DE69428485T2

DE69428485T2 - Gas-Zuführungssystem zur Bildung von Ablagerungen ausgehend von flüssigen Ausgangsprodukten

Info

Publication number: DE69428485T2
Application number: DE69428485T
Authority: DE
Inventors: Michael A. Costantino; William C. Yorke
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2014-07-21
Also published as: JP2672261B2; EP0635583B1; JPH07166354A; US5455014A; EP0635583A1; DE69428485D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft das Ablagern dünner Schichten aus reaktiven Gasen heraus, und, genauer gesagt, ein System zum Zuführen solcher Gase zu einem Ablagerungsreaktor. Bei der chemischen Dampfablagerung (CVD) kommt ein reaktives Gas oder kommen mehrere reaktive Gase in Berührung mit einem Substrat, das beispielsweise durch Erhitzen mit Energie beaufschlagt worden ist. Bei richtiger Auswahl des reaktiven Gases oder der reaktiven Gase, der Art des Substrates und der Temperatur, der Gas-Partialdrücke und Gesamtdrücke und anderer Betriebsparameter lagern die reaktiven Gase ein bestimmtes Material als eine allmählich wachsende Schicht auf der Oberfläche des Substrates ab. Die Ablagerung setzt sich fort, bis die gewünschte Dicke erreicht ist.
Die bei der reaktiven Ablagerung verwendeten reaktiven Gase werden entweder von Gas-Zuführungsquellen oder flüssigen Quellen bereitgestellt, Flüssige Quellen sind zunehmend beliebt, da die reaktiven Gase oft sicherer zu handhaben sind und weniger giftig sind, wenn sie in ihrer flüssigen Form angeliefert werden. Vor der reaktiven Ablagerung wird die Flüssigquelle erhitzt, um einen Dampf des reaktiven Gases zu erzeugen, der zu dem Substrat geführt wird und reagiert.
Aus der US-A-5 190 913 ist ein Ablagerungs-Zuführsystem mit Flüssigmaterialquelle bekannt, welches eine Reagenzmittelquelle eines flüssigen chemischen Reagenzmittels, eine erste Heizeinrichtung, welche der Reagenzmittelquelle benachbart angeordnet ist, ein Dampfsammelsystem, das in Verbindung mit der Reagenzmittelquelle steht, um den von der Reagenzmittelquelle ausgehenden Dampf zu sammeln, ferner einen Strömungsregler, welcher eine stromaufgelegene Seite, die sich in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem befindet, und eine stromabgelegene Seite aufweist, ferner ein Dampfverteilungssystem, das sich in Verbindung mit der stromabgelegenen Seite des Strömungsreglers befindet, und eine zweite Heizeinrichtung aufweist, die in Nachbarschaft zu mindestens einem Teil des Dampfsammelsystems und zu mindestens einem Teil des Dampfverteilungssystems gelegen ist.
Die EP-A-390 127 offenbart ein Ablagerungs-Zuführungssystem mit Flüssigmaterialquelle mit einer Reagenzmittelquelle eines flüssigen chemischen Reagenzmittels, einer ersten Heizeinrichtung, welche der Reagenzmittelquelle benachbart angeordnet ist, ein Dampfsammelsystem, das in Verbindung mit der Reagenzmittelquelle steht, um den von der Reagenzmittelquelle ausgehenden Dampf zu sammeln, einen Strömungsregler, welcher eine stromaufgelegene Seite, die sich in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem befindet, und eine stromabgelegene Seite aufweist, ein Dampfverteilungssystem, das sich in Verbindung mit der stromabgelegenen Seite des Strömungsreglers befindet, eine zweite Heizeinrichtung, die in Nachbarschaft zu mindestens einem Teil des Dampfsammelsystems und zu mindestens einem Teil des Dampfverteilungssystems gelegen ist, wobei die stromaufgelegene Seite des Strömungsreglers sich in Verbindung mit dem Dampfsämmelsystem befindet, und ein erstes Gasreinigungssystem enthält, das in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem und der stromaufgelegenen Seite des Strömungsreglers steht.
Die US-A-4 582 480 beschreibt ein Gaszuführsystem mit einer Reagenzmittelquelle eines flüssigen chemischen Reagenzmittels, einer ersten Heizeinrichtung, die nahe der Reagenzmittelquelle angeordnet ist, einem Dampfsammelsystem, einem Strömungsregler und einem Dampfverteilungssystem.
