專利名稱：漏氧檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漏氧檢測方法，特別涉及一種步驟簡單且可快速獲得測試結(jié)果的漏氧檢測方法，用以檢查氧氣是否滲入一垂直式反應(yīng)爐的裝載室(loading area)內(nèi)。
背景技術(shù)：
在目前的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，由于高溫反應(yīng)爐(furnance)可允許多片硅晶片同時(shí)進(jìn)行批量(batch)加工，故利用高溫反應(yīng)爐在硅晶片上進(jìn)行反應(yīng)，可使半導(dǎo)體工藝的成本節(jié)省許多。因此，高溫反應(yīng)爐被應(yīng)用于許多半導(dǎo)體工藝，例如熱氧化、化學(xué)氣相沉積或熱擴(kuò)散等工藝。
請參考圖1，圖1是一垂直式反應(yīng)爐(vertical-type processing furnance)的示意圖。如圖1所示，垂直式反應(yīng)爐10主要包括一管狀反應(yīng)室(reactiontube)12，一設(shè)置于管狀反應(yīng)室12的下方的裝載室11，一可動式遮板(shutter)13，設(shè)置于裝載室11與管狀反應(yīng)室12之間，一晶片舟皿(waferboat)14，設(shè)置于裝載室11之內(nèi)，用來裝載多個(gè)晶片(wafer)16，以及一晶片舟皿升降器(boat elevator)18，用來移動晶片舟皿14并使晶片舟皿14可沿雙箭頭AA′所示的方向上下移動。其中，各個(gè)晶片16首先被依序地送入裝載室11內(nèi)的晶片舟皿14，然后再打開可動式遮板13，并使晶片舟皿升降器18將晶片舟皿14送入管狀反應(yīng)室12之內(nèi)。待晶片舟皿14完全地被送入管狀反應(yīng)室12內(nèi)之后，便關(guān)閉可動式遮板13，并在晶片舟皿14內(nèi)的各晶片16之上進(jìn)行一熱反應(yīng)。如前所述，管狀反應(yīng)室12內(nèi)所進(jìn)行的熱反應(yīng)包括熱氧化、化學(xué)氣相沉積或熱擴(kuò)散等反應(yīng)，通常熱氧化反應(yīng)是于有氧環(huán)境下進(jìn)行，而化學(xué)氣相沉積與熱擴(kuò)散等反應(yīng)則是于無氧環(huán)境下進(jìn)行。
此外，由于管狀反應(yīng)室12內(nèi)的熱反應(yīng)通常是在高溫下進(jìn)行，所以當(dāng)在管狀反應(yīng)室12內(nèi)進(jìn)行無氧的熱反應(yīng)時(shí)，便必須確保管狀反應(yīng)室12與裝載室11之內(nèi)維持無氧環(huán)境，否則，若外界的空氣滲入管狀反應(yīng)室12或載裝室11之內(nèi)時(shí)，空氣中的氧氣便可能進(jìn)入晶片舟皿16之內(nèi)，并形成非必要的氧化物于各晶片16的表面上。例如，圖2是制作氮化硅層26的方法的示意圖，并且圖2的氮化硅層26是在圖1所示的垂直式反應(yīng)爐10內(nèi)制作而成。如圖2所示，晶片16包括一半導(dǎo)體基板20、至少一位元線(bit line)22形成于半導(dǎo)體基板20表面、以及一鎢金屬層24形成于位元線22之上。接著，將晶片16送入垂直式反應(yīng)爐10的管狀反應(yīng)室12之內(nèi)，隨后并進(jìn)行一化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，以形成一氮化硅層26于半導(dǎo)體基板20之上。然而如圖2所示，若外界的空氣漏進(jìn)管狀反應(yīng)室12與裝載室11的話，氧氣便會于高溫下氧化鎢金屬層24的表面，并形成一氧化鎢層28于鎢金屬層24的表面，因而提高鎢金屬層24的電阻值。
通常而言，垂直式反應(yīng)爐10另包含有一抽氣馬達(dá)(未顯示)，用來抽取管狀反應(yīng)室12內(nèi)的氣體，因此管狀反應(yīng)室12之內(nèi)通常不會發(fā)生氧氣滲入的情形。此外，裝載室11之內(nèi)是利用風(fēng)扇或通入大量的氮?dú)?，以使裝載室11之內(nèi)的氧氣濃度低于設(shè)定值，然而由于利用風(fēng)扇以及通入氮?dú)獾葍煞N方法的排氣效率較低，所以若空氣滲入裝載室11之內(nèi)的話，滲入的空氣便無法有效而且即時(shí)地被排出裝載室11，此時(shí)若將可動式遮板13打開，管狀反應(yīng)室12之內(nèi)的高溫便會促使氧氣產(chǎn)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而便可能形成不必要的副產(chǎn)物(by-product)于各晶片16的表面上。另外，雖然裝載室11之內(nèi)通常會設(shè)有一氧氣檢測器(oxygen detector)(未顯示)，用來監(jiān)測裝載室11內(nèi)的氧氣含量，但是由于氧氣檢測器多是一年維修一次，因此當(dāng)氧氣檢測器運(yùn)作失靈時(shí)，設(shè)備人員無法馬上得知并修復(fù)，此時(shí)若因?yàn)榱慵蓜踊蜷y門未關(guān)緊等因素而導(dǎo)致空氣滲入裝載室11的話，工藝工程師便無法即時(shí)地掌控裝載室11內(nèi)的氧氣含量。因此，尋求一簡單的漏氧檢測方法，以使操作人員可隨時(shí)地檢測氧氣是否滲入裝載室11之內(nèi)，便是提高制作工藝合格率的一重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種漏氧檢測方法，用以檢查氧氣是否滲入一反應(yīng)爐的裝載室內(nèi)，以解決前述問題。
依據(jù)本發(fā)明的目的，在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，首先提供一檢測晶片，檢測晶片包括一基板、以及一形成于基板上的金屬薄膜，且金屬薄膜具有一第一顏色。然后將檢測晶片由一裝載室載入一反應(yīng)室中，隨后并取出檢測晶片，最后觀察檢測晶片的表面，以獲得一第二顏色，并且當(dāng)?shù)诙伾愑诘谝活伾珪r(shí)，表明裝載室內(nèi)已發(fā)生氧氣滲入的情形。
由于本發(fā)明僅需觀察檢測晶片的顏色變化，便可判斷是否有氧氣滲入裝載室內(nèi)，因此本發(fā)明的方法可迅速且明確地獲得檢測結(jié)果。此外，又由于檢測晶片的制作程序簡單且容易，因此本發(fā)明提供了一符合經(jīng)濟(jì)效益的漏氧檢測方法。


圖1是為一垂直式反應(yīng)爐的示意圖。
圖2是為制作一氮化硅層26的方法示意圖。
圖3是為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所使用的檢測晶片示意圖。
圖4與圖5是為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所使用的垂直式反應(yīng)爐的操作示意圖。
圖6是為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的漏氧檢測方法的流程圖。
附圖標(biāo)記說明10垂直式反應(yīng)爐 11裝載室12管狀反應(yīng)室 13可動式遮板14晶片舟皿 16晶片18晶片舟皿升降器 20半導(dǎo)體基板22位元線 24鎢金屬層26氮化硅層 28氧化鎢層30檢測晶片 32基板34緩沖薄膜 36測試薄膜40垂直式反應(yīng)爐 41裝載室42管狀反應(yīng)室 43可動式遮板44晶片舟皿 48晶片舟皿升降器50、52、54、56、58、60、62漏氧檢測步驟具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種漏氧檢測方法，并且本發(fā)明主要是利用一檢測晶片來檢查一垂直式反應(yīng)爐的裝載室內(nèi)是否有空氣滲入，因此，以下說明是先介紹本發(fā)明的漏氧檢測方法所使用的檢測晶片結(jié)構(gòu)以及相關(guān)設(shè)備。請參考圖3至圖5，圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所使用的檢測晶片示意圖，圖4至圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所使用的垂直式反應(yīng)爐的操作示意圖。如圖3所示，一檢測晶片30包括一基板32，一形成于基板32之上的測試薄膜36，以及一形成于基板32與測試薄膜36之間的緩沖薄膜34，用來提升測試薄膜36對基板32的附著能力。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，基板32是一硅基板，緩沖薄膜34則是由氮化鈦(titanium nitride，TiN)所構(gòu)成，而測試薄膜36是一金色的鎢金屬薄膜(tungsten，W)，其厚度大約介于4000與8000之間，較佳為6000。
如圖4至圖6所示，一垂直式反應(yīng)爐40主要包含有一管狀反應(yīng)室42，一設(shè)于管狀反應(yīng)室42下方的裝載室41，一設(shè)于裝載室41與管狀反應(yīng)室42之間的可動式遮板43，一設(shè)于裝載室41之內(nèi)的晶片舟皿44，以及一用來移動晶片舟皿44的晶片舟皿升降器48。并且如圖4所示，當(dāng)本發(fā)明的漏氧檢測方法實(shí)施于垂直式反應(yīng)爐40時(shí)，首先，將檢測晶片30送入垂直式反應(yīng)爐40的裝載室41內(nèi)，并將檢測晶片30裝載于晶片舟皿44之內(nèi)，同時(shí)并持續(xù)地通入氮?dú)庥谘b載室41之內(nèi)。隨后，如圖4與圖5所示，打開可動式遮板43，然后利用晶片舟皿升降器48將晶片舟皿44沿箭頭BB′所示的方向送入管狀反應(yīng)室42之內(nèi)，但不進(jìn)行任何熱反應(yīng)于管狀反應(yīng)室42內(nèi)。并且，管狀反應(yīng)室42內(nèi)的溫度與管狀反應(yīng)室42內(nèi)所欲進(jìn)行的熱反應(yīng)的工藝條件相同，通常管狀反應(yīng)室42內(nèi)的溫度介于600℃與800℃之間，優(yōu)選為700℃。此外，裝載室41內(nèi)的氮?dú)饬魉僖嘞嗤谝话愎に嚄l件，一般而言，氮?dú)獾牧魉俳橛?00(升/分鐘，L/min)與200L/min之間，優(yōu)選是150L/min。
然后，如圖4所示，利用晶片舟皿升降器48將晶片舟皿44沿箭頭CC′所示的方向移動，以將晶片舟皿44自管狀反應(yīng)室42移動至裝載室41內(nèi)，隨后再將檢測晶片30從垂直式反應(yīng)爐40取出。最后，觀察檢測晶片30表面的顏色，若檢測晶片30表面的顏色呈現(xiàn)非金色(例如黃綠色或藍(lán)色)的情形時(shí)，亦即檢測晶片30表面的顏色異于鎢金屬薄膜36的金色時(shí)，便表示裝載室41之內(nèi)已經(jīng)受到氧氣的污染，而必須檢查垂直式反應(yīng)爐40是否有零件松動或閥門未關(guān)緊等情形。
值得一提的是，由于管狀反應(yīng)室42內(nèi)的溫度介于600℃與800℃之間，因此若外界的空氣滲入裝載室41之內(nèi)的話，則當(dāng)可動式遮板43被打開時(shí)，空氣內(nèi)的氧氣便會氧化檢測晶片30表面的鎢金屬薄膜36，而形成一氧化鎢層于檢測晶片30的表面。并且，鎢金屬薄膜36的顏色通常為金色，而氧化鎢層的顏色則依據(jù)氧化程度而呈現(xiàn)不同的顏色，例如黃綠色或藍(lán)色。因此，當(dāng)檢測晶片30表面的顏色呈現(xiàn)非金色時(shí)，便可推論裝載室41之內(nèi)已經(jīng)受到氧氣的污染，而本發(fā)明便是經(jīng)由觀察檢測晶片30的顏色變化，以判定氧氣是否滲入裝載室41之內(nèi)。
請參考圖6，圖6是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的漏氧檢測方法的流程圖。如圖6所示，本發(fā)明的漏氧檢測方法包括下列步驟步驟50開始；步驟52提供一檢測晶片30，此時(shí)檢測晶片30的表面為一第一顏色；步驟54將檢測晶片30由垂直式反應(yīng)爐40的裝載室41裝入管狀反應(yīng)室42內(nèi)；步驟56將檢測晶片30從垂直式反應(yīng)爐40中取出；步驟58觀察檢測晶片30表面的顏色以獲得一第二顏色；步驟60比較第一顏色與第二顏色，當(dāng)?shù)谝活伾韧诘诙伾珪r(shí)，垂直式反應(yīng)爐40的裝載室41是未發(fā)生氧氣滲入的情形，反之，當(dāng)?shù)谝活伾煌诘诙伾珪r(shí)，垂直式反應(yīng)爐40的裝載室41是已發(fā)生氧氣滲入的情形；步驟62結(jié)束。
簡而言之，本發(fā)明提供一檢測晶片30，并將檢測晶片30載入垂直式反應(yīng)爐40內(nèi)，隨后再將檢測晶片30取出，最后并通過觀察檢測晶片30表面的顏色變化，以判定垂直式反應(yīng)爐40內(nèi)的裝載室41是否有漏氣的情形發(fā)生。
必須注意的是，本發(fā)明的漏氧檢測方法并非只能實(shí)施于垂直式反應(yīng)爐40內(nèi)，而可實(shí)施于任何一種須于高溫且無氧環(huán)境下進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)腔體(chamber)。并且，測試薄膜36的材料亦不限于鎢金屬，任何對氧氣敏感、而且顏色與其氧化物明顯不同的材料均可適用于測試薄膜36。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明是利用檢測晶片30來檢查垂直式反應(yīng)爐40的裝載室41內(nèi)是否有漏氧的情形發(fā)生。由于本發(fā)明僅需觀察檢測晶片30的物理性變化(即顏色變化)，便可判斷是否有氧氣滲入垂直式反應(yīng)爐40的裝載室41內(nèi)，因此本發(fā)明的方法可迅速且明確地獲得檢測結(jié)果。此外，又由于檢測晶片30的制作程序簡單且容易，因此本發(fā)明提供一符合經(jīng)濟(jì)效益的漏氧檢測方法。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等效變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種漏氧檢測方法，該方法包括提供一檢測晶片，所述的檢測晶片包括一基板、以及一形成于所述的基板上的金屬薄膜，并且所述的金屬薄膜具有一第一顏色；將所述的檢測晶片用一裝載室裝入一反應(yīng)室中，隨后取出所述的檢測晶片；以及觀察所述的檢測晶片的表面，以獲得一第二顏色，并且當(dāng)所述的第二顏色異于所述的第一顏色時(shí)，表明所述的裝載室內(nèi)已發(fā)生氧氣滲入。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的金屬薄膜是一鎢金屬薄膜，并且所述的第一顏色為金色。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的基板是一硅基板，并且所述的檢測晶片還包括一氮化鈦層，所述的氮化鈦層形成于所述的鎢金屬薄膜與所述的硅基板之間，用來提高所述的鎢金屬薄膜對所述的硅基板的附著能力。
4.如權(quán)利要求1所述的的方法，其中所述的裝載室與所述的反應(yīng)室被安裝在一垂直式反應(yīng)爐之內(nèi)，并且所述的垂直式反應(yīng)爐還包括一晶片舟皿，設(shè)置于所述的裝載室內(nèi)并用來裝載所述的半導(dǎo)體晶片；以及一晶片舟皿升降器，用來將所述的晶片舟皿在所述的裝載室與所述的反應(yīng)室之間移動。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的方法還包括持續(xù)地向所述的裝載室內(nèi)通入氮?dú)猓龅牡獨(dú)獾牧魉僭?00升/分與200升/分之間。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的反應(yīng)室的溫度介于600℃與800℃之間。
7.一種漏氧檢測方法，所述的方法包括提供一檢測晶片，所述的檢測晶片包括一基板、以及一形成于該基板上的測試薄膜，且所述的測試薄膜具有一第一顏色；將所述的檢測晶片用一裝載室裝入一反應(yīng)室中，隨后取出所述的檢測晶片；以及觀察所述的檢測晶片的表面，以獲得一第二顏色，并且當(dāng)所述的第二顏色異于所述的第一顏色時(shí)，表明所述的裝載室內(nèi)已發(fā)生氧氣滲入。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的基板是一硅基板，而所述的測試薄膜是一金屬薄膜。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述檢測晶片還包括一緩沖薄膜，所述的緩沖薄膜形成于所述的金屬薄膜與所述的硅基板之間，用來提高所述的金屬薄膜對所述的硅基板的附著能力。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述的金屬薄膜是一鎢金屬薄膜，且所述的第一顏色是金色，而所述的緩沖薄膜是一氮化鈦層。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的方法還包括持續(xù)地向所述的裝載室內(nèi)通入氮?dú)?，而所述的氮?dú)獾牧魉俳橛?00L/min與200L/min之間。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述的反應(yīng)室的溫度介于600℃與800℃之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種漏氧檢測方法，該方法包括首先提供一檢測晶片，該檢測晶片包括一基板，以及一具有一形成于基板上的第一顏色的金屬薄膜；接下去將該檢測晶片用一裝載室裝入一反應(yīng)室中；隨后取出檢測晶片；最后觀察檢測晶片的表面，以獲得一第二顏色，并且當(dāng)?shù)诙伾愑诘谝活伾珪r(shí)，表明裝載室內(nèi)已發(fā)生氧氣滲入的情形。
文檔編號G01M3/00GK1677071SQ20041003325
公開日2005年10月5日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者戴郡良, 楊易昌 申請人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司