenplatten zwischen oberen und unteren Platten aufweist, wobei mehrere Reaktivgase durch mehrere Einlässe in einen Raum zwischen der oberen Platte und der ersten Zwischenplatte eingeführt werden, ein Injektionsunterstützungsgas durch einen Einlass in einen Raum zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte eingeführt wird, und die mehreren Reaktivgase und das Injektionsunterstützungsgas in einer Mischkammer zwischen der zweiten Zwischenplatte und der unteren Platte zusammengemischt werden, wodurch ein Mischgas gebildet wird.
  6. Brausekopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Brausekopfmodul für Reaktivgas erste und zweite Zwischenplatten zwischen oberen und unteren Platten aufweist, wobei ein Injektionsunterstützungsgas durch einen Einlass in einen Raum zwischen der oberen Platte und der ersten Zwischenplatte eingeführt wird, mehrere Reaktivgase durch mehrere Einlässe in einen Raum zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte eingeführt werden, und die mehreren Reaktivgase und das Injektionsunterstützungsgas in einer Mischkammer zwischen der zweiten Zwischenplatte und der unteren Platte zusammengemischt werden, wodurch ein Mischgas gebildet wird.
  7. Brausekopf gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Brausekopfmodul für Reaktivgas erste bis dritte Zwischenplatten zwischen der oberen und unteren Platte aufweist, wobei eine Art von Reaktivgas durch einen Einlass in einen Raum zwischen der oberen Platte und der ersten Zwischenplatte eingeführt wird, ein anderes Reaktivgas einer anderen Art durch einen anderen Einlass in einen Raum zwischen der ersten und der zweiten Zwischenplatte eingeführt wird, ein Injektionsunterstützungsgas durch einen Einlass in einen Raum zwischen der zweiten und der dritten Zwischenplatte eingeführt wird, und die mehreren Reaktivgase und das Injektionsunterstützungsgas in der Mischkammer zwischen der dritten Zwischenplatte und der unteren Platte zusammengemischt werden, wodurch ein Mischgas gebildet wird.
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