TW200811937A - Method for preventing clogging of reaction chamber exhaust lines - Google Patents

Description

200811937 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 \ 本發明有關清潔部份半導體反應室管線的方法，特別是 有關使用電漿技術清洗反應室排氣管線的方法。 【先前技術】 在一般化學氣相沉積的製程中（如氮化物沉積或四乙 基正石夕酸鹽沉積）特定氣體注入反應室以在基材上形成薄 膜。此一薄膜不僅在基材上沉積，同時也在反應室的壁上 及其他暴露的表面上沉積。此氣體接著經由排氣管線抽出 反應室。然而，因為注入反應室的氣體實際上僅有少量被 用於沉積製程，經由排氣管線抽出的氣體仍含有古反應能 的化合物及/或含有可在排氣管線上沉積的殘餘=或=; :夷：：，1後，此些沉積物若沒有適當㈣ «阻基排氧管線。即使當定期清除，沉積物會干擾真空栗 ϋ f:運作’且會縮短泵的使用#命。沉積物亦可能經由 量。㈣動至衣私至而染製程步驟，因而減少晶圓產 包含:二已=二種技術來緩和堆積問題。第-種技術 =排氣管線外侧表面使用高温帶狀套以防止管線温度 然而，使用帶狀加熱的技術困難出二^^ 全部長度完全免除「、疑社次不了此a排氣管線的 結產生。再去、£塊’因而可能仍有副產物凝 生再者，南温帶的維持不易，且亦會 200811937 風險（例如電源走火的風險）。第二種技術涉及定期清洗管 線以避免堆積。清洗可使用熱水及超音波振動完成。此方 式雖然有效，但需要在系統關機下進行，因itb會減少反應 室的效能。 因此，需要一可雄持反應室排氣管線潔淨及無阻塞的 改良系統及方法，同時可免徐系統必需關機或「停用」時 間或使「停用」時間為最短。 【發明内容】 本發明揭露可排除反應室排氣管線阻塞的裝置。本裝 置包含一電漿潔淨單元，其配置與半導體製程反應室之排 氣管線連接，以由該反應室接受排出氣體。該電漿潔淨單 元更可具有一潔淨氣體入口以導入潔淨氣體至該單元與該 排放氣體混合。此電漿潔淨單元更可包含一電浆源以激活 接受的氣體與潔淨氣體之混合物，以分解氣體混合物成至 少二組成成份。 本發明揭露之系統可維護反應室排氣管線。此系統主 要包含一電漿潔淨單元、一真空泵、及一洗滌器。此電漿 潔淨單元可包含一由半導體製程反應室接收排出氣體之入 口，及可進一步包含導入潔淨氣體至單元中以與排出氣體 混合之潔淨氣體入口。此電漿潔淨單元可進一步包含電漿 源，用以激活接收之排出氣體與潔淨氣體以使氣體混合物 分解為至少二種組成成份。該真空泵可與該電漿潔淨單元 6 200811937 之出口連接以將該氣體混合物之組成成份由該電漿潔淨單 元沒出，且導引該組成成份至該洗務器中。 本發明揭露一種維持反應室管線的方法，該方法包含: . — 厂-— 国 * — _ · _ _ 將半導體反應室之排出氣體導引至一電漿潔淨單元；導引 . . . . 一潔淨氣體至該電漿潔淨單元;在談電漿潔淨單元中混合 v 該排出氣體與該潔淨氣體;激活該氣體混合物至一電漿 …態；由將該氣體混合物經由一排放管線由談電聚潔淨單元 _ 抽出；且導引該氣體混合物至一诜滌器。 . . ' 【實施方式】 參考第一圖，其圖示晶圓製程系統ίο，該系統包含具 有一基座反應室壁14及反應室頂部18之反應室12。用於 半導體製程之氣體由氣體供應源20供應。氣體供應源2〇 經由一氣體控制板22接合至反應室12，其可選擇及控制 氣體流注入反應室。一半導體晶圓3 4在反應室1 2中由晶 • 圓夾35支撐。择發性反應產物及未反應電漿或其他氣體可 藉由氣體去除機制自反應室1 2中去除。此氣體去除機制例 如經由節流閥26之真空泵24排出上述氣體。 ' 反應室12可為化學氣相沉積（CVD)室，氣體可導入反 • 應室1 2，且電漿可由在反應室1 2内之氣體形成。在異質、 或表面催化劑反應中，氣體或電漿在晶圓34的表面沉積為 固態膜。藉由將反應室1 2内部的氣體流調節至真空泵 24，可使用系統1 0之節流閥26以控制反應室1 2的内部壓 7 200811937 力 , . - " ' ，' . - ，. .... -. , . . .· - · 參考第二圖，一下游電漿潔淨單元36可安裝在節流閱 2 6及真空泵2 4間，位於排氣管線38上節流测^ 下游位置乂此方式的安排，由反應室I2去除的氣體通▲ 電漿潔淨單元36，以使氣體中的粒子及殘餘物在沉積於電 聚潔淨單元36之排氣管線，38下游的内部表面之前已先經 過處理。

潔淨氣體可經由潔淨氣體供應管線37加至電聚潔淨 單元3 6的排氣管線上游^亦可選擇，如第一圖中說明，該 專用潔淨氣體供應管線37可直接連接至電漿潔淨單元 36。適當的氣體包含氬’且適當的流速為每分鐘小於$桿 準公升（SLM) 1 一洗務器40可連接至真空果24之排放侧。在一實施 例中，洗滌器40可包含一甩水的濕洗滌器。因此，洗滌器 可將排出氣體及其組成物與水結合，以產生多種可使用已 知廢水處理方法處理的水性物種。 另一種選擇，洗滌器4 0可包含第一洗滌階段’其包$ 加：廢氣至預期升温的加熱器單元，並與含有水洗細 的弟二階段結合。因此’第一洗滌階段可包含高温加熱力 件以增加排放氣體的温度至約攝> 8〇〇度至約攝氏1〇〇 度。大部份的排放體（例如，HC1、HBr、⑴及其等相似物 可在此南温分解或氧化，同時仍維持在水中的溶解性，g 此其可更容易藉由使用洗蘇器切之水洗務部份由系統4 200811937 .除去.。八.‘.'..入：/ - . . . — . - . · 當激活後，電漿潔淨單元36產生一電壓電場，其活化 ... ... - . . . . '、 · 在電槳潔淨單元36内部表面沉積的殘餘物質及通過此單 元的排放氣體的分子至電漿態。此電策可增進在電聚潔淨 單元36内的物質分解為氣體產物及副產物，可經由排放管 線抽出，因而防此殘餘物堆積。 例如’在堆積於排放管線的殘餘物為氯化錢（NH4C]) 形式的例子中，由電漿潔淨單元36形成的電漿可裂解殘餘 物降至如氨（NH3)及氫氯酸（hci)組成。 因此，在一例示反應翁制可描述為反應式AB(g)+ A(g B(g)。在殘餘物堆積為含有氯化銨的實施例中，反應機 制為NH4CBNB3(g) +删（g)(此反應為與氬氣體卜’… 夕在電漿潔淨單元36中產生用以形成電漿之電壓場可 由多種已知的方法產生，例如射頻（RF)或微波技術、告使 ^RF 3000 田產物移除。 電漿潔淨單元36可在進行反應室潔淨操作時操作， ，、可在反應室1 2產生膜沉積期間.進行。 ' 以促排氣管線38上可安裝多個電裝潔淨單元以， 在排氣管線及真空泵内殘餘物堆積的 — 多個電漿、、智逸1 、 、 承。女裝的 △、淨單兀3 6可為相同的，或呈右 性。因此，乂一每> $具有不同的操作特 在 貝施例中，不同的雷發濟沒怒-、 200811937 者，當單一反應室 人夕、 ％你町，在排放管線上可包 含多個不同電漿潔淨單元36， 夂 / /一认制 及母一個可依在反應室中達 仃的製程而為”連線”（或，，斷、 铲^ 土益# ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ，以致可依進行的製 私除去預期的排放副產物。 ..... . . .... · . . :_ -'. ；· 電漿潔淨單元36可鄰接安梦 ^ 26，以八初各 反應室12之節流閥 6 以刀解在排放氣體中的副嚐^ ^ ^ ^ ^ ΝΜ Ρ1, ? 4產物(在一實施例中為 4C1)。此副產物然後經由洗 〇 人 的翁舻产咸 "态4〇嘁結並去除，一適當 的孔體，在一實施例中為氬氣，可胳 田 ^ , ★可加至電漿點火器。氬梟 了由一適當容器供應，並注入 ” 之排洛总始，。 次導入至電漿潔淨單元36 徘氧g線3 8上游。亦可選摆脱产 單元36/心# 丌了、擇將氣體直接供應至電漿潔淨 早兀36(如弟二圖所示）〇電漿 子，#直7命描電水點火器可將氬分子轉為氬離 使…可與標的副產物碰撞， a >f ψ ^ 36 ^ v , 口此焉W產物通過電漿潔 破分解。使用至少-電浆潔淨單元％因而可 萬要的副產物不會在排氣管線38中凝結，但可在洗 私态40中被分離出（即凝結）。 冼 由電漿潔淨單元3 6可唯拄制加一 穩定的μ力下。$達到此目^持^^至伺服機制在—產能 對電漿的變化特漿潔淨單元36必須能夠 -π 寺生反應，因此可確保電力在操作時唯拄# 疋。因為電漿％、、容留$ k 4 卞W 雖持穩 持續變化及/: 以點火及維持電漿，其可能 以二可能或可μ穩定。因此，需要-高声幹1 以維，在操作_的平衡或穩定。 。度控制 明確二在Θ第"^於RF f漿產生器的例示控制電路42。 在弟二圖說明之控制電路42包含一此電源、％ 10 200811937 濾波器、二極體橋48、變壓器5〇及一固態灯線性放大器 52。在一實施例，DC電源為一 5〇伏特DO 器00Hz變壓器。 : ... ' ' - . .... . : . - · 除了預防在管線38上袓塞外，電漿潔淨單元36可除 去或減少泵及區域洗滌器的阻塞，此阻塞可能造成製程反 應室排放管線38的不預期回壓。此泵及洗滌器阻塞可中斷 製程’最後可能導致不預期的晶圓碎裂。此外，電漿潔淨 單το 36減少需要維持泵系統操作的總人力，且減少因排放 氣體副產物的放出氣體而導致的真空溢漏。 雖然本發明可藉由前述實施例描述而說明，但在未偏 離本發明精神下可造杆 仅 w 甲卜J進仃多種變異及改變。緣於此之所有變 異及改變皆被認為屬於 至奎外 、在後附申凊專利範圍的範轉内。 . . ....../ 【圖式簡單說明】 丨芬本明之上述及其他特徵及優點可由本發明較〆•施 例及配合附隨圖式之古 乃季又仏貝施 ^ 7 砰細插述而更一步詳盡揭露， 其中相似的標號表示相似的元件… 丄員見 圖為圖示反應室及接合的管線及元件； 弟一圖為圖示第一冃 恭圖糸統在反應室之排出營綠從X 士 I明之電漿潔淨系统；及 目線併入本 第三圖為圖示說明及 RF電漿產生器的控制電路。— 【主要元件符號說明】 10圓製程系統 11 200811937 12 反應室 14 座反應盒壁 18應室頂部 21 氣體供應源 22 氣體控制板 ‘ 24 真空泵 2 6 節流閥 _ 34 半導體晶圓 35晶圓夾 36 電漿潔淨單元 37 潔淨氣體供應管線 3 8 排氣管線 40 洗滌器 42 控制電路 44 DC電源 φ 46 DC濾波器 4 8 二極體橋 50 變壓器 • 52 RF線性放大器

Claims (1)

1. 200811937 十、申請專利範圍: • - . — - -. . .... -- '"'*： . - . .1.- - . * 1. 一種可排除反應室排氣管線阻塞的裝置，至少包 含 一電漿潔淨單元，連接至一半導體製程反應室 . - .. 之排氣管線，以由該半導體製程反應室接受一排 出氣體"該電裝潔淨单元具有一潔淨氣體入口以 導入一潔淨氣體與該排出氣體混合； 其中該電漿潔淨單元更包含一電漿源，用以激 活接受的該排出氣體與該潔淨氣體之氣體混合 物，以分解該氣體混合物成至少二組成成份。 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該電漿源 包含一射頻（RF)源。 3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該電漿源 包含一微波源。 4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包含一真空 泵以與該電漿潔淨單元相連接，用以由該電漿潔淨 單元將該氣體混合物的組成成份導出。 5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，更包含一洗滌 13 200811937 ^與該真空栗相連接，該洗務器用以由該氣體混合 物中除去粒子物質。 6·如申睛專利範圍第5項所述之裝置，其中談洗滌器 包含一濕洗滌器。 : . ' . · · . 久如^請專利範圍第1項所述之裝置，其中該潔淨氣 體包含乱，該排出氣體包含氯化銨，且該組成成份 包含氨及氫氯酸。 一種維護反應室排氣管線的系統，至少包含 一電漿潔淨單元； 一真空泵；以及 一洗滌器； 。中該電漿潔淨單元包含一入口，由半導體^ 矛反應至接收一排出氣體之，該電漿潔淨單元j G B潔淨氣體入口，用以導入一潔淨氣體與I 排出氣體混人，# A 、 " 遠電漿潔淨單元更包含一電I '、—用以放/舌接收該排出氣體與該潔淨氣體之I 體混合物分解為至少二種組成成份，談真空泵I ΐ電漿潔淨單元之出口連接，用以由該電漿潔$ :中泽出β亥氣體混合物之組成成份至該洗滌i 中。 14 200811937 9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該電漿源 包含一射頻(RF)源。 ： ；；Γ . ；.；. 10. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該電漿 源包含一微波源。 11. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該洗滌 器用以由氣體混合物中除去粒子物質。 12. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該洗滌 器包含一濕洗滌器。 13. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該排出 氣體包含氯化銨，且該組成成份包含氨及氫氯酸。 14. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該潔淨 氣體包含氬。 15. —種維護反應室排氣管線的方法，至少包含： 將半導體反應之排出氣體導引至一電漿潔淨 單元；導引一潔淨氣體至該電漿潔淨單元； 在該電漿潔淨單元中，混合該排出氣體與該潔 15 200811937 淨氣體; 激活該棑出氣體與該潔淨氣體的氣體混合物 至一電漿態; 由將該氣體混合物經由一排放官線由該電梁 潔淨單元排出；以及 導引該氣體混合物至一洗滌器。 .... . 16.如申請專利範圍第15項所述之方法，其中激活該 氣體混物之步驟係將氣體混合物經一射頻（RF)源處 理。 .... ·· - · -- \ 1 7.如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中激活該 氣體混物之步驟係將氣體混合物經一微波源處理。 18. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中排出該 氣體混合物的步驟是藉由一真空泵連接至該電漿潔 淨單元，用以由該電漿潔淨單元將該氣體混合物的 組成成份導出。 19. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其更包含一 洗滌該氣體混合物的步驟，用以除去該氣體混合物 中的粒子物質。 16 200811937 -.. ,.- * . ； - - ·-.-' - · . _ - . . ： . . . ：. ； — ' .; ..- · . 20·如申請專利範圍第19項所述之方法，其中洗滌該 氣體混合物的步驟包含使用一濕洗滌器。

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