原子层沉积设备和方法技术

本发明专利技术涉及原子层沉积设备(2)和方法，用于利用至少第一前驱体和第二前驱体接连地处理基材(200)的表面。设备(2)包括基材支撑件(60)和前驱体供应头(30)。基材支撑件(60)和前驱体供应头(30)彼此相对地布置，使得在基材支撑件(60)和前驱体供应头(30)之间提供反应间隙(65)。设备还包括移动机构(64、66、67、68)，该移动机构(64、66、67、68)布置成使基材支撑件(60)和前驱体供应头(30)相对于彼此旋转。移动机构(64、66、67、68)布置成使基材支撑件(60)和前驱体供应头(30)在移动方向上相对于彼此移动，使得反应间隙(65)被调整。使得反应间隙(65)被调整。使得反应间隙(65)被调整。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原子层沉积设备和方法


[0001]本专利技术涉及原子层沉积设备，并且更具体地，涉及根据权利要求1的前序部分所述的原子层沉积设备。本专利技术还涉及用于操作原子层沉积设备的方法，并且更具体地，涉及根据权利要求10的前序部分所述的方法。

技术介绍

[0002]利用原子层沉积制造或者涂覆基材并且尤其是诸如半导体晶片之类的平坦基材，形成的薄膜的高产量和高质量是重要的。然而，在现有技术的装置中，设备的高产量或者高处理速度与高涂覆质量经常是相互矛盾的。这意味着设备的产量增加，涂覆质量会做出让步。在另一方面，实现高涂覆质量需要降低设备的产量。
[0003]现有技术的原子层沉积设备包括使用旋转的基材支撑件的解决方案。一个或多个基材支撑在基材表面的支撑表面上。前驱体供应头定位成与基材支撑件相对，使得前驱体供应头的输出面布置成与基材支撑件的支撑表面相对并且平行于该基材支撑件的支撑表面。在支撑表面与输出面之间提供反应间隙。一种或多种前驱体材料经由输出面朝向支撑一个或多个基材的支撑表面供应，以使基材的表面经受前驱体。输出面包括一个或多个反应区或者前驱体喷嘴，经由该一个或多个反应区或者前驱体喷嘴朝向支撑表面和基材供应前驱体。基材支撑件围绕垂直于支撑表面的旋转轴旋转。在基材支撑件旋转的情况下，一个或多个基材在一个或多个反应区或者前驱体喷嘴下方接连地并且重复地移动，从而使基材的表面经受前驱体。设备还包括真空室或反应室，该真空室或反应室包围基材支撑件、或者包围基材支撑件和前驱体供应头。真空室连接到抽吸装置，该抽吸装置布置成在真空室内部提供真空，使得保护基材免受环境大气的污染，并且使得前驱体气体不会逸出到环境大气。
[0004]一个或多个通孔在基材支撑件的支撑表面和背部表面之间延伸。一个或多个通孔通向支撑表面并且通向支撑表面和输出面之间的反应间隙。一个或多个通孔通向室空间，该室空间由真空室或反应室限定。
[0005]在上面公开的设备中，基材在反应间隙中被处理，该反应间隙的高度通常仅为几毫米。在现有技术的设备中，基材的装载和卸载是通过打破真空室中的真空氛围并且打开真空室的门以及让设备冷却来实施。然后，将前驱体供应头移除，并且将基材卸载，并且手动装载新的基材。这是耗费时间的且缓慢的操作，并且设备和基材还会经受来自环境大气的污染和湿气。由此，产量和质量都会受到损害。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种原子层沉积设备和一种用于操作原子层沉积设备的方法，从而解决或者至少减轻现有技术的缺点。
[0007]本专利技术的目的是通过一种原子层沉积设备来实现，该原子层沉积设备的特征在于在独立权利要求1中所述的内容。本专利技术的目的还通过一种方法实现，该方法的特征在于在
独立权利要求10中所述的内容。
[0008]本专利技术的优选的实施例在从属权利要求中公开。
[0009]本专利技术基于提供原子层沉积设备的构思，该原子层沉积设备用于利用至少第一前驱体和第二前驱体接连地处理基材的表面。设备包括基材支撑件和前驱体供应头，该基材支撑件具有支撑表面并且布置成支撑一个或多个基材，前驱体供应头具有输出面，经由该输出面供应前驱体。基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面彼此相对地布置，使得在基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面之间提供反应间隙。设备还包括移动机构，基材支撑件和前驱体供应头布置成利用移动机构相对于彼此旋转，使得基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面布置成相对于彼此旋转。
[0010]根据本专利技术，移动机构还布置成使基材支撑件和前驱体供应头在移动方向上相对于彼此移动，使得反应间隙被调整，该移动方向在基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面之间延伸。
[0011]由此，通过使基材支撑件和前驱体供应头相对于彼此移动可以调整反应间隙的高度。这允许利用适用于不同的涂覆过程的反应间隙。由此，可以基于涂覆过程或前驱体或基材使用不同的反应间隙或反应间隙高度。
[0012]在一个实施例中，基材支撑件布置在前驱体供应头下方，使得支撑表面面向上、朝向面向下的输出面。反应间隙设置在支撑表面和输出面之间。该布置可以设置到本专利技术的任何实施例。
[0013]在另一个实施例中，基材支撑件布置在前驱体供应头上方，使得支撑表面面向下、朝向面向上的输出面。反应间隙设置在支撑表面和输出面之间。该布置可以设置到本专利技术的任何实施例。
[0014]此外，在一些实施例中，支撑表面和输出面在竖向方向上布置、或者相对于竖向方向和水平方向成角度布置。
[0015]在一个实施例中，移动机构布置成移动基材支撑件，以使基材支撑件和前驱体供应头在移动方向上、在基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面之间相对于彼此移动。移动基材支撑件的优点在于，无需移动气体连接件和前驱体连接件，而是可以将该气体连接件和前驱体连接件固定地设置。
[0016]在替代的实施例中，移动机构布置成移动前驱体供应头，以使基材支撑件和前驱体供应头在移动方向上、在基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面之间相对于彼此移动。移动前驱体供应头的优点在于，前驱体供应头在移动方向上的移动可以与打开和关闭设备或设备的真空室关联，以装载和卸载基材。
[0017]在一个实施例中，移动机构布置成旋转基材支撑件，以使基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面布置成相对于彼此旋转。旋转基材支撑件的优点在于，无需移动气体连接件和前驱体连接件，而是可以将该气体连接件和前驱体连接件固定地设置。
[0018]在另一个实施例中，移动机构布置成旋转前驱体供应头，以使基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面布置成相对于彼此旋转。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，前驱体供应头的输出面和基材支撑件的支撑表面彼此平行地布置，使得在基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面之间提供均匀的反应间隙；并且移动机构布置成使基材支撑件和前驱体供应头在移动方向上相对于彼此移动，
该移动方向垂直于基材支撑件的支撑表面延伸。这允许在调整反应间隙的过程中保持反应间隙和反应间隙高度均匀。另外，基材支撑件和前驱体供给头可以布置在彼此不同的距离处，以处理和保持均匀的反应间隙。
[0020]在一个实施例中，移动机构包括旋转轴，基材支撑件和前驱体供应头布置成围绕该旋转轴相对于彼此旋转；并且旋转轴垂直于支撑表面布置，或者旋转轴平行于移动方向布置。
[0021]旋转轴可以是物理轴，或者旋转轴也可以是虚构的轴线。因此，基材支撑件和前驱体供应头沿着旋转轴相对于彼此的移动，使得能够在不同的反应间隙高度处利用设备，因为沿着移动方向和旋转轴的方向，反应间隙在不同的反应间隙高度处保持均匀。
[0022]在一个实施例中，移动机构包括旋转机构，该旋转机构布置成使基材支撑件和前驱体供应头相对于彼此旋转；并且移动机构包括移送机构，该移送机构布置成使基材支撑件和前驱体供应头在移动方向上相对于彼此移动。
[0023]在该实施例中，存在单独的移动机构和旋转机构。这使得能够彼此独立地操作和控制基材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种原子层沉积设备(2)，所述原子层沉积设备(2)用于利用至少第一前驱体和第二前驱体接连地处理基材(200)的表面，所述设备(2)包括：
‑
基材支撑件(60)，所述基材支撑件(60)具有支撑表面(63)并且布置成支撑一个或多个基材(200)；
‑
前驱体供应头(30)，所述前驱体供应头(30)具有输出面(33)，经由所述输出面(33)供应前驱体；
‑
所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)彼此相对地布置，使得在所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)之间提供反应间隙(65)；和
‑
移动机构(64、68、68
’
、66)，所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)布置成利用所述移动机构(64、68、68
’
、66)相对于彼此旋转，使得所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)布置成相对于彼此旋转，其特征在于，所述移动机构(64、68、68
’
、66)还布置成使所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)在移动方向上相对于彼此移动，使得所述反应间隙(65)被调整，所述移动方向在所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)之间延伸。2.根据权利要求1所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成移动所述基材支撑件(60)，以使所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)在所述移动方向上、在所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)之间相对于彼此移动；或者
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成移动所述前驱体供应头(30)，以使所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)在所述移动方向上、在所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)之间相对于彼此移动。3.根据权利要求1或2所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成旋转所述基材支撑件(60)，以使所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)布置成相对于彼此旋转；或者
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成旋转所述前驱体供应头(30)，以使所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)布置成相对于彼此旋转。4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)和所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)彼此平行地布置，使得在所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)之间提供均匀的反应间隙(65)；并且
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成使所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)在所述移动方向上相对于彼此移动，所述移动方向垂直于所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)延伸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)包括旋转轴(66)，所述基材支撑件(60)和所述前驱体
供应头(30)布置成围绕所述旋转轴(66)相对于彼此旋转；并且
‑
所述旋转轴(66)垂直于所述支撑表面(63)布置，或者所述旋转轴(66)平行于所述移动方向布置。6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)包括旋转机构(68
’
)，所述旋转机构(68
’
)布置成使所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)相对于彼此旋转；并且
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)包括移送机构(68)，所述移送机构(68)布置成使所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)在所述移动方向上相对于彼此移动；或者
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)包括旋转机构(68
’
)，所述旋转机构(68
’
)布置成旋转所述基材支撑件(60)；并且
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)包括移送机构(68)，所述移送机构(68)布置成在所述移动方向上移动所述基材支撑件(60)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成在所述移动方向上移动所述基材支撑件(60)；
‑
所述基材支撑件(60)包括背部表面(63
’
)，所述背部表面(63
’
)与所述支撑表面(63)相反，并且所述基材支撑件(60)还包括一个或多个通孔(122、124)，所述一个或多个通孔(122、124)在所述移动方向上在所述背部表面(63
’
)和所述支撑表面(63)之间延伸穿过所述基材支撑件(60)；并且
‑
所述设备(2)还包括装载支撑件(110、112)，所述装载支撑件(110、112)在所述移动方向上延伸，所述装载支撑件(110、112)布置成，在利用所述移动机构(64、68、68
’
、66)在所述移动方向上并且相对于所述装载支撑件(110、112)移动所述基材支撑件(60)时，配合穿过所述一个或多个通孔(122、124)。8.根据权利要求7所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成在所述移动方向上将所述基材支撑件(60)移动到处理位置，在所述处理位置，所述装载支撑件(110、112)在所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)下方；并且
‑
所述移动机构(64、68、68
’
、66)布置成在所述移动方向上将所述基材支撑件(60)移动到装载位置，在所述装载位置，所述装载支撑件(110、112)在所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)上方。9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备(2)，其特征在于：
‑
所述设备(2)还包括装载装置(100、102、104、106)，所述装载装置(100、102、104、106)布置成将基材(200)装载和卸载到所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供给头(30)的所述输出面(33)之间的所述反应间隙(65)；或者
‑
所述设备(2)还包括装载装置(100、102、104、106)，所述装载装置(100、102、104、106)布置成在装载方向上将基材(200)装载和卸载到所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)和所述前驱体供给头(30)的所述输出面(33)之间的所述反应间隙(65)，所述装载方向横向于或者垂直于所述移动方向。10.一种用于操作原子层沉积设备(2)的方法，所述设备(2)包括：
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基材支撑件...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：BENEQ有限公司，
类型：发明
国别省市：