专利名称：与ald反应器有关的装置的制作方法
与ALD反应器有关的装置
背景技术：
本发明涉及一种用于装载ALD反应器的设备和在ALD反 应器中处理衬底的方法。更具体地，本发明涉及一种根据权利要求1 前序部分所述的用于ALD反应器的装载设备，该ALD反应器包括真 空室和设置在该真空室内部的反应空间。发明还涉及根据权利要求19 所述的在ALD反应器中处理衬底的方法。根据现有技术，通过将待处理的衬底放到装载室中来装载 ALD反应器的反应室，该装载室通过抽吸具有极低的负压，因为按照 常规，处理压力低于ALD中使用的处理压力的其它处理装置连接到 包括这种装载室的所谓的Kluster工具。例如，在美国专利6，卯2，624 的图2中描述了这种Kluster工具装置。此后，装载室和反应器之间 的闸阀打开并且反应室的底板下降，在这种情况下，连接到反应器固 定结构的支承销穿过可动衬底中的孔并且可见，例如如在美国专利 6,579,374的图2中所示。然后，支承着衬底的传送装置将其推入其位 于支承销上面的位置并且衬底的支承/传送板略微向下移动，将衬底留 在支承销的上面。此后，它们退出ALD反应器并且闸阀关闭。然后 反应室的底板上升，将衬底从支承销的上面取走并关闭反应室。衬底 以相应的方式移出。本发明基于以下事实，ALD反应器并不通过反应室的能打 开的底板装载，而是通过一种线性装载运动直接装载入反应空间中， 在这种情况下，通过进入该反应空间的一种线性运动进行装载和卸栽。 在那种情况下，在真空室中使用单独的反应室，该反应室包括能打开 的壁和设置在ALD反应器的真空室的侧壁/壳体或一个端壁中的装载 开口。这可通过为真空室的侧壁或真空室的圆筒形壳体或一个端壁提 供装载开口来实现，装载装置可以连接或集成至该装载开口。此外， 设置在真空室内部的反应室具有能打开并且能关闭的壁，通过该壁衬 底可以装载到反应室中。装栽开口优选为与反应室的能打开的侧壁对 准以便使得装载装置可通过一种线性运动将衬底装载到反应器的反应 室中，从而通过真空室的装栽开口和反应室的能打开侧壁将衬底直接 引入到反应室中。根据另一个实施例，真空室不需要包括单独的反应 室而是真空室的内部空间或其一部分可被用作反应空间。换句话说，对本发明来说基本的是ALD反应器具有能够通过一种线性运动将衬 底装载到位于真空室中的反应空间中和从此移出的装栽装置。根据本发明的方法和系统的 一个优点是，与现有技术中反 应器的装载相比，可动的反应器部件之间的交叉运动可省除并且装载 和卸载可通过一种线性运动实现。因此可以避免需要同步和配合进行 的运动，使ALD的结构更简单，甚至可以手动进行装载和卸载。此 外，因为该装载装置设计为专门用于ALD反应器，装载装置的装载 室中使用的负压可与ALD反应器的真空室中使用的压力相同，真空 室不需要具有在现有技术中的装载期间装载室中通常采用的极低的负 压。因此，ALD反应器中的压力可在装载和卸载期间保持恒定，并且 不需要涡轮泵等等。在那种情况下，固定的源可保持在扩散密封件后 面并且不需要单独的关闭阀，这使源管路可为全玻璃结构并且可具有 较高的源温度。
[0008现在参考附图通过优选实施例更详细地描述本发明，其
中
图1示出了当衬底位于装载室中时根据本发明 一个实施例的ALD 反应器及其装载设备；和
图2示出了当衬底已经装载到反应室中时根据图1的ALD反应 器及其装栽装置。
具体实施例方式
[0009 I图1示出了根据本发明的ALD反应器及其装载设备的一 个实施例。这种ALD反应器包括具有第一端壁6和第二端壁20的真 空室2。第一端壁6包括常规型装载口，根据本发明，该装载口不是 用来将衬底装栽到ALD反应器中而是用于保养与维修。在这个实施 例中，第一端壁进一步设有用于将ALD反应器加热到要求温度的热 阻40。第二端壁20形成真空室的后凸缘。真空室2还包括连接第一
7端壁6和第二端壁20并在它们之间延伸的侧壁22，在图1的圆筒形 真空室的情况下，该侧壁形成壳体22。此外，两个源材料管路连接到 真空室2的壳体22,用于将一种或多种反应气体供给到反应室4中。
[0010 1根据图l和2，反应室4设置在真空室2内部，源材料管 路50连接到该反应室。要在ALD处理期间处理的衬底放在该反应室 4内部。此外，根据图1和2,反应室4包括盖板和底板，这两个板可 相互附接或由一个部件制成并形成反应室4的顶壁和底壁，顶壁和底 壁大体上位于水平平面。大体上垂直的侧壁在顶壁和底壁之间延伸。 顶壁、底壁和侧壁限定了反应室的内部空间，在其中放置衬底以便进 行处理。为了将衬底引入到反应室中，反应室4包括能打开并能关闭 的侧壁24,通过该侧壁可将衬底引入到反应室中。
[0011 l根据图1，真空室2的壳体22设有装载开口 12,可将衬 底通过该装载开口引入到真空室2中并进一步通过反应室4的能打开 的侧壁24引入到反应室4中。装载装置已经集成到或以其它方式在功 能上连接到真空室2的壳体22中的装载开口 。这些装载装置包括装载 室8,该装载室具有用于容纳衬底10的支座16。可设有一个或多个支 座16并且它们中的每一个都可设置为容纳一个或多个衬底10，在图1 和2中该衬底是硅盘。支座16还用作反应室4中村底的支座或底座， 在这种情况下当衬底IO被引入反应室4时，不需要将衬底IO移动到 单独的底座板上。
[0012加压装置14连接到装载室8，用于产生装载室8中的负压。 这些加压装置14可包括泵(未示出)，该泵通过抽吸而在装载室8 中产生负压。在根据本发明的实施例中，在装载室8中产生的负压优 选为与真空室2的负压相同。在装载室8和真空室之间，具有阀装置 30，例如用来分隔装栽室8和真空室2并将它们连接以将衬底10引入 到反应室4中的闸阀。在根据图1和2的实施例中，装载装置还包括 装载臂18,该臂连接到支座16以便使得支座16可通过移动传送臂18 而通过装栽开口 12和反应室4的能打开的侧壁24进入反应室内部。 在这个实施例中，装载臂是手动操作的，但是用于将衬底移入反应室4的电动传送装置和/或其他自动传送装置也可连接到支座16。供给运 动还可以通过磁耦合实现，在这种情况下，供给管内部的杆通过供给 管外部的磁铁的作用而移动。在那种情况下，不需要通过装载室的壁 进行线性运动。对本发明来说基本的是装载设备形成在、连接到或集 成到真空室2的侧壁/壳体22和/或其中设置的装载开口 12中，在这 种情况下，可通过真空室2的侧壁22将一个或多个衬底10引入反应 室4和从此移出。在那种情况下， 一个或多个衬底IO可在装载装置作 用下通过设置在真空室2的侧壁22中的装载开口 12和设置在反应室 4中的能打开的侧壁24引入反应室4和从此移出。为了获得有效执行 情况，装载开口 12与反应室4的能打开侧壁对准以便能够通过一种线 性运动将衬底10引入反应室4和从此移出。接下来将更详细地描述将 衬底引入到反应室4的情况。
[0013在最简单的实施例中，侧壁集成到传送装置中，在这种情 况下，该传送装置在处理期间关闭侧壁。在那种情况下，臂在处理期 间固定到侧壁上或者可通过螺紋从侧壁移开，以便例如防止热损耗。 还可制造装载设备以使其包括用于打开和关闭反应室4的能打开侧壁 24的致动装置。这些致动装置可以是独立的，在这种情况下，可以控 制这些致动装置而不管将衬底IO装载到反应室中的情况。然而，这些 致动装置优选为功能连接到装载装置，以便将反应室4的能打开侧壁 24的打开和关闭操作集成到通过该装载装置将衬底10引入到反应室4 以及从此移出的操作中。在那种情况下，当衬底10的支座16位于反 应室4内部和当传送臂18和/或支座16不在反应室4内部时，反应室 4的能打开侧壁设置为可关闭的。换句话说，致动装置设置为在引入 和移出时衬底打开能打开的侧壁而在衬底位于反应室4内部或其外部 时关闭能打开的侧壁。
[0014 1在图1中，衬底IO设置在位于装载室8中的支座16中以 便将其引入到反应室4中。通过加压装置14在装载室8中产生与真空 室2的负压大体上对应的负压。此后，打开闸阀30。通常闸阀可手动 或通过致动装置而单独控制。闸阀还可以利用装载臂的运动来打开。在那种情况下，通过装载臂的运动打开闸阀30，该闸阀设置为与设置 在真空室2的壳体22中的装载开口 12相连。因此在装载室8和真空 室2之间形成连接，以便将衬底10和支座16和/或装载臂18引入到 真空室中。闸阀30的操作可与装载臂18和/或支座16的运动相关连， 在这种情况下，当装载臂18开始朝反应室移动衬底时，闸阀30打开。 可选地，可以通过与装载臂18或其他传送装置的运动无关的单独的控 制装置来打开闸阀30。
[0015闸阀30打开之后，通过真空室2的壳体22中的装载开口 12将衬底IO线性地向前引向反应室4。在最优选的实施例中，反应室 的侧壁24集成到支座16中。在那种情况下，反应室的侧壁24在线性 运动结束时关闭，从而形成一致的反应空间。
[0016在图2中，衬底10示出为位于反应室4内部，在这种情 况下，装载臂18在该室内部充分延伸。衬底10以相应的方式但是按 照相反的顺序从该室移出。换句话说，在衬底已经处理之后，装载臂 18退出反应器，在这种情况下，反应室的侧壁24打开。装载臂18退 出直到其到达根据图1的起始状态，闸阀30关闭并且使装载室8加压 回到大气压力。
[0017对所属技术领域的普通技术人员来说很清楚的是，可在真 空室的任一壁中设置装载装置，并且装载装置还可设置成使得装载沿 横向方向、从底部、从顶部或沿对角线方向进行。此外，装载装置的 支座可形成为使得衬底可按水平位置、垂直位置或水平位置与垂直位 置之间的任意位置被放入支座中并被带入反应空间中。
[0018此外，装载装置，例如装载臂或支座，可设有形成反应空 间的一部分壁的壁部，在衬底位于反应空间内部时关闭反应空间。在 那种情况下，这个壁部形成反应室4的能打开壁的一部分，例如，在 这种情况下，当装载装置和衬底被引入反应室中时，反应空间关闭并 且自动地密封。在那种情况下，装载臂维持在装载位置直到从反应空 间移出衬底。
[0019 l通过如上所述的设备和方法，衬底可以通过简单的线性运动装载到反应室中和从其移出，在这种情况下，可以按最简单的可行 方式实现反应器结构。为了实现这点，装载装置形成为使得容纳衬底 的支座能通过一种线性运动直接移入反应器空间中，因此反应器的装 载并不需要几种运动的配合。
[0020对所属技术领域的普通技术人员来说很清楚的是，该反应 器还可用于薄膜的其他生长工艺，例如CVD处理装置中。
0021 l对所属技术领域的普通技术人员来说很明显的是，随着技 术进步，本发明的构思可以按多种方式实现。因此本发明及其实施例 不限于如上所述的实例而是可以在权利要求的范围内进行变化。
权利要求
1.一种ALD反应器，包括真空室(2)和设置在该真空室(2)内部的反应空间，其特征在于，该反应器包括装载设备，该装载设备设置在真空室(2)的第一或第二端壁(6，20)或侧壁/壳体(22)中以便能通过一种线性运动将一个或多个衬底(10)引入位于真空室(2)内部的反应空间中和相应地从反应空间移出。
2. 根据权利要求1所述的ALD反应器，其特征在于，该真空室(2) 包括第一端壁(6)和包括后凸缘的第二端壁(20)，以及与第一和第 二侧壁(6, 20)结合的侧壁/壳体(22)，并且由端壁(6， 20)和侧 壁/壳体(22)或其一部分限定的真空室(2)的内部空间形成反应空 间。
3. 根据权利要求1或2所述的ALD反应器，其特征在于，它包括 形成在真空室(2)的侧壁/壳体(22)或第一或第二端壁(6， 20)中 的装载开口 (12)，装载设备连接到或集成到该装载开口。
4. 根据权利要求3所述的ALD反应器，其特征在于，装载设备包 括装栽装置(8， 14， 16， 18)，用于将一个或多个衬底(10)通过该装载开口移到反应空间中。
5. 根据权利要求4所述的装载设备，其特征在于，该装栽装置包 括装载室(8)，衬底(10)能放置在该装载室中以便将其供给到反应 室(4)中。
6. 根据权利要求4或5所述的ALD反应器，其特征在于，该装载 装置包括用于容纳一个或多个衬底(10)的一个或多个支座(16)。
7. 根据权利要求6所述的ALD反应器，其特征在于，该支座还设 置为在反应室(4)中处理期间用作衬底(10)的支座。
8. 根据权利要求4到7中任一项所述的ALD反应器，其特征在于， 该装载装置还包括用于在装载室(8)中提供负压的加压装置(14)。
