技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明描述了一種用于在襯底上沉積薄層物質(zhì)和/或從襯底去除薄層物質(zhì)的設(shè)備，所述襯底例如為硅晶片。許多以前的沉積和蝕刻工藝?yán)貌贿B續(xù)的步驟用于形成薄膜或深層結(jié)構(gòu)的蝕刻。這些步驟優(yōu)選地在一個處理腔室中(成批或者單個晶片)進行。

背景技術(shù)

舉例來說，原子層沉積(ALD也被稱為原子層外延)是一種化學(xué)氣相沉積工藝，其中自約束表面反應(yīng)最終產(chǎn)生保形涂層。對于例如用于形成超薄層的具有高的介電常數(shù)(K)的薄膜(例如HfO₂或氧化鋁)的ALD和類似的工藝，存在提高設(shè)備生產(chǎn)率的增長的需求。對于例如氧化鋁層的ALD，包含鋁例如三甲基鋁Al(CH₃)₃的反應(yīng)氣體首先被引入到容納襯底的腔室中，從而單原子層(monolayer)的該氣體粘附到表面，在多數(shù)情況下使表面飽和。然后，吹掃是必需的，僅僅通過泵抽或使用惰性(對該工藝來說)氣體例如氮氣或氫氣從腔室中幾乎去除該單原子層氣體。然后使氧化劑例如水蒸汽流入腔室中并與三甲基鋁發(fā)生表面反應(yīng)，從而形成單原子層的氧化鋁。然后抽出過量的氧化劑和反應(yīng)副產(chǎn)品、吹掃腔室并且重復(fù)所述循環(huán)直至獲得所需的薄膜厚度。

因此循環(huán)時間＝暴露A+吹掃A+暴露B+吹掃B

自始至終使用吹掃意味著充分的去除或稀釋反應(yīng)物。這可以通過單獨的泵抽或通過泵抽并使惰性(吹掃)氣體流動或者如本領(lǐng)域已知的二者的任何序列來完成。

其中A和B代表用于獲得沉積薄膜的先驅(qū)物。這是簡單地通過舉例給出的例子，回顧本領(lǐng)域?qū)⒔o出許多這種步進式沉積工藝的其它例子。

雖然該雙循環(huán)過程生產(chǎn)出了高質(zhì)量的薄膜并且相當(dāng)不易受其它工藝參數(shù)的影響，但是該過程很慢，因為多層是通過一次形成單原子層而得到的。

所需的暴露時間非常短，所以已知的吸引人的方法是增加薄膜生長的速度以減少暴露時間。雖然暴露時間可以減少到非常短的時間例如低于1秒，但是關(guān)鍵的是需要在先驅(qū)物暴露步驟之后對處理腔室進行充分的吹掃。

目前還沒有方法將吹掃時間減少到像暴露時間那么短，并且在其它的優(yōu)化工藝中吹掃腔室所花(非生產(chǎn)性地)的時間大約占到了總循環(huán)時間的75％。

因此，快速地抽出處理腔室氣態(tài)內(nèi)容物的方法是有利的，因為這種方法會提高用于ALD或其它步進式工藝的設(shè)備的生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明在于一種用于以處理循環(huán)處理襯底的設(shè)備，該設(shè)備包括：一腔室，該腔室用于在處理容積中接收襯底；和一可運動壁，該可運動壁可根據(jù)處理循環(huán)來移動以改變處理容積。

所述設(shè)備可以包括一排氣口，所述可運動壁可以在處理循環(huán)的吹掃部分期間運動以減小處理容積，從而從處理容積吹掃氣體通過排氣口。在一特別優(yōu)選的實施方式中，具有多個排氣閥，所述多個排氣閥可在處理循環(huán)的各吹掃部分中操作。

類似地，所述設(shè)備可以包括用于處理氣體的進口，可運動壁在處理循環(huán)的處理部分期間可運動，以便通過所述處理氣體進口吸入處理氣體。可以具有多個用于各處理氣體的進氣閥。

還可以具有用于吹掃氣體進口，所述吹掃氣體進口可以由處理氣體進口構(gòu)成。

由可運動壁限定的最大和最小處理容積之比可以在大約5∶1到100∶1之間。在一特別優(yōu)選的布置中，所述容積比大約為10∶1。

由壁的運動引起的處理容積的壓縮比可以在大約5∶1和大約100∶1之間，并且10∶1是特別優(yōu)選的。

可運動壁可以用作襯底支座或承載襯底支座，在該情況下可運動壁還可以在襯底裝載/卸載位置和處理腔室限定位置之間運動。

可運動壁可以位于處理腔室的延伸部中，在該情況下，腔室和延伸部可以具有共同的外殼。另外或可供選擇地，所述延伸部可以與腔室相鄰。

在一個可供選則的實施方式中，所述設(shè)備可以包括襯底支座，所述可運動壁可以大體上與襯底支座相對。在該情況下，所述設(shè)備可以包括在襯底支座周圍延伸的固定外殼，以便與可運動壁以及支座一起限定處理腔室。可運動壁和/或外殼可以包括多個部件，所述多個部件中的至少兩個部件可相對運動從而允許將襯底裝載到支座上。

在上述任一個例子中，所述壁可以是活塞。

本發(fā)明的另一方面在于一種處理襯底的方法，該方法包括：將襯底放入處理容積中，將處理氣體或蒸汽引入處理容積中，和/或接著從處理容積中去除氣體或蒸汽，其中所述引入和/或去除氣體的步驟通過使可運動壁沿一適當(dāng)?shù)姆较?sense)運動來改變處理容積而至少部分地進行。

可以按順序重復(fù)所述引入和去除步驟。