原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法与流程

文档序号:17436725发布日期:2019-04-17 04:13阅读:186来源:国知局
原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法与流程

本发明涉及原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法,具体地,涉及通过空间划分方式蒸镀高品质原子层的原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法。



背景技术:

通常,在半导体基板或玻璃等的基板蒸镀规定厚度的薄膜的方法包括溅射(sputtering)等的利用物理碰撞的物理气相蒸镀法(physicalvapordeposition,pvd)和利用化学反应的化学气相蒸镀法(chemicalvapordeposition,cvd)等。

最近,随着半导体元件的设计规则(designrule)变得急剧细微,需要微细图案的薄膜且形成薄膜的区域的高度差也极大,因此,更多使用均匀地形成原子层厚度的微细图案且台阶覆盖(stepcoverage)优秀的原子层蒸镀方法(atomiclayerdeposition,ald)。

由于利用气体分子之间的化学反应,因此,这种原子层蒸镀方法与通常的化学气相蒸镀方法类似。但是,与在通常的化学气相蒸镀法中在基板蒸镀通过同时向处理器腔室内注入多个气体分子而发生的反应产物的情况不同,在原子层蒸镀方法中,在向处理器腔室内注入包含一种源物质的气体来在加热的基板吸附之后,向处理器腔室注入包含其他源物质的气体,因此,在基板表面蒸镀通过源物质之间的化学反应产生的产物方面不同。

但是,当前研究的细划分方式原子层蒸镀方法的生产率低。对此,本发明人发明了维持原子层蒸镀薄膜的高品质并提高生产率的原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法。



技术实现要素:

技术问题

本发明所要解决的一技术问题在于,提供保障高生产率并提供高品质薄膜的原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法。

本发明所要解决的再一技术问题在于,提供可在提供空间划分方式的原子层蒸镀环境的同时可实现装置小型化(footprint减少)的原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于,提供防止原子层蒸镀气体混入的旋转类型(rotationtype)的原子层蒸镀装置及利用其的原子层蒸镀方法。

本发明所要解决的技术问题并不局限于上述提及的问题。

解决问题的方案

本发明一实施例的原子层蒸镀装置可包括:供气模块,用于同时向蒸镀对象基板的不同区域喷射包含源气体、吹扫气体及反应气体的原子层蒸镀气体;以及载物台,设置于上述供气模块的一侧,用于直线移送上述蒸镀对象基板,随着通过上述载物台使上述蒸镀对象基板沿着上述直线被移送一个循环,来使2层以上的原子层蒸镀于上述蒸镀对象基板。

根据一实施例,上述供气模块可包括:源气体供给部,用于喷射上述源气体;用于供给上述吹扫气体的第一吹扫气体供给器、第二吹扫气体供给部及第一外侧吹扫气体供给部、第二外侧吹扫气体供给部;以及用于喷射上述反应气体的第一反应气体供给部及第二反应气体供给部,沿着上述蒸镀对象基板的直线移送路径,按上述第一外侧吹扫气体供给部、上述第一反应气体供给部、第一吹扫气体供给部、上述源气体供给部、上述第二吹扫气体供给部及上述第二反应气体供给部、上述第二外侧吹扫气体供给部的顺序配置。

根据一实施例,上述供气模块可包括:源气体供给部,用于喷射上述源气体;吹扫气体供给部,用于供给上述吹扫气体;以及反应气体供给部,用于喷射上述反应气体,在上述反应气体供给部与上述吹扫气体供给部之间或在上述源气体供给部与上述吹扫气体供给部之间设置用于排出反应气体或源气体的排气口。

根据一实施例,用于排出上述反应气体的排气口与上述反应气体供给部相邻配置,从而向与上述蒸镀对象基板相反的方向排出上述反应气体,用于排出上述源气体的排气口与上述源气体供给部相邻配置,从而向与上述蒸镀对象基板相反的方向排出上述源气体。

根据一实施例,上述载物台包括:第一杆及第三杆,沿着第一方向直线延伸;以及第二杆及第四杆,沿着第二方向直线延伸,上述第一杆至第四杆构成闭合路径。

根据一实施例,上述供气模块由多个子供气模块构成,上述子供气模块以规定角度配置成环形,多个上述子供气模块包括多个供气部,多个上述供气部以用于喷射上述反应气体的第一反应气体供给部、用于喷射上述吹扫气体的第一吹扫气体供给部、用于喷射上述源气体的源气体供给部、用于喷射上述吹扫气体的第二吹扫气体供给部以及用于喷射上述反应气体的第二反应气体供给部的顺序进行配置,同时向上述蒸镀对象基板的不同区域喷射包含上述源气体、上述吹扫气体及上述反应气体的原子层蒸镀气体,多个上述子供气模块还包括向多个上述子供气模块的两端喷射上述吹扫气体的多个外围吹扫气体供给部。

根据一实施例,上述供气模块由供给不同源气体的多个子气体模块构成,随着通过上述载物台移送上述蒸镀对象基板,在上述蒸镀对象基板形成不同的多个薄膜。

本发明一实施例的原子层蒸镀方法可包括:在构成为闭合路径的载物台上,直线移送蒸镀对象基板,通过用于向上述蒸镀对象基板供给原子层蒸镀气体的供气模块来蒸镀第一原子层的步骤;以及追加移送上述蒸镀对象基板,通过上述供气模块在上述蒸镀对象基板蒸镀第二原子层的步骤,在使上述蒸镀对象基板沿着上述闭合路径移送一个循环的情况下,在上述蒸镀对象基板蒸镀2层以上的原子层。

