TWI775897B - 在原位氣相沉積聚合反應以形成作為黏彈性流體之前驅物的聚合物而由基板移除粒子 - Google Patents

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Abstract

一種清理基板的方法包含：將一蒸氣供應至一處理腔室，以在該處理腔室中的一基板上成長一聚合物膜；將一溶液添加至位於該基板上的該聚合物膜，以在該基板上產生一黏彈性流體；以及移除該黏彈性流體，而由該基板移除粒子污染物。

Description

在原位氣相沉積聚合反應以形成作為黏彈性流體之前驅物的聚合物而由基板移除粒子
〔相關申請之交互參照〕本申請案係主張美國臨時申請案第62/533,320號之優先權，該優先權基礎案係申請於2017年7月17日。上述優先權基礎案之整體揭露內容乃藉由參考文獻方式合併於此。
本揭露內容係關於基板處理系統與方法，尤其係關於由基板移除粒子的系統與方法。
在此所提供之先前技術說明乃係為了概括呈現本揭露內容背景之目的。在該先前技術段落中所述之目前列名發明人之工作、以及不可以其他方式認定為申請時之先前技術的實施態樣敘述皆不被明示或暗示地承認為針對本揭露內容之先前技術。
基板處理系統用以執行例如清理、沉積、蝕刻或光阻移除的基板處理。基板處理系統包含處理腔室以及基板支架。例如半導體晶圓的基板在處理期間可被配置在基板支架上。在若干程序中，基板溫度及/或腔室內的壓力被加以控制。在蝕刻或光阻移除期間，氣體混合物被輸送至處理腔室。氣體混合物可被導入到處理腔室內，以蝕刻基板或移除基板上的光阻。在若干基板處理系統中，亦可使用電漿來活化化學反應。
在完成基板處理之後，基板在執行進一步的基板處理之前，可被清理而移除表面粒子污染物(在此亦稱為粒子)，以防止缺陷。例如，可使用旋轉夾頭來旋轉基板，並同時將清理液分配到基板的一或兩表面上。清理液移除其中若干粒子。然而，在若干範例中，清理程序無法充分移除粒子。
使用含聚合物之黏彈性流體的先進機械清理方法已在處理期間被使用來移除粒子。然而，在半導體基板處理期間實施先進機械清理方法係有困難的。對於半導體處理而言，用以製造含聚合物之黏彈性流體的聚合物不具有足夠的潔淨度。此外，難以將黏彈性流體輸送到工具的液體分配器。尤其，難以透過系統管線來泵送黏彈性流體並將黏彈性流體可靠且重複地分配到基板上。
在工具的外部，藉由混合聚合物、鹼、緩衝鹽、及/或界面活性劑以配製黏彈性流體。之後經由系統管線，將黏彈性流體輸送至基板表面。由於粒子污染及/或金屬含量問題，所以要獲得對於半導體基板而言為足夠潔淨的聚合物係困難的。 一旦配製好黏彈性流體，便極難進行過濾，此進一步惡化粒子污染的問題。由於配製物的黏彈性質(具體而言，配製物具有應變硬化(strain-hardening)與剪切稀化(shear thinning)的特性)，所以在大量製造的裝置中，極難將黏彈性流體從儲存槽泵送到基板的表面。
聚合物的實體尺寸係相對地大。因此，當黏彈性流體傾注或分配在基板上時，其難以在深溝渠的內部或在其他高縱橫比(HAR，high-aspect ratio)結構內進行清理。
一種清理基板的方法包含將一蒸氣供應至一處理腔室，以在該處理腔室中的一基板上成長一聚合物膜。該方法包含將一溶液添加至位於該基板上的該聚合物膜，以在該基板上產生一黏彈性流體。該方法包含移除該黏彈性流體，而由該基板移除粒子污染物。
在其他特徵中，該蒸氣更包含至少一單體以及一起始劑。該方法包含使用一能量源來分解該起始劑。該溶液包含水、緩衝水、酸、鹼、緩衝鹽以及界面活性劑之其中至少一者。
在其他特徵中，該方法包含在成長該聚合物膜時，在該基板與該處理腔室中的其他表面之間產生一溫度差。將該基板維持在比該等其他表面更低的溫度，以促進該基板上之該聚合物膜的吸附。
在其他特徵中，添加一預定體積的該溶液。添加該溶液，以產生最終期望聚合物濃度。在供應該蒸氣與成長該聚合物膜之後並且在添加該溶液之前，該方法包含將該基板移至一第二處理腔室。
在其他特徵中，在成長該聚合物膜時，將該處理腔室中的壓力維持在一預定壓力，該預定壓力係在從50 mTorr到10 Torr的壓力範圍內。該方法包含在供應該蒸氣時以及在供應該蒸氣後的其中至少一者，將水蒸氣以及一添加劑的其中至少一者供應至該處理腔室。水蒸氣以及一添加劑的該其中至少一者使該聚合物膜至少部分水化。該添加劑包含氨蒸氣以及揮發性胺的蒸氣之其中至少一者。
在其他特徵中，該方法包含在供應該溶液時以及在供應該溶液後的其中至少一者，搖動該基板。添加該溶液之步驟包含將該溶液分配到該基板上。
