TW202336269A - 用於原子層沉積之設備及方法 - Google Patents
用於原子層沉積之設備及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202336269A TW202336269A TW112104010A TW112104010A TW202336269A TW 202336269 A TW202336269 A TW 202336269A TW 112104010 A TW112104010 A TW 112104010A TW 112104010 A TW112104010 A TW 112104010A TW 202336269 A TW202336269 A TW 202336269A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- reaction chamber
- vacuum chamber
- chamber
- substrate
- atomic layer
- Prior art date
Links
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 title claims abstract description 160
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 277
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 245
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 20
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 67
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 15
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 239000012713 reactive precursor Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000277 atomic layer chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 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
- C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
-
- 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]
-
- 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
- C23C16/455—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
- C23C16/45546—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus specially adapted for a substrate stack in the ALD reactor
-
- 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
-
- 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
- C23C16/45502—Flow conditions in reaction chamber
-
- 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]
- C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
- C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
-
- 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
- C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
- C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
-
- 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
- C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
-
- 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
- C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
-
- 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
- C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4587—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
-
- 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
- C23C16/46—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 heating the substrate
-
- 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
- C23C16/46—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 heating the substrate
- C23C16/463—Cooling of the substrate
-
- 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
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
-
- 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
- C23C16/45563—Gas nozzles
-
- 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
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
本發明提供用於原子層沉積(ALD)之一系統及方法,其中一致動器配置係組配來接收一批基體,並將該等基體經由一第一裝載鎖定部水平輸送入一真空腔室,且在該真空腔室內將該等基體降入一反應腔室,而利用一罩蓋關閉反應腔室。
Description
本發明大致而言係有關於原子層沉積(ALD)技術。更特定言之,但非排他地,本發明係有關用於原子層沉積(ALD)之一系統。
本節係說明有用的背景資訊,而非認可本文所述之任何技術代表習知技術。
待以原子層沉積(ALD)被覆之基體的分批處理程序,較佳以提供使用簡易性、高品質被覆及最佳化產量的一系統來實施。
現存在有尋求來提供以自動基體處理用於高產量之製程的習知原子層沉積系統。有些相關的系統已揭露於例如以下公開文獻中。
US 20070295274揭露供ALD或CVD處理用之一分批處理平台,其組配來用於高產量及最小佔用面積。在一實施例中,此處理平台包含一大氣轉移區域、具有一緩衝腔室及分階平台的至少一分批處理腔室、及置設在轉移區域中的一轉移機器人,其中此轉移機器人具有包含多個基體處理刮刀的至少一基體轉移臂。
EP 2249379揭露一分批型ALD設備包括:可保持在一真空狀態下的一腔室;一基體支撐構件,其置設在該腔室中、支撐待彼此以一預定節距堆疊於其上的多個基體;一基體移動裝置,其向上或向下移動該基體支撐構件;一氣體噴灑裝置,其於與在基體支撐構件中堆疊之各基體之延伸方向平行的一方向上持續噴灑一氣體;及一氣體排放裝置,其置設在該腔室與氣體噴灑裝置相對立的側邊上,吸取及抽取從氣體噴灑裝置噴灑的氣體。
US 4582720揭露一用以形成非單晶層的設備,其包含一基體引入腔室、一反應腔室及一基體移除腔室,該等腔室在其相鄰腔室之間以一擋門連續配置。一或多個基體係安裝在一固持件上,而該等基體表面放置於垂直平面中,且接續地運送到基體引入腔室、反應腔室及基體移除腔室中。
US 20010013312揭露一用以生長薄膜到一基體之表面上的設備,其係藉由將該基體暴露於交替重複的汽相反應物之表面反應中來生長薄膜。此設備包含至少一處理腔室,其具有一可緊密密封之結構;至少一反應腔室,其具有適於適配在該處理腔室之內部的一結構,且包含至少一部分為可移動之一反應空間;饋入(infeed)構件,其可連接至該反應空間用以將反應物饋入該反應空間;及出料(outfeed)構件,其可連接至該反應空間用以將過量的反應物及反應氣體從該反應空間排出,且至少一基體適配在該反應空間中。
US 20100028122揭露其中多個ALD反應器係以相對於彼此之一樣式設置的一設備,各ALD反應器係用來接收一批用於ALD處理的基體,且各ALD反應器包含可從頂部進出的一反應腔室。多個裝載動作序列係利用一裝載機器人執行。
WO 2014080067揭露一設備用以將多個基體裝載到一沉積反應器之一裝載腔室中的一基體固持件中,以在該基體固持件內形成一垂直堆疊的水平定向基體,此設備用來使基體固持件轉以形成一水平堆疊的垂直定向基體,且用來將基體固持件降入沉積反應器之一反應腔室用於沉積。
本發明之數個實施例的目標在於提供具有高產量分批處理的一改良式原子層沉積系統。
根據本發明之第一範例層面,提供一用於原子層沉積(ALD)之系統,其包含:
一反應腔室元件,包含:
一真空腔室;
位於該真空腔室內的一反應腔室;及
一氣體入口配置及一前級管線(foreline),組配來在該反應腔室中提供一水平氣流;
一致動器配置,包含一反應腔室罩蓋;以及
至少一第一裝載鎖定(load-lock)元件,包含一第一裝載鎖定部;
該致動器配置係組配來接收待處理之一基體或一批基體,並將該基體或該批基體經由該第一裝載鎖定部水平輸送入該真空腔室,
該致動器配置係進一步組配來將該真空腔室內之該基體或該批基體降入該反應腔室,因而以該罩蓋關閉該反應腔室。
此基體或此批基體包括例如:晶圓、玻璃、矽、金屬或高分子基體、印刷電路板(PCB)基體、及3D基體。
在某些範例實施例中,提供了一順流(flow-through)反應腔室(或交叉流式反應器),其中反應腔室內的氣體沿著基體表面從氣體入口配置行經反應腔室至前級管線,而未(實質上)與橫向結構碰撞。
在某些範例實施例中,基體係定向在反應腔室內之氣流方向上。於某些範例實施例中,反應腔室內之基體(待暴露於原子層沉積)的表面與反應腔室內之前驅物氣流的方向呈平行。
在某些範例實施例中,在該批基體中的數個基體係水平地定向,以形成一垂直堆疊之水平定向的基體。於某些範例實施例中,該批基體中的數個基體係垂直地定向,以形成一水平堆疊之垂直定向的基體。
在某些範例實施例中,氣體入口配置及前級管線係位在反應腔室之不同側。於某些範例實施例中,氣體入口配置及前級管線係位在反應腔室之相對立側。
在某些範例實施例中,致動器配置接收裝載鎖定元件或裝載鎖定部中的該基體或該批基體。
在某些範例實施例中,本系統更包含組配來將該基體或該批基體輸送入裝載鎖定元件或裝載鎖定部的一裝載件。
在某些範例實施例中,致動器配置包含第一裝載鎖定元件中的一第一水平致動器、及反應腔室元件中的一垂直致動器,此第一水平致動器係組配來接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體經由第一裝載鎖定部水平輸送入真空腔室,而垂直致動器係組配來從第一水平致動器接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體降入反應腔室。於某些範例實施例中,垂直致動器係組配來抬升攜載該基體或該批基體的一基體固持件,以釋放水平致動器對該基體固持件的抓握。
在某些範例實施例中,該基體或該批基體係經過一開口卸載,而非經由裝載該基體或該批基體之處卸載。
在某些範例實施例中,本系統包含有一第二裝載鎖定部之一第二裝載鎖定元件。
在某些範例實施例中,本系統包含位於第一裝載鎖定部與真空腔室之一裝載開口間的一第一裝載閥。
在某些範例實施例中,本系統包含位於第一裝載鎖定部與真空腔室之一裝載開口間的一第一裝載閥、及位於第二裝載鎖定部與真空腔室之一裝載開口間的一第二裝載閥。
在某些範例實施例中,致動器配置包含第二裝載鎖定元件中的一第二水平致動器。於某些範例實施例中,此第二水平致動器係組配來從該垂直致動器接收該基體或該批基體。
在某些範例實施例中,第一裝載鎖定部形成一宥限封閉容積且包含一部分的致動器配置。
此致動器配置可為具有在第一裝載鎖定元件及反應腔室元件二者中(於某些實施例中,還有在第二裝載鎖定元件中)的部件之一致動器設備。在某些範例實施例中,本系統係組配來提供自動基體固持。於某些範例實施例中,自動基體固持步驟包含將該基體或該批基體從第一裝載鎖定元件或裝載鎖定部自動(無人員互動下)輸送入反應腔室元件之反應腔室。在某些範例實施例中,此自動基體固持步驟更包含將該基體或該批基體從反應腔室自動(無人員互動下)輸送到第一或第二裝載鎖定元件或裝載鎖定部。於某些範例實施例中,自動基體固持步驟包含將該基體或該批基體從一裝載模組自動(無人員互動下)輸送入第一裝載鎖定元件或裝載鎖定部。
在某些範例實施例中,本系統包含連接至第一裝載鎖定元件之諸如一設備前端模組的一裝載模組及/或一裝載機器人。
於某些範例實施例中,真空腔室包含組配來移動到真空腔室之至少一裝載開口前方的至少一遮蔽元件。
在某些範例實施例中,至少一遮蔽元件係組配來隨致動器移動及/或與裝載閥的開啟及關閉同步地移動。
於某些實施例中,本系統包含至少一殘餘氣體分析器元件,其具有一殘餘氣體分析器(RGA),且連接至第一及/或第二裝載鎖定元件及/或前級管線。在某些範例實施例中,此系統係組配來基於從RGA接收的資訊來控制處理時序。此處理時序可例如指裝載鎖定部中之該基體或該批基體的預先處理時間、或一前驅物脈衝之起始點的時序。
於某些範例實施例中,RGA係組配來分析從反應腔室流出的氣體,以讓使用者調整或自動調整反應腔室中的清潔及/或反應物饋入及/或脈衝順序的時序。在某些範例實施例中,RGA係組配來檢測系統中的洩漏。
於某些範例實施例中,反應腔室包含一可移除式或固定之導流元件。在某些範例實施例中,此導流元件包含多個孔洞。於某些範例實施例中,導流元件係附接在一固定或可移除框架。在某些範例元件中,導流元件係設置在反應腔室的一氣體入口側。於某些範例實施例中,反應腔室包含在反應腔室之一排出側中的一可移除式或固定導流元件。在某些範例實施例中,反應腔室包含兩個導流元件:一個在氣體入口側,而一個在前級管線(排出)側。於某些範例實施例中,提供了一受控制前級管線流動,其會影響反應腔室元件內的壓力及流動。此(等)導流元件在反應腔室元件內的氣流和壓力上提供一受控制效果,藉此提升最佳化被覆均勻度的可能性。
於某些範例實施例中,本系統包含連接至反應腔室元件的至少一經加熱來源元件。
在某些範例實施例中,本系統包含延伸於真空腔室內側的來源入口。於某些範例實施例中,此系統包含一溫度穩定化配置,其包含在真空腔室內側繞行的反應腔室來源入口管線,用以穩定該等入口管線內的前驅物化學物質之溫度。此與具有反應腔室來源入口管線從真空腔室外側延伸實質上最短路由至反應腔室為相反。
在某些範例實施例中,前級管線延伸於真空腔室內側。此前級管線於某些範例實施例中在其前往真空腔室外側的路徑上繞行,以保持前級管線為熱(接近真空腔室內普遍的溫度)來避免對前級管線發生化學吸收。一熱的前級管線亦增進化學反應,以便降低化學物質擴散回反應腔室的機率。
於某些範例實施例中,本系統包含用以固持待處理之該基體或該批基體的一匣體。在某些範例實施例中,此系統包含用以水平固持待處理之該基體或該批基體的一匣體。於某些範例實施例中,一基體可在不需一匣體或類似物的情況下被固持。
在某些範例實施例中,藉由以一基體固持件攜載該基體或該批基體,該基體或該批基體係固持在裝載鎖定部及反應腔室元件內。此基體固持件可攜載單純基體。於某些範例實施例中,基體固持件包含供(數個)基體置放在上的一或多個襯底。替代地,該基體固持件攜載放置於另一基體固持件(例如匣體)中的基體。此固持件可在真空腔室內翻轉,以將該基體或該批基體的定向從垂直改變到水平(或水平到垂直)。
於某些範例實施例中,本系統包含組配來旋轉反應腔室內之該基體與該批基體的一旋轉件。因此,在某些範例實施例中,此系統係組配來於原子層處理期間旋轉反應腔室內的該基體或該批基體。於某些範例實施例中,攜載該基體或該批基體的基體固持件係為一旋轉基體固持件。
在某些範例實施例中,本系統係組配來加熱第一裝載鎖定元件中的該基體及該批基體。於某些範例實施例中,此系統係組配來冷卻第一或第二裝載鎖定元件中的(透過ALD處理之)該基體或該批基體。在某些範例實施例中,該系統係組配來加熱或冷卻第一及第二裝載鎖定元件中之至少一者的該基體或該批基體。
於某些範例實施例中,本系統係組配來將裝載鎖定部壓力抽低到反應腔室中所用的壓力以下。
在某些範例實施例中,本系統係組配來量測來自裝載鎖定部中該基體或該批基體的氣體。
根據本發明之一第二範例層面,提供了一操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含:
將一基體或一批基體輸送入一第一裝載鎖定部;
將該基體或該批基體進一步從該第一裝載鎖定部經由一第一裝載閥及一裝載開口水平輸送入一真空腔室;
於該真空腔室中接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體降入該真空腔室內的一反應腔室中,下降動作利用一罩蓋關閉該反應腔室;
在該反應腔室中實施原子層沉積;
從該反應腔室升起該基體或該批基體;
自該反應腔室接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體經由該第一裝載閥或一第二裝載閥與一裝載開口,從該真空腔室輸送入該第一或第二裝載鎖定部。
於某些範例實施例中,本方法包含在原子層沉積之前,分別將至少一遮蔽元件移動到至少一裝載開口前方;及在原子層沉積之後,分別從該至少一裝載開口前方移開該至少一遮蔽元件。
在某些範例實施例中,此方法包含於系統內之一匣體(或基體固持件)中攜載該基體或該批基體。於某些範例實施例中,單一基體或數個基體可在沒有匣體或類似物的情況下被固持。
在某些範例實施例中,本方法包含在輸送至裝載鎖定部前將一系列的基體或該批基體裝載到一匣體中。於某些範例實施例中,此方法包含從裝載鎖定部裝載一系列的基體或該批基體。
在某些範例實施例中,本方法提供在反應腔室內於一水平方向的氣體饋入。於某些範例實施例中,反應腔室內的氣體饋入係相對於(數個)基體之水平輸送方向呈橫向。在某些範例實施例中,反應腔室內的氣體饋入與(數個)基體之水平輸送方向平行。
於某些範例實施例中,反應腔室中的氣體之壓力或流速係藉控制前級管線中進入的氣流及/或流出的氣流來調整。
在某些範例實施例中,形成反應腔室之部分及受金屬氧化物所保護的一或多個表面係用來改善化學持久性及/或改善向內熱反射。
根據一第三範例層面,提供了操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含:
在一反應腔室外側但在一真空腔室內側設置一遮蔽元件;
將該真空腔室內之該遮蔽元件移動到該真空腔室之一裝載開口前方;以及
在該真空腔室內於該反應腔室中實施原子層沉積。
根據一第四範例層面,提供了用於原子層沉積(ALD)之設備,其包含:
在一真空腔室內的一反應腔室;以及
在該反應腔室外側但在該真空腔室內側的一遮蔽元件,此設備係組配來:
將該真空腔室內之該遮蔽元件移動到該真空腔室之一裝載開口前方;及
在該真空腔室內於該反應腔室中實施原子層沉積。
根據一第五範例層面,提供了操作用於原子層沉積(ALD)的方法,其包含:
設置一反應腔室於一真空腔室內,及設置自該反應腔室接通至該真空腔室外側的一前級管線,該方法包含:
藉由允許該前級管線在該真空腔室內於其前往該真空腔室外側的路徑上繞行來維持該前級管線中的熱。
根據一第六範例層面,提供了用於原子層沉積(ALD)的設備,其包含:
位於一真空腔室內的一反應腔室;以及
一前級管線,其在自該反應腔室至該真空腔室外側之路徑上繞行。
根據一第七範例層面,提供了操作用於原子層沉積(ALD)之方法,其包含:
於一真空腔室內設置一反應腔室;
在該反應腔室中對一敏感性基體或一批敏感性基體實施原子層沉積;
在沉積後將該基體或該批敏感性基體經由該真空腔室輸送到連接到該真空腔室的一裝載鎖定部;以及
於真空下冷卻該裝載鎖定部內之該敏感性基體或該批敏感性基體。
敏感性基體包括例如玻璃、矽、PCB及高分子基體。於另一範例實施例中,一金屬基體或一批金屬基體於裝載鎖定部內在真空下冷卻。
根據一第八範例層面,提供了用於原子層沉積(ALD)之一設備,其包含:
一反應腔室元件,包含在一真空腔室內的一反應腔室;
一前級管線,連接至該反應腔室且組配來將氣體自該反應腔室引出;
一殘餘氣體分析器,連接至該前級管線;以及
一控制元件,連接至該反應腔室元件及連接至該殘餘氣體分析器,其中:
該控制元件係組配來透過由該殘餘氣體分析器量得之所接收資訊來控制製程時序。
於某些範例實施例中,所量得的資訊包含自該反應腔室流出之氣體的溼度位準。在某些範例實施例中,所量得的資訊包含關於自該反應腔室出來之反應產物或副產物的數量之資訊。於某些範例實施例中,控制單元係組配來在所接收的資訊超出一預定限制之情況下,防止一前驅物脈衝開始。在某些範例實施例中,控制單元係組配來確保有化學物質饋入反應腔室中,因而確認反應器的正常作動。
在真空下冷卻使損壞經沉積基體的風險最小化。於某些範例實施例中,裝載鎖定部於冷卻時所使用的真空壓力與真空腔室中所用之真空壓力相同。
本發明之不同非限制性範例層面與實施例已於前文說明。以上的實施例僅用來解釋可用於本發明之示現態樣之選定的層面與步驟。一些實施例可僅配合本發明之某些範例層面來呈現。應了解的是,對應的實施例亦可應用於其他範例層面。此等實施例之任何合適組合可被形成。
在下文中,原子層沉積(ALD)技術係用作為一範例。ALD成長機制的基礎對於熟習此技藝者而言為習知。ALD為基於將至少兩個反應前驅物物種連續引到至少一基體的一特殊化學沉積方法。然而,應了解的是,此等反應前驅物物種中之一者在使用光增強ALD或PEALD時可由能量取代,而導致單一前驅物ALD程序。透過ALD所生長的薄膜為密集的、不具針形孔、且具有均勻厚度。
至少一基體典型地係在一反應容器中暴露於時間上分開的前驅物脈衝下,以透過連續自飽和(self-saturating)表面反應來把材料沉積在基體表面上。於本申請案之脈絡中,ALD一詞包含所有可應用之以ALD為基礎的技術及任何等效物或緊密相關技術,諸如,例如以下ALD次種類:分子層沉積(MLD)、電漿增強原子層沉積(PEALD)、及光增強原子層沉積(亦稱為閃光(flash)增強ALD)。
一基本的ALD沉積循環由四個連續步驟組成:脈衝A、清洗A、脈衝B及清洗B。脈衝A由一第一前驅物蒸氣組成,而脈衝B為一第二前驅物蒸氣。惰性氣體及一真空泵通常用來在清洗A與清洗B期間清洗來自反應空間之氣相反應副產物及殘餘反應物分子。一沉積序列包含至少一沉積循環。幾個沉積循環重複直到沉積序列已產生所欲厚度的一薄膜或覆層。沉積循環亦可較為簡單或較為複雜。例如,此等循環可包括由數個清洗步驟分開的三個或更多反應物蒸氣脈衝,或某些清洗步驟可省略。所有的這些沉積循環形成由一邏輯單元或一微處理器控制的一時間性沉積序列。
圖1顯示根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統100之一示意頂視圖。ALD系統100包含一第一裝載鎖定元件110,其組配來接收待載入系統用於沉積的基體。於一實施例中,此等基體係置入基體固持件或匣體供裝載用,而該等匣體係由含括在ALD系統100中的一匣體元件120所固持。在一實施例中,匣體元件120由一人員將匣體裝入裝載鎖定元件110中來更換。替代地,基體係裝入裝載鎖定元件110中的一基體固持件或匣體內。於一實施例中,第一裝載鎖定元件亦組配來在沉積後接收待從系統卸載的基體。
ALD系統100更包含一反應腔室元件160,其包含單一部分真空腔室。第一裝載鎖定元件110係經由一第一閘閥元件230連接到反應腔室元件160,如以下論述地。系統100更包含一控制元件130、包含液體及氣體來源之一化學來源元件140、及一經加熱化學來源元件170。於另一實施例中,ALD系統100包含成列的數個反應腔室元件,在一實施例中與更多閘閥元件連接。雖然此等化學來源在圖1中係繪示於特定側邊上,但於一實施例中,來源元件140及經加熱來源元件170之位置可根據情況以一不同方式來選擇。
在一實施例中,此ALD系統100更包含一第二裝載鎖定元件150,其組配來接收沉積後卸載的基體。此第二裝載鎖定元件係經由一第二閘閥元件250連接至反應腔室元件160,如以下論述地。
ALD系統100更包含一殘餘氣體分析器元件,其包含連接至第一及/或第二裝載鎖定元件及/或連接至一粒子陷捕器190前之一前級管線的一殘餘氣體分析器(RGA) 180。
注意到的是,以上及以下所描述之ALD系統100的元件可從系統個別卸載,因而提供在例如週期性維護時取用的簡易性。
圖2顯示根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統之示意側視圖。圖2中所示之系統包含以上參照圖1描述的元件。
第一裝載鎖定元件110包含一第一水平致動器210,其組配來將裝載有待處理之基體的一基體固持件(或匣體)輸送入反應腔室元件160。於一實施例中,第一水平致動器包含一線性致動器。在本案說明書中,匣體及基體固持件之用語係交互使用。用來把基體載入裝載鎖定元件110中的匣體,不一定為進一步在本系統內攜載基體的同一基體固持件。
第一裝載鎖定元件更包含一第一裝載鎖定部220。固持基體的匣體/固持件係使用匣體元件120載入第一裝載鎖定部。第一裝載鎖定部220包含供讓基體匣體穿越插入的一門件。在替代實施例中,來自一匣體(或另外基體固持件)之一平面基體或3D基體或一批基體係載入在第一裝載鎖定部220內等待的一基體固持件。因此,該基體或該批基體可利用已攜載(數個)基體的匣體而裝載一起,或從一個匣體裝載到一第二匣體中。在一實施例中,第一裝載鎖定部更包含一循環溫度控制器,其組配來利用大氣壓力下的對流將裝載鎖定部保持在一所欲溫度。
於一實施例中,本裝載鎖定部係組配來執行以下步驟之一或多者:
加熱(數個)基體;
冷卻(數個)基體;
將裝載鎖定部抽吸達到一中間空間(亦即一真空腔室壁與一反應腔室壁之間的一空間)的真空度;
將該裝載鎖定部以較中間空間及ALD反應條件之壓力為低之一壓力,例如50 μbar,抽到一真空度;
以一連續氣流清洗(數個)基體以使其溫度平等;
以一連續氣流清洗(數個)基體以使其乾燥及/或淨化;
例如藉由裝載鎖定部內運轉的一風扇來使裝載鎖定部內之熱均勻;
藉助於RGA 180分析出來的氣體。
在一實施例中,裝載鎖定部包含一惰性氣體氛圍。於又一實施例中,裝載鎖定部包含一可變真空狀態以影響加熱及除氣。在一實施例中,裝載鎖定部係由熱或諸如微波之電磁輻射加熱。
第一裝載鎖定部220在一實施例中包含一泵,例如渦輪分子泵,其組配來對裝載鎖定部抽氣。注意到的是,第一裝載鎖定部220包含例如氣體連接、電氣連接、及另外習知方式的組件。
第一裝載鎖定元件110更包含一第一閘閥元件230或一裝載閥,其組配來將第一裝載鎖定部220連接至反應腔室元件160。第一裝載閥230係組配成開啟以允許第一水平致動器210將固持待處理之基體的一匣體輸送入反應腔室元件160,且組配成閉合以關閉反應腔室元件160。於一實施例中,第一裝載鎖定部及第一裝載閥係亦組配來卸載反應腔室元件160。
反應腔室元件160包含一垂直致動器240,其組配來從第一水平致動器接收一待處理基體匣體,且將該匣體降入反應腔室元件160之下部分上的一反應腔室中,並由此抬升該匣體。
ALD系統100之第二裝載鎖定元件150包含類似於第一裝載鎖定元件110之那些者之組件。第二裝載鎖定元件150包含一第二裝載鎖定部260,其具有與前文描述之第一裝載鎖定部220類似的性質及結構。第二裝載鎖定元件更包含一第二水平致動器270,其組配來將已處理之一匣體從反應腔室元件160輸送入第二裝載鎖定部260。
第二裝載鎖定元件150更包含一第二閘閥元件250或一第二裝載閥,其組配來將第二裝載鎖定部260連接到反應腔室元件160。第二裝載閥250係組配成開啟以允許一第二水平致動器270將固持已處理之基體的一匣體自反應腔室元件160輸送出去,且組配成閉合以關閉反應腔室元件160。
致動器210、240 (或致動器210、240及270)形成一致動器配置。於一實施例中,此致動器配置係組配來將基體水平及垂直地移動至它們在反應腔室中的位置。
根據一實施例,在正常操作下,匣體中的基體或樣品係在大氣壓力下載入裝載鎖定部220 (或260),且而後關閉裝載鎖定部之一門。取決於所使用的計畫,裝載鎖定部被抽真空且排氣至一受控制溫度及壓力,如同針對所裝載基體所規劃地。裝載之一範例包含:將周圍氣體抽吸到1 μbar (1*10
-6bar)的真空度、以惰性氣體將裝載鎖定部排氣至一預選壓力、加熱基體同時利用RGA 180量測出來的氣體、及將真空準位調整至反應腔室元件160之中間空間之準位。基體加熱可透過氣流借助例如風扇、熱輻射及/或循環壓力來加速。於一實施例中,在將基體輸送到反應腔室元件160之時,基體與反應腔室元件160處於相同溫度。
根據一實施例,從反應腔室元件160 (或反應腔室420,圖4)出來的氣體之濕度位準係由系統所含之RGA 180量測。此所接收的資訊(濕度位準)在一實施例中係用來透過控制元件130控制原子層沉積的開始。
於一實施例中,連接至RGA 180之控制元件130基於從RGA 180接收的資訊,來控制一前驅物脈衝的起始點。RGA 180量測例如反應腔室排出氣體的溼度位準及/或出自於反應腔室420之反應產物或副產物的數量。RGA 180係連接到反應腔室420之排出口及/或前級管線630 (圖6)。
圖3顯示根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室元件160的示意圖。此反應腔室元件160包含一真空腔室310且具有知曉為中間空間的一內部分,其於操作、裝載及卸載期間保持真空。在一實施例中,真空腔室310包含單件式真空腔室,亦即沒有用於真空腔室及反應腔室之分開的外本體。於另一實施例中,有一個以上的反應腔室。在又一實施例中,在真空腔室310內側之多個腔室之間或另外反應腔室元件之間的基體抬升,於一實施例中以致動器210、270實施。
反應腔室元件160包含垂直致動器240,其組配來以一垂直方向在真空腔室310內輸送一基體匣體。相同或不同的致動器係用來關閉反應腔室罩蓋以隔開該中間空間。
於一實施例中,反應腔室元件更包含用以將一遮蔽元件升到連接至第二裝載閥250之一裝載開口350前方的致動器元件。應了解的是,真空腔室310之另一端包含用以連接至第一裝載閥230的一類似開口、及用以將一遮蔽元件升到開口前方的一類似致動器元件。
真空腔室310在一實施例中更包含組配來提供觀看真空腔室310內部之一視窗或將感測器適配到真空腔室310內的一或多個觀察窗330、及用以連接至經加熱來源元件170中之非經加熱或經加熱來源或來源元件140中之非經加熱來源的饋通管340。於一實施例中,饋通管340連接來源元件170之(數個)來源,而通過真空腔室310之底壁部分(圖4中未顯示)之分開的饋通管連接來源元件140之(數個)來源。在一實施例中通過真空腔室310之一側壁部分的饋通管340及來自來源元件140且在一實施例中通過真空腔室310之底壁部分的饋通管(圖中未顯示),皆導入反應腔室420 (圖4)之一入口中。
圖4顯示進入根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統的一反應腔室元件160之示意圖。真空腔室310包含一實施例中位在真空腔室310之下部分的一反應腔室420,真空腔室內之內部空間的剩餘部分形成中間空間。真空腔室310更包含連接至垂直致動器且組配來降到反應腔室420頂上以將其關閉的一匣體固持件罩蓋410。此匣體固持件罩蓋410藉此亦形成一反應腔室罩蓋。
此匣體固持件罩蓋410係組配來收納裝載的匣體,並將該匣體降入反應腔室420。將匣體固持件罩蓋/反應腔室罩蓋410下降到反應腔室上,相較於將基體向上移動具有一優點。由於基體藉由它們自身的重量將罩蓋向下堆集,故不需額外的外部力量。由自反應腔室外側的熱膨脹所造成的可能位移變得無關。此避免了在反應腔室420邊緣與罩蓋410之間由於微小熱及壓力變化而可能發生的磨損現象及因而有的粉粒形成現象。
真空腔室310更包含一遮蔽元件440,其組配來在裝載腔室時移動於裝載開口前方,例如下降,且使用致動器320移動於裝載開口前方,例如升起。此遮蔽元件在一實施例中包含一金屬板,其組配來避免來自中間空間的熱對那一側的裝載鎖定部加熱,亦即遮蔽元件係組配來作為一熱反射器。於一實施例中,遮蔽元件440包含一疊金屬板。可了解的是,真空腔室之另一端包含一類似的遮蔽元件440。
在一實施例中,遮蔽元件440之致動及閘閥230、250及/或罩蓋410之開啟與關閉係與共用致動器同步及/或整合以實施工作。
真空腔室310更包含加熱器450,於一實施例中為輻射加熱器,其在中間空間中於腔室310之內表面上,且組配來將真空腔室310與反應腔室420維持在一所欲溫度。在一實施例中,加熱器係在真空腔室310外側,且因而真空腔室310之壁將熱傳導至內部。
圖5顯示進入根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室元件160的示意圖。真空腔室310包含連接至經加熱來元元件170或來源元件140的來源入口管線510。此來源入口管線510係組配成在進入反應腔室420之前,於真空腔室裡延伸一些距離以穩定其溫度,且據此其中的前驅物化學物質之溫度。反應腔室420包含在其入口側上的一導流元件520,其組配成設置於待被覆之基體與來自來源管線510之進入氣體之間。此導流元件在一實施例中為一可移除式導流元件。該導流元件於一實施例中包含多個洞孔。此導流元件在一實施例中為一網目或有孔板或類似者。
圖6顯示進入根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室元件160的示意圖。反應腔室420於一實施例中包含一固定或可移除式框架620,而在一實施例中包含一第二導流元件520’(又,入口側上的導流元件520可裝設在一固定或可移除式框架中)。此第二導流元件520’於一實施例中為一可移除式導流元件。該導流元件520’在一實施例中包含多個孔洞。該導流元件520’於一實施例中為一網目或有孔板或類似者。然而,第二導流元件520’中的孔洞於一實施例中在數目及/或形狀及/或尺寸上相較於導流元件520者為不同。
真空腔室310包含一真空或排氣管線,在下文中表示為前級管線630,其連接至組配來抽吸真空腔室310之一泵(圖中未顯示),且於一實施例中連接至粒子陷捕器190。此前級管線630在一實施例中於真空腔室310裡延伸一些距離以減少經由它發生的熱損耗,亦即中間空間裡的前級管線630保持與真空腔室310相同溫度。真空腔室310更包含用於加熱器元件的饋通管640。中間空間經由一或數個不同路由,諸如640,進一步連接至相同或不同的前級管線630。
在一實施例中,前級管線630係直接連接至粒子陷捕器190或一泵,以進一步降低反應腔室中之壓力及/或氣體流動行為的變化。
圖7顯示進入根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室元件160的示意圖。圖7顯示反應腔室420處於關閉組態,亦即罩蓋410已被降到反應腔室420上,以關閉反應腔室420而與中間空間隔開。相同的關閉動作於一實施例中將待被覆的基體降入反應腔室。圖7進一步顯示遮蔽元件440處於一關閉位置,亦即升起在裝載開口前方。
圖8顯示根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室420的示意側視圖。圖8進一步顯示載入反應腔室的一匣體810。此匣體810包含一批待處理的基體801。此等基體801係水平放置在匣體中,因而允許處理薄及/或可撓基體。在一實施例中,基體801係替換地垂直放置。於又一實施例中,一基體在沒有一匣體或基體固持件之情況下載入反應腔室中;在此一實施例中,致動器配置抓住基體並將其載入。
圖8顯示反應腔室之入口側有氣體入口配置820、(第一)導流元件520,而反應腔室之真空(或排氣)側有第二導流元件520’及前級管線630。此氣體入口配置820與前級管線630係配置成提供一水平的前驅物氣流。
在一範例被覆程序中,中間空間係藉由控制進入及流出的氣流而維持在20-5 hPa的固定壓力。於一實施例中,中間空間係藉由控制流出的氣流而維持在固定壓力。在一有利實施例中,通常有一些氣體經過路由離開中間空間,而非經過反應腔室420及前級管線630而離開。反應腔室420係在所採用之化學程序與待處理之基體所需要之壓力及溫度下操作。此壓力通常介於10-0.1 hPa之間,但在一些情況下降至0.001 hPa。於一有利實施例中,中間空間具有高於反應腔室420之壓力,致使反應性化學物質不會反抗該壓力而進入中間空間。
在一實施例中,待處理的基體在裝載鎖定部中被加熱到反應腔室中所用之溫度,例如80~160
oC或30~300
oC,取決於基體與所需的程序。
經過氣體入口配置820到反應腔室420之流動係藉由控制進入氣體的體積或質量流來調整,且在一實施例中替換地或額外地藉由以抽泵參數控制前級管線抽泵狀況來調整。透過改變反應氣體經過基體匣體的流速,可依所需提供可發生反應的一較長時間。如此例如即能置放任意形狀基體或極高長寬比例如深度對寬度比為2000:1的待被覆基體。此流動控制在一實施例中包含量測與反應腔室、中間空間、氣體入口管線及前級管線630相關之壓力。
圖9顯示將一匣體中之基體裝載到根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統的一反應腔室元件之示意原理圖。匣體810從一第一裝載鎖定部經過第一裝載閥被水平輸送入真空腔室,以由罩蓋及附接於其上的匣體固持件(即匣體固持件罩蓋410)接取,且接著透過垂直致動器240垂直降入反應腔室420。
圖10顯示根據本發明之一實施例之包含一不同匣體元件之原子層沉積(ALD)系統的一示意頂視圖。在此實施例中,匣體元件120由一裝載模組1010所替換,諸如一設備前端模組(EFEM)。此裝載模組1010係設置在裝載鎖定元件110之一側或兩側上。如圖10中所繪製之裝載模組1010於一實施例中係適配來裝載平面基體,諸如晶圓。此等基體可放置在諸如前開式均一盒(FOUP)的標準單元1020中。裝載模組1010將基體從標準單元1020輸送入裝載鎖定元件110。裝載模組1010將多個基體同時輸送至一(或數個)水平或垂直堆疊。可將基體個別輸送或以一堆疊方式輸送。若需要旋轉,(數個)基體的旋轉可利用一裝載機器人或類似者實施。將(數個)基體輸送入裝載鎖定部係為不需人員互動執行的一自動化程序。
於又進一步實施例中,前驅物化學物質係經由反應腔室罩蓋410中的通道而饋入反應腔室420。在此實施例中,氣體入口配置820係適配來將反應化學物質饋送到罩蓋410,而分配器板(導流元件)520係水平置設在基體上方。於此實施例中,前級管線630係設置在反應腔室420之底部處。
圖11顯示操作根據本發明之一實施例之原子層沉積(ALD)系統的方法之流程圖。於步驟1100,一批待處理的基體係水平裝載到匣體810中,此匣體810在步驟1110使用匣體元件120而載入第一裝載鎖定部110。於步驟1120,匣體810係利用第一水平致動器210而水平輸送入真空腔室310,並透過連接至垂直致動器240的罩蓋420接取。在步驟1130,該匣體係降入反應腔室420,且遮蔽元件440被移動,於一實施例中為升起在裝載開口前方。於步驟1140,原子層沉積在反應腔室420中實施。在步驟1150,匣體810從反應腔室420升起,而遮蔽元件440從裝載開口前方移動,於一實施例中為下降。於步驟1160,該匣體透過第一水平致動器210或第二水平致動器270來接取,並輸送入第一裝載鎖定部220或第二裝載鎖定部260。在具有多個反應腔室的一實施例中,所有的反應腔室係以一類似方式從裝載鎖定部210裝載。
圖12顯示裝載根據本發明之一替代實施例之原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室元件的一示意原理圖。在此實施例中,基體在固持件801中為垂直定向,以形成一水平堆疊的垂直定向基體。此實施例其他方面之操作相當於圖9所示者。前驅物氣流與基體表面呈平行,所以圖12中的流動方向為從「後方至前方」。
圖13顯示進入根據本發明之再一實施例之原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室元件的一示意圖。於此實施例中,基體801伴隨匣體810係藉由一旋轉匣體固持件穿過罩蓋1310來攜載。固持基體801 (或匣體810)的一固持件部件1305係可透過與垂直致動器240為一體之一馬達1320來旋轉。一旋轉件桿體1315在垂直致動器240內從來自真空腔室310外之馬達1320延伸至反應腔室420內之可旋轉的固持件部件1305。在一替代實施例中,基體源自馬達1320經由桿體的旋轉係獨立於升高致動器240,經過反應腔室420之底部而從底部配置。於又一替代實施例中,基體源自馬達1320經由桿體的旋轉,經過反應腔室240之側壁而從側邊配置。
在進一步的實施例中,一敏感性基體,諸如玻璃、矽、PCB或高分子基體、或一批敏感性基體被處理。反應腔室420係設置在真空腔室310內,而原子層沉積係於反應腔室420中在該敏感性基體或該批敏感性基體上實施。在沉積(ALD)之後,該敏感性基體或該批敏感性基體經由真空腔室310被輸送至連接到真空腔室的一裝載鎖定部220或260。該敏感性基體或該批敏感性基體於裝載鎖定部內在真空下被冷卻。藉由在真空下冷卻敏感性基體,基體破裂的風險大幅降低。
在不限制申請專利範圍的範疇及解釋之前提下,本文所揭露之範例實施例中的一或多者之某些技術性效果係列述如下。一技術性效果為能夠同時除氣及/或加熱、ALD處理、包括調整中間空間與反應腔室間之真空位準的可能性、及反應腔室中之基體的溫度穩定性;而冷卻包括調整卸載壓力。另一技術性效果為允許以最小應力處理水平放置之諸如可撓的敏感性基體。又一技術性效果為在不翻轉的情況下裝載用於沉積的基體。再一技術性效果為降低系統高度,此因本真空腔室結構提供在人員手臂高度處以朝向反應器的水平移動來裝載及處理基體的簡易性。另一技術性效果允許將具有基體之罩蓋垂直降到反應腔室上,以致將不會存有可能產生粉粒且將中間壓力與反應腔室壓力及氣體分開之可能為熱的移動金屬對金屬介面。又一技術性效果為利用遮蔽元件及真空腔室內延伸的長真空管線而有改善的溫度控制。再一技術性效果為由於模組化結構之維護簡易性,亦能夠由一列的數個反應腔室組成之一總成可由更多的閘閥元件隔開。另一技術性效果為利用垂直罩蓋移動來最小化粉粒的產生。又一技術性效果為於真空腔室元件內有數個反應腔室的總成在相同或不同中間空間,致使一腔室可獨立於另一腔室之操作而裝載或卸載。
由上述討論,將可理解本發明可以多種形式體現,包含但不限於以下範例:
範例1:一種用於原子層沉積(ALD)之系統,其包含:
一反應腔室元件,包含:
一真空腔室;
一反應腔室,位在該真空腔室內;及
一氣體入口配置及一前級管線,組配來在該反應腔室中提供一水平氣流;
一致動器配置,包含一反應腔室罩蓋;以及
至少一第一裝載鎖定元件,包含一第一裝載鎖定部,
該致動器配置係組配來接收待處理之一基體或一批基體,並將該基體或該批基體經由該第一裝載鎖定部水平輸送入該真空腔室,
該致動器配置係進一步組配來將該真空腔室內之該基體或該批基體降入該反應腔室,因而利用該罩蓋關閉該反應腔室。
範例2:如範例1之系統,其中該致動器配置包含在該第一裝載鎖定元件中的一第一水平致動器及在該反應腔室元件中的一垂直致動器,該第一水平致動器係組配來接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體經由該第一裝載鎖定部水平輸送入該真空腔室,而該垂直致動器係組配來從該第一水平致動器接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體降入該反應腔室。
範例3:如範例1或2之系統,其更包含具有一第二裝載鎖定部的一第二裝載鎖定元件。
範例4:如範例1之系統,其更包含在該第一裝載鎖定部與該真空腔室之一裝載開口間的一第一裝載閥。
範例5:如範例3之系統,其更包含在該第一裝載鎖定部與該真空腔室之一裝載開口間的一第一裝載閥、及在該第二裝載鎖定部與該真空腔室之一裝載開口間的一第二裝載閥。
範例6:如範例3或5之系統,其中該致動器配置包含在該第二裝載鎖定元件中的一第二水平致動器。
範例7:如範例1至6中任一者之系統,其中該真空腔室包含至少一遮蔽元件,其係組配來移動到該真空腔室之至少一裝載開口前方。
範例8:如範例7之系統,其中該至少一遮蔽元件係組配來隨致動器移動及/或與裝載閥的開啟及關閉同步地移動。
範例9:如範例1至8中任一者之系統,其更包含至少一殘餘氣體分析器元件,包含一殘餘氣體分析器(RGA)且連接到該第一裝載鎖定元件及/或該第二裝載鎖定元件及/或前級管線。
範例10:如範例1至9中任一者之系統,其中該前級管線延伸於該真空腔室內。
範例11:如範例1至10中任一者之系統,其中該反應腔室包含至少一可移除式導流元件。
範例12:如範例1至11中任一者之系統,其更包含連接到該反應腔室元件之一經加熱來源元件。
範例13:如範例1至12中任一者之系統,其中該真空腔室包含延伸於該真空腔室內側的來源入口。
範例14:如範例1至13中任一者之系統,其更包含用以固持待處理之該基體或該批基體的一匣體。
範例15:如範例1至14中任一者之系統,其更包含組配來使該反應腔室內之該基體或該批基體旋轉的一旋轉件。
範例16:如範例1至15中任一者之系統,其更包含連接至該第一裝載鎖定元件之諸如一設備前端模組之一裝載模組及/或一裝載機器人。
範例17:如範例1至16中任一者之系統,其中該系統係組配來加熱或冷卻該第一裝載鎖定元件及該第二裝載鎖定元件之至少一者中的該基體或該批基體。
範例18:如範例1至17中任一者之系統,其中該系統係組配來將裝載鎖定部壓力抽低到該反應腔室中所用之壓力以下。
範例19:如範例1至18中任一者之系統,其中該系統係組配來量測來自該裝載鎖定部中之該基體或該批基體的氣體。
範例20:一種操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含:
將一基體或一批基體輸送入一第一裝載鎖定部;
將該基體或該批基體進一步從該第一裝載鎖定部經由一第一裝載閥及一裝載開口水平輸送入一真空腔室;
在該真空腔室中接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體降入該真空腔室內之一反應腔室中,此下降動作以一罩蓋關閉該反應腔室;
在該反應腔室中實施原子層沉積;
從該反應腔室升起該基體或該批基體;
自該反應腔室接收該基體或該批基體,並將該基體或該批基體經由該第一裝載閥或一第二裝載閥及一裝載開口,從該真空腔室輸送入該第一裝載鎖定部或一第二裝載鎖定部。
範例21:如範例20之方法,其更包含在原子層沉積之前,分別將至少一遮蔽元件移動到該至少一裝載開口前方;及在原子層沉積之後,分別從該至少一裝載開口前方移開該至少一遮蔽元件。
範例22:如範例20或21之方法,其包含於該系統內之一匣體中攜載該基體或該批基體。
範例23:如範例20至22中任一者之方法,其中該反應腔室中之氣體的壓力或流速係藉由控制前級管線中之進入氣流及/或流出氣流來調整。
範例24:一種操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含:
在一反應腔室外側但於一真空腔室內側設置一遮蔽元件;
將該真空腔室內之該遮蔽元件移動到該真空腔室之一裝載開口前方;以及
在該真空腔室內於該反應腔室中實施原子層沉積。
範例25:一種用於原子層沉積(ALD)之設備,其包含:
位於一真空腔室內的一反應腔室;以及
在該反應腔室外側但於該真空腔室內側的一遮蔽元件,該設備係組配來進行下列動作:
將該真空腔室內之該遮蔽元件移動到該真空腔室之一裝載開口前方;及
在該真空腔室內於該反應腔室中實施原子層沉積。
範例26:一種操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含:
設置一反應腔室在一真空腔室內,及設置自該反應腔室引導至該真空腔室外側的一前級管線,該方法包含:
透過允許該前級管線在該真空腔室內於其前往該真空腔室外側的路徑上繞行來維持該前級管線中的熱。
範例27:一種用於原子層沉積(ALD)之設備,其包含:
位於一真空腔室內之一反應腔室;以及
一前級管線,其在自該反應腔室至該真空腔室外側的路徑上繞行。
範例28:一種操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含:
在一真空腔室內設置一反應腔室;
在該反應腔室中對一敏感性基體或一批敏感性基體實施原子層沉積;
在沉積後,將該基體或該批敏感性基體經由該真空腔室輸送到連接至該真空腔室之一裝載鎖定部;以及
於真空下冷卻該裝載鎖定部內之該敏感性基體或該批敏感性基體。
範例29:一種用於原子層沉積(ALD)之設備,其包含:
一反應腔室元件,包含在一真空腔室內的一反應腔室;
一前級管線,連接至該反應腔室且組配來將氣體自該反應腔室引出;
一殘餘氣體分析器,連接至該前級管線;以及
一控制元件,連接至該反應腔室元件及連接至該殘餘氣體分析器,
其中該控制元件係組配來藉由透過該殘餘氣體分析器量得之所接收的資訊來控制製程時序。
應注意的是,上文中論述之功能或方法步驟中之一些者可採不同順序及/或彼此同時執行。此外,上述功能或方法步驟中之一或多者可為選擇性或可被組合。
前述敘述已藉由本發明之特定實施態樣及實施例之非限制性範例,來提供發明人目前思及用以實施本發明之最佳模式的一完整及資訊性描述。然而,對於熟習此技藝者而言清楚的是,本發明並不限於以上所呈現實施例的細節,但於其他實施例中可使用等效手段在不脫離本發明之特性的情況下實行。
此外,本發明上述實施例之特徵中部分特徵可在未對應使用其他特徵之狀況下用來達到優點。因此,前述描述應視為僅例示了本發明之原理,而非其限制。因而,本發明之範疇僅由後附申請專利範圍所侷限。
100:原子層沉積(ALD)系統
110:(第一)裝載鎖定元件
120:匣體元件
130:控制元件
140:(化學)來源元件
150:第二裝載鎖定元件
160:反應腔室元件
170:經加熱(化學)來源元件
180:殘餘氣體分析器
190:粒子陷捕器
210:(第一水平)致動器;裝載鎖定部
220:(第一)裝載鎖定部
230:第一閘閥元件;第一裝載閥;閘閥
240:(垂直)致動器;升高致動器
250:第二閘閥元件;第二裝載閥;閘閥
260:(第二)裝載鎖定部
270:(第二水平)致動器
310:(真空)腔室
320:致動器
330:觀察窗
340、640:饋通管
350:裝載開口
410:(匣體固持件)罩蓋;反應腔室罩蓋
420:反應腔室
440:遮蔽元件
450:加熱器
510:來源(入口)管線
520:(第一)導流元件;分配器板
520’:(第二)導流元件
620:固定或可移式框架
630:前級管線
801:基體;固持件
810:匣體
820:氣體入口配置
1010:裝載模組
1020:標準單元
1100~1160:步驟
1305:固持件部件
1310:罩蓋
1315:旋轉件桿體
1320:馬達
本發明現將僅以範例方式配合後附圖式描述,其中:
圖1顯示根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統的一示意頂視圖;
圖2顯示根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統的一示意側視圖;
圖3顯示根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室元件的一示意圖;
圖4顯示進入根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室元件中的一示意圖;
圖5顯示進入根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室元件中的一示意圖;
圖6顯示進入根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室元件中的一示意圖;
圖7顯示進入根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室元件中的一示意圖;
圖8顯示根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室的一示意側視圖;
圖9顯示裝載根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之一反應腔室元件之一示意原理圖;
圖10顯示根據本發明之另一實施例之一原子層沉積(ALD)系統的一示意頂視圖;
圖11顯示操作根據本發明之實施例之一原子層沉積(ALD)系統之方法的一流程圖;
圖12顯示裝載根據本發明之替代實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室元件的一示意原理圖;以及
圖13顯示進入根據本發明之另一實施例之一原子層沉積(ALD)系統之反應腔室元件中的一示意圖。
240:(垂直)致動器;升高致動器
310:(真空)腔室
410:(匣體固持件)罩蓋;反應腔室罩蓋
420:反應腔室
510:來源(入口)管線
801:基體;固持件
810:匣體
Claims (17)
- 一種操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含: 在一反應腔室之外側但於一真空腔室之內側設置一遮蔽元件; 將該真空腔室內之該遮蔽元件移動到該真空腔室之一裝載開口前方;以及 在該真空腔室內側於該反應腔室中實施原子層沉積。
- 如請求項1之方法,其中該遮蔽元件係隨一致動器移動。
- 如請求項1或2之方法,其中該遮蔽元件係下降及/或升起。
- 如請求項2之方法,其中該致動器從該真空腔室之外側伸到該真空腔室之內側。
- 如請求項1或2之方法,其中該遮蔽元件係組配來避免來自該反應腔室與真空腔室壁間之一中間空間的熱對那一側的一裝載鎖定部加熱。
- 如請求項1或2之方法,其進一步包含提供自該反應腔室引導至該真空腔室之外側的一前級管線,且透過允許該前級管線在該真空腔室內於其前往該真空腔室之外側的路徑上繞行來維持該前級管線中的熱。
- 一種用於原子層沉積(ALD)之設備,其包含: 位於一真空腔室內側的一反應腔室;以及 在該反應腔室之外側但於該真空腔室之內側的一遮蔽元件,該設備係組配來進行下列動作: 將該真空腔室內之該遮蔽元件移動到該真空腔室之一裝載開口前方;及 在該真空腔室內側於該反應腔室中實施原子層沉積。
- 如請求項7之設備,其中該遮蔽元件係組配成隨一致動器移動。
- 如請求項7或8之設備,其中該遮蔽元件係組配成下降及/或升起。
- 如請求項8之設備,其中該致動器從該真空腔室之外側伸到該真空腔室之內側。
- 如請求項7或8之設備,其中該遮蔽元件係組配來避免來自該反應腔室與真空腔室壁間之一中間空間的熱對那一側的一裝載鎖定部加熱。
- 如請求項7或8之設備,其中該設備進一步包含在該真空腔室內於其從該反應腔室前往該真空腔室之外側的路徑上繞行的一前級管線。
- 一種操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含: 在一真空腔室內側設置一反應腔室,且設置自該反應腔室引導至該真空腔室之外側的一前級管線,該方法包含: 透過允許該前級管線在該真空腔室內於其前往該真空腔室之外側的路徑上繞行來維持該前級管線中的熱。
- 一種用於原子層沉積(ALD)之設備,其包含: 一反應腔室,其位於一真空腔室內側;以及 一前級管線,其在自該反應腔室至該真空腔室之外側的路徑上繞行。
- 一種操作用於原子層沉積(ALD)之系統的方法,其包含: 在一真空腔室內側設置一反應腔室; 在該反應腔室中對一敏感性基體或一批敏感性基體實施原子層沉積; 在沉積後,輸送該基體或該批敏感性基體經過該真空腔室到連接至該真空腔室之一裝載鎖定部;以及 於真空下冷卻該裝載鎖定部內之該敏感性基體或該批敏感性基體。
- 一種用於原子層沉積(ALD)之設備,其包含: 一反應腔室元件,其包含在一真空腔室內側的一反應腔室; 一前級管線,其連接至該反應腔室且組配來將氣體自該反應腔室引出; 一殘餘氣體分析器,其連接至該前級管線;以及 一控制元件,其連接至該反應腔室元件及連接至該殘餘氣體分析器, 其中該控制元件係組配來藉由透過該殘餘氣體分析器量得之所接收的資訊來控制製程時序。
- 如請求項16之設備,其中該前級管線在該真空腔室內於其從該反應腔室前往該真空腔室之外側的路徑上繞行。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/FI2016/050644 WO2018050953A1 (en) | 2016-09-16 | 2016-09-16 | Apparatus and methods for atomic layer deposition |
WOPCT/FI2016/050644 | 2016-09-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202336269A true TW202336269A (zh) | 2023-09-16 |
Family
ID=61618662
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106130118A TWI806837B (zh) | 2016-09-16 | 2017-09-04 | 用於原子層沉積之設備及方法 |
TW112104010A TW202336269A (zh) | 2016-09-16 | 2017-09-04 | 用於原子層沉積之設備及方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106130118A TWI806837B (zh) | 2016-09-16 | 2017-09-04 | 用於原子層沉積之設備及方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190194809A1 (zh) |
EP (1) | EP3512978A4 (zh) |
JP (1) | JP7037551B2 (zh) |
KR (2) | KR20240028568A (zh) |
CN (2) | CN109689930B (zh) |
RU (1) | RU2728189C1 (zh) |
SG (1) | SG11201901463YA (zh) |
TW (2) | TWI806837B (zh) |
WO (1) | WO2018050953A1 (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI129627B (en) * | 2019-06-28 | 2022-05-31 | Beneq Oy | Nuclear layer cultivation equipment |
FI128855B (en) * | 2019-09-24 | 2021-01-29 | Picosun Oy | FLUID DISTRIBUTOR FOR THIN FILM GROWING EQUIPMENT, RELATED EQUIPMENT AND METHODS |
US20210138503A1 (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-13 | Hzo, Inc. | Functional Termination of Parylene in Vacuum |
CN112458436A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-09 | 无锡市邑晶半导体科技有限公司 | 一种ald反应器 |
WO2022116339A1 (zh) * | 2020-12-03 | 2022-06-09 | 无锡邑文电子科技有限公司 | 一种ald加工设备以及加工方法 |
CN112481604B (zh) * | 2020-12-03 | 2023-09-08 | 无锡邑文电子科技有限公司 | 一种ald加工设备以及加工方法 |
CN112323045A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-02-05 | 无锡市邑晶半导体科技有限公司 | 一种ald反应腔室 |
RU204415U1 (ru) * | 2020-12-17 | 2021-05-24 | Дмитрий Сергеевич Кузьмичев | Устройство для атомно-слоевого осаждения |
CN113174588A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-27 | 睿馨(珠海)投资发展有限公司 | 一种原子层沉积系统及沉积方法 |
FI129948B (en) * | 2021-05-10 | 2022-11-15 | Picosun Oy | SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD |
FI130543B (en) * | 2021-08-13 | 2023-11-08 | Beneq Oy | Atomic layer growth device and method |
WO2023156617A1 (en) * | 2022-02-17 | 2023-08-24 | Innovative Coating Solutions | Plasma coating method and plasma coating system |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0936198A (ja) * | 1995-07-19 | 1997-02-07 | Hitachi Ltd | 真空処理装置およびそれを用いた半導体製造ライン |
JP3736322B2 (ja) * | 2000-04-26 | 2006-01-18 | 昭和電工株式会社 | 気相成長装置 |
US6645302B2 (en) * | 2000-04-26 | 2003-11-11 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Vapor phase deposition system |
US7841582B2 (en) * | 2004-06-02 | 2010-11-30 | Applied Materials, Inc. | Variable seal pressure slit valve doors for semiconductor manufacturing equipment |
EP1824960A2 (en) * | 2004-11-22 | 2007-08-29 | Applied Materials, Inc. | Substrate processing apparatus using a batch processing chamber |
US8211235B2 (en) | 2005-03-04 | 2012-07-03 | Picosun Oy | Apparatuses and methods for deposition of material on surfaces |
KR100754243B1 (ko) * | 2006-02-17 | 2007-09-03 | 삼성전자주식회사 | 반도체 제조설비의 진공 장치 |
US20080041314A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Robert William Bruce | Vaccum coater device and mechanism for transporting workpieces in same |
US10041169B2 (en) * | 2008-05-27 | 2018-08-07 | Picosun Oy | System and method for loading a substrate holder carrying a batch of vertically placed substrates into an atomic layer deposition reactor |
US8282334B2 (en) * | 2008-08-01 | 2012-10-09 | Picosun Oy | Atomic layer deposition apparatus and loading methods |
CN101736317A (zh) * | 2008-11-05 | 2010-06-16 | 财团法人工业技术研究院 | 原子层沉积设备 |
JP2013526778A (ja) * | 2010-05-12 | 2013-06-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 限定プロセス容積pecvdチャンバ |
KR102265704B1 (ko) * | 2011-04-07 | 2021-06-16 | 피코순 오와이 | 플라즈마 소오스를 갖는 퇴적 반응기 |
CN103946418A (zh) * | 2011-11-22 | 2014-07-23 | 皮考逊公司 | 用于处理成批的衬底的原子层沉积反应器及其方法 |
WO2013124535A1 (en) * | 2012-02-22 | 2013-08-29 | Beneq Oy | Apparatus for processing substrates |
WO2014080067A1 (en) * | 2012-11-23 | 2014-05-30 | Picosun Oy | Substrate loading in an ald reactor |
-
2016
- 2016-09-16 RU RU2019108360A patent/RU2728189C1/ru active
- 2016-09-16 EP EP16916156.9A patent/EP3512978A4/en active Pending
- 2016-09-16 CN CN201680089182.1A patent/CN109689930B/zh active Active
- 2016-09-16 CN CN202210796558.XA patent/CN115161618A/zh active Pending
- 2016-09-16 SG SG11201901463YA patent/SG11201901463YA/en unknown
- 2016-09-16 KR KR1020247006178A patent/KR20240028568A/ko not_active Application Discontinuation
- 2016-09-16 JP JP2019512643A patent/JP7037551B2/ja active Active
- 2016-09-16 US US16/329,788 patent/US20190194809A1/en active Pending
- 2016-09-16 WO PCT/FI2016/050644 patent/WO2018050953A1/en unknown
- 2016-09-16 KR KR1020197010477A patent/KR20190049838A/ko not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-09-04 TW TW106130118A patent/TWI806837B/zh active
- 2017-09-04 TW TW112104010A patent/TW202336269A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115161618A (zh) | 2022-10-11 |
JP7037551B2 (ja) | 2022-03-16 |
TW201823503A (zh) | 2018-07-01 |
CN109689930A (zh) | 2019-04-26 |
SG11201901463YA (en) | 2019-03-28 |
TWI806837B (zh) | 2023-07-01 |
US20190194809A1 (en) | 2019-06-27 |
KR20240028568A (ko) | 2024-03-05 |
WO2018050953A1 (en) | 2018-03-22 |
CN109689930B (zh) | 2022-07-29 |
RU2728189C1 (ru) | 2020-07-28 |
KR20190049838A (ko) | 2019-05-09 |
EP3512978A4 (en) | 2020-05-13 |
EP3512978A1 (en) | 2019-07-24 |
JP2019529701A (ja) | 2019-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI806837B (zh) | 用於原子層沉積之設備及方法 | |
JP2019529701A5 (zh) | ||
CN105970187B (zh) | 多区反应器、包括该反应器的系统和使用该反应器的方法 | |
KR100415475B1 (ko) | 기판 상에 박막을 성장시키는 장치 | |
US7731797B2 (en) | Substrate treating apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
TWI470719B (zh) | 基板處理裝置 | |
KR101664939B1 (ko) | 로드록 장치 | |
CN107112270B (zh) | 基板处理装置 | |
KR101852233B1 (ko) | 성막 방법 | |
US20120225195A1 (en) | Atomic Layer Deposition Carousel With Continuous Rotation And Methods Of Use | |
JP4634495B2 (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
US20120225204A1 (en) | Apparatus and Process for Atomic Layer Deposition | |
TWI415206B (zh) | A substrate processing apparatus, and a method of manufacturing the semiconductor device | |
WO2016040448A1 (en) | Gas separation control in spatial atomic layer deposition | |
US20120083120A1 (en) | Substrate processing apparatus and method of manufacturing a semiconductor device | |
KR101035906B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 그 코팅 방법 | |
TW200832592A (en) | Substrate processing apparatus and manufacturing method for a semiconductor device | |
JP2008205151A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2009295729A (ja) | 基板処理装置 | |
JP2012023073A (ja) | 基板処理装置および基板の製造方法 | |
JP2019083233A (ja) | 成膜装置及び成膜装置の運転方法 | |
JP5246843B2 (ja) | 基板処理装置、ベーキング方法及び半導体装置の製造方法 | |
KR102236013B1 (ko) | 원자층 증착장치 | |
RU2752059C1 (ru) | Устройство для атомно-слоевого осаждения (ald) | |
KR100935289B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |