[发明专利]使用残余气体分析仪的真空室测量

说明书

本发明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。

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“Using Residual Gas AnalyzerFor Vacuum Chamber Leak Detection”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。

技术领域

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。

背景技术

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APPLIED MATERIALS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(1 atm = 760 Torr)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(n Torr)/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。