200833179 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本技術大體而言係關於電漿產生及處理設備。詳言之， 本技術係關於用於操作石英、藍寶石及/或銘容器中之電 漿的方法及裝置。 【先前技術】 電水#用於使氣體活化，從而使其處於激發態以使得該 等氣體具有增強之反應性。在一些狀況下，氣體被激發以 產生含有離子、自由基、原子及分子之解離氣體。將解離 亂體用於包括處理諸如半導體晶圓之固體材料、粉末及其 他氣體在内的許多工業及科學應用。解離氣體之參數及解 離氣體對所處理材料之暴露的條件視應用而廣泛變化。在 電漿中有時需要相當大量之功率以使解離發生。 電漿源藉由（例如）將足夠量值之電位施加於電漿氣體（例 如，〇2、&、Ar、NF3、H2及He)或氣體之混合物以使至少 一部分氣體離子化而產生電漿。電漿可以包括Dc放電、 射頻（RF)放電及微波放電在内之各種方法產生。dc放電電 水係藉由在電漿氣體中於兩電極之間施加電位而獲得。RF 放電電裝係藉由將來自電源之能量靜電性或電感性耦合入 電漿中而獲得。微波放電電漿係藉由經微波傳送窗將微波 能量直接耦合入一含有電漿氣體之放電腔室中而獲得。電 漿通常容納於由諸如鋁之金屬材料或諸如石英、藍寶石、 氧化釔、氧化錯及/或氮化鋁之介電材料構成的腔室内。 存在活化氣體可能與電漿源及/或半導體處理系統不相 125510.doc 200833179 容之應用。舉例而言，在半導體製造期間，原子氧與光阻 材料發生反應以藉由將光阻材料轉化為揮發性c〇2及Η!。 副產物而自半導體晶圓移除光阻材料。原子氧通常藉由用 電漿源之電漿腔室中的電裝使〇2(或含有氧之氣體)解離而 產生。該電漿腔室可由石英、藍寶石及/或銘製成。電漿 腔室可包括諸如氧化紀、氧化錘及/或氮化IS之介電材 料電水月工至可包括一用介電材料塗佈之金屬容器。目# 子氟力:速綠材料移除過程，故原子敦常與原子氧一起使 用。氟係精由（例如）用雷續日允6 冤水月工至中之電漿使nf3或cf4解離 而產生 '然而’氟具有高度腐蝕性，且可不 室發生反應。 活：議電襞腔室材料不相容之一應用包括位於一藍 贫石腔至内的包含氫之電漿。激發之氫原子及分子可與藍 貝石⑷2〇3)反應且使藍f石轉化為紹。 改變可（例如）導致處理夂赵了 ώ 玎卄、、且成的 成。 4數不良偏移且亦導致顆粒之形 活化氣體與電浆腔室材料不相容之另 石英腔室内的包含氫之 Μ匕括位於一 _反應且使石英轉:為：發二氫原子及分子可與石 可（例如）導致處理袁數/腔至之材料組成的改變 其他應用中，若在處移且亦導致顆粒之形成。在 可轉化卿4。里錢存在於電褒腔室中，則石英 活化氣體與電漿胪金 中之含氯電聚。Γ/之材气料/相容之應用包括—石英腔室 敦毛之風原子、氫分子及/或含氫分子可 125510.doc 200833179 與石英（Si〇2)相互作用，且可使石英轉化為矽顆粒及/或含 矽物質。該等相互作用可（例如）導致處理參數不良偏移及/ 或顆粒形成。在一實例中，若在處理期間氮亦與氫一起存 在於電漿腔室中，則可使石英轉化成SixNy。 活化氣體與電漿腔室材料不相容之另一應用包括一藍寶 石腔室中之含氫電漿。激發之氳原子、氫分子及/或含氫 分子可與藍寶石（八丨2〇3)相互作用，且可使藍寶石轉化為鋁 及/或其他含鋁物質。該等相互作用可（例如）導致處理參數 不良偏移及/或顆粒形成。 活化氣體不利地影響過程之另一應用包括使用組成氣 體。舉例而言，在於光阻材料溶離處理中與組成氣體（例 如’含4¼ H2之NO組合使用〇2電漿氣體的過程中，組成氣 體可延遲、削弱或阻止點燃。在一些情況下，因組成氣體 中之H2不利地與電漿容器相互作用，故組成氣體之使用可 延遲、削弱或阻止點燃。由該不欲之反應性產生的電漿容 器表面上之殘餘化學物質延遲、削弱或阻止一或多次隨後 之點燃。 因此對以使解離氣體對電漿腔室之不利影響降至最低的 方式用電漿有效使氣體解離存在需求。 【發明内容】 本技術一般以可提供石英及/或藍寶石容器中之電漿之 改良操作的裝置及方法為特徵。本技術之一優勢為具有與 石央及/或藍寶石之反應性的電漿可在石英及/或藍寶石容 為中#作同時使不欲之顆粒的形成及/或容器之腐蝕降至 125510.doc 200833179 取低其他優勢包括具有歷時較長時段、以較高功率、以 較高壓力且以較高流動速率操作該等反應性電漿之能力。 技術可提间且延長用於該等反應性電聚之石彡及/或藍 寶石容器的使用壽命。更一般而言，本發明之特徵使一系 列在先前電漿系統中不可獲得之應用得以實現。 舉例而言’本技術以可提供一石英容器中之含水蒸氣之 電漿的可靠操作之裝置及方法為特徵。本技術之—優勢為 含水蒸氣之電漿可在一石英容器中操作同時使不欲之顆粒 、7成降至最低。其他優勢包括具有歷時較長時段操作含 :蒸氣之電漿的能力’具有以較高功率操作含水蒸氣之電
漿的能力及提高用於含水蒸氣之電漿的石英容器之使用I 命。 可 徵 石 器 在一悲樣中，本技術以一種用於操作電漿之方法為特 。產生含氧電漿。將該電漿提供給一包括石英、藍寶 、鋁及/或介電材料之電漿容器以清潔及/或調節：： 在另一態樣中，本技術以一種用於操作電漿之方法為特 铽。在一包括石英、藍寶石及/或鋁之電漿容器中接收含 氧氣體。形成含氧電漿。該電漿清潔且/或調節該容器。3 在另一態樣中，本技術以一種包括在一包括石英 石及/或銘之容器中接收含氧電聚以清潔及/或調節該:2 之方法為特徵。 时 在另一態樣中，本技術以一種用於操作電將、 徵 水 < 方法為特 。將含氧電漿提供給一包括石英、藍寶 貝々及/或鋁之容 125510.doc 200833179 器。該電漿與該容器化學相互作用及/或熱相互作用以將 氧添加至該石英、藍寶石及/或鋁之表面。 、 在另-態樣中，本技術以—種包括將含氧電漿提供紙一 包括石英、藍寶石及/或銘之容器的方法為特徵。該電裝 與該容器中之污染物化學相互作用及/或熱相互作用以自 該石英、藍寶石及/或鋁之表面移除該污染物。 在另-態樣中，本技術以_種包括將含氧電聚提供給— 包含石英或藍寶石或鋁之容器的方法 N，安為特徵，該電漿與該 容器中之污染物化學相互作用；5 ' 忭用及/或熱相互作用以自容器 之表面移除該污染物。 " 在另一態樣中，本技術以一種用％ 裡用於刼作電漿之方法為特 徵。在一石英容器中接收包括皮 匕秸水之軋體。點燃氣體以形成 用於下游處理的含水蒸氣之電漿 ^ 电水該石英容器亦接收包括 氧之調郎氣體。形成含氧電渡以 乳电水Μ用於調節該石英容器。 在各種實施例中，方法可包括一 ★ ^ 双多個循裱，其中含水 蒸氣之電漿操作的第一步驟之徭焱片 心後為含乳電漿操作的第二步 驟。在其他各種實施例中，方、本7 — / 了包括將包括水之氣體盘 包括氧之氣體混合到一起。 ^ 在一些實施例中，容器界定—封閉之環形通道。 在某些實施例中，調節氣體包括氮。 在各種實施例中’方法可句紅、士 匕括減輕容器之腐蝕的步驟。 在一些實施例中，減輕容器之廢 、 之腐蝕係藉由使容器冷卻達 成。在各種實施例中，減輕裳51、 平备為之腐蝕係藉由降低與含水 蒸氣之電漿相關的功率達成。 125510.doc « 10. 200833179 在另-態樣’’本技術以—種用於藉由提供 閉通道之容器來操作電漿的方法為特徵。提供包括水之， 體，且將該氣體之至少一部分引導入該通道中。點^ 以形成用於下游處理的含水墓氣 ' …、札之電漿。亦提供包括4夕 調節氣體。將該調節氣體之至少—部分引導人通道中。步 成含氧電漿以用於調節該容器。 少 在另1樣中’本技術以—種用於操作電漿之方法為特 徵°在-容器t接收第-氣體，且點燃該第—氣體以產生 用於下游處理之電聚。在該容器中接收包含氧之調節氣 體，且在該容器中產生含氧電漿。 在-些實施例中，第一氣體包括組成氣體。在一些實施 例中’第一氣體包括氫。第一氣體亦可包括氮。在一些實 施例中’方法包括在產生含氧電漿後使電漿熄滅。在一些 實知例中，方法包括再點燃第—氣體以產生用於下游處理 之電漿。 在另一態樣中，本技術以一種用於操作電漿之方法為特 徵。該方法包括提供一界定一封閉通道之容器，該容器包 括石英、藍寶石及鋁中之至少一種。該方法亦包括提供第 一氣體，將該第一氣體之至少一部分引導入該通道中，及 點燃第一氣體以產生用於下游處理之電漿。該方法進一步 包括提供包含氧之調節氣體。該方法進一步包括將該調節 氣體之至少一部分引導入該通道中及產生用於調節該容器 之含氧電漿。 本發明之其他態樣及優勢將因以下圖式、實施方式及申 125510.doc 200833179 睛專利範圍變得gg & p a 明之原理。為易見’其全部僅以舉例方式說明本發 【實施方式] -電漿系統為-包括電漿產生組件之裝置 處理組件。一雷將 枯材枓 叶量电件^ 統可包括一或多個容器、電源組件、 :二：：广件及其他組件。處理可於-或多個容器 s 4多個與該或該等容器連通之處理腔么 二統可為電聚或在電聚中產生之反應性氣體： 貝的來源或可為一完全處理工具。 一容器為—含有氣體及/或電聚且在其内電聚 或維持之—貯存器或-貯存器之—部分。—環形容器包括 至少一個介電部分，或完全由介電材料形成。亦可將一容 器稱作-電漿體。將—容器與諸如發電及冷卻組件之直他 組件組合以形成-電浆處理系統。一容器可界定具有多、種 开二狀之通道。舉例而言’一通道可具有線性形狀或可具有 環形狀（例如，以支撐環形電漿）。 -通道為由-容器界^且封閉之容積。—通道可含有氣 體及/或電水’且可與容器的用於接收及輸送氣體及電漿 物質之-或多個輸入口及一或多個輸出口連通。一電浆系 統可包括在通道内施加DC或振盪電場之構件。電場可維 持通道中之電漿’且可單獨或與其他構件協作點燃通道中 之電漿。 電聚為包括與氣體相關之帶電粒子彙集之物質狀態。電 漿為正離子及負離子的準中性或大致中性之彙集。電漿可 125510.doc -12- 200833179 包括與離子化物質相關之中性原子及/或分子。電漿可含 有相當大部分之未離子化氣體。本文將點燃後的一容器中 之物質廣泛地稱作電漿，而不意欲將該物質限於只由處於 電漿狀態下之物質所組成。 ' 環形電漿為呈閉合路徑形式且電漿流在該閉合路徑中循 環之電漿。環形電漿可存在於一由一環形容器封閉之環形 通道中。 y 點燃為引起氣體之初始分解以形成電漿的過程。 一點燃電極為一電容耦合至一容器且可向其施加電壓以 點燃該容器中之氣體的電極。點燃電壓可（例如）在一點燃 電極與一參考電極之間或在一點燃電極與一容器之導電部 分之間施加。一或多個點燃電極可鄰近於一容器之内表面 或外表面（本文所述之說明性實施例包括鄰近於外表面之 點燃電極）。可藉由介電材料（例如，石英、藍寶石及/或 鋁）使一點燃電極與電漿絕緣。在一些實施例中，電漿可 由一 uv光源點燃。 參考電極係指與一或多個點燃電極協作起作用的一或多 個電極及/或一容器之一或多個導電部分。 惰性氣體為在許多情況下無反應性或具有低反應速率之 氣體’包括氬氣及其他稀有氣體。 稀有氣體為-群包括氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氣氣及 有時氡氣且展現化學穩定性及低反應速率之罕見氣體。 反應性氣體為含有一些易於參與一或多種化學反應之物 質的氣體。反應性氣體包括不為惰性氣體之氣體。 125510.doc -13- 200833179 活化氣體包括任何離子、自由基、中性反應性原子及分 子。 一散熱片為一包括一或多個用於吸收、耗散及/或移除 熱之邛分及/或組件的結構。一散熱片亦可為一電極，例 如，一點燃電極及一參考電極。 圖1為一環形電漿系統100之一實施例之一部分的橫截面 示忍圖。该部分包括一界定一通道114、磁芯102、104、 106、108、一氣體入口 118、一出口 119及一配合面ιΐ6之 容器110。 孩谷器110可完全由一或多種介電材料形成或可由導電 材料與介電材料形成。適當導電材料包括諸如鋁、銅、鎳 及鋼之金屬。容器100亦可由諸如陽極氧化鋁或鍍鎳鋁的 絰塗佈之金屬形成。容器！ 〇〇亦可由用介電材料塗佈之金 屬形成。在本發明之一些實施例中，容器11〇係由介電材 料形成且被散熱材料圍繞以幫助介電材料之冷卻。 容器11〇包括至少一個（例如）在該配合面116處之介電 區，其使谷器110之一部分電絕緣，從而將容器i i 〇周圍之 電連績性中斷。若容器完全由介電材料形成，％容器i 10 可由材料之一單件結構形成，不具有接合表面，且因而不 包括配合面116。 谷裔110之接合表面可提供一高真空密封件。該密封件 可包括-彈性體密封件或可為一諸如一銅焊接頭之永久密 封件。密封件可包括金屬。 如所不，磁芯102、104、106、1〇8圍繞容器11〇之部分 125510.doc -14- 200833179 (亦即，通道114之部分）。如（例如）Smith等人之美國專利 第6，150,628號中所述，該等磁芯102、104、106、108連同 一變壓器之初級線圈（未圖示）一起誘發與通道114對準之電 場及電流。通道114中之電聚完成該變壓器之二級電路。 變壓器可包括形成額外二級電路之額外磁芯及導體初級 線圈。初級線圈可（例如）由頻率（例如）在小於1 〇 kHz至大 於20 MHz範圍内之AC電源供能。頻率之選擇將視待施加 於電漿之所要功率及電壓而定。 最佳工作頻率之選擇可視應用、Ac電源及磁芯材料而 定。可在50 KHz至14 MHz之頻率下以特別優勢利用（例如） 具有在1托（torr)至1〇托範圍内之壓力的諸如氧氣及氮氣之 氣體。 磁过1〇2、104、106、108可具有可調整之初級繞組。此 可允許（例如）施加於電漿之電壓及電流根據點燃及特定過 程操作條件（例如，較壓力、流動速率及氣體物質條^ 而優化。 電力組件可在AC電源之輸出與磁芯1〇2、1〇4、1〇6、 ⑽之初級線圈的輸人之間的電路路徑中。該等組件可包 括電阻器、電容器及/或電感器。舉例而言，—串聯電感 二:於使施加於電漿之電壓波形平滑，1因而 組件可為固定的或可變的’其中可 或機械構件受到控制。組件可形成-阻抗改變電路Π 抗匹配網路。 