TWI809805B - 半導體製造設施及其操作方法 - Google Patents

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李宗澤
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Abstract

根據本發明提供了一種半導體製造設施及其操作方法，半導體製造設施包含：處理腔室，沉積非晶碳以形成非晶碳層(Amorphous Carbon Layer，ACL)的非晶碳層工序在其中執行；真空泵，其在執行非晶碳層工序的同時排出處理腔室內產生的殘餘氣體；腔室排氣管，其使得處理腔室與真空泵透過腔室排氣管彼此連通；電漿反應器，其配置為使用電漿以形成電漿反應區域；以及氣體供應裝置，其配置為供應處理氣體至電漿反應器，其中殘餘氣體從處理腔室排出，且沿著腔室排氣管流動從而形成廢氣，並且處理氣體在電漿反應區域由電漿分解，從而形成一應性物質，並且供應反應性物質至腔室排氣管，並且處理氣體為氧氣(O2)或三氟化氮(NF3)。

Description

半導體製造設施及其操作方法
本發明涉及一種用於處理廢氣的技術，且更具體地，涉及一種用於處理在使用電漿的半導體製造工序中所產生的廢氣的半導體製造設施及其操作方法。
透過使用各種製程氣體在處理腔室中對晶片重複執行諸如光刻、蝕刻、擴散及金屬沉積等製程來製造半導體裝置。在半導體製程完成後，處理腔室中存在有殘餘氣體，由於處理腔室內的殘餘氣體中含有諸如毒性成分的有害成分，因此透過真空泵以排放殘餘氣體，並且透過諸如洗滌器的廢氣處理裝置進行淨化。
非晶碳層(Amorphous Carbon Layer，ACL)工序為在半導體製造工序中沉積非晶碳從而形成非晶碳層的工序。在執行非晶碳層工序之後在處理腔室中產生的殘餘氣體透過真空泵從處理腔室排出，從而形成廢氣。非晶碳層工序中的廢氣包含氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)。包含在非晶碳層工序的廢氣中的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)將沉積在真空泵中，其將造成真空泵的性能發生劣化並且減少真空泵的平均故障間隔時間(Mean Time Between Failure，MTBF)。
本發明提供一種半導體製造設施及其操作方法，其移除了在非晶碳層(Amorphous Carbon Layer，ACL)製程設施中沉積在真空泵中且用於形成非晶碳層的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)。
本發明更提供一種半導體製造設施及其操作方法，其防止了從非晶碳層製程設施中的處理腔室排出的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)被引入至真空泵中。
根據本發明的一個態樣提供了一種半導體製造設施及其操作方法，半導體製造設施包含：處理腔室，沉積非晶碳以形成非晶碳層的非晶碳層工序在其中執行；真空泵，其在執行非晶碳層工序的同時排出處理腔室內產生的殘餘氣體；腔室排氣管，其使得處理腔室與真空泵透過腔室排氣管彼此連通；電漿反應器，其配置為使用電漿以形成電漿反應區域；以及氣體供應裝置，其配置為供應處理氣體至電漿反應器，其中殘餘氣體從處理腔室排出，且沿著腔室排氣管流動從而形成廢氣，並且處理氣體在電漿反應區域由電漿分解，從而形成反應性物質，並且供應反應性物質至腔室排氣管，並且處理氣體為氧氣(O2)或三氟化氮(NF3)。
根據本發明，可以達成本發明的上述目的。具體地，供應至電漿反應器的氧氣在電漿反應器的電漿區域中被分解，從而產生經加熱的活性氧，且產生的活性氧被引入至真空泵，並與沉積在真空泵中的氫化非晶碳反應，從而移除真空泵中沉積的氫化非晶碳。
進一步地，氫化非晶碳(a-C：H)在電漿反應器的電漿反應區域中與透過電漿反應額外供給的氧氣反應，從而可以產生二氧化碳氣體、一氧化碳氣體及水蒸氣。因此，防止了氫化非晶碳(a-C：H)包含在被引入至真空泵中的氣體中。
此外，沉積在真空泵中的碳氫化合物(CXHY)透過與將三氟化氮(NF3)分解為電漿而產生的氟(F2)反應而被移除，從而可以防止真空泵的性能發生劣化。
此外，包含在廢氣中的碳氫化合物(CXHY)與在電漿反應區域中的三氟化氮(NF3)共同透過電漿反應而分解，從而可以防止真空泵的性能發生劣化。
100,200:半導體製造設施
101:半導體製造設備
102:處理腔室
103:排氣設備
104:真空泵
105a:腔室排氣管
105b:泵排氣管
106:廢氣處理設備
107:洗滌器
108,208:電漿裝置
110,210:電漿反應器
A:電漿反應區域
120,220:反應腔室
120a:第一腔室元件
120b:第二腔室元件
121:氣體入口部分
121a:氣體注入口
122:進氣口
123:氣體排放部分
124:排放口
125:電漿反應部分
126:第一連接管部分
127:第二連接管部分
128:間隙
130:磁芯
131:環部分
132a,132b:長邊
133a,133b:短邊
135:連接部分
136:第一貫通口
137:第二貫通口
140:點火器
150:第一線圈
160:第二線圈
180:電源
185:氣體供應裝置
186:進氣管
187:排放管
188:氣體供應管
190:開關電路
R:環形放電迴路
X:延伸軸線
S100,S110,S120,S200,S210,S220:步驟
第1圖為根據本發明一實施例的半導體製造設施的示意性配置的方塊圖。
第2圖為第1圖中所繪示的半導體製造設施的電漿裝置中的電漿反應器的縱向剖面圖。
第3圖為第2圖中所繪示的磁芯的透視圖。
第4圖為第1圖中所繪示的半導體製造設施的電漿裝置中所使用的點火系統的配置的示意圖。
第5圖為根據一實施例的半導體製造設施的操作方法的示意流程圖。
第6圖為執行第5圖所繪示的半導體製造設施的操作方法的結果的曲線圖，且繪示出根據電漿裝置的操作狀態的氫化非晶碳的處理狀態。
第7圖為執行第5圖所繪示的半導體製造設施的操作方法的結果的曲線圖，且繪示出根據電漿的存在/不存在的氫化非晶碳的處理狀態。
第8圖為由於在第5圖所繪示的半導體製造設施的操作方法而在真空泵中的氫化非晶碳層的還原狀態的比較照片。
第9圖為在第5圖所繪示的半導體製造設施的操作方法中氧氣供應流率與氫化非晶碳的還原量之間的關係圖。
第10圖為根據本發明另一實施例的半導體製造設施的操作方法的示意流程圖。
第11圖為根據第10圖所繪示的半導體製造設施的運轉方法而在電漿反應器中處理的氫化非晶碳(a-C：H)的狀態的示意圖。
第12圖為根據本發明的另一實施例的半導體製造設施的示意性配置的方塊圖。
第13圖為第12圖所繪示的半導體製造設施的電漿裝置中的電漿反應器的縱向剖面圖。
在下文中，將參照附圖以詳細說明本發明之半導體製造設施的配置及其操作方法。
在第1圖中，安裝有根據本發明一實施例的半導體製造設施的示意性配置。參照第1圖，根據本發明一實施例的半導體製造設施100包含用以執行製造半導體裝置的半導體製造工序的半導體製造設備101、用以從半導體製造設備101排放氣體的排氣設備103、用以處理透過排氣設備103從半導體製造設備101排放的氣體的廢氣處理設備106、以及透過使用電漿以處理氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)的電漿裝置108。
半導體製造設備101包含處理腔室102，且在處理腔室102中使用各種處理氣體以執行半導體製造工序。處理腔室102包含在半導體製造設施技術 領域中通常使用的用於半導體製造的所有類型的處理腔室。在處理腔室102中產生的殘餘氣體透過廢氣處理設備106以進行淨化，且同時透過排氣設備103排放至外部。在本實施例中，以在處理腔室102中執行一般的非晶碳層(Amorphous Carbon Layer，ACL)工序為例進行說明。一般而言，非晶碳層工序表示在半導體工序中沉積非晶碳以形成非晶碳層的工序。在執行非晶碳層工序之後，在處理腔室102中將產生包含氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)的殘餘氣體。在執行非晶碳層工序之後在處理腔室102中產生的包含氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)的殘餘氣體透過排氣設備103以從處理腔室102中排出。
排氣設備103排放了在執行非晶碳層工序之後在處理腔室102中產生的包含氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)的殘餘氣體。排氣設備103包含真空泵104、腔室排氣管105a以及泵排氣管105b，其中腔室排氣管105a連接處理腔室102及真空泵104，且從處理腔室102排出的殘餘氣體作為廢氣在其中流動，且其中泵排氣管105b從真空泵104向下游延伸並且廢氣在其中流動。
真空泵104透過腔室排氣管105a以對處理腔室102形成負壓，腔室排氣管105a將處理腔室102連接至真空泵104，從而排出處理腔室102的殘餘氣體。因為真空泵104包含在半導體製造設施技術領域中通常使用的真空泵的配置，因此將省略其詳細說明。包含在廢氣中的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)通過腔室排氣管105a被引入至真空泵104，氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)沉積在真空泵104中，從而可以形成層。沉積在真空泵104中並用於形成層的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)將會降低真空泵104的性能並減少真空泵的平均故障間隔時間(Mean Time Between Failure，MTBF)。沉積在真空泵104中的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)可以透過電漿裝置108的作用而移除。
腔室排氣管105a將處理腔室102的排氣口連接至處理腔室102與真空泵104之間的真空泵104的進氣口。由於透過真空泵104而形成的負壓，處理腔室102的殘餘氣體通過腔室排氣管105a而排出，從而可以形成廢氣。
泵排氣管105b從真空泵104向下游延伸。泵排氣管105b連接至真空泵104的排氣口，使得從真空泵104排出的廢氣流動。
廢氣處理設備106處理且淨化處理腔室102的廢氣中所包含的有害成分。廢氣處理設備106包含用於處理廢氣的洗滌器(scrubber)107。洗滌器107連接至泵排氣管105b的下游側的一端，且對從真空泵104排出的廢氣中所包含的有害成分進行處理。洗滌器107包含在半導體製造設備技術領域中通常使用的用於處理廢氣的所有類型的洗滌器。
電漿裝置108處理沉積在真空泵104中的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)。電漿裝置108使用電漿以從氧氣(O2)產生作為反應性物質(reactive species)的激發氧原子(O*)，從而移除氫化非晶碳(a-C：H)。此外，電漿裝置108使用電漿以從三氟化氮(NF3)產生作為反應性物質的激發氟原子(F*)及氟氣(F2)，從而移除碳氫化合物(CXHY)。電漿裝置108包含安裝在腔室排氣管105a上的電漿反應器110、用於供應電力至電漿反應器110的電源180、以及用於供應氧氣(O2)或三氟化氮(NF3)至電漿反應器110的氣體供應裝置185。
電漿反應器110安裝在腔室排氣管105a上並使用電漿以分解從氣體供應裝置185供應的氧氣(O2)或三氟化氮(NF3)。在電漿反應器110中，氧氣(O2)透過使用電漿以分解為激發氧原子(O*)。此外，在電漿反應器110中，三氟化氮(NF3)透過使用電漿以分解為包含激發氟原子(F*)、激發的氮原子(N*)、氟氣(F2)、氮氣(N2)及電子e的成分。透過在電漿反應器110中分解氧氣(O2)而產生的激發氧原子(O*)被引入至真空泵104中，並且與在真空泵104中的氫化非晶碳(a-C：H)反應而進行分解。透過在電漿反應器110中分解三氟化氮(NF3)而產生的氟氣(F2)被引 入至真空泵104中，並且與在真空泵104中的碳氫化合物(CXHY)反應而進行分解。在本實施例中，以電漿反應器110為使用電感耦合電漿(Inductively Coupled Plasma，ICP)的電感耦合電漿反應器為例進行說明。雖然在本實施例中，以使用電感耦合電漿的電漿反應器110為例進行說明，但本發明的實施例不限定於此。在本發明中，電漿反應器包含所有類型的電漿反應器(例如，使用電容耦合電漿(Capacitively Coupled Plasma，CCP)以產生電漿反應的電漿反應器)，其同樣屬於本發明的範圍。
在第2圖中，以縱向剖面圖繪示了電漿反應器110的示意性配置。參照第2圖，電漿反應器110包含反應腔室120、圍繞反應腔室120佈置的磁芯130、用於電漿點火(plasma ignition)的點火器(igniter)140、纏繞在磁芯130上並從電源180接收電力的第一線圈(未繪示出)、以及纏繞在磁芯130上並供應電力至點火器140的第二線圈(未繪示出)。
作為環形腔室的反應腔室120包含氣體入口部分121、與氣體入口部分121間隔開的氣體排放部分123、以及連接氣體入口部分121至氣體排放部分123，且在其中發生電漿反應的電漿反應部分125。從處理腔室(第1圖的處理腔室102)排放的氣體通過腔室排氣管(圖1的腔室排氣管105a)經由反應腔室120被引入至真空腔室(真空泵104)中。
氣體入口部分121具有圍繞直線延伸軸線X而延伸的短管狀形狀，並且氣體入口部分121的前端打開從而形成用於引入氣體的進氣口122。進氣口122透過腔室排氣管(第1圖的腔室排氣管105a)以與處理腔室(第1圖的處理腔室102)的排氣口連通。透過形成在氣體入口部分121中的氣體注入口121a以注入從氣體供應裝置185供應的氣體。
氣體排放部分123具有在延伸軸線X上與氣體入口部分121同軸地間隔開的短管形狀，氣體排放部分123的後端打開從而形成供氣體通過且排出的 排放口124。排放口124透過腔室排氣管(第1圖的腔室排氣管105a)以與真空泵(第1圖的真空泵104)的入口連通。
電漿反應部分125連接彼此間隔開的氣體入口部分121與氣體排出部分123，並且在電漿反應部分125中形成電漿反應區域A，其中發生對氣體的熱反應及電漿反應。電漿反應部分125包含第一連接管部分126及第二連接管部分127，其中第一連接管部分126及第二連接管部分127在電漿反應部分125的兩側隔著延伸軸線X以彼此間隔開。氣體入口部分121及氣體排放部分123連通。因此，電漿沿著如虛線所示的環形放電迴路R而產生。流經氣體注入口121a的氣體在電漿反應區域A中透過電漿而分解。當氧氣被引入至氣體注入口121a時，在電漿反應區域A中的利用電漿的分解反應如下列反應式1及反應式2所示。
[反應式1]O2+hv→O*+O*
O*：激發氧原子。
[反應式2]O2+e-→O+O-。
在電漿反應區域A中透過電漿而產生的激發氧原子(O*)被加熱以增強其與氫化非晶碳的反應性。為了增加激發氧原子(O*)的產生率及溫度，施加至電漿反應器110的功率越高，對其越有利。
在本實施例中，以透過將第一腔室元件120a及第二腔室元件120b彼此結合來構成反應腔室120為例進行說明。第一腔室元件120a包含整個氣體入口部分121、連接至氣體入口部分121的第一連接管部分126的一部分、以及第二連接管部分127的一部分。第二腔室元件120b包含整個氣體排放部分123、連接至氣體排放部分123的第一連接管部分126的一部分、以及第二連接管部分127的一部分。
磁芯130被佈置為圍繞反應腔室120。在本實施例中，以磁芯130為通常用於電感耦合電漿產生裝置中的鐵氧體磁芯為例進行說明。在第3圖中，繪示出了磁芯130的透視圖。參照第2圖及第3圖，磁芯130包含從外部圍繞反應腔室120之電漿反應部分125的環狀的環部分131，以及與環部分131的內部區域交叉的連接部分135。
環部分131具有矩形的環形狀，且佈置為與延伸軸線X成直角排列，並且從外側圍繞反應腔室120的電漿反應部分125。矩形的環部分131包含兩個相對的長邊132a及132b，以及兩個相對的短邊133a及133b。
連接部分135沿直線延伸以連接環部分131的兩個相對的長邊132a及132b。連接部分135的兩端連接至兩個長邊132a及132b中的每一個的中心。連接部分135佈置為穿過形成在反應腔室120的第一連接管部分126與第二連接管部分127之間的間隙128。環部分131的內部區域透過連接部分135而劃分為第一貫通口136及第二貫通口137，反應腔室120的第一連接管部分126穿過第一貫通口136，並且反應腔室120的第二連接管部分127穿過第二貫通口137。因此，磁芯130從外部分別地包圍反應腔室120的第一連接管部分126及第二連接管部分127。
點火器140透過接收來自電源180的高壓電力來點燃(ignite)電漿。在本實施例中，以點火器140為位於鄰近反應腔室120的電漿反應部分125中的氣體入口部分121為例進行說明。本發明不限定於此。
在第4圖中，繪示出了纏繞在磁芯130上的第一線圈150及第二線圈160。參照第4圖，第一線圈150纏繞在磁芯130的第一長邊132a上並連接至電源180。第一線圈150透過從電源180接收具有射頻的交流電以在磁芯130中形成感應磁通量(induced magnetic flux)。透過在磁芯130中形成的感應磁通量以產生 感應電場，並且透過所產生的感應電場以產生電漿。在本實施例中，以第一線圈150纏繞在磁芯130上兩次為例進行說明，但本發明不限定於此。
第二線圈160與第一線圈150分隔開，且纏繞在磁芯130的第二長邊132b上，並且透過開關電路(繼電器)190連接至點火器140。在第二線圈160中產生感應電動勢(induced electromotive force)以供電至點火器140。也就是說，第一線圈150、第二線圈160及磁芯130發揮了變壓器的功用，從而在第二線圈160中形成並輸出用於點火器140的操作的高電壓。為此，第二線圈160以相較於第一線圈150的繞組數(number of winding)更多的繞組數而纏繞在磁芯130上。在本實施例中，以第二線圈160纏繞在磁芯130上六次為例進行說明。
電源180將具有射頻的交流電施加至第一線圈150以產生電感耦合電漿。在本實施例中，第一線圈150、第二線圈160及磁芯130發揮了變壓器的功用。也就是說，第一線圈150、第二線圈160及磁芯130發揮了變壓器中的初級線圈、次級線圈及鐵芯的功用。第二線圈160的繞組數大於第一線圈150的繞組數，從而可以將升壓的高壓電力施加至點火器140。
氣體供應裝置185儲存有作為待處理氣體的氧氣或三氟化氮(NF3)，並透過氣體供應管188將所儲存的氧氣或三氟化氮(NF3)供應至電漿反應器110。在本實施例中，以氣體供應管188連接至在電漿反應器110中的反應腔室120的氣體入口部分121中形成的氣體注入口121a為例進行說明。如圖所示，由氣體供應裝置185供應的氧氣被引入至電漿反應器110，且在電漿反應器110的電漿反應區域A中透過電漿而分解為加熱的激發氧原子(O*)。雖然未繪示出，由氣體供應裝置185供應並引入至電漿反應器110的三氟化氮(NF3)透過電漿反應器110的電漿反應區域A中的電漿而分解為氟原子(F*)、激發氮原子(N*)、氟氣(F2)、氮氣(N2)及電子(e)。
本發明提供了一種用於處理在處理腔室中的廢氣的電漿裝置的操作方法。第5圖為根據本發明實施例的半導體製造設施的操作方法的示意流程圖。在第5圖中所繪示的根據本發明的一個實施例的半導體製造設施的操作方法，其即為第1圖所繪示的用於移除沉積在真空泵(第1圖的真空泵104)中一部分或全部的氫化非晶碳及碳氫化合物的半導體製造設施100的操作方法。參照第1圖、第2圖及第5圖，根據本發明實施例的半導體製造設施的操作方法包含在處理腔室102執行非晶碳層的沉積工序的非晶碳層工序操作(步驟S100)、停止在處理腔室102中執行的非晶碳層工序的工序停止操作(步驟S110)、以及執行工序停止操作(步驟S110)並且在處理腔室102中的非晶碳層工序停止的狀態下移除沉積在真空泵104中的氫化非晶碳及碳氫化合物的沉積材料移除操作(步驟S120)。
在非晶碳層工序操作(步驟S100)中，非晶碳層的沉積工序是在處理腔室102中執行。由於非晶碳層的沉積工序包含在半導體製造工序中通常使用的非晶碳層工序的配置，因此將省略其詳細說明。當在執行非晶碳層工序操作(步驟S100)時，處理腔室102中產生的殘餘氣體透過真空泵104的操作而通過腔室排氣管105a及泵排氣管105b從處理腔室102排出，從而形成廢氣。非晶碳層工序中的廢氣包含氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)。氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)化合物沉積在真空泵104中。
在工序停止操作(步驟S110)中，停止在處理腔室102中執行的非晶碳層工序及由非晶碳層工序而產生的殘餘氣體的排放。工序停止操作(步驟S110)可以包含停止用於清潔處理腔室102的工序。在執行工序停止操作(步驟S110)之後，在處理腔室102中執行的非晶碳層工序以及由非晶碳層工序而產生的殘餘氣體的排放皆為停止的狀態下，執行沉積材料移除操作(步驟S120)。
在沉積材料移除操作(步驟S120)中，在處理腔室102中執行的非晶碳層工序以及由非晶碳層工序而產生的殘餘氣體的排放皆為停止的狀態下，移 除了沉積在真空泵104中的氫化非晶碳及碳氫化合物。在電漿反應器110啟動的狀態下，在透過使用氣體供應裝置185以供應氧氣或三氟化氮(NF3)至電漿反應器110供應時，執行沉積材料移除操作(步驟S120)。
當氧氣被供應至電漿反應器110時，在操作中供應至電漿反應器110的氧氣(O2)在電漿反應區域A中被電漿分解，從而產生如上述[反應式1]的加熱的激發氧原子(O*)。在電漿反應器110中產生的加熱的激發氧原子(O*)被引入至真空泵104中。沉積在真空泵104中的氫化非晶碳與引入至真空泵104中的加熱的激發氧原子(O*)反應並被氧化。氫化非晶碳被氧化而產生二氧化碳(CO2)氣體及水蒸氣(H2O)並且被移除。
第6圖至第8圖為示出根據第5圖所繪示的半導體製造設施的操作方法以移除沉積在真空泵104中的氫化非晶碳的效果的測試結果。
第6圖的圖表示出了根據電漿裝置108的操作狀態(開(On)、關(Off))的真空泵104中的二氧化碳(CO2)濃度。在第6圖的圖表中，橫軸表示時間(分鐘)，縱軸表示二氧化碳的濃度(ppm)。根據第6圖的圖表，測量到了在電漿反應器110運作的狀態下二氧化碳的濃度很高。二氧化碳的產生表示使用氫化非晶碳的氧化來進行移除。關於沉積在真空泵104中的氫化非晶碳的移除，由第6圖的圖表可以確定的是，導入至真空泵104的激發氧原子的溫度越高，氫化非晶碳的移除效果也越好。
第7圖的圖表示出了根據電漿反應器110的操作狀態(開、關)的真空泵104中的二氧化碳(CO2)濃度。在第7圖的圖表中，橫軸表示時間(分鐘)，縱軸表示二氧化碳的濃度(ppm)。根據第7圖的圖表，測量到了在電漿反應器110運作的狀態下二氧化碳的濃度很高。二氧化碳的產生表示使用氫化非晶碳的氧化來進行移除。可以確定的是，在僅供應氧氣而沒有電漿的情況下，移除沉積在 真空泵104中的氫化非晶碳的效果很小，並且當供應有透過電漿產生的加熱的激發氧原子(O*)時，將具有移除沉積在真空泵104中的氫化非晶碳的效果。
第8圖的照片示出了電漿裝置108對沉積在真空泵104中的氫化非晶碳的移除效果。第8圖的左側照片示出了當電漿裝置108未運作時，真空泵104中沉積材料的厚度是根據位置來表示的，第8圖的右側照片示出了當電漿裝置108運作時，真空泵104中沉積材料的厚度是根據位置來表示的。根據第8圖，確定了左側的照片資料中沉積材料的平均厚度為67.6μm，右側的照片資料中沉積材料的平均厚度為45.7μm，並且由於電漿裝置108的作用，副產物的沉積厚度減少了大約32%。
第9圖的實驗資料圖表示出了供應至電漿反應器110的氧氣流量與沈積在真空泵104中的氫化非晶碳的移除效率之間的關係，其中電漿反應器110透過施加7kW的功率以運作。在第9圖中，橫軸表示供應至電漿反應器110的氧氣流量(slm，standard litre per minute)，左側縱軸表示供應至電漿反應器110的氧氣的氧化反應參與率(%)，並且右側縱軸表示沉積在真空泵104中的氫化非晶碳層的厚度減少量(μm)。參照第9圖，可以確定當供應至電漿反應器110的氧氣流量為15slm時，沉積在真空泵104中的氫化非晶碳的移除效率最高。這表示當供應至電漿反應器110的氧氣流量從0slm增加到15slm時，激發氧原子(O*)的量也增加了，但是在供應至電漿反應器的氧氣流量為15slm或更高的範圍內，由於電漿反應器110的電漿的限制，激發氧原子(O*)的量不會再增加。因此，根據電漿反應器110的操作功率，以指示具有最佳的激發氧原子(O*)的產生速率的氧氣流量，且根據此氧氣流量供應氧氣至電漿反應器110，以避免不必要的氧氣消耗，從而可以提高效率。另外，沉積在真空泵104中的氫化非晶碳的氧化反應程度(oxidation reaction degree)在上限值內與真空泵104內的溫度成比例地增加。因 此，施加高功率至電漿反應器110以提高電漿反應器110中產生的激發氧原子(O*)的溫度是有利的。
在本實施例中，沉積在真空泵104中的氫化非晶碳層的厚度削減率滿足以下比例關係式。
[比例關係式]碳層厚度削減率
Figure 111112849-A0305-02-0016-1
氧氣流量(slm)×反應時間(分鐘)×溫度(K)。
雖然未繪示出，當三氟化氮(NF3)被供應至電漿反應器110時，在操作中供應至電漿反應器110三氟化氮(NF3)分解為包含透過電漿反應區域A中的電漿而激發的氟原子(F*)、激發氮原子(N*)、氟氣(F2)、氮氣(N2)及電子(e)的成分。透過在電漿反應器110中三氟化氮(NF3)的分解而產生的氟氣(F2)被引入至真空泵104中。引入至真空泵104的氟氣(F2)與沈積在真空泵104中的碳氫化合物(CXHY)反應，從而產生四氟化碳(CF4)及氫氟酸(HF)，且因此移除了碳氫化合物(CXHY)。
第10圖為根據本發明另一實施例的半導體製造設施的操作方法的示意流程圖。在第10圖中所繪示的根據本發明的另一實施例的半導體製造設施的操作方法，其即為第1圖所繪示的半導體製造設施100的操作方法。參照第1圖及第10圖，根據本發明另一實施例的半導體製造設施的操作方法包含在處理腔室102執行非晶碳層的沉積工序的非晶碳層工序操作(步驟S200)、透過操作排氣設備103使得在非晶碳層工序操作(步驟S200)中產生的製程腔室102中的殘餘氣體從製程腔室102中排出從而形成廢氣的排氣操作(步驟S210)、以及處理在排氣操作(步驟S210)中所形成的廢氣中所包含的氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)的氣體處理操作(步驟S220)。
在非晶碳層工序操作(步驟S200)中，非晶碳層的沉積工序是在處理腔室102中執行。由於非晶碳層的沉積工序包含在半導體製造工序中通常使用 的非晶碳層工序的配置，因此將省略其詳細說明。當在非晶碳層工序操作(步驟S200)執行時，在處理腔室102中產生的殘餘氣體透過真空泵104的操作而通過腔室排氣管105a及泵排氣管105b從處理腔室102排出，從而形成廢氣。非晶碳層工序中的廢氣包含氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)。
在排氣操作(步驟S210)中，在非晶碳層工序操作(步驟S200)結束後，排氣裝置103的真空泵104運作，使得在非晶碳層工序操作(步驟S200)中產生的處理腔室102中的殘餘氣體從處理腔室102排出。從處理腔室102排出的殘餘氣體沿著腔室排氣管105a及泵排氣管105b流動，且形成廢氣並被導入至洗滌器107中。在進行排氣操作(步驟S210)的同時，也一起進行氣體處理操作(步驟S220)。
在氣體處理操作(步驟S220)中，包含在廢氣中的氫化非晶碳(a-C：H)或碳氫化合物(CXHY)在被引入至真空泵104之前受到處理以移除。在氣體處理操作(步驟S220)中，電漿反應器110運作，並且透過氣體供應裝置185以供應氧氣或三氟化氮(NF3)至電漿反應器110。
在氣體處理操作(步驟S220)中處理包含在廢氣中的氫化非晶碳(a-C：H)的過程如第11圖所繪示。參照第11圖，將氫化非晶碳(a-C：H)及氧氣(O2)氣體引入至形成在電漿反應器110中的電漿反應區域A。引入至電漿反應區域A的氫化非晶碳(a-C：H)包含在從處理腔室(第1圖的處理腔室102)排出的氣體中，並且導入至電漿反應區域A的氧氣(O2)為從氣體供應裝置(第1圖的氣體供應裝置185)供應的。
引入至電漿反應區域A的氫化非晶碳(a-C：H)透過電漿反應區域A中的電漿反應而分解為激發碳原子(C*)及激發氫原子(H*)。引入至電漿反應區域A的氧氣(O2)被分解為激發氧原子(O*)。
在電漿反應區域A中透過電漿反應而產生的激發碳原子(C*)、激發氫原子(H*)及激發氧原子(O*)之間發生取代(氧化)反應，從而產生二氧化碳氣體(CO2)、一氧化碳氣體(CO)及水蒸氣(H2O)。
也就是說，電漿反應器110的電漿反應區域A中的氫化非晶碳(a-C：H)與由電漿反應額外供應的氧氣(O2)反應，從而產生二氧化碳氣體(CO2)、一氧化碳氣體(CO)及水蒸氣(H2O)。因此，避免了從電漿反應器110排放的氣體包含氫化非晶碳(a-C：H)，並且避免了被引入至真空泵104的氣體中包含氫化非晶碳(a-C：H)，其為導致真空泵104發生故障的原因。
在氣體處理操作(步驟S220)中，可以處理包含在廢氣中的碳氫化合物(CXHY)。在此情況下，雖然未繪示出，碳氫化合物(CXHY)及三氟化氮(NF3)被引入至形成在電漿反應器110中的電漿反應區域A中。引入至電漿反應區域A的碳氫化合物(CXHY)包含在非晶碳層工序中的廢氣之中，引入至電漿反應區域A的三氟化氮(NF3)透過氣體供應裝置(第1圖的氣體供應裝置185)供應。在電漿反應區域A中，碳氫化合物(CXHY)及三氟化氮(NF3)透過電漿反應以原子單位分解，且彼此結合並分解為包含四氟化碳(CF4)、氫氟酸(HF)、氨(NH3)及氰化氫(HCN)的成分，從而對碳氫化合物(CXHY)進行處理。
第12圖為根據本發明的另一實施例的半導體製造設施的示意性配置的方塊圖。參照第12圖，半導體製造設施200包含半導體製造設備101、用以從半導體製造設備101排放氣體的排氣設備103、用以處理透過排氣設備103從半導體製造設備101排放的氣體的廢氣處理設備106、以及透過使用電漿以處理氫化非晶碳(a-C：H)及碳氫化合物(CXHY)的電漿裝置208。由於除了電漿裝置208之外的半導體製造設施200的其他配置與第1圖所繪示的半導體製造設施100大致相同，因此將僅說明電漿裝置208。
電漿裝置208包含電漿反應器210、用於供應電力至電漿反應器210的電源180、以及用於供應氣體至電漿反應器210的氣體供應裝置185。由於除了電漿反應器210之外的電漿裝置208的其他配置與第1圖所繪示的電漿裝置108大致相同，因此將僅說明電漿反應器210。
第13圖為電漿反應器210的示意性配置的縱向剖面圖。參照第13圖，電漿反應器210包含反應腔室220、圍繞反應腔室220佈置的磁芯130、用於電漿點火的點火器140、以及纏繞在磁芯130上並從電源180接收電力的線圈(未繪示出)。由於除了反應腔室220的配置之外的電漿反應器210的其他配置與第2圖所繪示的反應腔室120的配置大致相同，因此將僅說明反應腔室220。
作為環形腔室的反應腔室220包含氣體入口部分121、與氣體入口部分121間隔開的氣體排放部分123、以及連接氣體入口部分121至氣體排放部分123，且在其中發生電漿反應的電漿反應部分125。反應腔室120透過使用電漿分解從氣體供應裝置185供應的氣體以產生反應性物質。反應腔室220的整體結構與第2圖所繪示的反應腔室120大致相同。然而，反應腔室220與第2圖所繪示的反應腔室120的不同之處在於，其氣體入口部分121的進氣口122透過進氣管186與氣體供應裝置185連通，且氣體排放部分123的排放口124透過排氣管187與腔室排氣管(第12圖的腔室排氣管105a)連通，並且反應腔室220不具有額外的氣體注入口(第2圖的氣體注入口121a)。
透過形成在電漿反應區域A中的電漿，流通過進氣口122的氣體被分解以產生反應性物質。如圖所示，當三氟化氮(NF3)通過進氣口122而引入時，三氟化氮(NF3)在電漿反應區域A中被分解，從而產生作為反應性物質的激發氟原子(F*)及氟氣(F2)。具體地，在電漿反應區域A中，三氟化氮(NF3)可以被分解為包含氮(N2)、氟(F2)、激發氮原子(N*)、激發氟原子(F*)及電子e的成分。雖然未繪示出，當氧氣(O2)通過進氣口122而引入時，氧氣(O2)在電漿反應區域A中被 分解，從而產生作為反應性物質的激發氧原子(O*)。在電漿反應區域A中產生的反應性物質通過排放管187以供應至腔室排氣管(第12圖的腔室排氣管105a)。
雖然未繪示出，第5圖所繪示的半導體製造設施的操作方法也可以應用於第12圖所繪示的半導體製造設施200。也就是說，在非晶碳層工序停止的狀態下，將在電漿反應器210中產生的激發氧原子(O*)供應至真空泵(廢氣處理設備106)，從而可以移除沉積在真空泵(廢氣處理設備106)中的氫化非晶碳，並且將電漿反應器210中產生的氟氣(F2)供應至真空泵(廢氣處理設備106)，從而可以移除沉積在真空泵(廢氣處理設備106)中的碳氫化合物(CXHY)。
儘管已經參照例示性實施例具體地示出並說明了本發明，然而本領域具有通常知識者可以理解的是，在不脫離以下申請專利範圍所定義的本發明的精神及範圍的情況下，可以在形式及細節上進行各種改變。
100:半導體製造設施
101:半導體製造設備
102:處理腔室
103:排氣設備
104:真空泵
105a:腔室排氣管
105b:泵排氣管
106:廢氣處理設備
107:洗滌器
108:電漿裝置
110:電漿反應器
180:電源
185:氣體供應裝置
188:氣體供應管

Claims (18)

  1. 一種半導體製造設施，包含：一處理腔室，係在其中執行沉積非晶碳以形成非晶碳層(Amorphous Carbon Layer，ACL)的一非晶碳層工序；一真空泵，係在執行該非晶碳層工序時排出該處理腔室內產生的一殘餘氣體；一腔室排氣管，該處理腔室與該真空泵透過該腔室排氣管彼此連通；一電漿反應器，係配置為使用電漿以形成一電漿反應區域；一氣體供應裝置，係配置為供應一處理氣體至該電漿反應器，其中該殘餘氣體從該處理腔室排出，且沿著該腔室排氣管流動從而形成一廢氣，並且該處理氣體在該電漿反應區域由電漿分解，從而形成一反應性物質，並且供應該反應性物質至該腔室排氣管，並且該處理氣體為氧氣(O2)或三氟化氮(NF3)；其中該電漿反應器包含一反應腔室及圍繞該反應腔室佈置的一磁芯，該反應腔室具有一電漿反應部分，該磁芯包含從外部圍繞該電漿反應部分的一環部分，以及與該環部分的一內部區域交叉的一連接部分，該連接部分係貫穿該電漿反應部分。
  2. 如請求項1所述之半導體製造設施，其中該處理氣體為氧氣，且該反應性物質包含一激發氧原子(O*)。
  3. 如請求項2所述之半導體製造設施，其中該激發氧原子(O*)被引入至該真空泵中，且與沈積在該真空泵中的一氫化非晶碳反應並且氧化該氫化非晶碳。
  4. 如請求項3所述之半導體製造設施，其中該氣體供應裝置調節供應至該電漿反應器的氧氣的流率，使得沉積的該氫化非晶碳的厚度削減率具有最大值。
  5. 如請求項2所述之半導體製造設施，其中該激發氧原子(O*)透過一排放管供應至該腔室排氣管，且該電漿反應器與該腔室排氣管透過該排放管彼此連通。
  6. 如請求項2所述之半導體製造設施，其中該電漿反應器安裝在該腔室排氣管上，且該電漿反應器在該電漿反應區域中將包含在該廢氣中的一氫化非晶碳(a-C：H)分解為一激發碳原子(C*)及一激發氫原子(H*)，在被引入至該真空泵之前該激發碳原子(C*)與該激發氧原子(O*)反應而被氧化為二氧化碳(CO2)氣體或一氧化碳(CO)氣體，並且在被引入至該真空泵之前該激發氫原子(H*)與該激發氧原子(O*)反應而被氧化為水蒸氣(H2O)。
  7. 如請求項1所述之半導體製造設施，其中該處理氣體為三氟化氮(NF3)，該反應性物質包含一激發氟原子(F*)及氟氣(F2)。
  8. 如請求項7所述之半導體製造設施，其中氟氣(F2)被引入至該真空泵，且與沈積在該真空泵中的碳氫化合物(CXHY)反應，從而產生四氟化碳(CF4)及氫氟酸(HF)。
  9. 如請求項7所述之半導體製造設施，其中該激發氟原子(F*)及氟氣(F2)透過一排放管供應至該腔室排氣管，且該電漿反應 器與該腔室排氣管透過該排放管彼此連通。
  10. 如請求項7所述之半導體製造設施，其中該電漿反應器安裝在該腔室排氣管上，且該電漿反應器允許包含在該廢氣中的三氟化氮(NF3)與碳氫化合物(CXHY)在該電漿反應區域彼此進行電漿反應，從而產生四氟化碳(CF4)、氫氟酸(HF)、氨(NH3)及氰化氫(HCN)。
  11. 如請求項1所述之半導體製造設施，其中該反應性物質透過一排放管供應至該腔室排氣管，且該電漿反應器與該腔室排氣管透過該排放管彼此連通。
  12. 如請求項1所述之半導體製造設施，其中該電漿反應器安裝在該腔室排氣管上。
  13. 一種如請求項1~12任一項所述之半導體製造設施的操作方法，該方法包含：移除沉積在該真空泵中的一沉積材料的一沉積材料移除操作，其中，在該沉積材料移除操作中，由該氣體供應裝置供應至該電漿反應器的該處理氣體在該電漿反應區域中分解，從而形成一反應性物質，且該沉積材料與該反應性物質反應而被移除，並且該處理氣體為氧氣(O2)或三氟化氮(NF3)。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該處理氣體為氧氣，且該反應性物質包含一激發氧原子(O*)，並且在該沉積材料移除操作中，該激發氧原子(O*)被引入至該真空泵中，且與沈積在該真空泵中的一氫化非晶碳反應並且氧化該氫化非晶碳。
  15. 如請求項13所述之方法，其中該處理氣體為三氟化氮(NF3)， 且該反應性物質包含一激發氟原子(F*)及氟氣(F2)，並且在該沉積材料移除操作中，激發的氟氣(F2)被引入至該真空泵，且與沈積在該真空泵中的碳氫化合物(CXHY)反應，從而產生四氟化碳(CF4)及氫氟酸(HF)。
  16. 一種如請求項1~12任一項所述之半導體製造設施的操作方法，該方法包含：透過操作該真空泵將該處理腔室中的該殘餘氣體作為一廢氣排放的一排氣操作；以及當該廢氣透過該排氣操作沿著該腔室排氣管流動時處理該廢氣的一氣體處理操作，其中，在該氣體處理操作中，該處理氣體與該廢氣的電漿反應發生在該電漿反應區域中。
  17. 如請求項16所述之方法，其中該處理氣體為氧氣，且一反應性物質包含一激發氧原子(O*)，且在該氣體處理操作中，包含在該廢氣中的一氫化非晶碳(a-C：H)被分解，從而產生一激發碳原子(C*)及一激發氫原子(H*)，並且在被引入至該真空泵之前該激發碳原子(C*)與該激發氧原子(O*)反應而被氧化為二氧化碳(CO2)氣體或一氧化碳(CO)氣體，並且在被引入至該真空泵之前該激發氫原子(H*)與該激發氧原子(O*)反應而被氧化為水蒸氣(H2O)。
  18. 如請求項16所述之方法，其中該處理氣體為三氟化氮(NF3)，且在該氣體處理操作中，在該電漿反應區域中，三氟化氮與包含在該廢氣中的碳氫化合物(CXHY)彼此反應，從而產生四氟化碳(CF4)、氫氟酸(HF)、氨(NH3)及氰化氫(HCN)。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115588629A (zh) * 2021-07-06 2023-01-10 Asm Ip私人控股有限公司 设置有提取器室的用于处理多个衬底的设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080102928A (ko) * 2007-08-14 2008-11-26 주식회사 테스 비정질 탄소막 형성 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의제조 방법
KR20150058739A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 (주)클린팩터스 공정 설비에서 발생되는 배기가스 처리 설비

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090057487A (ko) 2007-12-03 2009-06-08 주식회사 아토 하드마스크용 비정질탄소막을 이용한 반도체 소자의제조방법
JP2011014872A (ja) * 2009-06-04 2011-01-20 Tokyo Electron Ltd アモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置
KR101792633B1 (ko) * 2015-11-10 2017-11-02 이인철 반도체 제조 설비의 배기 유체 처리 장치
KR102017811B1 (ko) 2017-08-18 2019-09-03 주식회사 뉴파워 프라즈마 배기가스 처리를 위한 플라즈마 챔버
KR102155631B1 (ko) * 2019-03-26 2020-09-14 (주)엘오티씨이에스 배기가스 처리용 유도결합 플라즈마 발생장치 및 이를 위한 점화 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080102928A (ko) * 2007-08-14 2008-11-26 주식회사 테스 비정질 탄소막 형성 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의제조 방법
KR20150058739A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 (주)클린팩터스 공정 설비에서 발생되는 배기가스 처리 설비

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