CN1644756B - 用于原子层沉积的设备 - Google Patents
用于原子层沉积的设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1644756B CN1644756B CN2004100818736A CN200410081873A CN1644756B CN 1644756 B CN1644756 B CN 1644756B CN 2004100818736 A CN2004100818736 A CN 2004100818736A CN 200410081873 A CN200410081873 A CN 200410081873A CN 1644756 B CN1644756 B CN 1644756B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- trap
- reaction chamber
- gas
- precursor gases
- depositing device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 122
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 55
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 36
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 19
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 19
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 claims description 10
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 40
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
一种捕集器，其停留时间至少等于原子层沉积(ALD)过程的一个完整周期时间，这种捕集器能在流出物进入前级泵之前从反应腔和反应产物中捕集气相流出物。这种捕集器可以直接连接到反应腔，或者通过一个工艺过程用泵间接连接。这种捕集器在用于原子层沉积过程中时很有益处。
Description
发明领域
总的来说，本发明涉及用于薄膜沉积的设备和方法，具体涉及用于被称为原子层沉积的设备和方法。
发明背景
许多种现代技术都要求在基材上沉积薄膜。例如，集成电路技术要求沉积介电质，金属和半导体的膜。介电材料的例子包括用于场效应晶体管栅极的氧化硅和氮化硅以及用于动态随机存储器(DRAM)电容的氧化钽。导体材料的例子包括用来形成电路元件之间电连接线的Al和Cu以及用来例如作为氧化硅和铜之间阻挡层的TiN和TaN。沉积层可以是单晶，多晶，或非晶态的，取决于包括材料，沉积条件，以及薄膜沉积于上的基材这些因素。
已经开发了各种沉积技术。根据包括沉积材料和下层材料或基材的考虑来决定所用特定技术的选择。例如，长久以来使用物理蒸气沉积，如溅射，来沉积铝和其他材料。在这种方法中，一个颗粒，例如一个离子，撞击着靶，动量使物质从靶转移到基材上。虽然这种方法足以满足多种用途和材料的要求，但是这种沉积技术在处理某些用途时，例如钨，若其尺寸大约是0.5微米或更小时，仍然是很困难的。已经知道沉积整合性足够好的涂层是很困难的，而且填充小接触孔也几乎是不可能的。当非平面基材上所沉积的材料在所有方向上都变得很均匀时，就能获得一个整合性涂层；即，涂层在表面不规则部位都能形成均匀的厚度。另一种沉积技术是化学气相沉积(CVD)。一种或多种前体气体，可能还有一种惰性载气，流入装有基材的反应腔中，热分解成所要求材料的薄膜或层。反应主要是在基材上发生的，但是也有少量气相反应发生。从反应腔中以连续方式除去未反应的前体气体。这种技术被用于多种材料，包括硅，氧化硅，和钨。典型的CVD过程要求将基材加热到高温；通常远高于400℃。这些高温与新器件结构的最高允许温度日益变得不相容。
随着集成电路尺寸日益缩小到亚微米级，使用上述沉积技术获得要求厚度和组成的层变得更加困难，所以开发了其他的沉积技术。其中的一种技术通常被称为原子层沉积(ALD)。将第一前体气体引入反应腔中，在基材上被吸附形成一个单分子层。从反应腔中吹扫出未反应的该前体气体，并向该反应腔中引入第二前体气体。形成第二单分子层。调整过程条件，使第一和第二单分子层彼此之间发生化学反应。再次从该反应腔中吹扫出未反应的前体气体，以及所有反应产物。这两个单分子层都是以自限方式形成的；即，在外露表面上形成单分子层之后，吸附停止。可以使用超过两种前体气体，可以将这些前体气体与一种载气一起引入。适于促进两个单分子层之间反应的过程条件，包括气体的选择，基材温度或其他气体激活方式，例如用等离子体引发的气体游离基化。膜的生长速率可能比较慢，但是通过ALD过程，能对层的厚度和膜的整合性以及膜的组成进行精确控制。ALD的一个明显问题是，该方法中要使用具有相互反应活性的气体。在时间上分开引入这睦前体气体能减少并可能消除发生这些气相反应的可能性。
成功地进行ALD过程需要从反应腔中吹扫出前体气体，有许多参考文献都涉及吹扫反应腔，保护排气系统中的泵，防止其受到前体气体及其反应产物不利影响的设备和方法。腐蚀过程和沉积过程都要求频繁地吹扫反应腔。以下简要说明一些参考文献。
于1987年3月3日公布的Visser的美国专利4647338中说明了一种沉积技术，使用了一种惰性气体和前体(Visser称之为“反应”)气体。有一个冷却捕集器位于泵和反应腔之间，未反应的前体气体或其他气体凝聚在冷却捕集器中。留在冷却捕集器中的凝聚气体可能是腐蚀性非常强的，从而可能使泵损坏。为了减少反应腔中需要的惰性气体量，向冷却捕集器和泵之间的系统中输入与凝聚气体相等量的另一种惰性气体，从而优化Visser的过程。Visser清楚地描述了腐蚀过程。
于1993年10月5日公布的Miyazaki的美国专利5250323中说明了一种化学气相沉积过程，其排气系统中包括一个捕集器。Miyazaki认识到，在反应腔之前，某些分别作为前体气体和惰性气体的源气体可能会残留在流量控制器中，应该在向反应腔中引入另一种气体之前将其除去。由此，Miyazaki说明了在流量控制器和排气系统之间使用一个捕集器。
