TWI824471B - 等離子體增強原子層沉積設備及方法 - Google Patents

等離子體增強原子層沉積設備及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI824471B
TWI824471B TW111113052A TW111113052A TWI824471B TW I824471 B TWI824471 B TW I824471B TW 111113052 A TW111113052 A TW 111113052A TW 111113052 A TW111113052 A TW 111113052A TW I824471 B TWI824471 B TW I824471B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
branch
gas
air inlet
process chambers
valve
Prior art date
Application number
TW111113052A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202240014A (zh
Inventor
秦海豐
波 鄭
小平 史
蘭雲峰
張文強
王昊
任曉豔
Original Assignee
大陸商北京北方華創微電子裝備有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陸商北京北方華創微電子裝備有限公司 filed Critical 大陸商北京北方華創微電子裝備有限公司
Publication of TW202240014A publication Critical patent/TW202240014A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI824471B publication Critical patent/TWI824471B/zh

Links

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
    • C23C16/455—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
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • 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
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4408—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber by purging residual gases from the reaction chamber or gas lines
    • 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
    • C23C16/45523—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]
    • C23C16/45553—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the use of precursors specially adapted for 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
    • C23C16/45561—Gas plumbing upstream of 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/505—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 using electric discharges using radio frequency discharges
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

一種等離子體增強原子層沉積設備及方法，該設備包括：前驅體供應裝置，與兩個製程腔室的進氣結構連通，用於選擇性地向兩個製程腔室中的至少一者提供前驅體或吹掃氣體；反應氣體供應裝置，與兩個製程腔室的進氣結構連通，用於選擇性地向兩個製程腔室中的至少一者提供反應氣體；射頻裝置，與兩個製程腔室連接，用於選擇性地向兩個製程腔室中的至少一者輸出射頻功率；壓力調節裝置，與兩個製程腔室的排氣口連通，用於獨立地分別控制兩個製程腔室的腔室壓力。

Description

等離子體增強原子層沉積設備及方法
本發明涉及半導體製造領域，具體地，涉及一種等離子體增強原子層沉積設備及方法。
原子層沉積（Atomic Layer Deposition，以下簡稱ALD）作為膜層沉積的一種方法，具有良好的共形性，精確的厚度控制能力以及對高深寬比圖形結構的優異覆蓋能力等優勢。而等離子體增強原子層沉積（Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，以下簡稱PEALD）可以避免採用較高的製程溫度，而且前驅體的選擇範圍較廣，是ALD方法的一種良好的補充。
然而，無論是ALD設備還是PEALD設備都存在著產能低的突出問題。為了提高PEALD設備的產能，現有的一種方法是採用兩個製程腔室同時對兩個晶圓進行製程，但是，在每個製程腔室達到製程要求的基礎上，還對兩個製程腔室之間的製程重複性（包括薄膜厚度及厚度均勻性，薄膜緻密性能等）提出了要求，例如，兩個製程腔室同時沉積的薄膜厚度的差值應小於指定閾值（例如小於1埃）。
但是，現有的具有兩個製程腔室的PEALD設備在實際應用中不可避免地存在以下問題：
其一，兩個製程腔室的腔室壓力、射頻相關參數均無法單獨控制，造成了製程調試的局限性。例如，當兩個製程腔室沉積的薄膜厚度等存在差異時，無法通過單獨調整各個製程腔室的腔室壓力和射頻相關參數（如射頻功率、頻率、起輝時間等）來消除上述差異，從而降低了製程調試手段的靈活性。
其二，兩個製程腔室必須同時進行等離子體反應步驟，導致其他步驟（通入前驅體、吹掃等）也必須同步進行，從而造成製程方式單一，而且腔室間製程匹配性變差。而且，為了實現前驅體同步通入兩個製程腔室，就需要為每個腔室單獨配備一個前驅體源（例如源瓶），但是這又會增加前驅體源的成本和腔室結構複雜性。
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種等離子體增強原子層沉積設備及方法，其可以單獨調整各個製程腔室的腔室壓力和射頻相關參數，從而不僅增加了製程調試手段，提高了製程匹配性和製程方式的多樣化，而且無需為每個腔室配備前驅體供應裝置，從而降低了設備成本。
為實現本發明的目的而提供一種等離子體增強原子層沉積設備，包括兩個製程腔室、前驅體供應裝置、反應氣體供應裝置、射頻裝置和壓力調節裝置，其中，該前驅體供應裝置與兩個該製程腔室的進氣結構連通，用於選擇性地向兩個該製程腔室中的至少一者提供前驅體或吹掃氣體；該反應氣體供應裝置與兩個該製程腔室的進氣結構連通，用於選擇性地向兩個該製程腔室中的至少一者提供反應氣體；該射頻裝置與兩個該製程腔室連接，用於選擇性地向兩個該製程腔室中的至少一者輸出射頻功率；該壓力調節裝置與兩個該製程腔室的排氣口連通，用於獨立地分別控制兩個該製程腔室的腔室壓力。
可選的，該前驅體供應裝置包括前驅體源、進氣管路組、切換管路組和抽氣裝置，其中，該前驅體源通過該切換管路組與該進氣管路組連通，該進氣管路組與兩個該製程腔室的進氣結構連通；該前驅體源用於提供該前驅體或吹掃氣體；該切換管路組用於選擇性地將該前驅體源與該進氣管路組或者該抽氣裝置連通；該進氣管路組用於將該前驅體源選擇性地與兩個該製程腔室中的至少一者連通。
可選的，該進氣管路組包括第一進氣支路和第二進氣支路，其中，該第一進氣支路和第二進氣支路的出氣端分別與兩個該製程腔室的進氣結構連通，該第一進氣支路和第二進氣支路的進氣端均與該切換管路組連通；並且，在該第一進氣支路和第二進氣支路上分別設置有第一通斷閥和第二通斷閥。
可選的，該進氣管路組還包括第一稀釋支路和第二稀釋支路，其中，該第一稀釋支路和第二稀釋支路的進氣端均與用於提供稀釋氣體的稀釋氣體源連通，該第一稀釋支路和第二稀釋支路的出氣端分別與第一進氣支路和第二進氣支路連通；並且，在該第一稀釋支路和第二稀釋支路上分別設置有第一流量控制器和第二流量控制器。
可選的，該進氣管路組還包括兩個混氣結構，兩個該混氣結構均具有第一進氣端、第二進氣端和出氣端，其中，兩個該混氣結構的該第一進氣端分別與該第一進氣支路和第二進氣支路的出氣端連通；兩個該混氣結構的該出氣端分別與兩個該製程腔室的進氣結構連通；兩個該混氣結構的該第二進氣端用於與提供平衡氣體的平衡氣體源和該反應氣體供應裝置連通。
可選的，每個該混氣結構均包括混氣塊和混氣管路，其中，該混氣塊中設置有混氣腔，該混氣塊的外表面上形成有該第一進氣端和該第二進氣端，該混氣塊的外表面上還形成有出氣端，該出氣端與該混氣管路的進氣端連通，該混氣管路的出氣端用作該混氣結構的出氣端與該製程腔室的進氣結構連通。
可選的，該切換管路組包括第一切換支路和第二切換支路，其中，該第一切換支路的兩端分別與該前驅體源和該進氣管路組連通；該第二切換支路的兩端分別與該第一切換支路和該抽氣裝置連通；並且，在該第一切換支路和第二切換支路上分別設置有第三通斷閥和第四通斷閥。
可選的，該前驅體源包括載氣主路、源瓶、第一載氣支路和第二載氣支路，其中，該載氣主路的進氣端用於與提供載氣的載氣氣源連通，該載氣主路的出氣端與該切換管路組連通；並且，在該載氣主路上設置有第五通斷閥和第三質量流量控制器；該第一載氣支路的進氣端與該載氣主路在該第五通斷閥的上游位置處連通，該第一載氣支路的出氣端與該源瓶的進氣端連通；該第二載氣支路的出氣端與該載氣主路在該第五通斷閥的下游位置處連通，該第二載氣支路的進氣端與該源瓶的出氣端連通；並且，在該第一載氣支路和第二載氣支路上分別設置有第六通斷閥和第七通斷閥；該源瓶用於存儲該前驅體。
可選的，該射頻裝置包括第一匹配器、第二匹配器、第一射頻電源和第二射頻電源，其中，該第一射頻電源通過該第一匹配器與其中一個該製程腔室電連接；該第二射頻電源通過該第二匹配器與其中另一個該製程腔室電連接。
可選的，該壓力調節裝置包括第一排氣支路和第二排氣支路，其中，該第一排氣支路和第二排氣支路的進氣端分別與兩個該製程腔室的排氣口連通，該第一排氣支路和第二排氣支路的出氣端均與抽氣裝置連通；並且，在該第一排氣支路和第二排氣支路上分別設置有第一隔離閥和第二隔離閥；在該第一排氣支路和第二排氣支路上還分別設置有第一流量調節閥和第二流量調節閥。
可選的，該等離子體增強原子層沉積設備還包括遠程等離子體清洗裝置、第一清洗管路和第二清洗管路，兩個該混氣結構均還具有第三進氣端，其中，該第一清洗管路和第二清洗管路的進氣端均與該遠程等離子體清洗裝置連通；該第一清洗管路和第二清洗管路的出氣端分別與兩個該第三進氣端連通；並且，在該第一清洗管路和第二清洗管路上分別設置有第三隔離閥和第四隔離閥；該遠程等離子體清洗裝置用於提供能夠對該製程腔室進行清洗的等離子體。
作為另一個技術方案，本發明實施例還提供一種等離子體增強原子層沉積方法，採用本發明實施例提供的上述等離子體增強原子層沉積設備同時在兩個晶圓上沉積膜層；該等離子體增強原子層沉積方法包括以下步驟：S1、向兩個該製程腔室中的第一製程腔室通入該前驅體，以及向兩個該製程腔室中的第二製程腔室通入該反應氣體，並向該第二製程腔室輸出射頻功率；S2、對該前驅體供應裝置和兩個該製程腔室進行吹掃；S3、向該第二製程腔室通入該前驅體，以及向該第一製程腔室通入該反應氣體，並向該第一製程腔室輸出射頻功率；S4、對該前驅體供應裝置和兩個該製程腔室進行吹掃；循環進行該步驟S1至該步驟S4，直至兩個該晶圓上沉積的該膜層的厚度達到目標厚度。
本發明具有以下有益效果：
本發明實施例提供的等離子體增強原子層沉積設備及方法，通過利用與兩個製程腔室的排氣口連通的壓力調節裝置，可以獨立地分別控制兩個製程腔室的腔室壓力；並且，通過利用與兩個製程腔室連接的射頻裝置，選擇性地向兩個製程腔室中的至少一個製程腔室輸出射頻功率，可以單獨調整各個製程腔室的射頻相關參數，從而不僅增加了製程調試手段，提高了製程匹配性，而且兩個製程腔室無需同步進行各個製程步驟，從而提高了製程方式的多樣化，而且無需為每個腔室配備前驅體供應裝置，即，利用前驅體供應裝置與兩個製程腔室的進氣結構連通，以選擇性地向兩個製程腔室中的至少一個製程腔室提供前驅體或吹掃氣體，從而降低了設備成本。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
請參閱圖1A，現有的一種等離子體增強原子層沉積（Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，以下簡稱PEALD）設備，其包括可同時對晶圓進行沉積製程的兩個製程腔室（1a,1b），其中，兩個製程腔室（1a,1b）各自排出的尾氣匯入主排氣管路11中，並由該主排氣管路11將尾氣輸送至抽氣裝置（圖中未示出）。並且，在主排氣管路11上還設置有隔離閥12和流量調節閥13，其中，隔離閥12用於接通或斷開主排氣管路11；流量調節閥13用於調節主排氣管路11中的氣體流量，從而實現同時對兩個製程腔室（1a,1b）中的氣體壓力進行控制。
而且，兩個製程腔室（1a,1b）分別通過各自的進氣管路與氣體供應裝置16以及遠程等離子體清洗裝置17連通，其中，氣體供應裝置16用於同時向兩個製程腔室（1a,1b）提供製程氣體（包含但不限於前驅體、反應氣體和吹掃氣體）；遠程等離子體清洗裝置17用於在兩個製程腔室（1a,1b）內的薄膜累積到一定厚度後，同時向兩個製程腔室（1a,1b）提供能夠對製程腔室進行清洗的等離子體（例如由NF3氣體電離形成的等離子體）。
此外，兩個製程腔室（1a,1b）共用一個匹配器14和射頻電源15，該射頻電源15通過匹配器14同時向兩個製程腔室（1a,1b）加載射頻功率，以激發兩個製程腔室（1a,1b）中的反應氣體形成等離子體。
上述等離子體增強原子層沉積設備在實際應用中不可避免地存在以下問題：
其一，由於兩個製程腔室（1a,1b）共用一個隔離閥12和流量調節閥13，這導致兩個製程腔室（1a,1b）的腔室壓力無法單獨控制，造成了製程調試的局限性。例如，當兩個製程腔室沉積的薄膜厚度等存在差異時，無法通過單獨調整各個製程腔室的腔室壓力來消除上述差異，從而降低了製程調試手段的靈活性。此外，在隔離閥12開啟時，兩個製程腔室（1a,1b）經由排氣管路仍然存在相互連通的可能，從而沒有實現真正意義上的物理隔離，當一個製程腔室發生碎片或者顆粒數量增多等異常情況時，很可能對另外一個製程腔室產生不良影響。
其二，由於兩個製程腔室（1a,1b）共用一個匹配器14和射頻電源15，這在兩個製程腔室沉積的薄膜厚度等存在差異時，無法通過單獨調整各個製程腔室的射頻相關參數（如功率、頻率、起輝時間等）來消除上述差異，從而降低了製程調試手段的靈活性。同時，如圖1B所示，由於兩個製程腔室（1a,1b）必須同時進行等離子體反應步驟，導致其他步驟（通入前驅體、吹掃等）也必須同步進行，從而造成製程方式單一，而且腔室間製程匹配性變差。而且，為了使兩個製程腔室的製程匹配性滿足要求，就需要為每個腔室單獨配備一個前驅體源（例如源瓶），以實現前驅體同步通入兩個製程腔室（1a,1b），但是這又會增加前驅體源的成本和腔室結構複雜性。
其三，由於兩個製程腔室（1a,1b）與遠程等離子體清洗裝置17之間未設置任何切換控制結構，導致只能同時對兩個製程腔室（1a,1b）同時進行清洗，而不能單獨清洗，從而導致清洗方式單一。此外，由於遠程等離子體清洗裝置17與氣體供應裝置16之間共用同一進氣管路，二者之間沒有進行物理隔離，這可能會存在製程氣體向遠程等離子體清洗裝置17擴散的風險，從而增加了製程控制的難度。
為瞭解決上述PEALD設備存在的至少一個問題，請一併參閱圖2和圖3，本發明實施例還提供一種等離子體增強原子層沉積設備，其包括兩個製程腔室（2a,2b）、前驅體供應裝置3、反應氣體供應裝置6、射頻裝置8和壓力調節裝置7，其中，兩個製程腔室（2a,2b）均為物理隔離的獨立腔室，每個製程腔室均具有進氣結構21，該進氣結構21例如為設置在腔室頂部的氣體分配裝置，用以將製程氣體均勻地輸送至腔室內部；並且，每個製程腔室中還設置有基座22，用於承載晶圓S，並對晶圓S的溫度進行控制。
上述前驅體供應裝置3與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連接，用於選擇性地向兩個製程腔室（2a,2b）中的至少一者提供前驅體或吹掃氣體。也就是說，兩個製程腔室（2a,2b）共用一個前驅體供應裝置3。在實際應用中，上述前驅體是根據待沉積的膜層材料的組分和特性選擇的，該前驅體可以在使用或不使用載氣的情況下以氣態的形式傳輸到製程腔室中。例如，若待沉積的膜層材料為二氧化矽（SiO2），則可以選擇SAM24（雙（二乙胺基）矽烷）作為前驅體。
在本實施例中，可選的，上述前驅體供應裝置3包括前驅體源30、進氣管路組5、切換管路組4和抽氣裝置10b，其中，前驅體源30通過切換管路組4與進氣管路組5連通，該進氣管路組5與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通；前驅體源30用於提供上述前驅體或吹掃氣體；切換管路組4用於選擇性地將前驅體源30與進氣管路組5或者抽氣裝置10b連通；進氣管路組5用於將前驅體源30選擇性地與兩個製程腔室（2a,2b）中的至少一者連通。
當切換管路組4將前驅體源30與進氣管路組5連通時，前驅體源30提供的前驅體可以被輸送至進氣管路組5中，並經由進氣管路組5輸送至兩個製程腔室（2a,2b）中的至少一者；當切換管路組4將前驅體源30與抽氣裝置10b連通時，前驅體源30提供的前驅體直接排入抽氣裝置10b中，而不會流經任何製程腔室。
在本實施例中，可選的，如圖3所示，切換管路組4包括第一切換支路41a和第二切換支路41b，其中，第一切換支路41a的兩端分別與前驅體源30和進氣管路組5連通；第二切換支路41b的兩端分別與第一切換支路41a和抽氣裝置10b連通；並且，在第一切換支路41a和第二切換支路41b上分別設置有第三通斷閥42a和第四通斷閥42b。當第三通斷閥42a開啟，且第四通斷閥42b關閉時，第一切換支路41a接通，第二切換支路41b斷開，此時前驅體源30輸出的前驅體通過第一切換支路41a流入進氣管路組5；當第三通斷閥42a關閉，且第四通斷閥42b開啟時，第一切換支路41a斷開，第二切換支路41b接通，此時前驅體源30輸出的前驅體通過第二切換支路41b流入抽氣裝置10b。
在本實施例中，可選的，如圖4所示，上述前驅體源30包括載氣主路31、源瓶32、第一載氣支路35a和第二載氣支路35b，其中，載氣主路31的進氣端（在圖4中朝向左側）用於與提供載氣C1的載氣氣源（圖中未示出）連通，載氣主路31的出氣端（在圖4中朝向右側）與上述切換管路組4（即，圖3中示出的第一切換支路41a的進氣端）連通；並且，在載氣主路31上設置有第五通斷閥33和第三質量流量控制器34；其中，第五通斷閥33用於接通或斷開載氣主路31；第三質量流量控制器34用於控制載氣主路31中的載氣C1的流量。
第一載氣支路35a的進氣端與載氣主路31在第五通斷閥33的上游位置處連通，第一載氣支路35a的出氣端與源瓶32的進氣端連通；第二載氣支路35b的出氣端與載氣主路31在第五通斷閥33的下游位置處連通，第二載氣支路35b的進氣端與源瓶32的出氣端連通；並且，在第一載氣支路35a和第二載氣支路35b上分別設置有第六通斷閥36和第七通斷閥37。其中，第六通斷閥36用於接通或斷開第一載氣支路35a；第七通斷閥37用於接通或斷開第二載氣支路35b。
源瓶32用於存儲前驅體。存儲在源瓶32中的前驅體的初始狀態可以是液態、固態或者氣態，在進行製程時，源瓶32中的前驅體在使用或不使用載氣的情況下以氣態的形式輸出。具體地，當第五通斷閥33開啟，且第六通斷閥36和第七通斷閥37關閉時，載氣主路31接通，第一載氣支路35a和第二載氣支路35b斷開，此時載氣C1經由載氣主路31流向切換管路組4，而不經過源瓶32，即，源瓶32中的前驅體沒有輸出。在此狀態下，可以利用載氣C1對其流經的管路和製程腔室進行吹掃，此時載氣C1用作上述吹掃氣體。
當第五通斷閥33關閉，且第六通斷閥36和第七通斷閥37開啟時，載氣主路31斷開，第一載氣支路35a和第二載氣支路35b接通，此時載氣C1經由載氣主路31位於第五通斷閥33上游的前段和第一載氣支路35a流向源瓶32，即，載氣C1經過源瓶32，以能夠攜帶源瓶32中的前驅體經由第二載氣支路35b和載氣主路31位於第五通斷閥33下游的後段輸出。在此狀態下，當切換管路組4將前驅體源30與進氣管路組5連通時，攜帶有前驅體的載氣C1可以被輸送至進氣管路組5中，並經由進氣管路組5輸送至兩個製程腔室（2a,2b）中的至少一者。
可選的，上述第五通斷閥33、第六通斷閥36和第七通斷閥37均為快速開關閥，以實現相應管路的快速通斷。當然，在實際應用中，根據不同的製程需求，還可以採用其他通斷閥，本發明實施例對此沒有特別的限制。
可選的，在第一載氣支路35a和第二載氣支路35b之間還連接有中間管路35c，且在該中間管路35c上設置第一自動通斷閥39c，當第一自動通斷閥39c開啟時，中間管路35c接通，在這種情況下，當第六通斷閥36和第七通斷閥37開啟時，載氣C1不經過源瓶32，而源瓶32中的前驅體可以輸出，並流向切換管路組4。另外，可選的，在第一載氣支路35a和第二載氣支路35b上，且位於分別靠近源瓶32的輸入端和輸出端的位置處還可以分別設置第二自動通斷閥39a和第三自動通斷閥39b，以實現第一載氣支路35a和第二載氣支路35b的自動控制。還可以在第一載氣支路35a和第二載氣支路35b上分別設置第一手動閥38a和第二手動閥38b。上述自動通斷閥和手動閥的設置，均有利於提高控制的靈活性和可靠性。上述第一自動通斷閥39c、第二自動通斷閥39a和第三自動通斷閥39b例如為氣動閥。
在本實施例中，可選的，為了保證源瓶32中有足夠的前驅體，以滿足製程需要，源瓶32還具有注入端，該注入端用於與補充液態的前驅體的液體傳輸系統連接，具體地，上述注入端例如通過注入管路321與液體傳輸系統（圖中未示出）連接，且在該注入管路321的靠近該注入端處設置有第八通斷閥322。
需要說明的是，在本實施例中，上述前驅體源30利用源瓶32和載氣C1實現前驅體的供應，但是，本發明實施例並不局限於此，在實際應用中，前驅體源還可以採用其他任意氣體供應結構，例如氣櫃等。
在本實施例中，可選的，如圖5所示，進氣管路組5包括第一進氣支路51a和第二進氣支路51b，其中，第一進氣支路51a和第二進氣支路51b的出氣端分別與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通，具體可以通過兩個混氣結構（55a,55b）與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通，該兩個混氣結構（55a,55b）與用於輸送前驅體（和/或載氣）以及其他氣體（例如稀釋氣體、平衡氣體等）的管路連通，用於將這些氣體單獨或混合後，分別通入兩個製程腔室（2a,2b）中。當然，在實際應用中，根據具體情況，也可以不設置上述混氣結構，在這種情況下，第一進氣支路51a和第二進氣支路51b的出氣端可以直接與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通。
第一進氣支路51a和第二進氣支路51b的進氣端均與切換管路組4（即，圖3中示出的第一切換支路41a）的出氣端連通；並且，如圖5所示，在第一進氣支路51a和第二進氣支路51b上分別設置有第一通斷閥52a和第二通斷閥52b。通過選擇性地開啟第一通斷閥52a和第二通斷閥52b中的至少一者，可以接通第一進氣支路51a和第二進氣支路51b中的至少一者，從而實現將前驅體源30與兩個製程腔室（2a,2b）中的至少一者連通。
在本實施例中，可選的，上述兩個混氣結構（55a,55b）均具有第一進氣端、第二進氣端和出氣端，其中，兩個混氣結構（55a,55b）的第一進氣端分別與第一進氣支路51a和第二進氣支路51b的出氣端連通；兩個混氣結構（55a,55b）的出氣端分別與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通；兩個混氣結構（55a,55b）的第二進氣端用於與提供平衡氣體的平衡氣體源和反應氣體供應裝置6連接。
具體地，兩個混氣結構（55a,55b）的第二進氣端分別通過兩個平衡氣體輸送單元（18a,18b）與該平衡氣體源連接，兩個平衡氣體輸送單元（18a,18b）用於獨立地分別向兩個製程腔室（2a,2b）輸送平衡氣體。當採用交替地向兩個製程腔室（2a,2b）內輸送前驅體的方式進行沉積製程時，在兩個製程腔室之間切換的時刻，會導致停止輸送前驅體的製程腔室中的進氣量產生較大的波動，從而造成腔室壓力產生較大波動，同時製程氣體流場的穩定性變差，為此，可以在兩個製程腔室之間切換的時刻，開始向停止輸送前驅體的製程腔室中輸送平衡氣體，且使該平衡氣體的進氣量與前驅體的進氣量相當，從而可以避免因進氣量產生波動，而造成成腔室壓力產生較大波動，提高製程氣體流場的穩定性。平衡氣體例如為氬氣（Ar）或者其他惰性氣體。
圖3和圖5僅示意性地示出兩個平衡氣體輸送單元（18a,18b），並未示出二者的具體結構，該具體結構例如包括平衡氣體進氣管路和設置在該平衡氣體進氣管路上的通斷閥，其中，平衡氣體進氣管路的進氣端用於與平衡氣體源連接，平衡氣體進氣管路的出氣端與相應的混氣結構連接。另外，也可以在平衡氣體進氣管路上設置流量控制器，以控制平衡氣體進氣管路中的氣體流量。當然，在實際應用中，上述兩個平衡氣體輸送單元（18a,18b）也可以直接分別與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連接，而不通過混氣結構（55a,55b）。
在本實施例中，如圖3所示，上述反應氣體供應裝置6與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通，用於同時或分別向兩個製程腔室（2a,2b）提供反應氣體。由該反應氣體形成的等離子體（包括但不限於遊離基）能夠與吸附在晶圓S上的前驅體發生化學反應，從而在晶圓S表面上形成所需的膜層。例如，若待沉積的膜層材料為二氧化矽（SiO2），且SAM24（雙（二乙胺基）矽烷）作為前驅體，則可以選擇氧氣（O2）作為反應氣體。
在本實施例中，可選的，反應氣體供應裝置6包括第一反應氣體輸送單元6a和第二反應氣體輸送單元6b，二者可以通過兩個混氣結構（55a,55b）與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通，用於獨立地分別向兩個製程腔室（2a,2b）輸送反應氣體。圖3和圖5僅示意性地示出第一反應氣體輸送單元6a和第二反應氣體輸送單元6b，並未示出二者的具體結構，該具體結構例如包括反應氣體進氣管路和設置在該反應氣體進氣管路上的通斷閥，其中，反應氣體進氣管路的進氣端用於與反應氣體源連通，反應氣體進氣管路的出氣端與相應的混氣結構連通。另外，也可以在反應氣體進氣管路上設置流量控制器，以控制反應氣體進氣管路中的氣體流量。當然，在實際應用中，上述第一反應氣體輸送單元6a和第二反應氣體輸送單元6b也可以直接與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通，而不通過混氣結構（55a,55b）。
每個混氣結構可以有多種結構，例如，在本實施例中，如圖5所示，每個混氣結構均包括混氣塊551和混氣管路552，其中，混氣塊551中設置有混氣腔（圖中未示出），該混氣塊551的外表面上形成有上述第一進氣端、第二進氣端和出氣端，該出氣端與混氣管路552的進氣端連通，混氣管路552的出氣端用作混氣結構的出氣端與製程腔室的進氣結構21連通。需要說明的是，上述混氣結構的進氣端數量與需要向製程腔室通入的製程氣體的數量相對應。在實際應用中，根據具體需要，也可以不經過上述混氣結構通入上述平衡氣體和/或反應氣體。
在本實施例中，可選的，如圖5所示，進氣管路組5還包括第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b，其中，第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b的進氣端均與用於提供稀釋氣體的稀釋氣體源（圖中未示出）連通，第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b的出氣端分別與第一進氣支路51a和第二進氣支路51b連通；並且，在第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b上分別設置有第一流量控制器54a和第二流量控制器54b，用以分別控制第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b中的氣體流量。由稀釋氣體源輸出的稀釋氣體可以分別經由第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b流入第一進氣支路51a和第二進氣支路51b中，並與前驅體混合，以起到稀釋作用。稀釋氣體例如為氬氣（Ar）或者其他惰性氣體。
射頻裝置8與兩個製程腔室（2a,2b）連接，用於選擇性地向兩個製程腔室（2a,2b）中的至少一個製程腔室輸出射頻功率。具體地，在本實施例中，如圖3所示，射頻裝置8包括第一匹配器81a、第二匹配器81b、第一射頻電源82a和第二射頻電源82b，其中，第一射頻電源82a通過第一匹配器81a與其中一個製程腔室（即，第一製程腔室2a）電連接；第二射頻電源82b通過第二匹配器81b與其中另一個製程腔室（即，第二製程腔室2b）電連接。
通過為兩個製程腔室（2a,2b）單獨配備匹配器和射頻電源，可以單獨調整兩個製程腔室（2a,2b）的射頻相關參數（如射頻功率、頻率、起輝時間等），從而增加了製程調試手段，提高了製程匹配性。而且，由於可以在不同的時間開啟兩個製程腔室（2a,2b）各自的射頻電源，兩個製程腔室（2a,2b）無需同步進行各個製程步驟，從而提高了製程方式的多樣化。而且，無需為每個腔室配備前驅體供應裝置，並通過利用本實施例所採用的上述前驅體供應裝置可以在不同的時間向相應的其中一個製程腔室通入前驅體，即，交替地向兩個製程腔室（2a,2b）輸送前驅體，從而既滿足了對製程匹配性的要求，又降低了設備成本。
需要說明的是，在本實施例中，為兩個製程腔室（2a,2b）單獨配備匹配器和射頻電源，但是，本發明實施例並不局限於此，在實際應用中，也可以僅設置一個匹配器和射頻電源，並通過設置相應的開關裝置來實現將匹配器和射頻電源選擇性地與其中一個製程腔室接通，這同樣可以實現在不同的時間向兩個製程腔室（2a,2b）加載射頻功率，兩個製程腔室（2a,2b）無需同步進行各個製程步驟，從而提高了製程方式的多樣化。
壓力調節裝置7與兩個製程腔室（2a,2b）的排氣口連通，用於獨立地分別控制兩個製程腔室（2a,2b）的腔室壓力。這樣，當兩個製程腔室（2a,2b）沉積的薄膜厚度等存在差異時，可以通過壓力調節裝置7單獨調整各個製程腔室的腔室壓力來消除上述差異，從而提高了製程調試手段的靈活性。
具體地，在本實施例中，壓力調節裝置7包括第一排氣支路71a和第二排氣支路71b，其中，第一排氣支路71a和第二排氣支路71b的進氣端分別與兩個製程腔室（2a,2b）的排氣口連通，第一排氣支路71a和第二排氣支路71b的出氣端均與抽氣裝置10a連通；並且，在第一排氣支路71a和第二排氣支路71b上分別設置有第一隔離閥72a和第二隔離閥72b，用以獨立地分別控制第一排氣支路71a和第二排氣支路71b的通斷；在第一排氣支路71a和第二排氣支路71b上還分別設置有第一流量調節閥73a和第二流量調節閥73b，用以獨立地分別調節第一排氣支路71a和第二排氣支路71b中的氣體流量。
通過在第一排氣支路71a和第二排氣支路71b上分別設置第一隔離閥72a和第二隔離閥72b，可以真正實現兩個製程腔室（2a,2b）的物理隔離，從而當一個製程腔室發生碎片或者顆粒數量增多等異常情況時，可以避免對另外一個製程腔室產生不良影響。同時，通過在第一排氣支路71a和第二排氣支路71b上分別設置有第一流量調節閥73a和第二流量調節閥73b，可以獨立地控制兩個製程腔室（2a,2b）的排氣速率，這樣，當兩個製程腔室（2a,2b）沉積的薄膜厚度等存在差異時，可以通過單獨調整第一流量調節閥73a和第二流量調節閥73b，來實現各個製程腔室的腔室壓力的獨立控制，以消除上述差異，從而提高了製程調試手段的靈活性，進一步提高了兩個製程腔室（2a,2b）的製程匹配性。
需要說明的是，壓力調節裝置7並不局限於採用上述實施例提供的方案，在實際應用中，還採用其他任意結構，來實現各個製程腔室的腔室壓力的獨立控制。
還需要說明的是，在實際應用中，上述抽氣裝置10a和抽氣裝置10b可以是同一抽氣裝置，即，切換管路組4與兩個製程腔室（2a,2b）共用同一抽氣裝置。該抽氣裝置例如為真空泵。
在本實施例中，等離子體增強原子層沉積設備還包括遠程等離子體清洗裝置9、第一清洗管路91a和第二清洗管路91b，兩個混氣結構（55a,55b）均還具有第三進氣端，其中，第一清洗管路91a和第二清洗管路91b的進氣端均與遠程等離子體清洗裝置9連通；第一清洗管路91a和第二清洗管路91b的出氣端分別與兩個混氣結構（55a,55b）的上述第三進氣端連通。當然，在實際應用中，根據具體情況，第一清洗管路91a和第二清洗管路91b的出氣端也可以直接與兩個製程腔室（2a,2b）的進氣結構21連通。
並且，在第一清洗管路91a和第二清洗管路91b的出氣端上分別設置有第三隔離閥92a和第四隔離閥92b；遠程等離子體清洗裝置9用於在兩個製程腔室（2a,2b）內的薄膜累積到一定厚度後，再向兩個製程腔室（2a,2b）中的至少一個製程腔室提供能夠對製程腔室進行清洗的等離子體（例如由NF3氣體電離形成的等離子體）。
借助上述第三隔離閥92a和第四隔離閥92b，可以實現對任意一個製程腔室單獨清洗，或者也可以同時對兩個製程腔室進行清洗，從而可以提高清洗方式的靈活性。同時，在進行沉積製程時，可以通過關閉上述第三隔離閥92a和第四隔離閥92b來阻止製程氣體向遠程等離子體清洗裝置9擴散，從而提高了製程氣體的利用率，改善了製程氣體流場的穩定性。
需要說明的是，在實際應用中，根據實際情況，也可以不設置上述遠程等離子體清洗裝置9。
作為另一個技術方案，本發明實施例還提供一種等離子體增強原子層沉積方法，其採用本發明實施例提供的上述等離子體增強原子層沉積設備同時在兩個晶圓上沉積膜層。
具體地，以圖3示出的等離子體增強原子層沉積設備為例，如圖6所示，等離子體增強原子層沉積方法包括：
步驟S1、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S11和步驟S12，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
其中，步驟S11、向第一製程腔室2a通入前驅體，以使前驅體吸附在晶圓S的表面；
步驟S12、向第二製程腔室2b通入反應氣體，並向第二製程腔室2b輸出射頻功率，以激發反應氣體形成等離子體，該等離子體可以與晶圓S表面上吸附的前驅體反應，以在晶圓S表面上形成所需的膜層。
具體地，以圖2至圖5示出的等離子體增強原子層沉積設備為例，在進行步驟S11和步驟S12的過程中，關閉第四通斷閥42b、第五通斷閥33和第二通斷閥52b，同時開啟第三通斷閥42a、第六通斷閥36、第七通斷閥37和第一通斷閥52a，以實現單獨向第一製程腔室2a通入前驅體（由載氣C1攜帶）。需要說明的是，在進行上述步驟S11的過程中，向第一製程腔室2a通入前驅體的時間一般較短，短於步驟S11的製程時長，在這種情況下，第三通斷閥42a在進行步驟S11的過程中並不一直保持開啟，例如，在步驟S11開始時，第三通斷閥42a開啟，同時第四通斷閥42b關閉，此時向第一製程腔室2a通入前驅體，在經過一定的時間之後（尚未達到步驟S11的製程時長），第三通斷閥42a關閉，同時第四通斷閥42b開啟，此時前驅體通過第二切換支路41b流入抽氣裝置10b。當然，在實際應用中，根據不同的需要也可以使第三通斷閥42a在進行步驟S11的過程中一直保持開啟，本發明實施例對此沒有特別的限制。
與此同時，可選的，利用第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b同時向兩個製程腔室（2a,2b）通入稀釋氣體；利用平衡氣體輸送單元18b向第二製程腔室2b通入平衡氣體，以保證兩個製程腔室（2a,2b）的進氣量相當；利用第二反應氣體輸送單元6b向第二製程腔室2b通入反應氣體，並開啟第二射頻電源82b，以通過第二匹配器81b向第二製程腔室2b加載射頻功率，從而激發反應氣體形成等離子體。
步驟S2、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S21和步驟S22，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
步驟S21和步驟S22均用於對等離子體增強原子層沉積設備中的前驅體供應裝置和兩個製程腔室（2a,2b）進行吹掃。
具體地，以圖2至圖5示出的等離子體增強原子層沉積設備為例，在進行步驟S21和步驟S22的過程中，開啟第四通斷閥42b、第五通斷閥33、第一通斷閥52a、第二通斷閥52b、第三通斷閥42a，同時關閉第六通斷閥36和第七通斷閥37，以實現對相應管路和兩個製程腔室（2a,2b）進行吹掃。
與此同時，可選的，利用第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b同時向兩個製程腔室（2a,2b）通入稀釋氣體，也可以起到吹掃作用；利用兩個平衡氣體輸送單元（18a，18b）分別向第一製程腔室2a和第二製程腔室2b同時通入平衡氣體，同樣可以起到吹掃作用；停止向第二製程腔室2b通入反應氣體。
步驟S3、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S31和步驟S32，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
其中，步驟S31、向第一製程腔室2a通入反應氣體，並向第一製程腔室2a輸出射頻功率，以激發反應氣體形成等離子體，該等離子體可以與晶圓S表面上吸附的前驅體反應，以在晶圓S表面上形成所需的膜層；
步驟S32、向第二製程腔室2b通入前驅體，以使前驅體吸附在晶圓S的表面。
具體地，以圖2至圖5示出的等離子體增強原子層沉積設備為例，在進行步驟S31和步驟S32的過程中，關閉第四通斷閥42b、第五通斷閥33和第一通斷閥52a，同時開啟第三通斷閥42a、第六通斷閥36、第七通斷閥37和第二通斷閥52b，以實現單獨向第二製程腔室2b通入前驅體（由載氣C1攜帶）。
與此同時，可選的，利用第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b同時向兩個製程腔室（2a,2b）通入稀釋氣體；利用平衡氣體輸送單元18a向第一製程腔室2a通入平衡氣體，以保證兩個製程腔室（2a,2b）的進氣量相當；利用第一反應氣體輸送單元6a向第一製程腔室2a通入反應氣體，並開啟第一射頻電源82a，以通過第一匹配器81a向第一製程腔室2a加載射頻功率，從而激發反應氣體形成等離子體。
步驟S4、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S41和步驟S42，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
步驟S41和步驟S42與上述步驟S21和步驟S22相同，在此不再重複描述。
循環進行上述步驟S1至步驟S4，直至兩個晶圓上沉積的膜層的厚度達到目標厚度。
本發明實施例提供的等離子體增強原子層沉積方法，兩個製程腔室（2a,2b）無需同步進行各個製程步驟，從而提高了製程方式的多樣化。而且，無需為每個腔室配備前驅體供應裝置，並通過利用本實施例所採用的上述前驅體供應裝置可以在不同的時間向相應的其中一個製程腔室通入前驅體，即，交替地向兩個製程腔室（2a,2b）輸送前驅體，從而既滿足了對製程匹配性的要求，又降低了設備成本。
本發明實施例還提供一種等離子體增強原子層沉積方法，具體的，如圖7所示，該方法包括步驟S1’至步驟S4’，其中，
步驟S1’、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S11’和步驟S12’，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
其中，步驟S11’、向第一製程腔室2a通入反應氣體，並向第一製程腔室2a輸出射頻功率，以激發反應氣體形成等離子體，該等離子體可以與晶圓S表面上吸附的前驅體反應，以在晶圓S表面上形成所需的膜層；
步驟S12’、向第二製程腔室2b通入前驅體，以使前驅體吸附在晶圓S的表面。
具體地，以圖2至圖5示出的等離子體增強原子層沉積設備為例，在進行步驟S11’和步驟S12’的過程中，關閉第四通斷閥42b、第五通斷閥33和第一通斷閥52a，同時開啟第三通斷閥42a、第六通斷閥36、第七通斷閥37和第二通斷閥52b，以實現單獨向第二製程腔室2b通入前驅體（由載氣C1攜帶）。
與此同時，可選的，利用第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b同時向兩個製程腔室（2a,2b）通入稀釋氣體；利用平衡氣體輸送單元18a向第一製程腔室2a通入平衡氣體，以保證兩個製程腔室（2a,2b）的進氣量相當；利用第一反應氣體輸送單元6a向第一製程腔室2a通入反應氣體，並開啟第一射頻電源82a，以通過第一匹配器81a向第一製程腔室2a加載射頻功率，從而激發反應氣體形成等離子體。
步驟S2’、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S21’和步驟S22’，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
步驟S21’和步驟S22’均用於對等離子體增強原子層沉積設備中的前驅體供應裝置和兩個製程腔室（2a,2b）進行吹掃。
具體地，以圖2至圖5示出的等離子體增強原子層沉積設備為例，在進行步驟S21’和步驟S22’的過程中，開啟第四通斷閥42b、第五通斷閥33、第一通斷閥52a、第二通斷閥52b、第三通斷閥42a，同時關閉第六通斷閥36和第七通斷閥37，以實現對相應管路和兩個製程腔室（2a,2b）進行吹掃。
與此同時，可選的，利用第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b同時向兩個製程腔室（2a,2b）通入稀釋氣體，也可以起到吹掃作用；利用兩個平衡氣體輸送單元（18a，18b）分別向第一製程腔室2a和第二製程腔室2b同時通入平衡氣體，同樣可以起到吹掃作用；停止向第二製程腔室2b通入反應氣體。
步驟S3’、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S31’和步驟S32’，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
其中，步驟S31’、向第一製程腔室2a通入前驅體，以使前驅體吸附在晶圓S的表面；
步驟S32’、向第二製程腔室2b通入反應氣體，並向第二製程腔室2b輸出射頻功率，以激發反應氣體形成等離子體，該等離子體可以與晶圓S表面上吸附的前驅體反應，以在晶圓S表面上形成所需的膜層。
具體地，以圖2至圖5示出的等離子體增強原子層沉積設備為例，在進行步驟S31’和步驟S32’的過程中，關閉第四通斷閥42b、第五通斷閥33和第二通斷閥52b，同時開啟第三通斷閥42a、第六通斷閥36、第七通斷閥37和第一通斷閥52a，以實現單獨向第一製程腔室2a通入前驅體（由載氣C1攜帶）。
與此同時，可選的，利用第一稀釋支路53a和第二稀釋支路53b同時向兩個製程腔室（2a,2b）通入稀釋氣體；利用平衡氣體輸送單元18b向第二製程腔室2b通入平衡氣體，以保證兩個製程腔室（2a,2b）的進氣量相當；利用第二反應氣體輸送單元6b向第二製程腔室2b通入反應氣體，並開啟第二射頻電源82b，以通過第二匹配器81b向第二製程腔室2b加載射頻功率，從而激發反應氣體形成等離子體。
步驟S4’、兩個製程腔室（2a,2b）分別進行步驟S41’和步驟S42’，二者可以同步或者在不同時間分別執行。
步驟S41’和步驟S42’與上述步驟S21’和步驟S22’相同，在此不再重複描述。
循環進行上述步驟S1’至步驟S4’，直至兩個晶圓上沉積的膜層的厚度達到目標厚度。
綜上該，本發明實施例提供的等離子體增強原子層沉積設備及方法，通過利用與兩個製程腔室的排氣口連通的壓力調節裝置，可以獨立地分別控制兩個製程腔室的腔室壓力；並且，通過利用與兩個製程腔室連接的射頻裝置，選擇性地向兩個製程腔室中的至少一個製程腔室輸出射頻功率，可以單獨調整各個製程腔室的射頻相關參數，從而不僅增加了製程調試手段，提高了製程匹配性，而且兩個製程腔室無需同步進行各個製程步驟，從而提高了製程方式的多樣化，而且無需為每個腔室配備前驅體供應裝置，即，利用前驅體供應裝置與兩個製程腔室的進氣結構連通，以選擇性地向兩個製程腔室中的至少一個製程腔室提供前驅體或吹掃氣體，從而降低了設備成本。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
1a,1b:製程腔室 2a,2b:製程腔室 3:第六通斷閥 4:切換管路組 5:進氣管路組 6:反應氣體供應裝置 6a:第一反應氣體輸送單元 6b:第二反應氣體輸送單元 7:壓力調節裝置 7:壓力調節裝置 8:射頻裝置 9:遠程等離子體清洗裝置 10a:抽氣裝置 10b:抽氣裝置 10b:抽氣裝置 11:主排氣管路 12:隔離閥 13:流量調節閥 14:匹配器 15:射頻電源 16:氣體供應裝置 17:遠程等離子體清洗裝置 18a,18b:平衡氣體輸送單元 21:進氣結構 22:基座 30:前驅體源 31:載氣主路 32:源瓶 33:第五通斷閥 34:第三品質流量控制器 35c:中間管路 35a:第一載氣支路 35b:第二載氣支路 37:第七通斷閥 39a:第二自動通斷閥 39b:第三自動通斷閥 39c:第一自動通斷閥 38a:第一手動閥 38b:第二手動閥 41a:第一切換支路 41b:第二切換支路 42a:第三通斷閥 42b:第四通斷閥 51a:第一進氣支路 51b:第二進氣支路 52a:第一通斷閥 52b:第二通斷閥 53a:第一稀釋支路 53b:第二稀釋支路 54a:第一流量控制器 54b:第二流量控制器 55a,55b:混氣結構 71a:第一排氣支路 71b:第二排氣支路 72a:第一隔離閥 72b:第二隔離閥 73a:第一流量調節閥 73b:第二流量調節閥 81a:第一匹配器 81b:第二匹配器 82a:第一射頻電源 82b:第二射頻電源 91a:第一清洗管路 91b:第二清洗管路 92a:第三隔離閥 92b:第四隔離閥 321:注入管路 322:第八通斷閥 551:混氣塊 552:混氣管路 C1:載氣 S:晶圓
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1A為現有的一種等離子體增強原子層沉積設備的結構圖； 圖1B為採用圖1A中的等離子體增強原子層沉積設備的沉積方法的流程框圖； 圖2為本發明實施例提供的等離子體增強原子層沉積設備的原理框圖； 圖3為本發明實施例提供的等離子體增強原子層沉積設備的結構圖； 圖4為本發明實施例採用的前驅體源的放大圖； 圖5為本發明實施例採用的進氣管路組的放大圖； 圖6為本發明實施例提供的等離子體增強原子層沉積方法的一種流程框圖； 圖7為本發明實施例提供的等離子體增強原子層沉積方法的另一種流程框圖。
2a:製程腔室
2b:製程腔室
3:前驅體供應裝置
4:切換管路組
5:進氣管路組
6:反應氣體供應裝置
7:壓力調節裝置
8:射頻裝置
10b:抽氣裝置
21:進氣結構
22:基座
30:前驅體源

Claims (12)

  1. 一種等離子體增強原子層沉積設備，包括兩個製程腔室、一前驅體供應裝置、一反應氣體供應裝置、一射頻裝置和一壓力調節裝置，其中， 該前驅體供應裝置與兩個該製程腔室的進氣結構連通，用於選擇性地向兩個該製程腔室中的至少一者提供前驅體或吹掃氣體； 該反應氣體供應裝置與兩個該製程腔室的進氣結構連通，用於選擇性地向兩個該製程腔室中的至少一者提供反應氣體； 該射頻裝置與兩個該製程腔室連接，用於選擇性地向兩個該製程腔室中的至少一者輸出射頻功率； 該壓力調節裝置與兩個該製程腔室的排氣口連通，用於獨立地分別控制兩個該製程腔室的腔室壓力。
  2. 如請求項1所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該前驅體供應裝置包括一前驅體源、一進氣管路組、一切換管路組和一抽氣裝置，其中，該前驅體源通過該切換管路組與該進氣管路組連通，該進氣管路組與兩個該製程腔室的進氣結構連通； 該前驅體源用於提供該前驅體或吹掃氣體； 該切換管路組用於選擇性地將該前驅體源與該進氣管路組或者該抽氣裝置連通； 該進氣管路組用於將該前驅體源選擇性地與兩個該製程腔室中的至少一者連通。
  3. 如請求項2所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該進氣管路組包括一第一進氣支路和一第二進氣支路，其中，該第一進氣支路和該第二進氣支路的出氣端分別與兩個該製程腔室的進氣結構連通，該第一進氣支路和該第二進氣支路的進氣端均與該切換管路組連通；並且，在該第一進氣支路和第二進氣支路上分別設置有一第一通斷閥和一第二通斷閥。
  4. 如請求項3所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該進氣管路組還包括一第一稀釋支路和一第二稀釋支路，其中，該第一稀釋支路和該第二稀釋支路的進氣端均與用於提供稀釋氣體的一稀釋氣體源連通，該第一稀釋支路和該第二稀釋支路的出氣端分別與該第一進氣支路和該第二進氣支路連通；並且，在該第一稀釋支路和第二稀釋支路上分別設置一有第一流量控制器和一第二流量控制器。
  5. 如請求項3所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該進氣管路組還包括兩個混氣結構，兩個該混氣結構均具有一第一進氣端、一第二進氣端和一出氣端，其中，兩個該混氣結構的該第一進氣端分別與該第一進氣支路和第二進氣支路的出氣端連通；兩個該混氣結構的該出氣端分別與兩個該製程腔室的進氣結構連通；兩個該混氣結構的該第二進氣端用於與提供平衡氣體的平衡氣體源和該反應氣體供應裝置連通。
  6. 如請求項5所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中每個該混氣結構均包括一混氣塊和一混氣管路，其中，該混氣塊中設置有一混氣腔，該混氣塊的外表面上形成有該第一進氣端和該第二進氣端，該混氣塊的外表面上還形成有一出氣端，該出氣端與該混氣管路的進氣端連通，該混氣管路的出氣端用作該混氣結構的出氣端與該製程腔室的進氣結構連通。
  7. 如請求項2至6中任意一項所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該切換管路組包括一第一切換支路和一第二切換支路，其中，該第一切換支路的兩端分別與該前驅體源和該進氣管路組連通；該第二切換支路的兩端分別與該第一切換支路和該抽氣裝置連通；並且，在該第一切換支路和該第二切換支路上分別設置有一第三通斷閥和一第四通斷閥。
  8. 如請求項2至6中任意一項所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該前驅體源包括一載氣主路、一源瓶、一第一載氣支路和一第二載氣支路，其中，該載氣主路的進氣端用於與提供載氣的載氣氣源連通，該載氣主路的出氣端與該切換管路組連通；並且，在該載氣主路上設置有一第五通斷閥和一第三質量流量控制器； 該第一載氣支路的進氣端與該載氣主路在該第五通斷閥的上游位置處連通，該第一載氣支路的出氣端與該源瓶的進氣端連通；該第二載氣支路的出氣端與該載氣主路在該第五通斷閥的下游位置處連通，該第二載氣支路的進氣端與該源瓶的出氣端連通；並且，在該第一載氣支路和第二載氣支路上分別設置有一第六通斷閥和一第七通斷閥； 該源瓶用於存儲該前驅體。
  9. 如請求項1所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該射頻裝置包括一第一匹配器、一第二匹配器、一第一射頻電源和一第二射頻電源，其中，該第一射頻電源通過該第一匹配器與其中一個該製程腔室電連接；該第二射頻電源通過該第二匹配器與其中另一個該製程腔室電連接。
  10. 如請求項1所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該壓力調節裝置包括一第一排氣支路和一第二排氣支路，其中，該第一排氣支路和第二排氣支路的進氣端分別與兩個該製程腔室的排氣口連通，該第一排氣支路和第二排氣支路的出氣端均與抽氣裝置連通；並且，在該第一排氣支路和第二排氣支路上分別設置有一第一隔離閥和一第二隔離閥；在該第一排氣支路和第二排氣支路上還分別設置有一第一流量調節閥和一第二流量調節閥。
  11. 如請求項5或6所述的等離子體增強原子層沉積設備，其中該等離子體增強原子層沉積設備還包括一遠程等離子體清洗裝置、一第一清洗管路和一第二清洗管路，兩個該混氣結構均還具有一第三進氣端，其中，該第一清洗管路和第二清洗管路的進氣端均與該遠程等離子體清洗裝置連通；該第一清洗管路和第二清洗管路的出氣端分別與兩個該第三進氣端連通；並且，在該第一清洗管路和第二清洗管路上分別設置有一第三隔離閥和一第四隔離閥； 該遠程等離子體清洗裝置用於提供能夠對該製程腔室進行清洗的等離子體。
  12. 一種等離子體增強原子層沉積方法，其中採用請求項1至11中任意一項所述的等離子體增強原子層沉積設備同時在兩個晶圓上沉積膜層；該等離子體增強原子層沉積方法包括以下步驟： S1、向兩個該製程腔室中的第一製程腔室通入該前驅體，以及向兩個該製程腔室中的第二製程腔室通入該反應氣體，並向該第二製程腔室輸出射頻功率； S2、對該前驅體供應裝置和兩個該製程腔室進行吹掃； S3、向該第二製程腔室通入該前驅體，以及向該第一製程腔室通入該反應氣體，並向該第一製程腔室輸出射頻功率； S4、對該前驅體供應裝置和兩個該製程腔室進行吹掃； 循環進行該步驟S1至該步驟S4，直至兩個該晶圓上沉積的該膜層的厚度達到目標厚度。
TW111113052A 2021-04-09 2022-04-06 等離子體增強原子層沉積設備及方法 TWI824471B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110380765.2 2021-04-09
CN202110380765.2A CN113106422B (zh) 2021-04-09 2021-04-09 等离子体增强原子层沉积设备及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202240014A TW202240014A (zh) 2022-10-16
TWI824471B true TWI824471B (zh) 2023-12-01

Family

ID=76714937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111113052A TWI824471B (zh) 2021-04-09 2022-04-06 等離子體增強原子層沉積設備及方法

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4321648A1 (zh)
JP (1) JP2024511818A (zh)
KR (1) KR20230155000A (zh)
CN (1) CN113106422B (zh)
TW (1) TWI824471B (zh)
WO (1) WO2022213961A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113106422B (zh) * 2021-04-09 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 等离子体增强原子层沉积设备及方法
CN115773471A (zh) * 2022-11-24 2023-03-10 江苏微导纳米科技股份有限公司 原子层沉积设备及其方法
CN117721446A (zh) * 2024-02-08 2024-03-19 理想晶延半导体设备(上海)股份有限公司 一种氧化铟锡透明导电薄膜的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI646610B (zh) * 2010-04-30 2019-01-01 應用材料股份有限公司 雙腔室處理系統
CN109778143A (zh) * 2017-11-14 2019-05-21 北京北方华创微电子装备有限公司 一种沉积系统及其气体传输方法
CN110230041A (zh) * 2018-03-05 2019-09-13 北京北方华创微电子装备有限公司 一种原子层沉积设备及方法
US10428426B2 (en) * 2016-04-22 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Method and apparatus to prevent deposition rate/thickness drift, reduce particle defects and increase remote plasma system lifetime

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005004311A1 (de) * 2005-01-31 2006-08-03 Aixtron Ag Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von aus mehreren Komponentenhalbleitern bestehende Schichtenfolgen
GB2425539A (en) * 2005-04-29 2006-11-01 Boc Group Plc Deposition system with three way valve
CN104746046A (zh) * 2013-12-29 2015-07-01 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 原子层沉积设备
US20180046206A1 (en) * 2016-08-13 2018-02-15 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling gas flow to a process chamber
CN107400878A (zh) * 2017-07-26 2017-11-28 北京芯微诺达科技有限公司 一种原子层沉积设备的进气系统及其方法
CN109868459B (zh) * 2017-12-05 2022-11-25 北京北方华创微电子装备有限公司 一种半导体设备
CN112513321A (zh) * 2018-08-29 2021-03-16 应用材料公司 非uv高硬度低介电常数膜沉积
KR102205200B1 (ko) * 2018-09-20 2021-01-20 주식회사 엔씨디 박막 증착장치
CN111101116B (zh) * 2018-10-25 2023-08-18 北京北方华创微电子装备有限公司 工艺气体传输装置、原子层沉积方法及沉积设备
CN113106422B (zh) * 2021-04-09 2022-03-22 北京北方华创微电子装备有限公司 等离子体增强原子层沉积设备及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI646610B (zh) * 2010-04-30 2019-01-01 應用材料股份有限公司 雙腔室處理系統
US10428426B2 (en) * 2016-04-22 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Method and apparatus to prevent deposition rate/thickness drift, reduce particle defects and increase remote plasma system lifetime
CN109778143A (zh) * 2017-11-14 2019-05-21 北京北方华创微电子装备有限公司 一种沉积系统及其气体传输方法
CN110230041A (zh) * 2018-03-05 2019-09-13 北京北方华创微电子装备有限公司 一种原子层沉积设备及方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4321648A1 (en) 2024-02-14
TW202240014A (zh) 2022-10-16
CN113106422A (zh) 2021-07-13
JP2024511818A (ja) 2024-03-15
CN113106422B (zh) 2022-03-22
WO2022213961A1 (zh) 2022-10-13
KR20230155000A (ko) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI824471B (zh) 等離子體增強原子層沉積設備及方法
JP7440217B2 (ja) ガス分配システムおよびそれを備える反応器システム
US10364496B2 (en) Dual section module having shared and unshared mass flow controllers
US9721763B2 (en) Systems and methods for providing gases to a process chamber
US10957561B2 (en) Gas delivery system
US9029244B2 (en) Apparatus including 4-way valve for fabricating semiconductor device, method of controlling valve, and method of fabricating semiconductor device using the apparatus
US20080176412A1 (en) Atomic layer deposition system including a plurality of exhaust tubes
KR20020032341A (ko) 기상 증착 방법 및 장치
WO2020062607A1 (zh) 进气系统、原子层沉积设备和方法
KR100699861B1 (ko) 4-웨이밸브를 포함하는 반도체소자 제조장치, 반도체소자제조장치의 밸브 제어방법 및 이를 이용한 반도체소자의제조방법
US20080026148A1 (en) Film Forming System And Method For Forming Film
CN110230041B (zh) 一种原子层沉积设备及方法
CN110541159A (zh) 原子层沉积设备及方法
JP4941514B2 (ja) 処理ガス供給装置及び成膜装置
WO2009086772A1 (zh) 气体分配系统和应用该气体分配系统的半导体处理设备
CN110777428B (zh) 一种气体输运系统
CN117144339A (zh) 薄膜沉积方法及设备
CN111304628B (zh) 原子层沉积设备及方法
TW202305989A (zh) 用於提供氣體混合物至反應室之設備及使用其的方法
US11107704B2 (en) Gas input system for a substrate processing chamber
KR102318221B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TW202315961A (zh) 用於輸送前驅物至處理腔室的系統及方法
CN115948727A (zh) 气体流量校准装置及方法
US20050011444A1 (en) Vapor deposition systems having separate portions configured for purging using different materials and methods of operating same
CN116288262A (zh) 一种气体切换系统及其相关半导体制程方法