一種原子層沉積設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種原子層沉積設備，包括反應腔室，反應腔室包括多個子腔室和驅動單元，其中在反應腔室內的同一水平面上設置有多個工藝位，多個工藝位沿反應腔室的周向間隔設置，且按工序的先后順序依次均勻排列，子腔室的數(shù)量和位置與工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個子腔室用于對置于其內的基片完成單次工藝中的其中一個工序；驅動單元用于實現(xiàn)使每個基片按工序的先后順序被依次置于各個工藝位所在位置處的子腔室內完成相應工序。本發(fā)明提供的原子層沉積設備，其可以實現(xiàn)單次工藝同時加工多個基片，從而可以提高工藝效率，進而可以提高產(chǎn)能。
【專利說明】一種原子層沉積設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于微電子加工【技術領域】，具體涉及一種原子層沉積設備。

【背景技術】
[0002]在微電子加工【技術領域】，原子層沉積設備(ALD)是一種將物質以單原子膜的形式一層一層沉積在基底表面的設備。由于其沉積材料的多樣性和沉積厚度的精準性已經(jīng)得到越來越廣泛的應用。
[0003]ALD是一種基于有序，表面自飽和反應的化學氣相沉積(CVD)方法。不同于其他CVD成膜的方式(比如PECVD)，參與ALD反應的兩種或兩種以上的氣體源(源A、源B、源C等)不是同時通入反應腔中，而是以脈沖的方式依次通入，并且為了防止不同源之間的互相影響,在不同源的脈沖之間必須要以不參與反應的其他氣體(如Ar)進行吹掃(Purge)。
[0004]圖1為現(xiàn)有的一種原子層沉積設備的結構簡圖。圖2為原子層沉積過程的流程圖。請一并參閱圖1和圖2，原子層沉積設備包括并行設置的裝卸腔室13和反應腔室14，以及設置在二者之間且用于連通或封閉二者的門閥17。其中，在反應腔室14的頂部設置有氣體分配板18，用以向反應腔室14內輸送反應所需的工藝氣體；在反應腔室14的底部，且與氣體分配板18相對應的位置處設置有下電極板19，用以承載基片16，并在進行工藝之前將基片16加熱至工藝所需的溫度；并且，在裝卸腔室13內設置有機械手15，機械手15用于將基片16自裝卸腔室13內經(jīng)由門閥17傳送至反應腔室14內的下電極板19上，以及自上電極板19經(jīng)由門閥17傳送至裝卸腔室13內。
[0005]采用上述原子層沉積設備進行工藝具體包括以下步驟:如圖2所示，步驟1，開啟門閥17，機械手15將待加工的基片16經(jīng)由門閥17傳送至反應腔室14內的下電極板19上，空載的機械手15返回裝卸腔室13內，關閉門閥17 ;下電極板19將待加工的基片16加熱至工藝所需的溫度。步驟2，向反應腔室14內輸送定量的由反應源A提供的氣體，該氣體會與待加工的基片16表面的基團發(fā)生吸附直至達到飽和，從而在基片16表面上形成了只有一個原子層厚度的源A薄膜。步驟3，向反應腔室14內輸送不與來自反應源A和反應源B的氣體反應的吹掃氣體，例如氬氣，用以清除殘留在反應腔室14內的來自反應源A的氣體。步驟4，向反應腔室14內輸送定量的由反應源B提供的氣體，該氣體會與沉積在基片16表面上的源A薄膜發(fā)生反應，從而在基片16表面上形成一個原子層厚度的薄膜，該薄膜即為工藝所需的薄膜。步驟5，再次向反應腔室14內輸送上述吹掃氣體，用以清除殘留在反應腔室14內的來自反應源B的氣體。步驟6，重復上述步驟2-5，以在基片16上重復沉積薄膜，直至該薄膜達到工藝所需的厚度(多個原子層厚度的疊加)。步驟7，打開門閥17，機械手15經(jīng)由門閥17進入反應腔室14內，并將已加工的基片16移出反應腔室14 ;然后冷卻已加工的基片16，并將其放置在基片盒內。
[0006]上述原子層沉積設備在實際應用中不可避免的存在以下問題:
[0007]其一，由于來自兩種反應源的氣體之間的反應具有自抑制性(S卩，二者無法持續(xù)發(fā)生反應)，導致原子層的沉積速率很慢，從而完成上述所有工藝步驟需要耗費大量的時間，例如，沉積厚度為20nm的氧化鋁薄膜至少需要300?400s的時間，這使得原子層沉積設備的產(chǎn)能很低，很難滿足規(guī)?；a(chǎn)的需要。
[0008]其二，在進行步驟4之前，S卩，在向反應腔室14內通入下一種氣體之前，均需要進行借助吹掃氣體清除殘留在反應腔室14內的氣體的步驟，這使得完成整個工藝的一大部分時間均消耗在該步驟上，從而進一步導致原子層沉積設備的產(chǎn)能降低。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提供了一種原子層沉積設備，其可以實現(xiàn)單次工藝同時加工多個基片，從而可以提高工藝效率，進而可以提高產(chǎn)能。
[0010]本發(fā)明提供一種原子層沉積設備，包括反應腔室，所述反應腔室包括多個子腔室和驅動單元，其中在所述反應腔室內的同一水平面上設置有多個工藝位，所述多個工藝位沿所述反應腔室的周向間隔設置，且按工序的先后順序依次均勻排列；所述子腔室的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述子腔室用于對置于其內的基片完成單次工藝中的其中一個工序；所述驅動單元用于實現(xiàn)使每個所述基片按工序的先后順序被依次置于各個所述工藝位所在位置處的子腔室內完成相應工序。
[0011]其中，所述反應腔室包括分別設置在其內部的基盤、上蓋、進氣管和排氣通道，其中所述上蓋設置在所述基盤的上方，并且所述上蓋的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應；所述驅動單元包括升降驅動機構和旋轉驅動機構，其中:所述升降驅動機構用于驅動所有所述上蓋或者所述基盤作升降運動，以使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸或分離，并且，每個所述上蓋的下端與所述基盤的上表面在相互接觸時，每個所述上蓋和所述基盤上與該上蓋相對應的部分形成封閉的所述子腔室；所述旋轉驅動機構用于在所述上蓋與所述基盤的上表面相互分離時，驅動所有所述基片同時沿所述基盤的周向旋轉，以使每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位；所述進氣管的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述進氣管用于向與之一一對應的所述工藝位所在的子腔室的內部輸送工藝氣體；所述排氣通道的數(shù)量和位置與所述子腔室的數(shù)量和位置一一對應，每個所述排氣通道用于將與之一一對應的所述子腔室內的工藝氣體排出所述反應腔室。
[0012]其中，所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋上升至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互分離的第一位置，或者下降至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸的第二位置；在每個所述上蓋的內部固定有用于承載所述基片的托架，并在所述基盤的上表面上，且與各個托架相對應的位置處設置有可容納所述托架的凹部；并且當所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋下降至所述第二位置時，每個所述托架位于相應的所述凹部內，以使由所述托架承載的基片置于所述基盤的上表面上；當所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋上升至所述第一位置時，所述托架托起所述基片，并位于所述基盤的上方；所述旋轉驅動機構在所述上蓋上升至所述第一位置時，驅動所有所述上蓋旋轉，并帶動所有所述托架沿所述基盤的周向旋轉，以使每個置于所述托架上的所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位；每個所述進氣管設置在所述基盤內，并且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述基盤上表面，且位于相應的所述子腔室內的未承載基片的位置；每個所述排氣通道的一端設置在所述基盤上表面上，且位于相應的所述子腔室內的未承載基片的位置，每個所述排氣通道的另一端延伸至所述反應腔室之外。