于1998年1月6日公布的Fujikawa，Murikami和Hatano(Fujikawa)的美国专利5704214中示出了一个位于反应腔和排气系统之间的冷却捕集器，能冷冻被Fujikawa称为“外来杂质”的气体。术语“外来杂质”包括未反应的气体以及反应产物。Fujikawa认识到，外来杂质可能会凝聚在泵中，从而损坏泵，甚至堵塞反应腔和泵之间的管道。该专利中描述了两个泵。第一个泵被称为精密泵或牵引泵，第二个泵被称为低真空泵或干式泵。排气系统中每个泵之前都有冷却捕集器。
于2003年1月14日公布的Lindfors和Hyvarinen(Lindfors)的美国专利6506352中使用了一种大表面积捕集器，在未反应的前体气体进入泵之前对其进行捕集。该捕集器被称为二次反应腔或反应物捕集器，该捕集器具有由多孔材料提供的很大表面积。反应物捕集器中的条件与主反应腔中的大致相同。这种相似的条件和大表面积导致气体在反应物捕集器中发生沉积。由此，未反应的前体气体和反应产物就沉积在此多孔材料捕集器中，不会到达泵中。但是，与不含多孔材料的捕集器相比，多孔材料的存在降低了前者捕集器的气导率。Lindfors清楚地提到其设备被用于ALD中。于2002年12月12日公布的美国专利申请2002/0187084是上述专利申请的继续。
发明概述
从设备的一个方面看，本发明涉及的化学气相沉积设备中包括第一和第二前体气体源，与所述第一和第二前体气体源相连的第一和第二阀；吹扫气体源，所述吹扫气体源具有第三阀，所述这些气体源依次工作，构成了一个沉积循环；反应腔，所述反应腔与所述第一，第二，和第三阀相连；与所述反应腔相连的捕集器；所述捕集器具有入口和出口，所述入口与所述反应腔相连，所述捕集器的停留时间至少等于沉积周期；并且有前级泵与所述捕集器的出口和排气口相连。
从设备的另一个方面看，本发明涉及的原子层蒸气沉积设备中包括第一和第二前体气体源，与所述第一和第二前体气体源相连的第一和第二阀；吹扫气体源，所述吹扫气体源具有第三阀，所述气体源依次工作，构成了一个沉积循环；反应腔，所述反应腔与所述第一，第二，和第三阀相连；与所述反应腔相连的捕集器；所述捕集器具有入口和出口，所述入口与所述反应腔相连，所述捕集器的停留时间至少等于沉积周期；并且有前级泵与所述捕集器的出口和排气口相连。
从方法的一个方面看，本发明包括以下步骤：向反应腔中依次输入第一和第二前体气体；在每次输入所述前体气体之后，输入一种吹扫气体，从而构成了一个沉积循环；从所述反应腔中清除气相流出物至捕集器中，所述清除包括在捕集器中捕集气相流出物，所述气相流出物在所述捕集器中的停留时间至少等于所述沉积周期。
从设备的另一个方面看，本发明涉及的沉积设备中包括第一和第二前体气体源，与所述第一和第二前体气体源相连的第一和第二阀；吹扫气体源，所述吹扫气体源具有第三阀，所述阀允许惰性气体流入，所述第一和第二前体气体源以及吹扫气体源依次工作，构成了一个沉积循环；反应腔，所述反应腔与所述第一，第二，和第三阀相连；并且有捕集器与所述反应腔相连；所述捕集器具有入口和出口，所述入口与所述反应腔相连，所述捕集器的停留时间至少等于一个沉积周期。
附图简要说明
图1用于描述原子层沉积过程；
图2所示是本发明一个设备实例的示意图；
图3所示是本发明一个设备实例的排气部分示意图。
本发明优选实施方式
试看图1，简要说明一种原子层沉积过程的特征。如图1中所示，基材1上沉积有第一物质3和第二物质5的单分子层，分别用x和o表示。在生长过程中，基材1位于反应腔(未示出)中，通常要进行加热，并将含有物质3的第一前体气体引入反应腔。在基材1的表面上吸附第一前体气体的单分子层。过量的第一前体气体，即未吸附的物质，被吹扫离开反应腔；并向反应腔中引入含有物质5的第二前体气体。在基材1上吸附第二前体气体的单分子层。吸附的第一和第二前体气体之间的反应只在基材1上分别留下第一物质3和第二物质5。吹扫反应腔，使未反应的第二前体气体以及反应产物被清除出反应腔。
可以对所述过程进行变化。例如，可以使用超过两种前体气体。另外，可以用等离子体激活第二前体气体，对第一单分子层进行化学处理。可以采用这种过程沉积多种物质，例如各种氧化物和氮化物，用于上述各种及其他用途中。然后重复依次向反应腔中输入前体气体以及中间吹扫气体脉冲的过程，按照要求生长许多附加层。
本发明一种设备实例如图2中所示。反应腔211中装有基材213。基材的载体未示出。第一和第二前体气体源分别是215和217；分别通过阀219和221以及合适管道与反应腔211相连。吹扫气体源223通过阀225和合适管道与反应腔211相连。吹扫气体是一种惰性气体。排气系统227从反应腔211中除去不需要的气体；即气相流出物，将结合图3对其进行详细说明。管道229连接反应腔211和排气系统227。气相流出物包括，例如，未反应的前体气体和反应产物。可以对反应腔进行加热，但是也不总是需要加热，所以没有表示出加热装置。
现在说明设备的操作。以预先确定的量和时间向反应腔中输入第一前体气体，再以预先确定的量和时间输入吹扫气体。然后以预先确定的量和时间向反应腔中输入第二前体气体，再以预先确定的量和时间输入吹扫气体；即，依次引入前体气体，在输入前体气体的脉冲之间引入吹扫气体。第一前体气体，吹扫气体，第二前体气体，和吹扫气体的顺序形成一个沉积循环。通过与每种气体相关的阀控制气体流量。应该理解，必须快速操作这些阀，提高设备效率。还要理解，排气系统必须能有效地操作，才能不仅保证设备的效率，还能保证沉积物质的质量。
本领域技术人员在考虑了要求沉积的物质以及其下面的基材等因素之后，不难选择合适的前体气体。通常选用氩等惰性气体作为吹扫气体。有时也可以使用氮气。
排气系统227如图3所示。图中包括反应腔211，闸阀311，工艺过程用泵313，捕集器315，前级泵317。闸阀311位于工艺过程用泵313和反应腔211之间。捕集器315位于工艺过程用泵313和前级泵317之间。捕集器315具有入口321和出口323。离开前级泵317的流出物进入主排气口319。如果需要的话，还可以包括其他装置，例如局部气体洗涤器，但是本发明无须对此进行说明。排气系统227中除了反应腔211之外的全部装置都如图2所示。除了捕集器315之外，本领域技术人员能很容易地制造本设备，无须对其所用的装置进行额外说明。
可以包括以下装置，下文将作具体说明。电极329位于捕集器315中，使其通过接地线331接地。可以使用加热器333对捕集器315加热。涌流抑制器335则与出口323相连。
为了理解本发明，需要对捕集器315的设计和工作进行额外说明。此捕集器应能保证气体分子在捕集器中具有较长的停留时间。气体分子的停留时间越长，第一和第二前体气体之间发生气相反应的可能性越大，从而降低这些气体在进入前级泵之后在彼此之间发生反应的可能性，气体之间的反应可能使泵损坏，或者影响泵吸机构的正常工作。通过以下内容，能更好地理解捕集器315的具体设计，包括长停留时间的含义。
气体分子以一定体积V以流量Q在压力P气流中的停留时间是PV/Q。因此，低压和小体积，例如在反应腔中，会导致短的停留时间和较小的发生气相反应的可能性。在反应腔的后面压力增加，大部分压力增加发生在泵吸系统中，其压差接近于一个大气压。随着压力的增加，发生气相反应并形成粉末导致影响泵效率的可能性增加。捕集器315的结构要能保证在捕集器315中同时存在活性前体气体，即第一和第二前体气体同时存在，并反应形成粉末在捕集器315中。捕集器315的结构能使体积V气体的停留时间至少等于ALD过程的一个完整周期。优选该停留时间比ALD过程的一个完整周期更长。
在另一个实施方式中，不用工艺过程用泵313，捕集器315与反应腔211相连。虽然该结构与现有技术相比具有优势，但是其优越性不如采用工艺过程用泵313的实施方式。以下说明有助于理解为什么这个实施方式的优越性不够。工艺过程用泵313能保证捕集器315处于较高压力环境中。与处于低压环境的情况相比，这种捕集器可以在物理意义上被做得更小。还能增加在前级泵之前发生气相反应的可能性。在捕集器315的高压区域中，气体密度较高，分子平均自由程就较短，从而增加了在离开捕集器之前发生气相反应的可能性。另外，气体流速较低时会减少粉末被气体夹带离开捕集器的可能性。
捕集器的气导率在工作期间不应降低。这可以通过将入口321和出口323布置在捕集器顶部实现，即捕集器的大部分体积低于入口和出口。由此，粉末和固体沉积物会被留在捕集器中，而不会严重降低其气导率。采用一种反转结构，即入口321和出口323都位于底部的结构；或者部分反转的结构，即入口321或出口323位于底部的结构，会降低气导率，因为粉末会发生积聚，并堵塞入口321和出口323中的一个或者都堵塞。
通常要求创造有利于反应发生的能量条件，从而促进前体气体在长停留时间捕集器315中的反应。例如，当两种反应气体是WF6和H2时，能在室温下以低流量进行反应。为了保证捕集器315中能发生反应，可以用加热器333加热捕集器315或其一部分到足够高的温度。本领域技术人员能很容易地确定该温度。另外，可以在电极329和接地线331之间施加合适的电压，在捕集器315中产生等离子体。
捕集器315和泵317之间的涌流抑制器335能避免产生压力脉动，并避免产生的高速气流夹带已经存在于捕集器315中的粉末。这些涌流抑制器是本领域技术人员知道的，无须更具体地进行说明。
虽然已经就原子层沉积具体说明了本发明，但是应该理解，该设备也能用于其他化学气相沉积过程中，在这些过程中依次输入前体气体，并用惰性气体脉冲使其彼此分开。还应该理解，清除步骤中使用捕集器，还可以包括其他步骤。即使在没有泵的情况下使用捕集器也是有益的。
Claims (13)
1.一种沉积设备，包括：
第一和第二前体气体源(215，217)，与所述第一和第二前体气体源(215，217)相连的第一和第二阀(219，221)；
吹扫气体源(223)，所述吹扫气体源(223)具有第三阀(225)，所述第三阀(225)允许惰性气体流过，依次操作所述第一和第二前体气体源(215，217)以及所述吹扫气体源，构成沉积循环；
反应腔(211)，所述反应腔(211)与所述第一，第二，和第三阀(219，221，225)相连；
与所述反应腔(211)相连的捕集器(315)；所述捕集器(315)具有入口(321)和出口(323)，所述入口(321)与所述反应腔(211)相连，所述捕集器(315)的停留时间至少等于一个沉积周期，其中所述入口(321)和所述出口(323)位于所述捕集器(315)的顶部。
2.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于进一步包括与所述捕集器(315)的出口(323)和排气口(319)相连的前级泵(317)。
3.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于进一步包括工艺过程用泵(313)，所述工艺过程用泵(313)被连接在所述捕集器(315)的入口(321)和所述反应腔(211)之间。
4.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于所述停留时间长于所述沉积周期。
5.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于所述捕集器(315)进一步包括加热器(333)。
6.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于所述捕集器(315)进一步包括位于所述捕集器(315)中的电极(329)和与所述捕集器(315)相连的接地线(331)。
7.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于进一步包括与所述捕集器(315)的出口(323)相连的涌流抑制器(335)。
8.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于所述设备是一种化学气相沉积设备。
9.如权利要求1所述沉积设备，其特征在于所述设备是一种原子层沉积设备。
10.一种原子层沉积方法，包括以下步骤：向反应腔中依次输入第一和第二前体气体；在输入了所述第一和第二前体气体之后向所述反应腔中输入吹扫气体，输入所述第一和第二前体气体以及所述吹扫气体形成了一个沉积循环；并将气相流出物从所述反应腔清除到捕集器中，所述清除包括在捕集器中捕集气相流出物，所述气相流出物在所述捕集器中的停留时间至少等于所述沉积周期，所述捕集器的入口和出口位于捕集器的顶部。
11.如权利要求10所述方法，其特征在于所述清除进一步包括在所述捕集器之后用前级泵抽吸所述气相流出物。
