TW200946714A - Atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method - Google Patents

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Hiroyuki Tachibana
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Mitsui Engineering & Shipbuilding Co Ltd
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Description

200946714 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係爲有關於在基板上而以原子層單位來形成 薄膜之原子層成長（以下，亦略稱爲ALD ( Atomic Layer Deposition))裝置及原子層成長方法。 【先前技術】 ALD法，係將以構成所欲形成之膜的元素爲主成分之 2種類的氣體交互供給至成膜對象基板上，並在基板上以 原子層單位來形成薄膜，且將此事反覆進行複數次，而形 成所期望厚度之膜的薄膜形成技術。例如，當在基板上形 成Si02膜的情況時，係使用包含有Si之原料氣體與包含有 〇之氧化氣體。又，當在基板上形成氮化膜的情況時，係 代替氧化氣體而使用氮化氣體。 在ALD法中，係利用有：於供給原料氣體的期間中， Φ 係僅有1層或是數層之原料氣體成分被吸著於基板表面上 ，而多餘之原料氣體係並不會對成長有所幫助，亦即是所 謂的成長之自我停止作用（Self limit功能）。 ALD 法，相較於一般之 CVD ( Chemical Vapor Deposition)法，係兼具有高階段差被覆性與高膜厚控制 性，而被期待有對於記憶體元件之電容或是被稱爲「high-k閘極」之絕緣膜的形成之實用化。又，由於係能夠以300 °C左右之低溫而形成絕緣膜，因此，亦被期待有對於液晶 顯示器等一般之使用有玻璃基板之顯示裝置的薄膜電晶體 -5- 200946714 之閘極絕緣膜的形成之適用。 以下，針對先前技術之ALD裝置作說明。 圖4，係爲對先前之ALD裝置的構成作展示之其中一 例的槪略圖。於同圖中所示之ALD裝置70 ’係經由成膜容 器（成膜處理室）12、和氣體供給部14、以及排氣部16而 構成。 成膜容器12，係爲金屬製之中空箱形，並被接地。在 成膜容器12之內部’係從上壁側起朝向下壁側而依序被配 設有：由複數之天線元件26所成之天線陣列28、和內藏有 加熱器30之基板平台32。天線陣列28，係將經由把複數之 天線元件26以特定之間隔而平行配設所構成的假想平面（ 配列方向）與基板平台3 2平行地作配設。 天線元件26，係如同在圖5中之從上方視之的平面圖 所示一般，爲將由高頻電力之波長的（2n+l) /4倍（η 係爲0又或是正整數）長度之導電體所成的棒狀之單極天 線（天線本體）39，收容在由介電質所成之圓筒構件40中 者。藉由高頻電力供給部34所產生之高頻電力，若是藉由 分配器3 6而被分配，並經由各個的阻抗匹配器38而供給至 各個的天線元件26處，則在天線元件26之周圍係產生電漿 〇 各個的天線元件26，係爲本申請人在專利文獻1中所 提案者，例如，係以相對於從供給孔20b而朝向基板平台 3 2所被供給之氧化氣體的氣流方向而正交之方向來延伸的 方式，而被安裝在被作了電性絕緣之成膜容器12的側壁處 -6 - 200946714 。又，各個的天線元件26，係以特定之間隔而被平行配設 ，並以使被鄰接配設之天線元件26的供電位置成爲位置在 相互對向之側壁處的方式而被配設。 接下來，對ALD裝置70之成膜時的動作作說明。 在成膜時，於基板平台3 2之上面係被載置有基板42。 又，基板平台32係藉由加熱器30而被加熱，被載置在基板 平台3 2上之基板42，係被保持在特定之溫度，直到成膜結 束爲止。 例如，當在基板表面上形成Si02膜的情況時，係在將 成膜容器12之內部藉由排氣部16而於水平方向上作了真空 抽氣後，將包含有Si成分之原料氣體從氣體供給部14而經 由供給管18a、被形成在成膜容器12之左壁處的供給孔20a ，而於水平方向上來供給至成膜容器12內。藉由此，在基 板42表面上係被供給並吸著有原料氣體。另外，此時，係 並不藉由天線元件26而產生電漿。 接下來，原料氣體之供給係被停止，被吸著於基板42 表面上之原料氣體以外的剩餘之原料氣體，係藉由排氣部 16而從成膜容器12來經由被形成於成膜容器12之右壁處的 排氣孔24、排氣管22，而在水平方向上被排氣。 接著，氧化氣體，係從氣體供給部14而經由供給管 18b、被形成於成膜容器12之左壁處的供給孔20b，而在水 平方向上被供給至成膜容器12內。此時，同時地，從高頻 電力供給部34而將高頻電力供給至各個的天線元件26處。 藉由此，在各個的天線元件26之周圍處，使用氧化氣體而 200946714 產生電漿，而被吸著在基板42表面上之原料氣體係被氧化 〇 而後，原料氣體之供給以及對於天線元件26之高頻電 力的供給係被停止，對氧化無所助益之剩餘的氧化氣體或 是反應生成物，係藉由排氣部16而經由被形成於成膜容器 12之右壁處的排氣孔24、排氣管22，而在水平方向上被排 氣。 如上述一般，藉由原料氣體之供給—剩餘原料氣體之 排氣—氧化氣體之供給—剩餘氧化氣體之排氣所成的一連 串之工程，而在基板42上以原子層單位來形成Si 02膜。藉 由將此工程反覆進行複數次，而在基板42上形成特定膜厚 之Si02膜。 於此，作爲與本發明具有關連性之先前技術文獻，例 如，係有著專利文獻2〜4等。 專利文獻2，係爲本申請人所致之提案，而爲一種作 爲電漿源而將單極天線配置在了成膜容器內的枚葉式ALD 裝置。專利文獻3，係爲以半導體晶圓作爲對象的枚葉式 ALD裝置’並爲將噴淋頭與基板加熱器作爲平行平板裝置 而使用者。專利文獻4，係爲以半導體晶圓作爲對象的批 次式ALD裝置，並爲採用了平行電極所致之遠端遙控電獎 方式者。 [專利文件1]日本特開2003-86581號公報 [專利文件2]日本特開2006-310813號公報 [專利文件3]日本特開2007-173824號公報 -8- 200946714 [專利文件4]日本特開2002-2 80 3 7 8號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 在專利文獻2之方式中，若是基板成爲像是液晶基板 一般之大型基板，則噴淋頭或是基板加熱器亦會大型化， 且成膜容器亦會大型化，因此，在ALD製程中所要求之高 速排氣、成膜氣體之切換，係會成爲問題。 又，在專利文獻3之方式中，由於係在成膜容器內部 配置電漿源，因此，成膜容器內之構造係成爲複雜（凹凸 形狀），而有著電漿源可能會成爲粒子之產生要因的問題 。又，在專利文獻4中，雖亦係提案有設置將電漿源作隔 離之隔壁的構造，但是，成膜容器內部係爲複雜之構造一 事，係並沒有改變，而仍然有著可能會成爲粒子之產生要 因的問題。 若是如同上述先前技術之ALD裝置一般，爲了提升成 膜氣體（原料氣體、以及氧化氣體乃至氮化氣體）的活性 ，而在成膜容器內配置電漿源，則成膜裝置之構造係成爲 複雜，而有著使維修性降低的問題。又，在成膜時，於電 漿源之表面，亦會堆積有膜或是作爲生成物所產生之微粒 子。在電漿源之表面所堆積了的膜之一部份或是微粒子係 會落下，並成爲粒子，而亦有著使基板表面被污染並使成 膜品質降低的問題。 本發明之目的，係在於解決前述先前技術之問題點， -9- 200946714 而提供一種：就算是在使用電漿源而將反應氣體活性化的 情況時，亦能夠提升成膜容器之維修性’並能夠降低粒子 所致之污染的原子層成長裝置以及原子層成長方法。 [用以解決課題之手段] 爲了達成上述目的，本發明，係提供一種原子層成長 裝置，其係爲藉由使用反應性氣體來產生電漿，而在基板 上產生膜之原子層成長裝置，其特徵爲，具備有：第1室 ，係藉由被形成有反應性氣體之供給孔的壁而被包圍；和 第2室，係藉由被形成有原料氣體之供給孔的壁而被包圍 ;和天線陣列，係將被設置在前述第1室內之用以使用反 應性氣體來產生電漿的棒狀之複數的天線元件作了平行配 設所成；和基板平台，係被設置在前述第2室內，並被載 置有前述基板；和連接構件，係爲了將藉由前述天線陣列 所產生之包含有反應性氣體之自由基的氣體從前述第1室 而供給至前述第2室，而將前述第1室與前述第2室作連接 〇 前述原子層成長裝置，較理想，係具備有預備容器和 成膜容器，前述第1室，係爲預備容器之室，前述第2室， 係爲成膜容器之室，前述連接構件，係爲將被形成在前述 預備容器之壁處的前述包含有自由基之氣體的排氣孔，和 被形成在前述成膜容器之壁處的前述包含有自由基之氣體 的供給孔作連接之供給管。 於此，較理想，前述預備容器之排氣孔，係隔著前述 -10- 200946714 天線陣列而被設置在與被形成有前述預備容器之供給孔的 側壁相對向之側壁處，進而，前述預備容器之排氣孔，係 被形成在相對於前述預備容器之下壁而具有階段差之位置 處。 又，較理想，在前述供給管處，係被設置有對前述預 備容器與前述成膜容器間之導通作控制的開閉閥。 此時，較理想，前述基板平台，係在前述成膜容器內 φ 可升降地移動，在前述成膜容器之前述第2室中，係被突 出設置有將前述基板平台定位於特定之位置處的擋止構件 ，前述基板平台之將基板作載置的載置面，係以當前述基 板平台位於作了上升之位置時則與前述擋止構件之面成爲 同一平面的方式而被作定位，並形成不具有階段差之面。 或是，較理想，前述原子層成長裝置，係具備有成膜 容器，前述第1以及第2空間，係兩者均爲成膜容器內之空 間，前述連接構件，係爲被配設在前述天線陣列與前述基 φ 板平台之間，並達成將前述成膜容器內之空間分割爲成爲 前述第1空間之預備室與成爲前述第2空間之成膜室的壁之 功能的區隔板，在前述區隔板處，係被形成有複數之孔。 又，較理想，被形成於前述區隔板處的複數之孔，係 被形成在相對於前述預備室之下壁而具有階段差的位置處 〇 前述反應性氣體，例如，係爲氧化氣體或是氮化氣體 〇 又，爲了達成上述目的，而提供一種原子層成長方法 -11 - 200946714 ，係爲藉由使用反應性氣體來產生電漿，而在基板上產生 氧化膜的原子層成長方法，其特徵爲，具備有：藉由將原 料氣體供給至第2室中，而使原料氣體之成分吸著於基板 上之步驟；和對於將被設置在第1室中之棒狀之複數的天 線元件作了平行配設之天線陣列而供電，並使用被供給至 前述第1室中之反應性氣體而使電漿產生，再將藉由此電 漿所產生的包含有自由基之氣體，供給至前述第2室中之 步驟；和使用被供給至前述第2室中之包含有自由基之氣 體，來使被吸著於基板上之原料氣體產生反應之步驟。 前述反應性氣體，例如，係爲氧化氣體或是氮化氣體 [發明之效果] 若藉由本發明，則由於係將身爲電漿源之天線陣列與 被載置有基板之基板平台分別配置在相分離的室中，因此 ，能夠不使成膜容器之維修性降低地來將反應性氣體活性 ❹ 化。亦即是，由於天線陣列係並未被配設在成膜容器內， 因此，成膜容器內之構造，係能夠將由於設置天線陣列而 使裝置構成複雜化所造成的粒子之產生大幅度的降低，而 能夠提升成膜品質。 【實施方式】 以下，根據在所添附之圖面中所展示的合適實施型態 ，來對本發明之原子層成長裝置以及原子層成長方法作詳 -12- 200946714 細說明。 圖1，係爲對本發明之ALD裝置的構成作展示之其中 一種實施型態的槪略圖。同圖中所示之ALD裝置10，係適 用ALD法，而將以構成所欲形成之膜的元素爲主成分的2 種類之成膜氣體（原料氣體、以及反應性氣體）交互地供 給至成膜對象基板上。此時，爲了提升反應活性，而產生 電漿，並在基板上以原子層單位來形成原料氣體之氧化膜 _ 或是氮化膜。將上述處理作爲1個循環，並藉由將處理反 覆進行複數循環，而形成所期望之厚度的膜。反應性氣體 ，例如，係爲氧化氣體或是氮化氣體。氧化氣體，例如， 係可列舉有氧氣。 ALD裝置10，係經由成膜容器12;和預備室13;和氣 體供給部14、15;以及真空幫浦等之排氣部16、17而構成 。以下，雖係舉出在基板42上形成氧化膜的情況爲例而作 說明，但是，在氮化膜的情況時，亦爲相同。當形成氮化 φ 膜的情況時，係使用氮氣等之氮化氣體。 氣體供給部14,係經由供給管19，而被連接於被形成 在預備容器13的其中一方之側壁（圖中左壁）處的供給孔 21a。氣體供給部14，係經由供給管19以及供給孔21a，而 在預備容器13內（預備室47)，於水平方向上供給例如氧 氣或是臭氧氣體等之氧化氣體。又，氣體供給部15,係經 由供給管18a，而被連接於被形成在成膜容器12的其中— 方之側壁（圖中左壁）處的供給孔20a。氣體供給部15, 係經由供給管18a以及供給孔20a，而在成膜容器12內（成 -13- 200946714 膜室48)，於水平方向上供給原料氣體。原料氣體與 氣體之供給，係交互地被進行。 另一方面，排氣部1 6，係經由排氣管22，而被連 被形成在成膜室48之其中一方的側壁（圖中右壁）處 氣孔24。排氣部1 6，係經由排氣孔24以及排氣管22 ’ 預備室47與成膜室48內之壓力保持爲一定，並將被交 供給至成膜室48內之原料氣體以及氧自由基等在水平 上作排氣。又，排氣部1 7，係經由排氣管23，而被連 被形成在成膜容器12 (後述之真空室（裝載鎖定室） 之下壁處的排氣孔2 5。排氣部1 7，基本上’係經由排 25以及排氣管23而將真空室50作真空抽氣。 圖示雖係省略，但是，在供給管19之途中，係被 有對氣體供給部14與預備室47間之導通作控制的開閉 例如電磁閥），在供給管18a之途中，係被設置有對 供給部1 5與成膜室48間之導通作控制的開閉閥。又’ 氣管22、23之途中，係分別被設置有對於排氣部16、 成膜室48以及真空室50間的導通作控制之開閉閥。 當從氣體供給部14而對預備容器13之預備室47內 氣體的情況時，供給管19之開閉閥係被開放，當從氣 給部15而對於成膜容器12之成膜室48內供給原料氣體 況時，供給管1 8a之開閉閥係被開放。排氣管22之開 ，通常係被開放，而被供給至成膜室48內之氣體，係 被作排氣。又，當將成膜容器12之真空室50作真空抽 情況時，排氣管23之開閉閥係被開放。 氧化 接於 之排 而將 互地 方向 接於 50 ) 氣孔 設置 閥（ 氣體 在排 17與 供給 體供 的情 閉閥 恆常 氣的 200946714 預備容器13與成膜容器12，係將被形成在對向於預備 容器13之左壁的側壁（圖中右壁）處之排氣孔21a、和被 形成在與此右壁相對向之成膜容器12的側壁（圖中左壁） 處之供給孔20b，經由供給管1 8b (本發明之連接構件）來 作連接。在預備室47內，包含有由藉由天線陣列2 8所產生 之氧化氣體的電漿而生成之氧自由基（氧之中性自由基） 的氣體，係從預備室47而經由預備容器13之排氣孔21b、 I 供給管18b以及成膜容器12之供給孔20b，來供給至成膜室 48內。 於此，在排氣管18b之途中，亦係被設置有對於預備 室47與成膜室48間的導通作控制之開閉閥。而，僅當從預 備室47來對於成膜室48內而供給包含有氧自由基之氣體時 ，開閉閥係被開放。藉由此，能夠確實地防止當從氣體供 給部15而對於成膜室48內供給原料氣體時，在預備室47內 所殘留之氧化氣體或氧化氣體之電漿被供給至成膜室48內 φ 的情形。 預備容器13，係爲金屬製之中空箱形，並被接地。在 預備容器13之內部（預備室47內），係被配設有由2根之 天線元件26a、26b所成的天線陣列28。預備容器13之內部 空間，係相當於經由被形成有氧化氣體之供給孔的壁所包 圍之本發明的第1室。 如圖2中之從上方視之的槪略平面圖中所示一般，藉 由高頻電力供給部34所產生之VHF帶（例如，80MHz )之 高頻電力（高頻電流），係藉由分配器36而被分配，並經 -15- 200946714 由阻抗匹配器38a、3 8b而被供給至各個的天線元件26a、 26b處。阻抗匹配器38a、38b，係與高頻電源供給部34所 產生之高頻電力的頻率之調整而一同被使用，並對於在電 漿的產生中之經由天線元件26 a、26b之負載的變化所產生 的阻抗之不匹配作修正。 天線元件26a、26b，例如，係爲將由銅、鋁、白金等 之導電體所成的棒狀之單極天線（天線本體）3 9a、3 9b， 收容在例如由石英或是陶瓷等之介電質所成的圓筒構件 4〇a、4 Ob中，而被構成。藉由將天線本體39a、3 9b以介電 質來作覆蓋，作爲天線之電容與阻抗係被作調整，而能夠 沿著其之長度方向來將高頻電力有效率地作傳播，並從天 線元件26a、26b來將電磁波有效率地輻射至周圍。 各個的天線元件26a、26b，係以在相對於從氣體供給 部14而朝向預備室47內所被供給之氧化氣體的氣流方向而 正交之方向上來延伸的方式，而被安裝在被作了電性絕緣 之預備容器13的側壁處。又，各個的天線元件26a、26b， 係以特定之間隔、例如5 0mm之間隔而被平行配設，而被 鄰接配設之天線元件26a、26b的給電位置，係以成爲相互 位置在相對向之側壁處的方式（使給電方向成爲相互逆向 的方式）而被配設。