ALD反应器中的衬底装载制造技术

本发明专利技术涉及一种仪器和方法，所述仪器和方法用于将多个衬底装载到沉积反应器的装载室中的衬底支架内以在所述衬底支架内形成水平定向的衬底的垂直堆叠，用于转动衬底支架以形成垂直定向的衬底的水平堆叠，和用于将所述衬底支架下降至所述沉积反应器的反应室内用于沉积。获得的技术效果是：用于垂直流沉积反应器的顶部装载系统，其中衬底可以以水平定向装载，通过翻转整个衬底支架而消除了分别翻转每一个衬底的必要，和最小化了反应器集群中的装载距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】ALD反应器中的衬底装载
本专利技术总的来说涉及沉积反应器。更特别地，本专利技术涉及原子层沉积反应器，其中材料通过顺序自饱和表面反应沉积在表面上。
技术介绍
原子层外延(ALE)法由TuomoSuntola博士在七十年代早期专利技术。该方法的另一种通用名是原子层沉积(ALD)，并且现在该通用名取代ALE被使用。ALD是基于向至少一个衬底顺序引入至少两种反应性前体物质的特殊化学沉积方法。由ALD生长的薄膜致密、无孔并且厚度均匀。例如，在实验中，氧化铝通过热ALD由三甲基铝(CH3)3Al(也称作TMA)和水在250-300℃生长，导致衬底晶片上仅约1％的不均匀度。
技术实现思路
存在多种用于将单一衬底或一批衬底装载到沉积反应器中的方法。目前发现，如果将衬底水平定向地装载到装载室中的衬底支架内，并且随后将衬底支架转动并下降至反应室内用于沉积，则可以获得一定的益处。根据本专利技术的第一示例方面，提供了一种方法，其包括：将多个衬底装载至沉积反应器的装载室中的衬底支架内，以在所述衬底支架内形成水平定向的衬底的垂直堆叠；和转动所述衬底支架以形成垂直定向的衬底的水平堆叠，并且将所述衬底支架下降至所述沉积反应器的反应室内用于沉积。在一些示例实施方式中，所述方法包括通过装载器将衬底一次一个地移动通过装载口进入所述装载室。在一些示例实施方式中，将衬底从传送室(沉积反应器外部的)移动至装载室(沉积反应器的)内。在一些示例实施方式中，衬底穿过水平定向的装载口。水平定向基本上是指衬底表面的法向量指向垂直方向。相反地，垂直定向基本上是指衬底表面的法向量指向水平方向。衬底可以是晶片。装载器可以是装载人员或装载设备，例如装载机器人。装载器可以是单一晶片装载器。取决于实施情况，所述装载口可以例如仅仅是一个开口、舱口或门、或装载锁。在一些示例实施方式中，装载器从装载设备拾取和返回站(pickupandreturnstation)拾取衬底并将其传送(移动)至装载室内。所述传送可以通过传送室或不通过传送室发生。装载器可以从衬底盒中拾取衬底。衬底可以在盒中水平定向。在一些示例实施方式中，所述方法包括通过装置前端模块从衬底存储载体中将所述衬底装载至装载设备拾取和返回站内。衬底可以首先位于受控环境中，例如在衬底储存载体(例如FOUP或类似物)内的保护气氛(例如氮气氛)中。所述装置前端模块将衬底装载至装载设备拾取和返回站内，将衬底保持在受控环境(保护气氛)中。或者，装载设备拾取和返回站可以在真空下。传送室和装载室可以在真空下。装载设备拾取和返回站可以含有在盒中水平定向的衬底。如果需要，装载设备拾取和返回站可以是盒至盒的站，其将衬底从一个盒子传送至另一个盒子，从中所述装载设备可以更好地一次拾取一个衬底。装载设备拾取和返回站可以形成传送室的一部分。在一些示例实施方式中，所述方法包括：通过装置前端模块将所述衬底从衬底储存载体装载至装载设备拾取和返回站内；和从所述装载设备拾取和返回站将所述衬底一次一个地经过传送室装载到所述装载室内。在一些示例实施方式中，沉积反应器包含装载室和反应室之间的闸门(gate)。这可能是为了在将衬底装载进入装载室的过程中减少反应室的冷却。所述闸门可以是闸门阀。在将衬底装载进入装载室的过程中，闸门可以处在关闭位置。装载完成后，打开闸门以允许被装载的衬底批次下降进入反应室。其后可以关闭闸门。这些实施方式尤其适用于其中装载室在反应室顶部的反应器。因此，在一些示例实施方式中，所述方法包括:在装载室和反应室之间提供闸门，所述装载室位于所述反应室的顶部。在一些示例实施方式中，反应室被真空室包围。在这些实施方式中，闸门位于真空室和装载室之间可能是便利的。如果反应室加热器位于真空室内，则关闭了从真空室到装载室(在真空室顶部)的路径的闸门减少了从真空室至装载室的热传递。在将衬底装载进入装载室的过程中，闸门可以从顶部关闭真空室。在一些实施方式中，设置转动(或翻转)，使得所述转动是为摆动样移动。在一些其他示例实施方式中，所述转动可以是旋转移动。因此，在一些示例实施方式中，所述方法包括通过旋转移动来转动所述衬底支架。在一些示例实施方式中，所述方法包括通过致动器(或在本文和下文中更通常为转动机构)从侧面接入所述衬底支架，并通过所述致动器转动衬底支架。在一些示例实施方式中，所述衬底支架包括旋转中心。