JP4897010B2

JP4897010B2 - 蒸着装置及び蒸着方法

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Publication number: JP4897010B2
Application number: JP2009108000A
Authority: JP
Inventors: 漢基金; 明洙許; 明洙金; 奎成李; 錫憲鄭
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
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Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2012-03-14
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Description

本発明は、蒸着装置及び蒸着方法に係り、さらに詳細には、プラズマを利用した方式と加熱体を利用した方式とを備えるハイブリッド化学気相蒸着方式を利用して基板上に蒸着物を形成する蒸着装置及び蒸着方法に関する。

プラズマ雰囲気は、化学気相蒸着、エッチング、及び表面処理などの薄膜関連分野で多様に使われている。これはプラズマ状態がこれらの工程で反応の効率性を高め、有利な条件下で工程を遂行することができるという長所を有するためである。

プラズマが利用される目的に応じてプラズマの形成方法も多様であって、これによるプラズマ形成装置も多様に開発されている。近年、半導体製造工程などにおいて、工程効率を一層高めることが可能な高密度プラズマを用いたプラズマ処理装置を利用する場合が増加している。高密度プラズマ処理装置では、共振周波数のマイクロ波を利用するＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ処理装置、ヘリコン（ｈｅｌｉｃｏｎ）またはホイスラー波（ｗｈｉｓｔｌｅｒｗａｖｅ）を利用するヘリコンプラズマ処理装置、及び高温低圧のプラズマを利用する誘導結合型（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙｃｏｕｐｌｅｄ）プラズマ処理装置などがある。

図１は、化学気相蒸着（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置のうち誘導結合型プラズマ処理装置を適用したＩＣＰ−ＣＶＤ（ＩｎｄｕｃｅｄＣｏｕｐｌｅＰｌａｓｍａＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を示す断面図である。図１を参照すると、ＩＣＰ−ＣＶＤ装置は、絶縁体で構成されて真空を維持することができるチャンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ）１０１と、チャンバー１０１の上端部に規則的に配列されて誘導結合型プラズマを発生させるアンテナ１０２と、を具備している。アンテナ１０２には、アンテナ１０２に電源を供給する第１電源１０３が連結されている。

また、アンテナ１０２の下部には、チャンバー１０１内部にガス１０４を注入するガス注入口１０５が位置している。この時、ガス注入口１０５は、一般的にシャワーヘッドで形成されるが、これはアンテナ１０２により形成されたプラズマにガス１０４を均一に供給するためである。

チャンバー１０１の下端部には、ＩＣＰ−ＣＶＤ装置により処理される被処理物、すなわち基板１０６を固定するとともに基板１０６を加熱または冷却するチャック１０７が位置し、チャック１０７には、チャック１０７に電源を供給する第２電源１０８が連結されている。この時、第２電源１０８は、チャック１０７を加熱するための電源またはチャック１０７に電極の機能を付与するための電源として利用されることができる。

チャンバー１０１の一側壁には、基板１０６をチャンバー１０１内部または外部に移送するためのゲート部１０９が設けられ、他側壁には、チャンバー１０１の空気またはガスを排気する真空ポンプ１１０を含む排気管１１１が設けられている。

しかし、上記の化学気相装置は、プラズマ方式のみを利用して絶縁膜を蒸着するため、ソースガスが完全に分解されない。したがって、ソースガスの使用効率が悪いだけでなく、形成された絶縁膜に多量の水素が含まれて高品質の絶縁膜が得られにくいという短所がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、ソースガスがほぼ完全に分解されることができ、高品質の絶縁膜を形成することができる蒸着装置及び蒸着方法を提供することである。

本発明の上記目的は、チャンバーと、前記チャンバー内部の所定領域に位置したシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドと対応するように位置し、表面に基板が装着されたチャックと、前記シャワーヘッドと前記チャックとの間に位置した加熱体と、を含む蒸着装置であって、前記シャワーヘッドは、第１ガス注入口及び第２ガス注入口と、前記第１ガス注入口と連結された前記シャワーヘッド内部の空洞部と、前記空洞部と連結され、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に位置した複数個の第１ノズルと、前記第２ガス注入口と連結され、前記チャックと対応するシャワーヘッドの表面に位置した複数個の第２ノズルと、を含み、前記蒸着装置は、前記空洞部の一側表面に、前記チャンバー外部の第１電源と連結されている電極をさらに含むことを特徴とする蒸着装置によっても達成される。

