[发明专利]用于原子层沉积的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于衬底的表面上的原子层沉积的装置。本发明还涉及用于衬底的表面上的原子层沉积的方法。

背景技术

已知原子层沉积为(重复)沉积单层目标材料的方法。原子层沉积与例如化学气相沉积的不同之处在于原子层沉积至少采取两个处理步骤。这些处理步骤的第一个包括将前驱气体施加在衬底表面上。这些处理步骤的第二个包括前驱材料的反应以便形成单层靶材料。原子层沉积具有实现良好的层厚度控制的优点。

WO2008/085474公开了一种用于原子层沉积的装置。该装置公开了空气轴承效应，以便衬底悬浮在注入头上面。对于片状衬底，这样的悬浮可能是使用前驱气体的低效方式，其中存在污染的风险，并且可能较低精度地沉积层。

发明内容

据此，按照本发明的一个方面，本发明的目的是提供使前驱气体的使用得到改善的原子层沉积的装置和方法；其中精确地提供衬底支承。按照一个方面，本发明提供了用于在片状衬底的表面上的原子层沉积的装置，其包括：注入头，所述注入头包括配有前驱供给口和前驱排放口的沉积空间；所述供给口和排放口被安排成从前驱供给口经由沉积空间到前驱排放口提供前驱气流；沉积空间在使用时由注入头和衬底表面界定；和包括轴承空气注入器的空气轴承，该轴承空气注入器安排成在注入头与衬底表面之间注入轴承空气，因此该轴承空气形成空气轴承；以及传送系统，该传送系统提供衬底和注入头沿着衬底表面的相对运动，以便形成传送衬底的传送平面。将支承部分安排成与注入头相对，该支承部分被构造成提供在传送平面中平衡注入头空气轴承的空气轴承压强布局，以便衬底被所述空气轴承压强布局无支承地保持在注入头与支承部分之间。沉积空间可以定义相对于衬底表面的沉积空间高度D2。空气轴承相对于衬底定义小于沉积空间高度D2的间隙距离D1。

按照本发明的另一个方面，本发明提供了用于使用包括注入头的装置在衬底的表面上的原子层沉积的方法，该注入头包括配有前驱供给口的沉积空间和配有轴承空气注入器的空气轴承，其中沉积空间定义相对于衬底表面的沉积空间高度D2；并且其中空气轴承相对于衬底定义小于沉积空间高度D2的间隙距离D1，该方法包括如下步骤：将前驱气体从前驱供给口供应给沉积空间以便与衬底表面接触；在注入头与衬底表面之间注入轴承空气，因此该轴承空气形成空气轴承；在衬底表面的平面中建立沉积空间与衬底之间的相对运动；以及提供在传送平面中平衡注入头空气轴承的空气轴承压强布局，以便衬底被所述空气轴承压强布局无支承地保持在注入头与支承部分之间。这样的方法可选地可以使用按照本发明的装置实现。

通过平衡空气轴承支承，可以将片状衬底控制成不会对衬底造成机械损害地保持在传送平面中。另外，通过使用空气轴承，可以提供沉积空间的独立压强控制，因此允许自由选择许多沉积材料和方法。

将前驱气体限制在沉积空间内使沉积空间中的压强例如沉积空间中的前驱气体压强或沉积空间中的总压强能够得到控制。此外，该装置可以包括沉积空间压强控制器。可以将沉积空间中的压强控制成独立于和/或不同于沉积空间外部的压强。这样，可以将沉积空间中的预定压强设置成，优选的是专用于优化原子层沉积处理。

在使用该装置时，沉积空间由衬底表面界定。显然，这样的话，衬底有助于限制前驱气体。衬底的这样限制可以保证基本上防止了前驱气体流过沿着衬底表面的假想平面。但是，这不是必需的，甚至可以支持在各种程度上打孔的衬底，只要可以为提供轴承空气支承提供足够的承载表面就行。

在衬底表面的平面中沉积空间与衬底之间的相对运动与将注入前驱气体限定在沉积空间内的组合进一步使前驱气体能够得到相当有效使用。这样的话，可以使前驱气体量有效地分布在衬底表面上，因此提高了前驱气体分子在注入沉积空间中之后附着于衬底表面的概率。

附图说明

现在参考附图以非限制方式对本发明加以描述，在附图中：

图1示出了按照本发明的一个实施例的示意性侧视图；

图2示出了按照本发明的一个实施例的示意性侧视图；

图3示出了另一个实施例的示意性平面图；

图4示出了按照本发明另一个实施例的注入头的一个实施例；

图5示出了第四实施例的示意性侧视图；

图6示出了第四实施例的一种变体的示意图；

图7A示出了第一输送元件、第二输送元件、和带有注入头的工作区的顶视图；

图7B示出了在导入区中输送的衬底；

图7C示出了通过工作区输送的衬底；