用于具有再循环的空间原子层沉积的设备及其使用方法_4

文档序号:8435967阅读:来源:国知局
066] 在图7的实施例中,第二导管351经由入口阀702连接至冷凝器700。打开及关闭 入口阀702可允许气体流进入将按所需启动及停止的冷凝器内。此外,可允许气体流经旁 通阀704W从系统排出。可W同时或交替方式打开及关闭旁通阀704及入口阀702,此取决 于进入冷凝器700中及流至排气装置的气体的所欲流型。出口阀706连接冷凝器与排气装 置,允许未经冷凝的气体从系统排出。
[0067] 在一些实施例中,冷凝器700包括转移线路711及转移阀710,该转移阀710允许 冷凝的物质从冷凝器700移除,无需移除进口及出口连接。转移线路711可连接至包括储 存容器、安肅等等的任意数目的分离装置。必要时过滤装置720可包括在转移线路711上。 过滤装置720可为任何适当的过滤系统及可(例如)用于从冷凝物质移除微粒。
[0068] 在一或更多个实施例中,转移阀710及转移线路允许冷凝的恢复的反应物种转移 至同一反应气源750 (例如,安肅),该反应气源750用于供应反应气体至气体分配板。如图 7所图示,反应物种可通过至反应气源750的再填充端口的连接,从冷凝器移动至反应气源 750。再填充端口可包括再填充阀752,该再填充阀752允许进入反应气源750的内部使得 可使用未使用的或再循环的反应气体或反应物种再填充装置。本领域技术人员将理解术语 "反应气源"用于意谓用于提供反应物种至处理腔室的源且不要求反应气源内部的物种为 气体。在一些实施例中,反应气源容纳固体、液体或气体中的一或更多者,该固体、液体或气 体可经升华、沸腾及/或转移至处理腔室。推动气体经由推动阀754连接至反应气源750。 推动气体用于从反应气源750的内部移动反应物种至处理腔室。当打开转移阀710时,可关 闭推动阀754W阻止气体回填至冷凝器750中。亦可包括旁通阀756,该旁通阀756将推动 气体直接连接至处理腔室使得推动气体不需要穿过反应气源750。本领域技术人员将理解 反应气源750上存在其他阀,该等其他阀允许源与处理腔室及环境隔离,从而允许移除源, 而不允许周围空气进入处理腔室中。
[0069] 本发明的一些实施例针对沉积系统,该沉积系统包括处理腔室,该处理腔室中具 有气体分配设备。术语气体分配设备可用于描述气体分配板或喷淋头类型装置且可包括来 自及至处理腔室的连接。一些实施例的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注射器120流体连通的第一反应气体端口 125、与净 化气体注射器140流体连通的净化气体端口 145及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 135。累端口 355、356围绕第一反应气体端口 125、净化气体 端口 145及第二反应气体端口 135中的每一者。累端口 355、356包括与第一导管350流体 连通的第一组累端口 355及与第二导管351流体连通的第二组累端口 356,如此阻止经由第 一组累端口 355流动的气体与经由第二组累端口 356流动的气体混合及阻止第一导管350 中的气体与第二导管351中的气体混合。邻近第一反应气体端口 125及第二反应气体端口 135中的一者的累端口 355、356与第一导管350流体连通且邻近第一反应气体端口 125及 第二反应气体端口 135中的另一者的累端口 355、356与第二导管351流体连通。第一导管 350及第二导管351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(未图示)中的一或更多者流体连通。本领域技术人员将理解储存容器可 包括如在典型气缸上的一或更多个进口。储存容器可包括第二阀,该第二阀允许压力均衡 及气体流动至储存容器中,但此可能不为必需的。
[0070] 在一或更多个实施例中,两对累端口 355、356围绕第一反应气体端口 125及第二 反应气体端口 135中的至少一个。两对累端口 355、356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。此在图5至图7的实施 例中图示。在一些实施例中,该对内部累端口与第一导管350及第二导管351中的一者流 体连通,且该对外部累端口与第一导管350及第二导管351中的另一者连通。
[0071] 本发明的额外实施例针对处理方法。第一反应气体及第二反应气体的同时交替流 分别从第一反应气体端口及第二反应气体端口在基板的表面上方流动。气流同时流动及空 间分离W交替。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 由第一导管引导且来自第二组累端口的气体经由第二导管引导,该第二导管与该第一导管 分离。第一导管及第二导管中的至少一个与冷凝器或储存容器流体连通。
[0072] 在一些实施例中,第一导管350及第二导管351中的至少一个与冷凝器700流体 连通且方法进一步包含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。 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750 中W在处理方法中再使用。
[0073] 气体分配板或设备可具有任何适当数目的气体端口W在基板上沉积层。在具体实 施例中,气体分配设备包含足够数目的气体端口W处理范围为大约10个至大约100个的原 子层沉积循环或高达大约20、25、27、30、32、35、37、40、42、45、47、50或100个原子层沉积循 环。
[0074] 在一些实施例中,一或更多个层可在等离子体增强原子层沉积(plasmaenhanced atomiclayerdeposition;PEALD)工艺期间形成。在一些工艺中,等离子体的使用提供足 够的能量W促进物种进入激励状态,在该激励状态中表面反应变得良好及合理。将等离子 体引入工艺中可为连续的或脉冲的。在一些实施例中,前体(或反应气体)及等离子体的 有序脉冲用于处理层。在一些实施例中,试剂可本端地(亦即,在处理区域内部)或者远端 地(亦即,在处理区域外部)离子化。在一些实施例中,远端离子化可出现在沉积腔室的上 游使得离子或其他能量或发光物种不直接接触沉积膜。在一些PEALD工艺中,从处理腔室 外部产生等离子体,诸如通过远端等离子体产生器系统。可经由本领域技术人员所知的任 何适当的等离子体产生工艺或技术产生等离子体。举例而言,等离子体可通过微波(MW)频 率产生器或射频(R巧产生器中的一或更多者产生。可取决于正使用的特定反应物种调谐 等离子体的频率。适当的频率包括但不限于,2MHz、13. 56MHz、40MHz、60MHz及lOOMHz。尽 管可在本文揭示的沉积工艺期间使用等离子体,然而应注意到可能不需要等离子体。实际 上,其他实施例是关于无等离子体的非常温和条件下的沉积工艺。
[0075] 根据一或更多个实施例,在形成层之前及/或之后基板经历处理。可在同一腔室 或一或更多个分离的处理腔室中执行处理。在一些实施例中,基板从第一腔室移动至分离 的第二腔室用于进一步的处理。基板可直接从第一腔室移动至分离的处理腔室,或基板可 从第一腔室移动至一或更多个转移腔室,及随后移动至所欲的分离处理腔室。因此,处理设 备可包含与转移站连通的多个腔室。此类设备可称为"群集工具"或"群集的系统"等等。
[0076] 一般而言,群集工具为模块化系统,该模块化系统包含多个腔室,该等多个腔室执 行包括W下各种功能;基板中屯、定位及定向、脱气、退火、沉积及/或蚀刻。根据一或更多 个实施例,群集工具至少包括第一腔室及中屯、转移腔室。中屯、转移腔室可容纳机器人,该机 器人可在处理腔室及负载锁定室之间及之中搬运基板。转移腔室通常维持在真空条件下及 提供中间阶段用于自一个腔室搬运基板至另一腔室及/或至位于群集工具的前端的负载 锁定室。可适合于本发明的两个众所周知的群集工具为Centura够及Endura够,该等两者可 从加利福巧亚的圣克拉拉的应用材料公司(AppliedMaterials,Inc.)获得。T巧man等人 的于 1993 年 2 月 16 日发布的名称为「Staged-Va州umWaferProcessingA卵aratusand Method」的美国专利第5, 186, 718号中揭示一个此分阶段的真空基板处理设备的细节。然 而,腔室的确切布置及组合可出于执行如本文描述的工艺的特定步骤的目的而改变。可使 用的其他处理腔室包括但不限于,周期层沉积(cyclicallayerdeposition;CLD)、原子层 沉积(ALD)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition;CVD)、物理气相沉积(physical vapordeposition;PVD)、蚀刻、预清洗、
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