[发明专利]一种薄膜沉积装置和其沉积方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种薄膜沉积装置和其沉积方法，更具体地说，提供了一 种通过将源气和反应气体分离排出用来防止源气和反应气体互相混合以能提 高薄膜的沉积质量的薄膜沉积装置和其沉积方法。

背景技术

为了在半导体晶片或玻璃等的衬底上沉积预定厚度的薄膜，一般使用薄 膜沉积方法，例如利用物理冲突例如溅射(sputtering)的物理气相沉积方法 (PVD：Physical Vapor Deposition)和利用化学反应的化学气相沉积方法 (CVD：Chemical Vapor Deposition)。

化学气相沉积方法含有常压化学气相沉积方法(APCVD：Atmospheric Pressure CVD)、低压化学气相沉积方法(LPCVD：Low Pressure CVD)、等离 子体增强化学气相沉积方法(Plasma Enhanced CVD)，其中上述等离子体增 强化学气相沉积方法是最常用的，因为其具有在低温下可以进行沉积且薄膜 形成速度快的优点。

然而，随着半导体装置的外观设计规定(Design Rule)大幅减少，需要 具有微细样式的薄膜且薄膜形成区域的阶梯也增大。因而不仅可以将原子层 单位的薄膜的微细样式形成得均匀同时也具有良好的阶梯覆盖性(step coverage)的原子层沉积方法(ALD：atomic layer deposition)正在被应用和发 展。即其在半导体制造工程中栅氧化膜、电容电介膜和扩散防止膜等的薄膜 沉积工艺中被利用。

ALD方法从利用气体分子之间的化学反应的方面来说与一般化学气相 沉积方法相似。普通化学气相沉积方法通过将多个气体分子同时注入到反应 室将发生在晶片上部的反应生成物沉积在晶片上，而原子层沉积方法通过将 一种气体注入到反应室后净化(purge)且在加热的晶片上部留下物理吸附后 注入另外气体沉积只生成在上述晶片上的化学反应生成物。

因为通过原子层沉积方法实现的薄膜的阶梯覆盖性良好，尤其其可以形 成不纯物含量十分低的纯粹薄膜，因此ALD方法很受欢迎。

然而，由于现有薄膜沉积装置的供给气体的喷射器高速旋转着喷射不同 的反应气体和吹扫气体，反应气体之间互相混合使反应气体的浓度变淡且会 导致不必要的反应来恶化衬底的沉积质量。

为了防止反应气体之间的互相反应，有的提过在反应室周围形成多个排 气孔，但其方法也不能够挡住不同反应气体之间的混合。

此外，为了防止反应气体之间的互相混合还可以在反应室内形成多个分 离室且将不同的反应气体和吹扫气体提供到各个分离室内，但其方法会导致 工程时间过长使生产效率变低和反应室的结构变复杂等问题，因为其需要将 反应气体和吹扫气体按顺序地沉积在衬底上。

此外，不同的反应气体之间的反应所形成的粒子会导致衬底的沉积质量 下降，而且不能有效地去除其粒子。即在向反应室的下部排气的时候不能排 除的在衬底上部存在的粒子等的不纯物会被排气中生成的气流在衬底的表面 上导致留下痕迹的可能性。

并且，现有薄膜沉积装置具有因粒子等的不纯物而导致使用寿命变短的 问题。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种通过将残存在反应室 内的源气和反应气体分离排出可以防止被排出的气体之间的不必要的反应的 薄膜沉积装置和其方法。

并且，本发明提供了一种通过在源气存在的区域和反应气体存在的区域 之间形成吹扫气体和分离区域来分离排出源气和吹扫气体可以使反应室的结 构简易化的薄膜沉积装置和其方法。

此外，本发明提供了一种通过分离排出源气和反应气体来挡住粒子等不 纯物的产生可以防止真空抽气器的损伤和延长使用寿命的薄膜沉积装置和其 方法。

并且，本发明提供了一种通过沿反应室内墙形成有结构的隔壁且形成在 反应室周围的排气孔被隔壁分成源气排气孔和反应气体排气孔可以减少源气 和反应气体之间的互相反应的薄膜沉积装置和其方法。

此外，本发明提供了一种通过将含有源气排气线和反应气体排气线的分 离排气单元形成在反应室的上部，即可以使源气和反应气体之间的反应形成 粒子等的不纯物能被迅速地去除且可以防止因粒子而使衬底的表面受损伤的 薄膜沉积装置和其方法。

总之，本发明提供了一种可以提高衬底沉积薄膜质量的薄膜沉积装置和 其方法。