原子層沉積方法和裝置制造方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施方式，提供了一種方法，所述方法包括運(yùn)行構(gòu)造為通過順序自飽和表面反應(yīng)來在至少一個(gè)襯底上沉積材料的原子層沉積反應(yīng)器和在所述反應(yīng)器中使用干燥空氣作為吹掃氣體。
【專利說明】原子層沉積方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及沉積反應(yīng)器。更特別地，但非排他地，本發(fā)明涉及這樣的沉積反應(yīng) 器，在所述沉積反應(yīng)器通過順序自飽和表面反應(yīng)在表面上沉積材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 原子層外延（ALE)方法是Tuomo Suntola博士于20世紀(jì)70年代早期發(fā)明的。該 方法的另一個(gè)通用名稱為原子層沉積（ALD)并且目前已代替ALE使用。ALD是一種特殊的 化學(xué)沉積方法，其基于至少兩種反應(yīng)性前體物質(zhì)順序引入到至少一個(gè)襯底。
[0003] 通過ALD生長的薄膜致密、無針孔并且具有均勻的厚度。例如，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，已 經(jīng)通過自三甲基鋁（CH 3)3A1 (也稱TMA)和水在250-300°C下的熱ALD在襯底晶片上生長了 氧化鋁，其僅產(chǎn)生約1 %的不均勻性。
[0004] 典型的ALD反應(yīng)器是非常復(fù)雜的裝置。因此，持續(xù)地需要產(chǎn)生簡(jiǎn)化裝置自身或其 使用的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)例方面，提供了一種方法，所述方法包括：
[0006] 運(yùn)行原子層沉積反應(yīng)器，所述反應(yīng)器構(gòu)造為通過順序自飽和表面反應(yīng)來在至少一 個(gè)襯底上沉積材料；和
[0007] 在所述反應(yīng)器中使用干燥空氣作為吹掃氣體。
[0008] 在某些示例實(shí)施方式中，干燥空氣沿（或構(gòu)造為沿）吹掃氣體進(jìn)給管線流動(dòng)。在 某些示例實(shí)施方式中，作為吹掃氣體的干燥空氣從不活潑氣體源經(jīng)由吹掃氣體進(jìn)給管線流 入反應(yīng)室中。
[0009] 在某些示例實(shí)施方式中，所述方法包括：
[0010] 使用干燥空氣作為載氣。
[0011] 在某些示例實(shí)施方式中，干燥空氣沿（或構(gòu)造為沿）前體蒸氣進(jìn)給管線流動(dòng)。在 某些示例實(shí)施方式中，這可以發(fā)生在ALD處理過程中。在某些示例實(shí)施方式中，作為載氣的 干燥空氣從不活潑氣體源經(jīng)由前體源流入反應(yīng)室中。在某些示例實(shí)施方式中，使用作為載 氣的干燥空氣來增加前體源中的壓力。在某些其它實(shí)施方案中，作為載氣的干燥空氣從不 活潑氣體源經(jīng)由前體蒸氣進(jìn)給管線而不經(jīng)過前體源流入反應(yīng)室中。流動(dòng)路徑可以基于前體 蒸氣本身的蒸氣壓力是否足夠高或者是否應(yīng)通過去往前體源的不活潑氣體流來增大所述 壓力而進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0012] 可使用單個(gè)干燥空氣源或多個(gè)干燥空氣源。在此上下文中，干燥空氣（或經(jīng)干燥 的空氣）指不具有水分殘留的空氣。干燥空氣可為壓縮氣體。其可用于將前體從前體源攜 帶到反應(yīng)室中。
[0013] 在某些示例實(shí)施方式中，所述方法包括：
[0014] 在整個(gè)沉積序列過程中使干燥空氣流入反應(yīng)器的反應(yīng)室中。沉積序列由一個(gè)或多 個(gè)相繼的沉積周期形成，每個(gè)周期包括至少第一前體暴露期（脈沖A)、然后是第一吹掃步 驟（吹掃A)、然后是第二前體暴露期（脈沖B)、然后是第二吹掃步驟（吹掃B)。
[0015] 在某些示例實(shí)施方式中，反應(yīng)室加熱至少部分地通過向反應(yīng)室中傳導(dǎo)經(jīng)加熱的干 燥空氣來實(shí)施。這可在初始吹掃過程中和/或在沉積ALD處理（沉積）過程中發(fā)生。
[0016] 因此，在某些示例實(shí)施方式中，所述方法包括：
