CN103261478A - 用于在表面上进行原子层沉积的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于在基底的表面上进行原子层沉积的装置，所述装置包括：沉积构件；用于支撑所述基底的基底台；用于供应第一反应物的第一反应物喷嘴；用于供应第二反应物的第二反应物喷嘴；气体喷嘴，所述气体喷嘴布置用于通过由气体喷嘴喷射的气体产生气体阻隔层，并且可选地布置用于产生气体支承层；用于加热由所述气体喷嘴喷射的气体的加热器；以及用于加热所述沉积构件和所述基底台，以及用于加热所述基底的辅助加热器。所述沉积构件具有气体入口，所述气体入口用于由所述气体喷嘴喷射的气体。所述加热器被提供在所述沉积构件的外部。在从所述气体入口输送的气体进入所述气体入口之前，由所述加热器加热所述气体。

Description

用于在表面上进行原子层沉积的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于进行原子层沉积的装置。具体地，本发明涉及一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的装置，该装置包括：沉积构件；基底台，所述基底台用于支撑所述基底；第一反应物喷嘴，所述第一反应物喷嘴用于将第一反应物从第一供应源供应到布置在所述沉积构件中的第一腔室，从而在使用中，所述第一腔室面向所述表面和/或所述基底台；第二反应物喷嘴，所述第二反应物喷嘴用于将第二反应物从第二供应源供应到布置在所述沉积构件中的第二腔室，从而在使用中，所述第二腔室面向所述表面和/或所述基底台；气体喷嘴，所述气体喷嘴布置在所述沉积构件中，从而在使用中，所述气体喷嘴面向所述基底和/或所述基底台，所述气体喷嘴布置用于通过由所述气体喷嘴喷射的气体至少在所述第一腔室和所述第二腔室之间形成气体阻隔层(gas barrier)，并且可选地布置用于通过由所述气体喷嘴喷射的空气在所述沉积构件和所述基底的表面之间和/或在所述沉积构件和所述基底台之间形成气体支承层(gasbearing)，其中，在使用中，所述气体支承层相对于所述基底和/或基底台的表面支承所述沉积构件。
背景技术
从EP2159304中已知这种装置。在利用该装置用于原子沉积的方法中，可使第一反应物和第二反应物(前驱物)依次与基底的表面进行接触。在反应物的表面上的两个半反应可导致在表面上沉积一层单层。通过重复这些反应，能够相当精确地控制层厚度。
此外，提供有用于至少在第一腔室和第二腔室之间形成气体阻隔层的气体喷嘴用于原子层沉积的装置可提供有显著的优点。在使用中，气体阻隔层可使第二反应物与第一反应物隔离。例如，通过沿含有第一反应物的第一腔室和含有第二反应物的第二腔室重复输送基底可沉积多原子层。
此外，有利地可采用气体喷嘴来在沉积构件和可移动的基底之间和/或沉积构件和基底台之间形成气体支承层。
新的需要是在增加的温度下，即高于1000摄氏度的温度下，即约1100摄氏度的温度下进行原子层沉积，促使对用于原子层沉积的装置的新的要求。具体地，这种要求可导致在增加的温度下发生的增加的热机械变形。新的要求也可涉及已知的用于原子层沉积的装置的不足的耐热性。在现有技术中，缺少在高于100摄氏度的温度下用于进行原子层沉积的装置。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于进行原子层沉积的装置，该装置能够在增加的温度下进行原子层沉积。
根据本发明的一个方面，这里提供一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的装置，所述装置包括：沉积构件；基底台，所述基底台用于支撑所述基底；第一反应物喷嘴，所述第一反应物喷嘴用于将第一反应物从第一供应源供应到布置在所述沉积构件中的第一腔室，从而在使用中，所述第一腔室面向所述表面和/或所述基底台；第二反应物喷嘴，所述第二反应物喷嘴用于将第二反应物从第二供应源供应到布置在所述沉积构件中的第二腔室，从而在使用中，所述第二腔室面向所述表面和/或所述基底台；气体喷嘴，所述气体喷嘴至少部分地布置在所述沉积构件中，从而在使用中，所述气体喷嘴面向所述基底和/或所述基底台，所述气体喷嘴布置用于通过由所述气体喷嘴喷射的空气至少在所述第一腔室和所述第二腔室之间形成气体阻隔层，并且可选地布置用于通过由所述气体喷嘴喷射的空气在所述沉积构件和所述基底的表面之间和/或在所述沉积构件和所述基底台之间形成气体支承层，其中，在使用中，所述气体支承层相对于所述基底和/或基底台的表面支承所述沉积构件；加热器，所述加热器用于加热由所述气体喷嘴喷射的气体；以及辅助加热器，所述辅助加热器用于加热所述沉积构件和所述基底台，以及用于加热可选地经由所述基底台所述基底；其中，所述沉积构件以及可选的所述基底台具有用于由所述气体喷嘴喷射的气体的气体入口，其中，所述气体喷嘴与所述气体入口形成流体连通，以从所述气体入口输送气体；其中，所述加热器被提供在所述沉积构件和所述基底台的外部，从而，在使用中，当所述沉积构件被所述辅助加热器加热时，从所述气体入口输送的且由所述气体喷嘴喷射的气体在所述气体进入所述气体入口和所述沉积构件之前被所述加热器加热。
通过提供在所述沉积构件和所述基底台外部的加热器，在气体进入入口并因此进入所述沉积构件和可选地进入所述基底台之前，能够基本上达到气体工作温度，例如高于800或1000摄氏度的温度。因此，由所述气体入口输送的且有所述气体喷嘴喷射的气体在所述气体进入所述气体入口和/或所述沉积构件之前，可基本上已经达到所述气体工作温度。因此，当通过辅助加热器加热时，所述沉积构件和可选的所述基底台能够接收来自入口的已加热的气体。因此，可基本上防止在气体经过入口之后，由所述基底，所述沉积构件和/或所述基底台的冷却引起的主要的热机械变形。
因此，通过控制由气体喷嘴喷射的预热的气体，所述气体喷嘴喷射的气体不会显著地干扰在该装置中的温度分布以及在基底中和/或环绕基底和/或在基底附近的温度梯度。具体地，这种做法的目的在于防止在空气支承层周围的基底和/或基底台的扭曲，该扭曲能够使支承功能变形且增加原子层沉积过程中产生的费用，或者甚至不可能产生令人满意的沉积过程。如果，例如通过气体支承层，使得所述沉积构件和所述装置之间的间隔相对较小，那么对装置的可允许热机械变形的需要将变得更加严格。
所述沉积构件和所述基底可布置在所述装置中以相对于彼此可移动，例如可转动。例如，所述沉积构件和所述基底台可布置在所述装置中以相对于彼此可移动，例如可转动。可选地，通过气体支承层，一方面可使沉积构件移动，例如转动，另一方面可使基底和/或基底台移动，例如转动。
优选地，所述第一反应物喷嘴布置在所述沉积构件中，从而在使用中，所述第一反应物喷嘴面向所述表面和/或所述基底台。优选地，所述第二反应物喷嘴布置在所述沉积构件中，从而在使用中，所述第二反应物喷嘴面向所述表面和/或所述基底台。在使用中，所述气体阻隔层可使所述第二反应物与所述第一反应物隔离。在使用中，所述气体阻隔层通过至少定位在所述第一腔室和所述第二腔室之间可使所述第二反应物与所述第一反应物隔离。
例如，适用于生产发光二极管的材料的原子层沉积可需要增加的温度，即相对较高的温度，例如高于1000摄氏度，例如约1100摄氏度。
优选地，该装置包括：用于控制由所述加热器和所述辅助加热器供应的热量的控制器，其中所述加热器布置用于加热由所述气体喷嘴喷射的气体至气体工作温度；并且其中所述辅助加热器布置用于加热所述沉积构件至沉积构件工作温度以及用于加热所述基底台至基底台工作温度，以及用于可选地经由所述基底台加热所述基底至基底工作温度；其中所述控制器布置用于控制所述气体工作温度、所述沉积构件温度、所述基底台工作温度和/或所述基底工作温度，优选用于使所述气体工作温度、所述沉积构件温度、所述基底台工作温度和/或所述基底工作温度基本上相同。使所述温度基本上相同可包括将所述温度控制在相对于温度设定点加上或减去50摄氏度、加上或减去100摄氏度，或加上或减去250摄氏度的范围内。温度设定点可为800、900、1000或1100摄氏度。通过这种相同，可防止过度的热机械变形。
根据本发明的另一个方面，这里提供一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的装置，所述装置包括：
第一反应物喷嘴，所述第一反应物喷嘴用于将第一反应物从第一供应源供应到布置在所述沉积构件中的第一腔室，从而在使用中，所述第一腔室面向所述表面和/或所述基底台；
第二反应物喷嘴，所述第二反应物喷嘴用于将第二反应物从第二供应源供应到布置在所述沉积构件中的第二腔室，从而在使用中，所述第二腔室面向所述表面和/或所述基底台；以及
气体喷嘴，所述气体喷嘴布置在所述沉积构件中，从而在使用中，所述气体喷嘴面向所述基底和/或所述基底台，所述气体喷嘴布置用于通过由所述气体喷嘴喷射的空气至少在所述第一腔室和所述第二腔室之间形成气体阻隔层；其中，所述装置包括用于加热由所述喷嘴喷射的气体的加热器。
通过在装置内加热气体，并因此增加在基底表面的温度至引发形成原子层的反应。可通过增加的温度来改善在原子层沉积期间的化学沉积反应。
根据一个或两个所述方面的装置可被用于发光二极管或光伏电池的生产。
根据所述其它方面的装置可提供有用于支撑基底的基底台。在该装置的沉积构件中可提供有第一反应物喷嘴、第二反应喷嘴和气体喷嘴。可替代或另外的，在使用中，气体支承层可相对于基底和/或基底台的表面支承沉积构件。该装置可包括用于基底加热的辅助加热器。
对于根据一个或两个所述方面的装置，其可选维持有：所述气体喷嘴被提供在所述第一反应物喷嘴和所述第二反应物喷嘴之间，从而隔离第一反应物和第二反应物。在这种情况下，能够基本上防止在不理想的位置，例如远离基底表面和/或基底台处形成第一反应物和第二反应物的直接反应产物。基底台可为用于在使用中转动基底的旋转台。基底台可提供有用于支撑基底的气体支承层。在这种情况下，基底可在装置内是可移动的，避免移动基底台的需要。基底台可具有面向沉积构件的基底支撑表面。
根据一个或两个所述方面的装置，其可选地维持有：所述加热器包括第一电感加热器，所述第一电感加热器被提供有环绕一主体的线圈，所述主体带有用于加热气体的通道。所述辅助加热器可包括第二电感加热器，所述第二电感加热器可被提供有环绕所述基底台和/或所述沉积构件的线圈。该装置可被提供有热屏蔽。所述热屏蔽可界定所述热屏蔽的被提供有所述沉积构件和所述基底台的内部以及所述热屏蔽的被提供有所述第二电感加热器的线圈的外部。所述热屏蔽包括反光物质。所述热屏蔽可包括多层反光物质。所述热屏蔽可被提供在带有通道的主体和所述第一感应器之间。所述基底台可相对于沉积构件是可移动的，从而打开该装置并且允许装载或移除所述基底。
本发明进一步涉及一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的方法。
根据本发明的进一步方面，这里提供一种用于子基底的表面上原子层沉积的方法，该方法包括：提供沉积构件；通过基底台支撑所述基底；将第一反应物从第一供应源供应给到面向基底和/或基底台的第一沉积腔室，从而使第一反应物与所述表面接触；将第二反应物从第二供应源供应到面向基底和/或基底台的第二沉积腔室，从而使第二反应物与所述表面接触；经由气体喷嘴将气体喷射到表面和/或基底台，以及通过由气体喷嘴喷射的气体至少在第一沉积腔室和第二沉积腔室之间形成气体阻隔层，以及可选地在所述沉积构件和所述基底之间和/或在所述沉积构件和所述基底台之间形成气体支承层，从而所述气体支承层相对于基底的表面和/或基底台支承所述沉积构件；提供用于加热器，所述加热器用于在由所述气体喷嘴喷射之前加热气体；提供辅助加热器，所述辅助加热器用于加热所述沉积构件和所述基底台，以及用于可选地经由所述基底台加热所述基底；将由所述气体喷嘴喷射的气体从所述沉积构件的气体入口输送到所述沉积构件中，所述气体入口与所述气体喷嘴形成流体连通；其中，所述方法包括将所述加热器提供在所述沉积构件和所述基底台的外部，并且包括当所述沉积构件由所述辅助加热器加热时，在从所述气体入口输送的且由所述气体喷嘴喷射的气体进入所述气体入口和所述沉积构件之前，加热所述气体。
根据本发明的另外的方面，这里提供一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的方法，该方法包括：
将第一反应物从第一供应源供应到第一沉积腔室，从而使第一反应物与表面进行接触；
将第二反应物从第二供应源供应到第一沉积腔室，从而使第二反应物与表面进行接触；以及
经由气体喷嘴将气体供应(例如喷射)到表面和/或用于支撑所述基底的基底台，以及通过由气体喷嘴喷射的气体至少在所述第一沉积腔室和所述第二沉积腔室之间形成气体阻隔层，其中该方法进一步包括在由所述气体喷嘴喷射气体之前加热气体。
根据所述进一步和/或另外的方面的方法的实施例，该原子层沉积包括一堆原子层(a stack of atomic layers)的沉积，以用于制造布置用作发光二极管的材料。第一反应物气体优选地包括NH3。第二反应物气体优选地包括至少一个镓前驱物，例如Ga(CH3)3和/或GaCl3。基底优选地包括刚玉(sapphire)。优选地，该材料被布置用作发光二极管。该材料可，例如布置用于基本发射蓝光。优选地，所述材料包括氮化镓(GaN)和/或氮化铟(InN)，例如可基本由氮化镓(GaN)和/或氮化铟(InN)组成。因此，所述材料可包括氮化铟镓(InGaN)，例如可基本由氮化铟镓(InGaN)组成。与已知的沉积方法相比，通过原子层沉积来沉积所述材料可改善材料的层厚度控制。可选地，例如，通过沿含有第一反应物的第一腔室和含有第二反应物的第二腔室重复输送基底，可沉积多层原子层。该方法可包括使沉积构件和基底相对彼此移动(例如转动)。
可选地，借助根据本发明的装置实施根据本发明的方法。
附图说明
现将参照附图通过实例描述本发明的实施例，其中，相应的附图标记表示相应的部件，并且其中：
图1a描述了根据本发明的第一实施例的原子层沉积装置的示意图；
图1b描述了图1的装置的沉积构件33的底视图；
图1c描述了在基底台3上的顶视图；
图1d示出了根据本发明的第一实施例的原子层沉积装置的变型；
图2描述了根据本发明的第二实施例的原子层沉积装置的图示；
图3描述了根据本发明的第三实施例的原子层沉积装置的图示；
图4示出了在进一步实施例中的装置1。
具体实施方式
图1a示意性地描述了根据本发明的第一实施例的原子层沉积(ALD)装置1的示意图。ALD装置可提供有基底台3以用于支撑基底5(例如包括或由硅或刚玉制成)。凭借转动电机9，基底台3可绕转动轴7转动。轴7的轴承11允许在转动方向13和垂直于基底5a、5b的表面89的平移方向15中的移动。如所述的，在转动方向上的支承功能与在平移方向上的支承功能分开。然而转动功能和平移功能也可结合在一个轴承中。基底台3可通过手动或制动器可在平移方向15中移动。平移方向15对于使基底台3降低可能是必须的，从而基底5a、5b可装载在基底台上和/或从基底台上移除，或者平移方向15对于调节在沉积构件33和基底台3之间的距离至1至200μm也可能是必须的。
装置1可提供有第一反应物喷嘴17，第一反应物喷嘴17用于将第一反应物(例如NH3)，例如反应物的混合物从第一供应源19供应到布置在装置1内的第一腔室21(也被称为第一沉积腔室21)，从而在使用中，第一腔室面向第一基底5a的表面。基底台3可提供有一个或多个基底5a、5b。第一反应物可与第一基底5a的表面反应，且随后第一基底5a通过转动电机9远离面向第一腔室的位置移动，从而基底5a将面向第二腔室23(也被称为第二沉积腔室23)放置。将第二反应物(例如TMGa(Ga(CH3)3)，例如反应物的混合物，例如TMGa和TMIn(In(CH3)3的混合物从第二供应源25供应到蒸发装置27以蒸发如果是液体的第二反应物。在蒸发装置27中，第二反应物也可与来自氮气源30的氮气混合。可将第二反应物提供至第二喷嘴29并被喷射第二腔室23以与第一基底5a的表面反应。同时，将第一基底5a移动至第二腔室，第二基底5b移动至第一腔室21，并且将第一反应物提供至第二基底5a的表面的同时，用第二反应物处理第一基底5a。通过转动基底台3，依次用第一反应物和第二反应物处理第一基底5a和第二基底5b的表面，能够在基底5a、5b的表面上沉积控制厚度的层。第一反应物和第二反应物可沉积在平行于不同位置的表面上，但是通过基底的运动，第一反应物和第二反应物将依次沉积。
第一反应物和/或第二反应物可包括掺杂剂。
通常，可使用多于两种的反应物以形成不同的层。例如，通过使用多个反应对来形成多个不同的层。
重要的是，由于第一反应物和第二反应物的直接接触在装置内可形成污染，所以第一反应物和第二反应物在远离基底表面和/或基底台的不必要的位置并不彼此直接接触。气体喷嘴31可布置在沉积构件中，从而在使用中，气体喷嘴面向基底和/或基底台3。气体喷嘴可布置用于通过由气体喷嘴喷射的气体(例如氮气)至少在第一腔室21和第二腔室23之间形成气体阻隔层。因此，可防止第一反应物和第二反应物之间在远离基底表面处的直接接触。还可提供布置在装置的沉积构件33中的由气体喷嘴31形成的气体支承层59。来自气体供应源35的气体(例如氮气)可被供应到气体支承层。所述气体优选在增加的温度，例如高于1000摄氏度，例如约1100摄氏度下为惰性的。气体支承层具有使沉积构件和基底之间的间隙维持在固定值的功能以及利用比反应物的扩散速度更快的气流使第一反应物和第二反应物彼此隔离的功能。也可知晓的是：气体阻隔层可形成气体支承层。
气体支承层允许沉积构件33相对紧密地靠近基底表面和/或基底台3。例如，在使用中，沉积构件33和基底和/或基底台3之间的间隔可在50微米内或在15微米内，例如在3至10微米的范围内，例如5微米，在气体支承层中测量该间隔。沉积构件33对基底表面和/或基底台3的这种紧密靠近改善了第一反应物和第二反应物分别对第一腔室和第二腔室的限制。将要知晓的是，由于沉积构件33、基底5a、5b和/或基底台3的紧密靠近，反应物相对难以逃逸出腔室21、23。因此，可清楚的是，在腔室21、23中一方面提供有沉积构件33和基底5a、5b和/或另一方面提供有沉积构件33和基底台3之间的间隔距离D，所述间隔距离D大于气体支承层59中的间隔距离。存在气体支承层59的结果是，沉积构件33在使用中，可相对于基底和基底台3浮动。
腔室21、23(即第一腔室21和第二腔室23)能够采用不同于气体支承层59中的处理条件的用于腔室(21、23)中的反应物的处理条件。因此，在腔室(21、23)中的处理条件和在气体支承层59中的处理条件能够都是最优的。例如，与没有腔室(21、23)的情况相比，可更加准确地设定诸如工作温度、气体压力和/或表面对反应物的暴露时间等处理条件。因此，腔室(21、23)能够降低前驱物气体压力中的瞬间变化的发生。
由于沉积构件33朝向基底表面和/或基底台3的紧密靠近，气体支承层在使用中通常显示出在气体支承层中压力的强烈增加。例如，在使用中，当沉积构件移动至更靠近基底和/或基底台3两倍时，在气体支承层中的压力至少是两倍，例如通常增加八倍。优选地，在使用中，气体支承层的硬度(stiffness)在103至109牛顿/米的范围。然而，所述硬度也可在所述范围外。为了得到气体支承层，优选地，装置1布置用于在直接朝向基底表面89的沉积构件33上施加预应力。装置可布置用于通过控制在气体支承层59中的压力来抵抗预应力。在使用中，预应力增加了气体支承层的硬度。这种增加的硬度降低了在基底表面的平面外的不必要的移动。因此，在沉积期间不与基底表面进行接触的情况下，沉积构件33能够更紧密地对基底表面运行。
来自气体供应源35的气体可在加热器37中被加热，加热器37可包括第一电感加热器或可由第一电感加热器组成，第一电感加热器包括环绕一带有通道的(金属)主体41的线圈39。通过提供交互电流至线圈39，主体41可被加热，流经通道的气流也将被加热。该气体可被加热至约1100℃的气体工作温度。这种温度对于维持包括TMGa的沉积反应是必须的。由于与第一反应物和第二反应物的量相比，在气体支承层中使用的气体的量是较大的，所以加热用于气体支承层的气体是有利的，且在这种情况下，能够输送大量的热。经由气体支承层的加热也可是有利的，因为在这种情况下可发生更加均匀的加热。非均匀的加热可引起基底或装置的机械变形，并且也可引起可能的失败/碰撞。非均匀的加热也可导致发生非均匀的沉积。反应物，尤其是TMGa在不需要的高温下可能是不稳定的。因此TMGa不允许长久处于高温中。
增加的温度也可降低一些化学反应的困难并且，其对于晶体沉积或(异)晶体生长(即在单晶体上生产单晶薄膜，例如在刚玉上InGaN)是有利的。
该装置可提供有辅助加热器，例如，辅助加热器包括第二电感加热器43或由第二电感加热器43形成。第二电感加热器43可提供有环绕基底台3的线圈。第二电感加热器43可用于加热基底，例如经由基底台3加热基底。基底台3可提供有电阻加热器或辐射加热器用于加热基底台3。在使用中，在装置的热部件，诸如沉积构件33和基底台3之间可被提供有热屏蔽45、47。热屏蔽可包括石英屏蔽45或(多层)反射箔47。石英屏蔽可优选地用于接近第一电感加热器和/或第二电感加热器。这是由于石英将基本上不会干扰电感加热器的工作。电感加热器的线圈也可作为热屏蔽的功能。多层也可以涂层来提供。装置1可提供有温度传感器49以测量装置的热部件的温度。装置1可提供有气体和反应物去除系统51。气体去除系统51可被用于从腔室21、23中去除过量的反应物，以及从气体支承层中去除过量的气体。在气体耗尽之前，可通过洗涤器清洁气体。装置1可提供有外壳54以保护装置1的使用者。
气体喷嘴31可面向基底5a、5b的表面或基底台3的表面。在基底的表面可在由气体喷嘴喷射的气体的加热后被气体支承层加热，和/或可被辅助加热器，例如第二电感加热器加热。气体支承层也可作为用于第一反应物和第二反应物的隔离物的功能，如图1b所示，图1b描述了图1的装置的沉积构件33的底视图。图1b示出了将反应物提供至它们各自的腔室21、23的且由气体喷嘴31环绕的多个第一反应物喷嘴17和多个第二反应物喷嘴29。图1c描述了提供有四个基底5a、5b的基底台3的顶视图。
图1d示出了根据第一实施例的原子层沉积装置1的变型。图1d的变型可涉及图1a至图1c描述的第一实施例的一个或多个特征。在图1d的实例中，第一反应物喷嘴17和第二反射器29可至少部分地布置在沉积构件33中。沉积构件33和/或基底台3可具有气体入口53。气体喷嘴31可与气体入口53形成流体连通以从气体入口朝向基底和/或基底台3输送气体。气体喷嘴31可布置在沉积构件33中，从而在使用中，气体喷嘴31面向基底5a、5b和/或基底台3。因此，气体喷嘴可布置在沉积构件33中，从而在使用中，气体喷嘴面向在沉积构件33和基底51、5b和/或基底台3之间的空间55。
气体喷嘴31可布置用于通过由气体喷嘴喷射的气体至少在第一腔室和第二腔室(21、23)之间形成气体阻隔层57。气体喷嘴31可进一步布置用于通过由气体喷嘴31喷射的气体在沉积构件33和基底的表面之间和/或沉积构件33和基底台3之间形成气体支承层59。因此，在使用中，气体支承层59可相对于基底5的表面89和/或基底台3支承沉积构件33。
装置1可包括用于加热由气体喷嘴31喷射的气体的加热器37。装置1可进一步包括用于加热沉积构件33和基底台3且用于例如经由基底台3加热基底的辅助加热器。然而，辅助加热器可直接加热基底，另外或可替代地经由基底台3加热基底。如果基底包括导热材料，例如基本由导热材料组成并且加热器37由第二电感加热器形成，可进行这种直接加热。加热器37可提供在沉积构件33和基底台3的外部，从而在使用中，当沉积构件33被辅助加热器加热时，在气体入口传输的且由气体喷嘴喷射的气体进入气体入口和沉积构件33之前，所述气体被加热器37加热。更普遍地，在所述气体穿过气体入口后，气体的温度可维持基本恒定，在该气体被排出基底和/或基底台之前，例如可以以其在气体入口的温度的10％至20％变动。
装置1可包括用于控制由加热器37和辅助加热器供应的热量的控制器60。加热器37可布置用于加热由气体喷嘴喷射的气体至气体工作温度。辅助加热器可布置用于加热沉积构件33至沉积构件工作温度。辅助加热器可布置用于加热基底台3至基底台工作温度。辅助加热器可布置用于例如经由基底台3加热基底至基底工作温度。控制器可布置用于使气体工作温度、沉积构件工作温度、基底台工作温度和/或基底工作温度基本上相同。因此，所述温度可在1100摄氏度加上或减去100摄氏度的范围内，即1000至1200摄氏度的范围内。通过这种相同，基底台3和沉积构件33的热机械变形为可接受的。因此，装置1可恰当地工作。
为了改善控制，控制器60可被提供有至少一个温度反馈元件，例如至少一个温度传感器49，至少一个热电偶62和/或至少一个高温计。温度反馈元件可分别与基底台3、沉积构件33、加热器37和/或基底形成热连通。通过温度反馈元件测定的温度可被传送至控制器60。基于通过温度反馈元件，即温度传感器49、热电偶62和/或高温计测定的温度，控制器可布置用于控制加热器37和/或辅助加热器。
因此，可清楚的是，更普遍地，沉积构件33和/或基底台3可形成布置在装置1中的热质量，该热质量对由所述辅助加热器提供的热量进行响应。加热器37可提供在热质量的外部，从而，在使用中，当热质量(thermal mass)在使用中被辅助加热器加热时，在从气体入口输送的且由气体喷嘴喷射的气体进入热质量之前，所述气体可被加热器37加热。因此，本文所使用的术语“沉积构件”和“基底台”可表示装置1的主要响应辅助加热器的部件。例如辅助加热器可为或可包括电感加热器，例如第二电感加热器43，并且沉积构件和/或基底台3包括对电感加热器进行响应的传热材料，优选地基本上由对电感加热器进行响应的传热材料组成。对辅助加热器不进行响应的装置1的部件，例如远离辅助加热器和/或未被辅助加热器环绕的部件可优选地不形成热质量的部分。
为了通过气体去除系统51排出气体，第一腔室21可被提供有第一反应物排出口(drain)51A，并且第二腔室23可被提供有第二反应物排出口51B。第一反应物排出口可放置在第一腔室21中，用于基本上防止第一反应物流出第一腔室21。第二反应物排出口可放置在第二腔室中，用于基本上防止第二反应物流出第二腔室23。因此，更普遍地，第一反应物喷嘴17，例如第一反应物喷嘴17的第一出口52A可放置在第一腔室21中。第一反应物排出口51A可放置在第一腔室21中。第二反应物喷嘴29，例如第二反应物喷嘴29的第二出口52B可放置在第二腔室23中。第二反应物排出口51B可放置在第二腔室23中。在气体支承层中，例如靠近或邻近气体喷嘴31的出口52C，在使用中，沉积构件33和基底和/或基底台3之间的间隔距离D可至少为3微米、至少5微米、至少10微米、和/或至少70、50、30、或15微米。另外或可替代地，在使用中，在第一腔室和/或第二腔室中，在沉积构件和基底和/或基底台3之间的间隔距离D可至多为5000微米、至多2000微米、至多1000微米、至多500微米、至多200微米、至多100微米、多50微米、和/或至少25微米。在使用中，一方面第一腔室和/或第二腔室中的间隔D与另一方面气体支承层中的间隔距离D之间的差可在25微米至500、1000、2000或5000微米的范围内。
图2描述了根据本发明的第二实施例的原子层沉积装置的示意图。基底台3可由提供有将热量经由基底鳍65传递至基底台3的加热鳍60的加热台61来加热。加热器61可利用电阻或燃烧作为热源。加热台61可用作对于在图1中的加热器的辅助，例如可包括辅助加热器。在这种情况下，热屏蔽67可为(多层)反射热屏蔽。
图3描述了根据本发明的第三实施例的原子层沉积装置的示意图。热屏蔽71可被分为下部热屏蔽73和上部热屏蔽75。通过在基本垂直于基底5a的表面89的Z方向上彼此移动下部热屏蔽73和上部热屏蔽75，可打开原子层沉积装置。
图3还示出了动力学安装座(kinematic mount)77用于在轴7上安装基底台3。该动力学安装座77可提供有三个球状物78。动力学安装座可提供有触点79。触点79可为V形状。因此，触点79在垂直于触点的长度方向的横截面中示出为V形状(如图3所示)。触点79可以以径向模式延伸。这种动力学安装座可具有的优点是：基底台3可便利地从轴上移除，同时其可以在以后在如移除之前的基本相同的位置安装在轴上。可替代或另外的，这种动力学安装座可在基底台3和轴7之间提供相当有效的热阻隔。因此，动力学安装座77可基本上防止轴经由基底台3的加热。在装置1中可通常采用动力学安装座。
在替代的实施例中，基底台3可提供有用于支撑基底的气体支承层。基底可在气体支承层的上方在转动方向或平移方向上是可移动的。
图4示出了在进一步实施例中的装置1，该装置1可与其它实施例的特征结合。基底台3可提供有辅助气体喷嘴81用于将辅助气体(例如清洁气体)从基底台3朝向空间55供应。辅助气体(例如清洁气体)可与由气体喷嘴31喷射的气体相似的组成。清洁气体喷嘴81，例如清洁气体喷嘴的出口83可在使用中放置在基底的下方或在基底的附近或接近基底处。可选地，清洁气体出口可至少部分地布置在基底的下方。辅助气体喷嘴81，例如清洁气体喷嘴可在使用中至少部分地放置在基底台3中以在基底台3和基底5a。5b之间的基底空间85a、85b中产生清洁气流。在这种情况下，可防止或至少阻碍在基底空间85a、85b中的原子层的沉积。因此，可基本上防止或至少降低在移除期间在基底安装处的源于通过沉积在基底空间85a、85b中而产生的原子层的颗粒对装置的污染。基底台3可提供有至少一个台腔室87用于在其中容纳至少一个基底5a、5b。台腔室的深度可布置为在使用中基底表面89与基底台3的上平面91排列。可通常单独地采用图4的进一步的实施例的特征。
更普遍地，加热器37可进一步布置用于加热由辅助气体喷嘴81喷射的辅助气体。基底台3可具有用于由辅助气体喷嘴81喷射的辅助气体的辅助气体入口93，其中辅助气体喷嘴81与辅助气体入口93形成流体连通以用于输送来自辅助气体入口93的气体。这种输送可朝向在沉积构件33和基底5a、5b和/或基底台3之间的空间55。加热器37可提供在沉积构件33和基底台3的外部，从而当在使用中基底台3由辅助加热器加热时，从辅助气体入口93输送的且由辅助气体喷嘴81喷射的辅助气体在进入辅助气体入口和/或基底台3之前，所述辅助气体可被加热器37加热。
在进一步替代的实施例中，基底可在平移方向上移动。这可通过具有在平移方向移动的基底台3或具有直接支承在气体支承层上的基底台3来实现。在这种装置中的反应物腔室也可相对彼此在平移方向上被替代。关于这种装置更多的信息可参照EP2159304。
本发明的进一步的方面可包括：一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的装置，该装置包括：第一反应物喷嘴，所述第一反应物喷嘴用于将第一反应物从第一供应源供应到布置在所述装置内第一腔室，从而在使用中，所述第一腔室面向所述表面；包括第二反应物喷嘴，所述第二反应物喷嘴用于将第二反应物从第二供应源供应到布置在所述装置内的第二腔室，从而在使用中，所述第二腔室面向所述表面；以及包括气体喷嘴，所述气体喷嘴布置在所述装置内，从而在使用中，所述气体喷嘴面向所述表面以气体产生气体阻隔层，其中该装置包括用于加热该气体的加热器；一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的装置，所述装置包括：第一反应物喷嘴，所述第一反应物喷嘴用于将第一反应物从第一供应源供应到布置在所述装置内的第一腔室，从而在使用中所述第一腔室面向所述表面和/或支撑所述基底的装置的基底台；第二反应物喷嘴，所述第二反应物喷嘴用于将第二反应物从第二供应源供应到布置在所述装置中的第二腔室，从而在使用中所述第二腔室面向所述表面和/或所述基底台；以及布置在所述装置内的气体喷嘴，从而在使用中，所述气体喷嘴面向表面和/或所述基底台以通过由所述气体喷嘴喷射的气体至少在所述第一腔室和所述第二腔室之间形成气体阻隔层；其中，所述装置包括用于加热由所述气体喷嘴喷射的气体的加热器；根据本发明的装置，提供有用于支撑所述基底的基底台；根据本发明的装置，其中所述第一反应物喷嘴，所述第二反应物喷嘴以及所述气体喷嘴提供在所述装置的沉积构件中；根据本发明的装置，其中，所述气体支承层相对于所述基底的表面支承所述沉积构件；根据本发明的装置，其中所述装置包括用于加热所述基底的辅助加热器，所述辅助加热器包括提供有环绕基底台的线圈的第二电感加热器；一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的方法，所述方法包括提供将第一反应物从第一供应源供应到第一沉积腔室，从而使所述第一反应物与所述表面接触；所述方法包括将第二反应物从第二供应源供应到第二沉积腔室，从而使所述第二反应物与所述表面接触；以及包括将气体经由气体喷嘴供应到所述表面；其中所述方法进一步包括加热该气体；一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的方法，所述方法包括：将第一反应物从第一供应源供应到第一沉积腔室，从而使所述第一反应物与所述表面接触；将第二反应物从第二供应源供应到第二沉积腔室，从而使所述第二反应物与所述表面接触；以及经由气体喷嘴将气体供应到所述表面或用于支撑所述基本的基底台，以通过由所述气体喷嘴喷射的气体至少在所述第一沉积腔室和所述第二沉积腔室之间形成气体阻隔层；其中，所述方法进一步包括：在由所述气体喷嘴的所述气体的喷射前，加热该气体；根据本发明的装置，其中，所述基底台提供有用于支撑所述基底的气体支承层；根据本发明的装置，其中热屏蔽包括反射材料；根据本发明的装置，其中热屏蔽包括反射材料的多个层；根据本发明的装置，其中，所述热屏蔽被提供在带有通道的主体和所述第一感应器之间；根据本发明的装置，其中所述基底台相对于所述沉积构件在垂直于沉积构件的主表面，例如在图4中示出的主表面95的方向上可移动，从而打开所述装置并且允许装载或移除所述基底；根据本发明的装置，其中所述基底台和所述沉积构件由能够承受高达1100摄氏度的温度的材料制成；根据本发明的装置，其中所述基底由刚玉制成；根据本发明的装置，其中，所述沉积构件和/或所述基底台由钼的合金制成；以及根据本发明的装置，其中所述电感加热器提供有环绕沉积构件和/或基底台的线圈。
尽管上文已经公开了本发明的具体实施例，应当知晓的是，本发明也可不在可上述或带有上述附加特征下实施。在第一实例时，加热器、辅助加热器、和/或进一步的加热器可布置用于将第一反应物和/或第二反应物加热至第一反应物的工作温度和/或第二反应物的工作温度。进一步的加热器可布置在沉积构件中。因此，第一反应物和/或第二反应物可在相应的第一腔室和/或第二腔室附近被加热。具体到TMGa，以及可能的其它镓前驱物，当这些前驱物在高温下暴露持续较长时间时，这些前体的降解可能是有利的。控制器可进一步布置用于控制由进一步的加热器供应的热量。控制器可布置用于控制气体工作温度、沉积构件温度、基底台工作温度、基底工作温度、第一反应物工作温度和/或第二反应物工作温度，优选地用于使气体工作温度、沉积构件温度、基底台工作温度、基底工作温度、第一反应物工作温度和/或第二反应物工作温度基本上相同。在第二实例中，沉积构件可被提供有多个(例如两个或三个或多于三个)第一腔室和/或多个(例如两个或三个或多于三个)第二腔室。具有多个腔室能够更快和/或更通用地进行沉积过程。所述第一反应物喷嘴可布置用于将所述第一反应物供应到多个第一腔室。第二反应物喷嘴可布置用于将所述第二反应物供应到多个第二腔室。然而，可替代或另外的，沉积构件可被提供有多个第一反应喷嘴并且多个第一腔室的腔室可分别地提供有多个第一反应物喷嘴的第一反应物喷嘴。同样地，沉积构件可提供有多个第二喷嘴并且多个第二腔室的第二腔室可分别地提供有多个第二腔室喷嘴的第二反应物喷嘴。根据本发明的装置的实施例可包括至少两个第二腔室、至少两个第二反应物喷嘴、至少两个第一腔室、至少两个第一反应物喷嘴、第一供应源，以及至少两个第二供应源。第二反应物喷嘴的第一个可布置用于将第二反应物中的第一个(例如TMGa)从第二供应源的第一个供应到第二腔室的第一个。第二反应物喷嘴的第二个可布置用于将第二反应物中的第二个(例如TMIn)从第二供应源的第二个供应到第二腔室的第二个。第二腔室可布置在沉积构件中从而在使用中第二腔室面向基底和/或基底台。第一反应物喷嘴的第一个可布置用于将第一反应物(例如NH3)从第一供应源供应到布置在沉积构件中的第一腔室中的第一个，从而在使用中，第一腔室中的第一个面向表面和/或基底台。第一反应物喷嘴的第二个可布置用于从将第一反应物(例如NH3)第一供应源供应到布置在沉积构件中的第一腔室的第二个，从而在使用中第一腔室的第二个面向表面和/或基底台。因此，沉积构件可提供有至少两个第二腔室，以及至少两个第一腔室。该实施例可联合有转动基底台。
该描述用于解释说明而不用于限制。因此不脱离后附的权利要求的范围内对所述的发明进行修改对于本领域的技术人员来说是显而易见。

Claims (15)

1.一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的装置，所述装置包括：
沉积构件；
基底台，所述基底台用于支撑所述基底；
第一反应物喷嘴，所述第一反应物喷嘴用于将第一反应物从第一供应源供应到布置在所述沉积构件中的第一腔室，从而在使用中，所述第一腔室面向所述表面和/或所述基底台；
第二反应物喷嘴，所述第二反应物喷嘴用于将第二反应物从第二供应源供应到布置在所述沉积构件中的第二腔室，从而在使用中，所述第二腔室面向所述表面和/或所述基底台；
气体喷嘴，所述气体喷嘴至少部分地布置在所述沉积构件中，从而在使用中，所述气体喷嘴面向所述基底和/或所述基底台，所述气体喷嘴布置用于通过由所述气体喷嘴喷射的气体至少在所述第一腔室和所述第二腔室之间形成气体阻隔层，并且可选地布置用于通过由所述气体喷嘴喷射的气体在所述沉积构件和所述基底的表面之间和/或在所述沉积构件和所述基底台之间形成气体支承层，其中，在使用中，所述气体支承层相对于所述基底的表面和/或所述基底台支承所述沉积构件；
加热器，所述加热器用于加热由所述气体喷嘴喷射的气体；以及
辅助加热器，所述辅助加热器用于加热所述沉积构件和所述基底台，以及用于可选地经由所述基底台加热所述基底；
其中，所述沉积构件以及可选的所述基底台具有用于由所述气体喷嘴喷射的气体的气体入口，其中，所述气体喷嘴与所述气体入口形成流体连通，以从所述气体入口输送气体；
其中，所述加热器被提供在所述沉积构件和所述基底台的外部，从而，在使用中，当所述沉积构件被所述辅助加热器加热时，从所述气体入口输送的且由所述气体喷嘴喷射的气体在所述气体进入所述气体入口和所述沉积构件之前被所述加热器加热。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述气体喷嘴至少被提供在所述第一反应物喷嘴和所述第二反应物喷嘴之间，从而隔离所述第一反应物和所述第二反应物。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述基底台为用于在使用中转动所述基底的旋转台。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，包括用于控制由所述加热器和所述辅助加热器供应的热量的控制器，其中所述加热器布置用于加热由所述气体喷嘴喷射的气体至气体工作温度；并且其中所述辅助加热器布置用于加热所述沉积构件至沉积构件工作温度，用于加热所述基底台至基底台工作温度，以及用于可选地经由所述基底台加热所述基底至基底工作温度；其中所述控制器布置用于控制所述气体工作温度、所述沉积构件温度、所述基底台工作温度和/或所述基底工作温度，优选用于使所述气体工作温度、所述沉积构件温度、所述基底台工作温度和/或所述基底工作温度基本上相同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一腔室被提供有第一反应物排出口和/或所述第二腔室被提供有第二反应物排出口，其中所述第一反应物排出口放置在所述第一腔室中，用来基本上防止第一反应物流出所述第一腔室，和/或所述第二反应物排出口放置在所述第二腔室中，用来基本上防止第二反应物流出所述第二腔室。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述沉积构件和/或所述基底台形成布置在所述装置中的热质量，所述热质量对由所述辅助加热器提供的热量进行响应。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述辅助加热器包括电感加热器，并且所述沉积构件和/或所述基底台包括对电感加热器进行响应的金属材料，优选基本上由对电感加热器进行响应的金属材料组成。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述加热器包括第一电感加热器，所述电感加热器被提供有环绕一主体的线圈，所述主体带有用于加热气体的通道。
9.根据权利要求1至8中的至少权利要求7所述的装置，其中，所述辅助加热器包括第二电感加热器，所述第二电感加热器被提供有环绕所述沉积构件和/或所述基底台的线圈。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述装置被提供有热屏蔽，所述热屏蔽界定所述热屏蔽的被提供有所述沉积构件和/或所述基底台的内部，以及所述热屏蔽的被提供有所述第二电感加热器的线圈的外部。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述热屏蔽被提供在带有通道的所述主体和所述第一感应器之间。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述基底台能相对于所述沉积构件沿垂直于所述沉积构件的主表面的方向移动，从而打开所述装置并且允许装载或移除所述基底。
13.一种用于在基底的表面上进行原子层沉积的方法，所述方法包括：
提供沉积构件；
通过基底台支撑所述基底；
将第一反应物从第一供应源供应到面向所述基底和/或所述基底台的第一沉积腔室，从而使所述第一反应物与所述表面接触；
将第二反应物从第二供应源供应到面向所述基底和/或所述基底台的第二沉积腔室，从而使所述第二反应物与所述表面接触；
经由气体喷嘴将气体喷射到所述表面和/或所述基底台，以及通过由所述气体喷嘴喷射的气体至少在所述第一沉积腔室和所述第二沉积腔室之间形成气体阻隔层，以及可选地在所述沉积构件和所述基底的表面之间和/或所述沉积构件和所述基底台之间形成气体支承层，从而所述气体支承层相对于所述基底的表面和/或所述基底台支承所述沉积构件；
提供加热器，所述加热器用于在由所述气体喷嘴喷射之前加热所述气体；
提供辅助加热器，所述辅助加热器用于加热所述沉积构件和所述基底台，以及用于可选地经由所述基底台加热所述基底；
将由所述气体喷嘴喷射的气体从所述沉积构件的气体入口输送到所述沉积构件中，所述气体入口与所述气体喷嘴形成流体连通；
其中，所述方法包括将所述加热器提供在所述沉积构件和所述基底台的外部，并且包括当所述沉积构件由所述辅助加热器加热时，在从所述气体入口输送的且由所述气体喷嘴喷射的气体进入所述气体入口和所述沉积构件之前，加热所述气体。
14.根据权利要求13所述的方法，包括通过所述加热器加热由所述气体喷嘴喷射的气体至气体工作温度；包括通过所述辅助加热器加热所述沉积构件至沉积构件工作温度，加热所述基底台至基底台工作温度，以及可选地经由所述基底台加热所述基底至基底工作温度；所述方法包括控制通过所述加热器和所述辅助加热器的加热，以控制所述气体工作温度、所述沉积构件温度、所述基底台工作温度和/或所述基底工作温度，优选使所述气体工作温度、所述沉积构件温度、所述基底台工作温度和/或所述基底工作温度基本上相同。
15.根据权利要求13或14所述的方法，借助根据权利要求1至12中任一项所述的装置来实施。
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