TW202000327A - 用來允許高溫清潔以供快速處理晶圓的技術 - Google Patents

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Abstract

本揭示案之實施方式大體上提供改良之方法，該等方法用於清潔真空腔室以在腔室陳化製程之前自真空腔室移除吸附之污染物而同時將該腔室維持在所需的沉積處理溫度下。該等污染物可由清潔氣體與腔室部件以及真空腔室之壁反應而形成。

Description

用來允許高溫清潔以供快速處理晶圓的技術
本揭示案之實施例大體而言係關於在正常使用期間及/或在故障狀況期間控制處理腔室以減少對其中處理之基板之污染的改良方法。
半導體工業中所使用之電漿處理反應器時常出於處理效能及/或成本原因由含鋁材料製成。在處理腔室之處理區域中處理諸多基板或晶圓之後，通常需要藉由使用原位清潔製程來清潔該處理區域。通常，在使用氟化清潔氣體來清潔處理環境之原位清潔製程期間，在被暴露之含鋁部件的表面上產生氟化鋁。在定期執行原位清潔製程期間形成的氟化鋁層持續地蝕刻含鋁部件之表面。參考圖1A，在電漿處理腔室內之原位清潔製程期間，自氣體入口歧管104朝向基板支撐件102分配清潔氣體NF3 。通常，基板支撐件102由含鋁材料形成，諸如，氮化鋁(AlN)材料，且腔室壁103可由含鋁材料或不鏽鋼材料形成。特定而言在電漿增強化學氣相沉積腔室中，當使用諸如NF3 或CF4 之含氟氣體作為原位腔室清潔氣體時，在被暴露之鋁表面（例如，基板支撐件102之表面）上形成氟化鋁層106。參考圖1B，一旦清潔製程完成且含NF3 之電漿熄滅，便觀察到當基板支撐件102被加熱至大於攝氏480度之溫度時，隨著先前形成之氟化鋁層106自基板支撐件102升華，基板支撐件之表面將被蝕刻。又，隨著氟化鋁升華，氟化鋁被輸送至相鄰腔室部件，諸如，處理腔室之氣體入口歧管104及壁103。氟化鋁沉積在氣體入口歧管104上且形成經沉積之氟化鋁層110。參考圖1C，氣體入口歧管104上的經沉積之氟化鋁層110可能在腔室中之後續基板製程期間剝落，從而導致所產生之微粒113污染基板115之表面112。藉由習知原位清潔製程難以自腔室部件移除氟化鋁，且因此在腔室部件（諸如，氣體入口歧管104）已被污染之後，必須使處理腔室冷卻，向大氣環境開放，且由技術人員手動地清潔。因此，氟化鋁在處理腔室部件上之沉積導致了明顯的微粒問題、明顯的處理工具停機時間及製程漂移。
隨著沉積製程溫度要求繼續升高至高於攝氏600度之溫度，所形成之氟化鋁層的升華變得更加嚴重。因此，此項技術中需要提供一種改良之製程，以最小化氟化鋁層之產生以及升華之氟化鋁材料在被暴露之處理腔室部件上的沉積。亦需要一種改良之製程來清潔並準備處理腔室之處理區域，以用於在高溫下順序地處理多個基板，而不需要頻繁地關閉處理腔室以移除上述非所期望之污染物。
本揭示案之實施提供用於處理處理腔室之方法。在一個實施方式中，該方法包括在該基板處理腔室之處理區域內執行第一製程，其中將安置在該處理區域內之基板支撐件維持在高於攝氏600度之第一製程溫度下。該方法進一步包括在該基板處理腔室內執行原位腔室清潔製程，其中該原位腔室清潔製程包括將該基板支撐件溫度維持在高於攝氏600度之清潔製程溫度下，控制該處理區域至高於8托之壓力下，以及使用清潔氣體執行腔室清潔製程，其中該清潔氣體與安置於腔室部件之表面上的殘留物反應以自其中移除該殘留物，該腔室部件是安置在該基板處理腔室內。淨化該基板處理腔室而同時將該基板支撐件維持在高於攝氏600度之一淨化製程溫度下。
在另一實施方式中，該方法包括控制基板處理腔室，包括將安置於基板處理腔室之處理區域內的基板支撐件維持在高於攝氏600度之第一製程溫度下。監視該基板處理腔室之製程參數，且比較該製程參數與儲存在該基板處理腔室之記憶體中的值，以基於該製程參數與儲存在記憶體中之該值的該比較決定腔室故障很有可能在將來發生。在決定該腔室故障很有可能發生之後且在決定該基板支撐件維持在高於攝氏600度之溫度下之後，將該基板處理腔室內之壓力調整為高於8托之壓力。
在又一實施方式中，處理基板處理腔室之方法包括藉由維持在高於攝氏600度之溫度下的基板支撐件在該基板處理腔室內執行第一製程。該方法進一步包括監視該基板處理腔室之製程參數，以及比較該製程參數與儲存在該基板處理腔室之記憶體中的值，接著當偵測到腔室故障時，將該基板處理腔室內之壓力調整至高於8托之壓力，其中該腔室故障是藉由比較該製程參數與儲存在記憶體中之該值而被偵測到。
本揭示案之實施大體上提供一種改良之方法，該方法用於清潔真空腔室以在腔室陳化製程之前自真空腔室移除吸附之污染物而同時將腔室維持在所需的沉積處理溫度下。該等污染物可由清潔氣體與腔室部件以及真空腔室之壁反應而形成。舉例而言，且如以上所論述，已發現，在於真空腔室中執行原位清潔製程期間及在其之後，氟化鋁層將形成於含鋁腔室部件上，該原位清潔製程包括使氟化清潔氣體與被加熱至高溫（例如，＞480℃）之含鋁腔室部件接觸。由於氟化鋁材料之高溫及分壓，所形成之氟化鋁層將在處理期間在真空腔室內升華，該處理將不當地導致其上形成有該層的被加熱之含鋁部件被蝕刻，並產生將影響真空腔室之製程效能的污染物。因此，需要清潔並準備處理腔室以使得其可理想地在高處理溫度下順序地處理多個基板的改良製程。
圖2為說明性多腔室處理系統200之示意性俯視圖，該多腔室處理系統200可經調適以在腔室處理系統200之處理腔室內執行如本文所揭示之腔室清潔製程及陳化製程。系統200可包括一或多個裝載閘腔室202及204，該一或多個裝載閘腔室202及204用於將基板90傳送至系統200中及將基板90傳送至系統200之外。大體而言，將系統200維持在真空下且可「抽空」裝載閘腔室202及204以將引入之基板90引入至系統200中。第一機器人210可在裝載閘腔室202及204與第一組一或多個基板處理腔室212、214、216及218之間傳送基板90。每一處理腔室212、214、216及218可經配置以進行基板沉積製程（諸如，循環層沉積(cyclical layer deposition; CLD)、原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)）、蝕刻、脫氣、預清潔、定向、退火及其他基板製程中之至少一者。