在其他特徵中，該方法包含在添加該溶液時監視該基板的重量以及所添加的該溶液的體積之其中至少一者、以及基於該重量與該體積的該其中至少一者來控制該溶液對該基板之添加。
在其他特徵中，在該基板上成長該聚合物膜之步驟包含使用起始化學氣相沉積(iCVD，initiated chemical vapor deposition)。該能量源包含一經加熱之表面。該經加熱之表面包含一導線燈絲。
一種清理基板的方法包含將包含至少一單體與一起始劑的一蒸氣供應至包含一基板的一處理腔室；使用一能量源，以引發該蒸氣中的反應，並且使一聚合物膜沉積在該處理腔室中的該基板上。該能量源係選自於由一熱源、一光源以及一輻射源所組成的群組。該方法包含將一溶液添加至位於該基板上的該聚合物膜，以在該基板上產生一黏彈性流體。
在其他特徵中，該方法包含移除該黏彈性流體，而由該基板移除粒子污染物。該溶液包含水、緩衝水、酸、鹼、緩衝鹽以及界面活性劑之其中至少一者。
在其他特徵中，該方法包含在成長該聚合物膜時，在該基板與該處理腔室的其他表面之間產生一溫度差。將該基板維持在比該等其他表面更低的溫度，以促進該基板上之該聚合物膜的吸附。
在其他特徵中，在添加該溶液之前，該方法包含將水蒸氣以及一添加劑的其中至少一者供應至該處理腔室，以使該聚合物膜至少部分水化。
在其他特徵中，添加該溶液之步驟包含將該溶液分配到該基板上；在添加該溶液時監視該基板之重量；以及基於該重量，控制該溶液對該基板之添加。
由詳細說明、申請專利範圍、及圖式，本揭露內容之其他領域的可應用性將變得顯而易見。詳細說明與具體範例僅係為了例示之目的而提出，並非意指限制本揭露內容的範圍。
依照本揭露內容的系統與方法係使用氣相沉積聚合反應(VDP)程序來使聚合物膜直接成長在基板上。將溶液添加至位於基板上的聚合物膜，以直接在基板上產生含聚合物的黏彈性流體。隨後移除含聚合物的黏彈性流體，以移除粒子污染物。在若干範例中，係藉由沖洗或其他方法來執行移除程序。
在若干範例中，依照本揭露內容的系統與方法係將用以沉積聚合物膜的VDP腔室與清理程序結合在一起。將以蒸氣為基(vapor-based)的前驅物輸送至VDP腔室以成長聚合物膜。在若干範例中，執行共聚合物(例如聚丙烯醯胺-無規-聚(丙烯酸))的VDP。在若干範例中，藉由添加緩衝水(buffered water)或其他溶劑，以將聚合物膜重建成黏彈性流體。
可在各種不同的情況下執行在此所述的系統與方法。在若干範例中，該等系統與方法係被執行作為一連串溼式清理步驟的部分或者係在一清理順序的尾末被執行。在另一範例中，該等系統與方法係在例如乾式蝕刻或光阻移除的基板處理之後被執行，以移除由基板處理所產生的粒子污染物。
如將進一步於下文中結合圖1所述，VDP可在與傳統CVD腔室相似的處理腔室內被執行。然而，可使用其他類型的腔室。一般而言，處理腔室係維持在一預定壓力，以及單體及/或其他反應物係以蒸氣相(vapor phase)供應。在若干範例中，該預定壓力係在從50 mTorr到10 Torr的壓力範圍內，然而可使用其他壓力。
處理腔室的表面可被加熱，以防止在表面上的吸附。可藉由基板支架，對基板進行溫度控制及/或冷卻而達到小於處理腔室中之其他表面的溫度，以促進蒸氣相之試劑吸附到基板的表面上。在若干範例中，執行起始化學氣相沉積(iCVD)，其為VDP的一特定形式。iCVD係使用複數熱燈絲導線，該熱燈絲導線分解用以起始聚合反應的起始劑。
一旦基板位於處理腔室內且達到預定腔室壓力，便將單體、起始劑、及/或其他非反應性成份(例如溶劑分子(例如水))的蒸氣供應至處理腔室。一能量源(例如iCVD中的熱燈絲或其他的熱、光或輻射源)引發反應(通常藉由分解起始劑以形成反應性基團)。當基板被保持在低於該組件之其餘部分的溫度時，蒸氣係優先吸附到基板上，以及基板表面為聚合反應主要發生的位置。
在若干範例中，聚丙烯醯胺與聚(丙烯酸)的無規共聚合物可用於粒子移除。因此，在若干範例中，係使用這些單體的聚合物。然而，可使用其他聚合物或聚合物結構。例如，可將交聯劑添加至聚合物，以增加其表觀分子量並且調節其流變特性。或者，作為另一範例，各種其他聚合物可用於粒子移除。在若干範例中，由於大量製造中的沖洗流體通常為去離子水或低沸點醇類(主要為異丙醇)，所以使用製造水可溶性或醇可溶性聚合物(而非有機可溶性(organic-soluble)聚合物)的單體。在其他範例中，使用具有相對高蒸氣壓力的單體，以允許將前驅物充分輸送到腔室內。有鑒於這些限制，合適的單體包含具有相對短烷基(小於四個碳)的一級、二級、或三級丙烯醯胺衍生物。一範例為N,N-二甲基丙烯醯胺，因為其聚合物的高水溶性以及該單體的適當高蒸氣壓力(在70℃大約10 torr)。其他單體包含具有親水性官能基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。其中的兩個範例為丙烯酸2-羥乙酯(2-hydroxyethyl acrylate)以及丙烯酸2-(二甲胺基)乙酯(2-(dimethylamino)ethyl acrylate)。
存在其他可能為合適但不在這些類別之中的單體。一範例為N-乙烯吡咯烷酮(N-vinylpyrrolidone)。在若干範例中，使用包含羧酸基的單體(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、或丙烯酸2-羧乙酯(2-carboxyethyl acrylate))來產生無規共聚合物。有機酸的納入可起許多作用。首先，其通常會增加最終聚合物的水溶性。此外，當以鹼進行配製時，羧酸會變成去質子化並且以帶電的形式存在；此種帶電的形式會因為電荷互斥作用而增加聚合物的黏度，此產生更合意的流變性。藉由調整在沉積期間的流率，可動態地改變酸單體對親水性單體的比例。可發現若干應用需要不同的比例以獲得最佳性能。100%酸單體或100%親水性單體可為最佳組成，此可能也係可行的。
可使用橢圓偏振法、干涉法、石英晶體微量天平法、或用以量測沉積厚度及/或均勻度的其他技術，在原位監視膜成長的進行。當已達到期望厚度時，從VDP腔室移除基板。例如橢圓偏振法的標準量測法可在工具的外部執行。亦可以紅外線光譜法來對膜進行非破壞性量測，以測定聚合物組成。在其他範例中，可藉由從基板表面物理地移除(溶解或刮除)聚合物並且施行例如尺寸篩除層析、黏度量測、NMR等等的技術，以執行針對聚合物之特性與結構的量測法。
該程序繼續將基板移至合適的腔室，以使基板上的聚合物膜轉換成黏彈性流體。在若干範例中，係使用VDP腔室。在其他範例中，用以使聚合物膜成長的VDP腔室在聚合物膜轉換期間不被使用。在若干範例中，可在相同工具或不同工具上使用溼腔室，於此處，溼腔室亦將被使用來接著移除黏彈性流體與粒子。在若干範例中，聚合物膜係立刻被轉換。在其他範例中，聚合物膜係留在基板上經過一段未定時間並且在稍後被轉換。
將一預定體積的溶液沉積在基板上，以溶解事先所沉積的聚合物膜。在若干範例中，該溶液包含水。監視添加至基板的水量，以確保產生最終指明聚合物重量百分率濃度而調節黏彈性流體的流變特性。最終聚合物濃度會影響粒子移除效率與自基板移除黏彈性流體之實用性兩者。
在若干範例中，該溶液包含水、酸、鹼、緩衝鹽、及/或界面活性劑，以確保該溶液可與基板的表面相容。不同的添加劑可用於不同類型的基板表面(即，疏水性 vs. 親水性)。若聚合物轉換成黏彈性流體需要較長的時間，則可使用振動機構來搖動基板以加速溶解。在若干範例中，在VDP期間添加水蒸氣，以使聚合物部分水化(hydrate)或膠化(gel)，此可加速後續的溶解。可在VDP期間添加或在VDP之後立刻添加蒸氣相的其他添加劑，以修改聚合物膜。例如，當膜成長時，可添加氨蒸氣，以修改膜的pH。
在下列說明中，依照本揭露內容，圖1顯示用以執行VDP之腔室的一範例。依照本揭露內容，圖2與3顯示使用燈絲加熱器以執行iCVD之腔室的一範例。依照本揭露內容，圖4顯示用以執行例如沉積、蝕刻或光阻移除及粒子移除之基板處理之工具的一範例。圖5-6為使用VDP以移除粒子之方法的範例。
現在參考圖1，顯示用以執行VDP之基板處理系統10的一範例。基板處理系統10包含處理腔室22，其圍住基板處理系統10的其他構件。基板處理系統10包含例如噴淋頭的氣體分佈裝置24，其導入並且分佈處理氣體。或者，可以另一方式導入處理氣體。基板支架26可配置在氣體分佈裝置24的下方。在若干範例中，基板支架26包含底座或靜電夾頭(ESC，electrostatic chuck)。
在若干範例中，基板支架26係受到溫度控制。在若干範例中，基板支架的溫度係用以幫助起始VDP。例如，基板支架26可包含電阻式加熱器30及/或冷卻通道34。可對冷卻通道34供應使用幫浦38與流體源40所輸送的流體。可使用一或多個感測器42來監視基板支架26的溫度。一或多個感測器42可包含熱電偶，該熱電偶係設置在基板支架26中、或設置在與基板支架26連接的流體管道中。或者，可使用例如熱或紅外線感測器的其他類型感測器來監視基板或基板支架的溫度，該其他類型感測器係設置在處理腔室22中(遠離基板支架)。
可藉由加熱器44來加熱處理腔室22的表面。雖然在圖1中，處理腔室22的側壁被加熱，但處理腔室22的其他表面(例如頂表面、底表面)以及氣體分佈裝置亦可被加熱。在若干範例中，處理腔室的表面被加熱至比基板之溫度更高的溫度。可使用一或多個感測器46來監視例如溫度及/或壓力的腔室操作參數。
基板處理系統10更包含具有一或多個氣體源52-1、52-2、…、以及52-N(共同稱為氣體源52)的氣體輸送系統50，於此處，N為大於零的整數。氣體源將一或多個氣體供應至處理腔室22。氣體源22係藉由閥54-1、54-2、…、以及54-N(共同稱為閥54)與質量流量控制器56-1、56-2、…、以及56-N(共同稱為質量流量控制器56)而連接至歧管60。歧管60的輸出物被饋送至處理腔室22。僅為範例，歧管60的輸出物被饋送至氣體分佈裝置24。
蒸氣輸送系統70可用以將氣化前驅物輸送至處理腔室22。蒸氣輸送系統70包含儲存液體前驅物76的安瓿74。當需要增加氣化時，加熱器78可用以加熱液體前驅物。亦可將安瓿74中的壓力控制到一預定壓力。由於單體在加熱時的不安定性，所以單體可被保持於室溫或甚至可被冷卻，以及輸送至氣化裝置的一小部分可於氣化點被加熱。
閥系統80可用以控制來自氣體源82之載體氣體或推動氣體的供應及/或氣化前驅物的供應。例如，閥系統80可包含閥84、86以及88。在此範例中，閥84的入口係連接在氣體源82與閥86的入口之間。閥84的出口係連接至安瓿74的入口。安瓿74的出口係連接至閥88的入口。閥88的出口係連接至閥86的出口，並且連接至氣體分佈裝置24的入口。閥系統80可設置成不供應氣體、供應載體氣體及/或載體氣體與氣化前驅物。
閥90與幫浦92可用以控制處理腔室22中的壓力及/或用以將反應物排出處理腔室22。在若干範例中，蒸氣產生器94與閥96可用以將水蒸氣供應至處理腔室，以使聚合物在原位至少部分水化或膠化。在若干範例中，蒸氣產生器94亦可供應其他蒸氣，例如氨蒸氣或揮發性胺的蒸氣。
控制器100可用以控制基板處理系統10的各種構件。僅為範例，控制器100可用以控制處理氣體、載體氣體與前驅物氣體、氣化前驅物、水蒸氣、氨蒸氣的流動、反應物的移除、腔室參數的監視等等。
現在參考圖2-3，顯示用以執行起始化學氣相沉積(iCVD)的基板處理系統150。基板處理系統150係與上述基板處理系統10相似。然而，基板處理系統150更包含複數熱燈絲導線，其大致上標示在圖2中的160處。由熱燈絲導線160所產生的熱被使用來起始反應。在圖3中，複數熱燈絲導線160的一範例被顯示包含導體對170，該導體對係連接至熱燈絲導線172。在此範例中，導體對170係附接於第一支架174與第二支架176，該第一支架與第二支架係配置在處理腔室22中(例如附接於處理腔室22的側壁)。
現在參考圖4，顯示包含多個處理腔室的工具220。基板係從透過盒222(例如，前開式晶圓傳送盒(FOUP，front opening unified pod))所裝載的卡匣而進入工具220。機器人226包含用以搬運基板的一或多個末端效應器。機器人226的壓力一般係在大氣壓力。機器人226將基板從卡匣移動到運送腔室234的一通口。運送腔室234將其內的壓力抽至一適當等級。
通往運送腔室234的另一通口為開啟，以及具有一或多個末端效應器238的機器人236將基板輸送到複數處理腔室250-1、250-2、…、以及250-P(共同稱為處理腔室250)其中所選擇的一者，於此處，P為大於一的整數。機器人236可沿著軌道240移動。機器人236將基板輸送到與處理腔室250其中所選擇的該一者對應的複數底座252-1、252-2、…、以及252-P之其中一者上。在若干範例中，當所選擇的腔室在環境壓力進行操作時，省略運送腔室。
在若干範例中，處理腔室250的其中至少一者執行例如清理、沉積、蝕刻或光阻移除的基板處理，而處理腔室250的其中至少另一者則執行作為黏彈性流體之前驅物之聚合物的VDP。接著藉由該腔室之其中一者來添加溶液，以使基板上的聚合物膜轉換成黏彈性流體。最後，藉由該腔室之其中一者來移除黏彈性流體而移除粒子。
現在參考圖5，顯示由基板移除粒子的方法300。在304，使用氣相沉積聚合反應(VDP)，在基板上沉積聚合物膜，以作為黏彈性流體的前驅物。在308，使用溶液來溶解基板上的聚合物膜，以產生黏彈性流體。在312，移除黏彈性流體，而由基板移除粒子。
現在參考圖6，顯示由基板移除粒子的方法400。雖然在圖6中係顯示一特定的方法，但亦可使用在此所述的其他變化。在404，將基板配置在位於處理腔室中的基板支架上。在408，將處理腔室中的壓力設定至一預定壓力。
在412，將基板的溫度控制到比處理腔室之其他部分更低的溫度，以允許聚合物膜優先沉積在基板上。在416，將氣化前驅物供應至處理腔室。在418，使用複數熱燈絲導線來加熱氣化前驅物。該方法等候該膜沉積一預定時間及/或使用感測器來監視該膜的厚度。如在422所判定，當沉積足夠厚度或到達預定時間時，該方法在426繼續進行。
在426，在從處理腔室移除基板之前，可選地將水蒸氣供應至處理腔室，以使聚合物膜至少部分膠化。在430，將基板移至另一處理腔室，並且將溶液分配到聚合物膜上，以產生黏彈性流體。吾人可明白，水蒸氣可使用在分配溶液的相同處理腔室，而不使用在執行VDP的處理腔室，或者還可使用在執行VDP的處理腔室。在434，移除黏彈性流體，而由基板移除粒子。
在若干範例中，iCVD起始劑包含有機過氧化物，例如三級丁基過氧化物或過氧苯甲酸三級丁酯(tert-butyl peroxybenzoate)。若其他化學品係相對安定、具有高蒸氣壓力、並且低於熱導線溫度/在熱導線溫度有效進行分解以產生自由基的話，這些化學品亦係可行的。除了過氧化物以外，例如偶氮二異丁腈(azobisisobutyronitrile)的腈類亦可產生用於聚合反應的自由基，但大部分市售的腈類缺乏待用於iCVD的足夠高蒸氣壓力。
在若干範例中，熱導線溫度係在介於150℃至400℃之間的範圍內。在其他範例中，熱導線溫度係在介於200℃至300℃之間的範圍內。
在若干範例中，為了實現期望的黏彈性流變行為，合成聚合物具有超高分子量。在若干範例中，該分子量係大於每莫耳五十萬(500,000)公克。在其他範例中，該分子量係大於每莫耳一千萬(10,000,000)公克。以iCVD來進行之時，由於聚合物鏈長度主要係受到動力學所控制，所以使用高沉積速率。如在此所使用，高沉積速率係指大於每分鐘至少0.5μm的沉積速率。在若干範例中，高沉積速率係藉由下列方式達成：降低基板的溫度以促進吸附，並且維持前驅物的高流率。在若干範例中，高前驅物流率係指合計至少10 sccm的流率。在若干範例中，高前驅物流率係指合計至少25 sccm的流率。
可藉由在沉積期間納入少量的交聯劑並且潛在地放棄高沉積速率的需求，而有效產生期望的聚合物分子量。然而，由於交聯劑對其他前驅物的比例必須被嚴密地控制，所以此種途徑並不被期望。甚至交聯劑稍微過量，即會導致不溶性聚合物。在若干範例中，交聯劑包含具有兩個乙烯基的單體。在若干範例中，係使用二丙烯酸乙二醇酯(ethylene diacrylate)。
通常難以溶解超高分子量聚合物。由於水膨脹(water-swollen)材料更可由後續的溶解所處理，所以聚合物與溶劑(水)的共沉積可幫助減輕此種問題。在水膨脹或膠化的狀態下，該材料將不會流出晶圓，以進行晶圓的運輸(若需要的話)。此外，氨氣或其他揮發性胺(例如三甲胺)可用以使丙烯酸轉換成銨或胺鹽，此可進一步幫助減少溶解的時間。
先前描述在本質上僅為說明性的，而絕非意圖限制本揭露內容、其應用、或用途。本揭露內容之廣泛教示可以各種形式實施。因此，雖本揭露內容包括特定範例，然由於當研究圖式、說明書、與以下申請專利範圍時，其他變化將變得顯而易見，故本揭露內容之真實範疇不應如此受限。應理解，在不改變本揭露內容之原理的情形下，方法中之一或更多步驟可以不同次序(或同時)執行。再者，雖實施例之每一者係於以上描述為具有某些特徵，然關於本揭露內容之任何實施例所述該等特徵之任何一或更多者可在任何其他實施例中實施、及/或與其特徵組合(即使並未明確描述該組合)。換言之，所述實施例並非相互排斥，且一或更多實施例彼此的置換維持在本揭露內容之範疇中。
元件 (例如，在模組、電路元件、半導體層等) 之間的空間與功能上的關係乃使用包括「連接」、「接合」、「耦合」、「鄰近」、「在…旁」、「在…之上」、「上方」、「下方」、與「設置」之各種術語描述。除非明確地描述為「直接」之情形下，否則當於上述揭露內容中描述第一與第二元件之間的關係時，該關係可為在第一與第二元件之間不存在其它中介元件之直接關係，但亦可為在第一與第二元件之間存在一或更多中介元件(空間上或功能上)的間接關係。如本文所用，詞組「A、B、與C之至少一者」應解釋成意指使用非排除性邏輯OR之邏輯(A OR B OR C)，且不應解釋成代表「A之至少一者、B之至少一者、與C之至少一者」。
在若干實作中，控制器為系統的部分，該系統可為上述範例的部分。此種系統可包含半導體處理設備，其包含處理工具、腔室、處理用平台、及/或特定處理構件(基板底座、氣體流動系統等等)。這些系統可與電子元件整合在一起，該電子元件用以在處理半導體基板或基板之前、期間、之後，控制這些系統的操作。該電子元件可被稱為『控制器』，其可控制該系統的各種構件或子部件。可根據處理需求及/或系統類型，將該控制器程式化，以控制在此所述之任何處理，其包含處理氣體的輸送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、位置與操作設定、進入及離開與一特定系統連接或介接之一工具及其他搬運工具及/或負載室的基板搬運。
大體而言，該控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子元件，其接收指令、發出指令、控制操作、進行清理操作、進行終點測量等等。該積體電路可包含具有韌體形式而儲存有程式指令的晶片、數位信號處理器(DSP，digital signal processor)、被定義為特定用途積體電路(ASIC，application specific integrated circuits)的晶片、及/或一或多個微處理器、或執行程式指令(例如軟體)的微控制器。程式指令可為以各種獨立設定值(或程式檔案)形式傳送至控制器的指令，以定義用以在半導體基板上或對一系統實現特定處理的操作參數。在若干實施例中，這些操作參數可為製程工程師所定義之配方的部分，以在基板之一或多個層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶粒的加工期間完成一或多個處理步驟。
在若干實作中，該控制器可為電腦的一部分或耦合至該電腦，該電腦係與該系統整合在一起，或耦合至該系統，或網路連接至該系統，或為其組合。例如，該控制器可位在整個或一部分之晶圓廠主電腦系統的「雲端(cloud)」中，此可允許基板處理的遠端存取。該電腦可對該系統進行遠端存取，以監視加工操作的當前進度、檢查過去加工操作的歷史、從複數加工操作來檢查趨勢或性能指標、改變當前處理的參數、依當前處理來設定處理步驟、或開始新的處理。在若干範例中，遠端電腦(例如伺服器)可透過網路將處理配方提供給系統，該網路可包含區域網路或網際網路。該遠端電腦可包含使用者介面，其可進行參數及/或設定值的輸入或程式化，這些參數及/或設定值之後從該遠端電腦傳送至該系統。在若干範例中，該控制器接收具有資料形式的指令，該指令規定待於一或多個操作期間執行之每一處理步驟的參數。吾人應瞭解這些參數可特定於待執行之處理的類型以及該控制器所介接或控制之工具的類型。因此，如上所述，可以下列方式來分配該控制器：例如藉由包含以網路連接在一起並且為一共同目的(例如在此所述的處理與控制)而運作的一或多個分離控制器。為此種目的而分配的控制器之一範例可為在腔室上之一或多個積體電路，該積體電路係與遠端設置(例如平台等級或作為遠端電腦之部分)的一或多個積體電路通信，以聯合控制腔室上的處理。
示範的系統可包含但不限於電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清理腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD，physical vapor deposition)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD，atomic layer deposition)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE，atomic layer etch)腔室或模組、離子植入腔室或模組、塗佈顯影(track)腔室或模組、以及聯合或用於半導體基板之加工及/或製造的任何其他半導體處理系統。
如上所述，根據待由該工具所執行的處理步驟，該控制器可與下列其中一或多者進行通信：其他工具電路或模組、其他工具構件、群集(cluster)工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、設置遍布於工廠的工具、主電腦、另一控制器、或用於原料運輸而將基板容器運至與運離半導體製造廠中之工具位置及/或裝載通道的工具。
10‧‧‧基板處理系統22‧‧‧處理腔室24‧‧‧氣體分佈裝置26‧‧‧基板支架30‧‧‧電阻式加熱器34‧‧‧冷卻通道38‧‧‧幫浦40‧‧‧流體源42‧‧‧感測器44‧‧‧加熱器46‧‧‧感測器50‧‧‧氣體輸送系統52-1‧‧‧氣體源52-2‧‧‧氣體源52-N‧‧‧氣體源54-1‧‧‧閥54-2‧‧‧閥54-N‧‧‧閥56-1‧‧‧質量流量控制器56-2‧‧‧質量流量控制器56-N‧‧‧質量流量控制器60‧‧‧歧管70‧‧‧蒸氣輸送系統74‧‧‧安瓿76‧‧‧液體前驅物78‧‧‧加熱器80‧‧‧閥系統82‧‧‧氣體源84‧‧‧閥86‧‧‧閥88‧‧‧閥90‧‧‧閥92‧‧‧幫浦94‧‧‧蒸氣產生器96‧‧‧閥100‧‧‧控制器150‧‧‧基板處理系統160‧‧‧熱燈絲導線170‧‧‧導體對172‧‧‧熱燈絲導線174‧‧‧第一支架176‧‧‧第二支架220‧‧‧工具222‧‧‧盒226‧‧‧機器人234‧‧‧運送腔室236‧‧‧機器人238‧‧‧末端效應器240‧‧‧軌道250-1‧‧‧處理腔室250-2‧‧‧處理腔室250-P‧‧‧處理腔室252-1‧‧‧底座252-2‧‧‧底座252-P‧‧‧底座300‧‧‧方法304‧‧‧使用氣相沉積聚合反應(VDP)，在基板上沉積聚合物膜，以作為黏彈性流體的前驅物308‧‧‧藉由將溶液分配到聚合物膜上，以在基板上產生黏彈性流體312‧‧‧移除黏彈性流體而由基板移除粒子400‧‧‧方法404‧‧‧將基板配置在位於腔室中的基板支架上408‧‧‧將腔室中的壓力設定至預定壓力412‧‧‧將基板的溫度控制到比處理腔室之其他部分更低的溫度416‧‧‧將氣化前驅物供應至腔室418‧‧‧使用熱燈絲導線來加熱氣化前驅物422‧‧‧聚合物膜厚度是否達到?426‧‧‧可選地將水蒸氣或其他添加劑供應至腔室，以使聚合物膜至少部分水化或膠化430‧‧‧將基板移至另一處理腔室，並且將溶液分配到聚合物膜上，以產生黏彈性流體434‧‧‧移除黏彈性流體
本揭露內容將由詳細說明與附圖而變得更受到完整瞭解，其中：
圖1為依照本揭露內容之基板處理系統之一範例的功能方塊圖，該基板處理系統係使用化學氣相沉積(CVD，chemical vapor deposition)來執行作為黏彈性流體之前驅物的聚合物之氣相沉積聚合反應(VDP，vapor deposition polymerization)；
圖2為依照本揭露內容之基板處理系統之另一範例的功能方塊圖，該基板處理系統係使用起始CVD (iCVD，initiated CVD)來執行VDP；
圖3為顯示在圖2中所使用之熱導線燈絲(hot wire filaments)的平面視圖，該熱導線燈絲用以執行iCVD；
圖4為依照本揭露內容之工具之一範例的功能方塊圖，該工具用以執行基板處理、聚合物膜的VDP、聚合物膜到黏彈性流體的轉換、以及用於移除粒子之黏彈性流體的移除；以及
圖5-6為依照本揭露內容之方法之範例的流程圖，該等方法係藉由執行聚合物膜的VDP、聚合物膜到黏彈性流體的轉換、以及用於移除粒子之黏彈性流體的移除，而由基板移除粒子。
在圖式中，參考符號可重複使用以指示相似及/或相同的元件。
400‧‧‧方法
404‧‧‧將基板配置在位於腔室中的基板支架上
408‧‧‧將腔室中的壓力設定至預定壓力
412‧‧‧將基板的溫度控制到比處理腔室之其他部分更低的溫度
416‧‧‧將氣化前驅物供應至腔室
418‧‧‧使用熱燈絲導線來加熱氣化前驅物
422‧‧‧聚合物膜厚度是否達到？
426‧‧‧可選地將水蒸氣或其他添加劑供應至腔室，以使聚合物膜至少部分水化或膠化
430‧‧‧將基板移至另一處理腔室，並且將溶液分配到聚合物膜上，以產生黏彈性流體
434‧‧‧移除黏彈性流體

Claims (25)

  1. 一種清理基板的方法，包含下列步驟：將一蒸氣供應至一處理腔室，以在該處理腔室中的該基板上成長一聚合物膜；在供應該蒸氣時將水蒸氣供應至該處理腔室；將一溶液添加至位於該基板上的該聚合物膜，以在該基板上產生一黏彈性流體；以及移除該黏彈性流體，而由該基板移除粒子污染物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，其中該蒸氣更包含至少一單體以及一起始劑。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之清理基板的方法，更包含使用一能量源來分解該起始劑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，其中該溶液包含水、緩衝水、酸、鹼、緩衝鹽以及界面活性劑之其中至少一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，更包含：在成長該聚合物膜時，在該基板與該處理腔室中的其他表面之間產生一溫度差， 其中將該基板維持在比該等其他表面更低的溫度，以促進該基板上之該聚合物膜的吸附。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，其中添加一預定體積的該溶液。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，其中添加該溶液，以產生最終期望聚合物濃度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，其中在供應該蒸氣與成長該聚合物膜之後並且在添加該溶液之前，將該基板移至一第二處理腔室。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，其中在成長該聚合物膜時，將該處理腔室中的壓力維持在一預定壓力，該預定壓力係在從50mTorr到10Torr的壓力範圍內。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，更包含在供應該蒸氣後，將該水蒸氣以及一添加劑供應至該處理腔室。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，更包含在供應該水蒸氣時將一添加劑供應至該處理腔室，其中該水蒸氣以及該添加劑使該聚合物膜至少部分水化。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之清理基板的方法，其中該添加劑包含氨蒸氣以及揮發性胺的蒸氣之其中至少一者。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，更包含在供應該溶液時以及在供應該溶液後的其中至少一者，搖動該基板。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，其中添加該溶液之步驟包含將該溶液分配到該基板上。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之清理基板的方法，更包含：在添加該溶液時監視該基板之重量；以及基於該重量，控制該溶液對該基板之添加。
  16. 如申請專利範圍第3項所述之清理基板的方法，其中使用起始化學氣相沉積(iCVD，initiated chemical vapor deposition)來執行在該基板上成長該聚合物膜之步驟。
  17. 如申請專利範圍第3項所述之清理基板的方法，其中該能量源包含一經加熱之表面。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之清理基板的方法，其中該經加熱之表面包含一導線燈絲。
  19. 一種清理基板的方法，包含下列步驟：將包含至少一單體與一起始劑的一蒸氣供應至包含該基板的一處理腔室；使用一能量源，以引發該蒸氣中的反應，並且使一聚合物膜沉積在該處理腔室中的該基板上；在供應該蒸氣時將水蒸氣供應至該處理腔室；以及將一溶液添加至位於該基板上的該聚合物膜，以在該基板上產生一黏彈性流體。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之清理基板的方法，更包含移除該黏彈性流體，而由該基板移除粒子污染物。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之清理基板的方法，其中該溶液包含水、緩衝水、酸、鹼、緩衝鹽以及界面活性劑之其中至少一者。
  22. 如申請專利範圍第19項所述之清理基板的方法，更包含： 在成長該聚合物膜時，在該基板與該處理腔室的其他表面之間產生一溫度差，其中將該基板維持在比該等其他表面更低的溫度，以促進該基板上之該聚合物膜的吸附。
  23. 如申請專利範圍第19項所述之清理基板的方法，更包含在添加該溶液之前，將一添加劑供應至該處理腔室，以修改該聚合物膜。
  24. 如申請專利範圍第19項所述之清理基板的方法，其中添加該溶液之步驟包含：將該溶液分配到該基板上；在添加該溶液時監視該基板之重量；以及基於該重量，控制該溶液對該基板之添加。
  25. 如申請專利範圍第19項所述之清理基板的方法，其中該能量源係選自於由一熱源、一光源以及一輻射源所組成的群組。
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