一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭及裝置。用于制作原子層沉積膜的噴頭，包括進氣管路、進氣口和出氣口；所述進氣口內(nèi)部為空腔；所述出氣口內(nèi)部形成空腔，分為上半部分和下半部分，其上半部分與下半部分之間設(shè)有漏斗形結(jié)構(gòu)；進氣管路與進氣口固定連接，進氣口與出氣口可拆卸密閉連接。用于制作原子層沉積膜的裝置，包括所述噴頭、腔體支撐架、基片承載臺和運動平臺，腔體支撐架中間形成長條狀鏤空，可順序設(shè)置多個可拆卸噴頭，基片承載臺設(shè)置在墻體支撐架下方，運動平臺帶動基片承載臺。本發(fā)明能適應(yīng)不同的原子層沉積反應(yīng)，通過氣體隔離原子層沉積法，高效快速的制作原子層沉積膜。
【專利說明】—種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于原子沉積鍍膜領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體集成電路的不斷發(fā)展，芯片尺寸不斷縮小、性能不斷提升，迫切要求具有高精度、納米級厚度等特性的薄膜。而傳統(tǒng)的薄膜技術(shù)如化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積很難滿足條件日益嚴苛的技術(shù)要求。原子層沉積技術(shù)具有薄膜厚度納米可控，均勻性好等特點，廣泛應(yīng)用于微納米電子器件，太陽能電池等領(lǐng)域。一種高效率空間隔離原子層沉積技術(shù)是兩種前驅(qū)體沉積反應(yīng)單獨發(fā)生在兩個反應(yīng)腔中。而兩個反應(yīng)腔是通過惰性氣體隔開。基底在一個反應(yīng)腔中發(fā)生原子層沉積半反應(yīng)之后，運動至另一反應(yīng)腔中反應(yīng)物與該腔內(nèi)的前驅(qū)體發(fā)生另一半反應(yīng)來完成一個循環(huán)。這兩個階段組成一個原子層沉積反應(yīng)循環(huán)也即一層單層薄膜生長。薄膜的厚度通過基底來回運動的次數(shù)或反應(yīng)腔的數(shù)量來保證的。該工藝使用反應(yīng)腔之間的運動來切換原子層沉積的半反應(yīng)，無需考慮傳統(tǒng)原子層沉積技術(shù)中使用惰性氣體來清洗腔體，從而節(jié)省大量的時間。
[0003]現(xiàn)有的實現(xiàn)空間隔離原子層沉積方法的裝置主要是將進氣口、出氣口及隔離管路加工在同一結(jié)構(gòu)中，在沉積實驗過程中位于該結(jié)構(gòu)下方的基片來回運動(或直線運動)來完成沉積所需的循環(huán)。進氣口、出氣口的尺寸參數(shù)對于沉積實驗中工藝調(diào)節(jié)有著重要的作用，必須根據(jù)不同的需要進行修改，現(xiàn)有的實現(xiàn)空間隔離原子層沉積方法的裝置不能改變進氣口、出氣口的尺寸參數(shù)，對于不同種類的原子層沉積反應(yīng)，需要制作不同的裝置，較為昂貴且費時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以 上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種用于制作原子層沉積膜的噴頭及裝置，其目的在于通過前驅(qū)體噴頭和支撐架的可拆卸連接，根據(jù)反應(yīng)條件靈活調(diào)整噴頭之間的距離及噴頭的尺寸，由此解決現(xiàn)有技術(shù)對于特定的反應(yīng)需要整套特定的原子層沉積裝置，生產(chǎn)周期長，產(chǎn)量受限的技術(shù)問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭，包括進氣管路、進氣口和出氣口 ；所述進氣口內(nèi)部為空腔，其橫截面為上窄下寬的梯形；所述出氣口內(nèi)部形成空腔，分為上半部分和下半部分，其上半部分與下半部分之間設(shè)有漏斗形結(jié)構(gòu)，用于過度氣流；所述可拆卸噴頭外壁設(shè)有凸臺；進氣管路與進氣口固定連接，進氣口與出氣口可拆分的密閉連接；氣體通過進氣管路進入進氣口，在進氣口內(nèi)部的空腔緩沖進入出氣口，從出氣口噴灑在基片上。
