[发明专利]薄膜形成装置及使用其的薄膜形成方法

说明书

本发明涉及一种薄膜形成装置和使用其的薄膜形成方法，其能够通过在薄膜形成装置的处理腔室中划分反应空间，从而在第一空间中在衬底上形成硅薄膜并在第二空间中通过使用等离子体对在第一空间中形成的硅薄膜的表面进行处理来改善硅薄膜的膜质量。通过根据本公开的薄膜形成装置和使用其的薄膜形成方法，在图案复杂化且图案深度增大的趋势下，可以更有效地去除薄膜中的杂质，可以在图案上形成均匀的薄膜，并且可以使硅薄膜的晶体的晶粒尺寸均匀。

技术领域

各个实施例总体上涉及一种薄膜形成装置和使用该薄膜形成装置的薄膜形成方法，并且更具体地，涉及一种能够通过在薄膜形成装置的处理腔室中划分反应空间以及因此在第一空间中在衬底上形成硅薄膜并且在第二空间中通过使用等离子体对在第一空间中形成的硅薄膜的表面进行处理来改善硅薄膜的膜质量的薄膜形成装置和使用该薄膜形成装置的薄膜形成方法。

背景技术

通常，为了在诸如半导体晶片、玻璃等的衬底上形成具有预定厚度的薄膜，使用了利用物理碰撞(诸如溅射)的物理气相沉积(PVD)、利用化学反应的化学气相沉积(CVD)以及原子层沉积(ALD)等薄膜形成方法。

对于CVD，可以使用大气压CVD(APCVD)、低压CVD(LPCVD)和等离子体增强CVD(PECVD)。其中，PECVD由于可以进行低温沉积并且薄膜形成速度快的优点而被广泛使用。

另外，正在增加ALD的使用，该ALD可以基本均匀地形成具有原子层厚度的精细图案并且具有优异的阶梯覆盖率。

图1是有助于说明根据常规技术的硅薄膜形成方法的流程图的示例的代表。

参考图1，根据常规技术的硅薄膜形成方法包括非晶硅膜形成步骤S10、等离子体后处理步骤S20以及净化(purge)和抽吸(pump)步骤S30。

在非晶硅膜形成步骤S10(其为在腔室中的衬底上形成非晶硅薄膜的步骤)中，通过在衬底上供应基于Si_xH_y的单硅烷、双硅烷或三硅烷气体作为源气体，经由CVD或ALD工艺来形成硅薄膜。

在等离子体后处理步骤S20中，使用氧化亚氮等离子体、一氧化氮等离子体或氨等离子体等对非晶硅膜的顶表面部分进行表面处理。

然后，在净化和抽吸步骤S30中，将净化气体供应到腔室中以净化和抽吸腔室内部。

如上所述，在常规的硅薄膜形成方法中，在通过在腔室中执行非晶硅膜形成步骤S10而形成具有期望的厚度的硅膜之后，使用等离子体执行硅膜的表面处理。

然而，在形成有图案的衬底中，随着图案的线宽变窄并且纵横比增大，难以在图案上形成均匀的硅薄膜或使均匀的硅薄膜生长。

如此，随着图案的线宽变窄并且纵横比增大，难以通过常规技术中公知的薄膜形成方法在图案的顶部、侧面和底部形成具有均匀或适当的阶梯覆盖率的硅薄膜或使其生长。此外，基本上难以均匀地去除形成在图案的顶部、侧面和底部上的硅薄膜中的杂质。

因此，需要结构上的改进以在精细图案上形成均匀的薄膜并去除薄膜中的杂质，从而形成具有优异特性的薄膜。

发明内容

各种实施例涉及一种薄膜形成装置和使用该薄膜形成装置的薄膜形成方法，其能够通过在薄膜形成装置的处理腔室中划分反应空间以及因此在第一空间中在衬底上形成硅薄膜并且在第二空间中通过使用等离子体对在第一空间中形成的硅薄膜的表面进行处理来改善硅薄膜的膜质量。

此外，各种实施例涉及一种装置和方法，其在图案复杂化并且图案的深度增大的趋势下，能够通过去除薄膜中的杂质并且使硅薄膜的晶体的晶粒尺寸均匀而在图案上形成均匀的薄膜。