DE102011014311A1 - Introducing a process gas into a process space of a process chamber, by warming a process chamber, a substrate received in the process chamber and/or a process chamber-heating device, and heating inlet tube over the process chamber - Google Patents

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Abstract

The method comprises warming a process chamber (3), a substrate received in the process chamber and/or a process chamber-heating device, heating 90% of an inlet tube (4) over the process chamber, where the inlet tube stands in flow connection and is thermally conductively contacted with the process chamber, introducing a measured first liquid into the heated inlet tube, evaporating the first liquid in the inlet tube to form a part of the process gas, and conducting the evaporated liquid into the process space. The method comprises warming a process chamber (3), a substrate received in the process chamber and/or a process chamber-heating device, heating 90% of an inlet tube (4) over the process chamber, where the inlet tube stands in flow connection and is thermally conductively contacted with the process chamber, introducing a measured first liquid into the heated inlet tube, evaporating the first liquid in the inlet tube to form a part of the process gas, and conducting the evaporated liquid into a process space. The liquid is circulated before and after conducting the measured part of liquid into the inlet tube from a reservoir (5) by a valve (12) through a reservoir back, where the valve is actuated to conduct the part of the liquid to the inlet tube. The liquid is continuously promoted during operation from the reservoir to the valve and from the reservoir either to the reservoir back or to the inlet tube. The inlet tube flows through during an introduction of the liquid with another gas. The liquid between an inlet end of the inlet tube and an outlet end of the inlet tube standing in connection with the process space is locally inserted in the inlet tube, to which the another gas is introduced. Another gas is an inert gas for a process in the process space. Different liquids are successively conducted into the inlet tube, where the liquids evaporate and flow in gas form into process space. The inlet tube between the introduction of different liquids is rinsed with the additional gas. An independent claim is included for a device for introducing a process gas into a process space of a process chamber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen eines Prozessgases in einen Prozessraum einer Prozesskammer, die während einer Substratbehandlung auf eine erhöhte Prozesstemperatur erwärmt ist.The present invention relates to a method and an apparatus for introducing a process gas into a process chamber of a process chamber, which is heated to an elevated process temperature during a substrate treatment.

In der Halbleitertechnik, aber beispielsweise auch der Photovoltaik und anderen technischen Gebieten ist es bekannt, Substrate bei erhöhten Temperaturen unter Zuführung von Prozessgasen zu behandeln. Ein insbesondere in der Halbleitertechnik und der Photovoltaik bekanntes Verfahren ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD = chemical vapor deposition), die beispielsweise für die Herstellung von dünnen Schichten eingesetzt wird. Bei diesen Verfahren werden meist flüssige Precursoren, wie beispielsweise POCl3, oder BBr3, zunächst in einer externen Einheit verdampft und anschließend in Gasform einer Prozesskammer, die zu behandelnde Substrate enthält, zugeführt.In semiconductor technology, but also, for example, photovoltaics and other technical fields, it is known to treat substrates at elevated temperatures while supplying process gases. A well-known in particular in semiconductor technology and photovoltaic process is chemical vapor deposition (CVD), which is used for example for the production of thin films. In these methods, liquid precursors, such as POCl 3 , or BBr 3 , are usually first evaporated in an external unit and then supplied in gaseous form to a process chamber containing substrates to be treated.

Die hierfür am häufigsten verwendeten Verdampfungseinheiten umfassen Bubbler-Systeme, Entspannungsverdampfer oder thermische Verdampfer. Bei den Bubbler-Systemen wird der flüssige Precursor üblicherweise in einem thermisch abgeschirmten und auf konstanter Temperatur gehaltenen Gehäuse gehalten. Ein Trägergas, üblicherweise N2 wird durch den flüssigen Precursor hindurchgeleitet, wobei er darinnen Blasen bildet und hierbei geringe Mengen der Flüssigkeit aufnimmt. Das Trägergas mit den so aufgenommenen Precursor in Gasform wird anschließend in die Prozesskammer eingeleitet. Die Menge an flüssigem Precursor, die durch das Trägergas mitgeführt wird, ist dabei von vielen Faktoren abhängig, wie beispielsweise der Absorptionsrate der Flüssigkeit durch das Trägergas, der relativen Blasengröße, der Verweildauer der Blasen in der Flüssigkeit, der Temperatur der Flüssigkeit oder der Genauigkeit wie gut der Trägergasfluss kontrolliert werden kann. Daher ist es bei diesen Systemen aufwändig eine kontrollierte Menge des flüssigen Precursors in Gasform in einem Prozessraum einzubringen. Die DE 10 2009 051 284 A1 sowie die DE 10 2009 051 285 A1 beschreiben jeweils Vorrichtungen zum Steuern der Konzentration eines Materialgases in solchen Bubbler-Systemen.The most commonly used evaporation units include bubbler systems, flash evaporators or thermal evaporators. In the bubbler systems, the liquid precursor is usually kept in a thermally shielded and kept at a constant temperature housing. A carrier gas, usually N 2 , is passed through the liquid precursor, forming bubbles therein and thereby receiving small quantities of the liquid. The carrier gas with the thus recorded precursor in gaseous form is then introduced into the process chamber. The amount of liquid precursor entrained by the carrier gas is dependent on many factors, such as the rate of absorption of the liquid by the carrier gas, the relative bubble size, the residence time of the bubbles in the liquid, the temperature of the liquid, or accuracy good, the carrier gas flow can be controlled. Therefore, it is complex in these systems to introduce a controlled amount of liquid precursor in gaseous form in a process space. The DE 10 2009 051 284 A1 as well as the DE 10 2009 051 285 A1 each describe devices for controlling the concentration of a material gas in such bubbler systems.

Entspannungsverdampfersysteme bestehen üblicherweise aus einem aus Metall bestehendem Massflowcontroller für Flüssigkeiten oder einer Pumpe und einem beheizten Verdampfer, der eine eigene Heizeinheit aufweist. Der Verdampfer kann unterschiedliche Formen einnehmen, wie zum Beispiel eine kleine beheizte Kammer bis hin zu Düsen, die mit heißem Trägergas betrieben werden, um eine sofortige Verdampfung von eingeleitetem flüssigem Precursor, vorzugsweise in der Form von Mikrotropfen zu gewährleisten. Um eine nahezu sofortige Verdampfung sicherzustellen werden die meisten Entspannungsverdampfer mit relativ hohen Temperaturen betrieben, wodurch die Anforderungen an eine entsprechende Heizeinheit zum Aufheizen einer Kammer oder eines Trägergases aufwendig sein können.Expansion evaporator systems typically consist of a metal massflow controller for liquids or a pump and a heated evaporator that has its own heating unit. The vaporizer may take various forms, such as a small heated chamber, to nozzles operated with hot carrier gas to ensure instant evaporation of introduced liquid precursor, preferably in the form of microdrops. In order to ensure almost instantaneous evaporation, most flash evaporators are operated at relatively high temperatures, whereby the requirements for a corresponding heating unit for heating a chamber or a carrier gas can be complicated.

Thermische Verdampfer weisen üblicherweise einen beheizten, im Wesentlichen geschlossenen Tank auf, in den ein flüssiger Precursor eingefüllt ist. In dem Tank wird die Flüssigkeit kontrolliert verdampft und mit Hilfe eines Massflowcontrollers für Gase wird der verdampfte Precursor kontrolliert einem Prozessraum zugeführt. Der thermische Verdampfer ist dabei limitiert durch den Dampfdruck des Precursors und dem benötigten Druckgefälle zwischen Verdampfungs- und Prozesskammer. Darüber hinaus benötigt auch dieses System eine externe Heizeinheit zum Verdampfen des flüssigen Precursors.Thermal evaporators usually have a heated, substantially closed tank, in which a liquid precursor is filled. In the tank, the liquid is evaporated in a controlled manner and with the aid of a mass flow controller for gases, the vaporized precursor is supplied in a controlled manner to a process space. The thermal evaporator is limited by the vapor pressure of the precursor and the required pressure gradient between evaporation and process chamber. In addition, this system also requires an external heating unit for vaporizing the liquid precursor.

Ausgehend von den oben beschriebenen externen Verdampfereinheiten liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung zum Einbringen von Prozessgasen in einen Prozessraum einer Prozesskammer vorzusehen, das bzw. die wenigstens einen Nachteil der oben genannten Einheiten überwindet.Starting from the external evaporator units described above, the present invention is therefore based on the object of providing a simple method and a simple device for introducing process gases into a process chamber of a process chamber which overcomes at least one disadvantage of the above-mentioned units.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 12 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention this object is achieved by a method according to claim 1 and an apparatus according to claim 12. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Bei dem Verfahren zum Einbringen eines Prozessgases in einen Prozessraum einer Prozesskammer, wird zunächst die Prozesskammer und/oder wenigstens ein darin aufgenommenes Substrat mit wenigstens einer Prozesskammer-Heizeinrichtung erwärmt, wodurch im Wesentlichen auch ein Einlassrohr, das in Strömungsverbindung und thermisch leitendem Kontakt mit der Prozesskammer steht mit erwärmt wird. Anschließend wird wenigstens eine abgemessene erste Flüssigkeit in das Einlassrohr eingeleitet und im Einlassrohr verdampft, um wenigstens einen Teil des Prozessgases zu bilden, und dann in den Prozessraum geleitet. Dadurch dass das Einlassrohr in thermisch leitendem Kontakt mit der Prozesskammer steht, besitzt es, wenn im Prozessraum eine erhöhte Prozesstemperatur herrscht, eine ausreichend hohe Temperatur, die für eine Verdampfung des flüssigen Precursors eingesetzt werden kann. Die Notwendigkeit für eine externe Heizeinheit und eine entsprechende Steuer- und Überwachungseinheit hierfür entfällt. Für die Verdampfung wird Abwärme des Prozesses verwendet. Ferner kann eine kontrollierte Menge an Prozessgas in den Prozessraum eingeführt werden, indem die in das Einlassrohr geleitete Flüssigkeitsmenge abgemessen wird. Die obige Formulierung „Im Wesentlichen” soll den Fall umfassen, das wenigstens 80% der zur Erwärmung des Einlassrohres erforderlichen Energie über die Prozesskammer bzw. die Prozesskammer-Heizeinrichtung zur Verfügung gestellt wird.In the method for introducing a process gas into a process chamber of a process chamber, first the process chamber and / or at least one substrate received therein is heated with at least one process chamber heater, whereby substantially also an inlet pipe in fluid communication and thermally conductive contact with the process chamber is heated with. Subsequently, at least one metered first liquid is introduced into the inlet tube and vaporized in the inlet tube to form at least a portion of the process gas and then directed into the process space. Because the inlet tube is in thermally conductive contact with the process chamber, if there is an increased process temperature in the process space, it has a sufficiently high temperature that can be used for vaporization of the liquid precursor. The need for an external heating unit and a corresponding control and monitoring unit for this purpose is eliminated. For the evaporation waste heat of the process is used. Furthermore, a controlled amount of process gas can be introduced into the process space by using the the inlet pipe is guided metered amount of liquid. The above formulation "substantially" is intended to cover the case where at least 80% of the energy required to heat the inlet tube is provided via the process chamber or process chamber heater.

Dabei kann das Einlassrohr zu wenigstens 90%, vorzugsweise vollständig über die Prozesskammer und/oder die zur Erwärmung der Prozesskammer vorgesehene Heizeinrichtung erwärmt werden.In this case, the inlet pipe can be heated to at least 90%, preferably completely over the process chamber and / or provided for heating the process chamber heater.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens eine Flüssigkeit vor und nach dem Leiten eines Teils davon in das Einlassrohr aus einem Vorratsbehälter heraus, durch ein Ventil hindurch zu dem Vorratsbehälter zurück zirkuliert, wobei das Ventil angesteuert wird um einen Teil der Flüssigkeit zum Einlassrohr zu leiten. Insbesondere wird die wenigstens eine Flüssigkeit während des Betriebs ständig aus dem Vorratsbehälter zum Ventil und von dort entweder zum Vorratsbehälter zurück oder zum Einlassrohr gefördert. Durch diese Zirkulation wird das System ständig entlüftet, so dass über die Ansteuerung des Ventils eine kontrollierte Flüssigkeitsmenge zum Einlassrohr geleitet werden kann. Darüber hinaus stellt die Zirkulation ein schnelles Ansprechverhalten für das Einleiten von Flüssigkeit in das Einlassrohr sicher, da immer Flüssigkeit an dem Ventil ansteht, das die Einleitung der Flüssigkeit in das Einlassrohr steuert.In one embodiment of the invention, at least one liquid is circulated back and forth through a valve to the reservoir prior to and after passing a portion thereof into the inlet tube, the valve being energized to direct a portion of the fluid to the inlet tube. In particular, the at least one liquid is constantly fed during operation from the reservoir to the valve and from there either to the reservoir or back to the inlet pipe. Through this circulation, the system is constantly vented, so that the control of the valve, a controlled amount of liquid can be passed to the inlet pipe. In addition, the circulation ensures a quick response to the introduction of liquid into the inlet tube, since there is always liquid on the valve which controls the introduction of the liquid into the inlet tube.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Einlassrohr wenigstens während des Einleitens der wenigstens einen Flüssigkeit mit einem weiteren Gas durchströmt, wobei die wenigstens eine Flüssigkeit vorzugsweise örtlich zwischen einem Einlassende des Einlassrohres, an dem das weitere Gas eingelassen wird und einem mit dem Prozessraum in Verbindung stehenden Auslassende des Einlassrohres in das Einlassrohr eingebracht wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Flüssigkeit nach ihrer Verdampfung auch vollständig in den Prozessraum gelangt, was für eine Konzentrationseinstellung des Prozessgases zweckmäßig ist. Ferner kann auch ein Rückdiffundieren des Prozessgases in das Einlassrohr verhindert werden. Bei einer Ausführungsform ist das weitere Gas ein für den Behandlungsprozess im Prozessraum inertes Gas. Ein Inertgas ist aber nicht zwingend erforderlich, das sowohl der Verdampfungsraum als auch der Prozessraum gegen chemische Reaktionen der Gase untereinander beständig sein kann.In one embodiment of the invention, the at least one liquid flows through the inlet tube at least during the introduction of the at least one liquid, the at least one liquid preferably being located locally between an inlet end of the inlet tube, at which the further gas is admitted and one communicating with the process space Outlet end of the inlet pipe is introduced into the inlet pipe. This ensures that the liquid after its evaporation also passes completely into the process space, which is expedient for a concentration adjustment of the process gas. Furthermore, a back diffusion of the process gas into the inlet pipe can be prevented. In one embodiment, the further gas is an inert gas for the treatment process in the process space. An inert gas is not absolutely necessary, however, that both the evaporation space and the process space can be resistant to chemical reactions between the gases.

Bei einer weiteren Ausführungsform werden unterschiedliche Flüssigkeiten in das Einlassrohr eingeleitet, die jeweils verdampfen und in Gasform in den Prozessraum strömen. Hierdurch lassen sich unterschiedliche, separate Prozessgase oder auch gemischte Prozessgase für eine Behandlung in dem Prozessraum zur Verfügung stellen. Für die Erzeugung gemischter Prozessgase können die unterschiedlichen Flüssigkeiten zeitlich überlappend in das Einlassrohr geleitet werden. Dies sieht eine gute Durchmischung des gemischten Prozessgases vor. Ein Grund für eine getrennte Einleitung könnte sein, dass die flüssigen Precursoren gegebenenfalls miteinander reagieren könnten und daher vor ihrer Einleitung getrennt zu halten sind.In another embodiment, different liquids are introduced into the inlet tube, which evaporate in each case and flow in gas form into the process space. As a result, different, separate process gases or mixed process gases can be made available for treatment in the process space. For the generation of mixed process gases, the different liquids can be conducted overlapping in time into the inlet tube. This provides a good mixing of the mixed process gas. One reason for a separate introduction could be that the liquid precursors may possibly react with each other and therefore have to be kept separate prior to their introduction.

Alternativ ist es aber auch möglich die unterschiedlichen Flüssigkeiten zeitlich nacheinander in das Einlassrohr einzuleiten, um entweder eine Durchmischung der entstehenden Gase erst im Prozessraum zu erreichen, oder um zeitlich hintereinander unterschiedliche Prozessgasatmosphären einzustellen. Eine Durchmischung erst im Prozessraum könnte zweckmäßig sein, wenn die unterschiedlichen Prozessgaskomponenten beispielsweise zum Erzeugen von Radikalen miteinander reagieren. Daher ist bei einer Ausführungsform der Erfindung auch vorgesehen, dass das Einlassrohr zwischen dem Einbringen unterschiedlicher Flüssigkeiten mit einem weiteren Gas durchspült wird, um eine Durchmischung der entstehenden Prozessgaskomponenten im Einlassrohr zu vermeiden. Miteinander reagierende Prozessgaskomponenten könnten zu Ablagerungen im Einlassrohr führen, die wiederum bei nachfolgenden Prozessen zu Kontaminationen führen könnten.Alternatively, however, it is also possible to introduce the different liquids one after the other into the inlet tube, in order to either achieve mixing of the resulting gases only in the process space, or to set different process gas atmospheres one behind the other. A mixing only in the process room could be useful if the different process gas components react, for example, to generate radicals with each other. Therefore, in one embodiment of the invention, it is also provided that the inlet pipe is flushed through between the introduction of different liquids with another gas to avoid mixing of the resulting process gas components in the inlet pipe. Inter-reactive process gas components could lead to deposits in the inlet pipe, which in turn could lead to contamination in subsequent processes.

Die Vorrichtung zum Einbringen eines Prozessgases in einen Prozessraum einer Prozesskammer, die über eine Heizeinrichtung auf eine erhöhte Prozesstemperatur erwärmbar ist, weißt wenigstens ein Einlassrohr auf, das in Strömungsverbindung und thermisch leitenden Kontakt mit der Prozesskammer steht. Ferner weißt die Vorrichtung wenigstens einen Vorratsbehälter für wenigstens eine erste Flüssigkeit auf, die bei ihrer Verdampfung wenigstens einen Teil des Prozessgases bilden kann, und wenigstens eine Zumesseinheit mit wenigstens einem Ventil zum Leiten von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in das Einlassrohr. Eine solche Vorrichtung ermöglicht wiederum eine kontrollierte Zuleitung der Flüssigkeit in ein Einlassrohr, in dem die Flüssigkeit ohne den Einsatz einer externen Heizeinrichtung – es wird lediglich Wärme der Prozesskammer verwendet – verdampft werden kann. Eine solche Vorrichtung besitzt einen einfachen Aufbau und ermöglicht eine kontrollierte Einstellung einer Prozessgasatmosphäre innerhalb des Prozessraums.The device for introducing a process gas into a process chamber of a process chamber, which can be heated by a heating device to an elevated process temperature, comprises at least one inlet pipe which is in flow connection and thermally conductive contact with the process chamber. Furthermore, the device has at least one storage container for at least one first liquid, which can form at least part of the process gas during its evaporation, and at least one metering unit with at least one valve for conducting liquid from the storage container into the inlet tube. Such a device in turn allows a controlled supply of the liquid into an inlet tube, in which the liquid without the use of an external heater - it is only heat of the process chamber used - can be evaporated. Such a device has a simple structure and allows a controlled adjustment of a process gas atmosphere within the process space.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist die Zumesseinheit neben dem Ventil wenigstens eine Pumpe, eine Zuführleitung und eine Rückführleitung auf, wobei die Pumpe so angeordnet ist, dass sie Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter durch die Zuführleitung zum Ventil und anschließend je nach Ventilstellung über die Rückführleitung zurück zum Vorratsbehälter oder in das Einlassrohr fördern kann. Diese Anordnung der Zumesseinheit ermöglicht eine ständige Zirkulation der Flüssigkeit, so dass das System ständig entlüftet wird, und darüber hinaus ständig an dem Ventil Flüssigkeit anstehen kann, damit die Zumesseinheit schnell auf Ansteuerbefehle zum Einleiten der Flüssigkeit ansprechen kann.In one embodiment of the invention, the metering unit has, in addition to the valve, at least one pump, a supply line and a return line, the pump being arranged to return liquid from the reservoir through the supply line to the valve and then back to the valve via the return line Feed reservoir or into the inlet pipe can. This arrangement of the metering unit allows a constant circulation of the liquid, so that the system is constantly vented, and also can constantly be present at the valve liquid, so that the metering unit can respond quickly to drive commands for introducing the liquid.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Flüssigkeitsmengenmesser zwischen dem Ventil und dem Einlassrohr vorgesehen, um die über das Ventil eingeleitete Flüssigkeitsmenge bestimmen und gegebenenfalls regeln zu können. Ferner kann eine Blende, insbesondere eine feste Blende zwischen Ventil und Einlassrohr vorgesehen sein, welche dabei hilft, auch geringe Mengen an Flüssigkeit einleiten zu können. Vorzugsweise erstreckt sich das Einlassrohr wenigstens teilweise in den Prozessraum hinein und/oder weist eine Vielzahl von Auslassöffnungen auf, um eine gute Verteilung des austretenden Prozessgases innerhalb des Prozessraums erreichen zu können. Ferner kann hierüber auch eine ausreichende Erwärmung des Einlassrohres sichergestellt werden. Wenn eine Vielzahl von Auslassöffnungen vorgesehen ist, können diese eine Zerstäuberstruktur bilden.Preferably, at least one liquid flow meter is provided between the valve and the inlet pipe in order to determine the amount of liquid introduced via the valve and, if appropriate, to be able to control it. Furthermore, an orifice, in particular a fixed orifice between the valve and the inlet pipe, can be provided which helps to be able to introduce even small amounts of liquid. Preferably, the inlet tube extends at least partially into the process space and / or has a multiplicity of outlet openings in order to be able to achieve a good distribution of the exiting process gas within the process space. Furthermore, a sufficient heating of the inlet pipe can also be ensured. If a plurality of outlet openings is provided, these can form a sprayer structure.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein zweiter Vorratsbehälter für wenigstens eine zweite Flüssigkeit vorgesehen, die bei ihrer Verdampfung wenigstens einen Teil des Prozessgases bilden kann und wenigstens eine zweite Zumesseinheit mit wenigstens einem zweiten Ventil zum Leiten von Flüssigkeit aus dem zweiten Vorratsbehälter in das Einlassrohr. Hierdurch wird ermöglicht, hintereinander unterschiedliche Prozessgase in den Prozessraum einzuleiten und/oder gemischte Prozessgase zu erzeugen.In a further embodiment, at least one second reservoir is provided for at least a second liquid, which can form at least a portion of the process gas during its evaporation and at least one second metering unit with at least one second valve for conducting liquid from the second reservoir into the inlet pipe. This makes it possible to introduce different process gases into the process space one after the other and / or to generate mixed process gases.

Die oben genannte Vorrichtung kann vorteilhaft für mehrere Prozesskammern eingesetzt werden, wobei ein einzelner Vorratsbehälter für eine erste Flüssigkeit mehrere Prozesskammern bedienen kann. Für jede Prozesskammer wäre dann ein entsprechendes Einlassrohr und eine entsprechende Zumesseinheit vorgesehen.The above-mentioned device can be advantageously used for a plurality of process chambers, wherein a single reservoir for a first liquid can serve a plurality of process chambers. For each process chamber, a corresponding inlet pipe and a corresponding metering unit would then be provided.

Das oben beschriebene Verfahren bzw. die Vorrichtung ermöglichen einen geringen Gasverbrauch, da im Gegensatz zum Bubbler-System kein Trägergas notwendig ist. Der Gasfluss weiterer Gase, wie beispielsweise N2 kann unabhängig von der Menge der verwendeten Chemikalie bzw. der aktiven Prozessgaskomponente, die als Flüssigkeit in das Einlassrohr eingeleitet wird, eingestellt werden. Der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht sich gegenüber dem bekannten Systemen wesentlich, da keine externen Heizelemente mit entsprechender Überwachung und Regelung notwendig sind. Die Vorrichtung und das Verfahren können jederzeit, sofern die erforderliche Prozesstemperatur im Prozessraum erreicht ist, eingesetzt werden, und es ist nicht notwendig gegebenenfalls auf das Erreichen einer entsprechenden Temperatur durch ein externes Heizelement zu warten. Selbst das Einleiten größerer Gasmengen ist unproblematisch, wodurch sich eine bessere Prozessstabilität ergibt.The method described above or the device allow low gas consumption, since in contrast to the bubbler system no carrier gas is necessary. The gas flow of other gases, such as N 2 can be adjusted regardless of the amount of the chemical used or the active process gas component, which is introduced as a liquid in the inlet pipe. The structure of the device is simplified compared to the known systems substantially, since no external heating elements with appropriate monitoring and control are necessary. The apparatus and method may be used at any time provided the required process temperature in the process space is achieved, and it may not be necessary to wait for an appropriate temperature to be reached by an external heating element. Even the introduction of larger amounts of gas is unproblematic, resulting in a better process stability.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings; in the drawings shows:

1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Einbringen eines Prozessgases in einer Prozesskammer; 1 a schematic perspective view of an apparatus for introducing a process gas in a process chamber;

2 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils der Vorrichtung gemäß 1; 2 an enlarged schematic representation of a part of the device according to 1 ;

3 eine schematische perspektivische Schnittansicht durch den in 2 gezeigten Teilbereich der Vorrichtung; 3 a schematic perspective sectional view through the in 2 shown portion of the device;

4 eine alternative Schnittansicht durch einen Teilbereich der Vorrichtung gemäß 1; 4 an alternative sectional view through a portion of the device according to 1 ;

5 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teilbereichs einer alternativen Vorrichtung zum Einleiten eines Prozessgases in eine Prozesskammer; 5 an enlarged schematic representation of a portion of an alternative device for introducing a process gas into a process chamber;

6 eine vergrößerte schematische perspektivische Darstellung eines Einlassrohrs, das bei der Ausführungsform gemäß 5 eingesetzt werden kann. 6 an enlarged schematic perspective view of an inlet tube, which in the embodiment according to 5 can be used.

In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Orts- bzw. Richtungsangaben, wie oben, unten, links oder rechts beziehen sich auf die Darstellungen in den Zeichnungen, und sollten daher nicht einschränkend gesehen werden. Sie können sich aber auch auf eine bevorzugte Endanordnung beziehen.Location or direction indications used in the following description, such as top, bottom, left or right, refer to the representations in the drawings and therefore should not be taken as limiting. You can also refer to a preferred final arrangement.

Die 1 bis 4 zeigen unterschiedliche Darstellungen einer Vorrichtung 1 zum Einbringen eines Prozessgases in eine Prozesskammer 3 über ein Einlassrohr 4.The 1 to 4 show different representations of a device 1 for introducing a process gas into a process chamber 3 via an inlet pipe 4 ,

Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einem Vorratsbehälter 5 und einer Zumesseinheit 7.The device 1 consists essentially of a storage container 5 and a metering unit 7 ,

Der Vorratsbehälter besitzt im Inneren einen nicht näher dargestellten Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Flüssigkeit, die nach einem Verdampfen derselben wenigstens teilweise ein Prozessgas für eine Behandlung von Substraten in der Prozesskammer 3 bilden kann. An einer Oberseite des Behälters 5 ist eine Vielzahl von Anschlussstutzen 8 vorgesehen, die jeweils eine Verbindung zu dem Aufnahmeraum im Vorratsbehälter 5 vorsehen. Wenigstens einige der Anschlussstutzen 8, und zwar vorzugsweise die Hälfte derselben stehen jeweils mit einer sich benachbart zum Boden des Aufnahmeraums des Vorratsbehälters 5 erstreckenden Leitung in Verbindung. Die anderen Anschlussstutzen 8 enden hingegen an einem oberen Ende des Aufnahmeraums. Die erstgenannten Anschlussstutzen 8 dienen üblicherweise zur Entnahme einer Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter, während die zuletzt genannten Anschlussstutzen 8 für eine Rückführung der Flüssigkeit dienen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Über die Vielzahl von Anschlussstutzen wird somit eine gleichzeitige und/oder sequentielle Entnahme/Rückführung einer im Behälter 5 befindlichen Flüssigkeit ermöglicht. Ein einzelner Behälter 5 kann somit für mehrere Prozesskammern 3 verwendet werden, wie nachfolgend noch erläutert wird. Wenn die Anschlussstutzen nicht benötigt werden, können sie in geeigneter Weise verschlossen sein.The reservoir has in the interior of a receiving space, not shown, for receiving a liquid, after an evaporation thereof at least partially a process gas for a treatment of substrates in the process chamber 3 can form. At a top of the container 5 is a variety of connecting pieces 8th provided, each having a connection to the receiving space in the reservoir 5 provide. At least some of the connecting pieces 8th , in fact Preferably, half of them are each adjacent to the bottom of the receiving space of the storage container 5 connecting cable. The other connecting pieces 8th On the other hand, they end at an upper end of the recording room. The first-mentioned connecting pieces 8th usually serve to remove a liquid from the reservoir, while the last-mentioned connecting pieces 8th serve for a return of the liquid, as will be explained in more detail below. Thus, a simultaneous and / or sequential removal / return of a container in the container is due to the large number of connecting pieces 5 located liquid allows. A single container 5 can thus be used for several process chambers 3 can be used, as will be explained below. If the spigots are not needed, they may be properly closed.

Die Zumesseinheit 7 besteht im Wesentlichen aus einer Pumpe 10, einer Zuführleitung 11, einem Ventil 12, einer Rückführleitung 13, einem Flüssigkeitsmengenmesser, der nachfolgend als Massflowcontroller 14 bezeichnet wird, und einer Blende 15.The metering unit 7 consists essentially of a pump 10 , a supply line 11 , a valve 12 , a return line 13 , a liquid flow meter, hereinafter referred to as Massflowcontroller 14 is designated, and a diaphragm 15 ,

Die Pumpe 10 ist an einem Anschlussstutzen 8 des Vorratsbehälters 5, der für die Entnahme von Flüssigkeit dient, ansaugseitig angeschlossen. Auslassseitig ist die Pumpe 10 mit der Zuführleitung 11 verbunden. Die Pumpe 10 ist eines geeigneten Typs für die zu verwendenden Flüssigkeiten, insbesondere eine Kreiselpumpe aus PFA oder PTE. Es können aber auch andere Pumpentypen eingesetzt werden. Vorzugsweise sollten die Pumpen keine Metallteile aufweisen, die mit der zu fördernden Flüssigkeit in Kontakt kommen können.The pump 10 is on a connecting piece 8th of the storage container 5 , which is used for the removal of liquid, connected to the suction side. The outlet side is the pump 10 with the supply line 11 connected. The pump 10 is a suitable type for the liquids to be used, in particular a centrifugal pump made of PFA or PTE. However, other types of pumps can also be used. Preferably, the pumps should not have metal parts that can come into contact with the liquid to be delivered.

Die Zuführleitung 11 erstreckt sich zwischen dem Auslassanschluss der Pumpe 10 und einem Einlassanschluss des Ventils 12. Das Ventil 12 ist ein sogenanntes Zwei-Dreiwegeventil mit dem Einlassanschluss, der mit der Zuführleitung verbunden ist, sowie ersten und zweiten Auslassanschlüssen. Der erste Auslassanschluss steht mit der Rückführleitung 13 in Verbindung und der zweite mit dem Massflowcontroller 14. Das Ventil 12 ist somit in der Lage eine Verbindung zwischen der Zuführleitung 11 und der Rückführleitung 13 oder alternativ zwischen der Zuführleitung 11 und dem Massflowcontroller 14 vorzusehen. Das Ventil steht mit einer geeigneten, nicht dargestellten Ansteuereinheit in Verbindung, die das Ventil ansteuert, um die eine oder die andere Verbindung herzustellen. Die Rückführleitung 13 erstreckt sich zwischen dem ersten Auslassanschluss des Ventils 12 und einem Anschlussstutzen 8 des Vorratsbehälters 5, der für die Rückführung von Flüssigkeiten vorgesehen ist.The feed line 11 extends between the outlet port of the pump 10 and an inlet port of the valve 12 , The valve 12 is a so-called two-way valve having the inlet port connected to the supply line and first and second outlet ports. The first outlet port is connected to the return line 13 in connection and the second with the Massflowcontroller 14 , The valve 12 is thus able to connect between the supply line 11 and the return line 13 or alternatively between the supply line 11 and the massflow controller 14 provided. The valve communicates with a suitable drive unit, not shown, which controls the valve to make one or the other connection. The return line 13 extends between the first outlet port of the valve 12 and a connecting piece 8th of the storage container 5 , which is intended for the return of liquids.

