[发明专利]具有多级净化结构的沉积设备中的反应器

说明书

相关申请的交叉引用

按照35U.S.C.§119(e)的规定，本申请要求享受共同悬而未决的于2012年6月19日提交的美国临时专利申请No.61/661,750的优先权，通过引用其整体将其并入于此。

技术领域

本公开涉及通过使用原子层沉积(ALD)或其它沉积方法在衬底上沉积一层或多层材料，并且更具体而言，涉及从衬底有效地去除过量的材料。

背景技术

多种化学工艺被用于在衬底上沉积一层或多层材料。其中，这样的化学工艺包括化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)和分子层沉积(MLD)。CVD为用于在衬底上沉积一层材料的最常用的方法。在CVD中，反应性气体前体被混合，然后递送至反应室中，其中在混合气体与衬底发生接触之后沉积一层材料。

ALD为在衬底上沉积材料的另一方式。ALD使用不同于物理吸附的分子的键合力的化学吸附的分子的键合力。在ALD中，源前体被吸附至衬底的表面中，然后用惰性气体净化。因此，源前体的物理吸附的分子(通过范德华力键合)从衬底上解吸附。然而，源前体的化学吸附的分子共价地键合，而因此，这些分子被强烈地吸附在衬底中，而不会从衬底解吸附。源前体的化学吸附的分子(被吸附在衬底上)与反应前体的分子反应和/或被反应物前体的分子取代。然后，通过注入净化气体和/或对该室进行抽气来去除过量的前体或物理吸附的分子，从而得到最终的原子层。

MLD为类似于ALD的薄膜沉积方法，但是在MLD中，分子作为整体被沉积到衬底上以在衬底上形成聚合物膜。在MLD中，在每个反应周期期间分子碎片被沉积。用于MLD的前体通常为同双功能反应物。MLD方法通常用于在衬底上生长有机聚合物(诸如聚酰胺)。用于MLD和ALD的前体还可以用来生长复合有机-无机聚合物，诸如，Alucone(即，通过使三甲基铝(TMA：Al(CH₃)₃)和乙二醇反应得到的具有含碳主链的铝醇盐聚合物)或Zircone(基于锆前体(诸如，四叔丁醇锆Zr[OC(CH₃)₃)]₄，或四(二甲基胺基)锆Zr[N(CH₃)₂]₄)与二醇(诸如，乙二醇)之间的反应的复合的有机-无机体系)。

在这些沉积方法期间，在衬底上物理吸附的前体或其它材料可以被净化，以用于后续处理。在净化处理后，如果过量的前体或其它材料残留在衬底上，则所得的层可能具有非期望的特征。因此，用于从衬底的表面有效地去除过量的前体或其它材料的方案可以被实施用于多种沉积方法。

发明内容

实施例涉及形成有有利于去除衬底上残留的过量的材料的多个收缩区的反应器。反应器形成有第一室、第二室、第一收缩区、第二收缩区和排气部。第一室注入第一气体至移经第一室的衬底上；第二室注入第二气体至移经第二室的衬底上。第一收缩区被配置为在衬底之上从第一室向第二室发送第一气体。第一收缩区形成在第一室和第二室之间。第一收缩区被配置为使得第一收缩区中的第一气体的压力低于在第一室中的第一气体的压力，并且在第一收缩区的第一气体的速度高于在第一室中的第一气体的速度。第二收缩区被配置为在衬底之上从第二室向排气部至少发送第二气体。第二收缩区形成在第二室和排气部之间。第二收缩区中的第二气体的压力低于第二室中的第二气体的压力，并且在第二收缩区的第二气体的速度高于在第二室中的第二气体的速度。

在一个实施例中，第一收缩区的高度小于第一室的宽度。

在一个实施例中，第二收缩区的高度小于第一收缩区的宽度。

在一个实施例中，第二收缩区的高度小于第二室的宽度的2/3。

在一个实施例中，第二收缩区的高度小于第二室的宽度。

在一个实施例中，第一气体为净化气体，并且第二气体为用于在衬底上执行原子层沉积(ALD)的源前体或反应物前体。

在一个实施例中，净化气体包括氩气，并且第二气体包括如下的一种：四乙基甲基氨基铪(TEMAHf)、四(二甲胺基)钛(TDMAT)、锆的混合的烷基-环戊二烯基化合物[(RCp)Zr(NMe₂)₃(R＝H、Me或Et)]、三甲基(甲基环戊二烯基)铂(MeCpPtMe₃)和双(乙基环戊二烯基)钌[Ru(EtCp)₂]。