用于处理成批的衬底的原子层沉积反应器及其方法

用于处理成批的衬底的原子层沉积反应器及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种方法，包括：提供原子层沉积反应器的反应室模块，反应室模块用于通过原子层沉积工艺处理成批的衬底；并且经由与在处理之后卸载成批的衬底不同的路径，在处理之前将成批的衬底装载到反应室模块中。本发明还涉及一种对应的设备。
【专利说明】用于处理成批的衬底的原子层沉积反应器及其方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及沉积反应器。更具体地但非排他地，本发明涉及这种沉积反应器，其中通过顺序的自饱和表面反应而将材料沉积在表面上。
【背景技术】
[0002]原子层外延(ALE)方法是由Tuomo Suntola博士在70年代初期发明的。该方法的另一个通称是原子层沉积(ALD)，并且当今使用该通称代替ALE。ALD是一种特殊的化学沉积方法，其基于将至少两种反应性前体物种顺序地引入衬底。衬底被定位在反应空间内。通常加热反应空 间。ALD的基础生长机制依赖于化学性吸附(化学吸附)和物理性吸附(物理吸附)之间的键强度差值。ALD在吸附过程期间利用化学吸附并且消除物理吸附。在化学吸附期间，在固相表面的原子和从气相到达的分子之间形成强化学键。由物理吸附的键合更弱得多，因为仅涉及范德瓦尔斯力。当局部温度高于分子的冷凝温度时，热能容易使物理吸附键合断裂。
[0003]ALD反应器的反应空间包括如下所有被加热的表面，该被加热的表面可以交替地和顺序地暴露于用于薄膜沉积的每一种ALD前体。基础ALD沉积循环由四个顺序步骤组成:脉冲A，吹扫A，脉冲B，和吹扫B。脉冲A通常由金属前体蒸汽组成，而脉冲B通常由非金属前体蒸汽(特别地，氮或氧前体蒸汽)组成。使用惰性气体(诸如，氮或氩)和真空泵，以便在吹扫A和吹扫B期间从反应空间吹扫气态反应副产物和残余反应物分子。沉积工序包括至少一个沉积循环。重复沉积循环，直到沉积工序已经产生了期望厚度的薄膜。
[0004]前体物种通过化学吸附将化学键形成到被加热表面的反应部位。通常以如下方式布置条件，使得在一个前体脉冲期间在表面上形成固体材料的不多于一个分子单层。因此生长过程是自停止或自饱和的。例如，第一前体可以包括配体，该配体保持附着到所吸附的物种并且使表面饱和，这就避免了进一步的化学吸附。保持反应空间温度高于冷凝温度并低于所使用的前体的热分解温度，从而基本上无损伤的前体分子物种化学吸附在衬底上。基本上无损伤意味着挥发性配体可以在前体分子物种化学吸附在表面上时从前体分子脱落。用第一类型的反应部位(即，第一前体分子的被吸附物种)使表面变得基本上饱和。在该化学吸附步骤之后通常是第一吹扫步骤(吹扫A)，其中从反应空间去除过量的第一前体和可能的反应副产物。然后将第二前体蒸汽引入反应空间。第二前体分子通常与第一前体分子的被吸附物种起反应，从而形成期望的薄膜材料。一旦全部量的所吸附的第一前体已经耗尽并且已经用第二类型的反应部位使表面基本上饱和，则生长停止。然后通过第二吹扫步骤(吹扫B)来去除过量的第二前体蒸汽和可能的反应副产物蒸汽。然后重复该循环，直到膜已经生长到期望的厚度。沉积循环还可以更加复杂。例如，循环可以包括由吹扫步骤分隔的三个或更多反应物蒸汽脉冲。所有这些沉积循环形成定时的沉积工序，该工序由逻辑单元或微处理器控制。
[0005]通过ALD生长的膜致密，无针孔，并且具有均匀的厚度。例如，在一个试验中，已经在250-300°C通过热ALD由三甲基铝(CH3)3Al (也称作TMA)和水生长了氧化铝，仅在衬底晶片之上导致约I%的非均匀性。
[0006]关于ALD薄膜工艺以及适合于ALD薄膜工艺的前体的一般信息可以在RiikkaPuurunen 博士的专栏文章“Surface chemistry of atomic layer deposition:acase study for the trimethylaluminum/water process” (Journal of AppliedPhysics, vol.97, 121301 (2005))中找到,所述专栏文章通过引用被合并入本文。
[0007]近来，对于能够增加沉积吞吐量的批量ALD反应器的兴趣已经增加了。

【发明内容】

[0008]根据本发明的第一示例方面，提供了一种方法，包括:
[0009]提供原子层沉积反应器的反应室模块，该反应室模块通过原子层沉积工艺处理成批的衬底；并且
[0010]经由与在处理之后卸载成批的衬底不同的路径，在处理之前将成批的衬底装载到反应室|吴块中。
[0011 ] 在特定实施例中，衬底包括硅晶片、玻璃板、金属板或聚合物板。
[0012]在特定实施例中，成批的衬底(通常至少一批衬底)从反应室模块的与从反应室模块卸载至少一批衬底不同的侧进行装载。可以水平地执行装载和卸载。
[0013]在特定实施例中，方法包括:
[0014]在原子层沉积反应器的预处理模块中，预处理成批的衬底；
[0015]在反应器的反应室模块中，通过原子层沉积工艺来处理经预处理的成批的衬底；并且
[0016]在反应器的后处理模块中，后处理经处理的成批的衬底，其中预处理模块、反应室模块和后处理模块按行定位。
[0017]在特定实施例中，模块已经集成到单个设备中。在特定实施例中，存在经过模块的连续路径。在特定实施例中，每个模块的轮廓相同。
[0018]在特定实施例中，通过原子层沉积工艺的所述处理包括:通过顺序自饱和表面反应来在成批的衬底上沉积材料。
[0019]在特定实施例中，所述预处理模块是预加热模块，并且所述预处理包括预加热成批的衬底。
[0020]在特定实施例中，所述后处理模块是冷却模块，并且所述后处理包括冷却成批的衬底。
[0021 ] 在特定实施例中，方法包括将成批的衬底在一个方向上传输经过整个处理线，处理线包括预处理模块、反应室模块和后处理模块。
[0022]在特定实施例中，模块位于水平行中。经过模块的传输机制是单向经过每个模块的。
[0023]在特定实施例中，从模块的一侧将经预处理的衬底装载到反应室模块中，并且从模块的相对侧从模块卸载经ALD处理的衬底。在一个实施例中，反应室模块的形状是细长的形状。
[0024]在特定实施例中，预处理模块是第一装载锁，并且方法包括通过热传输在第一装载锁中在升高的压力下预加热成批的衬底。[0025] 升高的压力可以指高于真空压力的压力，诸如室内压力。热传输包括热传导、对流和电磁辐射。在低压力下，主要通过电磁辐射经过气体空间传输热，该电磁辐射通常是红外辐射。在升高的压力下，通过经过气体的热传导以及通过气体的对流来增强热传输。对流可以是由于温差引起的自然对流，或者它可以是由气泵或电扇执行的受迫对流。可以通过在惰性气体(诸如，氮或类似物)的帮助下的热传输来加热成批的衬底。在特定实施例中，将惰性气体导向到预处理模块中，并且由至少一个加热器加热所述惰性气体。
[0026]在特定实施例中，后处理模块是第二装载锁，并且方法包括通过热传输在第二装载锁中在比真空压力更高的升高的压力下冷却成批的衬底。
[0027]在特定实施例中，方法包括将成批的衬底划分为衬底子集，并且在反应室|吴块中同时处理每个子集，每个子集具有它自己的气流入口和气流出口。
[0028]在特定实施例中，在由内部划分壁形成的受限空间中处理每个子集。
[0029]在特定实施例中，方法包括在太阳能电池结构上沉积氧化铝。
[0030]在特定实施例中，方法包括在太阳能电池结构上沉积ZrvxMgxO或ZnCVxSx缓冲层。
[0031]根据本发明的第二示例方面，提供了一种设备，包括:
[0032]原子层沉积反应器的反应室模块，被配置用于通过原子层沉积工艺处理成批的衬底；以及
[0033]装载和卸载装置，允许经由与在处理之后卸载成批的衬底不同的路径，在处理之前将成批的衬底装载到反应室模块中。
[0034]设备可以是原子层沉积反应器(ALD反应器)。
[0035]在特定实施例中，设备包括:
[0036]原子层沉积反应器的预处理模块，被配置用于预处理成批的衬底；
[0037]反应器的反应室模块，被配置用于通过原子层沉积工艺来处理经预处理的成批的衬底；以及
[0038]反应器的后处理模块，被配置用于后处理经处理的成批的衬底，其中预处理模块、反应室模块和后处理模块按行定位。
[0039]在特定实施例中，通过原子层沉积工艺的所述处理包括:通过顺序自饱和表面反应在成批的衬底上沉积材料。
[0040]在特定实施例中，所述预处理模块为预加热模块，其被配置用于将成批的衬底预加热到高于室温的温度。
[0041]在特定实施例中，所述后处理模块是冷却模块，其被配置用于将成批的衬底冷却到低于ALD工艺温度的温度。
[0042]在特定实施例中，设备被配置用于将成批的衬底在一个方向上传输经过整个处理线，处理线包括预处理模块、反应室模块和后处理模块。
[0043]在特定实施例中，预处理模块是第一装载锁，其被配置用于通过热传输在升高的压力下预加热成批的衬底。
[0044]在特定实施例中，后处理模块是第二装载锁，其被配置用于通过热传输在升高的压力下冷却成批的衬底。
[0045]在特定实施例中，反应室模块包括分隔壁，或者被配置用于接收分隔壁，该分隔壁将成批的衬底划分为衬底子集，每个子集具有它自己的气流入口和气流出口。[0046]根据本发明的第三示例方面，提供了一种设备，包括:
[0047]原子层沉积反应器的反应室模块，被配置用于通过原子层沉积工艺处理成批的衬底；以及
[0048]装置，用于经由与在处理之后卸载成批的衬底不同的路径，在处理之前将成批的衬底装载到反应室模块中。
[0049]在上文中已经说明了本发明的不同的非限制性示例方面和实施例。以上实施例仅用于解释可以用于本发明的实施方式的所选方面或步骤。一些实施例可能仅参考本发明的特定示例方面而呈现。应理解，对应的实施例也可以应用于其它示例方面。可以形成实施例的任何适当组合。
【专利附图】

【附图说明】
[0050]此处将仅以示例的方式参照附图描述本发明，在附图中:
[0051]图1A至图1J示出了根据一个示例实施例的在沉积反应器中的批量处理方法；
[0052]图2示出了根据一个示例实施例的沉积反应器；
[0053]图3示出了另一个示例实施例中的托架；
[0054]图4示出 了根据一个示例实施例的成批的衬底的布置；
[0055]图5A至图5B示出了根据多个示例实施例的气流方向；
[0056]图6示出了根据一个示例实施例的弯曲矩形管式炉；
[0057]图7示出了根据另一个示例实施例的弯曲矩形管式炉；
[0058]图8示出了根据又一个示例实施例的弯曲矩形管式炉；
[0059]图9示出了根据一个示例实施例的矩形管式炉；
[0060]图10示出了根据另一个示例实施例的矩形管式炉；
[0061]图11示出了根据又一个示例实施例的矩形管式炉；
[0062]图12示出了根据一个示例实施例的圆形管式炉；
[0063]图13示出了根据另一个示例实施例的圆形管式炉；以及
[0064]图14A至图14D示出了根据一个示例实施例的在沉积反应器中的单个批处理方法。
【具体实施方式】
[0065]在以下描述中，原子层沉积(ALD)技术用作示例。除非所附专利权利要求特别限制，本发明的实施例并不严格限于该技术以及限于等效技术，而是特定实施例还可以应用于使用另一种或多种可比原子级沉积技术的方法和设备。
[0066]ALD生长机制的基础为本领域技术人员已知。已经在本专利申请的介绍部分描述了 ALD方法的细节。此处不重复这些细节，但是对具有该方面的本发明介绍部分作出引用。
[0067]图1A至图1J示出了根据一个示例实施例的一种在沉积反应器中的批处理方法。沉积反应器包括水平反应室模块110(管式炉)，其可以具有矩形截面、弯曲矩形截面、或者圆形截面，如参照图6至图13更详细示出的。在其它实施例中，截面还可以是用于该目的的另一种截面形状。
[0068]反应室模块110包括门111和112，该门111和112在模块110的用于装载和卸载托架115的相应端，该托架115承载衬底保持器，每个衬底保持器承载成批的衬底120。门111和112可以打开，如图1A和图1H所示。在备选实施例中，门可以是在打开和关闭时需要很小空间的门阀或类似物。在那些实施例中，例如，可以将固定的或活动的预处理模块在门111的侧部附着到模块110。类似地，在备选实施例中，可以将固定的或活动的后处理模块在门112的侧部附着到模块110。这将随后在本说明书中关于图2详细描述。
[0069]每批衬底可以驻留在它自己的半限定空间中，该半限定空间由在侧部包围每批的导流板或导向板121形成。每个半限定空间因此形成一种箱体，该箱体具有至少部分地打开的顶侧和底侧，从而允许将箱体中的衬底暴露于工艺气体并且允许从箱体去除工艺气体。导流板121可以形成托架115的永久结构。在处理之前可以由装载机器人或类似物将承载着成批的衬底的衬底保持器传送入这样的箱体中。备选地，可以将导流板121集成到衬底保持器。在那些实施例中以及在其它实施例中，机器人或类似物可以将成批的衬底从通常的塑料的晶片载体盒或者衬底保持器移动到可以承受ALD的处理温度和前体的衬底保持器中(例如，由铝、不锈钢或碳化硅制成)。然后将可以具有形成箱体壁的导流板121的这些衬底保持器装载到托架115中。 [0070]衬底120可以是如图1A所示的圆形衬底晶片、或者在本说明书中随后关于图3至图14D更详细示出的矩形晶片(特别地，正方形)。每批可以由相互相邻布置的晶片组成，以形成在晶片之间有打开的间隙的水平堆叠，如在本说明中关于例如图4至图5B更详细示出的那样。
[0071]图1A至图1J所示的反应室模块110包括在该模块的上部分中的前体蒸汽馈入线135。可能对于每种前体蒸汽都存在一个馈入线。在图1A至图1J中示出的实施例中，存在水平相邻的两个馈入线。在其它实施例中，馈入线可以竖直相邻。已经在图6至图13中示出了馈入线的布置的一些示例。至少从一个点将前体蒸汽馈送到馈入线。在其它实施例中，在大反应器中馈入线可以如此地长，以至于具有多于一个前体蒸汽到馈入线的馈送点(例如，在馈入线的两端都有)是有益的。
[0072]在馈入线中可能存在允许气体和蒸汽离开馈入线并且进入反应室的入口。因此在一个实施例中，馈入线是有孔管道。入口的位置取决于实施例。它们可能例如在馈入线的上表面和/或下表面和/或侧表面中。馈入线到反应室中的馈通可以取决于实施方式以各种方式实施。一种可能是针对每一个馈入线经过反应室的顶板来实施至少一个馈通。另一种可能是针对每一个馈入线经过反应室的侧壁来实施至少一个馈通。
[0073]反应室模块110包括排气通道136,该排气通道136在支撑表面下方,实际上沿模块110的整个长度。在处理期间，反应副产物和过剩反应物分子经由排气通道136被吹扫并且/或者被泵送到真空泵137。
[0074]在一个实施例中，反应室模块110包括至少一个加热器，该加热器加热反应室的内部(即，实际上是加热反应空间)。在本说明书中稍后关于图14A至图14D示出了一个可能的加热装置。至少一个加热器可以在不同于指向反应空间的方向的方向上被绝热体层覆
至JHL ο
[0075]托架115包括轮子117或其它移动装置，从而托架115可以沿路径或轨道125或者沿其它支撑表面而移动或滑动到模块110中，并且在模块110内部移动或滑动。支撑表面包括凹部127或者其它接收装置，以便将托架115锁定到用于处理的正确位置中。在图IB和图1C示出的实施例中，将轮子117降低到凹部127中。托架115可以在每个箱体的区域中都具有下导向装置或板122，该导向装置或板122符合在连接中或者在支撑表面下方形成的空间132。
[0076]在图1D中，托架115在模块110内部的处理位置中。馈入线135经过每个容纳成批的衬底的箱体而与排气通道136和真空泵137流体连通。
[0077]最初，反应室在室内压力下。在装载期间被打开的装载舱口或门111在反应室已经装载有成批的衬底120之后已经被关闭。然后由真空泵137将反应室抽气成真空。所装载的批可以已经在固定的或活动的预处理模块中被预处理，例如，被预加热到处理温度范围内(指实际处理温度或者至少接近处理温度)。备选地，可以在反应室中加热它们。
[0078]惰性吹扫(载体)气体(诸如,氮或类似物)从馈入线135流到每个箱体中，如箭头145所示。在惰性吹扫(载体)气体流到反应室的速率与将气体泵出反应室的速度之间的平衡将反应室压力具体地保持在约0.1 -1OhPa的范围内，在沉积工艺期间优选为约
0.5 - 2hPa。
[0079]沉积工艺包括一个或多个顺序沉积循环。每个沉积循环(ALD循环)可以由下列各项组成:第一前体脉冲(或脉冲时段)，随后是第一吹扫步骤(或时段)，随后是第二前体脉冲(或脉冲时段)，随后 是第二吹扫步骤(或时段)。
[0080]图1E示出第一前体脉冲时段，在该时段期间衬底暴露于第一前体蒸汽。气流的路线为从馈入线135到容纳成批的衬底的箱体中，以及经由排气通道136到泵137中。
[0081]图1F示出随后的第一吹扫时段，在该时段期间惰性气体流经反应室，并且将气态反应副产物和过剩前体蒸汽推到排气通道136并且进一步推到泵137。
[0082]图1G示出第二吹扫脉冲时段，在该时段期间衬底暴露于第二前体蒸汽。再次地，气流的路线为从馈入线135到容纳成批的衬底的箱体中，以及经由排气通道136到泵137中。
[0083]在第二吹扫时段之后，根据需要多次重复沉积循环，以在衬底120上生长期望的厚度的材料层。
[0084]在一个示例ALD沉积工艺中，使用作为第一前体的三甲基招TMA以及作为第二前体的水H2O来在成批的衬底120上生长氧化铝(Al2O3)。在一个示例实施例中，衬底120包括向其上生长氧化铝的太阳能电池结构。在一个示例实施例中，处理温度为约200°C。
[0085]在处理之后，反应室模块110恢复到室内压力下。托架115从凹部127升起，如图1H所示。并且托架115经由打开的门112移动出反应室模块110，如图1J所示。
[0086]因此图1A至图1J所示的实施例图示了一种ALD批处理方法，其中经由与在处理之后从反应室模块卸载成批的衬底不同的路径，在处理之前将成批的衬底加载到反应室模块中。
[0087]在备选实施例中，可以省略支撑表面(图1A，附图标号125)。替代地，在箱体下方的托架中可能存在网件、有孔板或类似的结构元件，该类结构沿每个箱体的区域延伸以便在托架下方形成排气通道。在这个实施例中，可以(例如，直接在反应室模块的底板上)移动托架。在本说明中稍后关于图6至图8更详细地示出这个实施例。
[0088]在另一个备选实施例中，网件可以附接到支撑表面部分。在这个实施例中，可以在支撑表面上移动托架，但是托架通常将不会具有下导向装置或板。[0089]可以在完全不形成箱体的情况下，实施其中存在网件的实施例。替代地，网件可以被设计为使得在反应空间中的气流尽可能地均匀，从而在多个衬底的每个表面上都获得均匀的生长。例如，网件的开口的尺寸可以是不同的，取决于从馈通导管到真空泵的距离。
[0090]图2示出根据另一个实施例的沉积反应器。然而，在上文中关于图1A至图1F呈现的内容默认也适用于图2呈现的实施例。
[0091]图2示出反应室(管式炉)，其中三个模块机械上相互耦合。反应室模块110可以基本上类似于上文实施例所示出的反应室模块。在反应室模块110的第一侧中，反应器包括预处理模块251。它可能是装载锁，其通过门阀111或类似物机械地耦合到反应室模块110。在已经经由舱口或门211或类似物将至少一批衬底装载到预处理模块251中之后，可以在该模块251中预处理至少一批衬底。例如，可以在预处理模块251中，通过热传输将至少一批衬底加热到处理温度范围内。在一个实施例中，将惰性气体(诸如，氮或类似物)从惰性气体源引导到预处理模块251中。在预处理模块251中，通过位于预处理模块251中或外部的至少一个加热器260加热惰性气体。在预处理模块251中，由被加热的惰性气体通过热传输来加热至少一批衬底。
[0092]在预处理之后，预处理模块251被抽气成真空，门阀111被打开，并且将承载着经预处理的至少一批衬底的托架或衬底保持器移动到用于ALD处理的反应室模块110中。
[0093]在反应室模块110的第二(相对)侧中，反应器包括后处理模块252。它可以是装载锁，其通过门阀112或类似物机械地耦合到反应室模块110。在处理之后，门阀112被打开，并且将承载着经ALD处理的至少一批衬底的托架或衬底保持器移动到用于后处理的后处理模块252 中。例如，在后处理模块252中可以通过热传输冷却经处理的至少一批衬底。在一个实施例中，将惰性气体(诸如，氮或类似物)从惰性气体源引导到后处理模块252中。后处理模块252的压力可以提升(例如，到室内压力下)，并且在后处理模块252中，通过从至少一批衬底的热传输冷却至少一批衬底,该热传输包括经过惰性气体的热传导以及/或者惰性气体的自然和/或强制转换。可以例如使用水冷管道来冷却后处理模块的壁。被加热的惰性气体可以被传导到外部热交换单元中，在外部热交换单元中冷却，并且通过泵送到后处理模块252而返回。
[0094]在后处理之后，舱口或门212被打开，并且将承载着经后处理的至少一批衬底的托架或衬底保持器移出后处理模块252。
[0095]因此图2所不的实施例图不了一种模块化的沉积反应器。在一个备选实施例中，省略预处理模块和后处理模块中的任一个。在一个备选实施例中，因此实施了基本上由预处理模块和反应室模块组成的沉积反应器。并且，在又一个备选实施例中，实施了基本上由反应室模块和后处理模块组成的沉积反应器。
[0096]图3示出了图1A至图1J所示托架的根据另一个示例实施例的用于承载成批的衬底的类型。代替承载成批的圆晶片，图3所示的托架115用于承载正方形晶片。如图4的放大图所示，衬底可以形成水平和竖直地彼此相邻放置的水平堆叠。在图3和图4所示的示例中，每批衬底都具有3X3个水平堆叠结构，其中三个水平堆叠已经被布置在彼此的顶部，并且三个这样的列被彼此相邻地布置。前体蒸汽和吹扫气体沿每个衬底的表面竖直地从顶部到底部地流动，如图5A所示。在例如图9至图11所示的实施例中流动主要是水平流动，沿每个衬底表面从左到右或者从右到左(取决于观察角度)，如图5B所示。[0097]图6至图11示出了根据特定实施例的沉积反应器和沉积反应器模块的不同的设计备选。
[0098]图6至图7示出了弯曲矩形管式炉。在图6所示的实施例中，反应室模块110包括水平相邻的前体蒸汽馈入线135a、135b，而在图7所示的实施例中水平馈入线135a、135b竖直相邻。因为ALD前体通常是互相反应性的，所以每种前体蒸汽优选地沿它的专用馈入线流动到反应室，以避免在馈入线内部沉积薄膜。在托架115中的衬底保持器660承载成批的正方形衬底120，其中一个在图6和图7中示出。馈入线135a、135b在它们的上表面上具有开口，经由该开口使前体蒸汽和吹扫气体经由弯曲的顶板转向，以便沿衬底表面生成均匀的自顶向底的流。托架115具有附接到它的网件(附图标号675)，该网件的结构已经在上文中论述。
[0099]在图8所示的实施例中，反应室模块110包括在模块110顶角中的附加的惰性气体馈入线835，以便增强对反应室的吹扫。在沉积工艺期间,惰性气体沿附加的惰性气体馈入线835的流速可以改变。例如，在前体脉冲时间期间，在惰性馈入线835中的流速低，以使对衬底的上角的惰性气体防护最小化；并且在前体脉冲之间的吹扫时间期间，在惰性馈入线835中的流速高，以增强对反应室的吹扫。在多数情况下，氮或氩可以用作惰性气体。馈入线835可以为在其上表面上具有开口的有孔管道，使得惰性气体最初在图8所示的方向上流动。
[0100]图9至图10示出了矩形管式炉的侧视图。可以在反应室模块110内水平移动的衬底保持器或托架960承载成批的正方形衬底120，在图9至图10中示出其中之一。在图9所示的实施例中，反应室模块110包括水平相邻的前体蒸汽馈入线135a、135b，用于产生沿衬底表面的水平前体蒸汽流。馈入线135a、135b在它们的侧面上具有开口，经由该开口使前体蒸汽和吹扫气体经由模块110的侧壁980转向。以这种方式，生成沿衬底表面的均匀水平(自左向右的)流。气流最终经过水平网件975进入排气通道936。
[0101]在图10所示的实施例中，反应室模块110包括在侧壁980的角部的附加的惰性气体馈入线1035，以增强对反应室的吹扫。馈入线1035可以为在其表面上具有开口的有孔管道，使得惰性气体最初在图11所示的方向上(即，向着角部)流动。
[0102]图12至图13示出了圆形管式炉的截面图。可以在反应室模块110内水平移动的衬底保持器或托架1260承载成批的正方形衬底120。在图12所示的实施例中，反应室模块110包括竖直相邻的水平前体蒸汽馈入线135a、135b。馈入线135a、135b在它们的上表面上具有开口，经由该开口使前体蒸汽和吹扫气体经由圆形顶板转向，从而生成沿衬底表面的均匀的自顶向底的流。模块110具有在底部上的网件(附图标号1275)。在网件1275下方的体积形成排气通道1236。
[0103]在图13所示的实施例中，反应室模块110包括在模块110的顶板附近的附加的惰性气体馈入线1335，以增强对反应室的吹扫。
[0104]图14A至图14D示出了根据另一个示例实施例的一种在沉积反应器中的批处理方法。图14A至图14D所示的方法基本上对应于在上文中参照图1A至图1J所示的方法。不同之处在于，替代同时处理多批，在当前实施例中此时仅处理单批。然而在侧向上，在托架1415上的批可能相当长，使得可以同时处理几百甚至几千个衬底。可以通过将衬底的水平堆叠按行或按列设置来增加处理能力，如图14A所示(以及如上文的图3和图4所示)。加热反应室模块Iio的反应空间的至少一个加热器(附图标号1461)以及在不同于指向反应空间的方向的方向上覆盖至少一个加热器1461的绝热层(附图标号1462)也可见。
[0105]在其它方面，图14A至图14D中的附图标号和操作对应于图1A至图1J中所使用的附图标号和操作。图14A示出了将托架1415经由门111装载到反应室模块110中。图14B和图14C示出了使托架117的轮子降低到凹部127中，并且使气流下降到限定的在处理期间容纳衬底的箱体中。图14D示出经由门112卸载在托架1415上的经处理的成批的衬底。[0106]以上说明已经以本发明的【具体实施方式】和实施例的非限制性示例的方式，提供了对本发明人目前设想的实施本发明的最佳模式的充分并信息量大的说明。然而对于本领域技术人员来说，显然本发明并不限于上文呈现的实施例的细节，而是可以在不背离本发明的特征的情况下在其它实施例中使用等效方式实施本发明。
[0107]此外，本发明的以上公开的实施例的一些特征可以在不对应地使用其它特征的情况下被有益地使用。从而，应认为以上说明对于本发明的原理仅是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围仅被所附专利权利要求限制。
【权利要求】
1.一种方法，包括: 提供原子层沉积反应器的反应室模块，所述反应室模块用于通过原子层沉积工艺处理成批的衬底；以及 经由与在处理之后卸载所述成批的衬底不同的路径，在处理之前将所述成批的衬底装载到所述反应室模块中。
2.根据权利要求1所述的方法，包括: 在所述原子层沉积反应器的预处理模块中，预处理所述成批的衬底； 在所述反应器的所述反应室模块中，通过所述原子层沉积工艺来处理经预处理的成批的衬底；以及 在所述反应器的后处理模块中，后处理经处理的成批的衬底，其中所述预处理模块、所述反应室模块和所述后处理模块按行定位。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述通过原子层沉积工艺处理包括:通过顺序自饱和表面反应来在所述成批的衬底上沉积材料。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述预处理模块是预加热模块，并且所述预处理包括预加热所述成批的衬底。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述后处理模块是冷却模块，并且所述后处理包括冷却所述成批的衬底。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，包括将所述成批的衬底在一个方向上传输经过整个处理线，所述处理线包括所述预处理模块、所述反应室模块和所述后处理模块。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中所述预处理模块是第一装载锁，并且所述方法包括通过热传输在所述第一装载锁中在升高的压力下预加热所述成批的衬底。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中所述后处理模块是第二装载锁，并且所述方法包括通过热传输在所述第二装载锁中在升高的压力下冷却所述成批的衬底。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，包括将所述成批的衬底划分为衬底子集，并且在所述反应室模块中同时处理每个所述子集，每个子集具有其自己的气流入口和气流出口。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，包括在太阳能电池结构上沉积氧化铝。
11.一种设备，包括: 原子层沉积反应器的反应室模块，被配置用于通过原子层沉积工艺来处理成批的衬底；以及 装载和卸载装置，允许经由与在处理之后卸载所述成批的衬底不同的路径，在处理之前将所述成批的衬底装载到所述反应室模块中。
12.根据权利要求11所述的设备，包括: 所述原子层沉积反应器的预处理模块，被配置用于预处理所述成批的衬底； 所述反应器的所述反应室模块，被配置用于通过所述原子层沉积工艺处理经预处理的成批的衬底；以及 所述反应器的后处理模块，被配置用于后处理经处理的成批的衬底，其中所述预处理模块、所述反应室模块和所述后处理模块按行定位。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述通过原子层沉积工艺处理包括:通过顺序自饱和表面反应来在所述成批的衬底上沉积材料。
14.根据权利要求12或13所述的设备，其中所述预处理模块是被配置用于预加热所述成批的衬底的预加热模块。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的设备，其中所述后处理模块是被配置用于冷却所述成批的衬底的冷却模块。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的设备，其中所述设备被配置用于将所述成批的衬底在一个方向上传输经过整个处理线，所述处理线包括所述预处理模块、所述反应室模块和所述后处理模块。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的设备，其中所述预处理模块是第一装载锁，所述第一装载锁被配置用于通过热传输在升高的压力下预加热所述成批的衬底。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的设备，其中所述后处理模块是第二装载锁，所述第二装载锁被配置用于通过热传输在升高的压力下冷却所述成批的衬底。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的设备，其中所述反应室模块包括分隔壁，或者被配置用于接收分隔壁，所述分隔壁将所述成批的衬底划分为衬底子集，每个子集具有其自己的气流入口和气流出口。
【文档编号】C23C16/455GK103946418SQ201180075016
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2011年11月22日 优先权日:2011年11月22日
【发明者】S·林德弗斯, P·J·苏瓦尼南 申请人:皮考逊公司