CN108780765B - 具有微传感器的晶片处理工具 - Google Patents

具有微传感器的晶片处理工具 Download PDF

Info

Publication number
CN108780765B
CN108780765B CN201780016331.6A CN201780016331A CN108780765B CN 108780765 B CN108780765 B CN 108780765B CN 201780016331 A CN201780016331 A CN 201780016331A CN 108780765 B CN108780765 B CN 108780765B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microsensor
wafer
chamber
wafer processing
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780016331.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108780765A (zh
Inventor
L·泰德斯奇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Priority to CN202311521111.2A priority Critical patent/CN117558655A/zh
Publication of CN108780765A publication Critical patent/CN108780765A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108780765B publication Critical patent/CN108780765B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/146—Mixed devices
    • H01L2924/1461—MEMS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)

Abstract

实施例包括用于检测由晶片处理工具执行的材料沉积和材料移除的装置和方法。在实施例中，安装于晶片处理工具的处理腔室上的一或多个微传感器能够在真空条件下操作和/或可在无等离子体晶片制造处理期间实时测量材料沉积和移除速率。亦描述及主张其他实施例。

Description

具有微传感器的晶片处理工具
相关申请的交叉引用
本申请主张于2016年3月11日提交的美国专利申请第15/068,464号的权益，其全文在此以引用的方式并入本文。
技术领域
实施例涉及半导体处理的领域，且更具体地，涉及用于测量晶片处理工具中的材料沉积或材料移除的装置及方法。
背景技术
半导体器件的制造涉及在基板上沉积与移除材料，且更特别是半导体材料。使用例如沉积或蚀刻处理在晶片处理工具中执行此类沉积与移除。为了精确地沉积或移除特定量的半导体材料，可使用膜厚度测量技术。举例而言，可通过在一给定的时间量中处理半导体材料的晶片，并接着使用椭圆仪(ellipsometer)测量膜沉积或移除的量来间接地测量材料沉积和材料移除的速率。此外，传感器已被用以测量与沉积/移除速率相关的次要因素，以间接地在晶片制造处理期间估计沉积/移除速率。
发明内容
实施例包括晶片处理工具，该晶片处理工具包括微传感器，例如，尺寸设置为MEMS规模和/或使用MEMS工艺制造的传感器，该微传感器用以检测材料沉积或移除的量或速率。在实施例中，晶片处理工具包括处理腔室，该处理腔室具有腔室容积；及微传感器，该微传感器在该腔室容积内的预定位置处安装于该处理腔室上。微传感器可具有参数且包括传感器表面。进一步，当材料被沉积于传感器表面上或自传感器表面移除时，参数可改变。
微传感器可在各种位置处安装于处理腔室上。举例而言，处理腔室可包括围绕腔室容积的腔室壁，且微传感器可安装于该腔室壁上。替代地，处理腔室可包括具有保持表面的晶片保持器，且微传感器可安装于保持器表面上。
在实施例中，微传感器可模拟由晶片处理工具处理的半导体材料的晶片。举例而言，晶片处理工具的腔室容积可设置尺寸以接收晶片，且微传感器的传感器表面亦可包括半导体材料。因此，沉积于晶片和传感器表面两者上或是自晶片和传感器表面两者移除的材料可以是半导体材料。
晶片处理工具的微传感器可以是数个微传感器类型中的任意者。例如，微传感器可包括微共振器。因此参数可以是微共振器的特征频率，且该特征频率可响应于材料被沉积在传感器表面上或从传感器表面移除而漂移。替代地，微传感器可包括具有电耦接至收集器的MOSFET的晶体管传感器。因此参数可以是MOSFET的阈值电压，且该阈值电压可响应于材料被沉积在收集器上的传感器表面上或从收集器上的传感器表面移除而改变。
在实施例中，晶片处理工具是晶片处理系统的一部分。即，晶片处理系统可包括晶片处理工具及通信耦接至该晶片处理工具的计算机系统。因此，计算机系统可从一或多个微传感器接收对应于该等微传感器的各自的参数的输入信号，和/或从用以测量晶片制造处理的处理参数的测量仪器接收输入信号。计算机系统可经配置以基于输入信号而测量或控制晶片制造处理。举例而言，计算机系统可基于来自微传感器的输入信号而判定晶片制造处理的终点。或者，计算机系统可基于该等输入信号而判定晶片制造处理的均匀性。进一步，计算机系统可基于微传感器的经测量的参数和晶片制造处理的处理参数而判定晶片制造处理的改变的根本原因。
上述发明内容不包括所有方面的穷举清单。可考虑，包括可从上文总结的各种方面的所有合适的结合而实施的所有系统和方法以及于以下具体实施方式中所公开的和于本申请随附权利要求中特别指出的那些。此结合具有特定的优点并未特别记载于前文的总结中。
附图说明
图1为根据实施例的晶片处理系统的图示。
图2为根据实施例的安装于晶片处理工具的处理腔室上的微传感器的截面图示。
图3为根据实施例的通信地耦接至微传感器的电子电路的框图图示。
图4A-4B为根据实施例的晶片处理系统的微共振器(micro-resonator)类型的微传感器的示意图。
图5为根据实施例的晶片处理系统的晶体管传感器类型的微传感器的示意图。
图6为根据实施例的晶片处理系统的光学传感器类型的微传感器的示意图。
图7为根据实施例的表示终结(endpointing)晶片制造处理的方法中的操作的流程图的图示。
图8为根据实施例的表示判定晶片制造处理的均匀性的方法中的操作的流程图的图示。
图9为根据实施例的表示判定晶片制造处理中的改变的根本原因的方法中的操作的流程图的图示。
图10图示根据实施例的晶片处理系统的示例性计算机系统的框图。
具体实施方式
根据各种实施例描述用以由晶片处理工具执行的检测材料沉积或材料移除的装置及方法。在以下描述中，许多特定细节被阐释以为了提供对本发明透彻的理解。对所属技术领域的技术人员而言显而易见的是，实施例可在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实例中，为人熟知的方面将不详细描述以为了避免不必要地模糊了实施例。此外，应理解于随附附图中所示的各种实施例为说明性的表示，且并不必然按照比例绘制。
用于测量材料沉积和移除的现有技术或是不提供晶片制造工艺的实时测量与控制，或是基于与次要因素的关联提供对材料沉积/移除的估计，而非直接地测量沉积/移除。举例而言，椭圆仪可被用以测量膜厚度，然而，由于椭圆仪是周期性的监控器，所以椭圆仪无法针对常规生产运转检测沉积/移除速率中的实时偏移(excursions)或漂移(drifts)。此外，安装于晶片处理工具的处理腔室中以测量次要因素(例如等离子体中的RF匹配位置或气体浓度)的传感器，并不直接地测量所关心的变量(沉积/移除速率)，且此类测量在没有等离子体的腔室中变得更具有挑战性。
在一个方面中，晶片处理系统包括安装于晶片处理工具的处理腔室上的微传感器以测量在所有压力状况下的材料沉积或材料移除，例如，在真空条件下、以及在无等离子体(plasma-less)的条件下。安装在处理腔室上的微传感器可包括传感器表面，且当材料沉积于传感器表面上或自传感器表面移除时，微传感器的参数可改变。因此，对材料沉积或移除的量或速率以及此类量或速率的均匀性的实时测量可被监控且用以控制由晶片处理系统执行的晶片制造处理。
应理解以下描述的晶片处理系统及方法可被用于沉积材料或自基板移除材料的任何形成因子或处理。更具体而言，尽管晶片处理系统与方法关于用于集成电路的制造的晶片处理来描述，但该等装置及方法亦可适于用于其他技术，例如电子工业中的显示器和/或太阳能工业的光伏电池(photovoltaic cells)。
参照图1，根据实施例示出晶片处理系统的图示。晶片处理系统100可包括晶片处理工具102，该晶片处理工具通过通信链路105通信地耦接至计算机系统104。通信链路105可以是有线或无线连接，即，晶片处理工具102可直接地或无线地与计算机系统104通信。
晶片处理工具102可包括缓冲腔室(buffer chamber)106，该缓冲腔室由一或多个装载锁110物理连接(physically connected)至工厂接口108。此外，一或多个处理腔室112可由一或多个相应的装载锁110物理连接至缓冲腔室106。缓冲腔室106可作为中间容积(intermediate volume)，其大于处理腔室112的各自的容积，维持在低压下，但在一个高于处理腔室112内的处理压力的压力下。因此，在半导体器件的制造期间，半导体晶片，例如，硅晶片，可在晶片处理工具102的腔室106、112之间于真空条件下移动。此移动可由各种包括在晶片处理工具102中的装置，例如，机械手臂、梭(shuttles)等来实现。