第一機器人210亦可將基板90傳送至一或多個傳送腔室222及224或自一或多個傳送腔室222及224傳送基板90。傳送基板222及224可用以維持超高真空條件同時允許在系統200內傳送基板90。第二機器人230可在傳送腔室222及224與第二組一或多個處理腔室232、234、236及238之間傳送基板90。類似於處理腔室212、214、216及218，處理腔室232、234、236及238可經配備以執行多種基板處理操作，（例如）包括循環層沉積(cyclical layer deposition; CLD)、原子層沉積(atomic layer deposition; ALD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)、物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)、蝕刻、預清潔、脫氣及定向。
在圖2中，控制器180可耦接至多腔室處理系統200，以控制系統功能以及處理腔室內之處理條件。控制器180包括處理器182、支援電路184及記憶體186，該記憶體186含有相關聯之軟體應用程式183及經儲存資料185。控制器180可為可用在工業環境中用於控制各種腔室及子處理器的任何形式之通用電腦處理器中的一者。處理器182可為硬體單元或能夠執行軟體應用程式並處理資料之硬體單元的組合。在一些配置中，處理器182包括中央處理單元(central processing unit; CPU)、數位信號處理器(digital signal processor; DSP)、特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit; ASIC)及/或該等單元之組合。處理器182經配置以執行一或多個軟體應用程式183並處理包括在記憶體186中之已儲存資料185。控制器180可耦接至被定位成與個別腔室部件相鄰之另一控制器。經由統一稱作信號匯流排（未示出）之諸多信號纜線來處置控制器180與多腔室處理系統200之各種其他部件之間的雙向通信。
支援電路184耦接至記憶體186及處理器182，且可包括I/O設備187。I/O設備187可包括能夠接收輸入之設備及/或能夠提供輸出之設備。舉例而言，I/O設備187可包括一或多個感測器，該一或多個感測器可包括溫度感測器、壓力感測器、流動速率感測器，或監視製程之物理條件或處理腔室內之工件之物理性質的任何其他感測器。I/O設備187可包括經配置以將與時間有關之資訊提供至處理器182的一或多個時序設備，諸如，時鐘。其他I/O設備187可包括顯示器（諸如，觸控螢幕顯示器）、音訊輸出裝置及鍵盤。
記憶體186可為經配置以儲存資料之任何技術上可行之類型的硬體單元。舉例而言，記憶體186可為硬碟驅動器、隨機存取記憶體(random access memory; RAM)模組、快閃記憶體單元，或經配置以儲存資料之不同硬體單元的組合。儲存於記憶體186內之軟體應用程式183包括可由處理器182執行以便執行與多腔室處理系統200相關聯之各種功能的程式碼。
經儲存資料185可包括與所需控制參數、系統配置資料、腔室效能與故障資料、製程資料、設備常數、歷史資料及其他有用資訊有關的任何類型之資訊。經儲存資料185可包括被輸送至多腔室處理部件（例如，腔室212、214、216、218、232、234、236及238）及/或自該等多腔室處理部件接收之資訊。軟體應用程式183可基於經儲存資料185產生控制信號。經儲存資料185可反映與多腔室處理系統200相關聯之各種資料檔案、設定及/或參數及/或多腔室處理系統200之所需功能。
如上所論述，已發現，在於真空處理腔室中執行原位清潔製程期間及在此之後，當含鋁腔室部件（例如，基板支撐件）維持在高溫（例如，＞480℃）下時，所形成之氟化鋁層自含鋁腔室部件的升華可減少腔室部件之壽命且污染真空腔室及在真空處理腔室中處理之晶圓。當部件之溫度增大至高於600℃之溫度時，所形成之氟化鋁材料自被加熱之（若干）腔室部件之升華所引起的有害影響呈指數增長。藉由使用本文所揭示之裝置及一或多種方法，可將所形成之氟化鋁材料的升華保持在低升華速率，諸如，等於氟化鋁層在低於480℃之溫度下之升華速率的速率。在一些實施例中，可藉由將腔室壓力維持在大於約5托（諸如大於約8托之壓力，諸如大於約10托）之壓力下來控制所形成之氟化鋁材料之升華。在另一實例中，將腔室壓力維持在約5托與約760托之間的壓力下，諸如，在約8托與約500托之間的壓力，或甚至在約10托與約100托之間的壓力。作為實例，圖3描繪出圖表，該圖表示出與範圍為自小於0.1托至10托之腔室壓力相比，氟化鋁自維持在高於600℃之溫度下之部件的升華速率。在圖3中，在y軸上以每秒計數顯示氟化鋁升華之速率，且在x軸上以托示出腔室壓力。如圖3中所示，氟化鋁在0.1托下之升華速率（描繪為條形A）大致為氟化鋁層在1.5托下之升華速率（描繪為條形B）的兩倍，且大於氟化鋁層在大於8托之壓力下之升華速率的50倍。隨著處理腔室中之壓力增大至4托、6托及8托，氟化鋁升華之速率繼續降低，如以柱條C、D及E所示。在高組成部分處理溫度下（諸如，維持在等於或大於攝氏600度之溫度下的含鋁部件），已發現大於8托（諸如，10托或更高）的腔室壓力，會達成可忽略或大體上偵測不到之材料升華速率。藉由在高腔室壓力（諸如，約10托）下執行高溫清潔製程，可有效地減少氟化鋁升華之量，從而導致處理腔室及其部件之更少手動清潔、處理期間減少基板污染，及改良腔室部件壽命。在清潔製程之一個實例中，將腔室壓力維持在大於約8托之壓力下。在一個實例中，將清潔製程壓力維持在約8托與約760托之間的壓力下，諸如，在約10托與約500托之間的壓力，或甚至在約15托與約100托之間的壓力。
圖4A描繪根據本揭示案之實施之方法400的流程圖，該方法400用於原位清潔真空腔室並準備該真空腔室以用於下一基板沉積製程。該真空腔室可為使用熱及/或電漿來增強製程之效能的任何合適之基板處理腔室，例如，化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)腔室或電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD)腔室。在一個實例中，真空腔室為RF供電之電漿處理腔室，該RF供電之電漿處理腔室具有至少氣體入口歧管、基板支撐件及真空泵系統。