また、本発明の上記目的は、チャンバーと、前記チャンバー内部の所定領域に位置したシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドと対応するように位置し、基板及び当該基板の下部に位置したフィルターを表面に装着し、当該基板に波長エネルギーを供給するエネルギー供給源を含むチャックと、前記シャワーヘッドと前記チャックとの間に位置した加熱体と、を含む蒸着装置であって、前記シャワーヘッドは、第１ガス注入口及び第２ガス注入口と、前記第１ガス注入口と連結された前記シャワーヘッド内部の空洞部と、前記空洞部と連結され、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に位置した複数個の第１ノズルと、前記第２ガス注入口と連結され、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に位置した複数個の第２ノズルと、を含み、前記蒸着装置は、前記空洞部の一側表面に、前記チャンバー外部の第１電源と連結されている電極をさらに含むことを特徴とする蒸着装置によっても達成される。

また、本発明の上記目的は、プラズマ発生領域と加熱体とを具備したチャンバー内部に基板をローディングする段階と、前記プラズマ発生領域に非活性ガスを注入するとともに電力を印加してプラズマを形成する段階と、前記チャンバーに第１ガス及び第２ガスを供給する段階と、前記第１ガスが前記プラズマ発生領域と前記加熱体とを通過して第１ラジカルを形成し、前記第２ガスが前記加熱体を通過して第２ラジカルを形成する段階と、前記第１ラジカル及び第２ラジカルが反応して、前記基板上に蒸着膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする蒸着方法によっても達成される。

また、本発明の上記目的は、プラズマ発生領域と加熱体とを具備したチャンバー内部に基板をローディングする段階と、前記プラズマ発生領域に非活性ガスを注入するとともに電力を印加してプラズマを形成する段階と、前記チャンバーに第１ガス及び第２ガスを供給する段階と、前記第１ガスが前記プラズマ発生領域と前記加熱体とを通過して第１ラジカルを形成し、前記第２ガスが前記加熱体を通過して第２ラジカルを形成する段階と、前記第１ラジカル及び第２ラジカルが反応して、前記基板上に蒸着膜を形成する一方、当該蒸着膜及び基板の少なくとも一方に選択的な波長エネルギーを供給するエネルギー供給段階と、を含むことを特徴とする蒸着方法によっても達成される。

本発明の蒸着装置及び蒸着方法によれば、ソースガスがほとんど完全に分解されることによって、蒸着物の特性が優秀であるだけでなく、ソースガスの使用効率を極大化することができる。したがって、高品質の蒸着膜を得ることができるという効果がある。

また、チャックにエネルギー供給源を設けることによって、基板上に形成される蒸着膜にエネルギーを供給し、結晶化またはアニーリング工程を容易に実行することができるという効果がある。

一般的な化学気相蒸着装置の断面図である。本発明の第１の実施の形態における蒸着装置の断面図である。図２に示す蒸着装置のチャックを拡大した断面図である。図２に示す蒸着装置のチャックを拡大した断面図である。図２に示す蒸着装置を利用して蒸着膜を形成する蒸着方法を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態における蒸着方法を示す断面図である。

本発明の技術的構成及び作用効果に関する詳細な事項は、本発明の望ましい実施の形態を示す図面を参照した下記の詳細な説明によってさらに明確に理解される。なお、図面において、層及び領域の長さ及び厚さなどは便宜のために誇張されて表現される。明細書全体にかけて等しい参照番号は、等しい構成要素を示す。

（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態における蒸着装置を示す断面図である。本実施の形態の蒸着装置は、プラズマ方式と加熱体方式とを同時に実行することができる。

図２を参照すると、本実施の形態の蒸着装置は、チャンバー２０１、チャンバー２０１内部の所定領域に配置されたシャワーヘッド２１１、加熱体２２１、及びチャック２３１を有する。

チャンバー２０１は、外部環境に対して内部空間を密閉させるものである。チャンバー２０１には、チャンバー２０１内部の真空度を維持する真空ポンプ２０２を含む排気管２０３が連結されている。

シャワーヘッド２１１は、プラズマ発生領域である空洞部２１２、第１ガス注入口２１３、及び第２ガス注入口２１４を具備している。シャワーヘッド２１１の一の面には第１ガス注入口２１３が位置し、他の面には空洞部２１２と連結された第１ノズル２１５及び第２ガス注入口２１４と連結された第２ノズル２１６が位置する。さらに、シャワーヘッド２１１の内側の面である空洞部２１２の一の面には、外部の第１電源２１７と連結された電極２１８が位置する。また、空洞部２１２は、シャワーヘッド２１１内部に形成されていて、空洞部２１２に発生するプラズマは、シャワーヘッド２１１により隔離されることによって、他の領域に影響を及ぼさない。

