TWI753003B - 沉積方法及沉積反應器 - Google Patents

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Abstract

一種於原子層沉積(ALD)反應器(100)中的原子層沉積法，包括一反應室(10)，其容納一基材槽(30)，以及一反應室(10)外隔離的振動源(70-72)，或於反應室(610)內隔離。在基材槽(30)內的顆粒材料藉由自我飽和表面反應塗佈，其係以由上到下的前驅物流通過基材槽(30)，且利用隔離的振動源(70-72)在塗佈顆粒材料時致使基材槽(30)內的顆粒材料運動。

Description

沉積方法及沉積反應器
本發明一般相關於沉積反應器。更特別地，但不排他地，本發明相關於此類沉積反應器中的材料利用依序自我飽和表面反應沉積在表面上。
本節說明有用之背景資訊，而無需使用現今技術中所述之任一技術。
原子層磊晶(ALE)法係由Dr.Tuomo Suntola在1970年代早期所發明。該方法的另一通用名稱為原子層沈積(ALD)，現今取代ALE使用。ALD是一種特殊化學沈積方法，其係以依序引入至少二反應前驅物到至少一基材上為基礎。
利用ALD生長的薄膜係密實、無針孔，且有均勻厚度。舉例而言，在一實驗中，氧化鋁以熱ALD法，由三甲基鋁(CH3)3Al，亦稱為TMA，以及水在250~300℃中生長，其在基材晶圓上僅造成約1%的不均勻性。
ALD技術之一有趣應用為塗佈小粒子，如粉末材料。舉例而言，可能希望在粒子上沉積一薄塗層，以改變彼等顆粒之表面性質，同時維持其整體性質。
US 2009155590 A1揭示一種利用原子層沉積法披覆粒子的方法，其中該方法包含在流體化床反應器中，使用包含第一反應物之第一反應氣體使該粒子流動的步驟，以使該第一反應物之單層實質上完全披覆該粒子。
WO 2013171360 A1揭示一種方法，其中利用一快速耦接方法使料筒接收至ALD反應器中，並於料筒中形成流體化床以進行沉積。
依據本發明之第一範例態樣，係提供一種沉積方法，包含：提供一沉積反應器，其中在反應室中具有基材槽；提供一反應室外隔離的振動源，或於反應室內隔離；塗佈基材槽內的顆粒材料，其係利用自我飽和表面反應，使用由上到下的前驅物流通過基材槽；以及利用隔離的振動源在塗佈顆粒材料時致使基材槽內的顆粒材料運動。
在某些示例性實施例中，運動係由反應室外部或反應室的反應空間外部引起。在某些示例性實施例中，振動於反應槽進行，而非在反應器本體進行振動。在一實施例中，振動源與反應器本體隔離。在一實施例中，振動源係以彈性方式自反應器本體隔離或利用非接觸裝置(如物理性分離或分離一段距離)。在一實施例中，基材槽係以彈性方式自反應器本體隔離。在一實施例中，反應器本體包含反應室壁與一前管線。
術語「自我飽和表面反應」定義目前已使用的術語原子層沉積，ALD，應理解到，本文中之ALD亦包括ALD分型，如MLD(分子層沉積)、PEALD(電漿強化原子層沉積)以及光強化原子層沉積(亦稱為快速強化ALD)。
術語振動可廣泛詮釋為亦涵蓋不同的搖晃運動。
在某些示例性實施例中，由上到下的前驅物流通過基材槽至整個基材槽體積。通過該槽之通道並無侷限，但化學物質流向下至整個內部或基材槽定義的全部體積，以增進均勻性。
在某些示例性實施例中，該方法包含使用一基材槽，其體積相對於由上到下的前驅物流而言，不具橫向結構。在某些示例性實施例中，基材槽不轉動。
在某些示例性實施例中，防止前驅物經由通過顆粒材料以外的任一路徑流至反應室之前管線，以改進化學物質流之效率及/或反應器之壓力平衡。在某些示例性實施例中，此以密封方式實現。在某些示例性實施例中，將封條固定在基材槽與反應室壁之間，或固定在維持基材槽的基材盤與反應室壁之間。封條可為彈性封條，如O型環封條。在某些示例性實施例中，基材槽或盤位於反應室壁之光滑面或光滑邊緣，其間無封條或其他彈性隔離元件。
