ES2928391T3 - Aparato de deposición o de limpieza con estructura móvil y método de funcionamiento - Google Patents

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Abstract

Un aparato de deposición o limpieza que comprende una cámara de vacío exterior y una cámara de reacción dentro de la cámara exterior formando una estructura de doble cámara. La cámara de reacción está configurada para moverse entre una posición de procesamiento y una posición baja dentro de la cámara de vacío exterior, siendo la posición baja para cargar uno o más sustratos en la cámara de reacción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de deposición o de limpieza con estructura móvil y método de funcionamiento
Campo de la invención
La presente invención se refiere generalmente a aparatos de deposición o de limpieza y a sus métodos de funcionamiento. Más particularmente, aunque no exclusivamente, la invención se refiere a reactores de procesamiento de sustratos con estructuras móviles.
Antecedentes de la invención
Esta sección ilustra información de antecedentes útil sin admitir ninguna técnica descrita en este documento representativa del estado de la técnica.
En procesos convencionales de deposición o de limpieza, los sustratos, p. ej., obleas, se mueven dentro de estructuras de grupos de vacío. Estas estructuras deberían dar un mínimo de partículas añadidas sobre los sustratos, o preferiblemente ninguno. Cualquier parte mecánica o móvil sobre el sustrato es una fuente potencial de partículas que puede afectar a la calidad de la deposición. Para algunas aplicaciones y dimensiones, las partes móviles de la técnica anterior ya no pueden proporcionar una solución aceptable.
El documento JP2011 127 136 A divulga un aparato de pulverización catódica que tiene un mecanismo de enfriamiento y una cámara principal que comprende un escudo móvil y un escudo estático que permite definir, cuando el escudo móvil está conectado al escudo estático, una cámara de reacción interna encerrada en dicha cámara principal. Dicha cámara de reacción interna y dicha cámara principal forman una cámara de doble estructura.
El documento US 9.095.869 B2 divulga una estructura de reactor de deposición que comprende una cámara de transferencia de sustrato entre una fuente de plasma y una cámara de reacción. La cámara de transferencia comprende una parte móvil de alimentación de productos químicos reactivos en el lado superior de la cámara de reacción. La parte de entrada puede estar deformada verticalmente, teniendo una forma contraída y una forma extendida. La forma contraída permite la carga de sustratos en la cámara de reacción a través de una ruta formada por la contracción de la parte de alimentación.
El documento US2013/129577 A1 divulga una cámara de reacción que incluye una región superior para procesar un sustrato, una región inferior para cargar un sustrato, un susceptor móvil dentro de la cámara de reacción, un primer miembro de sellado colocado en un perímetro del susceptor, un segundo miembro de sellado colocado entre la región superior y la región inferior, en donde los miembros de sellado primero y segundo se acoplan selectivamente entre sí para limitar la comunicación entre la región superior y la región inferior.
El documento WO2014/080067 A1 divulga un aparato y un método para cargar una pluralidad de sustratos en un soporte de sustrato en una cámara de carga de un reactor de deposición para formar una pila vertical de sustratos orientados horizontalmente dentro de dicho soporte de sustrato, girar el soporte de sustrato para formar una pila horizontal de sustratos orientados verticalmente, y bajar el soporte de sustrato a una cámara de reacción del reactor de deposición para su deposición.
Sumario
Es un objetivo de las realizaciones de la invención proporcionar un método y un aparato mejorados con respecto a la carga y descarga de sustratos y minimizar o evitar el problema causado por la generación de partículas.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato de deposición o de limpieza, que comprende:
una cámara exterior;
una cámara de reacción dentro de la cámara exterior formando una estructura de doble cámara, en donde el aparato comprende un elemento móvil configurado para permitir el movimiento vertical de la cámara de reacción entre una posición de procesamiento y una posición descendida dentro de la cámara exterior, siendo la posición descendida para cargar uno o más sustratos en la cámara de reacción, en donde el elemento móvil forma parte de una línea de escape del aparato.
Contrariamente a la técnica anterior en la que la cámara de reacción es estacionaria y otras estructuras son móviles, las realizaciones de la invención proporcionan el movimiento de la propia cámara de reacción. La cámara de reacción se puede mover en dirección vertical, o al menos parcialmente en dirección vertical. La cámara de reacción que es móvil incluye también una pared lateral de la cámara de reacción que es móvil. En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción móvil es una estructura monolítica. En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción forma un todo integral. En ciertas realizaciones ilustrativas, el movimiento de la cámara de reacción se acciona desde abajo (de la cámara de reacción).
En ciertas realizaciones ilustrativas, las partes móviles de la cámara de reacción se colocan debajo del sustrato (es decir, no por encima). En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción en su conjunto está configurada para moverse. En ciertas realizaciones ilustrativas, la pared lateral de la cámara de reacción está configurada para moverse junto con el resto de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, la distancia entre el fondo de la cámara de reacción y la pared lateral de la cámara de reacción es constante mientras se mueve. En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara exterior no se mueve, es decir, la cámara exterior es estacionaria.
La posición de procesamiento puede ser una posición de deposición y/o una posición de limpieza.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato está configurado para formar una abertura de carga en la cámara de reacción mediante el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción está configurada para separarse de una parte estacionaria superior (es decir, una parte estacionaria superior a la cámara de reacción en movimiento) tras el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción para abrir una ruta para la carga. En ciertas realizaciones ilustrativas, la parte estacionaria superior es una parte que proporciona alimentación de fluido a la cámara de reacción.
La parte en la parte superior de la cámara de reacción móvil (es decir, parte superior estacionaria del aparato) puede ser una parte abierta o cerrada. Puede ser un tubo ancho, por ejemplo, una parte de entrada de radicales que se extiende desde una fuente de radicales. O bien, puede ser, por ejemplo, una parte similar a una tapa que comprende opcionalmente un volumen de expansión para la distribución de fluido hacia abajo.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción forma un cuerpo con simetría de rotación. La cámara de reacción puede ser una parte similar a un cuenco (que tiene una abertura de escape en su parte inferior).
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato comprende:
un puerto de carga en el lateral de la cámara exterior para cargar los uno o más sustratos en la cámara de reacción a través del lateral de la cámara exterior. En ciertas realizaciones ilustrativas, el puerto de carga es un bloqueo de carga. En ciertas realizaciones ilustrativas, el puerto de carga es una válvula de compuerta o una escotilla.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil está conectado a la cámara de reacción. El elemento móvil puede ser una estructura de flexión. El elemento móvil puede ser una estructura estanca a los gases.
La línea de escape puede ser una línea delantera. En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción comprende una línea de escape que está abierta en el fondo de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción comprende una línea de escape que se abre simétricamente en el centro del fondo de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil se coloca simétricamente debajo del fondo de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, se coloca el elemento móvil, cuando se ve en una dirección lateral, en el centro debajo del fondo de la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil es una estructura alargada en forma de tubo cuya longitud es ajustable. Por consiguiente, en ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil es un elemento hueco deformable. En ciertas realizaciones ilustrativas, esto hace que el fluido pase a través de él en dirección vertical, pero tiene paredes laterales estancas a los gases.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil es un fuelle. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil es un fuelle de vacío. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil (fuelle de vacío o similar) está en su totalidad en vacío.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento móvil está implementado por dos (o más) tubos entrelazados o anidados que se pueden mover verticalmente entre sí.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato comprende un elemento de accionamiento que acciona el movimiento vertical de la cámara de reacción. El accionamiento puede ocurrir aplicando fuerza a la cámara de reacción para que la cámara de reacción se mueva según lo permita el elemento móvil. La colocación del elemento de accionamiento depende de la implementación. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento de accionamiento está situado en el exterior de la cámara exterior. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento de accionamiento se coloca dentro de la cámara exterior, pero en el exterior de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento de accionamiento se coloca dentro de la línea de escape. En cierta realización ilustrativa, se omite el elemento de accionamiento. En una de esas realizaciones, el elemento móvil como tal mueve la cámara de reacción sin un accionador externo (aquí externo significa externo al elemento móvil). El movimiento puede ser implementado debido a la radiación o cambios de temperatura, por ejemplo. En una realización ilustrativa, el elemento móvil está formado por una aleación con memoria de forma (metal inteligente), por lo que el elemento móvil es un accionador en sí mismo.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato comprende un soporte de sustrato. El soporte del sustrato puede soportar el sustrato, por ejemplo, una oblea, en una orientación horizontal. En ciertas realizaciones ilustrativas, el sustrato es una oblea de 450 mm de diámetro. En otras realizaciones, el sustrato es una oblea cuyo diámetro es inferior a 450 mm, por ejemplo, 300 mm. Se puede llevar a cabo un proceso de deposición o de limpieza sobre uno o más sustratos orientados horizontalmente. Como alternativa, la orientación del sustrato es vertical. El soporte de sustrato puede soportar un sustrato orientado verticalmente o una pluralidad de sustratos orientados verticalmente. En función de la implementación, los sustratos pueden orientarse horizontal o verticalmente al cargarlos. Los sustratos se pueden cargar uno a la vez o como un lote.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el soporte del sustrato está unido a la línea de escape. En ciertas realizaciones ilustrativas, el soporte del sustrato es integrable o está integrado en la parte superior de la tapa de la cámara de reacción. El soporte del sustrato puede ser móvil, por ejemplo, en vertical. Puede calentarse y/o ajustarse eléctricamente de otro modo. En otras ciertas realizaciones, el aparato se implementa sin soporte de sustrato. En una realización de este tipo, el sustrato puede estar soportado por las una o más paredes de la cámara de reacción y/o por un borde superior de un elemento protector opcional que se coloca dentro de la línea de escape y que está configurado para evitar que el material se deposite sobre el elemento móvil durante el procesamiento.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato comprende:
un calentador dentro de la cámara exterior, pero en el exterior de la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato comprende la entrada de gas inactivo en la cámara exterior en un espacio intermedio formado entre la cámara de reacción y las paredes de la cámara exterior y la salida del gas inactivo desde el espacio intermedio. El espacio intermedio aquí es el volumen dentro de la cámara exterior que rodea la cámara de reacción. La cámara exterior puede estar formada por un recipiente a presión. La cámara exterior puede denominarse cámara de vacío debido a las condiciones de vacío generadas en la misma. En ciertas realizaciones ilustrativas, tanto la cámara de reacción como la cámara exterior están al vacío cuando se cargan los sustratos (y, durante el procesamiento, es decir, la deposición y/o la limpieza). En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara exterior y la cámara de reacción contienen paredes separadas, es decir, no tienen paredes comunes, sino que la cámara exterior aloja verdaderamente la cámara de reacción (estando separada por el espacio intermedio).
