用于薄膜沉积的设备和方法技术

一种薄膜沉积系统，其包含模块化反应器头部、基板台和模块化反应器头部定位系统。所述模块化反应器头部定位相对于所述基板定位所述模块化反应器头部以将前体气体递送到定位于所述基板台上的基板。所述模块化反应器头部包含一组模块化组件，所述一组模块化组件执行不同的功能并且可以以不同的配置放置。不同的功能并且可以以不同的配置放置。不同的功能并且可以以不同的配置放置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于薄膜沉积的设备和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本公开要求于2019年12月18日提交的美国临时申请第62/949,798号的优先权，所述美国临时申请特此通过引用并入。


[0003]本公开总体上涉及薄膜沉积，并且更具体地涉及用于薄膜沉积的设备和方法。

技术介绍

[0004]如溅射、蒸发和化学气相沉积等技术用于为许多应用(例如现代电子、光学组件、显示技术、食品包装等)沉积膜。对于这些应用，需要改进对膜厚度的控制。原子层沉积(ALD)是用于产生具有纳米级厚度控制的膜的最佳技术，因为它一次沉积一个原子层的膜。随着如集成电路和存储器装置等应用中特征大小的不断减小，ALD正成为用于沉积一些膜组分的优选(并且仅在一些情况下)选择。与传统时间ALD相关联的弱点包含其速度(它是一个相对较慢的批处理)和其对真空室的需求，这阻碍了其可扩展性。
[0005]常规的时间ALD通过将两种或多种化学前体气体依次插入到真空室中进行操作，其中在两次曝光之间进行抽空和吹扫步骤。如果使用合适的实验条件，则在每个序列之后形成材料的单个原子层，并且所述序列重复多次以构建膜。因此，传统的时间ALD及时分离了两种前体气体。相比之下，已开发出空间原子层沉积(SALD)技术，所述技术将两种前体在空间而非时间中分离。基板在两种前体气体之间移动以复制顺序曝光。这消除或减少了使时间ALD变慢的抽空和吹扫步骤。
[0006]大气压SALD(AP
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SALD)可以产生致密、保形和无针孔的材料的薄膜层(例如金属氧化物)，并且可以在大约室温下沉积薄膜。这比常规的ALD快一到两个数量级，并且是可扩展的。值得注意的是，AP
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SALD还与卷对卷制造兼容，并且被证明用于玻璃、涂覆有透明导电氧化物的玻璃、半导体晶片、箔、织物和塑料表面。这些优势使AP
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SALD对于大面积、低成本电子产品(如光伏、电池和微电子产品)以及功能涂层(如阻挡膜和抗菌涂层)的高通量制造非常有吸引力。
[0007]因此，提供了一种新颖的薄膜沉积设备和方法。

技术实现思路

[0008]本公开包含一种新颖的薄膜或薄层沉积方法，所述方法通常包含至少一个反应器头部，所述反应器头部是模块化的并且可配置用于功能灵活性和可扩展性以产生薄膜。薄层沉积可以包含空间原子层沉积和/或化学气相沉积。反应器头部可以包含不同类型的组件，如但不限于用于不同类型沉积的前体气体狭缝、等离子体源、排气狭缝、加热通道和/或冷却通道。可以调整每个组件的间隔高度和宽度以促进和控制气体的流动。具有用于反应器头部的安装元件的定位系统被配置成可调节地维持反应器头部相对于基板的朝向和位置。定位系统可以被配置有至少一个位移测量装置和至少一个致动器。具有吸力的加热台
可以用于加热基板并保持不同大小、几何形状和厚度的基板。加热台可以被配置有区域控制加热，以在不同定位处提供不同温度。线性电动机定位系统可以用于使基板相对于模块化反应器头部振荡。所述系统可以通过空间原子层沉积或化学气相沉积来沉积薄膜，并且产生具有均匀厚度和/或组成或不同厚度和/或组成的膜。
[0009]在本公开的一方面，提供了一种用于与薄膜沉积系统一起使用的模块化反应器头部，所述模块化反应器头部包含一组模块化组件，所述一组模块组件在所述反应器头部内在第一方向上彼此相邻；其中所述一组模块化组件能够在第二方向上相对于彼此定位，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向；其中所述一组模块化组件包含用于将至少两种前体气体沉积到基板上的至少一个前体气体模块化组件。
[0010]另一方面，所述一组模块化组件包含至少两个前体气体模块化组件。在另外的方面，所述至少两个前体包含反应器通道；以及反应器通道开口。在另外的方面，所述反应器通道开口在所述反应器通道开口的一端处以比在所述反应器通道开口的相对端处更高的出口速度递送气体或液体材料。在一方面，所述一组模块化组件包含以下中的至少一个：前体流体组件、排气模块化组件、惰性气体模块化组件、温度控制模块化组件、化学模块化组件、清洁模块化组件和等离子体源模块化组件。在另外的方面，所述温度控制模块化组件包含金属板，所述金属板用于控制与所述温度控制模块化组件相邻的模块化组件的温度。在又另外的方面，所述温度控制模块化组件包含用于接收冷却液体以冷却所述金属板或接收加热液体以加热所述金属板的反应器通道。在又另一方面，所述一组模块化组件相对于彼此安装在预定高度处。另一方面，所述前体流体模块化组件包含用于控制前体流体沉积的致动器。
[0011]在本公开的另一方面，提供了一种薄膜沉积系统，其包含基板台，所述基板台用于支撑基板；模块化反应器头部，所述模块化反应器头部用于将薄膜沉积到所述基板上，所述模块化反应器头部包含一组模块化组件，所述一组模块组件在所述反应器头部内在第一方向上彼此相邻；其中所述一组模块化组件能够在第二方向上相对于彼此定位，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向；其中所述一组模块化组件包含用于将至少两种前体气体沉积到基板上的至少一个前体气体模块化组件；以及模块化反应器头部位置系统，所述模块化反应器头部定位系统用于相对于所述基板台上的所述基板定位所述模块化反应器头部。
[0012]在另外的方面，所述模块化反应器头部定位系统包含线性位移系统。在又另一方面，所述线性位移系统包含一组位移测量装置；以及一组线性致动器。在又另外的方面，所述模块化反应器头部定位系统包含用于在所述模块化反应器头部与所述基板台之间进行间隙控制的调平系统。在一方面，所述基板台包含用于抵靠所述基板台保持所述基板的真空系统。另一方面，所述基板台包含用于支撑所述基板的上板；以及用于加热所述上板的加热组件。在又另外的方面，所述基板台包含线性电动机系统。
附图说明
[0013]为了清楚地理解本公开，本公开的一些实施例仅作为实例进行说明，并且不限于附图的图，其中：
[0014]图1展示了薄层沉积系统的实施例；
[0015]图2是包含多个模块化组件的模块化反应器头部的实施例的等距视图；
[0016]图3A是图2的模块化反应器头部的仰视图；
[0017]图3B是图2的模块化反应器头部的底部透视图；
[0018]图3C是具有多个狭缝的模块化组件的仰视图；
[0019]图4是图2的模块化反应器头部的侧视图；
[0020]图5A是具有带有可调整的间隔高度的多个模块化组件的模块化反应器头部的实施例的侧视图；
[0021]图5B是图5A的模块化反应器头部的前视图；
[0022]图5C是图5A的模块化反应器头部的等距视图；
[0023]图6是冷却模块化组件的实施例的透视图；
[0024]图7是模块化反应器头部的实施例的透视图；
[0025]图8A是包含反应器头部定位系统的薄膜沉积系统的实施例的前视图；
[0026]图8B是图8A的薄膜沉积系统的透视图；
[0027]图9A是基板台的实施例的透视图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于与薄膜沉积系统一起使用的模块化反应器头部，所述模块化反应器头部包括：一组模块化组件，所述一组模块组件在所述反应器头部内在第一方向上彼此相邻；其中所述一组模块化组件能够在第二方向上相对于彼此定位，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向；其中所述一组模块化组件包含用于将至少两种前体气体沉积到基板上的至少一个前体气体模块化组件。2.根据权利要求1所述的模块化反应器头部，其中所述一组模块化组件包括至少两个前体气体模块化组件。3.根据权利要求2所述的模块化反应器头部，其中所述至少两个前体气体模块化组件由至少一个其它模块化组件隔开。4.根据权利要求1所述的模块化反应器头部，其中所述一组模块化组件中的至少一个模块化组件包括：反应器通道；以及反应器通道开口。5.根据权利要求4所述的模块化反应器头部，其中所述反应器通道开口在所述反应器通道开口的一端处以比在所述反应器通道开口的相对端处更高的出口速度递送气体或液体材料。6.根据权利要求1所述的模块化反应器头部，其中所述一组模块化组件包括以下中的至少一个：前体流体组件、排气模块化组件、惰性气体模块化组件、温度控制模块化组件、化学模块化组件、清洁模块化组件和等离子体源模块化组件。7.根据权利要求6所述的模块化反应器头部，其中所述温度控制模块化组件包括：金属板，所述金属板用于控制与所述温度控制模块化组件相邻的模块化组件的温度。8.根据权利要求7所述的模块化反应器头部，其中所述温度控制模块化组件包括用于接收冷却液体以冷却所述金属板或接收加热液体以加热所述金属板的反应器通道。9.根据权利要求1所述的模块化反...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：张志豪骆致荣高鸿翼，
类型：发明
国别省市：