TWI816098B - 電子製造系統腔室之遠端電漿清潔 - Google Patents

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Abstract

一種清潔電子製造系統的腔室之方法包括使包含氧及載氣的氣體混合物流入遠端電漿產生器中。方法進一步包括藉由遠端電漿產生器由氣體混合物產生電漿並且藉由使電漿流入腔室的內部體積中來執行腔室的遠端電漿清潔，其中電漿從腔室移除複數個有機污染物。

Description

電子製造系統腔室之遠端電漿清潔
本揭示的實施例大體而言係關於用於清潔電子製造系統的腔室及部件的方法及系統，並且特定而言關於電子製造系統腔室的遠端電漿清潔。
電子製造系統通常包括在操作期間承受真空的多個腔室（例如，移送腔室、負載鎖定腔室、處理腔室等）。在製造腔室期間，有機污染物及/或空載分子污染物(airborne molecular contaminant; AMC)被引入腔室的各個部件中。此種有機污染物可藉由處理部件、對部件進行機器加工、封裝部件、密封劑、潤滑劑、及/或各種其他來源引入。當腔室最初在製造現場於真空下使用時，有機污染物沉積到放置在腔室內、藉由腔室處理及/或移動穿過腔室的基板上。通常，在使用腔室之前，藉由在製造現場用異丙醇(isopropyl alcohol; IPA)擦拭腔室來清潔腔室。然而，IPA擦拭清潔技術並不移除所有的有機污染物，並且不能防止有機污染物沉積到基板上。
所描述的一些實施例涵蓋一種對電子製造系統的腔室執行遠端電漿清潔的方法。電子製造系統的腔室的一或多個部件經機器加工。腔室隨後使用一或多個部件組裝，其中在組裝之後，腔室包含複數種有機污染物。使包含氧氣及載氣的氣體混合物流入連接到腔室的遠端電漿產生器中。遠端電漿產生器由氣體混合物產生電漿。腔室的遠端電漿清潔藉由使電漿流入腔室的內部體積來執行，其中電漿從腔室移除複數種有機污染物。
本文描述的實施例係關於用於使用遠端電漿清潔製程清潔電子製造系統的腔室的方法及系統。電子製造系統的各個腔室通常在機器加工及組裝之後包括有機污染物及/或空載分子污染物(AMC)。例如，有機污染物可包括基於烴的有機污染物、基於芳族的有機污染物及/或基於酯的有機污染物。此等有機污染物可能已經藉由處理部件、對部件進行機器加工、及封裝部件而被引入腔室的各個部件中。另外，部件可包括密封劑、潤滑劑、及/或提供有機污染物的其他產品。當腔室最初在真空下使用時，有機污染物沉積到放置在腔室內、藉由腔室處理及/或移動穿過腔室的基板上。已經發現在首次用於產品基板之前用於清潔電子製造系統的腔室的傳統技術不足以適當地移除有機污染。另外，用於清潔電子處理系統的腔室的傳統技術可能花費多日至數週，這增加了電子製造系統的持有成本。
在用於在首次使用之前清潔電子處理系統的腔室的示例性傳統技術中，腔室經歷濕式清潔，其中腔室的內部用IPA擦拭。在此種IPA擦拭之後，經常運行測試以確定在真空下放置到腔室中的基板上的有機污染量。若有機污染位準超過閾值，則可執行測試以識別有機污染的可能來源，並且可替換隨後識別為有機污染的可能來源的成分。此製程可花費一或多週，並且經常為低效的。用於製備供使用的新電子處理系統的另一種標準技術係執行電子處理系統的腔室的晶圓循環，連同釋氣的殘留氣體分析儀(residual gas analyzer; RGA)監控，這可花費數週來執行且係昂貴的，並且亦可能無法有效地減少有機污染。
實施例闡述了用於清潔電子處理系統的一或多個腔室的遠端電漿清潔製程。使包括氧氣及載氣的氣體混合物流入遠端電漿系統（remote plasma system; RPS，本文中亦稱為遠端電漿產生器）中。遠端電漿系統由氣體混合物產生電漿，並且將電漿遞送到電子處理系統的一或多個腔室中。在一個實施例中，當遞送電漿時加熱一或多個腔室的內部體積，使得在腔室內部的有機污染物及/或空載分子污染物(AMC)開始蒸發。遠端電漿與腔室的內部體積中的有機污染物及/或AMC反應，並且將反應物泵出腔室。在實施例中描述的遠端電漿清潔製程已經對多個不同的腔室進行測試，並且測試顯示製程有效地消除在腔室的內部體積中的所有或幾乎所有有機污染物及/或AMC。遠端電漿清潔製程亦可執行少於半天的週期，從而如與用於清潔及/或另外製備用於產品的新電子製造系統的習知技術相比，顯著地減少使新電子處理系統在線所花費的時間量。例如，使新電子製造系統（或其腔室）合格的時間可從幾天或數週減少到一天或更短時間。另外，執行遠端電漿清潔製程的成本顯著低於執行晶圓循環的成本及替換腔室部件的成本。由此，與習知的用於新電子製造系統的清潔及鑒定技術相比，在本文的實施例中描述的遠端電漿清潔製程係更有效的並且更穩固的。
本文描述的遠端電漿清潔製程可對任何密封的或可密封的腔室執行，並且為將在操作期間承受真空條件的腔室提供特定益處。此種腔室的實例包括負載鎖定腔室、移送腔室、工廠介面、封閉對準站、通孔、緩衝器、淨化腔室、及處理腔室，諸如物理氣相沉積(Physical vapor deposition; PVD)處理腔室、化學氣相沉積(Chemical vapor deposition; CVD)處理腔室、蝕刻處理腔室、及原子層沉積(Atomic layer deposition; ALD)處理腔室。遠端電漿清潔製程亦可對在裝置製造時使用的具有封閉內部體積的其他組件執行以移除有機污染物及/或AMC的。具有封閉內部體積的此種組件的一實例係基板載具，諸如前開式晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod; FOUP)或側面儲存盒(side storage pod; SSP)。由此，應當理解，本文參考執行腔室電漿清潔論述的實施例亦應用於執行具有封閉體積的其他組件的電漿清潔。
第 1 圖 係根據本揭示的一個態樣的示例性電子製造系統100的頂部示意圖。電子製造系統100可在基板102上執行一或多個處理。基板102可為任何適當的剛性、固定尺寸的平面物品，諸如，例如，含矽光碟或晶圓、圖案化晶圓、玻璃板、或類似者，該平面物品適用於製造電子裝置或其上的電路部件。
