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。设备(2)包括基材支撑件(60)、前驱体供应头(30)和旋转机构(64、66)，基材支撑件(60)具有支撑表面(63)，前驱体供应头(30)具有输出面(33)，旋转机构(64、66)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。设备还包括处理室(10)，处理室(10)设置有排出连接件(18、19)，以从处理室(10)排出气体。以从处理室(10)排出气体。以从处理室(10)排出气体。

【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处理基材的表面的方法，并且更具体地，涉及根据权利要求14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。
[0004]在现有的设备中，从上方将基材装载到基材支撑件并且从上方将基材从基材支撑件卸载，使得前驱体供应头从处理过程中所在的位置移动或者移除。移动或者移除前驱体供应头是复杂的任务并且是耗费时间的，从而降低了设备的产量。此外，在装载了新的基材之后的过程中，需要调整在支撑表面和输出面之间的反应间隙。
[0005]在上面所公开的现有技术设备中，通过增加基材支撑件的旋转速度，使得基材以增加的速度在前驱体供应头的反应区或者前驱体喷嘴下方行进并且以增加的速度行进经过该前驱体供应头的反应区或者前驱体喷嘴，来增加产量。然而，在现有技术的设备中，在旋转速度增加的情况下，涂覆质量劣化。这是由来自反应区或者前驱体喷嘴的前驱体气流趋于跟随基材支撑件的旋转运动而开始或者旋转的基材支撑件拖动前驱体引起的。因此，前驱体材料从反应区逸出。这可能进一步导致不同的前驱体在包围基材支撑件的反应室中混合。可能发生气相前驱体反应而不是在基材表面上的表面反应。通过向反应室布置非常强有力的抽吸流或排出流来防止气相前驱体反应。然而，这可能引起对小得多的前驱体流的干扰。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供原子层沉积设备和方法，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14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]在本申请的上下文中，原子层沉积(ALD)是指基材的表面的至少一部分周期性地经受至少第一气态前驱体和第二气态前驱体的交替表面反应的沉积技术。ALD包括纯原子层沉积，在该纯原子层沉积中，至少第一前驱体和第二前驱体的表面反应是饱和表面反应。ALD还包括部分表面反应，在该部分表面反应中，仅基材的表面的一部分经受至少第一前驱体和第二前驱体的表面反应。由此，欠剂量可以用于实施ALD工艺。此外，在ALD工艺中，反应中的一部分可以在基材的表面上以气相发生。因此，过剂量也可以用于实施ALD处理。
[0010]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根据原子层沉积原理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，该基材支撑件具有支撑表面。支撑表面设置有一个或多个基材保持件，用于支撑一个或多个基材。设备还包括前驱体供应头，前驱体供应头具有输出面。输出面设置有至少一个反应区，该至少一个反应区包括前驱体供应区，该前驱体供应区通向前驱体供应头的输出面并且布置成供应前驱体。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和处理室。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。处理室包括室壁，该室壁在处理室内部形成室空间。基材支撑件和前驱体供应头布置在处理室内部。
[0011]前驱体供应头的至少一个反应区还包括抽吸区，该抽吸区通向前驱体供应头的输出面，以从基材支撑件的支撑表面和前驱体供应头的输出面之间的反应间隙排出气体。
[0012]抽吸区防止前驱体流动到不期望的区域以及流动到反应间隙中的其他反应区。由此，可以防止前驱体的气相混合并且可以提高涂覆质量。
[0013]处理室还设置有排出连接件，该排出连接件通向室空间，以从处理室的室空间排出气体。
[0014]排出连接件使得能够向处理室的室空间提供另外的负压并且从室空间排出气体。
[0015]根据上面提及的，在基材支撑件和前驱体供应头相对于彼此旋转的情况下，在基材行进经过反应间隙中的反应区时，抽吸区向支撑到基材支撑件的基材保持件的基材的上侧或者上表面导引抽吸力。设置成与反应区连接的抽吸区使得能够提供受控的反应区，在该受控的反应区中，基材的表面在处理室内可以以受控的方式经由前驱体供应区经受前驱体。另外，排出连接件导引抽吸并且由此导引流动远离反应间隙，从而防止气体在反应间隙中混合。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，基材支撑件包括背部表面，该背部表面与支撑表面相反。一个或多个基材保持件包括通孔，该通孔在背部表面和支撑表面之间延伸穿过基材支撑件。
[0017]通孔在基材支撑件的支撑表面和背部表面之间延伸。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。通孔通向处理室的室空间。
[0018]通孔布置成在反应间隙和室空间之间延伸。
[0019]设置到基材保持件的通孔使得能够将基材自动地装载到基材支撑件，以及从基材支撑件自动地卸载基材，因为基材可以经由通孔从下方从支撑表面以及基材保持件抬起。
[0020]由于基材支撑件在基材保持件中的通孔，存在基材可能由于在反应间隙中的抽吸区的抽吸力而从基材支撑件脱离或者抬起的风险。如果基材移动或者变得与基材保持件脱离，则基材和设备也可能被损坏。排出连接件使得能够向包围基材支撑件的室空间提供负压。负压经由基材保持件的通孔作用在基材的下侧或者下表面上。因此，负压通过排出连接件经由基材保持件的通孔向基材的下侧或者下表面导引排出力，从而将基材在基材保持件中保持就位。由此，可以防止基材从基材保持件移动或者脱离。
[0021]在本专利技术的一个实施例中或者在本专利技术的任一实施例中，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。
[002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)用于根据原子层沉积原理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，所述设备(2)包括：
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基材支撑件(60)，所述基材支撑件(60)具有支撑表面(63)，所述支撑表面(63)设置有一个或多个基材保持件(61、62)用于支撑一个或多个基材；和
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前驱体供应头(30)，所述前驱体供应头(30)具有输出面(33)，所述输出面(33)设置有至少一个反应区(41、42)，所述至少一个反应区(41、42)包括前驱体供应区(47、47
’
)，所述前驱体供应区(47、47
’
)通向所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)并且布置成供应前驱体；
‑
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)；
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移动机构(64、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、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；和
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处理室(10)，所述处理室(10)具有室壁(13、14、15、16)，所述室壁(13、14、15、16)在所述处理室(10)内部形成室空间(11)，所述基材支撑件(60)和所述前驱体供应头(30)布置在所述处理室(10)内部，其特征在于：
‑
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，并且所述一个或多个基材保持件(61、62)包括通孔(122、124)，所述通孔(122、124)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)；
‑
