[发明专利]一种原子层、分子层沉积设备及沉积方法

说明书

本发明提供了一种原子层、分子层沉积设备及沉积方法。本发明的原子层、分子层沉积设备，沉积腔体外壁面对应样品台处设有第一加热部件，沉积腔体外壁面位于样品台之外的位置设有至少一个第二加热部件，即沉积腔体采用多温区加热方式，第一加热部件对应的加热温度为待沉积样品薄膜生长的温度，而第二加热部件对应的加热温度则低于待沉积样品薄膜生长的温度，采用多温区加热方式，降低了设备对于密封胶圈的耐温需求；多个前驱体源瓶通过一转多转接件与第一管道另一端连通，前驱体源瓶之间为并联方式，由于每个前驱体源瓶均连通有载气管路，因此，每一个前驱体都会进行载气负载，避免了前驱体源之间的交叉污染。

技术领域

本发明涉及原子层沉积技术领域，尤其涉及一种原子层、分子层沉积设备及沉积方法。

背景技术

原子层、分子层沉积(ALD/MLD)技术已成为纳米技术各个领域重要的镀膜技术，如半导体加工和微电子，生物医学应用和防护涂层等。相较于其它镀膜薄膜技术(物理气相沉积：磁控溅射，蒸镀，离子束溅射等)，ALD/MLD技术可实现：原子/分子尺度控制薄膜厚度和优越的台阶覆盖率，三维共形性，连续的无针孔沉积，低温沉积及良好的可扩展性。

在逻辑芯片方面，在28纳米及以下产线对镀膜厚度及精度控制的要求大幅增高，ALD/MLD设备及其工艺技术正逐渐成为制造工艺向更小制程发展的重要设备支撑技术。然而，对于传统的平面进气方式的ALD设备(如国外厂商ASM)，其面临的主要难题是进源口处薄膜厚度较厚，导致大片晶圆上沉积薄膜的厚度不均匀，不利于实验室研发及工业化生产需求。ASM提出通过旋转样品台的方式来提升薄膜厚度的均匀性，但其没有从本质上解决进源口薄膜速率较快的问题，且旋转样品台的引入会导致腔室内存在缝隙，会导致前驱体的微量积存，进而导致类化学气相沉积(类CVD模式)的出现，无法确保薄膜厚度的均匀性。

对于平面进气式ALD/MLD设备的加热方式：①反应腔室整体加热方式增加了其对密封胶圈的耐温需求；②反应腔室整体加热，样品台单独加热：此种加热方式在一定程度上降低其对密封胶圈耐温的需求，但样品台与外腔体间存在缝隙，这极大损害了反应腔室的泵抽速率，且在反应过程中易积存前驱体，导致制备薄膜的均匀性差，不满足科研及工业生产需求。

对于传统平面进气式ALD/MLD设备的前驱体装载方式：各路前驱体与反应腔室之间的管气路程差异大。若同一管路上前驱体源大于2个，距离反应腔室最远的前驱体会在多路载气的负载下通过距离反应腔室最近前驱体的三通口，因载气量差异，易导致源倒灌现象。公共管路与源瓶距离过近，路过的前驱体容易扩散到附近前驱体阀门处，造成污染。

综上所述，现有技术存在的问题是：一体式加热方式对密封胶圈的耐热要求高。传统前驱体的装载方式：公共管路与源瓶距离过近，路过的前驱体容易扩散到附近前驱体阀门处，造成污染；双路进源方式导致进薄膜厚度不均匀，不满足工业化生产需求。对于目前传统平面进气式ALD/MLD设备存在的问题，有必要对此进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种原子层、分子层沉积设备及沉积方法，以解决现有技术存在的缺陷。

第一方面，本发明提供了一种原子层、分子层沉积设备，包括：

沉积腔体，其内设有样品台，所述沉积腔体外壁面对应所述样品台处设有第一加热部件，所述沉积腔体外壁面位于所述样品台之外的位置设有至少一个第二加热部件；

第一管道，其一端与所述沉积腔体一侧连通，所述第一管道外壁设有第三加热部件，所述第一管道外侧连通有氮气管，所述氮气管上设有第一阀门，所述第一管道位于氮气管下方设有第二阀门；

多个前驱体源瓶，其通过转接件与所述第一管道另一端连通；

第二管道，其一端与所述沉积腔体另一侧连通，所述第二管道外壁设有第四加热部件，所述第二管道上设有第三阀门；

真空泵，其与所述第二管道另一端连通。