用于具有再循環(huán)的空間原子層沉積的設(shè)備及其使用方法
【專利說明】用于具有再循環(huán)的空間原子層沉積的設(shè)備及其使用方法
[0001] 背景
[0002] 本發(fā)明的實施例大體而言是關(guān)于一種用于沉積材料的設(shè)備及方法。更具體而言， 本發(fā)明的實施例是針對具有多個氣體分配板的原子層沉積腔室。
[0003] 在半導(dǎo)體處理、平面顯示器處理或其他電子裝置處理領(lǐng)域，氣相沉積工藝在沉積 材料于基板上起到了重要作用。隨著電子裝置的幾何結(jié)構(gòu)持續(xù)縮小且裝置的密度持續(xù)增 加，特征結(jié)構(gòu)的尺寸及深寬比正變得更加具有挑戰(zhàn)性，例如，特征結(jié)構(gòu)尺寸為0.07ym且深 寬比為10或更大。因此，共形沉積材料W形成該等裝置正變得日益重要。
[0004] 在原子層沉積（atomiclayerdeposition;ALD)工藝期間，反應(yīng)氣體依序引入至 包含基板的處理腔室內(nèi)。一般而言，第一反應(yīng)物引入至處理腔室中且吸附于基板表面上。第 二反應(yīng)物隨后引入至處理腔室中且與第一反應(yīng)物反應(yīng)W形成沉積的材料?？稍诿恳环磻?yīng)氣 體的遞送之間執(zhí)行凈化步驟W確保反應(yīng)僅發(fā)生在基板表面上。凈化步驟可為使用載氣的持 續(xù)凈化或在反應(yīng)氣體遞送之間的脈沖凈化。
[0005] 在ALD工藝期間，基板暴露至各種反應(yīng)氣體，該等反應(yīng)氣體包括昂貴的前體。由于 ALD反應(yīng)為自限性的，故一旦已經(jīng)完成表面反應(yīng)，任何額外的反應(yīng)氣體為不必要的及因此被 浪費。由于用于ALD中的許多前體為非常昂貴的，故此可引起不必要的費用。所屬技術(shù)領(lǐng) 域中存在對通過原子層沉積快速處理多個基板同時最小化與反應(yīng)氣體相關(guān)的費用的改良 設(shè)備及方法的持續(xù)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實施例針對包含處理腔室及處理腔室中的氣體分配設(shè)備的沉積系統(tǒng)。氣 體分配設(shè)備包含數(shù)個狹長氣體端口，該等數(shù)個狹長氣體端口包括與第一反應(yīng)氣體流體連通 的至少一個第一反應(yīng)氣體端口、與不同于第一反應(yīng)氣體的第二反應(yīng)氣體流體連通的至少一 個第二反應(yīng)氣體端口及圍繞第一反應(yīng)氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口中的每一者的累端口。 該等累端口包括與第一導(dǎo)管流體連通的第一組累端口及與第二導(dǎo)管流體連通的第二組累 端口，如此阻止經(jīng)由第一組累端口及第二組累端口流動的氣體混合。其中第一導(dǎo)管及第二 導(dǎo)管中的一或更多者與冷凝經(jīng)由導(dǎo)管流動的氣體的冷凝器及儲存經(jīng)由導(dǎo)管流動的氣體的 儲存容器中的一或更多者流體連通。
[0007] 一些實施例進一步包含與凈化氣體流體連通的至少一個凈化氣體端口。定位凈化 氣體端口使得每一第一反應(yīng)氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口通過凈化氣體端口分離且累端 口圍繞凈化氣體端口。
[000引在一或更多個實施例中，圍繞至少一個凈化氣體端口的累端口中的每一者與第一 導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的一者獨立地流體連通。
[0009] 在一些實施例中，圍繞至少一個凈化氣體端口的累端口中的一者與第一導(dǎo)管流體 連通且圍繞至少一個凈化氣體端口的累端口中的另一者與第二導(dǎo)管流體連通。
[0010] 在一或更多個實施例中，圍繞至少一個凈化氣體端口的累端口中的一者為鄰近第 一反應(yīng)氣體端口的累端口且圍繞至少一個凈化氣體端口的累端口中的另一者為鄰近第二 反應(yīng)氣體端口的累端口，使得累端口中的一者與第一導(dǎo)管流體連通且累端口中的另一者與 第二導(dǎo)管流體連通。
[0011] 在一些實施例中，圍繞至少一個凈化氣體端口的累端口中的一者為鄰近第一反應(yīng) 氣體端口或者第二反應(yīng)氣體端口的累端口且與第一導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的一者流體連通，且 圍繞至少一個凈化氣體端口的累端口中的另一者與相同導(dǎo)管流體連通且通過至少一個額 外的累端口與第一反應(yīng)氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口中的另一者分離。
[0012] 在一或更多個實施例中，該至少一個額外的累端口與來自鄰近累端口的第一導(dǎo)管 及第二導(dǎo)管中的另一者流體連通。
[0013] 在一些實施例中，氣體分配設(shè)備包含氣體端口的至少一個重復(fù)單元，氣體端口的 單元實質(zhì)上依序由第一反應(yīng)氣體端口、凈化氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口組成，其中第一 反應(yīng)氣體端口、凈化氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口中的每一者通過累端口分離。
[0014] 一或更多個實施例進一步包含與不同于第一反應(yīng)氣體及第二反應(yīng)氣體的第=反 應(yīng)氣體流體連通的第=反應(yīng)氣體端口。在一實施例中，累端口圍繞第=反應(yīng)氣體端口。
[0015] 一些實施例進一步包含基板載體?；遢d體及氣體分配設(shè)備相對于彼此在實質(zhì)上 垂直于狹長氣體端口的軸的方向上移動。
[0016] 在一或更多個實施例中，兩對累端口圍繞第一反應(yīng)氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口 中的一者，該等兩對累端口包含靠近反應(yīng)氣體端口的一對內(nèi)部累端口及比該對內(nèi)部累端口 遠離反應(yīng)氣體端口的一對外部累端口。
[0017] 在一些實施例中，該對內(nèi)部累端口與第一導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的一者流體連通且該 對外部累端口與第一導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的另一者連通。
[0018] 在一或更多個實施例中，當(dāng)冷凝器與第一導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的一者流體連通時， 冷凝器冷凝反應(yīng)氣體及與反應(yīng)氣源流體連通，該反應(yīng)氣源與反應(yīng)氣體端口流體連通W再循 環(huán)收集的反應(yīng)氣體。
[0019] 本發(fā)明的額外實施例針對包含處理腔室及處理腔室中的氣體分配設(shè)備的沉積系 統(tǒng)。氣體分配設(shè)備包含數(shù)個狹長氣體端口，該等數(shù)個狹長氣體端口依序包括與第一反應(yīng)氣 體流體連通的第一反應(yīng)氣體端口、與凈化氣體流體連通的凈化氣體端口、與不同于第一反 應(yīng)氣體的第二反應(yīng)氣體流體連通的第二反應(yīng)氣體端口及圍繞第一反應(yīng)氣體端口、凈化氣體 端口及第二反應(yīng)氣體端口中的每一者的累端口。累端口包括與第一導(dǎo)管流體連通的第一組 累端口及與第二導(dǎo)管流體連通的第二組累端口，如此阻止經(jīng)由第一組累端口及第二組累端 口流動的氣體混合。其中鄰近第一反應(yīng)氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口中的一者的累端口與 第一導(dǎo)管流體連通且鄰近第一反應(yīng)氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口中的另一者的累端口與 第二導(dǎo)管流體連通。第一導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的一者與冷凝經(jīng)由導(dǎo)管流動的氣體的冷凝器及 儲存經(jīng)由導(dǎo)管流動的氣體的儲存容器中的一或更多者流體連通。
[0020] 在一些實施例中，兩對累端口圍繞第一反應(yīng)氣體端口及第二反應(yīng)氣體端口中的至 少一者，該等兩對累端口包含靠近反應(yīng)氣體端口的一對內(nèi)部累端口及比該對內(nèi)部累端口遠 離反應(yīng)氣體端口的一對外部累端口。
[0021] 在一或更多個實施例中，該對內(nèi)部累端口與第一導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的一者流體連 通，且該對外部累端口與第一導(dǎo)管及第二導(dǎo)管中的另一者連通。
[0022] 本發(fā)明的進一步實施例針對處理方法，該處理方法包含W下步驟；同時在表面上 方交替流動來自第一反應(yīng)氣體端口的第一反應(yīng)氣體流及來自第二反應(yīng)氣體端口的第二反 應(yīng)氣體流。W圍繞第一反應(yīng)氣體端口的第一組累端口從表面收集第一反應(yīng)氣體。W圍繞第 二反應(yīng)氣體端口的第二組累端口從表面收集第二反應(yīng)氣體。第一組累端口中的氣體經(jīng)由第 一導(dǎo)管引導(dǎo)。第二組累端口中的氣體經(jīng)由與第一導(dǎo)管分離的第二導(dǎo)管引導(dǎo)。第一導(dǎo)管及第 二導(dǎo)管中的至少一者與冷凝器或儲存容器流體連通。
[0023] 在一些實施例中，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)管及第二導(dǎo)管中的至少一者與冷凝器流體連通時，方 法進一步包含W下步驟；冷凝反應(yīng)氣體W從反應(yīng)氣體收集液體或固體反應(yīng)物種。
[0024] 一或更多個實施例進一步包含W下步驟：引導(dǎo)收集的液體或固體反應(yīng)物種至反應(yīng) 氣源中W在處理方法中再使用。
[0025] 附圖簡述
[0026] 因此，參照繪示于附圖中的實施例來提供于上文簡要概述的本發(fā)明的更詳細描 述，W達到且更詳細了解本發(fā)明的上述的特征結(jié)構(gòu)。然而，應(yīng)注意，隨附圖式僅圖示本發(fā)明 的典型實施例，且因此不視為對本發(fā)明范疇的限制，因為本發(fā)明可允許其他同等有效的實 施例。
[0027] 圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一或更多個實施例的原子層沉積腔室的示意性剖面?zhèn)纫?圖；
[002引圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的一或更多個實施例的基座的透視圖；
[0029] 圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的一或更多個實施例的原子層沉積腔室的示意性剖視圖；
[0030] 圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的一或更多個實施例的氣體分配設(shè)備的示意性剖視圖；
[0031] 圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的一或更多個實施例的原子層沉積腔室的示意性剖視圖；
[0032] 圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的一或更多個實施例的氣體分配設(shè)備的示意性剖視圖擬及
[0033] 圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的一或更多個實施例的原子層沉積腔室的示意性剖視圖。
【具體實施方式】
[0034] 本發(fā)明的實施例針對用于反應(yīng)氣體的再循環(huán)及再使用的原子層沉積設(shè)備及方法。 在習(xí)知的原子層沉積工藝中，及特定而言在空間ALD工藝（在該ALD工藝中反應(yīng)氣體在空 間（相對于時間而言）上