《原子层沉积系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子层沉积系统.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104032280 A (43)申请公布日 2014.09.10 CN 104032280 A (21)申请号 201310070829.4 (22)申请日 2013.03.06 C23C 16/44(2006.01) (71)申请人 夏洋 地址 100029 北京市朝阳区华严里27号楼4 门 511 号 (72)发明人 夏洋 万军 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所 11302 代理人 刘丽君 (54) 发明名称 原子层沉积系统 (57) 摘要 本发明涉及原子层沉积技术领域， 具体涉及 一种原子层沉积系统。所述原子层沉积系统， 包 括 ： 一真空腔室 ； 。
2、一衬底， 设置在所述真空腔室 内 ； 一加热盘， 设置在所述衬底的下方， 用于加热 所述真空腔室和所述衬底 ； 一导电盘， 所述导电 盘与所述加热盘在所述真空腔室内部形成电场， 使进入所述真空腔室的前驱体分子带电。本发明 在原子层沉积系统中引入了电场， 使通入真空腔 室的前驱体分子带电， 并在所形成的电场作用下 向衬底作定向运动， 大大增加了前驱体的动能， 使 更多的前驱体能与衬底材料之间发生化学吸附和 反应， 提高原子层沉积系统的效能。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书。
3、4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104032280 A CN 104032280 A 1/1 页 2 1. 原子层沉积系统， 其特征在于， 包括 ： 一真空腔室 ； 一衬底， 设置在所述真空腔室内 ； 一加热盘， 设置在所述衬底的下方， 用于加热所述真空腔室和所述衬底 ； 一导电盘， 所述导电盘与所述加热盘在所述真空腔室内部形成电场， 使进入所述真空 腔室的前驱体分子带电。 2. 如权利要求 1 所述的原子层沉积系统， 其特征在于 ： 所述加热盘和所述导电盘分别 通过电线供电。 3. 如权利要求 1 所述的原子层沉积系统， 其特征在于 ： 所述导电盘设置在所述加热盘 下方， 所述导电。
4、盘和所述加热盘之间设有第一绝缘垫， 所述导电盘底面设有第二绝缘垫。 4. 如权利要求 1 所述的原子层沉积系统， 其特征在于 ： 所述导电盘设置在所述衬底上 方， 所述加热盘底面设有第一绝缘垫， 所述导电盘与所述真空腔室的内顶面之间设有第二 绝缘垫。 5. 如权利要求 1 所述的原子层沉积系统， 其特征在于 ： 当所述加热盘带正电、 所述导电 盘带负电时， 所述原子层沉积系统适用于在电场中具有负电特性的前驱体分子 ； 当所述加 热盘带负电、 所述导电盘带正电时， 所述原子层沉积系统适用于在电场中具有正电特性的 前驱体分子。 6. 如权利要求 1 所述的原子层沉积系统， 其特征在于 ： 所述原子。
5、层沉积系统还包括隔 热绝缘环， 所述隔热绝缘环设置在所述真空腔室的侧壁与所述衬底之间， 用于所述真空腔 室的外壁和所述加热盘之间的隔热， 以及所述真空腔室的外壁分别与所述加热盘和所述导 电盘之间的绝缘。 7. 如权利要求 1 所述的原子层沉积系统， 其特征在于 ： 所述加热盘采用耐高温绝缘材 料进行绝缘保护， 所述加热盘内部的加热丝之间采用耐高温绝缘胶来绝缘。 权 利 要 求 书 CN 104032280 A 2 1/4 页 3 原子层沉积系统 技术领域 0001 本发明涉及原子层沉积技术领域， 具体涉及一种原子层沉积系统。 背景技术 0002 原子层沉积 （Atomic Layer Depo。
6、sition） 最初是在 20 世纪 70 年代由芬兰科学家 提出并将其用于平板显示器上的多晶荧光材料 ZnS:Mn 以及非晶 Al2O3 绝缘膜的研制。原 子层沉积是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应， 形 成沉积膜的一种方法。当前躯体达到沉积基体表面， 它们会在其表面化学吸附并发生表面 反应。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应腔室进行清洗。根据气相物 质在衬底材料的表面吸附特性， 任何气相物质在材料表面都可以进行物理吸附， 但要实现 在材料表面的化学吸附必须具有一定的活化能， 通常原子层沉积系统采用加热和等离子体 两种方式使气相物质获得一定的活化能。
7、 （即热动能） 。目前科研和生产所用的原子层沉积系 统大多采用加热的方式或等离子体激活的方式， 从而产生热型原子层沉积 （TALD， Thermal Atomic Layer Deposition）和等离子体增强型原子层沉积 （PEALD， Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition） 两种类型的原子层沉积设备和工艺。 热型原子层沉积系统一般 在真空腔室内安装有一个加热盘， 通过加热盘对衬底和腔室内部空间进行加热， 使气相前 驱体在腔室内具有一定的热动能， 增强其与衬底的化学吸附和反应能力 ； 而等离子体增强 型原子层沉积系统一般通过高频射频电源在反应腔室内。
8、产生等离子体， 使通入腔室内部的 气相前驱体具有一定的热动能， 为了增加其热动能， 等离子体增强型原子层沉积系统通常 也在真空腔室内安装有加热盘， 通过加热方式进一步提高气相前驱体的热动能。 0003 上述加热方式使气相前驱体获得的热动能有限， 同时沉积过程中通入的惰性气体 加快了前驱体飞离腔室的速度， 从而大大降低了前驱体与衬底材料的化学吸附能力， 导致 了热型原子层沉积系统的效能降低。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种带电场的原子层沉积系统， 能够增加前驱体的动能， 使更多的前驱体能与沉底材料之间发生化学吸附和反应， 提高原子层沉积系统的效能。 0005 为了达到上述目的， 本。
9、发明采用的技术方案为 ： 0006 一种原子层沉积系统， 包括 ： 0007 一真空腔室 ； 0008 一衬底， 设置在所述真空腔室内 ； 0009 一加热盘， 设置在所述衬底的下方， 用于加热所述真空腔室和所述衬底 ； 0010 一导电盘， 所述导电盘与所述加热盘在所述真空腔室内部形成电场， 使进入所述 真空腔室的前驱体分子带电。 0011 上述方案中， 所述加热盘和所述导电盘分别通过电线供电。 0012 上述方案中， 所述导电盘设置在所述加热盘下方， 所述导电盘和所述加热盘之间 说 明 书 CN 104032280 A 3 2/4 页 4 设有第一绝缘垫， 所述导电盘底面设有第二绝缘垫。 。
10、0013 上述方案中， 所述导电盘设置在所述衬底上方， 所述加热盘底面设有第一绝缘垫， 所述导电盘与所述真空腔室的内顶面之间设有第二绝缘垫。 0014 上述方案中， 当所述加热盘带正电、 所述导电盘带负电时， 所述原子层沉积系统适 用于在电场中具有负电特性的前驱体分子 ； 当所述加热盘带负电、 所述导电盘带正电时， 所 述原子层沉积系统适用于在电场中具有正电特性的前驱体分子。 0015 上述方案中， 所述原子层沉积系统还包括隔热绝缘环， 所述隔热绝缘环设置在所 述真空腔室的侧壁与所述衬底之间， 用于所述真空腔室的外壁和所述加热盘之间的隔热， 以及所述真空腔室的外壁分别与所述加热盘和所述导电盘之。
11、间的绝缘。 0016 上述方案中， 所述加热盘采用耐高温绝缘材料进行绝缘保护， 所述加热盘内部的 加热丝之间采用耐高温绝缘胶来绝缘。 0017 与现有技术方案相比， 本发明采用的技术方案产生的有益效果如下 ： 0018 本发明在原子层沉积系统中引入了电场， 使通入真空腔室的前驱体分子带电， 并 在所形成的电场作用下向衬底作定向运动， 大大增加了前驱体的动能， 使更多的前驱体能 与衬底材料之间发生化学吸附和反应， 提高原子层沉积系统的效能。 附图说明 0019 图 1 为本发明实施例提供的原子层沉积系统的原理示意图 ； 0020 图 2 为本发明另一实施例提供的原子层沉积系统的原理示意图 ； 0。
12、021 图 3 为本发明又一实施例提供的原子层沉积系统的原理示意图 ； 0022 图 4 为本发明再一实施例提供的原子层沉积系统的原理示意图。 具体实施方式 0023 下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。 0024 实施例 1 ： 0025 如图 1 所示， 本实施例提供一种原子层沉积系统， 包括真空腔室 1、 衬底 2、 加热盘 3、 导电板 6 和隔热绝缘环 12。衬底 2 设置在真空腔室 1 内 ； 加热盘 3 设置在衬底 2 的下方， 用于加热真空腔室 1 和衬底 2， 使真空腔室 1 和衬底 2 具有一定的温度 ； 加热盘 3 采用耐高 温绝缘材料进行绝缘保护， 加热盘。
13、 3 内部的加热丝之间采用耐高温绝缘胶来绝缘。导电盘 6 位于加热盘 3 的下方， 导电盘 6 和加热盘 3 分别通过耐高温的电线 5 供电， 在真空腔室内 部形成电场， 使进入真空腔室 1 的前驱体分子带电。隔热绝缘环 12 通常再用隔热绝缘材料 制成， 设置在真空腔室 1 的侧壁与衬底 2 之间， 用于真空腔室 1 的外壁和加热盘 3 之间的隔 热， 以及真空腔室 1 的外壁分别与加热盘 3 和导电盘 6 之间的绝缘。导电盘 6 和加热盘 3 之间设有第一绝缘垫 4， 用于导电盘 6 和加热盘 3 之间的绝缘， 导电盘 6 底面设有第二绝缘 垫 7， 用于导电盘 6 和真空腔室 1 的器壁。
14、之间的绝缘。 0026 本实施例中， 加热盘 3 带正电， 导电盘 6 带负电， 加热盘 3 与导电盘 6 形成的电场 使前驱体分子带负电， 本实施例提供的原子层沉积系统适用于在电场中具有负电特性的前 驱体分子。 0027 具体地， 本实施例的工作过程如下， 从真空腔室 1 进气口通入的气相前驱体分子 说 明 书 CN 104032280 A 4 3/4 页 5 8， 在真空泵的抽真空下按图 1 所示的移动方向 9 快速向腔室 1 出气口运动， 真空腔室 1 内 的加热盘 3 使通入真空腔室 1 的前驱体分子 8 具有一定的热动能 ； 同时真空腔室 1 内带正 电的加热盘 3 与带负电的导电盘。
15、 6 在衬底 2 上方空间形成的电场使前驱体分子 8 带负电， 并在电场作用下向衬底 2 运动， 从而增加了前驱体分子 8 的热动能， 使前驱体分子 8 能更快 地向衬底 2 移动并与衬底 2 表面发生化学吸附和化学反应。这样， 前驱体分子 8 在受热和 电场两种作用下， 按图 1 所示的方向 11 从进气口向出气口运动， 同时也按图 1 所示的方向 10向衬底2移动， 其中电场的作用加快了前驱体分子8向衬底2方向运动的速度， 从而增强 了前驱体分子 8 与衬底 2 材料之间的化学吸附和反应能力， 大大提高了原子层沉积系统的 效能。 0028 实施例 2 ： 0029 如图 2 所示， 本实施。
16、例具有与实施例 1 相同的结构， 不同之处在于， 加热盘 3 带负 电， 导电盘 6 带正电， 加热盘 3 与导电盘 6 形成的电场使前驱体分子带正电， 本实施例提供 的原子层沉积系统适用于在电场中具有正电特性的前驱体分子。 0030 具体地， 本实施例的工作过程如下， 从真空腔室 1 进气口通入的气相前驱体分子 8， 在真空泵的抽真空下按图 1 所示的移动方向 9 快速向腔室 1 出气口运动， 真空腔室 1 内 的加热盘 3 使通入真空腔室 1 的前驱体分子 8 具有一定的热动能 ； 同时真空腔室 1 内带负 电的加热盘 3 与带正电的导电盘 6 在衬底 2 上方空间形成的电场使前驱体分子 。
17、8 带正电， 并在电场作用下向衬底 2 运动， 从而增加了前驱体分子 8 的热动能， 使前驱体分子 8 能更快 地向衬底 2 移动并与衬底 2 表面发生化学吸附和化学反应。这样， 前驱体分子 8 在受热和 电场两种作用下， 按图 1 所示的方向 11 从进气口向出气口运动， 同时也按图 1 所示的方向 10向衬底2移动， 其中电场的作用加快了前驱体分子8向衬底2方向运动的速度， 从而增强 了前驱体分子 8 与衬底 2 材料之间的化学吸附和反应能力， 大大提高了原子层沉积系统的 效能。 0031 实施例 3 ： 0032 如图 3 所示， 本实施例提供一种原子层沉积系统， 包括真空腔室 1、 衬。
18、底 2、 加热盘 3、 导电板 6 和隔热绝缘环 12。衬底 2 设置在真空腔室 1 内 ； 加热盘 3 设置在衬底 2 的下方， 用于加热真空腔室 1 和衬底 2， 使真空腔室 1 和衬底 2 具有一定的温度 ； 加热盘 3 采用耐高 温绝缘材料进行绝缘保护， 加热盘 3 内部的加热丝之间采用耐高温绝缘胶来绝缘。导电盘 6 位于衬底 2 的上方， 导电盘 6 和加热盘 3 分别通过耐高温的电线 5 供电， 在真空腔室内部 形成电场， 使进入真空腔室 1 的前驱体分子带电。隔热绝缘环 12 通常再用隔热绝缘材料制 成， 设置在真空腔室1的侧壁与衬底2之间， 用于真空腔室1的外壁和加热盘3之间的。
19、隔热， 以及真空腔室 1 的外壁分别与加热盘 3 和导电盘 6 之间的绝缘。加热盘 3 底面设有第一绝 缘垫 4， 用于加热盘 3 和真空腔室 1 的器壁之间的绝缘， 导电盘 6 与真空腔室 1 的内顶面之 间设有第二绝缘垫 7， 用于导电盘 6 与真空腔室 1 的器壁之间的绝缘。 0033 本实施例中， 加热盘 3 带正电， 导电盘 6 带负电， 加热盘 3 与导电盘 6 形成的电场 使前驱体分子带负电， 本实施例提供的原子层沉积系统适用于在电场中具有负电特性的前 驱体分子。 0034 具体地， 本实施例的工作过程如下， 从真空腔室 1 进气口通入的气相前驱体分子 8， 在真空泵的抽真空下按。
20、图 3 所示的移动方向 9 快速向腔室 1 出气口运动， 真空腔室 1 内 说 明 书 CN 104032280 A 5 4/4 页 6 的加热盘 3 使通入真空腔室 1 的前驱体分子 8 具有一定的热动能 ； 同时真空腔室 1 内带正 电的加热盘 3 与衬底 2 上方带负电的导电盘 6 在衬底 2 和导电盘 6 之间形成的电场使前驱 体分子 8 带负电， 并在电场作用下向衬底 2 运动， 从而增加了前驱体分子 8 的热动能， 使前 驱体分子 8 能更快地向衬底 2 移动并与衬底 2 表面发生化学吸附和化学反应。这样， 前驱 体分子 8 在受热和电场两种作用下， 按图 3 所示的方向 11 从。
21、进气口向出气口运动， 同时也 按图 3 所示的方向 10 向衬底 2 移动， 其中电场的作用加快了前驱体分子 8 向衬底 2 方向运 动的速度， 从而增强了其与衬底 2 材料之间的化学吸附和反应能力， 大大提高了原子层沉 积系统的效能。 0035 实施例 4 ： 0036 如图 4 所示， 本实施例具有与实施例 3 相同的结构， 不同之处在于， 加热盘 3 带负 电， 导电盘 6 带正电， 加热盘 3 与导电盘 6 形成的电场使前驱体分子带正电， 本实施例提供 的原子层沉积系统适用于在电场中具有正电特性的前驱体分子。 0037 具体地， 本实施例的工作过程如下， 从真空腔室 1 进气口通入的气。
22、相前驱体分子 8， 在真空泵的抽真空下按图 3 所示的移动方向 9 快速向腔室 1 出气口运动， 真空腔室 1 内 的加热盘 3 使通入真空腔室 1 的前驱体分子 8 具有一定的热动能 ； 同时真空腔室 1 内带负 电的加热盘 3 与衬底 2 上方带正电的导电盘 6 在衬底 2 和导电盘 6 之间形成的电场使前驱 体分子 8 带正电， 并在电场作用下向衬底 2 运动， 从而增加了前驱体分子 8 的热动能， 使前 驱体分子 8 能更快地向衬底 2 移动并与衬底 2 表面发生化学吸附和化学反应。这样， 前驱 体分子 8 在受热和电场两种作用下， 按图 3 所示的方向 11 从进气口向出气口运动， 。
23、同时也 按图 3 所示的方向 10 向衬底 2 移动， 其中电场的作用加快了前驱体分子 8 向衬底 2 方向运 动的速度， 从而增强了其与衬底 2 材料之间的化学吸附和反应能力， 大大提高了原子层沉 积系统的效能。 0038 本发明在现有的原子层沉积系统的加热方式上引入了电场， 使通入真空腔室的前 驱体分子带电， 并在所形成的电场作用下向衬底作定向运动， 大大增加了前驱体的动能， 使 更多的前驱体能与衬底材料之间发生化学吸附和反应， 提高原子层沉积系统的效能。 0039 以上所述为本发明的最优选实施例， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人 员来说， 本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 104032280 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104032280 A 7 2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104032280 A 8 。