DE69904910T2

DE69904910T2 - Gaszuführsystem für cvd reaktor und verfahren zu dessen steuerung

Info

Publication number: DE69904910T2
Application number: DE69904910T
Authority: DE
Inventors: Sang-Won Kang; Won-Gu Kang; Kyu-Hong Lee
Original assignee: Genitech Co Ltd
Current assignee: Genitech Co Ltd
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: WO2000015881A2; EP1038048A2; DE69904910D1; JP2002525430A; WO2000015881A3; KR20000019570A; KR100273474B1; EP1038048B1; US6432205B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gaszufuhr-System und insbesondere ein Gaszufuhr-System für eine Gasphasenabscheidungs(CVD)-Reaktionskammer, womit die Einheitlichkeit und Qualität einer abgeschiedenen Schicht bei der Herstellung von Halbleiter-Vorrichtungen verbessert werden kann. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung hiervon, wodurch die Verschwendung bzw. der Verlust eines Reaktant-Ausgangsstoffs verhindert wird.

STAND DER TECHNIK

Es ist bei der Halbleiter-Herstellung oft wünschenswert, Schichten mit einheitlicher Dicke auf einem Substrat zu bilden. Demgemäss wurden viele Versuche unternommen, sowohl die Vorrichtungen als auch das Herstellungsverfahren zu verbessern. Gaszufuhr-Vorrichtungen und -Verfahren sind beispielsweise in den Patentanmeldungen JP-A-60244332 und JP-A-04392326 beschrieben.
Kürzlich wurden viele Verfahren zur Bildung einer hochqualitativen Schicht unter Verwendung einer Oberflächenreaktion auf einem Halbleitersubstrat entwickelt: Verfahren, wie beispielsweise der Einsatz diskontinuierlicher Zuführungen eines Reaktant-Ausgangsstoffs auf ein Substrat, Atomschicht-Epitaxie und sequenzielle Zuführungen von Reaktant-Ausgangsstoffen auf ein Substrat. Die durch die obigen Verfahren gebildeten Schichten weisen eine verbesserte Einheitlichkeit und Qualität auf und eine verminderte Konzentration an Verunreinigungen. Die obigen Verfahren weisen jedoch den Nachteil der Verschwendung bzw. des Verlusts von nicht verwendeten und im Leerlauf befindlichen gasförmigen Reaktant-Ausgangsstoffen auf.
Bei den meisten herkömmlichen Verfahren wurden ein oder mehrere Typen von Reaktant-Ausgangsstoffen gleichzeitig und kontinuierlich in eine Reaktionskammer geführt, wobei eine Schicht auf einem Halbleitersubstrat durch Zersetzung der Reaktant-Ausgangsstoffe gebildet wurde. Diese Verfahren haben jedoch auch die Nachteile, dass eine Einheitlichkeit der Schichtdicke, die Schichtqualität und die Konzentration an Verunreinigungen beträchtlich beeinflusst werden, abhängig von der Strömungsrichtung, der Strömungsgeschwindigkeit, der Temperatur und den Arten der verwendeten Reaktant-Ausgangsstoffe.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gaszufuhr-System für eine Gasphasenabscheidungs-Reaktionskammer oder ein Verfahren zur Steuerung hiervon bereitzustellen, womit eine hochqualitative Schicht bei Verwendung solcher Verfahren wie der diskontinuierlichen und sequenziellen Zufuhr von Reaktant-Ausgangsstoffen erzeugt werden kann.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gaszufuhr-System für eine Gasphasenabscheidungs-Reaktionskammer und ein Verfahren zur Steuerung hiervon bereitzustellen, womit eine Verschwendung bzw. ein Verlust von nicht verwendeten und im Leerlauf befindlichen gasförmigen Reaktant-Ausgangsstoffen verhindert werden kann, wenn die Ausgangsstoffe nicht der Reaktionskammer zugeführt werden.
Um die obigen Ziele zu erreichen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Gaszufuhr-System gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, mit einer Gasphasenabscheidungs-Reaktionskammer und mit mindestens einer Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtung, wobei die Zufuhrvorrichtung jeweils aufweist: eine Massenstrom-Steuereinrichtung zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit eines Trägergases, welches einen Reaktant-Ausgangsstoff mit sich trägt; einen Sammelbehälter zur Aufbewahrung des Reaktant-Ausgangsstoffs, wobei der Sammelbehälter Einlass- und Auslass-Ventile zur Steuerung der Strömung des Trägergases durch den Sammelbehälter aufweist; ein Zuleitungsventil zur Steuerung des Massenstroms des Reaktant-Ausgangsstoffs, der von dem Trägergas zu der Reaktionskammer geführt wird; ein Evakuierungsventil, das zwischen dem Auslassventil und dem Zuleitungsventil angeordnet ist, wobei das Evakuierungsventil das Trägergas oder den Reaktant-Ausgangsstoff zu einer Vakuumpumpe abpumpt bzw. entfernt; und ein Durchgangsventil, das zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil angeordnet ist, so dass das dadurch strömende Trägergas in die Reaktionskammer oder das Evakuierungsventil strömt, wobei das Durchgangsventil die Trägergas-Massenstrom-Steuerungseinrichtung stabilisiert sowie das Entweichen des Reaktant-Ausgangsstoffs aus dem Sammelbehälter verhindert.
