原子層沉積裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及原子層沉積裝置，并且更具體地講，涉及一種原子層沉積裝置，其中來源氣和反應(yīng)氣被供應(yīng)到基板表面上，而惰性吹掃氣被排放到來源氣與反應(yīng)氣之間的空間中，并且來源氣和反應(yīng)氣在基板表面上互相發(fā)生反應(yīng)，因此在基板表面上形成薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002]最近，在半導(dǎo)體制造過程中，隨著半導(dǎo)體設(shè)備集成度的增加，對(duì)于微制造技術(shù)的要求也在提高。也就是說，為了在單晶片上形成微圖案和高度集成的單元，需要開發(fā)薄膜厚度減小且具有很高介電常數(shù)的新物質(zhì)。
[0003]特別地，在晶圓的表面上形成臺(tái)階部分的情況中，涉及薄膜覆蓋的表面均勻性的晶圓內(nèi)均勻性和臺(tái)階覆蓋范圍非常重要。為了滿足這種要求，提出了形成具有原子層厚度的薄膜的原子層沉積(ALD)方法。
[0004]原子層沉積方法是借助于反應(yīng)物質(zhì)在晶圓表面上的表面飽和反應(yīng)而使用化學(xué)吸附和解吸來形成單原子層的方法。如此，原子層沉積方法是將薄膜的厚度控制在原子層水平的薄膜沉積方法。
[0005]如圖1所示，在原子層沉積過程中，將兩種氣體(來源氣和反應(yīng)氣)交替地供應(yīng)到晶圓表面，并且在交替地供應(yīng)兩種氣體到晶圓上的操作間隙朝著晶圓供應(yīng)惰性吹掃氣。這兩種氣體在晶圓表面上互相反應(yīng)，因此在晶圓上形成薄膜。也就是說，在一種氣體(來源氣)被化學(xué)吸附之后，如果向這種被化學(xué)吸附的來源氣提供另一種氣體(反應(yīng)氣)，那么這兩種氣體就會(huì)在晶圓表面上互相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此在晶圓表面上形成單原子層。將此過程作為周期循環(huán)進(jìn)行，直到薄膜的厚度達(dá)到期望水平。
[0006]然而，就上述原子層沉積過程而言，由于需要時(shí)間來供應(yīng)來源氣和反應(yīng)氣以及進(jìn)行吹掃操作和排氣操作，所以顯著減小了過程速度，從而造成生產(chǎn)率降低。韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.2002-0060145提出了解決這個(gè)問題的技術(shù)。
[0007]在韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.2002-0060145中，如圖2和圖3所示，來源氣噴射器2、反應(yīng)氣噴射器4和吹掃氣噴射器6和8呈放射狀安裝。氣體噴射器2、4、6和8旋轉(zhuǎn)并向承受器32上相繼排出不同種類的氣體。以此方式，可以增加過程速度。然而，還存在以下問題。
[0008]首先，因?yàn)闅怏w噴射器2、4、6和8被配置為它們繞著噴射器旋轉(zhuǎn)軸10旋轉(zhuǎn)且排出不同種類的氣體，所以從各氣體噴射器排出的氣體被供應(yīng)到基板30的上表面上的方向并不垂直。也就是說，如圖3所示，排出氣體的線路是彎曲的。因此，朝著基板30排出的來源氣甚至朝著反應(yīng)室20的內(nèi)側(cè)壁擴(kuò)散，而不是僅僅被供應(yīng)到基板30的上表面上，因此降低了沉積效率。此外，有可能排出的來源氣在被供應(yīng)到基板30的上表面上之前與空氣中的反應(yīng)氣接觸。
[0009]第二，因?yàn)闅怏w噴射器2、4、6和8旋轉(zhuǎn)，所以在反應(yīng)室20中產(chǎn)生渦流，因此促進(jìn)了來源氣與反應(yīng)氣在空氣中的接觸。由此，來源氣粒子在被供應(yīng)到基板30的表面之前可能在空氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在這種情況下，來源氣無法正常地沉積在基板30上。特別地，假定每當(dāng)噴射器旋轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動(dòng)一圈就完成了單個(gè)薄膜沉積過程，如果增大噴射器旋轉(zhuǎn)軸10的轉(zhuǎn)速來減少完成過程所需的時(shí)間，那么來源氣與反應(yīng)氣在空氣中彼此接觸的可能性會(huì)進(jìn)一步增加，從而造成生產(chǎn)率的損失。
