CN118109803A - 原子层沉积设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及一种原子层沉积设备及其方法。该原子层沉积设备包含：沉积腔室、第一气体源、连接到第一气体源与沉积腔室之间的第一输入管路、其一端连接沉积腔室的输出管路、对所述输出管路产生真空的真空源、连接到第二气体源与输出管路之间的支路。当所述原子层沉积设备在通源模式时，第一输入管路供应来自第一气体源用于制备膜层的气相前躯体到沉积腔室，且支路供应来自第二气体源的补偿气体到输出管路。与现有技术相比，本申请提供的一种原子层沉积设备及其方法，有效解决腔室内的气相前躯体分布不均、利用率低的问题，可提升产品质量，同时还也可提高生产效率。
Description
技术领域
本发明大体上涉及半导体领域，且更特定来说，涉及一种原子层沉积设备及其方法。
背景技术
半导体领域中，通常使用沉积设备在半导体器件上实现所需薄膜层的生长。沉积设备可包括：原子层沉积设备、物理气象沉积以及等离子体增强化学气相沉积设备等。
半导体领域中，薄膜沉积是半导体制程中的一个非常重要的工艺步骤。薄膜沉积是在半导体材料上镀膜，此膜可包括所需的各种类型的材料，例如，氧化铝、二氧化硅、多晶硅及铜等。半导体设备是半导体生产流程的基础，半导体设备先进程度直接决定了半导体生产的质量和效率。半导体设备中的薄膜沉积设备是半导体制造工艺中的核心设备之一，其制造技术难度大，门槛高。沉积设备可包括，例如，原子层沉积(Atomic LayerDeposition)设备、物理气象沉积设备、等离子体增强化学气相沉积设备。在众多设备中，原子层沉积设备是通过腔体内交替引入气相反应物，通过交替的表面饱和反应，进行自限制薄膜沉积生长的技术。原子层沉积具有结合强度高、膜层均匀性好、成分均匀性好等优点，现已被广泛应用到光伏、微电子***、存储器介电层、光学薄膜等诸多领域。在使用沉积设备在半导体器件上实现所需薄膜层的生长的工艺过程中，通常需要精确控制相关的工艺参数。在众多的工艺参数中，通入处理腔室的气相反应物的浓度及流量是常用的工艺参数之一。然而，目前的原子层沉积设备及其方法在操作过程中可能会导致处理腔室内的气相反应物分布不均匀、反应利用率低或是无法自处理腔室快速排出，这可能会对薄膜层生长的程序产生不利影响。因此，需要对现有技术的原子层沉积设备及其方法进行改进，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本申请的目的之一在于提供一种原子层沉积设备及其方法，其解决了现有技术的原子层沉积设备及其方法中存在的处理腔室内的气相反应物分布不均匀、反应利用率低或是无法自处理腔室快速排出等问题。
本申请的一些实施例提供一种原子层沉积设备，包括：沉积腔室；第一气体源，其经配置以供应气相前躯体；第一输入管路，连接所述第一气体源与所述沉积腔室；输出管路，所述输出管路的一端连接到所述沉积腔室；真空源，连接到所述输出管路并经配置以在所述输出管路内产生真空；第二气体源，其经配置以供应补偿气体；以及支路，连接到所述第二气体源与所述输出管路之间；其中，当所述原子层沉积设备经操作在通源模式时，所述第一输入管路经配置以供应来自所述第一气体源用于制备膜层的所述气相前躯体到所述沉积腔室，且所述支路经配置以供应来自所述第二气体源的所述补偿气体到所述输出管路。
在本申请的一些实施例中，所述第一气体源进一步经配置以供应惰性气体；其中，当所述原子层沉积设备经操作在吹扫模式时，所述第一气体源停止供应所述气相前躯体并供应所述惰性气体进入所述沉积腔室。
在本申请的一些实施例中，所述原子层沉积设备进一步包括：第二输入管路，连接到所述第二气体源与所述沉积腔室之间，所述支路的一端连接到所述第二输入管路，且所述支路的另一端连接到所述输出管路；第一流体控制器，连接到所述第二输入管路，其中所述第一流体控制器位于所述第二输入管路与所述支路之交接点的下游；以及第二流体控制器，连接到所述支路；其中，当所述原子层沉积设备经操作在所述通源模式时，所述第一流体控制器关闭，且所述第二流体控制器开启，来自所述第二气体源之所述补偿气体经所述支路进入所述输出管路。
