CN109023302B - 一种成膜设备及其原位清洗方法 - Google Patents

一种成膜设备及其原位清洗方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109023302B
CN109023302B CN201710444990.1A CN201710444990A CN109023302B CN 109023302 B CN109023302 B CN 109023302B CN 201710444990 A CN201710444990 A CN 201710444990A CN 109023302 B CN109023302 B CN 109023302B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cleaning
valve
reaction chamber
gas
film forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710444990.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109023302A (zh
Inventor
王勇飞
兰云峰
王洪彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority to CN201710444990.1A priority Critical patent/CN109023302B/zh
Publication of CN109023302A publication Critical patent/CN109023302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109023302B publication Critical patent/CN109023302B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4407—Cleaning of reactor or reactor parts by using wet or mechanical methods

Abstract

本发明公开了一种成膜设备，包括排气模块、反应腔室、主进气单元、副进气单元、成膜控制模块和清洗控制模块，成膜设备进行原位清洗时，保持反应腔室处于清洗温度，含有水汽的氮气先进入反应腔室，并且水汽吸附在待清洗的颗粒物上，含有清洗气体的氮气再进入反应腔室，清洗气体溶于待清洗的颗粒物吸附的水汽中生成对应的酸，生成的酸与待清洗颗粒物反应生成清洗化合物和水，清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过所述排气模块排出。本发明提供的一种成膜设备及其清洗方法，可以定期对成膜设备进行原位清洗，且清洗工艺简单快速。

Description

一种成膜设备及其原位清洗方法
技术领域
本发明涉及原位清洗领域，具体涉及一种成膜设备及其清洗方法。
背景技术
近年来，半导体设备发展迅速，涉及半导体、集成电路、太阳能电池板、平面显示器、微电子、发光二极管等，而这些器件主要是由在衬底上形成的数层材质厚度不同的薄膜组成，其中Al2O3薄膜材料以其工艺成熟、成膜温度低、材料绝缘性好、材料透光性高、参杂导电性、优良的阻挡性能及耐高温性，在这些领域中广泛应用。例如在透明的导电氧化物薄膜(TCO)玻璃领域，将ZnO中参入Al2O3可大大提高其导电性和耐高温性能。在高密度电容领域，Al2O3可做电介质层。在大规模集成电路领域，Al2O3可做阻挡层。
现有技术中Al2O3成膜设备的结构图如附图1所示，包括反应腔室1、排气模块、主进气单元、副进气单元和成膜控制模块，排气模块包括真空排气管路2和干泵20，主进气单元包括主进气管道15和安装在主进气管道上控制含有三甲基铝的氮气12进入反应腔室的阀门C 11和控制氮气13进入反应腔室的阀门D 14，副进气单元包括副进气管道16和安装在副进气管道16上控制氮气7进入反应腔室的阀门A 8和控制含有水汽的氮气10进入反应腔室的阀门B 9，反应腔室1包括加热基座3、衬底4、气体喷淋头5和腔室内零件6。
采用上述成膜设备进行Al2O3成膜的流程如附图2所示：
(1)成膜控制模块控制阀门B 9打开，使含有水汽的氮气10经过副进气管道16流进反应腔室1内。含有水汽的氮气10将与衬底4充分接触。含有水汽的氮气10通过腔室内流道流向真空排气口2排出反应腔室。
(2)成膜控制模块控制阀门B 9关闭，控制阀门A 8打开，氮气7通过副进气管道16进入反应腔室，吹走未被衬底4和腔室内零件6吸附的水汽。
(3)成膜控制模块控制阀门A 8关闭，同时控制阀门C 11打开，使含有三甲基铝的氮气12通过主进气管道15进入反应腔室，与衬底4和腔室内零件6上吸附的水汽反应生成Al2O3。多余的三甲基铝又被衬底4和腔室内零件6吸附。
(4)成膜控制模块控制阀门C 11关闭，同时控制阀门D 14打开，使氮气13通过主进气管道15进入反应腔室。吹走未被衬底4和强势内零件6吸附的三甲基铝。
上述步骤循环多次之后形成Al2O3膜。然而在Al2O3成膜的同时，Al2O3也会生长在与源气体接触的地方，这些地方生长的Al2O3晶体为无定形晶体，形成细小的晶体颗粒。随着生长炉次的增加，形成无定形晶体的数量及厚度增加，当晶体颗粒之间的粘合力小于晶体颗粒的重力时，晶体颗粒就会脱落，落在衬底上，造成成膜缺陷。
在循环生长过程中，腔室内零件表面和排气管路内壁也会吸附清洗气体，在生长过程中也会Al2O3颗粒物形成。在衬底上生长2-5μm后，Al2O3颗粒物数量增加至不能满足工艺要求，这时需要对腔室、真空排气管路进行维护。
同时干泵内转子也会生长一层Al2O3颗粒物，随着Al2O3颗粒物越来越多，转子旋转的阻力会越来越大，当阻力到一定程度，转子就会卡死。影响工艺过程。
ALD成膜设备的清洗已经成为一个影响工艺进程的重大问题，目前的维护方式只能对长薄膜的零件进行除薄膜处理。对腔室维护需要将腔室降温，拆除零件，发送到相应清洗厂家进行清洗。对管路维护，将管路拆散，用酸液清洗。对于干泵的维护，将干泵发回厂家。在维护过程中浪费了大量的人力、财力和时间，造成损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成膜设备及其清洗方法，可以定期对成膜设备进行原位清洗，且清洗工艺简单快速。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种成膜设备，包括排气模块、反应腔室、主进气单元、副进气单元和成膜控制模块，所述副进气单元包括副进气管道和安装在副进气管道上控制氮气进入反应腔室的阀门A和控制含有水汽的氮气进入反应腔室的阀门B，主进气单元包括主进气管道和安装在主进气管道上控制含有成膜源的氮气进入反应腔室的阀门C和控制氮气进入反应腔室的阀门D；其中，还包括安装在主进气管道上控制含有清洗气体的氮气进入反应腔室的阀门E和清洗控制模块，所述清洗控制模块控制含有水汽的氮气和含有清洗气体的氮气进入反应腔室，实现反应腔室的原位清洗，在原位清洗过程中，所述清洗气体溶于水生成对应的酸，所述酸与待清洗的颗粒物反应生成清洗化合物和水，所述清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过所述排气模块排出。
进一步地，在原位清洗过程中，所述清洗控制模块先控制阀门B打开，含有水汽的氮气通过所述副进气管道进入所述反应腔室，水汽吸附在待清洗的颗粒物上，所述清洗控制模块再控制阀门E打开，含有清洗气体的氮气进入反应腔室，清洗气体溶于待清洗的颗粒物吸附的水汽中生成对应的酸。
进一步地，所述成膜源为三甲基铝，所述成膜控制模块控制阀门A、阀门B、阀门C和阀门D的开闭，从而在反应腔室中形成Al2O3膜和待清洗的Al2O3颗粒物。
进一步地，在原位清洗过程中，所述反应腔室中压强为2mtorr-10000mtorr。
进一步地，在原位清洗过程中，所述含有清洗气体的氮气中氮气与清洗气体的质量比为1:0.5-1:20。
进一步地，所述清洗气体为干燥的HCl或BCl3气体，所述清洗化合物为AlCl3。
进一步地，在原位清洗过程中，HCl或BCl3气体作为清洗气体，反应腔室内清洗温度为50-180℃。
进一步地，所述清洗气体为干燥的HBr气体，所述清洗化合物为AlBr3。
进一步地，在原位清洗过程中，HBr气体作为清洗气体，反应腔室内清洗温度为265-350℃。
一种成膜设备进行原位清洗的方法为：
S01：成膜控制模块停止工作，停止反应腔室内成膜工艺，并取出已经制备好的衬底；
S02：清洗控制模块控制阀门A打开，氮气经过副进气管道进入反应腔室内进行吹扫；
S03：清洗控制模块控制阀门A关闭，排气模块将反应腔室内氮气排出；
S04：清洗控制模块控制阀门B打开，含有水汽的氮气经过副进气管道进入反应腔室内进行吹扫，其中水汽吸附在待清洗的颗粒物上；
S05：：清洗控制模块控制阀门B关闭，同时控制阀门A打开，氮气经过副进气管道进入反应腔室内对未被吸附的水汽进行清除；
S06：清洗控制模块控制阀门A关闭，同时控制阀门E打开，含有清洗气体的氮气经过主进气管道进入反应腔室内，清洗气体溶于待清洗的颗粒物上吸附的水汽中生成对应的酸，且生成的酸与待清洗的颗粒物反应生成清洗化合物和水，该清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过排气模块排出，清洗气体再次溶解在待清洗的颗粒物上吸附的水汽中生成对应的酸，循环至无水生成；
S07：清洗控制模块控制阀门E关闭，同时控制阀门A打开，氮气经过副进气进气管道进入反应腔室内进行吹扫，完成原位清洗。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种成膜设备，采用化学反应的方法对待清洗颗粒物进行原位清洗，可以在不拆除设备零件、不降温的情况下，对设备腔室内、管路内和干泵内形成的待清洗颗粒物进行有效高效的清洗，例如Al2O3、ZnO等成膜副产物，清洗产物随干泵排出去。从而避免了设备开腔维护，缩短了清洗时间，降低了工作强度。科学合理的原位清洗周期可避免颗粒问题。
附图说明
图1为现有技术中Al2O3成膜设备的结构示意图。
图2为现有技术中采用原子沉积方法生成Al2O3薄膜的流程图。
图3为本发明一种成膜设备的结构示意图。
图4为本发明一种成膜设备进行原位清洗的流程图。
图中：1反应腔室，2真空排气管路，3加热基座，4衬底，5气体喷淋头，6腔室内零件，7氮气，8阀门A，9阀门B，10含有水汽的氮气，11阀门C，12含有成膜源的氮气，13氮气，14阀门D，15主进气管道，16副进气管道，17含有清洗气体的氮气，18阀门E，20干泵。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
一种成膜设备，包括排气模块、反应腔室、主进气单元、副进气单元和成膜控制模块，副进气单元包括副进气管道和安装在副进气管道上控制氮气进入反应腔室的阀门A和控制含有水汽的氮气进入反应腔室的阀门B，主进气单元包括主进气管道和安装在主进气管道上控制含有成膜源的氮气进入反应腔室的阀门C和控制氮气进入反应腔室的阀门D，成膜控制模块控制阀门A、阀门B、阀门C和阀门D的开闭，从而在反应腔室中生成相应的薄膜和待清洗的颗粒物；其中，还包括安装在主进气管道上控制含有清洗气体的氮气进入反应腔室的阀门E和清洗控制模块，清洗控制模块控制含有水汽的氮气和含有清洗气体的氮气进入反应腔室，实现反应腔室内待清洗颗粒物的原位清洗，在原位清洗过程中，清洗气体溶于水生成对应的酸，生成的酸与待清洗的颗粒物反应生成清洗化合物和水，该清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过所述排气模块排出。
在成膜控制模块完成工作之后，成膜设备需要进行清洗的时候，本发明引入了含有清洗气体的氮气，从而使得清洗气体和水汽以及副产物发生化学反应，达到原位清洗的目的。
如图3所示，本发明提供的一种成膜设备，包括排气模块、反应腔室(1)、主进气单元、副进气单元、成膜控制中心(图中未示)、清洗控制中心(图中未示)和阀门E(18)，排气模块包括真空排气管路(2)和干泵(20)，反应腔室(1)包括加热基座(3)、衬底(4)、气体喷淋头(5)和腔室内零件(6)，加热基座(3)用于控制反应腔室(1)内的温度，主进气单元包括阀门C(11)、阀门D(14)和主进气管道(15)，且阀门C(11)、阀门D(14)和阀门E(18)均安装在主进气管道(15)上，副进气单元包括阀门A(8)、阀门B(9)和副进气管道(16)，且阀门A(8)和阀门B(9)均安装在副进气管道(16)上。
上述装置可以适用于所有ALD成膜工艺中，例如Al2O3薄膜、ZnO薄膜或者其他薄膜。
其中，成膜控制模块控制阀门A、阀门B、阀门C和阀门D的开闭，从而在反应腔室中形成相应的薄膜和待清洗的颗粒物；清洗控制模块控制阀门A、阀门B和阀门E的开闭，实现反应腔室内待清洗颗粒物的原位清洗。
其中，阀门C用于在成膜时将含有成膜源的氮气通过主进气管道导入到反应腔室中，阀门D用于将氮气通过主进气管道导入到反应腔室中，阀门E用于将含有清洗气体的氮气通过主进气管道导入到反应腔室中，副进气单元包括阀门A、阀门B和副进气管道，且阀门A和阀门B均安装在副进气管道上，阀门A用于将氮气通过副进气管道导入到反应腔室中，阀门B用于将含有水汽的氮气通过副进气管道导入到所述反应腔室中。
其中，清洗气体易溶于水生成酸，且生成的酸与待清洗颗粒物反应生成清洗化合物和水，该清洗化合物在清洗温度中升华为气体，并通过真空排气管路排出。
如图4所示，本发明提供的一种成膜设备进行原位清洗的方法为：
S01：成膜控制模块停止工作，停止反应腔室内成膜工艺，并取出已经制备好的衬底；
S02：清洗控制模块控制阀门A打开，氮气经过副进气管道进入反应腔室内进行吹扫；
S03：清洗控制模块控制阀门A关闭，排气模块将反应腔室内氮气排出；
S04：清洗控制模块控制阀门B打开，含有水汽的氮气经过副进气管道进入反应腔室内进行吹扫，其中水汽吸附在待清洗的颗粒物上；
S05：：清洗控制模块控制阀门B关闭，同时控制阀门A打开，氮气经过副进气管道进入反应腔室内对未被吸附的水汽进行清除；
S06：清洗控制模块控制阀门A关闭，同时控制阀门E打开，含有清洗气体的氮气经过主进气管道进入反应腔室内，清洗气体溶于待清洗的颗粒物上吸附的水汽中生成对应的酸，且生成的酸与待清洗的颗粒物反应生成清洗化合物和水，该清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过排气模块排出，清洗气体再次溶解在待清洗的颗粒物上吸附的水汽中生成对应的酸，循环至无水生成；
S07：清洗控制模块控制阀门E关闭，同时控制阀门A打开，氮气经过副进气进气管道进入反应腔室内进行吹扫，完成原位清洗。
以下结合具体实施例进一步介绍该清洗方法：
实施例1
当成膜源为三甲基铝，用于Al2O3成膜时，并且清洗气体为HCl时，一种成膜设备的清洗过程如下：
S01：清洗控制模块打开阀门A(8)，氮气进入反应腔室吹扫5min，流量为2000sccm。
S02：清洗控制模块关闭阀门A(8)，停止吹扫。干泵对反应腔室(1)及真空排气管路(2)抽真空一小时。设定反应腔室(1)压强为2mtorr-10000mtorr，优选为1000mtorr，设置反应腔室(1)中清洗温度为50-180℃，优选为130℃。
S03：清洗控制模块打开阀门B(9)，含有水汽的氮气(10)进入反应腔室(1)，通气时间为0.1-50sec，优选2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。含有水汽的氮气(10)中的水汽会吸附在反应腔室(1)、腔室内零件(6)、真空排气管路(2)及干泵(20)上待清洗的Al2O3颗粒上，因为有水汽吸附的地方也是有源气体接触的地方及Al2O3生长的地方。
S04：清洗控制模块关闭阀门B(9)，同时打开阀门A(8)，吹扫0.1-50sec，优选0.2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。吹走反应腔室(1)、真空排气管路(2)及干泵(20)内未被吸附的水汽。
S05：清洗控制模块关闭阀门A(8)，同时打开阀门E(18)，含有HCl的氮气(17)进入反应腔室(1)，通气时间为0.5-2小时，优选1小时。氮气与HCl的混合气体的质量比例为1:0.5-1:20，优选1:10。HCl与反应腔室(1)、真空排气管路(2)及干泵(20)内吸附的水汽形成盐酸。盐酸与Al2O3反应生成水和AlCl3，反应式：Al2O3+HCl→AlCl3+H2O。AlCl3受热升华成气体，随干泵排出。干燥的HCl再次溶解在待清洗的Al2O3颗粒物上吸附的水汽中形成盐酸，盐酸又与待清洗的Al2O3反应生成水和AlCl3。AlCl3升华成气体，随干泵排出。如此循环反应直至Al2O3完全反应生成AlCl3。再无水形成，干燥的HCl不与其他材料反应。
S06：清洗控制模块关闭阀门E(18)，同时打开阀门A(8)，用氮气吹扫升华的AlCl3气体。干泵(20)抽反应腔室(1)和真空排气管路(2)1-50min，优选30min。AlCl3升华成气体随着氮气排出。这样不用开盖拆除零件即可原位清洗腔室及排气管路。
实施例2
当成膜源为三甲基铝，用于Al2O3成膜时，并且清洗气体为HBr时，一种成膜设备的清洗过程如下：
S01：清洗控制模块打开阀门A(8)，氮气(7)进入反应腔室吹扫5min，流量为2000sccm。
S02：清洗控制模块关闭阀门A(8)，停止吹扫。干泵对反应腔室(1)及真空排气管路(2)抽真空一小时。设定反应腔室(1)压强为2mtorr-10000mtorr，优选为1000mtorr，设置反应腔室(1)中清洗温度为265-350℃，优选为280℃。
S03：清洗控制模块打开阀门B(9)，含有水汽的氮气(10)进入反应腔室(1)，通气时间为0.1-50sec,优选2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。含有水汽的氮气(10)中的水汽会吸附在反应腔室(1)、腔室内零件(6)、真空排气管路(2)及干泵(20)上待清洗的Al2O3颗粒上，因为有水汽吸附的地方也是有源气体接触的地方及Al2O3生长的地方。
S04：清洗控制模块关闭阀门B(9)，同时打开阀门A(8)，吹扫0.1-50sec，优选0.2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。吹走反应腔室(1)、真空排气管路(2)及干泵(20)内未被吸附的水汽。
S05：清洗控制模块关闭阀门A(8)，同时打开阀门E(18)，含有HBr的氮气(17)进入反应腔室(1)，通气时间为0.5-2小时，优选1小时。氮气与干燥的HBr的混合气体质量比例为1:0.5-1:20，优选1:10。干燥的HBr与反应腔室内、管路内、干泵内吸附的水汽形成氢溴酸。氢溴酸与Al2O3反应生成水和AlBr3，反应式：Al2O3+HBr→AlBr3+H2O。AlBr3升华成气体，随干泵排出。干燥的HCl再次溶解在待清洗的Al2O3颗粒物上吸附的水汽中形成氢溴酸，氢溴酸又与待清洗的Al2O3反应生成水和AlBr3。AlBr3受热升华成气体，随干泵排出。如此循环反应直至Al2O3完全反应生成AlBr3。再无水形成，干燥的HBr不与其他材料反应。
S06：清洗控制模块关闭阀门E(18)，同时打开阀门A(8)，用氮气吹扫升华的AlBr3气体。干泵(20)抽反应腔室(1)和真空排气管路(2)1-50min，优选30min。AlBr3升华成气体随着氮气排出。这样不用开盖拆除零件即可原位清洗腔室及排气管路。
实施例3
当成膜源为三甲基铝，用于Al2O3成膜时，并且清洗气体为BCl3时，一种原位清洗的Al2O成膜设备的清洗过程如下：
S01：清洗控制模块打开阀门A(8)，氮气(7)进入反应腔室吹扫5min，流量为2000sccm。
S02：清洗控制模块关闭阀门A(8)，停止吹扫。关闭所有进气阀门，干泵对反应腔室(1)及真空排气管路(2)抽真空一小时。设定反应腔室(1)压强为2mtorr-10000mtorr，优选为1000mtorr，设置反应腔室(1)中清洗温度为265-350℃，优选为280℃。
S03：清洗控制模块打开阀门B(9)，含有水汽的氮气进入反应腔室(1)，通气时间为0.1-50sec,优选2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。含有水汽的氮气(10)中的水汽会吸附在反应腔室(1)、腔室内零件(6)、真空排气管路(2)及干泵(20)内壁上待清洗的Al2O3颗粒上，因为有水汽吸附的地方也是有源气体接触的地方及Al2O3生长的地方。
S04：清洗控制模块关闭阀门B(9)，同时打开阀门A(8)，吹扫0.1-50sec，优选0.2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。吹走反应腔室(1)、真空排气管路(2)及干泵(20)内未被吸附的水汽。
S05：清洗控制模块关闭阀门A(8)，同时打开阀门E(18)，含有BCl3的氮气进入反应腔室(1)，通气时间为0.5-2小时，优选1小时。氮气与干燥BCl3的混合气体质量比例为1:0.5-1:20，优选1:10。干燥的BCl3与反应腔室内、管路内、干泵内吸附的水汽形成盐酸和硼酸，反应式：BCl3+3H2O→H3BO3+3HCl。盐酸与Al2O3反应生成水和AlCl3，反应式：Al2O3+HCL→AlCl3+H2O。AlCl3受热升华成气体，随干泵排出。干燥的HCl再次溶解在待清洗的Al2O3颗粒物上吸附的水汽中形成盐酸和硼酸，盐酸又与待清洗的Al2O3反应生成水和AlCl3。AlCl3受热升华成气体，随干泵排出。如此循环反应直至Al2O3完全反应生成AlCl3。再无水形成，干燥的HCl不与其他材料反应。
S06：清洗控制模块关闭阀门E(18)，同时打开阀门A(8)，用氮气吹扫升华的AlBr3气体。干泵(20)抽反应腔室(1)和真空排气管路(2)1-50min，优选30min。AlBr3升华成气体随着氮气排出。这样不用开盖拆除零件即可原位清洗腔室及排气管路。
实施例4
当成膜源为二乙基锌，用于ZnO成膜时，并且清洗气体为HCl时，一种成膜设备的清洗过程如下：
S01：清洗控制模块打开阀门A(8)，氮气进入反应腔室吹扫5min，流量为2000sccm。
S02：清洗控制模块关闭阀门A(8)，停止吹扫。干泵对反应腔室(1)及真空排气管路(2)抽真空一小时。设定反应腔室(1)压强为5000mtorr-10000mtorr，优选为8000mtorr，设置反应腔室(1)中清洗温度为300-500℃，优选为450℃。
S03：清洗控制模块打开阀门B(9)，含有水汽的氮气(10)进入反应腔室(1)，通气时间为0.1-50sec，优选2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。含有水汽的氮气(10)中的水汽会吸附在反应腔室(1)、腔室内零件(6)、真空排气管路(2)及干泵(20)上待清洗的ZnO颗粒上，因为有水汽吸附的地方也是有源气体接触的地方及ZnO生长的地方。
S04：清洗控制模块关闭阀门B(9)，同时打开阀门A(8)，吹扫0.1-50sec，优选0.2sec，流量为100-2000sccm，优选1000sccm。吹走反应腔室(1)、真空排气管路(2)及干泵(20)内未被吸附的水汽。
S05：清洗控制模块关闭阀门A(8)，同时打开阀门E(18)，含有HCl的氮气(17)进入反应腔室(1)，通气时间为0.5-2小时，优选1小时。氮气与HCl的混合气体的质量比例为1:0.5-1:20，优选1:10。HCl与反应腔室(1)、真空排气管路(2)及干泵(20)内吸附的水汽形成盐酸。盐酸与ZnO反应生成水和ZnCl2，反应式：ZnO+HCl→ZnCl2+H2O。ZnCl2受热升华成气体，随干泵排出。干燥的HCl再次溶解在待清洗的ZnO颗粒物上吸附的水汽中形成盐酸，盐酸又与待清洗的ZnO反应生成水和ZnCl2。ZnCl2升华成气体，随干泵排出。如此循环反应直至ZnO完全反应生成ZnCl2。再无水形成，干燥的HCl不与其他材料反应。
S06：清洗控制模块关闭阀门E(18)，同时打开阀门A(8)，用氮气吹扫升华的ZnCl2气体。干泵(20)抽反应腔室(1)和真空排气管路(2)1-50min，优选30min。ZnCl2升华成气体随着氮气排出。这样不用开盖拆除零件即可原位清洗腔室及排气管路。
以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，所述成膜设备，包括排气模块、反应腔室、主进气单元、副进气单元和成膜控制模块，所述副进气单元包括副进气管道和安装在副进气管道上控制氮气进入反应腔室的阀门A和控制含有水汽的氮气进入反应腔室的阀门B，主进气单元包括主进气管道和安装在主进气管道上控制含有成膜源的氮气进入反应腔室的阀门C和控制氮气进入反应腔室的阀门D；还包括控制含有清洗气体的氮气进入反应腔室的阀门E和清洗控制模块，所述阀门E安装在所述主进气管道上，所述清洗控制模块控制阀门A、阀门B和阀门E的开闭，进而控制含有水汽的氮气和含有清洗气体的氮气进入反应腔室，实现反应腔室的原位清洗，在原位清洗过程中，所述清洗气体溶于水生成对应的酸，所述酸与待清洗的颗粒物反应生成清洗化合物和水，所述清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过所述排气模块排出；在原位清洗过程中，所述清洗控制模块先控制阀门A打开，氮气进入反应腔室内进行吹扫控，再控制阀门B打开，含有水汽的氮气进入所述反应腔室，且水汽吸附在待清洗的颗粒物上，所述清洗控制模块最后控制阀门E打开，含有清洗气体的氮气进入反应腔室，清洗气体溶于待清洗的颗粒物上吸附的水汽，生成对应的酸；
其特征在于，包括如下步骤：
S01：成膜控制模块停止工作，停止反应腔室内成膜工艺，并取出已经制备好的衬底；
S02：清洗控制模块控制阀门A打开，氮气经过副进气管道进入反应腔室内进行吹扫；
S03：清洗控制模块控制阀门A关闭，排气模块将反应腔室内氮气排出；
S04：清洗控制模块控制阀门B打开，含有水汽的氮气经过副进气管道进入反应腔室内进行吹扫，其中水汽吸附在待清洗的颗粒物上；
S05：清洗控制模块控制阀门B关闭，同时控制阀门A打开，氮气经过副进气管道进入反应腔室内对未被吸附的水汽进行清除；
S06：清洗控制模块控制阀门A关闭，同时控制阀门E打开，含有清洗气体的氮气经过主进气管道进入反应腔室内，清洗气体溶于待清洗的颗粒物上吸附的水汽中生成对应的酸，且生成的酸与待清洗的颗粒物反应生成清洗化合物和水，清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过排气模块排出，清洗气体再次溶解在待清洗的颗粒物上吸附的水汽中生成对应的酸，循环至无水生成；
S07：清洗控制模块控制阀门E关闭，同时控制阀门A打开，氮气经过副进气进气管道进入反应腔室内进行吹扫，完成原位清洗。
2.根据权利要求1所述的一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，其特征在于，所述成膜源为三甲基铝，所述成膜控制模块控制阀门A、阀门B、阀门C和阀门D的开闭，从而在反应腔室中形成Al2O3膜和待清洗的Al2O3颗粒物。
3.根据权利要求1所述的一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，其特征在于，在原位清洗过程中，所述反应腔室中压强为2mtorr-10000mtorr。
4.根据权利要求1所述的一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，其特征在于，在原位清洗过程中，所述含有清洗气体的氮气中氮气与清洗气体的质量比为1:0.5-1:20。
5.根据权利要求4所述的一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，其特征在于，所述清洗气体为干燥的HCl或BCl3气体，所述清洗化合物为AlCl3。
6.根据权利要求5所述的一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，其特征在于，在原位清洗过程中，反应腔室内清洗温度为50-180℃。
7.根据权利要求2所述的一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，其特征在于，所述清洗气体为干燥的HBr气体，所述清洗化合物为AlBr3。
8.根据权利要求7所述的一种采用成膜设备进行原位清洗的方法，其特征在于，在原位清洗过程中，反应腔室内清洗温度为265-350℃。
CN201710444990.1A 2017-06-12 2017-06-12 一种成膜设备及其原位清洗方法 Active CN109023302B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710444990.1A CN109023302B (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种成膜设备及其原位清洗方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710444990.1A CN109023302B (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种成膜设备及其原位清洗方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109023302A CN109023302A (zh) 2018-12-18
CN109023302B true CN109023302B (zh) 2020-11-10

Family

ID=64629950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710444990.1A Active CN109023302B (zh) 2017-06-12 2017-06-12 一种成膜设备及其原位清洗方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109023302B (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003081659A1 (fr) * 2002-03-26 2003-10-02 Tokyo Electron Limited Dispositif de traitement de substrat, procede correspondant, soupapes rotatives, et procede de nettoyage
US7357138B2 (en) * 2002-07-18 2008-04-15 Air Products And Chemicals, Inc. Method for etching high dielectric constant materials and for cleaning deposition chambers for high dielectric constant materials
CN103305813A (zh) * 2013-06-17 2013-09-18 奥特斯维能源（太仓）有限公司 提升氧化铝镀膜设备产能的装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109023302A (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI534863B (zh) 選擇性沉積磊晶鍺合金應力源的方法與設備
US5403434A (en) Low-temperature in-situ dry cleaning process for semiconductor wafer
US20170029945A1 (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and recording medium
CN104851796A (zh) 用于保形氮化铝的高增长速率的工艺
US8501527B2 (en) Deposition chamber cleaning system and method
KR20220025885A (ko) 포토레지스트 막들의 건식 챔버 세정
US20170148649A1 (en) Substrate processing apparatus including exhaust ports and substrate processing method
KR100800377B1 (ko) 화학기상증착설비
KR100755804B1 (ko) 알루미늄 함유 금속막 및 알루미늄 함유 금속 질화막을증착하는 박막 증착 장치의 세정방법
TWI798371B (zh) 使用水解之選擇性沉積
TWI398920B (zh) Surface treatment of substrates
KR101400918B1 (ko) 반도체 제조 장비 운용 방법
CN109023302B (zh) 一种成膜设备及其原位清洗方法
US8497192B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device and substrate processing apparatus
US20080295867A1 (en) Method of cleaning turbo pump and chamber/turbo pump clean process
EP1154036A1 (en) Gas reactions to eliminate contaminates in a CVD chamber
CN109970353A (zh) 一种促进钙钛矿薄膜结晶可控生长的化学吸附自限制辅助方法
JP3194256B2 (ja) 膜成長方法と膜成長装置
CN101752223A (zh) 制造半导体器件的方法及装置
JP2004047660A (ja) 成膜装置及び成膜方法
CN109609930A (zh) 原子层沉积设备及其清洗方法
CN110718446A (zh) 改善氮化硅薄膜制程缺陷和膜厚稳定性的方法及设备
EP1154037A1 (en) Methods for improving chemical vapor deposition processing
JPH02106927A (ja) 半導体装置の製造方法
EP1154038A1 (en) Method of conditioning a chamber for chemical vapor deposition

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant