CN107004620B - 排气装载锁室的方法、装载锁系统及计算机可读存储媒体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于在将半导体基板装载及卸载至半导体处理工具的装载锁室中的期间减少微粒污染的一种排气装载锁室的方法及装载锁系统，其中所述装载锁系统包括测量装载锁内部与外界大气之间的差压的传感器。所述方法使用预测何时停止装载锁排气的算法，以使得在每次门开启时实现小的、正的、可重复的压力猝发。此算法将针对排气速率及系统排气部件的响应时间的变化而自动作出调整。本发明还提供一种包含涉及对装载锁室进行排气的指令的非暂时性计算机可读储存媒体。

Description

排气装载锁室的方法、装载锁系统及计算机可读存储媒体
相关申请案的交叉参考
本申请主张在2014年12月1日提出申请的美国临时专利申请第62/086,004号的优先权，所述美国临时专利申请的公开内容全文并入本案供参考。
技术领域
最概括而言，本发明涉及一种排气装载锁室的方法、装载锁系统及计算机可读存储媒体。所述系统是自动修正性的，且针对可在各种工具之间、以及在同一工具上随时间经过发生的排气速率及排气部件响应时间的变化进行调整。
背景技术
半导体制造设施中的许多工具在高真空环境中处理晶片。由于晶片在大气中自一个工具移动至另一个工具，因此每一工具具有一种将晶片装载至过渡真空室(装载锁)中以在所述晶片被机器搬运至其高真空环境中之前移除空气压力的方式。相反，此同一装载锁通常用以在晶片被处理之后将晶片自高真空环境移回至大气以进行移除。
在移动至工具中及自工具移出时，晶片将历经许多处理工艺，所述工艺有可能会搅起颗粒并使所述颗粒沉积于晶片的表面上。对于所有高真空处理工具而言，在排气之后开启装载锁门的同时发生的压力猝发可能是造成微粒污染的主要原因。此污染可破坏晶片顶部上的半导体装置，且由于其特征大小持续缩小，因此此颗粒对装置良率的影响被放大。
由于微电子装置的临界尺寸在硅晶片上持续缩小，因此已作出越来越多的努力来减少在半导体制造设备上在各工艺之间搬运晶片时晶片上的空气颗粒的量。如上所述，众所周知，晶片上的颗粒的主要可能来源是在晶片在自机器移除之前自其中处理晶片的半导体工具的高真空返回至大气压力的过渡期间。当在此过渡的末尾开启装载锁门时，显著的压力猝发可将来自附近表面的粉尘颗粒逐出。这些粉尘颗粒可在晶片被移除时沉积于晶片上。
通常以氮气对装载锁进行排气。如果在开启门之前装载锁中的氮气压力大于外部空气，那么将产生正压力猝发。如果此猝发足够大，那么猝发气流可将来自装载锁内部、门周围的附近表面的粉尘颗粒扬起。然后，随着晶片被搬运进/出装载锁，颗粒可沉淀在晶片的顶部上。如果在氮气压力显著低于外界空气压力时开启门阀，那么可产生沿相反方向的压力猝发。研究已表明，此情景可导致更严重的污染，因为外界空气急速冲过门的O形环、扬起粉尘颗粒、并将所述粉尘颗粒沉积在晶片及装载锁内部表面上。
一般而言，使门开启时氮气及空气的湍流保持为最小是可取的。理论上，如果内部空气与外部空气的压力相等，那么将不存在湍流且颗粒污染的风险将被最小化。实际上，由于传感器的准确度及阀响应延迟，可能难以使压差在开启门之前接近零。此外，在半导体制作的高通过量环境中将避免增加长的压力稳定延迟时间，在所述半导体制作中，晶片被尽可能快地引入、处理、然后自机器移除。
综上所述，有益的是存在一种装载锁系统及方法以在以高通过量运作的同时使压力猝发最小化。此外，所述系统及方法适于系统的动态排气响应中的变化将颇为有利。
发明内容
本发明公开一种用于对半导体处理工具中的装载锁室进行排气的系统及方法。所述系统及方法包括在装载锁内部使用单个压力计以测量装载锁内部与外界大气之间的压差。通过在排气循环的不同部分处测量此压力，可确定在门开启之前何时停止装载锁排气。提供小的正目标压力猝发至系统的算法。此算法是自动修正性的，因此可提供同一目标压力猝发，而无论系统的动态排气响应中的变化(例如经调节的排气压力或工具与工具间的排气线管道差异)如何。此系统及方法也容许在装载锁中具有可重复的压力猝发，其中半导体工具中越来越高的排气速率及系统中固有的硬件延迟使得有必要检测压力升高的速率并在实现大气压力之前开始关闭排气阀。
根据一个实施例，公开一种用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法。所述方法包括：经由排气阀供应气体至所述装载锁室；在供应所述气体的同时，测量所述装载锁室内的压力升高速率；基于所测量的压力升高速率而确定排气停止延迟时间，所述排气停止延迟时间界定何时停用所述排气阀；在所述排气停止延迟时间之后关闭所述排气阀；以及开启所述装载锁室的门，其中当所述门开启时产生压力猝发。
