[发明专利]与原子层沉积反应器相连接的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种与包括反应腔室的原子层沉积反应器相连接的装置，该装置包括用来向反应腔室供给反应气体并且用来回吸反应气体的部件，以及用来供给阻隔气体(barrier gas)的部件。

背景技术

反应腔室是ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)反应器的主要部件，待处理的基片被设置所述反应腔室中。原子层沉积工艺是基于间歇的、饱和的表面反应，其中所述表面控制膜的生长。每个反应成分在那里分别与表面进行接触。这样，在反应腔室里，各反应气体和其间的冲洗(flushing)气体脉冲被顺序地引到基片上。

在原子层沉积反应器的设计中，实现良好的流动动力和尖锐脉冲是重要的。为了锐化脉冲并且有时也作为仅有的阻隔，其中使用被称为惰性气体的阀式调节(inert gas valving)的原理，通过惰性气体适当的供给和流动，来阻止反应腔室中反应气体向基片的流动。

上述功能将被实现成尽可能地靠近反应腔室以避免供给管道或者供给通道的后置阻隔段(post-barrier length)导致反应成分脉冲的拖尾(tail)，即，从表面释放的分子，这些分子在与下一个脉冲混合时，导致CVD(Chemical Vapour Deposition，化学气相沉积)增长。这种由于拖尾产生的化学气相沉积增长是绝对不允许在基片上存在的，因为那样的话，将不再发生由表面控制的根据原子层沉积的沉积，这种情况下，所沉积的薄膜的特性将发生改变。

最早的阻隔管道是用玻璃通过所谓唇管制成的，藉此阻隔流被同轴线的管道部件带到指定位置。这些解决方案是庞大的、昂贵的和脆弱的。一种后来的解决方案是使用设置在平板上的凹槽，通过将这样的带凹槽平板相对于彼此上下叠置来提供三维的管道系统。更为优选的是，将这样的凹槽直接制作在反应腔室的壁中；这是现有技术的最常用的实施方式。问题是：要提供多个阻隔凹槽和容纳在所述阻隔凹槽中的阻隔供给部，并且要对于多种初始物料(starting materials)对称地并且均等地抽吸。作为这样的组装方式的结果，平板的数量和/或尺寸增大。当希望在小的或者扁平的空间中用阻隔材料填充反应腔室时，平板解决方案变得难以实施。此外，在多个源的情况下，要连接的气体连接部数量很大，并且在大面积上连接这些气体连接部是困难的。污染气体(contaminating gas)凹槽的长度也易于趋向增大。在现有技术中提供解决这个问题的另一种尝试是这样的：通过例如在装置下面保留空间，在该空间中通过折叠一段长度的普通管道而形成所需的流动路径，以期实现预期解决方案。这是一种能起作用的方案，但它需要空间，而且无法观察到被折叠的管道的里面以判断是否需要清洗。

在PCT公开文本WO 2006/000643、美国专利公报4,413,022以及FI专利申请20055612与20055613中描述了原子层沉积工艺概况、上述惰性气体的阀式调节原理以及原子层沉积反应器，这些文献作为现有技术的几个示例，在本发明中加以参引。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服从上文所知的现有技术的不足之处的装置。该目的通过根据本发明的装置而得以实现。根据本发明的装置的特征在于，用来供给与回吸所述反应气体和用来供给所述阻隔气体的部件包括：中间元件，该中间元件具有延伸通过该中间元件的多个相平行的通道；以及第一回流元件和第二回流元件，所述第一回流元件和第二回流元件被布置在所述中间元件的两端，所述通道通到所述第一回流元件和第二回流元件中，所述第一回流元件和第二回流元件被布置成将所述中间元件中的各通道加以组合从而提供通道间的流动。

本发明的优点主要是其能够提供良好的流动动力(flow dynamics)和尖锐脉冲(sharp pulses)。这能够消除上述的在与下一个脉冲混合时将导致化学气相沉积增长的不利的脉冲拖尾。本发明也使得各气体通道在被引至反应腔室之前能够以有利的方式相结合，从而，可能的化学气相沉积增长被形成在供给通道中，而不是基片表面上。在根据本发明的解决方案中，来自不同气体源的各种气体也可以用有利的方式被混合成尽可能均匀的气流。不均匀性将导致对基片提供的剂量(dosage)不均匀，这又将导致速度缓慢、材料效率差和不均匀的膜。本发明的另一个优点是：阻隔通道的造型和布置可制成对于所有初始气体(starting gas)尽可能地相同，藉此它们的性态能够被标准化。本发明的结构也可以用有利的方式制成，以使得通道的清洗与其清洗的检查变得很容易。在本发明中，角落和内表面的数量也可以被最小化，并且能够以有利的方式对惰性阻隔气体的供给和回吸加以调节。

附图说明