DE69629412T2

DE69629412T2 - Anlage zur Dampfabscheidung von Dünnschichten

Info

Publication number: DE69629412T2
Application number: DE69629412T
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Hadano-shi Takeuchi; Takeshi Ohta-ku Murakami; Hiroyuki Fujisawa-shi Shinozaki; Kiwamu Fujisawa-shi Tsukamoto; Masaru Ebina-shi Nakaniwa; Naoki Yokohama-shi Matsuda
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2016-04-20
Also published as: EP0738788A2; KR960039387A; KR100427425B1; EP0738788A3; EP0738788B1; DE69629412D1; US5935337A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung und mehr im Speziellen auf eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung, welche geeignet ist, in einer Dampf- oder Gasphase einen dünnen Film bzw. eine dünne Schicht von Bariumtitanat, Strontiumtitanat oder Ähnlichem abzuscheiden, welcher eine hohe Dielektrizitätskonstante hat.
Beschreibung des Standes der Technik:
Die vergangenen Jahre haben stets wachsende Niveaus der Integration von integrierten Halbleiterschaltkreisen, die von Halbleiterherstellern produziert wurden, gesehen. Nun gehen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von den Bemühungen gegenwärte DRAMs (dynamic random-access memories) herzustellen, welche eine Speicherkapazität von Megabits haben, zu Versuchen über, zukünftige DRAMs zu produzieren, welche eine Speicherkapazität von Gigabits haben. Solche DRAMs enthalten kapazitive Elemente, welche vorzugsweise eine so große Kapazität wie möglich haben sollten, während sie eine so kleine Fläche wie möglich einnehmen. Ein dielektrischer Dünnfilm bzw. eine dielektrische Dünnschicht, welche gegenwärtig auf diesem Gebiet genutzt wird um solch ein kapazitives Element vorzusehen, umfaßt einen Film aus Siliziumoxid oder einen Film aus Siliziumnitrid. Diese Filme haben eine Dielektrizitätskonstante von 10 oder kleiner. Unter den aussichtsreichen bzw. vielversprechenden Dünnfilmmaterialien, die zur Benutzung in der Zukunft vorgeschlagen wurden, sind Metalloxide, welche Tantalpentoxid (Ta₂O₅), das eine Dielektrizitätskonstante von etwa 20 hat, Bariumtitanat (BaTiO₃) das eine Dielektrizitätskonstante von etwa 300 hat, Strontiumtitanat (SrTiO₃) oder eine Mischung davon, zum Beispiel Barium-Strontium-Titanat, umfassen.
Eine konventionelle Dampfabscheidungsvorrichtung zur Herstellung eines solchen dünnen Films von Metalloxid, ist zum Beispiel in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-307276 offenbart. Die offenbarte Dampfabscheidungsvorrichtung schließt eine Reaktionsröhre bzw. ein Reaktionsrohr zur Unterbringung eines Substrats ein, die in einem geheizten Zustand gehalten wird. Ein Gas, welches aus einer Vielzahl von organischen Metallverbindungen zusammen gesetzt ist, wird in die Reaktionsröhre eingeführt, um eine Metallverbindung, welche in einer Dampfphasenreaktion erzeugt wird, auf dem geheizten Substrat abzuscheiden. Die offenbarte Dampfabscheidungsvorrichtung hat eine Heizeinrichtung zum Heizen der Wandoberfläche eines Gasvorrats- bzw. Gasliefersystems zur Einführung des Gases, welches aus organischen Metallverbindungen zusammen gesetzt ist, eine Heizeinrichtung zum Heizen der Reaktionsröhre, eine Vorrats- bzw. Liefereinrichtung zum Anliefern eines Gases, welches Sauerstoff enthält, eine Einlaßröhre zum Einführen des Gases, welches Sauerstoff enthält, nahe dem Substrat und eine Einlaßröhre zum Einführen des Gases vom Gasliefersystem in die Reaktionsröhre.
Im allgemeinen ist das Gas, welches aus organischen Metallverbindungen zusammen gesetzt ist, in Sauerstoff hoch instabil. Daher würde es, wenn Sauerstoff in das Reaktionssystem eingeführt würde, dazu tendieren, eine Explosion auszulösen oder eine verfrühte Reaktion in anderen Regionen als dem Substrat zu entwickeln. Um solch eine Explosion oder verfrühte Reaktion zu vermeiden, erstrecken sich beide Einlaßröhren separat zu einer Position nahe dem Substrat, um das sauerstoffhaltige Gas und das organische Metallverbindungsgas einzuführen und schnell und gleichförmig miteinander nahe dem Substrat zu vermischen, um dabei einen dünnen Film von Metalloxid auf dem Substrat zu wachsen. Da das organische Metallverbindungsgas bei normaler Temperatur in einer flüssigen Phase ist, müssen die Einlaßröhre bzw. das Einlaßrohr zum Einführen des organischen Metallverbindungsgases und das gesamte Reaktionssystem von den Heizeinrichtungen geheizt werden, um zu verhindern, daß das organische Metallverbindungsgas kondensiert wird. Das Substrat ist auf einem Suszeptor plaziert, welcher mit einem Heizer asso ziiert ist, der dazu dient, den Suszeptor auf eine Temperatur, welche für eine Reaktion für Dampfphasenabscheidung geeignet ist, zu heizen und ihn auf dieser zu halten.
Die japanische, offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 5-335248 zeigt eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung, welche einen Heizer zum Heizen eines Halbleitersubstrats hat, das in einem Reaktionsgehäuse plaziert ist, um Dampfphasenabscheidung auf dem Halbleitersubstrat zu erwirken, und einen anderen Heizer zum Heizen der inneren Wand einer Einlaßröhre, welche ein Materialgas in das Reaktionsgehäuse einführt, so daß das Materialgas nicht in der Einlaßröhre kondensiert werden wird.
Die japanische, offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 4-364024 zeigt ein Dünnfilmdampfabscheidungsverfahren, welches ein organisches Metallverbindungsgas als ein Materialgas benutzt. Das offenbarte Verfahren ist auf die Herstellung einer epitaktischen Wachstumsschicht von gleichförmiger Dicke mit guter Reproduzierbarkeit aus solch einem organischen Metallverbindungsgas gerichtet. Speziell fließt während des Dampfphasenabscheidungsprozesses das organische Metallverbindungsgas um eine Prallplatte, welche parallel zu einem Substrat angeordnet ist, auf welchem ein dünner Film bzw. eine Dünnschicht abgeschieden werden soll, und wird längs einer Gasejektorscheibe durch darin definierte radiale Schlitze, deren Breiten nicht gleich zueinander sind, radial einwärts angeliefert. Die Gasströmung, die längs der Gasejektorscheibe radial einwärts angeliefert wird, wird auf das Substrat geliefert, welches geheizt und gedreht wird, um dadurch Ungleichmäßigkeiten der Abscheidungsrate zu kompensieren. Als ein Ergebnis kann eine epitaktische Wachstumsschicht von gleichförmiger Dicke mit guter Reproduzierbarkeit auf dem Gas produziert werden.
Zur Abscheidung eines dünnen Films eines Metalloxids, so wie zum Beispiel Bariumtitanat oder Ähnlichem in einer Dampfphase, ist es notwendig, daß das Reaktionsgehäuse und das Substrat bei absolut unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden. Zum Beispiel sollte das Reaktionsgehäuse bei einer Temperatur gehalten werden, welche von 250°C bis 260°C reicht, was eine untere Temperaturgrenze ist, um zu verhindern, daß das Dünnfilmmaterial kondensiert wird und eine obere Temperaturgrenze, um das Dünnfilmmaterialgas in einem Dampfgas zu halten, ohne das es zersetzt wird, mit einer Temperaturgenauigkeit von +/– 2%, und das Substrat sollte bei einer Temperatur gehalten werden, welche von 400°C bis 700°C reicht, mit einer Temperaturgenauigkeit von +/– 1%. Die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtungen, welche in den obigen Veröffentlichungen offenbart werden, sind nicht in der Lage, die Temperaturen des Reaktionsgehäuses und des Substrats unabhängig voneinander zu steuern. Die Heizeinrichtung zum Heizen der Reaktionsröhre umfaßt typischerweise einen elektrischen Ofen oder einen Hochtemperatur-Bandheizer. Konsequenterweise ist es schwierig, die innere Wand des Reaktionsgehäuses in einer Region, wo das Materialgas eingeführt wird, bei einer erwünschten bzw. Soll-Temperatur zu halten, wegen der Strahlungshitze welche von der Heizeinrichtung zur Heizung des Substrats angewandt bzw. aufgewandt wird.
Ein Brause- bzw. Duschkopf zum Freisetzen eines Materialgases, um einen dünnen Film auf einen Substrat zu wachsen, wird benötigt, um eine Strömung des Materialgases, welches gleichförmig auf eine hohe, konstante Temperatur geheizt worden ist, mit einer gleichförmigen Dichte über die gesamte Oberfläche des Brausekopfes auszustoßen.