[0006]優(yōu)選地，所述的噴頭，其進氣口與出氣口之間有橡膠圈。
[0007]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于制作原子層沉積膜的裝置，包括所述的可拆卸噴頭、腔體支撐架、基片承載臺和運動平臺；所述腔體支撐架，中間形成長條裝鏤空，其中順序設(shè)置多個可拆卸噴頭；所述基片承載臺，用于承載基片，設(shè)置在裝配有噴頭的腔體支撐架下方；所述運動平臺，用于提供水平往復(fù)運動和垂直移動，與基片承載臺連接，帶動基片承載臺運動。
[0008]優(yōu)選地，所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其腔體支撐架側(cè)面設(shè)有隔離氣體進氣口，用于充入隔離氣體維持原子層沉積反應(yīng)環(huán)境。
[0009]優(yōu)選地，所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其隔離氣體進氣口設(shè)置在腔體支架兩端的側(cè)面。
[0010]優(yōu)選地，所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其可拆卸噴頭可采用壓片、螺釘、卡扣、基孔間隙配合方式固定在腔體支撐架上。
[0011]優(yōu)選地，所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其基片承載臺下方設(shè)置有溫度控制裝置，用于控制原子層沉積反應(yīng)溫度。
[0012]優(yōu)選地，所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其溫溫度控制裝置分溫度段控制。
[0013]優(yōu)選地，所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其運動平臺在垂直方向上的移動精度達到IOOum級。
[0014]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了可拆卸噴頭，靈活調(diào)整用于制作原子沉積膜的裝置的各項參數(shù)，能夠取得下列有益效果:
[0015](I)所述可拆卸噴頭的模塊化，使得其出氣口可制作成各種尺寸，因此能適應(yīng)各種前驅(qū)體。
[0016](2)同樣是由于可拆卸噴頭的模塊化，相對于現(xiàn)有一體成型的技術(shù)，降低了加工難度，提高了合格率。·
[0017](3)所述用于制作原子層沉積膜的裝置，由于可拆卸噴頭和腔體支架之間能靈活組合，因此能適應(yīng)不同的原子層沉積反應(yīng)，可通過調(diào)整個噴頭之間的距離和噴頭長度控制前驅(qū)體用量。
[0018](4)所述用于制作原子層沉積膜的裝置，可排列多個制作單元，從而連續(xù)沉積不同類型的原子層沉積膜，相對于現(xiàn)有技術(shù)大大簡化了沉積多種類型原子層沉積膜的操作難度。
[0019](4)所述用于制作原子層沉積膜的裝置，由于運動平臺，可實現(xiàn)水平往復(fù)運動，因此能方便的制作多層沉積膜，同時可設(shè)置多個原子層沉積單元，方便地形成多種原子層沉積膜交替沉積。
[0020](5)所述用于制作原子層沉積膜的裝置，由于運動平臺，可在垂直方向上移動，因此能調(diào)整原子層沉積反應(yīng)，使噴頭與基片之間始終處于最適距離。