藉由此，電磁波係涵蓋天線陣列28之 假想平面而均一地被形成。 天線元件26a、26b之長度方向的電場強度，係在高頻 電力之供給端成爲0，並在前端部（供給端之相反端）處 成爲最大。故而，以使天線元件26a、26b之供電位置成爲 200946714 相互對向之側壁的方式來作配設，並在各個的天線元件 2 6a、2 6b處，藉由相互從相反方向來供給高.頻電力，而將 從各個的天線元件26a、26b所輻射之電磁波合成並形成均 一之電漿。 又，各個的天線元件26a、26b，係對於氧化氣體之氣 流方向而被作平行配置，而複數之天線元件26a、26b的配 列方向，亦係爲對於氧化氣體之氣流方向而爲平行之方向 〇 e 天線元件26a、26b，係爲本申請人在專利文獻1中所 提案者。例如，天線本體39a、39b之直徑係爲約6mm，而 圓筒構件40a、40b之直徑係爲約12mm。當成膜室48內之 壓力係爲20Pa左右的情況時，若是從高頻電力供給部34而 供給約1500W之高頻電力，則當天線元件26a、26b之天線 長度係成爲高頻電力之波長的（2η+1) /4倍（η係爲0又 或是正整數）的情況時，係產生駐波並共振，並在天線元 φ 件26a、26b之周圍產生電漿。 於成膜時，僅在從氣體供給部14而對於預備室47內供 給氧化氣體的期間中，而由高頻電力供給部34來對於各個 的天線元件26a、26b供給高頻電源。此時，在預備容器13 (預備室47 )內，係藉由天線陣列28，而使用從氣體供給 部1 4所供給之氧化氣體來使電漿產生，並將包含有經由電 槳所產生之氧自由基（氧之中性自由基）的氣體，如同遠 端遙控電漿方式一般地而經由供給管18b來供給至成膜室 48內，並涵蓋基板42之全區域地作擴散。 -17- 200946714 藉由使用天線陣列28 ’能夠安定地使高密度之電漿產 生，並將包含有氧自由基之氣體略均一地供給至大面積之 基板42處，而能夠在ALD法所致之成膜中將氧化反應活性 提升。 又，由於係將身爲電漿源之天線陣列28與被載置有基 板42之基板平台32分別配置在相分離的空間中，因此，能 夠不使成膜容器12之維修性降低地來將氧化氣體活性化。 亦即是，由於天線陣列28係並未被配設在成膜容器12內， 因此，成膜容器12內之構造，係能夠將由於設置天線陣列 28而使裝置構成複雜化所造成的粒子之產生大幅度的降低 ，而能夠提升成膜品質。 又，就算是在基板係爲如同液晶基板一般之大型基板 的情況時，亦由於天線陣列28係並未被配設在成膜容器12 內，因此，能夠將成膜容器1 2小型化（薄型化），並使在 ALD製程中所被要求之高速排氣、成膜氣體切換成爲可能 〇 由於天線元件26a、26b係在狹窄之空間中亦能夠作設 置，因此，不需要將預備容器13之空間（預備室47)增廣 ，在相較於設置例如平行平板型一般之其他方式之電漿源 的情況，能夠將裝置全體之專有面積以及成本降低。，又 ，由於成膜容器12亦並不需要設置天線陣列28之空間，因 此，能夠如同上述一般的而將成膜容器12薄型化，並能夠 同樣的降低成本。 進而，預備容器13 (預備室47)之排氣孔21b’係隔 -18- 200946714 著天線陣列28，而在與預備容器13之被形成有供給孔21a 的側壁（圖中左壁）相對向之側壁（圖中右壁）處，被形 成於相對於預備容器13之下壁而存在有階段差之位置處。 藉由此階段差，由於在天線陣列2 8之周圍所擴散了的電漿 之輸送距離（輸送時間）係變長，因此，能夠對於帶電之 電漿被從預備室47而供給至成膜室48內的情形作抑制，並 能夠對於由帶電之電漿所產生的氧之中性自由基被作供給 一事作促進。藉由此，能夠將在基板42上所形成之膜的由 於電漿所致之損傷大幅度的降低。 接著，成膜容器12，係爲金屬製之中空箱形，並被接 地。在成膜容器12之內部，於上壁與下壁間之空間中，內 藏有加熱器30之基板平台32，係被作水平配設。成膜容器 12之內部空間，係相當於經由被形成有原料氣體之供給孔 的壁所包圍之本發明的第2室。 基板平台32，係爲較成膜容器12之內壁面更小的尺寸 φ 的例如矩形之金屬板，並藉由功率汽缸等之升降機構44而 被作上下升降。