TW492045B - Integration of remote plasma generator with semiconductor processing chamber - Google Patents

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五、發明說明（ 發jg領域 本發明大致關係於一種用以基材處理的設備，更明確 地說，係關於一種微型自備遠端電漿產生器與一基材處理 系統的整合。 發jfl背景： 半導體產品，例如積體電路的製造經常涉及於一例如 麥曰圓的基材上形成諸層。各種技術已經開發用於沉積製 程中’因為諸層經常涉及不同材料。例如，一金屬層可以 被 >儿積並作出圖案，以形成導電内連線，或一介電層可以 被形成’以將諸導電層彼此電氣絕緣。已經被用以形成介 電材料及其他材料層之其他類型的層形成製程為化學氣 相沉積（CVD)製程。 CVD製程包含熱沉積製程，其中前驅物氣體或蒸氣反 應於基材之受熱表面而反應，及電漿加強CVD(PECVD)製 程’其中電磁能係被施加至至少一前驅物氣體或蒸氣，以 將前驅物轉換為更活性之電漿。形成一電漿可以降低形成 一薄膜所需之溫度’增加形成逯率，或者是兩者。因此， 電漿加強製程於很多應用中係想要的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當一層被形成於基材上時，一些材料係通常被沉積在 室的壁面上，及沉積系統之其他元件上成為殘留物。於室 的壁面上之材料大致係不想要的，因為殘留物可能累積， 因而變成粒子污染源，造成晶圓不合格。幾項清洗程序已 經被開發，以由室内去除殘留物。一種被稱為，，濕式清洗’ 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2K) x 297公釐） 492045 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 發明說明（） 之程序係藉由部份分解沉積室並以適當清洗流體沖洗表 面加以執行。其他類型之清洗製程利用一 ♦將、，丄 私水，以去除殘 留物，藉由將其轉換為一可以由室排氣系統所去除之揮發 產品。這些製程係被稱為”乾式”清洗。 a 電漿乾式m洗製秋大致有兩一般類型之電襞。一類型 形成一 C蒙於該處理室内’或”内部”。内部電漿清洗例使 用NF3及Cd6氣體，以形成自由氟，以去除在室内部之 殘留物。另一類型形成一電漿於一遠端電聚產生器中，然 後，將離子通入處理室中。此一遠端電漿清洗製程提供幾 項優點，例如對沒有内部電漿系統之沉積系統，提供一乾 式清洗能力。再者’一遠端電漿系統可能較有效率於將清 洗電漿前驅物或洛氣轉換為電聚’並在室外形成電聚以保 持室内部不受電漿形成製程’例如電聚加熱及賤射作用之 可能不想要副產物之影響。一遠端電漿系統的使用同時降 低了全氟化碳（P F C)之排放。另一方面，適用於c v D系統 之遠端電漿系統典型係昂貴及龐大，並且是不實用或不符 經濟效益。修整具有遠端電漿產生器之現行CVD系統可 能需要大量替換，這些係昂貴並費時的。 發明目的及概述： 本發明有關於一微型自備低成本遠端電漿產生器與 基材處理設備。於特定實施例中，遠端電漿產生器係安裝 在處理室的蓋部，在安置於處理室中之基材夾具上。一配 氣系統係提供以經由遠端電漿產生器，而導引清洗電漿前 第6頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線， 492045 A7 B7 五、發明說明（) 驅物至處理室，用以產生清洗電漿物種，以於清洗操作 中，清洗該室。於沉積時’配氣系統將一或多數處理氣體 導引入處理室，而旁路過該遠端電漿產生器。一混合裝置 於清洗操作時，提供由遠端電漿產生器至處理室之清洗電 漿物種的短直接流動路徑，及於沉積處理時，提供長混合 路徑，用以混合多數處理氣體。該整合只需要對現行處理 室作少量變化，並係特別適用於以低成本及最少系統停機 時間，來修整這些室。該整合係足夠堅固，以能適用於不 同室架構中。除了大量降低PFC排放外，整合系統藉由降 低清洗時間，增加了產量，藉以降低操作成本。整合系統 可以藉由消除對室内部由於内部電漿清洗製程所造成之 有害作用，而延長了 CVD系統的壽命。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據本發明之一方面，一基材處理系統包含一外殼， 定義一處理室，及一基材支撐件，用以於基材處理時將基 材支撐於處理室中。該系統更包含一遠端電漿產生器，具 有一入口及一出口，及一配氣系統，用以將諸氣體導入處 理室中。配氣系統包含一三向閥，其有一閥入口，一第一 閥出口，及一第二閥出口。該三向閥係可調整以切換流於 第一閥路徑及第二閥路徑間，第一閥路徑係由閥入口至第 一閥出口，及第二閥路徑係由該閥入口至該第二閥出口。 一第一入口流導管係連接於遠端電漿產生器之出口及處 理罜足間。一遠端電漿導管係連接於該三向閥之第一閥出 口及遠场包水產生态之入口間。一第二入口流導管係連接 於該三向閥之第二閥出口及處理室之間。 第7頁

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A7 B7 五、發明說明（） 於一些實施例中，配氣系統包含一第三入口流導管連 接至該處理室。該配氣系統包含一混合方塊，其具有一第 一流路徑，用以導引來自遠端電漿產生器之氣體流經由第 一入口流導管至該室。該混合方塊包含一第二流路徑，連 接於第二入口流導管及處理室間，及一第三流路徑，連於 該第三入口流導管及處理室間。該於混合方塊中之第二及 第三流路徑係至少部份重疊，並包含多圈，以混合來自第 二及第三入口流導管之處理氣體。 於一較佳實施例中，遠端電漿產生器係安裝在外殼的 蓋部上，其係大致安裝在室中之基材支撐件上。一陶瓷隔 離件係連接於遠端電漿產生器及處理室間，並包含一流動 通道，以完成於遠端電漿產生器及處理室間之氣體流通。 於室中之内部電漿製程中，處理氣體可以逆流向遠端電漿 產生器。於室一側之RF熱元件及於室另一側之安裝遠端 電漿產生器之接地安裝硬體間之處理氣體的出現可以造 成一二次電漿形成於該區域中。該二次電漿可以造成於室 内之電漿的不穩定性並負面影響沉積。陶瓷隔離件隔離開 室的 RF熱元件與接地安裝硬體，以避免二次電漿的形 成。 依據本發明之另一方面，一基材處理系統包含一外殼 定義一處理室，一基材支撐件，用以於基材處理時，支撐 一基材於該處理室内，及一遠端電漿產生器。該系統更包 含一第一氣體管路，一第二氣體管路，一第一氣體供給， 用於第一氣體，一第二氣體供給，用於一第二氣體，及一 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·# 訂---------線' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A7 B7___ 五、發明說明（） 第三氣體供給，用於一第三氣體。一裝置係被提供以連接 第一氣體供給與第一氣體管路，以使第一氣體於第一操作 時，流經第一氣體管路，及遠端電漿產生器至處理室。於 第二操作時，該裝置連接第二氣體供給與第二氣體管路， 以使第二氣體經由第一氣體管路至該處理室，但旁路過該 遠端電漿產生器，連接第三氣體供給與第二氣體管路，以 使第三氣體流入處理室中，並於將第二及第二氣體通入處 理室前，將第二氣體及第三氣體混合在一起。 圖式簡單說明： 第1 A及1 B圖為依據本發明之化學氣相沉積設備之一實施 例的垂直剖面圖； 第1C及1D圖為描繪於第1A圖中之CVD室之分解立體 剖面圖； 第1 E圖為可能包含一或多室之多室系統中之系統監視器 及CVD系統之簡化圖； 第2圖為安裝在依據本發明之一實施例之第1A圖中之 CVD室之蓋上之遠端電漿產生器之立體圖； 第3圖為用以安裝在第2圖之CVD室蓋部之遠端電漿產 生器之安裝組件的分解立體圖； 第4圖為一簡化示意圖，顯示處理氣體流經第1 A圖之CVD 室及遠端電漿產生器； 第5 A-5C圖為依據本發明之一實施例之混合插入之立體 圖； 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 492045 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 第6圖為安裝在第1A圖 之CVD 室蓋部上之遠端電漿產生 器之另一立體圖 ;及 第7 圖為依據本發明之- -實施例製程的簡化流程圖。 圖號對照說明： 7 氣體源 8 氣體管路 9 混合系統 10 CVD系統 11 歧管 12 托架 12a 平坦面 13a 配氣面板 13b 穿孔 15 處理室 15a 室壁 15b 室蓋組件 16 槽型小孔 17 排氣充氣室 18 熱交換通道 19 介電質襯墊 20 室蓋 21 橫向延伸部 23 排氣通道 24 關閉閥 25 排氣出口 26 插入/移除開口 32 馬達 34 控制器 36 控制線路 37 處理機 38 記憶體 42 穿孔塊板 50a 監視器 50b 光筆 60 遠端電漿產生器 64 轉接器 66 隔離件 70 混合裝置 72 混合插件 74 槽 76 混合方塊 77 三向閥 第10頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公t ) ---訂---------線· 492045 A7 B7 五、發明說明（） 78 入口 80 入口 81 出π 82 入口 84 出口 90 氣體管路 91 入口 92 出口 93 出π 94 中間導管 95 導管 98 入口 108 流動路徑 1 10 流動路徑 1 14 孔徑 1 16 孔徑 120 壓力開關 122 壓力開關 123 連接器 124 連接器 126 壓力開關 128 冷卻劑管路 發明 詳細說明： I.例示基材處理系統 本發明的方法可以被執行之一適當基材處理系統係 示於第1A及1B圖中，其係為一 CVD系統10之垂直剖面 圖，並具有一真空或處理室15,其包含室壁15a及室蓋部 組件15b。室壁15a及室蓋組件15b係被第1C及1D圖中 被以分解及立體圖加以顯示。 A.處理室 CVD系統1 0包含一配氣歧管1 1，用以將處理氣體分 散至一在受熱托架12上之基材（未示出）上，該托架係對中 於處理室1 5。於處理時，基材（例如半導體晶圓）係定位在 托架12之平坦面（或略凸出）面12a上。托架12可以可控 第頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A7

五、發明說明（） 制地移動於一下裝載/卸載位置（繪於第1 A圖）及一上處理 位置（由第1 A圖之虛線所表示並示於第1 b圖）之間，其係 接近該歧管11。一中心板（未示出）包含感應器，用以提供 晶圓的位置的資訊。 沉積及載氣係經由傳統扁平圓形配氣面板1 3 a之穿孔 13b(第1D圖）而引入室15中。更明確地說，沉積處理氣 體經由入口歧管11(由第1B圖之箭頭4〇表示），經由傳統 穿孔塊板42及經由配氣面板1 3 a中之貫穿孔1 3 b而流入 處理室。 在到達歧管1 1前，沉積及載氣係被由氣體源7經由 氣體供給管路8(第1B圖）輸入至一混合系統9，其中諸氣 3豆被/½合然後被送入歧管1 1。一般而言，用於每一處理氣 體的供給管路包含（i)幾個安全關閉閥（未示出），其可以用 以自動或手動關閉處理氣體流之進入室中，及（H)質流控 制器（也未顯示）’其量測經由供給管路的氣體流量。當有 毒氣體被用於製程中時，幾個安全關閉閥被以傳統架構， 定位在每一氣體管路上。 執行於CVD系統1 〇中之沉積處理可以為一熱處理或 一電漿加強處理。於一電漿加強處理中，一 RF電源44施 加電源於配氣面板1 3 a與托架1 2間，以激勵處理氣體混 合物’以在面板1 3 a及托架1 2間之圓柱區域内形成一電 漿。（這區域將於此後被稱為”反應區域，，）電漿的構成反應 以沉積一想要薄膜於被支撐於托架1 2上之半導體晶圓的 表面上。RF電源44係為一混合頻率rf電源，其典型施 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A7 ______ B7 五、發明說明（) 加13·56ΜΗζ之高RF頻率（RF1)及3 60KHz之低RF頻率 (RF2)的電力’以加強引入真空室15中之反應物種的分 解。於一熱處理中，RF電源44將不會被限制，及處理氣 體混合物熱反應以沉積想要薄膜於被支撐於托架1 2上之 半導體晶圓的表面上，該托架丨2係被電阻加熱以提供熱 能給該反應。 於一電聚加強沉積處理中，電漿加熱整個處理室丨〇， 包含圍住排氣通道23及關閉閥24之室主體1 5a壁面。當 電装未導通或於一熱沉積處理時，一熱液體係循環經處理 室15之壁面15a，以維持該室於一高溫。於室15中之蓋 組件1 5 b中之這些熱交換通道1 8係如於第1 B圖所示。室 壁15a之其他部份中之通道並未示出。用以加熱室壁i5a 之流體包含典型流體類型，即水為主乙二醇或油為主傳熱 流體。此加熱（被”熱交換器”所稱為加熱）有利於降低或消 除不想要反應劑產物之凝結，並消除了可能污染製程之處 理氣體的揮發氣體及其他污染物，若這些揮發氣體與污染 物係滅結在冷卻真2通道之壁面並可能於沒有氣體流通 時，遷移回到處理室的話。 未儿積於一層中之氣體混合物之其餘部份包含反應 副產物係由室15為一真空泵（未示出）所抽出。明確地說， 諸氣體係排氣經由一包圍反應區之環形，槽狀小孔1 6進 入一環形排氣充氣室17。環形槽16及充氣室17係為室圓 柱側壁15a(包含壁上之上介電質襯塾19)及圓形室蓋2〇底 部間之間隙所定義。該槽形小孔16及充氣室17之360。 第13頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A7 R7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印副衣 五、發明說明（） 圓形對稱及均句性對於在晶圓上完成一均勻處理氣體流 係重要的，以在晶圓上沉積一均勻薄膜。 由排氣充氣室1 7，流經排氣充氣室i 7之橫向延伸部 21下之氣體通過一觀看埠（未示出），經由一向丁延伸氣體 通道23，通過一真空關閉閥24(其主體係與下室壁15& 一 體成型），並進入經由一前級管道（未示出）連接至外部真空 泵（未示出）之排氣出口 25。 托架12之晶圓支撐平台（較佳為鋁，陶瓷，或其組合） 係使用内藏單環内藏加熱元件加以作電阻性加煞，兮加熱 元件係作成兩圈之平行同心圓。加熱元件之外部份係鄰近 支撐件平台的圓周’而内部份則在具有較小半徑之同心圓 上。至加熱元件的接線通過托架1 2之主軸。 典型地，任一或所有室襯墊，氣體入口歧管面板，及 各種其他反應室硬體係由例如鋁，陽極化鋁或陶資之材料 作成。此一 CVD設備例係描述於美國專利由蘇特人所領 證之名為"CVD處理室’’之美國專利第5,558,7 1 7號案中。 該5,5 5 8,7 1 7號專利係受讓給本案之受讓人應用材料公 司，並於此被併入作為參考。 當晶圓係為一機械手臂（未示出）所傳送進出室丨5之 主體，經由在室1 0側之插入/移除開口 26時，一抬舉機構 及馬達3 2 (第1 A圖）上升及下降加熱托架組件1 2及其晶圓 抬舉銷12b。馬達32上升及下降托架12於一處理位置14 及一下方晶圓裝載位置之間。連接至供給管路8，配氣系 統，節流閥，RF電源44，及室及基材加熱系統之馬達， 第u頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 492045 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（） 閥，流量控制器係為一在控制管路3 6 (只示出部份管路）上 之系統控制器34(第1B圖）所控制。控制器34取決於來自 光學感應器之回授而決定例如節流閥及基板之可動機械 組件的位置，這些係在控制器34的控制下，為適當之馬 達所移動。 於示於第1 B圖中之例示實施例中，系統控制器包本 一硬碟機（記憶體3 8)，一軟碟機及一處理機3 7。該處理機 包含一單板電腦（SBC)，類比及數位輸入/輸出板，界面板 及步進馬達控制板。CVD系統1 〇之各元件均符合維莎模 組歐洲（VME)標準，其定義板，卡及連接器尺寸及種類。 VME標準同時定義匯流排結構，具有1 6位元資料匯流排 及24位元位址匯流排。 系統控制器34控制CVD機器之所有活動。系統控制 器執行系統控制軟體，其係為一儲存在一電腦可讀取媒 體，例如s己憶體3 8之電腦程式。較佳地，記憶體3 $為一 硬碟機，但記憶體3 8也可以是其他類型之記憶體。電腦 程式包含諸指令組’其指示一特定處理的時序，氣體混 合，室壓力’室溫度，RF功率位準，基板位置，及其他 參數。其他儲存於記憶體裝置上之電腦程式包含例如軟碟 或其他類型適當機器也可以用以操作控制器34。 一用以沉積薄膜於基材上之製程或一清洗室之製 程可以使用可為控制器3 4所執行之電腦程式產品加以實 行。該電腦程式碼可以被以任何傳統電腦可讀取程式語 言，例如68000組合語言，C，c何，pascal或福傳或其他 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公ϋ --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ 訂---------線· 492045 A7 五、發明說明（ 語言加以撰寫》合適之程式碼係使用一傳統文字編輯器加 以輸入-單1案或多樓案中’並被儲存在例如—電腦中 疋記憶體系統之電腦可使用媒體，例如電腦之記憶體系統 中。若所輸入碼文字係高階語t，則冑被編譯，所^㈣ 碼然後被連結至預編輯視窗庫常式之目的m執行所 連結之編譯目的碼，系統使用者呼唤目的碼，使得電腦系 統載入於記憶體中之碼、然後’ CPU讀取並執行該：二 執行指定於程式中之工作。 於使用者及控制器34間之界面係經由一 CRT監視器 50a及一光筆50b，如於第1E圖所示，其係為於基材處理 系統中之系統監視器及CVD系統1〇之簡化圖，該處理系 統可以包含一或多數室。於一較佳實施例中，兩監視器5“ 被使用，一安裝在無塵室壁，給操作者使用及另一個則在 該壁面之後，給服務技術員使用。該兩監視器5〇a同時顯 示相同資訊，但只有一光筆50b可使用。於光筆50b中之 尖‘中之光感應益檢測由CRT顯示器所發射之光。為選擇 一特定螢幕或功能，操作者接觸顯示螢幕之指定區域並按 下在適當光筆50b上之按鈕。被接觸之區域改變其發亮色 彩’或一新名單或螢幕被顧示，而確認於光筆及顯示螢幕 間之通訊。除了光筆5 0 b外，其他裝置，例如鍵盤，滑鼠 或其他指點或通訊裝置也可以使用以允許使用者與控制 器34作通訊。 B·遠端電漿產生器之整合 第1A及2圖顯示一安裝在處理室15之蓋組件15b 第16頁 ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -----------------^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（ 中之遠端電漿產生器60,其包含配氣面板13a及配氣歧管 1 1。安裝轉接器64安裝電漿產生器60於蓋組件15b上， 如由第1A及3圖所示。轉接器64係典叟由金屬作成。一 混合裝置7 0係連接至配氣歧管1 1之上游側（第1 A圖）。 混合裝置70包含一混合插入72安置於混合方塊76之槽 7 4中，用以混合處理氣體（第3圖）。一陶瓷隔離件6 6係 放置於安裝轉接器64及混合裝置70之間。一陶瓷間隔件 66係放置於安裝轉接器64及混合裝置70之間（第1 A及3 圖）。陶瓷隔離件66係由例如a1203(約度99%)，鐵弗龍等 之陶瓷材料作成。當被安裝時，混合裝置70及陶瓷隔離 件66形成蓋組件15b之部份。隔離件66隔離開金屬轉接 器64與混合裝置7〇與配氣歧管n，以最小化形成於蓋組 件1 5b中之用於二次電漿的電位，這係如以下所詳述。如 於第2圖所示，一三向閥77控制處理氣體以直接或經由 遠端電聚產生器60流至處理室15。 遠端電衆產生器60係較佳為一微型自備單元，其可 以被方便地安裝在蓋組件丨5 b，並可以容易地整修現行 至，而不必大成本及費時修改。一適當單元係為由美國麻 川p柏之應用科學及技術公司所購得之astr〇n產生 器。該ASTRON產生器利用低場環形（LFT)電漿以分解一 處理氣體。於-例子中，電毅分解一包含例如nf3之含氣 氣體及例如氬之載氣的處理氣體，以產生自由氟，其係可 用以清洗在處理室1 5中之薄膜沉積。 如於第3及4圖所示，混合方塊％包含兩入口 78 , mi?頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線· 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 492045 A7 B7__ 五、發明說明（) 8 0，用以接收予以混合於其中之處理氣體，及一出口 81 在下方，氣體混合物經由該處離開。冷卻劑入口 8 2及冷 卻劑出口 84係提供用以循環一冷卻劑，烴由混合方塊 76，作冷卻用（第3圖）。處理氣體的混合發生於混合插件 72中。 第4圖例示出經CVD系統1 0之氣體流。一來自第一 氣體管路90之第一處理氣體由入口 91進入該三向閥77, 及於第一出口 92或第二出口 93離開。第一出口 92經由 遠端電漿產生器60導引中間導管94至連接至混合方塊76 之上入口 98之上導管95。於遠端電漿產生器60中之電漿 由第一處理氣體產生電漿物種，第一處理氣體然後經由上 導管95，混合裝置70，及配氣歧管1 1流入室1 5。如於第 1A圖所示，經由陶瓷插入66之安裝轉接器64之導管形 成上導管95，其係流體連接於遠端電漿產生器60及混合 裝置70之間。 參考第4圖，第二出口 93直接經由一入口導管96導 引至混合裝置70之混合方塊76之側入口 78，旁路過遠端 電漿產生器60。一第二處理氣體經由一第二氣體管路100 進入於側入口 80之混合方塊76。於一特定實施例，一蒸 發器1 0 1係連接至第二氣體管路1 00，用以蒸發供給至第 二氣體管路1 〇〇之液體前驅物。諸處理氣體係混合於混合 裝置70之混合插件72中。氣體混合物係離開混合方塊76 之出口 8 1並經由配氣歧管1 1進入室1 5。排出氣體經由排 氣出口 2 5離開室1 5。 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公t ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) L^]·- .線. 492045 A7 B7 五 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（） 可以由第5A圖之前視圖及篥 舉5 B及5 C圖之側視圖看 出，混合插入72包含多數流動路 ,^ ι 吻fe。由虛線1〇6所表示 之第一流動路徑直直延伸經插入71，a ^72之中心線（第5B及5C 圖），並流體連接於混合方塊76(m 1闽、、L 、吊4圖）c上入口 98及出 口 81間。由箭頭108所表示之笛 ，、名u弗一流動路fe係大致迁迴 於插件72之右側（第5A及5C圖、廿杨、六赚Α 口），並係流體連接於混合 方塊76(第4圖）之側入口 78及出〇 士叫 出口 81之間。由箭頭i i 〇 所表示之第三流動路徑迂迴經插件79 > — w , μ 卿件72 (左側（第5α及5Β 圖），並係流體連接於混合方塊76γ楚Λ同、、7 t 〜(罘4圖）足側入口 go及 出口 81之間。如由第5A圖所示，笛一芬贫一. 108, 1 10係部份地重疊於多個位置，較佳地，係於轉彎處， 以提供氣體的迎面混合’以進行全面混合。於接近插件72 之底部，流動路徑1 〇 8，1 1 〇分別經由孔徑1 1 4，1 1 6 (第 5 Α及5 Β圖）與第一流動路徑1 〇 6之最後部份合併進入中 心至一共同出口 ，其係流體連接至混合方塊76之出口 81(第4圖）。第二及第三流動路徑1〇8，11〇係遠長於第一 流動路徑10 6，並包含多圈轉，以產生擾流，以完成來自 入口 78，80之第一及第二處理氣體的完全混合。第一流 動路徑1 0 6係較佳短的並朝向以最小化產生於遠端電漿產 生器60中之電漿物種的再結合。於一實施例中，第一流 動路徑1 0 6係約1 · 5吋長及第二及第二流動路徑1 〇 8，1 ^ 〇 係均為7.5吋長。 三向閥77係被安裝至遠端電漿產生器6〇之側邊，如 於第6圖所示。三向閥7 7係典型為氣動操作，及包含一 第19肓 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -¾ 訂---------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A7 B7_；_ 五、發明說明（） 連接於入口 9 1及第一出口 92間之第一壓力開關1 20，及 連接於入口 91及第二出口 93間之第二壓力開關122。三 向閥77之入口 91係連接至第一氣體管路90。三向閥77 之第一氣體管路90係連接至接至遠端電漿產生器60之中 間導管94。三向閥77之第二出口 93係連接至接至室15 之入口導管9 6。第一壓力開關1 2 0係常閉，以阻擋由入口 9 1至第一出口 92之流動，而第二壓力開關1 22係常開， 以允許由入口 9 1至第二出口 9 3之流動。於此模式中，第 一處理氣體經由入口導管96至室15，旁路過遠端電漿產 生器60。當三向閥77切換至另一模式時，第一壓力開關 1 20係被打開及第二壓力開關1 22係被閉合，以導引第一 處理氣體在進入室15前，經由中間導管94至遠端電漿產 生器60。 較佳地，三向閥77確保只有為遠端電漿產生器60所 分解之氣體被通入經遠端電漿產生器60，並使其他氣體離 開遠端電漿產生器60。雖然，也可能使其他氣體例如臭氧 流經遠端電漿產生器60，在電漿關閉下，但此實施的長期 影響並不知道。三向閥77之使用避免了任何潛在的問題。 再者，三向閥77的使用允許在不同處理中，相同氣體管 路90被不同氣體所使用而通入室1 5中，藉由將諸氣體如 所需地導入遠端電漿產生器60或旁路過遠端電漿產生器 60。此架構最小化所需之氣體管路，加強了系統1 0之服 務能力，並使對配氣系統所修改現行室之替換量最少。 如於第6圖所示，第一連接器123連接第一氣體管路 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 訂---------線 492045 A7

90之上及下部份一起及第二連接器124連接入口導管％ 之上及下部份一起。第一氣體管路9〇之上部份係附著至 运端電漿產生器60，而第一氣體管路90及入口導管％ 之下部份係附著至室1 5之側。在第一連接器丨2 3之第— 氣體管路90之上部份與在第二連接器124之入口導管％ 之上部份之斷開允許蓋組件1 5b之容易及快速移除。三向 閥77係附著至遠端電漿產生器60，其係安裝至蓋組件 1 5 b。閥7 7 ’產生器ό 0 ’及蓋組件1 5 b可以方便地被移除 並重新組合在一起。 第6圖顯示一安全壓力開關126，連接第一氣體管路 90至三向閥77，以監視於入口區域之壓力。若壓力累積 至一預定位準，則安全壓力開關126產生一信號，以關閉 輸入氣體流，以防止過多壓力累積及洩漏。對於例如 之有毒或危險氣體，這是特別重要的。第6圖同時也示出 一冷卻劑管路1 28，其係連接至遠端電漿產生器6〇，用以 傳送冷卻劑，以冷卻產生器60。 示於第1A及6圖中之例示實施例具有配氣系統，其 中一混合裝置70，其提供一流動路徑1 〇6，用於給由遠端 電漿產生器60來之氣體進入室15中。混合裝置70更包 含雨部份重疊流動路徑1 08，1 1 〇，用以混合來自入口氣體 管路96，100之處理氣體，並將混合物送入室i2(第5A-5C圖）。配氣系統典型操作於兩模式之一。於沉積模式時， 第一處理氣體由第一氣體管路90流經三向閥77及入口導 管96至混合裝置70,及第二處理氣體由第二氣體管路1〇〇 第21頁 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公餐） C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I n I ΜβΜ» n n ϋ 一OJ· n n aiv I an n gat I \ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A： B7_ 五、發明說明（） 流至混合裝置70(第4圖）。混合裝置70混合第一及第二 處理氣體並配送混合物至室1 5，用以沉積一層於一基材 上。於一清洗模式中，用於第二處理氣體的供給被關閉。 第一處理氣體係為清洗電漿前驅物，並由第一氣體管路90 流經三向閥77及中間導管94至遠端電漿產生器60(第4 圖）。遠端電漿產生器60形成一電漿以分解前驅物成為清 洗電漿物種，並配送電漿物種經導管95及混合裝置70至 室15，用以清洗於室1 5中之沉積物。當然，操作的其他 模式也可以實行。例如，另一模式可以涉及將由第一氣體 管路90來之第一處理氣體經由遠端電漿產生器60至室 15，及一第二處理氣體直接經由第二氣體管路 100至室 15 〇 可以了解的是，由於其模組結構，配氣系統可以相當 容易地被修改。例如，第3圖及第5A-5C圖之混合插件72 可以被具有不同混合架構之插件所替換。混合方塊76可 以被具有其他入口之方塊所替換，以接收來自兩個以上之 氣體管路之氣體。這些修改提供氣體流的進一步選擇，以 實施氣體混合之其他模式，並輸送至室1 5，以執行不同處 理。

示於第1 A及3圖之陶瓷隔離件66的使用消除了可能 形成於蓋組件1 5b中之二次電漿所造成之不穩定。於示於 第1A圖中之系統架構中，處理氣體可以回流經由導管所 形成之上導管95經由安裝轉接器64及陶瓷插件66。當一 電漿形成於室1 5中時，配氣歧管1 1及混合裝置70被RF 第22頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線 492045 A7 B7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 加熱。金屬安裝轉接64係典型被接地。若碰撞—例如& 之電漿的氣體出現在RF熱歧管1 1及接地轉接器64間之 導管95中時，一二次電漿可能形成在上導管95中。- —'次 電漿可能造成在室1 5中之電漿的不穩定性，並使沉積之 薄膜具有差品質，例如，一多孔堆疊膜。例如氦之氣體之 出現於上導管95中是可能的，例如，於A處理基材時， 這係常見於形成一内部堆疊膜中，一 PE(電漿加強）膜之冗 積及S A (/入大氣壓）膜之沉積間。n 2處理係典型為使用氡 及氮氣之電漿處理，並碰撞於室15中之電漿。於A處理 時，氦可能回流入上導管95中。因為配氣歧管丨丨及混合 裝置70為RF加熱及安裝轉接器64被接地，所以於配氣 歧管1 1及轉接器64間之上導管95中出現氦可能於導管 95中造成二次電漿，並使室丨5内之電漿不穩定。藉由使 金屬轉接器64與混合裝置7〇及配氣歧管n分隔，陶資 隔離器66最小化於上導管95中產生二次電漿的可能。 可以了解的疋，一次電漿係為一當内部電漿處理進行 於該室中’的-可能問冑。二次電漿係於n2處理中，因 為用於N2及He之離子化電位於其間係為最低的。 II·例示處理流 第7圖之簡化流程圖例+ 罔W不用弟1A-7圖之CVD系統 1 0 ’以執行沉積及清洗程序。於、 於紅序開始足步驟2 0 0，一 處理模式係被選擇。於沉積趑斗士，土 μ 、/儿償梃式中（步驟2〇2)，一基材被 提供於室15(步驟204)中。於+锁^ 山 於步驟206中，三向閥77係被 切換，以旁路開遠端電漿產生哭 厘生奋60(罘4圖）。第一處理氣 2请先閱讀背面 <注意事項再填寫本頁) -¾ 訂· -線 第23頁 492045

AT B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 體係由第一氣體管路9〇經三向闕77及入口導管96導引 至混合裝置7〇(步驟2〇8)。於步騾210中，一第二處理氣 體係經由第二入口管路1 0 〇 (第4圖）通入混合裝置7 0。於 步驟212中，三向閥77(第5a-5C圖）混合第一及第二處理 氣體。氣體混合物係通入室1 5中，以沉積一層於基材上（步 驟214)。於一例子中，第一處理氣體包含臭氧，及第二處 理氣體包含TEOS。 於第7圖之清洗模式（步驟216)中，三向閥77(第*圖） 係被切換至以將氣流導至遠端電漿產生器6〇(於步驟 218)。一清洗電漿前驅物係由第一氣體管路9〇經由三^ 閥W至遠端電聚產生器6〇,其分解前驅物，以產生 電衆物種(步驟22。)。於步驟222，電裝物種係由遠端電裝 產生益60經由混合裝置7〇通入室15，以清洗室b(第4 圖）。於-例子中，清洗電渡前驅物包含含氟氣體，例如 nf3及氬。於遠端電装產生器6〇中之電漿分解nf3 生自由氟’以清洗於處理室1 5巾之沉積物。 吾人發現若於遠端電衆產生器6〇中之壓力較高 清洗時間可以減少’該壓力係較佳高於室15中之壓力 :如’於遠端電聚產生器60中之壓力係較佳至少…： 瑕好至少30倍於室15中之龎Λ。认 ^ 壓力於一特定實施例中，於 1： 15中之壓力係約〇·25托 、 陆 今於逆袖電漿產生器00中夕 心力係約8托耳。系統控制器34可以 ^ 用以^^制於％端雷 漿產生器6〇中之壓力及室15中之壓力。 ， 雖然上述為本發明特定實施例的完整說明，但各種修

第24X 本紙張尺度適財關家鮮（CNS);y祕（21G χ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------· 492045 A7 B7 五、發明說明（ 改，變化及替換也可以使用。例如，三向閥可以為其他流 控制裝置所替換，用以導引氣體流於其他流動路徑間。〒 合裝置可以有其他架構及混合式樣。其他變化 ^ 本技藝者係明顯的。這些等效及替換係包本太 “、‘於 。赘明之r _ 中。因此，本發明之蔬園並夫限定於阱捕4 i &園 》方之r 中。因此’本發明之範圍並未限定於所述之會、 祀 是由以下之申請專利範圍及其等效範圍所定義。τ， 而 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) — — — — — — — ·11111111 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t )

Claims (1)

1. 492045 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1。一種棊材處理系統，該系統至少包含： 一外殼，定義一處理室； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一基材支撐件，用以於基材處理時，將基材支撐於 該處理室中； 一遠端電聚產生器，具有一入口及一出口；及 一配氣系統，用以將諸氣體引入處理室中，該配氣 系統包含： 一三向閥，具有一閥入口，一第一閥出口 ，及一第 二閥出口，該三向閥係可調整以切換流動於第一閥路徑 及第二閥路徑間，第一閥路徑係由閥入口至第一閥出 口 ，第二閥路徑係由閥入口至第二閥出口； 一第一入口流導管，連接於遠端電漿產生器及處理 室間； 一遠端電漿導管，連接於該三向閥之第一閥出口及 遠端電漿產生器之入口間；及 一第二入口流導管，連接於該三向閥之第二閥出口 及處理室之間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 \2.如申請專利範圍第1項所述之基材處理系統，其中上述 之三向閥係被氣動操作。 3.如申請專利範圍第；1項所述之基材處理系統，其中上述 之配氣系統更包含一第三流導管連接至處理室。 第26頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 492045 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 Λ4.如申請專利範圍第:3項所述之基材處理系統，其中上述 之配氣系統更包含一蒸發器，連接至該第三入口流導 管。 \5 .如申請專利範圍第3項所述之基材處理系統，其中上述 ' - 之第一入口流導管，第二入口流導管，及第三入口流導 管係連接至該處理室，於該大致被安置於基材支撐件上 之室入口處。 6. 如申請專利範圍第3 ,項所述之基材處理系統，其中上述 , \, . . - . 之配氣系統更包含一混合裝置，該混合裝置具有一出口 連接至該處理室，一第一入口連接至該第一入口流導 管，一第二入口連接至該第二入口流導管，及一第三入 口連接至該第三入口流導管。 7. 如申請專利範圍第6項所述之基材處理系統，其中上述 之混合裝置具有一第一流路徑於該第一入口及出口 間，一第二流路徑於該第二入口及出口間，及一第三流 路徑於該第三入口及出口間，該第二流路徑及第三流路 徑係至少部份重疊。 '8.如申請專利範圍第7項所述之基材處理系統，其中上述 之第一流動路徑之長度係遠端於第二及第三流動路 徑。 第27頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •淨· m HI Hi 11 n n n 一°4I n n n ϋ ϋ I— I I n . 492045 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 '9.如申請專利範圍第7項所述之基材處理系統，其中上述 之第二及第三流動路徑包含多數圈轉。 10.如申請專利範圍第1項所述之基材處理系統，其中上述 之遠端電漿產生器係安裝於大致在基材支撐件上之處 理室的蓋部上。 '1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之基材處理系統，更包 含：一陶瓷隔離件，連接於該遠端電漿產生器及處理室 間，該陶瓷間隔件包含一流動通道形成了連接於遠端電 漿產生器之出口及處理室間之第一入口流導管之一部 份。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之基材處理室，其中上述 之處理室包含一配氣歧管具有多數出口孔徑安置於該 基材上’該配氣歧管係流體連接至遠陶竞隔離件之流f 通道。 'U .—種基材處理系統，至少包含： 一外殼，定義一處理室； 一基材支撐件，用以於基材處理時，支轉—基材於 處理室中； 一遠端電漿產生器； 一第一氣體管路； 第28頁 本I氏張尺度適財_家鮮（CNS)A4規格⑽χ挪公餐) "^---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - 訂---------線！ -ϋ n I 1 ϋ ϋ n H ϋ ai·— «I ϋ ·ϋ n fi n I

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申凊專利範圍 一第二氣體管路； 一用於第一氣體之第，氣體供給； 一用於第二氣體之第二氣體供給； 一用於第三氣體之第彡氣體供給；及 連接機構，用以於第/操作時，連接第一氣體供給 至第一氣體管路，以使第〆氣體流經第一氣體管路及遠 端電漿產生器至該處理室，及於第二操作時，連接第二 氣體供給與第一氣體管路，使第二氣體流經第一氣體管 路至處理室，旁路過該遠端電漿產生益’連接該第三氣 體供給與第二氣體管路，以使弟二氣體流入處理室中， 並於第二及第三氣體進入處理主如’>扣合弟 >一氣體及第 三氣體。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之基材處理系統，更包含 一陶瓷隔離件，具有一流體通道流體連接於該遠端電漿 產生器及處理室間。 'U ·如申請專利範圍第14項所述之基材處理系統，其中上 述之處理室包含一配氣歧管，其具有多數出口孔徑安置 於基材上，該配氣歧管係流體連接於陶瓷隔離件之流體 通道。 1 6·如申請專利範圍第1 3項所述之基材處理系統，其中上 述之外殼包含一蓋部，安置於基材支撐件之上及其中該 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線L 492045 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、申請專利範圍 遠端電漿產生器係安裝於該裏部上。 \7·如申請專利範圍第13項所述之基材處理系統，更包含 一蒸發器連接至該第二氣體管路° 1 §.如申請專利範圍第1 3項所述之'基材處理系統，更包含 機構，用以控制於遠端電漿產生器之壓力及於處理室中 之壓力。 1 9.如申請專利範圍第1 §項所述之基材處理系統，其中上 述之控制機構包含指令，用以提供於遠端電漿產生器中 之壓力，其係高於處理室中之壓力。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項所述之基材處理系統，其中上 述之控制機構包含指令，用以提供於遠端電漿產生器中 之壓力，其係至少10倍於處理室中之壓力。 ·如申請專利範圍第20項所述之基材處理系統，其中上 述之控制機構包含指令，用以提供於遠端電漿產生器中 之壓力，其係至少約3 0倍於處理室中之壓力。 第30頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .淨： 訂---------線！