Verschiedene bisher ungelöste Probleme ergaben sich bei Zuführungssystem, bei denen Flüssigquellen für die reaktiven Gase verwendet wurden. Strömungsschwankungen bei den einzelnen Gasen werden manchmal beobachtet, die zu Veränderungen der Zusammensetzung der abgelagerten Schicht führen. Ablagerungen können sich im Inneren des Zuführungssystems aufbauen. Verunreinigungen können in das System während Übergangsphasen, beispielsweise beim Auswechseln der Quellen, eintreten. Obwohl trotz dieser Probleme akzeptierbare Ablagerungsstrukturen oft erzielt werden konnten, ist anzustreben, durch die Lösung dieser Probleme ein Zuführungssystem und Ablagerungssystem bezüglich seines Betriebes zu verbessern.
Es besteht also der Bedarf an einem verbesserten Ablagerungs-Zuführsystem mit Flüssigmaterialquellen. Die vorliegende Erfindung befriedigt diesen Bedarf und schafft zugehörige Erfindungen.
Das genannte Ziel wird durch ein Ablagerungs-Zuführsystem mit Flüssigmaterialquellen gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 6 erreicht.
Gemäß der Erfindung wird also ein Ablagerungs-Zuführsystem, das von mindestens einer Flüssigmaterialquelle gespeist wird, zur Verwendung bei reaktiven Gasablagerungsverfahren, beispielsweise der chemischen Dampfablagerung, geschaffen. Das Gaszuführungssystem minimiert die Einführung von Verunreinigungen während Auswechselvorgängen oder während anderer Zeiten. Strömungsschwankungen werden auch weitgehend vermieden, indem die Ablagerung von Dampf, der nicht reagiert hat, in dem Gaszuführungssystem vermieden wird. Das Fehlen von Verunreinigung und das Vermeiden der Ablagerung von unreagiertem Dampf verhindert den Aufbau von Verunreinigungsablagerungen innerhalb des Gaszuführsystems. Das Gaszuführsystem nach der Erfindung ist für die Verwendung hoch präziser Steuereinrichtungen geeignet, beispielsweise Massendurchstrom-Steuereinrichtungen, welche eine sorgfältige Regelung der Zusammensetzung der abgelagerten Schichten ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform enthält ein Ablagerungs-Zuführsystem mit Flüssigmaterialquelle Mittel zur Lieferung eines Stromes eines Dampfes mit einem Siedepunkt über der Umgebungstemperatur, sowie Mittel zur Regelung des Dampfstromes. Die Mittel zur Regelung weisen eine stromaufgelegene Seite in Verbindung mit den Mitteln zur Lieferung des Dampfstromes, sowie eine stromabgelegene Seite auf. Die Einrichtung enthält auch Mittel zur Verteilung eines Stromes des Dampfes, welche sich in Verbindung mit der stromabgelegenen Seite der Mittel zur Regelung des Stromes des Dampfes befindet. Es ist eine Heizeinrichtung zum Heizen mindestens einen Teiles der Mittel zur Zuführung des Dampfstromes, der Mittel zur Regelung des Dampfstromes und mindestens eines Teils der Mittel zur Verteilung des Dampfstromes vorgesehen.
In einer anderen Ausführungsform enthält ein Ablagerungs-Zuführsystem mit Flüssigmaterialquelle eine Reagenzmittelquelle eines flüssigen chemischen Reagenzmittels und eine erste Heizeinrichtung, welche der Reagenzmittelquelle benachbart angeordnet ist. Ein Dampfsammelsystem steht in Verbindung mit der Reagenzmittelquelle, um den von der Reagenzmittelquelle ausgehenden Dampf zu sammeln. Ein Strömungsregler besitzt eine stromaufgelegene Seite, die sich in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem befindet, sowie eine stromabgelegene Seite. Die Einrichtung enthält weiter ein Dampfverteilungssystem, das sich in Verbindung mit der stromabgelegenen Seite des Strömungsreglers befindet. Eine zweite Heizeinrichtung ist in Nachbarschaft zu dem Strömungsregler, zu mindestens einem Teil des Dampfsammelsystems und zu mindestens einem Teil des Dampfverteilungssystems gelegen.
Die zweite Heizeinrichtung verhindert, daß reaktives Gas, das zuvor von der Reagenzmittelquelle her abgedampft worden ist, sich in dem Strömungsregler, dem Dampfsammelsystem und dem Dampfverteilungssystem ablagert. Diese Komponenten werden auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des reaktiven Gases erhitzt, das in diesem Teil des Systems strömt. Das reaktive Gas kann sich daher nicht vor Erreichen eines Reaktors ablagern.
