TWI467174B - 密封件的測試方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種密封件的測試方法，尤其是一種將密封件與半導體元件置於同一反應腔室中進行半導體製程後再量測其特性改變之密封件的測試方法。
在各種半導體製程中，用靜封來維持密封所需的完整性是必須的。所謂密封完整性是藉由幾個情況下維持密封的能力來定義，包括：(a)製程環境中或其鄰近區域的壓力差，或所需的環境隔離度-受控環境，和/或(b)潔淨度。因此，密封件的使用在半導體製程機台中非常重要，其中O型環為最常見的密封件之一，其為半導體製程機台中真空腔體與外界隔絕的重要零件。
O型環，典型地是一環形或甜甜圈形狀組件，通常是用彈性體、氟碳化合物或其它熱塑性材料和金屬塑成，應用在半導體製程中所有需要密封的腔體內，如氣體通入口、腔體與上蓋以及反應腔室與靜電夾盤之間等處。
然而，在半導體製程中，由於O型環必須時常曝露在製程反應物種下，例如：化學自由基、離子、中性粒子或這些物種之組合物、高能量和/或高密度光子和/或熱能。長期下來，O型環將逐漸劣化且過早失效。此種O型環劣化過程普遍使O型環材料經歷其化學鍵結變化，這些變化會造成一個或更多失效機構。其中，O型環失效的表現包
括：微粒化、O型環材料之腐蝕以及O型環聚合物組件破裂，皆會導致喪失半導體製程機台的密封完整性。
進一步來說，O型環劣化過程會因材料的加熱而加速，而且O型環的加熱常常是製程環境直接和/或間接加熱的結果。另外，當電漿反應室用電漿處理晶圓時，因電漿所生之高熱及轟擊現象，會使隔絕反應腔室與靜電夾盤內部之O型環老化和破壞。同時，因反應腔室需處於真空的狀態下，這種狀態下所產生的壓力也會壓迫O型環而產生變形且應力集中的情形，若再加上電漿所生之高熱及轟擊現象，O型環便會迅速地老化和毀壞。
承上述，O型環的材料特性會影響真空腔體中的潔淨度。一旦O型環長時間暴露在高溫、或具有電漿環境下，其材料特性將會改變，造成真空度降低。更加嚴重的是，O型環還有可能會受到環境的影響而析出一些粒子，進一步影響腔體的潔淨度，造成半導體元件的特性改變，甚至退化。
由此可知，在半導體產業的生產線上，確切地監視O型環的特性變化是必要的，一旦O型環發生變化卻未被即時察覺，極有可能造成公司巨大的損失。
有鑑於此，本發明提供一種密封件的測試方法，應用於一半導體製程中，其中密封件係用以維持半導體製程之反應腔室的真空度。上述測試方法至少包含下列步驟：首
先，將密封件與至少一半導體元件置入反應腔室內，再於反應腔室內進行半導體製程。接著，在半導體製程執行完畢之後，取出密封件與半導體元件，並測試密封件之一材料特性以輸出一量值。最後，將上述量值與一標準密封件之同一材料特性相互比較，以判斷密封件是否需被更換。
在本發明之一實施例中，其中密封件為一O型環。
在本發明之一實施例中，其中上述測試密封件之材料特性以輸出量值的步驟係經由量測密封件之重量變化來完成。
在本發明之一實施例中，其中上述測試密封件之材料特性以輸出量值的步驟係經由對密封件進行一電性測試來完成。
在本發明之一實施例中，其中上述測試密封件之材料特性以輸出量值的步驟係經由對密封件進行一應力測試來完成。
在本發明之一實施例中，本發明所提供之密封件的測試方法在上述取出密封件與半導體元件的步驟之後，更包含下列步驟：對半導體元件進行一電性測試。
在本發明之一實施例中，其中上述於反應腔室內進行半導體製程的步驟係執行一電漿處理製程。
故而，關於本發明之優點與精神可以藉由以下發明詳述及附圖式解說來得到進一步的瞭解。
有鑑於O型環於半導體製程中為一不可或缺的元件，
且O型環若損壞而未即時替換，很容易造成後續製程中陸陸續續產生不良品，因此本發明進而提供一種測試方法，用以隨時監測此種運用於半導體製程中的密封件，並即時替換以維持半導體製程中反應腔室的真空度。
首先，請同時參考第1圖與第2圖，第1圖顯示根據本發明一較佳實施例之密封件測試方法流程圖，而第2圖顯示根據本發明一較佳實施例之密封件測試架構示意圖。如第2圖所示，反應腔室100係用以在半導體製程中進行半導體元件20的鍍膜或蝕刻等製程，而密封件10基本上就是用來維持反應腔室100的真空度。所以，在起始步驟S100中，先將密封件10與半導體元件20置入反應腔室100內。也就是說，將密封件10與半導體元件20放入同一反應腔室100的承載座100a上，在同一環境下一併進行後續處理。
在較佳實施例中，半導體元件20為一晶圓，而密封件由一彈性、流體不滲透之材料所組成。較佳地，密封件為O型環，且其成分為天然橡膠約佔50~60%、填料(如鐵氟龍或銅)、硫化劑、催化劑及老化抑制劑所組成，但O型環的種類眾多，本發明旨在進行密封件的檢驗與測試，並不需限定使用哪一種密封件。
接著，再於反應腔室100內進行一半導體製程，如步驟S102所述。在較佳實施例中，上述半導體製程為一電漿處理和/或為一高溫處理製程。經過一合適時間的半導體製程執行完畢之後，便可取出密封件10與半導體元件20，如步驟S104所示。至於，合適的時間並不限制一固定數
值，可依製程種類以及半導體元件本身的特性而定。假設說，一般半導體元件的電漿處理製程為1小時，則為要求密封件10的可靠度，而將上述合適時間調整為一般處理時間的兩倍或三倍，亦無不可。
隨後，在步驟S106中進一步測試密封件10之一材料特性以獲得相對應於此材料特性的量值。較佳地，在步驟S106中可以量測密封件10的重量變化，來確認密封件10是否有缺損而產生微粒的狀況。當然，在步驟S106中也可以進行密封件10的電性或應力測試，以確認密封件10是否已達需更換的程度，基本上本發明並不欲受限於上述任一實施例，任何有助於判別密封件可靠度的測試均適用之。
最後，在步驟S108中，將上述量值(例如：重量變化值、電性測試值或應力測試值等)與一標準密封件(例如新品)之同一材料特性(例如：重量、電性或應力值)相互比較。此時，可以設定一個標準值，例如說，當密封件10的重量若與標準密封件相比損失了約30%時，則判定密封件10需被更換。
於此同時，在上述步驟S104之後，更可以進一步對半導體元件20進行電性測試，以確認與密封件10放置於同一反應腔室100的半導體元件20是否能夠正常運作。也就是說，當密封件10開始老化、毀壞而產生微粒時，必然也會使得同一反應腔室100內的半導體元件受到影響，也許有短路或膜層剝落的情形，透過電性測試便可驗證。在較佳實施例中，上述進行電性測試的半導體元件具有複數個，且較佳為20個以上，以得到可信度較佳之數據。
綜上所述，基於在半導體製程中密封件(例如O型環)的特性變化確實有被密切監視，在不增加成本的情形之下，本發明提供了一種密封件的測試方法，有效地將密封件與半導體元件同步進行檢測，除了可以隨時得知密封件當下的狀態，也可經由其特性變化進一步預估可能需要更換的時間，確實能夠為半導體製程降低一定之風險。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100‧‧‧反應腔室
100a‧‧‧承載座
10‧‧‧密封件
20‧‧‧半導體元件
S100~S108‧‧‧密封件的測試步驟
第1圖顯示根據本發明一較佳實施例之密封件測試方法流程圖；以及第2圖顯示根據本發明一較佳實施例之密封件測試架構示意圖。
100‧‧‧反應腔室
100a‧‧‧承載座
10‧‧‧密封件
20‧‧‧半導體元件
Claims (4)
- 一種密封件的測試方法，應用於一半導體製程中，其中該密封件係用以維持該半導體製程之一反應腔室的真空度，該測試方法至少包含下列步驟：將該密封件與至少一半導體元件置入該反應腔室內，其中該密封件為O型環；於該反應腔室內進行該半導體製程；取出該密封件與該半導體元件；對該半導體元件進行一電性測試；測試該密封件之一材料特性以輸出一量值，其中該量值係該密封件之一重量變化；以及比較該量值與一標準密封件之該材料特性。
- 如申請專利範圍第1項所述之測試方法，其中該於該反應腔室內進行該半導體製程的步驟係執行一電漿處理製程。
- 一種密封件的測試方法，應用於一半導體製程中，其中該密封件係用以維持該半導體製程之一反應腔室的真空度，該測試方法至少包含下列步驟：將該密封件與至少一半導體元件置入該反應腔室內，其中該密封件為O型環；於該反應腔室內進行該半導體製程；取出該密封件與該半導體元件；測試該密封件之一材料特性以輸出一量值，其中該量值係該密封件之一重量變化；以及比較該量值與一標準密封件之該材料特性。
- 如申請專利範圍第3項所述之測試方法，其中該於該反應腔室內進行該半導體製程的步驟係執行一電漿處理製程。
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Citations (3)
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| CN101629631A (zh) * | 2008-06-24 | 2010-01-20 | 特瑞堡密封系统美国有限公司 | 密封系统现场寿命测量 |
| TW201036102A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-01 | Taiwan Semiconductor Mfg | Process equipment and O-ring thereof |
| TW201207885A (en) * | 2010-03-31 | 2012-02-16 | Tokyo Electron Ltd | Plasma processing device and plasma processing method |
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2012
- 2012-10-19 TW TW101138541A patent/TWI467174B/zh active
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