圖4A示出清潔方法400A，該方法400A提供清潔來自真空腔室之沉積製程殘留物及清潔製程殘留物的清潔電漿。圖4亦圖示陳化操作400B，該等陳化操作400B提供藉由陳化層（例如，氧化矽層）來陳化或塗佈內部腔室部件中之一或多者（諸如，基板支撐件）以便準備並保護內部部件用於後續基板沉積步驟。圖4B描繪示出根據圖4A中所描繪之操作的腔室壓力對時間之圖表。
參考圖4A及圖4B兩者，可於在真空腔室內處理單個基板或批量基板之前及/或在其之後執行方法400。圖4A之方塊401及圖4B之線470表示在處理腔室內處理基板或批量基板（例如，≥2個基板），其中歷時經決定之時間週期且在經決定之處理壓力PP下處理基板。該等製程可包括（例如）在一或多個基板之表面上沉積材料層。在一個實例中，以高溫下之基板支撐件溫度來執行材料層沉積製程，諸如，大於攝氏600度之溫度，例如，為攝氏650度之溫度。儘管在圖式中圖示並在本文中描述了各種操作，但並不暗示關於該等操作之次序或介入操作之存在或不存在的限制。除非明確指出，否則描繪或描述為按順序之操作僅出於解釋之目的而不排除相應操作實際上（若並非全部，則至少部分地）以並發或重疊之方式執行。
在一個實施方式中，參考圖4A及圖4B，一旦基板已完成了方塊401（諸如，在壓力PP下之高溫處理步驟），基板便在時間T1處被傳送至電漿處理腔室之外。接著使用方法400之清潔方法400A來清潔並準備處理腔室之處理區域以供隨後在其中處理一或多個額外基板。清潔方法400A中所執行之（若干）準備製程改良了腔室效能，從而導致晶圓之間增大的沉積均勻性以及減少了手動腔室清潔之數目。
清潔方法400A在方塊402處藉由對電漿處理腔室加壓開始，如圖4B中描繪為線471。舉例而言，與較低溫度下之腔室壓力相比，將300mm電漿處理腔室加壓至目標壓力P1以最小化氟化鋁升華，其中P1大於約8托且小於大氣壓，諸如，約10托，如以上參考圖3所論述。控制處理區域中之壓力的製程在時間T1處開始且在時間T2處結束，且可視腔室大小而在約1秒至約12秒之間，例如，為約8秒。用以將處理腔室之處理區域中之壓力調整至壓力P1的時間可取決於電漿處理腔室之大小、用以維持處理區域中之壓力之泵的泵送速度、用以調整腔室壓力之氣體（例如，清潔氣體或惰性氣體）的流動速率設定及/或流經處理區域流至泵之殘留氣體的電導率。在方塊402處，以電漿引發氣體（諸如，氬氣、氮氣或氦氣等）填充電漿處理腔室，以將處理腔室加壓至目標壓力P1。可將基板支撐件溫度維持在600℃或更高，諸如，650℃。在一個實施方式中，可將基板支撐件維持在執行先前沉積製程之溫度下，諸如（例如）攝氏650度。在一個實施方式中，將基板支撐件溫度維持在攝氏650度歷時方法400之持續時間。將基板支撐件維持在固定溫度下歷時方法400之持續時間的益處在於，此將極大地減小清潔/材料沉積循環時間，因為不需要針對在真空處理腔室中所執行之每一基板製程及清潔製程循環（例如，處理操作方塊401至406）使基板支撐件溫度下降且接著回升。舉例而言，若在處理步驟中之一或多者期間將基板支撐件溫度降低至攝氏550度以降低氟化鋁升華速率，則溫度上升時間可時常長達15分鐘至30分鐘之間，以使基板支撐件溫度自處理溫度降低至清潔製程溫度（例如，650℃降至550℃）或使基板支撐件溫度自攝氏550度回升至例如攝氏650度之目標材料沉積基板支撐件溫度。
如圖4B中所示，與清潔方法400A相關聯之方塊404、406及408對應時間T2與T3之間的線472。在圖4A之方塊404處及圖4B之時間T2處，基板支撐件溫度維持在大於攝氏600度之高溫（諸如，攝氏650度之目標基板支撐件溫度），且電漿處理腔室維持在目標處理壓力P1下，諸如（例如），約10托或更大。在一個實例中，電漿引發氣體為氬氣。可使電漿引發氣體流至電漿處理腔室中達約1秒至約20秒，例如，對於300mm電漿處理腔室而言為約10秒，直至氣流穩定為止。可將在約0.56瓦特/cm2 與6瓦特/cm2 之間的電漿功率供應至電漿處理腔室以點燃電漿。
在圖4A之方塊406處及圖4B之線472處，在將腔室壓力維持在目標壓力P1（諸如，10托）以阻止氟化鋁升華的同時，經由氣體入口歧管將清潔氣體引入至電漿處理腔室。該清潔氣體可包括含氟氣體（例如，F2 、原子氟(F)及/或氟自由基(F*)）。清潔氣體可包括全氟化或氫氟烴化合物，例如，NF3 、CF4 、C2 F6 、CHF3 、C3 F8 、C4 F8 及SF6 。在一個例示性實施方式中，清潔氣體為NF3 。對於300mm電漿處理腔室而言，可以約150sccm至約800sccm之流動速率將清潔氣體引入至電漿處理腔室中，例如，約300sccm至約600sccm歷時1秒至約6秒或例如約3秒。預期可自遠端電漿系統將清潔氣體引入至電漿處理腔室中。
在圖4A之方塊408處，圖4B之線472處，且參考圖4C，調整氣體入口歧管電極484與電漿處理腔室480之基板支撐件電極482之間的電極間距（距離488），以控制或增強腔室清潔製程之有效性。在將腔室壓力維持在目標處理壓力P1（例如，10托），將基板支撐件溫度維持在高於攝氏600度之溫度（例如，攝氏650度）且使清潔氣體流至電漿處理腔室中的同時，調整氣體入口歧管電極484與電漿處理腔室480之基板支撐件電極482之間的電極間距（距離488），以控制或增強腔室清潔製程之有效性。舉例而言，在一個實施方式中，清潔製程包括兩階段製程。第一階段包括在氣體入口歧管電極484與基板支撐件電極482之間形成第一相對大的電極間距，以及藉由將選定之第一RF功率施加至安置於處理區域中之清潔氣體而在處理區域中形成電漿以便自電漿處理腔室之內部表面清潔基板處理殘留物（例如，沉積殘留物），該等內部表面包括氣體入口歧管電極484、基板支撐件電極482及腔室壁483的表面。第二階段包括在氣體入口歧管電極484與基板支撐件電極482之間形成跨越距離488之第二相對小的電極間距的同時，藉由將選定之第二RF功率施加至該等電極中之至少一者來維持已形成之電漿，以便進一步自電漿處理腔室之內部表面清潔掉清潔殘留物，該等內部表面包括氣體入口歧管電極484、基板支撐件電極482及腔室壁483的表面。
在一個實例中，跨越距離488之第一相對大的電極間距為約500密爾至約1000密爾，例如，對於300mm電漿處理腔室而言為約600密爾，且第一RF功率為約500瓦特至約750瓦特（功率密度約為2.7瓦特/cm2 至5.6瓦特/cm2 ）。可執行第一階段歷時約6秒至約120秒，例如，30秒。跨越距離488之第二相對小的電極間距為約100密爾至約400密爾，例如，約100密爾至約300密爾，且第二RF功率為約500瓦特至約750瓦特（功率密度約為2.7瓦特/cm2 至5.6瓦特/cm2 ）。可執行第二階段歷時約15秒至約180秒，例如，50秒。
參考圖4A及圖4B，在方塊410及線472處，在腔室清潔方法400A之後且在時間T3之前，啟動可選淨化操作以淨化來自電漿處理腔室之清潔氣體及清潔殘留物。已觀察到，若基板支撐件維持在高於攝氏480度之溫度（諸如，攝氏650度）下且腔室壓力低（例如，低於8托），則緊接在腔室清潔之後，在方塊406及408處之氟化清潔操作期間形成的氟化鋁層將自基板支撐件之表面蒸發並擴散至氣體入口歧管之被暴露表面。因此，在腔室壓力為8托或更大的同時啟動淨化操作傾向於在基板支撐件維持在大於攝氏600度之溫度下的同時防止蒸發之氟化鋁材料擴散至電漿處理腔室之其他入口歧管之表面。使淨化氣體在較高壓力下流動亦有助於最小化任何氟化鋁及其他非所期望之殘留物到達氣體入口歧管電極484之表面以及其他腔室部件之被暴露內部表面，且經由腔室排氣管導出氟化鋁及其他殘留物。
可藉由使淨化氣體經由氣體入口歧管流至電漿處理腔室中來執行淨化。淨化氣體可包括（例如）氮氣、氬氣、氖氣，或其他合適之惰性氣體，以及該等氣體之組合。在一個例示性實施方式中，淨化氣體為氬氣。在另一例示性實施方式中，淨化氣體為氬氣及氮氣。
在一些替代性實施方式中，淨化氣體可包括含矽氣體，諸如，矽烷。合適矽烷氣體可包括矽烷(SiH4 )及具有經驗式Six H(2x+2) 之高階矽烷，諸如，二矽烷(Si2 H6 )、三矽烷(Si3 H8 )及四矽烷(Si4 H10 )，或其他更高階矽烷，諸如，聚氯矽烷。已觀察到，藉由矽烷進行淨化在清除形成並沉積之氟化鋁(AlFx )殘留物以及存在於電漿處理腔室中之遊離氟自由基方面是有效的。預期，不使用矽烷，亦可使用與沉積殘留物（例如，氟）化學反應及/或藉由CVD或PECVD沉積的任何前驅物氣體來清除形成並沉積之氟化鋁(AlFx )殘留物。
在淨化期間，將電漿處理腔室內之壓力維持在約8托至約30托，諸如，約10托至約15托。可將基板支撐件之溫度維持在約攝氏600度或更高，例如，約攝氏650度。為了達成更高之腔室壓力，可藉由節流閥將淨化氣體引入至電漿處理腔室中達較長時間週期，該節流閥連接至排氣管，該排氣管連接至真空泵，該真空泵經調整以允許將污染物（例如，蒸發之沉積殘留物）泵離電漿處理腔室而同時維持所需的腔室壓力。在本文所論述之各種實例中，淨化時間可在約10秒至約90秒之間變化，例如，約15秒至約45秒。在一個例示性實施方式中，淨化時間為約20秒。
在一個實施例中，如圖4B之與管線472相關聯之插圖中所示，淨化方塊410可選地可包括重複的泵送/淨化循環，以進一步促進淨化腔室內之清潔氣體及清潔殘留物。舉例而言，10托之腔室壓力可迅速被抽空或減小至小於10托之腔室壓力（諸如，9托）歷時諸如4秒之時間週期，以清理腔室之清潔氣體及殘留物。接著迅速以惰性淨化氣體回填腔室，以使腔室壓力再次增大至約10托歷時諸如約4秒之時間週期。重複此泵送淨化操作多次，諸如，介於約1次與10次之間，諸如，約3次。每次重複泵送淨化操作時，殘留清潔氣體組分之濃度減小，直至清潔氣體組分及殘留物經由真空泵系統被泵送至電漿處理腔室之外為止。
可以約4000sccm至約30000sccm之流動速率將淨化氣體引入電漿處理腔室中，諸如，約8000sccm至約24000sccm，例如，對於300mm電漿處理腔室而言為約10000sccm至約20000sccm。若使用兩種淨化氣體，則第一淨化氣體（例如，氬氣）可以約8000sccm至約15000sccm（諸如，約13000sccm）之流動速率流動，且第二淨化氣體（例如，氮氣）可以約16000sccm至約24000sccm（例如，約20000sccm）之流動速率流動。應注意，如本揭示案中所述之處理條件是基於300mm處理腔室。
在一個實例中，以約13000sccm之流動速率及約10托之腔室壓力將包括氬氣之淨化氣體引入電漿處理腔室中。在另一實例中，以約10000sccm之流動速率及約10托之腔室壓力將包括氮氣之淨化氣體引入電漿處理腔室中。在又一實例中，在約10托之腔室壓力下，以約13000sccm之流動速率將包括氬氣之第一淨化氣體引入電漿處理腔室中，且以約20000sccm之流動速率將包括氮氣之第二淨化氣體引入電漿處理腔室中。
參考圖4A及圖4D，方法400之陳化操作400B包括方塊412及414以提供腔室陳化材料490，如圖4D中所示。在一個實例中，陳化操作400B提供腔室陳化材料490，該腔室陳化材料包括第一陳化層491（在方塊412處）及第二陳化層492（在方塊414處）。陳化材料490在腔室之內部表面（諸如，至少腔室壁483以及基板支撐件電極482之頂表面482A及側表面482B）上形成封蓋層或密封層。陳化材料490覆蓋或封蓋在淨化方塊410之後剩餘的任何微粒，並防止此些微粒在後續材料沉積操作期間沉積在基板上。陳化製程開始於圖4A之方塊412，對應於圖4B中在時間T3與時間T4之間延伸的線473。在方塊412處，在淨化了處理區域的處理氣體之後，且在基板支撐件溫度維持在高於約攝氏600度之溫度（諸如，約攝氏650度）的同時，腔室壓力在時間T3與時間T4之間的時間週期內自壓力P1被抽空至壓力P2，例如，自約10托至約5托。隨著腔室壓力降低且當壓力達到約8托時，啟動方塊412處之第一腔室陳化製程，以在腔室部件（諸如，基板支撐件電極482及/或腔室壁483）之被暴露內部表面上形成第一陳化層491。已發現，在高處理壓力（例如，＞8托）下一些已沉積之陳化膜（例如，TEOS或其他含矽之膜）的黏著可能是不當的，因而在一些實施例中，在腔室壓力已降至低於用以執行清潔方法400A之壓力的壓力後才開始陳化製程。因為基板支撐件溫度維持在高溫下（諸如，大於攝氏600度之溫度）且氟化鋁在高溫下升華，所以藉由在8托下啟動腔室陳化製程，高的腔室壓力防止了氟化鋁在腔室陳化操作400B之至少第一部分期間升華。在一個實例中，第一陳化層為梯度陳化層，其中該層是在腔室壓力在時間T3與時間T4之間的時間週期（例如，自約10秒至約40秒之時間週期）內自約10托減小至約5托的同時沉積，且其中腔室壓力是在約15秒至約30秒之時間週期（諸如，約20秒）內自8托減小至5托。
