CN116555731A - 用于薄膜沉积设备的流体分配装置、相关设备和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了流体分配装置、薄膜沉积设备、相关的系统和方法。流体分配装置包括：扩展区域，该扩展区域包括子区域，该子区域用于经由被布置在每个子区域上的至少一个进口接收流体流，使得流体流在基本上朝向彼此的方向上传播经过所述子区域；过渡区域，在该过渡区域中经由子区域到达过渡区域的流体流相结合，其中，每个子区域具有内部，其中内部具有的横跨其的距离沿着流体流动的方向、在每个进口与过渡区域之间的截面平面上增加至扩展宽度；流动成形元件，该流动成形元件被配置成将进入过渡区域的流体流的流动方向调整成基本上朝向薄膜沉积设备的反应室，使得在反应室的入口处被建立并且传播经过反应室的长度的流动是层流的。
Description
本申请是申请日为2020年9月23日、申请号为“202011011287.X”、发明名称为“用于薄膜沉积设备的流体分配装置、相关设备和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明大体上涉及薄层沉积方法和相关联的装备。特别地，本发明涉及一种用于薄膜沉积反应器的、用以在反应空间中建立流体的层流流动的流体分配装置。
背景技术
薄膜沉积方法，其中，薄膜涂层从气相沉积在基板上，在本领域中被广泛地描述。大体上被视为化学气相沉积(CVD)的子类的原子层沉积(ALD)技术，已经证明了其在三维基板结构上制造高质量的保形涂层的效率性。
ALD是基于交替的自饱和表面反应的，其中，将非反应性(惰性)气态载体中的被设置为化学化合物或元素的不同反应物(前体)顺次地脉冲到容纳基板的反应空间中。沉积反应物之后，用惰性气体吹扫基板。常规的ALD循环以两个半反应(脉冲第一前体-吹扫；脉冲第二前体-吹扫)进行，从而以自限制(自饱和)的方式形成一层材料，通常厚度为0.05-0.2nm。
在每个脉冲期间，特定的前体化学品被注射到连续地流经反应空间的惰性(载体)流体中。脉冲由吹扫周期分隔，随之反应空间被所述载体气体吹扫，以从前面的脉冲中移除前体化学品。在沉积进程中，一个或多个循环被根据需要重复多次以获得具有预定厚度的膜。用于每个前体的典型的基板暴露时间的范围在0.01-1秒(每个脉冲)内。常见的前体包括金属氧化物、元素金属、金属氮化物和金属硫化物。
可能会对通过化学沉积方法，特别是通过ALD生产的膜的质量有不利影响的一个常见缺点是当将反应性(前体)物质引入反应空间时的非保形流动图案。反应室的突出形状特征和反应空间中的各种伸出结构可能干扰流动并且引起涡旋和/或湍流。在这样的装置中，流动图案倾向于从层流的切换为湍流的，或者反之亦然，因为即使流体流动的微小变化(在时间、速度、化学成分等方面)也可能以不可预测的方式影响流动图案。
沉积时间主要受吹扫周期长的限制。为了优化沉积速度(例如，在每个沉积循环的时间方面，诸如每个沉积循环0.5-20秒)，应使通过沉积反应器的流体流动尽可能均衡。在ALD中，湍流有可能使脉冲化学品的排空减慢，其导致不完全吹扫，随之在第二前体被输送到反应空间时，第一前体残留在反应空间中。当第二前体在气相中与第一前体反应时，出现非期望的情况，这导致了颗粒形成。在最坏的情形下，这样的情况会破坏待涂覆的样品。无论如何，两种前体而不是一种前体存在于ALD反应中可能会导致颗粒形成、涂覆不均匀以及膜质量差，具有这些性质的膜会因电击穿电压和颗粒增加而受损。
在这方面，鉴于要应对与避免湍流有关联的挑战的同时在薄膜沉积反应器中提供前体的有效的混合，仍然期望薄膜沉积技术领域的更新。
发明内容
本发明的目的是解决或至少缓解由相关技术的局限和缺点引起的每个问题。该目的通过用于薄膜沉积设备的流体分配装置、相关设备、系统和方法的各种实施方式来实现。因此，在本发明的一个方面，提供了一种薄膜沉积设备。
在实施方式中，该设备包括：反应室，该反应室用于容纳基板，该基板以其侧面彼此相邻的方式进行布置；以及流体分配装置，该流体分配装置包括扩展区域和过渡区域，该扩展区域具有子区域，流体流F1、F2经由被布置在每个子区域上的至少一个进口被接收到该子区域中，使得所述流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过子区域，在过渡区域中，经由子区域到达其中的流体流F1、F2相结合；其中，每个子区域具有内部，其中该内部具有的横跨过所述内部其的距离在沿着流体流动F1、F2的方向、在每个进口103与过渡区域之间的截面平面上增加至扩展宽度D1；并且其中，过渡区域被配置成进一步将相结合的流体流引导到所述反应室中，使得在反应室的入口处被建立并且于所述基板的侧面之间传播经过所述反应室的长度的流动F是层流的。
在实施方式中，薄膜沉积设备包括流体分配装置，其中在每个子区域的内部中在进口103和过渡区域之间的距离处建立的流体的流动是层流的。
在实施方式中，过渡区域是使入口和出口被设置为开口的通道，该开口具有宽度d2、d2'以及以与每个子区域的扩展宽度对应的距离D1延伸的长度。
在实施方式中，过渡区域102还包括收缩地带，该收缩地带是通过将通道的侧向表面倾斜到在距离D1处基本上恒定的宽度d3形成的。
在实施方式中，所述通道的至少一部分具有以一曲率倾斜的侧向表面。
在实施方式中，扩展区域的子区域被设置在与沉积设备的纵向轴线Y基本上正交的截面平面P1处。
在实施方式中，传播经过扩展区域的流体流F1、F2的方向与传播经过反应室的流体流动F的方向基本上垂直。
在实施方式中，扩展区域的子区域分别被设置在截面平面P1'处，并且其中，每个这样的平面P1'相对于截面平面P1倾斜角度阿尔法α。在实施方式中，所述截面平面P1'是镜像对称的。
在实施方式中，在过渡区域处，每个流体流F1、F2从截面平面P1、P1'朝向沿着沉积设备的纵向轴线Y的、被限定为子区域的对称平面的截面平面P2进行转向。
在实施方式中，流体分配装置还包括流动成形元件，该流动成形元件被配置成将进入过渡区域的流体流F1、F2的流动方向调整成基本上朝向反应室。在实施方式中，流体分配装置还包括位于过渡区域中的混合布置结构。
在实施方式中，所述设备的反应室在其整个长度上具有恒定的截面。
在实施方式中，在所述设备中，过渡区域由具有入口开口和出口开口的通道建立，并且其中，所述入口开口和/或所述出口开口具有与反应室相同的截面。
在实施方式中，所述设备的反应室的内部在尺寸上与被接收到该反应室中的预定数量的基板相符。
在实施方式中，该设备被配置成通过建立前体流体经过反应室的长度的层流流动F将材料沉积在基板表面上，其中，前体流体在前边缘处以基本上均匀的速度在所述基板的侧面之间传播。
在实施方式中，在所述设备中，被输送到反应室中的前体流体包括至少一种前体化学品。
在实施方式中，前体流体以若干连续脉冲的形式被输送到所述设备的反应室中。
在实施方式中，该设备被配置成在所有基板表面上同时沉积涂覆膜。
在实施方式中，该设备还包括排放导管和罩壳，该罩壳基本上被布置在所述排放导管周围并接收从反应室流动经过导管的流体，其中，所述排放导管和所述罩壳形成排放组件，该排放组件被配置成改变排放流动离开反应室的方向。在实施方式中，在所述排放组件中，排放导管和罩壳形成通路，在该通路中，经由排放导管离开反应室的排放流动在形成所述导管的一个或多个壁周围进行转向，同时仍然保留在罩壳中，以便经由被布置在罩壳的至少一个侧壁上的孔被进一步引导到排放歧管中。
在实施方式中，该设备被配置用于化学沉积反应的设备。在实施方式中，所述设备被配置用于原子层沉积(ALD)的设备。
在另一方面，提供了一种用于在用于薄膜沉积的设备中在基板表面上沉积材料的方法。
在又一方面，提供了根据一些前述方面的用于薄膜沉积的设备用于将涂层材料沉积在基板表面上的用途。
在又一方面，提供了一种薄膜沉积系统，该薄膜沉积系统包括若干根据一些前述方面的用于薄膜沉积的设备。在实施方式中，所述系统中的设备顺次和/或按阵列彼此连接。
在实施方式中，设备被布置在所述系统中，以便将公共的前体化合物接收到至少两个设备中。
在一些其他方面，提供了用于在根据一些前述方面的用于薄膜沉积的设备中均匀分配流体的方法。
在一些配置中，还提供了一种用于薄膜沉积设备的流体分配装置，该流体分配装置包括扩展区域和过渡区域，扩展区域包括子区域，该子区域用于经由被布置在每个子区域上的至少一个进口来接收流体流F1、F2，使得所述流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过子区域，在过渡区域中，经由子区域到达其中的流体流F1、F2相结合，其中，每个子区域具有内部，其中该内部具有的横跨其的距离沿着流体流F1、F2的方向、在每个进口103与过渡区域之间的截面平面上增加至扩展宽度D1；并且其中，过渡区域被配置成将相结合的流体流引导到沉积设备的反应室中，使得在反应室的入口处被建立并传播经过所述反应室的长度的流动F是层流的。
在一些配置中，还提供了一种用于薄膜沉积设备的流体分配装置，该流体分配装置包括：扩展区域，该扩展区域包括子区域，该子区域用于经由被布置在每个子区域上的至少一个进口接收流体流F1、F2，使得流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过所述子区域；过渡区域，在该过渡区域中经由子区域到达过渡区域的流体流F1、F2相结合，其中，每个子区域具有内部，其中内部具有的横跨其的距离沿着流体流动的方向、在每个进口与过渡区域之间的截面平面上增加至扩展宽度D1；流动成形元件，该流动成形元件被配置成将进入过渡区域的流体流F1、F2的流动方向调整成基本上朝向薄膜沉积设备的反应室，使得在反应室的入口处被建立并且传播经过反应室的长度的流动是层流的。
