一種化學(xué)氣相沉積裝置及其清潔方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種化學(xué)氣相沉積裝置及其清潔方法，包括：具有內(nèi)部處理空間的反應(yīng)室，以及與所述處理空間連通的進(jìn)氣裝置和排氣裝置。所述排氣裝置包括一排氣板及設(shè)置在所述排氣板上的排氣口，所述排氣板上方設(shè)置一反應(yīng)腔內(nèi)襯，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯可帶動(dòng)所述排氣板在一沉積位置和一清潔位置之間上下移動(dòng)；一清潔元件對(duì)應(yīng)所述排氣口設(shè)置于所述排氣板下方，所述排氣板在所述沉積位置和所述清潔位置之間移動(dòng)時(shí)，所述清潔元件實(shí)現(xiàn)對(duì)所述排氣口的清潔。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種化學(xué)氣相沉積裝置及其清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工設(shè)備，尤其涉及對(duì)上述設(shè)備的排氣裝置和方法的改善。【背景技術(shù)】
[0002]許多半導(dǎo)體器件通過(guò)在基片上進(jìn)行處理而形成?；ǔ榫w材料的板，一般稱(chēng)為“基片”。典型地，基片通過(guò)晶體材料的沉積而形成，且為圓盤(pán)的形式。用于形成這種基片的一個(gè)常見(jiàn)過(guò)程為外延生長(zhǎng)。
[0003]例如，由半導(dǎo)體化合物，如II1- V族半導(dǎo)體形成的器件，典型地應(yīng)用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(或稱(chēng)“M0CVD”)通過(guò)生長(zhǎng)半導(dǎo)體化合物的連續(xù)層而形成。在這個(gè)過(guò)程中，基片暴露至基片表面上方流動(dòng)的氣體組合物，同時(shí)基片保持在高溫下，氣體組合物通常包括作為 III族金屬來(lái)源的金屬有機(jī)化合物，還包括V族元素的來(lái)源。典型地，金屬有機(jī)化合物和V族來(lái)源與在反應(yīng)中不明顯參與的載體氣體，如氮?dú)饨M合。II1- V族半導(dǎo)體的一個(gè)示例為氮化鎵，其可通過(guò)有機(jī)鎵化合物和氨在如藍(lán)寶石基片等的具有適當(dāng)晶格間距的基片上反應(yīng)而形成。在氮化鎵及相關(guān)化合物的沉積過(guò)程中，基片的溫度典型地保持在500°C至1100°C的數(shù)量級(jí)。
[0004]復(fù)合器件可通過(guò)在稍微不同的反應(yīng)條件下、在基片的表面上連續(xù)沉積許多層而制造，例如，加入其他III族或V族元素，以改變半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和帶隙。例如在氮化鎵基半導(dǎo)體中，銦、鋁或二者都可以不同比例應(yīng)用，用于改變半導(dǎo)體的帶隙。同時(shí)，可加入P型或N 型的摻雜物，以控制每層的導(dǎo)電性。在所有的半導(dǎo)體層都形成后，典型地，在適當(dāng)?shù)碾娪|點(diǎn)已應(yīng)用后，基片可切割成單獨(dú)的器件。如發(fā)光二極管(LED)、激光器、及其他電子和光學(xué)器件等的器件可采用這種方式制造。
[0005]在典型的化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，大量基片保持在通常稱(chēng)為基片載體的元件上，使得每個(gè)基片的頂面都在基片載體的頂面上暴露。然后把基片載體放入反應(yīng)室內(nèi)，并保持在所需的溫度，同時(shí)氣體混合物從基片載體的表面流過(guò)。在處理過(guò)程中，載體上各基片的頂面上所有點(diǎn)保持均一條件是重要的。反應(yīng)氣體成分及基片表面溫度的微小變化，都可使所生成半導(dǎo)體器件的性能產(chǎn)生不期望的改變。
[0006]例如，在沉積氮化銦鎵層時(shí)，基片表面溫度或反應(yīng)氣體成分的改變，將致使沉積層的成分和帶隙的改變。因?yàn)殂熅哂邢鄬?duì)高的氣相壓力，在基片的表面溫度較高的那些區(qū)域， 沉積層將具有較低比例的銦和較大的帶隙。如果沉積層是LED結(jié)構(gòu)的活性發(fā)光層，形成的 LED所發(fā)射光波的波長(zhǎng)也將改變。因此，在本領(lǐng)域中，在保持均一條件方面，之前已進(jìn)行了相當(dāng)大的努力。
[0007]在工業(yè)中已廣泛接受的一種類(lèi)型的CVD裝置(即，化學(xué)氣相沉積裝置)，應(yīng)用具有大量基片承載區(qū)域的大盤(pán)形式的晶片載體，每個(gè)基片承載區(qū)域適于承載一個(gè)基片?；d體支撐在反應(yīng)室內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上，使得晶片載體的頂面上具有面向上朝著氣體分配元件的基片暴露表面。當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體向下引導(dǎo)至基片載體的頂面上，并經(jīng)頂面向基片載體外周流動(dòng)。
