CN112458436A - 一种ald反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种ALD反应器。该反应器包括真空腔室以及反应腔室，反应腔室内置于真空腔室内，反应腔室顶部敞口，反应腔室的底部开设有进气通道及出气通道，进气通道和出气通道以反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置，封盖可操作地将反应腔室顶部密封。本发明保证沉积膜的成型质量和一致性，成膜效率高，周期短，提高前驱体源的利用率，适合批量性生产，具有很好的实用价值。

Description

一种ALD反应器

技术领域

本发明涉及半导体纳米薄膜沉积技术领域，特别涉及一种ALD反应器。

背景技术

随着IC复杂程度的不断提高，按照著名的摩尔定律和国际半导体行业协会公布的国际半导体技术发展路线图，硅基半导体集成电路中金属-氧化物-半导体场效应晶体管器件的特征尺寸将达到纳米尺度。原子层沉积(Atomic Layer Deposition，ALD)具有优异的三维共形性、大面积的均匀性和精确的亚单层膜厚控制等特点，受到微电子行业和纳米科技领域的青睐。

现有技术中，原子层沉积加工的技术方案为：将基体放置在一个密封的反应器中，再通过将气相前驱体源交替地通入反应器，以在基体上化学吸附并反应形成沉积膜。

在实现本发明的技术方案中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：

现有技术中将气相前驱体源交替脉冲地通入反应器的技术方案，难以保证前驱体源对整个基体全面覆盖，容易形成针孔等缺陷，造成前驱体源与基体接触不均匀，导致沉积膜的均匀性差，质量难以保证，同时由于反应不全，前驱体源的大量充入，会造成前驱体源大量残余，成膜效率低，周期长，并且造成前驱体源的浪费。

因此，需对现有技术进行改进。

发明内容

本发明提供一种ALD反应器，解决了或部分解决了现有技术中沉积膜的均匀性差，质量难以保证，且成膜效率低，周期长，造成前驱体源的浪费的技术问题。

本发明的技术方案为：

一种ALD反应器，所述反应器包括：

真空腔室；

反应腔室，所述反应腔室内置于所述真空腔室内，所述反应腔室顶部敞口，所述反应腔室的底部开设有进气通道及出气通道，所述进气通道和所述出气通道以所述反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置；

封盖，所述封盖可操作地将所述反应腔室顶部密封。

可选地，所述进气通道为孔状，所述进气通道设置有多个，多个所述进气通道设置在所述反应腔室的底部的一侧；

所述出气通道为孔状，所述出气通道也设置有多个，多个所述出气通道设置在所述反应腔室的底部的另一侧。

进一步地，所述进气通道设置有多组，多组所述进气通道沿第二方向依次设置，每组所述进气通道均呈弧形，每组所述进气通道的各个进气通道的孔径向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小；

所述出气通道设置有多组，多组所述出气通道沿第二方向依次设置，每组所述出气通道均呈弧形，每组所述出气通道的各个进气通道的孔径向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小。

可选地，所述进气通道为条状，所述进气通道设置有多个，多个所述进气通道设置在所述反应腔室的底部的一侧；

所述出气通道为条状，所述出气通道也设置有多个，多个所述出气通道设置在所述反应腔室的底部的另一侧。

进一步地，所述进气通道的第二方向的尺寸向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小；

所述出气通道的第二方向的尺寸向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小。

进一步地，所述反应腔室内设置有两个匀气板，两个所述匀气板以所述反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置，两个所述匀气板设置在所述进气通道及出气通道之间，两个所述匀气板将所述反应腔室沿第二方向分割成进气腔室、反应腔室以及出气腔室，每个所述匀气板上均设置多个通孔。

进一步地，所述反应腔室的底部固定设置有中转腔室，所述中转腔室的顶部敞口，所述反应腔室的底部覆盖在所述中转腔室的顶部上，所述中转腔室内设置有两个隔板，两个所述隔板将所述中转腔室沿第二方向分割成第一腔室、第二腔室以及第三腔室，所述进气通道和所述第一腔室连通，所述出气通道和所述第三腔室连通，所述第一腔室的底部设置有进气主孔，所述第三腔室的底部设置有出气主孔。

更进一步地，两个所述隔板设置在所述进气通道及出气通道之间，所述进气主孔设置在所述进气通道和同侧的所述隔板之间，所述出气主孔设置在所述出气通道和同侧的所述隔板之间，所述进气主孔和所述出气主孔以所述反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置。

进一步地，，所述中转腔室的底部设置有两个相对的凸起；

所述中转腔室的底部和所述真空腔室的底部之间设置有两个相对的连接块，所述连接块顶部设置有定位槽，所述凸起固定嵌设在对应的所述连接块的定位槽中。

进一步地，，两个所述凸起分别设置在所述进气主孔和所述出气主孔的底部；

所述加工设备还包括进气管和出气管，其中：

所述进气管的一端依次穿过所述真空腔室的底部、位于所述进气主孔底部的所述连接块以及所述凸起，所述进气管的一端与所述进气主孔连通，所述进气管的另一端用于与进气装置连通；

所述出气管的一端依次穿过所述真空腔室的底部、位于所述出气主孔底部的所述连接块以及所述凸起，所述出气管的一端与所述出气主孔连通，所述出气管的另一端用于与出气装置连通。

