TWI498173B - 處理室之清潔方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種處理室之清潔方法，而此處理室中之氮化層包含有鋁棒及過渡金屬棒。
通常，可透過用於在基板上沈積薄膜之沈積製程、用於透過光敏材料曝露或覆蓋薄膜之選定區域之光刻製程以及用於對薄膜之選定區域進行圖案化處理之蝕刻製程來製造顯示裝置或薄膜太陽能電池。
而在用於在基板上形成包含有金屬化合物之薄膜上形成薄膜之沈積製程中，可在於處理室之內壁上沈積薄膜之金屬化合物的同時於基板上沈積薄膜。其中，若在此處理室之內壁上累積薄膜，則累積之薄膜會發生脫落並使微小的顆粒掉落在基板上，這樣會降低沈積於基板上之薄膜的性能。因此，需要不斷地清理處理室，藉以處理室內壁上的薄膜。
同時，在透過向處理室中提供蝕刻氣體而對薄膜進行蝕刻之蝕刻製程中，受蝕刻薄膜之副產品可與蝕刻氣體之分解材料發生反應，進而會生成難以蝕刻的化合物。具體而言，在薄膜由包含有鋁之化合物形成且蝕刻氣體包含有氟的狀況中，可生成難以進行蝕刻的鋁和氟的化合物。因此，這種鋁和氟的化合物可殘留在處理室之內壁上，而在後續的於基板上形成薄膜之沈積製程中成為顆粒或是雜質，進而降低沈積於基板上之薄膜的特性。
因此，為了從實質上避免由以上習知技術之局限及缺點所導致之一個或多個問題，本發明之目的在於提供一種處理室之清潔方法。
本發明之優點在於：提供了一種處理室之清潔方法，其中氮化層包含有伸出的鋁和過渡金屬，進而可透過包含有硼的第一清潔氣體與包含有氟的第二清潔氣體對處理室進行清潔，因此可移除包含有鋁和過渡金屬的氮化層。
本發明之其他優點、目的和特徵將在如下的說明書中部分地加以闡述，並且本發明的這些優點、目的和特徵對於本領域的普通技術人員來說，其可以透過本發明如下的說明得以部分地理解或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優點可以透過本發明所記載的說明書與申請專利範圍以及附圖中所特別指明的結構得以實現和獲得。
因此，為了從實質上避免由以上習知技術之局限及缺點所導致之一個或多個問題，本發明之目的在於提供一種處理室之清潔方法，藉以移除依附於此處理室內表面之具有鋁和過渡金屬的氮化層，這種清潔方法包含有：透過向處理室提供清潔氣體而移除氮化層，其中這些清潔氣體包含：含有硼的第一清潔氣體；及含有氟的第二清潔氣體。
此處，移除氮化層之步驟，係包含：第一步驟，使處理室之內部的溫度升高至預定溫度；第二步驟，對處理室進行淨化處理以及抽真空處理；第三步驟，向處理室之內部提供第一清潔氣體、
第二清潔氣體及第三清潔氣體，藉以移除氮化層；以及第四步驟，對處理室進行淨化處理。
本發明之另一方面還提供了一種處理室之清潔方法，藉以移除氮化層，此氮化層包含有鋁及過渡金屬，並且氮化層係依附於處理室之內表面，清潔方法係包含：使處理室之溫度升高至預定溫度；重複地依次向處理室之內部提供第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體，藉以移除氮化層，其中此第一清潔氣體包含有氯，第二清潔氣體包含有硼，而第三清潔氣體包含有氟；以及對處理室進行淨化。
可以理解的是，上述本發明之概要並不是為了確定本發明請求保護之主題的關鍵技術特徵或必要技術特徵，也不是為了限定本發明請求保護之主題的範圍。
以下，將結合圖示部分對本發明之較佳實施例作詳細說明。
「第1圖」為本發明實施例之基板處理設備的示意圖，「第2圖」為本發明實施例此基板處理設備之內部部件的示意圖，「第3圖」為本發明第一實施例之清潔方法的流程圖，「第4圖」為透過ClF3
進行清潔之處理室內部的照片，「第5圖」為透過Cl2
進行清潔之晶圓的截面圖片，「第6圖」為經完全清潔後處理室中基板夾持單元的照片，「第7圖」為透過ClF3
與Cl2
清潔後之處理室中之基板夾持單元的照片，「第8A圖」至「第8D圖」為用於對本發明第一實施例之清潔方法進行說明的剖面圖，「第9圖」為本發明
第一實施例之清潔氣體提供單元之示意圖，而「第10A圖」至「第10B圖」為本發明第一實施例中透過Cl2
、BCl3
及ClF3
進行清潔之處理室內部的照片。
如「第1圖」所示，用於沈積薄膜之基板處理設備10包含有：處理室12，係配設有反應區域；氣體注入單元14，係設置於處理室12內並用於注入源氣體、反應氣體及淨化氣體；基板夾持單元18，係設置於氣體注入單元14的下方藉以在此夾持單元上夾持住基板16；氣體供應管20，係用於向氣體注入單元14提供源氣體、反應氣體及淨化氣體；以及排氣口21，係用於排出反應區域內之氣體。
其中，基板夾持單元18包含有：軸32、主基座34及複數個副基座36。其中軸32可穿過處理室12的中心。同時，可使軸32連接於外部驅動單元(圖中未示出)並可上下移動。而主基座34係連接於軸32。並且，這些副基座36係設置於主基座34上並可將基板16放置每個副基座36上。在「第1圖」所示之基板處理設備10中，可轉動氣體注入單元14或轉動基板夾持單元18，或者是使氣體注入單元14與基板夾持單元18發生同向或反向的轉動。
「第1圖」所示之基板夾持單元18包含有軸32、主基座34與副基座36，若必要，此基板夾持單元18還可包含有多種不同的結構。例如，雖然圖中並未示出，但是可在主基座34上定義出對基板16進行定位的一個或多個基板放置區域，可於每一個基板放置區域中設置貫穿主基座34並能垂直地上下移動之複數個
銷。因此，由於可使這些銷上下移動，所以可以放置基板16或取出基板。
如「第2圖」所示，此氣體注入單元14包含有：通向氣體供應管20之第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28，而此氣體供應管20具有多個用於提供源氣體、反應氣體及淨化氣體的供應管。其中，第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28中的每一個氣體注入口都具有多個注入孔30，藉以在底部注入氣體。雖然，「第2圖」中示出了四個注入口，但是也可根據實際需要改變注入口的數量。例如，可設置八個注入口。其中，第二氣體注入口24、第四氣體注入口28分別設置於第一氣體注入口22與第二氣體注入口24之間，並分別與第一氣體注入口22、第二氣體注入口24呈90度。同時，第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28中的每一個皆為管狀。
而「第1圖」所示之基板夾持單元18上還放置了多個基板16，同時可透過第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28注入源氣體、反應氣體及淨化氣體。而後，可依次提供源氣體、反應氣體及淨化氣體，同時由於氣體注入單元14或基板夾持單元18發生了旋轉，所以可於每一基板16上形成薄膜。其中，第一氣體注入口22、第二氣體注入口24呈90度。此處，第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28中的每一個都連接於淨
化氣體供應管。
同時，可透過噴頭及氣體供應管取代包含有複數個提取注入器的氣體注入單元14，來提供源氣體與反應氣體。進而，形成於基板16上之薄膜可以是包含有鋁及過渡金屬之氮化層。例如，可包含有鋁及過渡金屬之氮化層可以是氮化鋁鈦(TiAlN)並透過其他過渡金屬替代其中的鈦。
而當透過「第1圖」所示之基板處理設備10沈積作為包含有鋁及過渡金屬之氮化層的氮化鋁鈦時，第一源氣體可以包含有四氯化鈦(TiCl4
)，這種物質係為鈦前驅物；第二源氣體可以包含有三甲基鋁(trimethylaluminum，TMA)，這種物質係為鋁前驅物；反應氣體，可包含具有氮之氨氣；而淨化氣體可包含有如氬氣之惰性氣體或者如氮氣之非惰性氣體。
進而，可透過第一氣體注入口22注入作為第一源氣體的四氯化鈦，透過第二氣體注入口24注入作為第二源氣體的三甲基鋁，並透過第三氣體注入口26與第四氣體注入口28注入作為反應氣體之氨氣。而除了三甲基鋁之外，鋁前驅物還可使用氫化二甲基鋁(dimethylaluminum hydride，DMAH)、四甲基乙二胺(tetramethylethylenediamine，TMEDA)、丙烯酸二甲胺基乙酯(dimethylehtylamine alane，DMEAA)、三乙基鋁(triethylaluminum，TEA)及三異丁基鋁(triisobutylaluminum，TBA)中所選取的任意一種物質。
其中，可透過自動層沈積法(ALD，atomic layer deposition)形成此氮化鋁鈦層。具體而言，此可透過下列步驟形成此氮化鋁鈦
層：在第一步驟中，第一源氣體四氯化鈦透過第一氣體注入口22被注入到基板16上；在第二步驟中，可透過第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28注入淨化氣體；在第三步驟中，可透過第三氣體注入口26與第四氣體注入口28注入反應氣體，氨氣；在第四步驟中，可透過第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28注入淨化氣體；在第五步驟中，可透過第二氣體注入口24注入三甲基鋁；在第六步驟中，可透過第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28注入淨化氣體；在第七步驟中，可透過第三氣體注入口26與第四氣體注入口28注入反應氣體氨氣；而在第八步驟中，可透過第一氣體注入口22、第二氣體注入口24、第三氣體注入口26及第四氣體注入口28注入淨化氣體。
其中，可透過在第二步驟、第四步驟、第六步驟、第八步驟中所注入之淨化氣體對此反應沒有做出貢獻之第一源氣體、第二源氣體、反應氣體及反應殘留物進行淨化處理。在自動層沈積法中，第一步驟至第八步驟可構成一個循環，並可透過這種循環形成具有自動層規格厚度之薄膜。為了獲得預定的厚度，可使由第一步驟至第八步驟所構成的循環重複執行幾次到幾百次。因此，可透過不斷地執行第一步驟至第八步驟來獲得預定厚度的氮化鋁鈦層。
如「第1圖」及「第2圖」所示，為了提高自動層沈積法的產率，可於基板夾持單元18上沈積基板16，具體而言是於主基
座34上沈積多個基板16，並同時對這些基板16執行自動層沈積製程。或者，於此主基座34上沈積一個基板16，並對這個基板16執行自動層沈積製程。其中，前一種方式被稱為成批量型生產方式，而後一種方式被稱為單個型生產方式。
此處，即使透過「第1圖」所示之基板處理設備10用於執行自動層沈積法來形成氮化鋁鈦層，同時此基板處理設備10可用於執行適用如濺鍍法之物理撞擊的物理氣相沈積法(PVD，physical vapor deposition)或是用於執行適用化學反應的化學氣相沈積法(CVD，chemical vapor deposition)。
當透過濺鍍法、化學氣相沈積法或自動層沈積法於基板16上形成薄膜時，包含有鋁之過渡金屬的薄膜被沈積於處理室12之內壁上。同時，還可剝落這種包含有鋁之過渡金屬的薄膜，而這樣會使微小的顆粒掉落在基板16上，因此，會降低沈積於基板16上之薄膜的特性。進而，應循環地對此處理室12進行清潔，藉以移除沈積於處理室12上之薄膜。而當沈積於處理室12之內表面上的薄膜具有8微米之厚度時，可對此處理室12進行清潔。
此處，在從處理室12中取出基板16之前，透過將包含有氯和氟的ClF3之提供至處理室12，藉以移除沈積於處理室12之內壁上的薄膜。而當透過ClF3
對氮化鋁鈦層進行清潔時，從氮化鋁鈦中所析出之鋁以及ClF3
分解所產生之氟可相互結合，進而生成氟-鋁化合物，如氟化鋁。其中，可透過完全結合反應或非完全反應使這種氟化鋁處於化合狀態。進而，透過淨化氣體ClF3
對在處理室12之內表面上沈積氮化鋁鈦層時所產生之氟-鋁化合
物，氟化鋁未被移除並在處理室12內遺留下了多處白色粉末，如「第4圖」所示。