En ciertas realizaciones ilustrativas, una superficie interior del elemento móvil se enfrenta a una línea de presión de escape. En cierta realización ilustrativa, una superficie exterior del elemento móvil enfrenta una presión que es mayor que la presión dentro de la línea de escape. La presión más alta puede ser una presión dentro del espacio intermedio o una presión ambiental en algunas realizaciones.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la dirección del flujo de gas dentro de la cámara de reacción es de arriba hacia abajo. La entrada de gas o fluido a la cámara de reacción es preferiblemente desde el lado superior de la cámara de reacción y la salida desde una parte inferior de la cámara de reacción (debajo del sustrato), por ejemplo, a través del fondo o de la parte inferior de la cámara de reacción en una línea de escape.
En otras ciertas realizaciones, la dirección del flujo de gas dentro de la cámara de reacción es total o parcialmente de lado a lado, sobre un sustrato orientado horizontalmente. La entrada de gas o fluido a la cámara de reacción en esta realización está dispuesta desde un lado o fuera del centro del sustrato.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción móvil encierra un espacio de reacción (en el que se pretende que se produzcan las reacciones deseadas de deposición o de limpieza).
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato es un aparato de deposición de capas atómicas, ALD. En este contexto, el término ALD comprende los subtipos de ALD, como MLD (deposición de capas moleculares), ALD asistida por plasma, por ejemplo, PEALD (deposición de capas atómicas mejorada con plasma) y deposición de capas atómicas fotomejorada (conocida también como ALD mejorada con flash). En realizaciones alternativas, el aparato es un aparato de deposición química de vapor, ECV. En realizaciones alternativas, el aparato es un aparato de limpieza asistido por plasma.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato comprende una parte deformable sobre los uno o más sustratos, como en el documento US 9.095.869 B2, que permite hacer una lista de una parte de alimentación de la cámara de reacción. La parte deformable puede estar implementada por un fuelle o por tubos entrelazados como componentes deformables.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la presión dentro de la cámara de reacción y la cámara exterior (si la hay) está por debajo de la presión ambiental o atmosférica, por lo tanto, el aparato está configurado para procesar sustratos a dicha presión reducida.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método, que comprende:
proporcionar una cámara de reacción de un reactor de deposición o de limpieza con una posición de procesamiento y una posición descendida; y
mover la cámara de reacción entre la posición de procesamiento y la posición descendida mediante un elemento colocado en una línea de escape del reactor de deposición o de limpieza, siendo la posición descendida para cargar uno o más sustratos en la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende:
formar una abertura de carga en la cámara de reacción mediante el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción comprende o está formada por un cuerpo de cámara de reacción o un recipiente de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende mover el cuerpo de la cámara de reacción o el recipiente de reacción como un todo.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende:
separar la cámara de reacción de una parte estacionaria superior con el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende:
cargar los uno o más sustratos en la cámara de reacción a través de un lateral de una cámara exterior que rodea la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende:
mover la cámara de reacción mediante un elemento de flexión estanco al gas, como un fuelle de vacío.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende proporcionar un espacio intermedio formado entre la cámara de reacción y las paredes exteriores de la cámara con una presión mayor en comparación con la presión de la cámara de reacción.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el método se implementa en un reactor de deposición o de limpieza que tiene una cámara exterior y una cámara de reacción dentro de la cámara exterior.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende llevar a cabo un método de deposición de capas atómicas, ALD, en uno o más sustratos dentro de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones alternativas, el método comprende llevar a cabo un método de deposición de vapor químico, CVD, en uno o más sustratos dentro de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, el método comprende llevar a cabo un proceso de limpieza, como un proceso de limpieza asistido por plasma, dentro de la cámara de reacción.
