[发明专利]进行实际流量检验的方法

说明书

背景技术

等离子处理的发展促进了半导体工业的成长。等离子处理期 间，半导体制造商会采用某种制法以在基片上蚀刻和/或沉积材料。 该制法可包括多个计量，例如，包括RF功率等级、气体、温度、压 力、气体流率等。该制法的每个计量共同运转以产生优良的装置(例 如，MEM等)。因此，不精确的计量会产生不够标准的装置和/或有 缺陷的装置。

为了使不准确度最小，必须监测和/或检验提供计量的各个 不同部件。气体流率就是这样的必须检验的计量。在基片处理期间， 供给该反应室的工艺气体量通常要仔细地控制。指示气体流率(即， 工艺气体流率)一般由质量流量控制器(MFC)控制。考虑这种情 况，其中，例如关键工艺步骤需要40标准立方厘米(sccm)的流率。 工艺工程师会从用户界面将该流率输入该工艺制法并将该制法应 用到该等离子工具。在输入该制法流率中，该工艺工程师假设该质 量流量控制器(MFC)将以所需速率使气体流进该反应室。然而， 实际的气体流率会不同于该MFC的指示流率。如这里所讨论的，指 示流率指的是显示在该等离子工具的用户界面上的示为MFC流率 的那个流率。

该指示流率的精确度取决于该MFC的精确度。在MFC的制 造过程中，在MFC上执行一个或多个检验以确认MFC提供的该气体 流率控制在所建立的MFC设计规范公差内。MFC检验通常在受控实 验室环境中使用惰性气体进行，如N₂气体。为了将这个检验结果转 化为用于其他气体(可以是在实际生产环境中采用的)对应结果， 可以应用变换因子。然而，所转化的对应结果会有误差，因为变化 因子本身就有一定程度的不确定性。

随着时间流逝，MFC性能会衰退，产生流率不准确度。也就 是说，MFC的指示流率会由于校准漂移、零点漂移或气体-校准漂 移而超出该MFC的设计规范公差，而MFC必须重新校准或更换。

需要一种流量检验方法来确定MFC流率的误差百分数，从而 可进行流量修正以修正该气体输送系统中的不准确度。一种已经用 来确认MFC的指示流率的方法是上升率(ROR)流程。利用ROR流 程，充满反应室容积并且测量该气体的压力上升率。利用ROR方法， 可确定该气体的实际流率。

ROR流程是很长的过程，会用去十个小时或更多。这么长的 时间是由于反应室容积大造成的，例如，高达60升。别的因素包括 等离子工具中有许多气体管线和许多气体箱，以及某些反应室较高 的运行温度。

除了ROR流程是很长的过程之外，ROR流程在室与室之间匹 配过程结果时也会遇到不准确度的问题。在一个示例中，由于室部 件的制造公差而导致同样尺寸的室之间容积会有变化。在一个示例 中，室中的大温差会导致容积的变化。因此，ROR流程是一种很麻 烦的方法，它会由于较高的反应室运行温度而导致更长的持续时 间。

并且，ROR流程要求在执行该ROR流程之前冷却等离子工 具。该冷却时间大约是两个小时或更多，这代表该反应室不能处理 晶片的额外时间。结果，ROR流程会增加经营成本而没有实际提供 真正的确认MFC指示流率的方法。

另一种可用来检验MFC的指示流率的方法包括利用小的外 部ROR室或流量测量标准(例如，Molbloc)来代替实际的反应室。 利用外部流量测量装置方法，该外部装置可用作测试装置，其可以 直接连接到该MFC以测试气体流率。因此，该外部装置可用作流量 检验装置。

通过利用该外部装置，需要多个压力传感压强计以精确测 量涵盖从1sccm到10,000sccm的半导体制造设备流率的压力测量值。 为了使每个压力测量的持续时间最小，多个室容积必须设计成较小 的室ROR装置。另外，通过采用较小的室ROR装置，减少充满该室 的时间并且将对该室的温度影响降至最低。然而，仅惰性气体可以 在该较小的室中测试。因此，不能测试在蚀刻中实际采用的气体(例 如蚀刻剂气体)。结果，该外部流量测试装置方法由于气体的压缩 性对流率的影响而无法进行测试。另外，该较小的室ROR装置通常 需要使用单独的专用计算机系统，由此不能提供与该等离子处理系 统集成的解决方案。

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