多区反应器、包括该反应器的系统和使用该反应器的方法技术方案

本发明专利技术涉及多区反应器、包括该反应器的系统和使用该反应器的方法。示例性多区反应器包括可移动的感受器组件和可移动的板。可移动的感受器组件和可移动的板能在反应器的反应区之间竖直地移动，以使基底暴露于多个过程或多种反应物。

【技术实现步骤摘要】

本公开整体涉及气相反应器和系统。更具体地讲，本公开涉及适用于例如空间加工的多区气相反应器，涉及包括该反应器的系统，并且涉及使用该反应器的方法。
技术介绍
诸如化学气相沉积(CVD)、等离子增强的CVD(PECVD)、原子层沉积(ALD)、原子层蚀刻(ALE)等的气相过程常常用来将材料沉积到基底的表面上、蚀刻来自基底的表面的材料和/或清洁或处理基底的表面。例如，气相过程可用来沉积或蚀刻基底上的层，以形成半导体装置、平板显示器装置、光伏装置、微机电系统(MEMS)等。通常，多个气相过程用来形成这样的装置。常常，每个过程在其自己的反应室中进行，该反应室可以是独立式反应室，或者该反应室可以是群集工具的一部分。使反应室专用于每个过程是所需的，以防止或减轻所使用的反应物或在反应室内形成的产物的交叉污染。然而，使用专用反应室需要相当多的资本成本，并且增加与制造这些装置相关联的运营成本。此外，在不同的反应室中加工基底常常需要真空和/或气闸以从一个反应室移除基底并将基底放入另一个反应室。就ALD和ALE过程而言，多种前体通常单独地且顺序地引入反应室中。净化和/或排放步骤通常用来在引入另一种前体之前净化一种前体。换句话讲，前体在不同的时间引入到反应室中，以防止前体的有害的混合。这被称为时域加工(temporal processing)。虽然在这样的过程中不同的前体的引入通过时间来分开，但前体仍可能不期望地混合和/或反应，导致反应室内的有害的沉积和/或非所需的颗粒形成。为了解决这些问题，开发了空间气相反应器。典型的空间气相反应器包括两个或更多个加工区域，这些区域沿着水平方向联接在一起，使得基底可从一个加工区域沿着水平平面(例如，沿着输送机或转盘)移动至另一个区域。虽然这些系统解决了与在多个反应室中加工基底和/或在一个反应室内使用多种前体相关联的一些问题，但系统仍存在缺点。水平输送系统需要用于每个加工区域的显著量的空间，特别是地面空间。此外，这样的系统的总过程体积是相对较大的，导致高的净化气体要求、长的净化时间以及缓慢的基底移动以保持所需的气体间距。另外，相对较大的加工区域体积可导致前体气体的有害混合。此外，水平输送系统的前体或反应物递送方案是相对复杂的。而且，这些系统的构型是相对不灵活的，至少部分地是由于相对于基底移动的速度来说对于每个加工区域的前体或净化气体的时间要求。此外，这些系统的力学可能是相对复杂的，因此这样的系统可能是相对不可靠且维护费用高昂的。因此，需要用于实现多个气相过程的改进的气相反应器、系统和方法。
技术实现思路
本公开的各种实施例涉及多区气相反应器，涉及包括该反应器的系统，并且涉及使用该反应器和系统的方法。虽然下文更详细地描述了本公开的多区气相反应器、系统和方法解决现有反应器、系统和方法的缺点的方式，但一般来说，根据本公开的示例性的多区气相反应器、系统和方法包括在竖直叠堆中的多个反应区，相比用来进行相同或类似过程的类似的现有空间反应器和系统，竖直叠堆允许反应器和系统以独特的方式运行，允许相对快速的吞吐，采用相对不复杂的反应器设计，使用相对较小的体积，使用相对少量的空间，和/或提供相对可靠的反应器系统。例如，示例性的反应器和系统可用于空间加工，例如空间ALD和ALE加工。根据本公开的示例性实施例，多区气相反应器包括多个竖直叠置的反应区。每个反应区可包括一个或多个气体入口和/或一个或多个排放出口。包括一个或多个反应区的加工区域可用于气相加工和/或净化。例如，反应区可用于ALD过程中的步骤，用于净化，和/或用于其它气相过程。加载/卸载区域可以
是一个区。相邻区的气体入口和出口可以是彼此错开的(例如，错开30、60、90、120、135、180度等)，例如，以增加过程均匀性和/或减小反应器体积。根据这些实施例的示例性方面，在多区气相反应器内的加工区域的顶部表面包括可移动的顶板的底部表面，并且加工区域的底部表面包括可移动的底板的顶部表面。顶板可包括例如加热器、喷头，和/或可形成等离子系统的一部分。底板可包括感受器组件的一部分，并且可以被加热、冷却和/或形成等离子单元的一部分。顶板和底板中的任一者或两者可在任何反应区和/或加载/卸载区域中(连续地或以转位的方式)旋转。顶板和底板可独立地移动(旋转地和/或竖直地—例如，沿着轴线)—例如，任一者或两者的移动可以是连续的或转位的。由于板可独立地移动，加工区域的体积可被动态地改变。因此，加工区域可包括一个或多个反应区，并且可以在过程之间或在加工期间变化。例如，加工区域可被扩大以用于净化或清洁过程，并且被缩小以用于沉积或蚀刻过程。备选地，加工区域可被扩大以用于例如ALD或ALE过程，并且被缩小以用于净化过程。加工区域可以错流方式被构造和/或可包括喷头气体分布系统，以用于一种或多种气体朝基底的初始竖直的流动。加工区域可被构造成加工单个或多个基底。此外，一个或多个反应区可联接到一个或多个远程等离子单元，该等离子单元将活性种提供至加工区域。为了隔离一个或多个加工区域，惰性气体流可单独地或与排气结合被供应至加工区域的一侧或多侧(顶部和/或底部)上，例如邻近每个反应区。反应器可用于多种过程，包括基底和/或室处理(例如，等离子处理、除气、氯洗涤)、沉积(包括等离子增强沉积)、蚀刻和/或清洁过程。根据本公开的另外的示例性实施例，反应器系统包括本文所述的一个或多个多区气相反应器。反应器系统也可包括一个或多个真空源、一个或多个反应物/前体源、一个或多个惰性气体源、控制系统等。根据本公开的另一些示例性实施例，一种方法(例如，一种用于空间基底加工的方法)包括使用具有多个竖直叠置的反应区的多区气相反应器。该方法可包括以下步骤：提供多区气相反应器；提供基底；将基底在竖直方向上移动至包括第一反应区的加工区域；以及使基底暴露于使用第一反应区的第一过程。第一过程可包括任何合适的过程，例如上文指出的过程。基底可被竖直地移动至多区气相反应器内包括一个或多个其它反应区的其它反应区域，以进行
额外的加工。例如，在ALD或类似的过程中，基底可暴露于在包括第一反应区的第一加工区域中的第一前体，然后被移动至包括第二反应区的第二加工区域并暴露于第二前体。基底可在第一和第二反应区之间的(多个)反应区中暴露于净化气体。在这种情况下，基底可在第一和第二反应区(和任何净化反应区)之间移动，直到所需量的材料被沉积或移除。另外或备选地，基底可在包括第一反应区的加工区域中经历第一过程(例如，基底清洁、蚀刻、净化或处理)，然后被移动至包括第二反应区或其它区的加工区域，以进行进一步加工(例如，沉积、蚀刻或处理加工)，等等。在过程步骤中的一个或多个中可采用各种等离子设备。另外或备选地，在一个或多个过程期间，基底可被加热、冷却或保持在环境温度。此外，一个或多个基底一次可经历一个过程。所述一个或多个基底可在一过程之前、期间或之后被连续地移动或转位。气体和/或气体/真空帘幕可用来隔离加工区域(其包括一个或多个反应区)或反应区。惰性气体阀调可用来快速地净化气体(例如，前体)管线和/或提供对加工区域或反应区的隔离。各种过程可以错流和/或喷头构型操作。惰性气体阀调可通过若本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多区气相反应器，包括：多个竖直叠置的反应区，其中，每个反应区包括气体入口和排放出口中的一个或多个；可移动的板，其包括底部表面；以及可移动的感受器组件，其具有顶部表面，其中，可移动的加工区域包括所述底部表面、所述顶部表面和一个或多个反应区。

