[發(fā)明專利]用于薄膜沉積的方法和吸氣裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00807050.4
• 申請(qǐng)日: 2000-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN1349565A
• 公開（公告）日: 2002-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·康特;F·馬嘉;M·莫拉加
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 工程吸氣公司
• 主分類號(hào): C23C14/56
• 分類號(hào): C23C14/56;F04B37/04
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王杰

本發(fā)明涉及提高在基體上沉積薄膜過程中的產(chǎn)率的方法以及實(shí)施所述方法的吸氣裝置。

在基體上沉積薄膜的方法在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，以所述這些方法為基礎(chǔ)的有：集成電路(在該領(lǐng)域也稱為IC)的生產(chǎn)；用于儲(chǔ)存信息的載體，如CD(其中，薄鋁層沉積在透明塑料基體上)或者計(jì)算機(jī)硬盤(其中，磁性材料沉積在載體，一般是鋁載體上)的生產(chǎn)；平面顯示器的生產(chǎn)；最后，薄膜沉積方法在微機(jī)械裝置的開發(fā)領(lǐng)域得到應(yīng)用，所述微機(jī)械裝置采用與在IC制造中使用的相當(dāng)類似的技術(shù)進(jìn)行制造。

主要的工業(yè)薄膜沉積方法是蒸汽相的化學(xué)沉積和蒸汽相的物理沉積，在該領(lǐng)域，所述這兩類沉積方法分別通稱為“化學(xué)氣相沉積”和“物理氣相沉積”或者縮寫為“CVD”和“PVD”。

在CVD方法中，兩種或多種氣態(tài)物質(zhì)在放置有基體的真空室中發(fā)生反應(yīng)；在反應(yīng)中，形成的固態(tài)產(chǎn)物以薄膜形式沉積在基體上。真空室必須加以排空的壓力在各種CVD方法中可有顯著不同；其中一些方法(定義為低壓或超高真空型)可能要求將真空室初始排空至10^-8-10^-9毫巴的壓力；下文中，CVD方法的含義始終指的是后面提及的這些方法。

至于縮寫名PVD，實(shí)際上指的是一系列可能的選擇性的技術(shù)，然而，所有這些技術(shù)均具有下述共同特征：

—為獲得所述薄膜，使用由打算加以沉積的材料制成的靶材，所述靶材一般呈短圓柱形狀，其在真空室中位于基體前面并且與之平行；

—首先將真空室排空，而且，之后，在10^-2-10^-5毫巴的壓力下將其充滿惰性氣體，一般為氬；通過在基體載體與靶材載體之間施加幾千伏的電勢(shì)差(這樣靶具有陰極電勢(shì))，在基體與靶材之間的空間就產(chǎn)生由電子和離子Ar⁺構(gòu)成的等離子體；這些離子在電場(chǎng)作用下向靶材加速運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致靶材發(fā)生沖擊腐蝕；由靶材沖蝕產(chǎn)生的物質(zhì)(一般為原子或原子“團(tuán)簇”)將會(huì)沉積在基體(以及其它可達(dá)到的表面上)，形成所述薄膜。

每種方式可以包括若干薄膜沉積步驟，而且，還存在既包括CVD步驟，也包括PVD步驟的混合方法。

已知薄膜裝置的性能，尤其是在IC領(lǐng)域，與沉積膜內(nèi)的缺陷的存在密切相關(guān)。這些缺陷主要?dú)w因于與形成所述薄膜的物質(zhì)不同的化學(xué)物質(zhì)原子的存在。因此，必須通過使用純度盡可能高的反應(yīng)物(CVD時(shí)為反應(yīng)性氣體，PVD時(shí)為靶材)以及確保處理室所有表面和處理氣氛盡可能純潔，來將在所述方法的所有步驟中可能的污染源減至最少。

另外，即使能夠同時(shí)在幾個(gè)基體上進(jìn)行沉積(CVD和PVD時(shí)均如此)，工業(yè)趨勢(shì)發(fā)展的方向的是能夠?qū)Τ练e特性加以更好地控制的只有一個(gè)基體的方法。

為了滿足上述要求，薄膜的沉積過程在包括至少一個(gè)工藝室，但一般為多個(gè)工藝室的系統(tǒng)中進(jìn)行，其中每個(gè)工藝室用于進(jìn)行特定操作；例如，有其中實(shí)施所述沉積步驟的實(shí)際處理室，或者用于例如在沉積之前對(duì)基體進(jìn)行清潔或加熱的調(diào)整室。下文中，所述處理和調(diào)整室一般均表示為處理室。當(dāng)存在幾個(gè)處理室時(shí)，這些處理室可以排列成一條線，相互間直接連在一起；另一種方法是，這些處理室可以圍繞一個(gè)中央傳遞室分布。每個(gè)處理室通過閥門與相鄰的處理室相連，所述閥門通常處于閉合狀態(tài)，僅僅在所述方法的各步驟中打開，以使基體從一個(gè)室轉(zhuǎn)換到另一個(gè)室。

為了保證清潔程序盡可能高，一般所有處理室均保持在真空狀態(tài)下，而沉積室中的真空狀態(tài)則最高。基體通過自動(dòng)裝置，一般是機(jī)械手，從一個(gè)處理室運(yùn)送至后續(xù)的處理室。在處理系統(tǒng)(為包括圍繞傳遞室分布的處理室的類型)的一個(gè)簡(jiǎn)單操作實(shí)例中，將基體送入第一個(gè)室位于具有適當(dāng)形狀的箱體的內(nèi)部，所述箱體的內(nèi)壁帶有凸起(tang)，其目的是保持基體相互分離，以使自動(dòng)處理操作簡(jiǎn)化。使所述第一室的真空度為約10^-5-10^-6毫巴，而且，第一個(gè)閥門打開，以使該室與傳遞室連通；機(jī)械手從箱體中取出基體并將其送至傳遞室，傳遞室的壓力低于該第一室，一般約10^-7毫巴，第一個(gè)閥門關(guān)閉；然后，將第二個(gè)閥門打開，以使傳遞室與處理室連通，將基體置于待發(fā)生沉積的位置，并且，通過關(guān)閉第二個(gè)閥門將所述處理室閉合。當(dāng)薄膜沉積完成時(shí)，基體然后可以再次借助機(jī)械手和通過傳遞室送至系統(tǒng)的外面或系統(tǒng)中的其它室。