TW201433371A - 用於清洗真空腔室之方法與系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一用於清洗真空腔室的系統和方法。該方法包括將真空腔室經由電漿連接埠連接至電漿產生單元與將該真空腔室經由泵送埠連接至高真空泵送單元。控制通過該電漿連接埠至該真空腔室的流導，以限制在電漿產生單元所產生的帶電粒子和清洗物質的通過，因而在用該清洗物質清洗該真空腔室的同時，維持該真空腔室內的工作壓力。

Description

用於清洗真空腔室之方法與系統
本發明係關於清洗真空腔室的技術，特別是電子顯微鏡系統的腔室。
真空腔室廣泛地使用於各種應用，提供用於分析處理之無中斷的環境。譬如，典型的電子顯微鏡操作以檢查真空腔室內的試樣，例如在典型的壓力Pv 10-5-10-6托。在如此低的壓力下，許多材料表現像揮發性物質且可產生可能污染試樣或腔室內試樣的蒸汽。譬如，蒸發的碳氫化合物(HC)分子，典型上源自用於潤滑真空腔室內的移動平臺之各種油類，經常吸收在腔室壁上與污染置於腔室內(即使很短的時間)的試樣。
某些用於減少真空腔室內的污染性分子數量的慣用技術係利用注射自由基(特別是氧自由基)進入腔室。這些技術利用電漿產生系統產生適當的自由基，此系統能在2-10-4托壓力下操作且產生自由基，如氧原子(O0)粒子，其在真空腔室中與污染物反應且使其被排除。
在此技術領域有對於從真空腔室移除各種污染物(特別是碳氫化合物分子)的新方法和清洗技術的需求。此外，在此技術領域有對於當真空腔室內容許操作各種處理時，使得污染物從真空腔室持續排除的清洗技術的需求。
清洗真空腔室的污染性分子(特別是碳氫化合物(HC)分子)的慣用技術係利用包含氧自由基(中性氧原子)的空氣電漿，典型上操作於顯著高於大部分基於真空的檢查應用的操作壓力之壓力。而且，產生的空氣電漿通常包含帶電粒子，如自由電子及/或離子，可能引起短路且因此損害真空腔室內的電子元件。因此，慣用的基於電漿之清洗技術需要關閉操作元件，增加腔室壓力，然後才連接電漿產生器進行清洗腔室。
本發明的技術利用控制從電漿產生單元進入真空腔室的材料流率。適當的流率被選定為當流動的清洗物質從電漿產生單元至真空腔室時，容許在真空腔室內維持穩態工作壓力。此外，本發明的技術能夠消除或至少顯著地減少帶電粒子(電子及/或離子)洩漏進入真空腔室從而防止腔室內裝置的電子損害。本技術容許持續操作電漿產生單元，以注射所產生的氧自由基進入腔室，同時可以進行腔室內的處理操作(如檢查處理)。
本發明之材料流率的控制與維持穩態工作壓力係透過提供位於從電漿產生單元流入真空腔室的(空氣)電漿的路徑上之阻障層而達成。此阻障層配置成以適當地限制從電漿 產生單元進入真空腔室的材料/粒子(帶電粒子和清洗物質)的通過，且因此在兩個單元間的連接通道/埠內提供適當的壓力分佈，同時保留真空腔室內所要求工作壓力。連接通道在電漿產生單元和真空腔室間，實際上產生了額外的有效流積(流線)，且位於此有效流線的輸出端與因此位於進入真空腔室輸入端的阻障層適當地限制材料流進入真空腔室。阻障層的幾何參數被選定以提供適當流導，其與真空腔室的泵送結合，保持真空腔室處於適當壓力範圍(預定壓力附近)下，該壓力足以用於操作(即工作壓力)，同時電漿產生單元於不同的(典型上較高)操作壓力下操作。可知本發明實際上控制電漿產生單元的輸出端壓力(材料流自電漿產生單元的典型壓力)和維持於真空腔室內的工作壓力兩者間的差異。更明確地，由於在真空腔室被給定的要求工作壓力，阻障層被配置成帶有一適當孔徑以容許主腔室和電漿腔室間的壓力差，使得當被相應的泵排氣時，電漿壓力足以維持真空腔室內的工作壓力。
此外，發明者已發現以導電材料組成物製造阻障層，且提供阻障層電氣接地，該阻障層限制(如，實質上防止)帶電粒子進入真空腔室。
