TW201828325A

TW201828325A - 差異原位清潔用的裝置與方法

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Publication number: TW201828325A
Application number: TW106132356A
Authority: TW
Inventors: 葛蘭 Fr 吉爾克里斯特; 科斯特爾拜洛; 樹榮梁; 克里斯多夫 R. 坎貝爾; 維克拉姆辛
Original assignee: 美商瓦里安半導體設備公司
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2018-08-01
Also published as: TWI728187B; WO2018080647A1; US20180111171A1; US10730082B2

Abstract

本發明公開一種容許對形成在提取板上及等離子體室中的金屬沉積物進行原位清潔的工件加工裝置。所述裝置包括提取板，所述提取板具有供濺射材料穿過的提取開孔。所述裝置還包括設置在等離子體室內的密封體積，所述密封體積與提取板上的清潔開孔連通。所述密封體積與清潔氣體連通，所述清潔氣體被等離子體室中的等離子體激發且可用于清潔提取板的外表面。用於等離子體室中的原料氣體可選自濺射物質及清潔氣體。由於密封體積中的體積與等離子體室的其餘部分分離，因此對提取板的清潔以及對等離子體室的清潔可獨立地執行。

Description

差異原位清潔用的裝置與方法

本發明是有關於一種對金屬沉積物的差異原位清潔，且特別是有關於一種對通過對工件進行選擇性區域加工（selective area processing，SAP）而產生的金屬沉積物的差異原位清潔。

選擇性區域加工是一種從工件移除材料（通常是金屬）的技術。此種材料的移除傳統上是利用濺射工藝（sputtering process）來實現。

在某些系統中，經由提取開孔從等離子體室朝工件提取例如氬氣等濺射材料。等離子體室的提取光學器件可包括提取板，所述提取板的位置緊鄰工件，例如距離所述工件7毫米（mm）至20毫米的範圍內。所述濺射材料衝擊工件，使得所述工件上的金屬被移除。

然而，存在與選擇性區域加工相關聯的若干問題，例如顆粒產生及束電流漂移。隨著氬氣撞擊工件，例如鎢等金屬原子被移除。這些金屬原子遵從朗伯分佈（Lambertian distribution），且因此大多數被移除的金屬原子重新沉積在提取板上或經由提取開孔進入等離子體室中。到達提取板的材料以薄膜形式生長，且當其厚度達到一定值時，所述膜片狀脫落從而產生顆粒，此可污染工件。進入等離子體室中的材料可沉積在介電窗上，所述介電窗設置在等離子體室與射頻（RF，radio frequency）天線之間。由於這些金屬原子是導電的，因此他們會減小RF功率耦合效率，因此在運行期間減小等離子體密度及提取離子束電流。

目前，這些問題通過維護工藝來解決，在所述維護工藝中將等離子體室關閉較長的時間段，以使得可對所有表面進行清潔。在完成清潔之後，重新建立真空且等離子體室準備就緒。然而，此停機時間會影響運行效率並降低生產量。

因此，如果存在可進行控制以允許對這些金屬沉積物進行快速且自動的原位清潔的裝置，那麼此將是有利的。此外，如果所述裝置能夠視需要以不同速率清潔位於提取板上及位於等離子體室中的沉積物，那麼此將是有利的。此種裝置可在某些應用（例如選擇性區域加工）中為有利的。

本發明提供一種允許對形成在提取板上及介電窗上的金屬沉積物進行原位清潔的工件加工裝置。所述裝置包括提取板，所述提取板具有供濺射材料穿過的提取開孔。所述裝置還包括設置在等離子體室內的密封體積，所述密封體積與提取板上的清潔開孔連通。所述密封體積與清潔氣體連通，所述清潔氣體被等離子體室中的等離子體激發且可用于清潔提取板的外表面。用於等離子體室中的原料氣體可選自濺射物質（例如，氬氣）及清潔氣體。由於密封體積中的體積與等離子體室的其餘部分分離，因此對提取板的清潔以及對等離子體室的清潔可獨立地執行。

根據一個實施例，本發明公開一種工件加工裝置。所述工件加工裝置包括：等離子體產生器；提取板，具有提取開孔及清潔開孔；等離子體室，與所述提取開孔連通；密封體積，設置在所述等離子體室內且與所述清潔開孔連通；以及管品質流量控制器，與所述密封體積連通，以控制清潔氣體向所述密封體積內的流動。在某些實施例中，所述裝置包括室品質流量控制器，所述室品質流量控制器控制所述清潔氣體向所述等離子體室內的流動。在某些實施例中，所述管品質流量控制器及所述室品質流量控制器分別獨立地受到控制。在某些實施例中，所述裝置包括控制器，所述控制器與所述管品質流量控制器及所述室品質流量控制器連通，使得所述控制器能夠使所述裝置以多種不同的模式運行。這些模式可包括正常運行模式、提取板清潔模式、只清潔室模式、裝置清潔模式、及運行清潔模式。

根據另一實施例，公開一種工件加工裝置。所述工件加工裝置包括：提取板，具有提取開孔及清潔開孔；等離子體室，與所述提取開孔連通；密封體積，設置在所述等離子體室內且與所述清潔開孔連通；以及控制器，控制原料氣體向所述等離子體室內的流動、清潔氣體向所述等離子體室內的流動以及清潔氣體向所述密封體積內的流動，以分別獨立地控制對所述等離子體室的內部的清潔與對所述提取板的外表面的清潔。在某些實施例中，工件設置在台板上，其中使用偏壓電源對所述台板施加偏壓，且所述控制器與所述偏壓電源連通。在某些實施例中，所述控制器使原料氣體流動到所述等離子體室內，且當工件緊鄰所述提取開孔設置時，所述工件被偏壓成使離子被從所述等離子體室朝所述工件吸引，並且當所述工件不被偏壓時，所述控制器使清潔氣體流動到所述密封體積內。

根據另一實施例，公開一種工件加工裝置。所述工件加工裝置包括等離子體產生器；提取板，具有提取開孔及清潔開孔；等離子體室，與所述提取開孔連通；密封體積，設置在所述等離子體室內且與所述清潔開孔連通以及與清潔氣體的來源連通；台板，設置在所述等離子體室外部；以及虛擬晶片，設置在所述台板上，其中所述虛擬晶片包括不與所述清潔氣體的亞穩態原子反應的表面。在某些實施例中，所述表面包含藍寶石、氧化鋁、鋁或三氟化鋁。

本裝置利用許多金屬在與另一元素結合時會形成揮發性化合物的事實。舉例來說，在一個實施例中，工件上可設置有鎢。在經受濺射時，鎢原子可沉積在提取板上。已知鎢與氟結合會形成六氟化鎢（WF₆ ），六氟化鎢是穩定的且是揮發性的。此氣體可隨後通過真空抽吸來移除。類似地，其他金屬也可與其他元素結合以形成穩定、揮發性的氣體。舉例來說，各種金屬可與氟反應以形成氣態六氟化物化合物。然而，某些金屬在與氯或其他鹵素結合時可形成氣態化合物。因此，儘管本公開內容說明使用氟來移除鎢沉積物，但本公開內容並不僅限於此實施例。

圖1示出用於移除由濺射工藝產生的金屬沉積物的工件加工裝置10的第一實施例。工件加工裝置10包括等離子體室30，等離子體室30是由多個室壁32來界定。

在等離子體室30的外部、緊鄰介電窗25設置有天線20。介電窗25還可形成用於界定等離子體室30的壁中的一者。天線20電連接到射頻（RF）電源27，射頻電源27向天線20供應交流電壓。所述電壓可具有例如2 MHz或大於2 MHz的頻率。儘管示出介電窗25及天線20位於等離子體室30的一側上，但也可存在其他實施例。舉例來說，天線20可環繞等離子體室30的室壁32或設置在等離子體室30的頂部上。等離子體室30的室壁32可由導電材料（例如，石墨）製成。這些室壁32可例如被提取電源80偏壓至提取電壓。所述提取電壓可為例如1 kV，但其他電壓也處於本發明的範圍內。在一些實施例中，室壁32接地，且不使用提取電源80。

工件加工裝置10包括具有提取開孔35的提取板31。提取板31可形成用於界定等離子體室30的另一壁。提取開孔35可在x方向上為約320毫米且在y方向上為30毫米，但也可為其他尺寸。提取板31可在z方向上具有介於5毫米與10毫米之間的厚度，但也可為其他尺寸。這一提取板31可設置在等離子體室30的與介電窗25相對的側上，但也可存在其他構造。在某些實施例中，提取板31可由絕緣材料構成。舉例來說，提取板31可包含石英、藍寶石、氧化鋁、或類似絕緣材料。使用絕緣材料可使得能夠對等離子體鞘（plasma sheath）進行調製，所述等離子體鞘會影響帶電離子離開提取開孔35的角度。在其他實施例中，提取板31可由例如鈦或鋁等導電材料構成。

在某些實施例中，裝置10包括設置在等離子體室30內的密封管50。密封管50與提取板31上的清潔開孔55連通。密封管50的相對端與管品質流量控制器（mass flow controller，MFC）41連通。清潔氣體來源40與管品質流量控制器41流體連通。清潔氣體可以是任何適當的氣體。在某些實施例中，清潔氣體可包含鹵素，例如氟或氯。在一個特定的實施例中，清潔氣體可以是NF3。清潔氣體來源40還與室品質流量控制器42連通。使用兩個單獨的品質流量控制器41及42使得清潔氣體向等離子體室30及密封管50內的流動能夠獨立地受到控制。

在等離子體室30的提取板31的外部緊鄰提取板31設置有工件90。在一些實施例中，工件90可在z方向上距離提取板31約7毫米至20毫米，但也可為其他距離。

控制器60可用於控制裝置10的運行。控制器60包括加工單元及相關聯的記憶體裝置。此記憶體裝置含有指令，所述指令在被加工單元執行時使得控制器60能夠執行本文中所述的功能。此記憶體裝置可以是非揮發性記憶體，例如快閃唯讀記憶體（FLASH ROM）、電可擦唯讀記憶體（read-only memory，ROM）或其他適當的裝置。在其他實施例中，記憶體裝置可以是揮發性記憶體，例如隨機存取記憶體（random access memory，RAM）或動態隨機存取記憶體（dynamic random access memory，DRAM）。在某些實施例中，記憶體裝置可與處理單元進行封裝。所述處理單元可以是任何適當的裝置，包括但不限於通用處理器、應用專用處理器、嵌入式控制器或個人電腦（personal computer，PC）。控制器60可與各種品質流量控制器及電源連通，且可控制其運行以使得裝置10能夠部署成各種不同的模式。

在正常運行模式中，使用來自射頻電源27的射頻信號對天線20供電，以便以電感方式將能量耦合到等離子體室30。這種電感式耦合能量會激發經由氣體入口71從原料氣體來源70引入的原料氣體。原料氣體可以是任何適當的氣體。在某些實施例中，使用適合進行濺射的氣體。在一個特定實施例中，可使用氬氣作為原料氣體。原料氣體可流經原料氣體品質流量控制器72進入等離子體室30。因此，等離子體室30具有多個輸入。可經由室品質流量控制器42將清潔氣體引入到等離子體室30。可經由原料氣體品質流量控制器72將原料氣體引入到等離子體室。這兩個品質流量控制器可獨立地受到控制。此構造使得等離子體室30能夠根據品質流量控制器的狀態而僅被饋送原料氣體、僅被饋送清潔氣體、，或所述兩種氣體的組合。

在正常運行模式中，原料氣體品質流量控制器72是開放的，使得原料氣體能夠流入到等離子體室30中。由天線20供應的能量產生等離子體。儘管圖1示出天線，但也可對本發明使用其他等離子體產生器。舉例來說，可使用電容式耦合等離子體產生器。

等離子體室30內的等離子體可被偏壓至由提取電源80施加到室壁32的電壓。工件90（其可設置在台板95上）緊鄰提取板31設置。台板95可由偏壓電源98來施加電偏壓。等離子體與工件90之間的電勢差會使等離子體中的帶電離子以一個或多個帶狀離子束的形式加速通過提取開孔35並射向工件90。換句話說，當由提取電源80施加的電壓比由偏壓電源98施加的偏壓電壓更正時，會朝向工件90吸引正離子。因此，為了提取正離子，可將室壁32偏壓至正電壓，同時將工件90偏壓至較小的正電壓、接地或偏壓至負電壓。在其他實施例中，可將室壁32接地，同時將工件90偏壓至負電壓。在再一些實施例中，可將室壁32偏壓至負電壓，同時將工件90偏壓至更負的電壓。

此外，台板95及工件90可相對于提取開孔35平移，以將工件90的不同部分暴露至離子束。其中對工件90進行平移以將整個工件90暴露至帶狀離子束的過程被稱為“一次操作（a pass）”。可通過在維持等離子體室30的位置的同時對台板95及工件90進行平移來執行一次操作。工件90相對于提取開孔35平移的速度可被稱為工件掃描速度。在另一實施例中，可在工件90保持靜止的同時對等離子體室30進行平移。在其他實施例中，可對等離子體室30及工件90兩者進行平移。在一些實施例中，工件90在y方向上相對於提取開孔35以恒定工件掃描速度移動，以將整個工件90暴露至帶狀離子束達相同的時間段。

使用類似的工藝來清潔等離子體室30的內部。在室清潔模式中，通過致動原料氣體品質流量控制器72來停止原料氣體向等離子體室內的流動。通過致動室品質流量控制器42來使得清潔氣體能夠向等離子體室30流動。天線20如上所述被供能以產生具有清潔氣體的等離子體。在室清潔模式中，工件90可不被平移，因為離子不旨在用於工件。此外，室壁32可被提取電源80偏壓至與由偏壓電源98施加的電壓相等或更小的正電壓。舉例來說，如果室壁32接地，那麼工件90可被偏壓至正電壓。此電壓配置不會從等離子體室30朝工件90吸引離子。

因此，正常運行模式與室清潔模式的相似之處在於，所述兩種模式均利用來自天線20的能量供應以在等離子體室30中產生等離子體。這兩種模式之間的主要區別是在每種模式期間使用的氣體物質以及是否朝工件90吸引來自等離子體的離子。應注意，在室清潔模式中，可將原料氣體與清潔氣體的混合物引入到等離子體室30內。

有利地，裝置10包括被稱為提取板清潔模式的第三種運行模式。如將在以下進行更詳細地闡述，提取板清潔模式可與正常運行模式或與室清潔模式平行地執行。

如上所述，裝置10包括與管品質流量控制器41連通的密封管50。在提取板清潔模式中，清潔氣體從清潔氣體來源40流經管品質流量控制器41進入密封管50。密封管50可由對RF能量來說透明的材料構成。舉例來說，可使用藍寶石或石英來構造密封管50。

對天線20供能以在等離子體室30中產生等離子體。此等離子體可由原料氣體或清潔氣體形成。等離子體室中的能量使得密封管50內的清潔氣體受到激發。清潔氣體的原子被等離子體激發並進入激發態，稱為亞穩態原子。在某些實施例中，還形成清潔氣體的離子。這些亞穩態原子流經清潔開孔55進入提取板31與工件90之間的空間中。由於此空間十分狹窄，因此亞穩態原子流經提取板31的表面。

在存在鎢沉積物的情形中，亞穩態原子可為氟，其與鎢沉積物結合以形成WF₆ ，WF₆ 然後被抽出裝置。在其他實施例中，例如氫原子、氧原子、氯原子及溴原子等自由基或其他物質可與工藝殘餘物結合以形成可通過真空抽吸而移除的揮發性化合物。

使用密封管50及三個品質流量控制器使得能夠存在多種運行模式。

第一，存在正常運行模式。在此模式中，禁用管品質流量控制器41及室品質流量控制器42，而啟用原料氣體品質流量控制器72。致動天線20並使偏壓電源98脈衝式運行，以使得原料氣體的離子能夠被朝工件90吸引。如上所述，工件90可在正常運行模式期間在y方向上平移，以使得全部工件90被暴露至經由提取開孔35所提取的離子。在此種模式中，密封管50中沒有氣體流動。

第二，存在裝置清潔模式。在此種模式中，啟用管品質流量控制器41及室品質流量控制器42，而可禁用原料氣體品質流量控制器72。因此，清潔氣體進入等離子體室30及密封管50兩者中。致動天線20以產生對等離子體室30的內部進行清潔的等離子體，並且還激發密封管50中的清潔氣體。受到激發的清潔氣體經由清潔開孔55離開密封管50並流經提取板31的表面。在此模式中可不脈衝式供應偏壓電壓，因為並不旨在使清潔氣體的離子衝擊工件90。為有效地清潔提取板31的表面，在提取板31之前設置台板95，以在提取板31與台板95之間產生狹窄的空間。在某些實施例中，在此模式期間，將工件90替換為虛擬晶片。所述虛擬晶片在其表面上包含不與亞穩態原子反應的材料。舉例來說，虛擬晶片可具有由藍寶石、氧化鋁、鋁或三氟化鋁製成的表面。使用虛擬晶片可提供兩方面的益處。第一，虛擬晶片可減少或防止對下伏台板95的損壞。第二，由於虛擬晶片不與亞穩態原子反應，因此存在更多此種亞穩態原子來清潔提取板31。

第三，存在只清潔室模式。除禁用管品質流量控制器41以外，此模式與裝置清潔模式類似。在此模式中，等離子體室30的內部被清潔氣體清潔，但提取板31未被清潔。

第四，存在提取板清潔模式。在此種模式中，啟用管品質流量控制器41及原料氣體品質流量控制器72，而禁用室品質流量控制器42。因此，清潔氣體進入密封管50，而原料氣體進入等離子體室30。致動天線20以在等離子體室30的內部產生等離子體，並且還激發密封管50中的清潔氣體。受到激發的清潔氣體經由清潔開孔55離開密封管50並流經提取板31的表面。在此模式中可不脈衝式供應偏壓電壓，因為並不旨在使等離子體室30中的原料氣體的離子衝擊工件90。如上所述，為有效地清潔提取板31的表面，在提取板31之前設置台板95，以在提取板31與台板95之間產生狹窄的空間。在某些實施例中，在此模式期間，如上所述將工件90替換為虛擬晶片。因此，在此種模式中，提取板31被清潔，而等離子體室30未經受清潔工藝。

在此提取板清潔模式的變型中，禁用原料氣體品質流量控制器72，以使得流動的唯一一種氣體進入密封管50。來自天線20的能量激發密封管50中的清潔氣體，所述清潔氣體然後流經提取板31的表面。

在此提取板清潔模式的另一種變型中，使用一種輕易地離解的氣體作為清潔氣體。在此實施例中，未對天線20供能，且氣體可不流入等離子體室30。確切來說，例如XeF₂ 等清潔氣體流經管品質流量控制器41進入密封管50。由於清潔氣體輕易地離解，因此所述清潔氣體分解成氙氣及亞穩態氟原子。這些亞穩態氟原子經由清潔開孔55離開密封管50，並流經提取板31的表面。

第五，可存在運行清潔模式。此模式與提取板清潔模式的相似之處在於：在此模式中使用的氣體與在提取板清潔模式中使用的氣體相同。然而，在此模式中，可使用偏壓電源98以脈衝式供應偏壓電壓，從而在某些時間段期間從等離子體室30朝工件90吸引離子。另外，也可使管品質流量控制器41脈衝式運行，以使得亞穩態原子能夠僅在某些時間段期間離開清潔開孔55。舉例來說，當工件90的任一部分設置在提取開孔35之前時，如圖2所示，裝置可以正常運行模式運行，其中在密封管50中不存在氣體流動。然而，當工件90經過提取開孔時，例如圖3所示，禁用偏壓電源98而啟用管品質流量控制器41。在此時間段期間，亞穩態的原子流經清潔開孔55進入台板95與提取板31之間的體積。一旦台板95已移動足夠距離以使得工件90再次緊鄰提取開孔35，便禁用管品質流量控制器41，並再次接通偏壓電壓。

以圖2所示的工件90的位置作為開始，假設台板95在y方向上向下移動。如圖2所示，裝置10可保持在正常的運行模式中，直到工件90的頂部邊緣經過提取開孔35的底部邊緣。此時，可禁用偏壓電壓且可啟用管品質流量控制器41，以使得亞穩態原子經由清潔開孔55離開，如圖3所示。在台板95繼續向下移動時，裝置10保持處於此模式中。在某一時間，台板95到達最低位置並倒轉方向，以使得其現在正沿y方向向上移動。在工件90的上部邊緣到達提取開孔35的下部邊緣時或在此之前，禁用管品質流量控制器41並啟用偏壓電源98。因此，裝置返回正常運行模式，其中裝置保持處於正常運行模式中直到工件90的下部邊緣到達提取開孔35的上部邊緣。此時或在此之後，可禁用偏壓電壓，且可再次啟用管品質流量控制器41。在某一時間，台板95到達最高位置並再次倒轉方向，以使得其開始在y方向上向下移動。在工件90的下部邊緣到達提取開孔35的上部邊緣時或在此之前，禁用管品質流量控制器41並啟用偏壓電源98。此迴圈可重複所需次數。此次序可受到控制器60的控制。控制器60可基於台板95相對于提取開孔35的位置而控制或監視台板95的移動、並控制各種電源及品質流量控制器的運行。

因此，通過使用多個品質流量控制器及密封管50可實現至少五種不同的運行模式。各種元件在每一所述模式中的配置在下表1中進行概述。如上所述，控制器60可用以使得能夠部署這些模式中的任一種模式。

表1

可存在對此裝置的各種修改。舉例來說，圖1到圖3示出設置在提取開孔35的一側上的單個密封管50。在另一實施例中，如圖4所示，可在提取開孔35的相對側上設置第二密封管51。此第二密封管51可與管品質流量控制器41及與第二清潔開孔56連通。在其他實施例中，第二管品質流量控制器可與第二密封管51一起使用。使用第二清潔開孔56可提供對提取板31的更均勻的清潔。

另外，上述說明及表示出在各種運行模式期間偏壓電壓被關斷。然而，在某些實施例中，偏壓電壓可變得比由提取電源80施加到室壁32的電壓更正。此可用以與離子排斥以使離子返回到等離子體室30中，從而最大化清潔效果。

此外，上述說明陳述，在其中等離子體室被清潔的模式期間，原料氣體品質流量控制器72被關斷。然而，在某些實施例中，可啟用原料氣體品質流量控制器72，以使得原料氣體與清潔氣體的混合物能夠進入等離子體室30。此可使得能夠對等離子體室30的內部的清潔進行微調。

也可以不同速率啟用所述多個品質流量控制器。換句話說，流經品質流量控制器的流速在某些模式中可不同。舉例來說，在裝置清潔模式中，可對清潔氣體進入密封管50及等離子體室30內的流速進行調整以使得等離子體室的內部及提取板31以大約相同的速率得到清潔。

清潔開孔55可採用多種形式。圖5A示出從根據一個實施例的工件90觀察時的提取板31。提取板31包括與圖1所示的實施例一起使用的提取開孔35及清潔開孔55。清潔開孔55設置在提取開孔35的頂側上。清潔開孔55的形狀是矩形且可在x方向上與提取開孔35具有相同的尺寸。在某些實施例中，清潔開孔55可在y方向上小於提取開孔35。在某些實施例中，如上所述，可存在設置在提取開孔35的相對兩側上的兩個或更多個密封管，如圖4所示。圖5B示出圖5A的實施例，其中清潔開孔55及56 設置在提取開孔35的兩側上。此實施例可與圖4所示的裝置10一起使用。

圖6A示出從工件90觀察時提取板31的第二實施例。在此實施例中，存在多個交錯設置在提取開孔35的頂側上的清潔開孔55。這種構造能夠在提取板31中保持更大的機械強度，但仍將足夠通量的亞穩態原子遞送到提取板31與台板95之間的空間。圖6B是圖6A所示提取板31的變型。具有設置在提取開孔35的兩側上的清潔開孔55及56 的此實施例適合與圖4所示的裝置10一起使用。

圖7A示出從工件90觀察時提取板31的第三實施例。在此實施例中，清潔開孔55包括多個圓形開口。清潔開孔55設置在提取開孔35的頂側上。這種構造能夠在提取板31中保持更大的機械強度，但仍將足夠通量的亞穩態原子遞送到提取板31與台板95之間的空間。圖7B是圖7A所示提取板31的變型。具有設置在提取開孔35的兩側上的清潔開孔55及56 的此實施例適合與圖4所示的裝置10一起使用。

一旦開始清潔操作，便可以各種方式來確定其持續時間。在一個實施例中，執行清潔操作達固定時間段。舉例來說，可確定每Y小時執行一次每次X分鐘的清潔迴圈足以清潔等離子體室30的內部及提取板31。應注意，用於清潔等離子體室30的持續時間並非必須與用於清潔提取板31的持續時間相等。通過使用如上所述的各種模式，可獨立地控制針對每一元件的實際清潔時間。在某些實施例中，由控制器60開始並終止清潔工藝。

在另一實施例中，通過使用發射光譜（optical emission spectroscopy，OES）來確定清潔時間。在此實施例中，可利用OES來監視等離子體室30內的等離子體的組分。當移除的金屬的濃度降到低於某一閾值時，可終止清潔工藝。在另一實施例中，利用亞穩態原子的濃度來終止清潔工藝。換句話說，當例如氟等亞穩態原子的濃度超過某一值時，暗指不再存在待移除的金屬。在一個實施例中，OES系統可與控制器60連通，以使得控制器60基於OES系統的回饋來終止清潔工藝。

儘管以上公開內容闡述了密封管，但應理解設置在等離子體室內的任意封閉體積均可執行此功能。舉例來說，等離子體室可包括密封體積，所述密封體積通過對RF能量來說透明的材料而與等離子體室的其餘部分分離。如上所述，此密封體積與清潔開孔連通並通過管品質流量控制器進行饋送。

本公開內容中的上述實施例可具有諸多優點。首先，使用密封體積來將亞穩態原子引入到台板與提取板之間的空間中使得能夠原位清潔提取板，而不需要執行高成本的維護程式。其次，使用單獨的品質流量控制器來控制清潔氣體向管及室內的流動使得等離子體室與提取板能夠以不同的速率得到清潔或者甚至在不同的時間得到清潔。此使得能夠原位清潔裝置，此節約時間及成本。此外，此提高裝置的生產量並減少停機時間。此外，使用多個品質流量控制器使得工件加工裝置能夠以包括以下模式的多種模式運行：運行模式、運行清潔模式、提取板清潔模式、只清潔室模式及裝置清潔模式。通過控制原料氣體及清潔氣體向等離子體室及密封管內的流動以及控制施加到工件的偏壓來輕易地部署這些模式中的每一種模式。

本發明的範圍不受本文所述的具體實施例限制。實際上，通過閱讀以上說明及附圖，除本文所述實施例及潤飾外，本發明的其他各種實施例及對本發明的各種潤飾也將對所屬領域中的普通技術人員來說顯而易見。因此，這些其他實施例及潤飾都旨在落于本發明的範圍內。此外，儘管本文中已出於特定目的而在特定環境中的特定實作方式的上下文中闡述了本發明，然而所屬領域中的普通技術人員將認識到，本發明的適用性並不僅限於此且本發明可出於任意數目的目的而在任意數目的環境中有利地實作。因此，以上提出的權利要求應慮及本文所闡述的本發明的全部廣度及精神來加以解釋。

10‧‧‧裝置

20‧‧‧天線

25‧‧‧介電窗

27‧‧‧射頻（RF）電源

30‧‧‧等離子體室

31‧‧‧提取板

32‧‧‧室壁

35‧‧‧提取開孔

40‧‧‧清潔氣體來源

41‧‧‧管品質流量控制器

42‧‧‧室品質流量控制器

50‧‧‧密封管

51‧‧‧第二密封管

55‧‧‧清潔開孔

56‧‧‧第二清潔開孔

60‧‧‧控制器

70‧‧‧原料氣體來源

71‧‧‧氣體入口

72‧‧‧原料氣體品質流量控制器

80‧‧‧提取電源

90‧‧‧工件

95‧‧‧台板

98‧‧‧偏壓電源

X、Y、Z‧‧‧方向

為更好地理解本發明，參考附圖，所述附圖併入本文供參考且在附圖中：圖1是根據一個實施例的工件加工裝置；圖2是圖1所示的工件加工裝置處於正常運行模式的圖式；圖3是圖1所示的工件加工裝置處於提取板清潔模式的圖式；圖4是根據另一實施例的工件加工裝置；圖5A到圖5B示出從根據一個實施例的工件觀察時的清潔開孔；圖6A到圖6B示出從根據第二實施例的工件觀察時的清潔開孔；以及圖7A到圖7B示出從根據第三實施例的工件觀察時的清潔開孔。

Claims

一種工件加工裝置，包括：等離子體產生器；提取板，具有提取開孔及清潔開孔；等離子體室，與所述提取開孔連通；密封體積，設置在所述等離子體室內且與所述清潔開孔連通；以及管品質流量控制器，與所述密封體積連通，以控制清潔氣體向所述密封體積內的流動。
如申請專利範圍第1項所述的工件加工装置，其中進一步包括：室品質流量控制器，控制所述清潔氣體向所述等離子體室內的流動；以及控制器，與所述管品質流量控制器及所述室品質流量控制器連通，使得所述控制器能夠使所述工件加工裝置設備以多種不同的模式運行。
如申請專利範圍第2項所述的工件加工装置，其中所述管品質流量控制器及所述室品質流量控制器分別獨立地受到控制。
如申請專利範圍第2項所述的工件加工装置，其中所述不同的模式選自包括正常運行模式、提取板清潔模式、只清潔室模式、裝置清潔模式及運行清潔模式的群組。
如申請專利範圍第4項所述的工件加工装置，其中進一步包括原料氣體品質流量控制器，所述原料氣體品質流量控制器控制原料氣體向所述等離子體室內的流動，其中所述原料氣體品質流量控制器與所述控制器連通。
如申請專利範圍第5項所述的工件加工装置，其中在所述提取板清潔模式期間，原料氣體流動到所述等離子體室內且清潔氣體流動到所述密封體積內，且工件被偏壓成使離子不被從所述等離子體室朝所述工件吸引。
如申請專利範圍第5項所述的工件加工裝置，其中在所述只清潔室模式期間，清潔氣體流動到所述等離子體室內且所述管品質流量控制器被禁用，且工件被偏壓成使離子不被從所述等離子體室朝所述工件吸引。
如申請專利範圍第5項所述的工件加工裝置，其中在所述裝置清潔模式期間，清潔氣體流動到所述等離子體室及所述密封體積內，且工件被偏壓成使離子不被從所述等離子體室朝所述工件吸引。
如申請專利範圍第5項所述的工件加工装置，其中在所述運行清潔模式期間，原料氣體流動到所述等離子體室內，且當工件緊鄰所述提取開孔設置時，所述工件被偏壓成使離子被從所述等離子體室朝所述工件吸引，並且當所述工件不被偏壓時，清潔氣體流動到所述密封體積內。
一種工件加工裝置，包括：等離子體產生器；提取板，具有提取開孔及清潔開孔；等離子體室，與所述提取開孔連通；密封體積，設置在所述等離子體室內且與所述清潔開孔連通；以及控制器，控制原料氣體向所述等離子體室內的流動、清潔氣體向所述等離子體室內的流動以及清潔氣體向所述密封體積內的流動，以分別獨立地控制對所述等離子體室的內部的清潔與對所述提取板的外表面的清潔。
如申請專利範圍第10項所述的工件加工装置，其中工件設置在台板上，使用偏壓電源對所述台板施加偏壓，其中所述控制器與所述偏壓電源連通。
如申請專利範圍第11項所述的工件加工裝置，其中所述控制器使原料氣體流動到所述等離子體室內，且當工件緊鄰所述提取開孔設置時，所述工件被偏壓成使離子被從所述等離子體室朝所述工件吸引，並且當所述工件不被偏壓時，所述控制器使清潔氣體流動到所述密封體積內。
如申請專利範圍第11項所述的工件加工裝置，其中當所述等離子體室被清潔時，所述工件被偏壓成不朝所述工件吸引離子。
一種工件加工裝置，包括：等離子體產生器；提取板，具有提取開孔及清潔開孔；等離子體室，與所述提取開孔連通；密封體積，設置在所述等離子體室內且與所述清潔開孔連通以及與清潔氣體的來源連通；台板，設置在所述等離子體室外部；以及虛擬晶片，設置在所述台板上，其中所述虛擬晶片包括不與所述清潔氣體的亞穩態原子反應的表面。
如申請專利範圍第14項所述的工件加工裝置，其中所述表面包含藍寶石、氧化鋁、鋁或三氟化鋁。