通過(guò)將清潔氣體注射到沉積裝置中來(lái)清潔沉積裝置的制造方法
【專利摘要】實(shí)施方案涉及一種以兩種模式操作的沉積裝置：沉積模式和清潔模式。在沉積模式中，模塊化注射器將材料注射到基底上以形成層。在清潔模式中，在不拆卸的情況下通過(guò)注射清潔氣體來(lái)清潔沉積裝置。在清潔模式中可以通過(guò)以下步驟來(lái)清潔注射器模塊組合件：通過(guò)用于移除反應(yīng)物前體的排出器注射清潔氣體，以及將清潔氣體從所述排出器輸送至用于移除起始物前體的另一排出器。或者，在清潔模式中通過(guò)以下步驟來(lái)清潔注射器模塊組合件：將清潔氣體注射到用于注射起始物前體的注射器與用于注射反應(yīng)物前體的另一注射器之間的通路中，以及將清潔氣體輸送至排出器之一。
【專利說(shuō)明】通過(guò)將清潔氣體注射到沉積裝置中來(lái)清潔沉積裝置
[0001] 發(fā)明人：
[0002] Sang In Lee
[0003] Samuel S.Pak
[0004] Daniel Ho Lee
[0005] Hyoseok Daniel Yang
[0006] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0007] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119(e)要求2014年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/953， 742號(hào)以及2014年3月16日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/953,876號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi) 容通過(guò)引用并入本文。
[0008] 背景 1 .技術(shù)領(lǐng)域
[0009]本公開(kāi)內(nèi)容涉及對(duì)用于將材料注射到基底上以在基底上沉積材料層的注射組合 件中的沉積裝置進(jìn)行清潔的方法。
[0010] 2.相關(guān)技術(shù)說(shuō)明
[0011] 例如原子層沉積(ALD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)的沉積是用于在基底上沉積材料的 一個(gè)或更多個(gè)層的過(guò)程。沉積一個(gè)或更多個(gè)層涉及使用沉積裝置在基底上注射不同類型的 化學(xué)品。ALD涉及注射兩種類型的化學(xué)品：起始物前體和反應(yīng)物前體。在依次施用化學(xué)品之 后，在基底上形成層。
[0012] 在沉積過(guò)程期間或之后，沉積裝置暴露于化學(xué)品，并且可能在沉積裝置上沉積寄 生層。沉積裝置上的寄生層的厚度隨著沉積過(guò)程反復(fù)進(jìn)行而增加。因此，沉積裝置的用于注 射化學(xué)品的注射器或者沉積裝置的用于排出化學(xué)品的排出器變得堵塞，并且沉積效率降 低。另外，隨著沉積裝置上的寄生層變厚，寄生層的應(yīng)力增加，造成寄生層剝落或者顆粒被 刮落到基底上，從而使沉積在基底上的層的品質(zhì)劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 實(shí)施方案涉及在不拆卸注射器模塊組合件的情況下清潔該注射器模塊組合件。在 沉積模式中，將用于沉積第一材料的第一氣體經(jīng)由注射器模塊組合件的第一反應(yīng)室注射到 基底上。在沉積模式中，通過(guò)第一排出器來(lái)排出在將第一氣體注射到基底上之后剩余的第 一氣體。在清潔模式中，通過(guò)注射器模塊組合件的第一排出器注射用于移除沉積在注射器 模塊組合件上的第二材料的第二氣體。在清潔模式中，將第二氣體從第一排出器輸送至注 射器模塊組合件的第二排出器，以移除沉積在注射器模塊組合件的在第一排出器與第二排 出器之間的部分上的第二材料。
[0014] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，在清潔模式中，通過(guò)第二排出器來(lái)排出第二氣體。通 過(guò)第二氣體移除沉積在第二排出器中的第二材料。
[0015] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)沉積模式中的通路將第二氣體從第一排出器輸 送至第二排出器。在沉積模式中，通過(guò)分離氣體注射器將分離氣體注射到通路中以防止第 一氣體進(jìn)入第二排出器。在清潔模式中，通過(guò)分離氣體注射器將分離氣體注射到通路中以 防止第二氣體進(jìn)入分離氣體。
[0016] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，在沉積模式中，通過(guò)第二注射室將第三氣體注射到 基底上以沉積第一材料。在清潔模式中，可以通過(guò)第二注射室注射分離氣體以防止第二氣 體進(jìn)入第二注射室。
[0017] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)以下步驟來(lái)產(chǎn)生第二氣體:注射惰性氣體的等 離子體自由基，以及使清潔起始物氣體與惰性氣體的等離子體自由基接觸以產(chǎn)生用于清潔 氣體的解離物質(zhì)。
[0018] 實(shí)施方案還涉及通過(guò)以下步驟來(lái)操作注射器模塊組合件:在清潔模式中，通過(guò)用 于在沉積模式中注射分離氣體的分離氣體注射器來(lái)注射清潔氣體。在沉積模式中，通過(guò)起 始物注射器將起始物氣體注射到基底上。在沉積模式中，通過(guò)起始物排出器將起始物氣體 從注射器模塊組合件排出。在沉積模式中，通過(guò)反應(yīng)物注射器將反應(yīng)物氣體注射到基底上。 在沉積模式中，通過(guò)反應(yīng)物排出器將反應(yīng)物氣體從注射器模塊組合件排出。在沉積模式中， 通過(guò)位于起始物注射器與反應(yīng)物注射器之間的分離氣體注射器來(lái)注射分離氣體以使起始 物氣體與反應(yīng)物氣體分離。在清潔模式中，通過(guò)分離氣體注射器來(lái)注射清潔氣體?？梢酝ㄟ^(guò) 具有例如NF 3、F2、SF6、C1F3、或Cl2的清潔起始物氣體中至少之一的等離子體反應(yīng)器來(lái)激發(fā)清 潔氣體，這在分離氣體注射器中實(shí)施，所述分離氣體注射器在沉積模式中注射不含等離子 體的分離氣體，而在清潔模式中，通過(guò)分離氣體注射器注射通過(guò)以下步驟產(chǎn)生的清潔氣體 自由基(例如，F(xiàn)*或C1*自由基）：通過(guò)等離子體反應(yīng)器激發(fā)等離子體。在清潔模式中，將清潔 氣體輸送至起始物排出器和反應(yīng)物排出器中之一以移除沉積在起始物排出器或反應(yīng)物排 出器中的材料。
[0019] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)控制起始物排出器的壓力和反應(yīng)物排出器的壓 力來(lái)將清潔氣體輸送至起始物排出器和反應(yīng)物排出器中之一。清潔氣體可以包含F(xiàn)*或C1* 自由基?？梢酝ㄟ^(guò)在分離氣體注射器中用例如即 3、？2、5?6、(：1?3或(：12的清潔起始物氣體產(chǎn)生 等離子體來(lái)產(chǎn)生清潔氣體。可以通過(guò)跨越分離氣體注射器的電極施加電信號(hào)來(lái)產(chǎn)生等離子 體。
[0020] 實(shí)施方案還涉及具有分離氣體注射器的注射器模塊組合件，分離氣體注射器在沉 積模式中用于注射分離氣體以使起始物氣體和反應(yīng)物氣體分離，而在清潔模式中用于注射 清潔氣體以移除沉積在起始物排出器或反應(yīng)物排出器中的材料。分離氣體注射器位于起始 物注射器與反應(yīng)物注射器之間。起始物排出器在注射器模塊組合件中形成在注射器模塊組 合件的沿著基底相對(duì)于起始物注射器的移動(dòng)方向的位置。在沉積模式中，起始物排出器排 出在將起始物氣體注射到基底上之后剩余的起始物氣體。在沉積模式中，反應(yīng)物注射器將 反應(yīng)物氣體注射到基底上。反應(yīng)物排出器在注射器模塊中沿著基底相對(duì)于反應(yīng)物注射器的 移動(dòng)方向形成。在沉積模式中，反應(yīng)物排出器從注射器模塊組合件排出在將反應(yīng)物氣體注 射到基底上之后剩余的反應(yīng)物氣體。分離氣體注射器形成有等離子體自由基室以產(chǎn)生清潔 氣體。
[0021] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，等離子體自由基室包括電極。在清潔模式中，電極施 加有電信號(hào)以產(chǎn)生用于產(chǎn)生清潔氣體的等離子體。
[0022] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，分離氣體注射器在起始物排出器與反應(yīng)物排出器之 間形成。
[0023] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，清潔氣體經(jīng)由起始物排出器或反應(yīng)物排出器排出。
[0024] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，反應(yīng)物注射器、起始物注射器以及分離氣體注射器 沿著注射器模塊組合件的寬度延伸。
[0025] 在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，等離子體自由基室形成同軸電容耦合等離子體 (CCP)反應(yīng)器。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的線性沉積裝置的截面圖。
[0027] 圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的線性沉積裝置的透視圖。
[0028] 圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的安裝有前體注射器和自由基注射器的線性沉積裝置的 注射器模塊組合件的透視圖。
[0029] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖3的注射器模塊組合件的底視圖。
[0030] 圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的自由基注射器的透視圖。
[0031 ]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的起始物注射器的透視圖。
[0032] 圖7A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以沉積模式操作的注射器模塊組合件的截面圖。
[0033] 圖7B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以清潔模式操作的圖7A的注射器模塊組合件的截面 圖。
[0034] 圖8A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以沉積模式操作的注射器模塊組合件的截面圖。
[0035]圖8B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以清潔模式操作的圖8A的注射器模塊組合件的截面 圖。
[0036] 圖9A是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以下過(guò)程的流程圖：使用注射器模塊組合件沉積 層，以及在沉積層之后清潔注射器模塊組合件。
[0037] 圖9B是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以下過(guò)程的流程圖：使用注射器模塊組合件沉積 層，以及在沉積層之后清潔注射器模塊組合件。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 在本文中參照附圖來(lái)描述實(shí)施方案。然而，本文中公開(kāi)的原理可以以許多不同的 形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)解釋為受限于本文中所闡述的實(shí)施方案。在描述中，可以省略公知特 征和技術(shù)的細(xì)節(jié)以避免不必要地模糊實(shí)施方案的特征。
[0039] 在附圖中，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。為了清晰起見(jiàn)，附圖的形狀、 尺寸及區(qū)域等可能擴(kuò)大。
[0040] 實(shí)施方案涉及以兩種模式操作的沉積裝置:沉積模式和清潔模式。在沉積模式中， 模塊化注射器將材料注射到基底上以在基底上沉積材料層。在清潔模式中，在不拆卸的情 況下通過(guò)注射清潔物質(zhì)(本文中也稱為"清潔氣體"）來(lái)清潔沉積裝置。在清潔模式中，可以 通過(guò)以下步驟來(lái)清潔注射器模塊組合件:通過(guò)用于移除反應(yīng)物前體的排出器來(lái)注射清潔氣 體，以及將清潔氣體從該排出器輸送至用于移除起始物前體的另一排出器?；蛘?，在清潔模 式中，通過(guò)以下步驟來(lái)清潔注射器模塊組合件:將清潔氣體注射到用于注射起始物前體的 注射器與用于注射反應(yīng)物前體的另一注射器之間的通路中，以及將清潔氣體輸送至排出器 之一。通過(guò)在不拆卸的情況下對(duì)沉積裝置進(jìn)行清潔，可以減少用于清潔沉積裝置的時(shí)間并 且可以提尚沉積效率。
[0041] 如本文中所述，沉積裝置在基底上進(jìn)行沉積過(guò)程。沉積工藝包括原子層沉積 (ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)以及分子層沉積(MLD)等。
[0042] 本文中描述的沉積模式是指這樣的操作模式:其中沉積裝置通過(guò)注射一種或更多 種類型的氣體來(lái)在基底上注射材料層。
[0043] 本文中所述的清潔模式是指這樣的操作模式:其中通過(guò)注射清潔氣體來(lái)清潔沉積 裝置。
[0044]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的線性沉積裝置100的截面圖。圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案 的線性沉積裝置1〇〇(不含室壁以便于說(shuō)明）的透視圖。線性沉積裝置100可以包括支承柱 118、處理室110和注射器模塊組合件αΜΑ) 136，以及其他部件。頂A 136可以包括前體注射 器或自由基注射器中的一個(gè)或更多個(gè)。注射器中的每一個(gè)將起始物前體(本文中還可稱為 "起始物氣體"、"前體"、或者"前體氣體"）、反應(yīng)物前體(本文中還可稱為"反應(yīng)物氣體"、"反 應(yīng)物"、或者"自由基"）、吹掃氣體、或者這些材料的組合注射到基底120上。起始物前體和/ 或反應(yīng)物前體可以是氣體混合物的自由基。
[0045]由壁包圍的處理室可以保持在真空狀態(tài)中以防止污染物影響沉積過(guò)程。處理室 110包括容納基底120的襯托器128。襯托器128位于支承板124上以進(jìn)行滑動(dòng)移動(dòng)。支承板 124可以包括溫度控制器(例如，加熱器或冷卻器）以控制基底120的溫度。線性沉積裝置100 還可以包括便于將基底120裝載到襯托器128上或者將基底120從襯托器128卸下的頂升銷 (未示出）。
[0046] 在一個(gè)實(shí)施方案中，襯托器128緊固至托架210,托架210跨越其上形成有螺紋的延 伸桿138移動(dòng)。托架210在其容納延伸桿138的孔中形成有對(duì)應(yīng)的螺紋。延伸桿138緊固至馬 達(dá)114的軸，并且因此，延伸桿138隨著馬達(dá)114的軸轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。延伸桿138的轉(zhuǎn)動(dòng)使托架 210(并且因此使襯托器128)在支承板124上進(jìn)行線性移動(dòng)。通過(guò)控制馬達(dá)114的速度和轉(zhuǎn)動(dòng) 方向，可以控制襯托器128的線性移動(dòng)的速度和方向。馬達(dá)114和延伸桿138的使用僅僅是用 于移動(dòng)襯托器128的機(jī)構(gòu)的實(shí)例?？梢詫?shí)施移動(dòng)襯托器128的多種其他方式(例如，在襯托器 128的底部、頂部或側(cè)面使用齒輪(gear))和小齒輪(pinion))。此外，代替移動(dòng)襯托器128， 襯托器128可以保持靜止并且可以移動(dòng)IMA 136。
[0047] 圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的安裝有前體注射器304(本文中也稱為"起始物注射器 304"）和自由基注射器302(本文中也稱為"反應(yīng)物注射器302"或"等離子體注射器302"）的 頂A 136的透視圖。頂A 136包括主體312和附接至主體312的一端的端板314。端板314和主 體312可以例如通過(guò)螺釘緊固。
[0048] 主體312形成有用于容納前體注射器304和自由基注射器302的排出器840和845。 例如，可以使用螺釘將前體注射器304和自由基注射器302安裝到主體312的排出器840和 845中?？梢詫⑶绑w注射器304和自由基注射器302從主體312中移除以進(jìn)行替換。通過(guò)使頂A 136模塊化，可以僅將前體注射器304或自由基注射器302中的一些從IMA 136中移除以進(jìn)行 替換，同時(shí)保留剩余的前體注射器304或自由基注射器302和主體312。
[0049] IMA 136具有寬度Wm和長(zhǎng)度Lm。排出器840和845中的每一個(gè)沿著頂A 136的寬度Wm 延伸。排出器840和845中的每一個(gè)從主體312的底表面延伸到主體312的頂表面。當(dāng)被安裝 時(shí)，通過(guò)各自在底部的注射端口，前體注射器304注射起始物前體，自由基注射器302注射反 應(yīng)物前體。在沉積模式中，如箭頭318所示，起始物排出器840(本文中也稱為"前體排出器 840"）通過(guò)頂部排出過(guò)量的起始物前體，反應(yīng)物排出器845(本文中也稱為"自由基排出器 845"、"等離子體排出器845"、或"等離子體自由基排出器845"）通過(guò)頂部排出過(guò)量的反應(yīng)物 前體。
[0050] 如所示出的，前體注射器304和自由基注射器302安裝在主體312上。在圖3的實(shí)例 中，前體注射器304和自由基注射器302以交替方式布置。然而，前體注射器304和自由基注 射器302可以以不同方式布置。此外，可以僅將前體注射器304或自由基注射器302安裝到主 體312上。通過(guò)以轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)或線性移動(dòng)使基底120在頂A 136下方通過(guò)，使基底120的區(qū)域依 次暴露于不同的自由基和前體，以使用原子層沉積(ALD)工藝或其他沉積工藝沉積材料。
[0051] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的圖3的注射器模塊組合件的底視圖。前體注射器304通 過(guò)起始物排出器840暴露以將起始物前體注射到基底120上。自由基注射器302通過(guò)反應(yīng)物 排出器845暴露以將反應(yīng)物前體注射到基底120上。通過(guò)轉(zhuǎn)移頂A 136或基底120,可以將起 始物前體和反應(yīng)物前體依次注射到基底120的區(qū)域上以沉積層。
[0052]主體312還形成有狹縫422，以將例如吹掃氣體或惰性氣體(例如，氬)注射到基底 120上。狹縫422形成在主體312的前端、主體312的尾端、以及起始物排出器840與反應(yīng)物排 出器845之間。狹縫422形成分離氣體注射器的一部分，所述分離氣體注射器在沉積模式中 注射惰性氣體(本文中也稱為"分離氣體"）以防止起始物前體進(jìn)入反應(yīng)物排出器845以及反 應(yīng)物前體進(jìn)入起始物排出器840。因此，可以防止在起始物排出器840或反應(yīng)物排出器845中 形成層。
[0053]然而，當(dāng)轉(zhuǎn)移MA 136或者基底120時(shí)，過(guò)量的反應(yīng)物前體可以沖入起始物排出器 840中，或者起始物前體可以沖入反應(yīng)物排出器845中，并且在頂A 136上形成寄生層470(例 如，Ti02、Si02)。通常，由等離子體產(chǎn)生的反應(yīng)物前體比起始物前體輕，并且可能通過(guò)自由基 排出器845排出。另一方面，起始物前體可能比反應(yīng)物前體重，并且因此，起始物排出器840 中剩余的起始物前體可以與反應(yīng)物前體反應(yīng)，以在起始物排出器840中形成寄生層470。 [0054]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的自由基注射器302的透視圖。自由基注射器302使用氣 體或混合物通過(guò)在自由基注射器302中形成的室中產(chǎn)生等離子體來(lái)產(chǎn)生自由基。自由基注 射器302可以包括細(xì)長(zhǎng)主體520、在細(xì)長(zhǎng)主體520的一端的突出腳柱540、和在細(xì)長(zhǎng)主體520的 另一端的端塊510，以及其他部件。細(xì)長(zhǎng)主體520包括注射端口 530，并且形成有氣體通道 820、反應(yīng)室826、以及自由基室824(本文中也稱為"等離子體室824"或"等離子體自由基室 824"），如下面參照?qǐng)D7A詳細(xì)描述的。
[0055]突出腳柱540沿著自由基注射器302的長(zhǎng)度延伸。在組裝時(shí)，將突出腳柱540插入到 在端板314中形成的支承孔中。突出腳柱540的形狀為例如圓柱形。
[0056] 端塊510用于將自由基注射器302緊固至主體312。為了此目的，端塊510包括用于 容納螺釘?shù)穆葆斂?12。還將電力線連接至端塊510以提供用于在細(xì)長(zhǎng)主體520內(nèi)產(chǎn)生等離 子體的電信號(hào)。另外，將用于產(chǎn)生自由基的氣體或混合物經(jīng)由端塊510注射到自由基注射器 302 中。
[0057]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的前體注射器304的透視圖。前體注射器304與自由基注 射器302的不同之處在于，前體注射器304不產(chǎn)生自由基而僅通過(guò)注射端口 630將氣體或混 合物注射到基底120上。類似于自由基注射器302,前體注射器304包括突出腳柱640、細(xì)長(zhǎng)主 體620、以及端塊610。細(xì)長(zhǎng)主體620包括注射端口 630。細(xì)長(zhǎng)主體620形成有氣體通道830和反 應(yīng)室836,如下面參照?qǐng)D7A詳細(xì)描述的。寄生層可能沉積在前體注射器304的細(xì)長(zhǎng)主體620上 而非自由基注射器302的細(xì)長(zhǎng)主體520上，并且因此，可能需要更頻繁地清潔前體注射器 304〇
[0058] 突出腳柱640和端塊610的結(jié)構(gòu)和功能與突出腳柱540和端塊510基本上相同，不同 之處在于端塊610不連接至電力線，并且因此，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，本文中省略對(duì)突出腳柱640和 端塊610的詳細(xì)描述。
[0059]圖7A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以沉積模式操作的安裝有前體注射器304和自由基注 射器302的頂A 136的截面圖。主體312包括從底表面813延伸至頂表面811的壁862。起始物 排出器840和反應(yīng)物排出器845在壁862之間形成以容納自由基注射器302和前體注射器 304〇
[0060]自由基注射器302形成有沿著細(xì)長(zhǎng)主體520的長(zhǎng)度延伸的氣體通道820。將氣體從 氣體通道820經(jīng)由氣體孔822注射到自由基室824中。自由基室824可以是同軸電容耦合等離 子體(CCP)反應(yīng)器。在自由基室824中，通過(guò)在電極852與自由基室824的內(nèi)表面之間產(chǎn)生等 離子體來(lái)形成自由基。所產(chǎn)生的自由基經(jīng)由狹縫810(例如，寬度為1_至5mm)轉(zhuǎn)移至反應(yīng)室 826,在反應(yīng)室826將自由基注射到襯托器128上的基底120上。
[0061 ]前體注射器304形成有沿著細(xì)長(zhǎng)主體620的長(zhǎng)度延伸的氣體通道830。將前體氣體 從氣體通道830經(jīng)由氣體孔834注射到在細(xì)長(zhǎng)主體620中形成的反應(yīng)室836中。
[0062] 分離氣體注射器860在主體312的壁862中形成。分離氣體注射器860包括氣體通道 844和狹縫422。在沉積模式中，經(jīng)由氣體通道844和在氣體通道844與狹縫422之間的氣體孔 848將清潔氣體(或吹掃氣體)提供至狹縫422。將分離氣體注射到在起始物排出器840與反 應(yīng)物排出器845之間的壁862的底部下方的通路868。
[0063]在沉積模式中，經(jīng)由在圍繞起始物注射器304的壁862之間形成的反應(yīng)物排出器 845排出通過(guò)狹縫422注射的過(guò)量自由基（或返回惰性狀態(tài)的氣體）和部分吹掃氣體。類似 地，在沉積模式中，經(jīng)由在圍繞自由基注射器302的壁862之間形成的起始物排出器840排出 過(guò)量前體和部分吹掃氣體。
[0064] 在一個(gè)實(shí)施方案中，將過(guò)量自由基、吹掃氣體以及前體排出頂A 136。在該配置中， 在沉積模式中，通過(guò)起始物排出器840排出過(guò)量起始物前體，通過(guò)反應(yīng)物排出器845排出過(guò) 量反應(yīng)物前體，以及通過(guò)相鄰的起始物排出器840和反應(yīng)物排出器845二者排出分離氣體。
[0065] 圖7B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以清潔模式操作的安裝有前體注射器304和自由基注 射器302的頂A 136的截面圖。圖7B的頂A 136的結(jié)構(gòu)與圖7A的頂A 136類似，因此為了簡(jiǎn)潔 起見(jiàn)省略其詳情。在清潔模式中，可以移除基底120,或者可以用于清潔目的的基底125代替 基底120。在清潔模式中，將不同于沉積模式中的材料注射到排出器，并且將不同于沉積模 式中的壓力施加到排出器。
[0066]在一個(gè)實(shí)施方案中，在清潔模式中，遠(yuǎn)端等離子體源被耦接至反應(yīng)物排出器845并 且通過(guò)反應(yīng)物排出器845注射清潔氣體。例如，使用ASTRON?i AX7670:(可得自mks Instruments of Andover，MA，美國(guó)）作為遠(yuǎn)端等離子體源。將清潔氣體(例如經(jīng)解離的氟物 質(zhì)（例如來(lái)自NF3的F*))經(jīng)由通路868輸送至起始物排出器840并且從ΜΑ 136排出。在從反 應(yīng)物排出器845被輸送至起始物排出器840時(shí)，清潔氣體將不期望的沉積物（例如，寄生層 470)從ΜΑ移除。被輸送至起始物排出器840的清潔氣體與沿其路徑的寄生層470反應(yīng)并且 將寄生層470從ΙΜΑ 136移除。
[0067]在另一實(shí)施方案中，在清潔模式中，遠(yuǎn)端等離子體源將清潔氣體注射到起始物排 出器840,并且通過(guò)相鄰的反應(yīng)物排出器845將清潔氣體與待移除的物質(zhì)一起排出。例如，在 清潔模式中，遠(yuǎn)端等離子體源向起始物排出器840施加外向壓力，并且向反應(yīng)物排出器845 施加內(nèi)向壓力。在該配置中，將清潔氣體從起始物排出器840通過(guò)通路868輸送至相鄰的反 應(yīng)物排出器845。
[0068]由遠(yuǎn)端等離子體源產(chǎn)生的清潔氣體可以含有F*或C1*自由基?？梢酝ㄟ^(guò)以下步驟 產(chǎn)生清潔氣體:使用微波裝置或感應(yīng)耦合等離子體裝置產(chǎn)生等離子體，以及將等離子體暴 露于含有含氟氣體(例如，nf3、f 2Ssf6)或含氯氣體(例如，C1F3或Cl2)的混合氣體。例如，混 合氣體可以包含10 %至60 %的NF3以及40 %至90 %的Ar。
[0069] 在清潔模式中，反應(yīng)物注射器302可以在反應(yīng)物排出器845中產(chǎn)生氬等離子體以提 高清潔效率。反應(yīng)物注射器302將氬等離子體注射到反應(yīng)物排出器845,并且氬等離子體與 清潔氣體的自由基(F*或C1*)接觸。通過(guò)彭寧離子化(Penning ionization)，可以產(chǎn)生額外 的等離子體，或者可以在自由基注射器302的反應(yīng)室826附近使自由基再生。所產(chǎn)生的額外 的等離子體可以產(chǎn)生額外的自由基，或者在反應(yīng)室826附近再生的自由基被輸送至起始物 排出器840并且與IMA 136上的寄生層反應(yīng)。因此，可以提高清潔效率。
[0070] 在清潔模式中，起始物注射器304注射分離氣體(例如，Ar)以防止清潔氣體進(jìn)入起 始物注射器304。類似地，在清潔模式中，分離氣體注射器860注射分離氣體以防止清潔氣體 進(jìn)入分離氣體注射器860。
[0071] 圖8A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以沉積模式操作的注射器模塊組合件的截面圖。圖8A 的頂A 136的結(jié)構(gòu)與圖7A的頂A 136類似，不同之處在于圖8A的分離氣體注射器865包括電 極842和自由基室846(本文中也稱為"等離子體室846"或"等離子體自由基室846"）以在清 潔模式中產(chǎn)生等離子體，并且因此，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)省略對(duì)其的詳細(xì)描述。在沉積模式中，分 離氣體注射器865將分離氣體(例如，Ar)注射到通路868中而不產(chǎn)生等離子體。因此，在沉積 模式中圖8A的頂A 136的操作與上述參照?qǐng)D7A的頂A 136的操作相同，并且因此，為了簡(jiǎn)潔 起見(jiàn)本文中省略對(duì)圖8A的IMA 136的操作的詳細(xì)描述。
[0072]圖8B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的以清潔模式操作的圖8A的注射器模塊組合件136的截 面圖。圖8B的IMA 136的結(jié)構(gòu)與圖8A的頂A 136的結(jié)構(gòu)相同，并且因此，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)省略其 詳情。
[0073]在清潔模式中，分離氣體注射器865在自由基室846中產(chǎn)生清潔氣體。清潔起始物 氣體可以包含含氟氣體(例如，NF3、F2或SF6)或含氯氣體(例如，C1F 3、C12)。在自由基室846 中，通過(guò)在電極842與自由基室846的內(nèi)表面之間產(chǎn)生等離子體來(lái)產(chǎn)生包含例如F*或C1*自 由基的清潔氣體。將作為清潔氣體的所產(chǎn)生的自由基通過(guò)通道858轉(zhuǎn)移至狹縫422,在該處 將自由基注射到通路868中。
[0074]在一個(gè)實(shí)施方案中，使用耦接至頂A 136的真空源(未示出）來(lái)排出過(guò)量自由基、吹 掃氣體以及前體。真空源可以連接至起始物排出器840和反應(yīng)物排出器845的頂部。在清潔 模式中，真空源將清潔氣體與待移除的物質(zhì)一起通過(guò)起始物排出器840排出。在一個(gè)實(shí)施方 案中，在清潔模式中，真空源向起始物排出器840施加外向壓力725,并且向反應(yīng)物排出器 845施加外向壓力775。在一個(gè)實(shí)施方案中，向反應(yīng)物排出器845施加的外向壓力775小于向 起始物排出器840施加的外向壓力725。可以通過(guò)以下步驟減小外向壓力775:部分關(guān)閉反應(yīng) 物排出器845,或控制真空源以向反應(yīng)物排出器845施加較小的壓力。在該配置中，將清潔氣 體從分離氣體注射器865通過(guò)通路868輸送至相鄰的起始物排出器840。輸送至起始物排出 器840的清潔氣體與沉積在起始物排出器840中的寄生層反應(yīng)，并且可以通過(guò)起始物排出器 840將與清潔氣體結(jié)合的化學(xué)品和寄生層的物質(zhì)移出IMA 136。
[0075]在其他實(shí)施方案中，在清潔模式中，真空源將清潔氣體與待移除的物質(zhì)一起通過(guò) 反應(yīng)物排出器845排出。向反應(yīng)物排出器845施加的外向壓力775比向起始物排出器840施加 的外向壓力725高。在這種情況下，可以通過(guò)以下步驟減小外向壓力725:部分關(guān)閉起始物排 出器840，或控制真空源以向起始物排出器840施加較小的壓力。在該配置中，將清潔氣體從 分離氣體注射器865通過(guò)通路868輸送至相鄰的反應(yīng)物排出器845。
[0076]在清潔模式中，反應(yīng)物注射器302注射分離氣體(例如，Ar)以防止清潔氣體進(jìn)入反 應(yīng)物注射器302。將從反應(yīng)物注射器302注射的分離氣體的一部分通過(guò)通路868輸送至相鄰 的起始物排出器840,并且將分離氣體的一部分通過(guò)反應(yīng)物排出器845排出頂A 136。在清潔 模式中，通過(guò)由反應(yīng)物注射器302注射分離氣體(例如，Ar)，清潔氣體不進(jìn)入反應(yīng)物注射器 302。因此，可以防止自由基室824或電極852由于與清潔氣體接觸而損壞或特性改變。
[0077]在清潔模式中，起始物注射器304注射分離氣體(例如，Ar)以防止清潔氣體進(jìn)入起 始物注射器304。將通過(guò)起始物注射器304注射的分離氣體以及通過(guò)反應(yīng)物注射器302注射 的額外的分離氣體通過(guò)起始物排出器840和反應(yīng)物排出器845排出IMA 136。
[0078]有利地，圖7A直至圖8B中公開(kāi)的頂A 136可以在不拆卸的情況下以其組裝形式被 清潔。因此，可以減少用于清潔MA 136的時(shí)間，這轉(zhuǎn)而增加了頂A 136可用于沉積過(guò)程的時(shí) 間量。
[0079]圖9A是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的使用圖7A和圖7B的IMA 136來(lái)沉積層，以及在沉 積層之后清潔IMA 136的過(guò)程的流程圖。在沉積模式中，通過(guò)起始物注射器將起始物氣體注 射910到基底上。在沉積模式中，通過(guò)起始物排出器排出920在將起始物氣體注射到基底上 之后剩余的起始物氣體。
[0080]然后可以使基底的暴露于起始物氣體的部分在反應(yīng)物注射器下方移動(dòng)。在反應(yīng)物 注射器下方，用反應(yīng)物氣體注射930基底的部分。在沉積模式中，通過(guò)反應(yīng)物排出器排出940 在將反應(yīng)物氣體注射到基底上之后剩余的反應(yīng)物氣體。
[0081 ]在沉積模式中，通過(guò)分離氣體注射器注射950分離氣體以使起始物排出器中的起 始物氣體與反應(yīng)物排出器中的反應(yīng)物氣體分離以免混合在一起。
[0082]在清潔模式中，通過(guò)起始物排出器和反應(yīng)物排出器中之一來(lái)注射960清潔氣體?？?以通過(guò)例如遠(yuǎn)端等離子體源來(lái)注射清潔氣體。將清潔氣體輸送970至起始物排出器和反應(yīng) 物排出器中的另一者。清潔氣體與沉積在起始物排出器和反應(yīng)物排出器中的另一者中的寄 生層反應(yīng)，并且將與清潔氣體結(jié)合的化學(xué)品與寄生層的物質(zhì)排出IMA 136。
[0083]圖9B是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的使用圖8A和圖8B的頂A 136來(lái)沉積層，以及在沉 積層之后清潔IMA 136的過(guò)程的流程圖。在沉積模式中，通過(guò)起始物注射器將起始物氣體注 射910到基底上。在沉積模式中，通過(guò)起始物排出器排出920在將起始物氣體注射到基底上 之后剩余的起始物氣體。
[0084] 然后將基底的暴露于起始物氣體的部分在反應(yīng)物注射器下方移動(dòng)。在反應(yīng)物注射 器下方，用反應(yīng)物氣體注射930基底的部分。在沉積模式中，通過(guò)反應(yīng)物排出器排出940在將 反應(yīng)物氣體注射到基底上之后剩余的反應(yīng)物氣體。
[0085] 在沉積模式中，通過(guò)分離氣體注射器注射950分離氣體以使起始物排出器中的起 始物氣體與反應(yīng)物排出器中的反應(yīng)物氣體分離以免混合在一起。
[0086]在清潔模式中，通過(guò)分離氣體注射器注射965清潔氣體。將清潔氣體輸送975至起 始物排出器和反應(yīng)物排出器中之一。可以通過(guò)控制起始物排出器和反應(yīng)物排出器的壓力來(lái) 將清潔氣體輸送至起始物排出器和反應(yīng)物排出器中之一。清潔氣體與在起始物排出器和反 應(yīng)物排出器中之一中的寄生層反應(yīng)，并且將與清潔氣體結(jié)合的化學(xué)品和寄生層的物質(zhì)排出 IMA 136〇
[0087] 雖然描述了與用于通過(guò)ALD沉積層的沉積裝置相關(guān)的清潔操作，但是所公開(kāi)的原 理可以應(yīng)用至用于其他沉積工藝（例如化學(xué)氣相沉積(CVD)和分子層沉積(MLD))的沉積裝 置的清潔操作或方法。
[0088] 雖然已經(jīng)示出并且描述了具體的實(shí)施方案和應(yīng)用，但是所公開(kāi)的實(shí)施方案不限于 本文中公開(kāi)的確切結(jié)構(gòu)和部件。在本文中所公開(kāi)的方法和設(shè)備的布置、操作和細(xì)節(jié)中可以 做出多種修改、變化和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種操作注射器模塊組合件的方法，包括： 在沉積模式中，通過(guò)第一反應(yīng)室將用于沉積第一材料的第一氣體注射到基底上； 在所述沉積模式中，通過(guò)第一排出器排出在將所述第一氣體注射到所述基底上之后剩 余的所述第一氣體； 在清潔模式中，通過(guò)所述注射器模塊組合件的所述第一排出器注射用于移除沉積在所 述注射器模塊組合件上的第二材料的第二氣體;以及 在所述清潔模式中，將所述第二氣體從所述第一排出器輸送至所述注射器模塊組合件 的第二排出器，以將沉積在所述注射器模塊組合件的所述第一排出器與所述第二排出器之 間的部分上的所述第二材料移除。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述清潔模式中通過(guò)所述第二排出器排出所 述第二氣體，其中通過(guò)所述第二氣體移除沉積在所述第二排出器中的所述第二材料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述第二氣體從所述第一排出器通過(guò)所述沉積 模式中的通路輸送至所述第二排出器，所述方法還包括： 在所述沉積模式中通過(guò)分離氣體注射器將分離氣體注射到所述通路中以防止所述第 一氣體進(jìn)入所述第二排出器；以及 在所述清潔模式中通過(guò)所述分離氣體注射器將所述分離氣體注射到所述通路中以防 止所述第二氣體進(jìn)入所述分離氣體。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 在所述沉積模式中，通過(guò)第二注射室將第三氣體注射到所述基底上以沉積所述第一材 料；以及 在所述清潔模式中，通過(guò)所述第二注射室注射分離氣體以防止所述第二氣體進(jìn)入所述 第二注射室。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二氣體通過(guò)以下步驟產(chǎn)生:注射惰性氣體的 等離子體自由基，以及使清潔起始物氣體與所述惰性氣體的所述等離子體自由基接觸以產(chǎn) 生用于清潔氣體的解離物質(zhì)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述清潔起始物氣體包括NF3、F2以及SF6中至少之 一，或者C1F3和CI2中至少之一。7. -種操作注射器模塊組合件的方法，包括： 在沉積模式中，通過(guò)起始物注射器將起始物氣體注射到基底上； 在所述沉積模式中，通過(guò)起始物排出器將所述起始物氣體從所述注射器模塊組合件排 出； 在所述沉積模式中，通過(guò)反應(yīng)物注射器將反應(yīng)物氣體注射到所述基底上； 在所述沉積模式中，通過(guò)反應(yīng)物排出器將所述反應(yīng)物氣體從所述注射器模塊組合件排 出； 在所述沉積模式中，通過(guò)位于所述起始物注射器與所述反應(yīng)物注射器之間的分離氣體 注射器來(lái)注射分離氣體，以使所述起始物氣體與所述反應(yīng)物氣體分離； 在清潔模式中，通過(guò)所述分離氣體注射器注射清潔氣體；以及 在所述清潔模式中，將所述清潔氣體輸送至所述起始物排出器和所述反應(yīng)物排出器中 之一，以移除沉積在所述起始物排出器或所述反應(yīng)物排出器中的材料。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過(guò)控制所述起始物排出器的壓力和所述反應(yīng)物 排出器的壓力來(lái)將所述清潔氣體輸送至所述起始物排出器和所述反應(yīng)物排出器中之一。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述清潔氣體通過(guò)以下步驟產(chǎn)生:在具有清潔起始 物氣體的所述分離氣體注射器中產(chǎn)生等離子體。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述清潔起始物氣體包括NF3、F4PSF6中至少之 一，或者C1F3和CI2中至少之一。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述等離子體通過(guò)跨越所述分離氣體注射器的電 極施加電信號(hào)來(lái)產(chǎn)生。12. -種注射器模塊組合件，包括： 起始物注射器，其配置成在沉積模式中將起始物氣體注射到基底上； 起始物排出器，其在所述注射器模塊組合件中形成在所述注射器模塊組合件的沿著所 述基底相對(duì)于所述起始物注射器的移動(dòng)方向的位置，所述起始物排出器配置成在所述沉積 模式中從所述注射器模塊組合件排出在將所述起始物氣體注射到所述基底上之后剩余的 所述起始物氣體； 反應(yīng)物注射器，其配置成在所述沉積模式中將反應(yīng)物氣體注射到所述基底上； 反應(yīng)物排出器，其在所述注射器模塊中沿著所述基底相對(duì)于所述反應(yīng)物注射器的移動(dòng) 方向形成，所述反應(yīng)物排出器配置成在所述沉積模式中從所述注射器模塊組合件排出在將 所述反應(yīng)物氣體注射到所述基底上之后剩余的所述反應(yīng)物氣體;以及 分離氣體注射器，其在所述起始物注射器與所述反應(yīng)物注射器之間形成，所述分離氣 體注射器形成有等離子體自由基室，所述分離氣體注射器配置成在所述沉積模式中注射分 離氣體以在所述沉積模式中使所述起始物氣體與所述反應(yīng)物氣體分離，并且所述分離氣體 注射器配置成在清潔模式中注射通過(guò)所述等離子體自由基室產(chǎn)生的清潔氣體，以將沉積在 所述起始物排出器或所述反應(yīng)物排出器中的材料移除。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的注射器模塊組合件，其中所述等離子體自由基室包括電極， 所述電極在所述清潔模式中施加有電信號(hào)以產(chǎn)生用于產(chǎn)生所述清潔氣體的等離子體。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的注射器模塊組合件，其中所述分離氣體注射器在所述起始 物排出器與所述反應(yīng)物排出器之間形成。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的注射器模塊組合件，其中所述清潔氣體經(jīng)由所述起始物排 出器或所述反應(yīng)物排出器排出。16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的注射器模塊組合件，其中所述反應(yīng)物注射器、所述起始物注 射器以及所述分離氣體注射器沿著所述注射器模塊組合件的寬度延伸。17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的注射器模塊組合件，其中所述等離子體自由基室形成同軸 電容耦合等離子體(CCP)反應(yīng)器。
【文檔編號(hào)】C23C16/455GK105940142SQ201580006646
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日
【發(fā)明人】李祥仁, 塞繆爾·S·帕克, 丹尼爾·胡·利, 孝錫·丹尼爾·楊
【申請(qǐng)人】威科Ald有限公司