薄膜气相沉积装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种薄膜沉积装置，且更具体而言是一种可改善薄膜品质、避免基板损害且藉由原子层沉积(Atomic Layer Deposit1n，ALD)增加产能(throughput)的薄膜沉积装置。
【背景技术】
[0002]做为在基板如半导体晶圆(以下，称为“基板”)上形成薄膜的沉积方法，已使用化学气相沉积法(CVD ；Chemical Vapor Deposit1n)、原子层沉积(ALD ；Atomic LayerDeposit1n)等。
[0003]图13示出自薄膜沉积方法中的原子层沉积的基本概念的示意图。参照图13，将说明原子层沉积的基本概念于下。首先，供应来源气体(如三甲基铝(TMA ;TriMethylAluminium))至腔室中。来源气体的来源材料吸附于基板上以在基板上形成吸附层。接着，供应含有未活化气体如氩气(Ar)的冲洗气体至腔室内部。将未吸附于基板上的来源气体的气体成分与冲洗气体由腔室排出。在此之后，供应含有反应物如臭氧(O3)的反应气体至腔室内部。反应气体与吸附于基板上的来源材料反应。然后，供应冲洗气体至腔室内部，并将未与来源材料反应的反应气体与冲洗气体由腔室排出。藉由上述步骤，在基板上形成单一原子层(A1-0)的薄膜层。
[0004]根据注入方向与注入各种气体(如来源气体、反应气体、冲洗气体与其他基板表面上的气体)的方法，有各种用于原子层沉积的现有的薄膜沉积装置。然而，现有的薄膜沉积装置有如下问题:其无法同时满足优良的薄膜品质与基板产能(throughput)。换句话说，在达到优良的薄膜品质的情况下，基板产能(throughput)则显著地降低，而相反地，在基板产能改善的情况下，薄膜品质则下降。
[0005]此外，如果使用气体活化单元，如等离子体产生器，以改善基板产能，则活化的气体将直接供应至基板，而因此造成基扳的损伤或在基板的边缘区域上造成不必要的薄膜沉积。
【发明内容】
[0006]欲解决的问题
[0007]因此，本发明致力于解决先前技术中所发生的上述问题，且本发明的目的是提供一种薄膜沉积装置，其可显著地改善基板产能(throughput)并增进薄膜品质。本发明的另一个目的是提供一种薄膜沉积装置，其可增加基板产能并减少现有的薄膜沉积装置的占用面积(foot print)。此外，本发明的进一步目的是提供一种薄膜沉积装置，其可避免基板的损害，并且亦避免在活化气体供应时薄膜沉积在不必要的区域。
[0008]技术解决方案
[0009]为了完成上述目的，一种薄膜沉积装置包括:腔室，具有预设的内部空间；基板支撑部件，配置于腔室内并且支撑基板；以及气体供应装置，具有至少一个供应通道及活化通道，供应通道用以供应处理气体至基板，活化通道含气体活化单元用以活化处理气体，其中活化通道具有打开的下部与密封的上部。在薄膜沉积装置中气体供应装置与基板支撑部件中至少一个进行相对于彼此的相对运动。
[0010]供应通道包括:至少一个第一供应通道，用以供应来源气体；以及至少一个第二供应通道，用以供应反应气体，且第二供应通道相邻于活化通道。
[0011]气体供应装置进一步包括:处理气体引导部件，用以调整处理气体的注入方向。供应通道包括:至少一个第一供应通道，用以供应来源气体；以及至少一个第二供应通道，用以供应反应气体。而且，处理气体引导部件包括:至少一个来源气体引导部件，用以调整来源气体的注入方向；以及反应气体引导部件，用以调整反应气体的注入方向。
[0012]气体供应装置进一步包括:排气通道，用以排出基板与气体供应装置间的处理气体。
[0013]气体供应装置包括内部排气通道，对称配置于第一供应通道，用以排出残余气体。第二供应通道对称配置于第一供应通道。
[0014]气体供应装置进一步包括:外部排气通道，配置在活化通道的外侧。
[0015]供应通道包括:至少一个第一供应通道用以供应来源气体；以及至少一个第二供应通道用以供应反应气体。并且，气体供应装置包括:内部排气通道，配置在第一供应通道的一侧，且内部排气通道配置在第一供应通道与第二供应通道之间。此时，气体供应装置不具有任何排出第一供应通道的另一侧与第二供应通道之间的残余气体的排气部件。
[0016]由供应通道供应的处理气体通过开口部而导入至活化通道中，使处理气体由气体活化单元活化。由气体活化单元活化的处理气体通过活化通道而供应至基板上，使基板与气体供应装置间未活化的处理气体活化。
[0017]气体供应装置包括:外部排气通道，配置于第二供应通道的一侧用以排出残余气体，且外部排气通道对称配置于第一供应通道。
