具有微传感器的晶片处理工具制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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。
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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
技术实现思路
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专利技术透彻的理解。对所属
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(photovoltaiccells)。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(bufferchamber)106，该缓冲腔室由一或多个装载锁110物理连接(physicallyconnected)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(intermediatevolume)，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1本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，且其中当材料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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 US 15/068,4641.一种晶片处理工具，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，且其中当材料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半导体材料的晶片，其中所述传感器表面包括所述半导体材料，且其中沉积于所述传感器表面上或自所述传感器表面移除的所述材料为所述半导体材料。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，且其中响应于所述材料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，且其中当材料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，且其中响应于所述材料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...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·泰德斯奇，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US