具有可暴露感测层的晶圆处理装备制造技术

实施例包括用于检测颗粒、监测蚀刻或沉积速率、或控制晶圆制造工艺的操作的设备与方法。在实施例中，一个或多个微传感器被安装在晶圆处理装备上，并且能够即时测量材料沉积和移除速率。选择性地暴露微传感器，从而使得微传感器的感测层在另一个微传感器的主动操作期间通过被掩模层保护，并且当其他微传感器到达使用寿命末期时可以移除保护掩模层以暴露感测层。还描述并要求其他实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可暴露感测层的晶圆处理装备相关申请的交叉引用本申请要求2016年8月25日所提交的美国专利申请第15/247,717号的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍

实施例涉及半导体处理领域，并且更具体地涉及测量晶圆处理工具中的材料沉积或材料移除的设备与方法。现有技术制造半导体设备的主要考虑因素在于半导体晶圆的颗粒污染。此类污染通常发生于通过晶圆处理工具在半导体设备的制造期间执行的一个或多个操作期间。例如，晶圆处理工具可以包括数个界面(例如通过装卸机构相互连接的数个腔室)，并且这些系统部件中的任何一个系统部件的致动或操作可能产生金属颗粒或非金属颗粒，诸如铝、不锈钢、锆、或可能污染工具中的半导体晶圆的其他颗粒。本领域技术人员将理解，颗粒可能来自晶圆处理工具内除了界面和移动部件之外的许多来源，并因此通过示例的方式提供以上内容。为了识别颗粒污染的来源和/或根本原因，通过晶圆处理工具的一个或多个腔室来周期性地处理半导体晶圆，然后半导体晶圆经受颗粒检查操作。颗粒检查操作要求将经处理的晶圆排成队列以用于由光学检查装备进行的检查，以识别颗粒的位置和一般尺寸，然后将经处理的晶圆排成队列以用于由扫描电子显微镜、能量色散光谱仪、或其他检查技术进行的检查，以确定晶圆上的颗粒的存在和/或组成物。在检测到颗粒的存在和组成物之后，可能需要额外的故障排除来确定由晶圆处理工具执行的实际上导致颗粒污染的操作。半导体设备的制造可以涉及通过使用了例如沉积或蚀刻工艺的晶圆处理工具对基板上的材料(更具体地为半导体材料)的沉积和移除。为了准确地沉积或移除指定量的半导体材料，可以使用膜厚度测量技术。例如，可以通过在给定量的时间内处理半导体材料的晶圆并随后使用椭偏仪来测量被沉积或移除的膜的量，从而间接测量材料沉积速率和材料移除速率。此外，传感器已用于测量与沉积/移除速率相关的次要因素，以间接估计晶圆制造工艺期间的沉积/移除速率。
技术实现思路
实施例包括具有微传感器(例如，MEMS标度的尺寸和/或使用MEMS工艺制造的传感器)的晶圆处理装备，以检测材料沉积或移除的量或速率。在实施例中，晶圆处理装备包括具有用于检测晶圆处理工具内的颗粒的微传感器的颗粒监测设备，或包括具有用于监测或控制晶圆制造工艺的微传感器的晶圆处理工具。晶圆处理装备的微传感器可以包括感测层和掩模层，所述掩模层经配置以使得感测层可以选择性地被保护或暴露。因此，可以由掩模层保护微传感器的感测层，而另一个微传感器被暴露以主动感测颗粒和/或材料沉积或移除。当其他微传感器达到使用寿命末期时，可以移除掩模层以暴露感测层。因此，可以更新晶圆处理装备的微传感器，而不需中断晶圆制造工艺(例如打开晶圆处理工具的腔室或工艺站)。在实施例中，晶圆处理装备(例如晶圆处理工具或颗粒监测设备)包括第一微传感器和第二微传感器。例如，可以将微传感器安装在晶圆处理工具的工艺腔室的腔室容积内，或者可以将微传感器安装在颗粒监测设备的晶圆基板的支撑表面上。所述微传感器中的每一个微传感器可以包括感测层，所述感测层被掩模层覆盖。更具体地，当相同的或不同的微传感器的不同感测层正在监测工艺时，可以在晶圆制造工艺的阶段期间由掩模层来保护感测层。即，主动式微传感器的被暴露的感测层可以对周围环境和/或腔室容积开放，以监测晶圆制造工艺。传感器可以具有相应的参数(例如电容)，并且当将材料从感测层的传感器表面移除时，所述参数可能改变。因此，当材料从被暴露的感测层移除时，可以检测参数的对应改变以感测蚀刻工艺，例如颗粒沉积或移除量或速率。在实施例中，微传感器包括具有不同厚度的掩模层。例如，覆盖掩模层可以覆盖数个微传感器的感测层，并且覆盖掩模层可以具有包括了可变厚度的层轮廓。因此，掩模层的移除可能造成在第二感测层之前暴露第一感测层，这允许独立地且选择性地暴露感测层，以用于在晶圆制造工艺中的不同时间处进行感测。在实施例中，微传感器包括具有不同材料的掩模层，所述不同材料易受不同蚀刻剂的蚀刻。即，覆盖了第一感测层的第一掩模层可以与覆盖了第二感测层的第二掩模层不同。例如，第一掩模层可以包括氧化物，并且第二掩模层可以包括氮化物。因此，可以使用侵蚀氧化物的蚀刻剂以移除第一掩模层并暴露第一感测层，并且可以施加侵蚀氮化物的蚀刻剂以移除第二掩模层并暴露第二感测层。因此，对第一掩模层的移除可能造成第一感测层在与第二感测层不同的时间处被暴露，这允许独立地且选择性地暴露感测层，以用于在晶圆制造工艺中的不同时间处进行感测。上述
技术实现思路
并不包括所有方面的穷尽性列举。可预期到，包括了可从上文所总结出的以及下文的具体实施方式所公开并在与本申请一起被提交的权利要求中特别指出的各种方面的所有合适组合来实践的所有系统和方法。这样的组合具有上述
技术实现思路
中并未具体叙述的特别优点。附图简单说明图1是根据实施例的晶圆处理系统的图示。图2是根据实施例的颗粒监测设备的图示。图3是根据实施例的颗粒监测设备的截面图。图4是根据实施例的安装在晶圆处理工具上的数个微传感器的截面图。图5是根据实施例的颗粒监测设备或晶圆处理工具的电子电路的框图的图示。图6是根据实施例的具有包括了选择性可暴露的感测层的积层结构的数个微传感器的截面图。图7是根据实施例的具有在选择性可暴露的感测层之上的覆盖掩模层的数个微传感器的截面图。图8是根据实施例的具有在选择性可暴露的感测层之上的不同材料的掩模层的数个微传感器的截面图。图9是根据实施例的晶圆处理系统的微传感器的透视图。图10是根据实施例的晶圆处理系统的微传感器的透视图。图11是根据实施例的在图10的线段A-A附近截取的晶圆处理系统的微传感器的截面图。图12是根据实施例的晶圆处理系统的晶体管传感器类型的微传感器的示意图。图13是根据实施例的晶圆处理系统的微谐振器类型的微传感器的示意图。图14是根据实施例的晶圆处理系统的光学传感器类型的微传感器的示意图。图15是根据实施例的表示更新晶圆处理装备的微传感器的方法的操作的流程图的图示。图16A至图16C是示出了根据实施例的更新晶圆处理装备的微传感器的方法的操作的截面图。图17是根据实施例的表示更新晶圆处理装备的微传感器的方法的操作的流程图的图示。图18A至图18F是示出了根据实施例的更新晶圆处理装备的微传感器的方法的操作的截面图。图19示出了根据实施例的晶圆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来描述用于颗粒检测、蚀刻/沉积速率监测、或晶圆制造工艺的其他制造或控制的设备和方法。在下文的描述中，阐述了许多特定细节，以便提供对实施例的透彻理解。将对于本领域技术人员是明显的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践实施例。在其他实例中，并未详细描述公知方面，以便不会不必要地模糊实施例。此外，应理解，附图中所示的各种实施例是示意性表示，且不一定按比例绘制。用于测量材料沉积和移除的现有技术并未提供对晶圆制造工艺的即时测量和控制，或者是基于与次要因素的相关性来提供对材料沉积/移除的估计，而非直接测量沉积/移除。例如，可以使用椭偏仪以测量膜厚度，然而由于椭偏仪是周期性监视器，所以椭偏仪无法检测正常生产运行中的沉积/移除速率的即时的偏离或漂移。此外，装设在晶圆处理工具的工艺腔室中以用于测量次要因素(例如等离子体中的RF本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆处理工具，包括：工艺腔室，所述工艺腔室具有腔室容积；第一微传感器，所述第一微传感器安装在所述腔室容积内，其中所述第一微传感器包括在第一感测层之上的第一掩模层；以及第二微传感器，所述第二微传感器安装在所述腔室容积内，其中所述第二微传感器包括在第二感测层之上的第二掩模层；其中所述第一微传感器和所述第二微传感器具有相应参数，并且所述第一微传感器和所述第二微传感器在所述相应感测层上包括相应传感器表面，且其中当从所述相应传感器表面移除材料时，所述相应参数改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.25 US 15/247,7171.一种晶圆处理工具，包括：工艺腔室，所述工艺腔室具有腔室容积；第一微传感器，所述第一微传感器安装在所述腔室容积内，其中所述第一微传感器包括在第一感测层之上的第一掩模层；以及第二微传感器，所述第二微传感器安装在所述腔室容积内，其中所述第二微传感器包括在第二感测层之上的第二掩模层；其中所述第一微传感器和所述第二微传感器具有相应参数，并且所述第一微传感器和所述第二微传感器在所述相应感测层上包括相应传感器表面，且其中当从所述相应传感器表面移除材料时，所述相应参数改变。2.如权利要求1所述的晶圆处理工具，进一步包括暴露感测层，所述暴露感测层被安装在所述腔室容积内并对所述腔室容积开放。3.如权利要求2所述的晶圆处理工具，其特征在于，所述第一掩模层具有第一厚度，并且所述第二掩模层具有第二厚度，所述第二厚度与所述第一厚度不同。4.如权利要求3所述的晶圆处理工具，其特征在于，所述第一掩模层与所述第二掩模层是覆盖掩模层的部分，所述覆盖掩模层具有层轮廓，所述层轮廓包括可变厚度。5.如权利要求2所述的晶圆处理工具，其特征在于，所述第一掩模层具有第一掩模材料，其中所述第二掩模层具有第二掩模材料，且其中所述第一掩模材料受到由所述腔室容积内的蚀刻剂进行的蚀刻的影响，并且所述第二掩模材料不受到由所述蚀刻剂进行的蚀刻的影响。6.如权利要求5所述的晶圆处理工具，其特征在于，所述第一微传感器包括所述暴露感测层，且其中所述第一掩模层在所述暴露感测层与所述第一感测层之间。7.如权利要求6所述的晶圆处理工具，进一步包括中间掩模层，所述中间掩模层在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·泰德斯奇，纪丽丽，O·朱伯特，D·卢博米尔斯基，P·A·克劳斯，D·T·麦克科米克，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US