进一步地，所述真空腔室的第一方向的两侧还设置有可拆卸的围板。

优选地，所述围板的材质为透明材质。

本发明所提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明中，由于前驱体源是从反应腔室的进气通道注入到反应腔室内的，并从反应腔室的出气通道排出，由于进气通道和出气通道以反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置，因此，反应腔室内的流体场为层流，且前驱体源的进气和抽气直接与反应腔室连通的，避免了前驱体源在对接处泄露的风险，且前驱体源沿第二方向在反应腔室内流动，不仅可减小反应腔室的体积，还增加了匀气的长度，提高了气流的均匀性，以减少乱气的现象，可保证前驱体源对整个基体全面覆盖，使前驱体源与基体接触均匀，提高沉积膜的均匀性，以保证沉积膜的成型质量和一致性，成膜效率高，周期短，提高前驱体源的利用率，适合批量性生产，具有很好的实用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1所公开的一种ALD加工设备的结构示意图；

图2为图1的正视示意图；

图3为图2的第二方向的剖面示意图；

图4为本实施例的反应腔室的结构示意图；

图5为实施例3的反应腔室的结构示意图；

图6为反应器的剖面示意图；

图7为热电偶安装机构的结构示意图；

图8为图1中的升降装置的结构示意图；

图9为抓取装置的结构布置示意图；

图10为输送装置的结构布置示意图；

图11为本实施例的一种ALD加工方法的流程示意图。

附图中：

a-反应器、b-升降装置、c-输送装置，d-抓取装置，基体e，1-真空腔室，2-反应腔室，3- 进气通道，4-出气通道，5-封盖，6-匀气板，7-中转腔室，701-第一腔室，702-第二腔室，703- 第三腔室，8-隔板，9-进气主孔，10-出气主孔，11-凸起，12-连接块，13-进气管，14-出气管， 15-进气装置，16-出气装置，17-第一加热器，18-第二加热器，19-第三加热器，20-第一安装板，21-支撑块，22-第一限位挡边，23-第一热反射组件，24-固定块，25-第二安装板，26-第二限位挡边，27-环状凹槽，28-第二热反射组件，29-第三安装板，30-第三热反射组件，31- 第一台阶，32-第四安装板，33-第三限位挡边，34-第四热反射组件，35-第二台阶，36-固定套筒、37-第一波纹管、38-连接套筒、39-热电偶，40-第一连接法兰，41-第一密封槽，42-第一密封圈，43-第二密封槽，44-第二密封圈，45-第二连接法兰，46-第三连接法兰，47-连接盖板，48-第四连接法兰，49-第三密封槽，50-第三密封圈，51-第一止口，52-凸台，53-升降单元，54-连接架，55-连接杆，56-第一套筒，57-第二套筒，58-第二波纹管，59-第四密封槽， 60-第四密封槽，61-导套，62-第二止口，63-导帽，64-切口，65-框架，66-抓手，661-连接臂， 662-支撑臂，663-连接凸起，664-加强臂，67-围板，68-输送腔室，69-输送板，70-第一驱动单元，71-滚轮，72-输送凹槽，73-插槽，74-支撑架，75-第二驱动单元，76-连接板，77-真空管，78-抽真空装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1：

本实施例公开了一种ALD加工设备。

图1为实施例1所公开的一种ALD加工设备的结构示意图，结合图1，本实施例的ALD加工设备包括反应器a、升降装置b、输送装置c以及抓取装置d。

图2为图1的正视示意图，图3为图2的第二方向的剖面示意图，结合图1-图3，本实施例的反应器a包括真空腔室1以及反应腔室2，反应腔室2内置于真空腔室1内，反应腔室2顶部敞口。

结合图1-图3，本实施例的升降装置b设置在反应器a上，升降装置b的输出端沿竖向伸缩，升降装置b的输出端上设置有封盖5，封盖5可操作地将反应腔室2顶部密封，以使反应腔室2处于一个密封环境。

结合图1以及图2，本实施例中，输送装置c用于将基体输送至真空腔室1内，抓取装置b设置在封盖5上，输送装置c将基体输送至真空腔室1内后，可通过抓取装置b将基体中转，随后，操作升降装置b，带动封盖5密封在反应腔室2的顶部上，同步可将带有基体的抓取装置b移动至反应腔室2内进行待加工。

实施例2：

本实施例提供了一种反应腔室，适用于实施例1所示的ALD加工设备。

图4为本实施例的反应腔室的结构示意图，结合图3以及图4，本实施例的反应腔室2 的底部开设有进气通道3及出气通道4，进气通道3和出气通道4以反应腔室2的底部的第一方向的中心线相对设置。

本实施例中，前驱体源是从反应腔室2的进气通道3注入到反应腔室2内的，并从反应腔室2的出气通道4排出，由于进气通道3和出气通道4以反应腔室2的底部的第一方向的中心线相对设置，因此，反应腔室2内的流体场为层流，且前驱体源的进气和抽气直接与反应腔室连通的，避免了前驱体源在对接处泄露的风险，另外，前驱体源沿第二方向在反应腔室2内流动，不仅可减小反应腔室的体积，还增加了匀气的长度，提高了气流的均匀性，以减少乱气的现象，可保证前驱体源对整个基体全面覆盖，使前驱体源与基体接触均匀，提高沉积膜的均匀性，以保证沉积膜的成型质量和一致性，成膜效率高，周期短，提高前驱体源的利用率，适合批量性生产，具有很好的实用价值。

需要说明的是，本实施例的第二方向和第一方向为水平面的相互垂直的两个方向。

结合图4，本实施例中的进气通道3为孔状，进气通道3设置有多个，多个进气通道3设置在反应腔室2的底部的一侧，相应地，出气通道4也为孔状，出气通道4也设置有多个，多个出气通道4设置在反应腔室2的底部的另一侧。

进一步地，结合图4，本实施例的进气通道3设置有多组，多组进气通道3沿第二方向依次设置，每组进气通道3均呈弧形，每组进气通道3的各个进气通道3的孔径向靠近反应腔室2的底部的第一方向的中心线的方向依次减小，相应地，出气通道4设置有多组，多组出气通道4沿第二方向依次设置，每组出气通道4均呈弧形，每组出气通道4的各个进气通道4的孔径向靠近反应腔室2的底部的第一方向的中心线的方向依次减小，这样可进一步提高前驱体源对基体吹扫的均匀性，提高沉积膜的成型质量。

当然，本实施例中的进气通道3和出气通道4也可以为其他形状，例如条状以及方形等，在条状的前提下，进气通道3设置有多个，多个进气通道3设置在反应腔室2的底部的一侧，出气通道4也设置有多个，多个出气通道4设置在反应腔室2的底部的另一侧，而为了保证吹扫的均匀性，本实施例的进气通道3的第二方向的尺寸向靠近反应腔室2的底部的第一方向的中心线的方向依次减小，出气通道4的第二方向的尺寸向靠近反应腔室2的底部的第一方向的中心线的方向依次减小。

实施例3：

本实施例提供了一种反应腔室，适用于实施例1或2所示的ALD加工设备。

图5为实施例3的反应腔室的结构示意图，本实施例所示的反应腔室和实施例2所示的反应腔室的区别在于：该反应腔室2内设置有两个匀气板6，两个匀气板6以反应腔室2的底部的第一方向的中心线相对设置，两个匀气板6设置在进气通道3及出气通道4之间，两个匀气板6将反应腔室沿第二方向分割成进气腔室、反应腔室以及出气腔室，每个匀气板6上均设置多个通孔。

前驱体源可通过进气通道3进入到进气腔室中，再通过和进气腔室同一侧的匀气板6进入到反应腔室中，对基体进行吹扫，随后通过和出气腔室同一侧的匀气板6排至出气腔室中，并通过出气通道4排出，设置的两个匀气板6可进一步提高前驱体源流动的均匀性。

另外，本实施例中，两个匀气板6上的通孔的中心轴可倾斜设置，可形成对称的八字形，这样吹扫效果会更好。

实施例4：

本实施例提供了一种反应腔室，适用于实施例1-3的ALD加工设备。

图6为本实施例的反应器的剖面示意图，结合图3以及图6，本实施例中，反应腔室2的底部固定设置有中转腔室7，中转腔室7的顶部敞口，反应腔室2的底部覆盖在中转腔室7的顶部上，以使中转腔室7形成一个密封腔体，中转腔室7内设置有两个隔板8，两个隔板8将中转腔室7沿第二方向分割成第一腔室701、第二腔室702以及第三腔室703，进气通道3和第一腔室701连通，出气通道4和第三腔室703连通，第一腔室701的底部设置有进气主孔9，第三腔室703的底部设置有出气主孔10。

在具体实施时，进气装置可通过进气主孔9将前驱体源注入到第一腔室701内，再通过第一腔室701中转输入到反应腔室2内，前驱体源在反应腔室2内吹扫后，进入到第三腔室 703内中转至出气主孔10，并通过抽气装置引出，这样可增加前驱体源的匀气时间，提高吹扫效率。

本实施例中，第一腔室701和第三腔室703的俯视截面可以呈扇形，当然，其也可以为其他形状，例如方形、椭圆形等，本实施例对此不作限制，而第二腔室702可为实心，提高中转腔室7的强度。

进一步地，结合图3以及图6，本实施例中，两个隔板8设置在进气通道3及出气通道4 之间，进气主孔9设置在进气通道3和同侧的隔板8之间，出气主孔10设置在出气通道4和同侧的隔板8之间，进气主孔9和出气主孔10以反应腔室2的底部的第一方向的中心线相对设置，即本实施例的进气主孔9和出气主孔10之间的距离小于进气通道3及出气通道4之间的距离，这样可进一步增加前驱体源的匀气时间，提高吹扫效率。

结合图3以及图6，本实施例中，中转腔室7的底部设置有两个相对的凸起11，中转腔室7的底部和真空腔室1的底部之间设置有两个相对的连接块12，连接块12顶部设置有定位槽，凸起11固定嵌设在对应的连接块12的定位槽中，这样即可实现带中转腔室7的反应腔室2在真空腔室1内的固定，另外，带中转腔室7的反应腔室2和真空腔室1也是一种可拆卸的连接方式，这样可方便将带中转腔室7的反应腔室2从真空腔室1内取出，以对中转腔室7的反应腔室2进行维护清扫。

结合图3以及图6，本实施例中，两个凸起11可分别设置在进气主孔9和出气主孔10的底部，而该加工设备还包括进气管13和出气管14，其中，进气管13的一端依次穿过真空腔室1的底部、位于进气主孔底部的连接块12以及凸起11，进气管13的一端与进气主孔9 连通，进气管13的另一端用于与进气装置15连通，而出气管14的一端依次穿过真空腔室1 的底部、位于出气主孔10底部的连接块12以及凸起11，出气管14的一端与出气主孔10连通，出气管14的另一端用于与出气装置16连通。通过对进气装置15和出气装置16的操作，即可实现前驱体源在反应腔室2内的吹扫。

本实施例将和进气装置15连通的进气管13以及和出气装置16连接的出气管14集成在对应的凸起11以及连接块12中，可精简结构，方便制造，当然，本实施例还可以另设凸起 11以及连接块12，以将带中转腔室7的反应腔室2在真空腔室1内固定，本实施例对此不作限制。

进一步地，结合图1-图3，本实施例的真空腔室1的底部和真空管77的一端连通，真空管77的另一端和抽真空装置78连接，通过操作抽真空装置78，可将密封的真空腔室1抽真空处理。

实施例5：

本实施例可适用于实施例1-4的ALD加工设备。

结合图3以及图6，本实施例的加工设备还包括第一加热器17、第二加热器18以及第三加热器19，第一加热器17设置在封盖5的顶部上，第一加热器17的输出端作用在封盖5上，第二加热器18设置在反应腔室2的外侧壁和真空腔室1的内侧壁之间，第二加热器18的输出端作用在反应腔室2的侧壁上，第三加热器19设置在反应腔室2的底部和真空腔室1的底部之间，第三加热器19作用在反应腔室2的底部上。

本实施例中，由于第一加热器17的输出端作用在封盖5上，第二加热器18的输出端作用在反应腔室2的侧壁上，第三加热器19作用在反应腔室2的底部上，因此，可实现反应腔室2的顶部、侧部及底部三个区域独立辐射加热和控温，在大空间内形成均匀温度场，以使前驱体源的加热温度快速升温至需求温度，加热效率高。

具体到本实施例中，第一加热器17的参数可以为380V，700℃，功率为3.5KW，第二加热器18的参数为380V，700℃，功率为6KW，第三加热器19的参数为380V，700℃，功率为5KW，当然，各个加热器的参数也可以根据需要进行选择，本实施例对此不作限制。

结合图3以及图6，本实施例中，封盖5的顶部固定设置有第一安装板20，第一加热器 17包括多个第一加热丝，多个第一加热丝呈同心波纹设置，多个第一加热丝均固定在第一安装板20的底面上。

具体地，本实施例中，封盖5的顶部上设置有两个相对的支撑块21，两个支撑块21可以封盖5的第一方向的中心线对称设置，第一安装板20采用焊接或者螺钉的方式装配在两个支撑块21上，而第一加热器17的多个第一加热丝可采用焊接或者嵌设的方式装配在第一安装板20的底面上，本实施例对此不作限制。

结合图3以及图6，本实施例中，第一安装板20的外沿向下折弯，形成第一限位挡边22，第一限位挡边22可对第一加热器17的加热方向进行一定限制，以进一步提高第一加热器17 的加热效率。

进一步地，结合图3以及图6，本实施例中的加工设备还包括第一热反射组件23，第一热反射组件23固定设置在第一安装板20的顶面上，第一热反射组件23用于将第一加热器17工作时的热量反射至封盖5上，以进一步提高前驱体源的加热速率。

结合图3以及图6，本实施例中，第一安装板20的顶面上设置有固定块24，第一热反射组件23设置在第一安装板20和固定块24之间，即可实现第一热反射组件23在第一安装板20上的装配。

结合图3以及图6，本实施例中，反应腔室2的外侧壁和真空腔室1的内侧壁之间设置有第二安装板25，第二安装板25周面两端为闭环，第二安装板25固定设置在真空腔室1的底部的顶面上，第二加热器18包括多个第二加热丝，每个第二加热丝均呈同轴的环状设置，每个第二加热丝沿竖向固定设置在第二安装板25的内侧壁上，每个第二加热丝均套装在反应腔室2的外侧壁上，以对反应腔室2的侧壁进行加热。

结合图3以及图6，本实施例中，第二安装板25的两端均向内侧翻边，形成第二限位挡边26，第二限位挡边26可对第二加热器18的加热方向进行一定限制，以进一步提高第二加热器18的加热效率。

结合图3以及图6，本实施例中，真空腔室1的底部的顶面上设置有环状凹槽27，环状凹槽27设置在真空腔室1和反应腔室2之间，第二安装板25的下端的第二限位挡边6可通过焊接或螺栓连接的方式固定在该环状凹槽27中，即实现了第二安装板25在真空腔室1内的装配。

结合图3以及图6，本实施例的加工设备还包括第二热反射组件28，第二热反射组件28 固定设置在第二安装板25的外侧面上，第二热反射组件28用于将第二加热器18工作时的热量反射至反应腔室2的侧壁上，以进一步提高前驱体源的加热速率。

进一步地，结合图3以及图6，本实施例的加工设备还包括第三安装板29，第三安装板 29固定设置在第二安装板25和真空腔室1的内壁之间，第三安装板29呈闭环，第二热反射组件28设置在第三安装板29和第二安装板25之间，以实现第二热反射组件28在真空腔室1和反应腔室2之间的装配。

具体地，本实施例中，第三安装板29的下端可固定贴设在环状凹槽27的侧壁上，而第二热反射组件28的下端位于环状凹槽27中。

进一步地，结合图3以及图6，本实施例的加工设备还包括第三热发射组件30，第三热反射组件30固定设置在第三安装板29的外侧面上，第三热反射组件30和第二热反射组件28共同作用，以将第二加热器18工作时的热量反射至反应腔室2的侧壁上，以进一步提高前驱体源的加热速率。

具体地，结合图3以及图6，本实施例中，真空腔室1的底部的顶面上设置有第一台阶31，第一台阶31位于环状凹槽27的外侧，第三热反射组件30的底部固定在第一台阶31上，以实现第三热反射组件30在真空腔室1内的装配。

结合图3以及图6，本实施例中，反应腔室2的底部和真空腔室1的底部之间设置有第四安装板32，第三加热器19包括多个第三加热丝，多个第三加热丝呈同心波纹设置，多个第三加热丝均固定在第四安装板32的顶面上。

结合图3以及图6，本实施例中，第四安装板32的外沿向上折弯，形成第三限位挡边33，第三限位挡边33可对第三加热器19的加热方向进行一定限制，以进一步提高第三加热器19 的加热效率。

结合图3以及图6，本实施例中的加工设备还包括第四热反射组件34，第四热反射组件 34固定设置在第四安装板32的底面上，第四热反射组件34用于将第三加热器19工作时的热量反射至反应腔室2的底部上，以进一步提高前驱体源的加热速率。

具体地，结合图3以及图6，本实施例中，每个连接块12的周面上沿竖向依次设置有两级第二台阶35，第四安装板32固定设置在位于上方的第二台阶35上，第四反射组件33固定设置在位于下方的第二台阶32和第四安装板34之间，即可实现第四安装板32以及第四反射组件33在真空腔室1内的装配。

本实施例中，第一热反射组件23、第二热反射组件28、第三热反射组件30以及第四热反射组件34均包括若干依次设置的热反射板，相邻的两个热反射板的接触形式为多点接触，具有热反射效率高，节约能源，提高温度场的均匀性的特点。

进一步地，本实施例的各个热反射板的厚度可以为0.04-1mm，每两个相邻的所述热反射板之间的间距为0.05-0.1mm，以减小空间尺寸。

本实施例利用各个热反射组件可限制对应的加热器的加热方向，这样只对反应腔室2进行加热，而真空腔室1的温度可保持常温，不需要采用水冷等降温设施对真空腔室1进行降温，以精简结构，具有很好的实用性。

实施例6：

本实施例可适用于实施例1-5的ALD加工设备。

由于本实施例的第一加热器17布置在封盖5的顶部，而封盖5是和升降装置b连接的，另外，当基体被输送至反应腔室2内后，需将真空腔室1抽真空，因此，如何保证ALD加工过程中真空腔室的密封性，又不妨碍封盖5的顶部的加热组件和测量封盖顶部温度的热电偶工作，是即需解决的技术问题。

基于此，本实施例设置了热电偶安装机构，以解决上述问题。

图7为热电偶安装机构的结构示意图，结合图6以及图7，本实施例的热电偶安装机构包括固定套筒36、第一波纹管37以及连接套筒38。

结合图1、图2以及图7，本实施例中，固定套筒36固定设置在真空腔室1的顶面上，第一波纹管37的上端固定连接在固定套筒36的内壁的顶部上，第一波纹管37的下端依次活动穿过固定套筒36的下端以及真空腔室1的顶部，第一波纹管37的下端位于真空腔室1内，连接套筒38固定设置在真空腔室1内，第一波纹管37的下端连接在连接套筒38的顶面上，热电偶39分别和第一加热器17、第二加热器18以及第三加热器19连接，测量封盖顶部温度的热电偶39以及封盖5的顶部的加热丝均固定设置在连接套筒38内。

当第一加热器17随着封盖5升降时，连接套筒38随同升降，带动第一波纹管37在固定套筒36内伸缩，由于第一波纹管37的两端是和固定套筒36以及连接套筒38的，因此，第一波纹管37和固定套筒36之间是密封设置的，而第一波纹管37内部是和外界相通的，，从而可保证在ALD加工时真空腔室的密封性，又不妨碍封盖的顶部的加热组件和测量封盖顶部温度的热电偶工作，具有很好的实用性。

结合图6以及图7，本实施例中，固定套筒36的顶部设置有第一连接法兰40，第一连接法兰40呈环状，第一连接法兰40的内侧突出固定套筒36的内壁，第一波纹管37的上端连接在第一连接法兰40的内侧，以实现第一波纹管37的上端在固定套筒36上的装配

进一步地，结合图6以及图7，本实施例中，固定套筒36的顶部设置有第一密封槽41，第一密封槽41内设置有第一密封圈42，第一连接法兰40盖设第一密封槽41上，以提高固定套筒36和第一连接法兰40之间的密封性。

本实施例中，第一连接法兰40可采用螺栓连接的方式装配在固定套筒36的顶部上，以方便对第一密封圈42的更换维护。

结合图6以及图7，本实施例中，真空腔室1的顶面上设置有第二密封槽43，第二密封槽43内设置有第二密封圈44，而固定套筒36的底部设置有第二连接法兰45，第二连接法兰 45盖设在第二密封槽43上，以提高固定套筒36和真空腔室1的顶部之间的密封性。

本实施例中，第二连接法兰45可采用螺栓连接的方式装配在真空腔室1的顶部上，以方便对第二密封圈42的更换维护。

结合图6以及图7，本实施例中，连接套筒38的顶部设置有第三连接法兰46，第一波纹管37的下端连接在第三连接法兰46的顶部，以实现第一波纹管37同连接套筒38连接装配。

本实施例中，连接套筒38的顶部可以和第三连接法兰46采用焊接或者一体成型，以提高密封效果。

结合图6以及图7，本实施例中，连接套筒38的内部通过连接盖板47密封，三个热电偶39均设置在连接盖板47上，设置在封盖5的顶部的加热组件的加热丝和测量封盖5顶部温度的热电偶39均密封穿过该连接盖板47，以实现封盖5的顶部的加热组件的加热丝和测量封盖5顶部温度的热电偶39的装配。

进一步地，结合图6以及图7，本实施例中，连接套筒38的底部设置有第四连接法兰48，第四连接法兰48固定连接在连接盖板47上，以实现连接套筒38和连接盖板47的装配。

本实施例中，连接套筒38的底部和第四连接法兰48可一体成型，以提高二者之间的密封性。

进一步地，结合图6以及图7，本实施例中，连接盖板47的顶部设置有第三密封槽49，第三密封槽49内设置有第三密封圈50，第四连接法兰48盖设在第三密封槽49内，以提高第四连接法兰48和连接盖板47之间的密封性。

本实施例中，第四连接法兰48可采用螺栓连接的方式装配在连接盖板47上，以方便对第三密封圈50的更换维护。

需要说明的是，第二加热组件和第三加热组件的电热丝和用于测试反应腔室的侧壁和反应腔室底部的加热丝可直接穿过真空腔室的侧壁和真空腔室的底部，本实施例对此不作限制。

实施例7：

本实施例可适用于实施例1-6的ALD加工设备。

结合图3，本实施例中，封盖5的底部的边缘设置有第一止口51，而反应腔室2的顶部敞口处设置有凸台52，当封盖5将反应腔室2的顶部敞口密封时，凸台52可嵌入到第一止口51内，以提高反应腔室2的密封效果。

当然，本实施例中，封盖5的边缘和反应腔室2的顶部也可以为平面接触，本实施例对此不作限制。

图8为图1中的升降装置的结构示意图，结合图1、图2、图3以及图8，本实施例的升降装置b包括升降单元53、连接架54以及连接杆55，其中，升降单元53固定设置在真空容器1的顶部，升降单元53的输出端沿竖向伸缩，连接架54位于真空容器1的上方，连接架 54和升降单元53的输出端连接，即连接架54可和升降单元53的输出端同步升降，连接杆 55的上端和连接架54固定连接，连接杆55的下端密封穿过真空容器1的顶部，封盖5即固定设置在连接杆55的下端上，操作升降单元53，即可带动的封盖5升降，进而实现反应腔室2的打开或封闭。

结合图1，具体到本实施例中，升降单元53可相对设置只有两个，连接杆55相对设置有两个，两个升降单元53的连线位于两个连接杆55的连线的中垂线上，两个升降单元53的同步工作，可带动两个连接杆55同步升降，使封盖5的移动受力更加均衡，封盖5的升降更加稳定。

结合图2、图3以及图8，由于连接杆55穿过真空腔室1的顶面，为了保证真空腔室1的密封性，本实施例的每个连接杆55均配置有一个密封装置，每个密封装置均包括第一套筒 56、第二套筒57以及第二波纹管58，其中，第一套筒56固定设置在连接杆55的周面上，第一套筒54位于真空腔室1的上方，第二套筒57固定设置在真空腔室1的顶部的顶面上，连接杆55的另一端活动穿过第二套筒57，以进入真空腔室1内，第一套筒56和第二套筒57 之间通过第二波纹管58连接，第二波纹管58套装在连接杆55的周面上，当连接杆55在升降时，可带动第二波纹管58伸缩，以保证真空腔室1的密封性。

进一步地，结合图3以及图8，本实施例中，真空腔室1的顶部的顶面上设置有第四密封槽60，第二套筒57的底部盖设在第四密封槽60上，第四密封槽60内设置有第四密封圈59。

结合图3以及图8，本实施例中，真空腔室1的顶部设置有供连接杆55穿过的通过孔，通过孔设置在第四密封槽60的内侧，通过孔内设置有导套61，连接杆55滑动配合地穿过导套61。导套61可提高连接杆55滑动的顺畅度，并可减少对通过孔的磨损，提高使用寿命。

结合图3以及图8，本实施例中，通过孔的顶面上设置有第二止口62，导套61的顶部设置有导帽63，导帽63可通过螺栓连接的方式固定设置在第二止口62上，以实现导套61在通过孔内的装配，并方便导套61的更换。

