TW202412143A - 原位整合的晶圓參數偵測系統 - Google Patents

Abstract

連續即時監控晶圓處理結果的方法和系統。在一些實施例中，一種系統可以包括至少一個非活性腔室，非活性腔室具有至少一個饋通存取端口，饋通存取端口被配置為與計量設備相互作用。饋通存取端口具有暴露於非活性腔室的內部空間的表面並且具有覆蓋表面的氟基塗層。非活性腔室具有通向一個或多個其他腔室的晶圓存取端口。計量設備定位在非活性腔室的外部並且被定向為藉由饋通存取端口之一偵測計量資料。資料收集設備連接到計量設備，且資料收集設備被配置為連續地從計量設備接收資料。

Description

原位整合的晶圓參數偵測系統

本原理的具體實施例大抵涉及半導體基板的半導體處理。

在晶圓加工處理中，關鍵參數可能會無意中發生變化。為了防止參數發生變化，通常在處理後使用獨立的計量系統測試晶圓。然而，停止執行測試會增加大量延遲並降低晶圓處理吞吐量。儘管獨立的計量系統可以準確地決定參數不在預定的公差或規格內，但是資訊產出的時間通常發生在已經處理了一批或多批晶圓之後。如果超出公差參數導致晶圓無法使用，則晶圓將被丟棄或報廢。由於先前的晶圓處理和半導體結構的數量，晶圓的損失在成本上可能是極高的。發明人已經觀察到，對晶圓進行準確和更及時的評估可以減少實驗設計的研發時間，加快從初始啟動到生產的加速時間，縮短從維護事件中恢復的時間，並顯著減少晶圓損失，顯著提高晶圓產量並降低每片晶圓的成本。

因此，發明人提供了用於準確和早期偵測晶圓參數、減少晶圓處理期間的浪費和成本的方法和設備。

本文提供了用於提供晶圓參數的多通道、原位、計量的方法、設備和系統。

在一些實施例中，一種用於監控晶圓處理結果的系統，系統包括：至少一個非活性腔室，至少一個非活性腔室具有至少一個饋通存取端口，其中饋通存取端口被配置為與計量設備相互作用，其中至少一個饋通存取端口具有由氟基塗層塗覆的表面，表面暴露於至少一個非活性腔室的內部空間，且其中至少一個非活性腔室具有通向一個或多個其他腔室的晶圓存取端口；計量設備定位在至少一個非活性腔室的外部並且被定向為透過至少一個饋通存取端口中的一個饋通存取端口偵測計量資料；和資料收集設備，資料收集設備連接到計量設備，且資料收集設備被配置為連續地從計量設備接收資料。

在一些具體實施例中，系統可進一步包含：清潔設備，清潔設備連接到至少一個清潔端口，其中至少一個清潔端口中的一個清潔端口靠近計量設備，並且其中清潔設備被配置為透過該至少一個清潔端口中的一個清潔端口將來自遠端電漿源的自由基注入至少一個非活性腔室，以清潔塗覆表面的氟基塗層；其中清潔設備被配置為將基於氟或氧氣的自由基供應到至少一個非活性腔室中；其中清潔設備與資料收集設備互連，且被配置以在計量裝置的資料發生故障時進行清潔；其中至少一個饋通存取端口中的一個饋通存取端口是觀察孔；其中觀察孔由石英材料形成；其中計量設備包括反射計、橢圓計和微拉曼光譜裝置中的一種或多種；計量處理設備，計量處理設備與一個或多個晶圓處理腔室互連，計量處理設備包括經訓練的計量模型，經訓練的計量模型被配置為從資料收集設備接收資料並被配置為基於資料改變一個或多個晶圓處理腔室的至少一個晶圓處理；其中氟基塗層為金屬氟化物基塗層或非金屬氟基塗層；及/或其中至少一個非活性腔室是轉移腔室、裝載閘室或通孔腔室。

在一些具體實施例中，一種用於監控晶圓處理結果的系統，系統包括：非活性腔室，非活性腔室具有複數個饋通存取端口，其中複數個饋通存取端口中的每個饋通存取端口被配置為與複數個計量設備中的一個計量設備相互作用，其中複數個饋通存取端口中的每個饋通存取端口具有由氟基塗層塗覆的表面，表面暴露於非活性腔室的內部空間，且其中非活性腔室具有通向一個或多個其他腔室的晶圓存取端口；複數個計量設備中的每個計量設備定位在非活性腔室的外部並且被定向為透過饋通存取端口中的一個饋通存取端口偵測計量資料；和多通道資料收集設備，多通道資料收集設備連接到複數個計量設備並被配置為從複數個計量設備連續接收資料；清潔設備，清潔設備連接到複數個清潔端口，其中複數個清潔端口中的每個清潔端口靠近複數個計量設備中的一個計量設備，並且其中清潔設備被配置為透過複數個清潔端口中的至少一個清潔端口將來自遠端電漿源的自由基注入非活性腔室，以清潔塗覆表面的氟基塗層；以及計量處理設備，計量處理設備與一個或多個晶圓處理腔室互連，計量處理設備包括經訓練的計量模型，經訓練的計量模型被配置為從多通道資料收集設備接收資料並被配置為基於資料改變一個或多個晶圓處理腔室的至少一個晶圓處理。

