CN107154372A - 一种真空腔体漏率监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空腔体漏率监测方法，属于半导体制造技术领域；方法包括：步骤S1，于半导体制造工艺的作业过程中，采用一光谱信号侦测器实时采集得到真空腔体内的CN基团的发射光谱；步骤S2，根据发射光谱实时获取CN基团的光谱信号的信号强度；步骤S3，将信号强度与一预设的强度阈值进行比较：若信号强度不高于强度阈值，则认为真空腔体漏率正常，随后返回步骤S1；若信号强度高于强度阈值，则认为真空腔体漏率异常；步骤S4，输出告警信号，随后退出。上述技术方案的有益效果是：能够实时在线监控真空腔体的漏率状况，确保半导体制造的工艺设备平稳运行。

Description

一种真空腔体漏率监测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种真空腔体漏率监测方法。
背景技术
现有的半导体制造技术中，有一些制造工艺需要在真空环境的反应腔体内进行，这些反应腔体若存在真空泄漏的问题，则会影响到其内工艺的质量，从而影响最终成型的半导体元器件的质量。
目前业界普遍采用的真空腔体漏率监测的方法通常为：采用一定频度(例如两天一次)进行停产监测，即停止产品的工艺作业，然后将真空腔体抽成真空，关闭抽气阀，保持真空状态在一定时间内通过监控腔体的压力上升幅度来确认腔体的真空密闭性。这种做法主要存在两个问题：1)漏率监测需要停产，势必会影响到设备的有效运行率，造成设备运行效率的损失。2)漏率监测无法采用较高的频度进行，会造成漏率异常发现的滞后，从而给大量产品带来工艺品质风险。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种真空腔体漏率监测方法的技术方案，旨在实时在线监控真空腔体的漏率状况，确保半导体制造的工艺设备平稳运行。
上述技术方案具体包括：
一种真空腔体漏率监测方法，适用于真空腔体；其中，所述真空腔体为包括等离子反应的半导体制造工艺提供一真空的反应环境；
所述真空腔体漏率监测方法具体包括：
步骤S1，于所述半导体制造工艺的作业过程中，采用一光谱信号侦测器实时采集得到所述真空腔体内的CN基团的发射光谱；
步骤S2，根据所述发射光谱实时获取所述CN基团的光谱信号的信号强度；
步骤S3，将所述信号强度与一预设的强度阈值进行比较：
若所述信号强度不高于所述强度阈值，则认为所述真空腔体漏率正常，随后返回所述步骤S1；
若所述信号强度高于所述强度阈值，则认为所述真空腔体漏率异常；
步骤S4，输出告警信号，随后退出。
优选的，该真空腔体漏率监测方法，其中，所述步骤S1中，所述光谱信号侦测器的光谱侦测波长被固定在390nm。
优选的，该真空腔体漏率监测方法，其中，所述半导体制造工艺为刻蚀工序或者薄膜沉积工序。
优选的，该真空腔体漏率监测方法，其中，当所述半导体制造工艺具有一预设的第一作业条件时，所述强度阈值被预设为37500。
优选的，该真空腔体漏率监测方法，其中，预设的所述第一作业条件为：
所述真空腔体内的工作气压为80帕；
所述真空腔体内的工作电压为1100伏；以及
于所述真空腔体内进行反应的工艺气体为四氟化碳。
优选的，该真空腔体漏率监测方法，其中，当所述半导体制造工艺具有一预设的第二作业条件时，所述强度阈值被预设为112500。
优选的，该真空腔体漏率监测方法，其中，预设的所述第二作业条件为：
所述真空腔体内的工作气压为90帕；
所述真空腔体内的工作电压为550伏；以及
于所述真空腔体内进行反应的工艺气体为八氟环丁烷或者氮气或者氩气。
上述技术方案的有益效果是：提供一种真空腔体漏率监测方法，能够实时在线监控真空腔体的漏率状况，确保半导体制造的工艺设备平稳运行。
附图说明
图1是本发明的较佳的实施例中，一种真空腔体漏率监测方法的流程示意图；
图2是本发明的较佳的实施例中，光谱信号侦测器的结构示意图；
图3是本发明的一个较佳的实施例中，于预设的第一作业条件下真空腔体漏率监测的曲线示意图；
图4是本发明的另一个较佳的实施例中，于预设的第二作业条件下真空腔体漏率监测的曲线示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种真空腔体漏率监测方法，该方法适用于真空腔体中，具体地，该真空腔体为包括有等离子反应的半导体制造工艺提供真空环境。所谓等离子反应，也可以认为是辉光反应，则上述半导体制造工艺可以为刻蚀工艺，或者薄膜沉积工艺，或者其他能够发生等离子反应的半导体制造工艺。
则本发明的较佳的实施例中，上述真空腔体漏率监测方法具体包括：
步骤S1，于半导体制造工艺的作业过程中，采用一光谱信号侦测器实时采集得到真空腔体内的CN基团的发射光谱；
步骤S2，根据发射光谱实时获取CN基团的光谱信号的信号强度；
步骤S3，将信号强度与一预设的强度阈值进行比较：
若信号强度不高于强度阈值，则认为真空腔体漏率正常，随后返回步骤S1；
若信号强度高于强度阈值，则认为真空腔体漏率异常；
步骤S4，输出告警信号，随后退出。
本实施例中，当真空腔体内漏率异常时，空气会导入真空腔体内，而空气中含有高浓度的氮气(N2)，会造成一定波长下的CN基团的光谱信号骤然上升，因此通过监测CN基团在一定波长下的光谱信号的信号强度就能实时在线监测真空腔体的漏率。
具体地，本实施例中，于半导体制造工艺的作业过程中(例如刻蚀工艺的作业过程中)，采用一光谱信号侦测器监测真空腔体内的CN基团的光谱信号的信号强度，并且持续判断该信号强度是否高于一预设的强度阈值：
若该信号强度不高于上述强度阈值，则可以认为此时真空腔体的漏率正常，此时返回上述步骤S1继续进行监测；
若该信号强度高于上述强度阈值，则可以认为此时真空腔体的漏率异常，此时需要输出告警信号，以提示作业人员注意，随后退出整个监测过程，直到真空腔体被修复完毕后重新开始执行上述监测方法。
本发明的较佳的实施例中，上述步骤S1中，光谱信号侦测器的光谱侦测波长被固定在390nm。具体地，随着CN基团的浓度变化，390nm光谱的信号强度也会相应发生变化，因此可以用来监控等离子体反应体系中CN基团的浓度。
并且，当真空腔体漏率异常时，空气会被导入到真空腔体内，而空气中含有高浓度的N2气体(大约占空气的78％)会一起进入真空腔体内。大量的N2气体会导致CN基团的光谱信号骤然上升，因此于390nm波长下监测CN基团光谱信号的信号强度变化即可以监测到真空腔体的漏率变化。
本发明的较佳的实施例中，通过制造数据收集(Fabrication data collect，FDC)系统收集作业过程中真空腔体内的CN基团的信号数据，随后在FDC系统内设定信号数据的强度阈值，则可以实时地对真空腔体漏率进行监测，并且及时对漏率异常的情况进行报警提示，达到实时监控真空腔体漏率状况的目的。
上述FDC系统为现有的半导体制造工艺中采用的数据采集和处理系统，在此不再赘述。上述光谱信号侦测器可以作为上述FDC系统的数据采集端，以将真空腔体内的CN基团的光谱信号采集到FDC系统中进行比较。
具体地，现有技术中通常采用发射光谱法来获取光谱信号，将现有的发射光谱法应用在真空腔体的CN基团光谱信号的获取过程中，其具体结构如图2中所示：
图2中，真空腔体1内部包括静电吸附盘11、设置在静电吸附盘11上的硅片12、上电极13以及位于硅片12和上电极13之间的等离子体14。
而光谱信号侦测器2中包括聚焦透镜21以及分光器22，还有位于分光器22上方，用于获取光谱信号并将光谱信号转换为相应的电信号的光电转换器23，用于放大电信号的信号放大器24以及用于收集经过信号放大的电信号的信号收集器25。上述光电转换器23、信号放大器24以及信号收集器25之间的连接关系和结构构成与现有技术中的实现方法相同，在此不再赘述。
则经过上述光谱信号侦测器2的采集之后，光谱信号的电信号被FDC系统处理和比较之后，FDC系统输出当前真空腔体漏率是否异常的结果。
本发明的较佳的实施例中，在具有不同作业条件的半导体制造工艺中，上文中所述的强度阈值的设定各不相同。换言之，上述强度阈值需要根据具体的半导体制造工艺来对应设置。
本发明的一个较佳的实施例中，当上述半导体制造工艺具有一预设的第一作业条件时，上述强度阈值被预设为37500。
具体地，上文中所述的预设的第一作业条件如下表a所示，具体包括：
真空腔体内的工作气压为80帕；
真空腔体内的工作电压为1100伏；以及
于真空腔体内进行反应的工艺气体为四氟化碳(CF4)，该工艺气体的体积流量为400Sccm。
工作气压 工作电压 工艺气体 正常信号强度 强度阈值
80Pa 1100V CF4(400Sccm) 25000 37500
表a
上述具有一预设的第一作业条件的半导体制造工艺，其CN基团的光谱信号的信号强度曲线示意图如图3所示。图3中纵坐标为信号强度，横坐标为监测时间。
本发明的另一个较佳的实施例中，当上述半导体制造工艺具有一预设的第二作业条件时，上述强度阈值被预设为112500。
具体地，上文中所述的预设的第二作业条件如下表b所示，具体包括：
真空腔体内的工作气压为90帕；
真空腔体内的工作电压为550伏；以及
于真空腔体内进行反应的工艺气体为八氟环丁烷(C4F8)或者氮气(N2)或者氩气(Ar)。
于真空腔体内进行反应的工艺气体为八氟环丁烷或者氮气时，其体积流量均为50Sccm。
于真空腔体内进行反应的工艺气体为氩气时，其提及流量为500Sccm。
表b
上述两个作业条件仅为本发明技术方案的两个具体实施里。本发明的其他实施例中，对于需要用到真空腔体，具有不同作业条件且具有等离子反应的半导体制造工艺，应当分别预设不同的强度阈值，以满足不同的半导体制造工艺的真空腔体漏率监测要求。在此不再赘述。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种真空腔体漏率监测方法，适用于真空腔体；其特征在于，所述真空腔体为包括等离子反应的半导体制造工艺提供一真空的反应环境；
所述真空腔体漏率监测方法具体包括：
步骤S1，于所述半导体制造工艺的作业过程中，采用一光谱信号侦测器实时采集得到所述真空腔体内的CN基团的发射光谱；
步骤S2，根据所述发射光谱实时获取所述CN基团的光谱信号的信号强度；
步骤S3，将所述信号强度与一预设的强度阈值进行比较：
若所述信号强度不高于所述强度阈值，则认为所述真空腔体漏率正常，随后返回所述步骤S1；
若所述信号强度高于所述强度阈值，则认为所述真空腔体漏率异常；
步骤S4，输出告警信号，随后退出。
2.如权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述光谱信号侦测器的光谱侦测波长被固定在390nm。
3.如权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述半导体制造工艺为刻蚀工序或者薄膜沉积工序。
4.如权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，当所述半导体制造工艺具有一预设的第一作业条件时，所述强度阈值被预设为37500。
5.如权利要求4所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，预设的所述第一作业条件为：
所述真空腔体内的工作气压为80帕；
所述真空腔体内的工作电压为1100伏；以及
于所述真空腔体内进行反应的工艺气体为四氟化碳。
6.如权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，当所述半导体制造工艺具有一预设的第二作业条件时，所述强度阈值被预设为112500。
7.如权利要求6所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，预设的所述第二作业条件为：
所述真空腔体内的工作气压为90帕；
所述真空腔体内的工作电压为550伏；以及
于所述真空腔体内进行反应的工艺气体为八氟环丁烷或者氮气或者氩气。
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