[发明专利]一种成膜设备及其原位清洗方法

说明书

本发明公开了一种成膜设备，包括排气模块、反应腔室、主进气单元、副进气单元、成膜控制模块和清洗控制模块，成膜设备进行原位清洗时，保持反应腔室处于清洗温度，含有水汽的氮气先进入反应腔室，并且水汽吸附在待清洗的颗粒物上，含有清洗气体的氮气再进入反应腔室，清洗气体溶于待清洗的颗粒物吸附的水汽中生成对应的酸，生成的酸与待清洗颗粒物反应生成清洗化合物和水，清洗化合物在清洗温度下升华为气体通过所述排气模块排出。本发明提供的一种成膜设备及其清洗方法，可以定期对成膜设备进行原位清洗，且清洗工艺简单快速。

技术领域

本发明涉及原位清洗领域，具体涉及一种成膜设备及其清洗方法。

背景技术

近年来，半导体设备发展迅速，涉及半导体、集成电路、太阳能电池板、平面显示器、微电子、发光二极管等，而这些器件主要是由在衬底上形成的数层材质厚度不同的薄膜组成，其中Al₂O₃薄膜材料以其工艺成熟、成膜温度低、材料绝缘性好、材料透光性高、参杂导电性、优良的阻挡性能及耐高温性，在这些领域中广泛应用。例如在透明的导电氧化物薄膜(TCO)玻璃领域，将ZnO中参入Al₂O₃可大大提高其导电性和耐高温性能。在高密度电容领域，Al₂O₃可做电介质层。在大规模集成电路领域，Al₂O₃可做阻挡层。

现有技术中Al₂O₃成膜设备的结构图如附图1所示，包括反应腔室1、排气模块、主进气单元、副进气单元和成膜控制模块，排气模块包括真空排气管路2和干泵20，主进气单元包括主进气管道15和安装在主进气管道上控制含有三甲基铝的氮气12进入反应腔室的阀门C 11和控制氮气13进入反应腔室的阀门D 14，副进气单元包括副进气管道16和安装在副进气管道16上控制氮气7进入反应腔室的阀门A 8和控制含有水汽的氮气10进入反应腔室的阀门B 9，反应腔室1包括加热基座3、衬底4、气体喷淋头5和腔室内零件6。

采用上述成膜设备进行Al₂O₃成膜的流程如附图2所示：

(1)成膜控制模块控制阀门B 9打开，使含有水汽的氮气10经过副进气管道16流进反应腔室1内。含有水汽的氮气10将与衬底4充分接触。含有水汽的氮气10通过腔室内流道流向真空排气口2排出反应腔室。

(2)成膜控制模块控制阀门B 9关闭，控制阀门A 8打开，氮气7通过副进气管道16进入反应腔室，吹走未被衬底4和腔室内零件6吸附的水汽。

(3)成膜控制模块控制阀门A 8关闭，同时控制阀门C 11打开，使含有三甲基铝的氮气12通过主进气管道15进入反应腔室，与衬底4和腔室内零件6上吸附的水汽反应生成Al₂O₃。多余的三甲基铝又被衬底4和腔室内零件6吸附。

(4)成膜控制模块控制阀门C 11关闭，同时控制阀门D 14打开，使氮气13通过主进气管道15进入反应腔室。吹走未被衬底4和强势内零件6吸附的三甲基铝。

上述步骤循环多次之后形成Al₂O₃膜。然而在Al₂O₃成膜的同时，Al₂O₃也会生长在与源气体接触的地方，这些地方生长的Al₂O₃晶体为无定形晶体，形成细小的晶体颗粒。随着生长炉次的增加，形成无定形晶体的数量及厚度增加，当晶体颗粒之间的粘合力小于晶体颗粒的重力时，晶体颗粒就会脱落，落在衬底上，造成成膜缺陷。