CN112513326A - 用于气相沉积的紧凑头部和紧凑系统 - Google Patents

用于气相沉积的紧凑头部和紧凑系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112513326A
CN112513326A CN201980050597.1A CN201980050597A CN112513326A CN 112513326 A CN112513326 A CN 112513326A CN 201980050597 A CN201980050597 A CN 201980050597A CN 112513326 A CN112513326 A CN 112513326A
Authority
CN
China
Prior art keywords
head
opening
deposition
precursor
conduit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980050597.1A
Other languages
English (en)
Inventor
大卫·穆诺斯-罗哈斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of CN112513326A publication Critical patent/CN112513326A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种化学气相沉积头部(TD)，特别适于环境压力下的空间原子层沉积，其通过叠层制造以单件生产、通过在单件中形成空腔来形成分配导管网。一种通过这种沉积头部沉积至少一个薄层的方法。一种气相沉积系统，包括这样的头部(TD)和承载所述头部并允许其在基底上移动的支架(CM)。优选地，该支架还承载一个或多个也通过叠层制造来生产的前体储存器(BI1、BI2、BI3)。

Description

用于气相沉积的紧凑头部和紧凑系统
背景技术
本发明涉及一种薄层气相沉积头部，更具体地涉及一种适于实现SALD空间原子层沉积技术的沉积头部。本发明还涉及包括这种头部的薄层沉积系统。
发明内容
原子层沉积(ALD)是20世纪60-70年代开发的化学气相沉积(CVD)技术，即使在存在具有显著纵横比的步骤的情况下，其特有地提供了下述的可能性：在低温下沉积高质量的薄层、厚度控制精确、均匀性优异且覆盖率优异。这是由于ALD生长的自发自限制性质，在顺序暴露由惰性气体流(通常为N2或Ar)输送的不同前体时，在样品表面上直接和选择性地进行ALD生长。因此，尽管在传统化学气相沉积技术中，同时注射前体且通过热或等离子体活化在基底上反应，但在ALD的情况下，通过在时间上分离的连续脉冲注射前体，因此允许该技术的表面选择性和自发分解性质。
从20世纪90年代以来，ALD已成为半导体工业和生产大屏幕工业的首选技术。纳米科学和纳米技术的后来出现拓宽了研究实验室对ALD的使用。
尽管ALD具有其独特的优点，但ALD确实具有限制其工业应用的两个主要缺点：沉积缓慢和需要在真空中操作。因此，目前ALD仅用于其中没有其他技术可用的工业中。
空间ALD(SALD)为“常规”ALD的缓慢问题提供了解决方案。最初由T.S.Suntola等人在专利US 4,389,973中提出这种技术，包括在空间而不是在时间上分离前体。因此，在SALD中，前体被恒定地输送以对应于由惰性气体区隔开的基底表面的不同部分，同时样品通过穿过惰性气体区而从一种前体的位置移位到另一种前体的位置。这使得可以将沉积速率增加高达两个数量级。此外，已经证明，通过将SALD沉积头部布置成与沉积表面紧邻(100μm或更小)并且通过为其配备吸气孔口，可以在环境压力下操作，并且因此在真空室外部操作。这被称为环境压力SALD(AP-SALD)。参见例如US 2009/0217878和US 2009/081886。
图1是AP-SALD原理的示意图。导管CI穿过沉积头部TD，该导管CI输送惰性气体I，诸如氮气N2或氩气Ar；导管CP1，其输送充有第一前体的气体，第一前体例如为诸如水蒸气(H2O)的氧化剂O；导管(实际上，图1中仅有一个)CP2输送充有第二前体的气体，第二前体例如为有机金属化合物M，诸如Al(CH3)3，并且排放导管CE连接到泵。不同的导管暴露于形成在沉积头部表面中的相应缝隙(第一前体的FP1、第二前体的FP2、惰性气体的PI、排放的FE)。这些缝隙被形成为使得：
-连接至导管CI的一个缝隙介于连接至输送不同前体的导管CP1、CP2的两个缝隙之间，并且插在这些缝隙与该头部的每个侧向边缘之间；
-连接到排放导管的一个缝隙介于连接到其他导管的两个缝隙之间。
用箭头部表示气体的流动。可以看出，惰性气体形成将含有前体的气体流彼此分开和与环境空气分开的“屏障”。由支撑件或板PS承载的基底SUB被布置成面向这些缝隙并且与这些缝隙相距距离短(<100μm，例如为50μm)，该板由平行于承载这些缝隙的头部表面的振荡运动来驱动。两种前体的分子彼此之间以及与基底表面之间的连续反应导致薄沉积层CD的形成。在前体为H2O和Al(CH3)3的情况下，层CD为Al2O3。
变体是可能的，例如前体的数量可以大于2。
AP-SALD技术及其应用的更详细介绍可以在
Figure BDA0002920761710000021
和JudithMacManus Driscoll的标题为《空间大气原子层沉积：一种新的实验室和工业的低成本光电仪器》(“Spatial atmospheric atomic layer deposition:a new laboratory andindustrial tool for low-cost photovoltaics”)，Material Horizons 2014,vol.1,No.3,p.314 320的文章中找到。
AP-SALD技术构成了对传统ALD的显著增强。然而，它仍然相对复杂和昂贵。在一些情况下，使用类似于常规ALD和CVD中使用的封闭反应室。在其他情况下，如上述文献US2009/0217878所述，在开放的空气中进行沉积。在后一种情况下，沉积头部是小尺寸(例如40cm3量级)的金属结构，但是具有复杂的结构，包括至少四个独立的气体分配网(两个用于输送前体的气体流，一个用于分离惰性气体，一个用于排放气体)，以及到气体入口或吸气管的外部耦合。该头部由几个部件组成，这些部件必须以高精度制造、抛光、组装和焊接。图2A示出AP-SALD沉积头部“紧邻”的示例的分解图，并且图2B示出相同部件的组装图。这种头部的制造是冗长和昂贵的。
图2A和图2B的头部包括中心体CC，该中心体内部通过机加工而挖空了以上参见图1所描述的这些导管，并且该中心体的底面承载这些缝隙。在该中心体的任一侧上布置有两个注塑件PI1、PI2，导管沿该方向挖空，但没有缝隙。焊接到中心体的这些注塑件通过螺钉和经由密封件JE1、JE2连接到耦合件PR1、PR2，这些耦合件PR1、PR2用于经由未示出的管道将导管连接到起泡器、惰性气体源，并且如果合适，连接到一个或多个泵。使用泵来排放气体不总是必需的：基底表面的约束足以迫使气体上升通过排放缝隙。起泡器是含有液态前体的容器，其中有惰性气体起泡；气体从其排出、充有前体，且准备好被带到沉积头部处(在其他情况下，气体不起泡，而是简单地通过前体，在这种情况下前体可以是固体；此时术语“起泡器”的使用源于语言的误用)。后者还接收“纯”惰性气体，如上所述，其用于分离不同前体的沉积区域。泵用于排出这些气体。这在图3中示出。在该图中，BGI表示供给惰性气体I的瓶，B1和B2表示容纳前体(这里为液态)的起泡器，PL1、PL2和PE表示用于抽吸和排出气体的泵。惰性气体I通过不同的管道直接地、在起泡器中起泡后到达沉积头部；注意，在图的上部中，一导管使惰性气体稀释离开起泡器的气体流；该导管还用于吹扫操作。阀使得可以隔离起泡器，以便允许它们被替换并且允许管道被吹扫。更具体地，在每个起泡器的输入处设置二通阀V2V，并且三通阀V3V控制稀释并允许吹扫。
标号P1表示充有第一前体(图1中的“O”)的惰性气体，而标号P2表示充有第二前体(图1中的“M”)的惰性气体。在图中所示的系统中，提供了单个排放；然而，为了避免不期望的化学反应，优选的是，通过不同的导管、管道和泵分别排放气体；这特别地使得可以单独地分析它们，将它们回收或安全地将它们排除。
现在，在实际沉积操作开始之前，必须用前体使携带充有前体分子的气体的管道饱和，然后在更换前体以沉积新材料之前进行吹扫，这花费大量时间并且导致大量前体的浪费和交叉污染的风险。此外，难以移动固定到管道的头部；因此，通常优选使其保持固定并移动沉积基底。这限制了可使用基底的选项；例如，在大尺寸的物体的一部分上进行原子层沉积是困难的，甚至是不可能的。
发明内容
本发明旨在全部或部分地解决上述问题，并使AP-SALD技术实现起来更灵活、更快速和成本更低。
根据本发明的一个方面，其通过使用由叠层制造(“3D打印”)以单件生产的沉积头部来获得。这允许降低成本，以及可以使用的材料的更宽选择(取决于待输送的前体，沉积头部可以用金属制造，但也可以用陶瓷制造，甚至用塑料材料制造)，可以制造的形式的更大自由度和进一步的小型化。因此，可以“按需”制造针对特定工艺和特定层或多层结构的生产而优化的沉积头部。
文献US 2017/204989和US 2017/372923公开了通过叠层制造的气体分配网。
根据本发明的另一方面，可使起泡器靠近沉积头部并将其安装在可移动的支架上。因此，不是基底被放置在固定的沉积头部下方，而是承载沉积头部和起泡器的支架——其优选被小型化(小于10ml，例如1或2ml)——被放置在基底上，因此基底可以是大尺寸的物体，或者更一般地，是不可移除的。气体进气导管的缩短减少了前体的浪费并且减少了饱和阶段和吹扫阶段的持续时间。此外，整个组件可以被加热到均匀的温度，这在前体相对非挥发性的情况下是有用的。例如通过叠层法制造的这些小型化起泡器可以被提供为已经预填充有前体，并且因此形成类似于打印机的墨盒的“消耗品”。
根据另一实施例，起泡器可通过叠层制造与沉积头部制成单件。由沉积头部和起泡器形成的组件(其可以另外被供应已经预填充有前体并且形成“消耗品”)在某些情况下允许省去吹扫阶段，并且因此简化了需要不同组成的薄层的若干次沉积的复杂结构的生产。
因此，本发明的一个主题是一种化学气相沉积头部，该化学气相沉积头部包括实心体，其包括：
-至少一个用于接收输送第一前体的第一输入气体流的第一开口、用于接收输送第二前体的第二输入气体流的第二开口、用于接收第三输入惰性气体流的第三开口和用于排放第四气体流的第四开口；
-带有多个孔口的输出面；和
-分配导管网，形成在实心体内部，将每个开口连接到所述孔口中的至少一者上；
其中，连接到所述第一开口的每个孔口通过连接到所述第三开口的至少一个孔口和连接到所述第四开口的两个孔口与连接到所述第二开口的最近孔口或每个连接到所述第二开口的最近孔口分开，所述连接到第四开口的两个孔口布置在连接到第三开口的孔口的任一侧上；
其特征是通过叠层制造以单件形式生产该实心体，该分配导管网由形成在所述件中的空腔形成。
根据这种沉积头部的具体实施例：
孔口可以是直线的且相互平行的缝隙。
-连接到第一开口的至少一个缝隙和连接到第二开口的至少一个缝隙可以具有比连接到第三开口和第四开口的缝隙更短的长度，并且在长度方向上相对于彼此偏移。
孔口可以形成同心的闭合曲线，并且优选为同心圆。
-该头部还可以包括通过相应的输出导管分别连接到第一开口和第二开口的至少一个第一储存器和一个第二储存器，每个所述储存器包括能够容纳处于液态或固态的前体的中空体积、和输入导管，该输入导管布置成使得注入到输入导管中的气体流在到达相应的输出导管之前与前体接触，第一存储器和第二存储器以及输入导管和输出导管通过叠层法制造而与实心体形成单件。
至少一个所述储存器可以是起泡器，该起泡器的中空体积旨在容纳处于液体状态的前体，该输入导管和该输出导管被布置成使得喷射到该输入导管中的气体流在到达该输出导管之前穿过液体而起泡。
所述起泡器或每个起泡器的中空体积可包括被配制成延长气泡在输入导管与输出导管之间行进的路径的结构。
本发明的另一个主题是一种气相沉积系统，其包括这样的头部和承载所述头部并允许其在基底上方移动的支架。
本发明的另一个主题是一种气相沉积系统，其包括这样的头部、承载所述头部并允许其在基底上移动的支架，以及至少一个第一存储器和一个第二存储器，该至少一个第一存储器和一个第二存储器分别通过各自的输出导管连接到第一开口和第二开口，每个所述存储器包括能够容纳液态或固态前体的中空体积、和输入导管，该输入导管布置成使得注入到输入导管中的气体流在到达相应的输出导管之前与前体接触，第一储存器和第二储存器也由所述支架承载。这些储存器可以通过叠层织造生产、可移除地并且可互换地安装并且各自填充有一种处于液态或固态的前体。可替代地，这些储存器可以通过叠层制造而与该实心体制成单件。
本发明的又一个主题是一种用于在基底上沉积至少一个薄层或薄层设备的方法，该方法包括：
-设计适于生产所述层或所述设备的气相沉积工艺；
-设计沉积头部，所述沉积头部特别适于实施这种工艺；
-通过叠层制造来生产所述沉积头部；和
-使用所述头部实施所述工艺。
有利地在基底上空间选择性地执行所述沉积工艺。
附图说明
本发明的其他特征、细节和优点将在阅读参照附图给出的说明时显现出来，这些附图以举例的方式给出并且对应地表示：
-图1已经描述了AP-SALD技术的原理；
-图2A和图2B已经描述了常规类型的AP-SALD沉积头部；
-图3已经描述了完整的AP-SALD单元的示意图；
-图4A-4G是根据本发明的第一实施例的沉积头部的不同视图；
-图5A-5C是根据本发明的第二实施例的沉积头部的两个视图，并且图5D是图5B的放大细节；
-图6是根据本发明的第四实施例的更加小型化的沉积头部的简化示意图；
-图7是根据本发明的第五实施例的结合了起泡器的沉积头部的简化示意图；
-图8是根据本发明的第五实施例的沉积系统；和
-图9A、9B和9C是可以通过图5A-5D的头部沉积的三个半导电结构。
具体实施方式
图4A-4G是根据本发明的第一实施例的沉积头部的不同视图。这些图是按比例绘制的，但是从一个图到另一个图的比例是不相同的；一些仅以示例的方式给出具有以毫米为单位的尺寸。参考号OP1、OP2、OI、OE1、OE2分别表示与导管CP1、CP2、CI、CE1(排放包含第一前体的气体)和CE2(排放包含第二前体的气体)连接的开口；附图标记F表示在头部的“底”面内形成的缝隙组。
与图2A-2B的沉积头部相反，图4A-4G的沉积头部由单件构成，这通过其经由叠层制造或“3D打印”的生产而成为可能。叠层制造的使用特别地允许进气导管和排放导管的形式的更大的自由度，这些进气导管和排放导管是形成在该头部的实心体CS中的简单(空心的)空间。它还可以避免耗时和导致缺陷的组装和焊接任务，并且允许让沉积头部更小型化。
图4A-4G的头部可以是金属的，但也可以由陶瓷材料，甚至塑料(聚合物)制成。塑料材料的使用仅在前体是充分挥发性、不需要升到高温并且有化学相容性的情况下是可能的；这显著降低制造成本。
根据所使用的材料，几种叠层制造技术可适于生产根据本发明的沉积头部。可以引用的非限制性示例包括用于聚合物材料的立体光刻和熔丝制造、用于金属材料的选择性激光熔合、用于金属和陶瓷以及某些聚合物材料的选择性激光烧结、用于某些金属诸如钛的电子束熔合。
叠层制造技术的使用简化了特别优化用于沉积工艺的沉积头部的生产和使用，该沉积头部又特别设计用于一个层或特殊的多层结构的沉积。这由图5A-5D所示。图5A至5C是另一沉积头部的三个视图，该沉积头部也通过叠层制造以单件形式生产，允许由三种前体(例如两种金属化合物和用作氧化剂的水蒸气)执行沉积。OP1、OP2、OP3、OI、OE1、OE2分别代表第一前体、第二前体和第三前体和惰性气体的进气口，以及包含第一前体、第二前体和第三前体的排放口。
图5D更具体地示出了缝隙组F；该组包括缝隙FP1、FP2、FP3、FI、FE1、FE2、FE3(分别为第一前体、第二前体和第三前体和惰性气体的入口；排放-为了简便，在连接到不同排放导管的缝隙之间没有区别)。一个缝隙FP1和一个缝隙FP2的长度比整组的长度短，并且在长度方向上相对于彼此偏移。这例如允许沉积复杂结构，其组成在平行于线的取向的空间方向上变化。具体而言，这使得可以获得由第一材料M1(例如Cu2O)的区域、第二材料M2(例如ZnO)的区域以及在这两者之间的由这两种材料的混合物(图9A，参考Mx)或这两种材料的纳米复合结构(例如多量子点或整体为异质结)(图9B，参考MQD)、或甚至这两种材料的多层结构(图9C，参考MLS)构成的结构。
根据图5A-5D的沉积头部的优选变型，氧化剂沉积缝隙(FP3)(根据上述原理，非常明显地被惰性气体排放和入口缝隙包围)也设置在缝隙FP1和FP2之间。但这不是必须的。
应注意，在图5D的缝隙系统中(但对于图4A-4G的沉积头部也是如此)，惰性气体入口缝隙FI形成围绕其他缝隙的框架。两个缝隙FI相对于所有其他缝隙的方向成直角取向，并且两个另外的缝隙FI延长如上所述较短的缝隙FP1、FP2。这允许确保前体不会与环境空气接触。
还应注意，图5D的缝隙系统F包括连接到开口OE1的排出缝隙FE1和连接到开口OE2的排出缝隙FE2。
直到现在，仅描述了缝隙是连续的、直线的并且彼此平行的情况(除了“闭合头部的端部”的两个缝隙FI之外，该两个缝隙FI与其他缝隙成直角)。然而这不是必须的：缝隙不必严格平行和/或呈直线。此外，它们可以是不连续的，例如由多个对齐并靠近在一起的小孔口组成。通常，缝隙应理解为是指具有比其宽度大得多(至少10倍)的长度的孔口或彼此连接的一组孔口。在一些情况下，这些气体可以通过多个孔口被引入和/或排出，这些孔口中的至少一些可能在适当的意义上不被认为是缝隙。
例如，图6示出了根据可选实施例的具有管状结构的沉积头部，其中缝隙FE1、FI、FE2、FP2形成围绕中心孔口FP1的同心圆(更一般地，闭合曲线)，中心孔口FP1并非严格意义上的缝隙。该实施例允许沉积头部的小型化被推进到特别远的程度，以生产所谓的CVD/ALD“pen”。
叠层制造也可用于制造起泡器，并且该起泡器可结合入沉积头部中。在这方面，图7示出了由沉积头部形成的组件，例如类似于图4A-4G或图5A-5D的沉积头部，以及三个结合入的起泡器BI1、BI2、BI3。在此实施例中，结合入的起泡器BI1为“严格意义上”的起泡器，即意在用液态前体填充且在其底部部分中包含气体输入导管且在其顶部部分中包含气体输出导管，使得气体在离开起泡器以注入到头部中之前在液体中起泡。气体输入导管和输出导管也可以通过叠层法制造，并结合到结构中。注意，在第一起泡器的入口处有两通阀V2V，在从第一起泡器出来的导管与稀释导管的交叉处有三通阀V3V。
起泡器BI1还包括例如螺旋形式的结构SAT，其适于延长气泡在液体内部的路径，以便促进/确保气体饱和有前体分子。螺旋形式不是必需的，结构SAT可以是例如弯道形式，或者多孔或交联结构(其产生较小的气泡)。元件BI2和BI3不需要是严格意义上的起泡器，而是更简单地包括气体注入管道和排出管道(未示出)的储存器，其不必布置成允许起泡；此外，前体可以是例如粉末形式的固体，条件是它是足够挥发性的。起泡器或它们中的一些还可以包括加热元件，例如用于加热液体的电阻器或线圈，如果需要，可以通过叠层制造以结合入的方式生产这些加热元件。
根据另一个实施例，储存器和起泡器可以通过叠层法制造，但不结合入头部。在这种情况下，头部优选地包括容纳底座，该容纳底座允许这些储存器(例如通过压力)的快速安装，这些储存器因此是可互换的。此外，这些储存器可以以打印机墨盒的方式预先填充有前体。
无论是否结合入，通过叠层制造生产的存储器/起泡器的含量通常小于10ml，例如在1ml和2ml之间。市场上存在足够小的电动阀，以与这样的储存器兼容。
因此，通过使用叠层法制造技术使小型化成为可能，允许存储器靠近打印头部。由于所涉及的体积小，即使存在可燃前体也不危险。如上所述，这可以减少前体的浪费、显著减少吹扫阶段的持续时间并降低污染的风险。这也使得可以通过将由沉积头部TD和存储器/起泡器B1、B2(结合入或不结合入)形成的组件安装在支架CM上，来更彻底地修改AP-SALD沉积系统的结构和操作，该支架CM可以在保持静止的基底上移动，这与上面参考图1所述的传统系统的操作模式相反。在图8中示意性地示出了这样的系统。可动组件CM/TD/B1/B2通过致动系统SA连接到未示出的框架，该致动系统SA通常包括允许支架在一维、二维或三维中移动(并且如果需要，其在一个、两个或三个轴上的取向)的电动机，并且通过两个或三个柔性管道(进气管道和一个或两个排出管道)连接到未示出的框架。为了不使附图混乱，未示出二通阀和三通阀。
当沉积头部在基底上方移动时，图6的实施例证明是特别有利的。实际上，其圆形形状允许不管支架的移动方向如何都可以进行沉积，不需要转动头部以保持缝隙与移动方向成直角。
本发明特别适合于SALD类型的选择性沉积。如前所示，如图5A至5D所示的沉积头部通过调整缝隙的长度实现空间选择性沉积。同样，图6所示的头部也适于选择性沉积。该头部可以被小型化，并且然后通过移动其上安装该头部的支架来进行沉积区的空间选择。
已经参考其在AP-SALD技术中的应用描述了本发明，但是本发明也可以适于实施CVD类型的其他方法。

Claims (13)

1.一种包括实心体(CS)的化学气相沉积头部(TD)，包括
-至少一个用于接收输送第一前体的第一输入气体流的第一开口(OP1)、用于接收输送第二前体的第二输入气体流的第二开口(OP2)、用于接收第三输入惰性气体流的第三开口(OI)和用于排放第四气体流的第四开口；
-输出面，承载多个(F)孔口(FP1、FP2、FI、FE1、FE2)；和
-分配导管(CP1、CP2、CI、CE1、CE2)网，形成在所述实心体的内部，将每个开口连接到所述孔口中的至少一者；
其中，连接到所述第一开口的每个孔口通过连接到所述第三开口的至少一个孔口和连接到所述第四开口的两个孔口与连接到所述第二开口的最近孔口或每个连接到所述第二开口的最近孔口分开，所述连接到第四开口的两个孔口布置在连接到第三开口的孔口的任一侧上；
其特征在于通过叠层制造以单件形式生产所述实心体，所述分配导管网由形成在所述单件中的空腔形成。
2.如权利要求1所述的沉积头部，其中，所述孔口是呈直线的并且相互平行的缝隙。
3.如权利要求2所述的沉积头部，其中连接到所述第一开口的至少一个缝隙和连接到所述第二开口的至少一个缝隙具有比连接到所述第三开口和连接到所述第四开口的缝隙更短的长度，并且在长度方向上相对于彼此偏移。
4.如权利要求1所述的沉积头部，其中所述孔口形成同心的闭合曲线，并且优选地是同心圆。
5.如前述权利要求中的任一项所述的沉积头部，还包括通过相应的输出导管分别连接到所述第一开口和所述第二开口的至少一个第一储存器和一个第二储存器(B1、B2；BI1、BI2、BI3)，每个所述储存器包括能够容纳处于液态或固态的前体(PL1、PL2)的中空体积、以及输入导管，所述输入导管布置成使得注入到所述输入导管中的气体流在到达所述相应的输出导管之前与所述前体接触，所述第一存储器和所述第二存储器、以及所述输入导管和所述输出导管通过叠层制造与所述实心体形成单件。
6.如权利要求5所述的沉积头部，其中至少一个所述存储器是起泡器(BI1)，所述起泡器的中空体积旨在容纳处于液态的前体，所述输入导管和所述输出导管被布置成使得注入所述输入导管中的气体流在到达所述输出导管之前穿过液体而起泡。
7.如权利要求6所述的沉积头部，其中每个起泡器的中空体积包括一结构(SAT)，所述结构(SAT)被配置成延长气泡在所述输入导管与所述输出导管之间行进的路径。
8.一种气相沉积系统，包括如权利要求5-7中任一项所述的头部(TD)和承载所述头部并允许所述头部在基底上移动的支架(CM)。
9.一种气相沉积系统，包括根据权利要求1至4中任一项所述的头部(TD)、承载所述头部并允许所述头部在基底上移动的支架(CM)、以及分别通过相应的输出导管连接至所述第一开口和所述第二开口的至少一个第一存储器和一个第二存储器(B1、B2)，每个所述存储器包括能够容纳液态或固态的前体(PL1、PL2)的中空容积、以及输入导管，所述输入导管被布置成使得注入所述输入导管中的气体流在到达相应的输出导管之前与所述前体接触，所述第一存储器和所述第二存储器也由所述支架承载。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述储存器是通过叠层制造来生产的，所述储存器是以可移除的并且可互换的方式安装的，并且各自填充有处于液态或固态的一种前体。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述储存器是通过叠层制造而与所述实心体以单件生产的。
12.一种用于在基底上沉积至少一个薄层或薄层设备的方法，包括：
-设计适于生产所述层或所述设备的气相沉积工艺；
-设计如权利要求1至7中任一项所述的沉积头部(TD)，所述沉积头部特别适合于实施上述的工艺；
-通过叠层制造来生产所述沉积头部；和
-使用所述头部来实施所述工艺。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述沉积工艺在所述基底上在空间上选择性地执行。
CN201980050597.1A 2018-07-30 2019-07-30 用于气相沉积的紧凑头部和紧凑系统 Pending CN112513326A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1857072A FR3084275B1 (fr) 2018-07-30 2018-07-30 Tete et systeme compacts de depot en phase vapeur
FR1857072 2018-07-30
PCT/EP2019/070450 WO2020025593A1 (fr) 2018-07-30 2019-07-30 Tete et systeme compacts de depot en phase vapeur.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112513326A true CN112513326A (zh) 2021-03-16

Family

ID=65200934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980050597.1A Pending CN112513326A (zh) 2018-07-30 2019-07-30 用于气相沉积的紧凑头部和紧凑系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210140047A1 (zh)
EP (1) EP3830313B1 (zh)
CN (1) CN112513326A (zh)
DK (1) DK3830313T3 (zh)
FR (1) FR3084275B1 (zh)
WO (1) WO2020025593A1 (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712475U (ja) * 1993-07-23 1995-02-28 日新電機株式会社 気相成長のための液体原料蒸発装置
JP2002367911A (ja) * 2001-06-07 2002-12-20 Sumitomo Chem Co Ltd 気相成長半導体製造装置及び方法
US20050066893A1 (en) * 2003-09-29 2005-03-31 Soininen Pekka T. Safe liquid source containers
CN101578391A (zh) * 2007-01-08 2009-11-11 伊斯曼柯达公司 沉积系统及方法
US20100186800A1 (en) * 2007-09-26 2010-07-29 Julie Baker Method of patterning a mesoporous nano particulate layer
CN101809193A (zh) * 2007-09-26 2010-08-18 伊斯曼柯达公司 使用具有空间分隔的反应性气体的气体输送头和移动基材经过输送头的用于形成薄膜的方法和沉积系统
JP2011066166A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Sumitomo Bakelite Co Ltd スペーサ形成用フィルム、半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置
US20170204989A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Lam Research Corporation Additively manufactured gas distribution manifold

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4389973A (en) 1980-03-18 1983-06-28 Oy Lohja Ab Apparatus for performing growth of compound thin films
JPH07142394A (ja) * 1993-11-12 1995-06-02 Sony Corp Ｃｖｄ方法及びｃｖｄ装置
KR20030038396A (ko) * 2001-11-01 2003-05-16 에이에스엠엘 유에스, 인코포레이티드 우선적인 화학 기상 증착 장치 및 방법
US7572686B2 (en) * 2007-09-26 2009-08-11 Eastman Kodak Company System for thin film deposition utilizing compensating forces
US8470718B2 (en) * 2008-08-13 2013-06-25 Synos Technology, Inc. Vapor deposition reactor for forming thin film
US20170252756A1 (en) * 2014-09-17 2017-09-07 Tokyo Electron Limited Shower head and film forming apparatus
JP6193284B2 (ja) * 2015-03-18 2017-09-06 株式会社東芝 流路構造、吸排気部材、及び処理装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0712475U (ja) * 1993-07-23 1995-02-28 日新電機株式会社 気相成長のための液体原料蒸発装置
JP2002367911A (ja) * 2001-06-07 2002-12-20 Sumitomo Chem Co Ltd 気相成長半導体製造装置及び方法
US20050066893A1 (en) * 2003-09-29 2005-03-31 Soininen Pekka T. Safe liquid source containers
CN101578391A (zh) * 2007-01-08 2009-11-11 伊斯曼柯达公司 沉积系统及方法
US20100186800A1 (en) * 2007-09-26 2010-07-29 Julie Baker Method of patterning a mesoporous nano particulate layer
CN101809193A (zh) * 2007-09-26 2010-08-18 伊斯曼柯达公司 使用具有空间分隔的反应性气体的气体输送头和移动基材经过输送头的用于形成薄膜的方法和沉积系统
JP2011066166A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Sumitomo Bakelite Co Ltd スペーサ形成用フィルム、半導体ウエハー接合体の製造方法、半導体ウエハー接合体および半導体装置
US20170204989A1 (en) * 2016-01-15 2017-07-20 Lam Research Corporation Additively manufactured gas distribution manifold

Also Published As

Publication number Publication date
FR3084275B1 (fr) 2020-07-31
EP3830313B1 (fr) 2022-05-25
WO2020025593A1 (fr) 2020-02-06
FR3084275A1 (fr) 2020-01-31
DK3830313T3 (da) 2022-08-01
US20210140047A1 (en) 2021-05-13
EP3830313A1 (fr) 2021-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5466019B2 (ja) 薄膜堆積のための供給装置
US8906456B2 (en) Apparatus and method for high-throughput chemical vapor deposition
US7850780B2 (en) System for thin film deposition utilizing compensating forces
TWI541378B (zh) 原子層沉積鍍膜系統及方法
KR101765734B1 (ko) 고형 전구체 전달 어셈블리 및 관련 방법
US20080029028A1 (en) Systems and methods for depositing material onto microfeature workpieces in reaction chambers
JP2010515822A (ja) 堆積用供給装置
de la Huerta et al. Gas‐Phase 3D Printing of Functional Materials
JP2010515821A (ja) 堆積システム及び方法
FI126315B (en) A nozzle head, apparatus and method for subjecting a substrate surface to successive surface reactions
US20200318238A1 (en) Deposition system with vacuum pre-loaded deposition head
US10435788B2 (en) Deposition system with repeating motion profile
US20070193637A1 (en) Systems and methods for controlling fluid flow
CN112513326A (zh) 用于气相沉积的紧凑头部和紧凑系统
KR20060129356A (ko) 성막 장치와 성막 방법
US8945676B2 (en) Method and apparatus for coating
US20180265971A1 (en) Vertical system with vacuum pre-loaded deposition head
JP2021007144A (ja) 流体透過性材料のコーティング
JP2022535281A (ja) 原子層プロセスプリンタ
TW202104619A (zh) 多孔入口
de la Huerta et al. Facile patterning of functional materials via gas-phase 3D printing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination