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原子層沉積設(shè)備

閱讀:945發(fā)布:2020-05-12

專利匯可以提供原子層沉積設(shè)備專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且涉及 原子 層沉積 設(shè)備(1),包括: 框架 (2); 注射器 頭(40),設(shè)有縱向狹槽用于分別將氣體供應(yīng)到由縱向狹槽和 基板 (8)約束的相應(yīng)沉積空間(41?47),其中縱向狹槽定向成橫向于基板相對(duì)于注射器頭(40)在第一方向(X)的移動(dòng);子框架(52),布置來懸掛注射器頭;可移動(dòng)的載體(30),布置為 支撐 基板(8)以在第一方向(X)上移動(dòng);以及氣墊(53?55),在子框架52處位于注射器頭(40)外側(cè),在子框架(52)與可移動(dòng)的載體(30)間,將子框架(52)支承在載體(30)上以在第一方向(X)上移動(dòng),其中設(shè)備還包括 致動(dòng)器 (60?62)以將注射器頭(40)懸掛在子框架(52)上;以及控制裝置(100),連接到致動(dòng)器(60?62)且布置來控制致動(dòng)器,以調(diào)整注射器頭(40)參考平面與基板(8)表面之間的工作距離以對(duì)應(yīng)預(yù)定距離,并調(diào)整注射器頭(40)取向以對(duì)應(yīng)于基板(8)取向。,下面是原子層沉積設(shè)備專利的具體信息內(nèi)容。

1.用于原子層沉積的設(shè)備(1),包括框架(2)和注射器頭(40),所述注射器頭(40)設(shè)有縱向狹槽,用于分別將氣體供應(yīng)到由所述縱向狹槽(48、49)和基板(8)約束的相應(yīng)沉積空間(41、42、43、44、45、46、47),其中所述縱向狹槽被定向成橫向于所述基板(8)相對(duì)于所述注射器頭(40)在第一方向(X)上的移動(dòng),
所述設(shè)備還包括:
子框架(52),被布置來懸掛所述注射器頭;
可移動(dòng)的載體(30),被布置來支撐所述基板(8)以便在所述第一方向(X)上移動(dòng);以及氣墊(53、54、55),定位在所述子框架(52)?處,處于所述注射器頭(40)外側(cè),在所述子框架(?52)與所述可移動(dòng)的載體(30)之間,用于將所述子框架(52)支承在所述可移動(dòng)的載體(30)上以便所述基板(8)在所述注射器頭(40)的下方在所述第一方向(X)上移動(dòng),其中所述設(shè)備還包括:
致動(dòng)器(60、61、62),用于將所述注射器頭(40)懸掛在所述子框架(52)上;以及控制裝置(100),被連接到所述致動(dòng)器(60、61、62)并且被布置來控制所述致動(dòng)器,以便調(diào)整所述注射器頭(40)的參考平面與所述基板(8)的表面之間的工作距離以對(duì)應(yīng)于預(yù)定距離,并且調(diào)整的所述注射器頭(40)的取向以對(duì)應(yīng)于所述基板(8)的取向。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備還包括:
測量裝置(70),被布置來確定所述注射器頭(40)的參考平面與所述基板(8)的表面之間在第二方向(Z)上的距離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備,其中所述載體(8)設(shè)有支承表面,所述支承表面布置在所述載體的與所述氣墊(53、54、55)相反的邊沿處,以便允許所述基板(8)在所述注射器頭(40)的所述相應(yīng)縱向狹槽下方在所述第一方向(X)上移動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備,其中所述設(shè)備包括平板(31),用于支撐所述載體,所述平板設(shè)有導(dǎo)向件和另一氣體軸承(32、33、34),所述導(dǎo)向件用于在所述第一方向上引導(dǎo)所述載體,所述另一氣體軸承(32、33、34)定位在所述平板(31)與所述載體(30)之間,用于支承所述載體。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備,其中所述另一氣體軸承設(shè)有:第一縱向狹槽(32),在所述載體的面向所述平板的第一側(cè)面中被定向在所述第一方向(X)上;
第二狹槽(33),周向圍繞所述第一側(cè)面中的所述第一縱向狹槽(32);以及
排氣孔(34),位于布置在所述第一側(cè)面中的所述第二狹槽外側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備,其中所述致動(dòng)器(60、61、62)包括電機(jī)(64、65、66)和機(jī)械地連接到所述電機(jī)的心軸(67、68、69)。
7.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備,其中所述測量裝置(70)包括輻射源(72),被布置來輻射相干輻射束;
輻射導(dǎo)向件(74、75、76),被布置來將所述束朝向和遠(yuǎn)離所述基板(8)的表面定向,其中所述輻射導(dǎo)向件還包括參考玻璃(77、78、79),所述參考玻璃(77、78、79)在所述注射器頭(40)面向所述基板(8)的表面中設(shè)置在所述輻射導(dǎo)向件的出口處;
分束器(730、731),定位在所述輻射源與所述輻射導(dǎo)向件之間,被布置來將所述輻射束定向到所述輻射導(dǎo)向件并且將分別從所述參考玻璃和所述基板反射的輻射束定向到輻射傳感器(800),所述輻射傳感器(800)被布置來接收所反射的輻射束并且將所接收的輻射束轉(zhuǎn)換成電信號(hào),其中所述測量裝置還布置來根據(jù)所述電信號(hào)確定所述參考玻璃(77、78、79)與所述基板(8)之間的距離并且確定所述基板(8)相對(duì)于所述注射器頭(40)的取向。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備?,其中所述輻射導(dǎo)向件(74、75、76)包括光纖,用于將所述輻射束從所述輻射源傳導(dǎo)到導(dǎo)向管(85),其中所述導(dǎo)向管(85)的一端定位在所述設(shè)備(1)的外部、背對(duì)所述基板(8),并且所述導(dǎo)向管(85)的另一端定位在所述注射器頭中、與所述基板的所述表面相對(duì),其中所述參考玻璃(77)在所述注射器頭中布置在所述另一端處、面向所述基板(8)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備,其中所述參考玻璃(77)集成在所述注射器頭(40)中。
10.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備,其中所述控制裝置被布置來在第一次通過中使所述基板(8)相對(duì)于所述注射器頭(40)在所述第一方向上相對(duì)來回移動(dòng),并且根據(jù)所測量的距離確定高度圖。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備,其中所述控制裝置還被布置來根據(jù)所述高度圖確定所述基板(8)的所述表面與所述注射器頭(40)之間的所述工作距離,并且控制所述致動(dòng)器(60、61、62)以根據(jù)所確定的工作距離來調(diào)整所述注射器頭。
12.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備,其中所述控制裝置還被布置來確定所述基板(8)的取向,并且控制所述致動(dòng)器(60、61、62)以根據(jù)所述基板(8)的所確定的取向來調(diào)整所述注射器頭。

說明書全文

原子層沉積設(shè)備

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及用于在基板上施加材料的原子層沉積(ALD)設(shè)備。

背景技術(shù)

[0002] ALD設(shè)備用于在基板上施加材料的多個(gè)原子層。原子層沉積是用于各種不同靶材的超薄膜沉積的方法。
[0003] ALD可以用于太陽能電池和顯示裝置制造。例如,原子層沉積與化學(xué)氣相沉積的不同之處在于,利用原子層沉積,所使用的不同前體氣體替代性地施用或空間上分離。在第一處理步驟或所謂的半循環(huán)期間,施用前體氣體,前體氣體以自行限制方式與基板表面反應(yīng),從而導(dǎo)致第一靶材(即,三甲基)沉積。在后半循環(huán)期間,施用第二前體氣體,前體氣體以自行限制方式與新形成的表面反應(yīng),從而沉積第二靶材(即,)。一個(gè)完整的原子層沉積循環(huán)導(dǎo)致靶材(即,化鋁)的一個(gè)(子)單層的沉積。由于每個(gè)ALD半循環(huán)的自行限制的生長行為,因此可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)層厚度的最終控制的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 用于原子層沉積的常規(guī)空間分離ALD設(shè)備包括框架注射器頭,所述注射器頭設(shè)有縱向狹槽,用于分別將氣體供應(yīng)到由縱向狹槽和基板約束的相應(yīng)沉積空間;設(shè)備還包括了可移動(dòng)的載體,被布置來支撐基板,用于在橫向于縱向狹槽的方向上移動(dòng),縱向狹槽沿基板的移動(dòng)方向相互鄰近布置,用于分別供應(yīng)前體氣體和反應(yīng)氣體的縱向狹槽通過用于供應(yīng)惰性氣流的縱向狹槽彼此分離。這些縱向狹槽和惰性氣流也用作氣體軸承以便在基板上支撐注射器頭。惰性氣流還用于限制注射器頭(即,縱向狹槽)與基板和惰性氣流之間的反應(yīng)空間。此外,常規(guī)設(shè)備設(shè)有控制裝置,控制裝置被連接到惰性氣體供應(yīng)并且被布置來通過調(diào)整相應(yīng)縱向狹槽中的惰性氣流來調(diào)整注射器頭參考平面與基板表面之間的工作距離。
[0005] ALD設(shè)備可以用于太陽能電池制造以便在基板上提供多個(gè)原子層?;蹇梢允抢缙胀úA?。這些普通玻璃片材厚度可以隨玻璃片材的長度和/或?qū)挾茸兓?,并且玻璃片材表面可能不是平面平行的。例如,玻璃片材可以具有楔形形狀?/div>
[0006] 常規(guī)裝置的缺點(diǎn)是,當(dāng)基板和注射器頭相對(duì)于彼此而移動(dòng)時(shí),維持注射器頭與基板表面之間的間隙高度和維持良好氣體分離是復(fù)雜的。
[0007] US?2009/0078204公開了用于維持ALD系統(tǒng)中的至少兩個(gè)涂覆模之間的對(duì)準(zhǔn)或定位關(guān)系的設(shè)備,所述設(shè)備包括:涂覆部分中的多個(gè)涂覆模塊、用于支撐涂層模塊的至少第一桿和第二桿、以及用于支撐桿的至少第一桿安裝結(jié)構(gòu)和第二桿安裝結(jié)構(gòu),其中每個(gè)涂覆模塊由第一桿和第二桿支撐,并且其中至少兩個(gè)涂覆模塊與第一桿和第二桿的組合限定涂覆模塊的輸出面的涂覆部分輪廓。EP?2441860公開了用于在基板表面上進(jìn)行原子層沉積的設(shè)備,所述設(shè)備包括:沉積構(gòu)件;基板臺(tái),用于支撐基板;第一反應(yīng)物注射器,用于供應(yīng)第一反應(yīng)物;第二反應(yīng)物注射器,用于供應(yīng)第二反應(yīng)物;氣體注射器,被布置來通過氣體注射器所注射的氣體形成氣體屏障并且任選地被布置來用于產(chǎn)生氣體軸承;用于加熱氣體注射器要注射的氣體的加熱器、以及用于加熱沉積構(gòu)件和基板臺(tái)并用于加熱基板的附加的加熱器。沉積構(gòu)件具有用于氣體注射器要注射的氣體的氣體入口。加熱器設(shè)置在沉積構(gòu)件的外部。

發(fā)明內(nèi)容

[0008] 本發(fā)明的目的是減輕上述缺點(diǎn)并且提供一種用于原子層沉積過程的設(shè)備,所述設(shè)備可處理具有相對(duì)較大厚度變化的基板。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面,通過用于原子層沉積的設(shè)備實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的,所述設(shè)備包括框架和注射器頭,所述注射器頭設(shè)有縱向狹槽,用于分別將氣體供應(yīng)到由縱向狹槽和基板約束的相應(yīng)沉積空間,其中縱向狹槽被定向成橫向于基板相對(duì)注射器頭在第一方向(X)上的移動(dòng)。所述設(shè)備還包括:子框架,被布置來懸掛注射器頭;可移動(dòng)的載體,被布置來支撐基板以便在第一方向上移動(dòng);氣墊,定位在子框架處,處于注射器頭外部,在子框架與可移動(dòng)的載體之間,以便在可移動(dòng)的載體上支承子框架以便在注射器頭的下方在第一方向上移動(dòng),其中設(shè)備還包括致動(dòng)器,用于從子框架懸掛注射器頭;以及控制裝置,被連接到致動(dòng)器并且被布置來控制致動(dòng)器以便調(diào)整注射器頭的參考平面與基板表面之間的預(yù)定工作距離,并且調(diào)整對(duì)應(yīng)于基板取向的注射器頭的取向。