[0021](6)所述用于制作原子層沉積膜的裝置，其腔體支撐架側(cè)面通入隔離氣體，實現(xiàn)與大氣密封，為原子層沉積反應(yīng)提供多層隔離保護。因此，此裝置可以在常壓下工作，極大的降低了原子層沉積工藝對真空度的要求。
[0022]優(yōu)選方案，所述用于制作原子層沉積膜的裝置，其基片承載臺下方設(shè)置有溫度控制裝置，能控制原子層沉積反應(yīng)的反應(yīng)溫度，并且能分區(qū)域控制，實現(xiàn)多種類型的原子層沉積膜一次成形時，每種原子層沉積反應(yīng)都處在最適宜的反應(yīng)溫度下。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1是本發(fā)明提供的用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明提供的用于制作原子層沉積膜的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:101為進氣管路，102為進氣口，103為O型橡膠圈，104為出氣口，201為可拆卸噴頭，202為墻體支撐架，203為側(cè)面隔離氣體進氣管路，204為基片承載臺，205為溫度控制裝置，206為運動平臺。
【具體實施方式】 [0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0029]本發(fā)明提供的一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭，一般選擇為不銹鋼，不僅僅限于304或316L型號的鋼型。所述可拆卸噴頭，如圖1所示，包括進氣管路101、進氣口 102和出氣口 104。
[0030]所述進氣口內(nèi)部為空腔，其橫截面為上窄下寬的梯形，方便氣體從較細的進氣管路中進氣時更快的擴散至較大的結(jié)構(gòu)腔中。所述出氣口 104內(nèi)部形成空腔，分為上半部分和下半部分，其上半部分與進氣口內(nèi)部空腔下端的尺寸相同，其下半部分尺寸根據(jù)加工工藝要求設(shè)計。其上半部分與下半部分之間設(shè)有漏斗形結(jié)構(gòu)，用于過度氣流。
[0031]所述進氣管路與進氣口固定連接，進氣口 103與出氣口 104可拆卸密閉連接，例如通過螺栓連接，其中間使用O型橡膠圈103來密封，用于密封。所述可拆卸噴頭外壁設(shè)有凸臺，用于固定。氣體通過進氣管路進入進氣口，在進氣口內(nèi)部的空腔緩沖進入出氣口，從出氣口噴灑在基片上。
[0032]可拆卸噴頭不僅是提供前驅(qū)體和載氣輸送結(jié)構(gòu)，而且與基片承載臺構(gòu)成原子層沉積反應(yīng)腔室，進行化學(xué)反應(yīng)，使得前驅(qū)體與外圍大氣環(huán)境的物理尺寸隔離。
[0033]本發(fā)明提供的一種用于制作原子層沉積膜的裝置，如圖2所示，包括所述的可拆卸噴頭201、腔體支撐架202、基片承載臺204和運動平臺206。
[0034]所述腔體支撐架202，中間形成長條狀鏤空，其中順序設(shè)置多個可拆卸噴頭202，側(cè)面設(shè)有隔離氣體進氣口 203，用于充入隔離氣體維持原子層沉積反應(yīng)環(huán)境。所述可拆卸噴頭可采用壓片、螺釘、卡扣、基孔間隙配合方式固定在腔體支撐架上，其外壁設(shè)有凸臺，凸臺下表面配合接觸在腔體支撐架卡槽中，可以完成直線往復(fù)運動，從而調(diào)節(jié)工藝過程中噴頭之間的距離。所述基片承載臺204，用于承載基片，設(shè)置在裝配有噴頭的腔體支撐架下方。所述基片承載臺204，設(shè)置有溫度控制裝置205，用于控制原子層沉積反應(yīng)溫度，可分段控制反應(yīng)溫度。所述運動平臺206，用于提供水平往復(fù)運動和垂直移動，與基片承載臺204連接，帶動基片承載臺運動，所述運動平臺206在垂直方向上的移動精度達到IOOum級別。
