DE102006003100B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit
– einer Reaktionskammer (110), in der ein Substrat verarbeitet wird, um das Halbleiterbauelement herzustellen,
– einer ersten Prozessgaszufuhrleitung (128a), die der Reaktionskammer ein Spülgas als ein erstes Prozessgas zuführt,
– einem Vierwegeventil (150) mit einem ersten Einlass (150d), einem zweiten Einlass (150c), einem ersten Auslass (150b) und einem zweiten Auslass (150a), wobei das Vierwegeventil mit dem ersten Einlass reaktionskammerabgewandt und dem ersten Auslass reaktionskammerzugewandt in der ersten Prozessgaszufuhrleitung (128a) installiert ist und der erste Auslass über eine erste Durchgangsöffnung (128b) kontinuierlich mit dem ersten Einlass in Verbindung steht und der zweite Auslass über eine zweite Durchgangsöffnung (150h2, 150h3, 151) kontinuierlich mit dem zweiten Einlass in Verbindung steht und die erste und die zweite Durchgangsöffnung in einer ersten Schaltstellung des Vierwegeventils gegeneinander abgesperrt sind und in einer zweiten Schaltstellung des Vierwegeventils miteinander in Verbindung stehen,
– einer zweiten Prozessgaszufuhrleitung (122a), die...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung der Vorrichtung.
  • Halbleiterbauelemente werden durch wiederholtes Durchführen von Prozessen hergestellt, wie Deposition und Strukturieren einer dünnen Schicht auf einer Oberfläche eines Substrats, d.h. eines Wafers. Deposition und Strukturieren einer dünnen Schicht wird üblicherweise in einem Halbleiterprozessmodul durchgeführt. Ein Halbleiterprozessmodul weist eine Konfiguration auf, die in Abhängigkeit von einem bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements durchzuführenden Prozess unterschiedlich ist, es beinhaltet jedoch grundsätzlich eine Reaktionskammer, die ein Reaktionsgebiet definiert, in das ein Wafer geladen und hermetisch abgedichtet wird, sowie ein Ventilsystem, das der Reaktionskammer ein Gasmaterial zuführt.
  • Üblicherweise werden chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder atomare Schichtdeposition (ALD) dazu verwendet, einen dünnen Film auf einem Wafer durch eine chemische Reaktion eines Gasmaterials abzuscheiden. Anders als bei physikalischer Abscheidung unter Verwenden von Sputtern sind CVD und ALD einander dahingehend ähnlich, dass sie eine chemische Reaktion zwischen zwei oder mehr Gasmaterialien verwenden. Bei CVD werden jedoch einem Reaktionsgebiet in einer Reaktionskammer, die einen Wafer enthält, mehrere Gasmaterialien gleichzeitig zugeführt, so dass ein Reaktionsprodukt auf einer Oberfläche des Wafers von oben abgeschieden wird. Im Gegensatz dazu werden bei ALD dem Reaktionsgebiet in der Reaktionskammer mehrere Gasmaterialien sequentiell zugeführt, so dass eine chemische Reaktion zwischen den Gasmaterialien auf ausschließlich die Oberfläche des Wafers beschränkt ist.
  • Trotz eines Nachteils, dass die ALD langsam hinsichtlich der Deposition ist, da die chemische Reaktion auf ausschließlich die Oberfläche eines Wafers beschränkt ist, ist ALD wichtig bei der Herstellung einer dielektrischen Schicht, einer Diffusionsverhinderungsschicht, einer Gatedielektrikumschicht etc. für einen Speicherkondensator, der einen dünnen Film hoher Reinheit und hoher Gleichmäßigkeit erfordert. ALD ist vorteilhaft dahingehend, dass Deposition und Dicke eines dünnen Films, dessen Dicke mit der Mikroverkleinerung eines Halbleiterbauelements verringert wird, präzise gesteuert werden können.
  • Aufgrund der Eigenschaften der ALD ist ein Spülprozess zur Entfernung von in einer Reaktionskammer verbliebenem Gas vor und nach der Zufuhr eines Gasmaterials in die Reaktionskammer obligatorisch, wenn Gasmaterialien sequentiell zugeführt werden.
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Gasventilsystem einer herkömmlichen ALD-Vorrichtung zeigt, in der ALD durchgeführt wird.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Gasventilsystems, in dem ein Totvolumen (DV) auftritt. 3 ist eine Querschnittansicht des in 2 gezeigten Teils entlang der Linie AA', in der ein Zweiwegeventil geschlossen ist. 4 ist eine Querschnittansicht des in 2 gezeigten Teils entlang der Linie AA', in der das Zweiwegeventil offen ist.
  • Die herkömmliche ALD-Vorrichtung und die diese verwendende ALD werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 kurz beschrieben. Bezugnehmend auf 1 führen eine Versorgungsquelle 22 für ein Quellengas, eine Versorgungsquelle 24 für ein reaktives Gas, eine Versorgungsquelle 28 für ein Spülgas, eine Versorgungsquelle 26 für ein erstes Trägergas und eine Versorgungsquelle 30 für ein zweites Trägergas ein Quellengas S1, ein reaktives Gas S2, ein Spülgas P2 bzw. Trägergase P1 und P3, z.B. Argongase, einer Reaktionskammer 10 über eine Vorsorgungsleitung 22a für ein Quellengas, eine Versorgungsleitung 24a für ein reaktives Gas, eine Versorgungsleitung 28a für ein Spülgas, eine Versorgungsleitung 26a für ein erstes Trägergas beziehungsweise eine Versorgungsleitung 30a für ein zweites Trägergas zu.
  • An der Rückseite der Reaktionskammer 10 ist eine Abzugspumpe 12 installiert, um den Innendruck der Reaktionskammer 10 zu steuern. Zwischen der Reaktionskammer 10 und der Abzugspumpe 12 ist ein Drosselventil 14 installiert, um den Innendruck der Reaktionskammer 10 konstant zu halten.
  • In einer Versorgungsleitung für ein Quellengas ist die Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas mit der Versorgungsquelle 26 für das erste Trägergas verbunden und erstreckt sich von dieser aus, um das Trägergas P1 zuzuführen. Die Versorgungsquelle 22 für das Quellengas ist parallel durch ein erstes und ein zweites Dreiwegeventil 32 und 34 verbunden. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. ein erstes Zweiwege-Absperrventil 42, ist zwischen dem ersten und dem zweiten Dreiwegeventil 32 und 34 installiert. Ein Bypass 16 ist mit der Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas hinter dem zweiten Dreiwegeventil 34 durch ein drittes Dreiwegeventil 36 verbunden. Ein Ende des Bypasses 16 ist zwischen das Drosselventil 14 und die Abzugspumpe 12 an eine Abzugsleitung 13 angeschlossen. Ein Ende der Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas ist durch ein viertes Dreiwegeventil 38 mit der Versorgungsleitung 28a für das Spülgas verbunden.
  • In einer Versorgungsleitung für ein Spülgas wird das Spülgas P2 der Reaktionskammer 10 durch die Versorgungsleitung 28a für das Spülgas von der Versorgungsquelle 28 für das Spülgas zugeführt. Das vierte Dreiwegeventil 28 ist an einer Verbindungsstelle der Versorgungsleitung 28a für das Spülgas und der Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas installiert. Ein zweites Absperrventil 44 ist zwischen der Versorgungsquelle 28 für das Spülgas und dem vierten Dreiwegeventil 38 installiert.
  • In einer Versorgungsleitung für ein reaktives Gas wird das Trägergas P3 der Reaktionskammer 10 durch die Versorgungsleitung 30a für das zweite Trägergas von der Versorgungsquelle 30 für das zweite Trägergas zugeführt, und das reaktive Gas S2 wird der Reaktionskammer 10 durch die Versorgungsleitung 24a für das reaktive Gas und die Versorgungsleitung 30a für das zweite Trägergas, mit der die Versorgungsleitung 24a für das reaktive Gas verbunden ist, von der Versorgungsquelle 24 für das reaktive Gas zugeführt. Ein drittes Absperrventil 26 ist zwischen der Reaktionskammer 10 und der Verbindungsstelle der Versorgungsleitung 24a für das reaktive Gas und der Versorgungsleitung 30a für das zweite Trägergas installiert. Ein viertes Absperrventil 48 ist zwischen der Verbindungsstelle und der Versorgungsquelle 24 für das reaktive Gas installiert.
  • Der offene/geschlossene Zustand des Einlasses und des Auslasses des dritten und des vierten Dreiwegeventils 36 und 38 wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben. Anders als bei den 2 bis 4 stellt 1 den Einlass und den Auslass des dritten und des vierten Dreiwegeventils 36 und 38 entsprechend einer Strömungsrichtung des zugeführten Gases nur funktionell dar.
  • Das dritte und das vierte Dreiwegeventil 36 und 38 sind Membranventile. Es wird ein Fluss eines Gasmaterials entsprechend einem Ein/Aus-Zustand des dritten Dreiwegeventils 36 beschrieben. Das dritte Dreiwegeventil 36, das an der Verbindungsstelle der Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas und des Bypasses 16 installiert ist, beinhaltet eine erste vertikale Durchgangsöffnung 36h1, die vertikal mit der Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas verbunden ist und geradlinig durch einen Körper 36c hindurchgeht, sowie eine zweite vertikale Durchgangsöffnung 36h2, die vertikal mit einem Ende des Bypasses 16 verbunden ist. Eine Membran 36e, die durch einen Druck nach oben und unten bewegt wird, ist über einer Oberfläche des Körpers 36c, an der die erste und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 36h1 und 36h2 münden, innerhalb eines Gehäuses 36d installiert, um einen vorgegebenen Raum zu definieren.
  • Wenn das dritte Dreiwegeventil 36 ausgeschaltet ist, das heißt, wenn sich die Membran 36e nach unten bewegt und die Oberfläche des Körpers 36c dicht kontaktiert, um die erste und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 36h1 und 36h2 zu schließen, wie in 3 gezeigt, ist die Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas offen und ermöglicht, dass das erste Trägergas P1 oder das Quellengas S2 zu dem vierten Dreiwegeventil 38 strömen, ein Gasfluss zu dem Bypass 16 ist jedoch blockiert.
  • Wenn das dritte Dreiwegeventil 36 eingeschaltet ist, das heißt, wenn sich die Membran 36e nach oben bewegt und von der Oberfläche des Körpers 36c separiert ist, um die erste und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 36h1 und 36h2 zu öffnen, wie in 4 gezeigt, ist die Versorgungsleitung 26a für das erste Trägergas offen und ermöglicht, dass das erste Trägergas P1 oder das Quellengas S2 zu dem vierten Dreiwegeventil 38 strömt, und gleichzeitig durchquert ein Gasmaterial, das aus der ersten vertikalen Durchgangsöffnung 36h1 ausströmt, einen Raum zwischen der Oberfläche des Körpers 36c und der Membran 36e und strömt durch die zweite vertikale Durchgangsöffnung 36h2 in den Bypass 16.
  • Bezugnehmend auf die 1 bis 4 ist ungeachtet des Ein/Aus-Zustands des dritten Dreiwegeventils 36 ein zweiter Auslass 36b des dritten Dreiwegeventils 36 offen. Ob das erste Trägergas P1 oder das Quellengas S1 der Reaktionskammer 10 durch das dritte und vierte Dreiwegeventil 36 und 38 zugeführt wird, ist demgemäß davon abhängig, ob ein Einlass 38b des vierten Dreiwegeventils 38 offen oder geschlossen ist. Wenn der Einlass 38b des vierten Dreiwegeventils 38 geschlossen ist, strömt als Ergebnis das erste Trägergas P1 oder das Quellengas S1 nicht zu dem vierten Dreiwegeventil 38, sondern strömt in den Bypass 16, selbst wenn der zweite Auslass 36b des dritten Dreiwegeventils 36 offen ist.
  • Im Folgenden wird ein Prozess zur Deposition eines Reaktionsprodukts S1 + S2 zur Bildung eines dünnen Films auf einer Oberfläche eines Substrats unter Verwendung von ALD beschrieben, wobei das Quellengas S1 und das reaktive Gas S2 verwendet werden.
  • In einer pulsierenden Quellengasstufe wird das Quellengas S1 der mit einem Wafer, d.h. dem Substrat (nicht gezeigt), geladenen Reaktionskammer 10 zugeführt, so dass ein Quellengasmaterial mit einer Oberfläche des Substrats in Verbindung gebracht wird. Hierbei ist das erste Absperrventil 42 ausgeschaltet und dadurch geschlossen; ein erster Auslass 32a des ersten Dreiwegeventils 32 ist offen; ein Einlass 34a und ein Auslass 34b des zweiten Dreiwegeventils 34 sind offen; ein erster Auslass 36a des dritten Dreiwegeventils 36 in Richtung des Bypasses 16 ist geschlossen; der zweite Auslass 36b des dritten Dreiwegeventils 36 ist offen; und der Einlass 38b und ein Auslass 38a des vierten Dreiwegeventils 38 sind offen. Demgemäß wird das Quellengas S1 der Reaktionskammer 10 zusammen mit dem ersten Trägergas P1 zugeführt. Dabei wird das Spülgas P2 kontinuierlich der Reaktionskammer 10 zugeführt, und das zweite Trägergas P3 wird der Reaktionskammer 10 ebenfalls in einem Zustand zugeführt, in dem das vierte Absperrventil 48 geschlossen ist. Allgemein ist in einem Dreiwegeventil, wenn ein Strömungspfad geschlossen ist, ein anderer Strömungspfad offen.
  • Danach werden in einer Quellengasspülstufe Quellengasrückstände, die nicht an der Oberfläche des Substrats anhaften, aus der Reaktionskammer 10 entfernt. Hierbei ist das erste Absperrventil 42 offen; der erste Auslass 32a des ersten Dreiwegeventils 32 ist geschlossen (wenn ein zweiter Auslass 32b des ersten Dreiwegeventils 32 gemäß der Eigenschaft eines Dreiwegeventils offen ist); der Einlass 34a des zweiten Dreiwegeventils 34 ist geschlossen (wenn der Auslass 34b des zweiten Dreiwegeventils 34 offen ist); der erste Auslass 36a des dritten Dreiwegeventils 36 in Richtung zu dem Bypass 16 ist offen (wenn ein zweiter Auslass 36b des dritten Dreiwegeventils 36 offen ist); und der Einlass 38b des vierten Dreiwegeventils 38 ist geschlossen (wenn der Auslass 38a des vierten Dreiwegeventils 38 offen ist). Demgemäß strömen die Rückstände des Quellengases S1 innerhalb der Zuführungsleitungen zu dem Bypass 16 zusammen mit dem ersten Trägergas P1 und den Rückständen des Quellengases S1 innerhalb der Reaktionskammer 10, die mittels des Spülgases P2 gespült wird, das der Reaktionskammer 10 kontinuierlich zugeführt wird. Hierbei wird das zweite Trägergas P3 ebenfalls der Reaktionskammer 10 in einem Zustand zugeführt, in dem das vierte Absperrventil 48 geschlossen ist.
  • Nachfolgend wird in einer pulsierenden Stufe mit reaktivem Gas das reaktive Gas S2 der Reaktionskammer 10 in einem Zustand zugeführt, in dem das Quellengas S1 auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht wurde, so dass das Quellengas S1 mit einem Teil des reaktiven Gases S2 reagiert, wodurch auf der Oberfläche des Substrats ein Reaktionsprodukt gebildet wird. Hierbei ist eine Zufuhrleitung für das erste Trägergas P1 und das Spülgas P2 die gleiche wie jene in der Quellengasspülstufe, mit der Ausnahme, dass das vierte Absperrventil 48 offen ist, so dass das reaktive Gas S2 der Reaktionskammer 10 zusammen mit dem zweiten Trägergas P3 zugeführt wird. Dabei wird das Spülgas P2 der Reaktionskammer 10 kontinuierlich zugeführt.
  • Nachfolgend werden in einer Spülstufe für das reaktive Gas die Rückstände des reaktiven Gases S2 außer dem Reaktionsprodukt aus dem Quellengas S1 und dem reaktiven Gas S2, das auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht wurde, aus der Reaktionskammer 10 entfernt. Hierbei ist eine Zufuhrleitung für das erste Trägergas P1 und das Spülgas P2 die gleiche wie jene in der Quellengasspülstufe. Das vierte Absperrventil 48 ist geschlossen und der Reaktionskammer 10 wird lediglich das zweite Trägergas P3 zugeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird bei Durchführung eines Zyklus der pulsierenden Quellengasstufe, der Quellengasspülstufe, der pulsierenden reaktiven Gasstufe und der Spülstufe für das reaktive Gas das Reaktionsprodukt aus dem Quellengas S1 und dem reaktiven Gas S2 sehr dünn auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht. Es können mehrere oder mehrere tausend Zyklen durchgeführt werden, um eine gewünschte dünne Schicht auf der Oberfläche des Substrats zu bilden.
  • Die herkömmliche ALD-Vorrichtung weist jedoch dahingehend ein Problem auf, dass ein Totvolumen (DV) auftritt, in dem keine Spülung durchgeführt wird und ein Quellengasmaterial zwischen Ventilen stehen bleibt. In 2 entspricht ein schraffierter Bereich zwischen dem dritten Dreiwegeventil 36 und dem vierten Dreiwegeventil 38 einem DV-Bereich. Im Detail wird, wenn die Quellengasspülung nach dem Quellengaspulsvor gang startet, in dem das Quellengas S1 der Reaktionskammer 10 durch das dritte Dreiwegeventil 36 und das vierte Dreiwegeventil 38 zugeführt wird, wie vorstehend beschrieben, die Zufuhr des Quellengases S1 unterbrochen, und das erste Trägergas P1 wird durch den Bypass 16 abgeführt. Hierbei verbleibt das Quellengas S1 in dem Bereich der Zufuhrleitung 26a für das erste Trägergas, der dem DV-Bereich zwischen dem dritten Dreiwegeventil 36 und dem vierten Dreiwegeventil 38 entspricht. Das verbleibende Quellengas bleibt auch noch während des nachfolgenden reaktiven Gaspulsvorgangs und der Spülstufen in der Zufuhrleitung 26a für das erste Trägergas stehen. Erst nach Beendigung eines einzelnen ALD-Zyklus strömt das verbliebene Quellengas in dem DV-Bereich in die Reaktionskammer 10, wenn der Auslass 38b des vierten Dreiwegeventils 38 in der Quellengaspulsstufe in einem nachfolgenden Zyklus offen ist.
  • Wenn ein Gasmaterial, wie ein Quellengas, in einem DV-Bereich während einer langen Zeitspanne verbleibt, tritt eine Degradation auf, und ein zusätzlicher Dummy-Prozess zur Entfernung des verbliebenen Quellengases ist erforderlich. Insbesondere wenn eine dielektrische Schicht oder eine komplexe Schicht, die mehrere Schichten aus verschiedenen Materialien beinhaltet, unter Verwendung der herkömmlichen ALD-Vorrichtung gebildet wird, können verschiedene Quellengasmaterialien in dem DV-Bereich miteinander reagieren, wodurch nutzlose Partikel erzeugt werden. Als Ergebnis kann ein mittels ALD gebildeter dünner Film Defekte oder eine geringe Gleichmäßigkeit aufweisen.
  • Das in dem DV-Bereich verbliebene Quellengasmaterial kann langsam diffundiert und abgeführt werden, es ist jedoch selbst nach mehreren Minuten nicht vollständig entfernt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass ein ALD-Zyklus mehrere Sekunden benötigt, ist es sehr schwierig, ALD unter Verwendung verschiedener Arten von Quellengas ohne Spü len und Entfernen des in dem DV-Bereich verbliebenen Quellengases durchzuführen.
  • Diverse weitere Vorrichtungen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen unter Verwendung einer Reaktionskammer sind in den Offenlegungsschriften JP 2005-015904 A , JP 2005-005588 A , JP 2003-168648 A und JP 07-058032 A sowie den Patentschriften US 5.948.169 , US 6.063.198 und EP 0 314 299 B1 offenbart. In den Offenlegungsschriften WO 87/02598 A1 und EP 0 511 115 A1 sind gasführende Vorrichtungen offenbart, bei denen unter anderem auch ein Vierwegeventil zum Einsatz kommt. Speziell wird das in EP 0 511 115 A1 offenbarte Vierwegeventil als ein Gegenströmungsventil in einer Anlage zum Testen von Wechselwirkungen von Fremdstoffen niedriger Konzentration in einem System zur Verteilung eines hochreinen Gases eingesetzt, wobei in einem ersten Ventilschaltzustand ein erster Einlass nur mit einem ersten Auslass und ein zweiter Einlass nur mit einem zweiten Auslass verbunden sind, während in einem zweiten Schaltzustand der erste Einlass nur mit dem zweiten Auslass und der zweite Einlass nur mit dem ersten Auslass verbunden sind. Das gemäß WO 87/02598 A1 in einer Gaseinlassvorrichtung für Reaktionsgefäße verwendete Vierwegeventil weist eine Durchgangsöffnung auf, die einen ersten Einlass kontinuierlich mit einem ersten Auslass in jedem von zwei Ventilschaltzuständen verbindet, während ein zweiter Einlass je nach Schaltzustand mit dieser Durchgangsöffnung oder mit einem separaten zweiten Auslass verbunden ist.
  • Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelements zugrunde, die in der Lage sind, die vorstehend erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu reduzieren oder zu vermeiden.
  • Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eines Verfahrens mit den Merkmalen von Anspruch 22 oder 27.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung stellt somit eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements bereit, durch welche die Spüleffizienz erhöht ist, indem verhindert wird, dass in einem Gasventilsystem ein Totvolumen auftritt. Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements bereit, durch das die Spüleffizienz erhöht wird, indem verhindert wird, dass in einem Gasventilsystem der Vorrichtung ein Totvolumen auftritt.
  • Gemäß der Erfindung ist an einer Verbindungsstelle einer Spülgaszufuhrleitung und einer Quellengaszufuhrleitung ein Vierwegeventil ausgebildet und ein Bypass ist mit einem Auslass des Vierwegeventils verbunden, so dass ein Totvolumen verhindert wird, das durch das Stehenbleiben eines Quellengases verursacht wird. Selbst wenn das Totvolumen auftritt, wird ein Gasmaterial, das in einem Totvolumenbereich stehen bleibt, einer Reaktionskammer nicht zugeführt, sondern durch den Bypass abgeführt. Demgemäß ist die Spüleffizienz erhöht, und es können zuverlässige Halbleiterbauelemente hergestellt werden.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen werden im Folgenden beschrieben und sind in den Zeichnungen dargestellt, die außerdem herkömmliche Ausführungsformen zeigen, die vorstehend erläutert sind, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung, die ein Gasventilsystem einer herkömmlichen Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements veranschaulicht,
  • 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Gasventilsystems, in dem ein Totvolumen (DV) auftritt,
  • 3 eine Querschnittansicht des in 2 gezeigten Teils entlang einer Linie AA', in der ein Zweiwegeventil geschlossen ist,
  • 4 eine Querschnittansicht des in 2 gezeigten Teils entlang der Linie AA', in der das Zweiwegeventil offen ist,
  • 5 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
  • 6 eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der in 5 dargestellten Vorrichtung,
  • 7 eine Querschnittansicht des in 6 gezeigten Teils entlang einer Linie CC', in der ein Zweiwegeventil geschlossen ist,
  • 8 eine Querschnittansicht des in 6 gezeigten Teils entlang einer Linie DD', in der ein Vierwegeventil geschlossen ist,
  • 9 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
  • 10 eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der in 9 dargestellten Vorrichtung,
  • 11 eine Querschnittansicht des in 9 gezeigten Teils entlang einer Linie EE', in der ein Vierwegeventil geschlossen ist,
  • 12 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
  • 13 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
  • 14 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, und
  • 15 eine schematische Darstellung, die eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • Die Erfindung kann auf jegliche Einrichtung angewendet werden, die im Wesentlichen einer Reaktionskammer ein Gasmaterial zuführt und Halbleiterfertigungsprozesse in der Reaktionskammer unter Verwendung des Gasmaterials durchführt. Demgemäß kann die Erfindung in Depositionsanlagen verbreitet verwendet werden, wie chemischen Gasphasenabscheidungs(CVD)-Anlagen oder atomaren Schichtdepositions(ALD)-An lagen und Ätzanlagen. Die folgenden exemplarischen Ausführungsformen der Erfindung werden in Verbindung mit ALD beschrieben, die Erfindung ist jedoch auch auf andere Prozesse anwendbar. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich überall in den verschiedenen Zeichnungen auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich, stattdessen wird der Schwerpunkt darauf gelegt, die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen.
  • Die Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, ein Ventilsteuerverfahren sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 detailliert beschrieben. Bezugnehmend auf 5 führen eine Quellengaszufuhrquelle 122, eine Zufuhrquelle 124 für reaktives Gas, eine Spülgaszufuhrquelle 128, eine Zufuhrquelle 126 für ein erstes Trägergas und eine Zufuhrquelle 130 für ein zweites Trägergas einer Reaktionskammer 110 über eine Quellengaszufuhrleitung 122a, eine Zufuhrleitung 124a für reaktives Gas, eine Spülgaszufuhrleitung 128a, eine Zufuhrleitung 126a für ein erstes Trägergas beziehungsweise eine Zufuhrleitung 130a für ein zweites Trägergas ein Quellengas, ein reaktives Gas, ein Spülgas und ein erstes beziehungsweise zweites Trägergas zu. Hierbei können das Quellengas und das reaktive Gas, die zur Bildung von Materialien unter Verwendung von ALD und insbesondere von Oxidmaterialien, wie SiO2, Al2O3, Ta2O5 und HfO2, und von Nitridmaterialien, wie SiN, TiN und TaN, verwendet werden, geeignet ausgewählt werden. Zum Beispiel kann zur Bildung von Aluminiumoxid (Al2O3) unter Verwendung von ALD Trimethylaluminium (TMA) als das Quellengas verwendet werden, und H2O kann als das reaktive Gas verwendet werden. Entsprechend einem zu bildenden Material kann ein Wasserstoffplasma als das reaktive Gas oder ein Sauerstoffplasma anstelle von H2O als eine Quelle für Sauerstoff verwendet werden. Argongase werden in dieser Ausführungsform als das Spülgas und als das erste und zweite Trägergas verwendet, es können jedoch diverse Gase verwendet werden.
  • In den Zeichnungen und den folgenden Beschreibungen wird im Wesentlichen ein Leitungsabschnitt, durch den der Reaktionskammer 110 das Quellengas von der Quellengaszufuhrquelle 122 zugeführt wird, als die Quellengaszufuhrleitung 122a bezeichnet; ein Leitungsabschnitt, durch den der Reaktionskammer 110 das reaktive Gas von der Zufuhrquelle 124 für reaktives Gas zugeführt wird, wird als die Zufuhrleitung 124a für reaktives Gas bezeichnet; ein Leitungsabschnitt, durch den der Reaktionskammer 110 das Spülgas von der Spülgaszufuhrquelle 128 zugeführt wird, wird als die Spülgaszufuhrleitung 128a bezeichnet; ein Leitungsabschnitt, durch den der Reaktionskammer 110 das erste Trägergas von der Zufuhrquelle 126 für das erste Trägergas zugeführt wird, wird als die Zufuhrleitung 126a für das erste Trägergas bezeichnet; und ein Leitungsabschnitt, durch den der Reaktionskammer 110 das zweite Trägergas von der zweiten Zufuhrquelle 130 für das zweite Trägergas zugeführt wird, wird als die Zufuhrleitung 130a für das zweite Trägergas bezeichnet. Da jedoch zwei oder mehr Gase durch eine einzige Leitung zugeführt werden können, kann die Leitung in der folgenden Beschreibung zwei oder mehr Bezeichnungen aufweisen.
  • Wenngleich im übrigen die Reaktionskammer 110 nicht spezifisch dargestellt ist, ist sie derart ausgelegt, dass ein Substrat, d.h. ein Wafer, das zur Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet wird, in diese geladen und dort gehalten wird. Die Reaktionskammer 110 kann eine Reaktionskammer vom Einzelwafertyp oder Batchtyp sein und kann mit einer Einrichtung zum Induzieren eines Plasmas innerhalb der Reaktionskammer 110 kombiniert sein. Eine Abzugspumpe 112 ist an der Rückseite der Reaktionskammer 110 installiert, um einen Innendruck der Reaktionskammer 110 zu steuern. Ein Drosselventil 114 ist zwi schen der Reaktionskammer 110 und der Abzugspumpe 112 installiert, um den Innendruck der Reaktionskammer 110 konstant zu halten.
  • In einer Quellengaszufuhrlinie ist die Zufuhrleitung 126a für das erste Trägergas mit der Zufuhrquelle 126 für das erste Trägergas verbunden, um das Trägergas zuzuführen. Die Quellengaszufuhrquelle 122 ist mit der Zufuhrleitung 126a für das erste Trägergas über ein erstes und ein zweites Dreiwegeventil 132 und 134 parallel verbunden. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. ein erstes Absperrventil 142, ist zwischen dem ersten und dem zweiten Dreiwegeventil 132 und 134 installiert. Eine Quellengaszufuhrleitung 122c an der Rückseite des zweiten Dreiwegeventils 134 ist mit der Spülgaszufuhrleitung 128a durch einen ersten und einen zweiten Einlass 150c und 150d eines Vierwegeventils 150 verbunden. In 5 ist das Vierwegeventil 150 funktionell dargestellt und beinhaltet den ersten und den zweiten Einlass 150c und 150d, durch die ein Gasmaterial einströmt, und einen ersten und zweiten Auslass 150a und 150b, durch die ein Gasmaterial ausströmt. Der zweite Auslass 150b des Vierwegeventils 150 ist mit der Reaktionskammer 110 verbunden, und der erste Auslass 150a des Vierwegeventils ist mit einem Bypass 116 verbunden. Ein anderes Ende des Bypasses 116 ist mit einer Abzugsleitung 113 zwischen dem Drosselventil 114 und der Abzugspumpe 112 verbunden. Ein fünftes Absperrventil 152 ist am Bypass 116 installiert. Entsprechend dem Ein/Aus-Zustand des ersten Absperrventils 142 wird der Reaktionskammer 110 oder dem Bypass 116 über das Vierwegeventil 150 das erste Trägergas oder das Quellengas zugeführt.
  • In einer Spülgaszufuhrlinie wird der Reaktionskammer 110 durch die Spülgaszufuhrleitung 128a das Spülgas von der Spülgaszufuhrquelle 128 zugeführt. Das Vierwegeventil 150 ist an einer Verbindungsstelle der Reinigungszufuhrleitung 128a und der Zufuhrleitung 126a für das erste Trägergas installiert. Ein zweites Absperrventil 144 ist zwischen der Spülgaszufuhrquelle 128 und dem Vierwegeventil 150 installiert.
  • In einer Zufuhrlinie für reaktives Gas wird der Reaktionskammer 110 das zweite Trägergas von der zweiten Trägergaszufuhrquelle 130 durch die Zufuhrleitung 130a für das zweite Trägergas zugeführt, und das reaktive Gas wird der Reaktionskammer 110 durch die Zufuhrleitung 124a für das reaktive Gas und die Zufuhrleitung 130a für das zweite Trägergas, mit der die Zufuhrleitung 124a für das reaktive Gas verbunden ist, von der Zufuhrquelle 124 für das reaktive Gas zugeführt. Ein drittes Absperrventil 146 ist zwischen der Reaktionskammer 110 und der Verbindungsstelle der Zufuhrleitung 124a für das reaktive Gas und der Zufuhrleitung 130a für das zweite Trägergas installiert. Ein viertes Absperrventil 148 ist zwischen der Übergangsstelle und der Zufuhrquelle 124 für das reaktive Gas installiert.
  • Der Aufbau des Vierwegeventils 150 und des fünften Absperrventils 152 sowie die Offen/Geschlossen-Zustände ihrer Einlässe und Auslässe wird unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben. 5 veranschaulicht funktionell die Einlässe und Auslässe des Vierwegeventils 150 und des fünften Absperrventils 152 entsprechend einer Strömungsrichtung des zugeführten Gases. Die 6 bis 8 veranschaulichen spezifisch das Vierwegeventil 150 und das fünfte Absperrventil 152.
  • Das Vierwegeventil 150 und das fünfte Absperrventil 152 sind in einer Ausführungsform der Erfindung Membranventile, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es wird ein Strom eines Gasmaterials entsprechend Ein/Aus-Zuständen des Vierwegeventils 150 und des fünften Absperrventils 152 beschrieben.
  • Wie in 7 dargestellt, ermöglicht das bei dem Bypass 116 installierte fünfte Absperrventil 152 nicht, dass der Bypass 116 das fünfte Absperrventil 152 direkt geradlinig durchquert, sondern beinhaltet eine erste und eine zweite vertikale Durchgangsöffnung 152h1 und 152h2 für eine ver tikale Verbindung mit dem Bypass 116 Seite an Seite. Die erste und die zweite Durchgangsöffnung 152h1 und 152h2 erstrecken sich zu einer Oberseite eines Körpers 152a. Eine Membran 152c, die durch Druck nach oben und nach unten bewegt wird, ist über der Oberseite des Körpers 152a, durch welche die erste und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 152h1 und 152h2 münden, innerhalb eines Gehäuses 152b installiert, um einen vorgegebenen Zwischenraum zu definieren.
  • Wenn das fünfte Absperrventil 152 ausgeschaltet ist, das heißt wenn sich die Membran 152c nach unten bewegt und mit der Oberfläche des Körpers 152a einen engen Kontakt bildet, um die erste und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 152h1 und 152h2 zu schließen, wie in 7 gezeigt, ist ein Strom eines Gasmaterials durch den Bypass 116 blockiert. Wenn das fünfte Absperrventil 152 eingeschaltet ist, das heißt wenn sich die Membran 152c nach oben bewegt und von der Oberfläche des Körpers 152a separiert ist, um die erste und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 152h1 und 152h2 zu öffnen, kann ein Gasmaterial durch den Bypass 116 strömen. Das heißt, ein Gasmaterial, das durch den ersten Auslass 150a des Vierwegeventils 150 in den Bypass strömt, strömt durch die zweite vertikale Durchgangsöffnung 152h2 hinaus, durchquert einen Zwischenraum zwischen der Oberseite des Körpers 152a und der Membran 152c und strömt wiederum durch die erste vertikale Durchgangsöffnung 152h1 in den Bypass 116.
  • Wie in den 5, 6 und 8 gezeigt, beinhaltet das Vierwegeventil 150 eine erste horizontale Durchgangsöffnung 128b, die den zweiten Einlass 150d und den zweiten Auslass 150b verbindet, eine erste vertikale Durchgangsöffnung 150h1, die sich von der Mitte der ersten horizontalen Durchgangsöffnung 128b zu einer Oberseite eines Körpers 150e erstreckt, eine dritte vertikale Durchgangsöffnung 150h3, die mit dem ersten, mit der Quellengaszufuhrleitung 122c verbundenen Einlass 150c in Verbindung steht, eine zweite vertikale Durchgangsöffnung 150h2, die mit dem ersten, mit dem Bypass 116 verbundenen Auslass 150a in Verbindung steht, und eine zweite horizontale Durchgangsöffnung 151, die den oberen Bereich der zweiten vertikalen Durchgangsöffnung 150h2 und den oberen Bereich der dritten vertikalen Durchgangsöffnung 150h3 verbindet. Über dem Körper 150e des Vierwegeventils 150 ist ein Gehäuse 150f ausgebildet, um einen vorgegebenen Zwischenraum zu definieren. Eine Membran 150g, die nach oben und unten bewegt werden kann, ist innerhalb des durch das Gehäuse 150f definierten Zwischenraums installiert.
  • Wie in 8 dargestellt, wird, wenn das Vierwegeventil 150 ausgeschaltet ist, das heißt wenn sich die Membran 150g nach unten bewegt und mit der Oberseite des Körpers 150e einen engen Kontakt bildet, um die oberen Enden der ersten bis dritten vertikalen Durchgangsöffnung 150h1 bis 150h3 zu schließen, das Spülgas über die erste horizontale Durchgangsöffnung 128b der Reaktionskammer 110 zugeführt, und das Quellengas oder das erste Trägergas, das in die Quellengaszufuhrleitung 122c strömt, strömt über die dritte vertikale Durchgangsöffnung 150h3, die zweite horizontale Durchgangsöffnung 151 und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 150h2 in den Bypass 116. Wenn das Vierwegeventil 150 eingeschaltet ist, das heißt wenn sich die Membran 150g nach oben bewegt und von der Oberseite des Körpers 150e separiert ist, um die oberen Enden der ersten bis dritten vertikalen Durchgangsöffnung 150h1 bis 150h3 zu öffnen, strömt das Spülgas über die erste horizontale Durchgangsöffnung 128b in die Reaktionskammer 110, und das Quellengas oder das erste Trägergas strömt durch die dritte vertikale Durchgangsöffnung 150h3, die zweite horizontale Durchgangsöffnung 151 oder einen Zwischenraum zwischen der Oberseite des Körpers 150a und der Membran 150g und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 150h2 in den Bypass 116 und über die dritte vertikale Durchgangsöffnung 150h3, den Zwischenraum zwischen der Oberseite des Körpers 150a und der Membran 150g und die erste vertikale Durch gangsöffnung 150h1 in die Reaktionskammer 110. Wenn das fünfte Absperrventil 152 ausgeschaltet ist, strömt hierbei das erste Trägergas oder das reaktive Gas durch die dritte vertikale Durchgangsöffnung 150h3, den Zwischenraum zwischen der Oberseite des Körpers 150a und der Membran 150g und die erste vertikale Durchgangsöffnung 150h1 lediglich zur Reaktionskammer 110.
  • Eine Auswahl zwischen dem Quellengas und dem ersten Trägergas und eine Auswahl zwischen dem reaktiven Gas und dem zweiten Trägergas wird nachstehend in Verbindung mit der Beschreibung eines ALD-Prozesses beschrieben.
  • Das Folgende beschreibt detailliert einen Prozess zur Abscheidung eines Reaktionsprodukts des Quellengases und des reaktiven Gases auf einer Oberfläche eines Substrats unter Verwendung von ALD. Bei der Durchführung des ALD-Prozesses wird ein sequentieller Satz einer pulsierenden Quellengasstufe, einer Quellengasspülstufe, einer Pulsstufe des reaktiven Gases und einer Spülstufe des reaktiven Gases als ein Zyklus definiert, und die Zyklen werden wiederholt, bis eine dünne Schicht mit einer gewünschten Dicke gebildet ist.
  • In der pulsierenden Quellengasstufe wird der mit einem Wafer, d.h. dem Substrat (nicht gezeigt), bestückten Reaktionskammer 110 das Quellengas zugeführt, so dass ein Quellengasmaterial an der Oberfläche des Substrats angebracht wird. Hierbei ist das erste Absperrventil 142 ausgeschaltet, um geschlossen zu sein, ein erster Auslass 132a des ersten Dreiwegeventils 132 ist offen, und ein erster Einlass 134a und ein Auslass 134b des zweiten Dreiwegeventils 134 sind offen, so dass das erste Trägergas und das Quellengas gleichzeitig zugeführt werden. Außerdem ist das an dem Bypass 116 installierte fünfte Absperrventil 152 ausgeschaltet, während das Vierwegeventil 150 eingeschaltet ist, so dass ein Gasstrom zu dem Bypass 116 blockiert ist und ein Gasstrom in die Re aktionskammer 110 eingeleitet wird. Als Ergebnis wird der Reaktionskammer 110 das Quellengas zusammen mit dem ersten Trägergas zugeführt. In einer Ausführungsform wird der Reaktionskammer 110 zur gleichen Zeit das Spülgas kontinuierlich zugeführt. Das zweite Trägergas kann der Reaktionskammer 110 durch Schließen des vierten Absperrventils 148 und Öffnen des dritten Absperrventils 146 zugeführt werden.
  • Nachfolgend werden in der Quellengasspülstufe Quellengasrückstände, die nicht an der Oberfläche des Substrats anhaften, aus der Reaktionskammer 110 entfernt. In dieser Spülstufe ist das erste Absperrventil 142 offen; der erste Auslass 132a des ersten Dreiwegeventils 132 ist geschlossen, während ein zweiter Auslass 132b des ersten Dreiwegeventils 132 offen ist; und der erste Einlass 134a des zweiten Dreiwegeventils 134 ist geschlossen, während der Auslass 134b des zweiten Dreiwegeventils 134 offen ist, so dass die Zufuhr des reaktiven Gases unterbrochen ist und ermöglicht wird, dass das erste Trägergas strömt. Außerdem ist das bei dem Bypass 116 installierte fünfte Absperrventil 152 eingeschaltet, während das Vierwegeventil 150 ausgeschaltet ist, so dass das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt wird. Entsprechend strömt das Quellengas, das zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 134 und dem Vierwegeventil 150 und zwischen dem Vierwegeventil 150 und dem fünften Absperrventil 152 verblieben ist, nicht in die Reaktionskammer 110, sondern wird zusammen mit dem ersten Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt. Das Quellengas, das in der Reaktionskammer verblieben ist, ohne abgeschieden zu werden, wird durch das Spülgas ausgetrieben, das der Reaktionskammer 110 kontinuierlich zugeführt wird. Hierbei kann das zweite Trägergas der Reaktionskammer 110 kontinuierlich in einem Zustand zugeführt werden, in dem das vierte Absperrventil 148 geschlossen ist.
  • Nachfolgend wird der Reaktionskammer 110 in der pulsierenden Stufe des reaktiven Gases das reaktive Gas in einem Zustand zugeführt, in dem das Quellengas auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht wurde, so dass das Quellengas mit einem Teil des reaktiven Gases reagiert, wodurch ein Reaktionsprodukt auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird. Hierbei wird in ähnlicher Weise wie bei der Quellengasspülstufe das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt, und das Spülgas wird der Reaktionskammer 110 kontinuierlich zugeführt. In der pulsierenden Stufe des reaktiven Gases sind jedoch das bei der Zufuhrleitung für das reaktive Gas installierte vierte Absperrventil 148 und das dritte Absperrventil 146 offen, so dass der Reaktionskammer 110 das reaktive Gas zusammen mit dem zweiten Trägergas zugeführt wird.
  • Nachfolgend werden in der Spülstufe des reaktiven Gases die Rückstände des reaktiven Gases, soweit sie nicht Reaktionsprodukt des Quellengases und des reaktiven Gases sind, das auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden wurde, aus der Reaktionskammer 110 entfernt. Hierbei wird in ähnlicher Weise wie bei der Quellengasspülstufe das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt, und das Spülgas wird der Reaktionskammer 110 kontinuierlich zugeführt. In der Spülstufe des reaktiven Gases ist jedoch das vierte Absperrventil 148 bei der Zufuhrleitung für das reaktive Gas geschlossen, um die Zufuhr des reaktiven Gases zu unterbrechen. Als Ergebnis wird der Reaktionskammer 110 lediglich das zweite Trägergas zugeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn ein Zyklus der pulsierenden Quellengasstufe, der Quellengasspülstufe, der Pulsstufe des reaktiven Gases und der Spülstufe des reaktiven Gases durchgeführt wird, das Reaktionsprodukt des Quellengases und des reaktiven Gases sehr dünn auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht. Es können mehrere oder mehrere tausend Zyklen durchgeführt werden, um eine gewünschte dünne Schicht auf der Oberfläche des Substrats aufzubringen. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine einzelne Schicht durch den ALD-Prozess unter Verwendung eines einzigen Quellengases auf dem Substrat gebildet. Wenn zum Beispiel das Quellengas, das reaktive Gas und das Reaktionsprodukt des Quellengases und des reaktiven Gases durch "A", "B" beziehungsweise "AB" repräsentiert werden, kann eine auf dem Substrat gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebrachte Schicht durch "AB/AB/AB/AB...AB/AB" repräsentiert werden.
  • Die 9 bis 11 veranschaulichen eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist die gleiche wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass sich der Aufbau des Vierwegeventils 154 und die Anordnung der Spülgaszufuhrlinie und der Quellengaszufuhrlinie von jenen der ersten Ausführungsform unterscheiden. Die Unterschiede werden nachstehend beschrieben.
  • Bezugnehmend auf die 9 bis 11 sind die Quellengaszufuhrlinie, die Spülgaszufuhrlinie und die Zufuhrleitung für das reaktive Gas in der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen gleich jenen in der ersten Ausführungsform, der Aufbau und die Verbindungsbeziehung des Vierwegeventils 154 ist jedoch anders. Im Detail beinhaltet das Vierwegeventil 150 in der ersten Ausführungsform die erste horizontale Durchgangsöffnung 128b, die für eine Verbindung mit der Spülgaszufuhrleitung 128a geradlinig ausgebildet ist. Im Gegensatz dazu beinhaltet das Vierwegeventil 154 in der zweiten Ausführungsform eine zweite horizontale Durchgangsöffnung 154f, die mit einem zweiten Einlass 154d des Vierwegeventils 154 in Verbindung steht und innerhalb des Vierwegeventils 154 rechtwinklig abbiegt. Eine zweite vertikale Durchgangsöffnung 154h2 ist ausgebildet, die sich von der Mitte der zweiten horizontalen Durchgangsöffnung 154f zu einer Oberseite eines Körpers 154g des Vierwegeventils 154 erstreckt. Eine erste horizontale Durchgangsöff nung 154e, die mit einem ersten, mit der Quellengaszufuhrleitung 122c verbundenen Einlass 154c in Verbindung steht, ist so ausgebildet, dass sie innerhalb des Vierwegeventils 154 rechtwinklig abbiegt. Eine erste vertikale Durchgangsöffnung 154h1 ist ausgebildet, die sich von der Mitte der ersten horizontalen Durchgangsöffnung 154e zu der Oberseite des Körpers 154g erstreckt.
  • Wie in 11 dargestellt, wird, wenn das Vierwegeventil 154 ausgeschaltet ist, das heißt wenn sich eine Membran 154i nach unten bewegt und einen engen Kontakt mit der Oberseite des Körpers 154g bildet, um die oberen Enden der ersten und der zweiten vertikalen Durchgangsöffnung 154h1 und 154h2 zu schließen, der Reaktionskammer 110 das Spülgas durch die zweite horizontale Durchgangsöffnung 154f zugeführt, und das Quellengas oder das erste Trägergas, das in der Quellengaszufuhrleitung 122c strömt, strömt durch die erste horizontale Durchgangsöffnung 154e in den Bypass 116. Wenn das Vierwegeventil 154 eingeschaltet wird, das heißt wenn sich die Membran 154i nach oben bewegt und von der Oberseite des Körpers 154g separiert wird, um die oberen Enden der ersten und der zweiten vertikalen Durchgangsöffnung 154h1 und 154h2 zu öffnen, strömt das Spülgas durch die zweite horizontale Durchgangsöffnung 154f in die Reaktionskammer 110 oder durch die zweite horizontale Durchgangsöffnung 154f, die zweite vertikale Durchgangsöffnung 154h2, einen Zwischenraum zwischen der Oberseite des Körpers 154g und der Membran 154i sowie die erste vertikale Durchgangsöffnung 154h1 in den Bypass 116. Wenn das fünfte Absperrventil 152 ausgeschaltet ist, strömt das Spülgas lediglich in die Reaktionskammer 110. Unterdessen strömt das Quellengas oder das erste Trägergas, das in der Quellengaszufuhrleitung 122c strömt, durch die erste vertikale Durchgangsöffnung 154h1, den Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Körpers 154g und der Membran 154i und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 154h2 in die Reaktionskammer 110 oder durch die erste horizontale Durchgangsöffnung 154c in den Bypass 116.
  • Wenn das fünfte Absperrventil 152 ausgeschaltet ist, strömt hierbei das erste Trägergas oder das Quellengas durch die erste vertikale Durchgangsöffnung 154h1, den Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Körpers 154g und der Membran 154i und die zweite vertikale Durchgangsöffnung 154h2 lediglich in die Reaktionskammer 110.
  • Das Folgende beschreibt detailliert den geschlossenen und den offenen Zustand jedes Ventils in jeder Stufe eines Prozesses zur Abscheidung eines Reaktionsprodukts des Quellengases und des reaktiven Gases auf einer Oberfläche eines Substrats unter Verwendung von ALD.
  • In der pulsierenden Quellengasstufe ist das erste Absperrventil 142 ausgeschaltet, um geschlossen zu sein, ein erster Auslass 132a des ersten Dreiwegeventils 132 ist offen, und ein erster Einlass 134a und ein Auslass 134b des zweiten Dreiwegeventils 134 sind offen, so dass das erste Trägergas und das Quellengas gleichzeitig zugeführt werden. Außerdem ist das bei dem Bypass 116 installierte fünfte Absperrventil 152 ausgeschaltet und geschlossen, während das Vierwegeventil 154 eingeschaltet ist, so dass ein Gasstrom zu dem Bypass 116 blockiert ist und ein Gasstrom in die Reaktionskammer 110 eingeleitet wird. Als Ergebnis wird der Reaktionskammer 110 das Quellengas zusammen mit dem ersten Trägergas zugeführt. Unterdessen wird der Reaktionskammer 110 das Spülgas kontinuierlich zugeführt. Das zweite Trägergas kann der Reaktionskammer 110 durch Schließen des vierten Absperrventils 148 und Öffnen des dritten Absperrventils 146 zugeführt werden.
  • Nachfolgend ist das erste Absperrventil 142 in der Quellengasspülstufe offen; der erste Auslass 132a des ersten Dreiwegeventils 132 ist geschlossen, während ein zweiter Auslass 132b des ersten Dreiwegeventils 132 offen ist; und der erste Einlass 134a des zweiten Dreiwegeventils 134 ist geschlossen, während der Auslass 134b des zweiten Dreiwegeventils 134 offen ist, so dass die Zufuhr des reaktiven Gases unter brochen ist und ein Strömen des ersten Trägergases ermöglicht wird. Außerdem ist das bei dem Bypass 116 installierte fünfte Absperrventil 152 eingeschaltet, während das Vierwegeventil 154 ausgeschaltet ist, so dass das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt wird. Entsprechend strömt das Quellengas, das zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 134 und dem Vierwegeventil 154 sowie zwischen dem Vierwegeventil 154 und dem fünften Absperrventil 152 verblieben ist, nicht in die Reaktionskammer 110, sondern wird durch den Bypass 116 zusammen mit dem ersten Trägergas abgeführt. Das Quellengas, das in der Reaktionskammer 110 verblieben ist, ohne abgeschieden zu werden, wird durch das Spülgas ausgetrieben, das der Reaktionskammer 110 kontinuierlich zugeführt wird. Hierbei kann das zweite Trägergas der Reaktionskammer 110 in einem Zustand, in dem das vierte Absperrventil 148 geschlossen ist, kontinuierlich zugeführt werden.
  • In den Puls- und Spülstufen des reaktiven Gases wird in ähnlicher Weise wie bei der Quellengasspülstufe das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt, und das Spülgas wird der Reaktionskammer 110 kontinuierlich zugeführt. In den Puls- und der Spülstufen des reaktiven Gases sind jedoch das bei der Zufuhrleitung für das reaktive Gas installierte vierte Absperrventil 148 und das dritte Absperrventil 146 offen, so dass der Reaktionskammer 110 das reaktive Gas zusammen mit dem zweiten Trägergas zugeführt wird.
  • 12 veranschaulicht eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die dritte Ausführungsform ist der in den 5 bis 8 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen ähnlich, bezieht sich jedoch auf einen Prozess zur Bildung einer Mehrfach- oder komplexen Schicht auf einem Substrat durch ALD unter Verwendung verschiedener Arten von Quellengas. Der Unterschied zwischen der ersten und der dritten Ausführungsform wird nachstehend beschrieben.
  • Bezugnehmend auf 12 ist jede der zwei Quellengaszufuhrquellen 122 und 222 zusammen mit der ersten Trägergaszufuhrlinie parallel mit der Quellengaszufuhrleitung 122c installiert, und die zwei Quellengaszufuhrquellen 122 und 222 sind symmetrisch angeordnet. Die in 12 dargestellte Vorrichtung ist derart ausgelegt, dass eines von einem ersten Quellengas und einem zweiten Quellengas unter Verwendung einer Mehrzahl von Zweiwegeventilen und Dreiwegeventilen selektiv zugeführt wird. In der dritten Ausführungsform werden zwei Arten von Quellengas zugeführt, es können jedoch auch mehr als zwei Arten von Quellengas selektiv zugeführt werden, indem mehr als zwei Quellengaszufuhrlinien parallel zu der Quellengaszufuhrleitung 122c angeordnet werden.
  • In einer ersten Quellengaszufuhrlinie, die bei der ersten Quellengaszufuhrquelle 122 beginnt und das erste Quellengas zuführt, wird das Trägergas von der ersten Trägergaszufuhrquelle 126 durch die erste Trägergaszufuhrleitung 126a zugeführt, mit der die erste Quellengaszufuhrquelle 122 durch ein erstes bis viertes Dreiwegeventil 132, 134, 136 und 138 parallel verbunden ist. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. das erste Zweiwege-Absperrventil 142, ist bei der ersten Trägergaszufuhrleitung 126a zwischen dem ersten und dem zweiten Dreiwegeventil 132 und 134 installiert. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. ein zweites Zweiwege-Absperrventil 242, ist zwischen dem dritten und dem vierten Dreiwegeventil 136 und 138 installiert. Die erste Quellengaszufuhrquelle 122 ist zwischen dem dritten und dem vierten Dreiwegeventil 136 und 138 parallel zu dem zweiten Zweiwege-Absperrventil 242 installiert.
  • In einer zweiten Quellengaszufuhrlinie, die bei der zweiten Quellengaszufuhrquelle 222 beginnt und das zweite Quellengas zuführt, wird das Trägergas von der ersten Trägergaszufuhrquelle 126 durch die erste Trägergaszufuhrleitung 126a zugeführt, mit der die zweite Quellengaszufuhrquelle 222 durch ein fünftes bis achtes Dreiwegeventil 232, 234, 236 und 238 parallel verbunden ist. Im Detail ist das fünfte Dreiwegeventil 232 zwischen der ersten Trägergaszufuhrquelle 126 und dem ersten Dreiwegeventil 132 angeordnet. Das sechste Dreiwegeventil 234 ist zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 134 und dem Vierwegeventil 150 angeordnet. Das siebte Dreiwegeventil 236 und das achte Dreiwegeventil 238 sind bei der zweiten Quellengaszufuhrlinie installiert, die parallel zu der ersten Trägergaszufuhrleitung 126a ist. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. ein drittes Zweiwege-Absperrventil 442, ist zwischen dem siebten und dem achten Dreiwegeventil 236 und 238 installiert. Die zweite Quellengaszufuhrquelle 222 ist zwischen dem siebten und dem achten Dreiwegeventil 236 und 238 parallel zu dem dritten Zweiwege-Absperrventil 442 installiert.
  • In der in 12 dargestellten dritten Ausführungsform wird ein einzelner Zyklus der Quellengaspulsstufe, der Quellengasspülstufe, der pulsierenden Stufe des reaktiven Gases und der Spülstufe des reaktiven Gases unter Verwendung des ersten Quellengases durchgeführt, wodurch ein dünnes Reaktionsprodukt des ersten Quellengases und des reaktiven Gases auf einer Oberfläche eines Substrats abgeschieden wird. Danach wird der Zyklus unter Verwendung des zweiten Quellengases wiederholt, wodurch ein Reaktionsprodukt des zweiten Quellengases und des reaktiven Gases auf dem Reaktionsprodukt des ersten Quellengases und des reaktiven Gases abgeschieden wird. Mehrere bis mehrere tausend Zyklen werden durchgeführt, während das erste und das zweite Quellengas alternierend zugeführt werden, um eine komplexe Schicht auf der Oberfläche des Substrats zu bilden. Wenn zum Beispiel das erste Quellengas, das zweite Quellengas, das reaktive Gas, das Reaktionsprodukt des ersten Quellengases und des reaktiven Gases sowie das Reaktionsprodukt des zweiten Quellengases und des reaktiven Gases durch "A1", "A2", "B", "A1B" beziehungsweise "A2B" repräsentiert werden, kann eine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf dem Substrat aufgebrachte Schicht durch "A1B/A2B/A1B/A2B...A1B/A2B" repräsentiert werden.
  • Das Folgende beschreibt detailliert einen Prozess zum Abscheiden eines Reaktionsprodukts des Quellengases und des reaktiven Gases auf einer Oberfläche eines Substrats durch ALD unter Verwendung des ersten und des zweiten Quellengases A1 und A2 sowie des reaktiven Gases B. Bei der Durchführung des ALD-Prozesses ist ein sequentieller Satz einer Quellengaspulsstufe, einer Quellengasspülstufe, einer pulsierenden Stufe des reaktiven Gases und einer Spülstufe des reaktiven Gases als ein Zyklus definiert, und die Zyklen werden wiederholt, bis eine dünne Schicht mit einer gewünschten Dicke gebildet ist.
  • In einer ersten Quellengaspulsstufe wird der mit einem Wafer, d.h. dem Substrat (nicht gezeigt), bestückten Reaktionskammer das erste Quellengas A1 zugeführt, so dass ein erstes Quellengasmaterial an der Oberfläche des Substrats angebracht wird. Hierbei sind ein zweiter Auslass 232b des fünften Dreiwegeventils 232 und ein Auslass 234b des sechsten Dreiwegeventils 234 offen; das erste Zweiwege-Absperrventil 142 ist ausgeschaltet und geschlossen; der erste Auslass 132a des ersten Dreiwegeventils 132 ist offen; der erste Einlass 134a und der Auslass 134b des zweiten Dreiwegeventils 134 sind offen, während ein erster Auslass 136a des dritten Dreiwegeventils 136 und ein Einlass 138a des vierten Dreiwegeventils 138 offen sind; und das zweite Zweiwege-Absperrventil 242 ist ausgeschaltet, so dass das erste Trägergas und das erste Quellengas A1 zur gleichen Zeit zugeführt werden. Außerdem ist das bei dem Bypass 116 installierte fünfte Absperrventil 152 ausgeschaltet, während das Vierwegeventil 150 eingeschaltet ist, so dass ein Gasstrom zu dem Bypass 116 blockiert ist und ein Gasstrom in die Reaktionskammer 110 eingeleitet wird. Als Ergebnis wird der Reaktionskammer 110 das erste Quellengas A1 von der ersten Quellengaszufuhrquelle 122 zusammen mit dem ersten Trägergas zugeführt.
  • Nachfolgend werden in der ersten Quellengasspülstufe Quellengasrückstände, die nicht an der Oberfläche des Substrats angebracht sind, aus der Reaktionskammer 110 entfernt. Hierbei sind der zweite Auslass 232b des fünften Dreiwegeventils 232 und der Auslass 234b des sechsten Dreiwegeventils 234 offen; das erste Zweiwege-Absperrventil 142 ist eingeschaltet und offen; der erste Auslass 132a des ersten Dreiwegeventils 132 ist geschlossen, während der zweite Auslass 132b des ersten Dreiwegeventils 132 offen ist; und der erste Einlass 134a des zweiten Dreiwegeventils 134 ist geschlossen, während der Auslass 134b offen ist, so dass die Zufuhr des ersten Quellengases A1 unterbrochen ist und das erste Trägergas strömen kann. Außerdem ist das bei dem Bypass 116 installierte fünfte Absperrventil 152 eingeschaltet, während das Vierwegeventil 150 ausgeschaltet ist, so dass das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt wird. Als Ergebnis strömt das erste Quellengas A1, das zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 134 und dem Vierwegeventil 150 sowie zwischen dem Vierwegeventil 150 und dem fünften Absperrventil 152 bei dem Bypass 116 verblieben ist, nicht in die Reaktionskammer 110, sondern wird zusammen mit dem ersten Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt. Das erste Quellengas A1, das in der Reaktionskammer 110 verblieben ist, ohne abgeschieden zu werden, wird durch das Spülgas ausgetrieben, das der Reaktionskammer 110 kontinuierlich von der Spülgaszufuhrquelle 128 zugeführt wird.
  • Nachfolgend wird der Reaktionskammer 110 in der pulsierenden Stufe des reaktiven Gases das reaktive Gas B in einem Zustand zugeführt, in dem das erste Quellengas A1 auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht wurde, so dass das erste Quellengas A1 mit einem Teil des reaktiven Gases B reagiert, wodurch das Reaktionsprodukt A1B auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird. Hierbei wird in ähnlicher Weise wie bei der ersten Quellengasspülstufe das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt, und das Spülgas wird der Reaktionskammer 110 kontinuierlich zugeführt. In der pulsierenden Stufe des reaktiven Gases sind jedoch das bei der Zufuhrlinie für das reaktive Gas installierte vierte Absperrventil 148 und das dritte Absperrventil 146 offen, so dass der Reaktionskammer 110 das reaktive Gas B zusammen mit dem zweiten Trägergas zugeführt wird, das von der zweiten Trägergaszufuhrquelle 130 geliefert wird.
  • Nachfolgend werden in der Spülstufe des reaktiven Gases die Rückstände des reaktiven Gases B mit Ausnahme des auf der Oberfläche des Substrats aufgebrachten Reaktionsproduktes A1B des ersten Quellengases A1 und des reaktiven Gases B aus der Reaktionskammer 110 entfernt. Hierbei wird in ähnlicher Weise wie bei der ersten Quellengasspülstufe das erste Trägergas durch den Bypass 116 abgeführt, und das Spülgas wird der Reaktionskammer 110 kontinuierlich zugeführt. In der Spülstufe des reaktiven Gases ist jedoch das vierte Absperrventil 148 bei der Zufuhrlinie für das reaktive Gas geschlossen, um die Zufuhr des reaktiven Gases zu unterbrechen. Als Ergebnis wird der Reaktionskammer 110 lediglich das zweite Trägergas zugeführt.
  • In einer zweiten Quellengaspulsstufe wird der Reaktionskammer das zweite Quellengas A2 zugeführt, so dass ein zweites Quellengasmaterial an der Oberfläche des Substrats angebracht wird, auf der das Reaktionsprodukt A1B gebildet wurde. Hierbei sind der erste Auslass 132a des ersten Dreiwegeventils 132 und das erste Absperrventil 142 geschlossen; ein erster Auslass 232a des fünften Dreiwegeventils 232 ist offen; und ein erster Auslass 236a des siebten Dreiwegeventils 236 ist offen. In diesem Zustand werden der Reaktionskammer 110 das erste Trägergas und das zweite Quellengas A2 gleichzeitig durch das achte Dreiwegeventil 238 und das sechste Dreiwegeventil 234 und durch analoge Offen/Geschlossen-Zustände von Ventilen wie jenen in der ersten Quellengaspulsstufe zugeführt.
  • Eine zweite Quellengasspülstufe, die pulsierende Stufe des reaktiven Gases und die Spülstufe des reaktiven Gases werden in der gleichen Weise durchgeführt, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das erste Quellengas beschrieben, wodurch das Reaktionsprodukt A2B auf dem Reaktionsprodukt A1B gebildet wird. Auf diese Weise wird ALD in der Reihenfolge A1B, A2B, A1B, A2B... durchgeführt, wenn der Zyklus wiederholt wird, während das erste und das zweite Quellengas A1 und A2 alternierend zugeführt werden.
  • 13 stellt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung dar. In der in 12 dargestellten dritten Ausführungsform werden der Reaktionskammer 110 durch die eine Quellengaszufuhrleitung 122c und das eine Vierwegeventil 150 verschiedene Arten von Quellengasen zugeführt. In der in 13 dargestellten vierten Ausführungsform werden, während die eine Spülgaszufuhrleitung 128a zum Zuführen unterschiedlicher Arten von Quellengasen benutzt werden, der Reaktionskammer 110 die verschiedenen Arten von Quellengasen separat durch die erste und die zweite Quellengasleitung 122c und 222c und das erste und das zweite Vierwegeventil 150 und 250 zugeführt.
  • In einer ersten Quellengaszufuhrlinie wird das Trägergas von der ersten Trägergaszufuhrquelle 126 durch die erste Trägergaszufuhrleitung 126a zugeführt, mit der die erste Quellengaszufuhrquelle 122 durch das erste bis vierte Dreiwegeventil 132, 134, 136 und 138 parallel verbunden ist. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. das erste Zweiwege-Absperrventil 142, ist bei der ersten Trägergaszufuhrleitung 126a zwischen dem ersten und dem zweiten Dreiwegeventil 132 und 134 installiert. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. ein zweites Zweiwege-Absperrventil 143, ist zwischen dem dritten und dem vierten Dreiwegeventil 136 und 138 installiert. Die erste Quellengaszufuhrquelle 122 ist zwischen dem dritten und dem vierten Dreiwegeventil 136 und 138 parallel zu dem zweiten Zweiwege-Absperrventil 143 installiert. Ein erstes Quellengas von der ersten Quellengaszufuhrquelle 122 ist mit dem ersten Vierwegeventil 150 verbunden.
  • In einer zweiten Quellengaszufuhrlinie wird ein Trägergas von einer zweiten Trägergaszufuhrquelle 226 durch eine zweite Trägergaszufuhrleitung 226a zugeführt, mit der die zweite Quellengaszufuhrquelle 222 durch das fünfte bis achte Dreiwegeventil 232, 234, 236 und 238 parallel verbunden ist. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. das dritte Zweiwege-Absperrventil 242, ist bei der zweiten Trägergaszufuhrleitung 226a zwischen dem fünften und dem sechsten Dreiwegeventil 232 und 234 installiert. Ein Ein/Aus-Ventil, d.h. ein viertes Zweiwege-Absperrventil 243, ist zwischen dem siebten und dem achten Dreiwegeventil 236 und 238 installiert. Die zweite Quellengaszufuhrquelle 222 ist zwischen dem siebten und dem achten Dreiwegeventil 236 und 238 parallel zu dem vierten Zweiwege-Absperrventil 243 installiert. Ein zweites Quellengas von der zweiten Quellengaszufuhrquelle 222 ist mit dem zweiten Vierwegeventil 250 verbunden. Das erste und das zweite Vierwegeventil arbeitet gemäß dem gleichen Prinzip, das in der ersten Ausführungsform verwendet wird.
  • In einer Spülgaszufuhrlinie wird der Reaktionskammer 110 das Spülgas von der Spülgaszufuhrquelle 128 durch die Spülgaszufuhrleitung 128a zugeführt. Das erste Vierwegeventil 150 ist an einer Verbindungsstelle der Spülgaszufuhrleitung 128a und der ersten Quellengaszufuhrleitung 122c installiert. Das zweite Vierwegeventil 250 ist an einer Übergangsstelle der Spülgaszufuhrleitung 128a und der zweiten Quellengaszufuhrleitung 222c installiert. Das zweite Absperrventil 144 ist zwischen der Spülgaszufuhrquelle 128 und dem zweiten Vierwegeventil 250 installiert. Außerdem sind die Absperrventile 152 und 252 bei dem Bypass 116 installiert, der mit dem ersten und dem zweiten Vierwegeventil 150 und 250 verbunden ist. Eine Zufuhrleitung für das reaktive Gas in der vierten Ausführungsform ist die gleiche wie jene in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.
  • Das Folgende beschreibt detailliert einen Prozess zum Aufbringen eines Reaktionsprodukts des Quellengases und des reaktiven Gases auf einer Oberfläche eines Substrats durch ALD unter Verwendung des ersten und des zweiten Quellengases A1 und A2 sowie des reaktiven Gases B gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In einer ersten Quellengaspulsstufe wird ein erstes Quellengas A1 durch die Quellengaszufuhrleitung 122c in der gleichen Weise zugeführt, wie jener in der dritten Ausführungsform in einem Zustand verwendeten, in dem ein Einlass 250c des zweiten Vierwegeventils 150 ausgeschaltet ist.
  • Danach werden eine erste Quellengasspülstufe, eine pulsierende Stufe des reaktiven Gases und eine Spülstufe des reaktiven Gases in der gleichen Weise durchgeführt, wie jener in der dritten Ausführungsform verwendeten, wodurch ein Reaktionsprodukt A1B auf der Oberfläche des Substrats gebildet wird.
  • Die erste Quellengasleitung ist blockiert und eine zweite Quellengasleitung ist offen, um eine zweite Quellengaspulsstufe durchzuführen. Hierbei ist der Einlass 150c des ersten Vierwegeventils 150 geschlossen und der Einlass 250c des zweiten Vierwegeventils 250 ist offen.
  • Nachfolgend werden ein zweite Quellengasspülstufe, die pulsierende Stufe des reaktiven Gases und die Spülstufe des reaktiven Gases in der gleichen Weise durchgeführt, wie sie bezüglich des ersten Quellengases A1 durchgeführt wurden, wodurch ALD in der Reihenfolge A1B, A2B, A1B, A2B,... durchgeführt wird.
  • 14 stellt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung dar. Ein Be triebsprinzip des Vierwegeventils 154 in der fünften Ausführungsform ist das gleiche wie jenes in der zweiten Ausführungsform. Außerdem ist die fünfte Ausführungsform die gleiche wie die dritte Ausführungsform dahingehend, dass verschiedene Arten von Quellengasen durch die einzelne Quellengaszufuhrleitung 122c selektiv zugeführt werden. Somit wird eine detaillierte Beschreibung der fünften Ausführungsform nicht wiederholt.
  • 15 stellt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleiterbauelements gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung dar. Ein Betriebsprinzip des ersten und des zweiten Vierwegeventils 154 und 254 in der sechsten Ausführungsform ist das gleiche wie jenes in der zweiten Ausführungsform. Außerdem ist die sechste Ausführungsform die gleiche wie die vierte Ausführungsform dahingehend, dass verschiedene Arten von Quellengasen durch jeweils verschiedene Quellengaszufuhrleitungen selektiv zugeführt werden. Somit wird eine detaillierte Beschreibung der sechsten Ausführungsform nicht wiederholt.
  • In der dritten bis sechsten Ausführungsform der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, wird eine komplexe Schicht auf einem Substrat mittels ALD unter Verwendung von zwei Arten von Quellengasen gebildet. Es können jedoch bei Bedarf mehr als zwei Arten von Quellengasen selektiv zugeführt werden. Außerdem können wenigstens zwei Arten von reaktiven Gasen selektiv verwendet werden. Hierbei kann zur Erhöhung der Spüleffizienz eine Zufuhrlinie für reaktives Gas das gleiche Gasventilsystem wie eine Quellengaszufuhrlinie verwenden.
  • Überdies wechselt in der dritten bis sechsten Ausführungsform der Erfindung gemäß der vorstehenden Beschreibung ein ALD-Zyklus, der ein erstes Quellengas verwendet, mit einem ALD-Zyklus ab, der ein zweites Quellengas verwendet. Es kann jedoch eine Mehrzahl von ALD-Zyklen unter Verwendung des ersten Quellengases durchgeführt werden, um eine erste dünne Schicht mit einer vorgegebenen Dicke zu bilden, und dann kann eine Mehrzahl von ALD-Zyklen unter Verwendung des zweiten Quellengases durchgeführt werden, um eine zweite dünne Schicht mit einer vorgegebenen Dicke auf der ersten dünnen Schicht zu bilden.
  • Wenn zum Beispiel ein erstes Quellengas, ein zweites Quellengas, ein erstes reaktives Gas, ein zweites reaktives Gas, ein Reaktionsprodukt des ersten Quellengases und des ersten reaktiven Gases und ein Reaktionsprodukt des zweiten Quellengases und des zweiten reaktiven Gases durch "A1", "A2", "B1", "B2", "A1B1" beziehungsweise "A2B2" repräsentiert werden, kann eine gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf einem Substrat aufgebrachte Schicht verschiedene Strukturen aufweisen, die durch "A1B1/A2B2/A1B1/A2B2...A1B1/A2B2", "A1B1/A1B2/A1B1/A1B2...A1B1/A1B2", "A1B1/A1B1.../A1B1/A2B2/A2B2...A2B2" etc. entsprechend einer Kombination eines Quellengases und eines reaktiven Gases repräsentiert werden.
  • Verschiedene Arten von Quellengasen werden unter Verwendung der zwei Vierwegeventile 150 und 250 in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der zwei Vierwegeventile 154 und 254 in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugeführt. Hierbei kann ein anhaftenderes Quellengas von dem ersten und dem zweiten Quellengas durch eine Quellengaszufuhrleitung näher bei der Reaktionskammer 110 zugeführt werden. Im Allgemeinen ist ZrO2 anhaftender als HfO2 und HfO2 ist anhaftender als Al2O3.
  • Um zu prüfen, ob das Totvolumen aus einem Ventilsystem gemäß der vorliegenden Erfindung eliminiert ist, wurden HfO-Schichten und AlO-Schichten unter Verwendung von ALD gemäß der ersten Ausführungsform gebildet. Tabelle 1 zeigt die Charakteristika der Schichten. Tabelle 1
    Schaltinformation (27MHz) Anzahl von Zyklen Dicke (nm) Gleichmäßigkeit (%) Depositionsrate (nm/Zyklus) Maximum/Minimum
    HfO (1)0,3/0,5/0,2/1,0/0,2 100 9,133 1,48 0,091 92,88/90,19
    (2)(0,3/0,5/0,2/1,0/0,2) + 1,0/0,5/0,2/1,0/0,2 100 8,866 1,29 0,089 89,97/87,68
    AlO (3)0,1/0,3/1,0 100 14,125 1,68 0,141 143,09/138,34
    (4)(0,1/0,3/1,0) + 1,0/0,3/1,0 100 14,238 1,52 0,142 143,95/139,63
  • In Tabelle 1 bezeichnen (1) und (2) Fälle, in denen eine HfO-Schicht unter Verwendung von ALD gebildet wird: Fall (1) ist ein Resultat der Durchführung von 100 Zyklen von Quellengaspulsen(0,3Sekunden)/Quellengasspülung(0,5Sekunden)/Sauerstoffvorpulsen(0,2Sekunden)/Sauerstoffplasma(0,1 Sekunden)/Sauerstoffspülung(0,2Sekunden); und Fall (2) ist ein Resultat der zusätzlichen Durchführung eines Zyklus, bei dem kein Quellengas zugeführt wird, zwischen Zyklen, bei denen das Quellengas zugeführt wird. Das Resultat (2) belegt, dass kein Totvolumen auftritt und die Gleichmäßigkeit in dem Ventilsystem gemäß der Erfindung nicht degradiert ist. In ähnlicher Weise belegen auch die Resultate (3) und (4) der Bildung einer AlO-Schicht unter Verwendung von ALD, dass kein Totvolumen in dem Ventilsystem gemäß der Erfindung auftritt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird es gemäß der Erfindung einem Quellengas, das in einer Zufuhrleitung einer Quellengaszufuhrlinie verbleibt, nicht ermöglicht, in eine Reaktionskammer zu strömen, sondern es wird durch einen Bypass abgeführt, wodurch ein Totvolumen verhindert wird. Daher wird eine zusätzliche Belastung eliminiert, ein Totvolumen zu spülen, das in der herkömmlichen Technologie auftritt. Als Ergebnis kann die Herstellung von Halbleiterbauelementen zuverlässiger durchgeführt werden.

Claims (50)

  1. Vorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit – einer Reaktionskammer (110), in der ein Substrat verarbeitet wird, um das Halbleiterbauelement herzustellen, – einer ersten Prozessgaszufuhrleitung (128a), die der Reaktionskammer ein Spülgas als ein erstes Prozessgas zuführt, – einem Vierwegeventil (150) mit einem ersten Einlass (150d), einem zweiten Einlass (150c), einem ersten Auslass (150b) und einem zweiten Auslass (150a), wobei das Vierwegeventil mit dem ersten Einlass reaktionskammerabgewandt und dem ersten Auslass reaktionskammerzugewandt in der ersten Prozessgaszufuhrleitung (128a) installiert ist und der erste Auslass über eine erste Durchgangsöffnung (128b) kontinuierlich mit dem ersten Einlass in Verbindung steht und der zweite Auslass über eine zweite Durchgangsöffnung (150h2, 150h3, 151) kontinuierlich mit dem zweiten Einlass in Verbindung steht und die erste und die zweite Durchgangsöffnung in einer ersten Schaltstellung des Vierwegeventils gegeneinander abgesperrt sind und in einer zweiten Schaltstellung des Vierwegeventils miteinander in Verbindung stehen, – einer zweiten Prozessgaszufuhrleitung (122a), die mit dem zweiten Einlass des Vierwegeventils verbunden ist, um ein Quellengas oder ein reaktives Gas als ein zweites Prozessgas zuzuführen, – einem Bypass (116), der mit dem zweiten Auslass des Vierwegeventils verbunden ist, und – einem Absperrventil (152), das in dem Bypass installiert ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine dritte Prozessgaszufuhrleitung (126a), die mit der zweiten Prozessgaszufuhrleitung verbunden ist, um ein drittes Prozessgas zuzuführen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Prozessgas ein Trägergas ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, weiter gekennzeichnet durch: – eine erste Prozessgaszufuhrquelle (128), die an einem Ende der ersten Prozessgaszufuhrleitung installiert ist, – eine zweite Prozessgaszufuhrquelle (122), die an einem Ende der zweiten Prozessgaszufuhrleitung installiert ist, – eine dritte Prozessgaszufuhrquelle (126), die an einem Ende der dritten Prozessgaszufuhrleitung installiert ist, – ein weiteres Absperrventil (142), das zwischen der dritten Prozessgaszufuhrquelle und dem Vierwegeventil installiert ist, und – einen dritten Prozessgaszufuhrleitungszweig (122b), der sich von der dritten Prozessgaszufuhrleitung zwischen der dritten Prozessgaszufuhrquelle und dem weiteren Absperrventil zur zweiten Prozessgaszufuhrquelle erstreckt, um der zweiten Prozessgaszufuhrquelle selektiv das dritte Prozessgas zuzuführen, – wobei die zweite Prozessgaszufuhrleitung zwischen dem Vierwegeventil und dem ersten Absperrventil mit der dritten Prozessgaszufuhrleitung verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, weiter gekennzeichnet durch eine andere zweite Prozessgaszufuhrquelle (222), die parallel zu der dritten Prozessgaszufuhrleitung und symmetrisch zu der zweiten Prozessgaszufuhrquelle derart installiert ist, dass das zweite Prozessgas und ein anderes zweites Prozessgas, vorzugsweise ein anderes Quellengas, selektiv zugeführt werden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, weiter gekennzeichnet durch: – ein erstes Dreiwegeventil (132), um den dritten Prozessgaszufuhrleitungszweig mit der dritten Prozessgaszufuhrleitung zu verbinden, und – ein zweites Dreiwegeventil (134), durch das die zweite Prozessgaszufuhrleitung zwischen dem Vierwegeventil und dem weiteren Absperrventil mit der dritten Prozessgaszufuhrleitung verbunden ist, – wobei sich ein anderer dritter Prozessgaszufuhrleitungszweig von der dritten Prozessgaszufuhrleitung zwischen der dritten Prozessgaszufuhrquelle und dem ersten Dreiwegeventil durch ein drittes Dreiwegeventil (232) zu der anderen zweiten Prozessgaszufuhrquelle erstreckt, um der anderen zweiten Prozessgaszufuhrquelle selektiv das dritte Prozessgas zuzuführen, und – wobei ein Ende einer anderen zweiten Prozessgaszufuhrleitung zwischen dem Vierwegeventil und dem zweiten Dreiwegeventil über ein viertes Dreiwegeventil (234) mündet und ein anderes Ende mit der anderen zweiten Prozessgaszufuhrquelle verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrventil ein Zweiwege-Membranventil ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vierwegeventil ein Vierwege-Membranventil ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vierwegeventil und das Absperrventil so ausgelegt sind, dass sie der Reaktionskammer das erste Prozessgas zuführen und das dritte Prozessgas in den Bypass strömen lassen, wenn das Vierwegeventil geschlossen ist und das Absperrventil offen ist, und der Reaktionskammer das erste Prozessgas und das dritte Prozessgas zuführen, wenn das Vierwegeventil offen ist und das Absperrventil geschlossen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vierwege-Membranventil beinhaltet: – einen Körper (150e), – ein Gehäuse (150f), das so ausgebildet ist, dass es oberhalb des Körpers einen vorgegebenen Zwischenraum definiert, – eine Membran, die innerhalb des Gehäuses installiert ist, – eine erste horizontale Durchgangsöffnung (128b), die so ausgebildet ist, dass sie es der ersten Prozessgaszufuhrleitung ermöglicht, einen unteren Bereich des Körpers durch den ersten Einlass und den ersten Auslass des Vierwege-Membranventils geradlinig zu durchdringen, – eine erste vertikale Durchgangsöffnung (150h1), die sich vertikal von der ersten horizontalen Durchgangsöffnung zu einer Oberseite des Körpers erstreckt, – eine zweite vertikale Durchgangsöffnung (150h2), die sich vertikal von dem zweiten Auslass des mit dem Bypass verbundenen Vierwege-Membranventils zu der Oberseite des Körpers erstreckt, – eine dritte vertikale Durchgangsöffnung (150h3), die sich vertikal von dem zweiten Einlass des mit der zweiten Prozessgaszufuhrleitung verbundenen Vierwege-Membranventils zu der Oberseite des Körpers erstreckt, und – eine zweite horizontale Durchgangsöffnung (151), die einen oberen Bereich der zweiten vertikalen Durchgangsöffnung und einen oberen Bereich der dritten vertikalen Durchgangsöffnung verbindet.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vierwege-Membranventil beinhaltet: – einen Körper (154g), – ein Gehäuse (154h), das so ausgebildet ist, dass es über dem Körper einen vorgegebenen Zwischenraum definiert, – eine Membran (154i), die innerhalb des Gehäuses installiert ist, – eine erste horizontale Durchgangsöffnung (154e), die so ausgebildet ist, dass sie es der ersten Prozessgaszufuhrleitung ermöglicht, einen unteren Bereich des Körpers durch den ersten Einlass und den ersten Auslass des Vierwege-Membranventils im rechten Winkel zu durchdringen, – eine erste vertikale Durchgangsöffnung (154h1), die sich vertikal von der ersten horizontalen Durchgangsöffnung zu einer Oberseite des Körpers erstreckt, – eine zweite horizontale Durchgangsöffnung (154f), die den zweiten Einlass des mit der zweiten Prozessgaszufuhrleitung verbundenen Vierwege-Membranventils und den zweiten Auslass des mit dem Bypass verbundenen Vierwege-Membranventils im rechten Winkel verbindet, und – eine zweite vertikale Durchgangsöffnung (154h2), die sich vertikal von der zweiten horizontalen Durchgangsöffnung zu der Oberseite des Körpers erstreckt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter gekennzeichnet durch: – eine Abzugsleitung (113), die mit der Reaktionskammer verbunden ist, um Gas aus der Reaktionskammer abzuführen, und – eine Abzugspumpe (112), die bei der Abzugsleitung installiert ist, – wobei der Bypass vor der Abzugspumpe mit der Abzugsleitung verbunden ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Depositionsvorrichtung oder eine Ätzvorrichtung ist, welche die der Reaktionskammer zugeführten Prozessgase verwendet.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, weiter gekennzeichnet durch: – eine Zufuhrleitung (124a) für reaktives Gas, die mit der Reaktionskammer verbunden ist, um der Reaktionskammer ein reaktives Gas zuzuführen, und – eine Zufuhrleitung (130a) für ein zweites Trägergas, die mit der Zufuhrleitung für reaktives Gas verbunden ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiter gekennzeichnet durch ein Drosselventil (114), das bei der Abzugsleitung zwischen der Reaktionskammer und einer Übergangsstelle der Abzugsleitung und des Bypasses installiert ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, weiter gekennzeichnet durch eine Zufuhrquelle für ein anderes reaktives Gas, die bei der Zufuhrleitung für reaktives Gas parallel zu der Zufuhrquelle für ein reaktives Gas derart installiert ist, dass das reaktive Gas und das andere reaktive Gas selektiv zugeführt werden.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Gas von dem Quellengas und dem reaktiven Gas der Reaktionskammer intermittierend zugeführt wird.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, weiter gekennzeichnet durch ein zweites Vierwegeventil (250) mit einem ersten Einlass, einem zweiten Einlass, einem ersten Auslass und einem zweiten Auslass, wobei das zweite Vierwegeventil bei der Spülgaszufuhrleitung derart installiert ist, dass der erste Einlass und der erste Auslass mit der Spülgaszufuhrleitung verbunden sind und das zweite Vierwegeventil mit dem ersten Vierwegeventil (150) seriell verbunden ist, wobei – das zweite Prozessgas ein erstes Quellengas ist, wobei die erste Quellengaszufuhrleitung und eine zweite Quellengaszufuhrleitung mit den zweiten Einlässen des ersten bzw. zweiten Vierwegeventils verbunden sind, um der Reaktionskammer ein Quellengas zuzuführen, – Zufuhrleitungen für ein erstes Trägergas, von denen eine die dritte Prozessgaszufuhrleitung ist, mit der ersten bzw. der zweiten Quellengaszufuhrleitung verbunden sind, – der Bypass zwei Zweige, die mit den zweiten Auslässen des ersten bzw. zweiten Vierwegeventils verbunden sind, und ein Ende beinhaltet, das vor der Abzugspumpe mit der Abzugsleitung verbunden ist, und – Absperrventile jeweils bei den zwei Zweigen des Bypasses installiert sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil bei der Abzugsleitung zwischen der Reaktionskammer und einer Übergangsstelle der Abzugsleitung und des Bypasses installiert ist, wobei sich die Zweige des Bypasses miteinander verbinden, bevor der Bypass mit der Abzugsleitung verbunden ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, weiter gekennzeichnet durch: – Zufuhrquellen für ein erstes Trägergas, die jeweils an Enden der jeweiligen Zufuhrleitungen für das erste Trägergas installiert sind, – ein erstes Absperrventil, das zwischen einer der Zufuhrquellen für das erste Trägergas und dem ersten Vierwegeventil installiert ist, und ein weiteres erstes Absperrventil, das zwischen einer anderen der Zufuhrquellen für das erste Trägergas und dem zweiten Vierwegeventil installiert ist, – eine erste Quellengaszufuhrquelle, die an einem Ende der ersten Quellengaszufuhrleitung installiert ist, und eine zweite Quellengaszufuhrquelle, die an einem Ende der zweiten Quellengaszufuhrleitung installiert ist, – einen Zufuhrleitungszweig für ein erstes Trägergas, der sich von einer der Zufuhrleitungen für das erste Trägergas zwischen einer zugehörigen der Zufuhrquellen für das erste Trägergas und ein zugehöriges der ersten Absperrventile zu der ersten Quellengaszufuhrquelle erstreckt, um der ersten Quellengaszufuhrquelle das erste Trägergas zuzuführen, und – einen weiteren Zufuhrleitungszweig für das erste Trägergas, der sich von einer anderen der Zufuhrleitungen für das erste Trägergas zwischen einer zugehörigen der Zufuhrquellen für das erste Trägergas und einem zugehörigen der ersten Absperrventile zu der zweiten Quellengaszufuhrquelle erstreckt, um der zweiten Quellengaszufuhrquelle selektiv das erste Trägergas zuzuführen, – wobei jede der ersten und zweiten Quellengaszufuhrleitungen mit einer der Zufuhrleitungen für das erste Trägergas zwischen einem des ersten und des zweiten Vierwegeventils und einem der ersten Absperrventile verbunden ist.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Vierwegeventil ein Vierwege-Membranventil ist.
  22. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch die folgenden Ventilsteuerschritte: – Schließen des bei dem Bypass installierten Absperrventils (152) und Öffnen des Vierwegeventils (150), während der Reaktionskammer (110) das zweite Prozessgas zugeführt wird, und – Öffnen des Absperrventils und Schließen des Vierwegeventils, während die Zufuhr des zweiten Prozessgases zu der Reaktionskammer unterbrochen ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zufuhr des zweiten Prozessgases in die Reaktionskammer oder der Unterbrechung der Zufuhr des zweiten Prozessgases der Reaktionskammer ungeachtet eines offenen oder geschlossenen Zustands des Vierwegeventils das erste Prozessgas kontinuierlich zugeführt wird.
  24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prozessgas ein Spülgas ist und das zweite Prozessgas ein Quellengas ist, das in der Reaktionskammer reagiert, um das Halbleiterbauelement auf dem Substrat herzustellen.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Vorrichtung des Weiteren die mit der zweiten Prozessgaszufuhrleitung verbundene dritte Prozessgaszufuhrleitung beinhaltet, um zu ermöglichen, dass dem zweiten Einlass des Vierwegeventils das dritte Prozessgas und das zweite Prozessgas selektiv zugeführt werden, – der Reaktionskammer das dritte Prozessgas zugeführt wird, während der Reaktionskammer das zweite Prozessgas zugeführt wird, und – nur das dritte Prozessgas in den Bypass strömt, während die Zufuhr des zweiten Prozessgases zu der Reaktionskammer unterbrochen ist.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Vorrichtung des Weiteren die an einem Ende der Quellengaszufuhrleitung installierte Quellengaszufuhrquelle, die Zufuhrquelle für das erste Trägergas, die an einem Ende der Zufuhrleitung für das erste Trägergas installiert ist, die mit der Quellenzufuhrleitung zwischen dem Vierwegeventil und der Quellengaszufuhrquelle verbunden ist, den Zufuhrleitungszweig für das erste Trägergas, der sich von der Zufuhrleitung für das erste Trägergas zu der Quellengaszufuhrquelle erstreckt, und das erste Absperrventil beinhaltet, das zwischen einer Übergangsstelle der Zufuhrleitung für das erste Trägergas und dem Zufuhrleitungszweig für das erste Trägergas und einer Übergangsstelle der Quellengaszufuhrleitung und der Zufuhrleitung für das erste Trägergas installiert ist, – das erste Absperrventil geschlossen wird und der Reaktionskammer das erste Trägergas und das Quellengas gleichzeitig zugeführt werden, während der Reaktionskammer das Quellengas zugeführt wird, und – das erste Absperrventil und das bei dem Bypass installierte Absperrventil offen sind und lediglich das erste Trägergas in den Bypass strömt, während die Zufuhr des Quellengases zu der Reaktionskammer unterbrochen ist.
  27. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Laden des Substrats in die Reaktionskammer (110), – Anbringen eines Quellengasmaterials an dem Substrat, indem der Reaktionskammer das Quellengas zugeführt wird, – Reinigen eines Quellengasmaterials, das nicht an dem Substrat angebracht ist, indem der Reaktionskammer das Spülgas zugeführt wird, – Bilden einer Schicht aus dem ersten Reaktionsprodukt auf dem Substrat, indem der Reaktionskammer das reaktive Gas zugeführt wird, um zu ermöglichen, dass das reaktive Gas mit dem an dem Substrat angebrachten Quellengasmaterial reagiert, und – Reinigen des reaktiven Gases, das nicht mit dem Quellengasmaterial reagiert hat, indem der Reaktionskammer das Spülgas zugeführt wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 27, weiter gekennzeichnet durch Wiederholen eines einzelnen Zyklus, der aus dem Anbringen des Quellengasmaterials, dem Spülen des Quellengasmaterials, dem Bilden der Schicht aus dem ersten Reaktionsprodukt und dem Spülen des reaktiven Gases besteht.
  29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Schicht aus dem ersten Reaktionsprodukt beinhaltet, dass es dem reaktiven Gas ermöglicht wird, mit dem Quellengasmaterial in einem Plasmazustand zu reagieren.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionskammer kontinuierlich das Spülgas zugeführt wird, während das Substrat in der Reaktionskammer bearbeitet wird.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen des Quellengasmaterials das Zuführen des Spülgases, des ersten Trägergases und des zweiten Trägergases in die Reaktionskammer zusammen mit dem Quellengas beinhaltet.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen des Quellengasmaterials das Schließen des bei dem Bypass installierten Absperrventils und das Öffnen des zweiten Einlasses und des ersten Auslasses des Vierwegeventils beinhaltet, um zu ermöglichen, dass das Quellengas durch die Quellengaszufuhrleitung in die Reaktionskammer strömt.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen des Quellengasmaterials das Zuführen des zweiten Trägergases in die Reaktionskammer zusammen mit dem Spülgas beinhaltet.
  34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen des Quellengasmaterials das Öffnen des bei dem Bypass installierten Absperrventils und das gleichzeitige Öffnen des zweiten Einlasses und des zweiten Auslasses des Vierwegeventils beinhaltet, um zu ermöglichen, dass das erste Trägergas durch die Quellengaszufuhrleitung in den Bypass strömt.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Schicht aus dem ersten Reaktionsprodukt das Zuführen des Spülgases und des zweiten Trägergases zur Reaktionskammer zusammen mit dem Reaktionsgas beinhaltet.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Schicht aus dem ersten Reaktionsprodukt das Öffnen des bei dem Bypass installierten Absperrventils und das gleichzeitige Öffnen des zweiten Einlasses und des zweiten Auslasses des Vierwegeventils beinhaltet, um zu ermöglichen, dass das erste Trägergas durch die Quellengaszufuhrleitung in den Bypass strömt.
  37. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Vorrichtung des Weiteren die Quellengaszufuhrquelle, die an einem Ende der Quellengaszufuhrleitung installiert ist, die Zufuhrquelle für das erste Trägergas, die an einem Ende der Zufuhrleitung für das erste Trägergas installiert ist, die mit der Quellenzufuhrleitung zwischen dem Vierwegeventil und der Quellengaszufuhrquelle verbunden ist, den Zufuhrleitungszweig für das erste Trägergas, der sich von der Zufuhrleitung für das erste Trägergas bis zu der Quellengaszufuhrquelle erstreckt, und das erste Absperrventil beinhaltet, das zwischen einer Übergangsstelle der Zufuhrleitung für das erste Trägergas und dem Zufuhrleitungszweig für das erste Trägergas und einer Übergangsstelle der Quellengaszufuhrleitung und der Zufuhrleitung für das erste Trägergas installiert ist, – das erste Absperrventil geschlossen wird und der Reaktionskammer das erste Trägergas und das Quellengas gleichzeitig zugeführt werden, während der Reaktionskammer das Quellengas zugeführt wird, und – das erste Absperrventil und das bei dem Bypass installierte Absperrventil offen sind und lediglich das erste Trägergas in den Bypass strömt, während die Zufuhr des Quellengases zu der Reaktionskammer unterbrochen wird.
  38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Quellengase durch eine Mehrzahl von Quellengaszufuhrquellen selektiv zugeführt werden, die parallel installiert sind.
  39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene reaktive Gase durch eine Mehrzahl von Zufuhrquellen für reaktives Gas selektiv zugeführt werden, die parallel bei der Zufuhrleitung für das reaktive Gas installiert sind.
  40. Verfahren nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Quellengase in Quellengaspulsstufen alternierend zugeführt werden.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Quellengaspulsstufen, die ein Quellengas unter den verschiedenen Quellengasen zuführen, durchgeführt wird und dann eine Mehrzahl von Quellengaspulsstufen durchgeführt wird, die ein anderes Quellengas zuführen.
  42. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen reaktiven Gase in Pulsstufen für reaktives Gas alternierend zugeführt werden.
  43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Pulsstufen für reaktives Gas, die ein reaktives Gas unter den verschiedenen reaktiven Gasen zuführen, durchgeführt wird und dann eine Mehrzahl von Pulsstufen für reaktives Gas durchgeführt wird, die ein anderes reaktives Gas zuführen.
  44. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Vierwegeventil geschlossen ist, der Reaktionskammer das Spülgas zugeführt wird und das erste Trägergas oder das Quellengas in den Bypass strömt und dass, wenn das Vierwegeventil offen ist, der Reaktionskammer das Spülgas zugeführt wird und das erste Trägergas oder das Quellengas in den Bypass und die Reaktionskammer strömt.
  45. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn das Vierwegeventil geschlossen ist und das Absperrventil offen ist, der Reaktionskammer das Spülgas zugeführt wird und das erste Trägergas oder das Quellengas in den Bypass strömt und dass, wenn das Vierwege-Membranventil offen ist und das Absperrventil geschlossen ist, der Reaktionskammer das Spülgas und das erste Trägergas oder das Quellengas zugeführt werden.
  46. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen eines Quellengasmaterials an dem Substrat das selektive Zuführen eines ersten oder eines zweiten Quellengases zu der Reaktionskammer beinhaltet.
  47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbringen des Quellengasmaterials das Schließen eines der Absperrventile, die bei dem Bypass installiert sind, und das Öffnen des zweiten Einlasses und des ersten Auslasses des ersten oder des zweiten Vierwegeventils beinhaltet, um zu ermöglichen, dass das erste oder das zweite Quellengas durch die erste oder die zweite Quellengaszufuhrleitung in die Reaktionskammer strömt.
  48. Verfahren nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass das Spülen des Quellengasmaterials das Öffnen von einem der bei dem Bypass installierten Absperrventile und das gleichzeitige Öffnen des zweiten Einlasses und des zweiten Auslasses des ersten oder des zweiten Vierwegeventils beinhaltet, um zu ermöglichen, dass das erste Trägergas durch die erste oder die zweite Quellengaszufuhrleitung in den Bypass strömt.
  49. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Schicht aus dem ersten Reaktionsprodukt das Öffnen von einem der bei dem Bypass installierten Absperrventile und das gleichzeitige Öffnen des zweiten Einlasses und des zweiten Auslasses des ersten oder des zweiten Vierwegeventils beinhaltet, um zu ermöglichen, dass das erste Trägergas durch die erste oder die zweite Quellengaszufuhrleitung in den Bypass strömt.
  50. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Quellengas anhaftender als das zweite Quellengas ist.
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