用于原子層沉積的注入頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在基板的表面上用于原子層沉積的注入頭。本發(fā)明還涉及包括此類(lèi)注入頭的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]原子層沉積是一種公知的用于(重復(fù)性)沉積單層目標(biāo)材料的的方法。原子層沉積技術(shù)不同于例如化學(xué)氣相沉積，這是因?yàn)樵訉映练e進(jìn)行至少兩道工序。原子層沉積具有能夠進(jìn)行較佳的層厚控制的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]這些工序中的第一道工序包括在基板表面上施加前驅(qū)氣體。為達(dá)此目的，公知的注入頭設(shè)置了具有前驅(qū)體供給部的沉積空間。該供給部設(shè)置成提供來(lái)自前驅(qū)體供給部經(jīng)由沉積空間到達(dá)前驅(qū)體排放部的前驅(qū)氣體流。藉此，形成了在使用中由注入頭與基板表面所界定出的沉積空間。
[0004]這些工序中的第二道工序包括為形成單層目標(biāo)材料而進(jìn)行的前驅(qū)體材料的反應(yīng)。為達(dá)到此目的，在注入頭中設(shè)置了具有反應(yīng)物供給部的另一個(gè)沉積空間。該另一個(gè)沉積空間在使用中通過(guò)流動(dòng)阻礙部而與前驅(qū)氣物體隔離開(kāi)，并且可設(shè)置成提供反應(yīng)氣體、等離子體、激光產(chǎn)生放射物及紫外線(xiàn)放射物中的至少一種，用于在前驅(qū)氣體沉積在至少一部分基板表面上后使前驅(qū)體發(fā)生反應(yīng)。
[0005]為了設(shè)置流動(dòng)阻礙部，阻礙氣體流可注入到注入頭與基板表面之間。這種公知的注入頭還包括連接單元，該連接單元可連接到相應(yīng)的多個(gè)氣體供給源和排放收集器上，進(jìn)而經(jīng)由所述連接單元而使相應(yīng)的氣體進(jìn)入相應(yīng)的前驅(qū)體沉積空間、反應(yīng)物沉積空間和流動(dòng)阻礙部。
[0006]與本發(fā)明具有相同的發(fā)明人并通過(guò)引用而并入本文的文獻(xiàn)W02012/105831描述了一種原子沉積層設(shè)備以及一種具體的注入頭結(jié)構(gòu)。對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)而言，由于為提供各種過(guò)程氣體的均勻氣體流所需要的相對(duì)高的摩擦系數(shù)，它的可制造性是一種挑戰(zhàn)。為了實(shí)施穩(wěn)定的原子層沉積處理，這種均勻性是重要的。同時(shí)，緊湊式設(shè)計(jì)也是重要的，這是因?yàn)楦鄶?shù)量的注入頭可顯著地增加系統(tǒng)的產(chǎn)量。
[0007]W0 2008/085474公開(kāi)了一種用于原子層沉積的設(shè)備。通過(guò)堆疊的小板層疊而設(shè)置的沉積頭由于大量的小板和復(fù)雜的流動(dòng)路徑而可能存在一定的問(wèn)題。提供可生產(chǎn)的且可提供過(guò)程氣體流所必須的均勻性的注入頭是一種挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)目的在于提供一種具有改善的過(guò)程氣體均勻性的用于原子層沉積的設(shè)備和方法，其中設(shè)置了可靠且穩(wěn)定的狹縫寬度及緊湊式的設(shè)計(jì)。
[0009]因此，提供了一種用于在基板上沉積原子層的注入頭，包括與連接單元相連的多個(gè)單塊的條狀物。所述條狀物具有帶有間隔區(qū)異形部的、分別與鄰近的條狀物的側(cè)壁相堆疊以形成多個(gè)堆疊的條狀物的側(cè)壁。所述條狀物包括在條狀物的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸的狹槽，所述狹槽與集成塊上相應(yīng)的狹槽連通。限定出穿過(guò)條狀物的具有相對(duì)低的摩擦系數(shù)的流動(dòng)路徑，以形成相應(yīng)的前驅(qū)體排放部、反應(yīng)物排放部或阻礙氣體排放部。所述間隔區(qū)異形部限定出在鄰近的條狀物之間延伸的狹縫，所述狹縫與所述集成塊上相應(yīng)的狹槽連通。沿著條狀物形成另一個(gè)具有相對(duì)高的摩擦系數(shù)的流動(dòng)路徑，以形成相應(yīng)的前驅(qū)氣體供給部、反應(yīng)物氣體供給部或流動(dòng)阻礙部。通過(guò)有狹槽的條狀物的設(shè)計(jì)，在通過(guò)整體的條狀物設(shè)計(jì)來(lái)確保機(jī)械完整性的同時(shí)可準(zhǔn)確地形成狹縫。這顯著地增強(qiáng)了可制造性，并且有助于符合設(shè)計(jì)規(guī)范。
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面將結(jié)合附圖以非限制性的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中:
[0011]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視示意圖；
[0012]圖2顯示了另一個(gè)實(shí)施例的示意性平面圖；
[0013]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的注入頭的的一個(gè)實(shí)施例；
[0014]圖4顯示了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的用于原子層沉積的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意性布局；
[0015]圖5顯示了兩個(gè)具有狹槽的條狀物在半組裝狀態(tài)下的構(gòu)造細(xì)節(jié)；
[0016]圖6顯示了具有狹槽的的條狀物設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)；
[0017]圖7顯示了具有狹槽的條狀物的異形側(cè)壁的另一個(gè)平面圖；
[0018]圖8顯示了注入頭上的狹槽設(shè)計(jì)的另一個(gè)示意性例子；以及
[0019]圖9顯示了一個(gè)波浪形形狀的示意性例子。
[0020]除非另有說(shuō)明，否則在全部附圖中，同一附圖標(biāo)記將指代同樣的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。作為一個(gè)例子，注入頭1顯示成具有由氣體承載區(qū)分隔開(kāi)的兩個(gè)沉積空間2、3。對(duì)于原子層而言，理論上需要至少兩道工序，僅有一道工序會(huì)需要材料沉積的介入。這種材料沉積可在具有前驅(qū)體供給部4的沉積空間2中進(jìn)行。因此，在本實(shí)施例中，注入頭顯示成包括具有反應(yīng)物供給部40的另一個(gè)沉積空間3，該另一個(gè)沉積空間3在使用中由氣體承載部7界定出。作為備選或附加，為了在前驅(qū)氣體沉積在至少一部分基板表面上后使前驅(qū)體與反應(yīng)物氣體在反應(yīng)空間進(jìn)行反應(yīng)，可在該反應(yīng)空間中設(shè)置反應(yīng)物氣體、等離子體、激光產(chǎn)生輻射體及紫外線(xiàn)輻射體中的至少一種，以便在所述基板的至少部分表面上獲得原子層。通過(guò)給空間2和3進(jìn)行適當(dāng)?shù)那謇?，供給部4、40可在處理過(guò)程中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)晶片出現(xiàn)在沉積空間的位置處時(shí)前驅(qū)氣體只會(huì)流到沉積空間中，以這種方式可準(zhǔn)時(shí)地實(shí)現(xiàn)供給部4、40的這種轉(zhuǎn)換。這樣可避免昂貴的前驅(qū)氣體在晶片位于沉積空間外部的時(shí)候流到排放口而沒(méi)有使用，因此進(jìn)一步提高了前驅(qū)氣體的使用效率。
[0022]前驅(qū)體及反應(yīng)物供給部4、40優(yōu)選地設(shè)計(jì)成不具有實(shí)質(zhì)性的流動(dòng)限制件，以允許等離子沉積。因此，等離子可不受任何流動(dòng)限制地流向基板表面5。
[0023]在本實(shí)施例中，前驅(qū)氣體通過(guò)沿著基板表面5的氣流而在沉積空間2內(nèi)循環(huán)。該氣體流由前驅(qū)體供給部4生成，通過(guò)沉積空間而到達(dá)前驅(qū)體排放部6。在使用中，沉積空間2由注入頭1和基板表面5界定出。氣體承載部7具有鄰近沉積空間布置的承載氣體注入器8，用于在注入頭1和基板表面5之間注入承載氣體，承載氣體由此在限制所注入的前驅(qū)氣體到達(dá)沉積空間2的同時(shí)形成氣體承載部。前驅(qū)體排放部6可額外地用于排放承載氣體，防止承載氣體流進(jìn)入沉積空間2、3中。
[0024]然而在本實(shí)施例中，每一氣體承載部7均顯示成具有如氣體承載部那樣的尺寸，這在理論上并非為必要的；例如，只要設(shè)置有效的流動(dòng)阻礙部，分隔沉積空間2、3的流動(dòng)阻礙部就不需要將尺寸設(shè)置為氣體承載部那樣。通常，流動(dòng)阻礙部可具有比氣體承載部在其中發(fā)揮作用的縫隙高度更大的縫隙高度。在實(shí)際的例子中，氣體承載部在5μπι-10μπι的縫隙高度范圍內(nèi)運(yùn)作；其中流動(dòng)阻礙部在高于這些值(例如直到500μπι)時(shí)可仍然有效。同樣，氣體承載部7可僅在流動(dòng)阻礙部(或就此而言的氣體承載部)在基板9上出現(xiàn)時(shí)才有效;然而流動(dòng)阻礙部可設(shè)計(jì)成其生效與基板9的出現(xiàn)不相關(guān)或相關(guān)。重要的是，流動(dòng)阻礙部在任何時(shí)候都可阻止活性材料在沉積空間2、3之間的流動(dòng)，以避免污染。這些流動(dòng)阻礙部可設(shè)計(jì)為氣體承載部7，也可不設(shè)計(jì)成氣體承載部7。
[0025]然而圖1并未具體地顯示出輸送系統(tǒng)(詳見(jiàn)圖2)，基板9可相對(duì)于注入頭2移動(dòng)，以接收來(lái)自沉積空間2、3的后續(xù)的材料沉積。通過(guò)基板9相對(duì)于注入頭1的