專利名稱：原子層沉積系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉使用原子層沉積(ALD)來沉積薄膜的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
隨著微電子的尺寸的減小和對(duì)這樣的材料的需要的增加，在較大的襯 底區(qū)域上的、具有均勻成分和均勻厚度的半導(dǎo)體薄膜越來越必要。用于在 襯底上沉積薄膜的常見處理工藝是化學(xué)氣相沉積(CVD)，其用于在復(fù)雜 的裝置形貌上沉積相對(duì)均勻的膜。在典型的CVD處理中，襯底被暴露到 兩個(gè)或更多的揮發(fā)性的前驅(qū)體，其在襯底表面上反應(yīng)與/或分解以產(chǎn)生所期 望的薄膜。
盡管CVD對(duì)之前的沉積技術(shù)有所改進(jìn)，但是CVD具有幾個(gè)缺陷。例 如，由于CVD與流量有關(guān)，例如襯底溫度、壓力和氣體流率之類的沉積 條件必須被準(zhǔn)確地、 一致地維持，以產(chǎn)生具有均勻厚度的期望薄膜。此 外，CVD容易將不期望的反應(yīng)產(chǎn)物引入被沉積的薄膜中，從而降低薄膜的 純度。
代表了 CVD的一種修改方案的原子層沉積(ALD)是用于沉積薄膜 的近期技術(shù)，目前成為實(shí)現(xiàn)較高均勻性、保形的膜沉積的潛在優(yōu)良方法。 ALD是如下的處理工藝，其中，將傳統(tǒng)的CVD處理工藝劃分為分立的沉 積步驟，通過按順序地在各個(gè)沉積步驟中沉積單個(gè)的原子單層來構(gòu)成薄 膜。ALD的技術(shù)基于通過化學(xué)吸附形成反應(yīng)前驅(qū)體分子的飽和單層的原 理。典型的ALD處理工藝包括在一段時(shí)間內(nèi)注入第一前驅(qū)體直至襯底上 形成飽和單層。之后，采用惰性氣體將第一前驅(qū)體從處理室中清除。接 著，同樣在一段時(shí)間內(nèi)將第二前驅(qū)體注入處理室中，從而通過第二前驅(qū)體 與第一前驅(qū)體的反應(yīng)在晶片上形成了層。然后，將第二前驅(qū)體從室中清 除。這個(gè)引入第一前驅(qū)體、對(duì)處理室進(jìn)行 除、引入第二前驅(qū)體、對(duì)處理室進(jìn)行清除的處理被重復(fù)多次，以獲得具有理想厚度的層。
可以采用使反應(yīng)氣體前驅(qū)體水平地注入處理室的單個(gè)晶片反應(yīng)器來沉
積ALD薄膜。水平氣體前驅(qū)體注入將氣體前驅(qū)體沿著在與靜止襯底的表
面平行的方向引導(dǎo)。反應(yīng)氣體前驅(qū)體在平行于襯底表面的方向上流動(dòng)的設(shè) 置是理想的，因?yàn)橄啾饶切┩ㄟ^在垂直于襯底表面的方向被豎直地注入的 氣體前驅(qū)體進(jìn)行的沉積，能產(chǎn)生更均勻的薄膜。當(dāng)然，單個(gè)晶片反應(yīng)器的
主要缺點(diǎn)是由于其相對(duì)較低的產(chǎn)率而顯著地降低了商業(yè)價(jià)值。另一個(gè)缺點(diǎn) 是必須在各個(gè)氣體前驅(qū)體被注入之前對(duì)處理室進(jìn)行清除。
為了至少部分克服與單個(gè)晶片反應(yīng)器相關(guān)的商業(yè)問題，多個(gè)晶片反應(yīng)
器可以被用于ALD處理，其中處理室被分為多個(gè)處理隔室。襯底相對(duì)于 處理隔室轉(zhuǎn)動(dòng)，使得每個(gè)襯底相繼地從一個(gè)隔室傳送到另一個(gè)隔室。在每 個(gè)獨(dú)立的處理隔室中，每個(gè)襯底被暴露于前驅(qū)體氣體或惰性氣體。轉(zhuǎn)動(dòng)的 襯底被相繼暴露于不同的前驅(qū)體氣體和惰性氣體。這些多個(gè)晶片反應(yīng)器的 一個(gè)典型缺點(diǎn)是多個(gè)晶片反應(yīng)器采用噴頭式注入器，其在與襯底表面大體 上垂直的軸對(duì)稱方向上注入前驅(qū)體氣體。因此，盡管實(shí)現(xiàn)了較快的處理時(shí) 間，但是多個(gè)晶片ALD處理室可能產(chǎn)生厚度均勻性被降低的薄膜。
因此，需要一種多個(gè)晶片處理室，其中反應(yīng)氣體前驅(qū)體沿著與襯底的 上表面平行的方向被注入每個(gè)處理隔室。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于處理多個(gè)襯底的沉積系統(tǒng)。沉積
系統(tǒng)包括處理室，處理室其包括第一壁、與第一壁間隔的第二壁、以及將
第一壁和第二壁連接的周側(cè)壁，從而界定出處理空間。襯底支撐被構(gòu)造為
在第一壁和第二壁之間并且在周側(cè)壁的徑向內(nèi)部支撐襯底。襯底支撐被構(gòu)
造為使襯底繞旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于周側(cè)壁在封閉的路徑中轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)隔斷部相
對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線朝向周側(cè)壁延伸。隔斷部將處理空間劃分成多個(gè)隔室，多個(gè)
隔室包括第一隔室和包含惰性氣氛的第二隔室。第一材料注入器通過周側(cè) 壁而與第一隔室相連通并且被構(gòu)造為將第一處理材料注入到第一隔室中。
在每個(gè)繞旋轉(zhuǎn)軸線的完整的轉(zhuǎn)動(dòng)期間，每個(gè)襯底的頂表面相繼暴露于第一隔室中的第一處理材料以及第二隔室中的惰性氣氛。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于在多個(gè)襯底的每個(gè)上沉積層的方 法。方法包括將襯底繞旋轉(zhuǎn)軸線以間隔的周向關(guān)系設(shè)置并使襯底繞旋轉(zhuǎn) 軸線在封閉的路徑上轉(zhuǎn)動(dòng)。方法還包括將第一處理材料以相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線 的徑向方向注入第一隔室，第一隔室由繞旋轉(zhuǎn)軸線界定了第一夾角的隔斷 部所限定。在每次完整的轉(zhuǎn)動(dòng)期間，將每個(gè)襯底的頂表面暴露于第一隔室 中的第一處理材料以使第一處理材料的分子鍵合，并且還暴露于由繞旋轉(zhuǎn) 軸線界定了第二夾角的隔斷部所限定的第二隔室中的惰性氣氛。


被包含并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，加上 以上對(duì)本發(fā)明的大體描述以及以下的詳細(xì)描述，共同用于說明本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括處理室的沉積系統(tǒng)的俯視平面示意
圖2是為了清楚省去頂壁的圖1中的處理室的立體圖； 圖2A是圖2中的處理室的俯視圖3A是大體上沿圖2中的線3A-3A所取的示意性剖視圖3B是大體上沿圖2中的線3B-3B所取的示意性剖視圖4是根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例的處理室的與圖2相似的立體圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明可選實(shí)施例的處理室的與圖3A相似的示意性剖視
圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)可選實(shí)施例的處理室的與圖2相似的立體
圖7-9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于將圖1、 2、 2A、 3A和3B中
的處理室內(nèi)的處理空間分隔開的隔斷布置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，用于處理多個(gè)襯底15的沉積系統(tǒng)10包括輸入/輸出臺(tái)12、 加載/鎖止臺(tái)14、處理室16以及位于加載/鎖止臺(tái)14和處理室16之間的傳送室18。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，以簡(jiǎn)化方式示出的沉積系統(tǒng)10 還可以包括額外的結(jié)構(gòu)，如附加的真空隔離壁，其將加載/鎖止臺(tái)14與傳 送室18連結(jié)并將處理室16與傳送室18連結(jié)。具有或接近大氣壓力(例如 760Torr)的輸出/輸出臺(tái)12適于接收晶片盒20，例如前開式晶片盒 (FOUPs)。晶片盒20的尺寸和形狀適于保持多個(gè)襯底15，如直徑例如 200或300毫米的半導(dǎo)體晶片。
在處理室16和傳送室18被隔離并被連續(xù)地維持在真空壓力的同時(shí)， 加載/鎖止臺(tái)14可以從大氣壓力被抽吸到真空壓力并可以從真空壓力被通 氣為大氣壓力。加載/鎖止臺(tái)14保持從輸出/輸出臺(tái)12的大氣壓力環(huán)境引 入的多個(gè)晶片盒20。加載/鎖止臺(tái)14包括平臺(tái)21、 23，其每個(gè)支撐一個(gè)晶 片盒20，并且可以被豎直地指引以幫助將晶片傳送到處理室16中和從處 理室16傳送晶片。
晶片傳送機(jī)構(gòu)22在真空下將襯底15從加載/鎖止臺(tái)14中的一個(gè)晶片 盒20傳送通過傳送室18并傳送到處理室16中。另一個(gè)晶片傳送機(jī)構(gòu)24 在真空下將在處理室16中被處理的襯底15從處理室16傳送通過傳送室 18并傳送到晶片盒20。彼此獨(dú)立地操作以提高沉積系統(tǒng)10的產(chǎn)率的晶片 傳送機(jī)構(gòu)22、 24可以是通常用于拾取與放置操作的選擇順應(yīng)性鉸接/組裝 機(jī)械手臂式(SCARA)自動(dòng)機(jī)械。晶片傳送機(jī)構(gòu)22、 24包括被構(gòu)造為在 傳送過程中緊固襯底15的端部執(zhí)行器。處理室16可以包括分別用于晶片 傳送機(jī)構(gòu)22、 24的不同的第一和第二可密封端口 (未圖示)，以可進(jìn)入 處理室16內(nèi)的處理空間38 (圖3A、 3B)。當(dāng)處理室16中正在進(jìn)行沉積 處理時(shí)，進(jìn)入端口被密封。晶片傳送機(jī)構(gòu)22在圖1中被示為將未處理的 襯底15從加載/鎖止臺(tái)14的平臺(tái)21上的晶片盒20傳送到處理室16。晶片 傳送機(jī)構(gòu)24在圖1中被示為將處理后的襯底15從處理室16傳送到加載/ 鎖止臺(tái)14的平臺(tái)23上的晶片盒20。
晶片傳送機(jī)構(gòu)24也可以將從處理室16提取的處理后的襯底15傳送到 用于檢查的測(cè)量臺(tái)26或傳送到用于對(duì)襯底15進(jìn)行后處理低壓冷卻的冷卻 臺(tái)28。在測(cè)量臺(tái)26執(zhí)行的處理可以包括但不限于用于測(cè)量膜厚和/或膜成 分的常規(guī)技術(shù)，如橢圓光度法和用于污染控制的顆粒測(cè)量技術(shù)。沉積系統(tǒng)10裝配有系統(tǒng)控制器30，其被程序化為控制并協(xié)調(diào)沉積系 統(tǒng)10的工作。系統(tǒng)控制器30通常包括中央處理單元(CPU)，用于控制 各種系統(tǒng)功能、室處理和支援硬件(例如探測(cè)器、自動(dòng)機(jī)械、電動(dòng)機(jī)、氣 體源硬件等)，并監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和室處理(例如室溫度、處理序列、室處理時(shí) 間、輸入/輸出信號(hào)等)。軟件指令和數(shù)據(jù)可以被編碼并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中， 用于指示CPU。系統(tǒng)控制器30可執(zhí)行的軟件程序確定了在襯底15上執(zhí)行 的任務(wù)，包括與處理序列任務(wù)和各種室處理配方步驟的監(jiān)視和執(zhí)行相關(guān)的 任務(wù)。
繼續(xù)參照?qǐng)D2、 2A、 3A和3B，處理室16包括第一壁32、第二壁 34、以及在第一壁32和第二壁34之間延伸并將第一壁32和第二壁34連 接的周側(cè)壁36，從而限定了處理空間38的邊界。第二壁34與第一壁32 間隔開的距離為周側(cè)壁36的高度或豎直尺寸d，并且第二壁34的指向大 體平行于第一壁32。周側(cè)壁36繞對(duì)稱方位軸40周向延伸。周側(cè)壁36的 直徑顯著大于垂直尺寸d，因此處理室16具有扁平"餅狀"的幾何形狀。
形成為以直角彎曲的管路或管道的前級(jí)管線42被連接到延伸通過處 理室16的第一壁32的端口 44。前級(jí)管線42以流體連通的方式連接處理 空間38和真空系統(tǒng)46，真空系統(tǒng)46包括用于將氣體從如處理空間38的 封閉體積中排空的常規(guī)真空泵。盡管前級(jí)管線42被描述為以直角彎曲， 但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解前級(jí)管線42可以具有任意期望的角度彎曲 或可以是不彎曲的直線。后者的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為將優(yōu)化泵送傳導(dǎo)性。
具有襯底支撐48的形式的基座被布置在處理室16中。襯底支撐48包 括盤狀的盤體50和被限定在盤體50的頂表面49中的多個(gè)圓形穴部或凹部 52。盤體50的頂面49朝向第一壁32，使得凹部52朝向第一壁32開口 。
每個(gè)凹部52被構(gòu)造為將至少一個(gè)襯底15保持在處理室16的周側(cè)壁 36的徑向以內(nèi)的位置。各個(gè)凹部52的數(shù)目例如可以在從2到7的范圍。 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以基于襯底15的尺寸和襯底支撐48 的尺寸將襯底支撐48構(gòu)造為具有任意期望數(shù)目的凹部52。例如，將盤體 50構(gòu)造具有3到6個(gè)接收?qǐng)A形襯底15的凹部52，可以優(yōu)化頂表面49的表 面區(qū)域的可用部分。此外，盡管本發(fā)明的實(shí)施例被描述為具有盤狀或圓形的幾何形狀的凹部52，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，凹部52可以具有任意
期望的形狀以容納適當(dāng)形狀的襯底。
沉積系統(tǒng)10可以被構(gòu)造為處理200mm的襯底、300mm的襯底或更大 尺寸的圓形襯底，其尺寸將反應(yīng)為凹部52的尺寸。實(shí)際上，本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)該理解，可以構(gòu)思的是，將沉積系統(tǒng)10構(gòu)造為處理任意尺寸的襯 底、晶片或液晶顯示屏。因此，雖然結(jié)合作為半導(dǎo)體襯底的襯底15的處 理來描述本發(fā)明的方面，但是本發(fā)明不限于此。
