TWM652835U - 原子層沉積裝置 - Google Patents

Abstract

一種原子層沉積裝置，包括氣體注入模組及氣體噴頭。氣體注入模組包括多個氣體管路。氣體噴頭連接氣體注入模組，氣體噴頭包括進氣部、腔體及噴灑部。腔體具有進氣口及相對的出氣口，腔體經由進氣口連接進氣部，進氣口小於出氣口。噴灑部經由出氣口連接於腔體，噴灑部包括多個噴灑孔。多個氣體管路以環形的方式間隔分布。

Description

原子層沉積裝置

本創作涉及一種原子層沉積裝置，特別指具有多個進氣管路的原子層沉積裝置。

現有原子層沉積裝置中，包括腔體、上下電極、氣體噴頭、載台、排氣系統及前驅物氣盤組件。氣體噴頭為沉積薄膜必要的組件，其能輸送前驅物氣體以形成薄膜。前驅物（氣體）會經由氣體管路及腔體進氣口，通過氣體噴頭均勻的分散至基板表面。

一般而言，為了提升前驅物輸送至基板的氣場的均勻度，一般藉由調整氣體噴頭的孔徑大小、孔徑形狀及孔徑位置等方式，藉此平均分配反應前驅物至基板表面。

然而，隨著工業要求，薄膜均勻性的要求越來越高，氣體噴頭的結構設計亦趨複雜，例如孔洞大小、形狀及分布的設計，致使氣體噴頭的製造成本提高，增加工程的製造成本。且如若孔洞太小容易使得孔洞產生阻塞，產生不均勻氣流導致振盪性的異常放電，如此，將使薄膜沉積發生粉塵及膜厚不均的現象，不利於薄膜生長。

故，如何通過氣體管路、腔體及氣體噴頭的結構設計的改良，來提升沉積薄膜製程的效率，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種原子層沉積裝置，藉由氣體注入模組及氣體噴頭的結構設計，提升腔體進內氣場的均勻性，使氣體噴頭的孔徑一致，降低氣體噴頭製造的難易度及降低生產的成本。除此之外，藉由氣體注入模組及氣體噴頭的結構設計，還可避免噴灑孔發生阻塞，致使薄膜沉積產生粉塵及膜厚不均的現象。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的其中一技術方案是提供一種原子層沉積裝置，包括氣體注入模組及氣體噴頭。氣體注入模組包括多個氣體管路。氣體噴頭連接氣體注入模組，氣體噴頭包括進氣部、腔體及噴灑部。腔體具有進氣口及相對的出氣口，腔體經由進氣口連接進氣部，進氣口小於出氣口。噴灑部經由出氣口連接於腔體，噴灑部包括多個噴灑孔。多個氣體管路以環形的方式間隔分布。

依據一可行的實施方案，多個氣體管路是以環形的中心為點對稱排列。

依據一可行的實施方案，多個氣體管路中包括至少一反應氣體管路及至少一惰性氣體管路。

依據一可行的實施方案，多個氣體管路為六個，包括四個反應氣體管路及二個惰性氣體管路，二個惰性氣體管路的管口的連線穿過環形的中心，連線的兩側分別具有二個反應氣體管路。

依據一可行的實施方案，腔體呈錐狀，包括斜肩部及直立部，斜肩部連接直立部，斜肩部具有進氣口，直立部具有出氣口。

本創作還提供一種原子層沉積的製造方法，適用如前述的原子層沉積裝置，原子沉積裝置還包括反應室及載台，氣體噴頭及載台位於反應室內，載台上設置有工作物件，製造方法包括：對反應室抽真空。通過多個氣體管路中的至少一惰性氣體管路輸送第一惰性氣體。通過多個氣體管路中的第一反應氣體管路輸送第一前驅物氣體，第一前驅物氣體在工作物件的表面形成第一原子層薄膜。通過至少一惰性氣體管路輸送第二惰性氣體。通過多個氣體管路中的第二反應氣體管路輸送第二前驅物氣體，第二前驅物氣體在第一原子層薄膜的表面形成一第二原子層薄膜。通過至少一惰性氣體管路輸送第三惰性氣體。

依據一可行的實施方案，在輸送第三惰性氣體後，還包括：通過第一反應氣體管路輸送第一前驅物氣體，第一前驅物氣體在第二原子層薄膜的表面形成另一第一原子層薄膜。通過至少一惰性氣體管路輸送第二惰性氣體。通過第二反應氣體管路輸送第二前驅物氣體，第二前驅物氣體在另一第一原子層薄膜的表面形成另一第二原子層薄膜。通過至少一惰性氣體管路輸送第三惰性氣體。

依據一可行的實施方案，在通過至少一惰性氣體管路輸送第一惰性氣體時，反應室內的壓力控制在0.1 Torr-30 Torr。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的原子層沉積裝置，其能通過“腔體具有進氣口及相對的出氣口，腔體經由進氣口連接進氣部，進氣口小於出氣口”、“多個氣體管路以環形的方式間隔分布”以及“噴灑部經由出氣口連接於腔體，噴灑部包括多個噴灑孔”的技術方案，提升腔體內的氣場均勻性，使噴灑孔的孔徑一致，降低氣體噴頭製造的難易度，減少設計成本，並且可降低薄膜生產的成本。

更進一步的，依據一些實施例，原子層沉積裝置可避免噴灑孔阻塞的問題，進而避免產生薄膜沉積產生粉塵及膜厚不均的現象。

依據本創作原子層沉積的製造方法的實施例，亦具有提升腔體內的氣場均勻性，使噴灑孔的孔徑一致，降低氣體噴頭製造的困難度，並且可降低薄膜的生產成本，及避免噴灑孔阻塞的問題，進而避免產生薄膜沉積產生粉塵及膜厚不均的現象的技術功效。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“原子層沉積裝置及原子層沉積的製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

請參閱圖1及圖2，圖1為本創作一實施例的原子層沉積裝置的示意圖。圖2為圖1所示實施例中，氣體注入模組1的一截面示意圖，以俯視的視角觀之。

原子層沉積裝置包括氣體注入模組1及氣體噴頭2。氣體注入模組1包括多個氣體管路11。氣體噴頭2連接氣體注入模組1，氣體噴頭2包括進氣部21、腔體22及噴灑部23。腔體22具有進氣口223及相對的出氣口224，腔體22經由進氣口223連接進氣部21，進氣口223小於出氣口224。噴灑部23經由出氣口224連接於腔體22，噴灑部23包括多個噴灑孔231。多個氣體管路11以環形的方式間隔分布。

在圖1所示的實施例中，多個氣體管路11分別與一平面之間具有一傾斜角θ，然而本創作並無此限制。依據一些實施例，多個氣體管路11位在同一水平面上。多個氣體管路11中包括一反應氣體管路（見圖2，如氣體管路11c-11f）及一惰性氣體管路（見圖2，如氣體管路11a或氣體管路11b）。在此實施例中，多個氣體管路11為六個，包括四個反應氣體管路11c-11f及二個惰性氣體管路11a-11b，二個惰性氣體管路11a-11b的管口的連線L穿過環形的中心C，連線L的兩側分別具有二個反應氣體管路（例如反應氣體管路11c-11d，及反應氣體管路11e-11f）。且依據圖2所示的實施例，多個氣體管路11分別為彎管，且以環形中心C為點對稱排列。然而，本創作並無此限制，例如氣體管路11也可為直管。依據一些實施例，多個氣體管路11為八個，包括六個反應氣體管路及二個惰性氣體管路（圖未繪示）。依據圖1所示的實施例，腔體22呈錐狀，包括斜肩部221及直立部222，斜肩部221連接直立部222，斜肩部221具有進氣口223，直立部222具有出氣口224。

依據圖1及圖2所示的實施例，使用多個氣體管路11分別注入前驅物（氣體）及惰性氣體（例如氮氣或氬氣），前驅物及惰性氣體腔體22內空間內將產生氣旋，藉此使前驅物呈現亂數環狀氣流，消除僅在於特定位置進氣（或集中進氣），並經由噴灑部23噴灑出。多個氣體管路11的結構可使各前驅物獨立注入腔體22，不會於在同一氣體管路內互相反應，影響薄膜的製程。

請參閱圖3，為本創作一實施例的原子層沉積的製造方法100的流程示意圖。原子層沉積的製造方法100適用如前述的原子層沉積裝置，原子沉積裝置還包括反應室3及載台4，氣體噴頭2及載台4位於反應室3內，載台4上設置有工作物件5（見圖1），反應室3連接一幫浦6。製造方法100包括步驟S1:對反應室3抽真空。步驟S2:通過多個氣體管路11中的至少一惰性氣體管路11a-11b輸送第一惰性氣體。步驟S3:通過多個氣體管路11中的第一反應氣體管路11c輸送第一前驅物氣體，第一前驅物氣體在工作物件5的表面形成第一原子層薄膜。步驟S4:通過至少一惰性氣體管路11a-11b輸送第二惰性氣體。步驟S5:通過多個氣體管路11中的第二反應氣體管路11f輸送第二前驅物氣體，第二前驅物氣體在第一原子層薄膜的表面形成第二原子層薄膜。步驟S6:通過至少一惰性氣體管路輸送第三惰性氣體。

第一惰性氣體、第二惰性氣體及第三惰性氣體可以相同或不同，本創作並無限制。以下依據圖1及圖2所示的實施例，說明原子層沉積的製造方法100。

在步驟S1中，對反應室3及腔體22進行抽真空。在步驟S2中，以二惰性氣體管路11a-11b通入惰性氣體（例如氬氣或氮氣），依據一些實施例，此時腔體22壓力維持在0.1 Torr-30 Torr之間。在步驟S3中，通入第一前驅物氣體（例如以第一反應氣體管路11c通入腔體22），使前驅物氣體在工作物件5（如晶圓）的表面形成第一原子層薄膜，使工作物件5的表面產生官能基。在步驟S4中:通過二惰性氣體管路11a-11b輸送第二惰性氣體（例如氬氣或氮氣），以清除腔體22內多餘的第一前驅物氣體。在步驟S5中，通入第二前驅物氣體（例如以第二反應氣體管路11f通入腔體22），第二前驅物氣體在第一原子層薄膜的表面形成第二原子層薄膜。在步驟S6中，通過二惰性氣體管路11a-11b輸送第三惰性氣體，以清除多餘的第二前驅物氣體。

依據一些實施例，使用者可通過其他反應氣體管路（例如反應氣體管路11d-11e），通入其他前驅物氣體（或如同第一前驅物氣體、第二前驅物氣體），以達到其所需要的薄膜組份及厚度，本創作並無限制。

請再參閱圖1，依據一些實施例，在步驟S6後。使用者可重複執行步驟S3至步驟S6，直至達到所需的薄膜厚度。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的原子層沉積裝置，其能通過“腔體具有進氣口及相對的出氣口，腔體經由進氣口連接進氣部，進氣口小於出氣口”、“多個氣體管路以環形的方式間隔分布” 以及“噴灑部經由出氣口連接於腔體，噴灑部包括多個噴灑孔”的技術方案，提升腔體內的氣場均勻性，使噴灑孔的孔徑一致，降低氣體噴頭製造的難易度，減少設計成本，並且可降低薄膜生產的成本。

更進一步的，依據一些實施例，原子層沉積裝置可避免噴灑孔阻塞的問題，進而避免產生薄膜沉積產生粉塵及膜厚不均的現象。

依據本創作原子層沉積的製造方法的實施例，亦具有提升腔體內的氣場均勻性，使噴灑孔的孔徑一致，降低氣體噴頭製造的困難度，並且可降低薄膜的生產成本，及避免噴灑孔阻塞的問題，進而避免產生薄膜沉積產生粉塵及膜厚不均的現象的技術功效。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

Z:原子層沉積裝置 100:原子層沉積的製造方法 1:氣體注入模組 11:氣體管路 11a:惰性氣體管路 11b:惰性氣體管路 11c:反應氣體管路，第一氣體管路 11d:反應氣體管路 11e:反應氣體管路 11f:反應氣體管路，第二氣體管路 2:氣體噴頭 21:進氣部 22:腔體 221:斜肩部 222:直立部 223:進氣口 224:出氣口 23:噴灑部 231:噴灑孔 3:反應室 4:載台 5:工作物件 6:幫浦 C:中心 L:連線 S1:對反應室抽真空。 S2:通過多個氣體管路中的至少一惰性氣體管路輸送第一惰性氣體。 S3:通過多個氣體管路中的第一反應氣體管路輸送第一前驅物氣體。 S4:通過至少一惰性氣體管路輸送第二惰性氣體。 S5:通過多個氣體管路中的第二反應氣體管路輸送第二前驅物氣體。 S6:通過至少一惰性氣體管路輸送第三惰性氣體。 θ:傾斜角

圖1為本創作一實施例的原子層沉積裝置的示意圖。

圖2為圖1所示實施例中，氣體注入模組的一截面示意圖。

圖3為本創作一實施例的原子層沉積的製造方法的流程示意圖。

Z:原子層沉積裝置

1:氣體注入模組

11:氣體管路

2:氣體噴頭

21:進氣部

22:腔體

221:斜肩部

222:直立部

223:進氣口

224:出氣口

23:噴灑部

231:噴灑孔

3:反應室

4:載台

5:工作物件

6:幫浦

θ:傾斜角

Claims (5)

1. 一種原子層沉積裝置，其包括： 一氣體注入模組，包括多個氣體管路；以及 一氣體噴頭，連接所述氣體注入模組，所述氣體噴頭包括： 一進氣部； 一腔體，具有一進氣口及相對的一出氣口，所述腔體經由所述進氣口連接所述進氣部，所述進氣口小於所述出氣口；以及 一噴灑部，經由所述出氣口連接於所述腔體，所述噴灑部包括多個噴灑孔； 其中，所述多個氣體管路以環形的方式間隔分布。
2. 如請求項1所述的原子層沉積裝置，其中，所述多個氣體管路中包括至少一反應氣體管路及至少一惰性氣體管路。
3. 如請求項2所述的原子層沉積裝置，其中，所述多個氣體管路為六個，包括四個所述反應氣體管路及二個所述惰性氣體管路，二個所述惰性氣體管路的管口的連線穿過所述環形的一中心，所述連線的兩側分別具有二個所述反應氣體管路。
4. 如請求項1所述的原子層沉積裝置，其中，所述腔體呈錐狀，包括一斜肩部及一直立部，所述斜肩部連接所述直立部，所述斜肩部具有所述進氣口，所述直立部具有所述出氣口。
5. 如請求項1所述的原子層沉積裝置，其中，所述多個氣體管路是以所述環形的一中心為點對稱排列。

Images