CN111684568B - 清洁腔室的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于用于清洁腔室的一种装置和方法，尤其是关于用于清洁腔室的装置和方法，其中此装置和方法能够在薄膜沉积于基板时清洁被污染的腔室。根据示例性实施例的腔室清洁方法为一种用于清洁沉积氧化锌的腔室的方法，此方法包含：供应含氯气体和含氢气体到腔室中；使独立供应的气体于腔室中活化并互相反应以产生反应气体；以及使用反应气体第一次清洁腔室。
Description
技术领域
本发明是关于用于清洁腔室的一种装置和方法，尤其是关于用于清洁腔室的装置和方法，其中此装置和方法能够在薄膜沉积于基板时清洁被污染的腔室。
背景技术
一般来说，半导体元件由在基板上沉积多种材料并图案化所得的基板来制造而成。为此，需要进行多种制程阶段，例如沉积制程(deposition process)、蚀刻制程(etching process)、清洁制程(cleaning process)以及干燥制程(drying process)。这里，进行沉积制程是用来在基板上形成具有作为半导体元件所需性质的薄膜。然而，在形成薄膜的沉积制程中，副产物不只沉积在基板上所欲的区域，也沉积在进行沉积制程的腔室中。
当沉积于腔室中的副产物的厚度增加时，副产物会剥离，而导致粒子的产生。以如此方式产生的粒子会进入形成于基板上的薄膜中或附着在薄膜的表面上。因此，粒子会造成半导体的缺陷并增加产品的不良率。因此，在副产物剥离之前，必须移除沉积在腔室内的这些副产物。
特别是在进行金属有机气相沉积法(metal-organic chemical vapordeposition，MOCVD)的情况下，进行MOCVD的沉积装置在沉积制程中会产生大量粒子，因而需要时常清洁此沉积装置。但在此情况下，腔室内的副产物主要由湿式蚀刻法(wetetching)来清洁，并且大多由操作员在打开腔室的情况下手动进行。因此，存在着清洁成本增加以及难以确保再现性(repeatability)和设备利用率(utilization rate)的问题。
(先前技术文献)
(专利文献1)KR10-2011-7011433A
发明内容
技术问题
本发明提供一种能够有效地即时清洁在形成薄膜的沉积制程中所产生的副产物的装置和方法。
技术手段
根据一示例性实施例，腔室清洁方法是一种用于清洁沉积氧化锌的腔室的方法，此方法包含：供应含氯气体(chlorine(Cl)-containing gas)和含氢气体(hydrogen(H)-containing gas)到腔室中；使独立供应的含氯气体和含氢气体在腔室中活化并彼此反应，以产生反应气体；以及使用反应气体第一次清洁腔室。
在供应含氯气体和含氢气体的步骤中，含氯气体和含氢气体可以是独立地被供应。
反应气体可以包含氯化氢(hydrogen chloride，HCl)气体。
在产生反应气体的步骤中，含氯气体可以在气体注入部的外部被活化，而含氢气体可以从气体注入部内部被活化。
在产生反应气体的步骤中，含氯气体和含氢气体可以于相互具有不同尺寸的多个活化区域被活化。
在产生反应气体的步骤中，在腔室内活化的含氯气体和含氢气体可以反应于气体注入部的外部。
腔室清洁方法可以进一步包含：用活化的含氢清洁气体第二次清洁腔室；以及用活化的含氧清洁气体第三次清洁腔室。
第二次清洁的步骤可以包含移除残留在腔室中的氯成分(chlorine(Cl)component)，以及第三次清洁的步骤可以包含移除残留在腔室中的氢成分(hydrogen(H)component)。
可以通过在腔室中活化含氢清洁气体来移除氯成分，以及可以通过在腔室中活化含氧清洁气体来移除氢成分。
含氢清洁气体与含氢气体通过相同的路径被供应到腔室中。
可以在约为150-350℃的温度下进行第一次清洁的步骤、第二次清洁的步骤和第三次清洁的步骤。
根据另一示例性实施例，一种腔室清洁装置包含：第一气体供应部，用以供应第一气体；第二气体供应部，用以供应第二气体；气体注入部，安装于腔室内并包含第一气体供应路径和第二气体供应路径，第一气体供应路径用于供应第一气体而第二气体供应路径用于供应第二气体，第一气体供应路径和第二气体供应路径是独立形成的；电源供应部，连接于气体注入部并用以提供电源到气体注入部；以及控制单元，用以控制气体注入部和电源供应部以便通过活化第一气体和第二气体并使第一气体和第二气体彼此反应，来产生用于侵蚀该腔室中的副产物的反应气体。
气体注入部可以包含：上框架，安装于该腔室中；以及下框架，被安装而向下地间隔于上框架；其中加热元件安装于上框架和下框架其中至少一者。
加热元件可以安装于上框架和下框架其中至少一者，以便分成多个部分。
冷却元件可以安装于上框架和下框架其中至少一者的内部。
气体注入部可以包含：多个第一电极，沿着注入表面排列；以及多个第二电极，设置于第一电极的周围以便间隔于第一电极，并且电源供应部提供电源到第一电极和第二电极其中至少一者。
第一气体供应路径可以通过第一电极，并且第二气体供应路径可以连接到第一电极和第二电极之间的多个独立空间。
控制单元依据第一气体、第二气体和反应气体的类型，可以控制第一气体和第二气体的供应量。
腔室清洁装置可以进一步包含：含氧气体供应部，用于供应含氧气体，其中气体注入部可以通过第一气体供应路径和第二气体供应路径其中至少一者来供应含氧气体到腔室。
有益效果
根据腔室清洁装置和腔室清洁方法，通过反应气体来侵蚀腔室内部的副产物，便可以防止在清洁过程中气体注入部受到腐蚀并损坏且产生粒子的现象，其中反应气体是通过活化及反应第一气体和第二气体所产生，且第一气体和第二气体通过相互不同的路径独立地被供应到腔室中。
此外，可以改善腔室内的电浆密度，且可通过使用第一电极和第二电极所形成的电浆，来使独立供应的第一气体和第二气体有效率地彼此反应，其中第一电极和第二电极沿着气体注入部的注入表面设置。
此外，加热元件嵌入于上框架和下框架其中至少一者，而使得腔室内部的温度升高并能维持清洁的最佳化温度，故腔室内部的副产物可以更有效率地被移除。
再者，根据腔室清洁装置和腔室清洁方法，在需要频繁清洁的化学气相沉积制程中，可以不需拆解腔室来进行即时清洁，而可以确保较佳的工作效率、装置的高再现性和设备的高利用率。
附图说明
图1为根据一示例性实施例的腔室清洁装置的示意图。
图2为根据一示例性实施例的气体注入部的示意图。
图3为图2中根据一示例性实施例的气体注入部的分解图。
图4示出根据一示例性实施例的形成电浆的状态。
图5为根据一示例性实施例的腔室清洁方法的示意图。
具体实施方式
在下文中，将会参考附图详细描述示例性实施例。然而，本发明可以不同形式实施，且不应限于本文阐述的实施例。而提供这些实施例将使得本发明透彻且完整，并将向本领域中的通常知识者完整地传达本发明的范围。在图示中，相同的标号表示相同的元件。
图1为根据一示例性实施例的腔室清洁装置的示意图。另外，图2为根据一示例性实施例的气体注入部300的示意图，而图3为图2中根据一示例性实施例的气体注入部300的分解图。
请参考图1至图3，根据一示例性实施例的腔室清洁装置包含：第一气体供应部100、第二气体供应部200、气体注入部300、电源供应部400和控制单元500。第一气体供应部100供应第一气体；第二气体供应部200供应第二气体；气体注入部300设置于一腔室10中并分支成第一气体供应路径110和第二气体供应路径210，其中第一气体供应路径110用于供应第一气体，而第二气体供应路径210用于供应第二气体；电源供应部400连接于气体注入部300以供应电源到气体注入部300；控制单元500控制气体注入部300和电源供应部400，而使得第一气体和第二气体被活化并彼此反应，从而产生用来侵蚀腔室10内的副产物的反应气体。
根据示例性实施例的一种腔室清洁装置去除副产物，且此副产物例如在薄膜沉积制程中产生并沉积于腔室10中。因此，腔室10提供用于进行基板处理制程(substratetreatment process)的反应空间。这里，基板处理制程可以为将掺杂铟(indium)和镓(gallium)的氧化锌(IGZO)沉积于基板，并且在此情况下，沉积于腔室10内的副产物可能含有掺杂铟和镓的氧化锌。另外，在此情况下，基板支撑部20可以被安装于腔室10中，其中基板支撑部20支撑至少一基板。这里，基板支撑部20可以被安装来根据基板处理制程向上或向下移动，也可以被安装来旋转。可以通过支撑轴22和驱动部24来进行基板支撑部20的这种垂直移动和旋转，其中支撑轴22通过腔室10的底面，而驱动部24连接于支撑轴22，并且从腔室10的底面露出的支撑轴22可以由伸缩管26密封。
第一气体供应部100和第二气体供应部200可以各自被安装于腔室10的外部，并供应第一气体和第二气体到气体注入部300。第一气体和第二气体在腔室10内的反应空间中各自被活化并互相反应，且产生用于侵蚀和清洗腔室10内的副产物的反应气体。为了有效侵蚀包含诸如氧化锌的有机金属氧化物的副产物，反应气体可以包含氯化氢(hydrogenchloride，HCl)气体，且因此第一气体或第二气体的任一者可包括含氯气体(chlorine(Cl)-containing gas)，而另一者可包括含氢气体(hydrogen(H)-containing gas)。此外，含氯气体可以包含氯气(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、三氟化氯(ClF3)或四氟化氯(ClF4)之中的至少任一者，而含氢气体可以包含氢气(H2)、甲烷(CH4)或水(H2O)之中的至少任一者，但不以实施例为限，包含氯或氢作为成分的各种气体当然也可以分别用来作为第一气体和第二气体。
如此一来，当含氯气体和含氢气体分别作为第一气体和第二气体时，第一气体和第二气体可以被活化、彼此反应，并产生氯化氢(HCl)气体，并且通过使用所产生的氯化氢气体，可以有效地侵蚀包含诸如氧化锌的有机金属氧化物的副产物。通过使第一气体和第二气体能互相反应来产生氯化氢气体的特定制程将会描述于下文中。
气体注入部300可拆卸地安装于腔室盖体12的下表面且气体注入部300中具有第一气体供应路径110和第二气体供应路径210，其中第一气体供应路径110用于供应第一气体，而第二气体供应路径210用于供应第二气体。这里，第一气体供应路径110和第二气体供应路径210独立地设置，并可以独立供应第一气体和第二气体到腔室10中。
为了移除沉积在腔室10中且包含诸如氧化锌的有机金属氧化物的副产物，当氯化氢气体被供应到腔室10内时，氯化氢气体可以透过气体注入部300直接注入，或通过与含氢气体和含氯气体混合来注入。然而，当氯化氢气体可透过气体注入部300直接注入时，气体注入部300会被氯化氢腐蚀及损坏甚至会产生粒子，而阻塞气体注入部300的气体供应路径。此外，当氯化氢和含氢气体混合并透过气体注入部300注入时，氯化氢和含氢气体在气体注入部300内彼此剧烈反应，而发生上述限制变得更加严重的问题。相反地，根据本示例性实施例，当用于供应氯化氢的气体供应路径和用于供应含氢气体的气体供应路径独立地设置于气体注入部300内，便可以防止对气体注入部300造成损害的限制，并且腔室10的内部可以被更有效地清洁。
为此，气体注入部300可以包含上框架310和下框架320。这里，上框架310可拆卸地组合(coupled)于腔室盖体12的下表面，并且上框架310的上表面的一部份(例如上表面的中间部分)与腔室盖体12的下表面间隔一预定距离。因此，从第一气体供应部100所供应的第一气体可以扩散并暂时储存于上框架310的上表面和腔室盖体12的下表面之间的空间中。此外，下框架320被安装而与上框架310的下表面间隔一预定距离。因此，从第二气体供应部200所供应的第二气体可以扩散并暂时储存于下框架320的上表面和上框架310的下表面之间的空间中。这里，上框架310和下框架320可以沿着它们的外周面连接并形成一独立空间来一体成形地设置，且当然也可以形成于由独立的密封件350来密封外周面的结构中。
也就是说，第一气体供应路径110使得从第一气体供应部100所供应的第一气体扩散并暂时储存于上框架310和腔室盖体12的下表面之间的空间中，且第一气体通过上框架310和下框架320然后供应到腔室10中。另外，第二气体供应路径210使得从第二气体供应部200所供应的第二气体扩散并暂时储存于上框架310的下表面和下框架320的上表面之间的空间中，且第二气体通过下框架320然后供应到腔室10中。第一气体供应路径110和第二气体供应路径210并不互相连通，因此第一气体和第二气体从气体注入部300独立地供应到腔室10中。
这里，第一加热元件312和第二加热元件322可以安装于上框架310和下框架320至少其中一者。在清洁的过程中，由于清洁温度低，副产物可能附着于装置内侧。此现象更严重地发生于下框架320的下表面和稍后将描述的第一电极342和第二电极344。因此，第一加热元件312被安装于上框架310的内侧，而第二加热元件322被安装于下框架320的内侧，以便防止副产物附着于上框架310、下框架320、第一电极342和第二电极344，且甚至使得副产物发生粘附时可以轻易地被移除。在此情况下，第一加热元件312和第二加热元件322可以形成加热管线(heating lines)。
此外，第一加热元件312和第二加热元件322可以于上框架310和下框架320其中至少一者中，分成多个部分。在此情况下，分成多个部分的第一加热元件312和第二加热元件322可以加热上框架310和下框架320其中至少一者中的各个区域。举例来说，第一加热元件312和第二加热元件322可以各被安装于上框架310和下框架320其中至少一者的两个、三个或四个区域，且为了更加提高腔室壁侧的温度，越靠近腔室壁的地方越可以设置多个加热元件，其中腔室壁侧的温度低于腔室10中心侧的温度。如此一来，通过在上框架310和下框架320其中至少一者嵌入第一加热元件312和第二加热元件322，便能提高腔室10内的温度，并且维持清洁的最佳温度，故可以更有效率地移除腔室10内的副产物。
同时，第二加热元件322直接加热下框架320。此时，从下框架320产生的热量可能需要有效地传递到第一电极342的端部，其中第一电极342的端部面对基板支撑部20。因此，下框架320和第一电极342彼此金属接触(metal contact)并且可以改善导热性。
当至少上框架310和下框架320其中至少一者被第一加热元件312和第二加热元件322加热时，腔室10内部的温度可以维持约为150-350℃的温度。因此，进行清洁制程处的清洁温度可以维持约为150-350℃的温度。当清洁温度低于约150℃时，清洁效率大幅下降，而当清洁温度高于约350℃时，会存在的问题是可能发生O型环(O-ring)和相关结构的变形，因此可以通过第一加热元件312和第二加热元件322使腔室10内部的温度加热到约为150-350℃，并维持此温度。因此，产生于腔室中的副产物可以有效率地被移除。
同时，第一冷却元件314和第二冷却元件324可以被安装于上框架310和下框架320其中至少一者。这些第一冷却元件314和第二冷却元件324防止上框架310或下框架320在沉积制程中因高沉积温度而变形。第一冷却元件314和第二冷却元件324可以设置于冷却管线(cooling lines)中，且如同上述的第一加热元件312和第二加热元件322，冷却元件可以于上框架310和下框架320其中至少一者中，分成多个部分。
图1示例性示出一种结构，其中第一加热元件312、第二加热元件322、第一冷却元件314和第二冷却元件324叠在上框架310和下框架320内部的整个区域，但上框架310和下框架320的位置和安装区域当然也可以有多样的变化和应用。
气体注入部300包含绝缘板330，其中绝缘板330安装于下框架320的下表面。这里，绝缘板330用于电性绝缘下框架320和稍后描述的第二电极344，并且绝缘板330可以可拆卸地安装于下框架320的下表面，以便覆盖下框架320的下表面中除了形成第一电极342的区域之外的其余区域，或覆盖下框架320的下表面中除了形成第一电极342的区域以及第一电极342和第二电极344彼此分隔的区域之外的其余区域。
此外，气体注入部300可以包含多个第一电极342和多个第二电极344，其中第一电极342沿着注入表面排列，而第二电极344设置于第一电极342的周围以分隔于第一电极342。
第一电极342向下凸出于下框架320的下表面，且这些第一电极342沿着从气体注入部300所注入的气体的注入表面排列。另外，第一电极342与下框架320可为一体成形。这里，第一电极可以凸出而具有圆形或多边形的截面，并且每个第一电极342可以被修整(round)而具有凸面或凹面的外形，用以在角落边缘处具有一预定曲率，进而防止或最小化电弧(arching)于边缘处的产生。
第二电极344沿着第一电极342的周围设置于绝缘板330的下表面，以便分隔于第一电极342。这里，第二电极344根据第一电极342的形状而具有圆形或多边形的穿孔，并围绕各个第一电极342的侧表面，用以分隔于第一电极342。
这里，第一气体供应路径110可以穿过第一电极342，而第二气体供应路径210可以连接到第一电极342和第二电极344之间的独立空间。也就是说，用于供应第一气体的第一气体注入孔112穿过第一电极342，而第二气体注入孔212可以在位于第一电极342和第二电极344之间的分离空间中穿过下框架320或绝缘板330。这里，这些第二气体注入孔212也可以沿着第一电极342和第二电极344之间的独立空间设置。另外，绝缘体360可以设置于下框架320的各侧表面和第二电极344的周围部分，并且绝缘体360可以电性绝缘腔室盖体12和第二电极344。
电源供应部400连接于气体注入部300并供应电源到气体注入部300。这里，电源供应部400可以提供电源到第一电极342和第二电极344其中至少一者。也就是说，电源供应部400可以使得电源施加到第一电极342并使得第二电极344接地，或相反地，使得电源施加到第二电极344并使得第一电极342接地。另外，第一电极342和第二电极344当然也可以被施加相互不同的电源。此外，基板支撑部20可以接地，但电源供应部400当然也可以向基板支撑部20施加电源，其中向基板支撑部20施加的电源不同于第一电极342和第二电极344其中至少一者的电力。
由电源供应部400所提供的电源可以为高频电源(high-frequency power)或射频电源(radio frequency power)，例如低频(low-frequency，LF)电源、中频(middle-frequency，MF)电源、高频(high-frequency，HF)电源和特高频功率(very high-frequency，VHF)电源。此时，LF电源可以具有的频率位于约3kHz至约300kHz的范围内，MF电源可以具有的频率位于约300kHz至约3MHz的范围内，HF电源可以具有的频率位于约3MHz至约300MHz的范围内，而VHF功率可以具有的频率位于约30MHz至约300MHz的范围内。
此外，电源供应部400也可以包含阻抗匹配电路(impedance matching circuit)，其中阻抗匹配电路用来匹配施加到第一电极342和第二电极344的电浆功率(plasmapower，等离子体电源)的负载阻抗(load impedance)和来源阻抗(source impedance)。阻抗匹配电路可以包含至少两个阻抗元件，其中这两个阻抗元件由可变电容器(variablecapacitor)和可变电感器(variable inductor)之中至少一者所构成。
控制单元500可以控制气体注入部300和电源供应部400而使得第一气体和第二气体被活化并能彼此反应，以便产生用于侵蚀腔室10内部的副产物的反应气体。控制单元500控制从气体注入部300供应的各个气体的供应量和供应流量，并整体上地控制从电源供应部400施加到气体注入部300的电源的类型、频率范围及相似性值，而使得用于侵蚀腔室10内部的副产物的反应气体(例如氯化氢)，可以从被活化的第一气体和第二气体而产生。这里，控制单元500可以根据第一气体、第二气体和反应气体的类型来控制第一气体和第二气体的供应量。举例来说，当氯气(chlorine，Cl2)作为第一气体而氢气(hydrogen，H2)作为第二气体时，控制单元500可以控制第一气体和第二气体的供应量为相同的。相反地，当三氯化硼(boron trichloride，BCl3)作为第一气体而氢气作为第二气体时，第二气体的供应量可以被控制为多于第一气体的供应量。如此一来，控制单元500根据第一气体和第二气体的类型来控制第一气体和第二气体的供应量，并因而可以用最高的效率在腔室10的内部产生反应气体。
图4示出根据一示例性实施例的形成电浆的状态。图4示例性地示出第一电极342和基板支撑部20接地，且电力施加到第二电极344，但电力应用结构当然不以此为限。
如图4所示，第一气体可以沿着实线所示出的箭头供应到腔室10，而第二气体可以沿着虚线所示出的箭头供应到腔室10。第一气体通过穿过第一电极342内部来供应到腔室10中，而第二气体由穿过第一电极342和第二电极344之间的独立空间来供应到腔室10。
这里，第一电极342和基板支撑部20接地，而当电力施加到第二电极时，第一活化区域形成于气体注入部300和基板支撑部20之间，而第二活化区域形成于第一电极342和第二电极344之间，其中第一活化区域即第一电浆区域P1，且第二活化区域即第二电浆区域P2。也就是说，相互不同的电源被施加于第二电极344和基板支撑部20，而使得第一电浆区域P1形成于第二电极344和基板支撑部20之间，且相互不同的电源被施加于第一电极342和第二电极344，而使得第二电浆区域P2形成于第一电极342和第二电极344之间。
因此，当第一气体被供应至第一电极342时，第一气体于形成在气体注入部300外部的第一电浆区域P1被活化。另外，当第二气体被供应至第一电极342和第二电极344之间的独立空间时，第二气体于对应于气体注入部300内部的第一电极342和第二电极344之间被活化，也就是说，其于从第二电浆区域P2到第一电浆区域P1的区域被活化。因此，根据示例性实施例的腔室清洁装置可以在具有相互不同的尺寸的电浆区域中活化第一气体和第二气体。如此一来，在使用根据示例性实施例的腔室清洁装置的情况下，通过将电浆形成的区域扩展到第一电极342和第二电极344之间的区域，可以改善腔室10内部的电浆密度。另外，因第一气体和第二气体于相互不同的电浆区域被活化，所以各个气体可以分布到最佳的供应路径来产生反应气体。如此活化的第一气体和第二气体反应于气体注入部300的外部(例如第一电浆区域P1)并产生用于侵蚀并清洁腔室10内的副产物的反应气体。
在下文中，请参考图5，根据一示例性实施例的腔室清洁方法将会被详细地描述。在根据示例性实施例的腔室清洁方法的描述中，将省略与上述的腔室清洁装置重复的描述。
图5为根据一示例性实施例的腔室清洁方法的示意图。请参考图5，根据一示例性实施例的腔室清洁方法包含：通过相互不同的路径供应第一气体和第二气体到腔室10中(S100)、活化第一气体和第二气体并使第一气体和第二气体互相反应以产生反应气体(S200)、用反应气体侵蚀腔室10内部的副产物(S300)，以及移除残留在腔室10内部的残留物(S400)。
在供应第一气体和第二气体的步骤(S100)中，由第一气体供应部100所供应的第一气体和由第二气体供应部200所供应的第二气体通过气体注入部300被供应到腔室10内。也就是说，第一气体和第二气体可以同时地从设置在腔室10内部的单一气体注入部300供应，并且这里，第一气体和第二气体可以通过第一气体供应路径110和第二气体供应路径210被供应到腔室10内，其中第一气体供应路径110和第二气体供应路径210在气体注入部300内形成为相互不同的路径。
这里，第一气体和第二气体是用于通过在腔室10内部的反应空间彼此反应来产生反应气体，并且第一气体和第二气体中的任一者可以包括含氯气体，而第一气体和第二气体的另一者可以包括含氢气体。另外，含氯气体可以包含氯气(Cl2)、三氯化硼(BCl3)、三氟化氯(ClF3)或四氟化氯(ClF4)之中的至少任一者，而含氢气体可以包含氢气(H2)、甲烷(CH4)或水(H2O)之中的至少任一者，但示例性实施例并不以此为限，包含氯或氢作为成分的各种气体也可如上所述分别用来作为第一气体和第二气体。在下文中，为了方便描述，示例性地描述含氯气体作为第一气体而含氢气体作为第二气体的情况，但相同的叙述当然同样可以适用于相反的情况。
此外，第一气体可以包括含氯气体，而第二气体可以包括含氢气体，但各气体除了含氯气体和含氢气体之外还可以进一步包含氩气(argon，Ar)、氙气(xenon，Xe)或氦气(helium，He)之中的至少一种非反应气体。在此情况下，非反应气体可以作为载体气体(carrier gas)，或可以防止含氯气体和含氢气体回流，并且当施加电源时，可以提升用于产生电浆的放电效率(discharge efficiency)。
第一气体和第二气体在气体注入部300中沿着各自独立的路径独立地供应到腔室10。也就是说，第一气体沿着第一气体供应路径110供应到腔室10，而第二气体沿着第二气体供应路径210供应到腔室10，其中第一气体供应路径110形成于气体注入部300中，而第二气体供应路径210形成于气体注入部300中且不与第一气体供应路径110相通。如此一来，第一气体和第二气体在气体注入部300中沿着各自独立的路径独立地供应到腔室10，而可以防止第一气体和第二气体反应，进而防止气体注入部300损坏，且可以更有效率地清洁气体注入部300的内部。
此外，在供应第一气体和第二气体的步骤(S100)中，第一气体和第二气体的供应量由第一气体、第二气体和反应气体的类型来控制并供应。也就是说，如上所述，控制单元500可以控制第一气体和第二气体的供应量为相同的，或控制第一气体和第二气体的供应量为其中一者大于另一者。
在活化第一气体和第二气体并使第一气体和第二气体彼此反应以产生反应气体的步骤(S200)中，第一气体和第二气体在形成于腔室10内部的电浆区域被活化，并使在电浆区域活化的第一气体和第二气体彼此反应从而产生反应气体。为此，如上所述，电源供应部400可以施加电源到第一电极342和第二电极344其中至少一者、仅施加电源到第一电极342或第二电极344，或施加相互不同的电源到第一电极342或第二电极344。
此外，在气体注入部300中，第一电极342可以向下凸出于下框架320的下表面，且多个第一电极342可以沿着从气体注入部300所注入的气体的注入表面排列，而第二电极344可以沿着第一电极342的周围形成于绝缘板330的下表面，以便分隔于第一电极342。也就是说，第一电极342和第二电极344可以沿着气体注入部300的注入表面来形成，并且在此情况下，不需要独立的远程电浆源(remoter plasma source，RPS)便可以改善电浆密度，并且减少温度的限制。关于气体注入部300、第一电极342和第二电极344的详细结构，适用于如上所述的根据示例性实施例的腔室清洁装置的描述，故不再赘述。
这里，在产生反应气体的步骤(S200)中，第一气体可以在气体注入部300的外部被活化，而第二气体可以在气体注入部300的内部被活化。也就是说，如上述图4的描述中，当第一气体被供应至第一电极342时，第一气体于形成在气体注入部300外部的第一电浆区域P1被活化。另外，当第二气体被供应至第一电极342和第二电极344之间的独立空间时，第二气体于对应于气体注入部300内部的第一电极342和第二电极344之间被活化，即其于从第二电浆区域P2到第一电浆区域P1的区域被活化。因此，在产生反应气体的步骤(S200)中，第一气体和第二气体可以被活化于相互具有不同尺寸的电浆区域，且产生电浆的区域可以延伸到第一电极342和第二电极344之间的区域。因此，不只腔室10内部的电浆密度可以被改善，第一气体和第二气体还可以通最佳的供应路径分布来产生反应气体。
此外，活化的第一气体和第二气体(例如含氯气体和含氢气体)可以通过独立的路径被供应到腔室10，且部分的第一气体和第二气体可以直接用作清洁气体来清洁腔室10。然而，活化的含氯气体和含氢气体具有高的相互反应性(mutual reactivity)，所以它们会于气体注入部300的外部彼此反应，其中气体注入部300的外部例如为第一电浆区域P1。因此，便会产生用于侵蚀腔室10内部的副产物的反应气体(例如氯化氢气体)。所产生的氯化氢气体作为主要清洁气体来用于有效率地侵蚀沉积于腔室10内部的副产物，其中副产物包含诸如氧化锌的有机金属氧化物。
在用反应气体侵蚀腔室10内部的副产物的步骤(S300)中，所产生的反应气体与腔室10内部的副产物物理地及化学地反应，从而侵蚀副产物。举例来说，氯化氢气体与沉积于腔室10内部的副产物物理地及化学地反应，且可以有效地侵蚀并第一次清洁副产物，其中副产物包含有机金属氧化物(例如氧化锌)并于金属有机气相沉积法(metal-organicchemical vapor deposition，MOCVD，有机金属化学气相沉积)之类的制程中所产生。
在移除残留物的步骤(S400)中，如上述副产物的侵蚀步骤(S300)中产生于腔室10内部的残留物被排放到腔室10外部并被移除。这里，移除残留物的步骤(S400)可以包含：用活化的含氢清洁气体来第二次清洁腔室，以及用活化的含氧清洁气体来第三次清洁腔室。另外，第二次清洁可以包含移除残留在腔室内部的氯成分，而第三次清洁可以包含移除残留在腔室内部的氢成分。
当活化的含氯气体和含氢气体反应以产生氯化氢气体，且腔室10内部的副产物被所产生的氯气腐蚀时，包含氯原子、氯自由基、氯离子和电子的氯成分的残留物可能残留在腔室10内部，其中氯成分的残留物由活化的含氯气体和氯化氢气体产生。因此，为了移除这些氯成分的残留物，可通过使用活化的含氢清洁气体进行氢电浆处理(hydrogen plasmatreatment)来第二次清洁腔室10的内部。对于氢电浆处理而言，氢电浆可以通过使用远程电浆(remote plasma)来被供应到腔室10内，但可通过活化被供应于腔室10内的含氢清洁气体，来直接进行氢电浆处理，并且当使用氢气作为第二气体时，氢电浆处理也可以通过使用第二气体来进行。由这种氢电浆处理所形成的氢自由基会与氯成分反应，进而移除残留在腔室10内部的氯成分的残留物。
此外，在氢电浆处理之后，氢成分的残留物残留在腔室10中，氢电浆处理之后所产生的此氢成分包含氢原子、氢自由基、氢离子和电子。因此，为了移除这种氢成分的残留物，可通过使用活化的含氧清洁气体，来进行氧电浆处理(oxygen plasma treatment)而第三次清洁腔室10的内部。相较于氢电浆，氧电浆可以用相同的方式通过使用远程电浆来被供应到腔室10内，但可通过活化供应于腔室10内的含氧清洁气体，以直接进行氧电浆处理。在此情况下，可以更进一步设置用于供应含氧清洁气体的含氧清洁气体供应部(未示出)，且含氧清洁气体(例如氧气)可以通过气体注入部300被供应到腔室10中。
这里，相较于第一气体和第二气体之中至少一者，用于氢电浆处理的含氢清洁气体和用于氧电浆处理的含氧清洁气体可以通过相同的路径被提供到腔室10中。另外，如上所述，第二气体供应路径210连接于电源所施加于的第一电极342和第二电极344之间的独立空间。因此，为了更有效率地产生高密度的氢电浆或氧电浆，用于氢电浆处理的含氢清洁气体或用于氧电浆处理的含氧清洁气体可以通过第二气体供应路径210被供应到腔室10中。
这些第一次清洁步骤、第二次清洁步骤和第三次清洁步骤可以在约为150℃至约350℃的温度下进行。如上所述，第一加热元件312和第二加热元件322可以设置于上框架310和下框架320其中至少一者，且因此在各个清洁步骤中，通过使用第一加热元件312和第二加热元件322来加热，腔室内部的温度可以控制在约150℃至约350℃。在此情况下，如上所述，便能处于最佳的温度范围以防止O型环和相关结构的变形并移除副产物。
根据示例性实施例的腔室清洁方法可与基板处理制程即时(in-Situ)进行。也就是说，基板安装在基板支撑部20，并例如进行金属有机气相沉积法，且氧化锌(zinc oxide)沉积于基板，其中氧化锌即掺杂铟(indium)和镓(gallium)的氧化锌(IGZO)。并且，当沉积完成时，基板会被移到外部。接着，为了清洁腔室10的内部，第一气体和第二气体被供应到腔室10中，但不供应处理气体(process gas)至腔室10中，其中第一气体和第二气体包括含氯气体和含氢气体。当施加电源时，活化的第一气体和第二气体会反应，并产生氯化氢气体，而氯化氢气体会物理地及化学地与腔室10内的副产物反应，进而腐蚀并移除副产物。同时，当清洁完成时，便停止供应第一气体和第二气体，而基板则再次移入腔室10中，进而可以进行金属有机气相沉积法。
因此，根据腔室清洁装置和腔室清洁方法，通过反应气体来侵蚀腔室10内部的副产物，便可以防止在清洁过程中气体注入部300受到腐蚀并损坏且产生粒子的现象，其中反应气体是通过活化及反应第一气体和第二气体所产生，且第一气体和第二气体通过相互不同的路径独立地被供应到腔室10中。
此外，可以改善腔室10内的电浆密度，且可通过使用第一电极342和第二电极344所形成的电浆，来使独立供应的第一气体和第二气体有效率地彼此反应，其中第一电极342和第二电极344沿着气体注入部300的注入表面设置。
此外，加热元件嵌入于上框架和下框架其中至少一者，而使得腔室内部的温度升高并能维持清洁的最佳化温度，故腔室内部的副产物可以更有效率地被移除。
再者，根据腔室清洁装置和腔室清洁方法，在需要频繁清洁的化学气相沉积制程中，可以不需拆解腔室10来进行即时清洁，而可以确保较佳的工作效率、装置的高再现性和设备的高利用率。
虽然使用特定术语描述并说明较佳的示例性实施例，此术语仅用于解释示例性实施例，显而易见的是，在不脱离下述申请专利范围所定义的范围和精神内，示例性实施例和使用的术语可以多样地修改和变化。这些多种变化的实施例不应被阐述为脱离本发明的精神和范围，而是包含在本发明的范围内。
Claims (17)
1.一种用于清洁沉积氧化锌的腔室的腔室清洁方法，所述方法包含：
供应含氯气体和含氢气体到所述腔室中；
使独立供应的所述含氯气体和所述含氢气体在所述腔室中活化并彼此反应，以产生反应气体；
使用所述反应气体第一次清洁所述腔室；以及
使用活化的含氢清洁气体第二次清洁所述腔室，
其中在供应所述含氯气体和所述含氢气体到所述腔室时，所述含氯气体和所述含氢气体是独立地被供应，
其中在所述产生反应气体的步骤中，所述含氯气体在气体注入部的外部被活化，而所述含氢气体从所述气体注入部的内部被活化。
2.根据权利要求1所述的腔室清洁方法，其中，所述反应气体包含氯化氢气体。
3.根据权利要求1所述的腔室清洁方法，其中，在所述产生反应气体的步骤中，所述含氯气体和所述含氢气体于相互具有不同尺寸的活化区域被活化。
4.根据权利要求1所述的腔室清洁方法，其中，在所述产生反应气体的步骤中，在所述腔室的内部活化的所述含氯气体和所述含氢气体反应于所述气体注入部的外部。
5.根据权利要求1所述的腔室清洁方法，还包含：
用活化的含氧清洁气体第三次清洁所述腔室。
6.根据权利要求5所述的腔室清洁方法，其中，
第二次清洁的步骤包含移除残留在所述腔室中的氯成分，以及
第三次清洁的步骤包含移除残留在所述腔室中的氢成分。
7.根据权利要求6所述的腔室清洁方法，其中，
所述移除氯成分的步骤通过在所述腔室中活化所述含氢清洁气体来进行，以及
所述移除氢成分的步骤通过在所述腔室中活化所述含氧清洁气体来进行。
8.根据权利要求6所述的腔室清洁方法，其中，所述含氢清洁气体与所述含氢气体通过相同的路径被供应到所述腔室中。
9.根据权利要求5所述的腔室清洁方法，其中，在150-350℃的温度下进行第一次清洁的步骤、第二次清洁的步骤和第三次清洁的步骤。
10.一种腔室清洁装置，包含：
第一气体供应部，用以供应第一气体；
第二气体供应部，用以供应第二气体；
气体注入部，安装于腔室内并形成有第一气体供应路径和第二气体供应路径，所述第一气体供应路径用于供应所述第一气体而所述第二气体供应路径用于供应所述第二气体，所述第一气体供应路径和所述第二气体供应路径是独立的；
电源供应部，连接于所述气体注入部并用以提供电源到所述气体注入部；以及
控制单元，用以控制所述气体注入部和所述电源供应部以便通过活化所述第一气体和所述第二气体并使所述第一气体和所述第二气体彼此反应，来产生用于侵蚀所述腔室中的副产物的反应气体，
其中所述第一气体和所述第二气体其中一者包含含氯气体，而所述第一气体和所述第二气体其中另一者包含含氢气体，
其中所述控制单元控制所述气体注入部和所述电源供应部以便使所述含氯气体在所述气体注入部的外部被活化，而所述含氢气体从所述气体注入部的内部被活化。
11.根据权利要求10所述的腔室清洁装置，其中，所述气体注入部包含：
上框架，安装于所述腔室中；以及
下框架，设置成向下地间隔于所述上框架；
其中加热元件安装于所述上框架和所述下框架中至少一者的内部。
12.根据权利要求11所述的腔室清洁装置，其中，所述加热元件安装于所述上框架和所述下框架中的至少一者，以便分成多个部分。
13.根据权利要求11所述的腔室清洁装置，其中，冷却元件安装于所述上框架和所述下框架中至少一者的内部。
14.根据权利要求10所述的腔室清洁装置，其中，
所述气体注入部包含：
第一电极，形成为沿着注入表面排列有多个；以及
第二电极，设置于所述第一电极的周围以便间隔于所述第一电极，并且
所述电源供应部提供电源到所述第一电极和所述第二电极中至少一者。
15.根据权利要求14所述的腔室清洁装置，其中，
所述第一气体供应路径形成为通过所述第一电极，并且
所述第二气体供应路径连接到所述第一电极和所述第二电极之间的多个独立空间。
16.根据权利要求10所述的腔室清洁装置，其中，所述控制单元依据所述第一气体、所述第二气体和所述反应气体的类型，来控制所述第一气体和所述第二气体的供应量。
17.根据权利要求10所述的腔室清洁装置，还包含含氧气体供应部，用于供应含氧气体，
其中，所述气体注入部通过所述第一气体供应路径和所述第二气体供应路径中的至少一者来供应所述含氧气体到所述腔室。
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| KR20130142972A (ko) * | 2013-07-25 | 2013-12-30 | 주성엔지니어링(주) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |