ALD 設備(Atomic Layer Deposition Equipment)是在量產線上執行原子層沉積(ALD)的薄膜沉積設備。交替供應前驅物氣體與反應氣體,並以吹淨(purge)隔開兩者,反覆進行此循環。每 1 個循環可沉積的膜厚約 0.3~2Å(0.03~0.2nm,多數氧化膜約 1Å),不到 1 層原子層,因此比起 ALD 原理本身,「如何快速、均勻且無缺陷地跑完循環」才是設備的設計課題。ALD 的原理與自限制反應,請參閱「ALD(原子層沉積)」用語頁。
量產用 ALD 設備大致分為3種方式。①單晶圓式(每次處理 1 片,或腔體內設有多個工作站的方式):氣體切換快,容易調校膜質與均勻性,用於邏輯的 High-k/金屬閘極與微細圖案化的間隔層。②空間分割(spatial)方式:讓載有晶圓的承載盤旋轉,通過依氣體區隔的區域,以轉 1 圈=1 個循環,省去吹淨等待時間以提高產出量。③批次式(立式爐・小批次):一次對數十~100片以上進行熱 ALD,以低廉的每 1 片晶圓成本沉積 DRAM 或 NAND 較厚的絕緣膜。
選擇設備時,除了膜種與溫度外,比較的面向還包括循環時間(脈衝+吹淨)、每 1 台的產出量(WPH)、前驅物消耗量、微粒(腔體內的副產物)、維護週期。使用電漿的 PEALD(Plasma Enhanced ALD)可在低溫下成膜,用於金屬連線步驟之後或光阻圖案上的間隔層沉積,但如何兼顧對底層的電漿損傷與階梯覆蓋率是其課題。
主要設備與方式:ASM International(XP4 Pulsar・XP4 EmerALD 的單晶圓式、XP8 系列的多腔體熱 ALD/PEALD)、科林研發(Striker:單晶圓式絕緣膜 ALD)、應用材料(Olympia:旋轉式空間分割 ALD)、東京威力科創(NT333:1 個腔體 6片的半批次空間分割 ALD,TELINDY PLUS IRad:批次式 ALD)、KOKUSAI ELECTRIC(TSURUGI-C² 等小批次式)。ASM International 將自身定位為 ALD 設備的主要供應商。