專利名稱：用于在大襯底上執(zhí)行原子層沉積的具有多個(gè)分段的延伸反應(yīng)器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使用原子層沉積(ALD)在襯底上沉積一個(gè)或者多個(gè)材料層的沉積裝置。
背景技術(shù)：
原子層沉積(ALD)是用于在襯底上沉積一個(gè)或者多個(gè)材料層的薄膜沉積技術(shù)。ALD使用兩種類型的化學(xué)物，一種是源前體而另一種是反應(yīng)物前體。一般而言，ALD包括四個(gè)階段:(i)注入源前體，( )去除源前體的物理吸收層，(iii)注入反應(yīng)物前體以及(iv)去除反應(yīng)物前體的物理吸收層。ALD可以是在可以獲得所需厚度的層之前可能需要延長的時(shí)間量或者許多重復(fù)的緩慢過程。因此，為了加速過程，如在公開號(hào)為2009/0165715的美國專利申請中描述的具有單元模 塊的蒸汽沉積反應(yīng)器(所謂的線性注入器)或者其它相似設(shè)備可以用來加速ALD工藝。單元模塊包括用于源材料的注入單元和排放單元(源模塊)以及用于反應(yīng)物的注入單元和排放單元(反應(yīng)物模塊)。常規(guī)ALD蒸汽沉積室具有用于在襯底上沉積ALD層的一組或者多組反應(yīng)器。由于襯底在反應(yīng)器以下穿過，所以襯底暴露于源前體、吹掃氣體和反應(yīng)物前體。在襯底上沉積的源前體分子與反應(yīng)物前體分子反應(yīng)，或者源前體分子替換為反應(yīng)物前體分子以在襯底上沉積材料層。在使襯底暴露于源前體或者反應(yīng)物前體之后，襯底可以暴露于吹掃氣體以從襯底去除過量源前體分子或者反應(yīng)物前體分子。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例涉及一種在反應(yīng)器組件中的游離基(radical)反應(yīng)器，該游離基反應(yīng)器包括與襯底被裝配于其上的基座相鄰放置的本體。本體形成有沿著游離基反應(yīng)器的長度延伸第一距離的第一反應(yīng)器分段中的第一等離子體室和沿著游離基反應(yīng)器的長度延伸第二距離的第二反應(yīng)器分段中的第二等離子體室。第一內(nèi)電極在第一等離子體室內(nèi)延伸。第一內(nèi)電極通過跨第一內(nèi)電極和第一外電極施加電壓差在第一等離子體室內(nèi)生成第一氣體的游離基。第二內(nèi)電極在第二等離子體室內(nèi)延伸。第二內(nèi)電極通過跨第二內(nèi)電極和第二外電極施加電壓差在第二等離子體室內(nèi)生成第一氣體的游離基。在一個(gè)實(shí)施例中，本體還形成有注入室、收縮區(qū)和至少一個(gè)出口。注入室連接到第一等離子體室和第二等離子體室以接收游離基。從注入室向襯底上注入游離基。收縮區(qū)具有比注入室的高度更低的高度。至少一個(gè)出口連接到收縮區(qū)。至少一個(gè)出口從反應(yīng)器組件排出游離基。在一個(gè)實(shí)施例中，第一等離子體室形成于注入室的一側(cè)，并且第二等離子體室形成于注入室的另一側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，本體還形成有第一反應(yīng)器分段中的第一反應(yīng)器通道和第二反應(yīng)器分段中的第二反應(yīng)器通道。第一反應(yīng)器通道經(jīng)由第一管道連接到氣體源，并且第二反應(yīng)器通道經(jīng)由與第一管道分開的第二管道連接到氣體源。在一個(gè)實(shí)施例中，本體還形成有用于從反應(yīng)器組件排出游離基的至少兩個(gè)出口。至少兩個(gè)出口的內(nèi)表面在兩個(gè)出口之間接合。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)器組件還包括注入器，該注入器形成有第一注入器通道、第二注入器通道、室和收縮區(qū)。第一注入器通道放置于注入器的第一注入器分段中用于經(jīng)由第一管道接收第二氣體。第二注入器通道放置于注入器的第二注入器分段中經(jīng)由第二管道接收第二氣體。室連接到用于接收氣體并且向襯底上注入氣體的第一注入器通道和第二注入器通道、用于從反應(yīng)器組件排出氣體的至少一個(gè)出口、以及將室連接到至少一個(gè)出口的收縮區(qū)。收縮區(qū)具有比注入室的高度更低的高度。在一個(gè)實(shí)施例中，第一注入器通道形成于注入器室的一側(cè)，并且第二注入器通道形成于室的相反側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)器組件的有效長度大于襯底的寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，第一內(nèi)電極包括芯和外層。