CN110574148B - 基于晶片的腐蚀以及时间依赖型化学效应 - Google Patents

基于晶片的腐蚀以及时间依赖型化学效应 Download PDF

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Abstract

实施方式也可包括残余化学反应诊断装置。该残余化学反应诊断装置可包括基板及在该基板上形成的残余化学反应传感器。在一实施方式中,该残余化学反应传感器响应于残余化学反应的存在而提供电输出。在一实施方式中,该基板为装置基板,且该传感器形成于该装置基板的刻划线中。在一替代实施方式中,该基板为处理发展基板。在一些实施方式中,该残余化学反应传感器包括:第一探针垫,其中多个第一臂自该第一探针垫延伸出来;及第二探针垫,其中多个第二臂自该第二探针垫延伸出来且与所述第一臂相互交叉。

Description

基于晶片的腐蚀以及时间依赖型化学效应
技术领域
实施方式涉及半导体制造的领域,且特定地,涉及用于在实施处理操作之后提供基板上残余反应的实时监视的系统及方法。
背景技术
在半导体制造中的一些处理操作之后,基板上可有保留的残余化学反应。这些残余化学反应可不利地影响半导体装置的性能。例如,残余化学反应可导致腐蚀、膜属性上的改变、或缺陷。相反地,一些沉积的膜在后续处理操作之前可需要化学转换后沉积至最终状态。然而,发生于后处理的残余化学反应并非总是可被完全理解的。例如,残余化学反应可以未知速率进行和/或取决于储存半导体装置中的条件,例如温度、湿度、暴露于大气中的气体、诸如此类。相应地,实时量化化学反应结果的能力可提供能力以优化处理条件以最小化残余化学反应和/或优化工艺流程及良率。
然而,现今没有可取得的装置可实时量测残余化学反应的效应。一些技术存在以确定这些效应,例如,可使用缺陷检查系统以确定缺陷随着时间的增加,或可使用椭圆仪(ellipsometer)量测膜厚度以确定随着时间的差异。不幸地,这些量测需要处置半导体装置且仅可在监视装置期间上提供不连续的量测。
发明内容
实施方式包括用于在处理基板上确定残余化学反应的存在的系统及方法。在一实施方式中,用于确定残余化学反应的存在的方法可包括以下步骤:在基板上形成传感器。在一实施方式中,该方法可进一步包括将该基板置于测试腔室中。在将该基板置于测试腔室中之后,实施方式可包括在该基板上执行诊断程序,其中在该诊断程序期间记录来自该传感器的电输出。此后,实施方式可包括基于所记录的来自该传感器的所述电输出,确定后续处理操作。
实施方式也可包括该基板为处理发展基板的方法及该基板为生产基板的方法。根据一实施方式,在基板为生产基板时,该传感器可形成于该基板的刻划线中。根据一实施方式,该诊断程序包括监视以下项中的一个或多个的改变:电容、电容噪声基底(noisefloor)、电荷量测、漏电流、击穿电压、及电阻。
实施方式也可包括残余化学反应诊断装置。该残余化学反应诊断装置可包括基板及在该基板上形成的残余化学反应传感器。在一实施方式中,该残余化学反应传感器响应于残余化学反应的存在而提供电输出。在一实施方式中,该基板为装置基板,且该传感器形成于该装置基板的刻划线中。在一替代实施方式中,该基板为处理发展基板。在一些实施方式中,该残余化学反应传感器包括:第一探针垫,其中多个第一臂自该第一探针垫延伸出来;及第二探针垫,其中多个第二臂自该第二探针垫延伸出来且与所述第一臂相互交叉。
附图说明
图1A为根据一实施方式的基板上形成的材料的图案化堆叠的横截面图示。
图1B为根据一实施方式的在残余化学反应改变了材料的图案化堆叠中的沟槽尺寸之后图1A中的材料的图案化堆叠的横截面图示。
图1C为根据一实施方式的在残余化学反应导致沿着材料的图案化堆叠中的沟槽的侧壁形成团块(nodules)之后图1A中的材料的图案化堆叠的横截面图示。
图1D为根据一实施方式的具有沿着沟槽的侧壁形成残余蚀刻副产物的材料的图案化堆叠的横截面图示。
图2A为根据一实施方式的传感器的平面图图示,可在基板上图案化该传感器成为材料的堆叠。
图2B为根据一实施方式的替代的传感器的平面图图示,可在基板上图案化该传感器成为材料的堆叠。
图3A为根据一实施方式的包括多个传感器的处理发展基板的平面图图示。
图3B图为根据一实施方式的包括传感器的生产基板的部分的平面图图示,该传感器在刻划线中形成。
图4为根据一实施方式的可与传感器一起使用的测试腔室的横截面示意图示,所述传感器在生产基板或处理发展基板上形成。
图5为根据一实施方式描述了将传感器使用在生产基板或处理发展基板上的工艺的工艺流程图。
图6为根据一实施方式的可与包括监视残余化学反应的工艺一起使用的示例性计算机系统的区块示意图。
