CN218321626U - 一种原子层沉积工艺的气路装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种原子层沉积工艺的气路装置，包括第一输送管道和第二输送管道，所述第一输送管道和第二输送管道并联连通至汇流管道，所述第一输送管道的输入端并联连接有第一前驱体源以及载气源，所述第二输送管道的输入端并联连接有第二前驱体源以及载气源，且所述载气源与所述第二前驱体源的输入端之间串联设置有旁支管路，所述第二输送管道配置为能在所述第二前驱体源与所述载气源之间切换连通；所述汇流管路的输出端分别连通至反应腔以及真空泵，所述反应腔内适于放置物料以被所述第一前驱体和第二前驱体包覆。通过该方案，使得在对物料进行包覆时更加均匀。

Description

一种原子层沉积工艺的气路装置

技术领域

本实用新型涉及原子层沉积工艺设备技术领域，具体而言，涉及一种原子层沉积工艺的气路装置。

背景技术

目前，现有原子层沉积工艺气路例如图1所示，主要包含以下方式：1、气态前驱体，通常是直接经过设定流量值的质量流量计后，再经过一个隔膜阀，进入反应腔室；2、液态前驱体，一般采用双管钢瓶装载液态前驱体，采用载气携带前驱体的进气方式，即载气经过设定流量值的质量流量计后，流经双管钢瓶进气端隔膜阀，进入到钢瓶内部，携带前驱体蒸汽，流经钢瓶出气端隔膜阀后进入反应腔室；3、布置与液态前驱体管道并联的载气吹扫管道对反应腔进行吹扫。但是这种气路布置方式下，载气气体吹扫流量以及吹扫时间会影响管道内的前驱体残余量，残余的前驱体之间会在汇流管道内反应，造成气路污染，影响后续工艺的一致性和均匀性。另外，切换不同的前驱体进气时，流量控制模块都要重新开启，且开启的时间要远大于阀门开启时间，会造成前驱体流量有一个上升的过程，当工艺进源时间较短时，容易造成前驱体通入量不足，导致包覆不均匀。

实用新型内容

本实用新型公开了一种原子层沉积工艺的气路装置，结构简单，操作便利，旨在解决原子层沉积时工艺的一致性和均匀性不足的问题。

本实用新型采用了如下方案：一种原子层沉积工艺的气路装置，包括第一输送管道和第二输送管道，所述第一输送管道和第二输送管道并联连通至汇流管道，所述第一输送管道的输入端并联连接有第一前驱体源以及载气源，且其适于在所述第一前驱体源以及载气源之间切换连通；

所述第二输送管道的输入端并联连接有第二前驱体源以及载气源，且所述载气源与所述第二前驱体源的输入端之间串联设置有旁支管路，使所述载气气体适于进入所述第二前驱体源；所述第二输送管道配置为能在所述第二前驱体源与所述载气源之间切换连通；

所述汇流管路的输出端分别连通至反应腔以及真空泵，所述反应腔内适于放置物料以被所述第一前驱体和第二前驱体包覆，所述真空泵适于在所述第一输送管道或者第二输送管道直接连通至所述载气源时对通过所述汇流管道的载气气体进行抽取。

进一步地，所述第一前驱体源的输出端设置有第一阀门，所述载气源并联至所述第一阀门的输出端，所述载气源至所述第一阀门输出端之间设置有第二阀门，且在并联连接点与所述汇流管路之间设置有第三阀门；所述第二前驱体的输出端设置有第四阀门，所述载气源并联至所述第四阀门的输出端，所述载气源至所述第四阀门的输出端之间设置有第五阀门；且在并联连接点与所述汇流管路之间设置有第六阀门；所述第五阀门的输入端与第二前驱体源的输入端之间并联设置有第七阀门；所述汇流管道与所述真空泵和反应腔之间分别设置有第八阀门与第九阀门。

进一步地，所述载气源与所述第一前驱体源的并联连接点到所述第三阀门之间设置有第一流量控制模块。

进一步地，所述载气源到所述第五阀门与第七阀门的并联连接点之间设置有第二流量控制模块。

进一步地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门均为隔膜阀。

进一步地，所述第二前驱体源为双管钢瓶。

进一步地，所述载气气体为PN2。

有益效果：

本实用新型通过对气道管路的重新设计，是载气源并联至第一前驱体源，并在汇流管路的输出端连接真空泵，使得在气路装置工作时，载气气体可以持续对气道装置内的管理进行吹扫，有利于保持气路和阀门的洁净度，提高包覆均匀性和一致性。同时流量控制模块在流量设定后可保持，消除了流量控制模块开启时间带来的进源量不稳定的影响。

附图说明

图1是现有技术中的原子层沉积工艺的气路装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的原子层沉积工艺的气路装置的结构示意图；

图标：第一前驱体源1、第二前驱体源2、载气源3、反应腔4、汇流管道5、第一流量控制模块6、第二流量控制模块7、真空泵8、第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7、第八阀门V8、第九阀门V9。

具体实施方式

实施例

结合图2所示，本实施例提供了一种原子层沉积工艺的气路装置，包括第一输送管道和第二输送管道，所述第一输送管道和第二输送管道并联连通至汇流管道5，所述第一输送管道和第二输送管道内设置有多个用于控制通断的阀门，所述第一输送管道的输入端并联连接有第一前驱体源1以及载气源3，且其适于在所述第一前驱体源1以及载气源3之间切换连通；

所述第二输送管道的输入端并联连接有第二前驱体源2以及载气源3，且所述载气源3与所述第二前驱体源2的输入端之间串联设置有旁支管路，使所述载气气体适于进入所述第二前驱体源2；所述第二输送管道配置为能在所述第二前驱体源2与所述载气源3之间切换连通；

所述汇流管路的输出端分别连通至反应腔4以及真空泵8，所述反应腔4内适于放置物料以被所述第一前驱体和第二前驱体包覆，所述真空泵8适于在所述第一输送管道或者第二输送管道直接连通至所述载气源3时对通过所述汇流管道5的载气气体进行抽取。

在本实施例中，第一输送管道和第二输送管道分别用于第一前驱体和第二前驱体的流通和输送，在输送管道上设置有气路管道和多个用于控制通断的阀门，通过阀门的通断来控制前驱体的切换。所述并联连接点即两个管路并联的连接处。所述第一前驱体为气态前驱体，其能被反应腔4内的物料吸附，所述第二前驱体为液态前驱体，其能与第一前驱体反应并覆盖在被包覆的物料上，其通过载气气体携带进入气路通道内，这里装载第二前驱体的第二前驱体源2可以采用双管钢瓶，在载气气体经过双管钢瓶内部后，可以携带第二前驱体蒸汽进入汇流管道5。所述载气可以使用PN2，或者其他的氢、氦、氮、氩、二氧化碳等，根据前驱体的类型进行选择；这里连接至第一前驱体源1和第二前驱体源2的载气源3可以为同一个，通过管道分流。另外，在本实施例中，第一前驱体源1以及载气源3均表示相应气体或者液体的输入装置或者储存装置，其形式可以有多种，这里不具体限定。这里所述的真空泵8为现有的技术产品，用于对汇流管道5进行抽取。

具体地，所述第一前驱体源1的输出端设置有第一阀门V1，所述载气源3并联至所述第一阀门V1的输出端，所述载气源3至所述第一阀门V1输出端之间设置有第二阀门V2，且在并联连接点与所述汇流管路之间设置有第三阀门V3；所述第二前驱体的输出端设置有第四阀门V4，所述载气源3并联至所述第四阀门V4的输出端，所述载气源3至所述第四阀门V4的输出端之间设置有第五阀门V5；且在并联连接点与所述汇流管路之间设置有第六阀门V6；所述第五阀门V5的输入端与第二前驱体源2的输入端之间并联设置有第七阀门V7；所述汇流管道5与所述真空泵8和反应腔4之间分别设置有第八阀门V8与第九阀门V9。进一步地，所述载气源3与所述第一前驱体源1的并联连接点到所述第三阀门V3之间设置有第一流量控制模块6；所述载气源3到所述第五阀门V5与第七阀门V7的并联连接点之间设置有第二流量控制模块7。这里流量控制模块即常用的质量流量控制器，简称MFC，其为现有技术，能进行流量的稳定控制。这里第七阀门V7所在的管路即所上述所称的旁支管路。将第二流量控制模块7设置在第七阀门V7与第五阀门V5之间的共同气路管道上，可以用于对流通第七阀门V7与第五阀门V5的两条气路通道进行流量控制，还能节省流量控制模块的使用。

上述所述的第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7、第八阀门V8、第九阀门V9均为现有的隔膜阀。本实施例中，各个阀门之间通过气体管道连通。本实施例中，通过控制各个阀门的开启或者关闭，使气路装置在进行原子层沉积工艺时，能保持载气气体始终对汇流管道5进行吹扫，以防止汇流管道5的前驱体残余，同时在使用时，仅需用到两个MFC，并且在切换前驱体进源时无需关闭和重启MFC，使MFC保持开启状态并保持同样的流量即可。

本实用新型实施例基于上述所述的原子层沉积工艺的气路装置，其工作方式包括如下步骤：

步骤1：同步开启第二阀门V2、第三阀门V3、第五阀门V5、第六阀门V6以及第九阀门V9，对气路管道进行吹扫；

步骤2：吹扫完毕后，关闭第二阀门V2，打开第一阀门V1，向反应腔4内通入第一前驱体；

步骤3：第一前驱体通入完成后，关闭第一阀门V1和第九阀门V9，并打开第二阀门V2和第八阀门V8，使反应腔4内的物料对第一前驱体进行保压吸附，载气气体持续吹扫汇流管道5，并通过真空泵8抽取经过汇流管道5的载气气体；

步骤4：第一前驱体保压吸附完成后，关闭第八阀门V8，打开第九阀门V9，使载气气体进入反应腔4内，以吹扫去除反应腔4内残余的第一前驱体；

步骤5：关闭第五阀门V5，打开第七阀门V7和第四阀门V4，使载气气体进入第二前驱体源2，并携带第二前驱体进入至反应腔4内，与吸附在物料表面的第一前驱体反应；

步骤6：关闭第四阀门V4、第七阀门V7以及第九阀门V9，开启第五阀门V5和第八阀门V8，使反应腔4内的第一前驱体与第二前驱体进行保压反应；载气气体持续吹扫汇流管道5，并通过真空泵8抽取经过汇流管道5的载气气体；

步骤7：第一前驱体与第二前驱体反应完成后，关闭第八阀门V8，开启第九阀门V9，使载气气体进入反应腔4，将反应腔4内参与的第二前驱体以及反应生成的副反应物吹扫去除；

步骤8：循环步骤2-7，直至物料完成包覆。

在上述步骤中，通过对阀门的具体控制，可以完成对物料的均匀包覆。

本实用新型通过对气道管路的重新设计，使载气源3并联至第一前驱体源1，并在汇流管路的输出端连接真空泵8，使得在气路装置工作时，载气气体可以持续对气道装置内的管理进行吹扫，有利于保持气路和阀门的洁净度，提高包覆均匀性和一致性。同时流量控制模块在流量设定后可保持，消除了流量控制模块开启时间带来的进源量不稳定的影响。

应当理解的是：以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。

上面对实施方式中所使用的附图介绍仅示出了本实用新型的某些实施例，不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

Claims (8)

1.一种原子层沉积工艺的气路装置，包括第一输送管道和第二输送管道，所述第一输送管道和第二输送管道并联连通至汇流管道，所述第一输送管道和第二输送管道内设置有多个用于控制通断的阀门，其特征在于，所述第一输送管道的输入端并联连接有第一前驱体源以及载气源，且其适于在所述第一前驱体源以及载气源之间切换连通；

所述第二输送管道的输入端并联连接有第二前驱体源以及载气源，且所述载气源与所述第二前驱体源的输入端之间串联设置有旁支管路，使载气气体适于进入所述第二前驱体源；所述第二输送管道配置为能在所述第二前驱体源与所述载气源之间切换连通；

所述汇流管路的输出端分别连通至反应腔以及真空泵，所述反应腔内适于放置物料以被所述第一前驱体和第二前驱体包覆，所述真空泵适于在所述第一输送管道或者第二输送管道直接连通至所述载气源时对通过所述汇流管道的载气气体进行抽取。

2.根据权利要求1所述的原子层沉积工艺的气路装置，其特征在于，

所述第一前驱体源的输出端设置有第一阀门，所述载气源并联至所述第一阀门的输出端，所述载气源至所述第一阀门输出端之间设置有第二阀门，且在并联连接点与所述汇流管路之间设置有第三阀门；

所述第二前驱体的输出端设置有第四阀门，所述载气源并联至所述第四阀门的输出端，所述载气源至所述第四阀门的输出端之间设置有第五阀门；且在并联连接点与所述汇流管路之间设置有第六阀门；所述第五阀门的输入端与第二前驱体源的输入端之间并联设置有第七阀门；

所述汇流管道与所述真空泵和反应腔之间分别设置有第八阀门与第九阀门。

3.根据权利要求2所述的原子层沉积工艺的气路装置，其特征在于，所述载气源与所述第一前驱体源的并联连接点到所述第三阀门之间设置有第一流量控制模块。

4.根据权利要求2所述的原子层沉积工艺的气路装置，其特征在于，所述载气源到所述第五阀门与第七阀门的并联连接点之间设置有第二流量控制模块。

5.根据权利要求2所述的原子层沉积工艺的气路装置，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门均为隔膜阀。

6.根据权利要求1所述的原子层沉积工艺的气路装置，其特征在于，所述第二前驱体源为双管钢瓶。

7.根据权利要求1所述的原子层沉积工艺的气路装置，其特征在于，所述载气气体为PN2。

8.根据权利要求1所述的原子层沉积工艺的气路装置，其特征在于，所述第一前驱体源内装有气态的第一前驱体，所述第二前驱体源内装有液态的第二前驱体。

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