TW202143799A - 具外部電漿源之半導體製程設備及其外部電漿源 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種具外部清潔用電漿源之半導體製程設備及其外部電漿源，該外部電漿源係包含一電漿源產生裝置、一射頻電源供應裝置及一切換裝置；其中該切換裝置係連接於射頻電源供應裝置與該電漿電源產生裝置之間，以決定該射頻電源供應裝置產生的射頻電源輸出至該電漿電源產生裝置或該半導體製程設備；由於該外部電漿源與該半導體製程設備使用相同頻率的射頻電源，故能有效減少外部電漿源設置的空間，加上電漿源產生裝置未內建射頻電源供應裝置，有效減少設置於半導體製程設備上所佔的空間，有助於安裝及後續檢修作業。

Description

具外部電漿源之半導體製程設備及其外部電漿源
本發明係關於一種遠端電漿源設備，尤指一種具外部電漿源之半導體製程設備及其外部電漿源。
半導體設備廠的半導體製程設備，例如PECVD電漿處理設備，使用二組射頻電源供應器，於其中反應腔室內產生電漿對晶圓進行半導體製程，而在製程結束後需要對反應腔室加以清洗，為了加強清潔效率，會額外裝設一遠端電漿源設備。
如圖4所示，該遠端電漿源設備70係被應用在半導體製程設備50提供清潔其反應腔室51的電漿源，加速反應腔室的清潔效果。一般來說，該遠端電漿源設備70會裝設在半導體製程設備50的上方，方便輸出清潔用電漿源至該些反應腔室51；然而，由於該遠端電漿源設備70內設有一射頻電源電路71、一匹配網路71及一電漿室73，該射頻電源電路71專屬提供該電漿室73用的射頻電源，一般為400Hz低頻的射頻電源，該電漿室73內通入氣體後即解離產生電漿源，該電漿源即對該半導體製程設備50的反應腔室51進行清潔。
依據實際維修經驗，該遠端電漿源設備70經常維修部分是匹配網路72用元件，因為遠端電漿源設備70體積大且重量重，當檢修人員於更換匹配網路72用元件時，須費力拆裝該遠端電漿源設備70，造成檢修成本及費時費工，故而有必要進一步改良之。
有鑑於上述既有整機式遠端電漿源設備的缺點，本發明主要發明目的係提供一種具外部清潔用電漿源之半導體製程設備。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該具外部清潔用電漿源之半導體製程設備包含有： 一設備本體，係包含一反應腔室、一第一電極及一第二電極； 一第一射頻電源供應器，係電性連接至該第一電極；以及 一外部電漿源，係包含： 一電漿源產生裝置，係設置在該設備本體上方，並包含： 一第一外殼，係包含有一第一射頻電源輸入埠、一交流電源輸入埠、一進氣口及一電漿釋放口；其中該電漿釋放口係與該反應腔室連通； 一電漿室，係設置在該第一外殼內，並與該進氣口及該電漿釋放口連通；以及 一匹配網路，係設置在該第一外殼內，與該第一射頻電源輸入埠及該交流電源輸入埠電性連接，並與該電漿室耦接； 一切換器，係包含有一第二射頻電源輸入埠、一第一切換埠及一第二切換埠；其中該第一切換埠係電性連接至該電漿源產生裝置的第一射頻電源輸入埠，該第二切換埠係電性連接至該設備本體的第二電極；以及 一第二射頻電源供應裝置，係包含有： 一第二外殼，係包含有一射頻電源輸出埠，該射頻電源輸出埠係電性連接至該切換器的第二射頻電源輸入埠；以及 一射頻電源電路，係設置於該第二外殼內，並電性連接至該射頻電源輸出埠。
由上述說明可知，本發明半導體製程設備係設置一外部電漿源，該外部電漿源係包含一電漿源產生裝置、一第二射頻電源供應裝置及一切換器，該第二射頻電源供應裝置係透過該切換器電性連接至該電漿源產生器與該設備本體，由該切換器決定該第二射頻電源供應裝置產生的射頻電源輸出至該電漿源產生器或該設備本體；如此，該電漿源產生裝置不必內建射頻電源電路，有效減少外部電漿源設置於半導體製程設備上所佔的空間，以利後續檢修作業；再者，由於該外部電漿源的第二射頻電源供應裝置可透過切換器提供射頻電源予該設備本體，本發明的半導體製程設備可省卻使用一台射頻電源供應器。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該外部電漿源包含有： 一電漿源產生裝置，係包含： 一第一外殼，係包含有一第一射頻電源輸入埠、一交流電源輸入埠、一進氣口及一電漿釋放口； 一電漿室，係設置在該第一外殼內，並與該進氣口及該電漿釋放口連通；以及 一匹配網路，係設置在該第一外殼內，與該第一射頻電源輸入埠及該交流電源輸入埠電性連接，並與該電漿室耦接； 一切換器，係包含有一第二射頻電源輸入埠、一第一切換埠及一第二切換埠；其中該第一切換埠係電性連接至該電漿源產生裝置的第一射頻電源輸入埠；以及 一射頻電源供應裝置，係包含有： 一第二外殼，係包含有一射頻電源輸出埠，該射頻電源輸出埠係電性連接至該切換器的第二射頻電源輸入埠；以及 一射頻電源電路，係設置於該第二外殼內，並電性連接至該射頻電源輸出埠。
由上述說明可知，本發明外部電漿源係包含一電漿源產生裝置、一射頻電源供應裝置及一切換器，該射頻電源供應裝置係透過該切換器電性連接至該電漿源產生器與該設備本體，由該切換器決定該射頻電源供應裝置產生的射頻電源輸出至該電漿源產生器或該設備本體；如此，該電漿源產生裝置不必內建射頻電源電路，有效減少外部電漿源設置於半導體製程設備上所佔的空間及重量，以利後續檢修作業。
本發明係針對使用外部電漿源進行反應腔體清潔之半導體製程設備的改良，使其檢修作業更加簡便也減低設備配置成本。以下謹以實施例及圖式詳加說明本發明技術內容。
首先請參閱圖1所示，本發明具外部清潔用電漿源之半導體製程設備的一實施例，其包含有一設備本體50、一第一射頻電源供應器52及一外部電漿源1；其中該設備本體50係包含一反應腔室51、一第一電極511及第二電極512，其中該第一射頻電源供應器52係電性連接至該第一電極511。
請配合參閱圖2所示，上述外部電漿源係包含有：一電漿源產生裝置10、一射頻電源供應裝置30及一切換器40；其中該切換器40係連接於該設備本體50、該電漿源產生裝置10與該射頻電源供應裝置20之間。
上述該電漿源產生裝置10係設置在該設備本體50上方，並包含有一第一外殼11、一電漿室12及一匹配網路20；其中該第一外殼11係包含有一第一射頻電源輸入埠111、一第一交流電源輸入埠112、一進氣口113及一電漿釋放口114；其中該電漿釋放口14係與該設備本體50的反應腔室51連通。該電漿室12係設置在該第一外殼11內，並與該進氣口113及該電漿釋放口114連通；其中該進氣口113係連接至一外部摻雜用氣體GAS，該摻雜用氣體係包含NF3 ，將用以解離產生電漿的摻雜用氣體通入該電漿室12。該匹配網路20則設置在該第一外殼11內，與該第一射頻電源輸入埠111及該第一交流電源輸入埠112電性連接，並與該電漿室12耦接。
於本實施例，該第一外殼11的第一交流電源輸入埠112係連接至交流電源AC，；同時，該匹配網路20會透過該第一射頻電源輸入埠111與該切換器40取得來自該第二射頻電源供應裝置30的射頻電源，會將該第二射頻電源供應裝置30、切換器40的輸出阻抗與該電漿室12的阻抗予以匹配後，將射頻電源輸出至該電漿室12，使該電漿室12內氣體開始解離產生電漿源，該電漿源即自該電漿室12被導引至該電漿釋放口114，進入該設備本體50的反應腔室51內。
請參閱圖3所示，上述匹配網路20係包含一匹配網路單元21及一電源電路22；於本實施例，該匹配網路單元21係由多個固定阻抗元件211、212構成。於本實施例，該匹配網21係為一L形網路，該些固定阻抗元件211、212係為電感器L及電容器CL、CT。該電源電路22係電連接至該第一交流電源輸入埠112，將交流電源AC轉換為直流電源，作為該匹配網路單元21的工作電源用。
上述切換器40包含有一第二射頻電源輸入埠41、一第一切換埠42及一第二切換埠43；其中該第一切換埠42係電性連接至該電漿源產生裝置10的第一射頻電源輸入埠111，而第二切換埠43則電性連接至該設備本體50的第二電極512。於本實施例，該第二切換埠42係透過一阻抗匹配器53電性連接至該設備本體50的第二電極512。
上述第二射頻電源供應裝置30係包含有一第二外殼31及一射頻電源電路32；其中該第二外殼31包含有一射頻電源輸出埠311及一第二交流電源輸入埠312，而該射頻電源電路32則設置於該第二外殼31內，並電性連接至該射頻電源輸出埠311及該第二交流電源輸入埠312，透過該第二交流電源輸入埠312連接至該交流電源AC，以將交流電源AC轉換為射頻電源後自該射頻電源輸出埠311輸出，該射頻電源輸出埠係電性連接至該切換器40的第二射頻電源輸入埠41，由該切換器40決定將射頻電源輸出至該電漿源產生裝置10的第一射頻電源輸入埠111，或該設備本體50的第二電極512。於本實施例，該射頻電源電路32所產生的射頻電源係為一高頻的變頻射頻電源，其頻率為13.56MHz(±10％)，讓該電漿源產生裝置10及該設備本體50共用相同射頻電源，對電漿源產生裝置10來說，以高頻的射頻電源產生的電漿源能量更高，提升電漿對一半導體製程設備50的反應腔室51的清潔效果。
綜上所述，本發明外部電漿源的電漿源產生裝置不內建射頻電源電路，而是透過該切換器連接至該第二射頻電源供應裝置，故當設置於半導體製程設備上，能有效減縮其所佔的空間及重量，以利後續檢修作業。再者，由於該外部電漿源的第二射頻電源供應裝置可透過切換器提供射頻電源予該設備本體，本發明的半導體製程設備可省卻使用一台射頻電源供應器。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
1:外部電漿源 10:電漿源產生裝置 11:第一外殼 111:第一射頻電源輸入埠 112:第一交流電源輸入埠 113:進氣口 114:電漿釋放口 12:電漿室 20:匹配網路 21:匹配網路單元 211:固定阻抗元件 212:可變阻抗元件 213:致動器 22:電源電路 30:第二射頻電源供應裝置 31:第二外殼 311:射頻電源輸出埠 312:第二交流電源輸入埠 32:射頻電源電路 40:切換器 41:第二射頻電源輸入埠 42:第一切換埠 43:第二切換埠 50:設備本體 51:反應腔室 511:第一電極 512:第二電極 52:第一射頻電源供應器 53:阻抗匹配器 70:遠端電漿設備
圖1：本發明具外部清潔用電漿源之半導體製程設備裝設的一結構示意圖。 圖2：本發明具外部電漿源的一結構示意圖。 圖3：本發明匹配網路的一電路圖。 圖4：既有遠端電漿源設備裝設於一半導體製程設備的一結構示意圖。
1:外部電漿源
10:電漿源產生裝置
111:第一射頻電源輸入埠
114:電漿釋放口
30:第二射頻電源供應裝置
311:射頻電源輸出埠
312:第二交流電源輸入埠
40:切換器
41:第二射頻電源輸入埠
