原子层沉积装置及原子层沉积方法
阅读：237发布：2020-05-13
专利汇可以提供原子层沉积装置及原子层沉积方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是关于一种 原子 层沉积 装置及原子层沉积方法，原子层沉积装置包含具有多个次反应室的反应室、输送装置及多个晶片载台，所述次反应室配置于输送路径上，输送装置沿输送路径输送多个晶片载台，以使每一晶片载台依序与各次反应室相对配合形成密闭的反应环境。其中，各次反应室中分别维持一合适反应的化学气氛状态，藉由使每一欲沉积的晶片依序通过各次反应室中相搭配的不同气氛来完成不同步骤的原子层沉积工艺。，下面是原子层沉积装置及原子层沉积方法专利的具体信息内容。
1.一种原子层沉积装置，该装置至少包含：
一输送装置，具有一输送路径；
一反应室，该反应室具有进入埠及送出埠，并设有至少一隔层以区隔 成多个次反应室，这些次反应室沿输送路径依序配置，所述进入埠连通于 沿输送路径配置的一个次反应室，所述送出埠连通于沿输送路径配置的另 一个次反应室；以及
多个晶片载台，设于输送装置上，各晶片载台具有保护盖；
其中，所述输送装置沿输送路径输送各晶片载台，以使各晶片载台依 序与各次反应室相对配合形成密闭的反应环境。
2.如权利要求1所述的原子层沉积装置，其中所述反应室包含抽气装 置，用以去除自所述次反应室中泄漏的反应气氛。
3.如权利要求1所述的原子层沉积装置，其中所述各次反应室具有独 立的加热装置。
4.如权利要求1所述的原子层沉积装置，其中所述进入埠连通于沿输 送路径配置的第一个次反应室，所述送出埠连通于沿输送路径配置的最后 一个次反应室。
5.如权利要求1所述的原子层沉积装置，其中所述各晶片载台具有抽 气管路。
6.如权利要求1所述的原子层沉积装置，其中所述输送装置为旋转座。
7.如权利要求1所述的原子层沉积装置，其中所述输送装置为输送带。
8.如权利要求1所述的原子层沉积装置，该装置还包含对应于各次反 应室的沉积窗，用以将欲沉积的各晶片表面暴露于其所对应的次反应室的 反应气氛之中。
9.一种原子层沉积方法，该方法至少包含步骤：
将多个晶片分别置于多个晶片载台上；以及
输送这些晶片载台：利用一输送装置使该些晶片载台沿一输送路径依 序被送入一反应室所包含的多个次反应室中，所述晶片载台分别与所述次 反应室相对配合形成密闭的反应环境；
维持所述各次反应室中分别在一反应气氛，分别使各晶片完成原子层 沉积工艺的不同步骤。
10.如权利要求9所述的原子层沉积方法，其中所述各次反应室具有 加热装置，用于调节晶片的温度以配合所述各次反应室的反应气氛。
11.如权利要求9所述的原子层沉积方法，其中所述各晶片载台从反 应室所设置的进入埠开始依序沿所述输送路径进入各次反应室中进行反 应，完成沉积工艺后再经由反应室所设置的送出埠处将完成沉积的各晶片 送离输送装置。
12.如权利要求9所述的原子层沉积方法，其中所述各次反应室中的 反应气氛分别为前驱气体或惰性气体。
13.如权利要求9所述的原子层沉积方法，该方法还包含当晶片载台 输送晶片时，关闭晶片载台所设置的保护盖以保护该晶片载台上的晶片并 防止反应气氛外泄的步骤。
14.如权利要求9所述的原子层沉积方法，该方法还包含当晶片自每 一个次反应室中离开时，利用晶片载台所设置的抽气管路去除反应的副产 物的步骤。
技术领域
本发明是有关于一种原子层沉积装置及原子层沉积方法，特别是有关 于一种藉由具有不同化学气氛的多个次反应室的沉积装置来完成原子层沉 积的方法。
背景技术
原子层沉积法(Atom layer deposition；ALD)为一种化学气相沉积 (Chemical vapor deposition；CVD)，其特色为将欲沉积的晶片于反应室 中依序暴露在两种或两种以上、且具互补特性的前驱气体的气氛下，利用 自我限制(self-limiting)的反应特性，在晶片表面进行选择性化学吸附， 成长出一层非常均匀的原子级厚度的薄膜，依照所需要的薄膜厚度及特性 的不同，重复进行原子层沉积的工艺步骤。
然而，沉积反应室在通入不同的反应气氛之间，必须先进行清净反应室 的步骤以防止气相反应发生，欲完成所需要的薄膜厚度，常需要重复进行通 入(pulse)前驱气体及吹净(purge)反应室的步骤，这样因需置换不同的气 氛，甚至或包含温度的转换，就一般的单一原子层沉积反应室而言，需要相 当的工艺时间来完成一层理想的原子层沉积薄膜，而导致产出效能的低落。
此外，为了使前驱物在基板表面官能基上的沉积能达到饱和，通常会 通入过量的前驱物来确保表面官能基被完全反应，因此一般进入反应室中 之前驱气体只有5％～20％被用来形成薄膜，而之后的吹净步骤将剩余的前驱 气体完全自反应室中移除。随着半导体组件微缩，前驱气体日益昂贵，这 样不但浪费前驱气体，更使得原子层沉积的成本居高不下。
然而，沉积反应室在通入不同的反应气氛之间，必须先进行清净反应室 的步骤以防止气相反应发生，欲完成所需要的薄膜厚度，常需要重复进行通 入(pulse)前驱气体及吹净(purge)反应室的步骤，这样因需置换不同的气 氛，甚至或包含温度的转换，就一般的单一原子层沉积反应室而言，需要相 当的工艺时间来完成一层理想的原子层沉积薄膜，而导致产出效能的低落。
此外，为了使前驱物在基板表面官能基上的沉积能达到饱和，通常会 通入过量的前驱物来确保表面官能基被完全反应，因此一般进入反应室中 之前驱气体只有5％～20％被用来形成薄膜，而之后的吹净步骤将剩余的前驱 气体完全自反应室中移除。随着半导体组件微缩，前驱气体日益昂贵，这 样不但浪费前驱气体，更使得原子层沉积的成本居高不下。
发明内容
因此本发明的目的之一在于提供一种原子层沉积装置，可直接完成一 工艺的不同步骤，不需于单一次反应室中轮流变换温度及气氛，而大幅缩 短原子层沉积工艺的时间，可直接且快速完成沉积或清除工艺，用以改善 传统原子层沉积的工艺繁复造成产出效能低落的问题。
本发明的另一目的在于提供一种原子层沉积方法，用以改善传统原子 层沉积的工艺繁复造成产出效能低落的问题，以及改善传统原子层沉积工 艺会造成原料浪费以致无法降低成本的缺点。
为达上述目的，本发明提供了一种原子层沉积装置，其包含输送装置、 反应室及多个晶片载台。所述输送装置具有输送路径，所述反应室区隔成 多个次反应室，各次反应室依序配置于输送路径上。
具体地，本发明的原子层沉积装置可至少包含：
一输送装置，具有一输送路径；
一反应室，该反应室具有进入埠及送出埠，并设有至少一隔层以区隔 成多个次反应室，这些次反应室沿输送路径依序配置，所述进入埠连通于 沿输送路径配置的一个次反应室，所述送出埠连通于沿输送路径配置的另 一个次反应室；以及
多个晶片载台，设于输送装置上，各晶片载台具有保护盖；
其中，所述输送装置沿输送路径输送各晶片载台，以使各晶片载台依 序与各次反应室相对配合形成密闭的反应环境。
利用本发明的原子层沉积装置，输送装置沿输送路径依序输送每一晶 片载台，从进入埠开始，使每一晶片载台与各次反应室相对配合形成密闭 的反应环境，各次反应室分别维持适合沉积前驱物或清除前驱物的反应气 氛。当晶片进入次反应室中时，由于反应室是动态维持在适合的温度与气 氛，故而可直接且快速完成沉积或清除工艺。藉由各次反应室中分别维持 合适反应的化学气氛状态，使每一欲沉积的晶片依序通过各次反应室中相 搭配的不同气氛来完成不同步骤的原子层沉积工艺，最后将完成沉积的晶 片自送出埠处送出。
本发明的原子层沉积装置中，所述反应室可包含抽气装置，用以去除 自次反应室中泄漏的反应气氛。
本发明的原子层沉积装置中，各次反应室可具有独立的加热装置，可 用于调节晶片的温度以配合各次反应室的反应气氛。
本发明的原子层沉积装置中，所述进入埠可连通于沿输送路径配置的 第一个次反应室，送出埠可连通于沿输送路径配置的最后一个次反应室。
本发明的原子层沉积装置中，所述各晶片载台可具有抽气管路，以配 合反应室中所设置的抽气装置。
本发明的原子层沉积装置中，所述输送装置可为旋转座或输送带等。
本发明的原子层沉积装置还可包含对应于各次反应室的沉积窗，用以 将欲沉积的各晶片表面暴露于其所对应的次反应室的反应气氛之中。
本发明另外提供了一种原子层沉积方法，包含利用原子层沉积装置， 将欲沉积的晶片依序送入多个次反应室中，各次反应室中的温度及气氛已 预先维持在适合沉积前驱物或清除前驱物的条件下，藉由各次反应室中的 化学气氛状态的不同来完成原子层沉积工艺的不同步骤。
本发明的原子层沉积方法利用一种具有输送装置及多个次反应室的原 子层沉积装置取代传统的沉积装置，于每一次反应室中预先安排好每一工 艺步骤所需的反应气氛及条件，随着输送装置依序将晶片送进次反应室中， 可直接完成工艺的不同步骤(例如沉积前驱物及清除前驱物步骤)。
具体地，本发明的原子层沉积方法可至少包含步骤：
将多个晶片分别置于多个晶片载台上；以及
输送这些晶片载台：利用一输送装置使该些晶片载台沿一输送路径依 序被送入一反应室所包含的多个次反应室中，所述晶片载台分别与所述次 反应室相对配合形成密闭的反应环境；
维持所述各次反应室中分别在一反应气氛，分别使各晶片完成原子层 沉积工艺的不同步骤。
本发明的原子层沉积方法中，所述各次反应室可具有加热装置，可用 于调节晶片的温度以配合所述各次反应室的反应气氛。
本发明的原子层沉积方法中，所述各晶片载台可从反应室所设置的进 入埠开始依序沿所述输送路径进入各次反应室中进行反应，完成沉积工艺 后再经由反应室所设置的送出埠处将完成沉积的的各晶片送离输送装置。
本发明的原子层沉积方法中，所述各次反应室中的反应气氛可分别为 前驱气体或惰性气体。
本发明的原子层沉积方法，还可进一步包含当晶片载台输送晶片时， 关闭晶片载台所设置的保护盖以保护该晶片载台上的晶片并防止反应气氛 外泄的步骤。
本发明的原子层沉积方法，还可进一步包含当晶片自每一个次反应室 中离开时，利用晶片载台所设置的抽气管路去除反应的副产物的步骤。
与以往的方法相比较，本发明的原子层沉积方法可省去于单一反应室 中轮流变换温度及气氛的时间，因而可大幅缩短原子层沉积工艺的时间。 此外，每一次反应室中的前驱气体可连续重复使用，多余的前驱气体不需 被清除，藉此可减少前驱气体的浪费，达到降低成本的目的。
此外，反应室区隔成多个次反应室，各次反应室中预先安排好每一工 艺步骤所需的反应气氛及条件不会相互干扰。
附图说明
图1为绘示本发明的一实施例的原子层沉积装置的一个次反应室及晶 片载台的分解示意图。
图2为绘示图1中的次反应室及晶片载台的组合示意图。
图3为绘示本发明的一实施例的原子层沉积装置的示意图。
图4为绘示本发明的再一实施例的原子层沉积装置的示意图。
图中主要符号说明：
100晶片载台 110保护盖 120加热装置
130抽气装置 131空气泵 132抽气管路
133次反应室抽气管路 134晶片载台抽气管路 140晶片
200次反应室第一部分 210进气装置 220沉积窗
250次反应室第二部分 300原子层沉积装置 310反应室
320旋转座 321第一次反应室 322第二次反应室
323第三次反应室 324第四次反应室 330转动轴
351进入埠 352送出埠 400原子层沉积装置
410输送带 411第一次反应室 412第二次反应室
413第三次反应室 414第四次反应室 415第五次反应室
416第六次反应室 417第七次反应室 418第八反应室
420反应室 451进入埠 452送出埠
本发明的另一目的在于提供一种原子层沉积方法，用以改善传统原子 层沉积的工艺繁复造成产出效能低落的问题，以及改善传统原子层沉积工 艺会造成原料浪费以致无法降低成本的缺点。
为达上述目的，本发明提供了一种原子层沉积装置，其包含输送装置、 反应室及多个晶片载台。所述输送装置具有输送路径，所述反应室区隔成 多个次反应室，各次反应室依序配置于输送路径上。
具体地，本发明的原子层沉积装置可至少包含：
一输送装置，具有一输送路径；
一反应室，该反应室具有进入埠及送出埠，并设有至少一隔层以区隔 成多个次反应室，这些次反应室沿输送路径依序配置，所述进入埠连通于 沿输送路径配置的一个次反应室，所述送出埠连通于沿输送路径配置的另 一个次反应室；以及
多个晶片载台，设于输送装置上，各晶片载台具有保护盖；
其中，所述输送装置沿输送路径输送各晶片载台，以使各晶片载台依 序与各次反应室相对配合形成密闭的反应环境。
利用本发明的原子层沉积装置，输送装置沿输送路径依序输送每一晶 片载台，从进入埠开始，使每一晶片载台与各次反应室相对配合形成密闭 的反应环境，各次反应室分别维持适合沉积前驱物或清除前驱物的反应气 氛。当晶片进入次反应室中时，由于反应室是动态维持在适合的温度与气 氛，故而可直接且快速完成沉积或清除工艺。藉由各次反应室中分别维持 合适反应的化学气氛状态，使每一欲沉积的晶片依序通过各次反应室中相 搭配的不同气氛来完成不同步骤的原子层沉积工艺，最后将完成沉积的晶 片自送出埠处送出。
本发明的原子层沉积装置中，所述反应室可包含抽气装置，用以去除 自次反应室中泄漏的反应气氛。
本发明的原子层沉积装置中，各次反应室可具有独立的加热装置，可 用于调节晶片的温度以配合各次反应室的反应气氛。
本发明的原子层沉积装置中，所述进入埠可连通于沿输送路径配置的 第一个次反应室，送出埠可连通于沿输送路径配置的最后一个次反应室。
本发明的原子层沉积装置中，所述各晶片载台可具有抽气管路，以配 合反应室中所设置的抽气装置。
本发明的原子层沉积装置中，所述输送装置可为旋转座或输送带等。
本发明的原子层沉积装置还可包含对应于各次反应室的沉积窗，用以 将欲沉积的各晶片表面暴露于其所对应的次反应室的反应气氛之中。
本发明另外提供了一种原子层沉积方法，包含利用原子层沉积装置， 将欲沉积的晶片依序送入多个次反应室中，各次反应室中的温度及气氛已 预先维持在适合沉积前驱物或清除前驱物的条件下，藉由各次反应室中的 化学气氛状态的不同来完成原子层沉积工艺的不同步骤。
本发明的原子层沉积方法利用一种具有输送装置及多个次反应室的原 子层沉积装置取代传统的沉积装置，于每一次反应室中预先安排好每一工 艺步骤所需的反应气氛及条件，随着输送装置依序将晶片送进次反应室中， 可直接完成工艺的不同步骤(例如沉积前驱物及清除前驱物步骤)。
具体地，本发明的原子层沉积方法可至少包含步骤：
将多个晶片分别置于多个晶片载台上；以及
输送这些晶片载台：利用一输送装置使该些晶片载台沿一输送路径依 序被送入一反应室所包含的多个次反应室中，所述晶片载台分别与所述次 反应室相对配合形成密闭的反应环境；
维持所述各次反应室中分别在一反应气氛，分别使各晶片完成原子层 沉积工艺的不同步骤。
本发明的原子层沉积方法中，所述各次反应室可具有加热装置，可用 于调节晶片的温度以配合所述各次反应室的反应气氛。
本发明的原子层沉积方法中，所述各晶片载台可从反应室所设置的进 入埠开始依序沿所述输送路径进入各次反应室中进行反应，完成沉积工艺 后再经由反应室所设置的送出埠处将完成沉积的的各晶片送离输送装置。
本发明的原子层沉积方法中，所述各次反应室中的反应气氛可分别为 前驱气体或惰性气体。
本发明的原子层沉积方法，还可进一步包含当晶片载台输送晶片时， 关闭晶片载台所设置的保护盖以保护该晶片载台上的晶片并防止反应气氛 外泄的步骤。
本发明的原子层沉积方法，还可进一步包含当晶片自每一个次反应室 中离开时，利用晶片载台所设置的抽气管路去除反应的副产物的步骤。
与以往的方法相比较，本发明的原子层沉积方法可省去于单一反应室 中轮流变换温度及气氛的时间，因而可大幅缩短原子层沉积工艺的时间。 此外，每一次反应室中的前驱气体可连续重复使用，多余的前驱气体不需 被清除，藉此可减少前驱气体的浪费，达到降低成本的目的。
此外，反应室区隔成多个次反应室，各次反应室中预先安排好每一工 艺步骤所需的反应气氛及条件不会相互干扰。
附图说明
图1为绘示本发明的一实施例的原子层沉积装置的一个次反应室及晶 片载台的分解示意图。
图2为绘示图1中的次反应室及晶片载台的组合示意图。
图3为绘示本发明的一实施例的原子层沉积装置的示意图。
图4为绘示本发明的再一实施例的原子层沉积装置的示意图。
图中主要符号说明：
100晶片载台 110保护盖 120加热装置
130抽气装置 131空气泵 132抽气管路
133次反应室抽气管路 134晶片载台抽气管路 140晶片
200次反应室第一部分 210进气装置 220沉积窗
250次反应室第二部分 300原子层沉积装置 310反应室
320旋转座 321第一次反应室 322第二次反应室
323第三次反应室 324第四次反应室 330转动轴
351进入埠 352送出埠 400原子层沉积装置
410输送带 411第一次反应室 412第二次反应室
413第三次反应室 414第四次反应室 415第五次反应室
416第六次反应室 417第七次反应室 418第八反应室
420反应室 451进入埠 452送出埠
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂， 现配合附图详细说明如下：
本发明的一实施例的原子层沉积装置包含一输送装置、一反应室及多 个晶片载台。
输送装置具有输送路径，输送路径可为循环的路径，或输送带。反应 室具有进入埠(进入端口)及送出埠(送出端口)，并设有至少一隔层将 反应室区隔成多个次反应室，且各次反应室沿着输送路径依序配置。进入 埠与送出埠分别与其中一个次反应室连通，依照本发明的一具体实施例， 进入埠是与输送路径上配置的第一个次反应室连通，送出埠是与输送路径 配置的最后一个次反应室连通。反应室具有抽气装置用以去除自次反应室 中泄漏的反应气氛。
多个晶片载台设于输送装置上，沿输送路径输送各晶片载台，使各晶 片载台依序与各次反应室相对配合形成密闭的反应环境。
请参照图1及图2所示，示意了本发明的一实施例的原子层沉积装置 的次反应室及晶片载台。
晶片载台100具有保护盖110及晶片载台抽气管路134。保护盖110覆 盖于晶片载台100之上，可依需要开启或关闭。当进行前驱物沉积步骤时， 保护盖110开启以使前驱物沉积在晶片上；当完成沉积步骤时，保护盖110 关闭以隔绝晶片与外界的接触避免污染。晶片载台抽气管路134是用以连 接抽气装置，可调整及维持反应室的沉积压力，并于完成沉积步骤时移除 残留的反应气氛。
次反应室包含次反应室第一部分200及次反应室第二部分250。其中， 次反应室第一部分200包含进气装置210、沉积窗220、次反应室抽气管路 133。进气装置210可通入反应气氛，例如气体前驱物或惰性气体，使次反 应室中的气氛维持在适当的环境下。次反应室抽气管路133可协助清除前 驱物反应后残余的反应气氛及副产物，并动态维持反应室的沉积压力。
次反应室第二部分250包含加热装置120及抽气装置130。加热装置 120可设置于每一晶片载台100停留的位置下方，即晶片140之下，用以均 匀地提供热能以调节晶片140的温度。抽气装置130包含空气泵131及抽 气管路132，可与晶片载台抽气管路134连接，用以在沉积发生的当时调整 及维持反应室的沉积压力，以及在沉积结束后协助清除前驱物反应后残余 的反应气氛及副产物。
如图2所示，次反应室可与晶片载台100形成一种密闭循环环境。当 晶片载台100与次反应室结合时，可开启沉积窗220及保护盖110，使次反 应室中的气氛与晶片接触，进行沉积步骤；当完成沉积步骤时，沉积窗220 关闭以避免前驱气氛外泄，保护盖110也关闭以防止污染。于整个原子层 沉积工艺中，反应室的气氛可由进气装置210及抽气管路133动态维持在 理想的沉积条件下。
请参照图3所示，示意了本发明的一实施例的原子层沉积装置。原子 层沉积装置300具有一输送装置、一反应室310及多个晶片载台100。
原子层沉积装置300的输送装置为旋转座320，旋转座320以转动轴 330为中心旋转，依照旋转座320旋转的方向可形成输送路径。晶片载台 100设置于旋转座320上。
反应室310以隔层区隔形成多个次反应室，在此以四个(第一次反应室 321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324)为例。第 一次反应室321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324 依序配置于旋转座320的输送路径上。反应室310具有进入埠351及送出 埠352，进入埠35 1连通于沿旋转座320输送路径配置的第一个次反应室， 即第一次反应室321，送出埠352连通于最后一个次反应室，即第四次反应 室324。
每一个次反应室中的气氛是依照所需沉积薄膜的特性，于各次反应室 中预先形成不同的前驱物的气氛或惰性气体。且其温度、气体压力等参数 均控制在适合此前驱气体或惰性气体反应的条件下，使次反应室中的气氛 维持待沉积(或待清除)状态。
晶片载台100承载欲沉积的晶片，可从进入埠351处开始，依序与第 一次反应室321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324 相对配合形成密闭的反应环境，并进行沉积反应。最后自送出埠352处将 完成沉积的晶片送出，即完成原子层沉积工艺。
本发明实施例的原子层沉积方法，是利用原子层沉积，将欲沉积的晶 片依序送入多个次反应室中，各次反应室中的温度及气氛已预先且动态地 维持在理想的沉积条件下，藉由各次反应室中的气氛不同来完成原子层沉 积工艺的不同步骤。
依照本发明的一实施例，欲沉积的晶片藉由晶片载台100从进入埠351 进入第一次反应室321，与第一次反应室321形成一种密闭循环环境，此时 第一次反应室321中的气氛及环境控制在适合第一前驱物沉积的条件下， 并开启第一次反应室321的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第一次反 应室321中的气氛与晶片接触，进行第一前驱物沉积步骤。当完成第一前 驱物的沉积时，关闭第一次反应室321的沉积窗及晶片载台100的保护盖， 且旋转座320依其输送路径旋转，使晶片载台100向第二次反应室322处 移动。
当旋转座320将晶片载台100输送到第二次反应室322处时，该晶片 载台100与第二次反应室322形成一种密闭循环环境，并开启第二次反应 室322的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第二次反应室322中的气氛 与晶片接触，此时第二次反应室322中的气氛及环境控制在适合清除第一 前驱物及副产物的条件下，例如，充满惰性气体，用以吹净晶片。当完成 清除步骤时，关闭第二次反应室322的沉积窗及晶片载台100的保护盖， 且旋转座320旋转使晶片载台100向第三次反应室323处移动。
当旋转座320将晶片载台100输送到第三次反应室323处时，晶片载 台100与第三次反应室323形成一种密闭循环环境，此时第三次反应室323 中的气氛及环境控制在适合一种第二前驱物沉积的条件下，并开启第三次 反应室323的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第三次反应室323中的 气氛与晶片接触，进行第二前驱物沉积步骤。当完成第二前驱物的沉积时， 关闭第三次反应室323的沉积窗及晶片载台100的保护盖，且旋转座320 旋转使晶片载台100向第四次反应室324处移动。
当旋转座320将晶片载台100输送到第四次反应室324处时，晶片载 台100与第四次反应室324形成一种密闭循环环境，并开启第四次反应室 324的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第四次反应室324中的气氛与晶 片接触，此时第四次反应室324中的气氛及环境控制在适合清除第二前驱 物及副产物的条件下，用以吹净晶片。当完成清除步骤时，关闭第四次反 应室324的沉积窗及晶片载台100的保护盖，可将晶片经送出埠352送出 以完成一种循环的原子层沉积工艺，或继续反复进行循环的原子层沉积， 直至达到所需的薄膜厚度再将晶片自送出埠352送出。
依照本发明的另一实施例，当完成清除第二前驱物的步骤时，并不将 晶片经送出埠352送出，而是依所需沉积的薄膜厚度，重复于该旋转座上 的输送路径上的每一个次反应室之间巡回，进行多个循环的工艺，直至达 到所需的薄膜厚度为止。
依照本发明的又一实施例，前驱物的清除步骤可不需于各次反应室中 进行，而是利用晶片载台100的晶片载台抽气管路134并配合反应室中所 设置的抽气装置130清除晶片载台100内残余的反应气氛及副产物。第一 次反应室321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324 可分别通入不同的前驱气体。晶片载台100被输送到第一次反应室321进 行第一前驱物的沉积，于完成第一前驱物的沉积后，关闭第一次反应室321 的沉积窗及晶片载台100的保护盖，再利用晶片载台100的晶片载台抽气 管路134并配合反应室中所设置的抽气装置130清除晶片载台100内残余 的反应气氛及副产物。当晶片载台100到达第二次反应室322时，于第二 次反应室322进行第二前驱物的沉积，完成第二前驱物的沉积后，再利用 晶片载台100的晶片载台抽气管路134并配合反应室中所设置的抽气装置 130清除晶片载台100内残余的反应气氛及副产物。
同样的，当晶片载台100被输送至第三次反应室323及第四次反应室 324处，可分别进行第三前驱物及第四前驱物的沉积，之后再以晶片载台 100的晶片载台抽气管路134并配合反应室中所设置的抽气装置130清除晶 片载台100内残余的反应气氛及副产物。
请参照图4所示，示意了本发明再一实施例的原子层沉积装置。原子 层沉积装置400具有输送装置、反应室420及多个晶片载台100。
原子层沉积装置400的输送装置为循环的输送带410，多个晶片载台 100设置于输送带410上，输送带410可沿图4中所示的箭头方向，形成循 环的输送路径以输送晶片载台100。
反应室420以隔层区隔形成多个次反应室，在此以八个(第一次反应室 411、第二次反应室412、第三次反应室413、第四次反应室414、第五次反 应室415、第六次反应室416、第七次反应室417及第八次反应室418)为例。 各次反应室依序配置于输送带410的输送路径上。反应室420具有进入埠 451及送出埠452，进入埠451连通于沿输送带410的输送路径配置的第一 个次反应室，即第一次反应室411，送出埠452连通于最后一个次反应室， 即第八次反应室418。
每一个次反应室中的气氛是依照所需沉积薄膜的特性，于各次反应室 中预先形成不同的前驱物的气氛或惰性气体。且其温度、气体压力等参数 均控制在适合此前驱气体或惰性气体反应的条件下，使次反应室中的气氛 维持待沉积(或待清除)状态。
依照本发明的一实施例，承载有欲沉积的晶片的晶片载台100，自进入 埠451进入反应室420，依照输送带410的输送路径，依序与第一次反应室 411、第二次反应室412、第三次反应室413、第四次反应室414、第五次反 应室415、第六次反应室416、第七次反应室417及第八次反应室418相对 配合形成密闭的反应环境，且各次反应室中已依照所需沉积薄膜的特性， 预先形成不同的前驱物的气氛或惰性气体气氛。
如同图3中所示的方法，当晶片载台100进入每一个次反应室时，即 开启此次反应室的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使此次反应室中的气 氛与晶片接触，进行前驱物沉积或清除前驱物的步骤。当完成前驱物沉积 或清除前驱物的步骤时，关闭此次反应室的沉积窗及晶片载台100的保护 盖，使晶片载台100沿输送带410的输送路径依序与各次反应室形成密闭 反应环境，进行预先安排好的前驱物沉积步骤(或清除前驱物步骤)，以于 晶片上形成所需的薄膜。
由上述本发明的实施例可知，本发明的原子层沉积方法，是利用一种 具有输送装置及多个次反应室的原子层沉积装置，完成原子层沉积工艺。 根据所需的薄膜特性(如厚度、欲沉积物等)预先于每一个次反应室中安排 好每一工艺步骤所需的反应气氛及条件，使次反应室中维持待沉积(或清除) 前驱物的状态，随着将承载晶片的晶片载台依序送进各次反应室中，可直 接完成工艺的不同步骤，不需于单一次反应室中轮流变换温度及气氛，而 大幅缩短原子层沉积工艺的时间。再者，每一次反应室中的前驱气体可连 续重复使用，可减少前驱气体的浪费，达到降低成本的目的。
虽然本发明已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任 何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种 的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
本发明的一实施例的原子层沉积装置包含一输送装置、一反应室及多 个晶片载台。
输送装置具有输送路径，输送路径可为循环的路径，或输送带。反应 室具有进入埠(进入端口)及送出埠(送出端口)，并设有至少一隔层将 反应室区隔成多个次反应室，且各次反应室沿着输送路径依序配置。进入 埠与送出埠分别与其中一个次反应室连通，依照本发明的一具体实施例， 进入埠是与输送路径上配置的第一个次反应室连通，送出埠是与输送路径 配置的最后一个次反应室连通。反应室具有抽气装置用以去除自次反应室 中泄漏的反应气氛。
多个晶片载台设于输送装置上，沿输送路径输送各晶片载台，使各晶 片载台依序与各次反应室相对配合形成密闭的反应环境。
请参照图1及图2所示，示意了本发明的一实施例的原子层沉积装置 的次反应室及晶片载台。
晶片载台100具有保护盖110及晶片载台抽气管路134。保护盖110覆 盖于晶片载台100之上，可依需要开启或关闭。当进行前驱物沉积步骤时， 保护盖110开启以使前驱物沉积在晶片上；当完成沉积步骤时，保护盖110 关闭以隔绝晶片与外界的接触避免污染。晶片载台抽气管路134是用以连 接抽气装置，可调整及维持反应室的沉积压力，并于完成沉积步骤时移除 残留的反应气氛。
次反应室包含次反应室第一部分200及次反应室第二部分250。其中， 次反应室第一部分200包含进气装置210、沉积窗220、次反应室抽气管路 133。进气装置210可通入反应气氛，例如气体前驱物或惰性气体，使次反 应室中的气氛维持在适当的环境下。次反应室抽气管路133可协助清除前 驱物反应后残余的反应气氛及副产物，并动态维持反应室的沉积压力。
次反应室第二部分250包含加热装置120及抽气装置130。加热装置 120可设置于每一晶片载台100停留的位置下方，即晶片140之下，用以均 匀地提供热能以调节晶片140的温度。抽气装置130包含空气泵131及抽 气管路132，可与晶片载台抽气管路134连接，用以在沉积发生的当时调整 及维持反应室的沉积压力，以及在沉积结束后协助清除前驱物反应后残余 的反应气氛及副产物。
如图2所示，次反应室可与晶片载台100形成一种密闭循环环境。当 晶片载台100与次反应室结合时，可开启沉积窗220及保护盖110，使次反 应室中的气氛与晶片接触，进行沉积步骤；当完成沉积步骤时，沉积窗220 关闭以避免前驱气氛外泄，保护盖110也关闭以防止污染。于整个原子层 沉积工艺中，反应室的气氛可由进气装置210及抽气管路133动态维持在 理想的沉积条件下。
请参照图3所示，示意了本发明的一实施例的原子层沉积装置。原子 层沉积装置300具有一输送装置、一反应室310及多个晶片载台100。
原子层沉积装置300的输送装置为旋转座320，旋转座320以转动轴 330为中心旋转，依照旋转座320旋转的方向可形成输送路径。晶片载台 100设置于旋转座320上。
反应室310以隔层区隔形成多个次反应室，在此以四个(第一次反应室 321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324)为例。第 一次反应室321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324 依序配置于旋转座320的输送路径上。反应室310具有进入埠351及送出 埠352，进入埠35 1连通于沿旋转座320输送路径配置的第一个次反应室， 即第一次反应室321，送出埠352连通于最后一个次反应室，即第四次反应 室324。
每一个次反应室中的气氛是依照所需沉积薄膜的特性，于各次反应室 中预先形成不同的前驱物的气氛或惰性气体。且其温度、气体压力等参数 均控制在适合此前驱气体或惰性气体反应的条件下，使次反应室中的气氛 维持待沉积(或待清除)状态。
晶片载台100承载欲沉积的晶片，可从进入埠351处开始，依序与第 一次反应室321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324 相对配合形成密闭的反应环境，并进行沉积反应。最后自送出埠352处将 完成沉积的晶片送出，即完成原子层沉积工艺。
本发明实施例的原子层沉积方法，是利用原子层沉积，将欲沉积的晶 片依序送入多个次反应室中，各次反应室中的温度及气氛已预先且动态地 维持在理想的沉积条件下，藉由各次反应室中的气氛不同来完成原子层沉 积工艺的不同步骤。
依照本发明的一实施例，欲沉积的晶片藉由晶片载台100从进入埠351 进入第一次反应室321，与第一次反应室321形成一种密闭循环环境，此时 第一次反应室321中的气氛及环境控制在适合第一前驱物沉积的条件下， 并开启第一次反应室321的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第一次反 应室321中的气氛与晶片接触，进行第一前驱物沉积步骤。当完成第一前 驱物的沉积时，关闭第一次反应室321的沉积窗及晶片载台100的保护盖， 且旋转座320依其输送路径旋转，使晶片载台100向第二次反应室322处 移动。
当旋转座320将晶片载台100输送到第二次反应室322处时，该晶片 载台100与第二次反应室322形成一种密闭循环环境，并开启第二次反应 室322的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第二次反应室322中的气氛 与晶片接触，此时第二次反应室322中的气氛及环境控制在适合清除第一 前驱物及副产物的条件下，例如，充满惰性气体，用以吹净晶片。当完成 清除步骤时，关闭第二次反应室322的沉积窗及晶片载台100的保护盖， 且旋转座320旋转使晶片载台100向第三次反应室323处移动。
当旋转座320将晶片载台100输送到第三次反应室323处时，晶片载 台100与第三次反应室323形成一种密闭循环环境，此时第三次反应室323 中的气氛及环境控制在适合一种第二前驱物沉积的条件下，并开启第三次 反应室323的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第三次反应室323中的 气氛与晶片接触，进行第二前驱物沉积步骤。当完成第二前驱物的沉积时， 关闭第三次反应室323的沉积窗及晶片载台100的保护盖，且旋转座320 旋转使晶片载台100向第四次反应室324处移动。
当旋转座320将晶片载台100输送到第四次反应室324处时，晶片载 台100与第四次反应室324形成一种密闭循环环境，并开启第四次反应室 324的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使第四次反应室324中的气氛与晶 片接触，此时第四次反应室324中的气氛及环境控制在适合清除第二前驱 物及副产物的条件下，用以吹净晶片。当完成清除步骤时，关闭第四次反 应室324的沉积窗及晶片载台100的保护盖，可将晶片经送出埠352送出 以完成一种循环的原子层沉积工艺，或继续反复进行循环的原子层沉积， 直至达到所需的薄膜厚度再将晶片自送出埠352送出。
依照本发明的另一实施例，当完成清除第二前驱物的步骤时，并不将 晶片经送出埠352送出，而是依所需沉积的薄膜厚度，重复于该旋转座上 的输送路径上的每一个次反应室之间巡回，进行多个循环的工艺，直至达 到所需的薄膜厚度为止。
依照本发明的又一实施例，前驱物的清除步骤可不需于各次反应室中 进行，而是利用晶片载台100的晶片载台抽气管路134并配合反应室中所 设置的抽气装置130清除晶片载台100内残余的反应气氛及副产物。第一 次反应室321、第二次反应室322、第三次反应室323及第四次反应室324 可分别通入不同的前驱气体。晶片载台100被输送到第一次反应室321进 行第一前驱物的沉积，于完成第一前驱物的沉积后，关闭第一次反应室321 的沉积窗及晶片载台100的保护盖，再利用晶片载台100的晶片载台抽气 管路134并配合反应室中所设置的抽气装置130清除晶片载台100内残余 的反应气氛及副产物。当晶片载台100到达第二次反应室322时，于第二 次反应室322进行第二前驱物的沉积，完成第二前驱物的沉积后，再利用 晶片载台100的晶片载台抽气管路134并配合反应室中所设置的抽气装置 130清除晶片载台100内残余的反应气氛及副产物。
同样的，当晶片载台100被输送至第三次反应室323及第四次反应室 324处，可分别进行第三前驱物及第四前驱物的沉积，之后再以晶片载台 100的晶片载台抽气管路134并配合反应室中所设置的抽气装置130清除晶 片载台100内残余的反应气氛及副产物。
请参照图4所示，示意了本发明再一实施例的原子层沉积装置。原子 层沉积装置400具有输送装置、反应室420及多个晶片载台100。
原子层沉积装置400的输送装置为循环的输送带410，多个晶片载台 100设置于输送带410上，输送带410可沿图4中所示的箭头方向，形成循 环的输送路径以输送晶片载台100。
反应室420以隔层区隔形成多个次反应室，在此以八个(第一次反应室 411、第二次反应室412、第三次反应室413、第四次反应室414、第五次反 应室415、第六次反应室416、第七次反应室417及第八次反应室418)为例。 各次反应室依序配置于输送带410的输送路径上。反应室420具有进入埠 451及送出埠452，进入埠451连通于沿输送带410的输送路径配置的第一 个次反应室，即第一次反应室411，送出埠452连通于最后一个次反应室， 即第八次反应室418。
每一个次反应室中的气氛是依照所需沉积薄膜的特性，于各次反应室 中预先形成不同的前驱物的气氛或惰性气体。且其温度、气体压力等参数 均控制在适合此前驱气体或惰性气体反应的条件下，使次反应室中的气氛 维持待沉积(或待清除)状态。
依照本发明的一实施例，承载有欲沉积的晶片的晶片载台100，自进入 埠451进入反应室420，依照输送带410的输送路径，依序与第一次反应室 411、第二次反应室412、第三次反应室413、第四次反应室414、第五次反 应室415、第六次反应室416、第七次反应室417及第八次反应室418相对 配合形成密闭的反应环境，且各次反应室中已依照所需沉积薄膜的特性， 预先形成不同的前驱物的气氛或惰性气体气氛。
如同图3中所示的方法，当晶片载台100进入每一个次反应室时，即 开启此次反应室的沉积窗及晶片载台100的保护盖，使此次反应室中的气 氛与晶片接触，进行前驱物沉积或清除前驱物的步骤。当完成前驱物沉积 或清除前驱物的步骤时，关闭此次反应室的沉积窗及晶片载台100的保护 盖，使晶片载台100沿输送带410的输送路径依序与各次反应室形成密闭 反应环境，进行预先安排好的前驱物沉积步骤(或清除前驱物步骤)，以于 晶片上形成所需的薄膜。
由上述本发明的实施例可知，本发明的原子层沉积方法，是利用一种 具有输送装置及多个次反应室的原子层沉积装置，完成原子层沉积工艺。 根据所需的薄膜特性(如厚度、欲沉积物等)预先于每一个次反应室中安排 好每一工艺步骤所需的反应气氛及条件，使次反应室中维持待沉积(或清除) 前驱物的状态，随着将承载晶片的晶片载台依序送进各次反应室中，可直 接完成工艺的不同步骤，不需于单一次反应室中轮流变换温度及气氛，而 大幅缩短原子层沉积工艺的时间。再者，每一次反应室中的前驱气体可连 续重复使用，可减少前驱气体的浪费，达到降低成本的目的。
虽然本发明已以多个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任 何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种 的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
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