Устройство и способ нанесения атомного слоя

Устройство и способ нанесения атомного слоя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к устройству для нанесения атомного слоя на поверхность подложки. Изобретение относится также к способу нанесения атомного слоя на поверхность подложки.

Нанесение атомного слоя известно как способ нанесения монослоя материала мишени. Нанесение атомного слоя отличается, например, от химического осаждения из паровой фазы, при котором нанесение атомного слоя требует по меньшей мере двух технологических операций. Первая из этих технологических операций включает нанесение газообразного прекурсора на поверхности подложки. Вторая из этих технологических операций включает реакцию этого материала прекурсора для формирования монослоя материала мишени. Нанесение атомного слоя обладает преимуществом возможности хорошего контроля толщины слоя. Однако известные способы нанесения атомного слоя демонстрируют, довольно неэффективное использование газообразного прекурсора. Обычно более половины газообразного прекурсора расходуется впустую. Это является проблемой, поскольку обычно газообразный прекурсор является очень дорогостоящим.

Целью изобретения является предложение устройства и способа нанесения атомного слоя с улучшенным использованием газообразного прекурсора.

Соответственно изобретение предлагает устройство для нанесения атомного слоя на поверхность подложки, причем устройство включает в себя инжекторную головку для прекурсора, причем инжекторная головка для прекурсора содержит систему подачи прекурсора и пространство нанесения, которое при использовании ограничивается инжекторной головкой для прекурсора и поверхностью подложки, где инжекторная головка для прекурсора приспособлена для инжекции газообразного прекурсора из системы подачи прекурсора в пространство нанесения для контакта с поверхностью подложки, причем устройство приспособлено для относительного перемещения между пространством перенесения и подложкой в плоскости поверхности подложки, и устройство снабжено удерживающей структурой, предназначенной для удерживания введенного газообразного прекурсора в пространстве нанесения, прилегающем к поверхности подложки. Таким образом введенный газообразный прекурсор может удерживаться в пространстве нанесения, прилегающем к поверхности подложки. Такое удерживание уменьшает количество использованного газообразного прекурсора. Удерживание газообразного прекурсора в пространстве нанесения, прилегающем к поверхности подложки, уменьшает также загрязнение устройства, вызванное нежелательным отложением прекурсора на устройстве и/или на обратной стороне подложки, противоположенной поверхности подложки. Это исключает операции очистки, направленные на удаление загрязнений.

Удерживание газообразного прекурсора в пространстве нанесения, прилегающем к поверхности подложки, предпочтительно означает, что газообразный прекурсор удерживается в пределах расстояния удерживания поверхности подложки. Расстояние удерживания является, например, не больше чем одним из числа максимального размера и минимального размера поверхности подложки, но может также быть толщиной подложки. Такой размер может быть диаметром или шириной поверхности подложки. С другой стороны, удерживающее расстояние является, например, не более чем долей одного из числа максимального размера и минимального размера, причем доля, например, равна 0,1; 0,2; 0,3; 0,5 или 0,8. С другой стороны, удерживающее расстояние, например, более чем, например, в 1,2; 1,5; 1,8; 2; 2,5; 3 или 10 раз превышает один из числа максимального размера и минимального размера. С другой стороны или дополнительно, газообразный прекурсор, который удерживается в пространстве нанесения, прилегающем к поверхности подложки, может означать, что газообразный прекурсор удерживается в по существу протяженном, например, плоском, пространстве вдоль поверхности подложки. Здесь поверхность подложки может включать плоскостное расширение этой поверхности на столе подложки, так что головка может свободно двигаться над краями поверх подложки. С другой стороны или дополнительно, газообразный прекурсор, который удерживается в пространстве нанесения, прилегающем к поверхности подложки, может означать, что газообразный прекурсор в процессе использования не проходит через воображаемую плоскость вдоль поверхности подложки. С другой стороны или дополнительно, газообразный прекурсор, который удерживается в пространстве нанесения, прилегающем к поверхности подложки, может означать, что пространство нанесения не расширяется в стороны от подложки в направлении вдоль плоскости поверхности подложки.

Удерживание газообразного прекурсора в пространстве нанесения дает возможность контролировать давление в пространстве нанесения, например, давление газообразного прекурсора в пространстве нанесения или общее давление в пространстве нанесения. Для этого устройство может включать в себя регулятор давления в пространстве нанесения. Давление в пространстве нанесения может контролироваться независимо и/или в зависимости от давления вне пространства нанесения. Таким образом в пространстве нанесения может быть задано определенное давление, предпочтительно предназначенное для оптимизации процесса нанесения атомного слоя.

При использовании устройства пространство нанесения ограничивается поверхностью подложки. Может быть ясно, что таким путем подложка помогает удерживать газообразный прекурсор. Предпочтительно такое удерживание подложкой обеспечивает по существу предотвращение прохождения газообразного прекурсора через воображаемую плоскость вдоль поверхности подложки.

Сочетание относительного перемещения между пространством нанесения и подложкой в плоскости поверхности подложки, и удерживание газообразного прекурсора в пространстве нанесения дополнительно обеспечивает довольно эффективное использование газообразного прекурсора. Таким образом объем газообразного прекурсора может быть эффективно распределен по поверхности подложки, повышая таким образом вероятность соединения молекул газообразного прекурсора с поверхностью подложки после их инжекции в пространство нанесения.

Устройство приспособлено для относительного перемещения между пространством нанесения и подложкой в плоскости поверхности подложки. В этом варианте реализации пространство нанесения при использовании является неподвижным в плоскости поверхности подложки, в то время как подложка находится в движении. В другом варианте реализации пространство нанесения является подвижным в плоскости поверхности подложки, в то время как подложка является неподвижной. Еще в одном варианте реализации и пространство нанесения, и подложка находятся в движении в плоскости поверхности подложки.

Может быть ясно, что удерживающая структура может быть образована одной или больше выступающими частями инжекторной головки для прекурсора.

В одном варианте реализации использование пространства нанесения ограничивается инжекторной головкой для прекурсора, удерживающей структурой и поверхностью подложки, предпочтительно только ими. Это дополнительно улучшает эффективность использования газообразного прекурсора.

В US 2007/0218702 описано полупроводниковое обрабатывающее устройство с вращающимся основанием для нанесения атомного слоя. US 2007/0218702 имеет целью решение проблемы длительных периодов очистки при нанесении атомного слоя и не касается проблемы неэффективного использования газообразного прекурсора. В полупроводниковом обрабатывающем устройстве согласно US 2007/0218702 газообразный прекурсор заполняет относительно большое пространство вокруг основания, которое несет на себе полупроводниковую подложку. Полупроводниковое обрабатывающее устройство приспособлено для отвода газообразного прекурсора далеко от полупроводниковой подложки. Кроме того, отвод и инжекция имеют место на различных сторонах полупроводниковой подложки. В результате газообразный прекурсор не удерживается рядом с поверхностью полупроводниковой подложки при использовании полупроводникового обрабатывающего устройства US 2007/0218702.

В одном варианте реализации устройство дополнительно приспособлено для относительного перемещения между инжекторной головкой для прекурсора и подложкой в плоскости, не совпадающей с поверхностью подложки, причем инжекторная головка прекурсора дополнительно содержит газовый инжектор для инжекции газа между инжекторной головкой для прекурсора и поверхностью подложки, и газ образует таким образом газосодержащий слой. С другой стороны и дополнительно, газовый инжектор подходит для инжекции газа между инжекторной головкой для прекурсора и держателем подложки, который механически прикреплен к подложке, и газ образует таким образом газосодержащий слой.

Перемещение в плоскости вне поверхности подложки помогает удерживать введенный газообразный прекурсор. Газосодержащий слой позволяет инжекторной головке для прекурсора близко приближаться к поверхности подложки и/или держателю подложки, например в пределах 50 мкм или в пределах 15 мкм, например, в диапазоне от 3 до 10 мкм. Такое тесное приближение инжекторной головки для прекурсора к поверхности подложки и/или к держателю подложки обеспечивает удерживание газообразного прекурсора в пространстве нанесения, так что выход газообразного прекурсора из пространства нанесения затруднен из-за тесного приближения. Поверхность подложки, при использовании ограничивающая поверхность подложки, может обеспечить тесное приближение инжекторной головки для прекурсора к поверхности подложки. Предпочтительно поверхность подложки при использовании не имеет механического контакта с инжекторной головкой для прекурсора. Такой контакт легко может привести к повреждению подложки.

Дополнительно система подачи прекурсора образует газовый инжектор. Однако в этом варианте реализации газовый инжектор образуется инжектором несущего газа для создания газосодержащего слоя, причем инжектор несущего газа отделен от системы подачи прекурсора. Наличие такого отдельного инжектора для несущего газа позволяет контролировать давление газосодержащего слоя отдельно от давления других газов, например давления газообразного прекурсора в пространстве нанесения. Например, в процессе применения давление газообразного прекурсора может быть ниже давления газосодержащего слоя. Возможно, что давление газообразного прекурсора ниже атмосферного давления, например в диапазоне от 0,01 до 100 миллибар, возможно в диапазоне от 0,1 до 1 миллибара. Числовое моделирование, выполненное авторами изобретения, показывает, что при последнем диапазоне возможно выполнение быстрого процесса нанесения. Длительность нанесения может обычно составлять 10 микросекунд для плоских подложек и 20 миллисекунд для неровных подложек, например в случаях относительно быстрой химической кинетики. Общее давление газа в пространстве нанесения может обычно составлять 10 миллибар. Давление газообразного прекурсора может быть выбрано на основании свойств прекурсора, например, летучести прекурсора. Давление газообразного прекурсора, которое ниже атмосферного давления, в особенности в диапазоне от 0,01 до 100 миллибар, допускает использование широкого выбора прекурсоров, в особенности прекурсоров с разнообразными показателями летучести.

Газосодержащий слой при использовании демонстрирует обычно сильное возрастание давления в газосодержащем слое в результате приближения на близкое расстояние инжекторной головки для прекурсора к поверхности подложки. Например, при использовании давление в газосодержащем слое по меньшей мере удваивается, например, обычно возрастает в восемь раз в то время, когда инжекторная головка для прекурсора приближается в два раза ближе к подложке, например из положения в 50 мкм от поверхности подложки в положение в 25 мкм от поверхности подложки, при прочих равных условиях. Предпочтительно жесткость газосодержащего слоя при использовании составляет от 10³ до 10¹⁰ Ньютон/миллиметр, но может также выходить за пределы этого диапазона.

В одном варианте реализации устройство приспособлено для приложения усилия предварительного напряжения к инжекторной головке для прекурсора, обращенного к поверхности подложки. Газовый инжектор может быть приспособлен для противодействия усилию предварительного напряжения путем контроля давления в газосодержащем слое. При использовании усилие предварительного напряжения увеличивает жесткость газосодержащего слоя. В результате инжекторная головка для прекурсора может применяться ближе к поверхности подложки, не касаясь поверхности подложки.

В одном варианте реализации инжекторная головка для прекурсора снабжается выступающими частями, при которых в процессе применения формируется газосодержащий слой между выступающими частями и подложкой, и/или формируется между выступающими частями и поверхностью держателя подложки в держателе подложки. В результате толщина газосодержащего слоя меньше толщины пространства нанесения, измеренной в плоскости вне поверхности подложки. Такая инжекторная головка для прекурсора считается эффективной. Такая эффективность вытекает, например, из возможности в этом варианте реализации лучше отделять газообразный прекурсор от других, возможно химически активных, газов, применяемых при нанесении атомного слоя. Другим примером такой эффективности при использовании этого варианта реализации является в пространстве нанесения расстояние между инжекторной головкой и подложкой, которое отличается от расстояния между инжекторной головкой и подложкой в газосодержащем слое. Это обеспечивает, например, более длительное время пребывания молекул газообразного прекурсора в пространстве нанесения, так что возрастает возможность нанесения на подложку. Это может привести к более эффективному использованию газообразного прекурсора. Расчеты и эксперименты, выполненные автором изобретения, показывают, что в этом варианте реализации толщина газосодержащего слоя находится в диапазоне от 3 до 7 мкм, обычно 5 мкм.

В одном варианте реализации предусмотрены выступающие части с системой подачи несущего газа и, возможно, с инжектором несущего газа, который может включать в себя систему подачи несущего газа. Таким образом может быть образован газосодержащий слой между выступающими частями и подложкой, и/или между выступающими частями и поверхностью держателя подложки в держателе подложки. Предпочтительно в процессе использования система подачи несущего газа обращена к поверхности подложки и/или к поверхности держателя подложки в держателе подложки.

Предпочтительно устройство включает в себя регулятор давления в газосодержащем слое, предназначенный для контроля давления несущего газа в газосодержащем слое, и регулятор давления предварительного напряжения, приспособленный для приложения усилия предварительного напряжения путем установки давления предварительного напряжения, противодействующего давлению несущего газа.

В одном варианте реализации устройство включает в себя регулятор давления в пространстве нанесения, предназначенный для контроля общего давления в пространстве нанесения, и регулятор давления в газосодержащем слое, предназначенный для контроля давления в газосодержащем слое, в котором инжектор газа образуется инжектором несущего газа, отделенным от системы подачи прекурсора, причем регулятор давления в пространстве нанесения приспособлен для приложения усилия предварительного напряжения путем установки суммарного давления в пространстве нанесения, и в котором регулятор давления в газосодержащем слое приспособлен для приложения давления в газосодержащем слое выше суммарного давления в пространстве нанесения. Усилие предварительного напряжения может быть образовано суммарным давлением газа в пространстве нанесения, будучи ниже давления во внешней среде относительно инжекторной головки для прекурсора. Этот вариант реализации хорошо сочетается с предпочтительными значениями давления газообразного прекурсора и суммарного давления газа в пространстве нанесения, как показывает численное моделирование, выполненное авторами изобретения. С другой стороны и дополнительно, усилие предварительного напряжения может быть создано магнитными силами и/или гравитационной силой путем добавления веса инжекторной головке для прекурсора для создания усилия предварительного напряжения. С другой стороны или дополнительно, усилие предварительного напряжения может быть создано пружиной или другим упругим элементом. С другой стороны и дополнительно, усилие предварительного напряжения может быть приложено путем создания отдельно от давления в пространстве нанесения, между инжекторной головкой для прекурсора и подложкой, давления газа, которое ниже давления во внешней среде относительно инжекторной головки для прекурсора, например, вакуума. Соответственно давление предварительного напряжения может быть приложено для создания усилия предварительного напряжения путем установки давления предварительного напряжения, противодействующего давлению несущего газа.

В одном варианте реализации система подачи прекурсора приспособлена для пропуска потока газообразного прекурсора в направлении, поперечном относительно продольного направления пространства нанесения. В этом варианте реализации система подачи прекурсора образуется по меньшей мере одной щелью для прекурсора, в которой продольное направление в пространстве нанесения направлено вдоль по меньшей мере одной щели для подачи прекурсора. Предпочтительно инжекторная головка для прекурсора приспособлена для пропуска газообразного прекурсора в направлении, поперечном относительно продольного направления по меньшей мере одной щели для подачи прекурсора. Это обеспечивает почти постоянную концентрацию газообразного прекурсора вдоль щели для подачи прекурсора, поскольку никакого градиента концентрации может не образоваться в результате сцепления газообразного прекурсора с поверхностью подложки. Концентрацию газообразного прекурсора предпочтительно выбирают как несколько превышающую минимальную концентрацию, требующуюся для нанесения атомного слоя. Это способствует эффективному использованию газообразного прекурсора. Предпочтительно относительное движение между пространством нанесения и подложкой в плоскости поверхности подложки является поперечным относительно продольного направления по меньшей мере одной щели для подачи прекурсора.

В одном варианте реализации удерживающая структура образуется барьером для потока газообразного прекурсора вдоль внешнего пути течения, размещенного при использовании между инжекторной головкой для прекурсора и поверхностью подложки до внешней среды, для того, чтобы практически затруднить объемный расход газообразного прекурсора вдоль внешнего пути потока по сравнению с объемным расходом введенного газообразного прекурсора. Предпочтительно барьер для потока получают, близко подводя инжекторную головку для прекурсора к поверхности подложки и/или держателю подложки, что обеспечивается газосодержащим слоем. Хотя варианты удерживающей структуры не ограничиваются барьером для потока, барьер для потока образует эффективный вариант удерживающей структуры. Внешняя среда может быть средой вне инжекторной головки для прекурсора, где граница инжекторной головки для прекурсора отклоняется от плоскости поверхности подложки, но может также помещаться между инжекторной головкой прекурсора и плоскостью подложки вне пространства нанесения.

При использовании этого варианта реализации барьер для потока по существу затрудняет объемный расход газообразного прекурсора вдоль внешнего пути потока по сравнению с объемным расходом введенного газообразного прекурсора. Такое ограничение может по существу уменьшить объемный расход газообразного прекурсора вдоль внешнего пути потока по сравнению с объемным расходом введенного газообразного прекурсора, например, во время заполнения пространства нанесения газообразным прекурсором. Кроме того, ограничение создает возможность эксплуатации устройства с повышенным давлением газообразного прекурсора и/или при повышенном суммарном давлении газа в пространстве нанесения во время работы в устойчивом состоянии после заполнения. Такие повышенные значения давления газа могут, например, находиться в диапазоне от 1,2 до 20 бар, в частности в диапазоне от 3 до 8 бар. Более прочный барьер для потока ведет к получению более высоких повышенных значений давления. Повышенное давление газообразного прекурсора повышает скорость нанесения газообразного прекурсора на поверхность подложки. Поскольку нанесения газообразного прекурсора часто ведет к важной ограничивающей скорость производственной операции нанесения атомного слоя, этот вариант реализации допускает повышение скорости нанесения атомного слоя. Скорость процесса важна, например в случае использования устройства для построения структуры, которая включает в себя множество атомных слоев, что часто имеет место на практике. Повышение скорости увеличивает максимальную толщину слоя структуры, которая может быть наложена путем нанесения атомного слоя экономичным путем, например от толщины 10 нанометров до значений больше 10 нанометров, например, в диапазоне от 20 до 50 нанометров или даже обычно 100 нанометров. Устройство допускает, таким образом, применение новых областей использования нанесения атомного слоя.

В одном варианте реализации газосодержащий слой образует удерживающую структуру, в частности барьер для потока. В этом варианте реализации внешний путь потока может по меньшей мере частично вести через газосодержащий слой. Поскольку газосодержащий слой образует довольно эффективную версию удерживающей структуры и/или барьера для потока, может быть предотвращена потеря газообразного прекурсора по внешнему пути потока.

В одном варианте реализации барьер для потока образуется удерживающей газовой завесой и/или давлением удерживающего газа во внешнем пути потока. Они образуют надежные и гибкие варианты формирования барьера для потока. Газ, который образует удерживающую газовую завесу и/или давление, может также по меньшей мере частично образовать газосодержащий слой. С другой стороны или дополнительно, барьер для база образуется текучей структурой, которая присоединена к инжекторной головке для прекурсора. Предпочтительно такая текучая структура образована из текучей среды, которая может выдерживать температуру вплоть до 80°С, 200°С, 400°С и 600°С. Такие текучие среды относятся к известным специалистам в данной области техники.

В одном варианте реализации барьер для потока образуется проемом для потока между инжекторной головкой для прекурсора и поверхностью подложки и/или между инжекторной головкой для прекурсора и поверхностью, которая тянется от поверхности подложки в плоскости поверхности подложки, причем ширина и длина проема для потока вдоль внешнего пути потока приспособлена для того, затруднить объемный расход газообразного прекурсора вдоль внешнего пути потока по сравнению с объемным расходом введенного газообразного прекурсора. Предпочтительно такой проем для потока образует по меньшей мере часть внешнего пути потока. Предпочтительно ширина проема для потока определяется газосодержащим слоем. Хотя в этом варианте из пространства нанесения вдоль внешнего пути потока может вытекать небольшое количество газообразного прекурсора, он обеспечивает довольно несложный, но эффективный вариант формирования барьера для потока.

В одном варианте реализации пространство нанесения имеет протяженную форму в плоскости поверхности подложки. Размеры пространства нанесения в направлении поперек поверхности подложки могут быть значительно, например по меньшей мере в 5 раз или по меньшей мере в 50 раз меньше одного или более размеров пространства нанесения в плоскости поверхности подложки. Протяженная форма может быть плоской или криволинейной. Такая протяженная форма уменьшает объем газообразного прекурсора, который требуется ввести в пространство нанесения, повышая таким образом эффективность введенного газа. Это обеспечивает также сокращение времени, требующегося для заполнения и опорожнения пространства нанесения, повышая таким образом скорость осуществления всего процесса нанесения атомного слоя.

В одном варианте реализации пространство нанесения устройства образуется проемом нанесения между поверхностью подложки и инжекторной головкой для прекурсора, предпочтительно имеющим минимальную ширину менее 50 мкм, более предпочтительно меньше 15 мкм, например около 3 мкм. Проем для потока может иметь сходные размеры. Пространство нанесения, имеющее минимальную ширину меньше 50 мкм, образует довольно узкий проем, ведущий к довольно эффективному использованию газообразного прекурсора, одновременно избегая наложения жестких ограничений на отклонения в плоскости от поверхности подложки системы позиционирования, что обеспечивает относительное перемещение между пространством нанесения и подложкой в плоскости поверхности подложки. За счет этого система позиционирования может быть менее дорогостоящей. Минимальная ширина проема нанесения меньше 15 мкм дополнительно улучшает эффективное использование газообразного прекурсора.

Газосодержащий слой делает проем для потока и/или проем нанесения относительно небольшими, имеющими, например, минимальную толщину меньше 50 мкм или меньше 15 мкм, например, около 10 мкм или даже близко к 3 мкм.

В одном варианте реализации инжекторная головка для прекурсора содержит также сброс прекурсора и приспособлена для ввода газообразного прекурсора из системы подачи прекурсора через пространство нанесения до сброса прекурсора. Наличие сброса прекурсора обеспечивает возможность образования непрерывного потока через пространство нанесения. При непрерывном потоке могут быть исключены быстродействующие клапаны, регулирующие поток газообразного прекурсора. Предпочтительно расстояние от сброса прекурсора до системы подачи прекурсора фиксируется во время применения устройства. Предпочтительно в процессе применения сброс прекурсора и система подачи прекурсора оба обращены к поверхности подложки. Сброс прекурсора и/или система подачи прекурсора могут быть образованы отверстием сброса прекурсора и/или отверстием подачи прекурсора.

В одном варианте реализации устройство имеет идущий от сброса прекурсора путь отходящего потока, в котором в процессе применения барьер для потока и сопротивление потоку и/или давление газа вдоль пути отходящего потока приспособлены для того, чтобы по существу способствовать поддержке объемного расхода газообразного прекурсора вдоль пути отходящего потока по сравнению с объемным расходом газообразного прекурсора вдоль внешнего пути потока. Это уменьшает потери газообразного прекурсора во внешней среде. Газообразный прекурсор, который выходит из пространства нанесения через сброс, может улавливаться и повторно использоваться.

В одном варианте реализации устройство приспособлено для подачи по меньшей мере одного химически активного газа, например, газообразного окислителя, плазмы, возбужденного лазером излучения, ультрафиолетовой радиации в реакционное пространство для осуществления реакции, например окисления прекурсора химически активным газом на по меньшей мере части поверхности подложки для того, чтобы получить атомный слой на по меньшей мере части поверхности подложки. Реакционное пространство может совпадать с пространством нанесения, но предпочтительно отделено от пространства нанесения. Такое отдельное реакционное пространство обеспечивает осуществление хорошо контролируемой реакции нанесенного прекурсора и предотвращает образование нежелательных частиц в пространстве нанесения, образованных прореагировавшим газообразным прекурсором.

Следует отметить, что использование плазмы для реакции с нанесенным прекурсором допускает осуществление реакции при относительно низкой температуре. Это может быть важно для пластиковых, возможно гибких, подложек. Кроме того, плазма может генерироваться при относительно широком диапазоне давлений. В результате использование плазмы для реакции с нанесенным прекурсором увеличивает технологическое окно устройства. Например, давление в газосодержащем слое и/или давление газообразного прекурсора в пространстве нанесения может быть выбрано в более широком диапазоне давления. Это может быть понятно, например, когда обнаруживается, что все давление плазмы, давление газообразного прекурсора и давление газосодержащего слоя могут повлиять на приближение инжектора прекурсора к поверхности подложки и/или держателю подложки. Поэтому вариант реализации, при котором устройство приспособлено для подачи плазмы в реакционное пространство для осуществления реакции, например, окисления, прекурсор с химически активным газом после нанесения газообразного прекурсора по меньшей мере на часть поверхности подложки с целью получить атомный слой на по меньшей мере части поверхности подложки, хорошо сочетается с вариантом реализации, при котором устройство дополнительно приспосабливается для относительного перемещения между инжекторной головкой для прекурсора и подложкой в плоскости, находящейся вне поверхности подложки, причем инжекторная головка для прекурсора дополнительно содержит газовый инжектор для ввода газа между инжекторной головкой прекурсора и поверхностью подложки, а газ образует таким образом газосодержащий слой.

Согласно первому аспекту изобретения предлагается устройство для нанесения атомного слоя на поверхность подложки, причем устройство включает в себя инжекторную головку для прекурсора, инжекторная головка для прекурсора содержит систему подачи прекурсора и пространство нанесения, которое в процессе использования ограничено инжекторной головкой прекурсора и поверхностью подложки, причем инжекторная головка для прекурсора приспособлена для ввода газообразного прекурсора из системы подачи прекурсора в пространство нанесения для контакта с поверхностью нанесения, где устройство приспособлено для относительного перемещения между пространством нанесения и подложкой в плоскости поверхности подложки, где устройство приспособлено для подачи плазмы в реакционное пространство для осуществления реакции, например, окисления прекурсора с химически активным газом после нанесения газообразного прекурсора на части поверхности подложки для того, чтобы получить атомный слой на части поверхности подложки. Устройство согласно первому аспекту предпочтительно содержит реакционное пространство. Оно может использоваться для подачи плазмы в реакционное пространство для осуществления реакции газообразного прекурсора с химически активным газом после нанесения газообразного прекурсора на часть поверхности подложки для того, чтобы получить атомный слой на части поверхности подложки. Таким образом, с использованием устройства может контролируемым путем формироваться атомный слой. Более конкретно, устройство согласно этому первому аспекту допускает изящный путь нанесения атомного слоя на подложку. Кроме того, может быть очевидно, что из-за относительного перемещения реакционного пространства и подложки между собой и из-за того, что в определенный момент в реакцию вступает только часть подложки, может быть получен довольно равномерно нанесенный слой. Таким образом, в значительной степени могут быть предотвращены обычные проблемы, связанные с плазмой, которые выражаются в неоднородности по поверхности подложки. Кроме того, отмечается согласно этому первому аспекту возможность отказа от удерживающей структуры, хотя она может и присутствовать. Далее может быть очевидным, что предпочтительно реакционное пространство в процессе использования ограничивается инжекторной головкой для прекурсора и поверхностью подложки. В отношении существующих технических решений отмечается, что любое известное устройство для нанесения атомного слоя, имеющее реакционное пространство и приспособленное для подачи в реакционное пространство химически активного газа через диффузор, такой как пористый материал, не может использоваться для подачи плазмы в реакционное пространство, поскольку диффузор значительно уменьшит качество плазмы, такое как реакционную способность плазмы, например, реакционную способность послесвечения плазмы. Для преодоления этой проблемы в самых общих чертах устройство предпочтительно снабжается системой подачи реагента, в которой по существу отсутствуют препятствия для плазмы, вдуваемой через систему подачи реагента. Такие препятствия могут вступать в реакцию с плазмой. Таким образом плазма может подаваться в реакционное пространство при постоянном объеме плазмы.

Варианты реализации, рассмотренные ниже или выше, могут относиться к устройству, снабженному удерживающей структурой согласно изобретению, и могут относиться к устройству согласно первому аспекту.

В одном варианте реализации устройство снабжается головкой для нанесения атомного слоя, которая включает в себя систему подачи прекурсора, подачи реагента, пространство нанесения и реакционное пространство, устройство приспособлено для перемещения головки для нанесения атомного слоя и подложки относительно друг-друга в плоскости поверхности подложки. Такая головка для нанесения атомного слоя совмещает наложение и реакцию, например окисление или гидрогенизацию прекурсора. Перемещение пространства нанесения и подложки относительно друг-друга в этом варианте реализации может быть представлено перемещением относительно друг-друга головки для нанесения атомного слоя и подложки.

В одном варианте реализации устройство приспособлено для создания буферной газовой завесы рядом с пространством нанесения, где буферный газ по существу инертен относительно газообразного прекурсора, и величина расхода потока, направление потока и положение буферной газовой завесы приспособлены для того, чтобы по существу предотвращать смешивание газообразного прекурсора с другими газами кроме буферного газа. Такая буферная газовая завеса помогает предотвратить формирование нежелательных частиц, которые могут отлагаться на поверхности подложки. Предпочтительно буферная газовая завеса приспособлена для формирования удерживающей структуры. Газ, который образует буферную газовую завесу, может также формировать по меньшей мере часть газосодержащего слоя.

В одном варианте реализации сброс прекурсора образуется по меньшей мере одной щелью для сброса прекурсора. Эта по меньшей мере одна щель для сброса прекурсора и/или по меньшей мере одна щель для подачи прекурсора может содержать множество отверстий или же может содержать по меньшей мере одну прорезь. Использование щелей допускает эффективное нанесение атомного слоя на относительно большую поверхность подложки, или одновременное нанесение атомного слоя на множестве подложек, увеличивая таким образом производительность устройства. Предпочтительно расстояние от по меньшей мере одной щели сброса прекурсора до по меньшей мере одной щели подачи прекурсора значительно меньше, например меньше более чем в пять раз чем длина щели подачи прекурсора и/или щели сброса прекурсора. Это помогает сделать концентрацию газообразного прекурсора по существу постоянной вдоль пространства нанесения.

В одном варианте реализации устройство приспособлено для относительного перемещения между пространством нанесения подложкой в плоскости поверхности подложки за счет включения в него катушечной системы, приспособленной для перемещения подложки в плоскости поверхности подложки. Этот вариант реализации справедливо относится к основному преимуществу устройства, заключающемуся в наличии закрытого кожуха вокруг инжекторной головкой для прекурсора с созданием вакуума внутри него, и дополнительно также может быть исключен за