TW200809929A - Real time leak detection system of process chamber - Google Patents

Description

200809929 24899pif 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種藉由例如化學氣相沈積 (chemical vapor deposition，CVD)裝置、高密度電漿化學氣 相沈積(high density plasma chemical vapor deposition，HDP ^ CVD)裝置、或蝕刻機(etcher)之使用真空狀態電漿的裝置 • 來即時偵測半導體基片（substrate)製程所產生的處理室 ⑩ （Proeess chamber)滲漏的技術，且特別是有關於一種處理室 的即時滲漏债測系統(real time leak detection system)，其能 夠根據在電漿光譜中監控氮(N2)、氧(〇2)、氬(Ar)等等的光 譜時所產生的訊號測定處理室是否存在滲漏。當處理室所 射出的電漿被監控時，氮(Ν2)、氧(〇2)、以及氬(Ar)的光譜 將產生於經由處理室的滲漏部份注入外部空氣時。 【先前技術】 眾所周知，在半導體基片製程期間將經由使用真空狀 態電漿的設備沈積例如多晶矽(polysmc〇n)、二氧化矽、以 • 及鋁箔層(aluminum layers)的半導體、介電材料、導電材料 • 於基片上，並且蝕刻這些層以形成閘極(gate)、導通孔 (Via)、接觸孔(contact hole)、或互連線(interconnecti〇n line；) ^ 的圖案。 這時候，通常藉由化學氣相沈積(CVD)、物理氣相沈 積(Physical vapor depositi〇n, PVD)、或氧化及氮化處理來 形成這些層。 例如，在化學氣相沈積(CVD)處理期間將分解反應氣 6 200809929 24899pif 體(reactive gas)以沈積材料層於基片上，而在物理氣相沈積 (PVD)處理期間將濺鑛乾材(target)以沈積材料於基片上。 在氧化及氮化處理中，當作氧化層或氮化層的二氧化 矽層或氮化矽層將形成於基片上。在蝕刻處理中，當作光 阻(^刪㈣的圖案化光罩(麵或硬光罩(_顯幻 將猎由微影技術法(phot〇lith〇graphy meth〇d)形成於基片 ==更藉由例如氯氣(Cl2)、溴化氫(騰）、或三氯化硼 (3)的活化範體(activatedgas)來钱刻基片的曝光部份。 ^使用真雜態絲的設備的這纽積處財，當處 理至镑生渗漏而導致此号·错·於P立士 漏的時間。 -備故一很難即時發現發生滲 在沈積處理期間發生滲漏時，此設備 應该在母次_時付停機衫料分 閉所有的閥且測量處理宮的屙 轧…、後關 情況下，檢查操作費時(例如，大約20-30 为在里)且设備的停機導致生產力下降。 ’、、、 因此，雖然在使用高溫高密度+

CVD)設備的製程期間處理室^乳相沈積(HDP 機期間檢查滲漏時可能冷卻“ ^ 但，因為在設備停 而導致對處理室的損害。 至斤以热法檢查到裂缝 【發明内容】 為了解決前述及/或其他 的即時渗漏债測系統，其能夠41^處理室 detection，EPD)來偵測當外部 * : 4、、、砧偵測（end point 工氧被>主入處理室時是否在 7 200809929 24»yypit 電漿光譜中產生氮(N2)、氧(〇2)、氬(八1〇等等的光譜，並且 能夠根據偵測訊號經由氦(He)滲漏镇測器(leak detector)測 定處理室是否發生滲漏，而不必停機設備。 在本發明的一方面提供一種使用真空狀態電漿的裝 置中的處理室的即時滲漏偵測系統，此裝置包括處理室、 電漿氣體(plasma gas)、以及光學視窗(optical window)以便 It由注入處理氣體在液晶顯示器（liqUid crystal display， LCD)玻璃基片或半導體基片的表面上蝕刻或沈積想要的 /專層’此糸統包括·光譜偵測部份（Spectmm detection part)，其在使用電漿的裝置的基片承載、沈積、或蝕刻處 理期間監控處理室的電漿射出，並且偵測氮、氧、以及氬 的光譜是否包含於此電漿射出；滲漏偵測部份（leak detection part)，其分析光譜偵測部份所偵測的光譜訊號以 偵測處理室是否發生滲漏；以及主電腦(main c〇mputer)， 其根據滲漏偵測部份所偵測的滲漏輸出警報訊號。 此外’光譜偵測部份可能是光學模組（〇ptical module)，其收集處理室的電漿光(plasmaUght)且分析所收 集的電漿光。 並且，光學模組可能包括：光學探針， 其監控處理室巾的電漿H學㈣部份(Qptieal eGllecdng part)，其收集光學探針所監控的處理室中的電漿光且將此 電漿光轉㈣電域；以及光學分析部份 part)，其根據絲收集部份所轉換的電漿光訊制電訊號 產生光學圖像(optical image)的波形(wavef〇rm)。 200809929 24899pif 空氣被注卜入份可能在處理室發生裂缝以致外部 分析部份所產生的光學=外部空氣的氮光譜存在於光學 為了讓本發明的之此t的波形時將偵測渗漏。 易懂，下文特舉其較传^及/或其他方面和優點能更明顯 說明如下： 汽％例，亚配合所附圖式，作詳細 【實施方式】 _ 圖更詳細地說明本發明的較佳實施例。 #測系统=-^闰s明的較佳實施例之處理室的即時滲漏 圖2%示在化_^ 生属％虱先瑨的變化， =時在晶 紙有 (:二属:貞;1 部：20、以及主電腦3〇連接化學氣相沈積 晶顯示器(瓜)玻璃基片1或半導體基片的表面上或^ 此薄層。 4 光·測部份10是終點制部份，其監控在化 相沈積(C VD)(或_)裝置的化學氣相沈積(c 列 處理期間通過處理室2的光學視窗4的電漿射出，並」 測氮㈣、氧㈣、氬㈤等等的光譜是否包含於此電裝射 9 200809929 24899pif 出。光譜偵測部份1〇包括杏風 以及光學分析部份13先4針11、光學收集部份12、 f^/^ΪΐΓη11位於光學視窗4與光學收集部份12之 二9子’：土，白!—終點位於越過光學視窗4那-邊的處 ^ 探針11㈣—終·關與光學收集部份12 tifl11包括可監控絲光的光_Ptieal版Γ)。 之Η。去部份12位於光學分析部份13與光學視窗4 二千:部份12被設定為在處理室2中經由光學探 3 ’後將此電漿光轉換成電訊號。電漿光 5'、^月1%5於光學收集部份12的光學濾波器(01^1 1二)=色儀(m咖ehr_tc>r)、或電荷轉合元件 coupled device，CCD)予以收集。 這時候’電荷輕合元件(CCD)可能在200•聰夺米 ㈣的波段(waveband)中具有〇 M〇奈米㈣的解析度。 ,光學分析部份13電性連接光學收集部们2，以便由 光學收集部份I2減已轉換成電峨的電漿光而產生 學圖像。此光學®像將成為可被參關測部份2 Q及主腦 30讀取的二進位資料。當然，可能藉由移動平均法(靖 average method)以圖像執跡(image trace)來產生此二 資料。 —、伹 亦即，如圖3所示藉由在預定區間微細地分割 ，積處理的處理時間且將資料對應於所分割的時間來執行 滲漏偵測部份2 〇是由氦(He)滲漏個器所構成的，其 10 200809929 246yypir 分析光學純部份13所分析的光譜訊號且偵測處理室2 是否發生滲漏。當外部空氣被注入處理室2且所注入 部空氣的氮⑽)光譜存在於光學分析部份⑽枝生的 圖像的波形時將偵測出滲漏。 予 , £電腦30，出警報訊號使得操作者可藉由參漏偵測 部伤2(M貞測到麥漏來即時確認發生滲漏以停機化學氣相 ' 沈積(CVD)(或钱刻）裝置。主電腦30經由電雙連接光譜# ⑩ 測部份10及滲漏偵測部份20。 曰、 在此，警報訊號可能包括可聽見的聲音或可看見的产 光閃爍。 1 以下將參考圖1至3說明根據本發明的較佳實施例之 即時滲漏偵測系統的操作。 首先，當注入處理氣體於化學氣相沈積(CVD)(或钱刻) 裝置100的處理室2接著施加射頻(radio frequency，即） 功率時，將藉由處理射頻(RF)產生裝置（未繪示)所產生的 射頻(RF)在電漿中活化已注入處理室2的處理氣體以沈積 馨薄層於基片1上。 ' 在薄層沈積處理期間，當處理室2發生滲漏導致外部 空氣被注入其中時’連接處理室2且監控經由處理室2的 • 光學視窗4的電漿射出之光譜偵測部份1〇將偵測氨(N2)、 氧(〇2)、氬(Ar)等等的光譜是否包含於所監控的電漿射出。 尤其，本發明是在化學氣相沈積(CVD)(或蝕刻）處理 期間處理室2中沒有氮(N2)的條件下予以實施。因此，當‘ 包括大約78%氮(N2)、大約20%氧(eh)、以及大約1%氬(Ar) 11 200809929 的外部空氣被注入處理室2時，光譜偵測部份1〇 部空氣中的氮(N2)、氧(〇2)、以及氬(Ar)的光譜是否勺=夕、 電漿射出，然後傳送此偵測結果給滲漏偵測部3於 尤其，當作光學模組的光譜偵測部份1〇 ^ 針11、光學收集部份丨2、以及光學分析部份13枯九子採 光學探針11在處理室2中探測電漿光， ，部份12則收集在處理室2中光學探針U所探測2 二 # 且將此電漿光轉換成電訊號以傳送給光學分析部水光 這時候，光學分析部们3由光學收集部^12刀° 轉換成電訊號的電漿光以及其中所包含的氮^ 以及氬⑽的光譜訊號，以便藉由這些訊號產生平光(風2圖 像:此光學圖像被轉換成要傳送給構成氦㈣渗漏偵= 的滲漏债測部份20的二進位資料(或圖像執跡）。’、、°° :然後滲漏债測部份2〇分析光學分析部份η所分析 的光邊虎以偵測處理室發生滲漏的情形。 _ 士亦即如圖3所示，雖然當化學氣相沈積(CVD)(或蝕 刻！Γ置」00執行晶圓承載或沈積步驟時氮㈣不應該出現 -在&理室2 但是料部线被注人處理室2，則將如圖2 及3所示偵測出氮(N2)的光譜訊號。 测产測部份20可根據氮⑽光譜訊號即時偵 /、处 疋否發生滲漏，而不必停機化學氣相 (CVD)(或钱刻)裝置⑽。 钱化子W目&積 、、'二^當滲漏偵測部份2〇偵測到發生滲漏時，將傳 达偵測喊給主電腦，因此，主電腦30產生警報訊 12 200809929 使操作者得以確認處理室2發生滲漏。結果，能夠預防因 過度操作化學氣相沈積(CVD)(或蝕刻）裝置而損害處理— 2。 …至 雖然已經揭露本發明的較佳實施例，然其並非用以限 定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神的 情況下，當可作些許之更動’因此本發明的權利保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 • 因此，當處理室發生滲漏時，可減少其偵測時間以蜗 進生產力。此外，可快速地檢查高溫高密度電装化學氣= 沈積(HDP CVD)處理所使用的處理室的裂缝以預防對1理 室的損害及此損害所造成的意外。 & 【圖式簡單說明】 圖1是根據本發明的較佳實施例之處理室的即時渗、 偵測系統的示意圖。 一、 圖2繪示在化學氣相沈積處理期間發生滲漏時备 光譜 的變化。 _ 圖3繪示當執行化學氣相沈積處理時在晶圓弄却 μ 取步驟 及沈積步驟期間發生滲漏的情形。 【主要元件符號說明】 — 1基片 2處理室 3電漿氣體 4 光學視窗 10 光譜偵測部份 13 200809929 11 光學探針 .12 光學收集部份 13 光學分析部份 20 滲漏偵測部份 30 主電腦 ^ 100 化學氣相沈積(CVD)(或蝕刻）裝置

14

Claims (1)

1. 200809929 十、申請專利範圍： 室的即時滲 、以及光學 破璃基片或 所述系統包 1-種使用真空狀態電漿的裝 漏侧統，所述裝置包括處理室、2處; 半導處理氣體在液晶顯示器 括、的表面上_或沈積想要的薄層，

   十曰偵測部份’其在所述使用電漿 亚且咖 6 偵測縣，其分析所述光譜偵測部份所偵測的光 ㈣遽以偵測所述處理室是否發生滲漏；以及、 主電腦，其根據所轉漏_部份所制的渗漏輸出 t報訊號。 壯m2.如中晴專利範11第1項所述之使用真空狀態電漿的 裝置中的處理f的即時滲漏制系統，其巾所述電漿光射 出通過所述光學視窗而被導入所述光譜偵測部份，以便偵 測所述處理室中的參漏。 3·如申請專利範圍第2項所述之使用真空狀態電漿的 裝置中的處理室的即時滲漏偵測系統，其中所述光譜偵測 °H；7疋光學模組’其收集所述處理室的戶斤述電漿射出且分 析所收集的所述電漿射出。 4·如申請專利範圍第3項所述之使用真空狀態電漿的 裝置中的處理室的即時滲漏偵測I統，其中所述光學模組 包括： ^ 15 200809929 24899pif ϋ =餘#十，其忘1控所述處理室中的電漿光； 理室中:收求:"卩^，其收集所述光學探針所監控的所述處 战所述電漿光且將所述電漿光轉換成電訊號；以及 诚+將孥分析部份，其根據所述光學收集部份所轉換的所 心包水光訊號的所述電訊號產生光學圖像的波形。 梦署1如申請相第1項所述之使用真空狀態電漿的 部ΞΙί處理室的即時滲漏偵測系統，其中所述參漏_ ，外部线觀人舰處理室輯从叫述外部j 你、氮光譜存在於所述光學分析部份所產生的所 I 象的所逑波形時將偵測滲漏。 予圖 16