[发明专利]一种沉积室容积可调节的原子层沉积设备

说明书

技术领域

 本发明涉及一种半导体工艺设备，尤其是涉及一种沉积室容积可调节的原子层沉积设备。

背景技术

传统的原子层沉积设备只包括一个沉积腔室，如图1所示。在使用原子层沉积设备时，不同体积的器件都是在这个容积固定的腔室中进行沉积反应。对于每个原子层沉积周期来说，原子层沉积处理可沉积出厚度为大约0.1nm的膜，对于绝大部分的半导体应用场合来说，可用的和经济上可行的周期时间必须要能提供厚度介于大约3nm-30nm的膜，并且对于其他应用场合来说甚至要能提供更厚的膜。工业产量标准规定基板应在2分钟至3分钟的时间范围内处理完，这就意味着原子层沉积周期时间必须在大约0.6秒至6秒的时间范围内。如果待加工器件的体积相对沉积腔室过小的话，则会导致腔室暴露给化学试剂的区域增大，膜的生长发生在接触化学试剂的反应室壁和基板上，而膜在腔室壁上的生长倾向性与反应室壁的表面积成正比，劣质多孔膜沉积物的生长会引起腔室壁表面积增大，表面积的增大又会进一步延长沉积室的记忆效应。记忆效应是由于化学试剂吸附在沉积室壁上并且会在随后的一段时间内逐渐从腔室壁上释放，这种现象往往会增加沉积室中的痕量化学试剂的停留时间，进而增大去除化学试剂所需的清理时间。而如果待加工器件的体积相对沉积腔室过大的话，则会对工艺过程产生影响，增加沉积时间，不能或很难满足工业产量标准。

因此，在化学试剂清理时间和沉积反应时间之间，需要做出权衡，以达到最小沉积周期时间，合适的反应腔室体积成为较恰当的选择。然而现有沉积腔室的体积都是固定的，很难适应多种不同体积的待加工器件，具有更强适应性的沉积腔室的原子层沉积设备成为新的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原子层沉积设备，该设备具有容积可变的沉积腔室，能够针对不同体积的器件选择容积相对合适的沉积室。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种沉积室容积可调节的原子层沉积设备，包括真空部件、加热部件、气路部件、等离子体产生部件、控制部件和容积可调节的沉积室；所述控制部件分别与所述真空部件、加热部件、气路部件和等离子体产生部件相连接，所述真空部件、加热部件、气路部件和等离子体产生部件分别与所述容积可调节的沉积室相连接。

上述方案中，所述容积可调节的沉积室包括容积不同的第一沉积室、第二沉积室和第三沉积室；所述第一沉积室、第二沉积室和第三沉积室之间通过密封提升头连接，所述各个沉积室均设有独立的基板保持器和加热器。

上述方案中，当选择所述第一沉积室、第二沉积室和第三沉积室其中一个沉积室进行沉积反应时，关闭相应的所述密封提升头，使被选择的沉积室处于密闭状态，另外两个腔室则作为气路系统的一部分；当通入化学试剂和清理气体时，所述密封提升头全部打开，使所述第一沉积室、第二沉积室和第三沉积室形成通路。

上述方案中，所述第一沉积室的容积为所述第二沉积室的0.6倍，所述第三沉积室的容积为所述第二沉积室的1.5倍。

上述方案中，所述容积可调节的沉积室包括基板保持器、加热器和可移动的腔壁，所述可移动的腔壁包括第一预定位置、第二预定位置和第三预定位置；所述可移动的腔壁移动至所述第一预定位置时，形成第一沉积室；所述可移动的腔壁移动至所述第二预定位置时，形成第二沉积室；所述可移动的腔壁移动至所述第三预定位置时，形成第三沉积室；所述各个沉积室共用所述基板保持器和所述加热器。

上述方案中，所述第一沉积室的容积为所述第二沉积室的0.6倍，所述第三沉积室的容积为所述第二沉积室的1.5倍。

上述方案中，所述控制部件包括计算机和数据处理模块；所述计算机与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块分别与所述真空部件、加热部件、气路部件、等离子体产生部件连接；

其中，所述计算机，用于显示系统操作界面、接收外部命令、显示系统各部件运行中的参数，向数据处理模块发送运行指令和数据和对设备其它部件进行控制，并从数据处理模块接收指令数据，对接收到的指令数据进行分析；所述数据处理模块，用于对所述真空部件、加热部件、气路部件、等离子体产生部件发送的数据进行处理。

与现有技术方案相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下：

本发明可提供不同容积的沉积反应室，能够较好的适应不同体积的待加工器件，反应腔室和待加工器件合理的体积比，可以有效的降低沉积反应周期时间，减少劣质膜的生长，降低膜层的颗粒度，提供沉积质量，满足半导体器件到膜层精度的要求。

附图说明