芯由第一材料制成，該第一材料具有與外層的第二材料相比的更高傳導(dǎo)率。在一個(gè)實(shí)施例中，第一材料包括銅、銀或者其合金；并且第二材料包括不銹鋼、基于奧氏體鎳-鉻的超合金或者鎳鋼合金。實(shí)施例也涉及 一種用于使用原子層沉積(ALD)在襯底上沉積一個(gè)或者多個(gè)材料層的沉積裝置。該沉積裝置包括基座、游離基反應(yīng)器和致動(dòng)器?；b配有襯底。游離基反應(yīng)器包括與基座相鄰放置的本體。本體形成有游離基反應(yīng)器的縱向延伸第一距離的第一反應(yīng)器分段中的第一等離子體室和縱向延伸第二距離的第二反應(yīng)器分段中的第二等離子體室。第一內(nèi)電極在第一等離子體室內(nèi)延伸。第一內(nèi)電極通過跨第一內(nèi)電極和第一外電極施加電壓差在第一等離子體室內(nèi)生成第一氣體的游離基。第二內(nèi)電極在第二等離子體室內(nèi)延伸。第二內(nèi)電極通過跨第二內(nèi)電極和第二外電極施加電壓差在第二等離子體室內(nèi)生成第一氣體的游離基。致動(dòng)器引起在基座與游離基反應(yīng)器之間的相對移動(dòng)。


圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的線性沉積設(shè)備的截面圖。圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的線性沉積設(shè)備的透視圖。圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)沉積設(shè)備的透視圖。圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的反應(yīng)器組件的透視圖。圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的反應(yīng)器組件的俯視圖。圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖4的線A-A’或者線B-B’截取的反應(yīng)器組件的截面圖。圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖5的線C-C’截取的反應(yīng)器組件的截面圖。圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖5的線D-D’截取的反應(yīng)器組件的截面圖。圖9是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖5的線E-E’截取的反應(yīng)器組件的截面圖。圖10是根據(jù)另一實(shí)施例的反應(yīng)器組件的俯視圖。圖11是圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)電極的圖。
具體實(shí)施例方式這里參照附圖描述實(shí)施例。然而可以用許多不同形式實(shí)現(xiàn)這里公開的原理并且不應(yīng)解釋這些原理為限于這里闡述的實(shí)施例。在描述中可以省略眾所周知的特征和技術(shù)的細(xì)節(jié)以免不必要地模糊實(shí)施例的特征。在附圖中，附圖中的相似標(biāo)號(hào)表示相似元件。為了清楚，可以夸大附圖的形狀、尺寸和區(qū)域等。實(shí)施例涉及一種用于在寬襯底上執(zhí)行原子層沉積(ALD)的沉積設(shè)備中的伸長反應(yīng)器組件。伸長反應(yīng)器組件包括一個(gè)或者多個(gè)注入器和/或游離基反應(yīng)器。作為ALD工藝的一部分，每個(gè)注入器或者游離基反應(yīng)器在襯底穿過注入器或者游離基反應(yīng)器時(shí)向襯底上注入氣體或者游離基。每個(gè)注入器或者游離基反應(yīng)器包括多個(gè)分段，其中至少兩個(gè)分段具有不同截面配置。不同分段經(jīng)由不同管道(例如導(dǎo)管)接收氣體。通過在注入器或者游離基反應(yīng)器中提供不同分段，注入器或者游離基反應(yīng)器可以在襯底之上更均勻注入氣體或者游離基。每個(gè)注入器或者游離基反應(yīng)器可以包括用于在沉積設(shè)備以外排出過量氣體或者游離基的多于一個(gè)出口。圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的線性沉積設(shè)備100的截面圖。圖2是圖1的線性沉積設(shè)備100 (無室壁110以便于說明)的透視圖。線性沉積設(shè)備100可以包括支撐柱118、處理室110和反應(yīng)器組件136以及其它部件。反應(yīng)器組件136可以包括注入器和游離基反應(yīng)器中的一個(gè)或者多個(gè)。每個(gè)注入器模塊向襯底120上注入源前體、反應(yīng)物前體、吹掃氣體或者這些材料的組合。游離基可以充當(dāng)源前體、反應(yīng)物前體或者用于處理襯底120的表面的材料。可以在真空狀態(tài)中維持壁110包圍的處理室以防止污染物影響沉積工藝。處理室包含接收襯底120的基座128?；?28放置于用于滑動(dòng)移動(dòng)的支撐板124上。支撐板124可以包括用于控制襯底120的溫度的溫度控制器(例如加熱器或者冷卻器)。線性沉積設(shè)備100也可以包括有助于向基座128上加載襯底120或者從基座128卸裝襯底120的升降銷(lift pin)(未示出)。在一個(gè)實(shí)施例中，基座128固著至托架210，托架210沿具有形成于其上的螺桿的延伸棒138移動(dòng)。托架210具有在它們的接收延伸棒138的孔中形成的對應(yīng)螺桿。延伸棒138固著到馬達(dá)114的主軸，因此延伸棒138在馬達(dá)114的主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)。延伸棒138的旋轉(zhuǎn)使托架210 (并且因此使基座128)在支撐板124上產(chǎn)生線性移動(dòng)。通過控制馬達(dá)114的速度和旋轉(zhuǎn)方向，可以控制基座128的線性移動(dòng)的速度和方向。馬達(dá)114和延伸棒138的使用僅為用于移動(dòng)基座128的機(jī)制的例子?？梢允褂靡苿?dòng)基座128的各種其它方式(例如在基座128的底部、頂部或者側(cè)部上使用齒輪和小齒輪)。另外，基座128可以保持靜止并且可以移動(dòng)反應(yīng)器組件136而不是移動(dòng)基座128。圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)沉積設(shè)備300的透視圖。根據(jù)另一實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)沉積設(shè)備300可以用來執(zhí)行沉積工藝而不是使用圖1的線性沉積設(shè)備100。旋轉(zhuǎn)沉積設(shè)備300可以包括反應(yīng)器320、334、364、368 (這里統(tǒng)稱為“反應(yīng)器組件”)、基座318和包圍這些部件的容器324以及其它部件。基座318適當(dāng)?shù)毓讨r底314。反應(yīng)器組件放置于襯底314和基座314上方?；?18或者反應(yīng)器組件旋轉(zhuǎn)以使襯底314受到不同工藝。

反應(yīng)器320、334、364、368中的一個(gè)或者多個(gè)經(jīng)由入口 330連接到氣體導(dǎo)管以接收源前體、反應(yīng)器前體、吹掃氣體和/或其它材料。氣體導(dǎo)管提供的材料可以α)由反應(yīng)器320、334、364、368直接、(ii)在反應(yīng)器320、334、364、368以內(nèi)的室中混合之后或者(iii)在由反應(yīng)器320、334、364、368內(nèi)生成的等離子體轉(zhuǎn)換成游離基之后向襯底314上注入。在向襯底314上注入材料之后，可以經(jīng)過出口 330排放多余材料?？梢栽诔练e設(shè)備(諸如線性沉積設(shè)備100、旋轉(zhuǎn)沉積設(shè)備300或者其它類型的沉積設(shè)備)中使用這里描述的反應(yīng)器組件的實(shí)施例。圖4是反應(yīng)器組件136的例子，該反應(yīng)器組件包括串接放置的注入器402和游離基反應(yīng)器404。伸長注入器402和游離基反應(yīng)器404 二者以覆蓋襯底120的寬度。裝配有襯底120的基座128在兩個(gè)方向(即圖4中的右和左方向)上往復(fù)以使襯底120暴露于注入器402和游離基反應(yīng)器404注入的氣體和/或游離基。雖然在圖4中僅圖示一個(gè)注入器402和一個(gè)游離基反應(yīng)器404，但是可以在線性沉積設(shè)備100中提供多得多的注入器和/或游離基反應(yīng)器。也有可能在線性沉積設(shè)備100中僅提供游離基反應(yīng)器402或者注入器404。注入器402經(jīng)過導(dǎo)管(例如導(dǎo)管424和圖5中所示導(dǎo)管512)接收氣體，并且在基座128在注入器424下方移動(dòng)時(shí)向襯底120上注入氣體。注入的氣體可以是源氣體、反應(yīng)物氣體、吹掃氣體或者其組合。在向襯底120上注入之后，經(jīng)由出口 410、412排出注入器402中的過量氣體。出口 410、412連接到導(dǎo)管(未示出)以在線性沉積設(shè)備100以外排出過量氣體。