TWI762983B - 用於確定處理作業的處理參數的方法 - Google Patents

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Abstract

具體實施例包含用於確定處理作業的處理參數的系統與方法。具體實施例包含用於確定處理作業的處理參數的診斷基板。在具體實施例中，診斷基板包含基板、在基板上的電路層、以及在電路層上的覆蓋層。在具體實施例中，微諧振器感測器位於電路層與覆蓋層中。在具體實施例中，微諧振器感測器包含諧振體與用於在諧振體中引發諧振的一個或多個電極。

Description

用於確定處理作業的處理參數的方法
對於相關申請案的交互參照：本申請案主張對於申請於2018年2月27日的美國臨時申請案第62/636,071號的優先權，在此仰賴且併入此美國臨時申請案之全部內容以作為參考。
具體實施例涉及半導體製造領域，尤其涉及用於監測半導體製造作業的處理參數的系統和方法。具體實施例包括微諧振器陣列，微諧振器陣列在各種諧振模態下監測諧振頻率的變化。
許多半導體裝置中的臨界尺寸(CD)和其他特徵尺寸的規模不斷縮小。需要進行廣泛的處理開發，以開發具有高重複性的可靠處理。通常，藉由在測試基板上運行此處理，來開發處理。然後用各種計量工具分析測試基板，以確定此處理的結果。例如，可以分析基板的截面，以確定利用蝕刻處理去除的材料的量或者藉由沈積處理添加的材料的量。
使用這種測試基板和後處理計量，具有若干缺點。一個缺點是取得截面和分析會花費大量時間（例如數天或更長）。此外，取得截面需要為每個位置進行大量工作。因此，對於每個處理，僅可以分析有限數量的截面。另一個缺點是只能分析此處理的最終結果。這限制了可以獲得的關於處理的資訊。例如，從測試基板的截面的最終結果不能確定處理的變化率。
具體實施例包含用於確定處理作業的處理參數的診斷基板。在具體實施例中，診斷基板包含基板、在基板上的電路層、以及在電路層上的覆蓋層。在具體實施例中，微諧振器感測器位於電路層與覆蓋層中。在具體實施例中，微諧振器感測器包含諧振體與用於在諧振體中引發諧振的一個或多個電極。
額外的具體實施例包含診斷基板，診斷基板包含基板、在基板上的電路層、以及在電路層中的腔體。在具體實施例中，覆蓋層在電路層上。在具體實施例中，腔體由覆蓋層的一部分密封。在具體實施例中，診斷基板進一步包含在腔體中的微諧振器。在具體實施例中，微諧振器包含諧振體與用於在諧振體中引發諧振的一個或多個電極，諧振體機械耦合至密封腔體的覆蓋層的部分。
額外的具體實施例包含診斷基板，診斷基板包含基板、在基板上的電路層、在電路層上的覆蓋層、以及跨越診斷基板的複數個感測區域。在具體實施例中，每個感測區域包含形成到電路層中的複數個腔體、形成在每個腔體中的複數個電極、以及在每個腔體之上或在每個腔體之內的諧振體。
本文描述的系統和方法，包括用於監測處理作業的處理參數的診斷基板。在以下描述中，闡述了許多具體細節以便提供對具體實施例的透徹理解。在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，具體實施例的實作並不需要這些特定細節。在其他實例中，並未詳盡說明為人熟知的態樣，以避免不必要地遮蔽具體實施例。此外，應該理解到，附圖中所示的各種具體實施例是說明性的表示，並不一定按比例繪製。
如上所述，由於確定處理參數所需的勞動密集計量，用於開發諸如蝕刻處理、沈積處理、拋光處理、注入處理等等的處理作業的當前時間線很長。本文描述的具體實施例，藉由使用診斷基板加速了處理開發。本文描述的診斷基板，包括分佈在基板上的複數個微諧振器感測器。因此，可以獲得處理參數以及處理參數在基板表面上的均勻度，而不需要取得許多截面。
在一些具體實施例中，複數個微諧振器感測器可以被分組為跨越基板表面的感測區域。例如，可以在診斷基板上形成數百個感測區域，每個感測區域包括數千或數萬個微諧振器感測器。在這樣的具體實施例中，每個感測區域中的微諧振器可用於提供高信噪比。因此，即使在處理數十奈米級的臨界尺寸（CD）時，具體實施例也允許高解析度。在一些具體實施例中，可以由百萬分之一（PPM）的精確度，偵測CD在數埃到數奈米範圍內的變化。
此外，具體實施例可以包括可以用於提供處理作業的原位監測的診斷基板。原位監測允許在處理作業期間監測處理參數。如此，也可以確定處理參數的變化率。具體實施例可以包括無線模組，無線模組即時從診斷基板傳輸資訊。或者，來自微諧振器感測器的資訊可以儲存在診斷基板上的記憶體中，並在處理作業之後進行處理。
在一些具體實施例中，微諧振器感測器可包括諧振體，諸如在腔體上延伸的振膜。可以由處理作業（例如沈積、蝕刻、拋光、注入等）直接修改振膜。振膜的變化導致振膜的諧振頻率的變化。然後可以使用諧振頻率的變化，來確定振膜表面的物理變化、監測振膜的狀況（例如溫度、表面電位等）、或監測外部環境條件（例如振膜周圍的壓力等）。
在其他具體實施例中，微諧振器感測器可以包括諧振體，諧振體位於由覆蓋層密封的腔體內。諧振體可以用一個或多個錨，機械地耦合到覆蓋層。一個或多個錨可以允許聲能在諧振體和覆蓋層（用作腔體上的振膜）之間傳輸。因此，可以藉由偵測機械耦合到覆蓋層的諧振體的變化，來間接地測量在處理作業期間對覆蓋層的物理（或環境）變化。這些具體實施例在諧振體的設計中提供了靈活性，這允許使用使得驅動或接收高品質諧振模態更為容易的架構。另外，覆蓋層密封腔體，並保護諧振體免受處理環境的影響。這保護了諧振體免受環境影響，否則環境影響會對諧振產生負面影響。因此，具有埋入式諧振器主體的具體實施例，允許更高品質的因素、更低的損耗等等。
現在參考圖1A，示出了根據具體實施例的診斷基板100的示意性平面圖。在具體實施例中，診斷基板100可以形成在基板105上。基板105可以是任何可在其上製造感測區域120的合適的基板。例如，基板105可以是半導體基板，諸如矽、絕緣體上矽（SOI）、玻璃基板等。在具體實施例中，基板105可以被認為是晶圓（例如300 mm矽晶圓等）。基板105的尺寸，可以與用於使用由診斷基板100開發的處理作業來製造功能裝置的生產基板大致相同。此外，診斷基板100可以包括與裝置基板的表面匹配的表面。例如，暴露表面（亦即在包括感測區域120的整個基板上）可以包括單晶矽（或其他半導體）材料。這種原始表面允許低表面粗糙度，適合於提供從埃到奈米級的CD的測量。此外，由於診斷基板100的表面與其上製造有功能半導體裝置的裝置基板的表面匹配，因此可以提供與典型半導體處理作業的精確比較。
另外，儘管被稱為診斷基板，但是應當理解，具體實施例還可以包括在裝置基板上的感測區域120。在這樣的具體實施例中，可以在功能裝置的製造期間使用感測區域120，以便與裝置製造同時提供計量或其他品質控制措施。
根據具體實施例，診斷基板100可包括複數個感測區域120。感測區域120可以分佈在基板105的表面上。在不同位置包括感測區域120，允許確定處理作業的均勻性。應了解到，圖1A中所示出的感測區域120本質上是示例性的。感測區域120可以在基板105的表面上具有任何數量和任何分佈。在一些具體實施例中，可以有超過一百個感測區域120分佈在基板105的表面上。
具體實施例還可以包括診斷基板100上的一個或多個處理區域135。在具體實施例中，處理區域135可以通信耦合到感測區域(例如利用導電跡線、通孔等)。在具體實施例中，處理區域135可以包括電路系統、邏輯模組、記憶體模組、信號處理模組、通信模組等等。處理區域135可以用於驅動電極(更詳細地描述於下文)，電極將驅動每個感測區域120中的微諧振器中的諧振體的諧振。處理區域135可以記錄每個微諧振器的諧振頻率。處理區域135還可以使用更詳細描述於下文的方法來根據諧振頻率確定處理參數。在其他具體實施例中，可以在診斷基板外部的計算系統上實施根據諧振頻率確定處理參數。例如，來自每個微諧振器的原始（或經處理的）資料，可以（例如利用無線通信模組）被發送到外部裝置以進行進一步分析。在具體實施例中，通信鏈結可以使用RF（例如WiFi、藍牙等）、聲學通信、感應通信或光學通信（例如光纖）或任何其他合適的通信協定來實施。
在一些具體實施例中，診斷基板100可僅包括被動部件。也就是說，診斷基板100可以包括微諧振器，微諧振器由天線等等通信耦合到外部裝置。可以用外部裝置驅動和感測微諧振器。例如，可以在診斷基板100上提供用於在外部裝置和微諧振器之間傳輸電力和資料的無線鏈結。
在所示具體實施例中，處理區域135被示出為形成在基板105的頂表面上。然而應了解到，處理區域135可嵌入基板105內或形成於基板105的背側表面上。在具體實施例中，處理區域135還可以包括電源。例如，電源可以是電池等。在其他具體實施例中，電源可以是無線電源。例如，電源可以包括導電線圈、天線等，以致能感應功率耦合或聲學功率耦合。在一些具體實施例中，無線電源還可以被配置為提供資料鏈結。也就是說，可以使用無線耦合（例如聲學耦合、感應耦合等）將微諧振器的頻率傳輸到外部裝置。
現在參考圖1B，示出了根據具體實施例的感測區域120的放大示意圖。每個感測區域120可以包括複數個微諧振器感測器140。在所示具體實施例中，為簡單起見，示出了二十五個微諧振器感測器140。然而應了解到，可在每個感測區域120中形成數千個微諧振器感測器140。例如，每個微諧振器感測器140可以具有大約50 μm2 的表面積。在這樣的具體實施例中，可以在100 mm2 的感測區域中形成四萬個微諧振器感測器140。應當理解到，微諧振器感測器140的尺寸和數量以及感測區域120的尺寸，本質上是示例性的，而且具體實施例包括尺寸大於或小於50 μm2 的微諧振器以及尺寸大於或小於100 mm2 的感測區域。
每個感測區域120中的大量微諧振器感測器140，允許透過降噪取得高信噪比。因此，可以確定正在研究的處理參數的微小變化。例如，根據本文描述的具體實施例，可以辨別蝕刻結構的CD中的數埃到數奈米的變化。本文描述的具體實施例，可以包括具有數十MHz的諧振頻率的微諧振器感測器。在這樣的諧振器中，具有1：1的溝槽：脊比，且深度為50 nm的溝槽，可以引起諧振頻率的大約1到2 MHz的偏移。此外，相對於溝槽的寬度的微小變化（例如數埃到數奈米），可以引起大約10 Hz到1000 Hz的諧振變化。類似地，溫度、表面電位及（或）壓力的變化，也會驅動諧振變化。例如，單個程度的溫度變化可以產生10 Hz和1000 Hz之間的諧振頻率的變化，或者表面電位的1伏的變化可以導致10 Hz和1000 Hz之間的諧振頻率的變化。這種頻率變化很容易被現代電子設備偵測到並且能夠實現PPM精確度。
現在參考圖2A，示出了根據具體實施例的微諧振器感測器240的截面圖。微諧振器感測器240可以形成在基板205上形成的電路層207之上和之中。在具體實施例中，電路層207可以包括絕緣和導電材料層（例如跡線、通孔等）。儘管本文稱為「電路層」207，但是應當理解，在一些具體實施例中，電路層207可以僅包括被動部件。在其他具體實施例中，電路層207也可以包括主動部件。在具體實施例中，微諧振器感測器240包括在電路層207上方的覆蓋層243。在一些具體實施例中，覆蓋層243可以是原始半導體層。例如，覆蓋層243可以是矽。在具體實施例中，覆蓋層243可以具有厚度T。例如，厚度T可以在1微米和100微米之間。在具體實施例中，覆蓋層243可以包括振膜242，振膜242在形成到電路層207中的腔體248上延伸。也就是說，振膜242可以被認為是覆蓋層243的一部分，並且不從覆蓋層243向上延伸。應當理解，振膜242是微諧振器感測器240的一個範例。具體實施例包括任何諧振器系統。例如，微諧振器240可以包括懸臂梁、梳狀驅動器等。
振膜242可以藉由形成在腔體248底表面上的複數個電極244被驅動到諧振頻率。在具體實施例中，複數個電極244可以藉由電跡線和通孔213電性耦合到處理區域135(圖2中未示出)。在具體實施例中，可以使用基板穿透通孔213將電極244電性耦合到基板205的背側表面。在具體實施例中，電極244可以利用一個或多個通孔213、跡線等，電性耦合到覆蓋層243。在具體實施例中，複數個電極244可以是驅動/感測電極。因此，電極244可用於驅動振膜242並在振膜242的處理期間偵測振膜242的諧振頻率。在具體實施例中，複數個電極244可以使用電容來驅動振膜242。然而，應該理解，可以用任何合適的機制獲得微諧振器240的諧振。例如，微諧振器240可以用磁驅動系統、熱系統、聲學系統、光學系統來驅動，或者微諧振器240可以包括引起諧振的壓電材料。
在具體實施例中，可以在振膜242上形成圖案化掩模270。圖案化掩模270可用於對處理環境(例如蝕刻環境)掩蔽振膜242的部分。在利用診斷基板100研究的處理作業期間，圖案化掩模270的圖案可以被轉移到振膜中。當振膜242被處理(例如蝕刻)時，振膜242的諧振頻率將以可預測的方式改變。然後可以使用諧振頻率的變化來計算振膜242中的物理變化，這將在下面更詳細地描述。
在一些具體實施例中，被動耦合天線295可用於無線驅動和感測微諧振器感測器240的諧振。例如，天線295可以形成在電路層207中。被動耦合天線295的使用，允許諧振頻率與外部裝置的無接觸通信及(或)用於無接觸電力傳送。另外，在一些具體實施例中，當被動耦合天 線295與每個微諧振器感測器240相關聯時，診斷基板中不包括主動裝置。