可在处理腔室112中执行各种制造操作。举例而言，至少一个处理腔室112可以是蚀刻腔室、沉积腔室、半导体光刻工具的腔室、或是任意其他半导体处理的腔室。如此，处理腔室112可被用以在真空条件下、大气条件下、或任意其他压力状况下执行晶片制造处理。
在变更压力条件之外，处理腔室112亦可被用以执行具有不同能量条件的制造处理。举例而言，处理腔室112可以是自由基驱动的蚀刻腔室或是不包括等离子体的沉积腔室。即，在晶片制造处理期间，处理腔室112可以是无等离子体的。
参照图2，根据实施例示出安装于晶片处理工具的处理腔室上的微传感器的截面图示。晶片202，例如，半导体材料的晶片，可经受晶片处理工具102的处理腔室112中的晶片制造处理。晶片202可能随着晶片移动通过晶片处理工具102而经历不同压力条件。例如，半导体晶片可于大气条件下插入至工厂接口108中。接着，在半导体晶片进入工厂接口108和缓冲腔室106之间的装载锁110时，装载锁110可被带至120毫托(millitorr)的真空条件。半导体晶片可接着从装载锁110传递进入具有100毫托的缓冲腔室106压力的缓冲腔室106。
晶片202可穿过装载锁110而从缓冲腔室106转移至处理腔室112中的一个腔室。举例而言，处理腔室112可包括腔室容积204，该腔室容积的尺寸经设置以接收晶片202。因此，在处理腔室112中于晶片制造处理期间，半导体材料可被沉积于晶片202上或从晶片202移除。在晶片制造处理期间，处理腔室112的腔室容积204可具有使用例如真空源206(诸如真空泵和/或涡轮泵)降低至真空条件的腔室压力。在本说明书的上下文中，真空条件可以是低于0.5atm的任意压力。在实施例中，当处理腔室112具有低于缓冲腔室106的腔室压力时，例如低于100毫托，处理腔室112中存在真空条件。因此，处理腔室112可在晶片制造处理的生产操作期间处于真空条件。此外，真空条件可减少或消除来自腔室容积204的气体混合物，且因此腔室容积204在晶片制造处理期间可以是无等离子体的。
一或多个微传感器208可被安装于处理腔室112上，在腔室容积204内。举例而言，腔室容积204可至少部分地由围绕腔室容积204的腔室壁210限定，且数个微传感器208可被安装于腔室容积204中的腔室壁210上的预定位置处。
如本文所使用，用语“微(micro)”可指根据实施例的特定传感器或结构的描述性大小。例如，用语“微传感器”可指具有尺寸规模1至100μm的传感器。即，在实施例中，微传感器208可具有以下所描述包括最大宽度为1至100μm的传感器表面。因此，如本文所述的微传感器208是很容易可与，例如微天平(microbalances)那些能够做出百万分之一克等级(onthe order of a million parts of a gram)精密重量测量的仪器，有所区分的。即，微天平可在微尺度(micro-scale)上测量重量，但并不在本文所述的微传感器的相同尺寸范围内。在尺寸范围上的此差异是有利的，至少因为数个微传感器可安装到(fit into)腔室容积204中，而数个微天平可能无法安装到(fit into)尺寸大小经设置以接收半导体晶片的腔室容积204中。
如本文所使用的，用语“微传感器(micro sensors)”亦可指使用关于微机电系统(MEMS)的材料及生产处理所制成的传感器。即，本文所述的微传感器208可使用MEMS处理制成，例如沉积处理、图案化、蚀刻等。因此，微传感器208可以是具有使用MEMS处理所形成的尺寸和结构的MEMS规模的传感器。然而，应理解，实施例并不必然如此限制，且实施例的某些方面可应用至较大和可能较小尺寸的规模。
尽管可少至一个微传感器208被安装于处理腔室112上，但许多的微传感器208，例如，数百至数百万个微传感器208可被安装到腔室容积204中。即，给定上文所述MEMS规模的尺寸的微传感器208，许多微传感器208可以沿着腔室壁210(或处理腔室112的其他组件)分布以实时监控在处理腔室112中的半导体材料的沉积/移除。
每个微传感器208可具有一个已知的位置。例如，第一微传感器208可位于腔室容积204内的第一预定位置，且第二微传感器208可位于腔室容积204内的第二预定位置。微传感器208可以是随机地或是以预定的图案分布于处理腔室112上。例如，第二位置可以具有相对于第一位置或相对于处理腔室112上的某个其他参考点的已知位置。因此，材料沉积/移除的均匀性可通过比较来自第一微传感器208和第二微传感器208的实时测量而如以下描述般地判定。
在实施例中，微传感器安装于处理腔室112的不是腔室壁210的部分上。举例而言，替代于或额外于将微传感器208安装于腔室壁210上，一或多个微传感器208可安装于处理腔室112中的晶片保持器212上。晶片保持器212可以是，举例而言，具有电极以在晶片制造处理期间静电地夹持(clamp)晶片202的静电夹盘。晶片保持器212可包括保持表面214，在该保持表面上晶片202被夹持。举例而言，保持表面214可以是覆盖晶片保持器212的介电材料层，且微传感器208可安装于保持表面214上。更特定而言，在晶片制造处理期间，微传感器208可安装于保持表面214上，于靠近晶片202或是横向偏移于晶片202的区域中。举例而言，处理配件可包括在保持表面214上围绕着晶片202的环，且微传感器208可安装于处理配件上。
经考虑，微传感器208可位于处理腔室112中或是建置入处理腔室112的耗材或非耗材部件中，例如，晶片保持器212，足够接近晶片202以检测晶片202的材料沉积或移除速率的变化。举例而言，晶片202可具有面向前的表面，即，面朝着远离保持表面214的表面，且微传感器208可安装于保持表面214上使得对材料沉积/移除敏感的传感器表面也面向前。
晶片处理工具102可包括其他传感器和/或测量仪器以检测晶片制造处理的处理参数。其他传感器和/或测量仪器可以不是微传感器。举例而言，相较于以下描述的MEMS规模的传感器，晶片处理工具102可包括安装于处理腔室112上或以其他方式安装以在晶片制造处理期间检测腔室容积204的发射光谱(optical emissions spectrometry，OES)签章的光谱计216。OES签章可识别在腔室容积204内的元素的类型和数量。例如，OES签章可识别在晶片制造处理期间什么化学元素出现于腔室容积204内的等离子体中。其他传感器可用以检测执行于腔室容积204内的晶片制造处理的其他处理参数。这些其他传感器可包括用以测量传递至处理腔室112或晶片202的电力的电传感器、用以测量晶片保持器212的电性特征的电传感器等。这些传感器可能不测量半导体材料的沉积/移除的实际的量或速率，但由于以下描述的理由而可能仍是与由微传感器208所执行的实际沉积/移除测量相关。
晶片处理工具102的微传感器208和/或测量仪器可以彼此或是与其他电路通过一或多个电连接器而互相连接。例如，微传感器208可通过行进在腔室壁210和/或晶片保持器212上的电迹线而串联连接。替代地或额外地，数个微传感器208可通过各自的电迹线而并联地电连接。因此，电连接可在微传感器208间执行，和/或微传感器208可使用电迹线、电导线、通孔、及其他已知类型的电连接器而连接至电子电路。
参照图3，根据实施例示出通信地耦接至微传感器的电子电路的框图图示。晶片处理工具102的每个微传感器208可具有当材料沉积在传感器表面上或材料自传感器表面移除时改变的参数，如下文所述。此外，微传感器208可经配置以感测该变化。更具体而言，微传感器208的参数在微传感器208接收晶片处理工具102的处理腔室112内的材料颗粒时可改变。在此，用语“接收”指示影响给定参数的在材料与微传感器208之间的互动。例如，参数可以是电压、电流、或微传感器208的另一物理或电学特征，该参数在材料颗粒落于微传感器208的传感器表面上或从微传感器208的传感器表面去除(evaporates)时改变。本领域技术人员在阅读此说明时将理解其他的材料与传感器互动。
晶片处理工具102的电子电路302可被包封或支持于壳体304中。电子电路302的壳体304和/或电子组件可安装于处理腔室112上，例如，在腔室壁210或晶片保持器212上。类似地，壳体304可安装于晶片处理工具102的另一部分上，例如，在腔室容积204外的外部表面上。因此，电子电路302相对于微传感器208可以是共同放置的，或是远程放置的。然而电子电路302可被放置成与微传感器208通过一或多个输入/输出(I/O)连接306而电连接，即使是在相对于微传感器208远程地安装时，连接306例如电迹线、电导线、或通孔。
晶片处理工具102的电子电路302可包括时钟308。时钟308可以是具有电子震荡器(例如石英晶体)的电子电路，以输出具有精准频率的电子信号，如本领域所为人熟知的。因此，时钟308可被配置以输出对应于通过I/O连接306接收的电子信号的时间值。时间值可以是独立于其他操作的绝对时间值，或者时间值可以同步于晶片处理工具102中的其他时钟。例如，时钟308可同步于晶片处理工具102的系统时钟，或同步于与晶片处理工具102链接的制造设施的主计算机的系统时钟，使得由时钟308输出的时间值对应于由系统时钟输出或控制的系统时间值和/或系统操作。时钟308可经配置以当特定处理操作发生时，发起时间值的输出。晶片处理工具102的电子电路302可包括网络接口装置322，该网络接口装置用以传送和接收晶片处理工具102与主计算机间的通信。