根据另一实施例，公开一种装载锁系统。所述装载锁系统包括：具有门的装载锁室；气体源，经由排气阀而与所述装载锁室连通；压力传感器，安置于所述装载锁室上，以测量所述装载锁室与大气之间的差压；以及控制器，其中所述控制器：致动所述排气阀，以供应所述气体至所述装载锁室；在供应所述气体的同时，利用所述压力传感器测量所述装载锁室内的压力升高速率；基于所测量的压力升高速率而确定排气停止延迟时间，所述排气停止延迟时间界定何时停用所述排气阀；在所述排气停止延迟时间之后关闭所述排气阀；以及开启所述装载锁室的所述门，其中当所述门开启时产生压力猝发。
根据另一实施例，公开一种非暂时性计算机可读媒体。所述计算机可读媒体包含指令，所述指令在由控制器执行时使所述控制器进行以下操作：致动排气阀，以供应气体至装载锁室；在供应所述气体的同时，利用压力传感器测量所述装载锁室内的压力升高速率；基于所测量的压力升高速率而确定排气停止延迟时间，所述排气停止延迟时间界定何时停用所述排气阀；在所述排气停止延迟时间之后关闭所述排气阀；以及开启所述装载锁室的门，其中当所述门开启时产生压力猝发。在又一实施例中，所述计算机可读存储媒体还包括在由所述控制器执行时使所述控制器进行以下操作的指令：将所述压力猝发的大小及方向与压力猝发目标进行比较，以及基于所述压力猝发的所述大小及所述方向与所述压力猝发目标的比较而改变所述排气停止延迟时间。
附图说明
为了更好地理解本发明，参照并入本文中供参考的附图，在附图中：
图1是说明根据一个实施例的装载锁室及各种部件的系统示意图。
图2A、图2B及图2C是说明用于执行本发明实施例的示例性事件序列的流程图。
图3A及图3B是说明具有低调节器压力设置及高调节器压力设置的装载锁的示例性排气的信号图。
具体实施方式
公开一种方法及系统，所述方法及系统减少在装载锁门向制作区域环境开放时的颗粒污染。此是通过预测何时停止排气以在每次开启门时产生小的、可重复的正压力猝发而实现的。所述系统及方法在门最初开启时在排气循环的末尾测量来自装载锁内部的单个差压计的信号，并在门为开启状态时周期性地测量所述信号。
此外，所述系统在装载锁正在排气的同时提供对差压信号的监测，以确定排气阀可关闭的确切时间从而在门被开启时产生可重复的、小的、向外的压力猝发。
图1示出连接至半导体处理工具的一部分的装载锁室。装载锁13形成半导体工具18的一部分并容许半导体基板(例如，晶片)经由装载锁13的门15被装载至半导体工具18中。半导体工具18可为在半导体制造行业中使用的各种处理设备工具中的任一个。半导体工具18可为高真空工具，在所述高真空工具中，晶片在接近真空条件下或在极低的压力下得到处理。半导体工具18可为离子注入机、蚀刻工具、沉积工具或在半导体装置制作行业中使用的各种其他工具中的任一个。本发明并不限制半导体工具18的类型。
半导体基板(通常呈晶片的形式)首先穿过装载锁13以进入半导体工具18的高真空处理部。首先，开启门15以使得能够以机器手或其他机械装载将未经处理的晶片插入至内部。接着，关闭门15，并通过首先开启将装载锁13的室连接至粗抽泵(rough pump)17的粗抽阀16而移除装载锁13内的空气。此系统通常通过关闭粗抽阀16并向涡轮泵(图中未示出)开放装载锁13的室而过渡至高真空。一旦装载锁13内部的室已被抽至高真空，便开启狭槽阀19以使得机器手能够自装载锁13取出晶片并将其放置到半导体工具18的处理室中以进行处理。在晶片已得到处理并返回至装载锁13之后，关闭狭槽阀19并对装载锁13的室进行排气以使所述室返回至大气压力以自半导体工具18进行移除。
在本实施例中，差压传感器14测量装载锁13内部的压力，且可为任何类型的能够测量装载锁13内部与外部之间的压力差的传感器。在另一实施例中，此差压可自复合测量计的上量程(top range)确定。所述复合测量计是一种混合压力计，其中所述测量计的上量程是来自内部相对压力传感器的差压测量的结果，且所述测量计的下量程(lower range)是来自绝对压力传感器的绝对压力测量的结果。
在排气循环期间，开启排气阀11以容许惰性气体(例如，氮气)流入装载锁13中直至其内部压力增大至外界空气的压力。在大多数工具中，在工具内部的所有晶片传递及处理阶段均被最优化以获得最大速度，从而使得所述工具能够在某一时间量内处理尽可能多的基板(通过量)。通常，为使排气阶段的氮气流保持设定至所需速率，在生产之前设置工具时将调节器12手动调整至某一压力。为加快排气循环以提高通过量，此调节器12有时被设定至尽可能高的压力。
控制器10与差压传感器14、排气阀11、控制装载锁13的门15的门阀、及粗抽阀16连通。差压传感器14可为可准确测量真空室内部与外界空气间的压差的压电传感器类型或类似的传感器。在某些实施例中，可使用进行相对压力测量而非绝对压力测量的传感器。控制器10包括处理单元，例如通用计算机、专门设计的微控制器、或任何其他适当的处理单元。处理单元与存储元件(也称为计算机存储器)通信，所述存储元件储存将由处理单元执行的指令。这些指令可使得控制器10能够执行本文中所述的方法。这些指令可存储于任何非暂时性计算机可读存储媒体上。在运作中，控制器10接收来自差压传感器14的压力读数，输出调节排气阀11的控制信号，并控制与装载锁13的门15相关联的门阀，如以下将更详细地阐述。计算机存储器也可用以在运作期间储存各种参数值。
图2A、图2B及图2C说明示出根据本发明实施例的示例性操作序列的流程图。此操作序列可由控制器10执行。此操作序列在由处理单元执行时可被称为算法。
在处理100处，开启装载锁13的门15，且装载锁13是空的并准备好接受未经处理的晶片以进行抽气。在此门是开启的时间期间，定期(例如，每隔10秒)记录差压(称为PDoorOpen(P开门))以确保差压稳定。也将在门已被开启至少10秒时及然后在门开始再次关闭时进行取样。由于此为差压计及门是开启的，所以压力应记录0托的差压。如果在门开启的同时此PDoorOpen值因测量漂移而发生显著变化，那么系统将向操作者发出警告。在完成对装载锁13的排气时，将在门开启时取样的最新PDoorOpen值载入计算机存储器以供稍后在算法中使用。
在处理101处，将未经处理的晶片传递至装载锁13中。在传递之后，致动门阀，此会关闭装载锁13的门15。
在处理102处，通过开启粗抽阀16而将装载锁13抽至高真空，粗抽阀16通常连接至粗抽泵17。在粗抽循环之后，装载锁系统通常将转换至抽气的第二阶段，使用涡轮泵使装载锁下降至更接近半导体工具18中的高真空压力的压力，半导体工具18可为处理室。在所属领域中可获得且可使用各种适当粗抽/高真空(hivac)系统。
在处理103处，开启位于装载锁13与半导体工具18之间的狭槽阀19，以使得晶片可由机器手搬运至处理室中以进行处理。在处理之后，将晶片送回至装载锁并关闭狭槽阀19。在所属领域中可获得且可使用各种用以在装载锁与处理室之间移动晶片并使各室彼此隔绝的适当方法。
在处理104处，控制器10开启排气阀11以开始排气循环，以便使装载锁压力回升至大气压力。可使用常规系统来对装载锁室进行排气，例如通过利用氮气或另一惰性气体进行清除。在所属领域中可获得且可使用各种适当的清除/排气系统。排气的速率通常由调节器12的压力设定。
在处理105处，所述方法等待装载锁内部与外界大气之间的差压处于预设差PSubATM(P低压)内。此低于所需交叉压力(crossover pressure)，在所述交叉压力下门将开启。此为系统将开始监测装载锁13内的压力升高速率时的阈压力。在某些实施例中，PSubATM的值可为-50托，但可视需要使用其他值。
在处理106处，压力已升高以使得装载锁13内的压力与大气之间的差处于PSubATM水平内。此时，将压力的升高速率RSubATM(R低压)记录在存储器中以供稍后使用。可以不同滤波器(filter)或时窗(time windows)来产生以托/秒为单位测量的此速率。在某些实施例中，其可为在处理105的时间的二分之一中的平均压力升高。用以与PSubATM水平进行比较的差压信号可不被重度滤波，因为其停止进行排气时的压力优选地尽可能与实际压力接近。此外，所述速率可在达到PSubATM水平之前被计算。举例而言，在一个实施例中，通过计算经由在1秒中每隔50毫秒取样的20个未经滤波压力样本计算最小二乘拟合线(least squares fitline)的斜率而计算RSubATM。在排气循环的开始，此速率每隔50毫秒便开始更新，以使得在获得PSubATM水平的时间之前，已在最后一秒内测量了准确的速率。在其他实施例中，可使用不同的程序来计算压力的升高速率RSubATM。
在处理107处，在压力的升高速率RSubATM到达PSubATM水平以上时，检查压力的升高速率RSubATM。对于在其硬件或动态反应中未发生变化的给定系统而言，此RSubATM应相同于之前所测量的值。换句话讲，如果系统的硬件或动态反应中未发生变化，那么随着装载锁接近大气压力，装载锁内的压力升高速率可为可重复的。
在处理108处，如果此RSubATM显著不同于系统被初始校准时，那么可警告操作者发生了某些变化并提示操作者调查排气系统，尤其是调节器设定值。举例而言，如果调节器12在若干周之前的校准例程期间被设定至6PSI(pounds per square inch，磅力每平方英寸)，且在那时的排气循环期间的所测量的RSubATM为10托/秒，那么系统预期在压力与PsubATM交叉时，后续的排气也测量到10托/秒的速率。然而，在校准之后，另一操作者可将调节器12的设定值自一种设定值(例如，6PSI)改变成第二种设定值(例如，50PSI)，而未重新运行校准例程。此将使得在同一PSubATM下具有增大的升高速率，例如约54托/秒。因此，如果系统不相应地将排气停止延迟缩短，那么在门被开启时将造成非常大的压力猝发。处理111阐述系统将如何适应此变化并实时(on-the-fly)产生新的排气停止延迟DVentStop(D排气停止)以使得门仍以所需小的、正压力猝发开启。然而，即使系统在调节器12的设定值自6PSI变为50PSI之后自动地调整其自身以保持同一压力猝发，操作者可仍被通知注意系统中的此物理变化。
在处理109处，系统将检查RSubATM是否处于可重复性窗口内。此可重复性窗口可小于在处理107中检查的校准窗口。举例而言，在某些实施例中，所述可重复性窗口可为+/-3托/秒，但可使用其他值。对于在其硬件或动态反应中未发生变化的给定系统而言，此RSubATM可与上一次相同。
在处理110处，如果此RSubATM处于可重复性窗口之外，那么系统确定系统中发生了某些变化，且系统上次使用的排气停止延迟DVentStop不能被信任。举例而言，如果操作者将调节器压力自10PSI改变为50PSI而未运行新的校准例程，那么此处理将检测到所述速率突然比预期的速率大得多。
在处理111处，由于此增压速率RSubATM处于可重复性窗口的界限之外，所以系统将如下所述自动重新计算新的理论DVentStop：
DVentStop＝[(PDoorOpen+PBurstTarget)-PSubATM]/RSubATM
其中PDoorOpen是距门最后开启时的最近差压测量，其在理论上应为零。PBurstTarget(P猝发目标)是压力猝发目标，其可为约4托，且可被计算为由顾客或工具操作者设定的可接受的猝发范围的中点。PSubATM是在其下完成此计算的预选差压，其如上所述可为约-50托，且RSubTAM是此时以托/秒为单位的压力升高速率。此计算也可包括小的负偏移(negativeoffset)，以解释排气阀气动的反应延迟及测量计滤波延迟。
通过将RSubTAM速率计算在内，系统自动修正速率的显著变化，此速率的显著变化可能是由于调节器压力的变化或对其他设定值作出的改变。举例而言，在某些实施例中，递送至调节器12的氮气的实际压力可变化。在此种情形中，调节器12的设定值可能不反映所引入氮气的实际压力。在某些实施例中，关闭排气阀11或门15的时间可随时间变化，且可自在执行校准例程时存在的时间漂移。此外，用于递送氮气的管的差异可影响装载锁13处存在的实际压力。举例而言，如果调节器12远离装载锁13安置，那么装载锁13处的压力可小于由调节器12表示的压力。
在处理112处，启动DVentStop延迟定时器，且系统将等待直至此定时器的时间已到期。此DVentStop延迟若在RSubTAM速率处于可重复性窗口内的情况下为在上一排气循环期间使用的同一延迟，或者将为在处理111中计算的新值。
在处理113处，DVentStop延迟定时器的时间已到期，且系统发送控制信号以关闭排气阀11。由于在发送用以关闭阀的所述控制信号与实际关闭及停止气流之间的延迟时间，因此装载锁13内的压力将继续升高。此压力升高超过量在较高的排气速率下(例如，在调节器压力被设定为高值时)可变得更显著。
在处理114处，系统等待固定的稳定时间量，其可为约2秒，除非压力下降为低于差压猝发目标PBurstTarget。
在处理115处，测量在稳定时间期间压力的下降，其被称为PVentStop_Sag(P排气停止_下降)。
在处理116处，测量门开启之前的差压。
在处理117处，开启装载锁13的门15。
在处理118处，所述方法等待经滤波的差压测量稳定。此经滤波的差压测量可通过使用控制器10以对自差压传感器14读取的压力读数执行滤波功能而获得。此等待周期可为任何适当值，例如约5秒。
在处理119处，取此经滤波的差压测量并将其储存为PDoorOpen。在某些实施例中，在排气循环期间的用以与PSubATM水平进行比较的差压信号的确具有重度滤波器，因为其值可尽可能地接近实际压力。然而，当门开启时，预期差压测量为零，且任何波动最有可能是由线路杂信号或测量计漂移而导致。因此，可对此信号使用重度滤波器以提高准确度。在其他实施例中，在门开启时可不对此信号进行滤波。
在处理120处，由于已进行最新PDoorOpen差压测量，所以可计算PBurst(P猝发)。PBurst仅为在门被开启之前的压力测量与后来的PDoorOpen压力的差。
在处理121处，系统检查PBurst值是否处于由顾客或工具操作者设定的可接受的猝发范围之外。
在处理122处，如果猝发PBurst处于可接受的猝发范围之外，那么计算新的DVentStop。此新的DVentStop可计算如下：
DBurstAdjust(D猝发调整)＝(PBurst-PBurstTarget)/RSubATM
TVentStopCalculated(T计算排气停止)＝[(PDoorOpen+PBurstTarget)-PSubATM]/RSubATM
DVentStop＝TVentStopCalculated-DBurstAdjust
DVentStopNew(D新排气停止)＝0.5＊(DVentStop+DVentStopOld(D旧排气停止))
由于此DVentStop是在实际测量的压力猝发之后立即执行的，因此其可包括压力猝发的大小及方向以提高下一次的准确度。针对下一排气循环，所述方法通过测量PBurst并修改新的DVentStop延迟而自动修正异常大的压力猝发以使其更接近压力猝发目标PBurstTarget。标准自动修正滤波可通过仅修改新的DVentStop以及此PBurst的一部分而完成。所述系统也对其中PBurst处于可接受的猝发范围之外的连续门开启的次数进行计数。
在处理123中，如果出于某种原因存在太多连续的排气循环从而导致压力猝发处于可接受的猝发范围之外，那么所述系统可向操作者发出警告或错误消息。如果在排气期间可接受的猝发范围被设定得太严格或高的调节器压力使得压力读数异常杂乱，那么上述情况可能会发生。在这些情形中，操作者可调查系统，且可作出改变，例如调整可接受的猝发范围和/或调整调节器压力。
在处理124中，压力猝发PBurst处于可接受的猝发范围内。在此种情形中，DVentStop将保持不变。
在处理125中，系统检查排气下降的大小以判断其是否处于可接受的窗口之外。此排气下降为由排气阀延迟时间导致的压力超出量及减轻此超出压力的可能的门阀密封泄露的组合。此也可为由安置在差压传感器内部的压电传感器的松弛造成的假象。在某些实施例中，此下降可被容许在门开启之前稳定以避免异常高的压力猝发。如果所述下降实际为传感器假象，那么容许其在开启门之前稳定将避免此异常高的压力猝发测量。
在处理126中，如果排气下降大小太大，那么系统可警告操作者。在某些实施例中，排气下降的阈值可为约12托，但可使用其他值。在此种情形中，操作者可进行检查以确保门阀被恰当地对准，且可进行检查以确保门阀密封是洁净的且无泄漏，从而使得装载锁能够保持合理的超出压力。
在处理127中，系统检查门开启压力PDoorOpen，以确保其保持处于可接受的范围内。由于此为差压计，因此其在门开启时应保持接近于零而无论绝对大气压力如何。
在处理128中，系统可警告操作者重新校准差压计，因为PDoorOpen门开启压力漂移至可接受的范围(即，+/-5托)之外。此也可能是由于测量计出现故障。在重新校准或替换测量计之后，可重新运行压力猝发校准例程。
在其中操作者接收到警告的每一情形中，系统可以多种方式向操作者发出警告。在某些实施例中，控制器10与显示装置(图中未示出)通信，且警告被显示于显示装置上。在其他实施例中，控制器10可与通信网络通信，以使得消息(例如，电子邮件消息或文字消息)可被发送至操作者。当然，也可使用用于向操作者递送警告的其他方法。
图3A说明示出具有低调节器压力的装载锁的示例性排气的信号回应趋势。
在时间200处，因为调节器压力低，所以以低速率(例如，约6托/秒)对装载锁进行排气。在此实例中，调节器压力可为约10PSI。
在时间201处，差压达到在校准PSubATM(C)(P低压(C))处建立的装载锁内的压力与大气压力之间的目前差。此时，装载锁内的压力可为与大气均衡相差50托。
在时间202处，系统对自排气的开始被持续更新的经滤波升高速率RSubATM(1)(R低压(1))信号进行取样。在此实例中，升高速率为约6托/秒。
在时间203处，系统检查RSubATM(1)是否处于某一容差内，例如，位于在校准时确定的升高速率的约+/-5％内。在此实例中，未对系统的动态反应(例如，调节器压力)作出改变。因此，RSubATM保持处于在系统校准期间建立的预期容差窗口内。
在时间204处，系统启动DVentStop(0)(D排气停止(0))延迟定时器并等待此定时器的时间到期。所述系统在此时间期间继续朝大气进行排气。
在时间205处，DVentStop(0)到期，且系统开始关闭排气阀。
在时间206处，由于排气阀硬件及控制系统可具有显著延迟时间，故在发送关闭阀的命令之后装载锁中的压力可继续升高。举例而言，在6托/秒的低排气速率下，500毫秒的气动排气阀延迟将导致在已发出关闭阀的命令之后有3托的压力升高。与在半导体制造设备中的装载锁系统的压力猝发容差相比，此3托的压力升高是显著的，所述半导体制造设备中的装载锁系统可利用小的猝发目标容差，例如小于+/-2托。
在时间207处，排气阀物理关闭且压力停止升高。
在时间208处，系统等待固定的压力稳定延迟，例如约2秒。在此延迟到期之后或如果由于下降而导致压力低于压力猝发目标，系统将开始开启装载锁门。
在时间209处，稳定延迟已到期，且系统即将开启所述门。此时，在命令排气阀关闭之后，系统测量PVentStopSag(1)(P排气停止下降(1))。此为在命令阀关闭之后的峰值压力与就在门即将开启之前的压力之间的差。此下降压力可能是由于泄露的门阀密封，且可用于警告操作者此下降的大小是否过大，例如大于20托。所述下降也可能是由于在停止排气时由压电差压传感器的松弛引起的假象。在此种情形中，此下降大小将不被用以警告操作者，因为其为正常系统运作的假象。在某些实施例中，可不测量所述下降。
在时间210处，发送开启门的命令。就在发送此命令之前测量差压，以使得可稍后计算门开启压力猝发大小及方向。
在时间211处，系统检测到门完全开启并启动固定门开启延迟定时器。此时，半导体工具可往来于装载锁而传递材料。
在时间212处，门开启延迟定时器时间到期且采集差压传感器的经滤波的样本以确定门开启压力PDoorOpen(1)(P开门(1))。理论上，此应该始终为0托，但由于测量计传感器漂移，测量计中的小的偏移可随着时间累积。
在时间213处，测量门开启压力猝发PBurst(1)(P猝发(1))的大小及方向。此为就在门开启之前采样的差压与门开启压力PDoorOpen(1)之间的差。
在时间214处，测量猝发PBurst(1)与在校准时建立的所需压力猝发目标PBurstTarget(C)(P猝发目标(C))之间的差。在此种情形中，所述差处于在校准时建立的猝发可重复性容差(例如，+/-3托)内，因此未针对下一排气循环对排气停止延迟DVentStop作出改变。简而言之，系统处于校准容差内且猝发接近目标，因此未针对下一次作出改变。
在时间215处，用于下一排气循环的新的排气停止延迟DVentStop(1)(D排气停止(1))与当前DVentStop(0)相同。
图3B说明示出在操作者已将调节器12自低压力改变为高压力而未运行任何校准例程之后装载锁的示例性排气的信号回应趋势。此图为此系统的自动修正特征的示例。所述图例示系统如何自动调整至较快排气速率、避免大的压力猝发、得知新的排气速率并向操作者作出警告。在此实例中，排气速率被设定为50托/秒，因为调节器压力被设定为高值，例如50PSI。
在时间300处，因为调节器压力高，所以以高速率对装载锁进行排气。
在时间301处，差压达到在校准PSubATM(C)处建立的装载锁内的压力与大气压力之间的目前差。此时，装载锁内的压力可为与大气平衡相差50托。
在时间302处，系统对自排气的开始被持续更新的经滤波升高速率RSubATM(2)(R低压(2))信号进行取样。在此实例中，升高速率为约50托/秒。
在时间303处，系统检查RSubATM(2)是否处于上一次测量速率的某一容差内(即，图3A所示的RSubATM(1)(R低压(1)))。在此实例中，由于操作者改变了调节器排气压力，因此排气速率大幅升高。由于RSubATM(2)处于在系统校准期间建立的预期容差窗口之外，所以可以警告或错误消息通知操作者。然而，由于半导体工具频繁地处于没有操作者在场的远端控制下且材料仍然被自机器移除，所以预期继续运行排气例程。在此种情形中，系统知晓已对装载锁排气速率作出显著改变，且其无法再信任DVentStop(1)(D排气停止(1))延迟用来实现可接受的容差内的压力猝发。
在时间304a处，由于RSubATM(2)处于容差之外，所以系统不使用在低调节器压力下建立的DVentStop(1)延迟(参见图3A)。如果使用此延迟，那么装载锁可经历严重的过度增压并从而导致门开启压力猝发。
在时间304b处，系统计算理论排气停止延迟DVentStop(T)(D排气停止(T))，如在处理111中所解释。接着，系统启动此排气延迟定时器并等待此定时器的时间到期。在此实例中，针对此较高排气压力的此排气延迟DVentStop(T)显著小于针对低排气压力建立的DVentStop(1)延迟。所述系统在此时间期间继续朝大气进行排气。
在时间305处，DVentStop(T)到期，且系统开始关闭排气阀。
在时间306处，由于排气阀硬件及控制系统可具有显著延迟时间，因此在发送关闭阀的命令之后装载锁中的压力可继续升高。举例而言，在50托/秒的快速排气速率下，500毫秒的气动排气阀延迟将导致在已发送关闭阀的命令之后有25托的压力升高。当与在半导体制造设备中的装载锁系统的压力猝发容差相比，此25托的压力升高是严重的，所述半导体制造设备中的装载锁系统可利用小于+/-2托的猝发目标容差。
在时间307处，排气阀物理关闭且压力停止升高。
在时间308处，系统等待固定压力稳定延迟。在此延迟到期之后或如果由于下降而导致压力低于压力猝发目标，系统将开始开启装载锁门。在此种情形中，压力下降至低于PBurstTarget(C)(P猝发目标(C))的压力猝发目标水平，因此门在等待稳定延迟定时器的时间到期之前在此时开始开启。
在时间309处，系统即将开启所述门。此时，在命令排气阀关闭之后，系统测量PVentStopSag(2)(P排气停止下降(2))。
在时间310处，发送开启门的命令。
在时间311处，系统检测到门被完全开启并启动固定门开启延迟定时器。
在时间312处，门开启延迟定时器时间到期且采集差压传感器的经滤波的样本以确定门开启压力PDoorOpen(2)(P开门(2))。
在时间313处，测量门开启压力猝发PBurst(2)(P猝发(2))的大小及方向。
在时间314处，测量猝发PBurst(2)与在校准时建立的所需压力猝发目标PBurstTarget(C)之间的差。在此种情形中，所述差处于在校准时建立的猝发可重复性容差内，因此未针对下一排气循环对排气停止延迟DVentStop(T)作出改变。简而言之，即使系统因为调节器压力被改变而处于排气速率容差之外，系统仍处于猝发容差内且猝发接近目标，因此未针对下一次作出改变。
在时间315处，将用于下一排气循环的新的排气停止延迟DVentStop(2)(D排气停止(2))设定至新的DVentStop(T)。在此实例中，此系统的自动修正特征明显，其中此小得多的DVentStop(2)已根据系统的新的排气速率RSubATM(2)被自动计算。如在时间303处所提到的，在每一排气循环期间操作者可继续被警告排气速率处于在低压力调节器校准期间建立的限值之外。操作者继而可检验硬件、重新校准系统、并重新调整调节器。同时，工具可继续在高调节器压力下运行并使压力猝发处于可接受的容差之内而无需操作者干涉。
此系统及方法对导致并包括装载锁门开启的序列进行优化，以使得任何所得的压力猝发受到控制，从而最小化颗粒污染。
所述系统具有在每次开启门时产生小的、可重复的正压力猝发的能力。在某些实施例中，所述压力猝发为约4托。此猝发确保避免流入装载锁的负压力，并使在门开启时自装载锁流出而进入制作区域环境的装载锁压力最小化。
一个实施例是系统针对装载锁排气速率的变化进行调整的能力。压力的升高速率主要取决于进入装载锁的惰性气体气流。此气流速率继而取决于线的传导率及气体的压力，气体的压力通常由调节器12设定。由于半导体行业的高通过量要求，经处理的晶片通常被尽可能快地自机器移除。因此，操作者可尽可能高地升高调节器压力以使得排气循环花费较少时间。然而，如果控制系统未能在室达到显著高于外界大气压力的压力之前关闭排气阀11，那么过快地对装载锁进行排气可导致在门开启时具有大的压力猝发。高通过量与最小压力猝发之间的此权衡可针对不同顾客地点的同一工具类型、甚至在同一顾客地点在不同机器之间导致宽范围的调节器压力设定值。此系统的自动修正算法将此考虑在内，因此实现了相同的、小的正压力猝发而无论排气速率如何变化。
此系统的另一实施例是其将容许排气阀关闭的响应时间以及压力计响应时间中的固有延迟，以使得停止排气的动作在装载锁已达到特定交叉压力之前便开始发生，此可导致理想的压力猝发。在高通过量系统上，排气速率可为如此之高以致于即使在控制系统已发送使阀关闭的命令之后装载锁仍将继续增压。举例而言，气动阀可花费约500毫秒来实际关闭。在50托/秒的通常排气速率下，装载锁内的压力在系统发送关闭阀的命令之后已升高另一25托。对测量计压力信号进行滤波是指实际压力高于在排气期间测量的压力。实际压力与所测量压力之间的此差在较高排气速率下更为显著。简而言之，阀延迟与测量计压力传感器滤波的组合意味着系统有必要在所测量的装载锁压力处于所需交叉压力下之前发送停止排气的命令。本系统考虑到这些延迟并相应地进行调整。
本发明的范围将不受本文中所述的具体实施例的限制。事实上，通过以上阐述及附图，除本文中所述以外，本发明的各种其他实施例及对本发明的修改将对所属领域中的普通技术人员显而易见。因此，此类其他实施例及修改意在落于本发明的范围之内。此外，尽管本文中已在特定实施方式的上下文中在特定环境中针对特定目的阐述了本发明，但所属领域中的普通技术人员将认识到本发明的有用性并非仅限于此，且本发明可在任意数目的环境中针对任意数目的目的而有利地实施。因此，上文所述的权利要求书应鉴于本文中所述的本发明的整体广度及精神来加以理解。

Claims (15)

1.一种用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，包括：
经由排气阀供应气体至所述装载锁室；
在供应所述气体的同时，测量所述装载锁室内的压力升高速率；
基于所测量的压力升高速率而确定排气停止延迟时间，所述排气停止延迟时间界定何时停用所述排气阀；
在所述排气停止延迟时间之后关闭所述排气阀；以及
开启所述装载锁室的门，其中当所述门开启时产生压力猝发。
2.根据权利要求1所述的用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，所述测量是在所述装载锁室与大气之间的差压达到预定值时进行。
3.根据权利要求2所述的用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，还包括：
等待所述排气阀的所述关闭与所述门的所述开启之间的稳定延迟；以及
在所述稳定延迟期间监测所述差压。
4.根据权利要求3所述的用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，还包括如果所述差压降至低于压力猝发目标，则在所述稳定延迟之前开启所述门。
5.根据权利要求1所述的用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，所述压力猝发的大小及方向是通过确定在开启所述门之前所述装载锁室与大气之间的差压来测量。
6.根据权利要求5所述的用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，将所述压力猝发的所述大小及所述方向与压力猝发目标进行比较，并基于所述压力猝发的所述大小及所述方向与所述压力猝发目标的比较而改变所述排气停止延迟时间。
7.根据权利要求1所述的用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，如果所述所测量的压力升高速率处于预定可重复性窗口内，则使用所述排气停止延迟时间的前一个值。
8.根据权利要求7所述的用于对半导体处理工具的装载锁室进行排气的方法，其特征在于，如果所述所测量的压力升高速率处于所述预定可重复性窗口之外，则计算所述排气停止延迟时间的新值。
9.一种装载锁系统，其特征在于，包括：
装载锁室，具有门；
气体的来源，经由排气阀而与所述装载锁室连通；
压力传感器，安置于所述装载锁室上，以测量所述装载锁室与大气之间的差压；以及
控制器，其中所述控制器：
致动所述排气阀，以供应所述气体至所述装载锁室；
在供应所述气体的同时，利用所述压力传感器测量所述装载锁室内的压力升高速率；
基于所测量的压力升高速率而确定排气停止延迟时间，所述排气停止延迟时间界定何时停用所述排气阀；
在所述排气停止延迟时间之后关闭所述排气阀；以及
开启所述装载锁室的所述门，其中当所述门开启时产生压力猝发。
10.根据权利要求9所述的装载锁系统，其特征在于，由所述控制器基于在开启所述门之前所述装载锁室与大气之间的所述差压来测量所述压力猝发的大小及方向，且其中所述控制器将所述压力猝发的所述大小及所述方向与压力猝发目标进行比较，并且所述控制器基于所述压力猝发的所述大小及所述方向与所述压力猝发目标的比较而改变所述排气停止延迟时间。
11.根据权利要求10所述的装载锁系统，其特征在于，所述排气停止延迟时间是根据所述排气停止延迟时间、所述压力猝发的所述大小及所述方向及所述压力猝发目标之间的数学关系加以改变。
12.根据权利要求9所述的装载锁系统，其特征在于，所述控制器储存所述排气停止延迟时间，且其中如果所述所测量的压力升高速率处于预定可重复性窗口内，则使用所述排气停止延迟时间的前一储存值。
13.根据权利要求12所述的装载锁系统，其特征在于，如果所述所测量的压力升高速率处于所述预定可重复性窗口之外，则由所述控制器计算所述排气停止延迟时间的新值。
14.一种非暂时性计算机可读存储媒体，其特征在于，包含指令，所述指令在由控制器执行时使所述控制器进行以下操作：
致动排气阀，以供应气体至装载锁室；
在供应所述气体的同时，利用压力传感器测量所述装载锁室内的压力升高速率；
基于所测量的压力升高速率而确定排气停止延迟时间，所述排气停止延迟时间界定何时停用所述排气阀；
在所述排气停止延迟时间之后关闭所述排气阀；以及
开启所述装载锁室的门，其中当所述门开启时产生压力猝发。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其特征在于，还包括在由所述控制器执行时使所述控制器进行以下操作的指令：
将所述压力猝发的大小及方向与压力猝发目标进行比较，以及
基于所述压力猝发的所述大小及所述方向与所述压力猝发目标的比较而改变所述排气停止延迟时间。
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