TW201544621A - 藉由將清潔氣體注入沉積裝置以清潔沉積裝置 - Google Patents

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Abstract

實施例係關於一種以兩種模式操作之沉積裝置：沉積模式與清潔模式。在該沉積模式中，模組化注入器將材料注入至基板上以形成一層。在該清潔模式中，藉由注入清潔氣體在無需拆卸之情況下清潔該沉積裝置。在該清潔模式中，藉由透過排氣部注入清潔氣體以用於移除反應物前驅物並將該清潔氣體自該排氣部輸送至另一排氣部以用於移除源前驅物來清潔注入器模組總成。另一選擇係，在該清潔模式中，藉由將清潔氣體注入至介於用於注入源前驅物之注入器與用於注入反應物前驅物之另一注入器之間的通路中並將該清潔氣體輸送至該等排氣部中之一者來清潔該注入器模組總成。

Description

藉由將清潔氣體注入沉積裝置以清潔沉積裝置 相關申請案交叉參考
本申請案依據35 U.S.C.§ 119(e)之規定主張於2014年3月15日提出申請之美國臨時申請案第61/953,742號及於2014年3月16日提出申請之美國臨時申請案第61/953,876號之優先權之權益，該等美國臨時申請案以全文引用的方式併入本文中。
本發明係關於一種清潔用於將材料注入至基板上以在該基板上沉積材料層之注入總成中之沉積裝置的方法。
諸如原子層沉積(ALD)或化學汽相沉積(CVD)之沉積係用於在基板上沉積一或多個材料層之程序。沉積一或多個層涉及使用沉積裝置在基板上注入不同類型之化學品。ALD涉及注入兩種類型之化學品：源前驅物及反應物前驅物。在依序施加化學品之後，在基板上形成一層。
在沉積程序期間或之後，沉積裝置曝露於化學品，且可在沉積裝置上沉積寄生層。沉積裝置上之寄生層之厚度隨沉積程序重複而增加。因此，沉積裝置之用於注入化學品之注入器或沉積裝置之用於排放化學品之排氣部被堵塞，且沉積之效率降低。另外，隨著沉積裝置上之寄生層變厚，寄生層之應力增加，致使寄生層被剝落或顆粒被刮 掉至基板上，藉此使沉積於基板上之層之品質降級。
實施例係關於在不拆卸注入器模組總成之情況下清潔注入器模組總成。在沉積模式中，經由該注入器模組總成之第一反應室將用於沉積第一材料之第一氣體注入至基板上。在該沉積模式中，透過第一排氣部排放在將該第一氣體注入至該基板之後剩餘的該第一氣體。在清潔模式中，透過該注入器模組總成之該第一排氣部注入用於移除沉積於該注入器模組總成上之第二材料之第二氣體。在該清潔模式中，將該第二氣體自該第一排氣部輸送至該注入器模組總成之第二排氣部，以將沉積於該注入器模組總成之介於該第一排氣部與該第二排氣部之間的部分上之該第二材料移除。
在一或多項實施例中，在該清潔模式中，透過該第二排氣部排放該第二氣體。藉由該第二氣體移除沉積於該第二排氣部中之該第二材料。
在一或多項實施例中，在該沉積模式中，透過通路將該第二氣體自該第一排氣部輸送至該第二排氣部。在該沉積模式中，藉由分離氣體注入器將分離氣體注入至該通路中以防止該第一氣體進入該第二排氣部。在該清潔模式中，藉由該分離氣體注入器將該分離氣體注入至該通路中以防止該第二氣體進入該分離氣體。
在一或多項實施例中，在該沉積模式中，藉由第二注入室將第三氣體注入至該基板上以沉積該第一材料。在該清潔模式中，可藉由該第二注入室注入分離氣體以防止該第二氣體進入該第二注入室。
在一或多項實施例中，藉由注入惰性氣體之電漿自由基且致使清潔源氣體與該惰性氣體之該電漿自由基接觸以產生該清潔氣體之解離物種來產生該第二氣體。
實施例亦係關於藉由在清潔模式中透過用於在沉積模式中注入 分離氣體之分離氣體注入器注入清潔氣體來操作注入器模組總成。在沉積模式中，藉由源注入器將源氣體注入至基板上。在該沉積模式中，透過源排氣部將該源氣體自該注入器模組總成排放。在該沉積模式中，藉由反應物注入器將反應物氣體注入至該基板上。在該沉積模式中，透過反應物排氣部將該反應物氣體自該注入器模組總成排放。在該沉積模式中，藉由介於該源注入器與該反應物注入器之間的分離氣體注入器來注入分離氣體以使該源氣體與該反應物氣體分離。在清潔模式中，藉由該分離氣體注入器注入該清潔氣體。可藉由以分離氣體注入器(其在沉積模式中注入無電漿之分離氣體)體現之具有諸如NF3、F2、SF6、ClF3或Cl2之清潔源氣體中之至少一者之電漿反應器激發清潔氣體，且在清潔模式中藉由該分離氣體注入器注入藉助藉由該電漿反應器激發該電漿反應器產生之清潔氣體之自由基(舉例而言，F*或Cl*自由基)。在該清潔模式中，將該清潔氣體輸送至該源排氣部及該反應物排氣部中之一者以移除沉積於該源排氣部或該反應物排氣部中之材料。
在一或多項實施例中，藉由控制該源排氣部之壓力及該反應物排氣部之壓力來將該清潔氣體輸送至該源排氣部及該反應物排氣部中之一者。該清潔氣體可包含F*或Cl*自由基。可藉由在分離氣體注入器中用諸如NF3、F2、SF6、ClF3或Cl2之清潔源氣體產生電漿來產生清潔氣體。可藉由跨越該分離氣體注入器之電極施加電信號來產生電漿。
實施例亦係關於具有分離氣體注入器之注入器模組總成，該分離氣體注入器在沉積模式中用於注入分離氣體以使源氣體及反應物氣體分離而在清潔模式中用於注入清潔氣體以移除沉積於源排氣部或反應物排氣部中之材料。該分離氣體注入器放置於源注入器與反應物注入器之間。該源排氣部形成於該注入器模組總成中在該注入器模組總 成之沿著該基板相對於該源注入器之移動方向之位置處。在該沉積模式中，該源排氣部排放在將該源氣體注入至該基板上之後剩餘的該源氣體。在該沉積模式中，該反應物注入器將反應物氣體注入至該基板上。該反應物排氣部沿著該基板相對於該反應物注入器之移動方向形成於該注入器模組中。在該沉積模式中，該反應物排氣部將在將該反應物氣體注入至該基板之後剩餘的該反應物氣體自該注入器模組總成排放。該分離氣體注入器形成有電漿自由基室以產生清潔氣體。
在一或多項實施例中，該電漿自由基室包括電極。在該清潔模式中，向該等電極施加電信號以產生用於產生該清潔氣體之電漿。
在一或多項實施例中，該分離氣體注入器形成於該源排氣部與該反應物排氣部之間。
在一或多項實施例中，該清潔氣體係經由該源排氣部或該反應物排氣部排放。
在一或多項實施例中，該反應物注入器、該源注入器及該分離氣體注入器沿著該注入器模組總成之寬度延伸。
在一或多項實施例中，該電漿自由基室形成同軸電容耦合電漿(CCP)反應器。
100‧‧‧線性沉積裝置
110‧‧‧處理室
114‧‧‧馬達
118‧‧‧支撐柱
120‧‧‧基板
124‧‧‧支撐板
125‧‧‧基板
128‧‧‧基座
136‧‧‧注入器模組總成
138‧‧‧擴展條
210‧‧‧托架
302‧‧‧自由基注入器/反應物注入器/電漿注入器
304‧‧‧前驅物注入器/源注入器
312‧‧‧本體
314‧‧‧端板
318‧‧‧頂部
422‧‧‧狹縫
470‧‧‧寄生層
510‧‧‧端區塊
512‧‧‧螺絲孔
520‧‧‧長形本體
530‧‧‧注入口
540‧‧‧凸出腿柱
610‧‧‧端區塊
620‧‧‧長形本體
630‧‧‧注入口
640‧‧‧凸出腿柱
810‧‧‧狹縫
811‧‧‧頂表面
813‧‧‧底表面
820‧‧‧氣體通道
822‧‧‧氣體孔
824‧‧‧自由基室/電漿室/電漿自由基室
826‧‧‧反應室
830‧‧‧氣體通道
834‧‧‧氣體孔
836‧‧‧反應室
840‧‧‧排氣部/前驅物排氣部/源排氣部
842‧‧‧電極
844‧‧‧氣體通道
845‧‧‧排氣部/自由基排氣部/電漿排氣部/電漿自由基排氣部/反應物排氣部
846‧‧‧自由基室/電漿室/電漿自由基室
848‧‧‧氣體孔
852‧‧‧電極
858‧‧‧通道
860‧‧‧分離氣體注入器
862‧‧‧壁
865‧‧‧分離氣體注入器
868‧‧‧通路
Lm‧‧‧長度
Wm‧‧‧寬度
圖1係根據一項實施例之線性沉積裝置之剖面圖。
圖2係根據一項實施例之線性沉積裝置之透視圖。
圖3係根據一項實施例之安裝有前驅物注入器及自由基注入器之線性沉積裝置之注入器模組總成之透視圖。
圖4係根據一項實施例之圖3之注入器模組總成之仰視圖。
圖5係根據一項實施例之自由基注入器之透視圖。
圖6係根據一項實施例之源注入器之透視圖。
圖7A係根據一項實施例之以沉積模式操作之注入器模組總成之 剖面圖。
圖7B係根據一項實施例之以清潔模式操作之圖7A之注入器模組總成之剖面圖。
圖8A係根據一項實施例之以沉積模式操作之注入器模組總成之剖面圖。
圖8B係根據一項實施例之以清潔模式操作之圖8A之注入器模組總成之剖面圖。
圖9A係根據一項實施例圖解說明使用注入器模組總成沉積一層且在沉積該層之後清潔該注入器模組總成之程序之流程圖。
圖9B係根據另一實施例圖解說明使用注入器模組總成沉積一層且在沉積該層之後清潔該注入器模組總成之程序之流程圖。
本文中參考附圖闡述實施例。然而，可以諸多不同形式來體現本文中所揭示之原理且不應將該等原理解釋為限於本文中所闡明之實施例。在闡述中，可省略眾所周知之特徵及技術之細節以避免不必要地使實施例之特徵模糊。
在圖式中，圖式中之相似元件符號表示相似元件。為清晰起見，可擴大圖式之形狀、大小及區域以及諸如此類。
實施例係關於一種以兩種模式操作之沉積裝置：沉積模式與清潔模式。在該沉積模式中，模組化注入器將材料注入至基板上以在該基板上沉積材料層。在該清潔模式中，藉由注入清潔物種(本文中亦稱作「清潔氣體」)在無需拆卸之情況下清潔該沉積裝置。在該清潔模式中，藉由透過排氣部注入清潔氣體以用於移除反應物前驅物並將該清潔氣體自該排氣部輸送至另一排氣部以用於移除源前驅物來清潔注入器模組總成。另一選擇係，在該清潔模式中，藉由將清潔氣體注入至介於用於注入源前驅物之注入器與用於注入反應物前驅物之另一 注入器之間的通路中，並將該清潔氣體輸送至該等排氣部中之一者來清潔該注入器模組總成。藉由在無需拆卸之情況下執行該沉積裝置之清潔，用於清潔該沉積裝置之時間可減少且沉積效率可得以改良。
如本文中所闡述，沉積裝置對基板執行沉積程序。該沉積程序除其他外亦包含原子層沉積(ALD)、化學汽相沉積(CVD)及分子層沉積(MLD)。
本文中所闡述之沉積模式係指其中沉積裝置藉由注入一或多個類型之氣體將材料層注入於基板上之操作模式。
本文中所闡述之清潔模式係指其中藉由注入清潔氣體來清潔沉積裝置之操作模式。
圖1係根據一項實施例之線性沉積裝置100之剖面圖。圖2係根據一項實施例之線性沉積裝置100(為促進闡釋，不具有室壁)之透視圖。線性沉積裝置100除其他組件外亦可包含支撐柱118、處理室110及注入器模組總成(IMA)136。IMA 136可包含前驅物注入器或自由基注入器中之一或多者。注入器中之每一者將源前驅物(本文中亦可稱為「源氣體」「前驅物」或「前驅物氣體」)、反應物前驅物(本文中亦可稱為「反應物氣體」、「反應物」或「自由基」)滌洗氣體，或此等材料之組合注入至基板120上。源前驅物及/或反應物前驅物可為氣體混合物之自由基。
由壁封圍之處理室可維持處於真空狀態以防止污染物影響沉積程序。處理室110含有接納基板120之基座128。基座128放置於用於滑動運動之支撐板124上。支撐板124可包含溫度控制器(例如，加熱器或冷卻器)以控制基板120之溫度。線性沉積裝置100亦可包含促進基板120至基座128上之裝載或基板120自基座128之拆除之提升銷(未展示)。
在一項實施例中，基座128固定至跨越其上形成有螺絲之擴展條 138而移動之托架210。托架210在其接納擴展條138之孔中形成有對應螺絲。擴展條138固定至馬達114之心軸，且因此擴展條138隨著馬達114之心軸旋轉而旋轉。擴展條138之旋轉致使托架210(及因此基座128)在支撐板124上進行線性運動。藉由控制馬達114之速度及旋轉方向，可控制基座128之線性運動之速度及方向。馬達114及擴展條138之使用僅係用於移動基座128之機構之實例。可實施移動基座128之各種其他方式(例如，在基座128之底部、頂部或側處使用齒輪及小齒輪)。此外，代替移動基座128，基座128可保持固定且可移動IMA 136。
圖3係根據一項實施例之安裝有前驅物注入器304(本文中亦稱為「源注入器304」)及自由基注入器302(本文中亦稱為「反應物注入器302」或「電漿注入器302」)之IMA 136之透視圖。IMA 136包含本體312及附接至本體312之一端之端板314。端板314及本體312可舉例而言藉由螺絲固定。
本體312形成有用於容納前驅物注入器304及自由基注入器302之排氣部840及845。舉例而言，前驅物注入器304及自由基注入器302可使用螺絲安裝至本體312之排氣部840及845中。前驅物注入器304及自由基注入器302可自本體312移除用於進行替換。藉由模塊化IMA 136，可自IMA 136移除僅一些前驅物注入器304或自由基注入器302用於進行替換而保持剩餘前驅物注入器304或自由基注入器302及本體312。
IMA 136具有寬度Wm及長度Lm。排氣部840及845中之每一者沿著IMA 136之寬度Wm延伸。排氣部840及845中之每一者自本體312之底表面延伸至本體312之頂表面。在安裝時，透過底部處之各別注入口，前驅物注入器304注入源前驅物且自由基注入器302注入反應物前驅物。在沉積模式中，透過頂部(如由箭頭318所示)，源排氣部840 (本文中亦稱為「前驅物排氣部840」)排放過量源前驅物且反應物排氣部845(本文中亦稱為「自由基排氣部845」、「電漿排氣部845」或「電漿自由基排氣部845」)排放過量反應物前驅物。
如所展示，前驅物注入器304及自由基注入器302安裝至本體312上。在圖3之實例中，前驅物注入器304及自由基注入器302以交替方式配置。然而，前驅物注入器304及自由基注入器302可以不同方式配置。此外，僅前驅物注入器304或自由基注入器302可安裝至本體312上。藉由使基板120在IMA 136下面通過(藉助旋轉運動或線性運動)，基板120之區域依序曝露於不同自由基及前驅物以使用原子層沉積(ALD)程序或其他沉積程序沉積材料。
圖4係根據一項實施例之圖3之注入器模組總成之仰視圖。前驅物注入器304經展示穿過源排氣部840以將源前驅物注入至基板120上。自由基注入器302經展示穿過反應物排氣部845以將反應物前驅物注入至基板120上。藉由使IMA 136或基板120移位，可將源前驅物及反應物前驅物依序注入至基板120之區域上以沉積一層。
本體312亦形成有狹縫422以將(舉例而言)滌洗氣體或惰性氣體(例如，氬氣)注入至基板120上。狹縫422形成於本體312之前端、本體312之後端及源排氣部840與反應物排氣部845之間處。狹縫422形成在沉積模式中注入惰性氣體(本文中亦稱為「分離氣體」)以防止源前驅物進入反應物排氣部845且防止反應物前驅物進入源排氣部840的分離氣體注入器之一部分。因此，可防止在源排氣部840或反應物排氣部845中形成一層。
然而，當IMA 136或基板120移位時，過量反應物前驅物可進入(breach into)源排氣部840中或源前驅物可進入反應物排氣部845中且在IMA 136上形成寄生層470(例如，TiO2、SiO2)。通常，由電漿產生之反應物前驅物輕於源前驅物，且可能透過自由基排氣部845排放。 源前驅物另一方面可重於反應物前驅物，且因此源排氣部840中剩餘的源前驅物可與反應物前驅物起反應以在源排氣部840中形成寄生層470。
圖5係根據一項實施例之自由基注入器302之一透視圖。自由基注入器302藉由在形成於自由基注入器302中之室中產生電漿使用氣體或混合物產生自由基。除其他部分外，自由基注入器302亦可包含長形本體520、在長形本體520之一端處之凸出腿柱540，及在長形本體520之另一端處之端區塊510。長形本體520包含注入口530且形成有氣體通道820、反應室826及自由基室824(本文中亦稱為「電漿室824」或「電漿自由基室824」)，如下文參考圖7A詳細闡述。
凸出腿柱540沿著自由基注入器302之長度延伸。在組裝時，凸出腿柱540插入至形成於端板314中之支撐孔中。舉例而言，凸出腿柱540之形狀係圓柱形。
端區塊510用於將自由基注入器302固定至本體312。出於此目的，端區塊510包含用於接納螺絲之螺絲孔512。電力線亦連接至端區塊510以提供用於在長形本體520內產生電漿之電信號。此外，經由端區塊510將用於產生自由基之氣體或混合物注入至自由基注入器302中。
圖6係根據一項實施例之前驅物注入器304之透視圖。前驅物注入器304與自由基注入器302不同之處在於前驅物注入器304不產生自由基而僅透過注入口630將氣體或混合物注入至基板120上。類似於自由基注入器302，前驅物注入器304包含凸出腿柱640、長形本體620及端區塊610。長形本體620包含注入口630。長形本體620形成有氣體通道830及反應室836，如下文參考圖7A詳細闡述。寄生層可能沉積於前驅物注入器304之長形本體620而非自由基注入器302之長形本體520上，且因此，前驅物注入器304可需要更頻繁地清潔。
凸出腿柱640及端區塊610之結構及功能實質上與凸出腿柱540及端區塊510相同，惟除端區塊610未連接至電力線，且因此，為簡潔起見本文中省略對凸出腿柱640及端區塊610之詳細闡述。
圖7A係根據一項實施例之以沉積模式操作之安裝有前驅物注入器304及自由基注入器302之IMA 136之剖面圖。本體312包含自底表面813延伸至頂表面811之壁862。源排氣部840及反應物排氣部845形成於壁862之間以容納自由基注入器302及前驅物注入器304。
自由基注入器302形成有沿著長形本體520之長度延伸之氣體通道820。經由氣體孔822將氣體自氣體通道820注入至自由基室824。自由基室824可係同軸電容耦合電漿(CCP)反應器。在自由基室824內，藉由在電極852與自由基室824之內部表面之間產生電漿來形成自由基。所產生自由基經由狹縫810(舉例而言，具有1mm至5mm之寬度)轉移至反應室826，在反應室中將自由基注入至基座128上之基板120上。
前驅物注入器304形成有沿著長形本體620之長度延伸之氣體通道830。前驅物氣體係經由氣體孔834自氣體通道830注入至形成於長形本體620中之反應室836中。
分離氣體注入器860形成於本體312之壁862內。分離氣體注入器860包含氣體通道844與狹縫422。在沉積模式中，清潔氣體(或滌洗氣體)經由氣體通道844及狹縫422與氣體通道844之間的氣體孔848提供至狹縫422。分離氣體注入至在介於源排氣部840與反應物排氣部845之間的壁862之底部下方的通路868。
在沉積模式中，經由形成於圍繞源注入器304之壁862之間的反應物排氣部845排放由狹縫422注入之過量自由基(或還原至惰性狀態之氣體)及部分滌洗氣體。類似地，在沉積模式中，經由形成於環繞自由基注入器302之壁862之間的源排氣部840排放過量前驅物及部分 滌洗氣體。
在一項實施例中，將過量自由基、滌洗氣體及前驅物自IMA 136排放出。在此組態中，在沉積模式中，透過源排氣部840排放過量源前驅物，透過反應物排氣部845排放過量反應物前驅物，且透過毗鄰源排氣部840及反應物排氣部845兩者排放分離氣體。
圖7B係根據一項實施例之以清潔模式操作之安裝有前驅物注入器304及自由基注入器302之IMA 136之剖面圖。圖7B之IMA 136之結構類似於圖7A之IMA 136，因此為簡潔起見省略對其詳細闡述。在清潔模式中，可移除基板120，或可用用於清潔用途之基板125替換基板120。在清潔模式中，將不同於沉積模式中之材料注入至排氣部，且將不同壓力施加至該排氣部。
在一項實施例中，遠端電漿源耦合至反應物排氣部845且在清潔模式中透過反應物排氣部845注入清潔氣體。舉例而言，ASTRON®i AX7670(自美國麻薩諸塞州安多弗之MKS儀器購得)用作遠端電漿源。清潔氣體(舉例而言，經解離氟物種，諸如來自NF3之F*)經由通路868輸送至源排氣部840且自IMA 136排放。在自反應物排氣部845輸送至源排氣部840時，清潔氣體將不想要沉積(諸如，寄生層470)自IMA移除。輸送至源排氣部840之清潔氣體沿著其路徑與寄生層470起反應且將寄生層470自IMA 136移除。
在另一實施例中，在清潔模式中，遠端電漿源將清潔氣體注入至源排氣部840，且通過毗鄰反應物排氣部845將清潔氣體連同欲移除材料一起排放。舉例而言，在清潔模式中，遠端電漿源施加外向壓力至源排氣部840，且施加內向壓力至反應物排氣部845。在此組態中，透過通路868將清潔氣體自源排氣部840輸送至毗鄰反應物排氣部845。
由遠端電漿源產生之清潔氣體可含有F*或Cl*自由基。可藉由以 下步驟產生清潔氣體：使用微波裝置或感應耦合電漿裝置產生電漿，且將電漿曝露於含有含氟氣體(例如，NF3、F2或SF6)或含氯氣體(例如，ClF3或Cl2)之混合氣體。舉例而言，混合氣體可包含10%至60%之NF3及40%至90%之Ar。
在清潔模式中，反應物注入器302可在反應物排氣部845中產生氬氣電漿以改良清潔效率。反應物注入器302將氬氣電漿注入至反應物排氣部845，且氬氣電漿接觸清潔氣體之自由基(F*或Cl*)。透過潘寧離子化(Penning ionization)，可產生額外電漿或可在自由基注入器302之反應室826附近再生自由基。所產生之額外電漿可產生額外自由基或在反應室826附近再生之自由基經輸送至源排氣部840且與IMA 136上之寄生層起反應。因此，清潔效率可得以改良。
在清潔模式中，源注入器304注入分離氣體(例如，Ar)以防止清潔氣體進入源注入器304。類似地，在清潔模式中，分離氣體注入器860注入分離氣體以防止清潔氣體進入分離氣體注入器860。
圖8A係根據一項實施例之以沉積模式操作之注入器模組總成之剖面圖。圖8A之IMA 136之結構類似於圖7A之IMA 136，惟除圖8A之分離氣體注入器865包含電極842及自由基室846(本文中亦稱為「電漿室846」或「電漿自由基室846」)以在清潔模式中產生電漿，且因此為簡潔起見省略對其之詳細闡述。在沉積模式中，分離氣體注入器865將分離氣體(例如，Ar)注入至通路868而未產生電漿。因此，在沉積模式中，圖8A之IMA 136之操作與上文參考圖7A所闡述之IMA 136之操作相同，且因此為簡潔起見本文中省略對圖8A之IMA 136之操作之詳細闡述。
圖8B係根據一項實施例之以清潔模式操作之圖8A之注入器模組總成136之剖面圖。圖8B之IMA 136之結構與圖8A之IMA 136之結構相同，且因此為簡潔起見省略對其之詳細闡述。
在清潔模式中，，分離氣體注入器865在自由基室846中產生清潔氣體。清潔源氣體可包含含氟氣體(例如，NF3、F2或SF6)或含氯氣體(例如，ClF3、Cl2)。在自由基室846內，藉由在電極842與自由基室846之內部表面之間產生電漿來產生包含(舉例而言)F*或Cl*自由基之清潔氣體。作為清潔氣體之所產生自由基透過通道858轉移至狹縫422，在通道858中將自由基注入至通路868中。
在一項實施例中，使用耦合至IMA 136之真空源(未展示)排放過量自由基、滌洗氣體及前驅物。真空源可連接至源排氣部840及反應物排氣部845之頂部。在清潔模式中，真空源將清潔氣體連同欲移除至材料一起透過源排氣部840排放。在一項實施例中，真空源將向外壓力725施加至源排氣部840，且將向外壓力775施加至反應物排氣部845。在一項實施例中，施加至反應物排氣部845之向外壓力775小於施加至源排氣部840之向外壓力725。藉由部分關閉反應物排氣部845或控制真空源以將較少壓力施加至反應物排氣部845來減少向外壓力775。在此組態中，將清潔氣體透過通路868自分離氣體注入器865輸送至毗鄰源排氣部840。輸送至源排氣部840之清潔氣體與沉積於源排氣部840中之寄生層起反應，且與清潔氣體組合之化學品及寄生層之材料透過源排氣部840自IMA 136移除出。
在其他實施例中，在清潔模式中，真空源將清潔氣體連同欲移除之材料透過反應物排氣部845排放。施加至反應物排氣部845之向外壓力775高於施加至源排氣部840之向外壓力725。在此情形中，可藉由部分關閉源排氣部840或控制真空源以將較小壓力施加至源排氣部840來減少向外壓力725。在此組態中，清潔氣體透過通路868自分離氣體注入器865輸送至毗鄰反應物排氣部845。
在清潔模式中，反應物注入器302注入分離氣體(例如，Ar)以防止清潔氣體進入反應物注入器302。自反應物注入器302注入之部分分 離氣體透過通路868輸送至毗鄰源排氣部840，且部分分離氣體透過反應物排氣部845自IMA 136排放出。藉由在情節模式中藉由反應物注入器302注入分離氣體(例如，Ar)，清潔氣體不進入反應物注入器302。因此，可防止自由基室824或電極852(由於其與清潔氣體接觸所致)之性質之損壞或改變。
在清潔模式中，源注入器304注入分離氣體(例如，Ar)以防止清潔氣體進入源注入器304。由源注入器304注入之分離氣體及由反應物注入器302注入之額外分離氣體透過源排氣部840及反應物排氣部845自IMA 136排放出。
有利地，圖7A至圖8B中所揭示之IMA 136可在無需拆卸之情況下以其組裝形式得以清潔。因此，用於清潔IMA 136之時間可減少，此繼而增加IMA 136可用於沉積程序之時間量。
圖9A係根據一項實施例圖解說明使用圖7A及圖7B之IMA 136沉積一層且在沉積該層之後清潔IMA 136之程序之流程圖。在沉積模式中，藉由源注入器將源氣體注入910至基板上。在沉積模式中，透過源排氣部排放920在將源氣體注入至基板上之後剩餘的源氣體。
然後可使曝露於源氣體之基板之部分在反應物注入器下面移動。在反應物注入器下面，向基板之該部分注入930反應物氣體。在沉積模式中，透過反應物排氣部排放940在將反應物氣體注入至基板上之後剩餘的反應物氣體。
在沉積模式中，藉由分離氣體注入器注入950分離氣體以使源排氣部中之源氣體與反應物排氣部中之反應物氣體分離避免混合在一起。
在清潔模式中，透過源排氣部及反應物排氣部中之一者注入960清潔氣體。舉例而言，可藉由遠端電漿源注入清潔氣體。將清潔氣體輸送970至源排氣部及反應物排氣部中之另一者。清潔氣體與沉積於 源排氣部及反應物排氣部中之另一者中之寄生層起反應，且將與清潔氣體組合之化學品與寄生層之材料自IMA 136排放。
圖9B係根據一項實施例圖解說明使用圖8A及圖8B之IMA 136沉積一層且在沉積該層之後清潔IMA 136之程序之流程圖。在沉積模式中，藉由源注入器將源氣體注入910至基板上。在沉積模式中，透過源排氣部排放920在將源氣體注入至基板上之後剩餘的源氣體。
然後可使曝露於源氣體之基板之部分在反應物注入器下面移動。在反應物注入器下面，向基板之該部分注入930反應物氣體。在沉積模式中，透過反應物排氣部排放940在將反應物氣體注入至基板上之後剩餘的反應物氣體。
在沉積模式中，藉由分離氣體注入器注入950分離氣體以使源排氣部中之源氣體與反應物排氣部中之反應物氣體分離而避免混合在一起。
在清潔模式中，藉由分離氣體注入器注入965清潔氣體。將清潔氣體輸送975至源排氣部及反應物排氣部中之一者。可藉由控制源排氣部及反應物排氣部之壓力來將清潔氣體輸送至源排氣部及反應物排氣部中之一者。清潔氣體與源排氣部及反應物排氣部中之一者中之寄生層起反應，且將與清潔氣體組合之化學品及寄生層之材料自IMA 136排放。
儘管闡述關於用於透過ALD沉積一層之沉積裝置之清潔操作，但所揭示之原理可適用於用於諸如化學汽相沉積(CVD)及分子層沉積(MLD)之其他沉積程序之沉積裝置之清潔操作或方法。
雖然已圖解說明及闡述特定實施例及應用，但所揭示實施例並不限於本文中所揭示之精確構造及組件。可在本文中所揭示之方法及設備之配置、操作及細節中作出各種修改、改變及變化。
136‧‧‧注入器模組總成
302‧‧‧自由基注入器/反應物注入器/電漿注入器
304‧‧‧前驅物注入器/源注入器
312‧‧‧本體
314‧‧‧端板
318‧‧‧頂部
840‧‧‧排氣部/前驅物排氣部/源排氣部
845‧‧‧排氣部/自由基排氣部/電漿排氣部/電漿自由基排氣部/反應物排氣部
Lm‧‧‧長度
Wm‧‧‧寬度

Claims (17)

  1. 一種操作注入器模組總成之方法，其包括：在沉積模式中，藉由第一反應室將用於沉積第一材料之第一氣體注入至基板上；在該沉積模式中，透過第一排氣部排放在將該第一氣體注入至該基板上之後剩餘的該第一氣體；在清潔模式中，透過該注入器模組總成之該第一排氣部注入用於移除沉積於該注入器模組總成上之第二材料之第二氣體；及在該清潔模式中，將該第二氣體自該第一排氣部輸送至該注入器模組總成之第二排氣部，以將沉積於該注入器模組總成之介於該第一排氣部與該第二排氣部之間的部分上之該第二材料移除。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包括：在該清潔模式中透過該第二排氣部排放該第二氣體，其中藉由該第二氣體移除沉積於該第二排氣部中之該第二材料。
  3. 如請求項1之方法，其中在該沉積模式中透過通路將該第二氣體自該第一排氣部輸送至該第二排氣部，該方法進一步包括：在該沉積模式中藉由分離氣體注入器將分離氣體注入至該通路中以防止該第一氣體進入該第二排氣部；及在該清潔模式中藉由該分離氣體注入器將該分離氣體注入至該通路以防止該第二氣體進入該分離氣體。
  4. 如請求項1之方法，其進一步包括：在該沉積模式中藉由第二注入室將第三氣體注入至該基板上以沉積該第一材料；及 在該清潔模式中藉由該第二注入室注入分離氣體以防止該第二氣體進入該第二注入室。
  5. 如請求項1之方法，其中藉由注入惰性氣體之電漿自由基且致使清潔源氣體與該惰性氣體之該電漿自由基接觸以產生該清潔氣體之解離物種來產生該第二氣體。
  6. 如請求項5之方法，其中該清潔源氣體包含NF3、F2及SF6中之至少一者或ClF3及Cl2中之至少一者。
  7. 一種操作注入器模組總成之方法，其包括：在沉積模式中，藉由源注入器將源氣體注入至基板上；在該沉積模式中，透過源排氣部將該源氣體自該注入器模組總成排放；在該沉積模式中，藉由反應物注入器將反應物氣體注入至該基板上；在該沉積模式中，透過反應物排氣部將該反應物氣體自該注入器模組總成排放；在該沉積模式中，藉由介於該源注入器與該反應物注入器之間的分離氣體注入器來注入分離氣體以使該源氣體與該反應物氣體分離；在清潔模式中，藉由該分離氣體注入器注入清潔氣體；及在該清潔模式中，將該清潔氣體輸送至該源排氣部及該反應物排氣部中之一者以移除沉積於該源排氣部或該反應物排氣部中之材料。
  8. 如請求項7之方法，其中藉由控制該源排氣部之壓力及該反應物排氣部之壓力來將該清潔氣體輸送至該源排氣部及該反應物排氣部中之一者。
  9. 如請求項7之方法，其中藉由用清潔源氣體在該分離氣體注入器 中產生電漿來產生該清潔氣體。
  10. 如請求項9之方法，其中該清潔源氣體包含NF3、F2及SF6中之至少一者，或ClF3及Cl2中至少一者。
  11. 如請求項9之方法，其中藉由跨越該分離氣體注入器之電極施加電信號來產生該電漿。
  12. 一種注入器模組總成，其包括：源注入器，其經組態以在沉積模式中將源氣體注入至基板上；源排氣部，其形成於該注入器模組總成中在該注入器模組總成之沿著該基板相對於該源注入器之移動方向之位置處，該源排氣部經組態以在該沉積模式中將在將該源氣體注入至該基板上之後剩餘的該源氣體自該注入器模組總成排放；反應物注入器，其經組態以在該沉積模式中將反應物氣體注入至該基板上；反應物排氣部，其沿著該基板相對於該反應物注入器之該移動方向形成於該注入器模組中，該反應物排氣部經組態以在該沉積模式中將在將該反應物氣體注入至該基板上之後剩餘的該反應物氣體自該注入器模組總成排放；及分離氣體注入器，其形成於該源注入器與該反應物注入器之間，該分離氣體注入器形成有電漿自由基室，該分離氣體注入器經組態以在該沉積模式中注入分離氣體從而在該沉積模式中使該源氣體與該反應物氣體分離，且經組態以在清潔模式中注入由該電漿自由基室產生之清潔氣體以將沉積於該源排氣部或該反應物排氣部中之材料移除。
  13. 如請求項12之注入器模組總成，其中該電漿自由基室包括電極，在該清潔模式中向該等電極施加電信號以產生用於產生該 清潔氣體之電漿。
  14. 如請求項12之注入器模組總成，其中該分離氣體注入器形成於該源排氣部與該反應物排氣部之間。
  15. 如請求項12之注入器模組總成，其中經由該源排氣部或該反應物排氣部排放該清潔氣體。
  16. 如請求項12之注入器模組總成，其中該反應物注入器、該源注入器及該分離氣體注入器沿著該注入器模組總成之寬度延伸。
  17. 如請求項12之注入器模組總成，其中該電漿自由基室形成同軸電容耦合電漿(CCP)反應器。
TW104108192A 2014-03-15 2015-03-13 藉由將清潔氣體注入沉積裝置以清潔沉積裝置 TW201544621A (zh)

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