具体实施方式
根据多种实施方式来描述将被制造在基板上的结构使用于提供对腐蚀及其他时间依赖型化学反应的监视的系统及方法。在以下描述中,阐述众多特定细节以便提供实施方式的全面理解。对发明所属领域技术人员而言显而易见的是可没有这些特定细节的情况下实现实施方式。在其他实例中,为了不会不必要地使实施方式含混,不详细描述公知的方面。此外,应理解所附图式中示出的多种实施方式是示意性地表示,且不必依比例绘制。
如上述,残余化学反应可不利地影响使用半导体处理技术制造的一些装置的处理。这些残余化学反应可导致减低的良率,因为并未完全特征化整体处理。例如,在材料层图案化之后(例如,使用蚀刻工艺),可在自处理腔室移除基板之后进行诸如腐蚀之类的残余化学反应。在该等情况下,腐蚀可变更材料层中形成的图案且导致缺陷。相应地,于此描述的实施方式提供用于特征化这些残余化学反应的系统及方法。
在一个实施方式中,在制造主动装置之前特征化残余化学反应。在这些实施方式中,可将一个或多个传感器图案化至处理发展基板上。可由装置上存在且使用与用于制造待查验装置相同的处理操作制造的相同材料层或多个层来形成所述传感器。相应地,可接着监视所述传感器以提供直接相关于处理条件的信息,装置也暴露于所述处理条件。因此,可使用该信息以精制处理操作以最小化残余化学反应或使用以量化残余化学反应,使得可在装置的设计中考虑残余化学反应的效应。
在替代的实施方式中,可并行监视残余化学反应及主动装置的生产。例如,可在刻划线或生产基板的任何其他面积中制造一个或多个传感器。为了预测主动装置上残余化学反应的效应,可在传感器位置处加速残余化学反应。在一些实施方式中,可通过提供对传感器的局部刺激(例如,电压、电流、湿度、化学物种、或类似项)来加速残余化学反应。相应地,可监视加速的残余化学反应以确定残余化学反应是否会负面地影响主动装置。在一实施方式中,可接着使用传感器所取得的数据来告知是否再加工生产基板、报废生产基板、开始额外处理操作(例如,增加经设计以减缓或暂停残余化学反应的处理操作,或者类似操作)的决定。据此,可改善处理良率,因为可更早且更精确量化整体处理(包括残余化学反应)。
再者,应理解除了提供与不连续的量测相反的连续监视以外,根据此处描述的实施方式所形成的传感器不需要如上述缺陷检查系统般多的处置。特定地,实施方式包括形成传感器,所述传感器自探针接收电输入(例如,偏压电压、电流、或类似电输入)且提供电信号输出。例如,传感器可经设计以提供输出,例如电容、电阻、击穿电压、漏电流、噪声层级、或类似输出。可连续地记录这些输出,且可使用所述输出随着时间的改变以确定一个或多个残余化学效应的存在及程度,如下方将更详细描述。此外,也可控制环境条件以进一步量化残余化学反应和/或确定减低或消除残余化学反应的条件。
现在参考图1A至1D,根据一实施方式示出处理之后的材料堆叠上残余化学反应的效应的示例性图示。在图1A中,根据一实施方式示出处理之后的装置100的横截面图示。装置100包括材料堆叠120,已图案化材料堆叠120(例如,使用蚀刻工艺)以形成穿过材料堆叠120的沟槽125。在图示的实施方式中,示出的材料堆叠120为基板105之上形成的单一材料层。然而,实施方式可包括材料堆叠120,材料堆叠120包含以一个或多个不同材料来形成的一个或多个材料层。根据一实施方式,材料层可包含金属、半导体、复合介电质、绝缘体、有机层、或任何其他材料。在一实施方式中,基板105可为任何合适基板,诸如半导体基板(例如,硅、或III-V半导体)、玻璃基板、蓝宝石基板、或任何其他材料。在一些实施方式中,基板105可包括多个层,诸如硅上绝缘体(SOI)基板。
在一实施方式中,沟槽125由材料堆叠120的侧壁126来界定。在一实施方式中,处理半导体装置100,使得侧壁126以距离D彼此间隔开。然而,如上述,完成处理操作之后持续的残余化学反应可持续变更材料堆叠120。例如,残余化学反应可包括持续变更材料堆叠120的腐蚀。如图1B中所示,在残余化学反应持续一周期时间之后,侧壁126可以大于距离D的距离D’彼此间隔开。相应地,残余化学反应可变更装置结构。在一些实例中,此改变导致劣化的功能性,或甚至可导致失效装置。精准预测给定条件下一周期时间的残余化学反应的结果和/或减低残余化学反应的效应的能力提供了解释处理后已知改变及改善整体处理控制的能力。
应理解残余化学反应不可均匀地变更材料表面。例如,残余化学反应也可为局部化且不会对材料堆叠120产生相似于图1B中所图示的均匀变更。例如,腐蚀可为局部化反应且导致凹痕或在表面上形成团块。在第1C图中图示该实施方式。如所图标,图案化的材料堆叠120的侧壁126发展出多个团块127。由于团块形成的局部化性质,可能不明显地存在侧壁126之间的间隔上的显著改变。然而,如下方更详细描述,根据于此描述的实施方式形成的传感器可利用团块所造成的电属性上的改变来确定残余化学反应的存在。