在某些示例性實施例中，隔離的振動源具有與反應室壁呈彈性或無接觸的隔離。在某些示例性實施例 中，振動於基材槽進行，其為一與反應室壁分開的容器。
在某些示例性實施例中，該方法包含經由波導將振動由振動源傳送至顆粒材料。
在某些示例性實施例中，該方法包含經由無線感應誘發振動源振動致使顆粒材料運動。在某些示例性實施例中，振動經由基材槽誘發。在某些示例性實施例中，振動的誘發係利用波導輔助誘發。
在某些示例性實施例中，基材槽係以彈性方式自反應室壁隔離。
在某些示例性實施例中，超音波振動係用於致使顆粒材料運動。因此，在某些示例性實施例中，振動源產生超音波振動。在某些示例性實施例中，超音波振動係由超音波振動源傳送至顆粒材料。
在某些示例性實施例中，該方法包含經由波導將振動傳送至基材槽。在某些示例性實施例中，振動能量利用本身的功率自振動源傳送至顆粒材料。
在某些示例性實施例中，該方法包含：經由位於反應室前管線之波導元件，自振動源傳送超音波振動至反應槽。
在某些示例性實施例中，振動源係以彈性方式自反應室前管線隔離。在某些示例性實施例中，振動源係以物理方式利用彈性元件自前管線分開。
在某些示例性實施例中，在反應室內隔離的振動源係位於真空條件下。在某些示例性實施例中，在反 應室內隔離的振動源係位於反應空間外(前驅物蒸氣垂直流經由其通過)，但總空間內部受限於反應室壁。在某些示例性實施例中，此振動源與反應室主體積分開。其可固定在受限空間或其他室中，其與反應室主體積分開。受限空間可利用反應室之其餘部分的窄通道分開。在受限空間中ALD加工期間的加工條件，如溫度及/或壓力，可不同於反應室之其餘部分內的條件。在一示例性實施例中，受限空間內的溫度低於反應室之其餘部分內的溫度，允許使用對溫度更敏感的振動源。在一示例性實施例中，受限空間內的壓力高於反應室之其餘部分內的壓力，因此防止前驅物蒸氣(或反應物)進入容納振動源的受限空間。在一實施例中，有提供一沖洗氣體流入受限空間，從而朝向反應室之其餘部分(或反應空間)，以防止前驅物蒸氣(或反應物)進入受限空間。
在某些示例性實施例中，該方法包含：利用加工條件自反應室之其餘部分隔離振動源(其於反應室內隔離)。
在某些示例性實施例中，在反應室內隔離的振動源，係自反應室之主體積(或自反應空間)分開。
所揭示方法之許多應用的一範例，為針對濕氣敏感粒子，沉積一溼氣阻隔塗層。
依據本發明之第二範例態樣，有提供沉積反應器，包含一反應室，其容納一基材槽；以及 一隔離的振動源於反應室外，或於反應室內隔離，沉積反應器配置為在基材槽內利用自我飽和表面反應塗佈顆粒材料，其係使用由上到下的前驅物流通過基材槽，並利用隔離的振動源在塗佈顆粒材料時致使基材槽內的顆粒材料運動。
反應器(ALD反應器)可為非流體化床反應器。所使用之化學物質(如前驅物蒸氣)可僅向下穿越顆粒材料。本發明實施例允許使用具均勻化學物質流之橫流反應器(cross-flow reactor)，其由上到下方向穿越可通透基材槽。在某些示例性實施例中，基材槽底部可允許前驅物蒸氣或氣體通透，但顆粒材料無法通過。在某些示例性實施例中，基材槽具有可通透上蓋，允許前驅物蒸氣或氣體通過，但顆粒材料無法通過。在某些示例性實施例中，反應室具圓形截面。
在某些示例性實施例中，基材槽配置為可使由上到下的前驅物流通過基材槽之整個體積。
在某些示例性實施例中，基材槽定義出之體積不包含由上到下的前驅物流之橫向結構。
在某些示例性實施例中，基材槽具圓形截面。
在某些示例性實施例中，反應器包含彈性或無接觸隔離，其將振動源與反應室隔離。
在某些示例性實施例中，沉積反應器包含：一波導元件，配置為將振動由振動源傳送至顆粒材 料。在某些示例性實施例中，波導元件定位於反應室之前管線中。
在某些示例性實施例中，振動源配置為經由無線感應誘發振動，致使顆粒材料運動。
在某些示例性實施例中，振動源配置為可產生超音波振動。
在某些示例性實施例中，反應器係配置為經由位於反應室前管線之波導元件，自振動源傳送超音波振動至反應室。
在某些示例性實施例中，振動源係以彈性方式自反應室前管線隔離。在某些示例性實施例中，沉積反應器包含一第一彈性隔離元件，其配置為隔離振動源，以防止不需要的振動。
在某些示例性實施例中，基材槽係以彈性方式自反應室壁隔離。在某些示例性實施例中，沉積反應器包含一第二彈性隔離元件或一彈性封條，配置為隔離基材槽，以防止不需要的振動。
在某些示例性實施例中，反應器包含一基材盤，配置為可維持基材槽於其上。在某些示例性實施例中，所產生之振動係傳送至基材盤，以振動基材盤，其中顆粒材料位於基材盤上之基材槽中。在某些示例性實施例中，基材盤可允許蒸氣或氣體通透，但顆粒材料無法通過。在某些示例性實施例中，由上到下的垂直氣流允許可連續通過基材槽與基材盤。
在某些示例性實施例中，在反應室內隔離之振動源，係與反應室之主體積分開。
在本發明之第三範例態樣中，係提供一種沉積方法，包含：提供一顆粒材料樣本於反應室內之基材槽中；致使顆粒材料振動，其係利用藉由將來自振動元件之振動，經由一波導元件傳送至樣本；以及利用自我飽和表面反應塗佈顆粒材料。
依據本發明之第四範例態樣，係提供一種沉積反應器，包含：一反應室；一基材槽，配置為可維持顆粒材料樣本；一超音波振動元件，配置為提供超音波振動；以及一波導元件，配製為可將超音波震動自超音波振動元件傳送至樣本，以致使顆粒材料振動。
以上已說明本發明不同的非約束性範例態樣和實施例。上述實施例僅用於解釋可用於本發明實施時的特選態樣或步驟。某些實施例可僅參考本發明的某些範例態樣以呈現。應理解到，相對應的實施例亦可應用於其他範例態樣。彼等實施例知任何適當組合皆可使用。
10:反應室
20:基材盤
30:基材槽
40:前管線
41:振動導體部件
42:入口濾器或濾網
50:波導元件
60:第一彈性隔離元件
70:振動器元件
71:隔離源
72:振動源
80:第二彈性隔離元件
90:管線
91:封閉裝置
100:反應器
510:步驟
520:步驟
530:步驟
540:步驟
610:反應室
620:受限空間
625:窄通道
630:基材槽
現僅以範例方式參考附圖描述本發明，其中：圖1顯示本發明示例性實施例之沉積反應器 原理示意圖；圖2顯示本發明另一示例性實施例之沉積反應器原理示意圖；圖3顯示圖1之沉積反應器的進一步細節；圖4顯示本發明示例性實施例之沉積反應器振動裝置原理示意圖；圖5顯示本發明示例性實施例之粒子塗佈方法原理流程圖；圖6顯示本發明示例性實施例之具備真空條件中振動源之沉積反應器原理示意圖；以及圖7顯示本發明另一示例性實施例之具備真空條件中振動源之沉積反應器原理示意圖。
在下列敘述中，係使用原子層沉積(ALD)技術作為一範例。ALD的生長技術基礎為本技術領域者已知習知。如本專利申請案引言中所述，ALD為一種特殊的化學沉積技術，以依序導入至少二反應前驅物至至少一基材上為基礎。然而，應理解到，這些反應前驅物之一可以能量取代，當使用光強化ALD或PEALD時，形成單一前驅物ALD製程。基材位於反應空間內。反應空間一般經加熱。ALD之基礎生長係以化學沉積(化學吸附)與物理沉積(物理吸附)間鍵結強度差異為基礎。ALD在沉積過程中利用化學吸附並消除物理吸附。在化學吸附期間，會在固態表面與到達氣相之分子間形成強化學鍵。由於僅涉及凡德 瓦耳力，物理吸附之結合相當弱。當局部溫度高於分子縮合溫度時，物理吸附鍵結易受熱能破壞。
