[发明专利]在晶圆上沉积薄膜的反应器

说明书

技术领域

本发明有关于一种在晶圆上沉积薄膜的装置，且特定而言，本发明有关于一种可减少反应器(reactor)内部污染(contamination)的在晶圆上沉积薄膜的装置。

背景技术

随着半导体装置规模的缩小化，对超薄膜(ultra thin film)的要求正不断提高。同时，由于接触孔(contact hole)尺寸降低，台阶覆盖(stepcoverage)的相关问题变得严重。作为一种可克服这些问题的新的沉积技术，原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)方法正日渐兴起。通常，ALD方法指一种薄膜形成方法，其中分别提供各别的源气体(sourcegas)，藉由表面饱和(surface satufation)的源气体来形成薄膜。为了稳定维持ALD，将第一源气体及第二源气体分别提供至反应器中，以使得它们在基板上方的沉积空间内不发生混合。

美国专利第5,730,802号揭示一种薄膜沉积装置及其方法。其中，反应器以隔板(partition plate)分隔，由气体供应入口(gas supply inlet)将第一材质气体、第二材质气体以及隔离气体(separation gas)从气体注入单元(gas injection unit)分别提供至以隔板分隔的反应器的空间，当基板支持件(substrate holder)转动时，可形成原子层。

上述美国专利中揭示的薄膜沉积装置的结构如图1所示。

请参阅图1，薄膜沉积装置1包括反应器10、可转动地设置于反应器10中的基板支持件20、原料气体供给入口30和40、隔离气体供应入口50，以及用于防止原料气体混合的隔板60。当藉由基板支持件20的转动通过原料气体供给入口30、40以及隔离气体供应入口50以一定的时间间隔将原料气体及隔离气体分别提供至基板W上时，实施原子层沉积。

藉由隔板60和冲洗气体(purge gas)，薄膜沉积装置1可防止原料气体在基板W上混合，然而，在排气操作(exhaust operation)期间，未反应的原料气体有可能会在反应器10中混合。如果在排气操作期间未反应的原料气体在反应器10中混合，将会产生不需要的副产物(by-product)。由于所产生的副产物通常为固态，其会污染反应器10内部。

同时，当泵(pump)运转不当或停止运转时，这些副产物有可能回流至反应器中或是引发故障(malfunction)。同时，如果这些副产物严重堆积在排气路径(exhaust path)，将会导致排气路径堵塞。当出现上述问题时，需对泵进行拆卸以移除(remove)相关的副产物或是对泵进行更换(exchange)。同时，亦需要更换排气路径或移除在排气路径上的副产物。为了应对此维护工作，需要耗费大量精力及时间，此对于半导体装置大规模的制造将成为障碍因素(hindrance factor)。

此外，副产物在泵之后的排气路径上显示出一种实质上的低流动速率(flow rate)。即，当此些未反应的副产物从泵转移至洗气器(scrubber)时，它们是处于大气压(atmospheric pressure)和室温的环境下，因此依照原料气体的种类，其有可能在洗气器中出现爆炸等情形。因而，副产物将导致排气路径维护上的困难。

发明内容

本发明提供一种在晶圆上沉积薄膜的装置，其可防止源气体在反应器中混合。