[發(fā)明專利]基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)及高效晶圓生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011629432.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112813418B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫邑文電子科技有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/52
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50239
• 代理人: 熊軍

1.一種基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，包括真空傳輸平臺(tái)(1)、反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)，熱型原子層沉積室(TALD)(4)和調(diào)配管理器(5)；

其中；所述反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)和熱型原子層沉積室(TALD)(4)以環(huán)繞所述真空傳輸平臺(tái)(1)的方式布置；所述真空傳輸平臺(tái)(1)保持真空無塵環(huán)境，包括自動(dòng)機(jī)器人(10)，所述自動(dòng)機(jī)器人和所述調(diào)配管理器(5)數(shù)據(jù)通信連接，所述自動(dòng)機(jī)器人用于在所述反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)和熱型原子層沉積室(TALD)(4)之間調(diào)配傳輸晶圓材料；

所述加載腔體(3)包括真空門板閥(11)、交流/直流電源箱(12)和加載室(13)，其中，所述真空門板閥(11)設(shè)置于所述加載腔體(3)的一端，所述加載室設(shè)置于加載腔體(3)的中部，所述交流/直流電源箱(12)設(shè)置于所述加載腔體(3)內(nèi)所述加載室的兩側(cè)；從而實(shí)現(xiàn)需要加工的晶圓材料傳輸投入至真空傳輸平臺(tái)；

其中，所述反應(yīng)腔室組(2)為刻蝕腔室組；包括多個(gè)成矩陣陣列布置的反應(yīng)腔單體(6)；所述陣 列為M層＊N列的形式設(shè)置，其中每層設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器(7)；

所述熱型原子層沉積室(TALD)(4)用作AL₂O₃沉積；所述熱型原子層沉積室(TALD)(4)和所述反應(yīng)腔室組(2)以一定比例間隔布置，包括第二計(jì)時(shí)器；所述計(jì)時(shí)器和所述第二計(jì)時(shí)器在當(dāng)前相應(yīng)的反應(yīng)腔投入材料后進(jìn)行記錄時(shí)間；

所述真空傳輸平臺(tái)(1)內(nèi)設(shè)置有環(huán)形軌道(9)和掃描傳感系統(tǒng)(8)，所述掃描傳感系統(tǒng)(8)布置于所述環(huán)形軌道上，并且所述掃描傳感系統(tǒng)(8)能夠在所述真空傳輸平臺(tái)(1)內(nèi)的所述環(huán)形軌道上滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)掃描所述反應(yīng)腔室組(2)和所述熱型原子層沉積室(TALD)(4)、計(jì)時(shí)器(7)和第二計(jì)時(shí)器，以獲得所述反應(yīng)腔室組(2)和所述熱型原子層沉積室(TALD)(4)的當(dāng)前制程時(shí)間和工作情況；

所述調(diào)配管理器(5)和所述掃描傳感系統(tǒng)(8)數(shù)據(jù)通信連接，從而所述調(diào)配管理器獲取所述掃描傳感系統(tǒng)(8)監(jiān)測到所述反應(yīng)腔單體(6)的當(dāng)前工作情況和當(dāng)前制程時(shí)間；當(dāng)其中的某些反應(yīng)腔單體(6)即將要完成當(dāng)前制程時(shí)，為其搜索下個(gè)工作制程需要的反應(yīng)腔室；并在完成當(dāng)前制程時(shí)將相應(yīng)的反應(yīng)腔室的位置信息發(fā)送給所述自動(dòng)機(jī)器人(10)，從而所述自動(dòng)機(jī)器人(10)將完成當(dāng)前制程的晶圓材料傳輸至下一個(gè)工作制程；

所述反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)和熱型原子層沉積室(TALD)(4)和所述真空傳輸平臺(tái)(1)均以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)連接口的形式連接，從而實(shí)現(xiàn)所述反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)和熱型原子層沉積室(TALD)(4)和所述真空傳輸平臺(tái)能夠自由組合，以便根據(jù)制程時(shí)間和制程進(jìn)度的不同合理匹配所述反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)和熱型原子層沉積室(TALD)(4)的數(shù)量；

所述環(huán)形軌道為磁懸浮軌道，所述掃描傳感系統(tǒng)以磁懸浮的方式布置與磁懸浮軌道中，從而更好提供無塵真空工作環(huán)境；所述調(diào)配管理器(5)在對多個(gè)反應(yīng)腔單體(6)的晶圓材料加工分配時(shí)，采用需要使晶圓材料移動(dòng)最短距離為目標(biāo)進(jìn)行調(diào)配，以減少所述自動(dòng)機(jī)器人的傳輸晶圓材料的傳輸距離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，其特征在于：所述反應(yīng)腔室組至少為2組，其中2組腔體分別為用作表面預(yù)處理的刻蝕腔組，制程時(shí)間為2-10分鐘。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，其特征在于：包括至少一個(gè)熱型原子層沉積室(TALD)(4)，其用作AL₂O₃沉積，制程時(shí)間為60分鐘。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，其特征在于：根據(jù)晶圓制程的使用時(shí)間的不同，采用每2-4個(gè)所述反應(yīng)腔室組(2)之間設(shè)置一個(gè)熱型原子層沉積室(TALD)4的間隔方式布置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，其特征在于：在晶圓制造過程中，根據(jù)制程時(shí)間配置刻蝕腔單元為單片或多片平行式設(shè)計(jì)的方式執(zhí)行；所述熱型原子層沉積室中AL₂O₃沉積采用25片或25＊2平行式設(shè)計(jì)。

6.一種基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)的高效晶圓生產(chǎn)方法，包括權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)的基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，具體晶圓加工方法如下；

步驟S1，基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)前的加工制程合理配置反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)，熱型原子層沉積室(TALD)4的數(shù)量，并進(jìn)行組裝，并調(diào)試真空傳輸平臺(tái)(1)、反應(yīng)腔室組(2)、加載腔體(3)，熱型原子層沉積室(TALD)4和調(diào)配管理器(5)，使所述晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)工作正常；

步驟S2，將加工原材料加入至所述晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)中，所述晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)開始芯片制程工作；

步驟S3，所述計(jì)時(shí)器和所述第二計(jì)時(shí)器在當(dāng)前相應(yīng)的反應(yīng)腔投入材料后開始進(jìn)行記錄時(shí)間；

步驟S4，所述掃描傳感系統(tǒng)(8)在所述環(huán)形軌道(9)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，不斷掃描反應(yīng)腔室獲取當(dāng)前制程的工作時(shí)間和工作狀態(tài)；

步驟S5，所述調(diào)配管理器獲取所述掃描傳感系統(tǒng)(8)監(jiān)測到所述反應(yīng)腔單體(6)的當(dāng)前工作情況和當(dāng)前制程時(shí)間；當(dāng)其中的某些反應(yīng)腔單體(6)即將要完成當(dāng)前制程時(shí)，為其搜索下個(gè)工作制程需要的反應(yīng)腔室；

步驟S6，在完成當(dāng)前制程時(shí)將相應(yīng)的反應(yīng)腔室的位置信息發(fā)送給所述自動(dòng)機(jī)器人(10)，從而所述自動(dòng)機(jī)器人(10)將完成當(dāng)前制程的晶圓材料傳輸至下一個(gè)工作制程；其中，所述調(diào)配管理器(5)在對多個(gè)反應(yīng)腔單體(6)的晶圓材料加工分配時(shí)，采用需要使晶圓材料移動(dòng)最短距離為目標(biāo)進(jìn)行調(diào)配，以減少所述自動(dòng)機(jī)器人的傳輸晶圓材料的傳輸距離。