薄膜沉积设备及方法技术

一种薄膜沉积设备，其具有用以在靠立于基座上的复数个基板上形成薄膜的反应室。该设备包括：一气体供应装置，用以自外部供应复数种气体至该反应室内，该等气体包含反应气体；一气体分配装置，其用以分配及喷雾自该气体供应装置所供应的气体，因而符合工艺目的；一气体留置装置，其具有复数个反应槽（ｒｅａｃｔｉｏｎ　　ｃｅｌｌｓ），用以分隔调节及留置自该气体分配装置所分配的个别气体；一旋转驱动装置，用以旋转该气体留置装置，使得留置在个别反应槽内的气体依序暴露至该基板；及一气体排放装置，用以将该气体留置装置所留置的气体泵出至该反应室的外部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关一种用以沉积薄膜的设备及方法，且尤其是有关一种沉积薄膜的设备及方法，其中，其不同于其中气体供应及排放由重复操作设置在反应室内的阀及泵的公知技术，而是连续供应气体至该反应室内，且经由复数个隔离的反应槽使供应的气体暴露至该个别基板上且同时连续排放过量气体，因而可改善反应速率及特性。
技术介绍
通常，半导体制造工艺利用溅射、化学蒸气沉积、原子层沉积方法，以形成均匀薄膜。该等薄膜沉积方法中，化学蒸气沉积法最被广泛使用。此方法中，使用反应气体及分解气体，在基板上沉积具有所需厚度的薄膜。在化学蒸气沉积法中，各种气体被注入一反应室中且由高能量如热、光、电浆所驱动的气体经过化学性反应而形成具有所需厚度的薄膜。此外，反应条件经由电浆或所供应的气体的比例及量加以控制至尽可能的反应能量，因而改善其沉积速率。然而，该反应快速发生且因此难以控制原子的热动力学稳定性。在原子层沉积法中，是交替供应反应气体及吹洗气体以沉积一原子层。所形成的薄膜具有良好薄膜特性且可应用至大直径基板及电极薄膜上。此外，此薄膜具有良好电性及物理性质。通常，在该原子层沉积法中，首先，供应第一反应气体以在基板表面化学吸附单层第一来源且过度物理性吸附的来源则由流入吹洗气体而吹除。随后，供应第二反应气体至该单层来源以使该单层第一来源与第二反应气体进行化学反应，以沉积所需的原子层且过量气体由流入吹洗气体而吹除。该等步骤构成形成薄膜的工艺步骤之一循环。如前所述，原子层沉积法利用表面反应机制且因此提供稳定且均匀的薄膜。此外，相较于化学蒸气沉积法，在原子层沉积法中，反应气体分别依序供应及泵入，且因此经由气相反应可抑制颗粒形成。在薄膜经由上述原子层沉积法沉积的情况中，该沉积经由吸附在基板表面上的物质而发生(通常为含薄膜元素的化学分子)。此时，通常该吸附被自我限制在该基板上，且因此在整个基板上获得均匀薄膜，而与所供应气体的量(反应气体量)无太大关联。因此，即使在具有极高纵横比的呈阶差部分亦可获得均匀厚度薄膜，而与沉积位置无关。即使在薄膜具有数纳米厚度的情况下，亦可容易地控制其厚度。此外，由于薄膜厚度与工艺气体供应期间成正比，因此其厚度可由控制气体供应期间的频度而调整。现将参考图1及图2描述执行上述原子层沉积技术的公知原子层沉积设备。图1显示公知淋洗头型原子层薄膜沉积设备的结构的概视图。图2为显示公知层行为型原子层薄膜沉积设备的结构的概视图。为便于说明，同样的组件以相同参考号数表示。首先，如图1所示，该公知的淋洗头型原子层沉积设备包含具有反应炉2的反应室1，于该处依序供应反应气体与吹洗气体且在基板3上沉积原子层且连接至用以排出所供应气体至外部的泵出装置；设于反应室1下方的基板叉柱4且在该处使基板3靠立；设于反应室1上方且面向基板叉柱4的淋洗头型气体供应器5并用以朝该反应室1喷雾气体；设在该反应气体供应器5路径上且用以关闭气体供应的阀6、7、8及9。此处，参考号6代表第一反应气体阀，7代表吹洗气体阀，8代表第二反应气体阀，及9代表吹洗气体阀。其次，如图2所示，该公知层行为型原子层薄膜沉积设备包含具有反应炉2的反应室1，在该处依序供应气体与吹洗气体以沉积原子层；设于反应室1下方的基板叉柱4以使基板3靠立于其上；及分别所连接的气体供应管的阀6、7、8及9因而可对反应室1提供层状气体。此处，该反应室1连接至用以将供应至该反应炉2的气体排放至外部的泵出装置。在具有上述设备的公知设备中，该反应气体阀6及8与该吹洗气体阀7及9在进行一次操作循环时需每次打开及关闭，因此缩短阀使用寿命。此外，使适当量气体到达基板3的时间受到延迟，因为该阀驱动电讯号与阀操作连动，在空气驱动期间引起时间延迟且在窄气体馆内产生电导之故。此外，由于反应室1具有小体积用以快速置换反应室1内的气体，可装设在反应室1中的基板3数量受到限制，因而导致量产的生产量降低。另一方面，在公知薄膜沉积设备中，直接在反应室内直接基发电浆，以增进该原子层沉积反应中的反应速率及反应特性。如图3所示，上述设备包含电浆产生器10用以使反应室1内部的反应炉2内的电浆激发且具有用以开关RF电力的开关11。对欲沉积的原子层而言，当经选择的反应气体导入该反应室并暴露至该基板3时同时供给RF动力。此例中所造成的问题为，反应气体到达基板3的速度未与RF动力的电传导速度一致。此外，各工艺步骤于短期间内进行且因此前一步骤中的反应气体未完全移除。此状态下，若形成电浆，则薄膜将具有大量杂质，因此使薄膜性质劣化。此外，由于当导入所选择的反应气体时电浆将被激发，因此RF动力需仅在决定步骤中供给。因此，为了仅在决定步骤供给RF动力，必须重复RF动力的开/关。因此，用以产生RF动力的RF产生器以及用以稳定电浆的RF匹配网络的使用寿命被缩短，且所形成的无稳定时间的电浆效力减低且原子层沉积反应变得不稳定而不利。另一方面，如图4显示利用可在在线使供应一种反应气体形成游离基的游离基产生器12的公知薄膜沉积装置。如图4所示，在图4的设备中，经选择的反应气体供应至该游离基产生器12并于其内累积一短时间，以在外部装置中形成游离基并供给该反应炉，且当打开阀13时，所产生的游离基同时传送至该反应炉2。在其中利用游离基产生器的情况下，该游离化的反应气体经由另一阀13传送至该反应炉，且因此该反应炉2的内压变得不稳定，此外，亦有图3所示的设备的阀切换所伴随的耐久性以及时间延迟的问题。
技术实现思路
据此，本专利技术已解决公知技术所发生的上述问题，且本专利技术的目的是提供沉积薄膜的设备及方法，其中其不同于其中气体供应及排放由重复操作设置在反应室内的阀及泵的公知技术，而是连续供应气体至该反应室内且所供应的气体留置于复数个隔离的反应槽内且使基板暴露至依序的留置气体中且同时连续排放过量气体，因而改善反应速率及特性。本专利技术的另一目的是提供沉积薄膜的设备及方法，其可连续使所需反应气体予以电浆激发因而符合工艺目的且同时或选择性使所需反应气体游离化，因而改善反应速率及特性。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种薄膜沉积设备，其具有用以在靠立于基座上的复数个基板上形成薄膜的反应室。本专利技术的设备包含一气体供应装置，用以自外部供应复数种气体至该反应室内，该等气体包含反应气体；一气体分配装置，其用以分配及喷雾自该气体供应装置所供应的气体，因而符合工艺目的；一气体留置装置，其具有复数个反应槽，用以分隔调节及留置自该气体分配装置所分配的个别气体；一旋转驱动装置，用以旋转该气体留置装置，使得留置在个别反应槽内的气体依序暴露至该基板；及一气体排放装置，用以将该气体留置装置所留置的气体泵出至该反应室外部。为实现上述目的，另一方面，本专利技术提供一种薄膜沉积设备，其具有用以在靠立于基座上的复数个基板上形成薄膜的反应室。本专利技术的设备包括一气体供应装置，用以自外部供应复数种气体至该反应室内，该等气体包含反应气体；一气体分配装置，其用以分配及喷雾自该气体供应装置所供应的气体，因而符合工艺目的；一气体留置装置，其具有复数个反应槽，用以分隔调节及留置自该气体分配装置所分配的个别气体，该气体留置装置以其中心部分与该气体分配装置的下端连接；一旋转驱动装置，用以旋转该气体留置装置，使得留置在个别反应槽内的气体依序暴露至该基板，该反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜沉积设备，其具有用以在靠立于基座上的复数个基板上形成薄膜的反应室；该设备包括：一气体供应装置，用以自外部供应复数种气体至该反应室内，该等气体包含反应气体；一气体分配装置，其用以分配及喷雾自该气体供应装置所供应的气体， 因而符合工艺目的；一气体留置装置，其具有复数个反应槽，用以分隔调节及留置自该气体分配装置所分配的个别气体；一旋转驱动装置，用以旋转该气体留置装置，使得留置在个别反应槽内的气体依序暴露至该基板；及一气体排放装置，用以将 该气体留置装置所留置的气体泵出至该反应室外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：白镕求，李升勋，
申请(专利权)人：富祥艾德股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]