一种在线原子层沉积装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种在线原子层沉积装置，包括基板送料系统、加工腔室、前驱物送料系统、至少一个装卸元件、提升元件、控制与检测系统、排气系统，其中所述基板送料系统将基板送入所述加工腔室，所述前驱物送料系统设置在加工腔室侧面，所述装卸元件设置于加工腔室进、出口位置，所述提升元件设置在所述加工腔室的正下方，通过加工腔室上的开槽与基板承载装置接触，所述控制与检测系统和排气系统分别与加工腔室连接。该在线原子层沉积装置可以解决装载元件和基板承载装置复杂的问题，并能够以批处理的方式实现基板表面的原子层沉积。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种原子层沉积装置，特别涉及一种在线原子层沉积装置。
技术介绍
原子层沉积装置进行ALD反应的方法为在一定温度下，向反应腔室中通入第一种反应前驱物使前驱物分子吸附在基板表面上形成活性剂；当前驱物的吸附达到饱和状态时，除去反应腔室中的第一种前驱物及副产物；通入第二种反应前驱物，第二种前驱物与已吸附在基板表面的活性剂即第一种前驱物发生化学反应，在基板表面生成所要制备的薄膜的单分子层并释放气态的副产物；除去反应腔室中的第二种前驱物及副产物。依次类推，通过两种或两种以上的气态前驱物交替注入反应腔室，在被加工的基板表面形成交替饱和的表面反应，从而实现原子层沉积。通过选择不同数目的生长周期可以制备不同厚度的薄膜。一般的批处理原子层沉积装置，反应前基板被装卸元件装载于基板承载装置。该基板承载装置由机械手或其他类似装置装载于数个低压或常压反应腔室中。不同反应腔室内的基板将被同步地、顺序地或连续地施加气体前驱物。当一批基板在一个或一个以上反应腔室内被同时加工时，另一个反应腔室内的一批基板被装载入或卸载出反应腔室。在上述装置中需要相对复杂的基板装卸元件和基板承载装置，为基板的连续装载和进料带来了不便。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是如何提供一种原子层沉积装置，用于解决装载元件和基板承载装置复杂的问题，并能够以批处理的方式实现基板表面的原子层沉积。( 二 )技术方案为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下本技术提供一种在线原子层沉积装置，包括基板送料系统、加工腔室、前驱物送料系统、至少一个装卸元件、提升元件、控制与检测系统和排气系统，其中所述基板送料系统将基板送入所述加工腔室中，所述前驱物送料系统设置在加工腔室的侧面，所述装卸元件设置于加工腔室的进、出口位置，所述提升元件设置在所述加工腔室的正下方，通过加工腔室上的开槽与基板承载装置接触，所述控制与检测系统和排气系统分别与加工腔室连接。更好地，所述加工腔室包括预热腔室、至少一个反应腔室和冷却腔室；所述预热腔室、所述反应腔室和所述冷却腔室依序连接。更好地，所述预热腔室、反应腔室和冷却腔室都包括一个与腔室本体分离的上盖，该上盖分别与预热腔室本体、反应腔室本体和冷却腔室本体采用螺栓固定连接，所述上盖上开设有气体扩散口，并且所述上盖中间设有开槽，用于放置加热元件。更好地，所述基板送料系统包括开有凹槽的传送带，传送带驱动机构及其附属机构，用以装载基板承载装置并使其随传送带而移动。更好地，所述装卸元件包括一个自动控制系统、至少一个移动元件和至少一个基板承载装置，所述板承载装置上开有供放置基板用的凹槽，使基板可以在基板承载装置上呈矩阵式排布，用以容纳一个及一个以上的基板。更好地，所述前驱物送料系统包括至少一个前驱物源容器及冲洗气体源容器。更好地，所述在线原子层沉积装置还包括加热系统，所述加热系统包括至少一个加热元件。更好地，控制与检测系统，用以控制装卸元件、基板送料系统、前驱物送料系统和加热系统的动作，并实时检测基板的ALD反应状态。(三)有益效果避免使用结构复杂的基片承载装置及装卸元件；脉冲式间歇性进料使得基片装卸元件结构简单，且使得基片装卸过程更易于实现；同时，数个顺序排列的原子层沉积反应腔室共用一套基板送料系统、前驱物进料系统、装卸元件及控制与检测系统，可以减少装置中的配置；每一个基板在基板承载装置上呈矩阵排布，可以在多个反应腔室中同时加工不同的基板；基板承载装置由装卸元件装载入基板送料系统，并由基板送料系统送入各个腔室，在各腔室中，由提升元件提升基板承载装置的位置，并与腔室上盖之间形成密闭反应室，这使得预热、反应和冷却腔室的实际应用空间狭小，而狭小的预热和冷却空间可以缩短预热和冷却所需要的时间，狭小的反应空间结构可以增加气体注入的均匀性，提高基板的加工质量，还可以缩短冲洗时间，提高基板的生产效率。附图说明图I为本技术在线原子层沉积装置的各腔室的布置示意图；图2为本技术在线原子层沉积装置的示意图；图3为本技术在线原子层沉积装置的地面布置示意图；图4为本技术在线原子层沉积装置反应腔室的结构示意图；图5为本技术在线原子层沉积装置各腔室上盖与基板承载装置形成的密闭反应室内气体流向的不意图；图6为本技术装置的前驱物送料系统气路走向示意图。具体实施方式下以下结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。一种在线原子层沉积装置，包括基板送料系统I、加工腔室456、前驱物送料系统13、至少一个装卸元件7、提升元件19、控制与检测系统12、排气系统9、11。其中所述加工腔室456包括预热腔室4、至少一个反应腔室5和冷却腔室6，所述预热腔室4、所述反应腔室5和所述冷却腔室6依序连接。所述预热腔室4，用于将承载于基板承载装置2上的基板3加热到ALD反应所需要的温度。所述反应腔室5，用于实现ALD反应，使得基板3的覆膜达到所需要的厚度；另外，所述下反应腔室5部有开槽，用于使提升元件19穿过腔室本体对基板承载装置2的位置进行提升。所述冷却腔室6，用于将完成全部ALD反应的基板3冷却到室温。所述基板送料系统1，用于将承载了基板3的基板承载装置2顺序送入预热腔室4、各反应腔室5和冷却腔室6 ;另外，该基板送料系统I包括开有凹槽的传送带，传送带驱动机构及其附属机构，用以装载基板承载装置2并使其随传送带而移动。所述前驱物送料系统13设置在加工腔室456侧面，其包括一个或一个以上的前驱物源容器及冲洗气体源容器，如气体容器、起泡器等，并采用导管引导气体前驱物进入反应腔室5。前驱物在前驱物源容器内可以气体、液体或固体的形式存在，但最终以气体的形式被注入反应腔室5。所述前驱物送料系统13的前驱物源容器、冲洗气体源容器以及抽取元件可被共用于部分或所有的反应腔室5。具体地说所述前驱物送料系统13向各个不同的反应腔室5同步地以precursorl — purge — precursor2 — purge的方式交替注入不同的反应前驱物和冲洗气体，以实现基板3在各反应腔室5中同步地发生ALD反应。同时，所述前驱物送料系统13的抽气元件将反应腔室5中残余的反应前驱物气体和冲洗气体从反应腔室5抽除，排入排气系统9、11。所述排气系统9、11排出的有害气体通过所述尾气处理系 统进行处理后，成为无污染气体，且可直接排入大气。所述装卸元件7，包括一个自动控制系统、至少一个移动元件和至少一个基板承载装置2，该装卸元件7用于移动基板3在基板承载装置2上装卸，并用于移动基板承载装置2在基板送料系统I中装卸，所述装卸元件7设置于加工腔室456进、出口的位置，具体位置为预热腔室4之前和冷却腔室6之后。。所述板承载装置2上开有供放置基板3用的凹槽，使基板3可以在基板承载装置2上呈矩阵式排布，用以容纳一个及一个以上的基板3。所述提升元件19设置在所述加工腔室456的正下方，通过加工腔室456上的开槽与基板承载装置2接触，用于提升基板承载装置2的位置。所述控制与检测系统12和排气系统9、11分别与加工腔室456连接。所述预热腔室4、反应腔室5和冷却腔室6都包括一个与腔室本体分离的上盖1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线原子层沉积装置，其特征在于，包括基板送料系统、加工腔室、前驱物送料系统、至少一个装卸元件、提升元件、控制与检测系统和排气系统，其中所述基板送料系统将基板送入所述加工腔室中，所述前驱物送料系统设置在加工腔室的侧面，所述装卸元件设置于加工腔室的进、出口位置，所述提升元件设置在所述加工腔室的正下方，通过加工腔室上的开槽与基板承载装置接触，所述控制与检测系统和排气系统分别与加工腔室连接。

【技术特征摘要】
1.一种在线原子层沉积装置，其特征在于，包括基板送料系统、加工腔室、前驱物送料系统、至少ー个装卸元件、提升元件、控制与检测系统和排气系统，其中所述基板送料系统将基板送入所述加工腔室中，所述前驱物送料系统设置在加工腔室的侧面，所述装卸元件设置于加工腔室的进、出口位置，所述提升元件设置在所述加工腔室的正下方，通过加工腔室上的开槽与基板承载装置接触，所述控制与检测系统和排气系统分别与加工腔室连接。2.如权利要求I所述的在线原子层沉积装置，其特征在于，所述加工腔室包括预热腔室、至少ー个反应腔室和冷却腔室；所述预热腔室、所述反应腔室和所述冷却腔室依序连接。3.如权利要求2所述的在线原子层沉积装置，其特征在于，所述预热腔室、反应腔室和冷却腔室都包括一个与腔室本体分离的上盖，该上盖分别与预热腔室本体、反应腔室本体和冷却腔室本体采用螺栓固定连接，所述上盖上开设有气体扩散ロ，并且所述上盖中间设有开槽，用于放置加热元件。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵星梅，盛金龙，彭文芳，李春雷，
申请(专利权)人：北京七星华创电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：