Mit den Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtungen, welche in den obigen Veröffentlichungen offenbart sind, ist es schwierig eine Strömung von gleichförmig geheiztem, Hochtemperatur-Materialgas mit gleichförmiger Dichte über die gesamte Oberfläche des Brausekopfes auszustoßen. Zum Beispiel hat eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung, welche in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 4-364024 offenbart wurde, eine Hochfrequenzspule um einen Suszeptor von Orten um ein Reaktionsgehäuse herum zu heizen und ein Gaseinlaßsammelrohr bzw. einen Gaseinlaßverteiler so wie zum Beispiel eine Gasausstoßscheibe, welche von Strahlungshitze geheizt wird, die von der Hochfrequenzspule produziert wird. Da das Materialgas aus Schlitzen, die in dem Gaseinlaßverteiler definiert sind und Breiten haben, die nicht gleich zueinander sind ausgestoßen wird, ist es schwierig eine Strömung des gleichförmig geheizten Hochtemperatur-Materialgases mit einer gleichförmigen Dichte an das Substrat anzuliefern.
WO 93 25724 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, um einen CVD Reaktor zur Verarbeitung von Halbleiter-Wafern zu reinigen, worin eine Vorrichtung, im Speziellen ein CVD Reaktor zur Verarbeitung von Halbleiter-Wafern mit Plasma-Reinigungselektroden vorgesehen ist, welche in die Formungsstruktur des Prozeßgasflusses integriert sind, welcher das Gas ruhig bzw. glatt an dem Wafer auf einem Suszeptor vorbei lenkt. Die Verarbeitungsvorrichtung hat einen Brausekopf oder einen anderen Einlaß, um eine Gasmischung auf den Wafer zu richten bzw. zu lenken und eine Vielzahl von Blenden, um Turbulenz zu reduzieren. Plasma-Reinigungselektroden sind in den Blenden oder den Brausekopf oder in beidem enthalten, von denen eines oder mehrere Reinigungsgas-Auslaßöffnungen darin haben, welche gleichmäßig um die Achse des Suszeptors verteilt sind, um gleichförmige Reinigungsgasströmung vorzusehen.
CHINOY P. B. et al: „A NOVEL REACTOR FOR LARGE-AREA EPITAXIAL SOLAR CELL MATERIALS", SOLAR CELLS, vol. 30, Nr. 1/4, 1. Mai 1991, Seiten 323–335, XP000243414 offenbart einen organometallischen Dampfphasen Stagnationsströmungs-Epitaxiereaktor für das Wachstum von GaAs und AlGaAs für Solarzellenanwendungen. Der Reaktor hat eine invertierte Konfiguration, um Rezirkulationsprobleme zu eliminieren. Der Suszeptor und die Gaseinlaßdüse sind nahe zu einander beabstandet. Eine speziell entworfene, wassergekühlte Einlaßdüse wird benutzt, um die Düsenoberfläche unter allen Betriebsbedingungen bei relativ niedrigen Temperaturen zu halten. Die Edelstahl-Gaseinlaßdüse ist unterhalb des Suszeptors angebracht. Die Düse besteht aus einem wiederholten, hexagonalen Muster von Röhren, welche an beiden Enden an perforierte Scheiben geschweißt sind. Die obere Scheibe wird durch die Zirkulation von Wasser im eingeschlossenen Raum der Düse außerhalb der Röhren gekühlt. Deionisiertes Wasser wird als Kühlmedium be nutzt, um die Möglichkeit des Korrodierens der Düse zu reduzieren. Ein geschlossener Wasserkreislauf (closed-loop), welcher ein Reservoir, einen Wärmetauscher und eine Zahnradpumpe einschließt, wird benutzt um die Düse zu kühlen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, ein Substrat während der Dampfabscheidung eines dünnen Films auf dem Substrat bei einer vorbestimmten Temperatur in einem Reaktionsgehäuse zu halten und Temperaturen im Brausekopf genau zu steuern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung wie in Anspruch 1 dargelegt, vorgesehen, welche folgendes umfaßt: Ein Reaktionsgehäuse, welches eine Reaktionskammer definiert, eine Bühne zum Tragen eines Substrats, wobei die Bühne in der Reaktionskammer angeordnet ist und einen Brausekopf, um ein von einer Gasversorgung geliefertes Materialgas zu dem Substrat auf der Bühne hin zur Abscheidung einer dünnen Schicht, bzw. eines dünnen Films auf dem Substrat abzugeben, wobei der Brausekopf folgendes aufweist: ein erstes in konfrontierender Beziehung zum Substrat angeordnetes ebenes Glied, ein zweites in konfrontierender Beziehung zu der Gasversorgung angeordnetes ebenes Glied, wobei das erste ebene Glied und das zweite ebene Glied dazwischen einen Zirkulationsraum definieren, um darinnen ein Heizmedium zu zirkulieren, und eine Vielzahl von Düsenrohren bzw. Düsenröhren oder Leitungen, welche in dem Zirkulationsraum angeordnet sind und sich durch das erste ebene Glied und das zweite ebene Glied erstrecken, wobei jedes der Düsenrohre mit einer Düse darin ausgerüstet ist. Die Düsenrohre werden auf die Temperatur des Heizmediums im Zirkulationsraum durch Hitzeaustausch mit dem Heizmedium geheizt. Wenn das Heizmedium zum Beispiel bei einer Temperatur von 250°C +/– 2% gesteuert wird, wird das Materialgas, welches durch die Düsen in den Düsenröhren fließt, ebenfalls auf diese Temperatur geheizt. Entsprechend kann das Materialgas, welches gleichförmig auf eine hohe Temperatur geheizt wird, mit einer gleichförmigen Dichte vom Brausekopf über seine ganze Oberfläche auf das Substrat geliefert werden.
Der Brausekopf umfaßt darüber hinaus eine Vielzahl von Rippen, welche zwischen dem ersten ebenen Glied und dem zweiten ebenen Glied angeordnet sind, wobei die Rippen einen Zirkulationsströmungspfad zur Zirkulation des Heizmediums in dem Zirkulationsraum definieren. Der Zirkulationsströmungspfad kann leicht im Brausekopf mit den Rippen definiert werden. Das Heizmedium kann glatt durch den auf diese Weise definierten Zirkulationsströmungspfad fließen.
Jedes der Düsenrohre kann eine Zylinder- oder eine rechteckige Form bzw. Gestalt umfassen, welche eine äußere Oberfläche hat, die dem Zirkulationsraum ausgesetzt ist und in Kontakt mit dem Heizmedium gehalten wird. Die Düsenrohre erlauben es, daß ein Hitzeaustausch leicht vorgenommen wird zwischen dem Gas, welches durch die Düsen strömt und dem Heizmedium, um dadurch eine Strömung des Materialgases zu produzieren, welches gleichförmig auf eine hohe Temperatur geheizt worden ist.
Der Zirkulationsströmungspfad kann eine Vielzahl von Strömungspfaden umfassen, welche zwei Strömungspfade einschließen, welche sich im Wesentlichen parallel zu einander erstrecken und nahe zueinander angeordnet sind, wobei die Strömungspfade so angeordnet sind, daß sie das Heizmedium darin jeweils in entgegengesetzte Richtungen leiten. Konsequenterweise ist die Temperaturdifferenz zwischen Einlaß- und Auslaßenden von einem der Strömungspfade verschoben um die Temperaturdifferenz zwischen Einlaß- und Auslaßenden des anderen Strömungspfades, so daß die gesamte Oberfläche des Brausekopfes auf eine gleichförmige Temperatur geheizt werden kann.
Jedes der Düsenrohre kann integral mit dem erstem ebenen Glied und/oder dem zweitem ebenen Glied ausgebildet sein. Daher ist es nicht notwendig, separate Düsenrohre an das erste ebene Glied oder das zweite ebene Glied zu schweißen, und der Brausekopf erleidet weniger Belastungen, die von einem Schweißprozeß hervorgerufen werden. Darüber hinaus kann der Brausekopf leicht hergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 6 dargelegt ist, ist eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung vorgesehen, die folgendes aufweist: Ein Reaktionsgehäuse, welches eine Reaktionskammer definiert, eine Bühne zum Tragen eines Substrats, wobei die Bühne in der Reaktionskammer angeordnet ist, und einen Brausekopf zur Abgabe eines Materialgases, welches von einer Gasversorgung zu dem Substrat auf der Bühne hin zum Abscheiden einer dünnen Schicht bzw. eines dünnen Films auf dem Substrat geliefert wird, wobei der Brausekopf folgendes aufweist: ein erstes ebenes Glied, angeordnet in einer konfrontierenden Beziehung zum Substrat, ein zweites ebenes Glied, angeordnet in konfrontierender Beziehung zu der Gasversorgung und eine Vielzahl von Rippen, welche zwischen dem ersten ebenen Glied und dem zweiten ebenen Glied angeordnet sind und dazwischen einen Zirkulationsströmungspfad zum Zirkulieren eines Heizmediums darin definieren, wobei die Rippen eine Vielzahl von Düsen aufweisen, die darin definiert sind und die sich durch das erste ebene Glied und das zweite ebene Glied erstrecken. Der Brausekopf kann weiterhin einen Ring umfassen, welcher über die Rippen angepaßt ist und Aussparungen in einer inneren Umfangsoberfläche als Teil des Zirkulationsströmungspfads definiert hat, wobei die Rippen integral auf dem ersten Glied ausgebildet sind und wobei das zweite Glied eine Vielzahl von Öffnungen darin definiert aufweist und zwar jeweils ausgerichtet mit den Düsen. Da die Düsen in den Rippen des Brausekopfes definiert sind, ist es nicht notwendig, irgendwelche separaten Düsenrohre herzustellen und zusammen zu bauen. Dementsprechend ist der Brausekopf frei von Belastungen, welche andernfalls hervorgerufen werden würden, wenn gesonderte Düsenanordnungen geschweißt würden. Darüber hinaus kann der Brausekopf leicht hergestellt werden.
Gemäß noch eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung, wie er in Anspruch 8 dargelegt ist, ist ein Verfahren zur Abscheidung eines dünnen Films auf einem Substrat durch Abscheiden eines Materialgases zu dem Substrat hin, welches in einer Reaktionskammer geheizt wird, vorgesehen, welches die folgenden Schritte umfaßt: Zirkulieren eines Heizmediums in einem Brausekopf, welcher eine Vielzahl von Düsen zur Abgabe des Materialgases durch die selben zu dem Substrat hin hat und Heizen der Düsen mit dem Heizmedium, um das Materialgas gleichförmig auf eine vorbestimmte Temperatur zu heizen während das Materialgas in einer gleichförmigen Dichte zur Abscheidung des dünnen Films auf dem Substrat abgegeben wird. Das Materialgas, welches auf das Substrat hingeliefert wird, wird gleichförmig auf eine hohe Temperatur geheizt und hat eine gleichförmige Dichte. Daher ist es möglich einen dünnen Film von gleichförmiger Zusammensetzung und Dicke auf der gesamten Oberfläche des Substrats abzuscheiden. Das Materialgas, welches ein organisches Metallgas enthalten kann, ist hochempfindlich bezüglich Temperaturen. Wenn keine genaue Temperatursteuerung in Durchlässen für das Materialgas erwirkt würde, dann würde das Materialgas dazu tendieren, kondensiert zu werden oder ein reaktives Produkt zu bilden, welches dazu tendiert in den Durchlässen abgeschieden zu werden. Da nichts desto weniger das Materialgas bei einer vorbestimmten Temperatur gesteuert wird, wenn es durch die Düsen fließt, verstopft es die Düsen nicht und kann daher einen dünnen Film von Metalloxid hoher Qualität auf dem Substrat abscheiden.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlich werden, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vermittels Beispiel illustrieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Ansicht des Strömungsmusters eines ersten Strömungspfadsystems;
3 ist eine schematische Ansicht des Strömungsmusters eines zweiten Strömungspfadsystems;
4 ist eine schematische Ansicht des Strömungsmusters eines dritten Strömungspfadsystems;
5 ist eine schematische Ansicht des Strömungsmusters eines vierten Strömungspfadsystems;
6 ist eine schematische Ansicht des Strömungsmusters eines fünften Strömungspfadsystems;
7 ist eine vertikale Teil-Querschnittsansicht einer Struktur von jedem der ersten, dritten und fünften Strömungspfadsysteme;
8 ist eine Draufsicht eines Brausekopfes der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist;
9 ist eine Teilschnitt-Seiten-Aufrißansicht des Brausekopfes;
10 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht einer Düse des Brausekopfes;
11 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht einer Düse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine vergrößerte Teil-Querschnittsansicht einer Düse gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Brausekopfes gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Brausekopfes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15A ist eine perspektivische Ansicht eines Deckels (zweites ebenes scheibenförmiges Glied) eines Brausekopfes gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15B ist eine perspektivische Ansicht eines ersten ebenen, scheibenförmigen Gliedes des Brausekopfes gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15C ist eine perspektivische Ansicht eines Rings des Brausekopfes gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15D ist eine Draufsicht, welche einen Strömungspfad für ein Heizmedium im Brausekopf gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
15E ist eine Querschnittsansicht, welche längs der Linie 15(E)-15(E) von 15D genommen wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ähnliche oder entsprechende Teile werden in den Ansichten durchwegs mit ähnlichen oder entsprechenden Referenznummern bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt, hat eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Reaktionsgehäuse 10 und einen Brausekopf 16, welche eine Reaktionskammer 11 definieren, welche darin überhalb eines Suszeptors 14 definiert ist, welcher ein Substrat 13, so wie zum Beispiel ein Halbleitersubstrat darauf trägt. Das Reaktionsgehäuse 10 trägt einen Brausekopf 16, welcher überhalb des Suszeptors 14 angebracht ist und eine Vielzahl von Düsen 18 zur Abgabe eines Metall-Materialgases und eines sauerstoffhaltigen Gases in die Reaktionskammer 11 über das Substrat 13 enthält, welches auf dem Suszeptor 14 plaziert ist. Das Reaktionsgehäuse 10 kann den Brausekopf 16 darin enthalten, um die Reaktionskammer 11 durch das Reaktionsgehäuse selbst zu definieren. Das Metall-Materialgas, welches in die Reaktionskammer 11 eingeführt wird, reagiert mit dem sauerstoffhaltigen Gas, um einen dünnen Film von einem Metalloxid auf dem Substrat 13 abzuscheiden. Das Metall-Materialgas kann eine verdampfte Mischung von organischen Metallen umfassen, einschließlich Ba(DPM)₂, Sr(DPM)₂, und/oder Ti(i-OC₃H₇)₄, welche von einem Trägergas aus Ar oder Ähnlichem getragen wird. Das sauerstoffhaltige Gas kann ein Oxidgas so wie zum Beispiel O₂, N₂O, H₂O, Ozon (O₃) oder Ähnliches umfassen.
Das Reaktionsgehäuse 10 umfaßt ein Gehäuseglied 10A von invertierter Tiegelgestalt und eine Trägerbasis 10B, welche das Gehäuseglied 10A trägt. Die Reaktionskammer 11 ist zwischen dem Gehäuseglied 10A und der Trägerba sis 10B, auf welcher das Gehäuseglied 10A angebracht ist, hermetisch versiegelt. Der Brausekopf 16 ist in der Form einer Scheibe zentral im Gehäuseglied 10A über der Reaktionskammer 11 positioniert. Ein Raum bzw. Zwischenraum 17, welcher über dem Brausekopf 16 definiert ist, wird in Kommunikation bzw. Verbindung mit den Gaseinlaßrohren 20, 21 zum Einbringen des sauerstoffhaltigen Gases und respektive des Metall-Materialgases gehalten.
Die Trägerbasis 10B hat eine zentrale Öffnung, welche darin unter der Reaktionskammer 11 definiert ist. Der Suszeptor 14 wird auf einer Bühne 12 getragen, welche vertikal beweglich in der zentralen Öffnung der Trägerbasis 10B angeordnet ist. Die Bühne 12 wird an einem oberen Ende einer vertikalen Stange 15A getragen, welche durch einen Aufzugsmechanismus 15, der mit einem unteren Ende der vertikalen Stange 15A verbunden ist, vertikal bewegt werden kann. Die Bühne 12 ist in 1 als leicht niedriger dargestellt als eine vertikale Position, welche sie einnimmt während ein dünner Film bzw. eine dünne Schicht auf dem Substrat 13 auf dem Suszeptor 14 in einem Dampfabscheidungsprozeß abgeschieden wird. Wenn der Dampfabscheidungsprozeß beendet ist, wird die Bühne 12 durch den Aufzugsmechanismus 15 in eine vertikale Position gesenkt, welche horizontal mit einem Substrat-Lade/Entladeschlitz 24 ausgerichtet ist und das bearbeitete Substrat 13 wird vom Suszeptor 14 durch den Substrat-Lade/Entladeschlitz 24 durch eine Roboterhand (nicht gezeigt) entladen und ein neues Substrat 13 wird darauf geladen. Ein Absperrhahn 19 öffnet und schließt selektiv den Substrat-Lade/Entladeschlitz 24 in die und aus der Kommunikation mit einer Substratanlieferungskammer (nicht gezeigt), welche damit verbunden ist.
Das Metall-Materialgas wird durch die Gaseinlaßröhre 21 in den Raum 17 eingeführt und das sauerstoffhaltige Gas wird durch die Gaseinlaßröhre 20 in den Raum 17 eingeführt. In dem Raum werden Metall-Materialgas und sauerstoffhaltiges Gas miteinander gemischt. Die gemischten Gase werden dann durch die Düsen 18 in die Reaktionskammer 11 eingebracht. In der Reaktionskammer 11 reagieren das Metall-Materialgas und das sauerstoffhaltige Gas miteinander, wobei sie Metalloxid-Moleküle von Bariumtitanat, Strontium titanat oder Ähnlichem bilden, welche als Metalloxid-Dünnfilm auf dem Substrat 13 abgeschieden werden. Gase, welche in der Reaktionskammer 11 nach der Reaktion verbleiben und überschüssige Gase werden aus der Reaktionskammer 11 durch den Gasauslaßanschluß 22 abgelassen.
Um Hochqualitäts-Dünnfilme von Metalloxiden in dem Dampfabscheidungsprozeß herzustellen, ist es sehr wichtig die Temperaturen der reaktiven Gase und des Substrats 13 zu steuern. Die Temperatur des Substrats 13 muß zum Beispiel im Bereich von 400°C bis 700°C mit einer Temperaturgenauigkeit von etwa +/– 1% bei 550°C anpaßbar sein. Um die Temperatur der reaktiven Gase zu steuern, muß die Temperatur des Brausekopfes 16 und der inneren Wand des Reaktionsgehäuses 10 im Bereich von 250°C bis 260°C mit einer Temperaturgenauigkeit von etwa +/– 2% anpaßbar sein.
Um das Substrat 13 zu heizen, hat die Bühne 12 eine Substrat-Heizereinheit 23, welche unterhalb des Suszeptors 14, der das Substrat 13 darauf trägt, angebracht ist.
Um die Temperatur der reaktiven Gase in der Reaktionskammer 11 zu steuern, sind Strömungspfade zur Anlieferung eines Heizmediums um das Gehäuseglied 10A, die Trägerbasis 10B, den Brausenkopf 16 und die Gaseinlaßröhren 20, 21 angebracht, um die reaktiven Gase auf eine erwünschte Temperatur zu heizen. Das Heizmedium umfaßt ein Strömungsmittel in flüssiger Phase, welches durch die Strömungspfade zirkuliert wird, um die Temperatur der reaktiven Gase zu steuern. Zum Beispiel kann das Heizmedium ein Fluorbasiertes Strömungsmittel in flüssiger Phase sein, so wie zum Beispiel Perfluorpolyether, welcher nicht-flammbar ist und daher frei von der Gefahr von Explosionen und welcher gute Hitzetransfer-Charakteristiken hat, für effiziente und stabile Hitzeaustauschfähigkeit. Das Heizmedium kann alternativ Alkyl Diphenyl, Paraffinöl, Mineralöl, Silikonöl oder Ähnliches sein.
In diesem Ausführungsbeispiel gibt es fünf Gruppen von Strömungspfaden. Die Strömungspfade zum Anliefern des Heizmediums sind in erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 gruppiert. Diese ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 dienen dazu, die Temperaturen des Gehäuseglieds 10A, der Trägerbasis 10B, des Brausekopfs 16 und der Gaseinlaßröhren 20, 21 unabhängig zu steuern. Das Heizmedium ist in einem Tank 36 enthalten, welcher darin einen ölgeheizten Heizer 37 unterbringt, welcher das Heizmedium auf eine Temperatur heizt, die von einem Leistungsregulator 39 gesetzt wird. Das Heizmedium, welches von dem ölgeheizten Heizer 37 geheizt wird, wird von einer Pumpe 38 zu den ersten bis fünften Strömungspfadsystemen 31, 32, 33, 34, 35 geliefert, welche in jeweiligen Regionen der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung angebracht sind. Ein Thermoelement T0 detektiert die Temperatur des Heizmediums, welches von der Pumpe 38 abgegeben wird und schickt gemessene Temperatur an den Leistungsregulator 39, um das Heizmedium mit dem unter feedback-Steuerung befindlichen ölgeheizten Heizer 37 bei der voreingestellten Temperatur zu halten. Die ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 haben jeweils Strömungsraten-Regulierungsventile 40, um die Raten von Strömung des Heizmediums in den jeweiligen ersten bis fünften Strömungspfadsystemen 31, 32, 33, 34, 35 zu regulieren und dabei die Mengen von thermischer Energie anzupassen, welche zu den jeweiligen Regionen der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung geliefert werden.
Die ersten und vierten Strömungspfadsysteme 31, 34 sind mit jeweiligen Wärmetauschern 41 kombiniert, wo die Temperatur des Heizmediums durch ein Wasserkühlmittel erniedrigt wird, welches dorthin geliefert wird, um die Menge von thermischer Energie zu reduzieren, die zu den Strömungspfaden im Reaktionsgehäuse 10 geliefert wird. Das Reaktionsgehäuse 10, welches die Reaktionskammer 11 umgibt, und der Brausekopf 16 sind mit Thermoelementen T1, T2, T3, T4, T5 zur Detektion der Temperaturen der inneren Wandregionen der Reaktionskammer 11 kombiniert, wo die Strömungspfade der ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 jeweils installiert sind. Die Thermoelemente T1, T2, T3, T4, T5 sind mit einem Temperaturanzeiger 42 verbunden, welcher die detektierten Temperaturen anzeigt. Die Temperaturen, die von den Thermoelementen T1, T2, T3, T4, T5 detektiert werden, werden an einen Temperatursteuerer 43 gesendet, welcher die Öffnungen der Strömungsraten-Regulierungsventile 40 anpaßt, um die Raten von Strömung von Heizmedium zu regulieren, um dabei die Temperaturen der inneren Wandregionen der Reaktionskammer 11 zu steuern. Der Temperatursteuerer 43 kann auch die Öffnungen der Strömungssteuerventile 44, welche mit den jeweiligen Wärmetauschern 41 verbunden sind, anpassen.
Das erste Strömungspfadsystem 31 ist innerhalb eines zylindrischen Raums innerhalb der zentralen Öffnung, die in der Trägerbasis 10B um die Bühne 12 definiert ist, angebracht. Das erste Strömungspfadsystem 31 ist der Hitze ausgesetzt, welche von der Substrat-Heizer-Einheit 23 produziert wird. Daher tendiert die innere Umfangskante der Trägerbasis 10B dazu, auf eine hohe Temperatur geheizt zu werden. Um die Temperatur des Thermoelements T1 zum Beispiel auf 250°C zu setzen, ist die Regulierung der Rate von Strömung durch das zugehörige Strömungsraten-Regulierungsventil 40 nicht ausreichend, um solch eine Temperatureinstellung zu erreichen, aber der zugehörige Wärmetauscher 41 erwirkt zusätzlich, daß die Temperatur des Heizmediums, welches im ersten Strömungspfadsystem 31 fließt, gesenkt wird, um die Temperatureinstellung zu erreichen.
Eine Randleiste 23A, welche eine Schild- bzw. Abschirmplatte umfaßt, welche mit der Bühne 12 verbunden ist, ist im zylindrischen Raum zwischen der Bühne 12 und der Trägerbasis 10B, welche nahe der Bühne 12 angebracht und von der Bühne 12 beabstandet ist, angebracht. Die Randleiste 23A dient dazu, die Strahlungshitze, welche von der Substrat-Heizer-Einheit 23 produziert wird abzublocken, um die Temperatursteuerung für die Trägerbasis 10B zu ermöglichen.
Das vierte Strömungspfadsystem 34 ist im Brausekopf 16 angebracht und in der Reaktionskammer 11, gegenüber dem Suszeptor 14 positioniert. Der Suszeptor 14 wird von der Substrat-Heizer-Einheit 23 zum Beispiel bei einer Temperatur von 550°C gehalten. Da der Suszeptor 14 nahe dem Brausekopf 16 angeordnet ist, tendiert die Temperatur des Brausekopfes 16 während ei nes Dampfabscheideprozesses dazu, wegen der Hitze vom Suszeptor 14 her, erhöht zu werden. Die Erniedrigung der Temperatur des Heizmediums im vierten Strömungspfadsystem 34 mit dem zugehörigen Wärmetauscher 41, erwirkt, daß die Temperatur des Brausekopfes 16 bei 250°C +/– 2% gehalten wird.
Die Strömungspfade der ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 werden unten mit Referenz auf die 2 bis 6 beschrieben werden. Jeder der Strömungspfade der ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 weist ein kontinuierliches Strömungsmuster auf, um das Heizmedium durch die zugehörige Region im Reaktionsgehäuse 10 zu zirkulieren, ohne zu verursachen, daß das Heizmedium irgendwo im Strömungspfad stagniert. Die Strömungspfade der ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 haben strömungsaufwärts gelegene Anteile, welche in Regionen positioniert sind, wo die Genauigkeit der Temperatursteuerung wichtig ist, zum Beispiel eine Region nahe der inneren Wand der Reaktionskammer 11, eine Region nahe der Substrat-Heizer-Einheit 23 und eine Region nahe der Düsen 18 des Brausekopfes 16.
Das erste Strömungspfadsystem 31, welches um die Bühne 12 angeordnet ist, weist ein zylindrisches Strömungsmuster auf, welches in 2 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt ist, hat das erste Strömungspfadsystem 31 ein vertikales Feld bzw. Array von im Wesentlichen zirkularen, konzentrischen Strömungspfaden, welche jeweils in im Wesentlichen horizontalen Ebenen liegen. Speziell schließen die Strömungspfade einen obersten Strömungspfad ein, welcher mit einem Einlaßanschluß verbunden ist und im Gegen-Uhrzeigersinn längs einer Teil-Umfangslänge, welche kürzer ist als eine volle Umfangslänge, läuft und einen unteren Strömungspfad, welcher mit dem obersten Strömungspfad verbunden ist und im Uhrzeigersinn längs einer Teil-Umfangslänge, welche kürzer ist als eine volle Umfangslänge, läuft. Die Strömungspfade umfassen auch andere Strömungspfade, welche eine exakte Wiederholung der obigen obersten und unteren Strömungspfade sind. Das erste Strömungspfadsystem 31 von solch einem zylindrischen Strömungsmus ter, ist in der Lage, den zylindrischen Raum in welchem es angebracht ist, auf eine Temperatur zu heizen, welche von 250°C bis 260°C reicht.
Das zweite Strömungspfadsystem 32 ist in einem flachen, scheibenförmigen Anteil der Trägerbasis 10B angeordnet, welcher um das erste Strömungspfadsystem 31 herum liegt, welches in dem zylindrischen Raum um die Bühne 12 herum angeordnet ist. Das zweite Strömungspfadsystem 32 hat ein Strömungsmuster, welches in 3 gezeigt ist. Wie in 3 gezeigt schließt das zweite Strömungspfadsystem 32 einen inneren, zirkularen Strömungspfad ein, welcher mit einem Einlaßanschluß verbunden ist, und im Uhrzeigersinn im Wesentlichen voll-umfänglich um die innere Umfangskante des flachen, scheibenförmigen Anteils der Trägerbasis 10B herum läuft, wo die Genauigkeit der Temperatursteuerung wichtig ist und einen äußeren, im Wesentlichen zirkulären Strömungspfad, welcher sich in einer zick-zack Konfiguration um den inneren zirkularen Strömungspfad längs der äußeren inneren Umfangskante des flachen, scheibenförmigen Anteils der Trägerbasis 10B erstreckt. Das zweite Strömungspfadsystem 32, mit dem Strömungsmuster, welches in 3 gezeigt ist, ist in der Lage, den flachen, scheibenförmigen Anteil der Trägerbasis 10B gleichförmig zu heizen.
Das dritte Strömungspfadsystem 33 ist im Gehäuseglied 10A einer invertierten Tiegelgestalt untergebracht. Das dritte Strömungspfadsystem 33 hat ein im Wesentlichen konisches Strömungsmuster, welches in 4 gezeigt ist. Wie in 4 gezeigt, hat das dritte Strömungspfadsystem 33 ein konisches Array von im Wesentlichen zirkulären, konzentrischen Strömungspfaden, welche jeweils in im Wesentlichen horizontalen Ebenen liegen. Speziell umfassen die Strömungspfade einen untersten Strömungspfad, welcher mit einem Einlaßanschluß verbunden ist und im Uhrzeigersinn längs einer Teil-Umfangslänge läuft, welche kürzer ist als eine volle Umfangslänge und einen oberen Strömungspfad, welcher mit dem untersten Strömungspfad verbunden ist und im Gegen-Uhrzeigersinn längs einer Teil-Umfangslänge, welche kürzer ist als eine volle Umfangslänge, läuft. Die Strömungspfade schließen auch andere Strömungspfade von sukzessive kleineren Durchmessern ein, welche sich in einer Wiederholung der obigen untersten und oberen Strömungspfade erstrecken. Das dritte Strömungspfadsystem 33, mit solch einem im Wesentlichen konischen Strömungsmuster, ist im Wesentlichen vollständig im Gehäuseglied 10A angebracht und in der Lage das Gehäuseglied 10A gleichförmig zu heizen.
Das vierte Strömungspfadsystem 34, welches im Brausekopf 16 angebracht ist, hat ein Strömungsmuster, welches in 5 gezeigt ist. Das vierte Strömungspfadsystem 34 wird benötigt um die Temperatur des Brausekopfes 16 besonders gleichförmig und genau zu steuern, so daß die reaktiven Gase, welche durch die Düsen 18 strömen bevor sie in die Reaktionskammer 11 eingeführt werden, nicht kondensiert und in den Düsen 18 abgelagert werden oder nicht die Düsen 18 mit einem Produkt, welches durch die Reaktion zwischen den reaktiven Gasen erzeugt wird, verstopfen. Wie in 5 gezeigt, umfaßt das vierte Strömungspfadsystem 34 einen Strömungspfad, welcher mit einem Einlaßanschluß verbunden ist und in zwei viertel-Bogen Strömungspfade verzweigt ist, welche außerhalb des Brausekopfes 16 angebracht sind und mit zwei jeweiligen ineinandergreifenden zick-zack Strömungspfaden verbunden sind, welche im Brausekopf 16 angebracht sind. Die zick-zack Strömungspfade sind mit zwei jeweiligen viertel-Bogen Strömungspfaden verbunden, welche außerhalb des Brausekopfes 16 angebracht sind und mit einem Auslaßanschluß verbunden sind.
Das fünfte Strömungspfadsystem 35 ist oberhalb des Raumes 17 angebracht, um die Gaseinlaßröhren 20, 21 und den Raum 17 zu heizen und hat ein Strömungsmuster, welches in 6 gezeigt ist. Der Brausekopf 16 hat eine obere scheibenförmige obere Oberfläche und umfaßt einen vertikalen, zylindrischen Anteil, welcher vertikal über dem Raum 17 angebracht ist, wobei die Gaseinlaßröhren 20, 21 im vertikalen, zylindrischen Anteil untergebracht sind und sich darin vertikal abwärts erstrecken. Das fünfte Strömungspfadsystem 35 hat ein im Wesentlichen zirkuläres, horizontales Muster von Strömungspfaden einschließlich eines äußersten Strömungspfades, welcher mit einem Einlaßanschluß verbunden ist und im Gegen-Uhrzeigersinn längs einer Teil- Umfangslänge läuft, welche kürzer ist als eine volle Umfangslänge und einen inneren Strömungspfad, welcher mit dem äußersten Strömungspfad verbunden ist und im Uhrzeigersinn längs einer Teilumfangslänge läuft, welche kürzer ist als eine volle Umfangslänge und ein im Wesentlichen zylindrisches, vertikales Array von Strömungspfaden, einschließlich eines untersten Strömungspfades, welcher mit dem inneren Strömungspfad verbunden ist und vertikal beabstandete obere Strömungspfade, welche abwechselnd im Gegen-Uhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn laufen, jeder längs einer Teil-Umfangslänge, welche kürzer ist als eine volle Umfangslänge. Das im Wesentlichen zirkuläre, horizontale Muster von Strömungspfaden ist oberhalb des Raumes 17 über die obere, scheibenförmige obere Oberfläche des Brausekopfes 16 angebracht und das im Wesentlichen zylindrische, vertikale Array von Strömungspfaden ist in der zylindrischen Struktur angebracht, welche vertikal über dem Raum 17 über dem Brausekopf 16 angebracht ist.
7 zeigt in fragmentarischem, vertikalem Querschnitt eine zylindrische Struktur von jedem der ersten, dritten und fünften Strömungspfadsysteme 31, 33, 35. Speziell ist die zylindrische Struktur, welche in 7 gezeigt ist, in das Gehäuseglied 10A des Reaktionsgehäuses 10 inkorporiert. Wie in 7 gezeigt umfaßt das Gehäuseglied 10A eine innere Wand 45 und eine äußere Wand 46, welche miteinander verbunden sind. Die innere Wand 45 hat eine Vielzahl von vertikal beabstandeten Rippen 47, welche integral damit verbunden sind bzw. darin integriert sind und sich auswärts vorstrecken. Die äußere Wand 46 hat eine innere Oberfläche, welche an die äußeren Enden der Rippen 47 durch Elektronenstrahl-Schweißen bzw. Zapfenschweißen geschweißt sind, wobei die innere Wand 45 und die äußere Wand 46 miteinander verbunden werden. Die Rippen 47 definieren Strömungspfade 48 zwischen der inneren Wand 45 und der äußeren Wand 46. Die Strömungspfade 48 können leicht in der inneren Wand 45 geformt werden, weil die äußere Oberfläche der inneren Wand 45 umfangsweise in axial beabstandeten Intervallen bearbeitet wird, anstatt schraubenförmig maschinell bearbeitet zu werden, um die Rippen 47 zu produzieren. Die Rippen 47 können an die äußere Oberfläche der inneren Wand 45 geschweißt werden oder können durch eine Fräsmaschine oder ähnliches produziert werden.
Jeder der Wärmetauscher 41 wird von einem Wasserkühlmittel gekühlt. Nichts desto weniger kann er durch Luft gekühlt werden, mit einer längeren Metallverrohrung, die benutzt wird um Luft zu leiten als die wassergekühlte Wärmetauscheranordnung. Im illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Strömungspfad 48 durch die Rippen 47 zwischen der inneren Wand 45 und der äußeren Wand 46 definiert. Nichts desto weniger kann der Strömungspfad durch ein Rohr geformt sein, welches um die Wand herum angebracht ist. Auch werden die Temperaturen der verschiedenen Regionen in der Reaktionskammer 11, welche durch die ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 gesteuert werden, durch Anpassung der Öffnungen der Strömungsraten-Regulierungsventile 40 angepasst, um die Raten von Strömung des Heizmediums in den jeweiligen ersten bis fünften Strömungspfadsystemen 31, 32, 33, 34, 35 zu regulieren. Nichts desto weniger können die ersten bis fünften Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 jeweilige Reihen- bzw. inline-Heizer haben, anstatt der Strömungsraten-Regulierungsventile 40, und die Temperaturen der verschiedenen Regionen in der Reaktionskammer 11 können mit einer konstanten Strömungsrate des Heizmediums gesteuert werden, durch Anpassung der Mengen von thermischer Energie, welche von den inline-Heizern produziert wird. Alternativ können die Strömungsraten-Regulierungsventile 40 und die inline-Heizer miteinander kombiniert werden, um die Temperaturen der verschiedenen Regionen in der Reaktionskammer 11 in einem größeren Bereich von Temperaturen zu steuern.
Der Betrieb der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Abscheidung eines dünnen Films von Metalloxid in einer Dampfphase, wird unten beschrieben werden. Zuerst wird die Reaktionskammer 11 evakuiert und die Bühne 12 wird durch den Aufzugsmechanismus 15 in die vertikale Position des Substrat-Lade/Entladeschlitzes 24 gesenkt. Dann wird der Absperrhahn 19 geöffnet und ein Substrat 13 wird von einer nicht illustrierten Roboterhand auf dem Suszeptor 14 plaziert. Danach wird der Absperrhahn 19 geschlossen und die Bühne 12 wird durch Aufzugsmechanismus 15 angehoben. Das Substrat 13 auf dem Suszeptor 14 wird zum Beispiel durch die Substrat-Heizereinheit 23 in der Bühne 12 auf eine Temperatur von 550°C +/– 1% geheizt. Die Pumpe 38 wird betrieben, um das Heizmedium zu zirkulieren, welches auf eine Temperatur geheizt worden ist, welche von dem Leistungsregler 39 von dem Heizer 37 im Tank 36 gesetzt wurde.
Der Temperatursteuerer 43 detektiert die Temperaturen der verschiedenen Regionen der Reaktionskammer 10 durch die Thermoelemente T1–T5 und steuert die Temperaturen bei erwünschten Werten. Speziell steuert der Temperatursteuerer 43 die Öffnungen der Strömungsraten-Regulierungsventile 40, um die Temperatur, welche von den Thermoelementen T1–T5 detektiert wird, auf vorbestimmte Temperaturen anzupassen.
Während eines Dampfabscheideprozesses wird die Bühne 12 in eine Position nahe dem Brausekopf 16 angehoben. Zu diesem Zeitpunkt wird der Brausekopf 16 durch die Hitze geheizt, welche durch den Suszeptor 14 produziert wird, welcher von der Substrat-Heizereinheit 23 geheizt worden ist. Nichts desto weniger paßt der Temperatursteuerer 43 die Öffnung des Strömungssteuerventils 44 an, welches mit dem Wärmetauscher 41 im vierten Strömungspfadsystem 34 verbunden ist, um die Rate von Strömung des Heizmediums in dem vierten Strömungspfadsystem 34 zu verändern, um die Temperatur des Heizmediums, welches durch den Brausekopf 16 fließt, zu senken. Entsprechend kann der Brausekopf 16 auf eine konstante Temperatur von zum Beispiel etwa 250°C angepaßt werden, sogar wenn der Suszeptor 14 nahe dem Brausekopf 16 positioniert ist.
Ähnlich wird das erste Strömungspfadsystem 31, welches um die Bühne 12 angebracht ist, durch die Hitze geheizt, welche von der Substrat-Heizereinheit 23 produziert wird. Nichts desto weniger paßt der Temperatursteuerer 43 auch die Öffnung des Strömungssteuerventils 44 an, welches mit dem Wärmetauscher 41 im ersten Strömungspfadsystem 31 verbunden ist, um die Ra te von Strömung des Heizmediums im ersten Strömungspfadsystem 31 zu verändern, um die Temperatur des Heizmediums, welches durch das erste Strömungspfadsystem 31 fließt, zu senken. Entsprechend kann das erste Strömungspfadsystem 31 auf eine konstante Temperatur von zum Beispiel etwa 250°C angepaßt werden, sogar wenn es durch die Substrat-Heizereinheit 23 geheizt wird.
Ein organisches Metallgas wird von des Gaseinlaßröhre 21 her in den Raum 17 eingeführt und ein ozon(O₃)-haltiges Sauerstoffgas wird von der Gaseinlaßröhre 20 her in den Raum 17 eingeführt. Die eingeführten Gase werden miteinander im Raum 17 vermischt und dann durch die Düsen 18 auf das Substrat 13 auf dem Suszeptor 12 (14) abgegeben. In der Reaktionskammer 11 reagieren das organische Metallgas und das sauerstoffhaltige Gas miteinander, wobei sie Metalloxid-Moleküle von Bariumtitanat, Strontiumtitanat oder Ähnlichem produzieren, welche als Metalloxid-Dünnfilm auf dem Substrat 13 abgeschieden werden. Nach dem Dampfabscheideprozeß wird die Bühne 12 durch den Aufzugsmechanismus 15 in die vertikale Position des Substrat-Lade/Entladeschlitzes 24 gesenkt. Dann wird der Absperrhahn 19 geöffnet und das Substrat 13 wird durch die nicht illustrierte Roboterhand vom Suszeptor 14 entfernt.
In diesem Ausführungsbeispiel hat die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung die fünf Strömungspfadsysteme 31, 32, 33, 34, 35 um die Temperaturen des Gehäuseglieds 10A der Trägerbasis 10B des Brausekopfes 16 und der Gaseinlaßröhren 20, 21 unabhängig zu steuern. Nichts desto weniger kann die Zahl der Strömungspfadsysteme wie gewünscht gewählt werden, abhängig von der Struktur der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung und den Dampfphasen-Filmwachstumsbedingungen, insofern die Strömungspfadsysteme die Reaktionskammer und die Gaseinlaßröhren bei erwünschten Temperaturen halten können.
In dem Dampfabscheideprozeß wird die Reaktionskammer 11 typischerweise auf einige Torr evakuiert. Nichts desto weniger kann die Reaktionskammer 11 auf ein erwünschtes Vakuumniveau, abhängig von den Bedingungen der reaktiven Gase, welche in die Reaktionskammer 11 eingeführt werden sollen, evakuiert werden.
Während die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung mit Bezug auf einen Dampfabscheideprozess zur Abscheidung eines dünnen Films von Bariumtitanat, Strontiumtitanat oder Ähnlichem in einer Dampf- oder Gasphase beschrieben wird, kann die Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung benutzt werden, um in einer Dampf- oder Gasphase einen supraleitenden, dünnen Film eines Seltenen-Erdelements abzuscheiden, was strenge Temperatursteuerung erfordert.
8 und 9 zeigen den Brausekopf 16 in größerem Detail.
Wie in 8 und 9 gezeigt, umfaßt der Brausekopf 16 ein erstes ebenes, scheibenförmiges Glied (unteres Glied) 25, welches dem Substrat 13 auf dem Suszeptor 14 gegenüber liegt bzw. ihm zugewandt ist und ein zweites ebenes, scheibenförmiges Glied (oberes Glied) 26 welches dem Raum 17 zugewandt ist. Das zweite Glied 26 ist durch eine Vielzahl von vertikalen, parallelen Rippen 27 aufwärts vom ersten Glied 25 beabstandet, welche sich vom zweiten Glied 26 erstrecken und in anstoßendem Kontakt mit dem ersten Glied 25 gehalten werden. Die Rippen 27 definieren ein Zirkulationssystem von Strömungspfaden zwischen den ersten und den zweiten Gliedern 25, 26, um das Heizmedium dort hindurch zu zirkulieren. Das Zirkulationssystem von Strömungspfaden, welches durch die Rippen 27 zwischen den ersten und zweiten Glidern 25, 26 definiert wird, entspricht dem vierten Strömungspfadsystem 34, welches das Strömungsmuster hat, welches oben mit Bezug auf 5 beschrieben wurde. Das zweite Glied 26 hat eine ringförmige Erhöhung bzw. einen ringförmigen Grat 28 an einer oberen Oberfläche desselben, längs einer äußeren Umfangskante desselben angebracht, und dieser erstreckt sich aufwärts. Der ringförmige Grat 28 dient dazu, den Brausekopf 16 in dem Gehäuseglied 10A des Reaktionsgehäuses 10 einzupassen.
Der Brausekopf 16 hat auch eine Vielzahl von zylindrischen Düsenrohren bzw. Düsenröhren 18A, welche sich vertikal zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 erstrecken und bei konstanten Abständen in einer Matrix innerhalb eines kreisförmigen Gebiets beabstandet sind, welches von dem ringförmigen Grat 28 umgeben ist.
Das Zirkulationssystem von Strömungspfaden, welches durch die Rippen 27 zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 definiert ist, umfaßt zwei zick-zack Strömungspfade 34A, 34B, welche durch die gepunkteten Linien in 8 angezeigt sind. Die Düsenröhren 18A (18B) sind im zentralen Anteil der Strömungspfade angebracht. Darüber hinaus wird der ringförmige Grat 28 benutzt, um den Brausekopf 16 am Gehäuseglied 10A einer invertierten Tiegelgestalt zu fixieren.
Der Strömungspfad 34A hat ein Ende, welches mit einem Einlaßanschluß 29A verbunden ist, welcher in dem zweiten Glied 26 außerhalb des ringförmigen Grats 28 definiert ist, erstreckt sich in einem zick-zack Muster zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 und hat ein entgegengesetztes Ende, welches mit einem Auslaßanschluß 30A verbunden ist, welcher in dem zweiten Glied 26 außerhalb des ringförmigen Grats 28 in diametral entgegengesetzter Beziehung zum Einlaßanschluß 29A definiert ist. Ähnlich hat der Strömungspfad 34B ein Ende, welches mit einem Einlaßanschluß 29B verbunden ist, welcher im zweiten Glied 26 nahe dem Auslaßanschluß 30A außerhalb des ringförmigen Grats 28 definiert ist, erstreckt sich in einem zick-zack Muster zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 und hat ein entgegengesetztes Ende, welches mit einem Auslaßanschluß 30B verbunden ist, der in dem zweiten Glied 26 nahe dem Einlaßanschluß 29A außerhalb des ringförmigen Grats 28 in diametral entgegengesetzter Beziehung zum Anschluß 30A definiert ist. Die Einlaßanschlüsse 29A, 29B werden mit dem Heizmedium versorgt, welches von dem Strömungspfad verzweigt wird, welcher sich vom Strömungsraten-Regulierungsventil 40 erstreckt, das mit dem vierten Strömungspfadsystem 34 assoziiert ist. Da der Einlaßanschluß 29A des Strömungspfades 34A und der Auslaßanschluß 30B des Strömungspfades 34B nahe beieinander angeordnet sind und der Einlaßanschluß 29B des Strömungspfades 34B und der Auslaßanschluß 30A des Strömungspfades 34A nahe beieinander angeordnet sind, wird die Temperaturdifferenz zwischen den Einlaß- und Auslaßanschlüssen 29A, 30A des Strömungspfades 34A ausgeglichen durch die Temperaturdifferenz zwischen den Einlaß- und Auslaßanschlüssen 29B, 30B des Strömungspfades 34B, so daß die Temperatur über die gesamte Oberfläche des Brausekopfes 16 gleichförmig gemacht wird.
10 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teil des Brausekopfes 16, welcher bei A in 9 eingekreist ist. Wie in 10 gezeigt, hat jede der Düsenröhren 18A eine Düse 18, welche zentral an einem unteren Ende derselben angebracht ist und hat ihre äußere Umfangswand in einem der Strömungspfade angebracht, welcher durch die Rippen 27 zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 definiert sind. Daher sind die zylindrischen Düsenröhren 18A in das Heizmedium eingetaucht, welches auf eine vorbestimmte Temperatur geheizt wird und durch die Strömungspfade fließt, welche durch die Rippen 27 zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 definiert sind. Jede der zylindrischen Düsenröhren 18A hat obere und untere Enden, welche sicher in Düsenlöcher eingepaßt sind, die in den jeweiligen ersten und zweiten Gliedern 25, 26 definiert sind. Die oberen und unteren Enden der äußeren Umfangswände, von jeder der zylindrischen Düsenröhren 18A sind in ihrer Gesamtheit an die jeweiligen ersten und zweiten Glieder 25, 26 geschweißt. Die äußeren Umfangswände von jeder der zylindrischen Düsenröhren 18A haben obere und untere Flansche, welche jeweils gegen die unteren und oberen Oberflächen der zweiten und ersten Glieder 26, 25 gehalten werden. Obwohl die Rippen 27 in 10 so dargestellt sind, daß sie sich integral vom zweiten Glied 26 abwärts erstrecken und an das erste Glied 25 anstoßen, können die Rippen 27 sich integral vom ersten Glied 25 aufwärts erstrecken und an das zweite Glied 26 anstoßen.
11 zeigt eine Düse gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 11 gezeigt, wird eine zylindrische Düsenröhre 18B mit einer Düse 18, welche an einem unteren Ende derselben ange bracht ist, in Düsenlöcher eingesetzt, welche jeweils in den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 definiert sind. Die zylindrische Düsenröhre 18B hat einen Flansch an ihrem oberen Ende, welcher gegen die obere Oberfläche des zweiten Gliedes 26 gehalten wird, wobei das untere Ende derselben in das Düsenloch im ersten Glied 25 eingepasst ist. Die oberen und unteren Enden der äußeren Umfangswände der Düsenröhre 18B sind in ihrer Gesamtheit an die jeweiligen ersten und zweiten Glieder 25, 26 geschweißt. Da die Düsenröhre 18B in die ersten und zweiten Glieder 25, 26 eingesetzt werden kann und daran angeschweißt werden kann nachdem die ersten und zweiten Glieder 25, 26 zusammengebaut worden sind, kann der Brausekopf 16 mit der Düsenröhre 18B leicht zusammengebaut werden.
12 zeigt eine Düse gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 12 gezeigt ist eine zylindrische Düsenröhre 18C mit einer Düse 18, welche in einem unteren Ende derselben angeordnet ist, integral mit dem ersten Glied 25 geformt. Die Rippen 27 sind ebenfalls integral mit dem ersten Glied 25 geformt. Speziell hat die zylindrische Düsenröhre 18C ein unteres Ende, welches integral mit dem ersten Glied 25 verbunden ist und ein oberes Ende, welches in ein Düsenloch eingepaßt und daran festgeschweißt ist, das in dem zweiten Glied 26 definiert ist. Da die zylindrische Düsenröhre 18C integral mit dem ersten Glied 25 ist, hat der Brausekopf 16 eine reduzierte Anzahl von geschweißten Regionen und erleidet daher reduzierte Schweißbelastungen und kann leicht hergestellt werden.
13 zeigt in explodierter Perspektive einen Brausekopf gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Brausekopf, welcher in 13 gezeigt ist, umfaßt erste und zweite Glieder 25, 26 und eine Vielzahl von Düsenröhren 18D, jede in Form einer rechteckigen Gestalt, welche integral mit dem ersten Glied 25 geformt sind und sich zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 erstrecken. Jede der Düsenröhren 18D hat eine Düse 18 hierin angebracht. Die Düsenröhren 18D, jede in Form einer rechteckigen Gestalt, sind auf dem ersten Glied 25 in einem Gittermuster an geordnet. Konsequenterweise kann der Brausekopf, der in 13 gezeigt ist, leicht maschinell hergestellt bzw. bearbeitet werden.
14 zeigt in explodierter Perspektive einen Brausekopf gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 14 gezeigt umfaßt der Brausekopf erste und zweite Glieder 25, 26, wobei das erste Glied 25 eine zylindrische Wand 25A hat, welche sich um seine äußere Umfangskante erstreckt und sich aufwärts auf das zweite Glied 26 zu vorstreckt. Der Brausekopf hat auch eine Vielzahl von vertikalen, parallelen Rippen 27, welche integral auf dem ersten Glied 25 montiert sind und abwechselnd entgegengesetzte Enden integral mit der zylindrischen Wand 25A verbunden haben. Die Rippen 27 sind ineinandergreifend angeordnet, um einen Zirkulationsströmungspfad für das Heizmedium zu definieren. Die Rippen 27 sind mit einer Vielzahl von Düsen 18 darin ausgerüstet, welche sich vertikal durch die Rippen 27 und das erste Glied 25 erstrecken. Das zweite Glied 26 hat eine Vielzahl von Öffnungen 18H darin definiert, welche in Ausrichtung mit den jeweiligen Düsen 18 gehalten werden, wenn das zweite Glied 26 an ein oberes Ende der zylindrischen Wand 25A fixiert wird. Das Heizmedium kann glatt durch den Strömungspfad fließen, welcher durch die Rippen 27 zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 definiert wird, um dabei die Rippen 27 und damit die Düsen 18 bei einer konstanten Temperatur zu halten. Da die Düsen 18 in den Rippen 27 ausgerüstet sind und daher keine separaten Düsenröhren gebraucht werden, kann der Brausekopf, der in 14 gezeigt ist, relativ leicht maschinell bearbeitet und zusammengebaut werden, ohne die Notwendigkeit, solche separaten Düsenröhren zu schweißen. Insofern, als jede Schweißoperation, welche benötigt wird um den Brausekopf herzustellen, reduziert wird, erleidet der Brausekopf reduzierte Schweißbelastungen und kann relativ billig hergestellt werden.