可藉由經由氣體入口歧管按順序地抑或呈氣體混合物將第一陳化氣體及第二陳化氣體引入電漿處理腔室中來執行方塊412處之第一腔室陳化製程。在一個實例中，第一陳化層491為氧化矽層，可藉由使含矽氣體與含氧前驅物氣體在電漿處理腔室中反應來沉積該氧化矽層。在一個實例中，藉由使矽烷氣體與分子氧反應來形成二氧化矽陳化層。在另一實例中，藉由使矽烷與一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、二氧化碳或任何其他合適之含氧前驅物氣體反應來形成二氧化矽陳化層。在另一實例中，第一陳化層491為非晶矽層，可藉由使含氫氣體與含矽氣體在電漿處理腔室中反應來沉積該非晶矽層。
當腔室壓力減小至壓力P2（例如，5托）時，可以約1:6至約1:20之比率及約8托與約10托之間的腔室壓力將含氫氣體及含矽氣體提供至電漿處理腔室中。在一個實例中，藉由使氫氣與矽烷反應來形成非晶矽陳化層。針對300mm電漿處理腔室，可以約3000sccm至約6000sccm（諸如，約5000sccm）之流動速率提供矽烷氣體，且可以約60sccm至約150sccm（諸如，約100sccm）之流動速率提供氫氣。可將約15毫瓦/cm2 至約250毫瓦/cm2 之RF功率提供給電漿處理腔室之氣體入口歧管。在各種實例中，可執行腔室陳化製程達自約3秒至約30秒（例如，約20秒）。處理時間可視第一陳化層之所需厚度而變化。
雖然本文中論述了矽烷，但預期亦可使用具有經驗式Six H(2x+2) 之高階矽烷，諸如，二矽烷(Si2 H6 )、三矽烷(Si3 H8 )及四矽烷(Si4 H10 )。
在方塊414處，及圖4B中時間T4與時間T5之間的對應線474處，在方塊412處之第一腔室陳化製程完成之後，可選地執行方塊414處之第二腔室陳化製程，以在第一陳化層491上沉積第二陳化層492，其中腔室壓力維持在壓力P2下（例如，自約3托至約7托，例如為5托），且基板支撐件溫度維持在高於攝氏600度之溫度下，例如，攝氏650度。第二陳化層492在第一陳化層491上提供額外封蓋層，以在形成於第一陳化層491上或第一陳化層491中之任何殘留物微粒之上形成密封件。可藉由經由氣體入口歧管按順序地抑或呈氣體混合物將第三陳化氣體及第四陳化氣體引入電漿處理腔室中來執行第二陳化層。在一個例示性實施方式中，第二陳化層為未經摻雜之矽酸鹽玻璃，可藉由使含矽氣體與含氧前驅物氣體在電漿處理腔室中反應來沉積該未經摻雜之矽酸鹽玻璃。在一個實例中，藉由使正矽酸乙酯(TEOS)與臭氧(O3 )反應來形成未經摻雜之矽酸鹽玻璃陳化層。預期，亦可採用諸如矽烷、TMCT或類似來源之額外矽源，及諸如O2 、H2 O、N2 O及類似來源之其他氧源以及其混合物。當使用TEOS作為含矽氣體時，可採用諸如氦氣或氮氣之載氣。O3 與TEOS之比率的範圍可為自約2:1至約16:1，諸如，約3:1至約6:1。
在第二陳化層之沉積期間，可以在約600mgm至約3500mgm（例如，約1200mgm至約1600mgm）之間的流動速度將TEOS引入300mm電漿處理腔室中。以在約2500sccm至約16000sccm（諸如，約5500sccm至約12000sccm）之間的流動速率引入O3 （氧氣在約5wt％至約16wt％之間）。可使用氦氣或氮氣作為以2600sccm至約12000sccm（諸如，約4500sccm至約8500sccm）之間的流動速率引入的載氣。在大多數情形下，至電漿處理腔室中之氣體的總流量可在約8000sccm至約3000sccm（諸如，約15000sccm至約22000sccm）之間變化。在各種實例中，可在時間T4與時間T4之間執行第二腔室陳化製程歷時約10秒至約220秒，例如，約30秒。處理時間可視第二陳化層之所需厚度而變化。
參考圖4A之方塊416及圖4B之線474，在圖4B之時間T5處，藉由淨化氣體來淨化電漿處理腔室以便自電漿處理腔室移除任何處理殘留物（例如，矽烷）且清理處理腔室之自陳化製程剩餘之任何殘留氣體以為下一處理操作做準備。可藉由使淨化氣體經由氣體入口歧管流至電漿處理腔室中來執行淨化。淨化氣體可包括（例如）氮氣、氬氣、氖氣，或其他合適之惰性氣體，以及該等氣體之組合。在一個例示性實施方式中，淨化氣體為氬氣。用於方塊416處之淨化的製程條件可等同於或類似於在淨化方塊410處所論述之製程條件，不同之處在於方塊416處之淨化時間可更短。舉例而言，淨化時間可在約2秒至約10秒（諸如，約3秒至約8秒）之間變化。在一個例示性實施方式中，淨化時間為約5秒。其後，經由真空泵系統將任何反應殘留物及/或非所期望之氣體泵送至電漿處理腔室之外。
在完成了方塊416之後，方法400可進行至下一處理操作，諸如方塊401，此處執行高溫材料沉積製程。或者，方法400可再次自方塊402開始至方塊416，且開始另一輪清潔方法400A及陳化操作400B。在一個實例中，在完成了方塊416處之淨化製程之後，可開始陳化操作400B，以便提供另一輪陳化層，以進一步防止氟化鋁升華並減少腔室微粒。預期，亦可週期性地執行本文所述之方法400。舉例而言，可在按順序地在一或多個基板上執行每一製程之後或在按順序地在基板上執行預定義數目之基板處理循環（例如，沉積製程）之後執行方法400。該預定義數目可介於1與6之間，例如，2至5，諸如，在已按順序地處理了3個基板之後。取決於腔室條件，可根據需要許多次地重複如方塊402至416處所述之製程中的任何者，直至達到所需腔室條件或標準全腔室清潔製程變得有必要為止。
參考圖4B，在時間T5處，一旦方塊416之淨化操作完成且方法400完成，同時基板支撐件溫度維持在高於攝氏600度（例如，在約攝氏650度下），則處理腔室之壓力再次升高，自壓力P2至壓力P1，如時間T5與時間T6之間的線475所示，例如，壓力自5托增大至10托。腔室壓力增大至10托防止了氟化鋁自腔室或腔室部件之表面區域升華，該等表面區域在陳化操作400B期間可能尚未接收到適當陳化。可能尚未接收到適當陳化之表面包括基板支撐件之側以及在基板支撐件之部分下側的表面。氟化鋁自此些表面之升華可導致氟化鋁累積在氣體入口歧管及腔室壁之表面上，從而導致微粒以及製程變數（諸如，溫度）之漂移。
在時間T6與時間T7之間的線476處，同時維持10托之腔室壓力及攝氏650度之基板支撐件溫度，基板可被傳送至處理腔室中並被傳送至基板支撐件上。在一個實例中，自基板傳送腔室將基板傳送至處理腔室中，其中該基板傳送腔室亦維持在約10托之壓力或另外等於處理腔室之壓力的壓力下。
在時間T7與時間T8之間的線477處，腔室壓力自P1（諸如，約10托）減小至經決定之基板處理壓力PP，以便為後續的材料沉積材料處理操作做準備。在腔室壓力為PP之線478及時間T8處，基板支撐件維持在大於約攝氏600度之溫度下，諸如，約攝氏650度，且用以在基板上沉積材料之沉積製程開始。
再次參考圖2，在常規腔室操作期間，由與控制器180內之I/O設備相關聯的感測器來監視腔室溫度、壓力及其他製程參數，以確保識別出製程參數之任何改變並採取校正動作來減輕任何製程參數故障之負面影響。由於氟化鋁在高處理溫度下升華的風險，在腔室操作（諸如，高溫腔室清潔製程）之不同階段期間監視並控制腔室及製程參數至關重要。圖5描繪用於在圖4A中所示之清潔及陳化方法400期間採取校正動作的方法500。舉例而言，參考圖5，在操作502處，在高溫及高壓腔室清潔期間，使用控制器180及I/O設備187（例如，壓力感測器及溫度感測器）來監視處理腔室。在操作504處，每當溫度、壓力、氣體流動速率或其他製程參數超出與每一製程參數相關聯之預定範圍時，藉由控制器180識別出腔室故障。工業上時常將製程參數設定稱作設備常數。在操作506處，若偵測到腔室故障，則使用儲存於記憶體186中之軟體應用程式183的控制器180啟動協定以最小化對腔室硬體之任何損壞。在一個實施例中，當在方法400內所執行之高溫製程中之一或多者期間識別出腔室故障時，由於氟化鋁在低於10托之壓力下的高升華速率，控制器180啟動校正動作以藉由諸如氮氣、氬氣、氖氣或其他惰性氣體或惰性氣體之組合的淨化氣體來填充腔室，以便達到指定壓力（諸如，大於約10托），從而防止在腔室部件中之一或多者上發現的先前形成之氟化鋁層升華。在一個實例中，將腔室壓力控制在約10托與約760托之間的壓力下，諸如，在約10托與約500托之間的壓力，或甚至在約15托與約100托之間的壓力。在一個實施例中，接著將腔室壓力維持在所需壓力（例如，約10托）下，直至基板支撐件及腔室溫度已達到氟化鋁不易升華之溫度（諸如，低於攝氏480度）為止。因此，由於控制器180所採取之動作，由於控制器180對故障之偵測以及在儲存於記憶體186中之軟體應用程式183中找到的指令，將使腔室處於安全狀態，在該安全狀態下可減少或防止對各種腔室部件之損壞以及在處理區域內產生之污染。在一個實例中，軟體應用程式183可包括命令，當由處理器執行該等命令時，該等命令將導致腔室與系統之其餘部分實體隔離（例如，關閉已打開之狹縫閥），基板支撐件之溫度降低至所需溫度，且藉由控制泵送系統及/或將氣體輸送至腔室之處理區域中而將腔室中之壓力控制至所需水平（例如，約10托）。
圖6示出當預測到故障時在腔室操作之不同階段期間（諸如，在高溫清潔及陳化製程期間）採取預防性校正動作的方法600。圖7示出圖表，在該圖表中，由線740表示之處理壓力隨時間T變化，且由線750表示之製程參數（諸如，基板支撐件溫度）隨時間T變化，且若決定由750表示之製程參數將很有可能達到受監視之製程參數的預設上限值LH，則採取校正動作以防止氟化鋁之升華。參考圖6及圖7兩者，在操作602處，在高溫及高壓腔室製程（其在此實例中包括清潔製程）期間，使用控制器180及I/O設備（例如，感測器，諸如用以監視腔室壓力的壓力感測器及用以監視基板支撐件及腔室之溫度的溫度感測器）來監視與處理系統有關之製程參數。在一個實例中，所需基板支撐件溫度以值L1（對於清潔製程而言為攝氏650度）開始，同時腔室壓力維持在為PP之目標腔室壓力下，諸如，10托。在圖6之操作604處，在腔室清潔及陳化製程期間，控制器180監視所有製程參數，並預測與受監視之製程參數相關聯的任何腔室故障。舉例而言，由圖7之線750表示的製程參數示出在使用溫度感測器監視溫度時對基板支撐件之溫度的追蹤。當使用溫度感測器監視基板支撐件之溫度時，軟體應用程式隨著時間追蹤溫度，且比較由來自溫度感測器之信號所提供的溫度與預定設備常數值LL及LH，其中值LL及LH表示基板支撐件針對處理條件的可接受操作溫度範圍。在當前實例中，值LL表示可接受之溫度範圍之低端處的限值，且值LH表示該溫度範圍之高端處的限值。軟體應用程式183比較基板支撐件之溫度與記憶體186內之已儲存資料185。在此實例中，該已儲存資料包括故障模型及基板支撐件溫度隨時間之趨勢，以及來自先前製程之故障。舉例而言，當基板支撐件溫度自值L1（例如，攝氏650度）在時間T0與時間TF之間的時間週期內增大至值LH（例如，攝氏652度）時，記憶體186中之軟體應用程式183內的演算法基於來自溫度感測器之即時溫度讀數以及對已儲存資料與限值之比較與分析來追蹤並預測故障。當演算法基於系統監視及已儲存之歷史資料決定故障即將發生時（諸如，故障將在圖7之時間TF處發生的預測），控制器啟動校正動作以將腔室置於安全狀態下。在一個實例中，軟體應用程式183可導致腔室與系統之其餘部分實體隔離（例如，關閉已打開之狹縫閥），基板支撐件之溫度降低至所需溫度，且藉由控制泵送系統及/或將氣體輸送至腔室之處理區域中而將腔室中之壓力控制至所需水平（例如，約10托）。在一個配置中，軟體應用程式183導致腔室使諸如氮氣、氬氣、氖氣或其他惰性氣體之淨化氣體以高速率流動，以控制腔室壓力及/或使腔室壓力維持在安全壓力PS下（參考圖6，操作606），諸如，大於10托之壓力。在一個實例中，安全腔室壓力為在約8托與約760托之間的壓力，諸如，在約10托與約500托之間的壓力，或甚至在約10托與約100托之間的壓力。在此實例中，腔室壓力控制將防止氟化鋁升華發生，直至可自時間TC控制基板支撐件溫度直至其回到可接收溫度範圍內為止，以允許腔室製程繼續進行。在一個實例中，在基板之處理期間監視製程參數，且將該製程參數與基板處理腔室之記憶體中的已儲存值進行比較。基於製程參數與已儲存值之該比較來預測腔室故障，且藉由氣體回填基板處理腔室以將基板處理腔室維持在高於8托之壓力下。在一些實施例中，當基於製程參數與已儲存值之比較來預測腔室故障時，藉由氣體回填基板處理腔室以將基板處理腔室維持在高於8托之壓力下。在一個實例中，將腔室壓力維持在約8托與約760托之間的壓力下，諸如，在約10托與約500托之間的壓力，或甚至在約10托與約100托之間的壓力。
在一些實施例中，藉由處理器在一個以上的基板處理循環內監視處理腔室中所使用之處理參數中之一或多個的趨勢分析，且因此可隨時間偵測到製程參數中之一或多者的漂移並防止該漂移在基板之處理期間及/或清潔製程期間引起故障。處理器及軟體應用程式因此可執行各種資料分析技術，以決定處理變數中之一或多者的趨勢及/或改變，以便偵測當前故障或將很有可能在將來某一時間發生的故障。
除了上述方法以外，本揭示案之益處將亦包括將基板支撐件溫度維持在沉積製程溫度下，同時以較高壓力及較高流動速率來淨化真空腔室，以防止氟化鋁蒸發到達氣體入口歧管及/或真空腔室之其他腔室部件的被暴露內部表面。淨化氣體在較高壓力下之流動有助於自處理腔室之其他入口歧管移除氟化鋁及其他非所期望之殘留物。在使用矽烷淨化真空腔室之情形下，經由氣體入口歧管提供矽烷氣體，以使得當基板支撐件之溫度達到攝氏600度或以上時，此將在基板支撐件上沉積薄的非晶矽層。矽烷亦用以清除存在於真空腔室中之任何遊離氟。所形成之非晶矽層防止氟化鋁升華且防止其到達氣體入口歧管。已觀察到，在1000個基板之處理之後，在氣體入口歧管上僅沉積了0.2μm至0.3μm厚度之氟化鋁。因此，藉由添加此製程，基板支撐件、氣體入口歧管及/或腔室部件之壽命得以延長。避免了真空腔室中之製程速率漂移或晶圓溫度漂移（歸因於氣體入口歧管發射率由於氟化鋁累積而改變），且總體腔室穩定性得以改良。
雖然前文針對本揭示案之實施例，但可在不脫離本揭示案之基本範疇的情況下設計本揭示案之其他及另外實施例。
90‧‧‧基板 102‧‧‧基板支撐件 103‧‧‧腔室壁 104‧‧‧氣體入口歧管 106‧‧‧氟化鋁層 110‧‧‧氟化鋁層 112‧‧‧表面 113‧‧‧微粒 115‧‧‧基板 180‧‧‧控制器 182‧‧‧處理器 183‧‧‧相關聯之軟體應用程式 184‧‧‧支援電路 185‧‧‧經儲存資料 186‧‧‧記憶體 187‧‧‧I/O設備 200‧‧‧說明性之多腔室處理系統 202‧‧‧裝載閘腔室 204‧‧‧裝載閘腔室 210‧‧‧第一機器人 212‧‧‧腔室 214‧‧‧腔室 216‧‧‧腔室 218‧‧‧腔室 222‧‧‧腔室 224‧‧‧腔室 230‧‧‧第二機器人 232‧‧‧腔室 234‧‧‧腔室 236‧‧‧腔室 238‧‧‧腔室 400‧‧‧方法 400A‧‧‧清潔方法 400B‧‧‧陳化操作 401‧‧‧方塊 402‧‧‧方塊 404‧‧‧方塊 406‧‧‧方塊 408‧‧‧方塊 410‧‧‧方塊 412‧‧‧方塊 414‧‧‧方塊 416‧‧‧方塊 419‧‧‧方塊 470‧‧‧線 471‧‧‧線 472‧‧‧線 473‧‧‧線 474‧‧‧線 475‧‧‧線 476‧‧‧線 477‧‧‧線 478‧‧‧線 480‧‧‧電漿處理腔室 482‧‧‧基板支撐件電極 482A‧‧‧頂表面 482B‧‧‧側表面 483‧‧‧腔室壁 484‧‧‧氣體入口歧管電極 488‧‧‧距離 490‧‧‧腔室陳化材料 491‧‧‧第一陳化層 492‧‧‧第二陳化層 500‧‧‧方法 502‧‧‧操作 504‧‧‧操作 506‧‧‧操作 600‧‧‧方法 602‧‧‧操作 604‧‧‧操作 606‧‧‧操作 740‧‧‧線 750‧‧‧線
藉由參考在隨附圖式中所描繪的本揭示案之說明性實施例，可理解以上簡要概述並在以下更詳細地論述的本揭示案之實施例。然而，應注意，隨附圖式僅圖示本揭示案之典型實施例，且因此不應視為對本揭示案之範疇的限制，因為本揭示案可允許其他同等有效之實施例。
圖1A描繪經歷NF3 清潔製程之腔室部件的側視示意圖。
圖1B描繪來自腔室部件之氟化鋁升華的側視示意圖。
圖1C描繪在腔室製程期間之氟化鋁剝落的側視示意圖。
圖2為可經調適以執行如本文所揭示之腔室清潔及陳化方法的說明性多腔室處理系統200之示意性俯視圖。
圖3為根據本文所揭示之一或多個實施例的的圖表，該圖表圖示作為腔室壓力之函數之氟化鋁升華速率的比較。
圖4A為按照如本文所揭示之一個實施例的圖示原位清潔製程及腔室陳化製程的流程圖。
圖4B包括根據圖4A中所描繪之方法的圖表，該圖表圖示作為時間之函數的腔室壓力之變化的實例。
圖4C描繪根據如本文所揭示之一個實施例的經歷腔室清潔製程之腔室部件的側視示意圖。
圖4D描繪根據如本文所揭示之一個實施例的經歷腔室陳化製程之腔室部件的側視示意圖。
圖5描繪按照如本文所揭示之一個實施例的用於在偵測到腔室故障之後保護腔室部件免受氟化鋁升華的方法之流程圖。
圖6描繪按照如本文所揭示之一個實施例的用於在預先偵測到腔室故障之後保護腔室部件免受氟化鋁升華的方法之流程圖。
圖7描繪根據圖6中所描繪之方法的腔室壓力與時間之圖表。
為了便於理解，在可能的情況下，已使用相同元件符號來表示諸圖中所共有之相同組件。諸圖並未按比例繪製，且可為了清楚起見而簡化。預期一個實施例之組件及特徵可有利地併入其他實施例中而無須贅述。
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400‧‧‧方法
400A‧‧‧清潔方法
400B‧‧‧陳化操作
401‧‧‧方塊
402‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
406‧‧‧方塊
408‧‧‧方塊
410‧‧‧方塊
412‧‧‧方塊
414‧‧‧方塊
416‧‧‧方塊

Claims (20)

  1. 一種在一基板處理腔室中處理一基板之方法，包括以下步驟： 在該基板處理腔室之一處理區域內執行一第一製程，其中將安置在該處理區域內之一基板支撐件維持在高於攝氏600度之一第一製程溫度下；在該基板處理腔室內執行一原位腔室清潔製程，其中該原位腔室清潔製程包括：將該基板支撐件溫度維持在高於攝氏600度之一清潔製程溫度下；控制該處理區域至高於8托之一壓力下；以及使用一清潔氣體執行一腔室清潔製程，其中該清潔氣體與安置於一腔室部件之一表面上的殘留物反應以自其中移除該殘留物，該腔室部件是安置在該基板處理腔室內；淨化該基板處理腔室而同時將該基板支撐件維持在高於攝氏600度之一淨化製程溫度下。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該第一製程溫度、該清潔製程溫度及該淨化製程溫度各自被維持在攝氏650度或更大之一溫度下。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該清潔製程溫度及該第一製程溫度為同一溫度。
  4. 如請求項1所述之方法，其中在該原位腔室清潔製程期間該處理區域被控制至為10托或更大之一壓力下。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該處理區域被控制至高於8托之一壓力歷時該原位腔室清潔製程之持續時間。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該清潔氣體包括氟，且該基板支撐件包括鋁。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該清潔製程進一步包括以下步驟：在該處理腔室內形成一電漿。
  8. 一種控制一基板處理腔室之方法，包括以下步驟： 將安置於一基板處理腔室之一處理區域內的一基板支撐件維持在高於攝氏600度之一第一製程溫度下；監視該基板處理腔室之一製程參數；比較該製程參數與儲存在該基板處理腔室之一記憶體中的一值；基於該製程參數與儲存在記憶體中之該值的該比較決定一腔室故障很有可能在將來發生；以及在決定該腔室故障很有可能發生之後且在決定該基板支撐件維持在高於600度之一溫度下之後，將該基板處理腔室內之一壓力調整為高於8托之一壓力。
  9. 如請求項8所述之方法，其中該基板支撐件包括鋁。
  10. 如請求項8所述之方法，進一步包括以下步驟：在該基板處理腔室內執行一原位腔室清潔製程。
  11. 如請求項10所述之方法，其中在該原位腔室清潔製程期間該處理區域被控制至為10托或更大之一壓力下。
  12. 如請求項10所述之方法，其中該處理區域被控制至高於8托之一壓力下歷時該原位腔室清潔製程之持續時間。
  13. 如請求項10所述之方法，其中該原位腔室清潔製程使用包括氟之一清潔氣體。
  14. 如請求項10所述之方法，其中該原位腔室清潔製程進一步包括以下步驟：在該處理腔室內形成一電漿。
  15. 一種用於處理一基板處理腔室之方法，包括以下步驟： 藉由維持在高於攝氏600度之一溫度下的一基板支撐件在該基板處理腔室內執行一第一製程；監視該基板處理腔室之一製程參數；比較該製程參數與儲存在該基板處理腔室之一記憶體中的一值；以及當偵測到一腔室故障時，將該基板處理腔室內之一壓力調整至高於8托之一壓力，其中該腔室故障是藉由比較該製程參數與儲存在記憶體中之該值而被偵測到。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該基板支撐件維持在攝氏650度或更大之一溫度下，且其中該基板支撐件包括鋁。
  17. 如請求項15所述之方法，進一步包括以下步驟：在該基板處理腔室內執行一原位腔室清潔製程。
  18. 如請求項17所述之方法，其中在該原位腔室清潔製程期間該處理區域被控制至為10托或更大之一壓力。
  19. 如請求項17所述之方法，其中該處理區域被控制至高於8托之一壓力下歷時該原位腔室清潔製程之持續時間。
  20. 如請求項17所述之方法，其中該原位腔室清潔製程進一步包括以下步驟：使用包括氟之一清潔氣體在該處理腔室內形成一電漿，且其中該基板支撐件包括鋁。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI770943B (zh) * 2020-04-24 2022-07-11 美商應用材料股份有限公司 減少基板上污染分子沉積的裝置、帶電粒子束系統和方法
TWI831046B (zh) * 2020-09-08 2024-02-01 南韓商優吉尼科技股份有限公司 基板處理設備及用於基板處理設備的操作方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11924903B2 (en) * 2020-10-06 2024-03-05 Saudi Arabian Oil Company Prevention of collateral process safety risks utilizing highly reliable communication through cloud IoT
US11955318B2 (en) * 2021-03-12 2024-04-09 Applied Materials, Inc. Ash rate recovery method in plasma strip chamber
US11837448B2 (en) 2021-04-27 2023-12-05 Applied Materials, Inc. High-temperature chamber and chamber component cleaning and maintenance method and apparatus
US11772137B2 (en) * 2021-07-23 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Reactive cleaning of substrate support

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040035280A (ko) * 2002-10-19 2004-04-29 주성엔지니어링(주) 증착 챔버의 인시튜 세정방법
KR100505065B1 (ko) * 2002-12-26 2005-07-29 삼성전자주식회사 증착 챔버 세정 방법 및 인시튜 세정이 가능한 증착 장치
CN101903563A (zh) * 2007-12-20 2010-12-01 硅绝缘体技术有限公司 用于大规模制造半导体材料的原位反应室清洁处理方法
KR20130105308A (ko) * 2010-08-25 2013-09-25 린데 악티엔게젤샤프트 불소 분자의 동일반응계내 활성화를 이용한 증착 챔버 세정 방법
US10002745B2 (en) * 2016-05-03 2018-06-19 Applied Materials, Inc. Plasma treatment process for in-situ chamber cleaning efficiency enhancement in plasma processing chamber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI770943B (zh) * 2020-04-24 2022-07-11 美商應用材料股份有限公司 減少基板上污染分子沉積的裝置、帶電粒子束系統和方法
TWI831046B (zh) * 2020-09-08 2024-02-01 南韓商優吉尼科技股份有限公司 基板處理設備及用於基板處理設備的操作方法

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