12.如权利要求10所述方法，其特征在于所述停留时间长于所述沉积周期。
13.如权利要求10所述方法，其特征在于所述清除进一步包括在所述捕集器之前用工艺过程用泵抽吸所述气相流出物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/749,961 US20050148199A1 (en) | 2003-12-31 | 2003-12-31 | Apparatus for atomic layer deposition |
| US10/749,961 | 2003-12-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1644756A CN1644756A (zh) | 2005-07-27 |
| CN1644756B true CN1644756B (zh) | 2010-05-26 |
Family
ID=34679306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2004100818736A Active CN1644756B (zh) | 2003-12-31 | 2004-12-31 | 用于原子层沉积的设备 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050148199A1 (zh) |
| EP (1) | EP1561842A3 (zh) |
| JP (1) | JP2005194629A (zh) |
| KR (1) | KR101165889B1 (zh) |
| CN (1) | CN1644756B (zh) |
| SG (1) | SG113026A1 (zh) |
| TW (1) | TWI380406B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8679287B2 (en) * | 2005-05-23 | 2014-03-25 | Mks Instruments, Inc. | Method and apparatus for preventing ALD reactants from damaging vacuum pumps |
| JP6258657B2 (ja) | 2013-10-18 | 2018-01-10 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法および成膜装置 |
| JP6455481B2 (ja) * | 2016-04-25 | 2019-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
| CN110387537B (zh) * | 2018-04-20 | 2021-10-15 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种原子层沉积设备及气体传输方法 |
| CN108715999A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-10-30 | 嘉兴科民电子设备技术有限公司 | 原子层沉积装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250323A (en) * | 1989-10-30 | 1993-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Chemical vapor growth apparatus having an exhaust device including trap |
| EP1145759A1 (en) * | 1995-12-27 | 2001-10-17 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing perfluorocompound gases from substrate processing equipment emissions |
| WO2003101576A1 (fr) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | Alcatel | Piege cryogenique a regeneration rapide |
| US6663713B1 (en) * | 1996-01-08 | 2003-12-16 | Applied Materials Inc. | Method and apparatus for forming a thin polymer layer on an integrated circuit structure |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US187084A (en) * | 1877-02-06 | Improvement in trace-detaching devices | ||
| NL8402636A (nl) * | 1984-08-30 | 1986-03-17 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij een halfgeleidersubstraat wordt onderworpen aan een behandeling in een reaktiegas. |
| US4725204A (en) * | 1986-11-05 | 1988-02-16 | Pennwalt Corporation | Vacuum manifold pumping system |
| US5028452A (en) * | 1989-09-15 | 1991-07-02 | Creative Systems Engineering, Inc. | Closed loop system and process for conversion of gaseous or vaporizable organic and/or organo-metallic compounds to inert solid matrix resistant to solvent extraction |
| JP3287730B2 (ja) * | 1995-04-20 | 2002-06-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 混入物の除去装置、これを用いた処理装置の真空排気系及びそのメンテナンス方法 |
| US6045618A (en) * | 1995-09-25 | 2000-04-04 | Applied Materials, Inc. | Microwave apparatus for in-situ vacuum line cleaning for substrate processing equipment |
| US5928426A (en) * | 1996-08-08 | 1999-07-27 | Novellus Systems, Inc. | Method and apparatus for treating exhaust gases from CVD, PECVD or plasma etch reactors |
| JP3991375B2 (ja) * | 1996-11-13 | 2007-10-17 | 東京エレクトロン株式会社 | トラップ装置 |
| FI110311B (fi) * | 1999-07-20 | 2002-12-31 | Asm Microchemistry Oy | Menetelmä ja laitteisto aineiden poistamiseksi kaasuista |
| US6576573B2 (en) * | 2001-02-09 | 2003-06-10 | Advanced Technology Materials, Inc. | Atmospheric pressure plasma enhanced abatement of semiconductor process effluent species |
| US6730204B2 (en) * | 2001-03-27 | 2004-05-04 | The Regents Of The University Of California | Three dimensional separation trap based on dielectrophoresis and use thereof |
| US6461436B1 (en) * | 2001-10-15 | 2002-10-08 | Micron Technology, Inc. | Apparatus and process of improving atomic layer deposition chamber performance |
| US6794284B2 (en) * | 2002-08-28 | 2004-09-21 | Micron Technology, Inc. | Systems and methods for forming refractory metal nitride layers using disilazanes |
| US7278831B2 (en) * | 2003-12-31 | 2007-10-09 | The Boc Group, Inc. | Apparatus and method for control, pumping and abatement for vacuum process chambers |
-
2003
- 2003-12-31 US US10/749,961 patent/US20050148199A1/en not_active Abandoned
-
2004
- 2004-12-08 TW TW093137998A patent/TWI380406B/zh active
- 2004-12-13 SG SG200407773A patent/SG113026A1/en unknown
- 2004-12-22 EP EP04258027A patent/EP1561842A3/en not_active Withdrawn
- 2004-12-24 JP JP2004373096A patent/JP2005194629A/ja active Pending
- 2004-12-30 KR KR1020040116181A patent/KR101165889B1/ko active IP Right Grant
- 2004-12-31 CN CN2004100818736A patent/CN1644756B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250323A (en) * | 1989-10-30 | 1993-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Chemical vapor growth apparatus having an exhaust device including trap |
| EP1145759A1 (en) * | 1995-12-27 | 2001-10-17 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for reducing perfluorocompound gases from substrate processing equipment emissions |
| US6663713B1 (en) * | 1996-01-08 | 2003-12-16 | Applied Materials Inc. | Method and apparatus for forming a thin polymer layer on an integrated circuit structure |
| WO2003101576A1 (fr) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | Alcatel | Piege cryogenique a regeneration rapide |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP特开2001-259328A 2001.09.25 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005194629A (ja) | 2005-07-21 |
| SG113026A1 (en) | 2005-07-28 |
| TWI380406B (en) | 2012-12-21 |
| CN1644756A (zh) | 2005-07-27 |
| KR101165889B1 (ko) | 2012-07-17 |
| KR20050071353A (ko) | 2005-07-07 |
| TW200525703A (en) | 2005-08-01 |
| US20050148199A1 (en) | 2005-07-07 |
| EP1561842A2 (en) | 2005-08-10 |
| EP1561842A3 (en) | 2008-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6409837B1 (en) | Processing system and method for chemical vapor deposition of a metal layer using a liquid precursor | |
| US10121653B2 (en) | Bottom-up PEALD proces | |
| US6905549B2 (en) | Vertical type semiconductor device producing apparatus | |
| US8071478B2 (en) | Method of depositing tungsten film with reduced resistivity and improved surface morphology | |
| US7344983B2 (en) | Clustered surface preparation for silicide and metal contacts | |
| US7732327B2 (en) | Vapor deposition of tungsten materials | |
| US8207061B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method using valve metal and nitride of valve metal | |
| US20070251452A1 (en) | Processing Apparatus Using Source Gas and Reactive Gas | |
| JPH11195648A (ja) | 熱処理装置 | |
| JP2726118B2 (ja) | 堆積膜形成法 | |
| US20110247561A1 (en) | Thermal Chemical Vapor Deposition Methods, and Thermal Chemical Vapor Deposition Systems | |
| CN1644756B (zh) | 用于原子层沉积的设备 | |
| US20200090991A1 (en) | Method Of Forming Via With Embedded Barrier | |
| US7638437B2 (en) | In-situ thin-film deposition method | |
| US7628855B2 (en) | Atomic layer deposition using electron bombardment | |
| JP2001326192A (ja) | 成膜方法及び装置 | |
| JP4695343B2 (ja) | 縦型半導体製造装置 | |
| WO2014130527A1 (en) | Atomic layer deposition of metal alloy films | |
| EP4307346A1 (en) | Surface treatment method, dry etching method, cleaning method, semiconductor device manufacturing method, and etching device | |
| JP3068516B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH06333875A (ja) | 成膜装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: EDWARDS VACUUM CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BCC INC. Effective date: 20081114 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20081114 Address after: Massachusetts, USA Applicant after: Edwards Vacuum Inc. Address before: new jersey Applicant before: Boc Group Inc. |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: EDWARDS VACUUM LTD. Free format text: FORMER NAME: EDWARDS VACUUM INC. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Massachusetts, USA Patentee after: Edwards vacuum Ltd Address before: Massachusetts, USA Patentee before: Edwards Vacuum Inc. |