TW473554B - Self-cleaning method for thin film deposition device - Google Patents

Description

54、

本發明係關於製造半導體元件或液晶顯示元件等電子 裝置所用薄膜形成裝置之自我淸潔方法。 - - - - ----------裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 近年’以製造半導體兀件或液晶顯不元件等電子裝置 所用薄膜形成裝置’乃廣泛使用在預先排氣呈真空之真空 容器內導入反應性氣體，並由電漿或光予以活性該反應性 氣體而在基板上形成薄膜之薄膜形成裝置。 此種薄膜形成裝置一般係在真空容器內之反應室設有 載置基板之基板加熱器，射頻電極（簇射板）等。又真空 容器亦設有將反應性氣體導入於反應室之氣體導入口及壓 力調整閥同時，RF (射頻）電極則被連接與RF電源。 且反應室介由閘閥被連接於裝設閘室，而該裝設閘室尙設 予熱基板之加熱器，搬送機構等。 -線- 藉上述薄膜形成裝置進行薄膜形成時，係將反應室予 以排氣呈真空後，在基板加熱器上載置基板。該基板在被 排氣呈真空之裝設閘室內經予熱後，即介閘閥於真空中被 搬送至反應室。接著自氣體導入口將原料氣體導入於反應 室內。此時，藉由RF電源向RF電極供應高頻電力而可 在反應室內發生電漿（等離子體）。且由所發生電漿予以 分解原料氣體，而生成活性種子在基板上成長薄膜。 在如此薄膜形成裝置，在形成薄膜時除基板以外之 R F電極及真空容器壁面亦會附著薄膜。所附著薄膜變成 所定厚度以上時即自RF電極及真空容器壁面剝離，以粒 子散亂於反應室內。而爲防止此種粒子之發生，通常乃在 未進行成膜時將腐蝕性氣體或含腐蝕性元素之氣體導入於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- 473554 A7 B7 五、發明說明（2 ) 反應室內，加以放電促使發生腐蝕性游離基，以進行將附 著於真空容器壁面及R F電極之薄膜予以去除之自我淸潔 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 〇 爲提高薄膜形成裝置之生產性，上述自我淸潔所費時 間愈短較宜。但，液晶顯示元件或半導體元件製造用薄膜 中，S i 0 x薄膜較其他薄膜腐蝕速度較慢。自我淸潔須費 較多時間，致困難謀求提昇生產性。尤其液晶顯示元件之 使用於多晶矽薄膜電晶體閘門絕緣膜之高品質s i 0 X薄膜 ，此種問題更爲顯著。 爰是本發明係鑑於上述問題點所創作者。其目的則在 提供一種雖在形成高品質薄膜時亦能縮短自我淸潔所費時 間，而可謀圖提昇生產性之薄膜形成裝置之自我淸潔方法 0 爲達成上述目的，本發明有關在反應室內對被成膜部 件予以成膜所盼第一膜之薄膜形成裝置之自我淸潔方法乃 具有如次步驟； 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印制权 將上述被成膜部件配置於上述反應室內之前，先在上 述反應室內面以所定腐蝕條件形成比第一膜腐蝕速度更高 之第二膜。 經形成上述第二膜後，再將上述被成膜部件配置於上 述反應室內， 且對配置於上述反應室內之被成膜部件上及上述反應 室內面形成第一膜， 復自上述反應室搬出被形成上述第一膜之被成膜部件 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473554 A7 B7 五、發明說明（3 ) ，而於搬出上述被成膜部件後，對形成於上述反應室內面 之第二膜及第一膜以上述所定腐蝕條件予以進行腐蝕。 又依據本發明有關自我淸潔方法，係於實行一次上述 第二膜形成工程後，對多數被成膜部件反覆實行上述第一 膜形成工程與上述被成膜部件搬出工程，再予以實行上述 腐蝕工程。 且依據本發明有關自我淸潔方法，係對多數被成膜部 件反覆實行上述第二膜形成工程與第一膜形成工程以及上 述被成膜部件搬出工程後，再予以實行上述腐蝕工程。 依據如上述構成之薄膜形成裝置之自我淸潔方法，藉 在反應室內面積層形成於所定腐飩條件下比第一膜腐蝕速 度更高之第二膜，以及第一膜，乃可提高自我淸潔時之第 一膜腐蝕速度。即，當第一膜進行腐蝕而露出部份第二膜 時，至後則可急速促進第二膜進行腐蝕，連尙未完成腐蝕 之第一膜底下所存在第二膜亦被腐蝕。藉此第一膜係自反 應室內側面剝離。並呈第一膜自兩側面被進行腐蝕。故在 形成有高品質薄膜時，亦能縮短自我淸潔全體完成之時間 ，以謀得提昇生產性。 茲就本發明有關其他特徵，優點，所採取技術手段及 功效，舉可行較佳實施例參照本說明書所添附圖示予以詳 述如下。 〔圖示之簡單說明〕 圖1爲本發明實施例有關薄膜形成裝置之剖面顯示圖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6- 473554 A7 ______ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) > 圖2爲顯示上述薄膜形成裝置之成膜工程及自我淸潔 工程之時間圖。 〔圖示之符號說明〕 10 真空容器 12 反應室 14 裝設閘室 16 基板加熱器 16a,16b 閘閥 18 RF (射頻）電極（簇射板） 20 基板（被成膜部件） 21 控制部 22 氣體導入口 23 氣體供應源 24 排氣口 26 壓力調整閥 28 R F電極 30 搬送機構 32 加熱器 以下即參照圖示，就本發明實施例加以詳細說明。 首先說明薄膜形成裝置，如圖1所示該薄膜形成裝置 係具有真空容器1 0，且該真空容器內配置有對基板進行 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

.線· 經濟邨智慧財轰笱員工消費合作法印製 473554 A7 B7 五、發明說明（5 ) 成膜處理之反應室1 2，與將基板搬入及搬出於反應室 1 2所用之裝設閘室1 4。該反應室1 2及裝設閘室1 4 乃由閘閥1 6 a予以隔開同時’該裝設閘室1 4另端亦由 閘閥1 6 b予以隔離。 該反應室1 2內則設有兼具支承台功能之基板加熱器 1 6及對向於該基板加熱器1 6之RF電極（射頻電極’ 即簇射板）18，且該基板加熱器由可支承被成膜部件之 基板2 0並予以加熱。而RF電極1 8之對向於基板加熱 器16之表面更設有氣體通體之多數細孔。 又，真空容器1 0設有將反應性氣體導入反應室1 2 內之氣體導入口 2 2，及開設於反應室之排氣口 2 4，該 氣體導入口 2 2與氣體供應源2 3連接同時，該排氣口 2 4則設有可開閉該排氣口之壓力調整閥2 6。且R F電 極1 8被連接於RF電源2 8。該等RF電極1 8及RF 電源2 8即構成本發明之活性化手段。 裝設閘室1 4內設有透過閘閥1 6 a可將基板2 0搬 入及搬出於反應室1 2之搬送機構3 0，與予熱基板2 0 所用之加熱器32。該等搬送機構30，加熱器32， RF電源2 8 ’氣體供應源2 3，及基板加熱器1 6乃由 控制部2 1予以控制作動。 其次’就上述構成之薄膜形成裝置之成膜工程及自我 淸潔工程加予說明。 首先在成膜工程，於基板2 〇上形成目的之正規薄膜 (以下稱謂第一膜）之前，在反應室丨2內所設基板以外 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

473554 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 之RF電極1 8等構成部件外面或反應室1 2內面，予以 成膜於所定腐蝕條件下比第一膜腐蝕速度更快之補助膜（ 以下稱謂第二膜），例如以非晶矽或四氮化三矽爲主成分 之第二膜。然後在基板2 0上成膜例如以二氧化矽爲主成 份之第一膜。此時並在形成於R F電極1 8外面及反應室 1 2內面之第二膜上疊層形成第一膜。 詳細述之，即如圖2所示，首先將反應室1 2排氣呈 真空之減壓狀態後，將與第一膜成膜用第一原料氣體另別 之第二原料氣體自氣體導入口 2 2供給反應室1 2內。且 由RF電源2 8對RF電極1 8供給高頻電力促使反應室 1 2內產生電漿，而將所供應第二原料氣體予以分解在 RF電極18外面及反應室內面成膜第二膜。 在成膜第二膜之過程中，在裝設閘室1 4內予熱基板 2 0° 繼之，將反應室1 2內維持於真空之狀態，介閘閥 1 6 a自裝設閘室1 4將經予熱之基板2 0搬入於反應室 內，並載置於基板加熱器16上。 其次，自氣體導入口 2 2向反應室1 2內導入第一原 料氣體。此時第一原料氣體係由R F電極1 8表面所形成 多數細孔均勻地被導入於反應室1 2內。且藉由RF電源 2 8向RF電極1 8供應高頻電力，在反應室1 2內予以 放電產生電漿。並藉所產生電漿分解第一原料氣體，以生 成活性種子在基板2 0上成膜正規之第一膜。此時在 RF電極18外面及反應室12內面予先形成之第二膜上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

I6J1 - •線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473554 A7 B7 五、發明說明（7 ) 予以疊層形成第一膜。 接著將形成第一膜之基板2 0自反應室1 2搬出之’ 並將另外基板搬進真空容器1 〇之反應室1 2內。且利用 自搬出基板2 0完後至其次基板被搬入之時間’藉由與上 述相同工程，在反應室1 2內之RF電極外面及反應室內 面成膜第二膜。然後將其次基板20搬入反應室1 2內進 行第一膜之成膜。 藉對僅數張份之基板反覆進行上述工程，乃在各基板 成膜第一膜，及在反應室1 2所設基板以外之部件外面或 反應室內而交互疊層地成膜第二膜及第一膜。 且自真空容器1 0搬出最後一張基板後，則進行薄膜 形成裝置之自我淸潔。即在搬出基板2 0後，依舊將反應 室1 2內維持於減壓狀態，自氣體導入口 2 2向反應室 1 2內導入腐蝕性氣體或游離基，並藉自RF電源2 8對 RF電極1 8供應高頻電力將積層形成於RF電極1 8外 面，反應室1 2內面等第一膜及第二膜予以除去，而自我 淸潔反應室1 2內。 實施例係以第二膜爲非晶矽（α — S i )膜，第二原 料氣體爲S i H4，RF電力爲〇 . lw/cm2，經各一 次成膜而成膜2 0 nm厚之第二膜，又以第一膜爲氧化矽 (S i Ox)膜，第1原料氣體爲四乙氧基矽烷（TEOS )與氧氣之1 : 50混合氣體，RF電力爲0 . 8/cm2 ’經各一次成膜而成膜1 5 0 nm厚之第一膜。且對六張 基板反覆進行該等第二膜及第一膜之成膜工程後，將N F = 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） •10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

473554 A7 B7 五、發明說明（8 ) 與A r之1 : 2混合氣體使用爲腐蝕性氣體，以R F電力 1 . O/cm2進行自我淸潔。 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 其結果，針對自我淸潔所需時間習知方法爲8分鐘’ 依據本實施例則爲5分鐘，而可大幅縮短自我淸潔時間。 又第二膜之形成係在基板搬送中進行，故不會因第二膜之 成膜以致降低成膜工程整體之效率。 依據上述薄膜形成裝置之自我淸潔方法，藉在將正規 第一膜形成於被成膜部件之基板上前，及在多數第一膜之 成膜工程間，於反應室內所設基板以外之部件外面及反應 室內面形成較第一膜腐蝕速度更快之第二膜，而比及僅施 加第一膜能提高自我淸潔時之第一膜腐蝕速度。即，當進 行第一膜腐蝕致部份第二膜露出後，第二膜乃急速進行腐 蝕，連未被腐蝕之第一膜底下所存在第二膜亦被腐蝕。其 結果第一膜即自部件外面及反應室內面剝離。又第一膜亦 呈自兩面予以進行腐蝕，而藉此可縮整體之至完成自我淸 潔之時間，以提昇薄膜形成裝置之處理效率，且提高生產 性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，本發明並非被限定於上述實施例，係可在本發明 之範圍內作種種變化。例如上述實施例雖以第二原料氣體 使用與第一原料氣體全然不同種類之氣體，但由於如以第 二膜而成膜腐蝕速度比第一膜更快之膜乃能獲得與上述同 樣效果，故以比第一膜腐蝕速度更快之條件形成第二膜即 可，或藉變化混合比，僅變化壓力，或變化R F電力等之 方法以選擇適當條件，則亦可使用例如四乙氧基矽烷分別 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473554 A7 __ B7 五、發明說明（9 ) 形成由氧化矽所成之第一膜及第二膜。即亦可以相同材料 但變化成膜條件形成第一膜及第二膜。 又在上述實施例，雖在連紋處理多數基板時，於各基 板之第一膜成膜前進行第二膜之成膜，然在自我淸潔後之 最初基板成膜前僅進行一次第二膜之成膜，或每多數張基 板予以成膜第二膜，亦能獲與上述實施例同樣之作用效果 0 惟以上所述僅是本發明較佳可行實施例而已，並非因 此而限定本發明之專利範圍，舉凡運用本創作說明書及申 請專利範圍所爲等效變化，理亦應包括於本發明之專利範 圍。 .. · --------------裝4 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · .線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 473554 :本一告 公 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 1 . 一種薄膜形成裝置之自我淸潔方法，係在反應室 內對被成膜部件成膜以所盼第一膜，且包括下述步驟； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在上述反應室內配置上述被成膜部件之前，先在上述 反應室內面以所定腐蝕條件形成比第一膜腐蝕速度更快之 第二膜， 經形成上述第二膜，再將上述被成膜部件配置於上述 反應室內， 且對配置於上述反應室內之被成膜部件上及上述反應 室內面形成第一膜， 復自上述反應室搬出上述形成第一膜之被成膜部件， 而於搬出上述被成膜部件後，對形成於上述反應室內面之 第二辦及第一膜以上述所定腐蝕條件予以進行腐蝕。 2 ·如申請專利範圍第1項之自我淸潔方法，其中係 在實行一次上述第二膜形成工程後，對多數被成膜部件反 覆實行上述第一膜形成工程與上述被成膜部件搬出工程， 再予以實行上述腐蝕工程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印数 3 .如申請專利範圍第1項之自我淸潔方法，其中係 對多數被成膜部件反覆實行上述第二膜形成工程與第一膜 形成工程以及上述被成膜部件搬出工程後，再予以實行上 述腐蝕工程。 4 .如申請專利範圍第1項之自我淸潔方法，其中係 將上述反應室維持於減壓狀態，予以實行上述被成膜部件 搬出工程與上述腐蝕工程。 5 .如申請專利範圍第1項之自我淸潔方法，其中係 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473554 A8 Βδ C8 D8 •、申請專利範圍 將上述反應室維持於減壓狀態，予以實行上述第二膜形成 工程及上述第一膜形成工程。 6 .如申請專利範圍第1項之自我淸潔方法，其中上 述第一膜係以氧化矽爲主成份，上述第二膜乃以非晶矽或 四氮化三矽爲主成份。 7 ·如申請專利範圍第6項之自我淸潔方法，其中係 在上述第一膜形成工程使用四乙氧基矽烷形成氧化矽之第 一膜。 8 .如申請專利範圍第1項之自我淸潔方法，其中將 上述第一膜及第二膜以同一材料而變化成膜條件予以形成 〇 9 .如申請專利範圍第8項之自我淸潔方法，其中將 上述第二膜以比第一膜腐鈾速度更快條件予以形成。 1 〇 .如申請專利範圍第8項之自我淸潔方法，其中 係在上述第一膜形成工程及上述第二膜形成工程分別使用 四乙氧基矽烷予以形成氧化矽之第一膜及第二膜。 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐）