TWI519673B - 具電漿源的沉積反應器 - Google Patents

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提摩 瑪琳恩
朱哈娜 寇斯特摩
史凡 琳佛斯
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皮寇桑公司
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Description

具電漿源的沉積反應器 發明領域
本發明概有關於具有一電漿源的沈積反應器。更特別是，但非唯獨地，本發明係有關該等沈積反應器其中材料會藉依序的自行飽和表面反應沈積在表面上。
發明背景
原子層磊晶(ALE)法係由Dr.Tuomo Suntola在1970年代早期所發明。該方法的另一種普通名稱為原子層沈積(ALD)，且其在今日已取代ALE而被使用。ALD是一種特殊的化學沈積法，乃將至少兩種反應性前生物質依序地引至一基材上為基礎。該基材係位於一反應空間內。該反應空間典型會被加熱。該ALD的基本生長機制有賴於化學吸附作用(化學吸附)與物理吸附作用(物理吸附)之間的鍵強度差。於該沈積製程時，ALD會利用化學吸附並消除物理吸附。當化學吸附時，一強化學鍵會被形成於一固相表面的原子與一由氣相到達的分子之間。物理吸附的鍵結會較弱許多，因為只涉及凡得瓦爾(van der Waals)力。當該局部溫度高於該等分子的凝結溫度時，物理吸附鍵會被熱能容易地打破。
一ALD反應器的反應空間包含所有的加熱表面等其能被輪流且依序地曝露於用以沈積薄膜的該各ALD前身質。一基本的ALD沈積循環係由四個依序的步驟所組成：脈衝 A、清除A、脈衝B和清除B。脈衝A典型包含金屬前身質蒸汽，而脈衝B為非金屬前身質蒸汽，尤其是氮或氧前身質蒸汽。惰性氣體，譬如氮或氬，及一真空泵會被用來在清除A和清除B時由該反應空間清除氣體的反應副產物和殘餘的反應物分子。一沈積程序包含至少一沈積循環。沈積循環會被重複直到該沈積程序已製成一所需厚度的薄膜為止。
前身物質會藉化學吸附形成一化學鍵於該等加熱表面的反應部位。條件典型會被安排成使在一前身質脈衝時不會有多於一固體材料之一分子單層形成於該等表面上。故該生長製程會自行終結或飽和。例如，第一種前身質包含配位體，其會保持附接於被吸收的物質並飽和該表面，此會阻止進一步的化學吸附。反應空間溫度係被維持高於所用的前身質之凝結溫度且低於其熱分解溫度，而使該等前身分子物質可實質上完好如初地化學吸收在該基材上。實質上完好如初地意指當該等前身分子物質化學吸收在該表面上時，揮發性的配位體可脫離該前身分子。該表面實質上會變成使第一種反應部位飽和，即充滿被吸收的第一前身分子物質。此化學吸附步驟典型會後續一第一清除步驟(清除A)，其中過多的第一前身質和可能的反應副產物會被由該反應空間移除。嗣第二前身質蒸汽會被引入該反應空間內。第二前身分子典型會與被吸收的第一前身分子之物質反應，而形成所需的薄膜材料。此生長會在該被吸收的第一前身質之總量已被耗完，且該表面上的第二種反應部位實質上已飽和之時終結。過多的第二前身質蒸汽和可能 的反應副產物蒸氣嗣會被一第二清除步驟(清除B)移除。該循環嗣會被重複直到該薄膜已生長至一所需厚度為止。沈積循環亦能更為複雜。例如，該等循環可包含三或更多個反應物蒸汽脈衝被各清除步驟所分開。所有該等沈積循環會形成一控時沈積順序，其係被一邏輯單元或一微處理器所控制。
以ALD生長的薄膜會密實，而沒有針孔，並具有均一的厚度。例如，由亦稱為TMA的三甲基鋁(CH3)3Al和在250~300℃的水以熱ALD生長的氧化鋁，通常會有大約1%不均一性在100~200mm直徑的晶圓上。以ALD生長的金屬氧化物薄膜係可適用於閘介電質，電致發光顯示器絕緣體，磁性讀頭間隙的填充層，電容器介電質和鈍化層。以ALD生長的金屬氮化物薄膜係可適用於例如雙金屬鑲嵌結構中的擴散障壁。
適合用於各種不同ALD反應器中之ALD製法的前身質係曾被揭露於例如參考R.Puurunen的“Surface chemistry of atomic layer deposition：A case study for the trimethylaluminium/water process”,J.Appl.Phys.,97(2005),p.121301中，其內容併此附送。
在ALD製法中使用原子團基根可達到某些優點，譬如可能在非常低的沈積溫度使用熱敏感性基材。在一電漿ALD反應器中，基根是由一電漿源產生。但使用一電漿源，可能會對該沈積反應器造成某些需求或特定問題。
發明概要
依據本發明之一第一例態樣係提供一種沈積反應器，包含：一饋入部件會界定一擴張空間，其係構製成會將反應物導成一頂向底流而由一電漿源流向一反應室，該擴張空間會朝該反應室逐漸加寬；及一揚升機構用以將至少一基材由該反應室的頂側載入該反應室中；且該沈積反應器係構製成可藉依序的自行飽和表面反應來沈積材料於該反應室內的該至少一基材上。
在某些實施例中，該沈積反應器是一種電漿加強的原子層沈積反應器，一PEALD反應器。在某些實施例中，該沈積反應器包含該電漿源在該反應室的頂側。在某些實施例中，該電漿源係為一感應耦接式電漿源。在某些實施例中，該電漿源係構製成能製造在該沈積反應器中被用作反應物的基根。
在某些實施例中，該揚升機構能促成由該反應室頂側的裝載。
在某些實施例中，該會界定或形成擴張空間的饋入部件係可改變其尺寸或其形狀或大小。在某些實施例中，該揚升機構係構製成能改變該饋入部件的尺寸。
在某些實施例中，該饋入部件具有一收縮形狀及一伸展形狀，且該揚升機構係構製成可將該饋入部件由該伸展形狀推或拉成該收縮形狀，而當該饋入部件在其收縮形狀 時可容許裝載該至少一基材。
在某些實施例中，該饋入部件係構製成可垂直地變形。
在某些實施例中，該饋入部件包含一組套疊式次部件或環狀構件可移動來彼此互疊套入。該等次部件可為內部中空。該等套疊式次部件的數目可為兩個或更多而形成一伸縮套筒結構。該等套疊式次部件的形狀可為一截頂的圓錐。在一實施例中，若該饋入部件實際上是由二或更多個次部件所組成，則至少最靠近於該反應空間的次部件可為一截頂圓錐。在某些實施例中，該饋入部件係由二個套疊式次部件所組成。
在某些實施例中，該揚升機構包含一揚升器。其可例如包含一直線饋進套。
在某些實施例中，該饋入部件係附接於一擴張空間凸緣，其在沈積時則係銜抵於該反應室之一頂凸緣。因此，一表面對抵一表面的密封乃可被提供。
在某些實施例中，該揚升機構係構製成可移動一帶著該至少一基材的基材容器於一用以裝載或卸載的較上位置與一用以沈積的較下位置之間。
在某些實施例中，該沈積反應器包含一基材轉移室在該電漿源與該反應室之間。該基材轉移室可包含一用於一裝載鎖件的介面。
在某些實施例中，該沈積反應器包含一人手進入艙口在該饋入部件中。
在某些實施例中，該沈積反應器包含該揚升機構，其 含有多個對稱設置的升降器。在某些實施例中，該升降器的數目是兩個。在某些其它實施例中，該升降器的數目是三、四或更多個。該等升降器可相對於該饋入部件是對稱的。
在某些實施例中，該沈積反應器係構製成可使用一帶著該至少一基材的基材容器來作為該反應空間中的氣體流之一主要障礙。
在某些實施例中，該沈積反應器包含或設有一流量調整部件。該流量調整部件係位於該基材容器和反應室壁之間。其可包圍該基材容器。在某些實施例中，其可實質上填入該基材容器與該反應室壁之間的空間。在某些實施例中，該流量調整部件可為一環而有數孔在其中。該等孔可為大小一致，或它們的尺寸係可改變，俾能在較大的孔中通過較多的流量。
在某些實施例中，該饋入部件是可變形的，且該裝置包含至少一機械致動器可使該饋入部件在一收縮形狀與一伸展形狀之間變形。
在某些實施例中，一帶著至少一基材的基材容器係機械地耦接於該可變形的饋入部件，且其中變形該可變形的饋入部件會使該帶著至少一基材的基材容器升高至一可供裝載或卸載的較上位置。
依據本發明之一第二例態樣係提供一種方法，包含：操作依據任何所呈現的實施例之沈積反應器。
在某些實施例中，該方法包含使用一可變形的饋入部件，其係可被至少一機械致動器變形於一收縮形狀和一伸 展形狀之間。
在某些實施例中，一帶著至少一基材的基材容器係機械地耦接於該可變形的饋入部件，且該方法包含：藉著變形該可變形的饋入部件而使該帶著至少一基材的基材容器升高至一可供裝載或卸載的較上位置中。
本發明之不同的非限制例態樣和實施例已被示於上述內容。以上各實施例係僅用來說明可被利用於本發明的實施中之所擇的態樣或步驟。某些實施例可能只參照本發明的某些舉例態樣來被呈現。應請瞭解對應的實施例亦可被應用於其它舉例態樣。該等實施例的任何適當組合亦可被形成。
圖式簡單說明
本發明現將參照所附圖式，僅藉由舉例，來被說明，其中：第1圖示出一依據一實施例的沈積反應器；第2圖示出一實施例具有一擴張空間朝向一反應室擴寬；第3圖示出一實施例具有一升降器拖著一基材容器升高以供裝載；第4圖示出第3圖實施例中的基材在一升高位置；第5圖示出一實施例具有一升降器推著一基材容器升高以供裝載；第6圖示出第5圖實施例中的基材在一升高位置；第7圖示出另一實施例具有一擴張空間朝向一反應室擴寬； 第8圖示出一實施例具有對稱設置的升降器；第9圖示出依據第3圖所示實施例之另一實施例；第10圖示出第9圖實施例中的基材在一升高位置；第11圖示出依據一實施例使用一基材容器作為一主要流動障礙的原理；第12圖示出一實施例具有一流量調整部件；第13圖示出第12圖的流量調整部件之一實施例；第14圖示出第12圖的流量調整部件之另一實施例；第15圖示出依據一實施例在該沈積反應器內處理一批基材；第16圖示出一變化實施例具有一人手進入艙口；及第17圖示出一依據一實施例之一沈積反應器控制系統的粗略方塊圖。
較佳實施例之詳細說明
在以下說明中，原子層沈積(ALD)技術係被作為一舉例。但目的並非嚴格地限制於該技術，而必須瞭解某些實施例亦可被應用於利用其它可相比之原子規模沈積技術的方法及裝置中一ALD生長機制的基礎係為一專業人員所習知。ALD方法的細節已被描述於本專利申請案的引介部份。該等細節不在此重複，但有相關之處可參照該引介部份。
第1圖以一側視圖示出一沈積反應器(一電漿ALD反應器或類似物)。該沈積反應器包含一反應室(未示於第1圖中) 在一基材轉移室120底下而在一ALD反應模組130內。源氣體會經由一源氣體管線101流入一在該反應室頂側的電漿源110中。由該電漿源110產生的基根會從該源氣體經管線102流向該反應室。在該電漿源110與反應室之間是該基材轉移室120。至少一個基材會被由該基材轉移室120載入該反應室中。該基材轉移室120包含一用於一裝載鎖定的介面或類似物以供裝載該至少一基材。在一實施例中，該介面可為一裝載鎖定凸緣122，或類似物，可供一具有一閘閥的裝載鎖件被附接於它。在一實施例中，該至少一基材被載入該轉移室中可為一自動的程序。或者，該至少一基材可被以人力裝載。一整合於該轉移室的較大艙口123係特別適用於供人手裝載和卸載。
