(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 1116765 A(43)申请公布日 2020.09.18
(21)申请号 202010680690.5(22)申请日 2020.07.15
(71)申请人 武汉华星光电半导体显示技术有限
公司
地址 430079 湖北省武汉市东湖新技术开
发区高新大道666号光谷生物创新园C5栋305室(72)发明人 马昆松
(74)专利代理机构 深圳紫藤知识产权代理有限
公司 44570
代理人 李新干(51)Int.Cl.
C23C 16/455(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
(54)发明名称
ALD沉积装置及ALD沉积方法(57)摘要
本发明提供一种ALD沉积装置及ALD沉积方法，ALD沉积装置包括一真空腔体。通过将真空腔体设置成多个沉积的子单元，每个子单元设置控制的结构，分别配置进气口和出气口，以增大反应气体的供气速率和抽气速率，提高成膜质量，缩短沉积周期。
CN 1116765 ACN 1116765 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种ALD沉积装置，其特征在于，包括：真空腔体，所述真空腔体包括多个依次堆叠的子单元，相邻的子单元之间具有间隔；其中，每个子单元包括：进气口，通过第一开关连接进气管；出气口，通过第二开关连接出气管；平台，水平设置在所述真空腔体内，用以承载基板。2.根据权利要求1所述的ALD沉积装置，其特征在于，还包括：清洗管，通过第三开关连接所述进气管，所述清洗管通入清洗气体。3.根据权利要求1所述的ALD沉积装置，其特征在于，所述进气口包括：第一进气口及第二进气口；所述第一开关包括：第一子开关及第二子开关；所述进气管包括：第一进气管及第二进气管；其中，所述第一进气口通过所述第一子开关连接所述第一进气管，所述第一进气管通入第一气体，用以与所述基板的表面进行半反应形成第一薄膜；以及
所述第二进气口通过所述第二子开关连接所述第二进气管，所述第二进气管通入第二气体；用以与所述基板的表面的所述第一薄膜进行半反应形成目标薄膜。
4.根据权利要求3所述的ALD沉积装置，其特征在于，所述第一开关包括：高频脉冲阀门；和/或，所述第二开关包括：高频脉冲阀门。5.根据权利要求2所述的ALD沉积装置，其特征在于，所述清洗气体包括氮气或氩气。
6.根据权利要求1所述的ALD沉积装置，其特征在于，所述平台的表面设置加热板，用以加热所述基板。7.根据权利要求6所述的ALD沉积装置，其特征在于，所述加热板为液体循环加热系统。
8.根据权利要求6所述的ALD沉积装置，其特征在于，所述平台为升降式结构，用以在所述真空腔体中进行升降。9.根据权利要求1所述的ALD沉积装置，其特征在于，所述出气口连接泵。10.一种ALD沉积方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1～9任一项所述的ALD沉积装置以及待沉积的多块基板；将所述的每个子单元的平台上均放置一块基板；打开所述进气口，通入清洗气体至所述真空腔体中进行清洗；通入第一气体至所述真空腔体中，所述第一气体与所述基板表面进行半反应形成第一薄膜；
再次通入清洗气体至所述真空腔体中进行清洗；关闭所述进气口，打开所述出气口，排出残留气体以及副产物；打开所述进气口，通入第二气体至所述真空腔体中，所述第二气体与所述基板表面的所述第一薄膜进行半反应形成目标薄膜。
2
CN 1116765 A
说 明 书
ALD沉积装置及ALD沉积方法
1/4页
技术领域
[0001]本发明涉及显示技术领域，特别是一种ALD沉积装置及ALD沉积方法。
背景技术
[0002]原子层沉积技术(ALD)以其优异的沉积均匀性、精确的薄膜厚度可控性，以及良好的表面覆盖性能，在半导体行业、微电子和纳米材料等领域有广泛的应用前景，尤其是高精密器件的成膜和防护层，对成膜厚度和品质更高的要求，原子层沉积技术相比其他成膜工艺具有明显的优势。
[0003]原子层沉积是一种原子单层成膜的工艺方法，每个循环只能沉积一层薄膜，厚度在1埃～1.2埃/周期，因此成膜工艺时间长，设备节拍慢，产能低，若应用在量产线，前期设备投入成本高，一直是制约ALD技术应用的瓶颈。发明内容
[0004]本发明的目的是提供一种ALD沉积装置及ALD沉积方法，通过将真空腔体设置成多个沉积的子单元，每个子单元设置控制的结构，以增大反应气体的供气速率和抽气速率，提高成膜质量，缩短沉积周期。[0005]为了达到上述目的，本发明提供一种ALD沉积装置，包括:真空腔体，所述真空腔体包括多个依次堆叠的子单元，相邻的子单元之间具有间隔；其中，每个子单元包括：进气口，通过第一开关连接进气管；出气口，通过第二开关连接出气管；平台，水平设置在所述真空腔体内，用以承载基板。[0006]进一步地，所述的ALD沉积装置，还包括：清洗管，通过第三开关连接所述进气管，所述清洗管通入清洗气体。[0007]进一步地，所述进气口包括：第一进气口及第二进气口；所述第一开关包括：第一子开关及第二子开关；所述进气管包括：第一进气管及第二进气管；其中，所述第一进气口通过所述第一子开关连接所述第一进气管，所述第一进气管通入第一气体，用以与所述基板的表面进行半反应形成第一薄膜；所述第二进气口通过所述第二子开关连接所述第二进气管，所述第二进气管通入第二气体；用以与所述基板的表面的所述第一薄膜进行半反应形成目标薄膜。
[0008]进一步地，所述第一开关包括：高频脉冲阀门；和/或，所述第二开关包括：高频脉冲阀门。
[0009]进一步地，所述清洗气体包括氮气或氩气。[0010]进一步地，所述平台的表面设置加热板，用以加热所述基板。[0011]进一步地，所述加热板为液体循环加热系统。[0012]进一步地，所述平台为升降式结构，用以在所述真空腔体中进行升降。[0013]进一步地，所述出气口连接泵。[0014]本发明提供一种ALD沉积方法，包括：提供所述的ALD沉积装置以及待沉积的多块
3
CN 1116765 A
说 明 书
2/4页
基板；将所述的每个子单元的平台上放置一块基板；打开所述进气口，通入清洗气体至所述真空腔体中进行清洗；通入第一气体至所述真空腔体中，所述第一气体与所述基板表面进行半反应形成第一薄膜；再次通入清洗气体至所述真空腔体中进行清洗；关闭进气口，打开出气口，排出残留气体以及副产物；打开进气口，通入第二气体至所述真空腔体中，所述第二气体与所述基板表面的所述第一薄膜进行半反应形成目标薄膜。[0015]本发明的有益效果是：本发明提供一种ALD沉积装置，通过将真空腔体设置成多个沉积的子单元，每个子单元设置控制的结构，分别配置进气口和出气口，以增大反应气体的供气速率和抽气速率，提高成膜质量，缩短沉积周期。附图说明
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。[0017]图1为本发明提供ALD沉积装置的结构示意图；
[0018]图2为本发明提供的ALD沉积方法中步骤S3的基板的状态示意图；[0019]图3为本发明提供的ALD沉积方法中步骤S4的基板的状态示意图；[0020]图4为本发明提供的ALD沉积方法中步骤S6的基板的状态示意图；[0021]图5为本发明提供的ALD沉积方法中步骤S7的基板的状态示意图；[0022]图6为本发明提供的膜层沉积结束后的状态示意图；[0023]真空腔体100；子单元110；进气口101；[0024]出气口102；平台111；清洗管106；[0025]第一进气口1011；第二进气口1012；[0026]第一进气管1041；第二进气管1042；进气管104；[0027]第一开关105；第一子开关1051；第二子开关1052；[0028]第一清洗管1061；第二清洗管1062；出气管108；[0029]第三开关107；第三子开关1071；第四子开关1072；[0030]泵109；第二开关103；基板112；[0031]第一薄膜115；薄膜116。
具体实施方式
[0032]为了更好地理解本发明的内容，下面通过具体的实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
[0033]以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以本发明。
[0034]如图1所示，本发明提供一种ALD沉积装置，包括：真空腔体100。[0035]所述真空腔体100包括多个依次堆叠的子单元110，上下相邻的子单元110之间具有间隔。
[0036]其中，每个子单元110包括：进气口101、出气口102、平台111以及清洗管106。[0037]所述进气口101通过第一开关105连接进气管104。
4
CN 1116765 A[0038]
说 明 书
3/4页
所述进气口101包括：第一进气口1011以及第二进气口1012。所述第一开关105包
括第一子开关1051以及第二子开关1052。所述进气管104包括第一进气管1041以及第二进气管1042。
[0039]所述第一进气口1011通过第一子开关1051连接第一进气管1041，所述第一进气管1041通入第一气体，用以与基板112的表面进行半反应形成第一薄膜。
[0040]所述第二进气口1012通过第二子开关1052连接第二进气管1042，所述第二进气管1042通入第二气体；用以与所述基板112的表面的所述第一薄膜进行半反应形成目标薄膜。[0041]所述清洗管106通过第三开关107连接所述进气管104，所述清洗管106通入清洗气体。所述清洗气体包括氮气或氩气。
[0042]所述清洗管106包括第一清洗管1061以及第二清洗管1062，所述第三开关107包括第三子开关1071以及第四子开关1072。
[0043]所述第一清洗管1061通过所述第三子开关1071连接所述第二进气口1012。所述第一清洗管1061设于所述第二进气管1042的下方。
[0044]所述第二清洗管1062通过所述第四子开关1072连接所述第一进气口1011。所述第二清洗管1062设于所述第一进气管1041的上方。
[0045]所述出气口102通过第二开关103连接出气管108。所述出气口102连接泵109。通过泵109的吸气，可以加快吸取真空腔体100的气体。
[0046]所述平台111水平设置在所述真空腔体100内，用以承载基板112。[0047]所述平台111表面设置加热板，用以加热所述基板112。所述加热板为液体循环加热系统，利用温度高的液体介质对基板载台进行加热，温度均匀性好，温度控制范围在60～120℃。
[0048]所述平台111为升降式结构，用以在所述真空腔体100中进行升降。在其他实施例中，所述平台111也可为固定结构，即固定于所述真空腔体100中。[0049]所述第一开关105包括：高频脉冲阀门；和/或，所述第二开关103包括：高频脉冲阀门。采用高压高频供气方式，分别对接各个子腔室，每个循环时间在2s～6s，可以缩短每个蒸镀的周期。
[0050]本发明提供一种ALD沉积装置，通过将真空腔体设置成多个沉积的子单元110，每个子单元110设置控制的结构，分别配置进气口101和出气口102，以增大反应气体的供气速率和抽气速率，提高成膜质量，缩短沉积周期。[0051]本发明还提供一种ALD沉积方法，包括如下步骤。[0052]S1、提供所述的ALD沉积装置以及待沉积的多块基板112。[0053]S2、将所述的每个子单元110的平台111上放置一块基板112。[0054]S3、打开所述进气口101，通入清洗气体至所述真空腔体100中进行清洗；更具体地讲，只打开控制所述进气口101的第三开关107，通入清洗气体至真空腔体100中进行清洗，此时基板112的状态如图2所示，在基板112的上方仅存在一些清洗气体的残留(图2基板上方的圆圈代表分子)。[0055]其中，可以只打开第三子开关1071或第四子开关1072，或者同时打开第三子开关1071以及第四子开关1072。[0056]S4、通入第一气体至所述真空腔体100中，所述第一气体与所述基板112表面进行
5
CN 1116765 A
说 明 书
4/4页
半反应形成第一薄膜；具体执行时，需要打开第一子开关1051，通入第一气体至真空腔体100中，所述第一气体与基板112表面进行半反应形成第一薄膜115，此时基板的状态如图3所示。
[0057]S5、再次通入清洗气体至所述真空腔体中进行清洗；具体地讲，再次只打开第三开关107，通入清洗气体至真空腔体100中进行清洗。[0058]S6、关闭所述进气口101，打开所述出气口102，排出残留气体以及副产物；具体执行时，需要打开控制所述出气口102的第二开关，排出残留气体以及副产物(图3的标记113)，排出其他杂质后的基板112的状态如图4所示。[0059]S7、打开所述进气口101，通入第二气体至所述真空腔体中，所述第二气体与所述基板表面的所述第一薄膜进行半反应形成目标薄膜。在具体执行时，只打开第二子开关1052，通入第二气体至真空腔体100中，所述第二气体与基板表面的所述第一薄膜115进行半反应形成目标薄膜116，此时基板112的状态如图5所示。[0060]最后打开第二开关，排出残留气体以及副产物(图5中的标记114)，基板112的最后状态如图6所示。[0061]应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
6
CN 1116765 A
说 明 书 附 图
1/2页
图1
图2
图3
图4
7
CN 1116765 A
说 明 书 附 图
2/2页
图5
图6
8