在一些具體實施例中，系統可進一步包含：其中清潔設備被配置為將基於氟或氧氣的自由基供應到非活性腔室中；其中清潔設備與多通道資料收集設備互連，且被配置以在複數個計量設備中的一個或多個計量設備的資料發生故障時進行清潔；其中饋通存取端口中的至少一個饋通存取端口是觀察孔；其中觀察孔由石英材料形成；其中複數個計量設備可包括反射計、橢圓計和微拉曼光譜裝置中的一種或多種；其中氟基塗層為金屬氟化物基塗層或非金屬氟基塗層；及/或其中非活性腔室是轉移腔室、裝載閘室或通孔腔室。

在一些具體實施例中，一種用於監控晶圓處理結果的方法，方法可包括以下步驟：從複數個計量設備連續接收資料，複數個計量設備透過進入非活性腔室的饋通端口連接到非活性腔室，其中饋通端口具有以氟基塗層塗覆的表面，表面暴露於非活性腔室的內部空間；決定晶圓參數是否超出規格；將資料輸入到經訓練的機器學習模型中，經訓練的機器學習模型決定補救晶圓製程的行動，使不合規的晶圓參數恢復到規格範圍內；以及向處理腔室發送命令，以根據經訓練的機器學習模型決定的動作改變製程。

在一些具體實施例中，方法可進一步包含以下步驟：當來自複數個計量設備中的至少一個計量設備的資料發送錯誤資料時，使用由遠端電漿源產生的自由基清潔具有氟基塗層的表面。

下面揭示了其他和進一步的具體實施例。

這些方法、設備和系統提供了一種在晶圓處理之前和/或之後偵測和測量晶圓參數的解決方案，以防止晶圓不符合規格。例如，本原理可用於（例如但不限於）安裝在非活性腔室的一個或多個觀察孔上的反射計和/或橢圓計來測量膜沉積後輪廓厚度、膜應力等等，非活性腔室例如為半導體處理主機的移送腔室、通孔腔室和/或裝載閘室等。非活性腔室可以是集成工具等的永久部分和/或在其他腔室之間移動以在受控環境中傳輸晶圓的便攜式非活性腔室。本原理的優點是提供準確、低成本的處理以在晶圓處理之前和/或之後原位偵測晶圓參數，而不需要對現有半導體處理系統進行昂貴且耗時的修改。

本原理可用於偵測處理之前和/或之後的許多晶圓溫度參數，例如厚度、應力、溫度、材料成分、冷卻速率和/或釋氣速率等。為了簡潔起見，諸如厚度的晶圓參數可以用作示例參數，但是本原理並不意味著僅限於厚度參數的偵測和評估。在晶圓處理過程中，追蹤沉積厚度對半導體結構效能至關重要。膜厚度漂移的偵測需要在沉積處理完成後儘快快速準確地決定，以便進行補救程序。如果允許在大量晶圓中持續存在膜厚度漂移，則可能不得不報廢整批晶圓，嚴重影響晶圓產量和半導體處理成本。

製造商目前沒有準確的方法來測量集成工具內部的膜厚度（參見圖6）。大多數膜厚度測量發生在處理完大量晶圓之後，然後在集成工具之外的專用測量設備上測量晶圓批次。形成鮮明對比的是，本文揭示的本原理可以透過使用位於例如非活性腔室的頂部或底部的現有腔室觀察孔來快速掃描和測量晶圓參數，例如膜輪廓厚度。如以下更詳細地討論的，觀察孔的使用和修改允許容易地將本原理的設備和系統改裝到現有的半導體處理配置，例如但不限於集成半導體處理工具。本原理兼容於使用反射計、橢圓計和/或微拉曼光譜裝置等的計量系統。透過使用非活性腔室上的觀察孔，可以在不破壞非活性腔室中的晶圓環境的情況下執行晶圓參數偵測。在一些具體實施例中，可以併入清潔方法、設備和/或系統以確保觀察孔保持不受來自非活性腔室內的晶圓的微粒或霧的阻擋。在一些具體實施例中，至少觀察孔材料（例如，石英等）的內表面塗有增強塗層，以減少會影響晶圓參數偵測/測量的觀察孔材料上的生成物。

圖1描繪了根據一些具體實施例的原位多通道晶圓參數監測系統100的俯視圖。原位多通道晶圓參數監測系統100可以包括位於諸如移送腔室102的第一非活性腔室上的第一計量設備108A，和位於諸如裝載閘室106的第二非活性腔室上的第二計量設備108B。本文所述「非活性腔室」是其中可放置晶圓的任何腔室，例如但不限於移送腔室、裝載閘室和/或通孔/直通腔室（例如，互連大型主機/集成工具等）等，其中不發生晶圓的主動沉積或蝕刻。晶圓可以在非活性腔室中冷卻或釋氣。在一些具體實施例中，活性腔室可以包括晶圓的沉積和/或蝕刻處理。本文所述「活性腔室」或處理腔室是執行改變晶圓、改變晶圓上的結構和/或改變晶圓上的膜的處理的腔室，例如電漿氣相沉積（PVD）室、化學氣相沉積（CVD）室、原子層沉積（ALD）室、蝕刻室、退火室等等。儘管為了描述的簡潔，圖1的示例系統僅包括兩個計量設備，但是可以使用任何數量的計量設備。在一些具體實施例中，非活性腔室可包括臨時轉移腔室，臨時轉移腔室維持晶圓溫度溫度、維持環境（例如真空壓力、濕度位準等）、提供晶圓溫度的氣體浸泡和/或晶圓溫度的釋氣，而無需在晶圓上進行任何活性沉積或蝕刻。

第一計量設備108A定位在位於第一晶圓位置112A上方的饋通存取端口或觀察孔窗口上。第二計量設備108B位於位於第二晶圓位置112B上方的饋通存取端口或觀察孔窗口上。第一計量設備108A經由第一資料通道140與多通道資料收集設備114通信。第二計量設備108B經由第二資料通道142與多通道資料收集設備114通信。移送腔室102可接收晶圓至裝載閘室106以及第一處理腔室104A、第二處理腔室104B及第三處理腔室104C，或從這些室發送晶圓。正在處理的晶圓在三個處理腔室中的任何一個中處理之前和/或之後透過第一晶圓位置112A，允許在執行三個處理中的每一個處理之前和/或之後收集晶圓參數資料。

在一些具體實施例中，來自第一資料通道140和第二資料通道142的晶圓參數資料可以由多通道資料收集設備114存儲在資料儲存器116中。資料儲存器116可以在多通道資料收集裝置114的本端，和/或在多通道資料收集裝置114的遠端，例如在遠端伺服器上等等。多通道資料收集設備114能夠連續且即時地接收資料，如果資料落在特定處理的可接受參數之外則允許即時響應。在一些具體實施例中，多通道資料收集設備114可進一步分析資料以決定是否需要採取補救措施。例如，如果資料指示諸如厚度的參數在多個晶圓上已經漂移超出可接受的位準，則多通道資料收集設備114可以發送暫停或停止命令以停止晶圓批次的處理。補救措施可以直接和/或經由系統控制器124間接地發送到特定的處理腔室或主機（集成工具）。系統控制器124大抵包括中央處理單元（CPU）126、記憶體128和支援電路130。CPU 126可以是可以在工業環境中使用的任何形式的一般用途電腦處理器。支援電路130被以習知方式耦合至CPU 126，並可包含快取記憶體、時脈電路、輸入輸出子系統、電源供應器等等。軟體常式（諸如下文所述方法，例如圖7）可被儲存在記憶體128中，且在被CPU 126執行時將CPU 126轉換成特定用途電腦（系統控制器）124。軟體常式亦可被由位於遠端的第二控制器（未圖示）儲存及（或）執行。

在一些具體實施例中，可選的處理分析設備118可用於進一步分析直接從多通道資料收集設備114和/或從資料儲存器116接收的資料。可選的處理分析設備118可以用於分析資料，模型用訓練資料訓練，以允許使用推斷來偵測不合規的參數和/或補救晶圓製程，以使晶圓規格回到可接受的位準。可選的處理分析設備118可以與多通道資料收集設備114、資料儲存器116和/或系統控制器124通信。在一些具體實施例中，清潔設備120可用於淨化和/或主動清潔饋通端口或觀察孔的微粒或霧，這些微粒或霧由非活性腔室中的環境污染引起，例如當晶圓在處理腔室中處理後釋氣時。當晶圓在處理期間使用的高處理溫度之後冷卻下來時，晶圓將自然地釋氣。釋氣可能使計量設備蒙上一層霧，使其無法「看到」晶圓和/或將可見度降低到導致計量設備產生錯誤讀數的位準。如果霧化和/或顆粒積聚足夠充分，則計量設備讀取到的可為觀察孔上的積聚而不是晶圓上的積聚。

清潔設備120可包括遠端電漿源144，遠端電漿源144從氣體供應源122接收一種或多種清潔氣體以產生自由基，這些自由基然後被輸送到例如移送腔室102的第一清潔端口110A和/或裝載閘室106的第二清潔端口110B，以清潔計量設備的相應觀察孔。在一些具體實施例中，氣體可以是三氟化氮（NF ₃）氣體，三氟化氮（NF ₃）氣體被電漿解離以形成氟自由基。氟自由基清除腔室中任何類型的晶圓釋氣或在計量設備的觀察孔（饋通端口）上積聚。清潔可以例如以週期性間隔、在執行特定處理之後、在已經處理多個晶圓之後和/或連續地等等來執行。在一些具體實施例中，清潔設備120可以與多通道資料收集設備114、系統控制器124和/或可選的處理分析設備118通信。因此，可以基於進入多通道資料收集設備114的資料（資料中斷/觀察孔阻塞、資料斷斷續續、資料不完整等等）和/或基於可選的處理分析設備118（資料完整性無法驗證、資料出現損壞、資料超出極限等）分析的資料，來控制清潔設備120。清潔設備120也可以由系統控制器124基於資料和/或處理參數、處理配方、配置文件等來控制。每個清潔端口可以根據需要統一或單獨控制。

