CN206319062U - 一种原子层沉积设备及其喷头模组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种原子层沉积设备及其喷头模组,通过对原子层沉积设备的喷头模组的改进,可以实现同腔同时通入前驱体和惰性气体,利用通入的高速惰性气体气流将前驱体控制在特定区域内,避免相邻的前驱体之间发生接触;同时,利用高速惰性气体气流还可以将多余气体通过第一类喷头与第二类喷头之间的排气口排出,提高反应产物的纯度;因此,该设备不仅减少了前驱体与惰性气体的使用量,同时简化了工艺步骤,减少了工艺总时长,提高了制备薄膜的工艺效率,提高了产能。

Description

一种原子层沉积设备及其喷头模组
技术领域
本实用新型涉及半导体设备制造领域,尤指一种原子层沉积设备及其喷头模组。
背景技术
原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)是一种可以将物质以单原子层的方式逐层沉积在基底表面并成膜的方法,通过将反应气体和前驱体交替通入反应腔,在基底表面发生化学吸附并反应形成薄膜;其中,原子层沉积技术充分利用了表面饱和反应(Surface Saturation Reaction),即当一种前躯体在基底表面吸附饱和之后,将自动停止吸附过程,通过逐层吸附前驱体并发生反应,可以实现对薄膜厚度的精准控制,提高薄膜的均匀性和稳定性;正是由于原子层沉积技术的独特性,决定了该技术在半导体工业领域拥有巨大的发展空间。
目前,应用较多的原子层沉积工艺通常是利用时间脉冲完成反应,又被称为时间隔离原子层沉积,具体过程为:通入反应前驱体A,在基底表面吸附反应前驱体A形成第一膜层;通入惰性气体,排空反应前驱体A;通入反应前驱体B,在第一膜层表面吸附反应前驱体B,并完成第一膜层与反应前驱体B的反应,形成第二膜层;继续通入惰性气体,排空反应前驱体B;然后,重复上述四个步骤,直至达到所需要的膜层厚度。在整个过程中,因每次沉积膜层之间均需要中断反应清理反应腔,使得整个制备薄膜的时间较长,效率较低,并且难以实现大规模生产。
基于此,如何改进原子层沉积设备,提高薄膜制备的效率,减少工艺时间,提高产能,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种原子层沉积设备及其喷头模组,用以解决如何改进原子层沉积设备,提高薄膜制备的效率,减少工艺时间,提高产能。
本实用新型实施例提供了一种原子层沉积设备的喷头模组,包括:多个用于通入惰性气体的第一类喷头,多个用于通入前驱体的第二类喷头,以及多个排气口;其中,
所述第一类喷头和所述第二类喷头的喷嘴设置方向一致且交替排布,各所述第一类喷头的喷嘴相对于各所述第二类喷头的喷嘴凸出于所述喷头模组;
各所述排气口设置于每相邻的所述第一类喷头和所述第二类喷头之间。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,还包括:设置于各所述第二类喷头的喷嘴处的分散器。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,还包括:设置于各所述第一类喷头的进气口处的加热器。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,各所述第二类喷头分为用于通入至少两种前驱体的第二类子喷头。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,各所述第二类子喷头以用于通入不同前驱体的多个第二类子喷头为一循环周期顺序排布。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,用于通入相同前驱体的各第二类子喷头的喷嘴设置于同一平面上。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,用于通入不同前驱体的各第二类子喷头的喷嘴与所述第一类喷头的喷嘴之间的距离,与通入的前驱体的流量和各前驱体的成膜速率有关。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,设置于所述喷头模组最外侧的喷头均为所述第一类喷头。
本实用新型实施例还提供了一种原子层沉积设备,包括:本实用新型实施例提供的上述喷头模组,以及可移动的控温基台。
