原子层沉积设备及方法技术

本发明专利技术提供的原子层沉积设备，包括：第一稀释气路、第一前驱体气路以及第一主路，其中，第一前驱体气路的进气端连接第一前驱体源，第一前驱体气路的出气端连接第一主路的进气端，且第一前驱体气路与第一主路选择性连通；第一稀释气路的进气端连接至第一稀释源，第一稀释气路的出气端连接第一主路的进气端，且第一稀释气路和第一主路选择性连通；第一主路的出气端连接反应腔室。通过在第一前驱气路上设置第一限流结构，限制输送至反应腔室的第一前驱气体流量，当第一前驱气体为高蒸汽压前驱体时，有效降低输送至反应腔室的第一前驱气体流量，以在后续第一吹扫步骤中，无需延长吹扫时长，即能将反应腔室中的第一前驱体彻底吹扫，提高沉积均匀性。

Equipment and method of atomic layer deposition

【技术实现步骤摘要】
原子层沉积设备及方法
本专利技术属于半导体制造
，具体涉及一种原子层沉积设备及方法。
技术介绍
原子层沉积(Atomiclayerdeposition)是通过将气相前驱体交替地通入反应器并发生化学反应而形成沉积膜的一种方法，该方法可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面。当前驱体到达沉积基体表面，它们会化学吸附在基体表面。在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对反应器进行吹扫，以清除未吸附在基体表面的过剩前驱体，以保证化学反应只在基体表面发生。图1为现有技术中的一种气体传输系统的示意图。如图1所示，该气体传输系统包括前驱体A储存瓶212，前驱体A携带气体自携带气体管路214通入前驱体A储存瓶212，并将携带前驱体A的携带气体通过管路225与前驱体A稀释管路217中的稀释气体一并输送至反应腔室200。在自携带气体管路214上设置有三通阀213，在需要通入前驱体A时，控制三通阀213，使前驱体A携带气体通过三通阀213使携带气体进入前驱体A储存瓶212；在吹扫前驱体A传输管路和反应腔室时，控制三通阀213，使前驱体A携带气体通过三通阀213不通过前驱体A储存瓶212，而是从旁路219直接进入反应腔室200。从而实现前驱体A以及吹扫气体的切换。在上述气体传输系统中，当使用饱和蒸汽压较高的前躯体时，通常会在前驱体储存瓶外使用制冷机，制冷机温控范围为5℃-40℃，通过制冷机进行温度控制，以使前躯体达到反应所需使用量。水作为一种常见的前驱体，其饱和蒸气压过高，即便将制冷机的温度调节至5℃，水的饱和蒸气压为4.5851Torr，仍然存在传输进入腔室的前驱体过多，此时则需要提高吹扫时长以彻底吹扫残余前驱体，但是长时间的吹扫会影响薄膜厚度均匀性。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种原子层沉积设备及方法。为解决上述问题，本专利技术提供了一种原子层沉积设备，包括：第一稀释气路、第一前驱体气路以及第一主路，其中，所述第一前驱体气路的进气端连接至第一前驱体源，所述第一前驱体气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一前驱体气路与所述第一主路选择性连通；在所述第一前驱气路上设置有第一限流结构，用以限制输送至反应腔室内的第一前驱气体的流量；所述第一稀释气路的进气端连接至所述第一稀释源，所述第一稀释气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一稀释气路和所述第一主路选择性连通；所述第一主路的出气端连接至所述反应腔室。进一步地，所述第一限流结构包括限流本体，在所述限流本体上设置有限流通孔。进一步地，还包括设置在所述第一前驱气路上的第一质量流量计，所述第一质量流量计设置在所述第一限流结构的下游。进一步地，在所述第一前驱气路上设置有第一前驱通断阀，在所述第一主路上设置有第一主路通断阀。进一步地，所述抽真空装置包括第真空气路、真空泵、真空蝶阀和尾气收集结构，其中，所述抽真空气路的进气端连接至所述反应腔室，所述抽真空气路的出气端连接至所述尾气收集结构；所述真空泵设置在所述抽真空气路上，用于对所述反应腔室抽真空；所述真空蝶阀设置在所述抽真空气路上，且位于所述反应腔室和所述真空泵之间；所述旁路的出气端连接至所述抽真空气路，且位于所述真空泵和所述真空蝶阀之间。进一步地，还包括设置在所述第一稀释气路上的第二质量流量计。进一步地，所述第一旁路的进气端连接至所述第一稀释气路，所述第一旁路的出气端连接至抽真空装置，且所述第一旁路和所述第一稀释气路选择性连通；在所述第一旁路上设置有第一旁路通断阀。本专利技术还提供了一种原子层沉积方法，其包括以下步骤：第一前驱体通入步骤，使流经第一前驱体气路的第一前驱体和流经第一稀释气路的第一稀释气体共同汇入第一主路后进入反应腔室；第一抽真空步骤，所述第一稀释气路经所述第一稀释气路和所述第一旁路进入抽真空装置；第一吹扫步骤，所述第一稀释气路经所述第一稀释气路和所述第一主路进入所述反应腔室。进一步地，所述第一抽真空步骤和所述第一吹扫步骤循环执行，且在所述第一吹扫步骤执行完成后，判断第一循环次数是否达到第一预设次数，或者，判断第一累积工艺时间是否达到第一预设时间；若是，则进入第二前驱体通入步骤，若否，则返回所述第一抽真空步骤；其中，所述第一累积工艺时间为所述第一抽真空步骤与所述第一吹扫步骤的工艺时间之和。进一步地，所述第一前驱体通入步骤中，打开第一前驱通断阀和第一主路通断阀，以使所述第一前驱气体与所述第一稀释气体进入所述反应腔室；所述第一抽真空步骤中，关闭第一主路通断阀和第一前驱体通断阀，打开第一旁路通断阀；所述第一吹扫步骤中，打开第一主路通断阀，关闭第一前驱通断阀，使所述第一稀释气体进入所述反应腔室，以进行吹扫。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的原子层沉积设备，包括：第一稀释气路、第一前驱体气路以及第一主路，其中，第一前驱体气路的进气端连接至第一前驱体源，第一前驱体气路的出气端连接至第一主路的进气端，且第一前驱体气路与第一主路选择性连通；第一稀释气路的进气端连接至第一稀释源，第一稀释气路的出气端连接至第一主路的进气端，且第一稀释气路和第一主路选择性连通；第一主路的出气端连接至反应腔室。本专利技术通过在第一前驱气路上设置第一限流结构，限制输送至反应腔室的第一前驱气体的流量，当第一前驱气体为高蒸汽压前驱体时，有效降低输送至反应腔室的第一前驱气体的流量，进而在后续第一吹扫步骤中，无需延长吹扫时长，即能够将反应腔室中的第一前驱体彻底吹扫，提高沉积均匀性。本专利技术提供的原子层沉积方法，当第一前驱体为高蒸汽压前驱体时，为避免反应腔室中的第一前驱体吹扫不彻底的情况，在第一前驱体通入步骤与第一吹扫步骤之间增加第一抽真空步骤，以对反应腔室和第一前驱气路进行抽真空，以确保高蒸汽压前驱体排出反应腔室，避免第一前驱气体滞留在反应腔室内影响沉积的均匀性。附图说明图1为现有技术中的一种气体传输系统的示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种气体传输装置的示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的一种气体传输装置的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种气体传输方法的流程图；图5为本专利技术另一实施例提供的一种气体传输方法的流程图。其中：1-第一前驱体源瓶；11-第一限流结构；12-第一前驱体气路；13-第一前驱通断阀；14-第一质量流量计；15-第一总阀；21-第二质量流量计；22-第一稀释气路；3-第一主路；31-第一主路通断阀；41-第一旁路；42-第一旁路通断阀；51-尾气收集结构；52-真空泵；53-真空蝶阀；100-反应腔室；200-反应腔室；212-前驱体A储存瓶；213-三通阀；214-自携带气体管路；217-稀释管路；219-旁路。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的原子层沉积设备及方法、原子层沉积设备进行详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子层沉积设备，其特征在于，包括：第一稀释气路、第一前驱体气路以及第一主路，其中，/n所述第一前驱体气路的进气端连接至第一前驱体源，所述第一前驱体气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一前驱体气路与所述第一主路选择性连通；/n在所述第一前驱气路上设置有第一限流结构，用以限制输送至反应腔室内的第一前驱气体的流量；/n所述第一稀释气路的进气端连接至所述第一稀释源，所述第一稀释气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一稀释气路和所述第一主路选择性连通；/n所述第一主路的出气端连接至所述反应腔室。/n

【技术特征摘要】
1.一种原子层沉积设备，其特征在于，包括：第一稀释气路、第一前驱体气路以及第一主路，其中，
所述第一前驱体气路的进气端连接至第一前驱体源，所述第一前驱体气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一前驱体气路与所述第一主路选择性连通；
在所述第一前驱气路上设置有第一限流结构，用以限制输送至反应腔室内的第一前驱气体的流量；
所述第一稀释气路的进气端连接至所述第一稀释源，所述第一稀释气路的出气端连接至所述第一主路的进气端，且所述第一稀释气路和所述第一主路选择性连通；
所述第一主路的出气端连接至所述反应腔室。


2.根据权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，
所述第一限流结构包括限流本体，在所述限流本体上设置有限流通孔。


3.根据权利要求1所述的原子层沉积设备，其特征在于，还包括设置在所述第一前驱气路上的第一质量流量计，所述第一质量流量计设置在所述第一限流结构的下游。


4.根据权利要求1-3中任一所述的原子层沉积设备，其特征在于，在所述第一前驱气路上设置有第一前驱通断阀，在所述第一主路上设置有第一主路通断阀。


5.根据权利要求4所述的原子层沉积设备，其特征在于，所述抽真空装置包括抽真空气路、真空泵、真空蝶阀和尾气收集结构，其中，
所述抽真空气路的进气端连接至所述反应腔室，所述抽真空气路的出气端连接至所述尾气收集结构；
所述真空泵设置在所述抽真空气路上，用于对所述反应腔室抽真空；
所述真空蝶阀设置在所述抽真空气路上，且位于所述反应腔室和所述真空泵之间；
所述旁路的出气端连接至所述抽真空气路，且位于所述真空泵和所述真空蝶阀之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：纪红，史小平，兰云峰，赵雷超，秦海丰，张文强，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11