Um die Verunreinigung minimal zu halten, ist ein zweiteiliges Reinigungssystem oder Spülsystem vorgesehen. Das Reinigungssystem enthält ein erstes Gasreinigungssystem in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem und der stromaufgelegenen Seite des Strömungsreglers und/oder ein zweites Gasreinigungssystem in Verbindung mit dem Dampfverteilungssystem und der stromabgelegenen Seite des Strömungsreglers. Gemäß der bevorzugten Lösung sind sowohl das erste als auch das zweite Gasreinigungssystem vorgesehen, um Verunreinigungen daran zu hindern, in das Gasverteilungssystem während Betriebsübergangsphasen einzutreten, beispielsweise dem Auswechseln der Quellen, und um Verunreinigungen aus dem Zuführungssystem zu beseitigen, falls sie dieses doch erreicht haben.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Fortschritt auf dem Gebiet der Technik von Gaszuführsystemen dar, insbesondere solchen zur Verwendung bei reaktiven Ablagerungsverfahren, beispielsweise der chemischen Dampfablagerung. Andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierteren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, welche beispielsweise die der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken verdeutlichen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden mehr ins Einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen beispielhaft die der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken aufgezeigt sind.
Fig. 1 ist eine schematische Abbildung eines reaktiven Gasablagerungssystems; und
Fig. 2 ist eine mehr ins Einzelne gehende schematische Darstellung des Gas-Ablagerungs-Zuführsystems für das Ablagerungssystem von Fig. 1.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein reaktives Gasablagerungssystem 20, bei welchem die Erfindung zum Einsatz kommt. Fig. 2 zeigt einen Teil des Ablagerungssystems 20, nämlich das Gaszuführsystem 22 nach der Erfindung, in größerer Einzelheit. Diese Systeme 20 und 22 sind mit verschiedenen Kombinationen von Gasströmungsquellen und Zuführmitteln dargestellt, wie sie in einer bevorzugten Ausführungsform verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese besonderen Kombinationen beschränkt.
Das reaktive Gasablagerungssystem 20 enthält einen Reaktor 24, typischerweise in Gestalt einer Quarzröhre, welche mittels eines Ofens 26 erhitzt wird, der um den Reaktor 24 herum vorgesehen ist. Ein Substrat 28, auf welchem das Produkt der reaktiven Gasablagerung abgelagert werden soll, ist an einer Halterung 30 in dem Reaktor gehalten.
Reaktive Gase und andere Gase werden an den Reaktor 24 über ein Gaszuführungsleitung oder mehrere Gaszuführungsleitungen 32 geliefert. Die Gaszuführungsleitungen 32 erstrecken sich von dem Gaszuführsystem 22 zu dem Reaktor 24. Das reaktive Gas oder die reaktiven Gase tritt bzw. treten in den erhitzten Reaktor 24 ein, mischen sich innerhalb des Reaktors 24 und bewirken die Ablagerung der gewünschten Feststoffschicht auf der Oberfläche des Substrates 28. In der bevorzugten Ausführungsform sind drei Gaszuführungsleitungen 32 vorgesehen, die für die nachfolgende Bezugnahme mit DG1, DG2 und DG3 bezeichnet sind.
Der nicht reagierthabende Teil der reaktiven Gase und irgendwelche gasförmigen Reaktionsprodukte verlassen den Reaktor 24 über eine Auslaßleitung 34 und treten in ein Gasreinigungs- und Auslaßsystem 36 ein. In dem Gasreinigungs- und Auslaßsystem 36 werden Partikel in dem Gas entfernt und nicht reagierthabende Gase werden zur Reaktion gebracht, so daß eine verminderte Tendenz für eine stromab stattfindende Ablagerung von Feststoffen besteht. Nach der Durchführung der Gasreinigung wird das Gas abgelassen.