ALD反應器中之反應空間包含所有，一般經加熱之表面，其可交替與依序暴露於每一用於沉積薄膜或塗層之ALD前驅物。基礎ALD沉積循環係由四個依序步驟組成：脈衝A、沖洗A、脈衝B、及沖洗B。脈衝A一般係由金屬前驅物蒸氣組成，而脈衝B由非金屬前驅物蒸氣組成，尤其是氮氣與氧氣前驅物蒸氣。非活性氣體，如氮氣與氬氣以及真空幫浦，係用於在沖洗A與沖洗B步驟中沖洗氣體反應副產物，以及反應空間中的殘餘反應物。沉積順序包含至少一沉積循環。沉積循環重複直至沉積順序製造出所欲厚度之薄膜或塗層。
在典型ALD製程中，前驅物經由化學吸附與加熱表面之反應位置形成化學鍵結。條件一般設定為在一前驅物脈衝期間，僅會在表面上形成一層固體材料分子單層。因此，生長過程為自我終止或飽和。例如，第一前驅物可包括配位基，其維持連結至吸附之物質上，並使表面飽和，其防止進一步的化學吸附。反應空間溫度維持在高於所始用之前驅物的縮合溫度並低於其熱分解溫度下，使得前驅物分子可基本上完整化學吸附於基材上。當前驅物分子化學吸附至表面上時，基本上完整代表揮發性配位基可能由前驅物分子中除去。該表面基本上因第一型反應性位點，即第一前驅物分子之經吸附物種，而變得飽和。此化學吸附步驟一般緊接著第一沖洗步驟(沖洗A)，其中過 量的第一前驅物與可能的反應副產物係從反應空間移除。之後第二前驅物蒸氣導入反應空間中。第二前驅物分子一般與第一前驅物分子之吸收物種反應，因而形成所欲之薄膜材料或塗層。一旦經吸附之第一前驅物全部量耗盡，生長便會終止，且表面基本上會因第二型反應位置飽和。過量的第二前驅物蒸氣可能的反應副產物之後以第二沖洗步驟(沖洗B)移除。之後重複該循環直至薄膜或塗層生長至所欲厚度。沉積循環亦可更為複雜。例如，該循環可包括三或多個經沖洗步驟分開的反應物蒸氣脈衝。所有彼等沉積循環形成一定時沉積序列，其經邏輯單元或微處理器控制。
在下面描述的某些示例性實施例中，薄的保形塗層(conformal coatings)係提供於各顆粒或粉末形式之材料表面上。粒徑取決於顆粒材料與特定應用。適當之粒徑一般範圍為奈米至數百微米。此外，當製程未侷限該顆粒尺寸或形狀時，欲塗佈之顆粒可具較大尺寸。因此，在某些示例性實施例中，可塗佈數毫米範圍之顆粒。可使用廣範圍之顆粒材料。基礎顆粒之組成及其塗佈一般一起選擇，以使顆粒之表面特性以特定應用所欲方式修飾。基本顆粒較佳具有某些官能基於表面上，其參與ALD反應順序，產生塗層，或ALD加工步驟可產生反應位置。以此方式塗佈顆粒材料，實質上所有顆粒之實質上所有表面之每一側皆經塗佈，可防止顆粒凝聚，而使表面每一側皆暴露於前驅物，以自我飽和表面反應。
圖1顯示本發明一示例性實施例之沉積反應器100原理示意圖。在一示例性實施例中，沉積反應器為原子層沉積，ALD，反應器。反應器100包含一反應室10。在一實施例中，反應器包含容納反應室10之另一腔室，儘管圖1示意圖僅顯示單一室體。反應器100更包含反應室10內有一基材或樣本，基材盤20配置為可維持基材槽30於其上，其含有欲塗佈之基材或樣本。在一實施例中，基材槽30含有欲利用自我飽和表面反應塗佈之顆粒材料，例如粉末。
反應器100更包含，在反應室10內部，一或多個位於基材槽30上方之氣體入口。在一實施例中，攜帶氣體及/或反應氣體(前驅物氣體)以由上至下流動通過顆粒材料。
反應器100更包含一前管線(排出通道)40，配置為自反應室10移除氣體，如前驅物氣體。在一實施例中，如圖1所示，前管線40位於反應室10底部。然而，在又一實施例中，前管線可位於不同位置，例如，經由反應室10之側壁。基材盤20係安排為氣體可通過該盤，由基材槽30流向前管線40。
圖1進一步顯示一振動器元件70，如超音波產生器，配置為提供振動。在一實施例中，振動器元件70係連結至波導元件50，配置為傳送所產生之振動(如超音波振動)至基材盤20，以振動基材盤20，以及穿透至其內基材槽30中之顆粒材料。然而，在另一實施例中，波導元 件50係直接連結至基材槽30(可省略基材盤20)。在又一實施例中，波導元件50僅與顆粒材料接觸，而不會直接誘發振動至基材槽30。顆粒材料之振動可防止該材料凝聚，而使反應氣體可到達所有材料表面，因而提供均勻的塗層於顆粒每一側，其係藉允許前驅物氣體完全穿透顆粒材料而達成。在一實施例中，振動器元件70包含如壓電超音波發射元件。
在一實施例中，波導元件50定位於反應室10之前管線40中，且振動器元件70定位於前管線旁，並經由第一彈性隔離元件60與其連結，隔離元件配置為可防止振動導入前管線40，並由其通過而至反應器100之其他部件，如反應室10壁。在其他實施例中，波導經由不同途徑連結至基材盤20及/或基材槽30，如經由反應室頂部並以類似於前述方式隔離，以防止不需要的振動，其會導致能量損失。
此外，基材盤20及/或基材槽30較佳與反應室10缺乏固定連結。因此，在一實施例中，基材槽30與反應室10壁以隔離元件隔離。例如，具有第二彈性隔離元件80，如O-環，以防止不需要的振動由基材盤20(若有的話)及/或基材槽30傳送至反應室10壁。隔離元件80係置於反應槽30與反應室10壁之間。在一範例中，如圖1所示，隔離元件置於反應室10壁內的基材盤20與軸環(collar)之間。
圖2顯示本發明另一示例性實施例之沉積反 應器原理示意圖。在此實施例中，反應室10與基材槽30之基本構造相對應於彼等圖1中所述者。振動以非接觸方式由隔離源71傳送至基材槽30。在一實施例中，此係利用直接由隔離源71產生的外部場(或信號)，例如利用磁場或電磁場，或利用電磁感應，致動基材槽30而實現。隔離源71位於反應室10外部。在一實施例中，基材槽30具有一匹配特徵，其係經配置為接收隔離源71產生之攜帶致動信號的能量。舉例而言，在一實施例中，基材槽30由攜帶致動信號之能量所匹配的材料製成，或者基材槽30可具有接收能量的一或多個嵌入式接收器。接收(外部)信號(或能量)可另外由連結至基材槽30的部件進行，類似於圖1中的基材盤20(圖2未顯示)。基材槽30及/或基材盤20可利用一隔離元件自反應室10壁隔離，類似於圖1中所述。
圖3顯示如同圖1中的類似配備，並外加樣本輸送管90。反應器可包含樣本輸送管90，或多條管線，其由反應室10外部延伸至基材槽30中。在一些實施例中，管線90能在沉積前傾倒顆粒材料，且在沉積後取出顆粒材料。在一實施例中，管線90具有閥及/或氣體流量控制器91，舉例而言，能使塗佈加工在真空下進行，且借助抽吸移除顆粒材料。在一實施例中，當反應室在環境壓力下藉由在基材槽30中以前管線40方向安排一壓力(例如藉由施加惰性氣流)而沉積後，可進行移除，此壓力高於管線90的壓力。所產生的回流經由管線90將經塗佈的顆粒材料從反應槽30推出。
儘管圖3顯示，在其他實施例中，樣品輸送管90延伸到基材槽30底部，但管線90的定位可不同。舉例而言，管線90僅可延伸至基材槽30上緣或側面。
在一實施例中，樣本輸送管線90借助流體或重力將顆粒材料輸送至反應室10或基材槽30中。若欲塗佈材料以流體流運送至基材槽30，則管線90可用作具有封閉裝置91的流體流通道。在一實施例中，彼等方式與流程控制相聯結，例如，使得能批量加工。當使用重力時，反應器可配置為移動形式。管線90可配置為利用封閉裝置91封閉，據此阻斷樣本流。在另一實施例中，填料、沉積、及卸載過程可看似連續方式。
圖4顯示本發明示例性實施例之沉積反應器振動裝置原理示意圖。振動裝置，亦參考圖1所述，包含振動器元件70與波導元件50，係連結至基材盤20及/或基材槽30。圖4進一步顯示三維產生的振動方向。產生振動的維度數量取決於實施情況。在一些實施例中，振動僅在兩個維度上產生，且在一些實施例中，僅在一個維度上產生。
基材槽30係經配置，使得反應性氣體可由上到下通過其而流向排氣通道(前管線40，圖1-3)。基材槽30可為板形(plate)或開杯形(open cup)。在一實施例中，其上方有一入口濾器或濾網42。基材槽30底部係可通透，允許氣體(但非欲塗佈顆粒材料)通過。槽底部因此可包含一濾器(圖4未顯示)。基材盤20亦可(包含一粒子濾器，氣體 從其通過)。
在進一步實施例中，基材槽30係經配置，使得顆粒材料具有與將振動接收並傳送至顆粒材料的部件(例如，基材槽30表面或邊緣)有特定最大距離。在一實施例中，此係配置或結合下列一或多者：
- 顆粒材料層在濾器(亦即，基材槽30底部)上具有受限厚度
- 基材槽30具有元件41(圖4)連結其底部或邊緣，例如薄片或電線，其將振動傳導至顆粒材料
- 基材槽30包含複數個子容器，其中子容器壁傳導振動。
應理解的是，在前面範例中，振動可直接從波導50傳導至基材槽30，或甚至直接從波導50傳導至元件41，而波導50不與反應槽30機械性接觸。還應理解的是，元件41可由振動源71以非接觸方式致動。
在一實施例中，前面提到的部件42為多孔上蓋或濾蓋。其可形成基材槽30的一部分，亦可為基材槽30頂部的一部分。在一實施例中，上蓋可防止塵粒流出。此將進一步擴散化學物質進入基材槽30中。
以下揭示特定進一步實施例：
在一實施例中，基材盤20(圖1、2與4)係配置為位於反應室10邊緣上，或反應室壁形體上，以便在基材槽30(與其下方的壓力相比)上產生比前管線40更高的壓力。
在進一步實施例中，反應室10具有連結至其上之熱感測器或多個感測器，其配置為利用物理方式接觸顆粒材料(例如搭配熱電偶)或利用光學裝置(未顯示)測量顆粒材料溫度。
在一實施例中，基材槽30及/或基材盤20安置於反應室10上，或反應室10上所安裝之部件上，使得源自基材盤20、基材槽30、或元件41之機械力無法有效傳送至反應室10(或反應室10壁)。基材盤20或基材槽30，例如，可安置在作為反應室10之一部件的平滑面或平滑邊緣上。可省略彈性隔離元件80。
在一實施例中，振動器元件70、71位於反應室10外部，但在真空條件下，例如，在真空室周圍環境內。在其他實施例中，當所使用的振動器元件無法承受真空條件時，則振動器元件位於真空條件外部，例如位於反應器100之真空部件的物理邊界外側。在進一步實施例中，振動器元件70可部分地或完全地位於反應器100之真空部件內部。在進一步實施例中，振動器元件直接連結至部件20及/或30而毋須波導。在另一實施例中，部件20與50係組合成一部件，部件20與30係組合成一部件，或部件20、30與50係組合成一部件。
儘管未顯示在圖1-4，沉積反應器100包含其他常用於原子層沉積反應器的元件。在一實施例中，此類元件包括氣體進料管線，例如，用於前驅氣體、惰性氣體、及/或沖洗氣體；加熱及/或冷卻元件；填料及卸載裝置； 壓力控制裝置及溫度控制裝置。
在一實施例中，基材盤20係一邊緣保持部件。反應室10可安排將少量進入的氣體引導通過邊緣保持部件20(除了通過基材槽30以外)，以防在沒有沖洗氣流的位置上沉積，亦即，部件20的垂直部分與反應室10壁間之側角處空間。少量的氣體可藉由附加的進氣管線引導至彼等地點(未顯示)。關於通過基材槽30的氣體，可為非反應性氣體、反應性氣體、或鈍化氣體。
在一實施例中，可改變流入與流出反應室10的氣體，以便影響對基材槽30中樣本的壓力。這可藉由，例如，控制化學品的脈衝或改變前管線的進氣流量或真空度而實現。在一實施例中，進行流量控制，例如，使所選壓力維持在基材槽30中的樣本上。在一實施例中，進行流量控制，以維持所選流量通過基材槽30中的樣本，例如，利用質流控制器(mass flow controller)。