En lo que antecede se han ilustrado diferentes aspectos y realizaciones de ejemplo no vinculantes de la presente invención. Las realizaciones anteriores se utilizan simplemente para explicar aspectos o etapas seleccionados que pueden utilizarse en implementaciones de la presente invención. Algunas realizaciones pueden presentarse solo con referencia a ciertos aspectos de ejemplo de la invención. Debería apreciarse que las realizaciones correspondientes también se aplican a otros aspectos de ejemplo. Puede formarse cualquier combinación apropiada de las realizaciones.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se describirá la invención, solo a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra una vista lateral esquemática de un aparato en una fase de carga según una realización de la invención;
la figura 2 muestra una vista lateral esquemática del aparato descrito en la figura 1 en una fase de procesamiento según una realización de la invención;
la figura 3 muestra una vista lateral esquemática de un aparato según una realización alternativa de la invención; la figura 4 muestra una vista lateral esquemática de un aparato según otra realización más de la invención; la figura 5 muestra ciertos detalles en un aparato según una realización de la invención;
la figura 6 muestra una vista lateral esquemática de un aparato según otra realización alternativa de la invención; la figura 7 muestra una vista lateral esquemática de un aparato según otra realización alternativa más de la invención; y
la figura 8 muestra un método según una realización de la invención.
Descripción detallada
En la siguiente descripción, la tecnología de deposición de capas atómicas (ALD) se utiliza como ejemplo. Sin embargo, la invención no se limita a la tecnología ALD, sino que puede explotarse en una amplia variedad de aparatos de deposición, por ejemplo, en reactores de deposición química de vapor (CVD), así como en reactores de limpieza.
Los expertos en la materia conocen los conceptos básicos de un mecanismo de crecimiento de ALD. ALD es un método de deposición química especial basado en la introducción secuencial de al menos dos especies precursoras reactivas en al menos un sustrato. Debe entenderse, sin embargo, que uno de estos precursores reactivos puede sustituirse por energía cuando se utiliza ALD fotomejorada o ALD asistida por plasma, por ejemplo, PEALD, dando lugar a procesos de ALD precursores únicos. Las películas delgadas cultivadas por ALD son densas, sin orificios y con un espesor uniforme.
El al menos un sustrato se expone normalmente a pulsos de precursor separados temporalmente en un recipiente de reacción para depositar material sobre las superficies del sustrato mediante reacciones superficiales secuenciales de autosaturación. En el contexto de esta solicitud, el término ALD comprende todas las técnicas basadas en ALD aplicables y cualquier tecnología equivalente o estrechamente relacionada, tal como, por ejemplo, los siguientes subtipos de ALD: MLD (deposición de capa molecular), ALD asistida por plasma, por ejemplo, PEALD (deposición de capas atómicas mejorada con plasma) y deposición de capas atómicas fotomejorada (conocida también como ALD mejorada con flash).
Un ciclo básico de deposición de ALD consiste en cuatro etapas secuenciales: pulso A, purga A, pulso B y purga B. El pulso A consiste en un primer vapor precursor y el pulso B en otro vapor precursor. El gas inactivo y una bomba de vacío se utilizan normalmente para purgar los subproductos de reacción gaseosos y las moléculas reactivas residuales del espacio de reacción durante la purga A y la purga B. Una secuencia de deposición comprende al menos un ciclo de deposición. Los ciclos de deposición se repiten hasta que la secuencia de deposición ha producido una película delgada o revestimiento del espesor deseado. Los ciclos de deposición también pueden ser más simples o más complejos. Por ejemplo, los ciclos pueden incluir tres o más pulsos de vapor reactivo separados por etapas de purga, o se pueden omitir ciertas etapas de purga. Todos estos ciclos de deposición forman una secuencia de deposición cronometrada que está controlada por una unidad lógica o un microprocesador.
Las figuras 1 y 2 muestran vistas laterales esquemáticas de un aparato de deposición o de limpieza según una realización ilustrativa. El aparato comprende una pared de cámara exterior que define una cámara exterior 110. El aparato comprende, además, una cámara de reacción 120 dentro de la cámara exterior 110, formando así una estructura de doble cámara. El espacio formado entre la pared exterior de la cámara y la cámara de reacción 120 (es decir, el espacio definido por la cámara exterior 110 y que rodea la cámara de reacción 120) se define como un espacio intermedio 111 y el espacio dentro de la cámara de reacción 120 como un espacio de reacción 112 como se muestra en la figura 2.
