无机薄膜的制备方法以及用于所述无机薄膜的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 下面的描述涉及用于无机薄膜的制备的方法以及用于所述无机薄膜的制备装置。
【背景技术】
[0002] 化合物薄膜以各种方式用作半导体器件、半导体集成电路、化合物半导体、太阳能 电池、液晶显示器（LCD)、有机发光二极管（0LED)等的栅极电介质膜或金属间阻隔膜，用作 保护膜，以及用作防止与周围材料化学反应的掩膜等。因此，随着半导体集成电路器件日益 缩小然而具有更复杂的形状，涂覆具有高度阶梯结构的均匀薄膜已经作为重要技术引起关 注。因此，目前，用于改善薄膜特性的原子层沉积（ALD)已经广泛用于各种领域中[美国专 利 No. 4, 058, 430]。
[0003] ALD是使用化学气相沉积反应的加工技术，其中气相反应通过按时间顺序注入前 体和反应物来抑制，并且薄膜的厚度通过使用在衬底的表面上发生的自限反应来精确地控 制。ALD允许薄膜具有高阶梯覆盖率和高厚度均匀性，这是在原子水平上控制厚度的情况下 自限反应的特征。因此，通过使用ALD方法，不仅在具有基本上阶梯式结构的电容器中，而 且在具有大表面积和复杂结构的纤维的内部空间中，或者在细颗粒结构的表面上等均匀地 形成薄膜是可能的。另外，因为气相反应最小化，所以针孔密度将非常小，然而薄膜密度将 是高的，并且另外，可降低沉积温度。
[0004] 然而，ALD的缺点在于其难以选择适当的前体和反应物，因为每次循环沉积的薄膜 厚度只是原子层水平或更小，所以沉积速率非常低，并且由于过量碳和氢，所以将使薄膜的 特性大大退化。
[0005] 同时，与ALD的沉积速率相比，使用热化学气相沉积（TCVD)或等离子体增强的化 学气相沉积（PECVD)进行的硅化合物薄膜的沉积速率非常快。然而，因为这些方法具有诸 如在薄膜中形成许多针孔并产生副产物或颗粒之类的缺陷，所以在这些方法中薄膜的形成 通常在高温下进行。因此，这些方法难以适用于诸如塑料膜之类的衬底。
【发明内容】
[0006] 鉴于前述问题，实施方式提供了用于无机薄膜的制备方法以及用于无机薄膜的制 备装置。
[0007] 然而，寻求由本公开解决的问题不限于上述说明，并且其它问题可由本领域技术 人员根据以下说明得以清楚地理解。
[0008] 在一个总的方面，提供了一种用于无机薄膜的制备方法，所述方法包括：通过交替 使用硅源和反应物气体对衬底进行等离子体处理；以及使所述硅源和所述反应物气体在所 述衬底的表面上反应以在所述衬底上形成无机薄膜，其中通过使用所述硅源和所述反应物 气体进行的所述等离子体处理分别在彼此独立的等离子体模块中进行。
[0009] 所述制备方法可以包括：将所述通过交替使用所述硅源和所述反应物气体对所述 衬底进行的等离子体处理重复一次或多次。
[0010] 所述硅源可以包括硅前体和惰性气体。
[0011] 所述惰性气体可以包括选自由Ar、He、Ne、以及它们的组合组成的群组中的成员。
[0012] 所述反应物气体可以包括选自由Ν2、Η2、02、Ν 20、ΝΗ3、以及它们的组合组成的群组中 的成员。
[0013] 所述制备方法还可以包括：在约400°C或400°C以下的温度下加热所述衬底。
[0014] 所述无机薄膜的厚度可以在约300A至约2,00〇A的范围内。
[0015] 所述形成所述无机薄膜可以通过使用化学气相沉积法或原子层沉积法来进行。
[0016] 所述通过使用所述硅源和所述反应物气体进行的所述等离子体处理可以在彼此 独立的等离子体模块中同时或交替地进行。
[0017] 在另一总的方面，提供了一种用于形成无机薄膜的制备装置，该制备装置包括：用 以装载衬底的衬底装载单元；连接到所述衬底装载单元并被配置成交替移动所述衬底的衬 底输送单元；在所述衬底输送单元下方提供的并被配置成加热所述衬底的衬底加热单元； 以及无机薄膜沉积单元，其用以在所述衬底上形成无机薄膜，其中所述无机薄膜沉积单元 包括多个源等离子体模块以及多个反应物等离子体模块，并且其中使所述衬底输送单元在 所述源等离子体模块和所述反应性等离子体模块之间交替移动以在所述衬底上沉积所述 无机薄膜。