15A bis 15E zeigen einen Brausekopf gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Brausekopf der in den 15A bis 15E gezeigt ist, ist eine Modifikation des Brausekopfes, der in 14 gezeigt ist. Wie in den 15A und 15B gezeigt, hat der Brause kopf erste und zweite Glieder 25, 26, wobei das erste Glied 25 eine Vielzahl von vertikalen, parallelen Rippen 27 hat, welche integral auf diesem ersten Glied 25 montiert sind und welche darin eine Vielzahl von Düsen 18 haben, welche sich vertikal durch die Rippen 27 und das erste Glied 25 erstrecken. Das zweite Glied 26 hat eine Vielzahl von Öffnungen 18H darin definiert, welche in Ausrichtung mit den jeweiligen Düsen 18 gehalten werden, wenn die ersten und zweiten Glieder 25, 26 miteinander kombiniert werden. Wie in 15C gezeigt, hat ein Ring 25R, welcher über die Rippen 27 angepaßt werden muß, eine Vielzahl von U-förmigen Aussparungen 25U in einer inneren Umfangsoberfläche desselben bei gleichmäßig beabstandeten Intervallen definiert. 15D zeigt den Ring 25R, welcher über die Rippen 27 auf dem ersten Glied 25 angepaßt ist. Wie in 15D gezeigt, dienen die Aussparungen 25U als jeweilige Kehren des Strömungspfades, welcher zwischen den Rippen 27 definiert ist, um das Heizmedium zu zirkulieren. Die ersten und zweiten Glieder 25, 26, welche miteinander kombiniert werden, wobei der Ring 25R über die Rippen 27 angepaßt wird, sind in 15E im Querschnitt gezeigt. Da die Aussparungen 25U, welche als Strömungspfadkehren dienen, im Ring 25R definiert sind, können das erste Glied 25 und die Rippen 27, welche integral damit geformt sind, leichter hergestellt werden als das erste Glied 25 und die Rippen 27, die in 14 gezeigt sind.
Im Dampfabscheidungsprozeß kann, da die Mischung des organischen Metallgases und des sauerstoffhaltigen Gases, welche gleichförmig geheizt werden, durch die Düsen 18 des Brausekopfes 16 über die gesamte Oberfläche des Substrats 13 auf dem Suszeptor 14 abgegeben wird, ein dünner Film von Metalloxid, welcher eine gleichförmige Zusammensetzung hat, auf der gesamten Oberfläche des Substrats 13 bei einer gleichförmigen Wachstumsrate abgeschieden werden. Weil das organische Metallgas, welches hochempfindlich gegen Temperaturen ist, hochgenau bei einer hohen Temperatur gesteuert wird, wie oben beschrieben, ist es möglich einen Hochqualitäts-Dünnfilm von Metalloxid auf dem Substrat 13 abzuscheiden. Das organische Metallgas, dessen Temperatur hochgenau gesteuert wird, wird davon abgehalten, in den schmalen Düsen 18 kondensiert zu werden oder ein reaktives Produkt in den schmalen Düsen 18 abzuscheiden.
Die zick-zack Strömungspfade 34A, 34B, die in 8 gezeigt sind, können durch Röhren ersetzt werden, welche in ein zick-zack Muster verbunden sind, anstatt der ersten und zweiten Glieder 25 (26) und der Rippen 27. Während der Brausekopf 16, der in 8 gezeigt ist, zwei zick-zack Strömungspfade 34A, 34B hat, kann er jede erwünschte Zahl von Strömungspfaden haben, abhängig von der Struktur der Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung und den Dampfphasen-Filmwachstumsbedingungen insofern, als sie die gesamte Oberfläche des Brausekopfes 16 bei einer konstanten Temperatur halten können.
Darüber hinaus kann der Raum zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 in eine Vielzahl von Abteilen unterteilt werden und jedes der Abteile kann seinen eigenen Zirkulationsströmungspfad für ein Heizmedium haben. Mit solch einer modifizierten Anordnung kann, da die Länge jedes Zirkulationsströmungspfades relativ klein ist, jede beliebige Temperaturdifferenz zwischen Einlaß- und Auslaßenden des Zirkulationsströmungspfades reduziert werden, und daher kann hochgenaue Temperatursteuerung erreicht werden, ohne die zwei Strömungspfade zwischen den ersten und zweiten Gliedern 25, 26 vorzusehen. Die Strömungspfade können natürlich in jedem der Abteile definiert werden.
Obwohl bestimmte, bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben worden sind, sollte es sich verstehen, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen darin gemacht werden können, ohne vom Umfang der angehängten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Reaktionsgehäuse, welches eine Reaktionskammer definiert; eine Bühne zum Tragen eines Substrats, wobei die Bühne in der Reaktionskammer angeordnet ist; und einen Brausekopf, um ein von einer Gasversorgung geliefertes Materialgas zu dem Substrat auf der Bühne hin zur Abscheidung einer dünnen Schicht bzw. eines dünnen Films auf dem Substrat abzugeben; wobei der Brausekopf Folgendes aufweist: ein erstes in konfrontierender Beziehung zum Substrat angeordnetes ebenes Glied, ein zweites in konfrontierender Beziehung zu der Gasversorgung angeordnetes ebenes Glied, wobei das erste ebene Glied und das zweite ebene Glied dazwischen einen Zirkulationsraum definieren, um ein Heizmedium darinnen zu zirkulieren, und ferner eine Vielzahl von Düsenrohren oder Leitungen angeordnet in dem Zirkulationsraum und sich durch das erste ebene Glied und das zweite ebene Glied erstreckend, wobei jedes der Düsenrohre mit einer Düse darinnen ausgerüstet ist, und wobei ferner der Brausekopf eine Vielzahl von Rippen angeordnet zwischen dem ersten ebenen Glied und dem zweiten ebenen Glied aufweist, die einen Zirkulationsströmungspfad für die Zirkulation des Heizmediums in dem Zirkulationsraum definieren.
Eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der Düsenrohre oder Leitungen eine Zylinderform und eine rechteckige Form aufweisen mit einer Außenoberfläche ausgesetzt gegenüber dem Zirkulationsraum und in Kontakt gehalten mit dem Heizmedium.
Eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Zirkulationsströmungspfad eine Vielzahl von Strömungspfaden aufweist.
Eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Strömungspfade zwei sich im wesentlichen parallel zueinander erstreckende Strömungspfade aufweisen, und zwar dicht zueinander angeordnet, und wobei die Strömungspfade derart angeordnet sind, dass sie Heizmedium jeweils in entgegengesetzte Richtungen leiten.
Eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der Düsenrohre oder Leitungen integral mit mindestens einem der ersten ebenen und zweiten ebenen Glieder ausgebildet ist.
Eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: ein Reaktionsgehäuse, welches eine Reaktionskammer definiert; eine zum Tragen eines Substrats vorgesehene Bühne, die in der Reaktionskammer angeordnet ist; und einen Brausekopf zur Abgabe eines Materialgases geliefert von einer Gasversorgung zu dem Substrat auf der Bühne hin zum Abscheiden einer dünnen Schicht auf dem Substrat; wobei der Brausekopf Folgendes aufweist: ein erstes ebenes Glied angeordnet in einer konfrontierenden Beziehung zum Substrat, ein zweites ebenes Glied angeordnet in konfrontierender Beziehung zu der Gasversorgung und eine Vielzahl von Rippen angeordnet zwischen dem ersten ebenen Glied und dem zweiten ebenen Glied und einen Zirkulationsströmungspfad dazwischen definierend zum Zirkulieren eines Heizmediums darinnen, wobei die Rippen eine Vielzahl von Düsen aufweisen, die darinnen definiert sind und die sich durch das erste ebene Glied und das zweite ebene Glied erstrecken.
Eine Dünnschichtdampfabscheidungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Brausekopf ferner einen Ring aufweist, der über die Rippen gepasst ist und mit Ausnehmungen definiert in einer Innenumfangsoberfläche als Teil des zirkulierenden Strömungspfades, wobei die Rippen integral auf dem ersten Glied ausgebildet sind und wobei das zweite Glied eine Vielzahl von Öff nungen darinnen definiert aufweist, und zwar jeweils ausgerichtet mit den erwähnten Düsen.
Ein Verfahren zum Abscheiden einer dünnen Schicht oder eines dünnen Films auf einem Substrat durch Abscheiden eines Materialgases zu dem Substrat hin, welches in einer erhitzten Reaktionskammer angeordnet ist, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind: Zirkulieren eines Heizmediums in einem Brausekopf mit einer Vielzahl von Düsen zur Abgabe des Materialgases da hindurch zu dem Substrat hin; und Erhitzen der Düsen mit dem Heizmedium zum Erhitzen des Materialgases in gleichförmiger Weise auf eine vorbestimmte Temperatur, während das Materialgas in einer gleichförmigen Dichte zur Abscheidung der dünnen Schicht auf dem Substrat abgegeben wird.