凹部52繞以旋轉(zhuǎn)軸54為中心的均勻半徑被周向分布在盤體50上。凹 部52繞旋轉(zhuǎn)軸54具有大致等角的間隔，旋轉(zhuǎn)軸54大體上與方位軸40共 線或同軸，然而本發(fā)明不限于此。如圖2A中最佳示出，相鄰的凹部52可 以被分開達(dá)等于s —2w的間距，其中s是相鄰凹部52的中心之間的距 離，并且Wr是相鄰凹部52的半徑。用于對(duì)處理空間38的氣壓進(jìn)行抽吸的 前級(jí)管線42沿著旋轉(zhuǎn)軸54布置在盤體50的上方。
繼續(xù)參照?qǐng)D2、 2A、 3A和3B，襯底支撐48的盤體50通過驅(qū)動(dòng)軸58 與被設(shè)置在處理室16外部的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)56連接。沿旋轉(zhuǎn)軸線54延伸的驅(qū) 動(dòng)軸58被布置在第二壁34的管狀延伸部35中。旋轉(zhuǎn)真空穿通部60將驅(qū) 動(dòng)軸58和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)56連接。旋轉(zhuǎn)真空穿通部60被構(gòu)造為將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)56通過第二壁34傳遞到驅(qū)動(dòng)軸58，用于使盤體50繞旋轉(zhuǎn)軸 線54轉(zhuǎn)動(dòng)。
電連接到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)56的控制器62操縱驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)56以使盤體50 和驅(qū)動(dòng)軸58繞旋轉(zhuǎn)軸線54轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)襯底15在處理室16中被處理時(shí)，盤 體50的轉(zhuǎn)動(dòng)可以持續(xù)并可以體現(xiàn)為繞旋轉(zhuǎn)軸54的恒定的角速度。抑或， 角速度可以暫時(shí)基于盤體50相對(duì)于任意參照點(diǎn)的角度方向而變化。
在盤體50和第二壁34之間的處理空間38的部分包括托架64和加熱 器66。加熱器66被連接到托架64，使得加熱器66位于盤體50的底表面 51和托架64的上表面65之間的中間位置。當(dāng)被通電時(shí)，加熱器66將熱 能傳遞到盤體50，用于將被保持在多個(gè)凹部52內(nèi)的襯底15加熱到期望的 處理溫度。
隔斷部68、 70、 72、 74將處理室16的處理空間38間隔為多個(gè)隔室76、 78、 80、 82。隔斷部68、 70、 72、 74朝向周側(cè)壁36相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線 54徑向地延伸。隔斷部68、 70、 72、 74從盤體50的頂表面49朝向第一 壁32向上突伸。隔斷部68、 70、 72、 74每個(gè)具有高度或豎直尺寸山，其 約等于盤體50的頂表面49和第一壁32的相對(duì)表面之間的豎直尺寸d2。 隔斷部68在周側(cè)壁36附近的第一端部68a和接近旋轉(zhuǎn)軸線54的第二端部 68b之間延伸。隔斷部70、 72、 74分別具有類似的第一和第二端部70a、 b， 72a、 b和74a、 b。
隔斷部68、 70、 72、 74的各個(gè)端部68b、 70b、 72b、 74b在前級(jí)管線 42內(nèi)部、在旋轉(zhuǎn)軸線54處相交，這可以進(jìn)一步減小四個(gè)隔室76、 78、 80、 82之間的氣體交換。相交的端部68b、 70b、 72b、 74b向上突伸，使 得隔斷部68、 70、 72、 74在前級(jí)管線42內(nèi)部的豎直尺寸d3大于它們?cè)谇?級(jí)管線42外部的豎直尺寸dlQ然而，本發(fā)明不限于此，隔斷部68、 70、 72、 74可以沿其整個(gè)長(zhǎng)度具有均一的豎直尺寸山。
隔室76被限定為處理空間38的界定在第一隔斷部68、第二隔斷部 70、第一壁32、第二壁34和周側(cè)壁36之間的一部分。隔室78被限定為 處理空間38的界定在第二隔斷部70、第三隔斷部72、第一壁32、第二壁 34和周側(cè)壁36之間的一部分。隔室80被限定為處理空間38的界定在第 三隔斷部72、第四隔斷部74、第一壁32、第二壁34和周側(cè)壁36之間的 一部分。隔室82被限定為處理空間38的界定在第一隔斷部68、第四隔斷 部74、第一壁32、第二壁34和周側(cè)壁36之間的一部分。盡管示意性地 示出了四個(gè)隔斷部68、 70、 72、 74，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，處理 室16可以被任意適當(dāng)?shù)亩鄠€(gè)隔斷部劃分以形成多于或少于四個(gè)的隔室。
繼續(xù)參照?qǐng)D2、 2A、 3A和3B，特別是圖2A，沉積系統(tǒng)10還包括清 除氣體供應(yīng)系統(tǒng)84，其通過相應(yīng)的氣體管線85、 87與具有穿透周側(cè)壁36 的入口 86、 88連接。入口 86和氣體管線85將隔室78和清除氣體供應(yīng)系 統(tǒng)84連接。入口 88和氣體管線87將隔室82和清除氣體供應(yīng)系統(tǒng)84連 接。清除氣體供應(yīng)系統(tǒng)84被形成為將清除氣體的氣流引入隔室78和82。 被引入隔室78和82的清除氣體可以包括如稀有氣體(即，氦、氖、氬、 氙、氪)之類的惰性氣體、或氮?dú)?、或氫氣。在襯底處理的過程中，清除氣體被持續(xù)地引入隔室78和82以提供氣屏或氣障來防止或至少顯著限制 第一和第二處理材料在隔室76、 80之間的傳送。清除氣體還提供了隔室 78和82內(nèi)部的惰性氣壓，從而使在襯底50在盤體50上被傳送通過隔室 78、 82時(shí)，襯底15承載的任何處理材料層基本不會(huì)改變。隔室76被并置 在隔室78、 82之間并且隔室80被并置在隔室78、 82之間，從而隔室 78、 82將隔室76和80分隔，從而為第一和第二處理材料提供彼此隔離。
沉積系統(tǒng)10還包括被構(gòu)造為將第一處理材料引入隔室76的第一處理 材料供應(yīng)系統(tǒng)90和被構(gòu)造為將第二處理材料引入隔室80的第二處理材料 供應(yīng)系統(tǒng)92。第一和第二材料供應(yīng)系統(tǒng)90、 92可以各包括如這樣的處理 材料供應(yīng)系統(tǒng)中常規(guī)具有的一個(gè)或多個(gè)材料源、 一個(gè)或多個(gè)加熱器、 一個(gè) 或多個(gè)壓力控制裝置、 一個(gè)或多個(gè)流量控制裝置、 一個(gè)或多個(gè)過濾器、一 個(gè)或多個(gè)閥、 一個(gè)或多個(gè)流量傳感器。
第一處理材料例如可以包括前驅(qū)體，如具有每個(gè)襯底15上形成的膜 中含有的主要的原子或分子種類的合成物。例如，前驅(qū)體起初可以為固 相、液相或氣相，并且可以以氣相或蒸汽相被輸送到隔室76，并且可以有 或沒有載氣的協(xié)助。第二處理材料例如可以包括反應(yīng)物，其同樣可以具有 襯底15上形成的薄膜中含有的原子或分子種類。例如，反應(yīng)物起初可以 為固相、液相或氣相，并且可以以氣相或蒸汽相被輸送到隔室80，并且可 以有或沒有載氣的協(xié)助。
由第一處理材料供應(yīng)系統(tǒng)90提供到處理室16的第一處理材料和由第 二處理材料供應(yīng)系統(tǒng)92提供到處理室16的第二處理材料根據(jù)將被沉積為 襯底上的薄膜的材料的成分和特性來進(jìn)行選擇。例如，第一處理材料可以 包括如三甲基鋁(TMA)之類的金屬有機(jī)前驅(qū)體，并且第二處理材料可以 包括氮?dú)?N2)或氧氣(02)。在另一個(gè)示例中，第一處理材料可以包括 如氯化鉭(TaCl5)之類的前驅(qū)體，并且第二處理材料可以包括如氫氣 (H2)之類的還原劑。對(duì)第一和第二處理材料的溫度和壓力進(jìn)行選取，以 促進(jìn)薄膜的生長(zhǎng)。
第一組注入端口 102和第二組注入端口 104延伸通過周側(cè)壁36以與隔 室76相連通。共同限定了材料注入器IOO的注入端口 102、 104通過第一歧管94連接到第一處理材料供應(yīng)系統(tǒng)90。注入端口 102、 104將第一處理 材料注入隔室76。第三組注入端口 108和第四組注入端口 IIO延伸通過周 側(cè)壁36以與隔室80相連通。共同限定材料注入器106的注入端口 108、 110通過第二歧管96連接到第二處理材料供應(yīng)系統(tǒng)92。注入端口 108、 IIO將第二處理材料注入隔室80。
材料注入器IOO的注入端口 102位于靠近第一隔斷部68處。注入端口 102沿著在第一平面114 (圖3A)中繞周側(cè)壁36延伸的第一角圓弧112排 列。第一平面114位于第二組注入端口 104的上方，并且位于盤體50的頂 表面49上方的高度h處。第一平面114大體上與包含頂表面49的平面平 行。材料注入器IOO的注入端口 104位于靠近第二隔斷部70處。注入端口 104沿著在第二平面118中繞周側(cè)壁36延伸的第二角圓弧116排列。第二 平面118位于盤體50的頂表面49上方的高度h2處，并且大體上與包含頂 表面49的平面平行。
材料注入器106的注入端口 108在空間上位于靠近第三隔斷部72處。 注入端口 108沿著在第三平面122中繞周側(cè)壁36延伸的第三角圓弧120排 列。第三平面122位于第二組注入端口 IIO的上方，并且位于盤體50的頂 表面49上方的高度113處。第三平面122大體上與包含頂表面49的平面平 行。注入端口 110在空間上位于接近第四隔斷部74處。注入端口 IIO沿著 在第四平面126中繞周側(cè)壁36延伸的第四角圓弧124布置。第四平面126 位于盤體50的頂表面49上方的高度h4處，并且與包含頂表面49的平面 平行。角圓弧112、 116、 120、 124的每個(gè)繞周側(cè)壁36被周向地測(cè)量。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一組注入端口 102和第三組注入端口 108基本上共面，因此高度hi和高度h3基本上相等；并且第二組注入端口 104和第四組注入端口 110基本上共面，因此高度112和高度h4基本上相 等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，高度hrh4可以被調(diào)整，從而平面114、 118、 122、 126可以具有其它的相對(duì)設(shè)置。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，第一角圓弧112和第三角圓弧120可 以各跨越約44'的弧度角。第二角圓弧116和第四角圓弧124可以各跨越 約22。的弧度角。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，每個(gè)隔室76、 78、 80、 82可以獨(dú)立地分別具有任意理想數(shù)量的注入端口 102、 104、 108、 110，并且相應(yīng) 的角圓弧112、 116、 120、 124可以各跨越任意期望的弧度角。注入端口 102、 104、 108、 110的數(shù)量和角圓弧112、 116、 120、 124的弧度角被選 擇以協(xié)調(diào)用于優(yōu)化被沉積在每個(gè)襯底15上的薄膜的至少一個(gè)屬性，并/或 用于優(yōu)化第一和第二處理材料經(jīng)過襯底15的頂表面的流動(dòng)。
材料注入器100、 106可以被構(gòu)造為在離開周側(cè)壁36并朝向旋轉(zhuǎn)軸線 54的大體徑向方向上注入相應(yīng)的第一和第二處理材料。在這種結(jié)構(gòu)中，處 理材料從每個(gè)材料注入器100、 106的注入與同時(shí)發(fā)生的通過前級(jí)管線42 的抽真空的結(jié)合產(chǎn)生了來自周側(cè)壁36來的各個(gè)處理材料的氣流，該氣流 在大體上平行于每個(gè)襯底15的頂表面的方向上經(jīng)過襯底15，并且朝向前 級(jí)管線42的中心位置。因此，當(dāng)新的處理材料被補(bǔ)入隔室76、 80中時(shí)， 過量的處理材料和在襯底15的頂表面蒸發(fā)的、反應(yīng)所得的沉積副產(chǎn)物通 過前級(jí)管線42被移除。
當(dāng)襯底支撐48繞旋轉(zhuǎn)軸線54轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凹部52繞盤體50的圓周的設(shè) 置允許每個(gè)襯底15相繼地暴露于隔室76、 78、 80、 82每個(gè)內(nèi)部的不同環(huán) 境中。通過示例的方式，在襯底支撐48旋轉(zhuǎn)過2tt弧度(360°)的封閉路 徑后，每個(gè)襯底15按順序地被暴露于第一隔室76內(nèi)部的環(huán)境中的第一處 理材料，然后被暴露于組成第二隔室78內(nèi)部的環(huán)境的清除氣體，繼而被 暴露于第三隔室80內(nèi)部的環(huán)境中的第二處理材料，并且最后被暴露于組 成第四隔室82內(nèi)部的環(huán)境的清除氣體。如將被沉積在每個(gè)襯底15上的薄 膜的特性所需求的，每個(gè)凹部52在每個(gè)相應(yīng)的隔室76、 78、 80、 82中具 有足以形成薄膜的期望保留時(shí)間。
第二壁34包括底部清除開口 130，用于將清除氣體從清除氣體系統(tǒng) 131引入到襯底支撐48之下或下方的處理室16中。襯底支撐48下方存在 的清除氣體可以用于減少第一和第二過程材料在其各自的隔室76、 80外 部的傳送。
參照?qǐng)D1、 2、 2A、 3A和3B，沉積系統(tǒng)10的處理室16用于在每個(gè)襯 底15上沉積出層，其中所述每個(gè)襯底15被接收在盤體50上的凹部52中 并繞旋轉(zhuǎn)軸54以間隔的周向關(guān)系布置。襯底15在封閉的路徑上繞旋轉(zhuǎn)軸線54連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)，如單箭頭89所示(圖1、 2、 2A)。角速度例如可以是 約240轉(zhuǎn)每分鐘。第一處理材料在繞旋轉(zhuǎn)軸54的第一角圓弧112的范圍上 在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線54的徑向方向上被注入到界定第一隔室76中。在盤體 50每次完整的轉(zhuǎn)動(dòng)中，每個(gè)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的襯底15被暴露于第一隔室76中的 第一處理材料。第一處理材料以在第一角圓弧112的范圍上在襯底15上 方的第一高度處的第一流被注入到第一隔室76內(nèi)，并且以在第二角圓 弧116的范圍上在襯底15上方的第二高度112處的第二流被注入到第一隔 室76內(nèi)部。
在暴露于第一處理材料之前和之后，在每次完整的轉(zhuǎn)動(dòng)期間，每個(gè)連 續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的襯底被暴露于分別在繞旋轉(zhuǎn)軸線54的第二和第四角圓弧116、 126的范圍上并在第二和第四隔室78、 82中的惰性氣氛。第二處理材料在 相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線54的徑向方向上被注入第三隔室80中，第三隔室80通過 第二和第四隔室78、 82而與第一隔室76分隔。通過第一和第二處理材料 的化學(xué)反應(yīng)，層在每個(gè)連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)的襯底15上遞增地被形成為一系列離 散的薄膜片層。作為示例而非限制，第一和第二隔室76、 80內(nèi)部的真空 壓力可以在10Torr的量級(jí)，并且襯底15在被暴露于第一和第二處理材料 的同時(shí)可以被加熱到約40(TC的處理溫度。
沉積處理類型是常規(guī)沉積技術(shù)，其中襯底15上的薄膜或其一部分的 每個(gè)原子層的沉積通過交替并相繼地引入適當(dāng)?shù)臍庀嗲膀?qū)體來進(jìn)行控制， 氣相前驅(qū)體以自限制的方式發(fā)生反應(yīng)，以增量地形成或構(gòu)建薄膜。在第一 隔室76中，第一處理材料的分子鍵合(化學(xué)的方式，通過吸收、吸附 等)到每個(gè)襯底15的頂表面上，以形成第一處理材料的單分子層或部分 單分子層。在第三隔室80中，第二處理材料在每個(gè)相繼的襯底15上與第 一處理材料的分子反應(yīng)。當(dāng)襯底15被轉(zhuǎn)動(dòng)通過第一和第三隔室76、 80 時(shí)，這些步驟通過繼續(xù)順序地暴露到第一和第二處理材料被重復(fù)。第一和 第三隔室76、 80中的第一和第二處理材料的環(huán)境分別地通過第二和第四 隔室78、 82內(nèi)部的不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的清除氣體而彼此隔離。第一和第三 隔室76、 80內(nèi)部的環(huán)境不會(huì)改變，從而實(shí)現(xiàn)相繼地暴露于第一和第二材 料。襯底15可以被加熱到處理溫度以促進(jìn)沉積處理。相比主要熱驅(qū)動(dòng)的
CVD過程，ALD主要是化學(xué)驅(qū)動(dòng)。相應(yīng)地，ALD可以在遠(yuǎn)比CVD低的襯
底溫度下進(jìn)行。
襯底15的轉(zhuǎn)動(dòng)可以被調(diào)節(jié)，使得當(dāng)?shù)谝惶幚聿牧系淖⑷腴_始和第一 處理材料的注入中斷時(shí)，不同的襯底15被暴露于第一處理材料。這種調(diào) 節(jié)可以有效用于控制相對(duì)較薄的沉積層的均勻性。隔室76、 78、 80、 82 可以通過在襯底上方的位置與第一隔室相連通的前級(jí)管線42被抽真空。 襯底15可以繞旋轉(zhuǎn)軸線54以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明預(yù)期的是分隔處理空間38的隔斷部68、 70、 72、 74可以被調(diào) 節(jié)，從而隔室76、 78、 80、 82被合并為用于在處理室16中通過CVD處 理來沉積出層的單個(gè)隔室。具體地，隔斷部68、 70、 72、 74可以被構(gòu)造 為如附圖標(biāo)記135所示通過定位裝置(未圖示)繞大體上從旋轉(zhuǎn)軸線54 延伸的徑向軸137而從豎直方位的姿態(tài)(如圖1、 2、 2A、 3A和3B所 示)樞轉(zhuǎn)為大體上水平方位的姿態(tài)。通過材料注入器100、 106注入的氣 體可以被用來傳遞用于CVD沉積處理的第一和第二處理材料。CVD沉積 處理可以在使襯底支撐48轉(zhuǎn)動(dòng)或使襯底支撐48靜止的情況下進(jìn)行。
參照根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的圖4，其中相似的標(biāo)記表示如圖1、 2、 2A、 3A和3B中相似的特征，處理室16a包括材料注入器100a，用槽 形的注入端口 136、 138代替相應(yīng)的各組注入端口 102、 104 (圖2、 2A、 3A和3B);以及材料注入器100b，用槽形的注入端口 140、 142代替相 應(yīng)的各組注入端口 108、 110 (圖2、 2A、 3A和3B)。類似于注入端口 102，注入槽136在空間上位于接近第一隔斷部68處，并且沿著第一角圓 弧112對(duì)齊。類似于注入端口 104，注入槽138在空間上位于接近第二隔 斷部70處，并且沿著第二角圓弧116對(duì)齊。類似于注入端口 108，注入槽 110在空間上位于接近第三隔斷部72處，并且沿著第三角圓弧120對(duì)齊。 類似于注入端口 110，注入槽142空間上位于接近第四隔斷部74處，并且 沿著第四角圓弧124布置。注入槽136、 138、 140、 142的性質(zhì)基本上類 似于如上所述的注入端口 102、 104、 108、 IIO的性質(zhì)。
參照根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的圖5，其中相似的標(biāo)記代表如圖1、2、 2A、 3A 、 3B和4中相似的特征，處理室16b包括前級(jí)管線42a，其形 為以直角彎曲的管路或管道的形式并被連接到延伸通過處理室16b的第二 壁34的端口44a。在這種底部泵吸的結(jié)構(gòu)中，過量的處理材料和沉積副產(chǎn) 品通過端口 44a被從處理室16b中移除。在該實(shí)施例中，第一和第二角圓 弧112、 116重疊，從而至少一個(gè)注入端口 102與至少一個(gè)注入端口 104在 空間上重疊，但是位于不同的平面114、 118中。類似地，在該實(shí)施例 中，第三和第四角圓弧120、 124重疊，從而至少一個(gè)注入端口 108與至 少一個(gè)注入端口 IIO在空間上重疊，但是位于不同的平面122、 126中。
參照根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的圖6，其中相似的標(biāo)記代表如圖1、 2、 2A、 3A 、 3B 、 4和5中相似的特征，處理室16c包括材料注入器 100b，其包括將第一處理材料以包括離子、基團(tuán)或它們的組合的等離子體 產(chǎn)物的形式提供到隔室76的等離子體源144。波導(dǎo)146a、 b將等離子體源 144連接到處理室16c的周側(cè)壁36中的注入端口 148、 150。注入端口 148 位于接近第一隔斷部68處，并且注入端口 150位于接近第二隔斷部70 處。處理室16c還包括材料注入器106b，其包括將第二處理材料以包括離 子、基團(tuán)或它們的組合的等離子體產(chǎn)物的形式提供到隔室80的等離子體 源152。波導(dǎo)154a、 b將等離子體源152連接到處理室16c的周側(cè)壁36中 的注入端口 156、 158。注入端口 156位于接近第三隔斷部72處，并且注 入端口 158位于接近第四隔斷部74處。
處理室16c可以被用于在襯底15上薄膜的等離子體增強(qiáng)原子層沉積。 本發(fā)明構(gòu)思的是，盡管處理室16c包括多個(gè)等離子體源144、 152，第一處 理材料或第二處理材料任一者可以利用注入端口 102、 104、 108、 110 (圖 1、 2、 2A、 3A 、 3B)或槽形的注入端口 136、 138、 140、 142 (圖4)被 提供到隔室76、 80。注入端口 148、 150繞側(cè)壁36的位置可以被用于調(diào)節(jié) 襯底15上被沉積的膜的均勻性。
參照?qǐng)D7-9，隔斷部68、 70、 72、 74的角度方向可以被調(diào)整，以改變 隔室76、 78、 80、 82所占的角度部分的弧長(zhǎng)。
具體參照?qǐng)D7，隔斷部68、 70、 72、 74相對(duì)于彼此以夾角為相等的直 角布置。當(dāng)襯底支撐48 (圖2)的盤體50以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤體50承載的襯底15被相繼地被暴露于每個(gè)隔室76、 80達(dá)大致相同的保留時(shí) 間，以在每個(gè)襯底15的頂表面上反復(fù)形成第一和第二處理材料的層。這 種對(duì)于隔斷68、 70、 72、 74的布置是圖1-6所示的處理室16、 16a、 16b、 16c的代表。
具體參照?qǐng)D8，處理空間38被類似于隔斷部68、 70、 72、 74的隔斷 部68a、 70a、 72a、 74a劃分為類似于隔室76、 78、 80、 82的隔室76a、 78a、 80a、 82a。第一和第二隔斷部68a、 70a被鈍角夾角分開并界定隔室 76a。第三和第四隔斷部72a、 74a以鈍角夾角分開并界定了隔室80a。第 三和第四隔斷部72a、 74a之間的鈍角夾角等于第一和第二隔斷68a、 70a 之間的鈍角夾角，這是因?yàn)檫@些鈍角夾角是對(duì)頂角。第一和第二隔斷部 68a、 70a之間以及第三和第四隔斷部72a、 74a之間的鈍角夾角必然在第 二和第三隔斷70a、 72a之間以及第一和第四隔斷部68a、 74a之間形成相 等的銳角。界定隔室78a的、第二和第三隔斷部70a、 72a之間的銳角等于 界定隔室82a的、第一和第四隔斷部68a、 74a之間的銳角。這些相等的銳 角夾角是對(duì)頂角。第二和第三隔斷部70a、 72a之間的銳角是第三和第四隔 斷部72a、 74a之間或第一和第二隔斷部68a、 70a之間的任一鈍角夾角的 補(bǔ)角。第一和第四隔斷部68a、 74a之間的銳角同樣是第三和第四隔斷部 72a、 74a之間或第一和第二隔斷部68a、 70a之間的任一鈍角夾角的補(bǔ) 角。
當(dāng)襯底支撐48 (圖2)的盤體50以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相比圖7 所示的設(shè)置，在角速度相等的情況下，盤體50承載的襯底15相繼地被暴 露于第一和第二處理材料達(dá)更長(zhǎng)的保留時(shí)間。第一和第三隔室76a 、 80a 中的保留時(shí)間大致相等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，隔斷部68a、 70a、 72a、 74a之間的角度以及角速度可以被調(diào)整，以調(diào)節(jié)襯底15在每個(gè)隔室 76a、 80a中的保留時(shí)間。通過延長(zhǎng)保壓時(shí)間，增加對(duì)第一和第二處理材料 的暴露可以用于提高薄膜的生長(zhǎng)速度。
參照?qǐng)D9，處理空間38被類似于隔斷部68、 70、 72、 74的隔斷部 68b、 70b、 72b、 74b劃分為類似于隔室76、 78、 80、 82的隔室76b、 78b、 80b、 82b。第一和第二隔斷部68b、 70b之間的夾角大于第三和第四隔斷部72b、 74b之間的夾角ce2。此外，第二和第三隔斷部70b、 72b之 間的夾角o;3大致等于第一和第四隔斷部68b、 74b之間的夾角％。當(dāng)襯底 支撐48 (圖2)的盤體50轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤體50承載的襯底15被相繼地被暴露 于第一隔室76b中的第一處理材料達(dá)第一保留時(shí)間、被暴露于第二隔室 78b中的清除氣體達(dá)第二保留時(shí)間(其中第二保留時(shí)間小于第一保留時(shí) 間)、被暴露于第三隔室80b中的第二處理材料達(dá)第三保留時(shí)間(其中第 三保留時(shí)間小于第一保留時(shí)間)、并再次被暴露于第四隔室82b中的清除 氣體達(dá)與第二保留時(shí)間相等的保留時(shí)間，從而在每個(gè)襯底15的頂面上反 復(fù)形成第一和第二處理材料的層。如果襯底支撐48 (圖2)的盤體50以 恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則各個(gè)保留時(shí)間與角速度相獨(dú)立。
盡管隔斷部68b、 70b、 72b、 74b被設(shè)置為使約為270°且a2約 30°，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，隔斷部68b、 70b、 72b、 74b可以被構(gòu)造 為在四個(gè)隔室76b、 78b、 80b、 82b內(nèi)提供任意期望的保留時(shí)間。保留時(shí) 間例如可以被調(diào)整為補(bǔ)償具有不同反應(yīng)速率的第一和第二處理材料。例 如，暴露于第一隔室76b中的第一處理材料的保留時(shí)間顯著大于暴露于第 二隔室80b中的第二處理材料的保留時(shí)間，這將增大對(duì)第一處理材料的暴 露以補(bǔ)償較快反應(yīng)的第二處理材料。
盡管本發(fā)明通過對(duì)其一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的描述被示出，并且實(shí)施例被 非常詳細(xì)地描述，但是它們并不旨在局限或以任何方式將所附權(quán)利要求限 制為這樣的細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能容易地想出其它的優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)。因此 本發(fā)明在其更寬的方面不限于所示和所描述的具體細(xì)節(jié)、代表性的裝置和 方法以及說明性的示例。相應(yīng)地，在不背離總體發(fā)明概念的范圍的基礎(chǔ) 上，可以與這樣的細(xì)節(jié)有所不同。
權(quán)利要求
1.一種用于處理多個(gè)襯底的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包括處理室，其包括第一壁、與所述第一壁間隔的第二壁、以及將所述第一壁和所述第二壁連接的周側(cè)壁，從而界定出處理空間；襯底支撐，其被設(shè)置在所述第一壁和所述第二壁之間并在所述周側(cè)壁的徑向內(nèi)部，所述襯底支撐被構(gòu)造為使所述襯底繞旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于所述周側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)；多個(gè)隔斷部，其每個(gè)從所述旋轉(zhuǎn)軸線朝向所述周側(cè)壁徑向地延伸，所述隔斷部將所述處理空間劃分為第一隔室和第二隔室，并且所述第二隔室被構(gòu)造為包含惰性氣氛；以及第一注入器，其通過所述周側(cè)壁而與所述第一隔室相連通，所述第一注入器被構(gòu)造為將第一處理材料注入到所述第一隔室中；其中，所述襯底支撐使每個(gè)所述襯底移動(dòng)，以使每個(gè)所述襯底的頂表面相繼地暴露于所述第一隔室中的所述第一處理材料和所述第二隔室中的所述惰性氣氛。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述隔斷部還將所述處理 空間劃分為包括第三隔室，所述第三隔室被構(gòu)造為包含惰性氣氛，所述第 一隔室被并置于所述第二隔室中的惰性氣氛和所述第三隔室中的惰性氣氛 之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述襯底支撐被構(gòu)造為繞 所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使得每個(gè)所述襯底相繼地被暴露于所述第二隔室中的 惰性氣氛、所述第一隔室中的所述第一處理材料以及所述第三隔室中的惰 性氣氛。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述隔斷部還將所述處理 空間劃分為包括第三隔室，所述第三隔室被設(shè)置為使得所述第二隔室被并 置于所述第一隔室和所述第三隔室之間，并且還包括第二注入器，其通過所述周側(cè)壁而與所述第三隔室相連通，所述第二 注入器被構(gòu)造為將第二處理材料引入到所述第三隔室中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述襯底支撐被構(gòu)造為繞所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使得每個(gè)所述襯底相繼地被暴露于所述第一隔室中的 所述第一處理材料、所述第二隔室中的惰性氣氛以及所述第三隔室中的所 述第二處理材料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述隔斷部在所述旋轉(zhuǎn)軸 線處相交，由繞所述旋轉(zhuǎn)軸線分開達(dá)第一夾角的相鄰部分界定所述第一隔 室，并且由繞所述旋轉(zhuǎn)軸線分開達(dá)不同于所述第一夾角的第二夾角的相鄰 部分界定所述第三隔室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述隔斷部還將所述處理 空間劃分以限定第四隔室，所述第四隔室被設(shè)置為使得所述第二隔室并置 于所述第一隔室和所述第三隔室之間，所述第四隔室相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線 與所述第二隔室徑向相對(duì)，并且所述第四隔室被構(gòu)造為包含惰性氣氛。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述襯底支撐包括具有多 個(gè)凹部的盤狀盤體，每個(gè)所述凹部被構(gòu)造為保持至少一個(gè)所述襯底。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的沉積系統(tǒng)，還包括 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其位于所述處理室外部；驅(qū)動(dòng)軸，其機(jī)械地連接到所述盤體并沿所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸； 旋轉(zhuǎn)穿通部，其延伸通過所述第二壁并將所述驅(qū)動(dòng)軸與所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)連接，所述旋轉(zhuǎn)穿通部被構(gòu)造為將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳遞到所述驅(qū)動(dòng)軸以使所述盤體繞所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的沉積系統(tǒng)，還包括控制器，其電連接到所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，所述控制器使所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 工作以使所述盤體繞所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述凹部以所述旋轉(zhuǎn)軸 線為中心繞均勻的半徑被分布在所述盤體上，所述凹部中相鄰的凹部對(duì)具 有繞所述旋轉(zhuǎn)軸線大體上等角的周向間隔。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述周側(cè)壁繞基本上與 所述旋轉(zhuǎn)軸線同軸的方位軸周向地延伸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一注入器被構(gòu)造為將所述第一處理材料大體上朝向所述旋轉(zhuǎn)軸線注入到所述第一隔室中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，還包括第一處理材料源，其通過所述第一注入器連接到所述第一隔室。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一處理材料是包 含離子、基團(tuán)或它們的組合的等離子體產(chǎn)物，并且還包括第一等離子體產(chǎn)物源，其通過所述第一注入器連接到所述第一隔室。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一注入器被定位 為在所述第一壁和所述襯底支撐之間的位置處注入所述第一處理材料，并 且還包括真空端口，其通過所述第一壁而與所述第一隔室和所述第二隔室相連 通；以及真空管線，其連接到所述真空端口。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述隔斷部通過所述真空端口突伸到所述真空管線內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一注入器被定位為在所述第一壁和所述襯底支撐之間的位置處注入所述第一處理材料，并且還包括真空端口，其通過所述第二壁而與所述第一隔室和所述第二隔室相連通。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一注入器還包括繞所述周側(cè)壁周向地布置并布置在所述第一壁和所述襯底支撐之間的多個(gè) 注入端口。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一注入器包括布 置在第一平面中的第一多個(gè)注入端口，以及布置在第二平面中的第二多個(gè) 注入端口，所述第一平面位于所述第一壁和所述襯底支撐之間，所述第二 平面位于所述第一平面和所述襯底支撐之間。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的沉積系統(tǒng)，其中所述隔斷部包括協(xié)同界定 所述第一隔室的第一隔斷部和第二隔斷部，并且所述第一多個(gè)注入端口在 在接近所述第一隔斷部的位置沿著第一角圓弧布置在所述第一隔室內(nèi)，并且所述第二多個(gè)注入端口在接近所述第二隔斷部的位置沿著第二角圓弧布 置在所述第一隔室內(nèi)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一平面布置在所述襯底支撐上方的第一高度處，并且所述第二平面布置在所述襯底支撐上 方的與所述第一高度不同的第二高度處。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一注入器還包括 在所述第一壁和所述襯底支撐之間繞所述周側(cè)壁周向地延伸的至少一個(gè)細(xì) 長(zhǎng)的注入槽。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一注入器包括繞 所述周側(cè)壁周向地延伸并且在位于所述第一壁和所述襯底支撐之間的第一 平面中的第一注入槽，以及繞所述周側(cè)壁周向地延伸并且在位于所述第一 平面和所述襯底支撐之間的第二平面中的第二注入槽。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述隔斷部包括協(xié)同界 定所述第一隔室的第一隔斷部和第二隔斷部，并且所述第一注入槽在接近 所述第一隔斷部的位置沿著第一角圓弧在所述第一隔室內(nèi)延伸，并且所述 第二注入槽在接近所述第二隔斷部的位置沿著第二角圓弧在所述第一隔室 內(nèi)延伸。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述第一平面布置在所 述襯底支撐上方的第一高度處，并且所述第二平面布置在所述襯底支撐上 方的與所述第一高度不同的第二高度處。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中，所述處理室和所述隔斷 部是靜止的。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積系統(tǒng)，其中所述隔斷部被構(gòu)造為相對(duì) 于所述周側(cè)壁移動(dòng)，使得所述第一隔室與所述第二隔室是連續(xù)的。
29. —種用于在多個(gè)襯底的每個(gè)上沉積層的方法，所述方法包括 將所述襯底布置在襯底支撐上； 使所述襯底支撐繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；將第一處理材料在相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線的徑向方向上注入第一隔室 中，所述第一隔室由繞所述旋轉(zhuǎn)軸線界定了第一夾角的隔斷部限定；在每次完整的轉(zhuǎn)動(dòng)期間，將每個(gè)所述襯底的頂表面暴露于所述第一隔室中的所述第一處理材料以使所述第一處理材料的分子鍵合；以及在每次完整的轉(zhuǎn)動(dòng)期間，將每個(gè)所述襯底暴露于第二隔室中的惰性氣 氛，所述第二隔室由繞所述旋轉(zhuǎn)軸線界定了第二夾角的隔斷部限定。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括將第二處理材料注入第三隔室中，所述第三隔室由繞所述旋轉(zhuǎn)軸線界 定了第三夾角的隔斷部限定并且經(jīng)由所述第二隔室而與所述第一隔室分 離。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，將所述第二處理材料注入的 步驟還包括-在相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸線的徑向方向上注入所述第二處理材料。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括通過重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)所述襯底通過所述第一隔室、所述第二隔室和所述第三 隔室，使每個(gè)所述襯底的所述頂表面再次暴露于所述第一處理材料和所述 第二處理材料，以在每個(gè)所述襯底上增量地沉積所述層。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，使每個(gè)所述襯底的所述頂表 面再次暴露于所述第一處理材料和所述第二處理材料的步驟還包括控制所述襯底支撐的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得當(dāng)所述第一處理材料的注入開始時(shí)和 所述第一處理材料的注入中斷時(shí)，不同的所述襯底被暴露于所述第一處理 材料。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括將每個(gè)所述襯底暴露于第四隔室中的惰性氣氛，所述第四隔室由繞所 述旋轉(zhuǎn)軸線界定了第四夾角的隔斷部限定，所述第四夾角與所述第二夾角 徑向相對(duì)并且將所述第一隔室和所述第三隔室分離。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，還包括通過重復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)所述襯底通過所述第一隔室、所述第二隔室、所述第三 隔室和所述第四隔室，使每個(gè)所述襯底的所述頂表面再次暴露于所述第一 處理材料和所述第二處理材料，以在每個(gè)所述襯底上增量地沉積所述層。
36. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括將每個(gè)所述襯底暴露于第三隔室中的惰性氣氛，所述第三隔室由繞所 述旋轉(zhuǎn)軸線界定了第三夾角的隔斷部限定并且經(jīng)由所述第一隔室而與所述 第二隔室分離。
37. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，還包括 加熱所述襯底支撐和所述襯底。
38. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述第一處理材料在所述襯底支撐上方的位置處被注入所述第一隔室，并且還包括通過從所述襯底支撐上方的位置處與所述第一隔室相連通的前級(jí)管線 抽吸所述第一隔室。
39. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中將所述第一處理材料注入所述第一隔室還包括在所述襯底支撐上方的第一高度處第一弧度的一部分上將所述第一處理材料的第一流注入到所述第一隔室內(nèi)；并且在所述襯底支撐上方的第二高度處第一弧度的另一部分上將所述第一 處理材料的第二流注入到所述第一隔室內(nèi)。
40. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中轉(zhuǎn)動(dòng)所述襯底支撐的步驟還包括使所述襯底支撐以恒定的角速度繞所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了使用原子層沉積(ALD)來沉積薄膜的系統(tǒng)和方法。沉積系統(tǒng)(10)包括具有周側(cè)壁(36)的處理室(16)、將處理室(16)內(nèi)的處理空間(38)劃分成至少兩個(gè)隔室(76、78)的隔斷部(68、70、72、74)、以及支撐處理空間(38)內(nèi)的襯底(15)的盤體(50)。盤體(50)使襯底(15)相對(duì)于靜止的周側(cè)壁(36)和隔室(76、78)轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)隔室(76)接收用于在每個(gè)襯底(15)上沉積膜的處理材料，并且另一個(gè)隔室(78)含有惰性氣體。注入處理材料的材料注入器(100、100a、100b)通過周側(cè)壁(36)與隔室(76)相連通。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101611167SQ200880004827
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月12日
發(fā)明者安東尼·迪樸 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社