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CN112813422B - 一种基于腔体互联的沉积方法和沉积设备 - Google Patents

一种基于腔体互联的沉积方法和沉积设备 Download PDF

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CN112813422B CN202011629421.2A CN202011629421A CN112813422B CN 112813422 B CN112813422 B CN 112813422B CN 202011629421 A CN202011629421 A CN 202011629421A CN 112813422 B CN112813422 B CN 112813422B
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Abstract

本发明公开了一种基于腔体互联的沉积设备，包括真空调配平台(1)、至少二个反应腔室组(2)、加载腔体(3)、至少一个热型原子层沉积室(4)、至少一个预清洗腔室(5)、至少一个热处理腔室(6)和调配管理器(7)；所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、热型原子层沉积室(4)预清洗腔室(5)和热处理腔室(6)以环绕所述真空调配平台(1)的方式布置；所述自动输送机器人(8)和所述调配管理器(7)数据通信连接，所述自动输送机器人(8)用于在所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、热型原子层沉积室(4)、预清洗腔室(5)和热处理腔室(6)之间调配传输晶圆基体。本发明的采用磁悬浮制程扫描传感系统，实现上下浮动，从而更好的扫描到全面反应腔室，更好的监视相应的反应腔室。

Description

一种基于腔体互联的沉积方法和沉积设备
技术领域
本发明涉及原子层沉积技术领域，具体为一种基于腔体互联的沉积方法和沉积设备。
背景技术
单原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)，又称原子层沉积或原子层外延(atomic layer epitaxy)，它是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。区别于普通CVD或PECVD原理，ALD可沉积超薄的、高深宽比的膜层。通过在工艺循环周期内分步向真空腔内添加前驱体、实现对膜层厚度的精确控制，可用于沉积Al2O3、HfO2、ZrO2、TiO2、TiN、TaN和ALN等多种薄膜。最初是由芬兰科学家提出并用于多晶荧光材料ZnS：Mn以及非晶Al2O3绝缘膜的研制，这些材料是用于平板显示器。由于这一工艺涉及复杂的表面化学过程和低的沉积速度，直至上世纪80年代中后期该技术并没有取得实质性的突破。
但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。到了20世纪90年代中期，人们对这一技术的兴趣在不断加强，这主要是由于微电子和深亚微米芯片技术的发展要求器件和材料的尺寸不断降低，而器件中的高宽比不断增加，这样所使用材料的厚度降低至几个纳米数量级。
因此原子层沉积技术的优势就体现出来，如单原子层逐次沉积，沉积层极均匀的厚度和优异的一致性等就体现出来，而沉积速度慢的问题就不重要了。以下主要讨论原子层沉积原理和化学，原子层沉积与其他相关技术的比较，原子层沉积设备，原子层沉积的应用和原子层沉积技术的发展。
专利CN204080102U公开一种原子层沉积设备，揭示了一种原子层沉积设备，该原子层沉积设备包括：传送室；分别与所述传送室连通的预清洗室、热处理室、加载闭锁室、以及多个反应室；与所述加载闭锁室连通的前端模块；其中，在所述多个反应室中经由工艺气体的反应将原子层沉积于基材的表面；所述传送室中配备有机械手臂用于在所述传送室和预清洗室、热处理室、加载闭锁室、以及多个反应室之间传递基材；所述前端模块经配置为自动地与所述加载闭锁室之间传递基材。由于原子层沉积反应速度慢、耗时长，造成产能的瓶颈主要在反应室。传送室、预清洗室、热处理室、加载闭锁室等的处理效率均远超过反应室。通过一组传送室、预清洗室、热处理室、加载闭锁室与多个反应室的组合，可以在提高产能的同时降低设备成本。根据本实用新型的某些实施例，通过错开各反应室的工作周期，可以在一个反应室的反应周期内执行另一反应室的装载或卸载，从而节约了等待时间、进一步提高了生产效率。
专利CN101061253A公开一种使用批式制程腔室的基材处理装置，本发明的态样包含一种利用适于在一或多个批式及/或单一基材制程腔室中处理基材以增加该系统产能的多腔室制程系统(例如集结式机台)处理基材的方法及设备。在一实施例中，一系统是经配置以执行一基材制程程序，其仅含有批式制程腔室，或批式及单一基材制程腔室，以最佳化产能并最小化制程缺陷。在一实施例中，使用批式制程腔室来增加系统产能，通过在其中执行与该基材制程程序中其他制程配方步骤相比特别冗长的制程配方步骤。本发明的态样也包含一种传送前驱物至制程腔室的设备及方法，因此可重复执行ALD(原子层沉积)或CVD(化学气相沉积)沉积制程；能够处理基材而使其符合所要求的元件效能目标并增加系统产能，因而降低制程程序COO的系统、方法及设备仍有高度需求。
专利CN103103497A公开了一种原子层沉积设备，本发明涉及微电子器件制造技术领域，具体涉及一种原子层沉积设备。所述原子层沉积设备，包括腔室和直流电源，所述腔室内设有加热盘及设置在所述加热盘上的匀热盘，所述匀热盘上设有绝缘导热层，所述绝缘导热层上设有导电盘，所述导电盘通过电线与所述直流电源的正极连接。本发明是在薄膜的表面垂直的方向上加上一直流电压，由于电场的方向与薄膜形成势的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整个ALD过程中在表面的移动成核，从而实现二维薄膜的生长。本发明是在薄膜的表面垂直的方向上加上一直流电压，由于电场的方向与薄膜形成势的方向相反，抑制薄膜表面的成核形成能，阻止了薄膜原子在整个ALD过程中在表面的移动成核，从而实现二维薄膜的生长。
专利CN211879343U公开了一种半导体加工设备，用于对晶圆进行加工，所公开的半导体加工设备包括：真空互锁腔室；多个设备主体，设备主体包括传输平台，在传输平台的周向上排布有至少两个反应腔室；暂存通道，任意相邻的两个设备主体通过暂存通道相连通，暂存通道用于暂存晶圆；多个设备主体中的一者与真空互锁腔室相连，传输平台可在真空互锁腔室与反应腔室之间、暂存通道与真空互锁腔室之间以及暂存通道与反应腔室之间传送晶圆。上述方案能够解决半导体加工设备产能较低的问题。本实用新型实施例公开的半导体加工设备中，通过调整半导体加工设备的布局方式，以使多个设备主体叠加组合，且每个设备主体具有至少两个反应腔室，此种布局的半导体加工设备，能够有效地增加反应腔室的数量，从而该半导体加工设备具有较多的反应腔室，进而提高该半导体加工设备的产能，提高该半导体加工设备的产品竞争力。
但目前，存在如下技术问题：
(1)ALD技术沉积速度慢，有的工艺要求在晶圆上做表面的预处理，且处理完不能暴露于大气；所述的工艺工序没有很好地统筹；都在每个工艺等待时间长；
(2)本发明可以在保持真空环境中，采用不同的腔体做完整道工艺，且根据不同制程的时间调整其产能的匹配。
面对上述技术问题，人们希望提供一种能够快速协调多个芯片制作腔室，从而依据制程时间统筹各制作腔室，从而更好和快速制造芯片，减小设备的空间。但到目前为止，现有技术中并无有效办法解决上述技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于腔体互联的沉积方法和沉积设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于腔体互联的沉积设备，其采用ALD技术，包括真空调配平台、至少二个反应腔室组、加载腔体、至少一个热型原子层沉积室、至少一个预清洗腔室、至少一个热处理腔室和调配管理器；
其中；所述反应腔室组、加载腔体、热型原子层沉积室预清洗腔室和热处理腔室以环绕所述真空调配平台的方式布置；所述真空调配平台保持真空无尘环境状态，包括自动输送机器人，所述自动输送机器人和所述调配管理器数据通信连接，所述自动输送机器人用于在所述反应腔室组、加载腔体、热型原子层沉积室、预清洗腔室和热处理腔室之间调配传输晶圆基体；
所述加载腔体包括真空门板阀、交流/直流电源箱和加载室，其中，所述真空门板阀设置于所述加载腔体的一端，所述加载室设置于加载腔体的中部，所述交流/直流电源箱设置于所述加载腔体内所述加载室的两侧；从而实现需要加工的晶圆基体传输并投入至所述真空调配平台；
其中，所述反应腔室组为刻蚀腔室组；每个所述反应腔室组包括成矩阵阵列布置的多个反应腔单体；所述矩阵阵列为M层＊N列的形式设置，其中每层设置一个计时器，M＞1，N＞1，所述计时器用于记录当前制程的剩余时间t1；
所述热型原子层沉积室用作Al2O3沉积；所述热型原子层沉积室、所述反应腔室组、所述预清洗腔室和所述热处理腔室以一定比例间隔布置，每个所述热型原子层沉积室包括第二计时器，所述第二计时器用于记录当前制程的剩余时间t2；
所述真空调配平台内设置有环形轨道和扫描传感系统，所述扫描传感系统布置于所述环形轨道上，并且所述扫描传感系统能够在所述真空调配平台内的所述环形轨道上滑动实现绕所述环形轨道的周向转动，从而实现扫描所述反应腔室组和所述热型原子层沉积室、所述计时器和第二计时器，以获得所述反应腔室组和所述热型原子层沉积室的剩余制程时间t1、t2和工作制程情况；
所述调配管理器还和所述扫描传感系统数据通信连接，从而所述调配管理器获取所述扫描传感系统监测到所述反应腔单体的当前是否存在晶圆制造制程和剩余制程时间t1，并存储处于空闲状态的所述反应腔单体、所述热型原子层沉积室、所述预清洗腔室、所述热处理腔室的位置；当检测到剩余制程时间t1处于第一时间内时，此时晶圆基体即将完成，需要进行下一个工作制程，此时所述调配管理器其中的某些反应腔单体即将要完成当前制程时，为其搜索下个工作制程需要的反应腔室位置，并将该反应腔标注为即将使用状态；并在完成当前制程时将相应的反应腔室的位置信息发送给所述自动输送机器人，从而所述自动输送机器人将完成当前制程的晶圆材料传输至下一个工作制程的反应腔单体，同时在所述调配管理标注为正在使用，所述计时器开始记录当前制程的剩余时间。
优选的，所述反应腔室组至少为2组，其中2组反应腔体室分别为用作表面预处理的刻蚀腔组，制程时间为2-10分钟，所述预清洗腔室为用于对晶圆基体进行处理前的清洗，所述热型原子层沉积室，其用作AL2O3沉积，制程时间为60分钟。
优选的，所述扫描传感系统上设置有磁性块，所述环形轨道上设置磁性圆盘，所述磁性圆盘和所述磁性块的磁极性相同，从而实现所述扫描传感系统磁悬浮状态，通过控制所述磁性圆盘的磁力强弱，从而实现所述扫描传感系统上下浮动，以便扫描到所有层的反应腔组。
优选的，所述反应腔室组、加载腔体、热型原子层沉积室、预清洗腔室、热处理腔室和所述真空调配平台均以统一标准连接口的形式连接，从而实现所述反应腔室组、加载腔体、预清洗腔室、热处理腔室和热型原子层沉积室和所述真空调配平台能够进行模块化安装，以便根据制程时间和制程进度的不同合理匹配所述反应腔室组、加载腔体和热型原子层沉积室的数量。
优选的，根据晶圆制程的使用时间的不同，采用每2-4个所述反应腔室组2之间设置一个热型原子层沉积室或一个热处理腔室的间隔方式布置。
优选的，在晶圆制造过程中，根据制程时间配置刻蚀腔单元为单片或多片平行式设计的方式执行所述热型原子层沉积室中AL2O3沉积采用25片或25＊2平行式设计。
优选的，所述扫描传感系统包括一个圆环状体，所述圆环状体套设于所述环形轨道内，所述环形轨道和所述圆环状体形成步进电机的形式，从而所述扫描传感系统可以定位到具体位置进行扫描操作。
优选的，所述调配管理器在对多个反应腔单体的晶圆材料加工分配时，采用需要使晶圆基体移动最短距离为目标进行调配，以减少所述自动输送机器人的传输晶圆基体的传输距离，以便快速进行工作。
优选的，所述反应腔室组至少为2组，其中2组腔体分别为用作表面预处理的刻蚀腔组，制程时间为2-10分钟。
另外一方面，本申请还提供一种基于腔体互联的沉积方法，包括基于腔体互联的沉积设备，具体晶圆加工方法如下；
步骤S1，根据当前的加工制程合理配置反应腔室组、加载腔体、热型原子层沉积室、预清洗腔室和热处理腔室的数量，并进行组装，并调试真空调配平台、反应腔室组、加载腔体，热型原子层沉积室、预清洗腔室、热处理腔室和调配管理器，使所述基于腔体互联的沉积设备工作正常；
步骤S2，将晶圆基体料加入至所述基于腔体互联的沉积设备中，所述基于腔体互联的沉积设备开始晶圆制程工作；
步骤S3，所述计时器和所述第二计时器分别在当前相应的反应腔单体投入材料后开始进行记录当前制程的剩余时间t1和所述当前制程的剩余时间t2，标记当前的工作状态；
步骤S4，所述扫描传感系统在所述环形轨道转动过程中，不断扫描所述反应腔单元获取当前制程的剩余时间t1和工作状态；
步骤S5，所述调配管理器获取所述扫描传感系统监测到所述反应腔单体的当前工作情况和当前制程的剩余时间；当其中的某些反应腔单体即将要完成当前制程时，为其搜索下个工作制程需要的反应腔单元；
步骤S6，在完成当前制程时将相应的下一制程的反应腔室的位置信息发送给所述自动输送机器人，从而所述自动输送机器人将完成当前制程的晶圆基体传输至下一个工作制程。
优选的，所述调配管理器在对多个反应腔单体的晶圆基体加工分配时，采用需要使晶圆基体移动最短距离为目标进行调配，以减少所述自动输送机器人的传输晶圆基体的传输距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的基于腔体互联的沉积设备，在保持真空环境中，采用不同的腔体做完整道工艺，且根据不同制程的时间合理分配腔体产能，批量化生产，提高设备利用率实现更好的产能的匹配，提高晶圆制造效率。
2.本发明的基于腔体互联的沉积设备，采用磁悬浮制程扫描传感系统，实现上下浮动，从而更好的扫描到全面反应腔室，更好的监视相应的反应腔室。
3.本发明的基于腔体互联的沉积设备，多个腔室采用真空互联方式，从而实现在真空环境中传输不同制程的晶圆，避免每部工艺中间二次异常反应。
4.本发明的基于腔体互联的沉积设备，采用标准统一接口，可以方便拆卸组合反应腔室组、加载腔室，从而实现根据晶圆工作进度合理配置各种制程功能的腔室数量，以便最大利用腔室，提高芯片生产效率。
5.本发明的基于腔体互联的沉积设备，反应腔室组采用矩阵阵列布置，从而可以更好的布置腔室，并利用传感设备检测腔室单元的工作状态，以便实时调整工作腔室。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的真空调配平台的俯视结构示意图；
图3为本发明的真空调配平台的俯视正视结构示意图；
图4为本发明的反应腔室组的矩阵阵列结构示意图。
图中：1、真空调配平台；2、反应腔室组；3、加载腔体；4、热型原子层沉积室；5、预清洗腔室；6、热处理腔室；7、调配管理器；8、自动输送机器人；9、真空门板阀；10、交流/直流电源箱；11、加载室；12、计时器；13、反应腔单体；14、环形轨道；15、扫描传感系统；16、磁性圆盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例一：
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于腔体互联的沉积设备，其采用ALD技术，包括真空调配平台(1)、至少二个反应腔室组(2)、加载腔体(3)、至少一个热型原子层沉积室(4)、至少一个预清洗腔室(5)、至少一个热处理腔室(6)和调配管理器(7)；
其中；所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、热型原子层沉积室(4)预清洗腔室(5)和热处理腔室(6)以环绕所述真空调配平台(1)的方式布置；所述真空调配平台(1)保持真空无尘环境状态，包括自动输送机器人(8)，所述自动输送机器人(8)和所述调配管理器(7)数据通信连接，所述自动输送机器人(8)用于在所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、热型原子层沉积室(4)、预清洗腔室(5)和热处理腔室(6)之间调配传输晶圆基体；
所述加载腔体(3)包括真空门板阀(9)、交流/直流电源箱(10)和加载室(11)，其中，所述真空门板阀(9)设置于所述加载腔体(3)的一端，所述加载室(11)设置于加载腔体(3)的中部，所述交流/直流电源箱(10)设置于所述加载腔体(3)内所述加载室(11)的两侧；从而实现需要加工的晶圆基体传输并投入至所述真空调配平台(1)；
其中，所述反应腔室组(2)为刻蚀腔室组；每个所述反应腔室组(2)包括成矩阵阵列布置的多个反应腔单体(13)；所述矩阵阵列为M层＊N列的形式设置，其中每层设置一个计时器(12)，M＞1，N＞1，所述计时器用于记录当前制程的剩余时间t1；
