原子層沉積裝置和原子層沉積方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及原子層沉積裝置和原子層沉積方法。原子層沉積裝置包括：可密封的沉積室；保持部，被配置為在沉積室中保持包括沉積表面的基板；供應(yīng)機(jī)構(gòu)，包括連接至供應(yīng)氣體的氣體供應(yīng)源的導(dǎo)入部，并且被配置為將導(dǎo)入導(dǎo)入部的氣體從與沉積表面相對(duì)的位置處供應(yīng)至沉積室；以及排出機(jī)構(gòu)，包括連接至能夠排出氣體的排出機(jī)構(gòu)的排出部，并且被配置為從與沉積表面相對(duì)的位置處給沉積室排氣。
【專利說明】原子層沉積裝置和原子層沉積方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年5月9日提交的日本在先專利申請(qǐng)JP2013-099016的權(quán)益， 將其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本公開涉及能夠在基板上形成薄膜的原子層沉積（ALD)裝置以及原子層沉積方 法。

【背景技術(shù)】
[0004] 近年來，作為在大玻璃基板（例如，在平板顯示器（FPD)、太陽能面板等中使用的 基板）的制造領(lǐng)域中的薄膜制造方法，原子層沉積（ALD)方法正吸引著關(guān)注。ALD方法包括 在基板的沉積表面上交替地供應(yīng)兩種類型的前驅(qū)氣體以在基板的沉積表面上每次形成一 層目標(biāo)物質(zhì)。ALD方法在關(guān)于薄膜的膜厚度的可控性方面是極好的，并且因此能夠形成高質(zhì) 量的薄膜。
[0005] 日本專利申請(qǐng)公開No. 2006- 310813(在下文中，稱為專利文獻(xiàn)1)公開了 ALD裝 置。在ALD裝置中，在基板的沉積表面上的一個(gè)端部設(shè)置用于將前驅(qū)氣體導(dǎo)入沉積室的導(dǎo) 入部，并且在基板的沉積表面上的與所述一個(gè)端部相對(duì)的另一個(gè)端部設(shè)置用于給沉積室排 氣的排出部。引入到沉積室的前驅(qū)氣體被供應(yīng)至基板的沉積表面，并且將通過基板的沉積 表面的多余的氣體排出。因此，兩種類型的前驅(qū)氣體被交替地導(dǎo)入沉積室并交替地供應(yīng)至 至基板的沉積表面。于是，在基板的沉積表面上形成薄膜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在專利文獻(xiàn)1中公開的ALD裝置中，在基板的沉積表面上的氣體的濃度在導(dǎo)入部 一側(cè)和排氣部一側(cè)變得不均勻。因此，難以均衡地控制穿過基板的沉積表面的整個(gè)區(qū)域的 氣體供應(yīng)狀況。因此，在ALD裝置中，在基板的沉積表面上形成的薄膜的膜厚度和質(zhì)量容易 變得不均勻。
[0007] 考慮到如上所述的情況，需要能夠形成均勻薄膜的原子層沉積裝置。
[0008] 根據(jù)本公開的實(shí)施方式，提供一種原子層沉積裝置，其包括沉積室、保持部、供應(yīng) 機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)。
[0009] 沉積室是可密封的。
[0010] 保持部被配置為在沉積室中保持包括沉積表面的基板。
[0011] 供應(yīng)機(jī)構(gòu)包括連接至氣體供應(yīng)源的導(dǎo)入部，氣體供應(yīng)源供應(yīng)氣體并且被配置為從 與沉積表面相對(duì)的位置處將導(dǎo)入到導(dǎo)入部里的氣體供應(yīng)至沉積室。
[0012] 排出機(jī)構(gòu)包括連接至能夠排出氣體的排出機(jī)構(gòu)的排出部，并且被配置為從與沉積 表面相對(duì)的位置處給沉積室排氣。
[0013] 利用該結(jié)構(gòu)，變得可以在與基板的沉積表面相對(duì)的位置處執(zhí)行關(guān)于沉積室的氣體 導(dǎo)入和排出。因此，在原子層沉積裝置中，氣體被均勻地供應(yīng)至基板的整個(gè)沉積表面，并且 在基板的沉積表面上的氣體濃度幾乎不會(huì)變得不均勻。從而，原子層沉積裝置能夠在基板 的沉積表面上形成均勻的薄膜。
[0014] 此外，在原子層沉積裝置中，即使當(dāng)與基板的沉積表面相對(duì)的區(qū)域變窄時(shí)，在基板 的沉積表面上的氣體濃度也幾乎不會(huì)變得不均勻。因此，可減小沉積室的體積。于是，在原 子層沉積裝置中，可縮短排氣時(shí)間。
[0015] 供應(yīng)機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包括連接至導(dǎo)入部并且與沉積表面相對(duì)的供應(yīng)口。
[0016] 在這種情況下，排出機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包括連接至排出部并且與沉積表面相對(duì)的排出 □。
[0017] 利用該結(jié)構(gòu)，可單獨(dú)地控制供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)。
[0018] 供應(yīng)口和排氣口可彼此鄰近。
[0019] 利用該結(jié)構(gòu)，在相鄰的位置處執(zhí)行氣體導(dǎo)入和排出。因此，在原子層沉積裝置中， 在基板的沉積表面上的氣體濃度幾乎不會(huì)變得不均勻。
[0020] 供應(yīng)機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包括多個(gè)供應(yīng)口和供應(yīng)通道，供應(yīng)通道將多個(gè)供應(yīng)口連接到導(dǎo) 入部并且與多個(gè)供應(yīng)口形成歧管。
[0021] 此外，排出機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包括多個(gè)排出口和排出通道，排出通道將多個(gè)排出口連 接到排出部并且與多個(gè)排出口形成歧管。
[0022] 利用該結(jié)構(gòu)，由于供應(yīng)通道和多個(gè)供應(yīng)口形成歧管，在供應(yīng)通道中的氣壓變得恒 定，并且在多個(gè)供應(yīng)口處的氣體導(dǎo)入壓力相對(duì)沉積室同樣變得恒定。此外，由于排出通道和 多個(gè)排出口形成歧管，在排出通道中的氣壓變得恒定，并且在多個(gè)排出口處的氣體排出壓 力相對(duì)沉積室同樣變得恒定。于是，在原子層沉積裝置中，在基板的沉積表面上的氣體濃度 幾乎不會(huì)變得不均勻。
[0023] 供應(yīng)通道、供應(yīng)口、排出通道和排出口可全部形成在單個(gè)流動(dòng)通道形成構(gòu)件上。
[0024] 利用該結(jié)構(gòu)，可以容易地實(shí)現(xiàn)上述功能。
[0025] 原子層沉積裝置可進(jìn)一步包括多個(gè)供應(yīng)機(jī)構(gòu)。
[0026] 在這種情況下，多個(gè)供應(yīng)機(jī)構(gòu)可將不同類型的氣體供應(yīng)到沉積室。
[0027] 利用該結(jié)構(gòu)，供應(yīng)機(jī)構(gòu)可根據(jù)前驅(qū)氣體的類型被區(qū)別地使用。于是，可防止在供應(yīng) 機(jī)構(gòu)中發(fā)生前驅(qū)氣體之間的串?dāng)_。因此，利用該結(jié)構(gòu)，可防止前驅(qū)氣體被不經(jīng)濟(jì)地使用，可 防止在供應(yīng)機(jī)構(gòu)中出現(xiàn)反應(yīng)物質(zhì)的沉淀（precipitation,凝結(jié)）。
[0028] 供應(yīng)機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包括多個(gè)供應(yīng)通道和導(dǎo)入室，導(dǎo)入室將多個(gè)供應(yīng)通道連接到導(dǎo) 入部并且與多個(gè)供應(yīng)通道形成歧管。
[0029] 此外，排出機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包括多個(gè)排出通道和排出室，排出室將多個(gè)排出通道連 接到排出部并且與多個(gè)排出通道形成歧管。
[0030] 利用該結(jié)構(gòu)，由于導(dǎo)入室和多個(gè)供應(yīng)通道形成歧管，導(dǎo)入室中的氣壓變得恒定，并 且在多個(gè)供應(yīng)通道中的氣壓同樣變得恒定。此外，由于排出室和多個(gè)排出通道形成歧管，排 出室中的氣壓變得恒定，并且在多個(gè)排出通道中的氣壓同樣變得恒定。