Der Massflowcontroller 14 ist zwischen einem Auslassanschluss des Ventils 12 und der Blende 15 vorgesehen. Die Blende 15 wiederum ist zwischen dem Massflowcontroller 14 und einem Anschlussstutzen 30 des Einlassrohrs 4 vorgesehen. Der Massflowcontroller 14 ist des Typs, der in der Lage ist, die Strömungsmenge einer dort hindurch strömenden Flüssigkeit zu bestimmen. Die Blende 15 ist des Typs, die einen Staudruck zwischen sich und dem Massflowcontroller erzeugt, um auch das Zumessen kleiner Flüssigkeitsmengen in den Anschlussstutzen 30 des Einlassrohrs 4 zu ermöglichen.The mass flow controller 14 is between an outlet port of the valve 12 and the aperture 15 intended. The aperture 15 again is between the mass flow controller 14 and a connecting piece 30 of the inlet pipe 4 intended. The mass flow controller 14 is of the type capable of determining the flow rate of a liquid passing therethrough. The aperture 15 is the type that creates a dynamic pressure between itself and the mass flow controller, as well as the metering of small amounts of fluid into the spigot 30 of the inlet pipe 4 to enable.

Alle flüssigkeitsführenden Teile der Zumesseinheit 7 sind aus einem geeigneten Material, das mit der verwendeten Flüssigkeit nicht reagiert und keine Kontaminationen in dem Prozessraum der Prozesskammer 3 einführt. Insbesondere sind die flüssigkeitsführenden Teile jeweils metallfrei.All fluid-carrying parts of the metering unit 7 are made of a suitable material that does not react with the liquid used and no contamination in the process chamber of the process chamber 3 introduces. In particular, the liquid-carrying parts are each metal-free.

Die Prozesskammer 3, die in den Figuren jeweils nur teilweise dargestellt ist, weist ein Kammergehäuse 18 und einen darin ausgebildeten Prozessraum 19 auf. Das Prozesskammergehäuse 18 ist aus einem geeigneten Material, das die darin stattfindenden Prozesse nicht beeinträchtigt, wie beispielsweise aus Quarz oder Borosilikatglas 3.3. Das Prozesskammergehäuse weist eine nicht dargestellte Be-/Entladeöffnung auf, über die zu behandelnde Substrate in den Prozessraum 19 hinein und aus diesem hinaus transportiert werden können, wie es in der Technik bekannt ist. In dem Prozessraum ist ferner ein Substrathalter oder eine Aufnahme für einen Substrathalter, wie beispielsweise ein Waferboot vorgesehen. Der Prozessraum kann zur Aufnahme eines einzelnen Substrats für eine Einzelbehandlung oder auch zur Aufnahme einer Charge an Substraten ausgebildet sein.The process chamber 3 , which is only partially shown in the figures, has a chamber housing 18 and a process space formed therein 19 on. The process chamber housing 18 is made of a suitable material that does not interfere with the processes taking place in it, such as quartz or borosilicate glass 3.3. The process chamber housing has a loading / unloading opening, not shown, over the substrates to be treated in the process space 19 can be transported in and out of this, as is known in the art. A substrate holder or a receptacle for a substrate holder, such as a wafer boat, is also provided in the process space. The process space can be designed to accommodate a single substrate for a single treatment or even to receive a batch of substrates.

Die Prozesskammer 18 weist eine Vielzahl von Anschlussstutzen 21, 22, 23 auf, die an ihrem freien Ende jeweils eine Kugelaufnahme aufweisen. In den Anschlussstutzen 22 und 23 ist jeweils eine Blindkugel zum Abschluss der Anschlussstutzen 22, 23 dargestellt, es ist aber auch möglich diese mit Zu- oder Ableitungen zu verbinden. In dem Anschlussstutzen 21 ist das Einlassrohr 4 aufgenommen.The process chamber 18 has a variety of connecting pieces 21 . 22 . 23 on, each having a ball seat at its free end. In the connecting piece 22 and 23 is in each case a blind ball to complete the connecting piece 22 . 23 shown, but it is also possible to connect these with inlets or outlets. In the connection piece 21 is the inlet pipe 4 added.

In, an oder auch benachbart zur Prozesskammer 18 ist eine nicht dargestellte Heizeinheit vorgesehen, um die Prozesskammer und/oder darin befindliche Substrate auf eine Prozesstemperatur zur erwärmen. Für Prozesse, die das Einbringen eines Prozessgases gemäß der Erfindung erfordern, kann die Heizeinheit die Prozesskammer 18 und/oder die darin aufgenommenen Substrate auf ein Temperatur erwärmen, die oberhalb der Verdampfungstemperatur einer Flüssigkeit liegt, die zur Bildung des Prozessgases eingesetzt wird, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Heizeinheit kann unterschiedliche Formen annehmen und kann beispielsweise Heizlampen und/oder Widerstandsheizelemente aufweisen. Ein Beispiel für ein besonders geeignetes Widerstandheizelement ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 011 156 beschrieben, die hinsichtlich des Aufbaus eines bestimmten Heizelements hier durch Bezugnahme aufgenommen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.In, on or adjacent to the process chamber 18 an unillustrated heating unit is provided to heat the process chamber and / or substrates therein to a process temperature. For processes that require the introduction of a process gas according to the invention, the heating unit may be the process chamber 18 and / or heat the substrates received therein to a temperature which is above the evaporation temperature of a liquid which is used to form the process gas, as will be explained in more detail below. The heating unit can be different Take forms and can for example have heating lamps and / or resistance heating elements. An example of a particularly suitable resistance heating element is, for example, in the non-prepublished DE 10 2010 011 156 which is incorporated herein by reference for the structure of a particular heating element to avoid repetition.

Das Prozesskammergehäuse 18, die Heizeinheit und auch andere hier freiliegend dargestellte Teile, insbesondere das Einlassrohr 4, können in geeigneter Weise in einem thermisch isolierenden Gehäuse, das zur Vereinfachung nicht dargestellt ist, aufgenommen sein. Ein solches ist auch beispielsweise in der schon oben erwähnten DE10 2010 011 156 beschrieben, die auch diesbezüglich hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.The process chamber housing 18 , the heating unit and also other parts shown here exposed, in particular the inlet pipe 4 , can be suitably accommodated in a thermally insulating housing, which is not shown for the sake of simplicity. Such is also, for example, in the already mentioned above DE10 2010 011 156 which is also incorporated herein by reference.

Das Einlassrohr 4 besitzt eine langgestreckte Form mit einem Einlassende 28, einem Auslassende 29, dem zuvor erwähnten Anschlussstutzen 30 und einem Kugelschliff 31. Der Anschlussstutzen 30 ist zwischen Einlassende 28 und Auslassende 29 angeordnet. Der Kugelschliff 31 des Einlassrohrs 4 befindet sich zwischen Anschlussstutzen 30 und Auslassende 29 des Einlassrohrs 4.The inlet pipe 4 has an elongated shape with an inlet end 28 , an outlet end 29 , the aforementioned connecting piece 30 and a ball cut 31 , The connecting piece 30 is between inlet end 28 and outlet end 29 arranged. The ball cut 31 of the inlet pipe 4 located between connecting pieces 30 and outlet end 29 of the inlet pipe 4 ,

Das Einlassende 28 steht über ein geeignetes Verbindungselement 32 mit einer nicht näher dargestellten Gaszuleitung, beispielsweise einer N2 Gaszuleitung in Verbindung. Das Auslassende 29 des Einlassrohrs 4 erstreckt sich in den Prozessraum 19 der Prozesskammer 3 hinein und besitzt eine Vielzahl von Auslassöffnungen, um eine hieraus austretende Gasströmung nach Art eines Zerstäubers innerhalb des Prozessraums 19 verteilen zu können.The inlet end 28 is about a suitable connecting element 32 with a gas supply, not shown, for example, a N 2 gas supply in conjunction. The outlet end 29 of the inlet pipe 4 extends into the process room 19 the process chamber 3 and has a plurality of outlet openings to a gas flow emerging therefrom in the manner of an atomizer within the process space 19 to be able to distribute.

Das Einlassrohr 4 steht in thermisch leitendem Kontakt mit der Prozesskammer 18 bzw. dem Prozessraum 19 und wird bei einer Erwärmung desselben ebenfalls erhitzt. Dies gilt insbesondere auch für den Bereich des Einlassrohrs 4, der zwischen Kugelschliff 32 und Auslassende 29 liegt.The inlet pipe 4 is in thermally conductive contact with the process chamber 18 or the process room 19 and is also heated when heated. This applies in particular also to the area of the inlet pipe 4 that between ball-and-socket 32 and outlet end 29 lies.

Der Anschlussstutzen 30, der zwischen dem Einlassende 28 und dem Kugelschliff 32 vorgesehen ist, steht mit der Blende 15 der Zumesseinheit 7 in Strömungsverbindung. Hierüber kann die Zumesseinheit 7 somit Flüssigkeit in das innere des Einlassrohrs 4 einleiten.The connecting piece 30 that is between the inlet end 28 and the ball cut 32 is provided stands with the aperture 15 the metering unit 7 in fluid communication. This can be the metering unit 7 thus liquid in the interior of the inlet pipe 4 initiate.

Nachfolgend wird nunmehr der Betrieb der Vorrichtung 1 gemäß den 1 bis 4 näher erläutert.The operation of the device will now be described below 1 according to the 1 to 4 explained in more detail.

Zunächst werden zu behandelnde Substrate in den Prozessraum 19 in der Prozesskammer 3 geladen. Anschließend wird der Prozessraum 19 auf eine vorgegebene Temperatur zum Behandeln der aufgenommenen Substrate erhitzt, die oberhalb der Verdampfungstemperatur einer Flüssigkeit liegt, die zur Bildung eines Prozessgases eingesetzt wird. Eine übliche Temperatur für eine CVD-Behandlung liegt bei 700–900°C. Es sind aber je nach Prozess auch andere Temperaturen, insbesondere auch niedrigere Temperaturen für den Prozess denkbar. Währenddessen kann über die Gaszuführung 33 und das Einlassrohr 4 ein Gas wie beispielsweise N2 in dem Prozessraum geleitete werden um diesen beispielsweise zu spülen, wobei N2 beispielsweise für die Behandlung der Substrate bei den Prozesstemperaturen als ein inertes Gas angesehen werden kann.First, substrates to be treated are placed in the process room 19 in the process chamber 3 loaded. Subsequently, the process room 19 heated to a predetermined temperature for treating the recorded substrates, which is above the evaporation temperature of a liquid, which is used to form a process gas. A typical temperature for a CVD treatment is 700-900 ° C. However, depending on the process, other temperatures, in particular lower temperatures, are also conceivable for the process. Meanwhile, via the gas supply 33 and the inlet pipe 4 For example, a gas such as N 2 may be passed in the process space to purge it, for example, and N 2 may be considered an inert gas for treating the substrates at process temperatures.

Zur Erzeugung des eigentlichen Prozessgases wird über die Zumesseinheit 7, wenn die Prozesstemperatur erreicht ist, eine flüssige Chemikalie, wie beispielsweise POCl3, BBr3 oder ähnliche, die beispielsweise für einen CVD-Prozess eingesetzt werden können, in das Einlassrohr 4 eingeleitet. Hierzu wird zunächst über die Pumpe 10, die Zuleitung 11, das Ventil 12 und die Rückführleitung 13 ständig die flüssige Chemikalie aus dem Vorratsbehälter 5 heraus und in diesen zurück zirkuliert. Hierdurch wird das Fördersystem ständig gelüftet. Wenn dann die Chemikalie in das Einlassrohr 4 eingeleitet werden soll, dann wird das Ventil 12 entsprechend betätigt, und die Flüssigkeit in das Einlassrohr 4 geleitet. Über den Massflowcontroller 14 kann die Menge der eingeleiteten Flüssigkeit genau bestimmt werden. Dabei hilft die Blende 15 einen gewissen Staudruck zu erzeugen, um gegebenenfalls auch geringe Mengen an Flüssigkeit zumessen zu können.To generate the actual process gas is via the metering unit 7 when the process temperature is reached, a liquid chemical such as POCl 3 , BBr 3 or the like, which may be used for a CVD process, for example, into the inlet pipe 4 initiated. This is done first via the pump 10 , the supply line 11 , the valve 12 and the return line 13 constantly the liquid chemical from the reservoir 5 out and circulated back into these. As a result, the conveyor system is constantly ventilated. If then the chemical in the inlet pipe 4 should be initiated, then the valve 12 operated accordingly, and the liquid in the inlet pipe 4 directed. About the mass flow controller 14 the amount of liquid introduced can be accurately determined. The aperture helps 15 to generate a certain back pressure, in order to be able to meter even small amounts of liquid if necessary.

Das Einlassrohr 4, das in thermisch leitendem Kontakt mit der Prozesskammer 3 steht, befindet sich im Wesentlich auf derselben Temperatur wie die Prozesskammer 3. Insbesondere wird bei der dargestellten Ausführungsform für die Erwärmung des Einlassrohrs ausschließlich Abwärme des Prozesses eingesetzt. Damit ist das Einlassrohr 4 so stark aufgeheizt, dass die darin eintretende Flüssigkeit sofort verdampft. Der dabei gebildete Dampf tritt dann über die Auslassöffnung 29 in Dampfform in den Prozessraum 19 ein und bildet dort eine vorbestimmte Prozessgasatmosphäre. Während dieser Zeit kann weiterhin über die Gaszuleitung 33 ein weiteres Gas, wie beispielsweise N2 in den Prozessraum 19 eingeleitet werden. Dies verhindert eine Rückdiffusion vom Prozessgas in das Einlassrohr 4 und sorgt ferner dafür, dass der gesamte Dampf aus dem Einlassrohr in die Prozesskammer gelangt. Selbst wenn der außerhalb des Kugelschliffs 25 liegende Bereich des Einlassrohrs 4 keine ausreichend hohe Temperatur besitzt, um eine Verdampfung zu bewirken, so würde die Flüssigkeit wenigstens in dem Bereich des Einlassrohrs 4 verdampfen, der zwischen Kugelschliff 25 und Auslassende 29 des Einlassrohrs 4 liegt.The inlet pipe 4 that is in thermally conductive contact with the process chamber 3 is essentially at the same temperature as the process chamber 3 , In particular, in the illustrated embodiment, only waste heat of the process is used for heating the inlet pipe. This is the inlet pipe 4 heated so much that the liquid entering it immediately evaporates. The resulting vapor then passes through the outlet opening 29 in vapor form in the process room 19 and forms there a predetermined process gas atmosphere. During this time can continue via the gas supply 33 another gas, such as N 2 in the process room 19 be initiated. This prevents back diffusion from the process gas into the inlet pipe 4 and further ensures that all of the steam from the inlet tube enters the process chamber. Even if the outside of the ball cut 25 lying region of the inlet pipe 4 does not have a sufficiently high temperature to effect evaporation, the liquid would be at least in the region of the inlet tube 4 evaporate, the between ball cut 25 and outlet end 29 of the inlet pipe 4 lies.

Die Zumesseinheit 7 ist somit in Kombination mit dem Einlassrohr 4 in der Lage in kontrollierter Weise ein Prozessgas in den Prozessraum der Prozesskammer 3 einzuleiten. Zusätzlichen können beispielsweise über weitere nicht gezeigte Zuleitungen (die zum Beispiel die Anschlussstutzen 22, 23 nutzen können) weitere Prozessgaskomponenten in den Prozessraum eingeleitet werden. Auch kann kontrolliert Prozessgas über eine entsprechende Ableitung abgeleitet werden, um bei entsprechender Zuleitung eine Erfrischung der Prozessgasatmosphäre zu ermöglichen, und/oder um den Prozess zu beenden. The metering unit 7 is thus in combination with the inlet pipe 4 capable of controlling a process gas into the process space of the process chamber 3 initiate. Additional can, for example, via other not shown leads (which, for example, the connecting pieces 22 . 23 be used) further process gas components are introduced into the process space. Also, controlled process gas can be discharged via a corresponding discharge, in order to enable a refreshment of the process gas atmosphere with a corresponding supply line, and / or to end the process.

Die 5 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teilbereichs einer alternativen Vorrichtung 1 zum Einleiten eines Prozessgases in eine Prozesskammer 3 und 6 eine vergrößerte schematische perspektivische Darstellung eines Einlassrohrs 4, das bei der Ausführungsform gemäß 5 eingesetzt ist. Bei der nachfolgenden Beschreibung werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, sofern gleiche oder ähnliche Elemente beschrieben werden.The 5 shows an enlarged schematic representation of a portion of an alternative device 1 for introducing a process gas into a process chamber 3 and 6 an enlarged schematic perspective view of an inlet pipe 4 , which in the embodiment according to 5 is used. In the following description, the same reference numerals are used as in the previously described embodiment, as far as the same or similar elements are described.

5 zeigt wieder einen Teil einer Prozesskammer 3, die in der gleichen Weise aufgebaut sein kann wie zuvor beschrieben, die einen Anschlussstutzen 21 aufweist, in dem ein Einlassrohr 4 aufgenommen ist. 5 again shows part of a process chamber 3 , which can be constructed in the same manner as described above, the one connecting piece 21 in which an inlet pipe 4 is included.

Das Einlassrohr 4 besitzt wieder eine langgestreckte Form mit einem Einlassende 28, einem Auslassende 29 und einem Kugelschliff 31. Ferner weist das Einlassrohr 4 einen ersten Anschlussstutzen 30 sowie einen zweiten Anschlussstutzen 30' auf. Der erste Anschlussstutzen 30 sowie der zweite Anschlussstutzen 30' sind zwischen dem Einlassende 28 und dem Kugelschliff 31 angeordnet. Der Kugelschliff 31 des Einlassrohrs 4 befindet sich zwischen den Anschlussstutzen 30, 30' und dem Auslassende 29 des Einlassrohrs 4.The inlet pipe 4 again has an elongated shape with an inlet end 28 , an outlet end 29 and a ball cut 31 , Further, the inlet pipe has 4 a first connecting piece 30 and a second connecting piece 30 ' on. The first connection piece 30 as well as the second connecting piece 30 ' are between the inlet end 28 and the ball cut 31 arranged. The ball cut 31 of the inlet pipe 4 is located between the connecting pieces 30 . 30 ' and the outlet end 29 of the inlet pipe 4 ,

Das Einlassende 28 steht über ein geeignetes Verbindungselement 32 mit einer nicht näher dargestellten Gaszuleitung, beispielsweise einer N2 Gaszuleitung in Verbindung. Das Auslassende 29 des Einlassrohrs 4 erstreckt sich in den Prozessraum der Prozesskammer 3 hinein und besitzt eine Vielzahl von Auslassöffnungen, um eine hieraus austretende Gasströmung nach Art eines Zerstäubers innerhalb des Prozessraums verteilen zu können.The inlet end 28 is about a suitable connecting element 32 with a gas supply, not shown, for example, a N 2 gas supply in conjunction. The outlet end 29 of the inlet pipe 4 extends into the process space of the process chamber 3 and has a plurality of outlet openings to distribute a gas flow emerging therefrom in the manner of a nebulizer within the process space can.

Das Einlassrohr 4 steht in thermisch leitendem Kontakt mit der Prozesskammer 3 (dem Prozessraum) und wird bei einer Erwärmung derselben (desselben) ebenfalls erhitzt. Dies gilt insbesondere auch für den Bereich des Einlassrohrs 4, der zwischen Kugelschliff 31 und Auslassende 29 liegt.The inlet pipe 4 is in thermally conductive contact with the process chamber 3 (the process space) and is also heated when heated (same). This applies in particular also to the area of the inlet pipe 4 that between ball-and-socket 31 and outlet end 29 lies.

Die Anschlussstutzen 30, 30' stehen jeweils mit einer Zumesseinheit 7, 7' in Verbindung, die jeweils denselben Aufbau haben können wie die zuvor unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschriebene Zumesseinheit 7. In 5 sind jedoch nur jeweilige Zuleitungen 11, 11', Ventile 12, 12', Rückführleitungen 13, 13', Massflowcontroller 14, 14' und Blenden 15, 15' dargestellt, die jeweils den zuvor beschriebenen Aufbau besitzen können.The connecting pieces 30 . 30 ' each stand with a metering unit 7 . 7 ' in combination, each of which may have the same structure as previously described with reference to 1 to 4 described metering unit 7 , In 5 but are only respective supply lines 11 . 11 ' , Valves 12 . 12 ' , Return lines 13 . 13 ' , Massflowcontroller 14 . 14 ' and irises 15 . 15 ' represented, each of which may have the structure described above.

Die Zumesseinheiten 7, 7' stehen jeweils mit einem Vorratsbehälter, wie dem zuvor beschriebenen Vorratsbehälter 5 oder einer sonstigen Quelle für eine Flüssigkeit in Verbindung. Dabei stehen die Zumesseinheiten 7, 7' mit unterschiedlichen Vorratsbehältern/Quellen für unterschiedliche Flüssigkeiten in Verbindung. Hierdurch können somit unterschiedliche Flüssigkeiten über die Zumesseinheiten 7, 7' in das Einlassrohr 4 eingeleitet werden. Beispiele für geeignete Flüssigkeiten, die beispielsweise in der Halbleiter oder der Photovoltaik eingesetzt werden sind die schon oben genannten POCl3 und BBr3, H2O, HCl, DCE (Dichlorethylen) TEOS (Tetraethylorthosilicat), TMB (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine), TMP (2,2,6,6-Tetramethylpiperidin) und Mischungen derselben. Natürlich können je nach Prozess und Substrat auch andere Chemikalien in flüssiger Form über die Zumesseinheiten 7, 7' in das Einlassrohr eingeleitet werden, um in diesem zu verdampfen und in den Prozessraum der Prozesskammer geleitet zu werden.The metering units 7 . 7 ' each with a reservoir, such as the reservoir described above 5 or any other fluid source. Here are the metering units 7 . 7 ' with different storage tanks / sources for different liquids in connection. As a result, thus different liquids on the metering units 7 . 7 ' in the inlet pipe 4 be initiated. Examples of suitable liquids which are used, for example, in semiconductors or photovoltaics are the abovementioned POCl 3 and BBr 3 , H 2 O, HCl, DCE (dichloroethylene) TEOS (tetraethyl orthosilicate), TMB (3,3 ', 5, 5'-tetramethylbenzidines), TMP (2,2,6,6-tetramethylpiperidine) and mixtures thereof. Of course, depending on the process and substrate, other chemicals may also be in liquid form via the metering units 7 . 7 ' be introduced into the inlet pipe to evaporate in this and be passed into the process chamber of the process chamber.

Die Einleitung kann zeitlich überlappend und/oder sequentiell, d. h. zeitlich nacheinander erfolgen, um zum Beispiel eine Prozessgasatmosphäre aus gemischten Komponenten einzustellen und/oder um nacheinander unterschiedliche Prozessgasatmosphären bereitzustellen. Die Gaszuleitung, die über das Verbindungselement 32 mit dem Einlassende des Einlassrohrs in Verbindung steht, kann mit unterschiedlichen Gasquellen in Verbindung stehen, die je nach Prozess noch unterschiedliche gasförmige Komponenten in das Einlassrohr 4 einleiten können.The introduction can be carried out temporally overlapping and / or sequentially, ie temporally one after the other, in order, for example, to set a process gas atmosphere from mixed components and / or to provide successively different process gas atmospheres. The gas supply, via the connecting element 32 communicating with the inlet end of the inlet tube may be associated with different gas sources which, depending on the process, still have different gaseous components in the inlet tube 4 can initiate.

Der Betrieb der Vorrichtung 1 gemäß 5 gleicht im Wesentlichen dem schon zuvor unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschriebenen Betrieb. Lediglich können über die Zumesseinheiten 7, 7' entweder zeitlich überlappend oder auch nacheinander unterschiedliche Flüssigkeiten das Einlassrohr eingebracht werden, um im Einlassrohr 4 verdampft und dann in den Prozessraum der Prozesskammer 3 geleitet zu werden. Natürlich kann für einen Prozess auch nur über die eine oder die andere Zumesseinheit eine Flüssigkeit eingeleitet werden.The operation of the device 1 according to 5 is essentially the same as previously with reference to the 1 to 4 described operation. Only about the metering units 7 . 7 ' either temporally overlapping or even successively different liquids are introduced into the inlet tube to the inlet tube 4 evaporated and then into the process chamber of the process chamber 3 to be guided. Of course, for one process, only one or the other metering unit may introduce a liquid.

Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert, ohne auf die konkreten Ausführungsformen begrenzt zu sein. So könnte zum Beispiel der Vorratsbehälter 5 auch so angeordnet sein, dass er oberhalb des Ventils 12 angeordnet ist, sodass über eine geeignete Leitung zwischen dem Behälter und dem Ventil aufgrund der Schwerkraft immer eine Flüssigkeit am Ventil ansteht, wodurch auf eine Pumpe und eine Rückführleitung verzichtet werden könnte. Wie zuvor erwähnt kann der Vorratsbehälter mehrere Prozesskammern versorgen und hierfür mehrere Anschlussstutzen aufweisen. Wenn er nur für eine Prozesskammer vorgesehen ist, kann die Anzahl der Anschlussstutzen entsprechend reduziert werden, wie der Fachmann erkennen wird.The invention has been explained in detail above with reference to preferred embodiments of the invention, without being limited to the specific embodiments. So could for example the reservoir 5 also be arranged so that it is above the valve 12 is arranged so that a suitable line between the container and the valve due to gravity always a liquid is present at the valve, which could be dispensed with a pump and a return line. As mentioned above, the reservoir can supply a plurality of process chambers and for this purpose have a plurality of connecting pieces. If it is intended only for a process chamber, the number of spigots can be reduced accordingly, as the skilled artisan will recognize.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009051284 A1 [0003] DE 102009051284 A1 [0003]
  • DE 102009051285 A1 [0003] DE 102009051285 A1 [0003]
  • DE 102010011156 [0038, 0039] DE 102010011156 [0038, 0039]

Claims (18)

Verfahren zum Einbringen eines Prozessgases in einen Prozessraum einer Prozesskammer, das die folgenden Schritte aufweist: Erwärmen der Prozesskammer und/oder wenigstens eines darin aufgenommenen Substrats mit wenigstens einer Prozesskammer-Heizeinrichtung, wodurch ein Einlassrohr, das in Strömungsverbindung und thermisch leitendem Kontakt mit der Prozesskammer steht, im Wesentlichen mit erwärmt wird, Einleiten wenigstens einer abgemessen ersten Flüssigkeit in das so erwärmte Einlassrohr, und Verdampfen derselben im Einlassrohr um wenigstens einen Teil des Prozessgases zu bilden, und Leiten wenigstens der verdampften Flüssigkeit in den Prozessraum.Method for introducing a process gas into a process chamber of a process chamber, comprising the following steps: Heating the process chamber and / or at least one substrate received therein with at least one process chamber heater, thereby substantially heating an inlet pipe, which is in flow communication and thermally conductive contact with the process chamber, Introducing at least one metered first liquid into the thus heated inlet tube, and vaporizing same in the inlet tube to form at least a portion of the process gas, and Pass at least the vaporized liquid into the process space. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einlassrohr zu wenigstens 90%, und vorzugsweise vollständig über die Prozesskammer, ein darin aufgenommenes Substrat und/oder die Prozesskammer-Heizeinrichtung erwärmt wird.The method of claim 1, wherein the inlet tube is heated to at least 90%, and preferably completely over the process chamber, a substrate received therein, and / or the process chamber heater. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Flüssigkeit vor und nach dem Leiten eines abgemessenen Teils davon in das Einlassrohr aus einem Vorratsbehälter durch ein Ventil hindurch zu dem Vorratsbehälter zurück zirkuliert wird, wobei das Ventil angesteuert wird, um einen Teil der Flüssigkeit zum Einlassrohr zu leiten.The method of claim 1 or 2, wherein the at least one liquid is circulated back to the reservoir prior to and after passing a metered portion thereof into the inlet tube from a reservoir through a valve, the valve being actuated to provide a portion of the fluid to the reservoir Inlet pipe to conduct. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die wenigstens eine Flüssigkeit während des Betriebs ständig aus dem Vorratsbehälter zum Ventil und von dort entweder zum Vorratsbehälter zurück oder zum Einlassrohr gefördert wird.The method of claim 3, wherein the at least one liquid is constantly conveyed during operation from the reservoir to the valve and from there either to the reservoir back or to the inlet pipe. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einlassrohr wenigstens während des Einleitens der wenigstens einen Flüssigkeit mit einem weiteren Gas durchströmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the inlet pipe is at least flows through during the introduction of the at least one liquid with a further gas. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die wenigstens eine Flüssigkeit örtlich zwischen einem Einlassende des Einlassrohres, an dem das weitere Gas eingelassen wird, und einem mit dem Prozessraum in Verbindung stehenden Auslassende des Einlassrohrs in das Einlassrohr eingebracht wird.The method of claim 5, wherein the at least one liquid is locally introduced into the inlet tube between an inlet end of the inlet tube at which the further gas is admitted and an outlet end of the inlet tube communicating with the process space. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das weitere Gas ein für einen Prozess im Prozessraum inertes Gas ist.Method according to one of claims 5 or 6, wherein the further gas is an inert gas for a process in the process space. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Flüssigkeiten in das Einlassrohr geleitet werden, die jeweils verdampfen und in Gasform in den Prozessraum strömen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that different liquids are passed into the inlet pipe, which evaporate in each case and flow in gas form into the process space. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die unterschiedlichen Flüssigkeiten zeitlich überlappend in das Einlassrohr geleitet werden.The method of claim 8, wherein the different liquids are passed overlapping into the inlet tube in time. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die unterschiedlichen Flüssigkeiten zeitlich nacheinander in das Einlassrohr geleitet werden.The method of claim 8, wherein the different liquids are sequentially fed into the inlet tube. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Einlassrohr zwischen dem Einbringen unterschiedlicher Flüssigkeiten mit einem weiteren Gas durchspült wird.The method of claim 10, wherein the inlet pipe is purged between the introduction of different liquids with another gas. Vorrichtung zum Einbringen eines Prozessgases in einen Prozessraum einer Prozesskammer, die über eine Heizeinrichtung auf eine erhöhte Prozesstemperatur erwärmbar ist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: wenigstens ein Einlassrohr, das in Strömungsverbindung und thermisch leitendem Kontakt mit der Prozesskammer steht, und somit über die Prozesskammer erwärmbar ist wenigstens einen ersten Vorratsbehälter für wenigstens eine erste Flüssigkeit, die bei ihrer Verdampfung wenigstens einen Teil des Prozessgases bilden kann, und wenigstens eine Zumesseinheit mit wenigstens einem Ventil zum Leiten von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in das Einlassrohr.Device for introducing a process gas into a process chamber of a process chamber, which can be heated to a raised process temperature via a heating device, the device comprising: at least one inlet tube, which is in flow communication and thermally conductive contact with the process chamber, and thus can be heated via the process chamber at least a first reservoir for at least a first liquid, which can form at least a portion of the process gas in their evaporation, and at least one metering unit with at least one valve for conducting liquid from the reservoir into the inlet pipe. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Einlassrohr im Wesentlichen nur über die Prozesskammer und deren Heizeinrichtung erwärmbar ist.Device according to claim 12, wherein the inlet pipe can be heated substantially only via the process chamber and its heating device. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Zumesseinheit ferner wenigstens eine Pumpe, eine Zuführleitung und eine Rückführleitung aufweist, wobei die Pumpe so angeordnet ist, dass sie Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter durch die Zuführleitung zum Ventil und anschließend je nach Ventilstellung über die Rückführleitung zurück zum Vorratsbehälter oder in das Einlassrohr fördern kann.The apparatus of claim 12 or 13, wherein the metering unit further comprises at least a pump, a supply line and a return line, wherein the pump is arranged so that it returns liquid from the reservoir through the supply line to the valve and then depending on the valve position on the return line back to Can supply reservoir or in the inlet pipe. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei wenigstens ein Flüssigkeitsmengenmesser zwischen dem Ventil und dem Einlassrohr vorgesehen ist.Device according to one of claims 12 to 14, wherein at least one liquid flow meter is provided between the valve and the inlet pipe. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei wenigstens eine Blende, insbesondere eine feste Blende zwischen Ventil und Einlassrohr vorgesehen ist.Device according to one of claims 12 to 15, wherein at least one aperture, in particular a fixed aperture between the valve and the inlet pipe is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei sich das Einlassrohr wenigstens teilweise in den Prozessraum erstreckt und/oder eine Vielzahl von Auslassöffnungen aufweist.Apparatus according to any one of claims 12 to 16, wherein the inlet tube extends at least partially into the process space and / or has a plurality of outlet openings. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, die ferner folgendes aufweist: wenigstens einen zweiten Vorratsbehälter für wenigstens eine zweite Flüssigkeit, die bei ihrer Verdampfung wenigstens einen Teil eines Prozessgases bilden kann, und wenigstens eine zweite Zumesseinheit mit wenigstens einem Ventil zum Leiten von Flüssigkeit aus dem zweiten Vorratsbehälter in das Einlassrohr.Apparatus according to any one of claims 12 to 17, further comprising: at least one second storage container for at least one second liquid, which can form at least a portion of a process gas when it evaporates, and at least one second metering unit with at least one valve for directing liquid from the second storage container into the inlet pipe.
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