TW202309982A - 用於半導體製造的組件 - Google Patents

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Abstract

一種用於清潔半導體製造設備中的晶圓的裝置，包含噴頭及可調式分配器組件。將噴頭設置在清潔腔室之內的晶圓台之上並配置成通過噴頭向晶圓的清潔表面噴射清潔材料。將可調式分配器組件設置在可供清潔材料流經通過的噴頭之內。可調式分配器組件包含基部片材及複數個控制片材。基部片材包含基部開口，且複數個控制片材包含控制開口並配置成與基部片材可滑動地配合以提供選擇性可調式開口。

Description

氣體噴頭組件和維護用於半導體製造的組件的方法
無。
在半導體製造製程中，製造的均勻性為改善所產生元件的產量良率及可靠性的關鍵因素。特別地，在使用噴頭將氣體引入至腔室中的氣相製程或電漿製程中，保持或改善氣體的均勻性為改善製程均勻性的關鍵因素之一個。
無。
以下揭露內容提供許多不同實施例或實例，用於實施提供的標的的不同特徵。以下描述組件及配置的具體實例以簡化本揭露內容。當然，此等僅為實例，且並不意欲為限制性。舉例而言，在接下來的描述中，第一特徵在第二特徵上方或上的形成可包括第一與第二特徵直接接觸地形成的實施例，且亦可包括額外特徵可形成於第一與第二特徵之間使得第一與第二特徵可不直接接觸的實施例。此外，在各種實例中，本揭露內容可重複參考數字及/或字母。此重複係為了簡單且清晰的目的，且自身並不規定論述的各種實施例及/或組態之間的關係。
另外，為了易於描述，諸如「在……之下（beneath）」、「在……下方（below）」、「下部（lower）」、「在……上方（above）」及「上部（upper）」及類似者的空間相對術語可在本文中用以描述如在圖中圖示的一個元件或特徵與另一元件或特徵的關係。除了圖中描繪的定向之外，該些空間相對術語意欲亦涵蓋在使用或操作中的元件的不同定向。可將設備以其他方式定向（旋轉90度或以其他定向），且同樣地可將本文中使用的空間相對描述詞相應地作出解釋。
本揭露內容是關於可調式的噴頭組件，其被設計用於改善蝕刻或沉積設備的製程(例如，蝕刻或沉積)均勻性。在一些實施例中，將此設備用於金屬表面的預清潔製程，如，銅或銅合金表面，以在形成後續導電層之前去除聚合物殘留物並減少金屬氧化沉積物，諸如氧化銅。
第1圖示意性地例示根據揭露內容的實施例，為用於半導體晶圓製造製程的預清潔系統900及噴頭950。如第1圖中所圖示，預清潔系統900包含將預清潔材料920傳送至遠程電漿源930的流動入口910。在一些實施例中，預清潔材料920包含氦氣、H2O、氬氣、及氫氣中的至少一種。在一些實施例中，將在其上形成導電圖案(例如，Cu佈線圖案)的基板999放置在基座970上，並將藉由遠程電漿源930活化的活化的預清潔材料920(自由基)通過噴頭950進入至腔室960中。
在一些實施例中，預清潔系統900的活化的遠程電漿源930提供氫離子/自由基。預清潔系統900進一步包含施加管935及離子過濾器940。將預清潔系統900的施加管935連接在遠程電漿源930與清潔腔室960之間。將預清潔系統900的離子過濾器940設置在施加管935上並位於遠程電漿源930與清潔腔室960之間，被使用於過濾施加管935中的離子。
在一些實施例中，生成電漿且電漿存在於遠程電漿源930之內，生成的電漿不進入至清潔腔室960中，但是藉由遠程電漿源930生成反應性氫自由基H*，且反應性氫自由基H*通過施加管935，經由鋁蓋945，進入至清潔腔室960中。在一些實施例中，僅自由基(即，氫自由基H*)，進入至清潔腔室960中，而電漿則不進入。
在一些實施例中，預清潔系統900的清潔腔室960包含基座(或平台或基板支架)970、加熱元件(例如，加熱器)965、及噴頭950。預清潔系統900的基座970位於清潔腔室960之內，用於支撐晶圓或基板999。預清潔系統900的加熱元件965位於基座970之內，用於將基座970加熱至預定溫度。由清潔腔室960的加熱元件965加熱的基座970有助於增加製程效率，例如，增加蝕刻速率。預清潔系統900的噴頭950位於清潔腔室960之內並被設置在晶圓或基板999之上。藉由遠程電漿源930生成氫離子/自由基且氫離子/自由基藉由噴頭950並前進至晶圓或基板999的清潔表面上。在一些實施例中，通過噴頭950的氫自由基H*去除晶圓或基板999上的聚合物殘留物並減少沉積在晶圓或基板999上形成的Cu佈線圖案上的金屬氧化沉積物，諸如氧化銅。
在一些實施例中，預清潔系統900的清潔腔室960進一步包含渦輪泵、擺閥、射頻(RF)諧振器、RF電纜、及鐘罩(bell jar)。
第2圖為噴頭950的等視圖，噴頭包含噴頭分配器954，在各種實施例中惰性氣流通過噴頭分配器噴撒。在一些實施例中，將基板999預清潔(第1圖中圖示)放置在基座970上(第1圖中圖示)，接著預清潔材料920，諸如氫氣，流動通過流入口910並流經通過噴頭950。預清潔材料920的自由基隨後通過噴頭分配器954的與基板999相對的面中的開口撞擊在基板999上。
如第2圖中所圖示，在一些實施例中，噴頭950包含墊圈材料952、噴頭分配器954、及噴頭殼體956。噴頭分配器954為具有複數個通孔的圓形板，並位於噴頭950的噴頭殼體956之內。在一些實施例中，墊圈材料952密封噴頭殼體956並防止預清潔材料920從噴頭950排出。根據揭露內容的實施例，墊圈材料952由PE(聚乙烯)或PTFE(聚四氟乙烯)製成。在一些實施例中，墊圈材料952由彈性材料製成。形成墊圈材料952的彈性材料的範例包含交聯橡膠材料，諸如矽橡膠、氯丁橡膠、EPDM、NBR、天然橡膠、及氟橡膠。在一些實施例中，矽橡膠的一些範例包含含有(甲基)丙烯酰氧基的聚矽氧烷、乙烯基聚矽氧烷、含有巰基烷基的聚矽氧烷、及類似者。
噴頭為均勻預清潔製程的關鍵部分之一個。預清潔的製程均勻性取決於噴頭分配器中的開口大小。然而，典型地，噴頭分配器包含複數個開口(通孔)，此等開口僅具有一個固定的開口大小。當預清潔操作製程期間處理的基板的厚度均勻性超出指定的容許偏差範圍時，常規解決問題的唯一方法採用另一噴頭替換噴頭。如此一來，需要一種就消除替換噴頭需要的新的噴頭配置。
本揭露內容的實施例係針對一種可調式/可控制噴頭組件，其被設計用於選擇性地調整朝向噴頭的氣流量，以便在預清潔操作期間保持或改善製程均勻性。
如第3A、3B及3C圖中所圖示，在根據此揭露內容的一些實施例中，噴頭組件1000包含設置在噴頭分配器954上方的可調式分配器組件1100、墊圈材料952、及噴頭殼體956。第3A圖為可調式分配器組件1100在X-Y平面的平面視圖，第3B圖為可調分配器組件1100在X-Z平面的截面視圖。第3C圖為噴頭組件1000的等視圖。
可調式分配器組件1100，如第3A至3C圖中所圖示，包含基部片材1130及複數個控制片材1160。在一些實施例中，如第3A圖中所圖示，基部片材1130包含複數個基部片材1130a、1130b。在一些實施例中，複數個基部片材中的每個基部片材包含基部開口1132並具有內角在自約10度至約180度的範圍內的扇形形狀。在其他實施例中，如第3C圖中所圖示，基部片材1130為具有基部開口1132的圓形板。基部片材1130包含基礎開口1132 (在第3C圖中圖示)。在一些實施例中，複數個控制片材1160中的每個控制片材亦包含控制開口1162並具有內角在自約10度至約180度的範圍內的扇形形狀。在一些實施例中，可調式分配器組件1100進一步包含片材轉接器1150，其配置成將複數個控制片材1160附接至基部片材1130。複數個控制片材1160中的每個控制片材圍繞扇形形狀的樞軸點，可旋轉地耦合至片材轉接器1150。將可調式分配器組件1100設置在噴頭的噴頭殼體956(在第2圖中圖示)之內。在一些實施例中，不使用基部片材1130，將控制片材1160直接設置在噴頭分配器954(在第2圖中圖示)上或上方。在一些實施例中，基部片材1130與噴頭分配器954接觸，並在其他實施例中，基部片材1130與噴頭分配器954之間存在空間(例如，約1mm至約20mm)。在一些實施例中，基部片材1130與控制片材1160接觸，並在其他實施例中，基部片材1130與控制片材1160之間存在空間(例如，約0.1mm至約5mm)。
舉例而言，如第3D圖中所圖示，複數個控制片材1160及控制開口1162及基部片材1130的基部開口1132具有相同直徑。在一些實施例中，如第3E圖中所圖示，可調式分配器組件1100可旋轉及/或移動複數個控制片材1160，以便複數個控制片材1160的控制開口1162可滑動地覆蓋基部片材1130的基部開口1132以提供選擇性可調式開口1199，如第3F圖中所圖示。此處，「選擇性地可調式」意指重疊的開口大小及/或區可在噴頭之內藉由可滑動地配合由使用者選擇的基部開口及控制開口來調整，從而調整通過可調式分配器組件的氣體量。
第4A、4B及4C圖為根據揭露內容的各種實施例，分別配置成提供選擇性可調式區的基部片材及複數個控制片材的示意圖。如第4A及4B圖中所圖示，在一些實施例中，將複數個控制片材1160配置成與基部片材1130可滑動地配合以提供選擇性可調式開口1199(在第4B圖中所圖示)。在一些實施例中，片材轉接器1150(在第4B圖中圖示)將複數個控制片材1160及基部片材1130連接在一起。
如第4A圖中所圖示，在一些實施例中，複數個控制片材1160的控制開口1162及基部片材1130的基部開口1132(且在一些實施例中，噴頭分配器954的分配器開口955)具有相同的直徑(或開口面積)。在一些實施例中，可調式分配器組件1100包含複數個控制片材1160，其在噴頭分配器954的頂部上方與基部片材1130重疊，使得複數個控制片材1160的控制開口1162與基部片材1130的基部開口1132(及噴頭分配器954的分配器開口955)的重疊量為100％。在此等實施例中，開口1162、1132、954955之間沒有相交區域。
如第4B圖中所圖示，藉由調整複數個控制片材1160相對於基部片材1130的定位，可將基部開口1132與控制開口1162的重疊量從0%調整至100%，從而調整流經通過可調式分配器組件1100的氣體量。舉例而言，當基部開口1132被複數個控制片材1160中的一個或更多個完全地覆蓋及封閉時，基部開口1132可以被複數個控制片材1160中的一個或更多個部分地覆蓋，從而局部控制通過可調式分配器組件1100的氣流量。在一些實施例中，複數個控制片材1160中的每個控制片材進行旋轉運動(圍繞片材轉接器1150)，並在其他實施例中，複數個控制片材1160中的每個控制片材在一個或更多個線性方向上可滑動地移動。如第4A至4C圖中所圖示，在一些實施例中，僅複數個控制片材1160及基部片材1130提供向噴頭分配器954的局部不同的氣流量。如此一來，在此種配置中，噴頭分配器954的分配器開口955的大小不影響可調式分配器組件1100的性能。