來自該電漿源的饋入管線102可在該轉移室120之前被以一附接於該管線102的封閉構件或閥115，例如一閘閥或類似物來關閉。在一實施例中，該封閉構件或閥115可由該構造中略除，且其會有一保護性惰氣(比如氬)在該沈積製程期間由該源氣體管線101穿過該電漿產生器110流向該反應空間(第3圖的331)。當該閥115開放時，由該電漿源110產生的基根會從該源氣體經該饋入管線102流向該反應室。該等基根會流經該轉移室上凸緣121進入一擴張空間(未示於第1圖中)，其會朝該反應室擴寬。此係更詳細示於第2圖中。
該擴張空間是由一饋入部件或一總成所界定或形成，其包含一組套疊的次部件或環狀構件241~245，它們可移動而彼此相疊套合。故該等次部件241~245會形成一伸縮 套筒結構。在第2圖中所示的實施例中，該最上方的次部件241係附接於該轉移室的上凸緣121。該凸緣121亦可被表示為一真空室凸緣，因為一真空或幾乎一真空典型可被產生於該轉移室包圍該饋入部件的部份中。在第2圖所示的實施例中，最下方的次部件245係附接於一擴張空間凸緣224，其在沈積時，會實質上止洩地套抵一反應室凸緣234，而能阻止氣體在反應空間(第3圖的331)和包圍該反應室(第3圖的335)的氣體空間之間洩漏。
在第2圖所示的實施例中，一升降器250的可伸縮軸係附接於該擴張空間凸緣224，或直接附接於該饋入部件。該升降器250的本體亦可被附接於該轉移室上凸緣121，或該沈積反應器中的另一適當相對部件。該升降器250可例如為一種升降器其係藉由一至少部份地覆以褶縮套251或類似物的可伸縮軸來操作。在一實施例中，此裝置會在一氣動或直線致動器和該擴張空間凸緣224或該饋入部件之間形成一止洩的垂直可撓性覆套。在一實施例中，一用以移動呈中空的基材容器及該饋入部件和擴張空間凸緣，且由大氣側來控制的直線饋進套會被使用。
在一實施例中，該升降器褶縮套251的底端係與該軸止洩地耦接。以該致動器拖拉該升降器褶縮套251內的軸會收縮該升降器褶縮套251，且該至少一個基材360或該基材容器361能被拉高以供裝載或卸載，而同時使該基材處理區域及其周圍保持在真空。
在一變化實施例中，該擴張空間凸緣224並不與該饋入 部件分開却形成該饋入部件的一部份，而形成該饋入部件之一底部件。該底部件於此實施中功能如一對抵該反應室的邊緣密封物。另一方面，其功能如該升降器250(升降器軸)之一固定點。
該饋入部件具有一伸展形狀如第3圖所示，及一收縮形狀如第4圖所示。該至少一水平置放的基材360能在當界定該擴張空間的饋入部件於其收縮形狀(第4圖)時，經由該轉移室120(第1圖)來被裝載和卸載。材料藉該反應室335之反應空間331內的依序自行飽和表面反應來沈積在該至少一基材360上，則是在當該饋入部件於其伸展形狀(第3圖)時發生。該伸展形狀和收縮形狀之間的轉變能藉該升降器250(第2圖)或類似物來完成。在第2~4圖所示的實施例中，當該升降器褶縮套251伸展時，則界定該擴張空間的部件係於其伸展形狀(第3圖)。且，當該升降器褶縮套251收縮時，則界定該擴張空間的部件係於其收縮形狀(第4圖)。
在第3圖所示的實施例中，該至少一基材360係被一基材容器361所支撐或平置其上。在一實施例中，該基材容器包含二分開的部段具有一開放間隙寬度足供以一基材叉自由地移動於該二部段之間。該基材容器361係被容器支架362附接於該擴張空間凸緣224。或者，來自該電漿源110(第1和2圖)的基根及前身質蒸汽會流至該反應室335的反應空間331。來自該電漿源110的基根會如一頂向底流301而經由該擴張空間流至該反應空間331，且前身質蒸汽可由饋入管線371流經一舉例的管接頭381和該反應室凸緣234內的通 道303，或由饋入管線372流經一舉例的管接頭382和該反應室凸緣234內的通道304。廢氣會被由該底部之一排放導管移除，如該流動方向箭號305所示。
在一實施例中，該基材容器係構製成能與該擴張空間凸緣224或該饋入部件一起移動。以此方式，該至少一基材360或該基材容器361能被拉高以供裝載或卸載。在一實施例中，該基材容器361係可卸除地附接於該擴張空間凸緣224。以此方式，當在高位(第4圖)時，該基材容器361以及該至少一基材360能一起被裝載或卸載。同樣地，一批被垂直地置於一基材容器內的基材能被裝載於該沈積反應器中或由之卸載，如參照第15圖更詳確地描述於以下說明中。
在第5和6圖中所示的實施例其餘可對應於第2~4圖中所示的實施例，但並非使用一升降器其會將該饋入部件由該伸展形狀拉成該收縮形狀以供裝載或卸載，一可將該部件由該伸展形狀推成該收縮形狀的升降器會被使用。
在第5和6圖中所示的升降器包含一揚升框架591會被該升降器操作。該升降器可例如為一種升降器，其能以一氣動致動器或一具有一步進馬達及一導螺桿的直線致動器與一直線饋進套551或類似物來操作。在一實施例中，該升降器包含一可撓的部件，例如一邊緣片焊接於連接器底下，用以使該真空空間保持隔離於室內空氣。該揚升框架591係附接於該擴張空間凸緣224，或直接附接於該饋入部件。
在第5和6圖中所示的實施例中，當該直線饋進套551收 縮時，該饋入部件係在其伸展形狀(第5圖)。且，當該直線饋進套551伸展時，則該饋入部件係在其收縮形狀(第6圖)。
第7圖示出另一實施例具有一擴張空間朝向一反應室擴寬。在第7圖中所示的實施例其餘構造與操作係類似於第2~6圖中所示的實施例，唯除於此該饋入部件只包含二套疊的次部件741和742。該最下的次部件742係連接於該最上的次部件741，而使該最下的次部件742圍套著該最上的次部件741。至少該最下的次部件742可為一截頂圓錐的形式。該最上的次部件741可較好為一截頂圓錐或例如一圓筒的形式。
第8圖示出一實施例具有對稱設置的升降器。除了如第2~4圖和第7圖中所示的升降器250之外，在第8圖中的揚升機構包含另一個升降器850設在該饋入部件的相反側上。在第8圖中所示的實施例亦可構造和操作類似於第2~4圖和第7圖中所示的實施例。該升降器850可例如為一種升降器，其係以一氣動致動器或一具有一步進馬達及一導螺桿的直線致動器與一直線饋進套851或類似物來操作。在又另外的實施例中，該等對稱設置的升降器之數目係為3或更多個。
第9和10圖示出依據第3和4圖中所示的實施例並以第7圖及/或第8圖中所示實施例之特徵來補充的實施例。因此第9和10圖中所示的實施例亦構造與操作類似於第3和4圖中所示的實施例，唯除於此該饋入部件只包含二套疊的次部件741和742。可擇地，該揚升機構亦包含二或更多個對 稱設置的升降器。
於第9圖中，該界定該擴張空間的饋入部件係在其伸展形狀(該基材容器361和該至少一基材360係在一低位以供沈積)。在一實施例中，該上次部件741具有一外線(例如3~10mm寬)由該上次部件741的底緣向外延伸，且該下次部件742具有一內緣(例如3~10mm寬)由該下次部件742的頂緣向內延伸。當該饋入部件在其伸展形狀時，該內緣會貼抵於該外緣上，而在該饋入部件內的擴張空間與包圍該饋入部件的中間空間之間實質上形成一止洩的表面對抵式密封。在第10圖中，該饋入部件已被該揚升機構變形成其收縮形狀(該基材容器361與該至少一基材360係在一升高位置以供裝載或卸載)。於一實施例中，當該饋入部件在其收縮形狀時，該內緣與外緣之間會有一大的開放水平間隙。當該饋入部件變形成其伸展形狀時該間隙會消失，且該內緣會妥切地壓抵該外緣。微粒的形成會被避免，因為該等饋入次部件的表面在當該饋入部件由其伸展形狀變形成其收縮形狀再回到其伸展形狀時並不會彼此互相對抵磨擦。
第11圖示出依據一實施例使用一基材容器作為一流動障礙的原理。在此實施例中，該基材容器361相較於該反應室335的整體寬度係大得使其會形成該反應室335中之氣體流的主要或首要障礙。於一實施例中，在該擴張空間凸緣224或類似物內的基材容器附接物係被設成會使該基材容器361能側向地儘量靠近該反應室的中心。以此方式，則由該基材容器361至該反應室335相反兩側之壁的距離(距離a 和b)係為相同。當該等氣體流1103和1103’流向該排放導管時，被以箭號305表示之該排放導管內的流動方向於該基材容器361的兩側上係接近相同，其中存有可使一較均勻的材料生長在該基材360上的條件，因為一壓力階差會形成於該基材容器下方的氣體空間與該基材容器上方的氣體空間之間，其會有助於將所有的氣態物質沿側向由該基材的中央區域有效率地導過該基材360的外緣，且再導過該基材容器361的外緣。一壓力階差意指該壓力在該基材容器上方係比在該基材容器下方更高。
為能補償一不均勻的氣體流，或為了調整該氣體流以使生長在該至少一基材上的材料能儘可能地均勻，一流量調整部件譬如第12圖中所示的部件1290可被使用於該反應室335中。在第12圖所示的實施例中，該流量調整部件1290係置設在該基材容器361與該反應室335的壁之間。在一實施例中，其是一環狀構件，在一實施例中，其會包圍該基材容器361。在一實施例中，該流量調整部件1290會操作如該基材容器361之一支撐物。在一實施例中，其實質上充填於該基材容器361和該反應室壁之間的空間。該流量調整部件1290較好係為穿孔的，或至少部份水平或垂直地開隙以便受控的氣體流穿過或繞過該流量調整部件。
第13和14圖示出該流量調整部件1290其中含有孔等(或通道)。此一實施例中的流量調整操作係基於一較大的孔能夠傳送通過比一較小的孔(較小氣流傳導率)更多的流量(較高氣流傳導率)之事實。視其需要而定，該等孔可為均一 尺寸，譬如第13圖中的孔1391等，或它們可為不同的尺寸，如第14圖中所示者。於第14圖所示的實施例中，在一特定扇形區1495中的孔1492等相較於其它的孔1491等係較小，而會在該等較小孔的區域中造成一流量限制。在一實施例中，該流量調整部件具有一可變的孔密度，而使具有較高孔密度的區域會有比具有較小孔密度的區域更高的氣體流傳導率。
第15圖示出依據一實施例在該沈積反應器中處理一批基材。該沈積反應器係可由該反應室1535的頂側裝載和卸載。
當該擴張空間凸緣224在其上位時，該反應室1535係能以一帶著一批垂直放置的基材1560之基材容器1561來裝載或卸載。該帶著基材1560等之基材容器1561可被沿一側向1501移入該擴張空間凸緣224或類似物中的附接件1563中以供裝載，及由該等附接件1563移出以供卸載。該基材容器1561包含抓持構件1564等，譬如扣鈎或類似物，其會套入該等附接件1563中。該擴張空間凸緣224與帶著該等基材1560的基材容器1561能一起被借助於該揚升機構(未示於第15圖)來沿一垂直方向1502移動。其能被降低至該反應室1535中以供沈積，且接著在處理之後，由該反應室1535升高移出以供卸載。於該沈積製程中，該擴張空間凸緣224會密封該反應空間隔絕於包圍該反應室1535的中間空間。
或者，在該基材容器1561內的該批基材1560能被移入及移出該反應室1535，唯其並未被附接於該擴張空間凸緣224，例如，而是以一適當的機器人，其會伸出一基材容器 操縱器(未示出)於該反應室上方以將該基材容器更換一新的容器。
相關於第15圖所述之裝載和卸載方法及附接件等亦可應用於本說明中所呈現的其它實施例。
第16圖示出一變化實施例具有一人手進入艙口。類似於前述各實施例，在第16圖所示實施例中的基根流1601會在一擴張空間1640中擴張成一擴張的基根流1611。如在先前實施例中，該電漿產生器與該基材容器之間的氣體空間實質上係由一開放氣體空間所構成，因此由該電漿產生器所產生的大部份基根係能夠基本上完好如初地達到該基材，而在該基材之前不會撞擊到任何表面。任何與表面的接觸皆會減低該等基根的濃度。但是，不像呈現於某些先前實施例中者。在本實施例中，界定該擴張空間1640(第16圖)的部件並不須要是可改變其尺寸的，但該至少一基材能經由一設在會界定該擴張空間的部件之一側的人手進入艙口1625來被裝載和卸載。該人手進入艙口1625能例如經由第1圖中所示的艙口123來方便地操作。
在一實施例中，於此所述的沈積反應器係為一電腦控制的系統。一儲存於該系統之一記憶體中的電腦程式會包含指令，其在當被該系統的至少一處理器執行時會使該沈積反應器按指示操作。該等指令可呈電腦可讀程式碼的形式。第17圖示出一沈積反應器控制系統1700的粗略方塊圖。在一基本系統設定中，製程參數會借助於軟體來被程式化，且指令會被以一人機介面(HMI)端子1706來執行，並 經由以太網(Ethernet)匯流排1704或類似物下載至一控制箱1702。在一實施例中，該控制箱1702包含一通用的可程式化邏輯控制(PLC)單元。該控制箱1702包含至少一微處理器用以執行含有程式碼的控制箱軟體，其係儲存於一記憶體，動態與靜態記憶體，I/O模組，A/D和D/A變流器，及繼電器中。該控制箱1702會發送電力至該沈積反應器之適當閥的氣動控制器，並會與適當的質量流控制器具有二路導通，且會控制該電漿源的操作與基根產生和該等升降器，如同其會控制該沈積反應器的操作，該等升降器的操作控制包含控制該等升降器來移動一帶著該至少一基材的基材容器於一可供裝載或卸載的上位及一可供沈積的下位之間。該控制箱1702可測量並將得自該沈積反應器的探針讀數傳輸至該HMI端子1706。一點線1716示出該沈積反應器的部件與該控制箱1702之間的介面線。
以下實驗例進一步示範所擇實施例的操作。
(範例1)
在本例中，一ALD反應器係設有一自動式晶圓裝載系統，及一遠離的電漿產生器。該晶圓裝載系統係以一閘閥附接於該裝載鎖定凸緣122(第1圖)。在此實驗中該沈積反應器係不用該關閉構件115地來操作，且該電漿產生器被附接在該轉移室上凸緣121的頂上。該ALD反應器之非基根前身質的饋入管線371、372會被以氮氣清除。於該各饋入管線中的氮氣流率典型係在50~150sccm的範圍內。較小的氮流率(50sccm)較好被用於饋入管線中，以使該反應室331的壓 力保持適合於處理基根。
在該遠離的電漿產生器和該ALD反應室之間的基根源管線會被以氬氣清除。該氬氣的流率典型係在10~100sccm的範圍內。較小的氬氣流率(20sccm)較好被用來可靠地啟動該電漿。
該ALD反應室會被加熱至200℃，並同時以一真空泵將該反應器保持在真空。在以該電漿源來產生基根時，該反應室的壓力較好是在0.2~10hPa的範圍內。該擴張空間凸緣224會與該等套疊的擴張空間次部件241、242一起被以該升降器250升高至該晶圓處理位置。該閘閥會打開，且一帶有一100mm矽晶圓的晶圓叉會被以該自動式晶圓裝載系統推送穿過該擴張空間凸緣224與該反應室凸緣234之間的開隙，而至該等基材容器361部段上方的空間。嗣該晶圓叉會被降低直到該基材平置於該等基材容器361部段上。該基材容器361在其左和右部段之間有一足夠寬的開隙，而使該晶圓叉能被自由地上下移動於該基材容器的兩側之間，同時該基材容器的二部段能牢固地支撐被由該晶圓叉送來的晶圓。然後該空的晶圓叉會被從該等基材容器361部段底下的空間水平地拉開移至該裝載鎖定空間(未示出)。
包圍該反應室之該反應器的中間空間係被以一附接於該裝載鎖定凸緣122的閘閥(未示出)密封隔絕於該裝載鎖定空間。該擴張空間凸緣224與該基材容器361會被以氣動揚升系統降低至該反應室上的沈積位置，而使該反應室空間封隔於該中間空間。
該沈積製程係始於將三甲基鋁(TMA)蒸汽脈衝送經該饋入管線371而至該反應室歷時0.1秒。TMA分子會化學吸附於該基材表面上，並在該表面上形成一鋁前身物質的分子層。然後該反應室會被以由該等非基根前身質饋入管線371、372達到的氮氣，和由該電漿產生器達到的氬氣清除歷時8秒，而來移除過剩的TMA分子及由該等表面反應所致生的反應副產物(譬如甲烷CH4分子)。
氬氣會持續地通過該遠離的電漿產生器流至該ALD反應室，以阻止反應氣體朝該遠離的電漿產生器回流。該氬氣的質量流率為20sccm。在該遠離的電漿產生器之前的氧氣管線之脈衝閥會被打開以將氧氣注入該流動的氬氣中。該氧氣的質量流率為50sccm。因該氧氣的注入會改變該遠處電漿產生器內的壓力，故在該遠處電漿產生器內部之氬氣和氧氣混合流的穩定化會等待1.5秒。此前等待狀態(在本實驗中為1.5秒)會有助於在該沈積製程的每一脈衝程序時可靠地來啟動該電漿。嗣該電漿產生器的功率標度會從該RF功率關閉標度(p1=0W)增加至RF功率開動標度(p2=2500W)，並保持在該RF功率開動標度歷時6秒以產生氧基根。然後該功率標度會被減回至該RF功率關閉標度(p1=0W)。在0.5秒之後該氧氣管線的脈衝閥會關閉。此在減少該RF功率標度後之可擇的後等待狀態(在本實驗中為0.5秒)，會被用來在該沈積製程的每一脈衝程序時以一受控方式可靠地來關閉該電漿。
為完成該基本的脈衝程序，該系統會被以如前該TMA 脈衝之後的相同方式來清除，俾由該反應室移除殘餘的前身質分子和反應副產物。該包含TMA脈衝/清除/基根脈衝/清除等之脈衝程序會被重複500次。
於該沈積製程之後，該擴張空間凸緣224會與該等套疊的擴張空間次部件241、242等一起被以該升降器250升高至該晶圓處理位置。該閘閥會開啟，且一空的晶圓叉會被以該自動式晶圓裝載系統推送穿過該擴張空間凸緣224與該反應室凸緣234之間的開隙，而至該等基材容器361部段下方的空間。嗣該晶圓叉會被升高直到該基材平置於該晶圓叉上。然後該晶圓叉與該晶圓會被由該等基材容器361部段上方的空間水平地拉開至該裝載鎖定空間(未示出)。
結果，該100mm晶圓會有一高品質的Al2O3薄膜，並有由49個點測得之小於2%的1sigma厚度不均一度在該晶圓上。
(範例2)
一沈積實驗係在200℃以TMA和分子氧(O2)於熱ALD模式中進行來作比較。顯然O2太惰性而不能與TMA反應，致並未生長一薄膜。故，氧基根(O＊)會被需要來供該薄膜生長。
以上說明已藉由本發明之非限制性的特定應用例和實施例來提供發明人目前所思及之用以實行本發明的最佳模式之一完整且有利瞭解的描述。但顯然對一精習於該技術者而言，本發明並不受限於呈現於上之各實施例的細節，而是其能被使用等效的手段來實行於其它實施例中，但不偏離於本發明的特徵。
又，本發明的前揭實施例之某些特徵可被優先地使用而沒有對應地使用其它的特徵。因此，以上描述可被視為僅是本發明之原理的說明，而非其限制。故，本發明的範圍係僅由所附申請專利範圍來限制。
101‧‧‧源氣體管線
102‧‧‧管線
110‧‧‧電漿源
115‧‧‧閥
120‧‧‧基材轉移室
121‧‧‧上凸緣
122‧‧‧裝載鎖定凸緣
123‧‧‧艙口
130‧‧‧ALD反應模組
224‧‧‧擴張空間凸緣
234‧‧‧反應室凸緣
241~245‧‧‧次部件
250，850‧‧‧升降器
251‧‧‧褶縮套
301‧‧‧頂向底流
303，304‧‧‧通道
305‧‧‧流動方向
331‧‧‧反應空間
335，1535‧‧‧反應室
360，1560‧‧‧基材
361，1561‧‧‧基材容器
362‧‧‧容器支架
371，372‧‧‧饋入管線
381，382‧‧‧管接頭
551，851‧‧‧饋進套
591‧‧‧揚升框架
741，742‧‧‧次部件
1103，1103’‧‧‧氣體流
1290‧‧‧流量調整部件
1391，1491，1492‧‧‧孔
1495‧‧‧扇形區
1501‧‧‧側向
1502‧‧‧垂直方向
1563‧‧‧附接件
1564‧‧‧抓持構件
1601‧‧‧基根流
1611‧‧‧擴張的基根流
1625‧‧‧人手進入艙口
1640‧‧‧擴張空間
1700‧‧‧控制系統
1702‧‧‧控制箱
1704‧‧‧匯流排
1706‧‧‧人機介面端子
1716‧‧‧介面線
a，b‧‧‧間距
第1圖示出一依據一實施例的沈積反應器；第2圖示出一實施例具有一擴張空間朝向一反應室擴寬；第3圖示出一實施例具有一升降器拖著一基材容器升高以供裝載；第4圖示出第3圖實施例中的基材在一升高位置；第5圖示出一實施例具有一升降器推著一基材容器升高以供裝載；第6圖示出第5圖實施例中的基材在一升高位置；第7圖示出另一實施例具有一擴張空間朝向一反應室擴寬；第8圖示出一實施例具有對稱設置的升降器；第9圖示出依據第3圖所示實施例之另一實施例；第10圖示出第9圖實施例中的基材在一升高位置；第11圖示出依據一實施例使用一基材容器作為一主要流動障礙的原理；第12圖示出一實施例具有一流量調整部件；第13圖示出第12圖的流量調整部件之一實施例；第14圖示出第12圖的流量調整部件之另一實施例；第15圖示出依據一實施例在該沈積反應器內處理一批 基材；第16圖示出一變化實施例具有一人手進入艙口；及第17圖示出一依據一實施例之一沈積反應器控制系統的粗略方塊圖。
101‧‧‧源氣體管線
102‧‧‧管線
110‧‧‧電漿源
115‧‧‧閥
121‧‧‧上凸緣
224‧‧‧擴張空間凸緣
234‧‧‧反應室凸緣
241~245‧‧‧次部件
250‧‧‧升降器
251‧‧‧褶縮套

Claims (15)

  1. 一種沈積反應器，包含：一饋入部件，可界定出一擴張空間，其係構製成可使反應物如一頂向底流(top to bottom flow)而由一電漿源導向一反應室，該擴張空間會朝向該反應室逐漸擴寬；及一揚升機構，用以由該反應室的頂側將至少一基材裝載於該反應室；且該沈積反應器係構製成可藉依序的數個自行飽和表面反應來將材料沈積在該反應室中的該至少一基材上。
  2. 如申請專利範圍第1項之沈積反應器，其中該揚升機構係構製成能改變該饋入部件的尺寸。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該饋入部件具有一收縮形狀和一伸展形狀，且該揚升機構係構製成可將該饋入部件由該伸展形狀推或拉至該收縮形狀，而當該饋入部件在其收縮形狀時容許該至少一基材的裝載。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該饋入部件係構製成可垂直地變形。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該饋入部件包含一組套疊的次部件或環狀構件而其可移動以互相套入疊合。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該饋入部 件係由二套疊的次部件所構成。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該饋入部件係附接於一擴張空間凸緣，該擴張空間凸緣則在沈積期間會配接對抵該反應室之一頂部凸緣。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該揚升機構係構製成能使一基材容器於一可供裝載或卸載的上位、與一可供沈積的下位之間移動，而該基材容器帶著該至少一基材。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，包含一基材轉移室而其介於該電漿源與該反應室之間。
  10. 如申請專利範圍第9項之沈積反應器，其中該基材轉移室包含一用於一裝載鎖件的介面。
  11. 如申請專利範圍第1項之沈積反應器，包含一人手進入艙口(manual access hatch)而其在該饋入部件中。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該揚升機構包含多數個對稱置設的升降器。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，其中該沈積反應器係構製能使用一帶著該至少一基材的基材容器，以作為反應空間中的氣體流之一主要障礙。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之沈積反應器，包含一流量調整部件而其介於基材容器和反應室壁之間。
  15. 一種方法，包含：操作如申請專利範圍第1-14項中任一項的沈積反應器，該沈積反應器具有一可界定出一擴張空間的饋入 部件，該饋入部件係構製成可使反應物如一頂向底流而由一電漿源導向一反應室，該擴張空間會朝向該反應室逐漸擴寬，該方法包含：操作一揚升機構，以自該反應室的頂側將至少一基材裝載於該反應室，且藉由依序的數個自行飽和表面反應來將材料沈積在該反應室中的該至少一基材上。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5885830B2 (ja) 2011-04-07 2016-03-16 ピコサン オーワイＰｉｃｏｓｕｎ Ｏｙ プラズマ源を有する堆積反応炉
CN104812938B (zh) * 2012-11-23 2017-07-07 皮考逊公司 Ald反应器中的衬底装载
US9624578B2 (en) * 2014-09-30 2017-04-18 Lam Research Corporation Method for RF compensation in plasma assisted atomic layer deposition
FI126970B (en) 2014-12-22 2017-08-31 Picosun Oy Atomic layer cultivation in which the first and second species of source materials are present simultaneously
KR102586409B1 (ko) * 2016-04-12 2023-10-11 피코순 오와이 금속 휘스커를 억제하기 위한 ald에 의한 코팅
WO2018050953A1 (en) * 2016-09-16 2018-03-22 Picosun Oy Apparatus and methods for atomic layer deposition
CN110234793B (zh) * 2017-02-08 2020-10-02 皮考逊公司 具有可移动结构的沉积或清洁装置和操作方法
JP6445603B2 (ja) * 2017-03-07 2018-12-26 ピコサン オーワイＰｉｃｏｓｕｎ Ｏｙ Ａｌｄ反応炉における基板の装填
CN106987826B (zh) * 2017-05-22 2019-03-12 沈阳拓荆科技有限公司 一种双腔式等离子体沉积镀膜方法
US10697059B2 (en) 2017-09-15 2020-06-30 Lam Research Corporation Thickness compensation by modulation of number of deposition cycles as a function of chamber accumulation for wafer to wafer film thickness matching
FI129609B (en) * 2020-01-10 2022-05-31 Picosun Oy SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT
RU2752059C1 (ru) * 2020-07-14 2021-07-22 Пикосан Ой Устройство для атомно-слоевого осаждения (ald)
RU2748658C1 (ru) * 2020-07-16 2021-05-28 Пикосан Ой Устройство для осаждения или очистки с подвижной конструкцией и способ его эксплуатации
JP7308330B2 (ja) * 2021-05-10 2023-07-13 ピコサン オーワイ 基板処理装置及び方法
FI130545B (en) * 2021-09-14 2023-11-08 Picosun Oy SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT AND METHOD

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2880902A (en) * 1957-06-03 1959-04-07 Owsen Peter Collapsible article
US3138483A (en) * 1960-01-11 1964-06-23 Polymer Processes Inc Apparatus for coating interior of hollow body
SU769834A1 (ru) * 1978-07-20 1981-09-07 Институт Физики Полупроволников Со Ан Ссср Устройство дл осождени слоев из газовой фазы
JPS63136921U (zh) * 1987-03-02 1988-09-08
US5088444A (en) * 1989-03-15 1992-02-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Vapor deposition system
JPH0336274A (ja) * 1989-06-30 1991-02-15 Sony Corp プラズマ装置
TW239164B (zh) * 1992-08-12 1995-01-21 Tokyo Electron Co Ltd
JPH0845907A (ja) * 1994-07-29 1996-02-16 Toshiba Corp 半導体装置のプラズマ処理方法
KR100239405B1 (ko) * 1996-10-24 2000-01-15 김영환 반도체 제조장치
RU2099440C1 (ru) * 1997-01-24 1997-12-20 Плазма Текнололоджи Лимитед Способ обработки поверхностей и устройство для его осуществления
UA69453C2 (uk) * 2001-11-20 2004-09-15 Науковий Центр "Інститут Ядерних Досліджень" Національної Академії Наук України Плазмохімічний реактор
JP2004296490A (ja) 2003-03-25 2004-10-21 Tokyo Electron Ltd 処理装置
US7399388B2 (en) * 2003-07-25 2008-07-15 Applied Materials, Inc. Sequential gas flow oxide deposition technique
US20050252449A1 (en) 2004-05-12 2005-11-17 Nguyen Son T Control of gas flow and delivery to suppress the formation of particles in an MOCVD/ALD system
JP4879509B2 (ja) 2004-05-21 2012-02-22 株式会社アルバック 真空成膜装置
US7601242B2 (en) * 2005-01-11 2009-10-13 Tokyo Electron Limited Plasma processing system and baffle assembly for use in plasma processing system
KR100640550B1 (ko) * 2005-01-26 2006-10-31 주식회사 아이피에스 플라즈마 ａｌｄ 박막증착방법
US8211235B2 (en) * 2005-03-04 2012-07-03 Picosun Oy Apparatuses and methods for deposition of material on surfaces
FI119478B (fi) * 2005-04-22 2008-11-28 Beneq Oy Reaktori
US8741062B2 (en) * 2008-04-22 2014-06-03 Picosun Oy Apparatus and methods for deposition reactors
US8282334B2 (en) 2008-08-01 2012-10-09 Picosun Oy Atomic layer deposition apparatus and loading methods
US20100183825A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-22 Cambridge Nanotech Inc. Plasma atomic layer deposition system and method
JP5885830B2 (ja) 2011-04-07 2016-03-16 ピコサン オーワイＰｉｃｏｓｕｎ Ｏｙ プラズマ源を有する堆積反応炉

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Publication number Publication date
KR20200118244A (ko) 2020-10-14
SG11201405415TA (en) 2014-11-27
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