[0018]气体供应装置进一步包括:至少一个来源气体引导部件，用以调整来源气体的注入方向；以及反应气体引导部件，用以调整反应气体的注入方向。
[0019]此外，薄膜沉积装置进一步包括:附属腔室，具有预设的压力；来源气体供应部件，用以选择性地供应来源气体至腔室与附属腔室；以及排气部件，用以分别自腔室与附属腔室排出来源气体。
[0020]来源气体供应部件供应来源气体至附属腔室，直到来源气体的进料量达到预设的进料率，进而供应来源气体至腔室。当供应来源气体至附属腔室时，基板被负载入或卸载出腔室。
[0021]为了完成上述目的，一种薄膜沉积方法包括下述步骤:吸附来源气体至基板；第一次活化供应至基板上的反应气体；藉由第一次活化的反应气体，第二次活化未活化的反应气体；以及藉由第二次活化的反应气体与吸附于基板上的来源材料间的化学反应而形成薄膜。不使用用以冲洗来源气体或反应气体的冲洗气体。
[0022]发明功效
[0023]当基板或气体供应装置沿着直线路径移动时，根据本发明的薄膜沉积装置供应包含处理气体的各种气体，以使基板表面上均匀沉积，因此提供了优良品质的薄膜。
[0024]此外，根据本发明的气体供应装置包括:，气体活化单元的等离子体产生部，以提供自由基，因此增进薄膜品质与减少沉积的时间周期。具体而言，当提供自由基时，为了产生自由基的反应气体不是直接由腔室的上部供应至等离子体产生部，而是由“非直接供应的方法”来供应，将由反应气体供应通道注入的反应气体供应至活化通道中的等离子体产生部，因此避免了基板的损害且提供了优良品质的薄膜。
[0025]另外，气体供应装置藉由产生自由基的反应气体冲洗残余气体，而不供应冲洗气体，使用于沉积制程的气体总量大幅地降低且简单化装置的结构，因此大幅地降低制造成本。
[0026]此外，根据本发明的薄膜沉积装置配置为在主要腔室中进行沉积制程所需的步骤，且在稳定期中稳定来源气体在附属腔室中的起始进料量，因此降低沉积所需的沉积时间周期，并改善基板产能。
【附图说明】
[0027]图1是根据本发明的优选的实施例的薄膜沉积装置的侧剖面图。
[0028]图2示出薄膜沉积装置的气体供应装置的结构的侧剖面图。
[0029]图3示出图2的反应气体的活化步骤的示意图。
[0030]图4至图10示出根据本发明的另一个优选的实施例的薄膜沉积装置的气体供应装置的结构的侧剖面图。
[0031]图11示出薄膜沉积装置的基本沉积概念的示意图。
[0032]图12是根据本发明的进一步优选的实施例的薄膜沉积装置的示意性方块图。
[0033]图13示出根据现有技术的ALD装置的基本概念的示意图。
【具体实施方式】
[0034]现在将参照附图，对本发明的优选的实施例揭露予以更详细说明。
[0035]图1示出根据本发明的优选的实施例的薄膜沉积装置(1000)的内部结构的侧剖面图。
[0036]参照图1，薄膜层积装置(1000)包括:腔室(110)，具有预设的内部空间，用以进行基板上的沉积；以及基板负载及卸载元件(未示出)，用以负载与卸载基板。同时，未示出于图中，但薄膜沉积装置可进一步包括:负载锁室，连接腔室(110)的一侧，用以转换真空状态或大气状态；多个舟皿，其上负载将被沉积的基板；以及多个舟皿，其上负载完成沉积的基板。
[0037]薄膜层积装置(1000)包括:腔室(110)，具有预设的内部空间；基板支撑部件(150)，配置于腔室(110)内并且支撑基板(W);以及气体供应装置(200)。在此，气体供应装置(200)包括:至少一个供应通道(210，230)，用以供应处理气体至基板(W);以及活化通道(240)，具有气体活化单元(300)，用以活化处理气体，以预设距离与基板支撑部件(150)分隔开而相对于基板支撑部件(150)进行相对运动(见图2)。此外，薄膜沉积装置可进一步包括:基板负载及卸载元件，用以负载基板(W)至腔室(110)或由腔室(110)的内部卸载基板。
[0038]腔室(110)容纳有基板(W)于其中，以进行基板的沉积，且具有安装各种构件的空间。此外，藉由真空设备如泵(未示出)排出气体以维持内部处于真空状态，而提供进行基板处理工作如沉积的环境。
[0039]腔室(110)包括:腔室主体(130)，具有内部空间及打开的上部；以及腔室顶盖
(120)，用以开启与关闭腔室主体(130)打开的上部。开口部(134)，配置于腔室主体(130)的一侧，且基板(W)通过开口部而负载进及卸载出腔室(110)。
[0040]同时，在腔室(110)顶盖(120)上方配置有供应至少一种处理气体及冲洗气体的气体供应装置(200)，将详细描述于后。
[0041]在腔室(110)内部配置有支撑基板(W)的基板支撑部件(150)。基板支撑部件(150)设置成相对于气体供应装置(200)进行相对运动。换句话说，基板支撑部件(150)与气体