[0017] 在反應(yīng)器的反應(yīng)室的加熱中使用干燥空氣。
[0018] 在某些示例實(shí)施方式中，所述方法包括：
[0019] 加熱吹掃氣體進(jìn)給閥下游的干燥空氣。
[0020] 在某些示例實(shí)施方式中，所述方法包括：
[0021] 提供熱從反應(yīng)器的出口部向吹掃氣體進(jìn)給管線加熱器的反饋連接。
[0022] 在某些示例實(shí)施方式中，出口部包括熱交換器。出口部可為反應(yīng)器的反應(yīng)室的出 口部。出口部可為氣體出口部。
[0023] 在某些示例實(shí)施方式中，所述方法包括：
[0024] 在環(huán)境壓力下運(yùn)行所述原子層沉積反應(yīng)器。
[0025] 在這樣的實(shí)施方式中，不需要真空泵。
[0026] 在某些示例實(shí)施方式中，所述方法包括：
[0027] 使用連接到反應(yīng)器的出口部的噴射器來降低反應(yīng)器中的工作壓力。
[0028] 當(dāng)要求在低于環(huán)境壓力下運(yùn)行但不需要真空時(shí)，可使用噴射器代替真空泵。出口 部可為反應(yīng)器室蓋。噴射器可為連接到所述蓋或到排氣通道的真空噴射器。
[0029] 氣體進(jìn)入反應(yīng)室中的入口可在反應(yīng)室的底側(cè)上，而反應(yīng)殘余物的出口可在反應(yīng)室 的頂側(cè)上?；蛘撸瑲怏w進(jìn)入反應(yīng)室的入口可在反應(yīng)室的頂側(cè)上而反應(yīng)殘余物的出口可在反 應(yīng)室的底側(cè)上。
[0030] 在某些示例實(shí)施方式中，反應(yīng)室是輕便的。不需要壓力容器作為反應(yīng)室。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)示例方面，提供了一種裝置，所述裝置包括：
[0032] 原子層沉積反應(yīng)室，其構(gòu)造為通過順序自飽和表面反應(yīng)來在至少一個(gè)襯底上沉積 材料；和
[0033] 來自干燥空氣源的干燥空氣進(jìn)給管線，以向反應(yīng)器的反應(yīng)室中進(jìn)給干燥空氣作為 吹掃氣體。
[0034] 所述裝置可為原子層沉積（ALD)反應(yīng)器。
[0035] 在某些示例實(shí)施方式中，所述裝置包括：
[0036] 前體進(jìn)給管線，其來自干燥空氣源經(jīng)由前體源進(jìn)入反應(yīng)室中，以攜帶前體蒸氣進(jìn) 入反應(yīng)室中。
[0037] 在某些示例實(shí)施方式中，所述裝置包括構(gòu)造為加熱干燥空氣的加熱器。在某些示 例實(shí)施方式中，所述裝置包括在吹掃氣體進(jìn)給閥下游的所述加熱器。
[0038] 在某些示例實(shí)施方式中，所述裝置包括熱從反應(yīng)器的出口部向吹掃氣體進(jìn)給管線 加熱器的反饋連接。在某些示例實(shí)施方式中，出口部包含熱交換器。出口部可為反應(yīng)器的 反應(yīng)室的出口部。出口部可為氣體出口部。
[0039] 在某些示例實(shí)施方式中，反應(yīng)器為輕便式反應(yīng)器，其構(gòu)造為在環(huán)境壓力下或接近 于環(huán)境壓力下運(yùn)行。輕便式反應(yīng)器可以沒有真空泵。接近于環(huán)境壓力指壓力可以是降低的 壓力，但不是真空壓力。在這些實(shí)施方式中，反應(yīng)器可具有薄壁。在某些示例實(shí)施方式中， 原子層沉積在沒有真空泵的存在下進(jìn)行。另外，在某些示例實(shí)施方式中，原子層沉積在沒有 壓力容器的存在下進(jìn)行。因此，某些示例實(shí)施方式中的輕便式（輕質(zhì)結(jié)構(gòu)）反應(yīng)器用沒有 壓力容器的輕便式（輕質(zhì)結(jié)構(gòu)）反應(yīng)室來實(shí)施。
[0040] 在某些示例實(shí)施方式中，所述裝置包括：
[0041] 連接到反應(yīng)器的出口部的噴射器，以降低反應(yīng)器中的工作壓力。
[0042] 當(dāng)要求在低于環(huán)境壓力下運(yùn)行但不需要真空時(shí)，可使用噴射器代替真空泵。出口 部可為反應(yīng)器室蓋。噴射器可為連接到所述蓋或到排氣通道的真空噴射器。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)示例方面，提供了一種生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包括第二個(gè)方面 的裝置作為生產(chǎn)線的一部分。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)示例方面，提供了一種裝置，所述裝置包括：
[0045] 用于運(yùn)行原子層沉積反應(yīng)器的設(shè)備，所述原子層沉積反應(yīng)器構(gòu)造為通過順序自飽 和表面反應(yīng)來在至少一個(gè)襯底上沉積材料；和
[0046] 用于在所述反應(yīng)器中使用干燥空氣作為吹掃氣體的設(shè)備。
[0047] 前面已經(jīng)示意了本發(fā)明的不同的非約束性示例方面和實(shí)施方式。上面的實(shí)施方式 僅用來說明本發(fā)明的實(shí)施中可采用的選定的方面或步驟。一些實(shí)施方式可以僅參考本發(fā)明 的某些示例方面而給出。應(yīng)理解，相應(yīng)的實(shí)施方式也可適用于其它示例方面。可形成實(shí)施 方式的任何適宜組合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048] 下面僅以舉例的方式結(jié)合附圖描述本發(fā)明，在附圖中：
[0049] 圖1示出了根據(jù)示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)器和裝載方法；
[0050] 圖2示出了在吹掃步驟過程中運(yùn)行的圖1的沉積反應(yīng)器；
[0051] 圖3示出了在第一前體暴露期期間中運(yùn)行的圖1的沉積反應(yīng)器；
[0052] 圖4示出了在第二前體暴露期期間中運(yùn)行的圖1的沉積反應(yīng)器；
[0053] 圖5示出了根據(jù)示例實(shí)施方式的裝載布置；
[0054] 圖6示出了根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)；
[0055] 圖7示出了根據(jù)再一個(gè)示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)；
[0056] 圖8示出了又一個(gè)示例實(shí)施方式；
[0057] 圖9更深入地示出了根據(jù)某些示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)器的某些細(xì)節(jié)；和
[0058] 圖10示出了沉積反應(yīng)器作為根據(jù)某些示例實(shí)施方式的生產(chǎn)線的一部分。

【具體實(shí)施方式】
[0059] 在下面的描述中，采用原子層沉積（ALD)技術(shù)作為實(shí)例。ALD生長機(jī)制的基礎(chǔ)是熟 練技術(shù)人員已知的。如在本專利申請(qǐng)的引言部分中所提到，ALD是一種特殊的化學(xué)沉積方 法，其基于至少兩種反應(yīng)性前體物質(zhì)順序引入到至少一個(gè)襯底。該襯底，或在許多情況下一 批襯底，位于反應(yīng)空間內(nèi)。反應(yīng)空間通常進(jìn)行加熱。ALD的基本生長機(jī)制依賴于化學(xué)性吸附 (化學(xué)吸附）和物理性吸附（物理吸附）之間的鍵強(qiáng)度差異。在沉積工藝過程中，ALD采用 化學(xué)吸附并消除物理吸附。在化學(xué)吸附過程中，在固相表面的一個(gè)或多個(gè)原子與從氣相到 達(dá)的分子之間形成強(qiáng)的化學(xué)鍵。通過物理吸附的鍵合要弱得多，因?yàn)閮H涉及范德華力。當(dāng) 局部溫度高于分子的冷凝溫度時(shí)，物理吸附鍵易于在熱能作用下斷裂。
[0060] ALD反應(yīng)器的反應(yīng)空間包含所有通常經(jīng)加熱的表面，可使所述表面交替地和順序 地暴露于用來沉積薄膜或涂層的ALD前體中的每一個(gè)?；镜腁LD沉積周期包括四個(gè)相繼 的步驟：脈沖A、吹掃A、脈沖B和吹掃B。脈沖A通常由金屬前體蒸氣組成，而脈沖B通常由 非金屬前體蒸氣、尤其是氮或氧前體蒸氣組成。在吹掃A和吹掃B的過程中，通常使用不活 潑氣體（如氮或氬）和真空泵以從反應(yīng)空間吹掃掉氣態(tài)反應(yīng)副產(chǎn)物和殘余的反應(yīng)物分子。 沉積序列包括至少一個(gè)沉積周期。重復(fù)沉積周期直至沉積序列已產(chǎn)生所期望厚度的薄膜或 涂層。
[0061] 在典型的ALD工藝中，前體物質(zhì)通過化學(xué)吸附與經(jīng)加熱表面的反應(yīng)性位點(diǎn)形成化 學(xué)鍵。條件通常布置為使得在一個(gè)前體脈沖過程中在表面上形成不超過一個(gè)分子單層的固 體材料。生長過程因此是自終止或自飽和的。例如，第一前體可包含配體，所述配體保持連 接到被吸附物質(zhì)并使表面飽和，這將防止進(jìn)一步的化學(xué)吸附。反應(yīng)空間溫度保持在高于所 采用前體的冷凝溫度而低于所采用前體的熱分解溫度下，以便前體分子物質(zhì)基本上完好地 化學(xué)吸附在一個(gè)或多個(gè)襯底上?；旧贤旰弥府?dāng)前體分子物質(zhì)化學(xué)吸附在表面上時(shí)，揮發(fā) 性配體可以脫離前體分子。表面變?yōu)榛旧媳坏谝活愋偷姆磻?yīng)性位點(diǎn)即第一前體分子的被 吸附物質(zhì)所飽和。此化學(xué)吸附步驟后通常跟著第一吹掃步驟（吹掃A)，其中從反應(yīng)空間移 除過量的第一前體和可能的反應(yīng)副產(chǎn)物。然后向反應(yīng)空間中引入第二前體蒸氣。第二前體 分子通常與第一前體分子的被吸附物質(zhì)反應(yīng)，從而形成所期望的薄膜材料或涂層。一旦整 個(gè)量的被吸附第一前體已被消耗并且表面已基本上被第二類型的反應(yīng)性位點(diǎn)所飽和，此生 長即終止。然后通過第二吹掃步驟（吹掃B)移除過量的第二前體蒸氣和可能的反應(yīng)副產(chǎn) 物蒸氣。然后重復(fù)此周期直至膜或涂層已生長至所期望的厚度。沉積周期也可以更復(fù)雜。 例如，周期可包括三個(gè)或更多個(gè)由吹掃步驟分開的反應(yīng)物蒸氣脈沖。所有這些沉積周期形 成由邏輯單元或微處理器控制的定時(shí)沉積序列。
[0062] 圖1示出了根據(jù)示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)器和裝載方法。該沉積反應(yīng)器包括反 應(yīng)室110,反應(yīng)室110形成用于容納襯底支架130的空間，襯底支架130攜帶至少一個(gè)襯底 135。所述至少一個(gè)襯底可實(shí)際上為一批襯底。在圖1中示出的實(shí)施方式中，所述至少一個(gè) 襯底135堅(jiān)直地置于襯底支架130中。在此實(shí)施方式中，襯底支架130在其底側(cè)上包括第 一限流器131并在其頂側(cè)上包括第二（任選的）限流器132。第二限流器132通常比第一 限流器131粗糙?；蛘?，限流器131U32中之一或二者可與襯底支架130分開。反應(yīng)室110 由反應(yīng)室110的頂側(cè)上的反應(yīng)室蓋120關(guān)閉。排氣閥125連接接到蓋120。
[0063] 所述沉積反應(yīng)器包括在沉積反應(yīng)器的底部的前體蒸氣進(jìn)給管線101和102。第一 前體蒸氣進(jìn)給管線101從不活潑載氣源141經(jīng)由第一前體源142 (這里為TMA)行進(jìn)并通過 第一前體進(jìn)給閥143進(jìn)入反應(yīng)室110的底部中。第一前體進(jìn)給閥143由致動(dòng)器144控制。 類似地，第二前體蒸氣進(jìn)給管線102從不活潑載氣源151經(jīng)由第二前體源152 (這里為H20) 行進(jìn)并通過第二前體進(jìn)給閥153進(jìn)入反應(yīng)室110的底部中。第二前體進(jìn)給閥153由致動(dòng)器 154控制。不活潑載氣源141U51可由單個(gè)源或單獨(dú)的源實(shí)施。在圖1中示出的實(shí)施方式 中，使用氮作為不活潑載氣。然而，在使用具有高的蒸氣壓力的前體源的情況下，有時(shí)根本 不必使用載氣?；蛘?，在這些情況下，載氣的路徑可使得載氣經(jīng)由所討論的前體蒸氣進(jìn)給管 線流動(dòng)，但經(jīng)過所討論的前體源。
[0064] 所述沉積反應(yīng)器還在沉積反應(yīng)器的底部中包括吹掃氣體進(jìn)給管線105。吹掃氣體 進(jìn)給管線105從吹掃氣體源162通過吹掃氣體閥163行進(jìn)進(jìn)入反應(yīng)室110的底部中。吹掃 氣體閥163由致動(dòng)器164控制。在圖1中示出的實(shí)施方式中，使用壓縮氣體如干燥空氣（或 經(jīng)干燥的空氣）作為吹掃氣體。在本文中，表述"干燥空氣"和"經(jīng)干燥的空氣"指無任何 水分殘留的空氣。
[0065] 反應(yīng)室110通過將襯底支架130自沉積反應(yīng)器的頂側(cè)下降到反應(yīng)室110中來裝載 至少一個(gè)襯底。沉積后，以相反的方向即通過將襯底支架110提升出反應(yīng)室110來卸載反 應(yīng)室110。出于裝載和卸載的目的，已將反應(yīng)室的蓋120移到旁邊。
[0066] 如前面所提到，沉積序列由一個(gè)或多個(gè)相繼的沉積周期形成，每個(gè)周期包括至少 第一前體暴露期（脈沖A)、然后是第一吹掃步驟（吹掃A)、然后是第二前體暴露期（脈沖 B)、然后是第二吹掃步驟（吹掃B)。裝載之后但開始沉積序列之前，也對(duì)反應(yīng)室110進(jìn)行初 始吹掃。
[0067] 圖2示出了在此類吹掃階段過程中（即在初始吹掃過程中或在吹掃A或吹掃B的 過程中）運(yùn)行的圖1的沉積反應(yīng)器。
[0068] 在此示例實(shí)施方式中，如前面所提到，使用壓縮氣體如干燥空氣作為吹掃氣體。吹 掃氣體閥163保持打開，以便吹掃氣體從吹掃氣體源162經(jīng)由吹掃氣體進(jìn)給管線105流入 反應(yīng)室110中。吹掃氣體在第一限流器131上游的膨脹體積（expansion volume) 171處 進(jìn)入反應(yīng)室110。由于限流器131，故吹掃氣體在膨脹體積171中橫向鋪展。膨脹體積171 中的壓力高于襯底區(qū)域即體積172中的壓力。吹掃氣體流過限流器131流入襯底區(qū)域中。 第二限流器132下游的蓋體積173中的壓力低于襯底區(qū)域172中的壓力，所以吹掃氣體從 襯底區(qū)域172流過第二限流器132流入蓋體積173中。吹掃氣體從蓋體積173經(jīng)由排氣閥 125流向排氣通道。在吹掃A和B的過程中，吹掃的目的在于排除氣態(tài)反應(yīng)副產(chǎn)物和殘余的 反應(yīng)物分子。在初始吹掃的過程中，目的通常在于排除殘余的濕氣/水分和任何雜質(zhì)。 [0069] 在示例實(shí)施方式中，使用吹掃氣體來加熱反應(yīng)室110。通過吹掃氣體的加熱可在初 始吹掃的過程中或在初始吹掃和沉積序列二者的過程中施行，視情況而定。如果用來加熱 反應(yīng)室110的壓縮氣體如干燥空氣對(duì)于所用前體和所用載氣（如果有的話）來說是不活潑 的，則可在前體暴露期（脈沖A和脈沖B)的過程中使用通過吹掃氣體的加熱。
[0070] 在加熱實(shí)施方式中，吹掃氣體在吹掃氣體進(jìn)給管線105中加熱。經(jīng)加熱的吹掃氣 體進(jìn)入反應(yīng)室110,并加熱反應(yīng)室110和尤其是所述至少一個(gè)襯底135。使用的傳熱方法因 此通常是對(duì)流，更詳細(xì)而言，強(qiáng)制對(duì)流。
[0071] 干燥空氣（或經(jīng)干燥的空氣）是指無任何水分殘留的的空氣，其可以例如由已知 的常規(guī)清潔干燥空氣制造裝置（清潔干燥空氣源）容易地提供。這樣的裝置可用作吹掃氣 體源162。
[0072] 圖3示出了在脈沖A的過程中運(yùn)行的圖1的沉積反應(yīng)器，其中使用的前體（第一 前體）為三甲基鋁TMA。在此實(shí)施方式中，氮N 2被用作不活潑載氣。所述不活潑載氣經(jīng)由 第一前體源142流動(dòng)，從而攜帶前體蒸氣進(jìn)入反應(yīng)室110中。在進(jìn)入襯底區(qū)域172之前，前 體蒸氣在膨脹體積171中橫向鋪展。第一前體進(jìn)給閥143保持打開而第二前體進(jìn)給閥153 關(guān)閉。
[0073] 同時(shí)地，經(jīng)加熱的不活潑吹掃氣體經(jīng)由吹掃氣體管線105通過打開的吹掃氣體閥 163流入反應(yīng)室110中，從而加熱反應(yīng)室110。
[0074] 圖4示出了在脈沖B的過程中運(yùn)行的圖1的沉積反應(yīng)器，其中使用的前體（第二 前體）為水H 20。在此實(shí)施方式中，氮N2被用作不活潑載氣。所述不活潑載氣經(jīng)由第二前 體源152流動(dòng)，從而攜帶前體蒸氣進(jìn)入反應(yīng)室110中。在進(jìn)入襯底區(qū)域172之前，前體蒸氣 在膨脹體積171中橫向鋪展。第二前體進(jìn)給閥153保持打開而第一前體進(jìn)給閥143關(guān)閉。
[0075] 同時(shí)地，經(jīng)加熱的不活潑吹掃氣體經(jīng)由吹掃氣體管線105通過打開的吹掃氣體閥 163流入反應(yīng)室110中，從而加熱反應(yīng)室110。
[0076] 圖5示出了根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式的裝載布置。在此實(shí)施方式中，反應(yīng)室110在 其側(cè)面具有門，襯底支架130從一側(cè)裝載并從另一側(cè)（例如，相反側(cè)）卸載。反應(yīng)室蓋120 不需要是可移除的。
[0077] 在某些示例實(shí)施方式中，沉積反應(yīng)器中的沉積序列可在環(huán)境壓力（通常室內(nèi)壓 力）下或在接近于一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（latm)的壓力下進(jìn)行。在這些實(shí)施方式中，排氣通道中不 需要真空泵或類似物。另外，不需要任何真空室來容納反應(yīng)室110。壓力容器可省略?？墒?用輕便式反應(yīng)器室110。反應(yīng)室110的壁可以薄，例如由金屬板制成。所述壁可在使用前通 過涂覆鈍化層使之鈍化?？墒褂肁LD方法。事實(shí)上，反應(yīng)室110的內(nèi)表面可使用具有合適 的前體的沉積反應(yīng)器自身事先（在對(duì)襯底進(jìn)行沉積序列之前）鈍化。
[0078] 在要求在低于環(huán)境壓力下運(yùn)行的情況下，沉積反應(yīng)器可提供有已知的真空噴射 器。圖6示出了連接到沉積反應(yīng)器的排氣通道中的此類真空噴射器685。在真空噴射器685 中，合適的不活潑動(dòng)力氣體從入口進(jìn)入噴射器中，生成低壓區(qū)，該低壓區(qū)從反應(yīng)室110抽吸 氣體和小顆粒，從而降低反應(yīng)室110中的壓力。
[0079] 圖7示出了根據(jù)又一個(gè)示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)。在此實(shí)施方式中，吹掃氣體管 線105中的用作吹掃氣體的相同氣體也被用作不活潑載氣。在運(yùn)行過程中，壓縮氣體如干 燥空氣交替地從源141經(jīng)由第一前體源142攜帶前體蒸氣流入反應(yīng)室110中和從源151經(jīng) 由第二前體源152攜帶前體蒸氣流入反應(yīng)室110中。另外，不活潑吹掃氣體經(jīng)由吹掃氣體 進(jìn)給管線105流入反應(yīng)室110中。或者，載氣的路徑可使得載氣經(jīng)由所討論的前體蒸氣進(jìn) 給管線流動(dòng)，但經(jīng)過所討論的前體源。在示例實(shí)施方式中，不活潑載氣從所討論的不活潑氣 體源經(jīng)由所討論的前體蒸氣進(jìn)給管線流入反應(yīng)室110中而不實(shí)際流經(jīng)所討論的前體源。氣 體源141、151和162可由單個(gè)源或單獨(dú)的源實(shí)施。
[0080] 圖8示出了根據(jù)再一個(gè)示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)。該實(shí)施方案尤其適合于其中在 沉積序列過程中不能讓進(jìn)給管線105中的吹掃氣體進(jìn)入反應(yīng)室110的情況（例如如果吹掃 氣體對(duì)于所用前體來說不是不活潑的）。在此實(shí)施方案中，在初始吹掃過程中，吹掃氣體進(jìn) 給管線105是打開的。在初始吹掃過程中，經(jīng)加熱的吹掃氣體從吹掃氣體進(jìn)給管線105流 入反應(yīng)室110中以加熱反應(yīng)室110。在初始吹掃后，吹掃氣體閥163關(guān)閉并且其在整個(gè)沉積 序列過程中保持關(guān)閉。
[0081] 圖9更深入地示出了根據(jù)某些示例實(shí)施方式的沉積反應(yīng)器的某些細(xì)節(jié)。在圖9中， 示出了反應(yīng)室加熱器（或多個(gè)加熱器）902、熱交換器905、吹掃氣體進(jìn)給管線加熱器（或多 個(gè)加熱器）901和熱的反饋連接950。
[0082] 當(dāng)需要時(shí)，位于反應(yīng)室110周圍的反應(yīng)室加熱器902提供反應(yīng)室110以熱。加熱 器902可為電加熱器或類似物。使用的傳熱方法主要是輻射。
[0083] 吹掃氣體進(jìn)給管線加熱器901在進(jìn)給管線105中加熱吹掃氣體，所述吹掃氣體繼 而加熱反應(yīng)室110。如前所述，使用的傳熱方法是強(qiáng)制對(duì)流。在圖9中，進(jìn)給管線105中氣 體進(jìn)給管線加熱器901的位置在吹掃氣體閥163下游。或者，吹掃氣體進(jìn)給管線加熱器901 的位置可在更靠近吹掃氣體源162的吹掃氣體閥163上游。
[0084] 連接到反應(yīng)室的頂部或蓋120或到排氣通道的熱交換器905可用來實(shí)施反饋連接 950。在某些實(shí)施方案中，從排氣收集的熱能被用在通過加熱器901加熱吹掃氣體中和/或 所述熱能可在加熱器902中進(jìn)行利用。
[0085] 在所示實(shí)施方案中的每一個(gè)中，沉積反應(yīng)器的反應(yīng)室蓋120或排氣通道可包括氣 體洗滌器。這樣的氣體洗滌器包含活性材料，其吸收不希望從沉積反應(yīng)器被釋放出的這類 氣體、化合物和/或顆粒。
[0086] 在某些實(shí)施方案中，前體源142、152可被加熱。就其結(jié)構(gòu)而言，源142、152可為流 過式源。限流器131、132,尤其是較粗糙的那個(gè)，即第二限流器132,在某些實(shí)施方案中可以 是任選的。如果在沉積序列過程中生長機(jī)制緩慢，則在某些實(shí)施方式中，可在脈沖A和B的 過程中關(guān)閉排氣閥125,而在其它時(shí)候打開，以減少前體消耗。在某些實(shí)施方案中，沉積反應(yīng) 器與本文示出的實(shí)施方式相比倒置實(shí)施。
[0087] 圖10示出了作為生產(chǎn)線的一部分的沉積反應(yīng)器，所述ALD反應(yīng)器因此為在線ALD 反應(yīng)器（或反應(yīng)器模塊）?？稍谏a(chǎn)線中使用與前面示出的ALD反應(yīng)器相似的沉積反應(yīng)器。 圖10的示例實(shí)施方式示出了生產(chǎn)線中三個(gè)相鄰的模塊或機(jī)器。至少一個(gè)襯底或者攜帶所 述至少一個(gè)襯底的襯底支架或盒或類似物從ALD反應(yīng)器模塊1020前的模塊或機(jī)器1010經(jīng) 由輸入端口或門1021進(jìn)行接收。所述至少一個(gè)襯底在ALD反應(yīng)器模塊1020中經(jīng)ALD處理 并經(jīng)由輸出端口或門1022被送至后面的模塊或機(jī)器1030以進(jìn)一步處理。輸出端口或門 1022可位于ALD反應(yīng)器模塊的與輸入端口或門1021的相反側(cè)處。
[0088] 不限制專利權(quán)利要求書的范圍和釋義，下面列出了本文公開的一個(gè)或多個(gè)示例實(shí) 施方式的某些技術(shù)效果：一個(gè)技術(shù)效果為更簡(jiǎn)單且更經(jīng)濟(jì)的沉積反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。另一個(gè)技術(shù) 效果為通過強(qiáng)制對(duì)流加熱或預(yù)熱反應(yīng)室和襯底表面。又一個(gè)技術(shù)效果為在ALD沉積序列過 程中使用干燥空氣既作為吹掃氣體又作為載氣。再一個(gè)技術(shù)效果為在環(huán)境壓力或略低于環(huán) 境壓力下進(jìn)行ALD處理，從而允許ALD反應(yīng)器/ALD反應(yīng)器模塊方便地用在生產(chǎn)線中。
[0089] 通過本發(fā)明的特定實(shí)施和實(shí)施方式的非限制性實(shí)例，前面的描述提供了本發(fā)明人 目前構(gòu)想的實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的全面和翔實(shí)的描述。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說， 很明顯本發(fā)明不限于上面示出的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)，而是可使用等價(jià)的措施在其它實(shí)施方式 中實(shí)施而不偏離本發(fā)明的特點(diǎn)。