仇又殳電路或一阻 125510.doc -15- 200833179 在AC電源輸出處或内建入ac電源 於提高點燃電壓及迴路電㈣ ：振電路可用 用於點燃目的。 电垔卜If )以 連接至AC電源^►於λ μ p + 之敕$ m 源可經由—AC線路電麼 之正&及濾波獲得。DC電源電壓 整以使施加於電將μ广 由額外電路進行調 中…二…穩定且提供相對於从線路電壓 送至電漿之功率。 及電机亦可用於控制輸 可需要監控各種參數，諸如功率、電 電漿之功率可（例如）藉由量 用送至 旦、 “電源之功率輸出來估算。 工'、里測可藉由量测或估算安置於DCf^调> φ/ν ^ 之間的電力元件中之電損关二广電源之輸出與電漿
雷、原夕w 失來改進。功率亦可(例如MAC 電源之輸出處進行量测。 輸送至電浆之功率可經由名+ 午J、、工由右干方法來控制，例如，藉由 改、交· DC電源電壓之晋信. 值，轭加於電漿之峰值電流；施 加於電漿之AC電源的工作週期· 旦 <功，軛加於電漿之AC電壓的 里值，及施加於電渡ρ带、広 冤水之AC電源的頻率。可改變AC電源之 輸出與電漿之間的功率轉移之 心政羊以改變施加於電漿之功 〇 為降低電漿源及其AC電源；5批生，丨多μ 1 电/原及控制糸統之成本及複雜 性，該等組件可整合成一單獨 饲釘閉體。或者，為增強靈活 性，可將電漿源與以下各者中 可甲之任一者分離·· AC電源、
電源及控制系統。一介電電I 书电水谷裔以及相關冷卻及安 裝組件可與其他組件分離以幫助實地組件替換。 125510.doc 200833179 器110之形狀可呈現多種形式。舉例而言，容器no可 為正方形環形（如所示）、矩形環形、圓環形等。 喿作中，饋入氣體流入氣體入口 11 8中。可將氣體饋 k道114中直至達到在（例如）0.001托與1000托之間的壓 力。氣體可包括惰性氣體、反應性氣體或至少-種惰性氣 :、:’種反應性軋體之混合物。可（例如）藉由提供用 ，點燃之一種組份及用於處理操作條件之第二組份來改變 乱體組成。電漿部分可經由出口 119自通道114進行輸送。 在些Μ鈿例中，一電漿系統經組態以便極少或無離子 :物質離開_電漿容器。在其他實施例中，—些離子化物 質自一容器進行輸送（例如）以幫助一與該容器連通之腔室 中的處理。在其他實施例中，容器係與—處理腔室整合， 以便電漿在腔室内產生。 一旦氣體經離子化，電漿即形成且完成變壓器之二級電 路。電聚中之電場可在小於丨伏特/公分至大於100伏特/公 分範圍内。若僅稀有氣體存在於容器110中，則電漿中之 電場可低至1伏特/公分或更低。然而，若負電性氣體存在 於腔室中，則電漿中之電場可顯著大於i伏特/公分。 以通道114中之低電場操作容器11〇可為有利的此係因 為電漿與腔室之間的低電位差可降低高能離子對腔室之腐 餘及所處理材料之相關污染。 容器110可包括用於產生提供使容器110中之電漿點燃之 初始離子化事件的自由電荷之構件。該初始離子化事件可 為施加於電漿腔室之短的高電壓脈衝。該脈衝可具有約 125510.doc -17- 200833179 500-20,000伏特之電壓且時間可為約〇丨至1〇微秒長。初始 • 離子化事件亦可藉由使用約10微秒至3秒之更長持續時間 • 的可為RF脈衝之高電壓脈衝產生。諸如氬氣之惰性氣體可 加入通道中以減小點燃電漿所需之電壓。亦可使用紫外輕 射在容器110中產生提供使容器110中之電漿點燃之初始離 子化事件的自由電荷。 在一實施例中，將短的高電壓電脈衝施加於磁芯之初級 線圈以提供初始離子化事件。在另一實施例中，將短的高 電壓電脈衝施加於定位於容器11〇中或容器η〇上之一或多 個電極。在另-實施例中，點燃可包括至磁芯之初級線圈 的一或多個脈衝及/或至點燃電極的一或多個脈衝。以下 更詳細地參照本發明之其他說明性實施例來描述點燃。 現參看圖2Α及圖2Β，本文所述之多數實施例係針對對 稱之環形介電容器，然而本發明之原理可應用於具有多種 容器組態及材料組件之電漿系統。因此，不應將說明性實 施例理解為將本發明之實施限於對稱或包括環形容器之系 統或限於具有完全由介電材料形成之容器的系統。 圖2Α及圖2Β分別為一電漿系統2〇〇之一部分之一實施例 之橫截面的示意性俯視圖及側視圖。系統2〇〇包括一容器 210及一磁芯220(1(以虛線展示三個可選磁芯22(^、22肋、 220c)。圖2Β說明一經磁芯22〇d及容器21〇之截面。系統 200之替代實施包括2個、3個或4個以上磁芯。 容器210封閉-通道215，該通道具有正方形橫截面形狀 且電漿可在其中維持。一容器可具有一非正方形橫截面。 125510.doc -18- 200833179 容器210係由介電材料之一單件結構形成。該介電材料可 為（例如）石英、藍寶石、氧化鋁、鋁、氮化鋁、氧化釔、 氧化錯及/或陶曼材料。容器21〇可包括一用介電材料塗佈 之金屬容器。用於形成容II21G之材料可基於系統的計 劃應用進行選擇。舉例而言，材料可基於計劃操作功率、 電漿物質及/或所需純度程度進行選擇。
