EA022825B1

EA022825B1 - Распылительная головка

Info

Publication number: EA022825B1
Application number: EA201390271A
Authority: EA
Inventors: Пекка Соининен; Робин Энхолм
Original assignee: Бенек Ой
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2016-03-31
Also published as: WO2012028782A1; CN103080372B; TWI542412B; TW201217061A; EA201390271A1; FI20105909A0; CN103080372A; DE112011102859T5

Abstract

Настоящее изобретение относится к распылительной головке (2) для подвергания поверхности (4) подложки (6) последовательным поверхностным реакциям, по меньшей мере, первого прекурсора (А) и второго прекурсора (В). Распылительная головка (2) содержит два или более вытянутых сопла (8, 10) прекурсора для подачи на поверхность (4) подложки (6) первого и второго прекурсоров (А, В). В соответствии с настоящим изобретением распылительная головка (2) содержит на выходной стороне (5) сопла (8, 10) подачи прекурсора, каналы (12) продувочного газа и выпускные каналы (42, 46) в следующей, факультативно повторяющейся множество раз последовательности: по меньшей мере, первое сопло (8) подачи прекурсора, первый выпускной канал (42), канал (12) продувочного газа, второе сопло (10) подачи прекурсора, второй выпускной канал (46) и канал (12) продувочного газа.

Description

Настоящее изобретение относится к распылительной головке для подвергания поверхности подложки последовательным поверхностным реакциям по меньшей мере первого прекурсора и второго прекурсора и, в частности, к распылительной головке в соответствии с п.1 формулы изобретения. Настоящее изобретение также относится к устройству в соответствии с ограничительной частью п.20 формулы изобретения.

Предшествующий уровень техники

В предшествующем уровне техники несколько типов устройств, распылительных головок и сопел применяли для подвергания поверхности подложки последовательным поверхностным реакциям по меньшей мере первого прекурсора и второго прекурсора в соответствии с принципами метода послойного атомного осаждения (ΆΣΌ - от англ. ЛЮпис Ьауег Όθροδίΐίοη). Обычно в соответствии с методом ЛЬО два газообразных прекурсора вводят в ЛЬН реактор на отдельных этапах. Газообразные прекурсоры эффективно реагируют с поверхностью подложки, вследствие чего осуществляется осаждения слоя роста. Вслед за этапами подачи прекурсора или между этими этапами обычно осуществляют этап продувки инертным газом, удаляющим излишки прекурсора с поверхности подложки перед отдельной подачей другого прекурсора. Таким образом, процесс ЛЬН требует последовательного чередования потоков прекурсоров к поверхности подложки. Эта повторяемая последовательность чередующихся поверхностных реакций и этапов продувки между ними является характерным циклом осаждения ΑΤΌ.

Устройства из предшествующего уровня техники для непрерывного осуществления ΑΤΌ обычно содержат распылительную головку, имеющую одно или более первых сопел подачи прекурсора для подачи первого прекурсора к поверхности подложки, одно или более вторых сопел подачи прекурсора для подачи второго прекурсора к поверхности подложки, один или более каналов продувочного газа и один или более выпускных каналов для выпуска как прекурсоров, так и продувочного газа, расположенных в следующей последовательности, необязательно повторяемой множество раз: по меньшей мере, первое сопло подачи прекурсора, первый выпускной канал, канал продувочного газа, выпускной канал, второе сопло подачи прекурсора, выпускной канал, канал продувочного газа и выпускной канал. Недостаток распылительной головки из предшествующего уровня техники состоит в том, что она содержит несколько разных сопел и каналов, что делает распылительную головку сложной и увеличивает ее размер. Сопло предпочтительно перемещается относительно подложки для получения некоторого количества слоев роста.

Распылительная головка другого типа для непрерывного процесса АБЭ содержит альтернативную последовательность, необязательно повторяемую множество раз: первое сопло подачи прекурсора, канал продувочного газа, второе сопло подачи прекурсора и канал продувочного газа. В этой распылительной головке из предшествующего уровня техники каждое из сопел прекурсора и каждый из каналов продувочного газа содержит впускное отверстие и выпускное отверстие, так что подача и выпуск прекурсора и продувочного газа осуществляются через одно и то же сопло. Следовательно, отсутствуют отдельные выпускные каналы. Недостаток этой распылительной головки из предшествующего уровня техники состоит в том, что продувочный газ попадает в сопло подачи прекурсора, и, таким образом, концентрация прекурсора снижается. Таким образом, распылительная головка не может обеспечить равномерную подачу газа по всей длине сопла подачи прекурсора или на всей выходной стороне распылительной головки. Кроме того, ее конструкцию усложняет наличие впускного отверстия и выпускного отверстия в каждом из сопел. Эту распылительную головку также можно перемещать относительно подложки для получения некоторого количества слоев роста.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание распылительной головки и устройства, способных устранить недостатки предшествующего уровня техники. Решение этой задачи достигается с помощью распылительной головки в соответствии с отличительной частью п.1 формулы, отличающейся тем, что подающие каналы, каналы продувочного газа и выпускные каналы выполнены продольными и расположены в следующей последовательности, факультативно повторяющейся множество раз: канал продувочного газа, первый подающий канал, выпускной канал, канал продувочного газа, второй подающий канал и выпускной канал. Решение задач настоящего изобретения осуществляется с помощью устройства в соответствии с отличительной частью п.20 формулы.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в зависимых пунктах формулы.

Основная идея настоящего изобретения состоит в том, что распылительная головка содержит шесть газовых элементов, таким образом, что между двумя соплами подачи прекурсора всегда имеются один канал продувочного газа и один вакуумный выпускной канал. Сопла подачи прекурсора, каналы продувочного газа и вакуумные выпускные сопла могут являться отдельными элементами распылительной головки. Альтернативно, распылительная головка может включать сопла подачи прекурсора, содержащие два соседних параллельных канала, имеющих открытую часть на выходной стороне распылительной головки. Сопло подачи прекурсора содержит вытянутый подающий канал, выполненный с возможностью подачи прекурсора по всей длине подающего канала, и вытянутый выпускной канал, проходящий

- 1 022825 рядом с впускным каналом и параллельно ему и выполненный с возможностью выпуска прекурсора по всей длине выпускного канала. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением прекурсор протекает в сопле от подающего канала к выпускному каналу. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения сопло подачи прекурсора дополнительно содержит реакционное пространство, расположенное между подающим каналом и выпускным каналом. Реакционное пространство открывается на выходную сторону распылительной головки для подачи прекурсора на поверхность подложки и проходит по существу по всей длине подающего канала и выпускного канала. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения каналы продувочного газа гидравлически соединены со средой, окружающей распылительную головку. Кроме того, выпускные каналы выполнены с возможностью выпуска на выходную стороны как прекурсоров, так и продувочного газа.

Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно обеспечивает равномерную подачу прекурсора, а также равномерный выпуск прекурсора и продувочного газа по всей длине сопла прекурсора. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает подачу прекурсора по существу перпендикулярно поверхности подложки. Преимущество этого состоит в том, что перпендикулярный газовый поток помогает разрушить газовый слой на поверхности подложки, улучшая поверхностные реакции прекурсоров. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает распылительную головку, имеющую на два вакуумных выпуска меньше, чем в решениях из предшествующего уровня техники. Кроме того, поскольку канал продувочного газа пассивно гидравлически соединен со средой, окружающей распылительную головку, не требуется отдельной подачи продувочного газа на выходную сторону.

Перечень чертежей

Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно в связи с предпочтительными вариантами осуществления и со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1А схематически представлен поперечный разрез распылительной головки в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 1В представлен вид сверху распылительной головки устройства по фиг. 1А.

На фиг. 2 схематически представлен поперечный разрез распылительной головки в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 схематически представлен вид сверху распылительной головки по фиг. 1А в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 4 представлен поперечный разрез распылительной головки в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 5 представлен поперечный разрез сопла распылительной головки в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг. 1А представлен поперечный разрез устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения для подвергания поверхности 4 подложки 6 последовательным поверхностным реакциям, по меньшей мере, первого прекурсора А и второго прекурсора В в соответствии с принципами ΑΠΌ. Первый и второй прекурсоры А и В могут являться любыми газообразными прекурсорами, применяемыми в методе ΑΕΌ, такими как озон, триметилалюминий (ТМА - от англ. Τπιηοΐΐιγίαίιιιηίηίιιιη). вода, ПС1₄, диэтилцинк (ΌΕΖ - от англ. ύίοΐΐινίζίηο), или прекурсор может также являться плазмой, такой как ΝΗ₃, Аг, О₂, Ν₂, Н₂ или СО₂ плазма. Устройство содержит рабочую камеру 26, имеющую внутри газовую среду 14. Газовая среда 14 может содержать инертный газ, например азот, или сухой воздух, или любой другой газ, подходящий для применения в качестве продувочного газа в методе ΑΕΌ. Для продувки можно также применять плазму, например азотную или аргоновую плазму. В этом контексте продувочный газ содержит также плазму. Источник продувочного газа соединен с рабочей камерой 26 для подачи продувочного газа в рабочую камеру 26. Распылительная головка 2 расположена внутри рабочей камеры 26. Распылительная головка содержит выходную сторону 5, одно или более первых сопел 8 подачи прекурсора для подачи первого прекурсора А на поверхность 4 подложки 6 и одно или более вторых сопел 10 подачи прекурсора для подачи второго прекурсора В на поверхность 4 подложки 6. Устройство также содержит средства подачи первого и второго прекурсоров А, В в распылительную головку 2, а также средства выпуска первого и второго прекурсоров А, В из распылительной головки 2. Как видно на фиг. 1А, первое и второе сопла расположены последовательно для подвергания поверхности 4 подложки 6 поочередным поверхностным реакциям первого прекурсора А и второго прекурсора В, когда подложка 6 и распылительная головка перемещаются относительно друг друга. Устройство может быть выполнено таким образом, что распылительная головка 2 может перемещаться, например, вперед и назад, а подложка 6 оставаться неподвижной. Альтернативно, распылительная головка 2 остается неподвижной, а подложка 6 перемещается, или перемещаться могут и подложка 6, и распылительная головка 2. Подложка 6 может являться отдельной подложкой, загружаемой в рабочую камеру и обрабатываемой в ходе прерывистого процесса, или, альтернативно, подложки могут перемещаться через рабочую камеру 26. Устройство также может быть выполнено для непрерывного проката, таким образом, что гибкую подложку перемещают с одного валка через рабочую камеру 26 на другой валок, или из любого источника через ра- 2 022825 бочую камеру 26 в любой приемник, и обрабатывают при помощи распылительной головки 2 в рабочей камере 26.

