使用残余气体分析仪的真空室测量制造技术

本发明专利技术涉及使用残余气体分析仪的真空室测量。具体而言，一种用于测量真空工具的客体真空室中的气氛的方法包括：使用残余气体分析仪(RGA)来测量在主体真空室中气氛的第一组成。在测量第一组成期间，主体真空室和客体真空室并不联接。将主体真空室联接到客体真空室，因此在每一个中的气氛可在主体真空室中混合。在联接了室后，使用RGA来测量在主体真空室中的气氛的第二组成。使用处理器，使用测量的第一组成和第二组成来自动确定客体气氛的组成。真空工具可包括主体室和客体室、阀、RGA和处理器，处理器被配置成控制阀以执行这种方法或其它方法。

Vacuum chamber measurement using residual gas analyzer

The present invention relates to vacuum chamber measurement using residual gas analyzer. Specifically, a method for measuring the atmosphere in an object vacuum chamber of a vacuum tool includes the use of a residual gas analyzer (RGA) to measure the first composition of the atmosphere in the main vacuum chamber. During the measurement of the first component, the main vacuum chamber and the object vacuum chamber are not connected. The main vacuum chamber is connected with the object vacuum chamber, so the atmosphere in each chamber can be mixed in the main vacuum chamber. After connecting the chamber, RGA is used to measure the second composition of the atmosphere in the main vacuum chamber. Using a processor, the first and second components of the measurement are used to automatically determine the composition of the object atmosphere. Vacuum tools may include body and object rooms, valves, RGA and processors, and processors are configured to control valves to perform this or other methods.

【技术实现步骤摘要】
使用残余气体分析仪的真空室测量相关申请的交叉引用本申请为要求在2012年12月6日提交的且名称为“UsingResidualGasAnalyzerForVacuumChamberLeakDetection”的美国临时专利申请序列号No.61/734,205的权益的非临时申请，该申请全文以引用的方式合并到本文中。
本申请涉及测量在室，例如在半导体处理中使用的真空室中的气体浓度或气体分压。
技术介绍
制造半导体，例如集成电路晶体管的处理涉及在很低压力下执行的许多处理。在通常被称作“真空室”的室中维持这些压力。一般而言，真空室为连接到抽吸系统(例如包括低温泵或涡轮泵的抽吸系统)的封壳。抽吸系统维持低压或极低压力，例如对于基准压力为例如10-8托或者在处理期间为5毫托。抽吸系统可维持室中选定气体的规定浓度。“真空工具”为包括一个或多个真空室并且便于转移工件进出(多个)真空室的装置。真空工具的示例，具体而言组合(cluster)工具，为由APPLIEDMATERIALS制造的ENDURA物理气相沉积(PVD)机器。例如，用于沉积铜(Cu)和氮化钽(Ta(N))的PVD工艺需要真空，例如~5毫托。在整个本公开中，“真空”指远低于大气压(1atm=760Torr)的压力，例如，<20托。上升率(ROR)为帮助监视真空系统的健康状况的最简单的工具之一。可通过将系统抽吸到预选的压力(基准压力)并且然后闭合真空阀并且随着时间来监视压力来获得ROR曲线(或“回复曲线”)。ROR曲线提供气体负荷的测量，其易于与给定系统的“标准的”先前获得的曲线比较。可通过抽空持续至少十分钟然后闭合所有的阀以隔离待测试的室来产生ROR曲线。对于2至3分钟的测试，不执行抽吸。随时间绘制在室中的压力。在一示例中，<=2000纳托(nTorr)/分为可接受的上升速率；超过它表示需要校正措施。压力升高可由于从室中的水分或其它材料，例如，诸如涂覆室或处理套件表面的烃的材料脱气而造成。压力升高也可由于在室与外部气氛之间或者在室与其抽吸部件或其它部件之间的泄漏造成。例如，在截止阀中的泄漏可使工艺气体，例如氮气(N2)或氩气(Ar)泄漏到室内。在阀中的微粒可机械地阻挡其完全闭合，例如来自化学气相沉积(CVD)系统的微粒(例如，图2)。未能闭合也可为阀寿命终止的结果。气体泄漏也可由于最终截止阀上游的质量流量控制器(MFC)故障造成。许多半导体制造厂(“fab”)对每个室执行ROR测试以在用它生产硅晶片之前证明室合格。即使同时测试多个室，这也可花费大量时间，例如每个室从数十分钟到数小时。ROR测试必须周期性地重复执行，例如每天或者每2至3天一次，从而延长了所消耗的时间。晶片不能在ROR测试期间运行，从而降低了fab处理量。ROR测试也可不通知操作者在ROR测试之间出现的故障。由于300mm晶片可花费数千美元，早期检测到故障可显著地改进fab的经济可行性。此外，所测量的ROR曲线可反映多种故障模式，并不是所有故障模式都可只基于ROR测试来区分。例如，由于N2进入造成的压力升高可为工艺气体泄漏或外侧空气泄漏。其它压力升高可来自泄漏或脱气。因此ROR故障可需要另外的耗时测试来确定故障原因。在一些方案中，如果指示故障，则重复ROR测试。这可需要额外30分钟延迟并且重复抽空。因此，需要改进的测试室的方式。许多fab使用残余气体分析仪(RGA)来测试室。RGA对室中的分子进行质谱分析以确定那些分子的组成或其分压。许多方案将RGA安装到每个处理室上以替换ROR测试。但是，这需要大量设备。因此需要利用更少设备来测试多个室的方式。一些系统使用在转移室上的RGA来提供PVD室的原位(in-situ)空气泄漏检测。但是，由于在晶片转移期间在短时间段的动压变化(例如，小于10秒)，这些系统具有性能局限性，这阻碍它们用于代替生产中的ROR测试。例如，一些系统不够敏感而不能检测在涉及N2处理例如Ta(N)或TiNPVD的亚硝化室(nitritationchamber)中的泄漏。此外，这些系统并不提供附连到缓冲室的处理室中的泄漏检测。此外，如果处理配方(recipe)需要多个处理室同时打开，可难以独立地确定在每个室中的气氛。同样，在晶片移动期间的压力瞬态或来自工具的其它行动的干扰可降低这种测量的准确度。如本文中所用的“测量室”可包括测量室中的压力、各种气体的分压、室中气氛的组成、或者测试或检测泄漏。
技术实现思路
根据一方面，提供一种测量客体真空室中的气氛的方法，该方法包括：接收真空工具，真空工具具有可选择性地联接到主体真空室的客体真空室，当不联接主体真空室与客体真空室时使用残余气体分析仪(RGA)来测量在主体真空室中气氛的第一组成，将主体真空室联接到客体真空室，使得在主体真空室中的气氛与在客体真空室中的气氛混合以便在主体真空室中形成混合气氛；在联接了室之后使用RGA来测量在主体真空室中的混合气氛的第二组成；以及使用处理器，使用所测量的第一组成和第二组成来自动确定在客体真空室中的气氛的组成。该方法可包括：在测量了第二组成后，将主体真空室抽空。该方法可包括：在主体真空室联接到客体真空室时机械移动在主体真空室或客体真空室内的部件。该方法可包括：使用处理器在联接步骤与测量第二组成步骤之间自动等待选定时间。该方法可包括：将主体真空室抽空至选定压力并且同时使用RGA来测量在主体真空室中的气氛的第一组成。该方法可包括：接收来自主机接口(hostinterface)的命令输入并且响应于所接收的命令输入来执行测量第一组成、联接、测量第二组成和确定步骤。真空工具可包括多个客体真空室并且该方法可包括从设备控制器接收命令输入和多个客体真空室中的一个的指示并且响应于接收的命令输入来执行测量第一组成、联接、测量第二组成和确定步骤，联接步骤包括将指示的客体真空室中的一个联接到主体真空室。联接步骤可包括联接室持续至少15秒。根据另一方面，提供一种真空工具。该真空工具包括：第一主体真空室；第一客体真空室；第一阀，其通过操作以选择性地联接第一主体真空室与第一客体真空室；第一残余气体分析仪(RGA)，其配置成测量第一主体真空室中的气氛的组成；以及，处理器，其配置为自动操作阀以分离第一室，使用第一RGA来测量在第一主体真空室中的气氛的第一组成，操作阀以联接室，使用第一RGA来测量在第一主体真空室中的气氛的第二组成，以及使用在第二主体真空室中气氛的测量的第一组成和第二组成来确定在第一客体真空室中的气氛的组成。该工具可包括布置于第一客体真空室中的一个或多个提升销并且处理器还配置成在联接室时移动提升销。该工具可包括第二主体真空室；第二客体真空室；第二阀，其可通过操作以将第二主体真空室选择性地联接到第二客体真空室；以及第二RGA，其配置成测量第二主体真空室中的气氛的组成，并且处理器还可被配置为：自动操作第二阀以分离第二主体室与第二客体室，使用第二RGA来测量在第二主体真空室中的气氛的第一组成，操作第二阀以联接第二主体室与第二客体室，使用第二RGA来测量在第二主体真空室中的气氛的第二组成，以及使用第二主体真空室中气氛的测量的第一组成和第二组成来确定在第二客体真空室中的气氛的组成。该工具可包括第二客体真空室；以及第二阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量真空工具的客体真空室中的气氛的方法，所述方法包括：使用残余气体分析仪来测量在所述真空工具的主体真空室中的气氛的第一组成，其中，在测量所述第一组成期间，所述主体真空室和客体真空室不联接；将所述主体真空室联接到所述客体真空室，使得在所述主体真空室中的气氛与所述客体真空室中的气氛混合，以在所述主体真空室中形成混合气氛；在联接了所述室之后，使用所述残余气体分析仪来测量在所述主体真空室中的混合气氛的第二组成；以及使用处理器，使用所述测量的第一组成和第二组成来自动确定在所述客体真空室中的气氛的组成。

【技术特征摘要】
2012.12.06 US 61/7342051.一种测量真空工具的客体真空室中的气氛的方法，所述方法包括：使用残余气体分析仪来测量在所述真空工具的主体真空室中的气氛的第一组成，其中，在测量所述第一组成期间，所述主体真空室和客体真空室不联接；将所述主体真空室联接到所述客体真空室，使得在所述主体真空室中的气氛与所述客体真空室中的气氛混合，以在所述主体真空室中形成混合气氛；在联接了所述室之后，使用所述残余气体分析仪来测量在所述主体真空室中的混合气氛的第二组成；以及使用处理器，使用所述测量的第一组成和第二组成来自动确定在所述客体真空室中的气氛的组成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在测量了所述第二组成后，将所述主体真空室抽空。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述主体真空室联接到所述客体真空室时机械移动在所述主体真空室或所述客体真空室内的部件。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用所述处理器在联接步骤与测量第二组成的步骤之间自动等待选定时间。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将所述主体真空室抽空至选定压力并且同时使用所述残余气体分析仪来测量在所述主体真空室中的气氛的第一组成。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括接收来自主机接口的命令输入并且响应于所接收的命令输入来执行测量第一组成、联接、测量第二组成和确定步骤。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空工具包括多个客体真空室并且所述方法还包括：从设备控制器接收命令输入和所述多个客体真空室中的一个的指示并且响应于所接收的命令输入来执行测量第一组成，联接、测量第二组成和确定步骤，联接步骤包括将所指示的客体真空室中的一个联接到所述主体真空室。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，联接步骤包括联接所述室持续至少15秒。9.一种真空工具，包括：a)第一主体真空室；b)第一客体真空室；c)第一阀，其通过操作以选择性地联接所述第一主体真空室与所述第一客体真空室；d)第一残余气体分析仪，其配置成测量所述第一主体真空室中的气氛的组成；以及e)处理器，其被配置为：自动操作所述第一阀以分离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成隆，
申请(专利权)人：英飞康公司，
类型：发明
国别省市：美国,US