Ald設(shè)備及應用于ald設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種ALD設(shè)備及應用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法。ALD設(shè)備包括蓋板和與蓋板配合的主體腔室，蓋板的內(nèi)表面設(shè)置有至少兩個氣路單元組，每個氣路單元組包括至少一個氣路單元，該至少兩個氣路單元組用于通入不同的反應源氣體；每個氣路單元包括第一氣流通道、第一間隔層、第二氣流通道、第二間隔層；第一氣流通道用于通入反應源氣體；第二氣流通道用于將未發(fā)生反應的反應源氣體抽出；第一間隔層設(shè)于第一氣流通道與第二氣流通道之間，第二間隔層設(shè)于第二氣流通道和第三氣流通道之間。本發(fā)明能夠提高原子層外延的速度，節(jié)省單項工藝時間，調(diào)節(jié)原子層外延的生長速率。
【專利說明】ALD設(shè)備及應用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子材料制造領(lǐng)域,尤其涉及一種快速原子層沉積(Atomic layerd印osition或ALD)設(shè)備及應用于其中的用于檢測與控制反應源在腔體內(nèi)部的擴散分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]露點儀是能直接測出露點溫度的儀器。使一個鏡面處在樣品濕空氣中降溫，直到鏡面上隱現(xiàn)露滴(或冰晶)的瞬間，測出鏡面平均溫度，即為露(霜)點溫度。露(霜)點溫度與氣氛中水分的含量相關(guān)。露點儀測試出的數(shù)值為溫度值，溫度值越高說明氣氛中含有的水分越高，反之溫度值越低說明氣氛中的水分越低。
[0003]原子層沉積(Atomic layer deposition或ALD)是一種可以將薄膜以單原子層形式逐層淀積到基底表面的方法。在原子層沉積過程中，沉積區(qū)陸續(xù)暴露于不同的反應源環(huán)境，這種方式使每次反應只沉積一層原子。ALD技術(shù)正逐漸成為微電子器件制造領(lǐng)域的必要技術(shù)，例如用于制備晶體管柵堆垛及電容器中的高k介質(zhì)和金屬薄膜、銅阻擋/籽晶膜、刻蝕終止層、多種間隙層和薄膜擴散阻擋層、磁頭以及非揮發(fā)性存儲器等。ALD相比傳統(tǒng)的CVD和PVD等淀積工藝具有先天的優(yōu)勢。它充分利用表面飽和反應(surface saturationreactions)，天生具備厚度控制和高度的穩(wěn)定性，對溫度和反應源流量的變化不太敏感。ALD技術(shù)的獨特性決 定了其在半導體工業(yè)中的運用前景十分廣泛。
[0004]一般ALD過程中，反應源與氧化劑是交替通入反應室的，這是與CVD技術(shù)最大的區(qū)別；一個ALD過程的周期一般情況下分為四個步驟:1、通反應源；2、排空反應源；3、通氧化劑；4、排空氧化劑。在上述的過程中，不同的反應源在所應用的快速ALD設(shè)備腔室內(nèi)部應該被隔離在不同的區(qū)域，否則不同的反應源相互物理接觸，將轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)的CVD反應類型，失去原子層沉積的本質(zhì)。
[0005]然而，現(xiàn)有的ALD設(shè)備不能精確地測量反應源擴散分布，因此不能很好地控制不同反應源相互隔離的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一)技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種ALD設(shè)備和專用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布的檢測和控制方法。本發(fā)明旨在通過精確測量反應源的擴散分布來控制不同反應源相互隔離的程度。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種ALD設(shè)備，包括蓋板和與蓋板配合的主體腔室，所述蓋板的內(nèi)表面設(shè)置有至少兩個氣路單元組，每個氣路單元組包括至少一個氣路單元，該至少兩個氣路單元組用于通入不同的反應源氣體；所述每個氣路單元包括多個氣流通道，多個氣流通道通過間隔層相間隔，且每個氣流通道與蓋板的外表面上設(shè)置的氣孔相連通。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，每個氣路單元包括第一氣流通道、第一間隔層、第二氣流通道、第二間隔層；所述第一氣流通道用于通入反應源氣體；所述第二氣流通道用于將未發(fā)生反應的反應源氣體抽出；所述第一間隔層設(shè)于第一氣流通道與第二氣流通道之間，第二間隔層設(shè)于第二氣流通道和第三氣流通道之間。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，各間隔層相對于從蓋板內(nèi)表面向外突出。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，所述第一間隔層的突出量不高于所述第二間隔層。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，所述各間隔層環(huán)形，氣體由第一、三通道流向第二通道時都要通過第一、二環(huán)形間隔層與主體腔室之間的縫隙。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，在所述蓋板上不同于各組氣路單元的位置上還開有一個氣流通道，其用于導入除了反應源氣體之外的輔助性氣體。
[0015]7、如權(quán)利要求1至6中任一項所述的ALD設(shè)備，其特征在于，所述主體腔室中具有承載盤，其用于承載需要進行ALD工藝的元器件。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，承載盤的上表面具有凹槽，所述凹槽中用于放置所述要進行ALD工藝的元器件。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，所述承載盤連接有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，從而在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的帶動下進行旋轉(zhuǎn)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】`，一個氣路單元組中的進氣口通入水蒸氣或含有水蒸氣的混合氣體，沒有通入水蒸氣的氣路單元組中的至少有一個氣路單元的抽氣通過管道連接露點儀；通入含水蒸氣的氣路單元組中的任何一個氣路單元的進氣管道和抽氣管道都不與上述露點儀連接。
[0019]另一方面，本發(fā)明還提出一種應用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法，所述ALD設(shè)備是如前所述的ALD設(shè)備，水蒸氣通過氣體的擴散作用通過第二與第三通道之間的間隔區(qū)擴散到第三氣流通道，并通過第三氣流通道進入第二組氣路單元的的排空管道，被露點儀檢測到。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，將K2與Kl的差值控制在一個范圍之內(nèi)，所述Kl為反應源入口通含有水蒸氣的惰性氣體時露點儀的示數(shù)，K2為反應源入口通不含有水蒸氣的惰性氣體時露點儀的示數(shù)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，所述范圍為不大于10攝氏度。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實施方式】，當K2與Kl的差值大于10攝氏度時，將第三氣流通道的惰性氣體流量加大。
[0023](三)技術(shù)效果
[0024]本發(fā)明將某一組氣路單元進氣為含有水蒸氣的氣體，其他組的氣路單元的抽氣連接露點儀，腔室溫度、旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、腔室壓力接近工藝實況。通過露點儀的檢測結(jié)果判斷水蒸氣在腔室內(nèi)部的擴散情況，并相應的調(diào)整第三通道進氣流量，達到理想的反應源的理想隔離效果。本發(fā)明通過第三通道通入惰性氣體，并通過第二、三通道間隔區(qū)流向第二通道，利用反向氣流作用減弱第一氣流通道中的反應源向第三氣流通道擴散。[0025]本發(fā)明的ALD設(shè)備能夠提高原子層外延的速度，節(jié)省單項工藝時間。通過調(diào)節(jié)承載盤的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)原子層外延的生長速率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明ALD設(shè)備的一個實施例的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2是所述實施例的ALD設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)側(cè)向截面圖；
[0028]圖3是所述實施例的ALD設(shè)備的蓋板外側(cè)的氣路接口分布圖；
[0029]圖4是所述實施例的ALD設(shè)備的蓋板內(nèi)側(cè)氣路結(jié)構(gòu)分布圖；
[0030]圖5是所述實施例的ALD設(shè)備的氣路單元的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖6是應用于所述實施例的反應源擴散分布測量方法的原理示意圖?！揪唧w實施方式】
[0032]本發(fā)明的ALD設(shè)備是可開閉的腔體，包括一個蓋板和與一個與蓋板配合的主體腔室。主體腔室中具有承載盤，其用于承載需要進行ALD工藝的元器件。蓋板的內(nèi)表面上設(shè)置有至少兩個氣路單元組，每個氣路單元組包括至少一個氣路單元，每個氣路單元用于在ALD設(shè)備閉合時通入氣體，并將所通入的氣體限制在氣路單元的下方與承載盤之間的區(qū)域。當蓋板與主體腔室蓋合時，各氣路單元和承載盤之間不接觸，即存在供氣流通過的縫隙。所述至少兩個氣路單元組各用于通入不同的反應源氣體。
[0033]所述每個氣路單元包括多個氣流通道，多個氣流通道通過間隔層相間隔，且每個氣流通道與蓋板的外表面上設(shè)置的氣孔相連通。
[0034]優(yōu)選地，每個氣路單元包括第一氣流通道、第一間隔層、第二氣流通道、第二間隔層。所述第一氣流通道用于通入反應源氣體，所述第二氣流通道用于將未發(fā)生反應的反應源氣體抽出；第一間隔層設(shè)于第一氣流通道與第二氣流通道之間，第二間隔層設(shè)于第二氣流通道和第三氣流通道之間。所述各間隔層相對于從蓋板內(nèi)表面向外(向腔體內(nèi))突出
[0035]優(yōu)選地，在蓋板上不同于各組氣路單元的位置上還開有一個氣流通道，其用于導入除了反應源氣體之外的輔助性氣體，例如惰性氣體。蓋板上的在氣路單元之外用于通入輔助性氣體的氣流通道稱為第三氣流通道。
[0036]優(yōu)選地，第一間隔層的突出量不高于第二間隔層，以便第三通道氣體向第二氣流通道流動時有較高的速度，防止反應源氣體向第三通道擴散。
[0037]優(yōu)選地，所述間隔層環(huán)形，使氣體由第一、三通道流向第二通道時都要通過第一、二環(huán)形間隔層與可旋轉(zhuǎn)承載盤之間的縫隙。由此，當腔室中有合適的壓力時，各氣路單元的第一、二環(huán)形間隔層與可旋轉(zhuǎn)承載盤保持一個盡量小的縫隙，并通過這些縫隙連接第一、二、三氣流通道，氣體由第一、三通道流向第二通道。
[0038]優(yōu)選地，所述主體腔室的側(cè)壁與所述可旋轉(zhuǎn)承載盤之間形成連接通道。并且，所述主體腔室底部設(shè)置有進氣口，所述進氣口通過所述連接通道與所述第三氣流通道相連通，用于第三氣體通道的惰性氣體入口。
[0039]優(yōu)選地，至少兩組氣路單元中至少有一組氣路單元用于是通入水蒸氣或者含有水蒸氣混合氣體的水蒸氣單元組；至少有一組氣路單元是沒有通入水蒸氣或者含有水蒸氣混合氣體的非水蒸氣單元組。通入的氣體種類相同的單元可視為一組。同組的氣路單元的進氣與抽氣可以連接在一起。不同組的氣路單元的進氣與抽氣分別隔離。
[0040]優(yōu)選地，ALD設(shè)備的一個氣路單元組中的進氣口通入水蒸氣或含有水蒸氣的混合氣體，沒有通入水蒸氣的氣路單元組中的至少有一個氣路單元的抽氣通過管道連接露點儀。通入含水蒸氣的氣路單元組中的任何一個氣路單元的進氣管道和抽氣管道都不與上述露點儀連接。由此，通過露點儀的測量結(jié)果可以判斷腔體內(nèi)非水蒸氣單元的水蒸氣的含量情況，從而判斷水蒸氣在腔室中的擴散情況。據(jù)此，通過調(diào)整惰性氣體的工藝參數(shù)，達到理想的水蒸氣擴散分布。理想的水蒸氣擴散分布情況是:水蒸氣極弱的擴散到用于通入輔助性氣體的第三通道(第二通道水蒸氣會逆流擴散到第三通道，并且通過第三通道進入相鄰的非水蒸氣單元的第二通道。目的是通過減少水蒸氣單元的水蒸氣向第三通道擴散而達到反應源相互隔離的目的)，從而水蒸氣極弱的擴散到非水蒸氣單元中。
[0041]優(yōu)選地，所述混合氣體中除水蒸氣外，其余的氣體均采用化學性質(zhì)穩(wěn)定的低沸點氣體。
[0042]優(yōu)選的，承載盤的上表面(靠近蓋板的表面)具有凹槽，凹槽中用于放置所述要進行ALD工藝的元器件，以便該元器件不會在放入承載盤時因外力而發(fā)生移動，以及不與蓋板發(fā)生接觸。
[0043]優(yōu)選的，所述承載盤連接有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，從而在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的帶動下進行旋轉(zhuǎn)。
[0044]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0045]圖1為本發(fā)明ALD 設(shè)備的一個實施例的整體結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該ALD設(shè)備是由蓋板1000和主體腔室2000構(gòu)成的一個可開閉的腔體；所述主體腔室具有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)2005、旋轉(zhuǎn)承載盤2001和密封橡膠圈2003。蓋板1000和主體腔室2000安裝組合時，由主體腔室2000上部的橡膠圈2003接觸蓋板1000和主體腔室的兩個平面進行密封。
[0046]圖2是該實施例的ALD設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)側(cè)向截面圖，如圖1和圖2所示，主體腔室2000為一個圓柱型結(jié)構(gòu):底部有進氣口 2006，底部中間有步進電機2005，其通過磁密封結(jié)構(gòu)傳動，帶動傳遞桿2004轉(zhuǎn)動,從而帶動承載盤2001旋轉(zhuǎn),承載盤2001表面設(shè)計有適合形狀的凹槽2002，用于放置晶片。
[0047]圖3是該實施例的ALD設(shè)備的蓋板外側(cè)的氣路接口分布圖。如圖1至圖3所示，所述蓋板1000具有兩組氣路單元1010，該兩組氣路單元以蓋板幾何中心對稱分布。如圖2和圖3所示，每組氣路單元由一個氣路單元構(gòu)成，每個氣路單元具有兩個氣流通道，即第一氣流通道1001和第二氣流通道1003，所述第一氣流通道1001與所述蓋板上的進氣孔1009相通，用于通入反應源氣體，而第二氣流通道1003與所述蓋板上的抽氣孔1007、1008相通，用于將所述反應源氣體抽出。而蓋板上沒有氣路單元分布的區(qū)域以及蓋板中心與蓋板背部的氣孔1006相連接，以構(gòu)成第三氣流通道1005，該第三氣流通道1005用于通入惰性氣體，以阻止所述反應源氣體向外擴散。
[0048]圖4是該實施例的ALD設(shè)備的蓋板內(nèi)側(cè)氣路結(jié)構(gòu)分布圖。圖5是其中氣路單元的立體結(jié)構(gòu)圖。如圖4和圖5所示，所述氣路單元中各個氣流通道的具體設(shè)置如圖3和圖5所示，每個氣路單元組的氣路單元結(jié)構(gòu)類似:中間為一接近梯形形狹長截面的氣流空間，且該空間與通向蓋板背側(cè)的進氣孔1009相連，構(gòu)成第一氣流通道1001 ;而第一氣流通道1001的周圍設(shè)置有第一環(huán)形間隔層1002，即第一氣流通道與第二氣流通道之間的間隔，其層厚均勻；第一環(huán)形間隔層1002外圍為一個寬度均勻的環(huán)形氣流空間，其與通向蓋板背側(cè)兩個抽氣孔1007、1008相連接，構(gòu)成第二氣流通道1003 ;第二氣流通道1003外圍設(shè)置有第二環(huán)形間隔層1004，即第二氣流通道與第三氣流通道之間的間隔，其層厚均勻。其中，第一環(huán)形間隔層1002和第二環(huán)形間隔層1004相對于蓋板內(nèi)表面向外突出的，并且第一間隔層1002的突出量不高于第二間隔層1004。
[0049]如圖2和圖4所示其中安裝組合的關(guān)鍵是:當腔體中有合適的壓力時，各組氣路單元的第二環(huán)形間隔層1004與可旋轉(zhuǎn)承載盤2001保持一個盡量小并盡量相等的縫隙，并通過這些縫隙連接第一、二、三氣流通道。另外，所述主體腔室2000的側(cè)壁與所述可旋轉(zhuǎn)承載盤2001之間形成連接通道，所述主體腔室2000底部設(shè)置有進氣口 2006，所述進氣口 2006通過所述連接通道與所述第三氣流通道1005相連通。
[0050]當利用上述ALD設(shè)備進行原子層沉積時，首先，向進氣口 2006和氣孔1006通入一定流量的惰性氣體，其中，進氣口 2006和蓋板中心位置處的氣孔1006都與第三氣流通道1005相連；其次，從所述與各氣路單元的第二氣流通道相連接的氣孔1007、1008進行抽氣，并且通過調(diào)整抽氣速率使腔室封閉空間內(nèi)保持相對穩(wěn)定的壓力，其中所述氣孔1007、1008被設(shè)計成抽氣孔；然后，與其中一組氣路單元的第一氣流通道1001相連接的氣孔1009中通入反應源氣體a，而與另一組氣路單元的第一氣流通道相連接的氣孔1009中通入另一種反應源氣體b。
[0051]利用上述ALD設(shè)備進行原子層沉積的過程中，通過調(diào)整合適的各種進氣流量比值、合適的抽氣速率，會在各個氣路單元的第一氣流通道、第一間隔層1002與可旋轉(zhuǎn)承載盤2001之間的空隙空間分布所述反應源氣體a或b，并且，第三氣流通道中的惰性氣體會通過各組氣路單元的第二間隔層與可旋轉(zhuǎn)承載盤2001之間的空隙從第二氣流通道抽走；另外，由于各組氣路單元的第二間隔層與可旋轉(zhuǎn)承載盤2001之間的空隙足夠小，所以惰性氣體通過上述縫隙時有足夠的流速而阻止第二氣流通道內(nèi)部的反應源a或b向外擴散，這樣就在第二間隔層內(nèi)部和可旋轉(zhuǎn)承載盤2001之間的空間形成一個穩(wěn)定的a或b反應源區(qū)。此外，當可旋轉(zhuǎn)承載盤2001轉(zhuǎn)動時，盤上的各個晶片會陸續(xù)先經(jīng)過a反應源區(qū)后，經(jīng)第二、三氣流通道之間的間隔區(qū)吹掃，然后經(jīng)過b反應源區(qū)后，再經(jīng)第二、三氣流通道之間的間隔區(qū)吹掃，使得將未發(fā)生反應的反應源氣體吹掃至第二氣流通道，進而從第二氣流通道抽出，而不會造成反應源氣體向外流出，與其它反應源氣體發(fā)生混合的情況，如此循環(huán)下去，原子層會周期性地沉積在晶片上形成薄膜。
[0052]在使用上述ALD設(shè)備進行原子層沉積時，通過調(diào)節(jié)各個進氣口的流量以及抽氣口的控制壓力，在氣流作用下使各組氣路單元中第一氣流通道1001內(nèi)的氣體大部分通過本單元第二氣流通道1003排出，極少量會擴散到第三氣流通道1005，從而在各第二氣流通道1003內(nèi)形成穩(wěn)定的反應源區(qū)。
[0053]各組氣路單元的第一氣流通道中通入不同的反應源氣體，在可旋轉(zhuǎn)承載盤旋轉(zhuǎn)時，盤上任何一晶片將陸續(xù)暴露于反應源區(qū)間進行表面反應，移動到第二氣流通道與第三氣流通道間隔區(qū)域時， 可以將表面吸附的多余反應源分子去除，在接近下一組第一氣流通道與第二氣流通道組時將會進行第二種源的表面反應?？梢酝ㄟ^在蓋板上盡可能多地布置氣路單元，可以進行多種源的化學反應。
[0054]通過以上的方法，省去了傳統(tǒng)ALD工藝過長的吹掃過程，節(jié)省了吹掃時間，非常有助于提聞生廣效率。
[0055]本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易得出:在本發(fā)明的ALD設(shè)備中，依靠不同的反應源與襯底的反應機理，來調(diào)節(jié)相應氣路單元第二氣流通道內(nèi)部寬度，同時調(diào)整旋轉(zhuǎn)承載盤2001的轉(zhuǎn)速，可以保證相應源在表面充分反應。
[0056]本發(fā)明的另一個實施例中，上述第一氣流通道也可以設(shè)置成抽氣通道，用于抽出未發(fā)生反應的反應源氣體，而上述氣孔1009設(shè)置成抽氣孔；所述第二氣流通道1003用設(shè)置成進氣通道，用于通入反應源氣體，所述兩個氣孔1007、1008設(shè)置成進氣孔。
[0057]本發(fā)明的另一實施例中，在蓋板1000上布置有多于兩個的氣路單元，氣路單元的數(shù)量可以與反應源氣體的個數(shù)相同，也可以為反應源氣體個數(shù)的倍數(shù)，且通入相同反應源氣體的氣路單元相間隔設(shè)置，即相鄰設(shè)置的氣路單元中通入不同的反應源氣體。這種方式可以在不提聞轉(zhuǎn)速的情況下提聞單位時間的生長周期數(shù)，從而提聞生長效率。
[0058]圖6是應用于上述實施例的反應源擴散分布測量方法的原理不意圖。如圖6所示，兩組氣路單元分別具有三個氣孔與腔體外部管道相通，即氣孔1007、1008、1009與氣孔1007’、1008’、1009’，另外，氣孔1006位于蓋板的幾何中心，用于通入惰性氣體。氣孔1007、1008在蓋板外部由管道連接，構(gòu)成水蒸氣排空管道；氣孔1009向腔室內(nèi)部通入含有水蒸氣的氣體；氣孔1007’、1008’在蓋板外部由管道連接，構(gòu)成反應源排空管道；氣孔1009’向腔體內(nèi)部通入惰性氣體。該實例所選用露點儀為低溫鏡面式露點儀，所以所述的惰性氣體是沸點非常低的氣體，例如N2，這樣在測量水含量時不會因為N2的凝結(jié)而影響測量值。
[0059]所述各個氣孔的對應蓋板內(nèi)部氣路單元的位置，氣孔1007、1008分別對應第一氣路單元組的抽氣，與第一氣路單元組的第二氣流通道1003連通，氣孔1009對應第一氣路單元組的進氣，與第一氣路單 元組的第一氣流通道1001連通，氣孔1006對應蓋板幾何中心惰性氣體進氣，與第三氣流通道1005連通，氣孔1007’、1008’對應第二氣路單元組的抽氣，與第二氣路單元組的第二氣流通道1003’連通，氣孔1009’對應第二氣路單元組的進氣，與第二氣路單元組的第一氣流通道1001’連通。
[0060]一種典型的工作狀況為:腔體內(nèi)部根據(jù)工藝實況升到相應溫度、壓力，達到相對穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)盤達到工藝轉(zhuǎn)速，氣孔1009通過管道通入水蒸氣和高純N2的混合氣體，氣孔1006、1009’通入工藝惰性氣體一高純N2，待露點儀的顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后觀察露點儀的測試數(shù)據(jù)，記為Kl。然后將氣孔1009通過管道通入含有水蒸氣的氣體，氣孔1006、1009’通入工藝惰性氣體(T)高純N2，待露點儀的顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定后觀察露點儀的測試數(shù)據(jù)，記為K2。
[0061]在腔室內(nèi)部第三通道的惰性氣體進氣量較小時，水蒸氣會通過氣體的擴散作用通過第二與第三通道之間的間隔區(qū)擴散到第三氣流通道，并通過第三氣流通道進入第二組氣路單元的的排空管道，被露點儀檢測到。所以一般情況下，K2將高于K1，根據(jù)氣體擴散理論K2與Kl的差值大小將反映出第一組氣路單元的水蒸氣向第二單元的擴散強弱。為達到理想的極弱擴散效果，應該將K2與Kl的差值控制在一個較小的范圍。一種典型情況下K2與Kl的差值大于10攝氏度時，我們認為第一氣路單元中水蒸氣已經(jīng)向外擴散，此時應該對擴散進行控制。K2與Kl的差值大于10攝氏度時將氣孔1006的惰性氣體流量加大，增加各組氣路單元由第三氣流通道向第二氣流通道間隔區(qū)域惰性氣體的流速，由反向流動氣體抑制水蒸氣由第二氣流通道通過間隔區(qū)向第三氣流通道擴散，達到減少第三通道中水蒸氣含量的目的，從而減少非水蒸氣氣路單元中抽氣管道中水蒸氣含量，從而降低K2。當露點儀讀數(shù)穩(wěn)定后，K2與Kl的差值小于10攝氏度時可以停止增加氣孔1006的惰性氣體流量。不同的工藝要求的情況下，K2與Kl的差值可以控制在不同的數(shù)值。
[0062]在一般的ALD所使用的源分子量都大于水的分子量。根據(jù)氣體擴散規(guī)律:
【權(quán)利要求】
1.一種ALD設(shè)備，包括蓋板和與蓋板配合的主體腔室，其特征在于， 所述蓋板的內(nèi)表面設(shè)置有至少兩個氣路單元組，每個氣路單元組包括至少一個氣路單元，該至少兩個氣路單元組用于通入不同的反應源氣體； 所述每個氣路單元包括多個氣流通道，多個氣流通道通過間隔層相間隔，且每個氣流通道與蓋板的外表面上設(shè)置的氣孔相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的ALD設(shè)備，其特征在于， 每個氣路單元包括第一氣流通道、第一間隔層、第二氣流通道、第二間隔層； 所述第一氣流通道用于通入反應源氣體； 所述第二氣流通道用于將未發(fā)生反應的反應源氣體抽出； 所述第一間隔層設(shè)于第一氣流通道與第二氣流通道之間，第二間隔層設(shè)于第二氣流通道和第三氣流通道之間。
3.如權(quán)利要求2所述的ALD設(shè)備，其特征在于，各間隔層相對于從蓋板內(nèi)表面向外突出。
4.如權(quán)利要求3所述的ALD設(shè)備，其特征在于，所述第一間隔層的突出量不高于所述第二間隔層。
5.如權(quán)利要求3所述的ALD設(shè)備，其特征在于，所述各間隔層環(huán)形，氣體由第一、三通道流向第二通道時都要通過第一、二環(huán)形間隔層與主體腔室之間的縫隙。
6.如權(quán)利要求2所述的ALD設(shè)備，其特征在于，在所述蓋板上不同于各組氣路單元的位置上還開有一個氣流通道，其用于導入除了反應源氣體之外的輔助性氣體。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的ALD設(shè)備，其特征在于，所述主體腔室中具有承載盤，其用于承載需要進行ALD工藝的元器件。
8.如權(quán)利要求7所述的ALD設(shè)備，其特征在于，承載盤的上表面具有凹槽，所述凹槽中用于放置所述要進行ALD工藝的元器件。
9.如權(quán)利要求7所述的ALD設(shè)備，其特征在于，所述承載盤連接有旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，從而在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的帶動下進行旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求7所述的ALD設(shè)備，其特征在于，一個氣路單元組中的進氣口通入水蒸氣或含有水蒸氣的混合氣體，沒有通入水蒸氣的氣路單元組中的至少有一個氣路單元的抽氣通過管道連接露點儀；通入含水蒸氣的氣路單元組中的任何一個氣路單元的進氣管道和抽氣管道都不與上述露點儀連接。
11.一種應用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法，其特征在于，所述ALD設(shè)備是如權(quán)利要求10所述的ALD設(shè)備，水蒸氣通過氣體的擴散作用通過第二與第三通道之間的間隔區(qū)擴散到第三氣流通道，并通過第三氣流通道進入第二組氣路單元的的排空管道，被露點儀檢測到。
12.如權(quán)利要求11所述的應用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法，其特征在于，將K2與Kl的差值控制在一個范圍之內(nèi)，所述Kl為反應源入口通含有水蒸氣的惰性氣體時露點儀的示數(shù)，K2為反應源入口通不含有水蒸氣的惰性氣體時露點儀的示數(shù)。
13.如權(quán)利要求12所述的應用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法，其特征在于，所述范圍為不大于10攝氏度。
14.如權(quán)利要求12所述的應用于ALD設(shè)備的反應源擴散分布檢測與控制方法，其特征在于，當K2與Kl的差值 大于10攝氏度時，將第三氣流通道的惰性氣體流量加大。
【文檔編號】C23C16/455GK103882410SQ201410154760
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】趙萬順, 張峰, 王雷, 曾一平 申請人:中國科學院半導體研究所