現在參考圖2B，示出了根據具體實施例的電路層207中的腔體248的平面圖。在所示具體實施例中，腔體248包括矩形形狀。然而，具體實施例不限於這種配置，並且腔體248可以是任何期望的形狀，諸如正方形、圓形、橢圓形或任何其他期望的形狀。如圖所示，複數個電極244形成在腔體248中。在具體實施例中，電極244的數量和佈置允許在振膜242中引起不同的諧振模態。振膜242未在圖2B中示出，以便不遮蔽下面的特徵。
在所示具體實施例中，示出了四個電極。當腔體248中包括四個電極時，可以將振膜驅動到至少三種不同的諧振模態。可以藉由一致地啟動所有四個電極2441-2444，來獲得第一諧振模態。可以藉由將電極2441和2442的啟動與電極2443和2444的啟動交替，來獲得第二諧振模態。可以藉由將電極2441和2443的啟動與電極2442和2444的啟動交替，來獲得第三諧振模態。應了解到，可藉由啟動不同的電極244組合來獲得額外的諧振模態。
現在參考圖3A-3H，示出了根據額外的具體實施例的微諧振器340的截面圖和平面圖。特定而言，微諧振器340與圖2A中所示的微諧振器240的不同之處，在於諧振體345被密封在腔體348內。在圖3A-3H所示的每個微諧振器340中，諧振體345位於腔體348內，且腔體348由 覆蓋層343密封。因此，保護諧振體345免受所研究的處理環境的影響。此外，覆蓋層343可以提供腔體348的真空密封，這導致諧振體345位於真空環境中。這減少了諧振體345的損耗。
現在參考圖3A，示出了根據具體實施例的微諧振器340的截面圖。在具體實施例中，微諧振器340可以位於診斷基板的半導體層307內的腔體348中。微諧振器340可包括諧振體345。諧振體345可以藉由一個或多個電極344被驅動到諧振頻率。如圖所示，圖3A中的電極344與諧振體345不在同一平面。也就是說，電極344沿著諧振體345下方的腔體348的底板定位。電極344可以經由導電通孔313、跡線等電性耦合到處理區域(未示出)。在其他具體實施例中，電極344可以利用天線(未示出)等無線耦合到外部裝置。
在具體實施例中，覆蓋層343由正在用診斷基板研究的材料形成。例如，若診斷基板用於開發矽層的蝕刻處理，則覆蓋層343將是矽。在具體實施例中，覆蓋層343可以包括橫跨腔體348延伸的振膜342。振膜342密封腔體348。例如，密封件可以是真空密封件。
在具體實施例中，諧振體345利用一個或多個錨347機械耦合到覆蓋層343的振膜342。也就是說，聲能可以經由一個或多個錨347在振膜342和諧振體345之間傳輸。因此，對振膜342的改變(例如CD改變、溫度改變、表面電荷改變、壓力改變等)(亦即作為處理作業的結果，諸如蝕刻處理、沈積處理、拋光處理、注入處理等），將導致諧振體345的諧振頻率的變化。
現在參考圖3B，示出了根據額外具體實施例的微諧振器340的截面圖。圖3B中的微諧振器340可以實質上類似於圖3A中的微諧振器340，除了提供額外的錨349以外。如圖所示，諧振體345還可以利用錨349機械耦合到腔體348的底板。
現在參考圖3C，示出了根據額外具體實施例的諧振體345的平面圖。在具體實施例中，諧振體345包括音叉形狀。也就是說，臂351可以從諧振體345的中心部分延伸出來。在諧振體345的中心部分上方的錨347，可以將諧振體345機械耦合到諧振體345上方的振膜（未示出）。
在具體實施例中，複數個電極344可以包圍諧振體345的部分。例如，電極344可以在臂351和臂351的外部之間。在具體實施例中，電極344可以與諧振體345處於同一平面中。也就是說，諧振體345可以沿著X-Y平面被驅動成諧振，而非如上面參照圖2A、3A和3B描述的微諧振器中所示的Z方向。
現在參考圖3D，示出了根據額外具體實施例的諧振體345的平面圖。在具體實施例中，諧振體345可以是盤形的，具有圍繞諧振體345的周邊的複數個電極。在具體實施例中，諧振體345的中心點可以藉由錨347機械耦合到諧振體345上方的振膜（未示出）。
現在參考圖3E，示出了根據額外具體實施例的諧振體345的平面圖。在具體實施例中，諧振體345是具有環構件353和橫向構件(cross-members)352的環。圍繞諧振體345的周邊的環構件353，可以被靠近每個環構件353的電極344驅動至諧振。橫向構件352可以提供到環中心的路徑，到振膜（未示出）的錨347位於環中心。
現在參考圖3F，示出了根據額外具體實施例的諧振體345的平面圖。在具體實施例中。諧振體345可包括形成諧振體345的周邊的環構件353。不同於具有到環中心的橫向構件（如圖3E所示），諧振體345可包括直接連接到環構件353的複數個錨347。例如，四個錨347（在諧振體345的每個拐角處一個）提供與蓋（未示出）的機械耦合。儘管示出了四個錨，但是應當理解到，可以使用任何數量的錨347。此外，儘管示出為定位在諧振體345的拐角處，但是錨347可以位於諧振體345的任何位置處。
現在參考圖3G，示出了根據額外具體實施例的諧振體345的平面圖。在具體實施例中，諧振體345可包括從諧振體345的中心部分向外延伸的複數個彈簧臂354。彈簧臂354允許增加的靈活性，允許諧振體345更大的振盪。在具體實施例中，每個彈簧臂354的一端可以用錨347機械耦合到蓋（未示出）。
現在參考圖3H，示出了根據額外具體實施例的諧振體345的平面圖。諧振體345可以是機械耦合到蓋（未示出）的樑，在樑的一端具有錨347。這種配置可以稱為懸臂梁。
如圖3A-3H所示，示出了複數個不同的諧振體345配置。然而，應了解到，具體實施例不限於此類配置。例如，諧振體345可以具有適合於驅動振盪的任何形狀，並且電極344的定位和數量可以是適合於驅動振盪的任何配置。也就是說，圖3A-3H中所示的具體實施例本質上僅是示例性的。
現在參考圖4，示出了由處理作業處理之後的振膜442的透視圖。振膜442被單獨示出，以免使圖式模糊。在具體實施例中，第二諧振模態導致振膜442沿著平行於溝槽477的方向的線彎曲。在具體實施例中，第三諧振模態導致振膜442沿著正交於溝槽477的方向的線彎曲。最初，在蝕刻實質上為正方形的振膜之前，第二和第三諧振模態的諧振頻率將實質上均勻（因為沒有形成溝槽）。在開始形成溝槽之後，第二和第三諧振模態的諧振頻率開始發散。在簡化的集總模型中，振膜的共振頻率ω與轉動慣量I成比例，如方程式1所示，其中E是模量，m是質量。因此，隨著每個彎曲方向的轉動慣量I改變，諧振頻率也改變。
Figure 02_image001
方程式1
第二和第三諧振模態的諧振頻率的發散，是沿著每個彎曲方向的轉動慣量回應於振膜442的形貌變化而變化的結果。用於計算沿著每個彎曲方向的轉動慣量的方程式，可以針對預期的形貌圖建模，並且可以數值地求解甚至更精確的模型。例如，在溝槽：脊比為1：1的帶有一系列平行溝槽的正方形振膜中，轉動慣量I平行 如方程式2所示，而轉動慣量I正交 如方程式3所示。應理解到，本文揭示的方程式是簡化的集總模型。然而，方程式1和2確實說明了處理的各種變量的量值。例如，I正交 中的深度d是立方的，而I平行 中的d不會升高到更高的冪次。由於每個模態的諧振頻率是根據微諧振器感測器確定的，因此可以求解方程式系統以確定提供振膜442的形貌的缺失參數。­ ­
Figure 02_image003
方程式2
Figure 02_image005
方程式3
儘管上面提供了平行溝槽的情況，但是應當理解到，具體實施例可以包括任何圖案化的形貌。例如，圖5A-5C提供了可以轉移到振膜542中的不同掩模圖案570的示例性圖示。在圖5A中，示出了一系列平行溝槽。在圖5B中，示出了具有不連續溝槽的圖案570。此外，圖5C示出了用於形成交叉指型溝槽的圖案570。在圖5D中，示出了用於形成複個孔的圖案570。儘管圖5A-5D提供了掩模圖案570的一些範例，但是應當理解到，可以根據本文描述的具體實施例使用任何圖案。為了使用圖案，具體實施例僅需要產生用於複數個諧振模態的轉動慣量模型。例如，建模的轉動慣量可以包括電腦生成的模型，其比方程式1-3中提供的範例複雜得多。此外，隨著模型的複雜性增加，並且諧振模態的數量增加，可以獲得振膜的形貌的更精細的細節。例如，可以確定溝槽的錐度，可以確定底切或基腳的存在等。
儘管圖4和5A-D描述了將諧振頻率與振膜的形狀相關聯的機制（亦即諸如圖2A和2B中所述的微諧振器240），但是實質上類似的機制允許將埋入式諧振器主體的諧振頻率與埋入式諧振器主體所機械耦合的蓋的形狀相關聯（亦即類似於圖3A-3H中的諧振器主體345）。
現在參考圖6A-6D中的截面圖和圖7中的相應流程圖，示出並描述了根據具體實施例的用於確定處理作業的處理參數的方法。在圖6A-6D中，圖案化表面被稱為振膜642。然而，應當理解到，根據額外的具體實施例，可以在諧振器主體所機械耦合到的覆蓋層上實施實質上類似的處理（例如類似於圖3A-3H中所示的具體實施例）。
圖6A是根據具體實施例的振膜642的截面圖，振膜642具有在表面上形成的掩模圖案670。振膜642可以是診斷基板中的微諧振器感測器的一部分，例如上面描述的那種。在所示具體實施例中，在任何處理之前的時間t(0) 處示出了振膜642。
現在參考圖7，處理780可以從作業781開始，作業781包括處理振膜642。圖6B示出在時間t(1) 之後的經處理的振膜642。在具體實施例中，處理振膜642的步驟可以包括正在用診斷基板研究的任何處理作業。例如，處理作業可以是蝕刻處理、沈積處理、拋光處理、注入處理、或改變振膜642的形貌的任何其他處理。
現在參考作業782，處理780可以藉由將驅動信號施加到微諧振器來持續將振膜642驅動到複數個諧振模態。例如，驅動信號可以包括頻率掃描（也稱為「線性調頻脈衝(chirp)」）、發送回顯資訊(ping)等。驅動信號引起振膜642的振盪。振膜642的振盪可以由感測電路系統模塊（未示出）感測。例如，振盪可導致電路系統中的阻抗變化（例如當使用線性調頻脈衝時），或者可簡單地計數振盪（例如當使用發送回顯資訊時）。在具體實施例中，可以利用微諧振器感測器中的電極將振膜642驅動到複數個諧振模態。在特定具體實施例中，振膜642可被驅動到第一諧振模態、第二諧振模態和第三諧振模態。
現在參考作業783，處理780可以繼續進行記錄複數個諧振模態中的每一個的諧振頻率。在具體實施例中，每個諧振模態的諧振頻率可以記錄在診斷基板本地處的記憶體中。在額外的具體實施例中，可以將諧振頻率發送到外部記憶體（例如利用診斷基板上的無線通信模組）。
現在參考作業784，處理780可以繼續進行根據複數個諧振頻率確定處理參數。在具體實施例中，處理參數可以包括蝕刻深度、溝槽的寬度、溝槽壁的輪廓、沈積層的厚度、或振膜642中的任何其他變化。可以藉由使用複數個諧振頻率和諧振模態的每個彎曲方向的轉動慣量的模型，來確定處理參數，類似於上面關於圖4描述的處理。
現在參考作業785，處理780可以繼續進行調整處理作業的處理配方。例如，可以改變溫度、壓力、氣流等。在原位改變處理配方的能力，允許更好地改進處理作業並提供關於處理作業的更多資訊。
現在參考作業786，處理780可以繼續進行確定是否到達終點。例如，終點可以是期望的時間、期望的處理參數、或任何其他期望的標準。當未到達終點時，處理可以繼續進行重複處理作業781-786，直到達到終點標準。例如，處理可以重複，以在圖6C-6D中所示的時間t2 到tn 之後確定處理參數。
如上所述，原位確定處理參數的能力，允許確定處理參數的變化率。因此，與在處理作業完成之後通過執行計量獲得的資訊相比，可以獲得關於所研究的處理作業的更多細節。
此外，應當理解到，可以利用在診斷基板的表面上形成的複數個微諧振器感測器來實施處理780。例如，可以並行使用診斷基板的複數個感測區域中的每一個中的數萬個微諧振器感測器，以獲得處理作業的均勻性資訊。在這樣的具體實施例中，作業784還可以包括在每個感測區域中找到處理參數的平均值。由於藉由處理從每個微諧振器獲得的資訊而獲得的有利信噪比，每個感測區域中的大量微諧振器感測器允許高精確度和解析度。
在其他具體實施例中，可以實施微諧振器感測器對的諧振頻率的差異比較。例如，差異比較可用於確定封蓋表面的溫度、表面電位及(或)壓力。這種差異比較可以藉由使用一對微諧振器感測器來實現，其中此對感測器中的一個用作控制器以隔離一個或多個變量。例如，對於表面電位，可以將偏壓施加到第一微諧振器，並且可以使第二微諧振器感測器短路(亦即不施加偏壓)以隔離表面電位變量。
現在參考圖8，根據具體實施例示出了處理工具的示例性電腦系統800的模塊圖。在具體實施例中，電腦系統800耦合到處理工具並控制處理工具中的處理。電腦系統800可以連接(例如網路連接)到本地區域網路(LAN)、內部網路、外部網路、或網際網路中的其他機器。電腦系統800可操作在用戶端對伺服器網路環境中的伺服器或用戶端機器的容積中，或可作為同級間(或分散式)網路環境中的同級機器。電腦系統800可為個人電腦(PC)、平板電腦、機上盒(STB)、個人數位助理(PDA)、蜂巢式電話、網頁器件、伺服器、網路路由器、交換器或橋接器、或能夠執行指定此機器要(循序地或以其他方式)採取的動作的一組指令的任何機器。此外，儘管針對電腦系統800僅示出了單個機器，但是用詞「機器」還應當被視為包括單獨地或聯合地執行一組(或多組)指令以執行本文描述的任何一種或多種方法的任何機器(例如電腦)的集合。
電腦系統800可以包括電腦程式產品或軟體822，其具有其上存儲有指令的非暫時性機器可讀取媒 體，其可以用於對電腦系統800(或其他電子設備)進行編程以執行根據具體實施例的過程。機器可讀取媒體包括用於以機器(例如電腦)可讀的形式儲存或傳輸資訊的任何機制。例如，機器可讀取(例如電腦可讀取)媒體包括機器(例如電腦)可讀取儲存媒體(例如唯讀記憶體(「ROM」)、隨機存取記憶體(「RAM」)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等)、機器(例如電腦)可讀取傳輸媒體(電性、光學、聲學或其他形式的傳播信號(例如紅外信號、數位信號等))等。
