TWI730008B - 原子層沈積設備以及藉由使用原子層沈積形成層體的方法 - Google Patents

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Abstract

一設備包括一真空腔、一晶圓運送機構、一第一氣體來源、一第二氣體來源及一再利用氣體管路。真空腔分隔為包括一第一反應區、一第二反應區及一第三反應區的至少三個區域。晶圓運送機構是用以將一晶圓自該第一區域經由該第二區域運送該第三區域。第一氣體來源經由一第一氣體管路供應一第一氣體至該第一反應區域，並且第二氣體來源經由一第二氣體管路供應一第二氣體至該第二反應區域。再利用氣體管路連結於該第一反應區域與第三反應區域之間，用以供應在該第一反應區域所收集的未使用的第一氣體至該第三反應區域。

Description

原子層沈積設備以及藉由使用原子層沈積形成層體的方法
本揭露關於一種用於製造一薄膜的設備，特別是關於一種在半導體裝置製程中用於原子層沈積(Atomic Layer Deposition,ALD)以製造一薄膜的設備。
半導體工業已進步至奈米尺寸科技製程，為了成就更高裝置密度，更好的效能以及更低的成本，多種形成薄膜的技術已被發展。原子層沈積為其中一種形成薄膜的技術。
根據目前揭露的一個部分，一個裝置包括一真空腔、一晶圓運送機構、一第一氣體來源、一第二氣體來源及一再利用氣體管路。真空腔分隔為包括一第一反應區、一第二反應區及一第三反應區的至少三個區域。晶圓運送機構是用以將一晶圓自該第一區域經由該第二區域運送該第三區域。第一氣體來源經由一第一氣體管路供應一第一氣體至該第一反應區域，並且第二氣體來源經由一第二氣體管路供應一第二氣體至該第二反應區域。再利用氣體管路連結於該第一反應區域與第三反應區域之間，用以供應在該第一反應區域所收集的未使用的第一氣體至該第三反應區域。
根據目前揭露的另一部分，一個裝置包括一真空腔、一晶圓運送機構、一第一氣體來源、一第二氣體來源及一再利用氣體管路。真空腔分隔為 包括一第一反應區、一第二反應區及一第三反應區的至少三個區域。該等反應區域位於圓形的週緣上。晶圓運送機構包括多個晶圓載台位於上述圓形的週緣上，並且晶圓運送機構運送晶圓自一個反應區域至相鄰的反應區域。用於供應一第一氣體的第一氣體來源經由一第一氣體管路連結至該第一反應區域，用於供應一第二氣體的第二氣體來源經由一第二氣體管路連結至該第二反應區域。再利用氣體管路連結於該第一反應區域與第三反應區域之間，用以供應在該第一反應區域所收集的未使用的第一氣體至該第三反應區域。
根據目前揭露的再另一部分，一藉由使用一原子層沈積形成一層體的方法包括下列步驟。放置一晶圓於一第一反應區域，並且供應一第一氣體至該晶圓，如此以至於在該晶圓的一個表面吸收該第一氣體。運送吸收有該第一氣體的該晶圓至一第二反應區域。供應一第二氣體至在該第二反應區域的該晶圓，如此以至於已吸收的該第一氣體與該第二氣體進行反應，以形成一物質的第一層。運送形成有該物質的第一層的該晶圓至一第三反應區域。在該第三反應區域中，供應該第一氣體至形成有該物質的第一層的該晶圓，如此以至於該第一層的表面吸收該第一氣體。在供應該第一氣體至該第三反應區域的操作中，供應至該第一反應區域內且在第一反應區域未被使用的第一氣體是被供應至該第三反應區域。
10:第一氣體噴射埠
12:氣體噴射噴嘴
15:氣體抽氣埠
20:第二氣體噴射埠
25:氣體抽氣埠
30:第三氣體噴射埠
35:氣體抽氣埠
95:噴射埠
100:真空腔
110:晶圓運送機構
120:晶圓載台
200:真空腔
210:晶圓運送機構
220:晶圓載台
225:閘極電極
225:閘極電極
230:懸臂
235:閘極介電層
240:旋轉驅動機構
242:源極/汲極
245:矽化物層
250:側邊間隔物
260:遮罩層
270:接觸窗蝕刻停止層
A:元素
B:元素
CH1:第一反應區域
CH2:第二反應區域
CH3:第三反應區域
CH4:第四反應區域
CH5:第五反應區域
CH6:第六反應區域
CH7:第七反應區域
CH8:第八反應區域
G0:非反應氣體來源
G1:第一氣體來源
G2:第二氣體來源
F1、F2、F3、F4:氣流控制器
L:線段
P0、P1、P2、P3:氣體管路
PP1:幫浦
RP:再利用氣體管路
RP1:第一再利用氣體管路
RP2:第二再利用氣體管路
RP3:第三再利用氣體管路
RPA:額外的再利用氣體管路
WA:晶圓
V1、V2、V3、V4、V5、V6:閥
θ:角度
根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。
第1A圖至第1D圖顯示一原子層沈積方法的一般概念。
第2圖顯示根據目前揭露的一個實施例中用於原子層沈積的設備的示範性示意圖。
第3A圖顯示一氣體噴嘴以及一晶圓的角關係的示範性示意圖。
第3B圖顯示一氣體噴嘴以及一晶圓的角關係的示範性示意圖。
第4圖顯示根據目前揭露的一實施例中用於原子層沈積的不同設備的示範性示意圖。
第5圖顯示根據目前揭露的一實施例中用於原子層沈積的不同設備的示範性示意圖。
第6圖顯示根據目前揭露的另一實施例中用於原子層沈積的設備的示範性示意圖。
第7圖顯示根據目前揭露的一個實施例中原子層沈積設備/方法在半導體製程的應用的示例。
以下將特舉數個具體之較佳實施例，並配合所附圖式做詳細說明，圖上顯示數個實施例。然而，本揭露可以許多不同形式實施，不局限於以下所述之實施例，在此提供之實施例可使得揭露得以更透徹及完整，以將本揭露之範圍完整地傳達予同領域熟悉此技藝者。
而且，為便於描述，在此可以使用諸如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...之上”、“上部”等的空間相對術語，以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關係。除了圖中所示的方位外，空間相對術語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉90度或在其他方位上)，而本文使用的空間相對描述符可以同樣地作相應的解釋。應該理解，可以在方法之前、期間和之後提供額外的操作，並且對於方法的其他實施例，可以替換或消除一些描述的操作。
第1A圖至第1D圖顯示一原子層沈積方法的一種一般概念。利用原子層沈積(atomic layer deposition,ALD)的方法形成一薄膜(例如：金屬氮 化物)的步驟說明如下。氣化一第一前驅物材料(包括元素A)並提供該氣化的第一前驅物材料氣體(第一前驅物氣體)至放置在一真空腔的一基板上，如第1A圖所示。第一前驅物氣體(分子)在晶圓上吸收，並以例如熱的方式在晶圓的表面分解第一前驅物氣體，藉此製造包括元素A的一單原子層(mono-atomic layer)在基板上。接著，導入一排除氣體(purge gas)，以排除來源氣體中不必要的部份，如第1B圖所示。接著，導入包括元素B的一第二前驅物氣體(反應氣體)至晶圓的表面，如此第二前驅物氣體(元素B)與元素A的單原子層進行反應，如第1C圖所示。再次導入一排除氣體，以清除反應氣體不必要的部份，並且形成元素A與元素B的反應產物的物質的單一層體，如第1D圖所示。重複第1A圖至第1D圖的步驟，以形成具有期望厚度的物質的薄膜。因為層體是對於每一個單原子層而被形成，所以以原子層沈積方法形成的層體，層體具有可以共形成長至一凸起(projection)或是一具有高深寬比(aspect ratio)的小孔洞/凹口當中的特色。
第2圖顯示根據目前揭露的一個實施例中用於原子層沈積的設備的示範性示意圖。
ALD設備包括具有一幫浦系統(圖未示)的一真空腔100，以維持真空腔內部的壓力在一期望程度。
真空腔100分隔為多個反應區域，舉例而言，包括一第一反應區域CH1、一第二反應區域CH2及一第三反應區域CH3。第一、二、三反應區域CH1、CH2、CH3依順序排列。當然，反應區域的數量不限制為三個。反應區域可為四個或多個，在一些示例中反應區域可為八個。
多個反應區域可為物理性的牆板所區隔，或者利用由來自非反應氣體來源G0並經由氣體管路P0所供應的非反應氣體(惰性氣體)所產生的氣流所區隔。舉例而言，非反應氣體包括氦氣、氬氣或氮氣。用於氣簾的非反應氣 體是自多個噴射埠95供應至各個相鄰反應區域間的區域，如此以至於在一反應區域中的氣體不會擴散至相鄰反應區域當中。氣體管路P0可包括一氣流控制器以及/或者一閥。
在真空腔100內，晶圓運送機構110用於運送一放置於晶圓載台120上的晶圓WA(或一基板)自第一反應區域CH1經由第二反應區域CH2運送至第三反應區域CH3。晶圓運送機構110以連續的方式(以固定的速度)或是步進式的方式運送晶圓WA。晶圓運送機構110可包括一輸送帶、一機械手(robotic)、一滾輪(spin-wheel)、以及/或者其他在此產業中已知的晶圓運送機構/系統。晶圓運送機構110可以連同晶圓載台120一起運送晶圓WA或者單僅運送晶圓WA。
原子層沈積設備更包括一第一氣體來源G1及一第二氣體來源G2。第一氣體來源G1經由氣體管路P1、P3供應含有作為活性物質(active component)的一第一前驅物的一第一氣體至第一反應區域CH1及第三反應區域CH3。第二氣體來源G2經由氣體管路P2供應含有作為活性物質的一第二前驅物的一第二氣體。每一個氣體管路P1、P2、P3可各自包括一氣流控制器F1、F2、F3以及/或者一閥V1、V2、V3。另外，也提供有用於供應一清除氣體(purge gas)，例如：非反應氣體，的一氣體來源，以自晶圓WA清除多餘的第一/第二氣體。
第一反應區域CH1提供有連結至氣體管路P1的一第一氣體噴射埠10，以當晶圓WA放置在第一反應區域CH1時供應第一氣體至晶圓WA，以及一氣體抽氣埠15，以抽去在第一反應區域CH1內未使用於原子層沈積的沈積作用的第一氣體。
相似的，第二反應區域CH2提供有連結至氣體管路P2的一第二氣體噴射埠20，以當晶圓WA放置在第二反應區域CH2時供應第二氣體至晶圓WA，以及一氣體抽氣埠25，以抽去在第二反應區域CH2內未使用於原子層沈積 的沈積作用的第二氣體。並且，第三反應區域CH3提供有連結至氣體管路P3的一第三氣體噴射埠30，以當晶圓WA放置在第三反應區域CH3時供應第三氣體至晶圓WA，以及一氣體抽氣埠35，以抽去在第三反應區域CH3內未使用於原子層沈積的沈積作用的第三氣體。
原子層沈積設備更包括一再利用氣體管路RP，再利用氣體管路RP連結在第一反應區域CH1的氣體抽氣埠15與第三反應區域CH3的第三氣體噴射埠30之間。在第一反應區域CH1內所收集到的未使用的第一氣體經由再利用氣體管路RP供應至第三反應區域CH3。一氣體運送機構，例如一幫浦PP1、一氣流控制器F4以及/或者一閥V4可提供在再利用氣體管路RP。
如第2圖所示，第三氣體噴射埠30可連結至再利用氣體管路RP以及氣體管路P3，藉此當晶圓WA放置於第三反應區域CH3時，供應由第一反應區域CH1所供應的未使用的第一氣體以及由氣體來源G1所供應的新進的第一氣體至少其中之一者至晶圓WA。藉由閥V3、V4的操作，可以供應未使用的第一氣體以及新進的第一氣體其中之一者或者兩者至第三反應區域CH3。在部分實施例中，閥V3、V4可由三向閥(three-way valve)所取代。
第一至第三反應區域CH1、CH2、CH3提供有一加熱器(圖未示)以加熱晶圓以及在晶圓周遭的大氣。在部分實施例中，加熱器可提供在晶圓載台120內。並且，在原子層沈積設備內也提供有一真空幫浦系統以及一負載鎖室(load-lock)系統。
目前實施例中，藉由使用原子層沈積設備的原子層沈積的沈積作用描述如下。
藉由晶圓運送機構110運送一晶圓WA至第一反應區域CH1。在第一反應區域CH1中，供應第一氣體，例如：SiH4、SiH6以及/或者SiH2Cl2，至晶圓WA表面。這些氣體可藉由非反應氣體，例如：He、Ar或N2，進行稀釋。如 第1A圖及第1B圖所示，形成一矽的單原子層於晶圓WA表面。
在矽的單原子層形成於晶圓WA表面後，藉由晶圓運送機構110運送晶圓WA至第二反應區域CH2。在第二反應區域CH2中，供應第二氣體，例如：NH3，至晶圓WA表面。此氣體可藉由非反應氣體，例如：He、Ar或N2，進行稀釋。如第1C圖及第1D圖所示，形成介於矽與氮之間(矽氮化物)的一第一“原子”層於晶圓WA的表面。
接著，藉由晶圓運送機構110運送晶圓WA至第三反應區域CH3。並且再一次的供應第一氣體在已形成有矽氮化物的第一層的晶圓WA表面。形成一矽的單原子層在矽氮化物的第一層。
在此，在第三反應區域CH3中供應至晶圓的氣體包括未使用的第一氣體，未使用的第一氣體在第一反應區域CH1中未使用於原子層沈積的沈積作用。藉由再次利用自第一反應區域CH1收集的未使用氣體，有可能提升在來源氣體使用的效率並且降低形成薄膜的成本。舉例而言，若未使用氣體未進行再利用，在氣體使用的效率上是小於0.1%(亦即，超過99.9%的氣體是遭到浪費)。相反的，透過再利用未使用氣體，效率可以提升超過1%。
此外，如上所述，第三氣體噴射埠30能夠供應來自氣體來源G1的新進的氣體。透過控制控制閥V3以及氣流控制器F3，加入新進的氣體至來自第一反應區域CH1的未使用氣體當中，藉此維持第一氣體當中反應物質(前驅物)的濃度。
在第三反應區域CH3的操作之後，更進一步運送晶圓WA至第四反應區域(圖未示)，第四反應區域具有相似於第二反應區域CH2的配置，並且供應第二氣體至晶圓WA的表面，藉此形成矽氮化物的一第二“原子”層在晶圓WA表面。若有接續的反應區域，例如：第五反應區域、第六反應區域...，使用第一氣體與第二氣體的原子層沈積的沈積作用則會重複。或者，在第四反應區 域的沈積作用之後，回送晶圓WA至第一個反應區域，並且使用第一氣體以及第二氣體進行原子層沈積的沈積作用在第一至第四反應區域重複。在特定的一些實施例中，在第四反應區域的原子層沈積的沈積作用之後，晶圓WA是在相反方向上自第四反應區域運送至第一反應區域CH1。
並且，在部分實施例中，以相似於第2圖中在第三反應區域CH3內再利用在第一反應區域CH1所收集到的未使用的第一氣體的方式，收集在第二反應區域CH2未使用的第二氣體並供應至第四反應區域。
在一實施例中，如第2圖所示，包括一或多個氣體噴射噴嘴的氣體噴射埠10、20、30位於每一反應區域的第一端(亦即，在晶圓運送方向的上游端)，且氣體抽氣埠15、25、35位於每一反應區域的第二端(亦即，在晶圓運送方向的下游端)。在特定的一些實施例中，第一端可為晶圓運送方向的下游端，並且第二端可為晶圓運送方向的上游端。在此配置下，有可能可以維持氣流相對晶圓的表面平行或者相對晶圓的表面構成一個小的角度，進而使抽氣埠更容易收集未使用的氣體。多個氣體噴射埠以及/或者多個氣體抽氣埠可提供於一個反應區域內。
雖然在第2圖中供第一來源氣體的第一反應區域CH1以及供第二來源氣體的第二反應區域CH2彼此相鄰，一個緩衝區域可以存在於第一反應區域CH1與第二反應區域CH2之間，以利用惰性氣體清除多餘的第一來源氣體。
第3A圖顯示一氣體噴嘴以及一晶圓的角關係的示範性示意圖。舉例而言，氣體噴射埠10包括多個氣體噴射噴嘴12，氣體噴射噴嘴12排列於氣體噴射埠10的寬度方向上。如第3A圖所示，晶圓WA表面與氣體分嘴延伸的方向(線段L)夾設一角度θ。在一實施例中，角度θ可設定介於約0度至約20度之間。在另一些實施例中，角度θ可設定介於約0度至約10度之間。
在一些實施例中，如第3B圖所示，氣體噴射埠10可以具有彎曲 的出口表面，氣體噴嘴12提供於其內。上述出口表面的曲率可對應於晶圓的曲率。
在第2圖中，第一反應區域CH1以及第二反應區域CH2在水平方向上間並肩地設置。在其他實施例中，第一反應區域CH1以及第二反應區域CH2可在垂直方向上疊置。在這種情況下，晶圓藉由一個垂直晶圓運送機構(舉例而言，一上下的載台或一機械手)上下移動，並且在第一反應區域CH1以及第二反應區域CH2之間水平提供的一氣簾氣體可用作為排除氣體。
第4、5圖顯示根據目前揭露的部分實施例中用於原子層沈積的不同的設備的示範性示意圖。
在第4圖中，氣體噴射埠10位於晶圓WA的中心或者中心附近，或者位於晶圓載台120的中心或者中心附近，並且氣體抽氣埠15位於晶圓WA的邊緣上或者位於晶圓載台120的邊緣上。氣體抽氣埠15可為環形並圍繞晶圓WA或者晶圓載台120。相似於第3A圖，以相對小的角度供應氣體至晶圓WA。氣體噴射埠10與氣體抽氣埠15的位置可以對換。
在第5圖中，反應區域(例如：第一反應區域CH1)內提供有一額外的(代替的)再利用氣體管路RPA。額外的再利用氣體管路RPA自再利用氣體管路RP的閥V5分歧而出並在閥V6連結至氣體管路P1。藉由此配置，在相同的反應區域內可能再利用未使用的氣體，藉此增加氣體使用效率。在部分實施例中，額外的再利用氣體管路RPA是再利用氣體管路RP的替代。
第6圖顯示根據目前揭露的另一實施例中用於原子層沈積的設備的示範性示意圖。
第6圖顯示的原子層沈積設備包括一真空腔200，真空腔200分隔成多個反應區域，例如：反應區域CH1至CH8。反應區域的數量可為雙數，例如2、4、6、12、10、14、16個。多個反應區域位於一個圓形的周邊。一晶圓運送 機構210包括多個晶圓載台220，每一晶圓載台220受自一旋轉驅動機構240延伸而出的一懸臂230所支承。晶圓運送設備210將晶圓自一個反應區域運送至相鄰的反應區域。也可使用具有多個晶圓支架的一轉盤(wheel disc)而非上述懸臂230。在其他實施例中，具有一或多個關節的一或多個機械手臂可被使用，以運送晶圓自一反應區域至另一相鄰的反應區域。並且，在原子層沈積設備內也提供有一真空幫浦系統以及一負載鎖室(load-lock)系統。
相似於第2圖，用於供應一第一氣體的第一氣體來源G1經由氣體管路P1連結至第一反應區域CH1。用於供應一第二氣體的第二氣體來源G2經由氣體管路P2連結至第一反應區域CH2。第一再利用氣體管路RP1連結於第一反應區域CH1與第三反應區域CH3之間，並用於供應自第一反應區域CH1收集的未使用的第一氣體至第三反應區域CH3。並且，第一氣體可以利用相似於第2圖所示的方式供應至第三反應區域CH3。閥、氣流控制器、氣簾系統以及氣體噴射/抽氣埠也相似於第2圖被提供。第2-5圖相同或相似的結構可被使用於第6圖的設備當中。
此外，第二再利用氣體管路RP2可提供於第二反應區域CH2與第四反應區域CH4之間，且第三再利用氣體管路RP3可提供於第三反應區域CH3與第五反應區域CH5之間。並且，額外的再利用氣體管路可提供於第四反應區域CH4與第六反應區域CH6之間、第五反應區域CH5與第七反應區域CH7之間、第六反應區域CH6與第八反應區域CH7之間、及第七反應區域CH7與第一反應區域CH1之間。
透過旋轉驅動機構240旋轉懸臂220，供晶圓放置的晶圓載台220自一反應區域移動至下一個反應區域。舉例而言，放置於晶圓載台220的晶圓是在第一反應區域CH1內進行加工，如此以在晶圓上形成第一材料(例如：矽)的單原子層。接著，藉由旋轉懸臂，晶圓載台220連同晶圓移動至第二反應區域 CH2，在此形成介於第一材料與第二材料(例如：氮)之間的物質的一第一”原子”層在晶圓表面。接著，運送晶圓至第三反應區域CH3到第八反應區域CH8，以重複原子層沈積的沈積作用。若有必要，晶圓接續回送至第一反應區域CH1，並且重複形成第一材料的單原子層。
在上述實施例中，是使用二個氣體。在部分實施例中，是使用三種或多種氣體以形成多層薄膜。舉例而言，藉由使用含矽的氣體(例如：SiH4、Si2H6以及/或者SiH2Cl2)、含氮的氣體(例如：NH3)、含氧的氣體(例如：O2)可形成矽氮化物以及矽氧化物的多個層體。含矽的氣體供應至第一、三、五、七反應區域，同時含氮的氣體供應至第二、四、六、八反應區域，且含氧的氣體供應至第四、八反應區域。
雖然在第6圖中供第一來源氣體的第一反應區域CH1以及供第二來源氣體的第二反應區域CH2彼此相鄰，一個緩衝區域可以存在於第一反應區域CH1與第二反應區域CH2之間，以利用惰性氣體清除多餘的第一來源氣體。
第7圖顯示根據目前揭露的一個實施例中原子層沈積設備/方法在半導體製造製程的應用的示例。
上述原子層沈積設備/方法可應用於在金氧半場效應電晶體(MOSFET)的製程中以形成一接觸窗蝕刻停止層(contact etching stop layer,CESL)。如第7圖所示，形成例如是鰭式場效電晶體的金氧半場效應電晶體於基板200之上。二個鰭式場效電晶體可以藉由隔離區域210所隔離。鰭式場效電晶體包括一閘極電極222、一閘極介電層232及一源極/汲極242。源極/汲極242的上部分包括一矽化物層245。並且，在閘極電極222兩側面提供一側邊間隔物250。在部分實施例中，用於形成閘極電極222的遮罩層260可保留於閘極電極222的上側面。
接觸窗蝕刻停止層270是以例如矽氮化物所製成並形成於鰭式場 效電晶體上方。藉由使用上述原子層沈積設備/方法，一矽氮化物的毯覆層(blanket layer)有可能在低成本下共形地形成在下方結構的上方。並且，藉由使用上述原子層沈積設備/方法，有可能形成多層具有理想薄膜特性的接觸窗蝕刻停止層。
本揭露描述的多樣實施例相較現存技術提供多種優點。舉例而言，在目前揭露中，由於再利用一前驅物氣體，因此有可能提高來源氣體的使用效率並且減少形成薄膜的成本。
應當理解的是，不必在此討論本發明的所有優點，其他實施例可具有其他優點，且所有實施例不需具有特定優點。
以上雖然詳細描述了實施例及它們的優勢，但應該理解，在不背離所附申請專利範圍限定的本揭露的精神和範圍的情況下，對本揭露可作出各種變化、替代和修改。此外，本申請的範圍不旨在限制於說明書中所述的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法和步驟的特定實施例。作為本領域的普通技術人員將容易地從本揭露中理解，根據本揭露，可以利用現有的或今後將被開發的、執行與在本揭露所述的對應實施例基本相同的功能或實現基本相同的結果的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟。因此，所附申請專利範圍旨在將這些製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟包括它們的範圍內。此外，每一個申請專利範圍構成一個單獨的實施例，且不同申請專利範圍和實施例的組合都在本揭露的範圍內。
10:第一氣體噴射埠
15:氣體抽氣埠
20:第二氣體噴射埠
25:氣體抽氣埠
30:第三氣體噴射埠
35:氣體抽氣埠
95:噴射埠
100:真空腔
110:晶圓運送機構
120:晶圓載台
CH1:第一反應區域
CH2:第二反應區域
CH3:第三反應區域
G0:非反應氣體來源
G1:第一氣體來源
G2:第二氣體來源
F1、F2、F3、F4:氣流控制器
P0、P1、P2、P3:氣體管路
PP1:幫浦
RP:再利用氣體管路
WA:晶圓
V1、V2、V3、V4:閥

Claims (10)

  1. 一種原子層沈積設備，處理一晶圓，包括：一真空腔，分隔為包括一第一反應區域、一第二反應區域及一第三反應區域的至少三個反應區域；一第一氣體來源，經由一第一氣體管路供應一第一氣體至該第一反應區域，其中該第一氣體包括一第一前驅物；一第二氣體來源，經由一第二氣體管路供應一第二氣體至該第二反應區域，其中該第二氣體包括一第二前驅物，且該第二前驅物與該第一前驅物不同；一再利用氣體管路，連結於該第一反應區域與該第三反應區域之間，其中從該第一反應區域所收集的一未使用的第一氣體係配置以經由該再利用氣體管路被供應至該第三反應區域；一氣體噴射埠，連結至該第一氣體管路，且配置以供應該第一氣體至在該第一反應區域的該晶圓；以及一氣體抽氣埠，在該第一反應區域連結至該再利用氣體管路，且配置以抽去該第一反應區域之該未使用的第一氣體至該再利用氣體管路，其中該氣體噴射埠以及該氣體抽氣埠係位於該晶圓之同一側。
  2. 一種原子層沈積設備，處理一晶圓，包括：一真空腔，分隔為複數個反應區域，包括一第一反應區域、一第二反應區域及一第三反應區域，該等反應區域係位於一圓形之一週緣上；一第一氣體來源，經由一第一氣體管路供應一第一氣體至該第一反應區域，其中該第一氣體包括一第一前驅物；一第二氣體來源，經由一第二氣體管路供應一第二氣體至該第二反應區域，其中該第二氣體包括一第二前驅物，且該第二前驅物與該第一前驅物不同；一再利用氣體管路，連結於該第一反應區域與該第三反應區域之間，其中在 該第一反應區域中所收集的一未使用的第一氣體係配置以經由該再利用氣體管路供應至該第三反應區域；一氣體噴射埠，連結至該第一氣體管路，且配置以供應該第一氣體至在該第一反應區域的該晶圓；以及一氣體抽氣埠，在該第一反應區域連結至該再利用氣體管路，且配置以抽去該第一反應區域之該未使用的第一氣體至該再利用氣體管路，其中該氣體噴射埠以及該氣體抽氣埠係位於該晶圓之同一側。
  3. 一種原子層沈積設備，處理一晶圓，包括：一真空腔，分隔為包括一第一反應區域、一第二反應區域及一第三反應區域的至少三個反應區域；一第一氣體來源，經由一第一氣體管路供應一第一氣體至該第一反應區域，其中該第一氣體包括一第一前驅物；一第二氣體來源，經由一第二氣體管路供應一第二氣體至該第二反應區域，其中該第二氣體包括一第二前驅物，且該第二前驅物與該第一前驅物不同；以及一再利用氣體管路，連結於該第一反應區域與該第三反應區域之間，其中一氣體噴射埠係位於該第一反應區域之一第一端，並連結至該第一氣體管路，以供應該第一氣體至該第一反應區域，其中一氣體抽氣埠係位於該第一反應區域之一第二端，以抽去該第一反應區域之一未使用的第一氣體，且該未使用的第一氣體將供應至該再利用氣體管路，其中在該第三反應區域混合在該再利用氣體管路中的該未使用的第一氣體以及該第一氣體管路之一新進的第一氣體，且其中該氣體噴射埠以及該氣體抽氣埠係位於該晶圓之同一側。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之原子層沉積設備，更包括一晶圓運送機構，將該晶圓自該第一反應區域經由該第二反應區域運送至該第三 反應區域。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之原子層沉積設備，更包括一第三氣體來源，在該第一反應區域與該第二反應區域之間以及在該第二反應區域以及該第三反應區域之間供應一非反應氣體。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之原子層沉積設備，其中該第一氣體來源進一步經由一第三氣體管路供應該第一氣體至該第三反應區域。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之原子層沉積設備，其中在該第三氣體管路提供一氣流控制器，以調節該第一氣體之一流速。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之原子層沉積設備，其中當該晶圓係位於該第一反應區域時供應該第一氣體，且其中該第一氣體係配置以流經該晶圓之一上表面並實質上平行於該晶圓之該上表面。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之原子層沉積設備，其中該氣體噴射埠係位於該第一反應區域之一第一端，而該氣體抽氣埠係位於該第一反應區域之一第二端，且其中該第一氣體係配置以沿著運送該晶圓之一方向從該第一端流經該晶圓之一上表面而流至該第二端。
  10. 一藉由使用一原子層沈積形成一層體的方法，包括：放置一晶圓於一第一反應區域，並且供應一第一氣體至該晶圓，如此以至於在該晶圓的一個表面吸收該第一氣體，其中該第一氣體包括一第一前驅物；運送吸收有該第一氣體的該晶圓至一第二反應區域；供應一第二氣體至在該第二反應區域的該晶圓，如此以至於已吸收的該第一氣體與該第二氣體進行反應，以形成一物質的一第一層，其中該第二氣體包括一第二前驅物，且該第二前驅物與該第一前驅物不同；運送形成有該物質的該第一層的該晶圓至一第三反應區域；在該第三反應區域中，供應該第一氣體至形成有該物質的該第一層的該晶 圓，如此以至於該第一層的一表面吸收該第一氣體；其中在供應該第一氣體至該第三反應區域的操作中，供應至該第一反應區域內且在該第一反應區域一未使用的第一氣體是被供應至該第三反應區域。
TW105133836A 2015-10-20 2016-10-20 原子層沈積設備以及藉由使用原子層沈積形成層體的方法 TWI730008B (zh)

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US14/918,294 US11244822B2 (en) 2015-10-20 2015-10-20 Apparatus for manufacturing a thin film and a method therefor

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