[實用新型]原子層沉積設備

有效

• 申請號: 201420508941.1
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN204080102U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 王祥慧
• 申請（專利權）人: 沈陽拓荊科技有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 劉鋒

技術領域

本實用新型大體上涉及原子層沉積(Atomic?Layer?Deposition，ALD)，更具體地，涉及原子層沉積設備。

背景技術

原子層沉積是通過將氣相前驅體脈沖交替地通入反應器并在沉積基材上化學吸附并反應而形成沉積膜的一種技術。當前驅體達到沉積基材表面，它們會在其表面化學吸附并發生表面反應。原子層沉積的表面反應具有自限制性(self-limiting)，不斷重復這種自限制反應就形成所需要的薄膜。根據沉積前驅體和基材材料的不同，原子層沉積有兩種不同的自限制機制，即化學吸附自限制(CS)和順次反應自限制(RS)過程。化學反應一般在精準控溫(50-600℃)下進行，也可能再添加射頻功率產生的等離子體來提高反應速率。

化學吸附自限制沉積過程中，第一種反應前驅體輸入到基材材料表面并通過化學吸附(飽和吸附)保持在表面。當第二種前驅體通入反應器，起就會與已吸附于基材材料表面的第一前驅體發生反應。兩個前驅體之間會發生置換反應并產生相應的副產物，直到表面的第一前驅體完全消耗，反應會自動停止并形成需要的原子層。該反應過程可以由下面的公式(1)表示，其中ML2表示第一種前驅體，AN2表示第二種前驅體，MA表示所生成的原子層

ML2+AN2---MA+2LN???(1)

與化學吸附自限制過程不同，順次反應自限制原子層沉積過程是通過活性前驅體物質與活性基材材料表面化學反應來驅動的。這樣得到的沉積薄膜是由于前驅體與基材材料間的化學反應形成的。對于順次反應自限制過程首先是活化劑(AN)活化基材材料表面；然后注入的第一種前驅體ML2在活化的基材材料表面反應形成吸附中間體AML，這可以用反應方程式(2)表示。反應(2)著活化劑AN的反應消耗而自動終止，具有自限制性。當沉積反應第二種前驅體AN2注入反應器后，就會與上述的吸附中間體反應并生成沉積原子層，這可以用反應方程式(3)表示。

AN+ML2---AML+NL???(2)

AML+AN2---MAN+NL???(3)

對于順次反應自限制過程，一方面基材材料表面必須先經過表面活化，另一方面，這種沉積反應實際是半反應(2)和(3)的組合。

實用新型內容

現有的原子層沉積設備仍有待進一步改進。

在本實用新型的一個實施例中，揭示了一種原子層沉積設備，該原子層沉積設備包括：傳送室；分別與所述傳送室連通的預清洗室、熱處理室、加載閉鎖室、以及多個反應室；與所述加載閉鎖室連通的前端模塊；其中，在所述多個反應室中經由工藝氣體的反應將原子層沉積于基材的表面；所述傳送室中配備有機械手臂用于在所述傳送室和預清洗室、熱處理室、加載閉鎖室、以及多個反應室之間傳遞基材；所述前端模塊經配置為自動地與所述加載閉鎖室之間傳遞基材。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述傳送室和多個反應室各自獨立地可封閉。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述機械手臂是多層雙臂機械手。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述多個反應室分別能夠同時沉積306片基材。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述多個反應室中分別配備有平行移動裝置或旋轉移動裝置用于移動基材。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述傳送室與所述多個反應室之間的連通接口允許一次傳遞一片或兩片基材。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述傳送室與加載閉鎖室之間的連通接口允許一次傳遞兩片基材。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述多個反應室經配置為錯開彼此的工作周期。

在上述原子層沉積設備的一個實施例中，所述基材為晶圓。

由于原子層沉積反應速度慢、耗時長，造成產能的瓶頸主要在反應室。傳送室、預清洗室、熱處理室、加載閉鎖室等的處理效率均遠超過反應室。通過一組傳送室、預清洗室、熱處理室、加載閉鎖室與多個反應室的組合，可以在提高產能的同時降低設備成本。根據本實用新型的某些實施例，通過錯開各反應室的工作周期，可以在一個反應室的反應周期內執行另一反應室的裝載或卸載，從而節約了等待時間、進一步提高了生產效率。

附圖說明

結合附圖，以下關于本實用新型的優選實施例的詳細說明將更易于理解。本實用新型以舉例的方式予以說明，并非受限于附圖，附圖中類似的附圖標記指示相似的元件。

圖1為一個實施例的原子層沉積設備100的平面排布示意圖；

圖2為一個實施例的原子層沉積設備200的平面排布示意圖；