用于具有再循环的空间原子层沉积的设备及其使用方法
【专利说明】用于具有再循环的空间原子层沉积的设备及其使用方法
[0001] 背景
[0002] 本发明的实施例大体而言是关于一种用于沉积材料的设备及方法。更具体而言， 本发明的实施例是针对具有多个气体分配板的原子层沉积腔室。
[0003] 在半导体处理、平面显示器处理或其他电子装置处理领域，气相沉积工艺在沉积 材料于基板上起到了重要作用。随着电子装置的几何结构持续缩小且装置的密度持续增 加，特征结构的尺寸及深宽比正变得更加具有挑战性，例如，特征结构尺寸为0.07ym且深 宽比为10或更大。因此，共形沉积材料W形成该等装置正变得日益重要。
[0004] 在原子层沉积（atomiclayerdeposition;ALD)工艺期间，反应气体依序引入至 包含基板的处理腔室内。一般而言，第一反应物引入至处理腔室中且吸附于基板表面上。第 二反应物随后引入至处理腔室中且与第一反应物反应W形成沉积的材料。可在每一反应气 体的递送之间执行净化步骤W确保反应仅发生在基板表面上。净化步骤可为使用载气的持 续净化或在反应气体递送之间的脉冲净化。
[0005] 在ALD工艺期间，基板暴露至各种反应气体，该等反应气体包括昂贵的前体。由于 ALD反应为自限性的，故一旦已经完成表面反应，任何额外的反应气体为不必要的及因此被 浪费。由于用于ALD中的许多前体为非常昂贵的，故此可引起不必要的费用。所属技术领 域中存在对通过原子层沉积快速处理多个基板同时最小化与反应气体相关的费用的改良 设备及方法的持续需要。
【发明内容】
[0006] 本发明的实施例针对包含处理腔室及处理腔室中的气体分配设备的沉积系统。气 体分配设备包含数个狭长气体端口，该等数个狭长气体端口包括与第一反应气体流体连通 的至少一个第一反应气体端口、与不同于第一反应气体的第二反应气体流体连通的至少一 个第二反应气体端口及围绕第一反应气体端口及第二反应气体端口中的每一者的累端口。 该等累端口包括与第一导管流体连通的第一组累端口及与第二导管流体连通的第二组累 端口，如此阻止经由第一组累端口及第二组累端口流动的气体混合。其中第一导管及第二 导管中的一或更多者与冷凝经由导管流动的气体的冷凝器及储存经由导管流动的气体的 储存容器中的一或更多者流体连通。
[0007] 一些实施例进一步包含与净化气体流体连通的至少一个净化气体端口。定位净化 气体端口使得每一第一反应气体端口及第二反应气体端口通过净化气体端口分离且累端 口围绕净化气体端口。
[000引在一或更多个实施例中，围绕至少一个净化气体端口的累端口中的每一者与第一 导管及第二导管中的一者独立地流体连通。
[0009] 在一些实施例中，围绕至少一个净化气体端口的累端口中的一者与第一导管流体 连通且围绕至少一个净化气体端口的累端口中的另一者与第二导管流体连通。
[0010] 在一或更多个实施例中，围绕至少一个净化气体端口的累端口中的一者为邻近第 一反应气体端口的累端口且围绕至少一个净化气体端口的累端口中的另一者为邻近第二 反应气体端口的累端口，使得累端口中的一者与第一导管流体连通且累端口中的另一者与 第二导管流体连通。
[0011] 在一些实施例中，围绕至少一个净化气体端口的累端口中的一者为邻近第一反应 气体端口或者第二反应气体端口的累端口且与第一导管及第二导管中的一者流体连通，且 围绕至少一个净化气体端口的累端口中的另一者与相同导管流体连通且通过至少一个额 外的累端口与第一反应气体端口及第二反应气体端口中的另一者分离。
[0012] 在一或更多个实施例中，该至少一个额外的累端口与来自邻近累端口的第一导管 及第二导管中的另一者流体连通。
[0013] 在一些实施例中，气体分配设备包含气体端口的至少一个重复单元，气体端口的 单元实质上依序由第一反应气体端口、净化气体端口及第二反应气体端口组成，其中第一 反应气体端口、净化气体端口及第二反应气体端口中的每一者通过累端口分离。
[0014] 一或更多个实施例进一步包含与不同于第一反应气体及第二反应气体的第=反 应气体流体连通的第=反应气体端口。在一实施例中，累端口围绕第=反应气体端口。
[0015] 一些实施例进一步包含基板载体。基板载体及气体分配设备相对于彼此在实质上 垂直于狭长气体端口的轴的方向上移动。
[0016] 在一或更多个实施例中，两对累端口围绕第一反应气体端口及第二反应气体端口 中的一者，该等两对累端口包含靠近反应气体端口的一对内部累端口及比该对内部累端口 远离反应气体端口的一对外部累端口。
[0017] 在一些实施例中，该对内部累端口与第一导管及第二导管中的一者流体连通且该 对外部累端口与第一导管及第二导管中的另一者连通。
[0018] 在一或更多个实施例中，当冷凝器与第一导管及第二导管中的一者流体连通时， 冷凝器冷凝反应气体及与反应气源流体连通，该反应气源与反应气体端口流体连通W再循 环收集的反应气体。
[0019] 本发明的额外实施例针对包含处理腔室及处理腔室中的气体分配设备的沉积系 统。气体分配设备包含数个狭长气体端口，该等数个狭长气体端口依序包括与第一反应气 体流体连通的第一反应气体端口、与净化气体流体连通的净化气体端口、与不同于第一反 应气体的第二反应气体流体连通的第二反应气体端口及围绕第一反应气体端口、净化气体 端口及第二反应气体端口中的每一者的累端口。累端口包括与第一导管流体连通的第一组 累端口及与第二导管流体连通的第二组累端口，如此阻止经由第一组累端口及第二组累端 口流动的气体混合。其中邻近第一反应气体端口及第二反应气体端口中的一者的累端口与 第一导管流体连通且邻近第一反应气体端口及第二反应气体端口中的另一者的累端口与 第二导管流体连通。第一导管及第二导管中的一者与冷凝经由导管流动的气体的冷凝器及 储存经由导管流动的气体的储存容器中的一或更多者流体连通。
[0020] 在一些实施例中，两对累端口围绕第一反应气体端口及第二反应气体端口中的至 少一者，该等两对累端口包含靠近反应气体端口的一对内部累端口及比该对内部累端口远 离反应气体端口的一对外部累端口。
[0021] 在一或更多个实施例中，该对内部累端口与第一导管及第二导管中的一者流体连 通，且该对外部累端口与第一导管及第二导管中的另一者连通。
[0022] 本发明的进一步实施例针对处理方法，该处理方法包含W下步骤；同时在表面上 方交替流动来自第一反应气体端口的第一反应气体流及来自第二反应气体端口的第二反 应气体流。W围绕第一反应气体端口的第一组累端口从表面收集第一反应气体。W围绕第 二反应气体端口的第二组累端口从表面收集第二反应气体。第一组累端口中的气体经由第 一导管引导。第二组累端口中的气体经由与第一导管分离的第二导管引导。第一导管及第 二导管中的至少一者与冷凝器或储存容器流体连通。
[0023] 在一些实施例中，当第一导管及第二导管中的至少一者与冷凝器流体连通时，方 法进一步包含W下步骤；冷凝反应气体W从反应气体收集液体或固体反应物种。
[0024] 一或更多个实施例进一步包含W下步骤：引导收集的液体或固体反应物种至反应 气源中W在处理方法中再使用。
[0025] 附图简述
[0026] 因此，参照绘示于附图中的实施例来提供于上文简要概述的本发明的更详细描 述，W达到且更详细了解本发明的上述的特征结构。然而，应注意，随附图式仅图示本发明 的典型实施例，且因此不视为对本发明范畴的限制，因为本发明可允许其他同等有效的实 施例。
[0027] 图1图示根据本发明的一或更多个实施例的原子层沉积腔室的示意性剖面侧视 图；
[002引图2图示根据本发明的一或更多个实施例的基座的透视图；
[0029] 图3图示根据本发明的一或更多个实施例的原子层沉积腔室的示意性剖视图；
[0030] 图4图示根据本发明的一或更多个实施例的气体分配设备的示意性剖视图；
[0031] 图5图示根据本发明的一或更多个实施例的原子层沉积腔室的示意性剖视图；
[0032] 图6图示根据本发明的一或更多个实施例的气体分配设备的示意性剖视图拟及
[0033] 图7图示根据本发明的一或更多个实施例的原子层沉积腔室的示意性剖视图。
【具体实施方式】
[0034] 本发明的实施例针对用于反应气体的再循环及再使用的原子层沉积设备及方法。 在习知的原子层沉积工艺中，及特定而言在空间ALD工艺（在该ALD工艺中反应气体在空 间（相对于时间而言）上