发明名称 薄膜沈积装置及方法
摘要 一种薄膜沉积装置(2),于低温下使用单一喷头(50)经由该沉积方法于高沉积速率下形成AZT薄膜。将包括原料气体及氧化剂气体之处理气体导入一处理舱(4)中,其中容纳一晶圆(W)。该处理舱(4)于薄膜沉积过程中系保持于预定真空度下。喷射处理气体之喷头(50)的气体喷射表面(57)系分成覆盖该晶圆(W)之中心部分的内部区域(84)及环绕该内部区域(84)之外部区域(86)。该原料气体系个别由该内部区域(84)及该外部区域(86)注射,而该氧化剂气体系个别自该内部区域(84)及外部区域(86)注射。
申请公布号 TW457561 申请公布日期 2001.10.01
申请号 TW089117605 申请日期 2000.08.30
申请人 东京威力科创股份有限公司 发明人 神力 博;松本 贤治
分类号 H01L21/205 主分类号 H01L21/205
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种薄膜沉积装置(2),用以沉积薄膜于欲处理之标的物(W)上,该薄膜沉积装置(2)系包括:一处理舱(4),其中容纳该标的物(W);处理气体供料元件(74,78,80,68A-68C,82,70A-70C),用以提供处理气体,包括原料气体及氧化剂气体;抽真空元件(10-14),用以自该处理舱(4)抽空该处理气体,以使该处理舱(4)保持于预定真空度下;及处理气体导入元件(50),用以自该处理气体供料元件将处理气体导入该处理舱(4)中,其中该处理气体导入元件之结构及配置系将该处理气体注射于该标的物(W)的整体表面上,用以注射该处理气体之气体注射表面系分成覆盖该标的物(W)之中心部分的内部区域(84),及环绕该内部区域之外部区域(86);而该处理气体供料元件(74,78,80,68A-68C,82,70A-70C)系选择性地提供处理气体于该处理气体导入元件(50),使得该原料气体系个别自该内部区域(84)及该外部区域(86)注射,而该氧化剂气体系个别自该内部区域(84)及该外部区域(86)注射。2.如申请专利范围第1项之薄膜沉积装置,其中该处理气体供料元件可包括切换元件(67A-67D,90),以切换该原料气体对于处理气体导入元件(50)之供料,使得该原料气体系选择性地自任一单独内部区域(84)或同时自该内部区域(84)及该外部区域(86)注射,而该氧化剂气体系选择性地自任一单独外部区域(86)或同时自内部区域(84)及外部区域(86)注射。3.如申请专利范围第2项之薄膜沉积装置,其中该处理气体供料元件可包括第一原料气体供料通道(62),将该原料气体提供于内部区域(84),第二原料气体供料通道(66),将该原料气体提供于外部区域(84),第一氧化剂气体供料通道(74),将该氧化剂气体提供于该内部区域(84),及第二氧化剂气体供料通道(78),将该氧化剂气体提供于外部区域(86);而该切换元件可包括第一开/闭阀(67A),提供于该第一原料气体供料通道(62),第二开/闭阀(67B),提供于该第二原料气体通道(66),第三开/闭阀(67C),提供于该第一氧化剂气体供料通道(74),及第四开/闭阀,提供于该第二气体供料通道(78)。4.如申请专利范围第1项之薄膜沉积装置,其中该原料气体可为多种材料气体之混合物,而该处理气体供料元件系包括:多个材料气体供料通道(68A-68C);及开/闭阀(67E),提供于一材料气体供料通道(68A-68C)上,使得通经一材料气体供料通道(68A-68C)之材料气体系选择性地添加于该原料气体。5.如申请专利范围第1项之薄膜沉积装置,其中该处理舱(4)系包括:放置标的物(W)之座台;及垂直移动机制(162),用以于垂直取向上移动该座台(18),使得该座合与该处理气体导入元件(50)之间的距离可变化。6.如申请专利范围第1项之薄膜沉积装置,其另外包括:压力侦测元件(92A-92D),用以侦测每一种原料气体及氧化剂气体于该处理气体导入元件中之压力;稀释气体添加元件(96,98,100,102),用以添加稀释气体于该原料气体及该氧化剂气体中之一种;及稀释气体量控制元件(94),基于该压力侦测元件(92A-92D)所侦测之压力以控制该稀释气体之添加量,使得该原料气体及氧化剂气体于处理气体导入元件中之压力实质上彼此相等。7.如申请专利范围第3项之薄膜沉积装置,其中该处理气体导入元件系包括具有均匀排列于其底面上之许多原料气体注射开口(52)及许多氧化剂气体注射开口(54)的喷头(50),对应于该气体注射表面之底面系分成内部区域(84)及外部区域(86),该喷头(50)系包括:连接于第一原料气体供料通道(62)之内部原料气体顶部空间(56A),位于该内部区域(84)中之部分注射开口(52A)系连接于该内部原料顶部空间(56A);一外部原料气体顶部空间(56B),连接于该第二原料气体供料通道(66),该注射开口(52B)位于该外部区域(86)中之部分系连接于该外部原料顶部空间(56B);一内部氧化剂气体顶部空间(58A),连接于该第一氧化剂气体供料通道(74),该注射开口(54A)位于该内部区域(84)之部分系连接于该内部氧化剂气体顶部空间(58A);及一外部氧化剂气体顶部空间(58B),连接于该第二氧化剂气体供料通道(78),注射开口(54B)位于该外部区域(86)中之部分系连接于该外部氧化剂气体顶部空间(58B)。8.一种于处理舱(4)中于标的物(W)上形成薄膜之薄膜沉积方法,其系自喷头将原料气体及氧化剂气体导入该处理舱(4)中,该薄膜沉积方法系包括:第一个过程,将原料气体注射于直接于该标的物(W)中心部分上方之第一区域中,而将氧化剂气体注射于直接位于该标的物(W)环绕该中心部分之边缘部分上的第二区域中,同时使该处理舱(4)保持于第一预定真空下;及第二个过程,使处理舱(4)保持低于该第一预定真空之第二预定真空下,注射该原料气体及氧化剂气体。9.如申请专利范围第8项之薄膜沉积方法,其中,于第二个过程中,该原料气体及该氧化剂气体系均匀地同时注射于该第一区域及第二区域。10.如申请专利范围第8项之薄膜沉积方法,其另外包括于该处理舱(4)中垂直移动该标的物(W),使得该喷头与该标的物(W)之间的距离于该第一过程及该第二过程之间改变。11.如申请专利范围第10项之薄膜沉积方法,其中该第一个过程中之距离可设定放大于该第二个过程中之距离。12.如申请专利范围第8项之薄膜沉积方法,其中该第一及第二个过程可包括侦测每一种原料气体及氧化剂气体之压力,而添加稀释剂气体于原料气体及氧化剂气体之中具有较高压力的一种气体中,使该原料气体与该氧化剂气体之压力实质平衡。13.如申请专利范围第9项之薄膜沉积方法,其中于第二个过程中供料之原料系为有机金属混合物气体,含有Pb(DPM)2.Zr(t-OC4H9)4.Zr(DPM)4.Zr(I-OC3H7)4.Zr(C5H7O2)4及Zr(C5HF6O2)中至少一种及Ti(i-OC3H7)4及Ti(i-OC3H7)2(DPM)2中之至少一种;该第一过程中之原料气体可为不含Zr材料气体之有机金属混合物;而该第一及第二个过程中所提供之氧化剂气体可为选自NO2,O2,O3及N2O中之至少一种。14.如申请专利范围第13项之薄膜沉积方法,其中该第一预定真空可等于或低于100毫托耳,而该第二预定真空可高于100毫托耳。图式简单说明:第一图系为本发明第一具体实例之薄膜沉积装置的结构图;第二图系为第一图所示之薄膜沉积装置的喷头之平面图;第三图来为第一图所示之喷头的剖面图;第四图A系为说明第一个过程中之气流的视图;第四图B系为说明第二过程中之气流的视图;第五图系为晶核及于晶核上形成之PZT薄膜的视图;第六图系为说明形成于喷头体中相邻顶部空间之间的心间隙的视图;第七图系为本发明第二具体实例位于薄膜沉积装置中之处理气体导入部分的剖面图;第八图系为第七图所示之处理气体导入部分之顶板的平面图;第九图系为本发明第三具体实例之薄膜沉积装置所提供之处理气体导入部分的剖面图;第十图系为沿第九图之线X-X所得之剖面图;第十一图系为本发明第四具体实例提供于薄膜沉积装置中之处理气体导入部分的剖面图;第十二图系为本发明第五具体实例中提供于薄膜沉积装置中之处理气体导入部分的剖面图;且第十三图系为第十二图所示之气体导管的平面图。
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