42:第一切換埠
43:第二切換埠
50:設備本體
51:反應腔室
511:第一電極
512:第二電極
52:第一射頻電源供應器
53:阻抗匹配器

Claims (10)

  1. 一種具外部清潔用電漿源之半導體製程設備，包括： 一設備本體，係包含一反應腔室、一第一電極及一第二電極； 一第一射頻電源供應器，係電性連接至該第一電極；以及 一外部電漿源，係包含： 一電漿源產生裝置，係設置在該設備本體上方，並包含： 一第一外殼，係包含有一第一射頻電源輸入埠、一第一交流電源輸入埠、一進氣口及一電漿釋放口；其中該電漿釋放口係與該反應腔室連通； 一電漿室，係設置在該第一外殼內，並與該進氣口及該電漿釋放口連通；以及 一匹配網路，係設置在該第一外殼內，與該第一射頻電源輸入埠及該第一交流電源輸入埠電性連接，並與該電漿室耦接； 一切換器，係包含有一第二射頻電源輸入埠、一第一切換埠及一第二切換埠；其中該第一切換埠係電性連接至該電漿源產生裝置的第一射頻電源輸入埠，該第二切換埠係電性連接至該設備本體的第二電極；以及 一第二射頻電源供應裝置，係包含有： 一第二外殼，係包含有一射頻電源輸出埠，該射頻電源輸出埠係電性連接至該切換器的第二射頻電源輸入埠；以及 一射頻電源電路，係設置於該第二外殼內，並電性連接至該射頻電源輸出埠。
  2. 如請求項1所述之具外部清潔用電漿源之半導體製程設備，其中： 該匹配網路的交流電源輸入埠係連接至一交流電源；以及 該切換器的第二切換埠係透過一阻抗匹配器電性連接至該設備本體的第一電極。
  3. 如請求項1或2所述之具外部清潔用電漿源之半導體製程設備，其中： 該第二外殼係包含有一第二交流電源輸入埠，以電性連接至該交流電源；以及 該射頻電源電路係電性連接至該第二交流電源輸入埠。
  4. 如請求項3所述之具外部清潔用電漿源之半導體製程設備，其中該射頻電源電路係產生一高頻的變頻射頻電源。
  5. 如請求項4所述之具外部清潔用電漿源之半導體製程設備，其中該射頻電源的頻率為13.56MHz±10％。
  6. 如請求項1或2所述之具外部清潔用電漿源之半導體製程設備，其中該匹配網路係包含： 一電源電路，係透過該第一交流電源輸入埠連接至該交流電源，將該交流電源轉換為直流電源； 一匹配網路單元，係連接至該電源電路，取得該直流電源，並包含多個固定阻抗元件。
  7. 如請求項6所述之具外部清潔用電漿源之半導體製程設備，其中：該些固定阻抗元件係電感器及電容器。
  8. 一種半導體製程設備用的外部電漿源，包括： 一電漿源產生裝置，係包含： 一第一外殼，係包含有一第一射頻電源輸入埠、一交流電源輸入埠、一進氣口及一電漿釋放口； 一電漿室，係設置在該第一外殼內，並與該進氣口及該電漿釋放口連通；以及 一匹配網路，係設置在該第一外殼內，與該第一射頻電源輸入埠及該交流電源輸入埠電性連接，並與該電漿室耦接； 一切換器，係包含有一第二射頻電源輸入埠、一第一切換埠及一第二切換埠；其中該第一切換埠係電性連接至該電漿源產生裝置的第一射頻電源輸入埠；以及 一射頻電源供應裝置，係包含有： 一第二外殼，係包含有一射頻電源輸出埠，該射頻電源輸出埠係電性連接至該切換器的第二射頻電源輸入埠；以及 一射頻電源電路，係設置於該第二外殼內，並電性連接至該射頻電源輸出埠。
  9. 如請求項8所述之外部電漿源，其中該射頻電源電路係產生一高頻的變頻射頻電源。
  10. 如請求項9所述之外部電漿源，其中該射頻電源的頻率為13.56MHz±10％。
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