CN110017955B - 真空腔体漏率监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及真空腔体漏率监测方法，涉及半导体集成电路制造工艺，通过光谱信号侦测器采集半导体制造工艺作业过程中真空腔体内官能基的发射光谱，利用发射光谱信号处理设备得到所述发射光谱的光谱信号强度波形，并通过判断所述光谱信号强度波形在氮气的波长336.5nm附近是否存在五指山状波形段来实现真空腔体漏率监测，该方法能确定无异的判断真空腔体漏率是否异常，且成本较低，不需要半导体制造设备停机就能检测反应腔漏率，不影响产能，因此能持续监控真空腔体漏率。

Description

真空腔体漏率监测方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种真空腔体漏率监测方法。
背景技术
在半导体器件的制造过程中，部分制造工艺需要在真空环境的反应腔体内进行，若真空反应腔体存在泄漏，即有大气进入反应腔体内，则会影响到半导体制造工艺的质量，进而影响半导体器件的良率。
氮气(N2)为大气中含量最高的气体,因此被作为反应腔体漏率检测的目标气体。目前常使用氦气侦测仪检测反应腔体漏率，氦气侦测仪能精确检测出大气的泄露量，但半导体制造设备中真空反应腔体内具体的泄漏量并不重要，而是能否通过检测结果确定一定是由于泄漏造成的异常更加重要。另氦气侦测仪设备的成本较高，且需要半导体制造设备停机才能检测反应腔体漏率，造成产能损失，且其只能在检测时才能侦测反应腔体漏率，半导体制造设备运行时无法侦测反应腔体漏率，因此不能持续监控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空腔体漏率监测方法，能确定无异的判断真空腔体漏率是否异常，且成本较低，不影响产能，实现能持续监控真空腔体漏率。
本发明提供的真空腔体漏率监测方法，包括：S1：提供一光谱信号侦测器，利用所述光谱信号侦测器采集半导体制造工艺作业过程中真空腔体内官能基的发射光谱；S2：提供一发射光谱信号处理设备，接收所述发射光谱，并根据所述发射光谱得到所述发射光谱的光谱信号强度波形，所述光谱信号强度波形的横坐标为发射光谱的波长，纵坐标为发射光谱的强度；S3：判断所述光谱信号强度波形在波长为336.5nm处是否存在五指山状波形段，其中所述五指山状波形段为在波长为336.5nm处包括一个光谱信号强度最强的第一波峰，在所述第一波峰的两侧分别包括一个光谱信号强度较所述第一波峰弱的第二波峰和第三波峰，在所述第二波峰和所述第三波峰远离所述第一波峰的位置分别包括一个光谱信号强度较所述第二波峰和所述第三波峰弱的第四波峰和第五波峰；S4：若存在所述五指山状波形段，则认为真空腔体漏率异常，需对半导体制造设备进行维护；以及S5：若不存在所述五指山状波形段，则认为真空腔体漏率正常，并返回步骤S1。
更进一步的，相较于所述第二波峰、所述第三波峰、所述第四波峰和所述第五波峰，所述第一波峰最靠近336.5nm波长处。
更进一步的，每相邻两个波峰对应的波长相差20nm至25nm之间。
更进一步的，所述第一波峰、所述第二波峰、所述第三波峰、所述第四波峰和所述第五波峰对应的波长均在336.5nm±50nm之间。
更进一步的，所述第一波峰、所述第二波峰、所述第三波峰、所述第四波峰和所述第五波峰对应的波长均在336.5nm±40nm之间。
更进一步的，所述五指山状波形段的五个波峰值越大，则真空腔体泄露越严重。
更进一步的，所述光谱信号侦测器为半导体制造设备内的固有装置。
更进一步的，所述光谱信号侦测器为光学发射光谱仪。
更进一步的，所述真空腔体为刻蚀工艺中的反应腔体。
更进一步的，所述真空腔体为等离子体刻蚀工艺中的反应腔体。
更进一步的，所述光谱信号侦测器为等离子体刻蚀机中的设备。
更进一步的，所述真空腔体为薄膜沉积工艺中的反应腔体。
更进一步的，所述真空腔体漏率监测方法应用到45nm以下技术节点的工艺中。
本发明提供的真空腔体漏率监测方法，通过光谱信号侦测器采集半导体制造工艺作业过程中真空腔体内官能基的发射光谱，利用发射光谱信号处理设备得到所述发射光谱的光谱信号强度波形，并通过判断所述光谱信号强度波形在氮气的波长336.5nm附近是否存在五指山状波形段来实现真空腔体漏率监测，该方法能确定无异的判断真空腔体漏率是否异常，且成本较低，不需要半导体制造设备停机就能检测反应腔漏率，不影响产能，因此能持续监控真空腔体漏率。
附图说明
图1为本发明一实施例的真空腔体漏率监测方法流程图。
图2为本发明一实施例的真空腔体漏率监测装置示意图。
图3为本发明一实施例的发射光谱的光谱信号强度波形示意图。
图4为采用本发明提供的真空腔体漏率监测方法检测真空腔体漏率的结果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明一实施例中，提供一种真空腔体漏率监测方法，可参阅图1，图1为本发明一实施例的真空腔体漏率监测方法流程图。本发明提供的真空腔体漏率监测方法，包括：S1：提供一光谱信号侦测器，利用所述光谱信号侦测器采集半导体制造工艺作业过程中真空腔体内官能基的发射光谱；S2：提供一发射光谱信号处理设备，接收所述发射光谱，并根据所述发射光谱得到所述发射光谱的光谱信号强度波形，所述光谱信号强度波形的横坐标为发射光谱的波长，纵坐标为发射光谱的强度；S3：判断所述光谱信号强度波形在波长为336.5nm处是否存在五指山状波形段，其中所述五指山状波形段为在波长为336.5nm处包括一个光谱信号强度最强的第一波峰，在所述第一波峰的两侧分别包括一个光谱信号强度较所述第一波峰弱的第二波峰和第三波峰，在所述第二波峰和所述第三波峰远离所述第一波峰的位置分别包括一个光谱信号强度较所述第二波峰和所述第三波峰弱的第四波峰和第五波峰；S4：若存在所述五指山状波形段，则认为真空腔体漏率异常，需对半导体制造设备进行维护；S5：若不存在所述五指山状波形段，则认为真空腔体漏率正常，并返回步骤S1。
请结合图2并请参阅图3，图2为本发明一实施例的真空腔体漏率监测装置示意图，图3为本发明一实施例的发射光谱的光谱信号强度波形示意图。如图2所示光谱信号侦测器200侦测真空腔体100内官能基的发射光谱，并将发射光谱传输至发射光谱信号处理设备300，发射光谱信号处理设备300根据所述发射光谱得到所述发射光谱的光谱信号强度波形，并显示在人机界面中。
在半导体制造过程中，很多工艺都会产生杂质或污染物而导致真空腔体内气体的某个波长的光谱信号强度超过预定的阈值，也即某个波长的光谱信号强度超过预定的阈值并不一定是真空腔体泄漏导致的。氮气为大气中含量最多的气体,具有其特定的辉光波长，为336.5nm，本发明通过检测真空腔体内气体的光谱信号强度，如若在336.5nm波长处出现如图3所示的五指山状波形段400，则认为真空腔体泄漏。因氮气的辉光波长为336.5nm，因此一定要检测波长为336.5nm处的光谱信号强度，另一定要出现如图3所示的五指山状波形段400才能判定为真空腔体泄漏，否则可能是由于干扰或反应物杂质导致的光谱信号强度异常。具体的，请再参阅图3，如图3所述，所述五指山状波形段400包括第一波峰410、第二波峰420、第三波峰430、第四波峰440和第和第五波峰450。如图3所述，在本发明一实施例中，第一波峰410最靠近336.5nm波长处。更进一步的，每相邻两个波峰对应的波长相差20nm至25nm之间。另，在本发明一实施例中，第一波峰410、第二波峰420、第三波峰430、第四波峰440和第和第五波峰450对应的波长均在336.5nm±50nm之间。更优的，第一波峰410、第二波峰420、第三波峰430、第四波峰440和第五波峰450对应的波长均在336.5nm±40nm之间。
如上所述，本发明通过光谱信号侦测器采集半导体制造工艺作业过程中真空腔体内官能基的发射光谱，利用发射光谱信号处理设备得到所述发射光谱的光谱信号强度波形，并通过判断所述光谱信号强度波形在氮气的波长336.5nm附近是否存在五指山状波形段来实现真空腔体漏率监测，该方法能确定无异的判断真空腔体漏率是否异常，且成本较低，不需要半导体制造设备停机就能检测反应腔漏率，不影响产能，因此能持续监控真空腔体漏率。
在本发明一具体实施例中，请参阅图4，图4为采用本发明提供的真空腔体漏率监测方法检测真空腔体漏率的结果示意图。采用本发明提供的上述的真空腔体漏率监测方法分别对一真空腔体漏率在无泄漏状态下(STD)、氮气(N2)流量为5sccm、氮气(N2)流量为10sccm、氮气(N2)流量为20sccm、氮气(N2)流量为50sccm和氮气(N2)流量为100sccm的情况下进行监测，得到如图4所述的虚线框500内的在波长336.5nm附近的光谱信号强度波形，如图4所述，在真空腔体漏率在无泄漏状态下(STD)，不存在所述五指山状波形段400，在氮气(N2)流量为5sccm、氮气(N2)流量为10sccm、氮气(N2)流量为20sccm、氮气(N2)流量为50sccm和氮气(N2)流量为100sccm的情况下出现了所述五指山状波形段400，且随着氮气(N2)流量的增加，所述五指山状波形段400的五个波峰逐渐增大。因此本发明能准确监控真空腔体是否存在泄漏，且可以根据所述五指山状波形段400的五个波峰值判断真空腔体漏率，所述五指山状波形段400的五个波峰值越大，则真空腔体泄露越严重。
在本发明一实施例中，所述光谱信号侦测器为光学发射光谱仪。更优的，所述光谱信号侦测器为半导体制造设备内的固有装置。
在本发明一实施例中，该真空腔体可为半导体制造过程中应用到的任何的真空腔体。更优的，所述真空腔体为刻蚀工艺中的反应腔体，更具体的，所述真空腔体为等离子体刻蚀工艺中的反应腔体，所述光谱信号侦测器为等离子体刻蚀机中的设备。或者所述真空腔体为薄膜沉积工艺中的反应腔体。
在本发明一实施例中，上述的真空腔体漏率监测方法应用到45nm以下技术节点的工艺中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种真空腔体漏率监测方法，其特征在于，包括：
S1：提供一光谱信号侦测器，利用所述光谱信号侦测器采集半导体制造工艺作业过程中真空腔体内官能基的发射光谱；
S2：提供一发射光谱信号处理设备，接收所述发射光谱，并根据所述发射光谱得到所述发射光谱的光谱信号强度波形，所述光谱信号强度波形的横坐标为发射光谱的波长，纵坐标为发射光谱的强度；
S3：判断所述光谱信号强度波形在波长为336.5nm处是否存在五指山状波形段，其中所述五指山状波形段为在波长为336.5nm处包括一个光谱信号强度最强的第一波峰，在所述第一波峰的两侧分别包括一个光谱信号强度较所述第一波峰弱的第二波峰和第三波峰，在所述第二波峰和所述第三波峰远离所述第一波峰的位置分别包括一个光谱信号强度较所述第二波峰和所述第三波峰弱的第四波峰和第五波峰，其中相较于所述第二波峰、所述第三波峰、所述第四波峰和所述第五波峰，所述第一波峰最靠近336.5nm波长处；
S4：若存在所述五指山状波形段，则认为真空腔体漏率异常，需对半导体制造设备进行维护；以及
S5：若不存在所述五指山状波形段，则认为真空腔体漏率正常，并返回步骤S1。
2.根据权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，每相邻两个波峰对应的波长相差20nm至25nm之间。
3.根据权利要求1或2任一项所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述第一波峰、所述第二波峰、所述第三波峰、所述第四波峰和所述第五波峰对应的波长均在336.5nm±50nm之间。
4.根据权利要求3所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述第一波峰、所述第二波峰、所述第三波峰、所述第四波峰和所述第五波峰对应的波长均在336.5nm±40nm之间。
5.根据权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述五指山状波形段的五个波峰值越大，则真空腔体泄露越严重。
6.根据权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述光谱信号侦测器为半导体制造设备内的固有装置。
7.根据权利要求1或6任一项所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述光谱信号侦测器为光学发射光谱仪。
8.根据权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述真空腔体为刻蚀工艺中的反应腔体。
9.根据权利要求8所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述真空腔体为等离子体刻蚀工艺中的反应腔体。
10.根据权利要求9所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述光谱信号侦测器为等离子体刻蚀机中的设备。
11.根据权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述真空腔体为薄膜沉积工艺中的反应腔体。
12.根据权利要求1所述的真空腔体漏率监测方法，其特征在于，所述真空腔体漏率监测方法应用到45nm以下技术节点的工艺中。
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