阻障層實際上限定了用於自電漿產生單元和真空腔室的材料流的孔洞設置(至少一孔洞)，且最好是有孔洞(穿孔的)之導電(如，金屬的)板。孔洞可以是任何形狀，如圓形、多邊形或任何其他截面，且孔洞設置具有選定之尺寸，以提供用於經由電漿產生單元(帶有第一壓力)進入真空腔室(在此第二壓力被維持)之給定粒子流的要求流導。可知孔洞設置的 尺寸是被所使用的孔洞數量限定。阻障層(似板元件)的厚度可以是在幾毫米的等級或更高，如約幾公分。此阻障板可以是任何導電材料，且有時本文中使用的用語「金屬板」應被廣義地解釋。此阻障板最好是以相對抗腐蝕材料，如不鏽鋼或貴金屬製成。一般而言，可以使用任何其他導電材料，尤其是金屬，如鋁，然而腐蝕可能降低阻障層的壽命且因此造成需要時常更換阻障層。
可知阻障層係包括於真空腔室的電漿輸入埠內。譬如，真空腔室壁是以適當孔洞設置結合電漿產生單元輸出端所製成。或者，阻障層是安裝於真空腔室的電漿輸入埠的個別元件，如在連接真空腔室與電漿產生單元輸出端的導管內。
如上述，阻障層被配置成提供預定流導使給定的粒子穿過。預定流導可被選定為當流動粒子從電漿產生單元進入真空腔室時，提供真空腔室內所要求的穩態壓力值。阻障層流導的典型值係根據要求的壓力差和由真空腔室排氣的泵送速率所選定。
因此，根據一廣義的態樣，本發明提供用於清洗真空腔室的方法，該方法包括將真空腔室經由電漿連接埠連接至電漿產生單元與經由泵送埠連接至高真空泵送單元，以及控制通過電漿連接埠至真空腔室的流導，該流導用於在電漿產生單元所產生的帶電粒子和清洗物質，從而當以清洗物質清洗真空腔室時，維持真空腔室內的工作壓力。
根據某些本發明的具體例，用於帶電粒子和清洗物質的流導之控制包括決定真空腔室的工作壓力和電漿產生單 元內壓力間的穩態壓力差，以及選擇在清洗物質流入真空腔室所通過的電漿連接埠內的阻障板的一或多個參數，從而提供用於清洗物質進入真空腔室的要求流率。此一或多個參數可包括對應於要求流率的阻障板之孔洞的至少一尺寸。孔洞的尺寸可在1至3毫米間，工作壓力在微托(micro-Torr)範圍，且電漿產生單元內的壓力至少在毫托(mili-Torr)範圍。孔洞可以是圓柱形且可平行於清洗物質流動的傳輸方向或與該流動的傳輸方向成一非零的角度。孔洞可被配置不同直徑。根據某些具體例，阻障板可包括複數個孔洞，複數個孔洞的數目和幾何性質可被選定以提供結合流導，該結合流導提供要求流率。
選擇阻障板的參數可包括選擇用於阻障板的導電材料組成物和電氣條件，從而實質上防止帶電粒子進入真空腔室的傳輸。
根據某具體例的方法，包括在用於在真空腔室進行一或多個處理之工作壓力下持續操作真空腔室，以及操作電漿產生單元和高真空泵送單元，以籍由從電漿產生單元流入真空腔室的清洗物質清洗真空腔室。
該方法包括操作高真空泵送單元以某泵送速率S將真空腔室排氣，以及選擇電漿連接埠的流導，使得流導和泵送速率間的比率實質上類似於真空腔室內工作壓力和電漿產生單元內壓力間之比率。
清洗物質可包括氧自由基、氫自由基或產生於電漿產生單元的其他自由基，以與真空腔室內碳氫化合物污染物 反應，進而產生被高真空泵送單元排除的揮發性分子。
根據本發明的另一個廣義的態樣，提供了清洗真空腔室的系統，該系統包括經由電漿連接埠與真空腔室連接的電漿產生單元和經由泵送埠與真空腔室連接的高真空泵送單元。電漿連接埠包括被配置以限定通過電漿連接埠至真空腔室之流導的阻障板，該流導用於在電漿產生單元所產生的帶電粒子和清洗物質，從而在以清洗物質清洗真空腔室時，維持真空腔室內的預定工作壓力。
阻障板可具有一或多個選定的參數，使得流導在真空腔室中提供穩態的工作壓力，一或多個參數可包括阻障板的孔洞之至少一尺寸，以決定清洗物質進入真空腔室的流率。
阻障板可由選定的導電材料組成物製成，且可具有預定的電氣條件，從而實質上防止帶電粒子進入真空腔室的傳輸。某些具體例中，此阻障板是帶有孔洞的電氣接地金屬板。孔洞的尺寸可在約0.3-1毫米的範圍，而工作壓力可在微托的範圍，且電漿產生裝置內的壓力至少在毫托的範圍。
根據某些具體例，阻障板在電漿連接埠與真空腔室壁成整體，或被安裝成橫越電漿連接埠。
根據本發明的再另一個廣義的態樣，提供具有用以連接至電漿連接單元的電漿連接埠和用以連接至高真空泵送單元的泵送埠的真空腔室。電漿連接埠包括與真空腔室壁成整體的阻障板，且該板被配置成以限定由電漿產生單元通過進入真空腔室的預定流導，其用於生產於電漿產生單元的帶電粒子和清洗物質。真空腔室從而在以流過阻障層的清洗物 質清洗腔室的同時，可於預定的工作壓力下操作。
10‧‧‧真空腔室
12‧‧‧試樣支架
20‧‧‧真空泵送單元
22‧‧‧泵送埠
30‧‧‧電漿產生單元
32‧‧‧泵送埠
34‧‧‧阻障層
36‧‧‧孔洞/穿孔
36a‧‧‧孔洞/穿孔
36b‧‧‧孔洞/穿孔
36c‧‧‧孔洞/穿孔
36d‧‧‧孔洞/穿孔
36e‧‧‧孔洞/穿孔
38‧‧‧輸出端
40‧‧‧容積
100‧‧‧處理系統
為了理解本案和其如何地被實際實行，將只透過非限制性範例，參照隨附圖式，描述具體例，其中：圖1A是用於某基於真空之處理的真空系統(例如，檢查試樣的SEM)之示意圖，係根據本發明的範例而配置的；圖1B更明確地說明電漿產生單元和真空腔室間的連接通道的功能；圖2更明確地說明用於本發明的系統中的一阻障層範例，其被配置成以提供電漿產生單元之輸出端與真空腔室間的要求流導；圖3A-3D例示通過阻障板的四種孔洞設置，其可被用於本發明的技術；以及圖4顯示對應於在真空腔室中檢查後的試樣之污染程度的接觸角量測結果。
本發明提供利用電漿流入真空腔室而有效清洗真空腔室的技術；典型上空氣電漿包含各種自由基，如氧自由基、氫自由基或任何可與污染物反應及產生揮發性化合物的典型自由基。該技術依賴提供阻障層以限制電漿流入真空腔室，且因此於被清洗的同時，使得真空腔室內能持續進行各種處理的操作。
圖1A圖示處理系統100，其被配置成以實行一或多個需要特定真空條件的處理。系統100可以是試樣檢查系統， 如掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)、聚焦離子束顯微鏡(FIB)、電子束曝光系統、物理氣相沉積(PVD)系統、離子束佈植系統或任何其他配置於操作在高真空條件下之系統。系統100包含真空腔室10，真空腔室10具有連接真空腔室至高真空泵送單元20之泵送埠22的，以及具有連接至電漿產生單元30之電漿埠32。在此特定非限制性範例中，所示真空腔室被用於試樣檢查/處理系統，且因此試樣支架12位於真空腔室內。可注意到雖然沒有明確表明系統100實行處理時的其他各種相關元件，但實際上都被適當地提供。除了指明系統100利用與真空腔室互相連接的高真空泵送單元和電漿產生單元外，以此基於真空之系統100進行的各種處理和進行各種處理的系統配置是眾所皆知的，而不形成本發明的一部分，且因此不需要特別地描述。
電漿產生單元30可以是任何適當的電漿產生器。操作電漿產生單元以產生適當的自由基，如氧、氫或其他自由基且將其傳送入真空腔室10。自由基與真空腔室中多餘的碳氫化合物(HC)分子反應，且將HC分子轉變成相對輕且揮發性的分子，如水和二氧化碳分子，其能輕易地被泵送出真空腔室10。
碳氫化合物分子通常蒸發自位於真空腔室的裝置/元件所使用的各種潤滑劑和油，如用於潤滑移動平臺(例如試樣支架12)的油。這些分子吸收於腔室10之壁且可污染檢查中的試樣或影響其他腔室10內的處理。
如上述的非限制性的方法，電漿產生單元30產生及 傳送/引導氧自由基進入真空腔室以用於移除污染性HC分子。為了產生適當的電漿，電漿產生單元於特定壓力範圍(經常遠高於真空腔室的操作壓力)下操作。譬如，電漿產生器的典型工作壓力是在2至10-2托之間，且有時某些電漿產生器可於較低的壓力下操作，即下降至10-4托壓力。同時，在真空腔室10中，典型基於真空的處理需要其腔室內的壓力低至10-6托甚至更低，即在微托的範圍。此外，連結真空腔室的電漿產生單元的操作，典型上造成帶電粒子，如電子和離子，被引導入腔室。當這些帶電粒子在腔室中時，可引起腔室內電子設備的短路和損害。慣例上，透過停止腔室內的所有處理，增加腔室的壓力至操作點之上，且之後連接腔室至電漿產生單元以清洗腔室來解決上述問題。
本發明的技術係基於變化電漿連接埠32內的流導參數以維持真空腔室內的穩態壓力，和限定連接埠內的壓力分佈與電漿產生單元的輸出端壓力和真空腔室壓力間的壓差。為了限制電漿連接埠32內的流導，阻障層34被置於電漿產生單元30和真空腔室10間的連接埠。可知此阻障層可構成電漿連接埠32或是其之一部分。阻障層34被配置成以限制粒子由電漿產生單元30通過進入真空腔室10，使得真空腔室10內的適當穩態壓力能夠維持。決定阻障層34的流導性質係透過選擇適當的幾何參數(如長度、直徑)，當與相對於連接至的電漿產生單元存在壓差情形下，以提供真空腔室所要求穩態壓力。
根據本發明的某些具體例的處理系統100被描繪於 圖1B，顯示了電漿連接埠32的更明確的配置範例。如圖所示，電漿連接埠32具有由電漿產生單元之輸出端38構成的流動輸入端，以及在真空腔室10的輸入端，由阻障層34的孔洞36所構成的流動輸出端，實際上在電漿產生單元30和真空腔室10之間呈現了額外的有效流積40。此額外容積40連同適當配置的阻障層34提供了控制和限制材料流進真空腔室10的能力，且因此維持了腔室的要求操作壓力。如同將在下文描述，參照方程式1-4，材料由電漿產生單元30流動通過電漿產生單元30的輸出端孔洞38進入額外容積40，且從此額外容積進入真空腔室10。流積40的輸入端和輸出端孔洞38和36具有特定流導，其可影響在真空腔室的材料流動和泵20之操作；因此使孔洞相對兩端的壓力可變動。因此，籍由適當地選擇阻障層34的參數以提供要求的流導，能維持真空腔室10的要求穩態壓力。
圖2描繪了板狀阻障層34的參照圖，其偏好以適當導電材料如不鏽鋼或其他金屬製成，且配置著具有截面尺寸(直徑)d的孔洞/穿孔36。阻障層34的直徑d的選定係根據電漿產生單元30的給定壓力或壓力範圍與真空腔室10的要求穩態壓力或壓力範圍，而決定在電漿連接埠32的適當壓差。
阻障層參數的選擇(如幾何參數和電導性)係源自於以在真空腔室10內得到要求的穩態壓力。在此關係中，可知下述內容。離開真空腔室10的粒子數量是被乘積Pc．S所決定，其中Pc是腔室10內的工作壓力，而S是以真空泵20泵送氣體(空氣)通過腔室10和泵20間的連接埠22之泵送速度。
在穩態下，實質上相同數量的粒子通過電漿連接埠32進入腔室10，其在穩態條件下以乘積(Pp-P*)．Cp依次被決定，其中Pp是電漿產生裝置30內的工作壓力，而P*是產生於電漿產生單元和真空腔室10之間(籍由帶孔阻障板34)的容積40之壓力，且Cp是電漿產生單元30的輸出端38之流導。因此，當系統處於穩態時，真空腔室10內所要求工作壓力Pc係以下述關係/方程式所決定：Pc．S=(Pp-P*)．Cp (方程式1)
在阻障層和電漿產生單元間的額外容積之壓力P*是以方程式1決定而為P*=Pp-Pc．S/Cp (方程式2)
此外，在穩態條件下，真空腔室10和額外容積40之間維持類似的關係：Pc．S=(P*-Pc)．C (方程式3)其中C是阻障層的流導。
阻障層34的要求流導係以結合方程式2和3而給定為：
方程式4指出籍由改變阻障層34的流導C能維持真空腔室10的要求穩態工作壓力，而容許電漿產生單元30的輸出端和真空腔室10之間存在壓差。可注意到是透過阻障層34的幾何性質和通過其之氣體(空氣電漿、氧自由基)的熱力學性質與也可取決於壓力值而決定傳導C。因此，實際上， 係由於給定氣體的熱力學性質和在系統內使用的給定壓力值，而選定阻障層的幾何參數。
由方程式1可知，且牢記在心的是真空腔室10的工作壓力Pc典型上遠低於電漿產生單元30的輸出端壓力Pp(例如，彼此差了兩個或更多個數量級)，阻障層34的流導C和泵送速率S間的比率有時近似於工作壓力Pc和輸出端壓力Pp間的比率。譬如，當真空腔室連接至以泵送速率200L/s操作之泵，且連接至輸出端壓力為10-3托的電漿產生單元時，為了使真空腔室以10-6之工作壓力操作，在電漿連接埠之阻障層的流導應為約0.2L/s。如果電漿產生單元的輸出端壓力上升，阻障層的流導應相應地下降。
考慮到典型的SEM之真空腔室的壓力是(1-5)x10-6托，且電漿產生單元之典型的輸出端壓力為10-3托，發明者已發現以帶有直徑約0.2-1毫米之一孔洞的金屬板為形式的阻障層，能提供對應於系統操作之要求穩態的要求流導。因此，可選定阻障層的傳導以大致滿足此關係：
應注意到方程式5係基於相對高壓差的近似值，即假設電漿產生單元內的壓力是遠高於真空腔室內的要求穩態工作壓力，且阻障層之流導的精確要求值可由上述方程式4獲得。更明確地，上述的近似值可由於腔室10的工作壓力Pc相較於電漿產生單元30的輸出端壓力Pp，可小於大致三個數量級而有效，然而，泵20的泵送速率S相較於電漿產生單元30之輸出端38的傳導Cp，可高上三個數量級。在此案例， 方程式5顯示的近似值是無效的，且阻障層的流導C應根據方程式4選定。
在低壓條件下的圓形孔洞的流導主要取決於孔洞的直徑D和材料流的均速Vave，即假設層材料流通過孔洞且忽略不同粒子間的相互作用。給出的關係為：C=vave．π．D2/4 (方程式6)
平均材料速度能根據材料質量和溫度而決定。由於空氣電漿溫度為約300°K，材料均速在470m/s的等級，取決於特定的材料/粒子。更明確地，氧分子在300°K具有445m/s的均速，而氮分子具有約476m/s的均速。應注意到此均速也決定在電漿產生單元30之輸出端的流導Cp，其可用以計算用於阻障層流導的精確要求值，因此與阻障層的孔洞尺寸。
圖3A-3D描繪了阻障板34的孔洞/穿孔36的數種設置以做為參考。圖3A描繪了圓柱狀的水平穿孔36；圖3B描繪了有角度的(非水平)圓柱狀穿孔36；圖3C描繪了帶有變化直徑的穿孔36之阻障板34；圖3D描繪了帶有多個穿孔的阻障板34，此五個穿孔36a-36e被顯示於此非限制性範例。可注意到阻障板34的幾何參數，且特別是阻障層34的一或多個孔洞/穿孔36，係選定以提供上述之要求流導。可注意到上述方程式6敘述用於通過短圓柱形孔洞的層流之流導。藉由提供如一厚板的阻障板34，也就是使得孔洞36形成管子(如圖3A)或甚至是帶有非筆直路徑的管子(如圖3B)，用於給定孔洞的流導將會降低。此外，設計帶有變化直徑的孔洞36(如圖3C)，可提供高阻礙於帶電粒子，同時維持自由基(電中性)的 流導。並且根據某些具體例，阻障板34可包含數個孔洞，此五個孔洞36a-36e被顯示於圖3D。阻障板34的複數個孔洞36應最好被設計成使得總流導提供上述的要求適當流導。阻障板的此配置由於其廣大的面積，粒子可與板材料相互作用，而可有效阻擋帶電粒子
如上述，本發明的阻障層也能被利用以消除或實質上降低帶電粒子從電漿產生單元通過進入真空腔室。此帶電粒子(電子及/或離子)與真空腔室內操作的電子裝置相互作用時，可能導致電氣問題。為了達成此目標，發明者已以導電材料製造阻障層，而在系統操作時，此阻障層是電氣接地的。帶電粒子，即電子及/或離子，由電漿產生單元產生且與要求的自由基一起流出，因而被導電阻障板捕獲。此舉消除或至少顯著地降低帶電粒子遷移進入真空腔室。電氣接地阻障層的此效用提供保護給可能被放置於真空腔室中且在其中用於操作不同處理的各種電子元件。
可知供應配置如上述之阻障層可能減少自由基流入真空腔室且因而增加清洗真空腔室的HC分子的需求時間。不過，供應適當設計的阻障層使得在清洗時不需要停止真空腔室內的處理操作，而能持續清洗真空腔室。此關係中，圖4描繪了真空腔室中相應於HC污染物數量的接觸角量測以做為參考。接觸角量測本身是眾所皆知的且係基於量測一滴水(或其他液體)位於試樣表面上創造出的角度。受HC分子污染的表面變得較疏水性且因而接觸角較大。圖4顯示了被置於SEM檢查機台的真空腔室內，經過類似於一般檢查處理所需 的時間(通常是幾個小時)後的半導體試樣頂表面的接觸角量測。此量測設置如下：一真空腔室，如同用於SEM量測的，其被當成「虛擬腔室」，即不裝備為用以進行任何測量、檢查或其他處理。然而某些設備，如已知用於提供污染物的線纜，被放置於腔室內。一矽晶圓通過如同用於SEM測量系統的傳送單元而被置於腔室內，且被放置於腔室內兩小時。之後，晶圓被傳出腔室以在腔室外進行污染量測。腔室在整個實驗期間維持在工作壓力(10-6托)，除了利用慣用技術清理腔室時，此時壓力提高至2.10-4托的等級。第一次量測(第1天)完成於放置於真空腔室的試樣晶圓，在其進行任何清洗處理前，在晶圓頂表面得到平均接觸角為15.7°，此量測相應於受相當污染的腔室。真空腔室隨後以慣用技術在腔室壓力為2．10-4托下，清洗HC污染物。腔室清洗後，做兩次額外的量測以說明清洗處理的效率，提供的接觸角結果分別是5.5°(第2天)和5.8°(第4天)。
使用慣用技術清洗腔室後，真空度回復至處理等級(10-6托)，且如同在普通操作下，腔室容許因線纜釋氣出的污染物而再次污染。此反映於在第5、8和17天做的額外三個量測，得到結果為13.5°、15°和15.2°接觸角。然後，在第17天，利用本發明的技術清洗腔室，其為使用氧自由基完成的非限制性例子。如說明於圖2，包含一直徑1毫米的孔洞之金屬阻障層，其被置於電漿產生單元和真空腔室的電漿連接埠之間。此金屬板被接地以收集帶電粒子，且其孔洞提供用以維持電漿產生單元輸出端和真空腔室間之適當流率，以及因 此維持真空腔室於工作壓力。根據本發明的清洗處理完成於第17至24天期間，而真空腔室的壓力是5．10-6托(此實際上為在此真空腔室進行之大部分處理的工作壓力)且產生於電漿產生單元的帶電粒子被此金屬阻障層捕獲，制止其進入腔室。在清洗處理時(第22和24天)，做了兩次額外的接觸角量測：7.2°和6.6°。這些量測相應於污染程度的連續降低：此真空腔室變得越來越少被HC分子污染。如上述，雖然利用本發明技術之清洗處理是稍微緩慢且需要較長時間(幾天對幾小時)，其容許清洗此腔室而不需要停止腔室內的各種處理操作，如試樣的SEM檢查。
典型地，當使用慣用清洗技術，如在較高壓力下運行電漿，需要關閉某些關鍵的子系統，且在清洗結束後開啟，而需要恢復期。上述狀況可籍由本發明之技術消除，因為工作壓力能被維持。取決於真空下進行的特定處理，利用本發明之清洗處理能與此系統的操作結合。換言之，本發明提供了所謂的線上清洗而非典型的離線清洗。
因此，本發明之技術提供有效清洗真空腔室的碳氫化合物污染物，同時使得在腔室內能持續操作處理，且消除或至少顯著地降低帶電粒子和腔室內的電子裝置相互作用。
10‧‧‧真空腔室
12‧‧‧試樣支架
20‧‧‧真空泵送單元
22‧‧‧泵送埠
30‧‧‧電漿產生單元
32‧‧‧泵送埠
34‧‧‧阻障層
40‧‧‧容積
100‧‧‧處理系統

Claims (15)

  1. 一種用於清洗一真空腔室的方法，該方法包括：將一真空腔室經由一電漿連接埠連接至一電漿產生單元與經由一泵送埠連接至一高真空泵送單元，以及控制通過該電漿連接埠至該真空腔室之用於在該電漿產生單元所產生的帶電粒子和清洗物質的一流導，因而在用該清洗物質清洗該真空腔室的同時，維持該真空腔室內的一工作壓力。
  2. 如請求項1所述之方法，其中用於該帶電粒子和清洗物質的該流導的該控制包括決定該真空腔室的該工作壓力和在該電漿產生單元的一壓力兩者之間的一穩態壓差，以及選擇在該清洗物質流動至該真空腔室經過的該電漿連接埠中的一阻障板的一或多個參數，因而提供用於該清洗物質進入該真空腔室的一要求流率。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該一或多個參數包括在對應於該要求流率的該阻障板上的一孔洞之至少一尺寸。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該阻障板的該參數的該選擇包括選擇用於該阻障板的一導電材料組成物和電氣條件，因而實質上防止該帶電粒子進入該真空腔室的傳輸。
  5. 如請求項3所述之方法，其中該孔洞的該尺寸是在1至3 毫米之間，該工作壓力是在一微托(micro-Torr)範圍內，且該電漿產生單元的該壓力是至少在一毫托(mili-Torr)的範圍內。
  6. 如請求項1所述之方法，包括在該工作壓力下持續地操作該真空腔室以在該真空腔室進行一或多種處理，以及操作該電漿產生單元和該高真空泵送單元，透過從該電漿產生單元流動進入該真空腔室的該清洗物質清洗該真空腔室。
  7. 如請求項1所述之方法，包括操作該高真空泵送裝置以一特定泵送速率S將該真空腔室排氣，以及選擇該電漿連接埠的該流導，使得該流導和該泵送速率間的一比率實質上類似於在該真空腔室的該工作壓力和在該電漿產生單元的壓力間的一比率。
  8. 一種用於清洗一真空腔室的系統，該系統包括：一電漿產生單元和一高真空泵送單元，該電漿產生單元經由一電漿連接埠連接至該真空腔室，該高真空泵送單元經由一泵送埠連接至該真空腔室，該電漿連接埠包括一阻障板，該阻障板經配置用以限定通過該電漿連接埠至該真空腔室的一流導，該流導用於在該電漿產生單元所產生的帶電粒子和清洗物質，因而在用該清洗物質清洗該真空腔室的同時，維持該真空腔室內的一預定工作壓力。
  9. 如請求項8所述之系統，其中該阻障板具有一或多個選定 的參數，使得該流導在該真空腔室中提供該工作壓力的一穩態，該一或多個參數包括該阻障板上的一孔洞之至少一尺寸，以決定該清洗物質進入該真空腔室的一流率。
  10. 如請求項9所述之系統，其中該孔洞的該尺寸是在約0.3-1毫米的一範圍內，該工作壓力是在一微托(micro-Torr)範圍內，且該電漿產生單元的該壓力是至少在一毫托(mili-Torr)的範圍內。
  11. 如請求項8所述之系統，其中該阻障板是由一選定的導電材料組成物製成，且具有一預定的電氣條件，因而實質上防止該帶電粒子進入該真空腔室的傳輸。
  12. 如請求項8所述之系統，其中該阻障層是含有該孔洞之一電氣接地金屬板。
  13. 如請求項8所述之系統，其中該阻障板在該電漿連接埠與該真空腔室的一壁成整體。
  14. 如請求項8所述之系統，其中該阻障板是安裝成橫越該電漿連接埠。
  15. 一種具有連接至電漿連接單元的電漿連接埠和連接至高真空泵送單元的泵送埠之真空腔室，該電漿連接埠包括與該 真空腔室的一壁成整體的一阻障板，且被配置成限定經由從一預定的電漿產生單元進入該真空腔室的一預定的流導，該流導用於在該電漿產生單元所產生的帶電粒子和清洗物質，當透過該清洗物質流動通過該阻障層清洗該真空腔室的同時，該真空腔室從而可於內部為一預定的工作壓力下操作。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI801624B (zh) * 2018-07-09 2023-05-11 英商愛德華有限公司 具有貫通通道的真空幫浦及真空腔室
US12522915B2 (en) 2019-01-30 2026-01-13 Applied Materials, Inc. Method for cleaning a vacuum system, method for vacuum processing of a substrate, and apparatus for vacuum processing a substrate

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3236486A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-25 Carl Zeiss Microscopy GmbH Method for generating a composite image of an object and particle beam device for carrying out the method
US9821543B1 (en) * 2016-10-07 2017-11-21 General Electric Company Additive manufacturing powder handling system
GB2559615A (en) * 2017-02-13 2018-08-15 Edwards S R O Cleaning method
WO2020033046A1 (en) 2018-08-08 2020-02-13 Applied Materials, Inc. Method of gas composition determination, adjustment, and usage
WO2020156660A1 (en) * 2019-01-30 2020-08-06 Applied Materials, Inc. Method for cleaning a vacuum system, method for vacuum processing of a substrate, and apparatus for vacuum processing a substrate
US11854773B2 (en) * 2020-03-31 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Remote plasma cleaning of chambers for electronics manufacturing systems
KR20230009500A (ko) * 2020-05-26 2023-01-17 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 진공 챔버를 세정하기 위한 방법, 기판의 진공 프로세싱을 위한 방법 및 기판을 진공 프로세싱하기 위한 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3253675B2 (ja) * 1991-07-04 2002-02-04 株式会社東芝 荷電ビーム照射装置及び方法
JP3258104B2 (ja) * 1992-12-21 2002-02-18 株式会社東芝 荷電ビーム照射方法及び装置
JP2001148340A (ja) 1999-11-19 2001-05-29 Advantest Corp 荷電粒子ビーム露光方法及び装置
US20020179247A1 (en) 2001-06-04 2002-12-05 Davis Matthew F. Nozzle for introduction of reactive species in remote plasma cleaning applications
JP2006128485A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Asm Japan Kk 半導体処理装置
JP2009266697A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 真空装置のクリーニング装置およびクリーニング方法
US8013300B2 (en) * 2008-06-20 2011-09-06 Carl Zeiss Nts, Llc Sample decontamination

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI801624B (zh) * 2018-07-09 2023-05-11 英商愛德華有限公司 具有貫通通道的真空幫浦及真空腔室
US12522915B2 (en) 2019-01-30 2026-01-13 Applied Materials, Inc. Method for cleaning a vacuum system, method for vacuum processing of a substrate, and apparatus for vacuum processing a substrate

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