结合图8，本实施例中，导套61的内壁的轴向两端均设置有切口64，以方便连接杆55 在导套61内的装配。

结合图8，本实施例中，两个连接杆55的下端可通过螺栓连接的方式连接在固定块24 上，以实现连接杆55同封盖5的装配。

需要说明的是，本实施例的升降单元53可选用具有直线往返运动的机构，例如滚珠丝杠、线性导轨等，优选为气缸，具有相应迅速的特点。

实施例8：

本实施例可适用于实施例1-7的ALD加工设备。

本实施例公开了一种抓取装置d，以用于将输送装置输送的基体抓取。

图9为抓取装置的结构布置示意图，结合图2、图3以及图9，本实施例抓取装置包括框架65以及抓手66，其中，框架65可采用焊接或者螺栓连接固定设置在封盖5的底部上，抓手66相对设置有两个，两个抓手66沿第二方向相对设置，每个抓手66均包括两个连接臂661以及支撑臂662，两个连接臂661的上端固定连接在框架65的第一方向的端部，两个连接臂661的下端均设置有向另一个抓手方向延伸的连接凸起663，两个连接凸起663之间通过支撑臂662连接，输送装置c可将基体输送至两个抓手66的支撑臂662上，随后，输送装置c回位，基体即转运至两个抓手66的支撑臂662上，再操作升降装置b，基体随同封盖5 下降至反应腔室2中。

进一步地，结合图9，本实施例中，两个连接臂661的中部之间还通过加强臂664连接，以提高抓手66的连接强度。

本实施例中，构成抓手66的各个构件可采用焊接的方式连接。

实施例9：

本实施例可适用于实施例1-8的ALD加工设备。

结合图1以及图2，本实施例中，真空腔室1的第一方向的两侧还设置有可拆卸的围板 67，围板67可通过螺栓等方式连接在真空腔室1上，当将围板67拆卸下来时，可对真空腔室1内的构件进行维护清扫。

进一步地，本实施例的围板67的材质为透明材质，以方便对真空腔室1内的构件进行观察。

实施例10：

本实施例可适用于实施例1-9的ALD加工设备。

本实施例公开了ALD加工设备的输送装置c。

图10为输送装置的结构布置示意图，结合图1、图2以及图10，本实施例的输送装置c 包括输送腔室68及输送板69，输送腔室68设置在真空腔室1的第二方向的一侧，输送腔室68和真空腔室1可操作地连通，输送板69设置在输送腔室68内，输送板69可操作地进入真空腔室1内，输送板69设置在反应腔室2的上方，当基体在输送板69上输送至真空腔室1内后，再落入到抓取装置d的抓手66上后，输送板69即回复原位。

结合图10，本实施例中，输送腔室68内设置有第一驱动单元70，第一驱动单元70的输出端可做直线往返运动，输送板69固定连接在第一驱动单元70的输出端上。

需要说明的是，本实施例的第一驱动单元70可选用滚珠丝杠、线性导轨等具有直线往返运动的机构，优选为气缸，具有相应迅速的特点。

结合图10，本实施例中，输送腔室68的第二方向的两个侧壁上均沿竖向设置有两个导向组件，每个导向组件均包括多个沿第二方向间隔设置的滚轮71，滚轮71可转动地连接在输送腔室68的第二方向的侧壁上，输送板69的第二方向的两侧分别设置在两个导向组件之间，当输送板69移动时，输送板69可在两个导向组件的滚轮71之间滚动，以对输送板69的移动方向进行导向。

结合图11，本实施例中，输送板69的顶面上可设置有输送凹槽72，多个基体可放置在一个支撑框架上，该支撑框架设置在该输送凹槽72上，即可一次性完成多个基体的输送工作，适合产品的批量性生产加工。

实施例11：

本实施例可适用于实施例1-10的ALD加工设备。

由于输送板69需进入到真空腔室1内，但真空腔室1需要保证密封，以进行抽真空，基于此，本实施例在真空腔室1的第二方向的一侧设置有可开启的密封门，当输送板需要移动至真空腔室1内时，将密封门开启，输送板69回位后，将密封门关闭即可。

结合图10，本实施例中，真空腔室1和输送腔室68对接处设置有插槽73，插槽73的顶部开口，密封门可操作地插设在插槽73中，以将真空腔室1的第二方向的一侧密封。

结合图1、图2、图3以及图10，本实施例中，真空腔室1上设置有支撑架74，支撑架74上设置有第二驱动机构74，第二驱动机构74的输出端沿竖向往返移动，密封门连接在第二驱动机构74的输出端上，操作第二驱动机构74，即可使密封门将真空腔室1的第二方向的一侧开启或密封。

需要说明的是，本实施例的第二驱动单元75可选用滚珠丝杠、线性导轨等具有直线往返运动的机构，优选为气缸，具有相应迅速的特点。

进一步地，结合图10，本实施例中，支撑架包括两个对接的连接板76，两个连接板76 对接以形成一个密封腔室，第二驱动机构74固定设置在密封腔室的顶部，密封腔室的底部敞口，密封腔室的宽度方向的尺寸和密封门的厚度相一致，密封门即在该密封腔室1内移动。

实施例12：

本实施例公开了一种ALD加工方法，该加工方法是在基于实施例1-11的ALD加工设备进行的。

图11为本实施例的一种ALD加工方法的流程示意图，该加工方法包括：

S1：通过输送装置c将基体输送至真空腔室1内，并将基体转运至抓取装置d上；

S2：操作输送装置c撤离真空腔室1，真空腔室1密封，并将真空腔室1抽真空处置；

S3：操作升降装置b，将封盖5盖设在反应腔室2的顶部上，基体位于密封的反应腔室2 内；

S4：从反应腔室2的进气通道注入前驱体源，前驱体源在反应腔室2内对基体吹扫完毕后，从反应腔室2的出气通道排出，即完成基体的ALD加工。

本实施例中，S3还包括对反应腔室2进行加热，加热温度可根据加工需求进行设定，本实施例对此不作限制。

本实施例的S4具体包括：

依次交替脉冲从反应腔室2的进气通道向反应腔室2内注入前驱体源，前驱体源在反应腔室2内在基体表面依次交替发生化学吸附反应，多余前驱体源及反应副产物经吹扫完毕后，从反应腔室2的出气通道排出，重复上述依次脉冲通入前驱体源完成表面自限制化学吸附反应，通过控制重复次数得到精确厚度的膜层，即完成基体的ALD加工。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种ALD反应器，其特征在于，所述反应器包括：

真空腔室；

反应腔室，所述反应腔室内置于所述真空腔室内，所述反应腔室顶部敞口，所述反应腔室的底部开设有进气通道及出气通道，所述进气通道和所述出气通道以所述反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置；

封盖，所述封盖可操作地将所述反应腔室顶部密封。

2.根据权利要求1所述的ALD反应器，其特征在于：所述进气通道为孔状，所述进气通道设置有多个，多个所述进气通道设置在所述反应腔室的底部的一侧；

所述出气通道为孔状，所述出气通道也设置有多个，多个所述出气通道设置在所述反应腔室的底部的另一侧。

3.根据权利要求2所述的ALD反应器，其特征在于：所述进气通道设置有多组，多组所述进气通道沿第二方向依次设置，每组所述进气通道均呈弧形，每组所述进气通道的各个进气通道的孔径向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小；

所述出气通道设置有多组，多组所述出气通道沿第二方向依次设置，每组所述出气通道均呈弧形，每组所述出气通道的各个进气通道的孔径向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小。

4.根据权利要求1所述的ALD反应器，其特征在于，所述进气通道为条状，所述进气通道设置有多个，多个所述进气通道设置在所述反应腔室的底部的一侧；

所述出气通道为条状，所述出气通道也设置有多个，多个所述出气通道设置在所述反应腔室的底部的另一侧。

5.根据权利要求4所述的ALD反应器，其特征在于，所述进气通道的第二方向的尺寸向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小；

所述出气通道的第二方向的尺寸向靠近所述反应腔室的底部的第一方向的中心线的方向依次减小。

6.根据权利要求1所述的ALD反应器，其特征在于，所述反应腔室内设置有两个匀气板，两个所述匀气板以所述反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置，两个所述匀气板设置在所述进气通道及出气通道之间，两个所述匀气板将所述反应腔室沿第二方向分割成进气腔室、反应腔室以及出气腔室，每个所述匀气板上均设置多个通孔。

7.根据权利要求1所述的ALD反应器，其特征在于，所述反应腔室的底部固定设置有中转腔室，所述中转腔室的顶部敞口，所述反应腔室的底部覆盖在所述中转腔室的顶部上，所述中转腔室内设置有两个隔板，两个所述隔板将所述中转腔室沿第二方向分割成第一腔室、第二腔室以及第三腔室，所述进气通道和所述第一腔室连通，所述出气通道和所述第三腔室连通，所述第一腔室的底部设置有进气主孔，所述第三腔室的底部设置有出气主孔。

8.根据权利要求7所述的ALD反应器，其特征在于，两个所述隔板设置在所述进气通道及出气通道之间，所述进气主孔设置在所述进气通道和同侧的所述隔板之间，所述出气主孔设置在所述出气通道和同侧的所述隔板之间，所述进气主孔和所述出气主孔以所述反应腔室的底部的第一方向的中心线相对设置。

9.根据权利要求7所述的ALD反应器，其特征在于，所述中转腔室的底部设置有两个相对的凸起；

所述中转腔室的底部和所述真空腔室的底部之间设置有两个相对的连接块，所述连接块顶部设置有定位槽，所述凸起固定嵌设在对应的所述连接块的定位槽中。

10.根据权利要求9所述的ALD反应器，其特征在于，两个所述凸起分别设置在所述进气主孔和所述出气主孔的底部；

所述加工设备还包括进气管和出气管，其中：

所述进气管的一端依次穿过所述真空腔室的底部、位于所述进气主孔底部的所述连接块以及所述凸起，所述进气管的一端与所述进气主孔连通，所述进气管的另一端用于与进气装置连通；

所述出气管的一端依次穿过所述真空腔室的底部、位于所述出气主孔底部的所述连接块以及所述凸起，所述出气管的一端与所述出气主孔连通，所述出气管的另一端用于与出气装置连通。

11.根据权利要求1-10任一项所述的ALD反应器，其特征在于，所述真空腔室的第一方向的两侧还设置有可拆卸的围板。

12.根据权利要求11所述的ALD反应器，其特征在于，所述围板的材质为透明材质。

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