原子层沉积设备制造技术

涉及原子层沉积设备(1)，包括：框架(2)；注射器头(40)，设有纵向狭槽用于分别将气体供应到由纵向狭槽和基板(8)约束的相应沉积空间(41‑47)，其中纵向狭槽定向成横向于基板相对于注射器头(40)在第一方向(X)的移动；子框架(52)，布置来悬挂注射器头；可移动的载体(30)，布置为支撑基板(8)以在第一方向(X)上移动；以及气垫(53‑55)，在子框架52处位于注射器头(40)外侧，在子框架(52)与可移动的载体(30)间，将子框架(52)支承在载体(30)上以在第一方向(X)上移动，其中设备还包括致动器(60‑62)以将注射器头(40)悬挂在子框架(52)上；以及控制装置(100)，连接到致动器(60‑62)且布置来控制致动器，以调整注射器头(40)参考平面与基板(8)表面之间的工作距离以对应预定距离，并调整注射器头(40)取向以对应于基板(8)取向。

Atomic layer deposition equipment

\u6d89\u53ca\u539f\u5b50\u5c42\u6c89\u79ef\u8bbe\u5907(1)\uff0c\u5305\u62ec\uff1a\u6846\u67b6(2)\uff1b\u6ce8\u5c04\u5668\u5934(40)\uff0c\u8bbe\u6709\u7eb5\u5411\u72ed\u69fd\u7528\u4e8e\u5206\u522b\u5c06\u6c14\u4f53\u4f9b\u5e94\u5230\u7531\u7eb5\u5411\u72ed\u69fd\u548c\u57fa\u677f(8)\u7ea6\u675f\u7684\u76f8\u5e94\u6c89\u79ef\u7a7a\u95f4(41\u201147)\uff0c\u5176\u4e2d\u7eb5\u5411\u72ed\u69fd\u5b9a\u5411\u6210\u6a2a\u5411\u4e8e\u57fa\u677f\u76f8\u5bf9\u4e8e\u6ce8\u5c04\u5668\u5934(40)\u5728\u7b2c\u4e00\u65b9\u5411(X)\u7684\u79fb\u52a8\uff1b\u5b50\u6846\u67b6(52)\uff0c\u5e03\u7f6e\u6765\u60ac\u6302\u6ce8\u5c04\u5668\u5934\uff1b\u53ef\u79fb\u52a8\u7684\u8f7d\u4f53(30)\uff0c\u5e03\u7f6e\u4e3a\u652f\u6491\u57fa\u677f(8)\u4ee5\u5728\u7b2c\u4e00\u65b9\u5411(X)\u4e0a\u79fb\u52a8\uff1b\u4ee5\u53ca\u6c14\u57ab(53\u201155)\uff0c\u5728\u5b50\u6846\u67b652\u5904\u4f4d\u4e8e\u6ce8\u5c04\u5668\u5934(40)\u5916\u4fa7\uff0c\u5728\u5b50\u6846\u67b6(52)\u4e0e\u53ef\u79fb\u52a8\u7684\u8f7d\u4f53(30)\u95f4\uff0c\u5c06\u5b50\u6846\u67b6(52)\u652f\u627f\u5728\u8f7d\u4f53(30)\u4e0a\u4ee5\u5728\u7b2c\u4e00\u65b9\u5411(X)\u4e0a\u79fb\u52a8\uff0c\u5176\u4e2d\u8bbe\u5907\u8fd8\u5305\u62ec\u81f4\u52a8\u5668(60\u201162)\u4ee5\u5c06\u6ce8\u5c04\u5668\u5934(40)\u60ac\u6302\u5728\u5b50\u6846\u67b6(52)\u4e0a\uff1b\u4ee5\u53ca\u63a7\u5236\u88c5\u7f6e(100)\uff0c\u8fde\u63a5\u5230\u81f4\u52a8\u5668(60\u201162)\u4e14 