[0035]沉積化合物時，根據(jù)前驅(qū)體的種類及數(shù)量，選擇合適的可拆卸噴頭及噴頭數(shù)量，每種前驅(qū)體根據(jù)其特性選擇一種可拆卸噴頭，不同種類的前驅(qū)體噴頭，根據(jù)前驅(qū)體的噴射時間順序，沿運動平臺的運動方向依次設(shè)置在腔體支撐架上，前驅(qū)體噴頭之間設(shè)置有隔離氣體噴頭。腔體支撐架202和基片承載臺204之間的距離，通過移動平臺在垂直方向上的運動調(diào)整。
[0036]反應(yīng)時，腔體支撐架202側(cè)面通入的隔離氣體，形成氣體隔離，原子層沉積提供反應(yīng)條件。腔體支撐架上可排列多組前驅(qū)體噴頭，每組中的各個前驅(qū)體噴頭交替通入不同的前驅(qū)體?；休d臺204上設(shè)置基片，隨著移動平臺在水平方向上的往復(fù)運動而相對于腔體支撐架202運動。溫度控制裝置205，控制反應(yīng)溫度，為原子層沉積反應(yīng)提供能量。
[0037]基片隨基片承載臺204直線運動至第一前驅(qū)體噴頭正下方，基片與第一前驅(qū)體發(fā)生原子層沉積反應(yīng)。然后基片運動至隔離氣體噴頭正下方，隔離氣體一方面隔離各前驅(qū)體，防治前驅(qū)體混合發(fā)生交叉污染，另一方面清理物理吸附于基片表面的殘余前驅(qū)體?；酉聛磉\動至第二前驅(qū)體噴頭正下方，第二前驅(qū)體與基片表面發(fā)生原子層沉積反應(yīng)?；本€運動直至經(jīng)過所有噴頭，形成原子層沉積膜，完成一次循環(huán)。此后，基片承載臺204回到初始位置，開始第二次原子層沉反應(yīng)。原子層沉積膜的厚度由前驅(qū)體噴頭的組數(shù)，或者基片往復(fù)運動的循環(huán)數(shù)確定。
[0038]以下為實施例:
[0039]實施例1
[0040]在硅片上，沉積A1203膜，前驅(qū)體A為三甲基鋁，前驅(qū)體B為H20。
[0041]針對前驅(qū)體反應(yīng)，按照本發(fā)明提供的可拆卸噴頭，選擇316L型號的不銹鋼制作。所述可拆卸噴頭包括進氣管路、進氣口和出氣口。
[0042]進氣管路為為1/4英寸的swagelok (世偉洛克)直管或彎管，進氣口內(nèi)部為橫截面為上窄下寬的梯形的空 腔，上寬6mm,下寬30mm,高12mm,梯形夾角45度。方便氣體從較細的管路中進氣時更快的擴散至較大的結(jié)構(gòu)腔中，進氣口內(nèi)部空腔下端為矩形尺寸為30*10mm。所述出氣口內(nèi)部形成空腔，其上半部分與進氣口內(nèi)部空腔下端的尺寸相同，其下半部分尺寸為20*10mm。其上半部分與下半部分之間設(shè)有漏斗形結(jié)構(gòu)，用于過度氣流，漏斗型結(jié)構(gòu)角度設(shè)直為45度。
[0043]所述進氣管路與進氣口固定連接，進氣口與出氣口通過螺栓連接，其中間使用O型橡膠圈來密封，用于密封。噴頭出氣口部分外部結(jié)構(gòu)尺寸均為長40mm寬30mm高40mm的柱狀結(jié)構(gòu)。所述可拆卸噴頭外壁設(shè)有凸臺，向外突出5mm,寬度與噴頭寬度相同，厚5mm,用于固定。
[0044]氣體通過進氣管路進入進氣口，在進氣口內(nèi)部的空腔緩沖進入出氣口，從出氣口噴灑。
[0045]可拆卸噴頭不僅是提供前驅(qū)體和載氣輸送結(jié)構(gòu)，而且與基片承載臺構(gòu)成原子層沉積反應(yīng)腔室，進行化學(xué)反應(yīng)，使得前驅(qū)體與外圍大氣環(huán)境的物理尺寸隔離。
[0046]本發(fā)明提供的一種用于制作原子層沉積膜的裝置，如圖3所示，包括所述的可拆卸噴頭201、腔體支撐架202、側(cè)面隔離氣體進氣管路203、基片承載臺204、溫度控制裝置205和運動平臺206。
[0047]所述腔體支撐架202，中間形成長條狀鏤空，腔體支撐架內(nèi)部空腔尺寸，40*250*35mm，腔體支撐架兩端的側(cè)面設(shè)有隔離氣體進氣口 203，該側(cè)面進氣口直徑為IOmm,連接設(shè)置于腔體內(nèi)部的隔離氣體管，隔離氣體管長度230mm，管壁上設(shè)有多處隔離氣體出口，用于充入隔離氣體維持原子層沉積反應(yīng)環(huán)境。所述可拆卸噴頭與腔體支撐架配合，采用壓片方式固定在腔體支撐架上，外壁的凸臺，凸臺下表面配合接觸在腔體支撐架卡槽中，可以完成直線往復(fù)運動，從而調(diào)節(jié)工藝過程中噴頭之間的距離，順序設(shè)置5個可拆卸噴頭201，噴頭之間間距10mm。所述基片承載臺204，用于承載基片，設(shè)置在裝配有噴頭的腔體支撐架202下方。所述基片承載臺，設(shè)置有溫度控制裝置205，用于控制原子層沉積反應(yīng)溫度，可分段控制反應(yīng)溫度。所述運動平臺206，用于提供水平往復(fù)運動和垂直移動，與基片承載臺連接，帶動基片承載臺運動，所述運動平臺在垂直方向上的移動精度達到IOOum級別。
[0048]沉積A1203膜時，第1、第3、第5噴頭通入氮氣，第2噴頭通入三甲基鋁氣體，第4噴頭通入水蒸氣。腔體支撐架側(cè)面通入的氮氣，形成氣體隔離，為原子層沉積提供反應(yīng)條件?；休d臺204上設(shè)置硅片作為基片，尺寸為20*10mm，與噴頭201出氣口內(nèi)空腔下半部分尺寸相同。通過運動平臺206調(diào)整基片承載臺204與噴頭的距離1mm。反應(yīng)時，基片承載臺204隨著運動平臺206在水平方向上的往復(fù)運動，形成與腔體支撐架202的相對運動。溫度控制裝置205，控制反應(yīng)溫度150攝氏度，為原子層沉積反應(yīng)提供能量。
[0049]一個循環(huán)內(nèi)，基片隨基片承載臺204直線運動:運動至第I噴頭正下方，通入氮氣，氮氣清理物理吸附于基片表面的雜質(zhì)；運動至第2噴頭正下方，通入三甲基鋁氣體，與基片表面發(fā)生原子層沉積半反應(yīng)；運動至第3噴頭正下方，通入氮氣，氮氣一方面隔離三甲基鋁和水蒸氣，防止前驅(qū)體混合發(fā)生交叉污染，另一方面清理物理吸附于基片表面的殘余三甲基鋁氣體；運動至第4噴頭正下方，通入水蒸氣，與基片表面發(fā)生原子層沉積半反應(yīng)；運動至第5噴頭正下方，通入氮氣，氮氣清理物理吸附于基片表面的殘余水蒸氣。至此，基片隨基片承載臺204，直線運動直至經(jīng)過所有噴頭201，形成原子層沉積膜，完成一次循環(huán)。此后，基片隨基片承載臺204回到初始位置，開始第二次原子層沉反應(yīng)。如此循環(huán)一次，原子層沉積膜的厚度增加lnm，最終原子層沉積膜厚度為單次循環(huán)厚度增加量與基片往復(fù)運動的循環(huán)數(shù)的積，根據(jù)需要確 定基片承載臺204往復(fù)運動循環(huán)數(shù)即可。
[0050]實施例2
[0051]在硅片上，交替沉積Al2O3膜和TiO2膜，前驅(qū)體A為三甲基鋁，前驅(qū)體B為H2O,前驅(qū)體C為四氯化鈦。
[0052]針對前驅(qū)體反應(yīng)，按照本發(fā)明提供的可拆卸噴頭，選擇304型號的不銹鋼制作。所述可拆卸噴頭包括進氣管路、進氣口和出氣口。
[0053]進氣管路為1/4英寸的swagelok (世偉洛克)直管或彎管，進氣口內(nèi)部為橫截面為上窄下寬的梯形的空腔，上寬6mm，下寬30mm，高12mm，梯形夾角45度。方便氣體從較細的管路中進氣時更快的擴散至較大的結(jié)構(gòu)腔中，進氣口內(nèi)部空腔下端為矩形尺寸為30*10mm。所述出氣口內(nèi)部形成空腔，其上半部分與進氣口內(nèi)部空腔下端的尺寸相同，其下半部分尺寸為30*20mm。其上半部分與下半部分之間設(shè)有漏斗形結(jié)構(gòu)，用于過度氣流，漏斗型結(jié)構(gòu)角度設(shè)置為45度。
[0054]所述進氣管路與進氣口固定連接，進氣口與出氣口通過螺栓連接，其中間使用O型橡膠圈來密封，用于密封。噴頭出氣口部分外部結(jié)構(gòu)尺寸均為長40mm寬30mm高40mm的柱狀結(jié)構(gòu)。所述可拆卸噴頭外壁設(shè)有凸臺，向外突出5mm,寬度與噴頭寬度相同，厚5mm,用于固定。
[0055]氣體通過進氣管路進入進氣口，在進氣口內(nèi)部的空腔緩沖進入出氣口，從出氣口噴灑。[0056]可拆卸噴頭不僅是提供前驅(qū)體和載氣輸送結(jié)構(gòu)，而且與基片承載臺構(gòu)成原子層沉積反應(yīng)腔室，進行化學(xué)反應(yīng)，使得前驅(qū)體與外圍大氣環(huán)境的物理尺寸隔離。
[0057]本發(fā)明提供的一種用于制作原子層沉積膜的裝置，如圖4所示，包括所述的可拆卸噴頭201、腔體支撐架202、側(cè)面隔離氣體進氣管路203、基片承載臺204、溫度控制裝置205和運動平臺206。
[0058]所述腔體支撐架202，中間形成長條狀鏤空，腔體支撐架內(nèi)部空腔尺寸，40*400*35mm，腔體支撐架兩端的側(cè)面設(shè)有隔離氣體進氣口 203，該側(cè)面進氣口直徑為IOmm,連接設(shè)置于腔體內(nèi)部的隔離氣體管，隔離氣體管長度380mm，管壁上設(shè)有多處隔離氣體出口，用于充入隔離氣體維持原子層沉積反應(yīng)環(huán)境。所述可拆卸噴頭201與腔體支撐架202配合，采用螺釘固定在腔體支撐架202上，外壁的凸臺，凸臺下表面配合接觸在腔體支撐架卡槽中，松開螺釘，可以完成直線往復(fù)運動，從而調(diào)節(jié)工藝過程中噴頭之間的距離，順序設(shè)置7個可拆卸噴頭201，噴頭之間間距10mm。所述基片承載臺204，用于承載基片，設(shè)置在裝配有噴頭201的腔體支撐架202下方。所述基片承載臺204，設(shè)置有溫度控制裝置205，用于控制原子層沉積反應(yīng)溫度，可分段控制反應(yīng)溫度，第I噴頭到第4噴頭相應(yīng)的區(qū)域為第一溫度控制段，第4噴頭到第7噴頭相應(yīng)的區(qū)域為第二溫度控制段。所述運動平臺206，用于提供水平往復(fù)運動和垂直移動，與基片承載臺204連接，帶動基片承載臺204運動，所述運動平臺206在垂直方向上的移動精度達到IOOum級別。
[0059]交替沉積A1203膜和Ti02膜是，第1、第3、第5、第7噴頭通入氦氣，第2噴頭通入三甲基鋁，第4噴頭通入水蒸氣，第6噴頭通入四氯化鈦氣體。腔體支撐架側(cè)面通入的氦氣，形成氣體隔離，為原子層沉積提供反應(yīng)條件?；休d臺上設(shè)置硅片作為基片，尺寸為30*20，與噴頭出氣口內(nèi)空腔下半部分尺寸相同。運動平臺206調(diào)整基片承載臺與噴頭201的距離1mm。反應(yīng)時，基片承載臺隨著運動平臺在水平方向上的往復(fù)運動，形成與腔體支撐架202的相對運動。溫度控制裝置205，控制反應(yīng)溫度，第一溫度控制段150攝氏度，第二溫度控制段180攝氏度，為原子層沉積反應(yīng)提供能量。
[0060]一個循環(huán)內(nèi)，基片隨基片承`載臺204直線往復(fù)運動--運動至第I噴頭正下方，通入氦氣，氦氣清理物理吸附于基片表面的雜志；運動至第2噴頭正下方通入三甲基鋁氣體，與基片表面發(fā)生原子層沉積半反應(yīng)；運動至第3噴頭正下方，通入氦氣，氦氣一方面隔離三甲基鋁和水蒸氣，防止前驅(qū)體混合發(fā)生交叉污染，另一方面清理物理吸附于基片表面的殘余三甲基鋁氣體；運動至第4噴頭正下方，通入水蒸氣，與基片表面發(fā)生原子層沉積半反應(yīng)；運動至第5噴頭正下方；通入氦氣，氦氣一方面隔離水蒸氣和四氯化鈦，另一方面清理物理吸附于基片表面的殘余水蒸氣；運動至第6噴頭正下方，通入四氯化鈦氣體，與基片表面發(fā)生原子層沉積半反應(yīng)；運動至第7噴頭正下方，通入氦氣，氦氣一方面隔離四氯化鈦和水蒸氣，另一方面清理物理吸附于基片表面的殘余四氯化鈦；此后，基片隨著基片承載臺204折返，運動至第6、第5噴頭正下方的過程如上所述；運動至第4噴頭正下方時，通入水蒸氣，與基片表面發(fā)生原子層沉積半反應(yīng)，至此，完成一次循環(huán)，沉積一層厚Inm的Al2O3膜和一層厚Inm的TiO2膜。基片承載臺204繼續(xù)運動至第3、第2、第I噴頭正下方，然后折返，如此循環(huán)，交替沉積Al2O3膜和Ti02膜，一次循環(huán)原子層沉積膜厚度增加2nm，最終原子層沉積膜厚度為單次循環(huán)增加量與基片往復(fù)運動的循環(huán)數(shù)的積，根據(jù)需要確定基片承載臺往復(fù)運動循環(huán)數(shù)即可。[0061]本領(lǐng)域的 技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制作原子層沉積膜的可拆卸噴頭，其特征在于，包括進氣管路、進氣口和出氣口 ；所述進氣口內(nèi)部為空腔，其橫截面為上窄下寬的梯形；所述出氣口內(nèi)部形成空腔，分為上半部分和下半部分，其上半部分與下半部分之間設(shè)有漏斗形結(jié)構(gòu)，用于過度氣流；所述可拆卸噴頭外壁設(shè)有凸臺；進氣管路與進氣口固定連接，進氣口與出氣口可拆分的密閉連接；氣體通過進氣管路進入進氣口，在進氣口內(nèi)部的空腔緩沖進入出氣口，從出氣口噴灑在基片上。
2.如權(quán)利要求1所述的噴頭，其特征在于，進氣口與出氣口之間有橡膠圈。
3.一種用于制作原子層沉積膜的裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1或2所述的噴頭、腔體支撐架、基片承載臺和運動平臺；所述腔體支撐架，中間形成長條裝鏤空，鏤空內(nèi)部順序設(shè)置多個可拆卸噴頭；所述基片承載臺，用于承載基片，設(shè)置在裝配有噴頭的腔體支撐架下方；所述運動平臺，用于提供水平往復(fù)運動和垂直移動，與基片承載臺連接，帶動基片承載臺運動。
4.如權(quán)利要求3所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其特征在于，所述腔體支撐架側(cè)面設(shè)有隔離氣體進氣口，用于充入隔離氣體維持原子層沉積反應(yīng)環(huán)境。
5.如權(quán)利要求4所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其特征在于，所述隔離氣體進氣口設(shè)置在腔體支架兩端的側(cè)面。
6.如權(quán)利要求3所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其特征在于，所述可拆卸噴頭可采用壓片、螺釘、卡扣、基孔間隙配合方式固定在腔體支撐架上。
7.如權(quán)利要求3所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其特征在于，所述基片承載臺下方設(shè)置有溫度控制裝置，用于控制原子層沉積反應(yīng)溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其特征在于，所述溫度控制裝置分溫度段控制。
9.如權(quán)利要求3所述的用于制作原子層沉積膜的裝置，其特征在于，所述運動平臺在垂直方向上的移動精度達到IOOum級別。
【文檔編號】C23C16/455GK103628045SQ201310636874
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】陳蓉, 何文杰, 褚波, 高玉樂, 單斌, 文艷偉 申請人:華中科技大學(xué)