[0031] 因此，在所有供應(yīng)口的氣體導(dǎo)入壓力相對(duì)沉積室變得恒定，并且在沉積室中的氣 體排出壓力在所有排出口處變得恒定。因此，在原子層沉積裝置中，在基板的沉積表面上的 氣體濃度幾乎不會(huì)變得不均勻。
[0032] 多個(gè)供應(yīng)通道和多個(gè)排出通道可交替地布置。
[0033] 利用該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)其中多個(gè)供應(yīng)口和多個(gè)排出口彼此靠近的結(jié)構(gòu)。
[0034] 原子層沉積裝置可進(jìn)一步包括旁路通道，旁路通道將排出機(jī)構(gòu)和導(dǎo)入部連接。
[0035] 利用該結(jié)構(gòu)，除了排出部，還可經(jīng)由導(dǎo)入部執(zhí)行通過排出機(jī)構(gòu)的沉積室的排氣。因 此，可縮短沉積室的排氣時(shí)間。
[0036] 原子層沉積裝置可進(jìn)一步包括等離子體單元，等離子體單元設(shè)置在氣體供應(yīng)源與 導(dǎo)入部之間，并且使被導(dǎo)入到導(dǎo)入部的氣體產(chǎn)生等離子體。
[0037] 利用該結(jié)構(gòu)，通過等離子化而激活的前驅(qū)氣體被供應(yīng)至基板的沉積表面。因此，激 活前驅(qū)氣體的反應(yīng)。
[0038] 原子層沉積裝置可進(jìn)一步包括設(shè)置在沉積室內(nèi)部并且連接至電源的一對(duì)電極以 使在沉積室中的氣體產(chǎn)生等離子體。
[0039] 利用該結(jié)構(gòu)，可在沉積室中產(chǎn)生前驅(qū)氣體的等離子體。因此，激活前驅(qū)氣體的反 應(yīng)。
[0040] 排出機(jī)構(gòu)和供應(yīng)機(jī)構(gòu)均可形成在單個(gè)流動(dòng)通道形成構(gòu)件上，并且保持部和流動(dòng)通 道形成構(gòu)件可構(gòu)成一對(duì)電極。
[0041] 利用該結(jié)構(gòu)，可容易地實(shí)現(xiàn)能夠激活沉積室中的前驅(qū)氣體的反應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
[0042] 原子層沉積裝置可進(jìn)一步包括多個(gè)原子層沉積單元，每個(gè)原子層沉積單元包括沉 積室、保持部、供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)。
[0043] 利用該結(jié)構(gòu)，可同時(shí)在多個(gè)基板的沉積表面上形成薄膜。
[0044] 多個(gè)原子層沉積單元可沿與沉積表面垂直的方向?qū)訅骸?br> [0045] 利用該結(jié)構(gòu)，原子層沉積裝置變成多層結(jié)構(gòu)。于是，變得可以小型化原子層沉積裝 置，并且在原子層沉積單元中共同地設(shè)置基板的送入和送出方向。
[0046] 根據(jù)本公開的實(shí)施方式，提供一種原子層沉積方法，該方法包括：從與基板的沉積 表面相對(duì)的第一位置處供應(yīng)氣體；以及從與沉積表面相對(duì)的第二位置處排氣。
[0047] 利用該結(jié)構(gòu)，在與基板的沉積表面相對(duì)的位置處執(zhí)行關(guān)于沉積室的氣體導(dǎo)入和排 出。因此，通過原子層沉積方法，容易穿過基板的整個(gè)沉積表面均勻地供應(yīng)氣體，并且在基 板的沉積表面上的氣體濃度幾乎不會(huì)變得不均勻。因此，利用原子層沉積方法，能夠在基板 的沉積表面上形成均勻的薄膜。
[0048] 第一位置和第二位置可彼此鄰近。
[0049] 利用該結(jié)構(gòu)，在靠近的位置處執(zhí)行氣體導(dǎo)入和排出。因此，在原子層沉積方法中， 在基板的沉積表面上的氣體濃度幾乎不會(huì)變得不均勻。
[0050] 原子層沉積方法可進(jìn)一步包括：從多個(gè)第一位置處供應(yīng)氣體；以及從多個(gè)第二位 置處排氣。
[0051 ] 利用該結(jié)構(gòu)，在基板的沉積表面上的氣體濃度變得更均勻。
[0052] 原子層沉積方法可進(jìn)一步包括從第一位置處供應(yīng)通過等離子化而激活的氣體。
[0053] 利用該結(jié)構(gòu)，通過等離子化而激活的前驅(qū)氣體被供應(yīng)至基板的沉積表面。因此，激 活前驅(qū)氣體的反應(yīng)。
[0054] 原子層沉積方法可進(jìn)一步包括通過在沉積表面和與沉積表面相對(duì)的表面之間施 加電壓，使從第一位置處供應(yīng)的氣體產(chǎn)生等離子體。
[0055] 利用該結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生供應(yīng)至沉積表面的前驅(qū)氣體的等離子體。因此，激活前驅(qū)氣體 的反應(yīng)。
[0056] 如上所述，根據(jù)本公開的實(shí)施方式，可提供利用其能夠形成均勻薄膜的原子層沉 積裝置和原子層沉積方法。
[0057] 根據(jù)如在附圖中示出的本公開的最優(yōu)模式實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述，本公開的這 些和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0058] 圖1A是根據(jù)本公開的實(shí)施方式的ALD裝置的平面視圖；
[0059] 圖1B是示出圖1A中所示的ALD裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0060] 圖2是沿著圖1A中所示的ALD裝置的線A-A'所取的截面圖；
[0061] 圖3是沿著圖1A中所示的ALD裝置的線B-B'所取的截面圖；
[0062] 圖4是示出用于圖1A中所示的ALD裝置的沉積方法的流程圖；
[0063] 圖5是圖1A中所示的ALD裝置的變形例的說明圖；
[0064] 圖6是示例性說明圖1A中所示的ALD裝置的每個(gè)部分的尺寸的示圖；
[0065] 圖7是示出圖5中所示的ALD裝置的變形例的示圖；
[0066] 圖8是根據(jù)本公開的實(shí)施方式的多層ALD裝置的截面圖；
[0067] 圖9是示出圖8中所示的多層ALD裝置的氣體供應(yīng)系統(tǒng)和排出系統(tǒng)的示圖； [0068] 圖10是示出根據(jù)比較實(shí)例的ALD裝置的氣體供應(yīng)系統(tǒng)和排出系統(tǒng)的示圖；
[0069] 圖11是示出圖9中所示的多層ALD裝置的變形例的示圖；以及
[0070] 圖12是示出圖9中所示的多層ALD裝置的變形例的示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0071] 在下文中，將參照附圖描述本公開的實(shí)施方式。應(yīng)注意附圖適當(dāng)?shù)厥境隽吮舜苏?交的X軸、Y軸和Z軸。
[0072] (ALD裝置1的總體結(jié)構(gòu)）
[0073] 圖1A是根據(jù)本公開的實(shí)施方式的原子層沉積（ALD)裝置1的平面視圖。圖1B是 示出圖1A中示出的ALD裝置1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2和圖3是ALD裝置1的截面示 圖。圖2是沿著圖1A的線A-A'所取的截面圖，并且圖3是沿著圖1A的線B-B'所取的截 面圖。在圖1A中，ALD裝置1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可被看透并且通過虛線表示。在圖1B中，示意性 地示出ALD裝置1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0074] ALD裝置1包括流動(dòng)通道形成構(gòu)件2。流動(dòng)通道形成構(gòu)件2是沿著X軸和Y軸方 向延伸的矩形板。流動(dòng)通道形成構(gòu)件2是其中形成用于前驅(qū)氣體的流動(dòng)通道的構(gòu)件。
[0075] 流動(dòng)通道形成構(gòu)件2由幾乎不會(huì)被前驅(qū)氣體損壞并且具有足夠耐熱性的固態(tài)材 料形成。這種材料的實(shí)例包括金屬材料和陶瓷材料。在低溫使用ALD裝置1并且不通過加 熱生成氣體的條件下，可采用樹脂材料作為用于形成流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的材料。