電子製造系統100可包括主機104及耦接到主機104的工廠介面106。主機104可包括其中有移送腔室110的外殼108。移送腔室110可包括在周圍設置且與其耦接的一或多個處理腔室（亦稱為製程腔室）116a-116f。處理腔室116a-116f可穿過相應埠131耦接到移送腔室110，該等埠可包括狹縫閥或類似者。
注意到，圖示了具有四個側面（亦稱為刻面）的近似方形形狀的主機，其中多個處理腔室連接到每個刻面。然而，應當理解，刻面可包括與其耦接的單個處理腔室或多於兩個的處理腔室。另外，主機104可具有其他形狀，諸如矩形形狀（其中不同刻面可具有不同長度）或具有四個以上刻面（例如，具有五個、六個、或更多刻面）的徑向形狀。
處理腔室116a-116f可適用於在基板102上執行任何數量的製程。在一個實施例中，處理腔室116a-116f中的一或多個經配置為在真空條件（例如，壓力小於1 ATM、壓力小於100毫托等）下操作。相同或不同的基板製程可在每個處理腔室116a-116f中發生。基板製程可包括原子層沉積(ALD)、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、蝕刻、退火、固化、預清潔、金屬或金屬氧化物移除、或類似者。在一個實例中，PVD製程可在處理腔室116a-116b中的一個或兩個中執行，蝕刻製程可在處理腔室116c、116d中的一個或兩個中執行，並且退火製程可在處理腔室116e、116f中的一個或兩個中執行。其他製程可在其中的基板上執行。處理腔室116a-116f可各自包括基板支撐組件。基板支撐組件可經配置為在執行基板製程時將基板保持就位。
移送腔室110亦可包括移送腔室機器人112。移送腔室機器人112可包括一個或多個機械臂，其中每個機械臂包括在機械臂的端部處的一或多個端效器（本文亦稱為葉片）。端效器可經配置為處理特定物體，諸如晶圓。替代地或另外地，端效器可經配置為處理物體，諸如製程套組環。在一些實施例中，移送腔室機器人112可為選擇順應性組裝機械臂(selective compliance assembly robot arm; SCARA)機器人，諸如2連桿SCARA機器人、3連桿SCARA機器人、4連桿SCARA機器人等等。在一個實施例中，移送腔室110經配置為在真空條件（例如，壓力小於1 ATM、壓力小於100毫托等等）下操作。
一或多個負載鎖定120a、120b（亦稱為負載鎖定腔室）亦可耦接到外殼108及移送腔室110。負載鎖定120a、120b可經配置為與一側上的移送腔室110及另一側上的工廠介面106對接並且耦接到該移送腔室及該工廠介面。負載鎖定120a、120b可具有環境受控的氛圍，在一些實施例中該環境受控的氛圍可從真空環境（其中可將基板移送到移送腔室110且從移送腔室110移送）改變為處於或接近大氣壓（例如，具有惰性氣體）環境（其中可將基板移送到工廠介面106且從工廠介面106移送）。
在一些實施例中，埠131及/或狹縫閥係在處理腔室116a-116f與移送腔室110之間的介面處。在實施例中，埠133及/或狹縫閥將移送腔室110與負載鎖定120a、120b分離。
工廠介面(factory interface; FI) 106可為任何適當殼體，諸如，例如，設備前端模組(Equipment Front End Moudle; EFEM)。工廠介面106可經配置為從停駐於工廠介面106的各個裝載埠124處的基板載具122（例如，前開式晶圓傳送盒(FOUP)）接收基板102。工廠介面機器人126（以虛線圖示）可經配置為在基板載具（亦稱為容器）122與負載鎖定120之間移送基板102。工廠介面機器人126可包括一或多個機械臂並且可為或包括SCARA機器人。工廠介面機器人126可在每個機械臂的端部上包括端效器。端效器可經配置為拾取及處理具體物體，諸如晶圓。替代地或另外地，端效器可經配置為處理物體，諸如製程套組環。
任何習知的機器人類型可用於工廠介面機器人126。移送可以任何次序或方向執行。在一些實施例中，工廠介面106可維持在例如微正壓非反應性氣體環境（例如，使用氮氣作為非反應性氣體）中。
在一些實施例中，側面儲存盒（SSP，未圖示）耦接到FI 106。
在一些實施例中，移送腔室110、處理腔室116a-116f、及負載鎖定120a、120b可維持在真空位準下。電子製造系統100可包括一或多個埠130、131、133（例如，真空埠），該等埠耦接到電子製造系統100的一或多個站。例如，埠130（例如，真空埠）可將工廠介面106耦接到負載鎖定120。如上文論述，額外埠133（例如，真空埠）可耦接到負載鎖定120並且設置在負載鎖定120與移送腔室110之間。埠130、133、131中的每一者可包括狹縫閥，該等狹縫閥將真空環境與較高壓力（例如，大氣壓）環境分離。
在一些實施例中，對準器站128耦接到FI 106。或者，對準器站128可容納在FI 106中。在一些實施例中，埠將對準器站128與FI 106分離。對準器站128經配置為將基板、夾具、及/或其他物體（例如，製程套組環）對準到目標定向。