由於處理室12內壁上殘留有氟-鋁化合物，所以可在後續的沈積製程中氟-鋁化合物會發生脫落並使顆粒掉在基板16上，進而會降低基板16之特性減弱。而透過普通的淨化氣體難以使這種氟-鋁化合物分解。因此，可透過使處理室12之內部溫度升高到1400攝氏度以上，藉以削弱鋁和氟間之連接強度並提高其揮發性，進而對這種氟-鋁化合物進行蝕刻或移除。但是，在如「第1圖」所示之基板處理設備之用於執行自動層沈積法之沈積設備中，難以使處理室12之內部溫度升高至1400攝氏度以上並且基本上難以移除這種氟-鋁化合物。
同時，當對沈積於處理室12內表面上之氮化鋁鈦層進行清潔時，可用Cl2
替代ClF3
作為淨化氣體，藉以防止形成氟-鋁化合物。但在這種狀況中，在處理室12之內部溫度小於430攝氏度時會產生如AlCl3
之類的鋁-氯化合物。其中，這種AlCl3
可處於完全連接狀態或非完全連接狀態。由於透過這種方式難以在高於430攝氏度的條件下難以保持整個處理室的內部結構，所以還部分地保留鋁-氯化合物，如「第5圖」所示。
「第5圖」係為晶圓之截面圖的照片，為了獲得與處理室12之截面相似的效果，所以在於處理室12中對具有氧化矽之晶圓進行處理並在基板16上放置了氮化鋁鈦層之後拍攝了這幅照片。從「第5圖」中，可以推知鋁-氮化合物仍存在於處理室12中。
當以ClF3
與Cl2
作為清潔氣體時，在氮化鋁鈦層中，鈦-氮
(Ti-N)之蝕刻速率高於鋁-氮(Al-N)之蝕刻速率，同時在淨化製程之後鋁-氮化合物殘留於處理室12的內壁上。而在清潔處理完成後，這種鋁-氮化合物依舊殘留於處理室12的內壁上。
「第6圖」為完全淨化後處理室中基板夾持單元的照片，「第7圖」為透過ClF3
與Cl2
進行處理後處理室中基板夾持單元的照片。與「第6圖」相比，「第7圖」為示出了處理室中殘留於基板夾持單元上的鋁-氮化合物的照片。
為了有效地對此處理室12之內表面上具有鋁和過渡金屬之氮化層進行清潔，本發明實施例提出了一種透過第一淨化氣體與第二淨化氣體對處理室進行清潔的清潔方法，其中第一清潔氣體包含有硼，此處，硼可與包含有鋁及過渡金屬之氮化層進行反應，進而生成包含有硼一氮元素的副產品，而包含有氟的第二淨化氣體可對這種包含有硼-氮元素的副產品進行分解，進而可在氣相上消除硼元素與氮元素。
下面，將結合「第3圖」、「第8A圖」至「第8D圖」及「第9圖」對本發明第一實施例中處理室之清潔方法進行描述。
如「第3圖」所示，其中處理室之淨化方法包含有：第一步驟S01，用於升高「第1圖」所示之處理室12內部溫度；第二步驟S02，用於透過向「第1圖」所示之處理室12提供第一淨化氣體來對其進行淨化處理；第三步驟S03，用於透過向處理室12內部施加淨化氣體移除「第8A圖」所示之氮化鋁鈦層50；以及第四步驟S04，用於透過向「第1圖」所示之處理室12提供第二淨化氣體來對處理室12之內部進行淨化處理。
具體而言，可在此處理室之基板16上沈積氮化鋁鈦層並在處理室12中對基板16進行處理之前，執行第一步驟SO1，並使此處理室12之內部溫度升高至進行清潔處理所適合的溫度。如「第8A圖」所示，而當氮化鋁鈦層50依附於處理室12之內表面時，可執行清潔製程，藉以使厚度約為8微米。其中，適當地對清潔處理的執行時間進行調節。在步驟SO1中，可使處理室12之內部溫度超過400攝氏度至650攝氏度，藉以達到適於進行清潔製程的溫度。此處，所升高之溫度可依據清潔氣體而定。此外，處理室12之內部的壓力可設置為0.1托至10托。
由於用於在基板16上沈積氮化鋁鈦層之處理氣體會保留於氣體供應管20與處理室12中，所以在步驟SO2中，可提供如氬氣(Ar)之惰性氣體作為第一淨化氣體，藉以移除位於氣體供應管20與處理室12中的處理氣體。因此，由於此淨化步驟，所以可以去除處理氣體，進而使清潔過程不受處理氣體的影響。
在第三步驟SO3中，如「第8A圖」所示，可提供包含有硼的第一清潔氣體以及包含有氟的第二清潔氣體，藉以移除沈積於處理室12之內表面上的氮化鋁鈦層50。
其中，第一清潔氣體BCl3
與「第8A圖」所示之氮化鋁鈦層50所進行之反應如下：BCl3
+TiAlN→TiCl4
(氣體)+AlCl3
(氣體)+N2
(氣體)+Bx
Ny
(固體)
若向與氮化鋁鈦層50向結合的「第1圖」所示之處理室12提供第一清潔氣體，則可透過處理室12之排氣口21將皆為氣態之透過鈦(Ti)與氯(Cl)反應所產生的TiCl4
、透過鋁(Al)與氯(Cl)反
應所產生的AlCl3
以及由氮化鋁鈦層50所分解出之氮氣抽出，同時可產生包含有硼-氮(B-N)元素之材料。因此，可透過清潔氣態使氮化鋁鈦層50之上表面發生分解，同時產生如「第8B圖」所示之包含有硼-氮(B-N)元素之副產品52。其中，包含有硼-氮(B-N)元素之副產品52可以是化合物或混合物。
同時，第二清潔氣體ClF3
與如「第8B圖」所示之包含有硼-氮(B-N)元素之副產品52所進行之反應如下：ClF3
+Bx
Ny
→BCl3
(氣體)+NF3
(氣體)
若向「第1圖」所示之連接有氮化鋁鈦層50之處理室12中施加第二清潔氣體，則可透過硼(B)與氯(Cl)產生BCl3
，並透過氮(N)與氟(F)產生NF3
。而後，可透過處理室12之排氣口21將BCl3
與NF3
抽到外界。
或者，可同時提供第一清潔氣體與第二清潔氣體。因此，可透過第一清潔氣體與「第8A圖」所示之氮化鋁鈦層50之一部分進行反應而產生具有硼-氮元素的副產品52，而後第二清潔氣體也可分解成具有硼-氮元素的副產品52。進而，可重複地執行上述製程，如「第8D圖」所示，可移除處理室12之內表面上所依附的如「第8A圖」與「第8B圖」所示之氮化鋁鈦層50。
如「第8C圖」所示，用於產生富含鋁之氮化鋁鈦層50的第三清潔氣體可與第一清潔氣體及第二清潔氣體一併提供，藉以透過「第8A圖」所示之氮化鋁鈦層50之反應便捷地產生具有硼-氮元素之副產品52。
此處，可用Cl2
作為第三清潔氣體，其中Cl2
與「第8A圖」
所示之氮化鋁鈦層50可發生下列反應：Cl2
+TiAlN→TiCl4
(氣體)+AlCl3
(氣體)+N2
(氣體)
進而，可透過處理室12之排氣口21向外界抽出皆處於氣體狀態的透過鈦(Ti)與氯(Cl)進行反應所產生的TiCl4
、透過鋁和氯進行反應所產生的AlCl3
以及氮化鋁鈦層50所分解出之氮。此處，由於在如「第8C圖」所示之氮化鋁鈦層中，鈦-氮之蝕刻速率高於鋁-氮之蝕刻速率，所以可於氮化鋁鈦層50上形成富鋁氮化鋁鈦層54。進而，此富鋁氮化鋁鈦層54可與第二清潔氣體進行反應，藉以便捷地產生具有硼-氮元素的副產品52。
進而，透過重複執行下列步驟：透過使第三清潔氣體與「第8A圖」之氮化鋁鈦層50進行反應而在氮化鋁鈦層50上形成富鋁氮化鋁鈦層54；透過第一清潔氣體、氮化鋁鈦層50及富鋁氮化鋁鈦層54進行反應而產生具有硼-氮元素之副產品52；透過第二清潔氣體可使具有硼-氮元素之副產品52分解，進而移除氮化鋁鈦層50。如「第8D圖」所示，由於第一清潔氣體、第二清潔氣體、第三清潔氣體相互間可發生反應，所以可完全地移除氮化鋁鈦層50。
而當以Cl2
、BCl3
及ClF3
作為清潔氣體對處理室12進行清潔時，注意要完全移除此處理室12中之副產品。此處，「第10A圖」為處理室內部及其中設置有排氣口之一部分的照片，「第10B圖」為此處理室中基板夾持單元的照片。
進而，可透過「第9圖」所示之清潔氣體供應單元70同時提供第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體。同時，「第9圖」
所示之清潔氣體供應單元70可包含有：第一供應源60，係用於供應第一蝕刻氣體；第二供應源62，係用於供應第二蝕刻氣體；第三供應源64，係用於提供第三蝕刻氣體；以及質量流量控制器66，係位於第一至第三供應源與處理室12之間，藉以對第一清潔氣體、第二清潔氣體、第三清潔氣體之流量進行控制。
當透過「第9圖」所示之清潔氣體供應單元70同時提供第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體時，第一清潔氣體、第二清潔氣體、第三清潔氣體之流量，換言之，BCl3
、ClF3
及Cl2
之流量係為1：0.6：2。
「第11圖」為本發明第二實施例之清潔過程的流程圖，「第12圖」本發明第二實施例之清潔氣體提供單元，而「第13A圖」至「第13D圖」為用於對本發明第二實施例之清潔過程中之步驟進行說明的剖面圖。此處，相同的標號標出了與第一實施例中相同的部件。
為了有效地對處理室之內表面上包含有鋁和過渡金屬之氮化層進行清潔，本發明第二實施例之清潔方法可透過依次提供第一清潔氣體、第二清潔氣體與第三清潔氣體，其中，第一清潔氣體可與包含有鋁及過渡金屬的氮化層進行反應，同時產生富鋁氮化鋁鈦層；第二清潔氣體包含有可與鋁氮化鋁鈦層及富鋁氮化鋁鈦層發生反應，藉以產生具有硼-氮元素之副產品；而第三清潔氣體可包含有氟，進而可使具有硼-氮元素之副產品發生分解，藉以排出呈氣態之副產品。
下面，將結合「第11圖」、「第12圖」及「第13A圖」至「第13D圖」對本發明第二實施例之處理室的清潔方法進行描述。
如「第11圖」所示，這種用於移除依附於處理室內表面上之鋁氮化鋁鈦層的處理室之清潔方法，包含有：第一步驟SO1，係用於提高「第1圖」所示之處理室12的內部溫度；第二步驟SO2，係用於透過向「第1圖」所示之處理室12提供第一淨化氣體，進而對「第1圖」所示之處理室12內部進行淨化；第三步驟，係用於向此處理室12之內部提供第一清潔氣體；第四步驟SO4，係用於向「第1圖」所示之處理室12提供第二淨化氣體，藉以對「第1圖」所示之處理室12內部進行淨化；第五步驟SO5，係用於向12提供第二清潔氣體；第六步驟SO6，透過向處理室12提供第三淨化氣體，藉以淨化處理室12之內部；第七步驟SO7，係用於向處理室12之內部提供第三清潔氣體；以及第八步驟SO8，係由於透過向處理室12提供第四淨化氣體，藉以淨化處理室12之內部。其中，當處理室12之內部持續保持真空而且沒有中斷這種真空狀態時，可執行上述第一步驟至第八步驟。
具體而言，在於處理室12內之基板16上沈積了並取出基板16後，可執行第一步驟SO1，進而使處理室12之內部溫度升高至適合進行清潔處理的溫度。如「第13A圖」所示，可在將氮化鋁鈦層50依附於處理室12之內表面使執行清潔處理，藉以使氮化鋁鈦層50之厚度為8微米。在第一步驟SO1中，可使處理室12之溫度升高至400攝氏度至650攝氏度，即適合進行清潔處理的方法。此處，所增高之溫度可依清潔氣體而發生變化。
由於用於在基板16上沈積鋁氮化鋁鈦層之處理氣體會保留在氣體供應管20與處理室12中，並且在第二步驟SO2中可提供作為第一淨化氣體之惰性氣體，藉以移除氣體供應管20與處理室12內之處理氣體。因此，由於此淨化步驟中未產生處理氣體，所以也沒有處理氣體可對此清潔製程產生影響。
在第三步驟SO3中，Cl2
可作為第一清潔氣體，同時Cl2
與「第13A圖」所示之150所進行的反應如下：Cl2
+TiAlN→TiCl4
(氣體)+AlCl3
(氣體)+N2
(氣體)
而後，可透過排氣口21抽出呈氣態的氣體，即透過鈦(Ti)與氯(Cl)生成的TiCl4
；透過鋁和氯反應所產生的AlCl3
以及透過氮化鋁鈦層50分解所產生的氮氣。此處，由於鈦-氮之蝕刻速率大於鋁-氮之蝕刻速率，所以如「第13B圖」所示可使氮化鋁鈦層50之一部分變成富鋁氮化鋁鈦層54。
在第四步驟SO4中，可提供惰性氣體，如：氬氣(Ar)，藉以完全地排出氣體供應管20與處理室12中的第一清潔氣體，進而透過使殘留於氣體供應管20與處理室12中之第一清潔氣體與下一步驟中將要提供之第二清潔氣體混合而不對清潔過程產生影響。
在第五步驟SO5中，可用BCl3
作為第二清潔氣體，而BCl3
與「第13B圖」所示之氮化鋁鈦層50所進行之反應如下：BCl3
+TiAlN→TiCl4
(氣體)+AlCl3
(氣體)+N2
(氣體)+Bx
Ny
(固體)
若向依附有氮化鋁鈦層50的「第1圖」所示之處理室12的內部提供第二清潔氣體，則可透過處理室12之排氣口21抽出處
於氣體狀態的下列氣體：透過鈦(Ti)與氯(Cl)進行反應所產生的TiCl4
、透過鋁(Al)和氯(Cl)進行反應所產生的AlCl3
以及氮化鋁鈦層50所分解出之的氮，同時產生包含有硼-氮元素之材料。因此，可透過第二清潔氣體使氮化鋁鈦層50之上部分解，同時，如「第13C圖」所示，可產生包含有硼-氮元素材料之副產品52。其中，這種包含有硼-氮元素之副產品52可以是化合物或混合物。此處，「第13B圖」所示之富鋁氮化鋁鈦層54可與第二清潔氣體進行反應，藉以便捷地產生具有硼-氮元素之副產品62。
在第六步驟SO6中，可提供惰性氣體，如：氬氣(Ar)以作為第三淨化氣體，藉以完全地排出氣體供應管20與處理室12中的第二清潔氣體，進而透過使殘留於氣體供應管20與處理室12中之第二清潔氣體與下一步驟中將要提供之第三清潔氣體混合而不對清潔過程產生影響。
在第七步驟SO7中，可用ClF3
作為第三清潔氣體，而ClF3
與「第13C圖」所示之包含有硼-氮元素之副產品52所進行之反應如下：ClF3
+Bx
Ny
→BCl3
(氣體)+NF3
(氣體)
若向「第1圖」所示之處理室12的內部提供此第三清潔氣體，其中，此處理室12上依附有氮化鋁鈦層50，可透過硼(B)與氯(Cl)進行反應所產生BCl3
並透過鋁(Al)和氯(Cl)進行反應所產生的AlCl3
以及氮化鋁鈦層50所分解出氮，則可透過處理室12之排氣口21抽出上述BCl3
及NF3
。
在第八步驟SO8中，可提供惰性氣體，如：氬氣(Ar)以作
為第四淨化氣體，藉以完全地排出氣體供應管20與處理室12中的第三清潔氣體，進而完全排出氣體供應管20與處理室12。
因此，可透過重複執行第三步驟至第八步驟移除依附與處理室12之內表面的氮化鋁鈦層50。此處，若分別以第三步驟SO3、第五步驟SO5及第七步驟SO7相同的流速施加第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體，則第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體的供應量分別取決於氣體供應時間。而當以相同流速提供第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體時，第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體的氣體供應時間比率可為2：1：0.6。
在本發明第二實施例中，可依次重複地提供第一清潔氣體、第二清潔氣體及第三清潔氣體，其中「第12圖」所示之清潔氣體供應單元74包含有：第一供應源60，係用於供應第一蝕刻氣體；第二供應源62，係用於供應第二蝕刻氣體；第三供應源64，係用於提供第三蝕刻氣體；以及第一質量流量控制器66a、第二質量流量控制器66b、第二質量流量控制器66c，係分別位於係位於第一至第三供應源與處理室12之間，藉以分別對第一清潔氣體、第二清潔氣體、第三清潔氣體之流量進行控制。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
10‧‧‧基板處理設備
12‧‧‧處理室
14‧‧‧氣體注入單元
16‧‧‧基板
18‧‧‧基板夾持單元
20‧‧‧氣體供應管
21‧‧‧排氣口
22‧‧‧第一氣體注入口
24‧‧‧第二氣體注入口
26‧‧‧第三氣體注入口
28‧‧‧第四氣體注入口
30‧‧‧注入孔
32‧‧‧軸
34‧‧‧主基座
36‧‧‧副基座
50‧‧‧氮化鋁鈦層
52‧‧‧副產品
54‧‧‧富鋁氮化鋁鈦層
60‧‧‧第一供應源
62‧‧‧第二供應源
64‧‧‧第三供應源
66a‧‧‧第一質量流量控制器
66b‧‧‧第二質量流量控制器
66c‧‧‧第二質量流量控制器
70‧‧‧清潔氣體供應單元
第1圖為本發明實施例之基板處理設備的示意圖；第2圖為本發明實施例此基板處理設備之內部部件的示意圖；第3圖為本發明第一實施例之清潔方法的流程圖；第4圖為透過ClF3
進行清潔之處理室內部的照片；第5圖為透過Cl2
進行清潔之晶圓的截面圖片；第6圖為經完全清潔後處理室中基板夾持單元的照片；第7圖為透過ClF3
與Cl2
清潔後之處理室中之基板夾持單元的照片；第8A圖至第8D圖為用於對本發明第一實施例之清潔方法進行說明的剖面圖；第9圖為本發明第一實施例之清潔氣體提供單元之示意圖；第10A圖至第10B圖為本發明第一實施例中透過Cl2
、BCl3
及ClF3
進行清潔之處理室內部的照片；第11圖為本發明第二實施例之清潔過程的流程圖；第12圖本發明第二實施例之清潔氣體提供單元；以及第13A圖至第13D圖為用於對本發明第二實施例之清潔過程中之步驟進行說明的剖面圖。
10‧‧‧基板處理設備
12‧‧‧處理室
14‧‧‧氣體注入單元
16‧‧‧基板
18‧‧‧基板夾持單元
20‧‧‧氣體供應管
21‧‧‧排氣口
22‧‧‧第一氣體注入口
24‧‧‧第二氣體注入口
30‧‧‧注入孔
32‧‧‧軸
34‧‧‧主基座
36‧‧‧副基座
Claims (11)
- 一種處理室的清潔方法，係用於移除一氮化層，該氮化層包含有鋁及一過渡金屬，且該氮化層依附於該處理室之一內表面，該方法係包含：透過向該處理室提供多種清潔氣體，移除該氮化層，其中該等清潔氣體包含：含有硼的一第一清潔氣體；含有氟的一第二清潔氣體；及含有氯的一第三清潔氣體，其中該氮化層係為一氮化鋁鈦層，該第一清潔氣體係為BCl3 ，該第二清潔氣體係為ClF3 ，而該第三清潔氣體係為Cl2 ，其中BCl3 與該氮化鋁鈦層進行反應，藉以形成具有硼-氮元素之一副產品，ClF3 分解為具有硼-氮元素之該副產品，而係Cl2 與該氮化鋁鈦層進行反應，藉以產生一富鋁氮化鋁鈦層。
- 如請求項第1所述之處理室的清潔方法，其中移除該氮化層之步驟，係包含：第一步驟，使該處理室之內部的一溫度升高至一預定溫度；第二步驟，對該處理室進行淨化處理以及抽真空處理；第三步驟，向該處理室之內部提供該第一清潔氣體、該第二清潔氣體及該第三清潔氣體，藉以移除該氮化層；以及第四步驟，對該處理室進行淨化處理。
- 如請求項第2項所述之處理室的清潔方法，其中該預定溫度介於450攝氏度與650攝氏度之間。
- 如請求項第1項所述之處理室的清潔方法，其中同時向該處理室提供該第一清潔氣體、該第二清潔氣體與該第三清潔氣體。
- 如請求項第1項所述之處理室的清潔方法，其中該第一清潔氣體、該第二清潔氣體與該第三清潔氣體之流速比為2：1：0.6。
- 一種處理室之清潔方法，藉以移除一氮化層，該氮化層包含有鋁及一過渡金屬，並且該氮化層係依附於該處理室之一內表面，該清潔方法，係包含：使該處理室之溫度升高至一預定溫度；重複地依次向該處理室之內部提供一第一清潔氣體、一第二清潔氣體及一第三清潔氣體，藉以移除該氮化層，其中該第一清潔氣體包含有氯，該第二清潔氣體包含有硼，而該第三清潔氣體包含有氟；以及對該處理室進行淨化。
- 如請求項第6項所述之處理室之清潔方法，其中該氮化層係為一氮化鋁鈦層；該第一清潔氣體係為Cl2 ，該第二清潔氣體係為BCl3 ，而該第三清潔氣體係為ClF3 。
- 如請求項第7項所述之處理室之清潔方法，還包含：對該處理室的內部執行第一淨化步驟，係透過在提供該第一清潔氣體的步驟與提供該第二清潔氣體的步驟之間提供一 第一淨化氣體而進行；對該處理室的內部執行第二淨化步驟，係透過在提供該第二清潔氣體的步驟與提供該第三清潔氣體的步驟之間提供一第二淨化氣體進行；以及對該處理室的內部執行第三淨化步驟，係透過在提供該第三清潔氣體後提供一第三淨化氣體進行。
- 如請求項第7項所述之處理室之清潔方法，其中Cl2 與該氮化鋁鈦層進行反應，藉以形成一富鋁氮化鋁鈦層，BCl2 與該氮化鋁鈦層進行反應，藉以產生具有硼-氮元素之一副產品，而ClF3 分解為具有硼-氮元素之該副產品。
- 如請求項第7項所述之處理室之清潔方法，其中在該處理室之一真空狀態未中斷的狀況下提供該第一清潔氣體、該第二清潔氣體及該第三清潔氣體。
- 如請求項第7項所述之處理室之清潔方法，其中該第一清潔氣體、該第二清潔氣體與該第三清潔氣體之流速比為2：1：0.6。
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| KR1020090110881A KR101630234B1 (ko) | 2009-11-17 | 2009-11-17 | 공정챔버의 세정방법 |
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