[发明专利]包含多种前体的无机薄膜的制备方法及用于该方法的装置

说明书

本发明涉及包含多种前体的无机薄膜的制备方法及用于该方法的装置，即涉及用于包含多种前体的无机薄膜的制备方法以及制备装置。所述方法包括通过交替使用源气体和反应物气体对衬底进行等离子体处理；并且使所述源气体和反应物气体在衬底的表面上反应以在所述衬底上形成无机薄膜，其中所述源气体和反应物气体的等离子体处理分别在彼此独立的等离子体模块中进行，并且所述源气体包括惰性气体和前体，所述前体包含选自由硅、锆、钛以及它们的组合组成的群组中的金属。

相关申请的交叉引用

本申请根据35USC 119(a)要求2014年8月6日在韩国知识产权局提交的No.10-2014-0100933的优先权，其所有内容以引用方式全文并入本文。

技术领域

本文所述的发明公开总体涉及用于包含多种前体的无机薄膜的制备方法以及制备装置。

背景技术

化合物薄膜以各种方式用作半导体器件、半导体集成电路、化合物半导体、太阳能电池、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)等的栅极电介质膜或金属间阻隔膜，用作保护膜，以及用作防止与周围材料化学反应的掩膜等。因此，随着半导体集成电路器件日益缩小然而具有更复杂的形状，涂覆具有高度阶梯结构的均匀薄膜已经作为重要技术引起关注。因此，目前，用于改善薄膜特性的原子层沉积(ALD)已经广泛用于各种领域中[美国专利No.4,058,430]。

ALD是使用化学气相沉积反应的加工技术，其中气相反应通过按时间顺序注入前体和反应物来抑制，并且薄膜的厚度通过使用在衬底的表面上发生的自限反应来精确地控制。ALD允许薄膜具有高阶梯覆盖率和高厚度均匀性，这是在原子水平上控制厚度的情况下自限反应的特征。因此，通过使用ALD方法，不仅在具有基本上阶梯式结构的电容器中，而且在具有大表面积和复杂结构的纤维的内部空间中，或者在细颗粒结构的表面上等均匀地形成薄膜是可能的。另外，因为气相反应最小化，所以针孔密度将非常小，然而薄膜密度将是高的，并且另外，可降低沉积温度。

然而，ALD的缺点在于其难以选择适当的前体和反应物，因为每次循环沉积的薄膜厚度只是原子层水平或更小，所以沉积速率非常低，并且由于过量碳和氢，所以将使薄膜的特性大大退化。

同时，与ALD的沉积速率相比，使用热化学气相沉积(TCVD)或等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)的硅化合物薄膜的沉积速率非常快。然而，因为这些方法具有诸如在薄膜中形成许多针孔并产生副产物或颗粒之类的缺陷，所以在这些方法中薄膜的形成通常在高温下进行。因此，这些方法难以适用于诸如塑料膜之类的衬底。

发明内容

鉴于前述问题，本公开提供用于包含多种前体的无机薄膜的制备方法以及制备装置。

然而，寻求由本公开解决的问题不限于上述说明，并且其它问题可由本领域技术人员从以下说明清楚地理解。

在本公开的第一方面，提供了一种用于包含多种前体的无机薄膜的制备方法，所述方法包括：通过交替使用源气体和反应物气体对衬底进行等离子体处理；并且使所述源气体和反应物气体在衬底的表面上反应以在所述衬底上形成无机薄膜，其中所述源气体和反应物气体的等离子体处理分别在彼此独立的等离子体模块中进行，并且所述源气体包括惰性气体和前体，所述前体包含选自由硅、锆、钛以及它们的组合组成的群组中的金属。

在本公开的第二方面，提供了一种用于包含多种前体的无机薄膜的制备装置，所述制备装置包括：用以装载衬底的衬底装载单元；连接到所述衬底装载单元并被配置成交替移动所述衬底的衬底输送单元；在所述衬底输送单元下方提供的并被配置成加热所述衬底的衬底加热单元；以及用以在衬底上形成无机薄膜的无机薄膜沉积单元，其中所述无机薄膜沉积单元包括多个源等离子体模块以及多个反应物等离子体模块，并且其中使所述衬底输送单元在源等离子体模块和反应性等离子体模块之间交替移动以在所述衬底上沉积所述无机薄膜。