去除金属副产物的方法及其真空系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及去除金属副产物的方法及其真空系统。
【背景技术】
[0002]为了制造半导体和显示器，多种原料引入至减压处理室。如在灰化、沉积、蚀刻、光亥|J、清洗和氯化处理等多种处理在减压处理室中实施。从处理室排出的气体中含有各种挥发性有机化合物、酸、恶臭气体、可燃性物体和环境规定限制的物质。常规的半导体制造系统包括用于使处理室真空化的真空泵，并安装在真空泵下游来净化排出气体并将净化的气体排出到大气中的洗涤器。
[0003]然而，在抽吸过程中，未反应原料和处理副产物可能进入并以固体状沉积在真空泵。该固体副产物会减少真空泵的工作寿命。考虑到此状况，等离子体反应器或阱安装在真空泵的下游来分解污染物以防止进入真空泵。
[0004]在真空泵上游安装的等离子体反应器可以用较少的能源有效分解污染物和副产物。特别是，等离子体反应器可以控制副产物的颗粒大小，可提高进入真空泵的固态副产物的流动性，来减少真空泵内部的副产物堆积量，有助于延长真空泵的寿命。
[0005]然而，当在处理室中沉积作为原料的金属前驱体处理室中形成金属层的时候，金属前驱体可能无法涂覆于晶片上而可能保持未反应。在处理室空间清除未反应原料的过程中未反应的前驱体与金属副产物会一起进入真空排气系统中。进入真空排气系统的未反应的前驱体和金属副产物会涂覆在真空排气系统的内部部件上(例如，真空排气管、真空阀和真空泵)形成金属膜。该金属膜很稳固地附着在这些部件的表面，因此很难去除，导致真空阀故障和真空泵运转故障，该真空泵中转子-转子空隙和转子-外壳空隙具有数10微米的间隔。并且，当运行等离子体反应器以分解残留金属前驱体的时候，金属副产物会涂覆在等离子体反应器的两极之间，导致电极之间短路。结果，不能再维持等离子体。
【发明内容】
[0006]根据本发明一方面，提供一种去除金属副产物的方法，其包括:在处理室中沉积金属前驱体形成金属层，对包含从所述处理室移送的残留金属前驱体的排出气体进行等离子体处理，使用氧化性气体对由所述等离子体处理产生的金属副产物进行处理来生成金属氧化物，以及通过抽吸排出该金属氧化物。
[0007]根据本发明另一方面，提供一种去除金属副产物的真空系统，其包括:接收和沉积作为原料的金属前驱体的处理室；用于所述处理室真空化并抽吸排出气体的真空泵，所述排出气体含有所述处理室中未反应的残留金属前驱体；位于所述处理室和所述真空泵之间以分解所述残留金属前驱体的等离子体反应器；和用于将氧化性气体供给至所述等离子体反应器以产生金属氧化物的供给单元。
【附图说明】
[0008]图1是说明根据本发明一实施方式的去除金属副产物的方法的流程图。
[0009]图2是说明根据本发明一实施方式的真空系统的整体结构的框图。
[0010]图3是说明根据本发明一实施方式的真空系统的结构的框图。
[0011]图4是说明根据本发明另一实施方式的真空系统的结构的框图。
[0012]图5显示在用热阱代替等离子体反应器来捕获残留金属前驱体后的热阱板的照片。
[0013]图6是在用热阱捕获残留金属前驱体后的真空泵的分解照片。
[0014]图7显示:(a)室温反应阱的照片，和(b)是在等离子体反应器内注入氧气将残留有机金属前驱体转化为金属氧化物后用室温反应阱将其捕获后的阱板照片。
[0015]图8显示在残留金属前驱体转化为金属氧化物后用室温反应阱捕获后的真空泵的分解照片。
[0016]图9显示证明容易去除真空排气系统内涂覆的金属氧化物粉末的照片。
[0017]100:真空系统200:处理系统
[0018]300:真空排出系统310等离子体反应器
[0019]320:氧化性气体供应单元330真空泵
[0020]350:阱400:排出系统
[0021]410:洗涤器
【具体实施方式】
[0022]以下参照附图来详细描述本发明各实施方式。
[0023]图1是说明根据本发明一实施方式的去除金属副产物的方法的流程图。参照图1，在步骤SI中，在处理室内沉积金属前驱体形成金属层。金属前驱体可通过各种方法沉积，例如，物理气相沉积(PVD)，化学气相沉积(CVD)，和原子层沉积(ALD)。若有需要，所述金属前驱体可在惰性载气(例如，氮气或氩气)存在下被气化。另外，所述惰性载气可在ALD过程中的清除阶段中使用。
[0024]用于沉积过程的金属前驱体是配体配位于金属的化合物。所述金属选自由Al、Cu、N1、W、Zr、T1、S1、Hf、La、Ta、Mg和它们的组合组成的组，但不限于此。所述金属前驱体并没有特别限制，金属前驱体选自由金属的氯化物、氢氧化物、羟基氧化物、醇盐、酰胺、硝酸盐、碳酸盐、醋酸盐、草酸盐和柠檬酸盐组成的组中，金属前驱体可单独使用或组合使用。
[0025]例如，当金属为Zr时，金属前驱体可以为Zr (i_OPr)4、Zr (TMHD) (1-OPr) 3、Zr (TMHD)2(1-0Pr)2、Zr (TMHD)4、Zr (DMAE)4或四(乙基甲基氨基)锆(TEMA-Zr)，(其中，TMHD, DMAE, DEPD和DMTO分别代表四甲基庚二酸盐，二甲氨基乙醇盐，二乙基戊二醇，和二甲基戊二醇)。当金属为Hf时，金属前驱体可以为Hf ([N (CH3) (C2H5)] 3 [OC (CH3)3D或四(乙基甲基氨基)铪(TEMA-Hf)。当金属为Al时，金属前驱体可以为三异丁基铝(TIBA)、二甲基氢化铝(DMAH)或二甲基乙基氨铝烷(alane) (DMEAA)。
[0026]在步骤S2中，含有从处理室移送的残留金属前驱体的排出气体通过等离子体处理被分解。所述排出气体包含处理副产物和未反应前驱体。所述未反应前驱体和处理副产物通过等离子体处理被分解。通过等离子体的高能量所述金属前驱体被分解或激活。结果，产生金属副产物。等离子体可在使用DC，AC，RF或微波作为能源来源的等离子体反应器从产生。当考虑到等离子体反应器的安装和维持成本时，优选通过使用AC电源形成的介质阻挡放电的等离子体为。所述处理副产物可通过减压(真空)等离子体而不是加热进行预处理。所述等离子体处理在节能方面优异。所述处理副产物可用热阱来进行预处理。然而，在此情况中，所述热阱应该始终运行以保持恒定温度。相反，当等离子体装置用于预处理处理副产物时，等离子体的开关可与工具的处理步骤关联，因此可只在必要步骤中工运行。等离子体在最大化能源利用上是优异的，因为等离子体对更广泛的空间和压力范围内的自由原子具有高能量传递特性。
[0027]在步骤3，在等离子体处理过程中产生的金属副产物被氧化性气体处理而转化为金属氧化物。
[0028]不同于其他处理副产物，金属活性物质可以涂覆在管道、真空阀、真空泵等的表面上形成硬金属膜。在等离子体反应器内壁上形成金属膜会导致电极之间的电短路。当用含有氧原子的氧化性气体处理金属活性物质来生产金属氧化物时，虽然金属氧化物涂覆在真空排气系统上，它们也易于从真空排气系统表面脱离，因此的容易去除。适合的氧化性气体例子包括空气、氧、水蒸气、臭氧、氮氧化物(例如，一氧化氮)、过氧化氢和醇类(例如，异丙醇)。所述氧化性气体可单独使用或组合使用。
[0029]在步骤4中，通过抽吸排出上述金属氧化物。不同于金属，由于金属氧化物非常易于流动，所以通过用真空泵抽吸，上述含有金属氧化的排出气体可通过设置在真空泵下游的排气管释放出。
[0030]优选地，在将排出气体以位于真空泵下游的洗涤器净化后再通过排气管完成排出气体的最终释放。
[0031]所述方法还可以包括使用阱去除金属氧化物，从而将金属氧化物进入真空泵最小化并将金属氧化物到外部环境的排出。例如，所述方法还可进一步包括在步骤S3和S4之间或在抽吸步骤S4后的利用阱来捕获金属氧化物。
[0032]根据本发明方法的使用可防止真空排出系统被金属活性物质(其来源于沉积后的未反应的有机金属前驱体)污染。这可以延长真空排气系统的寿命。
[0033]图2是说明根据本发明一实施方式的真空系统的总体结构的框图。参照图2，所述真空系统100整体上包括处理系统200，真空排气系统300和排气系统400。
[0034]所述处理系统200包括减压处理室，所述减压处理室中执行制造半导体、显示面板，太阳能电池等等的制造所需的多种处理，并且包括金属前驱体在内的原料从相应的原料供应单元接收。所述排气系统400包括用于净化排出气体的洗涤器和排气管。
[0035]所述真空排气系统300位于处理系统200和排气系统400之间以将处理系统200真空化处理室。包括未反应的前驱体和源于处理室的处理副产物的排出气体经过真空排气系统300被移送到排气系统400。
[0036]图3是说明根据本发明一实施方式的真空系统的结构的框图。
[0037]所述真空排气系统300包括等离子体反应器310、氧化性气体供给单元320和真空泵 330。
[0038]所述等离子体反应器310安装在真空泵330的上游来产生低压等离子体。等离子体的能量用于分解从处理室(未图示)中释放的排出气体中含有的未反应前驱体和处理副产物。
[0039]对于产生低压等离子体的等离子体反应器310的结构没有特别限制。等离子体反应器310的结构可根据等离子体如何产生而变化。等离子体反应器310可通过多种方法产生等离子体。例如，等离子体反应器310可通过在盘绕电极两端施加无线电频率(RF)来被驱动，或对介电材料和环状电极结构施加具有交流(