如下文參照圖5具體描述的那樣，注入器402包括具有不同截面配置并且連接到不同注入導(dǎo)管的兩個(gè)分段。通過提供 兩個(gè)出口 410、412，可以更有效去除注入器402中的過量氣體。游離基反應(yīng)器404經(jīng)由導(dǎo)管(未示出)接收氣體并且具有兩個(gè)分段和分離的內(nèi)電極，這些分段具有不同截面配置。通道形成于游離基反應(yīng)器404的本體中以向等離子體室輸送接收的氣體。兩個(gè)內(nèi)電極跨游離基反應(yīng)器404延伸近似一半并且經(jīng)由接線432連接到電壓源(未示出)或者接地(未示出)。如下文參照圖8和圖9具體描述的那樣，內(nèi)電極放置于等離子體室以內(nèi)。游離基反應(yīng)器404中的外電極連接到接地或者電壓源。在一個(gè)實(shí)施例中，游離基反應(yīng)器404的傳導(dǎo)本體充當(dāng)外電極。出口 416、420形成于游離基反應(yīng)器404的本體中以排出過量游離基和/或其它(在從沉積設(shè)備100向襯底120上注入期間、之前或者之后恢復(fù)至不活躍狀態(tài))。出口 416、420連接到導(dǎo)管(未示出)以在線性沉積設(shè)備100以外排放過量游離基和/或氣體。通過提供兩個(gè)出口 416、420，盡管游離基反應(yīng)器404的長度較長，但仍然可以更有效去除游離基反應(yīng)器404中的過量氣體。如圖4中所示，反應(yīng)器組件的有效長度L2比襯底120的寬度長Wi+W2。有效長度L2是指跨如下反應(yīng)器組件的長度，在該反應(yīng)器組件中用預(yù)定義質(zhì)量水平對襯底120執(zhí)行ALD處理?？梢员硎绢A(yù)定義質(zhì)量水平為襯底上沉積的層的特性或者性質(zhì)。由于在反應(yīng)器組件的側(cè)邊緣未以均勻和一致方式執(zhí)行沉積，所以有效長度往往比反應(yīng)器組件的實(shí)際長度LI更短。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底具有500mm或者更多的寬度。圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的反應(yīng)器組件(即注入器402和游離基反應(yīng)器404)的俯視圖。注入器402具有兩個(gè)注入器分段501、503，這些注入器分段具有不同截面配置。注入器402在注入器分段501中的本體602 (見圖6)形成有連接到導(dǎo)管512用于從氣體源接收氣體的通道516。通道516經(jīng)由孔532連接到注入器室513以接收氣體。類似地，注入器402的分段503形成有連接到導(dǎo)管424用于從氣體源接收氣體(經(jīng)由導(dǎo)管512供應(yīng)的相同氣體)的通道522。通道522經(jīng)由孔533連接到注入器室513。下文參照圖8和圖9具體描述通道516、522、孔532、533和注入器室513的連接關(guān)系。通過經(jīng)由多個(gè)導(dǎo)管和通道向注入器室513中提供氣體，可以遍及注入器室513在注入器室513中均勻分布?xì)怏w。類似地，游離基反應(yīng)器404具有兩個(gè)反應(yīng)器分段505、507，這些反應(yīng)器分段具有不同截面配置。游離基反應(yīng)器404的本體606 (見圖6)形成有連接到導(dǎo)管714A、714B (見圖7)用于從氣體源接收氣體的通道510、518。通道510連接到也形成于本體606的反應(yīng)器分段505中的等離子體室(由圖7和圖8中的標(biāo)號(hào)718指示)。內(nèi)電極504在等離子體室718內(nèi)跨游離基反應(yīng)器404的長度延伸近似一半以與外電極(由圖8中的標(biāo)號(hào)820指示)結(jié)合在跨電極504、820施加電壓差時(shí)在等離子體室718內(nèi)生成等離子體。通道518連接到形成于本體606的反應(yīng)器分段507中的等離子體室(由圖7和圖9中的標(biāo)號(hào)720指示)。內(nèi)電極432在等離子體室720內(nèi)跨游離基反應(yīng)器404的長度延伸近似一半以與外電極(由圖9中的標(biāo)號(hào)904指示)結(jié)合在跨電極432、904施加電壓差時(shí)在等離子體室720內(nèi)生成等離子體。通過在游離基反應(yīng)器404的本體606中提供兩個(gè)分開的等離子體室828、720，可以跨游離基反應(yīng)器404的長度更均勻生成氣體的游離基。圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖4的線A-A’或者B-B’截取的注入器402或者游離基反應(yīng)器404的截面圖。注入器404具有本體602，該本體具有形成于其上的出口 410、412。出口 410、412是與本體602的下中心分段鄰接的腔。出口 410、412的底部部分618基本上跨注入器402的長度延伸，而出口 410、412的上部分612、614較小以用于連接到排出導(dǎo)管。出口 410和412具有通過在游離基反應(yīng)器404的中下部分形成彎曲來平滑接合的輪廓內(nèi)表面640、644。至于游離基反應(yīng)器404，游離基反應(yīng)器404具有本體606，該本體具有形成于其上的出口 416、420。出口 416、420是在本體606的中心分段鄰接的腔。出口 416、420的底部部分618基本上跨游離基反應(yīng)器404的長度延伸，而出口 416、420的上部分612、614較小以用于連接到排出導(dǎo)管。出口 416和420具有`在游離基反應(yīng)器404的中間周圍平滑接合的輪廓內(nèi)表面642、644。隨著注入器402或者游離基反應(yīng)器404的長度增加，可以減少在注入器402或者游離基反應(yīng)器404內(nèi)的真空傳導(dǎo)率。真空傳導(dǎo)率的減少造成排出在注入器402或者游離基反應(yīng)器404中剩余的氣體或者游離基的效率減少。通過提供多個(gè)出口，可以增強(qiáng)真空傳導(dǎo)率。這有助于氣體或者游離基從注入器402或者游離基反應(yīng)器404的更高效排出。雖然在注入器402和游離基反應(yīng)器404中僅示出兩個(gè)出口，但是可以根據(jù)注入器402或者游離基反應(yīng)器404的長度在注入器402和游離基反應(yīng)器404中形成多于兩個(gè)出口。圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的沿著圖5的線C-C’截取的反應(yīng)器組件中的游離基反應(yīng)器404的截面圖。游離基反應(yīng)器404具有兩個(gè)內(nèi)電極428、504，每個(gè)內(nèi)電極跨游離基反應(yīng)器404的長度延伸近似一半。內(nèi)電極428放置于等離子體室720中并且由端帽702和保持器(未示出)固著。類似地，內(nèi)電極504放置于等離子體室718中并且也固著到端帽722和保持器710。端帽702、722和保持器(例如保持器710)由絕緣材料(諸如陶瓷)制成以防止在游離基反應(yīng)器404的內(nèi)電極428、504與本體606之間短接。構(gòu)造保持器(例如保持器710)以在允許內(nèi)電極428、504的熱膨脹之時(shí)保持內(nèi)電極428、504。端帽702、722由螺桿固著到游離基反應(yīng)器404的本體606。接線432、730將內(nèi)電極432、504的末端706、726連接到電壓源。在游離基反應(yīng)器404的操作期間，經(jīng)由導(dǎo)管714A、714B向通道510、518中注入氣體。氣體經(jīng)由孔540、544流入等離子體室718、720。在等離子體室718、720中生成等離子體從而產(chǎn)生氣體的游離基。然后經(jīng)由縫734、738向形成于游離基反應(yīng)器404的底部部分上的注入室560中注入游離基。圖8是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在注入器分段501、505沿著圖5的線D_D’截取的反應(yīng)器組件的截面圖。在圖8的實(shí)施例中，沿著平面F-F”對準(zhǔn)通道514和孔532。平面F-F”在相對于豎直平面F-F’的角度α向右側(cè)傾斜。在經(jīng)由通道515和孔532向注入室513中注入氣體之后,氣體朝著襯底120下行并且與襯底120發(fā)生接觸。然后氣體流過收縮區(qū)840，在這期間從襯底120去除過量材料(例如物理吸附的源或者反應(yīng)物前體)。經(jīng)由出口 412在游離基反應(yīng)器以外排出過量氣體。

類似地，沿著平面G-G”對準(zhǔn)通道510、孔540、等離子體室718和內(nèi)電極504。平面G-G”在相對于豎直平面G-G’的角度β傾斜。角度α和β可以具有相同或者不同幅度。通過跨內(nèi)電極504和外電極820施加電壓差將經(jīng)由通道510和孔540向等離子體室718中注入的氣體轉(zhuǎn)換成游離基。生成的游離基經(jīng)由縫734向注入室560中行進(jìn)。在注入室560內(nèi)，游離基朝著襯底120移動(dòng)并且與襯底120發(fā)生接觸。游離基可以充當(dāng)源前體、反應(yīng)物前體或者充當(dāng)對襯底120的表面處理材料。剩余游離基(和/或恢復(fù)至不活躍狀態(tài)的氣體)穿過收縮區(qū)844并且經(jīng)由出口 420排出。圖9是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在分段503、507沿著圖5的線Ε_Ε’截取的反應(yīng)器組件的截面圖。在圖9的實(shí)施例中，沿著平面Η-Η”對準(zhǔn)通道515和孔533。平面Η-Η”在相對于豎直平面Η-Η’的角度α ’向左側(cè)傾斜。在經(jīng)由通道515和孔533向注入室514中注入氣體之后，氣體朝著襯底120下行并且與襯底120發(fā)生接觸。然后,氣體流過收縮區(qū)840并且經(jīng)由出口 410從反應(yīng)器組件去除。沿著平面1-1 ”對準(zhǔn)通道518、孔544、等離子體室720和內(nèi)電極432。平面1-1 ”在相對于豎直平面1-1’的角度β ’傾斜。在注入室560內(nèi)，游離基朝著襯底120移動(dòng)并且與襯底120發(fā)生接觸。游離基可以充當(dāng)源前體、反應(yīng)物前體或者充當(dāng)對襯底120的表面處理材料。剩余游離基(和/或恢復(fù)至不活躍狀態(tài)的氣體)穿過收縮區(qū)844并且經(jīng)由出420排出。角度α ’和β ’可以具有相同或者不同幅度。上文參照圖4至圖9描述的實(shí)施例僅為示例?？梢詫?shí)施例進(jìn)行各種修改或者變更。例如孔540、544、836、908無需在相同平面中與通道510、518、514、515對準(zhǔn)。除了孔或者縫之外的穿孔也可以用來向襯底120輸送氣體或者游離基。注入室514、560可以具有除了圖8和圖9中所示形狀之外的各種其它形狀。另外，出口可以形成于注入器或者游離基反應(yīng)器的兩側(cè)(左和右側(cè)上)上而不是僅在一側(cè)(例如如圖8和9中所示右側(cè)上)上提供。在一個(gè)實(shí)施例中，反應(yīng)器組件通過讓注入器402向襯底120上注入三甲基鋁(TMA)作為源前體并且游離基反應(yīng)器404向襯底上注入N2O或者O2的游離基作為反應(yīng)物前體在襯底120上沉淀劑Al2O3層。各種其它材料可以用作源前體和反應(yīng)物前體以在襯底上沉積其它材料。圖10是根據(jù)另一實(shí)施例的反應(yīng)器組件1000的俯視圖。反應(yīng)器組件1000與除了將注入器和游離基組件劃分成三個(gè)分離的分段之外與上文參照圖4至圖9描述的反應(yīng)器組件相似。圖10的注入器包括近似相等長度的注入器分段1010、1014、1018 ;并且游離基反應(yīng)器包括近似相等長度的反應(yīng)器分段1022、1026、1028。在這一實(shí)施例中，導(dǎo)管1032A和1040A連接到注入器的分段1014中的通道。導(dǎo)管1032B連接到分段1010中的通道，并且導(dǎo)管1040B連接到注入器的分段1018中的通道。圖10的游離基反應(yīng)器也與圖4至圖9的游離基反應(yīng)器相似、但是具有各自在分段1022、1026、1028之一中提供的三個(gè)內(nèi)電極1072、1074、1076。三個(gè)內(nèi)電極1072、1074、1076由保持器1032、1036、1040、1044固著以將內(nèi)電極1072、1074、1076從游離基反應(yīng)器的本體絕緣。內(nèi)電極1074經(jīng)由接線或者其它傳導(dǎo)材料連接到端子1052、1056。根據(jù)反應(yīng)器組件的尺寸和使用，可以將它的注入器或者游離基反應(yīng)器劃分成多于三個(gè)分段。分段無需是相等長度，并且注入器和游離基反應(yīng)器的分段可以具有不同長度。在一個(gè)實(shí)施例中，注入器和游離基反應(yīng)器的總長度不同。另外，無需串接放置而可以相互遠(yuǎn)離放置注入器和游離基反應(yīng)器。圖11是圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)電極1110的圖。隨著電極1110的長度增加，電極1110的電阻也可以增加。電極1110可以具有外層1114和芯1118。在一個(gè)實(shí)施例中，夕卜層1114由不銹鋼、基于奧氏體鎳-鉻的超合金(例如INC0NEL)或者鎳鋼合金(例如INVAR)制成，并且芯1118由銅、銀或者它們的合金制成。例如可以向由不銹鋼或者合金制成的導(dǎo)管中注入銅或者銀以形成芯1118。備選地，由銅、銀或者它們的合金制成的棒可以用于芯1118，該芯鍍有材料(諸如鎳)以形成外層1114。通過提供具有更高傳導(dǎo)率的芯，增加電極1110的總傳導(dǎo)率從而有助于游離基在等離子體通道中沿著電極1110的長度的更均勻和一致生成。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)電極1110具有3至IOmm的直徑。雖然上文已經(jīng)關(guān)于若干實(shí)施例描述本發(fā)明，但是可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改。因而本發(fā)明的公開內(nèi) 容旨在于舉例說明、但是未限制在所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在用于執(zhí)行原子層沉積(ALD)的沉積設(shè)備中的反應(yīng)器組件，包括: 游離基反應(yīng)器，包括: 本體，與襯底被裝配于其上的基座相鄰放置，所述本體形成有在所述游離基反應(yīng)器的縱向延伸第一距離的第一反應(yīng)器分段中的第一等離子體室和在縱向延伸第二距離的第二反應(yīng)器分段中的第二等離子體室； 第一內(nèi)電極，在所述第一等離子體室內(nèi)延伸，所述第一內(nèi)電極被配置用于通過跨所述第一內(nèi)電極和第一外電極施加電壓差在所述第一等離子體室內(nèi)生成第一氣體的游離基；以及 第二內(nèi)電極，在所述第二等離子體室內(nèi)延伸，所述第二內(nèi)電極被配置用于通過跨所述第二內(nèi)電極和第二外電極施加電壓差在所述第二等離子體室內(nèi)生成所述第一氣體的游離基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的反應(yīng)器組件，其中所述本體還形成有: 注入室，連接到所述第一等離子體室和所述第二等離子體室以接收所述游離基，其中從所述注入室向所述襯底上注入所述游離基； 收縮區(qū)，具有比所述注入室的高度更低的高度；以及 至少一個(gè)出口，連接到所述收縮區(qū)，所述至少一個(gè)出口被配置用于從所述反應(yīng)器組件排出所述游離基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器組件，其中所述第一等離子體室形成于所述注入室的一側(cè)處，并且所述第二等離子體室形成于所述注入室的另一側(cè)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器組件，其中所述本體還形成有在所述第一反應(yīng)器分段中的第一反應(yīng)器通道和在所述第二反應(yīng)器分段中的第二反應(yīng)器通道，所述第一反應(yīng)器通道經(jīng)由第一管道連接到氣體源，并且所述第二反應(yīng)器通道經(jīng)由與所述第一管道分開的第二管道連接到所述氣體源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器組件，其中所述本體還形成有用于從所述反應(yīng)器組件排出所述游離基的至少兩個(gè)出口，所述至少兩個(gè)出口中的兩個(gè)出口具有在所述兩個(gè)出口之間的位置處接合的內(nèi)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器組件，還包括注入器，所述注入器形成有: 在所述注入器的第一注入器分段中的第一注入器通道，用于經(jīng)由第一管道接收第二氣體； 在所述注入器的第二注入器分段中的第二注入器通道，用于經(jīng)由第二管道接收所述第二氣體； 連接到所述第一注入器通道和所述第二注入器通道的室，用于接收所述氣體并且向所述襯底上注入所述氣體，至少一個(gè)出口用于從所述反應(yīng)器組件排出所述氣體；以及 收縮區(qū)，將所述室連接到所述至少一個(gè)出口，所述收縮區(qū)具有比所述注入室的高度更低的高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器組件，其中所述第一注入器通道形成于所述室的一側(cè)處，并且所述第二注入器通道形成于所述室的另一側(cè)處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器組件，其中所述反應(yīng)器組件的有效長度大于所述襯底的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器組件，其中所述第一內(nèi)電極包括芯和外層，所述芯由第一材料制成，所述第一材料具有與所述外層的第二材料相比的更高傳導(dǎo)率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器組件，其中所述第一材料包括銅、銀或者其合金；并且所述第二材料包括不銹鋼、基于奧氏體鎳-鉻的超合金或者鎳鋼合金。
11.一種用于使用原子層沉積(ALD)在襯底上沉積一個(gè)或者多個(gè)材料層的沉積裝置，包括: 基座，被配置用于裝配襯底； 游離基反應(yīng)器，包括: 本體，與所述基座相鄰放置，所述本體形成有在所述游離基反應(yīng)器的縱向延伸第一距離的第一反應(yīng)器分段中的第一等離子體室和在縱向延伸第二距離的第二反應(yīng)器分段中的第二等離子體室； 第一內(nèi)電極，在所述第一等離子體室內(nèi)延伸，所述第一內(nèi)電極被配置用于通過跨所述第一內(nèi)電極和第一外電極施加電壓差在所述第一等離子體室內(nèi)生成第一氣體的游離基；以及 第二內(nèi)電極，在所述第二等離子體室內(nèi)延伸，所述第二內(nèi)電極被配置用于通過跨所述第二內(nèi)電極和第二外電極施加電壓差在所述第二等離子體室內(nèi)生成所述第一氣體的游離基；以及致動(dòng)器，被配置用于引起在所述基座與所述游離基反應(yīng)器之間的相對移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其中所述本體還形成有: 注入室，連接到所述第一等離子體室和所述第二等離子體室以接收所述游離基，其中從所述注入室向所述襯底上注入所述游離基； 收縮區(qū)，具有比所述注入室的高度更低的高度；以及 至少一個(gè)出口，連接到所述收縮區(qū)，所述至少一個(gè)出口被配置用于從所述反應(yīng)器組件排出所述游離基。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其中所述第一等離子體室形成于所述注入室的一側(cè)處，并且所述第二等離子體室形成于所述注入室的另一側(cè)處。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其中所述本體還形成有在所述第一反應(yīng)器分段中的第一反應(yīng)器通道和在所述第二反應(yīng)器分段中的第二反應(yīng)器通道，所述第一反應(yīng)器通道經(jīng)由第一管道連接到氣體源，并且所述第二反應(yīng)器通道經(jīng)由與所述第一管道分開的第二管道連接到所述氣體源。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其中所述本體還形成有用于從所述反應(yīng)器組件排出所述游離基的至少兩個(gè)出口，其中所述至少兩個(gè)出口的內(nèi)表面在所述兩個(gè)出口之間接入口 ο
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，還包括注入器，所述注入器形成有: 在所述注入器的第一注入器分段中的第一注入通道，用于經(jīng)由第一管道接收第二氣體； 在所述注入器的第二注入器分段中的第二注入通道，用于經(jīng)由第二管道接收所述第二氣體； 連接到所述第一注入通道和所述第二注入通道的室，用于接收所述氣體并且向所述襯底上注入所述氣體，至少一個(gè)出口用于從所述反應(yīng)器組件排出所述氣體；以及收縮區(qū)，將所述室連接到所述至少一個(gè)出口，所述收縮區(qū)具有比所述注入室的高度更低的高度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的沉積裝置，其中所述第一注入通道形成于所述室的一側(cè)處，并且所述第二注入通道形成于所述室的相反側(cè)處。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其中所述反應(yīng)器組件的有效長度大于所述襯底的寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沉積裝置，其中所述第一內(nèi)電極包括芯和外層，所述芯由第一材料制成，所述第一材料具有與所述外層的第二材料相比的更高傳導(dǎo)率。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的沉積裝置，其中所述第一材料包括銅、銀或者其合金；并且所述第二材料包括不銹鋼 、基于奧氏體鎳-鉻的超合金或者鎳鋼合金。
全文摘要
一種在用于在大襯底上執(zhí)行原子層沉積(ALD)的沉積設(shè)備中的伸長反應(yīng)器組件。伸長反應(yīng)器組件包括一個(gè)或者多個(gè)注入器和/或游離基反應(yīng)器。每個(gè)注入器或者游離基反應(yīng)器在襯底穿過注入器或者游離基反應(yīng)器時(shí)向襯底上注入氣體或者游離基作為ALD工藝的部分。每個(gè)注入器或者游離基反應(yīng)器包括多個(gè)分段，其中至少兩個(gè)分段具有不同截面配置。通過在注入器或者游離基反應(yīng)器中提供不同分段，注入器或者游離基反應(yīng)器可以在襯底之上更均勻注入其它或者游離基。每個(gè)注入器或者游離基反應(yīng)器可以包括用于在沉積設(shè)備以外排出過量氣體或者游離基的多于一個(gè)出口。
文檔編號(hào)C23C16/00GK103189543SQ201180053040
公開日2013年7月3日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者李相忍 申請人:思諾斯技術(shù)公司