气体沉积反应器制造技术

本发明专利技术涉及用于气体沉积方法的反应器，在该方法中，对基体的表面进行交替的起始原料表面反应。反应器包括第一室（２）、安装在第一室（２）内部的第二室（４）以及用于加热第一室（２）的加热装置。根据本发明专利技术，反应器还包括一个或多个用于平衡第一室（２）内部温差的传热元件（８）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于气体沉积方法的气体沉积反应器，尤其是涉及用于对基体表面进行交替的起始原料表面反应的气体沉积方法的气体沉积反应器，该反应器包括第一室、安装在第一室内部的第二室以及用于加热第一室的加热装置。
技术介绍
气体沉积方法通常使用气体沉积反应器，其包括第一室和设置在第一室内部的第二室。通常用压力室(例如将系统与环境隔离的低压室)作为第一室。代替低压室，也可以使用过压室或具有大体上标准大气压的室。典型地在低压室中使用的压力为大约10至 lOOOI^a。即使在较低压力下，考虑到自然对流现象，第一室结构的尺寸通常相对较大。该自然对流会使第一室内部发生热失衡。单独的第二室(例如在内部放置待处理基体的反应室)通常设在第一室内部。自然对流还会导致第二室内部产生温差，特别是当第二室尺寸变大时。传统上，借助设置在第二室的壁上的加热装置或者通过利用辐射来间接地加热第二室的壁(例如当加热装置安装在第一室的壁上时)，对第二室以及从而对其内的基体进行加热。为了高效生产，必要的是气体沉积设备在连续反复次的过程中以及在同一次过程中生成具有一致特性的覆层、沉积层或掺杂层。换句话说，适当的是在不同批或在同一批中处理的产品具有一致的特性，从而气体沉积方法的过程参数必须在连续次的过程中以及在同次过程内在反应器的不同位置都是一致的。这样，关键的过程参数必须在不同次的过程中以及在一次过程中在反应器的不同位置都不变。这些关键过程参数中的一个是在沉积过程中基体(被镀覆的表面)的温度。覆层的沉积速率通常取决于基体温度，从而在连续次的过程中或在同一次过程内基体温度的偏差会导致覆层特性偏离所要求的值。在对基体表面进行起始原料连续表面反应的气体沉积方法中，成批处理是有利的，因为对基体的加热和镀覆/掺杂花费大量的时间，因而对并排的几个基体进行处理提供了经济优点。此外，气体沉积方法例如ALD (原子层沉积)特别适合于进行成批处理，因为ALD提供了极佳的均勻覆层特性并能够使待镀覆部件在第二室内的定位有极大的自由度。当使用处理大工件的大反应器或高反应器或者一下子采用包括大量彼此叠置基体的批次时，例如，反应器的尺寸在第一室内产生温差。该温差通常是由于第一室、第二室和其他部分的结构导致的，这会在第一室内产生和控制热流。例如，在第一室的一些部分中，热流会朝第二室流动，而在其他部分则远离第二室流动。这样，热流在第二室周围产生温差。然后，最高温度通常在反应器或第一室的顶部，最低温度在底部。另一个对此有影响的因素是自然对流，即使加热效果在第一室的高度上均勻地分布，自然对流也会在第一室内产生温差。在现有技术的方案中，尝试用强制对流来平衡炉内或加热的反应器内的温差。然而，气体沉积方法对流动敏感，并且使用吹风机或相应的强制对流方法会对气流产生不期望的干扰。第二室的外部强制对流是一种可能的方案，但是由流动导致的微粒运动是有害的，且通常在镀覆装置中不使用强制对流。此外，自然对流也会在第二室内部产生温差，特别是当第二室尺寸变大时。在将若干个基体彼此叠置地放在支撑架上的成批处理中，由于上述的温差，支撑架顶部基体的温度会与底部基体的温度不同。在现有技术中，通过在支撑架内例如在重叠的基体之间放置加热器或相应的加热装置来解决该问题。上述单独加热器的使用也能够处理大的或高的基体。在支撑架或其他基体支撑结构或在第二室中使用单独加热器使得设备不必要地复杂化，因为加热器需要进行保护，以便在实施气体沉积方法的过程中不会在加热器上形成沉积层。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是开发一种用于气体沉积方法的气体沉积反应器，以便解决上述问题。本专利技术的目的是通过以下气体沉积反应器来实现的，该反应器的特征在于反应器还包括一个或多个由导热材料制成的传热元件，用于平衡和/或调节第一室内部的温差。在从属权利要求中描述了本专利技术的优选实施例。本专利技术是基于将至少一个由导热材料制成的传热元件定位在气体沉积反应器第一室的内表面和第二室的外表面之间的空间中。传热元件可以是定位在第一和第二室之间的空间中的单独的传热元件，使得传热元件将热从第一室的内部传递走，或者使得传热元件通过在第一室内部从热区到冷区的传导来传递热，从而平衡第一室内部的温差。可选地， 传热元件可以设置作为第一室内表面的至少部分衬层，或者作为第二室外表面的衬层，这样传热元件相应地就能够平衡第一室内部或者第二室周围的温差。这种传热元件优选地是静止的被动元件，即使没有来自被处理基体的反馈，传热元件也能传递热并且平衡第一室内部的温差以及第二室的温度，不受供入第二室的起始原料或其他气体物质的影响。本专利技术的方案还提供的优点是结构简单，容易在制造新的气体沉积反应器的过程中实施，以及容易安装在现有的气体沉积反应器上。附图说明现在参考附图并借助优选实施例来更加详细地描述本专利技术，其中图1是本专利技术的一个实施例的示意图，其中，单独的传热元件安装在第一室的顶部；图2是本专利技术的第二实施例的示意图，其中，传热元件设置作为第一室内表面的衬层；以及图3是本专利技术的第三实施例的示意图，其中，传热元件设置作为第二室外表面的衬层。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的气体沉积室的一个实施例。根据图1，气体沉积反应器包括第一室2，其可以是低压室、过压室或具有大体上标准大气压力(NTP lbar，0°C)的压力室。这里，低压表示相对于NTP状态而言的低压，过压表示相对于NTP状态而言的过压。 第一室2将系统与环境隔离。典型地，在低压室中使用的压力为10至1000。低压室可以是任何现有技术的低压室，或者是在气体沉积反应器中使用的一些其他相应的低压室。可选地，用过压室或一些其他相应的室替代低压室。根据本专利技术的气体沉积反应器特别适用于气体沉积方法，其中，对基体的表面进行交替的起始原料表面反应。这类气体沉积方法包括ALD (原子层沉积)和ALE (原子层外延)等。在这些和相应的方法中，表面沉积是基于由表面控制的反应，以便在基体的所有表面上提供一致的沉积。在这类气体沉积反应器中， 温度是关键过程参数之一，因为在基体表面上的沉积速率取决于温度。这里，基体表示任何单个工件、产品等，或者表示在气体沉积反应器中被处理和在镀覆操作中同时被处理的一组或一系列工件、产品等。如图1所示，单独的第二室4，即在内部放置了进行处理的基体的反应室或镀覆室，进一步定位在第一室2内。第二室4可以是根据现有技术的任何反应室，或者是用于定位在第一室2内的任何相应的反应室。气体沉积反应器还包括用来加热第一室2内部的加热装置(未示出)。设置该加热装置来加热第二室4。在间接加热第二室4时，例如借助热辐射或气体热传导来间接加热第二室4的壁。在间接加热第二室4时，加热装置例如可安装在第一室2的侧壁、端壁、顶壁或底壁上，通过辐射或气体来从第一室2的侧壁、端壁、顶壁或底壁传递热以加热第二室4。例如，加热装置可以是电阻器。此外，加热装置优选定位、 安装和实施成使得可以利用加热装置在第二室4内获得尽可能均勻的温度分布，也就是说使第二室4内和其周围的温差尽可能地小。然而，第一室2的内壁和第二室4的外壁之间的空间6容易导致第一室2内产生温差，从而也在第二室4内产生温差。这些温差通常是由第一室2、第二室4和其他部分的结构导致的，从而会在第一室2内产生和控制热本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于气体沉积方法的气体沉积反应器，在该方法中对基体的表面进行交替的起始原料表面反应，该反应器包括第一室（２）、安装在第一室（２）内部的第二室（４）以及用于间接加热第二室（４）的加热装置，其特征在于，气体沉积反应器还包括一个或多个由导热材料制成的传热元件（８），用于平衡和／或调节第一室（２）内部的温差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

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