在一些配置中，还提供了一种薄膜沉积设备，包括：反应室，该反应室用于容纳基板，该基板以其侧面彼此相邻的方式进行布置；流体分配装置，该流体分配装置包括扩展区域、过渡区域以及流动成形元件，该扩展区域具有子区域，流体流F1、F2经由被布置在每个子区域上的至少一个进口被接收到子区域中，使得流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过子区域，在过渡区域中，经由子区域到达过渡区域的流体流F1、F2相结合；其中，每个子区域具有内部，其中内部具有的横跨其的距离沿着流体流动的方向、在每个进口与过渡区域之间的截面平面上增加至扩展宽度D1，该流动成形元件被配置成将进入过渡区域的流体流F1、F2的流动方向调整成基本上朝向薄膜沉积设备的反应室，使得在反应室的入口处被建立并且在基板的侧面之间传播经过反应室的长度的流动是层流的。
在一些配置中，还提供了一种用于在用于薄膜沉积的设备中在基板表面上沉积材料的方法，包括：获得薄膜沉积设备，该薄膜沉积设备包括：反应室，该反应室用于容纳基板，该基板以其侧面彼此相邻的方式进行布置；以及流体分配装置，该流体分配装置包括扩展区域、过渡区域以及流动成形元件，该扩展区域包括子区域；经由被布置在每个子区域上的至少一个进口建立进入子区域的流体流动F1、F2，使得流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过子区域，其中，至少一个流体流F1、F2包括至少一种前体；使流体流F1、F2在过渡区域中相结合，借此形成包含至少一种前体的前体流体，并且用流动成形元件将前体流体的流动方向调整成基本上朝向薄膜沉积设备的反应室；以及通过在反应室的入口处建立前体流体的层流流动并且通过在前体流体在基板的侧面之间传播经过反应室的长度时保持层流流动，来使材料沉积在基板表面上，其中，每个子区域具有内部，该内部具有的横跨其的距离沿流体流动F1、F2的方向、在每个进口与过渡区域之间的截面平面上增加至扩展宽度D1。
在一些配置中，还提供了一种用于在用于薄膜沉积的设备中均匀分配流体的方法，包括：获得薄膜沉积设备，该薄膜沉积设备包括：反应室，该反应室用于容纳基板，该基板以其侧面彼此相邻的方式进行布置；以及流体分配装置，该流体分配装置包括扩展区域、过渡区域以及流动成形元件，该扩展区域包括子区域；经由被布置在每个子区域上的至少一个进口建立进入子区域的流体流动F1、F2，使得流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过子区域；使流体流F1、F2在过渡区域中相结合，以及用流动成形元件将流体流的流动方向调整成基本上朝向薄膜沉积设备的反应室将相结合的流体流引导到反应室中，使得在反应室的入口处被建立并且于基板的侧面之间传播经过反应室的长度的流动是层流的，其中，每个子区域具有内部，该内部具有的横跨其的距离沿流体流动F1、F2的方向、在每个进口与过渡区域之间的截面平面上增加至扩展宽度D1；其中，反应室的内部在尺寸上与被接收到反应室中的预定数量的基板相符；以及其中，在过渡区域处，每个流体流F1、F2从截面平面朝向沿着沉积设备的纵向轴线的被限定为子区域对称平面的截面平面进行转向。
取决于本发明的每个特别的实施方式，本发明的实用性由于多种原因而产生。总体而言，本发明提供用于在沉积设备中有效地混合前体化学品并同时用于在化学沉积反应中建立层流流动条件的装置和方法。避免ALD反应中的涡旋允许产生具有改善的厚度均匀性的高质量膜。通过建立和控制层流流动图案，本发明允许缩短吹扫时间并加快整个生产过程。
在ALD实现方式中，在脉冲和吹扫阶段两者期间均保持层流流动。在吹扫阶段中建立层流流动条件允许从反应空间较有效地移除流体，诸如气体，并且相应地减少吹扫预定(反应室)体积所需的时间段。因此，层流地流入反应室的流体稳定地并且均衡地从前面的脉冲中“推开”以气相的仍然保留的前体化合物和/或反应产物。
在不支持层流流动的解决方案(现有技术)中，通常通过用惰性流体“稀释”来降低所述前体化合物和/或反应产物在反应空间中的浓度。然而，由于基本上湍流的流动条件，反应室的吹扫可能持续很长时间(例如超过1分钟)。在由此提出的设备中，在反应室的入口处被建立并且在使流体传播经过所述反应室时被保持的层流流动条件接近于在层流塞流反应器中观察到的条件。
根据本发明的流体分配装置允许将从不同源到达反应室中的前体化学品保持彼此分隔开，从而有效地防止所述化学品彼此混合和/或反应直到它们到达反应器设备中的预定空间。因此避免在反应室之前的反应器表面上形成膜。在该设备中，前体化学品被直接引导到反应室中，而不会被允许驻留在非期望的表面上(由于混合不及时/太早混合)。
在当前公开的设备中，前体化合物传播经过反应空间，一次传播经过一个前体，这通过改善的流速特性而成为可能，改善的流速特性又通过创新的配置成为可能。因此，该设备允许避免在淋浴头反应器中通常出现的问题，例如，并且避免在ALD反应器中与所谓的CVD型反应(基于将至少两个前体同时引导到反应空间中)相关联的问题(基于将前体后继引导到反应空间中，使得化学品不会混合)。
在根据本公开内容的设备中进行化学沉积反应时，反应室中的所有基板诸如晶圆基板都沉积有均匀的前体层，使得前体的浓度在单个基板的(侧)表面上是均匀的，并且在反应空间中的所有基板的表面上是均匀的。由于其有均匀地混合前体化学品并且将所述混合的化学品均衡地散布到所有基板表面上的能力，可以使每个脉冲中被引导到反应空间中的前体化学品的量最小化。这允许节省化学品，减少一个或多个馈送管线中的膜形成，并且使吹扫时间最小化。
该设备还在没有压力损失的情况下运行。
在本公开内容中，具有小于1微米(μm)的层厚度的材料被称为“薄膜”。
在本公开内容中，表述“反应性流体”和“前体流体”表示在惰性载体中包括至少一个化合物(前体化合物)——以下称为前体——的流体流动。
在本公开内容中，表述“若干”是指从一(1)开始的任何正整数，例如一、二或三。在本文中，表述“多个”是指从二(2)开始的任何正整数，例如二、三或四。
术语“第一”和“第二”并非意在指示任何顺序、数量或重要性，而是仅用于将一个元件与另一元件区分开，除非另有明确说明。
在本公开内容中，表述“若干”是指从一(1)开始的任何正整数，例如一、二或三。在本文中，表述“多个”是指从二(2)开始的任何正整数，例如二、三或四。
在此呈现的图中的一些组件不必按比例绘制。
附图说明
图1示意性地示出了根据一实施方式的薄膜沉积反应器200。
图2是根据一实施方式的沉积反应器200以及在其中建立的流体流动的局部截面图。
图3A和3B是根据各种实施方式的流体分配装置100的截面侧视图。
图4A示意性地示出了根据一实施方式的通过沉积反应器的流体的传播。图4B以截面平面示意性地示出了沉积反应器内的各个部件的组织。
图5A是根据一实施方式的流体分配装置100的截面顶视图。图5B和5C是具有流体分配装置100的沉积反应器的(局部)立体图。
图6A是根据一实施方式的具有排放布置结构的沉积反应器200的立体图。图6B是根据另一实施方式的具有排放布置结构的沉积反应器200的示意图。
图7A-7D示意性地示出了从顶部观察的薄膜沉积系统500的各种实施方式。
图8是根据一实施方式的沉积反应器200的控制系统的框图。
图9和10示出了在盘状晶圆基板上沉积时获得的流动均匀性的测量结果。
具体实施方式
在本文中参考附图公开了本发明的详细实施方式。在所有附图中，相同的附图标记用于指代相同的构件。以下引用用于构件：
100——流体分配装置；
101——扩展区域；
101-1、101-2——扩展区域的子区域；
102——由通道102A-102B建立的过渡区域；
102A、102B——相应的入口开口和出口开口(过渡区域)；
103——进口；
104——收缩区域；
105——流动成形元件；
106——混合布置结构；
107——等离子体产生布置结构；
110——扩展区域的盖零件；
112、121——通道102A-102B的内部侧向表面；
200——沉积设备；
201——反应室；
202——基板保持架；
203——门；
204——加热器；
210——真空室；
10——基板；
11——惰性(载体)流体；
12——前体流体；
12X、12A-12G——前体，可选地在对应容器中(前体源)；
21——前体流体输入管线；
21A——前体流体流动调节装置；
21B——用于一个或多个前体源的关闭阀；
22——阀块；
301——控制系统；
40——排放歧管；
41、41A——相应地具有出口孔的排放导管；
42、42A——相应地用于具有出口孔的排放导管的罩壳；
43——用于真空泵前级管线的馈通布置结构；
401——排空管线(真空泵前级管线)；
500(500A、500B、500C、500D)——沉积系统
图1以200示出了根据各种实施方式的薄膜沉积设备，以下为反应器。在所有配置中，反应器200包括流体分配装置100(虚线框)，其被配置成产生流体在整个反应空间中的层流流动，反应空间包含多个基板10。反应器200包括反应室201和流体分配装置100，流体分配装置具有扩展区域101和过渡区域102，过渡区域将扩展区域101与反应室201连接。
反应器200优选地被配置成利用基于气相沉积的技术的原理，优选地，基于化学气相沉积(CVD)的技术的原理。在优选实施方式中，反应器200被配置成原子层沉积(ALD)装置。
在ALD中，至少一个基板典型地被暴露于反应容器中暂时地分开的前体脉冲，以通过顺次的自饱和表面反应使材料沉积在基板表面上。在本申请的上下文中，术语ALD包括所有可适用的基于ALD的技术和任何等效的或紧密相关的技术，诸如，例如以下ALD子类型：MLD(分子层沉积)等离子体辅助ALD例如PEALD(等离子体增强原子层沉积)、以及光子增强原子层沉积(也被称为闪光增强ALD)。
还可以使反应器200适用于物理气相沉积(PVD)和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺。
因此，图1以竖向剖面示出了薄膜沉积设备200的示例性设施。反应室201被配置成长形容器，其具有容纳多个基板10的内部，多个基板优选地被布置成其侧表面彼此面对。优选地利用例如可以被布置成竖向堆叠体(具有并排布置的平坦表面)的平坦的平面基板，诸如板状或盘状基板。例如，基板10可以是晶圆，诸如金属晶圆或硅晶圆。所述反应室201的内部形成反应空间(沉积空间)。
基板10可以被一个接一个地或作为一批装载到反应室中。通常优选地为批次装载。以非限制性的方式，基板保持架202可以被配置用于一批1-27个基板。一些实施方式包括一批15个基板。
在各种配置中，基板保持架202可以与门/舱口203或与反应室201集成。替代性地，基板保持架可以被设置为单独的可移除的部件。基板保持架202可以由至少一个元件诸如杆或棒形成，例如，基板10被布置到该至少一个元件上(例如，装配到设置在所述杆上的凹槽中)。在一些配置中，基板保持架202包括用以使基板移动、振动和/或旋转的装置诸如一个或多个致动器、一个或多个电机等。以这样的方式，可以使沉积涂层到所述基板上的过程优化，特别是在沉积均匀性方面。
使盘状基板诸如晶圆在反应空间中旋转是有利的。旋转速度可以相对较慢，诸如每一整个沉积进程(其包括沉积膜所需的所有沉积循环)旋转半圈(180度)，或者相对较快，诸如在单个化学脉冲期间旋转一整圈(360度)。在配置中，在基板保持架202被设置为固定在反应空间内的至少一根杆的情况下，可以通过向所述杆赋予绕其中心轴线的旋转移动来实现基板10的旋转。替代性地，基板保持架可以被实现为固定在例如反应室201内的滑动布置结构诸如根据基本上圆形的轨道布置的一个或多个轨条(未示出)上的若干杆。在这样的情况下，通过使杆(基板保持架202)在基本上圆形的轨道上移动来执行绕基板10的中心轴线的旋转。
优选的是，该批次中的基板10被布置成使得它们的侧面彼此等距间隔。
反应室201被配置成紧密地装配在被接收到其中的一批基板的周围。因此，该批次中最外面的基板(面对反应室的侧壁的基板)与所述侧壁的距离基本上与该批次中所有基板之间设置的距离相同。反应室被实现为平坦的、长形的容器，其在尺寸上与被接收到其中的预定数量的基板10相符。
在优选实施方式中，流体沿着反应室201的纵向平面传播经过反应室。反应室的纵向平面是从反应室的头部(入口)到其尾部(排放口)的平面。在本公开内容中，从头到尾的方向被称为y方向或沿着Y轴(纵向轴线)的方向。因此，流过反应室的流体被称为沿着纵向平面发生，而与反应器200在整个设施内是竖向地还是水平地放置无关。
图1示出了处于直立位置的反应器200的配置，该配置大体上允许流体沿着反应室的纵向平面在基本上竖向(“从上至下”)的方向上传播经过反应室201。在图6A上示出了反应器200被水平地放置的配置。
基板通过典型地用门203(图1和图6)关闭的开口被装载到反应室201中。反应室的任何面都可以设置有用于基板装载的开口。根据反应器200是竖向地还是水平地布置的，可以从一侧(图1)、从底部(图6A)或者从顶部(未示出)实现装载。
除非另有明确规定，否则设备200的纵向平面、纵向轴线和/或Y轴与反应室201的纵向平面、纵向轴线和/或Y轴对准。
反应器200还包括用于将排放流动诸如过量的载体、前体和反应产物排出反应室201的排放(排空)管线401。排放管线401构成用于泵单元和可选地一个或多个阀(未示出)的前级管线。下面进一步详细描述其中反应室通过排放歧管与排放管线401连接的配置。
在一些实例中，可以优选的是，以不间断的方式实现从反应室撤走流体物质。因此，泵单元可以被配置成真空泵，以用于在整个沉积过程期间连续地从反应室移除流体物质。
在操作中，通过排放歧管的设备管线401还设置有外部壳体210，以容纳反应室201。在一些实例中，由所述外部壳体的内部建立的中间空间被保持在真空下，并且被称为真空室。在图1和6A中示出了包括真空室210的示例性配置。下面进一步描述其中可选地被配置成真空室的外部壳体包含不止一个设备200的实施方式。
提及的中间空间210还可以容纳若干加热器/加热元件204(图1)。一个或多个加热元件可以被放置为成邻接一个或多个反应室。附加地或替代性地，若干加热元件可以被集成到形成反应室201的容器的一个或多个壁中。在另外的、附加的或替代性的配置中，例如，可以通过引导预加热的流体诸如气体经由馈送管线21进入反应空间来实现对反应空间的加热。在这样的情况下，若干加热元件可以被布置成邻接或包围馈送管线21，或者被相结合到形成所述馈送管线的管(未示出)中。在其他配置中，加热元件可以被设置在围封阀的单独的隔室22(图1)中。
优选的是，在操作、装载和卸载期间，反应室201被保持在真空下，随之反应室中的压力被保持处于低于1kPa(10mbar)——优选地为10Pa(0.1mbar)——的水平。在一些配置中，反应室中的压力被设置处于与环境压力相同的水平。
还优选的是，中间空间/真空室210中的压力被保持处于至少1kPa(10mbar)的水平。优选地，中间空间210中的压力被保持处于超过1kPa的水平，以在反应室201的内部(通常小于100Pa)与真空室210的内部之间建立压力差。
在下面进一步呈现的若干示例中，中间空间中的压力与反应室中的压力相比被保持较高。根据特别的操作参数、前体和/或反应条件，中间空间210中的压力可以进一步被保持低于反应室201中的压力或与反应室中的压力相同。
一个或多个前体流体12经由若干输入管线(馈送管线)21和相关联的切换和/或调节装置21A诸如阀输送到反应器中。图1示出了其中前体流体12通过至少一条馈送管线21输送到反应室201内的实施方式。在一些实例中，优选的是反应器200包括两个、三个或更多个馈送管线21(未示出)。在一些配置中，设备可以包括可连接到各种前体源和一个或多个惰性气体供应源(未示出)的歧管馈送管线和分配管道。在一些替代性配置中，可以通过使阀21A直接连接到流体分配装置100来省略馈送管线的设置。
优选的是，输送到反应室中的前体流体12包括被设置为12A、12B、12C、12D、12E、12F和12G中的任一者的至少一种前体化合物12X。
前体以流体形式被输送到馈送管线21中。流过馈送管线21的反应性流体12优选地是包括由惰性载体11携载的预定的前体化学品12X的气态物质。例如，前体从被配置成容器、盒子或管路系统的一个或多个供应源被供应到馈送管线21中。每个源优选地包含被设置为化合物、分子或元素的预定的前体12X。例如，每个源配备有被设置为手动关闭阀的至少一个阀21B。一个或多个沉积反应诸如ALD反应所需的各种前体化学品，可以经由单个馈送管线21被引导到反应空间中。
在一些实例中，一个或多个前体12X被设置成气态形式诸如氨气(NH3)。在另一些实例中，一个或多个前体被设置成液体或固体形式，并且在与惰性载体混合之前被汽化。
惰性载体11是流体，优选地为气体，诸如氮气(N2)、氩气(Ar)或对前体(反应物)和反应产物具有基本上零反应性的任何其他合适的气态介质。惰性载体气体11由一个或多个单独的源(未示出)供应。
优选的是，前体流体12以若干连续脉冲被输送到反应室201中。举例来说，在创建用于通过使用三甲基铝(第一前体)和水(第二前体)来沉积包含氧化铝的涂覆层的微机电系统(MEMS)ALD过程中普遍的将是采用从两个源经由相同的馈送管线21或两根不同的馈送管线顺次地被供应到反应室中的两种这些化学品。在脉冲之间，反应室用惰性流体吹扫。
制造复杂的多层结构(所谓的堆叠体)——其中每层在单独的ALD循环中生产和/或其中所述各层在成分方面彼此不同——可以相应地采用三个或更多个不同的前体和供应源。
在一些实例中，例如，化合物的混合物诸如溶剂中的预定的前体可以从相同的前体源供应。
各自从不同的源供应的一个或多个前体12X以及惰性载体11经由多通阀21A进入馈送管线21。阀21A被配置成具有例如自动控制系统和可选地手动备用控件的三通阀。在优选配置中，阀21A是三向阀，通常被称为ALD阀。ALD阀被配置成保持惰性载体流体11稳定地流入反应室中，并且在预定的时间点将一个或多个流体前体12X引入所述载体中。ALD阀可以被配置成将前体12X注入(连续地)流动的载体中。附加地或替代性地，例如(未示出的)其他控制装置诸如一个或多个质量流量控制器可以被设置在阀21A的上游，以在前体12X被注入馈送管线21的时间段内改变载体流体11的流量。在任一情况下，前体的注入以短暂脉冲(0.01-100s，典型地0.1s)执行。
在反应器包括不止一根馈送管线21的配置中，优选的是，每根所述馈送管线配备有ALD阀21A。
在一些配置中，阀21A可以是具有附加的废料管线的四向阀，如WO2018/234611和/或WO2018/202949中所述。附加的阀诸如三向阀或四向阀可以用于馈送管线21，或直接连接到流体分配装置100。
反应器200还配备有可选地加热隔室22(被称为“阀块”)，该隔室包含阀21A和阀21B中的任一者，并且可选地包含一个或多个前体源12X以及一个或多个惰性载体源11中的任一种。每个前体源12X还可以被围封在有单独的热调节的盒子中；在WO2009/130375中描述了这样的源的示例性实现方式。
参考图1，一个或多个反应性流体12经由连接到至少一个馈送管线21和/或经由阀21A直接连接到前体源12A的若干进口103被输送到反应室中。在进入反应室201之前，一个或多个反应性流体12经由进口103被接收到在下文中描述的流体分配装置100中。
参考示出了流体分配装置100作为从侧部观察的竖向剖面(图2)和作为从顶部观察的水平剖面(图5A)的图2和图5A。图2上的设备200的定向与图1上的相同。在三维笛卡尔坐标系中，图2示出了沿着纵向截面平面(流体分配装置100/设备200与平面XY相交)的视图，而图5A示出沿着横向(水平)截面平面(流体分配装置100与平面XZ相交)的视图。例如，在反应室201中，基板10诸如盘状晶圆被布置(图1，在基板保持架202中)成所谓的竖向堆叠体，随之基板10的侧表面彼此面对(彼此平行)。所有基板沿着反应室201/反应器200的纵向轴线(Y轴)布置。
流体分配装置100包括扩展区域101和过渡区域102。扩展区域101可以被视为反应器的“盖”，在某种意义上是反应器的最顶部部分。例如，扩展区域101可以可选地由通过标准技术诸如焊接连接至反应室的单独部件形成。因此，在一些实例中，扩展区域101可以被设置为可移除的和可替换的隔室。过渡区域102由所述盖(扩展区域101)和反应室201之间的地带形成，该地带可选地包括用于使会聚的流体流有效地混合的若干器具。
扩展区域101包括由过渡区域102隔开但设置在共同的顶盖110下方的子区域(子容积)101-1、101-2。顶盖110可以被设置为扩展区域101的整体(不可分离的)部件；或者，替代性地，顶盖部分110可以被设置为单独的、可拆卸的部件(例如，以便于维护)。顶盖未在图5A-5C和图7A-7D中示出。
每个所述子区域101-1、101-2包括至少一个进口103。流体流F1、F2通过进口103被接收到扩展区域中，特别地，被接收到相应子区域101-1和101-2中。
在优选配置中，每个子区域101-1、101-2在水平剖面处以基本上三角形的形状呈现(图5A)。子区域101-1、101-2可以被设置成等腰三角形的形状，例如，其中至少一个进口103被设置在相等的边之间的夹角处并且与到过渡区域102的入口(由距离D1限定，图5A)相对。因此，距离D1限定了三角形的底边。
因此，每个子区域101-1、101-2由具有内部的隔室建立，其中该内部具有的横跨其的距离(宽度)沿着流体流F1、F2的方向、在每个进口103和过渡区域102之间(表示为d1的距离)逐渐增加至扩展宽度D1(图5A)。由于子区域101-1、101-2的基本上三角形的形状，流体根据基本上延展的(径向的)图案在进口103和过渡区域102之间以距离d1传播，至扩展宽度D1；但是在由隔室101-1、101-2的内部限定的限制内。
在子区域101-1、101-2中的任一个子区域上设置一个或多个进口103，使得流体流F1、F2以距离d1、基本上朝向彼此(如图2、图5A上的箭头所示)传播经过子区域101-1、101-2。在一些实施方式中，子区域101-1上的一个或多个进口103被布置成与子区域101-2的一个或多个进口相对，从而允许流体流F1、F2从相反的方向朝向彼此传播。
形成子区域101-1、101-2的隔室具有内部高度h1(图2)。优选的是，跨过子区域的内部的高度h1是基本上恒定的。尽管如此，例如，值h1可以在每个子区域101-1、101-2内变化，以适应于特别的流动条件；由此可以得到在每个进口朝向过渡区域之间的距离(d1)处高度h1增加或减小的配置。
借助于这样的特征，由于子区域101-1、101-2被设置为实质上扩大的(“翼状的”)隔室，该隔室的宽度逐渐增加以在进口103与过渡区域102之间在距离d1处达到扩展宽度D1，因此传播经过子区域101-1、101-2的流体流动(F1、F2)的轮廓是层流的。
在本公开内容的上下文中，层流流动或流线流动被定义为没有湍流的流动(没有湍流速度波动)。在层流流动中，流体层/流在没有涡旋、旋涡或涌流的情况下平行滑动。为清楚起见，我们注意到，本发明不应与任何类型的文丘里应用相混淆，无论是在结构细节方面还是关于功能。本发明不使用不可压缩的液体，而是使用在高真空条件下并且在大多数实例中处于升高温度的气态介质。
在本文所述的设备中，层流流动自然地支持前体流体流动和惰性流体流动两者，例如，在吹扫期间，惰性流体流动发生在ALD中。
图2示出了进口103的两个替代性配置。左侧的进口(F1)被配置成基本上与扩展区域101垂直的管(被设置在水平平面XZ上)。经由所述进口进入扩展空间的流体F1(竖向地向下流动)基本上以直角(90°)进行转向，随之流体流F1与相对的壁碰撞并进一步经由隔室101-1朝向过渡区域102以逐渐减小的流动阻力传播。替代性地，用于接收流动F1的进口103可以被布置在构成扩展区域101的隔室的下部分上(未示出)，随之流动F1应该在向上的方向上建立。
右侧(图2)的用于接收流动F2的进口被配置成具有两个直角转向的管。进入该进口的流体F2被迫使改变其方向两次。因此，流体流动的惯性减小。尽管如此，不排除用于进口和/或进口的组合、和/或用于一个或多个进口在设备中的位置的任何其他适当的配置。
过渡区域102(设备200的所谓“喉部”)建立在扩展区域101与反应室201之间。在设备200中，过渡区域102是下述地带，在所述地带，从基本上相对侧到达的流体流F1、F2会聚并且混合。就其形状和/或各种结构器具诸如例如(在下文进一步描述的)105、106而言，过渡区域102被配置成接收并且结合经由扩展区域101到达该过渡区域的流体流F1、F2，随之形成相结合的流体流Fc(图2、3A)，该相结合的流体流进一步被引导到反应室201中。
过渡区域102由具有入口102A和出口102B的通道102A-102B建立，每个入口和出口分别被设置为具有宽度d2和d2'的开口(图5B)。宽度参数d2和d2'可以相等或彼此不同(d2＝d2'或d2<d2'或d2>d2')。另外，每个开口102A、102B具有在距离D1处延伸的长度，该长度对应于每个子区域101-1、101-2的扩展宽度(图5B)。
总体而言，过渡区域102的实现是为了确保流F1、F2的有效混合，借此前体化学品均衡地驻留在所沉积的表面上。因此，反应室中的所有(晶圆)基板10都沉积有均匀的前体层，使得前体的浓度在单个基板(侧)表面上并且在该批次中/反应空间中的所有基板的表面上是均匀的。混合在过渡区域102中以高度受控的方式实现，而没有涡流形成并且没有压力损失，这进一步实现了有效的吹扫。
通常，开口102B处的截面面积由反应室的截面面积(XZ)限定，而开口102A处的截面面积可以进行与设计有关的修改。因此，开口102B处的宽度d2'典型地与反应室201的宽度对应(图5B)。
因此，开口102B勾勒出过渡区域102与反应室201之间的边界；因而，所述开口102B还可以被称为反应室的入口。
形成扩展区域101的隔室101-1、101-2可以被视为设置在设备200的本体的最顶部部分处的中空延伸部(“翼部”)。子区域101-1、101-2在开口102A与一个或多个进口103之间以距离d1延伸。在距离D1处，开口102A形成扩展区域101与过渡区域102之间的边界(图5A-5C)。
在扩展区域101的示例性布局中(图5A-5C)，例如(图5A)，子区域的由进口103建立的最远点之间的距离超过距离d2的两倍或三倍，距离d2限定形成过渡区域102的通道102A-102B的宽度。
在实施方式中，通道102A-102B在其整个高度(h2)上具有恒定的截面(与平面XZ相交)。在这样的情况下，开口102A和102B的截面是相同的。在一些配置中，通道102A-102B可以被配置成在其高度上具有变化的截面(XZ)。
在实施方式中，通道102A-102B的截面(XZ)在入口102A(宽度为d2)与出口102B(宽度为d2')之间在距离(h2)处减小。通道102A-102B的宽度因此从值d2变窄到预定值d3(图2、图3A、图5A、图5B)，并且在反应室(102B)的入口处进一步扩展到值d2'。
通道102A-102B的最窄区域由收缩地带104形成。在一些配置中，过渡区域102因此包括在整个距离D1处具有基本上恒定的宽度d3(图5A、图5B)的收缩地带104(图2、图3A至图3B)。
收缩地带104优选地通过通道102A-102B的(内部)侧向表面112、121(图2、图3A)在整个距离D1处倾斜到宽度d3形成。在所述通道中，表面112、121各自从入口102A和出口102B相应地朝向收缩地带104以一距离逐渐倾斜(图5B)。
附加地或替代性地，收缩地带104可以包括在末端表面处的(内部)倾斜部，即被设置在侧表面112、121之间的缩窄部分(未示出)。
在一些配置中，所述通道102A-102B的至少一部分具有以一曲率倾斜的内部侧向表面。在一些实例中，有利的是，通道的部分在距离102A-104(表面112)处以一曲率倾斜，而在距离104-102B(表面121)处的通道的部分形成倾斜平面(图2、图3A、图3B)。这样的布置允许实现流体流动从基本上水平的平面(XZ)到基本上竖向的平面(XY)的平稳过渡，如在流体流动方向上所限定的。
在过渡区域102中，从基本上相反的方向(101-1、101-2)到达通道102A-102B中的流体流F1、F2会聚并且相结合以形成相结合流Fc。在图2、3A中示意性地示出了入流流体F1、F2的混合以及相结合流Fc的形成。
图3A和图3B示出了被设置在流体分配装置100中用于促进流体F1、F2的混合的若干附加器具105、106。
在一些配置中，装置100包括流动成形元件105，该流动成形元件被配置成调整进入过渡区域102的流体流F1、F2的流动方向，以便将所述流基本上朝向反应室201引导。流动成形元件105可以被设置为顶盖110的整体延伸部，或者被设置为能够可移除地连接到所述顶盖的内部的单独部件。
在截面处，流动成形元件105可以具有穹顶(图3A、图3B)、三角形、截顶三角形等形状。在流体分配装置100中，元件105优选地被布置成使得其冠(crest，顶、脊)(最突出的、流动成形的部分)面向反应室201。元件105可以被设置为在整个距离D1上具有相同截面的连续元件；或者，替代性地，元件105可以被设置为在所述距离D1处顺次布置的若干成形物品(穹顶、三角形等)。
元件105防止经由隔室101-1、101-2到达过渡区域102中的流F1、F2在入口102A处碰撞(图5B，元件105未示出)；取而代之的是，元件105将流F1、F2朝向收缩地带104引导。该布置提高了混合速率和混合均匀性。
附加地或替代性地，流体分配装置100包括被布置在过渡区域102(图3B)中的混合布置结构106。在实施方式中，混合布置结构包括在距离D1处(在过渡区域102内)延伸的轴或杆，该轴或杆具有以交叉方式设置在所述轴上的若干固定叶片(图3B)。该叶片可以在截面处配置有弯曲的、尖锐边缘的轮廓。在一些其他实施方式中，叶片或类似工具(杆、棒、指状物等)可以被布置在形成过渡区域102的内部表面处或盖110处。例如，所述工具还可以通过其他方法、通过挤压来设置。不排除混合布置结构106的任何其他适当的实现方式。
在其中流体分配装置100包括一个或多个器具105和/或106的配置中，可以被省略在通道102A-102B中设置收缩区域104。
在实施方式中，设置了等离子体产生布置结构107(图3A)。等离子体产生布置结构107可以取代混合布置结构106或对混合布置结构进行补充。在后一种情况下，可以将一个或多个等离子体电极集成到混合布置结构106的结构中。就设计特征而言，所述等离子体产生布置结构107以与关于混合布置结构106所述类似的方式被构造和/或连接到反应器的内壁。例如，等离子体产生布置结构107包括至少一个等离子体源诸如等离子体电极或由至少一个等离子体源构成。在本公开内容的上下文中，等离子体源被定义为可以从旁通流体、优选地气体产生和/或发射等离子体的装置。此外，设备200可以包括被设置在反应室外部、用于产生等离子体的一个或多个装置，诸如用于产生感应耦合等离子体的一个或多个装置。这样的一个或多个装置优选地包括高频感应线圈和高频动力源(未示出)。
在一些配置中，等离子体产生布置结构107包括至少一个等离子体天线或由至少一个等离子体天线构成。所述一个或多个等离子天线可以被设置成在距离D1处延伸(如上文中关于混合布置结构106所述)的单个杆的形式，或者被设置为布置在形成过渡区域102的内部表面处或盖110处的一个或多个“指状物”。
包括在过渡区域中混合的流F1、F2的相结合的流体流动(Fc)进一步被引导到反应室201中。在反应室的入口102B(图3A)处建立并且传播经过所述反应室的流体流动在图2、3A上被表示为流动F。在反应室的入口处建立并且在基板10之间通过所述反应室的整个长度传播的流动F是层流的。
在反应器200中，流体流F1、F2在其从扩展区域101(101-1、101-2)到反应室201的途中通过过渡区域102的传播伴随所述流体流的方向的改变。通过设置根据实施方式的流体分配装置100，并且借助于相对平坦的、被设置为密闭空间的、包围被布置成竖向堆叠体的一批基板的反应室201，防止了在传播经过过渡区域102的流体图案中形成射流、涡流和/或旋涡。
反应器200被配置成使得流体通过反应器的每个隔室的流动保持为层流的。流体，为清楚起见表示为流F1、F2、Fc、F，在没有波动或不规则的情况下，以规则的路径行进通过每个相应的隔室101-1、101-2、102、201，借此流动速度、压力、加速度和其他流动特性在行进通过每个特别的隔室的流体流动的每个假想截面内的任何一点处都保持基本上恒定。尽管上述参数在前边缘处以及在流体流动的方向上的跨过流体路径的每个(假想)剖面内保持基本上恒定，一些参数值(压力、流动速度)可能会在下述距离处和/或在传播经过反应室201时减小，所述距离限定了从进口10朝向基板10的整个流体路径。
过渡区域102(“喉部”)被实现成使得以允许流体在层流条件下的有效(对流和扩散)混合。在所述过渡区域中，在没有与湍流相关联的涡流或射流的情况下，从基本上相反的方向到达的流体流F1、F2被重新分配并重新结合(Fc)以形成与流动方向Y平行的流动F，该流动方向与沉积设备的纵向轴线Y对应。在过渡区域102中混合的层流是通过流体分配装置100和反应室201的独特配置来得到的。
流F1、F2在与扩展区域101有边界D1的过渡区域102处会聚和混合(图5A-5C)。相结合的流Fc以流动F的形式传播到被配置成实质上平坦的、长形的本体的反应室201中。优选的是，反应室201在其由Y轴限定的整个长度上(从其与过渡区域的边界到在图5B上由102B表示的排放口)具有恒定的截面(平面XZ)。
因此，在反应室的入口处建立的流动F以基本上均匀的速度在基板10的侧面之间传播经过所述反应室的长度。
根据实施方式的反应器200允许通过在整个反应室201的长度上建立前体流体12的层流流动(F)来使涂覆膜同时均匀地沉积在所有基板表面上。在层流流动的条件下，前体流体12在前边缘处以基本上均匀的速度在基板10的侧面之间传播。设备200允许避免由堆叠体中的基板上的不规则沉积速率产生的(由基板之间的不均匀和/或湍流的前体流体流动引起的)以及常规化学沉积反应器中常见的沉积故障。
在反应器200中，在反应室的入口(102B，截面平面XZ)处，得到浓度均匀的前体(预定容积中基本上相同数量的前体分子)。当前体流体以稳定的层流流动F的形式传播经过反应室的整个长度并在基板10之间传播时，前体浓度保持基本上均匀。因此，基板10的所有面沉积有下述膜，所述膜具有相同厚度以及在一个或多个沉积表面上的前体分子的均匀/均衡的分布。
将基板并排并且彼此紧密相邻地(尽管其间留有间隙)布置在反应室中有助于在所述基板10之间建立层流流动。在实践中，反应室可以被设置成不同的大小，以便以非限制性的方式在尺寸上与各种标准基板——诸如具有范围在25-300mm之间的直径的盘状晶圆基板——相符。反应室201(以及相应的整个反应器设施200)还可以被修改以包含直径超过300mm的基板。
在使用盘状基板10的情况下，反应器200/反应室201的排放端部可以是弯曲的或弓形的(图6A)。
为了防止前体化学品在这些化学品应到达过渡区域102前在流体分配装置100中混合，并且为了保持经由反应器200以均匀的流动速率稳定地流动，可以进行以下布置。
在将前体化学品输送到反应室的一侧时(例如，经由第一子区域101-1)，所述化学品被脉冲(注射)到惰性流体的流动中，该惰性流体的流动经由三向或四向阀经由一个或多个馈送管线21连续地流动到沉积反应器中。同时，存在惰性流体11从另一方向(例如，经由第二子区域101-2)的恒定流动。在理想条件下，两侧(101-1、101-2)处的馈送管线中的压力被保持基本上相同(例如5mbar)。然而，由于通常在容纳前体化学品的容器中保持的较高的压力(例如10mbar)，在将前体化学品从前体源被注射到所述馈送管线21的时刻，馈送管线中的压力改变。这可以通过若干方法来补偿，诸如：
-利用质量流量控制器或另一合适的调节装置，快速改变前体注射馈送管线中的流量；
-通过增加在另一侧(惰性流体供应)的馈送管线中的流速以匹配前体注射馈送管线中的增加的压力，来补偿前体注射馈送管线中的压力；以及，
-利用与质量流量控制器平行的附加阀，快速改变(增加或减少)前体注射驱馈送管线中的压力。
参考图4A和4B，其中，图4A旨在为熟练的读者提供对反应器200中的三维流体传播的洞察，并且图4B示出了一个或多个扩展容积101的不同配置。参考系由三维笛卡尔坐标系指定。
图4A的示意图结合了流体分配装置100的水平剖面图(从顶部观察的，如图5A所示)和反应室201的竖向剖视图(从侧面观察的，如图1、图2、图3A或图3B中任一图所示)。
图4A示出反应室201为与沿着沉积设备200的纵向轴线(Y轴)的纵向截面平面(XY)相交。形成扩展区域101的子区域101-1、101-2被示出为与水平截面平面(XZ)相交，该水平截面平面基本上与所述沉积设备的纵向轴线Y正交。截面平面XZ在图4B上由参考标记P1表示。所述截面平面P1还被认为是子区域101-1、101-2被布置在其上的平面。
图4B还示出了形成反应室201的基本上平坦的、长形的容器关于平面1(P1)的定向。因此，反应室201在图4B中被示出为与沿着沉积设备200的纵向轴线(Y轴)的纵向截面平面(YZ)相交。
截面平面(YZ)形成子区域101-1、101-2沿着沉积设备200的纵向轴线(Y轴)的对称平面。除了一些无关紧要的细节外(例如，进口103的配置)，平面YZ将设备200平分为彼此成镜像的半部，并且每个这样的半部包括子区域101-1、101-2。
用于子区域101-1、101-2沿着沉积设备200的纵向轴线的对称平面在图4B上由参考标记P2表示。
图4B所示的配置(i)对应于图5A-5C所示的实施方式。在根据配置(i)的反应器中，流体分配装置100被配置成使得传播经过扩展区域101(101-1、101-2)的流体流F1、F2的方向基本上与传播经过反应室201的流体流动F的方向垂直。
因此，在配置(i)中，水平平面P1与竖向平面P2垂直。
在(i)和(iii)处，图4B示出了用于反应器200的替代性配置，其中隔室101-1、101-2不位于平面P1上，而是每个隔室从所述平面P1倾斜预定角度α(阿尔法)。用于每个隔室/子区域101-1、101-2的倾斜平面由参考标记P1'限定(图4B，ii、iii)。
因此，在配置(ii、iii)中，子区域101-1、101-2分别被设置在截面平面P1'处，每个这样的平面P1'关于截面平面(P1)倾斜预定角度。为清楚起见，图4B将平面P1示出为虚线框，而倾斜平面P1'具有实心轮廓线。
倾斜角度(阿尔法)可以被设置在从XZ平面起0-180度的范围内，或者更优选地在5-45(95-135)度的范围内。在图4B上，直角α1(阿尔法1)和直角α2(阿尔法2)共同限定了0-180度的范围。为了将配置(ii、iii)付诸实践，如上所述，用于每个子区域的倾斜边框应当沿着边界D1位于过渡区域102的两侧。
还优选的是，倾斜平面P1'是镜像对称的。
在上述所有配置中，流体分配装置100被配置成使得在过渡区域102处，每个流体流F1、F2从截面平面P1、P1'(扩展区域101)转向截面平面P2(反应室201)，同时在所有提到的隔室101、102、201中保持层流流动。平面P2(YZ)还被限定为用于子区域101-1、101-2沿着沉积设备200的纵向轴线(Y轴)的对称平面。
平面P1、P2还被表示在图5B、5C上。
在上述配置中，基板10被放置成使得它们的侧部表面与所述平面P2(YZ)对准。因此，在被布置成竖向堆叠体并被放置到反应室中的一批基板中，所有基板与所述平面P2平行。
图6A和6B示出了实施方式，其中，反应器200还包括排放组件，该排放组件被布置成改变离开反应室201的排放流动的方向。排放组件由排放导管41和被配置成容纳导管41的罩壳42形成。排放组件可连接到排放歧管40，该排放歧管被配置为具有或不具有弯曲部的至少一个管。例如，弯曲部可以是J形弯曲部。通过歧管40，反应器还可经由馈通布置结构43连接至真空泵前级管线401(真空泵未被示出)。图6A、图6B所示的一个或多个歧管40关于反应器200的布置是示例性的，并且可以根据具体实现方式变化。
排放组件41、42有利地用被直接附接到反应室的弯曲部(例如，J形弯曲部)替代共同的固体排放管(未示出)。
在图6A上，上部虚线框示出了反应器200/反应室201的没有歧管40的排放端部。在排放端部处，反应器设有具有出口孔41A的排放导管41。被配置为“杯状件”、直径比排放导管41的直径大的排放罩壳42围绕所述导管布置。在图6A的配置中，杯状罩壳42被安装到导管41上。罩壳42具有位于其侧部壁上的孔42A，该孔可选地被配置为孔口或孔口管。罩壳42作为介于歧管40与反应室201之间的连接(下部虚线框)。罩壳42的实心底部形成用于离开反应室的排放流动(Fex)的“死端部”，并且迫使排放流动经由被设置在所述罩壳的侧部壁上的孔/孔口42A进入歧管40。经由排放导管41(图6A，上虚线框)从反应室201被排空的流动(排放流动，Fex)碰到罩壳42(排放杯状件42，图6A)的实心底部，所述排放流动从该实心底部被迫在罩壳42内转向。元件41、42被配置成使得支撑以预定角度——优选地至少90度的角度——转向的排放流动。在图6A所示的配置中，排放流动转向为约180度进入与所述流动的来向基本上相反的方向，即进入反应室的方向(图6A，上部和下部虚线框)。180度转向发生在罩壳42内。因此，排放流动Fex围绕排放导管41转向(进行“U形转向”)并且经由一个或多个孔/孔口42A离开罩壳42进入至少一个歧管40。在所述一个或多个歧管40中，流动方向可以基本上与进入/通过排放导管41的方向垂直。为了清楚起见，从上部虚线框中省略了杯状件42的图形表示(图6A)。
图6B示出用于排放组件41、42的替代性实施方式。在此，排放导管41是通过使反应室201的底部表面在反应室的整个宽度(Z轴)上倾斜而建立的，以形成具有长形的出口孔或间隙41A的逐渐缩窄的通道(平面XZ)。所提及的通道被封闭到长形的罩壳空间42中，该罩壳空间适于在反应室201的底部部分适配其形状。该实施方式可以被视为具有“双”底部的反应室201，例如，其中转向，诸如U形转向是由中间壁形成的，该中间壁由罩壳42内的导管41建立。在本配置中，排放流动(Fex)在罩壳42中在整个反应室的边缘上以预定角度诸如至少90度转向。在一些配置中，所述转向为约180度转向。
例如，可以通过若干流动引导件将进行U形转向的排放流动至少部分地限制于XY平面。以这样的方式，可以提高在反应室在Z方向上的宽度上的排放均匀性。为了进一步优化流动参数，可以调节形成真空泵前级管线的部件的尺寸，例如(图6A)，诸如馈通布置结构43的部件的尺寸。
因此，图6B示出了具有排放歧管40的配置，该排放歧管包括位于反应器200/反应室201的相反侧上的两个管。根据具体设计及其优化，设置包括一个管或任何其他数量的管是可能的。
孔/孔口42A可以借助于法兰或箍环连接到对应的歧管40。在这样的情况下，优选的是，孔口42A的面向歧管40的出口孔具有与所述歧管基本上相同的直径。在一些替代性配置中，孔口42A可以被配置成适配在歧管40内，借此可以形成滑动连接(下部虚线框，图6A)。例如，在所描述的两种配置中，杯状件42和歧管40之间的连接还可以通过焊接固定。
具有上述流动转向的排放组件的优点是紧凑的设计，而不会损害流动条件。排放导管41和罩壳42一起形成通路，其中，经由排放导管41离开反应室201的排放流动(Fex)围绕形成所述导管41的壁进行转向，诸如约180度转向，同时仍然保留在罩壳中42。从罩壳42，经由被布置在罩壳的至少一个侧壁上的孔42A，排放流动进一步被引导到排放歧管40中。排放流动进行所述180度转向几乎没有压力损失(如通常在具有约90度弯曲部的传统排放管中发生，该弯曲部的中心线半径等于或小于所述管的直径，即所谓的“短半径弯头”)。与已知解决方案诸如所述短半径弯头解决方案相比，排放组件41、42允许减小反应器200的总长度。
参考示出了薄膜沉积系统500的各种实施方式的图7A至图7D。系统500是模块化系统，其包括顺次和/或按阵列连接的若干如上所述的沉积设备200。顺次连接(串联连接)由图7A和图7B(500A、500B)示出，其示出被顺次地布置以形成一条线的若干反应器单元200。阵列连接(“并联”连接)由图7C(500C)示出。因此，每个反应器单元200构成系统中的单独模块。
优选的是，系统500还包括至少一个基板处理器(未示出)，该至少一个基板处理器用于将基板10装载到基板保持架202和/或反应室201中、卸载基板、以及可选地在反应器单元200之间运输基板。在系统500中的反应器单元200之间的连接是通过将前体流体供应到单独的沉积反应器中的流体馈送管线21和/或歧管建立的。优选的是，反应器单元200被布置成使得被设置为12A、12B、12C、12D、12E、12G和12F中的任一者的预定前体化合物从前体源被引导到至少两个反应器单元中，至少两个反应器单元可选地彼此相邻。在实施方式中，前体源是将相同的前体(公共的前体)供应到至少两个反应器单元中的公共的前体源。在实施方式中，在相邻反应器单元200之间的每个接触点处，公共的前体化学品经由馈送管线歧管转移到每个反应器单元。反应器单元200之间的接触点可以被视为设置在不同反应器单元中但彼此相邻的若干进口103。在至少两个反应器单元之间建立接触点(图7A、图7B、图7D)。在每个接触点处具有四个反应器的布置结构如图7C所示。一个或多个前体可以同时地或顺次地被供应到所述至少两个反应器单元中。在实施方式中，例如，使在预定的接触点处向反应器单元200中供应特定的前体化学品诸如12A同步，使得在系统500中，根据特别的反应设计，特别的一组阀21A被致动，以在所有所述预定接触点处从一个或多个相关的前体源同时将所述前体化学品12A供应到反应器单元中。举例来说，在图7B所示的配置中，第一和第二反应器单元之间的接触点以及第四和第五反应器单元之间的接触点(从左到右编号)接收示例性前体化学品12B。在实施方式中，系统500B被同步，使得前体12B被同时输送到反应器单元200的形成所述接触点的进口103中。有利地，通过下面进一步描述的控制系统执行同步。
将通用的前体源连接到2-10个模块可能是可行的；在构建包括不止10个模块的阵列的情况下，使用若干通用的前体源可以是优选的。
在系统500中，反应器单元200还被布置成使得每个沉积反应器经由进口103被供应至少两个不同的前体。
例如，可以通过将在系统500A和/或500B中设置的模块布置成若干行并且使模块连接以形成阵列来建立顺次连接和阵列连接的组合。反应器单元200还可以被布置成环状布置结构以形成系统500D(图7D)。环中的若干单元200和环的形状相应地(例如，六边形，如图7D所示)可以针对特别的沉积系统被调整。
系统500A(图7A)使用两个前体12A和12B。举例来说，不管前体12A是三甲基铝(TMA)，还是前体12B是水，可以同时在若干模块200中实现氧化铝(12A+12B)的有效沉积。通过惰性流体的吹扫可以经由上述三向和四向阀21A(例如，ALD阀)结合一个或多个输入管线21或一个或多个输入歧管来实现。
系统500B、500C和500D(图7B、图7C和图7D)允许多个反应器单元200同时运行，随之顺次(500B)或按阵列(500C、500D)的单独沉积反应器可以被配置用于沉积具有不同涂层的基板10。举例来说，系统500B被配置成沉积具有以下涂层的基板：12A+12B、12B+12C、和12A+12C。
作为说明，一批次中被装载到单独反应器单元200(模块)的反应室中的所有基板10沉积有相同的涂层。因此，不同的涂层的设置是按模块调整的。
系统500C包括若干阵列，每个阵列包括四个互连的反应器单元200。该阵列中的所有单元被供应至少一个公共前体(12A、12B、12C，在每个阵列中间的源)。举例来说，公共前体是第一前体。在实践中，公共前体可以被设置为第一前体、第二前体或任何其他随后的前体。另外，阵列中的每个反应器单元200被供应与第一前体不同的另一前体(例如第二前体)以引发化学沉积反应。无论被具体化为500C的系统是否包含不止一排被布置成蜂窝状布置结构的阵列，例如(未示出)，相对于蜂窝布置结构中的不同反应器单元200，第一和第二前体都可以被认为是“公共”前体。
举例来说，系统500可以包括用于沉积金属氧化物的若干反应器单元200和用于沉积金属和/或金属氮化物的若干反应器单元。该系统还可以包括基板装载器(未示出)，该基板装载器用于将基板装载到基板保持架中或反应室中、卸载基板、以及可选地在沉积反应器之间运输基板。
应当注意的是，在图7A-7D中示出的配置不应被认为是限制性的，而是向技术人员提供指导，以基于所给的示例通过任何适当的配置来实施系统500。以类似的方式，可以使用前体的任何合适的组合。
图8是示出用于设备200和/或系统500的控制系统300的框图。系统300包括与中央控制空间305通信的至少一个处理单元(CPU，301)，该中央控制空间被配置用于监督系统500中的若干反应器单元200。所述中央控制空间305和可选地处理单元301被设置成与人机界面(HMI)302和相关联的软件通信。在基本的系统设置中，过程参数借助于软件进行编程，并且指令由HMI终端302执行，并且经由线路307被直接或远程地传送至中央控制空间305，并且可选地(未示出)被传送至处理单元301中。单元301、305中的任一个单元包括至少一个微处理器，该微处理器用于执行存储在存储器、动态和静态随机存取存储器、I/O模块、A/D和D/A转换器以及功率继电器中的程序代码。
处理单元301向阀控制器321(其调节阀21A、21B的操作)传输信号和/或从该阀控制器接收信号，将信号发送到加热器控制器322(其调节加热器204和/或前体源盒式加热器的操作)，读取热电偶323、压力转换器324和开关326(例如，过热开关)的输出值，并且与质量流量控制器和/或传感器325、基板装载器327、用于等离子体产生布置结构107的控制装置328、以及与臭氧产生器320和相关联的控制工具进行双向通信。前述装置321至327与处理单元301之间的信号传输路径在图8上由附图标记306示意性地表示。虚线310表示处理单元301与沉积反应器200的各部件之间的接口线路。箭头(由附图标记311标记)表示处理单元301与模块321至329之间的通信线路(单向或双向)；箭头的方向是示例性的，并且可以根据配置而改变。
在一实施方式中，经由有线或无线通信线路303、309从安全的远程访问点304更新HMI终端302和处理单元301的程序代码。
在控制系统300内，还设置有中央控制空间305，用于经由有线或无线通信线路308来监督系统500中的若干反应器单元200以及可选地一个或多个基板处理器。在系统500中，模块200可以以能够将前体化学品同步输送到各种相邻的反应器单元中(如上所述，在接触点处)并且将各种沉积过程诸如ALD过程集成到自动化晶圆处理线的方式被连接到中央控制空间305。
控制系统300可以被设置为具有用户界面和相关联的软件的整体的或独立的CPU解决方案。用于处理单元301和/或中央控制单元305的软件管理功能还可以包括实现一个或多个本地和/或远程控制，监控若干沉积反应器模块、一个或多个紧急电源控制等。
本发明还涉及一种用于在薄沉积设备中在基板表面上沉积材料的方法。该方法有利地利用根据上述实施方式的具有流体分配装置100的设备200。
在一种实施方式中，该方法包括：
获得薄膜沉积设备200，该薄膜沉积设备包括反应室和流体分配装置100，反应室用于容纳基板10，该基板以其侧面彼此相邻的方式进行布置，流体分配装置包括扩展区域101和过渡区域102，扩展区域包括子区域101-1、101-2；
经由被布置在每个子区域上的至少一个进口103建立进入子区域101-1、101-2的流体流动F1、F2，使得流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过子区域，其中，至少一个流体流F1、F2包括至少一种前体12X、12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G；
使流体流F1、F2在过渡区域102相结合，借此形成包含所述至少一种前体的前体流体，并且进一步将所述前体流体引导到反应室201中；以及
通过在反应室的入口处建立前体流体的层流流动F并且通过在所述前体流体于基板10的侧面之间传播经过所述反应室的长度时保持所述层流流动，来使材料沉积在基板表面上。
在所述方法中，前体流体在前边缘处以基本上均匀的速度在基板10之间传播。
本发明还涉及一种用于在用于薄膜沉积的设备中均匀分配流体的方法。该方法有利地利用根据上述实施方式的具有流体分配装置100的设备200。
在一实施方式中，该方法包括：
获得薄膜沉积设备200，该薄膜沉积设备包括反应室201，该反应室用于容纳基板10，该基板以其侧面彼此相邻的方式进行布置；以及流体分配装置100，该流体分配装置包括扩展区域101和过渡区域102，扩展区域包括子区域101-1、101-2；
经由被布置在每个子区域上的至少一个进口103建立进入子区域101-1、101-2的流体流动F1、F2，使得流体流F1、F2在基本上朝向彼此的方向上传播经过子区域；
使流体流F1、F2在过渡区域102相结合，以及
将相结合的流体流引导到反应室201中，使得在反应室的入口处被建立并且于基板10的侧面之间传播经过所述反应室的长度的流动F是层流的。
另外，本发明涉及根据实施方式的薄膜沉积设备200用于在基板表面上沉积涂层材料的薄膜的用途。在实施方式中，设备200用于化学沉积方法，特别是原子层沉积(ALD)方法。
示例1
该示例说明了演示运行，其被进行以演示薄膜沉积反应器200在避免湍流的情况下建立层流流动图案方面的性能。示例性的AB类型ALD反应已经在300℃处进行，用于从被顺次地输送到反应室中的两个前体即三甲基铝(TMA)和水沉积氧化铝(Al2O3)。被供应到所述反应中的至少一种前体化学品的量被限制到这样的程度：使得在经由反应室并在晶圆基板(14个晶圆)之间传播时，所述化学品约在其通过一个或多个晶圆的半途时终止。
图9示出了从TMA脉冲(0、1秒)获得的用于氧化铝涂层的厚度图(nm)，该TMA脉冲是针对如下布置的一批14个晶圆基板10的：9A是在门(203)侧部处的第二(2nd)槽中的晶圆；9B示出了在与门相对的反应室壁部侧处的第二槽中的晶圆；9C是门侧部处的第八(8th)晶圆；并且9D是壁侧部处的第八晶圆。9A和9B示出了在较靠近反应器室的侧部设置的一批晶圆的涂覆结果，而9C和9D示出了设置在该批次的中间的晶圆的结果。箭头(从下到上)表示传播经过反应室的前体流体(F)的流动方向。所有晶圆的两个侧面均已(部分地)沉积有Al2O3涂层(一个面在图9中的图A至D上示出)。
图9示出了在晶圆A-D上的涂覆面积(较暗的面积)与所述晶圆上的未涂覆面积(较亮的面积)之间具有清晰锐利的轮廓线的边界。该边界是均匀的，因为它勾勒出用于所有晶圆(侧部槽和中间槽)的基本上相同大小的涂覆面积，这表明前体流体在基板室中所有基板之间的均匀传播。所有基板晶圆的均匀覆盖说明没有湍流。与前体流体一起传播经过反应室的前体化学品均等地沉淀在该批次中的所有晶圆上，这是由于在流体分配装置100的过渡区域中的有效混合以及在反应室中建立层流流动条件以得到在其前边缘处基本上均匀的前体流体速度。
图10示出了用于在类似于上述条件下沉积的氧化铝涂层的(nm)的厚度图，但是前体化学品剂量被调整以覆盖整个晶圆基板。反应条件尚未进一步优化。根据图10，即使没有进一步优化，用于上述反应可得到的不均匀率也小于1％。因此，在图10所示的图中，已经用椭圆计装置测量总共81个点，并且不均匀率仅0.54％。
本领域的技术人员应当理解的是，本公开内容中阐述的实施方式可以根据期望进行修改和组合。因此，在所附权利要求的范围内，本公开内容意在涵盖由此描述的设备和系统的任何可能的修改，这些修改是本领域的普通技术人员可以认识的。
Claims (32)
1.一种用于薄膜沉积设备(200)的流体分配装置(100)，所述流体分配装置(100)包括：
-扩展区域(101)，所述扩展区域(101)包括子区域(101-1、101-2)，所述子区域(101-1、101-2)用于经由被布置在每个子区域上的至少一个进口(103)接收流体流(F1、F2)，使得所述流体流(F1、F2)在基本上朝向彼此的方向上传播经过所述子区域，
-过渡区域(102)，在所述过渡区域(102)中，经由所述子区域(101-1、101-2)到达所述过渡区域的流体流(F1、F2)相结合，其中，每个子区域(101-1、101-2)具有内部，其中所述内部具有的横跨其的距离沿着流体流动(F1、F2)的方向、在每个进口(103)与所述过渡区域(102)之间的截面平面上增加至扩展宽度(D1)；以及
-流动成形元件(105)，所述流动成形元件(105)被配置成将进入所述过渡区域(102)的流体流(F1、F2)的流动方向调整成基本上朝向所述薄膜沉积设备(200)的反应室(201)，使得在所述反应室(201)的入口处被建立的并且传播经过所述反应室(201)的长度的流动(F)是层流的。
2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，在每个子区域(101-1、101-2)的内部中在所述进口(103)与所述过渡区域(102)之间的距离处建立的流体流动是层流的。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置(100)，其中，所述过渡区域(102)是使入口(102A)和出口(102B)被设置为开口的通道(102A-102B)，所述开口具有宽度(d2、d2')以及长度，所述长度以与每个子区域(101-1、101-2)的扩展宽度对应的距离(D1)延伸。
4.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，其中，所述过渡区域(102)还包括收缩地带(104)，所述收缩地带(104)是通过所述通道(102A-102B)的侧向表面(112、121)倾斜到在所述距离(D1)处基本上恒定的宽度(d3)形成的。
5.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，其中，所述通道(102A-102B)的至少一部分具有以一曲率倾斜的侧向表面。
6.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，其中，所述扩展区域(101)的所述子区域(101-1、101-2)被设置在与所述沉积设备的纵向轴线(Y)基本上正交的截面平面(P1)处。
7.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，其中，传播经过所述扩展区域(101)的所述流体流(F1、F2)的方向与传播经过所述反应室(201)的流体流动(F)的方向基本上垂直。
8.根据前述权利要求1至5任一项所述的装置(100)，其中，所述扩展区域(101)的所述子区域(101-1、101-2)分别被设置在截面平面(P1')处，并且其中，每个这样的平面(P1')相对于截面平面(P1)倾斜一角度。
9.根据权利要求8所述的装置(100)，其中，所述截面平面(P1')是镜像对称的。
10.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，其中，在所述过渡区域(102)处，每个流体流(F1、F2)从所述截面平面(P1，P1')朝向沿着所述沉积设备的纵向轴线(Y)的、被限定为所述子区域(101-1、101-2)对称平面的截面平面(P2)进行转向。
11.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，其中，所述子区域(101-1、101-2)具有在其内部上基本上恒定的高度(h1)。
12.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，所述装置(100)还包括位于所述过渡区域(102)中的混合布置结构(106)。
13.根据任一项前述权利要求所述的装置(100)，所述装置(100)还包括等离子体产生布置结构(107)，所述等离子体产生布置结构(107)可选地被设置在所述过渡区域(102)中。
14.一种薄膜沉积设备(200)，所述薄膜沉积设备(200)包括：
-反应室(201)，所述反应室(201)用于容纳基板(10)，所述基板以其侧面彼此相邻的方式进行布置；
-流体分配装置(100)，所述流体分配装置(100)包括扩展区域(101)、过渡区域(102)以及流动成形元件(105)，所述扩展区域(101)具有子区域(101-1、101-2)，流体流(F1、F2)经由被布置在每个子区域上的至少一个进口(103)被接收到所述子区域中，使得所述流体流(F1、F2)在基本上朝向彼此的方向上传播经过所述子区域，在所述过渡区域中，经由所述子区域(101-1、101-2)到达所述过渡区域的流体流(F1、F2)相结合；其中，每个子区域(101-1、101-2)具有内部，其中所述内部具有的横跨其的距离沿着流体流动(F1、F2)的方向、在每个进口(103)与所述过渡区域(102)之间的截面平面上增加至扩展宽度(D1)，所述流动成形元件(105)被配置成将进入所述过渡区域(102)的流体流(F1、F2)的流动方向调整成基本上朝向所述薄膜沉积设备(200)的所述反应室(201)，使得在所述反应室(201)的入口处被建立的并且于所述基板(10)的侧面之间传播经过所述反应室(201)的长度的流动(F)是层流的。
15.根据权利要求14所述的设备(200)，其中，所述设备(200)包括根据权利要求1至13中任一项所限定的内容而实现的流体分配装置(100)。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的设备(200)，其中，所述反应室(201)在其整个长度上具有恒定的截面。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的设备(200)，其中，所述过渡区域(102)由具有入口开口(102A)和出口开口(102B)的通道(102A-102B)建立，并且其中，所述入口开口和/或所述出口开口具有与所述反应室(201)相同的截面。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的设备(200)，其中，所述反应室(201)的内部在尺寸上与被接收到所述反应室中的预定数量的所述基板(10)相符。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的设备(200)，所述设备(200)被配置成通过建立前体流体(12)经过所述反应室(201)的长度的层流流动(F)来将材料沉积在基板表面上，其中，所述前体流体在前边缘处以基本上均匀的速度在所述基板(10)的侧面之间传播。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的设备(200)，其中，被输送到所述反应室中的所述前体流体(12)包括至少一种前体(12X、12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G)。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的设备(200)，其中，所述前体流体(12)以若干连续脉冲的形式被输送到所述反应室中。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的设备(200)，所述设备(200)被配置成将涂覆膜同时沉积在所有基板表面上。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的设备(200)，所述设备(200)还包括排放导管(41)和罩壳(42)，所述罩壳基本上被布置在所述排放导管(41)周围并接收从所述反应室(201)流动经过所述导管(41)的流体，其中，所述排放导管(41)和所述罩壳(42)形成排放组件，所述排放组件被配置成改变离开所述反应室(201)的排放流动(Fex)的方向。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述排放导管(41)和所述罩壳(42)形成通路，在所述通路中，经由所述排放导管(41)离开所述反应室(201)的排放流动(Fex)在形成所述导管(41)的一个或多个壁周围进行转向，同时仍然保留在所述罩壳(42)中，以便经由被布置在所述罩壳(42)的至少一个侧壁上的孔(42A)被进一步引导到排放歧管(40)中。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的设备(200)，所述设备(200)被配置为用于化学沉积反应的设备。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的设备(200)，所述设备(200)被配置为用于原子层沉积(ALD)的设备。
27.一种用于在用于薄膜沉积的设备中在基板表面上沉积材料的方法，包括：
-获得薄膜沉积设备(200)，所述薄膜沉积设备(200)包括：反应室(201)，所述反应室(201)用于容纳基板(10)，所述基板(10)以其侧面彼此相邻的方式进行布置；以及流体分配装置(100)，所述流体分配装置(100)包括扩展区域(101)、过渡区域(102)以及流动成形元件(105)，所述扩展区域(101)包括子区域(101-1、101-2)；
-经由被布置在每个子区域上的至少一个进口(103)建立进入所述子区域(101-1、101-2)的流体流动(F1、F2)，使得流体流(F1、F2)在基本上朝向彼此的方向上传播经过所述子区域，其中，至少一个流体流(F1、F2)包括至少一种前体(12X、12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G)；
-使流体流(F1、F2)在所述过渡区域(102)中相结合，借此形成包含至少一种前体(12X、12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G)的前体流体，并且利用所述流动成形元件(105)将所述前体流体的流动方向调整成基本上朝向所述薄膜沉积设备(200)的所述反应室(201)；以及
-通过在所述反应室(201)的入口处建立前体流体的层流流动(F)并且通过在所述前体流体于所述基板(10)的侧面之间传播经过所述反应室(201)的长度时保持所述层流流动，来使材料沉积在基板表面上，
其中，每个所述子区域(101-1、101-2)具有内部，所述内部具有的横跨其的距离沿流体流动(F1、F2)的方向、在每个进口(103)与所述过渡区域(102)之间的截面平面(P1，P1')上增加至扩展宽度(D1)。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，前体流体在前边缘处以基本上均匀的速度在所述基板(10)之间传播。
29.一种根据权利要求14至26中任一项所限定的设备(200)用于将涂层材料的薄膜沉积在基板表面上的用途。
30.一种薄膜沉积系统(500A、500B、500C、500D)，所述薄膜沉积系统(500A、500B、500C、500D)包括若干根据权利要求14至26中任一项所限定的设备(200)，所述若干设备顺次和/或按阵列彼此连接。
31.根据权利要求30所述的薄膜沉积系统，其中，所述设备(200)被布置成将公共的前体化合物(12X、12A、12B、12C、12D、12E、12F、12G)接收到至少两个设备中。
32.一种用于在用于薄膜沉积的设备中均匀分配流体的方法，包括：
-获得薄膜沉积设备(200)，所述薄膜沉积设备(200)包括：反应室(201)，所述反应室(201)用于容纳基板(10)，所述基板(10)以其侧面彼此相邻的方式进行布置；以及流体分配装置(100)，所述流体分配装置(100)包括扩展区域(101)、过渡区域(102)以及流动成形元件(105)，所述扩展区域(101)包括子区域(101-1、101-2)；
-经由被布置在每个子区域上的至少一个进口(103)建立进入子区域(101-1、101-2)的流体流动(F1、F2)，使得流体流(F1、F2)在基本上朝向彼此的方向上传播经过所述子区域；
-使流体流(F1、F2)在所述过渡区域(102)中相结合，以及
-利用所述流动成形元件(105)将所述流体流(F1、F2)的流动方向调整成基本上朝向所述薄膜沉积设备(200)的所述反应室(201)将相结合的流体流引导到所述反应室(201)中，使得在所述反应室(201)的入口处被建立并且于所述基板(10)的侧面之间传播经过所述反应室(201)的长度的流动(F)是层流的，
其中，每个所述子区域(101-1、101-2)具有内部，所述内部具有的横跨其的距离沿流体流动(F1、F2)的方向、在每个进口(103)与所述过渡区域(102)之间的截面平面(P1，P1')上增加至扩展宽度(D1)；
其中，所述反应室(201)的内部在尺寸上与被接收到所述反应室中的预定数量的基板(10)相符；以及
其中，在所述过渡区域(102)处，每个流体流(F1、F2)从所述截面平面(P1，P1')朝向沿着所述沉积设备的纵向轴线(Y)的被限定为所述子区域(101-1、101-2)对称平面的截面平面(P2)进行转向。
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