化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的裝置和化學(xué)氣相沉積方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有處理室的系統(tǒng)和操作處理室的方法。更具體地講，本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、系統(tǒng)的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，由于操作參數(shù)的靈活性，化學(xué)氣相沉積一直是用于涂覆襯底的理想方法?；瘜W(xué)氣相沉積可以相對(duì)一致性生產(chǎn)被涂覆的制品，其成本低于在更高精度的參數(shù)(例如溫度范圍和壓力范圍)下操作的系統(tǒng)。然而，長(zhǎng)久以來人們一直感受到需要更窄溫度范圍和壓力范圍的處理和涂覆方法不適合化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)，這是由于化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)不能保持精確的溫度和/或壓力范圍。
[0003]許多已知的化學(xué)氣相系統(tǒng)在大于50°C的溫差下操作。由于通路部分定位在相對(duì)于涂覆室的豎直位置中，多種已知的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)遭受到熱損失和/或其他非期望的操作效應(yīng)。而其他已知的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)涂覆室的同時(shí)依賴于對(duì)流熱，這會(huì)給涂覆某些材料的能力帶來限制并且所形成的機(jī)械特征在操作期間可能出故障或引入附加的不一致性。
[0004]已知的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)也無法結(jié)合其他并行或順序系統(tǒng)進(jìn)行操作。由于希望一次保持一組參數(shù)，而一直執(zhí)行這種單獨(dú)的操作。然而，這種單獨(dú)的操作需要重復(fù)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的某些部分，并且不容許通過一起操作多個(gè)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)得到操作的有益效果。例如，多個(gè)系統(tǒng)的并行操作(相比于順序操作)會(huì)對(duì)能源網(wǎng)造成較大消耗。這種消耗可能由于用電率而較昂貴和/或可能不必要地增加對(duì)能源網(wǎng)的總應(yīng)力。
[0005]最初生產(chǎn)能夠克服所有上述缺點(diǎn)的系統(tǒng)的嘗試未成功。例如，某些包括隔膜閥的構(gòu)型導(dǎo)致塵埃進(jìn)入閥中，這會(huì)不利地影響操作。另外，采用真空計(jì)(其基于由較高壓力下的對(duì)流所引起的熱損失來操作)的操作會(huì)得到非期望的處理結(jié)果。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比顯示出一種或多種改進(jìn)的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的裝置和化學(xué)氣相沉積方法將是本領(lǐng)域所需的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)包括涂覆室、流體引入系統(tǒng)和輻射加熱元件的裝置。涂覆室具有圍繞涂覆區(qū)域延伸的封閉邊界以及以相對(duì)于封閉邊界的軸向取向定位的通路部分，所述涂覆室處于固定且水平的位置。流體引入系統(tǒng)包括真空栗和流體引入裝置，所述流體引入系統(tǒng)被布置和設(shè)置成將流體引入涂覆室以便在涂覆室中對(duì)制品進(jìn)行化學(xué)氣相沉積涂覆。輻射加熱元件的裝置定位在涂覆室之外并且與涂覆室的封閉邊界到涂覆室內(nèi)的加熱區(qū)熱連接。輻射加熱元件被布置和設(shè)置成在化學(xué)氣相沉積期間使涂覆室內(nèi)保持小于50°C的溫差。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施例中，化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的裝置包括具有第一涂覆室的第一化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、具有第二涂覆室的第二化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)以及具有真空栗和流體引入裝置的流體引入系統(tǒng)，所述流體引入系統(tǒng)被布置和設(shè)置成將流體引入第一涂覆室和第二涂覆室中的一者或兩者以進(jìn)行化學(xué)氣相沉積涂覆。流體引入系統(tǒng)的至少一部分被布置用于與第一化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)和第二化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)一起操作。
[0009]在另一個(gè)實(shí)施例中，化學(xué)氣相沉積方法包括提供包括第一涂覆室的第一化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)以及提供包括真空栗和流體引入裝置的流體引入系統(tǒng)，所述流體引入系統(tǒng)被布置和設(shè)置成將流體引入第一涂覆室。所述方法還包括如下步驟中的一者或兩者:(1)通過選擇性地操作被布置和設(shè)置成保持溫度的輻射加熱元件，在化學(xué)氣相沉積期間使第一涂覆室中保持小于50°C的溫差以及(2)使包括第二涂覆室的第二化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)與流體引入系統(tǒng)的至少一部分一起操作。
[0010]通過以下結(jié)合附圖做出的更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，其中附圖以舉例的方式說明了本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的透視圖，示出了涂覆室和通路部分。
[0012]圖2是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的透視圖，示出了包括真空栗和流體引入裝置的流體引入系統(tǒng)。
[0013]圖3是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的具有十二棱柱幾何形狀的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的涂覆室中的各區(qū)的不意圖。
[0014]圖4是化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的裝置的示意圖，其中流體引入系統(tǒng)的至少一部分被布置用于與兩個(gè)或更多個(gè)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)一起操作。
[0015]只要有可能，所有附圖都將使用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示相同的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本公開提供了化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)、化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的裝置和化學(xué)氣相沉積方法。例如與未能包括本文所公開的特征中的一者或多者的概念相比，本公開的實(shí)施例允許在小于可識(shí)別的溫差的情況下均勻或基本上均勻加熱(例如，在涂覆區(qū)域沒有加熱器、反射器、水冷式元件和/或散熱元件時(shí))，減少或消除室內(nèi)的熱點(diǎn)或冷點(diǎn)，允許更寬范圍的幾何形狀(例如，窄通道/管、三維的復(fù)雜幾何形狀和/或隱藏或不在視線范圍的幾何形狀，諸如位于針、管、探針、固定裝置等之內(nèi))的涂覆，允許大量制品的涂覆，允許基于操作多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行的能量管理，允許資源管理(例如，通過將一個(gè)或多個(gè)部件用于兩個(gè)或更多個(gè)系統(tǒng))，或允許它們的組合。
[0017]圖1示出了化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)100?；瘜W(xué)氣相沉積系統(tǒng)100能夠在多種操作參數(shù)下執(zhí)行方法。可通過如下操作保持這些參數(shù):對(duì)關(guān)于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)或其他信息例如以現(xiàn)場(chǎng)和/或遠(yuǎn)程的方式(諸如，通過互聯(lián)網(wǎng))進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)控、調(diào)節(jié)和/或建模。合適的參數(shù)包括但不限于能量使用/消耗、壓力、溫度、流速和/或流動(dòng)持續(xù)時(shí)間以及一種或多種流體的組成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通過在低于合適能耗例如30kw、35kw和/或40kw的消耗下操作多個(gè)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)100，來執(zhí)行能量管理。
[0018]通過任何合適的器件監(jiān)控壓力值。在一個(gè)實(shí)施例中，通過電容壓力計(jì)監(jiān)控壓力。合適的壓力包括但不限于介于約0.0lpsia和約200psia之間、介于約1.0psia和約lOOpsia之間、介于約5psia和約40psia之間、介于約20psia和約25psia之間、約1.0psia、約5psia、約 20psia、約 23psia、約 25psia、約 40psia、約 100psia、200psia、或其中的任何合適組合、子組合、范圍或子范圍。
[0019]通過任何合適的器件監(jiān)控溫度值。在一個(gè)實(shí)施例中，通過熱測(cè)量器件135例如如圖1所示的熱電偶監(jiān)控溫度。合適的溫度包括但不限于介于約100°C和約700°C之間、介于約100°C和約450°C之間、介于約100°C和約300°C之間、介于約200°C和約500°C之間、介于約300°C和約600°C之間、介于約450°C和約700°C之間、約700。。、約450。。、約100。。、介于約200 °C和600 °C之間、介于約300 °C和600 °C之間、介于約400 °C和約500 °C之間、約300 °C、約400°C、約500°C、約600°C、或其任何合適的組合、子組合、范圍或子范圍。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)控、計(jì)算或測(cè)定流速。合適的流速包括但不限于基于流動(dòng)持續(xù)時(shí)間為介于約30分鐘和6小時(shí)之間、介于約30分鐘和約4小時(shí)之間、介于約1小時(shí)和約4小時(shí)之間、最多至10小時(shí)、最多至約4小時(shí)、最多至約2小時(shí)、最多至約30分鐘、10分鐘至約24小時(shí)、約30分鐘至約24小時(shí)、約10分鐘、約30分鐘、約15小時(shí)、約24小時(shí)、或其任何組合、子組合、范圍或子范圍。
[0021]流到系統(tǒng)100的合適組合物包括但不限于二甲基硅烷(例如，氣態(tài)形式)、三甲基硅烷、二烷基甲硅烷基二氫化物、烷基甲硅烷基三氫化物、非自燃物質(zhì)(例如，二烷基甲硅烷基二氫化物和/或烷基甲硅烷基三氫化物)、惰性氣體(例如，氮?dú)狻⒑夂?或氬氣，作為分壓稀釋劑)、熱分解材料(例如，碳硅烷，諸如無定形碳硅烷)、能夠進(jìn)行碳甲硅烷基(二甲硅烷基或三甲硅烷基碎片)復(fù)合的物質(zhì)、水(單獨(dú)使用、與零空氣一起使用、或與惰性氣體一起使用)、氧氣、空氣(單獨(dú)使用、不單獨(dú)使用和/或作為零空氣使用)、氧化亞氮、臭氧、過氧化物或它們的組合。如本文所用，術(shù)語“零空氣”是指具有小于約0.lppm總烴的大氣。
[0022]系統(tǒng)100包括涂覆室101和流體引入系統(tǒng)201，如結(jié)合圖2所示和所述。涂覆室101處于固定且水平的位置。如本