[0090] 此外，上面公開的本發(fā)明實(shí)施方式的一些特征可有利地在不相應(yīng)地使用其它特征 的情況下使用。因此，前面的描述應(yīng)視為僅是對(duì)本發(fā)明的原理的示意，而非對(duì)其的限制。因 此，本發(fā)明的范圍僅受附隨的專利權(quán)利要求書的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種方法，所述方法包括： 運(yùn)行原子層沉積反應(yīng)器，所述反應(yīng)器構(gòu)造為通過順序自飽和表面反應(yīng)來在至少一個(gè)襯 底上沉積材料；和 在所述反應(yīng)器中使用干燥空氣作為吹掃氣體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括： 使用干燥空氣作為載氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述方法包括： 在整個(gè)沉積序列過程中使干燥空氣流入所述反應(yīng)器的反應(yīng)室中。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括： 在所述反應(yīng)器的反應(yīng)室的加熱中使用干燥空氣。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括： 加熱吹掃氣體進(jìn)給閥下游的干燥空氣。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括： 提供熱從所述反應(yīng)器的出口部向吹掃氣體進(jìn)給管線加熱器的反饋連接。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括： 在環(huán)境壓力下運(yùn)行所述原子層沉積反應(yīng)器，以通過順序自飽和表面反應(yīng)來在至少一個(gè) 襯底上沉積材料。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括： 使用連接到所述反應(yīng)器的出口部的噴射器，以降低所述反應(yīng)器中的工作壓力。
9. 一種裝置，所述裝置包括： 原子層沉積反應(yīng)室，其構(gòu)造為通過順序自飽和表面反應(yīng)來在至少一個(gè)襯底上沉積材 料；和 來自干燥空氣源的干燥空氣進(jìn)給管線，以向所述反應(yīng)器的反應(yīng)室中進(jìn)給干燥空氣作為 吹掃氣體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，所述裝置包括： 前體進(jìn)給管線，其來自干燥空氣源并經(jīng)由前體源進(jìn)入所述反應(yīng)室中，以攜帶前體蒸氣 進(jìn)入所述反應(yīng)室中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，所述裝置包括： 加熱器，其構(gòu)造為加熱所述干燥空氣。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，所述裝置包括： 吹掃氣體進(jìn)給閥下游的所述加熱器。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求9-12中任一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置包括： 熱從所述反應(yīng)器的出口部向吹掃氣體進(jìn)給管線加熱器的反饋連接。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求9-13中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述反應(yīng)器為輕便式反應(yīng)器， 其構(gòu)造為在環(huán)境壓力下或接近于環(huán)境壓力下運(yùn)行。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求9-14中任一項(xiàng)所述的裝置，所述裝置包括： 連接到所述反應(yīng)器的出口部的噴射器，以降低所述反應(yīng)器中的工作壓力。
16. -種生產(chǎn)線，所述生產(chǎn)線包括根據(jù)前述權(quán)利要求9-15中任一項(xiàng)所述的裝置作為所 述生產(chǎn)線的一部分。
17. -種裝置，所述裝置包括： 用于運(yùn)行原子層沉積反應(yīng)器的設(shè)備，所述原子層沉積反應(yīng)器構(gòu)造為通過順序自飽和表 面反應(yīng)來在至少一個(gè)襯底上沉積材料；和 用于在所述反應(yīng)器中使用干燥空氣作為吹掃氣體的設(shè)備。
【文檔編號(hào)】C23C16/455GK104204290SQ201280071733
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】S·林德弗斯 申請(qǐng)人:皮考遜公司