具有多级净化结构的沉积设备中的反应器的制造方法

具有多级净化结构的沉积设备中的反应器的制造方法
【专利摘要】本发明的实施例涉及在沉积设备中的反应器的结构，所述沉积设备通过使用多级文丘里效应从而能够有效去除在衬底上沉积的过量的材料。在反应器中，不同高度的收缩区形成在注入室和排气部之间。随着净化气体或前体从注入室行进至排气部并经过收缩区，气体的压力下降而气体的速度增加。压力和速度的这种变化有利于去除在衬底上沉积的过量的材料。
【专利说明】具有多级净化结构的沉积设备中的反应器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]按照35U.S.C.§ 119(e)的规定，本申请要求享受共同悬而未决的于2012年6月19日提交的美国临时专利申请N0.61/661，750的优先权，通过引用其整体将其并入于此。
【技术领域】
[0003]本公开涉及通过使用原子层沉积(ALD)或其它沉积方法在衬底上沉积一层或多层材料，并且更具体而言，涉及从衬底有效地去除过量的材料。
【背景技术】
[0004]多种化学工艺被用于在衬底上沉积一层或多层材料。其中，这样的化学工艺包括化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)和分子层沉积(MLD)。CVD为用于在衬底上沉积一层材料的最常用的方法。在CVD中，反应性气体前体被混合，然后递送至反应室中，其中在混合气体与衬底发生接触之后沉积一层材料。
[0005]ALD为在衬底上沉积材料的另一方式。ALD使用不同于物理吸附的分子的键合力的化学吸附的分子的键合力。在ALD中，源前体被吸附至衬底的表面中，然后用惰性气体净化。因此，源前体的物理吸附的分子(通过范德华力键合)从衬底上解吸附。然而，源前体的化学吸附的分子共价地键合，而因此，这些分子被强烈地吸附在衬底中，而不会从衬底解吸附。源前体的化学吸附的分子(被吸附在衬底上)与反应前体的分子反应和/或被反应物前体的分子取代。然后，通过注入净化气体和/或对该室进行抽气来去除过量的前体或物理吸附的分子，从而得到最终的原子层。
[0006]MLD为类似于ALD的薄膜沉积方法，但是在MLD中，分子作为整体被沉积到衬底上以在衬底上形成聚合物膜。在MLD中，在每个反应周期期间分子碎片被沉积。用于MLD的前体通常为同双功能反应物。MLD方法通常用于在衬底上生长有机聚合物(诸如聚酰胺)。用于MLD和ALD的前体还可以用来生长复合有机-无机聚合物，诸如，Alucone(即，通过使三甲基铝(TMA =Al(CH3)3)和乙二醇反应得到的具有含碳主链的铝醇盐聚合物)或Zircone(基于锆前体(诸如，四叔丁醇锆Zr [0C (CH3) 3) ]4，或四(二甲基胺基)锆Zr [N(CH3)2J4)与二醇(诸如，乙二醇)之间的反应的复合的有机-无机体系)。
[0007]在这些沉积方法期间，在衬底上物理吸附的前体或其它材料可以被净化，以用于后续处理。在净化处理后，如果过量的前体或其它材料残留在衬底上，则所得的层可能具有非期望的特征。因此，用于从衬底的表面有效地去除过量的前体或其它材料的方案可以被实施用于多种沉积方法。

【发明内容】

[0008]实施例涉及形成有有利于去除衬底上残留的过量的材料的多个收缩区的反应器。反应器形成有第一室、第二室、第一收缩区、第二收缩区和排气部。第一室注入第一气体至移经第一室的衬底上；第二室注入第二气体至移经第二室的衬底上。第一收缩区被配置为在衬底之上从第一室向第二室发送第一气体。第一收缩区形成在第一室和第二室之间。第一收缩区被配置为使得第一收缩区中的第一气体的压力低于在第一室中的第一气体的压力，并且在第一收缩区的第一气体的速度高于在第一室中的第一气体的速度。第二收缩区被配置为在衬底之上从第二室向排气部至少发送第二气体。第二收缩区形成在第二室和排气部之间。第二收缩区中的第二气体的压力低于第二室中的第二气体的压力，并且在第二收缩区的第二气体的速度高于在第二室中的第二气体的速度。
[0009]在一个实施例中，第一收缩区的高度小于第一室的宽度。
[0010]在一个实施例中，第二收缩区的高度小于第一收缩区的宽度。
[0011]在一个实施例中，第二收缩区的高度小于第二室的宽度的2/3。
[0012]在一个实施例中，第二收缩区的高度小于第二室的宽度。
[0013]在一个实施例中，第一气体为净化气体，并且第二气体为用于在衬底上执行原子层沉积(ALD)的源前体或反应物前体。
[0014]在一个实施例中，净化气体包括氩气，并且第二气体包括如下的一种:四乙基甲基氨基铪(TEMAHf)、四(二甲胺基)钛(TDMAT)、锆的混合的烷基-环戊二烯基化合物[(RCp)Zr (NMe2) 3 (R = H、Me或Et)]、三甲基(甲基环戊二烯基)钼(MeCpPtMe3)和双(乙基环戊二烯基)钌[Ru (EtCp) 2] ο
[0015]在一个实施例中，第二气体包括!120、!1202、03、勵、0*自由基、NH2-NH2、順3、N*自由基、H2、H*自由基、C2H2、C*自由基或F*自`由基。
[0016]在一个实施例中，反应器进一步形成有第三室和第四室。第三室被配置为接收第三气体。第三收缩区被配置为在衬底之上从第三室向第一室发送第三气体。
[0017]实施例还涉及使用具有多个收缩区的反应器在衬底上沉积材料的方法。在接收衬底的基座与反应器之间引起相对移动。第一气体被提供至在反应器中形成的第一室中，并被注入至移经第一室的衬底。在衬底之上经由在反应器中形成的第一收缩区从第一室向反应器的第二室发送第一气体。第二气体被提供至在反应器中形成的第二室中，并被注入至衬底上。经由在反应器中形成的第二收缩区从第二室向反应器中形成的排气部发送第二气体。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1为根据一个实施例的线性沉积设备的截面图。
[0019]图2为根据一个实施例的图1的线性沉积设备的立体图。
[0020]图3为根据一个实施例的旋转沉积设备的立体图。
[0021]图4为根据一个实施例的沉积设备中的反应器的立体图。
[0022]图5A为图示根据一个实施例的沿着图4的线A-B截取的反应器的截面图。
[0023]图5B为根据一个实施例的图5A的反应器的仰视图。
[0024]图5C为图不根据另一实施例的反应器的截面图。
[0025]图6为描述根据一个实施例的在图5A中的反应器中的净化操作的概念图。
[0026]图7为根据另一实施例的具有三个收缩区的反应器的剖视图。
[0027]图8为根据另一实施例的对称反应器的剖面图。
[0028]图9为根据一个实施例的用于执行沉积过程的流程图。【具体实施方式】
[0029]在本文中将参照附图描述实施例。然而，在本文中公开的原理可以以许多不同的形式具体化，而并非解释为限于在本文中提出的实施例。在说明书中，众所周知的特征和技术的细节可以被省略以避免不必要地模糊实施例的特征。
[0030]在附图中，附图中的相似的附图标记表示相似的元件。为了清楚起见，附图的形状、尺寸和区域等可能被夸大。
[0031]实施例涉及沉积设备中的反应器的结构，该沉积设备通过使用多个结构区以引起多级文丘里效应从而实现有效去除在衬底上沉积的过量的材料(即，物理吸附的前体分子)。在反应器中，不同高度的收缩区形成在注入室和排气部之间。随着净化气体或前体从注入室行进至排气部并经过收缩区，气体的压力下降而气体的速度增加。压力和速度的这种变化有利于去除在衬底上沉积的过量的材料。通过提供多个收缩区，引起多级文丘里效应，从而导致从衬底更彻底地去除过量的材料。
[0032]用于执行沉积的示例性装置
[0033]图1为根据一个实施例的线性沉积设备100的截面图。图2为根据一个实施例的线性沉积设备100的立体图(没有室壁，以有利于解释)。除了其它部件，线性沉积设备100可以包括支撑柱118，处理室110和一个或多个反应器136。反应器136可以包括一个或多个用于执行MLD、ALD和/或CVD的注入器和自由基反应器。每个注入器将源前体、反应物前体、净化气体或这些材料的组合注入至衬底120上。注入器和衬底120之间的间隙可以为 0.5mm 至 1.5mm。
