專利名稱：原子層沉積裝置及原子層沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種原子層沉積裝置及原子層沉積方法，特別是有關(guān) 于一種藉由具有不同化學(xué)氣氛的多個(gè)次反應(yīng)室的沉積裝置來完成原子層沉 積的方法。
背景技術(shù)：
原子層沉積法(Atom layer d印osition; ALD)為一種化學(xué)氣相沉積 (Chemical vapor d印osition; CVD)，其特色為將欲沉積的晶片于反應(yīng)室 中依序暴露在兩種或兩種以上、且具互補(bǔ)特性的前驅(qū)氣體的氣氛下，利用 自我限制(self-limiting)的反應(yīng)特性，在晶片表面進(jìn)行選擇性化學(xué)吸附， 成長(zhǎng)出一層非常均勻的原子級(jí)厚度的薄膜，依照所需要的薄膜厚度及特性 的不同，重復(fù)進(jìn)行原子層沉積的工藝步驟。然而，沉積反應(yīng)室在通入不同的反應(yīng)氣氛之間，必須先進(jìn)行清凈反應(yīng)室 的步驟以防止氣相反應(yīng)發(fā)生，欲完成所需要的薄膜厚度，常需要重復(fù)進(jìn)行通 入(pulse)前驅(qū)氣體及吹凈(purge)反應(yīng)室的步驟，這樣因需置換不同的氣 氛，甚至或包含溫度的轉(zhuǎn)換，就一般的單一原子層沉積反應(yīng)室而言，需要相 當(dāng)?shù)墓に嚂r(shí)間來完成一層理想的原子層沉積薄膜，而導(dǎo)致產(chǎn)出效能的低落。此外，為了使前驅(qū)物在基板表面官能基上的沉積能達(dá)到飽和，通常會(huì) 通入過量的前驅(qū)物來確保表面官能基被完全反應(yīng)，因此一般進(jìn)入反應(yīng)室中 之前驅(qū)氣體只有5% 20%被用來形成薄膜，而之后的吹凈步驟將剩余的前驅(qū) 氣體完全自反應(yīng)室中移除。隨著半導(dǎo)體組件微縮，前驅(qū)氣體日益昂貴，這 樣不但浪費(fèi)前驅(qū)氣體，更使得原子層沉積的成本居高不下。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的之一在于提供一種原子層沉積裝置，可直接完成一 工藝的不同步驟，不需于單一次反應(yīng)室中輪流變換溫度及氣氛，而大幅縮 短原子層沉積工藝的時(shí)間，可直接且快速完成沉積或清除工藝，用以改善 傳統(tǒng)原子層沉積的工藝繁復(fù)造成產(chǎn)出效能低落的問題。本發(fā)明的另一 目的在于提供一種原子層沉積方法，用以改善傳統(tǒng)原子 層沉積的工藝繁復(fù)造成產(chǎn)出效能低落的問題，以及改善傳統(tǒng)原子層沉積工 藝會(huì)造成原料浪費(fèi)以致無法降低成本的缺點(diǎn)。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種原子層沉積裝置，其包含輸送裝置、 反應(yīng)室及多個(gè)晶片載臺(tái)。所述輸送裝置具有輸送路徑，所述反應(yīng)室區(qū)隔成 多個(gè)次反應(yīng)室，各次反應(yīng)室依序配置于輸送路徑上。具體地，本發(fā)明的原子層沉積裝置可至少包含一輸送裝置，具有一輸送路徑；一反應(yīng)室，該反應(yīng)室具有進(jìn)入埠及送出埠，并設(shè)有至少一隔層以區(qū)隔 成多個(gè)次反應(yīng)室，這些次反應(yīng)室沿輸送路徑依序配置，所述進(jìn)入埠連通于 沿輸送路徑配置的一個(gè)次反應(yīng)室，所述送出埠連通于沿輸送路徑配置的另 一個(gè)次反應(yīng)室；以及多個(gè)晶片載臺(tái)，設(shè)于輸送裝置上，各晶片載臺(tái)具有保護(hù)蓋；其中，所述輸送裝置沿輸送路徑輸送各晶片載臺(tái)，以使各晶片載臺(tái)依 序與各次反應(yīng)室相對(duì)配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境。利用本發(fā)明的原子層沉積裝置，輸送裝置沿輸送路徑依序輸送每一晶 片載臺(tái)，從進(jìn)入埠開始，使每一晶片載臺(tái)與各次反應(yīng)室相對(duì)配合形成密閉 的反應(yīng)環(huán)境，各次反應(yīng)室分別維持適合沉積前驅(qū)物或清除前驅(qū)物的反應(yīng)氣 氛。當(dāng)晶片進(jìn)入次反應(yīng)室中時(shí)，由于反應(yīng)室是動(dòng)態(tài)維持在適合的溫度與氣 氛，故而可直接且快速完成沉積或清除工藝。藉由各次反應(yīng)室中分別維持 合適反應(yīng)的化學(xué)氣氛狀態(tài)，使每一欲沉積的晶片依序通過各次反應(yīng)室中相搭配的不同氣氛來完成不同步驟的原子層沉積工藝，最后將完成沉積的晶 片自送出埠處送出。本發(fā)明的原子層沉積裝置中，所述反應(yīng)室可包含抽氣裝置，用以去除 自次反應(yīng)室中泄漏的反應(yīng)氣氛。本發(fā)明的原子層沉積裝置中，各次反應(yīng)室可具有獨(dú)立的加熱裝置，可 用于調(diào)節(jié)晶片的溫度以配合各次反應(yīng)室的反應(yīng)氣氛。本發(fā)明的原子層沉積裝置中，所述進(jìn)入埠可連通于沿輸送路徑配置的 第一個(gè)次反應(yīng)室，送出埠可連通于沿輸送路徑配置的最后一個(gè)次反應(yīng)室。本發(fā)明的原子層沉積裝置中，所述各晶片載臺(tái)可具有抽氣管路，以配 合反應(yīng)室中所設(shè)置的抽氣裝置。本發(fā)明的原子層沉積裝置中，所述輸送裝置可為旋轉(zhuǎn)座或輸送帶等。本發(fā)明的原子層沉積裝置還可包含對(duì)應(yīng)于各次反應(yīng)室的沉積窗，用以 將欲沉積的各晶片表面暴露于其所對(duì)應(yīng)的次反應(yīng)室的反應(yīng)氣氛之中。本發(fā)明另外提供了一種原子層沉積方法，包含利用原子層沉積裝置， 將欲沉積的晶片依序送入多個(gè)次反應(yīng)室中，各次反應(yīng)室中的溫度及氣氛已 預(yù)先維持在適合沉積前驅(qū)物或清除前驅(qū)物的條件下，藉由各次反應(yīng)室中的 化學(xué)氣氛狀態(tài)的不同來完成原子層沉積工藝的不同歩驟。本發(fā)明的原子層沉積方法利用一種具有輸送裝置及多個(gè)次反應(yīng)室的原 子層沉積裝置取代傳統(tǒng)的沉積裝置，于每一次反應(yīng)室中預(yù)先安排好每一工 藝步驟所需的反應(yīng)氣氛及條件，隨著輸送裝置依序?qū)⒕瓦M(jìn)次反應(yīng)室中， 可直接完成工藝的不同步驟(例如沉積前驅(qū)物及清除前驅(qū)物步驟)。具體地，本發(fā)明的原子層沉積方法可至少包含步驟將多個(gè)晶片分別置于多個(gè)晶片載臺(tái)上；以及輸送這些晶片載臺(tái).*利用一輸送裝置使該些晶片載臺(tái)沿一輸送路徑依 序被送入一反應(yīng)室所包含的多個(gè)次反應(yīng)室中，所述晶片載臺(tái)分別與所述次 反應(yīng)室相對(duì)配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境；維持所述各次反應(yīng)室中分別在一反應(yīng)氣氛，分別使各晶片完成原子層 沉積工藝的不同步驟。本發(fā)明的原子層沉積方法中，所述各次反應(yīng)室可具有加熱裝置，可用 于調(diào)節(jié)晶片的溫度以配合所述各次反應(yīng)室的反應(yīng)氣氛。本發(fā)明的原子層沉積方法中，所述各晶片載臺(tái)可從反應(yīng)室所設(shè)置的進(jìn) 入埠開始依序沿所述輸送路徑進(jìn)入各次反應(yīng)室中進(jìn)行反應(yīng)，完成沉積工藝 后再經(jīng)由反應(yīng)室所設(shè)置的送出埠處將完成沉積的的各晶片送離輸送裝置。本發(fā)明的原子層沉積方法中，所述各次反應(yīng)室中的反應(yīng)氣氛可分別為 前驅(qū)氣體或惰性氣體。本發(fā)明的原子層沉積方法，還可進(jìn)一步包含當(dāng)晶片載臺(tái)輸送晶片時(shí)， 關(guān)閉晶片載臺(tái)所設(shè)置的保護(hù)蓋以保護(hù)該晶片載臺(tái)上的晶片并防止反應(yīng)氣氛 外泄的步驟。本發(fā)明的原子層沉積方法，還可進(jìn)一步包含當(dāng)晶片自每一個(gè)次反應(yīng)室 中離開時(shí)，利用晶片載臺(tái)所設(shè)置的抽氣管路去除反應(yīng)的副產(chǎn)物的步驟。與以往的方法相比較，本發(fā)明的原子層沉積方法可省去于單一反應(yīng)室 中輪流變換溫度及氣氛的時(shí)間，因而可大幅縮短原子層沉積工藝的時(shí)間。 此外，每一次反應(yīng)室中的前驅(qū)氣體可連續(xù)重復(fù)使用，多余的前驅(qū)氣體不需 被清除，藉此可減少前驅(qū)氣體的浪費(fèi)，達(dá)到降低成本的目的。此外，反應(yīng)室區(qū)隔成多個(gè)次反應(yīng)室，各次反應(yīng)室中預(yù)先安排好每一工 藝步驟所需的反應(yīng)氣氛及條件不會(huì)相互干擾。