[0010] 在這種布置中,氣墊可以是例如空氣軸承墊??諝廨S承墊提升子框架,以便使得基板(8)能夠在注射器頭(40)的下方在X方向上移動(dòng)。
[0011] 此外,控制裝置和致動(dòng)器可以調(diào)整注射器頭與基板表面之間的高度處于朝基板的預(yù)定距離。通過致動(dòng)器對(duì)注射器頭與基板表面之間的高度的這種調(diào)整可獨(dú)立于通過注射器頭的縱向狹槽的氣流和通過氣墊的氣流進(jìn)行。因此,可精確地調(diào)整在注射器頭與基板之間約束的反應(yīng)腔室的工作距離或高度,并且即使當(dāng)基板表面例如低程度地起伏時(shí),基板(例如玻璃片材片材)也可在注射器頭的下方具有足夠的間隙高度的地方移動(dòng)。
[0012] 在另一實(shí)施方式中,ALD設(shè)備包括測量裝置,被布置來確定在第二方向(Z)上注射器頭的參考平面與基板表面之間的距離。在這種布置中,連接到致動(dòng)器并且被布置來控制致動(dòng)器的控制裝置可以根據(jù)確定的距離和基板取向來調(diào)整注射器頭的參考平面與基板表面之間的工作距離。注射器頭的參考平面可以是面向基板的注射器頭表面??刂蒲b置可以基于所確定的距離通過致動(dòng)器調(diào)整注射器頭相對(duì)于基板的工作距離和取向。例如,在第一次通過后,可以進(jìn)行這種調(diào)整,其中在執(zhí)行實(shí)際沉積之前基板相對(duì)于注射器頭而來回移動(dòng),然后在第一次通過中確定基板表面相對(duì)于注射器頭的距離和取向。例如,可以根據(jù)從基板表面的最高點(diǎn)到注射器頭的參考平面的距離確定工作距離。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,載體設(shè)有支承表面,支承表面布置在載體與氣墊相對(duì)的邊沿處以便允許基板相對(duì)于注射器頭的相應(yīng)縱向狹槽在第一方向上移動(dòng)。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,設(shè)備包括用于支撐載體的平板、用于沿第一方向定向載體的導(dǎo)向件、以及定位在平板與載體之間的用于支承載體的另一空氣軸承。氣體軸承可以包括預(yù)張緊的空氣軸承或真空預(yù)張緊的空氣軸承。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,另一氣體軸承設(shè)有:第一縱向狹槽,在載體的面向平板的第一側(cè)面中定向在第一方向上;第二狹槽,周向圍繞載體的第一側(cè)面中的第一縱向狹槽;以及排氣孔,位于布置在載體的第一側(cè)面中的第二狹槽外部。這種布置提供平板與載體的緊湊集成,其中所需的空氣和真空連接可通過連接到靜態(tài)平板的軟管或管道來進(jìn)行。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,致動(dòng)器包括電機(jī)和機(jī)械地連接到電機(jī)的心軸
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,其中測量裝置包括:輻射源,被布置來輻射相干輻射束;輻射導(dǎo)向件,被布置來將輻射束定向到基板表面以及從基板表面定向輻射束,其中輻射導(dǎo)向件還包括參考玻璃,所述參考玻璃設(shè)置在面向基板的注射器頭表面中的輻射導(dǎo)向件的出口處;分束器,其定位在輻射源與輻射導(dǎo)向件之間,被布置來將輻射束定向到輻射導(dǎo)向件;以及將分別從參考玻璃和基板反射的輻射束定向到輻射傳感器,所述輻射傳感器被布置來接收反射的輻射束并且將接收的輻射束轉(zhuǎn)換成電信號(hào),其中測量裝置還被布置來根據(jù)電信號(hào)確定參考玻璃與基板之間的距離,并且確定基板相對(duì)于注射器頭的取向。輻射源可以是生成波長范圍在400-1200nm之間的輻射的輻射源(包括紅外輻射)。例如,輻射源可以是LED。測量裝置基于本領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的干涉儀原理。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,輻射導(dǎo)向件包括將輻射束從輻射源傳導(dǎo)到導(dǎo)向管的光纖,其中管的一端定位在設(shè)備外部從而背對(duì)基板,并且另一端定位在注射器頭中與基板表面相對(duì),其中參考玻璃布置在另一端處。導(dǎo)向管減少了設(shè)備內(nèi)的紅外輻射對(duì)測量裝置中應(yīng)用的輻射傳感器的影響。
[0019] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,參考玻璃集成在注射器頭中。參考玻璃可以定位在最靠近注射器頭邊沿的縱向狹槽附近。在這個(gè)位置中,參考玻璃將由通過氣流清洗/沖洗。
[0020] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施方式中,控制裝置還被布置來在第一次通過中相對(duì)于注射器頭在第一方向上相對(duì)來回移動(dòng)基板,并且根據(jù)所測量的距離確定基板的高度圖和取向。
[0021] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實(shí)施方式中,控制裝置還被布置來根據(jù)高度圖確定基板表面與注射器頭之間的工作距離,并且控制致動(dòng)器以便將注射器頭調(diào)整到所確定的工作距離。
[0022] 在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實(shí)施方式中,控制裝置還被布置來確定基板的取向,并且控制致動(dòng)器以便根據(jù)所確定的基板取向來調(diào)整注射器頭。這種布置可以補(bǔ)償基板的非平行表面。
[0023] 盡管將參考多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式來描述本發(fā)明,但是本發(fā)明不限于此。以下討論的實(shí)施方式僅是本發(fā)明的可能解釋的示例,并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚也可能以另一方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。附圖說明
[0024] 現(xiàn)將參考附圖更詳細(xì)地描述了本發(fā)明,其中:
[0025] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的原子層沉積(ALD)設(shè)備的實(shí)施方式的第一視圖;
[0026] 圖2示意性地示出了ALD設(shè)備的實(shí)施方式的第二視圖;
[0027] 圖3A和圖3B示意性地示出了ALD設(shè)備的載體和平板;
[0028] 圖4示意性地示出了用于ALD設(shè)備的注射器頭的實(shí)施方式;
[0029] 圖5示意性地示出了子框架、載體和注射器頭;
[0030] 圖6示意性地示出了子框架和注射器頭的第一透視圖;
[0031] 圖7示意性地示出了子框架和注射器頭的第二透視圖;
[0032] 圖8示意性地示出了距離測量裝置;以及
[0033] 圖9示意性地示出了用于ALD設(shè)備的控制裝置。

具體實(shí)施方式

[0034] 圖1和圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的原子層沉積(ALD)設(shè)備1的第一實(shí)施方式。ALD設(shè)備可以用于從基板制造光伏太陽能電池。基板可以包含例如玻璃,并且具有例如60×
40cm、120×60cm或110×140cm的尺寸。設(shè)備1包括分層材料(例如板堆疊)、耐熱絕緣材料(例如巖)、以及石墨層的外殼(未示出)。
[0035] 此外,ALD設(shè)備1可以設(shè)有框架2,所述框架2設(shè)有入口端口或負(fù)載定件3。負(fù)載鎖定件3可以被密封并且設(shè)有用于允許基板8進(jìn)入或退出ALD設(shè)備的。入口端口也可以由鋼、石墨、酸鹽或熔融二氧化硅制成。ALD設(shè)備1還可以設(shè)有電加熱元件,例如負(fù)載鎖定件與用于產(chǎn)生期望溫度的注射器頭之間的石英元件9。內(nèi)部溫度范圍可以設(shè)定在例如80至500℃的范圍內(nèi)。
[0036] 圖1還示出了具有X軸、Y軸和Z軸的坐標(biāo)系。X軸在水平面中定向在縱向方向上,Y軸在水平面中垂直于X軸,并且Z軸垂直于X軸和Y軸。ALD設(shè)備1還設(shè)有輸送輥15,其定位在框架2中以用于沿X方向在ALD設(shè)備內(nèi)輸送基板。輸送輥15可由熔融二氧化硅制成,并且長度為
80cm而直徑為100mm。一些輸送輥15可以設(shè)有驅(qū)動(dòng)器(未示出)。輸送輥15可以可旋轉(zhuǎn)地附接到框架2,使得能夠在ALD設(shè)備1內(nèi)將基板8輸送到夾持器站10。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施方式中,ALD設(shè)備1設(shè)有:載體30,用于支撐基板8;以及兩個(gè)隔板11、12,具有與基板相同材料并且具有與基板相同的厚度,例如玻璃。此外,ALD設(shè)備包括夾持器站10。夾持器站10被布置來拾取基板8并且將基板輸送到載體30。
[0038] ALD設(shè)備1還可以設(shè)有:平板31,用于支撐載體30;以及氣體軸承,位于平板30與載體31之間,用于沿X方向?qū)⑤d體支承在平板上。例如,氣體可以是氮?dú)狻?/div>
[0039] 圖3A示意性地示出了載體30的底視圖,并且圖3B示意性地示出了載體30和平板31的頂側(cè)視圖。載體30可以是矩形金屬板。平板31可以設(shè)有用于沿X方向定向載體30的導(dǎo)向件。載體30與平板31之間的氣體軸承設(shè)有縱向狹槽32,所述縱向狹槽32位于載體30的被定向到平板31的第一側(cè)面中??v向狹槽32沿X方向定向并且穿過載體第一側(cè)面的中心、例如圍繞縱向狹槽32周向設(shè)置的零槽33、以及設(shè)置在零槽33外部的排氣孔或真空墊34。載體30還設(shè)有:第一通道,被連接到縱向狹槽32,用于接收高于1033hPa的第一壓的加壓氣體;第二通道,被連接到零槽33,用于接收在1hPa的壓力的氣體;以及第三通道,用于將排氣孔或真空墊34彼此連接并連接到真空。真空,即壓力低于1hPa。
[0040] 在操作中,由于從高壓區(qū)域朝真空的氣流被間隙的小尺寸限制,因此通過平板31的平坦表面與載體30之間的間隙維持的氣流向載體提供升力并且同時(shí)用作密封,使得可以在零槽32中維持高壓。氣流可以用于預(yù)先設(shè)定氣體軸承,即,間隙高度。
[0041] 用于支撐基板的載體30的第一側(cè)面的相對(duì)側(cè)面設(shè)有排氣孔35,它們彼此連接并且通過用于將基板8夾持在載體30上的第四通道連接到第二真空。
[0042] ALD設(shè)備1還設(shè)有驅(qū)動(dòng)帶21和連接到控制裝置100的電機(jī)20,用于在ALD設(shè)備的平板31上沿X方向來回移動(dòng)載體31。ALD設(shè)備1還包括注射器頭40。
[0043] 圖4示出了設(shè)有8個(gè)縱向狹槽48、49的注射器頭40的實(shí)施方式,所述縱向狹槽用于分別限定7個(gè)沉積空間41、42、43、44、45、46、47。第一沉積空間41、42、46、47還可設(shè)有用于供應(yīng)第一材料沉積的反應(yīng)物供應(yīng)。第二沉積空間43、44、45可以設(shè)有前體供應(yīng)??v向狹槽48、49被設(shè)置用于供應(yīng)惰性氣流,以便將沉積空間彼此分離并且將沉積空間與ALD設(shè)備中的空間的其余部分分離。沿垂直于基板的移動(dòng)方向(X方向)的Y方向定向縱向狹槽。
[0044] 惰性氣體可以是氮?dú)?。其中沉積空間由惰性氣流形成的注射器頭本身是已知的,參見專利NL?2010893。然而,在已知注射器頭中,惰性氣流也用于注射器頭與基板之間的高度調(diào)整,然而由于通過縱向狹槽的氣流的限制,可以調(diào)整的高度變化是有限的。然而在根據(jù)本發(fā)明的ALD設(shè)備的實(shí)施方式中,可以設(shè)計(jì)前體和反應(yīng)物供應(yīng),而無對(duì)允許等離子體沉積的實(shí)質(zhì)流動(dòng)限制。因此,朝向基板8的表面,等離子體流不被任何流動(dòng)限制阻礙。
[0045] 可替代地或附加地,反應(yīng)氣體、等離子體、激光生成的輻射和紫外線輻射中的至少一種可以設(shè)置在沉積空間中,用于在前體氣體沉積在基板表面的至少一部分上之后使前體與反應(yīng)氣體反應(yīng),以便在基板表面的至少一部分上獲得原子層。
[0046] 在根據(jù)本發(fā)明的ALD設(shè)備的實(shí)施方式中,ALD設(shè)備設(shè)有用于懸掛注射器頭40的子框架52。
[0047] 圖5示出了子框架52、注射器頭40、載體30和平板31的布置的示意性側(cè)視圖。
[0048] 圖6和圖7示意性地示出了子框架52、平板31、載體30和注射器頭40的布置的不同側(cè)視圖。子框架52還設(shè)有用于從載體30提升子框架52的三個(gè)氣墊53、54、55。氣墊53、54、55定位在注射器頭40的外部,并且與用于支撐基板8的空間外的載體30邊沿相對(duì)。例如,兩個(gè)氣墊53、54可以在縱向上定位在第一邊沿處,并且第三氣墊55可以定位在相對(duì)邊沿處。氣墊可以通過中心通道而連接到氮?dú)夤?yīng)。
[0049] 此外,控制裝置100包括氣流控制單元101,其用于調(diào)整通過氣墊的氣流以便設(shè)置子框架的參考表面與載體之間的預(yù)定高度。
[0050] 載體52還在與子框架52的氣墊53、54、55相對(duì)的邊沿處設(shè)有軸承表面57、58,使得基板8可以沿著X方向在注射器頭40的相應(yīng)縱向狹槽下方前后移動(dòng)。
[0051] 支撐基板8的載體52的側(cè)面還可以設(shè)有用于支撐附加基板11、12或模型基板的附加空間,所述附加空間沿縱向定位在用于支撐基板8的空間的相對(duì)側(cè)上。當(dāng)基板8的邊沿在注射器頭下移動(dòng)時(shí),模型基板11、12限制基板邊沿與注射器頭之間的沉積空間。
[0052] 子框架52還可以設(shè)有用于從子框架52懸掛注射器頭40三個(gè)致動(dòng)器60、61、62。致動(dòng)器60、61、62可以包括電機(jī)64、65、66,例如步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械地聯(lián)接到步進(jìn)電機(jī)的心軸67、68、69。控制裝置100進(jìn)一步電連接到致動(dòng)器60、61、62,并且被布置來通過三個(gè)致動(dòng)器調(diào)整子框架52與注射器頭40的參考表面之間的距離,并且通過所述三個(gè)致動(dòng)器調(diào)整注射器頭40與基板8之間的高度以及注射器頭40相對(duì)于基板8表面的取向。致動(dòng)器60、61、62的這種布置可以調(diào)整注射器頭與基板表面之間的高度,這與通過相應(yīng)的縱向狹槽48、49的氣流和通過氣墊
53、54、55的氣流無關(guān)。
[0053] 在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中,可以調(diào)整在基板8與注射器頭40之間形成的沉積空間的高度,這與通過縱向狹槽48、49的用于為了分離沉積空間而供應(yīng)氮?dú)獾臍饬?、以及前體和反應(yīng)氣流無關(guān)。
[0054] 在一個(gè)實(shí)施方式中,ALD設(shè)備還設(shè)有距離測量裝置70,其用于測量基板8的表面上的位置與注射器頭40的參考平面之間的距離。距離測量裝置可以是光學(xué)距離測量裝置。參考平面可以是面向基板的注射器頭表面。
[0055] 圖8示意性地示出了光學(xué)測量裝置70。光學(xué)測量裝置可以包括三個(gè)干涉儀。干涉儀可以設(shè)有輻射源72,例如布置在ALD設(shè)備1外部的固態(tài)激光裝置,這是因?yàn)锳LD設(shè)備內(nèi)部的操作溫度可能高于固體激光裝置的最大操作溫度。ALD設(shè)備內(nèi)的操作溫度可以是例如350℃。輻射源可以生成波長在400至1200nm之間的輻射,包括紅外輻射。
[0056] 干涉儀還設(shè)有:兩個(gè)分束器730、731,其用于獲得三個(gè)輻射束;以及三個(gè)輻射導(dǎo)向件74、75、76,其被布置來將來自分束器730、731的相應(yīng)輻射束定向到面向注射器頭40的基板8的表面,并且將從基板8的表面反射的輻射束定向回分束器730、731。分束器730、731、732還被布置來將反射的輻射束定向到輻射傳感器80。輻射導(dǎo)向件74、75、76可以包括光纖(例如玻璃纖維)和導(dǎo)向管。
[0057] 導(dǎo)向管可以定位在ALD設(shè)備中,其中導(dǎo)向管的面向載體上的基板8的端部可以被布置來與三形的角點(diǎn)重合。圖6示出了安裝在子框架52中的一個(gè)導(dǎo)向管85,所述導(dǎo)向管85的一端定位在ALD設(shè)備1的上側(cè)面處從而背離基板8,并且另一端定位在注射器頭80的被定向到基板8的側(cè)面處。導(dǎo)向管85可以在內(nèi)部涂覆有輻射吸收涂層,以便防止輻射束的相互干擾和紅外輻射的影響。
[0058] 例如,在ALD設(shè)備外部的導(dǎo)向管85端部處的輻射導(dǎo)向件還可以設(shè)有用于調(diào)整基板8表面處的相應(yīng)輻射束的焦點(diǎn)的透鏡81、82、83。輻射導(dǎo)向件還可以設(shè)有參考玻璃片材77、78、79。參考玻璃片材77、78、79被布置來通過分束器730、731將入射輻射束的一部分作為參考輻射束反射到輻射傳感器70。參考玻璃片材77、78、79可以在面向基板8的側(cè)面處合并在注射器頭40中、合并在用于供應(yīng)氮?dú)獾耐饪v向狹槽的外部或附近。在這種布置中,可以沿著參考玻璃片材定向氮?dú)饬鳎员惴乐箙⒖疾A纳系募纳练e。
[0059] 輻射傳感器80進(jìn)一步電耦合到傳感器控制裝置71。輻射傳感器80被布置來將來自分束器73的入射輻射束轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0060] 在操作中,輻射束被定向到基板,并且從參考基板反射的參考輻射束在輻射傳感器80處干擾從基板8反射的輻射束。輻射傳感器80轉(zhuǎn)換電信號(hào)中進(jìn)入的干擾圖案。傳感器控制裝置71還被布置來根據(jù)子框架的參考玻璃77、78、79與基板8的表面之間的電信號(hào)距離來確定。光學(xué)距離測量裝置本身是已知的,并且可以從德國的Precitec獲得。光學(xué)距離測量裝置可以測量0mm與8mm之間的基板高度差。光學(xué)測量裝置的分辨率通常為1至2微米。
[0061] ALD設(shè)備可以包括控制裝置。
[0062] 圖9示意性地示出了用于ALD設(shè)備的控制裝置100。此外,圖9示意性地示出了致動(dòng)器60、61、62,氣流控制器101和步進(jìn)電機(jī)20??刂蒲b置可以包括用于執(zhí)行操作程序的微型計(jì)算機(jī)??刂蒲b置100電連接到致動(dòng)器60、61、62,光學(xué)測量裝置71,氣流控制控制器101,以便分別控制通過軸承墊53、54、55和/或步進(jìn)電機(jī)20的氣流來調(diào)整載體30的方向和速度。
[0063] 在操作中,在第一步驟中,ALD設(shè)備中的夾持器站10將基板8放置在載體30上,并且在另一步驟中,ALD設(shè)備在基板在注射器頭40下方的基板的第一次通過中以預(yù)定時(shí)間間隔測量子框架參考平面的三個(gè)位置與基板表面之間的距離,同時(shí)基板8以例如1m/s的速度在注射器頭40下方前向后移動(dòng)??刂蒲b置100還被布置來根據(jù)測量的距離來確定基板8的表面高度圖,并且確定注射器頭40到基板8的最小距離,其中基板8可以在注射器頭下自由移動(dòng)。此外,可以從確定的高度圖確定注射器頭的參考平面的取向。
[0064] 在下一步驟中,控制裝置100根據(jù)確定的最小距離和參考平面取向來調(diào)整注射器頭40的參考平面與載體8之間的工作距離。以此方式,當(dāng)在下一步驟中時(shí),基板和載體在注射器頭40下方來回移動(dòng),在注射器頭40的相應(yīng)縱向狹槽與基板8的表面之間形成的反應(yīng)空間的高度偏差被最小化。
[0065] 在進(jìn)一步的步驟中,基板8可以隨后在注射器頭40下方通過,基板8的表面的每個(gè)部分隨后暴露于通過注射器頭的隨后縱向狹槽接收的相應(yīng)前體反應(yīng)氣體。
[0066] 在單次通過中,靶材的(子)單層可以被施加在基板上,所述(子)單層的厚度通常在0.005nm與0.2nm之間。實(shí)際上,功能層的厚度約為25nm。獲得該厚度的通過次數(shù)可以是例如125和500。
[0067] 基板8和載體30在注射器頭下移動(dòng)的速度可以是例如1m/s。
[0068] 本發(fā)明不限于本文中描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。相反,所尋求的權(quán)利是由隨附權(quán)利要求限定,這允許了許多修改
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