Ald覆層設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提出一種ALD覆層設(shè)備。ALD覆層設(shè)備(100)具有：用于金屬有機(jī)的初始材料(6)的儲(chǔ)存容器(1)；和包括調(diào)節(jié)閥(3)、壓力表(4)、壓力隔板(5)和第一多通閥(10)的裝置(2)，其中裝置(2)設(shè)置在儲(chǔ)存容器(1)的下游，并且第一多通閥(10)能夠在處理室(7)和收集室(8)之間切換。
【專利說明】ALD覆層設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 提出一種ALD覆層設(shè)備和一種用于運(yùn)行ALD覆層設(shè)備的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 待實(shí)現(xiàn)的目的在于，提出一種用于尤其用成本有效和節(jié)省材料的半導(dǎo)體材料對(duì)襯 底覆層的ALD覆層設(shè)備。另一待實(shí)現(xiàn)的目的在于，提出通過一種裝置用金屬有機(jī)的初始材 料穩(wěn)定地并且持久地供給處理室。
[0003] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，ALD覆層設(shè)備包括用于金屬有機(jī)的初始 材料的儲(chǔ)存容器。
[0004] 將也稱作為前體的"金屬有機(jī)的初始材料"在本文中理解成能反應(yīng)的物質(zhì)，所述物 質(zhì)能夠以液相、固相和/或氣相存在并且尤其不與自身或自身的配合基反應(yīng)。此外，金屬有 機(jī)的初始材料的裂解是可能的，使得能夠形成裂解產(chǎn)物或分解產(chǎn)物。換言之，金屬有機(jī)的初 始材料經(jīng)受自限的反應(yīng)。金屬有機(jī)的初始材料安置在儲(chǔ)存容器中。例如，金屬有機(jī)的初始 材料在儲(chǔ)存容器中以液相、固相和/或氣相存在。儲(chǔ)存容器是壓力穩(wěn)定的并且包括尤其能 夠具有高的導(dǎo)熱能力的材料。
[0005] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，ALD覆層設(shè)備具有包括調(diào)節(jié)閥、壓力表、 壓力隔板和第一多通閥的裝置。調(diào)節(jié)閥、壓力表、壓力隔板和第一多通閥依次彼此以成行、 串聯(lián)和/或以線性布置的方式經(jīng)由管路彼此連接。
[0006] 在本文中將"管路"理解為構(gòu)成為用于運(yùn)輸金屬有機(jī)的初始材料的管或管道，所述 管或管道能夠?qū)LD覆層設(shè)備的各個(gè)組成部分、組件和/或元件彼此連接。在此所描述的 管路的橫截面在此能夠具有圓形的、有角的或其他均勻的或不均勻的幾何形狀。在本文中 將"橫截面"理解為管路的垂直于或橫向于金屬有機(jī)的初始材料的流動(dòng)方向構(gòu)成的橫向擴(kuò) 展。管路尤其具有1/4寸至2寸的直徑并且能夠直線地、彎曲地和/或成角度地構(gòu)成，其中 能夠恒定地放大和/或縮小橫截面。
[0007] 借助調(diào)節(jié)閥例如能夠控制將氣相的金屬有機(jī)的材料從儲(chǔ)存容器中輸送到裝置中。 也就是說，借助調(diào)節(jié)閥能夠增多或減少尤其能夠穿過、流過和/或經(jīng)過裝置的金屬有機(jī)的 初始材料的數(shù)量。調(diào)節(jié)閥的工作原理通過壓力表來確定。
[0008] 壓力表設(shè)置在調(diào)節(jié)閥和壓力隔板之間并且在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行時(shí)測(cè)量金屬有機(jī) 的初始材料的尤其能夠在儲(chǔ)存容器和壓力隔板之間建立的工作壓力。
[0009] 將"金屬有機(jī)的初始材料的工作壓力"尤其理解為金屬有機(jī)的初始材料的能夠在 ALD覆層設(shè)備運(yùn)行期間構(gòu)成的蒸汽壓力。
[0010] 壓力隔板例如能夠構(gòu)成為圓盤，所述圓盤具有設(shè)置在圓盤之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開 口，其中所有開口的總和構(gòu)成比壓力表和第一多通閥之間的管路的橫截面小的面。例如，所 有開口的總和比管路的橫截面小25%以上。壓力隔板的開口能夠構(gòu)成為圓形的和/或有角 的。
[0011] 調(diào)節(jié)閥、壓力表、壓力隔板和第一多通閥分別滿足裝置中的功能并且至少部分地 在其工作原理方面彼此相關(guān)。例如，調(diào)節(jié)閥借助壓力表來控制，或第一多通閥在工作時(shí)根據(jù) 金屬有機(jī)的初始材料的工作壓力的過程步驟（Prozessschritt)或數(shù)值在兩個(gè)管路之間切 換，壓力表測(cè)量、確定和/或探測(cè)所述工作壓力。