此外,应理解诸如蚀刻的图案化处理也可留下残余蚀刻副产物。典型地,这些副产物可包含聚合物材料。图1D中图示该残余蚀刻副产物的实例。在所图示的实施方式中,可沿着图案化的材料堆叠120的侧壁126形成聚合物层129。聚合物层129典型地对吸收湿度或其他分子、在升高温度下烧掉、或在许多不同环境中被改性更敏感。此外,在聚合物层129被改性时,也可使用根据此处描述的实施方式形成的传感器来观察材料堆叠120的电属性的改变。相应地,这些改变可导致误报。据此,实施方式包括:在传感器读数指示残余蚀刻副产物改变时,而非残余化学反应,用于识别的处理。
现在参考图2A及2B,根据多种实施方式示出了可使用以监视残余化学反应的示例性传感器250的平面图图示。在一实施方式中,可自材料堆叠图案化传感器250,相似于相关于图1A至1D的上述材料堆叠。在一实施方式中,被使用于形成传感器250的材料堆叠可为待查验的相同材料堆叠。此外,被使用于图案化材料堆叠的处理操作可为使用于图案化装置的相同处理操作。据此,传感器所检测到的任何残余化学反应实质相似于主动装置生产期间存在的残余化学反应。
现在参考图2A,根据一实施方式示出了可使用于监视残余反应的示例性传感器250的平面图图示。传感器250可包括第一探针垫2521及第二探针垫2522。可调整探针垫252大小使得可放置外部探针以接触传感器250。在一实施方式中,多个第一臂2541可自第一探针垫2521延伸且多个第二臂2542可自第二探针垫2522延伸。第一臂2541及第二臂2542可相互交叉,使得每一臂254以距离D与每一相邻的臂254分开。交叉的臂允许在使用探针以应用电流至探针垫时在传感器250中建立电容。应理解在图2A中图示的传感器250的结构本质上为示例性,且实施方式可包括依装置的大小限制及需求而具有任何数量的交叉臂及具有任何需要尺寸的传感器250。
实施方式可包括监视传感器250的不同电属性,以便检测残余化学反应。例如,传感器250的电容的改变可由残余化学反应造成。一般而言,传感器250的电容的改变可由交叉臂254之间的距离D上的增加或减少造成。例如,交叉臂254之间的距离D可由腐蚀或残余蚀刻造成。此外,可监视传感器250的击穿电压上的改变。在一些实施方式中,例如,相关于图1C所述的,可由距离D上的改变或团块的形成来变更击穿电压。虽然此处提供了可如何使用传感器250来识别残余化学反应的几个示例性图示,下方提供更详细的可如何使用传感器的更全面说明。
现在参考图2B,示出了根据额外实施方式的传感器250。在图2B中,传感器250可包括被迹线(trace)255电连接在一起的两个探针垫252。在一实施方式中,迹线255可为任何需要的长度或宽度,且沿着探针垫252之间的任何需要的路径。在所图示的实施方式中,迹线255包括字形图案,虽然实施方式不限于这些设计。可使用如图2B中所图示的传感器250以监视探针垫252之间电阻的改变,以便识别残余化学反应。例如,不同分子的吸收或发射可变更传感器250的电阻。
现在参考图3A及3B,示意性图示示出其中可制造传感器250处的实例。在图3A中,在处理发展基板320上制造多个传感器250。将传感器250示意地图示为区块以指示可使用根据实施方式形成的任何合适的传感器。可在处理发展基板320的表面上的多个位置处形成多个传感器250。例如,可在接近基板320边缘和/或接近基板320中央形成传感器,以便确定是否在跨基板不同位置处具有残余化学反应上的差异。因为在处理发展基板320上没有待制造主动装置,传感器250不限于形成于基板的任何部分上。在所图示的实施方式中,基板320上示出七个传感器250,但应理解根据一实施方式可在基板320上形成任何数量的传感器250(例如,一个或多个传感器250)。
现在参考图3B,根据一实施方式示出生产基板321的部分的平面图示意图。生产基板321可包括多个装置区域329,装置区域329处可制造主动装置。装置区域329可由刻划线328彼此分开,如本领域中所知。实施方式可利用刻划线328中的空间来制造一个或多个传感器250。相应地,用于确定残余化学反应的存在的传感器250可被包括于生产基板321的面积中,否则不会使用于生产功能装置。
根据一实施方式,可在测试腔室中监视在生产基板321或处理发展基板320上形成的传感器250。根据一实施方式,在图4中图示测试腔室410的示意图。在一实施方式中,测试腔室410可包括外壳412。外壳412可实质密封以便维持所需环境条件。虽然未示出,可通过供应气体、湿度、或流体至外壳或改变外壳内的压力来取得外壳内的测试条件。在一实施方式中,外壳412可包括所需频率的电磁辐射可通过的窗部或可在外壳412内包括电磁辐射的来源。
在一实施方式中,测试腔室410可包括平板414,可将基板320和/或321放置于平板414上。在一实施方式中,平板414可包括加热元件和/或冷却元件以便在测试期间控制基板320和/或321的温度。根据一实施方式,平板414可包括接合至探针418的电子装置(未展示)。探针418能够接触在基板320/321上形成的传感器的探针垫。在所图示的实施方式中,示出单一组探针418接触基板320/321,但应理解可使用任何数量的探针418来接触单一基板320/321上的多个传感器。在一额外实施方式中,测试腔室410可容纳多个基板320/321。
现在参考图5,示出了使用根据于此描述的实施方式形成的传感器的工艺流程590。应理解根据于此描述的实施方式形成及根据工艺流程590使用的传感器不需要如上述缺陷检查系统般多的处置。此外,工艺流程590允许与不连续的量测相对的连续监视。特定地,实施方式包括形成传感器,所述传感器自探针接收电输入(例如,偏压电压、电流、或类似输出)且提供电信号输出。例如,传感器可经设计以提供输出,诸如电容、电阻、击穿电压、漏电流、噪声层级、或类似输出。可连续地记录这些输出,且可使用这些输出随着时间的改变以确定一个或多个残余化学效应的存在及程度。此外,也可控制环境条件以进一步量化残余化学反应和/或确定减低或消除残余化学反应的条件。在一实施方式中,可与在生产基板321上形成的传感器250或在处理发展基板320上形成的传感器一起使用工艺流程590。
根据一实施方式,处理可开始于操作591,包括在基板上形成传感器250。在一实施方式中,可在生产基板321上或在处理发展基板上形成传感器250。在任一情况下,可通过形成材料堆叠来形成传感器250,所述材料堆叠是与被使用于形成主动装置相同的材料堆叠。可接着使用图案化工艺(例如,蚀刻工艺)来图案化材料堆叠,所述图案化工艺实质相似于针对残余化学反应的待查验图案化工艺。在于生产基板321上形成传感器250的实施方式中,传感器250的形成可与主动装置的形成并行。
现在参考操作592,实施方式可包括将基板放置进入测试腔室410,相似于相关于第4图的上述测试腔室。在一实施方式中,将基板放置进入测试腔室可包括接合探针418至传感器250的探针垫252。
现在参考操作593,实施方式可包括在基板上执行诊断程序。实施方式可包括可在确定以下方面有用的任何数量的诊断程序:残余化学反应的存在、残余化学反应如何随着时间改变、残余化学反应如何响应于不同刺激、或类似项。根据一实施方式,处理590可包括在诊断程序期间记录来自传感器的电输出,如操作594中所示。
实施方式可包括随着任何需要时间周期且在任何需要的环境条件下执行诊断程序。例如,诊断程序可在数秒、数分钟、数小时、数天、数周等等的周期内执行。此外,可变更环境条件以识别减低或消除残余化学反应的条件。例如,可在执行诊断程序期间控制环境条件,例如大气(例如,氧气、惰性气体、水蒸气等等)、压力、温度、或类似环境条件。在一实施方式中,可在诊断程序期间维持恒常的环境条件,或在执行诊断程序期间环境条件可为可变的。
在一个实施方式中,可通过执行诊断程序来确定残余化学反应的存在,该诊断程序包括监视传感器250的电容上的改变。例如,如果传感器的电容随着时间增加,可指示传感器250上发生腐蚀。替代地,如果传感器的电容随着时间减少,可指示传感器250的残余蚀刻。腐蚀的另一指示可为电容读数中的宽噪声基底的存在。在另一实施方式中,漏电流中的增加也可指示腐蚀的存在。在一实施方式中,击穿电压中的减少也可指示腐蚀。相对于击穿电压减少,提出:导致传感器臂表面上存在团块的腐蚀产生电场中局部化的增加,而造成场发射或电流电弧,且在一些实例中最终造成击穿。
在一实施方式中,诊断程序可包括应用单一频率至探针垫以便量测传感器250的行为。在额外实施方式中,可使用多个频率以量测传感器250的行为(例如,可同时应用不同频率至传感器,或可应用频率扫描至传感器)。
然而,应理解由于诸如腐蚀的残余化学反应,对电容、击穿电压、漏电流、或类似输出的一些改变可能不是整体的。例如,残余蚀刻副产物可为混杂因素,可需要考虑该混杂因素以便确定是否存在残余化学反应。特定地,残余蚀刻副产物可能更易受以下的影响:吸收、发射、热降解、或类似反应。由于这些改变发生在残余蚀刻副产物,传感器的电容、击穿电压、及漏电流也可改变。相应地,实施方式包括多个传感器元件及诊断程序的整合,以消除归因于残余蚀刻副产物的存在的误报。
在一个实施方式中,诊断程序可包括改变环境条件,例如大气中的湿度、基板温度、大气压力、或类似环境条件。在这些实施方式中,如果关注的信号(例如,击穿电压、电容、漏电流、或类似信号)响应于环境条件而改变,接着该改变可指示残余蚀刻副产物的存在,而非残余化学反应。相应地,实施方式提供用于消除误报的处理。
现在参考操作595,实施方式可包括基于所记录的来自传感器的电输出来确定后续处理操作。例如,如果传感器上存在过度腐蚀,后续处理操作可将基板骤冷以便最小化腐蚀。例如,可使用水蒸气或任何其他反应限制器来将基板骤冷。在额外实施方式中,后续处理操作可改变蚀刻工艺的参数以便最小化后续处理基板上的残余化学反应。
应理解残余化学反应可实质减缓处理。例如,在被使用于制造装置的处理操作执行之后,腐蚀可以以不会导致对装置实质损坏的速率来进行,直至数天或甚至数周。相应地,实施方式也可包括加速残余化学反应的诊断程序。在一个实施方式中,执行诊断程序可包括应用刺激至传感器以便加速残余化学反应。例如,偏压电压可应用至传感器的探针垫。在一实施方式中,大约25V或更多、50V或更多、或75V或更多的偏压电压可应用至探针垫以便加速残余化学反应。在这些实施方式中,可在数分钟或数小时中确定残余化学反应的存在及程度的确定,而非数天或数周。
在使用于装置基板上时,该电压偏压加速诊断程序可为特别有益的。例如,可制造装置且可紧接着该装置的制造将电压偏压加速诊断程序实施于传感器上。如果传感器报告残余化学反应的结果低于所需临界值,则基板可持续进行后续处理,而无须担心后续残余化学反应损坏最终装置。替代地,如果传感器报告残余化学反应的结果低于所需临界值,则基板可被再加工、处理进一步减轻残余化学反应的效应(例如,骤冷等等),或可报废基板。相应地,包括终将失效或损坏装置的基板不会持续进行制造处理,且可增加整体良率。
虽然电压偏压加速诊断程序针对在生产基板上使用特别有益,应理解处理发展基板也受益于电压偏压加速诊断程序。例如,因为可减低确定残余化学反应的存在及程度的等待时间,处理发展的速度可增加。
在将电压使用为加速剂之外,实施方式包括可使用的许多其他加速剂。在一个实施方式中,可使用以下物质来加速残余化学反应:湿度、介电流体、加工流体(例如,离子、酸、碱、PH)、热、气体、等离子体诱导离子物种、或类似物。在一实施方式中,加速剂可在传感器之上形成为涂布。额外实施方式可包括将传感器暴露于加速剂(例如,加速剂处于环绕传感器的大气中、加速剂被喷洒或沉积于传感器之上、或类似方式。选择使用哪个加速剂可取决于待处理材料、待查验处理操作、或待查验残余化学反应。
现在参考图6,根据一实施方式图示处理工具的示例性计算机系统660的区块图。在一实施方式中,计算机系统660耦合至处理工具且控制处理工具中的处理。计算机系统660可连接(例如,联网)至局域网络(LAN)、内部网、外部网、或因特网中的其他机器。计算机系统660可在客户端-服务器网络环境中的服务器或客户端机器的容量中操作,或作为点对点(或离散)网络环境中的同级机器。计算机系统660可为个人计算机(PC)、笔记本电脑、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络设备、服务器、网络路由器、开关或电桥、或能够执行指令集的任何机器(时序或其他),该指令集规定该机器采取的动作。进一步地,虽然仅图示单一机器为计算机系统660,术语“机器”也应视为包括个别地或组合地执行指令集(或多个指令集)的机器(例如,计算机)的任何集合,以实现于此描述的一个或多个方法。
根据实施方式,计算机系统660可包括计算机程序产品或软件622,具有非瞬时的机器可读取媒体,该机器可读取媒体具有储存于其上的指令,可用于程序化计算机系统660(或其他电子装置)以实现处理。机器可读取媒体包括任何机构以储存或转换处于机器(例如,计算机)可读取形式的信息。例如,机器可读取(例如,计算机可读取)媒体包括机器(例如,计算机)可读取储存媒体(例如,只读存储器(“ROM”)、随机存取内存(“RAM”)、磁盘储存媒体、光学储存媒体、闪存装置等等)、机器(例如,计算机)可读取传输媒体(电、光、声或其他形式的传播信号(例如,红外光信号、数字信号等等))等等。
在一实施方式中,计算机系统660包括系统处理器602、主存储器604(例如,只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM),例如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等等)、静态存储器606(例如,闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等等)、及次级存储器618(例如,数据储存装置),经由总线630相互通信。
系统处理器602代表一个或多个一般目的处理装置,例如微系统处理器、中央处理单元、或类似处理装置。更特定地,系统处理器可为复合指令集计算(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(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602也可为一个或多个特定目的处理装置,例如特定应用集成电路(ASIC)、可程序门阵列(FPGA)、数字信号系统处理器(DSP)、网络系统处理器、或类似处理装置。系统处理器602经配置以执行用于实现于此描述的操作的处理逻辑626。
计算机系统660可进一步包括系统网络接口装置608以与其他装置或机器通信。计算机系统660也可包括影像显示器单元610(例如,液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、阴极射线管(CRT))、字母数字输入设备612(例如,键盘)、光标控制装置614(例如,鼠标)、及信号产生装置616(例如,喇叭)。
次级内存618可包括机器可存取储存媒体631(或更特定为计算机可读取储存媒体),其上储存一个或多个指令集(例如,软件622)以体现于此描述的任何一个或多个方法或功能。软件622在由计算机系统660执行期间也可完全或至少部分驻于主存储器604内和/或系统处理器602内,主存储器604及系统处理器602也构成机器可读取储存媒体。软件622可进一步在网络620之上经由系统网络接口装置608传送或接收。
虽然在示例性实施方式中示出机器可存取储存媒体631为单一媒体,术语“机器可读取储存媒体”应视为包括储存一个或多个指令集的单一媒体或多个媒体(例如,中央化或分散的数据库和/或相关联快取及服务器)。术语“机器可读取储存媒体”也应视为包括能够储存指令集或对指令集编码的任何媒体以由机器执行,且使得机器实现任何一个或多个方法。术语“机器可读取储存媒体”相应地应视为包括但不限于固态存储器及光学及磁性媒体。
前述说明书中描述了特定示例性实施方式。将在不背离以下权利要求书范围的情况下明显可对实施方式进行多种修改。相应地,说明书及图式视为图示性意义而非限制性意义。

Claims (15)

1.一种用于确定残余化学反应的存在的方法,包含以下步骤:
在基板上形成传感器,其中形成所述传感器包括:
在所述基板之上形成材料堆叠;和
在所述材料堆叠中形成第一探针垫和第二探针垫,其中所述第一探针垫和所述第二探针垫的每一者具有延伸所述材料堆叠的整体高度的侧壁;
将所述基板置于测试腔室中;
在所述基板上执行诊断程序,其中在所述诊断程序期间记录来自所述传感器的电输出;及
基于所记录的来自所述传感器的所述电输出,确定后续处理操作。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述基板为装置基板,且其中所述传感器形成于所述装置基板的刻划线中,其中所述传感器在所述装置基板上与主动装置并联形成,且其中所述传感器包含与所述主动装置相同的材料。
3.如权利要求1所述的方法,其中所述基板为处理发展基板。
4.如权利要求1所述的方法,其中所述诊断程序包括监视对以下项中的一个或多个的改变:电容、电容噪声基底、电荷量测、漏电流、击穿电压、及电阻。
5.如权利要求4所述的方法,其中所述诊断程序包括应用单一频率至所述传感器。
6.如权利要求4所述的方法,其中所述诊断程序包括应用多个频率至所述传感器,且其中将所述多个频率应用为频率扫描。
7.如权利要求1所述的方法,其中所述诊断程序包括在所述诊断程序期间变化环境条件,且其中所述环境条件包括以下条件中的一个或多个:压力、大气成分、温度、及暴露于电磁辐射。
8.如权利要求1所述的方法,其中所述诊断程序包括电压偏压加速诊断程序,及其中所述后续处理操作包括在残余化学反应效应低于临界值时准许所述基板的持续处理。
9.如权利要求1所述的方法,其中所述诊断程序包括电压偏压加速诊断程序,及其中所述后续处理操作包括在残余化学反应效应高于临界值时再加工所述基板或报废所述基板。
10.一种残余化学反应诊断装置,包括:
基板;
材料堆叠,所述材料堆叠位于所述基板之上;和
残余化学反应传感器,形成所述残余化学反应传感器进入所述材料堆叠,其中所述残余化学反应传感器包括:
第一探针垫,所述第一探针垫具有第一侧壁,所述第一侧壁延伸所述材料堆叠的整体高度;和
第二探针垫,所述第二探针垫具有第二侧壁,所述第二侧壁延伸所述材料堆叠的整体高度,其中所述残余化学反应传感器响应于残余化学反应的存在而提供电输出。
11.如权利要求10所述的残余化学反应诊断装置,其中所述基板为装置基板,其中所述传感器形成于所述装置基板的刻划线中,且其中所述传感器在所述装置基板上与主动装置并联形成,且其中所述传感器包含与所述主动装置相同的材料。
12.如权利要求10所述的残余化学反应诊断装置,其中所述基板为处理发展基板。
13.如权利要求10所述的残余化学反应诊断装置,其中多个第一臂自所述第一探针垫延伸出来,其中所述第一侧壁的表面是沿着所述多个第一臂;及
其中多个第二臂自所述第二探针垫延伸出来且与所述第一臂相互交叉,其中所述第二侧壁的表面是沿着所述多个第二臂。
14.如权利要求10所述的残余化学反应诊断装置,其中所述残余化学反应传感器包括:
迹线,所述迹线连接所述第一探针垫至所述第二探针垫。
15.如权利要求10所述的残余化学反应诊断装置,其中所述残余化学反应传感器提供电输出,电输出包括以下项中的一个或多个:电容、电容噪声基底、电荷量测、漏电流、击穿电压、及电阻。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6440864B1 (en) * 2000-06-30 2002-08-27 Applied Materials Inc. Substrate cleaning process
JP2007123734A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
CN101057314A (zh) * 2004-11-16 2007-10-17 应用材料股份有限公司 移除残余物的后蚀刻处理
CN102395876A (zh) * 2009-04-17 2012-03-28 应用材料公司 用于检测基板的除边区域中的残留物的方法和设备

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4723908A (en) * 1985-05-01 1988-02-09 Kranbuehl David E Dielectric probe; method and apparatus including its use
US5440238A (en) 1991-11-07 1995-08-08 Sandia Corporation Surface property detection apparatus and method
JP3533675B2 (ja) * 1993-07-26 2004-05-31 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法
US5559428A (en) * 1995-04-10 1996-09-24 International Business Machines Corporation In-situ monitoring of the change in thickness of films
JP3039911B2 (ja) * 1995-06-13 2000-05-08 高砂熱学工業株式会社 基板表面の有機物汚染の評価装置および方法
JP3473218B2 (ja) 1995-10-24 2003-12-02 日産自動車株式会社 半導体集積回路
US20020015146A1 (en) 1997-09-22 2002-02-07 Meeks Steven W. Combined high speed optical profilometer and ellipsometer
JPH11307604A (ja) 1998-04-17 1999-11-05 Toshiba Corp プロセスモニタ方法及びプロセス装置
US6936835B2 (en) 2000-09-21 2005-08-30 Hitachi, Ltd. Method and its apparatus for inspecting particles or defects of a semiconductor device
US6911828B1 (en) 2001-05-23 2005-06-28 Southwest Research Institute Apparatus and method for detecting the degradation of a coating using embedded sensors
US6624642B1 (en) 2001-12-10 2003-09-23 Advanced Micro Devices, Inc. Metal bridging monitor for etch and CMP endpoint detection
US7325180B2 (en) * 2003-11-26 2008-01-29 Carnegie Mellon University System and method to test integrated circuits on a wafer
US20060062897A1 (en) 2004-09-17 2006-03-23 Applied Materials, Inc Patterned wafer thickness detection system
US7932726B1 (en) * 2005-08-16 2011-04-26 Environmental Metrology Corporation Method of design optimization and monitoring the clean/rinse/dry processes of patterned wafers using an electro-chemical residue sensor (ECRS)
DE102008049774B4 (de) * 2008-09-30 2017-07-27 Advanced Micro Devices, Inc. Prozessanlage und Verfahren zur prozessinternen Überwachung der Metallkontamination während der Bearbeitung von Mikrostrukturen
US20120187974A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 International Business Machines Corporation Dual Stage Voltage Ramp Stress Test for Gate Dielectrics
US20120276817A1 (en) 2011-04-27 2012-11-01 Iravani Hassan G Eddy current monitoring of metal residue or metal pillars
JP2014116507A (ja) 2012-12-11 2014-06-26 Renesas Electronics Corp 半導体装置の検査方法および半導体装置
US8963216B2 (en) * 2013-03-13 2015-02-24 Life Technologies Corporation Chemical sensor with sidewall spacer sensor surface
SG11201702573VA (en) * 2014-09-29 2017-04-27 Manjusha Mehendale Non-destructive acoustic metrology for void detection
US9976111B2 (en) * 2015-05-01 2018-05-22 Versum Materials Us, Llc TiN hard mask and etch residual removal
WO2016209220A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 Intel Corporation Replacement channel etch for high quality interface

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6440864B1 (en) * 2000-06-30 2002-08-27 Applied Materials Inc. Substrate cleaning process
CN101057314A (zh) * 2004-11-16 2007-10-17 应用材料股份有限公司 移除残余物的后蚀刻处理
JP2007123734A (ja) * 2005-10-31 2007-05-17 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
CN102395876A (zh) * 2009-04-17 2012-03-28 应用材料公司 用于检测基板的除边区域中的残留物的方法和设备

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