TWI757013B - 控制製程腔室清潔氣體用量的方法及製程處理系統 - Google Patents

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Abstract

揭露控制製程腔室之清潔氣體用量的方法及使用此方法的製程處理系統。控制製程腔室之清潔氣體用量的方法包含：供應清潔氣體至製程腔室，以清潔製程腔室；於清潔期間，利用攝像裝置擷取製程腔室的影像；利用影像處理裝置識別影像，以判斷製程腔室的清潔是否完成；以及當判斷製程腔室的清潔為完成時，停止供應清潔氣體。

Description

控制製程腔室清潔氣體用量的方法及製程處理系統
本發明係關於一種控制製程腔室清潔氣體用量的方法及製程處理系統；具體而言，本發明係關於一種可有效控制製程腔室清潔氣體用量的方法及使用此方法的製程處理系統。
在半導體裝置或顯示面板的製造中，薄膜沉積製程不僅會在基板上形成薄膜，也會在製程腔室內壁上附著有沉積物。當製程腔室內壁上的沉積物累積到相當程度時，就會在製程腔室中形成微塵粒子，影響後續製程處理的良率。因此，製程腔室的清潔為確保製程良率的重要因素。
製程腔室的清潔一般使用含氟化合物以電漿方式進行，且通常以時間模式或終點偵測模式控制。然而，不論是用何種模式進行，為了確保清除製程腔室內壁上的沉積物，通常會以清洗規格上限(即額外增加清潔時間)進行，造成過度清洗狀況並導致清潔氣體的浪費。此外，含氟化合物為造成溫室效應的來源之一，習知清潔程序無法有效控制清潔氣體的用量，不僅使得清洗成本上升，更會造成環境汙染。
本發明之一目的在於提供一種控制製程腔室之清潔氣體用量的方法及使用此方法的製程處理系統，其藉由人工智能技術判斷製程腔室的清潔是否完成，以有效控制清潔氣體的用量。
於一實施例，本發明之控制製程腔室之清潔氣體用量的方法包含：供應清潔氣體至製程腔室，以清潔製程腔室；於清潔期間，利用攝像裝置擷取製程腔室的影像；利用影像處理裝置識別影像，以判斷製程腔室的清潔是否完成；以及當判斷製程腔室的清潔為完成時，停止供應清潔氣體。
於一實施例，清潔製程腔室之步驟包含：產生清潔氣體的電漿以清潔製程腔室，且攝像裝置擷取製程腔室的影像之步驟包含：擷取電漿形成的輝光的影像。
於一實施例，判斷製程腔室的清潔是否完成之步驟包含：判斷輝光是否存在，其中當輝光存在時，製程腔室的清潔尚未完成，且當輝光不存在時，製程腔室的清潔為完成。
於一實施例，影像處理裝置藉由神經網路學習技術判斷輝光是否存在。
於一實施例，供應清潔氣體之步驟包含：供應含氟化合物。
於另一實施例，本發明提供一種製程處理系統，其包含：製程腔室、氣體供應裝置、攝像裝置、影像處理裝置及控制裝置，其中製程腔室用以進行製程處理；氣體供應裝置提供清潔氣體至製程腔室，以清潔製程腔室；攝像裝置於清潔期間，擷取製程腔室的影像；影像處理裝置連接攝像裝置，用以識別影像，以判斷製程腔室的清潔是否完成；以及控制裝置連接影像處理裝置及氣體供應裝置，當判斷製程腔室的清潔為完成時，控制氣體供應裝置停止供應清潔氣體。
於一實施例，製程腔室具有觀察窗，隔熱塊設置於製程腔室外側並鄰近觀察窗，且攝像裝置對應觀察窗設置於隔熱塊上。
於一實施例，製程處理包含化學氣相沉積製程。
相較於習知技術，本發明之製程處理系統及控制製程腔室之清潔氣體用量的方法藉由人工智能技術，在保障清潔效果下，更可有效控制清潔氣體用量，減少清潔氣體的浪費，進而降低清潔廢氣對環境的影響。
在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件”上”或”連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為”直接在另一元件上”或”直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，”連接”可以指物理及/或電性連接。再者，”電性連接”或”耦合”係可為二元件間存在其它元件。
應當理解，儘管術語”第一”、”第二”、”第三”等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的”第一元件”、”部件”、”區域”、”層”或”部分”可以被稱為第二元件、部件、區域、層或部分而不脫離本文的教導。
這裡使用的術語僅僅是為了描述特定實施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非內容清楚地指示，否則單數形式”一”、”一個”和”該”旨在包括複數形式，包括”至少一個”。”或”表示”及/或”。如本文所使用的，術語”及/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。還應當理解，當在本說明書中使用時，術語”包括”及/或”包括”指定所述特徵、區域、整體、步驟、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一個或多個其它特徵、區域整體、步驟、操作、元件、部件及/或其組合的存在或添加。
此外，諸如”下”或”底部”和”上”或”頂部”的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的”下”側的元件將被定向在其他元件的”上”側。因此，示例性術語”下”可以包括”下”和”上”的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件”下方”或”下方”的元件將被定向為在其它元件”上方”。因此，示例性術語”下面”或”下面”可以包括上方和下方的取向。
本文使用的”約”、”近似”、或”實質上”包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量(即，測量系統的限制)。例如，”約”可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或±30％、±20％、±10％、±5％內。再者，本文使用的“約”、”近似”或“實質上”可依光學性質、蝕刻性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。
除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本發明的上下文中的含義一致的含義，並且將不被解釋為理想化的或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。
本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制權利要求的範圍。
本發明提供一種控制製程腔室之清潔氣體用量的方法及使用此控制方法的製程處理系統。本發明之控制方法較佳應用於製程腔室的清潔，尤其是在製程期間會同時在製程腔室內壁累積沉積物的製程腔室的清潔。於後參考圖式，詳細說明本發明之控制方法及製程處理系統的細節。
參考圖1，圖1為本發明一實施例之製程處理系統之示意圖。如圖1所示，製程處理系統1包含製程腔室10、氣體供應裝置20、攝像裝置30、影像處理裝置40及控制裝置50。製程腔室10用以進行製程處理。氣體供應裝置20提供清潔氣體至製程腔室10，以清潔製程腔室10。攝像裝置30於清潔期間擷取製程腔室10的影像。影像處理裝置40連接攝像裝置30，用以識別影像，以判斷製程腔室10的清潔是否完成。控制裝置50連接影像處理裝置40及氣體供應裝置20，當判斷製程腔室10的清潔為完成時，控制氣體供應裝置20停止供應清潔氣體。
具體而言，製程腔室10可為任何處理製程中會在製程腔室內壁累積沉積物的製程腔室。舉例而言，製程腔室10可為沉積製程使用的製程設備，而在製程腔室10內進行的處理製程可為化學氣相沉積製程，例如非金屬薄膜(如氧化物膜)的沉積製程，但不以此為限。在製程腔室10進行薄膜沉積製程(例如化學氣相沉積製程)時，可將基板(例如玻璃基板或晶圓)置於製程腔室10內的載具16上，藉由控制製程參數(例如製程氣體的流量、製程腔室內的壓力、溫度、功率等)並在交流電場作用下，使得自入口12進入製程腔室10的製程氣體形成反應物(例如電漿)進而擴散並吸附在基板上形成薄膜，在製程期間未反應的反應物及副產物藉由抽氣裝置自出口14排出製程腔室10。沉積製程完成後，則將具有薄膜沉積於其上的基板移出製程腔室10。製程腔室10的清潔程序可依據實際應用進行。舉例而言，可在每次處理製程結束並將基板移出後進行，或者可在數次處理製程後進行，或者可週期性的進行。執行製程腔室10的清潔程序的時點可依據處理製程的類型、沉積物的累積速率等決定。
在製程腔室10的清潔期間，製程腔室10藉由交流電壓的作用，產生清潔氣體的電漿以清潔製程腔室10。具體而言，在製程腔室10進行清潔程序時，藉由控制清潔程序的參數(例如製程清潔氣體的流量、製程腔室內的壓力、溫度、功率等)並在交流電場作用下，使得自入口12進入製程腔室10的清潔氣體形成電漿且與累積在製程腔室10內壁的沉積物作用(例如腐蝕/分解沉積物)，並藉由抽氣裝置將殘餘物自出口14排出製程腔室10，而達到清潔製程腔室10的作用。於一實施例，氣體供應裝置20供應的清潔氣體可包含供應含氟化合物，例如F 2、NF 3、C xF y、SF 6等，或含氟化合物與其他氣體(例如O 2、Ar、N 2)的混合氣體，但不以此為限。清潔氣體可依據實際製程腔室10內壁要被去除的沉積物的種類而選擇，且清潔氣體較佳為可電漿激發的氣體或氣體混合物。
再者，製程腔室10具有觀察窗18，攝像裝置30對應觀察窗18設置於製程腔室10外側，以自製程腔室10的外部透過觀察窗18擷取清潔期間製程腔室10的內部影像。觀察窗18可為嵌設於製程腔室10側壁的石英玻璃或任何耐高溫的透明材料構成，且觀察窗18的位置較佳為容許攝像裝置30擷取製程腔室10內沉積物清潔狀態的影像的位置。攝像裝置30可為例如相機，且攝像裝置30可通訊連接影像處理裝置40，以將擷取的影像傳送至影像處理裝置40進行識別。攝像裝置30可週期性地(例如1秒或數秒)擷取影像，以獲得製程腔室10在清潔期間的狀態。於此實施例，由於製程腔室10在清潔期間通常溫度很高，例如250℃以上，容易造成攝像裝置30異常，因此隔熱塊32設置於製程腔室10外側並鄰近觀察窗18。攝像裝置30對應觀察窗18設置於隔熱塊32上，以降低製程腔室10的高溫對攝像裝置30的影響。具體而言，隔熱塊32可為任何隔熱材料製成，例如鐵氟龍，且隔熱塊32的形狀或大小較佳用以減少攝像裝置30與製程腔室10的接觸面積，以改善製程腔室10的高溫熱傳導至攝像裝置30所造成的影響。
影像處理裝置40可為人工智慧處理裝置或模組，並藉由神經網路(例如卷積神經網路(CNN))學習技術分析判斷攝像裝置30所擷取的影像。具體而言，影像處理裝置40包含人工智慧學習模組，可針對攝像裝置30所擷取的影像進行收集、運算、分析，亦即利用演算法學習，進而判斷攝像裝置30所擷取的影像代表製程腔室10的清潔程序屬於哪一個狀態的分類。舉例而言，影像處理裝置40藉由神經網路學習技術分析可將圖3顯示的影像判定為清潔氣體產生的電漿正在清潔作用，將圖4顯示的影像判定為輝光存在清潔尚未完成，而將圖5顯示的影像判定為輝光不存在清潔完成。換言之，影像處理裝置40藉由神經網路學習技術識別(即分析判斷)攝像裝置30所擷取的影像中輝光是否存在，來判斷清潔是否完成。舉例而言，當影像處理裝置40判斷影像中輝光存在時，則判定製程腔室10的清潔尚未完成，而當判斷影像中輝光不存在時，則判定製程腔室10的清潔為完成。
控制裝置50依據影像處理裝置40的判斷結果，控制氣體供應裝置20，其中當判斷製程腔室10的清潔為完成時，控制氣體供應裝置20停止供應清潔氣體。具體而言，控制裝置50可為製程處理系統1的控制器，用以控制製程處理系統1(及製程腔室10)的操作，例如控制製程腔室10的清潔參數(及製程參數)及氣體供應裝置20的操作。於一實施例，影像處理裝置40及控制裝置50可為相互通訊連接的個別電腦裝置，但不以此為限。於另一實施例，影像處理裝置40可實施為整合於控制裝置50的人工智慧學習模組。當影像處理裝置40判斷製程腔室10的清潔為完成時，影像處理裝置40傳送結果訊號至控制裝置50，使控制裝置50傳送控制訊號至氣體供應裝置20，以使氣體供應裝置20停止供應清潔氣體至製程腔室10。藉此，可有效精準控制清潔氣體的用量，不僅使清潔氣體成本下降，更可降低潔氣體對環境的污染。
參考圖2，圖2為本發明控制製程腔室之清潔氣體用量的方法之流程圖。如圖2所示，本發明之控制方法包含：步驟S10，供應清潔氣體至製程腔室，以清潔製程腔室；步驟S20，於清潔期間，利用攝像裝置擷取製程腔室的影像；步驟S30，利用影像處理裝置識別影像，以判斷製程腔室的清潔是否完成；以及步驟S40，當判斷製程腔室的清潔為完成時，停止供應清潔氣體。
於步驟S10中，清潔製程腔室包含：產生清潔氣體的電漿以清潔製程腔室，且於步驟S20中，攝像裝置擷取製程腔室的影像包含：擷取電漿形成的輝光的影像。於步驟S30中，判斷製程腔室的清潔是否完成包含：判斷輝光是否存在，其中當輝光存在時，製程腔室的清潔尚未完成，且當輝光不存在時，製程腔室的清潔為完成。亦即，本發明藉由人工智慧可精確判斷清潔完成的時點，並在判斷清潔完成時(即輝光不存在時)，即時停止清潔氣體的供應，達到清潔氣體的精準控制。
本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。
1:製程處理系統
10:製程腔室
12:入口
14:出口
16:載具
18:觀察窗
20:氣體供應裝置
30:攝像裝置
32:隔熱塊
40:影像處理裝置
50:控制裝置
S10-S40:步驟
圖1為本發明一實施例之製程處理系統之示意圖。 圖2為本發明一實施例之控制製程腔室之清潔氣體用量的方法之流程圖。 圖3-5為本發明一實施例所擷取的不同影像分類。
S10-S40:步驟

Claims (8)

  1. 一種控制一製程腔室之清潔氣體用量的方法，包含：供應清潔氣體至該製程腔室，以產生該清潔氣體的電漿清潔該製程腔室；於清潔期間，利用一攝像裝置擷取該製程腔室中該電漿形成的輝光的影像；利用一影像處理裝置識別該影像，以藉由判斷該輝光是否存在來判斷該製程腔室的清潔是否完成，其中當該輝光存在時，該製程腔室的清潔尚未完成，且當該輝光不存在時，該製程腔室的清潔為完成；以及當判斷該製程腔室的清潔為完成時，停止供應該清潔氣體。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該影像處理裝置藉由神經網路學習技術判斷該輝光是否存在。
  3. 如請求項1所述之方法，其中供應該清潔氣體包含：供應含氟化合物。
  4. 一種製程處理系統，包含：一製程腔室，用以進行製程處理；一氣體供應裝置，提供清潔氣體至該製程腔室，以產生該清潔氣體的電漿清潔該製程腔室；一攝像裝置，於清潔期間，擷取該製程腔室中該電漿形成的輝光的影像；一影像處理裝置，連接該攝像裝置，用以識別該影像，以藉由判斷該輝光是否存在來判斷該製程腔室的清潔是否完成，其中當該輝光存在時，該製程腔室的清潔尚未完成，且當該輝光不存在時，該製程腔室的清潔為完成；以及 一控制裝置，連接該影像處理裝置及該氣體供應裝置，當判斷該製程腔室的清潔為完成時，控制該氣體供應裝置停止供應該清潔氣體。
  5. 如請求項4所述之製程處理系統，其中該影像處理裝置藉由神經網路學習技術判斷該輝光是否存在。
  6. 如請求項4所述之製程處理系統，其中該清潔氣體包括含氟化合物。
  7. 如請求項4所述之製程處理系統，其中該製程腔室具有一觀察窗，一隔熱塊設置於該製程腔室外側並鄰近該觀察窗，且該攝像裝置對應該觀察窗設置於該隔熱塊上。
  8. 如請求項4所述之製程處理系統，其中該製程處理包含化學氣相沉積製程。
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