TW201626862A - 抗腐蝕減弱系統 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露的實施例包括電漿源以及用於減弱半導體處理中產生的化合物之減弱系統。在一個實施例中，揭露一電漿源。電漿源包括具有入口與出口的主體，且該入口與出口流體耦接於該主體內。該主體進一步包括內表面，且內表面以氧化釔或類鑽石碳塗層。電漿源進一步包括分流器及電漿產生器，分流器設置於主體中的一位置而形成入口與出口間的兩個流動路徑，電漿產生器設置於一位置而可操作性地形成電漿於分流器與主體的內表面之間的主體內。

Description

抗腐蝕減弱系統
本發明揭露的實施例一般係關於半導體處理設備。更具體言之，本發明揭露的實施例係關於電漿源及用於減弱半導體處理中產生的化合物之減弱系統。
半導體處理設施所用的處理氣體包括許多因法規要求及環境與安全考量而在棄置前必須減弱或處理的化合物。一般來說，減弱系統可耦接至處理腔室以減弱離開處理腔室的化合物。減弱系統通常包括至少一個電漿源。含鹵素電漿與氣體頻繁地使用於蝕刻或清洗處理中，且處理腔室與減弱系統的元件容易受到含鹵素電漿與氣體的腐蝕。此腐蝕減少處理腔室元件與減弱系統的使用期限，此外，且引入不需要的缺陷與污染至處理環境中。
因此，改良的電漿源及用於減弱半導體處理中產生的化合物之減弱系統係所屬技術領域中所需的。
本發明揭露的實施例包括電漿源及用於減弱半導體處理中產生的化合物之減弱系統。在一個實施例中，揭露了一種電漿源。該電漿源包括具有入口與出口的主體，且該入口與出口流體耦接於主體內。該主體進一步包括內表面，且內表面以氧化釔或類鑽石碳塗層。電漿源 進一步包括分流器及電漿產生器，分流器設置於主體內的一位置而形成於入口與出口之間的兩個流動路徑，電漿產生器設置於一位置而可操作性地形成電漿於分流器與主體的內表面間的主體內。
在另一個實施例中，減弱系統包括前級，且前級的內表面以氧化釔或類鑽石碳塗層。減弱系統進一步包括與前級耦接的電漿源，且電漿源包括主體，該主體具有流體耦接至出口的入口。該主體進一步包括內表面，且內表面以氧化釔或類鑽石碳塗層。電漿源進一步包括分流器，分流器設置於主體內的一位置而形成於入口與出口之間的兩個流動路徑。
在另一個實施例中，電漿源包括具有入口與出口的主體、環繞主體的RF線圈，以及通道，該通道於主體中形成且將入口與出口流體耦接。通道的內表面以氧化釔、類鑽石碳或鋁矽鎂釔合金塗層(aluminum oxide silicon magnesium yttrium)。
100‧‧‧真空處理系統
102‧‧‧電漿源
104‧‧‧減弱系統
106‧‧‧真空處理腔室
108‧‧‧腔室排氣口
110‧‧‧前級
112‧‧‧排氣導管
114‧‧‧泵與排氣設施
116‧‧‧注入口
202‧‧‧主體
204‧‧‧第一端
206‧‧‧第二端
208‧‧‧軸
210‧‧‧入口
212‧‧‧出口
214‧‧‧內表面
216‧‧‧內表面
218‧‧‧開口
220‧‧‧縱軸
222‧‧‧電漿區域
290‧‧‧分流器
302‧‧‧電漿產生器
304‧‧‧冷卻套
306‧‧‧外表面
308‧‧‧冷卻通道
310‧‧‧冷卻劑入口
312‧‧‧冷卻劑出口
402‧‧‧線圈
403‧‧‧主體
405‧‧‧入口
407‧‧‧出口
410‧‧‧通道
411‧‧‧迂曲部分
412‧‧‧通道
414‧‧‧通道
416‧‧‧次通道
418‧‧‧通道
419‧‧‧迂曲部分
420‧‧‧縱向部分
422‧‧‧彎曲部分
424‧‧‧縱向部分
426‧‧‧彎曲部分
450‧‧‧中央軸
本發明揭露之特徵已簡要概述於前，並在以下有更詳盡之討論，可以藉由參考所附圖式中繪示之本發明實施例以作瞭解。然而，值得注意的是，所附圖式只繪示了本發明揭露的典型實施例，而由於本發明可允許其他等效之實施例，所附圖式並不會視為本發明範圍之限制。
第1圖係具有電漿源的真空處理系統之概要側視圖。
第2圖係第1圖的電漿源之截面圖。
第3圖係電漿源的截面透視圖。
第4A-4D概要繪示電漿源。
為便於理解，在可能的情況下，使用相同的數字編號代表圖示中相同的元件。可以預期，一個實施例中的元件與特徵可有利地用於其它實施例中而無需贅述。
本發明揭露的實施例包括電漿源及用於減弱半導體處理中產生的化合物之減弱系統。於半導體處理中產生的化合物可能係腐蝕性的且可能損壞減弱系統的元件，如電漿源。為了延長減弱系統的使用期限，減弱系統的元件之內表面(如電漿源的內表面)，可由抗腐蝕的氧化釔或類鑽石碳塗層。電漿源可具有球形主體以增加塗層處理的效率與擴散。
第1圖係具有用於減弱系統104中的電漿源之真空處理系統100之概要側視圖。減弱系統104包括至少該電漿源102。真空處理系統100包括真空處理腔室106，真空處理腔室106經一般配置而執行至少一個積體電路製造處理，如沈積處理、蝕刻處理、電漿處理過程、預清洗處理、離子佈值處理，或其他積體電路製造處理。於真空處理腔室106中執行的處理可由電漿協助。例如，於真空處理腔室106中執行的處理可係電漿蝕刻處理。
真空處理腔室106具有腔室排氣口108，腔室排氣口108經由前級110而與減弱系統104的電漿源102 耦接。電漿源102的排氣藉由排氣導管112而耦接至泵與排氣設施(pumps and facility exhaust)，由第1圖中的單一數字編號114概要指示。泵一般用於抽空真空處理腔室106，而排氣設備一般包括洗淨器(scrubber)或用於準備真空處理腔室106的流出物(Effluent)進入大氣的其他排氣清洗設備。
電漿源102用於執行減弱處理於氣體與(或)離開真空處理腔室106的其他材料上，使得此等氣體與(或)其他材料可被轉換成對環境與(或)處理設備更友善的成分。電漿源102可產生用於減弱處理中的電容耦接或電感耦接的電漿。電漿源102的細節進一步描述於下。
在某些實施例中，注入口116形成於前級110與(或)電漿源102中。注入口116經配置而連接至減弱試劑源(未圖示)以提供減弱試劑進電漿源102中，電漿源102可經激發(energized)而與欲離開真空處理腔室106的材料反應或協助將欲離開真空處理腔室106的材料轉化成對環境與(或)處理設備更友善的成分。
第2圖係電漿源102的截面圖。電漿源102中產生的電漿部分或完全地激發與(或)解離來自真空處理腔室106的流出物中的化合物，將流出物中的化合物轉化成更為良性的型態。在一個實施例中，電漿源102可作為遠端電漿源，遠端電漿源設置於真空處理腔室106的上游而將電漿的產物(如分子或原子種類)傳送至真空處理腔室106中。
電漿源102可包括具有第一端204與第二端206之主體202。入口210可於第一端204形成，且入口210可經配置而與前級110耦接。出口212可於第二端206形成，且出口212可經配置而與排氣導管112耦接。入口210與出口212於主體202內流體耦接，且可對齊於軸208上。主體202可係球形(或具有球形內表面)以改善電漿源102的球形主體202的塗層內表面214之效率。然而，中空主體202可具有除了球形之外的形狀。主體202可由易受如原子或分子鹵素化合物的材料腐蝕的石英或氧化鋁製成，該等材料可離開真空處理腔室106並進入電漿源102。為了防止電漿源102的主體202免於腐蝕材料且為了增加電漿源102的使用期限，主體202的內表面214可由抗腐蝕材料的塗層材料塗層。塗層材料可係氧化釔、類鑽石碳或其他適合的材料。適合用作塗層材料的其他材料包括當暴露於鹵素時抵抗腐蝕之材料。類鑽石碳係一種顯示某些鑽石典型性質的非晶碳材料。類鑽石碳包括大量SP3混種碳原子。可藉由任何適當方法將塗層材料塗層於內表面214、216上，如化學氣相沈積(CVD)或弧噴佈。在其中電漿源102的主體202係球形的實施例中，改善了塗層處理的效率與擴散，如CVD處理。前級110的內表面亦可以塗層材料(如氧化釔及類鑽石碳)塗層以防止前級110免於離開真空處理腔室106的腐蝕性材料。
開口218可穿過主體202而形成。開口218可係圓柱的且可具有縱軸220。縱軸220可實質垂直於軸208。分流器290可通過開口218而設置且延伸進入主體202的內部空間。或者，分流器290可設置於主體202的內部空間而無需開口218的協助。氣體混合物，如離開真空處理腔室106的流出物之腐蝕材料或電漿源102係遠端電漿源的示範例中(如用於產生遠端電漿的前驅物與(或)承載氣體)，可通過第一端204的入口210而進入電漿源102。(面向主體202的內表面214且暴露於氣體混合物的)分流器209的表面216可如主體202的內表面214作相同塗層。氣體混合物可被電漿區域222中形成的電漿解離及被減弱試劑處理，並作為危害較小的材料通過第二端206處的出口212而離開。氣體混合物可藉由延伸通過開口的218分流器290而分為主體202內的兩個流動路徑，並當通過出口212離開主體202時接著結合為單一流。如果氣體混合物係離開真空處理腔室106的流出物中的腐蝕材料，則一或多個減弱試劑可自第1圖中所示的注入口116被引入電漿源102。流出物中的腐蝕材料可包括含有如含氟或含氯材料的材料之鹵素。
第3圖係電漿源102的截面透視圖。如第3圖所示，主體202可係球形且可包括開口218。分流器290可設置於開口218中。分流器290可部分或完全橫跨主體202延伸。分流器290可係圓柱形或具有其他幾何形。在一個實施例中，分流器290包括電漿產生器302。在第3 圖的實施例中，電漿產生器302係電極。電極可係中空圓柱電極，其可耦接至RF源(未圖示)而激發電漿產生器302。主體202可接地，而RF電源施於電漿產生器302。電漿產生器302設置於一位置而可操作性地形成電漿於分流器290與主體202的內表面214間的主體內，自設置於主體202中的處理氣體形成電漿，因而使電漿源102成為電容耦接的電漿源。或者，一或多個電漿產生器(如第4A-4D圖所示的線圈402)可環繞主體202，以及如此一來，RF電源將一或多個電漿產生器電感耦接至設置於主體202中的處理氣體以形成電漿，因而使電漿源102成為電感耦接的電漿源。
為了在操作期間保持電漿產生器302冷卻，冷卻套304可耦接至電漿產生器302。電漿產生器302可具有相對於內表面216的外表面306。冷卻套304可耦接至外表面306。冷卻套304可具有形成於其中的冷卻通道308，且冷卻通道308耦接至冷卻劑入口310及冷卻劑出口312以用於流動冷卻劑(如水)進出冷卻套304。
第4A-4D圖概要繪示電漿源102的各式示範例。第4A圖根據一個示範例表示電漿源102的側視圖。電漿源102包括具有入口405與出口407的主體403。主體403可係圓柱形或具有其他幾何形，且由如同第2圖所示的主體202的相同材料製成。電漿源102可具有一或多個電漿產生器302，電漿產生器302設置於主體403外一位置而可操作性地形成電漿於主體403內。在一個實施例 中，一或多個電漿產生器302係在RF線圈402的形式，RF線圈402環繞電漿源102的主體403。RF線圈402可經激發而將電源電感耦接至於主體403內流動的氣體，使得第4A-4D圖所示的電漿源102成為電感耦接的電漿源。因為電漿產生器302設置於主體403外，所以第4A-4D圖所示的電漿源102沒有包括第2圖所示的開口218。在一個實施例中，存在於真空處理腔室106的腐蝕材料經由入口405而流入主體403以及經由出口407而自主體403流出。腐蝕材料可腐蝕主體403。為了防止電漿源102的主體403免於腐蝕材料且為了增加電漿源102的使用期限，主體403的內表面可由抗腐蝕材料的塗層材料塗層。塗層材料可係氧化釔、類鑽石碳或其他適合的材料。可藉由任何適當方法將塗層材料塗層於主體403的內表面上，如化學氣相沈積(CVD)或弧噴佈。
或者，存在於真空處理腔室106的腐蝕材料經由入口405而流入主體403內形成的通道，通道的內表面可由抵抗腐蝕材料的塗層材料塗層。通道內表面上的塗層材料可係氧化釔、類鑽石碳、AsMY(鋁矽鎂釔合金)、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。在某些實施例中，主體403係一單塊材料且界定於入口405與出口407之間的通道於單塊主體403中形成。在其他實施例中，主體403係中空的且主體403的中空內部形成界定於入口405與出口407之間的通道。一或多個冷卻通道於通道與中空主體403的壁之間的 空間中形成。第4B-4D圖繪示電漿源102的主體403內的通道之各式示範例。
第4B圖係電漿源102的截面圖。電漿源102包括RF線圈402形式的電漿產生器302、主體403及於主體403內形成的通道410。主體403可如第4B圖所示係中空的，或如第4C與4D圖所示係單塊材料。通道410可自入口405延伸至出口407且可具有入口405與出口407之間的迂曲(tortuous)部分411，如第4B圖所示。迂曲部分411可包括縱向部分420與彎曲部分422。縱向部分420可實質垂直於延伸通過入口405與出口407的中央軸450。通道410的內表面可由抵抗腐蝕性材料的塗層材料塗層。通道內表面上的塗層材料可係氧化釔、類鑽石碳、AsMY、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。
第4C圖係電漿源102的截面圖。電漿源102包括RF線圈402形式的電漿產生器302、主體403及於主體403內形成的通道412。通道412可自入口405延伸至出口407。在一個實施例中，通道412包括複數個平行通道414以及連接鄰近通道414的至少兩個次通道416。通道414可相對於RF線圈402傾斜，以及傾斜角度可係介於0至180度之間，如約90度。通道414可實質平行於中央軸450，如第4C圖所示，或實質垂直於中央軸450。通道412的內表面可由抵抗腐蝕性材料的塗層材料塗層。通道內表面上的塗層材料可係氧化釔、類鑽石碳、 AsMY、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。
第4D圖係電漿源102的截面圖。電漿源102包括RF線圈402形式的電漿產生器302、主體403及於主體403內形成的通道418。通道418可自入口405延伸至出口407且可具有入口405與出口407間的迂曲部分419，如第4D圖所示。迂曲部分419可包括縱向部分424與彎曲部分426。縱向部分424可實質平行於中央軸450。通道418的內表面可由抵抗腐蝕性材料的塗層材料塗層。通道內表面上的塗層材料可係氧化釔、類鑽石碳、AsMY、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。
減弱系統可包括前級與電漿源，且前級與電漿源的內表面可由塗層材料塗層，如氧化釔或類鑽石碳以防止前級與電漿源免於可進入前級與電漿源的腐蝕性材料。或者，通道可形成於具有球形中空或單塊主體的電漿源中，且通道的內表面可由抵抗腐蝕性材料的塗層材料塗層。通道內表面上的塗層材料可係氧化釔、類鑽石碳、AsMY、陽極處理的材料、陶瓷襯墊、石英管、聚對二甲苯或其他適合的材料。具有塗層的內表面，增加了減弱系統的使用期限。
雖然前面所述係針對本發明揭露的實施例，但在不背離本發明基本範圍下，可設計本發明揭露的其他與 進一步的實施例，而本發明範圍由以下申請專利範圍所界定。
102‧‧‧電漿源
302‧‧‧電漿產生器
402‧‧‧線圈
403‧‧‧主體
405‧‧‧入口
407‧‧‧出口

Claims (20)

  1. 一種電漿源，包括：一主體，該主體包含一入口與一出口，其中該入口與該出口流體耦接於該主體內，且其中該主體進一步包含內表面，且該等內表面以氧化釔或類鑽石碳塗層；一分流器，該分流器設置於該主體內的一位置而形成該入口與該出口之間的兩個流動路徑；及一電漿產生器，該電漿產生器設置於一位置而可操作性地形成一電漿於該分流器與該主體的該等內表面間的該主體內。
  2. 如請求項1所述之電漿源，其中該主體係球形且由石英或氧化鋁製成。
  3. 如請求項1所述之電漿源，其中該電漿產生器進一步包括：一冷卻套。
  4. 一種減弱系統，包括：一前級，其中該前級的一內表面以氧化釔或類鑽石碳塗層；及一電漿源，該電漿源與該前級耦接，其中該電漿源包含：一主體，該主體包含與一出口流體耦接的一入 口，其中該主體進一步包含內表面，且該等內表面以氧化釔或類鑽石碳塗層；及一分流器，該分流器設置於該主體內的一位置而形成該入口與該出口之間的兩個流動路徑。
  5. 如請求項4所述之減弱系統，其中該電漿源的該主體由石英或氧化鋁製成。
  6. 如請求項4所述之減弱系統，進一步包括：一電漿產生器，該電漿產生器設置於一位置而可操作性地形成一電漿於該主體內；及一冷卻套，該冷卻套經配置而調節該電漿產生器的一溫度。
  7. 如請求項4所述之減弱系統，進一步包括於該前級中形成的一注入口。
  8. 如請求項4所述之減弱系統，其中該前級附接於一真空處理腔室。
  9. 如請求項4所述之減弱系統，其中該主體包括實質球形的一內表面。
  10. 一種電漿源，包括：一主體，該主體包含一入口與一出口；一RF線圈，該RF線圈環繞該主體；及一通道，該通道於該主體中形成並將該入口與該出口流體耦接，其中該通道的一內表面以氧化釔、類鑽 石碳或鋁矽鎂釔合金塗層(aluminum oxide silicon magnesium yttrium)。
  11. 如請求項10所述之電漿源，其中該主體係球形且由石英或氧化鋁製成。
  12. 如請求項10所述之電漿源，其中該主體係中空的。
  13. 如請求項10所述之電漿源，其中該主體係一單塊的材料。
  14. 如請求項10所述之電漿源，其中該通道包括一迂曲的部分。
  15. 如請求項14所述之電漿源，其中該通道的該迂曲的部分包括縱向部分與彎曲部分。
  16. 如請求項15所述之電漿源，其中該通道的該等縱向部分實質平行於該主體的一中央軸。
  17. 如請求項15所述之電漿源，其中該通道的該等縱向部分實質垂直於該主體的一中央軸。
  18. 如請求項10所述之電漿源，其中該通道包括複數個平行通道及連接鄰近通道的至少兩個次通道。
  19. 如請求項18所述之電漿源，其中該複數個平行通道的各者實質平行於該主體的一中央軸。
  20. 如請求項18所述之電漿源，其中該複數個 平行通道的各者實質垂直於該主體的一中央軸。
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