在另一實施例中，類似前面圖3所述，所產生的回流係用於清潔反應室10內的濾器，例如，濾器42(若使用)，及/或用於減少孔隙堵塞。
圖5顯示用於塗佈本發明示例性實施例之方法的主要流程圖。在步驟510，於基材槽30中提供欲塗佈的顆粒樣本，並置於反應室10內的基材盤20上。在步驟520，以(超音波)振動器元件使顆粒樣本振動，並以波導元件50將所產生的超音波引導至基材盤20，且通過其到基材槽30中的顆粒樣本。在步驟530，利用自我飽和表面反應 的沉積加工塗佈顆粒樣本。在一實施例中，沉積加工為原子層沉積，ALD，加工。塗佈期間的振動可防止顆粒材料凝聚並提供粒子均勻的塗層。在步驟540，經塗佈樣本係由反應室10移除。
圖6顯示本發明示例性實施例之真空條件內具有振動源的沉積反應器原理示意圖。圖6顯示顯示沉積反應器組件，其中振動源(例如，超音波致動器)72內部安排真空。可省略彈性隔離元件60。振動源72位於受限空間620內，其利用窄通道625與反應室(或反應空間)610之其餘部分分開。基材槽630含有欲塗佈的顆粒材料。振動源72將振動直接傳送到顆粒材料，而不會誘發基材槽630振動及/或不會接觸基材槽630。可省略彈性隔離元件80。振動導體部件41或類似物可用於將振動由振動源72直接傳送到顆粒材料。振動導體部件41可為耙(rake)或類似物形式。
在受限空間620中ALD加工期間的加工條件，如溫度及/或壓力，可不同於反應室610之其餘部分內的條件。在一示例性實施例中，受限空間620內的溫度低於反應室610之其餘部分內的溫度，允許使用對溫度更敏感的振動源72。在一示例性實施例中，受限空間620內的壓力高於反應室610之其餘部分內的壓力，因此防止前驅物蒸氣(或反應物)進入容納振動源72的受限空間620。在一實施例中，有提供一沖洗氣體流入受限空間620，從而朝向反應室610之其餘部分(或反應空間)，以防止前驅物蒸 氣(或反應物)進入受限空間620。
在一示例性實施例中，例如圖6所示，振動源72設置在反應室610加熱部件的外部。此外，振動源72可藉由機械方式將其耦接至室壁或冷卻結構(未顯示)，或藉由載體或沖洗氣體使其流過前管線40以維持冷卻(圖6未顯示進入容納振動源72空間的進氣管線)。此外，載體或沖洗氣體可用於使振動源72免於接觸反應性化學物質。在進一步實施例中，振動源72可另外位於另一位置，例如，基材槽630下方，如圖1-4所示。此外，圖6的安排使得能直接連結至元件41及/或基材槽30及/或基材盤20。
圖7顯示本發明另一示例性實施例之真空條件內具有振動源的沉積反應器原理示意圖。在此實施例中，波導50位於振動源72與顆粒材料之間。波導50將來自振動源72的振動傳導至顆粒材料。其餘則參考圖6所示之實施例描述。在實施時，波導50可連結如振動源72與基材槽30，或振動源72與基材盤(若有的話)，或振動源72與元件41(若有的話)。隨後，振動如超音波振動，係由振動源72傳導至基材槽630或經由基材盤至基材槽630，或直接至元件41，如參考前面圖1-5所述。
在本發明實施例中，可視需要開啟與關閉振動活動。在主動操作模式期間，振動可始終為「開」或其可以脈衝方式「開」。在一示例性實施例中，振動為1秒鐘時間內的脈衝，其中開的時間佔30%且關的時間佔70%。在被動操作模式期間，振動為「關」。在一實施例 中，只有當顆粒材料處於真空狀態時，振動為「開」。振動為「開」的階段可進一步與化學脈衝同步。此外，可據此調整振動的頻率與振幅。
不以任何方式侷限本發明之保護範圍、解釋、或可能的應用，本發明不同實施例之技術優勢可理解為顆粒材料之更均勻塗佈。此外，本發明不同實施例之技術優勢可理解為簡單防止材料凝聚。又此外，本發明不同實施例之技術優勢可理解為提供樣本振動，而不會對反應器主體產生不需要的振動。
前述描述提供本發明具體實施方式與實施例的非侷限範例全面與詳實的描述發明人目前預期用於實施本發明的最佳模式。然而，本領域技術人員顯而易見的是，本發明不侷限於上述實施例之詳述，而是可以在不背離本發明特徵的情況下，使用同等裝置在其他實施例中實現。
此外，本發明上開實施例之一些特徵可在無相應之其他特徵用途下有利地利用。因此，前面的描述應視為僅本發明原理的說明，而非其侷限。因此，本發明之範疇僅侷限於所附申請專利範圍。
10:反應室
20:基材盤
30:基材槽
40:前管線
50:波導元件
60:第一彈性隔離元件
70:振動器元件
80:第二彈性隔離元件
100:反應器

Claims (21)

  1. 一種沉積方法，包含：提供一沉積反應器，其具有一基材槽在一反應室中；提供一經隔離的振動源，其於該反應室外或被隔離於反應室內；使用由上到下的前驅物流通過基材槽，藉由自我飽和表面反應來在該基材槽中塗佈顆粒材料；以及藉由經隔離的振動源在塗佈該顆粒材料時使得該基材槽內的顆粒材料運動。
  2. 如請求項1之方法，其中該由上到下的前驅物流通過該基材槽遍及該基材槽的體積。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該經隔離的振動源係供有自反應室壁呈彈性或無接觸的隔離。
  4. 如請求項1或2之方法，包含：經由一波導將振動由該振動源傳送至該顆粒材料。
  5. 如請求項1或2之方法，包含：經由無線感應來由該振動源誘發振動，使得該顆粒材料運動。
  6. 如請求項1或2之方法，其中該基材槽係自該反應室壁彈性地隔離。
  7. 如請求項1或2之方法，其中該振動源產生超音波振動。
  8. 如請求項1或2之方法，包含：經由一位於該反應室之前管線之波導元件，由該振動 源傳送超音波振動至該反應槽。
  9. 如請求項1或2之方法，其中該振動源係自該反應室之前管線彈性地隔離。
  10. 如請求項1或2之方法，包含：藉由加工條件使該振動源自該反應室之其餘部分隔離。
  11. 如請求項1或2之方法，其中在該反應室內隔離的該振動源係自該反應室之一主體積分開。
  12. 一種沉積反應器，包含：一反應室，其容納一基材槽；以及一隔離的振動源，其於該反應室外，或經隔離於該反應室內，該沉積反應器經配置為在該基材槽內藉由自我飽和表面反應以塗佈顆粒材料，其係使用由上到下的前驅物流通過基材該槽，並藉由該隔離的振動源在塗佈該顆粒材料時使得該基材槽內的顆粒材料運動。
  13. 如請求項12之沉積反應器，其中該基材槽經配置為使該由上到下的前驅物流過遍及該基材槽的體積。
  14. 如前述請求項12或13之沉積反應器，其中該反應器包含彈性或無接觸隔離，其隔離該振動源自該反應室。
  15. 如前述請求項12或13之沉積反應器，包含：一波導元件，其經配置為自該振動源傳送振動至顆粒 材料。
  16. 如前述請求項12或13之沉積反應器，其中該振動源經配置為藉由經無線感應來誘發振動，以使得該顆粒材料運動。
  17. 如前述請求項12或13之沉積反應器，其中該基材槽係自該反應室壁彈性地隔離。
  18. 如前述請求項12或13之沉積反應器，其中該振動源經配置為產生超音波振動。
  19. 如前述請求項12或13之沉積反應器，其中該反應器經配置為經由位於該反應室之前管線之波導元件，自該振動源傳送超音波振動至該反應室。
  20. 如前述請求項12或13之沉積反應器，其中該振動源係自該反應室之前管線彈性地隔離。
  21. 如前述請求項12或13之沉積反應器，其中在該反應室內經隔離的振動源係自該反應室之一主體積分開。
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