圖1為繪示本發(fā)明的一實(shí)施例的原子層沉積裝置的一個(gè)次反應(yīng)室及晶 片載臺(tái)的分解示意圖。圖2為繪示圖1中的次反應(yīng)室及晶片載臺(tái)的組合示意圖。 圖3為繪示本發(fā)明的一實(shí)施例的原子層沉積裝置的示意圖。圖4為繪示本發(fā)明的再一實(shí)施例的原子層沉積裝置的示意圖。圖中主要符號(hào)說明100晶片載臺(tái)110保護(hù)蓋120加熱裝置130抽氣裝置131空氣泵132抽氣管路133次反應(yīng)室抽氣管路134晶片載臺(tái)抽氣管路140晶片200次反應(yīng)室第一部分210進(jìn)氣裝置220沉積窗250次反應(yīng)室第二部分300原子層沉積裝置310反應(yīng)室320旋轉(zhuǎn)座321第一次反應(yīng)室322第二次反應(yīng)室323第三次反應(yīng)室324第四次反應(yīng)室330轉(zhuǎn)動(dòng)車由351進(jìn)入埠352送出埠400原子層沉積裝置410輸送帶411第一次反應(yīng)室412第二次反應(yīng)室413第三次反應(yīng)室414第四次反應(yīng)室415第五次反應(yīng)室416第六次反應(yīng)室417第七次反應(yīng)室418第八反應(yīng)室420反應(yīng)室451進(jìn)入埠452送出埠具體實(shí)施方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，現(xiàn)配合附圖詳細(xì)說明如下本發(fā)明的一實(shí)施例的原子層沉積裝置包含一輸送裝置、 一反應(yīng)室及多 個(gè)晶片載臺(tái)。輸送裝置具有輸送路徑，輸送路徑可為循環(huán)的路徑，或輸送帶。反應(yīng) 室具有進(jìn)入埠(進(jìn)入端口)及送出埠(送出端口)，并設(shè)有至少一隔層將 反應(yīng)室區(qū)隔成多個(gè)次反應(yīng)室，且各次反應(yīng)室沿著輸送路徑依序配置。進(jìn)入 埤與送出埠分別與其中一個(gè)次反應(yīng)室連通，依照本發(fā)明的一具體實(shí)施例， 進(jìn)入埠是與輸送路徑上配置的第一個(gè)次反應(yīng)室連通，送出埠是與輸送路徑 配置的最后一個(gè)次反應(yīng)室連通。反應(yīng)室具有抽氣裝置用以去除自次反應(yīng)室中泄漏的反應(yīng)氣氛。多個(gè)晶片載臺(tái)設(shè)于輸送裝置上，沿輸送路徑輸送各晶片載臺(tái)，使各晶 片載臺(tái)依序與各次反應(yīng)室相對(duì)配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境。請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2所示，示意了本發(fā)明的一實(shí)施例的原子層沉積裝置 的次反應(yīng)室及晶片載臺(tái)。晶片載臺(tái)100具有保護(hù)蓋110及晶片載臺(tái)抽氣管路134。保護(hù)蓋110覆 蓋于晶片載臺(tái)100之上，可依需要開啟或關(guān)閉。當(dāng)進(jìn)行前驅(qū)物沉積步驟時(shí)， 保護(hù)蓋110開啟以使前驅(qū)物沉積在晶片上；當(dāng)完成沉積步驟時(shí)，保護(hù)蓋110 關(guān)閉以隔絕晶片與外界的接觸避免污染。晶片載臺(tái)抽氣管路134是用以連 接抽氣裝置，可調(diào)整及維持反應(yīng)室的沉積壓力，并于完成沉積步驟時(shí)移除 殘留的反應(yīng)氣氛。次反應(yīng)室包含次反應(yīng)室第一部分200及次反應(yīng)室第二部分250。