
ALD設備簡單介紹
1. 設備核心三大系統
ALD 設備雖然外觀像個巨大的金屬櫃,但內部邏輯可拆解為以下三個部分:
- 氣體傳送系統 (Gas Delivery System): 這是設備的「肺部」。它包含多個前驅物鋼瓶與脈衝閥。其關鍵在於開關速度要極快且精準,確保 A 氣體與 B 氣體在反應腔內「永不相見」,僅在晶圓表面交替出現。
- 反應腔體 (Reaction Chamber): 這是設備的「心臟」。晶圓就在這裡進行反應。為了達成 3D 覆蓋,腔體內部的流場設計(Flow Dynamics)必須非常均勻,確保氣體能鑽進奈米級的深孔中。
- 真空與廢氣處理 (Vacuum & Abatement): 這是設備的「代謝系統」。每一層反應後,強大的真空幫浦會迅速抽走剩餘氣體,確保下一層反應的純淨度。

根據生產需求,ALD 設備演變出幾種不同的架構型態:
單晶圓式 (Single Wafer ALD)
- 外觀: 通常是一個中央機械手臂平台(Cluster Tool),周圍掛著數個反應艙。
- 特性: 一次處理一片晶圓。優點是環境控制極度精確,適合最先進的邏輯晶片製程。
- 外觀: 像是一個垂直的長型烤箱(Vertical Furnace)。
- 特性: 一次可以放進 50-100 片晶圓。雖然單片速度慢,但靠著「以量取勝」來降低平均成本,常用於 3D NAND Flash。
- 外觀: 晶圓在一個不斷旋轉或移動的平台上。
- 特性: 這是最抽象的一種演進。它不靠氣體開關,而是讓晶圓物理性地移動穿過不同的「氣體區」。這讓沉積速度提升了數倍,是目前技術開發的重點。
我們可以將複雜的設備圖簡化為以下構造流向:
[ 前驅物 A ] ---[ 高速脈衝閥 ]--\
\
[ 惰性氣體 ] ---------------------> [ 反應腔 (晶圓在此) ] ---> [ 真空幫浦 ] ---> [ 廢氣處理 ]
/
[ 前驅物 B ] ---[ 高速脈衝閥 ]--/