CN114097059A - 基板处理设备的腔体清理方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明示例性实施例的腔体清理方法包含用于将基板传送到腔体外并处理腔体的内部的腔体稳定制程。薄膜沉积制程已经于基板上完成。腔体稳定制程包含清理制程及涂布制程。清理制程用于将清理气体注入到腔体中，并侵蚀及清理薄膜沉积制程所产生的多个副产物。涂布制程用于将包含铝(Al)、锆(Zr)和铪(Hf)中的至少一者的气体注入到腔体中，并于腔体的一内壁及安装在腔体内的多个元件的至少一表面上产生一保护膜。

Description

基板处理设备的腔体清理方法
技术领域
本发明涉及一种基板处理设备的腔体清理方法，特别是涉及一种包含用来防止腔体内部损坏的稳定制程的腔体清理方法。
背景技术
一般来说，经由将各种材料以薄膜状沉积在基板上并图案化生成物来制造半导体元件。为此，会执行相互不同的制程的各种阶段，例如沉积制程、蚀刻制程、清理制程及干燥制程。于此，沉积制程被执行以在基板上形成具有作为半导体元件所需的性质的薄膜。然而，在用来形成薄膜的沉积制程中，包含沉积物的副产物(byproduct)不仅被沉积于基板上的所欲沉积的区域上，而且也会被沉积在供沉积制程执行的腔体中。
此外，沉积在腔体中的副产物在副产物的厚度增加时会剥落，进而导致微粒的产生。此外，微粒会进入形成在基板上的薄膜中或导致缺陷进而增加产品的缺陷率(defectrate)。因此，需要在副产物剥落前移除这些沉积在腔体内部的副产物。
在用来移除沉积在腔体内部的副产物的清理制程中，会使用氯(chlorine，Cl)气或氢(hydrogen，H)气。也就是说，由氯(Cl)气及氢(H)气之间的反应所产生的氯化氢(hydrogen chloride，HCl)气体会侵蚀沉积在腔体内部的副产物进而将副产物移除。
然而，腔体内部可能会具有部分相异的温度，且在例如具有不高于约150℃的低温的部分中，可能会沉积并残留有由氯化氢(HCl)及副产物之间的侵蚀反应所产生且包含氯(Cl)的产物。
此外，在腔体需要根据沉积装置的状态、制程条件及外部环境而开放时可能会产生事件。当腔体开放时，腔体内部会暴露于空气中，且此时，在清理时或清理后沉积在腔体内部且包含氯(Cl)的沉积物会与空气中的水气反应，进而产生氯化氢(HCl)。此氯化氢(HCl)可能会腐蚀腔体内部，如腔体的内壁、基座(susceptor)及气体注入部，进而使腔体损坏。
[先前技术文件]
[专利文件]
(专利文件1)公告号为10-1232904的韩国专利
发明内容
技术问题
本发明提供一种能防止腔体内部损坏的腔体清理方法。
本发明也提供一种能改善薄膜的特性的腔体清理方法。
技术手段
根据示例性实施例，腔体清理方法包含用于将一基板传送到一腔体外并处理腔体的内部的一腔体稳定制程。一薄膜沉积制程已经于基板上完成。腔体稳定制程包含一清理制程以及一涂布制程。清理制程用于将一清理气体注入到腔体中，并侵蚀及清理薄膜沉积制程所产生的多个副产物。涂布制程用于将包含铝(Al)、锆(Zr)和铪(Hf)中的至少一者的气体注入到腔体中作为一涂布气体，并于安装在腔体内的多个元件及腔体的一内壁的至少一表面上产生一保护膜。
清理气体可包含氯(Cl)和氢(H)中的至少一者。
清理制程可包含用于在腔体内部产生等离子体的制程。
由涂布制程形成的保护膜可包含一金属氧化物薄膜。
保护膜可包含氧化铝、氧化锆和氧化铪中的至少一者。
保护膜可较佳地以不小于约100埃的厚度形成。
腔体稳定制程可包含一调节制程。调节制程在涂布制程之后被执行。调节制程可包含用于将用于沉积制程中的一沉积气体注入的制程。
经由调节制程沉积于腔体内部的一调节薄膜的厚度可不少于约100埃。
透过薄膜沉积制程沉积在基板上的一薄膜可为一金属氧化物薄膜。
经由薄膜沉积制程沉积在基板上的金属氧化物薄膜可为一薄膜晶体管的一主动层。
在薄膜沉积制程中形成主动层时，主动层可经由将铟(In)和镓(Ga)中的至少一者掺杂至氧化锌(ZnO)中而形成。
有利效果
在根据示例性实施例的腔体稳定制程中，保护膜涂布制程在完成腔体内部的清理制程之后于原地(in situ)被执行。
在保护膜涂布制程中，腔体内部的内侧部分及腔体内壁面可能会在使用腐蚀气体的腔体清理制程中或是在清理制程之后被损坏。
因此，可经由执行保护膜涂布制程抑制在清理制程之后暴露于腐蚀物质及水气的部件之间的反应。因此，可防止或抑制腐蚀物质(如氯化氢(HCl))的产生，从而可避免腔体的内部受到腐蚀，即损坏。
此外，可在保护膜涂布制程之后进一步在腔体的内部原地执行调节制程。在执行调节制程时，会在腔体100的内部建构与下一个沉积制程相似的气氛，从而可减少在沉积制程中作为杂质的因素并可产生改善薄膜特性的效果，其中此薄膜是在完成保护膜涂布制程及调节制程之后所产生的。
此外，会有提升元件性能的效果，例如改善薄膜晶体管，并降低性能变化。此外，在示例性实施例中，沉积制程及腔体稳定制程在原地被执行，从而可有效地阻止杂质渗入到腔体中，进而更有效地防止或抑制腔体的内部受到腐蚀。
附图说明
可透过以下的详细描述及附图更详细地理解示例性实施例，在附图中：
图1为根据一示例性实施例执行腔体清理方法的基板处理设备的示意图。
图2为根据第一示例性实施例的腔体清理方法的流程图。
图3为根据第二示例性实施例的腔体清理方法的流程图。
图4为示出薄膜晶体管的示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明示例性实施例。然而，本发明将可用各种形式实施而不应以在此阐述的实施例为限。更确切地来说，这些实施例被提供来使本发明更透彻及完整，并将完整地对熟悉本领域技术人员传达本发明的范围。为了描述示例性实施例，附图可能有夸大的情形且相似的附图标记在附图中代表相似的元件。
图1为根据一示例性实施例执行腔体清理方法的基板处理设备的示意图。图2为根据第一示例性实施例的腔体清理方法的流程图。图3为根据第二示例性实施例的腔体清理方法的流程图。图4为示出薄膜晶体管的示意图，并用来描述根据一示例性实施例的腔体清理方法。
首先，请参阅图2及图3，将简单(simply)说明根据示例性实施例的腔体清理方法。
根据一示例性实施例的腔体清理方法包含：用来将薄膜沉积在基板上的制程(以下称为薄膜沉积制程S100)，以及用来在完成沉积之后移除内部的副产物并在腔体内部执行清理及涂布以防止损坏的制程(以下称为腔体稳定制程S200)。此时，在根据一示例性实施例的腔体稳定制程方法中，薄膜沉积制程S100及腔体稳定制程S200在原地(in situ)被执行。
在此，如第一实施例所示，腔体稳定制程S200包含：用来在完成薄膜沉积制程S100之后移除腔体内部的副产物的腔体清理制程S210，以及用来在完成清理后将保护膜涂布在腔体内部的保护膜涂布制程S220。
此外，如图3中的第二示例性实施例所示，腔体稳定制程S200可进一步包含调节制程(seasoning process)S230，且在调节制程S230中，腔体内部会被调整为与在完成保护膜涂布制程S220之后执行的沉积制程相似的气氛(atmosphere)。
在此，薄膜沉积可称为薄膜沉积制程S100。此外，腔体清理可称为腔体清理制程S210，保护膜涂布可称为保护膜涂布制程S220，且调节可称为调节制程S230。
以下，请参阅图1，将描述根据示例性实施例执行清理方法的基板处理设备。
如上所述，在基板处理设备中，用来将薄膜沉积在基板10上的薄膜沉积制程S100及腔体稳定制程S200在原地被执行，且薄膜沉积制程S100可为用来沉积金属氧化物薄膜的制程。
在更具体的示例中，使用基板处理设备的薄膜沉积制程S100可以是用于为了形成薄膜晶体管的主动层而形成金属氧化物薄膜的制程。此外，在薄膜沉积制程S100中形成的金属氧化物薄膜，即主动层，可为铟(indium，In)及镓(gallium，Ga)中的至少一者例如掺杂(dope)至氧化锌(zinc oxide，ZnO)的薄膜。也就是说，主动层可为铟(In)掺杂于氧化锌(ZnO)中的铟锌氧化物(IZO)薄膜、镓(Ga)掺杂于氧化锌(ZnO)中的镓锌氧化物(GZO)薄膜以及铟(In)及镓(Ga)掺杂于氧化锌(ZnO)中的铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜之中的任一者。
请参阅图1，根据示例性实施例的基板处理设备包含一腔体100、第一气体供应部200、第二气体供应部300、第三气体供应部400、一注入部500以及一基座600。第一气体供应部200、第二气体供应部300及第三气体供应部400提供彼此不同的气体。注入部500提供有供从第一气体供应部200及第三气体供应部400提供的气体移动的第一通道541，以及供从第二气体供应部300提供的气体移动的第二通道542，且注入部500安装于腔体100内部并注入气体。基座600安装于腔体100内部，且面对注入部500，并具有面对注入部500并供基板10安装的表面。
此外，基板处理设备可包含射频电力提供部700，且射频电力提供部700为了在腔体100内部产生等离子体而施加电力。
腔体100可包含处理空间，薄膜可在处理空间中形成于新传送到腔体中的基板上。举例来说，腔体内部的剖面形状可为长方形、五角形、六角形或相似的形状。当然，腔体100内部的形状可用各种方式改变且较佳地对应于基板10的形状。
注入部500面对腔体100内部的基座600，且包含一第一板体510及多个喷嘴520，其中第一板体510在基座600的延伸方向中对齐且提供有彼此间隔的孔洞(以下称为注入孔511)，且喷嘴520被提供以插入至这些注入孔511中。
此外，注入部500包含：被安装而位于腔体100中的顶壁与腔体100中的第一板体510之间的一第二板体530，以及位于第一板体510与第二板体530之间的一绝缘部560。
在此，第一板体510可连接于射频电力提供部700且第二板体可接地。此外，绝缘部560具有防止第一板体510与第二板体530之间电连接的功能。
第一板体510可具有在基座600的延伸方向中延伸并形成的平板外形。此外，第一板体510提供有注入孔511，且各个注入孔511可在垂直方向中穿过第一板体510。此外，这些注入孔511在第一板体510或基座600的延伸方向中设置并对齐。
各个喷嘴520可具有在垂直方向中延伸的外形，且喷嘴内部提供有供气体通过的通道，且喷嘴的顶端及底端为开放的。此外，这些喷嘴520被安装而至少使得其底部被插设至提供在第一板体510中的注入孔511中，且其顶部被安装而连接至第二板体530。因此，喷嘴520可被描述为具有从第二板体530向下凸出的外形。
喷嘴520的外部直径小于注入孔511的内部直径，且在将喷嘴520插入及安装到注入孔511中时，喷嘴被安装而使得喷嘴520的外周面与注入孔511的周壁(peripheral wall)(即第一板体510的内壁)间隔开。因此，注入孔511的内部会被分成喷嘴520的外部空间以及喷嘴520的内部空间。
注入孔511中的喷嘴520内部的通道为供来自第一气体供应部200及第三气体供应部400的气体通过及注入的通道。此外，注入孔511内部的喷嘴520之外部空间为供来自第二气体供应部300的气体通过及注入的通道。
因此，以下，喷嘴内部通道命名为第一通道541，且注入孔511内部的喷嘴520的内部空间称为第一通道541，且喷嘴520的外部空间称为第二通道542。
第二板体530的顶面与腔体100内部的顶壁间隔开，且第二板体530的底面与第一板体510间隔开。因此，第二板体530与第一板体510之间以及第二板体530与腔体100的顶壁之间会提供有空闲空间(vacant space)。
在此，第二板体530的顶部空间为供来自将于以下描述的第一气体供应部200及第三气体供应部400的气体通过的空间(以下称为气体散布空间550)，并与这些喷嘴520的顶开口连通。也就是说，气体散布空间550为与这些第一通道541连通的空间。因此，从第一气体供应部200及第三气体供应部400提供并供应到气体散布空间550的气体会被供应及注入到这些第一通道541。
此外，作为供气体通过的通道的深孔(gun drill)(未示出)被提供在第二板体530的内部，且深孔连接至第二气体供应部300的第二馈送管320，并连通至第二通道542。因此，从第二气体供应部300供应的气体可透过第二板体530的深孔及第二通道542被注入至基板10。
在第一气体供应部200、第二气体供应部300及第三气体供应部400中，彼此不同类型的气体可被供应至腔体的处理空间。以下，为了方便描述，从第一气体供应部200供应的气体称为第一气体，从第二气体供应部300供应的气体称为第二气体，且从第三气体供应部400供应的气体称为第三气体。
此外，可执行使用根据一示例性实施例的基板处理设备的腔体清理方法，可执行沉积制程及腔体稳定制程，且可透过第一气体与第二气体之间的反应产物来分别执行沉积制程及腔体稳定制程。
因此，第一气体供应部200及第二气体供应部300分别为处理腔体内部的沉积制程及稳定制程供应气体。此时，从第二气体供应部300供应的第二气体为与从第一气体供应部200供应的第一气体反应的气体。此外，第三气体供应部400在腔体处理制程中提供用来清除(purge)的气体。
换句话说，从第一气体供应部200供应的第一气体以及从第二气体供应部300供应的第二气体分别包含用于沉积的气体以及用于处理腔体的清理气体。也就是说，第一及第二气体可分别包含用于沉积及清理及涂布保护膜的气体。此外，从第三气体供应部400供应的第三气体包含用于在腔体处理制程中涂布保护膜时进行清除的清除气体。
以下，将描述第一气体供应部200、第二气体供应部300及第三气体供应部400。
第一气体供应部200包含第一储存部210及第一馈送管220。第一储存部210储存有第一气体。第一馈送管220的一端连接至第一储存部210，且第一馈送管220的另一端连接至气体散布空间550且第一馈送管220具有供第一气体移动的通道。因此，从第一储存部210供应的第一气体可被移动并注入而通过气体散布空间550及这些喷嘴520，即这些第一通道541。
第一储存部210可包含第一沉积气体储存部211、第一清理气体储存部212及第一涂布气体储存部213。第一沉积气体储存部211储存有用于沉积的气体(第一沉积气体)。第一清理气体储存部212储存用于清理的气体(第一清理气体)。第一涂布气体储存部213储存用于涂布保护膜的气体(第一涂布气体)。
储存在第一沉积气体储存部211中的第一沉积气体为用于沉积薄膜的来源材料气体，且第一沉积气体储存部211可在来源气体的各个罐体(canister)(未示出)中储存包含锌(zinc，Zn)的原始材料气体(raw material gas)、包含铟(In)的原始材料气体，以及包含镓(Ga)的原始材料气体，且来源材料气体可被供应至腔体100。也就是说，透过第一馈送管220供应至腔体的第一沉积气体可包含：包含锌(Zn)的原始材料气体、包含铟(In)的原始材料气体，以及包含镓(Ga)的原始材料气体。
此时，包含锌(Zn)的原始材料气体、包含铟(In)的原始材料气体，以及包含镓(Ga)的原始材料气体可被储存于单个第一沉积气体储存部211中，或是第一沉积气体储存部211可被分割成三个储存部，其中三个储存部分别储存包含锌(Zn)的原始材料气体、包含铟(In)的原始材料气体，以及包含镓(Ga)的原始材料气体。
在此，可使用二乙基锌(diethyl zinc)(Zn(C2H5)2，DEZ)和二甲基锌(dimethylzinc)(Zn(CH3)2，DMZ)中的至少一者作为包含锌(Zn)的原始材料气体，可使用三甲基铟(trimethyl Indium)(In(CH3)3，TMIn)和二乙基胺基丙基二甲基铟(Diethylamino propylDimethyl indium，DADI)中的至少一者作为包含铟(In)的原始材料气体，且可使用三甲基镓(trimethyl gallium)(Ga(CH3)3，TMGa)或相似的化合物作为包含镓(Ga)的原始材料气体。
储存在第一清理气体储存部212中的第一清理气体为用来移除腔体100内部的副产物的来源材料气体，且第一清理气体储存部212可储存例如包含氯(Cl)气的原始材料气体。也就是说，第一清理气体可包含：包含氯(Cl)的原始材料气体。在此，可使用Cl2、BCl3和ClF3中的至少一者作为包含氯的原始材料气体。
储存在第一涂布气体储存部213中的第一涂布气体为用来将保护膜涂布在腔体100内部的来源材料气体，其中清理制程已经于腔体100中完成。
在示例性实施例中，保护膜被涂布在腔体100内部，且保护膜可被形成在金属氧化物薄膜中，其中清理制程已经于腔体100中完成。具体来说，保护膜可由如Al2O3的氧化铝、如ZrO2的氧化锆和如HfO2的氧化铪中的任一者所形成。
因此，第一涂布气体储存部213可为了形成氧化铝、氧化锆及氧化铪中的任一者而储存来源材料气体，例如包含铝(Al)的原始材料气体、包含锆(Zr)的原始材料气体和包含铪(Hf)的原始材料气体中的至少任一者。也就是说，第一涂布气体可包含：包含铝(Al)的原始材料气体、包含锆(Zr)的原始材料气体或包含铪(Hf)的原始材料气体中的至少任一者。
在此，可使用三甲基铝(trimethylaluminum)(Al(CH3)3，TMA)作为包含铝(Al)的原始材料气体，可使用四(乙基甲基胺基)锆(tetrakis(ethylmethylamino)Zr，TEMAZr)作为包含锆(Zr)的原始材料气体，且可使用四(乙基甲基胺基)铪(tetrakis-ethyl methylamino hafnium)(Hf[NC2H5CH3]4，TEMAH)、四(二乙基胺基)铪(tetrakis-diethyl aminohafnium)(Hf[N(C2H5)2]4，TDEAH)、四(二甲基胺基)铪(tetrakis-dimethyl aminohafnium)(Hf[N(CH3)2]4)，TDMAH)、Hf[N(C3H7)2]4或Hf[N(C4H9)2]4作为包含铪(Hf)的原始材料气体。
第一馈送管220为将第一气体从第一储存部210移动到第一通道541的手段。也就是说，在沉积制程中，从第一沉积气体储存部211供应的第一沉积气体会透过第一馈送管220及气体散布空间550移动到这些喷嘴520。此外，在清理制程中，从第一清理气体储存部212供应的第一清理气体会透过第一馈送管220及气体散布空间550移动到这些喷嘴520。此外，在涂布制程中，从第一涂布气体储存部213供应的第一涂布气体会透过第一馈送管220及气体散布空间550移动到这些喷嘴520。
第一馈送管220可具有管状外形而于其内提供有供气体通过的通道。此外，可安装有阀体230a、230b、230c。阀体230a、230b、230c控制各个第一沉积气体储存部211、第一清理气体储存部212及第一涂布气体储存部213之间的连通关系，且调整第一馈送管及气体馈送量。
第二气体供应部300包含第二储存部310以及第二馈送管320。第二储存部310储存有第二气体。第二馈送管320的一端连接至第二储存部310，第二馈送管320的另一端连接至被提供在第二板体530内部的深孔，且第二馈送管320包含供第二气体移动的通道。因此，从第二储存部310供应的第二气体可通过第二板体530的深孔且可透过被提供在第一板体510内部的第二通道542注入。
第二储存部310包含第二沉积气体储存部311、第二清理气体储存部312以及第二涂布气体储存部313。第二沉积气体储存部311储存用于沉积的气体(第二沉积气体)。第二清理气体储存部312储存用于清理的气体(第二清理气体)。第二涂布气体储存部313储存用来涂布保护膜的气体(第二涂布气体)。
储存在第二沉积气体储存部311中的第二沉积气体可为与第一沉积气体反应并产生用于沉积薄膜的反应产物的反应原始材料气体。也就是说，第二沉积气体可相异于第一沉积气体，且为能和第一沉积气体反应的反应原始材料气体，例如包含氧(O)的原始材料气体。在此，可使用纯氧气(O2)、一氧化二氮(nitrous oxide)(N2O)和臭氧(ozone)(O3)中的至少一者作为包含氧(O)的原始材料，即作为第二沉积气体。
储存于第二清理气体储存部312中的第二清理气体可为与第一清理气体反应并产生用于移除副产物的反应产物的反应原始材料气体。也就是说，第二清理气体可相异于第一清理气体，且为能与第一清理气体反应的反应原始材料气体，例如可为包含氢(H)的原始材料气体。在此，可使用H2、CH4和H2O中的至少一者作为包含氢(H)的原始材料气体。
第二涂布气体储存部313中储存的第二涂布气体可为与第一涂布气体反应并产生用于涂布保护膜的反应产物的反应原始材料气体。也就是说，第二涂布气体可相异于第一涂布气体，且为能与第一涂布气体反应的原始材料气体。如上所述，保护膜系经由使用氧化铝、氧化锆和氧化铪中的任一者所形成，且当第一涂布气体为包含铝(Al)、锆(Zr)及铪(Hf)中的任一者的原始材料气体时，第二涂布气体可为包含氧(O)的气体。在此，可使用纯氧气(O2)、一氧化二氮(N2O)和臭氧(O3)中的至少一者作为包含氧的原始材料气体，即作为第二涂布气体。
第二馈送管320可为用于将从第二储存部310供应的第二气体移动到第二通道542的装置。也就是说，在沉积制程中从第二沉积气体储存部311供应的第二沉积气体会通过第二馈送管320及提供给第二板体530的深孔并移动到第二通道542，在清理制程中从第二清理气体储存部312提供的第二清理气体会通过第二馈送管320及提供给第二板体530的深孔并移动到第二通道542，且在涂布制程中从第二涂布气体储存部313供应的第二涂布气体会通过第二馈送管320及提供给第二板体530的深孔并移动至第二通道542。此外，第二沉积气体、第二清理气体及第二涂布气体可分别透过第二通道542注入。
第二馈送管320可具有管状外形而具有可供气体移动的通道，并具有深孔(未示出)外形而使得腔体100的第二板体530中形成有直线形长孔借以使气体流动。
此外，可安装有阀体330a、330b、330c，阀体330a、330b、330c控制各个第二沉积气体储存部311、第二清理气体储存部312及第二涂布气体储存部313之间的连通关系，并调整第二馈送管及气体馈送量。
如上所述，第二沉积气体及第二涂布气体可皆为包含氧(O)的气体，且可使用相同的气体。因此，当使用相同的气体作为用于沉积薄膜的第二沉积气体以及用于涂布保护膜的第二涂布气体时，第二储存部310可具有第二沉积气体储存部311或第二涂布气体储存部313中的任一者。
当然，可使用彼此不同的气体作为第二沉积气体及第二涂布气体。在此情况下，在第二储存部310中，可分开提供储存彼此不同的气体的第二沉积气体储存部311及第二涂布气体储存部313。
第三气体供应部400包含第三储存部410以及第三馈送管420。第三储存部410储存第三气体。第三馈送管420的一端连接至第三储存部410，且第三馈送管420的另一端连接至气体散布空间550，且第三馈送管420包含供第三气体移动的通道。因此，从第三储存部410供应的第三气体可被移动并注入而通过气体散布空间550及这些喷嘴520，即这些第一通道541。
第三储存部410在形成保护膜时储存用于清除的气体(以下称为清除气体)。储存在第三储存部410中的清除气体可为惰性气体(inert gas)，如氮气(nitrogen gas)。
第三馈送管420为用于将从第三储存部410供应的第三气体，即清除气体，移动到注入部500的装置。也就是说，在保护膜涂布制程中，从第三储存部410供应的第三沉积气体会通过第三馈送管420及气体散布空间550并接着移动至这些喷嘴520。
第三馈送管420可具有管状外形而具有可供气体通过的通道。此外，可安装有阀体430。阀体430控制第三储存部410及第三馈送管420之间的连通关系并调整气体馈送量。
基座600设置在腔体100内部而面对注入部500，或是使得基座及注入部彼此面对。此时，基座600可位于腔体的内部，例如位于注入部500之下。基座600的外形可对应于基板10的外形，并例如为长方形或圆形。此外，基座600的面积可较佳地大于基板10的面积。此外，基座600可用以嵌设有加热器(未示出)及冷却装置(未示出)，且基座600与基板10可经由操作加热器或冷却装置中的至少一者而被调整成目标温度。
上述的腔体100、注入部500及基座600可经由使用包含金属的材料来提供，且金属例如为铝(Al)。
射频电力提供部700为用于施加在腔体100内部产生等离子体的电力的装置。具体来说，射频电力提供部700是为了产生等离子体而用于施加射频电力的装置，且可连接至注入部500的第一板体。此外，射频电力提供部700也可包含阻抗匹配电路，阻抗匹配电路用于匹配用来产生等离子体的电力源的负载阻抗及源阻抗。阻抗匹配电路可用以包含两个阻抗元件，这两个阻抗元件包含可变电容器和可变电感器中的至少一者。
此外，注入部500、面对注入部500的基座600及第二板体530可各自用以被接地。
因此，在射频电力提供部700中，当射频电力源应用于第一板体510，且基座600与第二板体530皆为接地时，便可能会在注入部500的第二通道542内部以及第一板体510与基座600之间的空间中产生等离子体。
在此，当等离子体产生于第一板体510与基座600之间的空间中时，注入部会比基座600靠近等离子体产生的位置。具体来说，等离子体可产生于注入部500的正下方。
以下，请参阅图1、图2及图4，将描述根据第一示例性实施例的腔体清理方法。
请参阅图2，腔体清理方法包含用于将薄膜沉积在基板10上的薄膜沉积制程S100以及用于将微粒移除并处理腔体内部以避免腔体内部受损的腔体稳定制程S200，其中微粒是由完成薄膜沉积之后在沉积制程时产生的副产物所造成。在此，薄膜沉积制程S100及腔体稳定制程S200在原地被执行。
首先，对于薄膜沉积制成来说，基板10被传送到腔体100中并被安装在基座600上。
在此，在薄膜沉积制程S100中待沉积的薄膜为薄膜晶体管的主动层40，且将描述主动层40为铟(In)及镓(Ga)掺杂至氧化锌(ZnO)中的铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜的示例。因此，如图4中所示，安装在基座600上的基板10可为层积有栅极电极20及栅极绝缘薄膜30的基板。
对于主动层40上的薄膜沉积来说，作为用于沉积主动层的来源原始材料气体的第一沉积气体被注入至第一通道541，且作为用于沉积主动层的反应原始材料气体的沉积气体的第二沉积气体被注入至第二通道542。
为此，为了沉积主动层，第一气体供应部200及第二气体供应部300分别将第一及第二气体供应至第一通道541及第二通道542。也就是说，第一沉积气体从第一沉积气体储存部211被供应到第一馈送管220，其中第一沉积气体包含：包含锌(Zn)的原始材料气体、包含铟(In)的原始材料气体及包含镓(Ga)的原始材料气体。因此，第一沉积气体透过第一馈送管移动至气体散布空间550并接着透过多个喷嘴，即多个第一通道541，被供应并注入。此外，包含氧的第二沉积气体从第二沉积气体储存部311被供应至第二馈送管。因此，第二沉积气体可通过第二馈送管320并透过第二板体530内部的流动通道(未示出)被供应至第一板体510内部的第二通道542，并接着从第二通道542注入到处理空间。
当第一及第二沉积气体被注入时，射频电力提供部700可施加射频电力源给第一板体510。当射频电力被施加到第一板体510时，等离子体可在注入部500内部的第二通道542中以及第一板体510与基座600之间的空间中产生。此时，透过第一通道541及第二通道542注入或通过第一通道541及第二通道542的第一沉积气体之间会发生反应，且铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜，即主动层40，可形成在栅极绝缘薄膜30上。
在上述的实施例中，已描述了经由在用来形成主动层40的沉积制程中操作射频电力提供部700来形成等离子体。然而，示例性实施例并不以此为限，且薄膜(即主动层40)、栅极绝缘薄膜30等可不经由形成等离子体来形成，而可改经由注入第一沉积气体及第二沉积气体及将腔体100的温度提高到高温以使气体反应来形成。当主动层40的沉积制程完成时，基板10可被传送到腔体100之外。
接着，可执行用来处理腔体100的腔体稳定制程S200。
同时，副产物可在沉积制程中沉积于腔体100的内部。具体来说，副产物可沉积在腔体100的内壁、第一板体510的表面及第二板体530的底面上。此外，因为第一板体510及第二板体530之间的空间狭窄且等离子体产生在此空间中，所以相较于腔体100的内壁来说，可能会有较多的副产物沉积在第一板体510的表面、喷嘴520的表面及第二板体530的底面上。
在执行腔体稳定制程S200时，首先会执行用来移除主动层40沉积制程中沉积在腔体100内部的副产物的腔体清理(腔体清理制程S210)。
为此，用于腔体清理的气体会从各个第一气体供应部200及第二气体供应部300被供应至注入部。也就是说，包含氯(Cl)的第一清理气体会从第一清理气体储存部212被供应至第一馈送管220。因此，第一清理气体透过第一馈送管220被供应至注入部500的第一通道541，且接着从第一通道541被注入。此外，当包含氢(H)的第二清理气体从第二清理气体储存部312被供应至第二馈送管320时，第二清理气体通过第二馈送管320并被供应至注入部500的第二通道542且接着从第二通道542被注入。
当第一及第二清理气体透过注入部500被注入时，射频电力提供部700可施加射频电力至第一板体510。此时，等离子体可产生在注入部500内部的第二通道542中以及第一板体510与基座600之间的空间中。
因此，第一清理气体及第二清理气体之间会发生反应，且会产生氯化氢(HCl)气体。所产生的氯化氢(HCl)气体会在薄膜沉积制程中沉积在腔体的内部并与包含金属氧化物的副产物产生侵蚀反应，其中金属氧化物例如为氧化锌(请参照反应式1)。同时，副产物不仅沉积在腔体100的内壁上，也沉积在暴露于腔体100的内部空间的各种元件上，这些元件例如为基座600、喷嘴520及注入部500等等。
因此，所产生的氯化氢(HCl)气体会与沉积在腔体100内部的副产物(即沉积在腔体100的内壁、基座600、喷嘴520、注入部500的表面等处上的副产物)反应，并将副产物侵蚀及移除。
反应式1
In2Ga2Zn1O7+7H2+4Cl2→2InCl3+ZnCl2+7H2O
同时，在腔体100内部温度较低的部分中，具体来说处于约150℃或更低温的部分中，因氯化氢(HCl)气体与副产物之间的侵蚀反应所产生的产物，如2InCl3或ZnCl2，可能会沉积或残留下来。
此外，在清理完腔体100之后可能会发生腔体100需要根据沉积装置的状态、制程条件、外部环境等因素的改变而为开放的事件。当腔体100开放时，腔体100的内部会暴露于空气中，且此时，包含氯(Cl)的残留物(即2InCl3、ZnCl2等产物)会与空气中的水气反应，因而产生氯化氢(HCl)气体(请参照反应式2至反应式4)。此氯化氢(HCl)气体可能会腐蚀及损毁腔体100的内部，例如腔体100的内壁、注入部500及基座600。
反应式2
InCl3+H2O→InOCl+HCl+H2O
反应式3
ZnCl2+2H2O→ZnCl(OH)+HCl+H2O
反应式4
Al(H2O)6Cl3→Al(OH)3+3HCl+3H2O
因此，在示例性实施例中，为了避免或抑制腔体100的内部因腔体清理制程的残留物而受到腐蚀，会在清理完腔体之后将保护膜涂布在腔体100的内部(保护膜涂布制程S220)。此时，腔体清理制程及保护膜涂布制程在原地被执行。
在将保护膜涂布至腔体100的内部时，这种涂布可透过原子层沉积(atomic layerdeposition，ALD)方法形成，其中原子层沉积方法系经由按以下次序注入「来源气体、清除气体、反应气体及清除气体」来执行。换句话说，是按以下次序注入「第一气体、清除气体、第二气体及清除气体」，且此注入循环会重复进行以施加(apply)保护膜。此外，所述次序可被描述为「第一涂布气体、清除气体、第二涂布气体及清除气体」。
具体来说，首先，来自第一涂布气体储存部213的第一涂布气体被提供至第一馈送管220，其中第一涂布气体包含铝(Al)、锆(Zr)和铪(Hf)中的至少一者的原始材料气体。因此，第一涂布气体透过第一馈送管220被供应至注入部500的第一通道541，并接着被注入至腔体100内部的处理空间。
接着，第三气体被清除。也就是说，当作为诸如氮气的清除原始材料的第三气体从第三储存部410被提供到第一馈送管220时，清除气体透过第一馈送管220被供应至第一通道541，并接着被注入及清除。
接着，与第一涂布气体反应的第二涂布气体被供应至注入部500。也就是说，当包含氧(O)的第二涂布气体从第二涂布气体储存部313被供应至第二馈送管320时，第二涂布气体会通过第二馈送管320而进入第二板体530的深孔通道(未绘示)，且接着被供应至第二通道542，并接着被注入到腔体100内部的处理空间。
当包含氧(O)的第二涂布气体被注入时，第二涂布气体与第一涂布气体会发生反应，因此会产生氧化铝、氧化锆和氧化铪中的至少一者的反应产物。此外，反应产物的膜，即氧化铝、氧化锆和氧化铪中的至少一者，会被沉积或涂布至腔体100的内部，如腔体100的内壁及注入部500与基座600的表面。此外，在注入部500中，膜可被沉积在喷嘴520的外周面、第一板体510中由第二通道542界定的内表面、第一板体510的外表面以及第二板体530的底面上。因此，因第一涂布气体与第二涂布气体发生反应而产生的涂布薄膜即为保护膜。
接着，当清除气体透过第三气体供应部400被注入时，第一涂布气体与第二涂布气体之间的反应副产物可被清除。
以上，已描述透过原子层沉积(ALD)方法形成保护膜，其中原子层沉积方法在「来源气体、清除气体、反应气体及清除气体」的循环中执行。
然而，实施例并不以此为限，且保护膜可透过另一种方法形成，在此种方法中等离子体经由依序注入来源气体、清除气体及反应气体并接着操作射频电力提供部700而产生。
换句话说，保护膜可经由依序注入第一涂布气体、作为第三气体的清除气体以及第二涂布气体并接着操作射频电力提供部700来形成。
保护膜可透过另一方法形成，在此方法中，来源气体及清除气体依序被注入，反应气体在完成清除气体的注入之前开始被注入，且在完成反应气体的注入后操作射频电力提供部700。
换句话说，保护层可透过下列方法形成，第一气体及作为第三气体的清除气体依序被注入，第二涂布气体接着在完成清除气体的注入之前开始被注入，且接着射频电力提供部700在完成第二涂布气体的注入之后被操作以产生等离子体。
在执行腔体清理制程之后，含有残余氯(Cl)的残留物会涂布有在其后形成的保护膜，其中保护膜是透过这种保护膜涂布制程形成。因此，即使当腔体100的内部因腔体100根据基板处理设备的状态、处理条件、外部环境等因素的改变而为开放的，进而暴露于空气中时，仍可防止或阻止沉积在腔体100内部的残留物暴露。
因此，可防止在清理制程中产生的沉积物内部的氯(Cl)及水气之间发生反应。因此，可防止因氯(Cl)与水气之间反应而产生如氯化氢(HCl)的腐蚀气体，并可防止腔体100内部受到腐蚀，即损坏。
如此一来，因为保护膜防止沉积在腔体100内部的沉积薄膜与水气之间在清理制程中发生反应，保护膜可称为抗水气渗透膜。
这种保护膜可较佳地以不少于约100埃
Figure BDA0003428388790000181
的厚度形成。这是为了避免在清理制程中产生的沉积物暴露。
同时，当保护膜的厚度小于约
Figure BDA0003428388790000182
或具有较小的厚度时，保护膜可能无法部分地被涂布。在此情况下，在清理制程中产生的沉积物及空气中的水气可能会在腔体为开放的时发生反应，因而可能产生如氯化氢(HCl)的腐蚀气体并可能使腔体100的内部腐蚀。
因此，在示例性实施例中，保护膜以至少约
Figure BDA0003428388790000183
的厚度形成。
此外，保护膜的厚度的上限并没有特别的限制，但较佳地可将此上限设定为至少约
Figure BDA0003428388790000184
以提升基板处理设备的运作效率及产率(productivity)。
此外，在示例性实施例中，保护膜涂布制程以不长于约10分钟的时间被执行。然而，实施例并不以此为限，且只要保护膜可用不少于约
Figure BDA0003428388790000191
Figure BDA0003428388790000192
的目标厚度形成，上述执行时间便不受限制。
当完成保护膜涂布时，作为下一个沉积工件的基板10会被装载到腔体100中，且可执行上述的沉积制程，如铟镓锌氧化物(IGZO)主动层沉积。
在第一示例性实施例中，已描述了腔体稳定制程S200包含腔体清理制程S210及保护膜涂布制程S220。
然而，实施例并不以此为限，且如图3中的第二实施例所示，腔体稳定制程S200可进一步包含一调节制程S230，其中调节制程S230在保护膜涂布制程S220之后被执行。
调节制程S230为用来将腔体100的内部处理成与下一个沉积制程中相似的环境的制程。也就是说，这种调节可为一种制程，在这种制程中，在沉积制程中使用的气体，即第一及第二沉积气体，以基板10没有位于腔体100内部的状态从各个第一气体供应部200及第二气体供应部300被供应至注入部500。
举例来说，当第一沉积气体从第一气体供应部200被供应至注入部时，且当第二沉积气体从第二气体供应部300被供应到注入部时，第一及第二沉积气体会透过注入部500注入，其中第一沉积气体包含：包含锌(Zn)的原始材料气体、包含铟(In)的原始材料气体及包含镓(Ga)的原始材料气体，且第二沉积气体包含氧。
此时，第一沉积气体及第二沉积气体之间会发生反应，进而可将调节薄膜(即铟镓锌氧化物(IGZO))沉积于腔体100的内部，即沉积于腔体100的内壁及注入部500与基座600的表面。
此外，当第一沉积气体及第二沉积气体被注入时，射频电力提供部700被操作且射频电力被施加于注入部500，进而使得等离子体可形成于腔体100的内部。
当然，在注入第一沉积气体及第二沉积气体时，这种调节也可用无须形成等离子体的方式被执行。
因此，当保护膜被涂布至腔体100的内部且接着这种调节在下一个沉积制程之前被执行时，可防止或抑制构成保护膜的金属原始材料作为在下一个沉积制程中待沉积的沉积薄膜的杂质，其中这种金属原始材料例如为铝(Al)、锆(Zr)和铪(Hf)中的至少一者。因此，可产生提升薄膜晶体管的性能的效果且可降低性能的变化(deviation)。
调节薄膜的厚度可较佳地为不少于约
Figure BDA0003428388790000201
且这是因为当厚度不少于约
Figure BDA0003428388790000202
时，保护膜会有效地抑制在下一个沉积制程中待沉积的薄膜的性能降低，此薄膜例如为用于主动层的铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜。
此外，调节薄膜的厚度的上限并没有特别的限制，但较佳地可将此上限设定为不大于约
Figure BDA0003428388790000203
以提升基板处理设备的运作效率及产率。
当调节制程完成时，作为下一个沉积工件的基板10被装载至腔体100中，且可执行上述的沉积制程。
当主动层40形成制程完成时，基板被移动到下一个处理装置，会形成保护膜60、源极电极50a及漏极电极50b，因而可制造出薄膜晶体管。
因此，在根据示例性实施例的腔体清理方法中，保护涂布制程在完成腔体100内部清理制程之后被执行。也就是说，沉积在腔体100内部并包含氯(Cl)的沉积薄膜会涂布有在清理制程中或清理制程之后的保护膜，进而防止所沉积的薄膜与水气之间发生反应。因此，可防止作为腐蚀物质的氯化氢(HCl)的生成，从而可防止腔体100的内部受到腐蚀，即损坏。
此外，可在保护膜涂布之后进一步在腔体100内部执行调节制程。在执行调节制程时，会在腔体100内部建构与下一个沉积制程中的气氛相似的气氛，而可减少在沉积制程中作为杂质之因素并可产生改善薄膜特性之效果。此外，会产生提升元件的性能的效果，例如改善薄膜晶体管，并降低性能的变化。
产业实用性
因此，根据示例性实施例，通过执行保护膜涂布制程可抑制在清理制程之后暴露于腐蚀物质及水气的部件之间的反应。因此，可防止或抑制作为腐蚀物质的氯化氢(HCl)的生成，从而可防止腔体的内部受到腐蚀，即损坏。

Claims (11)

1.一种腔体清理方法，包含用于将一基板传送到一腔体外并处理该腔体的内部的一腔体稳定制程，一薄膜沉积制程已经于该基板上完成，其中该腔体稳定制程包含：
一清理制程，用于将一清理气体注入到该腔体中，并侵蚀及清理该薄膜沉积制程所产生的多个副产物；以及
一涂布制程，用于将包含铝(Al)、锆(Zr)和铪(Hf)中的至少一者的气体注入到该腔体中作为一涂布气体，并于安装在该腔体内的多个元件及该腔体的一内壁的至少一表面上产生一保护膜。
2.如权利要求1所述的腔体清理方法，其中该清理气体包含氯(Cl)和氢(H)中的至少一者。
3.如权利要求1所述的腔体清理方法，其中该清理制程包含用于在该腔体内部产生等离子体的制程。
4.如权利要求1所述的腔体清理方法，其中由该涂布制程形成的该保护膜包含一金属氧化物薄膜。
5.如权利要求4所述的腔体清理方法，其中该保护膜包含氧化铝、氧化锆和氧化铪中的至少一者。
6.如权利要求4所述的腔体清理方法，其中该保护膜以至少约100埃的厚度形成。
7.如权利要求1所述的腔体清理方法，其中：
该腔体稳定制程包含一调节制程，在该涂布制程之后被执行；并且
该调节制程包含用于将用于该薄膜沉积制程中的一沉积气体注入的制程。
8.如权利要求7所述的腔体清理方法，其中经由该调节制程沉积于该腔体内部的一调节薄膜的厚度不少于约100埃。
9.如权利要求7所述的腔体清理方法，其中透过该薄膜沉积制程沉积在该基板上的该薄膜为一金属氧化物薄膜。
10.如权利要求9所述的腔体清理方法，其中经由该薄膜沉积制程沉积在该基板上的该金属氧化物薄膜为一薄膜晶体管的一主动层。
11.如权利要求10所述的腔体清理方法，其中在该薄膜沉积制程中形成该主动层时，该主动层经由将铟(In)和镓(Ga)中的至少一者掺杂至氧化锌(ZnO)中而形成。
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