Gase werden an das Gaszuführsystem von einer Gasquelleneinrichtung 38 über Quellengasleitungen 40 geliefert.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Gaszuführsystem 22 und in bestimmten Maße mit seiner Beziehung zu den Gaszuführleitungen 32, den Quellengasleitungen 40 und der Gasquelleneinrichtung 38. Die wesentlichen Strukturen werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 mehr ins Einzelne gehend diskutiert. Die Einzelheiten des Aufbaus des Reaktors 24, des Ofens 26 und des Gasreinigungs- und Auslaßsystem 36 sind auf diesem Gebiet der Technik für herkömmliche Systeme bekannt und bilden nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Sie sind hier nur dargestellt, um den Zusammenhang für die Verwendung der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Strömungsleitungsbild für eine bevorzugte Form des Gaszuführsystems 22. In dem System von Fig. 2 werden verschiedene unterschiedliche Arten von Gasen bereitgestellt und in unterschiedlicher Weise kombiniert, um einige Möglichkeiten des Systems aufzuzeigen. In jedem Falle gehen die reaktiven Gase von einer Quellenanordnung aus, wobei flüssige und gasförmige Quellenarten vorgesehen sind. In einer Flüssigkeitsquelle 50 wird ein Behälter 52 für die Flüssigkeit auf einer vorbestimmten Verdampfungstemperatur mittels eines Heizsystems 54 gehalten. Das Heizsystem 54 enthält vorzugsweise eine Kombination aus Heizschlangen und Kühlschlangen sowie einen Thermostat. Solche Heizsysteme 54 sind im Handel erhältlich. Das vorliegend bevorzugte Heizsystem 54 ist ein Schumaker-Heizsystem Modell STC 115.
Ein Dampfsammelsystem 56 fängt den gasförmigen Dampf auf, der von der Flüssigkeitsquelle 50 entwickelt wird. Bei einigen Arten von Flüssigkeitsquellen werden die reaktiven gasförmigen Dämpfe allein aufgefangen und zu dem Reaktor geführt. Bei anderen Arten von Flüssigkeitsquellen läßt man ein inertes Trägergas, beispielsweise Argon, durch den Behälter 52 perlen und der Dampf mischt sich mit dem Trägergas, um zu dem Reaktor geführt zu werden. Diese letztgenannte Art von Flüssigkeitsquellen wird bei der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt, doch ist sie für eine Flüssigkeitsquelle von Fig. 2 dargestellt, welche eine Trägergasleitung 57 aufweist, um die allgemeine Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung zu zeigen. Drei gesonderte Flüssigkeitsquellen 50 sind in Fig. 2 dargestellt. Eine gasförmige Quelle 58 enthält vorzugsweise eine unter Druck stehende Gasflasche 60 und einen Regler 62. Gas, welches von der gasförmigen Quelle 58 abströmt, wird zu dem Dampfsammelsystem 56 geführt.
Das Dampfsammelsystem 56 enthält die Quellengasleitungen 40, die sich von der Flüssigkeitsquelle 50 oder der gasförmigen Quelle 58 zu einem Massenströmungsregler (MFC) 64 erstrecken. In dem dargestellten Falle sind vier Quellen 50 und 58 vorgesehen, und daher sind auch vier Quellengasleitungen 40, nämlich SG1, SG2, SG3 und SG4, vorhanden. Der jeweilige Massenstromregler 64 ist eine im Handel erhältliche Einheit, welche präzise und steuerbar den Massenstrom jeder Gasart zu dem Reaktor 24 gewährleistet. Bevorzugt sind Unit Instruments Modell 1200 und Vacuum General Modell LC2. Die Quellengasleitungen 40 treten an einer stromaufgelegenen Seite 66 des Massenstromreglers 64 ein und verlassen ihn auf einer stromabgelegenen Seite 68. In einigen Fällen, wie dies vorliegend für die gasförmige Quelle 58 dargestellt ist, kann eine einzige Quelle Gas an mehr als einen Massenstromregler liefern.
Von der stromabgelegenen Seite 68 des Massenstromreglers 64 strömt das Gas durch eine interne Gaszuführsystemleitung 70 zu einem Absperrsystem 72, das jede der Gasquellen 38 mit dem zugehörigen Massenstromregler 64 von dem Rest des Gaszuführsystems 22 und dem Reaktor 24 isolieren kann. Die Absperrventile 72 sind von besonderem Wert, wenn Gasquellen oder Regler ausgetauscht werden sollen.
In einigen Fällen strömt das reaktive Gas von der Quelle unmittelbar zu dem Reaktor 24 und wird mit anderen reaktiven Gasen in dem Reaktor gemischt. In anderen Fällen wird es vorgezogen, Kombinationen von reaktiven Gasen vor ihrem Eintritt in den Reaktor zusammenzumischen, und dann diese Kombinationen von Mischungen in dem Reaktor ihrerseits zu mischen. In dem vorliegend dargestellten Beispiel werden zwei Paare von reaktiven Gasen innerhalb des Gaszuführsystems 22 an Mischungspunkten 74 gemischt, wo ein Zusammenfluß von Strömen zweier Leitungen 70 erfolgt. Diese besondere, hier dargestellte Anordnung resultiert in drei Gaszuführungsleitungen 32, die sich von dem Gaszuführsystem 22 zu dem Reaktor 24 erstrecken, nämlich die Leitungen DG1, DG2 und DG3. Andere Anforderungen für die Gaszuführung ergeben andere Mischungskombinationen und Gaszuführungsleitungs-Anordnungen.
Um eine Rekondensation der verdampften Gase von den Quellen 50, bevor sie den Reaktor 24 erreichen, zu vermeiden, ist eine Heizeinrichtung vorgesehen, um mindestens einen Teil des Systems, das das Gas zu dem Reaktor liefert, nachdem es die Gasquellen verlassen hat, zu erhitzen. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Arten von Heizern in der Heizeinrichtung vorgesehen. Um das Erhitzen der Komponenten des Gaszuführsystems 22, beispielsweise die Massenstromregler 64, die Ventile 72, die Leitungen 70 und andere Einrichtungen, zu unterstützen, sind diese Bauteile auf einer Haltebasis 74 montiert. Die bevorzugte Haltebasis 74 ist ein thermisch leitfähiger Metallblock, beispielsweise aus Aluminiumlegierung. Für das in Fig. 2 gezeigte Gaszuführsystem 22 ist die Haltebasis 74 ein Aluminiumlegierungsblock in einer Größe von 24 · 24 · 1,5 Zoll, doch ändert sich die Größe entsprechend der Anzahl der Bauteile, die darauf montiert werden sollen.
Die Haltebasis 74 wird durch geeignete Heizer 76 erhitzt, die mit der Haltebasis 74 in Berührung sind, die durch Wärmeleitung die auf ihr montierten Bauteile erhitzt. Bei der bevorzugten Lösung sind die Heizer Heizkartuschen, beispielsweise das von Firma Omega hergestellte Modell CIR. In Fig. 2 sind wegen der Übersichtlichkeit der zeichnerischen Darstellung nur zwei Heizer 76 gezeigt.
Die andere Art von Heizern für das Gaszuführsystem und die zugehörigen Leitungen ist eine Heizeinrichtung für die Leitungen 32 und 40. Dieser Heizer wird vorzugsweise von einem Heizband 78 gebildet, das um die Leitungen 32 und 40 herumgewickelt ist. Heizbänder sind im Handel erhältliche Produkte und ein bevorzugtes Heizband ist das von Firma Raychem erhältliche Modell QTVB. Das Heizband 78 wird um die Leitungen gewickelt, die von den Quellen 50 erzeugte kondensierbare Dämpfe führen, und gegebenenfalls auch um die Leitungen, welche Gas von der gasförmigen Quelle 58 führen.
Die Heizer 76 und 78 werden durch einen Temperaturregler 80 geregelt, um das Gaszuführsystem 22 und die Leitungen 32 und 40 auf einer Temperatur zu halten, die ausreichend hoch ist, um Dämpfe, die zu dem Reaktor 24 strömen, nicht kondensieren zu lassen. Der Regler 80 empfängt ein Temperatur-Rückkopplungssignal von Temperaturfühlern 82 in dem Basisblock sowie den Temperaturfühlern 84 an den Leitungen 32 und 40. Der Regler 80 vergleicht die gemessenen Temperaturen mit einer Einstelltemperatur, die an einer Sollwerteingabe 85 an dem Regler 40 eingestellt worden ist, und liefert entsprechende Wärme über die Heizer 76 und 78. Die Anschlußleitungen 86 und 88 für die Heizer 76 bzw. 78 werden von Leistungsquellen im Temperaturregler 80 beaufschlagt. (Aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung sind in Fig. 2 nur wenige Temperaturfühler und leistungführende Anschlußleitungen gezeigt).
Ein Gaszuführungs-Reinigungssystem 90 verhindert, daß unerwünschte Verunreinigungen den Reaktor 24 erreichen. Das Gaszuführungs-Reinigungssystem 90 enthält eine Spülgasquelle 92 für ein Spülgas, beispielsweise Stickstoff. Die Spülgasquelle 92 liefert Spülgas an ein erstes Gasreinigungssystem 94 und an ein zweites Gasreinigungssystem 96.
Das erste Gasreinigungssystem 94 steht mit dem Dampfsammelsystem 56 und mit der stromaufgelegenen Seite 66 des Massenstromreglers 64 in Verbindung. Es enthält einen Niederdruckregler 98, der steuerbar den Druck im System 94 auf einen sehr niedrigen Wert für die Verwendung beim Eichen vermindert, sowie einen Strömungsmesser 100, der als ein Strömungsregler dient. Reinigungsgas oder Spülgas von dem System 94 strömt gesteuert zu den einzelnen Dampfsammelsystemen 56 und den Massenstromreglem 64 über Ventile 102. Wie dargestellt kann das Spülgassystem oder Gasreinigungssystem 94 nur an einigen der Quellenleitungen eingesetzt werden, an anderen jedoch nicht. Es wird vorzugsweise in Verbindung mit sämtlichen Flüssigkeitsquellen 50 verwendet, jedoch nur gegebenenfalls in Verbindung mit gasförmigen Quellen 58.
Das erste Gasspülsystem 94 erfüllt drei wesentliche Funktionen. Die erste ist es, Verunreinigungen aus dem Dampfsammelsystem 56 und der stromaufgelegenen Seite 66 des Massenstromreglers 64 auszuspülen, wenn die Quelle 50 ausgewechselt worden ist. Wenn eine Quelle 50 gewechselt werden muß, wird das Ventil 72 geschlossen und das Ventil 102 geöffnet, so daß Spülgas kontinuierlich durch die beteiligten Bereiche des Systems strömt. Der größte Teil eines Stromes möglicher Verunreinigungen in das Gaszuführsystem 22 und damit zu dem Reaktor 24 wird hierdurch verhindert. Die zweite Funktion besteht darin, mit der Ausspülung von Verunreinigungen von den beteiligten Bereichen des Systems fortzufahren, nachdem das Ventil 72 wieder geöffnet worden ist. Diese fortgesetzte Spülfunktion wird auch zu anderen Zeiten benutzt, wenn zu vermuten ist, daß irgendwelche Ablagerungen kondensierte Dämpfe oder Verunreinigungen sich innerhalb der Quellengasleitungen 40 oder der Massenstromregler 64 entwickelt haben.
Die dritte Funktion des Gasspülsystems 94 besteht in der Eichung der Massenstromregler. Wenn ein Massenstromregler 64 geeicht werden soll, wird das Gasspülsystems 94 betätigt, wobei die Ventile 72 und 102 offen sind. Die tatsächliche Strömung des Spülgases wird durch Einstellen des Reglers 98 und durch den Strömungsmesser 100 gemessen, der spezifisch für das betreffende Spülgas geeicht worden ist. Die Anzeige des Massenstromreglers 64 wird für verschiedene Werte der Strömung durch den Strömungsmesser 100 bestimmt. Der Massenstromregler 64 wird auf Strömungsraten des spezifischen Dampfes des reaktiven Gases unter Verwendung dieser Anzeigewerte und Standard-Eichtabellen für den Massenstromregler geeicht.
Bei herkömmlicher Praxis wird, wenn ein Massenstromregler geeicht werden soll, dieser aus dem System entfernt und in eine gesonderte Eichstation gebracht. Nach Durchführung der Eichung wird der Massenstromregler im System wieder eingebaut. Dieses Vorgehen ist langsam, insbesondere, wenn eine Vielzahl von Massenstromreglern vorhanden ist, und bewirkt das Einführen von Verunreinigungen in das Gaszuführungssystem jedesmal, wenn die Leitungen geöffnet werden. Dies hat zur Folge, daß die Eichung im allgemeinen so lange wie möglich hinausgezögert wird, was zu Ungenauigkeiten der Massenströme führen kann, die den Reaktor 24 erreichen. Bei der vorliegenden Lösung ist die Eichung weniger mühevoll und kann leicht und zu jeder Zeit außerhalb derjenigen Zeit durchgeführt werden, wenn gerade der Beschichtungsbetrieb oder Ablagerungsbetrieb läuft.
Das zweite Gasspülsystems 96 enthält einen Strömungsmesser 104, der den Strom des Spülgases regelt und mißt. Der Zutritt des Reinigungsgases oder Spülgases zu den verschiedenen Gassystemen wird durch Ventile 106 gesteuert. Das zweite Gasreinigungssystem 96 hat Verbindung mit dem Dampfverteilungssystem in Gestalt der Gaszuführungsleitungen 32 und der stromabgelegenen Seite 68 des Massenstromreglers 64 über die Ventile 72, wenn diese offen sind. Das zweite Gasreinigungssystem oder Gasspülsystem 96 gestattet es, den stromabgelegenen Teil des Gaszuführsystems gesondert von dem stromaufgelegenen Teil zu spülen: Ein gesondertes Spülen ist wünschenswert, da das erste Gasreinigungssystem 94 nur eine verhältnismäßig langsame Spülgasströmung durch den Massenstromregler 64 liefern kann.
Das Ablagerungssystem 20 mit reaktiven Gasen nach Fig. 1, welches ein Gaszuführsystem 22 nach Fig. 2 aufweist, wurde gebaut und betrieben. Die Systeme sind in hohem Maße effektiv bei der Ablagerung hochreiner Schichten aus gasförmigen Quellen und Flüssigkeitsquellen auf Substraten. Die Verunreinigung wird herabgesetzt und die betriebliche Effektivität wird im Vergleich zu herkömmlichen Systemen erhöht.

Claims

1. Ablagerungs-Zuführsystem mit Flüssigmaterialquelle, wobei das System folgendes enthält:

eine Reagenzmittelquelle (50) eines flüssigen chemischen Reagenzmittels;

eine erste Heizeinrichtung (54), welche der Reagenzmittelquelle (50) benachbart angeordnet ist;

ein Dampfsammelsystem (56), das in Verbindung mit der Reagenzmittelquelle (50) steht, um den von der Reagenzmittelquelle (50) ausgehenden Dampf zu sammeln;

einen Strömungsregler (64), welcher eine stromauf gelegene Seite (66), die sich in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem (56) befindet, und eine stromab gelegene Seite (68) aufweist;

ein Dampfverteilungssytem (70, 72, 74), das sich in Verbindung mit der stromab gelegenen Seite des Strömungsreglers befindet;

eine zweite Heizeinrichtung (76), die in Nachbarschaft zu mindestens einem Teil des Dampfsammelsystems (56) und zu mindestens einem Teil des Dampfverteilungssystem (70, 72, 74) gelegen ist; und

wobei das System weiter ein erstes Gasreinigungssystem (94) enthält, das in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem (56) und der stromauf gelegenen Seite (66) des Strömungsreglers (64) steht;

gekennzeichnet durch ein zweite Gasreinigungssystem (96), das in Verbindung mit dem Dampfverteilungssystem (70, 72, 74) und der stromab gelegenen Seite (68) des Strömungsreglers (64) steht; und wobei die zweite Heizeinrichtung (67) nahe dem Strömungsregler (64) gelegen ist und den Strömungsregler, das Dampfsammelsystem und das Dampfverteilungssystem über den Siedepunkt der Reagenzgasströmung erhitzt.

2. Zuführsystem nach Anspruch 1, bei welchem das erste Gasreinigungssystem (94) folgendes enthält:

eine Reinigungsgasquelle (92) mit einem Reinigungsgasquellenauslaß;

einen Druckregler (98) mit einem Druckreglereinlaß in Verbindung mit dem Reinigungsgasquellenauslaß und mit einem Druckreglerauslaß; und einen ersten Reinigungsgasströmungsregler (100) mit einem ersten Reiniguizgsgasströmungsreglereinlaß in Verbindung mit dem Druckreglerauslaß und einem ersten Reinigungsgasströmungsreglerauslaß in Verbindung mit dem Dampfsammelsystem (56) und der stromauf gelegenen Seite (66) des Strömungsreglers (64).

3. Zuführsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das zweite Gasreinigungssystem (96) folgendes enthält:

eine Reinigungsgasquelle (92) mit einem Reinigungsgasquellenauslaß; und

einen zweiten Reinigungsgasströmungsregler (104) mit einem zweiten Reinigungsgasströmungsreglereinlaß in Verbindung mit dem Reinigungsgasquellenauslaß, und einem zweiten Reinigungsgasströmungsreglerauslaß in Verbindung mit dem Dampfverteilungssystem (70, 72, 74) und der stromab gelegenen Seite des Strömungsreglers (64).

4. Zuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches weiter folgendes enthält:

eine zusätzliche Reagenzmittelquelle (50) eines zusätzlichen flüssigen chemischen Reagenzmittels;

eine zusätzliche erste Heizeinrichtung (54), welche benachbart der zusätzlichen Reagenzmittelquelle (50) angeordnet ist;

ein zusätzliches Dampfsammelsystem (56) in Verbindung mit der zusätzlichen Reagenzmittelquelle (50), zur Sammlung von Dampf, der von der zusätzlichen Reagenzmittelquelle (50) ausgeht;

einen zusätzlichen Strömungsregler (64), der eine stromauf gelegene Seite (66) in Verbindung mit dem zusätzlichen Dampfsammelsystem (56), sowie eine stromab gelegene Seite (68) aufweist; und

ein zusätzliches Dampfverteilungssystem (70, 72, 74) in Verbindung mit der stromab gelegenen Seite (68) des zusätzlichen Strömungsreglers (64); und

wobei die zweite Heizeinrichtung (76) in Nachbarschaft zu dem zusätzlichen Strömungsregler (64), mindestens einem Teil des zusätzlichen Dampfsammelsystems (56), sowie mindestens zu einem Teil des zusätzlichen Dampfverteilungssystems (70, 72, 74) angeordnet ist.

5. Zuführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Strömungsregler (64) einen Massendurchflußregler (MFC) enthält.

6. Ablagerungs-Zuführsystem mit Flüssigmaterialquelle, welche folgendes enthält:

Mittel (50, 56) zur Lieferung einer Strömung eines Dampfes;

Mittel (64) zur Regelung der Dampfströmung; wobei diese Mittel zur Regelung der Dampfströmung eine stromauf gelegene Seite (66), welche in Verbindung mit den Mitteln (50) zur Lieferung der Dampfströmung stehen, sowie eine stromab gelegene Seite (68) aufweisen;

Mittel (70, 72, 74) zur Verteilung einer Strömung des Dampfes, wobei diese Mittel zur Verteilung der Strömung des Dampfes in Verbindung mit der stromab gelegene Seite (68) der Mittel (64) zur Steuerung der Dampfströmung sind;

erste Mittel zur Heizung (54) wenigstens eines Teiles der Mittel (50, 56) zur Lieferung der Dampfströmung;

wobei die ersten Mittel zur Heizung (54) so angeordnet sind, daß sie die Mittel (64) zur Regulierung der Dampfströmung beheizen; und

erste Reinigungsmittel (94) zur Reinigung mindestens eines Teiles der Mittel (50, 56) zur Lieferung der Dampfströmung und mindestens eines Teiles der Mittel (64) zur Regulierung der Dampfströmung,

gekennzeichnet durch

zweite Mittel zum Erhitzen (76) mindestens eines Teiles der genannten Mittel (70, 72, 74) zur Verteilung der Dampfströmung mit einem Siedepunkt größer als der Umgebungstemperatur; und

zweite Reinigungsmittel (96) zum Reinigung mindestens eines Teiles der Mittel (70, 72, 74) zur Verteilung der Dampfströmung.

7. Zuführsystem nach Anspruch 6, bei welchem die ersten Reinigungsmittel (94) folgendes enthalten:

Mittel (92) zur Lieferung eines Reinigungsgases, wobei diese Mittel einen Reinigungsgasauslaß enthalten;

Mittel (98) zur Regulierung des Druckes des Reinigungsgases, der von den Mitteln (92) zur Lieferung dieses Reinigungsgases empfangen wird, sowie Mittel (100) zur Steuerung der Strömung des Reinigungsgases, der von den Mitteln zur Lieferung des Reinigungsgases (92) empfangen wird.