9. 根据权利要求4到8中任一项所述的ALD反应器，其特征在于， 该装载装置还包括传送装置(18 ),用于将放在支座(16 )中的一个或多个衬底(10 )移到反应室(4 )中和用于将所述一个或多个衬底(10 ) 从反应室(4 )移出。
10. 根据权利要求9所述的ALD反应器，其特征在于，该传送 装置(18)实现为手动操作的装栽臂，该装载臂连接到一个或多个衬 底(10)的支座(16)，以便将衬底引入反应室(4)中和将衬底从反 应室移出。
11. 根据权利要求9所述的ALD反应器，其特征在于，该传送 装置(18)实现为电动操作装置。
12. 根据权利要求4到11中任一项所述的ALD反应器，其特征 在于，该装载设备还包括设置在真空室(2)和装栽室(8)之间的阀 装置(30)。
13. 根据权利要求1到12中任一项所述的ALD反应器，其特征 在于，单独的反应室(4)形成在真空室(2)内部，该反应室包括反 应空间，能通过一种线性运动将一个或多个衬底(10)引入该反应空 间和从该反应空间移出。
14. 根据权利要求13所述的ALD反应器，其特征在于，反应室 (4)具有能打开的壁(24)和装载装置(8， 14， 16, 18)，以便通过真空室(2)的侧壁(22)中的装载开口 (12)和反应室(4)的能打 开的壁(24)将一个或多个衬底(10)引入到反应室(4)中和用于将 所述一个或多个衬底从反应室移出。
15. 根据权利要求14所述的ALD反应器，其特征在于，该装载 开口 (12)与反应室(4)的能打开的壁(24)对准以使衬底(10)能 通过一种线性运动引入反应室(4)中和从反应室(4)移出。
16. 根据权利要求14或15所述的ALD反应器，其特征在于， 它还包括用于打开和关闭反应室(4)的能打开的壁(24)的致动装置。
17. 根据权利要求16所述的ALD反应器，其特征在于，致动装 置功能连接到装载装置(8， 14， 16， 18)，以便将反应室(4)的能打 开的壁(24)的打开和关闭操作集成到通过该装载装置(8, 14, 16, 18)将衬底(10)引入到反应室(4)以及从反应室移出的操作中。
18. 根据权利要求14到17中任一项所述的ALD反应器，其特 征在于，该装载装置(8， 14， 16， 18)包括壁部，当衬底(10)位于 反应空间内部时，该壁部形成反应室(4)的能打开的壁(24)的至少 一部分。
19. 一种在ALD反应器中处理衬底的方法，其特征在于，该方 法包括下列步骤将一个或多个衬底放在位于真空室外部的装载室中； 在装载室中产生与ALD反应器的真空室的负压相对应的负压； 通过一种线性运动将衬底引入到位于真空室内部的反应空间中； 处理衬底；和将衬底从反应空间和真空室移出返回到装载室。
20. 根据权利要求19所述的方法，其特征在于，该方法还包括在 衬底已被引入反应空间之后将衬底加热到要求的温度然后通过ALD 工艺处理衬底。
21. 根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，反应空间 的打开和关闭与将衬底引入和移出反应空间的步骤结合。
22. 根据权利要求19到21中任一项所述的方法，其特征在于， 手动进行将衬底引入反应室和将其从反应室移出的步骤。
23. 根据权利要求19到21中任一项所述的方法，其特征在于， 自动进行将衬底引入反应室和将其从反应室移出的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种用于ALD反应器的装载设备，该ALD反应器包括真空室(2)和设置在该真空室(2)内部的反应室(4)，该真空室具有第一端壁(6)和包括后凸缘的第二端壁(20)以及连接第一和第二端壁的侧壁/壳体(22)。根据本发明，该装载设备设置在真空室(2)的侧壁/壳体(22)中，在这种情况下，一个或多个衬底(10)能通过该真空室(2)的侧壁(22)被引入反应室(4)和从其移出。
文档编号C23CGK101310044SQ200680043030
公开日2008年11月19日 申请日期2006年11月16日 优先权日2005年11月17日
发明者P·索伊尼宁, S·斯耐克 申请人:Beneq有限公司