[0012] 根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方式，裝置設(shè)置在儲(chǔ)存容器的下游。換言之，在儲(chǔ)存容器和裝 置之間構(gòu)成管路，其中將金屬有機(jī)的初始材料從儲(chǔ)存容器開始朝向裝置的方向引導(dǎo)。在儲(chǔ) 存容器和裝置之間的管路尤其能夠連續(xù)地構(gòu)成。在本文中將"連續(xù)地"理解為，在沒有中斷 的情況下在管路中構(gòu)成另一管路和/或例如呈多通閥的形式的連接件。通過在下游連接裝 置，尤其在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行期間可能的是，控制金屬有機(jī)的初始材料在從儲(chǔ)存容器離開 之后的工作壓力。
[0013] 根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方式，第一多通閥能夠在處理室和收集室之間切換。第一多通 閥在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行期間始終打開并且將金屬有機(jī)的初始材料引導(dǎo)到處理室或收集室 中。換言之，尤其在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行時(shí)，金屬有機(jī)的初始材料的傳送與金屬有機(jī)的初始材 料的工作壓力相關(guān)，所述工作壓力通過壓力表來確定、測(cè)量和/或探測(cè)。
[0014] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，第一多通閥交替地快速地切換到處理室 和收集室中，使得在通過裝置進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)時(shí)不可見壓力波動(dòng)。由此，近似連續(xù)地或連續(xù)地 通過裝置進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。
[0015] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，ALD覆層設(shè)備包括：用于金屬有機(jī)的初 始材料的儲(chǔ)存容器；和包括調(diào)節(jié)閥、壓力表、壓力隔板和第一多通閥的裝置，其中裝置尤其 在材料流的方向上設(shè)置在儲(chǔ)存容器的下游，并且第一多通閥能夠在處理室和收集室之間切 換。
[0016] 借助于用于原子層沉積（ALD'atomic layer deposition"）的ALD覆層設(shè)備能 夠制造非常薄的功能層，例如層厚度為0.1至3Λ。其中上述層厚度尤其能夠?qū)?yīng)于原子層 的層厚度。
[0017] 在此，將術(shù)語"原子層沉積"理解為制造層，其中為此所必需的金屬有機(jī)的初始材 料并非同時(shí)地、而是交替地依次輸送給處理室、覆層室和/或具有待覆層的襯底的反應(yīng)器。 在此，金屬有機(jī)的初始材料能夠交替地積聚在待覆層的襯底的表面上或者積聚在之前沉淀 的初始材料上進(jìn)而成為化合物。由此可能的是，對(duì)于每個(gè)重復(fù)循環(huán)，即對(duì)于在依次的子步驟 中一次性地輸送所有必需的金屬有機(jī)的初始材料，分別最多生長(zhǎng)待施加的層的一個(gè)單層， 使得通過循環(huán)的數(shù)量能夠良好地控制層厚度。
[0018] 此外，在此所描述的ALD覆層設(shè)備具有下述優(yōu)點(diǎn)：通過首先輸送的金屬有機(jī)的初 始材料僅積聚在待覆層的表面上并且之后輸送的第二初始材料才與第一初始材料進(jìn)行反 應(yīng)，非常一致的層生長(zhǎng)是可能的，通過所述層生長(zhǎng)也能夠以大的縱橫比均勻地覆蓋表面。
[0019] 金屬有機(jī)的初始材料安置在溫度穩(wěn)定的儲(chǔ)存容器中，以便將其在需要時(shí)輸送給處 理室。根據(jù)儲(chǔ)存容器中的溫度，金屬有機(jī)的初始材料也部分地以氣相的方式位于以液態(tài)形 式和/或固態(tài)形式存在的金屬有機(jī)的初始材料之上。儲(chǔ)存容器安置在具有盡可能大的熱容 量的恒溫池中，以便將儲(chǔ)存容器中的初始材料的溫度保持為盡可能恒定。溫度穩(wěn)定的儲(chǔ)存 容器具有至少一個(gè)管路，通過所述管路將氣態(tài)的初始材料通過以脈沖的、沖擊的和/或循 環(huán)的方式打開多通閥而輸送給氣流，所述氣流將材料帶到覆層室。根據(jù)通過金屬有機(jī)的初 始材料的溫度進(jìn)而至少按照原理通過恒溫池的溫度來確定的蒸汽壓力，一定量的初始材料 到達(dá)到氣流中。
[0020] 由于以脈沖的方式從儲(chǔ)存容器中提取金屬有機(jī)的初始材料，與提取持續(xù)時(shí)間和頻 率以及儲(chǔ)存容器的幾何形狀的條件相關(guān)地，在保留在儲(chǔ)存容器中的金屬有機(jī)的初始材料之 內(nèi)出現(xiàn)溫度波動(dòng)。溫度恢復(fù)通常僅能夠部分地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閺暮銣爻氐絻?chǔ)存容器中的金屬有 機(jī)的初始材料的溫度傳遞僅非常慢地或者緩慢地進(jìn)行。由此，在經(jīng)過多個(gè)覆層循環(huán)時(shí)，在儲(chǔ) 存容器中出現(xiàn)金屬有機(jī)的初始材料的非限定的冷卻。換言之，尤其能夠在儲(chǔ)存容器之內(nèi)測(cè) 量到溫度梯度。
[0021] 儲(chǔ)存容器中的金屬有機(jī)的初始材料的與覆層循環(huán)的長(zhǎng)度和頻率以及與儲(chǔ)存容器 的大小相關(guān)的非限定的冷卻能夠造成待施加的層的不均勻的層厚度分布，由此待施加的層 的質(zhì)量在ALD覆層設(shè)備的制造公差的范圍內(nèi)受到損害。
[0022] 在該方面，至今僅測(cè)量和調(diào)節(jié)溫度，其中金屬有機(jī)的初始材料的蒸汽壓力的穩(wěn)定 間接地經(jīng)由恒溫池實(shí)現(xiàn)，然而這由于緩慢的熱傳遞引起所提到的在儲(chǔ)存容器中的溫度波動(dòng) 和梯度。儲(chǔ)存容器的大小縮放的問題迄今看來是不可解決的。
[0023] 為了提出一種盡管在儲(chǔ)存容器中可能存在溫度梯度、但是金屬有機(jī)的初始材料的 輸送仍具有恒定的或者穩(wěn)定的材料流的ALD覆層設(shè)備，在此所描述的ALD覆層設(shè)備利用下 述思想：在儲(chǔ)存容器的下游尤其連接在上文中描述的裝置，使得在運(yùn)行時(shí)從金屬有機(jī)的初 始材料的所需要的工作壓力起才將金屬有機(jī)的初始材料引導(dǎo)到處理室中。工作壓力尤其在 ALD覆層設(shè)備運(yùn)行時(shí)通過裝置在時(shí)間上保持恒定。
[0024] 在本文中將"在時(shí)間上恒定"理解為：通過裝置在測(cè)量公差的范圍內(nèi)將工作壓力穩(wěn) 定地、一致地和/或無波動(dòng)地保持在工作壓力的中間值周圍。壓力差能夠在1至2%之間、 尤其以小于1%或以小于1%。偏離需要的和/或或適合的工作壓力或者工作壓力的中間值。
[0025] 如果用于處理室的處理或原子層沉積的執(zhí)行的工作壓力發(fā)生改變，那么金屬有機(jī) 的初始材料尤其通過第一多通閥引導(dǎo)到收集室中。因此，輸送到收集室中，直至金屬有機(jī)的 初始材料的通過裝置在時(shí)間上保持恒定的工作壓力再次適應(yīng)于在裝置中執(zhí)行原子層沉積。
[0026] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，壓力表借助調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)金屬有機(jī)的初 始材料在儲(chǔ)存容器和壓力隔板之間的在時(shí)間上恒定的工作壓力。也就是說，壓力表根據(jù)金 屬有機(jī)的初始材料的在時(shí)間上恒定的工作壓力來控制調(diào)節(jié)閥，其中壓力表測(cè)量金屬有機(jī)的 初始材料在儲(chǔ)存容器和壓力隔板之間的在時(shí)間上恒定的工作壓力。換言之，為對(duì)金屬有機(jī) 的初始材料的工作壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)的壓力調(diào)節(jié)，所述工作壓力能夠在儲(chǔ)存容器和壓力隔板之 間測(cè)量。壓力表尤其沿材料流的方向設(shè)置在調(diào)節(jié)閥的下游。
[0027] 如果壓力表測(cè)量出金屬有機(jī)的初始材料的不足以將其經(jīng)由第一多通閥引導(dǎo)到處 理室中的工作壓力，那么經(jīng)由調(diào)節(jié)閥增強(qiáng)地將金屬有機(jī)的初始材料朝向壓力隔板的方向輸 送。如果壓力表測(cè)量出金屬有機(jī)的初始材料的適合于處理室的處理的工作壓力，那么抑制 和/或減少金屬有機(jī)的初始材料的輸送。
[0028] 壓力隔板設(shè)置在壓力表和第一多通閥之間。借助壓力隔板，尤其地，出現(xiàn)管路橫截 面或管路直徑的縮小，并且金屬有機(jī)的初始材料的工作壓力在壓力隔板之前升高。通過壓 力隔板，在裝置之內(nèi)尤其能夠通過壓力表測(cè)量金屬有機(jī)的初始材料的工作壓力的升高。換 言之，通過壓力隔板，能夠通過下述方式保證恒定的工作壓力：尤其地，儲(chǔ)存容器中的工作 壓力的波動(dòng)通過壓力隔板攔住、補(bǔ)償和/或平衡。也就是說，在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行時(shí)，不能 低于在壓力隔板之后構(gòu)成的最小壓力。
[0029] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，在壓力表和壓力隔板之間出現(xiàn)金屬有機(jī) 的材料的時(shí)間上恒定的工作壓力，所述工作壓力大于金屬有機(jī)的初始材料在儲(chǔ)存容器中的 工作壓力。由于管路的橫截面通過壓力隔板縮小，金屬有機(jī)的初始材料的工作壓力直接在 壓力隔板的上游建立。工作壓力優(yōu)選在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行期間通過裝置在時(shí)間上保持恒 定。金屬有機(jī)的初始材料的在此得出的在時(shí)間上恒定的工作壓力大于金屬有機(jī)的初始材料 在儲(chǔ)存容器中的工作壓力。金屬有機(jī)的初始材料在壓力隔板之前的在時(shí)間上恒定的工作壓 力尤其能夠通過裝置的調(diào)節(jié)閥和壓力表來保證。如果金屬有機(jī)的初始材料在壓力隔板之前 的在時(shí)間上恒定的工作壓力發(fā)生改變，那么經(jīng)由壓力表控制調(diào)節(jié)閥，使得更多地將金屬有 機(jī)的初始材料從儲(chǔ)存容器引導(dǎo)到裝置中。
[0030] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，當(dāng)在壓力表和壓力隔板之間存在金屬有 機(jī)的初始材料的在時(shí)間上恒定的工作壓力時(shí)，第一多通閥切換到處理室中，并且當(dāng)金屬有 機(jī)的初始材料的工作壓力偏離在時(shí)間上恒定的工作壓力時(shí)，第一多通閥切換到收集室中。 即第一多通閥在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行期間打開并且根據(jù)金屬有機(jī)的初始材料的工作壓力將 金屬有機(jī)的初始材料引導(dǎo)到處理室或收集室中。第一多通閥在處理室和收集室之間的切換 不影響金屬有機(jī)的初始材料的能夠在壓力表和壓力隔板之間構(gòu)成的在時(shí)間上恒定的工作 壓力。換言之，金屬有機(jī)的初始材料的傳導(dǎo)率（Leitwert)不通過切換第一多通閥而發(fā)生改 變、尤其是減少。在本文中將"傳導(dǎo)率"理解為管路阻力的倒數(shù)值。
[0031] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，收集室與ALD覆層設(shè)備的管路相比具有5 倍至10倍的直徑擴(kuò)張，所述管路尤其能夠具有1/4寸至2寸的直徑。通過上述直徑擴(kuò)張， 在將金屬有機(jī)的初始材料輸送到收集室中時(shí)尤其不影響在壓力隔板和第一多通閥之間的 在時(shí)間上恒定的工作壓力。
[0032] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，在儲(chǔ)存容器和裝置之間設(shè)置有第二多通 閥并且在設(shè)備和收集室之間設(shè)置有第三多通閥。也就是說，在儲(chǔ)存容器和裝置之間的以及 在裝置和收集室之間的管路分別具有多通閥。第二和第三多通閥安裝在管路中，使得尤其 不可能出現(xiàn)金屬有機(jī)的初始材料的工作壓力的壓力下降。第二多通閥尤其能夠?qū)⒔饘儆袡C(jī) 的初始材料引導(dǎo)到裝置中或引導(dǎo)到至少一個(gè)其他的管路中。第三多通閥尤其能夠?qū)⒔饘儆?機(jī)的初始材料從裝置引導(dǎo)到收集室中或者與至少一個(gè)其他的管路連接。
[0033] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，第二多通閥與第三多通閥連接。將第二 多通閥與第三多通閥連接的管路在此尤其能夠繞過裝置。也就是說，金屬有機(jī)的初始材料 能夠從儲(chǔ)存容器中離開并且在不穿過裝置的情況下直接引導(dǎo)到收集室中。換言之，在第二 多通閥和第三多通閥之間的管路例如構(gòu)成為旁路（英語也稱為"Bypass"）。
[0034] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，經(jīng)由第二多通閥和第三多通閥實(shí)現(xiàn)將金 屬有機(jī)的初始材料的分解產(chǎn)物直接導(dǎo)出到收集室中。金屬有機(jī)的初始材料尤其在儲(chǔ)存容器 中形成分解產(chǎn)物、副產(chǎn)物和/或不期望的具有比金屬有機(jī)的初始材料更高的蒸汽壓力的產(chǎn) 物。換言之，尤其在儲(chǔ)存容器中能夠形成分解產(chǎn)物，所述分解產(chǎn)物由于其較高的蒸汽壓力與 以氣相存在的金屬有機(jī)的初始材料疊加，并且在儲(chǔ)存容器中處于氣態(tài)。
[0035] 通過打開第二多通閥和第三多通閥能夠?qū)⒎纸猱a(chǎn)物在處理室中的處理之前、期間 和之后從儲(chǔ)存容器中移出、泵吸和/或抽吸。將金屬有機(jī)的初始材料的分解產(chǎn)物例如經(jīng)由 上述能夠在第二多通閥和第三多通閥之間構(gòu)成的旁路引出能夠通過使用具有更大的直徑 的管路來加速。也就是說，在第二多通閥和第三多通閥之間的管路與主要在ALD覆層設(shè)備 中安裝的、存在的和/或使用的具有例如1/4寸至2寸的直徑的管路相比能夠具有更大的 直徑。例如，安裝到旁路中的管路能夠?yàn)?寸，其中ALD覆層設(shè)備的其他管路具有1寸的直 徑。
[0036] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，在第一多通閥和處理室之間連接有第 四、第五和第六多通閥，其中第四和第六多通閥從第一多通閥開始位于至處理室的相同的 管路上，并且第六多通閥從第一多通閥開始、尤其沿材料流的方向設(shè)置在第四多通閥的下 游。此外，第五多通閥位于第四和第六多通閥之間的管路上并且在第五多通閥的下游連接 有用于輸送載氣和/或沖洗氣體的氣體分配元件。
[0037] 第一多通閥將金屬有機(jī)的初始材料的通過裝置尤其在時(shí)間上保持恒定的工作壓 力朝向處理室的方向傳送。在第一多通閥和處理室之間的管路中尤其能夠連接有第四、第 五和第六多通閥，使得不必僅通過切換第一多通閥來控制將金屬有機(jī)的初始材料以脈沖的 方式輸送到處理室中。也就是說，通過關(guān)閉和/或打開第四和第六多通閥能夠控制將金屬 有機(jī)的初始材料以脈沖的方式輸送到處理室中，而不必將第一多通閥切換到收集室的方 向。
[0038] 此外，能夠在運(yùn)行期間關(guān)閉第四多通閥。通過在第四和第六多通閥之間構(gòu)成的管 路，能夠接入第五多通閥與氣體分配元件。經(jīng)由氣體分配元件能夠以分配的方式經(jīng)由第五 和第六多通閥尤其將沖洗氣體引導(dǎo)到處理室中。沖洗氣體尤其是惰性氣體。沖洗氣體例如 能夠包括氬氣或其他惰性氣體。
[0039] 用沖洗氣體供給處理室能夠在處理室中的處理之前、期間和之后進(jìn)行。尤其地，沖 洗氣體在原子層沉積之前、期間和之后用于清潔處理室。
[0040] 此外，經(jīng)由在其中構(gòu)成有第五多通閥的管路能夠?qū)⑤d氣導(dǎo)入到通向處理室的管路 中。載氣尤其用于運(yùn)輸以氣相存在的金屬有機(jī)的初始材料，其中這例如能夠在下述情況下 是有利的：在第一多通閥和處理室之間的管路構(gòu)成為長(zhǎng)至使得通過載氣能夠加速金屬有機(jī) 的初始材料到處理室中的運(yùn)輸。
[0041] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，尤其沿金屬流的方向在收集室的下游設(shè) 置有真空泵。如在上文中已經(jīng)描述的那樣，能夠?qū)⒎纸猱a(chǎn)物引導(dǎo)到收集室中。這尤其通過 繞過裝置并且通過第二和第三多通閥連接的旁路（英文=Bypass)進(jìn)行。在收集室中能夠 構(gòu)成可通過真空泵產(chǎn)生的真空。換言之，通過真空泵在收集室中產(chǎn)生低壓。通過低壓構(gòu)成 真空，所述真空至少根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式具有與能夠在處理室中構(gòu)成的真空相同的低壓。壓 力差在裝置和收集室或者處理室之間例如能夠?yàn)閘(T 3mbar至l(T6mbar。
[0042] 通過收集室中的低壓，不會(huì)減少金屬有機(jī)的初始材料的傳導(dǎo)率，并且第一多通閥 朝向處理室的方向或朝向收集室的方向的切換不影響在壓力隔板和第一多通閥之間的工 作壓力。
[0043] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，收集室在運(yùn)行期間通過真空泵連續(xù)地或 以規(guī)則的時(shí)間間隔、尤其持續(xù)地泵吸。以這種方式可能的是，收集室基本上不保留有金屬有 機(jī)的材料。
[0044] 根據(jù)ALD覆層設(shè)備的至少一個(gè)實(shí)施方式，上述類型的多個(gè)裝置設(shè)置在處理室上。 換言之，處理室能夠并行地由其他的金屬有機(jī)的初始材料供給、與其聯(lián)接和/或連接，并且 不限制于在此所描述的用金屬有機(jī)的初始材料的單個(gè)輸送。
[0045] 在下文中，根據(jù)ALD覆層設(shè)備的上述實(shí)施方式中的一個(gè)實(shí)施方式，描述用于運(yùn)行 ALD覆層設(shè)備以在襯底上生長(zhǎng)至少一個(gè)層的方法。所述方法尤其適合于運(yùn)行在此描述的 ALD覆層設(shè)備。所有為ALD覆層設(shè)備所描述的特征對(duì)于方法是公開的并且反之亦然。
[0046] 根據(jù)用于運(yùn)行ALD覆層設(shè)備以在襯底上生長(zhǎng)至少一個(gè)層的方法的至少一個(gè)實(shí)施 方式，所述方法包括下述步驟：
[0047] -在儲(chǔ)存容器中提供金屬有機(jī)的初始材料，
[0048]-將金屬有機(jī)的初始材料輸送到裝置中，
[0049]-將金屬有機(jī)的初始材料通過能切換的第一多通閥傳送到處理室或收集室中。
[0050] 將儲(chǔ)存容器中的以氣相存在的金屬有機(jī)的初始材料輸送到在上文中描述的ALD 覆層設(shè)備的裝置中。然后，將經(jīng)過、穿過和/或流過裝置的金屬有機(jī)的初始材料通過第一多 通閥引導(dǎo)到處理室或收集室中。
[0051] 根據(jù)方法的至少一個(gè)實(shí)施方式，金屬有機(jī)的初始材料在裝置中提供有在時(shí)間上恒 定的工作壓力。換言之，當(dāng)壓力表探測(cè)到金屬有機(jī)的初始材料的需要用于和/或適合用于 在處理室中執(zhí)行原子層沉積的、在時(shí)間上恒定的工作壓力時(shí)，才將金屬有機(jī)的初始材料通 過第一多通閥引導(dǎo)到處理室中。
[0052] 根據(jù)方法的至少一個(gè)實(shí)施方式，沖洗氣體經(jīng)由第五和第六多通閥和氣體分配元件 流動(dòng)到處理室中，并且第四多通閥關(guān)閉。也就是說，處理室不用金屬有機(jī)的初始材料供給并 且能夠經(jīng)由第五和第六多通閥在ALD覆層設(shè)備運(yùn)行之前、期間和/或之后通過沖洗氣體清 潔。第四多通閥的關(guān)閉能夠在運(yùn)行期間通過將第一多通閥切換到收集室的方向來避開。如 果應(yīng)在運(yùn)行期間清潔處理室并且第一多通閥連接到處理室，那么不能避開第四多通閥的關(guān) 閉。
[0053] 根據(jù)方法的至少一個(gè)實(shí)施方式，打開第四多通閥，并且關(guān)閉第五和第六多通閥，使 得從第一多通閥的方向開始將金屬有機(jī)的初始材料引導(dǎo)至第六多通閥。換言之，上述狀態(tài) 描述在運(yùn)行期間的ALD覆層設(shè)備。也就是說，關(guān)閉用于導(dǎo)出分解產(chǎn)物的旁路并且第一多通 閥切換到處理室的方向。此外，關(guān)閉用于輸送沖洗氣體的第五多通閥。將金屬有機(jī)的初始 材料引導(dǎo)至第六多通閥并且顯示出在時(shí)間上恒定的工作壓力，所述工作壓力通過在上游連 接的裝置調(diào)整、產(chǎn)生或?qū)虻诹嗤ㄩy的方向。通過關(guān)閉和打開第六多通閥能夠?qū)崿F(xiàn)以脈 沖的方式輸送金屬有機(jī)的初始材料。在關(guān)閉和打開第六多通閥之間例如能夠經(jīng)過1秒和10 秒之間。
[0054] 以脈沖的方式輸送金屬有機(jī)的初始物質(zhì)也能夠直接地經(jīng)由第一多通閥進(jìn)行，其中 第四和第六多通閥打開。第五多通閥能夠關(guān)閉或打開，其中在打開的狀態(tài)下，載氣能夠促 進(jìn)、加速或穩(wěn)定金屬有機(jī)的初始材料的運(yùn)輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055] 在下文中，根據(jù)實(shí)施例借助所屬的附圖闡述在此描述的ALD覆層設(shè)備和用于運(yùn)行 ALD覆層設(shè)備以生長(zhǎng)至少一個(gè)襯底的方法。
[0056] 相同的、相同類型的或起相同作用的元件在附圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。附圖和 在附圖中示出的元件相互間的大小關(guān)系不視為是按照比例的。更確切地說，為了更好的可 示性和/或?yàn)榱烁玫睦斫饽軌蚩鋸埓蟮厥境鰝€(gè)別元件。
[0057] 根據(jù)圖IAUB以及2A、2B和2C的示意圖詳細(xì)闡述在此描述的ALD覆層設(shè)備的實(shí) 施例和用于運(yùn)行ALD覆層設(shè)備的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0058] 在圖IA的實(shí)施例中，在沒有在此描述的裝置的情況下，示意地示出ALD覆層設(shè)備 100。在圖IA的ALD覆層設(shè)備100中，將金屬有機(jī)的初始材料6安置在溫度穩(wěn)定的儲(chǔ)存容 器1中，以便在需要時(shí)將其輸送給處理室7,其中根據(jù)儲(chǔ)存容器1中的溫度，金屬有機(jī)的初始 材料6也部分地以氣相的方式存在于液體和固體之上。儲(chǔ)存容器1安置在具有盡可能大的 熱容量的恒溫池12中，以便將儲(chǔ)存容器中的金屬有機(jī)的初始材料6的溫度保持為盡可能恒 定。隨后，在儲(chǔ)存容器中構(gòu)成的氣相的金屬有機(jī)的初始物質(zhì)經(jīng)由第四和第六多通閥40、60 所處的管路引導(dǎo)到處理室7中，其中在第四多通閥40和第六多通閥60之間連接有其他的 包括第五多通閥50和氣體分配元件9的管路。第五多通閥50經(jīng)由氣體分配元件9由沖洗 氣體和/或載氣供給。
[0059] 通過管路，將溫度穩(wěn)定的儲(chǔ)存容器1的氣態(tài)的初始材料6通過以脈沖的、沖擊的和 /或循環(huán)的方式打開多通閥40、60輸送給氣流，所述氣流將金屬有機(jī)的初始材料6帶到處理 室7。根據(jù)通過金屬有機(jī)的初始材料6的溫度進(jìn)而至少依照原理通過恒溫池12的溫度確定 的蒸汽壓力，一定數(shù)量的金屬有機(jī)的初始材料6到達(dá)到氣流中。
[0060] 由于以脈沖的方式從儲(chǔ)存容器1中提取金屬有機(jī)的初始材料6,與提取持續(xù)時(shí)間 和頻率以及儲(chǔ)存容器1的幾何形狀的條件相關(guān)地，在保留在儲(chǔ)存容器1中的金屬有機(jī)的初 始材料之內(nèi)出現(xiàn)溫度波動(dòng)。溫度恢復(fù)通常僅能夠部分地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閺暮銣爻?2到儲(chǔ)存容器 1中的金屬有機(jī)的初始材料6的溫度傳遞部分地僅非常慢地或緩慢地進(jìn)行。由此，在經(jīng)過多 個(gè)覆層循環(huán)時(shí)，在儲(chǔ)存容器1中出現(xiàn)金屬有機(jī)的初始材料6的非限定的冷卻。換言之，在儲(chǔ) 存容器1之內(nèi)能夠測(cè)量到溫度梯度。
[0061] 儲(chǔ)存容器1中的金屬有機(jī)的初始材料6的與覆層循環(huán)的長(zhǎng)度和頻率以及與儲(chǔ)存容 器1的大小相關(guān)的非限定的冷卻能夠造成待施加的層的不均勻的層厚度分布，由此待施加 的層的質(zhì)量在ALD覆層設(shè)備100的制造公差的范圍內(nèi)受到損害。
[0062] 在該方面，至今僅測(cè)量和調(diào)節(jié)溫度，其中金屬有機(jī)的初始材料6的蒸汽壓力的穩(wěn) 定間接地經(jīng)由恒溫池12實(shí)現(xiàn)，然而這由于緩慢的熱傳遞引起所提到的在儲(chǔ)存容器1中的溫 度波動(dòng)和梯度。儲(chǔ)存容器的大小縮放的問題迄今看來是不可解決的。
[0063] 在圖IB中根據(jù)圖表不意地不出以脈沖的方式輸送氣態(tài)的金屬有機(jī)的初始材料6。 參照?qǐng)D1A，這能夠通過打開和關(guān)閉第四和/或第六多通閥40、60來實(shí)現(xiàn)。0表示：關(guān)閉相應(yīng) 的多通閥40、60或以組合的方式關(guān)閉多通閥40、60 ;以及1表不：一個(gè)或多個(gè)多通閥40、60 以組合的方式處于ALD覆層設(shè)備的打開狀態(tài)中。在此，時(shí)間軸t示出在打開和關(guān)閉至少一 個(gè)多通閥之間的時(shí)間間隔。經(jīng)由氣體分配元件9輸送載氣和/或沖洗氣體也能夠以脈沖的 方式借助第五多通閥50進(jìn)行。多通閥40、50、60全部都能夠同時(shí)打開和關(guān)閉，其中尤其也 可以略微錯(cuò)開地打開和關(guān)閉多通閥。
[0064] 在圖2A中在補(bǔ)充有在此描述的包括調(diào)節(jié)閥3、壓力表4、壓力隔板5和第一多通閥 10的裝置2的情況下示意地示出圖IA的實(shí)施例。此外,示意地示出經(jīng)過第二多通閥20和 第三多通閥30的旁路，以將金屬有機(jī)的初始材料6的分解產(chǎn)物直接引出到收集室8中。具 有設(shè)置在下游的真空泵11的收集室8又設(shè)置在第一多通閥10的下游。在圖2A中示出的 ALD覆層設(shè)備起動(dòng)之前，能夠經(jīng)由在第二多通閥和第三多通閥之間構(gòu)成的旁路將分解產(chǎn)物 直接導(dǎo)出到收集室8中。
[0065] 以氣相存在的金屬有機(jī)的材料6朝向裝置2的方向離開儲(chǔ)存容器1并且在壓力表 4和壓力隔板5之間建立時(shí)間上恒定的工作壓力，所述工作壓力大于儲(chǔ)存容器中的工作壓 力。如果達(dá)到時(shí)間上恒定的工作壓力，那么第一多通閥10朝向處理室7的方向打開，其中 第四和第六多通閥40、60彼此互連，使得實(shí)現(xiàn)將金屬有機(jī)的初始材料6以脈沖的方式輸送 到處理室7中。通過具有第五多通閥50的管路，能夠?qū)⑤d氣或沖洗氣體導(dǎo)入到在第一多通 閥10和處理室7之間的管路中。
[0066] 在圖2B的實(shí)施例中示意地示出ALD覆層設(shè)備100在處理室7中構(gòu)成或處理層之 前的狀態(tài)。在沉積開始之前，在繞過裝置2的情況下，通過多次短暫地打開第二和第三多通 閥20、30,將金屬有機(jī)的初始材料的分解產(chǎn)物直接地引導(dǎo)到收集室8中。此外，在起動(dòng)之前 通過打開第五和第六多通閥50、60能夠在沉積之前、期間和之后用沖洗氣體清潔和/或沖 洗處理室7。第六多通閥60尤其能夠直接安置在處理室之前。也就是說，在圖2B中關(guān)閉 或打開多通閥20、30、40、50、60,使得儲(chǔ)存容器不具有分解產(chǎn)物并且處理室通過沖洗氣體清 潔。換言之，在圖2B中沒有引導(dǎo)金屬有機(jī)的初始材料6通過裝置2。
[0067] 在圖2C中示意地示出在運(yùn)行期間的ALD覆層設(shè)備100。第二和第三多通閥20、30 關(guān)閉并且第二多通閥20將金屬有機(jī)的初始材料引導(dǎo)到裝置2中。第一多通閥始終打開并 且根據(jù)在壓力表4上測(cè)量并且借助調(diào)節(jié)閥3調(diào)節(jié)的工作壓力在處理室7和收集室8之間切 換。第四多通閥40打開并且將由第一多通閥10輸送的金屬有機(jī)的初始材料引導(dǎo)至關(guān)閉的 第六多通閥60。通過打開和關(guān)閉第六多通閥60,處理室7以脈沖的方式由金屬有機(jī)的初始 材料供給，以在襯底上構(gòu)成層
[0068] 本發(fā)明不局限于根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行的描述。更確切地說，本發(fā)明包括每個(gè)新特征以 及特征的任意的組合，這尤其是包含在權(quán)利要求中的特征的任意的組合，即使所述特征或 所述組合自身沒有明確地在權(quán)利要求中或?qū)嵤├姓f明時(shí)也如此。
[0069] 該申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)102012210332. 5的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容在此通過參引 并入本文。
【權(quán)利要求】
1. 一種ALD覆層設(shè)備（100)，所述ALD覆層設(shè)備具有： -用于金屬有機(jī)的初始材料￠)的儲(chǔ)存容器（1);和 -包括調(diào)節(jié)閥（3)、壓力表（4)、壓力隔板（5)和第一多通閥（10)的裝置（2)，其中 -所述裝置（2)設(shè)置在所述儲(chǔ)存容器（1)的下游， 并且 -所述第一多通閥（10)能夠在處理室（7)和收集室（8)之間切換。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的ALD覆層設(shè)備（100)， 其中所述壓力表（4)借助所述調(diào)節(jié)閥（3)來調(diào)節(jié)所述金屬有機(jī)的初始材料（6)在所述 儲(chǔ)存容器（1)和所述壓力隔板（5)之間的在時(shí)間上恒定的工作壓力。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的ALD覆層設(shè)備（100)， 其中在所述壓力表（4)和所述壓力隔板（5)之間出現(xiàn)所述金屬有機(jī)的初始材料（6)的 在時(shí)間上恒定的下述工作壓力：該工作壓力與所述金屬有機(jī)的初始材料（6)在所述儲(chǔ)存容 器（1)中的工作壓力相比更大。
4. 根據(jù)上一項(xiàng)權(quán)利要求所述的ALD覆層設(shè)備（100)， 其中 -當(dāng)在所述壓力表（4)和所述壓力隔板（5)之間存在所述金屬有機(jī)的初始材料（6)的 在時(shí)間上恒定的工作壓力時(shí)，所述第一多通閥（10)切換到所述處理室（7)中， -當(dāng)所述金屬有機(jī)的初始材料（6)的工作壓力偏離在時(shí)間上恒定的工作壓力時(shí)，所述 第一多通閥（10)切換到所述收集室（8)中。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的ALD覆層設(shè)備（100)， 其中 -在所述儲(chǔ)存容器（1)和所述裝置（2)之間設(shè)置有第二多通閥（20)，并且 -在所述裝置（2)和所述收集室（8)之間設(shè)置有第三多通閥（30)， -所述第二多通閥（20)與所述第三多通閥（30)連接，并且 -經(jīng)由所述第二多通閥（20)和所述第三多通閥（30)實(shí)現(xiàn)將所述金屬有機(jī)的初始材料 (6) 的分解產(chǎn)物直接引出到所述收集室（8)中。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的ALD覆層設(shè)備（100)， 其中 -在所述第一多通閥（10)和所述處理室（7)之間連接有第四、第五和第六多通閥（40， 50,60)，其中 -所述第四和第六多通閥（40,60)從所述第一多通閥（10)開始位于通向所述處理室 (7) 的相同的管路上并且所述第六多通閥（60)設(shè)置在所述第四多通閥（40)的下游， -所述第五多通閥（50)位于在所述第四和第六多通閥（40,60)之間的管路上，并且 -在所述第五多通閥（50)的下游連接有用于輸送載氣和/或沖洗氣體的氣體分配元件 (9)。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的ALD覆層設(shè)備（100)， 其中在所述收集室（8)的下游設(shè)置有真空泵（11)。
8. -種用于運(yùn)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用于在襯底上生長(zhǎng)至少一個(gè)層的 ALD覆層設(shè)備（100)的方法，所述方法具有下述步驟： -在所述儲(chǔ)存容器（1)中提供所述金屬有機(jī)的初始材料（6); _將所述金屬有機(jī)的初始材料（6)輸送到所述裝置（2)中； _將所述金屬有機(jī)的初始材料（6)通過可切換的所述第一多通閥（10)傳送到所述處理 室（7)或所述收集室（8)中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法， 其中在所述裝置（2)中以在時(shí)間上恒定的工作壓力提供所述金屬有機(jī)的初始材料 (6)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的方法， 其中所述沖洗氣體經(jīng)由所述第五和第六多通閥（50,60)和所述氣體分配元件（9)流動(dòng) 到所述處理室（7)中，并且 -關(guān)閉所述第四多通閥（40)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的方法， 其中 -打開所述第四多通閥（40)，并且 -關(guān)閉所述第五和第六多通閥（50,60)，使得從所述第一多通閥（10)的方向起將所述 金屬有機(jī)的初始材料（6)導(dǎo)向所述第六多通閥（60)。
【文檔編號(hào)】C23C16/448GK104411865SQ201380032656
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】邁克爾·波普, 馬克·菲利彭斯 申請(qǐng)人:歐司朗Oled股份有限公司