[0013]其中，所述升降驅動機構驅動所述基盤下降至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互分離的第一位置，或者上升至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸的第二位置；所述旋轉驅動機構在所述基盤下降至所述第一位置時，驅動所述基盤旋轉，并帶動置于所述基盤上的所有所述基片沿所述基盤的周向旋轉，以使每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位；每個所述進氣管設置在所述上蓋內，并且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述上蓋的內表面；每個所述排氣通道的一端設置在所述上蓋的內表面上，每個所述排氣通道的另一端延伸至所述反應腔室之外。
[0014]其中，在每個所述上蓋的下端和/或所述基盤的上表面設置有密封件，用以在所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸時對二者之間的間隙進行密封。
[0015]其中，所述反應腔室還包括下蓋，其中所述下蓋采用中空結構，其設置在所述基盤上，并且所述下蓋的數(shù)量和位置與所述上蓋的數(shù)量和位置一一對應；所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋或者所述基盤作升降運動，以使所述上蓋的下端與所述下蓋的上端相互接觸或分離，并且，所述上蓋的下端與所述下蓋的上端在相互接觸時，每個所述上蓋、與之對應的下蓋、以及所述基盤的被該下蓋所圍繞的部分形成封閉的所述子腔室。
[0016]其中，在每個所述上蓋的下端和/或所述下蓋的上端設置有密封件，用以在所述上蓋的下端與所述下蓋的上端相互接觸時對二者之間的間隙進行密封。
[0017]其中，所述基盤的外周壁固定在所述反應腔室的內周壁上，以將所述反應腔室由上至下依次劃分為上腔室和下腔室，并且在所述基盤上，且位于所有所述子腔室之外設置有多個通孔，用以連通所述上腔室和所述下腔室。
[0018]其中，所述反應腔室包括分別設置在其內部的基盤、腔體板、進氣管和排氣裝置，其中，所述腔體板的上表面與所述反應腔室的頂壁下表面相互疊置，并且在所述腔體板的上表面設置有數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應的第一通孔；所述基盤設置在所述反應腔室內，所述基盤的上表面與所述腔體板的下表面相疊置，且在所述基盤的上表面上設置有用于承載基片的承載部，所述承載部的數(shù)量和位置與所述第一通孔的數(shù)量和位置一一對應；所述驅動單元包括升降驅動機構和旋轉驅動機構，其中:所述升降驅動機構用于驅動所述基盤作升降運動，以使所述承載部的上表面與所述腔體板的下表面相互接觸或分離，并且，在所述每個承載部與所述腔體板的下表面相互接觸時，每個所述第一通孔、與該第一通孔相對應的所述基盤的承載部以及所述反應腔室的頂壁下表面的與該第一通孔相對應的部分形成封閉的所述子腔室；所述旋轉驅動機構用于在所述每個承載部與所述腔體板的下表面相互分離時，驅動所述基盤旋轉，以使所述基盤帶動置于其上的每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位；所述進氣管的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述進氣管設置在所述反應腔室的頂壁內，且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述反應腔室的頂壁下表面，用以向與之一一對應的所述工藝位所在的子腔室的內部輸送工藝氣體；所述排氣裝置的數(shù)量和位置與所述子腔室的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述排氣裝置用于將與之一一對應的所述子腔室內的工藝氣體排出所述反應腔室。
[0019]其中，所述基盤的承載部為在所述基盤的上表面上形成的凸臺，所述凸臺的外徑小于與之對應的所述第一通孔的孔徑，所述基片置于該凸臺的上表面上；所述升降驅動機構驅動所述基盤作升降運動，以使各個凸臺的上表面上升至相應的第一通孔內，或下降至相應的第一通孔的下方，并且，在各個凸臺的上表面上升至位于相應的第一通孔內的第一位置時，每個所述第一通孔、與該第一通孔相對應的凸臺上表面和反應腔室頂壁的下表面的與該第一通孔相對應的部分形成封閉的所述子腔室；所述旋轉驅動機構在各個凸臺的上表面下降至位于相應的第一通孔的下方的第二位置時，驅動所述基盤旋轉，以使所述基盤帶動置于其上的每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位。
[0020]其中，每個所述排氣裝置包括排氣板，所述排氣板水平設置在與之對應的所述子腔室內的所述第一通孔內，且在每個所述排氣板上設置有第二通孔，所述第二通孔的孔徑不小于所述凸臺的外徑；
[0021]在各個凸臺的上表面上升至位于相應的第一通孔內的第一位置時，所述凸臺的上表面穿過與之相對應的所述第二通孔，且高于所述排氣板的上表面；在各個凸臺的上表面下降至位于相應的第一通孔的下方的第二位置時，所述凸臺的上表面低于所述排氣板的下表面；并且在所述排氣板的上表面上，且圍繞在所述第二通孔的周圍設置有貫穿其厚度的多個排氣口。
[0022]其中，每個所述排氣裝置包括排氣板，在所述排氣板上設置有第二通孔，所述第二通孔的孔徑不小于所述凸臺的外徑，且所述排氣板的外徑不大于所述第一通孔的孔徑；所述第二通孔套置在與之相對應的所述凸臺上，且所述排氣板的下表面固定在所述基盤的上表面上，所述排氣板的上表面低于所述凸臺的上表面，并且在所述排氣板的上表面上，且圍繞在所述第二通孔的周圍設置有貫穿其厚度的多個排氣口。
[0023]其中，所述反應腔室包括分別設置在其內部的基盤、腔體板、進氣管和排氣通道，其中，所述腔體板的上表面與所述反應腔室的頂壁下表面相互疊置，并且在所述腔體板的上表面設置有數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應的第一通孔；所述基盤設置在所述反應腔室內，所述基盤的上表面與所述腔體板的下表面相疊置，且可相對旋轉地配合；并且在所述基盤的上表面上設置有用于承載基片的承載部，所述承載部的數(shù)量和位置與所述第一通孔的數(shù)量和位置一一對應，且每個所述承載部為所述基盤上表面的位于與該所述承載部相對應的所述第一通孔內的部分，每個所述第一通孔、與該第一通孔相對應的所述基盤的承載部以及所述反應腔室的頂壁下表面的與該第一通孔相對應的部分形成封閉的所述子腔室；并且，在每個所述承載部上設置有凹槽，所述基片置于所述凹槽內，且所述凹槽的深度不小于所述基片的厚度；所述驅動單元包括旋轉驅動機構，所述旋轉驅動機構用于驅動所述基盤旋轉，以使所述基盤帶動置于其上的每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位；所述進氣管的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述進氣管設置在所述反應腔室的頂壁內，且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述反應腔室的頂壁下表面，用以向與之一一對應的所述工藝位所在的子腔室的內部輸送工藝氣體；所述排氣通道的數(shù)量和位置與所述子腔室的數(shù)量和位置一一對應，每個所述排氣通道的一端設置在相對應的所述凹槽的內表面上，且未承載所述基片的位置，每個所述排氣通道的另一端延伸至所述反應腔室內。
[0024]其中，在所述反應腔室的頂壁下表面上，且位于每個所述子腔室內設置有勻流板，所述勻流板的上表面與所述反應腔室的頂壁下表面相互疊置，并且在所述勻流板的上表面上形成有凹部，所述凹部和與之相對的所述反應腔室的頂壁下表面形成勻流空間；在所述凹部的底面上設置有多個通孔，來自所述氣源的氣體經(jīng)由所述進氣管輸送至所述勻流空間內，再經(jīng)由所述勻流空間和所述通孔輸送至相應的所述子腔室內。
[0025]其中，在所述反應腔室的腔室壁上設置有排氣管道，用以排出所述反應腔室內的氣體。
[0026]其中，所述原子層沉積設備還包括裝卸腔室和門閥，其中，
[0027]所述門閥設置在所述裝卸腔室與所述反應腔室之間，用于使所述裝卸腔室與所述反應腔室相互連通或隔離；在所述裝卸腔室內設置有機械手，所述機械手用于將未加工的所述基片自所述裝卸腔室經(jīng)由所述門閥傳送至相應的所述子腔室內；以及，將完成所有工序的所述基片自相應的所述子腔室內經(jīng)由所述門閥傳送至所述裝卸腔室。
[0028]其中，所述基盤所采用的材料包括鋁合金或者不銹鋼。
[0029]其中，所述上蓋所采用的材料包括鋁合金或者不銹鋼。
[0030]其中，所述下蓋所采用的材料包括鋁合金或者不銹鋼。
[0031 ] 其中，所述托架所采用的材料包括鋁合金或者不銹鋼。
[0032]本發(fā)明具有下述有益效果:
[0033]本發(fā)明提供的原子層沉積設備，其通過在反應腔室內的同一水平面上，沿其周向間隔設置且按工序先后順序依次均勻排列的多個工藝位，并在各個工藝位上設置用于對基片完成單次工藝中的其中一個工序的子腔室，可以對置于各個子腔室內的基片同時進行不同的工序；并且，通過借助驅動單元用于實現(xiàn)使每個基片按工序的先后順序被依次置于各個工藝位所在位置處的子腔室內完成相應的工序，即，將完成當前工序的基片置于下一工序的子腔室內，并通過重復上述“加工基片”和“旋轉基片”兩個過程，直至所有基片完成單次工藝所要進行的所有工序，可以實現(xiàn)單次工藝同時加工多個基片，從而可以提高工藝效率，進而可以提高產(chǎn)能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為現(xiàn)有的一種原子層沉積設備的結構簡圖；
[0035]圖2為原子層沉積過程的流程圖；
[0036]圖3A為本發(fā)明第一實施例提供的原子層沉積設備的剖視圖；
[0037]圖3B為圖3A中沿A-A’線的俯視圖；
[0038]圖3C為圖3A中下蓋的俯視圖；
[0039]圖4為本發(fā)明第一實施例提供的原子層沉積設備的結構示意圖；
[0040]圖5為圖4中原子層沉積設備工作過程時序圖；
[0041]圖6為本發(fā)明第二實施例提供的原子層沉積設備的剖視圖；
[0042]圖7A為本發(fā)明第三實施例提供的原子層沉積設備的剖視圖；
[0043]圖7B為圖7A中腔體板的俯視圖；
[0044]圖7C為圖7A中排氣板的俯視圖；
[0045]圖7D為圖3A中基座的立體圖；
[0046]圖7E為凸臺位于第一通孔下方的原子層沉積設備的剖視圖；
[0047]圖7F為本發(fā)明第三實施例提供的另一種原子層沉積設備的剖視圖；
[0048]圖7G為排氣板固定在基盤的上表面的結構剖視圖；
[0049]圖8A為本發(fā)明第四實施例提供的原子層沉積設備的結構簡圖；以及
[0050]圖8B為圖8A中基盤的俯視圖。

【具體實施方式】
[0051]為使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖對本發(fā)明提供的原子層沉積設備進行詳細描述。
[0052]圖3A為本發(fā)明第一實施例提供的原子層沉積設備的剖視圖。圖3B為圖3A中沿A-A’線的俯視圖。圖3C為圖3A中下蓋的俯視圖。請一并參閱圖3A、圖3B和圖3C，原子層沉積設備包括裝載腔室10、門閥11和反應腔室20。其中，反應腔室20包括多個子腔室和驅動單元30，其中，在反應腔室20內的同一水平面(即，平行于基盤201的上表面的平面)上設置有四個工藝位204，其沿反應腔室20的周向間隔設置，且按工序的先后順序依次均勻排列，子腔室的數(shù)量和位置與工藝位204的數(shù)量和位置一一對應，并且每個子腔室用于對置于其內的基片S完成單次工藝中的其中一個工序，S卩，各個子腔室可以同時對相應的基片S進行不同的工序。而且，在本實施例中，子腔室包括上蓋202、與之對應的下蓋207和基盤201上被所述下蓋207所圍繞的部分。其中，上蓋202設置在下蓋207的上方，并且上蓋202的數(shù)量和位置與工藝位204的數(shù)量和位置一一對應，下蓋207采用中空結構，其設置在基盤201上，并且下蓋207的數(shù)量和位置與上蓋202的數(shù)量和位置一一對應，作為一種可實施方式，下蓋207的結構如圖3C所示。在實際應用中，基盤201、上蓋202和下蓋207均可采用鋁合金或者不銹鋼等材料制作。
[0053]驅動單元30用于實現(xiàn)使每個基片S按工序的先后順序被依次置于各個工藝位204所在位置處的子腔室內完成相應的工序，即，將完成當前工序的基片S置于下一工序的子腔室內。在本實施例中，驅動單元30包括升降驅動機構和旋轉驅動機構，其中，升降驅動機構用于驅動所有上蓋202作升降運動，以使上蓋202的下端與下蓋207的上端相互接觸或分離，并且，上蓋202的下端與下蓋207的上端在相互接觸時，每個上蓋202、與之對應的下蓋207及基盤201上被該下蓋207所圍繞的部分形成封閉的子腔室；旋轉驅動機構用于在上蓋202的下端與下蓋207的上端相互接分離時，驅動所有上蓋202旋轉，并帶動所有的基片S沿基盤201的周向旋轉，以使每個基片S自當前工序所在的工藝位204移動至下一工序所在的工藝位204。
[0054]下面對能夠實現(xiàn)上述功能的升降驅動機構和旋轉驅動機構的具體結構進行詳細地描述。具體地，在每個上蓋202的內部固定有用于承載基片S的托架205，托架205可以采用鋁合金或者不銹鋼等材料制作；并且，在基盤201的上表面上，且與各個托架205相對應的位置處設置有可容納托架205的凹部206，當升降驅動機構驅動所有上蓋202下降至使上蓋202的下端與下蓋207的上端相互接觸的第二位置時，每個托架205位于相應的凹部206內，以使由托架205承載的基片S置于基盤201的上表面上，從而可以使基片S的下表面能夠與基盤201的上表面相接觸。在這種情況下，基盤201、上蓋202和下蓋207共同形成封閉的子腔室，此時子腔室可以對其中的基片S進行相應的工序。
[0055]容易理解，上蓋202的下端形狀應和下蓋207的上端形狀相對應，以使二者能夠相互對接形成封閉的子腔體，并且優(yōu)選地，在每個上蓋202的下端和/或下蓋207的上端設置有密封件，用以在上蓋202的下端與下蓋207的上端相互接觸時對二者之間的間隙進行密封，從而密封子腔室。
[0056]當升降驅動機構驅動上蓋202上升至使上蓋202的下端與下蓋207的上端相互分離的第一位置(如圖3A中上蓋202的位置)時，上蓋202托起基片S，并上升至下蓋207的上方，從而使基片S與基盤201的上表面相互分離，在這種情況下，借助旋轉驅動機構驅動所有上蓋202旋轉，可以使基片S自當前工序所在的工藝位204移動至下一工序所在的工藝位204。
[0057]通過重復上述“加工基片”和“旋轉基片”兩個過程，即:各個子腔室同時對相應的基片S加工單次工藝中的其中一個工序的過程，以及驅動單元30驅動基片S自當前工序所在的工藝位204旋轉至下一工序所在的工藝位204的過程，直至每個基片S均被逐一置于各個工序所在的工藝位204，并完成單次工藝所要進行的所有工序，可以實現(xiàn)單次工藝同時加工多個基片S，從而可以提高工藝效率，進而可以提高產(chǎn)能。
[0058]容易理解，在實際應用中，若需要基盤201對置于其上表面上的基片S進行加熱時，則在托架205能夠穩(wěn)定地支撐基片S的前提下，應適當減小托架205在基盤201上表面上的投影面積，從而可以相應地減小凹部206在基盤201上表面上所占的面積，以盡可能地增大基片S置于基盤201上時_■者的接觸面積，進而可以提聞基盤201加熱基片S的均勻性。
[0059]而且，在反應腔室20內還設置有進氣管203，進氣管203的數(shù)量和位置與工藝位204的數(shù)量和位置一一對應，每個進氣管203用于向與之一一對應的工藝位204所在的子腔室輸送工藝氣體。在本實施例中，進氣管203設置在下蓋207內，并且每個進氣管203的出氣口延伸至下蓋207的內表面。在實際應用中，進氣管203也可以設置在基盤201內，并且每個進氣管203的出氣口延伸至基盤201上表面，且位于相應的子腔室內的未承載基片S的位置，換言之，進氣管203的進氣口的位置被設置為:在將基片S置于各個子腔室內的基盤201上表面上，并進行相應的工序時，能夠經(jīng)由進氣管203的出氣口向各個子腔室的內部噴出工藝氣體。
[0060]此外，反應腔室20還包括多個排氣通道，排氣通道的數(shù)量和位置與子腔室的數(shù)量和位置一一對應，每個排氣通道用于將與之一一對應的子腔室內的工藝氣體排出反應腔室20。具體地，在本實施例中，每個排氣通道包括通孔209和排氣管210，其中，通孔209的上端設置在與該通孔209所在工藝位204相對應的基盤201的上表面上，且位于相應的子腔室內的未承載基片S的位置，通孔209的下端與位于基盤201底部的排氣管210的上端連通；排氣管210的下端延伸至反應腔室20之外。在進行工藝的過程中，反應后的廢氣以及未反應的工藝氣體經(jīng)由通孔209和排氣管210排出子腔室。
[0061]在本實施例中，基盤201的外周壁固定在反應腔室20的內周壁上，以使反應腔室20由上至下依次劃分為上腔室40和下腔室50，并且在基盤201的位于所有子腔室之外的上表面上設置有多個通孔208，用以連通上腔室40和下腔室50。而且，在反應腔室20的腔室壁上還設置有排氣管道60，用以排出上腔室40和下腔室50內的氣體。
[0062]門閥11設置在裝卸腔室10與反應腔室20之間，用以使裝卸腔室10與反應腔室20相互連通或隔離；在裝卸腔室10內設置有機械手12，機械手12用于將未加工的基片S自裝卸腔室10經(jīng)由門閥11傳送至相應的子腔室內，以及，將完成所有工序的基片S自相應的子腔室內經(jīng)由門閥11傳送至裝卸腔室10。在本實施例中，機械手12采用雙層機械手，其中，上層機械手可用于將完成所有工序的基片S自相應的子腔室內卸載至裝卸腔室10內，下層機械手可用于將未加工的基片S自裝卸腔室10裝載至相應的子腔室內，這可以在一定程度上縮短裝載和卸載基片S的時間，從而可以進一步提高工藝效率。當然，在實際應用中，還可以僅設置單層機械手，其同樣可以完成對基片S的裝載和卸載。
[0063]下面結合圖4針對基片S完成單次工藝的所有工序的過程進行詳細描述。具體地，在本實施例中，原子層沉積設備的單次工藝流程包括工藝過程、旋轉過程和裝卸過程。其中，工藝過程按工序的先后順序依次包括以下四個工序，即:
[0064]工序A，向子腔室PM-A通入源A氣體，以在基片S表面沉積源A薄膜；
[0065]工序B，向子腔室PM-B通入吹掃氣體，以吹掃基片S表面；
[0066]工序C，向子腔室PM-C通入源B氣體，源B氣體與源A薄膜發(fā)生反應，以在基片S表面上形成一個原子層厚度的薄膜；
[0067]工序D，向子腔室PM-D通入吹掃氣體，以吹掃基片S表面。
[0068]在實際應用中，吹掃氣體為不與源A氣體和源B氣體反應的氣體，例如，氮氣、氬氣坐寸ο
[0069]在上述四個子腔室(PM-A，PM-B，PM-C，PM_D)同時完成一次上述四個工序(A，B，C，D)之后，并在同時進行下一次四個工序之前，進行旋轉過程。該旋轉過程按工序的先后順序依次包括以下三個工序，即:
[0070]上升工序，停止向四個子腔室通入工藝氣體，并借助升降驅動機構驅動所有的上蓋202上升至第一位置；
[0071]旋轉工序，借助旋轉驅動機構驅動所有的上蓋202順時針旋轉90°，以使上蓋202帶動基片S順時針旋轉90°，此時基片S由當前工序的工藝位204旋轉至下一工序的工藝位204，例如，若四個基片S中的其中一個原先位于子腔室PM-A所對應的工藝位204處，則其在順時針旋轉90°之后，位于子腔室PM-B所對應的工藝位204處。
[0072]下降工序，借助升降驅動機構驅動所有的上蓋202下降至第二位置，以形成封閉的四個子腔室。
[0073]裝卸過程具體為，即:在完成上述旋轉工序之后，并在進行下降工序之前，若當前位置與門閥11相對應的托架205上的基片S已完成所有的工序，則借助機械手12將該基片S自托架205上傳送至卸載腔室10內，并將未加工的基片S自卸載腔室10傳送至該托架205上。
[0074]由上可知，通過依次進行上述工藝過程、旋轉過程和裝卸過程，即可實現(xiàn)對多個基片S同時進行加工。例如，圖5中示出了 8個基片S在完成兩次工藝循環(huán)的所有工序的過程中，先后位于卸載腔室10和四個子腔室(PM-A，PM-B, PM-C, PM-D)的時序圖。其中，L/U即為裝卸腔室10，并且位于時序表左側的L/U列中的四個基片(I，2，3，4)為未加工的基片；位于時序表右側的L/U列中的四個基片(1，2, 3,4)為完成所有工序的基片。
[0075]在實際應用中，由于在基片S自進行工序A的工藝位204旋轉至進行工序B的工藝位204之后，或者自進行工序C的工藝位204旋轉至進行工序D的工藝位204之后，基片S表面上殘留的源A氣體或源B氣體已大大減少，因此在基片S位于進行工序B或工序D的工藝位204時，僅需要向位于該工藝位204處的子腔室PM-C或子腔室PM-D內輸送少量的吹掃氣體就可以將基片S表面吹掃干凈，這與現(xiàn)有技術中需要將整個反應腔室20內的源A氣體或源B氣體吹掃干凈相比，不僅可以減少進行工序B或工序D的工藝時間，從而可以進一步提高工藝效率，而且還可以節(jié)省吹掃氣體的使用量，從而可以降低工藝成本。
[0076]需要說明的是，雖然在本實施例中，如圖3B所示，在每個工藝位204處的子腔室僅能夠加工一個基片S，但是，本發(fā)明并不局限于此，在實際應用中，也可以通過增大每個子腔室的容積來使其能夠加工多個基片S，從而可以進一步提高原子層沉積設備的產(chǎn)能。優(yōu)選地，當每個工藝位204處的子腔室能夠加工多個基片S時，為了方便裝卸基片S，可以使置于子腔室內的基盤201上表面上的多個基片S沿基盤201的周向間隔且均勻設置，換言之，可以使每個子腔室的結構(例如，上蓋和下蓋在基盤上的投影輪廓)能夠容納沿基盤201的周向間隔且均勻設置的多個基片S。
[0077]還需要說明的是，在本實施例中，子腔室包括上蓋202、與之對應的下蓋207和基盤201上被該下蓋207所圍繞的部分，但是本發(fā)明并不局限于此，在實際應用中，也可以省去下蓋207，即，子腔室包括上蓋202和基盤201上與該上蓋所對應的部分。在這種情況下，當升降驅動機構驅動所有上蓋202下降至使上蓋202的下端與基盤201的上表面相互接觸時，上蓋202和基盤201上與該上蓋202所對應的部分形成封閉的子腔室。容易理解，若省去下蓋207，則進氣管203只能設置在基盤201內，并且每個進氣管203的出氣口延伸至基盤201上表面，且位于相應的子腔室內的未承載基片S的位置。
[0078]優(yōu)選地，在每個上蓋202的下端和/或基盤201的上表面的相應位置設置有密封件，用以在上蓋202的下端與基盤201的上表面相互接觸時對二者之間的間隙進行密封，從而對子腔室進行密封。此外，可以根據(jù)具體情況設定上蓋202的深度和/或下蓋207的高度，以調整子腔室的體積；而且在此基礎上，還可以在基盤201的上表面上，且與各個工藝位204相對應的位置處形成凹部，以進一步增加子腔室的容積。
[0079]進一步需要說明的是，在本實施例中，工藝位204的數(shù)量為四個，但是本發(fā)明并不局限于此，在實際應用中，工藝位204的數(shù)量應與單次工藝中的工序的數(shù)量相對應。
[0080]圖6為本發(fā)明第二實施例提供的原子層沉積設備的剖視圖。請參閱圖6，本實施例提供的原子層沉積設備與上述第一實施例相比，同樣包括裝載腔室10、門閥11和反應腔室
20。由于裝載腔室10、門閥11和反應腔室20的結構和功能在上述第一實施例中已有了詳細的描述，在此不再贅述。
[0081]下面僅對本實施例與第一實施例之間的不同點進行詳細地描述。具體地，每個上蓋202借助固定架211固定在反應腔室20內，且位于基盤201的上方，并且上蓋202的數(shù)量和位置與工藝位204的數(shù)量和位置一一對應，在實際應用中，無需對固定架211的結構，或者對上蓋202與反應器腔室20的固定方式進行限制，只要上蓋202能夠固定在反應腔室20內即可。升降驅動機構用于驅動基盤201作升降運動，以使下蓋207的上端與上蓋202的下端相互接觸或分離；旋轉驅動機構用于在上蓋202的下端與下蓋207的上端相互分離時，驅動基盤201旋轉，從而帶動置于基盤201上的基片S同時沿基盤201的周向旋轉，以使每個基片S自當前工序所在的工藝位204移動至下一工序所在的工藝位204。
[0082]在進行工藝的過程中，當升降驅動機構驅動基盤201上升至使上蓋202的下端與下蓋207的上端相互接觸的第二位置時，每個上蓋202、與之對應的下蓋207及基盤201上被該下蓋207所圍繞的部分形成封閉的子腔室，此時該子腔室可以對其中的基片S進行相應的工序。當升降驅動機構驅動基盤201下降至使上蓋202的下端與下蓋207的上端相互分離的第一位置(如圖6中基盤201的位置)時，借助旋轉驅動機構驅動基盤201旋轉，并帶動置于基盤201上的所有基片S沿基盤201的周向旋轉，以使每個基片S自當前工序所在的工藝位204移動至下一工序所在的工藝位204。
[0083]在本實施例中，每個進氣管203設置在位于與之一一對應的工藝位204處的上蓋202內，并且每個進氣管203的出氣口延伸至上蓋202的內表面。此外，每個排氣通道包括通孔209和排氣管210，其中，通孔209的下端設置在與該通孔209所在工藝位204相對應的上蓋202的內表面上，通孔209的上端與位于上蓋202頂部的排氣管210的下端連通；排氣管210的上端延伸至反應腔室20之外。在進行工藝的過程中，反應后的廢氣以及未反應的工藝氣體經(jīng)由通孔209和排氣通道210排出子腔室。
[0084]此外，為了實現(xiàn)將基盤201可相對于反應腔室20旋轉地設置在反應腔室20內，驅動單元30還包括支撐部件，用以將基盤201分別與旋轉驅動機構和升降驅動機構的驅動軸連接，并對基盤201進行支撐，而且，基盤201的外周壁應與反應腔室20的內周壁間隔設置，或二者可旋轉地配合。
[0085]需要說明的是，本實施例提供的原子層沉積設備與上述第一實施例相比，其單次工藝流程同樣包括工藝過程、旋轉過程和裝卸過程，而且，由于本實施例與上述第一實施例的不同之處僅在于:升降驅動機構和旋轉驅動機構均用于驅動基盤201作升降運動和旋轉運動，而上蓋202則固定不動。因此，本實施例中的工藝流程與第一實施例的工藝流程之間的區(qū)別僅在于:在旋轉過程中，升降驅動機構和旋轉驅動機構由原來的驅動上蓋202作升降運動和旋轉運動，替換為驅動基盤201作升降運動和旋轉運動。由于該流程的其他部分在上述第一實施例中已有了詳細的描述，在此不再贅述。
[0086]還需要說明的是，由于本實施例的技術方案是升降驅動機構和旋轉驅動機構均用于驅動基盤201作升降運動和旋轉運動，因而無需設置第一實施例中的托架205也可以實現(xiàn)使基片S自當前工序的工藝位旋轉至下一工序的工藝位。
[0087]圖7A為本發(fā)明第三實施例提供的原子層沉積設備的剖視圖。圖7B為圖7A中腔體板的俯視圖。圖7C為圖7A中排氣板的俯視圖。圖7D為圖7A中基座的立體圖。圖7E為凸臺位于第一通孔下方的原子層沉積設備的剖視圖；請一并參閱圖7A、圖7B、圖7C、圖7D和圖7E，本實施例提供的原子層沉積設備與上述第一實施例、第二實施例相比，同樣包括裝載腔室10、門閥11和反應腔室20。由于裝載腔室10、門閥11和反應腔室20的結構和功能在上述第一實施例和第二實施例中已有了詳細的描述，在此不再贅述。
[0088]下面僅對本實施例與第一實施例和第二實施例之間的不同點進行詳細地描述。具體地，反應腔室20包括分別設置在其內部的基盤201、腔體板212、進氣管203和排氣裝置，腔體板212的上表面與反應腔室20的頂壁下表面相互疊置，且二者采用螺釘?shù)确绞较嗷ス潭?，并且在腔體板212上設置有數(shù)量和位置與工藝位204的數(shù)量和位置一一對應的第一通孔2120 ;基盤201設置在反應腔室20內，基盤201的上表面與腔體板212的下表面相疊置，且在基盤201的上表面上設置有用于承載基片S的承載部，承載部的數(shù)量和位置與第一通孔2120的數(shù)量和位置一一對應；在本實施例中，基盤201的承載部為在基盤201上表面上形成的凸臺2010，基片S置于該凸臺2010的上表面上，那么，在本實施例中，子腔室包括每個第一通孔2120、與該第一通孔2120相對應的凸臺2010的上表面和反應腔室20的頂壁的下表面的與該第一通孔2120相對應的部分。
[0089]驅動單元30包括升降驅動機構和旋轉驅動機構，其中，升降驅動機構用于驅動基盤201作升降運動，以使各個凸臺2010的上表面上升至相應的第一通孔2120內，或下降至相應的第一通孔2120的下方，并且，在各個凸臺2010的上表面上升至相應的第一通孔2120內的第一位置時(如圖7A中基盤201所處位置)，每個第一通孔2120、與該第一通孔2120相對應的凸臺2010的上表面和反應腔室20的頂壁的下表面的與該第一通孔2120相對應的部分形成封閉的子腔室。此外，旋轉驅動機構用于在各個凸臺2010的上表面下降至相應的第一通孔2120的下方的第二位置時(如圖7E中基盤201所處位置)，驅動基盤201旋轉，以使基盤201帶動置于其上的每個基片S自當前工序所在的工藝位204移動至下一工序所在的工藝位204。容易理解，每個凸臺2010的外徑小于與之對應的第一通孔2120的孔徑，即，凸臺2010的外周壁與第一通孔2120的內周壁之間存在間隙，該間隙便于凸臺2010在升降驅動機構的驅動下可以在相應的第一通孔2120內進行升降運動。
[0090]并且，在本實施例中，進氣管203設置在反應腔室20的頂壁內，且每個進氣管203的出氣口延伸至反應腔室20的頂壁下表面，用以向與之——對應的工藝位204所在的子腔室的內部輸送工藝氣體。
[0091]在本實施例中，排氣裝置包括排氣板214，排氣板214水平設置在與之對應的子腔室內的第一通孔2120內，且在每個排氣板214上設置有第二通孔2140 (如圖7C所示)，第二通孔2140的孔徑不小于凸臺2010的外徑，以使凸臺2010在升降驅動機構的驅動下可以在第二通孔2140內進行升降運動，并且在每個排氣板214的上表面上，且圍繞在第二通孔2140的周圍設置有貫穿其厚度的多個排氣口 2141，多個排氣口 2141用于將子腔室和反應腔室20連通，并通過設置在反應腔室20的腔室壁上的排氣管道60將氣體排出。在實際工藝過程中，為防止反應腔室20內的氣體進入子腔室內，應保證每個子腔室內的壓力大于反應腔室20的壓力，并且在保證該前提條件下，排氣板214的結構也可以為:第二通孔2140的內周壁與凸臺2010的外周壁之間具有預定間距，該預定間距形成的間隙可以作為排氣口 2141將子腔室和反應腔室20相連通，或者，不需要設定排氣板214，可以使凸臺2010的外徑小于第一通孔2120的孔徑，以使凸臺2010位于第一通孔2120內時，凸臺2010的外周壁與第一通孔2120的內周壁之間存在間隙，該間隙不僅為了便于凸臺2010在升降驅動機構的驅動下可以在相應的第一通孔2120內進行升降運動，而且也可以作為排氣口 2141將子腔室與反應腔室20相連通。
[0092]優(yōu)選地，在各個凸臺2010的上表面上升至位于相應的第一通孔2120內的第一位置時，凸臺2010的上表面穿過與之相對應的第二通孔2140，且高于排氣板214的上表面，這使得在工藝氣體的流動過程中先與凸臺2010上表面的基片S接觸，再經(jīng)由排氣板214上的排氣口 2141排出至反應腔室20內，因而可以提高工藝氣體的利用率，從而可以降低工藝成本，進而可以提高工藝效率。而且，容易理解，在各個凸臺2010的上表面下降至相應的第一通孔2120的下方的第二位置時，凸臺2010的上表面低于排氣板214的下表面，以便于旋轉驅動機構驅動基盤201旋轉。
[0093]在本實施例中，在反應腔室20的頂壁的下表面上，且位于每個子腔室內設置有多個勻流板215，勻流板215的上表面與反應腔室20的頂壁的下表面相互疊置，并且在勻流板215的上表面上形成有凹部2150，凹部2150和與之相對的反應腔室20的頂壁的下表面形成勻流空間，且進氣管和與之連通的子腔室對應的勻流空間相連通，并且在凹部2150的底面上設置有多個通孔2151，來自氣源的氣體經(jīng)由進氣管輸送至勻流空間內，再經(jīng)由勻流空間和通孔2151輸送至相應的子腔室內。借助勻流板215可使得通過進氣管的氣體可均勻的分布在基片S的上方，從而可以提供工藝的均勻性，進而可以提高工藝效果。
[0094]在進行工藝的過程中，由氣源提供的工藝氣體經(jīng)由進氣管203的進氣口流入與之連通的子腔室內的相應的勻流空間內，并經(jīng)由通孔2151流入對應的子腔室內；然后，工藝氣體經(jīng)由排氣板214上的排氣口 2141排入反應腔室20內；最后經(jīng)由排氣管道60排出反應腔室20。
[0095]在實際應用中，反應腔室20可以包括腔室上蓋21和腔室底座22，腔室上蓋21的下表面和腔室底座22的上表面相互疊置，且二者構成反應腔室20，如圖7F所示，為本發(fā)明第三實施例提供的另一種原子層沉積設備的剖視圖，在這種情況下，腔體板212疊置在腔室上蓋21和腔室底座22之間，可以穩(wěn)固地將腔體板212固定在上蓋21和腔室底座22之間，這樣可以進一步增加反應腔室20的穩(wěn)定性。
[0096]需要說明的是，在本實施例中，排氣板214固定在第一通孔2120內，但是，本發(fā)明并不局限于此，在實際應用中，排氣板214也可以固定在在基盤201的上表面2011上，如圖7G所示，為排氣板固定在基盤的上表面的結構剖視圖，請參閱圖7G，具體地，第二通孔2140的孔徑不小于凸臺2010的外徑，且排氣板214的外徑不大于第一通孔2120的孔徑，第二通孔2140套置在與之相對應的凸臺2010上，且排氣板214的下表面固定在基盤201的上表面上，排氣板214的上表面低于凸臺2010的上表面，這使得在工藝氣體的流動過程中先與凸臺2010上表面的基片S接觸，再經(jīng)由排氣板214上的排氣口 2141排出至反應腔室20內，因而可以提高工藝氣體的利用率，從而可以降低工藝成本，進而可以提高工藝效率；而且排氣板214的外徑不大于第一通孔2120的孔徑，以便于凸臺2010在升降驅動機構的驅動下可以在相應的第一通孔2120內進行升降運動。
[0097]還需要說明的是，本實施例提供的原子層沉積設備與上述第一實施例相比，其單次工藝流程同樣包括工藝過程、旋轉過程和裝卸過程，而且，由于本實施例與上述第一實施例的不同之處僅在于:升降驅動機構和旋轉驅動機構均用于驅動基盤201作升降運動和旋轉運動。因此，本實施例中的工藝流程與第一實施例的工藝流程之間的區(qū)別僅在于:在旋轉過程中，升降驅動機構和旋轉驅動機構由原來的驅動上蓋202作升降運動和旋轉運動，替換為驅動基盤201作升降運動和旋轉運動。由于該流程的其他部分在上述第一實施例中已有了詳細的描述，在此不再贅述。
[0098]圖8A為本發(fā)明第四實施例提供的原子層沉積設備的結構簡圖。圖8B為圖8A中基盤的俯視圖。請一并參閱圖8A和圖SB，本實施例提供的原子層沉積設備與上述第一實施例相比，同樣包括裝載腔室10、門閥11和反應腔室20。由于裝載腔室10、門閥11和反應腔室20的結構和功能在上述第一實施例、第二實施例和第三實施例中已有了詳細的描述，在此不再贅述。
[0099]下面僅對本實施例與第一實施例、第二實施例和第三實施例之間的不同點進行詳細地描述。具體地，在本實施例中，基盤201的上表面2011與腔體板212的下表面相疊置，且二者可相對旋轉地配合，而且，每個承載部為基盤201上表面的位于與該承載部相對應的第一通孔2120內的部分，并且，在每個承載部上設置有凹槽2013，基片S至凹槽2013內，且凹槽2013的深度不小于基片S的厚度，如圖8A所示，在這種情況下，每個第一通孔2120、反應腔室20的頂壁下表面的位于該第一通孔2120內的部分以及與該第一通孔2120相對應的凹槽2013及基盤210上表面的位于該第一通孔2120內的部分形成封閉的子腔室。此夕卜，驅動單元30僅包括旋轉驅動機構，旋轉驅動機構用于驅動基盤201旋轉，以使基盤201帶動置于其上的每個基片S自當前工序所在的工藝位204移動至下一工序所在的工藝位204。
[0100]在工藝過程中，每個基片S在當前工序所在工藝位204對應的子腔室內同時完成相應工序，即，各個子腔室同時對相應的基片S加工單次工藝中的其中一個工序的過程；在同時完成當前工序之后并在同時進行下一個工序之前，借助旋轉驅動機構驅動基盤201旋轉，以使基盤201帶動置于其上的每個基片S自當前工序所在的工藝位204移動至下一工序所在的工藝位204，即:將完成當前工序的基片S置于下一工序的子腔室內，并通過重復上述“加工基片”和“旋轉基片”兩個過程，直至每個基片S均被逐一置于各個工序所在的工藝位204，并完成單次工藝所要進行的所有工序，可以實現(xiàn)單次工藝同時加工多個基片S，從而可以提高工藝效率，進而可以提高產(chǎn)能。
[0101]容易理解，凹槽2013的深度不小于基片S的厚度，以使凹槽2013足夠容納基片S，以避免旋轉驅動機構驅動基盤201相對腔體板212下表面旋轉的過程中對基片S造成損壞。并且，優(yōu)選地，對應于每個子腔室，在基盤201的上表面2011與腔體板212的下表面之間設置有動密封件，用于在旋轉驅動機構驅動基盤201相對腔體板212的下表面旋轉的過程中，防止各個子腔室內的工藝氣體泄漏。
[0102]另外，每個排氣通道的一端設置在相對應的凹槽2013的內表面上，且未承載基片S的位置，每個排氣通道的另一端延伸至反應腔室20內，以使子腔室與反應腔室20相連通，具體地，在本實施例中，如圖SB所示，每個排氣通道包括多個排氣口 2012，且每個排氣口2012的一端位于與相對應的凹槽2013的底面上，且未承載基片S的位置。在實際應用中，排氣口 2012的一端也可以設置在與之對應的凹槽2013的側壁上，且設置在低于基片S上表面的位置處，這使得在工藝氣體的流動過程中先與置于凹槽2013內的基片S接觸，再經(jīng)由排氣口 2012排出至反應腔室20內。
[0103]需要說明的是，本實施例提供的原子層沉積設備與上述第三實施例相比，其單次工藝流程同樣包括工藝過程、旋轉過程和裝卸過程，而且，由于本實施例中，僅借助旋轉驅動機構驅動基盤201相對與腔體板212的下表面作旋轉運動，不需要借助升降驅動機構進行升降運動。因此，本實施例中的工藝流程與第一實施例的工藝流程之間的區(qū)別僅在于:在旋轉過程中沒有上升工序和下降工序。容易理解，在本實施例的裝卸過程中，需要增設升降驅動結構，用以驅動基盤201作升降運動，具體地，在驅動基盤201下降后進行卸載已完成工序的基片S和裝載未加工基片S，并在裝載和卸載均完成后驅動基盤201上升。由于該流程的其他部分在上述第一實施例中已有了詳細的描述，在此不再贅述。
[0104]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種原子層沉積設備，包括反應腔室，其特征在于，所述反應腔室包括多個子腔室和驅動單元，其中 在所述反應腔室內的同一水平面上設置有多個工藝位，所述多個工藝位沿所述反應腔室的周向間隔設置，且按工序的先后順序依次均勻排列； 所述子腔室的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述子腔室用于對置于其內的基片完成單次工藝中的其中一個工序； 所述驅動單元用于實現(xiàn)使每個所述基片按工序的先后順序被依次置于各個所述工藝位所在位置處的子腔室內完成相應工序。
2.根據(jù)權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述反應腔室包括分別設置在其內部的基盤、上蓋、進氣管和排氣通道，其中 所述上蓋設置在所述基盤的上方，并且所述上蓋的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置——對應； 所述驅動單元包括升降驅動機構和旋轉驅動機構，其中: 所述升降驅動機構用于驅動所有所述上蓋或者所述基盤作升降運動，以使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸或分離，并且，每個所述上蓋的下端與所述基盤的上表面在相互接觸時，每個所述上蓋和所述基盤上與該上蓋相對應的部分形成封閉的所述子腔室； 所述旋轉驅動機構用于在所述上蓋與所述基盤的上表面相互分離時，驅動所有所述基片同時沿所述基盤的周向旋轉，以使每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位； 所述進氣管的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述進氣管用于向與之一一對應的所述工藝位所在的子腔室的內部輸送工藝氣體； 所述排氣通道的數(shù)量和位置與所述子腔室的數(shù)量和位置一一對應，每個所述排氣通道用于將與之一一對應的所述子腔室內的工藝氣體排出所述反應腔室。
3.根據(jù)權利要求2所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋上升至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互分離的第一位置，或者下降至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸的第二位置； 在每個所述上蓋的內部固定有用于承載所述基片的托架，并在所述基盤的上表面上，且與各個托架相對應的位置處設置有可容納所述托架的凹部；并且 當所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋下降至所述第二位置時，每個所述托架位于相應的所述凹部內，以使由所述托架承載的基片置于所述基盤的上表面上；當所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋上升至所述第一位置時，所述托架托起所述基片，并位于所述基盤的上方； 所述旋轉驅動機構在所述上蓋上升至所述第一位置時，驅動所有所述上蓋旋轉，并帶動所有所述托架沿所述基盤的周向旋轉，以使每個置于所述托架上的所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位； 每個所述進氣管設置在所述基盤內，并且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述基盤上表面，且位于相應的所述子腔室內的未承載基片的位置； 每個所述排氣通道的一端設置在所述基盤上表面上，且位于相應的所述子腔室內的未承載基片的位置，每個所述排氣通道的另一端延伸至所述反應腔室之外。
4.根據(jù)權利要求2所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述升降驅動機構驅動所述基盤下降至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互分離的第一位置，或者上升至使所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸的第二位置； 所述旋轉驅動機構在所述基盤下降至所述第一位置時，驅動所述基盤旋轉，并帶動置于所述基盤上的所有所述基片沿所述基盤的周向旋轉，以使每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位； 每個所述進氣管設置在所述上蓋內，并且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述上蓋的內表面； 每個所述排氣通道的一端設置在所述上蓋的內表面上，每個所述排氣通道的另一端延伸至所述反應腔室之外。
5.根據(jù)權利要求2所述的原子層沉積設備，其特征在于，在每個所述上蓋的下端和/或所述基盤的上表面設置有密封件，用以在所述上蓋的下端與所述基盤的上表面相互接觸時對二者之間的間隙進行密封。
6.根據(jù)權利要求2-4任意一項權利要求所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述反應腔室還包括下蓋，其中 所述下蓋采用中空結構，其設置在所述基盤上，并且所述下蓋的數(shù)量和位置與所述上蓋的數(shù)量和位置一一對應； 所述升降驅動機構驅動所有所述上蓋或者所述基盤作升降運動，以使所述上蓋的下端與所述下蓋的上端相互接觸或分離，并且，所述上蓋的下端與所述下蓋的上端在相互接觸時，每個所述上蓋、與之對應的下蓋、以及所述基盤的被該下蓋所圍繞的部分形成封閉的所述子腔室。
7.根據(jù)權利要求6所述的原子層沉積設備，其特征在于，在每個所述上蓋的下端和/或所述下蓋的上端設置有密封件，用以在所述上蓋的下端與所述下蓋的上端相互接觸時對二者之間的間隙進行密封。
8.根據(jù)權利要求2所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述基盤的外周壁固定在所述反應腔室的內周壁上，以將所述反應腔室由上至下依次劃分為上腔室和下腔室，并且 在所述基盤上，且位于所有所述子腔室之外設置有多個通孔，用以連通所述上腔室和所述下腔室。
9.根據(jù)權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述反應腔室包括分別設置在其內部的基盤、腔體板、進氣管和排氣裝置，其中， 所述腔體板的上表面與所述反應腔室的頂壁下表面相互疊置，并且在所述腔體板的上表面設置有數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應的第一通孔； 所述基盤設置在所述反應腔室內，所述基盤的上表面與所述腔體板的下表面相疊置，且在所述基盤的上表面上設置有用于承載基片的承載部，所述承載部的數(shù)量和位置與所述第一通孔的數(shù)量和位置一一對應； 所述驅動單元包括升降驅動機構和旋轉驅動機構，其中: 所述升降驅動機構用于驅動所述基盤作升降運動，以使所述承載部的上表面與所述腔體板的下表面相互接觸或分離，并且，在所述每個承載部與所述腔體板的下表面相互接觸時，每個所述第一通孔、與該第一通孔相對應的所述基盤的承載部以及所述反應腔室的頂壁下表面的與該第一通孔相對應的部分形成封閉的所述子腔室； 所述旋轉驅動機構用于在所述每個承載部與所述腔體板的下表面相互分離時，驅動所述基盤旋轉，以使所述基盤帶動置于其上的每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位； 所述進氣管的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述進氣管設置在所述反應腔室的頂壁內，且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述反應腔室的頂壁下表面，用以向與之一一對應的所述工藝位所在的子腔室的內部輸送工藝氣體； 所述排氣裝置的數(shù)量和位置與所述子腔室的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述排氣裝置用于將與之一一對應的所述子腔室內的工藝氣體排出所述反應腔室。
10.根據(jù)權利要求9所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述基盤的承載部為在所述基盤的上表面上形成的凸臺，所述凸臺的外徑小于與之對應的所述第一通孔的孔徑，所述基片置于該凸臺的上表面上； 所述升降驅動機構驅動所述基盤作升降運動，以使各個凸臺的上表面上升至相應的第一通孔內，或下降至相應的第一通孔的下方，并且，在各個凸臺的上表面上升至位于相應的第一通孔內的第一位置時，每個所述第一通孔、與該第一通孔相對應的凸臺上表面和反應腔室頂壁的下表面的與該第一通孔相對應的部分形成封閉的所述子腔室； 所述旋轉驅動機構在各個凸臺的上表面下降至位于相應的第一通孔的下方的第二位置時，驅動所述基盤旋轉，以使所述基盤帶動置于其上的每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位。
11.根據(jù)權利要求10所述的原子層沉積設備，其特征在于，每個所述排氣裝置包括排氣板，所述排氣板水平設置在與之對應的所述子腔室內的所述第一通孔內，且在每個所述排氣板上設置有第二通孔，所述第二通孔的孔徑不小于所述凸臺的外徑； 在各個凸臺的上表面上升至位于相應的第一通孔內的第一位置時，所述凸臺的上表面穿過與之相對應的所述第二通孔，且高于所述排氣板的上表面；在各個凸臺的上表面下降至位于相應的第一通孔的下方的第二位置時，所述凸臺的上表面低于所述排氣板的下表面；并且 在所述排氣板的上表面上，且圍繞在所述第二通孔的周圍設置有貫穿其厚度的多個排氣口。
12.根據(jù)權利要求10所述的原子層沉積設備，其特征在于，每個所述排氣裝置包括排氣板，在所述排氣板上設置有第二通孔，所述第二通孔的孔徑不小于所述凸臺的外徑，且所述排氣板的外徑不大于所述第一通孔的孔徑；所述第二通孔套置在與之相對應的所述凸臺上，且所述排氣板的下表面固定在所述基盤的上表面上，所述排氣板的上表面低于所述凸臺的上表面，并且 在所述排氣板的上表面上，且圍繞在所述第二通孔的周圍設置有貫穿其厚度的多個排氣口。
13.根據(jù)權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述反應腔室包括分別設置在其內部的基盤、腔體板、進氣管和排氣通道，其中， 所述腔體板的上表面與所述反應腔室的頂壁下表面相互疊置，并且在所述腔體板的上表面設置有數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應的第一通孔； 所述基盤設置在所述反應腔室內，所述基盤的上表面與所述腔體板的下表面相疊置，且可相對旋轉地配合；并且在所述基盤的上表面上設置有用于承載基片的承載部，所述承載部的數(shù)量和位置與所述第一通孔的數(shù)量和位置一一對應，且每個所述承載部為所述基盤上表面的位于與該所述承載部相對應的所述第一通孔內的部分，每個所述第一通孔、與該第一通孔相對應的所述基盤的承載部以及所述反應腔室的頂壁下表面的與該第一通孔相對應的部分形成封閉的所述子腔室；并且， 在每個所述承載部上設置有凹槽，所述基片置于所述凹槽內，且所述凹槽的深度不小于所述基片的厚度； 所述驅動單元包括旋轉驅動機構，所述旋轉驅動機構用于驅動所述基盤旋轉，以使所述基盤帶動置于其上的每個所述基片自當前工序所在的工藝位移動至下一工序所在的工藝位； 所述進氣管的數(shù)量和位置與所述工藝位的數(shù)量和位置一一對應，并且每個所述進氣管設置在所述反應腔室的頂壁內，且每個所述進氣管的出氣口延伸至所述反應腔室的頂壁下表面，用以向與之一一對應的所述工藝位所在的子腔室的內部輸送工藝氣體； 所述排氣通道的數(shù)量和位置與所述子腔室的數(shù)量和位置一一對應，每個所述排氣通道的一端設置在相對應的所述凹槽的內表面上，且未承載所述基片的位置，每個所述排氣通道的另一端延伸至所述反應腔室內。
14.根據(jù)權利要求9或13所述的原子層沉積設備，其特征在于，在所述反應腔室的頂壁下表面上，且位于每個所述子腔室內設置有勻流板，所述勻流板的上表面與所述反應腔室的頂壁下表面相互疊置，并且在所述勻流板的上表面上形成有凹部，所述凹部和與之相對的所述反應腔室的頂壁下表面形成勻流空間； 在所述凹部的底面上設置有多個通孔，來自所述氣源的氣體經(jīng)由所述進氣管輸送至所述勻流空間內，再經(jīng)由所述勻流空間和所述通孔輸送至相應的所述子腔室內。
15.根據(jù)權利要求1-5，7-13任意一項所述的原子層沉積設備，其特征在于，在所述反應腔室的腔室壁上設置有排氣管道，用以排出所述反應腔室內的氣體。
16.根據(jù)權利要求1所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述原子層沉積設備還包括裝卸腔室和門閥，其中， 所述門閥設置在所述裝卸腔室與所述反應腔室之間，用于使所述裝卸腔室與所述反應腔室相互連通或隔離； 在所述裝卸腔室內設置有機械手，所述機械手用于將未加工的所述基片自所述裝卸腔室經(jīng)由所述門閥傳送至相應的所述子腔室內；以及，將完成所有工序的所述基片自相應的所述子腔室內經(jīng)由所述門閥傳送至所述裝卸腔室。
17.根據(jù)權利要求2、9或13所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述基盤所采用的材料包括招合金或者不銹鋼。
18.根據(jù)權利要求2所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述上蓋所采用的材料包括鋁合金或者不銹鋼。
19.根據(jù)權利要求6所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述下蓋所采用的材料包括鋁合金或者不銹鋼。
20.根據(jù)權利要求3所述的原子層沉積設備，其特征在于，所述托架所采用的材料包括鋁合金或者不銹鋼。
【文檔編號】C23C16/44GK104233226SQ201310302626
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權日:2013年6月9日
【發(fā)明者】南建輝, 宋巧麗, 李強, 王寶全, 蘇曉峰 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司