所述前驱体供应头(30)的所述至少一个反应区(41、42)还包括抽吸区(46)，所述抽吸区(46)通向所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)，以从所述基材支撑件(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)之间的所述反应间隙(65)排出气体；并且
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所述处理室(10)设置有排出连接件(18、19)，所述排出连接件(18、19)通向所述室空间(11)，以从所述处理室(10)的所述室空间(11)排出气体。2.根据权利要求1所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于，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，并且所述一个或多个基材保持件(61、62)包括通孔(122、124)，所述通孔(122、124)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)。3.根据权利要求1或2所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于：
‑
所述一个或多个基材保持件(61、62)形成为到所述支撑表面(63)的基材保持件凹部(121、123)；或者
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所述一个或多个基材保持件(61、62)形成为到所述支撑表面(63)的基材保持件凹部(121、123)，并且所述通孔(122、124)布置成从所述基材保持件凹部(121、123)延伸到所述基材保持件(60)的所述背部表面(63
’
)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于：
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所述抽吸区(46)布置成在所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)处环绕所述前驱体供应区(47)；或者
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所述抽吸区(46)布置成在所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)处周向地环绕所述前驱体供应区(47)；或者
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所述抽吸区(46)设置为抽吸槽(46)，所述抽吸槽(46)布置成在所述前驱体供应头(30)的输出面(33)处周向地环绕所述前驱体供应区(47)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于，所述设备(2)包括抽吸装置(81、81
’
、81”)，所述抽吸装置(81、81
’
、81”)连接到所述至少一个反应区(41、42)的所述抽吸区(46、46
’
)，所述抽吸装置(81、81
’
、81”)布置成向所述基材支撑件(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)之间的所述反应间隙(65)提供抽吸。6.根据权利要求1至5中任一项所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于，所述设备(2)包括：
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第一反应区(41)，所述第一反应区(41)设置有第一抽吸区(46)，所述第一抽吸区(46)布置成经由所述第一反应区(41)向所述基材支撑件(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)之间的所述反应间隙(65)提供抽吸；和
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第二反应区(42)，所述第二反应区(42)设置有第二抽吸区(46
’
)，所述第二抽吸区(46
’
)布置成经由所述第二反应区(42)向所述基材支撑件(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)之间的所述反应间隙(65)提供抽吸。7.根据权利要求1至6中任一项所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于：
‑
所述反应区(41、42)还包括吹扫气体供应区(45)，所述吹扫气体供应区(45)通向所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)，并且布置成在所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)处周向地环绕所述抽吸区(46)和所述前驱体供应区(47)，所述抽吸区(46)在所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)处布置在所述前驱体供应区(47)和所述吹扫气体供应区(45)之间；或者
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所述反应区(41、42)还包括吹扫气体供应区(45)，所述吹扫气体供应区(45)通向所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)，并且形成为吹扫气体槽，所述吹扫气体供应区(45)布置成在所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)处周向地环绕所述抽吸区(46)和所述前驱体供应区(47)，所述抽吸区(46)在所述前驱体供应头(30)的所述输出面(33)处布置在所述前驱体供应区(47)和所述吹扫气体供应区(45)之间。8.根据权利要求1至7中任一项所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于：
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所述排出连接件(18、19)连接到排出装置(17)，所述排出装置(81、17)布置成经由所述排出连接件(18、19)向所述处理室(10)的所述室空间(11)提供抽吸；或者
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所述排出连接件(18、19)连接到抽吸装置(81、81
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、81”)，所述抽吸装置(81、81
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、81”)布置成经由所述排出连接件(18、19)向所述处理室(10)的所述室空间(11)提供抽吸。9.根据权利要求1至8中任一项所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于：
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所述排出连接件(18、19)设置到所述处理室(10)的所述室壁(13、14、15、16)并且布置成通向所述室空间(11)；或者
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所述处理室(10)包括底壁(14)和一个或多个侧壁(15、16)，所述一个或多个侧壁(15、16)从所述底壁(14)延伸，所述排出连接件(18、19)设置到所述处理室(10)的所述底壁(14))并且布置成通向所述室空间(11)；或者
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所述处理室(10)包括底壁(14)和一个或多个侧壁(15、16)，所述一个或多个侧壁(15、16)从所述底壁(14)延伸，所述排出连接件(18、19)设置到所述处理室(10)的所述一个或多个侧壁(15、16)中的一个并且布置成通向所述室空间(11)。10.根据权利要求1至9中任一项所述的原子层沉积设备(2)，其特征在于：
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所述基材支撑件(60)在所述处理室(10)中在竖向方向上布置在所述前驱体供应头(30)下方，并且所述排出连接件(18、19)设置在所述处理室(10)内部的所述基材支撑件(60)的所述支撑表面(63)下方；或者
‑
所述基材支撑件(6...

【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：