La cámara de reacción 120 está configurada para moverse entre una posición de deposición o de limpieza (figura 2) y una posición descendida (figura 1) dentro de la cámara exterior 110. La posición descendida es para cargar uno o más sustratos 105 en la cámara de reacción. La posición de deposición o de limpieza es para procesar uno o más sustratos 105 según el método de deposición o de limpieza seleccionado, por ejemplo, ALD o CVD.
El aparato comprende un puerto de carga 115 en el lateral de la cámara exterior 110 para cargar los uno o más sustratos 105 en la cámara de reacción 120 a través del lateral de la cámara exterior 110. El puerto de carga 115 que se muestra representa un bloqueo de carga 115, aunque en realizaciones alternativas el bloqueo de carga 115 puede omitirse y reemplazarse por una estructura más simple, como una trampilla o similar. En ciertas realizaciones ilustrativas, el puerto de carga 115 puede ser una válvula de compuerta o un bloqueo de carga frente a las condiciones ambientales o frente a otros equipos.
El aparato comprende un elemento móvil 140 conectado a la cámara de reacción 120. El elemento móvil 140 permite que la cámara de reacción 120 se mueva verticalmente entre la posición de deposición o de limpieza y la posición descendida. El elemento móvil 140 puede ser una estructura de flexión. Puede ser una estructura alargada en forma de tubo cuya longitud es ajustable. El elemento móvil 140 puede ser un componente deformable. El elemento móvil 140 mostrado en las figuras 1 y 2 es un fuelle, en particular, un fuelle de vacío, lo que hace que el fluido pase a su través en una dirección vertical, pero con paredes laterales estancas al gas. El elemento móvil 140 puede formar parte de una línea de escape 150 debajo de la cámara de reacción 120, como se muestra en las figuras 1 y 2. El elemento móvil 140 se coloca en su totalidad dentro de las paredes de la cámara exterior 110 en vacío.
El movimiento real de la cámara de reacción 120 puede ser impulsado por un accionador (elemento de accionamiento) o por el propio elemento móvil 140. La realización en las figuras 1 y 2 muestra un accionador 145 colocado en el exterior de la cámara exterior 110. El accionador 145 aplica fuerza a la cámara de reacción 120 para que la cámara de reacción se mueva según lo permita el elemento móvil 140. El accionador 145 mostrado en las figuras 1 y 2 comprende un elemento de transmisión de fuerza, como un eje o varilla, que se extiende a través de un paso de la cámara exterior al espacio intermedio entre la cámara exterior 110 y la cámara de reacción 120. El miembro de transmisión de fuerza contacta, además, con la cámara de reacción 120, permitiendo el movimiento de la cámara de reacción 120 como lo permite el elemento móvil 140. El elemento móvil 140 tiene una forma contraída como se muestra en la figura 1 y una forma extendida como se muestra en la figura 2, y permite el movimiento vertical de la cámara de reacción 120 entre posiciones definidas por estas formas.
En otras realizaciones, la colocación, la forma y el funcionamiento del elemento de accionamiento pueden diferir de los que se muestran en las figuras 1 y 2. La colocación del elemento de accionamiento depende de la implementación. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento de accionamiento está situado en el exterior de la cámara exterior. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento de accionamiento se coloca dentro de la cámara exterior, pero en el exterior de la cámara de reacción. En ciertas realizaciones ilustrativas, el elemento de accionamiento se coloca dentro de la línea de escape 150. Dependiendo de la implementación, el aparato de deposición o de limpieza puede comprender una pluralidad de elementos de accionamiento.
En cierta realización ilustrativa, el elemento de accionamiento se omite por completo. En una de esas realizaciones, el elemento móvil 140 como tal mueve la cámara de reacción sin un accionador externo (aquí externo significa externo al elemento móvil). El movimiento puede ser implementado debido a la radiación o cambios de temperatura, por ejemplo. La figura 3 muestra una realización alternativa de este tipo en la que el elemento móvil 140 está formado por una aleación con memoria de forma (metal inteligente). En una realización de este tipo, el elemento móvil 140 en la práctica es una especie de accionador en sí mismo que mueve la cámara de reacción 120 entre posiciones verticales.
El aparato está configurado para formar una abertura de carga en la cámara de reacción 120 mediante el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción 120. Por consiguiente, en ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción 120 está configurada para separarse de una parte estacionaria superior con el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción 120 para abrir una ruta de carga. En ciertas realizaciones ilustrativas, la parte estacionaria superior es una parte que proporciona alimentación de fluido a la cámara de reacción 120.
La parte en la parte superior de la cámara de reacción móvil (es decir, parte superior estacionaria del aparato) puede ser una parte abierta o cerrada.
La realización mostrada en las figuras 1 y 2 muestran un tubo de alimentación de radicales 160 que se extiende desde una fuente de radicales (no mostrada). El tubo de entrada de radicales permanece estacionario cuando se baja la cámara de reacción 120. La abertura de carga se forma entre la pared lateral de la cámara de reacción 120 y el tubo de alimentación de radicales 160 (figura 1).
La realización mostrada en las figuras 1 y 2 muestra, además, una línea de alimentación 125 que puede ser una línea de alimentación para gas inactivo o para un precursor de ALD térmico, por ejemplo. La línea de alimentación 125 se extiende desde una fuente (no mostrada) a través de un paso de la cámara exterior hacia el espacio intermedio. Se extiende, además, hacia una salida en una brida fija o collarín 161 en la parte superior de la cámara de reacción móvil 120 (para permitir la entrada de gas o fluido inactivo/precursor en la cámara de reacción 120 en ese punto). La parte 161 permanece estacionaria cuando se baja la cámara de reacción 120. Dependiendo de la implementación, el reactor de deposición o de limpieza puede comprender una pluralidad de líneas de alimentación 125. En otras realizaciones, por ejemplo, en ciertas realizaciones de limpieza, se pueden omitir.
La realización alternativa que se muestra en la figura 4 muestra un ejemplo de una parte fija superior cerrada. Puede ser, por ejemplo, una parte similar a una tapa 470 que comprende opcionalmente un volumen de expansión 475 para la distribución de fluido hacia abajo.
El aparato comprende un soporte de sustrato 130 que está configurado para recibir uno o más sustratos 105 cargados a través del puerto de carga 115. En ciertas realizaciones ilustrativas, el soporte de sustrato 130 está unido a la línea de escape 150. En otras ciertas realizaciones ilustrativas, como la mostrada en la figura 4, un soporte de sustrato 430 es integrable o está integrado en la parte superior de la tapa 470 de la cámara de reacción. El soporte del sustrato puede moverse dentro de la cámara de reacción 120, por ejemplo, en vertical.
El aparato descrito aquí también comprende un calentador 155 dentro de la cámara exterior 110, pero en el exterior de la cámara de reacción 120, aunque en algunas realizaciones se puede omitir el calentador.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el aparato comprende la entrada de gas inactivo en la cámara exterior 110 en el espacio intermedio formado entre la cámara de reacción 120 y las paredes de la cámara exterior 110 y la salida del gas inactivo desde el espacio intermedio (el espacio intermedio aquí es el volumen dentro de la cámara exterior cámara que rodea la cámara de reacción). La figura 5 muestra una realización de este tipo. El gas inactivo se alimenta a través de un paso de la cámara exterior 581 y se bombea hacia la línea de escape 150 a través del paso 582. La salida puede estar aguas arriba o aguas abajo con respecto a la parte móvil 140. En una realización alternativa, la salida es hacia una línea de bomba separada. En otra realización alternativa, la salida está en la cámara de reacción 120 en el punto donde la cámara de reacción en movimiento 120 contacta con la parte estacionaria superior. El contacto formado entre la cámara de reacción móvil 120 y la parte estacionaria cuando la cámara de reacción 120 está en la posición de deposición o de limpieza puede ser un contacto de metal a metal.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la dirección del flujo de gas dentro de la cámara de reacción 120 es de arriba hacia abajo. La entrada de gas o fluido a la cámara de reacción 120 es preferiblemente desde el lado superior de la cámara de reacción 120 y la salida desde una parte inferior de la cámara de reacción (debajo del sustrato), por ejemplo, a través de la parte inferior o parte inferior de la cámara de reacción 120 en la línea de escape 150. En el extremo de la línea de escape 150 hay una bomba de vacío (no mostrada) que bombea el interior de la cámara de reacción 120 al vacío.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la cámara de reacción 120 forma un cuerpo con simetría de rotación. La cámara de reacción 120 puede ser una parte similar a un cuenco (que tiene una abertura de escape en su parte inferior). La cámara exterior 110 puede estar formada por un recipiente a presión. La cámara exterior 110 puede denominarse cámara de vacío debido a las condiciones de vacío generadas en ella. En ciertas realizaciones ilustrativas, tanto la cámara de reacción 120 como la cámara exterior 110 están al vacío cuando se cargan los sustratos (y durante el procesamiento). Las paredes de la cámara exterior 110 forman un límite. El volumen dentro de las paredes de la cámara de vacío, que se aplica especialmente al interior de la cámara de reacción 120, es bombeado al vacío por una bomba de vacío (no mostrada), prevaleciendo así las condiciones de vacío dentro del volumen definido por las paredes de la cámara de vacío.
En ciertas realizaciones ilustrativas, la presión en el espacio intermedio 111 durante el procesamiento está por debajo de la presión atmosférica. En ciertas realizaciones ilustrativas, la presión en el espacio intermedio es de 0,9 bar o menos, preferentemente de 15 a 5 mbar, siendo la presión en el espacio de reacción 112 preferentemente de 1,5 a 0,1 mbar. La presión en el espacio intermedio 111 es preferiblemente al menos dos veces la presión en el espacio de reacción 112. En algunas realizaciones, la presión en el espacio intermedio 111 es de 5 a 10 veces la presión en el espacio de reacción 112. En algunas otras realizaciones, como cuando se usa plasma de microondas, la presión en el espacio de reacción 112 puede ser 1 Pa y la presión en el espacio intermedio, de 4 a 5 Pa. Se puede aplicar una bomba turbomolecular para obtener altos grados de vacío.
