[发明专利]薄膜沉积装置与薄膜沉积方法

说明书

技术领域

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 Deposition，ALD)增加产能(throughput)的薄膜沉积装置。

背景技术

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 Deposition)、原子层沉积(ALD；Atomic Layer Deposition)等。

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；TriMethyl Aluminium))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(Al-O)的薄膜层。

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。

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，而因此造成基板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

欲解决的问题

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。

技术解决方案

为了完成上述日的，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。