The actuator is arranged to adjust the operating distance between the injector head (40), the reference plane and the surface of the substrate (8), to adjust the injector head (40) to the predetermined distance and to adjust the orientation of the injector head (8).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原子层沉积设备
本专利技术涉及用于在基板上施加材料的原子层沉积(ALD)设备。
技术介绍
ALD设备用于在基板上施加材料的多个原子层。原子层沉积是用于各种不同靶材的超薄膜沉积的方法。ALD可以用于太阳能电池和显示装置制造。例如，原子层沉积与化学气相沉积的不同之处在于，利用原子层沉积，所使用的不同前体气体替代性地施用或空间上分离。在第一处理步骤或所谓的半循环期间，施用前体气体，前体气体以自行限制方式与基板表面反应，从而导致第一靶材(即，三甲基铝)沉积。在后半循环期间，施用第二前体气体，前体气体以自行限制方式与新形成的表面反应，从而沉积第二靶材(即，水)。一个完整的原子层沉积循环导致靶材(即，氧化铝)的一个(子)单层的沉积。由于每个ALD半循环的自行限制的生长行为，因此可以实现目标层厚度的最终控制的优点。用于原子层沉积的常规空间分离ALD设备包括框架和注射器头，所述注射器头设有纵向狭槽，用于分别将气体供应到由纵向狭槽和基板约束的相应沉积空间；设备还包括了可移动的载体，被布置来支撑基板，用于在横向于纵向狭槽的方向上移动，纵向狭槽沿基板的移动方向相互邻近布置，用于分别供应前体气体和反应气体的纵向狭槽通过用于供应惰性气流的纵向狭槽彼此分离。这些纵向狭槽和惰性气流也用作气体轴承以便在基板上支撑注射器头。惰性气流还用于限制注射器头(即，纵向狭槽)与基板和惰性气流之间的反应空间。此外，常规设备设有控制装置，控制装置被连接到惰性气体供应并且被布置来通过调整相应纵向狭槽中的惰性气流来调整注射器头参考平面与基板表面之间的工作距离。ALD设备可以用于太阳能电池制造以便在基板上提供多个原子层。基板可以是例如普通玻璃片材。这些普通玻璃片材厚度可以随玻璃片材的长度和/或宽度变化，并且玻璃片材表面可能不是平面平行的。例如，玻璃片材可以具有楔形形状。常规装置的缺点是，当基板和注射器头相对于彼此而移动时，维持注射器头与基板表面之间的间隙高度和维持良好气体分离是复杂的。US2009/0078204公开了用于维持ALD系统中的至少两个涂覆模块之间的对准或定位关系的设备，所述设备包括：涂覆部分中的多个涂覆模块、用于支撑涂层模块的至少第一杆和第二杆、以及用于支撑杆的至少第一杆安装结构和第二杆安装结构，其中每个涂覆模块由第一杆和第二杆支撑，并且其中至少两个涂覆模块与第一杆和第二杆的组合限定涂覆模块的输出面的涂覆部分轮廓。EP2441860公开了用于在基板表面上进行原子层沉积的设备，所述设备包括：沉积构件；基板台，用于支撑基板；第一反应物注射器，用于供应第一反应物；第二反应物注射器，用于供应第二反应物；气体注射器，被布置来通过气体注射器所注射的气体形成气体屏障并且任选地被布置来用于产生气体轴承；用于加热气体注射器要注射的气体的加热器、以及用于加热沉积构件和基板台并用于加热基板的附加的加热器。沉积构件具有用于气体注射器要注射的气体的气体入口。加热器设置在沉积构件的外部。
技术实现思路
本专利技术的目的是减轻上述缺点并且提供一种用于原子层沉积过程的设备，所述设备可处理具有相对较大厚度变化的基板。根据本专利技术的第一方面，通过用于原子层沉积的设备实现这个目的，所述设备包括框架和注射器头，所述注射器头设有纵向狭槽，用于分别将气体供应到由纵向狭槽和基板约束的相应沉积空间，其中纵向狭槽被定向成横向于基板相对注射器头在第一方向(X)上的移动。所述设备还包括：子框架，被布置来悬挂注射器头；可移动的载体，被布置来支撑基板以便在第一方向上移动；气垫，定位在子框架处，处于注射器头外部，在子框架与可移动的载体之间，以便在可移动的载体上支承子框架以便在注射器头的下方在第一方向上移动，其中设备还包括致动器，用于从子框架悬挂注射器头；以及控制装置，被连接到致动器并且被布置来控制致动器以便调整注射器头的参考平面与基板表面之间的预定工作距离，并且调整对应于基板取向的注射器头的取向。在这种布置中，气垫可以是例如空气轴承垫。空气轴承垫提升子框架，以便使得基板(8)能够在注射器头(40)的下方在X方向上移动。此外，控制装置和致动器可以调整注射器头与基板表面之间的高度处于朝基板的预定距离。通过致动器对注射器头与基板表面之间的高度的这种调整可独立于通过注射器头的纵向狭槽的气流和通过气垫的气流进行。因此，可精确地调整在注射器头与基板之间约束的反应腔室的工作距离或高度，并且即使当基板表面例如低程度地起伏时，基板(例如玻璃片材片材)也可在注射器头的下方具有足够的间隙高度的地方移动。在另一实施方式中，ALD设备包括测量装置，被布置来确定在第二方向(Z)上注射器头的参考平面与基板表面之间的距离。在这种布置中，连接到致动器并且被布置来控制致动器的控制装置可以根据确定的距离和基板取向来调整注射器头的参考平面与基板表面之间的工作距离。注射器头的参考平面可以是面向基板的注射器头表面。控制装置可以基于所确定的距离通过致动器调整注射器头相对于基板的工作距离和取向。例如，在第一次通过后，可以进行这种调整，其中在执行实际沉积之前基板相对于注射器头而来回移动，然后在第一次通过中确定基板表面相对于注射器头的距离和取向。例如，可以根据从基板表面的最高点到注射器头的参考平面的距离确定工作距离。在根据本专利技术的设备的实施方式中，载体设有支承表面，支承表面布置在载体与气垫相对的边沿处以便允许基板相对于注射器头的相应纵向狭槽在第一方向上移动。在根据本专利技术的设备的实施方式中，设备包括用于支撑载体的平板、用于沿第一方向定向载体的导向件、以及定位在平板与载体之间的用于支承载体的另一空气轴承。气体轴承可以包括预张紧的空气轴承或真空预张紧的空气轴承。在根据本专利技术的设备的实施方式中，另一气体轴承设有：第一纵向狭槽，在载体的面向平板的第一侧面中定向在第一方向上；第二狭槽，周向围绕载体的第一侧面中的第一纵向狭槽；以及排气孔，位于布置在载体的第一侧面中的第二狭槽外部。这种布置提供平板与载体的紧凑集成，其中所需的空气和真空连接可通过连接到静态平板的软管或管道来进行。在根据本专利技术的设备的实施方式中，致动器包括电机和机械地连接到电机的心轴。在根据本专利技术的设备的实施方式中，其中测量装置包括：辐射源，被布置来辐射相干辐射束；辐射导向件，被布置来将辐射束定向到基板表面以及从基板表面定向辐射束，其中辐射导向件还包括参考玻璃，所述参考玻璃设置在面向基板的注射器头表面中的辐射导向件的出口处；分束器，其定位在辐射源与辐射导向件之间，被布置来将辐射束定向到辐射导向件；以及将分别从参考玻璃和基板反射的辐射束定向到辐射传感器，所述辐射传感器被布置来接收反射的辐射束并且将接收的辐射束转换成电信号，其中测量装置还被布置来根据电信号确定参考玻璃与基板之间的距离，并且确定基板相对于注射器头的取向。辐射源可以是生成波长范围在400-1200nm之间的辐射的辐射源(包括红外辐射)。例如，辐射源可以是LED。测量装置基于本领域的技术人员众所周知的干涉仪原理。在根据本专利技术的设备的实施方式中，辐射导向件包括将辐射束从辐射源传导到导向管的光纤，其中管的一端定位在设备外部从而背对基板，并且另一端定位在注射器头中与基板表面相对，其中参考玻璃布置在另一端处。导向管减少了设备内的红外辐射对测量装置中应用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于原子层沉积的设备(1)，包括框架(2)和注射器头(40)，所述注射器头(40)设有纵向狭槽，用于分别将气体供应到由所述纵向狭槽(48、49)和基板(8)约束的相应沉积空间(41、42、43、44、45、46、47)，其中所述纵向狭槽被定向成横向于所述基板(8)相对于所述注射器头(40)在第一方向(X)上的移动，所述设备还包括：子框架(52)，被布置来悬挂所述注射器头；可移动的载体(30)，被布置来支撑所述基板(8)以便在所述第一方向(X)上移动；以及气垫(53、54、55)，定位在所述子框架52处，处于所述注射器头(40)外侧，在所述子框架52与所述可移动的载体(30)之间，用于将所述子框架(52)支承在所述可移动的载体(30)上以便所述基板(8)在所述注射器头(40)的下方在所述第一方向(X)上移动，其中所述设备还包括：致动器(60、61、62)，用于将所述注射器头(40)悬挂在所述子框架(52)上；以及控制装置(100)，被连接到所述致动器(60、61、62)并且被布置来控制所述致动器，以便调整所述注射器头(40)的参考平面与所述基板(8)的表面之间的工作距离以对应于预定距离，并且调整的所述注射器头(40)的取向以对应于所述基板(8)的取向。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.14 NL 20141341.用于原子层沉积的设备(1)，包括框架(2)和注射器头(40)，所述注射器头(40)设有纵向狭槽，用于分别将气体供应到由所述纵向狭槽(48、49)和基板(8)约束的相应沉积空间(41、42、43、44、45、46、47)，其中所述纵向狭槽被定向成横向于所述基板(8)相对于所述注射器头(40)在第一方向(X)上的移动，所述设备还包括：子框架(52)，被布置来悬挂所述注射器头；可移动的载体(30)，被布置来支撑所述基板(8)以便在所述第一方向(X)上移动；以及气垫(53、54、55)，定位在所述子框架52处，处于所述注射器头(40)外侧，在所述子框架52与所述可移动的载体(30)之间，用于将所述子框架(52)支承在所述可移动的载体(30)上以便所述基板(8)在所述注射器头(40)的下方在所述第一方向(X)上移动，其中所述设备还包括：致动器(60、61、62)，用于将所述注射器头(40)悬挂在所述子框架(52)上；以及控制装置(100)，被连接到所述致动器(60、61、62)并且被布置来控制所述致动器，以便调整所述注射器头(40)的参考平面与所述基板(8)的表面之间的工作距离以对应于预定距离，并且调整的所述注射器头(40)的取向以对应于所述基板(8)的取向。2.如权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括：测量装置(70)，被布置来确定所述注射器头(40)的参考平面与所述基板(8)的表面之间在第二方向(Z)上的距离；3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述载体(8)设有支承表面，所述支承表面布置在所述载体的与所述气垫(53、54、55)相反的边沿处，以便允许所述基板(8)在所述注射器头(40)的所述相应纵向狭槽下方在所述第一方向(X)上移动。4.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述设备包括平板(31)，用于支撑所述载体，所述平板设有导向件和另一气体轴承(32、33、34)，所述导向件用于在所述第一方向上引导所述载体，所述另一气体轴承(32、33、34)定位在所述平板(31)与所述载体(30)之间，用于支承所述载体。5.如权利要求4所述的设备，其中所述另一气体轴承设有：第一纵向狭槽(32)，在所述载体的面向所述平板的第一侧面中被定向在所述第一方向(X)上；第二狭槽(33)，周向围绕所述第一侧面中的所述第一纵向狭...

【专利技术属性】
技术研发人员：维罗·鲁道夫·茨尔曼斯，马丁·迪南特·比克尔，厄恩斯特·杜勒麦格，吉多·利耶斯特，
申请(专利权)人：斯密特热能解决私人有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL