CN112629769A - 泄漏测量系统、半导体制造系统和泄漏测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够更简易地测量半导体制造装置的泄漏的泄漏测量系统、半导体制造系统和泄漏测量方法。本发明的一个方式的泄漏测量系统是测量半导体制造装置的泄漏的泄漏测量系统，其包括：与上述半导体制造装置接触或连接的振动传感器；基于上述振动传感器检测的振动数据来生成振动波形图像的图像生成部；和基于上述图像生成部生成的上述振动波形图像对上述半导体制造装置的泄漏进行分析的分析部。

Description

泄漏测量系统、半导体制造系统和泄漏测量方法
技术领域
本发明涉及泄漏测量系统、半导体制造系统和泄漏测量方法。
背景技术
作为确认半导体制造装置的泄漏(leak)的泄漏测试方法，已知有氦检漏试验法(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－164462号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种能够更简易地测量半导体制造装置的泄漏的技术。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方式的泄漏测量系统是测量半导体制造装置的泄漏的泄漏测量系统，其包括：与上述半导体制造装置接触或连接的振动传感器；基于上述振动传感器检测的振动数据来生成振动波形图像的图像生成部；和基于上述图像生成部生成的上述振动波形图像对上述半导体制造装置的泄漏进行分析的分析部。
发明效果
依照本发明，能够更简易地测量半导体制造装置的泄漏。
附图说明
图1是表示一个实施方式的半导体制造系统的一例的图。
图2是表示振动波形图像的一例的图。
图3是表示差分图像的一例的图。
图4是表示一个实施方式的半导体制造系统的另一例的图。
图5是表示一个实施方式的泄漏测量方法的流程图。
图6是表示图像分析处理的一例的流程图。
附图标记说明
1 半导体制造系统
10 半导体制造装置
20 泄漏测量系统
21 振动传感器
22 图像生成部
23 分析部
24 图像处理部
25 计算部
26 判断部
27 存储部
28 显示部。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的非限定的例示的实施方式进行说明。在所附的全部附图中，对于相同或相应的结构，标注相同或相应的附图标记并省略重复的说明。
[半导体制造系统]
图1是表示一个实施方式的半导体制造系统的一例的图。如图1所示，半导体制造系统1具有：半导体制造装置10和测量半导体制造装置10的泄漏的泄漏测量系统20。
半导体制造装置10是对半导体晶片、FPD用基片等基片进行成膜处理、蚀刻处理等规定的处理的装置。半导体制造装置10可以为逐片处理基片的单片式的装置，也可以是一次性处理多个基片的批处理式的装置。半导体制造装置10具有：处理气体供给部11、非活性气体供给部12、气体供给管13、处理容器14、气体排出管15、排气部16等。此外，半导体制造装置10也可以具有未图示的加热机构、冷却机构等。
处理气体供给部11经由气体供给管13与处理容器14连接，经由气体供给管13对处理容器14内供给处理气体。处理气体供给部11例如在对收纳于处理容器14内的基片进行规定的处理时经由气体供给管13对处理容器14内供给处理气体。处理气体能够根据规定的处理来选择。例如在规定的处理是形成硅氧化膜的处理的情况下，作为处理气体能够使用例如二氯硅烷(DCS)气体等含硅气体和臭氧(O3)气体等氧化气体。
非活性气体供给部12经由气体供给管13与处理容器14连接，经由气体供给管13对处理容器14内供给非活性气体。非活性气体供给部12例如在进行将残留于处理容器14内的处理气体置换以将其除去的吹扫处理时经由气体供给管13对处理容器14内供给非活性气体。另外，非活性气体供给部12在利用泄漏测量系统20判断半导体制造装置10的各部分(例如气体供给管13、处理容器14、气体排出管15)是否存在泄漏时经由气体供给管13对处理容器14内供给非活性气体。非活性气体例如可以为氮(N2)气、氩(Ar)气。
气体供给管13将处理气体供给部11和非活性气体供给部12与处理容器14连接。气体供给管13的一端例如利用接头与处理气体供给部11和非活性气体供给部12的气体配管连接。气体供给管13的另一端例如通过接头与用于将处理气体和非活性气体供给到处理容器14内的气体喷嘴(喷射器)连接。在气体供给管13用接头设置有阀、流量控制器(例如，质量流量控制器)、压力控制器(例如，调压阀)等。接头可以为例如垫圈接头。
处理容器14是能够对内部进行减压的容器。处理容器14在内部收纳一个或多个基片。在处理容器14内，通过供给来自处理气体供给部11的处理气体，对基片进行规定的处理。
气体排出管15将处理容器14和排气部16连接。气体排出管15的一端例如通过接头与处理容器14的排气口连接。气体排出管15的另一端例如通过接头与排气部16连接。在气体排出管15用接头等设置有阀(例如，蝶形阀)。
排气部16经由气体排出管15与处理容器14连接，并经由气体排出管15对处理容器14内进行排气来将处理容器14内减压。排气部16例如包含真空泵。
泄漏测量系统20测量半导体制造装置10的泄漏。泄漏测量系统20具有：振动传感器21、图像生成部22、分析部23、存储部27、显示部28。图像生成部22、分析部23、存储部27和显示部28例如在计算机中实现。
振动传感器21可拆装地安装于气体供给管13的接头(以下也称为“接触”)、或者固定于气体供给管13的接头(以下也称为“连接”)，检测在气体供给管13中流动的气体的振动。振动传感器21的种类没有特别限定，例如能够使用压电式传感器。振动传感器21的测量频率区域可以为例如100kHz～950Hz。可以在振动传感器21安装对检测出的振动(以下称为“振动数据”)进行放大的放大器(未图示)。放大器的增益可以为例如20dB～60dB。
图像生成部22基于振动传感器21检测的振动数据来生成振动波形图像。图像生成部22例如通过高速傅里叶变换(FFT：Fast Fourier Transform)对振动数据进行分析来生成振动波形图像。此外，在振动数据为模拟值的情况下，计测部(未图示)将振动数据离散化加工为数字数据后，图像生成部22基于被加工为数字数据的振动数据生成振动波形图像。
图2是表示振动波形图像的一例的图，是基于在对气体供给管13供给非活性气体将气体供给管13内加压了的状态下振动传感器21检测出的振动数据而生成的振动波形图像的一例。
图2的(a)是表示基于在没有泄漏的状态下振动传感器21检测的振动数据而生成的振动波形图像的一例的图。图2的(a)中，作为振动波形图像，表示对通过手拧将气体供给管13的接头拧入后拧紧60度的状态下检测出的振动数据进行FFT分析而得的振动波形图像。不过，基于在没有泄漏的状态下振动传感器21检测的振动数据而生成的振动波形图像，也可以为例如基于在不对气体供给管13供给非活性气体的状态下振动传感器21检测出的振动数据而生成的图像。
图2的(b)是表示基于要测量泄漏的状态下振动传感器21检测的振动数据而生成的振动波形图像的一例的图。图2的(b)中，作为振动波形图像，示出对通过手拧将气体供给管13的接头拧入后拧紧10度的状态下检测出的振动数据进行FFT分析而得的振动波形图像。其中，图2的(a)和图2的(b)中，横轴表示频率(Frequency)[kHz]，纵轴表示功率谱密度(PSD：Power Spectral Density)。
分析部23基于图像生成部22生成的振动波形图像对气体供给管13的泄漏进行分析。分析部23具有：图像处理部24、计算部25、判断部26。
图像处理部24生成由图像生成部22生成的两个振动波形图像的差分图像。两个振动波形图像的一者，例如是基于在没有泄漏的状态下振动传感器21检测出的振动数据而生成的图像。两个振动波形图像的另一者，例如是基于在要测量泄漏的状态下振动传感器21检测出的振动数据而生成的图像。图像处理部24例如从存储部27获取两个振动波形图像的一者，并且从图像生成部22获取两个振动波形图像的另一者，基于所获得的两个振动波形图像来生成差分图像。
图3是表示差分图像的一例的图。如图3所示，差分图像中两个振动波形图像的一致的区域用黑色表示，不一致的区域用白色表示。
另外，在振动波形图像为彩色图像的情况下，图像处理部24通过灰度化处理将彩色图像转换为灰度图像，通过二值化处理将灰度图像转换为二值图像之后，基于二值图像来生成差分图像。此外，在振动波形图像为灰度图像的情况下，图像处理部24通过二值化处理将灰度转换为二值图像之后，基于二值图像来生成差分图像。
计算部25基于图像处理部24生成的差分图像来计算差分比例。计算部25例如计算图像处理部24生成的差分图像的白色区域占总区域(图3的区域A)的比例作为差分比例。不过，计算部25也可以例如提取图像处理部24生成的差分图像的一部分区域(图3的区域B)计算该一部分区域B所含的白色区域占该一部分区域B的比例作为差分比例。
判断部26基于计算部25计算的差分比例来判断气体供给管13是否存在泄漏。判断部26例如通过将计算部25计算的差分比例与预先决定的阈值进行比较来判断是否存在泄漏。具体而言，判断部26，在计算部25计算的差分比例为阈值以下的情况下判断为“无泄漏”，在计算部25计算出的差分比例大于阈值的情况下判断为“有泄漏”。阈值例如可以为通过预先实验决定的值。
存储部27存储振动传感器21检测的振动数据、图像生成部22生成的振动波形图像、分析部23分析的泄漏的分析结果等。
显示部28显示振动传感器21检测的振动数据、图像生成部22生成的振动波形图像、分析部23分析的泄漏的分析结果等。显示部28可以显示振动数据、振动波形图像和泄漏的分析结果的全部，也可以只显示一部分。
另外，在图1的例子中，表示了振动传感器21与气体供给管13的接头接触或连接的情况，但振动传感器21接触或连接的位置并不限定于此。例如，也可以如图4所示，振动传感器21与气体排出管15接触或连接。但是，出于提高是否存在泄漏的判断精度的观点，振动传感器21优选与半导体制造装置10的要判断是否存在泄漏(leak)的位置或其附近接触或连接。
[泄漏测量方法]
对一个实施方式的泄漏测量方法进行说明。一个实施方式的泄漏测量方法，是在新导入半导体制造装置10的情况下或者在半导体制造装置10的维修保养后，测量气体供给管13、处理容器14、气体排出管15等的泄漏的方法。一个实施方式的泄漏测量方法，例如在使振动传感器21与半导体制造装置10的要测量泄漏的位置或其附近接触或连接的状态、且从非活性气体供给部12对气体供给管13供给非活性气体而将气体供给管13内加压了的状态下进行。从非活性气体供给部12向气体供给管13的非活性气体的供给，可以由操作者手动进行，也可以泄漏测量系统20控制处理气体供给部11自动地进行。
下面，参照图5，以测量半导体制造装置10中的气体供给管13的泄漏的情况为例进行说明。图5是表示一个实施方式的泄漏测量方法的流程图。
首先，在振动传感器21接触或连接到气体供给管13的状态下，由操作者进行执行泄漏测量的操作时，泄漏测量系统20控制非活性气体供给部12从非活性气体供给部12对气体供给管13供给非活性气体。由此，气体供给管13内被加压。接着，执行以下的步骤S1～S5。
在步骤S1中，振动传感器21检测在气体供给管13中流动的气体的振动。振动传感器21检测出的气体的振动作为振动数据被存储在存储部27中。
在步骤S2中，图像生成部22基于步骤S1中检测出的振动数据来生成振动波形图像。图像生成部22生成的振动波形图像被存储在存储部27中。
在步骤S3中，图像处理部24和计算部25使用步骤S2中生成的振动波形图像进行图像分析处理。图像分析处理的分析结果被存储在存储部27中。对图像分析处理在后文说明。
在步骤S4中，判断部26基于通过步骤S3的图像分析处理得到的分析结果来判断气体供给管13是否存在泄漏。在一个实施方式中，判断部26基于计算部25计算出的差分比例来判断气体供给管13是否存在泄漏。判断部26例如通过将计算部25计算出的差分比例与预先决定的阈值进行比较来判断是否存在泄漏。
在步骤S5中，显示部28显示步骤S4中判断部26判断出的判断结果即关于气体供给管13是否存在泄漏的信息。此外，显示部28除了显示关于是否存在泄漏的信息以外，还可以显示步骤S1中存储于存储部27中的振动数据、步骤S2中存储于存储部27中的振动波形图像和步骤S3中存储于存储部27中的分析结果的至少任一者。
[图像分析处理]
对一个实施方式的泄漏测量方法中执行的图像分析处理的一例进行说明。图6是表示图像分析处理的一例的流程图。
在步骤S31中，图像处理部24对于步骤S2中生成的振动波形图像，通过灰度化处理将彩色图像转换为灰度图像，通过二值化处理将灰度图像转换为二值图像。但是，在振动波形图像为灰度图像的情况下，只要进行二值化处理即可，能够省略灰度化处理。此外，在振动波形图像为二值图像的情况下，能够省略步骤S31(灰度化处理和二值化处理)。
在步骤S32中，图像处理部24基于在执行泄漏测量方法之前存储于存储部27中的二值化后的振动波形图像(二值图像)和步骤S31中二值化后的振动波形图像(二值图像)来生成差分图像。在执行泄漏测量方法之前存储于存储部27中的二值图像，是作为比较对象的参考图像，例如可以为基于在没有泄漏状态下振动传感器21检测出的振动数据而生成的振动波形图像。图像处理部24生成的差分图像被存储在存储部27中。
在步骤S33中，计算部25基于步骤S32中图像处理部24生成的差分图像来计算差分比例。计算部25计算出的差分比例被存储在存储部27中。
[实施例]
说明通过一个实施方式的泄漏测量方法进行了气体供给管13是否存在泄漏的判断的实施例。在实施例中，进行了在使气体供给管13中的作为气体配管的连接部的垫圈接头的拧紧量变化时是否存在泄漏的判断。具体而言，在通过手拧将垫圈接头拧入之后，对于拧紧规定的角度(10度、20度、30度、40度、50度)的情况，分别通过上述的泄漏测量方法进行了泄漏测量。此外，在实施例中，在使振动传感器21与垫圈接头接触的状态下检测出气体供给管13内的气体的振动。另外，基于在对气体供给管13供给N2气体将气体供给管13内加压了的状态下振动传感器21检测出的振动数据而生成的振动波形图像计算差分比例。
另外，为了比较，在通过手拧将垫圈接头拧入之后，对于拧紧规定的角度(10度、20度、30度、40度、50度)的情况，分别通过氦检漏试验法测量了泄漏率(leak rate)。
在以下的表1中，示出通过一个实施方式的泄漏测量方法计算出的差分比例[％]和通过氦检漏试验法计算出的泄漏率[Pa·m3/sec]。
表1
Figure BDA0002705768020000081
※“-”表示在He泄漏检测仪的检测极限以下。
如表1所示，通过使垫圈接头的拧紧角度为40度以上，与30度以下的情况相比，通过一个实施方式的泄漏测量方法计算的差分比例大幅降低。而且，通过使垫圈接头的拧紧角度为40度以上，氦检漏检测仪的泄漏率成为检测极限以下，即，没有发生泄漏。根据这些结果，可以说在一个实施方式的泄漏测量方法中，通过使差分比例的阈值例如为20％，能够以与氦检漏试验法同等程度的精度进行气体供给管13的是否存在泄漏的判断。
如以上所说明的那样，在一个实施方式中，基于与半导体制造装置10接触或连接的振动传感器21检测的振动数据来生成振动波形图像，基于振动波形图像来分析半导体制造装置10的泄漏。由于振动传感器很小，所以能够构建出与使用例如氦检漏试验法的检测器(氦检漏检测仪)相比体积小很多的泄漏测量系统。即，能够更简易地测量半导体制造装置10的泄漏。例如，能够做成可手持地进行泄漏测量的大小，能够提高便利性。
另外，在一个实施方式中，在供给非活性气体而加压了状态下振动传感器21检测气体供给管13内的气体的振动。由此，不需要对气体供给管13内进行减压(抽真空)，所以能够缩短泄漏测量所需的时间。与之相对，在氦检漏试验法等减压泄漏测量法中，抽真空和准备检测器所需的时间较长，因此泄漏测量所需的时间变长。
另外，在一个实施方式中，用基于两个振动波形图像生成的差分图像来进行是否存在泄漏的判断，因此即使在振动波形图像中包含噪声的情况下，也能够在生成差分图像时除去噪声。这是因为，不论是否存在泄漏，噪声都会出现在相同的频带。这样一来，通过用基于两个振动波形图像生成的差分图像来进行是否存在泄漏的判断，不进行复杂的统计处理方法或滤波处理就能够除去噪声，因此能够减少得到是否存在泄漏的判断结果为止的计算工时。
另外，在一个实施方式中，在显示部28显示是否存在泄漏的判断结果，因此操作者通过确认显示部28就能够容易地意识到是否存在泄漏。例如，操作者通过确认显示部28而意识到存在泄漏，进行气体供给管13的接头的进一步拧紧等。
本发明公开的实施方式在所有方面均是例示，而不应认为是限定性的。上述实施方式在不脱离权利要求书及其主旨的情况下可以以各种方式进行省略、替换、改变。

Claims (12)

1.一种测量半导体制造装置的泄漏的泄漏测量系统，其特征在于，包括：
与所述半导体制造装置接触或连接的振动传感器；
基于所述振动传感器检测的振动数据来生成振动波形图像的图像生成部；和
基于所述图像生成部生成的所述振动波形图像对所述半导体制造装置的泄漏进行分析的分析部。
2.如权利要求1所述的泄漏测量系统，其特征在于：
所述分析部具有：
图像处理部，其生成由所述图像生成部生成的两个振动波形图像的差分图像；
基于所述图像处理部生成的所述差分图像来计算差分比例的计算部；和
基于所述计算部计算出的所述差分比例来判断所述半导体制造装置是否存在泄漏的判断部。
3.如权利要求2所述的泄漏测量系统，其特征在于：
所述两个振动波形图像的一者，是基于在所述半导体制造装置没有泄漏的状态下所述振动传感器检测的所述振动数据而生成的图像。
4.如权利要求2或3所述的泄漏测量系统，其特征在于：
所述两个振动波形图像的一者，是基于在没有对所述半导体制造装置供给非活性气体的状态下所述振动传感器检测的所述振动数据而生成的。
5.如权利要求2～4中任一项所述的泄漏测量系统，其特征在于：
所述两个振动波形图像的另一者，是基于在要测量所述半导体制造装置的泄漏的状态下所述振动传感器检测的所述振动数据而生成的图像。
6.如权利要求2～5中任一项所述的泄漏测量系统，其特征在于：
所述两个振动波形图像的另一者，是基于在对所述半导体制造装置供给非活性气体将所述半导体制造装置内加压了的状态下所述振动传感器检测的所述振动数据而生成的图像。
7.如权利要求2～6中任一项所述的泄漏测量系统，其特征在于：
所述判断部通过对所述计算部计算出的所述差分比例和预先决定的阈值进行比较，来判断是否存在所述泄漏。
8.如权利要求1～7中任一项所述的泄漏测量系统，其特征在于：
所述图像生成部通过对所述振动数据进行FFT分析来生成所述振动波形图像。
9.如权利要求1～8中任一项所述的泄漏测量系统，其特征在于：
还包括显示所述分析部分析出的所述泄漏的分析结果的显示部。
10.如权利要求1～8中任一项所述的泄漏测量系统，其特征在于：
还包括存储部，其存储所述振动传感器检测出的所述振动数据、所述图像生成部生成的所述振动波形图像和所述分析部分析出的所述泄漏的分析结果。
11.一种半导体制造系统，其特征在于，包括：
半导体制造装置；
与所述半导体制造装置接触或连接的振动传感器；
基于所述振动传感器检测的振动数据来生成振动波形图像的图像生成部；和
基于所述图像生成部生成的所述振动波形图像对所述半导体制造装置的泄漏进行分析的分析部。
12.一种测量半导体制造装置的泄漏的泄漏测量方法，其特征在于，包括：
基于与所述半导体制造装置接触或连接的振动传感器检测的振动数据来生成振动波形图像的步骤；和
基于在所述生成振动波形图像的步骤中生成的所述振动波形图像对所述半导体制造装置的泄漏进行分析的步骤。
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