Source: https://patents.google.com/patent/FI118474B/en
Timestamp: 2018-05-20 22:15:24+00:00
Document Index: 5856721

Matched Legal Cases: ['hd ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

FI118474B - Device for producing thin films - Google Patents
FI118474B
FI118474B FI19992797A FI19992797A FI118474B FI 118474 B FI118474 B FI 118474B FI 19992797 A FI19992797 A FI 19992797A FI 19992797 A FI19992797 A FI 19992797A FI 118474 B FI118474 B FI 118474B
FI19992797A (en )
\ , 118474 \, 118474
Laite ohutkalvojen valmistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen laite ohutkalvojen kasvattamiseksi substraatin pin-5 nalle saattamalla substraatti alttiiksi höyryfaasissa olevien reaktanttien vuorottaisille pintareaktioille. Device for producing thin films of the present invention relates to a device according to the preamble of claim 1 for growing thin films on substrates pin 5 teddy reaction of the substrate exposed to the vapor phase of the alternating surface reactions.
Tällaisessa laitteessa on reaktiokammio, joka käsittää reak-tiotilan, reaktiotilaan yhdistetyt syöttöelimet ohutkalvon 10 kasvattamiseen käytettävien reaktanttien syöttämiseksi reak tiotilaan sekä reaktiotilaan yhdistetyt poistoelimet reaktanttien ylimäärän ja reaktiokaasujen poistamiseksi reak-tiotilasta. In such a device is a reaction chamber, comprising reak-fluxes, into the reaction chamber connected to the feed means for feeding the reactants used to grow the thin film 10 reak polarization state and combined into the reaction chamber outlet means for removing excess reactants and reaction gases reak-polarization state. Reaktiotilaan on sovitettu ainakin yksi substraatti ja toinen, substraatin ohutkalvolla kasvatettavan 15 pinnan kanssa vastakkainen pinta, joka on välimatkan päässä ohutkalvolla kasvatettavasta pinnasta, jolloin reaktantit on sovitettu liikkumaan pintojen suhteen näiden välissä. The reaction space is arranged at least one substrate and a second substrate with the grown thin film 15 and the opposite surface which is spaced from the thin film reared from the surface, wherein the reactants are adapted to move relative to the surfaces therebetween.
Ohutkalvojen kasvatus tapahtuu perinteisesti tyhjöhöyrystyk- 20 sellä, Molecular Beam Epitaxy:llä (MBE) ja muilla vastaavilla vakuumikasvatusmenetelmillä, Chemical Vapor Deposition: in The thin films are grown traditionally takes place tyhjöhöyrystyk- 20 assay, Molecular Beam Epitaxy (MBE) and other similar vakuumikasvatusmenetelmillä, Chemical Vapor Deposition
:T: (CVD) eri muodoilla (kuten matalapaine- ja metallo-organo-CVD T: (CVD) in various forms (such as low-pressure and metallo-organic CVD
I *·· ja plasma-avus.teinen CVD) tai vuorottaisiin pintareaktioihin • * ϊ,*·· perustuvalla kasvatuksella, josta käytetään nimitystä Atomic • · * V * 25 Layer Epitaxy, eli lyhennettynä ALE tai ALCVD. I * ·· avus.teinen and plasma CVD) or alternate surface reactions • ϊ *, * ·· based on upbringing, referred to as Atomic • · * V * 25 Layer Epitaxy, ie abbreviated ALE or ALD. MBErssa ja ··· *.* * CVD:ssa kalvon kasvu on verrannollinen muiden prosessiarvojen lisäksi myös syötettyjen lähtöaineiden pitoisuuksiin. MBErssa and ··· * * * CVD. Film growth rate is proportional to the addition of other process variables in the input concentrations of the starting materials. Jotta * · * *.* ' kyseisillä menetelmillä valmistetuista kalvoista tulisi ta- • · · • · * *·* * saisia, niin lähdeaineiden määrien ja reaktiivisuuksien on :^.:30 oltava yhtäsuuret eri puolilla substraattia. . To * * * * · 'produced in these methods, the films should Control • • · · · · * * * *-uniform, so the amounts and reactivities of precursors is: ^ .: 30 must be equal across the substrate. Mikäli eri läh- töaineet pääsevät kosketuksiin toistensa kanssa ennen sub- » straatin pintaa, niin kuin esimerkiksi CVD:ssa on asianlaita, • * ;*·,· on aina olemassa sellainen mahdollisuus, että ne reagoivat • · 2 118474 keskenään. If the different starting materials come into contact with each other before the sub- »as substrate surface, such as, for example, CVD is the case in, • *; * · ·, there is always the possibility that they will react • · 2 118474 with each other. Tällöin on vaarana, että mikropartikkeleita muodostuu jo kaasujen syöttökanavistoissa. In this case, there is a risk that the micro-particles already formed feed ducts gases. Tällaiset mikropar-tikkelit yleensä huonontavat kalvoa. Such mikropar-particles tend to degrade the film. Ennenaikaisten reaktioiden välttämiseksi MBE- ja CVD-reaktoreissa lähtöaineet esi-5 merkiksi lämmitetään vasta substraateilla. In order to avoid premature reactions in MBE and CVD reactors starting materials are pre-heated to the counter 5 as a sign substrates. Reaktion käynnistämiseksi voidaan lämmön lisäksi käyttää esim. plasmaa tai muuta vastaavaa aktivaattoria. To start the reaction heat can be used e.g. plasma or other similar activating means.
MBE- ja CVD-prosesseissa ohutkalvojen kasvu säädetään ensisi-10 jaisesti substraatille saapuvan lähdeainevirran suuruuden avulla. MBE and CVD processes, the growth of thin films provides ensisi-10 jaisesti the magnitude of the incoming source material to the substrate current. ALE-prosessissa kasvua kontrolloi sen sijaan substraatin pinta eikä niinkään lähtöainevirran pitoisuudet tai virtausominaisuudet. ALE growth process control, instead of the substrate surface rather than the starting material concentrations or flow characteristics of the flow. ALE-prosessissa edellytetään vain, että lähtöainetta on riittävästi kalvon kasvuun eripuolilla sub-15 straattia. ALE process only requires that the starting material is adequate for growth of the film in different parts of the sub-Straat 15. ALE-tekniikkaa on kuvattu esim. FI- patenttijulkaisuissa 52359 ja 57975 sekä US-patenttijul-kaisuissa 4 058 430 ja 4 389 973. Myös patenttijulkaisuissa US 5 855 680 ja FI 100409 on myös esitetty eräitä kyseistä menetelmää soveltavia laiteratkaisuja. The ALE method is described e.g. in FI Patent 52 359 and 57 975 and U.S. Patents 4 058 430 and 4 389 973. Also in US 5 855 680 and GB 100409 also shown that some method of applying solutions of equipment. Laitteita ohutkalvojen 20 kasvatukseen löytyy myös seuraavista julkaisuista: Material Facilities for thin films 20 education can also be found in the following publications: Material
Science Report 4 (7) (1989) 261 ja Tyhjiötekniikka ISBN 951-794-422-5 s. 253-261. Science Report 4 (7) (1989) 261, and Vacuum Technology ISBN 951-794-422-5 pp. 253-261.
* • · * · • * * • • · · * *
Patenttijulkaisussa FI 57975 kuvatun ALE-tekniikan mukaisesti » · 25 reaktantin atomit tai molekyylit virtaavat substraattien yli a · * ί pommittaen niiden pintaa, kunnes pintaan on muodostunut täy sin kyllästynyt molekyylikerros. according to the publication FI 57 975 described in the ALE-technique »· 25 atoms or molecules of reactant flow to the substrates over a · * ί impinging on their surface until the surface has become tired of imple resin molecular layer. Tämän jälkeen ylimääräinen »·· ·/· : reaktantti ja kaasumaiset reaktiotuotteet poistetaan sub- • · V * straateilta näiden yli johdettavilla suojakaasupulsseilla tai ♦'·,· 30 vakuumipumppauksella ennen seuraavaa, eri reaktanttia sisäl- • · ·:··· tävää pulssia. The excess "·· · / ·: reactant and gaseous reaction products are removed from the sub • · V * Straaten than those derivable from suojakaasupulsseilla or ♦ '· · 30 vakuumipumppauksella prior to the next, the various reactant containing • · ·: ··· pulse ABLE TO . Eri reaktanttipulssien ja niitä erottavien t·*·, suojakaasupulssien tai vakuumipumppauksen muodostamat dif- « · ♦ « « .·.: fuusiovallit aikaansaavat pintakemiansa kontrolloiman kalvon • · · • · 3 118474 kasvun. Different reaktanttipulssien and separating them t * · ·, suojakaasupulssien formed by diffusion or vakuumipumppauksen «· ♦« «. · Fusion .: ramparts provide a controlled film pintakemiansa • • · · · 3 118474 growth. Vakuumipumppausta voidaan tarvittaessa tehostaa suo-jakaasun virtauksella. Vakuumipumppausta may be, intensify marsh gas, is introduced flow. Prosessin kannalta ei ole merkitystä liikkuvatko reaktantit vai substraatit, vaan että reaktion eri reaktantit on erotettu toisistaan ja että ne saapuvat 5 substraatille vuorottain. The process it is irrelevant whether or substrates move within the reactants, but the reaction of the various reactants are separated from each other and that they arrive on the substrate 5 sequentially.
Useimmat tyhjöhöyrystimet toimivat ns. Most vacuum evaporators operate on the so-called. "single shot" -periaatteella, jossa höyrystetty atomi tai molekyyli törmää vain kerran substraattiin. "Single-shot" principle, where the vaporized atom or molecule collides with the substrate only once. Mikäli se ei reagoi substraatin pinnan 10 kanssa, niin se kimpoaa tai uudelleen höyrystyy kohti laitteiston seinämiä tai vakuumipumppua ja kondensoituu sinne. If it does not react with the substrate surface 10, as it rebounds or re-vaporizes the apparatus walls or the vacuum pump undergoing condensation therein. Kuumareaktiotilan prosessikammioissa seinämään tai substraattiin osunut atomi tai molekyyli voi höyrystyä uudestaan ja törmätä substraattiin uudemman kerran. The hot reaction chamber to the process chamber wall or hit the substrate atom or molecule can evaporate again and run into the substrate once again. Tämä "multi-shot" -15 periaate ALE-prosessikammioissa parantaa mm. This "multi-shot" principle of -15 EFA process chamber to enhance mm. laitteiston ma- teriaalihyötysuhdetta. equipment gastric teriaalihyötysuhdetta.
"Multi-shot"-periaatteella toimivissa ALE-reaktoreissa käytetään yleensä kasettia, jonka avulla useita substraatteja vie-20 dään samanaikaisesti prosessikammioon tai substraatit sijoi- tetaan painekuorena toimivan prosessitilan sisään sellaise-naan, jolloin prosessitila toimii reaktiokammiona, jossa höy- * ryfaasissa olevat reaktantit reagoivat substraatin kanssa * ohutkalvojen kasvattamiseksi. "Multi-shot" principle operating ALE reactors normally used in the cartridge, by means of which a plurality of substrates takes 20 be at the same time or in the process chamber as the substrate placed in the process space painekuorena in such a wholly-, wherein the process space serves as a reaction chamber where the vapor reactants * The ryfaasissa * react with the substrate for deposition of thin films. Useita substraatteja käsittävää » « * '*t' *· 25 kasettia käytettäessä reaktiokammio muodostuu kasetin sisään. A plurality of substrates comprising the »« * '* t' * · 25 for the cartridge reaction chamber formed in the cartridge.
*·· V * Kasetin käyttö lyhentää substraattia kohden laskettua kasva- tusaikaa yksittäisten substraattien prosessointiin verrattu- * · · \· *· na, mikä lisää tuotantotehokkuutta. * V * ·· use tape to shorten the substrate reckoned reach slaughter processing of individual substrates in comparison · · * \ * · ·, which enhances the production efficiency. Lisäksi prosessikammiosta ♦ * · : ulos otettava kasetti voidaan purkaa ja puhdistaa tuotannon 30 häiriintymättä, koska prosessikammiossa voidaan käyttää puh- « · *:·*: distuksen aikana eri kasettia. In addition, the process chamber ♦ · *: take out the cartridge can be disassembled and cleaned without disrupting the production of 30, because the process chamber can be used to clean «· * · *: During the certificate different cartridge.
» • * • · * « « * « « .·. »• * • · *« «*« «. ·. j· Tavanomaisessa ALE-kasvatuksessa käytetään panosprosessointia • · 4 118474 sen takia, että ALE-menetelmä on moniin muihin ohutkalvonkas-vatusmenetelmiin verrattuna suhteellisen hidas. j · conventional ALE growth is used for batch processing • · 4 118474 because of the ALE method has been compared to many other ohutkalvonkas-vatusmenetelmiin relatively slow. Panosproses-sissa kasvatusaika substraattia kohden saadaan laskettua kilpailukykyiselle tasolle. -Batch processing Sissa cultivation time per substrate can be calculated from competitive level. Myös substraattien kokoja on kas-5 vatettu samasta syystä. Also the sizes of the substrates is now 5-incremented for the same reason.
Eräässä ALE-tekniikan sovellusmuodossa kasetin runko muodostuu ylä- ja alapäistään avonaisesta, esimerkiksi titaanista valmistetusta pidinlaatikosta (holder box), jossa on leveys-10 suunnassa rinnakkain sijoitettuja substraatteja. In an ALE-art embodiment, the cassette body composed of upper and lower ends of the open, such as titanium, the holder box (box holder) having a width 10 in the direction parallel spaced substrates. Substraatti en päätyihin tai ympärille on asetettu kehykset, jotka on edelleen sijoitettu pidinlaatikon päädyissä oleviin vastakkaisiin uriin. The substrate is not an end in or around a set of frames that are further disposed on the ends of the holder of the box opposite the grooves. Kuhunkin kehykseen on asetettu kaksi substraattia selkäpuolet vastakkain. Each frame is set to two substrates back to back. Selkäpuolella tarkoitetaan 15 substraatin sitä puolta, johon ohutkalvoa ei kasvateta. The back side refers to the side 15 of the substrate on which the thin film is not grown. Reak-tanttien pääsy samaan kehykseen sijoitettujen substraattien selkäpuolten väliin estetään substraattien ylä- ja alasivut peittävillä suojaprofiileilla. to prevent the top and bottom sides of the substrates between the opaque suojaprofiileilla Reak-mutants access to the same frame placed back sides of the substrates. Reaktantit ja suojakaasu johdetaan pidinlaatikkoon tämän päälle sijoitetun suihkupään 20 (sprayhead) rinnakkaisten syöttökanavien syöttörei'istä. The reactants and the inert gas is passed over the box holder placed in the shower head 20 (spray head) of parallel feed channels supplying holes.
Sprayhead voidaan konstruoida myös muulla tavalla. Spray head may be constructed in other ways. Ylimääräi-·*·*: set reaktantit ja reaktiokaasut poistetaan pidinlaatikosta ·*·.. tämän alaosaan liitetyn imulaatikon (suction box) poisto- kanavien kautta. Excess · · * *: set the reactants and the reaction gases are removed from the box holder · · * .. connected to the lower part of the vacuum box (suction box) via a discharge channel. Kaasut siis virtaavat pidinlaatikon läpi • · 25 substraattien ohutkalvolla päällystettävien pintojen välissä. The gases thus flow through the keeper box • · 25 between the coating of substrates with thin film surfaces.
• · · • t * • · · « • · · • t * • · · «
Reaktanttien syöttäminen pidinlaatikkoon ainoastaan toisesta * · « : päästä saattaa aiheuttaa voimakkaampaa kalvonkasvua sub- * · * V : straattien syöttöpään puoleisilla pinnoilla. Entering reactants I liked only the second box * · «end may result in a stronger film growth sub- * · * V supply head substrates which side surfaces. Tämän kompensoi- * 30 miseksi kaasut voidaan syöttää substraateille vastakkaisista • · *:·*· suunnista vuorottain. This is compensated * 30 in order to make the gases can be opposed substrates • * · · · * directions alternately. Tällöin myös poistokanavien poistoimu ·*·. In this case, the suction of the exhaust ducts · * ·. suoritetaan vuorottain vastakkaisista suunnista. is carried out alternately in opposite directions. Vuorottaisen « * * • * * • # ,·, : syötön takia sekä pidinlaatikon ylä- että alapäähän on sijoi- » II * · 5 118474 tettava syöttö- ja poistoyhteet, mikä tekee rakenteesta huomattavasti monimutkaisemman. The alternate «* * • * * • #, ·,: due to the pass holder and a box upper and the lower end is placed in" II * · 5 118474 reliably inlet and outlet ports, which makes the structure much more complicated.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan aivan uudenlai-5 nen ALE-reaktiokammio, jossa on aiempaa paremmat reaktanttien virtausolosuhteet, jolloin kalvonkasvu substraatin pinnalla on tasaista. This invention is to provide a totally new kind of ALE-5-reaction chamber, which have a better flow conditions for the reactants, wherein the growth of the film on the substrate surface is uniform.
Keksintö perustuu siihen, että substraatit sijoitetaan kase-10 tin pidinlaatikkoon selkäpuolet vastakkain A-asentoon siten, että niiden vastakkaisten ohutkalvolla päällystettävien pintojen etäisyys, joiden välissä kaasut virtaavat, on pienempi kasetin syöttöpäässä kuin poistopäässä. The invention is based on the fact that the substrates placed in the cassett 10-acetate holder box back to back to position A, so that the opposed thin film deposition surfaces, the distance between which gases flow is smaller than the cartridge feed from the outlet end. Vastakkaisten ohutkalvolla päällystettävien pintojen A-asento siis avautuu re-15 aktanttikaasujen virtaussuuntaan, jolloin virtauspinta-ala kasvaa ja virtausnopeus pienenee pidinlaatikon poistopäätä lähestyttäessä. coating a thin film on the opposite surfaces of a position, therefore, opens the re-aktanttikaasujen 15 in the direction of flow, the flow area increases and the flow rate is reduced to the discharge end of the keeper box is approached. Lisäksi keksinnön yhdessä edullisessa sovel-lusmuodossa suihkupään rinnakkaiset syöttökanavat on sijoitettu substraatteihin nähden ainakin likimain kohtisuoraan, 20 jolloin pidinlaatikkoon sijoitettujen substraattien määrää voidaan muuttaa syöttökanavien välistä etäisyyttä muuttamat- * • · · . Additionally, in one preferred application of the invention, the shower head jacket component parallel supply channels are positioned with respect to substrates at least approximately perpendicularly to 20 wherein the amount of the substrates placed in the box holder may change the distance between the feed channels without changing * • · ·.
• · · ta. • · · ta.
• · * · * · · Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle laitteelle on • · ί 25 tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tun- * 1 1 ::ί nusmerkkiosassa. • · * * · · · device according to the invention is • · ί 25 characterized by what is stated in Claim 1. * 1 1 :: ί depending Claims.
* 1 « V : Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. * 1 «A: The invention offers significant benefits.
• 1 · * · · • « « » **·.· 30 Sijoittamalla substraatit reaktanttien ja reaktiokaasun vir- « · ·:1·· taussuunnassa avautuvaan A-asentoon, substraattien pinnalle kasvatettavasta ohutkalvosta muodostuu tasaisempi kuin pitä- t · · • « ,·.: mällä substraatit vakioetäisyydellä toisistaan tai sijoitta- • 1 · 6 118474 maila vastakkaiset ohutkalvolla päällystettävät pinnat kaasun virtaussuunnassa sulkeutuvaan A-asentoon. • 1 · · · * • «« »** · 30 · By placing the substrates of the reactants and the reaction gas flow« · ·. ·· direction through the one that opens the A-position, reared only on the surface of substrates with thin film is formed flatter than keeping t · • · « · .: the substrate at a constant distance from each other or by placing • 1 · 6 118 474 racket opposing surfaces to be coated with a thin film of the gas flow direction of a closing position.
Jos reaktanttien ja suojakaasujen syöttöpää sijaitsee kasetin 5 yläosassa, ovat samaan kehykseen selkäpuolet vastakkain sijoitetut kaksi substraattia siis ylöspäin avautuvassa A-asennossa. If the reactants and of inert gases inlet end is located at the top of the cartridge 5, the same frame arranged back to back two substrates thus opens up the A-position. Kun kehykset asetetaan pidinlaatikkoon, ne painautuvat omalla painollaan pidinlaatikon päädyissä olevien, ylöspäin aukenevien urien seinämiä vasten, jolloin kaasun 10 tunkeutuminen substraattien selkäpuolille vaikeutuu tarkan asemoinnin ansiosta. When the frame holder is placed in a box, they are pressed by its own weight in the holder box ends, up against the walls of the grooves from opening, wherein the penetration of the gas 10 in the back side of the substrates becomes more difficult due to the exact positioning.
Yleensä eri reaktanttien syöttökanavat pyritään pitämään erillisinä mahdollisimman pitkään, jotta reaktantit eivät se-15 koittuisi keskenään. In general, the various reactant inflow channels will be kept as separate as long as possible, so that the reactants it-15 would do with each other. Aiemmissa ratkaisuissa reaktanttien ja suojakaasun syöttökanavat on sijoitettu kasettiin substraattien kanssa samansuuntaisesti, jolloin substraattien lukumäärää muutettaessa on myös muutettava syöttökanavien välistä etäisyyttä tai lukumäärää, jotta kaikkiin vastakkaisten ohut-20 kalvolla päällystettävien pintojen väliin saataisiin johdet- ♦ · · tua kaasua. In previous solutions, the reactants and the inert gas inlet ducts are positioned in a cassette with substrates in parallel, wherein the changing of the substrates number must also adjust the distance or number between the feed channels in order to achieve derived ♦ · · Tua gas between the coating of all the opposing thin-20 membrane surfaces. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa substraatit ja • · ♦ suihkupään syöttökanavat on sijoitettu toisiinsa nähden koh- • ·· φ : tisuoraan asentoon, minkä ansiosta kasetissa olevien sub- • »· • · straattien määrää voidaan helposti muuttaa syöttökanavien vä-25 listä etäisyyttä tai lukumäärää muuttamatta. In the solution according to the invention, the substrates, and • · ♦ shower head feed ducts are positioned relative to one another target • ·· φ: orthogonally position, in making the cartridge sub • »· • · the number of substrates which can easily change the feed channels of VA-25 a list of the distance or the number of modifications.
Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin oheisten piirustus-ten mukaisten esimerkkien avulla. The invention will be described in more detail in the examples of drawing in the appended form.
• · · • · • · • · · ,···. • · · • · • · • · ·, ···. 30 Kuvio 1 esittää räjäytyskuvantona yhtä keksinnön mukaisen • · • laitteen reaktiokammiota. 30 Figure 1 shows the exploded view of one · • • reaction chamber of the device according to the invention.
• · 1 · 7 118474 • · 1 · 7 118 474
Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen reaktiokammion pidinlaatik-koa yksityiskohtaisemmin kuvattuna. Figure 2 shows a reaction chamber of Figure 1 pidinlaatik CoA described in more detail.
Kuvio 3 esittää kaaviollisena poikkileikkauskuvantona rinnak-5 kaisiin kehyksiin sijoitettuja substraatteja. Figure 3 shows a schematic cross-sectional view in a parallel-spaced five frames kaisiin substrates.
Tämän keksinnön yhteydessä tarkoitetaan käsitteellä "reak-tantti" kaasua tai höyrystettävissä olevaa kiinteää tai nestemäistä ainetta, joka pystyy reagoimaan substraatin pinnan 10 kanssa. In the present invention, the term "mutant-reak" gas or a vaporizable liquid or solid substance that is capable of reacting with the substrate surface 10. ALE-menetelmässä käytetään tavallisesti kahteen eri ryhmään kuuluvia reaktantteja. ALE method, reactants are usually used in two categories. "Metallisiksi reaktanteiksi" kutsutaan metalliyhdisteitä tai jopa alkuainemuodossa olevia metalleja. The term "metallic reactants" is used metal compounds or even elemental metals. Sopivia metallireaktantteja ovat metallien halo-genidit, esim. kloridit ja bromidit, ja organometalliyh-15 disteet, kuten thd-kompleksit. Suitable metallic reactants are the metal-halogen halides, e.g., chlorides and bromides, and organometalliyh-15 compounds such as the thd complex. Esimerkkeinä metallisista re- aktanteista mainittakoon Zn, ZnCl2, Ca(thd)2, (CH3)3A1 ja Cp2Mg. As examples of metallic reactants be mentioned Zn, ZnCl 2, Ca (thd) 2, (CH3) 3A1 and Cp2Mg. "Epämetallisiksi reaktanteiksi" kutsutaan yhdisteitä ja alkuaineita, jotka reagoivat metalliyhdisteiden kanssa. "Non-metallic reactants" is used for compounds and elements capable of reacting with metallic compounds. Viimeksi mainittuja edustavat tyypillisesti vesi, rikki, rik-20 kivety ja ammoniakki. The latter are typically represented by water, sulfur, sulfuric-20 sulphide and ammonia.
• 4 • · · ]·;·, "Suojakaasu" tarkoittaa kaasua, joka johdetaan reaktiotilaan * « · ♦ ··. • 4 • · ·] ·, ·, "Inert gas" means a gas that is led into the reaction space * «· ·· ♦. ja jolla estetään reaktanttien ja vastaavasti substraatin ei- • ·· ,·. and to prevent the reactants and the substrate, respectively, the non-• ·· ·. : halutut reaktiot. The desired reactions. Näitä ovat esim. reaktanttien ja substraa- • ·· • ♦ 25 tin reaktiot mahdollisten epäpuhtauksien kanssa. These include, e.g. substrates and reactants • • ♦ 25 ·· of tin reaction with any impurities. Suojakaasul- .'Ϊ*. * .'Ϊ shield gas. la estetään myös eri reaktant ti ryhmiin kuuluvien aineiden vä- liset reaktiot esim. syöttökanavistoissa. Ia also prevents the different groups in the reactants t between the substances in the reactions Liset e.g. supply ducts. Suojakaasua käyte- **·': tään keksinnön mukaisessa menetelmässä edullisesti myös reak- *'**: tanttien höyrypulssien kantajakaasuna. Protective gas was used ** · 'in the process of the invention preferably also the reaction *' ** mutants höyrypulssien carrier. Erään edullisen sovel- ,·' · 30 lusmuodon mukaan, jossa vaihtoehdossa eri reaktant ti ryhmiin * · · • · kuuluvat reaktant it johdetaan eri syöttökanavistoj a pitkin reaktiotilaan, toisesta syöttökanavasta syötetään reaktantti- 4 · · 4 4 4 t *. According to a preferred application, · '· 30 of the jacket component having a different variant groups in the reactants t * · · · • fall in the reactants it is passed along a separate inlet manifolds into the reaction space, the second reactant is fed to the feed channel 4 · 4 4 4 * T. höyrytaasipulssi ja toisesta suojakaasua, jolloin suoja- 4 *4· 4 · 8 118474 kaasuvirtauksella estetään reaktanttien pääsy toisen reak-tanttiryhmän syöttökanavaan. höyrytaasipulssi and a second shield gas, wherein the cover 4 * 4 · 4 · 8 118 474 a gas flow to prevent the reactants access to the second reak tanttiryhmän-pass duct. Esimerkkeinä sopivista suoja-kaasuista mainittakoon inerttikaasut, kuten typpikaasu ja ja-lokaasut, esim, argon. Examples of suitable protective gases mentioned inert gases, such as nitrogen gas and Oct-and wear, e.g., argon. Suojakaasuna voidaan myös käyttää si-5 nänsä reaktiivista kaasua, kuten vetykaasua, jonka tarkoituksena on estää ei-haluttujen reaktioiden (esim. hapetusreakti-oiden) tapahtuminen substraatin pinnassa. Inert gas, can also be used per se si-5 reactive gas such as hydrogen gas, the purpose of which is to prevent undesirable reactions (e.g., hapetusreakti States) occurring on the substrate surface.
Käsitteeseen "reaktiokammio" sisältyy keksinnön mukaan sekä 10 reaktiotila, johon substraatti on sijoitettu ja jossa höyry-faasissa olevien reaktanttien annetaan reagoida substraatin kanssa ohutkalvojen kasvattamiseksi, että reaktiotilaan välittömästi johtavat kaasukanavat, joiden kautta reaktantit johdetaan reaktiotilaan (syöttökanavat) sekä joiden kautta 15 reaktiotilasta voidaan poistaa ohutkalvokasvatuksen kaasumaiset reaktiotuotteet ja reaktanttien ylimäärä (poistokanavat). The term "reaction chamber" includes, according to the invention and 10 the reaction space in which the substrate is disposed, and wherein the vapor-phase reactants are allowed to react with the substrate in thin films to increase the reaction space immediately lead to the gas channels through which the reactants into a reaction chamber (supply channels), and through which 15 reaction space may be removed thin film growth gaseous reaction products and excess reactants (outflow channels). Tällaiseen reaktiokammioon sijoitettu substraatti saatetaan alttiiksi ohutkalvon muodostamiseen käytettävän ainakin kahden eri reaktantin vuorottaisille pintareaktioille. Such a substrate placed in the reaction chamber is exposed to be used for forming a thin film on at least two different reactants to alternately repeated surface reactions. Höyryfaa- ··. ·· vapor phase. 20 sissa olevia reaktantteja syötetään toistuvasti ja vuorot- • ·· taisesti kukin omasta lähteestään reaktiokammioon, jossa ne • · · ♦ saatetaan reagoimaan substraatin pinnan kanssa kiinteässä * ·· .·. 20 Sissa the reactants are fed repeatedly and in alternate junctures • ··, each on its own source into the reaction chamber, where they ♦ • · · is reacted with the substrate surface of the solid * ··. ·. : olomuodossa olevan ohutkalvotuotteen muodostamiseksi sub- ·· • · straatille. To form a thin film state of the product sub- • · ·· as substrate. Substraatille kiinnittymättömät reaktiotuotteet 25 ja mahdollinen reaktanttiylimäärä poistetaan kaasufaasissa reaktiokammiosta. Adherent to the substrate, the reaction products 25, and the potential of reactants in the gas phase is removed from the reaction chamber.
·· • » • ♦· ;***; ·· • »• ♦ ·; ***; "Substraatin pinnalla" tarkoitetaan substraatin sitä ··· ./ pintaa, jonka reaktiokammioon virtaava reaktanttihöyry koh- • ·· 30 taa. By "substrate surface" means that the substrate surface ./ ···, a 30 ·· • TAA flowing into the reaction chamber reaktanttihöyry target. Eli ohutkalvokasvatuksen ensimmäisellä jaksolla kyseinen • · ***# pinta on substraatin, esim. lasin pinta tai muu aloituspinta, ] toisella jaksolla ensimmäisen jakson aikana substraatille muodostunut kerros, joka koostuu reaktanttien välisestä kiin- 9 118474 teästä reaktiotuotteesta, joka on kiinnittynyt substraatille, jne. That is, the • · *** # surface of the first period of thin film growth of the substrate, e.g. surface or other landing surface;] in the second period formed on the substrate during a first period of a layer which consists of a fixed between the reactants 9 118474 undetachable from the reaction product, which is attached to the substrate, glass, etc. .
"Prosessikammiolla" puolestaan tarkoitetaan tilaa, jossa 5 ohutkalvojen kasvatusprosessi tapahtuu ja joka on eristetty muusta ympäristöstä sekä tiiviisti suljettavissa. "Process chamber", in turn, means a condition where five thin film deposition process takes place and which has been isolated from the rest of the environment, and sealable. Reaktiokam-mio on sijoitettu prosessikammioon, ja samassa prosessikammi-ossa voi olla myös useita reaktiokammioita. Reaktiokam-chamber is positioned in the process chamber, and at the same prosessikammi-Ossa may also be a plurality of reaction chambers.
10 Kuvioissa 1 ja 2 reaktiokammio käsittää reaktiotilana toimivan kasetin 1 ja tämän yläosaan kiinnitettävissä olevan suih-kupään 2, johon reaktanttien ja suojakaasun syöttökanavat on sijoitettu. 10 in Figures 1 and 2, the reaction chamber comprises a reaction space for operating the cartridge 1 and fixed to the top of the sprayed at kupään 2, in which the reactants and the inert gas inlet ducts are positioned. Kasetti 1 on edullisesti valmistettu titaanista ja sen molemmissa sisäpäädyissä on kiinnityselimiä, kuten 15 uria 3. Substraattien 4 väliin näiden molempiin päätyihin on sijoitettu tukikappale 5. Kuhunkin tukikappaleeseen 5 on sijoitettu kaksi substraattia 4 selkäpuolet vastakkain. The cartridge 1 is preferably made of titanium and the inner ends of the two fastening elements, such as 15 between the grooves 3. The substrates 4 of the both ends of the support member is disposed 5. Each of the supporting body 5 is disposed in the substrate 4 two back to back. Selkä-puolella tarkoitetaan substraatin 4 sitä puolta, johon ohutkalvoa ei kasvateta. The back side of the substrate 4 refers to the side on which the thin film is not increased. Vastakkaisten substraattien 4 selkäpuo-20 let voivat olla kosketuksessa keskenään, niiden väliin voi-, daan jättää ilmarako tai selkäpuolten väliin voidaan sijoit- f ·· *...4 taa lämpöä tasaava tai aktiivisesti lämpenevä välilevy. Selkäpuo of opposing substrates 4 and 20 may be let in contact with each other, between them, butyric, be to leave an air gap between the back or the sides may be placed f * ... 4 ·· up heat equalizing or actively warming the intermediate plate. Sa- maan tukikappaleeseen 5 sijoitettujen substraattien 4 ylä- ja • ·♦ *·, · alasivut on peitetty profiililla 6, jonka tarkoituksena on • ·* • · .···. At the same support body 5 disposed on the substrate 4 and the upper ♦ * • · · · subpages is covered by a profile 6, which is designed to: • * • · ·. · · ·. 25 estää kaasun pääsy substraattien 4 selkäpuolten väliin. 25 prevents gas from entering between the back sides of the substrates 4. Sa- • · ,···, maan kehykseen 5 selkäpuolet vastakkain sijoitetut substraa- • * · tit 4 asetetaan kasetin 1 uriin 3. Similarly • ·, ···, the frame 5 positioned back to back substrates • * · tit 4 is inserted into the grooves 3 of the cartridge 1.
Suihkupää 2, kasetti 1 sekä tähän sijoitettujen substraattien • / .30 4, tukikappaleiden 5 ja profiilien 6 muodostama kokonaisuus i '·· voidaan siirtää prosessikammion ulkopuolelle. The shower head 2, the cassette 1 and this • on substrate / .30 4, a support assembly formed by the sections 5 and 6, i '·· can be transferred from the process chamber. Kasetti 1 ase- * · · • tetaan prosessikammioon edullisesti kiinteästi liitetyn kaa-·*· · ***\ sujen poistokanavat 7 käsittävän imulaatikon 8 päälle, joi- »'· | The cartridge 1 set * · · • VED process chamber is preferably fixedly connected to the gas * · · · *** \ gases outlet channels 7 comprising the suction box 8 the Synergies " '· | • ·· • · 1 1 8474 10 loin kasetti 1, suihkupää 2 ja imulaatikko 8 muodostavat ALE-laitteen reaktiokammion. • • ·· · 1 1 8474 10 created cartridge 1, a shower head 2 and a suction box 8 form the reaction chamber ALE device. Reaktantit ja suojakaasu johdetaan reaktiokammioon suihkupään 2 rinnakkaisista syöttökanavista. The reactants and the inert gas to a reaction chamber shower head with two parallel supply channels. Suihkupää 2 voidaan konstruoida myös muulla tavalla. The shower head 2 can also be constructed in another way. Kaasu 5 virtaa vastakkaisten ohutkalvolla päällystettävien pintojen muodostamien virtauskanavien välissä kohti imulaatikkoa 8. Lopuksi kaasu poistetaan reaktiokammiosta imulaatikon 8 poistokanavien 7 kautta. 5 Gas flows between the opposed surfaces of the thin film coating is formed by the flow channels towards the suction box 8. Finally, the gas is removed from the reaction chamber of the suction box 8 via the outlet channels 7. Kaasuvirtauksen tehostamiseksi kasetin 1 ja imulaatikon 8 väliin voidaan sijoittaa suppilomainen vir-10 tauksenohjain 12, jonka virtauspoikkipinta-ala pienenee imu- laatikkoa 8 kohti mentäessä. to improve the gas flow between the cartridge 1 and the suction box 8 can be placed in a funnel-shaped vir 10 tauksenohjain 12 having a flow cross-sectional area decreases toward the suction box 8 direction.
Imulaatikon 8 ja kasetin 1 lämpölaajenemisesta aiheutuvat liikkeet saattavat aiheuttaa lämpöjännityksiä imulaatikkoon 15 8, jos se on tuettu prosessikammioon esimerkiksi reunoistaan. 1 is a result of thermal expansion of the suction box 8 and the cartridge can cause thermal stresses in the suction box Aug. 15, if it is supported in the process chamber, for example at the edges.
Lämpölaajenemisesta johtuvat liikkeet saattavat olla jopa useita millimetrejä. movements caused by thermal expansion may be up to several millimeters. Tällaiset liikkeet vaikeuttavat esimerkiksi kasetin 1 asemointia prosessikammioon automaattisen purun ja latauksen yhteydessä. Such movements make it difficult, for example, the positioning of the cassette 1 into the process chamber during automatic loading and unloading. Tämän takia imulaatikko 8 on 20 edullista tukea prosessikammion seinämiin siten, että tuenta- . As a result, the suction box 8 is preferably 20 to support the walls of the process chamber so that the shoring. kohdan keskipiste on ainakin likimain imulaatikon 8 pohjan • ·· keskikohdassa, jolloin imulaatikko 8 pääsee vapaammin laaje- • · · nemaan tuentapisteen ulkopuolella ja kasetin 1 paikoitus py- • ·· *·. the center point is at least approximately the bottom of the suction box 8 • ·· mid-point, wherein the suction box 8 is capable of freely expanding • · · go into the outside supporting point of the cartridge 1 and the positioning remain • * · ··. · syy paremmin kohdallaan. · Sept. better in place.
• ·· a · ··· 25 « · » ♦ · · • ·· a · · · · 25 «·» ♦ · ·
Prosessikammioon siirrettävässä kasetissa 1 ja suihkupäässä 2 • · · olevat kaasujen syöttö- ja poistokanavat liitetään prosessi-kammion ja prosessikammioon kiinteästi asennetun imulaatikon 8 vastaaviin kanaviin esimerkiksi tarkasti asemoitujen hios-.* .30 pintojen avulla. A removable cassette 1 into the process chamber and the shower head 2 • · in feed gas and outlet ducts are connected fixedly mounted on the process chamber and process chamber of the suction box 8 of the respective channels, for example, closely-placed ground joint -. * .30 surfaces. Suihkupää 2 muodostaa substraattien 4 päälle The shower head 2 formed on the substrate 4
kannen, joka suojaa substraattien pintoja 4 pölypartikkeleil- • · ta kasetin 1 ollessa irrotettuna imulaatikosta 8. Suihkupää 2 • a * *f** estää lämpimien substraattien 4 välissä olevaa lämpenevää • aa • aa * 9 11 118474 kaasua nousemasta ylöspäin ja tuomasta näin mukanaan haitallisia partikkeleita. a cover which protects the surfaces of the substrates 4 · • pölypartikkeleil- of the cartridge 1 is removed from the suction box 8. The shower head 2 • * a * f ** prevent the hot substrates 4 between the warming • • aa aa * September 11 118 474 gas from rising up with them and thereby importing harmful particles.
Kuvion 3 poikkileikkauksessa substraatit 4 on päädyistään 5 kiinnitetty tukikappaleisiin, jotka on sijoitettu pidinlaati- kon päädyissä oleviin uriin. the cross-section of Figure 3, the substrate 4 is attached to the ends 5 of the support pieces, which are positioned in the grooves pidinlaati- kon ends. Kuhunkin tukikappaleeseen on kiinnitetty kaksi substraattia 4 selkäpuolet vastakkain. Each of the support piece is attached to the substrate 4 two back to back. Samaan tukikappaleeseen sijoitettujen substraattien 4 ylä- ja alasivut on peitetty profiileilla 6, jotka estävät kaasuja 10 pääsemästä samaan tukikappaleeseen sovitettujen substraattien 4 väliin. placed on the same base body 4 of the substrates upper and lower sides are covered with profiles 6 which prevent gas 10 from entering between matched to the same base body 4 of the substrates. Substraattien 4 yläpuolelle, näiden pituussuuntaa vasten ainakin likimain kohtisuoraan on sijoitettu suihkupään 2 rinnakkaisia syöttökanavia 9, joiden rei'istä 10 reaktant-teja ja suojakaasua syötetään vierekkäisiin tukikappaleisiin 15 sijoitettujen substraattien 4 ohutkalvolla päällystettävien pintojen muodostamiin virtauskanaviin tai substraattien 4 yläsivuja peittävien profiilien 6 päälle, jolloin profiili 6 tasaa virtausta. Substrates over 4 against the longitudinal direction at least approximately vertically disposed jet head 2 parallel input channels 9, with the holes 10 in the reactants, silicates and the protective gas is supplied to adjacent support members 15 disposed on the substrate 4 thin film formed by the flow channels or substrates four upper sides of the coating on the surfaces of the covering sections 6 on top, wherein 6 profile evens out the flow.
20 Substraatit 4 on sijoitettu A-asentoon siten, että syöttö- . 20, the substrate 4 is placed in a position such that the input. kanavista 9 syötettävän kaasun virtauspoikkipinta-ala laaje- • • ft nee alaspäin kohti imulaatikkoa 8 ja kaasun poistokanavia 7 • t · • · * .* mentäessä, jolloin vastakkaisten ohutkalvolla kasvatettavien i * f ·· *.t . nine channels supplied to the gas flow cross-sectional area expands • • ft nee down towards the suction box 8 and the gas outlet channels 7 • T • · · *. * when going to the opposite thin film reared ·· i * f * .T. pintojen välimatka on pienempi reaktanttien tulopäässä kuin • ft 25 poistopäässä. the distance between the surfaces is less than the reactants from the inlet to the outlet 25 • ft away. Vierekkäisissä kehyksissä olevien vastakkaisten ··# substraattien 4 ohutkalvolla päällystettävien pintojen väli- • ff nen kulma 11 on edullisesti noin 0-10°, matalilla substraa-teillä jopa tätä suurempi. in adjacent frames of the opposed substrates 4 # ·· thin film coating surfaces of the intermediate • ff of the angle 11 is preferably about 0-10 °, low-substrata roads even higher. Vastakkaisten päällystettävien • · ft pintojen välinen rako kaasujen syöttöpäässä on tyypillisesti t .* , 30 noin 4-8 mm ja poistopäässä tyypillisesti noin 5-20 mm noin « f · • *f • I 500 mm korkeilla substraateilla 4. A coating on the opposite • ft · gap between the surfaces of the feed gas is typically from t. *, 30 of about 4-8 mm and the outlet end typically about 5-20 mm to about «· f * f • I • 500 mm high, with four substrates.
• f « • ff · · *·*.* ALE-tekniikan mukaisesti reaktantin atomit tai molekyylit • · • f · f · · • · 12 118474 virtaavat substraattien 4 yli pommittaen niiden ohutkalvolla päällystettäviä pintoja, kunnes niihin on muodostunut täysin kyllästynyt molekyylikerros. • f «• ff · · * · *. * In accordance with ALE technology reactant atoms or molecules • · • f · f · · • · 12 118474 flow substrates 4 over the bombing to be coated the thin film surfaces until they have become fully saturated molecular layer. Tämän jälkeen ylimääräinen reak-tantti ja kaasumaiset reaktiotuotteet poistetaan substraa-5 teiltä 4 näiden yli johdettavilla suojakaasupulsseilla tai vakuumipumppauksella ennen seuraavaa, eri reaktanttia sisältävää pulssia. The excess reak-mutant and gaseous reaction products are removed from the substrata-5 roads than those derivable from four or suojakaasupulsseilla vakuumipumppauksella before the next reactant pulse comprising different. Eri reaktanttipulssien ja niitä erottavien suojakaasupulssien tai vakuumipumppauksen muodostamat dif-fuusiovallit aikaansaavat pintakemiansa kontrolloiman kalvon 10 kasvun. reaktanttipulssien formed of different and separate the suojakaasupulssien vakuumipumppauksen or dif fusion embankments provide controlled film 10 pintakemiansa growth. Vakuumipumppausta voidaan tarvittaessa tehostaa suo- jakaasun virtauksella. Vakuumipumppausta may be more efficient protective gas flow. Prosessin kannalta ei ole merkitystä liikkuvatko reaktantit vai substraatit 4, vaan että reaktion eri reaktantit on erotettu toisistaan ja että ne saapuvat substraattien 4 ohutkalvolla päällystettäville pinnoille vuo-15 rottain. The process is not relevant to move within the reactants or substrates 4, but the reaction of the various reactants are separated from each other, and they found that the coating of the substrates for thin film 4 faces the flux 15 rottain.
Vaikka ALE-menetelmässä kaasun tasaisella virtauksella ja re-aktanttien lähtöaineiden pitoisuuksilla ei sinänsä ole vaikutusta kalvon kasvatusprosessiin, on lähtöainetta kuitenkin 20 oltava riittävästi kalvon kasvuun substraatin 4 eri kohdissa. Although the ALE method, a constant flow of gas and re-reactant concentrations of starting materials is not in itself impact on the film deposition process, however, is the starting material of the film 20 have a sufficient increase in four different locations of the substrate.
. . Reaktanttien virratessa substraattien 4 ohutkalvolla päällys- ft ft > «ft tettävien pintojen välissä ja reagoidessa substraattien 4 • ft ft · · pintojen kanssa, kaasuvirrassa olevien reaktanttien suhteel- ft *·* · linen pitoisuus laskee ja reaktioissa syntyvien reaktiokaasu- * ·· ,···, 25 jen kasvaa. Reactants flowing thin film coating of the substrates 4 ft ft> «ft of the surfaces between the substrates and reaction of 4 • ft ft · · with the surface of the reactants in the gas stream relative ft * * · · alkaline concentration decreases and produced by reactions reaktiokaasu- * ·· · ··, 25 of increases. Tällöin alan ammattimies luultavasti sijoittaisi • · * ,··*. In this case, the skilled person will probably invest • · * ·· *. substraatit A-asentoon siten, että reaktanttien ja reaktio- • · · ft kaasujen virtauspoikkipinta-ala pienenee kasetin 1 poistopää-tä lähestyttäessä, jotta kaasuvirran koko ajan vähenevät re- • · · «·:*. Substrates A position such that the reactants and the reaction • · ft · gas flow cross-sectional area decreases the discharge end of the cartridge 1-s approach in order to reduce gas flow throughout the reaction period • · · «· *. aktantit kohtaisivat varmemmin substraattien 4 pinnat. Aktant would face more securely substrates 4 surfaces. Kek- . Inventions. 30 sinnön mukaisessa ratkaisussa substraatit 4 on kuitenkin si- • ft ft • ·· *2 joitettu päinvastaiseen A-asentoon, jossa substraattien 4 • ft • pinnoiteprofiilin on havaittu olevan tasaisempi. 30 sinnön of the solution, the substrates 4 has a binding ft • ft 2 • ·· * A when placed in the opposite position, in which the substrates 4 • ft • coating profile has been found to be more compact. Tarkkaa syy- ·* f · '·*·* tä tähän ei vielä tiedetä, mutta sen arvellaan johtuvan reak- • · · • ft · • ft 13 118474 tanttien virtausnopeuden laskiessa pidentyvästä reaktioajasta tai reaktiotuotteiden reaktioista substraattien päällystettävillä pinnoilla. The exact causal · * · f '· * · s * for this is not known yet, but is thought to be due to the reaction • • ft · · · • ft 13 118474 mutants decreasing the flow rate of an elongatable the reaction time or reaction products from reactions of the substrates to be coated surfaces.
5 Koska vastakkaisten substraattien 4 ohutkalvolla päällystet tävien pintojen välimatka on pienempi kaasujen syöttöpäässä, kuristavat vastakkain sovitetut substraatit 4 reaktiokammioon syötettyä kaasuvirtausta, jolloin virtaus jakaantuu tasaisemmin eri kohdissa olevien vastakkaisten substraattien 4 ohut-10 kalvolla päällystettävien pintojen väliin. 5 As opposed substrates 4-plated thin film tävien the distance between the surfaces is less than the feed gas from, stifling the oppositely disposed substrates to the reaction chamber 4 supplied to the gas flow, the flow is divided evenly between the coating of the different points of the opposed substrates 4 to 10 thin-film surfaces.
Keksinnöllä on myös edellä kuvatusta poikkeavia sovellusmuo-toj a. The invention is also described in the above-sovellusmuo abnormal. Entry
15 Imulaatikko 8 voi myös olla osa prosessikammion ulkopuolelle siirrettävää kokonaisuutta, jolloin kasettiin 1 liitettävät syöttö- ja poistokanavat kytketään suoraan prosessikammion vastaaviin kanaviin. 15 The suction box 8 may also be part of the movable assembly from the process chamber, wherein the one attached to the cassette inlet and outlet channels is connected directly to the respective channels of the process chamber. Vaikka keksinnön edullisimmassa sovel- lusmuodossa reaktantit ja suojakaasu on järjestetty virtaa- 20 maan ylhäältä alaspäin, voi virtaussuunta olla myös päinvas- j *·· täinen eli alhaalta ylöspäin. Although the most preferred embodiment of the invention, the reactants and the inert gas is arranged to flow from the top 20 to the downward direction of flow can be also vice j * ·· lousy, or bottom to top. Tällöin suihkupää 2 syöttö- • · · '·/* · kanavineen 9 sijoitetaan kasetin alaosaan ja imulaatikko 8 • *·. In this case, a shower head 2 input • · · '· / · * canals 9 are placed at the bottom of the cartridge, and a suction box 8 • * ·. poistokanavineen 7 kasetin yläosaan. exhaust ducts 7 at the top of the cartridge. Tällöin luonnollisesti • · :.*** myös substraattien 4 A-asento on päinvastainen. In this case, of course, • ·. *** Also substrates A 4-position is reversed. Vastakkaiset • * · V : 25 substraatit 4 voidaan sijoittaa myös esimerkiksi siten, että • · · *.· * kaasut virtaavat niiden välistä vaakasuuntaisesta tai vaa- kasuuntaan nähden tietyssä kulmassa. The opposed • * · V 25 substrates 4 may be disposed for example in such a way that • · · · * * gases flow or horizontal required between them, relative to a certain angle horizontally.. Tällöin substraattien 4 • · · » » · * vastakkaiset ohutkalvolla päällystettävät pinnat on sovitet- • · · * · · *·| In this case, the substrates 4 · · • »» · * the opposing surfaces to be coated with thin film is adapted • · · * · · · * | ' tava kaasujen virtaussuunnassa avautuvaan A-asentoon. 'Accordingly opens the flow direction of the gases in the A-position.
30 « *ϊ**ϊ Suihkupää 2 voi erillisten virtauskanavien 9 sijasta olla myös yhtenäinen kaasutila, jossa on reikiä tai muita vir- • φ • · » t · • · · • · 14 118474 tausaukkoja kaasujen syöttämiseksi substraattien 4 vastakkaisten päällystettävien pintojen väliin. 30 «* ϊ ** ϊ shower head 2 can separate flow channels 9 instead be a unitary gas space, with holes or other flow • φ • ·» t · • · · • · 14 118 474 openings for supplying gas substrates 4 between the opposite coating surfaces.
Vastakkaisten substraattien 4 suihkupäätä 2 vasten olevat 5 päätypinnat voivat olla esimerkiksi kaarevia, jolloin suhku- pää 2 voidaan tehdä siten, että rinnakkaiset syöttökanavat 9 ovat eri tasossa, jolloin ne saadaan paremmin myötäilemään substraattien 4 päätypintojen kaarevia muotoja. The opposed substrates 4 jet head 2 against the end faces 5 may for example be curved, wherein the sanitary pan holder head 2 can be made so that the parallel feed channels 9 are at different levels, so that they can better follow the contour of curved end surfaces of the four forms of substrates.
10 Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa myös muissa kuin edellä kuvatun tyyppisissä panosprosesseissa. The solution according to 10 the invention can also be applied in other types of batch processes as described above. Keksintöä voidaan käyttää myös yksittäisten substraattien ohutkalvolla kasvattamiseen. The invention can also be used for individual substrates for growing a thin film. Tällöin keksinnön mukainen A-asento voidaan muodostaa esimerkiksi sijoittamalla substraatti toisen pinnan 15 kanssa vastakkain siten, että substraatin ohutkalvolla kasva tettava pinta ja toinen pinta ovat reaktanttien virtaussuun-nassa avautuvassa asennossa. In this case, the A-position according to the present invention may be formed, for example, by placing the second surface of the substrate 15 with each other, so that the increasing use as the substrate thin film surface and a second surface in a position that opens the mouth of the reactants flow-direction. Toinen pinta voi olla esimerkiksi seinä tai levy. The second surface may be a wall or a plate. Koska ALE-prosessin kannalta ei ole merkitystä liikkuvatko reaktantit vai substraatit, voidaan keksin-20 töä soveltaa myös tilanteissa, joissa reaktanttien sijasta substraatit liikkuvat reaktiokammiossa. Because of the EFA process is not in the Rolling reactants or substrates, can be figured-20 TOA also applicable to situations in which the reactants, instead of moving substrates in the reaction chamber. Myös tällöin reaktan-: Γ: tit saadaan liikkumaan vastakkaisten ohutkalvolla kasvatetta- : vien pintojen suhteen näiden välissä. The reactants Also in this case: Γ: tit to move in the opposite thin film of cultures: the faces of the slot.
• · • 1 · • ·· * · ·#· · · • · · mm ·· • · · * · · * * · · • · 1 • · • · • ·· 1 * # · · · · · · · mm • ·· • · · * · * · * · · • · 1
* · 1 * 1 1 • 1 · • · • · · * 1« • · • · • · • t · * · · « · · • · · * · 1 * · · * 1 * 1 1 1 • · • · • · · * 1 «• · • · • · • t * · · ·« · · • · · * · * · 1
15 1 1 8474 15 1 1 8474
1. Laite ohutkalvojen kasvattamiseksi substraatin (4) pinnalle saattamalla substraatti (4) alttiiksi höyryfaasissa 5 olevien reaktanttien vuorottaisille pintareaktioille, jo ka laite käsittää reaktiokammion, joka käsittää reaktiotilan (1), reaktiotilaan (1) yhdistetyt syöttöelimet (2) 10 ohutkalvon kasvattamiseen käytettävien reaktant tien syöttämiseksi reaktiotilaan (1) sekä reak-tiotilaan (1) yhdistetyt poistoelimet (8) reaktanttien ylimäärän ja reaktiokaasujen poistamiseksi reaktiotilasta (1), ainakin yhden reaktiotilaan (1) sovitetun substraatin (4) , ja reaktiotilaan (1) sovitetun toisen, substraatin 20 (4) ohutkalvolla kasvatettavan pinnan kanssa * : '·* vastakkaisen pinnan, joka on välimatkan päässä · · V : ohutkalvolla kasvatettavasta pinnasta, jolloin • · : ** reaktantit on sovitettu liikkumaan pintojen suh- • · * * * *. 1. An apparatus for growing thin films on the surface of the substrate (4) contacting the substrate (4) is exposed to the vapor phase of 5 the alternating surface reactions already ka apparatus comprises a reaction chamber comprising a reaction space (1), the reaction chamber (1) connected to the feed means (2) of the reactants used in the 10 thin film to grow to remove excess reactants and the reaction gases from the road into the reaction chamber (1), and the reaction chamber (1) connected to the discharge means (8), the reaction chamber (1), at least one reaction space (1) arranged on a substrate (4), and the reaction chamber (1) arranged on a second substrate 20 (4) thin film grown on the surface with * '* · opposite surface which is spaced from the · · V thin film reared from the surface, wherein • · ** reactants is adapted to move relative to the surfaces · • * * * *. ” teen näiden välissä, • * * • * · *.* " 25 • · · « · * '·* tunnettu siitä, että » « · • * * - substraatin (4) ohutkalvolla kasvatettava pinta • * * • · * *. ja sen kanssa vastakkainen toinen pinta on sovi- • · *. *ϊ 30 tettu reaktiokammioon reaktanttien liikesuunnas- *^ * sa pintojen suhteen avautuvaan kulmaan (11), • · 5^: jolloin pintojen välimatka on pienempi reaktant- • » i/·· tien tulopäässä kuin poistopäässä. 118474 "Coffee therebetween, • * • * · * *." 25 • · · «· * '· * characterized in that the» «· • * * - a substrate (4) grown thin film coating • * • · * * ., and with its opposite second surface is adapted • · 30 * * ϊ been the reaction of the reactants direction of motion * ^ * SA opens, the surfaces relative angle (11), • · 5 ^. wherein the distance between the surfaces is less reactants • »i / ·· input from the road than at the outlet end. 118,474
