[发明专利]一种基于腔体互联的沉积方法和沉积设备

说明书

本发明公开了一种基于腔体互联的沉积设备，包括真空调配平台(1)、至少二个反应腔室组(2)、加载腔体(3)、至少一个热型原子层沉积室(4)、至少一个预清洗腔室(5)、至少一个热处理腔室(6)和调配管理器(7)；所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、热型原子层沉积室(4)预清洗腔室(5)和热处理腔室(6)以环绕所述真空调配平台(1)的方式布置；所述自动输送机器人(8)和所述调配管理器(7)数据通信连接，所述自动输送机器人(8)用于在所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、热型原子层沉积室(4)、预清洗腔室(5)和热处理腔室(6)之间调配传输晶圆基体。本发明的采用磁悬浮制程扫描传感系统，实现上下浮动，从而更好的扫描到全面反应腔室，更好的监视相应的反应腔室。

技术领域

本发明涉及原子层沉积技术领域，具体为一种基于腔体互联的沉积方法和沉积设备。

背景技术

单原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)，又称原子层沉积或原子层外延(atomic layer epitaxy)，它是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。区别于普通CVD或PECVD原理，ALD可沉积超薄的、高深宽比的膜层。通过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、实现对膜层厚度的精确控制，可用于沉积Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂、TiO₂、TiN、TaN和ALN等多种薄膜。最初是由芬兰科学家提出并用于多晶荧光材料ZnS：Mn以及非晶Al₂O₃绝缘膜的研制，这些材料是用于平板显示器。由于这一工艺涉及复杂的表面化学过程和低的沉积速度，直至上世纪80年代中后期该技术并没有取得实质性的突破。

但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。到了20世纪90年代中期，人们对这一技术的兴趣在不断加强，这主要是由于微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，这样所使用材料的厚度降低至几个纳米数量级。

因此原子层沉积技术的优势就体现出来，如单原子层逐次沉积，沉积层极均匀的厚度和优异的一致性等就体现出来，而沉积速度慢的问题就不重要了。以下主要讨论原子层沉积原理和化学，原子层沉积与其他相关技术的比较，原子层沉积设备，原子层沉积的应用和原子层沉积技术的发展。

专利CN204080102U公开一种原子层沉积设备，揭示了一种原子层沉积设备，该原子层沉积设备包括：传送室；分别与所述传送室连通的预清洗室、热处理室、加载闭锁室、以及多个反应室；与所述加载闭锁室连通的前端模块；其中，在所述多个反应室中经由工艺气体的反应将原子层沉积于基材的表面；所述传送室中配备有机械手臂用于在所述传送室和预清洗室、热处理室、加载闭锁室、以及多个反应室之间传递基材；所述前端模块经配置为自动地与所述加载闭锁室之间传递基材。由于原子层沉积反应速度慢、耗时长，造成产能的瓶颈主要在反应室。传送室、预清洗室、热处理室、加载闭锁室等的处理效率均远超过反应室。通过一组传送室、预清洗室、热处理室、加载闭锁室与多个反应室的组合，可以在提高产能的同时降低设备成本。根据本实用新型的某些实施例，通过错开各反应室的工作周期，可以在一个反应室的反应周期内执行另一反应室的装载或卸载，从而节约了等待时间、进一步提高了生产效率。