[0076] 可基于沉積物質(zhì)和流動(dòng)通道清洗方法確定用于形成流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的材料。 在該實(shí)施方式中，將描述沉積物質(zhì)是氧化鋁（A1 203)的情形。因此，流動(dòng)通道形成構(gòu)件2由 當(dāng)移除附著在流動(dòng)通道上的氧化鋁膜時(shí)難以損壞的不銹鋼形成。然而，當(dāng)沉積物質(zhì)不是氧 化鋁時(shí)，例如，可采用鋁（A1)作為用于形成流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的材料以減輕ALD裝置1。 [0077] 在流動(dòng)通道形成構(gòu)件2中，沿著X軸方向延伸的用于供氣的供應(yīng)通道13和用于排 氣的排出通道23以固定的間隔交替地布置在Y軸方向上。供應(yīng)通道13從圖1A至圖3中 示出的流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的左端部延伸至其右端部。排出通道23從圖1A至圖3中示出 的流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的右端部延伸至其左端部。供應(yīng)通道13不穿透流動(dòng)通道形成構(gòu)件 2的右端部，并且排出通道23不穿透流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的左端部。
[0078] 此外，在流動(dòng)通道形成構(gòu)件2中，設(shè)置從供應(yīng)通道13沿著Z軸方向向下延伸的供 應(yīng)口 14以及從排出通道23沿著Z軸方向向下延伸的排出口 24。沿X軸方向以固定間隔設(shè) 置在每個(gè)供應(yīng)通道13上的供應(yīng)口 14從多個(gè)位置穿透流動(dòng)通道形成構(gòu)件2在Z軸方向上的 下表面。沿X軸方向以固定間隔設(shè)置在每個(gè)排出通道23上的排出口 24同樣沿著Z軸方向 從多個(gè)位置處穿透流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的下表面。
[0079] 供應(yīng)口 14和排出口 24設(shè)置在流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的下表面，但是它們只需與基 板S的沉積表面相對(duì)。換言之，可沿著Z軸方向逐步地設(shè)置形成供應(yīng)口 14的表面和形成排 出口 24的表面。例如，沿著Z軸方向的排出口 24的下端比沿著Z軸方向的供應(yīng)口 14的下 端更加遠(yuǎn)離基板S的沉積表面。
[0080] 供應(yīng)通道13分別具有比供應(yīng)口 14更大的直徑，并且分別與多個(gè)供應(yīng)口 14形成歧 管。排出通道23分別具有比排出口 24更大的直徑，并且分別與排出口 24形成歧管。排出 口 24分別具有比供應(yīng)口 14稍微大些的直徑。
[0081] 由于供應(yīng)通道13和多個(gè)供應(yīng)口 14形成歧管，供應(yīng)通道13中的氣壓保持恒定，并 且因此多個(gè)供應(yīng)口 14將恒定壓力的氣體供應(yīng)至基板S的沉積表面。此外，由于排出通道23 和多個(gè)排出口 24形成歧管，排出通道23中的氣壓保持恒定，并且因此多個(gè)排出口 24以恒 定的壓力排出氣體。
[0082] 如在圖2的部分放大圖所示，供應(yīng)通道13以釋放角Θ將氣體供應(yīng)至基板S的沉 積表面。釋放角Θ表示從供應(yīng)通道13釋放的氣體的散布并且基于氣壓等來確定。可基于 氣壓等調(diào)整釋放角Θ，從而使從供應(yīng)通道13釋放的氣體被供應(yīng)至基板 S的整個(gè)沉積表面。
[0083] 供應(yīng)通道13、排出通道23、供應(yīng)口 14和排出口 24通過使流動(dòng)通道形成構(gòu)件2經(jīng) 歷使用鉆孔機(jī)的切削工藝來形成。為了形成供應(yīng)通道13、排出通道23、供應(yīng)口 14和排出口 24,使用分別具有與通道和口的直徑對(duì)應(yīng)的直徑的鉆頭。
[0084] 應(yīng)注意，該實(shí)施方式的ALD裝置1與關(guān)于具有300mmX 350mm尺寸的基板的沉積物 一致地構(gòu)造。具體地，在ALD裝置1中設(shè)置13個(gè)供應(yīng)通道13,并且在每個(gè)供應(yīng)通道13上設(shè) 置13個(gè)供應(yīng)口 14。同樣在ALD裝置1中設(shè)置13個(gè)排出通道23,并且在每個(gè)排出通道23 上設(shè)置13個(gè)排出口 24。然而，供應(yīng)通道13、供應(yīng)口 14、排出通道23和排出口 24的數(shù)量可 視情況而定。
[0085] ALD裝置1還包括連接構(gòu)件5和6。連接構(gòu)件5和6橫跨流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的 整個(gè)寬度沿著Y軸方向延伸，并且分別附接于流動(dòng)通道形成構(gòu)件2在X軸方向上的兩個(gè)端 部。連接構(gòu)件5是用于將氣體供應(yīng)源（未示出）與供應(yīng)通道13連接的構(gòu)件。連接構(gòu)件6 是用于將排出機(jī)構(gòu)（未示出）與排出通道23連接的構(gòu)件。在該實(shí)施方式中，排出機(jī)構(gòu)被構(gòu) 造為泵，但是僅僅需要能夠排出氣體。
[0086] 連接構(gòu)件5附接于流動(dòng)通道形成構(gòu)件2在X軸方向上的供應(yīng)通道13被打開的左 端部。連接構(gòu)件6附接于流動(dòng)通道形成構(gòu)件2在X軸方向上的排出通道23被打開的右端 部。連接構(gòu)件5和6由類似流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的不銹鋼形成。然而，與流動(dòng)通道形成構(gòu) 件2類似，可適當(dāng)?shù)馗淖冇糜谛纬蛇B接構(gòu)件5和6的材料。
[0087] 在連接構(gòu)件5中設(shè)置一個(gè)沿著Y軸方向延伸并且使所有供應(yīng)通道13相通的供應(yīng) 室12以及用于將供應(yīng)室12連接至氣體供應(yīng)源的導(dǎo)入部11。供應(yīng)室12具有比供應(yīng)通道13 更大的直徑，并且與供應(yīng)通道13形成歧管。
[0088] 在連接構(gòu)件6中設(shè)置一個(gè)沿著Y軸方向延伸并且使所有排出通道23相通的排出 室22以及用于將排出室22連接至泵的排出部21。排出室22具有比排出通道23更大的直 徑，并且與排出通道23形成歧管。
[0089] 由于供應(yīng)室12和多個(gè)供應(yīng)通道13形成歧管，供應(yīng)室12中的氣壓保持恒定，并且 在多個(gè)供應(yīng)通道13中的氣壓同樣保持恒定。此外，由于排出室22和多個(gè)排出通道23形成 歧管，排出室22中的氣壓保持恒定，并且因此多個(gè)排出通道23中的氣壓同樣保持恒定。
[0090] 導(dǎo)入部11和供應(yīng)室12通過使連接構(gòu)件5經(jīng)歷使用鉆孔機(jī)、銑割器（milling cutter)等的切削工藝來形成。此外，排出部21和排出室22通過使連接構(gòu)件6經(jīng)歷使用鉆 孔機(jī)、銑割器等的切削工藝來形成。
[0091] 如上所述，導(dǎo)入部11、供應(yīng)室12、供應(yīng)通道13和供應(yīng)口 14彼此相通并且構(gòu)成連接 至氣體供應(yīng)源的供應(yīng)機(jī)構(gòu)。供應(yīng)機(jī)構(gòu)包括由供應(yīng)室12和供應(yīng)通道13構(gòu)成的歧管以及由供 應(yīng)通道13和供應(yīng)口 14構(gòu)成的歧管。換言之，供應(yīng)機(jī)構(gòu)具有其中歧管以兩步來組合的結(jié)構(gòu)。
[0092] 此外，排出部21、排出室22、排出通道23和排出口 24彼此相通并且構(gòu)成連接至泵 的排出機(jī)構(gòu)。排出機(jī)構(gòu)包括由排出室22和排出通道23構(gòu)成的歧管以及由排出通道23和 排出口 24構(gòu)成的歧管。換言之，排出機(jī)構(gòu)具有其中歧管以兩步來組合的結(jié)構(gòu)。
[0093] ALD裝置1還包括保持構(gòu)件3。保持構(gòu)件3橫跨流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的整個(gè)寬度 沿著X軸和Y軸方向延伸。保持構(gòu)件3的四周邊緣部分橫跨整個(gè)四周耦接至流動(dòng)通道形成 構(gòu)件2,從而覆蓋流動(dòng)通道形成構(gòu)件2在Z軸方向上的下表面。保持構(gòu)件3是用于形成在保 持構(gòu)件3與流動(dòng)通道形成構(gòu)件2之間的沉積室4的構(gòu)件。保持構(gòu)件3由類似流動(dòng)通道形成 構(gòu)件2的不銹鋼形成。然而，與流動(dòng)通道形成構(gòu)件2類似，可適當(dāng)?shù)馗淖冇糜谛纬杀３謽?gòu)件 3的材料。
[0094] 保持構(gòu)件3被耦接至流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的四周邊緣部分環(huán)繞，并且包括作為與 供應(yīng)口 14和排出口 24相對(duì)的表面的平臺(tái)3a。通過切割保持構(gòu)件3在Z軸方向上的上表 面，平臺(tái)3a變得與流動(dòng)通道形成構(gòu)件2在Z軸方向上的下部表面平行。換言之，平臺(tái)3a處 于從保持構(gòu)件3在其四周邊緣部分處的上表面（在Z軸方向上）沿著Z軸方向向下凹入的 位置處。
[0095] 保持構(gòu)件3形成平臺(tái)3a與流動(dòng)通道形成構(gòu)件2在Z軸方向上的下表面之間的沉 積室4。除了供應(yīng)口 14和排出口 24,沉積室4是通過流動(dòng)通道形成構(gòu)件2和保持構(gòu)件3封 閉的空間。平臺(tái)3a被構(gòu)造為保持基板S的保持部。
[0096] 基板S被設(shè)置成使得其在沉積表面的另一側(cè)的表面與平臺(tái)3a相對(duì)并且沉積表面 與流動(dòng)通道形成構(gòu)件2相對(duì)。因此，設(shè)置在平臺(tái)3a上的基板S的沉積表面暴露在流動(dòng)通道 形成構(gòu)件2的供應(yīng)口 14和排氣口 24 -側(cè)。
[0097] 在沉積室4中的平臺(tái)3a上，可手動(dòng)地或通過機(jī)器人等自動(dòng)地執(zhí)行基板S的設(shè)置。 此外，ALD裝置1可具有其中容納基板S的整個(gè)盒子能夠被設(shè)置在沉積室4中的結(jié)構(gòu)。
[0098] 如圖1A所示，ALD裝置1的供應(yīng)口 14和排出口 24的位置橫跨設(shè)置在平臺(tái)3a上的 基板S的整個(gè)沉積表面均勻地分配。于是，ALD裝置1能夠在相同的條件下橫跨基板S的 整個(gè)沉積表面形成薄膜。
[0099] 盡管該實(shí)施方式的基板S是玻璃基板，但并不限制基板的類型。ALD裝置1中的其 上能夠形成薄膜的基板的實(shí)例包括各種陶瓷基板、硅基板、樹脂基板和有機(jī)膜基板。ALD裝 置1同樣可以在由鋁、銅等形成的金屬基板或者通過結(jié)合多個(gè)類型的材料構(gòu)成的復(fù)合基板 上形成薄膜。
[0100] (用于ALD裝置1的沉積方法）
[0101] 圖4是示出用于ALD裝置1的沉積方法的流程圖。將參考圖1A至圖3沿著圖4中 示出的流程圖描述該實(shí)施方式的沉積方法。具體地，在基板S被設(shè)置在平臺(tái)3a上的同時(shí)， 執(zhí)行圖4中示出的步驟S1至S9。
[0102] 在步驟S1中，通過連接至排出部21的泵執(zhí)行沉積室4的真空化。此時(shí)，設(shè)置在導(dǎo) 入部11 一側(cè)的閥門（未示出）關(guān)閉，并且因此ALD裝置1處于密封狀態(tài)。于是，包括沉積 室4的ALD裝置1中的整個(gè)空間處于真空。在步驟S1中，期望沉積室4的真空度很高。
[0103] 具體地，ALD裝置1內(nèi)部的空氣經(jīng)由排出口 24、排出通道23、排出室22和排出部 21的排出機(jī)構(gòu)排出至ALD裝置1外部。此外，盡管將隨后給出細(xì)節(jié)，泵還連接至導(dǎo)入部11， 從而ALD裝置1內(nèi)部的空氣同樣通過由供應(yīng)口 14、供應(yīng)通道13、供應(yīng)室12和導(dǎo)入部11構(gòu) 成的供應(yīng)機(jī)構(gòu)排出至ALD裝置1外部。
[0104] 利用該結(jié)構(gòu)，縮短了 ALD裝置1內(nèi)部的排氣時(shí)間。相應(yīng)地，步驟S1縮短，并且在后 續(xù)步驟中的排氣同樣可被縮短。
[0105] 在步驟S2中，加熱整個(gè)ALD裝置1?；谇膀?qū)氣體的反應(yīng)溫度、基板S的沉積表面 的耐熱溫度等來設(shè)置ALD裝置1的加熱溫度。在該實(shí)施方式中，三甲基鋁（TMA)和4〇(水 蒸汽）被用作前驅(qū)氣體，并且將ALD裝置1的加熱溫度設(shè)為50°C或更高以及320°C或更低。 應(yīng)注意，當(dāng)前驅(qū)氣體不同時(shí)，加熱溫度可適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> [0106] 在步驟S3中，執(zhí)行沉積室4的N2凈化。在步驟S3中，將作為惰性氣體的N 2導(dǎo)入 在步驟S1中被真空化的沉積室4,并且再次真空化沉積室4。因此，在步驟S1之后殘留在 沉積室4內(nèi)部的氣體被替代為N 2并被排出至沉積室4外部。通過步驟S3,可去除在步驟S1 之后殘留的氣體的影響。
[0107] 具體地，N2經(jīng)由由導(dǎo)入部11、供應(yīng)室12、供應(yīng)通道13和供應(yīng)口 14構(gòu)成的供應(yīng)機(jī)構(gòu) 導(dǎo)入沉積室4。此外，沉積室4中的N2通過排出機(jī)構(gòu)（24、23、22、21)和供應(yīng)機(jī)構(gòu)（14、13、 12、11)排出至ALD裝置1外部。
[0108] 在步驟S4中，H20被脈沖導(dǎo)入至沉積室4。具體地，通過在預(yù)定時(shí)間從導(dǎo)入部11 導(dǎo)入Η 20，Η20從供應(yīng)口 14朝向基板S的沉積表面釋放。此時(shí)，設(shè)置在排出部21-側(cè)的閥門 (未示出）關(guān)閉，并且不對(duì)沉積室4進(jìn)行排氣?？苫诨錝的沉積表面的面積確定H 20被 脈沖導(dǎo)入的時(shí)間和次數(shù)。此外，N2的導(dǎo)入量可在N2的流動(dòng)速率變成30到20〇 SCCm以及沉 積室4內(nèi)部的壓力變成大約4*10-1托（5. 33*10Pa)的條件下確定。
[0109] H20經(jīng)由供應(yīng)機(jī)構(gòu)（14、13、12、11)導(dǎo)入沉積室4。更具體地，導(dǎo)入導(dǎo)入部11的4〇 在供應(yīng)室12的內(nèi)部擴(kuò)散，使得供應(yīng)室12變?yōu)楹愣▔毫ΑｋS后，H 20在恒定壓力下從供應(yīng)室 12導(dǎo)入供應(yīng)通道13并且在供應(yīng)通道13內(nèi)部擴(kuò)散，從而變成恒定壓力。隨后，H20在恒定壓 力下從供應(yīng)通道13導(dǎo)入供應(yīng)口 14。因此，H20在恒定壓力下蔥所有供應(yīng)口 14釋放。
[0110] 如上所述，在該實(shí)施方式中，H20在恒定釋放壓力下從所有供應(yīng)口 14供應(yīng)至基板S 的沉積表面。因此，在基板S的沉積表面上難以引起H20的集中分布。
[0111] 在步驟S5中，導(dǎo)入沉積室4的H20在整個(gè)沉積室4內(nèi)部擴(kuò)散。具體地，在步驟S4 之后，設(shè)置在導(dǎo)入部11 一側(cè)的閥門關(guān)閉，并且保持這種狀態(tài)。于是，沉積室4中的H20的濃 度變得均勻。換言之，通過步驟S5, H20供應(yīng)狀況橫跨基板S的整個(gè)沉積表面上變得恒定。
[0112] 在該實(shí)施方式中，由于在步驟S4中，在基板S的沉積表面上難以引起4〇集中分 布，因此步驟S5的時(shí)間明顯地縮短。此外，基于形成在基板S的沉積表面上的薄膜所需的 均勻度，當(dāng)H 20濃度在步驟S4中足夠均勻時(shí)，也可省去步驟S5。
[0113] 在步驟S6中，執(zhí)行沉積室4的N2凈化。在步驟S6中，沉積室4被真空化，作為惰 性氣體的N 2被導(dǎo)入沉積室4,并且再次真空化沉積室4。于是，H20從沉積室4釋放。
[0114] 在步驟S7中，TMA被脈沖導(dǎo)入沉積室4。具體地，通過在預(yù)定時(shí)間將TMA從導(dǎo)入 部11導(dǎo)入，TMA從供應(yīng)口 14釋放至基板S的沉積表面。此時(shí)，設(shè)置在排氣部21 -側(cè)的閥 門（未示出）關(guān)閉，并且不執(zhí)行沉積室4的排氣?？苫诨錝的沉積表面的面積確定TMA 被脈沖導(dǎo)入的時(shí)間和次數(shù)。此外，N2的導(dǎo)入量可在N2的流動(dòng)速率變成30到200sccm以及 沉積室4內(nèi)部的壓力變成大約4*10-1托（5. 33*10Pa)的條件下確定。例如，還可基于TMA 脈沖導(dǎo)入時(shí)間或沉積室4的容量確定N2的流動(dòng)速率。
[0115] TMA經(jīng)由供應(yīng)機(jī)構(gòu)（11、12、13、14)導(dǎo)入沉積室4。更具體地，導(dǎo)入導(dǎo)入部11的TMA 在供應(yīng)室12的內(nèi)部擴(kuò)散，從而在供應(yīng)室12中變?yōu)楹愣▔毫?。然后，TMA以恒定的壓力從供 應(yīng)室12導(dǎo)入供應(yīng)通道13并且在供應(yīng)通道13內(nèi)部擴(kuò)散，從而在供應(yīng)通道13中變?yōu)楹愣▔?力。隨后，TMA從供應(yīng)通道13導(dǎo)入供應(yīng)口 14。因此，TMA從所有供應(yīng)口 14以恒定壓力釋放。
[0116] 如上所述，在該實(shí)施方式中，TMA從所有供應(yīng)口 14以恒定的釋放壓力供應(yīng)至基板S 的沉積表面。于是，在基板S的沉積表面上難以引起TMA集中分布。
[0117] 在步驟S8中，導(dǎo)入沉積室4的TMA在整個(gè)沉積室4的內(nèi)部擴(kuò)散。具體地，設(shè)置在 導(dǎo)入部11 一側(cè)的閥門在步驟S7之后關(guān)閉，并且保持這種狀態(tài)。于是，沉積室4中的TMA的 濃度變得均勻。換言之，通過步驟S8, TMA供應(yīng)狀況在整個(gè)基板S的沉積表面上變得恒定。
[0118] 在該實(shí)施方式中，由于在步驟S7中，在基板S的沉積表面上難以引起TMA集中分 布，因此步驟S8的時(shí)間明顯地縮短。此外，基于形成在基板S的沉積表面上的薄膜所需的 均勻度，當(dāng)TMA濃度在步驟S7中足夠均勻時(shí)，還可省去步驟S8。
[0119] 在步驟S9中，執(zhí)行沉積室4的N2凈化。在步驟S9中，真空化沉積室4,將作為惰 性氣體的N 2導(dǎo)入沉積室4,并且再次真空化沉積室4。于是，TMA從沉積室4釋放。
[0120] 隨著步驟S4至S9成為一個(gè)周期，構(gòu)造了 ALD裝置1，使得在基板S的沉積表面上 形成對(duì)應(yīng)于鄰近化學(xué)計(jì)量學(xué)組成物的氧化鋁（A1203)的一個(gè)分子層的層。因此，通過在步驟 S9之后再次執(zhí)行步驟S4至S9,在基板S的沉積表面上形成對(duì)應(yīng)于兩個(gè)粒子的氧化鋁的層。 在使用ALD裝置1的沉積方法中，根據(jù)在基板S的沉積表面上形成的薄膜的厚度重復(fù)步驟 S4至S9。如上所述，由于ALD裝置1可以分子單位控制薄膜的膜厚度，因此關(guān)于薄膜的膜 厚度的可控性是極好的。
[0121] 此外，在ALD裝置1中，在將步驟S4至S9重復(fù)預(yù)定的次數(shù)之后，將沉積室4設(shè)置 為大氣壓,并且去掉基板s。
[0122] ALD裝置1適于形成用于液晶顯示面板和有機(jī)EL (電致發(fā)光）面板的TFT (薄膜晶 體管）的層間絕緣膜或者有機(jī)EL水蒸汽阻擋膜。在ALD裝置1中，例如在300mmX 350mm基 板上形成其中膜厚度誤差范圍在3%以內(nèi)、密度是2. 9g/cm3或更大并且折射指數(shù)是1. 6或 更大的氧化鋁薄膜。在氧化鋁薄膜中，獲得了足夠的絕緣特性和水蒸汽阻擋特性。
[0123] 應(yīng)注意，在該實(shí)施方式的ALD裝置1中，已經(jīng)關(guān)于兩種類型的前驅(qū)氣體使用了一個(gè) 供應(yīng)機(jī)構(gòu)（11、12、13、14)。然而，優(yōu)選地基于前驅(qū)氣體的類型改變供應(yīng)機(jī)構(gòu)。這是因?yàn)楫?dāng)兩 種類型的前驅(qū)氣體交替地通過一個(gè)供應(yīng)機(jī)構(gòu)時(shí)，在供應(yīng)機(jī)構(gòu)中稍微殘留的前驅(qū)氣體可能引 起串?dāng)_。
[0124] 當(dāng)由供應(yīng)機(jī)構(gòu)中的前驅(qū)氣體引起串?dāng)_時(shí)，前驅(qū)氣體可能顯現(xiàn)氣相反應(yīng)或者可能沉 淀在供應(yīng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部。當(dāng)前驅(qū)氣體顯現(xiàn)氣相反應(yīng)時(shí)，已顯現(xiàn)氣相反應(yīng)的前驅(qū)氣體被廢棄。此 夕卜，當(dāng)前驅(qū)氣體沉淀在供應(yīng)機(jī)構(gòu)中時(shí)，供應(yīng)機(jī)構(gòu)的容積可能改變，并且供應(yīng)口 14可能被沉 積物堵塞。
[0125] 圖5是示意性示出根據(jù)ALD裝置1的變形例的供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)的說明圖。該 ALD裝置包括供應(yīng)第一前驅(qū)氣體A的第一供應(yīng)機(jī)構(gòu)（通過實(shí)線表示）以及供應(yīng)第二前驅(qū)氣 體B的第二供應(yīng)機(jī)構(gòu)（通過點(diǎn)劃線表示）。應(yīng)注意，同樣在該ALD裝置中，設(shè)置一個(gè)排出機(jī) 構(gòu)（通過虛線表示）。在ALD裝置中，分別設(shè)置用于氣體A和氣體B的供應(yīng)機(jī)構(gòu)。因此，不 會(huì)引起氣體供應(yīng)機(jī)構(gòu)中氣體的A和氣體B之間的串?dāng)_。
[0126] (ALD裝置1的相應(yīng)部分的尺寸）
[0127] 圖6是示例性說明ALD裝置1的供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)的尺寸的平面視圖。預(yù)假設(shè) 使用具有100至l〇〇〇L/min的排氣性能的泵來設(shè)計(jì)該實(shí)例。供應(yīng)口 14沿著Y軸方向的間 隔L11和排出口 24沿著Y軸方向的間隔L21均為22mm。供應(yīng)口 14沿著X軸方向的間隔 L12和排出口 24沿著X軸方向的間隔L22均為20mm。供應(yīng)通道13的直徑D11和排出通道 23的直徑D21均為5mm。供應(yīng)口 14的直徑D12為2mm，并且排出口 24的直徑D22為4臟。
[0128] 此外，供應(yīng)口 14與基板S的沉積表面之間的距離等于或小于供應(yīng)口 14的間隔L11 和L12。隨著供應(yīng)口 14與基板S的沉積表面之間的距離變得更小，沉積室4的容積減小。 因此，可以縮短用于給沉積室4排氣的時(shí)間。在ALD裝置1中，供應(yīng)口 14與基板S的沉積 表面之間的距離是7mm，并且成功地減小至1mm。
[0129] 另一方面，假設(shè)在供應(yīng)口 14處的氣體釋放角Θ (見圖3)是恒定的，隨著供應(yīng)口 14 與基板S的沉積表面之間的距離變得更小，供應(yīng)口 14的間隔L11和L12需要被制成更小， 以將氣體供應(yīng)到基板S的整個(gè)沉積表面。為了縮短供應(yīng)口 14的間隔L11和L12,用于處理 流動(dòng)通道形成構(gòu)件2的成本變高。現(xiàn)實(shí)的是將供應(yīng)口 14與基板S的沉積表面之間的距離 設(shè)置為大約2mm。
[0130] 此外，優(yōu)選地供應(yīng)口 14的間隔L11和L12很小，但是當(dāng)供應(yīng)口 14的間隔L11和 L12變小時(shí)，供應(yīng)口 14的直徑D11需要增大。因此，有選地，在全面考慮其影響的同時(shí)確定 L11、L12 和 D11 的值。
[0131] 排出口 24的直徑D22越大越好，盡管其受排出通道23的直徑D21和排出口 24的 間隔L21和L22的限制。這是因?yàn)榭稍黾釉诔练e室4的排氣期間的導(dǎo)電性，并且沉積室4 可被均勻地排氣。
[0132] 圖7是示例性說明根據(jù)ALD裝置1的變形例的供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)的尺寸的平面 視圖。供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)為達(dá)到成本削減而設(shè)計(jì)。具體地，通過提高氣體供應(yīng)和排出的 效率，預(yù)假設(shè)使用具有1〇〇至1000L/min的排氣性能的泵來設(shè)計(jì)該實(shí)例。
[0133] 如圖7所示，供應(yīng)口 14和排出口 24的間隔很寬，排出口 24與4個(gè)相鄰的供應(yīng)口 14成對(duì)角地布置，并且供應(yīng)口 14與4個(gè)相鄰的排出口 24成對(duì)角地布置。供應(yīng)口 14沿著 Y軸方向的間隔L11以及排出口 24沿著Y軸方向的間隔L21均為30mm。供應(yīng)口 14沿著X 軸方向的間隔L12以及排出口 24沿著X軸方向的間隔L22均為30mm。供應(yīng)通道13的直徑 D11和排出通道23的直徑D21均為8mm。供應(yīng)口 14的直徑D12是3mm，并且排出口 24的直 徑D22是6_。
[0134] (多層 ALD 裝置 100)
[0135] 圖8是根據(jù)該實(shí)施方式的多層ALD裝置100的截面圖。在多層ALD裝置100中， ALD裝置1是一個(gè)單元，沿著Z軸方向?qū)訅?個(gè)單元。由于ALD單元1具有與上述ALD裝置 1相同的結(jié)構(gòu)，將省去它的描述。氣體供應(yīng)源并行地連接到每個(gè)ALD單元的導(dǎo)入部11，并且 泵并行地連接到排出部21。因此，在多層ALD裝置100中，薄膜可同時(shí)沉積在5個(gè)基板S的 沉積表面上。
[0136] 應(yīng)注意，在具有旨在大規(guī)模生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)的ALD裝置中，沉積條件通常根據(jù)所設(shè)置 的基板的數(shù)量而不同。然而，在多層ALD裝置100中，不需要在所有ALD單元1中設(shè)置基板 S。同樣例如當(dāng)基板S僅設(shè)置在一個(gè)ALD單元1中時(shí)，多層ALD裝置100能夠在與基板S設(shè) 置在所有ALD單元1中的情況相同的條件下形成薄膜。
[0137] 此外，在多層ALD裝置100中，可適當(dāng)?shù)馗淖儗訅旱腁LD單元的數(shù)量。例如，多層 ALD裝置可具有層壓10個(gè)ALD單元的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，多層ALD裝置可最大同時(shí)在10 個(gè)基板S的沉積表面上形成薄膜。
[0138] (多層ALD裝置100的氣體供應(yīng)系統(tǒng)和排出系統(tǒng)）
[0139] 圖9是示出多層ALD裝置100的氣體供應(yīng)系統(tǒng)和排出系統(tǒng)的示意圖。應(yīng)注意盡管 本文將給出關(guān)于多層ALD裝置100的描述，由于多層ALD裝置100關(guān)于上述ALD裝置1的 ALD單元的數(shù)量是1，因此可應(yīng)用相同的描述。
[0140] 作為第一氣體供應(yīng)源的H20供應(yīng)源經(jīng)由ALD閥門和閥門V2連接至多層ALD裝置 100的每個(gè)導(dǎo)入部11。經(jīng)由質(zhì)量流量控制器（MFC)連接至H 20 ALD閥門的是隊(duì)供應(yīng)源。利 用該結(jié)構(gòu)，H20可被供應(yīng)至多層ALD裝置100的導(dǎo)入部11，同時(shí)其流動(dòng)速率通過ALD閥門精 確地控制。
[0141] 作為第二氣體供應(yīng)源的TMA供應(yīng)源經(jīng)由ALD閥門和閥門VI連接至多層ALD裝置 100的每個(gè)導(dǎo)入部11。經(jīng)由質(zhì)量流量控制器（MFC)連接至TMA ALD閥門的是隊(duì)供應(yīng)源。利 用該結(jié)構(gòu)，TMA可被供應(yīng)至多層ALD裝置100的導(dǎo)入部11，同時(shí)其流動(dòng)速率通過ALD閥門精 確地控制。
[0142] 通常使用的真空泵被用作泵?？蛇m當(dāng)?shù)卮_定真空泵的類型或真空泵的組合。在該 實(shí)施方式中，真空泵被構(gòu)造為干泵。干泵可單獨(dú)地使用或在多級(jí)中使用。當(dāng)干泵用于多級(jí) 中時(shí)，機(jī)械增壓泵（MBP)和渦輪分子泵可被示例為為主泵，并且魯特泵、渦旋泵和螺旋泵可 被示例為協(xié)助主泵的輔助泵。應(yīng)注意，可采用真空泵來代替干泵，并且回轉(zhuǎn)泵可被示例為這 種真空泵。
[0143] 此外，泵經(jīng)由閥門V4、曲頸管、閥門V6和閥門V2連接至多層ALD裝置100的導(dǎo)入 部11。泵還經(jīng)由閥門V4、曲頸管、閥門V5和閥門VI連接至多層ALD裝置100的導(dǎo)入部11。 可在排出系統(tǒng)中設(shè)置用于監(jiān)控多層ALD裝置100中的壓力的真空表。
[0144] 閥門V4、曲頸管、閥門V6和閥門V2組成用于將泵和導(dǎo)入部11連接的第一旁路通 道；并且閥門V4、曲頸管、閥門V5和閥門VI組成用于將泵和導(dǎo)入部11連接的第二旁路通 道。利用該結(jié)構(gòu)，在多層ALD裝置100中，供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)不僅可經(jīng)由排出部21還可 經(jīng)由導(dǎo)入部11來排氣。因此，可縮短多層ALD裝置100中的排氣時(shí)間。
[0145] 具體地，具有50nm的膜厚度的薄膜在120°C的處理溫度下形成在10個(gè)基板S的沉 積表面上。作為該實(shí)施方式的ALD裝置，使用層壓10個(gè)ALD單元1的多層ALD裝置。盡管 在常規(guī)的多層ALD裝置中用于獲得良好的絕緣特性的處理時(shí)間是15. 5小時(shí)，但在該實(shí)施方 式的多層ALD裝置中用于獲得良好的絕緣特性的處理時(shí)間是1. 4小時(shí)。如上所述，在該實(shí) 施方式的多層ALD裝置中，通過縮短排氣時(shí)間，可以明顯地縮短處理時(shí)間。此外，在該實(shí)施 方式的多層ALD裝置中，提高了形成在基板S的沉積表面上的薄膜的膜厚度的均勻度。基 于表示相對(duì)目標(biāo)膜厚度落在關(guān)于目標(biāo)膜厚度（在該實(shí)施方式中是50nm)的百分之多少的誤 差以內(nèi)的指標(biāo)來評(píng)估薄膜的膜厚度的均勻度。具體地，盡管在常規(guī)ALD裝置中的均勻度大 約為3%，但在該實(shí)施方式的多層ALD裝置100中的均勻度改善到大約1%。
[0146] 圖10是示出根據(jù)該實(shí)施方式的比較實(shí)例的多層ALD裝置500的氣體供應(yīng)系統(tǒng)和 排出系統(tǒng)的示意圖。多層ALD裝置500具有在真空室中以多個(gè)步驟布置擱板501的結(jié)構(gòu)。 在多層ALD裝置500中，氣體供應(yīng)和排出分別從相對(duì)的位置處執(zhí)行。
[0147] 換言之，通過前驅(qū)氣體在多層ALD裝置500中擴(kuò)散，前驅(qū)氣體被供應(yīng)至設(shè)置在擱板 501上的基板S的沉積表面。此外，在多層ALD裝置500中，在前驅(qū)氣體擴(kuò)散預(yù)定的時(shí)間之 后釋放前驅(qū)氣體。通過在多層ALD裝置500中重復(fù)氣體供應(yīng)和排出，薄膜可形成在設(shè)置在 擱板501上的基板S的沉積表面上。
[0148] 在多層ALD裝置500中，作為第一氣體供應(yīng)源的H20供應(yīng)源和作為第二氣體供應(yīng) 源的TMA供應(yīng)源經(jīng)由ALD閥門連接到多層ALD裝置500。N 2供應(yīng)源同樣經(jīng)由MFC連接至多 層ALD裝置500。利用該結(jié)構(gòu)，H20、TMA和N 2可被供應(yīng)至多層ALD裝置500,同時(shí)它們的流 動(dòng)速率通過ALD閥門精確地控制。
[0149] 泵經(jīng)由閥門V15和曲頸管連接至多層ALD裝置500。因此，在多層ALD裝置500 中，可使用泵執(zhí)行排氣。
[0150] 應(yīng)注意，由于從比較實(shí)例的多層ALD裝置500中的一個(gè)位置處執(zhí)行氣體供應(yīng)，因此 可能引起前驅(qū)氣體的集中分布，并且因此前驅(qū)氣體可能不能被均勻地供應(yīng)到基板S的沉積 表面。此外，在多層ALD裝置500中，從一個(gè)位置處排氣同樣可能引起前驅(qū)氣體的集中分布。 另一方面，在該實(shí)施方式的多層ALD裝置100中，由于為每個(gè)基板S設(shè)置沉積室并且從與每 個(gè)基板S的沉積表面相對(duì)的供應(yīng)口供應(yīng)前驅(qū)氣體，應(yīng)賜前驅(qū)氣體被均勻地供應(yīng)至基板S的 整個(gè)沉積表面。
[0151] 此外，比較實(shí)例的多層ALD裝置500的容積比該實(shí)施方式的多層ALD裝置100的 容積大。因此，在該實(shí)施方式的多層ALD裝置100中，可使排氣時(shí)間比比較實(shí)例的多層ALD 裝置500的排氣時(shí)間更短。
[0152] 此外，由于多層ALD裝置500不包括流動(dòng)通道，因此在排氣期間的導(dǎo)電性很大。另 一方面，由于該實(shí)施方式的多層ALD裝置100包括流動(dòng)通道，因此在排氣期間的導(dǎo)電性比多 層ALD裝置500的導(dǎo)電性小。然而，由于如上所述的不僅經(jīng)由排出部21而且經(jīng)由導(dǎo)入部11 執(zhí)行供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)的排氣，因此在排氣期間的導(dǎo)電性充分地增加。因此，在多層ALD 裝置100中短時(shí)間的排氣是可能的。
[0153] (變形例）
[0154] 圖11是根據(jù)該實(shí)施方式的多層ALD裝置100的變形例的多層ALD裝置的示意圖。 多層ALD裝置采用所謂的遠(yuǎn)程等離子系統(tǒng)，并且具有將高頻等離子體單元110添加到多層 ALD裝置100的結(jié)構(gòu)。鄰近多層ALD裝置100的導(dǎo)入部11設(shè)置高頻等離子體單元110,并且 在H20和TMA被導(dǎo)入導(dǎo)入部11之前將高頻電壓施加于H 20和TMA以便產(chǎn)生等離子體，結(jié)果 是H20和TMA通過等離子化而激活。在多層ALD裝置中，通過等離子化而激活的H 20和TMA 被供應(yīng)至基板S的沉積表面，并且因此激活H20和TMA的反應(yīng)。
[0155] 圖12是根據(jù)該實(shí)施方式的多層ALD裝置100的變形例的多層ALD裝置200的示 意圖。多層ALD裝置200采用所謂的直接等離子系統(tǒng)，并且具有能夠使在沉積室4中的前 驅(qū)氣體產(chǎn)生等離子的結(jié)構(gòu)。在每個(gè)ALD單元1中，流動(dòng)通道形成構(gòu)件2用作正極（第一電 極），并且保持構(gòu)件3用作陰極（第二電極）。流動(dòng)通道形成構(gòu)件2和保持構(gòu)件3連接至電 源（未示出）。多層ALD裝置200包括ALD單元1之間的隔離層7。對(duì)于在Z軸方向上相 鄰的ALD單元1，隔離層7將上側(cè)ALD單元1的保持構(gòu)件3與下側(cè)ALD單元1的流動(dòng)通道形 成構(gòu)件2隔離。在多層ALD裝置200中，高頻電壓施加在ALD單元1的流動(dòng)通道形成構(gòu)件 2與保持構(gòu)件3之間，以在沉積室4中產(chǎn)生等離子體。
[0156] 到現(xiàn)在為止，已描述了本公開的實(shí)施方式。然而，本公開不限于以上實(shí)施方式，并 且在不偏離本公開的要旨的前提下，可進(jìn)行各種修改。
[0157] 例如，在以上實(shí)施方式中，氧化鋁已經(jīng)通過ALD裝置形成在基板S的沉積表面上。 然而，在該實(shí)施方式的ALD裝置中，可形成各種類型的薄膜。這種薄膜的實(shí)例包括各種氧化 物膜、各種氮化物膜、各種金屬膜、各種硫化物膜和各種氟化物膜。
[0158] 氧化物膜的實(shí)例包括1102、了&05、恥20 5、21〇2、!1?)2、511〇2、211〇、5丨0 2和111〇3。氮化物 膜的實(shí)例包括AIN、TaNx、TiN、MoN、ZrN、HfN和GaN。金屬膜的實(shí)例包括Pt、Pd、Cu、Fe、Co 和Ni。硫化物膜的實(shí)例包括ZnS、SrS、CaS和PbS。氟化物膜的實(shí)例包括CaF2、SrF2和ZnF 2。
[0159] 此外，在XY平面上的供應(yīng)口和排出口的形狀并不限于圓形。供應(yīng)口和排出口的形 狀可以是例如橢圓形或多邊形?？商娲?，供應(yīng)口和排出口可以是裂縫。在這種情況下，裂 縫的形狀可以是直線或弧形，或者可以是復(fù)雜彎曲的。
[0160] 此外，在ALD裝置中，供應(yīng)口和排出口僅需與基板S的沉積表面相對(duì)，并且ALD裝 置不需要具有該實(shí)施方式的供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)。供應(yīng)口和排出口可被構(gòu)造為所謂的蓮蓬 頭。在這種情況下，蓮蓬頭與基板S的沉積表面相對(duì)，并且蓮蓬頭的開口分別被構(gòu)造為供應(yīng) 口或排出口。
[0161] 應(yīng)注意，本公開還可采用以下結(jié)構(gòu)。
[0162] (1) -種原子層沉積裝置，包括：
[0163] 可密封的沉積室；
[0164] 保持部，被配置為在沉積室中保持包括沉積表面的基板；
[0165] 供應(yīng)機(jī)構(gòu)，包括連接至供應(yīng)氣體的氣體供應(yīng)源的導(dǎo)入部，并且被配置為將導(dǎo)入導(dǎo) 入部的氣體從與沉積表面相對(duì)的位置處供應(yīng)至沉積室；以及
[0166] 排出機(jī)構(gòu)，包括連接至能夠排出氣體的排出機(jī)構(gòu)的排出部，并且被配置為從與沉 積表面相對(duì)的位置處給沉積室排氣。
[0167] (2)根據(jù)以上（1)所述的原子層沉積裝置，
[0168] 其中，供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括連接至導(dǎo)入部并與沉積表面相對(duì)的供應(yīng)口，以及
[0169] 其中，排出機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括連接至排出部并與沉積表面相對(duì)的排出口。
[0170] (3)根據(jù)以上⑵所述的原子層沉積裝置，
[0171] 其中，供應(yīng)口和排出口彼此鄰近。
[0172] (4)根據(jù)以上⑵或（3)所述的原子層沉積裝置，
[0173] 其中，供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)供應(yīng)口和供應(yīng)通道，供應(yīng)通道將多個(gè)供應(yīng)口連接 至導(dǎo)入部并與多個(gè)供應(yīng)口形成歧管，并且
[0174] 其中，排出機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)排出口和排出通道，排出通道將多個(gè)排出口連接 至排出部并與多個(gè)排出口形成歧管。
[0175] (5)根據(jù)以上（4)所述的原子層沉積裝置，
[0176] 其中，供應(yīng)通道、供應(yīng)口、排出通道和排出口都形成在單個(gè)流動(dòng)通道形成構(gòu)件上。
[0177] (6)根據(jù)以上⑷或（5)所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括，
[0178] 多個(gè)供應(yīng)機(jī)構(gòu)，
[0179] 其中，多個(gè)供應(yīng)機(jī)構(gòu)將不同類型的氣體供應(yīng)至沉積室。
[0180] (7)根據(jù)以上⑷至（6)中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，
[0181] 其中，供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)供應(yīng)通道和導(dǎo)入室，導(dǎo)入室將多個(gè)供應(yīng)通道連接 至導(dǎo)入部并與多個(gè)供應(yīng)通道形成歧管，并且
[0182] 其中，排出機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)排出通道和排出室，排出室將多個(gè)排出通道連接 至排出部并與多個(gè)排出通道形成歧管。
[0183] (8)根據(jù)以上（7)所述的原子層沉積裝置，
[0184] 其中，多個(gè)供應(yīng)通道和多個(gè)排出通道交替地布置。
[0185] (9)根據(jù)以上（1)至（8)中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括，
[0186] 旁路通道，連接排出機(jī)構(gòu)和導(dǎo)入部。
[0187] (10)根據(jù)以上（1)至（9)中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括，
[0188] 等離子體單元，設(shè)置在氣體供應(yīng)源與導(dǎo)入部之間，并且使被導(dǎo)入導(dǎo)入部的氣體產(chǎn) 生等離子體。
[0189] (11)根據(jù)以上⑴至（10)中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括，
[0190] 一對(duì)電極，設(shè)置在沉積室內(nèi)部并且連接至電源，以使在沉積室中的氣體產(chǎn)生等離 子體。
[0191] (12)根據(jù)以上（11)所述的原子層沉積裝置，
[0192] 其中，排出機(jī)構(gòu)和供應(yīng)機(jī)構(gòu)都形成在單個(gè)流動(dòng)通道形成構(gòu)件上，并且
[0193] 其中，保持部和流動(dòng)通道形成構(gòu)件構(gòu)成一對(duì)電極。
[0194] (13)根據(jù)以上（1)至（12)中任一項(xiàng)所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括，
[0195] 多個(gè)原子層沉積單元，分別包括沉積室、保持部、供應(yīng)機(jī)構(gòu)和排出機(jī)構(gòu)。
[0196] (14)根據(jù)以上（13)所述的原子層沉積裝置，
[0197] 其中，多個(gè)原子層沉積單元沿著垂直于沉積表面的方向?qū)訅骸?br> [0198] (15) -種原子層沉積方法，包括：
[0199] 從與基板的沉積表面相對(duì)的第一位置處供應(yīng)氣體；以及
[0200] 從與沉積表面相對(duì)的第二位置處排氣。
[0201] (16)根據(jù)以上（15)所述的原子層沉積方法，
[0202] 其中，第一位置和第二位置彼此鄰近。
[0203] (17)根據(jù)以上（15)或（16)所述的原子層沉積方法，進(jìn)一步包括：
[0204] 從多個(gè)第一位置處供應(yīng)氣體；以及
[0205] 從多個(gè)第二位置處排氣。
[0206] (18)根據(jù)以上（15)至（17)中任一項(xiàng)所述的原子層沉積方法，進(jìn)一步包括，
[0207] 從第一位置處供應(yīng)通過等離子化激活的氣體。
[0208] (19)根據(jù)（18)所述的原子層沉積方法，進(jìn)一步包括，
[0209] 通過在沉積表面和與沉積表面相對(duì)的表面之間施加電壓，使從第一位置處供應(yīng)的 氣體產(chǎn)生等離子。
[0210] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素出現(xiàn)各種修改、組合、子組合 和修改，只要它們落在離所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種原子層沉積裝置，包括： 能夠密封的沉積室； 保持部，被配置為在所述沉積室中保持包括沉積表面的基板； 供應(yīng)機(jī)構(gòu)，包括連接至供應(yīng)氣體的氣體供應(yīng)源的導(dǎo)入部，并且被配置為將引入到所述 導(dǎo)入部的氣體從與所述沉積表面相對(duì)的位置處供應(yīng)至所述沉積室；以及 排出機(jī)構(gòu)，包括連接至能夠排出氣體的排出機(jī)構(gòu)的排出部，并且被配置為從與所述沉 積表面相對(duì)的位置處給所述沉積室排氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置， 其中，所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括供應(yīng)口，所述供應(yīng)口連接至所述導(dǎo)入部并且與所述沉 積表面相對(duì)，并且 其中，所述排出機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括排出口，所述排出口連接至所述排出部并且與所述沉 積表面相對(duì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的原子層沉積裝置， 其中，所述供應(yīng)口和所述排出口彼此鄰近。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的原子層沉積裝置， 其中，所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)供應(yīng)口以及供應(yīng)通道，所述供應(yīng)通道將所述多個(gè) 供應(yīng)口連接至所述導(dǎo)入部并且與所述多個(gè)供應(yīng)口形成歧管，并且 其中，所述排出機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)排出口以及排出通道，所述排出通道將所述多個(gè) 排出口連接至所述排出部并且與所述多個(gè)排出口形成歧管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的原子層沉積裝置， 其中，所述供應(yīng)通道、所述供應(yīng)口、所述排出通道和所述排出口都形成在單個(gè)流動(dòng)通道 形成構(gòu)件上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括： 多個(gè)供應(yīng)機(jī)構(gòu)， 其中，所述多個(gè)供應(yīng)機(jī)構(gòu)將不同類型的氣體供應(yīng)至所述沉積室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的原子層沉積裝置， 其中，所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)供應(yīng)通道以及導(dǎo)入室，所述導(dǎo)入室將所述多個(gè)供 應(yīng)通道連接至所述導(dǎo)入部并且與所述多個(gè)供應(yīng)通道形成歧管，并且 其中，所述排出機(jī)構(gòu)還包括多個(gè)排出通道以及排出室，所述排出室將所述多個(gè)排出通 道連接至所述排出部并且與所述多個(gè)排出通道形成歧管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的原子層沉積裝置， 其中，所述多個(gè)供應(yīng)通道和所述多個(gè)排出通道交替地布置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括： 旁路通道，連接所述排出機(jī)構(gòu)和所述導(dǎo)入部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括： 等離子體單元，設(shè)置在所述氣體供應(yīng)源與所述導(dǎo)入部之間，并且使被引入到所述導(dǎo)入 部的氣體產(chǎn)生等離子體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括： 一對(duì)電極，設(shè)置在所述沉積室內(nèi)部并且連接至電源，以使在所述沉積室中的氣體產(chǎn)生 等離子體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的原子層沉積裝置， 其中，所述排出機(jī)構(gòu)和所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)都形成在單個(gè)流動(dòng)通道形成構(gòu)件上，并且 其中，所述保持部和所述流動(dòng)通道形成構(gòu)件組成所述一對(duì)電極。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括： 多個(gè)原子層沉積單元，其各自包括所述沉積室、所述保持部、所述供應(yīng)機(jī)構(gòu)和所述排出 機(jī)構(gòu)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的原子層沉積裝置， 其中，所述多個(gè)原子層沉積單元沿著垂直于所述沉積表面的方向?qū)訅骸?br> 15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的原子層沉積裝置，進(jìn)一步包括： 安插在所述多個(gè)原子層沉積單元之間的隔離層，所述隔離層將上側(cè)原子層沉積單元的 所述保持部與下側(cè)原子層沉積單元的流動(dòng)通道形成構(gòu)件隔離。
16. -種原子層沉積方法，包括： 從與基板的沉積表面相對(duì)的第一位置處供應(yīng)氣體；以及 從與所述沉積表面相對(duì)的第二位置處排氣。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的原子層沉積方法， 其中，所述第一位置和所述第二位置彼此鄰近。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的原子層沉積方法，進(jìn)一步包括： 從多個(gè)第一位置處供應(yīng)氣體；以及 從多個(gè)第二位置處排氣。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的原子層沉積方法，進(jìn)一步包括： 從所述第一位置處供應(yīng)通過等離子化而激活的氣體。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的原子層沉積方法，進(jìn)一步包括： 通過在所述沉積表面和與所述沉積表面相對(duì)的表面之間施加電壓，使從所述第一位置 處供應(yīng)的氣體產(chǎn)生等離子體。
【文檔編號(hào)】C23C16/455GK104141117SQ201410183662
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月9日
【發(fā)明者】長井博之, 桑山哲朗 申請(qǐng)人:索尼公司