在一种可能的实施方式中,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备中,所述控温基台包括基板和加热台,所述加热台位于所述基板背离所述喷头模组的一侧。
本实用新型有益效果如下:
本实用新型实施例提供的一种原子层沉积设备及其喷头模组,该喷头模组包括:多个用于通入惰性气体的第一类喷头,多个用于通入前驱体的第二类喷头,以及多个排气口;其中,第一类喷头和第二类喷头的喷嘴设置方向一致且交替排布,各第一类喷头的喷嘴相对于各第二类喷头的喷嘴凸出于喷头模组;各排气口设置于每相邻的第一类喷头和第二类喷头之间。因此,通过对原子层沉积设备的喷头模组的改进,可以实现同腔同时通入前驱体和惰性气体,利用通入的高速惰性气体气流将前驱体控制在特定区域内,避免相邻的前驱体之间发生接触;同时,利用高速惰性气体气流还可以将多余气体通过第一类喷头与第二类喷头之间的排气口排出,提高反应产物的纯度;因此,该设备不仅减少了前驱体与惰性气体的使用量,同时简化了工艺步骤,减少了工艺总时长,提高了制备薄膜的工艺效率,提高了产能。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种原子层沉积设备的喷头模组的结构示意图之一;
图2为本实用新型实施例提供的一种原子层沉积设备的喷头模组的结构示意图之二;
图3为本实用新型实施例提供的一种原子层沉积设备的结构示意图;
图4a至4c为本实用新型实施例提供的原子层沉积设备成膜原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型实施例提供的一种原子层沉积设备及其喷头模组的具体实施方式进行详细地说明。
本实用新型实施例提供了一种原子层沉积设备的喷头模组,如图1所示,可以包括:多个用于通入惰性气体的第一类喷头101,多个用于通入前驱体的第二类喷头102,以及多个排气口103;其中,
第一类喷头101和第二类喷头102的喷嘴设置方向一致且交替排布,各第一类喷头101的喷嘴相对于各第二类喷头102的喷嘴凸出于喷头模组;
各排气口103设置于每相邻的第一类喷头101和第二类喷头102之间。
本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组,通过对原子层沉积设备的喷头模组的改进,可以实现同腔同时通入前驱体和惰性气体,利用通入的高速惰性气体气流将前驱体控制在特定区域内,避免相邻的前驱体之间发生接触;同时,利用高速惰性气体气流还可以将多余气体通过第一类喷头与第二类喷头之间的排气口排出,提高反应产物的纯度;因此,该设备不仅减少了前驱体与惰性气体的使用量,同时简化了工艺步骤,减少了工艺总时长,提高了制备薄膜的工艺效率,提高了产能。
在具体实施时,为了使前驱体在特定区域内的压力分布均匀,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,如图2所示,还可以包括:设置于各第二类喷头102的喷嘴处的分散器104。
在具体实施时,为了减少通入的惰性气体流动带来的温度起伏,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,如图2所示,还可以包括:设置于各第一类喷头101的进气口处的加热器105。
在具体实施时,为了得到所需要的产物,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,各第二类喷头102分为用于通入至少两种前驱体的第二类子喷头。
具体地,在实际的应用过程中,原子层沉积设备在制备包含两种组分或两种组分以上的化合物薄膜时,需要至少两种物质进行反应得到所需化合物,因此,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,各第二类喷头102可以分为用于通入至少两种前驱体的第二类子喷头,实现化合物薄膜的制备;当然,设置的第二类子喷头可以为两种,也可以为两种以上,在此不作限定。
需要说明的是,本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组仅适用于不同组分单独反应成膜的过程,即每种前驱体单独吸附成膜,在一种前驱体吸附饱和形成第一膜层之后,再进行另一种前驱体的吸附,如此往返的吸附反应,得到化合物薄膜。
具体地,以各第二类喷头102分为用于通入前驱体A的子喷头102A和用于通入前躯体B的第二类子喷头102B为例,喷头模组的结构如图2所示,在工艺的操作过程中,包括以下两种情况:
当两种前驱体均能够在待成膜基板上发生吸附时,根据所需要得到的薄膜的性质决定先吸附前驱体A和前驱体B;若先吸附前驱体A,则开启子喷头102A,关闭子喷头102B;反之,则开启子喷头102B,关闭子喷头102A;在形成第一膜层之后,则可以保持子喷头A和子喷头B同时开启,进行成膜反应;当只有一种前驱体能够在待成膜基板上发生吸附时,则可以始终保持两个子喷头保持开启。
具体地,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,各第二类子喷头以用于通入不同前驱体的多个第二类子喷头为一循环周期顺序排布。
具体地,为了保证通入的相同前驱体的状态一致,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,用于通入相同前驱体的各第二类子喷头的喷嘴设置于同一平面上。
进一步地,为了保证通入的相同前驱体的状态一致,即是为了保证通入的相同前驱体的压力,流量等参数一致,避免因喷嘴位置的不同导致通入的相同前驱体的状态不一致,进而避免在通入相同前驱体的各第二类子喷头对应的区域内的成膜速率的不同。
具体地,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,用于通入不同前驱体的各第二类子喷头的喷嘴与第一类喷头101的喷嘴之间的距离,与通入的前驱体的流量和各前驱体的成膜速率有关。
进一步地,在实际的工艺操作中,第二类子喷头的喷嘴与第一类喷头101的喷嘴之间的距离通常与很多因素有关,例如:通入的前驱体的流量、各前驱体的成膜速率、通入的惰性气体的流量、以及反应区域的温度等其他因素;因此,要根据具体的情况,对第二类子喷头的喷嘴与第一类喷头101的喷嘴之间的距离进行调整,以使成膜效率达到最高,在此不作限定。
在具体实施时,为了实现利用惰性气体将前驱体控制在特定的区域,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组中,如图2所示,设置于喷头模组最外侧的喷头均为第一类喷头101。
基于同一实用新型构思,本实用新型实施例还提供了一种原子层沉积设备,如图3所示,可以包括:本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备的喷头模组,以及可移动的控温基台106。
在具体实施时,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备中,如图3所示,控温基台106包括基板106A和加热台106B,加热台106B位于基板106A背离喷头模组的一侧。
具体地,在本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备中,加热台106B用于控制基板106A表面的温度,使沉积的膜层更加均匀,并且有利于前驱体在基板106A表面的吸附,提高成膜速率。
此外,控温基台106可以实现不同方向的移动,即纵向移动和水平移动;纵向移动用于调节基板106A与喷头模组之间的间距,保持基板106A表面各处的压力一致;水平移动用于调节基板106A对应的第二类子喷头的位置,实现不同前驱体之间的反应成膜。
下面将结合具体实施例说明本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备制备薄膜的过程。
实施例一:结合图2所示的包含两种第二类子喷头为例,若基板106A对前躯体A和前躯体B均可以发生吸附,且将通入前躯体A的第二类子喷头称为子喷头102A,将通入前躯体B的第二类子喷头称为子喷头102B,将通入惰性气体的第一类喷头称为喷头101;当需要首先沉积前驱体A时,成膜原理示意图如图4a至4c所示,可以包括以下步骤:
步骤一:如图4a所示,开启子喷头102A,开启喷头101,关闭子喷头102B,使控温基台106的基板表面对应子喷头102A处的区域吸附前躯体A,并形成第一膜层;
步骤二:移动控温基台106,使形成的第一膜层的位置对应在子喷头102B处,同时使未成膜的区域对应在子喷头102A处;
步骤三:如图4b所示,保持开启子喷头102A和喷头101,并开启子喷头102B,在对应的子喷头102B处的区域,即在第一膜层的表面吸附前躯体B,并形成第二膜层;在对应的子喷头102A处的区域,即在未成膜的区域表面吸附前驱体A继续形成第一膜层,使得基板表面的第一膜层保持连续;
步骤四:移动控温基台106,使第二膜层的位置继续对应在子喷头102A处,且使步骤三中形成的第一膜层对应在子喷头102B处;
步骤五:如图4c所示,保持开启子喷头102A、喷头101,以及子喷头102B,在对应的子喷头102A处的区域,即在第二膜层表面继续吸附前躯体A,并形成第三膜层;在对应的子喷头102B处的区域,即在第一膜层表面吸附前驱体B继续形成第二膜层,使得第二膜层保持连续。
此后,不断地重复上述步骤,直到膜层的厚度为所需要的数值,完成薄膜的制备。因此,利用本实用新型实施例提供的上述原子层沉积设备可以实现同时通入多种前躯体,可以不再依赖时间隔离前躯体,在大大提高反应效率的同时,实现大规模的薄膜生产。
本实用新型实施例提供了一种原子层沉积设备及其喷头模组,该喷头模组包括:多个用于通入惰性气体的第一类喷头,多个用于通入前驱体的第二类喷头,以及多个排气口;其中,第一类喷头和第二类喷头的喷嘴设置方向一致且交替排布,各第一类喷头的喷嘴相对于各第二类喷头的喷嘴凸出于喷头模组;各排气口设置于每相邻的第一类喷头和第二类喷头之间。因此,通过对原子层沉积设备的喷头模组的改进,可以实现同腔同时通入前驱体和惰性气体,利用通入的高速惰性气体气流将前驱体控制在特定区域内,避免相邻的前驱体发生接触;同时,利用高速惰性气体气流还可以将多余气体通过第一类喷头与第二类喷头之间的排气口排出,提高反应产物的纯度;因此,该设备不仅减少了前驱体与惰性气体的使用量,同时简化了工艺步骤,减少了工艺总时长,提高了制备薄膜的工艺效率,提高了产能。
显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种原子层沉积设备的喷头模组,其特征在于,包括:多个用于通入惰性气体的第一类喷头,多个用于通入前驱体的第二类喷头,以及多个排气口;其中,
所述第一类喷头和所述第二类喷头的喷嘴设置方向一致且交替排布,各所述第一类喷头的喷嘴相对于各所述第二类喷头的喷嘴凸出于所述喷头模组;
各所述排气口设置于每相邻的所述第一类喷头和所述第二类喷头之间。
2.如权利要求1所述的喷头模组,其特征在于,还包括:设置于各所述第二类喷头的喷嘴处的分散器。
3.如权利要求1所述的喷头模组,其特征在于,还包括:设置于各所述第一类喷头的进气口处的加热器。
4.如权利要求1-3任一项所述的喷头模组,其特征在于,各所述第二类喷头分为用于通入至少两种前驱体的第二类子喷头。
5.如权利要求4所述的喷头模组,其特征在于,各所述第二类子喷头以用于通入不同前驱体的多个第二类子喷头为一循环周期顺序排布。
6.如权利要求5所述的喷头模组,其特征在于,用于通入相同前驱体的各第二类子喷头的喷嘴设置于同一平面上。
7.如权利要求6所述的喷头模组,其特征在于,用于通入不同前驱体的各第二类子喷头的喷嘴与所述第一类喷头的喷嘴之间的距离,与通入的前驱体的流量和各前驱体的成膜速率有关。
8.如权利要求1-3任一项所述的喷头模组,其特征在于,设置于所述喷头模组最外侧的喷头均为所述第一类喷头。
9.一种原子层沉积设备,其特征在于,包括:如权利要求1-8任一项所述的喷头模组,以及可移动的控温基台。
10.如权利要求9所述的原子层沉积设备,其特征在于,所述控温基台包括基板和加热台,所述加热台位于所述基板背离所述喷头模组的一侧。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109881180A (zh) * 2019-01-31 2019-06-14 华中科技大学 一种用于微纳米颗粒的快速循环原子层沉积设备
CN110791748A (zh) * 2019-10-15 2020-02-14 江苏卓高新材料科技有限公司 一种微孔薄膜表面沉积装置及方法
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109881180A (zh) * 2019-01-31 2019-06-14 华中科技大学 一种用于微纳米颗粒的快速循环原子层沉积设备
CN110791748A (zh) * 2019-10-15 2020-02-14 江苏卓高新材料科技有限公司 一种微孔薄膜表面沉积装置及方法
CN110791748B (zh) * 2019-10-15 2024-05-28 江苏卓高新材料科技有限公司 一种微孔薄膜表面沉积装置及方法
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