[发明专利]一种原子层沉积设备

说明书

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种原子层沉积设备。

背景技术

在微电子加工技术领域，原子层沉积设备（ALD）是一种将物质以单原子膜的形式一层一层沉积在基底表面的设备。由于其沉积材料的多样性和沉积厚度的精准性已经得到越来越广泛的应用。

图1为现有的一种原子层沉积设备的结构简图。图2为原子层沉积过程的流程图。请一并参阅图1和图2，原子层沉积设备包括并行设置的装卸腔室11和反应腔室10，以及设置在二者之间且用于连通或隔离二者的门阀12。其中，在反应腔室10的顶部设置有气体分配板101，用以对经过的工艺气体向反应腔室10内的各个区域流动的流量进行分配，以使分布在反应腔室10内的工艺气体趋于均匀；在反应腔室10内，且与气体分配板101相对应的位置处设置有下电极板14，用以承载基片S，并将基片S加热至工艺所需的温度；在装卸腔室11内设置有机械手13，机械手13用于将基片S自装卸腔室11内经由门阀12传送至反应腔室10内的下电极板14上，以及自上电极板14经由门阀12传送至装卸腔室11内。

采用上述原子层沉积设备进行工艺具体包括以下步骤：如图2所示，步骤1，开启门阀12，机械手13将待加工的基片S经由门阀12传送至反应腔室10内的下电极板14上，空载的机械手13返回装卸腔室11内，关闭门阀12；下电极板14将待加工的基片S加热至工艺所需的温度。步骤2，向反应腔室10内输送定量的由反应源A提供的气体，该气体会与待加工的基片S表面的基团发生吸附直至达到饱和，从而在基片S表面上形成了只有一个原子层厚度的源A薄膜。步骤3，向反应腔室10内输送不与来自反应源A和反应源B的气体反应的吹扫气体，例如氩气，用以清除残留在反应腔室10内的来自反应源A的气体。步骤4，向反应腔室10内输送定量的由反应源B提供的气体，该气体会与沉积在基片S表面上的源A薄膜发生反应，从而在基片S表面上形成一个原子层厚度的薄膜，该薄膜即为工艺所需的薄膜。步骤5，再次向反应腔室10内输送上述吹扫气体，用以清除残留在反应腔室10内的来自反应源B的气体。步骤6，重复上述步骤2-5，以在基片S上重复沉积薄膜，直至该薄膜达到工艺所需的厚度（多个原子层厚度的叠加）。步骤7，打开门阀12，机械手13经由门阀12进入反应腔室10内，并将已加工的基片S移出反应腔室10；然后冷却已加工的基片S，并将其放置在基片盒内。

上述原子层沉积设备在实际应用中不可避免的存在以下问题：

其一，由于来自两种反应源的气体之间的反应具有自抑制性（即，二者无法持续发生反应），导致原子层的沉积速率很慢，从而完成上述所有工艺步骤需要耗费大量的时间，例如，沉积厚度为20nm的氧化铝薄膜至少需要300～400s的时间，这使得原子层沉积设备的产能很低，很难满足规模化生产的需要。

其二，在进行步骤4之前，即，在向反应腔室10内通入下一种气体之前，均需要进行借助吹扫气体清除残留在反应腔室10内的气体的步骤，这使得完成整个工艺的一大部分时间均消耗在该步骤上，从而进一步导致原子层沉积设备的产能降低。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种原子层沉积设备，其可以实现不同工序在同一时间加工多个基片，从而可以提高工艺效率，进而可以提高产能。

本发明提供了一种原子层沉积设备，包括反应腔室和气源，所述反应腔室包括气体分配板、基盘和旋转驱动机构，其中：所述气体分配板设置在所述反应腔室内的顶部，用于对来自所述气源的气体向所述反应腔室内的各个区域流动的流量进行分配；所述基盘设置在所述反应腔室内，用以承载基片，且所述基盘的上表面与所述气体分配板的下表面相互叠置，且在二者之间形成有沿反应腔室的周向间隔且均匀分布的多个子空间，所述多个子空间按工序的先后顺序排列，每个所述子空间用于对基片完成单次工艺中的其中一个工序；所述旋转驱动机构，用于驱动所述基盘相对于所述气体分配板旋转，以使所述基盘带动置于其上的所有基片按工序的先后顺序依次置于各个所述子空间内进行工艺。