在具體實施例中，電腦系統800包括系統處理器802、主記憶體804(例如唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM)，諸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等)、靜態記憶體806(例如快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等)、以及通過匯流排830彼此通信的輔助記憶體818(例如資料儲存裝置)。
系統處理器802表示一個或多個通用處理裝置，諸如微系統處理器、中央處理單元等。更特定而言，系統處理器可以是複雜指令集計算(CISC)微系統處理器、精簡指令集計算(RISC)微系統處理器、超長指令字(VLIW)微系統處理器、實施其他指令集的系統處理器、或實施指令集的組合的系統處理器。系統處理器802還可以是一個或多個特別目的處理設備，例如特定應用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)、數位信號系統 處理器(DSP)、網路系統處理器等。系統處理器802被配置為執行處理邏輯826以執行本文描述的作業。
電腦系統800還可以包括用於與其他裝置或機器通信的系統網路介面裝置808。電腦系統800還可以包括視頻顯示單元810(例如液晶顯示器(LCD)、發光二極體顯示器(LED)或陰極射線管(CRT))、字母數字輸入裝置812(例如鍵盤)、游標控制裝置814(例如滑鼠)和信號產生裝置816(例如揚聲器)。
輔助記憶體818可以包括機器可存取儲存媒體831(或者更特定而言為電腦可讀取儲存媒體)，其上儲存有體現本文所述任何一種或多種方法或功能的一組或多組指令(例如軟體822)。軟體822還可以在由電腦系統800執行期間完全或至少部分地駐留在主記憶體804內及(或)系統處理器802內，主記憶體804和系統處理器802也構成機器可讀取儲存媒體。還可以經由系統網路介面裝置808在網路820上發送或接收軟體822。在具體實施例中，網路介面裝置808可以使用RF耦合、光學耦合、聲學耦合或感應耦合來操作。
儘管機器可存取儲存媒體831被在示例性具體實施例中示為單一媒體，但用詞「機器可讀取儲存媒體」應被視為包含儲存一或更多指令組的單一媒體或多個媒體(例如集中式或分散式資料庫，及(或)相關聯的快取與伺服器)。用詞「機器可讀取儲存媒體」亦應被視為包含能夠儲存或編碼指令組的任何媒體，此指令組要由機器執行並使機器執行方法之任一者或更多者。因此，用詞「機器可讀取儲存媒體」應被視為包括但不限於固態記憶體、以及光學和磁性媒體。
在前述說明書中，已經描述了特定示例性具體實施例。顯然可明瞭的是，在不脫離下列申請專利範圍的範圍的情況下，可以對其進行各種修改。說明書與圖式因此應被視為說明性而非限制性。
100:診斷基板 105:基板 120:感測區域 135:處理區域 140:微諧振器感測器 205:基板 207:電路層 213:電跡線和通孔 240:微諧振器 242:振膜 243:覆蓋層 244:電極 2441 -2444 :電極 248:腔體 270:圖案化掩模 295:被動耦合天線 307:半導體層 313:導電通孔 340:微諧振器 342:振膜 343:覆蓋層 344:電極 345:諧振體 347:錨 348:腔體 349:錨 351:臂 352:橫向構件 353:環構件 354:彈簧臂 442:振膜 477:溝槽 542:振膜 570:掩模圖案 642:振膜 670:掩模圖案 780:處理 781-786:作業 802:系統處理器 804:主記憶體 806:靜態記憶體 808:系統網路介面裝置 810:視頻顯示單元 812:字母數字輸入裝置 814:游標控制裝置 816:信號產生裝置 818:輔助記憶體/資料儲存裝置 820:網路 822:軟體 826:處理邏輯 830:匯流排 831:機器可存取儲存媒體
圖1A是根據具體實施例的基板上的感測區域的示意性平面圖。
圖1B是根據具體實施例的示出微諧振器感測器陣列的感測區域的放大示意性平面圖。
圖2A是根據具體實施例的具有諧振體的微諧振器的截面圖，此諧振體是形成在腔體上的振膜。
圖2B是根據具體實施例的形成在微諧振器的腔體中的複數個電極的平面圖。
圖3A是根據具體實施例的包含諧振體的微諧振器的截面圖，此諧振體機械耦合到腔體上方的蓋。
圖3B是根據一具體實施例的包含諧振體的微諧振器的橫截面圖，此諧振體機械耦合到腔體上的蓋和腔體的底板。
圖3C是根據具體實施例的具有音叉形狀的諧振體的平面圖。
圖3D是根據具體實施例的具有盤形的諧振體的平面圖。
圖3E是根據具體實施例的具有環形形狀的諧振體的平面圖，此諧振體具有單個錨定位置。
圖3F是根據具體實施例的具有環形形狀的諧振體的平面圖，此諧振體具有複數個錨定位置。
圖3G是根據具體實施例的具有彈簧臂的諧振體的平面圖。
圖3H是根據具體實施例的諧振體的平面圖，此諧振體是具有單個錨的梁。
圖4是根據具體實施例的在諧振體或蓋中形成的圖案的透視圖。
圖5A是根據具體實施例的在諧振體上形成的掩模圖案的平面圖。
圖5B是根據額外的具體實施例的在諧振體上形成的掩模圖案的平面圖。
圖5C是根據額外的具體實施例的在諧振體上形成的掩模圖案的平面圖。
圖5D是根據額外的具體實施例的在諧振體上形成的掩模圖案的平面圖。
圖6A是根據具體實施例的在時間t0 處在諧振體上形成的掩模圖案的截面圖。
圖6B是根據具體實施例的在時間t1 處的諧振體的截面圖。
圖6C是根據具體實施例的在時間t2 處的諧振體的截面圖。
圖6D是根據具體實施例的在時間tn 處的諧振體的截面圖。
圖7是根據具體實施例的用於確定處理作業的處理參數的處理的處理流程。
圖8示出了根據具體實施例的示例性電腦系統的模塊圖，此電腦系統可以與用於確定處理作業的處理參數的處理結合使用。
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
205:基板
207:電路層
213:電跡線和通孔
240:微諧振器
242:振膜
243:覆蓋層
244:電極
248:腔體

Claims (15)

  1. 一種用於確定一處理作業的一處理參數的方法，包含以下步驟： 處理一基板，其中該基板包含複數個微諧振器； 將該等微諧振器驅動到複數個諧振模態； 記錄該等複數個諧振模態中之每一者的一諧振頻率；以及 根據該等複數個諧振頻率來確定該處理參數。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該等複數個微諧振器係為薄膜振膜。
  3. 如請求項1所述的方法，其中處理該基板之步驟包含一蝕刻處理、一沉積處理、一拋光處理、或一注入處理。
  4. 如請求項1所述的方法，其中將該等微諧振器驅動到複數個諧振模態之步驟包含以下步驟：將一驅動訊號施加到該微諧振器。
  5. 如請求項4所述的方法，其中該驅動訊號係為一頻率掃描或一發送回顯資訊（ping）。
  6. 如請求項1所述的方法，其中利用一磁驅動系統、一熱系統、一聲學系統、一光學系統、或一壓電系統將該微諧振器驅動到該等複數個諧振模態。
  7. 如請求項1所述的方法，其中該處理參數包含一蝕刻深度、一溝槽的一寬度、一溝槽壁的一輪廓、及一沉積層的一厚度中之一或更多者。
  8. 如請求項1所述的方法，其中根據該等複數個諧振頻率來確定該處理參數之步驟包含以下步驟： 提供該等複數個諧振模態中之每一者的一彎曲方向的一轉動慣量的一模型； 求解包括該等複數個諧振模態中之每一者的該彎曲方向的該轉動慣量的該等模型的一組方程式，以計算該處理參數。
  9. 如請求項8所述的方法，其中該等複數個諧振模態中之每一者的該彎曲方向的該轉動慣量的該等模型係為簡化的集總模型。
  10. 如請求項1所述的方法，進一步包含以下步驟： 調整該處理作業的一處理配方。
  11. 如請求項10所述的方法，其中調整該處理配方之步驟包括以下步驟：改變一溫度、一壓力、及一氣流速率中之一或更多者。
  12. 如請求項1所述的方法，進一步包含以下步驟： 確定是否到達該處理的一終點。
  13. 如請求項1所述的方法，其中該基板進一步包含： 一電路層，該電路層在該基板上；以及 覆蓋層，該覆蓋層在該電路層上，其中該微諧振器係在該覆蓋層中，且其中該微諧振器進一步包含一個或多個電極，該一個或多個電極用於在該微諧振器中引發諧振。
  14. 如請求項13所述的方法，其中該一個或多個電極係沿著該微諧振器下方的該電路層中的一腔體的一底板。
  15. 如請求項14所述的方法，其中該微諧振器氣密密封該腔體。
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