在本申请的一些实施例中，当所述原子层沉积设备经操作在所述吹扫模式时，所述第一流体控制器开启，且所述第二流体控制器关闭，来自所述第二气体源之所述补偿气体经所述沉积腔室进入所述输出管路。
在本申请的一些实施例中，所述沉积腔室包括第一端壁及相对所述第一端壁的第二端壁，所述第一输入管路与所述第二输入管路连接到所述第一端壁，且所述输出管路连接到所述第二端壁。
在本申请的一些实施例中，所述第一流体控制器与所述第二流体控制器分别包括质量流量控制器(Mass Flow Controller,MFC)和开关阀。
在本申请的一些实施例中，所述原子层沉积设备进一步包括处理装置，所述处理装置设置于所述输出管路上并经配置以去除通过所述输出管路的气体中的部分物质。
在本申请的一些实施例中，所述支路位在所述沉积腔室之外。
在本申请的一些实施例中，所述真空源在所述通源模式与所述吹扫模式持续在所述输出管路产生真空。
在本申请的一些实施例中，所述原子层沉积设备经操作在所述通源模式及所述吹扫模式间交错运作。
在本申请的一些实施例中，所述第一气体源经配置以当所述原子层沉积设备经操作在通源模式时，同时供应所述气相前躯体与所述惰性气体。
本申请的另一些实施例提供一种原子层沉积方法，包括：使用如上方任一实施例中所述的原子层沉积设备进行原子层沉积，其中使用所述真空源在所述输出管路内产生真空；在所述通源模式中，将所述气相前躯体经由所述第一输入管路自所述第一气体源供应到所述沉积腔室，并将所述补偿气体经由所述支路自所述第二气体源供应到所述输出管路；在吹扫模式中，停止供应所述气相前躯体，并将所述补偿气体经由第二输入管路自所述第二气体源供应到所述沉积腔室以对所述沉积腔室进行吹扫，所述支路的一端连接到所述第二输入管路，且所述支路的另一端连接到所述输出管路；以及重复所述通源模式与所述吹扫模式。
在本申请的一些实施例中，在所述吹扫模式中，停止经由所述支路供应所述补偿气体到所述输出管路。
在本申请的一些实施例中，在所述通源模式中，将所述气相前躯体连同惰性气体经由所述第一输入管路自所述第一气体源供应到所述沉积腔室。
在本申请的一些实施例中，在所述吹扫模式中，持续经由所述第一输入管路自所述第一气体源供应所述惰性气体到所述沉积腔室。
应了解，本申请的广泛形式及其各自特征可以结合使用、可互换及/或独立使用，并且不用于限制参考单独的广泛形式。
与现有技术相比，本申请提供的一种原子层沉积设备及其方法，其通过对沉积设备的流场气体管路结构进行改进，提供了一种包括补偿气体支路的全新设计。通过上述改进，本申请提供的一种原子层沉积设备及其方法，不仅解决了腔室内的气相反应物分布不均匀、利用率低的问题，确保良好的薄膜均匀性，同时还可以有效加快原子层沉积设备执行一次薄膜层生长所需的时间，提高生产效率。
附图说明
在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中的例示来获得其他实施例的附图。
图1为本申请实施例提供的一种原子层沉积设备的示意图。
图2为本申请实施例提供的一种原子层沉积方法的流程图。
图3为本申请实施例提供的一种原子层沉积方法其中一步骤的示意图，其中原子层沉积设备位于通源模式，使第一前躯体通入处理腔室。
图4为本申请实施例提供的一种原子层沉积方法其中一步骤的示意图，其中原子层沉积设备位于吹扫模式，使吹扫气体通入处理腔室。
图5为本申请实施例提供的一种原子层沉积方法其中一步骤的示意图，其中原子层沉积设备位于吹扫模式，使吹扫气体通入处理腔室。
图6为本申请实施例提供的一种原子层沉积方法其中一步骤的示意图，其中原子层沉积设备位于通源模式，使第二前躯体通入处理腔室。
附图标记说明：
10：原子层沉积设备；
11：沉积腔室；111：第一端壁；112：第二端壁；113：侧壁；
121：第一输入管路；122：第二输入管路；123：输出管路；124：排气线路；125：支路；
131：流体控制器；132：流体控制器；133：流体控制器；134：真空源；
14：第一气体源；141：第一工艺气体源；142：第二工艺气体源；143：惰性气体源；144：第一输气管路；145：第二输气管路；146：第三输气管路；147：流体控制器；148：流体控制器；149：流体控制器；
15：第二气体源；
16：处理装置。
具体实施方式
为更好的理解本申请的精神，以下结合本申请的部分优选实施例对其作进一步说明。
