CN220116662U - 一种多腔室的薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多腔室的薄膜沉积装置，包括：集成于同一外壳中的多个反应腔室，该外壳连接有抽气泵，该多个反应腔室均通过该抽气泵排气；每个该反应腔室连接有一路或多路进气管路，该进气管路在前端设有阀门，用于通过该阀门控制该多个反应腔室内部保持相同的气体压力，以使该多个反应腔室同时进行薄膜沉积工艺。

Description

一种多腔室的薄膜沉积装置

技术领域

本实用新型涉及一种多腔室的薄膜沉积装置。

背景技术

半导体工艺中，薄膜沉积工艺用于在完成刻蚀工艺的晶片上沉积薄膜以产生相应的电学特性。现有技术中，用于进行半导体薄膜沉积工艺的装置可以仅设有单个反应腔室或者设有多个反应腔室以同时进行多个晶圆的薄膜沉积工艺。

然而，现有技术中的该些设有多个腔室的薄膜沉积设备，其内的多个腔室通常只能同时沉积同一种薄膜，如果需要沉积多种薄膜，不可避免地需要配置多个设备，就存在着设备占地大，工艺成本高，制造周期长等缺陷问题。

因而，本领域亟需一种多腔室的薄膜沉积装置，多个腔室间可同时沉积多种薄膜，仅需要通过简单地切换即可实现不同需求的工艺加工，为半导体产品的新品开发或小批量生产提供便利。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种多腔室的薄膜沉积装置，包括：集成于同一外壳中的多个反应腔室，外壳连接有抽气泵，多个反应腔室均通过抽气泵排气；每个反应腔室连接有一路或多路进气管路，进气管路在前端设有阀门，用于通过阀门控制多个反应腔室内部保持相同的气体压力，以使多个反应腔室同时进行薄膜沉积工艺。

在一实施例中，优选地，该薄膜沉积装置还包括与进气管路的另一端相连接的吹扫气体进气单元和反应气体进气端，反应气体进气端用于向反应腔室内输入反应气体或惰性气体。

在一实施例中，可选地，该薄膜沉积装置还包括至少一个吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，单个吹扫气体进气单元和单个反应气体进气端配置连接多个反应腔室，以使该多个反应腔室同时沉积相同的薄膜。

在一实施例中，可选地，一个反应腔室配置连接一个吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，不同的反应气体进气端用于输入不同的反应气体以沉积不同的薄膜。

在一实施例中，可选地，该薄膜沉积装置还包括多个吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，单个吹扫气体进气单元和单个反应气体进气端只配置连接一个反应腔室，不同的反应腔室之间配置连接不同的吹扫气体进气单元和反应气体进气端，以使该多个反应腔室之间顺次沉积不同的薄膜。

在一实施例中，可选地，单个反应腔室配置连接一个吹扫气体进气单元和至少两个反应气体进气端，该至少两个反应气体进气端分别用于输入惰性气体和至少一种反应气体，以使一个反应腔室在通过与之连接的一个反应气体进气端通入反应气体沉积薄膜的同时，其他反应腔室通过其中一个反应气体进气端通入惰性气体以保持相同的腔室压力。

在一实施例中，优选地，每个吹扫气体进气单元和每个反应气体进气端在连接反应腔室的同时，还设有旁路管路以与抽气泵相连接。

在一实施例中，优选地，每个吹扫气体进气单元和每个反应气体进气端在连接至反应腔室的管路前端以及每一旁路管路的前端均设有阀门。

在一实施例中，优选地，吹扫气体进气单元内设有并列的高流量吹扫进气端和低流量吹扫进气端。

在一实施例中，优选地，每个高流量吹扫进气端和每个低流量吹扫进气端在连接至反应腔室的同时，也均设有旁路管路以与抽气泵相连接，且在连接至反应腔室的管路前端以及每一旁路管路的前端也均设有阀门。

本实用新型提供的多腔室的薄膜沉积装置中，多个反应腔室间可以同时开展薄膜沉积工作，进一步地，多个腔室之间可以同时沉积多种相同的薄膜，或依次沉积不同的薄膜，仅需要通过简单地切换即可满足各种类型的工艺加工需求，为半导体产品的新品开发或小批量生产提供便利。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1是根据本实用新型的一实施例绘示的多腔室的薄膜沉积装置的装置结构示意图；以及

图2是根据本实用新型的另一实施例绘示的多腔室的薄膜沉积装置的装置结构示意图。

为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：

11第一反应腔室

12第二反应腔室

13抽气泵

14吹扫气体进气单元

141高流量吹扫进气端

142低流量吹扫进气端

15a、15b、15c、15d反应气体进气端

21第一反应腔室

22第二反应腔室

23抽气泵

24a、24b吹扫气体进气单元

241高流量吹扫进气端

242低流量吹扫进气端

25a、25b、25c、25d反应气体进气端

26a、26b旁路管路

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本实用新型的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本实用新型一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种多腔室的薄膜沉积装置，多个反应腔室间可以同时开展薄膜沉积工作，进一步地，多个腔室之间可以同时沉积多种相同的薄膜，或依次沉积不同的薄膜，仅需要通过简单地切换即可满足各种类型的工艺加工需求，为半导体产品的新品开发或小批量生产提供便利。

本实用新型提供的多腔室的薄膜沉积装置，可以包括：集成于同一外壳中的多个反应腔室，外壳连接有抽气泵，多个反应腔室均通过抽气泵排气；每个反应腔室连接有一路或多路进气管路，进气管路在前端设有阀门，用于通过阀门控制多个反应腔室内部保持相同的气体压力，以使多个反应腔室同时进行薄膜沉积工艺。

进一步地，在一实施例中，本实用新型提供的多腔室的薄膜沉积装置还可以包括：与进气管路的另一端相连接的吹扫气体进气单元和反应气体进气端，反应气体进气端用于向反应腔室内输入反应气体或惰性气体。

可选地，在一实施例中，本实用新型提供的多腔室的薄膜沉积装置还可以包括：至少一个吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，单个吹扫气体进气单元和单个反应气体进气端配置连接多个反应腔室，以使该多个反应腔室同时沉积相同的薄膜。

进一步地，在该实施例中，一个反应腔室配置连接一个吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，不同的反应气体进气端用于输入不同的反应气体以沉积不同的薄膜。

可以结合参考图1，图1是根据本实用新型的一实施例绘示的多腔室的薄膜沉积装置的装置结构示意图。

在图1所示的实施例中，该薄膜沉积装置的外壳中集成有第一反应腔室11和第二反应腔室12该两个腔室。该两个腔室均通过抽气泵13排气。该薄膜沉积装置中设有四个反应气体进气端15a、15b、15c、15d和一个吹扫气体进气单元14，如图1所示，每个反应气体进气端15a、15b、15c、15d以及吹扫气体进气单元14均同时配置连接至第一反应腔室11和第二反应腔室12。

与此同时，从反应腔室的角度来看，第一反应腔室11和第二反应腔室12均分别配置连接了一个吹扫气体进气单元14和四个反应气体进气端15a、15b、15c、15d。

例如，反应气体进气端15a、15b用于输入相互反应生成第一薄膜的两种气体，而反应气体进气端15c、15d用于输入相互反应生成第二薄膜的两种气体。在生成第一薄膜时，打开反应气体进气端15a、15b的同时关闭反应气体进气端15c、15d；同理，在生成第二薄膜时，打开反应气体进气端15c、15d的同时关闭反应气体进气端15a、15b，从而实现第一反应腔室11和第二反应腔室12可以同时沉积多种相同的薄膜。

在生成第一薄膜与生成第二薄膜的切换间隙，可以通过吹扫气体进气单元14对所有的气体管道进行充分的吹扫，从而防止第一薄膜和第二薄膜工艺中的不同反应气体相遇生成杂质颗粒，影响到后续的沉积工艺流程。

需要说明的是，这里对进气端数量和类型仅做示例性的说明，而非用于限制本实用新型的保护范围，实际应用中可以根据具体的工艺需求制定对应数量及类型的进气端管路。例如，在化学气相沉积CVD工艺中，用于生成同一薄膜的多种气体可以同时通入腔室内，而在原子层沉积ALD中，多种气体可以交替通入腔室，从而可以通过简单地气道阀门切换满足不同薄膜沉积工艺的流程要求，同时在多个腔室内沉积多种薄膜，提高设备机台的产能，从而降低生产成本。

在本实用新型提供的多腔室的薄膜沉积装置中，可选地，还可以包括多个吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，单个吹扫气体进气单元和单个反应气体进气端只配置连接一个反应腔室，不同的反应腔室之间配置连接不同的吹扫气体进气单元和反应气体进气端，以使该多个反应腔室之间顺次沉积不同的薄膜。

进一步地，在该实施例中，单个反应腔室可以配置连接一个吹扫气体进气单元和至少两个反应气体进气端，该至少两个反应气体进气端分别用于输入惰性气体和至少一种反应气体，以使一个反应腔室在通过与之连接的一个反应气体进气端通入反应气体沉积薄膜的同时，其他反应腔室通过其中一个反应气体进气端通入惰性气体以保持相同的腔室压力。

具体可以结合参考图2，图2是根据本实用新型的另一实施例绘示的多腔室的薄膜沉积装置的装置结构示意图。

在图2所示的实施例中，本实用新型提供的薄膜沉积装置内同样第一反应腔室21、第二反应腔室22和抽气泵23，同时还有两个吹扫气体进气单元24a、24b和四个反应气体进气端25a、25b、25c、25d。每个吹扫气体进气单元和每个反应气体进气端只连接一个反应腔室，例如，吹扫气体进气单元24a和反应气体进气端25a、25b只连接第一反应腔室21，吹扫气体进气单元24b和反应气体进气端25c、25d只连接第二反应腔室22。

与此同时，单个反应腔室配置连接一个吹扫气体进气单元和至少两个反应气体进气端。也就是说，在该实施例中，吹扫气体进气单元可以和反应腔室一一对应，例如，第一反应腔室21与吹扫气体进气单元24a对应连接，第二反应腔室22与吹扫气体进气单元24b对应连接。

除此以外，第一反应腔室21还连接了两个反应气体进气端25a、25b，第二反应腔室22连接了两个反应气体进气端25c、25d。容易理解地，各反应腔室的至少两个反应气体进气端可以用于输入惰性气体和至少一种反应气体，以使一个反应腔室在通过与之连接的一个反应气体进气端通入反应气体沉积薄膜的同时，其他反应腔室通过其中一个反应气体进气端通入惰性气体以保持相同的腔室压力。

例如，反应气体进气端25a、25b用于输入相互反应生成第一薄膜的两种气体，而反应气体进气端25c、25d用于输入相互反应生成第二薄膜的两种气体。当第一反应腔室21开始反应时，打开反应气体进气端25a、25b，第一反应腔室21内开始沉积第一薄膜。与此同时，第二反应腔室22内通入惰性气体，使得第一反应腔室21和第二反应腔室22维持相同的气体压力，从而防止两个反应腔室内的气体发生对流，进而干扰薄膜沉积工艺。

需要说明的是，同样地，这里对进气端数量和类型仅做示例性的说明，而非用于限制本实用新型的保护范围，实际应用中可以根据具体的工艺需求制定对应数量及类型的进气端管路。例如，在化学气相沉积CVD工艺中，用于生成同一薄膜的多种气体可以同时通入腔室内，而在原子层沉积ALD中，多种气体可以交替通入腔室，从而可以通过简单地气道阀门切换满足不同薄膜沉积工艺的流程要求，在多个腔室内顺次沉积多种不同的薄膜，提高设备机台的产能，从而降低生产成本。

优选地，在一实施例中，每个吹扫气体进气单元和每个反应气体进气端在连接反应腔室的同时，还设有旁路管路以与抽气泵相连接。也就是说，每一路气体进气均有两种走向，一路直接通向反应腔室，另一路通入旁路管路后通过抽气泵排出。

例如，在图2所示的实施例中，吹扫气体进气单元24a和反应气体进气端25a、25b在连接至第一反应腔室21的同时还均连接至旁路管路26a，进而通过旁路管路26a连接至抽气泵23。另一侧，连接至第二反应腔室22的吹扫气体进气单元24b和反应气体进气端25c、25d同时也连接至旁路管路26b，并也通过旁路管路26b连接至抽气泵23。

本领域技术人员容易理解地，该旁路管路的设置可以在进气管路向腔室通入反应气体之前，先通过旁路管路稳定输出的气体流量，将前期启动时流量不稳定的气体通过旁路管路排出，再通过反应气体进气端向反应腔室内输入稳定的反应气体，提升薄膜沉积的工艺质量。

需要说明的是，这里对旁路管路的具体设置形式仅做示例性的展示，旨在说明本实用新型提供的薄膜沉积装置中设置旁路抽气管路的目的及效果，而非用于限制本实用新型的保护范围。实际上，相互之间不发生反应的气体都可以共用同一旁路管路。

进一步地，在本实用新型提供的薄膜沉积装置中，优选地，每个吹扫气体进气单元和每个反应气体进气端在连接至反应腔室的管路前端以及每一旁路管路的前端均设有阀门。

图1、图2的实施例中均示出了管路阀门，即每一气体管路上均设有独立的控制阀门。一方面，该些阀门可以用于控制管路气体的通断，通过简单的关断控制切换实现多样的气体走向，从而满足多样的沉积工艺需求；另一方面，也可以通过该些阀门的流量控制使得多个反应腔室之间保持相同的气体压力，避免相互发生气体串扰，影响到沉积工艺的质量。

与此同时，优选地，在本实用新型提供的薄膜沉积装置中，吹扫气体进气单元内设有并列的高流量吹扫进气端和低流量吹扫进气端。

例如，在图1所示的实施例中，吹扫气体进气单元14内设有并列的高流量吹扫进气端141和低流量吹扫进气端142。

进一步地，每个高流量吹扫进气端和每个低流量吹扫进气端在连接至反应腔室的同时，也均设有旁路管路以与抽气泵相连接，且在连接至反应腔室的管路前端以及每一旁路管路的前端也均设有阀门。

例如，在图2所示的实施例中，吹扫气体进气单元24a内设有并列的高流量吹扫进气端241和低流量吹扫进气端242。高流量吹扫进气端241和低流量吹扫进气端242在连接至第一反应腔室21的同时，也均与旁路管路26a以与抽气泵23相连接，另一侧也有相似设置。同时每一进气管路上均设有独立的阀门，从而通过阀门的切换控制气体通断或气体流量。

本实用新型提供的多腔室的薄膜沉积装置，多个反应腔室间可以同时开展薄膜沉积工作，进一步地，多个腔室之间可以同时沉积多种相同的薄膜，或依次沉积不同的薄膜，仅需要通过简单地切换即可满足各种类型的工艺加工需求，提高设备机台产能，降低生产成本，为半导体产品的新品开发或小批量生产提供便利。

提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本实用新型的保护范围应当以所附权利要求为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本实用新型的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多腔室的薄膜沉积装置，其特征在于，包括：

集成于同一外壳中的多个反应腔室，所述外壳连接有抽气泵，所述多个反应腔室均通过所述抽气泵排气；

每个所述反应腔室连接有一路或多路进气管路，所述进气管路在前端设有阀门，用于通过所述阀门控制所述多个反应腔室内部保持相同的气体压力，以使所述多个反应腔室同时进行薄膜沉积工艺。

2.如权利要求1所述的薄膜沉积装置，其特征在于，还包括与所述进气管路的另一端相连接的吹扫气体进气单元和反应气体进气端，所述反应气体进气端用于向所述反应腔室内输入反应气体或惰性气体。

3.如权利要求2所述的薄膜沉积装置，其特征在于，还包括至少一个所述吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，单个所述吹扫气体进气单元和单个所述反应气体进气端配置连接多个反应腔室，以使该多个反应腔室同时沉积相同的薄膜。

4.如权利要求3所述的薄膜沉积装置，其特征在于，一个所述反应腔室配置连接一个所述吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，不同的反应气体进气端用于输入不同的反应气体以沉积不同的薄膜。

5.如权利要求2所述的薄膜沉积装置，其特征在于，还包括多个所述吹扫气体进气单元和多个反应气体进气端，单个所述吹扫气体进气单元和单个所述反应气体进气端只配置连接一个反应腔室，不同的反应腔室之间配置连接不同的吹扫气体进气单元和反应气体进气端，以使该多个反应腔室之间顺次沉积不同的薄膜。

6.如权利要求5所述的薄膜沉积装置，其特征在于，单个反应腔室配置连接一个所述吹扫气体进气单元和至少两个所述反应气体进气端，该至少两个所述反应气体进气端分别用于输入惰性气体和至少一种反应气体，以使一个反应腔室在通过与之连接的一个所述反应气体进气端通入反应气体沉积薄膜的同时，除该反应腔室以外的多个反应腔室通过各自连接的其中一个所述反应气体进气端通入惰性气体以使多个反应腔室之间保持相同的腔室压力。

7.如权利要求2所述的薄膜沉积装置，其特征在于，每个所述吹扫气体进气单元和每个所述反应气体进气端在连接所述反应腔室的同时，还设有旁路管路以与所述抽气泵相连接。

8.如权利要求7所述的薄膜沉积装置，其特征在于，每个所述吹扫气体进气单元和每个所述反应气体进气端在连接至所述反应腔室的管路前端以及每一所述旁路管路的前端均设有所述阀门。

9.如权利要求2所述的薄膜沉积装置，其特征在于，所述吹扫气体进气单元内设有并列的高流量吹扫进气端和低流量吹扫进气端。

10.如权利要求9所述的薄膜沉积装置，其特征在于，每个所述高流量吹扫进气端和每个所述低流量吹扫进气端在连接至所述反应腔室的同时，也均设有旁路管路以与所述抽气泵相连接，且在连接至所述反应腔室的管路前端以及每一所述旁路管路的前端也均设有所述阀门。