容器210支撐環形電漿，且具有圓環形狀與一正方形橫 截面。支撐環形電漿之其他容器可具有多種形狀。該等形' 狀可包括（例如）以下總體形狀中之任一種：橢圓形環形；V 且可具有（例如） 正方形環形；矩形環形；及多角形環形， 一圓形橫截面或一橢圓形橫截面。 容器210可包括一或多個氣體入口及一或多個出口。可 包括多個端口以提供對容器210中之電漿的額外控制。以 下更詳細論述氣流之控制（尤其在點燃期間）。 圖3為一包括一線形容器81〇之電漿系統8〇〇的一實施 例，該容器界定一用於容納氣體之通道且具有一氣體輸入 口 841及一輸出口 842。系統800包括一與容器81〇之輸入口 841 〃,L體連通的上游部分88〇。系統8〇〇亦包括至少一個鄰 近於氣體輸入口 841的用於將電場施加於最接近於容器81〇 之輸入口 841之流動氣體的點燃電極89〇(點燃電極89〇之兩 個替代性位置用虛線特徵指示）。在各種實施例中，一點 燃電極可在電衆谷器中之任何位置。在一些實施例中，鄰 近於氣體輸入口之點燃電極並非必需（例如，可使用一 uv 光源點燃）。 125510.doc -19- 200833179 ^如所說明，點燃電極890可接近容器810之表面或接近上 游部分880之表面定位。上游部分88〇可（例如）為一用於與 一氣體輸送管線配合之凸緣。上游部分880及容器81〇可由 材料之一單件結構（例如，熔融石英之一單件結構）形成。 或多個點燃電極89〇可在輸入口 841之上游或下游，或 可與輸入口 841重疊。根據本技術之方法可（例如）用系統 8〇〇實施，可提供改良之點燃。鄰近於氣體輸入口841之點 燃電極890可在氣體進入容器81〇之位點附近點燃流動氣 體。與離子化組份之流動協作的點燃位點可有助於沿整個 通道起始電漿。 圖4為一包括一容器91〇之系統9〇〇的一實施例，該容器 具有一氣體輸入口 941及一輸出口 942。容器910界定一用 於容納氣體之通道。該系統包括一與氣體輸入口 941流體 連通之上游部分980。系統900包括至少一個鄰近於氣體輸 入口 941的用於將電場施加於最接近於容器91〇之輸入口 941之流動氣體的點燃電極99〇。 系統900具有類似於系統8〇〇之特徵，然而，其中用環形 谷器910替代線形容器8 1 〇。系統9〇〇可實施根據本技術之 方法且提供關於圖3描述之益處。 如上所述，一上游點燃位點可將電子接種入引入氣流 中。該等電子可接著沿通道隨氣體流動，且幫助（例如）電 漿之電感性點燃。方法700及系統800、900可提供電漿系 統製造成本之降低、較容易之現場使用，且使得容器 810、910之内表面的腐餘降低。 125510.doc -20- 200833179 圖5為一電漿處理系統15〇〇之一實施例的方塊圖，該電 水處理系統包括以上所述的本發明之結構特徵。系統15〇〇 包括一由至少一個與一 AC電源1560電連通之磁芯152〇圍 繞的介電容器1510。介電容器1510具有一氣體輸入口 1541 及一輸出口 1542。16個散熱區段1530定位於介電容器1510 周圍’且亦可充當電極，例如，點燃及/或參考電極。或 者’點燃及/或參考電極可存在於區段153〇與容器151〇之 間。 β亥或該專磁心1 520具有充當一變壓器之初級線圈的繞 組，以誘發與由介電容器15 10界定之通道對準的電場及電 浆電流。通道中之電漿完成變壓器之二級電路。在Smith 等人之美國專利第6,150,628號中描述可支撐環形電漿之磁 芯及相關AC電源的一些實施例。 谷器丨510具有一正方形橫截面，且散熱區段1530中之4 個區ί又鄰近於由容器1 5 10界定之四個表面（亦即，上、 下、内及外表面）中之每一者。散熱片之分割有助於組合 及容納熱致尺寸變化。 系統1500亦包括一與輸入口 1541連通之氣體輸入管線 1551、一氣體旁路管線1552、一旁路閥1571及一界定一與 介電谷器1510之輸出口 1542連通之處理腔室的處理容器 1590。為實施方法1〇〇〇，旁路閥1571可在電漿點燃期間將 來自輸入管線1551之一部分或所有氣流引導至氣體旁路管 線1552。系統1500可在輸入口 1541中或附近包括一氣體喷 射頭1553以介導氣體自管線1551流入輸入口 1541中。 125510.doc -21 · 200833179 氣體噴射頭1553之包括可提高電漿之穩定性及容器内表 面上熱分布之均一性。氣體噴射頭1553可改良經輸入口 1541引導入環形通道中之氣體的分布。 本技術可包括相關方法及裝置（例如，Holber等人之美國 專利申請公開案第US 2006/0118240號及Holber等人之美國 專利第6,872,909號，其揭示用於下游解離氣體以及環形低 %反應性氣體之方法及裝置及具有一介電真空容器之電漿 源’且其係以引用的方式併入本文中）且/或與其結合使 用。 在各種實施例中，本技術以一種用於操作電漿之方法為 特徵。產生含氧電漿。將該電漿提供至一包括石英、藍寶 石、鋁及/或介電材料之電漿容器中以清潔及/或調節該容 器。 在一些實施例中，本技術以一種用於操作電漿之方法為 特铽。在一包括石英、藍寶石及/或鋁之電漿容器中接收 含氧氣體。形成含氧電聚。該電漿清潔且/或調節該容 器。 在某一、實施例中，本技術以一種包括在一包括石英、誌 寶石及/或鋁之容器中接收含氧電漿以清潔及/或調節 器之方法為特徵0 ^ 在各種實施例中’本技術以一種用於操作電漿之方 特徵。將含氧電聚提供至一包括石英、藍寶石及/或；^ 谷：中。1¾電激與容器化學相互作用及/或熱相互 將氧添加至石英、藍寶石及/或鋁之表面。 125510.doc -22- 200833179 在一些實施例中，本技術以一種包括將含氧電漿提供至 -包括石[藍寶石及/或鋁之容器中的方法為特徵:、該 電漿與容器中之污染物化學相互作用及/或熱相互作用以 自石英、藍寶石及/或鋁之表面移除污染物。 在各種實施例中，清潔及/或調節石《、藍寶石及/或紹 谷為之程度可視包括壓力、流動速率、功率及/或時間在 内的含氧電漿之參數而定。在-實施例中，含氧電聚調節 容器。調節可包括電漿與容器化學相互作用及/或熱相互 作用以將氧添加至石英、藍寶石及/或鋁之表面。在另一 實施例中，含氧電漿清潔容器。清潔可包括自容器之表面 移除原子，此可自容器之表面移除不欲之分子。不欲之分 子可包括有機化合物。在另一實施例中，清潔可包括藉由 自容器之表面移除原子而自容器移除污染。在另一實施例 中，清潔可包括藉由與容器之表面上的污染化學相互作用 及/或熱相互作用而自容器移除污染。 在一些實施例中，含氧電黎可以化學方式減少以〇2或 A!2〇3容器表面上的不欲之氫產物，復原Si〇2或Al2〇3表 面。在某些實施例中，含氧電漿可在氫化或水合表面分子 (例如’ S〗（〇H)4)增多且/或積聚並中斷且形成顆粒前，移 除或”燒去”該等氫化或水合表面分子。 在各種實施例中，本技術包括可用於調節/清潔新製造 之石英及/或藍寶石容器的方法。若一新容器在使用前不 進行凋節/清潔，則其在打開後可產生不可接受之量的顆 粒。一新容器在操作之約第丨小時至約1〇小時内可產生不 125510.(j〇c -23- 200833179 可接受之篁的顆粒。根據本技術 僻之方法調節/清潔一新容 器可將顆粒數減少至可接受之操作程度。 在一些實施例中，本技術包括 J現场使用以清潔及/或 調節石英及/或藍寶石容器之方法 乃凌。一谷裔可因包括環境 灰塵及/或汙物在内之環琦爽源“丨 衣兄术源（例如，不同於有意流入容 器中之氣體或電漿的來源）而變得受到污染。 在某些實施例中，本技術句枯γ由 抆何a括可使用一容器清潔且/或 調節另一容器之方法。可再製造且/或修復一容器。 石英、藍寶石及/或銘容器之表面可由可與叫或八12〇3 反應以移除及/或置換石英、藍寶石及/或鋁之表面上之氧 原子的電漿損土裏。然❿，操作含氧電漿可形成氧自由基及 /或離子，其可與Si〇2或Ah〇3反應以補充、恢復及/或置換 石英、藍寶石及/或鋁之表面上的氧原子。 氫或含氫電漿（例如，HVN2、nh3及/或h20)可與容器之 表面反應。該反應可損壞容器之表面且/或在容器之表面 上形成顆粒。該等顆粒可包括矽、諸如SixNY之氮化矽及/ 或諸如Si(OH)4之矽烷醇。 水蒸氣電漿可與容器之表面反應。該反應可在表面上形 成顆粒。該等顆粒可包括諸如以（011)4及Si02之氫氧化矽及 氧化石夕。顆粒之形成可使表面降級且/或形成沈積物。沈 積物可離開表面且作為不欲之顆粒退出容器，其可影響半 導體處理率。 含氫電漿（例如，H2/He、Ar/H2、H2、NH3及/或H20)可 與藍寶石容器之表面反應。該反應可在表面上形成顆粒。 125510.doc -24- 200833179 例如’含氫電漿可自Al2〇3移除氧且可在表面上形成鋁顆 粒及/或一金屬鋁層。顆粒之形成可使表面降級且/或形成 沈積物。沈積物可離開表面且作為不欲之顆粒退出容器， 其可影響半導體處理率。 操作石英、藍寶石及/或鋁容器中之含氧電漿可再氧化 扣壞之容器表面。在各種較佳實施例中，操作含氧電漿以 在暴露於損壞性電漿後立即清潔、調節及/或恢復石英、 藍寶石及/或鋁容器。在其他實施例中，操作含氧電漿以 在暴露於損壞性電漿期間或之後清潔、調節及/或恢復石 英、藍寶石及/或紹容器。 圖6為一種用於操作電漿之方法6 〇 〇之一實施例的流程 圖。該方法600包括以下步驟：在一容器中接收包含水之 軋體610;點燃該氣體以形成用於下游處理的含水蒸氣之 電漿620 ;在該容器中接收包含氧之調節氣體63〇 ;及點燃 通道中之調節氣體以形成用於調節容器之含氧電漿64〇。 方法600視情況可包括重複步驟61〇、62〇、63〇及64〇一或 多次之額外步驟650。 圖7展示在一石英容器中作為電漿操作時間之函數的顆 粒數。資料可藉由在一不含水蒸氣之r*ev〇Ujti〇ntm (MKS Instruments，Inc•’ Wilmingt〇n，ma)遠端電聚源中 運作〇2/n2電聚來收集。可以高達約6 kw之功率以約〇5標 準公升/分鐘（Sim)至約8標準公升/分鐘之流動速率在約〇 5 托至約5托之壓力下操作該電漿源。A與乂之比率可為約 90/。至約跡”甚至在約丨_小時之電漿連續操作後，顆粒 125510.doc -25- 200833179 數仍可保持在可接受之程度（例如，低於約叫。 在各種實施例中，方法肖 有—或多個步㈣於在石 |貝石及/或鋁容器中操作電漿之方案。 時Si展二在含水蒸氣之電漿與含氧電漿中作為電漿操作 夺間之函數的顆粒數。“可為石英容器。異常高之初始 :粒：係歸因於新(例如，未經調節之)電聚容器，且與穩 悲電漿刼作無關。#電漿操作小時數增大時，顆粒數可在 程度上（例如’在約5〇以上）增大許多倍。在顆粒 曰加至可接受之程度以上後，可將氧氣及氮氣之混合物 在電漿容器内以高達約6kW之功率點燃且運作作數小時以 咸夕顆粒數。在運作含氧電漿後，顆粒可保持在可接受之 私度或其卩了。在沒有纟氧電漿步驟之情況了，顆粒可在 電漿操作數十小時後上升至不可接受之程度。 圖展示在含水蒸氣之電漿與含氧電漿中作為電漿操作 時間之函數的顆粒數。可以高達約6 kw之功帛以約W sim 至約8 slm之流動速率在約〇·5托至約5托之壓力下操作電漿 源。〇2與A之比率可為約9〇%至約1〇%。可以高達1〇〇%之 工作週期操作電漿。在一些狀況下，以較低之工作週期 (諸如，50%開/50%關）操作電漿可為有利的。開/關循環可 持績數秒鐘、數分鐘或數小時。含氧電漿週期與含水蒸氣 電裝週期的組合可保持電漿容器清潔且/或保持顆粒在可 接受之程度或其以下。 在某些實施例中，操作石英、藍寶石及/或鋁容器中之 3氧電漿可延長容器之工作壽命。在一實施例中，氧電漿 125510.doc -26- 200833179 處理可將具有水蒸氣電蒙之石英管的壽命自約數十小 •長至至少約1，_小時。含氧電漿調節可將石英、藍： • 及/或鋁容器之壽命延長至約1，000小時以上。 貝 ㊣在各種實施例中’除操作含氧電漿之外，冷卻石英、駐 寶石及/或鋁容器亦可進一步減少操作電襞期間之顆： 在…施例中，除操作含氧電漿之外，降低電聚操作 功率可進一步減少操作電漿期間之顆粒數。舉例而言，將 功率自約5-6 kW(高功率）降低至約35 kw(中等功率）可減 小水蒸氣電漿中之顆粒的發生率。 / 在某些實施例中，操作含氧電漿可具有除減少操作電漿 期間之顆粒數之外的優勢。舉例而言 ； 適用於包㈣狀應时。 圖10展示在一新電漿容器中作為電漿操作時間之函數的 顆粒數。新的 R*EVOLUTIONTM(MKS Instruments，Ine， WUmington，MA)電漿容器可用於以高達約6 kw之功率以 約0.5 slm至約8 slm之流動速率在約〇5托至約5托之壓力下 操作含氧電漿。〇2與N2之比率可為約9〇%至約1〇%。可以 在約50%至約1〇0%之間的工作週期操作電漿。在電漿操作 最初幾小時中，顆粒數可在可接受之程度以上。在約1〇小 時或短於10小時之含氧電漿調節後，顆粒數可降至可接受 之程度。 在包括上文所述之彼等實施例在内的本發明之各種實施 例中，操作含氧電漿可改良點燃效能。舉例而言，操作與 125510.doc -27- 200833179 用於下游處理之電漿組合的含氧電漿可改良點燃效能。在 一實施例中，光阻溶離處理方案包括一種包括組成氣體之 處理氣體。在—些應用巾，組成氣體為氫氣於氮氣中之混 合物（例如，高達10%氫氣於氮氣中之混合物）。在一些實 施例中，組成氣體係用作用於需要沒有爆炸危險之氫氣的 性質之處理氣氛。在一些實施例中，組成氣體包括4%氫 氣於氮氣中之混合物。 圖11為一種用於操作電漿之方法1100的流程圖。該方法 之態樣改良電漿點燃效能。該方法可（例如）在 R*EVOLUTION™電漿容器中實施。方法11〇〇包括使一電 漿容器中之第一氣體穩定的步驟i i 10。在一實施例中，使 該第一氣體在1.3托之壓力下穩定約15秒。方法11〇〇亦包 括點燃第一氣體以產生用於下游處理之電漿的步驟112〇。 在一實施例中，在約20秒之時期内點燃電漿。 方法110 0亦包括操作電聚以提供（例如）用於下游處理之 解離氣體的步驟1130。在一些實施例中，產生電漿且產生 解離氣體以用於下游處理，歷時約40秒。在該段時間内可 量測且比較電漿之點燃性質以評估對點燃過程之改良。方 法1100亦包括產生調節電漿以在隨後之處理步驟中改良點 燃之步驟1140。在一些實施例中，使用包括氧之氣體產生 調節電漿。在一些實施例中，執行步驟1140約2秒之時 期。步驟1140調節電漿容器，此改良再點燃電聚之隨後處 理步驟。 方法1100亦包括關閉電漿及氣體45秒之步驟115〇。在_ 125510.doc -28- 200833179 些實施例中，重複步驟1110、112〇、113〇、114〇及115〇 一 或多個循環。在一些實施例中，該方法包括可選步驟 1160，其中在已執行步驟1110、112〇、113〇、114〇及115〇 之25個循環之後使電漿容器閒置1〇分鐘。 在各種實施例中，方法丨丨00可適於不同處理方案。舉例 而a，步驟1110可包括在適於所要處理之壓力下的氣體。
同樣’可選擇個別步驟之持續時間、循環數及閒置時間 (若有）以適於所要處理。 雖然已參考特定較佳實施例特別展示且描述本發明， 悖離如由隨附申請專利範圍 的情況下可在其中作出形式 實施例之一橫截面的示意 熟習此項技術者應瞭解，在不 所界定之本發明之精神及範_ 及細節方面之各種改變。 【圖式簡單說明】 圖1為一環形電漿系統之一 圖0
圖2A為一 截面圖。 電聚糸統之一邱八+ . 口P刀之一實施例的示意性俯視橫 圖2B為圖2A之該電漿系絲 电水糸統之该部分的該實 性側視橫截面圖。 - 圖3為一包括一線形 ®，415之電漿錢之-實施例的俯視 回 4線形容器具有一氣 孔霞輸入口及一輸出口。 圖4為一包括一環 闽斗 之電裝糸統之一實施例的俯葙 圖，該環形容器具有一氣體耠入 俯現 矹體輸入口及一輸出口。 圖5為一電漿處理系统一 、、兄之實施例的方塊圖。 125510.doc -29· 200833179 圖為種用於操作電漿之方法一每 圖7居+ —人# 只細例的流程圖。 ，、在3氧電漿中作為電漿 數。 保作時間之函數的顆粒 圖8展示在含水蒸氣之電漿鱼 g±M ^ ^ ^ 、3乳電漿中作為電漿操作 手曰1之函數的顆粒數。 ’、 圖9展示在含水蒸氣之電漿 時間之函數的顆粒1 作為電聚操作 圖1 〇展示在一新電漿容器中 顆粒數。 中作為電漿刼作時間之函數的 圖11為 一種用於操作電漿 【主要元件符號說明】 100 環形電漿系統 102 磁芯 104 磁芯 106 磁芯 108 磁怒 110 容器 114 通道 116 配合面 118 氣體入口 200 電聚系統 210 容器 215 通道 220d 磁芯 125510.doc .30. 200833179 220a 220b 220c 600 610 620 630 640 650 800 810 841 842 880 890 900 910 941 942 980 990 1100 可選磁芯 可選磁芯 可選磁芯 方法 在一石英容器中接收包含水之氣體 點燃氣體以形成用於下游處理之含水蒸氣之 電漿 在該石英容器中接收包含氧之調節氣體 點燃通道中之調節氣體以形成用於調節石英 容器之含氧電漿 (可選）重複上述循環一或多次 電漿系統 線形容器 氣體輸入口 輸出口 上游部分 點燃電極 系統 容器 氣體輸入口 輸出口 上游部分 點燃電極 方法 125510.doc •31 - 1110200833179 1120 1130 1140 1150 1160 1500 1510 1520 1530 1541 1542 1551 1552 1553 1560 1571 1590 1之1聚容器中之第一氣體穩定的步驟 點燃第一氣體以產生用於下游處理之電漿的 步驟 操作電漿以提供用於下游處理之解離氣體的 步驟 產生調節電漿以在隨後之處理步驟中改良點 燃之步驟 關閉電漿及氣體4 5秒之步驟 在已執行步驟1110、1120、1130、1140及 π 50之25個循環之後使電漿容器閒置10分鐘 之可選步驟 電漿處理系統 介電容器 磁芯 散熱區段 氣體輸入口 輸出口 氣體輸入管線 氣體旁路管線 氣體喷射頭 AC電源 旁路閥 處理容器 125510.doc -32-