CN107665831B - 用于半导体器件制造工具器具的测量的***及其方法 - Google Patents
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Abstract
描述了包括提供基于激光的测量工具的方法及其对应的***。半导体制造加工工具的器具(例如，衬托器)提供至基于激光器的测量工具，其中，使用蓝色波长辐射对器具的表面执行多个测量。该测量是距离参考平面的距离(例如，埃米)并且提供衬托器的表面的迹象。衬托器的表面轮廓可能影响在使用衬托器的目标衬底上沉积的层，测量值提供衬托器的处理。本发明实施例涉及一种用于半导体器件制造工具器具的测量的***及其方法。
Description
技术领域
本发明实施例涉及一种用于半导体器件制造工具器具的测量的***及其方法。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业已经经历了高速发展。在IC材料、设计以及制造工具中的技术进步已经产生了多代IC，其中，每一代IC都具有比上一代更小和更复杂的电路。在这些进步的过程中，为了实现所需的更小部件尺寸的制造方法已经受到了压力。然而所开发的制造方法引起了挑战。
用以形成薄膜材料的制造方法包括化学汽相沉积、原子层沉积、物理汽相沉积、外延沉积等的技术。这些技术通常通过具有包含晶圆支撑件(例如，衬托器)的反应腔的装置完成，半导体衬底设置在晶圆支撑件上方。衬托器可以是一个圆盘，目标衬底定位在衬托器上方用于沉积工艺。通常托托器旋转从而使沉积到目标衬底上的薄膜更加均匀。然而，在满足制造目标的一个挑战是使用这些沉积装置在半导体衬底上形成均匀的、优质的薄膜。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于半导体器件制造工具器具的测量的方法，包括：提供半导体制造加工工具的器具至测量工具；执行所述器具的表面的多个测量，其中，所述执行包括：由所述测量工具提供蓝色波长辐射光束至所述器具的所述表面；所述表面反射所述辐射光束以确定；以及使用反射的所述辐射光束以确定所述多个测量的一个；以及基于所述多个测量，确定用于所述器具的处理。
根据本发明的另一实施例，还提供了一种用于半导体器件制造工具器具的测量的方法，包括：提供具有激光发射部分和激光接收部分的测量工具；使用通过所述激光发射部分生成的辐射光束照射位于衬托器的表面上的多个点的每个；存储用于所述多个点的每个的距离的测量，其中，所述距离包括距离参考平面的距离；以及使用存储的所述测量生成轮廓图。
根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于测量的***，包括：半导体器件加工工具，包括用于保持目标衬底的衬托器；测量器件，包括具有蓝色波长的激光源和可操作以用于保持所述衬托器的卡盘；以及加工控制***，可操作以接收来自所述测量器件的数据。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意增加或减少。
图1是根据一些实施例的半导体器件制造工具器具的测量的方法的实施例的流程图。
图2是根据一些实施例的包括半导体器件制造工具实施测量器件的***的框图。
图3是根据一些实施例的半导体器件制造工具的实施例的示意图。
图4A和图4B是根据一些实施例的基于传感器的测量工具的示意图。
图5是根据一些实施例的测量装置的实施例的示意立体图。
图6A、图6B、图6C、图6D以及图6E是根据一些实施例的示出的可以通过测量装置感知的器具的各方面。
图7是根据一些实施例表示的与半导体器件制造工具的器具的测量相关联的轮廓图。
图8是根据一些实施例的半导体器件制造工具的器具的截面图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现主题提供的不同特征。下面描述部件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身并不表示所讨论的实施例和/或配置之间的关系。
此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括在使用或操作过程中器件的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。
参考图1，提供了一种半导体器件制造工具的器具(implement)的测量的方法100的实施例。在实施例中，可以在半导体器件制造加工期间执行方法100。
例如，在实施例中，执行的方法100作为维护程序的部分，诸如在半导体器件制造加工中实施的预防性维护(PM)程序。在实施例中，包括方法100的PM程序涉及获取半导体工具的器具上的计量数据。使用方法100获取计量数据可以确定半导体器件制造工具和/或用于在制造半导体器件中使用的半导体器件制造工具的器具的适用性。可以在诸如，每天、每周的预定的时间间隔处或在每给定数目的加工材料块基础(lots basis)上执行方法100。
在实施例中，在通过加工控制***指示警报后执行方法100。例如，在半导体器件中使用的加工控制***/方法可以确定位于目标衬底(例如，半导体晶圆)上的沉积态层不符合所需的质量属性(例如，厚度均匀性不符合规格)。在实施例中，确定使用第一半导体器件制造工具的第一器具沉积沉积态层。根据在衬底上的沉积层的所需质量中减少的定量，可以在第一器具上执行方法100。
在实施例中，可以执行方法100以作为在半导体器件制造工具和/或该工具的器具上的合格测试的一部分。例如，在器具用于在半导体器件的生产中之前,可以执行方法100以提供器具的检测。
可以在半导体器件的制造中使用的各种半导体器件制造工具的各种类型的器具(例如，设备、器件或仪器的元件)上执行方法100，半导体器件诸如集成电路、分立器件，发光二极管，和/或其它部件。在实施例中，方法100用于收集位于半导体器件制造工具上的计量数据，其中，半导体器件制造工具是一种沉积工具。沉积工具可以适用于沉积薄膜或层到诸如半导体晶圆的目标衬底上。沉积工具的器具可以是沉积工具的一部分从而适合于保持用于沉积加工的目标衬底。例如，在实施例中，方法100用于收集位于可操作以保持和/或移动诸如半导体晶圆的目标衬底的晶圆处理器件的器具上的计量数据。在进一步实施例中，如在下面进一步详细讨论的方法100用于收集位于晶圆保持/处理器件(诸如半导体器件制造工具(例如，沉积工具)的衬托器(也称为压盘(platen)或卡盘))上的计量数据。如上面描述的，方法100可以用于确定对于在生产半导体器件器件使用的工具的适合性和/或器具的适合性。
在实施例中，器具可以是可操作以在形成半导体器件中的制造步骤期间保持目标衬底的衬托器或卡盘。例如，器具可以是化学汽相沉积(CVD)工具的衬托器、物理汽相沉积(PVD)工具的衬托器、外延(EPI)增长工具的衬托器，和/或其它合适的半导体器件制造工具的衬托器。在其它实施例中，衬托器可以定位在半导体器件制造工具中，从而适用于离子注入、蚀刻，或其它工艺。在实施例中，器具可以是晶圆处理装置，诸如用于晶圆运输的卡盘和/或其它器件，诸如一个半导体晶圆或多个半导体晶圆的衬底可以设置在器具上，用于对加工条件的加工和/或运输。可以通过真空力、静电力、机械设备，和/或重力将目标衬底粘贴至衬托器或卡盘。卡盘或衬托器可以包括用于冷却和/或加热设置在其上的衬底的热能力。在实施例中，目标衬底可以是半导体晶圆(例如，硅晶圆、硅锗或其它III-V材料晶圆，和/或其它合适的半导体材料)，半导体晶圆具有在6英寸和12英寸之间的直径；然而，其它直径也是可能的。
转到实施方法100的步骤，在方框102，提供了一种具有基于激光器的测量器件的测量工具。在实施例中，该测量工具包括基于激光器的测量器件、用以保持器具的可操作的卡盘，所需的计量数据用于器具，以及用于在器具上方来回移动激光器的合适机械器件(例如，臂件)。在实施例中，测量工具的卡盘是可操作的以保持诸如半导体器件制造加工工具的衬托器(诸如CVD、EPI、PVD，或其它加工工具)的器具测量工具的卡盘是可操作的以保持器具，使得暴露的表面用于接收通过基于激光器的测量器件生成的光束。在实施例中，在位于半导体衬底上的器件的制造期间，卡盘是可操作的以保持衬托器，使得衬托器的表面设计为与半导体衬底(例如，晶圆或晶片)接合(例如，物理接触)，半导体衬底是暴露的从而用于接收通过基于激光器的测量器件生成的光束。
在下方包括参考图4和图5进一步详细描述基于激光器的测量器件的实施例。当激光器在用于提供表面的轮廓的3D传感器中实施时，基于激光器的测量器件也可以称为基于传感器的测量器件。
测量工具的基于传感器的测量器件可以包括激光发射部分(例如，源极)和激光接收部分(例如，传感器)。激光发射部分可以包括可操作以生成给定波长的光束的合适的电路(例如，驱动器和/或二极管电路)。在进一步实施例中，基于激光器测量器件包括可操作以生成具有蓝色波长的辐射光束的蓝色波长光源。激光接收部分可以进一步包括可操作的接受器或接收器以在光束入射到目标表面并且反射回至激光接收部分后，确定辐射光束(例如，蓝色波长光束)的反射性。激光接收部分包括合适的电路(例如，光电二极管、滤波器、放大器、A/D转换器、信号处理电路)从而用于接收通过目标表面(例如，器具的暴露表面)反射的光束并且将接收的信号转换成电子信号。
图4A/图4B示出了基于传感器的测量器件400的实施例，基于传感器的测量器件400具有包括激光器输出点402的激光发射部分和包括激光器接收点404的激光接收部分。在实施例中，基于传感器的测量器件400可以具有高达几十至几百(in the 10s to 100)毫米量级(例如，约35mm x120mm x 149.5mm)的尺寸。传感器400可以具有约1280点/像分辨率的百万像素成像器。视野可以是约18至26mm；或在一些实施例中高达约1260mm。在实施例中，传感器器件400具有约25mm至约800mm的测量范围(MR)。在实施例中，可重复性Z约0.4微米，多至12微米。在实施例中，分辨率(Z)介于约0.0018mm和约0.0030mm之间。在其它实施例中，然而分辨率可以是约0.092至0.488mm。净距离可以介于约40mm和约350mm之间。
在实施例中，传感器器件400是GOCATOR 2300系列型号，诸如来自不列颠哥伦比亚的LMI技术的2320型号。
测量工具是可操作的以移动目标器具和/或生成的光束(例如，激光发射部分)，使得辐射光束可以入射到器具的全部区域上。在实施例中，具有基于传感器的测量器件的测量工具包括位于可移动的机械臂上的激光源，机械臂使激光束(和接收器)穿越(travels)在器具的每个区域的上方(例如，横向沿着x轴和垂直的y轴)。在一些实施例中，具有基于传感器的测量器件的测量工具包括位于可移动的机械臂上的激光源，其可以有选择地或附加地朝向或远离目标器具(例如，z轴)移动光束源。在实施例中，卡盘有选择地或附加地操作以保持器具是可移动地，以在激光束下方(例如，固定光束)来回移动器具。
图5示出了测量工具500的实施例。测量工具500包括第一臂部502和第二臂部504、卡盘506，以及激光器(或传感器)器件508。第一臂部502和/或第二臂部504悬挂和/或移动传感器器件508。在实施例中，第一臂部502和/或第二臂部504是程序化的，使得他们可操作的移动位置，从而传感器器件508位于在卡盘506中设置的器具的每个部分的上方。第一臂部502和/或第二臂部504可以沿着如上面描述的x轴、y轴，和/或z轴移动传感器器件508。图5示出了设置在卡盘506上的器具302。在实施例中，器具302是基本上相似于参考图3讨论的衬托器。
在实施例中，测量工具500是可操作的以在x方向、y方向，和/或z方向移动器具。在实施例中，x方向具有介于0和约600mm之间的移动路径，y方向是介于0和约600mm之间的移动路径，以及z方向是介于0和约100mm之间的移动路径。
传感器器件508包括基本上相似于上面讨论的激光发射部分和激光接收部分。在实施例中，参考上面图4A、图4B描述的，激光器器件508基本上相似于基于激光器测量工具400。从激光发射部分生成激光束510(也参见图4A)。激光束510射入器具302的暴露表面。激光束510反射回到(关于510B示出的)激光器器件508的激光接收部分，在此，激光束510用于确定位于器具502上的光点512的距离。在实施例中，确定光点512相对于参考平面的距离。
在实施例中，激光束510是具有介于360和480纳米(例如，“蓝色”波长)之间的波长的电磁辐射。在图4A/图4B中还示出了光束510。
方法100然后进行至方框104，其中，半导体器件制造工具的器具(例如，器件或仪器)提供至测量工具。半导体器件制造工具和相关联的器具的实施例将参考图3进一步详细的描述。在实施例中，在方框104中，衬托器(例如，晶圆***件)是将器具提供至基于激光器的测量工具。衬托器可以是半导体器件制造工具的器具，诸如CVD、PVD、EPI和/或其它合适沉积工具。在其它实施例中，在方法100的方框104中可以提供包括但不限于沉积工具、蚀刻工具或离子注入工具的其它半导体工具的器具。在实施例中，衬托器提供至测量工具并且将衬托器设置到测量工具的卡盘或器具保持器件上。可以定位衬托器或其它器具，使得暴露表面面向激光发射部分的部分，从激光发射部分发射出光束。在实施例中，在形成位于半导体衬底上半导体器件(例如，膜沉积)中的一个或多个制造步骤期间，衬托器或其它器具的暴露表面是与半导体衬底(例如，晶圆)接合(interfaces)的表面。换句话说，放置目标衬底位于暴露表面的上方。
图3示出了半导体器件制造工具300的实施例。(需要注意的是，图3是一个简化的示意图。)在实施例中，半导体器件制造工具300是化学汽相沉积(CVD)工具、物理汽相沉积(PVD)工具、外延(EPI)增长工具的各种类型的一种。工具300包括一个或多个入口306(例如，淋浴头或层流入口)从而提供以用于加工气体(诸如用于形成位于目标半导体衬底304上的层的沉积物质、前体、净化气体、惰性组分或其它材料)。半导体衬底304设置在器具302(也称为衬托器或晶圆卡盘)上。
器具302可以是衬托器，器具302是圆盘，圆盘上形成有一个或多个涂层没有或圆盘上没有形成有一个或多个涂层。在实施例中，器具302是石墨圆盘、SiC磁盘，或具有SiC涂层的石墨磁盘，目标衬底定位在器具302上方以用于沉积工艺。器具302可以是具有介于约1mm和约500mm之间的直径的衬托器。在实施例中，器具302是保持单个目标衬底(例如，单个半导体晶圆)的衬托器。在实施例中，器具302是保持多个目标衬底(例如，晶圆)的衬托器，诸如适用于工具，工具中多个衬托器用在单个腔(例如，MOCVD)中。器具302具有顶面302A，目标晶圆304设置在顶面302A上方。在实施例中，顶面302A是诸如SiC涂层的涂层。在实施例中，顶面302A是石墨。温度控制元件可以对器具302提供加热和/或冷却308。
在图8中示出了诸如器具302的器具的示例性截面。图8示出了可操作以保持晶圆的平面边缘区域802和顶面302A。平面边缘区域802可包括相似与衬托器中央区域的涂层。
在提供器具至测量工具后，方法100进行至步骤方框106，其中，通过基于传感器的测量器件在器具上执行测量。参考上面描述的方框104，可以通过提供从基于激光器的测量工具(例如，从激光器器件的激光发射部分)传递激光束执行测量，使得光束入射光点到器具的目标表面上。入射光束可以随后从器具的入射表面上的光点反射回至基于激光器的测量工具，并且特别是返回至激光器器件的激光接收部分。光束的反射可以用于确定位于入射表面上的光点的距离。在实施例中，辐射光束具有约18mm至约26mm的光点尺寸。在实施例中，反射的光束用于确定从参考平面位移到在测量光点处的器具的表面的距离(例如，高于(-)或低于(+)参考表面)。在实施例中，位移的距离确定到埃米的单位。在实施例中，基于激光器测量的测量分辨率约10微米(μm)或更少。
可以测量在器具上的任何数量的“光点”；换句话说，在对方框106进行测量期间，光束可以在任何数量的位置处射入器具的表面。在实施例中，超过100，000的数据点被测量。在实施例中，方法100的方框106中生成大约300，000测量数据点。因此，在一个实例中，辐射光束是入射到器具上的300，000个位置(“光点”)以及测量和/或存储从参考平面位移一距离的300，000个数据点。还有，任何数量的数据点是可能的并且包含在本公开的范围内。可以基于计算时间、测量时间和精度要求的分析确定数据点的数量。
在实施例中，参考平面确定为到器具的平面表面一距离。在实施例中，通过测量工具器具(例如，衬托器)的边缘区域上的多个(例如，3个)点确定参考表面。测量数据可以提供距离参考平面的埃米的距离。例如，可以提供器具的凸块以用于参考平面上方‘x’埃米距离的测量。关于其它实例，可以提供器具的凹块(凹表面轮廓)以用于参考平面下方‘y’埃米的测量。在实施例中，参考平面设定在器具的已有的平面表面处。在其它实施例中，参考平面设定在不同点处，并且通过对比参考表面平面该测量类似地实现器具的表面轮廓的测量。
通过基于传感器的测量工具生成的上面描述的测量数据点或点，可用于使用反射的辐射光束确定目标器具的表面或部分表面的轮廓。表面的轮廓可以包括在表面上特定点的高度中的误差，和/或在特定点处的多个表面中的误差。
在图6A、图6B、图6C、图6D以及图6E中示出的，器具的目标表面的轮廓的示例性方面可以在器具的表面上通过方框106测量识别。图6A、图6B、图6C、图6D以及图6E的表面轮廓的每个可以设置在单个器具上，或在给定的器具上不能找到表面轮廓的一个或多个。图6A示出的表面轮廓602包括具有高度H1的阶跃。在实施例中，方框106的测量确定H1(例如，通过光束从表面的反射)。可以确定H1为若干埃米。图6B示出的表面轮廓604包括具有宽度W1的阶跃或凸块。在实施例中，方框106的测量确定W1(例如，通过光束从表面的反射)。可以确定W1为若干埃米。图6C示出的表面轮廓606包括多个阶跃或凸块，多个阶跃或凸块间具有直径D1。在实施例中，方框106的测量确定D1(例如，通过光束从表面的反射)。可以确定D1为若干埃米。图6D示出的表面轮廓606包括多个阶跃或凸块，在多个阶跃或凸块间具有峰到峰的距离P1。在实施例中，方框106的测量确定P1(例如，通过光束从表面的反射)。可以确定P1为若干埃米。图6E示出的表面轮廓610包括具有半径测量值R1的弯曲度。在实施例中，方框106的测量确定R1(例如，通过光束从表面的反射)。可以确定R1为若干埃米。这些表面轮廓仅是示例性的，并且不意欲限制下文所要求的明确列出的内容之外的内容。
方法100进行至方框108，其中，在方框106中的测量值或计量数据以需要的格式呈现。在实施例中，将计量数据与统计加工控制限制进行比较以确定用于制造加工中的器具的可接受性。在实施例中，使用在模型中生成的计量数据以确定位于半导体器件的制造上的器具的形貌的效果。例如，可以利用合适的模型使用器具(例如，衬托器)的计量数据以确定沉积在使用器具的目标晶圆上的薄膜的厚度变化。在实施例中，使用实验数据生成模型。
在实施例中，方框108包括使用对测量件使用与经历测量的器具上的对应位置相关联的计量数据生成轮廓图。轮廓图可以包括器具的表面的全部或器具的表面的部分。在图7中示出了计量数据生成的轮廓图的示例性实施例。然而图7中示出的轮廓图702表示器具的全部，器具是单个晶圆衬托器，其它实施例是可能的。轮廓图702包括在给定点处由反射激光束确定的距离值(例如，埃米)。在整个器具上的任何数量的点可以用于生成图702。在实施例中，100，000或更大数量的测量点用于生成轮廓图702。
轮廓图702包括第一轴704，第一轴704是在器具的第一方向上的相对位置(例如，在衬托器的第一边缘处具有参考标记“0”)。轮廓图702包括对应轴706，对应轴706是位于器具的第二方向上的相对位置(例如，在衬托器的第二边缘处具有参考标记“0”)。第一和第二方向(轴704和706)可以是垂直并且共面的。第三轴708示出了到测量的器具的表面的测量距离(在垂直于第一和第二距离的Z方向中)。第三轴708可以埃米测量并且通过合适的阴影(在图702中示出的)表示。第三轴708可以是相对于参考平面的距离。
在实施例中，在轮廓图702中示出的第三轴708作为彩色编码从而便于参考。例如，可以提供距离参考平面较大距离(埃米)的测量点的位置以用于在轮廓图702上的第一颜色的着色，距离参考平面中等距离(埃米)的测量点的位置可以提供以用于在轮廓图702上的第二颜色的着色，距离参考平面较小距离(埃米)的测量点的位置可以提供以用于在轮廓图702上的第三颜色的着色。在实施例中，紧邻测量点的区域是类似颜色以提供器具的完整表面的表达。
轮廓图702示出了中央边缘对器具的表面轮廓的影响。换句话说，边缘区域包括距离参考表面和中央区域的较大的位移。这仅是示例性的，并且不旨在是超出具体要求保护的限制性表面轮廓。
在实施例中，方法100进行至方框110，其中，例如，轮廓图生成的计量数据提供至加工控制***。方框112，然后使用方框106的轮廓图和/或测量数据以处理(disposition)器具。在实施例中，加工控制***运行以确定器具是否将返回以用于制造半导体器件中或者在用于进一步的制造步骤之前器具是否需要返工、修复和/或更换。在实施例中，加工控制***处理半导体器件制造工具使得其用于制造加工。在实施例中，加工控制***处理之前使用器具加工的材料，使得之前加工的材料基于用于沉积态层(例如，通过器具沉积的层)的预测缺乏质量而返工、修复、补救或报废。在实施例中，方框110和112包括提供生成的轮廓图至加工控制***和/或工程师，加工控制***和/或工程师提供上面描述的合适的处理。在实施例中，方框112的处理是在半导体器件制造工具和/或器具上实施的预防性维护(PM)计划的一部分，方框112的处理自身包括提供上面描述的合适的处理。
方法100可以继续以提供在半导体制造加工中的其它步骤，例如，包括返回衬托器至半导体器件制造工具以用于半导体器件制造步骤(例如，层的沉积)中。在一些实施例中，在返回器具至制造工具以用于进行其它加工步骤之前，方法100进行至测量器具的返工和/或更换。
现在参考图2，示出的***200可操作以完成上面参考图1和方法100的描述的一个或多个步骤。***200包括半导体器件制造工具202、测量工具204，以及加工控制***206。***200用实线示出的材料流动；虚线示出的信息流动。器具从半导体器件制造工具202提供至测量工具204。在实施例中，器具从测量工具204返回至半导体器件制造工具202。在半导体器件制造工具202中提供了目标衬底(例如，半导体晶圆)以用于一个或多个加工步骤，在其后衬底提供至随后加工步骤，例如，其它半导体加工工具。
在实施例中，半导体器件制造工具202是CVD、EPI、PVD、离子注入器、蚀刻器或其它处理工具。示例性工具包括，但不限于来自Applied
Inc.,Santa Clara,CA的
line工具或
line工具、来自Novellus Systems,Inc,of San Jose,CA的沉积工具。半导体器件制造工具202包括在通过工具202执行的制造加工期间使用的多个器具(或器件)。这些器具的实例是在制造加工之前、期间或之后这些器具保持和/或传输目标衬底，诸如，衬托器。衬托器的质量对于确保通过工具202执行的制造加工的质量可能是重要的。例如，通过工具202使用的衬托器的表面的平面度可能影响在衬底上通过工具202执行的沉积态层的平面度。以上参照图3描述了半导体器件制造工具202的一个实例。
在实施例中，测量工具204是基于传感器(例如，激光器生成的)的测量工具。测量工具204可基本类似于上面参照方法100的方框102和/或图4和图5的测量工具。例如，测量工具包括基于传感器的测量工具和用以保持器具的可操作的卡盘，所需的计量数据用于卡盘。在实施例中，卡盘是可操作的以保持半导体器件制造工具202的衬托器。测量工具的卡盘是可操作的以保持器具，使得表面暴露以用于接收通过测量工具204的基于传感器的测量器件生成的激光束。在实施例中，卡盘是可操作的以保持衬托器，使得衬托器的表面暴露以用于接收光束，在半导体衬底上的器件的制造期间衬托器的表面设计为与半导体衬底(例如，晶圆或晶片)接合。
测量工具204的基于传感器的测量器件可以包括激光发射部分(例如，源极)和激光接收部分(例如，传感器)(包括上面所讨论的)。测量工具是可操作的以移动器具和/或生成的激光(激光发射部分)，使得激光束可以入射到器具的全部区域上。在实施例中，基于传感器的测量器件包括位于可移动的机械臂上的激光源，机械臂在器具的每个区域的上方来回移动激光束(和接收器)。在实施例中，卡盘可操作的以保持器具，器具是可移动地，在激光束(例如，固定光束)下方来回移动器具。激光束入射到器具上并且反射回到测量器件204的激光接收部分。光束的反射确定位于半导体加工工具202的器具上的入射光点的距离。在实施例中，确定相对于参考平面的距离。在实施例中，为了执行半导体器件制造工具202的器具的表面的测量，测量工具204生成介于360和480纳米之间的波长的电磁辐射(例如，“蓝色”波长)。
在实施例中，加工控制***206是信息处理***，诸如计算机、服务器、工作站或其它合适的设备。加工控制***206可包括处理器，处理器通信连接至***内存、大容量存储器件、通信模块、显示模块和/或其他合适的设备。***内存可提供具有非易失性、计算机可读存储的处理器，以促进通过处理器执行计算机指令。***内存的实例可以包括诸如动态RAM(DRAM)的随机存取存储器(RAM)器件、同步DRAM(SDRAM)、固态存储设备，和/或本领域已知的各种其它存储器件。计算机程序、指令以及数据存储在大容量存储器件上。这些程序可以适用于执行方法100的一个或多个步骤。这些程序也可以适用于生成轮廓图。在一些实施例中，这些程序包括将通过方法100执行的测量与统计加工控制限制对比的指令。大容量存储器件的实例可以包括硬盘、光盘、磁光盘、固态存储设备和/或本领域技术人员已知的各种其它大容量存储器件。通信模块是可操作的以与位于***中的其它组件(例如，通过网络或直接与其它组件的通信模块)连通信息。例如，加工控制***206可以与测量器件204和/或半导体器件制造工具202连通数据。通信模块也是可操作的以与半导体器件制造工具202连通信息(诸如加工参数)。加工控制***206的通信模块也可以操作以接收用户输入，诸如基于通过测量工具204提供的测量数据的材料或工具状态的处理。在实施例中，在测量器件204或加工控制***206中的信息处理***包括软件指示器以用于执行参考图1至图7讨论的操作。
在一些实施例中，虽然在此描述的测量工具和半导体器件制造工具称为分开的工具，例如，具有分开的腔，在其它实施例中，测量工具可以嵌入在半导体器件制造工具内(例如，在诸如CVD、PVD、或EPI工具的沉积工具的腔内)。
因此，在此提供的***和方法提供精确、有效，以及可靠的器具测量仪用在半导体器件制造工艺中。需要注意的是，本实施例不限于半导体器件的制造，也可以应用于各种技术和器具。该方法和***可以提升诸如沉积工具的半导体工艺工具的质量。例如，因为技术节点降低，需要更高的控制和精度以用于沉积态层(例如，EPI、CVD、PVD层)。为了维持其控制和精度，期望控制用于形成层并且/或与器件衬底的相互作用的器具的质量。在实施例中，上面***和方法的一些实施例将会识别器具(诸如，衬托器)，器具如果用于制造生产器件(例如，用于半导体晶圆的沉积工艺中)将导致不均匀性。控制晶圆、图案化晶圆、生产晶圆或其它衬底上的沉积工艺之前，***和方法的一些实施例可以识别平面性问题(例如，倾斜)。这可以降低在制造过程中的成本、PM程序要求、工程资源、材料成本和/或其他方面的改进。
在此提供描述的特定实施例以用于在衬托器不一致的识别中的改进。例如，在一些情况中可以增加不一致衬托器的识别的比例以接近100％。
参见图7的实例，在此描述的一些实施例有利于提供轮廓图的生成，图7的实例提供了器具(例如，衬托器)的3D表示。可以通过在此提供的***自动提供轮廓图。此外，轮廓图可以提供轮廓或等高线，轮廓或等高线可以反映测量的器具的可能的错误并且/或允许使用测量的器具执行工艺的质量的预测。例如，使用与图相关联的器具，轮廓图的等高线可以允许用于预测沉积态层的厚度变化。
例如，在实施例中，上面的测量***和方法识别位于衬托器上给定深度的凹口(pocket)。实验和/或建模信息可以指示凹口，如果使用具有凹口的衬托器沉积，凹口可能导致在层的轮廓中的变化。在一些实施例中，在衬底的位于衬托器的凹口区域上面的区域处，层的轮廓可以给予较厚的轮廓。
上述内容概括了几个实施例的特征使得本领域技术人员可更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其它的处理和结构以用于达到与本发明所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。
因此在一个更广泛的实施例中，提供了一种方法，包括提供基于激光器的测量工具。半导体制造工艺工具的器具提供至基于激光器的测量工具。使用来自基于传感器的测量工具的蓝色波长辐射对器具的表面执行多个测量。在一些实施例中，测量距离参考平面的距离(例如，埃米)。该测量可以示出器具的表面的轮廓(例如，参见图6A、图6B、图6C、图6D、图6E)。基于多个测量，确定用于器具的处理。在一些实施例中，用于器具的处理将返回至工艺工具。在一些实施例中，用于器具的处理不用于随后的工艺，无需补救和/或返工。
在其它实施例中，提供了一种方法，方法包括提供具有激光发射部分和激光接收部分的测量工具。在一些实施例中，测量工具与用于制造半导体器件的加工工具分离。测量工具使用通过激光发射部分生成的辐射光束照射位于衬托器的表面上的多个点。存储用于多个点的每个的距离的测量。该距离包括距离参考平面的距离。随后使用存储测量生成图。在图7中提供了实例图。
在一个实施例中，提供了一种***。该***包括半导体器件加工工具，半导体器件加工工具包括用于保持目标衬底的衬托器。在一些实施例中，该加工工具可以是沉积工具(例如，CVD、PVD、EPI)。该***还包括测量器件，测量器件包括激光源和可操作以保持衬托器的卡盘。该***还包括可操作以接收来自测量器件的数据的加工控制***。
根据本发明的一个实施例，提供了一种用于半导体器件制造工具器具的测量的方法，包括：提供半导体制造加工工具的器具至测量工具；执行所述器具的表面的多个测量，其中，所述执行包括：由所述测量工具提供蓝色波长辐射光束至所述器具的所述表面；所述表面反射所述辐射光束以确定；以及使用反射的所述辐射光束以确定所述多个测量的一个；以及基于所述多个测量，确定用于所述器具的处理。
在上述方法中，所述测量工具包括卡盘和设置在所述卡盘之上的激光源；并且其中，提供所述器具包括将所述器具放置在所述测量工具的所述卡盘上。
在上述方法中，提供所述器具包括提供衬托器。
在上述方法中，还包括：将半导体衬底放置在位于所述半导体制造加工工具中的所述器具上；在将所述半导体衬底设置在所述器具上的同时，在所述半导体衬底上沉积层；以及在所述沉积后，在执行将所述器具提供到所述测量工具之前从所述半导体制造加工工具去除所述层。
在上述方法中，确定用于所述器具的所述处理包括使所述器具返回至所述半导体制造加工工具。
在上述方法中，还包括：由所述多个测量生成与所述器具相关联的图。
在上述方法中，生成所述图包括显示用于所述器具上的多个位置的从参考平面位移的距离。
根据本发明的另一实施例，还提供了一种用于半导体器件制造工具器具的测量的方法，包括：提供具有激光发射部分和激光接收部分的测量工具；使用通过所述激光发射部分生成的辐射光束照射位于衬托器的表面上的多个点的每个；存储用于所述多个点的每个的距离的测量，其中，所述距离包括距离参考平面的距离；以及使用存储的所述测量生成轮廓图。
在上述方法中，所述辐射光束具有介于360纳米和480纳米之间的波长。
在上述方法中，照射所述多个点的每个包括照射位于所述衬托器上的至少100,000个点。
在上述方法中，所述衬托器是沉积工具的单个晶圆衬托器，所述沉积工具可操作以在半导体晶圆上形成层。
在上述方法中，还包括：在所述存储所述测量后，使所述衬托器返回至半导体制造工具。
在上述方法中，其中，生成所述轮廓图包括：使用颜色以指示距离所述参考平面的所述距离。
在上述方法中，存储用于所述多个点的每个的所述距离的所述测量包括存储埃米的值。
在上述方法中，还包括：使用存储的所述测量以确定所述衬托器的所述表面的轮廓。
在上述方法中，所述轮廓包括阶跃高度、凸块宽度、峰到峰距离、凸块到凸块距离以及弯曲度的至少一个。
在上述方法中，还包括：使用生成的所述轮廓图以确定不符合条件的所述衬托器。
根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于测量的***，包括：半导体器件加工工具，包括用于保持目标衬底的衬托器；测量器件，包括具有蓝色波长的激光源和可操作以用于保持所述衬托器的卡盘；以及加工控制***，可操作以接收来自所述测量器件的数据。
在上述***中，所述半导体器件加工工具与所述测量器件分开。
在上述***中，所述测量器件还包括可操作以用于移动所述激光源的臂器件。
Claims (39)
1.一种用于半导体器件制造工具器具的测量的方法，包括：
提供半导体制造加工工具的器具至测量工具，其中所述器具是在制造加工半导体器件之前、期间或之后保持和/或传输目标衬底的器具；
执行所述器具的表面的多个测量，其中，所述执行包括：
由所述测量工具的基于传感器的测量器件提供蓝色波长辐射光束至所述器具的所述表面；
所述表面上的第一点反射所述蓝色波长辐射光束；以及
使用所述基于传感器的测量器件接收由所述第一点反射的辐射光束；
计算接收的所述反射的辐射光束的反射率；
使用计算的所述反射率来确定参考平面上方的第一点的位置，其中，所述位置是所述表面的所述多个测量的值中的一个，并且其中，所述的确定参考平面上方的第一点的位置是通过加工控制***执行；以及
基于所述多个测量，确定用于所述器具的处理，
其中，所述参考平面上方的所述第一点的所述位置以埃米为单位确定，由所述多个测量生成与所述器具相关联的轮廓图，其中，所述轮廓图包括第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴是在所述器具的第一方向上的相对位置，所述第二轴是在所述器具的第二方向上的相对位置，所述第一方向和所述第二方向是垂直并且共面的，所述第三轴示出到测量的所述器具的表面的测量距离，所述第三轴在垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向上，所述第三轴以埃米为单位测量并由阴影表示。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量工具包括卡盘和设置在所述卡盘之上的激光源；并且其中，提供所述器具包括将所述器具放置在所述测量工具的所述卡盘上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述器具包括提供衬托器。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将半导体衬底放置在位于所述半导体制造加工工具中的所述器具上；
在将所述半导体衬底设置在所述器具上的同时，在所述半导体衬底上沉积层；以及
在所述沉积后，在执行将所述器具提供到所述测量工具之前从所述半导体制造加工工具去除所述层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定用于所述器具的所述处理包括使所述器具返回至所述半导体制造加工工具。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轮廓图包括所述器具的表面的全部或所述器具的表面的部分，所述轮廓图提供等高线。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述轮廓图包括显示用于所述器具上的多个位置的在所述参考平面上方的位移的距离。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述轮廓图包括提供所述器具的轮廓，所述轮廓包括阶跃高度、凸块宽度、峰到峰距离、凸块到凸块距离以及弯曲度的至少一个。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述轮廓图包括：
使用颜色以指示距离所述参考平面上方的所述第一点的所述位置。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用所述轮廓图确定所述位置。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过存储埃米单位的值存储所述第一点的所述位置。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述多个测量包括提供所述蓝色波长辐射光束至所述器具上的100,000个点的每个。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述器具的所述表面的所述多个测量包括所述器具上的至少100,000个点反射所述蓝色波长辐射光束。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述半导体制造加工工具的所述器具包括提供沉积工具的衬托器。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三轴是相对于所述参考平面的距离。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定用于所述器具的所述处理包括返回所述器具的衬托器至所述半导体制造加工工具。
17.一种用于半导体器件制造工具器具的测量的方法，包括：
提供具有激光发射部分和激光接收部分的测量工具；
使用通过所述激光发射部分生成的蓝色波长辐射光束照射位于衬托器的表面上的多个点的每个，其中，所述照射包括所述表面上的所述多个点的每个反射所述蓝色波长辐射光束；
使用所述激光接收部分接收由所述多个点的每个反射的所述蓝色波长辐射光束；
计算接收的所述反射的辐射光束的反射率；
使用计算的所述反射率来确定所述多个点的每个的距离的测量；
存储用于所述多个点的每个的距离的测量，其中，所述距离包括距离参考平面的距离；以及
使用加工控制***，使用存储的所述测量生成轮廓图以处理所述衬托器，
其中，存储用于所述多个点的每个的所述距离的所述测量包括存储埃米单位的值，所述轮廓图包括第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴是在所述衬托器的第一方向上的相对位置，所述第二轴是在所述衬托器的第二方向上的相对位置，所述第一方向和所述第二方向是垂直并且共面的，所述第三轴示出到测量的所述衬托器的表面的测量距离，所述第三轴在垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向上，所述第三轴以埃米为单位测量并由阴影表示。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述辐射光束具有介于360纳米和480纳米之间的波长。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，照射所述多个点的每个包括照射位于所述衬托器上的至少100,000个点。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述衬托器是沉积工具的单个晶圆衬托器，所述沉积工具可操作以在半导体晶圆上形成层。
21.根据权利要求17所述的方法，还包括：
在所述存储所述测量后，使所述衬托器返回至半导体制造工具。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，生成所述轮廓图包括：
使用颜色以指示距离所述参考平面的所述距离。
23.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第三轴是相对于所述参考平面的距离。
24.根据权利要求17所述的方法，其中，使用所述轮廓图以处理所述衬托器包括确定所述衬托器的所述表面的轮廓。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述轮廓包括阶跃高度、凸块宽度、峰到峰距离、凸块到凸块距离以及弯曲度的至少一个。
26.根据权利要求17所述的方法，其中，使用所述轮廓图以处理所述衬托器包括使用生成的所述轮廓图以确定不符合条件的所述衬托器。
27.一种用于测量的***，包括：
半导体器件加工工具，包括用于保持目标衬底的衬托器；
测量器件，包括具有蓝色波长的激光源和可操作以用于保持所述衬托器的卡盘；以及
加工控制***，可操作以接收来自所述测量器件的数据，
其中，对所述衬托器的表面高度的多个测量包括：
所述测量器件提供蓝色波长辐射光束至所述衬托器的表面；
所述表面反射所述蓝色波长辐射光束；以及
接收反射的蓝色波长辐射光束；
使用接收的反射的辐射光束的反射率测量以使用计算机确定所述多个测量的一个；
其中，所述加工控制***基于所述多个测量确定用于所述衬托器的处理，
其中，由所述多个测量生成与所述衬托器相关联的轮廓图，其中，所述轮廓图包括第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴是在所述衬托器的第一方向上的相对位置，所述第二轴是在所述衬托器的第二方向上的相对位置，所述第一方向和所述第二方向是垂直并且共面的，所述第三轴示出到测量的所述衬托器的表面的测量距离，所述第三轴在垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向上，所述第三轴以埃米为单位测量并由阴影表示。
28.根据权利要求27所述的***，其中，所述半导体器件加工工具与所述测量器件分开。
29.根据权利要求27所述的***，其中，所述测量器件还包括可操作以用于移动所述激光源的臂器件。
30.一种用于测量的方法，包括：
提供半导体制造加工工具的衬托器至测量工具；
执行所述衬托器的表面高度的多个测量，其中，所述执行包括：
由所述测量工具提供蓝色波长辐射光束至所述衬托器的所述表面；
所述表面反射所述蓝色波长辐射光束；以及
接收反射的蓝色波长辐射光束；
使用接收的反射的辐射光束的反射率测量以使用计算机确定所述多个测量的一个；以及
基于所述多个测量，确定用于所述衬托器的处理，
其中，由所述多个测量生成与所述衬托器相关联的轮廓图，其中，所述轮廓图包括第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴是在所述衬托器的第一方向上的相对位置，所述第二轴是在所述衬托器的第二方向上的相对位置，所述第一方向和所述第二方向是垂直并且共面的，所述第三轴示出到测量的所述衬托器的表面的测量距离，所述第三轴在垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向上，所述第三轴以埃米为单位测量并由阴影表示。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，确定的所述多个测量的一个是距离所述衬托器上单个位置参考平面的位移距离。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，执行所述多个测量包括提供所述蓝色波长辐射光束至所述衬托器上的100,000个点的每个。
33.根据权利要求30所述的方法，还包括：形成示出所述多个测量的轮廓图。
34.一种用于半导体器件制造工具器具的测量的方法，包括：
提供具有激光发射部分和激光接收部分的测量工具；
使用通过所述激光发射部分生成的蓝色波长辐射光束照射位于器具的表面上的多个点的每个，其中，所述照射包括所述表面上的所述多个点的每个反射所述蓝色波长辐射光束，其中所述器具是在制造加工半导体器件之前、期间或之后保持和/或传输目标衬底的器具；
使用所述激光接收部分接收由所述多个点的每个反射的所述蓝色波长辐射光束；
计算接收的所述反射的辐射光束的反射率；
使用计算的所述反射率来确定所述多个点的每个的距离的测量；
收集用于所述多个点的每个的距离的测量，其中，所述距离包括距离参考平面的距离；
使用收集的所述测量生成轮廓图以放置所述器具；
使用所述轮廓图确定所述器具的位置，
其中，所述轮廓图包括第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴是在所述器具的第一方向上的相对位置，所述第二轴是在所述器具的第二方向上的相对位置，所述第一方向和所述第二方向是垂直并且共面的，所述第三轴示出到测量的所述器具的表面的测量距离，所述第三轴在垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向上，所述第三轴以埃米为单位测量并由阴影表示。
35.根据权利要求34所述的方法，还包括：
通过提供半导体制造沉积工具提供所述器具。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，所述辐射光束具有介于360纳米和480纳米之间的波长。
37.根据权利要求34所述的方法，其中，照射所述多个点的每个包括照射位于所述器具上的至少100,000个点。
38.根据权利要求34所述的方法，其中，生成所述轮廓图包括：
使用颜色以指示距离所述参考平面的所述距离。
39.根据权利要求34所述的方法，还包括：
使用收集的测量以确定所述器具的所述表面的轮廓，其中，所述轮廓包括阶跃高度、凸块宽度、峰到峰距离、凸块到凸块距离以及弯曲度的至少一个。
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