本发明另一实施例的原子层蒸镀方法可包括:第一步骤,在具有闭合路径的载物台上,向第一方向移送包括第一蒸镀对象基板及第二蒸镀对象基板的多个蒸镀对象基板,通过第一供气模块来在上述第一蒸镀对象基板蒸镀第一原子层,并且通过与上述第一供气模块隔开配置的第二供气模块来在上述第二蒸镀对象基板蒸镀第二原子层;以及第二步骤,向与上述第一方向相反的第二方向移送多个上述蒸镀对象基板,通过上述第一供气模块来在上述第一蒸镀对象基板追加蒸镀上述第一原子层,通过上述第二供气模块来在上述第二蒸镀对象基板追加蒸镀第二原子层。

根据另一实施例,上述第一原子层与上述第二原子层可为相同种类的原子层。

根据另一实施例,上述第一原子层与上述第二原子层可为不同种类的原子层。

根据另一实施例,在执行上述第二步骤之后,还可包括第三步骤,在上述第三步骤中,向上述第一方向移送多个上述蒸镀对象基板,通过上述第二供气模块来在上述第一蒸镀对象基板蒸镀上述第二原子层,并且通过与上述第二供气模块隔开配置的第三供气模块来在上述第二蒸镀对象基板蒸镀第三原子层。

根据另一实施例,上述第一原子层及上述第三原子层为相同种类的原子层,上述第二原子层为与上述第一原子层及第三原子层不同种类的原子层。

发明的效果

本发明实施例的原子层蒸镀装置包括:供气模块,用于同时向蒸镀对象基板的不同区域喷射包含源气体、吹扫气体及反应气体的原子层蒸镀气体;以及载物台,设置于上述供气模块的一侧,用于直线移送上述蒸镀对象基板,可随着通过上述载物台使上述蒸镀对象基板沿着上述直线被移送一个循环(cycle),来使2层以上的原子层蒸镀于上述蒸镀对象基板。即,本发明一实施例的原子层蒸镀装置能够以即使在使蒸镀对象基板被移送一个循环的情况下也可蒸镀2层以上的原子层的方式提高生产率。

并且,本发明一实施例的原子层蒸镀装置还可包括在反应气体供给部与上述吹扫气体供给部之间或在上述源气体供给部与上述吹扫气体供给部之间设置的用于排出反应气体或源气体的排气口。由此,本发明一实施例的排气口可使通过移送蒸镀对象基板而产生的气流有可能引起的原子层蒸镀气体的混入最小化,因此,可提供高品质薄膜。

本发明实施例的效果并不局限于上述效果。

附图说明

图1为用于说明本发明第一实施例的原子层蒸镀装置的图;

图2为用于说明本发明第一实施例的原子层蒸镀装置的a-a′剖面的图;

图3为用于说明本发明第二实施例的原子层蒸镀装置的图;

图4为用于说明本发明第二实施例的原子层蒸镀装置的b-b′剖面的图;

图5为用于说明本发明第三实施例的原子层蒸镀装置的图;

图6为用于说明本发明第一实施例的原子层蒸镀方法的图;

图7及图8为用于具体说明本发明第一实施例的原子层蒸镀方法的图;

图9为用于说明本发明第二实施例的原子层蒸镀方法的图;

图10至图12为用于具体说明本发明第二实施例的原子层蒸镀方法的其他图。

具体实施方式

以下,参照附图,详细说明本发明的优选实施例。但是,本发明的技术思想并不局限于在此说明的实施例,而是可具体化为其他实施方式。反而,在此介绍的实施例所揭示的内容为使本发明完整并向本发明所属技术领域的普通技术人员充分传递本发明的思想而提供。

在本说明书中,在被提及为一个结构要素位于其他结构要素上的情况下,意味着可直接形成于其他结构要素或者在之间隔着第三结构要素。并且,在图中,形状及区域的大小或厚度为了技术内容的有效说明而放大。

并且,在本说明书的多种实施例中,第一、第二、第三等的术语为了记述多种结构要素而使用,这些结构要素并不局限于上述术语。这些术语仅用于区分两种结构要素。因此,在一实施例的第一结构要素可在其他实施例被提及为第二结构要素。在此说明并例示的各个实施例包括此外的补充实施例。并且,在本说明书中,“和/或”包含在前后罗列的结构要素中的至少一个。

在说明书中,只要在文脉中并未明确表示,单数的表现包括复数的表现。并且,“包括”或“具有”等的术语用于指定在说明书中记载的特征、数字、步骤、结构要素或这些的组合,而并非排除一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、结构要素或这些组合的存在或附加可能性。并且,在本说明书中,“连接”均包括多个结构要素的直接连接或间接连接。

并且,在以下说明本发明的过程中,在判断为相关的公知功能或结构的具体说明使本发明的主旨不清楚的情况下,将省略对其的详细说明。

本发明第一至第三实施例的原子层蒸镀装置可形成多种原子层。例如,可以为在金属薄膜层、氧化物薄膜层、氮化物薄膜层、碳化物薄膜层、硫化物薄膜层中的至少一个薄膜层。根据一实施例,用于形成金属薄膜层的源气体为三甲基铝(tma,trimethylaluminium)、三乙基铝(tea,triethylaluminium)及二甲基氯化铝(dmacl,dimethylaluminumchloride)中的一种,反应气体为氧气及臭氧中的一种。在此情况下,吹扫气体可使用氩(ar)或氮(n2)、氦(he)中的一种气体或两种以上的混合气体。根据另一实施例,用于形成硅薄膜层的源气体可以为硅烷(silane,sih4)、二硅烷(disilane,si2h6)及四氟化硅(sif4)中的一种,反应气体为氧气及臭氧中的一种。在此情况下,吹扫气体可使用氩(ar)或氮(n2)、氦(he)中的一种气体或两种以上的混合气体。在此情况下,源气体、吹扫气体、反应气体并不局限于此,可根据本发明所属技术领域的普通技术人员的要求来变更。以下,参照图1及图2,说明本发明第一实施例的原子层蒸镀装置。

图1为用于说明本发明第一实施例的原子层蒸镀装置的图。图2为用于说明本发明第一实施例的原子层蒸镀装置的a-a′剖面的图。尤其,图2示出图1的w1位于供气模块100下侧的剖视图。

参照图1及图2,本发明第一实施例的原子层蒸镀装置10可包括:供气模块100,用于同时向蒸镀对象基板的不同区域喷射包含源气体、吹扫气体及反应气体的蒸镀气体;以及载物台180,设置于上述供气模块100的一侧,例如,设置于下侧,用于沿着直线方向移送上述蒸镀对象基板w1、w2、w3、w4。以下,详细说明各个结构。

参照图1,上述供气模块100对载物台180的中心线,例如,y轴(或x轴)对称。即,上述供气模块100通过载物台180的中心线来在载物台180的一端与另一端之间形成为一体。例如,上述供气模块100可向宽度方向覆盖后述的第一杆180及第三杆184。

上述载物台180可包括:第一杆180及第三杆184,沿着y轴方向延伸;以及第二杆182及第四杆186,沿着x轴方向延伸。上述第一杆180至第四杆186可构成闭合路径(closedpath)。例如,上述第一杆180至第四杆186可配置成“口”形状。

可在上述第一杆180至第四杆186上形成沿着上述第一杆180至第四杆186移动的放置部(未图示)。对此,蒸镀对象基板在设置于放置部的状态下,可沿着上述第一杆180至第四杆186移送。

更具体地,上述载物台180可沿着上述杆180、182、184、186向直线方向移送蒸镀对象基板w1、w2、w3、w4,例如,沿着-y轴方向移送蒸镀对象基板。由此,在使蒸镀对象基板沿着上述杆180、182、184、186被移送一个循环的情况下,两次通过上述供气模块100的下方。由此,在通过上述供气模块100的左端和右端下方的期间,在蒸镀对象基板可蒸镀可分别蒸镀原子层薄膜。

根据一实施例,上述蒸镀对象基板w1、w2、w3、w4可按不同速度移送。

在参照图1的例中,多个杆所构成的闭合路径为“口”,也可以呈不相同的形状。并且,蒸镀对象基板为如晶元的圆形,也可以为其他形状。

参照图2,本发明第一实施例的供气模块100可包括:源气体供给部132b,用于喷射源气体;第一吹扫气体供给部110a及第二吹扫气体供给部110b,用于供给吹扫气体;以及第一反应气体供给部132a及第二反应气体供给部132c,用于喷射反应气体。并且,上述供气模块100还可包括配置于上述供气模块100的两端的第一外围吹扫气体供给部115a及第二外围吹扫气体供给部115b。

根据一实施例,上述源气体供给部132b、上述第一吹扫气体供给部110a及第二吹扫气体供给部110b、上述第一反应气体供给部132a及第二反应气体供给部132c可沿着蒸镀对象基板的移送方向配置。

具体地,可按上述第一外围吹扫气体供给部115a、上述第一反应气体供给部132a、第一吹扫气体供给部110a、源气体供给部132b、第二吹扫气体供给部110b、第二反应气体供给部132c及上述第二外围吹扫气体供给部115b的顺序配置。

上述第一外围吹扫气体供给部115a及第二外围吹扫气体供给部115b及上述第一吹扫气体供给部110a及第二吹扫气体供给部110b从吹扫气体供给源150接收吹扫气体,朝向蒸镀对象基板喷射所接收的吹扫气体。上述源气体供给部132b从源气体供给源140接收源气体,朝向蒸镀对象基板喷射所接收的源气体。并且,上述第一反应气体供给部132a及第二反应气体供给部132c从反应气体供给源160接收反应气体,朝向蒸镀对象基板喷射所接收的反应气体。

可在上述第一反应气体供给部132a及上述第二反应气体供给部132c的一侧配置排出喷射的反应气体的排气口。更具体地,在上述第一反应气体供给部132a的两侧可直接相邻配置排出在上述第一反应气体供给部132a喷射的反应气体的排气口134a、136a。上述排气口134a、136a向与喷射方向相反的方向回收喷射的反应气体,由此,可防止反应气体向除选择的喷射区域之外的其他区域进入。并且,在上述第二反应气体供给部132c的两侧可直接相邻配置排出在上述第二反应气体供给部132c喷射的反应气体的排气口134c、136c。上述排气口134c、136c向与喷射方向相反的方向回收喷射的反应气体,由此,可防止反应气体向除选择的喷射区域之外的其他区域进入。

可在上述源气体供给部132b的一侧配置排出喷射源气体的排气口。具体地,在上述源气体供给部132b的两侧可直接相邻配置排出在上述源气体供给部132b喷射的源气体的排气口134b、136b。上述排气口134b、136b与向喷射方向相反的方向回收喷射的源气体,由此,可防止源气体向除选择的喷射区域之外的其他区域进入。

根据一实施例,上述排气口134a、136a、134b、136b、134c、136c可以与杆式干泵170(bardrypump)相连通。通过驱动上述杆式干泵170,可排出通过顶部泵送(toppumping)喷射的反应气体和/或超出源气体中的基板的对应空间划分区域的反应气体和/或源气体。

以下,说明本发明第一实施例的原子层蒸镀装置的驱动方法。

上述供气模块100的各个供气部可向对应空间划分区域同时喷射气体。例如,上述第一外围吹扫气体供给部115a可向a0区域喷射吹扫气体,上述第一反应气体供给部132a可向a1区域喷射反应气体,第一吹扫气体供给部110a可向a2区域喷射吹扫气体,源气体供给部132b向a3区域喷射源气体,第二吹扫气体供给部110b向a4区域喷射吹扫气体,第二反应气体供给部132c向a5区域喷射反应气体,上述第二外围吹扫气体供给部115b向a6区域喷射吹扫气体。这些气体可同时喷射。

在此情况下,配置于上述第一反应气体供给部132a的两侧的排气口134a、136a可向与喷射方向相反的方向排出向a1区域外侧进入的反应气体,配置于上述源气体供给部132b的两侧的排气口134b、136b向与源气体喷射方向相反的方向排出向a3区域进入的源气体,配置于上述第二反应气体供给部132c的两侧的排气口134c、136c可排出向a5区域外侧进入的反应气体。由此,防止蒸镀气体之间的混入,因此可提供高品质薄膜。

沿着载物台180,向d1方向移送蒸镀对象基板w1,若进入到供气模块100左端下侧,则会依次通过a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6区域。由此,蒸镀对象基板w1的各个区域通过a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6区域并可接收源气体、吹扫气体、反应气体、吹扫气体。因此,在蒸镀对象基板w1可蒸镀原子层薄膜。尤其,若使蒸镀对象基板w1沿着杆所构成的闭合路径被移送一个循环,则蒸镀对象基板w1经过两次供气模块100,因此,2层的原子层蒸镀于上述蒸镀对象基板。

在此情况下,上述蒸镀对象基板w1沿着直线路径移送,因此,在上述蒸镀对象基板w1前部面蒸镀均匀的原子层。即,与上述蒸镀对象基板w1的位置无关地,可均匀地提供并接收原子层蒸镀气体,因此,在上述蒸镀对象基板w1蒸镀均匀地原子层。

并且,本发明第一实施例的原子层蒸镀装置可提供连续原子层蒸镀工序。为了顺畅地进行原子层蒸镀,反应气体供给时间为源气体供给时间的2倍左右。这是因为需要蒸镀对象基板的源气体与反应气体进行反应所需要的时间。根据本发明的第一实施例,通过第一杆上的源气体供给部的蒸镀对象基板经过上述第一杆上的第二反应气体供给部,随着蒸镀对象基板追加移送,通过位于第三杆的供气模块的反应气体供给部。即,在位于第一杆的供气模块接收源气体及反应气体的蒸镀对象基板,位于第三杆的供气模块追加喷射反应气体,因此,可提供用于反应气体蒸镀的充分工序时间。由此,可提供高品质薄膜,因此,可连续移送蒸镀对象基板,从而可提高生产率。

并且,本发明第一实施例的原子层蒸镀装置可通过第一及第二外围吹扫气体供给部115a、115b,可使因蒸镀对象基板的移动而产生的气体的混合现象最小化。在上述第一反应气体供给部132a外侧配置上述第一外围吹扫气体供给部115a,因此,可防止在上述第一反应气体供给部132a喷射的反应气体向上述供气模块100的外侧提供。并且,在上述第二反应气体供给部132c外侧配置上述第二外围吹扫气体供给部115b,因此,可防止在上述第二反应气体供给部132c喷射的反应气体向上述供气模块100的外侧提供。由此,即使通过蒸镀对象基板的移送生成气流,通过吹扫气体防止反应气体向不需要的方向提供。即,可防止位于第一杆的气体喷射模块中喷射的反应气体向其他区域,例如,第三杆上的气体喷射模块提供。因此,本发明第一实施例的原子层蒸镀装置可以使气体的混合现象最小化,因此,可提供高品质原子层薄膜。

并且,本发明第一实施例的原子层蒸镀装置在放置多个蒸镀对象基板的状态下移送,可执行空间划分方式原子层蒸镀工序。由此,以往的空间划分方式的原子层蒸镀装置对蒸镀对象基板需要装载空间、蒸镀空间、卸载空间的追加空间,但是,根据本发明第一实施例,可很大程度减少所需要的空间,因此,可实现装置的小型化(footprint)。

以上,参照图1及图2,说明了本发明第一实施例的原子层蒸镀装置。以下,参照图3及图4,说明本发明第二实施例的原子层蒸镀装置。

图3为用于说明本发明第二实施例的原子层蒸镀装置的图,图4为用于说明本发明第二实施例的原子层蒸镀装置的b-b′剖面的图。

参照图3,本发明第二实施例的原子层蒸镀装置20由第一子供气模块200a、第二子供气模块200b、第三子供气模块200c、第四子供气模块200d这四个构成。这些多个子供气模块200a、200b、200c、200d以载物台280的中心线为准对称。例如,上述4个子供气模块200a、200b、200c、200d隔着90度的相位差来配置成环形。以下,为了说明的便利,将子供气模块称为供气模块。

第一子供气模块200a、第二子供气模块200b、第三子供气模块200c、第四子供气模块200d可蒸镀相同或不同的原子层。例如,第一供气模块200a及第三供气模块200c和第二供气模块200b及第四供气模块200d能够以蒸镀不同种类原子层薄膜的方式提供原子层蒸镀气体。与此不同,第一供气模块200a及第三供气模块200c和第二供气模块200b及第四供气模块200d能够以蒸镀相同种类原子层薄膜的方式提供原子层蒸镀气体。

上述载物台280可包括:第一杆280及第三杆284,沿着y轴方向延伸;以及第二杆282及第四杆286,沿着x轴方向延伸。上述第一杆280、第二杆282、第三杆284、第四杆286可构成闭合路径。例如,上述第一杆280、第二杆282、第三杆284、第四杆286可形成“口”形状。在此情况下,上述第一供气模块200a使上述第一杆280沿着上述第一杆280的宽度方向延伸,上述第二供气模块200b使上述第二杆282沿着上述第二杆282的宽度方向延伸,上述第三供气模块200c使上述第一杆284沿着上述第三杆284的宽度方向延伸,上述第四供气模块200d使上述第四杆286沿着上述第四杆286的宽度方向延伸。

可在上述第一杆280、第二杆282、第三杆284、第四杆286上形成沿着上述第一杆280、第二杆282、第三杆284、第四杆286循环移动的放置部(未图示)。对此,蒸镀对象基板在设置于放置部的状态下,沿着上述第一杆280、第二杆282、第三杆284、第四杆286移送。

更具体地,上述载物台280沿着上述杆280、282、284、286向直线方向移送蒸镀对象基板w1、w2、w3、w4,例如,可沿着-y轴方向移送蒸镀对象基板w1、w2、w3、w4。由此,在使蒸镀对象基板沿着上述杆280、282、284、286被移送一个循环的情况下,通过供气模块200a、200b、200c、200d,因此,可蒸镀4个原子层。

根据一实施例,可按不同速度移送上述蒸镀对象基板w1、w2、w3、w4。

参照图3的例,在载物台2180放置4个蒸镀对象基板,也可以放置更多或更少的蒸镀对象基板。并且,在参照图3的例中,载物台280呈“口”形状,但也可以呈其他形状。

第一供气模块200a至第四供气模块200d的位置存在差异,且为相对应的结构,因此,以下,以第一供气模块200a为基准进行说明。

参照图4,本发明第二实施例的第一供气模块200a可包括:源气体供给部232b,用于喷射源气体;第一吹扫气体供给部210a及第二吹扫气体供给部210b,用于供给吹扫气体;以及第一反应气体供给部232a及第二反应气体供给部232c,喷射反应气体。并且,上述第一供气模块200a还可包括配置于上述第一供气模块200a的两端的第一外围吹扫气体供给部215a及第二外围吹扫气体供给部215b。

根据一实施例,上述源气体供给部232b、上述第一吹扫气体供给部210a及第二吹扫气体供给部210b、上述第一反应气体供给部232a及第二反应气体供给部232c可沿着蒸镀对象的移送方向配置。

更具体地,可按上述第一外围吹扫气体供给部215a、上述第一反应气体供给部232a、第一吹扫气体供给部210a、源气体供给部232b、第二吹扫气体供给部210b、第二反应气体供给部232c及上述第二外围吹扫气体供给部215b的顺序配置。

上述第一及第二外围吹扫气体供给部215a、215b、上述第一及第二吹扫气体供给部210a、210b从吹扫气体供给源250接收吹扫气体,朝向蒸镀对象基板喷射所提供的吹扫气体。上述源气体供给部232b从源气体供给源240接收源气体,并朝向蒸镀对象基板喷射所接受的源气体。并且,上述第一及第二反应气体供给部232a、232c从反应气体供给源260接收反应气体,并朝向蒸镀对象基板喷射所接受的反应气体。

可在上述第一反应气体供给部232a及上述第二反应气体供给部232c的一侧配置排出所喷射的反应气体的排气口。更具体地,在上述第一反应气体供给部232a的两侧可直接相邻配置用于排出从上述第一反应气体供给部232a喷射的反应气体的排气口234a、236a。上述排气口234a、236a向与喷射方向相反的方向回收所喷射的反应气体,由此,可防止反应气体进入到除所选择的喷射区域之外的其他区域。并且,在上述第二反应气体供给部232c的两侧可直接相邻配置排出在上述第二反应气体供给部232c喷射的反应气体的排气口234c、236c。上述排气口234c、236c向与喷射方向相反的方向回收所喷射的反应气体,由此,可防止反应气体进入到除所选择的区域之外的其他区域。

在上述源气体供给部232b的一侧可配置排出所喷射的源气体的排气口。更具体地,在上述源气体供给部230b的两侧直接相邻配置向与源气体喷射方向相反的方向排出从上述源气体供给部232b喷射的源气体的排气口234b、236b。上述排气口234b、236b向与喷射方向相反的方向回收所喷射的源气体,由此,可防止源气体进入到除所选择的区域之外的其他区域。

根据一实施例,上述排气口234a、236a、234b、236b、234c、236c可以与杆式干泵260相连通。通过上述杆式干泵270的驱动,排出所喷射的反应气体和/或源气体中的超出基板的对应空间划分区域的反应气体和/或源气体。

以下,说明本发明第二实施例的原子层蒸镀装置的驱动方法。

上述第一供气模块200a的各个供气部可向对应空间划分区域同时喷射气体。例如,上述第一外围吹扫气体供给部215a向a0区域喷射吹扫气体,上述第一反应气体供给部232a向a1区域喷射反应气体,第一吹扫气体供给部210a向a2区域喷射吹扫气体,源气体供给部232b向a3区域喷射源气体,第二吹扫气体供给部210b向a4区域喷射吹扫气体,第二反应气体供给部232c向a5区域喷射反应气体,上述第二外围吹扫气体供给部a6向a6区域喷射吹扫气体。

在此情况下,配置于上述第一反应气体供给部232a的两侧的排气口234a、236a可排出进入a1区域外侧的反应气体,配置于上述源气体供给部232b的两侧的排气口234b、236b可排出进入到a3区域外侧的源气体,配置于上述第二反应气体供给部232c的两侧的排气口234c、236c可排出进入到a5区域外侧的反应气体。由此,防止蒸镀气体之间的混入,因此,可提高高品质薄膜。

虽然省略了具体的说明,第二供气模块200b、第三供气模块200c、第四供气模块200d也可通过与上述第一供气模块200a相同的方法被驱动。

沿着载物台,随着使蒸镀对象基板w1向d1方向被移送,若上述蒸镀对象基板w1向第一供气模块200a下侧进入,则会依次通过a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6区域。由此,蒸镀对象基板w1的各个区域通过a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6区域并接收源气体、吹扫气体、反应气体、吹扫气体。因此,在蒸镀对象基板w1可蒸镀原子层薄膜。

尤其,若上述蒸镀对象基板w1沿着杆280、282、284、286移送1次,则蒸镀对象基板w1经过第一供气模块200a至第四供气模块200d,因此,可蒸镀4层的原子层薄膜。

在此情况下,上述蒸镀对象基板w1沿着直线路径被移送,在上述蒸镀对象基板w1前部面蒸镀均匀的原子层。即,与上述蒸镀对象基板w1的位置无关,可均匀地接收原子层蒸镀气体,因此,在上述蒸镀对象基板w1可蒸镀均匀的原子层。

并且,本发明第二实施例的原子层蒸镀装置可提供连续的原子层蒸镀工序。为了顺畅的原子层蒸镀,反应气体供给时间为源气体供给时间的2倍。这是因为需要蒸镀对象基板的源气体与反应气体进行反应所需要的时间。根据本发明的第二实施例,通过第一供气模块的源气体供给部的蒸镀对象基板经过第一供气模块的第二反应气体供给部。之后,随着蒸镀对象基板的移送,通过第二供气模块的第一反应气体供给部。即,第二供气模块向在第一供气模块接收源气体及反应气体的蒸镀对象基板追加喷射反应气体,因此,可提供用于反应气体蒸镀的充分的工序时间。由此,可提供高品质薄膜,并可连续移送蒸镀对象基板,因此,可提高生产率。

并且,本发明第二实施例的原子层蒸镀装置可通过第一外围吹扫气体供给部215a及第二外围吹扫气体供给部215b来使得因移送蒸镀对象基板而产生的气体的混合现象最小化。向上述第一反应气体供给部232a外侧配置上述第一外围吹扫气体供给部215a,因此,可防止从上述第一反应气体供给部232a喷射的反应气体向上述第一供气模块200a的外侧提供。并且,向上述第二反应气体供给部232c外侧配置上述第二外围吹扫气体供给部215b,因此,可防止从上述第二反应气体供给部232c喷射的反应气体向上述第一供气模块200a的外侧提供。由此,即使通过蒸镀对象基板的移送来生成气流,也可通过吹扫气体防止反应气体向不必要的方向提供。例如,可防止从上述第一供气模块200a喷射的反应气体向上述第二供气模块200b、第三供气模块200c、第四供气模块200d移送。因此,本发明第二实施例的原子层蒸镀装置可以使气体的混合现象最小化,因此,可提供高品质原子层薄膜。

并且,本发明第二实施例的原子层蒸镀装置随着放置多个蒸镀对象基板的状态下移送,可执行空间划分方式原子层蒸镀工序。由此,以往的空间划分方式的原子层蒸镀装置对蒸镀对象基板需要如装载空间、蒸镀空间、卸载空间的追加空间,根据本发明的第二实施例,可很大程度减少所需要的空间,因此可实现装置的小型化。

以上,参照图3及图4,说明了本发明第二实施例的原子层蒸镀装置。以下,参照图5,说明本发明第三实施例的原子层蒸镀装置。

图5为用于说明本发明第三实施例的原子层蒸镀装置的图。

参照图5,本发明第三实施例的原子层蒸镀装置30的供气模块300可包括第一供气模块300a和与上述第一供气模块300a相邻的第二供气模块300b。

上述第一供气模块300及第二供气模块300b的结构与参照上述第一实施例及第二实施例的说明相对应。即,上述第一供气模块300a及第二供气模块300b可以与第一外围吹扫气体供给部、第一反应气体供给部、第一吹扫气体供给部、源气体供给部、第二吹扫气体供给部、第二反应气体供给部及第二外围吹扫气体供给部相邻配置。并且,可在第一反应气体供给部、第二反应气体供给部及源气体供给部的两侧设置排气口。将省略对其的详细说明。

根据本发明的第三实施例,随着沿着第一杆380、第二杆382、第三杆384及第四杆386循环1次,各个蒸镀对象基板将通过第一供气模块300a、第二供气模块300b的左端及第一供气模块300a及第二供气模块300b的右端,因此,可蒸镀4层的原子层薄膜。

在本发明第三实施例中,与第一实施例之间的不同之处在于,本发明第一实施例的供气模块相邻配置。本发明第三实施例也可适用于之前所述的本发明第二实施例。在此情况下,随着使蒸镀对象基板被移送一个循环,可蒸镀8层的原子层薄膜。

以上,参照图5,说明了本发明第三实施例的原子层蒸镀装置。以下,参照图6,说明本发明第一实施例的原子层蒸镀方法。

图6为用于说明本发明第一实施例的原子层蒸镀方法的图,图7及图8为用于具体说明本发明第一实施例的原子层蒸镀方法的图。尤其,图7及图8为通过本发明第一实施例的原子层蒸镀装置体现第一实施例的原子层蒸镀方法的图。

参照图6,本发明第一实施例的原子层蒸镀方法包括在构成为闭合路径的载物台上移送蒸镀对象基板,通过向上述蒸镀对象基板供给原子层蒸镀气体的供气模块来蒸镀第一原子层的步骤s100及追加移送上述蒸镀对象基板来通过上述供气模块在上述蒸镀对象基板蒸镀第二原子层的步骤s110。为了方便说明,以蒸镀对象基板w1为基准进行说明。

参照图7,在步骤s100中,直线移送蒸镀对象基板w1(d1方向),通过在上述蒸镀对象基板w1供给原子层蒸镀气体的供气模块100蒸镀第一原子层。

即,在上述第一杆180上的蒸镀对象基板w1位于供气模块100的左端下侧(图7的(a)部分)的状态下,随着蒸镀对象基板w1的移送(d1方向),在蒸镀对象基板w1,通过上述供气模块100的左端,通过空间划分方式提供源气体、吹扫气体、反应气体及吹扫气体。由此,在上述蒸镀对象基板w1通过上述供气模块100之后(图7的(b)部分),在上述蒸镀对象基板w1可蒸镀第一原子层。

接着,参照图8,在步骤s110中,追加移送(d2方向)上述蒸镀对象基板w1,将上述蒸镀对象基板w1放置于第三杆184。对此,在通过上述供气模块100的右端的蒸镀对象基板w1提供原子层蒸镀气体,由此可在上述蒸镀对象基板w1蒸镀第二原子层。

即,在蒸镀对象基板w1位于供气模块100的右端下侧位置(图8的(a)部分)的状态下,随着蒸镀对象基板w1的移送(d2方向),在蒸镀对象基板w1,通过上述供气模块100的右端,通过空间划分方式供给源气体、吹扫气体、反应气体及吹扫气体。由此,在上述蒸镀对象基板w1通过上述供气模块100之后(图8的(b)部分),在上述蒸镀对象基板w1可蒸镀第二原子层。

即,随着蒸镀对象基板w1沿着多个杆180、182、184、186移送一循环,在蒸镀对象基板w1可蒸镀2层的原子层薄膜。

并且,蒸镀对象基板w1在供气模块的左端接收源气体之后,在从供气模块的右端再次接收源气体之前,接收2次反应气体供给,因此,在反应气体供给过程中可提供充分的时间。因此,即使是空间划分方式,也可以提供高品质薄膜。

在参照图7及图8说明的实施例中,为了说明的便利,制定了在蒸镀对象基板装载于1个载物台的情况,与此不同,4个蒸镀对象基板装载于载物台。

并且,指定本发明第一实施例的原子层蒸镀装置中体现的情况来进行了说明,本发明第一实施例的原子层蒸镀方法也可以在本发明第二及第三实施例的原子层蒸镀装置体现。当然,在第二及第三实施例的原子层蒸镀装置体现的情况下,蒸镀对象基板沿着多个杆1次循环闭合路径,由此可蒸镀4个原子层薄膜。

以上,参照图6至图8,说明了本发明第一实施例的原子层蒸镀方法。以下,参照图9至图12,说明本发明第二实施例的原子层蒸镀方法。

图9为用于说明本发明第二实施例的原子层蒸镀方法的图。图10至图12为用于具体说明本发明第二实施例的原子层蒸镀方法的其他图。尤其,图10至图12为通过本发明第二实施例的原子层蒸镀装置来体现第二实施例的原子层蒸镀方法的图。

参照图9,本发明第二实施例的原子层蒸镀方法可包括:第一步骤s200,在具有闭合路径的载物台上,向第一方向移送包括第一蒸镀对象基板及第二蒸镀对象基板的多个蒸镀对象基板,通过上述供气模块,在上述第一蒸镀对象基板蒸镀第一原子层,并且通过与上述第一供气模块隔开配置的第二供气模块来在上述第二蒸镀对象基板蒸镀第二原子层;以及第二步骤s210,向与上述第一方向相反的第二方向移送多个上述蒸镀对象基板,通过上述第一供气模块,在上述第一蒸镀对象基板追加蒸镀上述第一原子层,通过上述第二供气模块,在上述第二蒸镀对象基板追加蒸镀第二原子层。

参照图10,在步骤s200中,随着上述第一杆280上的蒸镀对象基板w1沿着第一方向(r1方向,逆时针方向)直线移送,在上述第一蒸镀对象基板w1,通过第一供气模块200a蒸镀第一原子层,在上述第二蒸镀对象基板w2,通过与上述第一供气模块200a沿着环形方向隔开的第二供气模块200b同时蒸镀第二原子层。

即,在蒸镀对象基板w1位于第一供气模块200a的上侧第一供气模块200a基准+y方向(图10的(a)部分)的状态下,蒸镀对象基板w1沿着逆时针方向移送,通过上述第一供气模块200a,源气体、吹扫气体、反应气体及吹扫气体通过空间划分方式向蒸镀对象基板w1提供。由此,在上述蒸镀对象基板w1通过上述第一供气模块200a之后(图10的(b)部分),在上述蒸镀对象基板w1蒸镀第一原子层。

并且,在蒸镀对象基板w2位于第二供气模块200b的左侧(以第二供气模块200b基准的–x方向)的情况下,蒸镀对象基板w2向逆时针方向移送,通过上述第二供气模块200b,源气体、吹扫气体、反应气体及吹扫气体通过空间划分方式向蒸镀对象基板w2提供。由此,在上述蒸镀对象基板w2通过上述第二供气模块200b之后(图10的(b)部分),在上述蒸镀对象基板w2可蒸镀第二原子层。在此情况下,上述第一及第二原子层可同时蒸镀。

在此情况下,在上述第一供气模块200a与上述第二供气模块200b喷射相同气体的情况下,上述第一及第二原子层可以为相同种类的原子层。与此不同,在上述第一供气模块200a与上述第二供气模块200b喷射不同种类的气体的情况下,上述第一及第二原子层可以为不同种类的原子层。

此外,蒸镀对象基板w3也沿着杆移送,在蒸镀对象基板w3、w4也可蒸镀原子层薄膜。

参照图11,在步骤s210中,上述蒸镀对象基板向与第一方向相反的第二方向(顺时针方向)移送(r2方向),在上述第一蒸镀对象基板,通过上述第一供气模块追加蒸镀上述第一原子层,在上述第二蒸镀对象基板,通过上述第二供气模块追加蒸镀第二原子层。

即,步骤s210在步骤s200之后执行,第一蒸镀对象基板w1再次通过第一供气模块200a,由此追加蒸镀第一原子层,第二蒸镀对象基板w2再次通过第二供气模块200b,由此追加蒸镀第二原子层。步骤s210中,上述第一供气模块200a和上述第二供气模块200b在喷射不同种类的气体的情况下尤其有用。更具体地,在第一蒸镀对象基板w1蒸镀2层第一原子层,在第二蒸镀对象基板w2蒸镀与第一原子层不相同的第二原子层。在此情况下,第一追加原子层及第二追加原子层可同时蒸镀。

之后,反复执行步骤s200,在上述第一蒸镀对象基板w1再次蒸镀第一原子层,在上述第二蒸镀对象基板w2再次蒸镀第二原子层。本步骤可以省略。

之后,上述蒸镀对象基板可向作为第一方向的逆时针方向追加移送。参照图12,通过追加移送,在蒸镀对象基板w1位于(图12的(a)部分)第二供气模块200b的左侧(以第二供气模块200b基准的–x方向)的状态下,向逆时针方向移送,通过上述第二供气模块200b,源气体、吹扫气体、反应气体及吹扫气体通过空间划分方式向蒸镀对象基板w1提供。由此,在上述蒸镀对象基板w1通过上述第二供气模块200b之后(图12的(b)部分),在上述蒸镀对象基板w1可蒸镀第二原子层。

并且,在蒸镀对象基板w2位于(图12的(a)部分)第三供气模块200c的下侧(以第三供气模块200c基准的–y方向)的状态下,向逆时针方向移送,通过上述第三供气模块200c,源气体、吹扫气体、反应气体及吹扫气体通过空间划分方式向蒸镀对象基板w2提供。由此,在上述蒸镀对象基板w2通过上述第三供气模块200c之后(图12的(b)部分),在上述蒸镀对象基板w2可蒸镀第三原子层。在此情况下,第三原子层可同时向第二原子层蒸镀。

上述第一供气模块200a和上述第三供气模块200c喷射不同蒸镀气体,上述第二供气模块200b可喷射与上述第一供气模块200a和上述第三供气模块200c不同的蒸镀气体。由此,第一原子层及第三原子层为相同原子层,第二原子层为与第一原子层及第三原子层不相同的原子层。在此情况下,第四供气模块200d可喷射与上述第二供气模块200b不相同的蒸镀气体。

根据本发明第二实施例的原子层蒸镀方法,在可简单形成不同原子层的方面提供便利性。即,第一供气模块和第三供气模块与第二供气模块和第四供气模块可提供不同原子层蒸镀气体。由此,在一个腔室内,不同原子层蒸镀于蒸镀对象基板。

并且,例如,第一蒸镀对象基板往复通过第一供气模块,在第一蒸镀对象基板蒸镀第一原子层之后,第一蒸镀对象基板通过第二供气模块,由此,与第一原子层种类不同的第二原子层蒸镀于第一原子层。由此可蒸镀混合原子层。上述混合原子层可由第一无机层、第二无机层形成,也可以由无机层、有机层形成,也可以由有机层、无机层形成,也可以由第一有机层、第二有机层形成。

与此不同,上述第一供气模块200a、第二供气模块200b、第三供气模块200c及第四供气模块200d分别提供种类不同的原子层蒸镀气体,上述第一供气模块200a、第二供气模块200b、第三供气模块200c及第四供气模块200d可提供种类相同的原子层。

以上,使用优选实施例详细说明本发明,本发明的范围并不局限于特定实施例,通过附加的发明要求保护范围解释。并且,只要是本发明所属技术领域中的普通技术人员,在不超出本发明的范围的情况下可进行多种修改和变形。

产业上的可利用性

本发明实施例的原子层蒸镀装置及原子层蒸镀方法作为半导体、显示器、能量元件的蒸镀技术适用。

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