[0018] 所述源等离子体模块中的每一个可以通过使用包含硅前体和惰性气体的硅源进 行等离子体处理。
[0019] 所述反应物等离子体模块中的每一个可以通过使用反应物气体进行等离子体处 理，所述反应物气体选自由N2、H2、02、N20、册1 3以及它们的组合组成的群组。
[0020] 根据本公开的实施方式，通过将硅源等离子体和反应物等离子体单独地注入衬底 中，同时使用扫描型CVD，在约400°C或更低的低温下制备具有诸如较小氢含量、高针孔密 度和高薄膜密度之类的高度有利的特征的无机薄膜是可能的。该无机薄膜可用作包封膜、 阻隔膜等。另外，根据本公开的实施方式，无机薄膜的沉积速率高达约5 Α/s至约10 A/S, 产品收率高。此外，因为在加工期间产生的颗粒量小，所以可制备均匀的薄膜。
[0021] 另外，可连续地和/或交替地沉积多组分金属氧化物和金属氮化物薄膜。
[0022] 同时，根据本公开的实施方式，用于制备无机薄膜的高速沉积装置具有简化的设 备结构并可容易地进行改进。因此，其具有宽范围的应用并且还可适用于辊到辊和大型薄 膜沉积设备。
【附图说明】 在以下详细说明中，本公开的实施方式仅作为例证描述，因为根据以下详细说明，各种 改变和修改对本领域技术人员而言将变得显而易见。不同附图中使用相同附图标记表示相 似或相同的项。
[0023] 图1是示出根据本公开的实施方式的用于无机薄膜的制备装置的示意图； 图2是示出根据本公开的实施方式，包括多个等离子体模块的用于无机薄膜的制备装 置的示意图； 图3A和图3B是示出根据本公开的实施方式的用于无机薄膜的制备装置的示意图；并 且 图4是示出根据本公开的实施例的无机薄膜的沉积速率的曲线图。
[0024] 在整个附图和详细描述中，除非描述或提供了另外的情形，否则相同的附图标记 将被理解为指代相同的元件、特征和结构。附图可能不是按比例绘制的，为了清楚、解释和 方便的目的，在附图中元件的相对尺寸、比例和描绘可以被放大。
【具体实施方式】
[0025] 下文中，将参考附图对本公开的实施方式详细地进行描述，使得本领域技术人员 能容易地实现这些实施方式。然而，应当注意本公开不限于这些实施方式，而是可以多种其 它方式实现。在附图中，省略了与说明不相关的部件以便使解释变得简单，并且在整个文档 中相同的附图标记表示相同的部件。
[0026] 在本公开的整个文档中，术语"连接到"或"耦合到"用于指示一个元件与另一个 元件的连接或耦合，并且包括其中元件"直接连接或耦合到"另一个元件的情况和其中元件 经由又一个元件"电连接或耦合"到另一个元件的情况两者。
[0027] 在本公开的整个文档中，用于指示一个元件相对于另一个元件的位置的术语 "在……上"包括一个元件邻近另一个元件的情况和任何其它元件存在于这两个元件之间 的情况两者。
[0028] 在本公开的整个文档中，除非上下文另外指示，否则用于文档中的术语"包含或包 括"和/或"含有或包括有"是指除了所述的组件、步骤、操作和/或元件之外，不排除一个 或多个其它的组件、步骤、操作和/或现有或添加的元件。术语"约或大约"或"基本上"旨 在具有接近数值或由可允许的误差规定的范围的含义并且旨在防止为理解本公开而公开 的精确的或绝对的数值被任何不合理的第三方非法地或不公平地使用。在整个文档中，术 语"……的步骤"不是指"用于……的步骤"。
[0029] 在本公开的整个文档中，马库什（Markush)型说明中所包括的术语"……的组合" 是指选自由马库什型中所述的组件、步骤、操作和/或元件组成的群组中的一个或多个组 件、步骤、操作和/或元件的混合物或组合，从而意指本公开包括选自马库什组中的一个或 多个组件、步骤、操作和/或元件。
[0019] 在本