利用现场吸气泵系统来处理晶片的方法技术方案

一种晶片处理系统，它包括：处理室，连到处理室用于抽吸惰性和非惰性气体的低压泵，将惰性气体源连到处理室的阀门机构，配置在处理室内的现场吸气泵、此泵在惰性气体流入处理室的过程中抽吸某些非惰性气体，处理机构、用于处理设置在处理室内的晶片。优选地是，现场吸气泵可在几个不同的温度下运行，使得能在这些温度下优选地抽吸不同种类的气体。气体分析器用于自动控制吸气泵的温度，以便控制从处理室中抽吸的气体种类。本发明专利技术的处理晶片的方法包括以下步骤：在处理室内放置晶片并密封处理室、惰性气体流入处理室而利用外部低压泵和配置在室内抽吸非惰性气体的现场吸气泵同时抽吸处理室，并且处理室内的晶片而惰性气体继续流动。该方法优选地还包括以下步骤：监测室内的气体组成并在组成分析的基础上控制吸气剂材料的温度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及超高真空系统，更具体涉及在超高真空系统中使用的现场吸气泵。
技术介绍
有许多需要例如10-7至10-12乇(Torr)超高真空能级的工艺。例如，高真空物理装置、象回旋加速器和直线加速器常常需要10-8-10-12乇量级的真空。还有，在半导体制造工业，半导体处理设备中常常需要大约10-7-10-9乇的超高真空。一般以串联或并联方式采用几个泵以便在室内获得超高真空能级。机械(例如油)泵常用于减小室内压力至接近30-50毫乇。这些常被称作“高压”泵，因为它们仅抽吸相对高压的气体。高或超高真空泵系统、例如分子泵、离子泵、低温泵、涡轮泵等用于降低压力至大约10-7-10-9乇。这些常被称作“低压”泵，因为它们抽取低压气体。对于一个特定室的抽空时间范围从几分钟到几个小时至几天，这取决于如室的大小、泵的容量、从室到泵的传导率及所需要的最终压力这些因素。在某些超高真空应用中，吸气泵已与前述的机械泵、分子泵和低温泵联合使用。吸气泵包括对某些非惰性气体有亲合力的吸气剂材料(金属合金)。例如，取决于吸气剂材料的组成和温度，已经设计出优选抽取某些非惰性气体例如水蒸汽和氢气的吸气泵。例如，意大利米兰S.p.A的SAES吸气剂(Getters)公司提供的吸气泵已经安装在粒子加速器上多年了。吸气泵一般包括装在不锈钢容器内的吸气剂材料。吸气泵可以从环境温度至约450℃下工作，这取决于被抽取气体的种类、吸气剂组成等。对于先有技术SAES吸气泵最优选的吸气剂材料是ST707TM吸气剂材料(它是一种Zr-V-Fe合金)且由意大利米兰S.p.A的SAES吸气剂公司生产。另一种这样的材料是ST 101TM吸气剂合金，也是从S.p.A的SAES吸气剂公司买到的，它是一种Zr-Al合金。这些先有技术的某些吸气泵可被认为是“现场”泵，因为它们被配置在高真空物理装置中。吸气泵也被建议提供给半导体处理设备。例如，几年前在由布雷塞契尔(Briesacher)等人的题为“用于半导体处理设备的非蒸发性吸气泵”(“Non-Evaporable Getter Pumps for SemicondutorProcessing Equipment”)的文章中建议任何使用吸气剂来纯化半导体处理中所用的加工过的气体的应用也可使用非蒸发性吸气泵在现场纯化和选择性抽取杂质。前述的布雷塞契尔的论文公开了在溅射系统中对于使用吸气泵存在两种可能的运行情况。第一种情况是吸气泵加到系统中与系统的常规泵(例如机械泵和低温泵)并联运行。在此情况下，系统的运行没有任何更改，吸气泵只是作为一个辅助泵来降低室内残余气体某些组分的气体分压。第二种情况是室内充氩气到3×10-3至6×10-3乇的压力，停止氩气流入该室并密封该室。吸气泵对氩气起一个所谓“现场”纯化剂的作用。然而，如下所述，泵不是真正在“现场”，因为活性材料没有在处理室的容积内。使用这种吸气泵的实验处理室在Ohmi博士指导下在日本东北大学(TohukuUniversity)电子系使用了若干年。布雷塞契尔论文公开了吸气泵可与溅射系统共同使用，溅射系统是一类半导体处理设备。在一个一般的溅射系统的实施例中，惰性气体(通常是氩气)被抽入室内并产生等离子体。等离子体使氩离子向靶加速运动而使材料移出并沉积在晶片的表面上。吸气泵很适合与溅射系统一起使用，因为仅仅需要的处理气体是不被吸气泵抽取的惰性气体。因此，吸气泵可以从溅射室除去杂质气体而不影响溅射处理所需要的惰性气体的流动。布雷塞契尔的论文是在半导体处理设备中对使用非蒸发性吸气泵的实用性的最初科学分析。因此很少公开有关于本理论的实际应用。此外，在布雷塞契尔的文章使用术语“现场”描述吸气泵的使用情况时，从描述中显而易见吸气泵是在室的外部并且只有当室是密封的且当无氩气流入室时，吸气泵被认为是在“现场”，在吸气泵内的容积可认为与室的容积是相连接的。然而也不是真正在“现场”，因为吸气泵的表面是在一个容积内，此容积通过一个限制性的喉部连接到室容积，限制性喉部很大程度地限制了室和泵之间的传导率。例如，通过泵的一个喉部抽气可以减少25％或更多的传导率，且通过一个具有挡热板(将低温泵的活性部件与操作室的被加热部件屏蔽开)的泵的喉部抽气可以减少60％或更多的传导率。用于制造集成电路的溅射系统有一定的操作特点，此特点通过现场吸气泵以先有技术没谈到过的方式被加强。这样的一个特点是生产溅射设备必须在一些不同压力下和在不同气体组成的情况下运行。这个特点例如在粒子加速器中、如通常保持在高真空状态下的前述普林斯顿(Princeton)大学粒子加速器中是不存在的。这个特点也没有被布雷塞契尔的论文谈论过。更具体而言，工业用的溅射设备的溅射室常常是暴露于三种完全不同的环境。当由于例如日常保养或维修向周围环境大气打开室时，出现第一种环境。在这种条件下，室被大气和污染物所沾污。当室在超高真空条件例如小于10-7乇运行时，如在室的装卸期间和在操作前抽吸到“基底压力”期间存在第二种环境。最后，当在溅射室中氩气压力为几毫乇压力时，在处理过程中出现第三种环境。为了在这些变化的运行环境中循环，一个一般的溅射室连接到一个机械(高压)泵和一个低温(低压)泵上。机械泵减小室内压力至约30-50毫乇而接着低温泵(或其他高真空泵，例如涡轮泵)用于减小室内压力至约10-7-10-9乇。商业上需要尽可能减小这些变化的运行环境之间的“过渡”时间。例如，当从大气压力进入超高真空状态时，对于传统的机械泵和低温泵需要600-700分钟才能达到所需要的真空能级。因此，在每一次日常保养或维修之后，对溅射室可能需要10小时或更多时间才能接受要被处理的晶片。对于溅射设备，在其使用期内这可能导致数千或数百万美元的“停机时间”损失。因为总的“抽空”时间更多地取决于低温泵而不是机械泵，一种解决方法是增加低温泵的尺寸和泵的传导率。“传导率”是指流体(在此实施例中是气体)从一个容积(例如处理室)流向另一个容积(例如泵室)的容易程度。传导率由两个室之间的孔大小和要被抽取的原子、分子和粒子与低温泵内活性表面之间的路径直接性所限制，其中孔的大小一般是低温泵喉部的横断面。遗憾地是，增加低温泵的尺寸和传导率同样也使必须流入处理室以支持溅射处理的氩气量增加。这带来两个不希望的副作用。第一，由于氩气的高价格，工艺费用惊人地增加。第二，大量的氩气被低温泵抽取将很快使此泵饱和，从而需要频繁的再生(被捕集的材料从泵取出)，并因此对系统造成更多的停机时间。结果是，这种增加低温泵尺寸的解决办法在经济上是不可行的。一般希望有一个大容量的低温泵以便使再生循环之间的周期时间尽可能长。然而，大低温泵通常有大的喉部和大的传导率。在先有技术中，在低温泵嘴上面放置一个包括例如一个或多个洞或其它孔的挡板以便将它的传导率减小到可接受的水平。另一种方式，可以使用具有较小传导率的较小的低温泵而不用挡板，或者可以使用其它的限制性机构。然而，由于低温泵较小，所以再生循环间的周期时间也短。此外，用这些解决方法中任一个方法的基底压力都比用不受限制的大低温泵高。这点是不希望的，因为基底压力越低，室就越干净。解决溅射装置的室抽气问题的另一个可能办法是另外提供一个低温泵，其中的一个低温泵有大的传导率以将室抽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种现场吸气泵微型组件，它包括：彼此间隔开的吸气剂元件，使得相邻的吸气剂元件不紧靠在一起，其中每个吸气剂元件具有一个中心定位孔；和通过所述吸气剂元件的孔而配置的以便支承和加热所述吸气剂元件的加热器；以及用于热屏蔽所述 吸气剂材料的挡热板。

【技术特征摘要】
US 1994-10-31 08/3325641.一种现场吸气泵微型组件，它包括彼此间隔开的吸气剂元件，使得相邻的吸气剂元件不紧靠在一起，其中每个吸气剂元件具有一个中心定位孔；和通过所述吸气剂元件的孔而配置的以便支承和加热所述吸气剂元件的加热器；以及用于热屏蔽所述吸气剂材料的挡热板。2.一种如权利要求1所述的现场吸气泵微型组件，其特征在于，每个吸气剂元件大体上是带有一个形成所述中心定位孔的轴向孔的圆盘形。3.一种如权利要求1所述的现场吸气泵微型组件，其特征在于，每个吸气剂元件有一对相对的侧面。4.一种如权利要求3所述的现场吸气泵微型组件，其特征在于，相邻吸气剂元件的相对侧面具有不平行的相对表面。5.一种如权利要求4所述的现场吸气泵微型组件，其特征在于，所述相对表面确定一对平面，它们以约小于5°的夹角相交。6.一种如权利要求4所述的现场吸气泵微型组件，其特征在于，所述吸气剂元件大体上是平面的；相邻的吸气剂元件彼此形成角度。7.一种如权利要求4所述的现场吸气泵微型组件，其特征在于，所述吸气剂元件大体上是平行的；相邻吸气剂元件间的相对表面彼此形成角度。8.一种如权利要求1所述的现场吸气泵微型组件，其特征在于，所述加热器是电阻加热器。9.一种如权利要求1所述的现...

【专利技术属性】
技术研发人员：DH罗列马，GP克鲁格，
申请(专利权)人：萨伊斯纯汽油有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]