晶片处理工具102的电子电路302可包括处理器310。处理器310可操作地耦合(例如通过总线312和/或迹线来电连接)至时钟308，。处理器310代表一或多个通用处理装置，例如微处理器、中央处理单元或类似者。更具体而言，处理器310可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实施其他指令集的处理器、或实施指令集的组合的处理器。处理器310也可以是一或多个专用处理装置，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器或类似者。
处理器310经配置以执行处理逻辑以用于执行本文描述的操作。例如，处理器310可经配置以从位于腔室容积204内不同预定位置处的数个微传感器208接收并分析输入信号。处理器310亦可从时钟308接收时间值输出，其对应至每个所接受的输入信号。因此，处理器310可比较来自数个微传感器208的输入信号，例如，以判定在给定时间的晶片制造处理的均匀性。处理器310可被配置以基于从微传感器208接收的信号而判定其他类型的信息。举例而言，从一或多个微传感器208接收的输入信号可被用于终结(endpoint)晶片制造处理或是用于判定在晶片制造处理中的改变的根本原因(root cause)。
微传感器208的监控可由处理器310在个别的或群组的基础上执行。即，处理器310可对每个微传感器208监控及记录个别的数据。因此，每个微传感器208可以是个别地可识别的，例如，通过与位置或是其他传感器特定的数据相关联的唯一传感器标识号。在实施例中，微传感器208可以以群组被监控。例如，处理器310可针对一或多个微传感器208的群组进行监控及记录库数据(bank data)。因此，微传感器208的群组可以整体关联于对应至传感器群组的位置或其他群组特定的数据。
晶片处理工具102的电子电路302可包括安装于基板上的存储器314。存储器314可包括一或多个主存储器(例如，只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM)(如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等))、静态存储器(例如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等)、或辅助存储器(例如，数据存储装置)。处理器310可经由总线312或其他电连接与存储器314通信。因此，处理器310可操作地耦接至存储器314以于存储器314中记录被触发的微传感器208的预定的位置和由时钟308输出的时间值。即，存储器314可记录材料沉积于微传感器208上或从微传感器208移除的时间，以及处理腔室112上安装被影响的微传感器208的位置。
晶片处理工具102的电子电路302可包括电源316。电源316可包括电池、电容库、或另一为人熟知的电力供应。电源316可通过总线312电连接至晶片处理工具102的组件中的一或多者，例如微传感器208、时钟308、处理器310、或存储器314，并且可为之供电。
晶片处理工具102的电子电路302可包括额外的组件。举例而言，电子电路302可包括频率源318，例如，宽频率源，或检测器320。频率源318和检测器320可具有和晶片处理工具102的微传感器208的具体实施例相关的特定应用。因此，频率源318和检测器320的进一步描述留待以下针对对应传感器讨论。现在描述微传感器208的各种实施例。
参照图4A，根据实施例示出晶片处理系统的微共振器(micro-resonator)类型的微传感器的示意图。在实施例中，晶片处理工具102的一或多个微传感器208包括微共振器402。微共振器402可以是合适的共振质量传感器，例如石英晶体微天平(QCM)、表面声波(SAW)、或膜体声共振器(FBAR)，其所有都量化沉积于他们表面上的气悬颗粒的累积质量。对微共振器402的复杂性与多样性的描述在此并不阐释以利于简化描述以为了简洁和易于理解。微共振器可分布于处理腔室112上的预定位置处。每个微共振器402可具有特征频率，例如，共振频率，如本领域所为人熟知的。例如，不更深入细节地，微共振器402可以通过如图4A所示的简单质量弹簧系统来表示。微共振器402的特征频率可与微共振器系统的质量404成反比。例如，特征频率可正比于微共振器系统的(k/M)的平方根(sqrt(k/M))，其中“M”对应于质量404以及“k”对应于微共振器系统的比例常数。因此，当微共振器402接收或放出材料406时，例如，在晶片制造处理期间，将辨识到特征频率漂移。更具体来说，当材料406，例如半导体材料，沉积于晶片处理工具102的处理腔室中的微共振器402的传感器表面408上或自该传感器表面移除时，微共振器402的质量404改变，且因此特征频率漂移。
微共振器402的传感器表面408可以是暴露的表面，例如，面向与晶片202相同的方向。微共振器402的一部分具有传感器表面408，然而，可以包括数个层。例如，微共振器402可包括在具有感测表面408的顶层412下的基层410。基层410和顶层412可包括相同的材料。例如，基层410和顶层412可由相同的硅材料所形成。在实施例中，基层410是由与顶层412不同的材料所形成。例如，底层410可由微加工成支撑结构的聚合物、金属、或陶瓷材料所形成，且顶层412可由硅材料形成并设置在基层410上。因此，顶层412可覆盖基层410的一部分。
在实施例中，传感器表面408包括材料406。更特定而言，微传感器208可包括由与在晶片制造处理期间沉积在晶片202上或自晶片202移除的材料406相同的半导体材料所形成的传感器表面408。举例而言，当晶片制造处理是将硅沉积至硅晶片上的沉积处理时，传感器表面408可包括硅以确保沉积的材料406以类似与晶片202互动的方式与传感器表面408互动。类似地，当晶片制造处理是从硅晶片202移除硅的蚀刻处理时，传感器表面408可包括硅以确保材料406以从硅晶片202移除硅的速率类似的速率从传感器表面408蚀刻。因此，在晶片制造处理期间，传感器表面408可模拟晶片202的表面以测量同时发生于晶片202的实际沉积速率或移除速率。
参照图4B，根据实施例示出晶片处理系统的微共振器(micro-resonator)类型的微传感器的示意图。可被使用为微传感器208的特定类型的微共振器402是MEMS共振质量传感器，例如热致动高频单一晶体硅共振器。此微共振器402可使用单掩模处理(single maskprocesses)制造为个别装置或是阵列。微共振器402可包括在对称平面416的两侧上的两个垫414。波动的电流可在两个垫414之间传递以引起在电流路径中的交流(AC)奥姆损失成分(alternating current ohmic loss component)。在实施例中，大部分的奥姆损失发生于使垫414互连的薄柱418中。薄柱418可位于中央且在垫414之间沿正交于对称面416的方向延伸。在柱418中产生的波动的温度可能引起AC力，及在柱418中的交变热应力(alternating thermal stress)，以按平面内共振模式(in-plane resonant mode)致动微共振器402。在平面内共振模式中，具有质量404(即“M”)的垫414在相反的两个方向上振动。因此，在共振时，微共振器402包括振动的垫414的特征频率，且由于压阻效应，柱418的电阻由交变机械应力(alternating mechanical stress)调变。因此，在微共振器402中有可检测的小信号运动电流(signal motional current)对应于特征频率。
为了检测在微共振器402的特征频率中的漂移，频率源318和检测器320可并入晶片处理工具102的电子电路302中。频率源318可以是宽频率源318，其被用以激励微共振器402。检测器320可监控微共振器402的特征频率，并检测特征频率的漂移。举例而言，检测器320可将对应至特征频率的信号，例如，输出电压或电流，输出至处理器310。处理器310可被配置以接收输出电压和辨识特征频率的漂移。因此，当输出电压改变和/或当微共振器402的特征频率改变时，晶片处理工具102可记下改变，作为在微共振器402的垫414上的传感器表面408沉积材料406或从传感器表面408移除材料406的实例。沉积和移除可随时间记录以检测材料406的沉积和/或移除的速率。随着微共振器402的质量404增加或减少，例如，随着材料406累积在微共振器402上或从微共振器402去除，特征频率将会向下漂移，而允许晶片处理工具102实时监控和测量晶片制造处理的沉积速率和/或移除速率。
参照图5，根据实施例示出晶片处理系统的晶体管传感器类型的微传感器的示意图。在实施例中，晶片处理工具102的一或多个微传感器208包括晶体管传感器502。晶体管传感器502可包括一或多个晶体管，例如，MOSFET 504。MOSFET 504可包括源极506、漏极508和栅极510。晶体管传感器502亦可包括收集器(collector)512，收集器类似关于图4A-4B描述的质量404，用以在晶片制造处理期间接收或发射材料406。收集器512可以物理上与MOSFET 504分离，然而，这些子组件可以彼此电连接。例如，收集器512可以通过电迹线514电连接至MOSFET 504的栅极510。因此，即使在当收集器512位于与MOSFET 504隔开的预定位置处时，MOSFET 504也可经配置以检测材料406已落在收集器512上或是已从收集器512去除。
收集器512可设置尺寸及被配置以接收材料406。例如，材料406颗粒的典型尺寸可以是在45纳米至1微米的范围(45 nanometers to 1 micron)中，且因此，收集器512可包括具有直径至少1微米的外缘的外部轮廓。当以往下的方向看时，外缘的形状可以是圆形、矩形、或任意其他形状。进一步，收集器512可以是平坦的，即，可具有平面的传感器表面408，或者收集器512可具有锥形传感器表面408。在实施例中，收集器512并不是与MOSFET 504分开的结构，而是，并入MOSFET 504中。例如，收集器512可以是MOSFET 504的栅极510上的收集区域。
类似于上述的微共振器402，晶体管传感器502的收集器512可包括传感器表面408，该传感器表面经配置以模拟晶片202的表面。例如，晶体管传感器502可位于靠近晶片202，例如，在保持表面214上，且传感器表面408可定向以面向向前的方向而与由晶片表面所朝向的方向平行。收集器512可包括多层结构，例如，具有相同或不同材料406的基层410和顶层412。
在实施例中，晶体管传感器502的参数对应至MOSFET 504。更具体而言，晶体管传感器502的参数可以是横跨栅极510测量的MOSFET 504的阈值电压。阈值电压可直接对应于材料406在收集器512上的存在或不存在。例如，当材料406的第一量在收集器512上时，阈值电压可具有第一值，且当材料406的第二量在收集器512上时，阈值电压可具有第二值(与第一值不同)。因此，从收集器512的传感器表面408收集或发射的材料406可基于晶体管传感器502的阈值电压而判定。处理器310可经配置以检测在阈值电压中的变化，且因此，当在阈值电压中的变化被检测到时，晶片处理工具102可记下改变，作为材料沉积或去除的量。阈值电压可随着时间记录，以判定对晶片202的材料406的实际沉积速率或移除速率。
参照图6，根据实施例示出晶片处理系统的光学传感器类型的微传感器的示意图。在实施例中，晶片处理工具102的一或多个微传感器208包括光学传感器602。光学传感器602可以是微光机电系统(Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems，MOEMS)，如在本领域所为人熟知的，且可以使用已知的半导体处理操作而直接形成于基板上。对MOEMS的复杂性与多样性的描述在此并不阐释以利于简化描述以为了简洁和易于理解。光学传感器602可包括分布于基板的传感器表面408(未图示)上的数个微镜或透镜。不更深入细节地，光学传感器602可包括从光源604发出的光学路径608。光学路径608可以是在光源604和光检测器606之间。在实施例中，光学传感器602的参数对应于在光检测器606处是否接收到来自光源604的光。例如，参数可响应于材料406扰乱光学路径608而改变。即，当材料406的颗粒穿过或停留于光学路径608上且在光源604和光检测器606之间阻挡光时，参数可改变。在实施例中，当颗粒穿过光学传感器602时，来自光源604的光沿着不同的光学路径608向着另一光检测器606反射。通过其他光检测器606检测到反射光可能导致改变光学传感器602的参数。参数可以是，例如，光学传感器602的输出电压，其对应于光检测。处理器310可经配置以检测在输出电压中的变化，且因此，当在输出电压中的变化和/或当在光学路径608中的扰乱被检测到时，晶片处理工具102可记下改变，作为在基板上从传感器表面408的材料406的沉积或移除，且因此，沉积/移除的量和/或速率可以被实时测量和监控。
应理解，由于上文描述的微传感器类型在独立于外部压力的电参数的基础上操作，因此具有一或多个微传感器208(例如微共振器402、晶体管传感器502、或光学传感器602)的晶片处理工具102可在任意压力状况下工作，包括在真空条件下。类似地，微传感器208可操作而无论腔室容积204的气体一致性(gaseous consistency)，包括在无等离子体的条件下。
具有微传感器208安装于处理腔室112上的晶片处理工具102可被用以监控和控制晶片制造处理。尽管是非限制性的，但执行此监控和控制的数个方法在下文中描述。为了简洁，在以下描述的方法中的操作可指微共振器402的监控，然而，该方法可适用于合并其他微传感器类型，例如上文所述的那些。
参照图7，根据实施例示出表示终结(endpointing)晶片制造处理的方法中的操作的流程图的图示。晶片制造处理的终点在一些情况下可以被检测，该检测通过测量处理的参数，例如，在处理腔室112中的等离子体中发现的特定元素的浓度，以判定是否处理操作已经达到处理目标且应停止。然而，当腔室容积204无等离子体时，此类检测，使用传统传感器或测量仪器可能是困难的或是不可能的。然而，以下描述的使用微传感器208判定终点的方法可被用于无等离子体的情况下。
在操作702，晶片202被装载至晶片处理工具102的处理腔室112中。晶片202可由半导体材料形成，且可从晶片处理工具102的第一腔室，例如，缓冲腔室106，移动至晶片处理工具102的第二腔室，例如，处理腔室112。因此，晶片202可经受晶片制造处理，例如，在处理腔室112的腔室容积204内的沉积或蚀刻。
在操作704，晶片制造处理可被发起于处理腔室112中。举例而言，第二腔室(例如处理腔室112)的腔室压力可以降低至真空条件。更特定而言，腔室压力可降至低于0.5atm。如上所述，晶片处理工具102能够在所有压力状况下检测材料沉积/移除，且因此，可被用于在由晶片处理工具102中的半导体晶片正常所见的条件下实时监控沉积/移除的量和/或速率。因此在晶片制造处理期间，半导体材料406可被沉积于晶片202上或从晶片202移除。同时，半导体材料406可沉积于微传感器208的传感器表面408上或从传感器表面408移除。
在操作706，检测微传感器208的参数的改变。更具体而言，当材料406沉积于第二腔室(例如处理腔室112)内的微传感器208上时，或是当从微传感器208移除时，参数的改变可被检测。在实施例中，检测参数的改变包括检测微共振器402的特征频率的漂移。在实施例中，检测参数的改变包括检测晶体管传感器502的MOSFET 504的阈值电压的改变。因此，当微传感器208检测到参数中的改变时，相对应的信号被提供至电子电路302。
在操作708，与微传感器208的参数中的改变对应的输入信号可被用以判定晶片制造处理的终点。举例而言，在参数中的改变可对应至微共振器402的质量404中的改变。例如，当晶片制造处理是沉积处理时，可测量到质量404中从初始质量404增加至所欲的质量404。类似地，当晶片制造处理是蚀刻处理时，可测量到质量404中从初始质量404降低至所欲的质量404。在质量404中的改变可以对晶片处理工具102的每一轮处理(every processrun)都是相同的。然而，若质量404的改变是突然多或突然少的，则晶片处理工具102可判定晶片制造处理或处理腔室112硬件中发生了漂移(shift)。
关于颗粒污染的信息在晶片制造处理期间可被连续地记录，且因此，该信息可被设为可利用以用于实时或接近实时的分析。即，微传感器208和/或晶片处理工具102可连接至网络中的其他机器以使用计算机系统104监控和分析材料沉积和/或移除的数据。因此，可实时地测量晶片制造处理的进展。因此，计算机系统104可经配置以当所欲的质量404被测量到时，检测处理的终点。
在操作710，晶片制造处理可响应于判定该终点而停止。举例而言，当来自微传感器208的输入信号指示晶片制造处理已达到所欲的处理结果，例如，在质量404中的预定的值或改变，电子电路302或计算机系统104可判定晶片制造处理的终点已到达，且可基于该输入信号停止沉积或蚀刻处理。
参照图8，根据实施例示出表示判定晶片制造处理的均匀性的方法中的操作的流程图的图示。通过在处理腔室112中放置数个微传感器208，可检测瞬间均匀性和随着时间的均匀性。更具体而言，在处理腔室112中的不同位置处的沉积或蚀刻速率的改变可被感测以判定是否沉积或蚀刻处理在这些位置之间有所不同。
操作802和804可类似上文关于图7所描述的操作702和704。即，晶片202被装载至晶片处理工具102的处理腔室112中，且晶片制造处理可被发起。然而，在操作804，在晶片制造处理期间，半导体材料406可沉积于晶片202和数个微传感器的各自的传感器表面408上或从晶片202和数个微传感器的各自的传感器表面408移除。即，材料406的沉积或移除可应用至处理腔室112中的多个微传感器208。例如，第一微传感器208可安装于腔室容积204内的第一预定位置处，且第二微传感器208可安装于腔室容积204内的第二预定位置处。材料可沉积于第一和第二微传感器208两者上，或是从第一和第二微传感器208两者移除。
在操作806，可检测每个微传感器208的参数的各自的改变。举例而言，可响应于沉积半导体材料406于第一微传感器208的传感器表面408上或自第一微传感器208的传感器表面408移除半导体材料406而检测第一微传感器208的参数的改变。类似地，可响应于沉积半导体材料406于第二微传感器208的传感器表面408上或自第二微传感器208的传感器表面408移除半导体材料406而检测第二微传感器208的参数的改变。因此，在给定的时间，可测量第一微传感器208和第二微传感器208的参数。
在操作808，晶片制造处理的均匀性可基于测量到的参数而判定。举例而言，可测量数个微传感器208的参数的改变，且可比较该等改变以检测均匀性。更具体而言，当参数的改变是相同的或是在预定的变化程度之内是类似的，例如，在5％的差异内，晶片制造处理可判定为是均匀的。然而，当参数的改变变化了预定的量时，晶片制造处理可判定为是非均匀的。判定为非均匀可触发事件。举例而言，可设定用于在处理腔室112中的微传感器208之间的标准偏差的预定阈值，且若超过该阈值，则可触发警告和/或晶片处理工具102可停止处理下一个晶片202。自微传感器208收集的数据亦可存储至本地或远程服务器上的日志文件(log file)以供未来查阅，例如，帮助根本原因的分析。因此，具有在处理腔室112上的微传感器208的晶片处理工具102可被用以测量和控制处理的稳定性。
参照图9，根据实施例示出表示判定晶片制造处理中的改变的根本原因的方法中的操作的流程图的图示。晶片处理工具102的处理腔室112中的微传感器208可用以判定沉积或移除速率的改变的根本原因。举例而言，微传感器208可与其他机器传感器相关联以识别在沉积或移除速率中的改变的可能原因。在实施例中，微传感器208与测量仪器，例如光谱计216，相关联。替代地，微传感器208可与其他机器传感器，例如用以检测温度、传递至处理腔室112的电力、气体浓度、或处理腔室112的离子浓度的传感器，相关联。
操作902至906可类似上文关于图7所描述的操作702至706。即，晶片202被装载至晶片处理工具102的处理腔室112中，且晶片制造处理可被发起。此外，可检测微传感器208的参数的改变。
在操作908，可由测量仪器检测和/或测量晶片制造处理的处理参数。举例而言，测量仪器可包括上文关于图2所描述的光谱计216。因此，处理参数可以是腔室容积204的OES签章，如由光谱计216所测量的。
在操作910，可基于所检测的处理参数而判定微传感器208的参数的改变的根本原因。举例而言，微传感器208的参数的改变可以与测量仪器测量的处理参数的改变同时或是时间上很接近地发生。处理参数可以是特定气体的浓度，且处理参数的改变可指示浓度的增加。因此，同时的改变可指示气体浓度的增加是微传感器208的参数的改变的根本原因，例如，材料406在微传感器208上的沉积速率或移除速率的改变的根本原因。晶片处理工具102可接着调适或修复以在所欲的范围内维持气体浓度及沉积/移除速率。因此，具有在处理腔室112上的微传感器208的晶片处理工具102可被用以作为除错工具。
在实施例中，微传感器208可被使用于许多轮处理上(over numerous processruns)，且因此，微传感器208可以自我校正，以对从传感器表面408的材料406的沉积或移除做调整。例如，电子电路302或计算机系统104可被配置以在每一轮处理之后，校正微传感器208。随着在晶片制造处理期间材料406被沉积于传感器表面408上或自传感器表面408移除，微传感器208的参数可增加或减少。举例而言，微共振器的质量404可在沉积处理之后增加，且因此，微共振器的特征频率可从第一值改变至第二值。在开始后续的沉积处理之前，电子电路302或计算机系统104可将第二值设置为在下一轮处理的初始值。因此，在下一轮处理期间，参数的改变可被精准地测量。
传感器表面408可被周期地清洗或更换以确保微传感器208的敏感性与可靠性不受到损害。例如，当微传感器208监控沉积处理时，可执行微传感器208的周期清洗以移除随着时间沉积的材料406。微传感器208可被原位清洗，而不用打开处理腔室112，以延长微传感器208的寿命。举例而言，等离子体或自由基可能被引入至处理腔室112中，以自传感器表面408清洗材料406。即，若材料406是硅，则可引入氟自由基(fluorine radicals)以自传感器表面408清洗硅。
微传感器208可以预定周期来替换。例如，当微传感器208被用以监控蚀刻处理时，传感器表面408可能随着时间耗损。因此，当已经从微传感器208移除预定量的材料时，例如，顶层412，微传感器208可被替换。
参照图10，根据实施例示出晶片处理系统的示例性计算机系统的框图。可将所图示的计算机系统104的一或多个组件用于晶片处理工具102的电子电路302中。因此，上文关于图3所讨论的电子电路302可以是计算机系统104的子集。替代地，电子电路302可以是对于晶片处理工具102为本地的，且计算机系统104可以是与电子电路302和/或晶片处理工具102的计算机对接(interfaced)的制造设施主计算机。在实施例中，计算机系统104耦合至且控制机器人、装载锁110、处理腔室112、和晶片处理工具102的其他组件。计算机系统104亦可接收和分析由如上所述的微传感器208提供的材料沉积/移除信息。
计算机系统104可连接(例如，网络地连接)至在局域网络(LAN)、内联网(intranet)、外联网络(extranet)、或因特网中的其他机器。计算机系统104可操作于客户端-服务器网络环境中的服务器或客户端机器的能力中，或者是作为点对点(peer-to-peer)(或分布式)网络环境中的对等机器(peer machine)。计算机系统104可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络应用程序、服务器、网络路由器、交换机或网桥、或是能够执行指明将由该机器采取的动作的一组指令(顺序的或以其他方式)的任意机器。进一步，尽管对计算机系统104只示出单一机器，但用语“机器(machine)”亦应被考虑为包括机器(例如，计算机)的任意集合，该等机器个别地或集合地执行一组(或多组)指令以执行本文所述的任意一或多个方法。
计算机系统104可包括计算机程序产品、或软件1002，该计算机系统具有非瞬时机器可读介质，在该非瞬时机器可读介质上存储有指令，该等指令可被用以编程计算机系统104(或其他电子装置)以执行根据实施例的处理。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读取的形式存储或传送信息的任意机制。例如，机器可读取(例如，计算机可读取)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置等)、机器(例如，计算机)可读传输介质(电学、光学、声学、或其他形式的传播信号(例如，红外线信号、数字信号等))等。
在实施例中，计算机系统104包括系统处理器1004、主存储器1006(例如，只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM)如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等)、静态存储器1008(例如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等)、或辅助存储器(例如，数据存储装置1024)，其经由总线1009与彼此通信。
系统处理器1004代表一或多个通用处理装置，例如微系统处理器、中央处理单元、或类似者。更具体而言，系统处理器1004可以是复杂指令集计算(CISC)微系统处理器、精简指令集计算(RISC)微系统处理器、超长指令字(VLIW)微系统处理器、实施其他指令集的系统处理器、或实施指令集的组合的系统处理器。系统处理器1004也可以是一或多个专用处理装置例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号系统处理器(DSP)、网络系统处理器、或类似者。系统处理器1004经配置以执行处理逻辑1010以用于执行本文描述的操作。
计算机系统104可进一步包括系统网络接口装置1012，用于通过网络1014与其他装置或机器(例如，晶片处理工具102)通信。计算机系统104亦可包括视频显示单元1016(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置1018(例如，键盘)、光标控制装置1020(例如，鼠标)、和信号产生装置1022(例如，扬声器)。
辅助存储器可包括数据存储装置1024，该数据存储装置具有机器可存取存储介质1026(或更具体而言，计算机可读存储介质)，在该机器可存取存储介质上存储了一或多组指令(例如，软件1002)，该一或多组指令实施本文所描述的方法或功能中的任意一或多者。在由计算机系统104执行期间，软件1002亦可驻存，完全地或至少部分地，于主存储器1006中和/或于系统处理器1004中，主存储器1006和系统处理器1004亦构成机器可读存储介质。软件1002可进一步经由系统网络接口装置1012而通过网络1014传送或接收。
尽管机器可存取存储介质1026在示例性实施例中示出为单一介质，用语“机器可读存储介质(machine-readable storage medium)”应被考虑为包括存储一或多组指令的单一介质或多个介质(例如，中央或分布式数据库、和/或相关联的缓存与服务器)。用语“机器可读存储介质”亦应被考虑为包括能够存储或编码由机器所执行的且使得机器执行方法中的一或多者的指令组的任意介质。因此，用语“机器可读存储介质”应考虑为包括，但不限于，固态存储器，及光学和磁介质。
在前述的说明中，已描述了具体示例性的实施例。明显地，可对其做出各种修改而不悖离以下权利要求的范围。因此，本说明书和附图应被视为说明的意味而非限制的意味。

Claims (15)

1.一种晶片处理工具，包括：
处理腔室，所述处理腔室具有腔室容积；及
微传感器，所述微传感器在所述腔室容积内的预定位置处安装于所述处理腔室上，其中所述微传感器具有参数且包括传感器表面，所述传感器表面由硅表面组成，且其中当硅沉积于所述传感器表面上或自所述传感器表面移除时，所述参数改变。
2.如权利要求1所述的晶片处理工具，其中所述处理腔室包括围绕所述腔室容积的腔室壁，且其中所述微传感器安装于所述腔室壁上。
3.如权利要求1所述的晶片处理工具，其中所述处理腔室包括具有保持表面的晶片保持器，且其中所述微传感器安装于所述保持表面上。
4.如权利要求1所述的晶片处理工具，其中所述腔室容积被设置尺寸以接收包括硅的晶片。
5.如权利要求1所述的晶片处理工具，其中所述微传感器包括微共振器，其中所述参数是所述微共振器的特征频率，且其中响应于所述硅沉积在所述传感器表面上或自所述传感器表面移除，所述特征频率漂移。
6.一种晶片处理系统，包括：
晶片处理工具，所述工具包括：
处理腔室，所述处理腔室具有腔室容积，及
微传感器，所述微传感器在所述腔室容积内的预定位置处安装于所述处理腔室上，其中所述微传感器具有参数且包括传感器表面，所述传感器表面由硅表面组成，且其中当硅沉积于所述传感器表面上或自所述传感器表面移除时，所述参数改变；以及
计算机系统，所述计算机系统通信地耦接至所述晶片处理工具。
7.如权利要求6所述的晶片处理系统，其中所述微传感器包括微共振器，其中所述参数是所述微共振器的特征频率，且其中响应于所述硅沉积在所述传感器表面上或自所述传感器表面移除，所述特征频率漂移。
8.如权利要求6所述的晶片处理系统，其中所述计算机系统从所述微传感器接收输入信号，所述输入信号对应于所述微传感器的所述参数，且其中所述计算机系统基于所述输入信号判定由所述晶片处理工具执行的晶片制造处理的终点。
9.如权利要求6所述的晶片处理系统，其中所述晶片处理工具包括第二微传感器，所述第二微传感器在所述腔室容积内的第二预定位置处安装于所述处理腔室上，其中所述计算机系统从所述第二微传感器接收第二输入信号，所述第二输入信号对应于所述第二微传感器的第二参数，且其中所述计算机系统基于所述输入信号和所述第二输入信号判定晶片制造处理的均匀性。
10.如权利要求6所述的晶片处理系统，其中所述晶片处理工具包括光谱计，所述光谱计用以检测所述腔室容积的发射光谱签章，其中所述计算机系统接收输入信号，所述输入信号对应于所述微传感器的所述参数和来自所述微传感器与所述光谱计的所述发射光谱签章，且其中所述计算机系统基于所述发射光谱签章判定所述微传感器的所述参数的改变的根本原因。
11.一种晶片处理方法，包括以下步骤：
将晶片装载至晶片处理工具的处理腔室中，其中所述处理腔室包括腔室容积及微传感器，所述微传感器在所述腔室容积内的预定位置处安装于所述处理腔室上，其中所述微传感器具有参数且包括传感器表面，所述传感器表面由硅表面组成，且其中当硅沉积在所述传感器表面上或自所述传感器表面移除时，所述参数改变；
发起所述处理腔室中的晶片制造处理，其中在所述晶片制造处理期间，硅沉积在所述晶片和所述传感器表面上或从所述晶片和所述传感器表面移除；及
响应于所述硅沉积在所述传感器表面上或自所述传感器表面移除所述硅，检测所述微传感器的所述参数的改变。
12.如权利要求11所述的方法，其中检测所述参数的所述改变的步骤包括以下步骤：检测微共振器的特征频率的漂移。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：
基于所述微传感器的所述参数的所述改变，判定所述晶片制造处理的终点；及
响应于判定所述终点，停止所述晶片制造处理。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述晶片处理工具包括第二微传感器，所述第二微传感器在所述腔室容积内的第二预定位置处安装于所述处理腔室上，且进一步包括以下步骤：
响应于所述硅沉积在所述第二微传感器的第二传感器表面上或从所述第二传感器表面移除所述硅，检测所述第二微传感器的第二参数的第二改变；及
基于所述微传感器的所述参数的所述改变和所述第二微传感器的所述第二参数的所述第二改变，判定所述晶片制造处理的均匀性。
15.如权利要求11所述的方法，进一步包括以下步骤：
由测量仪器检测所述晶片制造处理的处理参数；及
基于所检测的处理参数，判定所述微传感器的所述参数的所述改变的根本原因。
CN201780016331.6A 2016-03-11 2017-01-19 具有微传感器的晶片处理工具 Active CN108780765B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311521111.2A CN117558655A (zh) 2016-03-11 2017-01-19 具有微传感器的晶片处理工具

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/068,464 US10818564B2 (en) 2016-03-11 2016-03-11 Wafer processing tool having a micro sensor
US15/068,464 2016-03-11
PCT/US2017/014176 WO2017155612A1 (en) 2016-03-11 2017-01-19 Wafer processing tool having a micro sensor

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311521111.2A Division CN117558655A (zh) 2016-03-11 2017-01-19 具有微传感器的晶片处理工具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108780765A CN108780765A (zh) 2018-11-09
CN108780765B true CN108780765B (zh) 2023-11-24

Family

ID=59788118

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311521111.2A Pending CN117558655A (zh) 2016-03-11 2017-01-19 具有微传感器的晶片处理工具
CN201780016331.6A Active CN108780765B (zh) 2016-03-11 2017-01-19 具有微传感器的晶片处理工具

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311521111.2A Pending CN117558655A (zh) 2016-03-11 2017-01-19 具有微传感器的晶片处理工具

Country Status (6)

Country Link
US (2) US10818564B2 (zh)
JP (2) JP2019510374A (zh)
KR (1) KR20180116445A (zh)
CN (2) CN117558655A (zh)
TW (2) TWI799886B (zh)
WO (1) WO2017155612A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10685819B2 (en) * 2017-05-25 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Measuring concentrations of radicals in semiconductor processing
US10901021B2 (en) 2018-02-27 2021-01-26 Applied Materials, Inc. Method for detecting wafer processing parameters with micro resonator array sensors
JP2020119929A (ja) 2019-01-21 2020-08-06 キオクシア株式会社 半導体装置
WO2022157908A1 (ja) * 2021-01-22 2022-07-28 株式会社日立ハイテク イオンミリング装置
KR20230143349A (ko) * 2022-04-05 2023-10-12 한국기계연구원 패치형 플라즈마 진단장치 및 이를 포함하는 플라즈마 진단모듈

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5405488A (en) * 1993-09-13 1995-04-11 Vlsi Technology, Inc. System and method for plasma etching endpoint detection
US6165312A (en) * 1998-04-23 2000-12-26 Sandia Corporation Method and apparatus for monitoring plasma processing operations
JP2002158208A (ja) * 2000-11-22 2002-05-31 Denso Corp 半導体ウエハの表面処理方法
JP2002319568A (ja) * 1991-04-04 2002-10-31 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US6654659B1 (en) * 2002-06-24 2003-11-25 Advanced Micro Drvices, Inc. Quartz crystal monitor wafer for lithography and etch process monitoring
JP2004172365A (ja) * 2002-11-20 2004-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
KR20040053592A (ko) * 2002-12-17 2004-06-24 삼성전자주식회사 싱글 타입의 감시/제어용 증착 시스템
JP2006344745A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Tdk Corp エッチング量計測装置、エッチング装置及びエッチング量計測方法
CN1914710A (zh) * 2003-12-30 2007-02-14 艾奎昂有限责任公司 在基片处理过程中选择性蚀刻氮化硅的系统和方法
CN1968785A (zh) * 2004-06-14 2007-05-23 卡伯特微电子公司 实时抛光工艺监视
CN101174097A (zh) * 2006-10-30 2008-05-07 应用材料股份有限公司 具有可变工艺气体分布的掩模刻蚀等离子体反应器
CN101427352A (zh) * 2005-03-16 2009-05-06 高级技术材料公司 监测蚀刻等离子体加工设备中等离子体状态的方法和装置
CN101802251A (zh) * 2007-09-21 2010-08-11 株式会社爱发科 薄膜形成装置、膜厚测定方法、膜厚传感器
WO2015095799A1 (en) * 2013-12-22 2015-06-25 Applied Materials, Inc. Monitoring system for deposition and method of operation thereof

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6355535A (ja) 1986-08-26 1988-03-10 Minolta Camera Co Ltd 原稿露光装置
JPS6355535U (zh) * 1986-09-29 1988-04-14
JPS6466937A (en) * 1987-09-07 1989-03-13 Sumitomo Electric Industries On-site measurement of quantity of etching in rie device
US20020018217A1 (en) * 2000-08-11 2002-02-14 Michael Weber-Grabau Optical critical dimension metrology system integrated into semiconductor wafer process tool
US7128803B2 (en) * 2002-06-28 2006-10-31 Lam Research Corporation Integration of sensor based metrology into semiconductor processing tools
US6939433B2 (en) * 2002-08-27 2005-09-06 Hitachi High-Technologies Corporation Sample processing apparatus and sample processing system
US7361599B2 (en) * 2002-09-03 2008-04-22 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit and method
US6894491B2 (en) * 2002-12-23 2005-05-17 Lam Research Corporation Method and apparatus for metrological process control implementing complementary sensors
JP2004241706A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置
JP3868427B2 (ja) * 2004-02-23 2007-01-17 株式会社半導体理工学研究センター プラズマプロセスのリアルタイムモニタ装置
US7622392B2 (en) * 2005-02-18 2009-11-24 Tokyo Electron Limited Method of processing substrate, method of manufacturing solid-state imaging device, method of manufacturing thin film device, and programs for implementing the methods
US8823933B2 (en) * 2006-09-29 2014-09-02 Cyberoptics Corporation Substrate-like particle sensor
CN101730853B (zh) * 2007-06-04 2012-12-05 卧龙岗大学 辐射传感器和剂量仪
JP5643198B2 (ja) * 2008-07-07 2014-12-17 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ プラズマ処理チャンバ内の膜を特徴付けるためのｒｆバイアス容量結合静電（ｒｆｂ−ｃｃｅ）プローブ構成、それに関連する方法、及び、その方法を実行するコードを格納するプログラム格納媒体
US20110183069A1 (en) * 2008-09-30 2011-07-28 Tokyo Electron Limited Deposition apparatus, deposition method, and storage medium having program stored therein
US20100219494A1 (en) * 2009-03-02 2010-09-02 Barnaby Hugh J Sub-mm Wireless Ionizing Radiation Detector
JP2012046780A (ja) * 2010-08-25 2012-03-08 Tokyo Electron Ltd 蒸着処理装置および蒸着処理方法
US8954184B2 (en) 2011-01-19 2015-02-10 Tokyo Electron Limited Tool performance by linking spectroscopic information with tool operational parameters and material measurement information
KR101340425B1 (ko) 2012-05-15 2013-12-10 (주)베오스솔루션 박막 증착 장치 및 방법
US8421521B1 (en) 2012-06-29 2013-04-16 International Business Machines Corporation Chemical detection with MOSFET sensor
KR102107105B1 (ko) 2012-12-13 2020-05-07 삼성디스플레이 주식회사 증착율 측정센서의 교체 기구가 개선된 증착 장치 및 그것을 이용한 증착율 측정센서의 교체 방법
CN106232858A (zh) 2014-05-26 2016-12-14 株式会社爱发科 成膜装置、有机膜的膜厚测量方法以及有机膜用膜厚传感器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319568A (ja) * 1991-04-04 2002-10-31 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US5405488A (en) * 1993-09-13 1995-04-11 Vlsi Technology, Inc. System and method for plasma etching endpoint detection
US6165312A (en) * 1998-04-23 2000-12-26 Sandia Corporation Method and apparatus for monitoring plasma processing operations
JP2002158208A (ja) * 2000-11-22 2002-05-31 Denso Corp 半導体ウエハの表面処理方法
US6654659B1 (en) * 2002-06-24 2003-11-25 Advanced Micro Drvices, Inc. Quartz crystal monitor wafer for lithography and etch process monitoring
JP2004172365A (ja) * 2002-11-20 2004-06-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
KR20040053592A (ko) * 2002-12-17 2004-06-24 삼성전자주식회사 싱글 타입의 감시/제어용 증착 시스템
CN1914710A (zh) * 2003-12-30 2007-02-14 艾奎昂有限责任公司 在基片处理过程中选择性蚀刻氮化硅的系统和方法
CN1968785A (zh) * 2004-06-14 2007-05-23 卡伯特微电子公司 实时抛光工艺监视
CN101427352A (zh) * 2005-03-16 2009-05-06 高级技术材料公司 监测蚀刻等离子体加工设备中等离子体状态的方法和装置
JP2006344745A (ja) * 2005-06-08 2006-12-21 Tdk Corp エッチング量計測装置、エッチング装置及びエッチング量計測方法
CN101174097A (zh) * 2006-10-30 2008-05-07 应用材料股份有限公司 具有可变工艺气体分布的掩模刻蚀等离子体反应器
CN101802251A (zh) * 2007-09-21 2010-08-11 株式会社爱发科 薄膜形成装置、膜厚测定方法、膜厚传感器
WO2015095799A1 (en) * 2013-12-22 2015-06-25 Applied Materials, Inc. Monitoring system for deposition and method of operation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN117558655A (zh) 2024-02-13
WO2017155612A1 (en) 2017-09-14
US11348846B2 (en) 2022-05-31
JP2022020718A (ja) 2022-02-01
JP2019510374A (ja) 2019-04-11
US20170263511A1 (en) 2017-09-14
TWI799886B (zh) 2023-04-21
TW202141661A (zh) 2021-11-01
KR20180116445A (ko) 2018-10-24
JP7288493B2 (ja) 2023-06-07
TWI731922B (zh) 2021-07-01
CN108780765A (zh) 2018-11-09
TW201801213A (zh) 2018-01-01
US20210005521A1 (en) 2021-01-07
US10818564B2 (en) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10923405B2 (en) Wafer processing equipment having capacitive micro sensors
US11348846B2 (en) Wafer processing tool having a micro sensor
US10718719B2 (en) Particle monitoring device
US9975758B2 (en) Wafer processing equipment having exposable sensing layers
KR102365024B1 (ko) 모니터링 디바이스를 갖는 처리 툴

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant