[發明專利]用于原子層沉積的設備

無效

• 申請號: 201080034025.3
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN102471887A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: G·努涅斯;R·D·基納德
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: C23C16/54
• 分類號: C23C16/54;C23C16/455
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王倫偉;李炳愛

要求優先權

本專利申請要求本文以引用方式并入的以下美國臨時申請的優先權：

用于原子層沉積的設備，序列號61/230,336，提交于2009年7月31日。

發明背景

發明領域本發明涉及用于將一種或多種材料的原子層沉積在基底上的設備。

技術說明原子層沉積(“ALD”)是一種薄膜沉積技術，其對沉積在基底上的一層復合材料的厚度提供極其精密的控制。顧名思義，原子層沉積中的薄膜生長是一層接一層的，其允許沉積極其薄的保角涂層，所述保角涂層也沒有晶界和針孔。這種涂層的沉積通常通過施用兩種分子前體來進行?；椎谋砻姹┞队诘谝磺绑w(“前體I”)分子，其與表面發生化學反應。該反應是自限的并且持續直到有一個反應前體I的均勻單層涂層覆蓋所述表面為止。所述表面接著暴露于第二前體(“前體II”)，其與涂覆有前體I的表面發生化學反應以形成期望的化合物。如前所述，所述反應是自限的，并且結果是反應的前體II的完成的單層涂層覆蓋所述表面，并且因此期望的化合物材料的完成的單層覆蓋所述表面。

所述過程接著可被重復，將表面首先暴露于前體I，然后暴露于前體II，直到已形成了期望厚度的涂層。由于每個完成的I-II層具有大約0.1nm的厚度，因此具有非常精密地控制的厚度的極薄層是可能的。

從歷史觀點上說，原子層沉積已經通過將待涂覆的基底放置在真空室中并且引入包含某些小百分比的前體(同樣在氣相中)的低壓載氣來進行。然而，因為從沉積室完全吹掃前體的時間可能很長，因此原子層沉積通常已經被認為是一種慢工藝。

已知原子層沉積涂覆頭的一種供選擇的替代形式，其允許以高得多的速率沉積。在這種頭部布置中，前體氣體(還是在惰性載氣中的前體分子)通過長而窄的通道遞送，并且這些通道與真空攝取通道和吹掃氣體通道交替。所述頭部接著在垂直于輸出通道的長軸的方向上橫跨待涂覆的基底穿過(或者保持在某一位置，而基底在其下方平移)。美國公布的專利申請2008/166,880(Levy)是這樣一種頭部的結構的代表。

在這個引用的公布專利申請中所公開的頭部要求所述頭部和所述基底之間的間隔非常小(約三十微米)并且極其精密可控。實際上，源自所述裝置表面的噴射氣體在待涂覆的基底上以類同于氣墊船的方式被用作使涂覆頭浮動的裝置。

鑒于前述，據信提供一種對涂覆頭和基底之間的精確距離不敏感而是獨立于所述頭部和基底之間的間隔并容忍該間隔上的尺寸變化的用于基底的原子層沉積涂層的設備是有利的。這樣，不需要特別的措施來保持這個間距不變。具體地講，據信有利的是不要求從所述頭部排出的氣體有雙重用途：即氣體不被要求以犧牲裝置的主要功能為代價起到保持固定間隔的作用，沉積原子層沉積涂層。

發明概述

本發明涉及一種用于將材料的原子層沉積在移動基底上的設備，所述設備包括用于沿著預定的行進路徑通過所述設備移動基底的傳輸裝置和具有至少一個前體遞送通道的涂覆桿。前體遞送通道能夠將包含待沉積在基底上的材料的流體朝向行進路徑引導。在使用時，可沿著行進路徑移動的基底限定前體遞送通道的出口端和基底之間的間隙。所述間隙限定對于來自前體遞送通道的流體流的阻抗Z_g。

所述設備還包括設置在前體遞送通道內部的限流器。限流器對于前體遞送通道中的所述流呈現預定的阻抗Z_fc。限流器的尺寸被設置成使得阻抗Z_fc為阻抗Z_g的至少五(5)倍，并且更優選地至少十五(15)倍。

阻抗Z_fc具有摩擦因子f。前體遞送通道中的限流器的尺寸被設置成使得阻抗Z_fc具有小于100，并且優選地小于10的摩擦因子。

涂覆桿也具有分別設置在前體遞送通道的上游側和下游側上的第一惰性氣體遞送通道和第二惰性氣體遞送通道。