[0010]第三，當(dāng)吹掃氣將來源氣和反應(yīng)氣從反應(yīng)室20中排出時(shí)，會(huì)使用在反應(yīng)室20的下表面上形成的排氣孔22。因此，來源氣和反應(yīng)氣被排出反應(yīng)室20所經(jīng)過的路徑就相對(duì)較長(zhǎng)，因此增加了排出氣體所需的時(shí)間。在這種情況下，當(dāng)反應(yīng)氣被供應(yīng)到反應(yīng)室20中時(shí)，反應(yīng)氣在被排出反應(yīng)室20之前還很可能與反應(yīng)室20的空氣中仍然殘留的來源氣接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明試圖解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供一種原子層沉積裝置，其中來源氣噴射器、反應(yīng)氣噴射器和吹掃氣噴射器設(shè)置成放射狀并且固定在適當(dāng)位置，使得氣體可以垂直地被供應(yīng)到基板上，由此可以提高沉積效率。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種原子層沉積裝置，其中排氣單元安裝成與氣體噴射器相鄰，使得從氣體噴射器排出的排氣流可以被排氣單元向上引導(dǎo)，由此在從氣體噴射器排出的氣體中，可以從反應(yīng)室快速地除去反應(yīng)室的空氣中剩余的而不是沉積在基板上的氣體，使得可以可靠地防止來源氣和反應(yīng)氣在空氣中接觸，因此進(jìn)一步提高沉積效率。
[0013]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種原子層沉積裝置，其中所述排氣單元包括被定向成放射狀且圍繞所述排氣單元的中心以規(guī)則的角間距布置的板子，因此將反應(yīng)室中的空間分隔成多個(gè)區(qū)域，使得來源氣噴射器與吹掃氣噴射器之間以及反應(yīng)氣噴射器與吹掃氣噴射器之間的各區(qū)域被排氣單元的對(duì)應(yīng)的板子分隔成兩個(gè)區(qū)域，由此防止各氣體噴射器排出的氣體與反應(yīng)室空氣中的其他氣體噴射器排出的氣體接觸，因此進(jìn)一步增加沉積效率。
[0014]本發(fā)明的再一目的是提供一種原子層沉積裝置，其中在來源氣噴射器上設(shè)置等離子體發(fā)生器，使得可以提高來源氣的反應(yīng)性，因此提高沉積速率和沉積效率，由此提高各基板上形成的薄膜質(zhì)量。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種原子層沉積裝置，包括:反應(yīng)室；所述反應(yīng)室中設(shè)置的承受器，所述承受器允許其上面放置多個(gè)基板；氣體噴射器，所述氣體噴射器設(shè)置在所述承受器上方并且將所述承受器上方限定的空間分隔成多個(gè)預(yù)定的空間，所述氣體噴射器供應(yīng)來源氣、反應(yīng)氣和吹掃氣到所分隔的各個(gè)空間中分別設(shè)置的基板上；以及排氣單元，所述排氣單元設(shè)置在所述承受器的上方并且設(shè)置成與所述氣體噴射器相鄰，所述排氣單元向上引導(dǎo)來源氣、反應(yīng)氣和吹掃氣的排氣流。
[0016]所述氣體噴射器可以包括:來源氣噴射器和反應(yīng)氣噴射器，設(shè)置在所述反應(yīng)室的上部空間中，以分別供應(yīng)所述來源氣和所述反應(yīng)氣到所述基板上；以及吹掃氣噴射器，設(shè)置在所述來源氣噴射器與所述反應(yīng)氣噴射器之間，以供應(yīng)吹掃氣到所述基板，其中所述來源氣噴射器、所述反應(yīng)氣噴射器和所述吹掃氣噴射器被定向成放射狀并以規(guī)則的角間距布置。
[0017]所述排氣單元可以包括呈放射狀定向且圍繞排氣單元的中心以規(guī)則的角間距布置的板子，使得來源氣噴射器與吹掃氣噴射器之間以及反應(yīng)氣噴射器與吹掃氣噴射器之間的每個(gè)區(qū)域被排氣單元的對(duì)應(yīng)的板子分成兩個(gè)區(qū)域。
[0018]所述氣體噴射器可以獨(dú)立地供應(yīng)來源氣、反應(yīng)氣和吹掃氣，或者可替代地，所述氣體噴射器可以同時(shí)供應(yīng)所述氣體。
[0019]所述排氣單元具有多個(gè)排氣孔或狹槽。所述排氣孔或狹槽可以形成在與所述氣體噴射器上形成氣體噴射孔的方向相同的方向上，或者在與所述氣體噴射孔的方向垂直的方向上?？商娲兀艢饪谆颡M槽可以形成為這樣一種方式:一些排氣孔或狹槽被定向成在與氣體噴射孔相同的方向上，并且其他排氣孔或狹槽被定向成在與氣體噴射孔的方向垂直的方向上。
[0020]所述排氣單元可以被支撐在所述反應(yīng)室的蓋子的下表面上或者所述反應(yīng)室的內(nèi)側(cè)壁上。
[0021]所述等離子體發(fā)生器可以設(shè)置在所述來源氣噴射器上。
【附圖說明】
[0022]結(jié)合附圖，從以下詳細(xì)描述可以更加清晰地理解本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0023]圖1相繼示出了使用原子層沉積裝置在基板表面上沉積薄膜的過程；
[0024]圖2是常規(guī)的原子層沉積裝置的剖視圖；
[0025]圖3是透視圖，示出了圖2的裝置的重要部件；
[0026]圖4是剖視圖，圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的原子層沉積裝置；
[0027]圖5是透視圖，示出了圖4的裝置的重要部件；
[0028]圖6是圖5的平面圖；
[0029]圖7是沿著圖6的A-A線截取的剖視圖；