[發(fā)明專利]薄膜沉積裝置與薄膜沉積方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480002729.0
• 申請(qǐng)日: 2014-02-03
• 公開（公告）號(hào): CN104871293B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃常洙;李愚嗔;申奇照;車東壹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: TES股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/205
• 分類號(hào): H01L21/205
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 楊貝貝,臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄膜沉積裝置，且更具體而言是一種可改善薄膜品質(zhì)、避免基板損害且藉由原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)增加產(chǎn)能(throughput)的薄膜沉積裝置。

背景技術(shù)

做為在基板如半導(dǎo)體晶圓(以下，稱為“基板”)上形成薄膜的沉積方法，已使用化學(xué)氣相沉積法(CVD；Chemical Vapor Deposition)、原子層沉積(ALD；Atomic Layer Deposition)等。

圖13示出自薄膜沉積方法中的原子層沉積的基本概念的示意圖。參照?qǐng)D13，將說明原子層沉積的基本概念于下。首先，供應(yīng)來源氣體(如三甲基鋁(TMA；TriMethyl Aluminium))至腔室中。來源氣體的來源材料吸附于基板上以在基板上形成吸附層。接著，供應(yīng)含有未活化氣體如氬氣(Ar)的沖洗氣體至腔室內(nèi)部。將未吸附于基板上的來源氣體的氣體成分與沖洗氣體由腔室排出。在此之后，供應(yīng)含有反應(yīng)物如臭氧(O₃)的反應(yīng)氣體至腔室內(nèi)部。反應(yīng)氣體與吸附于基板上的來源材料反應(yīng)。然后，供應(yīng)沖洗氣體至腔室內(nèi)部，并將未與來源材料反應(yīng)的反應(yīng)氣體與沖洗氣體由腔室排出。藉由上述步驟，在基板上形成單一原子層(Al-O)的薄膜層。

根據(jù)注入方向與注入各種氣體(如來源氣體、反應(yīng)氣體、沖洗氣體與其他基板表面上的氣體)的方法，有各種用于原子層沉積的現(xiàn)有的薄膜沉積裝置。然而，現(xiàn)有的薄膜沉積裝置有如下問題：其無法同時(shí)滿足優(yōu)良的薄膜品質(zhì)與基板產(chǎn)能(throughput)。換句話說，在達(dá)到優(yōu)良的薄膜品質(zhì)的情況下，基板產(chǎn)能(throughput)則顯著地降低，而相反地，在基板產(chǎn)能改善的情況下，薄膜品質(zhì)則下降。

此外，如果使用氣體活化單元，如等離子體產(chǎn)生器，以改善基板產(chǎn)能，則活化的氣體將直接供應(yīng)至基板，而因此造成基板的損傷或在基板的邊緣區(qū)域上造成不必要的薄膜沉積。

發(fā)明內(nèi)容

欲解決的問題

因此，本發(fā)明致力于解決先前技術(shù)中所發(fā)生的上述問題，且本發(fā)明的目的是提供一種薄膜沉積裝置，其可顯著地改善基板產(chǎn)能(throughput)并增進(jìn)薄膜品質(zhì)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種薄膜沉積裝置，其可增加基板產(chǎn)能并減少現(xiàn)有的薄膜沉積裝置的占用面積(foot print)。此外，本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種薄膜沉積裝置，其可避免基板的損害，并且亦避免在活化氣體供應(yīng)時(shí)薄膜沉積在不必要的區(qū)域。

技術(shù)解決方案

為了完成上述日的，一種薄膜沉積裝置包括：腔室，具有預(yù)設(shè)的內(nèi)部空間；基板支撐部件，配置于腔室內(nèi)并且支撐基板；以及氣體供應(yīng)裝置，具有至少一個(gè)供應(yīng)通道及活化通道，供應(yīng)通道用以供應(yīng)處理氣體至基板，活化通道含氣體活化單元用以活化處理氣體，其中活化通道具有打開的下部與密封的上部。在薄膜沉積裝置中氣體供應(yīng)裝置與基板支撐部件中至少一個(gè)進(jìn)行相對(duì)于彼此的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

供應(yīng)通道包括：至少一個(gè)第一供應(yīng)通道，用以供應(yīng)來源氣體；以及至少一個(gè)第二供應(yīng)通道，用以供應(yīng)反應(yīng)氣體，且第二供應(yīng)通道相鄰于活化通道。

氣體供應(yīng)裝置進(jìn)一步包括：處理氣體引導(dǎo)部件，用以調(diào)整處理氣體的注入方向。供應(yīng)通道包括：至少一個(gè)第一供應(yīng)通道，用以供應(yīng)來源氣體；以及至少一個(gè)第二供應(yīng)通道，用以供應(yīng)反應(yīng)氣體。而且，處理氣體引導(dǎo)部件包括：至少一個(gè)來源氣體引導(dǎo)部件，用以調(diào)整來源氣體的注入方向；以及反應(yīng)氣體引導(dǎo)部件，用以調(diào)整反應(yīng)氣體的注入方向。

氣體供應(yīng)裝置進(jìn)一步包括：排氣通道，用以排出基板與氣體供應(yīng)裝置間的處理氣體。

氣體供應(yīng)裝置包括內(nèi)部排氣通道，對(duì)稱配置于第一供應(yīng)通道，用以排出殘余氣體。第二供應(yīng)通道對(duì)稱配置于第一供應(yīng)通道。

氣體供應(yīng)裝置進(jìn)一步包括：外部排氣通道，配置在活化通道的外側(cè)。

供應(yīng)通道包括：至少一個(gè)第一供應(yīng)通道用以供應(yīng)來源氣體；以及至少一個(gè)第二供應(yīng)通道用以供應(yīng)反應(yīng)氣體。并且，氣體供應(yīng)裝置包括：內(nèi)部排氣通道，配置在第一供應(yīng)通道的一側(cè)，且內(nèi)部排氣通道配置在第一供應(yīng)通道與第二供應(yīng)通道之間。此時(shí)，氣體供應(yīng)裝置不具有任何排出第一供應(yīng)通道的另一側(cè)與第二供應(yīng)通道之間的殘余氣體的排氣部件。

由供應(yīng)通道供應(yīng)的處理氣體通過開口部而導(dǎo)入至活化通道中，使處理氣體由氣體活化單元活化。由氣體活化單元活化的處理氣體通過活化通道而供應(yīng)至基板上，使基板與氣體供應(yīng)裝置間未活化的處理氣體活化。

氣體供應(yīng)裝置包括：外部排氣通道，配置于第二供應(yīng)通道的一側(cè)用以排出殘余氣體，且外部排氣通道對(duì)稱配置于第一供應(yīng)通道。