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktantit on sovitettu liikkumaan reaktiokammiossa substraatin (4) ohutkalvolla kasvatettavan pinnan ja sen 5 kanssa vastakkaisen toisen pinnan välissä. 2. A device according to claim 1, characterized in that the reactants in the reaction chamber is adapted to move the substrate (4) thin film grown on its surface and 5 with the slot opposite the second surface.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että substraatin (4) ohutkalvolla kasvatettava pinta ja sen kanssa vastakkainen toinen pinta on sovitet- 10 tu liikkumaan reaktiokammiossa. 3. A device according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate (4) grown thin film surface and its opposite second surface is adapted to move in reaction chamber 10 tu.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että toinen pinta on substraatin (4) ohutkalvolla kasvatettava pinta. 4. A device according to claim 1, characterized in that the second surface of the thin film grown from the surface of the substrate (4). 15 15
5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktiotila käsittää - kasetin (1), joka on avoin sekä syöttöpäästään, 20 johon reaktanttien syöttöelimet (2) on kiinni- : *** tetty, että poistopäästään, johon reaktiotuot- *.1 ' teiden ja reaktanttien ylimäärän poistoelimet «♦ ί 2' (8) on kiinnitetty, ja • 1 • · · • »» « · «·· « · · *;!/ 25 - kasettiin (1) sovitettuja substraatteja (4) , • ♦ · • joiden ohutkalvolla kasvatettavat pinnat on so- ... vitettu vastakkain välimatkan päähän toisistaan, φ · φ • 1 · jolloin reaktantit on sovitettu liikkumaan sub- Φ 1 1 * 1 1 straattien (4) ohutkalvolla kasvatettavien pin- • · *· 1: 30 tojen välissä. 5. A device according to claim 1, 2 or 4, characterized in that the reaction chamber comprises: - a cartridge (1) which is open at both its feed end 20 to which the reactants pass means (2) is fixed: *** been the outlet end, a reaction product of - * .1 'roads and removal of excess reactants bodies «♦ ί 2' (8) is attached, and • 1 • · · •» »« · «··« · · *;! / 25 - fitted to the tray (1) substrates (4), • ♦ • · grown with a thin film surfaces of the cell-matched ... against each other at a distance from each other, φ · φ · • 1 wherein the reactants are arranged to move sub- φ 1 * 1 1 1 substrates which (4) thin film grown within the pin - • · · * 1: 30 conduit. • · « • · • · · • « · • · ♦ • · · 2 • Il • · 118474 • · «• · • · • ·« · • · · · ♦ • 2 • Il • · 118474
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että substraatin (4) ohutkalvolla kasvatettavan pinnan ja sen kanssa vastakkaisen toisen pinnan välinen kulma (11) kaasun suhteellisessa liikesuun- 5 nassa on 0-10°. 6. A device according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate (4) with a thin film grown on its surface and the angle between the opposite second surface (11) of the gas in the relative direction of movement of five is 0-10 °.
7. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktanttien syöttöelimet (2) käsittävät rinnakkaisia syöttökanavia (9), jotka on sovitettu ainakin 10 likimain kohtisuoraan substraattien (4) pituus- tai leve- yssuuntaa vastaan. 7. A device according to claim 1 or 5, characterized in that the reactants pass means (2) comprising parallel feeding channels (9) which is adapted to at least 10 substantially perpendicularly to the substrate (4) length or the width of the yssuuntaa.
8. Patenttivaatimuksen 1, 5 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttöelimet (2) on sovitettu myötäile- 15 mään substraatin (4) syöttöelinten (2) kanssa vastakkain sovitetun päätypinnan muotoa. 8. The device according to claim 1, 5 or 7, characterized in that the supply means (2) is adapted to imitate the shape of the substrate 15 (4) feed means (2) arranged opposite the end face.
9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaasun syöttöpää on kasetin (1) yläosassa ja kaasun 20 poistopää kasetin (1) alaosassa, jolloin kaasu on sovi- tettu virtaamaan kasetin (1) läpi ylhäältä alaspäin. 9. The device according to claim 5, characterized in that the gas inlet end and gas at the top of the cartridge (1) the outlet 20 at the bottom of the cartridge (1), wherein the gas is adapted to flow through the cartridge (1) from the top downwards. ··· • · · * · · i • · · · · · · · i *
10.Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen laite, tunnettu • · ϊ/·· siitä, että selkäpuolet vastakkain sovitettujen sub- ι·« V · 25 straattien (4) yläsivut on peitetty profiililla (6). Device according to 10.Patenttivaatimuksen 1 or 5, characterized ϊ • · / ·· in that the back to back arranged sub- · ι «V · 25 substrates which (4) is covered with the upper sides of the profile (6).
• · · • · · 11.Patenttivaatimuksen 1, 5 tai 10 mukainen laite, tunnet- • · · V ' tu siitä, että selkäpuolet vastakkain sovitettujen sub- ··· V * straattien (4) alasivut on peitetty profiililla (6). • • · · · · device according to 11.Patenttivaatimuksen 1, 5 or 10, c • · · V 'tu in that the back to back arranged sub- substrates which ··· V * (4) on the bottom is covered with the profile (6). 30 30
• « *:*·: 12. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaasun poistoelimet käsittävät imulaatikon • · # • · (8) , johon kaasun poistokanavat (7) on liitetty. • «* * · 12. Device according to claim 1 or 5, characterized in that the gas discharge means comprise a suction box • • · · # (8) in which the gas discharge channels (7) is connected. • · 118474 • · 118474
13. Patenttivaatimuksen 1, 5 tai 12 mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktiokammion prosessikammioon tuenta-kohta on ainakin likimain kaasun poistoelinten (8) pohjan 5 keskikohdassa. 13. The device according to claim 1, 5 or 12, characterized in that the reaction chamber to the process chamber in the support section is at least approximately gas discharge means (8) in the center of the bottom 5.
14. Patenttivaatimuksen 5, 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaasun poistopään ja poistoelinten (8) väliin on sovitettu suppilomainen virtauksenohjain 10 (12), jolloin kaasun virtauspoikkipinta-ala pienenee kaa sun poistopäästä kohti poistoelimiä (8) mentäessä. 14. A device according to claim 5, 12 or 13, characterized in that between the gas outlet end and the outlet means (8) are arranged in a funnel-shaped flow controller 10 (12), wherein the gas flow cross-sectional area decreases Priva Sun outlet end to the outlet means (8) direction.
15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että vastakkain sovitettujen sub-15 straattien (4) ohutkalvolla päällystettävät pinnat on so vitettu kuristamaan reaktanttien virtausta. 15. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the oppositely arranged substrates which sub-15 (4) to be coated with a thin film surfaces are so well adapted to throttle the flow of the reactants.
16.Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että reaktantteja on sovitettu syötet- 20 täväksi syöttöelimistä (2) vastakkain sovitettujen sub- j 1·. 16.Jonkin device according to one of the preceding claims, characterized in that the reactants are fed is adapted for use in 20 the feed elements (2) arranged opposite one sub j ·. straattien (4) yläosat peittävien profiilien (6) päälle • · · ί ϊ: reaktanttien virtauksen tasaamiseksi. substrates which (4) the upper portions of the covering profiles (6) on • · · ί ϊ: equalizing the flow of the reactants. aa • · • aa a Φ · • a · aa# * a aa« aaaaaaa aa1 aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa aa • aaaaaaaaaa aa aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa • aa aa 19 1 1 8474 • · • aa aa a Φ · • · a # aa * aa a «aaaaaaa aa aa 1 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ • • aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa aaaaaaaaaa aa aa aa 19 1 1 8474
FI19992797A true FI19992797A (en) 2001-06-29
FI118474B true true FI118474B (en) 2007-11-30