[0008]通過(guò)位于基片載體底面下方通常為電阻加熱元件的加熱元件，基片載體保持在所需的高溫。這些加熱元件保持在高于基片表面所需溫度的溫度，而氣體分配元件通常保持在低于所需反應(yīng)溫度的溫度，從而防止氣體過(guò)早發(fā)生反應(yīng)。因此，熱量從加熱元件傳遞至基片載體的底面，并穿過(guò)基片載體向上流動(dòng)至各單獨(dú)的基片。
[0009]使用過(guò)的氣體通過(guò)位于基片載體下方的排氣孔從反應(yīng)室內(nèi)排出，排氣孔圍繞轉(zhuǎn)軸的軸線分布，通?？拷磻?yīng)室的外周。排氣孔可具有限制進(jìn)入每個(gè)孔的氣體流動(dòng)的特征，促進(jìn)氣體均勻流動(dòng)至孔內(nèi)。在常規(guī)的CVD反應(yīng)器中，會(huì)在排氣孔上形成反應(yīng)物生成物的寄生沉積。這種寄生沉積可周期性地去除，使得反應(yīng)物的流動(dòng)可盡可能地保持均勻，從而提高基片表面上處理過(guò)程的均勻性。但是，這種去除通常需要拆解反應(yīng)器，因此損失了生產(chǎn)時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種化學(xué)氣相沉積裝置，包括:
[0011]具有內(nèi)部處理空間的反應(yīng)室；
[0012]與所述處理空間連通的進(jìn)氣裝置；
[0013]與所述處理空間連通的排氣裝置，所述排氣裝置包括一排氣板及一排氣通道，所述排氣通道在所述排氣板上設(shè)置排氣口，所述排氣板可在一沉積位置和一清潔位置之間移動(dòng)；
[0014]清潔元件，位于所述排氣通道內(nèi)，對(duì)應(yīng)所述排氣口設(shè)置，所述排氣板在所述沉積位置和所述清潔位置之間移動(dòng)時(shí)，所述清潔元件實(shí)現(xiàn)對(duì)所述排氣口的清潔。
[0015]優(yōu)選的，所述反應(yīng)室包括一底壁和一側(cè)壁，所述反應(yīng)室內(nèi)部，所述排氣裝置的上方設(shè)置一沿所述側(cè)壁方向移動(dòng)的反應(yīng)腔內(nèi)襯。
[0016]優(yōu)選的，所述排氣板下方設(shè)置若干彈性部件，當(dāng)所述反應(yīng)腔內(nèi)襯向下移動(dòng)時(shí)壓迫所述彈性部件，所述排氣板降至所述清潔位置，當(dāng)所述反應(yīng)腔內(nèi)襯向上移動(dòng)時(shí)所述彈性部件支撐并抬升所述排氣板至所述沉積位置。
[0017]優(yōu)選的，所述彈性部件固定在所述底壁或所述側(cè)壁上，所述彈性部件設(shè)置在所述清潔元件兩側(cè)或環(huán)繞設(shè)置在所述清潔元件外圍。
[0018]優(yōu)選的，所述彈性部件為耐高溫的彈簧部件。
[0019]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯和所述排氣板間設(shè)置一聯(lián)動(dòng)部件，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯通過(guò)所述聯(lián)動(dòng)部件控制所述排氣板在所述沉積位置和所述清潔位置之間移動(dòng)。
[0020]優(yōu)選的，所述聯(lián)動(dòng)部件為耐高溫的連接桿。
[0021]優(yōu)選的，所述清潔元件包括一清潔桿和設(shè)置在所述清潔桿上的至少一個(gè)刮擦結(jié)構(gòu)。
[0022]優(yōu)選的，所述刮擦結(jié)構(gòu)與所述排氣口的形狀相匹配，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)所述排氣板上下移動(dòng)時(shí)，所述刮擦結(jié)構(gòu)對(duì)所述排氣口的清潔。
[0023]優(yōu)選的，所述排氣口為圓狀、正方形或橢圓型等孔狀，所述孔狀排氣口均勻分布在所述排氣板上。
[0024]優(yōu)選的，所述排氣口為連續(xù)或不連續(xù)的槽形結(jié)構(gòu)。
[0025]優(yōu)選的，所述排氣口為圓環(huán)形。
[0026]優(yōu)選的，所述清潔元件固定在所述底壁或側(cè)壁上，所述清潔元件與所述底壁或側(cè)壁的固定方式為焊接固定或可拆卸固定。
[0027]優(yōu)選的，所述底壁或側(cè)壁內(nèi)部設(shè)置冷卻通道，所述冷卻通道內(nèi)設(shè)置有冷卻媒介。
[0028]優(yōu)選的，所述排氣板上方設(shè)置一密封件，所述密封件與所述側(cè)壁無(wú)縫隙連接，當(dāng)所述排氣板上升至所述沉積位置時(shí)與所述密封件相互抵靠。
[0029]優(yōu)選的，當(dāng)所述排氣板移動(dòng)到所述沉積位置時(shí)，所述清潔元件至少部分地插入所述排氣口內(nèi)。
[0030]進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種化學(xué)氣相沉積裝置的清潔方法，所述裝置包括一具有內(nèi)部處理空間的反應(yīng)室，所述反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置向反應(yīng)室內(nèi)提供反應(yīng)氣體的進(jìn)氣裝置和排出反應(yīng)副產(chǎn)物的排氣裝置；所述排氣裝置包括一排氣板和一排氣通道，所述排氣通道在所述排氣板上設(shè)置排氣口，所述方法包括下列步驟:在所述排氣通道內(nèi)對(duì)應(yīng)所述排氣口設(shè)置清潔元件；
[0031]使所述排氣板在一清潔位置和一沉積位置之間上下移動(dòng)；
[0032]所述排氣板在移動(dòng)到所述清潔位置時(shí)，使所述清潔元件至少部分地穿過(guò)所述排氣口，以清潔所述排氣口。
[0033]優(yōu)選的，所述反應(yīng)室內(nèi)部，所述排氣板上方設(shè)置一可上下移動(dòng)的反應(yīng)腔內(nèi)襯。
[0034]優(yōu)選的，所述排氣板下方設(shè)置彈性部件，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯向下移動(dòng)時(shí)，壓迫所述排氣板下方的彈性部件使所述彈性部件處于壓縮狀態(tài)，使得所述排氣板移動(dòng)到所述清潔位置，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯上升時(shí)所述彈性部件處于伸展?fàn)顟B(tài)，支撐所述排氣裝置至所述沉積位置。
[0035]優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯和所述排氣板之間設(shè)置一聯(lián)動(dòng)部件，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯下降時(shí)，所述聯(lián)動(dòng)部件壓迫所述排氣板移動(dòng)到所述清潔位置，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯上升時(shí)，所述聯(lián)動(dòng)部件帶動(dòng)所述排氣板移動(dòng)至所述沉積位置。
[0036]優(yōu)選的，在所述沉積位置，所述清潔元件遠(yuǎn)離所述排氣口或至少部分地位于所述排氣口內(nèi)。
[0037]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過(guò)在排氣裝置的排氣通道內(nèi)對(duì)應(yīng)所述排氣口設(shè)置清潔元件，并設(shè)置排氣裝置的排氣板可以上下移動(dòng)，使得排氣板上下移動(dòng)時(shí)，清潔元件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排氣口的清潔，特別的，設(shè)置排氣板跟隨遮擋基片進(jìn)出口的反應(yīng)腔內(nèi)襯上下移動(dòng)，每次進(jìn)行基片的替換時(shí)，反應(yīng)腔內(nèi)襯下移，帶動(dòng)排氣板下移，清潔元件自動(dòng)對(duì)排氣口進(jìn)行清潔，保證了排氣的均勻性。
【附圖說(shuō)明】
[0038]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施方式所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0039]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖；
[0040]圖2A示出一種實(shí)施例的排氣裝置位于沉積位置時(shí)化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖；
[0041]圖2B示出一種實(shí)施例的排氣裝置位于清潔位置時(shí)化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖；
[0042]圖3a示出一種實(shí)施例的清潔元件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖3b示出另一種實(shí)施例的清潔元件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖4示出一種實(shí)施例的排氣裝置位于沉積位置時(shí)化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖；
[0045]圖5A示出一種實(shí)施例的排氣裝置位于沉積位置時(shí)化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖；
[0046]圖5B示出一種實(shí)施例的排氣裝置位于清潔位置時(shí)化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0047]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明化學(xué)氣相沉積裝置及其清潔方法進(jìn)行說(shuō)明。需強(qiáng)調(diào)的是， 這里僅是示例性的闡述，不排除有其它利用本發(fā)明思想的實(shí)施方式。
[0048]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)氣相沉積裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，化學(xué)氣相沉積裝置包括具有進(jìn)氣裝置40、排氣裝置30的反應(yīng)室100,其中，進(jìn)氣裝置40可設(shè)置在反應(yīng)室 100的頂部，排氣裝置30可設(shè)置在反應(yīng)室100的底部。
[0049]反應(yīng)室100具有位于頂端的頂壁101、位于底端的底壁103以及在頂壁101與底壁 103之間延伸的圓筒形側(cè)壁102。頂壁101、底壁103與側(cè)壁102共同圍成氣密性的內(nèi)部空間，可容納從進(jìn)氣裝置40射出的氣體。盡管所示的反應(yīng)室100為圓筒形的，其他實(shí)施例也可包括具有其他形狀的反應(yīng)室，例如包括圓錐形或其他回轉(zhuǎn)面，方形、六角形、八角形或任意其他適當(dāng)?shù)男螤睢?br>[0050]由于沉積過(guò)程需要至少兩組不同的處理氣體，處理氣體在進(jìn)入反應(yīng)室100內(nèi)之前需保持互相隔離，因此兩個(gè)處理氣體源41和處理氣體源42分別通過(guò)獨(dú)立的輸氣管路43和輸氣管路44與進(jìn)氣裝置40相連接。處理氣體如載體氣體和反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體如金屬有機(jī)化合物及V族金屬元素的來(lái)源物質(zhì)。在典型的化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，載體氣體可為氮?dú)狻?氫氣或氮?dú)夂蜌錃獾幕旌衔?，因此在基片載體頂面的處理氣體可主要由氮?dú)夂?或氫氣組成，并帶有一些量的反應(yīng)氣體成分。進(jìn)氣裝置40設(shè)置為接收各種氣體并引導(dǎo)處理氣體大致以向下的方向流動(dòng)。
[0051]進(jìn)氣裝置40內(nèi)部還設(shè)置填充有冷卻液的冷卻通道51，以使操作過(guò)程中元件的溫度保持在所需的溫度。另外，為了使化學(xué)氣相沉積裝置的整體溫度不至過(guò)高，也可以在反應(yīng)室內(nèi)部靠近側(cè)壁102處設(shè)置類(lèi)似的冷卻裝置(未示出)。
[0052]反應(yīng)室100還設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸24、安裝在轉(zhuǎn)軸24頂端并可隨轉(zhuǎn)軸24轉(zhuǎn)動(dòng)的基片載體14、裝載機(jī)構(gòu)(未示出)以及加熱元件12等。其中，轉(zhuǎn)軸24與如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)連接，設(shè)置為使轉(zhuǎn)軸24繞其中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0053]基片載體14大體上呈圓盤(pán)狀，可由不污染CVD過(guò)程且能承受該過(guò)程所經(jīng)歷溫度的材料(如石墨、碳化硅或其他耐熱材料)制成?；d體14的上表面內(nèi)設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)大致為圓形的基片保持容納部(未示出)，每個(gè)基片保持容納部適于保持一個(gè)基片15。在一個(gè)示例中，基片載體14可具有約500毫米至約1000毫米的直徑。
[0054]反應(yīng)室100還設(shè)置有用于基片移入移出的基片進(jìn)出口 104,以及緊鄰側(cè)壁102設(shè)置并可沿側(cè)壁102上下移動(dòng)的反應(yīng)腔內(nèi)襯62?；幚硗瓿珊?，可向下移動(dòng)反應(yīng)腔內(nèi)襯62， 將基片進(jìn)出口 104暴露，進(jìn)而可將基片載體14自基片進(jìn)出口 104移出。下批次的放置待處理基片的基片載體14也可自基片進(jìn)出口 104移入。基片移入后，向上移動(dòng)反應(yīng)腔內(nèi)襯62， 將基片進(jìn)出口 104遮蓋，反應(yīng)腔內(nèi)襯62可以為反應(yīng)室100提供一個(gè)對(duì)稱(chēng)的工作環(huán)境，使得基片15在反應(yīng)室100內(nèi)被均勻處理。用于控制和驅(qū)動(dòng)反應(yīng)腔內(nèi)襯62上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) (未示出)可以是任意類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)器，例如機(jī)械的、機(jī)電的、液壓的或氣動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器。示例性的，其通過(guò)控制一伸縮桿64的伸縮控制反應(yīng)腔內(nèi)襯62的上下移動(dòng)。
[0055]盡管所示的反應(yīng)腔內(nèi)襯62為圓筒形的，其他實(shí)施例可包括具有其他形狀的反應(yīng)腔內(nèi)襯，例如包括，方形、六角形、八角形或任意其他適當(dāng)?shù)男螤睢?br>[0056]為了保證反應(yīng)室內(nèi)達(dá)到工藝所需的高溫環(huán)境，需要在基片載體14下方安裝加熱元件12,加熱元件12主要通過(guò)輻射傳遞熱量至基片載體14的底面。施加至基片載體14底面的熱量可向上流動(dòng)穿過(guò)基片載體14傳遞至每個(gè)基片15的底面，并向上穿過(guò)基片15至其頂面。熱量可從基片載體14的頂面與基片15的頂面輻射至反應(yīng)室100的較冷元件，例如反應(yīng)室100的側(cè)壁102及進(jìn)氣裝置40。熱量還可從基片載體14的頂面與基片15的頂面?zhèn)鬟f至在這些表面上方流過(guò)的處理氣體。反應(yīng)室100還包括外襯套16,以減少處理氣體向反應(yīng)室內(nèi)容納加熱元件12的區(qū)域的滲入。在示例性的實(shí)施例中，可在加熱元件12下方設(shè)置隔熱罩(未示出)，例如，設(shè)置為與基片載體14平行，以幫助引導(dǎo)熱量從加熱元件12向上朝基片載體14傳遞，而不是向下朝反應(yīng)室100底端的底壁103傳遞。
[0057]排氣裝置30設(shè)置為從反應(yīng)室100的內(nèi)部空間排放用過(guò)的氣體(既包括反應(yīng)生成的廢氣，也包括未來(lái)得及參加反應(yīng)的部分氣體)。排氣裝置30包括設(shè)置在反應(yīng)室100底部或鄰近底部的排氣通道32,以及設(shè)置在反應(yīng)室100外、與排氣通道32連通用于提供氣體流動(dòng)動(dòng)力的栗50或其它真空源。排氣裝置30包括排氣板33,所述排氣通道包括設(shè)置在排氣板上的排氣口 31，通過(guò)所述排氣口與所述反應(yīng)腔的工藝處理空間相連通。排氣板33可為圓環(huán)形的薄板片，排氣通道32與反應(yīng)室100的內(nèi)部空間20之間通過(guò)排氣口 31相連通。排氣口 31提供了一種低流體傳導(dǎo)元件，其在反應(yīng)室100的內(nèi)部空間與排氣裝置30的排氣通道 32之間制造流速限制，從而使反應(yīng)室100內(nèi)部反應(yīng)物流動(dòng)的均勻性增加。因?yàn)榕艢馔ǖ?2 內(nèi)的流阻較小，通過(guò)所有排氣口 31的氣流大致是相等的。這樣提供了進(jìn)入沿反應(yīng)室100外周的排氣通道32的基本均勻的廢氣流。保證了反應(yīng)室100反應(yīng)空間的氣流均勻性。
[0058]在化學(xué)氣相沉積裝置工作期間，使用排氣裝置30來(lái)提供流速限制可導(dǎo)致在排氣口 31內(nèi)及排氣口 31側(cè)壁形成固體顆粒(如反應(yīng)物的生成物)的寄生沉積，或者反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的較大的片狀沉積物，會(huì)覆蓋排氣口，造成排氣不均勻，使得工藝處理結(jié)果的不均勻， 這種固體顆粒沉積物或片狀沉積物可使一些或所有排氣口 31的尺寸減小或完全堵塞，引起各排氣口 31之間非均勻的流速，導(dǎo)致氣流的不期望的改變，因此影響通過(guò)該化學(xué)氣相沉積裝置形成的基片15的性能。一個(gè)或多個(gè)排氣口 31的部分堵塞也可引起基片15的不均勻的生長(zhǎng)速度。
[0059]為了解決上述問(wèn)題，圖2A-2B提供一種化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖。在本發(fā)明所述的實(shí)施例中，排氣裝置130包括設(shè)置在反應(yīng)室100底部或鄰近底部的排氣通道132,及設(shè)置在排氣通道上方的環(huán)形排氣板133,排氣通道132在排氣板133上設(shè)有排氣口 131。排氣通道132通過(guò)排氣口與反應(yīng)室內(nèi)部空間相連。位于排氣通道132內(nèi)部，排氣板133的下方設(shè)置若干彈性部件135,彈性部件135可帶動(dòng)排氣板133沿側(cè)壁102方向在兩個(gè)位置間移動(dòng)，圖2A示出當(dāng)排氣板133位于第一位置時(shí)的反應(yīng)室結(jié)構(gòu)剖面圖，在此位置下，反應(yīng)室100 內(nèi)對(duì)基片15進(jìn)行化學(xué)氣相沉積工藝，反應(yīng)腔內(nèi)襯62將基片進(jìn)出口 104遮擋，為反應(yīng)室內(nèi)提供一對(duì)稱(chēng)的工藝環(huán)境。彈性部件處于135自由伸展?fàn)顟B(tài)，將排氣板133支撐于第一位置，可將該第一位置稱(chēng)為沉積位置；排氣通道132內(nèi)部，對(duì)應(yīng)排氣口 131位置設(shè)置清潔單元120， 當(dāng)排氣板133位于沉積位置時(shí)，排氣板133的高度大于清潔單元120的高度，清潔單元120 位于排氣板133的下方。圖2B示出當(dāng)排氣板133位于第二位置時(shí)的反應(yīng)室結(jié)構(gòu)剖面圖，當(dāng)沉積工藝結(jié)束后，反應(yīng)腔內(nèi)襯62向下移動(dòng)，露出基片進(jìn)出口 104，處理完成的基片15隨基片載體14經(jīng)基片進(jìn)出口 104移出反應(yīng)室100內(nèi)，并移入置有新的待處理基片的基片載體14。當(dāng)反應(yīng)腔內(nèi)襯62向下移動(dòng)時(shí)，其壓迫排氣板133向下移動(dòng)，彈性部件135受到壓迫收縮，清潔元件120至少部分地穿過(guò)排氣板的排氣口 131，將覆蓋在排氣口 131表面或沉積在排氣口131周?chē)某练e物進(jìn)行清潔，因此該第二位置可稱(chēng)為清潔位置。當(dāng)置有新的待處理基片的基片載體14重新經(jīng)基片進(jìn)出口 104移入反應(yīng)室內(nèi)時(shí)，反應(yīng)腔內(nèi)襯62上移，彈性部件135伸展，將排氣板133向上抬升，使其恢復(fù)到所述沉積位置。每次基片載體14自基片進(jìn)出口 104移出時(shí)清潔元件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排氣通道進(jìn)行清潔，保證在基片15上沉積工藝的均勻性。彈性部件135位于排氣通道內(nèi)部，設(shè)置在清潔元件120兩側(cè)，以實(shí)現(xiàn)排氣板133平穩(wěn)的升降。
[0060]由于排氣板133需要在沉積位置和清潔位置之間移動(dòng)，為了避免排氣板133與側(cè)壁102及外襯套16之間相互摩擦產(chǎn)生新的污染物，排氣板133可與側(cè)壁102和外襯套16之間設(shè)置一定間隙。這產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題，排氣板133與側(cè)壁102和外襯套16之間也可能形成固體顆粒(如反應(yīng)物的生成物)的寄生沉積，或反應(yīng)腔內(nèi)掉落的片狀沉積物，這些沉積物不僅難以清潔，還會(huì)由于在堵塞不同位置的間隙，導(dǎo)致的不均勻的排氣，影響沉積工藝的均勻性。為避免出現(xiàn)該問(wèn)題，本發(fā)明在排氣板133上方設(shè)置兩個(gè)密封件141和142，密封件141固定設(shè)置在側(cè)壁102內(nèi)側(cè)，密封件142固定設(shè)置在外襯套16外側(cè)，當(dāng)排氣板133位于沉積位置時(shí)，排氣板133與密封件141和142相互抵靠，保證沉積工藝過(guò)程中，不會(huì)在排氣板133與側(cè)壁102和外襯套16之間的間隙內(nèi)沉積固體顆粒物。由于密封件141和142靠近高溫環(huán)境，通常密封件采用耐高溫的材料，如不銹鋼材料等。
[0061]為了保證排氣裝置130提供一個(gè)對(duì)稱(chēng)的排氣環(huán)境，要求排氣口 131在排氣板133上對(duì)稱(chēng)設(shè)置，排氣口 131的形狀可選擇大致為圓形的孔狀結(jié)構(gòu)，在其他實(shí)施例中，排氣裝置的孔可限定任意形狀，例如包括，橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形、三角形、六角形、八角形、新月形等孔型或拋物線形、S型等槽型，槽型排氣口可以為連續(xù)或斷續(xù)設(shè)置，可選的，槽型排氣口可以設(shè)置為開(kāi)設(shè)在排氣板上的圓環(huán)狀。排氣口 131具有相對(duì)小的直徑，例如約0.5〃(英寸)至約0.75〃 (英寸)。因?yàn)榕艢馔ǖ?32內(nèi)的流阻較小，通過(guò)所有排氣口 131的氣流大致是相等的。這樣提供了進(jìn)入沿反應(yīng)室100外周的排氣通道32的基本均勻的廢氣流。
[0062]示例性地，排氣裝置130可包括大約十個(gè)排氣口 131，每個(gè)排氣口 131的位置大約為彼此間隔36°。在其他實(shí)施例中，排氣裝置可包括任意數(shù)量的孔，每個(gè)孔的位置可彼此間隔任意距離。例如，可為6個(gè)、8個(gè)、12個(gè)、16個(gè)、20個(gè)、24個(gè)或32個(gè)孔，每個(gè)排氣口 131在排氣板133上等距地間隔開(kāi)。
[0063]圖3a示出一種實(shí)施例的清潔元件120的示意圖，清潔元件120包括一清潔桿121和設(shè)置在清潔桿121上的刮擦架構(gòu)122，由于沉積在排氣口 131上的固體顆粒沉積物厚度或覆蓋在排氣口 131表面的片狀沉積物可能具有較大的厚度或粘附的較為牢固，為了使得清潔元件穿過(guò)排氣口 131時(shí)盡量將沉積物清潔干凈，可以在清潔桿121上設(shè)置至少一個(gè)刮擦結(jié)構(gòu)122，當(dāng)排氣板133下降到清潔位置時(shí)，至少一個(gè)刮擦架構(gòu)122實(shí)現(xiàn)對(duì)排氣口 131的清潔，提高了清潔效率，此外，清潔桿121和刮擦結(jié)構(gòu)122需要具有一定硬度，同時(shí)，由于反應(yīng)腔內(nèi)的溫度較高，清潔桿121和刮擦結(jié)構(gòu)122可以選擇不銹鋼材料。優(yōu)選的，可以將清潔桿121靠近排氣口 131的一端或?qū)⒖拷艢饪诘墓尾两Y(jié)構(gòu)122設(shè)置為具有尖角的形狀，以確保排氣板在向下移動(dòng)時(shí)，清潔元件能容易的穿過(guò)覆蓋有片狀沉積物或環(huán)繞顆粒沉積物的排氣口。圖3b示出另一種實(shí)施例的清潔元件的示意圖，該實(shí)施例中，刮擦結(jié)構(gòu)122a為自清潔桿121a向外延伸的若干突出部。根據(jù)上文描述，排氣口 131的形狀可以為圓形、橢圓形、 正方形、長(zhǎng)方形、三角形、六角形、八角形、新月形等孔型或拋物線形、S型等槽型，槽型排氣口可以為連續(xù)或斷續(xù)設(shè)置，優(yōu)選的，槽型排氣口可以設(shè)置為開(kāi)設(shè)在排氣板上的圓環(huán)狀。為了保證清潔效果，刮擦結(jié)構(gòu)122和122a可以設(shè)置與排氣口 131的形狀相匹配的形狀，在此不再一一贅述。為了保證彈性部件135的正常工作，同時(shí)為了使得底壁103的溫度不至于過(guò)尚，可以在底壁103內(nèi)部設(shè)置水冷系統(tǒng)(圖中未不出)。
[0064]圖4示出另一種實(shí)施例的排氣裝置位于沉積位置時(shí)化學(xué)氣相沉積裝置的剖面圖。 本實(shí)施例中，彈性部件135環(huán)繞設(shè)置在清潔元件120外圍，在本實(shí)施例和上述實(shí)施例中，彈性部件135可以固定在所述底壁103或反應(yīng)腔側(cè)壁102,優(yōu)選的，所述彈性部件135可以選擇為耐高溫的彈簧。當(dāng)排氣板向下移動(dòng)時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)施加在排氣板上方的反應(yīng)腔內(nèi)襯的壓力消失時(shí)，彈簧處于伸展?fàn)顟B(tài)，支撐排氣板133恢復(fù)到沉積位置。
[0065]圖5A-5B示出另一種實(shí)施例的反應(yīng)室結(jié)構(gòu)剖面圖，本實(shí)施例中大部分結(jié)構(gòu)同上述實(shí)施例相同，區(qū)別在于，本實(shí)施例中，在反應(yīng)腔內(nèi)襯62和排氣板133之間設(shè)置一聯(lián)動(dòng)部件 235,聯(lián)動(dòng)部件235與反應(yīng)腔內(nèi)襯62的下端及排氣板133的上表面相連接，反應(yīng)腔內(nèi)襯62 向下移動(dòng)時(shí)，聯(lián)動(dòng)部件235壓迫排氣板133向下移動(dòng)到清潔位置，清潔元件220實(shí)現(xiàn)對(duì)排氣口 131的清潔，反應(yīng)腔內(nèi)襯62向上移動(dòng)時(shí)，聯(lián)動(dòng)部件235帶動(dòng)排氣板133恢復(fù)到沉積位置。 優(yōu)選的，聯(lián)動(dòng)部件235可以選擇耐高溫的連接桿，所述連接桿具有一定的剛性，在反應(yīng)腔內(nèi)襯上下移動(dòng)時(shí)，壓迫或帶動(dòng)排氣板133上下移動(dòng)。
[0066]本發(fā)明列舉的若干實(shí)施例中，清潔元件可以設(shè)置在底壁103上，也可以在設(shè)置清潔元件120底部包括一大致水平方向的延伸部225,延伸部與側(cè)壁102固定實(shí)現(xiàn)清潔元件的固定安裝。上述固定方式可以為焊接固定，也可以采用可拆卸固定方式，便于后續(xù)替換。
[0067]在沉積工藝過(guò)程中部分排氣口 131有可能被片狀沉積物遮擋，造成排氣氣流的不均勾，此時(shí)，由于沉積反應(yīng)正在進(jìn)行，不能立即對(duì)排氣裝置進(jìn)行清潔，為避免該問(wèn)題，可以設(shè)置當(dāng)排氣板133移動(dòng)到沉積位置時(shí)，清潔元件至少部分地位于或插入排氣口內(nèi)或貫穿排氣口，這樣，即便有片狀沉積物跌落在排氣口 131上方，也由于清潔元件的存在而不會(huì)直接覆蓋住排氣口 131。優(yōu)選地，清潔元件的頂端具有尖角形狀，因此即便有片狀沉積物跌落在排氣口 131上方，也會(huì)被尖銳的清潔元件擊破，不會(huì)造成排氣口的堵塞，此時(shí)需要保證插入排氣口部分的清潔元件自身不會(huì)堵塞排氣口。
[0068]如前文所述，本發(fā)明提供了一種清潔化學(xué)氣相沉積裝置的方法，所述方法包括下列步驟:在所述排氣通道內(nèi)對(duì)應(yīng)所述排氣口設(shè)置清潔元件；使所述排氣板在一清潔位置和一沉積位置之間上下移動(dòng)；所述排氣板在移動(dòng)到所述清潔位置時(shí)，使所述清潔元件至少部分地穿過(guò)所述排氣口，以清潔所述排氣口。
[0069]本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施方式公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種化學(xué)氣相沉積裝置，包括: 具有內(nèi)部處理空間的反應(yīng)室； 與所述處理空間連通的進(jìn)氣裝置； 與所述處理空間連通的排氣裝置，所述排氣裝置包括一排氣板及一排氣通道，所述排氣板上設(shè)置排氣口，所述排氣板可在一沉積位置和一清潔位置之間移動(dòng)； 清潔元件，其位于所述排氣通道內(nèi)并且對(duì)應(yīng)所述排氣口設(shè)置，當(dāng)所述排氣板在所述沉積位置和所述清潔位置之間移動(dòng)時(shí)，所述清潔元件實(shí)現(xiàn)對(duì)所述排氣口的清潔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述反應(yīng)室包括一底壁和一側(cè)壁，在所述反應(yīng)室內(nèi)部，所述排氣裝置的上方設(shè)置一沿所述側(cè)壁方向移動(dòng)的反應(yīng)腔內(nèi)襯。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述排氣板下方設(shè)置若干彈性部件，當(dāng)所述反應(yīng)腔內(nèi)襯向下移動(dòng)時(shí)壓迫所述彈性部件，所述排氣板降至所述清潔位置，當(dāng)所述反應(yīng)腔內(nèi)襯向上移動(dòng)時(shí)所述彈性部件支撐并抬升所述排氣板至所述沉積位置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述彈性部件固定在所述底壁或所述側(cè)壁上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述彈性部件設(shè)置在所述清潔元件兩側(cè)或環(huán)繞設(shè)置在所述清潔元件外圍；所述彈性部件為耐高溫的彈簧。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述反應(yīng)腔內(nèi)襯和所述排氣板間設(shè)置一聯(lián)動(dòng)部件，所述反應(yīng)腔內(nèi)襯通過(guò)所述聯(lián)動(dòng)部件控制所述排氣板在所述沉積位置和所述清潔位置之間移動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述聯(lián)動(dòng)部件為連接桿。8.根據(jù)權(quán)利要求2-7任一項(xiàng)所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述清潔元件包括一清潔桿和設(shè)置在所述清潔桿上的至少一個(gè)刮擦結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述刮擦結(jié)構(gòu)與所述排氣口的形狀相匹配，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)所述排氣板上下移動(dòng)時(shí)，所述刮擦結(jié)構(gòu)對(duì)所述排氣口的清潔。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述排氣口為圓形、正方形或橢圓形的孔，所述孔均勻分布在所述排氣板上。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述排氣口為連續(xù)或不連續(xù)的槽形結(jié)構(gòu)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述排氣口為圓環(huán)形。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述清潔元件固定在所述底壁或側(cè)壁上，所述清潔元件與所述底壁或側(cè)壁的固定方式為焊接固定或可拆卸固定。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述底壁或側(cè)壁內(nèi)部設(shè)置冷卻通道，所述冷卻通道內(nèi)設(shè)置有冷卻媒介。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:所述排氣板上方設(shè)置一密封件，所述密封件與所述側(cè)壁無(wú)縫隙連接，當(dāng)所述排氣板上升至所述沉積位置時(shí)與所述密封件相互抵靠。16.根據(jù)權(quán)利要求1或15所述的化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于:在所述沉積位置時(shí)，所述清潔元件至少部分地插入所述排氣口內(nèi)。17.—種化學(xué)氣相沉積裝置的清潔方法，所述裝置包括一具有內(nèi)部處理空間的反應(yīng)室， 所述反應(yīng)室內(nèi)設(shè)置向反應(yīng)室內(nèi)提供反應(yīng)氣體的進(jìn)氣裝置和排出反應(yīng)副產(chǎn)物的排氣裝置；所 述排氣裝置包括一排氣板和一排氣通道，所述排氣板上設(shè)置排氣口，其特征在于:所述方法 包括下列步驟:在所述排氣通道內(nèi)對(duì)應(yīng)所述排氣口設(shè)置清潔元件；使所述排氣板在一清潔位置和一沉積位置之間上下移動(dòng)；所述排氣板在移動(dòng)到所述清潔位置時(shí)，使所述清潔元件至少部分地穿過(guò)所述排氣口， 以清潔所述排氣口。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于:所述反應(yīng)室內(nèi)部，所述排氣板上方設(shè)置 一可上下移動(dòng)的反應(yīng)腔內(nèi)襯。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于:所述排氣板下方設(shè)置彈性部件，當(dāng)所述 反應(yīng)腔內(nèi)襯向下移動(dòng)時(shí)，壓迫所述排氣板下方的彈性部件使所述彈性部件處于壓縮狀態(tài)， 使得所述排氣板移動(dòng)到所述清潔位置，當(dāng)所述反應(yīng)腔內(nèi)襯上升時(shí)所述彈性部件處于伸展?fàn)?態(tài)，支撐所述排氣裝置至所述沉積位置。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于:在所述反應(yīng)腔內(nèi)襯和所述排氣板之間 設(shè)置一聯(lián)動(dòng)部件，當(dāng)所述反應(yīng)腔內(nèi)襯下降時(shí)，所述聯(lián)動(dòng)部件壓迫所述排氣板使其移動(dòng)到所 述清潔位置；當(dāng)所述反應(yīng)腔內(nèi)襯上升時(shí)，所述聯(lián)動(dòng)部件帶動(dòng)所述排氣板移動(dòng)至所述沉積位置。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于:在所述沉積位置，所述清潔元件遠(yuǎn)離所 述排氣口或至少部分地位于所述排氣口內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C23C16/44GK105986244SQ201510083995
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日
【發(fā)明人】杜志游, 姜銀鑫
【申請(qǐng)人】中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司