TW201936976A

TW201936976A - 清潔腔室的裝置和方法

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Publication number: TW201936976A
Application number: TW108104298A
Authority: TW
Inventors: 李東奐; 金宰湖; 金顯鎰; 尹豪振; 李栽玩; 林秉寬
Original assignee: 南韓商周星工程股份有限公司
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2019-09-16
Also published as: US12065734B2; US20220356569A1; KR102516778B1; JP7431738B2; US20210040610A1; CN111684568A; US11427906B2; CN111684568B; JP2021513739A; KR20190096287A; TWI791760B

Abstract

本發明係關於用於清潔腔室的一種裝置和方法，尤其係關於用於清潔腔室的裝置和方法，其中此裝置和方法能夠在薄膜沉積於基板時清潔被污染的腔室。根據示例性實施例的腔室清潔方法為一種用於沉積氧化鋅的腔室的方法，此方法包含：供應含氯氣體和含氫氣體到腔室中，使獨立供應的氣體於腔室中活化並互相反應以產生反應氣體，以及使用反應氣體第一次清潔腔室。

Description

清潔腔室的裝置和方法

本發明係關於用於清潔腔室的一種裝置和方法，尤其係關於用於清潔腔室的裝置和方法，其中此裝置和方法能夠在薄膜沉積於基板時清潔被污染的腔室。

一般來說，半導體元件由在基板上沉積多種材料並圖案化所得的基板來製造而成。為此，需要進行多種製程階段，例如沉積製程(deposition process)、蝕刻製程(etching process)、清潔製程(cleaning process)以及乾燥製程(drying process)。於此，進行沉積製程是用來在基板上形成具有作為半導體元件所需性質的薄膜。然而，在形成薄膜的沉積製程中，副產物不只沉積在基板上所欲的區域，也沉積在進行沉積製程的腔室中。

當沉積於腔室中的副產物的厚度增加時，副產物會剝離，而導致粒子的產生。以如此方式產生的粒子會進入形成於基板上的薄膜中或附著在薄膜的表面上。因此，粒子會造成半導體的缺陷並增加產品的不良率。故，在副產物剝離之前，必須移除沉積在腔室內的這些副產物。

特別是在進行金屬有機氣相沉積法(metal-organic chemical vapor deposition，MOCVD)的情況下，進行MOCVD的沉積裝置在沉積製程中會產生大量粒子，因而需要時常清潔此沉積裝置。但在此情況下，腔室內的副產物主要由濕式蝕刻法(wet etching)來清潔，並且大多由操作員在打開腔室的情況下手動進行。因此，存在著清潔成本增加以及難以確保再現性(repeatability)和設備利用率(utilization rate)的問題。

先前技術文獻

專利文獻1：KR10-2011-7011433A

本發明提供一種能夠有效地即時清潔在形成薄膜的沉積製程中所產生的副產物的裝置和方法。

根據一示例性實施例，腔室清潔方法是一種用於清潔沉積氧化鋅的腔室的方法，此方法包含：供應含氯氣體(chlorine (Cl)-containing gas)和含氫氣體(hydrogen (H)-containing gas)到腔室中；使獨立供應的含氯氣體和含氫氣體在腔室中活化並彼此反應，以產生反應氣體；以及使用反應氣體第一次清潔腔室。

在供應含氯氣體和含氫氣體的步驟中，含氯氣體和含氫氣體可以是獨立地被供應。

反應氣體可以包含氯化氫(hydrogen chloride，HCl)氣體。

在產生反應氣體的步驟中，含氯氣體可以在氣體注入部的外部被活化，而含氫氣體可以從氣體注入部內部被活化。

在產生反應氣體的步驟中，含氯氣體和含氫氣體可以於相互具有不同尺寸的多個活化區域被活化。

在產生反應氣體的步驟中，在腔室內活化的含氯氣體和含氫氣體可以反應於氣體注入部的外部。

腔室清潔方法可以更包含：用活化的含氫清潔氣體第二次清潔腔室；以及用活化的含氧清潔氣體第三次清潔腔室。

第二次清潔的步驟可以包含移除殘留在腔室中的含氯成分(chlorine (Cl) component)，以及第三次清潔的步驟可以包含移除殘留在腔室中的含氫成分(hydrogen (H) component)。

可以藉由於腔室中活化含氫清潔氣體來移除含氯成分，以及可以藉由於腔室中活化含氧清潔氣體來移除含氫成分。

含氫清潔氣體與含氫氣體透過相同的路徑被供應到腔室中。

可以在約為150-350ºC之溫度下進行第二次清潔的步驟和第三次清潔的步驟。

根據另一示例性實施例，一種腔室清潔裝置包含：第一氣體供應部，用以供應第一氣體；第二氣體供應部，用以供應第二氣體；氣體注入部，安裝於腔室內並包含第一氣體供應路徑和第二氣體供應路徑，第一氣體供應路徑用於供應第一氣體而第二氣體供應路徑用於供應第二氣體，第一氣體供應路徑和第二氣體供應路徑是獨立形成的；電源供應部，連接於氣體注入部並用以提供電源到氣體注入部；以及控制單元，用以控制氣體注入部和電源供應部以便藉由活化第一氣體和第二氣體並使第一氣體和第二氣體彼此反應，來產生用於侵蝕該腔室中的副產物之反應氣體。

氣體注入部可以包含：上框架，安裝於該腔室中；以及下框架，被安裝而向下的間隔於上框架；其中加熱元件安裝於上框架或下框架其中至少一者。

加熱元件可以安裝於上框架或下框架其中至少一者，以便分成多個部分。

冷卻元件可以安裝於上框架或下框架其中至少一者的內部。

氣體注入部可以包含：多個第一電極，沿著注入表面排列；以及多個第二電極，設置於第一電極的周圍以便間隔於第一電極，並且電源供應部提供電源到第一電極或第二電極其中至少一者。

第一氣體供應路徑可以通過第一電極，並且第二氣體供應路徑可以連接到第一電極和第二電極之間的多個獨立空間。

控制單元依據第一氣體、第二氣體和反應氣體的類型，可以控制第一氣體和第二氣體的供應量。

腔室清潔裝置可以更包含：含氧氣體供應部，用於供應含氧氣體，其中氣體注入部可以藉由第一氣體供應路徑或第二氣體供應路徑其中至少一者來供應含氧氣體到腔室。

在下文中，將會參考附圖詳細描述示例性實施例。然而，本發明可以不同形式實施，且不應限於本文闡述的實施例。而提供這些實施例將使得本發明透徹且完整，並將向本領域中的通常知識者完整地傳達本發明的範圍。在圖示中，相同的標號表示相同的元件。

圖1為根據一示例性實施例之腔室清潔裝置的示意圖。另外，圖2為根據一示例性實施例之氣體注入部300的示意圖，而圖3為圖2中根據一示例性實施例之氣體注入部300的分解圖。

請參考圖1至圖3，根據一示例性實施例之腔室清潔裝置包含：一第一氣體供應部100、一第二氣體供應部200、一氣體注入部300、一電源供應部400和一控制單元500。第一氣體供應部100供應第一氣體；第二氣體供應部200供應第二氣體；氣體注入部300設置於一腔室10中並分支成第一氣體供應路徑110和第二氣體供應路徑210，其中第一氣體供應路徑110用於供應第一氣體，而第二氣體供應路徑210用於供應第二氣體；電源供應部400連接於氣體注入部300以供應電源到氣體注入部300；控制單元500控制氣體注入部300和電源供應部400，而使得第一氣體和第二氣體被活化並彼此反應，從而產生用來侵蝕腔室10內的副產物的反應氣體。

根據示例性實施例之一種腔室清潔裝置去除副產物，且此副產物例如在薄膜沉積製程中產生並沉積於腔室10中。因此，腔室10提供用於進行基板處理製程(substrate treatment process)的反應空間。於此，基板處理製程可以為將摻雜銦(indium)和鎵(gallium)的氧化鋅(IGZO)沉積於基板，並且在此情況下，沉積於腔室10內的副產物可能含有摻雜銦和鎵的氧化鋅。另外，在此情況下，基板支撐部20可以被安裝於腔室10中，其中基板支撐部20支撐至少一基板。於此，基板支撐部20可以被安裝來根據基板處理製程向上或向下移動，也可以被安裝來旋轉。可以藉由支撐軸22和驅動部24來進行基板支撐部20的這種垂直移動和旋轉，其中支撐軸22通過腔室10的底面，而驅動部24連接於支撐軸22，並且從腔室10的底面露出的支撐軸22可以由一伸縮管26密封。

第一氣體供應部100和第二氣體供應部200可以各自被安裝於腔室10的外部，並供應第一氣體和第二氣體到氣體注入部300。第一氣體和第二氣體在腔室10內的反應空間中各自被活化並互相反應，且產生用於侵蝕和清洗腔室10內的副產物的反應氣體。為了有效侵蝕包含諸如氧化鋅之有機金屬氧化物的副產物，反應氣體可以包含氯化氫(hydrogen chloride，HCl)氣體，且因此第一氣體或第二氣體之任一者可包括含氯氣體(chlorine (Cl)-containing gas)，而另一者可包括含氫氣體(hydrogen (H)-containing gas)。此外，含氯氣體可以包含氯氣(Cl₂ )、三氯化硼(BCl₃ )、三氟化氯(ClF₃ )或四氟化氯(ClF₄ )之中的至少任一者，而含氫氣體可以包含氫氣(H₂ )、甲烷(CH₄ )或水(H₂ O)之中的至少任一者，但不以實施例為限，包含氯或氫作為成分的各種氣體當然也可以分別用來作為第一氣體和第二氣體。

如此一來，當含氯氣體和含氫氣體分別作為第一氣體和第二氣體時，第一氣體和第二氣體可以被活化、彼此反應，並產生氯化氫(HCl)氣體，並且藉由使用所產生的氯化氫氣體，可以有效地侵蝕包含諸如氧化鋅之有機金屬氧化物的副產物。藉由使第一氣體和第二氣體能互相反應來產生氯化氫氣體的特定製程將會描述於下文中。

氣體注入部300可拆卸地安裝於腔室蓋體12的下表面且氣體注入部300中具有第一氣體供應路徑110和第二氣體供應路徑210，其中第一氣體供應路徑110用於供應第一氣體，而第二氣體供應路徑210用於供應第二氣體。於此，第一氣體供應路徑110和第二氣體供應路徑210獨立地設置，並可以獨立供應第一氣體和第二氣體到腔室10中。

為了移除沉積在腔室10中且包含諸如氧化鋅之有機金屬氧化物的副產物，當氯化氫氣體被供應到腔室10內時，氯化氫氣體可以透過氣體注入部300直接注入，或藉由與含氫氣體和含氯氣體混合來注入。然而，當氯化氫氣體可透過氣體注入部300直接注入時，氣體注入部300會被氯化氫腐蝕及損壞甚至會產生粒子，而阻塞氣體注入部300的氣體供應路徑。此外，當氯化氫和含氫氣體混合並透過氣體注入部300注入時，氯化氫和含氫氣體在氣體注入部300內彼此劇烈反應，而發生上述限制變得更加嚴重的問題。相反地，根據本示例性實施例，當用於供應氯化氫的氣體供應路徑和用於供應含氫氣體的氣體供應路徑獨立地設置於氣體注入部300內，便可以防止對氣體注入部300造成損害的限制，並且腔室10的內部可以被更有效地清潔。

為此，氣體注入部300可以包含一上框架310和一下框架320。於此，上框架310可拆卸地組合(coupled)於腔室蓋體12的下表面，並且上框架310的上表面的一部份(例如上表面的中間部分)與腔室蓋體12的下表面間隔一預定距離。因此，從第一氣體供應部100所供應的第一氣體可以擴散並暫時儲存於上框架310的上表面和腔室蓋體12的下表面之間的空間中。此外，下框架320被安裝而與上框架310的下表面間隔一預定距離。因此，從第二氣體供應部200所供應的第二氣體可以擴散並暫時儲存於下框架320的上表面和上框架310的下表面之間的空間中。於此，上框架310和下框架320可以沿著它們的外周面連接並形成一獨立空間來一體成形地設置，且當然也可以形成於由獨立的密封件350來密封外周面的結構中。

也就是說，第一氣體供應路徑110使得從第一氣體供應部100所供應的第一氣體擴散並暫時儲存於上框架310和腔室蓋體12的下表面之間的空間中，且第一氣體通過上框架310和下框架320然後供應到腔室10中。另外，第二氣體供應路徑210使得從第二氣體供應部200所供應的第二氣體擴散並暫時儲存於上框架310的下表面和下框架320的上表面之間的空間中，且第二氣體通過下框架320然後供應到腔室10中。第一氣體供應路徑110和第二氣體供應路徑210並不互相連通，因此第一氣體和第二氣體從氣體注入部300獨立地供應到腔室10中。

於此，第一加熱元件312和第二加熱元件322可以安裝於上框架310或下框架320至少其中一者。在清潔的過程中，由於清潔溫度低，副產物可能附著於裝置內側。此現象更嚴重地發生於下框架320的下表面和稍後將描述的一第一電極342和一第二電極344。因此，第一加熱元件312被安裝於上框架310的內側，而第二加熱元件322被安裝於下框架320的內側，以便防止副產物附著於上框架310、下框架320、第一電極342和第二電極344，且甚至使得副產物發生黏附時可以輕易地被移除。在此情況下，第一加熱元件312和第二加熱元件322可以形成加熱管線(heating lines)。

此外，第一加熱元件312和第二加熱元件322可以於上框架310或下框架320其中至少一者中，分成多個部分。在此情況下，分成多個部分的第一加熱元件312和第二加熱元件322可以加熱上框架310或下框架320其中至少一者中的各個區域。舉例來說，第一加熱元件312和第二加熱元件322可以各被被安裝於上框架310或下框架320其中至少一者的兩個、三個或四個區域，且為了更加提高腔室壁側的溫度，愈靠近腔室壁的地方可以設置愈多個加熱元件，其中腔室壁側的溫度低於腔室10中心側的溫度。如此一來，藉由在上框架310或下框架320其中至少一者嵌入第一加熱元件312和第二加熱元件322，便能提高腔室10內的溫度，並且維持清潔的最佳溫度，故可以更有效率地移除腔室10內的副產物。

同時，第二加熱元件322直接加熱下框架320。此時，從下框架320產生的熱量可能需要有效地傳遞到第一電極342的端部，其中第一電極342的端部面對基板支撐部20。因此，下框架320和第一電極342彼此金屬接觸(metal contact)並且可以改善導熱性。

當至少上框架310或下框架320其中至少一者被第一加熱元件312和第二加熱元件322加熱時，腔室10內部的溫度可以維持約為150-350ºC的溫度。故，進行清潔製程處的清潔溫度可以維持約為150-350ºC的溫度。當清潔溫度低於約150ºC時，清潔效率大幅下降，而當清潔溫度高於約350ºC時，會存在的問題是可能發生O型環(O-ring)和相關結構的變形，因此可以藉由第一加熱元件312和第二加熱元件322使腔室10內部的溫度加熱到約為150-350ºC，並維持此溫度。因此，產生於腔室中的副產物可以有效率地被移除。

同時，第一冷卻元件314和第二冷卻元件324可以被安裝於上框架310或下框架320其中至少一者。這些第一冷卻元件314和第二冷卻元件324防止上框架310或下框架320在沉積製程中因高沉積溫度而變形。第一冷卻元件314和第二冷卻元件324可以設置於冷卻管線(cooling lines)中，且如同上述之第一加熱元件312和第二加熱元件322，冷卻元件可以於上框架310或下框架320其中至少一者中，分成多個部分。

圖1示例性示出一種結構，其中第一加熱元件312、第二加熱元件322、第一冷卻元件314和第二冷卻元件324疊在上框架310和下框架320內部的整個區域，但上框架310和下框架320的位置和安裝區域當然也可以有多樣的變化和應用。

氣體注入部300包含絕緣板330，其中絕緣板330安裝於下框架320的下表面。於此，絕緣板330用於電性絕緣下框架320和稍後描述的第二電極344，並且絕緣板330可以可拆卸地安裝於下框架320的下表面，以便覆蓋下框架320之下表面中除了形成第一電極342的區域之外的其餘區域，或覆蓋下框架320之下表面中除了形成第一電極342的區域以及第一電極342和第二電極344彼此分隔的區域之外的其餘區域。

此外，氣體注入部300可以包含多個第一電極342和多個第二電極344，其中第一電極342沿著注入表面排列，而第二電極344設置於第一電極342的周圍以分隔於第一電極342。

第一電極342向下凸出於下框架320的下表面，且這些第一電極342沿著從氣體注入部300所注入之氣體的注入表面排列。另外，第一電極342與下框架320可為一體成形。於此，第一電極可以凸出而具有圓形或多邊形的截面，並且每個第一電極342可以被修整(round)而具有凸面或凹面的外形，藉以在角落邊緣處具有一預定曲率，進而防止或最小化電弧(arching)於邊緣處的產生。

第二電極344沿著第一電極342的周圍設置於絕緣板330的下表面，以便分隔於第一電極342。於此，第二電極344根據第一電極342的形狀而具有圓形或多邊形的穿孔，並圍繞各個第一電極342的側表面，藉以分隔於第一電極342。

於此，第一氣體供應路徑110可以穿過第一電極342，而第二氣體供應路徑210可以連接到第一電極342和第二電極344之間的獨立空間。也就是說，用於供應第一氣體的第一氣體注入孔112穿過第一電極342，而第二氣體注入孔212可以在位於第一電極342和第二電極344之間的分離空間中穿過下框架320或絕緣板330。於此，這些第二氣體注入孔212也可以沿著第一電極342和第二電極344之間的獨立空間設置。另外，絕緣體360可以設置於下框架320的各側表面和第二電極344的周圍部分，並且絕緣體360可以電性絕緣腔室蓋體12和第二電極344。

電源供應部400連接於氣體注入部300並供應電源到氣體注入部300。於此，電源供應部400可以提供電源到第一電極342和第二電極344其中至少一者。也就是說，電源供應部400可以使得電源施加到第一電極342並使得第二電極344接地，或相反地，使得電源施加到第二電極344並使得第一電極342接地。另外，第一電極342和第二電極344當然也可以被施加相互不同的電源。此外，基板支撐部20可以接地，但電源供應部400當然也可以向基板支撐部20施加電源，其中向基板支撐部20施加的電源不同於第一電極342或第二電極344其中至少一者的電力。

由電源供應部400所提供的電源可以為高頻電源(high-frequency power)或射頻電源(radio frequency power)，例如低頻(low-frequency，LF)電源、中頻(middle-frequency，MF)電源、高頻(high-frequency，HF)電源和特高頻功率(very high-frequency，VHF)電源。此時，LF電源可以具有的頻率位於約3kHz至約300kHz的範圍內，MF電源可以具有的頻率位於約300kHz至約3MHz的範圍內，HF電源可以具有的頻率位於約3MHz至約300MHz的範圍內，而VHF功率可以具有的頻率位於約30MHz至約300MHz的範圍內。

此外，電源供應部400也可以包含阻抗匹配電路(impedance matching circuit)，其中阻抗匹配電路用來匹配施加到第一電極342和第二電極344之電漿功率(plasma power)的負載阻抗(load impedance)和來源阻抗(source impedance)。阻抗匹配電路可以包含至少兩個阻抗元件，其中這兩個阻抗元件由可變電容器(variable capacitor)或可變電感器(variable inductor)之中至少一者所構成。

控制單元500可以控制氣體注入部300和電源供應部400而使得第一氣體和第二氣體被活化並能彼此反應，以便產生用於侵蝕腔室10內部的副產物的反應氣體。控制單元500控制從氣體注入部300供應的各個氣體的供應量和供應流量，並整體上地控制從電源供應部400施加到氣體注入部300的電源的類型、頻率範圍及相似性值，而使得用於侵蝕腔室10內部的副產物的反應氣體(例如氯化氫)，可以從被活化的第一氣體和第二氣體而產生。於此，控制單元500可以根據第一氣體、第二氣體和反應氣體的類型來控制第一氣體和第二氣體的供應量。舉例來說，當氯氣(chlorine，Cl₂ )作為第一氣體而氫氣(hydrogen，H₂ )作為第二氣體時，控制單元500可以控制第一氣體和第二氣體的供應量為相同的。相反地，當三氯化硼(boron trichloride，BCl₃ )作為第一氣體而氫氣作為第二氣體時，第二氣體的供應量可以被控制為多於第一氣體的供應量。如此一來，控制單元500根據第一氣體和第二氣體的類型來控制第一氣體和第二氣體的供應量，並因而可以用最高的效率在腔室10的內部產生反應氣體。

圖4示出根據一示例性實施例之形成電漿的狀態。圖4示例性地繪示第一電極342和基板支撐部20接地，且電力施加到第二電極344，但電力應用結構當然不以此為限。

如圖4所示，第一氣體可以沿著實線所繪示的箭頭供應到腔室10，而第二氣體可以沿著虛線所繪示的箭頭供應到腔室10。第一氣體藉由穿過第一電極342內部來供應到腔室10中，而第二氣體由穿過第一電極342和第二電極344之間的獨立空間來供應到腔室10。

於此，第一電極342和基板支撐部20接地，而當電力施加到第二電極時，第一活化區域形成於氣體注入部300和基板支撐部20之間，而第二活化區域形成於第一電極342和第二電極344之間，其中第一活化區域即第一電漿區域P1，且第二活化區域即第二電漿區域P2。也就是說，相互不同的電源被施加於第二電極344和基板支撐部20，而使得第一電漿區域P1形成於第二電極344和基板支撐部20之間，且相互不同的電源被施加於第一電極342和第二電極344，而使得第二電漿區域P2形成於第一電極342和第二電極344之間。

因此，當第一氣體被供應至第一電極342時，第一氣體於形成在氣體注入部300外部的第一電漿區域P1被活化。另外，當第二氣體被供應至第一電極342和第二電極344之間的獨立空間時，第二氣體於對應於氣體注入部300內部的第一電極342和第二電極344之間被活化，也就是說，其於從第二電漿區域P2到第一電漿區域P1的區域被活化。因此，根據示例性實施例之腔室清潔裝置可以在具有相互不同之尺寸的電漿區域中活化第一氣體和第二氣體。如此一來，在使用根據示例性實施例之腔室清潔裝置的情況下，藉由將電漿形成的區域擴展到第一電極342和第二電極344之間的區域，可以改善腔室10內部的電漿密度。另外，因第一氣體和第二氣體於相互不同的電漿區域被活化，所以各個氣體可以分布到最佳的供應路徑來產生反應氣體。如此活化的第一氣體和第二氣體反應於氣體注入部300的外部(例如第一電漿區域P1)並產生用於侵蝕並清潔腔室10內的副產物的反應氣體。

在下文中，請參考圖5，根據一示例性實施例之腔室清潔方法將會被詳細地描述。在根據示例性實施例之腔室清潔方法的描述中，將省略與上述的腔室清潔裝置重複的描述。

圖5為根據一示例性實施例之腔室清潔方法的示意圖。請參考圖5，根據一示例性實施例之腔室清潔方法包含：透過相互不同的路徑供應第一氣體和第二氣體到腔室10中(S100)、活化第一氣體和第二氣體並使第一氣體和第二氣體互相反應以產生反應氣體(S200)、用反應氣體侵蝕腔室10內部的副產物(S300)，以及移除殘留在腔室10內部的殘留物(S400)。

在供應第一氣體和第二氣體的步驟(S100)中，由第一氣體供應部100所供應的第一氣體和由第二氣體供應部200所供應的第二氣體透過氣體注入部300被供應到腔室10內。也就是說，第一氣體和第二氣體可以同時地從設置在腔室10內部的單一氣體注入部300供應，並且於此，第一氣體和第二氣體可以透過第一氣體供應路徑110和第二氣體供應路徑210被供應到腔室10內，其中第一氣體供應路徑110和第二氣體供應路徑210在氣體注入部300內形成為相互不同的路徑。

於此，第一氣體和第二氣體藉用於藉由在腔室10內部的反應空間彼此反應來產生反應氣體，並且第一氣體或第二氣體中的任一者可以包括含氯氣體，而第一氣體或第二氣體的另一者可以包括含氫氣體。另外，含氯氣體可以包含氯氣(Cl₂ )、三氯化硼(BCl₃ )、三氟化氯(ClF₃ )或四氟化氯(ClF₄ )之中的至少任一者，而含氫氣體可以包含氫氣(H₂ )、甲烷(CH₄ )或水(H₂ O)之中的至少任一者，但示例性實施例並不以此為限，包含氯或氫作為成分的各種氣體也可如上所述分別用來作為第一氣體和第二氣體。在下文中，為了方便描述，示例性地描述含氯氣體作為第一氣體而含氫氣體作為第二氣體的情況，但相同的敘述當然同樣可以適用於相反的情況。

此外，第一氣體可以包括含氯氣體，而第二氣體可以包括含氫氣體，但各氣體除了含氯氣體和含氫氣體之外還可以更包含氬氣(argon，Ar)、氙氣(xenon，Xe)或氦氣(helium，He)之中的至少一種非反應氣體。在此情況下，非反應氣體可以作為載體氣體(carrier gas)，或可以防止含氯氣體和含氫氣體回流，並且當施加電源時，可以提升用於產生電漿的放電效率(discharge efficiency)。

第一氣體和第二氣體在氣體注入部300中沿著各自獨立的路徑獨立地供應到腔室10。也就是說，第一氣體沿著第一氣體供應路徑110供應到腔室10，而第二氣體沿著第二氣體供應路徑210供應到腔室10，其中第一氣體供應路徑110形成於氣體注入部300中，而第二氣體供應路徑210形成於氣體注入部300中且不與第一氣體供應路徑110相通。如此一來，第一氣體和第二氣體在氣體注入部300中沿著各自獨立的路徑獨立地供應到腔室10，而可以防止第一氣體和第二氣體反應，進而防止氣體注入部300損壞，且可以更有效率地清潔氣體注入部300的內部。

此外，在供應第一氣體和第二氣體的步驟(S100)中，第一氣體和第二氣體的供應量由第一氣體、第二氣體和反應氣體的類型來控制並供應。也就是說，如上所述，控制單元500可以控制第一氣體和第二氣體的供應量為相同的，或控制第一氣體和第二氣體的供應量為其中一者大於另一者。

在活化第一氣體和第二氣體並使第一氣體和第二氣體彼此反應以產生反應氣體的步驟(S200)中，第一氣體和第二氣體在形成於腔室10內部的電漿區域被活化，並使在電漿區域活化的第一氣體和第二氣體彼此反應從而產生反應氣體。為此，如上所述，電源供應部400可以施加電源到第一電極342或第二電極344其中至少一者、僅施加電源到第一電極342或第二電極344，或施加相互不同的電源到第一電極342或第二電極344。

此外，在氣體注入部300中，第一電極342可以向下凸出於下框架320的下表面，且多個第一電極342可以沿著從氣體注入部300所注入之氣體的注入表面排列，而第二電極344可以沿著第一電極342的周圍形成於絕緣板330的下表面，以便分隔於第一電極342。也就是說，第一電極342和第二電極344可以沿著氣體注入部300的注入表面來形成，並且在此情況下，不需要獨立的遠程電漿源(remoter plasma source，RPS)便可以改善電漿密度，並且減少溫度的限制。關於氣體注入部300、第一電極342和第二電極344的詳細結構，適用於如上所述之根據示例性實施例之腔室清潔裝置的描述，故不再贅述。

於此，在產生反應氣體的步驟(S200)中，第一氣體可以在氣體注入部300的外部被活化，而第二氣體可以在氣體注入部300的內部被活化。也就是說，如上述圖4的描述中，當第一氣體被供應至第一電極342時，第一氣體於形成在氣體注入部300外部的第一電漿區域P1被活化。另外，當第二氣體被供應至第一電極342和第二電極344之間的獨立空間時，第二氣體於對應於氣體注入部300內部的第一電極342和第二電極344之間被活化，即其於從第二電漿區域P2到第一電漿區域P1的區域被活化。故，在產生反應氣體的步驟(S200)中，第一氣體和第二氣體可以被活化於相互具有不同尺寸的電漿區域，且產生電漿的區域可以延伸到第一電極342和第二電極344之間的區域。因此，不只腔室10內部的電漿密度可以被改善，第一氣體和第二氣體還可以透過最佳的供應路徑分布來產生反應氣體。

此外，活化的第一氣體和第二氣體(例如含氯氣體和含氫氣體)可以透過獨立的路徑被供應到腔室10，且部分的第一氣體和第二氣體可以直接用作清潔氣體來清潔腔室10。然而，活化的含氯氣體和含氫氣體具有高的相互反應性(mutual reactivity)，所以它們會於氣體注入部300的外部彼此反應，其中氣體注入部300的外部例如為第一電漿區域P1。因此，便會產生用於侵蝕腔室10內部的副產物的反應氣體(例如氯化氫氣體)。所產生的氯化氫氣體作為主要清潔氣體來用於有效率地侵蝕沉積於腔室10內部的副產物，其中副產物包含諸如氧化鋅的有機金屬氧化物。

在用反應氣體侵蝕腔室10內部的副產物的步驟(S300)中，所產生的反應氣體與腔室10內部的副產物物理地及化學地反應，從而侵蝕副產物。舉例來說，氯化氫氣體與沉積於腔室10內部的副產物物理地及化學地反應，且可以有效地侵蝕並第一次清潔副產物，其中副產物包含有機金屬氧化物(例如氧化鋅)並於金屬有機氣相沉積法(metal-organic chemical vapor deposition，MOCVD)之類的製程中所產生。

在移除殘留物的步驟(S400)中，如上述副產物的侵蝕步驟(S300)中產生於腔室10內部的殘留物被排放到腔室10外部並被移除。於此，移除殘留物的步驟(S400)可以包含：用活化的含氫清潔氣體來第二次清潔腔室，以及用活化的含氧清潔氣體來第三次清潔腔室。另外，第二次清潔可以包含移除殘留在腔室內部的含氯成分，而第三次清潔可以包含移除殘留在腔室內部的含氫成分。

當活化的含氯氣體和含氫氣體反應以產生氯化氫氣體，且腔室10內部的副產物被所產生的氯氣腐蝕時，包含氯原子、氯自由基、氯離子和電子的含氯成分的殘留物可能殘留在腔室10內部，其中含氯成分的殘留物由活化的含氯氣體和氯化氫氣體產生。因此，為了移除這些含氯成分的殘留物，可藉由使用活化的含氫清潔氣體進行氫電漿處理(hydrogen plasma treatment)來第二次清潔腔室10的內部。對於氫電漿處理而言，氫電漿可以藉由使用遠程電漿(remote plasma)來被供應到腔室10內，但可藉由活化被供應於腔室10內的含氫清潔氣體，來直接進行氫電漿處理，並且當使用氫氣作為第二氣體時，氫電漿處理也可以藉由使用第二氣體來進行。由這種氫電漿處理所形成的氫自由基會與含氯成分反應，進而移除殘留在腔室10內部的含氯成分的殘留物。

此外，在氫電漿處理之後，含氫成分的殘留物殘留在腔室10中，氫電漿處理之後所產生的此含氫成分包含氫原子、氫自由基、氫離子和電子。因此，為了移除這種含氫成分的殘留物，可藉由使用活化的含氧清潔氣體，來進行氧電漿處理(oxygen plasma treatment)而第三次清潔腔室10的內部。相較於氫電漿，氧電漿可以用相同的方式藉由使用遠程電漿來被供應到腔室10內，但可藉由活化供應於腔室10內的含氧清潔氣體，以直接進行氧電漿處理。在此情況下，可以更進一步設置用於供應含氧清潔氣體的含氧清潔氣體供應部(未繪示)，且含氧清潔氣體(例如氧氣)可以透過氣體注入部300被供應到腔室10中。

於此，相較於第一氣體和第二氣體之中至少一者，用於氫電漿處理的含氫清潔氣體和用於氧電漿處理的含氧清潔氣體可以透過相同的路徑被提供到腔室10中。另外，如上所述，第二氣體供應路徑210連接於電源所施加於的第一電極342和第二電極344之間的獨立空間。因此，為了更有效率地產生高密度的氫電漿或氧電漿，用於氫電漿處理的含氫清潔氣體或用於氧電漿處理的含氧清潔氣體可以透過第二氣體供應路徑210被供應到腔室10中。

這些第一次清潔步驟、第二次清潔步驟和第三次清潔步驟可以在約為150ºC至約350ºC之溫度下進行。如上所述，第一加熱元件312和第二加熱元件322可以設置於上框架310或下框架320其中至少一者，且因此在各個清潔步驟中，藉由使用第一加熱元件312和第二加熱元件322來加熱，腔室內部的溫度可以控制在約150ºC至約350ºC。在此情況下，如上所述，便能處於最佳的溫度範圍以防止O型環和相關結構的變形並移除副產物。

根據示例性實施例之腔室清潔方法可與基板處理製程即時進行。也就是說，基板安裝在基板支撐部20，並例如進行金屬有機氣相沉積法，且氧化鋅(zinc oxide)沉積於基板，其中氧化鋅即摻雜銦(indium)和鎵(gallium)的氧化鋅(IGZO)。並且，當沉積完成時，基板會被移到外部。接著，為了清潔腔室10的內部，第一氣體和第二氣體被供應到腔室10中，但不供應處理氣體(process gas)至腔室10中，其中第一氣體和第二氣體包括含氯氣體和含氫氣體。當施加電源時，活化的第一氣體和第二氣體會反應，並產生氯化氫氣體，而氯化氫氣體會物理地及化學地與腔室10內的副產物反應，進而腐蝕並移除副產物。同時，當清潔完成時，便停止供應第一氣體和第二氣體，而基板則再次移入腔室10中，進而可以進行金屬有機氣相沉積法。

因此，根據腔室清潔裝置和腔室清潔方法，藉由反應氣體來侵蝕腔室10內部的副產物，便可以防止在清潔過程中氣體注入部300受到腐蝕並損壞且產生粒子的現象，其中反應氣體係藉由活化及反應第一氣體和第二氣體所產生，且第一氣體和第二氣體透過相互不同的路徑獨立地被供應到腔室10中。

此外，可以改善腔室10內的電漿密度，且可藉由使用第一電極342和第二電極344所形成的電漿，來使獨立供應的第一氣體和第二氣體有效率地彼此反應，其中第一電極342和第二電極344沿著氣體注入部300的注入表面設置。

此外，加熱元件嵌入於上框架或下框架其中至少一者，而使得腔室內部的溫度升高並能維持清潔的最佳化溫度，故腔室內部的副產物可以更有效率地被移除。

再者，根據腔室清潔裝置和腔室清潔方法，在需要頻繁清潔的化學氣相沉積製程中，可以不需拆解腔室10來進行即時清潔，而可以確保較佳的工作效率、裝置的高再現性和設備的高利用率。

雖然使用特定術語描述並說明較佳的示例性實施例，此術語僅用於解釋示例性實施例，顯而易見的是，在不脫離下述申請專利範圍所定義的範圍和精神內，示例性實施例和使用的術語可以多樣地修改和變化。這些多種變化的實施例不應被闡述為脫離本發明的精神和範圍，而是包含在本發明的範圍內。

10‧‧‧腔室

12‧‧‧腔室蓋體

20‧‧‧基板支撐部

22‧‧‧支撐軸

24‧‧‧驅動部

26‧‧‧伸縮管

100‧‧‧第一氣體供應部

110‧‧‧第一氣體供應路徑

112‧‧‧第一氣體注入孔

200‧‧‧第二氣體供應部

210‧‧‧第二氣體供應路徑

212‧‧‧第二氣體注入孔

300‧‧‧氣體注入部

310‧‧‧上框架

312‧‧‧第一加熱元件

314‧‧‧第一冷卻元件

320‧‧‧下框架

322‧‧‧第二加熱元件

324‧‧‧第二冷卻元件

330‧‧‧絕緣板

342‧‧‧第一電極

344‧‧‧第二電極

350‧‧‧密封件

360‧‧‧絕緣體

400‧‧‧電源供應部

500‧‧‧控制單元

P1‧‧‧第一電漿區域

P2‧‧‧第二電漿區域

S100‧‧‧供應第一氣體和第二氣體的步驟

S200‧‧‧產生反應氣體的步驟

S300‧‧‧侵蝕副產物的步驟

S400‧‧‧移除殘留物的步驟

參考以下對附圖之描述可以更加理解示例性實施例。

圖1為根據一示例性實施例之腔室清潔裝置的示意圖。

圖2為根據一示例性實施例之氣體注入部的示意圖。

圖3為圖2中根據一示例性實施例之氣體注入部的分解圖。

圖4示出根據一示例性實施例之形成電漿的狀態。

圖5為根據一示例性實施例之腔室清潔方法的示意圖。

Claims

一種用於清潔沉積一氧化鋅的一腔室的腔室清潔方法，該方法包含：供應一含氯氣體和一含氫氣體到該腔室中；使獨立供應的該含氯氣體和該含氫氣體在該腔室中活化並彼此反應，以產生一反應氣體；以及使用該反應氣體第一次清潔該腔室。
如請求項1所述之腔室清潔方法，其中在供應該含氯氣體和該含氫氣體的步驟中，該含氯氣體和該含氫氣體是獨立地被供應。
如請求項1所述之腔室清潔方法，其中該反應氣體包含一氯化氫氣體。
如請求項1所述之腔室清潔方法，其中在產生該反應氣體的步驟中，該含氯氣體在一氣體注入部的外部被活化，而該含氫氣體從該氣體注入部內部被活化。
如請求項1所述之腔室清潔方法，其中在產生該反應氣體的步驟中，該含氯氣體和該含氫氣體於相互具有不同尺寸的多個活化區域被活化。
如請求項1所述之腔室清潔方法，其中在產生該反應氣體的步驟中，在該腔室內活化的該含氯氣體和該含氫氣體反應於該氣體注入部的外部。
如請求項1所述之腔室清潔方法，更包含：用活化的一含氫清潔氣體第二次清潔該腔室；以及用活化的一含氧清潔氣體第三次清潔該腔室。
如請求項7所述之腔室清潔方法，其中第二次清潔的步驟包含移除殘留在該腔室中的一含氯成分，以及第三次清潔的步驟包含移除殘留在該腔室中的一含氫成分。
如請求項8所述之腔室清潔方法，其中藉由於該腔室中活化該含氫清潔氣體來移除該含氯成分，以及藉由於該腔室中活化該含氧清潔氣體來移除該含氫成分。
如請求項8所述之腔室清潔方法，其中該含氫清潔氣體與該含氫氣體透過相同的一路徑被供應到該腔室中。
如請求項7所述之腔室清潔方法，其中在約為150-350ºC之溫度下進行第二次清潔的步驟和第三次清潔的步驟。
一種腔室清潔裝置，包含：一第一氣體供應部，用以供應一第一氣體；一第二氣體供應部，用以供應一第二氣體；一氣體注入部，安裝於一腔室內並包含一第一氣體供應路徑和一第二氣體供應路徑，該第一氣體供應路徑用於供應該第一氣體而該第二氣體供應路徑用於供應該第二氣體，該第一氣體供應路徑和該第二氣體供應路徑是獨立形成的；一電源供應部，連接於該氣體注入部並用以提供電源到該氣體注入部；以及一控制單元，用以控制該氣體注入部和該電源供應部以便藉由活化該第一氣體和該第二氣體並使該第一氣體和該第二氣體彼此反應，來產生用於侵蝕該腔室中的副產物之該反應氣體。
如請求項12所述之腔室清潔裝置，其中該氣體注入部包含：一上框架，安裝於該腔室中；以及一下框架，被安裝而向下地間隔於該上框架；其中一加熱元件安裝於該上框架或該下框架其中至少一者。
如請求項13所述之腔室清潔裝置，其中該加熱元件安裝於該上框架或該下框架其中至少一者，以便分成多個部分。
如請求項13所述之腔室清潔裝置，其中一冷卻元件安裝於該上框架或該下框架其中至少一者的內部。
如請求項12所述之腔室清潔裝置，其中該氣體注入部包含：多個第一電極，沿著一注入表面排列；以及多個第二電極，設置於該些第一電極的周圍以便間隔於該些第一電極，並且該電源供應部提供電源到該第一電極或該第二電極其中至少一者。
如請求項16所述之腔室清潔裝置，其中該第一氣體供應路徑通過該些第一電極，並且該第二氣體供應路徑連接到該些第一電極和該些第二電極之間的多個獨立空間。
如請求項12所述之腔室清潔裝置，其中該控制單元依據該第一氣體、該第二氣體和該反應氣體的類型，來控制該第一氣體和該第二氣體的供應量。
如請求項12所述之腔室清潔裝置，更包含一含氧氣體供應部，用於供應一含氧氣體，其中該氣體注入部藉由該第一氣體供應路徑或該第二氣體供應路徑其中至少一者來供應該含氧氣體到該腔室。