以下详细地讨论本申请的各种实施方式。尽管讨论了具体的实施，但是应当理解，这些实施方式仅用于示出的目的。相关领域中的技术人员将认识到，在不偏离本申请的精神和保护范围的情况下，可以使用其他部件和配置。
图1为本申请实施例提供的一种原子层沉积设备的示意图。如图1所示，原子层沉积设备10包括沉积腔室11、第一气体源14、第二气体源15、及真空源134。
沉积腔室11经配置用于容纳一或多个基片(未示出)，以使基片在其中通过原子层沉积工艺形成膜层。沉积腔室11可为一长柱形腔室，且包括第一端壁111、第二端壁112、侧壁113。第一端壁111位在沉积腔室11的炉口(接收气体端)，第二端壁112位在沉积腔室11的炉尾(排放气体端)，侧壁113沿沉积腔室11的长轴方向延伸并连接于第一端壁111与第二端壁112。在一示范性实施例中，沉积腔室11可用于容纳可设置多个基片的一或多个基片载具(未示出，如铝舟、石英舟、石墨舟)，当基片设置于基片载具内并放置于沉积腔室11内时，基片平行或垂直第一端壁111与第二端壁112设置。基片可以为硅片。
沉积腔室11、第一气体源14、第二气体源15、及真空源134经由多个管路(例如：第一输入管路121、第二输入管路122、输出管路123、及支路125)加以流体连结。第一输入管路121连接到第一气体源14与沉积腔室11的第一端壁111之间。第二输入管路122连接到第二气体源15与沉积腔室11的第一端壁111之间。输出管路123连接到沉积腔室11的第二端壁112与真空源134之间。支路125连接到第二气体源15与输出管路123之间，其中支路125的一端连接到第二输入管路122，且支路的另一端连接到输出管路123。在一些实施例中，支路125是与沉积腔室11分离，并位在沉积腔室11之外，但本申请实施例并不仅此为限。仍应可理解，为满足多种位置、多种工艺类型下的供气需求，连接至沉积腔室11的输气管路可为任意多条，且输气管路可连接至除图1所示位置以外的任意其他适合位置。并且，连接至各个沉积腔室11的输气管路的数目可以彼此不同，以便于实现原子层沉积设备的灵活配置。
藉由上述配置，第一输入管路121可用于将第一气体源14所供应的气体传送至沉积腔室11，第二输入管路122可用于将第二气体源15所供应的气体传送至沉积腔室11，支路125可用于将第二气体源15所供应的气体传送至输出管路123，且输出管路123可将来自沉积腔室11或支路125的气体通过真空源134在输出管路123内持续产生的真空排出至半导体厂房之排气线路124。
流体控制器131设置于第一输入管路121上，并经配置以控制来自第一气体源14流向沉积腔室11的气体供应。流体控制器132设置于第二输入管路122上，并经配置以控制来自第二气体源15流向沉积腔室11的气体供应，其中流体控制器132的设置位置是位于第二输入管路122与支路125之交接点的下游。流体控制器133设置于支路125上，并经配置以控制来自第二气体源15经由支路125流向输出管路123的气体供应。在一示范性实施例中，流体控制器131、流体控制器132、流体控制器133可各自包括质量流量控制器(Mass FlowController,MFC)和开关阀，以准确地控制反应工艺。为清楚说明，下文中“流体控制器132”亦称作“第一流体控制器”，且“流体控制器133”亦称作“第二流体控制器”，且“流体控制器131”亦称作“第三流体控制器”。
在本申请的一些实施例中，第一气体源14经配置以用于当原子层沉积设备10经操作在通源模式时供应进行原子层沉积的气相前躯体，以及可选地用于当原子层沉积设备10经操作在吹扫模式时供应吹扫沉积腔室11的吹扫气体。第一气体源14可包括第一工艺气体源141、第二工艺气体源142、及惰性气体源143。第一输气管路144连接到第一工艺气体源141与第一输入管路121之间，流体控制器147设置于第一输气管路144上以控制来自第一工艺气体源141的工艺气体的传送。第二输气管路145连接到第二工艺气体源142与第一输入管路121之间，流体控制器148设置于第二输气管路145上以控制来自第二工艺气体源142的工艺气体的传送。第三输气管路146连接到惰性气体源143与第一输入管路121之间，流体控制器149设置于第三输气管路146上以控制来自惰性气体源143的惰性气体的传送。在一示范性实施例中，流体控制器147、流体控制器148、流体控制器149例如可为任意适于控制输气管路开启和关闭的阀门。
