[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011629432.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN112813418B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖海濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫邑文電子科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/455
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明公開了一種基于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)、反應(yīng)腔室組、加載腔體，熱型原子層沉積室(TALD)和調(diào)配管理器；所述反應(yīng)腔室組、加載腔體和熱型原子層沉積室(TALD)以環(huán)繞所述真空傳輸平臺(tái)的方式布置；所述真空傳輸平臺(tái)保持真空無塵環(huán)境，包括自動(dòng)機(jī)器人，所述自動(dòng)機(jī)器人和所述調(diào)配管理器數(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、加載腔體和熱型原子層沉積室(TALD)之間調(diào)配傳輸晶圓材料。本發(fā)明的基于ALD技術(shù)的晶圓原子層沉積控制系統(tǒng)，反應(yīng)腔室組采用矩陣陣列布置，從而可以更好的布置腔室，并利用傳感設(shè)備檢測(cè)腔室單元的工作狀態(tài)，以便實(shí)時(shí)調(diào)整工作腔室。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶圓生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于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。

背景技術(shù)

原子層沉積(Atomic layer deposition，簡(jiǎn)稱ALD)，是一種原子層沉積方法，包括將半導(dǎo)體基材放置在原子層沉積室內(nèi)。第一前體氣體流過原子層沉積室內(nèi)的基材上以在基材上有效形成第一單層。在形成第一單層后，反應(yīng)性中間體氣體流向沉積室內(nèi)的基材。反應(yīng)性中間體氣體在反應(yīng)性中間體氣體的流動(dòng)的條件下能夠與來自第一前體流的中間反應(yīng)副產(chǎn)物反應(yīng)。在反應(yīng)性中間體流過后，第二前體氣體流向沉積室內(nèi)的基材，以在第一單層上有效形成第二單層。從原理上說，ALD是通過化學(xué)反應(yīng)得到生成物，但在沉積反應(yīng)原理、沉積反應(yīng)條件的要求和沉積層的質(zhì)量上都與傳統(tǒng)的CVD不同，在傳統(tǒng)CVD工藝過程中，化學(xué)蒸汽不斷通入真空室內(nèi)，因此該沉積過程是連續(xù)的，沉積薄膜的厚度和溫度、壓力、氣體流量以及流動(dòng)的均勻性、時(shí)間等多種因素有關(guān)；在ALD工藝過程中，則是將不同的反應(yīng)前驅(qū)物以氣體脈沖的形式交替送入反應(yīng)室中，因此并非一個(gè)連續(xù)的工藝過程。相對(duì)于傳統(tǒng)的沉積工藝而言，ALD在膜層的均勻性、階梯覆蓋率以及厚度控制等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

在某些應(yīng)用中，需要在具有很大長(zhǎng)徑比的內(nèi)腔表面鍍膜，極限的情況下長(zhǎng)徑比會(huì)達(dá)到15甚至20，采用傳統(tǒng)的鍍膜方法是無法實(shí)現(xiàn)的，而原子層沉積技術(shù)由于是通過在基底表面形成吸附層，進(jìn)一步通過反應(yīng)生成薄膜，因而在這方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以在大長(zhǎng)徑比的內(nèi)腔表面形成厚度均勻的薄膜。

專利CN211879343U公開一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，本實(shí)用新型公開一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，用于對(duì)晶圓進(jìn)行加工，所公開的半導(dǎo)體加工設(shè)備包括：真空互鎖腔室；多個(gè)設(shè)備主體，設(shè)備主體包括傳輸平臺(tái)，在傳輸平臺(tái)的周向上排布有至少兩個(gè)反應(yīng)腔室；暫存通道，任意相鄰的兩個(gè)設(shè)備主體通過暫存通道相連通，暫存通道用于暫存晶圓；多個(gè)設(shè)備主體中的一者與真空互鎖腔室相連，傳輸平臺(tái)可在真空互鎖腔室與反應(yīng)腔室之間、暫存通道與真空互鎖腔室之間以及暫存通道與反應(yīng)腔室之間傳送晶圓。上述方案能夠解決半導(dǎo)體加工設(shè)備產(chǎn)能較低的問題。本實(shí)用新型公開一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，用于對(duì)晶圓進(jìn)行加工，所公開的半導(dǎo)體加工設(shè)備包括：真空互鎖腔室；多個(gè)設(shè)備主體，設(shè)備主體包括傳輸平臺(tái)，在傳輸平臺(tái)的周向上排布有至少兩個(gè)反應(yīng)腔室；暫存通道，任意相鄰的兩個(gè)設(shè)備主體通過暫存通道相連通，暫存通道用于暫存晶圓；多個(gè)設(shè)備主體中的一者與真空互鎖腔室相連，傳輸平臺(tái)可在真空互鎖腔室與反應(yīng)腔室之間、暫存通道與真空互鎖腔室之間以及暫存通道與反應(yīng)腔室之間傳送晶圓。上述方案能夠解決半導(dǎo)體加工設(shè)備產(chǎn)能較低的問題。

專利CN204080102U公開一種原子層沉積設(shè)備，揭示了一種原子層沉積設(shè)備，該原子層沉積設(shè)備包括：傳送室；分別與所述傳送室連通的預(yù)清洗室、熱處理室、加載閉鎖室、以及多個(gè)反應(yīng)室；與所述加載閉鎖室連通的前端模塊；其中，在所述多個(gè)反應(yīng)室中經(jīng)由工藝氣體的反應(yīng)將原子層沉積于基材的表面；所述傳送室中配備有機(jī)械手臂用于在所述傳送室和預(yù)清洗室、熱處理室、加載閉鎖室、以及多個(gè)反應(yīng)室之間傳遞基材；所述前端模塊經(jīng)配置為自動(dòng)地與所述加載閉鎖室之間傳遞基材。由于原子層沉積反應(yīng)速度幔、耗時(shí)長(zhǎng)，造成產(chǎn)能的瓶頸主要在反應(yīng)室。傳送室、預(yù)清洗室、熱處理室、加載閉鎖室等的處理效率均遠(yuǎn)超過反應(yīng)室。通過一組傳送室、預(yù)清洗室、熱處理室、加載閉鎖室與多個(gè)反應(yīng)室的組合，可以在提高產(chǎn)能的同時(shí)降低設(shè)備成本。根據(jù)本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，通過錯(cuò)開各反應(yīng)室的工作周期，可以在一個(gè)反應(yīng)室的反應(yīng)周期內(nèi)執(zhí)行另一反應(yīng)室的裝載或卸載，從而節(jié)約了等待時(shí)間、進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。