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化学气相沉积装置

阅读：331发布：2020-05-11

专利汇可以提供化学气相沉积装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于化学气相沉积的反应器装置(1)，包括：具有侧壁 (19)的反应腔室(4)，和具有周边表面(5b)及面对反应气体喷射器 (30)的主面(5a)的基板支撑件(5)，在所述喷射器(30)和所述主面(5a)之间限定工作空间 (60)。所述基板支撑件(5)被布置在所述反应腔室(4)中，使得在所述基板支撑件(5)的周边表面(5b)和所述反应腔室(4)的侧壁(19)之间形成环状通路(107)。用于排放气体的系统(49)通过布置在侧壁(19)中的与所述工作空间(60)面对的开口(49a)而与所述反应腔室(4) 流体连接。净化气体喷射器(105)包括由所述腔室的所述侧壁(19)和附加部件(101)的第一壁限定的喷射通道(103)，所述喷射通道经由环状开口(106)通向所述反应腔室(4)，所述侧壁(19)和所述第一壁(113)在所述通道的包括所述开口(106)的部分(103c)中平行。层状净化气体流(200)通过所述环状开口(106)喷射并流入所述环状通路(107)一直流动到所述开口(49a)。，下面是化学气相沉积装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于化学气相沉积的反应器装置(1)，该反应器装置(1)包括：
-具有内侧壁(19)的反应腔室(4)；
-通向所述反应腔室(4)的反应气体喷射器(30)；
-基板支撑件(5)，该基板支撑件(5)具有：
-旨在支撑至少一个基板的主面(5a)，该主面被布置成面对所述反应气体喷射器(30)，使得所述反应气体喷射器(30)和所述主面(5a)之间限定工作空间(60)；和-周边表面(5b)；
-气体排放系统(49)，该气体排放系统(49)通过布置在所述反应腔室(4)的所述侧壁(19)中的面对所述工作空间(60)的开口(49a)而与所述反应腔室(4)流体连接；
所述基板支撑件(5)被布置在所述反应腔室(4)中，使得在所述基板支撑件(5)的所述周边表面(5b)和所述反应腔室(4)的所述侧壁(19)之间形成环状通路(107)；
-通向所述反应腔室(4)的净化气体喷射器(105)，
其特征在于，所述净化气体喷射器(105)包括由所述腔室的所述侧壁(19)和附加部件(101)的第一壁限定的喷射通道(103)，所述喷射通道经由环状嘴部(106)通向所述反应腔室(4)，所述反应腔室的所述侧壁(19)和所述附加部件(101)的所述第一壁(113)在所述喷射通道的包括所述环状嘴部(106)的部分(103c)中平行，从而允许经由所述环状嘴部(106)喷射层状净化气体流(200)并允许所述流通过所述环状通路(107)一直流动到所述气体排放系统的所述开口(49a)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述附加部件(101)包括与所述第一壁相反的第二壁，该第二壁具有凹入形状，该凹入形状限定了能够至少部分地收纳所述基板支撑件(5)的壳体。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述基板支撑件(5)能够在所述反应腔室(4)中平移地移动到所谓的加载位置，在该加载位置中所述支撑件(5)至少部分地容纳在所述附加部件(101)的所述壳体中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，该装置进一步包括多个翅片(51g)，所述翅片(51g)由所述反应腔室的所述侧壁(19)承载，所述翅片(51g)突出到所述环状通路(107)内。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述翅片(51g)被定向成沿着所述侧壁(19)引导所述净化气体流(200)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述反应腔室的所述侧壁(19)和所述附加部件(101)的所述第一壁在所述喷射通道的直到所述嘴部(106)的长度大于或等于
1cm的部分中是平行的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述反应腔室的所述侧壁(19)和所述附加部件(101)的所述第一壁平行的所述通道部分(103c)的长度的尺寸被设置成喷射气体的流动速率在0.35m/s和0.55m/s之间的层状净化气体流。
8.一种用于化学气相沉积反应器装置的附加部件(101)，该反应器装置包括：具有侧壁(19)的反应腔室(4)；具有周边表面(5b)的基板支撑件(5)，所述基板支撑件(5)布置在所述反应腔室(4)中，从而在所述基板支撑件(5)的所述周边表面(5b)和所述反应腔室(4)的所述侧壁(19)之间形成环状通路(107)；和通向所述反应腔室(4)的净化气体喷射器(105)，其特征在于，所述附加部件一旦被安装在所述反应器装置中就形成所述喷射器(105)的环状嘴部(106)的至少一部分。
9.根据权利要求8所述的部件，该部件被布置成一旦被安装在所述反应器装置中就形成附加壁，所述反应腔室的所述侧壁(19)和所述附加壁界定经由所述环状嘴部(106)通向所述反应腔室(4)的通道(103)，所述侧壁(19)和所述附加壁在所述通道的包括所述嘴部(106)的部分(103c)中平行。
10.根据权利要求8或9所述的部件，该部件具有旋转对称性。
11.一种在由基板支撑件(5)支撑的基板上进行化学气相沉积的方法，所述基板支撑件(5)被布置在具有内侧壁(19)的反应腔室(4)中，从而在所述基板支撑件(5)的周边表面(5b)和所述反应腔室(4)的所述内侧壁(19)之间形成环状通路(107)，
-通过工作空间(60)朝向所述基板喷射反应气体；
-向所述环状通路(107)喷射成沿着所述内侧壁(19)流动的层状流(200)的形式的净化气体；
-通过布置在所述反应腔室(4)的所述内侧壁(19)中的开口(49a)排出所述反应气体和所述净化气体，所述开口(49a)布置在所述环状通路(107)的下游并面对所述工作空间(60)。

说明书全文

化学气相沉积装置

技术领域

[0001] 本发明属于集成电路或微系统的制造领域，更具体而言，本发明属于用于气相化学沉积的设备和过程。后者在本领域中也被称为“CVD”或“化学气相沉积”方法、设备和过程。

背景技术

[0002] 集成电路或微系统是用硅或任何其他半导体材料的晶片或基板制成的，晶片或基板经历沉积各种材料薄膜、对这些膜进行掩膜和光刻、然后对这些相同的膜进行蚀刻的一系列步骤。在这些制造步骤之间插入设备清洁步骤以及还有产品质量检查的步骤。

[0003] 在化学沉积中，在待被覆盖的基板的表面处发生吸附、化学吸附或非均相反应。在化学气相沉积的情况下，该反应发生在存在温度条件、压力条件和试剂浓度条件的所有基板上。结果是化学沉积物以形成在基板上的图案的形式均匀地覆盖表面，即使这些基板基本竖直。在最近的待被覆盖的图案可能具有非常高的形状因数(图案的宽度与高度之比)的电路和微系统的制造该特征特别有用。

[0004] CVD设备一般包括处理腔室，在该处理腔室中容纳基板支撑件和气体分布组件(术语还被称为淋浴头)。气体分布组件将化学试剂以气态形式(还被称为处理气体或前体)输送到基板附近。该支撑件具有适合于保持基板的上面和与其上面相对的下面。基板支撑件将处理腔室的内部分成上部空间和下部空间。上部空间建立在支撑件的上面一侧并由处理腔室的壁限来界定。下部空间建立在支撑件的下面一侧并由处理腔室的壁来界定。

[0005] 净化气体被喷射到处理腔室的下部空间内以限制腔室壁被淋浴头喷射到腔室的上部空间内的化学试剂污染。

[0006] 尽管有这些预防措施，但是仍有导致不需要的沉积的意外反应，特别是在位于支撑件下方的腔室空间中。由此产生的设备的具体污染削弱了设备的有效性。污染使得必须频繁清洁处理腔室，这影响了处理腔室的可用性。本发明的目标是提供一种反应器装置，其中由不需要的沉积引起的污染受到限制，以便提高可用性。

[0007] 这些意外沉积物越大，温度就越高。然而，用于基板的支撑件被加热，以便使得基板到达期望反应所需的温度。为了限制与分布系统接触的反应气体的冷凝现象，对分布系统进行加热。因而，装置的其余部分往往也被加热。

[0008] 在所谓的高温条件下，通常在600℃到800℃之间，这些沉积需要甚至更频繁的清洁和维护，这使得这些装置在这些领域中无法工业使用。

发明内容

[0009] 本发明对这种情形提供了改进。

[0010] 为此，提供了一种用于化学气相沉积的反应器装置，该反应器装置包括：

[0011] -具有内侧壁的反应腔室；

[0012] -通向所述反应腔室的反应气体喷射器；

[0013] -基板支撑件，该基板支撑件具有：

[0014] -旨在支撑至少一个基板的主面，该主面被布置成面对所述反应气体喷射器，使得所述喷射器和所述主面在它们之间限定工作空间；和

[0015] -周边表面，该周边表面面对所述反应腔室的侧壁；

[0016] -气体排放系统，该气体排放系统通过在所述反应腔室的所述侧壁中与所述工作空间面对地布置的开口与所述反应腔室流体连接；

[0017] 所述基板支撑件被布置在所述反应腔室中，使得在所述基板支撑件的周边表面和所述反应腔室的侧壁之间形成环状通路；

[0018] -通向所述反应腔室的净化气体喷射器，

[0019] 根据本发明，所述净化气体喷射器包括由所述腔室的侧壁和附加部件的第一壁限定的喷射通道，所述通道经由环状嘴部通向所述反应腔室，所述反应腔室的所述侧壁和所述附加部件的所述第一壁在所述喷射通道的包括所述嘴部的部分中平行，从而允许通过所述环状嘴部喷射层状净化气体流并允许所述流通过所述环状通路一直流动到所述气体排放系统的开口。

[0020] 根据一个实施方式，所述附加部件包括与所述第一壁相对的第二壁，该第二壁具有凹入形状，该凹入形状限定了能够至少部分地收纳所述基板支撑件的壳体。

[0021] 根据一个实施方式，所述基板支撑件可在所述反应腔室中平移地移动到所谓的加载位置，其中所述支撑件至少部分地容纳在所述附加部件的所述壳体中。

[0022] 有利地，所述装置进一步包括多个翅片，所述翅片由所述侧壁承载，并且所述翅片突出到所述环状通路内。

[0023] 特别有利地，所述翅片被定向成沿着所述侧壁引导所述净化气体流。

[0024] 优选地，所述反应腔室的所述侧壁和所述附加部件的所述第一壁在所述喷射通道的直到所述嘴部的长度大于或等于1cm的部分中是平行的。

[0025] 优选地，所述通道中所述反应腔室的所述侧壁和所述附加部件的所述第一壁平行的部分的长度尺寸被设置成为喷射气体的流动速率在0.35m/s和0.55m/s之间的层状净化气体流。

[0026] 本发明的另一个主题涉及一种用于化学气相沉积反应器装置的附加部件，该反应器装置包括：具有侧壁的反应腔室；具有周边表面的基板支撑件，所述基板支撑件布置在所述反应腔室中，从而在所述基板支撑件的周边表面和所述反应腔室之间形成环状通路；和通向所述反应腔室的净化气体喷射器，其特征在于，所述附加部件一旦被安装在所述反应器装置中就形成所述喷射器的环状嘴部的至少一部分。

[0027] 特别有利地，该部件被布置成一旦被安装在所述反应器装置中就形成附加壁，所述反应腔室的所述侧壁和所述附加壁界定经由所述环状嘴部通向所述反应腔室的通道，所述侧壁和所述附加壁在所述通道的包括所述嘴部的部分中平行。

[0028] 根据一个实施方式，该部件具有旋转对称性。

[0029] 本发明的另一个主题涉及一种在由基板支撑件支撑的基板上进行化学气相沉积的方法，所述基板支撑件被布置在具有内侧壁的反应腔室中，从而在所述基板支撑件的周边表面和所述反应腔室的内侧壁之间形成环状通路，

[0030] -通过工作空间朝向所述基板喷射反应气体；

[0031] -向所述环状通路以沿着所述内侧壁流动的层状流的形式喷射净化气体；

[0032] -通过布置在所述反应腔室的所述内侧壁中的开口排出所述反应气体和所述净化气体，所述开口布置在所述环状通路的下游并面对所述工作空间。附图说明

[0033] 在阅读下面的详细描述和附图之后，本发明的其他特征、细节和优点将变得更清楚，其中：

[0034] 图1示出了根据本发明的反应器的轴向剖视图；

[0035] 图2示出了图1的细节图II；

[0036] 图3示出了用于将气体从图1和图2中的反应器排出的环的一部分的立体图；

[0037] 图4示出了与图3中的环的一部分互补的气体排放环的一部分的立体图；和[0038] 图5示出了由图3和图4的部分的组件形成的排放环的轴向剖面部分。

[0039] 附图包括一定特性的元件。因此，它们不仅能够用来完成本发明，而且在合适的情况下还有助于其定义。

具体实施方式

[0040] 附图示出了总体附图标记1的处理装置或反应器。总体来说，处理装置1具有关于中心轴线XX的旋转对称性。这促进化学反应的均一性并方便制造。该对称性可以具有若干例外。在附图中，该轴线是竖直的，这对应于该装置在操作中的通常布置。在该文本的其他部分，根据图1、图2和图5的图示使用了术语顶、底、水平和竖直。反应器1具有受控压力和温度。反应器1包括中空本体2和盖子3，该盖子3将本体2封闭以形成反应腔室4。该反应腔室4也可以被称为机箱。该腔室4容纳用于基板的支撑件5或基座。该反应器1被设计成允许从腔室4的顶部向腔室4内喷射至少一种反应气体和从腔室4的底部向腔室4内喷射净化气体。反应腔室4界定了反应环境，并且其壁引导存在的气体流，以便一方面仅促进一定区域内的反应，另一方面排出混合气体。

[0041] 腔室4由下内壁15、上内壁17和将下壁15连接至上壁17的侧内壁19界定。这里，下壁15和上壁17均具有大体圆盘形状，而侧壁19具有大体旋转体形状，并且将下壁15的周边边缘连接至上壁17的周边。在图1和图2的实施例中，下壁15具有小于上壁17的直径。因而，侧壁19包括彼此连接的基本圆筒状的上部19a和基本截锥体形的下部19b。下部19b沿上部17的方向呈锥形。

[0042] 侧壁19通过圆角连接至上壁15和下壁17。

[0043] 这里，支撑件5包括平台7和长形基部6。板7具有紧固至基部6的上端的下主面。在这里描述的实施例中，支撑件5的基部6和板7一体地形成。基部6穿过本体2的贯穿下壁15的开口2a。支撑件5被组装成可相对于腔室4平移地移动。支撑件5能够移动到：顶部(所谓的工作位置)，其中板7接近上壁17；和底部(所谓的加载位置)，其中板7从上壁17离开。在图1和图2中，支撑件5位于工作位置。在该位置，板7距上壁17小于20毫米，优选大于5毫米的竖直距离。

[0044] 板7可以被组装成相对于腔室4旋转并且围绕基部6的竖直轴线XX转动。旋转速度是支撑件5上的气体的期望流速、基板的尺寸和所需和/或期望的沉积速度的函数。

[0045] 板7具有与下面相反并用来支撑待处理的一个或多个基板的上主面5a。上主面5a被布置成面对上壁17。板7具有将主面5a连接至下面的周边表面5b。周边表面5b与上主面5a基本铅垂地在板7的厚度上延伸。

[0046] 支撑件5可以配备有未示出的热调节构件，例如在1994年3月31日以Applied Material公司提交的以编号EP0619381公布的专利申请中描述的类型的热调节构件。该热调节构件选择性地用来加热和/或冷却。在这里，热调节构件用来根据期望的化学反应调节基板的温度。

[0047] 在该工作位置，将上壁17从上主面5a分离的距离较小。由于上壁17和主面5a之间的温度差，这限制了竖直对流梯度的效应。

[0048] 周边表面5b和对应的侧壁19的部分、在工作位置中的顶部19a具有旋转对称性。在工作位置，周边表面5b和对应侧壁19的部分相对于彼此是同心的。在变型中，侧壁19和周边表面5b可以遵循圆形以外的形状(例如正方形、矩形或卵形)的周边。

[0049] 板7具有大体圆盘形状。支撑件5并且特别是板7由承受高于800℃的温度的热传导材料制成。所使用的材料使得可以在高度还原介质(就像存在二氢和氨的情况下一样)中保持支撑件5的完整性。支撑件5由进一步具有低热惯性以使其在各种使用阶段期间温度能够快速上升和下降的材料制成。

[0050] 这里，支撑件5由氮化铝(AIN)制成。在一个变型中，其可以由石墨制成，并涂覆有碳化硅膜，从而使得支撑件5对化学环境具有增加的抗性。

[0051] 在一个未示出的变型中，冷却剂在为此布置在本体2中的管道内循环。

[0052] 界定腔室4的内壁15和侧壁19的冷却减少了意外的表面沉积物。由此减少了清洁腔室4所需的时间，因此增加了反应器1的生产率。

[0053] 在将基板放置在支撑件5上之后，将盖子3密封地关闭。在一个变型中，支撑件5上的基板的引入和移除可以在真空下通过转移腔室来执行，在合适的情况下，该转移腔室配备有机器人。

[0054] 盖子3包括主部10，该主部10设置有形成用于反应器1的反应气体源的主气体入口11和所述气体的热调节的部件。盖子3包括安置在本体2上并支撑主部10的外部9。盖子3的外部9具有搁置在本体2的上部中的主部8的上表面上的大体环状。盖子3包括喷射圆盘30，该喷射圆盘30形成腔室4的上壁17的至少一部分并且例如通过旋拧而紧固至主部10。喷射圆盘30进一步容纳用于喷射来自第一入口11的反应气体的系统的一部分。

[0055] 本体2的主部8由金属合金制成。一般来说，至少部分地容纳在腔室4内的大多数部件都可以由在高温时表现较少脱气的铝或铝合金制成。

[0056] 盖子3的主部10具有大体圆盘形状。主部10可以由轻合金(这里为铝)制成。主部10是热传导的，并且被中央孔穿过，从而在反应器1的第一气体入口11和喷射圆盘30的反应气体喷射系统之间形成流体连接。

[0057] 容纳在喷射圆盘30中的反应气体喷射系统包括用于调节反应气体的加热的部件。用于调节反应气体的加热的部件在这里包括加热元件14，该加热元件14包括环状部，该环状部包含在冷却/加热回路中循环的冷却剂。例如，在2008年4月28日以本申请人提交的以编号FR 2 930 561公布的法国专利申请中描述了这种气体喷射系统和这种热调节系统。

[0058] 喷射圆盘30轴向地保持在盖子3的主部10的内表面和用于排空反应器1的壳体49的环之间的适当位置。喷射圆盘30形成了腔室4的上壁17的大的中央部。将喷射圆盘
30与基板支撑件5分开的空间可以看作在支撑件5的主上表面5a和腔室4的上壁17之间延伸的工作空间60。工作空间60是反应气体和基板之间和/或反应气体之间的理想的反应场所。

[0059] 喷射圆盘30容纳通道45，从而在主部10的中央孔和腔室4之间形成流体连通。通道45基本竖直地延伸穿过喷射圆盘30。通道45在腔室4的工作空间60中通向上壁17。
通道45规则地分布在喷射圆盘30中，同时它们的嘴部均匀地分布在腔室4的由上壁17承载的表面上。盖子3的入口11、主部10的中央孔和喷射圆盘30的通道45一起形成了从上游到下游的用于腔室4的反应气体源。

[0060] 在这里描述的实施方式中，设置附加气体供应部，以用于第二反应气体。喷射圆盘30设置有形成附加反应气体供应部的一部分的多个附加通道。附加通道在上主表面5a和上壁17之间通向腔室4的工作空间60。附加腔室基本类似地供应有反应器1的第二气体，并且与第一入口11分开。附加气体供应部没有示出。

[0061] 加热元件14使得可以将腔室4的上游的反应气体保持在后者化学稳定的温度，例如，高于露点的温度以避免冷凝现象。而且，喷射圆盘30可以由具有高导热性的材料(例如，轻铝(Al)合金)制成，这使得可以通过与盖子3的主部10接触并进行热传导来调节喷射圆盘30的温度。喷射圆盘30的温度被选择成限制气态反应物由于与喷射圆盘30齐平而意外反应。

[0062] 反应气体通过盖子3的入口进入反应器1。在入口11的下游，反应气体通过通道45的嘴部进入反应腔室4。通道45形成了进入反应腔室4的反应气体源。

[0063] 气体排放环49装配在基本水平的本体2的主部8的环状表面8a上，并且被形成孔的本体2的圆筒状表面8b包围。在这里描述的实施例中，环49是附装至本体2的部件。在一变型中，环49可以与本体2形成单个部件或甚至是整体的。气体排放环49也可以与喷射圆盘30的内表面的周边部分接触。

[0064] 在图2所示的工作位置，环49包围工作空间60。环49还至少部分地围绕支撑件5的板7布置。如可在图1和图2中看到的，环49的一部分形成了侧壁19的一部分，而环
49的另一部分形成了上壁17的一部分。环49和支撑件5的相互形状使得：在工作位置，支撑件5被部分地布置在环49中，并且在支撑件5的周边表面5b和侧壁19的在这里属于环49的部分之间形成通路107。这里，通路107采取位于腔室4的顶部中的周边环状通道的形式。侧壁19和支撑件5之间之间(在这里，即是环49和周边表面5b之间)的水平距离在这里在10到30毫米之间。

[0065] 上壁17的气体喷射通道45、上主表面5a和气体排放环49以这种方式布置，使得反应气体流从喷射通道45流到气体排放环49，从而穿过工作空间60。反应气体通过喷射圆盘30经由反应器1的入口11引入，并且与上主表面5a齐平地在工作空间60中循环。未消耗的前体在从支撑件5的板7的中心到周边的基本径向方向朝向环49继续它们的行程。

[0066] 在这里描述的实施例中，环49采取若干部件的组件的形式。环49包括在图4中单独示出的上部50和在图3中单独的下部51。在图5中可以看到沿着包括在组装状态下的上部50和下部51的旋转轴线的半平面的纵向截面。

[0067] 上部50采取由围绕其圆周基本规则的截面构造的环状部件的形式。上部50包括下表面(在图4中不可见)。在这里，该下表面包括通过截锥形下表面50c连接在一起的作为径向外部50a的下表面和作为径向内部50b的下表面。径向外部下表面50a和径向内部下表面50b大体是平面的，并且相互平行。在组装状态下，径向内部下表面50b相对于径向外部下表面50a向上，即朝向喷射圆盘30，偏移，使得截锥形下表面50c朝向腔室4的中心取向。

[0068] 上部50包括上表面。在这里，该上表面包括通过截锥形上表面50f连接在一起的径向外部上表面50d和径向内部上表面50e。径向外部上表面50d和径向内部上表面50e大体是平面的并且相互平行。在组装状态下，径向内部上表面50e相对于径向外部上表面50d向下，即朝向下部51，偏移，使得截锥形上表面50f朝向喷射圆盘30的中心取向。

[0069] 上部50沿着竖直方向的厚度在与径向外部上表面50d铅垂的情况下大于在与径向内部上表面50e铅垂的情况下。上部50还包括形状与本体2的孔8b对应的基本圆筒状的外表面50g和具有较小轴向尺寸(在这里略微为截锥形)的内表面50h。外表面50g适合于本体2的孔8b以便能够被插入其中。径向内部上表面50e、截锥形上表面50f和内表面50h具有与喷射圆盘30的周边对应的形状。环49的形状和尺寸既允许其与喷射圆盘30一起调节又允许在孔8b中调节环49。径向外部上表面50d与主部10的下表面接触。当环49被安装在本体2中时，内部下表面50b和喷射圆盘30的下表面基本对准并且几乎是连续的。承载径向内部下表面50b的上部50的内部形成了上壁17的周边部分。上部50的内部和喷射圆盘30一起形成了腔室4的上壁17的至少一部分。

[0070] 上部50用作盖子3的主部10和环49的下部51之间的间隔件。气体排放环49的上部50由承受快速温度变化而不会劣化的材料(在这里例如为铝)制成。

[0071] 如能在图5中看到的，下部51具有H形横截面的大体环状形状。下部51包括外壁51a、内壁51b和将外壁51a连接至内壁51b的连接壁51c。外壁51a和内壁51b具有大体圆筒状形状。内壁51b的高度严格小于在组装状态下将上部50的径向内部下表面50b和本体2的环状表面8a分开的竖直距离。因而，在上部50和下部51的内壁51b之间形成圆周开口或间隙49a。在其中环49由单个部件而不是多个部件的组件制成的变型中，间隙49a因而形成在所述部件中。

[0072] 连接壁51c布置在外壁51a的高度的三分之一至三分之二之间，例如，在这里基本布置在中间向上。在所示状态下，外壁51a和内壁51b基本竖直，而连接壁1c基本上水平。当环49被布置在本体2中时，内壁51b形成了侧壁19的一部分。

[0073] 下环状通道54形成在内壁51a、外壁51b、连接壁51c和本体2的环状表面8a之间。上环状通道52形成在外壁51a、内壁51b、连接壁51c和上部50的径向外部下表面50a之间，参见图5。连接壁51c被多个连通孔53贯穿。这些孔53允许上通道52与下通道54连通。下通道54与形成在本体8中的泵送通道59和反应器1的气体排放出口连通。孔53和泵送通道59是反应器1的旋转对应性的例外之处。

[0074] 从上游到下游包括上通道52、孔53、内通道54和泵送通道59的组件形成了气体排放通道100。间隙49a既属于反应腔室4，又属于气体排放通道100。间隙49a因而形成了腔室4的气体出口和气体排放通道100的气体入口。

[0075] 间隙49a形成气体排放环49中的围绕工作空间60开口的圆周空间。间隙49a允许内壁51b的内侧的腔室4和气体排放通道100之间的流体连通。形成在侧壁19中的圆周开口49a在通路107到上通道52之间形成了流体连接，以将气体从反应器腔室4排向反应器1的外部。

[0076] 内壁51b的上表面包括朝向上部50突出的垫51d，参见图3。垫51d的高度基本等于间隙49a的高度。垫51d与上部50的径向内部下表面50b接触。在组装状态下，下部51的垫51d形成了用于环49的上部50的支撑部分。垫51d保持上部50和下部51彼此形成一距离，以形成间隙49a。这些垫51d围绕圆周规则地分布并且在相对于环49的整个圆周较小的角部分上形成了间隙49a的中断部。垫51d形成了环49的旋转对称性的例外之处。尽管间隙49a通过一系列开口部分和垫51d形成，但是从气体循环角度来看，认为间隙
49a是连续的。

[0077] 位于环49的整个圆周或几乎整个圆周上的间隙49a的环状开口允许在所预想的流速范围内以均匀抽吸气体和层状流动的方式进行排放。例如，在200托到300托之间的压力下采用小于10slm的流速，或者在标准温度条件(约20℃)下，在266至400hPa下采用每分钟10升的流速。

[0078] 反应气体从通道45出来，并通过布置在腔室4的工作空间60的周边并在通路107上方关闭的间隙49a排出。这可以调整腔室4中的流体流动线路。操作时，反应气体流在腔室4的工作空间60内从通道45循环到间隙49a。环49的上部50和下部51之间的间隙49a具有0.5毫米到2毫米的最大高度。

[0079] 内壁51b(该内部51b的内表面部分地限定腔室4)形成侧壁19的一部分，在这里限定通路107。在这里，内壁51b在内侧将上圆筒状表面51e支承在连接壁51c上方，而在圆筒状表面51e的延伸方向上将下截锥形表面51f支承在连接壁51c下面并朝向腔室4的中心取向。在一个变型中，环49的内表面可以包括下截锥形表面和上截锥形表面。下截锥形表面的倾角大于上截锥形表面的倾角。

[0080] 反应器1包括附加部件101。该附加部件101采取直径沿着旋转轴线变化的旋转部件或管状部件的大体形状。

[0081] 在安装状态下，在腔室4中从底部到顶部连续地，附加部件101包括圆筒状部分101a、台肩部分101b和截锥形部分101c。该附加部件具有第一壁，该第一壁包括部分101a、
101b、101c的被布置成面对反应腔室的下壁15和侧壁的底部19b的相应表面111、112、
113。附加部件101的所述第一壁的形状和尺寸与腔室4的下部和本体2的开口2a的形状和尺寸对应。附加部件101部分地布置在腔室4中，部分地布置在开口2a中，位于基板支撑件5下面并位于距气体排放环49一定距离。在工作位置，板7位于距附加部件101一定距离。附加部件101的位置在这里在工作位置时与在加载位置时相同。

[0082] 圆筒状部分101a的外径严格小于本体2的开口2a的孔的内径，使得该圆筒状部分101a能够插入到开口2a内，而不会接触开口2a的表面。圆筒状部分101a在开口2a中对准并居中。支撑件5的基部6布置在由圆筒状部分101a形成的圆筒内。在圆筒状部分101a的外表面和开口2a的孔之间保留了环状空间。圆筒状部分101a通过其下端紧固至腔室4的其余部分(未在图中示出)。圆筒状部分101a在这里是增加至反应腔室4的部件的紧固部分。

[0083] 台肩部分101b采取朝向圆筒状部分101a的外部基本垂直地延伸的冠状形式。台肩部分101b被连接成与圆筒状部分101a的顶端形成单个部件。台肩部分101b形成了厚度基本等于圆筒状部分101a的壁的厚度的平面径向壁。台肩部分101b的内径对应于圆筒状部分101a的直径。台肩部分101b的外径严格小于腔室4的下壁15的直径。台肩部分101b在腔室4的下壁15上方基本与之平行地布置。台肩部分101b不与内壁15接触。在腔室4的下壁15和台肩部分101b中的第一壁的表面112之间保留有空间。

[0084] 截锥形部分101c从台肩部分101b的周边从旋转轴线向上延伸开。截锥形部分101c连接至台肩部分101b。截锥形部分101c的厚度基本等于圆筒状部分101a和台肩部分
101b的厚度。圆筒形部分101a的锥度基本等于侧壁19的底部19b的锥度。底部19的至少一部分面对截锥形部分101c中的第一壁的表面113，该部分形成了侧壁19的第二部分。
截锥形部分101c的外半径以随着竖直向上而均匀地增加，使得截锥形部分101c的壁在剖视图中是笔直的，如图1和图2所示。截锥形部分101c的每个部分的外半径都严格小于面对它的侧壁19的第二部分的界面的内径。截锥形部分101c相对于腔室4的侧壁19同心地布置。该截锥形部分101c不与侧壁19接触。在腔室4的侧壁19和截锥形部分101c中的第一壁的表面113之间保留有空间。截锥形部分101c在竖直方向上延伸优选大于10毫米、例如这里为15毫米的高度。截锥形部分101c的位置和高度是这样的，即：使得附加部件101不会阻挡板7下降而到达加载位置。

[0085] 在这里描述的实施例中，支撑件5和附加部件101以如下方式相互成形和布置，即：支撑件5能够在腔室4中平移地移动到其中例如在加载位置其由附加部件101围绕的位置。周边表面5b的直径小于截锥形部分101c的至少一部分的内径。附加部分101具有与第一壁相反并朝向支撑件5定向的第二壁，所述第二壁具有凹入形状，该凹入形状在支撑件5的加载位置中形成了周边表面5b的壳体。

[0086] 附加部件101布置在腔室4的底部中，即布置在由表面111、112、113形成的附加部件101的第一壁与形成通道103的环状形状的部分的腔室4的表面之间的环状空间中。限定在圆筒状部分101a和孔2a之间的第一区段103a基本为圆筒状形状。限定在台肩部分101b和下壁15之间的第二区段103b基本为冠状形状。限定在截锥形部分101c和侧壁
19的第二部分之间的第三区段103基本为截锥形形状。附加部件101的形状和尺寸是腔室4的构造的函数，使得通道103具有可能的最均匀截面。附加部件101的第一壁的形式和尺寸是腔室4的函数，使得促进净化气体流200在通道103尽可能形成层状流动。

[0087] 具体而言，为了促进这种层状流动，将反应腔室的侧壁19和附加部件101的第一壁布置成在第三区段103c中平行，一直到腔室4中的管道的嘴部106。关于这一点，反应腔室的侧壁19和附加部件101的第一壁在直到嘴部106的大于或等于1cm的长度上平行。有利地，通道的其中反应腔室的侧壁9和附加部件101的第一壁平行的部分的长度大小被设置成喷射气体流动速度在0.35m/s和0.55m/s之间的层状流动的净化气体。

[0088] 附加部件101的径向外表面形成了引导表面111、112、113。通道103遵循引导表面111、112、113的形状和腔室4的底部的形状。通道103因而具有根据界定该通道103的附加部件101的截面和腔室4的截面而变化的直径。换言之，通道103的直径大于界定该通道103的附加部件101的截面的直径并且小于界定该通道103的腔室4的截面的直径。侧壁19和附加构件101的第一壁一起界定通道103，特别是界定第三部分103c。

[0089] 截锥形部分101c的自由端和侧壁19的最接近该自由端的部分限定了嘴部106。换言之，通道103终止于嘴部106。通道103通过嘴部106通向腔室4。

[0090] 净化气体喷射器105从上游到下游包括反应器1的第二气体入口104、通道103和嘴部106。通道103通过嘴部106通向反应腔室4。在腔室4和开口2a的底板上形成了第二气体入口或源104，以便形成用于反应器1的净化气体源。入口104使得可从腔室的底板喷射例如利用氮(N)或氩(Ar)的净化气体。第二入口104通向通道103的第一部分103a的底部内。换言之，第二入口104位于通道103的上游，通道103自身位于嘴部106的上游。当附加部件101被安装在腔室4中时，限定在附加部件101的第一壁和侧壁19之间的通道103形成了气体喷射器105的延长部。通道103被布置成平行于侧壁19引导净化气体流200。净化气体喷射器105通向反应腔室4。第二气体入口104形成了用于反应器
1中的净化气体的入口，而嘴部106形成了用于腔室4中的净化气体的入口。

[0091] 在通路107中沿着侧壁的净化气体的层状流动防止了反应气体从工作空间60穿透到反应腔室4的下部空间。净化气体流200在其横穿通路107时为层状，这产生了过大压力，从而朝向气体排放环49驱动反应气体。

[0092] 申请人观察到，配备有这种净化气体系统的化学气相沉积装置的有效性是净化气体流200为湍流时的至少两倍高。因而，可以减少反应腔室4的清洁频率而不会对沉积膜的质量有不利影响。

[0093] 而且，对于给定效率来说，流动为湍流时需要的净化气体的流速大于层状流动时需要的净化气体的流速，此外，其他参数类似。举例来说，在非晶硅或多晶硅的气相沉积过程中，净化气体流200的流速为大约每分钟5升，而在存在湍流的情况下该流速大于每分钟10升(在标准温度条件下)。

[0094] 在现有系统中，净化气体倾向于将上部空间中的反应气体部分稀释。反应气体的流速的降低进一步限制了反应腔室4的污染。举例来说，申请人能够将具有根据本发明的净化系统的反应腔室中的反应气体(例如，硅烷)的流速降低至20sccm，而在传统系统的情况下，该流速必须是大约50sccm，即每分钟20微升而不是每分钟50微升(在标准温度条件下)。

[0095] 净化气体流速的降低开启了良性循环和若干优点：增加了上部空间中的反应气体的浓度，增加了期望的化学反应的产率，能够降低反应气体的耗损并因而减少反应气体消耗。耗材消耗的减少产生了成本的降低。

[0096] 在图中，附属部件被附装并安装在反应器中以形成附加部件101。附属部件的形状(在这里是中空旋转部件)适合于该实施例的反应器。在各种变型中，附加部件101可以与反应器1的其他部件形成单个部件或甚至整体部件。对附属部件进行成形以便将其附装在反应器中使得可以方便制造，并且甚至装备先前存在的反应器。此外，附加部件的第二壁是反应腔室的表面的、最容易引起不期望的沉积物的表面；所述部件是可拆卸的使得可以更容易地对该部件进行清洁，并且在合适的情况下将该部件更换为清洁的部件，这使得反应器的停止时间最小。在各种变型中，附加部件101的形状与这里描述为反应腔室4的形状的函数的那些形状不同。

[0097] 在这里描述的实施例中，附加部件101通过一段铝(Al)管的塑性变形而制成为单个保持部件。在一变型中，该附加部件101通过组装若干部件制成。附加部件101可以通过模制并由具有相当机械和抗腐蚀特性的任何其他材料而制成。优选地，附加部件101具有类似轮廓或形成旋转部件。这简化了部件制造并避免了在腔室4中进行错误的安装。

[0098] 净化气体流200在通道103中从底部流动到顶部。从入口104开始，净化气体在第一段103a中、在第二段103b中、在第三段103c中上升，并且在在截锥形部分101c的顶端处通过嘴部106排出通道103而出现在腔室4内。在嘴部106处，截锥形部分101c距下侧壁19一定距离例如10毫米，并且优选4到8毫米之间。通道103的端部基本平行于侧壁19的位于嘴部106紧下游的部分。通道103被布置成至少在侧壁19的接近嘴部106的部分上平行于侧壁19地引导净化气体流200。

[0099] 在工作阶段期间，净化气体流200在侧壁19的第二部分和附加部件101的表面113之间从通道103引导，使得净化气体流200的至少一部分终止于通路107中。通道103和通路107基本被布置在彼此的延长部上，使得从入口104喷射、流入通道103并沿着侧壁
19经由嘴部106出现在腔室4中的气体沿着侧壁19基本根据层状状态流动。净化气体然后再次沿着腔室4的侧壁19上升，直到通路107。

[0100] 嘴部106和通路107均具有环状形状。这种形状一致性提高了嘴部106和通路107之间的气体流动的层状特性。尽管位于嘴部106的上游的通道103的形状使得可以进一步改善净化气体流200的取向，但是嘴部106和通路107自身之间的形状一致性使得可以改善净化气体流200的层状特性。

[0101] 侧壁19被有利地布置成支持层状的净化气体流沿着至少嘴部106的所述壁到达通路107。如可在位于工作位置的图1和图2中所看到的，气体流200在反应器1的径向内侧没有物理支撑。侧壁19足以引导净化气体流200。以选定速度平行于侧壁19由嘴部106排出通道103的气体流200具有与嘴部106对应的厚度。在速度非零的情况下，在气体流200和侧壁19之间产生降压。侧壁19吸引气体流200并且在嘴部106和通路107之间引导该气体流。侧壁19在径向外侧支撑嘴部106和通路107之间的气体上升。侧壁19沿着流动方向可以具有略微凹入或略微凸起的笔直形状，同时在没有对应的面对表面的情况下继续引导气体流。

[0102] 侧壁19的顶部19a和底部19b在这里为气体流动形成了略微方向改变(略微凹入形状)，而不会对流的层状特性具有不利影响。相反，申请人已经观察到，10°到30°之间的角度的方向改变限制了产生湍流状态的危险。如能够在附图中看到的，方向改变对应于直角减去α(90°-α)。底部19b和水平壁平面之间的角度α在60°到80°之间。

[0103] 嘴部106与侧壁19齐平改善了嘴部106下游的流的层状特性。侧壁19形成了嘴部106的周边的延长部，该延长部能够使气体流200偏离，以使其遵循侧壁19的方向，直到通路107。

[0104] 净化气体在侧壁19的第一部分(在这里为环49的内壁51b)和支撑件5的周边表面5b之间到达通路107。通路107被成形为引导从通道103来的净化气体流200，从而使得气体流200的至少一部分穿过圆周开口49a。

[0105] 净化气体流200沿着环49的内壁51b的上圆筒状表面51e和下圆筒状表面51f传送，增加了环49和腔室4的内部之间的热交换。净化气体流200有助于冷却环49，环49在与加热元件直接或间接地接触时倾向于变热。

[0106] 如能够在这里描述的实施例的图3中看到的，侧壁19承载翅片51g。翅片51g彼此类似。翅片51g沿环49的中心的方向从环49的内表面突出。在环49在本体2中的安装状态下，翅片51g突出到通路107内。在内壁51b的高度上翅片51g基本为沿着竖直方向的长形形状。翅片51g从侧壁19突出至少1毫米，优选至少5毫米。在计算基板支撑件5和侧壁19之间的分隔时没有考虑翅片51g的突出尺寸。然而，翅片51g的水平端位于距周边表面5b的一定距离处。翅片51g的竖直端通过圆角连接至内壁51b的竖直端。翅片
51g围绕环49的圆周(在这里在内壁51b上)规则地分布。周边表面5b面对翅片51g，翅片51g在这里围绕板7规则地分布。

[0107] 如能够在图3和5中看到的，翅片51g的厚度基本等于它们的相互间隔。将彼此相邻的两个翅片51g分开的距离等于其中一个所述翅片51g的厚度。在沿着垂直于环49的旋转轴线的平面的剖视图中，翅片51g具有矩形轮廓。换言之，到环49的最近曲率，一系列翅片51g以图案重复形式形成了一连串凹口。这些凹口以及孔53和垫51d形成了环49的旋转对称性的例外之处。

[0108] 在这里描述的实施例中，在作为环49的附装部件的内壁51b中制造翅片51g。这便于制造。在一个变型中，翅片51g制造在侧壁19中。

[0109] 一般来说，翅片51g的形状和尺寸使得设置有翅片51g的环49的内表面在腔室4中具有较大的接触表面面积(在这里，与腔室4中的气体接触的表面面积)。翅片51g的其中一个功能是作为热交换翅片。这种接触表面改善了环49和腔室4的内部之间的热交换。翅片51g的形状和尺寸被进一步选择成避免支撑件5和环49之间的接触。翅片51g给予了环49的内壁51b并因而给予了侧壁19比没有翅片的类似构造更大的自由表面。在操作时，翅片49保持低于没有冷却翅片的类似环的温度。例如，翅片51g使得可以使环49保持低于300℃的温度。这种温度限制了环49的软化，以及环49的表面上的意外沉积物。

[0110] 这种温度调节使得可以限制与环49和侧壁19接触的反应气体的意外反应。由这种反应导致的固体沉积物被限制。

[0111] 环49由于翅片51g而产生的冷却在净化气体流200与翅片51g接触地循环时更有效。这甚至由于附加部件101而更为有效，附加部件101使得可以产生在嘴部106和通路107之间流动的层状净化气体流。翅片51g之间的通路由距工作空间60一定距离处流动的净化气体占据。净化气体流对工作空间60中的气体的动态性具有几乎中性的影响。净化气体流是层状的，其在腔室4中的停留时间与湍流流相比被最小化，这增加了热交换的效率。

[0112] 翅片51g的存在倾向于减小通路107的通路截面并限制反应气体朝向下部空间的迁移。

[0113] 这里描述的翅片51g的形状和尺寸是一个实施方式的示例。可以设想其他形状和尺寸。在一个变型中，翅片51g可以在圆周方向上具有与翅片的相互间隔不同的厚度。翅片可以例如具有三角形、“锯齿形”、圆形或圆顶形轮廓。

[0114] 如果气体流例如净化气体流200逆着内壁51b、逆着侧壁19流动，则翅片51g可以进一步被有利地布置成引导横过通路107的气体流。在这种情况下，翅片51g进一步改善了气体流的层状特性。气体流在保持由侧壁19支撑的同时在各翅片51g之间得到更好的引导。这里，翅片51g与净化气体流200接触并与后者平行地取向(竖直)。

[0115] 在各种变型中，翅片51g被布置成沿着与竖直不同的方向(例如，沿着类似于环49的内螺纹的略微螺旋方向)为长形。

[0116] 在附图中所示的优选实施方式中，翅片51g被布置在环49的内壁51b上。紧邻气体排放通道100发生翅片51g和腔室4之间的热交换，以调节所述气体排放通道100的内表面的温度。翅片51g远离反应气体流分布以避免在这里产生意外沉积物。在一个变型中，翅片51g可以布置在与内壁51b不同的侧壁19上的适当位置。

[0117] 如图1和图2中所示，净化气体流200通过圆周开口49a朝向环49驱动气态前体流。这避免了反应气体在支撑件5下面流动并沉积在这里，即在这里形成沉积物。基板支撑件5周围的净化气体流200防止试剂下降到反应腔室4内。混合在一起的净化气体流200和反应气体流通过圆周开口49a、上通道52、孔53、环49的下通道54和净化通道59(换言之，通过气体排放通道100)排空。

[0118] 反应气体在基板和支撑件5的上主面5a上流动，一直到环49。气体流基本平行于基板和支撑件5的表面并具有层状状态。这确保了承载在支撑件5上的所有基板都具有均匀沉积厚度。

[0119] 因而，反应器1可以采用适合于在基板上生产的新一代器件所用的气体、特别是具有固体残余物冷凝或沉积趋势的固态前体的气化溶液或其他气体的温度。可以使用高温。

[0120] 气体排放环49容易被来自其他加热元件的热传导以及通过与热反应气体接触的对流间接加热。为了限制排放回路中的气体的意外反应(这种反应会导致堵塞)，将气体排放环49保持在低于气体反应温度的温度。

[0121] 已经描述了用于化学气相沉积的改进的反应器。

[0122] 反应器1设有由支撑件和侧壁19界定的通路107，并且嘴部106的形状与通路107的形状对应且与侧壁19齐平，而侧壁19被布置成承载至少从嘴部106到通路107的净化气体流200。该构造促进了腔室4中的气体流的层状特性。沉积物变得更为均一且更容易复制。减少了腔室4中特别是支撑件5下面的意外反应。

[0123] 翅片51g的设置是可选的。然而，翅片51g通过在通路107内引导气体流而改善了气体流的层状特性。

[0124] 此外，翅片51g的设置增加了侧壁19和腔室4的内部之间的热交换。侧壁19的温度通过热传导来进行调节。该热调节限制了气体排放通道100中的意外反应。

[0125] 所提出的反应器1对于采用彼此容易反应的至少两种气体试剂的应用是特别有利的。然而，对于想要单种反应气体与基板接触地反应的情况，反应器1仍然可用。在后者情况下，净化气体流200的层状特性的改善倾向于使与基板齐平的反应气体流的流动均一化，这改善了期望的化学过程的均匀性并因而提高了所获得的产品的质量。减少了腔室4内的气体流的圆周分量，而不管该气体是反应气体、净化气体或它们的混合物。改善了复制的容易性。

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