TWI760397B

Sequential infiltration synthesis apparatus

Abstract

A sequential infiltration synthesis apparatus comprising: a reaction chamber 2 constructed and arranged to hold at least a first substrate 12; a precursor distribution and removal system 3, 5 to provide to and remove from the reaction chamber a vaporized first or second precursor; and, a sequence controller 40 operably connected to the precursor distribution and removal system and comprising a memory M provided with a program to execute infiltration of an infiltrateable material provided on the substrate 12 when run on the sequence controller 40 by: activating the precursor distribution and removal system to provide and maintain the first precursor for a first period T1 in the reaction chamber; activating the precursor distribution and removal system to remove a portion of the first precursor from the reaction chamber for a second period T2; and, activating the precursor distribution and removal system to provide and maintain the second precursor for a third period T3 in the reaction chamber.

TWI760397B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 12

Term

No projected expiry on record.

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  4. Today

38 claims: 3 independent, 35 dependent

  1. 1
    一種連續滲入合成裝置,其包含:一反應室,其經建構且配置成固持至少一第一基板;一前驅體分佈及移除系統,其向該反應室設置一經蒸發之第一或第二前驅體且自該反應室移除一經蒸發之第一或第二前驅體;以及一順序控制器,其以可操作方式連接至該前驅體分佈及移除系統且包含設置有一程式之一記憶體,該程式在該順序控制器上運行時藉由以下來執行對設置於該基板上之一可滲入材料之滲入:啟動該前驅體分佈及移除系統以將該第一前驅體設置且維持在該反應室中持續一第一時段T1;啟動該前驅體分佈及移除系統以自該反應室移除該第一前驅體之一部分持續一第二時段T2;以及啟動該前驅體分佈及移除系統以將該第二前驅體設置且維持在該反應室中持續一第三時段T3,其中藉由關閉移除反應室閥門且同時設置該第二前驅體至該反應室來使該第二前驅體的壓力在該第三時段T3的裝載時段期間積聚,其中在該第三時段T3期間使該第二前驅體滲入該可滲入材料且與該基板上之該可滲入材料中之經滲入之第一前驅體衍生物反應,且其中該記憶體中之該程式以長於該第二時段T2之該第一時段T1來程式化。
  2. 2
    如請求項1之裝置,其中,該記憶體中之該程式以比該第二時段T2長2至10000倍之間的該第一時段T1來程式化。
  3. 3
    如請求項1之裝置,其中,該記憶體中之該程式以1至20000秒之間的該第一時段T1來程式化。
  4. 4
    如請求項1之裝置,其中,該記憶體中之該程式以0.1至3000秒之間的該第二時段T2來程式化。
  5. 5
    如請求項1之裝置,其中,該裝置包含經建構且配置成將該反應室之溫度控制至在20℃與450℃之間的一製程溫度的一加熱系統及經建構且配置成將該反應室中之一壓力控制至在0.001與1000托之間的一製程壓力的一壓力控制系統。
  6. 6
    如請求項1之裝置,其中,該反應室經建構且配置成容納一單一基板且該記憶體中之該程式以比該第二時段T2長2至6000之間的該第一時段T1來程式化。
  7. 7
    如請求項1之裝置,其中,該反應室經建構且配置成容納2至25個基板且該記憶體中之該程式以比該第二時段T2長2至8000之間的該第一時段T1來程式化。
  8. 8
    如請求項1之裝置,其中,該反應室經建構且配置成容納26至200個基板且該記憶體中之該程式以比該第二時段T2長2至10000之間的該第一時段T1來程式化。
  9. 9
    如請求項1之裝置,其中,該記憶體中之該程式以在1至20000秒之間的該第三時段T3來程式化。
  10. 10
    如請求項1之裝置,其中,該記憶體中之該程式經程式化以:啟動該前驅體分佈及移除系統以在滲入循環之末端處的第三時段T3之後自該反應室移除該第二前驅體之一部分持續第四時段T4;且,重複該滲入循環N次,其中N在1至60之間。
  11. 11
    如請求項10之裝置,其中,該記憶體中之該程式經程式化以啟動該前驅體分佈及移除系統持續在0.1至3000秒之間的第四時段T4。
  12. 12
    如請求項1之裝置,其中,該等第一及第二前驅體中的一者或兩者為一液體前驅體且該裝置包含:直接液體噴射器(DLI)蒸發器系統,其以可操作方式連接至該順序控制器以給予且蒸發該第一或第二前驅體。
  13. 13
    如請求項1之裝置,其中,該裝置包含用於儲存一第一或第二前驅體之一容器且該容器經建構且配置成含有選自由以下組成之群的一烷基鋁化合物:三甲基鋁(TMA)、三乙基鋁(TEA),及氫化二甲基鋁(DMAH)。
  14. 14
    如請求項1之裝置,其中,該裝置包含用於儲存一第一或第二前驅體之一容器且該容器經建構且配置成含有一金屬鹵化物化合物,諸如氯化鈦(IV)(TiCl 4 )、氯化鉭(V)(TaCl 5 )、氯化鋯(IV)(ZrCl 4 )、氯化鉿(IV)(HfCl 4 )及/或氯化鈮(NbCl 5 )。
  15. 15
    如請求項1之裝置,其中,該裝置包含用於儲存一第一或第二前驅體之一容器且該容器經建構且配置成含有選自包含以下之群的一氧化劑:水、臭氧、過氧化氫,或選自包含以下之群的氮化物:氨及肼。
  16. 16
    如請求項1之裝置,其中,該裝置包含:第一容器,其含有該第一或第二前驅體,諸如較佳地選自由以下組成之群的一鋁或硼烴類化合物:三甲基鋁(TMA)、三乙基鋁(TEA)及氫化二甲基鋁(DMAH)、二甲基乙基胺基鋁烷(DMEAA)、三甲基胺基鋁烷(TEAA)、N-甲基吡咯啶鋁烷(MPA)、三-異丁基鋁(TIBA)、三第三丁基鋁(TTBA)、三甲基硼及三乙基硼;及第二容器,其含有該等第一及第二前驅體中之另一者,諸如較佳來自由以下組成之群的一金屬鹵化物:氯化鈦(IV)(TiCl 4 )、氯化鉭(V)(TaCl 5 )、氯化鋯(IV)(ZrCl 4 )、氯化鉿(IV)(HfCl 4 )及氯化鈮(NbCl 5 )。
  17. 17
    一種連續滲入合成裝置,其包含:一反應室,其經建構且配置成固持至少一第一基板;一前驅體分佈及移除系統,其向該反應室設置一經蒸發之第一或第二前驅體且自該反應室移除一經蒸發之第一或第二前驅體;以及一順序控制器,其以可操作方式連接至該前驅體分佈及移除系統且包含設置有一程式之一記憶體,該程式在該順序控制器上運行時藉由以下來執行對設置於該基板上之一可滲入材料之滲入:啟動該前驅體分佈及移除系統以將該第一前驅體設置且維持在該反應室中持續一第一時段T1;啟動該前驅體分佈及移除系統以自該反應室移除該第一前驅體之一部分持續一第二時段T2;以及啟動該前驅體分佈及移除系統以將該第二前驅體設置且維持在該反應室中持續一第三時段T3,其中該記憶體中之該程式經程式化以在該第一時段T1或第三時段T3期間執行:啟動該前驅體分佈及移除系統以打開一第一前驅體流動路徑且關閉一氣體移除流動路徑且將該第一前驅體設置於該反應室持續一裝載時段LP,其係藉由利用該程式關閉移除反應室閥門,從而使該第一前驅體在該反應室中之壓力積聚;以及啟動該前驅體分佈及移除系統以關閉該第一前驅體流動路徑且將該第一前驅體維持在該反應室中同時使該移除流動路徑保持關閉持續一浸泡時段SP。
  18. 18
    如請求項17之裝置,其中,該記憶體中之該程式經程式化以:啟動該前驅體分佈及移除系統以打開一氣體移除流動路徑且將該第一前驅體設置於該反應室同時在該裝載時段LP之前沖洗遍及該反應器之該第一前驅體持續一沖洗時段FP。
  19. 19
    如請求項17之裝置,其中,該裝置設置有一壓力感測器,其經建構且配置成量測該反應室中之壓力且以可操作方式連接至該順序流動控制器且該記憶體中之該程式經程式化以:在該反應室中之該壓力達到所需之製程壓力時終止該裝載時段LP。
  20. 20
    一種以請求項1之連續滲入合成裝置形成一圖案化結構之方法,其中,該方法包含:將具有一圖案化可滲入材料之一基板設置於該反應室中;以及在至少一個滲入循環中用滲入材料滲入該圖案化可滲入材料。
  21. 21
    一種連續滲入合成裝置,其包含:一反應室,其經建構且配置成固持具有一可滲入材料之至少一第一基板;一第一蒸發器,其經建構且配置成蒸發一包含烴類之化合物;一第二蒸發器,其經建構且配置成蒸發包含一金屬鹵化物之化合物;一前驅體分佈及移除系統,其經建構且配置成為該反應室設置來自該第一或第二蒸發器中之一者的該蒸發之第一前驅體,及來自該第一及第二蒸發器中之另一者的一第二前驅體,且自該反應室移除該第一及第二前驅體;以及一順序控制器,其以可操作方式連接至該前驅體分佈及移除系統且包含設置有一程式之一記憶體,該程式在該順序控制器上運行時藉由以下來執行對該可滲入材料之滲入:啟動該前驅體分佈及移除系統以將該第一前驅體設置於該反應室中之該基板上之該可滲入材料持續一第一時段T1;啟動該前驅體分佈及移除系統以自該反應室移除該第一前驅體之一部分持續一第二時段T2;以及啟動該前驅體分佈及移除系統以將該第二前驅體設置於該反應室中之該基板上之可滲入材料持續一第三時段T3,其中藉由關閉移除反應室閥門且同時設置該第二前驅體至該反應室來使該第二前驅體的壓力在該第三時段T3的裝載時段期間積聚。
  22. 22
    如請求項21之裝置,其中,該第一蒸發器經建構且配置成蒸發一金屬烴類化合物。
  23. 23
    如請求項22之裝置,其中,該第一蒸發器經建構且配置成蒸發一鋁烴類化合物。
  24. 24
    如請求項23之裝置,其中,該第一蒸發器經建構且配置成蒸發選自由以下組成之群的一鋁烴類化合物:三甲基鋁(TMA)、三乙基鋁(TEA)、及氫化二甲基鋁(DMAH)、二甲基乙基胺基鋁烷(DMEAA)、三甲基胺基鋁烷(TEAA)、N-甲基吡咯啶鋁烷(MPA)、三-異丁基鋁(TIBA)、三第三丁基鋁(TTBA)。
  25. 25
    如請求項21之裝置,其中,該第二蒸發器經建構且配置成蒸發一金屬鹵化物化合物。
  26. 26
    如請求項21之裝置,其中,該第二蒸發器經建構且配置成蒸發選自由以下組成之群的一金屬鹵化物化合物:氯化鈦(IV)(TiCl 4 )、氯化鉭(V)(TaCl 5 )、氯化鋯(IV)(ZrCl 4 )、氯化鉿(IV)(HfCl 4 )及氯化鈮(NbCl 5 )。
  27. 27
    如請求項21之裝置,其中,該記憶體中之該程式經程式化以:啟動該前驅體分佈及移除系統以在該第三時段T3之後自該反應室移除該第二前驅體之一部分持續一第四時段T4。
  28. 28
    如請求項27之裝置,其中,該裝置設置有用於設置一額外前驅體之一額外前驅體供應器且該前驅體分佈及移除系統經建構且配置成為該反應室設置來自該額外前驅體供應器之該額外前驅體且自該反應室移除該額外前驅體;且該記憶體設置有一程式,該程式在該順序控制器上運行時藉由以下來執行對該可滲入材料之滲入:啟動該前驅體分佈及移除系統以在該第四時段T4之後將該額外前驅體設置於該反應室中之該基板上之該可滲入材料持續一第五時段T5。
  29. 29
    如請求項28之裝置,其中,該記憶體設置有一程式以啟動該前驅體分佈及移除系統以自該反應室移除該額外前驅體之一部分持續一第六時段T6。
  30. 30
    如請求項28之裝置,其中,該額外前驅體供應器包含用於儲存一氧化劑之一容器,該氧化劑選自包含以下之群:氧、水、臭氧或過氧化氫。
  31. 31
    如請求項21之裝置,其中,該記憶體中之該程式以在0.1至20000秒之間的該第一時段T1、在0.1至3000秒之間的該第二時段T2及在0.1至20000秒之間的該第三時段T3來程式化。
  32. 32
    如請求項27之裝置,其中,該記憶體中之該程式經程式化以啟動該前驅體分佈及移除系統持續在0.1至3000秒之間的第四時段T4。
  33. 33
    如請求項21之裝置,其中,在該順序控制器上運行時執行對可滲入材料之滲入的該程式經程式化以重複該滲入循環之至少一部分N次,其中N在1至60之間。
  34. 34
    如請求項21之裝置,其中,該裝置包含經建構且配置成將該反應室之溫度控制至在0與450℃之間的一製程溫度的一溫度控制系統及經建構且配置成將該反應室中之壓力控制至在0.001與1000托之間的一製程壓力的一壓力控制系統。
  35. 35
    如請求項21之裝置,其中,該第一及第二蒸發器中之一者或兩者包含用於加熱該第一或第二前驅體之一加熱器。
  36. 36
    如請求項21之裝置,其中,該等第一及第二蒸發器中之一者或兩者包含用於自一液體蒸發該第一或第二前驅體之一蒸發器。
  37. 37
    如請求項21之裝置,其中,該等第一及第二蒸發器中之一者或兩者包含用於自一固體昇華該第一或第二前驅體之一昇華器。
  38. 38
    如請求項21之裝置,其中,將一緩衝液容量設置於該反應室與該等蒸發器中之至少一者之間以緩衝經蒸發之前驅體。
Independent claims38