【技术特征摘要】
2015.03.12 US 14/656,5881.一种多区气相反应器，包括：多个竖直叠置的反应区，其中，每个反应区包括气体入口和排放出口中的一个或多个；可移动的板，其包括底部表面；以及可移动的感受器组件，其具有顶部表面，其中，可移动的加工区域包括所述底部表面、所述顶部表面和一个或多个反应区。2.根据权利要求1所述的多区气相反应器，其中，所述加工区域包括错流加工区域。3.根据权利要求1所述的多区气相反应器，其中，所述感受器保持多个基底。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，还包括在所述反应区中的两个之间的气体帘幕。5.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，还包括联接到所述气体入口中的一个或多个的惰性气体阀门系统。6.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，区的数目选自由下列组成的组：2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12和13。7.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述感受器包括加热器。8.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述加工区域包括直接等离子系统。9.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，还包括联接到所述反应区中的一个或多个的远程等离子单元。10.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述顶板包括加热器。11.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述顶板和所述感受器组件独立地移动。12.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述顶板被构造成连续地移动通过所述多区气相反应器。13.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述顶板的移动是被转位的。14.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述底板被构造成连续地移动通过所述多区气相反应器。15.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述底板的移动是被转位的。16.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述感受器组件的感受器旋转。17.根据权利要求1-3中的任一项所述的多区气相反应器，其中，所述顶板包括喷头气体分布系统。18.根据权利要求17所述的多区气相反应器，其中，所述喷头气体分布系统为等温气...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·L·怀特，M·维戈瑟，E·J·希罗，T·R·邓恩，
申请(专利权)人：ASMIP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL