[发明专利]原子层沉积设备与制程方法

说明书

本发明是一种原子层沉积设备与制程方法。原子层沉积设备包括腔体、基材载台、中空部件与挡件，其中中空部件具有抽气孔且其底部的一部分对应设置于基材载台的上方。所述挡件对应抽气孔设置，其中挡件具有纵向延伸部与横向延伸部。再者，中空部件上方可连接马达以形成上抽气装置。当上抽气装置做动时，挡件与中空部件之间可形成上抽气路径，以及挡件与基材载台之间可形成下抽气路径。所述上与下抽气路径分别包括第一纵向距离与第二纵向距离，其中第一与第二纵向距离之间的比例可受调整，进而调节腔体内的制程流体的流场，以使原子层沉积制程中的基材可受前驱物均匀的沉积。

技术领域

本发明关于一种原子层沉积设备与制程方法，尤其指一种具有中空部件并形成上与下抽气路径以调节制程流体的流场的原子层沉积设备，以及使用其的制程方法。

背景技术

积体电路技术的发展已经成熟，且目前电子产品朝向轻薄短小、高性能、高可靠性与智能化的趋势发展。电子产品中的电晶体的微缩技术至关重要，小尺寸的电晶体会对电子产品的性能产生重要影响，当电晶体的尺寸愈小，可减少电流传输时间并降低耗能，以达到快速运算并节能的效果。在现今微小的电晶体中，部分关键的薄膜层几乎仅有几个原子的厚度，而发展这些微量结构的技术的其中一种为原子层沉积制程（atomic layerdeposition process, ALD process）。

原子层沉积制程是一种将物质以单原子的形式一层一层地镀于基材表面的技术，其中于制程中，使反应的前驱物与基材或前一层膜的材料表面进行化学吸附，以生产既薄且均匀的薄膜。于原子层沉积制程中，均匀的沉积薄膜是电晶体微缩的重要基础，如何有效的控制薄膜均匀度为现今的电晶体发展的重要课题。

目前原子层沉积制程的均匀度的控制仍未完善，其中一个问题来自前驱物的流场未受到妥善的控制（例如，原子层沉积制程的前驱物如何在不干扰均匀的沉积行为下抽离腔体）。现行的原子层沉积设备的设计多使用大型的密闭式腔体，其可于原子层沉积制程中容纳大量的前驱物，并确保前驱物滞留于腔体中与基材接触以进行沉积，其中密闭式的腔体设计可避免前驱物在沉积与反应完成前提早流失。当沉积与反应完成，腔体内的前驱物再通过腔体的底部抽气口排出。然而，此种大型的密闭式腔体需使用大量的前驱物，将使制程成本过高。再者，若排出前驱物的时间控制失当，则单一的抽气装置（底部抽气口）则可能导致前驱物形成扰流，使得基材受沉积的均匀度受到不良影响。为了降低制程成本，其中一种方法是缩减腔体的容积以减少前驱物用量，然而此法将造成前驱物形成扰流，进而导致前驱物重复与基材接触，而使基材受沉积的均匀度下降。故如何降低制程成本且妥善控制前驱物沉积于基材的均匀度，为现今原子层沉积制程待克服的议题。

发明内容

因此，为了克服昔知技术的不足处，本发明实施例提供一种原子层沉积设备与制程方法，使前驱物（precursor）及/或涤洗气体（purge gas）可呈现受控制的慢速流场，以藉此调节前驱物沉积于基材的均匀度。所述原子层沉积设备包括腔体、基材载台、挡件与多个中空部件，其中腔体具有底部抽气口，中空部件的每一者个别具有一个抽气孔，以及基材载台连接挡件，其中挡件具有复数个纵向延伸部且纵向延伸部的每一者个别对应于中空部件的抽气孔。所述中空部件可偕同马达形成上抽气装置，其中马达不限制同时连接多个或仅连接一个中空部件以形成上抽气装置。所述中空部件的底部的一部分设置于基材载台的上方。当上抽气装置启动时，挡件与中空部件的底部之间形成上抽气路径，以及挡件与基材载台之间形成下抽气路径，所述两个抽气路径可使原子层沉积制程前驱物及/或涤洗气体呈现受控制的慢速流场，以控管前驱物的沉积行为与抽离腔体时的流动行为，并优化原子层沉积制程。再者，挡件与中空部件之间的第一纵向距离可受调整，以使第一纵向距离与第二纵向距离（挡件与基材载台之间）的比例可受调整，以藉此调节前驱物及/或涤洗气体的流场，以优化前驱物沉积于基材的均匀度。