[0034]由壁包围的处理室可以被维持于真空状态以防止污染物影响沉积过程。处理室110包括基座128，其接收衬底120。基座128被放置在用于滑动移动的支撑板124上。支撑板124可以包括温度控制器(例如，加热器或冷却器)以控制衬底120的温度。线性沉积设备100还可以包括有利于将衬底120加载到基座128上或从基座128拆卸衬底120的提升销(lift pin)(未示出)。
[0035]在一个实施例中，基座128被固定至跨在其上形成有螺旋的延伸杆128移动的支架210。支架210具有形成在其接收延伸杆138的孔中的对应的螺旋。延伸杆138被固定至马达114的轴，而因此，延伸杆138随着马达114的轴旋转而旋转。延伸杆138的旋转引起支架210 (而因此基座128)在支撑板124上做线性移动。通过控制马达114的速度和旋转方向，基座128的线性移动的速度和方向可以被控制。使用马达114和延伸杆138仅为用于移动基座128的机构的一个示例。移动基座128的多种其它方式(例如，在基座128的底部、顶部或侧面使用齿轮和小齿轮或线性马达)。此外，代替移动基座128，基座128可以保持静止而反应器136可以被移动。
[0036]图3为根据一个实施例的旋转沉积设备300的立体图。代替使用图1的线性沉积设备100，根据另一实施例，可以使用旋转沉积设备300来执行沉积过程。除了其它部件外，旋转沉积设备300可以包括反应器320、334、364、368、基座318和包围这些部件的容器324。旋转沉积设备300的反应器(例如，320)对应于参照图1所描述的线性沉积设备100的反应器136。基座318将衬底314固定在适当的位置。反应器320、334、364、368可以以距衬底314和基座3180.5mm至1.5mm 的间隙被放置。基座318或反应器320、334、364、368旋转以使衬底314经受不同的处理。
[0037]反应器320、334、364、368中的一个或多个反应器被连接至气体管道(未示出)以提供源前体、反应器前体、净化气体和/或其它材料。由气体管道提供的材料可以(i)被反应器320、334、364、368直接注入至衬底314上，(ii)在反应器320、334、364、368内部的室中混合之后，或(iii)在通过反应器320、334、364、368内生成的等离子体转换为自由基之后。在材料被注入至衬底314上之后，多余的材料可以通过出口 330、338排出。旋转沉积设备300的内部同样可以被保持为真空状态。
[0038]尽管下面的示例性实施例主要是参照线性沉积设备100中的反应器136描述的，但是相同的原理和操作可以应用于旋转沉积设备300或其它类型的沉积设备。
[0039]图4为根据一个实施例的图1的沉积设备100中的反应器136A至136D(总称为“反应器136”)的立体图。在图4中，反应器136被彼此邻近地并排放置。在其它实施例中，反应器136可以被放置为彼此具有距离。随着装配衬底120的基座128从左向右或者从右向左移动，从而衬底120被反应器136注入材料或自由基以在衬底120上形成沉积层。当在衬底120上注入源前体材料或自由基时，代替移动衬底120，反应器136可以从右向左移动。
[0040]在一个或多个实施例中，反应器136A、136B、136C为向衬底120上注入前体材料、净化气体或其组合的气体注入器。每个反应器136A、136B、136C被连接至管道412A、412B、416,420以接收来自一个或多个源的前体、净化气体或其组合。阀和其它管道(参照图5)可以被安装在管道412、416、420和源之间以控制提供至气体注入器136A、136B、136C的气体及其量。过量的前体和净化气体分子经由排气部440、442、448被排出。
