專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及超高真空系統(tǒng)，更具體涉及在超高真空系統(tǒng)中使用的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵。
背景技術(shù)：
有許多需要例如10-7至10-12乇(Torr)超高真空能級(jí)的工藝。例如，高真空物理裝置、象回旋加速器和直線加速器常常需要10-8-10-12乇量級(jí)的真空。還有，在半導(dǎo)體制造工業(yè)，半導(dǎo)體處理設(shè)備中常常需要大約10-7-10-9乇的超高真空。
一般以串聯(lián)或并聯(lián)方式采用幾個(gè)泵以便在室內(nèi)獲得超高真空能級(jí)。機(jī)械(例如油)泵常用于減小室內(nèi)壓力至接近30-50毫乇。這些常被稱作“高壓”泵，因?yàn)樗鼈儍H抽吸相對(duì)高壓的氣體。高或超高真空泵系統(tǒng)、例如分子泵、離子泵、低溫泵、渦輪泵等用于降低壓力至大約10-7-10-9乇。這些常被稱作“低壓”泵，因?yàn)樗鼈兂槿〉蛪簹怏w。對(duì)于一個(gè)特定室的抽空時(shí)間范圍從幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)至幾天，這取決于如室的大小、泵的容量、從室到泵的傳導(dǎo)率及所需要的最終壓力這些因素。
在某些超高真空應(yīng)用中，吸氣泵已與前述的機(jī)械泵、分子泵和低溫泵聯(lián)合使用。吸氣泵包括對(duì)某些非惰性氣體有親合力的吸氣劑材料(金屬合金)。例如，取決于吸氣劑材料的組成和溫度，已經(jīng)設(shè)計(jì)出優(yōu)選抽取某些非惰性氣體例如水蒸汽和氫氣的吸氣泵。
例如，意大利米蘭S.p.A的SAES吸氣劑(Getters)公司提供的吸氣泵已經(jīng)安裝在粒子加速器上多年了。吸氣泵一般包括裝在不銹鋼容器內(nèi)的吸氣劑材料。吸氣泵可以從環(huán)境溫度至約450℃下工作，這取決于被抽取氣體的種類、吸氣劑組成等。對(duì)于先有技術(shù)SAES吸氣泵最優(yōu)選的吸氣劑材料是ST707TM吸氣劑材料(它是一種Zr-V-Fe合金)且由意大利米蘭S.p.A的SAES吸氣劑公司生產(chǎn)。另一種這樣的材料是ST101TM吸氣劑合金，也是從S.p.A的SAES吸氣劑公司買到的，它是一種Zr-Al合金。這些先有技術(shù)的某些吸氣泵可被認(rèn)為是“現(xiàn)場(chǎng)”泵，因?yàn)樗鼈儽慌渲迷诟哒婵瘴锢硌b置中。
吸氣泵也被建議提供給半導(dǎo)體處理設(shè)備。例如，幾年前在由布雷塞契爾(Briesacher)等人的題為“用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的非蒸發(fā)性吸氣泵”(“Non-Evaporable Getter Pumps for Semicondutor ProcessingEquipment”)的文章中建議任何使用吸氣劑來純化半導(dǎo)體處理中所用的加工過的氣體的應(yīng)用也可使用非蒸發(fā)性吸氣泵在現(xiàn)場(chǎng)純化和選擇性抽取雜質(zhì)。
前述的布雷塞契爾的論文公開了在濺射系統(tǒng)中對(duì)于使用吸氣泵存在兩種可能的運(yùn)行情況。第一種情況是吸氣泵加到系統(tǒng)中與系統(tǒng)的常規(guī)泵(例如機(jī)械泵和低溫泵)并聯(lián)運(yùn)行。在此情況下，系統(tǒng)的運(yùn)行沒有任何更改，吸氣泵只是作為一個(gè)輔助泵來降低室內(nèi)殘余氣體某些組分的氣體分壓。第二種情況是室內(nèi)充氬氣到3×10-3至6×10-3乇的壓力，停止氬氣流入該室并密封該室。吸氣泵對(duì)氬氣起一個(gè)所謂“現(xiàn)場(chǎng)”純化劑的作用。然而，如下所述，泵不是真正在“現(xiàn)場(chǎng)”，因?yàn)榛钚圆牧蠜]有在處理室的容積內(nèi)。使用這種吸氣泵的實(shí)驗(yàn)處理室在Ohmi博士指導(dǎo)下在日本東北大學(xué)(Tohuku University)電子系使用了若干年。
布雷塞契爾論文公開了吸氣泵可與濺射系統(tǒng)共同使用，濺射系統(tǒng)是一類半導(dǎo)體處理設(shè)備。在一個(gè)一般的濺射系統(tǒng)的實(shí)施例中，惰性氣體(通常是氬氣)被抽入室內(nèi)并產(chǎn)生等離子體。等離子體使氬離子向靶加速運(yùn)動(dòng)而使材料移出并沉積在晶片的表面上。吸氣泵很適合與濺射系統(tǒng)一起使用，因?yàn)閮H僅需要的處理氣體是不被吸氣泵抽取的惰性氣體。因此，吸氣泵可以從濺射室除去雜質(zhì)氣體而不影響濺射處理所需要的惰性氣體的流動(dòng)。
布雷塞契爾的論文是在半導(dǎo)體處理設(shè)備中對(duì)使用非蒸發(fā)性吸氣泵的實(shí)用性的最初科學(xué)分析。因此很少公開有關(guān)于本理論的實(shí)際應(yīng)用。此外，在布雷塞契爾的文章使用術(shù)語“現(xiàn)場(chǎng)”描述吸氣泵的使用情況時(shí)，從描述中顯而易見吸氣泵是在室的外部并且只有當(dāng)室是密封的且當(dāng)無氬氣流入室時(shí)，吸氣泵被認(rèn)為是在“現(xiàn)場(chǎng)”，在吸氣泵內(nèi)的容積可認(rèn)為與室的容積是相連接的。然而也不是真正在“現(xiàn)場(chǎng)”，因?yàn)槲鼩獗玫谋砻媸窃谝粋€(gè)容積內(nèi)，此容積通過一個(gè)限制性的喉部連接到室容積，限制性喉部很大程度地限制了室和泵之間的傳導(dǎo)率。例如，通過泵的一個(gè)喉部抽氣可以減少25％或更多的傳導(dǎo)率，且通過一個(gè)具有擋熱板(將低溫泵的活性部件與操作室的被加熱部件屏蔽開)的泵的喉部抽氣可以減少60％或更多的傳導(dǎo)率。
用于制造集成電路的濺射系統(tǒng)有一定的操作特點(diǎn)，此特點(diǎn)通過現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵以先有技術(shù)沒談到過的方式被加強(qiáng)。這樣的一個(gè)特點(diǎn)是生產(chǎn)濺射設(shè)備必須在一些不同壓力下和在不同氣體組成的情況下運(yùn)行。這個(gè)特點(diǎn)例如在粒子加速器中、如通常保持在高真空狀態(tài)下的前述普林斯頓(Princeton)大學(xué)粒子加速器中是不存在的。這個(gè)特點(diǎn)也沒有被布雷塞契爾的論文談?wù)撨^。更具體而言，工業(yè)用的濺射設(shè)備的濺射室常常是暴露于三種完全不同的環(huán)境。當(dāng)由于例如日常保養(yǎng)或維修向周圍環(huán)境大氣打開室時(shí)，出現(xiàn)第一種環(huán)境。在這種條件下，室被大氣和污染物所沾污。當(dāng)室在超高真空條件例如小于10-7乇運(yùn)行時(shí)，如在室的裝卸期間和在操作前抽吸到“基底壓力”期間存在第二種環(huán)境。最后，當(dāng)在濺射室中氬氣壓力為幾毫乇壓力時(shí)，在處理過程中出現(xiàn)第三種環(huán)境。
為了在這些變化的運(yùn)行環(huán)境中循環(huán)，一個(gè)一般的濺射室連接到一個(gè)機(jī)械(高壓)泵和一個(gè)低溫(低壓)泵上。機(jī)械泵減小室內(nèi)壓力至約30-50毫乇而接著低溫泵(或其他高真空泵，例如渦輪泵)用于減小室內(nèi)壓力至約10-7-10-9乇。
商業(yè)上需要盡可能減小這些變化的運(yùn)行環(huán)境之間的“過渡”時(shí)間。例如，當(dāng)從大氣壓力進(jìn)入超高真空狀態(tài)時(shí)，對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械泵和低溫泵需要600-700分鐘才能達(dá)到所需要的真空能級(jí)。因此，在每一次日常保養(yǎng)或維修之后，對(duì)濺射室可能需要10小時(shí)或更多時(shí)間才能接受要被處理的晶片。對(duì)于濺射設(shè)備，在其使用期內(nèi)這可能導(dǎo)致數(shù)千或數(shù)百萬美元的“停機(jī)時(shí)間”損失。
因?yàn)榭偟摹俺榭铡睍r(shí)間更多地取決于低溫泵而不是機(jī)械泵，一種解決方法是增加低溫泵的尺寸和泵的傳導(dǎo)率?！皞鲗?dǎo)率”是指流體(在此實(shí)施例中是氣體)從一個(gè)容積(例如處理室)流向另一個(gè)容積(例如泵室)的容易程度。傳導(dǎo)率由兩個(gè)室之間的孔大小和要被抽取的原子、分子和粒子與低溫泵內(nèi)活性表面之間的路徑直接性所限制，其中孔的大小一般是低溫泵喉部的橫斷面。遺憾地是，增加低溫泵的尺寸和傳導(dǎo)率同樣也使必須流入處理室以支持濺射處理的氬氣量增加。這帶來兩個(gè)不希望的副作用。第一，由于氬氣的高價(jià)格，工藝費(fèi)用驚人地增加。第二，大量的氬氣被低溫泵抽取將很快使此泵飽和，從而需要頻繁的再生(被捕集的材料從泵取出)，并因此對(duì)系統(tǒng)造成更多的停機(jī)時(shí)間。結(jié)果是，這種增加低溫泵尺寸的解決辦法在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。
一般希望有一個(gè)大容量的低溫泵以便使再生循環(huán)之間的周期時(shí)間盡可能長(zhǎng)。然而，大低溫泵通常有大的喉部和大的傳導(dǎo)率。在先有技術(shù)中，在低溫泵嘴上面放置一個(gè)包括例如一個(gè)或多個(gè)洞或其它孔的擋板以便將它的傳導(dǎo)率減小到可接受的水平。另一種方式，可以使用具有較小傳導(dǎo)率的較小的低溫泵而不用擋板，或者可以使用其它的限制性機(jī)構(gòu)。然而，由于低溫泵較小，所以再生循環(huán)間的周期時(shí)間也短。此外，用這些解決方法中任一個(gè)方法的基底壓力都比用不受限制的大低溫泵高。這點(diǎn)是不希望的，因?yàn)榛讐毫υ降?，室就越干凈?br> 解決濺射裝置的室抽氣問題的另一個(gè)可能辦法是另外提供一個(gè)低溫泵，其中的一個(gè)低溫泵有大的傳導(dǎo)率以將室抽吸到基底壓力，而另一個(gè)低溫泵有較小的傳導(dǎo)率用于在處理過程中對(duì)室抽氣。然而，這一解決辦法也有其不足。其中之一是因?yàn)閮蓚€(gè)低溫泵需要進(jìn)行液氦低溫實(shí)驗(yàn)和液氮低溫實(shí)驗(yàn)，所以它們勢(shì)必占據(jù)相當(dāng)量的空間。因此，不希望在半導(dǎo)體制造設(shè)備周圍通常狹窄的空間內(nèi)增加另外一個(gè)低溫泵。其次，因?yàn)榈蜏乇檬窍喈?dāng)昂貴的設(shè)備，這是一個(gè)昂貴的解決辦法。而且，較小的低溫泵不得不在很頻繁的周期內(nèi)再生。此外，每個(gè)低溫泵需要昂貴且龐大的閘閥和控制系統(tǒng)。最后，室很可能必須重新設(shè)計(jì)以便適應(yīng)兩個(gè)低溫泵。
另一個(gè)解決辦法是使用一個(gè)有可變尺寸節(jié)流孔的擋板。盡管這在理論上有吸引力，但對(duì)大的低溫泵(例如有8″嘴的低溫泵)而言，這樣的擋板不能購買到并很可能是相當(dāng)昂貴且制作復(fù)雜的。此外，還存在與可變節(jié)流孔有關(guān)的污染問題。
吸氣泵有令人感興趣的特點(diǎn)，即它們能優(yōu)選地抽取某些氣體。例如，通過改變材料(一般是一種金屬合金)的組成和它的操作溫度，不同的氣體可被選擇性地抽取。例如，前述的ST 707合金在約350℃溫度下優(yōu)選地抽取許多非惰性氣體，而在室溫(約25℃)下優(yōu)選地抽取氫氣。吸氣劑材料的這一特點(diǎn)已被用于純化惰性氣體和氮?dú)?，如?993年8月24日授予布雷塞契爾等人的美國專利No.5,238,469中公開的，此專利轉(zhuǎn)讓給了SAES純氣體股份有限公司(Pure Gas，Inc.)并在此引入作為參考。然而，先有技術(shù)沒有披露在幾個(gè)溫度下操作優(yōu)選抽取幾種氣體樣品的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵的使用情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的晶片處理系統(tǒng)包括一個(gè)處理室、一個(gè)低壓泵和一個(gè)位于處理室內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)泵。低壓泵優(yōu)選地是一個(gè)利用節(jié)流板與處理室連接的低溫泵。一個(gè)閥門機(jī)構(gòu)將惰性氣體源連到處理室，使得惰性氣體連續(xù)流入處理室而用低壓泵從處理室抽氣?，F(xiàn)場(chǎng)泵、優(yōu)選地是吸氣泵在惰性氣體流入處理室的過程中抽取非惰性氣體而基本上不抽取惰性氣體。
吸氣泵優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)吸氣劑微型組件，每個(gè)組件有一個(gè)加熱器。一個(gè)吸氣劑微型組件在第一溫度下工作使其優(yōu)選地抽取某些氣體、例如水蒸汽，而另一個(gè)微型組件可在第二溫度下工作使其抽取不同的氣體、例如氫氣。另一種方法是，提供一個(gè)單個(gè)的微型組件，將其加熱到第一溫度以優(yōu)選地抽取第一氣體，然后加熱到第二溫度優(yōu)選地抽取第二氣體?？梢允褂脫鯚岚鍖⑽鼩鈩┎牧吓c室內(nèi)被加熱或被冷卻的表面隔離，因此能獨(dú)立地控制吸氣劑材料的溫度。
晶片處理系統(tǒng)優(yōu)選地包括一個(gè)連接到處理室的氣體分析器和一個(gè)其輸入連到氣體分析器而其輸出連到加熱器上的控制器。加熱器的自動(dòng)控制能使得在第一溫度下通過操作吸氣泵抽取第一種氣體，然后在第一種氣體的濃度值已降至所要求的水平之后，在第二溫度下通過操作吸氣泵抽取第二種氣體。這就使得吸氣泵根據(jù)處理室內(nèi)的氣體組成優(yōu)選地抽取氣體。
按照本發(fā)明的處理室包括一個(gè)可密封的外殼和一個(gè)配置在外殼內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)，該現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)能在多個(gè)溫度下運(yùn)行以便在不同溫度下優(yōu)選地抽取不同的非惰性氣體?，F(xiàn)場(chǎng)吸氣泵包括一個(gè)受控的加熱器，從而可以依靠吸氣劑材料溫度優(yōu)選地抽取非惰性氣體(不是氫氣)或氫氣。優(yōu)選地是，處理室包括一個(gè)氣體分析器和一個(gè)其輸入連到氣體分析器而其輸出連到加熱器上的控制器。
本發(fā)明還包括幾種處理晶片的方法。更具體而言，按照本發(fā)明的處理晶片的方法包括以下步驟在處理室內(nèi)放置晶片并密封該處理室；使惰性氣體流入處理室，而利用一個(gè)外部低壓泵和一個(gè)配置在處理室內(nèi)的抽取非惰性氣體的現(xiàn)場(chǎng)泵來同時(shí)抽取處理室中的氣體；在處理室內(nèi)處理晶片而惰性氣體繼續(xù)流動(dòng)。優(yōu)選地是，在惰性氣體流入處理室的步驟之前，該方法包括用一個(gè)外部低壓泵和一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)泵同時(shí)抽取處理室的步驟，以便達(dá)到基底壓力。該方法優(yōu)選地還包括監(jiān)測(cè)處理室內(nèi)氣體組成和濃度并在此分析的基礎(chǔ)上控制吸氣劑材料溫度的步驟。另一種方法是，吸氣劑材料的溫度可以以預(yù)編程序的方式或用某些其它非反饋操作法加以控制。以這種方式，可以調(diào)節(jié)吸氣劑材料的吸附性能以便從惰性氣流中抽取所要的雜質(zhì)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是所提供的系統(tǒng)和方法是與半導(dǎo)體制造設(shè)備處理室的各種操作條件相協(xié)調(diào)的。由于提供一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵，在半導(dǎo)體制造設(shè)備中的過渡時(shí)間可以大大減少，因此減少了設(shè)備的停機(jī)時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)率和利潤(rùn)率。
尤其是，在不同溫度下操作一個(gè)或多個(gè)吸氣劑微型組件以優(yōu)選地從濺射系統(tǒng)室中抽取選定的氣體是有利的。通過使用氣體分析器自動(dòng)地控制吸氣劑微型組件的溫度，抽取氣體時(shí)間可大大減少。
此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵與一個(gè)低溫泵結(jié)合使用是有利的。因?yàn)榈蜏乇贸槿《栊詺怏w例如氬氣是很有效的并且吸氣泵基本不抽取惰性氣體，因此吸氣泵的運(yùn)行不干擾或影響處理室內(nèi)惰性氣體的流動(dòng)。而且，由于現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵有助于低溫泵抽空室內(nèi)氣體，所以可以使用低容量低溫泵或大的帶擋板的低溫泵，而仍然能獲得所需的低過渡周期。
在閱讀下面的詳細(xì)敘述和研究了附圖的各種圖的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得顯而易見。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是示出半導(dǎo)體處理設(shè)備的系統(tǒng)圖，該圖包括依據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)；圖2是低溫泵擋板的沿圖1的2-2線截取的斷面圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明的吸氣劑微型組件的側(cè)視圖；圖3a是沿圖3的3a-3a線截取的視圖，其示出本發(fā)明的單個(gè)吸氣劑元件；圖4是本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖；圖5是本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)的再一個(gè)替換實(shí)施例；圖6是依據(jù)本發(fā)明第一抽氣過程的處理室內(nèi)的壓力曲線圖；圖7是依據(jù)本發(fā)明第二抽氣過程的處理室內(nèi)的壓力曲線圖；圖8是示出依據(jù)本發(fā)明的工藝的流程圖；及圖9是更詳細(xì)示出圖8的162步驟的流程圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式圖1中晶片處理系統(tǒng)10包括一個(gè)用來封閉遙控晶片機(jī)械手14的第一外殼12，以及一個(gè)限定處理室18的第二外殼16。該系統(tǒng)10還包括一個(gè)機(jī)械泵20、一個(gè)低溫泵22、一個(gè)氣體輸送系統(tǒng)24、一個(gè)產(chǎn)生等離子的等離子發(fā)生器26以及一個(gè)用于控制晶片處理系統(tǒng)10的許多操作的基于微處理器的控制器28。本發(fā)明還包括一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)吸氣劑系統(tǒng)泵30，該泵包括一個(gè)吸氣劑微型組件32、一個(gè)擋板33、一個(gè)可控電源34、一個(gè)殘余氣體分析器(RGA)36和一個(gè)基于微處理器的控制器38。晶片處理系統(tǒng)10處理一個(gè)利用遙控晶片的機(jī)械手14放在處理室18中的半導(dǎo)體晶片40。
第一外殼12和遙控晶片的機(jī)械手14的制作詳情對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是熟知的。外殼12形成了可以通過狹長(zhǎng)切口活門(Slitvalve)44和46進(jìn)出的機(jī)械手室42。機(jī)械手室一般被保持在小于10-7乇的超高真空能級(jí)。機(jī)械手14的作用是通過一個(gè)打開的狹長(zhǎng)切口活門46將晶片40自動(dòng)地放在處理室18內(nèi)并且在已經(jīng)完成處理后通過狹長(zhǎng)切口活門46從處理室18將處理后的晶片40移出。在剛剛打開狹長(zhǎng)切口活門46之前，在處理室18和機(jī)械手室42內(nèi)的壓力優(yōu)選地處于約同一水平，以便在狹長(zhǎng)切口活門打開時(shí)減小擾動(dòng)。在晶片40的處理過程中，狹長(zhǎng)切口活門46是關(guān)閉的。遙控晶片的機(jī)械手14和閘閥44和46都是由系統(tǒng)控制器28控制的。
形成處理室18的第二外殼16也是常規(guī)的結(jié)構(gòu)。它和第一外殼12一樣，優(yōu)選地由強(qiáng)度耐用的材料如不銹鋼制成。除狹長(zhǎng)切口活門46之外，一對(duì)活門48和50分別將機(jī)械泵20和低溫泵22連到處理室18上。如果處理室18已通向大氣(例如為了保養(yǎng)或維修)，則活門48被打開并用機(jī)械泵將處理室抽吸到約30毫乇。在那時(shí)，關(guān)閉活門48，同時(shí)打開低溫泵活門50繼續(xù)將系統(tǒng)抽空到約10-9乇。優(yōu)選地是，吸氣泵30的運(yùn)行與低溫泵22的運(yùn)行一起進(jìn)行(即同時(shí)發(fā)生)。當(dāng)處理室已經(jīng)達(dá)到足夠低的基底壓力時(shí)，可以開始晶片40的處理。基底壓力一般低于10-7乇。
上面敘述的“抽空”過程當(dāng)然是一個(gè)有點(diǎn)簡(jiǎn)化的敘述，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的那樣。更完整的敘述如下。在處理室18被機(jī)械泵20部分抽空之后，關(guān)掉機(jī)械泵20并用活門48隔離，同時(shí)打開通向低溫泵22的活門50。然后處理室18一般用熱燈泡(未示出)“烘烤”，以便于從處理室18的壁和內(nèi)部部件中釋放由低溫泵22抽吸的水蒸汽和其他氣體。另外，吸氣泵30通過將吸氣泵的吸氣劑材料加熱到高溫例如450℃而被“活化”。吸氣泵30的活化是必需的，因?yàn)槲鼩鈩┎牧显诒┞队诖髿夂笞兊谩扳g化”，活化周期可以和烘烤周期重疊。然而，烘烤周期和活化周期不一定要重合。一旦處理室被烘烤和吸氣劑材料活化，就打開吸氣泵30與低溫泵22一起同時(shí)抽氣，從而快速地使處理室18降到基底壓力。然后可以進(jìn)行半導(dǎo)體的處理，這些是本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的。
為在濺射系統(tǒng)中啟動(dòng)操作，控制器28使閥門52打開而使得惰性氣體(一般是氬氣)從氣源54流入室18中。因?yàn)榈蜏乇?2仍在運(yùn)行，所以氬氣和濺射過程的某些副產(chǎn)物從室18中抽出。閥門52這樣調(diào)節(jié)使得室18中的氬氣壓力為幾毫乇、例如1×10-3至6×10-3毫乇。由于現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵30不抽吸氬氣(它是惰性氣體)，因此它基本不影響氬氣流入室18。然而，在氬氣流經(jīng)室18的過程中，吸氣泵抽吸某些非惰性氣體，這些接著將更詳盡的討論。
本說明書所用的“現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵”指的是一種吸氣泵，其中的活性元件、即活性吸氣劑材料實(shí)際上位于被處理晶片的同一空間容積內(nèi)。實(shí)際上，吸氣泵室已變成處理室且反之亦然。就此而言，與外部吸氣泵經(jīng)閘閥、導(dǎo)管、泵的喉部、擋熱板等連接到處理室相比較，現(xiàn)場(chǎng)吸氣劑材料和處理室之間的傳導(dǎo)率是很高的。例如，對(duì)于利用閘閥等連接到處理室的外部吸氣泵而言，其最大理論抽吸速度最高也不過75％(一般低至35％)，與之相比，利用帶擋熱板33的本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵可達(dá)到75％以上(一般高于85％)的最大理論抽吸速度。應(yīng)當(dāng)指出傳導(dǎo)率和抽吸速度直接相關(guān)，抽吸速度被認(rèn)為是給定分子和吸氣泵的吸氣劑表面之間沒有障礙條件下的理論最大抽吸速度的相對(duì)百分比。
因此加入本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)可以在抽吸速度上超過先有技術(shù)吸氣泵的兩倍或三倍，先有技術(shù)的吸氣泵是通過泵的喉部或閥門喉部連到處理室上的。沒有擋熱板33，可以達(dá)到更高的最大理論抽吸速度。然而，優(yōu)選地是提供擋熱板，以便將吸氣劑材料與室18內(nèi)的被加熱表面、例如前述的烘烤燈泡屏蔽開。擋熱板也有助于通過從吸氣劑材料和加熱器反射回來的輻射熱達(dá)到吸氣劑材料的再生溫度。
一旦氬氣經(jīng)室18進(jìn)入低溫泵22中，等離子體發(fā)生器26被激發(fā)而在室18內(nèi)產(chǎn)生(“觸發(fā)”)等離子體放電。具有幾種在室內(nèi)產(chǎn)生等離子體的方式，包括如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的向?yàn)R射靶施加射頻(RF)信號(hào)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，等離子體產(chǎn)生帶正電荷的氬離子，它轟擊帶負(fù)電荷的或接地的濺射靶而使得材料流濺射落在晶片40上。被濺射材料的種類取決于濺射靶的組成。一般而言，例如鋁、鈦和鈦-鎢材料用作濺射靶以便在晶片表面上分別沉積鋁、鈦和鈦-鎢。
按照本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)30包括吸氣劑微型組件32、擋板33、電源34、殘余氣體分析器(RGA)36和控制器38。就此而言，僅整個(gè)系統(tǒng)的一部分真正位于室18內(nèi)。然而，系統(tǒng)30的活性部分、即吸氣劑微型組件32位于室18內(nèi)。擋熱板33優(yōu)選地也位于室內(nèi)以便將吸氣劑微型組件32的活性表面與室內(nèi)被加熱的表面屏蔽開。如果吸氣劑微型組件32被設(shè)置成或另外被屏蔽成能防止室內(nèi)被加熱表面的干擾，也可取消此擋熱板。擋熱板33可以是例如由不銹鋼制成的固定擋板或者可以是在操作過程中打開和在某些情況下(例如打開室18)關(guān)閉的活動(dòng)擋板。
吸氣劑系統(tǒng)控制器38優(yōu)選地通過界面信息轉(zhuǎn)移通路55與濺射系統(tǒng)控制器28連通，以便現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵在例如為了保養(yǎng)和維修而打開室18時(shí)的相反情況下不運(yùn)行?；蛘撸刂破?8和38結(jié)合成一個(gè)單一控制器，本領(lǐng)域的技術(shù)人員是能夠理解這些的。
優(yōu)選地是，吸氣劑微型組件32包括一個(gè)能選擇吸氣劑微型組件32中吸氣劑材料的溫度的加熱器56。熱電偶58用于提供溫度反饋，使得吸氣劑微型組件中吸氣劑材料的溫度被精確控制。電源34由電纜60連到加熱器56上并給加熱器56提供電能。電源是變化的，因?yàn)榭梢蚤_或關(guān)、或者可以得到一些不同的電源值、或者可提供一定范圍的電壓值。電壓34可以開或關(guān)，或者其電壓可由控制器38經(jīng)信息轉(zhuǎn)移通路62發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
殘余氣體分析器(RGA)36由傳感器64和電纜66連接到處理室18上。就“連接”而言，在此意味著分析器可以接收有關(guān)室18中的氣體組成和濃度的信息。例如，分析器可以通過一個(gè)能經(jīng)石英觀察孔(未示出)觀察室18內(nèi)等離子體的光探測(cè)器以光學(xué)方式連到室18上。然而，在這個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，分析器通過傳感器64和電纜66以物理方式連到室18上。
合適的RGA36可用商標(biāo)為Transpector的產(chǎn)品，它可從紐約東習(xí)亞庫茲的利寶德因菲可恩股份有限公司(Leybold Inficon，Inc.of EastSyracuse，New York)購得。RGA 36的用途是測(cè)定室18中存在什么氣體及其濃度。這個(gè)信息經(jīng)信息轉(zhuǎn)移通路68提供給控制器38。
在運(yùn)行中，控制器38從RGA 36經(jīng)信息轉(zhuǎn)移通路68接收有關(guān)室18中的氣體組成和濃度的信息。該控制器38也經(jīng)信息轉(zhuǎn)移通路70接收有關(guān)吸氣劑微型組件32中吸氣劑材料的當(dāng)前溫度的信息。然后控制器38確定吸氣劑微型組件32中的吸氣劑材料的溫度是否應(yīng)該調(diào)節(jié)以便改變吸氣劑微型組件32的抽吸特性。例如，如果RGA 36測(cè)出在室18中存在高濃度的氫氣并且如果熱電偶58指出吸氣劑微型組件32當(dāng)前在高溫下運(yùn)行，則控制器38可經(jīng)信息轉(zhuǎn)移通路62向電源34發(fā)出信號(hào)使電源34關(guān)閉。這也就關(guān)閉了加熱器56，使吸氣劑微型組件32冷卻至較低溫度。在較低溫度下，吸氣劑材料例如前述的ST 707和ST 101積極地吸附氫氣，從而很快地降低了室18中的氫氣濃度。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果RGA 36探測(cè)出高濃度的水蒸汽并且如果吸氣劑微型組件32的溫度低，則控制器38促使電源34增加加熱器56的熱輸出，以將吸氣劑材料加熱到300-450℃，從而很快且有效地從室18中抽吸水蒸汽。
另外參看圖2，低溫泵22優(yōu)選地通過節(jié)流板72連接到閘閥50上。如先前所說明的，節(jié)流板72減小處理室18和低溫泵22之間的傳導(dǎo)率。例如，如果低溫泵有8英寸的嘴，節(jié)流板72的直徑將稍大于8英寸并設(shè)有一個(gè)或多個(gè)洞74(或其它例如狹長(zhǎng)切口的孔)，通過此洞氣體可從處理室18流入低溫泵22。借助于所選的節(jié)流板結(jié)構(gòu)，低溫泵的傳導(dǎo)率一般被減小到約原來的50-70％，幾乎一定可減少25％以上。這就允許使用高容量低溫泵，這種泵不必很頻繁地再生并且仍然有足夠低的傳導(dǎo)率，使得在處理過程中不需要過量的氬氣流入室18中。另一種方法是，可以使用更小的沒有節(jié)流板72的低溫泵，但此時(shí)需權(quán)衡由于低溫泵中的氬氣飽和而必須使其更頻繁地進(jìn)行再生。
因此，現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)30與低溫泵22有特殊的關(guān)系。由于低溫泵22的傳導(dǎo)率必須被限制以便在處理過程中不需要過量的氬氣(或其他惰性氣體)，現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵可用于在抽空到基底壓力和在半導(dǎo)體晶片處理這兩個(gè)過程中提高抽氣速度。由于現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵不抽吸惰性氣體、例如氬氣，因此它很適合于與一個(gè)有意限制傳導(dǎo)率的低溫泵結(jié)合使用。
在圖3中示出了吸氣劑微型組件32的優(yōu)選構(gòu)型。優(yōu)選地是，吸氣劑微型組件32包括多個(gè)以間隔開的構(gòu)型排列的吸氣劑元件74。另外參看圖3a的橫截面圖，每個(gè)吸氣劑元件配備有中心定位孔(洞)76，此孔容納一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的加熱器56。優(yōu)選地是，每個(gè)吸氣劑元件74大體是帶有一個(gè)構(gòu)成中心定位孔76的軸向孔的圓盤形。每個(gè)吸氣劑元件74有一對(duì)相對(duì)的側(cè)面78和80并可以是多種合適吸氣劑材料中的任何一種，其中包括意大利米蘭S.p.A的SAES吸氣劑公司以商標(biāo)ST707或ST 101出售的吸氣劑材料。這些吸氣劑元件優(yōu)選地是多孔的燒結(jié)吸氣劑元件、例如在轉(zhuǎn)讓給S.p.A的SAES吸氣劑公司的并在此引入作為參考的馬尼尼(Manini)等人的美國專利No.5,320,496中公開的那些元件。多孔吸氣劑材料以商標(biāo)ST 172由SpA的SAES吸氣劑公司出售。在英國專利No.2,077,487中敘述了多孔吸氣劑材料的制造，此專利轉(zhuǎn)讓給了S.p.A的SAES吸氣劑公司并在此引入并作為參考。
在圖3的實(shí)施例中，鄰近的吸氣劑元件74例如吸氣劑元件74a和74b包括相對(duì)的面82a和82b。在圖3的實(shí)施例中，表面82a和82b大體上是平面且大體上是平行的。就“大體上平面”而論意味著表面基本上是平面，即使與完美的平面度有某些偏差也是可以接受的。就“大體上平行”而論意味著表面基本上是平行的，即使有某些小的偏差(例如±5°偏差)也是可以接受的。在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，吸氣劑元件可有非平面的表面或不平行的平的相對(duì)表面。例如相對(duì)的表面(例如表面82a和82b)可以確定一對(duì)平面(即使它們不完全是平的)，這兩個(gè)平面以約5°或更小的夾角相交。在某些場(chǎng)合，這樣可以提高被選擇氣體的吸附。
加熱器56可以是任意合適的加熱元件。對(duì)加熱器56的要求是它能把吸氣劑元件74加熱到要求的操作溫度分布。這一分布優(yōu)選地是均勻的，但可以包括一個(gè)沿吸氣劑微型組件長(zhǎng)度的溫度梯度或不連續(xù)性。
如果例如使用ST 707吸氣劑材料，希望加熱器在操作期間能在25-300℃范圍內(nèi)將吸氣劑元件74加熱，并能加熱到用于活化的450-500℃較高溫度。然而，如果吸氣劑微型組件32是用于抽吸氫氣，那么加熱器56一般不需要通電，因?yàn)镾T 707吸氣材料在室溫下就能很好地抽吸氫氣。
然而，即使加熱器56不用于將吸氣劑元件74加熱到它們的工作溫度，但它們可用于活化吸氣劑元件74中的吸氣劑材料。例如，ST 707吸氣劑材料可以通過加熱到400-500℃而被活化，而ST 101可以通過加熱到600-700℃而被活化。然而，可以不需要再生，因?yàn)槲鼩鈩┪⑿徒M件32可以完全被認(rèn)為是可以在日常保養(yǎng)期間更換的一次性使用件或消耗件。
雖然加熱器56已被描述為是支承吸氣劑元件74的中心軸，但吸氣劑元件也可由非加熱軸支承或可以以其他方式支承。加熱器56可以與吸氣劑元件74的結(jié)構(gòu)支承物、例如位于吸氣劑元件附近的輻射燈泡分離開。
如前所述，有一些提供加熱器56的技術(shù)。例如，可以提供電阻的、感應(yīng)的或輻射的加熱器。然而，在本優(yōu)選的實(shí)施例中，加熱器56是在馬尼尼等人的專利中示出的那種電阻加熱器。加熱器應(yīng)能在從環(huán)境或室溫到至少吸氣劑材料的工作溫度的范圍內(nèi)進(jìn)行加熱。優(yōu)選地是，加熱器能將吸氣劑材料加熱到它們的活化溫度。
在圖4中，按照本發(fā)明的處理室84包括一個(gè)可密封的外殼86和兩個(gè)配置在由外殼86限定的室92內(nèi)的吸氣劑微型組件88和90。該系統(tǒng)84還包括RGA 90和微處理器控制系統(tǒng)92。當(dāng)然，在采用所有的控制器例如控制器92的情況時(shí)，控制器的功能可由多個(gè)等效的電氣或電子系統(tǒng)完成。例如，控制器可以包括模擬電路、離散數(shù)字邏輯電路、微處理器、微型計(jì)算機(jī)等。系統(tǒng)84還包括一對(duì)電源94和96。雖然外殼86方便地由焊接的不銹鋼制成，但它可以是任何常規(guī)的結(jié)構(gòu)。外殼96優(yōu)選地裝備一個(gè)狹長(zhǎng)切口活門(未示出)或等效件，使得工件可以方便地插入室92內(nèi)和從中移出。當(dāng)密封時(shí)，外殼86將室92與周圍環(huán)境隔離。
要在室92內(nèi)提供兩個(gè)或多個(gè)(即許多)吸氣劑微型組件例如吸氣劑微型組件88和90的原因有多個(gè)。例如，兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)吸氣劑微型組件88和90可以簡(jiǎn)單地以并聯(lián)方式工作從而雙倍增加現(xiàn)場(chǎng)吸氣劑系統(tǒng)的容量和抽吸速率?；蛘?，吸氣劑微型組件88和90可以用不同的吸氣劑材料制成和/或在不同的工作溫度下工作。例如，吸氣劑微型組件88可用ST707吸氣劑材料制成并在300-400℃下工作以便優(yōu)選抽吸除氫氣以外的大多數(shù)非惰性氣體，而吸氣劑微型組件90可用ST 101吸氣劑材料制成并讓其在室溫下優(yōu)選抽吸氫氣。所以，由于兩種吸氣劑微型組件結(jié)合可以抽吸廣范圍的非惰性氣體。
優(yōu)選地是，系統(tǒng)84以閉合回路方式被控制，即它在反饋控制下工作。熱電偶(或等效件)98和100分別用于監(jiān)測(cè)吸氣劑微型組件88和90的溫度，而傳感器102通過RGA電路91用于探測(cè)室92中的氣體組成和濃度?？刂破?3利用從RGA電路91以及熱電偶98和100來的輸入產(chǎn)生信號(hào)，此信號(hào)分別控制電源94和96，該電源94和96分別連接到吸氣劑微型組件88和90相應(yīng)的加熱器104和106上。
在圖5中，處理系統(tǒng)108包括一個(gè)可密封的構(gòu)成室112的外殼110以及三個(gè)吸氣劑微型組件114、116和118。應(yīng)該指出每個(gè)吸氣劑微型組件114-118可被單獨(dú)控制并可以具有不同尺寸。例如，吸氣劑微型組件114可以包含ST 101吸氣劑材料并且可以不加熱以便保持在室溫下優(yōu)選地抽吸氫氣，而吸氣劑微型組件116可以包含被加熱到300-450℃的ST 707吸氣劑材料以便抽吸非惰性氣體，而吸氣劑微型組件118還可以包含在另一個(gè)溫度下工作的另一種吸氣劑材料以便補(bǔ)充吸氣劑微型組件114和116的抽吸能力。在這種情況下，吸氣劑微型組件114、116和118各自的加熱器120、122和124分別通過溫度控制器128、130和132連到電源126上?？刂破?28-132將加熱器120-124保持在所需要的但可以分別由熱電偶134、136和138檢測(cè)的固定溫度。因此，盡管每個(gè)單獨(dú)吸氣劑微型組件114-118的溫度控制器是一個(gè)閉合回路或反饋系統(tǒng)，但就室112中的氣體組成和濃度而論，系統(tǒng)108不是一個(gè)閉合回路或反饋系統(tǒng)，因?yàn)槲鼩鈩┪⑿徒M件114-118總是在相同溫度下工作。然而，作為有許多文件證明的工藝，吸氣劑微型組件及它們的工作參數(shù)可以固定以便在最正常的條件下很好地運(yùn)行。
在圖6中，曲線圖例示一個(gè)優(yōu)選的用于操作本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵的方法。在這個(gè)曲線圖中，室內(nèi)壓力P沿垂直座標(biāo)軸線表示，而時(shí)間T沿水平座標(biāo)軸線表示。第一條線140表示室內(nèi)水蒸汽對(duì)時(shí)間的分壓力，而第二條線142表示室內(nèi)氫氣對(duì)時(shí)間的分壓力。在此實(shí)施例中水蒸汽140和氫氣142結(jié)合在處理室內(nèi)產(chǎn)生合成壓力144。
參照?qǐng)D6說明一種方法，該方法在活化之后和在抽吸期間使用一個(gè)單個(gè)吸氣劑微型組件、如圖1中的吸氣劑微型組件32作現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵。應(yīng)該指出，圖6的曲線圖僅是為了說明的目的，而實(shí)際的分壓力曲線會(huì)有變化。應(yīng)當(dāng)假定，在這種情況下，吸氣劑微型組件32包含ST 707型吸氣劑材料，當(dāng)被加熱到300-450℃溫度范圍、例如到約350℃時(shí)，此吸氣劑材料很好地吸附水蒸汽(H2O)。ST 707在低溫例如室溫即25℃或25℃左右還能很好地吸附氫氣。在這種情況下，RGA 36在時(shí)間t＝0時(shí)探測(cè)到高濃度的水蒸汽，于是控制器38使電源34接通加熱器以將吸氣劑微型組件加熱到約350℃。這導(dǎo)致水蒸汽的濃度快速降低直至?xí)r間t＝T1時(shí)為止，此時(shí)水蒸汽基本從室內(nèi)除去。然而，由于ST 707在高溫下不能很好地吸附氫氣而使氫氣的分壓力保持大體上恒定。一旦RGA 36探測(cè)到室18內(nèi)水蒸汽濃度低而氫氣濃度42高，在時(shí)間t＝T1系統(tǒng)38關(guān)掉電源34，從而關(guān)掉加熱器并使吸氣劑微型組件32冷卻和開始吸附氫氣。所以，如圖6所曲線圖所示，在兩個(gè)不同溫度下工作的一個(gè)單個(gè)吸氣劑微型組件可以快速且有效地從室18中除去非惰性氣體而不干擾惰性氣體流經(jīng)處理室。
在圖7中，曲線圖說明了有多個(gè)吸氣劑微型組件的系統(tǒng)、例如在圖4中說明的系統(tǒng)84的運(yùn)行情況。此外，應(yīng)該指出圖7的曲線圖只是為了說明的目的，而實(shí)際的分壓曲線會(huì)有變化。在這個(gè)實(shí)施例中，水蒸汽的分壓用線146表示，而氫氣的分壓用線148表示。室92內(nèi)的總壓力在此實(shí)施例中用線150表示。由于RGA 91探測(cè)到水蒸汽和氫氣的濃度，微處理器93使電源94打開而使電源96關(guān)閉。這導(dǎo)致將吸氣劑微型組件88加熱到約350℃溫度，因此很快從室92中抽吸水蒸汽，而讓吸氣劑微型組件90在約環(huán)境溫度下工作以便可以從室92中快速抽吸氫氣。
應(yīng)該指出，多微型組件系統(tǒng)由于更大的表面面積和由于實(shí)際上多種類的氣體可以被同時(shí)抽吸，從而可以達(dá)到很高的抽吸速度。然而，多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)吸氣劑微型組件系統(tǒng)比先前敘述的單個(gè)吸氣劑微型組件系統(tǒng)更加昂貴。
在圖8中，依照本發(fā)明處理晶片的工藝152在步驟154開始，并且在步驟156中啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵與低溫泵協(xié)同將室內(nèi)抽吸到基底壓力。然后，在步驟158，將晶片插入室內(nèi)然后密封該室。在步驟160，氬氣開始流入該室，并在步驟162氬氣繼續(xù)流動(dòng)并產(chǎn)生等離子體，同時(shí)保持現(xiàn)場(chǎng)泵系統(tǒng)和低溫泵系統(tǒng)二者運(yùn)行。然后，在步驟164，熄滅等離子體且關(guān)掉氬氣使現(xiàn)場(chǎng)泵系統(tǒng)和低溫泵系統(tǒng)減小室內(nèi)壓力。在步驟166，處理過的晶片從室中移出，并且在步驟168此工藝結(jié)束。
在圖9中說明了相應(yīng)于圖8中步驟162的優(yōu)選工藝162。工藝162在步驟170開始，并且在步驟172監(jiān)測(cè)室內(nèi)的氣體組成和濃度。然后，在步驟174，在監(jiān)測(cè)步驟和某些工藝觀察的基礎(chǔ)上調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵的工作參數(shù)。工藝162在步驟176結(jié)束。
應(yīng)該指出，圖9中所說明的工藝162是閉合回路或反饋工藝的一個(gè)實(shí)施例。當(dāng)然，所敘述的開放回路工藝對(duì)于某些應(yīng)用也是適用的并可以是優(yōu)選的。在步驟174中談到的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵的工作參數(shù)可以包括活化一個(gè)或多個(gè)吸氣劑微型組件、改變吸氣劑微型組件的溫度等。工藝觀察是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)者為優(yōu)化此工藝所提供的經(jīng)驗(yàn)方法。例如，當(dāng)水蒸汽的分壓力達(dá)到某一值時(shí)或在一預(yù)定的周期時(shí)間之后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以決定具有ST 707吸氣劑材料的吸氣劑微型組件的溫度應(yīng)從350℃降至環(huán)境溫度。
雖然在幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明已經(jīng)做了敘述，但還有一些變更、重新配置和等同物，它們都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。還應(yīng)指出，可以有實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的工藝和設(shè)備的其他可選擇的方法。例如，雖然在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的上述討論中公開了吸氣劑材料ST 707和ST 101，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其它的吸氣劑材料和化合物也適用于本發(fā)明。此外，雖然對(duì)本發(fā)明主要敘述了低溫泵，但應(yīng)當(dāng)理解分子泵、離子泵、渦輪泵等也可以或等效地被采用。
因此期望下述附加的權(quán)利要求書被理解為包括所有的屬于本發(fā)明的真實(shí)精神和范疇之內(nèi)的那些變更、重新配置和等同物。
權(quán)利要求
1.一種晶片處理系統(tǒng)，它包括處理室；從包括分子泵、離子泵、低溫泵和渦輪泵的組中選出的低壓泵，所述的低壓泵由能減小所述低壓泵傳導(dǎo)率的節(jié)流板連接到所述處理室上，所述低壓泵用于從所述處理室中抽吸惰性氣體；將惰性氣體源連接到所述處理室的閥門機(jī)構(gòu)，以便使所述惰性氣體能連續(xù)地流入所述處理室中并能被所述低壓泵從所述處理室中連續(xù)地抽出；配置在所述處理室內(nèi)的并能在所述惰性氣體流入所述處理室的過程中抽吸非惰性氣體的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵，所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵基本不抽吸所述惰性氣體，其中所述吸氣泵包括吸氣劑微型組件和最接近所述吸氣劑微型組件設(shè)置的可以加熱所述吸氣劑微型組件的加熱器；連接到所述處理室的氣體分析器；以及連接到所述氣體分析器并基于所述室內(nèi)的氣體組成選擇性地控制所述加熱器溫度的控制器。
2.一種如權(quán)利要求1所述的晶片處理系統(tǒng)，它還包括連到所述處理室從所述室中抽吸所述惰性氣體的高壓泵。
3.一種如權(quán)利要求1所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，選擇由所述控制器控制的所述吸氣劑微型組件的第一溫度，以抽吸至少一種除氫氣之外的非惰性氣體，選擇所述吸氣劑微型組件的第二溫度以抽吸氫氣。
4.一種如權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器還能將所述吸氣劑微型組件加熱到第三溫度，以便再生所述微型組件。
5.一種如權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣劑材料包括Zr-Al；所述第一溫度范圍是300-400℃；所述第二溫度范圍是25-100℃。
6.一種如權(quán)利要求1所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣泵包括多個(gè)吸氣劑微型組件。
7.一種如權(quán)利要求6所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)吸氣劑微型組件基本包括同種類型的吸氣劑材料。
8.一種如權(quán)利要求6所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，至少兩個(gè)所述的吸氣劑微型組件包括至少兩種不同類型的吸氣劑材料。
9.一種如權(quán)利要求6所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣泵包括多個(gè)與相應(yīng)數(shù)目的所述吸氣劑微型組件相聯(lián)的加熱器，以便控制所述相應(yīng)數(shù)目吸氣劑微型組件的溫度。
10.一種晶片處理系統(tǒng)，它包括處理室；配置在所述處理室內(nèi)且裝備有一個(gè)加熱器的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)，以便所述泵系統(tǒng)能在一個(gè)以上的溫度下運(yùn)行，這樣能使不同的非惰性氣體在不同溫度下被優(yōu)選地抽吸；以及用于處理設(shè)置在所述處理室內(nèi)的晶片的處理機(jī)構(gòu)。
11.一種如權(quán)利要求10所述的晶片處理系統(tǒng)，它還包括連到所述處理室的氣體分析器；和其輸入連到所述氣體分析器上而其輸出連到所述加熱器上的控制器；借此在所述室內(nèi)氣體混合物分析的基礎(chǔ)上控制所述溫度。
12.一種如權(quán)利要求11所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，第一溫度被選擇用來抽吸至少一種除氫氣之外的非惰性氣體，而第二溫度被選擇用來抽吸氫氣。
13.一種如權(quán)利要求12所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣劑材料包括Zr-Al；所述第一溫度范圍在300-400℃；所述第二溫度范圍在25-100℃。
14.一種如權(quán)利要求10所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣泵系統(tǒng)裝備有多個(gè)吸氣劑微型組件，每個(gè)吸氣劑微型組件與加熱器相連，使得所述多個(gè)吸氣劑微型組件的溫度可被控制。
15.一種如權(quán)利要求10所述的晶片處理系統(tǒng)，它還包括連到所述處理室的氣體分析器；和其輸入連到所述氣體分析器上而其輸出連到所述多個(gè)加熱器上的控制器；借此在所述室內(nèi)氣體混合物分析的基礎(chǔ)上控制所述吸氣劑微型組件的所述溫度。
16.一種處理系統(tǒng)，它包括可密封的外殼；和具有配置在所述外殼內(nèi)的吸氣劑材料的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)，該現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)能在一個(gè)以上的溫度下運(yùn)行，這樣可在所述外殼密封時(shí)在不同的溫度下抽吸不同的非惰性氣體。
17.一種如權(quán)利要求16所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵包括一個(gè)加熱器；第一溫度被選擇用來抽吸至少一種除氫氣之外的非惰性氣體，而第二溫度被選擇用來抽吸氫氣。
18.一種如權(quán)利要求17所述的處理系統(tǒng)，它還包括連到所述處理室的氣體分析器；和其輸入連到所述氣體分析器而其輸出連到所述加熱器的控制器；借此在所述室內(nèi)氣體混合物分析的基礎(chǔ)上利用所述加熱器控制所述溫度。
19.一種如權(quán)利要求18所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述泵系統(tǒng)包括多個(gè)吸氣劑微型組件，其中至少兩個(gè)所述吸氣劑微型組件被所述加熱器保持在不同溫度。
20.一種現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，它包括彼此間隔開的吸氣劑元件，使得相鄰的吸氣劑元件不緊靠在一起，其中每個(gè)吸氣劑元件具有一個(gè)中心定位孔；和通過所述吸氣劑元件的孔而配置的以便支承和加熱所述吸氣劑元件的加熱器。
21.一種如權(quán)利要求20所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，每個(gè)吸氣劑元件大體上是帶有一個(gè)形成所述中心定位孔的軸向孔的圓盤形。
22.一種如權(quán)利要求20所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，每個(gè)吸氣劑元件有一對(duì)相對(duì)的側(cè)面。
23.一種如權(quán)利要求22所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，相鄰吸氣劑元件的相對(duì)側(cè)面具有不平行的相對(duì)表面。
24.一種如權(quán)利要求23所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，所述相對(duì)表面確定一對(duì)平面，它們以約小于5°的夾角相交。
25.一種如權(quán)利要求23所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，所述吸氣劑元件大體上是平面的；相鄰的吸氣劑元件彼此形成角度。
26.一種如權(quán)利要求23所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，所述吸氣劑元件大體上是平行的；相鄰吸氣劑元件間的相對(duì)表面彼此形成角度。
27.一種如權(quán)利要求20所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，所述加熱器是電阻加熱器。
28.一種如權(quán)利要求20所述的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵微型組件，其特征在于，所述加熱器是熱輻射加熱器。
29.一種處理晶片的方法，它包括以下步驟在處理室內(nèi)放一個(gè)晶片然后密封所述處理室；惰性氣體流入所述處理室，而利用一個(gè)抽吸惰性氣體的外部低壓泵和一個(gè)配置在所述室內(nèi)的抽吸非惰性氣體的現(xiàn)場(chǎng)泵來同時(shí)抽吸所述處理室，所述現(xiàn)場(chǎng)泵有活性元件，就處理室而論，活性元件至少具有其理論最大抽吸速度的75％的抽吸速度；以及處理所述室內(nèi)的所述晶片而所述的惰性氣體繼續(xù)流動(dòng)。
30.一種如權(quán)利要求29所述的處理晶片的方法，在流入惰性氣體的步驟之前，它包括下述步驟利用一個(gè)抽吸惰性氣體的外部低壓泵和一個(gè)抽吸非惰性氣體的所述現(xiàn)場(chǎng)泵同時(shí)抽吸所述處理室達(dá)到基底壓力。
31.一種如權(quán)利要求29所述的處理晶片的方法，在同時(shí)抽吸所述室達(dá)到基底壓力的步驟之前，它包括下述步驟用高壓泵抽吸所述處理室。
32.一種如權(quán)利要求29所述的處理晶片的方法，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)泵是一個(gè)包含吸氣劑材料的泵，它還包括如下步驟控制所述吸氣劑材料的溫度以便優(yōu)選抽吸所選定的氣體。
33.一種如權(quán)利要求32所述的處理晶片的方法，它還包括下述步驟監(jiān)測(cè)所述室內(nèi)的氣體組成，在分析所述組成的基礎(chǔ)上控制所述吸氣劑材料的溫度。
34.一種抽吸處理室的方法，它包括以下步驟密封外殼；和利用一個(gè)配置在所述外殼內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵系統(tǒng)來抽吸所述外殼，此系統(tǒng)能在一個(gè)以上的溫度下運(yùn)行，從而當(dāng)所述外殼密封時(shí)能在不同溫度下抽吸不同的非惰性氣體。
35.一種如權(quán)利要求34所述的抽吸處理室的方法，它還包括以下步驟控制所述吸氣泵系統(tǒng)的溫度以便優(yōu)選地抽吸至少一種氣體。
36.一種如權(quán)利要求35所述的抽吸處理室的方法，其特征在于，所述控制步驟是一個(gè)閉合回路操作。
37.一種如權(quán)利要求35所述的抽吸處理室的方法，其特征在于，所述控制步驟是一個(gè)開放回路操作。
38.一種如權(quán)利要求35所述的抽吸處理室的方法，它還包括以下步驟監(jiān)測(cè)所述室內(nèi)的氣體組成，然后在分析所述組成的基礎(chǔ)上控制所述吸氣泵系統(tǒng)的溫度。
39.一種如權(quán)利要求38所述的抽吸處理室的方法，其特征在于，所述吸氣泵系統(tǒng)包括至少兩個(gè)吸氣劑微型組件，所述控制溫度的步驟可以控制所述兩個(gè)微型組件間的相對(duì)溫度。
40.一種晶片處理系統(tǒng)，它包括處理室；連到所述處理室的可以從所述室中抽吸惰性氣體的低壓泵；將惰性氣體源連到所述處理室的閥門機(jī)構(gòu)，使得所述惰性氣體可以連續(xù)地流入所述處理室；配置在所述處理室內(nèi)的且可以在所述惰性氣體流入所述室的過程中抽吸非惰性氣體的現(xiàn)場(chǎng)泵，所述現(xiàn)場(chǎng)泵基本上不抽吸所述的惰性氣體；以及配置在所述處理室內(nèi)的處理晶片的處理系統(tǒng)。
41.一種如權(quán)利要求40所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的低壓泵是從包括低溫泵、渦輪泵、分子泵和離子泵的組中選擇出來的；所述現(xiàn)場(chǎng)泵是一個(gè)吸氣泵。
42.一種如權(quán)利要求41所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的低溫泵包括一個(gè)能減小向所述低溫泵的流體傳導(dǎo)率的節(jié)流板。
43.一種如權(quán)利要求40所述的晶片處理系統(tǒng)，它還包括連到所述處理室的高壓泵，該泵一經(jīng)啟動(dòng)就可從所述室內(nèi)抽吸所述惰性氣體。
44.一種如權(quán)利要求41所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣泵包括吸氣劑微型組件和最接近所述吸氣劑微型組件配置的加熱器，使得所述吸氣劑微型組件可被加熱到至少兩個(gè)不同的溫度。
45.一種如權(quán)利要求44所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，第一溫度被選擇用來抽吸至少一種除氫氣之外的非惰性氣體，而第二溫度被選擇用來抽吸氫氣。
46.一種如權(quán)利要求45所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器還能將所述吸氣劑微型組件加熱到再生溫度，在該溫度下所述吸氣劑微型組件被再生。
47.一種如權(quán)利要求45所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，吸氣劑材料包括鋯；所述第一溫度范圍是200-600℃；所述第二溫度范圍是25-100℃。
48.一種如權(quán)利要求45所述的晶片處理系統(tǒng)，它還包括連到所述處理室上的氣體分析器；和其輸入連到所述氣體分析器上而其輸出連到所述加熱器上的控制器；借此在分析所述室內(nèi)氣體混合物的基礎(chǔ)上，所述溫度被控制。
49.一種如權(quán)利要求41所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣泵包括多個(gè)吸氣劑微型組件。
50.一種如權(quán)利要求49所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)吸氣劑微型組件基本上包括同種類型的吸氣劑材料。
51.一種如權(quán)利要求49所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，至少兩個(gè)所述的吸氣劑微型組件包括至少兩種不同類型的吸氣劑材料。
52.一種如權(quán)利要求49所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣泵至少包括一個(gè)加熱器，該加熱器與至少一個(gè)所述吸氣劑微型組件相連。
53.一種如權(quán)利要求49所述的晶片處理系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣泵包括多個(gè)加熱器，這些加熱器與相應(yīng)數(shù)目的所述吸氣劑微型組件相連以便控制所述相應(yīng)數(shù)目的吸氣劑微型組件的溫度。
54.一種如權(quán)利要求44所述的晶片處理系統(tǒng)，它還包括連到所述處理室的氣體分析器；和其輸入連到所述氣體分析器而輸出連到所述加熱器的控制器；借此在分析所述室內(nèi)氣體混合物的基礎(chǔ)上，所述數(shù)目的吸氣劑微型組件的所述相應(yīng)溫度被控制。
全文摘要
一種晶片處理系統(tǒng),它包括:處理室,連到處理室用于抽吸惰性和非惰性氣體的低壓泵,將惰性氣體源連到處理室的閥門機(jī)構(gòu),配置在處理室內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵、此泵在惰性氣體流入處理室的過程中抽吸某些非惰性氣體,處理機(jī)構(gòu)、用于處理設(shè)置在處理室內(nèi)的晶片。優(yōu)選地是,現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵可在幾個(gè)不同的溫度下運(yùn)行,使得能在這些溫度下優(yōu)選地抽吸不同種類的氣體。氣體分析器用于自動(dòng)控制吸氣泵的溫度,以便控制從處理室中抽吸的氣體種類。本發(fā)明的處理晶片的方法包括以下步驟:在處理室內(nèi)放置晶片并密封處理室、惰性氣體流入處理室而利用外部低壓泵和配置在室內(nèi)抽吸非惰性氣體的現(xiàn)場(chǎng)吸氣泵同時(shí)抽吸處理室,并且處理室內(nèi)的晶片而惰性氣體繼續(xù)流動(dòng)。該方法優(yōu)選地還包括以下步驟:監(jiān)測(cè)室內(nèi)的氣體組成并在組成分析的基礎(chǔ)上控制吸氣劑材料的溫度。
文檔編號(hào)F04B37/16GK1170441SQ95196957
公開日1998年1月14日 申請(qǐng)日期1995年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月31日
發(fā)明者D·H·羅列馬, G·P·克魯格 申請(qǐng)人:薩伊斯純汽油有限公司