[发明专利]清洁装置及清洁方法、薄膜生长反应装置及生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜生长的装置和方法，尤其涉及一种用于清洁一薄膜生长反应腔的内表面的清洁装置及清洁方法、一种在基片上生长薄膜的反应装置和生长薄膜的方法。

背景技术

作为一种典型的第III族元素和第V族元素化合物薄膜，氮化镓(GaN)是一种广泛应用于制造蓝光、紫光和白光二极管、紫外线探测器和高功率微波晶体管的材料。由于GaN在制造适用于大量用途的低能耗装置(如，LED)中具有实际和潜在的用途，GaN薄膜的生长受到极大的关注。

GaN薄膜能以多种不同的方式生长，包括分子束外延(MBE)法、氢化物气相外延(HVPE)法、金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)法等。目前，MOCVD法是用于为生产LED得到足够质量的薄膜的优选的沉积方法。

MOCVD工艺通常在一个具有较高温度控制的环境下的反应器或反应腔内通过热工艺(thermal processing)的方式进行。通常，由包含第III族元素(例如镓(Ga))的第一前体气体和一含氮的第二前体气体(例如氨(NH3))通过一气体输送装置被通入反应腔内反应以在被加热的基片上形成GaN薄膜。一载流气体(carrier gas)也可以被用于协助运输前体气体至基片上方。这些前体气体在被加热的基片表面混合反应，进而形成第III族氮化物薄膜(例如GaN薄膜)而沉积在基片表面。

然而，在前述MOCVD的薄膜生长工艺过程中，GaN薄膜或其他反应产物不仅会生长或沉积在基片上，也会生长或沉积在包括气体输送装 置的表面在内的反应腔的内表面上。这些不希望出现的沉积物积聚(undesired deposits or residues)会在反应腔内产生附着聚集物，例如粉末(powder)、杂质(particles)等，并可能会从附着表面上剥落开来，随着反应气体的气流在反应腔内到处扩散，最后会落在被处理的基片上，而造成基片产生缺陷或失效，同时还会造成反应腔的污染，并对下一次MOCVD工艺质量产生坏的影响。因而，在经过一段时间的MOCVD薄膜生长工艺后，必须停止薄膜生长工艺，专门实施一个反应腔清洁过程来将这些附着在气体输送装置上的附着聚集物清除掉。

目前，业内采用的清洁气体输送装置的方式是“手工清洁”。即，操作人员必须先停止薄膜生长工艺，等待反应腔内部温度降低至一定温度后，再打开反应腔顶盖，用刷子将附着在气体输送装置上的沉积物积聚从其附着表面上手工地“刷”下来并通过真空抽吸的方式将之移出至反应腔内部；当沉积物积聚很厚时，操作人员还需要通过一种工具将它们从其附着表面上手工地“刮”下来并移出至反应腔内部。这种清洁方式的缺点是：实施清洁过程必须要停止原薄膜生长工艺，并且要等待相当长的时间使反应腔内部温度降低至适合人工清洁的温度，还必须在打开反应腔顶盖的情况下由操作人员“手工”进行，对于反应腔用户而言，这将导致反应腔的工艺生产的吞吐量(throughput)减少、增加生产者的使用成本。而且由于这种清洁方式是“手工清洁”，因而不仅不能实现由系统自动化清洁处理，而且每次清洁的结果也难以保持一致，导致后续的薄膜生长工艺可能产生工艺品质的偏移和缺陷。

因而，有必要开发一种自动化程度高的、有效的、省时的清洁气体输送装置和其他反应腔的内表面的装置和方法，并保证每次清洁的质量和一致性，且不对后续薄膜生长产生不利影响。

发明内容

针对背景技术中的上述问题，本发明的目的之一在于提供一种自动化程度高的、有效的、省时的原位清洁一薄膜生长反应腔的内表面的清洁装置及清洁方法。

本发明的另一目的在于提供一种在基片上生长薄膜的反应装置。

本发明的又一目的在于提供一种去除一薄膜生长反应腔的内表面上的附着聚集物的方法。

本发明的再一目的在于提供一种在一反应腔内生长薄膜的方法。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种用于清洁一薄膜生长反应腔的内表面的清洁装置，包括：

支撑单元，其包括一支撑面；

清洁单元，其包括一面向所述反应腔的内表面的表面，所述表面上设置有若干刮擦部件；

电机，其设置于所述支撑单元上，所述电机包括一驱动轴，所述驱动轴的一端与所述清洁单元相连接并带动其运动；以及

电源供应装置，其与所述电机相连接。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种在基片上生长薄膜的反应装置，包括：

反应腔；

设置于所述反应腔内的一支撑装置，所述支撑装置包括一支持端或支持面；