[发明专利]工艺条件测量设备(PCMD)和方法

说明书

发明领域

本发明的实施例涉及用于测量被配置成加工产品工件的工件加工工具中的工艺条件的工艺条件测量设备(PCMD)。

发明背景

在半导体制造过程中(即在硅晶片上形成集成电路以用于电子器件的工艺)，或更一般的工件加工(例如平板显示器加工、平版印刷掩模加工等)中，给定的衬底(例如硅)在最终产品完成前可能暴露于大量不同的子工艺。作为示例而非限定，在半导体制造的背景下，这些子工艺可包括沉积、去除、布图以及电气性质的修改。

沉积涉及使材料生长、涂覆或以其它方式转印到衬底上的任何工艺。根据所需沉积的性质存在若干沉积技术。这些技术包括物理汽相沉积(PVD)、化学汽相沉积(CVD)、电化学沉积(ECD)、分子束外延生长(MBE)以及原子层沉积(ALD)。去除涉及从晶片上去除材料的任何工艺。同样，根据所需的去除类型(例如整块去除、选择性去除等)存在若干种去除技术。这些技术包括湿蚀、干蚀、化学机械平面化(CMP)以及等离子灰化。最终，存在若干不同的技术，用以布图(即修改沉积的材料的已有形状)以及对电气性质和热性质的修改(例如掺杂、退火)。这些子工艺中的许多需要使用某些工件加工工具来助益性能。

为了确保这些工件加工工具的有效设计、工艺优化以及故障检测，追踪与这些工具相关的某些特征和加工条件是重要的。具体地，由工件加工工具在工作期间通过衬底产生的热通量可提供至关重要的信息，该信息能帮助维持工件加工工具的质量保证和稳定受控的性能以及其被设计成提供服务的那个子工艺。此外，对热通量因变于时间的局部空间差异的测量可提供独立于工件变数（variability）表征这些工件加工工具和工艺的手段。

当前，存在非常少的技术用以确定通过衬底的热通量。存在工艺局限性的那些技术使它们不适用于具体的工件加工工具中。一种技术使用温度传感器的热衰变率来计算热通量。这种技术记载在例如共同转让的美国专利6,907,364中，该文献援引包含于此。为了采用这种技术，一开始将热刺激物应用到位于衬底上的温度传感器。然后将热刺激物断开，并测量温度传感器的温度衰变，最终导致热通量的确定。然而，这项技术对于某些工件工艺是无法实现的(例如标准晶片制造工艺)。这是因为使用这种技术无法实现对热通量变化率的连续监视，而零星的、短暂的监视无法提供所意欲的益处。

第二种技术涉及将市面上有售的热通量传感器嵌入到设备衬底中。然而，这些传感器一般只能得到大尺寸的(长度以厘米计)，并且可能不满足某些应用所需的动态范围。在加工过程中将附加结构引入到衬底的表面有可能对工件加工工具中的工艺条件造成严重的干扰。另外，用于构造这些热通量传感器的许多材料无法胜任一些特定的加工工具或工艺。因此，将这些热通量传感器整合到晶片类衬底以确定工件加工工具中的工艺条件可能是极具挑战性的。

业内需要一种技术，这种技术能够测量通过由被配置成加工产品工件的工件加工工具加工的衬底的一个或多个位置的热通量。在这样的背景下，提出了本发明的实施例。

附图说明

一旦阅读了以下详细说明并参考附图，本发明实施例的目的和优点就将变得显而易见，在附图中：

图1A是根据本发明一实施例的加工条件测量设备(PCMD)的三维横截面。

图1B和图1C是根据本发明一实施例的PCMD的俯视图。

图2A是根据本发明一替代实施例的PCMD的横截面示意图。

图2B是根据本发明一替代实施例的PCMD的横截面示意图。

图3A是根据本发明一替代实施例的PCMD的横截面示意图。

图3B是根据本发明一替代实施例的PCMD的横截面示意图。

图4是根据本发明一实施例的PCMD的俯视示意图。

图5是示出根据本发明一实施例的用于确定工件加工工具的工艺条件的方法的流程图。

图6是示出根据本发明一实施例的用于确定工件加工工具的工艺条件的装置的方框图。

图7示出根据本发明一实施例具有用于确定工件加工工具的工艺条件的指令的非暂时计算机可读存储介质的一个例子。

特定实施例的描述

如前面讨论的那样，业内需要一种能够测量在由被配置成加工产品工件的工件加工工具加工的衬底的一个或多个位置中的热通量的技术。图1A-1C、图2A-2B以及图3A-3B是示出根据本发明优选实施例能够测量热通量的工艺条件测量设备(PCMD)的示意图。