Cuando la cámara de reacción 120 se abre (se desciende) para descargar, la presión de la cámara de reacción 120 en una realización se eleva a una lectura que es igual o superior en comparación con la presión en el espacio intermedio 111 para empujar las posibles partículas lejos del sustrato.
En ciertas realizaciones ilustrativas, se utiliza un elemento móvil alternativo. El elemento móvil 640 que se muestra en la figura 6 está implementado por dos (o más) tubos entrelazados o anidados que se pueden mover verticalmente entre sí. Por lo demás, la realización contiene elementos similares y funciona de manera similar a las realizaciones descritas anteriormente.
La figura 7 muestra un elemento protector opcional 791 que se coloca dentro de la línea de escape 150 y que está configurado para evitar que se deposite material sobre el elemento móvil 140 durante el procesamiento. El elemento protector 791 puede tener forma de tubo y puede extenderse a lo largo de toda la longitud del elemento móvil 140, e incluso más allá. Puede estar fijado a la línea de escape 150 o a un borde de la cámara exterior 110. En una realización, el gas inactivo se alimenta desde el espacio intermedio 111 al espacio formado entre el elemento protector 791 y el elemento móvil 140 a través del paso 582 cerca de un extremo inferior muerto del espacio. El gas inactivo fluye hacia arriba a lo largo del espacio estrecho formado hasta el punto en el que termina el elemento protector 791. El flujo se vuelve hacia abajo y se mezcla con el flujo de la línea de escape. De este modo, se impide la entrada de gases reactivos en el espacio entre el elemento protector 791 y el elemento móvil 140. En las realizaciones en las que se omite el soporte del sustrato 130, los uno o más sustratos pueden estar soportados por un borde superior del elemento protector 791.
En otra realización más, hay un segundo elemento móvil (otro elemento tubular como un segundo fuelle) alrededor del (primer) elemento móvil 140 descrito. Se forma un espacio cerrado entre los dos elementos móviles y el espacio formado se presuriza con gas o fluido según sea necesario para obtener deformaciones en los elementos móviles debido a cambios en la presión aplicada provocando así el movimiento vertical de la cámara de reacción 120 según se desee. Dicho segundo elemento móvil puede estar, por ejemplo, firmemente ajustado contra la pared exterior de la cámara de reacción 120 en un extremo y contra la pared de la cámara exterior 110 en su otro extremo. La disposición funciona como un accionador neumático.
En otra realización más, se omite la cámara exterior 110. La cámara de reacción 120 forma parte de un reactor de cámara única. Se forma una abertura de carga bajando la cámara de reacción 120 como un todo.
La figura 8 muestra un método según una realización de la invención. En la etapa 801, la cámara de reacción se desciende. Los uno o más sustratos se cargan en la etapa 802. La cámara de reacción se eleva a la posición de deposición o de limpieza en la etapa 803 para que se produzca la deposición y/o limpieza con un método de deposición o de limpieza seleccionado en el paso 804. Después de procesar, la cámara de reacción se vuelve a desciender en la etapa 805, y uno o más sustratos se descargan en la etapa 806. En realizaciones más generales, se pueden omitir una o más de las etapas 802-806. En otra realización más, por ejemplo, en una realización de recubrimiento en polvo, el polvo puede cargarse a lo largo de un canal separado y descargarse a lo largo del mismo canal o de uno diferente. En una realización de este tipo, no será necesario bajar la cámara de reacción para la carga, sino que el descenso de la cámara de reacción se puede utilizar únicamente con fines de mantenimiento.
La descripción relativa a cualquier realización anterior particular es directamente aplicable a otras realizaciones descritas. Esto se aplica tanto a la estructura como al funcionamiento del aparato descrito.
Sin limitar el alcance y la interpretación de las reivindicaciones de la patente, se enumeran a continuación ciertos efectos técnicos de una o más de las realizaciones de ejemplo divulgadas en este documento. Un efecto técnico es la formación reducida de partículas en un aparato de procesamiento de sustrato, como un aparato de deposición o de limpieza, sobre la superficie del sustrato colocando las partes móviles de la cámara de reacción debajo del sustrato. Otro efecto técnico es evitar que las partículas de debajo del sustrato entren en el espacio sobre el sustrato, cuando la dirección del flujo debajo del sustrato está más alejada del sustrato (es decir, hacia abajo). Otro efecto técnico es el método de carga mejorado en un reactor de procesamiento de sustrato, en un reactor de procesamiento de sustrato de doble cámara en particular. Otro efecto técnico es aún mayor diferencia de presión, que se puede obtener mediante el uso de fuelles flexibles un componente deformable, en comparación con el estado de la técnica.
Cabe señalar que algunas de las funciones o etapas del método discutidas anteriormente se pueden realizar en un orden diferente y/o simultáneamente entre sí. Asimismo, una o más de las funciones o etapas del método descritas anteriormente pueden ser opcionales o pueden combinarse.
La descripción anterior ha proporcionado a modo de ejemplos no limitativos de implementaciones y realizaciones particulares de la invención una descripción completa e informativa del mejor modo contemplado actualmente por los inventores para llevar a cabo la invención. Sin embargo, está claro para un experto en la materia que la invención no se limita a los detalles de las realizaciones presentadas anteriormente, sino que puede implementarse en otras realizaciones utilizando medios equivalentes sin desviarse de las características de la invención que se definen en las reivindicaciones de la patente.
Asimismo, algunas de las características de las realizaciones de esta invención divulgadas anteriormente pueden usarse de manera ventajosa sin el uso correspondiente de otras características. Como tal, la descripción anterior debe considerarse meramente ilustrativa de los principios de la presente invención y no como limitación de los mismos. Por ende, el alcance de la invención solo está restringido por las reivindicaciones de patente adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de deposición o de limpieza, que comprende:
una cámara exterior (110);
una cámara de reacción (120) dentro de la cámara exterior (110) formando una estructura de doble cámara, en donde el aparato comprende un elemento móvil (140) configurado para permitir el movimiento vertical de la cámara de reacción (120) entre una posición de procesamiento y una posición descendida dentro de la cámara exterior (110), siendo la posición descendida para cargar uno o más sustratos (105) en la cámara de reacción (120), estando el aparato de deposición o de limpieza caracterizado por que el elemento móvil (140) forma parte de una línea de escape (150) del aparato.
2. El aparato según la reivindicación 1, en donde el aparato está configurado para formar una abertura de carga en la cámara de reacción (120) mediante el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción (120).
3. El aparato según las reivindicaciones 1 o 2, en donde la cámara de reacción (120) está configurada para separarse de una parte estacionaria superior con el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción (120) para abrir una ruta de carga.
4. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende: un puerto de carga en el lateral de la cámara exterior (110) para cargar los uno o más sustratos en la cámara de reacción (120) a través del lateral de la cámara exterior (110).
5. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento móvil (140) es un fuelle de vacío.
6. El aparato según cualquier reivindicación anterior, que comprende: un calentador (155) en el interior de la cámara exterior (110), pero en el exterior de la cámara de reacción (120).
7. El aparato según cualquier reivindicación anterior, que comprende la alimentación de gas inactivo (125) a la cámara exterior (110) a un espacio intermedio (111) formado entre las paredes de la cámara de reacción (120) y la cámara exterior (110) y la salida del gas inactivo desde el espacio intermedio.
8. El aparato según cualquier reivindicación anterior, en donde el aparato es un aparato de deposición de capas atómicas, ALD, o un aparato de deposición de vapor químico, CVD.
9. Un método, que comprende:
proporcionar una cámara de reacción (120) de un reactor de deposición o de limpieza con una posición de procesamiento y una posición descendida, comprendiendo el método la etapa de mover la cámara de reacción (120) entre la posición de procesamiento y la posición descendida mediante un elemento (140) colocado en una línea de escape (150) del reactor de deposición o de limpieza, siendo la posición descendida para cargar uno o más sustratos (105) en la cámara de reacción (120).
10. El método según la reivindicación 9, que comprende:
formar una abertura de carga en la cámara de reacción (120) mediante el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción (120).
11. El método según las reivindicaciones 9 o 10, que comprende:
separar la cámara de reacción (120) de una parte estacionaria superior con el movimiento hacia abajo de la cámara de reacción (120).
12. El método según cualquier reivindicación anterior 9-11, que comprende:
cargar los uno o más sustratos (105) en la cámara de reacción (120) a través de un lateral de una cámara exterior (110) que rodea la cámara de reacción (120).
13. El método según cualquier reivindicación anterior 9-12, que comprende:
mover la cámara de reacción (120) mediante un elemento de flexión estanco al gas (140), como un fuelle de vacío.
14. El método según cualquier reivindicación anterior 9-13, que comprende proporcionar un espacio intermedio (111) formado entre la cámara de reacción (120) y las paredes de la cámara exterior (110) con una presión superior en comparación con la presión de la cámara de reacción (120).
15. El método según cualquier reivindicación anterior 9-14, que comprende llevar a cabo un método de deposición de capas atómicas, ALD, en los uno o más sustratos (105) dentro de la cámara de reacción (120).
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