[发明专利]薄膜蒸镀方法及薄膜蒸镀装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工序中蒸镀薄膜的方法及装置，更详细而言，利用一次工序对多个基板蒸镀薄膜的方法。

背景技术

在薄膜制造工序中，为了进一步提高薄膜的物理性质，正研究着原子层蒸镀法（atomic layer deposition，ALD）或循环化学气相蒸镀法（cyclic chemical vapor deposition，cyclic CVD）。

ALD的原理如下。第一原料气体当以蒸气状态供给于反应器内时，通过与基板表面的反应而发生单原子层的化学吸附。当表面达到饱和时，单原子层之上的第一原料气体因相同配位体间的非反应性而处于物理吸附状态。该物理吸附状态的第一原料气体被吹扫气体去除。当向该第一层被供给第二原料气体时，通过配位体相互间的置换反应而使第二层成长，未能与第一层反应的第二原料气体处于物理吸附状态，从而被吹扫气体去除。另外，该第二层的表面处于能够与第一原料气体进行反应的状态。这构成一个循环，反复进行多次循环而蒸镀薄膜。

为了在反应器内维持稳定的ALD反应，需要将第一原料气体和第二原料气体以分离的方式供给于反应器内，以免在气相下相互混合。为此，目前通常采用的方法为，利用不同的气体供给线（line），隔开时间间隔分别向反应器内供给第一原料气体和第二原料气体。并且，为了去除反应器内部的残留气体，采用向第一原料气体与第二原料气体的供给线之间另行供给吹扫气体的方法。如此，为了隔开时间间隔供给第一原料气体、第二原料气体以及吹扫气体，会利用阀门（valve）。

为了在ALD中获取高的蒸镀速度，防止原料气体的浪费，优选为只供给相当于原料气体的表面饱和时间（saturation time）的量的原料气体。然而，表面饱和时间在通常情况下不到1秒，因此需在短时间内多次操作阀门。若像这样在短时间内多次操作阀门，则产生阀门的寿命急剧缩短的问题。另外，整个工序时间还受残余原料气体排气快慢的影响，因此若使用不易排气的气体，则存在整个工序时间变长的问题。

在原料气体的种类增加的情况下，为了向反应器内供给原料气体，需设置复杂的气体供给线和用于调节这些的多个阀门，因此产生费用增加和难以确保设置空间的问题。另外，还需增加用于调节原料气体的供给的硬件和软件的容量。此外，由于向反应器内供给的各个原料气体的量和吹扫气体的量不同，而造成反应器内的压力随时产生变化，因此可能会在工序的稳定性上产生问题。

结果，阀门的复杂性和对阀门进行的频发操作，不仅缩短阀门的寿命，还增加装备的维护费用，并且由于装备维护造成的装备的停机（shut down）时间增加，而造成生产率下降。

另一方面，现有的半导体器件所使用的金属薄膜因电阻值低而在蒸镀于基板的后表面时，引发翘起（lifting）以及半导体器件间的电性下降，因此尤为重要的是不在基板的后表面进行蒸镀。所以，大部分金属蒸镀装置一般在单晶片式（single）腔室中实现，而不在炉（furnace）形态腔室实现，以便于只在基板的前表面进行蒸镀。然而，如果在单晶片式腔室中利用ALD或循环CVD来蒸镀金属薄膜，则存在因蒸镀时间变长而造成生产率下降的问题。

发明内容

技术课题

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种无需操作阀门便能实现ALD或循环CVD、且能够以高于以往的生产率蒸镀薄膜的薄膜蒸镀方法以及装置。

解决问题的手段

为了解决上述技术问题，本发明所涉及的薄膜蒸镀方法利用一边使气体喷射部与基板支承部相对旋转一边蒸镀薄膜的薄膜蒸镀装置来蒸镀薄膜。

本发明所涉及的薄膜蒸镀方法使用薄膜蒸镀装置来蒸镀薄膜，上述薄膜蒸镀装置包括：基板支承部，其设置于反应器的内部，并具有供基板安放的多个基板安放部，以及气体喷射部，其设置于上述基板支承部的上部，并具备向上述基板支承部上供给原料气体的原料气体供给器、向上述基板支承部上供给与上述原料气体进行反应的反应气体的反应气体供给器以及向上述基板支承部上供给上述反应气体和惰性气体的混合气体的混合气体供给器，上述原料气体供给器、反应气体供给器以及混合气体供给器配置成放射形；上述基板支承部与气体喷射部设置成能够相对旋转。这种情况下，上述混合气体供给器配置成处于上述原料气体供给器与反应气体供给器之间。

首先，在上述基板安放部安放多个基板之后，一边使上述基板支承部与气体喷射部相对旋转，一边通过上述气体喷射部来同时供给上述混合气体、反应气体以及混合气体，从而蒸镀薄膜。