在本申请的一些实施例中，原子层沉积设备10进一步包括处理装置16。处理装置16设置在输出管路123上并经配置以去除通过输出管路123的气体中的部分物质。处理装置16允许反应气体和惰性气体离开沉积腔室11到排气线路但阻止颗粒物质去到沉积腔室11外。处理装置16可包括过滤器。
图2为本申请实施例提供的一种使用前述原子层沉积设备10进行原子层沉积方法S20的流程图。为了说明，流程图将连同图3到图5中所展示的图式来描述。在不同实施例中，可替换或消除一些所描述的步骤。
方法S20包含步骤S21，其中向沉积腔室11通入第一前驱体。在一些实施例中，第一前驱体是在如图3所示当原子层沉积设备10在通源模式运作时通入沉积腔室11内。在此通源模式下，第三流体控制器131与流体控制器147开启，如此来自第一工艺气体源141的第一前驱体将受真空源134所产生的真空所驱动，依序通过第一输气管路144、第一输入管路121、沉积腔室11及输出管路123，并排放至排气线路124。
第一前驱体可为任何可在沉积腔室11形成膜层在基片表面之合适气体。举例而言，在目标形成在基片表面之膜层为氧化铝的实施例中，第一前驱体是含有铝元素的前驱体，例如三甲基铝(Al(CH3)3)、二甲基异丙氧基铝((CH3)2AlOCH(CH3)2)、三氯化铝(AlCl3)、二甲基氯化铝(AlCl(CH3)2)等。又或在目标形成在基片表面之膜层为氧化磷或氧化硼的实施例中，第一前驱体是含有磷元素的前驱体，例如磷酸三甲酯、磷酸三乙酯等；或者，第一前驱体是含有硼元素的前驱体，例如硼酸三甲酯、硼酸三乙酯等。第一前驱体可以为等离子体，以提升前驱体活性，进而进一步提高工艺镀率。需要说明的是，前驱体是获得目标膜层前的一种存在形式，是用来合成、制备其他物质的经过特殊处理的配合料，是在经过某些步骤就可实现目标膜层的前级产物。换而言之，第一前驱体可以视为生成膜层所需的反应物。
可选地，第一前驱体以脉冲方式通入沉积腔室，具体可以采用来自惰性气体源143的惰性气体(例如：氮气)等不会在薄膜的制备过程中与前驱体发生反应的气体作为携源气体、携带第一前驱体通入沉积腔室11。此时，第三流体控制器131与流体控制器149开启，惰性气体自惰性气体源143经由第三输气管路146、第一输入管路121连同第一前驱体通入沉积腔室11。第一前驱体的脉冲时间可以控制在2-7秒，例如2秒、2.5秒、3秒、3.5秒、4秒、4.5秒、5秒、5.5秒、6秒、6.5秒、7秒等。在通源模式下，沉积腔室11可以为真空环境，真空源134持续通过输出管路123对沉积腔室11产生真空，如此可实现驱动第一前驱体与惰性气体依序通过沉积腔室11及输出管路123，并排放至排气线路124。
在本申请的一些实施例中，在步骤S21中，当沉积腔室11通入第一前驱体时(亦即当原子层沉积设备经操作在通源模式时)，补偿气体将同时经由支路125自第二气体源15供应到输出管路123。具体而言，如图3所示，为使补偿气体不通入沉积腔室11影响沉积工艺，当所述原子层沉积设备10经操作在通源模式以供应第一前驱体至沉积腔室11时，第一流体控制器132关闭，且第二流体控制器133开启，如此来自第二气体源15的补偿气体将受真空源134所产生的真空所驱动，依序通过第二输入管路122、支路125及输出管路123，并排放至排气线路124。
由于补偿气体在第二输入管路122、支路125、及输出管路123内的流动同样是通过真空源134进行驱动，在输出管路123存在补偿气体的实施例中，真空源134对沉积腔室11内的产生的第一前驱体的真空抽力将会减弱，造成第一前驱体沿沉积腔室11长轴方向流动通过沉积腔室11的时间延长。通过补偿气体经支路125送入输出管路123的技术，可使第一前驱体充分且均匀填充沉积腔室11内部，进而提升形成在基片上的膜层的均匀度，且可减少设置于炉口与设置于炉尾的基片上的膜层的膜厚差异，故无需额外时间等待设置于炉尾的基片上的膜层增长至预定厚度。同时，由于第一前驱体利用率提升，处理装置16负担可降低，不用频繁更换处理装置16的过滤组件。
方法S20包含步骤S22，其中向沉积腔室11进行吹扫。吹扫的作用是清除沉积腔室中多余的前驱体或反应副产物，避免多余物质干扰下一步骤的进行。其中，吹扫所用的气体可以是氮气等不会在薄膜的制备过程中与前驱体发生反应的气体。
在本申请的一些实施例中，沉积腔室11是只通过来自第二气体源15的补偿气体或者来自惰性气体源143的惰性气体进行吹扫，以移除存留在沉积腔室11内的前驱体。在沉积腔室11只通过来自第二气体源15进行吹扫的实施例中，来自第二气体源15的补偿气体是在如图4所示当原子层沉积设备10在吹扫模式运作时通入沉积腔室11内。在此吹扫模式下，第一流体控制器132开启，第二流体控制器133关闭，第三流体控制器131关闭，如此来自第二气体源15的补偿气体将受真空源134所产生的真空所驱动，依序通过第二输入管路122、沉积腔室11及输出管路123，并排放至排气线路124。相较于只使用来自惰性气体源143的惰性气体对沉积腔室11进行吹扫的实施例相比，利用第二气体源15的补偿气体对沉积腔室11进行吹扫可避免残存在第一输入管路121内的前躯体进入沉积腔室11，故具有较高的吹扫效率。可选地，对沉积腔室的吹扫时间可以控制在10秒以下，例如5秒、6秒、7秒、8秒、9秒等。
在另一实施例中，如图5所示，沉积腔室11是同时通过来自第二气体源15的补偿气体以及来自惰性气体源143的惰性气体对沉积腔室11进行吹扫。在此吹扫模式下，如图5所示，第一流体控制器132开启，第二流体控制器133关闭，第三流体控制器131开启，流体控制器147关闭，流体控制器148关闭，流体控制器149开启，如此来自第二气体源15的补偿气体将受真空源134所产生的真空所驱动，依序通过第二输入管路122、沉积腔室11及输出管路123，并排放至排气线路124；并且，来自惰性气体源143的惰性气体将受真空源134所产生的真空所驱动，依序通过第三输气管路146、第一输入管路121、沉积腔室11及输出管路123，并排放至排气线路124。由于沉积腔室11同时利用来自第二气体源15的补偿气体以及来自惰性气体源143的惰性气体作为吹扫气体对其内部进行吹扫，在吹扫气体整体流量及流速增加的条件下，即便真空源134维持相同抽力，吹扫沉积腔室11所须的时间可进一步减短。可选地，对沉积腔室的吹扫时间可以控制在12秒以下，例如12秒、11秒、10秒、9秒、8秒、7秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、1秒等。
方法S20包含步骤S23，其中向沉积腔室11通入第二前驱体。在一些实施例中，第二前驱体是在如图6所示当原子层沉积设备10在通源模式运作时通入沉积腔室11内。在此通源模式下，第三流体控制器131与流体控制器148开启，如此来自第二工艺气体源142的第二前驱体将受真空源134所产生的真空所驱动，依序通过第二输气管路145、第一输入管路121、沉积腔室11及输出管路123，并排放至排气线路124。
第二前驱体可为任何可在沉积腔室11形成膜层在基片表面之合适气体。举例而言，在目标形成在基片表面之膜层为氧化铝、氧化磷或氧化硼的实施例中，第二前驱体是含有氧元素的前驱体，例如氧气、一氧化二氮、臭氧、水蒸气、过氧化氢等。第二前驱体可以在通入沉积腔室后与沉积的第一前驱体发生反应并生成材质为氧化铝、氧化磷或氧化硼的膜层。第二前驱体可以为等离子体，通过采用含有相应元素等离子体前驱体作为第一前驱体和/或第二前驱体，有利于增加反应物的活性，进一步提升成膜效果和工艺镀率，增加生产效率。
可选地，第二前驱体以脉冲方式通入沉积腔室，具体可以采用来自惰性气体源143的惰性气体(例如：氮气)等不会在薄膜的制备过程中与前驱体发生反应的气体作为携源气体、携带第二前驱体通入沉积腔室11。此时，第三流体控制器131与流体控制器149开启，惰性气体自惰性气体源143经由第三输气管路146、第一输入管路121连同第二前驱体通入沉积腔室11。第二前驱体的脉冲时间可以控制在2-7秒，例如2秒、2.5秒、3秒、3.5秒、4秒、4.5秒、5秒、5.5秒、6秒、6.5秒、7秒等。在通源模式下，沉积腔室11可以为真空环境，真空源134持续通过输出管路123对沉积腔室11产生真空，如此可实现驱动第二前驱体与惰性气体依序通过沉积腔室11及输出管路123，并排放至排气线路124。
在本申请的一些实施例中，在步骤S23中，当沉积腔室11通入第二前驱体时(亦即当原子层沉积设备经操作在通源模式时)，补偿气体将同时经由支路125自第二气体源15供应到输出管路123。具体而言，如图6所示，为使补偿气体不通入沉积腔室11影响沉积工艺，当所述原子层沉积设备10经操作在通源模式以供应第二前驱体至沉积腔室11时，第一流体控制器132关闭，且第二流体控制器133开启，如此来自第二气体源15的补偿气体将受真空源134所产生的真空所驱动，依序通过第二输入管路122、支路125及输出管路123，并排放至排气线路124。
由于补偿气体在第二输入管路122、支路125、及输出管路123内的流动同样是通过真空源134进行驱动，在输出管路123存在补偿气体的实施例中，真空源134对沉积腔室11内的产生的第二前驱体的真空抽力将会减弱，造成第二前驱体沿沉积腔室11长轴方向流动通过沉积腔室11的时间延长。通过补偿气体经支路125送入输出管路123的技术，可使第二前驱体充分且均匀填充沉积腔室11内部，进而提升形成在基片上的膜层的均匀度，且可减少设置于炉口与设置于炉尾的基片上的膜层的膜厚差异，故无需额外时间等待设置于炉尾的基片上的膜层增长至预定厚度。同时，由于第二前驱体利用率提升，处理装置16负担可降低，不用频繁更换处理装置16的过滤组件。
方法S20包含步骤S24，其中向沉积腔室11进行吹扫，以清除沉积腔室中多余的前驱体或反应副产物。在本申请的一些实施例中，步骤S24与步骤S22的方式相同，故其实施细节将不再重复。
方法S20包含S25、重复上述S21、S22、S23、S24步骤，使原子层沉积设备10在通源模式及吹扫模式间交错运作，以制得膜层。通过重复地交替通入第一前驱体和第二前驱体，使得第一前驱体和第二前驱体可以在沉积腔室内反应生成膜层。步骤S25的重复数可以不小于1且不大于200，例如重复5次、10次、30次、50次、70次、90次、110次、130次、150次、170次、190次、200次等。
本申请实施例的原子层沉积设备同时设置有供应气相前躯体的第一气体源及供应补偿气体的第二气体源。在通源模式下，第一气体源向沉积腔室供应气相前躯体，且第二气体源通过支路将补偿气体送入炉尾的输出管路，有效延长前躯体通过沉积腔室，故可优化利用原子层沉积工艺形成于基片上的层膜的均匀度，提升前驱体的利用率。在吹扫模式下，可同时利用第一气体源以及第二气体源向沉积腔室供应用于吹扫沉积腔室所须的吹扫气体，故可减少吹扫沉积腔室的时间，且提升沉积腔室的洁净度。本申请实施例的原子层沉积设备可用于对现有机台进行升级改造，在只增加少量硬件成本的前提下，有效提高生产效率并提升产品质量。
需要说明的是，在本说明书通篇中对“本申请一实施例”或类似术语的参考意指连同其它实施例一起描述的特定特征、结构或特性包含于至少一个实施例中且可未必呈现在所有实施例中。因此，短语“本申请一实施例”或类似术语在本说明书通篇中的各处的相应出现未必指同一实施例。此外，可以任何适合方式来组合任何特定实施例的所述特定特征、结构或特性与一或多个其它实施例。
此外，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求书所涵盖。
Claims (15)
1.一种原子层沉积设备，其特征在于，包括：
沉积腔室；
第一气体源，其经配置以供应气相前躯体；
第一输入管路，连接所述第一气体源与所述沉积腔室；
输出管路，所述输出管路的一端连接到所述沉积腔室；
真空源，连接到所述输出管路并经配置以在所述输出管路内产生真空；
第二气体源，其经配置以供应补偿气体；以及
支路，连接到所述第二气体源与所述输出管路之间；
其中，当所述原子层沉积设备经操作在通源模式时，所述第一输入管路经配置以供应来自所述第一气体源用于制备膜层的所述气相前躯体到所述沉积腔室，且所述支路经配置以供应来自所述第二气体源的所述补偿气体到所述输出管路。
2.根据权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述第一气体源进一步经配置以供应惰性气体；
其中，当所述原子层沉积设备经操作在吹扫模式时，所述第一气体源停止供应所述气相前躯体并供应所述惰性气体进入所述沉积腔室。
3.根据权利要求1或2所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述原子层沉积设备进一步包括：
第二输入管路，连接到所述第二气体源与所述沉积腔室之间，所述支路的一端连接到所述第二输入管路，且所述支路的另一端连接到所述输出管路；
第一流体控制器，连接到所述第二输入管路，其中所述第一流体控制器位于所述第二输入管路与所述支路之交接点的下游；以及
第二流体控制器，连接到所述支路；
其中，当所述原子层沉积设备经操作在所述通源模式时，所述第一流体控制器关闭，且所述第二流体控制器开启，来自所述第二气体源之所述补偿气体经所述支路进入所述输出管路。
4.根据权利要求3所述的原子层沉积设备，其特征在于，当所述原子层沉积设备经操作在所述吹扫模式时，所述第一流体控制器开启，且所述第二流体控制器关闭，来自所述第二气体源之所述补偿气体经所述沉积腔室进入所述输出管路。
5.根据权利要求3所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述沉积腔室包括第一端壁及相对所述第一端壁的第二端壁，所述第一输入管路与所述第二输入管路连接到所述第一端壁，且所述输出管路连接到所述第二端壁。
6.根据权利要求3所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述第一流体控制器与所述第二流体控制器分别包括质量流量控制器和开关阀。
7.根据权利要求1或2所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述原子层沉积设备进一步包括处理装置，所述处理装置设置在所述输出管路上并经配置以去除通过所述输出管路的气体中的部分物质。
8.根据权利要求1或2所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述支路位在所述沉积腔室之外。
9.根据权利要求2所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述真空源在所述通源模式与所述吹扫模式持续在所述输出管路产生真空。
10.根据权利要求2所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述原子层沉积设备经操作在所述通源模式及所述吹扫模式间交错运作。
11.根据权利要求2所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述第一气体源经配置以当所述原子层沉积设备经操作在通源模式时，同时供应所述气相前躯体与所述惰性气体。
12.一种原子层沉积方法，其使用根据权利要求1所述的原子层沉积设备进行原子层沉积，所述方法包括：
使用所述真空源在所述输出管路内产生真空；
在所述通源模式中，将所述气相前躯体经由所述第一输入管路自所述第一气体源供应到所述沉积腔室，并将所述补偿气体经由所述支路自所述第二气体源供应到所述输出管路；
在吹扫模式中，停止供应所述气相前躯体，并将所述补偿气体经由第二输入管路自所述第二气体源供应到所述沉积腔室以对所述沉积腔室进行吹扫，所述支路的一端连接到所述第二输入管路，且所述支路的另一端连接到所述输出管路；以及
重复所述通源模式与所述吹扫模式。
13.根据权利要求12所述的原子层沉积方法，其特征在于，在所述吹扫模式中，停止经由所述支路供应所述补偿气体到所述输出管路。
14.根据权利要求12所述的原子层沉积方法，其特征在于，在所述通源模式中，将所述气相前躯体连同惰性气体经由所述第一输入管路自所述第一气体源供应到所述沉积腔室。
15.根据权利要求14所述的原子层沉积方法，其特征在于，在所述吹扫模式中，持续经由所述第一输入管路自所述第一气体源供应所述惰性气体到所述沉积腔室。
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|---|---|---|---|
| CN202410303941.6A CN118109803A (zh) | 2024-03-15 | 2024-03-15 | 原子层沉积设备及其方法 |
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