加熱体２２１は、外部の第２電源２２２と連結されている。

チャック２３１は、その表面に基板２３２を装着することができる。

上述したとおり、シャワーヘッド２１１は、外部からガスを注入するための第１ガス注入口２１３及び第２ガス注入口２１４を具備している。第１ガス注入口２１３は、相対的に分解に必要なエネルギーが高い第１ガスを注入するためのガス注入口であって、第２ガス注入口２１４は、相対的に分解に必要なエネルギーが低い第２ガスを注入するためのガス注入口である。

この時、上記の“分解に必要なエネルギー”とは、蒸着装置に注入されるガスは複数の原子が結合した分子状態で供給されており、このような分子状態のガスが原子状態に分解される、あるいは、イオン化するときに必要なエネルギーのことを言う。例えば、シラン（ＳｉＨ_４）ガスは、一個のシリコン原子と四個の水素原子とが結合した形態であるが、シランガスから水素を分解するエネルギーを“分解に必要なエネルギー”と言うことができる。

本実施の形態において、注入されるガスがアンモニア（ＮＨ_３）ガス及びシランガスの場合、第１ガスは、第２ガスに比べて相対的に分解に必要なエネルギーが高いガスであるので、アンモニアガスである。第２ガスは、第１ガスよりも分解に必要なエネルギーが低いガスであるのでシランガスである。すなわち、第１ガス及び第２ガスの種類は、第１ガス及び第２ガスがどのような種類のガスであるかによって決定される。具体的には、第１ガスと第２ガスとを比較して、相対的に分解に必要なエネルギーが高いガスが第１ガスであり、相対的に分解に必要なエネルギーが低いガスが第２ガスである。

第１ガス注入口２１３に注入された第１ガスは、プラズマ発生領域である空洞部２１２に注入される。空洞部２１２は、その表面に装着された電極２１８が外部の第１電源２１７から供給を受けた電力でプラズマを発生させたプラズマ領域であるので、注入された第１ガスは、プラズマにより一部が分解される。そして、第１ガスは、チャック２３１と対向（対応）するシャワーヘッド２１１の表面に具備された複数個の第１ノズル２１５を介してチャンバー２０１内部に噴射される。

そして、第１ノズル２１５から噴射された第１ガスは、シャワーヘッド２１１とチャック２３１との間に位置した加熱体２２１を通過する。プラズマにより分解されない第１ガスは、加熱体２２１によりほとんど完全に分解され、第１ラジカルを形成する。この時、加熱体２２１は、たとえば、タングステンからなるフィラメントであって、外部の第２電源２２２から印加された電力により１０００℃（望ましくは、１５００℃）以上の熱を発生させ、この熱により第１ガスが分解される。

また、第２ガス注入口に注入された第２ガスは、空洞部２１２に注入されず、チャック２３１と対向するシャワーヘッド２１１の表面に具備された第２ノズル２１６からチャンバー２０１内に直接噴射される。噴射された第２ガスは、加熱体２２１を通過することにより分解されて第２ラジカルになる。

したがって、第１ガス注入口２１３に注入された第１ガスは、プラズマ発生領域である空洞部２１２を通過することにより所定量が分解されて、第１ノズルから噴射される。そして、第１ガスは、チャンバー２０１内に噴射された後、加熱体２２１を通過することによりもう一度分解されて第１ラジカルを形成する。一方、第２ガス注入口２１４に注入された第２ガスは、第２ノズル２１６を介して直接的にチャンバー２０１内に噴射される。噴射された第２ガスは、加熱体２２１により分解されて第２ラジカルを形成する。第１ガスから形成された第１ラジカルと第２ガスから形成された第２ラジカルとが反応して、基板２３２上に所定の薄膜（蒸着膜）を形成する（この時、薄膜は多くの物質であることができるが、第１ガス及び第２ガスを適切に選択して絶縁膜だけでなく伝導膜も形成することができる。）。

第１ガス及び第２ガスがそれぞれアンモニアガス及びシランガスの場合、基板２３２上にシリコン窒化膜を蒸着することができる。第１ガス及び第２ガスがそれぞれアンモニアガス及びシランガスの場合、アンモニアガス及びシランガスは水素を含んでいるため、一般的な蒸着装置では完全な分解が難しく（特に、分解に必要なエネルギーが高いアンモニアガス）、形成されたシリコン窒化膜内部に水素を含む。水素が含まれたシリコン窒化膜は、水素が酸素と結合して水分を生成し、シリコン窒化膜で保護しようとする素子に悪影響を及ぼすことになるので、シリコン窒化膜内の水素の含有量は最小化されなければならない。本実施の形態では、分解に必要なエネルギーが高いアンモニアガスを２回かけて分解することにより、窒素と水素をほとんど完全に分解することができ、シリコン窒化膜内の水素含有量を最小化することができるという長所がある。

この時、第１ノズル２１５は、シャワーヘッド２１１の表面に均一な間隔で配置されることができ、必要ならば、基板２３２に成膜される絶縁膜の均一度のために第１ノズル２１５の間隔を調節することができる。第２ノズル２１６も、第１ノズル２１５と同様に均一に配置されることもでき、必要により不均一に配置されることもできる。なお、第１ノズル２１５及び第２ノズル２１６は、相互に均一に配置され、第１ガスと第２ガスとが均一に混合されることが望ましい。

次に、本実施の形態のプラズマ方式と加熱体方式とを具備した蒸着装置を利用して、基板上に蒸着物を形成する蒸着方法を説明する。

まず、図２を参照して説明したようにシャワーヘッド２１１及び加熱体２２１を具備した本実施の形態における蒸着装置のチャック２３１上に、基板２３２をローディングする。

続いて、真空ポンプ２０２を利用して、チャンバー２０１内部の気体を排気して、真空度が５×１０−６ｔｏｒｒ以下になるようにする。チャンバー壁の温度は、１２０℃以上の温度に維持することが望ましいが、これは、チャンバーの温度が低い場合、蒸着物が基板に蒸着せずにチャンバー壁に蒸着するといった問題があるからである。

続いて、第１ガス注入口２１３に非活性ガスを注入した後、電極２１８に電力を印加して空洞部２１２にプラズマを発生させる。この時、非活性ガスは、プラズマを発生させるためのガスであるので、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、及びアルゴン（Ａｒ）などを利用することができる。この時、非活性ガスの流量は、１ないし１０００ｓｃｃｍである。また、プラズマは、第１電源２１１から供給を受けた１００ないし３０００ＷのＲＦパワーにより発生される。

続いて、加熱体２２１に電力を印加して加熱体２２１が１５００℃以上の温度になるようにする。

続いて、第１ガス注入口２１３を介して、分解に必要なエネルギーが相対的に高い第１ガスであるアンモニアガス及び／または窒素（Ｎ２）ガスを注入する。この時、アンモニアガスの流量は、１ないし５００ｓｃｃｍが望ましく、窒素ガスの流量は、１ないし１０００ｓｃｃｍが望ましい。この時、第１ガス注入口２１３に注入された第１ガスは、プラズマが形成されたシャワーヘッド２１１の空洞部２１２に注入されて一次的に分解される。そして、プラズマにより一次分解された第１ガスは、第１ノズル２１５を介してチャンバー２０１内部に噴射され、加熱体２２１を通過するとき、１５００℃以上に加熱された加熱体２２１により二次分解されて、第１ラジカルを形成する。

続いて、第２ガス注入口２１４を介して、分解に必要なエネルギーが相対的に低い第２ガスであるシランガスを注入する。この時、シランガスの流量は、１ないし１００ｓｃｃｍが望ましい。この時、第２ガス注入口２１４に注入された第２ガスは、空洞部２１２を通過しないで直接的に加熱体２２１に噴射され、加熱された加熱体２２１により完全に分解されて、第２ラジカルを形成する。

続いて、第１ラジカル及び第２ラジカルが反応して蒸着膜を形成し、基板上に蒸着する。

以上のとおり、本実施の形態で説明したような方法で基板上に蒸着膜を形成する場合、図４Ａに示したように基板２３２上に第１絶縁膜４０１を形成することができる。

この時、第１ガス注入口２１３にシランガスを注入して、第２ガス注入口２１４にガスを注入しなかったり、あるいは、第２ガス注入口２１３にもシランガスを注入したりすることによって、基板２３２上に、図４Ａに示したような第１絶縁膜４０１の代わりにシリコン膜が形成されることもできる。

次に、図３を参照して本実施の形態の蒸着装置のチャックについて詳細に説明する。図３は、本実施の形態による蒸着装置のチャックを拡大した断面図である。

図３Ａは、図２のチャック２３１を拡大した断面図である。図３を参照すれば、チャック２３１は、蒸着膜が成長される基板２３２の蒸着膜が成長される面と反対側の面に設けられるフィルター２３４及びフィルター２３４を介して蒸着膜にエネルギーを供給するエネルギー供給源２３３を含む。

上述したとおり、基板２３２の一の面は、第１ノズル部２１５及び第２ノズル部２１６などを含むシャワーヘッド２１１（ガス供給部）と対向して配置されていて、シャワーヘッド２１１と基板２３２との間にはタングステンフィラメントのような加熱体２２１が配置されている。

チャック２３１には、エネルギー供給源２３３が設けられている。エネルギー供給源２３３は、チャック２３１の内部に設けられることができ、あるいは、チャック２３１と一体的に形成されることができる。エネルギー供給源２３３は、チャック２３１自体であることもできる。

基板２３２の薄膜が蒸着される面と反対側の面には、フィルター２３４が設けられている。フィルター２３４は、波長選択透過フィルターであって、本実施の形態において選択される波長は、光波長である。

また、本実施の形態で透過される光波長は、赤外線領域及び／または近赤外線領域の光波長であって、この透過される光波長は、蒸着される蒸着膜の材料及び目的によって他の領域帯の波長であることもできる。選択される波長は、一般的に周知のＥ＝ｈυの関係式で求められる必要な波長エネルギーに該当する波長である。また、この時、それぞれの目的に合致する波長選択透過フィルターが使われることが望ましい。

フィルター２３４の他の方向、すなわち、基板２３２が位置する方向と反対側の方向には、このフィルター２３４を介して蒸着膜にエネルギーを供給するエネルギー供給源２３３が設けられている。本実施の形態のエネルギー供給源２３３は、波長エネルギーを供給する波長エネルギー供給源である。本実施の形態において、エネルギー供給源２３３は、たとえば、光照射装置である。

本実施の形態のエネルギー供給源２３３において、上述のフィルター２３４と合致することは、波長エネルギーを供給する波長は光波長であり、特に、赤外線及び／または近赤外線領域の波長を含む光波長であるということである。

また、蒸着膜が蒸着される基板２３２は、ガラス及び透明高分子材などの透明基板であることが望ましい。しかし、基板２３２は、上述された目的の波長領域帯が透過可能な不透明基板であることもできる。

図３Ｂを参照すれば、チャック２３１は、蒸着膜が成長される基板２３２と、基板２３２の蒸着膜が成長される面と反対側の面に配置され、オープンパターン２３５ａ及びクローズパターン２３５ｂで構成されたマスク２３５と、マスク２３５の下部に配置されたフィルター２３４と、フィルター２３４を介して蒸着膜にエネルギーを供給するエネルギー供給源２３３と、を含む。

チャック２３１には、エネルギー供給源２３３が設けられており、エネルギー供給源２３３は、チャック２３１内部に設けられ、あるいは、チャック２３１と一体的に形成されることができる。あるいは、エネルギー供給源２３３は、チャック２３１自体であることもできる。

マスク２３５は、オープンパターン２３５ａ及びクローズパターン２３５ｂにより蒸着膜の選択された領域、さらに正確には、横（ｌａｔｅｒａｌ）方向の選択された領域上に構成されて蒸着膜の該当領域にだけエネルギーが供給されるように構成される。

オープンパターン２３５ａは、光透過パターンであり、クローズパターン２３５ｂは、光遮断マスクである。

本実施の形態のマスク２３５において、上述のフィルター２３４と合致することは、波長は光波長であり、特に、赤外線及び／または近赤外線領域の波長を含む光波長であるということである。

この時、図３Ｂでは、マスク２３４が基板２３２に密着して構成されているが、マスク２３４は、フィルター２３４とエネルギー供給源２３３との間に構成されることもできる。

また、マスク２３５とフィルター２３４とは一体的に構成されることができる。言い換えると、フィルター２３４上にマスク２３５のオープンパターン２３５ａ及びクローズパターン２３５ｂと等しい機能を有するパターンが形成されることができ、この時、パターンは光透過パターンである。

次に、図３Ａ及び図３Ｂに示したチャック２３１を図２の蒸着装置に導入した後、シリコン層を蒸着する方法について説明する。

チャック２３１のエネルギー供給源２３３を利用した蒸着方法は、チャンバー内部を真空に排気する段階と、チャンバー内部を真空に排気した後、蒸着膜が蒸着される段階と、を含む真空蒸着方法であって、選択的な波長エネルギーを蒸着膜に供給するエネルギー供給段階がさらに含まれる。

より具体的には、真空ポンプ２０２を介して、チャンバー内部を真空に排気した後、蒸着膜蒸着工程が実施される。

この時、エネルギー供給源２３３は、蒸着膜蒸着工程が実施される間、蒸着膜にエネルギーを供給する。このようにすると、蒸着膜の蒸着される層（ｌａｙｅｒ）毎に蒸着膜が非晶質から結晶質に相変位が発生するのに必要なエンタルピーが供給され、結晶化度が向上した状態で蒸着されることができる。なお、供給されるエネルギーの強度は、薄膜の蒸着速度と蒸着膜材料の物性によって左右される。

一方、エネルギー供給源２３３は、蒸着膜蒸着工程が完了した後に、薄膜にエネルギーを供給することもできる。このようにすると、蒸着が完了した蒸着膜に熱的アニーリング（ｔｈｅｒｍａｌａｎｎｅａｌｉｎｇ）効果を付与することができる。

また、エネルギー供給源２３３は、蒸着膜が蒸着される前に、基板２３２にエネルギーを供給して基板２３２の表面に予熱を与えることができる。

エネルギー供給源２３３を用いたエネルギー供給段階は、エネルギー供給源２３３から波長エネルギーが放出される段階と、放出された波長エネルギーのうち、波長選択透過フィルターであるフィルター２３４で選択された波長以外の波長エネルギーが除去される段階と、選択された波長の波長エネルギーが基板２３２を透過する段階と、基板２３２を透過した波長エネルギーが蒸着膜に供給される段階と、で構成される。

基板２３２を透過した選択された波長エネルギーが蒸着膜に供給される段階は、選択された波長の波長エネルギーの強度に応じて、蒸着膜の基板２３２との界面部（蒸着膜の成長点）、蒸着膜の中間部（中間点）、または蒸着膜の表面部（上部）にまで、波長エネルギーが到達することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態において、蒸着装置自体は、第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

まず、図２を参照しながら説明したようにシャワーヘッド及び加熱体を具備した本発明の蒸着装置のチャック２３１上に基板２３２をローディングする。

続いて、真空ポンプ２０２を利用して、チャンバー２０１内部の気体を排気し、真空度が５×１０^−６ｔｏｒｒ以下になるようにする。チャンバー壁の温度は、１２０℃以上の温度に維持することが望ましいが、これは、チャンバーの温度が低い場合、蒸着物が基板に蒸着せずにチャンバー壁に蒸着するといった問題があるからである。

続いて、第１ガス注入口２１３に非活性ガスを注入した後、電極２１８に電力を印加して空洞部２１２にプラズマを発生させる。この時、非活性ガスは、プラズマを発生させるためのガスであるので、ヘリウム、ネオン、及びアルゴンなどを利用することができる。この時、非活性ガスの流量は、１ないし１０００ｓｃｃｍである。

続いて、第１ガス注入口２１３に、第１ガスと第２ガスとを同時に注入して空洞部２１２に発生したプラズマを利用して第１ガス及び第２ガスを分解した後、第１ノズル２１５を介してチャンバー２０１内に噴射させ、蒸着膜を基板上に蒸着する。上記のように、第１ガスと第２ガスとをプラズマを利用して分解した後、基板２３２上に蒸着膜を形成する場合には、図４Ｂに示したように第２絶縁膜（他の蒸着膜）４０２ａを形成することができる。

この時、第２絶縁膜４０２ａを形成することができる他の方法としては、加熱体２１３に電力を印加して加熱体２１３が１５００℃以上の温度になるようにする。続いて、第２ガス注入口２０６に第１ガスと第２ガスとを同時に注入して第２ノズル２１６を介してチャンバー２０１内に噴射させ、加熱体２１３により第１ガス及び第２ガスを分解及び反応させて蒸着膜を基板２３２上に蒸着し、第２絶縁膜４０２ａを形成することができる。

続いて、第１の実施の形態で詳述したような方法で、第１絶縁膜４０１を形成する。

続いて、上述した第２絶縁膜４０２ａを形成する方法のうちいずれか一つの方法を利用して、第１絶縁膜４０１上に第２絶縁膜４０２ｂを形成する。この時、第１絶縁膜４０１と第２絶縁膜４０２ａ，４０２ｂは、必要により多様な積層順序で蒸着することができる。すなわち、本発明では、第２絶縁膜／第１絶縁膜／第２絶縁膜で積層したが、第１絶縁膜及び第２絶縁膜を組み合わせるすべての形態で積層が可能である。

この時、第１の実施の形態と本実施の形態との差異は、第１の実施の形態の場合、分解に相対的に高いエネルギーが必要な第１ガスは、プラズマ分解方式と熱分解方式の２種の方式で完全に分解されて、分解に相対的に低いエネルギーが必要な第２ガスは、熱分解方式だけで分解されて水素の含有がほとんどない第１絶縁膜４０１のみを形成する。一方、本実施の形態の場合には、第１の実施の形態により形成された第１絶縁膜４０１に第１ガス及び第２ガスすべてを第１ガス注入口または第２ガス注入口に同時に注入した後、プラズマ方式または加熱体方式で分解して、第２絶縁膜４０２ａ，４０２ｂをさらに蒸着する。第２蒸着膜４０２ａ，４０２ｂは、水素を含む蒸着膜であることができる。

本発明は、上述した望ましい実施の形態によって説明されたが、上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の精神を外れない範囲内で該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者により多様な変更と修正が可能である。

２１１シャワーヘッド、
２１２空洞部、
２１３第１ガス注入口、
２１４第２ガス注入口、
２１５第１ノズル、
２１６第２ノズル、
２１８電極、
２２１加熱体、
２３１チャック、
２３２基板、
４０１第１絶縁膜、
４０２第２絶縁膜。

Claims

チャンバーと、
前記チャンバー内部の所定領域に位置したシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと対応するように位置し、表面に基板が装着されたチャックと、
前記シャワーヘッドと前記チャックとの間に位置した加熱体と、を含む蒸着装置であって、
前記シャワーヘッドは、
第１ガス注入口及び第２ガス注入口と、
前記第１ガス注入口と連結された前記シャワーヘッド内部の空洞部と、
前記空洞部と連結され、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に位置した複数個の第１ノズルと、
前記第２ガス注入口と連結され、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に位置した複数個の第２ノズルと、を含み、
前記蒸着装置は、
前記空洞部の一側表面に、前記チャンバー外部の第１電源と連結されている電極をさらに含むことを特徴とする蒸着装置。
前記電極は、前記第１電源から印加された電力により前記空洞部にプラズマを発生させることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
前記第１ガス注入口は、第２ガスよりも分解に必要なエネルギーが高い第１ガスを注入するガス注入口であることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸着装置。
前記第２ガス注入口は、第１ガスよりも分解に必要なエネルギーが低い第２ガスを注入するガス注入口であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第１ガスは、アンモニアガスまたは窒素ガスであって、前記第２ガスは、シランガスであることを特徴とする請求項３または４に記載の蒸着装置。
前記加熱体は、第２電源と連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記加熱体は、タングステンで形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記加熱体は、フィラメントであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記加熱体は、１０００度以上に加熱されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記蒸着装置は、シリコン窒化膜を蒸着する装置であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記空洞部は、プラズマ領域であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第１ノズルは、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に均一に分布することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第２ノズルは、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に均一に分布することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第１ノズル及び第２ノズルは、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に相互に均一に分布することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第１ガス注入口に注入されるガスは、プラズマと前記加熱体とにより分解されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第２ガス注入口に注入されるガスは、前記加熱体により分解されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の蒸着装置。
チャンバーと、
前記チャンバー内部の所定領域に位置したシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと対応するように位置し、基板及び当該基板の下部に位置したフィルターを表面に装着し、当該基板に波長エネルギーを供給するエネルギー供給源を構成しているチャックと、
前記シャワーヘッドと前記チャックとの間に位置した加熱体と、を含む蒸着装置であって、
前記シャワーヘッドは、
第１ガス注入口及び第２ガス注入口と、
前記第１ガス注入口と連結された前記シャワーヘッド内部の空洞部と、
前記空洞部と連結され、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に位置した複数個の第１ノズルと、
前記第２ガス注入口と連結され、前記チャックと対応する前記シャワーヘッドの表面に位置した複数個の第２ノズルと、を含み、
前記蒸着装置は、
前記空洞部の一側表面に、前記チャンバー外部の第１電源と連結されている電極をさらに含むことを特徴とする蒸着装置。
前記波長エネルギーは、赤外線領域及び近赤外線領域のうち少なくとも一つの領域に含まれる波長の光波長エネルギーであることを特徴とする請求項１７に記載の蒸着装置。
前記フィルターは、波長選択透過フィルターであることを特徴とする請求項１７または１８に記載の蒸着装置。
前記蒸着膜の選択的領域にエネルギーを供給するためのパターンが形成されたマスクをさらに含むことを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記マスクは、光遮断マスクであって、前記マスクに形成されたパターンは、光透過パターンであることを特徴とする請求項２０に記載の蒸着装置。
前記電極は、前記第１電源から印加された電力により前記空洞部にプラズマを発生させることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第１ガス注入口は、第２ガスよりも分解に必要なエネルギーが高い第１ガスを注入するガス注入口であることを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第２ガス注入口は、第１ガスよりも分解に必要なエネルギーが低い第２ガスを注入するガス注入口であることを特徴とする請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記第１ガスは、アンモニアガスまたは窒素ガスであって、前記第２ガスは、シランガスであることを特徴とする請求項２３または２４に記載の蒸着装置。
前記加熱体は、第２電源と連結されていることを特徴とする請求項１７〜２５のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記加熱体は、タングステンで形成されていることを特徴とする請求項１７〜２６のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記加熱体は、フィラメントであることを特徴とする請求項１７〜２７のいずれか１項に記載の蒸着装置。
前記空洞部は、プラズマ領域であることを特徴とする請求項１７〜２８のいずれか１項に記載の蒸着装置。
プラズマ発生領域と加熱体とを具備したチャンバー内部に基板をローディングする段階と、
前記プラズマ発生領域に非活性ガスを注入するとともに電力を印加してプラズマを形成する段階と、
前記チャンバーに第１ガス及び第２ガスを供給する段階と、
前記第１ガスが前記プラズマ発生領域と前記加熱体とを通過して第１ラジカルを形成し、前記第２ガスが前記加熱体を通過して第２ラジカルを形成する段階と、
前記第１ラジカル及び第２ラジカルが反応して、前記基板上に蒸着膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする蒸着方法。
前記基板をローディングする段階と、前記第１ガス及び第２ガスを供給する段階との間に、
前記加熱体に電力を供給して当該加熱体を加熱する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３０に記載の蒸着方法。
前記第１ガス及び第２ガスがそれぞれ第１ラジカル及び第２ラジカルを形成する段階の前に、
前記プラズマ発生領域または前記加熱体に前記第１ガス及び第２ガスを通過させて前記基板上に他の蒸着膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３０または３１に記載の蒸着方法。
前記第１ラジカル及び第２ラジカルが反応して、前記基板上に蒸着膜を形成する段階の後に、
前記プラズマ発生領域または前記加熱体に前記第１ガス及び第２ガスを通過させて前記基板上に他の蒸着膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の蒸着方法。
前記他の蒸着膜は、水素を含んでいる蒸着膜であることを特徴とする請求項３２または３３に記載の蒸着方法。
プラズマ発生領域と加熱体とを具備したチャンバー内部に基板をローディングする段階と、
前記プラズマ発生領域に非活性ガスを注入するとともに電力を印加してプラズマを形成する段階と、
前記チャンバーに第１ガス及び第２ガスを供給する段階と、
前記第１ガスが前記プラズマ発生領域と前記加熱体とを通過して第１ラジカルを形成し、前記第２ガスが前記加熱体を通過して第２ラジカルを形成する段階と、
前記第１ラジカル及び第２ラジカルが反応して前記基板上に蒸着膜を形成する一方、当該蒸着膜及び基板の少なくとも一方に選択的な波長エネルギーを供給するエネルギー供給段階と、を含むことを特徴とする蒸着方法。
前記エネルギー供給段階は、前記蒸着膜が蒸着される間に当該蒸着膜に波長エネルギーを供給することを特徴とする請求項３５に記載の蒸着方法。
前記エネルギー供給段階は、前記蒸着膜の蒸着が完了した後に当該蒸着膜に波長エネルギーを供給することを特徴とする請求項３５または３６に記載の蒸着方法。
前記エネルギー供給段階は、前記蒸着膜が蒸着される前に前記基板に波長エネルギーを供給し、当該基板の表面に予熱を与えることを特徴とする請求項３５〜３７のいずれか１項に記載の蒸着方法。
前記エネルギー供給段階は、
エネルギー供給源から波長エネルギーが放出される段階と、
前記放出された波長エネルギーのうち、波長選択透過フィルターで選択された波長以外の波長エネルギーが除去される段階と、
前記選択された波長の波長エネルギーが前記基板を透過する段階と、
前記基板を透過した波長エネルギーが前記蒸着膜に供給される段階と、を含むことを特徴とする請求項３５〜３８のいずれか１項に記載の蒸着方法。
前記基板を透過した波長エネルギーが前記蒸着膜に供給される段階は、前記選択された波長の波長エネルギーの強度に応じて、当該蒸着膜の当該基板との界面部、当該蒸着膜の中間部、または当該蒸着膜の表面部に、当該波長エネルギーが到達することを特徴とする請求項３９に記載の蒸着方法。
前記基板をローディングする段階と、前記第１ガス及び第２ガスを供給する段階との間に、
前記加熱体に電力を供給して当該加熱体を加熱する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３５〜４０のいずれか１項に記載の蒸着方法。
前記第１ガス及び第２ガスがそれぞれ第１ラジカル及び第２ラジカルを形成する段階の前に、
前記プラズマ発生領域または前記加熱体に前記第１ガス及び第２ガスを通過させて前記基板上に他の蒸着膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３５〜４１のいずれか１項に記載の蒸着方法。
前記第１ラジカル及び第２ラジカルが反応して、前記基板上に蒸着膜を形成する段階の後に、
前記プラズマ発生領域または前記加熱体に前記第１ガス及び第２ガスを通過させて前記基板上に他の蒸着膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３５〜４２のいずれか１項に記載の蒸着方法。