[0041]反应器136D是使用等离子体生成反应物自由基的自由基注入器。可以使用经由电缆432向穿过反应器136D延伸的电极422提供的直流电(DC)、直流脉冲或者射频(RF)信号生成等离子体。反应器136D连接至管道428以接收反应物前体(例如N2O或者O3，用于生成O*自由基)。在一个实施例中，反应器136D的主体可以耦合至接地。
`[0042]过量的源前体、反应物前体和净化气体分子可以经由排气部440、442、448被排出。
[0043]具有两级收缩区的反应器
[0044]图5A为图示根据一个实施例的沿着图4的线A-B截取的反应器136A的截面图。注入器136A包括形成有气体通道530A、530B，穿孔(缝或孔)532A、532B，室518A、518B，收缩区534A、534B，和排气部440(具有Wex的宽度)的主体502。气体通道530A被连接至管道412A以经由穿孔532A传输净化气体至室518A。气体通道530B被连接至管道412B以经由穿孔532B传输前体气体至室518B。衬底120的在反应室518B下面的区域经由室518B与前体发生接触，并在其表面上吸附源前体。
[0045]残留的前体(即，在部分的前体被吸附在衬底120上之后残留的前体)经过收缩区534B，并通过排气部440排放。在衬底120被暴露至注入室518B下面的前体之后，过量的前体分子(例如，物理吸附的前体分子)可以残留在衬底120的表面上。随着前体经过收缩区534B，文丘里效应引起前体的压力下降，而收缩区域534B中的前体的速度增加。因此，当衬底120的区域在收缩区534B下面移动时，在衬底120的区域上的过量的前体至少部分地通过收缩区534B中的文丘里效应去除。[0046]为了更加彻底地去除过量的前体(和衬底上的其它非期望的残留物)，经由穿孔532A向室518A中注入净化气体。然后，经由室518B下面的收缩区534A并且经由收缩区534B通过排气部440排放净化气体。随着净化气体经过收缩区534A和收缩区534B，文丘里效应引起净化气体的压力下降，而净化气体的速度增加。净化气体的文丘里效应有利于从衬底120的表面进一步去除过量的前体。如以下参照图6所详细描述的那样，净化气体经过从收缩区534A横跨至收缩区534B的延伸的虚拟收缩区；而因此，净化气体和前体气体共同经过收缩区534B下面，有效地去除了在衬底上的过量的前体。因此，即使具有高粘度或低蒸汽压的前体也可以通过使用反应器136A有效地去除。
[0047]如在图5A中所示，收缩区534A具有比室518A的高度hi短的高度(ZjZ2)，并且收缩区534B具有比室518B的高度h2短的高度此外，收缩区534A的从主体502的底部(由线538标出)至收缩区534A的顶部的高度为(ZjZ2)，并且其宽度为Wvl。收缩区532B的从主体502的底部至收缩区532B的顶部的高度为Z1，并且其宽度为Wv2。在一个实施例中，Wv2大于Wvi。
[0048]图5B为根据一个实施例的图5A的反应器136A的仰视图。反应器136A具有L的宽度。室518A、518B分别具有Wei和We2的宽度。室518A中的净化气体经过在室518B的下面的收缩区534A，和收缩区534B进入排气部440中。室518B中的前体气体经过收缩区534B进入排气部440中。
[0049]图5C为图示根据一个实施例的图4的反应器550的截面图。除了反应器550形成有第一收缩区534C和第二收缩区534D之外，反应器550类似于反应器136A。第一收缩区534C具有Z3的高度，而第二收缩区534D具有高于第一收缩区534C的高度Z3的高度(Z3+Z4)。在其它实施例(未示出)中，收缩区可以具有相同的高度。如果从530D注入的前体的粘附系数低或从530D注入的前体的蒸汽压高，收缩区534D的高度可以被设置为与收缩区534C的高度相同或比其更高。
[0050]在一个实施例中，氩气被用作通过室518A注入的净化气体，而四乙基甲基胺基铪(TEMAHf)被用作经过室518B注入的前体。TEMAHf可以被加热至50°C至100°C的范围，从而提供足够的蒸汽压。作为备选，四(二甲胺基)钛(TDMAT)、锆的混合的烷基-环戊二烯基化合物[(RCp) Zr (NMe2) 3 (R = H、Me或Et)]、三甲基(甲基环戊二烯基)钼(MeCpPtMe3)和双(乙基环戊二烯基)钌[Ru (EtCp) 2]中的一种或多种可以被用作代替TEMAHf或除了TEMAHf之外的前体。此外，H20、H202、O3、NO、O*自由基、NH2-NH2、NH3、N*自由基、H2、H*自由基、C2H2、C*自由基或F*自由基可以被用作通过室518B注入的前体。
[0051]图6为用于描述根据一个实施例的在图5A的反应器136A中的净化操作的概念图。前体被注入到室518B中并且经过收缩区534B至排气部440中。收缩区534B的高度Z1被设置为小于室518B的宽度WE2。由于前体可以被视为流经具有宽度We2的导管至宽度Z2 (比We2窄)的导管中，文丘里效应引起在收缩区534B中前体的压力下降，而前体的速度增加。因此，随着第一级的净化，收缩区534B中的前体的流动至少部分地去除衬底120上的过量的材料(例如，物理吸附的前体分子)。
[0052]收缩区534B还起到室518B与排气部440之间的连通通道的作用。收缩区534B能够使前体从室518B至排气部440以形成定向层流而不会引起前体在反应器136A下面无规地扩散。[0053]在一个实施例中，收缩区534B的高度Z1被设置为小于室518B的宽度We2的2/3以引起充分的文丘里效应以去除在衬底120上的物理吸附的前体分子。
[0054]净化气体(例如，氩气)穿过收缩区532A，室518B和收缩区534B行进至排气部440。收缩区534A的高度(ZJZ2)被设置为小于室518A的宽度WE1。穿过收缩区532A和室518B行进的净化气体可以被视作从具有宽度Wei的导管进入具有高度(ZJZ2)和长度(WeAWVAWV2)的导管中。净化气体从Wei宽度的较宽导管至(ZJZ2)宽度的窄导管的流动引起文丘里效应，而因此，净化气体的速度增加，而在收缩区534A中的净化气体的压力下降。这种文丘里效应导致通过收缩区534A中的净化气体的净化，该净化从衬底120去除过量的材料。
[0055]然后，净化气体移动经过具有进一步降低高度(Z2+h)和长度Wv2的收缩区534B。当净化气体经过收缩区534B时，由于收缩区534B中的进一步变窄的通道，通过净化气体的文丘里效应执行净化。因此，随着净化气体行进经过室518A，净化气体的速度进一步增加，而净化气体的压力进一步下降。收缩区534B中的净化气体的这种文丘里效应进一步去除衬底120上的过量的材料。由于净化气体的流动而引起的该去除过量的材料构成了第二级净化。[0056]在一个实施例中，收缩区534A的(Z^Z2)小于室518A的宽度Wei的2/3以引起充分的文丘里效应以去除在衬底120上的物理吸附的前体分子。
[0057]净化气体和前体经过收缩区534A、534B，并且由于文丘里效应而去除在衬底表面上的过量的材料。此外，净化气体还可以去除或防止由反应器136A中的反应生成的任何副产物的再吸附。通过促进去除过量的前体和副产物，可以提高通过ALD、MLD或CVD形成的层的特性。
[0058]具有三级收缩区的反应器
[0059]图7为根据另一实施例的具有三级收缩区的反应器700的剖面图。反应器700的主体710形成有通道714、718、720，室724A、724B、724C，将通道连接到室的穿孔、排气部730和收缩区732A、732B、732C。与反应器136A比较，反应器700具有附加的通道714、室724A和收缩区732A。
[0060]经过通道714注入的净化气体填充室724A，然后经过在室724B下面的收缩区732A、在室724C下面的收缩区732B、和收缩区732C进入排气部730中。收缩区724A具有从反应器700的底部起(Za+Zb+Z。)的高度和Wva的宽度。收缩区724B具有从反应器700的底部起(Za+Zb)的高度和Wvb的宽度。收缩区724C具有从反应器700的底部起Za的高度和Wve的宽度。
[0061 ] 在一个实施例中，高度(Za+Zb+Z。)小于室724A的宽度WEA，并且优选地，高度(Za+Zb+Zc)小于宽度Wea的2/3。高度(Za+Zb)小于室724B的宽度WEB，并且优选地，高度(Za+Zb)小于宽度Web的2/3。高度Za小于室724C的宽度\c,并且优选地，高度Za小于宽度Wec的2/3。在一个实施例中，Z。可以具有小于O的值。也就是收缩区732A的高度可以低于收缩区732B的高度。
[0062]反应器700可以比反应器136A更有效地去除前体，这是因为附加级的净化气体被用于从衬底的表面净化前体。使用经由反应器700的室724A至室724C注入的气体去除过量的前体和副产物的原理与反应器136A的原理相同，而因此，为了简洁起见，在本文中省略其详细的描述。
[0063]可选实施例
[0064]图8为根据另一实施例的具有对称结构的反应器800的剖面图。该反应器具有主体810，主体810形成有通道812A、812B、812C、812D，室814、816、818、820，收缩区(具有WYl，WY2，WY3，WY4的宽度)和连接通道和室的穿孔。
[0065]在一个实施例中，经由通道812B和812C注入不同的前体。例如，经由通道812B注入TEMAHf (四乙基甲基胺基铪)，而经由通道812C注入3DMAS (三甲基氨基硅烷:SiH[(CH3)2N]3)。氩气可以被用作净化气体，并经由通道812A和812D被注入。
[0066]每个前体可以使用氩气作为载体气体，该载体气体被鼓入至存储前体的小罐中。对于TEMAHf，前体可以被加热至50°C至100°C的温度范围，以产生足够的蒸汽压。如箭头844所不,衬底可以在一个方向或两个方向上移动。
[0067]第一前体为与载体气体(诸如氩气)一起填充室816的TEMAHf，然后经由具有宽度Wy2的第二收缩区排放至排气部840。净化气体被注入至室814中，穿过在室816下面的第一收缩区(具有宽度Wyi)、第二收缩区，然后通过排气部840排放。
[0068]类似地，另一前体(诸如3DMAS)与载体气体(例如，氩气)一起填充室818，然后经由第三收缩区(具有宽度Wy3)排放至排气部840。同时，净化气体填充室820，穿过在室818下面的第四收缩区(具有宽度Wy4)、第三收缩区，然后经由排气部840排放。
[0069]因此，随着衬底从左向右或从右向左移动，衬底被暴露于TEMAHf和3DMAS分子，使得通过ALD工艺形成Hf-Si混合层。在另一实施例中，经由通道812B和812C注入相同的前体(例如TEMAHf或3DMAS)。在这种情况下，在衬底向左或向右的移动的每个周期中，衬底经历前体的注入、吸附和去除。
`[0070]在另一实施例中，仅室812B、812C中的一个被使用，而其余室被用于注入净化气体。当前体为粘性并且去除过量前体困难时，这样的设置特别有利。通过使用三级净化气体，可以更彻底和有效地去除过量的气体。
[0071]使用多级收缩区的沉积材料的方法
[0072]图9为根据一个实施例的用于执行沉积过程的流程图。首先，902:引起接收一个或多个衬底的基座与反应器之间的相对移动。相对移动可以为线性或环形。
[0073]906:第一气体被提供至在反应器中形成的第一室518A。第一气体可以被注入至第一室518A中，例如，通道530A和穿孔532A。在一个实施例中，第一气体为净化气体。
[0074]然后,910:将第一气体从第一室518A注入至移经第一室518A的一个或多个衬底上。
[0075]914:经由在反应器中形成的第一收缩区534A在一个或多个衬底之上从第一室518A向在反应器中形成的第二室518B发送第一气体。在第一收缩区534A中的第一气体的压力低于在第一室518A中的第一气体的压力。在第一收缩区534A中的第一气体的速度高于在第一室518A中的第一气体的速度。
[0076]918:经由在反应器中形成的第二收缩区534B在一个或多个衬底之上从第二室518B向在反应器中形成的排气部440发送第一气体。在第二收缩区534B中的第一气体的压力低于在第一收缩区534A中的第一气体的压力。在第二收缩区534B中的第一气体的速度高于在第一收缩区534B中的第一气体的速度。[0077]922:第二气体被提供至第二室518B中。第二气体可以为用于对衬底执行原子层沉积(ALD)的前体。
[0078]926:第二气体被注入至移经第二室518B的衬底上。930:经由第二收缩区534B从第二室518B向排气部440发送第二气体。在第二收缩区534B中的第二气体的压力低于在第二室518B中的第二气体的压力。在第二收缩区534B中的第二气体的速度高于在第二室518B中的第二气体的速度。
[0079]在图9中示出的方法仅为示意性的。可以作出多种修改。例如，在第一气体被提供至第一室518A之前或同时，第二气体可以被提供至第二室518B。此外，第三气体可以被提供至第三室，并且经由附加的收缩区并且通过第一、第二收缩区534A、534B被发送至排气部440。
[0080]尽管关于一些实施例已经描述了本发明，但是在本发明的范围内可以作出多种修改。因此，本发明的公开意在示意 性的，而非限制。
【权利要求】
1.一种用于在衬底上沉积材料的沉积设备，包括: 基座，被配置为接收一个或多个衬底；以及 反应器，形成有: 第一室，被配置为注入第一气体至移经所述第一室的所述一个或多个衬底上； 第二室，被配置为注入第二气体至移经所述第二室的所述一个或多个衬底上； 第一收缩区，被配置为在所述一个或多个衬底之上从所述第一室向所述第二室发送所述第一气体，所述第一收缩区形成于所述第一室和所述第二室之间，所述第一收缩区被配置为使得所述第一收缩区中的所述第一气体的压力低于所述第一室中的所述第一气体的压力，并且所述第一收缩区中的所述第一气体的速度高于所述第一室中的所述第一气体的速度； 排气部，被配置为从所述反应器排放在暴露至所述一个或多个衬底之后残留的所述第一气体和所述第二气体；以及 第二收缩区，被配置为在所述一个或多个衬底之上从所述第二室向所述排气部发送所述第一气体和所述第二气体，所述第二收缩区形成于所述第二室和所述排气部之间，所述第二收缩区被配置为使得所述第二收缩区中的所述第二气体的压力低于所述第二室中的所述第二气体的压力，并且所述第二收缩区中的所述第二气体的速度高于所述第二室中的所述第二气体的速度。
2.根据权利要求1所述的沉积设备，其中所述第一收缩区的高度小于所述第一室的宽 度。
3.根据权利要求1所述的沉积设备，其中所述第二收缩区的高度小于所述第一收缩区的高度。
4.根据权利要求1所述的沉积设备，其中所述第二收缩区的高度小于所述第二室的宽度。
5.根据权利要求4所述的沉积设备，其中所述第二收缩区的高度小于所述第二室的宽度的2/3。
6.根据权利要求1所述的沉积设备，其中所述第一气体为净化气体，并且所述第二气体为用于在所述一个或多个衬底上执行原子层沉积(ALD)的源前体或反应物前体。
7.根据权利要求6所述的沉积设备，其中所述净化气体包括氩气，并且所述第二气体包括以下之一:四乙基甲基氨基铪(TEMAHf)、四(二甲胺基)钛(TDMAT)、锆的混合的烷基-环戊二烯基化合物[(RCp)Zr(匪e2)3(R = H、Me或Et)]、三甲基(甲基环戊二烯基)钼(MeCpPtMe3)和双(乙基环戊二烯基)钌[Ru (EtCp) 2]。
8.根据权利要求6所述的沉积设备,其中所述第二气体包括以下之一:H20、H202、03、N0、O*自由基、NH2-NH2、NH3> N*自由基、H2、H*自由基、C2H2、C*自由基或F*自由基。
9.根据权利要求1所述的沉积设备，其中所述反应器进一步形成有: 第三室，被配置为注入第三气体至所述一个或多个衬底上；以及 第三收缩区，被配置为在所述一个或多个衬底之上从所述第三室向所述第一室发送所述第三气体。
10.根据权利要求1所述的沉积设备，进一步包括被配置为引起所述反应器主体与所述基座之间的相对移动的机构。
11.一种在衬底上沉积材料的方法，包括: 引起反应器与接收一个或多个衬底的基座之间的相对移动； 将第一气体提供至在所述反应器中形成的第一室中； 将所述第一气体注入至移经所述第一室的所述一个或者多个衬底上； 经由在所述反应器中形成的第一收缩区在所述一个或多个衬底之上从所述第一室向在所述反应器中形成的第二室发送所述第一气体，所述第一收缩区中的所述第一气体的压力低于所述第一室中的所述第一气体的压力，并且所述第一收缩区中的所述第一气体的速度高于所述第一室中的所述第一气体的速度； 经由在所述反应器中形成的第二收缩区在所述一个或多个衬底之上从所述第二室向在所述反应器中形成的排气部发送所述第一气体； 将第二气体提供至所述第二室中； 将所述第二气体注入至移经所述第二室的所述一个或者多个衬底上；和经由所述第二收缩区在所述一个或多个衬底之上从所述第二室向所述排气部发送所述第二气体，所述第二收缩区中的所述第二气体的压力低于所述第二室中的所述第二气体的压力，并且所述第二收缩区中的所述第二气体的速度高于所述第二室中的所述第一气体的速度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二收缩区中的所述第二气体的压力低于所述第二室中的所述第二气体的压力，并且所述在第二收缩区的所述第二气体的速度高于所述第二室中的所述第二气体的压力。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一收缩区的高度小于所述第一室的宽度。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二收缩区的高度小于所述第一收缩区的高度。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述第二收缩区的高度小于所述第二室的宽度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一收缩区的高度小于所述第一室的宽度的 2/3。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一气体为净化气体，并且所述第二气体为用于在所述一个或多个衬底上执行原子层沉积(ALD)的源前体或反应物前体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述净化气体包括氩气，并且所述第二气体包括以下之一:四乙基甲基氨基铪(TEMAHf)、四(二甲胺基)钛(TDMAT)、锆的混合的烷基-环戊二烯基化合物[(RCp)Zr(匪e2)3(R = H、Me或Et)]、三甲基(甲基环戊二烯基)钼(MeCpPtMe3)和双(乙基环戊二烯基)钌[Ru (EtCp) 2]。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二气体包括以下之一:H20、H2O2, O3> NO、O*自由基、NH2-NH2、NH3> N*自由基、H2、H*自由基、C2H2、C*自由基或F*自由基。
20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括: 将第三气体提供至第三室中； 将所述第三气体注入至移经所述第三室的所述一个或多个衬底上；并且 在所述一个或多个衬底之上经由第三收缩区从所述第三室向所述第一室发送所述第三气体。
【文档编号】C23C16/44GK103510067SQ201310248220
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月18日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】李相忍 申请人:威科Ald有限公司