原子层沉积系统

ALD

稿件来源:广东省磁电物性分析与器件重点实验室 编辑:办公室
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

型         号:TALD-150D

制   造   商:嘉兴科民

存 放 地 点:550栋302

 

主要功能及特色

  1. 该设备专用于原子层沉积(ALD)工艺,可在微电子、光伏等领域的样品表面沉积氧化铝等纳米级高质量薄膜,满足高精度薄膜制备需求。

  2. 采用创新的内外双腔体结构,其中可拆卸的内反应腔极大提升了设备维护的便捷性与适用性,便于清洁和更换,适应多种工艺场景。

  3. 可处理最大6英寸样品,反应温度最高可达500℃,标配多路前驱体源与自动控制系统,实现原子层级薄膜厚度控制、优异的镀膜均匀性以及稳定的工艺重复性。

 

主要技术指标

1.设备核心结构与腔体

 

 
  • 腔室结构:一套热法ALD工艺腔+一套等离子体法PEALD工艺腔

  • 外腔:真空加热腔设计,可对内腔整体加热;外层水冷循环,内侧多层热反射装置,外壁隔热材料,外壁温度≤60℃,带温度限位开关

  • 内腔:可拆卸式内反应腔,支持整体取出、更换、维护;反应腔壁为热壁,同时对源与管路壁加热;压差自压合机构实现自动密封

  • 样品尺寸:内腔支持放置直径6英寸晶圆,向下兼容

  • 内腔扩展 标配内腔两套,可选高温、低温、特殊工艺内腔,支持升级

 

2.温度控制系统

 

 
  • 内腔最高反应温度:500℃,温度控制精度 ±1℃,配置温度传感器

  • 源瓶及管路加热:MO源、固态源等源瓶及管路加热温度 RT–200℃,控制精度 ±1℃

  • 等离子体放电系统加热:腔壁最高加热温度 150℃,温度控制精度 ±1℃

  • 真空泵前级热阱:最高加热温度 500℃,控制精度 ±1℃,用于吸附/分解未反应前驱体

 

3.前驱体与气路系统

 

 
  • 前驱体源配置:6路加热液态MO源、2路高温微流固态源、2路水源、1路臭氧源、1路非等离子体气态源、2路等离子体气态源

  • 等离子体气源:3路(氩气、氧气、氨气),独立质量流量控制器,控制精度 ≤1%,支持扩展

  • 独立进气口:反应腔体设5个独立进源口,金属源、水源、等离子体气源管路不共用

  • MO源配置:高温快速ALD阀(响应时间 ≤10ms)、手动阀、不锈钢源瓶(≥50ml),管路及阀门加热RT–200℃

  • 水源配置:快速ALD阀(≤10ms)、手动阀、不锈钢源瓶(≥50ml)

  • 固态源系统:载气增压进源,ALD阀,源瓶/管路/阀门可加热至200℃

  • 臭氧源:臭氧产量 ≥20g/L,浓度 ≥100mg/L

  • 载气系统:5路(4路液态源载气、1路等离子体气态源载气),316LEP不锈钢管路+VCR密封,具备在线清洗功能

  • 管路过滤与安全:每路气体源配有颗粒过滤器、气体截止阀,有毒/腐蚀气体管路配有旁路通气

 

4.真空系统

 

 
  • 极限真空与维持:整机极限真空 <5×10⁻⁶ Torr,2小时真空维持度 <1 Torr

  • 真空泵配置:工艺干泵2台(额定抽速100 m³/h),本底分子泵2台

  • 真空测量系统:2个工艺薄膜规 + 2个全量程真空规,测量范围 5×10⁻⁷ Torr 至大气压,精度满量程±1%;真空计前设高效过滤网及气动隔膜阀

 

5.等离子体系统

 

 
  • 等离子体发生方式:远程ICP感应耦合等离子体,发生腔室独立于反应腔室

  • 射频电源:1000W,频率13.56MHz,功率不稳定度 ≤2W,自动匹配调节

 

6.控制系统与操作界面

 

 
  • 控制系统:双控制系统,配有工控机沉积自动控制系统

  • 操作模式:支持热工艺腔与等离子体工艺腔同时/交替工作

  • 软件功能:可视化操作界面,支持温度、流量、脉冲时间等参数调节;多用户权限分配

  • 安全互锁:3套联动互锁保护:压强与真空泵脉冲互锁、加热互锁、腔体密封盖开启互锁

  • 沉积模式:支持连续模式、停流模式

 

7.冷却与辅助系统

 

 
  • 冷水机系统:水箱容量 ≥10L,进水温度低于30℃时回水温度控制在25℃以内

  • 尾气处理:配置特气柜与尾气处理系统,处理ALD工艺尾气

 

8.工艺指标

 

 
  • Al₂O₃ 膜厚非均匀性:热法<±1.2% / 等离子体法<±1.6% ±0.9%

  • HfO₂ 膜厚非均匀性:热法<±1.5% / 等离子体法<±2.5% ±0.98%

  • SiO₂ 膜厚非均匀性:热法<±2.5% / 等离子体法<±3% ±2.58%

 

 

主要附件及配置

  1. 热ALD反应腔系统

  2. 等离子体ALD反应腔系统

  3. 前驱体源系统

  4. 真空系统

  5. 控制系统

  6. 辅助系统

  7. 远程感应耦合等离子体系统

  8. 特气柜和尾气处理系统

  9. 冷水机系统

 

用户须知

需经过培训获得操作资格后才能使用,或由已培训的人员代为测试。