膜形成装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在基底上产生膜的膜形成装置。
【背景技术】
[0002]例如在等离子体增强原子层沉积(PE-ALD)或者原子层沉积(ALD)中，通过莲蓬式喷头的气体被供给至基座上的基底。US2005/0229848A1公开了具有莲蓬式喷头的膜形成装置，在所述莲蓬式喷头中形成有两个独立流道的。
[0003]其中形成有第一通道和第二通道的莲蓬式喷头被如下所述地使用。首先，经由第一通道供给的第一气体被提供至基底。在第一气体的供应后，只引起吹扫用的气体流过第一通道，从而吹扫第一通道。接下来，经由第二通道供给的第二气体被提供至基底。在第二气体的供应后，只引起吹扫用的气体流过第二通道，从而吹扫第二通道。重复这样的操作结果以交替地向基底供给第一气体和第二气体。
[0004]当第一气体供给至基底时如果第二气体残留在第二通道中，或者当第二气体供给至基底时如果第一气体残留在第一通道中，在膜形成质量方面出现恶化。需要增加用于避免膜形成质量恶化的吹扫时间。为了避免这一缺点，优选形成能够被快速吹扫的第一通道和第二通道。
【发明内容】
[0005]本发明已经成功地解决了上述问题，并且本发明的目的在于提供一种具有能够快速吹扫气流通道的莲蓬式喷头的膜形成装置。
[0006]本发明的特征和优势可总结如下。
[0007]根据本发明的一个方案，膜形成装置包括基座和莲蓬式喷头，所述莲蓬式喷头设置在所述基座的上方并且具有形成在其中的第一通道和独立于所述第一通道的第二通道，其中所述第一通道通过设置有被第一上壁和第一下壁包围并且水平延伸的第一空腔、形成在所述第一上壁中的第一细孔以及形成在所述第一下壁中的多个第二细孔而形成为贯穿所述莲蓬式喷头，所述第一上壁的在竖直方向上的高度随着与所述第一细孔的距离的增加而减小，所述第一下壁的在竖直方向上的高度是恒定的，所述第二通道通过设置有被第二上壁和第二下壁包围并且水平延伸的第二空腔、形成在所述第二上壁中的第三细孔以及形成在所述第二下壁中的多个第四细孔而形成为贯穿所述莲蓬式喷头，所述第二上壁的在竖直方向上的高度随着与所述第三细孔的距离的增加而减小，并且所述第二下壁的在竖直方向上的高度是恒定的。
[0008]本发明的其他和进一步的目的、特征以及优势将从下面的描述中更充分地呈现。
【附图说明】
[0009]图1为根据第一实施例的膜形成装置的一部分的剖面立体图；
[0010]图2为基板的仰视图；
[0011]图3为根据第一实施例的膜形成装置剖面图；
[0012]图4为基板的一部分的放大图；
[0013]图5为沿着图4中的线V-V剖切的剖面图；
[0014]图6为用于说明使用根据第一实施例的膜形成装置的膜形成方法的图解；
[0015]图7为根据比较例的膜形成装置的剖面图；
[0016]图8不出了1?拟结果；
[0017]图9为示出了模拟第二气体的浓度所处的位置的图解；
[0018]图10示出了模拟结果；
[0019]图11为根据第二实施例的膜形成装置的剖面图；以及
[0020]图12为根据第三实施例的膜形成装置的剖面图。
【具体实施方式】
[0021 ] 将参照附图描述本发明的实施例的膜形成装置。彼此相同或对应的部件由相同的附图标记标示，并且在某些情况下省略对它们的重复的描述。
[0022]第一实施例
[0023]图1是根据本发明的第一实施例的膜形成装置的一部分的剖面立体图。膜形成装置设置有莲蓬式喷头10。莲蓬式喷头10被设置以向基底的表面提供密度均匀的气体。莲蓬式喷头10具有基板12、中间板14以及上板16。基板12和中间板14被布置以便提供位于二者之间的间隙。上板16被放置在基板12和中间板14上。上板16使在基板12上的O形圈18压缩地变形。中间板14和上板16可形成为例如由陶瓷制成的一个一体板。
[0024]在莲蓬式喷头10中，形成有第一通道20和独立于第一通道20的第二通道30。莲蓬式喷头10因此形成为双莲蓬式喷头。第一通道20具有第一细孔20a、第一空腔20b以及多个第二细孔20c。第一细孔20a为形成在中间板14和上板16中并且竖直延伸的细孔。由于第一细孔20a，提供了从莲蓬式喷头10的上表面的中心至第一空腔20b的流道。第一空腔20b水平延伸。第一空腔20b为被作为中间板14的下表面的第一上壁22和作为基板12的上表面的第一下壁24包围的区域。
[0025]第二细孔20c为形成在基板12中并且竖直延伸的细孔。第二细孔20c将气体从第一空腔20b引领到基板12下方的区域。多个第二细孔20c在第一下壁24中等间隔地形成。因此，第一通道20通过设置有第一空腔20b、形成在第一上壁22中的第一细孔20a以及形成在第一下壁24中的多个第二细孔20c而形成为贯穿莲蓬式喷头10。
[0026]第二通道30具有第三细孔30a、第二空腔30b以及多个第四细孔30c。第三细孔30a为形成在基板12中以便提供莲蓬式喷头10的上表面12a中的边缘位置与莲蓬式喷头10的中心(由点划线标示的部分)之间的连通。由于第三细孔30a，提供了从基板12的上表面12a侧至第二空腔30b的流道。第二空腔30b水平延伸。第二空腔30b为由形成在基板12中的第二上壁32和第二下壁34包围的区域。
[0027]因此，第二通道30通过设置有第二空腔30b、形成在第二上壁32中的第三细孔30a以及形成在第二下壁34中的多个第四细孔30c而形成为贯穿莲蓬式喷头10。
[0028]如在平面图中观看到的，第一空腔20b和第二空腔30b中的每一个为贯穿上板16正下方的整个区域而延伸的空间。第二细孔20c以恒定的密度形成在第一空腔20b的正下方，而第四细孔30c以恒定的密度形成在第二空腔30b的正下方。第二细孔20c不仅形成在图1中的点划线的左手侧而且形成在点划线的右手侧。
[0029]莲蓬式喷头10放置在包围莲蓬式喷头10的环形的排放管道40上。设置在排放管道40上的O形圈42被装上O形圈42的莲蓬式喷头10弹性地变形。排放管道40具有与基板12的侧表面接触的突出部40a。环形的排放管道40b通过突出部40a形成在莲蓬式喷头10的外侧。
[0030]气体供给系统设置在莲蓬式喷头10的外侧。氮气源通过阀51连接至第一细孔20a，并且用于供给第一气体的气源通过阀52连接至第一细孔20a。氮气源通过阀53连接至第三细孔30a，并且用于供给第二气体的气源通过阀54连接至第三细孔30a。由控制器50控制四个阀51、52、53以及54的打开和关闭。
[0031]图2为基板12的仰视图。第二细孔20c与第四细孔30c以恒定的密度形成在基板12的底面中。第二细孔20c与第四细孔30c形成为贯穿莲蓬式喷头10的整个底面。
[0032]图3为根据本发明的第一实施例的膜形成装置的剖面图。在越远离第一细孔20a的位置，第一上壁22在竖直方向上的高度越低。换言之，第一上壁22为随着朝向莲蓬式喷头10的外部远离莲蓬式喷头10的中心而减小在竖直方向上的高度的倾斜表面。第一下壁24的在竖直方向上的高度是恒定的。
[0033]在越远离第三细孔30a的位置(第三细孔30a与第二空腔30b之间的连接点)，第二上壁32在竖直方向上的高度越低。换言之，第二上壁32为随着朝向莲蓬式喷头10的外部远离莲蓬式喷头10的中心而减小在竖直方向上的高度的倾斜表面。第二下壁34的在竖直方向上的高度是恒定的。
[0034]排放环形的排放通道40b中的气体所通过的排放管60附接至排放管道40。排放管道40通过介于排放管道40与腔室62之间的环形板64而放置在腔室62上。基座70设置在莲蓬式喷头10下方的腔室62中。基座70具有一定的尺寸以便具有例如大于或等于300mm的直径的晶圆被安装在基座70上。基底72被安装在基座70上。不将基底72特别地具体化，只要其是能够在其上形成膜的物体。基底72例如为具有0.3m的直径的晶圆。
[0035]图4为在图3中的点划线的左手侧的基板12的一部分的放大图。圆柱12P形成在第二空腔30b中。第二细孔20c贯穿圆柱12P竖直地延伸。图5为沿着图4中的线V-V剖切的剖面图。圆柱12P以恒定的密度设置在第二空腔30b中。每个第二细孔20c形成在圆柱12P的中心处。
[0036]将描述使用根据第一实施例的膜形成装置的膜形成的方法。图6为用于说明使用根据第一实施例的膜形成装置的膜形成方法的图解。阀51和阀52首先被控制器50打开以向第一细孔20a供给第一气体和氮气。这些气体在第一空腔20b中在向左和向右的方向(水平方向)上扩散，并在此后从多个第二细孔20c供给到基座70上。第一气体随后与基底72反应以在基底72上形成膜。阀51和阀52打开的期间被称为第一膜形成期间。
[0037]随后，阀52被关闭并且只有惰性气体(氮气)被供给至第一细孔20a，从而吹扫第一气体的第一通道20。S卩，第一气体被从第一通道20移除，以便只有惰性气体存在。只有阀51打开的期间被称为第一吹扫期间。
[0038]在第一膜形成期间和第一吹扫期间持续的期间，气体经由第一细孔20a、第一空腔20b以及多个第二细孔20c被供给到基座70上。已经向外扩散至底座70的外边缘以外的气体通过形成为包围底座70的排放管道40而被排放到外部。
[0039]随后，阀51被关闭而阀53和阀54被打开。第二气体和氮气从而被供给至第三细孔30a。第二气体和氮气在第二空腔30b中在向左和向右的方向(水平方向)上扩散，并在此后从多个第四细孔30c供给到基座70上。第二气体随后与基底72反应以在基底72上形成膜。阀53和阀54打开的期间被称为第二膜形成期间。
[0040]随后，阀54被关闭并且只有惰性气体(氮气)被供给至第三细孔30a，从而吹扫第二气体的第二通道30。S卩，第二气体被从第二通道30移除，以便只有惰性气体存在。只有阀53打开期间被称为第二吹扫期间。
[0041]在第二膜形成期间和第二吹扫期间持续的期间，气体经由第三细孔30a、第二空腔30b以及多个第四细孔30d被供给到基座70上。已经向外扩散至底座70的外边缘以外的气体通过排放管道40而被排放到