TWI390613B - 用以清潔電極總成充氣室的清潔設備以及方法 - Google Patents

Description

用以清潔電極總成充氣室的清潔設備以及方法

本發明大體上係關於電漿處理與電漿處理室組件。更特定言之，本發明係關於清潔含有充氣室之電極總成組件之方法，且關於有助於此等方法之清潔設備。

一般言之，藉由多種技術可使用電漿處理室來處理基板，該等技術包含但不限於蝕刻、物理氣相沈積、化學氣相沈積、離子植入、光阻(resist)移除等等。舉例而言，且以非限制之方式，一種類型的電漿處理室含有一般被稱為一蓮蓬頭式電極之一上電極，及一下電極。在該等電極之間建立一電場以激發一處理氣體成電漿狀態以在該反應室中處理基板。

蓮蓬頭式電極與電漿處理室之其他組件一般被設為多組件之總成。許多此等組件包含用於導引或含有一處理流體之充氣室或經組態以形成與一總成之其他組件相關聯的流體充氣室。不管所討論之該特定流體充氣室之形狀、大小或功能，本發明者已認識到對經改良方法與用於清潔包含流體充氣室之總成及組件之相關聯硬體之一明顯需要。

根據本發明之一實施例，提供一種清潔一電極總成之一個或一個以上流體充氣室之方法。根據該方法，與該流體充氣室連通之複數個流體埠被隔離並區分成各自的充氣室輸入埠組與充氣室輸出埠組。該等輸入埠及輸出埠係與各自的清潔流體耦合件嚙合。藉由產生跨越該等充氣室輸入埠及輸出埠之一流體壓力差ΔP=P_IN -P_OUT 而導引一清潔流體通過該流體充氣室。該壓力差ΔP為足夠大以促使清潔流體從該清潔流體供應管道通過該流體充氣室至該清潔流體廢棄管道。

根據本發明之另一實施例，提供一種用於清潔一電極總成之流體充氣室之清潔設備。該清潔設備包括一個或一個以上清潔流體供應管道、一個或一個以上清潔流體廢棄管道及一個或一個以上清潔流體耦合件。該清潔設備之該等清潔流體耦合件經組態以與一電極總成之一流體充氣室之該等輸入埠及輸出埠嚙合並連同其一起形成各自的密封介面。藉由該等清潔流體耦合件所形成之該等密封介面足以允許產生跨越該等充氣室輸入埠及輸出埠之一流體壓力差ΔP=P_IN -P_OUT ，其中該流體壓力差ΔP為足夠大以促使清潔流體從該清潔流體供應管道通過該流體充氣室至該清潔流體廢棄管道，而不超過該等充氣室流體輸入埠及輸出埠處之該等密封介面之壓力差故障臨限或絕對壓力故障臨限。

本發明揭示並主張額外實施例。

當結合以下圖式閱讀時，可更好地理解本發明之具體實施例之以下詳細描述，其中相同的結構以相同的參考數字表示。

本發明之各種態樣可在一被僅示意顯示於圖6中之電漿處理室10之背景下被顯示，以避免將本發明之概念限制於特定電漿處理組態或組件，其等可非一體化於本發明之標的。如在圖6中之大體顯示，該電漿處理室10包括一真空源20、一處理氣體供應器30、一電漿電源供應器40、一包含一下電極總成55之基板支持件50及一上電極總成100。

參考圖1-6，一般言之，該電極總成100包括一熱控板110、一蓮蓬頭式電極120，及一有助於一在該熱控板110與該蓮蓬頭式電極120之間之穩固黏合之介面層130。一個或一個以上流體充氣室140被設在該熱控板110中以將處理氣體從該處理氣體供應器30導引至在該蓮蓬頭式電極120中之蓮蓬頭式電極通道。雖然本發明不受限於特定的熱控板或蓮蓬頭式電極組態，但應注意，在該熱控板110中之該等充氣室140通常將處理氣體從該電極總成30之背側導引至一沿該蓮蓬頭式電極30之該前側所設之小孔陣列，如藉由圖6之處理氣體流動的方向箭頭之示意顯示。亦應注意，在包含但不限於美國公開案第2005/0133160號之電極總成組件之設計中可依賴多種教示。或者，或此外，該熱控板110、該蓮蓬頭式電極120或兩者，可包括一個或一個以上子表面流體充氣室140，該(等)子表面流體充氣室140可經組態以提供在該電極總成中之一熱量轉移流體之循環以幫助控制該總成溫度。

該介面層130係作為一闡釋性實例呈現，且可包括一黏性黏合材料、一導熱墊圈或任何其他有助於該電極總成100之裝配之結構。應瞭解可使用多種密封構件及鎖固硬體以將該熱控板110固定至該蓮蓬頭式電極120。亦應瞭解該鎖固硬體亦可經選擇以允許該熱控板110與該蓮蓬頭式電極120之脫離。在任何情形下，該介面層130與該電極總成100之一般的兩件結構係因闡釋性目的而描繪，且不應被用於將本發明之範圍限制於任何特定的電極總成結構。更確切言之，根據本發明之特定實施例之清潔設備與清潔方法通常僅需要在一電極總成100中存在某類型的流體充氣室。

更具體言之，示意顯示於圖1-5中之該等電極總成100各個包含一個或一個以上子表面流體充氣室140及與該等流體充氣室140連通之複數個流體埠150。本發明之範圍不應被限制於圖1-5所示之該等特定充氣室組態。該等所示組態係僅呈現以顯示本發明之概念，因為其係關於充氣室清潔。實際上，應瞭解本發明之概念將適用於多種具變動複雜性之充氣室組態，包含在經隔離的流體埠150與一共同流體充氣室140之不同部分連通處之該等充氣室組態，如圖1所示，或在經隔離的流體埠與獨立流體充氣室連通處之該等充氣室組態。

參考圖2，根據一種根據本發明之清洗一電極總成之方法，將流體埠區分成各自的充氣室輸入埠150A組與充氣室輸出埠150B組。該等輸入埠及輸出埠150A、150B係與各自的清潔流體耦合件152嚙合，該等清潔流體耦合件152經組態以連同其所嚙合之該埠一起形成一密封介面。來自一清潔流體貯槽160之一清潔流體係藉由提供與該等充氣室輸入埠150A連通之一個或一個以上清潔流體供應管道154及與該等充氣室輸出埠150B連通之一個或一個以上清潔流體廢棄管道156而被導弓1通過該流體充氣室140。該清潔流體供應150包括一泵或某類型的流體壓力產生組態並產生跨越該充氣室輸入埠及輸出埠150A、150B之流體壓力差ΔP=P_IN -P_OUT 。

該壓力差ΔP為足夠大以促使清潔流體從該清潔流體供應管道154通過該流體充氣室140至該清潔流體廢棄管道156。亦應注意，使該壓力差ΔP維持在該充氣室流體輸入埠及輸出埠150A、150B之該等密封介面之壓力差故障臨限以下。此外，將在該等充氣室輸入埠及輸出埠150A、150B處之各自壓力P_IN 、P_OUT 維持在該等密封輸入埠及輸出埠介面之絕對壓力故障臨限以下亦可能為較佳。以此方式，清潔流體可被促使引導穿過該流體充氣室140，而專門地將該清潔流體隔離至該流體充氣室。此外，該清潔處理之性質係使得可在製造與構造該電極總成100之前、期間或之後執行清潔操作。該清潔操作之可促使性質亦減小粒子將被保留誘捕在流體充氣室140中並用作在圖6所示之該電漿處理室10中之一污染源之可能性。

參考圖3，應注意，該等流體埠150可被進一步區分成一組一個或一個以上關閉的充氣室埠150C，以幫助自訂在該流體充氣室140中之清潔流體流動型樣，如在比較圖2及3之各自的流體充氣室140中之方向箭頭下為明顯。實際上，應瞭解藉由改變該等充氣室輸入埠150A、該等充氣室輸出埠150B及該等關閉的充氣室埠150C之各自位置可產生多種流體流動型樣。可選擇特定目標型樣以在該流體充氣室140內產生該清潔流體之一最佳分佈。

參考圖4及5，可選擇替代的目標清潔流體流動型樣以與一個或一個以上後續清潔流體流動型樣合作而確保充分覆蓋一流體充氣室之各個部分。舉例而言，藉由圖4中之該等充氣室輸入埠150A、該等充氣室輸出埠150B及該等關閉的充氣室埠150C所界定之該清潔流體流動型樣將明顯量的清潔流體導引穿過大部分充氣室140，而且趨向於保留相對非作用之流體充氣室部分140A、140B，該等部分可能未被該充氣室140中之清潔流體流充分清潔。為適應此等類型之流動型樣問題，應瞭解該清潔流體可藉由改變將該等流體埠區分為各自的輸入埠組及輸出埠組所使用之方式而被引導通過該流體充氣室。更具體言之，參考圖5，該等充氣室輸入埠150A、該等充氣室輸出埠150B及該等關閉的充氣室埠150C之該等各自位置可不同於圖4所示之位置以在執行圖4所示之清潔操作之前或之後將清潔流體引導通過以前非作用的流體充氣室部分140A、140B。

再參考圖2及3，將該等流體埠150區分成各自的輸入埠、輸出埠及關閉埠所使用之方式之前述改變可藉由控制與各個清潔流體耦合件152相關聯之各自閥被執行。或者，流體埠區分之改變可藉由使用一可程式化控制器180以控制一與該清潔流體貯槽160及該等清潔流體供應管道154連通之流體選路器而被執行。該清潔流體貯槽160在圖2及3中被顯示為一用於使用過之清潔液體之容器。

根據本發明之一態樣，該清潔流體可藉由互換各自的輸入埠組及輸出埠組以便執行至少一輸入埠/輸出埠交換操作(其特徵在於一重複系列的往後與往前、流經該流體充氣室140之經交換的清潔脈衝)被導引通過該流體充氣室140。類似地，應瞭解該清潔流體可以一變化的流動速率被導引通過該流體充氣室140以模擬一系列清潔流體脈衝。此外，應瞭解可使用諸如氮或經過濾的空氣之一產生湍流的氣體介質將該清潔流體導引通過該流體充氣室140。

圖2及3亦顯示使用一清潔設備170以固定該等經嚙合的清潔流體耦合件152之相對位置並能夠將連續的、經類似組態的電極總成100方便地轉變至一採用該清潔設備170與該等相關聯的清潔流體耦合件152之充氣室清潔台。在此背景下，可無需使用與各個清潔流體耦合件152相關聯之各自閥或使用一可程式化控制器180來控制一與該清潔流體貯槽160及該等清潔流體供應管道154連通之流體選路器，因為該等輸入埠、輸出埠及關閉的充氣室埠150A、150B、150C之該等各自位置可在清洗該等連續電極總成時被建立及維修。實際上，一旦建立一較佳的清潔流體流動型樣，便可充分提供該清潔設備170作為一可被附接至該電極總成100之背側之板。在此情形下，該板將具有可阻塞一特定充氣室埠或允許流體進入/離開一特定充氣室埠之適當通道。在連續電極總成未採用可比較的流體埠幾何學之情形下，應瞭解該清潔設備170可經組態以允許改變該等固定的清潔流體耦合件152之該等各自位置以匹配該等流體埠150之該等位置。

如上所述，在許多情形下，來自該電極總成30之背側之該處理氣體被導引至一沿該蓮蓬頭式電極120之前側所設之小孔陣列。在此情形下，通常將為較佳的係提供一清潔設備阻塞板175，其經組態以防止清潔流體通過在該蓮蓬頭式電極120中之處理氣體孔陣列而分散或損失以幫助維持該清潔操作之完整性與精確性。

應注意，被"組態"為以一特定方式實施一特定性質或功能之本發明之一組件之在此之敘述係與希望用途之敘述相對的結構敘述。更具體言之，在此對"組態"一組件所使用之方式之參考表示該組件之一現有實體條件，如此，將被認為該組件之結構特徵之一明確敘述。

應注意，如"較佳地"、"一般地"及"通常"之術語，當用於此處時，不用於限制本發明之範圍或暗示特定特徵對於本發明之結構或功能係關鍵的、必不可少的或重要的。確切言之，此等術語僅旨在識別本發明之一實施例之特定態樣或強調可或不可用於本發明之一特定實施例中之替代特徵或額外特徵。

已參考其具體實施例並詳細描述本發明，顯然，在不脫離附加請求項所界定之本發明之範圍下，修飾與變更係可能的。更具體言之，雖然本發明之一些態樣在此被識別為較佳的或特別有利的，但應瞭解本發明無需限制於本發明之此等較佳態樣。

應注意，一個或多個以下請求項利用術語"其中"作為一過渡短語。著眼於界定本發明之目的，應注意，此術語被引進到請求項中作為一開放式過渡短語，其用於引進一系列結構特徵之敘述，並應以與開放式序言術語"包括"相似之方式理解。

10．．．電漿處理室

20．．．真空源

30．．．處理氣體供應器

40．．．電漿電源供應器

50．．．基板支持件

55．．．下電極總成

100．．．上電極總成

110．．．熱控板

120．．．蓮蓬頭式電極

130．．．介面層

140．．．流體充氣室

140A．．．流體充氣室部分

140B．．．流體充氣室部分

150．．．流體埠

150A．．．充氣室輸入埠

150B．．．充氣室輸出埠

150C．．．關閉的充氣室埠

152．．．清潔流體耦合件

154．．．清潔流體供應管道

156．．．清潔流體廢棄管道

160．．．清潔流體貯槽

170．．．清潔設備

175．．．清潔設備阻塞板

180．．．可程式化控制器

圖1係一包含一子表面流體充氣室之電極總成之一等距圖；

圖2及3係相對簡單的流體充氣室組態及與其嚙合的根據本發明之特定實施例之清潔設備之示意圖；

圖4及5顯示經由輸入埠、輸出埠與關閉的充氣室埠之可變設計可產生另一目標清潔流體流動型樣所使用之方式；及

圖6係一電漿處理室之一示意圖。

100．．．電極總成

110．．．熱控板

120．．．蓮蓬頭式電極

130．．．介面層

140．．．流體充氣室

150A．．．充氣室輸入埠

150B．．．充氣室輸出埠

150C．．．關閉的充氣室埠

152．．．清潔流體耦合件

154．．．清潔流體供應管道

156．．．清潔流體廢棄管道

160．．．清潔流體貯槽

170．．．清潔設備

180．．．可程式化控制器

Claims (20)

1. 一種清潔一電極總成之一個或一個以上流體充氣室之方法，該方法包括：將與該流體充氣室連通之複數個流體埠隔離；將該等流體埠區分成各自之一個或一個以上充氣室輸入埠組與一個或一個以上充氣室輸出埠組；嚙合該等輸入埠及輸出埠與各自的清潔流體耦合件，其中該等清潔流體耦合件之每者經組態以連同其所嚙合之該埠一起形成一密封介面；藉由提供與該等充氣室輸入埠連通之一個或一個以上清潔流體供應管道及與該等充氣室輸出埠連通之一個或一個以上清潔流體廢棄管道，以及產生一跨越該充氣室輸入埠及輸出埠之流體壓力差△P=P_IN -P_OUT ，將一清潔流體引導穿過該流體充氣室，其中：該壓力差△P促使清潔流體從該清潔流體供應管道通過該流體充氣室至該清潔流體廢棄管道；該壓力差△P被維持在該等充氣室流體輸入埠及輸出埠處之該等密封介面之壓力差故障臨限以下；及在該等充氣室輸入埠及輸出埠處之該等各自壓力P_IN 、P_OUT 被維持在該等充氣室輸入埠及輸出埠處之該等密封介面之絕對壓力故障臨限以下。
2. 如請求項1之方法，其中該清潔流體係藉由改變將該等流體埠區分成各自的輸入埠組及輸出埠組所使用之方式而被導引通過該流體充氣室。
3. 如請求項2之方法，其中藉由控制與各個清潔流體耦合件相關聯之各個閥來執行流體埠區分之該改變。
4. 如請求項2之方法，其中通過與一清潔流體貯槽及該等清潔流體供應管道連通之一流體選路器來執行流體埠區分之該改變。
5. 如請求項1之方法，其中：該清潔流體係藉由改變將該等流體埠區分成各自的輸入充氣室埠組、輸出充氣室埠組及關閉的充氣室埠組所使用之方式而被導引穿過該流體充氣室；及藉由控制與各個清潔流體耦合件相關聯之各自閥或藉由使用與該等清潔流體供應管道連通之流體選路器來執行流體埠區分之該改變。
6. 如請求項1之方法，其中該清潔流體係藉由改變將該等流體埠區分成各自的輸入埠組及輸出埠組所使用之方式以便改變該流體充氣室中之該清潔流體流動型樣而被導引通過該流體充氣室。
7. 如請求項1之方法，其中該清潔流體係藉由互換該等各自的輸入埠組及輸出埠組以便執行至少一輸入埠/輸出埠交換操作而被導引穿過該流體充氣室。
8. 如請求項7之方法，其中該輸入埠/輸出埠交換操作係以一重複系列的交換清潔脈衝予以執行。
9. 如請求項1之方法，其中該清潔流體係藉由改變將該等流體埠區分成各自的輸入埠組及輸出埠組所使用之方式以改變該流體充氣室中之該清潔流體流動型樣並藉由互換該等各自的輸入埠組及輸出埠組以便執行至少一輸入埠/輸出埠交換操作而被導引通過該流體充氣室。
10. 如請求項1之方法，其中將該等流體埠進一步區分成一組一個或一個以上關閉的充氣室埠。
11. 如請求項1之方法，其中該等隔離流體埠係與一共同流體充氣室之不同部分連通。
12. 如請求項1之方法，其中該等隔離流體埠係與獨立流體充氣室連通。
13. 如請求項1之方法，其中根據一目標清潔流體流通型樣，將該等流體埠區分成各自的一個或一個以上充氣室輸入埠組及一個或一個以上充氣室輸出埠組。
14. 如請求項1之方法，其中該清潔流體係以一模擬一系列清潔流體脈衝之變化的流體速率而被導引通過該流體充氣室。
15. 如請求項1之方法，其中使用一產生湍流的氣體介質將該清潔流體導引通過該流體充氣室。
16. 如請求項1之方法，其中該等經嚙合的清潔流體耦合件之相對位置係使用一清潔設備而至少被暫時固定。
17. 如請求項16之方法，其中該方法進一步包括：使用該清潔設備之該等經固定的清潔流體耦合件，將該清潔流體導引通過一額外的流體充氣室。
18. 如請求項16之方法，其中該方法進一步包括：藉由調整該清潔設備之該等經固定的清潔流體耦合件，將該清潔流體導引通過一額外的流體充氣室。
19. 如請求項16之方法，其中該方法進一步包括使用一清潔設備阻塞板，該清潔設備阻塞板經組態以防止清潔流體通過在蓮蓬頭式電極中之處理氣體孔而分散或損失。
20. 一種清潔一電極總成之流體充氣室之清潔設備，該清潔設備包括一個或一個以上清潔流體供應管道、一個或一個以上清潔流體廢棄管道及一個或一個以上清潔流體耦合件，其中：該清潔設備之該等清潔流體耦合件經組態以經由該等清潔流體耦合件之一或多者而與一電極總成之一流體充氣室之該等輸入埠及輸出埠嚙合並連同其一起形成各自的密封介面；及藉由該等清潔流體耦合件所形成之該等密封介面足以允許產生一跨越該等充氣室輸入埠及輸出埠之流體壓力差△P=P_IN -P_OUT ，其中該流體壓力差△P促使清潔流體從該清潔流體供應管道通過該流體充氣室至該清潔流體廢棄管道，而不超過該等充氣室流體輸入埠及輸出埠處之該等密封介面之壓力差故障臨限或絕對壓力故障臨限。