在一些具體實施例中，原位多通道晶圓參數監測系統100可以擴展為包括複數個主機或集成工具。在圖2中，原位多通道晶圓參數監測系統200具有多通道資料收集設備214，多通道資料收集設備214與第一主機202A上的第一複數個計量設備208A和第二主機202B上的第二複數個計量設備208B通信。第一主機202A具有與第一清潔設備220A流體連通的第一複數個清潔端口210A，並且第二主機202B具有與第二清潔設備220B流體連通的第二複數個清潔端口210B。在一些具體實施例中，第一複數個清潔端口210A和第二複數個清潔端口210B可與單個清潔設備流體連通。

在圖2的示例中，多通道資料收集設備214具有每個主機六個資料通道。然而，多通道資料收集設備214可以具有連接到任意數量的主機的任意數量的資料通道。從每個主機獲得的資料可用於決定何時停止處理或何時需要補救。多通道資料收集設備214可以監控每個通道並進行通道與通道的比較以及主機與主機的比較。例如但不限於，如果在第一主機202A中執行的晶圓製程是在第二主機中執行的晶圓製程的前身，則可以監控正在處理的晶圓批次並且基於從兩個主機獲得的資料調整或改變處理參數，以保持所需的晶圓參數。以類似的方式，可以使用冗餘主機來增加晶圓處理產量，並且可以比較每個主機的資料以確保晶圓在規格範圍內並且每個類似的腔室都在運行以產生相同的晶圓參數位準。

上述原位多通道晶圓參數監測系統與不同類型的非活性腔室佈局兼容。在圖3中，俯視圖300描繪了主機設計，主機具有在三個側面上被處理腔室304A-304F包圍的方形移送腔室302。在第四側上有兩個裝載閘室306A、306B。移送腔室302具有四個晶圓位置312A-312D，可用於在處理腔室304A-304F中處理之前和/或之後監測晶圓。計量設備308A-308D位於四個晶圓位置312A-312D中的每一個上方的饋通端口處。四個清潔端口310A-310D也顯示在計量設備308A-308D附近，以允許清潔每個計量設備308A-308D的饋通端口。每個裝載閘室306A、306B還分別在兩個晶圓位置312E、312F中的每一個上方具有計量設備308E、308F和清潔端口310E、310F。

在圖4中，俯視圖400描繪了具有六邊形移送腔室402的主機設計，主機四側被處理腔室404A-404D包圍。在第五側和第六側上有兩個裝載閘室406A、406B。移送腔室402具有四個晶圓位置412A-412D，可用於在處理腔室404A-404D中處理之前和/或之後監測晶圓。計量設備408A-408D位於四個晶圓位置412A-412D中的每一個上方的饋通端口處。四個清潔端口410A-410D也顯示在計量設備408A-408D附近，以允許清潔每個計量設備408A-408D的饋通端口。每個裝載閘室406A、406B還分別在兩個晶圓位置412E、412F中的每一個上方具有計量設備408E、408F和清潔端口410E、410F。圖3和圖4中描繪的示例意在展示本原理的靈活性。非活性腔室的類型和/或形狀並不意味著限制。

圖5描繪了安裝到非活性腔室502頂部的計量設備508的剖視圖500A和俯視圖500B。在一些具體實施例中，計量設備508可以包含計量系統534，例如但不限於反射計、橢圓計和/或顯微拉曼光譜裝置等等。在圖5的示例中，計量系統534與多通道資料收集設備514通信536，但是多通道資料收集設備514也可以與其他設備（例如分析設備和/或系統控制器等等）通信（參見例如圖1與2）。計量設備508經由饋通端口542（例如觀察孔等）定位，以允許經由載體532在處理腔室中處理晶圓之後和/或之前，計量覆蓋（例如由計量系統534的視野546指示）計量設備508下方的晶圓530的晶圓位置512。在一些具體實施例中，如圖5的俯視圖500B所示的饋通端口542的表面積可以大於計量設備508。在一些具體實施例中，饋通端口542可以具有與計量設備508相同的表面積或小於計量設備508。

饋通端口542的材料（例如石英等）塗有氟基塗層544。在一些具體實施例中，饋通端口542的材料可以改變/變化，以允許增強針對特定類型的計量設備等的計量資料（例如，過濾某些波長等）。氟基塗層544是透明的，並且在一些具體實施例中具有以下特性：用作抗反射塗層（ARC）以增加特定波長/範圍的透射率，以增強計量系統捕獲計量資料以確保可靠且快速的資料收集；用作防黏塗層以防止表面/窗口因釋氣或揮發性污染物而起霧；和/或用於高度抵抗由於計量設備508的清潔系統520產生的清潔氣體或清潔自由基引起的損壞。在一些具體實施例中，氟基塗層544可以是金屬氟化物塗層，例如但不限於氟化鎂、氟化鋁、氟化釔、氟化鈣和/或氟化鑭等。在一些具體實施例中，氟基塗層544可以是非金屬氟塗層，例如但不限於氟摻雜或合金石英或二氧化矽，或SiO _xF _y塗層，或氟摻雜或合金氮化硼，或BN _xF _y塗層，或其任何組合。

清潔系統520透過遠端電漿產生自由基，並且經由清潔管538和清潔端口510流體連接到計量設備508附近的非活性腔室502。清潔端口510還可包括一個或多個可選的清潔噴嘴540，清潔噴嘴540可指向計量設備508的饋通端口542。在一些具體實施例中，清潔端口510在饋通端口542的5公分的距離548內（見圖5的俯視圖500B）。在一些具體實施例中，清潔端口510在饋通端口542的2公分（距離548）內。在一些具體實施例中，多於一個清潔端口可用於每個計量設備以增加饋通端口和氟基塗層的清潔。在一些具體實施例中，可使用單個清潔端口以清潔複數個饋通端口和氟基塗層。例如，清潔端口可具有複數個清潔噴嘴以將清潔自由基/氣體從單個清潔端口引向每個饋通端口。

圖6描繪了根據一些具體實施例的安裝在非活性室底部上的原位計量設備的截面圖600A和仰視圖600B。底部安裝的原位計量設備可以與背面沉積系統等等結合使用。在一些具體實施例中，計量裝置608可以包含計量系統634，例如但不限於反射計、橢圓計和/或顯微拉曼光譜裝置等等。在圖6的示例中，計量系統634與多通道資料收集設備614通信636，但是多通道資料收集設備614也可以與其他設備（例如分析設備和/或系統控制器等等）通信（參見例如圖1與2）。計量設備608經由饋通端口642（例如觀察孔等）定位，以允許經由基板固持件632在處理腔室中處理晶圓之後和/或之前，計量覆蓋（例如由計量系統634的視野646指示）計量設備608上方的晶圓630的晶圓位置612。在一些具體實施例中，如圖6的俯視圖600B所示的饋通端口642的表面積可以大於計量設備608。在一些具體實施例中，饋通端口642可以具有與計量設備608相同的表面積或小於計量設備608。

饋通端口642的材料（例如石英等）塗有氟基塗層644。在一些具體實施例中，饋通端口642的材料可以改變/變化，以允許增強針對特定類型的計量設備等的計量資料（例如，過濾某些波長等）。氟基塗層644是透明的，並且在一些具體實施例中具有以下特性：用作抗反射塗層（ARC）以增加特定波長/範圍的透射率，以增強計量系統捕獲計量資料以確保可靠且快速的資料收集；用作防黏塗層以防止表面/窗口因釋氣或揮發性污染物而起霧；和/或用於高度抵抗由於計量設備608的清潔系統620產生的清潔氣體或清潔自由基引起的損壞。在一些具體實施例中，氟基塗層644可以是金屬氟化物塗層，例如但不限於氟化鎂、氟化鋁、氟化釔、氟化鈣和/或氟化鑭等。在一些具體實施例中，氟基塗層644可以是非金屬氟塗層，例如但不限於氟摻雜或合金石英或二氧化矽，或SiO _xF _y塗層，或氟摻雜或合金氮化硼，或BN _xF _y塗層，或其任何組合。

清潔系統620透過遠端電漿產生自由基，並且經由清潔管638和清潔端口610流體連接到計量設備608附近的非活性腔室602。清潔端口610還可包括一個或多個可選的清潔噴嘴640，清潔噴嘴640可指向計量設備608的饋通端口642。在一些具體實施例中，清潔端口610在饋通端口642的6公分的距離648內（見圖6的俯視圖600B）。在一些具體實施例中，清潔端口610在饋通端口642的2公分（距離648）內。在一些具體實施例中，多於一個清潔端口可用於每個計量設備以增加饋通端口和氟基塗層的清潔。在一些具體實施例中，可使用單個清潔端口以清潔複數個饋通端口和氟基塗層。例如，清潔端口可具有複數個清潔噴嘴以將清潔自由基/氣體從單個清潔端口引向每個饋通端口。

上述本原理的設備和系統可以改裝或以其他方式整合到群集工具的設計中，例如下面關於圖7描述的集成工具700（即主機或群集工具）。集成工具700包括真空密封處理平台701、工廠介面704和系統控制器702。處理平台701包括多個處理腔室，例如714A、713B、714C、714D、714E和714F，它們可操作地耦合到真空基板移送腔室（移送腔室703A、703B，其中可以安裝本原理的計量設備）。工廠介面704透過一個或多個裝載閘室（兩個裝載閘室，例如圖7中所示的706A和706B）可操作地耦合到移送腔室703A。

在一些具體實施例中，工廠介面704包括至少一個對接站707、至少一個工廠介面機器人738以促進半導體基板的移送。塢站707被配置為接受一個或多個前開式晶圓傳送盒（FOUP）。圖7的具體實施例中顯示了四個FOUP，例如705A、705B、705C和705D。工廠介面機器人738經配置以將基板從工廠介面704透過裝載閘室（例如706A及706B）傳送到處理平台701。每個裝載閘室706A和706B具有耦合到工廠介面704的第一端口和耦合到移送腔室703A的第二端口。裝載閘室706A和706B耦合到壓力控制系統（未示出），壓力控制系統抽空裝載閘室706A和706B並使其通氣，以協助在移送腔室703A的真空環境和工廠介面704的實質周遭環境（例如大氣環境）之間傳送基板。移送腔室703A、703B具有佈置在各個移送腔室703A、703B中的真空機器人742A、742B。真空機器人742A能夠在裝載閘室706A、706B、處理腔室714A和714F以及冷卻站740或預清潔站742之間傳送基板721。真空機器人742B能夠在冷卻站740或預清潔站742與處理腔室714B、714C、714D和714E之間傳送基板721。

在一些具體實施例中，處理腔室714A、714B、714C、714D、714E和714F耦合到移送腔室703A、703B。處理腔室714A、714B、714C、714D、714E和714F可以包括例如原子層沉積（ALD）處理腔室、物理氣相沉積（PVD）處理腔室、化學氣相沉積（CVD）室、退火室等。在一些具體實施例中，一個或多個可選的服務腔室（顯示為716A和716B）可以耦合到轉移腔室703A。服務腔室716A和716B可經配置以執行其它基板製程，例如釋氣、定向、基板計量、冷卻等。系統控制器702使用處理腔室714A、714B、714C、714D、714E和714F的直接控制，或者透過控制與處理腔室714A、714B、714C、714D、714E和714F以及工具700相關聯的電腦（或控制器），來控制工具700的操作。在作業中，系統控制器702致能來自各別腔室與系統的資料收集與回饋，以最佳化系統700的效能。系統控制器702大抵包括中央處理單元（CPU）730、記憶體734和支援電路732。CPU 730可以是可以在工業環境中使用的任何形式的一般用途電腦處理器。支援電路732被以習知方式耦合至CPU 730，並可包含快取記憶體、時脈電路、輸入輸出子系統、電源供應器等等。軟體常式（諸如上文所述方法）可被儲存在記憶體734中，且在被CPU 730執行時將CPU 730轉換成特定用途電腦（系統控制器）702。軟體常式也可以由在工具700遠端的第二控制器（未示出）存儲和/或執行。

圖8是在非活性腔室上使用原位計量設備防止超出公差或不合規的晶圓參數的方法800。在晶圓的處理過程中，厚度漂移、應力、處理硬體偏移和/或其他因素可能導致處理產生不符合規格的晶圓。在塊802中，來自一個或多個非活性腔室的複數個計量設備的資料被多通道資料收集設備連續接收。在一些具體實施例中，多通道資料收集設備收集、處理和存儲資料。在塊804中，檢查資料以查看計量設備是否正確地報告資料。如果不是，則在塊806中，可以調用可選的清潔處理來清潔此特定計量設備的饋通端口。清潔可以繼續，直到計量設備報告的資料被正確報告為止。在一些具體實施例中，可以週期性地調用清潔處理以確保計量裝置報告的資料是正確的。在塊808中，多通道資料收集設備即時處理資料以決定晶圓處理是否在規範內。資料完整性檢查和處理可以包括針對單個平台（例如，參見圖1）和/或多個平台（例如，參見圖2）的通道間資料比較。

在一些具體實施例中，多通道資料收集設備還可以採用可選的處理分析設備，處理分析設備使用經過訓練的機器學習模型來協助處理資料以決定資料是否在給定晶圓處理的規範內。在塊810中，多通道資料收集設備和/或可選的處理分析設備和模型基於處理的資料結果決定需要什麼補救行動。補救行動可包括但不限於調整製程（例如調整製程配方或配置文件）、停止晶圓處理，和/或向使用者提供通知，例如發出聲音或視覺警報等。在塊812中，執行補救行動。多通道資料收集設備和/或可選的處理分析設備和/或模型可以與使用者或處理腔室直接或間接通信並參與命令或指示，使得基於處理的資料結果決定的補救行動積極執行，防止進一步浪費和降低產量。

根據本原理的具體實施例可以以硬體、韌體、軟體或其任何組合來實現。具體實施例還可以實現為使用一個或多個電腦可讀取媒體存儲的指令，指令可以由一個或多個處理器讀取和執行。電腦可讀取媒體可包括用於以機器（例如計算平台或執行在一個或多個計算平台上的「虛擬機器」）可讀的形式儲存或傳輸資訊的任何機制。例如，電腦可讀取媒體可包括任何合適形式的揮發性或非揮發性記憶體。在一些具體實施例中，電腦可讀取媒體可包括非暫態性電腦可讀取媒體。

雖然前述內容是關於本原理的具體實施例，但可發想原理的其他與進一步的具體實施例而不脫離前述內容的實質範圍。

100:原位多通道晶圓參數監測系統 102:移送腔室 104A:第一處理腔室 104B:第二處理腔室 104C:第三處理腔室 106:裝載閘室 108A:第一計量設備 108B:第二計量設備 110A:第一清潔端口 110B:第二清潔端口 112A:第一晶圓位置 112B:第二晶圓位置 114:多通道資料收集設備 116:資料儲存器 118:處理分析設備 120:清潔設備 122:氣體供應源 124:系統控制器 126:中央處理單元（CPU） 128:記憶體 130:支援電路 140:第一資料通道 142:第二資料通道 144:遠端電漿源 200:原位多通道晶圓參數監測系統 202A:第一主機 202B:第二主機 208A:第一複數個計量設備 208B:第二複數個計量設備 210A:第一複數個清潔端口 210B:第二複數個清潔端口 214:多通道資料收集設備 220A:第一清潔設備 200B:第二清潔設備 300:俯視圖 302:移送腔室 304A-F:處理腔室 306A-B:裝載閘室 308A-F:計量設備 310A-F:清潔端口 312A-F:晶圓位置 400:俯視圖 402:六邊形移送腔室 404A-D:處理腔室 406A-B:裝載閘室 408A-F:計量設備 410A-F:清潔端口 412A-F:晶圓位置 500A:剖視圖 500B:俯視圖 502:非活性腔室 508:計量設備 510:清潔端口 512:晶圓位置 514:多通道資料收集設備 520:清潔系統 530:晶圓 532:載體 534:計量系統 536:通信 538:清潔管 540:一個或多個可選的清潔噴嘴 542:饋通端口 544:氟基塗層 546:視野 548:距離 600A:截面圖 600B:仰視圖 602:非活性腔室 608:計量設備 610:清潔端口 612:晶圓位置 614:多通道資料收集設備 620:清潔系統 630:晶圓 632:基板載體 634:計量系統 636:通信 638:清潔管 640:一個或多個可選的清潔噴嘴 642:饋通端口 644:氟基塗層 646:視野 648:距離 700:集成工具 701:真空密封處理平台 702:系統控制器 703A-B:移送腔室 704:工廠介面 706A-B:裝載閘室 705A-D:前開式晶圓傳送盒（FOUP） 707:塢站 714A-F:處理腔室 716A-B:服務腔室 721:基板 730:CPU 732:支援電路 734:記憶體 738:工廠介面機器人 740:冷卻站 742:預清潔站 742A-B:真空機器人 800:方法 802-812:塊

藉由參照繪製於附加圖式中的本原理的說明性具體實施例，可瞭解於上文簡短總結並於下文更詳細討論的原理的具體實施例。然而，附加圖式僅圖示說明原理的典型具體實施例，且因此不應被視為限制原理的範圍，因為原理可允許其他等效的具體實施例。

圖1描繪了根據本原理的一些具體實施例的原位多通道計量系統的俯視圖。

圖2描繪了根據本原理的一些具體實施例的用於多個集成工具的原位多通道計量系統的俯視圖。

圖3描繪了根據本原理的一些具體實施例的具有原位計量的非活性腔室的第一示例的俯視圖。

圖4描繪了根據本原理的一些具體實施例的具有原位計量的非活性腔室的第二示例的俯視圖。

圖5描繪了根據本原理的一些具體實施例的安裝在非活性腔室頂部的原位計量設備的截面圖和自上而下的配置。

圖6描繪了根據本原理的一些具體實施例的安裝在非活性腔室底部上的原位計量設備的截面圖和自下而上的配置。

圖7是根據本原理的一些具體實施例的集成工具的俯視圖。

圖8是根據本原理的一些具體實施例的在非活性腔室上使用原位計量裝置來防止不符合規格的晶圓參數的方法。

為了協助瞭解，已儘可能使用相同的元件符號標定圖式中共有的相同元件。圖式並未按照比例繪製，並可被簡化以為了清楚說明。一個具體實施例的元件與特徵，可無需進一步的敘述即可被有益地併入其他具體實施例中。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:原位多通道晶圓參數監測系統

102:移送腔室

104A:第一處理腔室

104B:第二處理腔室

104C:第三處理腔室

106:裝載閘室

108A:第一計量設備

108B:第二計量設備

110A:第一清潔端口

110B:第二清潔端口

112A:第一晶圓位置

112B:第二晶圓位置

114:多通道資料收集設備

116:資料儲存器

118:處理分析設備

120:清潔設備

122:氣體供應源

124:系統控制器

126:中央處理單元(CPU)

128:記憶體

130:支援電路

140:第一資料通道

142:第二資料通道

144:遠端電漿源

Claims (20)

