CN101903563A - 用于大规模制造半导体材料的原位反应室清洁处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体加工设备和方法的领域，并且特别提供了例如反应室壁上和其它位置等反应室内部的不良沉积物的原位去除方法和设备。根据本发明的方法，将清洁步骤纳入并结合于高通量生长工序中。优选的是，何时暂停生长并启动清洁、何时终止清洁并恢复生长的时间基于传感器的输入值自动确定。本发明还提供了用于高效执行本发明的结合的清洁/生长方法的反应室系统。

Description

用于大规模制造半导体材料的原位反应室清洁处理方法

技术领域

本发明涉及半导体加工设备和方法的领域，并且特别提供了反应室内部(例如反应室壁上和其它位置)的不良沉积物(undesired deposit)的原位去除方法和设备。

背景技术

卤化物(或氢化物)气相外延(HVPE)是一种用于快速生长化合物半导体材料、尤其是例如GaN等III族-V族化合物半导体的外延方法。因为通过HVPE可获得高生长速率，所以该方法是生产厚度大的自支撑(free-standing)GaN层的理想方法。HVPE法通过含Ga的前体气体与含N的前体气体在受热基片的表面(例如通常为800℃～1200℃)处发生反应而生长外延GaN。大多数HVPE法通过将HCl流经反应室内容纳的热液态Ga而产生GaCl前体气体。含N的前体气体通常为NH₃。在一些HVPE法中，含Ga的前体为GaCl₃气体，并将其由外部来源中引入反应室。

但是，在HVPE过程中，材料不仅可生长或沉积于基片表面，也可生长或沉积于遍布反应室各处的不合需求的位置(例如，反应器壁上、基座上和基座周边和其他位置)并导致通量降低、成本升高、甚至导致反应器损毁。例如，不论位于反应室何处的不良沉积物均可释放出颗粒、碎片等，如果它们停留在基片上，这些物质可使基片对其预定目的不理想甚至无用。旋转基座上及其周边的不良沉积物可增加摩擦力，甚至导致基座粘附于固定结构体。反应室壁上的不良沉积物可充当热绝缘体，以使反应室的加热/冷却时间延长，因此降低反应器通量。在由IR辐射加热的石英反应室的情况下，反应室壁上的不良沉积物可导致石英反应室本身析晶(de-vitrify)。在常规操作条件下，IR辐射穿透反应室壁以加热内部反应器组件。但是，反应室壁上的不良沉积物的堆积提高了IR吸收，因此使壁温增加而并足以发生析晶作用。

另外，系统中每一次进行生长运作之前对反应室进行清洁通常是有利的。保证反应室的清洁和无污染物不仅提高了晶片品质，而且也将系统重新设置为可以启动所有运行的已知状态。因此，经重置的反应器状态可提高运作与运作之间的生长过程的再现性，由此保证了更高的生长稳定性。本申请中概述的本发明的方法和系统确保使清洁工序的时间达到最小，因此，在减少对晶片产量的影响的同时，提高了材料品质。

因此，反应室、尤其是用于HVPE法的反应室必须进行周期性的清洁。湿法清洁是一种已知的反应室清洁方法，在该方法中，将反应室与溶解不良沉积物的清洁溶液(例如强酸)接触。湿法具有一些不利之处，包括拆解和重组反应器子系统耗时较长和由清洁溶液留下的残留污染物等。为了克服这些不利因素，已开发出在反应室原位去除不良沉积物的干法清洁方法。通常通过使用反应室内部生成的反应性等离子体或导入反应室的反应性气体等将沉积物转化为气体，从而除去沉积物。

更具体而言，干法清洁工序中使用的反应性气体被选择用于在与不良沉积物反应时产生气相产物。在许多情况中，加热反应室以促进不良沉积物的分解。可以连续地、准静态地、并且按照其它已知方法来将反应性气体引入反应室内。在一个已知的连续性方法中，使新鲜反应性气体连续流入反应室，而将使用后的反应性气体与不良沉积物的反应产物一起连续地排出该反应室。参见例如US 4,498,953，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。在一个已知的准静态方法中，在一个或多于一个循环中进行清洁；在每一循环中，首先将一定量的新鲜反应性气体引入反应室内，然后该气体静态地保持在反应室内以便能与不良沉积物反应；随后在一段时间后，将使用后的反应性气体与不良沉积物的反应产物一起排出反应室。参见例如US 6,620,256，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。

通常，将清洁反应室的工序与反应室内进行的生长工序单独安排和进行。例如，在完成生长后进行清洁。但是，某些生长工序在多个独立步骤中进行，可在这些独立步骤之间进行反应器的清洁。US 6,290,774(本文出于所有目的通过援引并入其全部内容)描述了以多个独立步骤在基片上生长松弛GaN层的方法，其中在每一步骤中，在较高生长温度下在基片上生长GaN薄层，然后将该基片冷却至较低的环境温度，以诱导热应力使之迟豫。该专利还描述了在上述独立步骤之间进行反应室清洁，即在前一步骤中基片已被冷却之后并在下一步骤中基片被加热至生长温度之前清洁反应室。

但是，已经发现已知的干法清洁方法不适用于高通量HVPE材料生长。通常，这些已知方法本身效率很低，并且还对主HVPE生长工序中断过多。需要更为有效的、与主HVPE工序的结合更为紧密的干法清洁方法。通过这样的干法清洁工序，可维持反应室内基本没有不良沉积物以使生产出的材料具有适当的品质，从而能在所述反应室中进行特别是III族-V族材料(如GaN)的较厚的层的高通量生产。

发明内容

本发明提供了化学气相沉积(CVD)方法和与所提供的方法相匹配的相关反应室子系统，由此可大规模生长品质提高、厚度增大的半导体材料。具体地，该方法在材料品质不会因反应室壁和其内部组件上的不良沉积物的累积而发生劣化的情况下，使得材料生长周期能够延长。当有必要减少不良沉积物时，该方法将反应室由生长模式快速循环至原位清洁模式，然后在不良沉积物被充分减少后循环回到生长模式。本发明的子系统使生长模式与清洁模式之间的循环能够快速并有效地进行。据信，反应室在生长工序和原位清洁工序的之间的快速循环在现有技术中是不可能的。

特别地，当处于生长模式中时，本发明优选自动地检测出何时需要清洁反应室，并且在清洁模式过程中，也检测出何时反应室已充分清洁。通常在较高温度下进行清洁。优选子系统提供了必要的传感器。优选清洁传感器在清洁模式期间监测从反应器排出的气体的组成。在使用清洁传感器时，当清洁反应的产物的水平足够低时(如微量水平)，可确定清洁已充分完成。

通常，在清洁过程中，将工作基片移出反应室，以避免受到清洁试剂的化学损伤，此外通常在较低温度下进行基片的移出/重置，以避免热损伤。优选反应室子系统具有例如可控装载锁、可控机械臂、基片拾取工具和自动控制系统等单元，以快速进行基本为机械化的基片转移。在一些优选实施方式中，可控机械臂能进一步提高反应器生长/清洁模式间的快速循环的速率，并因此在不引起晶片表面品质劣化的情况下，通过允许在升高的温度下进行基片的装载和卸载而提高反应器的通量。

优选将装载锁开启通往具有受控气氛的装载室或中间室等，以使基片在移出反应室时，可被保持在受控条件中而不与环境气氛接触。

在一些但并非全部实施方式中，生长和清洁模式之间的循环可需要大幅度的温度降低或升高。因此，优选的反应室具有低热质量(thermalmass)，例如反应室由例如石英制成，并由红外(IR)辐射加热，以使所述温度变化能够快速进行。另外，选择优选的基片，以使这种温度变化可以被最小化。一类相对较为耐受热应力的基片包含热膨胀系数(CTE)与特定目标生长材料充分匹配的材料。

在优选实施方式中，本发明用于生长III族-V族半导体化合物，尤其用于通过卤化物(或氢化物)气相外延(HVPE)生长III族-氮化物化合物，例如GaN。HVPE可快速生长III族-氮化物化合物的较厚的层，但是所述快速生长可导致反应器壁和其内部组件(例如生长晶片或基座)上不良沉积物的积聚。因此，本发明在其优选实施方式中的应用可提供生长III族-氮化物化合物的极厚的层的能力，而不受反应室洁净度劣化的限制，且无需将工作基片暴露于环境气氛中。

例如，对于生长模式过程中的Ga-V族化合物(例如GaN或GaAs)，将包括含Ga化合物和含N化合物的试剂气体引入热反应室内，并发生反应以沉积含Ga材料。优选地，由反应室外部来源引入反应室的含Ga试剂气体包含氯化镓。当不良沉积物已经积聚至不可接受的水平时，反应室子系统切换(优选自动切换)至清洁模式。在清洁模式过程中，将包含卤素或卤素化合物的清洁气体引入该热反应室内部，并与不良沉积物反应，以形成气态反应产物。在清洁过程中，将其上生长有含Ga材料的工作基片移出。一旦废气传感器指示由反应室排出的气体几乎不含或不含含Ga化合物时，停止流入清洁气体。然后，反应室子系统切换(优选自动切换)回生长模式，并且重复进行生长-清洁循环，直至基片上沉积了所需量的含Ga材料。优选采用具有上述优选特点的反应室子系统来执行这些方法。

更具体地，本发明提供了采用在反应室中在基片上生产选定量半导体材料的方法的优选实施方式，该方法包括通过化学气相沉积(CVD)工序在基片上生长半导体材料的步骤；和通过原位清洁工序去除反应室内部的不良沉积物的步骤，其中，反复进行生长和去除步骤，以在基片上生长选定量的材料同时将反应室中的不良沉积物的量维持在可接受的范围内。

在另一些优选实施方式中，CVD工序可以是卤化物气相外延法，该方法在基片上生长一种或多于一种III族元素的一种或多于一种化合物；原位清洁工序可包括将不良沉积物转变为气体产物并将其排出反应室；积聚的可接受范围是使生长在基片上的材料具有足以用于其预定用途的品质、或基本上没有由不良沉积物产生的污染物的范围；该生长步骤、去除步骤或两者可在选定的时间段进行，以使不良沉积物的量维持在可接受的范围内；可自动检测不良沉积物的量，并基于自动检测到的不良沉积物的量进行原位清洁工序，以将不良沉积物的量维持在可接受的范围内；而且可在原位清洁工序过程中将基片转移出反应室，并在基片转移的过程中，将反应室温度设置在重置/移出温度范围内以使基片不易受到热损伤。

在另外优选的实施方式中，本发明提供了可用于半导体设备的反应室的内部的沉积物的原位清洁用方法，该方法包括：将反应室的内部暴露于气体中，该气体与不良沉积物反应生成气态反应产物；必要时通过进行光谱测量来自动检测该气态反应产物的水平，并且持续进行气体接触(gas exposure)直到自动检测到的反应产物水平表明不良沉积物的量处于可接受的范围内。

在另外优选的实施方式中，可以在已流经反应室主体后的反应室废气中流动的气体中检测出气态反应产物的水平；不良沉积物可包含一种或多于一种III族-V族化合物，而清洁气体可包含一种或多于一种卤素化合物；可在气体接触的过程中将反应室加热至足够高的温度(可低于、约等于或高于不良沉积物形成过程中反应室中占优势的温度)。

在另外优选的实施方式中，本发明提供了在基片上生长选定量半导体材料的加工设备，该设备包含：具有反应室的反应器子系统，该子系统由控制信号引导进行多种半导体加工；用于产生响应于由反应室排出的气体的组成的信号的气体传感器；和用于生成引导反应器子系统的控制信号的自动控制器，该控制信号至少部分地基于该气体传感器信号生成。

在另外优选的实施方式中，控制信号包括执行用于清洁反应室内的不良沉积物的原位工序的清洁控制信号，其中持续进行原位清洁工序直到气体传感器信号表明反应室内不良沉积物的剩余量处于可接受的范围内。该原位清洁工序可包括以下具体步骤：将反应室暴露于一种或多于一种清洁气体，该清洁气体与不良沉积物在反应室中反应而形成气态反应产物；以及将反应产物排出反应室。

在另外优选的实施方式中，控制信号包括执行用于在反应室内在基片上生长半导体材料的CVD工序的生长控制信号，其中控制器反复产生生长控制信号和清洁控制信号，以在基片上生长选定量材料的同时，将反应室中的不良沉积物的量维持在可接受的范围内；优选地，该设备还可包含用于产生响应于反应室内的不良沉积物的信号的沉积物传感器，其中持续进行CVD工序直到沉积物传感器信号指示应清洁反应室；CVD工序可将反应器加热至生长温度范围，并且使一种或多于一种气体流经反应室，这些气体发生发应而在基片上沉积材料；前体气体包含III族元素的卤素化合物，并且生长温度可以是约800℃～约1150℃。

在另外优选的实施方式中，该设备也可包含基片转移单元(可选的是机械臂)，其由转移控制信号引导以进行将基片移入或移出反应室的工序，在进行原位清洁工序之前将该基片转移出反应室，并在该原位清洁工序之后将基片转移回反应室内；所进行的转移工序优选包括在基片转移过程中将反应器保持在重置/移出温度，该重置/移出温度使基片在转移过程中不易受到热损伤且可为例如约600℃～约750℃。

本申请使用的各标题只为了阐述清楚，并没有任何限制性意图。本申请引用了多篇参考文献，本文出于所有目的通过援引并入其全部公开内容。此外，无论所引文献在上文中怎样表述，都不应认为其先于本申请所要求保护的发明主题。

附图说明

通过参考以下对本发明的优选实施方式、本发明的具体实施方式的说明性实例的详细描述并参考附图，本发明将得到更加充分的理解，附图中：

图1A～B图示了本发明方法的实施方式；

图2图示了本发明反应室子系统的示例性实施方式；

图3A～B图示了本发明的控制方法；和

图4图示了本发明的示例性温度曲线。

具体实施方式

本发明提供了对用于气相材料生长法的反应室有效的干法清洁方法，尤其提供了对用于生长半导体材料的CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子增强CVD)、MBE(分子束外延)等方法的反应室有效的干法清洁方法。本发明还提供了高通量气相材料的生长方法，该方法并入并结合了所提供的清洁方法以便保持反应室中基本没有不良沉积物。本发明还包括外延生长用设备，该设备包含针对有效执行所提供的方法的特定特征。

一般而言，对于本领域技术人员是显而易见的是，本发明可用于多种类型材料的气相生长方法。在一些优选实施方式中，感兴趣的材料为“半导体材料”，该术语在本文中用于指活性半导体材料(如Si、SiGe和GaN等)和组件制造中使用的附加材料(如SiO₂和W等)。半导体材料优选包括III族-V族化合物材料、特别是III族-氮化物化合物材料，更优选为Ga、Al和In的纯氮化物或混合氮化物。

术语“基片”(或“晶片”)用于指代其上沉积有材料的基底或衬底物质，也指其上生长一个或多于一个层的基底或衬底物质。基片可具有均质或异质组成，例如可包括多层不同的材料。基体上生长的这些半导体材料(或一般性的材料)可类似地为均质的或异质的。

如果反应室中生长的材料基本不受污染，则反应室保持“足够洁净”，以便该材料可被制成电子、光学或光电子组件；足够洁净的反应室具有“可接受”水平的不良沉积物。如果反应室中生长的材料具有的沉积物水平使其不再适用于预定目的，则该沉积物水平为“不可接受”的，具有所述沉积物的反应器不够洁净。沉积物的颗粒水平是否可接受或不可接受是由包括所需的材料品质、生长工序、反应室几何形状、反应器中的流动条件等多个因素所控制的，而且可以通过在其它因素保持为常量时对作为不良沉积物水平的函数的材料品质进行测试来确定。

以下描述通常集中于适用于特定半导体材料、尤其是例如GaN等III族-氮化物材料的生长的实施方式。但是，该描述重点仅为简要和清楚起见。应当理解的是，这并不将本发明限制于所集中描述的特定实施方式。

就简要的背景技术而言，通常使用MOCVD(金属有机CVD)或HVPE(氢化物/卤化物气相外延)生长III族氮化物化合物(纯净或混合的氮化物)。在MOCVD中，将III族前体(金属有机化合物)和氮前体(通常为NH₃)由反应室外部引入，并流过由基座承载的热基片，在此生长III族-氮化合物。在HVPE中，III族前体为金属氯化物，并可由反应室外部引入或通过将HCl流过热III族金属而在反应室内部产生。氮前体仍通常为NH₃，且将基片加热到约800℃～1100℃。HCl是一种适用于MOCVD和HVPE的蚀刻剂气体(etchant gas)，且在清洁过程中，将反应室加热至约为或大于III族氮化物的生长温度。可在恢复生长之前，用H₂气吹走反应室中滞留的蚀刻剂气体。

图1A图示了纳入并结合本发明提供的反应器清洁步骤的示意性高通量生长方法。该生长方法如下进行：进行生长(步骤103)(例如外延生长)；中断该外延生长工序，以通过流入蚀刻剂气体(步骤111)清洁该反应室；然后恢复进行生长工序119。在清洁期间，优选以连续方式流入该蚀刻剂气体。在替代性实施方式中，可周期性流入蚀刻剂气体，以使该清洁工序包括一系列的一个或多于一个独立的清洁循环。在每一个此类清洁循环中，将蚀刻剂气体导入反应室中，并在反应室中保持一段时间，然后排出反应室。因为蚀刻剂气体能够与不良沉积物反应并将其除去，并因而可造成工作基片的化学损伤或损毁，所以优选在蚀刻剂气体流入之前，将工作基片移出反应室(步骤109)。在终止蚀刻剂气体流后且在下一生长步骤之前，将工作基片重置入反应室内(步骤117)。在终止蚀刻剂气体流后，可通过例如流入非蚀刻剂气体将残余蚀刻剂气体由反应室中吹走。

在清洁过程中，可使用单一蚀刻剂气体，或使用多种蚀刻剂气体的组合，或先后使用不同的蚀刻剂气体。根据蚀刻剂气体在与基本生长工序相容的条件下与不良沉积物发生反应而形成可容易地排出反应室的气相产物的能力来选择蚀刻剂气体。特别地，蚀刻剂气体不应遗留可污染生长工序或导致反应室自身损坏的残余物。例如，可选择蚀刻剂气体用于(在热动力学上)驱使生长工序逆向运行，从而引起不良沉积物的分解。在蚀刻剂气体流动过程中，可加热反应室，或不加热反应室。优选的是，对于III族氮化物生长工序而言，除了HCl之外，适用的蚀刻剂气体通常为含卤素物质，例如卤素单质(如F₂和Cl₂)，以及卤素与氢、其它卤素、惰性气体和稀有气体等的化合物(例如，HCl、BCl₃、SiCl₄、ClF₃、NF₃等)。蚀刻剂气体可以以其自然状态使用，或将其通过等离子体激发后使用。

在完成材料生长(步骤121)之前，反复进行生长步骤103和119，并将清洁步骤111以足够的频率反复进行并持续的足够时间以将不良沉积物在整个生长步骤中限制在可接受的水平。因此在该方法中，必须确定何时已积聚了足够的不良沉积物从而应中断生长并启动清洁；也必须确定何时已分解了足够的不良沉积物从而应终止清洁并继续生长。操作者可作出上述判定的一个或两个。例如，操作者可监视(如通过目测)生长过程中的反应室，判定不良沉积物的积聚何时达到应清洁反应室的程度，进而中断生长，并启动清洁。然后，操作者可监视(例如还是通过目测)清洁过程中的反应室，判定反应室何时基本不存在不良沉积物，进而终止蚀刻剂气体流，吹净反应室内的蚀刻剂气体，并继续进行生长。

在一些优选实施方式中，可自动作出上述判定的一个或两个，从而操作者的疏忽或低效率不会必然延误运转中的高通量生长工序。在一种实施方式中，根据所经历的时间确定上述判定的一个或两个。例如，对于特定反应室和采用基本固定的参数(如压力、温度和流速等)进行的特定生长工序，可通过实验和经验确定不良沉积物积聚到达不可接受水平的所经历时间。类似地，对于其中特定蚀刻剂气体以已知的流动速率和温度等流动的特定反应室，可确定可接受水平的不良沉积物的分解所经历的运行时间。然后，可在根据所经历的积聚时间而确定的时间段内运行生长步骤103和119，而且，可类似地在根据所经历的分解时间而确定的时间段内运行清洁步骤111。

在更优选的实施方式中，可基于传感器信号输入自动作出上述判定(即何时中断生长并启动清洁(步骤107)和何时中断清洁并恢复生长(步骤115))中的一个或两个。例如，何时中断生长(步骤107)的判定可取决于来自沉积物传感器的输入信号，所述沉积物传感器响应于反应室内已经积聚的不良沉积物的量。当沉积物传感器信号指示不良沉积物即将达到不可接受的水平时，可自动中断生长并启动清洁。何时中断清洁的判定也可取决于来自相同沉积物传感器的输入信号而作出。当沉积物传感器信号指示反应器中剩余的不良沉积物足够少时，可自动中断清洁并恢复生长。

但是，优选的是，根据清洁过程中从反应室排出的废气的组成、特别是根据废气中存在的蚀刻剂气体与不良沉积物之间的反应产物的量来判定何时中断清洁。无需测定完整的组成；只需检测可将反应产物与废气中其他成分区别开的标志、指纹性特征(fingerprint)和签名性特征(signature)等。另外，不需持续性监测所述标志；只需进行间歇性采样。所述标志可包括废气的光谱特征。当测定的或采样的标志指示废气中沉积反应产物的水平已足够低时，可自动中断清洁并恢复生长。可以以其它对于本领域普通技术人员显而易见的方法来判定何时中断生长或清洁步骤。

如上文所讨论，清洁过程中的基片可遭受蚀刻剂气体的化学损伤，因此必须保护基片免于与这些气体接触。在大多数实施方式中，在启动清洁之前，将基片移出反应室(步骤109)，并在恢复生长之前重置入该反应室(步骤117)。这些步骤基本上是机械化的，且需要打开和关闭反应器并操控基片。虽然这些步骤可通过操作者的手动操作而进行，但在高通量生长工序过程中优选不采用这种手动操作。即便是经过良好训练的操作者也可能疏忽或效率低下，这可能引起延误。因此，本发明使用的反应室子系统优选包含自动可控装置，该自动可控装置可响应于控制信号而进行基片的移出和重置。参考图2对这些步骤的自动执行进行了进一步描述，该图图示了具有所述可控装置的示例性反应室子系统。

图1A及其相关描述主要针对将本发明的清洁方法并入并结合于高产量生长方法，其中，该清洁方法作为高产量生长方法整体的一部分而进行。但是，这些清洁方法可由替代手段实现。例如，图1B图示了这些步骤也可以以独立的清洁工序而分别进行。图1B的工序开始时(步骤101)，反应室内具有不可接受的或过量的水平的不良沉积物，所述不良沉积物来自例如反应室内进行的此前的生长工序或其它工序。必要时，此前的工序过程中的监测传感器能判定是否积聚了不可接受的或过量的不良沉积物。

反应室清洁可在反应室原位进行，或者可将该反应室移出并置于清洁子系统中。然后，将对待用蚀刻剂气体敏感的材料(例如生长基片)移出反应室(步骤109)。当完成清洁时，重置所移出的材料(步骤117)。此刻将蚀刻剂气体(或多种蚀刻剂气体)作为连续性气流或间歇性脉冲流引入反应室(步骤111)。优选如上所述，通过检测排出反应室的气体中的蚀刻剂气体与不良沉积物的反应产物的标志，而对清洁进程进行监测(步骤113)。该标志可为废气的光谱特征。当确定清洁已经完成时(例如通过废气中的反应产物水平降至足够低的水平而确定)，则该清洁工序结束(步骤123)。对于本领域技术人员而言显而易见的是，作为另一种选择，可将本发明的清洁方法和其步骤并入并结合于反应室内进行的其他生长工序中、甚至其他工序中，或者也可将本发明的清洁方法和其步骤在不同独立实施方式中进行不同的安排。这些替代性方案均在本发明的范围内。

有利的是，将本发明的方法与具有某些优选特征的反应室、反应室子系统(和/或生长/沉积系统)结合实施，所述优选特征能够使所述清洁方法的一个或多于一个步骤自动化。所述优选特征包括：反应室废气组成传感器；不良沉积物传感器；用于将基片转移入和转移出反应室的可控机械装置(例如自动机械)；用于晶片拾取组件的选择性气体物质；反应室与其外部之间的可控门；可控蚀刻剂气体入口；保持从反应室移出的基片不与环境气氛接触的装载室或中间室；用于接收传感器信号和输出控制信号的自动控制系统等。

图2图示了具有上述特征的示例性高通量反应室子系统。通常，反应室211至少部分地由石英构建。例如基座(或基片保持器)217的内部组件受到来自IR灯247的穿过反应室石英部分的IR辐射加热。所述反应室的热质量低，并且与具有(例如直接受热的)不透明壁的反应室相比，可被更快地加热和冷却。通过示意性图示的入口219和223引入前体气体，入口219和223优选由阀门221和225(或通过质量流量控制器等)自动进行控制。前体气体入口的安置方式使前体气体流过一个或多于一个由热基座217承载的基片，在此气体发生反应而沉积生长材料。基座可在生长过程中保持静止，但更常见的是基座通过基座控制器217a进行旋转。使用后的前体气体通过排气口223排出反应室。

美国临时专利申请第60/866,910号(申请日为2006年11月22日)、第60/866,965号(申请日为2006年11月22日)、第60/866,928号(申请日为2006年11月22日)、第60/866,923号(申请日为2006年11月22日)、第60/866,953号(申请日为2006年11月22日)和第60/866,981号(申请日为2006年11月22日)中描述了具有上述一般特征且针对含有III族-V族化合物的材料(例如，GaN半导体材料)的高通量生长的所述反应室和相关子系统的具体实施方式，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。所述实施方式采用了HVPE法，采用III族氯化物前体(如GaCl₃)外部源，并包括减缓不良沉积物的积聚的特征(例如将反应室壁保持在显著低于沉积温度的温度)。

图示的反应室也包含可用于本发明方法的特定特征。某些优选的特定特征针对蚀刻剂气体的可控性引入。可通过多个单独的入口227将蚀刻剂气体引入反应室，或作为另一种选择，可将蚀刻剂气体通过也用于前体气体的入口引入。不管如何引入，在实践中优选例如通过可控阀门229(或质量流量控制器等)可控地引入蚀刻剂气体。

其它优选特征针对监测不良沉积物的量或程度，以便在积聚了过量沉积物时使生长可自动中断并且不受操作者的延滞。不良沉积物的积聚可进行光学监测，因为这类沉积物通常反射光和/或吸收光，还因为该反射或吸收的水平通常至少在一定程度上取决于不良沉积物的水平。于是，将示例性光学传感器237a和237b安置来测量反应室11的石英壁处的光反射率和/或透过石英壁并穿过反应室的光透射率，以将信号241提供给控制系统239。在其它实施方式中，可测量反射和吸收的细节(例如选定角度的反射或选定频率处的吸收)以提高沉积物监测的灵敏度和选择性。另外，可使用聚焦在反应室内部选定组件上的光线来对所述选定组件上的不良沉积物积聚进行光学监测。

作为另一种选择，可通过不良沉积物对反应室及其内部组件的影响来间接检测不良沉积物的存在和量。例如，可通过测量反应室11室壁温度的增加来检测不良沉积物，因为反应室11室壁上的所述沉积物吸收来自灯247的IR辐射并由此增加壁温。另外，也可通过测量反应室运行特性的变化来检测不良沉积物。旋转基座及其支持体上的不良沉积物可增加摩擦或改变该基座的其他旋转特性。不良沉积物可使气体入口端口、废气端口等部分堵塞，并可测量地改变通过这些端口的气流的特性。

其它优选特征针对监测反应器清洁进程，以便在反应室足够洁净时可自动中断清洁并且不受操作者的延滞。可使用与用于监测不良沉积物积聚相同的方式来监测清洁。例如，当来自上述光学传感器的信号指示反应室中很少存在或不存在不良沉积物时，可中断清洁。但是，优选通过对清洁过程中反应室排出废气的组成进行检测或采样来监测清洁。这些气体包含蚀刻剂气体与不良沉积物之间的反应产物，而且据信当清洁接近完成时，这些反应产物的浓度降低至微量甚至为0。因此，图2图示了安置用于对进入反应室排气口233的气体的组成进行检测或采样的分析器235。

合适的化学分析器可基于已知化学分析技术，特别是基于不同类型的光谱分析。例如，流经废气管道的气体红外(IR)光谱可用于确定废气中选定物质的浓度，因为所述光谱显示出废气中化学物质的区别振动特征。例如，包含GaN(或其他III族氮化物)的不良沉积物与包含HCl的蚀刻剂气体的反应产物通常含有多种Ga氯化物(或其他III族氯化物)物质，这些物质在红外光谱中具有可检测出的区别振动特征。于是，分析器235可包含红外光谱仪，例如傅立叶变换红外(FTIR)光谱仪。另外，紫外吸收光谱技术可作为辅助性光学技术使用。此外，质谱可区别性地鉴定反应产物。因而，分析器235可包含质谱仪，例如飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪或其他类型的质谱仪。

其它优选特征针对自动地且基本没有或没有操作者照管时在反应室清洁前进行基片(更通常为工件)移出，并在反应室清洁后重置基片。一个此类特征为机械臂231或类似设备，该机械臂由控制器231a控制，以使该机械臂执行如下的一系列动作：以物理方式将基片由反应室内部移出至外部位置，并以物理方式将基片由该外部位置重置回反应室内部。该机械臂可使用前侧或背侧晶片拾取技术。在优选实施方式中且对于高温应用而言，所述机械臂装有基于伯努利原理运行的拾取杆(伯努利杆233)。参见例如US 5,080,549，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。伯努利杆利用朝向基片的向下喷射气流在基片的上方产生低压区，从而产生跨基片的压力差，该压力差可在不接触基片的情况下提起并保持住通常很热的基片。和与基片发生物理接触的拾取装置相比，伯努利杆可降低基片污染和温度梯度。

其它优选的基片移出/重置特征与机械臂和伯努利杆协同作用，以提供进入反应室的自动接入物(例如装载锁215)，并且在基片被移出反应室时提供对基片的操控(例如中转室(或装载室)213及相关组件)。装载锁215包括门，该门可在生长和清洁过程中自动关闭以使反应室密封，也可自动开启以使机械臂可到达反应室内的基片。当基片在生长过程中处于反应室内部时，通常将其置于基片保持器上，例如基座217。当基片在清洁过程中处于反应室外部时，也可将其置于装载室内的基片保持器上(例如，基片保持器245)，或在没有装载室时置于保持器251上，或由机械臂保持。机械臂231可通过位于装载室213和外部249之间的自动可控的后锁门216到达基片保持器251。

该装载室和相关组件还可执行可用于提高基片转移速度的功能。例如参见US 6,073,366，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。例如，装载室和装载锁门可起到类似空气锁的功能。在开启通往反应室的装载锁门之前，可以控制装载室的气氛，以使其压力基本与反应室气氛的压力相等，或其具有不与反应室气氛或反应室内组件发生反应的组成(例如是惰性的)，或者与反应室气氛相容。

类似地，在开启后锁门之前，可以控制装载室气氛的以便基本为大气压或没有毒性成分等。然而，优选的是，当基片移出反应室时将基片保留于装载室中，该装载室具有受控气氛，以便不与基片反应或不阻碍进一步的材料生长等。

其它优选特征包括用于在基本没有或没有操作员干预的情况下进行本发明的方法的控制系统239。相应地，该控制系统优选接收反应室清洁进程的传感器信号241，并根据所接收到的传感器信号向机械臂控制器、装载锁门和蚀刻气入口提供控制信号，从而使本发明的方法得以执行。另外，控制系统可接收监测不良沉积物积聚的传感器信号。控制系统239也可监测和控制反应室和反应室子系统的其它方面的操作，这些操作没有在本发明的方法中具体涉及。例如，控制系统239也可监测和控制反应器温度、反应器压力、前体流速和生长工序的其它方面。控制系统239一般包括内存、存储器和可编程器件(例如微处理器)等。该控制系统还优选包括用户交互设备，例如键盘和显示器等。

图3A～B图示了使用图2的反应室子系统的图1A～B所示方法的详细实施方式，其中所述方法可以通过控制系统239进行。要理解的是，图示的实施方式是实例，而不应被视为具有限制性。通过这些附图及以下描述，本领域普通技术人员将意识到所图示的步骤的替代性组合和排列方式，而且更一般而言，将意识到如何将图示步骤改编并实施于其它反应室子系统上。这些替代方式在本发明的范围内。

图3A主要图示了并入并结合本发明的清洁方法的外延生长工序。图3B进而详细说明了这些清洁方法。首先转向图3A，通常，当控制器(例如，控制系统239)通过特别是启动加热灯247以将温度升高至外延生长温度(步骤303)来确立反应室中的生长条件时，其中所示的生长工序开始(步骤301)。在到达生长温度后，控制系统通过例如启前体入口219和223和前体入口阀221和225而使前体气体流入反应室，以使前体气体以适当的速率和压力流入反应室。外延生长在前体气体在热基片处反应时开始。可由已知方法监测生长，且当生长完成时(步骤307)，例如已沉积了足够厚度的材料层时，控制器终止前体气流(步骤314)并继续(步骤315)。

本发明的清洁方法可按照以下方式并入并结合至该已知工序中。该控制器连续性或间歇性检测反应室中不良沉积物的水平(步骤309)，而且当控制器确定已经积聚了过量不良沉积物时(步骤311)，便根据图3B所示的本发明，终止前体气流(步骤312)并进行反应器清洁(步骤313)。当完成反应器清洁时(步骤307)，如果有必要则控制器将继续进行外延工序(步骤305)，否则继续后续步骤(步骤315)。如上所述，优选通过沉积物传感器237检测不良沉积物的水平，并且控制器使用来自这些传感器的信号241确定是否已经积聚了过量的不良沉积物。作为另一种选择，可通过操作者观察确定不良沉积物的水平。

反应器清洁(步骤313)也优选由控制系统239(或其它专用控制系统)控制。图3B详细说明了示例性清洁工序，该工序主要包括三组依次进行的步骤：将基片移出反应器，由步骤319和321进行；去除不良沉积物，由步骤323、325、327、329、331和333进行；和将基片重置回反应器内，由步骤335和337进行。在多种实施方式中，所述三组步骤在不同的温度进行。图4图示了所述实施方式、特别是当其与III族氮化物(如GaN)的生长工序结合时的示例性温度曲线。图4中，外延生长步骤401和417在较高生长温度进行。去除不良沉积物的步骤409通常也在较高温度进行，该温度可达到并高于生长温度。实践中清洁循环中的高温可使不良沉积物更快地得到去除，这是因为高温提高了蚀刻剂和沉积物之间的反应速率。但是，选定基片的移出/重置(步骤405和413)通常在明显更低的温度进行，以避免对基片和其上生长材料的热损伤。

所述热损伤通常由表面分解或热应力造成。如果该应力过量，该基片可能例如通过弯曲或其它方式而变形。如果基片包含热膨胀系数(CTE)不同的多个层，这些层可能开裂或剥落。在本发明的优选实施方式中，可在基片移出反应器时对基片施以外部加热，以防止发生毁坏性热冲击。作为另一种选择，可将加热元件容纳于转移(装载)室自身中，但是可能需要对反应室的内部组件进行改造，以防止过高的温度带来的组件损坏。作为另一种选择，优选通过限制反应室内的温度变化速率，以及在基体移入和移出反应室时将反应室温度降低至(装载室)环境温度附近，而避免热损伤。相应地，图4图示了移出/重置温度405和413显著低于较高的生长和清洁温度401、409和417。图4也图示了温度下降段403和温度上升段415，该温度变化足够缓慢，以防止生长晶片中出现过量的应力。工序步骤407和411的变温速率(ramp rate)并不受工作基片的热性能的限制，因为该晶片在清洁循环中置于反应器外部的装载室内。因此，步骤407和411的变温速率只受限于反应器本身的加热/冷却速率，在优选实施方式中，加热速率高于100℃/分，同时冷却速率高于75℃/分。

应当理解的是，图4中图示的时间和温度只出于说明性目的，而不能理解为限制性。例如，适用于III族氮化物(例如GaN)生长的生长温度为900℃～1150℃，清洁温度为1000℃～1150℃。对于其它材料，这些温度可以不同。例如，对于SiC等而言温度可能高于上述温度，而对GaAs等而言温度可能低于上述温度。不同的基片可能需要较低的移出/重置温度或能耐受较高的移出/重置温度，某些基片的移出/重置温度可能需要低至250℃，而其它基片的移出/重置温度可能高达900℃。重置和移出温度也可不同。另外，图4图示了图2的自动反应室子系统或类似系统的重置/移出时间。如果反应室子系统包含半自动或手动移出/重置装置，这些步骤可能需要明显更多的时间，并且可能需要在较低温度进行。作为另一种选择，其它自动化反应室子系统能够更快速地执行这些步骤。例如，如果传感器可测量沉积积聚速率或反应产物浓度降低速率，那么便可预测启动清洁和恢复生长的时间，并且可预先进行某些操作。

现描述一种生长-清洁循环。图3B图示了示意性工序步骤，且图4垂直虚线之间的部分图示了示意性热曲线。生长周期305(图3A)在之前的清洁周期之后开始，并显示在约950℃的温度使401(图4)延长约60分钟。在该段时间中，对已积聚过量不良沉积物(步骤311)进行判定(步骤309)，并且终止前体气流(步骤312)并开始清洁周期(步骤313)。

清洁工序自身以第一组步骤(步骤319和321)开始(步骤317)，此时控制系统239使反应室温度下降(步骤319)至如图所示的约500℃的移出温度。600℃的温度下降(403)需要约15分钟，如图所示。然后，控制系统通过生成控制信号243移出基片(步骤321)，该控制信号依次：打开装载锁门215；指示机械臂控制器231a伸展机械臂231通过开启的装载锁门进入反应室211；使伯努利杆233从基座217拾取工作基片；指示机械臂控制器将机械臂收回装载室213内；和关闭装载锁门。目前由伯努利杆保持的基片可在必要时置于装载室内部的基片保持器245上(或装载室外部的基片保持器251)。必要时可将基座保持器配置来缓冲工作基片的温度变化。参见例如US 6,893,507，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。此处所示的工作基片的移出/重置在500℃需要1～2分钟。

然后，第二组步骤(步骤323、325、327、329、331和333)进行实际的不良沉积物去除。在较高的清洁温度(如409所示约为1100℃)进行清洁，并相应地控制系统升温(步骤323)以将反应室温度由较低的移出/重置温度升至较高的清洁温度。如图所示，该升温过程407需要约6分钟。现可将蚀刻剂气体以选定流速和压力流入(步骤325)(在优选实施方式中)并通过反应室，以与不良沉积物反应生成气态产物。作为另一种选择，可反复进行多次较短的清洁循环，每一循环包括将一等分(aliquot)的蚀刻剂气体引入反应室并使其在反应室中保留一段时间，然后排出该气体。作为其它选择，可以例如通过对蚀刻剂气体施加射频电磁场来在反应室内生成化学反应性等离子体，因此产生高能离子物质。

如上所述，控制系统优选通过对来自反应器的废气进行采样(步骤327)以确定清洁反应产物的水平，从而自动监测清洁进程。如果该水平显示反应室已足够洁净(步骤329)，例如该水平降至低于阈值(或降至微量级)，控制系统终止流入蚀刻剂气体。如图所示，清洁周期409约为15分钟。在继续进行下一步生长之前，优选通过例如使吹扫气(purging gas)流经整个反应室而将蚀刻剂气体吹出反应室311。在GaN的情形中，优选H₂作为吹扫气，并且在反应室中存在H₂时加热反应室。然后，控制系统使反应室温度降低(步骤333)至移出/重置温度413。如图所示，该降温过程需要约9分钟。

最后一组步骤(步骤335和337)将反应室准备用于下一周期的外延生长(如有必要)。通过控制装载锁门和机械臂以将工作基片移出装载室(步骤335)(或移出装载室外部的基片保持器251)并将基片置于反应室中的基座上，控制系统将基片重置回反应室内部(步骤335)。除了以逆序进行以外，重置步骤335的具体操作与移出步骤321的操作基本相同，因此不再赘述。如图所示，基片重置413需要约1～2分钟，但是，如果其包括半自动或手动操作步骤，该过程可能需要更长的时间。然后，将反应室温度再次升高回至生长温度417(步骤337)，如图所示，该过程需要约15分钟。

从图4显而易见，清洁过程的大部分时间花费在变温和移出/重置基片的辅助性步骤中。在这些时段中，既不能在基片上生长材料，也不能将不良沉积物移出反应室，因此，快速进行这些辅助性步骤是有利的。如上文所述，通过使基片移出和重置步骤所需的基本为机械化的操作自动化，可快速、可靠地进行移出/重置步骤。如果温度变化速率可以更高，或者如果重置/移出温度与生长/清洁温度能更为接近，则可减少变温所需的时间。例如，插图419内的点状曲线图示了完整清洁循环的温度曲线，其中该移出/重置温度约为850℃(未改变该清洁循环的其他参数)。该清洁循环的持续时间只是原清洁循环(其中移出/重置温度约为500℃)持续时间的约55％～60％。

如上文所讨论，因为温度变化速率和移出/重置温度主要由工作基片对热应力的耐受能力决定，使用更为耐热的基片是有利的，而且也是提高本发明清洁步骤效率的优选方式。通常，优选的是，基片和其上生长的材料(更一般而言为生长工序中使用的工作材料)可适应在高温反应室和低温装载室之间的反复转移而几乎没有或没有损伤(即任何损伤都不会损害工作材料的预定用途)。

基片对热应力的响应部分地取决于其热膨胀系数(CTE)。在本发明的一些优选实施方式中，工作基片基本上为平面基底基片材料层，其上生长有一个或多于一个其它层。如果不同层的CTE相差足够大或足够高，则较低的热应力或较慢的温度变化速率可引起足以致使基片损伤的差异性热膨胀。因此，有利的是，基片和其上生长的材料具有足够低或充分匹配(对于异质材料的情况)的CTE，从而该基片可耐受较高的热应力和较高的温度变化速率而不发生损伤。例如，所述基片可在温度高于约600℃或约700℃或高达约850℃以上的反应室中进行移出或重置。

CTE可以多种方式匹配。在一种方式中，可在与生长材料相同或相近材料的基底基片上生长材料。例如，可在GaN自身的基底基片上生长GaN(和其他III族氮化物)，或者可在例如AlN的基底基片层上生长GaN，AlN的晶体结构和CTE与GaN的晶体结构和CTE密切匹配。参见例如US 5,909,036，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。在另一种方式中，可由一种或多于一种具有与其上生长的材料相匹配的CTE的材料和一种或多于一种具有与生长材料相匹配的晶体结构的其它材料来构建复合基底基片。这些材料的排列方式使该复合基片的表面与生长材料的CTE和结晶结构匹配。例如，在GaN(或其他III族氮化物)的情形中，复合基片可包含两个或多于两个层，其中上部的多个层(或一层)的CTE与GaN的匹配程度逐渐增加，且可包含与GaN的晶体结构相匹配的薄表面层。参见例如US 6,867,067和US 2004/0235268。

清洁GaN生长用反应器的实施例

对于典型的清洁工序而言，机械臂将在小于1分钟的时间内将生长晶片从反应室移至装载锁。将反应室加热至650℃～1200℃的温度。将氢气和HCl蒸气一起流入反应室，以更有效地激活该蚀刻物质。优选实施方式还利用双重流动工序，以优化该反应器沉积物的去除。首先，采用低流动方案(5slm～10slm的H₂+HCl，H₂∶HCl的比例为1∶2～1∶5)，以使该蚀刻剂物质可扩散至整个反应室，以保证该蚀刻剂物质可接触反应器的所有区域。对于第二流动方案，将总流速升高(10slm～40slm的H₂+HCl，H₂∶HCl的比例为2∶1～10∶1)。该高流速方案可使热基座更下游的材料被蚀刻；另外，高流速也以物理方式将大颗粒由反应室壁上去除。清洁反应室的总时长为5～30分钟，这取决于FTIR分析器中蚀刻产物的特征。然后可重新装载生长晶片，以进行下一步氮化物沉积。

上述的本发明的优选实施方式不应限制本发明的范围，这是因为这些实施方式只是对本发明的几个优选方面的阐释。任何等同的实施方式都应处在本发明的范围内。实际上，除了本申请所显示和所描述的内容之外，本发明的各种变化，例如所述要素的替代性可用组合，通过后续描述对本领域技术人员而言都是显而易见的。所述变化还应落入所附权利要求的范围内。在下文(和本申请全文中)，标题和图例的使用仅为清楚和方便起见。本申请引用了多篇参考文献，本文出于所有目的通过援引并入其全部内容。此外，无论所引文献在上文中怎样表述，都不应认为其先于本申请所要求保护的发明主题。

Claims (20)

1.一种在半导体材料生产用反应室内控制半导体材料不良沉积物的方法，所述方法包括：

在基片上生产半导体材料；和

通过原位清洁工序以如下任一种方式去除所述反应室内的不良沉积物：

(a)重复进行生产和去除工序，从而在所述基片上提供选定量的半导体材料，同时将所述反应室内的不良沉积物的量维持在可接受的范围内；或

(b)使所述反应室内部与一种或多于一种的清洁气体接触，所述清洁气体与所述不良沉积物反应而形成气态反应产物；自动检测所述气态反应产物的水平；并在所述反应室中持续进行气体接触，直至经自动检测的所述气态反应产物水平表明所述不良沉积物的量处于可接受的范围内。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述原位清洁工序包括：

通过化学气相沉积(CVD)工序在所述反应室中的基片上生长选定量的半导体材料；和

通过反复进行生长和去除步骤来去除所述反应室内的不良沉积物，直到在所述基片上生长了选定量的材料并且所述反应室内的所述不良沉积物的量维持在可接受的范围内。

3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括将所述基片维持在受控条件中而不与环境气氛接触，直到在所述基片上已生长选定量的半导体材料。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述CVD工序包括氢化物气相外延法；生长于所述基片上的所述半导体材料包含一种或多于一种III族元素的一种或多于一种化合物，且所述原位清洁工序包括将不良沉积物转化为从所述反应室排出的气态产物。

5.如权利要求2所述的方法，其中，所述不良沉积物积聚的可接受范围是使生长于所述基片上的所述材料的品质足以用于预定用途的范围。

6.如权利要求2所述的方法，其中，所述积聚不良沉积物的可接受范围是使生长于所述基片上的所述材料基本上不受由所述不良沉积物引起的污染的范围。

7.如权利要求2所述的方法，所述还包括：

自动检测不良沉积物的量；和

根据自动检测到的不良沉积物的量进行原位清洁工序，以将不良沉积物的量维持在可接受的范围内。

8.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述原位清洁过程中将所述基片转移出所述反应室，在基片转移过程中将所述反应室的温度设置在重置/移出温度范围内以使所述基片不易受热损伤。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述原位清洁工序包括：

使反应室内部与一种或多于一种清洁气体接触，所述清洁气体与所述不良沉积物反应而形成气态反应产物；

自动检测所述气态反应产物的水平；和

持续进行气体接触直到自动检测的所述反应产物水平表明不良沉积物的量处于可接受的范围内。

10.如权利要求9所述的方法，所述方法还包括将一种或多于一种清洁气体流经所述反应室，和通过进行光谱测量来检测反应室废气中气态反应产物的水平，其中，所述不良沉积物包括一种或多于一种III族-V族化合物、卤族化合物，并且其中所述清洁气体包含卤素化合物。

11.一种用于在基片上生长选定量半导体材料的加工设备，所述设备包含：

包含反应室的反应器子系统，通过控制信号引导所述子系统以进行各种半导体工序；

气体传感器，所述气体传感器用于产生响应于从所述反应室排出的气体的组成的信号；和

自动控制器，所述自动控制器用于产生引导所述反应器子系统的控制信号，所述控制信号至少部分地依赖于所述气体传感器信号而产生。

12.如权利要求11所述的设备，其中，所述控制信号还包含清洁控制信号，所述清洁控制信号执行将不良沉积物清洁出反应室内的原位工序；且其中持续进行所述原位清洁工序直到所述气体传感器信号指示所述反应室内不良沉积物的剩余量处于可接受范围内。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述原位清洁工序还包括：

使反应室与一种或多于一种清洁气体接触，所述清洁气体与所述反应室内部的所述不良沉积物反应而形成气态反应产物；和

将所述反应产物从所述反应室排出。

14.如权利要求12所述的设备，其中，所述控制信号还包含执行CVD工序的生长控制信号，所述CVD工序用于在所述反应室内的基片上生长半导体材料；其中，所述控制器反复产生所述生长控制信号和所述清洁控制信号，从而在所述基片上生长选定量的材料而同时将所述反应室内不良沉积物的量维持在可接受范围内。

15.如权利要求14所述的设备，所述设备还包含用于产生响应于所述反应室内的不良沉积物的信号的沉积物传感器，且其中持续进行所述CVD工序直到沉积物传感器信号指示应清洁所述反应室。

16.如权利要求14所述的设备，其中，所述CVD工序还包括：

将所述反应器加热至生长温度范围；和

将一种或多于一种前体气体流经所述反应室，所述前体气体发生反应而将所述半导体材料沉积于所述基片上。

17.如权利要求16所述的设备，其中，所述前体气体包含III族元素的卤素化合物，其中所述生长温度范围为约800℃～约1150℃。

18.如权利要求12所述的设备，所述设备还包含具有受控气氛和基片转移单元的装载室，其中所述基片在原位工序期间驻留于所述装载室，而所述基片转移单元由转移控制信号引导以用于进行将基片转移入或转移出所述反应室的工序；在所述原位清洁工序之前将所述基片转移出所述反应室，而在所述原位清洁工序之后将所述基片转移回所述反应室。

19.如权利要求18所述的设备，其中，所述基片转移单元还包含机械臂，且所述转移工序还包括在基片转移过程中将所述反应器保持在重置/移出温度，所述重置/移出温度是使所述基片在转移过程中不易受到热损伤的温度。

20.如权利要求19所述的设备，其中，所述重置/移出温度为约600℃～约750℃。

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