CN102914412A

CN102914412A - 处理腔气密性检测装置及检测方法

Info

Publication number: CN102914412A
Application number: CN2012103962945A
Authority: CN
Inventors: 吴敏; 王旭东
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-02-06

Abstract

一种处理腔气密性检测装置及检测方法，所述处理腔气密性检测装置在所述处理腔壳体的开口上放置有一块平面密封板，所述平面密封板的形状、尺寸与处理腔壳体的开口的形状、尺寸相适应，使得所述平面密封板和所述处理腔壳体形成密封腔体。通过对所述密封腔体的气密性进行检测，即可判断出泄露位置是位于处理腔壳体位置，还是位于处理腔顶盖位置或位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置，从而最多可以节省近一半的排查时间。所述检测方法简单方便，可以快速地判断出泄露位置是否位于处理腔壳体位置，使得最终的排除故障的时间较短，可以避免用户因为半导体处理设备处于维修状态不能生产从而受到较大的损失。

Description

处理腔气密性检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及半导体处理设备领域，特别涉及一种处理腔气密性检测装置及检测方法。

背景技术

在现有的半导体处理设备中，例如刻蚀设备、沉积设备中，反应腔内往往需要形成亚常压、低压或真空的环境，对反应腔的密闭性要求很高。如果密闭性不佳，会严重影响这些设备的工作效率和可靠性，甚至很可能造成处理的芯片损毁，因此，对这些半导体处理设备进行密闭性检查变得非常必要。

目前检测半导体处理设备的密闭性的方法一般为气密性检测，即将一定量的气体通入到半导体处理设备的处理腔中，经过一定的时间后，检测所述处理腔的气压变化量是否超过预定的最大气压差值，从而判断所述处理腔的密封性是否合格。更多关于密封性检测装置请参考授权公告号为CN201754118U的中国专利文献。

但是现有的半导体处理设备的处理腔往往包括处理腔壳体和对应的处理腔顶盖两个部分，所述处理腔顶盖连接有进气单元，所述处理腔壳体连接有抽气单元，其中所述处理腔壳体和处理腔顶盖的接触处、进气单元、抽气单元都可能发生泄漏。而利用现有的检测装置不能快速地分辨出半导体处理设备的反应腔内哪一部分发生泄漏，需要对每个可能发生泄漏的位置进行排查，导致最终排除故障的时间较长。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种处理腔气密性检测装置及检测方法，可以快速方便地判断出泄露位置是位于处理腔壳体位置，还是位于处理腔顶盖位置或位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种处理腔气密性检测装置，包括：处理腔壳体；处于开启状态的与处理腔壳体对应的处理腔顶盖；位于所述处理腔壳体的开口上的平面密封板，所述平面密封板的形状、尺寸与处理腔壳体的开口的形状、尺寸相适应，使得所述平面密封板和所述处理腔壳体形成密封腔体；对所述密封腔体的气压进行检测的气压监测单元；与密封腔体对应的抽气单元；与所述气压监测单元、抽气单元相连接的控制单元，所述抽气单元对所述密封腔体进行抽气后，利用气压监测单元、抽气单元和控制单元判断所述封闭腔体的气密性是否合格，从而判断出泄露位置是否位于处理腔壳体位置。

可选的，利用气压监测单元对所述密封腔体内的气压变化进行检测，控制单元根据确定抽气量对应的气压值或密封腔体内的气压变化值判断所述密封腔体的气密性是否合格。

可选的，所述抽气单元为位于所述处理腔壳体上的抽气口及对应的抽气泵。

可选的，所述气压监测单元位于所述处理腔壳体上。

可选的，所述控制单元位于所述半导体处理设备内，利用确定抽气量对应的气压值或气压监测单元测得的密封腔体内的气压变化值判断所述密封腔体的气密性是否合格。

可选的，所述平面密封板的尺寸大于所述处理腔壳体的开口的尺寸。

可选的，所述平面密封板相对应与处理腔壳体的开口的一面光滑平整。

可选的，所述平面密封板的材料为亚克力或钢化玻璃。

可选的，所述平面密封板的厚度范围大于或等于5厘米。

可选的，所述平面密封板具有辅助手持部件。

可选的，所述平面密封板还包括联轴阀，用于在检测完成后使密封腔体内的气压恢复到常压。

可选的，所述处理腔顶盖具有进气单元。

可选的，所述半导体处理设备为等离子体刻蚀设备、化学气相沉积设备、氧化设备或离子注入设备。

本发明技术方案还提供了一种利用所述处理腔气密性检测装置进行检测的检测方法，包括：开启处理腔顶盖，将平面密封板放置在处理腔壳体的开口上，使得所述处理腔壳体和平面密封板形成封闭腔体；对所述封闭腔体进行抽气；利用气压监测单元、抽气单元和控制单元判断所述封闭腔体的气密性是否合格；当所述封闭腔体的气密性合格，表明反应腔的泄露位置位于处理腔顶盖位置或位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置；当所述封闭腔体的气密性不合格，表明反应腔的泄露位置位于处理腔壳体位置。

可选的，对所述封闭腔体进行抽气后，利用气压监测单元对刚抽气完的封闭腔体进行测试获得第一气压值；经过预定时间后对所述封闭腔体进行测试获得第二气压值，所述气压监测单元将两个气压值传送给所述控制单元，所述控制单元根据预定时间内封闭腔体的两个气压值之间的气压变化值是否超过预定差值，判断所述封闭腔体的气密性是否合格。

可选的，控制抽气单元在单位时间内的抽气量和总的抽气时间，利用气压监测单元对刚抽气完的封闭腔体进行测试获得第三气压值，将所述第三气压值传送给所述控制单元，所述控制单元将所述第三气压值与预定气压值进行比较，判断所述封闭腔体的气密性是否合格，所述预定气压值为气密性良好的封闭腔体在相同条件下进行抽气后测得的气压值。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例在所述处理腔壳体的开口上放置一块平面密封板，所述平面密封板的形状、尺寸与处理腔壳体的开口的形状、尺寸相适应，使得所述平面密封板和所述处理腔壳体形成密封腔体。通过对所述密封腔体的气密性进行检测，即可判断出泄露位置是位于处理腔壳体位置，还是位于处理腔顶盖位置或位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置。所述检测方法简单方便，可以快速地判断出泄露位置是否位于处理腔壳体位置，从而最多可以节省近一半的排查时间，使得最终的排除故障的时间较短，可以避免用户因为半导体处理设备处于维修状态不能生产从而受到较大的损失。

附图说明

图1是本发明实施例的半导体处理设备的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例的处理腔气密性检测装置的剖面结构示意图;

图3是本发明实施例的平面密封板的立体结构示意图。

具体实施方式

由于利用现有的检测装置不能快速地分辨出半导体处理设备的处理腔内哪一部分发生泄漏，需要对每个可能发生泄漏的位置进行排查，导致最终排除故障的时间较长。因此本发明提供了一种处理腔气密性检测装置，在所述处理腔壳体的开口上放置一块平面密封板，所述平面密封板的形状、尺寸与处理腔壳体的开口的形状、尺寸相适应，使得所述平面密封板和所述处理腔壳体形成密封腔体。利用所述抽气单元对密封腔体进行抽气后，气压监测单元对所述密封腔体内的气压变化进行检测，控制单元根据抽气量和密封腔体内的气压变化值判断所述密封腔体的气密性是否合格，从而判断出泄露位置是位于处理腔壳体位置，还是位于处理腔顶盖位置或位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置。由于所述检测方法简单方便，可以快速地判断出泄露位置是否位于处理腔壳体位置，从而最多可以节省近一半的排查时间，使得最终的排除故障的时间较短，可以避免用户因为半导体处理设备处于维修状态不能生产从而受到较大的损失。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本发明实施例首先提供了一种半导体处理设备，所述半导体处理设备的剖面结构请参考图1，具体包括：位于所述半导体设备100内的处理腔壳体110；位于所述处理腔壳体110的开口上且与处理腔壳体110对应的处理腔顶盖115，使得所述处理腔顶盖115和处理腔壳体110构成处理腔120；位于所述处理腔顶盖115上的进气口181及对应的供气源182，所述进气口181和供气源182构成进气单元；位于所述处理腔壳体110上的气压监测单元150，位于所述处理腔壳体110上的抽气口171及对应的抽气泵172，所述抽气口171和抽气泵172构成抽气单元；位于所述半导体设备100内且与气压监测单元150、抽气泵172相连接的控制单元160；位于所述处理腔120内的用于承载待处理芯片的承载台190。

在本发明实施例中，所述半导体处理设备为金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）设备，所述处理腔壳体110的外侧还缠绕有电感线圈（未图示），所述电感线圈与射频发生器相连接用于等离子体化处理腔中的气体。在其它实施例中，所述MOCVD设备的承载台和处理腔顶盖与射频发生器相连接，用于等离子体化处理腔中的气体。

在其它实施例中，所述半导体处理设备还可以为低压化学气相沉积（LPCVD）设备，亚常压化学气相沉积（SACVD）设备、超高真空化学气相沉积(UHCVD)设备、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)设备等化学气相沉积设备。

在其他实施例中，所述半导体处理设备还可以为氧化设备。

在其他实施例中，所述半导体处理设备还可以为反应离子刻蚀（RIE）设备、感应耦合等离子体刻蚀（ICP）设备、电子回旋共振等离子体刻蚀（ECR）设备等等离子体刻蚀设备，或者还可以为离子注入设备。当所述半导体处理设备为等离子体刻蚀设备或离子注入设备时，所述从等离子体产生腔中形成的等离子体通过处理腔顶盖115上的开口进入处理腔，并注入到待处理芯片的表面。

由于所述处理腔内的物质大多为等离子体，由于等离子体的物质具有较强的腐蚀性，容易使得处理腔内的密封材料发生腐蚀，在不同部件相接触的地方发生泄露，使得处理腔的气密性变差。

上述半导体处理设备都包括处理腔壳体和位于所述处理腔壳体的开口上且与处理腔壳体对应的处理腔顶盖，所述处理腔顶盖和处理腔壳体构成处理腔。所述处理腔壳体的开口朝上，有利于后续在所述处理腔壳体的开口上直接放置平面密封板，且所述处理腔壳体的开口处具有凸起的环形密封圈（未图示），所述环形密封圈既有利于与处理腔顶盖相配合形成封闭的处理腔，又有利于与后续的平面密封板相配合形成密封腔体。在本实施例中，所述处理腔顶盖115与半导体设备100之间具有连接杆，在其他实施例中，所述处理腔顶盖与半导体设备不连接，所述处理腔顶盖可以任意移走或放置在处理腔壳体的开口上。

在本实施例的半导体处理设备中，请参考图1，进气口181位于所述处理腔顶盖115上，抽气口171位于所述处理腔壳体110上，气压监测单元150也位于所述处理腔壳体110上，控制单元160位于半导体处理设备100内。由于为了能将处理气体或处理气体形成的等离子体能更有效地通入到待处理芯片的表面，现有的大多数半导体处理设备的进气口都位于所述处理腔顶盖上。且考虑到处理腔内的气流流向，为了能完全将处理腔中的多余反应气体、反应残余物排出，现有的抽气口的位置大多都位于所述处理腔壳体的底部侧壁。且在现有的半导体处理设备中，通常在处理腔内都具有气压监测单元，利用所述气压监测单元对处理腔内的气压进行检测，且利用控制单元实时的监控处理腔内的气压变化。而在本发明实施例的处理腔气密性检测装置中，也需要利用控制单元、气压监测单元来检测处理腔壳体是否发生泄漏，所述处理腔气密性检测装置中的控制单元、气压监测单元可以利用半导体处理设备中的控制单元、气压监测单元来实现，不需要额外的控制单元、气压监测单元，节省了检测成本。

在上述半导体处理设备中，与处理腔壳体相连接的抽气口、承载台与处理腔壳体的底部之间的连接位置、与处理腔顶盖相连接的进气口、处理腔顶盖和处理腔壳体之间的接触面、以及等离子体产生腔与处理腔之间的开口等不同部件之间的连接处都可能会发生泄露，导致处理腔的气密性变差，如需要一个一个进行排查，需要花费很长的时间。

根据上述半导体处理设备，本发明实施例提供了一种处理腔气密性检测装置，请参考图2，为本发明实施例的处理腔气密性检测装置的剖面结构示意图，具体包括：半导体处理设备100；位于所述半导体处理设备100内的处理腔壳体110；处于开启状态的与处理腔壳体110对应的处理腔顶盖115；位于所述处理腔壳体110的开口上的平面密封板130，所述平面密封板130与处理腔壳体110的开口的形状、尺寸相适应，使得所述平面密封板130和所述处理腔壳体110形成密封腔体140；位于所述处理腔壳体110上的气压监测单元150，位于所述处理腔壳体110上的抽气口171及对应的抽气泵172；位于所述半导体设备100内且与气压监测单元150、抽气泵172相连接的控制单元160；位于所述平面密封板130上的联轴阀135；位于所述处理腔顶盖115上的进气口181及对应的供气源182；位于所述处理腔壳体110内的用于承载芯片的承载台190。

所述平面密封板130的立体结构请参考图3。所述平面密封板130的尺寸大于处理腔壳体110的开口的大小，且所述平面密封板130与处理腔壳体110的开口的形状一致或近似，使得所述平面密封板130能完全覆盖在处理腔壳体110的表面。且所述平面密封板130的靠近处理腔壳体110的一面光滑平整，而处理腔壳体110的开口具有凸起的环形密封圈，当密封腔体处于低压状态时，平面密封板130会紧压环形密封圈使得与处理腔壳体110之间紧密贴合，两者之间不会有气密性不良之处。且当所述平面密封板130较大时，所述平面密封板130可以与其他的具有不同处理腔开口尺寸的半导体处理设备相配合，来检测不同的处理腔壳体的气密性，提高了所述平面密封板的通用性。

在本实施例中，所述平面密封板130的材料为透明材料，例如亚克力、钢化玻璃等，透明的平面密封板有助于检测人员观察处理腔壳体内的情况。由于测试过程中密封腔体140内的气压很低，平面密封板130的两个表面的压强差很大，可能会将所述平面密封板压裂，因此所述平面密封板的材料为具有较强的机械强度的亚克力或钢化玻璃，且所述平面密封板130的厚度大于或等于5厘米，使得所述平面密封板不会被大气压裂。且利用亚克力制成的平面密封板130的重量较轻，有利于搬运和测试。在其他实施例中，所述平面密封板的材料也可以为金属。

所述平面密封板130上具有联轴阀135，所述联轴阀135通过细气管（未图示）与第二供气源（未图示）相连接，由于所述平面密封板130和处理腔壳体110形成的密封腔体140在检测过程中处于低压或真空状态，当检测完成后，只有使得密封腔体140内的气压与外界气压相等，才能打开所述平面密封板130，因此，利用所述联轴阀135向密封腔体140通气，使得密封腔体140内的气压回复到常压。且由于所述密封腔体140内外的气压差很大，如果直接开启普通气阀可能会导致密封腔体140的气压变化过于剧烈，导致密封腔体140发生爆裂，因此在本发明实施例中，利用所述联轴阀向密封腔体140缓慢通入气体，使得密封腔体140内的气压慢慢回复到常压。

所述平面密封板130上还可以具有辅助手持部件。在本实施例中，所述平面密封板130的上边缘具有一缺口131，所述缺口有助于检测人员搬运和移动平面密封板130。在其他实施例中，所述平面密封板上还可以具有把手，利用所述把手搬运和移动平面密封板。

由于所述处理腔气密性检测装置利用平面密封板和现有的半导体处理设备相结合来检测处理腔壳体的气密性，所述处理腔气密性检测装置所需要的气压监测单元、抽气泵和控制单元均利用半导体处理设备中的气压监测单元、抽气泵和控制单元，因此，不需要更多额外的检测设备即可判断出泄露位置是位于处理腔壳体位置，还是位于处理腔顶盖位置或位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置，检测简单方便，成本低，最多可以节省近一半的排查时间，最终的排除故障的时间较短。

本发明实施例还提供了一种利用上述处理腔气密性检测装置进行检测的检测方法，包括：

开启处理腔顶盖，将平面密封板放置在处理腔壳体的开口上，使得所述处理腔壳体和平面密封板形成封闭腔体；

对所述封闭腔体进行抽气，利用气压监测单元对刚抽气完的封闭腔体进行测试获得第一气压值；

经过预定时间后，利用气压监测单元对封闭腔体进行测试获得第二气压值；

所述气压监测单元将两个气压值传送给控制单元；

所述控制单元根据预定时间内封闭腔体的两个气压值之间的气压变化值是否超过预定差值，判断所述封闭腔体的气密性是否合格；

当所述封闭腔体的气密性合格，表明反应腔的泄露位置位于处理腔顶盖位置或位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置；当所述封闭腔体的气密性不合格，表明反应腔的泄露位置位于处理腔壳体位置。

在其他实施例中，控制抽气泵在单位时间内的抽气量和总的抽气时间，利用气压监测单元对刚抽气完的封闭腔体进行测试获得第三气压值，将所述第三气压值传送给控制单元，所述控制单元将所述第三气压值与预定气压值进行比较，判断所述封闭腔体的气密性是否合格。其中，所述预定气压值为气密性良好的封闭腔体在相同条件下进行抽气后测得的气压值。

由于利用所述处理腔气密性检测装置进行检测的检测方法所需要的测试时间很短，且测试简单，不需要额外的测试工具和方法来对每一个可能发生泄露的位置进行排查，当获得所述处理腔壳体的气密性是否合格后，后续只需要对处理腔壳体位置，或者处理腔顶盖位置、位于处理腔壳体和处理腔顶盖相接触的位置中的可能发生泄露的位置进行排查，最多可以节省近一半的排查时间，使得最终的排除故障的时间较短，可以避免用户因为半导体处理设备处于维修状态不能生产从而受到较大的损失。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种处理腔气密性检测装置，其特征在于，包括：处理腔壳体；处于开启状态的与处理腔壳体对应的处理腔顶盖；位于所述处理腔壳体的开口上的平面密封板，所述平面密封板的形状、尺寸与处理腔壳体的开口的形状、尺寸相适应，使得所述平面密封板和所述处理腔壳体形成密封腔体；对所述密封腔体的气压进行检测的气压监测单元；与密封腔体对应的抽气单元；与所述气压监测单元、抽气单元相连接的控制单元，所述抽气单元对所述密封腔体进行抽气后，利用气压监测单元、抽气单元和控制单元判断所述封闭腔体的气密性是否合格，从而判断出泄露位置是否位于处理腔壳体位置。

2.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，利用气压监测单元对所述密封腔体内的气压变化进行检测，利用控制单元根据确定抽气量对应的气压值或密封腔体内的气压变化值判断所述密封腔体的气密性是否合格。

3.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述抽气单元为位于所述处理腔壳体上的抽气口及对应的抽气泵。

4.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述气压监测单元位于所述处理腔壳体上。

5.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述控制单元位于所述半导体处理设备内，利用确定抽气量对应的气压值或气压监测单元测得的密封腔体内的气压变化值判断所述密封腔体的气密性是否合格。

6.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述平面密封板的尺寸大于所述处理腔壳体的开口的尺寸。

7.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述平面密封板相对应于处理腔壳体的开口的一面光滑平整，所述处理腔壳体的开口光滑且处于同一平面。

8.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述平面密封板的材料为亚克力或钢化玻璃。

9.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述平面密封板的厚度范围大于或等于5厘米。

10.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述平面密封板具有辅助手持部件。

11.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述平面密封板还包括联轴阀，用于在检测完成后使密封腔体内的气压恢复到常压。

12.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述处理腔顶盖具有进气单元。

13.如权利要求1所述的处理腔气密性检测装置，其特征在于，所述半导体处理设备为等离子体刻蚀设备、化学气相沉积设备、氧化设备或离子注入设备。

14.一种利用如权利要求1至13任意一项所述的处理腔气密性检测装置进行检的检测方法，其特征在于，包括：

对所述封闭腔体进行抽气；

利用气压监测单元、抽气单元和控制单元判断所述封闭腔体的气密性是否合格；

15.如权利要求14所述的检测方法，其特征在于，对所述封闭腔体进行抽气后，利用气压监测单元对刚抽气完的封闭腔体进行测试获得第一气压值；经过预定时间后对所述封闭腔体进行测试获得第二气压值，所述气压监测单元将两个气压值传送给所述控制单元，所述控制单元根据预定时间内封闭腔体的两个气压值之间的气压变化值是否超过预定差值，判断所述封闭腔体的气密性是否合格。

16.如权利要求15所述的检测方法，其特征在于，控制抽气单元在单位时间内的抽气量和总的抽气时间，利用气压监测单元对刚抽气完的封闭腔体进行测试获得第三气压值，将所述第三气压值传送给所述控制单元，所述控制单元将所述第三气压值与预定气压值进行比较，判断所述封闭腔体的气密性是否合格，所述预定气压值为气密性良好的封闭腔体在相同条件下进行抽气后测得的气压值。