1. 一種用於監控晶圓處理結果的系統，該系統包括： 至少一個非活性腔室，該至少一個非活性腔室具有至少一個饋通存取端口，其中該饋通存取端口被配置為與一計量設備相互作用，其中該至少一個饋通存取端口具有由一氟基塗層塗覆的一表面，該表面暴露於該至少一個非活性腔室的一內部空間，且其中該至少一個非活性腔室具有通向一個或多個其他腔室的一晶圓存取端口； 該計量設備定位在該至少一個非活性腔室的外部並且被定向為透過該至少一個饋通存取端口中的一個饋通存取端口偵測計量資料；和 一資料收集設備，該資料收集設備連接到該計量設備，且該資料收集設備被配置為連續地從該計量設備接收資料。
2. 如請求項1所述之系統，該系統進一步包含： 一清潔設備，該清潔設備連接到至少一個清潔端口，其中該至少一個清潔端口中的一個清潔端口靠近該計量設備，並且其中該清潔設備被配置為透過該至少一個清潔端口中的一個清潔端口將來自一遠端電漿源的自由基注入該至少一個非活性腔室，以清潔塗覆該表面的該氟基塗層。
3. 如請求項2所述之系統，其中該清潔設備被配置為將基於氟或氧氣的自由基供應到該至少一個非活性腔室中。
4. 如請求項2所述之系統，其中該清潔設備與該資料收集設備互連，且被配置以在該計量裝置的資料發生故障時進行清潔。
5. 如請求項1所述之系統，其中該至少一個饋通存取端口中的一個饋通存取端口是一觀察孔。
6. 如請求項5所述之系統，其中該觀察孔由一石英材料形成。
7. 如請求項1所述之系統，其中該計量設備包括一反射計、一橢圓計和一微拉曼光譜裝置中的一種或多種。
8. 如請求項1所述之系統，該系統進一步包含： 一計量處理設備，該計量處理設備與一個或多個晶圓處理腔室互連，該計量處理設備包括一經訓練的計量模型，該經訓練的計量模型被配置為從該資料收集設備接收該資料並被配置為基於該資料改變該一個或多個晶圓處理腔室的至少一個晶圓處理。
9. 如請求項1所述之系統，其中該氟基塗層為一金屬氟化物基塗層或一非金屬氟基塗層。
10. 如請求項1所述之系統，其中該至少一個非活性腔室是一轉移腔室、一裝載閘室或一通孔腔室。
11. 一種用於監控晶圓處理結果的系統，該系統包括： 一非活性腔室，該非活性腔室具有複數個饋通存取端口，其中該複數個饋通存取端口中的每個饋通存取端口被配置為與複數個計量設備中的一個計量設備相互作用，其中該複數個饋通存取端口中的每個饋通存取端口具有由一氟基塗層塗覆的一表面，該表面暴露於該非活性腔室的一內部空間，且其中該非活性腔室具有通向一個或多個其他腔室的一晶圓存取端口； 該複數個計量設備中的每個計量設備定位在該非活性腔室的外部並且被定向為透過該等饋通存取端口中的一個饋通存取端口偵測計量資料；和 一多通道資料收集設備，該多通道資料收集設備連接到該複數個計量設備並被配置為從該複數個計量設備連續接收資料； 一清潔設備，該清潔設備連接到複數個清潔端口，其中該複數個清潔端口中的每個清潔端口靠近該複數個計量設備中的一個計量設備，並且其中該清潔設備被配置為透過該複數個清潔端口中的至少一個清潔端口將來自一遠端電漿源的自由基注入該非活性腔室，以清潔塗覆該表面的該氟基塗層；以及 一計量處理設備，該計量處理設備與一個或多個晶圓處理腔室互連，該計量處理設備包括一經訓練的計量模型，該經訓練的計量模型被配置為從該多通道資料收集設備接收該資料並被配置為基於該資料改變該一個或多個晶圓處理腔室的至少一個晶圓處理。
12. 如請求項11所述之系統，其中該清潔設備被配置為將基於氟或氧氣的自由基供應到該非活性腔室中。
13. 如請求項11所述之系統，其中該清潔設備與該多通道資料收集設備互連，且被配置以在該複數個計量設備中的一個或多個計量設備的資料發生故障時進行清潔。
14. 如請求項11所述之系統，其中該饋通存取端口中的至少一個饋通存取端口是一觀察孔。
15. 如請求項14所述之系統，其中該觀察孔由一石英材料形成。
16. 如請求項11所述之系統，其中該複數個計量設備可包括一反射計、一橢圓計和一微拉曼光譜裝置中的一種或多種。
17. 如請求項11所述之系統，其中該氟基塗層為一金屬氟化物基塗層或一非金屬氟基塗層。
18. 如請求項11所述之系統，其中該非活性腔室是一轉移腔室、一裝載閘室或一通孔腔室。
19. 一種用於監控晶圓處理結果的方法，該方法包括以下步驟： 從複數個計量設備連續接收資料，該複數個計量設備透過進入一非活性腔室的一饋通端口連接到該非活性腔室，其中該饋通端口具有以一氟基塗層塗覆的一表面，該表面暴露於該非活性腔室的一內部空間； 決定晶圓參數是否超出規格； 將該資料輸入到一經訓練的機器學習模型中，該經訓練的機器學習模型決定補救一晶圓製程的行動，使不合規的一晶圓參數恢復到規格範圍內；以及 向一處理腔室發送一命令，以根據該經訓練的機器學習模型決定的該等動作改變一製程。
20. 如請求項19所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： 當來自該複數個計量設備中的至少一個計量設備的資料發送錯誤資料時，使用由一遠端電漿源產生的自由基清潔具有該氟基塗層的該表面。