電子製造系統100亦可包括系統控制器132。系統控制器132可為及/或包括計算裝置，諸如個人電腦、伺服器電腦、可程式化邏輯控制器(programmable logic controller; PLC)、微控制器等等。系統控制器132可包括一或多個處理裝置，該等處理裝置可為通用處理裝置，諸如微處理器、中央處理單元、或類似者。更特定地，處理裝置可為複雜指令集計算(complex instruction set computing; CISC)微處理器、精簡指令集計算(reduced instruction set computing; RISC)微處理器、極長指令字(very long instruction word; VLIW)微處理器、或實施其他指令集的處理器或實施指令集組合的處理器。處理裝置亦可為一或多個專用處理裝置，諸如特殊應用積體電路(application specific integrated circuit; ASIC)、場可程式化閘陣列(field programmable gate array; FPGA)、數位訊號處理器(digital signal processor; DSP)、網路處理器、或類似者。系統控制器132可包括資料儲存裝置（例如，一或多個磁碟驅動器及/或固態驅動器）、主記憶體、靜態記憶體、網路介面、及/或其他部件。系統控制器132可執行指令以執行本文描述的方法及/或實施例中的任何一或多個。指令可儲存在電腦可讀取儲存媒體上，該電腦可讀取儲存媒體可包括主記憶體、靜態記憶體、輔助儲存器及/或處理裝置（在執行指令期間）。系統控制器132亦可經配置為允許由人類操作者輸入及顯示資料、操作命令、及類似者。
在實施例中，電子製造系統100（或其一或多個腔室）可在組裝電子製造系統100之後使用遠端電漿清潔製程清潔。或者，電子製造系統100的一或多個腔室可在組裝整個電子裝置之前組裝及清潔。例如，移送腔室110可在處理腔室116a-116c、負載鎖定120a、120b、及/或FI 106中的任一者與其連接之前組裝並且隨後使用本文描述的遠端電漿清潔製程清潔。類似地，處理腔室116a-116c中的任一者可在連接到移送腔室110之前使用遠端清潔製程清潔及/或負載鎖定120a-120b可在連接到移送腔室110之前清潔。在另一實例中，負載鎖定120a、120b可連接到移送腔室110，並且移送腔室110及負載鎖定120a、120b可使用本文描述的遠端電漿清潔製程一起清潔。遠端電漿清潔製程亦可分別在處理腔室116a-116f中的每一者上執行。或者，處理腔室116a-116f中的一或多個可連接到移送腔室110，並且可執行遠端電漿清潔製程來一起清潔處理腔室116a-116f、移送腔室110及/或負載鎖定120a、120b。
為了執行電漿清潔製程，遠端電漿系統（RPS，亦稱為遠端電漿產生器）101連接到待清潔的腔室之一。例如，RPS 101可在腔室的窗口或埠處連接到腔室。腔室的所有其他窗口及/或埠可密封，並且將腔室的內部體積抽空至真空。若任何連接的腔室將在相同的清潔製程中清潔，則將腔室連接到其他腔室的埠可打開用於清潔製程。在一些實施例中，多個RPS 101連接到腔室（或連接到所連接腔室中的多於一個的腔室），並且多個RPS中的每一者將遠端電漿遞送到腔室中。
在一些實施例中，腔室的內部體積在遠端電漿清潔製程期間加熱。在實施例中，此種加熱可使用腔室的內建式加熱元件執行。或者，暫時加熱系統可插入腔室中並且用於加熱腔室的內部體積。在另一實施例中，加熱係藉由熱氣注入來執行。
在實施例中，RPS 101直接連接到待清潔的腔室（例如，移送腔室110），而沒有管路將RPS 101同與其連接的腔室分離。此舉最大化清潔製程的效率，並且最小化在RPS間接連接到腔室（例如，經由中間管路）的情況下可能發生的電漿自由基的重組量。或者，最小量的管路可將RPS 101同與其連接的腔室分離。
RPS 101可以最大化清潔效率的方式在待清潔的腔室處定位。例如，若移送腔室110及所連接的負載鎖定腔室120a、120b將一起清潔，則RPS 101可連接到移送腔室110的在該移送腔室的一個側面處或附近的埠或窗口，該側面與負載鎖定腔室120a、120b所連接的移送腔室110的側面相對。此舉可確保電漿流動方向109直接（或儘可能接近）從RPS 101行進到移送腔室110的內部體積及負載鎖定腔室120a、120b的內部體積兩者（例如，在近似直線上）。
在實施例中，特定範圍的氣體混合物、溫度、製程調諧及電漿功率可用於遠端電漿清潔製程，這在下文更詳細論述。
第 2 圖 係根據本揭示的一個態樣的示例性電子製造系統200的頂部示意圖。電子製造系統200可在基板上執行一或多個製程。電子製造系統200可包括主機204及耦接到主機204的工廠介面206。主機204可包括第一移送腔室210A及經由第一緩衝腔室221A及第二緩衝腔室221B連接到第一移送腔室210A的第二移送腔室210B。主機204可額外包括連接到第一移送腔室210A的一對負載鎖定腔室220A、220B。移送腔室210A、210B，緩衝腔室221A、221B及/或負載鎖定腔室220A、220B可在操作期間承受真空條件。
第一移送腔室210A可包括在周圍設置並且與其耦接的一或多個處理腔室(亦稱為製程腔室)216A-216D。處理腔室216A-216D可經由相應埠耦接到移送腔室210A，該等埠可包括狹縫閥或類似者。
第二移送腔室210B可包括在周圍設置並且與其耦接的一或多個額外處理腔室218A-218E。處理腔室218A-218E可經由相應埠耦接到移送腔室210B，該等埠可包括狹縫閥或類似者。
注意到，圖示了具有8個側面(亦稱為刻面)的移送腔室210A、210B，其中單個處理腔室、負載鎖定腔室或緩衝腔室連接到每個刻面。然而，應當理解，刻面可包括與其耦接的單個處理腔室或兩個或多個處理腔室。另外，移送腔室可具有其他形狀，諸如矩形形狀(具有四個刻面，其中不同刻面可具有不同長度)、方形形狀(具有四個刻面，其中所有刻面具有近似相同的長度)、或具有與八個刻面不同數量的刻面的徑向形狀(例如，具有五個、六個、或多個刻面)。
處理腔室216A-216D及218A-218E可適用於在基板202上執行任何數量的製程，如上文參考處理腔室116a-116f所描述，並且可在真空條件下執行此種操作。
移送腔室210A及移送腔室210B可各自包括移送腔室機器人212A、212B。
工廠介面(FI)206可為任何適當殼體，諸如，例如，設備前端模組(EFEM)。工廠介面206可經配置為從停駐於工廠介面206的各個裝載埠(未圖示)處的基板載具(未圖示)接收基板202。工廠介面機器人226可經配置為在基板載具(亦稱為容器)與負載鎖定220A、220B之間移送基板202。在一些實施例中，工廠介面206可維持在例如微正壓非反應性氣體環境(例如，使用氮氣作為非反應性氣體)中。
在一些實施例中，移送腔室210A、210B、處理腔室216A-216D、218A-218E、緩衝腔室221A、221B、及負載鎖定220A、220B可維持在真空位準下。電子製造系統200可包括耦接到此等腔室的一或多個埠(例如，真空埠)。埠中的每一者可包括狹縫閥，該等狹縫閥將真空環境與較高壓力(例如，大氣壓)環境分離。
電子製造系統200亦可包括系統控制器232，該系統控制器可類似於第1圖的系統控制器132。
在實施例中，電子製造系統200(或其一或多個腔室)可在組裝電子製造系統200之後使用遠端電漿清潔製程清潔。或者，電子製造系統200的一或多個腔室可在 組裝整個電子裝置之前組裝及清潔。例如，移送腔室210A及負載鎖定腔室220A、220B可經組裝並且隨後使用本文描述的遠端電漿清潔製程一起清潔。第一RPS 101A可連接到所示的第一移送腔室210A以執行遠端電漿清潔製程。圖示了用於此種清潔製程的電漿的示例性路徑209A。在另一實例中，移送腔室210B及緩衝腔室221A、221B可經組裝並且隨後使用本文描述的遠端電漿清潔製程一起清潔。第二RPS 101B可連接到所示的第二移送腔室210B以執行遠端電漿清潔製程。圖示了用於此種清潔製程的電漿的示例性路徑209A。在一個實施例中，將第一移送腔室210A與緩衝腔室221A、221B分離的閥門在遠端電漿清潔製程期間密封，並且使用第一RPS 101A及第二RPS 101B的遠端電漿清潔製程同時執行。
第3圖係根據本揭示的實施例的對電子製造系統的一或多個腔室及/或其他組件執行遠端電漿清潔的方法300的流程圖。方法300參考腔室論述，但所論述的操作亦可在其他可密封組件(諸如FOUP、SSP等等)上執行。在方法300的方塊305處，電子製造系統的腔室(或多個腔室)的一或多個部件經機器加工。例如，此種機器加工可包括對部件進行研磨及/或拋光。在方塊310處，腔室(或多個腔室)使用一或多個部件組裝。一些或所有部件可包括有機污染物及/或AMC，諸如芳烴、酯、鄰苯二甲酸酯、矽氧烷、塑膠、橡膠、聚合物等等。例如，腔室的一或多個部件可包括芳族聚酯、其他聚合物及/或酯、及/或苯二 甲酸酯，其可藉由用於封裝、密封、潤滑、保護、拋光、研磨等及/或在封裝、密封、潤滑、保護、拋光、研磨等部件期間的黏著劑、潤滑劑、塗層、聚合物(例如，基於聚合物的潤滑劑)、揮發性有機化合物及/或塑膠來引入。可提供的一些有機污染物的特定實例係聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚胺基甲酸酯、鄰苯二甲酸二丁酯、矽氧烷、苯甲酸、羥基酯、烴、酮、醛、醇、醚、及鄰苯二甲酸二辛酯。由此，組裝的腔室亦可包括一或多種此等有機污染物。
在方塊315處，在組裝腔室之後，遠端電漿源/產生器(RPS)連接到腔室。將RPS密封到腔室的開口。在一個實施例中，遠端電漿產生器(RPS)直接連接到腔室，而在輸出電漿的遠端電漿產生器的出口與腔室之間未設置任何管路。在其他實施例中，短連接器或管路在遠端電漿產生器與腔室之間連接。RPS可連接到腔室，例如，在腔室的埠或窗口處。腔室的其他埠及/或窗口可緊密密封。在一些實例中，其他腔室經由一或多個埠連接到該腔室。此種埠可在遠端電漿清潔製程期間保持打開。
在方塊320處，腔室(以及視情況連接到該腔室的任何其他腔室)的內部體積的壓力可減小以實現真空。在一實例中，腔室減小到約20-40毫托、或約10-50毫托的真空壓力。或者，可將腔室維持在大氣壓下或大氣壓附近(例如，在約80-100托的壓力下)。在其他實施例中， 腔室的內部體積可減小到在10毫托至100托之間的任何壓力。
在方塊325處，可將腔室(或多個腔室)的內部體積加熱到目標溫度。在一個實施例中，目標溫度係30℃至120℃。在另一實施例中，目標溫度係40℃至80℃。已經顯示高於40℃的溫度促進有機污染物及/或AMC的釋氣，從而加速清潔製程。然而，在腔室內部的一些材料(諸如O形環或墊片(例如，抗熱及/或抗電漿O形環或墊片))可包括有機材料(例如，添加劑)，該等有機材料結合到O形環或墊片中的其他材料。然而，將溫度增加到高於約100℃導致有機材料從O形環或墊片釋放，從而增加有機污染物的量。由此，在使用此種O形環或墊片的實例中，將溫度維持在低於100℃，並且在一個實施例中，將溫度維持在低於80℃。在一個實施例中，在第一時間段期間，溫度上升到設定溫度。將溫度維持在設定溫度下達第二時間段。在第二時間段之後，溫度下降，例如，在第三時間段期間下降到室溫。在一些實施例中，未加熱腔室(或多個腔室)的內部體積。
在一些實施例中，在開始產生電漿之前，將腔室維持在高溫(例如，約30-120℃)下達一時間段。這可能導致腔室中的水分在使用電漿之前蒸發。在一個實施例中，在使電漿流入腔室中之前將腔室維持在高溫下達約4-12小時(例如，約8小時)。在一些實施例中，腔室加熱在大氣壓下執行(例如，在執行方塊320的操作之前)。
在方塊330處，設定RPS的功率。設定RPS的功率取決於腔室內部的體積及/或腔室內部的壓力。在實施例中，將RPS設定為約50瓦至500瓦的功率。在一個實施例中，其中腔室的內部體積在真空(例如，20毫托至40毫托或10毫托至50毫托)下，約50瓦至約110瓦(例如，大約80瓦)的低功率設定用於RPS。在一個實施例中，其中腔室的內部體積在大氣壓下或附近(例如，在大約80托至100托下)，使用約400瓦至600瓦(例如，大約500瓦)的較高功率設定。
在方塊335處，包含氧及載氣的氣體混合物流入遠端電漿產生器中。在實施例中，氣體混合物可以約5sccm(標準立方公分每分鐘)至約100sccm的流動速率流入RPS中。在一個實施例中，流動速率係約5sccm至約50sccm。RPS可連接到含有混合氣體的單個貯槽，或可連接到多個不同的氣體貯槽，並且來自多個貯槽的氣體可在RPS中或在到RPS的輸送線中混合。在一個實施例中，氣體混合物包括約10mol%至30mol%的氧及約70mol%至90mol%的載氣。載氣為或包括非反應性氣體，諸如氮氣、氬氣、氦氣、或上述氣體的組合。在一個實施例中，氣體混合物含有約20mol%的氧及約80mol%的載氣。在一個實施例中，混合氣體係清潔空氣(例如，其可包括約20mol%的O2、約79mol%至80mol%的N2及視情況約1mol%的其他氣體)。
實驗顯示了不期望的結果：如與具有較高氧位準的氣體混合物相比，使用具有最大約30mol%的氧的氣體混合物導致改進的清潔效能。理論上，由於存在更多的可用於與污染物相互作用的氧自由基，基於純氧或高莫耳百分比氧的電漿應當提高清潔效率。然而，實驗顯示在高於約30莫耳百分比的氧濃度下，清潔效率會令人驚訝地降低。
在方塊340處，RPS由氣體混合物產生電漿。在方塊345處，將電漿遞送到腔室的內部體積中以對腔室的內部體積執行遠端電漿清潔。在實施例中，遠端清潔製程執行達約5-15小時的持續時間。在其他實施例中，遠端清潔製程可執行少達3小時或多達24小時。電漿可在上文描述的第一、第二、及第三時間段的一或多者期間遞送。在一些實施例中，電漿在腔室保持加熱時遞送。可將腔室加熱到相同溫度，該溫度在使電漿流入腔室中之前使用。或者，可將腔室加熱到與在引入電漿之前將腔室加熱到的溫度不同的溫度。例如，加熱除氣可在第一溫度下於方塊325處執行，並且第二溫度可在方塊345處使用。若未加熱腔室的內部體積，則執行遠端電漿清潔製程達增加的時間量，諸如16至24小時、36小時、2天、或另一時間段。一旦完成遠端電漿製程，電漿關閉，並且任何剩餘電漿、氣體及/或反應物從腔室的內部體積抽出。另外，將腔室冷卻到室溫。
方法300可在運輸給客戶之前於(例如，腔室的)電子製造系統的製造商的位置處執行。方法300可另外或 替代地在將安裝電子製造系統的地點處(例如，在客戶的位置處)執行。方法300可在客戶的位置處完全組裝電子製造系統之前或之後(例如，在將FI、負載鎖定、移送腔室及處理腔室連接在一起之前或之後)執行。在其中方法300在將安裝電子製造系統的地點處執行的實施例中，可省略方塊305及310的操作。在一些實施例中，第3圖的操作可以相同或不同的次序執行。
第4圖係根據本揭示的實施例的在運輸電子製造系統之前遠端電漿清潔電子製造系統的一或多個腔室的另一方法400的流程圖。方法400參考腔室論述，但所論述的操作亦可在其他可密封組件(諸如FOUP、SSP等等)上執行。在方法400的方塊405處，開口在腔室中產生以實現電漿流動來進入腔室的內部體積。開口可藉由從腔室移除窗口或狹縫閥來產生。或者，開口可藉由打開腔室的狹縫閥來產生。
在方塊410處，在組裝腔室之後，遠端電漿源/產生器(RPS)連接到腔室。在所產生的開口處(例如，在打開或移除狹縫閥所處的埠的位置處，或在所移除窗口的位置處)將RPS密封到腔室的開口。在一個實施例中，遠端電漿產生器(RPS)直接連接到腔室，而在輸出電漿的遠端電漿產生器的出口與腔室之間未設置任何管路。在其他實施例中，短連接器或管路在遠端電漿產生器與腔室之間連接。
在方塊415處，可將腔室的內部體積加熱到目標溫度。在一個實施例中，目標溫度係30℃至120℃。在另一實施例中，目標溫度係40℃至80℃。在一個實施例中，在第一時間段期間，溫度上升到設定溫度。將溫度維持在設定溫度下達第二時間段。在第二時間段之後，溫度下降，例如，在第三時間段期間下降到室溫。
在一些實施例中，在開始產生電漿之前，將腔室維持在高溫(例如，約30℃至120℃)下達一時間段。這可能導致腔室中的水分在使用電漿之前蒸發。在一個實施例中，在使電漿流入腔室中之前將腔室維持在高溫下達約4小時至12小時(例如，約8小時)。在一些實施例中，在開始方塊420的操作之前，腔室加熱在大氣壓下執行(例如，在執行方塊320的操作之前)。或者，方塊420的操作可與方塊415的彼等操作並行執行。
在方塊420處，腔室(以及視情況連接到該腔室的任何其他腔室)的內部體積的壓力可減小以實現真空。在一實例中，腔室減小到約20毫托至40毫托、或約10毫托至50毫托的真空壓力。或者，可將腔室維持在大氣壓下或大氣壓附近(例如，在約80托至100托的壓力下)。在其他實施例中，腔室的內部體積可減小到在10毫托至100毫托之間的任何壓力。
在方塊425處，RPS由氣體混合物產生電漿並且將電漿遞送到腔室的內部體積中以對腔室的內部體積執行遠端電漿清潔。在實施例中，遠端清潔製程執行達約5-15 小時的持續時間。在其他實施例中，遠端清潔製程可執行少達3小時或多達24小時。電漿可在上文描述的第一、第二、及第三時間段的一或多者期間遞送。在一些實施例中，電漿在腔室保持加熱時遞送。可將腔室加熱到相同溫度，該溫度在使電漿流入腔室中之前使用。或者，可將腔室加熱到與在引入電漿之前將腔室加熱到的溫度不同的溫度。若未加熱腔室的內部體積，則執行遠端電漿清潔製程達增加的時間量，諸如16-24小時、36小時、2天、或另一時間段。
在一個實施例中，在方塊430處，冷卻處理腔室，同時繼續執行遠端電漿清潔。在一個實施例中，此舉執行達約1-3小時的時間段(例如，約2小時)。或者，可跳過方塊430。在方塊435處，遠端電漿清潔停止，RPS從腔室斷開，並且將腔室冷卻到室溫。
在方塊440處，先前移除的狹縫閥或窗口在腔室上再次安裝。或者，所打開的狹縫閥可關閉。在方塊445處，準備腔室以進行運輸(例如，給客戶)。
第5圖示出了遠端電漿源501可與其連接以執行電子製造系統500的一或多個腔室的遠端電漿清潔的電子製造系統500的多個可能位置。第5圖的電子處理系統500對應於第2圖的電子處理系統200。如圖所示，電子製造系統500的移送腔室510A-510B各自包括多個窗口503。此等窗口503的任一者可暫時移除以提供到移送腔室510A-510B的內部體積的入口，並且RPS模組501可連接 到窗口503。另外或替代地，移送腔室510A-510B包括多個埠505，並且RPS模組501可經由任何埠505連接到移送腔室510A-510B。在一些實施例中，在將RPS模組501連接到埠505之前，從該埠移除狹縫閥。在其他實施例中，埠505打開(例如，藉由打開狹縫閥)以提供泵送路徑，並且RPS模組501經由打開埠連接。多個RPS模組501可同時連接到移送腔室510A-510B中的一者或兩者以執行電漿清潔。或者，單個RPS模組501可連接到移送腔室510A-510B中的一者或兩者。
測試用於模擬在電子製造系統的一或多個腔室上的遠端電漿清潔製程的多個流動模擬條件。在模擬條件下，腔室的任何腔室埠或窗口可用於安裝RPS模組。測試清潔乾燥空氣(clean dry air；CDA)流動速率為10sccm、O2解離速率為約80%、及壓力為1E-2托的模擬邊界條件。清潔乾燥空氣的組成物經量測為約20.95%的O2及79.05%的N2。測試反應模型O+O=O2，其中黏附係數為1e-4。針對邊界條件，係使用操作壓力0.01托、黏度3.5e-6、130萬個節點的網格大小、以及模擬的化學試劑N2、O2及O之穩定狀態模擬。模擬的反應包括：O+O+O2→2O2，例如，針對k=7.4 10-33cm6s-1 O+O2+O2→O2+O3，例如，針對k=6 10-34cm6s-1 O+O3→2O2，例如，針對k=9 10-15cm6s-1 O+O+W→W+O2，例如，針對α=0.1-0.002 其中k係反應速率常數並且α係黏附係數。另外，針對方程式O+O+W→W+O2,，例如，針對α=0.1-0.002，W表示壁或表面，並且方程式意味著當O自由基撞擊壁時，其具有10%-0.2%的轉化為O2的機會。
模擬顯示有機污染物的完全移除。
第6A圖示出了可對應於上文描述的RPS 101、101A、101B、501的示例性遠端電漿源/產生器(RPS)模組600。RPS模組600包括用於調節電漿功率的旋鈕615、可密封到腔室的埠或窗口的埠(例如，KF40埠)、氣體饋送線(可包括過濾器)610以及可控制到RPS模組600中的氣體流動速率的氣體流動控制器620。在一個實施例中，RPS模組600係能夠實現1瓦至100瓦的功率的低功率單元。RPS模組600及埠605的小尺寸使RPS模組600能夠附接到任何主機(例如，移送腔室)或腔室主體。氣體饋送線及過濾器610允許使用不同的電漿化學物質。
第6B圖示出了用於將RPS模組連接到腔室的配接器650。配接器650可包括連接到腔室的基底652，連接到RPS模組的環或凸緣654，及將基底652連接到環654的管或圓筒656。基底652可為碟形的，並且可包括在實施例中對應於移送腔室窗口的直徑的外徑及對應於管或圓筒656的內徑的內徑。在實施例中與基底652相比，環或凸緣654可具有較小的外徑。管或圓筒656可為自由基導電管，並且可具有控制從RPS模組到達腔室的自由基的速率的直徑及長度。在一個實施例中，管或圓筒656具有約1吋的長 度以最小化在遠端電漿產生器(RPS模組)同與其連接的腔室之間的間隔。如與較長長度的管或圓筒656相反，約1吋或更小的短長度提供增加的導電及較高的清潔速率。在實施例中，配接器650使RPS模組能夠連接到腔室的窗口埠或裝載埠。
第7圖示出了使用遠端電漿清潔製程的碳移除的工作原理，該遠端電漿清潔製程利用氧及載氣的氣體混合物。如圖所示，電漿產生器704接收O2分子706的流(氣體諸如含有O2的清潔乾燥氣體)並且產生包括O+離子708、電子710、及O自由基712的電漿。將電漿泵送到腔室702中，並且根據方程式2O+C→CO2，O自由基712在腔室的表面上與碳714相互作用以形成CO2。隨後將CO2氣體泵出腔室。腔室的表面可另外包括長鏈烴的污染，該等長鏈烴可根據方程式CxHy+O→CO2+H2O與氧電漿的O自由基反應。若加熱腔室，則H2O可蒸發。可隨後將CO2及蒸發的H2O泵出腔室702。
在一個實施例中，測試設置用於量測使用遠端電漿清潔製程的有機污染物的清潔。針對測試設置，用非晶碳沉積的石英晶體監控器(quartz crystal monitor；QCM)用於量測隨電漿功率變化的碳(C)移除速率。薩爾布雷(Sauerbrey)問題用於確定頻率與質量/面積(厚度)的關係，如下：
Figure 110111816-A0305-02-0027-1
 其中f 0 係基本模態的諧振頻率(以Hz為單位)，△f係標準化頻率改變(以Hz為單位)，△m係質量改變(以g為單位)，A係在石英晶體監控器的電極之間的壓電活性晶體面積(以cm2為單位)，ρ q 係石英的密度(2.648g/cm3)，並且μ q 係用於AT-切割晶體的石英的剪切模數(2.947x1011gcm-1s-2)。在一個實施例中，測試條件包括用於石英晶體監控器的Au及Ag電極、500埃的初始碳厚度、驅動氣體為空氣、及壓力為5E-3托。測試結果顯示與第8圖至第9圖所示的彼等相當的移除速率。
在一個實施例中，測試是使用在移送腔室中污染的試件執行。RPS模組附接到移送腔室的埠。將包括有機污染的第一污染的試件放置在具有附接的RPS模組的埠附近。將包括有機污染的第二污染的試件放置得儘可能遠離具有附接的RPS模組的埠。在使用本文描述的遠端電漿清潔製程清潔之前，第一試件污染位準經量測為多於200,000個粒子，並且歸因於飽和測試設備無法量測第二試件污染位準(因粒子過多以至於無法量測)。遠端電漿清潔製程使用包括78%的N2、21%的O2及1%的額外氣體的氣體、80W的電漿功率、24小時的清潔時間、室溫，及2毫托至4毫托的壓力範圍執行。在遠端電漿清潔製程之後，在第一試件上量測到零有機污染，並且在第二試件上量測到兩種粒子。由此，有機污染基本上使用遠端電漿清潔製程完全消除。測試亦使用遠端電漿清潔製程運行以產生大於99%的清潔效率(移除多於99%的初始污染)，在 該製程中，電漿功率為80W，持續時間為30分鐘，電漿由清潔空氣產生，且該製程使用各種溫度。
在重複的測試之後，實驗顯示在實施例中描述的遠端電漿清潔製程使用攝氏50度的溫度及8小時至14小時的清潔持續時間來移除在測試的腔室中放置的晶圓上的所有晶圓上有機污染物。測試對第2圖所示的電子製造系統200以及未在本文中示出的其他電子製造系統執行。在負載鎖定220A、負載鎖定220B、移送腔室210A、移送腔室210B、第一緩衝器221A及第二緩衝器221B處量測的污染物均減小到0個偵測粒子或污染面積的可量測污染。開始量測的污染從約幾個污染/粒子區域變化到污染/粒子區域的數量過大以至於無法彼此進行區分。
第8圖示出了根據本揭示的實施例的用於遠端電漿清潔的測試結果。在第8圖中，x軸表示以小時為單位的RPS清潔時間，並且y軸表示每50次循環的針對有機粒子的平均粒子計數。最初，粒子計數為大約66，並且粒子計數存在近似線性減少，直到在8小時之後實現100%粒子減少。如圖所示，在8小時的清潔時間之後，所偵測的偵測有機粒子的總數減小到0。針對測試，用於產生電漿的氣體係周圍無塵室空氣，使用80W的電漿功率，並且使用20毫托至40毫托的電壓範圍。所示出的流程圖顯示在y軸上的平均粒子計數及在x軸上的遠端電漿清潔時間。如圖所示，電漿清潔在8小時完全消除有機污染。針對測試，在執行遠端電漿清潔製程之前，將腔室加熱到高溫達8小時。示例性 標準清潔方案可運行近似10小時。因此，偵測到在8小時完全消除粒子顯示清潔能夠早2小時結束。
第9圖示出了根據本揭示的實施例的用於遠端電漿清潔的測試結果。所示出的流程圖顯示在y軸上的平均粒子計數(每50個循環)及在x軸上的遠端電漿清潔時間(以小時為單位)。如圖所示，在10小時的清潔時間之後，所偵測的偵測有機粒子的總數減小到0。最初，偵測到約80個缺陷。在清潔10小時之後，偵測到0個缺陷。
在此說明書整篇中提及「一個實施例」或「一實施例」意指結合實施例描述的特定特徵、結構、或特性包括在至少一個實施例中。因此，在整個此說明書的各個位置中出現片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」不必皆指相同實施例。另外，術語「或」意欲意謂包括性「或」而非排除性「或」。當在本文中使用術語「約」或「近似」時，這意欲意謂所提供的標稱值在±10%內為精確的。
儘管以特定次序圖示及描述本文的方法的操作，每個方法的操作次序可改變，使得某些操作可以逆向次序執行，使得某些操作可至少部分與其他操作同時執行。在另一實施例中，不同操作的指令或子操作可以間歇及/或交替方式進行。
前述描述闡述了數個具體細節，諸如具體系統、部件、方法等等的實例，以便提供對本揭示的若干實施例的良好理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，本揭示的至少一些實施例可在沒有此等具體細節的情況下實踐。 在其他實例中，熟知的部件或方法未詳細描述並且以簡單的方塊圖格式提供，以便避免不必要地混淆本揭示。因此，闡述的具體細節僅係示例性的。特定實施方式可從此等示例性細節改變並且仍預期在本揭示的範疇內。
將理解，以上描述意欲為說明性而非限制性的。在讀取及理解以上描述之後，眾多其他實施例將對熟習此項技術者顯而易見。由此，本揭示的範疇應當參考隨附申請專利範圍，連同此種申請專利範圍所賦予的等效物的全部範疇來確定。
100:電子製造系統
101:遠端電漿系統
101A:第一RPS
101B:第二RPS
102:基板
104:主機
106:工廠介面
108:外殼
109:電漿流動方向
110:移送腔室
112:移送腔室機器人
116a:處理腔室
116b:處理腔室
116c:處理腔室
116d:處理腔室
116e:處理腔室
116f:處理腔室
120a:負載鎖定
120b:負載鎖定
122:基板載具
124:裝載埠
126:工廠介面機器人
128:對準器站
130:埠
131:埠
132:系統控制器
133:埠
200:電子製造系統
202:基板
204:主機
206:工廠介面
209A:路徑
209B:路徑
210A:第一移送腔室
210B:第二移送腔室
212A:移送腔室機器人
212B:移送腔室機器人
216A:處理腔室
216B:處理腔室
216C:處理腔室
216D:處理腔室
218A:處理腔室
218B:處理腔室
218C:處理腔室
218D:處理腔室
218E:處理腔室
220A:負載鎖定腔室
220B:負載鎖定腔室
221A:第一緩衝腔室
221B:第二緩衝腔室
226:工廠介面機器人
232:系統控制器
300:方法
305:操作
310:操作
315:操作
320:操作
325:操作
330:操作
335:操作
340:操作
345:操作
400:方法
405:操作
410:操作
415:操作
420:操作
425:操作
430:操作
435:操作
440:操作
445:操作
500:電子製造系統
501:遠端電漿源
503:窗口
505:埠
510A:移送腔室
510B:移送腔室
600:遠端電漿源/產生器(RPS)模組
605:埠
610:氣體饋送線
615:旋鈕
620:氣體流動控制器
650:配接器
652:基底
654:環或凸緣
656:管或圓筒
702:腔室
704:電漿產生器
706:O2分子
708:O+離子
710:電子
712:O自由基
714:碳
本揭示在附圖的圖式中藉由舉例而非限制性的方式示出，在附圖中相同元件符號指示類似元件。應當注意，在本揭示中，對「一(an)」或「一個(one)」實施例的不同參考並非必須係相同實施例，並且此種參考意味著至少一個。
第 1 圖 係根據本揭示的態樣的經歷遠端電漿清潔製程的示例性電子製造系統的頂部示意圖。
第 2 圖 係根據本揭示的態樣的經歷遠端電漿清潔製程的示例性電子製造系統的頂部示意圖。
第 3 圖 係根據本揭示的實施例的對電子處理系統的一或多個腔室執行遠端電漿清潔的方法的流程圖。
第 4 圖 係根據本揭示的實施例的在運輸電子製造系統之前遠端電漿清潔電子製造系統的一或多個腔室的方法的流程圖。
第 5 圖 示出了遠端電漿源可與其連接以執行電子製造系統的一或多個腔室的遠端電漿清潔的電子製造系統的可能位置。
第 6A 圖 示出了示例性遠端電漿產生器。
第 6B 圖 示出了用於將遠端電漿產生器連接到腔室的配接器。
第 7 圖 示出了使用遠端電漿清潔製程的碳移除的工作原理。
第 8 圖 示出了根據本揭示的實施例的用於遠端電漿清潔的測試結果。
第 9 圖 示出了根據本揭示的實施例的用於遠端電漿清潔的測試結果。
300:方法
305:操作
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Claims (20)

  1. 一種清潔一電子製造系統的一腔室的方法，包含以下步驟：機器加工該電子製造系統的該腔室的一或多個部件；使用該一或多個部件組裝該腔室，其中在組裝之後，該腔室包含複數個有機污染物；將一便攜式遠端電漿產生器暫時地連接至該腔室的一埠或窗口；使包含氧及一載氣的一氣體混合物流入該遠端電漿產生器中；藉由該遠端電漿產生器由該氣體混合物產生一電漿；藉由使該電漿流入該腔室的一內部體積中來執行該腔室的一遠端電漿清潔，其中該電漿從該腔室移除該複數個有機污染物；以及在執行該遠端電漿清潔之後，將該便攜式遠端電漿產生器自該腔室的該埠或窗口斷開。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：將該腔室的該內部體積的一壓力減小到約10毫托至50毫托的一真空壓力，其中該遠端電漿清潔在約10毫托至50毫托的該壓力下執行；以及將該遠端電漿產生器的一功率設定為約50瓦至110瓦，其中該電漿在約50瓦至110瓦的該功率下產生。
  3. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步 驟：將該遠端電漿產生器的一功率設定為約50瓦至500瓦，其中該電漿在約50瓦至500瓦的該功率下產生。
  4. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：導致該腔室的該內部體積的一壓力達到約80托至100托，其中該遠端電漿清潔在約80托至100托的該壓力下執行；以及將該遠端電漿產生器的一功率設定為約400瓦至600瓦，其中該電漿在約400瓦至600瓦的該功率下產生。
  5. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：將該腔室的該內部體積加熱到約30℃至120℃的一溫度，其中該遠端電漿清潔在約30℃至120℃的一壓力下執行。
  6. 如請求項1所述之方法，其中執行該遠端電漿清潔達約5小時至15小時的一持續時間。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該腔室係一移送腔室或一負載鎖定腔室中的一者。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該氣體混合物係清潔空氣。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該氣體混合物包含約10mol%至30mol%的氧氣及約70mol%至 90mol%的該載氣。
  10. 如請求項9所述之方法，其中該載氣係選自由氬氣、氮氣及氦氣組成的一群組的一非反應性氣體。
  11. 如請求項1所述之方法，其中將該便攜式遠端電漿產生器暫時地連接至該腔室的該埠或窗口之步驟包含：在組裝該腔室之後將該遠端電漿產生器直接連接到該腔室，其中沒有中間管路將該遠端電漿產生器與該腔室分離。
  12. 如請求項1所述之方法，其中該腔室係耦接到一負載鎖定腔室的一移送腔室，其中將該移送腔室與該負載鎖定腔室分離的一閘極在該遠端電漿清潔期間打開，並且其中該遠端電漿清潔藉由使該電漿流入該腔室的該內部體積中來另外針對該負載鎖定腔室執行。
  13. 如請求項1所述之方法，其中該氣體混合物以約5sccm至約100sccm的一流動速率流入該遠端電漿產生器中。
  14. 一種清潔一電子製造系統的一腔室的方法，包含以下步驟：將一便攜式遠端電漿產生器暫時地連接至該腔室的一埠或窗口；使包含氧氣及一載氣的一氣體混合物流入該遠端電漿產生器中，其中該載氣包含氬氣、氮氣或氦氣中的至少一者； 藉由該遠端電漿產生器由該氣體混合物產生一電漿；藉由使該電漿流入該腔室的一內部體積中來執行該腔室的一遠端電漿清潔，其中該電漿從該腔室移除複數個有機污染物；以及在執行該遠端電漿清潔之後，將該便攜式遠端電漿產生器自該腔室的該埠或窗口斷開。
  15. 如請求項14所述之方法，進一步包含以下步驟：將該腔室的該內部體積的一壓力減小到約10毫托至50毫托的一真空壓力，其中該遠端電漿清潔在約10毫托至50毫托的該壓力下執行；以及將該遠端電漿產生器的一功率設定為約50瓦至110瓦，其中該電漿在約50瓦至110瓦的該功率下產生。
  16. 如請求項14所述之方法，進一步包含以下步驟：將該遠端電漿產生器的一功率設定為約50瓦至500瓦，其中該電漿在約50瓦至500瓦的該功率下產生。
  17. 如請求項14所述之方法，進一步包含以下步驟：導致該腔室的該內部體積的一壓力達到約80托至100托，其中該遠端電漿清潔在約80托至100托的該壓力下執行；以及將該遠端電漿產生器的一功率設定為約400瓦至600瓦，其中該電漿在約400瓦至600瓦的該功率下 產生。
  18. 如請求項14所述之方法，進一步包含以下步驟：將該腔室的該內部體積加熱到約30℃至120℃的一溫度，其中該遠端電漿清潔在約30℃至120℃的一壓力下執行，並且其中執行該遠端電漿清潔達約5小時至15小時的一持續時間。
  19. 如請求項14所述之方法，其中該氣體混合物係清潔空氣。
  20. 如請求項14所述之方法，其中該氣體混合物包含約10mol%至30mol%的氧氣及約70mol%至90mol%的該載氣。
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