在成膜容器12之內部，係突出設置有從側 壁之內壁面而朝向中心部所突出之加熱器阻擋構件（亦即 是，基板平台32之阻擋構件）46。在基板平台32之邊緣部 上面，係被設置有相當於加熱器阻擋構件46之側面的高度 之L字型的階段差。 若是基板平台32被上升，則加熱器阻擋構件46之下面 與基板平台32邊緣部之上面的階段差部係相抵接，而以使 基板平台32上面之高度成爲與加熱器阻擋構件46上面之高 -19- 200946714 度略问一之闻度（N—平面）的方式而被定位，並形成不 具有階段差之面。此時，成膜容器12之內部，係被分離成 身爲較基板平台3 2而更上側之空間的成膜室4 8、和身爲基 板平台32之下側的空間之真空室50，經由將真空室50內藉 由排氣部17來作真空抽氣，成膜室48係被密閉。由於在基 板平台32與加熱器阻擋構件46之間係被形成不具有階段差 之面，因此，在基板上所流動之氣體不會由於階段差而引 起亂流，而能夠在基板上形成均一之氧化膜。 亦即是，如圖1中所示一般，成膜室48之上壁，係被 形成爲同一平面，且，包含有基板平台32之上面，成膜室 48之下壁，係以在基板42上形成特定之膜時而成爲同一平 面的方式，而被形成。另外，將成膜室48之上壁形成爲同 一平面一事，係並非爲必要。但是，從在基板上形成均一 之氧化膜的觀點來看，係爲理想。 另一方面，若是基板平台32被下降，則在加熱器阻擋 構件46之下面與基板平台32邊緣部之上面的階段差部之間 ，係出現有特定間隔之空隙5 1。經由在被供給至成膜室4 8 中之原料氣體等的排氣時而使基板平台3 2下降，能夠將被 供給至成膜室48內之成膜氣體，從此空隙51或者是此空隙 51以及排氣孔24之雙方來作排氣。空隙51之尺寸，由於相 較於排氣孔24之尺寸係爲較大，因此，能夠將成膜氣體從 成膜室48而高速地作排氣。 接下來，對ALD裝置10之成膜時的動作、亦即是對原 子層成長方法作說明。 -20- 200946714 以下之說明’係爲在縱370mmx橫470mm平方之基板42 表面上形成了 s i 〇 2膜（氧化膜）之情況的其中一例。 於成膜時’係藉由升降機構44，而使基板平台32下降 ’並在真空室50內而將基板42載置在基板平台32上面。而 後，基板平台32，係上升至直到基板平台32邊緣部之上面 與加熱器阻擋構件46之下面相抵接的位置爲止，並藉由排 氣部17而將真空室50作真空抽氣，而使成膜室48被密閉。 0 又，基板平台32係藉由加熱器30而被加熱，被載置在基板 平台32上之基板42，係被保持在特定之溫度、例如400 °C 左右，直到成膜結束爲止。 成膜室48內係藉由排氣部16而在水平方向上被作真空 抽氣，並被設爲2〜3Pa左右之壓力，而後，從氣體供給部 15而對成膜室48內在水平方向上以約1秒間而供給包含有 Si的原料氣體，並設爲2 OPa左右之壓力。藉由此，在基板 42表面上係被吸著有原料氣體。另外，此時，係並不藉由 φ 天線元件26而產生電漿。 接下來，原料氣體之供給係被停止，被吸著於基板42 表面上之原料氣體以外的剩餘之原料氣體，係藉由排氣部 16而從成膜室48來以約1秒間而在水平方向上被排氣。此 時，亦可一面從氣體供給部15來經由供給管18a以及供給 孔2 0a而將洗淨氣體（惰性氣體）供給至成膜室48內，一 面藉由排氣部16來將被供給至成膜室48內之原料氣體作排 氣。 接下來，從氣體供給部Η而對於預備室47內部來以約 200946714 1秒間而在水平方向上供給氧化氣體。此時，同時地，從 高頻電力供給部34而將約1500W之高頻電力供給至各個的 天線元件26a、26b處。藉由此，在各個的天線元件26a、 26b之周圍，使用氧化氣體而產生電漿，並從此電漿而產 生氧自由基。包含有氧自由基之氣體，係從預備室47而被 供給至成膜室48內並擴散於基板42表面之全區域，而被吸 著於基板42之表面的原料氣體係被氧化並形成Si02膜。 而後，氧化氣體之供給以及對於天線元件26a、26b之 高頻電力的供給（亦即是，電漿之產生）係被停止，對氧 化無所助益之預備室47內之剩餘的氧化氣體或是電漿、成 膜室48內之氧自由基、反應生成物等，係藉由排氣部16而 以約1秒間來在水平方向上被排氣。此時，亦可一面從氣 體供給部14來經由供給管19、預備室47以及供給孔管18b ，而將洗淨氣體供給至成膜室48內，一面藉由排氣部16來 從預備室47以及成膜室48而作排氣。 如上述一般，藉由原料氣體之供給—剩餘原料氣體之 排氣—氧化氣體之供給—剩餘氧化氣體之排氣所成的一連 串之工程，而在基板42上以原子層單位來形成Si02膜。藉 由將此工程反覆進行複數次，而在基板42上形成特定膜厚 之Si02膜。 另外，在本發明中所形成之膜，係並不被作任何限定 。又，原料氣體，係爲因應於所形成之膜而適宜決定者。 例如，當在基板上形成氧化膜的情況時，作爲反應氣 體的其中之一，係使用有包含Ο之氧化氣體，而當形成氮 200946714 化膜的情況時，作爲反應氣體的其中之一，係 N之氮化氣體。原料氣體，當形成氧化膜的情 以構成所形成之氧化膜的元素中之0以外的元 之反應氣體。又，原料氣體，當形成氮化膜的 爲以構成所形成之氮化膜的元素中之N以外的 分之反應氣體。 原料氣體，係可從成膜容器之側壁側來供 0 ，亦可從成膜容器之上壁側來經由噴淋頭而供 。當將原料氣體從成膜容器之上壁側而於垂直 給的情況時，係以設爲：在成膜容器之上壁與 間的空間處設置噴淋頭，並使原料氣體均等地 ，不使原料氣體直接地被吹附至（碰觸至）基 爲理想。 另一方面，原料氣體之排氣，係可從成膜 側來作排氣，亦可從下壁側來作排氣，而亦可 φ 壁側以及下壁側之雙方來作排氣。 又，在圖2所示之例中，預備室47與成膜 由供給氧化氣體之6根的供給管1 8 b而被連接， 數係並沒有任何限制。原料氣體之供給管、排 ，亦沒有任何限制。 又，當在基板上形成膜的情況時，成膜容 、溫度、處理時間、氣體流量等，係爲因應於 的膜種類、成膜容器以及基板之尺寸等而適宜 並不被限定爲上述實施型態。又，成膜容器以 使用有包含 況時，係爲 素爲主成分 情況時，係 元素爲主成 給至基板處 給至基板處 方向上作供 基板平台之 擴散，同時 板上的方式 容器之側壁 構成爲從側 室4 8，係藉 但是，其根 氣管的根數 器內之壓力 所形成之膜 決定者，而 及基板平台 -23- 200946714 之材質、形狀、尺寸等，係亦不被作任何限定。 天線元件之根數，雖係並沒有限制，但是，考慮所產 生之電漿的均一性，係以使得在相鄰接之天線元件間而給 電位置成爲相互對向之側壁的方式來配設爲理想。又，天 線元件之配置、尺寸等，亦並沒有特別限制。 例如，可如圖1中所示一般，將複數之天線元件的各 個在水平方向上而配置爲一行，亦可在垂直方向上而配設 爲一列。又，可將天線元件的各個在水平方向上分爲2行 以上而作配置，亦可在垂直方向上分爲2列以上而作配置 。此時，相鄰接之天線元件的行乃至列，係以使天線元件 之位置成爲相互相異的方式來作配置爲理想。 又，代替在預備容器內配設天線陣列，亦可如圖3中 所示一般，採用在天線陣列28與基板平台32之間，設置達 成將成膜容器內（圖1中所示之成膜室48)分離爲成爲本 發明之第1室的預備室與成爲本發明之第2室的成膜室之壁 的作用的區隔板52之構成。於此情況，區隔板52，係可使 用如同噴淋頭一般之被形成有將包含中性自由基之氣體從 預備室而供給至成膜室內的複數之孔者。又，較理想，被 形成於區隔板52處的複數之孔，係被形成在相對於預備室 之下壁而具有階段差的位置處。 又，在本發明之ALD裝置中，升降機構44以及真空室 5 0係並非爲必要之構成要素。當不具備有升降機構44與真 空室50的情況時，成膜容器12係成爲成膜室48。 本發明，基本上，係爲如同上述一般者。 -24- 200946714 以上，雖針對本發明之原子層成長裝置而作了詳細說 明，但是，本發明係並不被限定於上述之實施型態，在不 脫離本發明之主旨的範圍內，不用說，係可作各種之改良 或者是變更。 【圖式簡單說明】 [圖1]對本發明之原子層成長裝置的構成作展示之其中 一種實施型態的槪略圖。 [圖2]展示圖1中所示之天線陣列的構成之平面槪略圖 〇 [圖3]對本發明之原子層成長裝置的構成作展示之另外 一種實施型態的槪略圖。 [圖4]對先前技術之原子層成長裝置的構成作展示之其 中一例的槪略圖。 [圖5]展示圖4中所示之天線陣列的構成之平面槪略圖 〇 【主要元件符號說明】 10、70:原子層成長裝置（ALD裝置） 12 :成膜容器 13 :預備容器 1 4、1 5 :氣體供給部 1 6 ' 1 7 ··排氣部 18a、18b、19:供給管 -25- 200946714 2 0 a、2 0 b、2 1 a :供給孔 22、23 :排氣管 2 1 b、2 4、2 5 :排氣孔 26、26a、26b:天線元件 28 :天線陣列 3 0 :加熱器 32 :基板平台 34 :高頻電力供給部 3 6 :分配器 38、 38a、38b:阻抗匹配器 39、 39a、39b:天線本體 40、 40a ' 40b:圓筒構件 42 :成膜對象基板（基板） 44 :升降機構 46 :加熱器阻擋構件 47 :預備室 48 :成膜室 50 :真空室 5 1 :空隙 5 2 :區隔板 -26

Claims (1)

  1. 200946714 七、申請專利範圍： 1· 一種原子層成長裝置，係藉由使用反應性氣體 生電漿，而在基板上產生膜之原子層成長裝置，其特 ，具備有： 第1室，係藉由被形成有反應性氣體之供給孔的 被包圍；和 第2室，係藉由被形成有原料氣體之供給孔的壁 I 包圍；和 © 天線陣列，係將被設置在前述第1室內之用以使 應性氣體來產生電槳的棒狀之複數的天線元件作了平 設所成；和 基板平台，係被設置在前述第2室內，並被載置 述基板；和 連接構件，係爲了將藉由前述天線陣列所產生之 有反應性氣體之自由基的氣體從前述第1室而供給至 0 第2室，而將前述第1室與前述第2室作連接。 2.如申請專利範圍第1項所記載之原子層成長裝 其中， 係具備有預備容器和成膜容器， 前述第1室，係爲預備容器之室，前述第2室，係 膜容器之室， 前述連接構件，係將被形成在前述預備容器之壁 前述包含有自由基之氣體的排氣孔，和被形成在前述 容器之壁處的前述包含有自由基之氣體的供給孔作連 來產 徵爲 壁而 而被 用反 行配 有前 包含 前述 置， 爲成 處的 成膜 接之 -27- 200946714 供給管。 3. 如申請專利範圍第2項所記載之原子層成長裝置， 其中，前述預備容器之排氣孔，係隔著前述天線陣列，而 被設置在與被形成有前述預備容器之供給孔的側壁相對向 之側壁處，進而，前述預備容器之排氣孔，係被形成在相 對於前述預備容器之下壁而具有階段差之位置處。 4. 如申請專利範圍第2項或第3項所記載之原子層成長 裝置，其中，在前述供給管處，係被設置有對前述預備容 器與前述成膜容器間之導通作控制的開閉閥。 5 ·如申請專利範圍第2〜4項中之任一項所記載之原子 層成長裝置，其中， 前述基板平台，係在前述成膜容器內可升降地移動， 在前述成膜容器之前述第2室中，係被突出設置有將 前述基板平台定位於特定之位置處的擋止構件， 前述基板平台之將基板作載置的載置面，係以當前述 基板平台位於作了上升之位置時則與前述擋止構件之面成 爲同一平面的方式而被作定位，並形成不具有階段差之面 〇 6.如申請專利範圍第1項所記載之原子層成長裝置， 其中， 係具備有成膜容器， 前述第1以及第2室，係兩者均爲成膜容器之室，前述 連接構件，係爲被配設在前述天線陣列與前述基板平台之 間，並達成將前述成膜容器之室分割爲成爲前述第1室之 -28- 200946714 預備室與成爲前述第2室之成膜室的壁之功能的區隔板， 在前述區隔板處，係被形成有複數之孔。 7. 如申請專利範圍第6項所記載之原子層成長裝置， 其中，被形成於前述區隔板處的複數之孔，係被形成在相 對於前述預備室之下壁而具有階段差的位置處。 8. 如申請專利範圍第1〜7項中之任一項所記載之原子 層成長裝置，其中，前述反應性氣體，係爲氧化氣體或是 _ 氮化氣體。 〇 9. 一種原子層成長方法，係爲藉由使用反應性氣體來 產生電漿，而在基板上產生膜的原子層成長方法，其特徵 爲，具備有： 藉由將原料氣體供給至第2室中，而使原料氣體之成 分吸著於基板上之步驟；和 對於將被設置在第1室中之棒狀之複數的天線元件作 了平行配設之天線陣列而供電，並使用被供給至前述第1 Φ 室中之反應性氣體而使電漿產生，再將藉由此電漿所產生 的包含有自由基之氣體，供給至前述第2室中之步驟；和 使用被供給至前述第2室中之包含有自由基之氣體’ 來使被吸著於基板上之原料氣體產生反應之步驟。 10. 如申請專利範圍第9項所記載之原子層成長方法’ 其中，前述反應性氣體，係爲氧化氣體或是氮化氣體。 -29-
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