Сопла 8, 10 подачи прекурсора предпочтительно являются вытянутыми. Первое сопло 8 подачи прекурсора содержит первый канал 3, проходящий в продольном направлении первого сопла 8 подачи прекурсора и содержащий первую открытую часть 9, проходящую вдоль первого канала 3 и открытую на выходную сторону 5 распылительной головки 2. Второе сопло 10 подачи прекурсора содержит второй канал 7, проходящий в продольном направлении второго сопла 10 подачи прекурсора и содержащий вторую открытую часть 11, проходящую вдоль второго канала 7 и открытую на выходную сторону 5 распылительной головки 2. Как видно на фиг. 1В, первое сопло 8 подачи прекурсора содержит первое впускное отверстие 18 для подачи первого прекурсора А в первый канал 3 и два первых выпускных отверстия 20 для выпуска первого прекурсора из первого канала 3 после осуществления поверхностных реакций первого прекурсора А. Аналогично, второе сопло 10 подачи прекурсора содержит второе впускное отверстие 22 для подачи второго прекурсора В во второй канал 7 и два вторых выпускных отверстия 24 для выпуска второго прекурсора из второго канала 7 после осуществления поверхностных реакций второго прекурсора В. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения впускные отверстия 18, 22 выполнены в середине длины первого и второго каналов 3, 7, и выпускные отверстия 20, 24 выполнены на противоположных концах первого и второго каналов 3, 7, как показано на фиг. 1В. Однако следует заметить, что могут иметься также два или более впускных отверстий 18, 22 и одно или более выпускных отверстий 20, 25 в первом и втором каналах 3, 7. Впускные отверстия 18, 22 и выпускные отверстия 20, 24 могут также находиться в любом другом месте в первом и втором каналах 3, 7.

Как показано на фиг. 1А и 1В, первое и второе сопла 8, 10 отделены друг от друга каналами 12 продувочного газа, открытыми в газовую среду 14, окружающую распылительную головку 2 в рабочей камере 26, и на выходную сторону 5 распылительной головки 2. Каналы продувочного газа 12 выполнены в виде проходов, проходящих между первым и вторым соплами 8, 10 подачи прекурсоров. Проходы 12, таким образом, обеспечивают гидравлическое соединение с газовой средой 14, содержащей продувочный газ. Проходы образуют каналы 12 продувочного газа между первым и вторым соплами 8, 10 подачи прекурсоров для отделения первого и второго сопел 8, 10 подачи прекурсоров и первого и второго прекурсоров А, В друг от друга. На фиг. 1А и 1В распылительная головка 2 представлена в виде решетчатой конструкции, в которой первое и второе сопла 8, 10 подачи прекурсора образуют стержни, и каналы 12 продувочного газа образуют проходы между стержнями. Сопла 8, 10 подачи прекурсора соединены друг с другом при помощи соединителей 33. Однако следует заметить, что канал 12 продувочного газа может также представлять собой один или более каналов, отверстий или труб, находящихся в пассивном гидравлическом соединении с газовой средой 14 или, по меньшей мере, частично открытых в газовую среду 14. Эти каналы могут быть аналогичны первому и второму каналам 3, 7.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения первые сопла 8 подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при первом давлении на выходной стороне 5, а вторые сопла 10 подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при втором давлении на выходной стороне 5. Третье давление газовой среды 14 превышает первое и второе давления. Таким образом, продувочный газ в газовой среде 14 протекает в канале 12 продувочного газа и отделяет первый и второй прекурсоры А, В друг от друга. Некоторое количество продувочного газа протекает также в первом и втором каналах 3, 7 из канала продувочного газа между выходной стороной 5 распылительной головки 2 и поверхностью 4 подложки 6. Первое, второе и третье давления могут быть ниже нормального атмосферного давления (нормальные температура и давление (ΝΤΡ от англ. Ыогта1 (етрегаШге аиб ргеккиге); 1 бар, 0°С), или, по существу, такими же или выше нормального атмосферного давления, или даже вакуумметрическими. Разница между давлениями в соплах и атмосферным давлением является основным фактором. Первое и второе давления измеряют на выходной стороне 5 распылительной головки 2, и давление в первом и втором каналах может отличаться от первого и второго давлений, обычно превышать первое и второе давления.

На фиг. 2 представлена распылительная головка 2 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, в котором распылительная головка содержит отдельный контейнер 39 для продувочного газа, выполненный вокруг распылительной головки 2. Контейнер 39 для продувочного газа имеет внутри газовую среду 16. Контейнер 39 для продувочного газа по фиг. 2 соединен с распылительной головкой 2, и газовая среда внутри контейнера для продувочного газа содержит продувочный газ. В соответствии с этим вариантом осуществления изобретения первое и второе сопла 8, 10 подачи прекурсора аналогичны соплам подачи прекурсора по фиг. 1А и 1В и не описаны подробно. На фиг. 2 между первым и вторым соплами 8, 10 подачи прекурсора представлен канал 12 продувочного газа для подачи продувочного газа на поверхность 4 подложки 6 и отделения первого и второго прекурсоров А, В друг от друга. Канал 12 продувочного газа является каналом, проходящим параллельно первому и второму соплам 8, 10 подачи прекурсора. Каналы продувочного газа 12 имеют пассивное гидравлическое соединение с газовой средой 16 контейнера 39 для продувочного газа через трубопровод 35, проходящий от контейнера 39 для продувочного газа в канал 12 продувочного газа. Источник продувочного газа может быть соединен с контейнером 39 для продувочного газа для подачи продувочного газа в контейнер 39 для проду- 3 022825 вочного газа. Канал 12 продувочного газа также может быть образован одним или более проходов, отверстий или проемов, находящихся в пассивном гидравлическом соединении с контейнером 39 для продувочного газа, и по меньшей мере частично открываться на выходную сторону 5 распылительной головки 2. Краевые зоны выходной стороны 5 дополнительно содержат дополнительные каналы 12 продувочного газа, как показано на фиг. 2. Эти дополнительные каналы 12 продувочного газа отделяют распылительную головку 2 и в особенности выходную сторону 5 распылительной головки от окружающей среды, так что распылительная головка 2 может быть также необязательно использована при атмосферном давлении, поскольку попадание газообразных прекурсоров в окружающую среду исключено. Дополнительные каналы продувочного газа могут проходить отдельно в каждой краевой зоне выходной стороны или могут проходить в виде колец по краевой зоне и вокруг всей выходной стороны 5.

Кроме того, в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения первые сопла 8 подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при первом давлении на выходной стороне 5, а вторые сопла 10 подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при втором давлении на выходной стороне 5. Третье давление в контейнере 39 для продувочного газа превышает первое и второе давления, также как в вариантах осуществления изобретения по фиг. 1А и 1В. Первое и второе сопла 8, 10 могут также работать при давлениях, аналогичных описанным в связи с фиг. 1А и 1В. Поскольку третье давление превышает первое и второе, контейнер для продувочного газа обеспечивает статический напор продувочного газа в каналы 12 продувочного газа. Кроме того, следует заметить, что распылительная головка 2 по фиг. 2 может быть также сконструирована таким образом, что каналы 12 продувочного газа находятся в гидравлическом соединении с газовой средой 14 вокруг распылительной головки 2. В таком случае, трубопроводы 35 могут быть соединены не с контейнером 39 для продувочного газа, а с газовой средой 14. Подача прекурсоров и продувочного газа может осуществляться через гидравлические соединения. Альтернативно, распылительная головка 2 имеет один или более контейнеров, сосудов и т.п. для прекурсора и/или продувочного газа, так что прекурсоры и/или продувочный газ перемещаются совместно с соплом при перемещении распылительной головки. Такое устройство уменьшает количество сложных гидравлических соединений с движущейся распылительной головкой 2.

Варианты осуществления изобретения по фиг. 1А, 1В и 2 могут также содержать сопла подачи прекурсора и каналы продувочного газа любого типа. Каналы продувочного газа могут быть образованы двумя или более отдельными отверстиями, проходами или любыми элементами, обеспечивающими гидравлическое соединение с газовой средой 14 или отдельным контейнером 39 для продувочного газа. Варианты осуществления изобретения по фиг. 1А, 1В и 2 позволяют применять продувочный газ для отделения сопел подачи прекурсора друг от друга без активной подачи продувочного газа и применения сопловой конструкции, аналогичной соплам 8, 10 подачи прекурсора.

Конструкция распылительной головки по фиг. 2 в соответствии с предшествующим уровнем техники состоит в обеспечении первого сопла подачи прекурсора, имеющего по меньшей мере одно первое впускное отверстие и по меньшей мере одно первое выпускное отверстие, второго сопла подачи прекурсора, имеющего по меньшей мере одно второе впускное отверстие и по меньшей мере одно второе выпускное отверстие, и канал продувочного газа между первым и вторым соплами прекурсора, причем канал продувочного газа имеет только одно или более третьих впускных отверстий и не имеет выпускных отверстий. Эти три сопла повторяются один или более раз для формирования распылительной головки. Продувочный газ, подаваемый в канал продувочного газа из третьих выпускных отверстий, выпускают через первое и второе выпускные отверстия первого и второго сопел подачи прекурсора.

На фиг. 3 представлен другой вариант осуществления изобретения, в котором распылительная головка 2 имеет ту же конструкцию, что и распылительная головка по фиг. 1А и 1В. Следует заметить, что распылительная головка также может иметь конструкцию, отличающуюся от конструкции по фиг. 3. Распылительная головка 2 содержит два или более первых сопел 8 подачи прекурсора для подачи на поверхность подложки первого прекурсора А и два или более вторых сопел 10 подачи прекурсора для подачи на поверхность 4 подложки 6 второго прекурсора В. Первое сопло 8 подачи прекурсора содержит по меньшей мере одно первое впускное отверстие 18 для подачи первого прекурсора А и по меньшей мере одно первое выпускное отверстие 20 для выпуска первого прекурсора А. На фиг. 3 первое сопло 8 подачи прекурсора содержит одно первое впускное отверстие 18, расположенное на одном из вытянутых первых сопел 8 подачи прекурсора, и одно первое выпускное отверстие 20, расположенное на другом конце первого сопла 8 подачи прекурсора. Аналогично, второе сопло 10 прекурсора содержит одно второе впускное отверстие 22, расположенное на одном из вытянутых вторых сопел 10 подачи прекурсора для подачи второго прекурсора В и одно второе выпускное отверстие 24, расположенное на другом конце второго сопла 10 подачи прекурсора для выпуска второго прекурсора В. Впускные отверстия 18, 22 и выпускные отверстия 20, 24 могут быть также расположены любым другим образом, например как на фиг. 1В, также могут иметься два или более впускных и выпускных отверстия в каждом из сопел 8, 10. Кроме того, как будет описано ниже, распылительная головка может быть также сконструирована таким образом, что сопла 8, 10 подачи прекурсора не содержат выпускных отверстий 20, 24, но распылительная головка имеет один или более отдельных выпускных каналов.

Распылительная головка 2 по фиг. 3 имеет первый соединительный элемент 30 для проведения пер- 4 022825 вого прекурсора А из одного первого сопла 8 подачи прекурсора в одно или более других первых сопел 8 подачи прекурсора. Распылительная головка 2 дополнительно имеет вторые соединительные элементы 32 для проведения второго прекурсора В из одного второго сопла 10 подачи прекурсора в одно или более других вторых сопел 10 подачи прекурсора. Соединительные элементы 30, 32 предпочтительно содержат трубу, трубопровод, закрытый канал или желоб и любые другие необходимые компоненты для обеспечения гидравлического соединения между двумя или более первыми соплами 8 подачи прекурсора или двумя или более вторыми соплами 10 подачи прекурсора. Как показано на фиг. 3, первое выпускное отверстие 20 первого сопла 8 подачи прекурсора соединено с первым впускным отверстием 18 другого первого сопла 8 подачи прекурсора при помощи первого соединительного элемента 30 для проведения первого прекурсора А из одного первого сопла 8 подачи прекурсора в другое первое сопло 8 подачи прекурсора. Таким же образом, второе выпускное отверстие 24 одного второго сопла 10 подачи прекурсора соединено со вторыми впускными отверстиями 22 других вторых сопел 10 подачи прекурсора при помощи второго соединительного элемента 32 для проведения второго прекурсора В из одного второго сопла 10 подачи прекурсора в другое второе сопло 10 подачи прекурсора. В соответствии с вышесказанным идея состоит в последовательном соединении двух или более сопел 8, 10 подачи прекурсора, так чтобы прекурсор мог проходить последовательно через два или более сопел 8, 10 подачи прекурсора.

Следует заметить, что соединительные элементы 30, 32 могут быть расположены способом, отличным от представленного на фиг. 3, где каждый из соединительных элементов 30, 32 проходит между двумя или более сопел 8 или 10 подачи прекурсора. Первый соединительный элемент 30 может быть выполнен между одним первым соплом 8 подачи прекурсора и двумя или более других первых сопел 8 подачи прекурсора для проведения первого прекурсора А из одного первого сопла 8 подачи прекурсора в два или более других первых сопел 8 подачи прекурсора. Второй соединительный элемент 32 также может быть выполнен между одним вторым соплом 10 подачи прекурсора и двумя или более других вторых сопел 10 подачи прекурсора для проведения второго прекурсора В из одного второго сопла 10 подачи прекурсора в два или более других вторых сопел 10 подачи прекурсора.

Вариант осуществления изобретения по фиг. 3 и в соответствии с описанным выше позволяет повысить материальную эффективность прекурсоров А, В. При подаче прекурсора А, В в сопло 8, 10 подачи прекурсора часть прекурсора А, В вступает в реакцию с поверхностью 4 подложки 6, но обычно подача прекурсора А, В является избыточной. Так, по меньшей мере, часть прекурсора А, В, поданного в сопло 8, 10 подачи прекурсора, не вступает в реакцию на поверхности подложки 6. В предшествующем уровне техники эти излишки прекурсора А, В отводили как отходы. Вариант осуществления изобретения по фиг. 3 позволяет применять излишки прекурсора А, В в другом сопле 8, 10 подачи прекурсора. Следует также заметить, что гидравлическое соединение с соединительным элементом 30, 32 может быть сформировано по-разному, в зависимости от конструкции распылительной головки 2. Кроме того, следует заметить, что при проведении прекурсора из одного сопла 8, 10 подачи прекурсора в другое происходит падение давления.

Первый соединительный элемент 30 может быть выполнен между одним или более первых сопел 8 подачи прекурсора и по меньшей мере другим первым соплом 8 подачи прекурсора. Таким образом, первое сопло 8 подачи прекурсора может быть соединено с множеством других первых сопел 8 подачи прекурсора, или множество первых сопел 8 подачи прекурсора может быть соединено с одним другим первым соплом 8 подачи прекурсора, или множество первых сопел 8 подачи прекурсора может быть соединено с множеством других первых сопел 8 подачи прекурсора при помощи первых соединительных элементов 30. В соответствии с одним из вариантом осуществления изобретения распылительная головка 2 содержит два или более первых соединительных элементов 30 между двумя первыми соплами 8 подачи прекурсора. Таким образом, прекурсор проводят из одного первого сопла 8 подачи прекурсора в другое первое сопло 8 подачи прекурсора и выпускают. Таким образом, распылительная головка 2 может содержать два или более таких соединенных узлов из двух первых сопел 8 подачи прекурсора. Вторые сопла 10 подачи прекурсора могут быть соединены таким же способом при помощи вторых соединительных элементов 32.

На фиг. 4 схематически представлен один из вариантов осуществления изобретения, в котором распылительная головка содержит первое сопло 8 подачи прекурсора, второе сопло 10 подачи прекурсора и каналы 12 продувочного газа, расположенные между вытянутыми соплами 8, 10 подачи прекурсора. Сопла 8, 10 подачи прекурсора содержат подающий канал 40, 44, проходящий в продольном направлении вытянутого сопла 8, 10 подачи прекурсора. Сопла 8, 10 подачи прекурсора дополнительно содержат выпускной канал 42, 46, проходящий в продольном направлении вытянутого сопла 8, 10 подачи прекурсора по существу параллельно и рядом с подающим каналом 40, 44 для выпуска прекурсора А, В при помощи вакуума или всасывания. Первое сопло 8 подачи прекурсора содержит первый подающий канал 40 и первый выпускной канал 42, а второе сопло 10 подачи прекурсора содержит второй подающий канал 44 и второй выпускной канал 46. Таким образом, на фиг. 4 представлен вариант осуществления изобретения, в котором подающие каналы 40, 44 и выпускные каналы 42, 46 принадлежат одним и тем же соплам 8, 10 подачи прекурсора и отделены друг от друга перегородкой 52. Однако следует заметить, что выпускные каналы 42, 46 также могут быть выполнены как отдельная структурная часть, расположенная между со- 5 022825 плами 8, 10 подачи прекурсора или подающими каналами 40, 44 и каналом 12 продувочного газа.

Подающие каналы 40, 44 имеют по меньшей мере одно впускное отверстие для подачи прекурсора А, В через выходную сторону 5 распылительной головки 2. Впускные отверстия предпочтительно выполнены с возможностью подачи прекурсора А, В по всей длине подающих каналов 40, 44. Выпускные каналы 42, 46 имеют по меньшей мере одно выпускное отверстие для выпуска прекурсора А, В. Выпускные отверстия предпочтительно выполнены с возможностью выпуска прекурсора А, В по всей длине выпускных каналов 42, 46. Таким образом, впускное отверстие и выпускное отверстие могут являться продольными отверстиями, проходящими вдоль подающих каналов 40, 44 и выпускных каналов 42, 46 соответственно. Альтернативно, подающие каналы 40, 44 и выпускные каналы 42, 46 могут содержать последовательность впускных и выпускных отверстий по всей длине подающих каналов 40, 44 и выпускных каналов 42, 46 соответственно. Как видно на фиг. 4, подающие каналы 40, 44 и выпускные каналы 42, 46 по меньшей мере частично открыты на выходную сторону 5. Кроме того, выпускные каналы 42, 46 имеют выпускные отверстия 43, 45, проходящие в продольном направлении выпускных каналов 42, 46 и открытые на выходную сторону 5. Сопла 8, 10 подачи прекурсора или подающие каналы 40, 44 выполнены с возможностью подачи прекурсора А, В, по существу, перпендикулярно выходной стороне 5. Преимущество этого состоит в том, что перпендикулярный газовый поток помогает разрушить газовый слой на поверхности подложки, улучшая поверхностные реакции прекурсоров.

Следует заметить, что вариант осуществления изобретения по фиг. 4 может также быть выполнен таким образом, что подающие каналы 40, 44 являются частью сопел 8, 10 подачи прекурсора, но выпускные каналы 42, 42 являются отдельными частями. Основная идея состоит в том, что распылительная головка 2 содержит на выходной стороне 5 подающие каналы 40, 44, каналы 12 продувочного газа и выпускные каналы 42, 46 в следующей, необязательно повторяющейся множество раз последовательности: по меньшей мере первый подающий канал 40, первый выпускной канал 42, канал 12 продувочного газа, второй подающий канал 44, первый выпускной канал 42, канал 12 продувочного газа, второй подающий канал 44, второй выпускной канал 46 и канал 12 продувочного газа. Подающие каналы 40, 44 и выпускные каналы 42, 46 могут относиться или не относиться к одной и той же структурной части. Канал 12 продувочного газа может быть аналогичным варианту осуществления изобретения по фиг. 1А, 1В, 2 и 3, или каналы 12 продувочного газа могут иметь такие же сопла, как сопла 8, 10 подачи прекурсора или подающие каналы 40, 44. Так, канал 12 продувочного газа может находиться в пассивном гидравлическом соединении со средой 14, 16 продувочного газа для подачи на поверхность 4 подложки 6 продувочного газа, как показано на фиг. 1А, 1В и 2. Все, что было сказано в связи с фиг. 1А, 1В и 2 относительно канала 12 продувочного газа может быть также отнесено к вариантам осуществления изобретения по фиг. 4 и 5. Среда продувочного газа является газовой средой 14, окружающей распылительную головку 2, или отдельным контейнером 39 для продувочного газа. Одно или более первых сопел 8 подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при первом давлении на выходной стороне 5, и одно или более вторых сопел 10 подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при втором давлении на выходной стороне 5, и среда продувочного газа имеет третье давление, превышающее первое и второе давления. Первое и второе давления могут быть также измерены на выходной стороне 5 между подающим каналом и выпускным каналом в соответствии с вариантом осуществления изобретения по фиг. 4. Таким образом, выпускные каналы 42, 46 могут выпускать как прекурсоры, так и продувочный газ с выходной стороны 5.

На фиг. 5 представлен вариант осуществления изобретения, в котором распылительная головка 2 содержит реакционное пространство 50, расположенное между подающим каналом 40, 44 и выпускным каналом 42, 46. Реакционное пространство 50 открыто на выходную сторону 5 для подачи на поверхность 4 подложки 6 прекурсоров А, В. На фиг. 5 представлено сопло подачи прекурсора, аналогичное представленному на фиг. 4, в котором выпускной канал 42, 46 сформирован в сопле 8 подачи прекурсора. Однако следует заметить, что реакционное пространство 50 может быть также обеспечено между соплами 8, 10 подачи прекурсора и иметь только подающий канал 40, 44 и отдельный выпускной канал 42, 46. Реакционное пространство 50 расположено между подающим каналом 40, 44 и выпускным каналом 42, 46. Реакционное пространство 50 проходит по существу по всей длине подающего канала 40, 44 и между выходной стороной 5 и подающим и выпускным каналами 40, 44, 42, 46. Реакционное пространство 50 выполнено таким образом, что прекурсор А, В проходит из подающего канала 40, 44 через реакционное пространство 50 в выпускной канал 42, 46, и поверхностные реакции прекурсоров А, В протекают в реакционном пространстве 50.

Распылительная головка 2 по фиг. 4 содержит на выходной стороне 5 сопла 8, 10 подачи прекурсоров, каналы 12 продувочного газа и выпускные каналы 42 в следующей, необязательно повторяемой один или более раз последовательности: по меньшей мере первое сопло 8 подачи прекурсора, первый выпускной канал 42, канал 12 продувочного газа, второе сопло 10 подачи прекурсора, второй выпускной канал 46 и канал 12 продувочного газа; распылительная головка 2 может также содержать один или более соединительных элементов 30, 32, показанных в варианте осуществления изобретения по фиг. 3. Таким образом, один или более первых выпускных каналов 42, следующих за одним первым соплом 8 подачи прекурсора или первым подающим каналом 40, соединен с одним или более других первых сопел 8

- 6 022825 подачи прекурсора или первым подающим каналом 40 для проведения первого прекурсора А в одно или более других первых сопел 8 подачи прекурсора или первых подающих каналов 40. Аналогично, один или более вторых выпускных каналов 46, следующих за одним вторым соплом 10 подачи прекурсора или вторым подающим каналом 44, соединен с одним или более других вторых сопел 10 подачи прекурсора или вторым подающим каналом 44 для проведения второго прекурсора В в одно или более других вторых сопел 8 подачи прекурсора или второй подающий канал 44.

Из приведенного описания ясно, что все варианты осуществления изобретения, раскрытые и представленные на фиг. 1А, 1В, 2, 3, 4, можно комбинировать.

Специалисту в данной области техники ясно, что с развитием техники возможны многие варианты осуществления настоящего изобретения без отклонения от его сущности. Таким образом, изобретение и варианты его осуществления не ограничены приведенными примерами и могут меняться без отклонения от сущности изобретения, ограниченной прилагаемой формулой.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Распылительная головка (2) для обработки поверхности (4) подложки (6) последовательными поверхностными реакциями по меньшей мере одного первого прекурсора (А) и второго прекурсора (В), причем распылительная головка (2) имеет выходную сторону (5), содержащую один или более первых подающих каналов (40) для подачи на поверхность (4) подложки (6) первого прекурсора (А); один или более вторых подающих каналов (44) для подачи на поверхность (4) подложки (6) второго прекурсора (В); один или более каналов (12) продувочного газа для подачи на поверхность (4) подложки (6) продувочного газа и один или более выпускных каналов (42, 46) для выпуска первого и второго прекурсоров (А, В) и продувочного газа, отличающаяся тем, что подающие каналы (40, 44), каналы (12) продувочного газа и выпускные каналы (42, 46) выполнены продольными и расположены в следующей последовательности: канал (12) продувочного газа, первый подающий канал (40), выпускной канал (42), канал продувочного газа (12), второй подающий канал (44) и выпускной канал (46).
2. Распылительная головка (2) по п.1, отличающаяся тем, что подающие каналы (40, 44), каналы (12) продувочного газа и выпускные каналы (42, 46) выполнены продольными и расположены в следующей по меньшей мере однократно повторяющейся последовательности: канал (12) продувочного газа, первый подающий канал (40), выпускной канал (42), канал продувочного газа (12), второй подающий канал (44) и выпускной канал (46).
3. Распылительная головка (2) по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подающие каналы (40, 44), канал (12) продувочного газа и выпускные каналы (42, 46) проходят, по существу, параллельно.
4. Распылительная головка (2) по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что выходная сторона (5) является плоскостью.
5. Распылительная головка (2) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что подающие каналы (40, 44) и выпускные каналы (42, 46) имеют подающие отверстия (47, 48, 43, 45), проходящие в продольном направлении подающих каналов (40, 44) и выпускных каналов (42, 46) и открытые на выходную сторону (5).
6. Распылительная головка (2) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере одно первое сопло (8) подачи прекурсора, имеющее первый подающий канал (40), и по меньшей мере одно второе сопло (10) подачи прекурсора, имеющее второй подающий канал (44).
7. Распылительная головка (2) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что содержит два или более выпускных сопла, имеющих выпускные каналы (42, 46).
8. Распылительная головка (2) по п.6, отличающаяся тем, что выпускные каналы (42, 46) в соплах (8, 10) подачи прекурсора проходят, по существу, параллельно подающим каналам (40, 44).
9. Распылительная головка (2) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что каналы (12) продувочного газа находятся в пассивном гидравлическом соединении с источником (14, 16) продувочного газа для подачи на поверхность (4) подложки (6) продувочного газа.
10. Распылительная головка (2) по п.9, отличающаяся тем, что источниками продувочного газа являются газовая среда (14), окружающая распылительную головку (2), или отдельный контейнер (39) для продувочного газа.
11. Распылительная головка (2) по п.9 или 10, отличающаяся тем, что одно или более первых сопел (8) подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при первом давлении на выходной стороне (5), а одно или более вторых сопел (10) подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при втором давлении на выходной стороне (5), причем источник (14, 16) продувочного газа имеет третье давление, превышающее первое и второе давления.
12. Распылительная головка (2) по любому из пп.9-11, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере одно первое сопло (8) подачи прекурсора и по меньшей мере одно второе сопло (10) подачи прекурсора, расположенные поочередно последовательно и разделенные проходом, прорезью или отверстием, образующим канал (12) продувочного газа.

- 7 022825
13. Распылительная головка (2) по п.12, отличающаяся тем, что является решетчатой конструкцией, в которой первое и второе сопла (8, 10) прекурсора образуют стержни, а каналы (12) продувочного газа образуют проходы между стержнями.
14. Распылительная головка (2) по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что подающий канал (40, 44) выполнен с возможностью подачи прекурсора (А, В), по существу, по всей длине подающего канала (40, 44), а выпускной канал (42, 46) выполнен с возможностью выпуска прекурсора (А, В), по существу, по всей длине выпускного канала (42, 46).
15. Распылительная головка (2) по любому из пп.5-14, отличающаяся тем, что подающий канал (40, 44) выполнен с возможностью подачи прекурсора (А, В), по существу, по всей длине подающего отверстия (47, 48), а выпускной канал (42, 46) выполнен с возможностью выпуска прекурсора (А, В), по существу, по всей длине выпускного отверстия (43, 45).
16. Распылительная головка (2) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сопла (8, 10) подачи прекурсора или подающие каналы (40, 44) выполнены с возможностью подачи прекурсора (А, В), по существу, перпендикулярно выходной стороне (5).
17. Распылительная головка (2) по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сопла (8, 10) подачи прекурсора или выпускные каналы (42, 46) выполнены с возможностью выпуска прекурсора (А, В), по существу, перпендикулярно выходной стороне (5).
18. Распылительная головка (2) по любому из пп.6-17, отличающаяся тем, что сопла (8, 10) подачи прекурсора содержат реакционное пространство (50), расположенное между подающим каналом (40, 44) и выпускным каналом (42, 46), причем реакционное пространство (50) открыто на выходную сторону (5) для подачи на поверхность (4) подложки (6) прекурсоров (А, В).
19. Распылительная головка (2) по п.18, отличающаяся тем, что реакционное пространство (50) выполнено между выходной стороной (5) и подающим и выпускным каналами (40, 44, 42, 46).
20. Распылительная головка (2) по п.18 или 19, отличающаяся тем, что прекурсоры (А, В) протекают из подающего канала (40, 44) через реакционное пространство (50) в выпускной канал (42, 46).
21. Устройство для обработки поверхности (4) подложки (6), содержащее рабочую камеру (26), имеющую внутри газовую среду (14); распылительную головку (2) по п.1, расположенную внутри рабочей камеры (26) для подвергания поверхности (4) подложки (6) последовательным поверхностным реакциям, по меньшей мере, первого прекурсора (А) и второго прекурсора (В).
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что подающие каналы (40, 44), канал (12) продувочного газа и выпускные каналы (42, 46) проходят, по существу, параллельно.
23. Устройство по п.21 или 22, отличающееся тем, что подающие каналы (40, 44) и выпускные каналы (42, 46) имеют подающие отверстия (47, 48, 43, 45), проходящие в продольном направлении подающих каналов (40, 44) и выпускных каналов (42, 46) и открывающиеся на выходную сторону (5).
24. Устройство по любому из пп. 21-23, отличающееся тем, что распылительная головка (2) содержит по меньшей мере одно первое сопло (8) подачи прекурсора, включающее первый подающий канал (40), и по меньшей мере одно второе сопло (10) подачи прекурсора, включающее второй подающий канал (44).
25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что выпускные каналы (42, 46) в соплах (8, 10) прекурсора проходят, по существу, параллельно подающим каналам (40, 44).
26. Устройство по любому из пп.21-25, отличающееся тем, что каналы (12) продувочного газа находятся в пассивном гидравлическом соединении со средой (14) продувочного газа в рабочей камере (26) для подачи на поверхность (4) подложки (6) продувочного газа.
27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что одно или более первых сопел (8) подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при первом давлении на выходной стороне (5) и одно или более вторых сопел (10) подачи прекурсора выполнены с возможностью работы при втором давлении на выходной стороне (5), а источник (14, 16) продувочного газа имеет третье давление, превышающее первое и второе давления.
28. Устройство по п.26 или 27, отличающееся тем, что распылительная головка (2) содержит по меньшей мере одно первое сопло (8) подачи прекурсора и по меньшей мере одно второе сопло (10) подачи прекурсора, расположенные поочередно последовательно и отделенные друг от друга проходом, прорезью или отверстием, образующим канал (12) продувочного газа.
29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что распылительная головка (2) является решетчатой конструкцией, в которой первое и второе сопла (8, 10) подачи прекурсора образуют стержни, причем каналы (12) продувочного газа образуют проходы между стержнями.