所述致动器可以被推至与所述旋转中心接触并且所述衬底支架可以围绕旋转中心处的旋转轴旋转。旋转轴可以由所述致动器限定。在一些示例实施方式中，装载室提供引线(feedthrough)通过装载室壁(例如侧壁)以使所述致动器进入装载室。所述致动器在转动衬底支架后可以通过同一引线返回(移回)。如果将例如热反射板或类似物整合入反应室盖，那么这些板具有更多空间来穿过。在一些示例实施方式中，所述衬底支架通过转动机构从两个相对的侧面接入。这些实施方式中的转动机构可以包括两个相对的致动器和两个旋转中心。在一些其它示例实施方式中，所述转动可以是通过转动装置支持的自由移动。在一些示例实施方式中，所述转动设置为发生在沉积反应器的装载室内。在一些实施方式中，设置转动，使得处于装载位置(即，处于装载衬底的位置)的衬底支架比处于转动位置(即，处于其中所述衬底形成水平堆叠的位置)的衬底支架离装载室门(或装载口)更近。即，在一些示例实施方式中，将装载的衬底支架转动而更远离装载室门。在一些示例实施方式中，所述方法包括通过顺序自饱和表面反应将材料沉积在衬底表面上。因此，在一些示例实施方式中，所述方法包括：将所述多个衬底在所述反应室内暴露于时间上隔开的前体脉冲，以通过顺序自饱和表面反应将材料沉积在衬底表面上。根据本专利技术的第二示例方面提供了一种仪器，其中装载器构造为将多个衬底装载到沉积反应器的装载室中的衬底支架内以在所述衬底支架内形成水平定向的衬底的垂直堆叠，所述仪器包括：转动机构和升降机，所述转动机构构造为转动所述衬底支架以形成垂直定向衬底的水平堆叠，所述升降机构造为将所述衬底支架下降至所述沉积反应器的反应室内用于沉积。在一些示例实施方式中，所述转动机构包括例如转动部件或转动设备。所述转动机构和升降机可以是组合的装置或分开的装置。所述转动和下降可以同时发生或相继发生。在一些示例实施方式中，装载器构造为将衬底一次一个地移动通过装载口进入所述装载室。在一些示例实施方式中，所述仪器包括：所述装载室和反应室之间的闸门，所述装载室位于所述反应室的顶部。在一些示例实施方式中，所述仪器包括：构造为将所述衬底从衬底存储载体装载至装载设备拾取和返回站内的装置前端模块；和构造为将所述衬底从所述装载设备拾取和返回站一次一个地经过传送室装载至所述装载室内的装载设备。在一些示例实施方式中，所述转动机构构造为通过旋转移动来转动所述衬底支架。在一些示例实施方式中，所述转动机构构造为从侧面接入所述衬底支架，并且转动所述衬底支架。在一些示例实施方式中，所述仪器构造为转动装载的衬底支架更远离装载室门(相对于装载位置)。在一些实施方式中，所述仪器包括多个相互之间以预定方式放置的沉积反应器，并且所述装载设备构造为装载所述沉积反应器中的每一个。因此，可以形成反应器集群系统。前面已经描述了本专利技术的不同非限定的示例方面和实施方式。上面的实施方式仅仅用来解释可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：将多个衬底装载到沉积反应器的装载室中的衬底支架内，以在所述衬底支架内形成水平定向的衬底的垂直堆叠；和转动所述衬底支架以形成垂直定向的衬底的水平堆叠，并且将所述衬底支架下降至所述沉积反应器的反应室内用于沉积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括：将多个衬底装载到沉积反应器的装载室中的衬底支架内，以在所述衬底支架内形成水平定向的衬底的垂直堆叠；和转动所述衬底支架以形成垂直定向的衬底的水平堆叠，并且将所述衬底支架下降至所述沉积反应器的反应室内用于沉积。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述装载包括通过装载器将衬底一次一个地移动通过装载口进入所述装载室。3.根据权利要求1或2的方法，其包括：在所述装载室和所述反应室之间提供闸门，所述装载室位于所述反应室的顶部。4.根据权利要求1或2的方法，其包括：通过装置前端模块将所述衬底从衬底存储载体装载至装载设备拾取和返回站内；和从所述装载设备拾取和返回站将所述衬底一次一个地经过传送室装载到所述装载室内。5.根据权利要求1或2的方法，其包括通过旋转移动来转动所述衬底支架。6.根据权利要求1或2的方法，其包括通过致动器从侧面接入所述衬底支架，并且通过所述致动器转动所述衬底支架。7.根据权利要求1或2的方法，其包括：将所述多个衬底在所述反应室内暴露于时间上隔开的前体脉冲，以通过依次的自饱和表面反应将材料沉积在衬底表面上。8.一种仪器，其中装载器构造为将多个衬底装载到沉积反应器的装载室中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·基尔皮，J·科斯塔莫，WM·李，
申请(专利权)人：皮考逊公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI