[发明专利]一种薄膜沉积设备及清洗方法

说明书

本发明公开了一种薄膜沉积设备，包括：反应腔室，内设有用于放置衬底的基座，基座上方设有气体喷淋头，气体喷淋头上设有用于向反应腔室内通入前躯体A的主通道以及用于向反应腔室内通入前躯体B的副通道，基座周围环绕设有气体匀流栅；反应腔室通过真空排气管路连接干泵；还包括：清洗通道，设于气体喷淋头上，且清洗通道的上端连接至清洗气体源，下端通过清洗气体出口连通反应腔室内部，清洗气体出口环绕衬底并向其外侧倾斜设置。本发明可提高设备有效利用率和成膜质量。本发明还公开了一种薄膜沉积设备的清洗方法。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，更具体地，涉及一种薄膜沉积设备及清洗方法。

背景技术

近年来，半导体器件发展迅速，涉及半导体、集成电路、太阳能电池板、平面显示器、微电子、发光二极管等领域，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、掺杂导电性好、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，将氧化锌(ZnO)中掺入氧化铝(Al2O3)可大大提高其导电性和耐高温性能；在高密度电容领域，氧化铝可作电介质层；在大规模集成电路领域，氧化铝可作阻挡层等。

现有的原子层沉积(ALD)设备结构一般包括反应腔室及其相关管路。其中，反应腔室内设有用于放置衬底的加热基座，基座周围环绕设有气体匀流栅；基座上方设有气体喷淋头，气体喷淋头上设有用于向反应腔室内通入前躯体的主通道和副通道；反应腔室的下端通过干泵与真空排气管路连接，真空排气管路上可设有插板阀或/和蝶阀。

然而，在应用上述原子层沉积设备，并采用三甲基铝和水反应生长氧化铝的工艺循环过程中，衬底、匀流栅、腔室内壁、真空排气管路、干泵、插板阀、蝶阀等部位都会与前躯体反应源三甲基铝和水接触。因此衬底、匀流栅、腔室内壁、真空排气管路、干泵、插板阀、蝶阀等部位都会生长氧化铝。这些地方生长的氧化铝晶体为无定形晶体，并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。其中，在插板阀密封面及密封圈处的颗粒，会导致插板阀不能密封，影响工艺；在蝶阀密封面及密封圈处的颗粒会导致不能密封及控压不准确问题，影响工艺；在干泵内的颗粒会导致干泵卡死，从而影响工艺；在腔室内壁及真空管路内壁的颗粒会造成衬底颗粒缺陷。因此消除上述区域存在的氧化铝颗粒、薄膜尤为重要。

目前的维护方式只能对生长薄膜的零件进行除膜处理。其中，对腔室维护，需要将腔室降温，拆除零件，发送到相应清洗厂家进行清洗；对管路维护，需要将管路拆散，用酸液清洗；对于干泵的维护，需要将干泵发回厂家。在维护过程中浪费了大量的人力、财力和时间，造成损失。

综上，现有技术存在以下缺点：

1)设备需要定期维护，维护周期长且工作量大，降低了设备利用率。

2)氧化铝颗粒及薄膜影响插板阀的密封。

3)氧化铝颗粒及薄膜影响蝶阀的密封性及控制压力。

4)氧化铝颗粒及薄膜使干泵有卡死现象。

5)腔室、真空管路及干泵内存在的氧化铝薄膜增加了衬底颗粒问题。

因此，需要设计一种消除氧化铝颗粒、薄膜的装置及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种薄膜沉积设备及清洗方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：