其中， 次反應(yīng)室第一部分200包含進(jìn)氣裝置210、沉積窗220、次反應(yīng)室抽氣管路 133。進(jìn)氣裝置210可通入反應(yīng)氣氛，例如氣體前驅(qū)物或惰性氣體，使次反 應(yīng)室中的氣氛維持在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下。次反應(yīng)室抽氣管路133可協(xié)助清除前 驅(qū)物反應(yīng)后殘余的反應(yīng)氣氛及副產(chǎn)物，并動(dòng)態(tài)維持反應(yīng)室的沉積壓力。次反應(yīng)室第二部分250包含加熱裝置120及抽氣裝置130。加熱裝置 120可設(shè)置于每一晶片載臺(tái)100停留的位置下方，即晶片140之下，用以均 勻地提供熱能以調(diào)節(jié)晶片140的溫度。抽氣裝置130包含空氣泵131及抽 氣管路132，可與晶片載臺(tái)抽氣管路134連接，用以在沉積發(fā)生的當(dāng)時(shí)調(diào)整 及維持反應(yīng)室的沉積壓力，以及在沉積結(jié)束后協(xié)助清除前驅(qū)物反應(yīng)后殘余 的反應(yīng)氣氛及副產(chǎn)物。如圖2所示，次反應(yīng)室可與晶片載臺(tái)100形成一種密閉循環(huán)環(huán)境。當(dāng) 晶片載臺(tái)IOO與次反應(yīng)室結(jié)合時(shí)，可開啟沉積窗220及保護(hù)蓋110，使次反 應(yīng)室中的氣氛與晶片接觸，進(jìn)行沉積步驟；當(dāng)完成沉積步驟時(shí)，沉積窗220 關(guān)閉以避免前驅(qū)氣氛外泄，保護(hù)蓋110也關(guān)閉以防止污染。于整個(gè)原子層沉積工藝中，反應(yīng)室的氣氛可由進(jìn)氣裝置210及抽氣管路133動(dòng)態(tài)維持在 理想的沉積條件下。請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，示意了本發(fā)明的一實(shí)施例的原子層沉積裝置。原子 層沉積裝置300具有一輸送裝置、 一反應(yīng)室310及多個(gè)晶片載臺(tái)100。原子層沉積裝置300的輸送裝置為旋轉(zhuǎn)座320，旋轉(zhuǎn)座320以轉(zhuǎn)動(dòng)軸 330為中心旋轉(zhuǎn)，依照旋轉(zhuǎn)座320旋轉(zhuǎn)的方向可形成輸送路徑。晶片載臺(tái) IOO設(shè)置于旋轉(zhuǎn)座320上。反應(yīng)室310以隔層區(qū)隔形成多個(gè)次反應(yīng)室，在此以四個(gè)(第一次反應(yīng)室 321、第二次反應(yīng)室322、第三次反應(yīng)室323及第四次反應(yīng)室324)為例。第 一次反應(yīng)室321、第二次反應(yīng)室322、第三次反應(yīng)室323及第四次反應(yīng)室324 依序配置于旋轉(zhuǎn)座320的輸送路徑上。反應(yīng)室310具有進(jìn)入埠351及送出 埠352，進(jìn)入埠351連通于沿旋轉(zhuǎn)座320輸送路徑配置的第一個(gè)次反應(yīng)室， 即第一次反應(yīng)室321，送出埠352連通于最后一個(gè)次反應(yīng)室，即第四次反應(yīng) 室324。每一個(gè)次反應(yīng)室中的氣氛是依照所需沉積薄膜的特性，于各次反應(yīng)室 中預(yù)先形成不同的前驅(qū)物的氣氛或惰性氣體。且其溫度、氣體壓力等參數(shù) 均控制在適合此前驅(qū)氣體或惰性氣體反應(yīng)的條件下，使次反應(yīng)室中的氣氛 維持待沉積(或待清除)狀態(tài)。晶片載臺(tái)100承載欲沉積的晶片，可從進(jìn)入埠351處開始，依序與第 一次反應(yīng)室321、第二次反應(yīng)室322、第三次反應(yīng)室323及第四次反應(yīng)室324 相對(duì)配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境，并進(jìn)行沉積反應(yīng)。最后自送出埠352處將 完成沉積的晶片送出，即完成原子層沉積工藝。本發(fā)明實(shí)施例的原子層沉積方法，是利用原子層沉積，將欲沉積的晶 片依序送入多個(gè)次反應(yīng)室中，各次反應(yīng)室中的溫度及氣氛己預(yù)先且動(dòng)態(tài)地 維持在理想的沉積條件下，藉由各次反應(yīng)室中的氣氛不同來完成原子層沉 積工藝的不同步驟。依照本發(fā)明的一實(shí)施例，欲沉積的晶片藉由晶片載臺(tái)100從進(jìn)入埠351 進(jìn)入第一次反應(yīng)室321，與第一次反應(yīng)室321形成一種密閉循環(huán)環(huán)境，此時(shí) 第一次反應(yīng)室321中的氣氛及環(huán)境控制在適合第一前驅(qū)物沉積的條件下， 并開啟第一次反應(yīng)室321的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，使第一次反 應(yīng)室321中的氣氛與晶片接觸，進(jìn)行第一前驅(qū)物沉積步驟。當(dāng)完成第一前 驅(qū)物的沉積時(shí)，關(guān)閉第一次反應(yīng)室321的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋， 且旋轉(zhuǎn)座320依其輸送路徑旋轉(zhuǎn)，使晶片載臺(tái)100向第二次反應(yīng)室322處 移動(dòng)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)座320將晶片載臺(tái)100輸送到第二次反應(yīng)室322處時(shí)，該晶片 載臺(tái)100與第二次反應(yīng)室322形成一種密閉循環(huán)環(huán)境，并開啟第二次反應(yīng) 室322的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，使第二次反應(yīng)室322中的氣氛 與晶片接觸，此時(shí)第二次反應(yīng)室322中的氣氛及環(huán)境控制在適合清除第一 前驅(qū)物及副產(chǎn)物的條件下，例如，充滿惰性氣體，用以吹凈晶片。當(dāng)完成 清除步驟時(shí)，關(guān)閉第二次反應(yīng)室322的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋， 且旋轉(zhuǎn)座320旋轉(zhuǎn)使晶片載臺(tái)100向第三次反應(yīng)室323處移動(dòng)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)座320將晶片載臺(tái)100輸送到第三次反應(yīng)室323處時(shí)，晶片載 臺(tái)100與第三次反應(yīng)室323形成一種密閉循環(huán)環(huán)境，此時(shí)第三次反應(yīng)室323 中的氣氛及環(huán)境控制在適合一種第二前驅(qū)物沉積的條件下，并幵啟第三次 反應(yīng)室323的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，使第三次反應(yīng)室323中的 氣氛與晶片接觸，進(jìn)行第二前驅(qū)物沉積步驟。當(dāng)完成第二前驅(qū)物的沉積時(shí)， 關(guān)閉第三次反應(yīng)室323的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，且旋轉(zhuǎn)座320 旋轉(zhuǎn)使晶片載臺(tái)100向第四次反應(yīng)室324處移動(dòng)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)座320將晶片載臺(tái)100輸送到第四次反應(yīng)室324處時(shí)，晶片載 臺(tái)100與第四次反應(yīng)室324形成一種密閉循環(huán)環(huán)境，并開啟第四次反應(yīng)室 324的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，使第四次反應(yīng)室324中的氣氛與晶 片接觸，此時(shí)第四次反應(yīng)室324中的氣氛及環(huán)境控制在適合清除第二前驅(qū)物及副產(chǎn)物的條件下，用以吹凈晶片。當(dāng)完成清除步驟時(shí)，關(guān)閉第四次反應(yīng)室324的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，可將晶片經(jīng)送出埠352送出 以完成一種循環(huán)的原子層沉積工藝，或繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行循環(huán)的原子層沉積， 直至達(dá)到所需的薄膜厚度再將晶片自送出埠352送出。依照本發(fā)明的另一實(shí)施例，當(dāng)完成清除第二前驅(qū)物的步驟時(shí)，并不將 晶片經(jīng)送出埠352送出，而是依所需沉積的薄膜厚度，重復(fù)于該旋轉(zhuǎn)座上 的輸送路徑上的每一個(gè)次反應(yīng)室之間巡回，進(jìn)行多個(gè)循環(huán)的工藝，直至達(dá) 到所需的薄膜厚度為止。依照本發(fā)明的又一實(shí)施例，前驅(qū)物的清除步驟可不需于各次反應(yīng)室中 進(jìn)行，而是利用晶片載臺(tái)100的晶片載臺(tái)抽氣管路134并配合反應(yīng)室中所 設(shè)置的抽氣裝置130清除晶片載臺(tái)100內(nèi)殘余的反應(yīng)氣氛及副產(chǎn)物。第一 次反應(yīng)室321、第二次反應(yīng)室322、第三次反應(yīng)室323及第四次反應(yīng)室324 可分別通入不同的前驅(qū)氣體。晶片載臺(tái)100被輸送到第一次反應(yīng)室321進(jìn) 行第一前驅(qū)物的沉積，于完成第一前驅(qū)物的沉積后，關(guān)閉第一次反應(yīng)室321 的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，再利用晶片載臺(tái)100的晶片載臺(tái)抽氣 管路134并配合反應(yīng)室中所設(shè)置的抽氣裝置130清除晶片載臺(tái)100內(nèi)殘余 的反應(yīng)氣氛及副產(chǎn)物。當(dāng)晶片載臺(tái)100到達(dá)第二次反應(yīng)室322時(shí)，于第二 次反應(yīng)室322進(jìn)行第二前驅(qū)物的沉積，完成第二前驅(qū)物的沉積后，再利用 晶片載臺(tái)100的晶片載臺(tái)抽氣管路134并配合反應(yīng)室中所設(shè)置的抽氣裝置 130清除晶片載臺(tái)100內(nèi)殘余的反應(yīng)氣氛及副產(chǎn)物。同樣的，當(dāng)晶片載臺(tái)100被輸送至第三次反應(yīng)室323及第四次反應(yīng)室 324處，可分別進(jìn)行第三前驅(qū)物及第四前驅(qū)物的沉積，之后再以晶片載臺(tái) 100的晶片載臺(tái)抽氣管路134并配合反應(yīng)室中所設(shè)置的抽氣裝置130清除晶 片載臺(tái)100內(nèi)殘余的反應(yīng)氣氛及副產(chǎn)物。請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，示意了本發(fā)明再一實(shí)施例的原子層沉積裝置。原子 層沉積裝置400具有輸送裝置、反應(yīng)室420及多個(gè)晶片載臺(tái)100。原子層沉積裝置400的輸送裝置為循環(huán)的輸送帶410，多個(gè)晶片載臺(tái) 100設(shè)置于輸送帶410上，輸送帶410可沿圖4中所示的箭頭方向，形成循 環(huán)的輸送路徑以輸送晶片載臺(tái)100。反應(yīng)室420以隔層區(qū)隔形成多個(gè)次反應(yīng)室，在此以八個(gè)(第一次反應(yīng)室 411、第二次反應(yīng)室412、第三次反應(yīng)室413、第四次反應(yīng)室414、第五次反 應(yīng)室415、第六次反應(yīng)室416、第七次反應(yīng)室417及第八次反應(yīng)室418)為例。 各次反應(yīng)室依序配置于輸送帶410的輸送路徑上。反應(yīng)室420具有進(jìn)入埠 451及送出埠452，進(jìn)入埠451連通于沿輸送帶410的輸送路徑配置的第一 個(gè)次反應(yīng)室，即第一次反應(yīng)室411，送出埠452連通于最后一個(gè)次反應(yīng)室， 即第八次反應(yīng)室418。每一個(gè)次反應(yīng)室中的氣氛是依照所需沉積薄膜的特性，于各次反應(yīng)室 中預(yù)先形成不同的前驅(qū)物的氣氛或惰性氣體。且其溫度、氣體壓力等參數(shù) 均控制在適合此前驅(qū)氣體或惰性氣體反應(yīng)的條件下，使次反應(yīng)室中的氣氛 維持待沉積(或待清除)狀態(tài)。依照本發(fā)明的一實(shí)施例，承載有欲沉積的晶片的晶片載臺(tái)100，自進(jìn)入 埠451進(jìn)入反應(yīng)室420，依照輸送帶410的輸送路徑，依序與第一次反應(yīng)室 411、第二次反應(yīng)室412、第三次反應(yīng)室413、第四次反應(yīng)室414、第五次反 應(yīng)室415、第六次反應(yīng)室416、第七次反應(yīng)室417及第八次反應(yīng)室418相對(duì) 配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境，且各次反應(yīng)室中已依照所需沉積薄膜的特性， 預(yù)先形成不同的前驅(qū)物的氣氛或惰性氣體氣氛。如同圖3中所示的方法，當(dāng)晶片載臺(tái)IOO進(jìn)入每一個(gè)次反應(yīng)室時(shí)，即 開啟此次反應(yīng)室的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù)蓋，使此次反應(yīng)室中的氣 氛與晶片接觸，進(jìn)行前驅(qū)物沉積或清除前驅(qū)物的步驟。當(dāng)完成前驅(qū)物沉積 或清除前驅(qū)物的步驟時(shí)，關(guān)閉此次反應(yīng)室的沉積窗及晶片載臺(tái)100的保護(hù) 蓋，使晶片載臺(tái)100沿輸送帶410的輸送路徑依序與各次反應(yīng)室形成密閉 反應(yīng)環(huán)境，進(jìn)行預(yù)先安排好的前驅(qū)物沉積步驟(或清除前驅(qū)物步驟)，以于晶片上形成所需的薄膜。由上述本發(fā)明的實(shí)施例可知，本發(fā)明的原子層沉積方法，是利用一種 具有輸送裝置及多個(gè)次反應(yīng)室的原子層沉積裝置，完成原子層沉積工藝。 根據(jù)所需的薄膜特性(如厚度、欲沉積物等)預(yù)先于每一個(gè)次反應(yīng)室中安排 好每一工藝步驟所需的反應(yīng)氣氛及條件，使次反應(yīng)室中維持待沉積(或清除) 前驅(qū)物的狀態(tài)，隨著將承載晶片的晶片載臺(tái)依序送進(jìn)各次反應(yīng)室中，可直 接完成工藝的不同步驟，不需于單一次反應(yīng)室中輪流變換溫度及氣氛，而 大幅縮短原子層沉積工藝的時(shí)間。再者，每一次反應(yīng)室中的前驅(qū)氣體可連 續(xù)重復(fù)使用，可減少前驅(qū)氣體的浪費(fèi)，達(dá)到降低成本的目的。雖然本發(fā)明已以多個(gè)實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種 的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種原子層沉積裝置，該裝置至少包含一輸送裝置，具有一輸送路徑；一反應(yīng)室，該反應(yīng)室具有進(jìn)入埠及送出埠，并設(shè)有至少一隔層以區(qū)隔成多個(gè)次反應(yīng)室，這些次反應(yīng)室沿輸送路徑依序配置，所述進(jìn)入埠連通于沿輸送路徑配置的一個(gè)次反應(yīng)室，所述送出埠連通于沿輸送路徑配置的另一個(gè)次反應(yīng)室；以及多個(gè)晶片載臺(tái)，設(shè)于輸送裝置上，各晶片載臺(tái)具有保護(hù)蓋；其中，所述輸送裝置沿輸送路徑輸送各晶片載臺(tái)，以使各晶片載臺(tái)依序與各次反應(yīng)室相對(duì)配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境。
2. 如權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，其中所述反應(yīng)室包含抽氣裝 置，用以去除自所述次反應(yīng)室中泄漏的反應(yīng)氣氛。
3. 如權(quán)利要求l所述的原子層沉積裝置，其中所述各次反應(yīng)室具有獨(dú) 立的加熱裝置。
4. 如權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，其中所述進(jìn)入埠連通于沿輸 送路徑配置的第一個(gè)次反應(yīng)室，所述送出埠連通于沿輸送路徑配置的最后 一個(gè)次反應(yīng)室。
5. 如權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，其中所述各晶片載臺(tái)具有抽 氣管路。
6. 如權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，其中所述輸送裝置為旋轉(zhuǎn)座。
7. 如權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，其中所述輸送裝置為輸送帶。
8. 如權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，該裝置還包含對(duì)應(yīng)于各次反 應(yīng)室的沉積窗，用以將欲沉積的各晶片表面暴露于其所對(duì)應(yīng)的次反應(yīng)室的 反應(yīng)氣氛之中。
9. 一種原子層沉積方法，該方法至少包含步驟將多個(gè)晶片分別置于多個(gè)晶片載臺(tái)上；以及輸送這些晶片載臺(tái)利用一輸送裝置使該些晶片載臺(tái)沿一輸送路徑依 序被送入一反應(yīng)室所包含的多個(gè)次反應(yīng)室中，所述晶片載臺(tái)分別與所述次 反應(yīng)室相對(duì)配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境；維持所述各次反應(yīng)室中分別在一反應(yīng)氣氛，分別使各晶片完成原子層 沉積工藝的不同步驟。
10. 如權(quán)利要求9所述的原子層沉積方法，其中所述各次反應(yīng)室具有 加熱裝置，用于調(diào)節(jié)晶片的溫度以配合所述各次反應(yīng)室的反應(yīng)氣氛。
11. 如權(quán)利要求9所述的原子層沉積方法，其中所述各晶片載臺(tái)從反 應(yīng)室所設(shè)置的進(jìn)入埠開始依序沿所述輸送路徑進(jìn)入各次反應(yīng)室中進(jìn)行反 應(yīng)，完成沉積工藝后再經(jīng)由反應(yīng)室所設(shè)置的送出埠處將完成沉積的各晶片 送離輸送裝置。
12. 如權(quán)利要求9所述的原子層沉積方法，其中所述各次反應(yīng)室中的 反應(yīng)氣氛分別為前驅(qū)氣體或惰性氣體。
13. 如權(quán)利要求9所述的原子層沉積方法，該方法還包含當(dāng)晶片載臺(tái) 輸送晶片時(shí)，關(guān)閉晶片載臺(tái)所設(shè)置的保護(hù)蓋以保護(hù)該晶片載臺(tái)上的晶片并 防止反應(yīng)氣氛外泄的步驟。
14. 如權(quán)利要求9所述的原子層沉積方法，該方法還包含當(dāng)晶片自每 一個(gè)次反應(yīng)室中離開時(shí)，利用晶片載臺(tái)所設(shè)置的抽氣管路去除反應(yīng)的副產(chǎn) 物的步驟。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種原子層沉積裝置及原子層沉積方法，原子層沉積裝置包含具有多個(gè)次反應(yīng)室的反應(yīng)室、輸送裝置及多個(gè)晶片載臺(tái)，所述次反應(yīng)室配置于輸送路徑上，輸送裝置沿輸送路徑輸送多個(gè)晶片載臺(tái)，以使每一晶片載臺(tái)依序與各次反應(yīng)室相對(duì)配合形成密閉的反應(yīng)環(huán)境。其中，各次反應(yīng)室中分別維持一合適反應(yīng)的化學(xué)氣氛狀態(tài)，藉由使每一欲沉積的晶片依序通過各次反應(yīng)室中相搭配的不同氣氛來完成不同步驟的原子層沉積工藝。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101333648SQ20071011266
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者吳孝哲, 李名言, 蔡文立 申請(qǐng)人:茂德科技股份有限公司