TW201921420A - 管狀靜電裝置 - Google Patents

管狀靜電裝置

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Abstract

此處所述的實施例大致關於在處理系統中使用的靜電裝置。處理氣體可流動通過形成於過濾器的管狀主體中的孔洞。佈置於管狀主體之中的電極建立電場。藉由電極產生的電場可用以捕獲在進入處理腔室之前流動通過孔洞的污染粒子。

Description

管狀靜電裝置
本揭露案之實施例大致關於可用以過濾流體流中之粒子的靜電裝置。
基板處理方法大致牽涉在含有基板的腔室中將基板暴露至處理氣體。一部分的氣體與基板表面作用以形成或改變基板上的層。處理方法的範例包括物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、電漿強化的化學氣相沉積（PECVD）及蝕刻。在處理氣體或處理氣體遞送系統中存在的污染可能沉積在基板上，造成在半導體裝置製作上的製造缺陷及可靠性問題。
在一個實施例中，一種靜電裝置，包含主體，包括延伸通過主體的流動孔洞；一或更多電極，沿著孔洞的側邊佈置；及一或更多功率源，耦合至一或更多電極。
在另一實施例中，一種用於處理基板之系統，包含處理腔室，包括氣體入口通口；氣源；及過濾器。過濾器進一步包含主體，包括延伸通過主體的流動孔洞；二或更多電極，沿著流體孔洞的側邊佈置；及一或更多功率源，耦合至二或更多電極。
仍在另一實施例中，一種靜電裝置組件，包含主體，包括通過主體的孔洞；二或更多電極，佈置於主體之中；一或更多功率源，耦合至二或更多電極；及端連接器，附接至主體。
此處所述的實施例大致關於在處理系統中使用的靜電裝置。處理氣體可流動通過形成於過濾器的管狀主體中的孔洞。佈置於管狀主體之中的電極建立電場。藉由電極產生的電場可用以捕獲在進入處理腔室之前流動通過孔洞的污染粒子。
第1圖為範例處理系統100的概要剖面視圖。應理解實施例可與必須將氣體引入腔室的任何處理系統結合實施。處理系統100包括連接至氣源116的處理腔室102。處理腔室102具有側壁104、底部128及蓋106，此等部分地界定處理空間110。基板支撐件108佈置於處理腔室102之中，且在桿114的端上進行支撐，桿114於處理腔室向內延伸。基板（未顯示）透過側壁104中的通口130放置在基板支撐件108上。
來自處理氣源116的處理氣體透過氣體入口線121而透過氣體入口通口120引入處理腔室102的氣體散佈區域132。處理氣源116可為適合在處理系統中使用的任何源，例如加壓的槽或筒、藉由擠壓載氣通過前驅物材料所形成的氣體、或連接至製造裝備氣體線的源。靜電裝置118佈置於氣體入口線121中，在氣體入口通口120的上游。在某些實施例中，靜電裝置118可佈置於氣體入口通口120處。在某些實施例中，靜電裝置可佈置於氣源之中，在氣體流動朝向處理氣體使用位置的位置中。處理氣體從處理氣源116流動通過氣體入口線121及靜電裝置118，且透過腔室102的氣體入口通口120至氣體散佈區域132中。處理氣體從氣體散佈區132通過開口124進入處理空間110。靜電裝置118耦合至功率源122，以與其中流動的處理氣體靜電作用。
第2圖為根據一個實施例的靜電裝置的概要視圖。在第2圖所顯示的實施例中，靜電裝置200具有在相對端表面204、206終結的管狀主體202，及周圍外部表面222，及延伸通過管狀主體202藉由周圍內部表面210限界的孔洞208。管狀主體主要以非傳導材料形成，例如陶瓷材料。在某些實施例中，材料可為氧化鋁、氮化鋁、石英、氮化矽、以氧化釔穩定的氧化鋯（YSZ）、釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet；YAG）或本領域中已知為高效能材料（HPM）之材料。然而，亦考量其他材料。電極212及214佈置在管狀主體202之中。在第2圖中，兩個電極沿著孔洞208的半徑R延伸。靜電裝置200可具有不同數量的電極，但至少一個電極佈置於其中。在某些實施例中，可在管狀主體之中佈置兩個以上的電極，例如三個或四個或八個。可利用能夠橫跨孔洞208或其內部表面210形成電荷或電場的任何數量的電極。
電極212及214佈置在靜電裝置200的不同位置處。在某些實施例中，電極212及214可佈置於管狀主體的不同深度處，例如管狀主體向內，從孔洞208介於從管狀主體的內部表面210 50微米及350微米。在進一步實施例中，電極可佈置為一個環繞著另一者。仍在進一步實施例中，一或更多電極可界定孔洞208的內部表面210。仍在進一步實施例中，電極可佈置於管狀主體202的外部表面上。可利用適合用於形成上述電場或電荷的電極的任何配置。
電極212及214透過端子218耦合至功率源220。功率源200在電極上施加電壓差。施加的電壓可具有一範圍，例如高達4000瓦。多重功率源可耦合至電極。可個別提供不同電壓至各個電極。在某些實施例中，電壓可具有相對極性。電極可偏轉為單極或雙極。在利用多重成對電極的進一步實施例中，各個電極對之間施加的電壓差可相等或可為不同的。
第3圖利用作為過濾器的靜電裝置的圖示、部分剖面、概要圖。過濾器300定位在例如第1圖的入口線121的氣體供應導管328中，佈置於例如第1圖的氣源116之氣源324及例如第1圖的處理腔室102之處理腔室326之間。處理氣體從氣源324通過孔洞308流至處理腔室326，孔洞308延伸通過佈置於氣體供應導管328中的過濾器300的管狀主體302。在第3圖中，孔洞308及氣體供應導管328具有實質上相等的內部直徑。孔洞308及氣體供應導管328的內部直徑可具有不同尺寸。
在第3圖的實施例中，此處亦稱為卡匣的過濾器300藉由端連接器316連接在氣體供應導管328的第一及第二片段328a、328b之間，端連接器316定位於管狀主體302的相對面304及306處。此處，端連接器316為管狀主體302的相對端面304、306上的凸緣，及在氣體供應線部分328a、328b的配合端上的配合凸緣。封口318佈置於凸緣之間以避免處理氣體從氣體供應線片段328a、328b及過濾器300端304、306的界面洩漏。作為處理腔室326的排定維護之部分或者在處理腔室326的粒子偏移（粒子的增加）事件中任一者，端連接器316允許管狀過濾器移除用於清潔或替換。可使用其他類型的端連接器以將管狀過濾器300連接至氣體供應線，例如硬焊（brazing）、耦合、擴散連結、密封、陶瓷焊接或其任何其他適合的連接至氣體供應導管328中。在某些實施例中，整合至氣體供應導管328的外殼可含有管狀過濾器300。管狀過濾器300亦可配置成整合至氣體供應導管328，其中管狀過濾器300無法移除，或配置為插件或卡匣，而沿著氣體供應導管328的流動方向定位在外殼之中。
電極312及314佈置在管狀主體302之中。電極具有在管狀主體302的半徑方向上之厚度例如介於100μm至1mm之間。電極312及314耦合至功率源（未顯示）。功率源在電極上施加電壓。在處理氣體中帶電的污染粒子與充電的電極建立的電場作用，且電氣吸引朝向電極312、314之一者，且此等粒子接著成為附加至孔洞308的內部表面310，因此避免污染粒子進入處理腔室326且沉積在基板或處理腔室的內部表面上。內部表面310可具有粗糙的修整，例如在8Ra至64Ra的範圍中的平均表面粗糙度，以增加其上粒子的捕捉。在管狀主體的內部表面310上堆積污染粒子一段時間將降低過濾器的效率。可清潔或替換過濾器以移除堆積的污染粒子。
閥門可沿著氣體供應導管328佈置於過濾器300的上游或下游，以選擇性地隔絕過濾器300。為了在過濾器300上實行維護，關閉閥門以從處理氣源324及處理腔室326隔絕過濾器300。可接著從氣體供應線328移除過濾器300以便沿著其內部表面310移除任何污染物。此舉例如可藉由移除現有過濾器300且若為所欲的在清潔之後安裝相同的過濾器300來完成，或藉由以不同的同樣過濾器300取代過濾器300來完成。在完成維護動作之後，閥門將接著重新開啟，因此重新引入處理氣流通過過濾器。
第4圖為以此處所述的靜電裝置實施的處理系統之概要圖。處理系統400包含離子化源404及佈置於氣源402及處理腔室408之間的過濾器406。氣源402及處理腔室408可為類似於第1圖中所述者。過濾器404類似於第3圖的過濾器300。為了增加捕捉效率，提供離子化源404以離子化流動通過其中的氣體流。離子化源404可為能夠造成電荷形成於氣體流中的粒子上的任何源，例如電荷槍、離子器或放射源。氣體從氣源402流至處理腔室408。在流動通過過濾器406之前，其中的氣體及粒子藉由離子化源404離子化。藉由安裝於過濾器406之中的充電電極建立的電場吸引帶電的污染粒子至電極之一者，且附加於通過其中形成的孔洞的內部表面。
第5A-5E圖為靜電裝置500的剖面的額外幾何的概要剖面視圖。主體502的幾何可為任何適合的形狀。電極506（以虛線輪廓表示）此處如所顯示的安裝在管狀主體502之中，但可替代地佈置於其外部或內部表面上，或佈置於其內部及外部表面向內延伸的凹槽中。流動開口504延伸通過主體502，介於相對電極506之間的內部或四周。在某些實施例中，管狀主體502具有正的環狀剖面，儘管亦考量卵形的剖面。在某些實施例中，過濾器主體具有多邊形的剖面，例如3或4或5或6或更多邊的多邊形。圓形剖面的範例開口顯示於第5A-5E圖中，但亦考慮其他幾何，例如方形、三角形或矩形。
應考慮此處的實施例亦可在處理系統之中以其他方式執行。舉例而言，靜電裝置可利用作為靜電夾盤。再者，靜電裝置的陣列可個別地安排及控制，以最佳化電磁場。
儘管以上導向本揭露案的實施例，可衍生本揭露案的其他及進一步實施例而不會悖離本揭露案的基本範疇，且本揭露案的範疇藉由以下申請專利範圍來決定。
100‧‧‧處理系統
102‧‧‧處理腔室
104‧‧‧側壁
106‧‧‧蓋
108‧‧‧基板支撐件
110‧‧‧處理空間
114‧‧‧桿
116‧‧‧氣源
118‧‧‧靜電裝置
120‧‧‧氣體入口通口
121‧‧‧氣體入口線
122‧‧‧功率源
124‧‧‧開口
130‧‧‧通口
132‧‧‧氣體沉積區域
200‧‧‧靜電裝置
202‧‧‧管狀主體
204‧‧‧相對端表面
206‧‧‧相對端表面
208‧‧‧孔洞
210‧‧‧內部表面
212‧‧‧電極
214‧‧‧電極
218‧‧‧端子
220‧‧‧功率源
222‧‧‧周圍外部表面
300‧‧‧過濾器
302‧‧‧管狀主體
304‧‧‧端面
306‧‧‧端面
308‧‧‧孔洞
310‧‧‧內部表面
312‧‧‧電極
314‧‧‧電極
316‧‧‧端連接器
318‧‧‧封口
324‧‧‧氣源
326‧‧‧處理腔室
328‧‧‧氣體供應導管
400‧‧‧處理系統
402‧‧‧氣源
404‧‧‧離子化源
406‧‧‧過濾器
408‧‧‧處理腔室
500‧‧‧靜電裝置
502‧‧‧管狀主體
504‧‧‧流動開口
506‧‧‧相對電極
可以本揭露案的上述特徵詳細理解之方式，以上簡要概述的本揭露案的更具體說明，可藉由參考實施例獲得，某些實施例圖示於隨附圖式中。然而，應理解隨附圖式僅圖示範例實施例，且因此不應考慮為其範疇之限制，且本揭露案認可其他均等效果的實施例。
第1圖為範例處理腔室的概要剖面視圖。
第2圖為根據一個實施例的靜電裝置的概要圖。
第3圖為根據一個實施例的過濾器的概要剖面視圖。
第4圖為根據一個實施例的處理系統的概要圖。
第5A-5E圖為根據某些實施例的靜電裝置的範例剖面圖。
為了幫助理解，儘可能地使用相同的元件符號代表共通圖式中相同的元件。應考量一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無須進一步說明其特徵。
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無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無

Claims (20)

  1. 一種靜電設備，包含： 一主體，包括延伸通過該主體的一流動孔洞；一或更多電極，沿著該孔洞的側邊佈置；及一或更多功率源，耦合至該一或更多電極。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該主體包含一陶瓷材料。
  3. 如請求項2所述之設備，其中該陶瓷材料進一步包含氧化鋁、氮化鋁、石英、氮化矽、以氧化釔穩定的氧化鋯、釔鋁石榴石（yttrium aluminum garnet）或高效能材料（HPM）。
  4. 如請求項1所述之設備，其中該主體之剖面為環狀的。
  5. 如請求項1所述之設備，其中該等電極從該主體的一內部表面定位距50微米及350微米之間，該內部表面藉由該流體孔洞的壁界定。
  6. 一種用於處理一基板之系統，包含： 一處理腔室，包括一氣體入口通口；一氣源；及一過濾器，該過濾器進一步包含：一主體，包括延伸通過該主體的一流動孔洞；二或更多電極，沿著該流體孔洞的側邊佈置；及一或更多功率源，耦合至該二或更多電極。
  7. 如請求項6所述之系統，其中該主體包含一陶瓷材料。
  8. 如請求項7所述之系統，其中該陶瓷材料進一步包含氧化鋁、氮化鋁、石英、氮化矽、以氧化釔穩定的氧化鋯、釔鋁石榴石或高效能材料（HPM）。
  9. 如請求項6所述之系統，其中該主體之剖面為環狀的。
  10. 如請求項6所述之系統，其中該過濾器進一步包含相對端連接器。
  11. 如請求項10所述之系統，其中該等相對端連接器包含凸緣、耦合器、硬焊（brazing）、連結件（bonding）、陶瓷焊接、封口或此等之結合。
  12. 如請求項6所述之系統，其中該等電極具有介於1μm及1mm之間的一厚度。
  13. 如請求項6所述之系統，進一步包含一離子化源。
  14. 如請求項6所述之系統，其中該過濾器佈置於一流動線之中，該流動線在該氣源及該處理腔室之間延伸。
  15. 如請求項6所述之系統，其中該過濾器佈置於該氣體入口通口之中。
  16. 如請求項6所述之系統，其中該過濾器佈置於該氣源之中。
  17. 一種靜電裝置組件，包含： 一主體，包括通過該主體的一孔洞；二或更多電極，佈置於該主體之中；一或更多功率源，耦合至該二或更多電極；及端連接器，附接至該主體。
  18. 如請求項17所述之組件，其中該等端連接器包含凸緣、耦合器、硬焊、連結件、陶瓷焊接、封口或此等之結合。
  19. 如請求項17所述之組件，其中該主體包含一陶瓷材料。
  20. 如請求項19所述之組件，其中該陶瓷材料進一步包含氧化鋁、氮化鋁、石英、氮化矽、以氧化釔穩定的氧化鋯、釔鋁石榴石或高效能材料（HPM）。
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