第4C圖為根據本揭露內容的實施例，為基部片材1130以及配置成提供選擇性可調式區域1900的複數個控制片材1160的示意圖。如第4C圖中所圖示，選擇性可調式區1900包含重疊區1902a、1902b，它們通過將基部開口1132及控制開口1162可滑動地配合從0度至360度的角度而在噴頭之內可調式，從而調整流經通過可調式分配器組件1100的氣體量。在一些實施例中，片材轉接器1150將複數個控制片材1160及基部片材1130連接在一起。在一些實施例中，複數個控制片材1160中的每個控制片材進行旋轉運動（圍繞在第3C圖中圖示的片材轉接器1150)，並在其他實施例中，複數個控制片材1160中的每個控制片材在一個或更多個線性方向上可滑動地移動。在一些實施例中，考量到基部開口1132與控制開口1162之間在角度方向上的角度間距及徑向方向上的角度間距。
第5A、5B及5C圖為根據揭露內容的各種實施例，基部片材1130中的基部開口及控制片材1160中的控制開口的重疊量的示意圖。如第5A、5B及5C圖中所圖示，在一些實施例中， 複數個控制片材1160的控制開口1162及基部片材1130的基部開口1132包含相同直徑(或開口面積)及不同直徑(或開口面積)的噴頭分配器954的分配器開口955 .  在此等實施例中，可調式分配器組件1100包含複數個控制片材1160，它們與在噴頭分配器954頂部的基部片材1130可滑動地配合，使得複數個控制片材1160的控制開口1162、基部片材1130的基部開口1132、及噴頭分配器954的分配器開口955的重疊量從0％調整至100％。
如第5B圖中所圖示，藉由調整複數個控制片材1160相對於基部片材1130的定位，可將基部開口1132與控制開口1162的重疊量從0%調整至100%，從而調整流經通過可調式分配器組件1100的氣體量。舉例而言，如第5C圖中所圖示，當分配器開口955c被複數個控制片材1160及基板1130完全地打開時，分配器開口955d被部分地覆蓋且分配器開口955e完全地封閉，從而可調式分配器組件1100藉由複數個控制片材與基部片材之間的重疊關係提供可選擇性調整的開口1199。如第5A至5C圖中所圖示，複數個控制片材1160、基部片材1130、及噴頭分配器954向基板999的清潔表面998提供局部不同的氣體量流動(在第11圖中所圖示)。如此一來，在此種配置中，噴頭分配器954的分配器開口955的大小影響可調式分配器組件1100的性能。
第6A、6B、6C及6D圖為根據揭露內容的各種實施例，用於改善預清潔操作的均勻性的可調式分配器組件的示意圖。在一些實施例中，如第6A圖中所圖示的橫截面，晶圓右側側面的蝕刻速率增加，致使更薄的其餘膜996。在此情況下，第6B圖中所圖示，一些位於右側的基部開口1132被控制片材部分地或完全地封閉，以減少蝕刻氣流(自由基流)，從而調整(減少)右側的蝕刻速率。舉例而言，可調式分配器組件1100旋轉及/或移動控制片材1160b，以便複數個控制片1160的控制開口1162可滑動地覆蓋基部片材1130的基部開口1132以提供選擇性可調式開口1198。結果為，可調式分配器組件1100提供較小量的預清潔材料，將預清潔材料引導至基板清潔表面的更薄其餘膜996，從而在預清潔操作期間改善基板上其餘膜的厚度均勻性。據此，可能平衡左側區與右側區之間的蝕刻速率，且因此獲得均勻的其餘膜厚度，從而改善預清潔操作的均勻性。
在一些實施例中，在預清潔製程之後，量測蝕刻量(其餘厚度)，當仍有不均勻性時，調整孔重疊量以增加或降低氣體量。在一些實施例中，進行蝕刻量的原位監控及基部開口1132與控制開口1162的重疊量的動態調整。在各種實施例中，調整複數個控制片材1160相對於基部片材1130的形狀/位置以補償厚度不均勻性。
如第6C及6D圖中所圖示，在一些實施例中，可調式分配器組件1100進一步包含覆蓋片材 1164。將覆蓋片材1164配置成與基部片材1130及/或複數個控制片材1160可滑動地配合，使得當複數個控制開口1160的控制開口1162及基部片材1130的基部開口1132的組合不能提供選擇性地可調式開口1198時，覆蓋片材1164可完全地封閉分配器開口955。在一些實施例中，如第6C圖中所圖示，覆蓋片材1164及基部片材1130及/或複數個控制片材1160的直徑不同。在其他實施例中，如第6D圖中所圖示，覆蓋片材1164及基部片材1130及/或複數個控制片材1160的直徑約為相同。在一些實施例中，覆蓋片材1164的內部扇形角度1167介於自0度至360度的範圍。
第7A及7B圖為根據揭露內容的實施例，包含複數個控制區段的可調式分配器組件的示意圖。在一些實施例中，如第7A及7B圖中所圖示，可調式分配器組件1100進一步包含複數個控制區段1160a、1160b、及1160c。在一些實施例中，如第7A圖中所圖示，在正常情況期間，將複數個控制區段1160a、1160b、1160c定位於基部片材1130的基部開口1132之間，以便並並無基部開口1132被複數個控制片材覆蓋(0％重疊)。在第7A至7B圖並未使用基部片材1130。如第7B圖中所圖示，當需要時，分配器開口955f可被複數個控制區段完全地覆蓋，諸如1160c包含比分配器開口955f的直徑更小的直徑，從而可調式分配器組件藉由複數個控制片材與噴頭分配器954的分配器開口955之間的重疊關係提供選擇性可調式的開口。如第7A至7C圖中所圖示，僅複數個控制區段1160a、1160b、1160c 向噴頭分配器954提供局部不同的氣流量。如此一來，在此配置中，基部片材1130的基部開口1132及噴頭分配器954的分配器開口955的大小不影響可調式分配器組件1100的性能。
在一些實施例中，如第7A圖中所圖示，複數個控制區段1160a、1160b、1160c中的每個控制區段包含具有彼此不同直徑的控制開口1162a、1162b、1162c。舉例而言，控制開口1162a的直徑約為0.3至0.7  mm，控制開口1162b的直徑約為0.8至1.2 mm，控制開口1162c的直徑約為4至6 mm。在其他實施例中，複數個控制區段1160d中的每個控制區段不包含控制開口。
如第7B圖中所圖示，在一些實施例中， 複數個控制區段1160a、1160b、及1160c中的兩個或更多個控制區段藉由在對應至，例如，清潔表面的更薄其餘膜區的位置處，部分地封閉噴頭分配器954的分配器開口955來生成選擇性可調式區1900(在第6A圖中所圖示)。在一些實施例中，複數個控制片材1160d及1160e藉由完全地關閉一些基部開口生成選擇性可調式區域1900。
在一些實施例中，可調式分配器組件1100進一步包含驅動機構1400(在第11圖中圖示)以移動控制片材1160。在一些實施例中，驅動機構包含一個或更多個馬達、致動器(例如，壓電致動器)、齒輪、活塞、或任何其他合適的機構以滑動及/或旋轉控制片材1160。在一些實施例中，驅動機構包含耦合至監控系統(如，照相機、厚度量測工具，等)的控制器以監控蝕刻量並控制控制片材1160的定位。
在一些實施例中，基部片材1130及複數個控制片材1160進一步包含在需要時散開的機構，並在不使用時大致上隱藏在噴頭的噴頭殼體956之內(在第2圖中圖示)。
第8A、8B、8C及8D圖示意性地例示根據本揭露內容的實施例，可調式分配器組件1100包含具有基部開口1132的基部片材1130及具有控制開口1162的控制片材1160。將基部開口1132設置在基部片材1130之內，將並控制開口1162設置在氣流過的複數個控制片材1160之內，如第8A至8D圖中所圖示。如第8A圖中所圖示，在一些實施例中，基部開口1132及/或控制開口1162以同心佈置方式佈置。在一些實施例中，控制片材1160具有完整的圓形形狀，在其他實施例中，控制片材1160具有扇形形狀，而基部片材1130具有完整的圓形形狀(圓形形狀板或環形形狀，如第8D圖中所圖示)。
在一些實施例中，基部開口1132及/或控制開口1162中的每個開口具有範圍自約0.01 mm至約1 mm的直徑d1。在一些實施例中，基部開口1132及/或控制開口1162中的每個開口具有介於自約0.05 mm至約0.5 mm範圍的直徑d1。在一些實施例中，基部開口1132及/或控制開口1162的直徑d1約為0.1 mm至0.3 mm。在一些實施例中，基部開口1132及/或控制開口1162沿著角度方向及徑向方向具有介於自約0.5 mm至約24 mm範圍的角度間距w1、w2。在一些實施例中，基部開口1132及/或控制開口1162具有介於自約3 mm至約10 mm範圍的角度間距。在一些實施例中，基部開口1132及/或控制開口1162具有約5至7 mm的角度間距。在一些實施例中，角度方向的角度間距及徑向的角度間距約相同。在其他實施例中，角度方向及徑向上的角度間距不同。
如第8E圖中所圖示，若基部開口1132及/或控制開口1162的直徑太大，則可調式分配器組件不能有效地提供選擇性可調式開口。舉例而言，當重疊量1198a調整分配器開口955a的面積時，重疊量1198b並非調整噴頭分配器的分配器開口955b的面積。如第8F圖中所圖示，若基部開口1132及/或控制開口1162的直徑太小，重疊量1198c可調式分配器開口955c的面積，但是底座開口1132及控制開口1162的重疊量不能一直調整降至噴頭分配器的分配器開口955c的0％。此外，氣流可能變得不符合需求地高。
在一些實施例中，可調式分配器組件1100包含基部開口1132及/或控制開口1162的各種圖案。在一些實施例中，基部開口及/或控制開口佈置成圍繞中心開口的同心圓，如第8A圖中所圖示。基部開口1132及/或控制開口1162的圖案不限於本文中所圖示的實施例。如第8B至8C圖中所圖示，在一些實施例中，基部開口及/或控制開口成行佈置，其中交替行中的基部開口及/或控制開口相對於毗鄰的線交錯。在其他實施例中，其他圖案，諸如螺旋圖案、隨機圖案等亦在本揭露之內容的範圍之內。
第9A、9B及9C圖示意性地例示可調式分配器組件1100包含根據本揭露內容的實施例的基部片材。如第9A圖中所圖示，基部片材1130具有對稱的孔分佈(同心)以提供均勻的蝕刻。然而，當無法獲得完美的均勻性時，可藉由調整重疊或封閉量使用控制片材來調整開口/孔大小，補償局部變化。如第9B圖中所圖示，在一些實施例中，基部片材1130包含配置成噴射清潔材料的第一開口1145及/或第二開口1147。在一些實施例中，第一開口 1145及第二開口1147具有不同開口面積。在此實施例中，第一開口 1145及第二開口1147具有不同直徑。如第9C圖中所圖示，並未特別地限制第一開口 1145及第二開口1147的形狀。舉例而言，在實施例中，第一開口1145及第二開口1147的形狀為圓形、橢圓形、三角形、及規則或不規則的凸多邊形。在一些實施例中，第一開口 1145及第二開口1147具有不同形狀。在一些實施例中，第一開口 1145及第二開口1147具有相同形狀，如第9A及9B圖中所圖示。在一些實施例中，在基部片材1130中沒有配備(封閉)第一開口，並在其他實施例中，在基部片材1130中沒有配備(封閉)第二開口。
第10A、10B、及10C圖示意性地例示可調式分配器組件包含根據本揭露內容的實施例的複數個控制片材。複數個控制片材1160包含配置成噴射清潔材料的第三開口1175及/或第四開口1177。如第10A圖中所圖示，在一些實施例中，第三開口1175及第四開口1177具有不同的直徑。如第10B圖中所圖示，在一些實施例中， 第三開口1175及第四開口1177具有相同的直徑。未特別地限制第三開口1175及/或第四開口1177的形狀。舉例而言，在實施例中，第三開口1175及/或第四開口1177的形狀為圓形、橢圓形、三角形、及規則或不規則的凸多邊形。在一些實施例中，第三開口1175及第四開口1177具有不同的形狀，如第10C圖中所圖示。在一些實施例中，第三開口1175及第四開口1177具有相同的形狀，如第10A及10B圖中所圖示。
在一些實施例中，複數個控制片材1160與基部片材1130固定地附接或整合。在替代實施例中，複數個控制片材1160可從基部片材1130拆卸。
根據本揭露內容的實施例，可調式分配器組件1100由石英、聚乙烯(PE)、及聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一種製成。
第11圖示意性地例示根據揭露內容的實施例的可控制預清潔操作。在一些實施例中，可控預清潔操作基於監控及感應到的聚合物殘留物及/或金屬氧化沉積物，諸如氧化銅，觸發。
如第11圖中所圖示，在一些實施例中，將控制器70配置成監控包含聚合物殘留物及/或金屬氧化沉積物，諸如氧化銅，在基板999的清潔表面998處的層的量/厚度。在一些實施例中，基部片材1130及複數個控制片材1160耦合至移動及支持機構並連接至支持裝置諸如馬達1470。藉由使用監控裝置1420，當在清潔表面998的預清潔操作期間去除的層的量/厚度大於閾值量或高於閾值厚度/大小時，控制器70調整配置參數，且調節可調式分配器組件1100的配置參數、基部開口1132、及控制開口1162的重疊量可在0％至100％之間進行局部調整，且基部開口1132及控制開口1162的角度重疊量可藉由操作馬達 1470從0度擴展至360度。在此等實施例中，可控預清潔操作包含配置參數，此等參數包含開口面積、開口類型/形狀、開口區域、氣體/流體類型、流動速率或壓力、氣體/液體溫度、及/或相對於基板999的清潔表面998的噴頭高度等中的一個或更多個。根據一些實施例，可控制預清潔操作的配置參數進一步包含用於控制支持裝置的控制參數，諸如馬達1470、渦輪泵、及擺閥。在一些實施例中，監控裝置1420為相機。在一些實施例中，監控裝置1420包含使用相機的圖像處理單元/演算法。在一些實施例中，當監控裝置檢測到基板999的清潔表面998上的聚合物殘留物及/或金屬氧化沉積物，諸如氧化銅，的量低於閾值量，停止來自可調式分配器組件1100的預清潔材料的噴射。任何關於自動及/或手動操作的適當的控制配置均被考量在內而非限制性。
如第11圖中所圖示，響應於膜的較低厚度996的量測，位於被測部分的一些基部開口及控制開口被控制片材部分地或完全地封閉以減少蝕刻氣流(自由基流)，從而調整(降低)被測部分的蝕刻速率。舉例而言，可調式分配器組件1100旋轉及/或移動控制片材，以便複數個控制片材1160的控制開口1162可滑動地覆蓋基部片材1130的基部開口1132以提供選擇性可調式開口。結果為，可調式分配器組件1100提供較小量的預清潔材料，將預清潔材料引導至基板清潔表面的更薄其餘膜996，從而在預清潔操作期間改善基板上其餘膜的厚度均勻性。
在一些實施例中，聚合物殘留物藉由掃描電子顯微鏡(SEM)進行分析。在其他實施例中，聚合物殘留物藉由能量色散X射線光譜學(EDX)、總反射X射線熒光((TXRF)及/或任何合適的元素的分析方法進行分析。在一些實施例中，該方法進一步包含基於分析識別聚合物殘留物及/或金屬氧化沉積物，諸如氧化銅的來源。在其他實施例中，該方法進一步包含在預清潔操作之前計數聚合物殘留物的數量。在一些替代實施例中，該方法進一步包含在預清潔操作之後計數聚合物殘留物的數量。
第12圖例示根據本揭露內容的實施例，使用具有反饋控制操作的噴頭組件的方法1000的流程圖。
在一些實施例中，將噴頭設置在清潔腔室之內的晶圓台之上，其中將噴頭配置成通過噴頭向晶圓的清潔表面噴射清潔材料。可調式分配器組件放置在噴頭之內並配置成提供可供清潔材料流經通過的選擇性可調式開口。在一些實施例中，可調式分配器組件包含基部片材，基部片材包含基部開口，且複數個控制片材包含控制開口並配置成與基部片材可滑動地配合以提供選擇性可調式開口。
此方法包含，在S1010處，確認可調式分配器組件的配置參數的初始值。在一些實施例中，可配置的參數包含基部開口及控制開口的重疊量可在0％至100％之間調整，及底座開口及控制開口的角度重疊量可從0度擴展至360度。
在S1020處，藉由監控裝置對清潔表面的預清潔操作期間去除的層的量/厚度進行量測以確認清潔表面998的預清潔操作期間去除的層的量/厚度是否大於閾值量或大於閾值厚度/大小。
在S1030處，確認在預清潔操作期間去除的層的量/厚度量測值的變化是否在可接受的範圍之內。在一些實施例中，監控裝置包含邏輯電路，該邏輯電路編程成當檢測到的量/厚度量測的變化不在可接受的範圍之內時生成預定訊號。舉例而言，當檢測到的量/厚度量測變化小於某個閾值時，會生成訊號。
接著，在S1040處，根據監控結果自動調整基部開口與控制開口的重疊量。在一些實施例中，可調式分配器組件旋轉及/或移動複數個控制片材，以便在其餘厚度大於閾值的情況，複數個控制片材的控制開口可滑動地覆蓋基部片材的基部開口以提供0％與100％之間的重疊量至一個或更多個區域。在其他實施例中，可調式分配器組件旋轉及/或移動複數個控制片材，使得基部開口及控制開口的角度重疊量擴展在0度與360度之間。結果為，可調式分配器組件1100提供較小量的預清潔材料，其被引導至基板清潔表面的選定/局部面積/區，從而在預清潔操作期間改善基板上其餘膜的厚度均勻性。在其他實施例中，藉由調整控制片材的定位，局部增加預清潔材料的量。
第13A及13B圖例示根據本揭露內容的一些實施例，控制器70的配置。在一些實施例中，將電腦系統2000用作控制器70。在一些實施例中，電腦系統2000 進行如前文所闡述的控制器的功能。
第13A圖為電腦系統的示意圖。可使用電腦硬體及在電腦硬體執行之電腦程式實現上述實施例的製程、方法、及/或操作的全部或一部分。在第13A圖中，電腦系統2000配備有電腦2001，電腦包含光學碟片唯讀記憶體(例如、CD-ROM或DVD-ROM)驅動器2005、及磁碟驅動器2006、鍵盤2002、滑鼠2003、及監視器2004。
第13B圖為圖示電腦系統2000的內部配置之簡圖。在第13B圖中，除了光學碟片驅動器2005及磁碟驅動器2006外，電腦2001亦配備有一個或更多個處理器2011，諸如微處理單元(MPU)、在其中儲存諸如啟動程式之程式的ROM 2012、被連接至MPU 2011並在其中提供被暫時地儲存之應用程式的指令及的暫時儲存區域之隨機存取記憶體(RAM)2013、在其中儲存應用程式、系統程式、及數據之硬碟2014、及連接MPU 2011、ROM 2012、及類似物之匯流排2015。注意到電腦2001可包含用於提供至LAN的連接之網路卡(未圖示)。
可將上述實施例中用於致使電腦系統2000執行上述實施例中之用於控制設備的功能之程式，儲存在電腦、光學碟片2021、或磁碟2022中，將其等插至光碟驅動器2005、或磁碟驅動器2006中，並傳輸至硬碟2014。替代地，可經由網路(未圖示)將程式傳輸至電腦2001並儲存在硬碟2014中。在執行的時間，將程式加載至RAM 2013中。可從光學碟片2021或磁碟2022或直接從網路加載程式。程式不必然必需包含，舉例而言，操作系統(OS)或第三方程式，以致使電腦2001執行上述實施例中之缺控制器70的功能。程式可僅包含指令部分，以在受控模式下調用適當的功能(模組)並獲得符合需求的結果。
本揭露內容的實施例最小化聚合物殘留物及金屬氧化物沉積物，諸如氧化銅，並在預清潔操作期間提供改善的基板厚度均勻性。從根據本揭露內容的方法獲得更高產量的半導體元件及更高品質的半導體元件。本揭露內容的實施例使得能使用獨立軌道處理配置並能夠以更高的晶圓通量處理晶圓並改善處理配置的彈性。本揭露內容的實施例進一步提供了在維護及維修光微影工具及遮罩期間減少停機時間的效益。預清潔系統及淋浴噴頭組件的設計允許在減少維修時間的情況下進行更快的維護。預清潔系統的適應性允許改善製程，從而獲得減少進行維護需要的人力，並增加光微影工具的合格服務項目的輸出—這兩者最終均獲致成本節省。如此一來，更有效地使用光微影工具及遮罩。然而，將可瞭解，本文中並不必然已論述所有優點，所有實施例或範例均不需要特定的優點，且其他實施例或範例可能會提供不同的優點。
揭露內容的實施例為用於清潔半導體製造設備中的晶圓的裝置，其包含噴頭及可調式分配器組件。將噴頭設置在清潔腔室之內的晶圓台之上並配置成通過噴頭向晶圓的清潔表面噴射清潔材料。將可調式分配器組件設置在可供清潔材料流經通過的噴頭之內。可調式分配器組件包含基部片材及複數個控制片材。基部片材包含基部開口，且複數個控制片材包含控制開口並配置成與基部片材可滑動地配合以提供選擇性可調式開口。
在一些實施例中，選擇性可調式開口包含可調式的開口大小。在一些實施例中，可調式分配器組件進一步包含定位於基部片材的基部開口之間的複數個控制區段。在一些實施例中，可調分配器組件進一步包含配置成將複數個控制片材可滑動地附接至基部片材的片材轉接器。在一些實施例中，複數個控制片材中的每個控制片材在複數個控制片材的樞軸點處可旋轉地耦合至片材轉接器。在一些實施例中，氫自由基流經通過該噴頭以減少晶圓上的金屬氧化沉積物。在一些實施例中，複數個控制片材的控制開口包含具有不同開口面積的第一開口及第二開口。在一些實施例中，基部開口及控制開口以同心佈置方式佈置。在一些實施例中，基部開口及控制開口的形狀包含圓形、橢圓形、三角形、及規則或不規則凸多邊形中的至少一種。在一些實施例中，可調式分配器組件進一步包含沒有開口的覆蓋片材。
揭露內容的實施例為用於清潔晶圓的設備，其包含噴頭及可調式分配器組件。將噴頭設置在清潔腔室之內的晶圓台之上並配置成通過噴頭向晶圓的清潔表面噴射清潔材料。將可調式分配器組件設置在噴頭之內並配置成提供可供清潔材料流經通過的選擇性可調式開口。可調式分配器組件包含基部片材及複數個控制片材。基部片材包含基部開口、複數個控制片材、及反饋控制器。複數個控制片材包含控制開口並配置成與基部片材可滑動地配合以提供選擇性可調式開口。將反饋控制器配置成調整該可調式分配器組件的選擇性可調式開口。
在一些實施例中，可調式分配器組件由石英、聚乙烯(PE)、及聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一種製成。在一些實施例中，設備進一步包含定位於基部片材的基部開口之間的複數個控制區段。在一些實施例中，基部片材為圓形板。
根據本揭露之內容的另一態樣，將控制設置在清潔腔室之內的晶圓之上的噴頭的反饋控制操作的方法。在此等實施例中 ，將可調式分配器組件設置在可供清潔材料流經通過的噴頭之內，將噴頭配置成提供可供該清潔材料流經通過的選擇性可調式開口。可調式分配器組件包含基部片材及複數個控制片材。基部片材包含基部開口。複數個控制片材包含控制開口並配置成與基部片材可滑動地配合以提供選擇性可調式開口。方法包含確認可調式分配器組件的配置參數的初始值  接著，藉由監控裝置在晶圓的清潔表面處進行層的量/厚度量測，該層包含聚合物殘留物及金屬氧化沉積物。隨後，確認量/厚度量測的變化是否在可接受的範圍之內  響應於不在數量/厚度量測的可接受的變化範圍之內的量/厚度量測的變化，自動地調整可調式分配器組件的配置參數以將量/厚度量測的變化設置在可接受的範圍之內，以便使流經通過可調式分配器組件的選擇性可調式開口的清潔材料減少金屬氧化沉積物。
在一些實施例中，配置參數包含開口面積、開口形狀、開口區、氣體類型、流動速率或壓力、氣體/液體溫度、及/或相對於該晶圓的清潔表面的噴頭高度中的一個或更多個。在一些實施例中，在不進入清潔腔室的遠程電漿源之內生成電漿。在一些實施例中，藉由遠程電漿源之內生成的電漿活化氫自由基。在一些實施例中，氫自由基流經通過施加管至清潔腔室中。在一些實施例中，使該氫自由基流經通過該噴頭以去除該晶圓上的該聚合物殘留物。
前文概括了若干實施例的特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露內容的態樣。熟習此項技術者應瞭解，其可易於將本揭露內容用作用於設計或修改其他處理程序及結構以用於實行相同目的及/或達成本文中介紹的實施例的相同優勢的基礎。熟習此項技術者亦應認識到，此等等效構造不脫離本揭露內容的精神及範疇，且在不脫離本揭露內容的精神及範疇的情況下，其可進行各種改變、取代及更改。
W1,W2:寬度 X,Y,Z:方向 X-Y, X-Z,Y-Z:平面 70:控制器 900:預清潔系統 910:流動入口 920:預清潔材料 930:遠程電漿源 935:施加管 940:離子過濾器 945:鋁蓋 950:噴頭 952:墊圈材料 954:噴頭分配器 955,955a~955f:分配器開口 956:噴頭殼體 960:腔室 965:加熱元件 970:基座 996:其餘膜 998:清潔表面 999:基板 1000:噴頭組件 S1010~S1040:步驟 1100:可調式分配器組件 1130,1130a,1130b:基部片材 1132:基部開口 1145:第一開口 1147:第二開口 1150:片材轉接器 1160:控制片材 1160a~1160e:控制區段 1162,1162a~1162c:控制開口 1164:覆蓋片材 1167:內部扇形角度 1175:第三開口 1177:第四開口 1198,1199:選擇性可調式開口 1198a~1198c:重疊量 1400:驅動機構 1420:監控裝置 1470:馬達 1900:選擇性可調式區 1902a,1902b:重疊區 2000:電腦系統 2001:電腦 2002:鍵盤 2003:滑鼠 2004:監視器 2005:CD-ROM,DVD-ROM驅動器 2006:磁碟驅動器 2011:MPU 2012:ROM 2013:RAM 2014:硬碟 2015:匯流排 2021:光學碟片 2022:磁碟
當藉由附圖閱讀時，自以下詳細描述，最佳地理解本揭露內容的態樣。注意，根據該行業中的標準實務，各種特徵未按比例繪製。事實上，為了論述的清晰起見，可任意地增大或減小各種特徵的尺寸。 第1圖示意性地例示根據本揭露內容的實施例，用於半導體晶圓製造製程的預清潔系統及噴頭。 第2圖 例示根據揭露內容的實施例的噴頭。 第3A、3B、3C、3D、3E及3F圖示意性地例示根據揭露內容的各種實施例，包含複數個控制片材的可調式分配器組件。 第4A、4B及4C圖為根據揭露內容的各種實施例，分別配置成提供選擇性可調式區的基部片材及複數個控制片材的示意圖。 第5A、5B及5C圖為根據揭露內容的各種實施例，基部開口及控制開口相對於分配器開口的重疊量的示意圖。 第6A、6B、6C及6D圖為根據揭露內容的各種實施例，用於改善預清潔操作的均勻性的可調式分配器組件的示意圖。 第7A及7B圖為根據揭露內容的實施例，包含複數個控制區段的可調式分配器組件的示意圖。 第8A、8B、8C、8D、8E及8F圖示意性地例示根據揭露內容的各種實施例，可調式分配器組件，包含基部開口及控制開口。 第9A、9B、及9C圖示意性地例示根據揭露內容的各種實施例，包含基部片材的可調式分配器組件。 第10A、10B、及10C圖示意性地例示根據揭露內容的各種實施例，包含複數個控制片材的可調式分配器組件。 第11圖示意性地例示根據揭露內容的實施例的可控制預清潔操作。 第12圖例示根據本揭露內容的實施例的使用噴頭組件方法的流程圖。 第13A及13B圖例示根據揭露內容的一些實施例的控制器。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
900:預清潔系統
910:流動入口
920:預清潔材料
930:遠程電漿源
935:施加管
940:離子過濾器
945:鋁蓋
950:噴頭
960:腔室
965:加熱元件
970:基座
999:基板

Claims (20)

  1. 一種裝置，包括： 一噴頭，設置在一清潔腔室之內的一晶圓台之上，該噴頭配置成通過該噴頭向該晶圓的一清潔表面噴射一清潔材料；以及 一可調式分配器組件，設置在該清潔材料流經通過的該噴頭之內，該可調式分配器組件包括： 一基部片材，包含複數個基部開口；以及 複數個控制片材，包含複數個控制開口，且配置於和該基部片材可滑動地搭配以提供複數個選擇性可調式開口。
  2. 如請求項1所述之裝置，其中該些選擇性可調式開口包含可調式的一開口大小。
  3. 如請求項1所述之裝置，其中該可調式分配器組件進一步包含定位於該基部片材的該些基部開口之間的複數個控制區段。
  4. 如請求項1所述之裝置，其中該可調分配器組件進一步包含配置成將該些控制片材可滑動地連接至該基部片材的一片材轉接器。
  5. 如請求項4所述之裝置，其中該些控制片材中的每個控制片材在該些控制片材的一樞軸點處可旋轉地耦合至該片材轉接器。
  6. 如請求項1所述之裝置，其中氫自由基流經通過該噴頭以減少該晶圓上的金屬氧化沉積物。
  7. 如請求項1所述之裝置，其中該些控制片材的該些控制開口包含具有不同開口面積的第一開口及第二開口。
  8. 如請求項1所述之裝置，其中該些基部開口及該些控制開口以一同心佈置方式佈置。
  9. 如請求項1所述之裝置，其中該些基部開口及該些控制開口的形狀包含一圓形、一橢圓形、一三角形、及一規則或不規則凸多邊形中的至少一種。
  10. 如請求項1所述之裝置，其中該可調式分配器組件進一步包含沒有開口的一覆蓋片材。
  11. 一種設備，包括: 一噴頭，設置在一清潔腔室之內的一晶圓台之上，該噴頭配置於經由該噴頭向該晶圓的一清潔表面噴射一清潔材料； 一可調式分配器組件，設置在該噴頭之內並配置成提供可供該清潔材料流經通過的選擇性可調式開口，該可調式分配器組件包含： 一基部片材，包含基部開口；以及 複數個控制片材，包含控制開口並配置成與該基部片材可滑動地配合以提供選擇性可調式開口；以及 一反饋控制器，配置成調整該可調式分配器組件的該些選擇性可調式開口。
  12. 如請求項11述之設備，其中該可調式分配器組件由石英、聚乙烯(PE)、及聚四氟乙烯(PTFE)中的至少一種製成。
  13. 如請求項11述之設備，進一步包含定位於該基部片材的該些基部開口之間的複數個控制區段。
  14. 如請求項11述之設備， 其中該基部片材為一圓形板。
  15. 一種方法，包括以下步驟： 提供一可調式分配器組件，設置在一噴頭之內，該噴頭配置成提供可供一清潔材料流經通過的選擇性可調式開口，其中該可調式分配器組件包括： 一基部片材，包含複數個基部開口；及 複數個控制片材，包含複數個控制開口並配置成與該基部片材可滑動地配合以提供複數個選擇性可調式開口； 確認一可調式分配器組件的一配置參數的一初始值； 藉由一監控裝置，對在一晶圓的一清潔表面上的一層進行一量/厚度量測，該層包含複數個聚合物殘留物及複數個金屬氧化沉積物； 確認該量/厚度量測的一變化是否在可接受的一範圍之內；及 響應於量/厚度量測的該變化不在數量/厚度量測的可接受的變化範圍之內，自動地調整該可調式分配器組件的該配置參數以將量/厚度量測的變化設置在可接受的範圍之內，以便使流經通過該可調式分配器組件的該些選擇性可調式開口的清潔材料減少該些金屬氧化沉積物。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該配置參數包含一開口面積、一開口形狀、一開口區、一氣體類型、一流動速率或壓力、一氣體/液體溫度、及/或一相對於該晶圓的該清潔表面的一噴頭高度中的一個或更多個。
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟： 在一遠程電漿源之內生成一電漿，該電漿不進入一清潔腔室。
  18. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟： 藉由該遠程電漿源之內生成的該電漿活化氫自由基。
  19. 如請求項18所述之方法，進一步包含以下步驟： 使該氫自由基流經通過一施加管至該清潔腔室中。
  20. 如請求項19所述之方法，進一步包含以下步驟： 使該氫自由基流經通過該噴頭以去除該晶圓上的該些聚合物殘留物。
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