所述热型原子层沉积室(4)用作Al203沉积；所述热型原子层沉积室(4)、所述反应腔室组(2)、所述预清洗腔室(5)和所述热处理腔室(6)以一定比例间隔布置，每个所述热型原子层沉积室(4)包括第二计时器，所述第二计时器用于记录当前制程的剩余时间t2；
所述真空调配平台(1)内设置有环形轨道(14)和扫描传感系统(15)，所述扫描传感系统(15)布置于所述环形轨道上，并且所述扫描传感系统(15)能够在所述真空调配平台(1)内的所述环形轨道上滑动实现绕所述环形轨道(14)的周向转动，从而实现扫描所述反应腔室组(2)和所述热型原子层沉积室(4)、所述计时器(12)和第二计时器，以获得所述反应腔室组(2)和所述热型原子层沉积室(4)的剩余制程时间t1、t2和工作制程情况；
所述调配管理器(7)还和所述扫描传感系统(15)数据通信连接，从而所述调配管理器(7)获取所述扫描传感系统(15)监测到所述反应腔单体(13)的当前是否存在晶圆制造制程和剩余制程时间t1，并存储处于空闲状态的所述反应腔单体(13)、所述热型原子层沉积室(4)、所述预清洗腔室(5)、所述热处理腔室(6)的位置；当检测到剩余制程时间t1处于第一时间内时，此时晶圆基体即将完成，需要进行下一个工作制程，此时所述调配管理器(7)其中的某些反应腔单体(6)即将要完成当前制程时，为其搜索下个工作制程需要的反应腔室位置，并将该反应腔标注为即将使用状态；并在完成当前制程时将相应的反应腔室的位置信息发送给所述自动输送机器人(10)，从而所述自动输送机器人(10)将完成当前制程的晶圆材料传输至下一个工作制程的反应腔单体，同时在所述调配管理标注为正在使用，所述计时器开始记录当前制程的剩余时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：所述反应腔室组至少为2组，其中2组反应腔体室分别为用作表面预处理的刻蚀腔组，制程时间为2-10分钟，所述预清洗腔室(5)为用于对晶圆基体进行处理前的清洗，所述热型原子层沉积室(4)，其用作AL2O3沉积，制程时间为60分钟。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：所述扫描传感系统(15)上设置有磁性块，所述环形轨道(14)上设置磁性圆盘(16)，所述磁性圆盘(16)和所述磁性块的磁极性相同，从而实现所述扫描传感系统(15)磁悬浮状态，通过控制所述磁性圆盘(16)的磁力强弱，从而实现所述扫描传感系统(15)上下浮动，以便扫描到所有层的反应腔组(2)。
4.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、热型原子层沉积室(4)、预清洗腔室(5)、热处理腔室(6)和所述真空调配平台(1)均以统一标准连接口的形式连接，从而实现所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)、预清洗腔室(5)、热处理腔室(6)和热型原子层沉积室(4)和所述真空调配平台能够进行模块化安装，以便根据制程时间和制程进度的不同合理匹配所述反应腔室组(2)、加载腔体(3)和热型原子层沉积室(4)的数量。
5.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：根据晶圆制程的使用时间的不同，采用每2-4个所述反应腔室组2之间设置一个热型原子层沉积室(4)或一个热处理腔室(6)的间隔方式布置。
6.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：在晶圆制造过程中，根据制程时间配置刻蚀腔单元为单片或多片平行式设计的方式执行；所述热型原子层沉积室(4)中AL2O3沉积采用25片或25＊2平行式设计。
所述扫描传感系统15包括一个圆环状体17，所述圆环状体17套设于所述环形轨道14内，所述环形轨道14和所述圆环状体17形成步进电机的形式，从而所述扫描传感系统15可以定位到具体位置进行扫描操作。
所述调配管理器5在对多个反应腔单体6的晶圆材料加工分配时，采用需要使晶圆基体移动最短距离为目标进行调配，以减少所述自动输送机器人的传输晶圆基体的传输距离，以便快速进行工作。
具体实施例二：
另外一方面，本申请还提供一种基于腔体互联的沉积方法，包括基于腔体互联的沉积设备，具体晶圆加工方法如下；
步骤S1，根据当前的加工制程合理配置反应腔室组2、加载腔体3、热型原子层沉积室4、预清洗腔室5和热处理腔室6的数量，并进行组装，并调试真空调配平台1、反应腔室组2、加载腔体3，热型原子层沉积室4、预清洗腔室5、热处理腔室6和调配管理器7，使所述基于腔体互联的沉积设备工作正常；
步骤S2，将晶圆基体料加入至所述基于腔体互联的沉积设备中，所述基于腔体互联的沉积设备开始晶圆制程工作；
步骤S3，所述计时器和所述第二计时器分别在当前相应的反应腔单体投入材料后开始进行记录当前制程的剩余时间t1和所述当前制程的剩余时间t2，标记当前的工作状态；
步骤S4，所述扫描传感系统15在所述环形轨道14转动过程中，不断扫描所述反应腔单元获取当前制程的剩余时间t1和工作状态；
步骤S5，所述调配管理器7获取所述扫描传感系统15监测到所述反应腔单体13的当前工作情况和当前制程的剩余时间；当其中的某些反应腔单体13即将要完成当前制程时，为其搜索下个工作制程需要的反应腔单元13；
步骤S6，在完成当前制程时将相应的下一制程的反应腔室的位置信息发送给所述自动输送机器人8，从而所述自动输送机器人8将完成当前制程的晶圆基体传输至下一个工作制程。
所述调配管理器7在对多个反应腔单体13的晶圆基体加工分配时，采用需要使晶圆基体移动最短距离为目标进行调配，以减少所述自动输送机器人的传输晶圆基体的传输距离。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于腔体互联的沉积设备，其采用ALD技术，包括真空调配平台（1）、至少二个反应腔室组（2）、加载腔体（3）、至少一个热型原子层沉积室（4）、至少一个预清洗腔室（5）、至少一个热处理腔室（6）和调配管理器（7）；
其中；所述反应腔室组（2）、加载腔体（3）、热型原子层沉积室（4）预清洗腔室（5）和热处理腔室（6）以环绕所述真空调配平台（1）的方式布置；所述真空调配平台（1）保持真空无尘环境状态，包括自动输送机器人（8），所述自动输送机器人（8）和所述调配管理器（7）数据通信连接，所述自动输送机器人（8）用于在所述反应腔室组（2）、加载腔体（3）、热型原子层沉积室（4）、预清洗腔室（5）和热处理腔室（6）之间调配传输晶圆基体；
其特征在于：
所述加载腔体（3）包括真空门板阀（9）、交流/直流电源箱（10）和加载室（11），其中，所述真空门板阀（9）设置于所述加载腔体（3）的一端，所述加载室（11）设置于加载腔体（3）的中部，所述交流/直流电源箱（10）设置于所述加载腔体（3）内所述加载室（11）的两侧；从而实现需要加工的晶圆基体传输并投入至所述真空调配平台（1）；
其中，所述反应腔室组（2）为刻蚀腔室组；每个所述反应腔室组（2）包括成矩阵阵列布置的多个反应腔单体（13）；所述矩阵阵列为M层*N列的形式设置，其中每层设置一个计时器（12），M>1，N>1，所述计时器用于记录当前制程的剩余时间t1；
所述热型原子层沉积室（4）用作Al203沉积；所述热型原子层沉积室（4）、所述反应腔室组（2）、所述预清洗腔室（5）和所述热处理腔室（6）以一定比例间隔布置，每个所述热型原子层沉积室（4）包括第二计时器, 所述第二计时器用于记录当前制程的剩余时间t2；
所述真空调配平台（1）内设置有环形轨道（14）和扫描传感系统（15），所述扫描传感系统（15）布置于所述环形轨道上，并且所述扫描传感系统（15）能够在所述真空调配平台（1）内的所述环形轨道上滑动实现绕所述环形轨道（14）的周向转动，从而实现扫描所述反应腔室组（2）和所述热型原子层沉积室（4）、所述计时器（12）和第二计时器，以获得所述反应腔室组（2）和所述热型原子层沉积室（4）的剩余制程时间t1、t2和工作制程情况；
所述调配管理器（7）还和所述扫描传感系统（15）数据通信连接，从而所述调配管理器（7）获取所述扫描传感系统（15）监测到所述反应腔单体（13）的当前是否存在晶圆制造制程和剩余制程时间t1，并存储处于空闲状态的所述反应腔单体（13）、所述热型原子层沉积室（4）、所述预清洗腔室（5）、所述热处理腔室（6）的位置；当检测到剩余制程时间t1处于第一时间内时，此时晶圆基体即将完成，需要进行下一个工作制程，此时所述调配管理器（7）其中的某些反应腔单体（13）即将要完成当前制程时，为其搜索下个工作制程需要的反应腔室位置，并将该反应腔标注为即将使用状态；并在完成当前制程时将相应的反应腔室的位置信息发送给所述自动输送机器人（8），从而所述自动输送机器人（8）将完成当前制程的晶圆材料传输至下一个工作制程的反应腔单体，同时在所述调配管理标注为正在使用，所述计时器开始记录当前制程的剩余时间；
所述扫描传感系统（15）上设置有磁性块，所述环形轨道（14）上设置磁性圆盘（16），所述磁性圆盘（16）和所述磁性块的磁极性相同，从而实现所述扫描传感系统（15）磁悬浮状态，通过控制所述磁性圆盘（16）的磁力强弱，从而实现所述扫描传感系统（15）上下浮动，以便扫描到所有层的反应腔室组（2）；
所述扫描传感系统（15）包括一个圆环状体（17），所述圆环状体（17）套设于所述环形轨道（14）内，所述环形轨道（14）和所述圆环状体（17）形成步进电机的形式，从而所述扫描传感系统（15）可以定位到具体位置进行扫描操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：所述反应腔室组至少为2组，其中2组反应腔室组分别为用作表面预处理的刻蚀腔组，制程时间为2-10分钟，所述预清洗腔室（5）为用于对晶圆基体进行处理前的清洗，所述热型原子层沉积室（4），其用作AL2O3沉积，制程时间为60分钟。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：所述反应腔室组（2）、加载腔体（3）、热型原子层沉积室（4)、预清洗腔室（5）、热处理腔室（6）和所述真空调配平台（1）均以统一标准连接口的形式连接，从而实现所述反应腔室组（2）、加载腔体（3）、预清洗腔室（5）、热处理腔室（6）和热型原子层沉积室(4)和所述真空调配平台能够进行模块化安装，以便根据制程时间和制程进度的不同合理匹配所述反应腔室组（2）、加载腔体（3）和热型原子层沉积室(4)的数量。
4.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：根据晶圆制程的使用时间的不同，采用每2-4个所述反应腔室组2之间设置一个热型原子层沉积室(4)或一个热处理腔室（6）的间隔方式布置。
5.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：在晶圆制造过程中，根据制程时间配置刻蚀腔单元为单片或多片平行式设计的方式执行；所述热型原子层沉积室（4）中AL2O3沉积采用25片或25*2平行式设计。
6.根据权利要求1所述的一种基于腔体互联的沉积设备，其特征在于：所述调配管理器（7）在对多个反应腔单体（13）的晶圆材料加工分配时，采用需要使晶圆基体移动最短距离为目标进行调配，以减少所述自动输送机器人的传输晶圆基体的传输距离，以便快速进行工作。
7.一种基于腔体互联的沉积方法，包括权利要求1-6中任意一项的基于腔体互联的沉积设备，具体晶圆加工方法如下；
步骤S1，根据当前的加工制程合理配置反应腔室组（2）、加载腔体（3）、热型原子层沉积室(4) 、预清洗腔室（5）和热处理腔室（6）的数量，并进行组装，并调试真空调配平台（1）、反应腔室组（2）、加载腔体（3），热型原子层沉积室(4) 、预清洗腔室（5）、热处理腔室（6）和调配管理器（7），使所述基于腔体互联的沉积设备工作正常；
步骤S2，将晶圆基体料加入至所述基于腔体互联的沉积设备中，所述基于腔体互联的沉积设备开始晶圆制程工作；
步骤S3，所述计时器和所述第二计时器分别在当前相应的反应腔单体投入材料后开始进行记录当前制程的剩余时间t1和所述当前制程的剩余时间t2，标记当前的工作状态；
步骤S4，所述扫描传感系统（15）在所述环形轨道（14）转动过程中，不断扫描所述反应腔单体获取当前制程的剩余时间t1和工作状态；
步骤S5，所述调配管理器（7）获取所述扫描传感系统（15）监测到所述反应腔单体（13）的当前工作情况和当前制程的剩余时间；当其中的某些反应腔单体（13）即将要完成当前制程时，为其搜索下个工作制程需要的反应腔单体（13）；
步骤S6，在完成当前制程时将相应的下一制程的反应腔室的位置信息发送给所述自动输送机器人（8），从而所述自动输送机器人（8）将完成当前制程的晶圆基体传输至下一个工作制程。
8.根据权利要求7所述的一种基于腔体互联的沉积方法，其特征在于：所述调配管理器（7）在对多个反应腔单体（13）的晶圆基体加工分配时，采用需要使晶圆基体移动最短距离为目标进行调配，以减少所述自动输送机器人的传输晶圆基体的传输距离。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101061253A (zh) * 2004-11-22 2007-10-24 应用材料股份有限公司 使用批式制程腔室的基材处理装置
CN103103497A (zh) * 2012-11-21 2013-05-15 中国科学院微电子研究所 一种原子层沉积设备
CN204080102U (zh) * 2014-09-04 2015-01-07 沈阳拓荆科技有限公司 原子层沉积设备
CN107658249A (zh) * 2014-11-06 2018-02-02 应用材料公司 包含将沉积腔室与处理腔室分开的隔离区域的处理系统
JP2018026532A (ja) * 2016-06-03 2018-02-15 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 領域選択堆積用の統合クラスタツール
CN211879343U (zh) * 2020-04-10 2020-11-06 北京北方华创微电子装备有限公司 一种半导体加工设备
CN112074940A (zh) * 2018-03-20 2020-12-11 东京毅力科创株式会社 结合有集成半导体加工模块的自感知校正异构平台及其使用方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060137609A1 (en) * 2004-09-13 2006-06-29 Puchacz Jerzy P Multi-single wafer processing apparatus
US9576811B2 (en) * 2015-01-12 2017-02-21 Lam Research Corporation Integrating atomic scale processes: ALD (atomic layer deposition) and ALE (atomic layer etch)

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101061253A (zh) * 2004-11-22 2007-10-24 应用材料股份有限公司 使用批式制程腔室的基材处理装置
CN103103497A (zh) * 2012-11-21 2013-05-15 中国科学院微电子研究所 一种原子层沉积设备
CN204080102U (zh) * 2014-09-04 2015-01-07 沈阳拓荆科技有限公司 原子层沉积设备
CN107658249A (zh) * 2014-11-06 2018-02-02 应用材料公司 包含将沉积腔室与处理腔室分开的隔离区域的处理系统
JP2018026532A (ja) * 2016-06-03 2018-02-15 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 領域選択堆積用の統合クラスタツール
CN112074940A (zh) * 2018-03-20 2020-12-11 东京毅力科创株式会社 结合有集成半导体加工模块的自感知校正异构平台及其使用方法
CN211879343U (zh) * 2020-04-10 2020-11-06 北京北方华创微电子装备有限公司 一种半导体加工设备

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Patentee before: WUXI YIWEN ELECTRONIC TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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