TWI411023B - 整修加工反應室組件的方法 - Google Patents

Description

整修加工反應室組件的方法

本發明係有關於用以清潔一反應室組件的系統與方法，特別係關於以電漿清潔一反應室組件的系統與方法。

一基底加工反應室可用於以一受激發的製程氣體例如電漿來對一基底進行加工，以製造電子電路例如積體電路晶片與顯示器。一傳統的加工反應室具有一封閉的內壁，而圍起一製程區，而將一製程氣體導入上述製程區中。加工反應室可用於在一基底上沈積物質或蝕刻一基底上的物質。

暴露的反應室組件常鍍有一鍍層，其可增加濺鍍於其上的物質的黏著力，以增加其下方的物質對電漿侵蝕的抵抗能力。例如，一反應室組件可由以電漿鍍上一鋁鍍層的氧化鋁或石英所製成。上述已鍍膜的組件通常需要頻繁的清洗與整修，以維持其設計上的特性。例如，當反應室組件是用於電漿氣相沈積(plasma vapor deposition；PVD)而從一靶材將將一沈積物噴濺至一基底上時，噴濺的物質亦會累積於上述組件的表面。累積的製程沈積物會造成熱膨脹應力，而導致底下的鍍層與其下方的結構之間發生脫層、破裂、剝落。然後，反應室內的電漿會穿透上述鍍層的受損區域，而對下方結構的暴露表面造成侵蝕，而最終造成組件的損毀。

傳統的整修製程是施行一「舉離」(lift-off)的製程，以從一已鍍膜的組件移除其鍍層，並清潔上述組件的表面。上述「舉離」製程包含將一已鍍膜的組件浸入一鹼性溶液例如氫氧化鉀中，以剝除或溶解其鍍層，並移除其上的製程沈積物。上述「舉離」製程的產物是一無鍍膜的組件。接下來，藉由將上述無鍍膜的組件的表面浸入一酸性溶液例如為氟化氫與硝酸的一溶液，以清潔其表面，以移除所有殘留的沈積物。然而，上述酸性溶液會對上述組件的表面造成化學性的侵襲、並造成傷害。此外，後續塗覆於受損表面的鍍層無法良好地黏附於上述表面，而容易發生剝離或剝落。

另一傳統的方法例如Wang et al.在US 6,902,628所揭露的方法，是將具有一金屬鍍層的組件浸入一酸性溶液中，以將部分的沈積物從上述組件的表面移除。然後將上述組件浸入一鹼性溶液中，以實質上移除所有的金屬鍍層。一旦實質上完成所有的金屬鍍層的移除，可在重新形成上述金屬鍍膜之前，對上述組件進行噴沙處理，以粗化上述組件的表面。與前一項傳統方法相同，Wang et al.所揭露的方法會造成上述組件的表面損傷。

因此，業界需要改良的已鍍膜的加工反應室組件的清潔方法。

在某些實施例中，一種清潔與整修加工反應室組件的方法包含：將在一外表面具有製程沈積物的一反應室組件，置於一電漿氣相沈積(plasma vapor deopsition；PVD)反應室中；以及在足以從上述反應室組件的上述外表面移除上述製程沈積物的一期間內，以包含氬的一電漿轟擊上述反應室組件。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1A圖顯示一反應室組件100，其具有一外表面102，並可藉由後文所述的方式進行清潔。可以用此方法清潔的反應室組件100的一例是包含但不限於一鉭線圈。可以使用各種材料來製造反應室組件100。例如反應室組件100可以是一陶瓷組件，其包含下列材料的至少其中之一：氧化鋁、氮化鋁、碳化矽、與氮化矽、或其他類似材料。在一替換的例子中，反應室組件100可以是一金屬組件，其包含下列材料的至少其中之一：鋁、鈦、不銹鋼、銅、與鉭、或其他類似材料。在一實施例中，反應室組件100包含鉭，並鍍上厚度約0.1~約0.2nm的氮化鉭(TaN)薄膜，以防止組件的氧化。

經過相當程度的使用之後例如對一特定數量的晶圓進行加工之後，如第1B圖所示，在反應室組件100的外表面102上會逐漸產生一層的製程沈積物104。製程沈積物104可能為濺射上來的物質，經由一化學氣相沈積(chemical vapor deposition)或電漿氣相沈積(plasma vapor deposition；PVD)製程所累積。

第2圖係顯示清潔一加工反應室組件的方法的流程圖。如第2圖所示，在步驟202中，是將具有鉭(Ta)、且在一外表面上形成有製程沈積物的一反應室組件置於使用電漿氣相沈積的一反應室中。第3圖是顯示在外表面102沈積有製程沈積物104的反應室組件100，其置於一加工反應室350中。加工反應室350具有一基座(pedestal)352、一磁場產生器354、與一氣體入口356。如圖所示，氣體入口356是與氣體源358與360連接。請注意加工反應室350可包含未敘述的其他額外的組件，例如一直流電源、一射頻電源、與一排氣系統。

在步驟204中，一旦置入加工反應室350中，反應室組件100會受到電漿的轟擊，直到反應室組件100的外表面102已無任何的製程沈積物104。上述電漿轟擊可採用直接式電漿(direct plasma)轟擊或順流式電漿(downstream plasma)轟擊。在一實施例中，上述電漿為一氬電漿，其濃度為實質上100%的氬。然而，亦可使用濃度較低的氬。電漿轟擊的時間可隨著反應室組件100的外表面102上的製程沈積物104的量而變動。在某些實施例中，電漿轟擊的時間，是以一常數乘以欲移除的沈積物的厚度的值所決定。在某些實施例中，電漿轟擊可持續一段時間，而至4小時為止，以從反應室組件100的表面移除製程沈積物104。然而，本發明所屬技術領域中具有通常知識者會瞭解多餘的電漿轟擊會損傷反應室組件100的表面，而使用順流式電漿來清潔反應室組件100可進一步減少對反應室組件100的表面所造成的損傷。

在一實施例中，是在室溫例如約25℃、以每分鐘25標準立方公分(25sccm)的氬流量、在反應室壓力約2.6×10^-3 Torr的一反應室中、以約2500瓦特的射頻功率的條件進行氬電漿的轟擊。然而，當使用不同的流量與射頻功率時，上述氬電漿轟擊可以在其他的溫度與壓力之下進行。

一旦在反應室組件100的外表面102已無製程沈積物104，可在反應室組件100鍍上一層薄膜，以防止反應室組件100的氧化。例如，若是反應室組件100是由鉭所製成，可藉由使氮氣流至反應室組件100的表面上，而將一氮化鉭(TaN)的薄膜沈積於反應室組件100的表面上。上述步驟可藉由關閉或減少與氣體源358連接的一閥門的開口、並打開與氣體源360連接的一閥門的動作來完成，其中氣體源358為氬的氣體源、氣體源360為氮的氣體源。在一替代的動作中，可將連接至氣體源358與360的閥門都打開，而使二種氣體均流入反應室。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解以其他材料形成反應室組件100時，是在其上沈積其他的薄膜。

在一實施例中，流入反應室壓力約2.6×10^-3 Torr的加工反應室350中的氮的流量為約4sccm，此時流入加工反應室350的氬的流量為約30sccm。使氮氣流至反應室組件100的上方約10~20分鐘的時間，以在反應室組件100的表面上沈積所需數量的氮化鉭。然而，上述沈積時間可依據反應室的設定反應室組件100與所需的氮化鉭薄膜的量反應室組件100而有所變化。在某些實施例中，上述沈積時間是正比於所欲形成的氮化鉭薄膜的厚度。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．反應室組件

102．．．外表面

104．．．製程沈積物

202．．．步驟

204．．．步驟

206．．．步驟

208．．．步驟

350．．．加工反應室

352．．．基座

354．．．磁場產生器

356．．．氣體入口

358．．．氣體源

360．．．氣體源

第1A圖顯示一乾淨的反應室組件的一例。

第1B圖顯示在一外表面具有製程沈積物的一反應室組件的一例。

第1C圖顯示使用電漿氣相沈積而完成清潔後的一反應室組件的一例。

第2圖係顯示使用電漿氣相沈積來清潔一反應室組件的方法之一例的流程圖。

第3圖係顯示使用電漿氣相沈積來清潔一反應室組件的方法之一例的示意圖。

100．．．反應室組件

102．．．外表面

104．．．製程沈積物

350．．．加工反應室

352．．．基座

354．．．磁場產生器

356．．．氣體入口

358．．．氣體源

360．．．氣體源

Claims (11)

1. 一種整修加工反應室組件的方法，包含下列步驟：將在一外表面具有製程沈積物的一反應室組件，置於一電漿氣相沈積(plasma vapor deposition；PVD)反應室中；以及以一電漿轟擊該反應室組件以移除該製程沈積物；其中該電漿包含實質上100%的氬。
2. 如申請專利範圍第1項所述之整修加工反應室組件的方法，更包含：在轟擊該反應室組件之後，使一氮氣流入該電漿氣相沈積反應室中，藉此沈積一薄膜於該反應室組件的表面上，其中，該反應室組件包括Ta，該薄膜具有TaN。
3. 如申請專利範圍第1項所述之整修加工反應室組件的方法，其中移除該製程沈積物的期間為約4小時。
4. 如申請專利範圍第1項所述之整修加工反應室組件的方法，其中足以移除該製程沈積物的該期間是與該製程沈積物的厚度成正比。
5. 如申請專利範圍第2項所述之整修加工反應室組件的方法，其中使該氮氣流入該電漿氣相沈積反應室中的時間為10~20分鐘。
6. 如申請專利範圍第1項所述之整修加工反應室組件的方法，其中流入該電漿氣相沈積反應室的氬的流速為約24 sccm。
7. 如申請專利範圍第2項所述之整修加工反應室組件的方法，其中以氬電漿轟擊的步驟是在該電漿氣相沈 積反應室內以約25℃下的溫度進行，且該電漿氣相沈積反應室的反應室壓力為2.6×10^-3 Torr。
8. 如申請專利範圍第7項所述之整修加工反應室組件的方法，其中進行該電漿轟擊的步驟所使用的射頻功率為約2500瓦特。
9. 如申請專利範圍第2項所述之整修加工反應室組件的方法，其中該氮氣流入該電漿氣相沈積反應室中的流速為4 sccm。
10. 如申請專利範圍第9項所述之整修加工反應室組件的方法，其中在該電漿氣相沈積反應室將具有TaN的該薄膜沈積於該反應室組件的步驟時，該電漿氣相沈積反應室的反應室壓力為2.6×10^-3 Torr。
11. 如申請專利範圍第1項所述之整修加工反應室組件的方法，其中是使用順流式電漿(downstream plasma)來轟擊該反應室組件。