喷头及基板处理装置的制作方法

1.本发明涉及喷头及基板处理装置，更具体来说，涉及能防止反应气体吸附到腔体内壁或内部部件等上的喷头及基板处理装置。


背景技术：

2.半导体装置在硅基板上具有多层(layers)，这些层通过蒸镀工序蒸镀到基板上。这些蒸镀工序具有多种重要的因素，这些因素对于评价蒸镀膜及选择蒸镀方法很重要。
3.第一因素是蒸镀膜的“品质”(quality)。“品质”表示组成(composition)，污染度(contamination levels)，缺陷密度(defect density)以及机电特性(mechanical and electrical properties)。膜的组成可根据蒸镀条件而发生变化，这对于获得特定组成(specific composition)非常重要。
4.第二因素是横跨晶片的均匀厚度(uniform thickness)。特别是，在形成台阶(step)的非平面(nonplanar)形状的图案上部蒸镀的膜的厚度非常重要。关于蒸镀膜的厚度是否均匀，可通过由台阶部分蒸镀的最小厚度除以蒸镀于图案上表面的厚度所得的值定义的阶梯覆盖率(step coverage)进行判断。
5.与蒸镀关联的另一因素是空间填充(filling space)。空间填充包括缝隙填充(gap filling)，该缝隙填充表示将金属线之间用含氧化膜的绝缘膜填充。缝隙是为了将金属线进行物理及电绝缘而提供的。
6.在这些因素中，均匀度是与蒸镀工序关联的重要因素之一，不均匀的膜在金属布线(metal line)上带来高电阻(electrical resistance)，增加机械破损的可能性。
7.另一方面，蒸镀工序是在腔体内实施，在该腔体内放置基板，在基板被支撑在基座上的状态下，通过设在基板上部的喷头向腔体内部供应反应气体来实施蒸镀工序。这时，反应气体中一部分吸附到腔体内壁或内部部件上，当持续吸附时，一部分脱离而流入基板，不仅如此，当被吸附物质的厚度增加时，腔体内部的热分布发生歪曲，成为不均匀薄膜的原因。
8.【在先技术文献】
9.【专利文献】
10.(专利文献0001)韩国公开特许公报2008-0015754(2008.2.20.)


技术实现要素：

11.所要解决的技术课题
12.本发明的目的在于，提供一种能防止反应气体吸附到腔体内壁或内部部件等上的喷头及基板处理装置。
13.本发明的另一目的在于，提供一种可确保均匀薄膜的喷头及基板处理装置。
14.本发明的其他目的，将在后述的详细说明的附图变得更加明确。
15.课题解决方案
16.根据本发明的一实施例的基板处理装置，包括：腔体，用于对基板实施工序；基座，设在上述腔体内部，用于支持上述基板；及喷头，设在上述基座的上部，上述喷头具有：多个内侧喷射孔，形成在与上述基板的上部对应的内侧区域，且朝向下部喷射反应气体；及多个外侧喷射孔，形成在与上述内侧区域的外侧对应的外侧区域，且沿着上述腔体的内壁喷射惰性气体。
17.上述喷头可具有从上表面凹陷形成的收容空间，上述收容空间被设在上述收容空间内的挡板划分为位于上部的流入空间和位于下部的扩散空间，上述流入空间具有：内侧流入空间，与上述多个内侧喷射孔对应，流入上述反应气体；以及外侧流入空间，与上述多个外侧喷射孔对应，流入上述惰性气体。
18.上述反应气体及上述惰性气体可在上述扩散空间内扩散。
19.上述挡板可具有环形隔壁，该环形隔壁划分上述内侧流入空间和上述外侧流入空间。
20.上述基板处理装置还包括腔体盖，该腔体盖设在喷头的上部，将上述收容空间从外部隔离，上述腔体盖具有连通到上述内侧流入空间的内侧气口和与上述外侧流入空间连通的外侧气口。
21.上述内侧区域具有与上述基板对应的大小。
22.根据本发明的一实施例的喷头，设在基板的上部，具有：多个内侧喷射孔，形成于与上述基板的上部对应的内侧区域，朝向下部喷射反应气体；及多个外侧喷射孔，形成于与上述内侧区域的外侧对应的外侧区域，沿着上述腔体的内壁喷射惰性气体。
23.发明效果
24.根据本发明的一实施例，沿着腔体的内壁喷射惰性气体，由此能够防止反应气体吸附到腔体的内壁或内部部件等上。尤其是，由于反应气体和惰性气体在喷头内同时扩散后喷射，所以反应气体和惰性气体能够以均匀的压力喷射。
附图说明
25.图1是大体示出基于本发明的一实施例的基板处理装置的截面图。
26.图2是示出图1所示的喷头的图。
27.图3是示出图1所示的挡板的图。
28.图4是示出图1所示的腔室盖的图。
29.图5是示出图1所示的基板处理装置内的气体流动的图。
30.图6是示出基于本发明的一实施例的基板处理结果随惰性气体的供应量的异物量的图表。
31.图7是示出基于本发明的一实施例的基板处理结果随惰性气体的供应量的薄膜的厚度偏差的图表。
具体实施方式
32.下面，参考图1～图7，对本发明的优选实施例进行更加详细的说明。本发明的实施例可以变形为多种形态，本发明的范围不应解释为限定于下面说明的实施例。本实施例是为了向本领域的技术人员进一步详细说明本发明而提供的。因此，为了强调更加清楚的说
明，图中所示的各要素的形状有可能夸张表示。
33.下面，以蒸镀装置为例进行说明，但是本发明不限定于此，可应用于利用反应气体处理基板的多种工序。
34.图1是示出基于本发明的一实施例的基板处理装置的截面图。如图1所示，基板处理装置10包括腔体12及腔体盖14。腔体12是上部开放的形状，在一侧具有基板w可出入的通道13。基板w可通过通道13出入腔体12的内部，闸阀(未图示)设在通道13的外部，可对通道13进行开放或封闭。
35.在腔体12内部具有工序空间用于对基板w实施工序，工序空间大体具有圆柱状形状。但是，如前所述，通道13用于基板w的出入，工序空间以中心为基准形成非对称，因此，可能会导致工序的不均匀，然而，通过后述的惰性气体随着腔体12的内壁流下而将基板w的外围从外部切断，由此提供虚拟的工序空间，通过使如上所述的非对称因素对工序造成的影响最小化，能够将工序空间调整为接近于对称。
36.腔体盖14对腔体12的开放的上部进行开闭。当腔体盖14封闭腔体12的开放的上部时，腔体12及腔体盖14形成从外部封闭的内部空间。腔体盖14具备气口15、16，该气口15、16与后述的喷头20的上部流入空间43、47连通，反应气体通过气口15供应到内侧流入空间47，惰性气体通过气口16被供应到外侧流入空间43。
37.基座30设在腔体12的内部，基板w设在基座30的上部。基座30具备加热器(未图示)，加热器通过由外部电源施加的电流，可将基板w加热到工序温度。
38.图2是示出图1所示的喷头的图。如图1及图2所示，喷头20连接到腔体盖14的下部，喷头20包括：平板形状的喷射部20b；以及法兰部20a，设在喷射部20b的外侧，固定于腔体盖14上。
39.喷射部20b从腔体盖14分隔配置，收容空间形成在腔体盖14和喷射部20b之间。喷射部20b具备多个喷射孔，后述的反应气体及惰性气体通过喷射孔喷射。反应气体可包括如硅烷(sih4)或二氯硅烷(sih2cl2)那样的前驱气体。此外，可包括如乙硼烷(b2h6)或磷烷(ph3)那样的掺杂剂源气体。惰性气体可包括氮气(n2)或规定的其他惰性气体。
40.反应气体与基板w反应而实施工序，之后通过设在基座30的下部的排气口(未图示)排出到外部。为了强制排出反应气体，可提供排气泵(未图示)。
41.图3是示出图1所示的挡板的图。如图1所示，一对挡板具有相同的结构和形状，设在喷头20的收容空间内。只要能够实现下面说明的功能，就可以具有与此不同的结构和形状，也可以与本发明不同，设置三个以上挡板。
42.如图1所示，挡板42、44设在喷头20的收容空间内，收容空间通过挡板42、44，划分成上部流入空间43、47、下部流入空间41、45及扩散空间21。在本实施例中，在扩散空间21内没有划分用于反应气体/惰性气体的空间。但是，与此不同，也可以划分用于扩散反应气体/惰性气体的空间来限制扩散。
43.如图3所示，挡板44具备：平板形状的板44b；以及法兰44a，设在板44b的外侧，固定于喷头20的法兰部20a。板44b从腔体盖14及喷射部20b隔开距离配置，同样，挡板42的板也从腔体盖14及喷射部20b隔开距离配置。因此，扩散空间21形成在挡板42和喷射部20b之间，下部流入空间41、45形成在挡板42的上部，上部流入空间43、47形成在挡板44的上部。
44.板44b具备多个喷射孔，如后所述，流入上部流入空间43、47的反应气体及惰性气
体通过喷射孔向下部流入空间41、45移动，之后，通过形成于挡板42的多个喷射孔可向扩散空间21移动。
45.隔壁48是环状，设在板44b的上表面，接触腔体盖1将上部流入空间43、47划分为外侧流入空间43及内侧流入空间47。
46.图4是示出图1所示的腔室盖的图。腔体盖14具备后述的内侧气口15及外侧气口16，内侧气口15位于腔体盖14的中央，外侧气口16以内侧气口15为中心形成90度等角配置于外侧。但是，与本实施例不同，外侧气口16可以是5个以上或3个以下，优选以等角配置。内侧气口15与内侧流入空间47连通，反应气体通过内侧气口15流入内侧流入空间47，外侧气口16与外侧流入空间43连通，惰性气体通过外侧气口16流入外侧流入空间43。
47.图5是示出图1所示的基板处理装置内的气体流动的图。下面，图1及图5，如下说明经由喷头的蒸镀工序。
48.首先，反应气体通过内侧气口15流入内侧流入空间47之后，经由内侧流入空间45向扩散空间21移动，惰性气体通过外侧气口16流入外侧流入空间43之后，经由外侧流入空间41向扩散空间21移动。
49.一方面，喷头20的喷射部20b可划分为内侧区域/外侧区域，内侧区域表示位于基板w的上部的圆形空间，外侧区域表示位于内侧区域外围的环形空间。
50.扩散空间21内的反应气体通过形成于内侧区域的喷射孔喷射到基板w的上部，蒸镀到基板上。扩散空间21内的惰性气体通过形成于外侧区域的喷射孔喷射，沿着腔体12的内壁流动，不仅切断反应气体朝向腔体内壁移动，如前所述，从外部切断基板w的外围以提供虚拟的工序空间，使得如上所述的非对称要素对工序造成的影响最小化，能够将工艺空间调节为接近对称。
51.图6是示出基于本发明的一实施例的基板处理结果随惰性气体的供应量的异物量的图表。如图6所示，反应气体在向腔体内壁移动时吸附到腔体的内壁，被吸附的物质脱离腔体内壁，成为污染基板w的原因。但是，在惰性气体沿着腔体的内壁流动时，能够切断反应气体朝向腔体内壁移动，由此能够根本上切断异物。
52.图7是示出基于本发明的一实施例的基板处理结果随惰性气体的供应量的薄膜的厚度偏差的图表。在惰性气体沿着腔体的内壁流动时，通过由惰性气体将基板w的外围从外部切断，由此提供接近对称的虚拟的工序空间，如图7所示，能够确保蒸镀均匀度。
53.一方面，反应气体及惰性气体可在扩散空间21内扩散，反应气体及惰性气体可按照各自的喷射压力在扩散空间21内稍微混合，但是这并不表示其完全混合。尤其是，反应气体及惰性气体根据压力差，在扩散空间21内占有的区域的大小可能会不同，由此，能够调节喷射反应气体的喷射孔和喷射惰性气体的喷射孔。
54.虽然通过优选实施例详细说明了本发明，但是与此不同形态的实施例也是有可能的。因此，下面记载的权利要求的技术思想和范围不限于优选实施例。