In einer Ausführungsform kann die Anzahl der Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtungen größer als eins sein, wobei die Zufuhreinrichtungen jeweils Sammelbehälter aufweisen, die verschiedene Reaktant-Ausgangsstoffe beinhalten, wobei jede Zufuhrvorrichtung an die Reaktionskammer angeschlossen ist, um verschiedene Reaktant-Ausgangsstoffe in diese einzuführen, um komplexe Materialien, wie beispielsweise PZT, BST oder SBT abzuscheiden.
Vorzugsweise weist die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtung weiterhin eine erste Spülgas-Zufuhreinheit auf, welche zwischen dem Zuleitungsventil und der Reaktionskammer angeordnet ist, um eine Rückströmung anderer Reaktant-Ausgangsstoffe in die Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtung bei der Abscheidungs reaktion zu verhindern. Bevorzugter weist die erste Spülgaszufuhreinheit weiterhin eine Massenstrom-Steuereinrichtung zur Steuerung der Strömung des Spülgases dadurch mit einem konstanten Grad bzw. Niveau auf.
Weiterhin weist die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtung auf: eine zweite Spülgas-Zufuhreinrichtung, welche zwischen dem Zuleitungsventil und der Reaktionskammer angeordnet ist, um die Reaktant-Ausgangsstoffrückstände auszuspülen, und ein Spülventil zur Regulierung der Strömung von Spülgas dadurch.
Die vorliegende Erfindung ist für die Steuerung eines Gaszufuhr-Systems für eine Gasphasenabscheidungs-Reaktionskammer anwendbar, welches mindestens eine Reaktant-Ausgangsstoff- Zufuhrvorrichtung aufweist, wobei die Zufuhrvorrichtung jeweils aufweist: einen Sammelbehälter zur Aufbewahrung des Reaktant-Ausgangsstoffs, wobei der Sammelbehälter Einlass- und Auslassventile zur Steuerung der Strömung des Trägergases durch den Sammelbehälter aufweist; ein Evakuierungsventil, welches benachbart zu dem Auslassventil angeordnet ist, wobei durch das Evakuierungsventil das Trägergas und der Reaktant- Ausgangsstoff zu einer Vakuumpumpe abgepumpt bzw. entfernt wird; und ein Durchgangsventil, welches zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil angeordnet ist.
Das Steuerungsverfahren umfasst den Schritt des Schließens der Einlass- und Auslassventile gleichzeitig mit der Öffnung des Durchgangsventils, so dass das durchgehende Trägergas in die Reaktionskammer oder das Evakuierungsventil ohne eine Verschwendung bzw. ohne einen Verlust des Reaktant-Ausgangsstoffs in dem Sammelbehälter strömt.
In dem Steuerungsverfahren wird vorzugsweise der Reaktant-Ausgangsstoff entfernt, indem das Trägergas durch das offene Durchgangsventil in die Reaktionskammer geströmt wird. Zu sätzlich wird das Trägergas durch das Evakuierungsventil evakuiert, um die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr zu stabilisieren, bevor der Reaktant-Ausgangsstoff aus dem Sammelbehälter zu der Reaktionskammer überführt wird.
Die voranstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden genaueren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, den begleitenden Zeichnungen und den anliegenden Ansprüchen klar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Gaszufuhr-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Gaszufuhr-Systems mit einem Reaktant-Ausgangsstoff-Verdampfer gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Gaszufuhr-Systems mit einer Vielzahl an Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtungen, die an eine Reaktionskammer angeschlossen sind, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn es angemessen erschien, wurden zum Zwecke der Abkürzung Bezugszeichen unter den Figuren wiederholt, um korrespondierende Elemente anzuzeigen.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Beispiel 1

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Gaszufuhr-Systems gemäß einer Ausführungsform, der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 1 wird eine Massenstrom-Steuereinrichtung 10 zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit eines Trägergases zur Mitführung eines Reaktant-Ausgangsstoffs über ein Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 an eine Reaktionskammer angeschlossen. Das Trägergas ist vorzugsweise ein Inertgas, um eine Reaktion mit dem Reaktant-Ausgangsstoff zu verhindern. Der Reaktant-Ausgangsstoff zur Verwendung für das Filmmaterial bzw. Schichtmaterial ist in einem Reaktant-Ausgangsstoff-Sammelbehälter 14 enthalten, welcher an das Zufuhrrohr 12 angeschlossen ist. Zwischen dem Zufuhrrohr 12 und dem Sammelbehälter 14 sind ein Einlassventil 16 und ein Auslassventil 18 angeordnet, um den Reaktant-Ausgangsstoff entsprechend der Strömung des Trägergases in die Reaktionskammer zu überführen. Im allgemeinen ist der in dem Sammelbehälter 14 enthaltene Reaktant-Ausgangsstoff eine feste oder flüssige Phase, der Reaktant-Ausgangsstoff sollte jedoch innerhalb des Sammelbehälters 14 oder dem Zufuhrrohr 12 zur chemischen Abscheidung verdampft werden. Ein Zuleitungsventil 20 ist zwischen dem Auslassventil 18 und der Reaktionskammer angeordnet, um die Strömung des Reaktant-Ausgangsstoffs, der durch das Auslassventil 18 in die Reaktionskammer eingeführt wird, zu regulieren. In den meisten Verfahren gemäß dem Stand der Technik wird die Massenstrom-Steuereinrichtung 10 für den nachfolgenden Prozess nach Beendigung der Reaktion in einem eingeschalteten Zustand gehalten, da es viel Zeit braucht, um die Strömungssteuereinrichtung 10 zu stabilisieren, insbesondere wenn die Steuereinrichtung 10 "An/Aus"-geschaltet wird. Überdies erfordert es viel Zeit, um die Zufuhr des Reaktant-Ausgangsstoffs zu stabilisieren. Um die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr durch Abpumpen des Reaktant-Ausgangsstoffs oder des Trägergases zu stabilisieren, beinhaltet das Gaszufuhr-System der vorliegenden Erfindung ein Evakuierungsventil 22, welches zwischen dem Auslassventil 18 und dem Zuleitungsventil 20 angeordnet ist. Das Evakuierungsventil 22 ist mit einer Vakuumpumpe 24 verbunden. Weiterhin ist ein Durchgangsventil 26 zur Durchführung des Trägergases dadurch zwischen dem Einlassventil 16 und dem Auslassventil 18 angeordnet, um eine Verschwendung bzw. einen Verlust des Reaktant-Ausgangsstoffs zu vermeiden.
Um eine Rückströmung anderer Reaktant-Ausgangsstoffe in die Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtung bei der Abscheidungsreaktion zu verhindern, ist eine erste Spülgas-Zufuhreinheit 28 zwischen dem Zuleitungsventil 20 und der Reaktionskammer angeordnet, und die erste Spülgas-Zufuhreinheit 28 weist eine Massenstrom-Steuereinrichtung (nicht gezeigt) zur Steuerung der Strömung des Spülgases hierdurch mit einem konstanten Wert auf. Vorzugsweise ist das Spülgas ein Inertgas, um eine Reaktion mit dem Reaktant-Ausgangsstoff zu verhindern. Das Spülgas kann das gleiche oder nicht das gleiche wie das Trägergas sein.
Weiterhin ist, um die Reaktionskammer von Reaktant-Ausgangsstoffrückständen nach der Zufuhr des Ausgangsstoffs und vor der Zufuhr eines anderen Reaktant-Ausgangsstoffs frei zu spülen, eine zweite Spülgas-Zufuhreinheit zur Zufuhr einer großen Menge, von Spülgas mit der ersten Spülgas-Zufuhreinheit 28 verbunden. Die zweite Spülgas-Zufuhreinheit weist ein Spülventil 34 zur Regulierung der Strömung des Spülgases dadurch auf.
Die Arbeitsweise des oben beschriebenen Gaszufuhr-Systems wird nun beschrieben.
Der Arbeitsvorgang kann in mehrere sequenzielle Schritte unterteilt werden, wie beispielsweise die Zufuhr des Reaktant- Ausgangsstoffs, die Entfernung des Reaktant-Ausgangsstoffrückstands, die Wartestellung für eine Reaktant-Ausgangsstoff- Zufuhr und die Stabilisierung der Reaktant-Ausgangsstoff- Zufuhr.
In dem Schritt der Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr wird das durch die Massenstrom-Steuereinrichtung 10 geführte Trägergas durch das Einlassventil 16 in den Reaktant-Ausgangsstoff- Sammelbehälter 14 eingeführt. Anschließend strömt das Trägergas über das Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 und das Auslassventil 18. Die Menge der Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr kann sowohl durch die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases als auch durch die Temperatur des Sammelbehälters 14 gesteuert werden. Anschließend wird der Reaktant-Ausgangsstoff durch das Zuleitungsventil 20 in die Reaktionskammer injiziert, was zur Schichtbildung beiträgt. Bei diesem Schritt sind das Durchgangsventil 26, das Evakuierungsventil 22 und das Spülventil 34 abgeschaltet, und eine geringe Menge Spülgas wird kontinuierlich durch die erste Spülgas-Zufuhreinheit 28 zugeführt, um eine Rückströmung anderer Reaktant-Ausgangsstoffe aus der Reaktionskammer zu verhindern.
In dem nächsten Schritt wird der Reaktant-Ausgangsstoffrückstand aus der Reaktionskammer und dem Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 entfernt. Die nachfolgenden zwei Verfahren können zur. Entfernung des Reaktant-Ausgangsstoffrückstands eingesetzt werden.
Bei dem ersten Verfahren öffnet sich das Spülventil 34, um den Reaktant-Ausgangsstoff-Rest auszuspülen.
Bei dem zweiten Verfahren sind sowohl das Durchgangsventil 26 als auch das Zuleitungsventil 22 offen und das Evakuierungsventil 22 ist geschlossen, um eine ausreichende Menge Trägergas der Reaktionskammer zuzuführen, um den Reaktant-Ausgangsstoff-Rest auszuspülen. Bei diesem Schritt sind das Einlassventil 16 und das Auslassventil 18 beide ausgeschaltet, um eine Verschwendung bzw. einen Verlust von Reaktant-Ausgangsstoff in dem Sammelbehälter 14 zu vermeiden.
Der Schritt der Wartestellung für eine Reaktant-Ausgangsstoff- Zufuhr kann über die folgenden zwei Verfahren gesteuert werden.
Bei dem ersten Verfahren, das für eine lange Wartezeit einsetzbar ist, sind sämtliche Ventile, wie das Einlassventil 16, das Auslassventil 18, das Zuleitungsventil 20, das Durchgangsventil 26 und das Evakuierungsventil 22 sowie die Massenstrom- Steuereinrichtung 10 ausgeschaltet.
Bei dem zweiten Verfahren, das für eine kurze Wartezeit einsetzbar ist, wird das Trägergas direkt zur Vakuumpumpe 24 über das Durchgangsventil 26 und das Evakuierungsventil 22 abgepumpt bzw. entfernt, während das Einlassventil 16, das Auslassventil 18 und das Zuleitungsventil 20 sämtlich geschlossen sind.
Der Zufuhr-Stabilisierungsschritt des Reaktant-Ausgangsstoffs verläuft unterschiedlich, abhängig von den Wartezeitschritten für die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr.
Wenn sämtliche Ventile, in dem Stabilisierungsschritt des Reaktant-Ausgangsstoffs geschlossen sind, werden das Durchgangsventil 26 und das Evakuierungsventil 22 zuerst geöffnet, um die Massenstrom-Steuereinrichtung 10 zu stabilisieren, und anschließend werden die Einlass- und Auslassventile 16 und 18 geöffnet, wobei das Durchgangsventil 26 geschlossen wird, um die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr zu stabilisieren.
Wenn sich die Massenstrom-Steuereinrichtung 10 schon in einem stabilisierten Zustand in dem Wartezeitschritt für die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr befindet, öffnen sich die beiden Einlass- und Auslassventile 16 und 18, wobei das Durchgangsventil 26 geschlossen wird, um die Reaktions-Ausgangsstoff- Zufuhr zu stabilisieren. Dieser zweite Stabilisierungsschritt kann notwendig sein oder nicht, abhängig von der Anwendung.

Beispiel 2

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Gaszufuhr-Systems mit einem Reaktant-Ausgangsstoff-Verdampfer gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 2 ist der Unterschied zwischen Beispiel 1 und Beispiel 2, dass ein Verdampfer 36 zur Verdampfung des Reaktant-Ausgangsstoffs zwischen dem Reaktant-Ausgangsstoff- Zufuhrrohr 12 und dem Reaktant-Ausgangsstoff-Sammelbehälter 14 angeordnet ist. Überdies ist eine winzige Strömungspumpe 38 zwischen dem Sammelbehälter 14 und dem Verdampfer 36 für eine effektive Steuerung der Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr und dessen Verdampfung angeordnet. Der Verdampfer 36 verdampft den in flüssiger Phase befindlichen Reaktant-Ausgangsstoff, der in dem Sammelbehälter 14 enthalten ist, vor der Zufuhr des Reaktant-Ausgangsstoffs in die Reaktionskammer. Der Betrieb der anderen Teile des Gaszufuhr-Systems ist der gleiche wie in Beispiel 1.

Beispiel 3

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Gaszufuhr-Systems mit einer Vielzahl von Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtungen, die an eine Reaktionskammer angeschlossen sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 3 sind zwei Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtungen B und C, die jeweils die gleichen wie im Beispiel 1 sind, an eine Reaktionskammer angeschlossen. Zusätzlich ist eine Reaktivgas-Zufuhreinrichtung A an die Reaktionskammer über ein Reaktivgas-Zufuhrrohr 40 angeschlossen. Die Strömung von Gas A zu der Reaktionskammer wird durch ein Zuleitungsventil 20 reguliert, welches an dem Reaktivgas- Zufuhrrohr 40 angebracht ist. Ein Evakuierungsventil zur Evakuierung des Gases A ist mit der Bezugsziffer 22 angegeben.
Wie auch in den Beispielen 1 und 2 weist jede Zufuhrvorrichtung eine erste Spülgas-Zufuhreinheit 28 und eine Massenstrom-Steuereinrichtung (nicht gezeigt) für das Spülgas auf, um eine Rückströmung anderer Reaktant-Ausgangsstoffe aus der Reaktionskammer bei der Abscheidungsreaktion zu verhindern. Zusätzlich weist jede Zufuhrvorrichtung eine zweite Spülgas-Zufuhreinheit zur Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Spülgas auf, um den Reaktant-Ausgangsstoffrückstand auszuspülen sowie ein Spülventil 34 hierfür.
Wieder mit Bezug auf Fig. 3 wird nun ein Beispiel zur wiederholten Bildung von "BACA"-Schichten bis auf eine gewünschte Dicke beschrieben. Die "BACA"-Einheitsschicht kann durch Umsetzung des Gases A mit einer dünnen Schicht, enthaltend den B-Bestandteil und anschließender Abscheidung einer dünnen C- Komponentenschicht hierauf gebildet werden. Im folgenden stellt "A" die Gaszufuhr-Vorrichtung A dar, "B" stellt die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtung B dar und "C" stellt die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtung C dar.
Das durch die Massenstrom-Steuereinrichtung 10 von "B" geführte Trägergas wird in den Reaktant-Ausgangsstoff-Sammelbehälter 14' über das Einlassventil 16 eingeführt, und anschließend über das Auslassventil 18 dem Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 zugeführt. Der Reaktant-Ausgangsstoff B wird in die Reaktionskammer eingeführt. Mit allen ersten Spülgas-Zufuhreinheiten 28 werden jeweils geringe Mengen an Spülgasen durch die Reaktionskammer geströmt, um eine Rückströmung des Reaktant-Ausgangsstoffs B in "A" und "C" von der Reaktionskammer aus zu verhindern. Zu dieser Zeit werden "A" und "C" im Wartestellungszustand für eine Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr gehalten, wie im Beispiel 1 beschrieben.
Anschließend wird jedes Gas, das nicht in dem jeweiligen Verfahrensschritt beschrieben ist, im Wartestellungszustand für die Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhr gehalten.
Nach der Bildung einer dünnen Schicht B wird der Reaktant- Ausgangsstoff-B-Rückstand innerhalb der Reaktionskammer und dem Reaktions-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 durch das im Beispiel 1 beschriebene Entfernungsverfahren entfernt. In der Zwischenzeit wird Gas A im Stabilisierungszustand gehalten. Anschließend wird das Gas A in die Reaktionskammer eingeführt, um mit der dünnen Schicht B zu reagieren.
Nach der Reaktion zwischen Gas A und der dünnen Schicht B wird der Gas-A-Rest innerhalb der Reaktionskammer und dem Reaktions-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 durch das im Beispiel 1 beschriebene Verfahren entfernt. In der Zwischenzeit wird der Reaktant-Ausgangsstoff C im Stabilisierungs- oder Wartestellungszustand gehalten. Anschließend wird der Reaktant- Ausgangsstoff C in die Reaktionskammer eingeführt, um eine dünne Schicht C zu bilden.
Nach der Bildung der dünnen Schicht C wird der Reaktant- Ausgangsstoff-C-Rest innerhalb der Reaktionskammer und dem Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 durch das im Beispiel 1 beschriebene Verfahren entfernt. In der Zwischenzeit wird das Gas A im Stabilisierungszustand gehalten. Anschließend wird Gas A in die Reaktionskammer eingeführt, um mit der dünnen Schicht. C zu reagieren.
Nach der Reaktion zwischen dem Gas A und der dünnen Schicht C wird der Gas-A-Rückstand innerhalb der Reaktionskammer und dem Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrrohr 12 durch das im Beispiel 1 beschriebene Verfahren entfernt. In der Zwischenzeit wird Reaktant-Ausgangsstoff B im Stabilisierungs- oder Wartestellungszustand gehalten. Anschließend wird der Reaktant- Ausgangsstoff C in die Reaktionskammer eingeführt, um ein dünne Schicht C zu bilden.
Die obigen Verfahrensschritte zur Bildung einer dünnen Schicht und Entfernung der Rückstände werden wiederholt, wobei eine Schicht bzw. ein Film gebildet wird, die/der aus sequenziell abgeschiedenen "BACA"-Schichten aufgebaut ist bzw. diese aufweist.
In den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Durchgangsventil 26 verwendet, um die Massenstrom-Steuereinrichtung zu stabilisieren, was den Verbrauch an Reaktant-Ausgangsmaterialien beträchtlich vermindert. Überdies kann " das durch die Massenstrom-Steuereinrichtung 10 geführte Trägergas anstelle von Spülgas dazu verwendet werden, das Reaktions-Ausgangsmaterial wegzuspülen.
Als eine andere Anwendung der vorliegenden Erfindung kann eine Schicht gebildet werden, indem Reaktant-Ausgangsstoffe wie folgt diskontinuierlich zugeführt werden. Beispielsweise werden Reaktant-Ausgangsstoff B und das Gas A zunächst gleichzeitig in die Reaktionskammer eingeführt und anschließend für einen vorbestimmten Zeitraum entfernt. Anschließend werden das Reaktant-Ausgangsmaterial C und das Gas A gleichzeitig, in die Reaktionskammer eingeführt und anschließend, für einen vorbestimmten Zeitraum entfernt. Die obigen zwei Verfahrensschritte werden sequenziell wiederholt, um eine Schicht mit einer gewünschten Dicke zu bilden.

Claims

1. Gaszufuhr-System für die Bereitstellung eines Reaktant- Ausgangsstoff-Gases, mit;

einer Gasphasenabscheidungs-Reaktionskammer,

einer Massenstrom-Steuereinrichtung (10) zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit eines Trägergases, welches einen Reaktant-Ausgangsstoff mit sich trägt;

einem Sammelbehälter (14) für die Aufbewahrung und Bereitstellung des Reaktant-Ausgangsstoff-Gases, wobei der Sammelbehälter (14) Einlass(16)- und Auslass(18)-Ventile zur Steuerung der Strömung des Trägergases durch den Sammelbehälter (14) aufweist;

einem Zuleitungsventil (20) zur Steuerung des Massenstroms des durch das Trägergas zu der Reaktionskammer mitgeführten Reaktant-Ausgangsstoff-Gases;

einem Evakuierungsventil (22), welches zwischen dem Auslassventil (18) und dem Zuleitungsventil (20) angeordnet ist, wobei das Evakuierungsventil (22) das Trägergas oder das durch das Trägergas mitgeführte Reaktant-Ausgangsstoff-Gas mit Hilfe einer Vakuumpumpe (24) entfernt; und

einem Umleitventil (26), welches zwischen dem Einlassventil (16) und dem Auslassventil (18) angeordnet ist, so dass das hierdurch tretende Trägergas in die Reaktionskammer oder zur Entfernung in das Evakuierungsventil strömt, wobei das Umleitventil (26) die Trägergas-Massenstrom-Steuerungseinrichtung (10) stabilisiert und ein Entweichen des Reaktant-Ausgangsstoff-Gases aus dem Sammelbehälter (14) verhindert.

2. Gaszufuhr-System nach Anspruch 1, wobei die Gasphasenabscheidungs-Reaktionskammer gattungsgemäße CVO-Reaktionskammern, Atomarschichtabscheidungs(ALD)-Reaktionskammern oder ähnliches beinhaltet.

3. Gaszufuhr-System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Trägergas eine Kombination verschiedener Trägergase ist.

4. Gaszufuhr-System nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Reaktant-Ausgangsstoff-Zufuhrvorrichtungen, umfassend die Massenstrom-Steuereinrichtung, den Sammelbehälter, das Zuleitungsventil, das Evakuierungsventil und das Umleitventil, mindestens zwei beträgt, wobei jede der Zufuhrvorrichtungen jeweils Sammelbehälter aufweist, welche verschiedene Reaktant- Ausgangsstoffe enthalten, wobei jede der Zufuhrvorrichtungen an die Reaktionskammer angeschlossen ist, um dieser verschiedene Reaktant-Ausgangsstoffe zuzuführen.

5. Gaszufuhr-System nach Anspruch 1, welches weiterhin eine erste Spülgas-Zufuhreinheit aufweist, welche zwischen dem Zuleitungsventil und der Reaktionskammer angeordnet ist, um eine Rückströmung anderer Reaktant-Ausgangsstoff-Gase in das Gaszufuhr-System während der Abscheidungsreaktion zu verhindern.

6. Gaszufuhr-System nach Anspruch 5, wobei die erste Spülgaszufuhreinheit weiterhin eine Massenstrom-Steuereinrichtung zur Steuerung der Strömung des Spülgases dadurch mit einem konstanten Grad aufweist.

7. Gaszufuhr-System nach Anspruch 5, weiterhin aufweisend:

eine zweite Spülgas-Zufuhreinheit (28), welche zwischen dem Zuleitungsventil (20) und der Reaktionskammer angeordnet ist, um Reaktant-Ausgangsstoff-Gasrückstände auszuspülen; und

ein Spülventil (34) zur Regulierung der Strömung des Spülgases dadurch.

8. Gaszufuhr-System nach Anspruch 4, weiterhin aufweisend:

eine zweite Spülgas-Zufuhreinheit (28), welche zwischen dem Zuleitungsventil (20) und der Reaktionskammer angeordnet ist, um die Reaktant-Ausgangsstoff-Rückstände auszuspülen; und

ein Spülventil (34) zur Regulierung der Strömung des Spülgases dadurch.

9. Verfahren zur Steuerung eines Gaszufuhr-Systems für eine Gasphasenabscheidungs(CVD)-Reaktionskammer mit mindestens einer Reaktant-Ausgangsstoff-Gaszufuhrvorrichtung, wobei die Zufuhrvorrichtung jeweils aufweist:

einen Sammelbehälter (14) zur Aufbewahrung und Bereitstellung des Reaktant-Ausgangsstoff-Gases, wobei der Sammelbehälter Einlass(16)- und Auslass(18)-Ventile zur Steuerung der Strömung des Reaktant-Ausgangsstoff-Gases und des Trägergases durch den Sammelbehälter aufweist;

ein Evakuierungsventil (22), welches benachbart zu dem Ausgangsventil (18) angeordnet ist, wobei das Evakuierungsventil (22) das Trägergas und das Reaktant-Ausgangsstoff-Gas durch dieses zu einer Vakuumpumpe (24) entfernt; und

ein Umleitventil (26), welches zwischen dem Einlassventil (16) und dem Auslassventil (18) angeordnet ist;

wobei das Steuerungsverfahren den Schritt des Schließens der Einlass(16)- und Auslass(18)-Ventile gleichzeitig mit der Öffnung des Umleitventils (26) umfasst, so dass das dadurch strömende Trägergas in die Reaktionskammer oder das Evakuie rungsventil (22) strömt, ohne dass Reaktant-Ausgangsstoff-Gas in dem Sammelbehälter (14) verschwendet wird.

10. Verfahren zur Steuerung eines Gaszufuhr-Systems nach Anspruch 9, wobei die Gasphasenabscheidungs(CVD)-Reaktionskammer gattungsgemäße CVD-Reaktoren, Atomarschichtabscheidungs(ALD)- Reaktoren oder ähnliches beinhaltet.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Reaktant- Ausgangsstoff-Gasrückstände entfernt werden, indem das Trägergas durch das offene Umleitventil in die Reaktionskammer geströmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei, vor der Bereitstellung des Reaktant-Ausgangsstoff-Gases von dem Sammelbehälter zu der Reaktionskammer, das Trägergas durch das Evakuierungsventil abgepumpt wird, um das Reaktant-Ausgangsstoff-Gaszufuhr-System zu stabilisieren.