和方向。使用發(fā)動(dòng)機(jī)114和延伸棒138僅僅是導(dǎo)致接受器128與反應(yīng)器136之間相對移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。可替代地或另外，移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過多種其他裝置(例如，接受器128的底部、頂部或側(cè)面上的齒輪、齒條和/或小齒輪)來使接受器128移動(dòng)。與使接受器128相對于反應(yīng)器136移動(dòng)相反的(或者除此之外)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)可使反應(yīng)器136相對于接受器128移動(dòng)。
[0034]旋轉(zhuǎn)沉積裝置
[0035]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的旋轉(zhuǎn)沉積裝置300的透視圖。與使用圖1的線性沉積裝置100相反(或者除此之外)，旋轉(zhuǎn)沉積裝置300可進(jìn)行沉積工藝。除了其他組件，旋轉(zhuǎn)沉積裝置300可包括反應(yīng)器320A、320B、334A、334B、364A、364B、368A、368B(統(tǒng)稱為反應(yīng)器320、334、364和368)、接受器318和封裝這些組件的容器324。旋轉(zhuǎn)沉積裝置300的一組反應(yīng)器(例如，320A和320B)對應(yīng)于如上參照圖1所述的線性沉積裝置100的反應(yīng)器136。接受器318將基底314固定在適當(dāng)位置。反應(yīng)器320、334、364和368放置在基底314和接受器318之上。旋轉(zhuǎn)沉積裝置300可包括引起接受器318與反應(yīng)器320、334、364和368之間相對旋轉(zhuǎn)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。隨著基底314沿著相對移動(dòng)的圓形路徑行進(jìn)，相對旋轉(zhuǎn)使基底314經(jīng)歷對應(yīng)于不同反應(yīng)器320、334、364和368的不同過程。旋轉(zhuǎn)沉積裝置300可包括發(fā)動(dòng)機(jī)和將旋轉(zhuǎn)移動(dòng)從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)移至接受器318的連接組件(未示出)。
[0036]反應(yīng)器320、334、364或368中的一個(gè)或更多個(gè)與氣體管(未示出)連接以提供源前體、反應(yīng)器前體、吹掃氣體和/或其他材料。由氣體管提供的材料可(i)通過反應(yīng)器320、334,364或368直接注射到基底314上，(ii)在反應(yīng)器320、334、364或368內(nèi)部的室中混合之后提供，或者(iii)通過反應(yīng)器320、334、364或368內(nèi)生成的等離子體轉(zhuǎn)換為自由基之后提供。材料被注射到基底314上之后，多余材料可通過出口 330或338排出。也可使旋轉(zhuǎn)沉積裝置300的內(nèi)部維持在真空狀態(tài)下。
[0037]雖然以下示例性實(shí)施方案主要參照線性沉積裝置100中的反應(yīng)器136來進(jìn)行描述，但是相同的原理和操作可適用于旋轉(zhuǎn)沉積裝置300或其他類型的沉積裝置。
[0038]示例性反應(yīng)器
[0039]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖1沉積裝置100的反應(yīng)器136A至136E (統(tǒng)稱為“反應(yīng)器136”)的透視圖。在圖4中，反應(yīng)器136A至136E可彼此相鄰地串聯(lián)放置。在另一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器136A至136E可彼此相隔一定距離放置。當(dāng)基底120從左側(cè)移動(dòng)至右側(cè)(如箭頭450所示)時(shí)，通過反應(yīng)器136A至136E順序地注射材料至基底120以使材料層沉積在基底120上。與使基底120相對于反應(yīng)器136移動(dòng)相反(或者除此之外)，反應(yīng)器136可相對于120移動(dòng)(例如，注射材料時(shí)從右向左)。
[0040]在一個(gè)實(shí)施方案中，在基底120從左側(cè)移動(dòng)至右側(cè)之后，基底120可從右側(cè)移動(dòng)至左側(cè)(如箭頭460所示)以暴露基底120，并且使沉積在其上的材料為與基底120從左側(cè)移動(dòng)至右側(cè)相比不同順序的材料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，將基底120重復(fù)暴露于相同順序的材料。將基底120暴露于相同順序的材料可通過使用旋轉(zhuǎn)沉積裝置300來實(shí)現(xiàn)，或者通過當(dāng)基底120以箭頭460所示方向移動(dòng)時(shí)切斷氣體和自由基并且當(dāng)基底120以箭頭450所示方向移動(dòng)時(shí)重新接通氣體和自由基來實(shí)現(xiàn)。
[0041]反應(yīng)器136A、136B和136D (也稱為注射裝置)將氣體或氣體混合物注射到基底120上，其分別通過管416、420和428接收。在注射到基底120上之后剩余的過量氣體通過排氣部分440、442和446排出。以下參照圖5A詳細(xì)描述注射裝置136A、136B和136D的結(jié)構(gòu)。
[0042]反應(yīng)器136C和136E (也稱為自由基反應(yīng)器)產(chǎn)生氣體自由基并將自由基注射到基底120上。自由基反應(yīng)器136C與管412連接以接收來自源的氣體。電極424延伸穿過自由基反應(yīng)器136C的長度。通過在電極424和自由基反應(yīng)器136C的主體之間施加電壓，使所注射氣體轉(zhuǎn)化為自由基。自由基被注射到基底120上，恢復(fù)不活潑狀態(tài)的氣體和任何剩余的自由基通過排氣部分444從自由基反應(yīng)器136C中排出。反應(yīng)器136E具有與反應(yīng)器136C相同的結(jié)構(gòu)并且包括管414、電極426和排氣部分448。以下參照圖5B詳細(xì)描述自由基反應(yīng)器136C和136E的結(jié)構(gòu)。
_3] 示例性注射裝置
[0044]圖5A是說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖4的注射裝置136A的橫截面視圖。注射裝置136A包括由氣體通道542、穿孔(例如，縫隙或孔)544、反應(yīng)室546、收縮區(qū)域548和排氣部分440形成的主體506。由管416供應(yīng)至氣體通道542的氣體經(jīng)由穿孔544注射到反應(yīng)室546中。反應(yīng)室546朝著基底120的表面開口，因此使填充反應(yīng)室546的氣體注射在基底120上。注射的氣體流經(jīng)反應(yīng)室546、收縮區(qū)域548和排氣部分440。
[0045]收縮區(qū)域548的高度Ii1小于反應(yīng)室546的寬度W i。寬度W1平行于基底120與反應(yīng)器136之間的相對移動(dòng)路徑進(jìn)行測量。高度Ii1在收縮區(qū)域548的上表面與基底120的表面之間進(jìn)行測量。反應(yīng)室的橫截面積A1 (其垂直于氣體從氣體通道542朝向基底120的向下流動(dòng))超過了收縮區(qū)域的橫截面面積A2(其垂直于基底120上的氣體從反應(yīng)室546至排氣部分440的橫向流動(dòng))。由于橫截面面積從反應(yīng)室546到收縮區(qū)域548減小，從反應(yīng)室546流動(dòng)到收縮區(qū)域548中的氣體由于文丘里效應(yīng)經(jīng)歷了速度的增加和壓力的降低。收縮區(qū)域548中速度的增加提高了沉積在基底120上的材料(和物理吸附在基底120上的任何氣體)之間的對流傳質(zhì)速率。此外，收縮區(qū)域548中壓力的降低降低了物理吸附在基底120上的氣體(或者沉積在基底120上的揮發(fā)性物質(zhì))的平衡濃度。因此，增加的速度和降低的壓力更有效地從基底120中移除過量氣體和/或材料。
[0046]注射裝置136B和136D可具有與注射裝置136A相同或相似的結(jié)構(gòu)，因此，為了簡潔起見，這里省略了對其的詳細(xì)描述。
[0047]在一個(gè)實(shí)施方案中，注射裝置136A、136B和136D分別注射含金屬前體(例如，三甲基鋁)、吹掃氣體(例如，惰性氣體如氬氣Ar或氮?dú)釴2)和有機(jī)前體(例如4-乙基苯酚)。由于依次注射這些材料，所以使金屬醇鹽(例如，鋁氧烷)沉積在基底120上。
[0048]示例性自由基反應(yīng)器
[0049]圖5B是說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖4的自由基反應(yīng)器136C的橫截面視圖。自由基反應(yīng)器136C包括形成有氣體通道530、等離子體室534、連接氣體通道530與等離子體室534的通路532、穿孔(例如，縫隙或孔)536、反應(yīng)室538、收縮區(qū)域540和排氣部分444的主體502。自由基反應(yīng)器136C包括內(nèi)電極424和圍繞等離子體室534的外電極531 (外電極531可與金屬主體502成一體)。由管412供應(yīng)至通道530的氣體或氣體混合物通過通路532注射到等離子體室534中。通過在內(nèi)電極424與外電極531之間施加電壓差，在等離子體室534中產(chǎn)生等離子體。例如，通過DC (直流)脈沖發(fā)生器在150W和300kHz下產(chǎn)生電壓差。
[0050]由于產(chǎn)生了等離子體，所以在等離子體室534中形成了氣體或氣體混合物的自由基。因?yàn)榈入x子體室534位于遠(yuǎn)離基底120處(即自由基反應(yīng)器136C是遠(yuǎn)程型等離子體產(chǎn)生器)，所以基底120或在基底120上形成的任何裝置都不會(huì)被產(chǎn)生自由基的過程損壞。產(chǎn)生的自由基通過穿孔536注射到反應(yīng)室538中。反應(yīng)室538朝著基底120的表面開口，因此使反應(yīng)室538下面的基底120區(qū)域暴露于所注射的自由基。在一個(gè)實(shí)施方案中，所產(chǎn)生的自由基將基底的表面加熱到低于120°C的溫度，其有利地防止基底熔化。例如，基底是市售低密度聚乙烯，其熔點(diǎn)為105°C至115°C。
[0051]在一個(gè)實(shí)施方案中，將氫氣H2提供至反應(yīng)器136C中以產(chǎn)生氫自由基H*。為了穩(wěn)定氫自由基H*，還可將氮?dú)釴2與氫氣H 2結(jié)合注射至自由基反應(yīng)器136C中。氫氣H 2與氮?dú)釴2的混合比不是關(guān)鍵的并且可采用50: 50至99: I的任何比。除了其他原因，使用氫自由基H*以進(jìn)行MLD過程而不斷裂有機(jī)前體中的碳鏈?zhǔn)怯欣?。與使用氧化氣體的自由基(例如，氧自由基O*)相比，可使沉積材料的沉積速率增加并且可改善沉