实时工艺特性分析制造技术

实施例包括工艺监测装置及使用这种工艺监测装置的方法。在实施例中，该工艺监测装置包括一基板。该工艺监测装置亦可包括多个传感器，该多个传感器形成在该基板的一支撑面上。按照实施例，每个传感器能够产生对应于一处理状况的一输出信号。此外，实施例包括一工艺监测装置，其包括形成在该基板上的一网络接口装置。按照实施例，该多个传感器的每一个通信耦合至该网络接口装置。该网络接口装置允许在处理操作期间将得自所述传感器的所述输出信号无线传送至一外部计算机。无线传送至一外部计算机。无线传送至一外部计算机。

【技术实现步骤摘要】
实时工艺特性分析
[0001]本申请是申请日为2016年12月13日、申请号为201680079917.2、名称为“实时工艺特性分析”的中国专利申请(PCT申请号为PCT/US2016/066409)的分案申请。相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2016年1月28日提交的题为“REAL TIME PROCESS CHARACTERIZATION(实时工艺特性分析)”的美国非临时专利申请15/009,705的权益，且为所有目的藉由援引将其整体纳入于此。


[0003]实施例关于半导体处理的领域，且特定地关于实时特性分析(characterizing)处理的装置及方法。

技术介绍

[0004]沉积与移除速率典型地通过将一基板处理一给定时间量，并接着利用一膜厚度测量工具(例如椭圆偏光计)来测量薄膜被沉积或被移除的量来测量。这种技术的问题在于只能确定工艺的最终结果。如此，无法确定在所述处理过程期间对薄膜的实时改变。在某些情况中，利用光学放射光谱(OES)可能提供有关等离子体的一些实时信息，但仍然缺少确定等离子体对基板表面的影响的能力。此外，OES不适合用于远程等离子体。

技术实现思路

[0005]实施例包括工艺监测装置及使用这种工艺监测装置的方法。在一个实施例中，该工艺监测装置包括一基板。该工艺监测装置亦可包括多个传感器，该多个传感器形成在该基板的一支撑面上。按照实施例，每个传感器能够产生对应于一处理状况的一输出信号。此外，实施例包括一工艺监测装置，其包括形成在该基板上的一网络接口装置。按照实施例，该多个传感器的每个传感器通信耦合至该网络接口装置。该网络接口装置允许在处理操作期间将得自所述传感器的所述输出信号无线传送至一外部计算机。
[0006]一些实施例中亦包括一种用于监测一基板处理操作的方法。在实施例中该工艺监测方法可包括：以一处理站起始在一工艺监测装置上的一处理操作。例如，该处理站可以是任何处理工具，诸如在沉积或蚀刻工艺中的腔室。按照实施例，该工艺监测装置包括多个传感器，该多个传感器分布遍及该工艺监测装置的一支撑面。所述传感器的每个传感器产生对应于该处理室中一处理状况的传感器输出。按照实施例，该方法亦可包括在该处理操作期间接收来自该工艺监测装置的所述传感器输出。在一些实施例中，该方法亦可包括将该工艺监测装置上的一时钟与关联于该处理站的时钟同步。
[0007]以上
技术实现思路
并不包括全部实施例的穷尽清单。可设想到，能从以上概述的各种实施例的全部适当组合实施出的全部系统及方法，还有在以下实施方式中公开的实施例都被包括，尤其是在申请时提交的权利要求中所指出的那些。这些组合有特别的优点并没有特定地叙述在以上
技术实现思路
中。
附图说明
[0008]图1A是按照实施例的一工艺监测装置的图示，该工艺监测装置包括多个传感器组。
[0009]图1B是按照实施例的一工艺监测装置的图示，该工艺监测装置包括形成在一可替换层上的多个传感器组。
[0010]图2是按照实施例的一传感器组的图示，该传感器组可形成在一工艺监测装置上。
[0011]图3是按照实施例的电子电路系统的图示，该电子电路系统经安装在该工艺监测装置上。
[0012]图4A
‑
4C是按照实施例的传感器的图示，所述传感器可被包括在一传感器组中。
[0013]图5是按照实施例的工艺监测装置的图示，该工艺监测装置经置放在一基板处理工具的一腔室中。
[0014]图6是按照实施例的一流程图的图示，该流程图代表在用于在一处理工具中提供实时工艺特性分析的方法中的操作。
[0015]图7是一流程图的图示，该流程图代表按照实施例的用于使用及翻新具有多个传感器组的一工艺监测装置的方法。
[0016]图8图示一示例性计算机系统的框图，该计算机系统可连同按照实施例的一工艺监测装置来使用。
具体实施方式
[0017]按照各种实施例来说明用于在处理操作期间来监测一基板上的处理状况的装置及方法。在以下说明中阐述了数种特定细节以提供对实施例的完整了解。本领域技术人员将理解可在没有这些特定细节下实施实施例。在其他实例中，没有详细描述熟知的方面以避免不必要地模糊了实施例。此外，应理解在随附附图中显示的各种实施例是说明性表示，而不一定是照比例绘制。
[0018]在各种基板处理操作中用来验证处理操作的现有技术费时且昂贵。例如，当需要验证一沉积工艺时，样本基板被置放在沉积室中且在该基板的表面之上沉积一层。其后，从该沉积室移除该基板，且利用一不同工具来分析该基板。例如，可用计量工具(诸如椭圆偏光计)来确定通过沉积工艺得到的最终膜厚度。
[0019]这种典型验证过程有几个缺点。首先，所述工艺验证利用超过一种工具。额外的计量工具占去制造厂房中的宝贵空间。额外地，多种工具的使用使得需要额外的基板运输操作，且因此增加所需用来验证工艺的时间。其次，所述工艺验证仅能在工艺完成后确定膜的厚度。如此，现今的工艺验证技术不允许实时确定出厚度随时间的改变。
[0020]因此，实施例包括一工艺监测装置，该装置允许在处理期间的工艺监测的发生。如此，实施例减少了对昂贵计量装备的需要，且允许在处理操作期间对基板上的状况的实时分析。此外，实施例允许同时分析多个不同工艺参数。例如，膜厚度(例如在沉积或蚀刻工艺期间)、粒子的有无、质量、基板温度、夹头温度、表面电荷、磁场强度、特定气体浓度、等离子体的电子能量分布函数(EEDF)、电压直流电(VDC)、或类似者，或者可在一处理操作期间监测类似者。
[0021]监测多个不同处理状况的实时变化可允许工艺验证还有工艺优化。可监测多于一
个工艺参数的能力可允许实施试验设计(DOE)，其能被用来分析在一个工艺状况中的改变如何影响其他工艺状况。例如，要确定VDC及表面温度之间的关系能通过执行包括在VDC中的变化的工艺配方，并监测表面温度如何响应于VDC的改变而改变。了解各个处理状况对基板表面的影响提供更稳健的工艺及硬件。额外地，由于能够监测及控制工具之间的小差异，因此亦可改善腔室匹配(chamber matching)。
[0022]将理解以下所述工艺监测装置及方法能被用在实时工艺监测有益的任何形状因子或工艺中。更特定地，尽管针对用于制造集成电路的晶片处理来说明工艺监测装置及方法，所述装置及方法亦可经适配以用在其他科技中，诸如电子产业的显示器和/或太阳能产业的光伏电池。
[0023]现参看图1A，其显示按照实施例的工艺监测装置100的图示。工艺监测装置100可包括一基板102，该基板具有整体形状因子和/或与半导体晶片相同的材质和形状。在一实施例中，基板102可至少部分地由一半导体材质组成。例如，基板102可以是晶态硅材质、晶态III
‑
V族半导体材质、硅绝缘体(SOI)，或类似者。此外，基板102可具有基本为碟形的晶片形状因子并包括一支撑面104，该支撑面具有一直径106。支撑面104可以是该碟形的上表面，而基板102的一底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工艺监测装置，包括：基板；多个传感器，所述多个传感器在所述基板的支撑面上，其中每个传感器能够产生对应于处理状况的输出信号；多个有图案的特征，所述多个有图案的特征位于所述基板的所述支撑面上或进入所述基板的所述支撑面中，其中所述多个有图案的特征中的对应特征接近所述多个传感器中的对应传感器；以及网络接口装置，所述网络接口装置在所述基板上，其中所述多个传感器中的每一个传感器通信耦合至所述网络接口装置。2.如权利要求1所述的工艺监测装置，其中所述网络接口装置不在所述基板的所述支撑面上。3.如权利要求2所述的工艺监测装置，其中所述网络接口装置在所述基板中的空腔中。4.如权利要求3所述的工艺监测装置，其中所述传感器中的每一个传感器通过通孔结构通信耦合至所述网络接口装置。5.如权利要求1所述的工艺监测装置，其中所述多个传感器分布遍及所述支撑面上的一或更多个区域。6.如权利要求1所述的工艺监测装置，其中所述多个传感器经分组成为多个传感器组。7.如权利要求6所述的工艺监测装置，其中每个传感器组包括多于一个传感器，及其中每个传感器组包括一或更多不同类型的传感器。8.如权利要求7所述的工艺监测装置，其中所述传感器中的至少一者是晶体管传感器。9.如权利要求7所述的工艺监测装置，其中所述传感器中的至少一者是共振器传感器。10.如权利要求1所述的工艺监测装置，其中所述输出信号为电压、电流、频率、或时间测量结果，且其中所述处理状况包括以下的一或更多者：膜...

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