CN109417039B - 具有电容式微传感器的晶片处理设备 - Google Patents

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Abstract

实施方式包括用于检测颗粒、监测蚀刻或沉积速率、或控制晶片制造处理的操作的装置与方法。在实施方式中，用于颗粒检测的颗粒监测装置包括安装在晶片基板上的数个电容式微传感器，以在所有压力状况下检测颗粒，例如在真空条件下。在实施方式中，一或更多个电容式微传感器被安装在晶片处理工具上，以在晶片制造处理期间实时测量材料沉积与移除速率。亦描述及请求保护其他实施方式。

Description

具有电容式微传感器的晶片处理设备
相关申请的交叉引用
本申请案要求享有于2016年6月20日提交的美国申请案第15/187,717号的权益，在此通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
实施方式涉及半导体处理领域，特定而言，涉及用于监控及控制晶片制造处理和设备的装置和方法。
背景技术
半导体装置的制造中主要关心的问题是半导体晶片的颗粒污染。这种污染通常发生在由晶片处理工具在半导体装置的制造期间执行的一或更多个操作期间。举例而言，晶片处理工具可包括数个界面，例如通过装载锁相互连接的数个腔室，而这些***部件中的任一者的致动或操作可以产生金属或非金属颗粒，诸如铝、不锈钢、锆、或可能污染工具中的半导体晶片的其他颗粒。本领域技术人员将理解，颗粒可能来自晶片处理工具内除了界面和移动部件之外的许多来源，因此通过实例的方式提供上面所述者。
为了识别颗粒污染的来源和/或根本原因，通过晶片处理工具的一或更多个腔室周期性处理半导体晶片，然后对半导体晶片进行颗粒检查操作。颗粒检查操作要求经处理的晶片排队等待光学检查设备的检查，以识别颗粒的位置与一般尺寸，然后排队等待扫描电子显微镜、能量色散光谱仪或其他检查技术的检查，以确定晶片上的颗粒的存在和/或组分。在检测颗粒的存在和组分之后，可能需要额外的故障排除，以确定由晶片处理工具执行的哪些操作实际导致颗粒污染。
半导体装置的制造可涉及通过晶片处理工具使用例如沉积或蚀刻处理而在基板上沉积及移除材料，更特定为半导体材料。为了精确地沉积或移除指定量的半导体材料，可使用膜厚度测量技术。举例而言，可通过处理半导体材料的晶片达给定量的时间，然后使用椭偏仪测量沉积或移除的膜的量，而间接测量材料沉积及材料移除速率。此外，传感器已用于测量与沉积/移除速率相关的次要因素，以间接估计晶片制造处理期间的沉积/移除速率。
发明内容
实施方式包括用于检测晶片处理工具内的颗粒的颗粒监测装置。在实施方式中，颗粒监测装置包括具有晶片电子装置和支撑表面的晶片基板，以及安装在支撑表面上的一位置处的电容式微传感器。实际上，数个(例如数千个)传感器可以分布在支撑表面的大部分上。电容式微传感器可具有电容，当材料沉积在电容式微传感器上或从电容式微传感器移除时，电容可改变。
颗粒监测装置可包括一对导体，例如具有第一细长导体的第一导体以及具有第二细长导体的第二导体，第二细长导体与第一细长导体互相交错。电容式微传感器可包括在一或更多个导体上的涂层。在实施方式中，涂层包括从电容式微传感器移除以改变电容的材料。在实施方式中，涂层包括表面积增加结构(例如微孔(pore))，材料沉积于表面积增加结构内以改变电容。
颗粒监测装置可被制造成具有晶片形状因子和积层结构。举例而言，阻隔层可在电容式微传感器与晶片基板之间。颗粒监测装置可包括电互连(例如穿硅通孔)，电互连穿过阻隔层将晶片电子装置连接至电容式微传感器。因此，可通过等离子体或化学处理剥离阻隔层上方的电容式微传感器，并可保护阻隔层下方的晶片电子装置免于等离子体或化学处理的影响。晶片电子装置可包括操作地耦接至电容式微传感器的处理器，以用于在电容改变时记录电容式微传感器的位置，且处理器可通过功率源供电，功率源被包覆并保护于颗粒监测装置积层结构的顶层、底层及阻隔密封件之间。
实施方式包括具有用于监测或控制晶片制造处理(例如材料沉积或移除)的电容式微传感器的晶片处理工具。在实施方式中，晶片处理工具包括围绕腔室容积的腔室壁，而电容式微传感器可安装在晶片处理工具上的任何位置处。举例而言，电容式微传感器可安装在晶片处理工具的腔室壁、升降销、装载锁、气体管线、机器人或压力控制阀中之一或更多者附近。电容式微传感器的电容可回应于那些位置中的任一者处的晶片制造处理而改变，并可测量电容改变，以监测或控制晶片制造处理，或利用信号通知需要修复晶片处理工具。
具有电容式微传感器的晶片处理工具可用于各种方法。举例而言，可依据所检测的电容式微传感器的电容的改变来控制通过晶片处理工具执行的晶片制造处理。控制步骤可包括终止晶片制造处理的步骤。控制步骤可包括确保晶片制造处理的速率的步骤。控制步骤可包括确定晶片制造处理的均匀性的步骤。控制步骤可包括确定电容改变的根本原因的步骤。控制步骤可包括从腔室壁移除一定量的材料的步骤。控制步骤可包括测量晶片的DC偏压的步骤。
上述发明内容并不包括所有方面的详尽清单。应预期包括可以由上面总结的各种方面的所有合适组合实施的所有***和方法以及下面的具体实施方式所揭示且随本申请递交的权利要求书中特定指出的所有***和方法。这样的组合具有上述发明内容中并未具体叙述的特定优点。
附图说明
图1图示根据实施方式的晶片处理***。
图2图示根据实施方式的颗粒监测装置。
图3为根据实施方式的颗粒监测装置的截面图。
图4为根据实施方式的安装在晶片处理工具上的数个电容式微传感器的截面图。
图5图示根据实施方式的颗粒监测装置或晶片处理工具的电子电路的方块图。
图6为根据实施方式的晶片处理***的电容式微传感器的透视图。
图7为根据实施方式的晶片处理***的电容式微传感器的透视图。
图8为沿图7的线A-A所取得的根据实施方式的晶片处理***的电容式微传感器的截面图。
图9为根据实施方式的晶片处理***的电容式微传感器的透视图。
图10为根据实施方式的晶片处理***的电容式微传感器的透视图。
图11为根据实施方式的晶片处理***的微谐振器类型的微传感器的示意图。
图12为根据实施方式的晶片处理***的晶体管传感器类型的微传感器的示意图。
图13为根据实施方式的晶片处理***的光学传感器类型的微传感器的示意图。
图14图示根据实施方式的表示终止晶片制造处理的方法中的操作的流程图。
图15图示根据实施方式的表示确定晶片制造处理的均匀性的方法中的操作的流程图。
图16图示根据实施方式的表示确定晶片制造处理的改变的根本原因的方法中的操作的流程图。
图17图示根据实施方式的表示延长电容式微传感器的寿命的方法中的操作的流程图。
图18为根据实施方式的并入电容式微传感器的晶片保持器的截面图。
图19图示根据实施方式的表示在晶片制造处理期间测量晶片的DC偏压的方法中的操作的流程图。
图20图示根据实施方式的晶片处理***的示例性计算机***的方块图。
图21图示根据实施方式的表示确定晶片处理工具中的颗粒的来源的方法中的操作的流程图。
具体实施方式
根据各种实施方式描述用于颗粒检测、蚀刻/沉积速率监测、或晶片制造处理的其他制造或控制的装置与方法。在下面的描述中，阐述许多具体细节，以提供对实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施实施方式。在其他情况下，为了不会不必要地模糊实施方式，未详细描述已知方面。此外，应理解，附图中所示的各种实施方式为说明性表示，且不一定按比例绘制。
用于识别半导体晶片中的颗粒污染的存在、组分或来源的现有技术是耗时、昂贵且困难的。晶片处理工具与缺陷检查设备之间的距离以及关于检查设备的工作队列可能意味着检查处理需要一小时或更长时间，而延迟修复晶片处理工具的平均时间。检查设备也是昂贵的，购买花费在数百万美元的范围内，并且需要非加值型晶片检查设备的制造设施空间。此外，用于识别造成颗粒污染的确切操作的故障排除处理执行起来是繁琐的，并且使用每个成本超过一百美元的大量晶片。
在一方面中，颗粒监测装置允许在所有压力状况下在晶片处理工具中进行***级的颗粒检测。颗粒监测装置可包括内置在晶片形状因子中的许多微传感器(例如电容式微传感器)，而使得颗粒监测装置可以在晶片处理工具的腔室之间移动，并可以受到与半导体晶片相同的处理操作。因此，颗粒监测装置可在晶片制造处理期间(包括在真空条件下执行的处理操作期间)收集关于颗粒落在晶片状装置上的精确时间(及其精确位置)的实时信息。因此，可快速地确定颗粒污染的来源和根本原因，而不需要昂贵的检查设备或繁琐的故障排除。这种快速确定可以减少修复晶片处理工具的平均时间，或者可以减少使晶片处理工具适于生产的时间。此外，颗粒监测装置可以代替昂贵的缺陷检查设备，并释放用于加值型晶片处理设备的制造设施空间。
用于监测晶片制造处理的材料沉积或移除的现有技术并未提供晶片制造处理的实时测量和控制，或者现有技术依据与次要因素的相关性而提供材料沉积/移除的估计，而非直接测量沉积/移除。举例而言，可以使用椭偏仪来测量膜厚度，然而由于椭偏仪为周期监视器，所以椭偏仪无法检测关于正常生产运行的沉积/移除速率的实时偏离或偏移。此外，装设在晶片处理工具的处理腔室中以测量次要因素(诸如RF匹配位置或等离子体中的气体浓度)的传感器并非直接测量所关注的变量(沉积/移除速率)，并且这种测量在没有等离子体的腔室内变得更具挑战性。
在一方面中，晶片处理***包括安装在晶片处理工具上的一位置处的微传感器(例如电容式微传感器)，以在所有压力状况中(例如在真空条件下)以及无等离子体的条件下测量材料沉积或材料移除。安装在处理腔室上的电容式微传感器可包括电容，并且在材料沉积于传感器表面(例如涂层)上或从传感器表面移除时，电容可改变。因此，材料沉积或移除的量或速率的实时测量以及这种量或速率的均匀性可被监测，并用于控制由晶片处理***执行的晶片制造处理。
应理解，下面描述的晶片处理***和方法可用于将材料沉积于基板上或从基板移除的任何形状因子或处理中。更特定而言，尽管关于用于制造集成电路的晶片处理来描述晶片处理***和方法，但是这些装置和方法亦可适用于其他技术，诸如电子工业中的显示器和/或太阳能工业中的光伏电池。亦应理解，设备配置(例如安装在晶片处理工具中的各种位置处的电容式微传感器)可用于检测除了颗粒存在或沉积/移除速率之外的处理参数。举例而言，如下所述，电容式微传感器可用于检测晶片处理工具中的晶片的DC偏压。因此，具有电容式微传感器的晶片处理工具可以在晶片制造工具和处理中发现广泛的应用。
参照图1，图示根据实施方式的晶片处理***的图。晶片处理***100可包括通过通信链路106通信地耦接至计算机***104的晶片处理工具102。通信链路106可以是有线或无线连接，亦即，晶片处理工具102可直接或无线地与计算机***104通信。应理解，尽管数据可以通过通信链路106从晶片处理工具102和/或晶片处理工具102内的装置传送，但在一些实施方式中，晶片处理工具102内的装置可以是无源装置。亦即，装置可以由晶片处理工具102处理，可能经历改变，并且可以在将装置从晶片处理工具102取出之后测量所述改变。举例而言，这可以是如下所述的颗粒检测工具或蚀刻/沉积监测工具的特征。
晶片处理工具102可包括通过一或更多个装载锁112实体连接至工厂界面110的缓冲腔室108。此外，一或更多个处理腔室114可通过一或更多个各别装载锁112实体连接至缓冲腔室108。缓冲腔室108可以作为大于处理腔室114的各别容积的中间容积，尽管缓冲腔室108的压力高于处理腔室114内的处理压力，但其保持在低压下。因此，可以在半导体装置的制造期间在真空条件下在晶片处理工具102的腔室之间移动半导体晶片(例如硅晶片)。这种移动可以通过包括在晶片处理工具102中的各种装置实现，例如机器人、机器手臂、搬运机等。
可以在处理腔室114中执行各种制造操作。举例而言，至少一个处理腔室114可以是蚀刻腔室、沉积腔室、半导体光刻工具的腔室、或任何其他半导体处理腔室。因此，处理腔室114可用于在真空条件、大气条件、或任何其他压力状况下执行晶片制造处理。
除了变化的压力状况之外，处理腔室114亦可用于执行具有不同能量条件的制造处理。举例而言，处理腔室114可以是自由基驱动的蚀刻腔室或不包括等离子体的沉积腔室。亦即，处理腔室114可以在晶片制造处理期间无等离子体。
在晶片制造处理期间，半导体晶片可通过装载锁112从缓冲腔室108传送到处理腔室114中的一个处理腔室。处理腔室114可具有例如使用真空泵和/或涡轮泵(图4)降低至真空条件的腔室压力。在此描述的上下文中，真空条件可以是小于0.5个大气压(atm)的任何压力。在实施方式中，当处理腔室114具有小于缓冲腔室108的压力的腔室压力时(例如小于100毫托)，处理腔室114中存在真空条件。因此，可在真空条件下进行在处理腔室114中执行的制造操作。
在处理腔室114中执行的制造操作期间可能产生一或更多个颗粒。举例而言，颗粒可以是当特定操作发生时发射至处理腔室114中的金属或非金属颗粒，例如当装载锁112的阀打开时，当装载锁门锁定时，当升降销移动时，或任何其他工具操作发生时。所发射的颗粒可能落在半导体晶片上，而颗粒的着陆位置与时间可能对应于颗粒污染的来源。举例而言，颗粒可能在装载锁112关闭的时间落在更靠近装载锁112的半导体晶片上，从而表示装载锁112的部件和/或装载锁112的致动是颗粒的来源。因此，可以看出，提供关于颗粒落在半导体晶片上的位置和时间的信息的颗粒监测在确定颗粒污染的来源中可为有用的。
参照图2，图示根据实施方式的颗粒监测装置的图。颗粒监测装置200可被配置为在晶片处理工具102的多个腔室(例如缓冲腔室108和/或处理腔室114)之间移动。举例而言，颗粒监测装置200可包括具有整体形状因子和/或与半导体晶片相同的材料和形状的晶片基板202。亦即，晶片基板202可至少部分地由半导体材料(例如结晶硅材料)组成。此外，晶片基板202可具有基本上为盘状的晶片形状因子并包括具有直径206的支撑表面204。支撑表面204可以是盘的上表面，并且晶片基板202的底表面(未图示)可与支撑表面204间隔厚度208。在实施方式中，晶片基板202的晶片形状因子包括在95至455mm之间的直径206，例如，直径206可以标称为100mm、300mm或450mm。此外，晶片基板202的晶片形状因子可包括小于1mm的厚度208，例如525μm、775μm或925μm。厚度208亦可大于1mm，例如数毫米至10mm。因此，可使用容易取得的晶片材料以及典型的晶片制造处理与设备来制造颗粒监测装置200，且可以在通过晶片处理工具102处理颗粒监测装置200时基本上模拟半导体晶片。
颗粒监测装置200可包括安装在支撑表面204上的预定位置处的数个微传感器。微传感器可以是以下描述的微传感器类型中的一或更多种。在实施方式中，微传感器是电容式微传感器210。举例而言，可在支撑表面204上建立许多电容式微传感器210，例如数千到数百万个电容式微传感器210。每一电容式微传感器210可具有已知位置。举例而言，第一电容式微传感器212可位于第一位置，第二电容式微传感器214可位于第二位置。第二位置可相对于第一位置或相对于颗粒监测装置200上的某个其他参考点具有已知位置。
电容式微传感器210可随机分布在支撑表面204上，或者可以预定图案布置。举例而言，图2所示的电容式微传感器210显示为随机分布在支撑表面204上，尽管其绝对或相对位置可以是预定且已知的。在实施方式中，电容式微传感器210以预定图案布置，例如网格图案、同心圆图案、螺旋图案等。可以使用已知的蚀刻处理在颗粒监测装置200的支撑表面204上的精确位置处建立电容式微传感器210来实现这些图案。
在实施方式中，电容式微传感器210散布在支撑表面204的大部分表面区域上。举例而言，通过微传感器阵列的最外面的电容式微传感器210绘制的外部轮廓可以描绘是支撑表面204的至少一半表面区域的阵列区域。在实施方式中，阵列区域是支撑表面204的表面区域的至少75％，例如大于表面区域的90％。
颗粒监测装置200的电容式微传感器210可通过一或更多个电连接器彼此互连或与其他电路互连。举例而言，电容式微传感器210可通过在支撑表面204上运行的电迹线(electrical trace)216串联连接。替代或附加地，数个电容式微传感器210可通过各别电迹线216并联电连接。因此，可在电容式微传感器210之间进行电连接，或者电容式微传感器210可使用电迹线、电引线、通孔、及其他已知类型的电连接器连接至晶片电子装置，即电子电路218。
颗粒监测装置200的每一电容式微传感器210可被配置为在颗粒与传感器相互作用时感测给定参数的改变。更特定言之，电容式微传感器210可具有电容，而当材料沉积在电容式微传感器210上或从电容式微传感器210移除时，电容可改变。因此，当电容式微传感器210接收晶片处理工具102的腔室(例如处理腔室114)内的颗粒时，电容可改变。此处，术语“接收”表示影响电容的颗粒与电容式微传感器210之间的相互作用。应理解，如下所述，颗粒监测装置200可包括其他微传感器类型，因此在通过这些微传感器接收颗粒时可以感测不同参数。举例而言，所述参数可以是在颗粒落在微传感器上、靠近或穿过微传感器、或撞击微传感器时发生改变的微传感器的电压、电流、或另一物理或电特性，如下所述。当阅读此描述时，本领域技术人员将理解其他颗粒-传感器的相互作用。
参照图3，图示根据实施方式的颗粒监测装置的截面图。电容式微传感器210可封装在晶片基板202上，类似于典型的半导体晶片的装载与处理，，晶片基板202可自动装载至***中，并移动贯穿***。因此，电容式微传感器210可经历与生产半导体晶片相同的环境。在实施方式中，具有数个电容式微传感器210的传感器层302覆盖晶片基板202的至少一部分。因此，传感器层302的电容式微传感器210安装在晶片基板202的支撑表面204上。
在实施方式中，晶片基板202被构造成保护颗粒监测装置200的电子电路218免于晶片处理工具102中的等离子体的侵袭。因此，晶片基板202可包括夹在顶层306与底层308之间的电子电路218。举例而言，电子电路218可包括功率源304，例如薄膜电池。薄膜电池可包覆于硅层306、308之间，因此可由二个硅晶片保护而免于来自顶部或底部的等离子体侵袭。此外，功率源304可由阻隔密封件310保护而免于来自侧面的等离子体侵袭。阻隔密封件310可夹在围绕功率源304的顶层306与底层308之间。更特定言之，阻隔密封件310可围绕晶片基板202的圆周延伸，以形成围绕功率源304的侧面的保护壁。因此，功率源304可包覆在晶片基板202内。
功率源304可电连接至顶层306和/或传感器层302中的电子电路218的一或更多个部件。举例而言，可将电子电路218(例如控制电子装置，诸如处理器、存储器、或通信电子装置)构建至晶片基板202的顶层306中。功率源304可通过电连接(诸如延伸通过颗粒监测装置200的一或更多个层的硅穿孔)而连接至顶层306中的电子电路218。类似地，功率源304和/或顶层306中的电子电路218(例如处理器)可通过电迹线或电通孔电连接至传感器层302中的电容式微传感器210。因此，功率源304可电耦接至电子电路218的处理器、电容式微传感器210、或其他电子电路218，以对电子装置供电。
电容式微传感器210可暴露于晶片处理工具102内的等离子体，因此传感器最终可能磨损。因此，封装电容式微传感器210而使得微传感器可回收可能是有利的。在实施方式中，电容式微传感器210的封装包括电容式微传感器210与底下的基板之间的阻隔层312。举例而言，在颗粒监测装置200的情况下，阻隔层312可设置于电容式微传感器210与晶片基板202的支撑表面204之间。可使用已知的互连技术(诸如硅穿孔)穿过阻隔层312将电容式微传感器210电连接至晶片电子装置，即电子电路218。控制电子装置与传感器之间的阻隔层312可以在回收期间保护电子装置。举例而言，电容式微传感器210可通过剥离剂(即通过等离子体、气态或液体蚀刻剂)移除，而阻隔层312可不被相同的剥离剂剥离。亦即，阻隔层312可以是不受剥离剂(诸如气相或液体蚀刻剂)影响的导电或绝缘的任何材料。因此，一旦电容式微传感器210达到其使用寿命的终点，则可以施加等离子体450，以将传感器层302的微传感器剥离阻隔层312，而不会让构建于晶片基板202中的电子电路218劣化。类似地，可以使用机械剥离以移除磨损的传感器。然后，可在阻隔层312上形成具有一组新的电容式微传感器210的新的传感器层302，从而相较于形成全新的颗粒监测装置200以较低成本翻新颗粒监测装置200。
可使用已知的半导体处理与技术形成颗粒监测装置200的部件。举例而言，如上所述，可使用硅穿孔穿过阻隔层312和/或晶片基板202而形成传感器与电子电路218之间的电连接。此外，可使用已知技术将部件构建至颗粒监测装置200的层中。举例而言，电容式微传感器210可以单独形成，然后在回收处理期间使用倒装芯片技术安装在阻隔层312上。
颗粒监测装置200中的电容式微传感器210的实施方案表示将电容式微传感器210用于颗粒检测的实施方式。存在电容式微传感器210在晶片制造处理设备和方法中的其他用途。举例而言，电容式微传感器210可安装在晶片处理工具102上，以检测或测量蚀刻/沉积速率，而这样的数据可用于控制晶片制造处理，如下所述。
参照图4，根据实施方式图示安装在晶片处理工具上的数个电容式微传感器的截面图。晶片402(例如半导体材料的晶片402)或颗粒监测装置200的晶片基板202可在晶片处理工具102的处理腔室114中经受晶片制造处理。随着晶片402移动通过晶片处理工具102，晶片402可能经历不同的压力条件。举例而言，半导体晶片402可在大气条件下***工厂界面110中。然后，随着半导体晶片402进入工厂界面110与缓冲腔室108之间的装载锁112，装载锁112可达到120毫托的真空条件。然后，半导体晶片402可从装载锁112进入缓冲腔室108，其中缓冲腔室108的压力为100毫托。
晶片402可通过装载锁112从缓冲腔室108传送到处理腔室114中之一。举例而言，处理腔室114可包括围绕腔室容积406的腔室壁404，腔室容积406可被设计尺寸以接收晶片402。因此，可在处理腔室114内的晶片制造处理期间将半导体材料沉积在晶片402上或从晶片402移除。在晶片制造处理期间，处理腔室114的腔室容积406可具有使用例如真空源408(诸如真空泵和/或涡轮泵)降低到真空条件的腔室压力。在此描述的上下文中，真空条件可以是小于0.5个大气压的任何压力。在实施方式中，当处理腔室114具有小于缓冲腔室108的压力的腔室压力时(例如小于100毫托)，则处理腔室114中存在真空条件。因此，在晶片制造处理的制造操作期间，处理腔室114可处于真空条件下。此外，真空条件可减少或消除来自腔室容积406的气态混合物，因此腔室容积406可在晶片制造处理期间为无等离子体的。
一或更多个微传感器(例如电容式微传感器210)可安装在晶片处理工具102上。举例而言，电容式微传感器210可在腔室容积406内安装在处理腔室114上的一或更多个位置处。更特定言之，数个电容式微传感器210可在腔室容积406内安装在腔室壁404上的预定位置处。
在实施方式中，电容式微传感器210安装在晶片处理工具102的除了腔室壁404之外的部分上。举例而言，代替或除了将电容式微传感器210安装在腔室壁404上，可将一或更多个电容式微传感器210安装在处理腔室114内的晶片保持器410上。举例而言，晶片保持器410可以是具有用于在晶片制造处理期间静电夹持晶片402的电极的静电卡盘。晶片保持器410可包括将晶片402夹持于其上的保持表面412。举例而言，保持表面412可以是晶片保持器410上的介电材料层，电容式微传感器210可安装在保持表面412上。更特定言之，电容式微传感器210可在晶片制造处理期间安装在保持表面412上靠近晶片402及/或与晶片402横向偏移的区域中。举例而言，处理配件可包括围绕保持表面412上的晶片402的环，电容式微传感器210可安装在处理配件上。
预期电容式微传感器210可足够接近晶片402地位于处理腔室114中或构建至处理腔室114的可消耗或非消耗部件(例如晶片保持器410)中，以检测晶片402的材料沉积或移除速率的改变。举例而言，晶片402可具有面向前方的表面(即背向保持表面412而朝向等离子体450的表面)，而电容式微传感器210可安装在保持表面412上，使得对材料沉积/移除敏感的传感器表面亦面向前方。
应理解，电容式微传感器210可安装在晶片处理工具102上的除了在处理腔室114内的位置之外的位置处。举例而言，一或更多个电容式微传感器可安装在装载锁112上、中或附近。类似地，电容式微传感器210可安装在晶片处理工具102的气体管线(未图示)、控制流向真空源408的流动的晶片处理工具102的压力控制阀414、晶片处理工具102的机器人、或晶片处理工具102的升降销上、中或附近，以上列举数个示例性位置。根据所期望的特定处理测量和控制，电容式微传感器210可安装在晶片处理工具102的其他位置附近。此处，“附近”被用作为相对术语，但应理解，电容式微传感器210存在于晶片处理工具102的特定部件附件意欲描述一距离，使得沉积在部件上或从部件移除的颗粒或材料可以在统计上大致与所安装的传感器相互作用。进一步关于下面所描述的方法描述这些相互作用的示例。
如本文所使用的，术语“微”可指根据实施方式的某些传感器或结构的描述性尺寸。举例而言，术语“电容式微传感器”可指具有纳米至100μm的标度的尺寸的电容式传感器。亦即，在实施方式中，如下所述的电容式微传感器210可具有关于并联或串联连接的独立单元的在0.05至100μm的范围内的典型尺寸。因此，本文所述的电容式微传感器210可容易地与其他传感器类型(例如微量天秤)区别开，微量天秤是能够精确测量百万分之一克量级的重量的仪器。亦即，微量天秤可以测量微小标度的重量，但并未在本文所述的微传感器的相同尺寸范围内。尺寸范围中的差异是有利的，至少因为数个微传感器(例如数千个)可以装配到腔室容积406中或晶片处理工具102的其他处，而数个微量天秤可能无法装配到尺寸设定成接收半导体晶片402的腔室容积406中。
如本文所使用的，术语“微传感器”亦可指使用与微机电***(MEMS)相关的材料和制造处理而制造的传感器。亦即，本文所述的电容式微传感器210可使用MEMS处理(诸如沉积处理、图案化、蚀刻等)而制造。因此，电容式微传感器210可以是具有使用MEMS处理形成的尺寸和结构的MEMS标度传感器。然而，应理解，实施方式并不一定受此限制，而实施方式的某些方面可适用于更大尺寸及可能更小尺寸的标度。
尽管可只在晶片处理工具102上安装少到一个微传感器，但可将许多微传感器(例如数百到数百万个微传感器)装配到腔室容积406中或者安装在晶片处理工具102上的其他处。亦即，考虑到下面描述的微传感器的MEMS标度的尺寸，许多微传感器可沿着晶片处理工具102分布，例如围绕腔室壁404(或晶片处理工具102的其他部件)，以实时监测处理腔室114内的晶片制造处理参数，例如半导体材料的沉积/移除。
每一电容式微传感器210可具有已知位置。举例而言，第一电容式微传感器可位于晶片处理工具102上的第一预定位置处(例如腔室容积406内的第一位置处)，第二电容式微传感器可位于晶片处理工具102上的第二预定位置处(例如腔室容积406内的第二位置处)。电容式微传感器210可随机分布在处理腔室114上，或者以预定图案分布。举例而言，第二位置可相对于第一位置或相对于处理腔室114上的某个其他参考点具有已知位置。因此，通过比较来自第一电容式微传感器和第二电容式微传感器的实时测量，可如下所述确定材料沉积/移除的均匀性。
晶片处理工具102可包括其他传感器和/或测量仪器，以检测晶片制造处理的处理参数。其他传感器和/或测量仪器可以不是微传感器。举例而言，相比于下文描述的MEMS标度的传感器，晶片处理工具102可包括安装在处理腔室114上或者另外安装的光谱仪416，以在晶片制造处理期间检测腔室容积406的光发射光谱(OES)特性。OES特性可识别腔室容积406内的元素的类型和量。举例而言，OES特性可在晶片制造处理期间识别腔室容积406内的等离子体450中存在哪些化学元素。可使用其他传感器来检测在腔室容积406中执行的晶片制造处理的其他处理参数。这样的其他传感器可包括用于测量输送至处理腔室114或晶片402的功率的电传感器，用于测量晶片保持器410的电特性的电传感器等。这样的传感器可能无法测量半导体材料808的沉积/移除的实际量或速率，但是由于下述原因而可能与由电容式微传感器210进行的实际沉积/移除测量相关。
亦可使用其他传感器以收集与晶片处理工具102中的颗粒的存在相关的信息。举例而言，一或更多个测量装置(例如加速度计(未图示))可安装在晶片处理工具102的移动部件上。在实施方式中，机器人或机器臂包括用于感测机器人的运动的加速度计。或者，装载锁门包括加速度计。因此，晶片制造处理的处理参数(例如表示机器人移动的运动数据)可被加速度计检测，并可与从电容式微传感器210收集的颗粒感测数据相关联，以确定微粒的来源。这样的其他传感器(例如加速度计)的应用在下面进一步描述。
电容式微传感器210和/或晶片处理工具102的测量仪器或装置可通过一或更多个电连接器彼此互连或与其他电路互连。举例而言，电容式微传感器210可通过在腔室壁404和/或晶片保持器410之上延伸的电迹线串联连接。替代地或附加地，数个电容式微传感器210可通过各别电迹线216并联电连接。因此，可在电容式微传感器210之间进行电连接，及/或电容式微传感器210可使用电迹线、电引线、通孔、及其他已知类型的电连接器连接至电子电路218。
参照图5，根据实施方式图示颗粒监测装置或晶片处理工具的电子电路的方块图的图。颗粒监测装置200或晶片处理工具102的电子电路218可由晶片402或晶片处理工具102的底下的结构支撑。举例而言，如上所述，电子电路218可安装在颗粒监测装置200的顶层306上。电子电路218可封闭在壳体中。壳体和/或电子电路218的电子部件可整合至晶片402，例如壳体可以是包覆电子电路218的晶片基板层。或者，壳体可安装在晶片处理工具102上，例如在腔室壁404或晶片保持器410上。类似地，壳体可安装在晶片处理工具102的另一部分上，例如在腔室容积406外部的外表面上。因此，电子电路218可相对于电容式微传感器210而共同定位或远程放置。尽管如此，即使在相对于电容式微传感器210远程安装时，电子电路218也可被放置为通过一或更多个输入/输出(I/O)连接502(例如电迹线、电引线或通孔)而与电容式微传感器210电连接。
晶片处理工具102的电子电路218可包括时钟504。如本领域中已知的，时钟504可以是具有电子振荡器(例如石英晶体)的电子电路，以输出具有精确频率的电信号。因此，时钟504可被配置为输出对应于通过I/O连接502接收的电信号的时间值。时间值可以是独立于其他操作的绝对时间值，或者时间值可以与晶片处理工具102中的其他时钟同步。举例而言，时钟504可与晶片处理工具102的***时钟或链接至晶片处理工具102的制造设施的主计算机的***时钟同步，而使得由时钟504输出的时间值对应于通过***时钟输出或控制的***时间值和/或***操作。时钟504可被配置成当发生特定处理操作时启动时间值的输出。晶片处理工具102的电子电路218可包括网络接口装置506，以在晶片处理工具102与主计算机之间发送及接收通信。
晶片处理工具102的电子电路218可包括处理器508。处理器508可被可操作地耦接(例如通过总线510和/或迹线电连接)至时钟504。处理器508表示一或更多个通用处理装置，诸如微处理器、中央处理单元或类似者。更特定言之，处理器508可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、简化指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他指令集的处理器、或实现指令集的组合的处理器。处理器508亦可以是一或更多个专用处理装置，诸如特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器或类似者。
处理器508被配置为执行用于执行本文所述的操作的处理逻辑。举例而言，处理器508可被配置为接收及分析来自位于颗粒监测装置200或晶片处理工具102上的不同预定位置处的数个电容式微传感器210的输入信号。因此，处理器508可确定及记录与电容式微传感器210相关的数据，其中处理器508操作地连接至电容式微传感器210。举例而言，当微传感器的电容改变时，处理器508可记录电容式微传感器210的位置。处理器508亦可从时钟504接收对应于每一所接收的输入信号的时间值输出，并且可将输出至存储器的时间值记录为时间戳记。因此，处理器508可比较来自数个电容式微传感器210的输入信号，以例如确定在给定时间的晶片制造处理的均匀性。处理器508可被配置为依据从电容式微传感器210接收的信号而确定其他类型的信息。举例而言，如下所述，可使用从一或更多个电容式微传感器210接收的输入信号来终止晶片制造处理或确定晶片制造处理中的改变的根本原因。
如本文所述，处理器508可提供其他功能。举例而言，处理器508可包括信号处理功能，例如可将来自电容式微传感器210的模拟信号转换成数字信号。当然，亦可针对此目的使用专用的数字模拟转换器。类似地，其他电子装置可用于所描述的任何处理功能，诸如过滤位移电流、执行对数据进行逻辑确定的任务(诸如参照查找表)、应用校正因子等。亦应理解，如已知的，这样的处理可用本地或分布式的方式进行。因此，为了简洁起见，这些电子与处理技术并不在本文详细论述。
电容式微传感器210的监测可通过处理器508在单独或群组的基础上而执行。亦即，处理器508可监测及记录每一电容式微传感器210的单独数据。因此，每一电容式微传感器210可以是可单独识别的，例如通过与位置或其他传感器特定数据相关联的唯一传感器识别号。在实施方式中，电容式微传感器210可以分组监测。举例而言，处理器508可监测及记录一或更多个电容式微传感器210的群组的区块(bank)数据。这些群组可被称为传感器块，每一传感器块可具有对应的功率源和处理器。亦即，传感器块可彼此独立地工作，并被单独监测或控制。因此，电容式微传感器210的群组可与位置或对应于整个传感器群组的其他群组特定数据相关联。
晶片处理工具102的电子电路218可包括安装在例如晶片基板202或腔室壁404上的存储器512。存储器512可包括主存储器，例如只读存储器(ROM)、快闪存储器、动态随机存取存储器(DRAM)(诸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等)、静态存储器(例如快闪存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)、或次级存储器(例如数据储存装置)。处理器508可经由总线510或其他电连接而与存储器512通信。因此，处理器508可被可操作地耦接至存储器512，以在存储器512中记录触发的电容式微传感器210的预定位置以及由时钟504所输出的时间值。亦即，存储器512可收录颗粒或材料沉积在电容式微传感器210上或从电容式微传感器210上移除的时间，以及收录当材料落在电容式微传感器210上或离开电容式微传感器210时受影响的微传感器所安装的位置。
晶片处理工具102的电子电路218可包括如上所述的功率源304。功率源304可包括电池、电容器组或其他已知电源。功率源304可通过总线510电连接至电子电路218的一或更多个部件并可对其供电，例如电容式微传感器210、时钟504、处理器508或存储器512。
晶片处理工具102的电子电路218可包括附加部件。举例而言，电子电路218可包括加速度计514，加速度计514在颗粒监测装置200停止移动时(例如在装载到晶片处理工具102的特定处理腔室114之后)触发时钟504以开始输出时间值。因此，时间值可提供关于颗粒监测装置200何时装载到晶片处理工具102的特定处理站的信息。电子电路218可包括频率源516(例如宽频率源516)或检测器518。频率源516和检测器518可具有关于晶片处理工具102的电容式微传感器210的具体实施方式的特定应用。举例而言，如下所述，频率源516和检测器518可用于驱动及监测微谐振器型微传感器。
上述电子电路218的部件是可使用的传感器的范围的说明，而非限制。举例而言，附加传感器(诸如温度传感器520)可整合在晶片处理工具102的制造中。温度传感器520可监测晶片处理工具102中的一或更多个部件(例如腔室容积406)的温度。现在描述了电容式微传感器210的各种实施方式。首先说明电容式微传感器210的配置和图示本质上为说明性，而本领域技术人员可依据此描述而考虑许多附加配置。
参照图6，根据实施方式图示晶片处理***的电容式微传感器的透视图。电容式微传感器210可具有电容，而电容式微传感器210的电容可回应于由晶片处理工具102执行的晶片制造处理而改变。电容式微传感器210可采用连接至测量电路的二或更多个电极。举例而言，电容式微传感器210可具有一对导体，包括通过介电间隙与第二导体604分离的第一导体602。第一导体602和/或第二导体604可带电。举例而言，可将一或更多个电极直接连结，以驱动及感测来自电子电路218的测量电路的信号。在实施方式中，电极中之一被连接到接地电位。
第一导体602和第二导体604可由导电材料形成，例如多晶硅、铝、钨等。导体可形成于基板606上或安装在基板606上。基板606可以是颗粒监测装置200的晶片基板202的一部分。或者，基板606可安装在晶片处理工具102上。基板606可以是硅晶片基板、有机材料、覆盖玻璃基板、或另一固体介电基板(例如氧化铝、石英、二氧化硅等)。
每一导体可包括从导电垫608沿着各自的平面延伸的数个指状导体。举例而言，第一导体602可包括数个第一细长导体610，第二细长导体612可包括数个第二细长导体612。在实施方式中，第一细长导体610与第二细长导体612互相交错。更特定言之，细长导体可在同一平面内互锁或相互啮合，以在指状结构之间形成电容。信号可通过导电垫608进出细长导体。因此，电容式微传感器210可包括具有平面配置的电容器。
电容式微传感器210可被设计成让灵敏度最大化。举例而言，电容式微传感器210的电极可形成为小尺寸，并由小空间分隔。这种尺寸缩放可通过使传感器各自在整体上对较小颗粒敏感且能够更加离散地检测颗粒来实现高灵敏度和高有效面积密度。作为示例，每一细长导体可由小于3微米的介电间隙距离分隔。在某个实施方式中，介电间隙距离可在50-100nm的范围内。因此，电容式微传感器210可检测电极之间的介电特性中的小的扰动。亦可操纵监测及控制电子电路218的设计以调节灵敏度。因此，电容式微传感器210的典型检测范围可以是低毫微微法拉到数十微微法拉的范围，而检测的分辨率可为微微微法拉(attofarad)的数量级。
参照图7，根据实施方式图示晶片处理***的电容式微传感器的透视图。电容式微传感器210可包括在第一导体602或第二导体604中之一或更多者上的涂层702。举例而言，涂层702可施加在已经图案化成平面交错电容器的导体的区域之上。涂层702可以是有机或介电材料。更特定言之，涂层702可包括被选择为与晶片制造处理反应的材料。举例而言，涂层702可包括蚀刻处理的靶材料。在实施方式中，涂层702包括介电材料，诸如氧化硅或氮化硅。因此，当由晶片处理工具102执行蚀刻处理时，可移除一定量的涂层702。
参照图8，根据实施方式图示晶片处理***的电容式微传感器的沿图7的线A-A取得的截面图。电容式微传感器210包括在基板606上的一对导体802。举例而言，一对导体802可包括第一导体602的第一细长导体610和第二导体604的第二细长导体612。如上所述，一对导体802可至少部分地被涂层702覆盖。涂层702可以是如图7所示的覆盖涂层。更特定言之，涂层702可包括横向地介于交错导体之间(即填充介电间隙)的填料部分804以及层叠于导体的顶表面之上的外涂层部分806。涂层702可具有积层结构，例如，填料804可以是由第一材料(诸如硬电介质(例如氧化物或氮化物))形成的第一层，外涂层806可以是由第二材料(诸如有机材料)形成的第二层。应理解，涂层702的任一部分为可选择的。举例而言，在实施方式中，涂层702包括横向地介于导体之间的填料804，而涂层702不包括外涂层806，而使得导体的顶表面暴露。或者，涂层702可包括在导体上方的外涂层806，而涂层702可不包括填料804，而使得在横向地介于导体之间的介电间隙中存在空隙。可使用涂层702的其他实施方式。举例而言，涂层702可以是共形的，使得薄共形涂层(例如2纳米厚)层叠于导体和基板606的顶表面及横向表面之上。细长导体的宽度或高度可大于共形涂层702的厚度(例如3微米)，因此涂层702可覆盖电容式微传感器210的整个表面，且一对导体802之间的介电间隙的至少一部分可未填充。
材料808在电容式微传感器210的任何部分上的沉积可导致电容式微传感器210的电容改变。举例而言，材料808在图6所示的交错指状结构或图7所示的涂层702上的沉积可通过改变一对导体802之间的电场而改变电容。
在实施方式中，沉积在电容式微传感器210上的材料808是气体。因此，电容式微传感器210可包括数个表面积增加结构。举例而言，表面积增加结构可包括被设计成截留或吸收气体的纤维或微孔810。举例而言，涂层702可包括具有预定孔隙率的材料(例如多孔氮氧化物)，以在处理腔室114内像海绵那样吸收气体。当气体被微孔810吸收时，气体可改变涂层702的介电常数(例如通过相较于充气微孔810增加块体材料的介电常数)，从而电容可改变。
材料从电容式微传感器210的移除可导致电容式微传感器210的电容改变。举例而言，材料808从交错指状结构或涂层702的移除可通过改变电场而改变电容。
可感测由材料808的沉积或移除所造成的电容改变，以确定沉积的量或速率。举例而言，电容的改变可与所增加或移除的材料808的量直接相关。此外，当能实时监测电容时，可计算蚀刻速率(例如以埃每分钟为单位)。初步数据表明，可以测量电容式微传感器210的电容改变，以检测电容式微传感器210上的颗粒的存在。此外，数个电容式微传感器210可被复用(multiplex)，以检测相对大的颗粒。类似地，组合电容式微传感器210可用于确定颗粒尺寸。
可依据电容式微传感器210用于监测或控制的处理而进行导体602、604、基板606及涂层702的材料选择。举例而言，这些结构的一或更多个结构可能不受正在监测的蚀刻处理的影响。举例而言，涂层702可被设计为通过蚀刻处理移除，而基板606可被设计为不受蚀刻处理的影响。类似地，涂层702可通过处理移除，而细长导体可不会通过处理移除。
电容式微传感器210的结构的几何形状亦可被设计成对应于正在监测或控制的处理。举例而言，当处理包括材料沉积时，指状结构可尽可能彼此靠近地放置，以确保在材料808沉积于导体上或导体之间时，发生可检测的电容改变。导体的厚度亦可变化。举例而言，交错细长导体可被加厚，以让结构更像平行板结构而非平面结构。
参照图9，根据实施方式图示晶片处理***的电容式微传感器的透视图。电容式微传感器210可包括堆叠结构。举例而言，第二导体604可堆叠在第一导体602上方。细长导体(即第一细长导体610和第二细长导体612)可沿着相同垂直平面布置，或者细长导体可横向偏移(即相互交错)。在任一情况下，涂层702可在第一导体602与第二导体604之间，因此填充导体之间的介电间隙。在实施方式中，第一导体602和第二导体604包括网格或网状结构(未图示)，而非指状结构。堆叠的传感器(或所描述的任何传感器结构)可具有不同材料的导体。举例而言，第一导体602可包括金属，第二导体604可包括掺杂的多晶硅。
参照图10，根据实施方式图示晶片处理***的电容式微传感器的透视图。电容式微传感器210可包括平行板结构。举例而言，第一导体602可以是第一板层，第二导体604可以是第二板层。涂层702可填充板之间的介电间隙。在实施方式中，板结构是穿孔的。举例而言，一或更多个穿孔1002可垂直延伸穿过第一导体602和/或第二导体604。平行板和/或穿孔平行板结构可特别适用于感测各向同性蚀刻轮廓。在这种情况下，导体之间的涂层702可包括介电常数为9的氧化铝，以让电容式微传感器210对材料808的移除特别灵敏。
上述电容式微传感器210的实施方式是说明性而非限制性的。更特定言之，本领域技术人员可想到在相对于传感器结构沉积、移除、或修改材料时经历电容改变的其他电容式微传感器结构。电容式微传感器210表示可用于本文所述应用的一种类型的微传感器。然而，其他微传感器可与电容式微传感器210组合使用或单独使用。下文大致描述数种这样的微传感器类型。
参照图11，根据实施方式图示晶片处理***的微谐振器类型的微传感器的示意图。在实施方式中，晶片处理工具102的一或更多个微传感器包括微谐振器传感器1100。微谐振器传感器1100可以是合适的谐振质量传感器，诸如石英晶体微量天秤(QCM)、表面声波(SAW)或膜体声波谐振器(FBAR)，这些谐振质量传感器均量化沉积在其表面上的气载颗粒(airborne particle)的累积质量1102。为了简明起见以及易于理解而简化说明，在此并不描述微谐振器传感器1100的复杂性与多样性。微谐振器传感器1100可分布在颗粒监测装置200或晶片处理工具102上的预定位置处。每一微谐振器传感器1100可具有如本领域已知的特征频率，例如谐振频率。举例而言，不需要详细说明，微谐振器传感器1100可由简单的质量弹簧***表示。微谐振器传感器1100的特征频率可与微谐振器***的质量1102成反比。举例而言，特征频率可与微谐振器传感器1100的sqrt(k/M)成比例，其中‘M’对应于质量1102，‘k’对应于微谐振器传感器1100的比例常数。因此，应认识到，当微谐振器传感器1100接收或给出材料808时(例如在晶片制造处理期间)，特征频率偏移。举例而言，当材料808(例如半导体材料)沉积在晶片处理工具102的处理腔室114内的微谐振器传感器1100的传感器表面上或从其上移除时，微谐振器传感器1100的质量1102改变，并因此特征频率偏移。
在实施方式中，传感器表面包括材料808。更特定言之，传感器表面可由与在晶片制造处理期间沉积在晶片402上或从晶片402移除的材料808相同的半导体材料808形成。举例而言，当晶片制造处理是将硅沉积到硅晶片402上的沉积处理时，传感器表面可包括硅，以确保沉积的材料808以类似于与晶片402的相互作用的方式与传感器表面相互作用。类似地，当晶片制造处理是从硅晶片402移除硅的蚀刻处理时，传感器表面可包括硅，以确保材料808以与硅从硅晶片402移除的速率类似的速率从传感器表面蚀刻。因此，传感器表面可模拟晶片402的表面，以测量在晶片制造处理期间同时发生于晶片402的实际沉积速率或移除速率。
参照图12，根据实施方式图示晶片处理***的晶体管传感器类型的微传感器的示意图。在实施方式中，晶片处理工具102的一或更多个微传感器包括晶体管传感器1200。晶体管传感器1200可包括一或更多个晶体管，例如MOSFET 1202。MOSFET 1202可包括源极1204、漏极1206及栅极1208。晶体管传感器1200亦可包括在晶片制造处理期间接收或发射材料808的收集器1210。收集器1210可与MOSFET 1202实体分离，然而，子部件可彼此电连接。举例而言，收集器1210可通过电迹线1212电连接到MOSFET 1202的栅极1208。因此，即使当收集器1210位于与MOSFET 1202间隔开的预定位置时，亦可将MOSFET 1202配置成检测材料808已着陆至收集器1210或从收集器1210蒸发。
收集器1210可调整尺寸及被配置为接收材料808。举例而言，材料808颗粒的典型尺寸可在45纳米至1微米的范围内，因此，收集器1210可包括具有至少1微米直径的外缘的外部轮廓。当以向下方向观察时，外缘的形状可以是圆形、矩形、或任何其他形状。此外，收集器1210可以是平坦的，即可具有平面传感器表面，或者收集器1210可具有锥形传感器表面。在实施方式中，收集器1210不是与MOSFET 1202分离的结构，而是并入至MOSFET 1202中。举例而言，收集器1210可以是在MOSFET 1202的栅极1208上的收集区域。
类似于上述微谐振器传感器1100，晶体管传感器1200的收集器1210可包括被配置为模拟晶片402的表面的传感器表面。举例而言，晶体管传感器1200可靠近晶片402定位(例如位于保持表面412上)，传感器表面可被定向为面向平行于晶片表面所面向的方向的朝前方向。收集器1210可包括多层结构，例如具有相同或不同材料的基层与顶层。
在实施方式中，晶体管传感器1200的参数对应于MOSFET 1202。更特定言之，晶体管传感器1200的参数可以是跨栅极1208测量的MOSFET 1202的阈值电压。阈值电压可直接对应于收集器1210上的材料808的存在或不存在。举例而言，当第一量的材料808在收集器1210上时，阈值电压可具有第一值，而当第二量的材料808在收集器1210上时，阈值电压可具有第二值(不同于第一值)。因此，可依据晶体管传感器1200的阈值电压而确定从收集器1210的传感器表面收集或发射的材料808。处理器508可被配置为检测阈值电压的改变，因此在检测到阈值电压的改变时，晶片处理工具102能将所述改变注意(note)为颗粒检测或材料808沉积或移除的量。可随时间收录阈值电压，以确定晶片402上的材料808的实际沉积速率或移除速率。
参照图13，根据实施方式图示晶片处理***的光学传感器类型的微传感器的示意图。在实施方式中，晶片处理工具102的一或更多个微传感器包括光学传感器1300。光学传感器1300可以是本领域已知的微光电机械***(MOEMS)，并且可以使用已知的半导体处理操作直接形成于基板上。为了简明起见以及易于理解而简化说明，在此并不描述MOEMS的复杂性与多样性。光学传感器1300可包括分布在基板的传感器表面(未图示)上的数个微反射镜或透镜。不需要非常详细地描述，光学传感器1300可包括从光源1304发出的光学路径1302。光学路径1302可在光源1304与光检测器1306之间。在实施方式中，光学传感器1300的参数对应于是否在光检测器1306处从光源1304接收光。举例而言，所述参数可回应于干扰光学路径1302的材料808而改变。亦即，当材料808的颗粒通过或停留在光学路径1302中并阻挡光源1304与光检测器1306之间的光时，所述参数可能改变。在实施方式中，当颗粒通过光学传感器1300时，来自光源1304的光反射而沿着不同的光学路径1302射向另一光检测器1306。由另一光检测器1306检测到所反射的光可导致光学传感器1300的参数的改变。举例而言，参数可以是对应于光检测的光学传感器1300的输出电压。处理器508可被配置为检测输出电压的改变，并因此在检测到输出电压的改变时及/或当检测到光学路径1302中的干扰时，晶片处理工具102可将所述改变注意为基板上的传感器表面的材料808的沉积或移除，因此可以实时测量及监测沉积/移除的量和/或速率。
应理解，由于上述微传感器类型基于独立于外部压力的电参数而操作，所以具有一或更多个微传感器(诸如电容式微传感器210、微谐振器传感器1100、晶体管传感器1200、或光学传感器1300)的颗粒监测装置200或晶片处理工具102可在任何压力状况下(包括在真空条件下)工作。类似地，微传感器可以操作，而不论腔室容积406的气体浓度如何，包括在无等离子体的条件下操作。
颗粒监测装置200或晶片处理工具102可包括上述传感器的任何组合。举例而言，电容式微传感器210可在底下的基板上分成数千组。更特定言之，电容式微传感器210可连结成区块，从而可以通过从区块中选择不同数量的电容器来选择基底电容。这种选择可由处理器508控制。在实施方式中，处理器508监测不同类型的传感器。举例而言，可同时监测或在晶片制造处理的不同阶段期间监测被配置为检测材料沉积的电容式微传感器210和被配置为检测材料蚀刻的电容式微传感器210，以收集附加数据以及形成多用途传感器。类似地，可使用模拟数字电容测量电路以不同频率监测电容式微传感器210，以获取附加信息。举例而言，测量电路可用低频率、高频率、或通过扫描宽范围的频率来探测一或更多个电容式微传感器210，以收集附加信息。
具有安装在例如处理腔室114上的微传感器的晶片处理工具102可用于监测或控制晶片制造处理。尽管不是限制性的，但是下文描述执行这种监测及控制的数种方法。为了简洁起见，以下描述的方法中的操作可指电容式微传感器210的监测，然而，这些方法可适用于并入其他微传感器类型，诸如上述的微传感器类型。
参照图14，根据实施方式图示表示终止晶片制造处理的方法中的操作的流程图的图。在一些情况下，可通过测量处理的参数(例如在处理腔室114内的等离子体450中发现的特定元素的浓度)以确定处理操作是否已经达到处理目标而应该停止，来检测晶片制造处理的终点。然而，当腔室容积406无等离子体时，使用传统的传感器或测量仪器的这种检测可能是困难的或不可能的。然而，使用电容式微传感器210确定终点的下述方法可在无等离子体的条件下使用。
在操作1402处，将晶片402装载至晶片处理工具102的处理腔室114中。晶片402可由半导体材料形成，并且可从晶片处理工具102的第一腔室(例如缓冲腔室108)移动至晶片处理工具102的第二腔室(例如处理腔室114)。因此，晶片402可在处理腔室114的腔室容积406内经受晶片制造处理，例如沉积或蚀刻。
在操作1404处，可在处理腔室114中启动晶片制造处理。举例而言，第二腔室(例如处理腔室114)的腔室压力可减小到真空条件。更特定言之，腔室压力可降低到低于0.5个大气压。如上所述，晶片处理工具102能够在所有压力状况下检测材料沉积/移除，因此可用于在晶片处理工具102中半导体晶片402的常见条件下实时监测沉积/移除量和/或速率。因此，在晶片制造处理期间，半导体材料808可沉积在晶片402上或从晶片402移除。同时，半导体材料808可沉积在电容式微传感器210上或从电容式微传感器210移除。
在操作1406处，检测电容式微传感器210的电容的改变。更特定言之，当材料808沉积在第二腔室(例如处理腔室114)内的电容式微传感器210上或从电容式微传感器210移除时，可检测电容的改变。当电容式微传感器210检测到电容的改变时，对应的信号被提供至电子电路218。
在实施方式中，依据所检测到的电容式微传感器210的电容的改变而控制晶片制造处理。举例而言，在操作1408处，可使用对应于电容的改变的输入信号来确定晶片制造处理的终点。举例而言，电容改变可对应于沉积处理期间材料808在电容式微传感器210上的沉积。类似地，当晶片制造处理是蚀刻处理时，可检测到材料808从电容式微传感器210的移除。对于晶片处理工具102的每个处理运行，增加或移除的材料808的量可为相同的。然而，若量或速率突然变大或变小，则晶片处理工具102可确定已经发生晶片制造处理或处理腔室114硬件中的偏移。
如上所述，颗粒监测装置200或晶片处理工具102的电子电路218可包括网络接口装置506，以在晶片处理工具102与主计算机之间发送及接收通信。网络接口装置506可通过有线或无线连接502工作。在实施方式中，亦可在微传感器与网络接口装置506之间无线发射信号。更特定言之，可分配电子电路218，使得无线发射器电连接至微传感器(诸如电容式微传感器210)，并且无线接收器电连接至电子电路218的其他电路。更特定言之，无线接收器和无线发射器可均位于晶片处理工具102内。举例而言，无线发射器可安装在支撑电容式微传感器210的晶片基板202上，且无线接收器可安装在腔室壁404上。数据(诸如电容式微传感器210的电容)可在晶片处理工具102内的发射器与接收器之间传送。在接收数据之后，无线接收器可将所接收的信号发送至处理器508或其他电子电路218。此外，信号可以通过有线连接502而在电子电路218与外部计算机***104之间传递。无线接收器与外部计算机之间的通信可以是有线连接502，例如数据缆线可穿过处理腔室114的腔室壁404，以将数据从电子电路218传送到主计算机。因此，可实时测量晶片制造处理的进展。因此，计算机***104可被配置成在电容式微传感器210上增加或移除期望量的材料808时，检测处理的终点。
在操作1410处，可回应于确定终点而停止晶片制造处理。举例而言，当来自电容式微传感器210的输入信号指示晶片制造处理已经达到期望的处理结果(例如晶片402的质量的预定值或改变)时，电子电路218或计算机***104可确定已经达到晶片制造处理的终点，并且可依据输入信号停止沉积或蚀刻处理。
参照图15，根据实施方式图示表示确定晶片制造处理的均匀性的方法中的操作的流程图的图。可使用来自电容式微传感器210的反馈来控制晶片制造处理，例如，以检测及控制处理均匀性。通过将数个电容式微传感器210放置在处理腔室114中，可检测瞬时均匀性以及一段时间的均匀性。更特定言之，可感测处理腔室114中不同位置处的沉积或蚀刻速率的改变，以确定这些位置之间的沉积或蚀刻处理是否不同。
操作1502和1504可类似于上面关于图14描述的操作1402和1404。亦即，晶片402可被装载至晶片处理工具102的处理腔室114中，并且可启动晶片制造处理。然而，在操作1504处，半导体材料808可在晶片制造处理期间沉积在晶片402以及数个电容式微传感器210上或从晶片402以及数个电容式微传感器210上移除。亦即，材料808的沉积或移除可施加至处理腔室114中的多个电容式微传感器210。举例而言，第一电容式微传感器可安装在晶片处理工具102上的第一预定位置处(例如在腔室容积406内)，第二电容式微传感器可安装在晶片处理工具102的第二预定位置处(例如亦在腔室容积406内)。材料808可沉积在第一和第二电容式微传感器210上或从第一和第二电容式微传感器210上移除。
在操作1506处，可检测每一电容式微传感器210的电容的各别改变。举例而言，可回应于在第一电容式微传感器的涂层702、细长导体或基板606上沉积半导体材料808或从第一电容式微传感器的涂层702、细长导体或基板606移除半导体材料808，而检测第一微传感器的电容的改变。类似地，可回应于在第二电容式微传感器的涂层702、细长导体或基板606上沉积半导体材料808或从第二电容式微传感器的涂层702、细长导体或基板606移除半导体材料808，而检测第二电容式微传感器的电容的改变。因此，在给定的时间处，可测量第一电容式微传感器和第二电容式微传感器的电容。
在操作1508处，可依据第一和第二电容式微传感器210的电容的改变来确定晶片制造处理的均匀性。举例而言，可测量数个电容式微传感器210的电容的改变，并且可比较所述改变以检测均匀性。更特定言之，当电容的改变相同或在预定的变化程度内相似(例如在5％的差异之内)时，可确定晶片制造处理是均匀的。然而，当电容的改变具有预定量的变化时，可确定晶片制造处理是不均匀的。确定不均匀性可能会触发事件。举例而言，可设定用于处理腔室114中的电容式微传感器210之间的标准偏差的预定阈值，若超过阈值，则可触发警报及/或晶片处理工具102可停止处理下一个晶片。从微传感器收集的数据亦可以保存在本地或远程服务器上的日志文件中，以供未来查阅，例如以辅助进行根本原因分析。因此，可使用在数个位置处具有电容式微传感器210的晶片处理工具102，以测量及控制处理稳定性。
参照图16，根据实施方式图示表示确定晶片制造处理的改变的根本原因的方法中的操作的流程图的图。晶片处理工具102上(例如在处理腔室114内)的电容式微传感器210可用于确定颗粒检测或沉积或移除速率的改变的根本原因。举例而言，电容式微传感器210可与其他机器传感器相关联，以识别沉积或移除速率改变的可能原因。在实施方式中，电容式微传感器210与测量仪器(例如光谱仪416)相关联。或者，电容式微传感器210可与其他机器传感器相关联，诸如用于检测温度、输送至处理腔室114的功率、气体浓度、或处理腔室114的离子密度的传感器。
操作1602至操作1606可类似于上文关于图14描述的操作1402至操作1406。亦即，晶片402可被装载至晶片处理工具102的处理腔室114中，并且可启动晶片制造处理。此外，可检测电容式微传感器210的电容的改变。
在操作1608处，可通过测量仪器或装置检测及/或测量晶片制造处理的处理参数。举例而言，测量仪器可包括上文关于图4描述的光谱仪416。因此，处理参数可以是由光谱仪416测量的腔室容积406的OES特性。
在操作1610处，可依据检测到的处理参数确定电容式微传感器210的电容的改变的根本原因。举例而言，电容的改变可与由测量仪器测量的处理参数的改变同时发生或发生的时间接近。处理参数可以是特定气体的浓度，处理参数的改变可指示浓度的增加。因此，同时发生的改变可指示气体浓度的增加是电容式微传感器210的电容的改变的根本原因，例如颗粒检测或电容式微传感器210上的材料808的沉积速率或移除速率的改变的根本原因。然后，可调整或修理晶片处理工具102，以改正颗粒来源或将气体浓度和沉积/移除速率维持在期望范围内。因此，具有安装在一或更多个位置处(例如在处理腔室114上)的电容式微传感器210的晶片处理工具102可用作为故障排除工具。
如下所述，可使用电容式微传感器210的电容的改变以及检测到的处理参数来确定晶片制造处理中的事件的其他根本原因。
晶片处理工具102可包括承载腐蚀性材料进出处理腔室114的气体管线。气体管线可放置在真空下，因此气体管线的腐蚀通常可以是最小的。然而，当处理腔室114打开以进行维护而没有适当地净化气体管线时，可能将湿气和/或卤素引入气体管线中。当气体管线暴露于湿气和/或卤素时，腐蚀可能会非常迅速地发生。这种腐蚀可能产生颗粒。因此，在实施方式中，电容式微传感器210被安装在晶片处理工具102上的气体管线的下游位置处，或者在气体管线到达处理腔室114之前的位置处。电容式微传感器210可用于检测在打开处理腔室114以进行维护之前是否适当地净化气体管线。电容式微传感器210亦可检测气体管线中的颗粒游离以检测腐蚀。更特定言之，气体或腐蚀颗粒可造成电容式微传感器210的电容的改变，并且可使用所述改变来确定气体或腐蚀颗粒存在于气体管线中。当检测到气体或腐蚀颗粒时，可对晶片处理工具102执行适当的维护或修理。
在晶片制造处理(例如蚀刻或沉积处理)之后，卤素或其他副产物可能从晶片402放出气体。存在消减副产物的技术，然而，难以量化消减的效率如何以及晶片402是否充分放出气体。未完全脱气的晶片402可能导致排队时间问题或凝结颗粒的污染。在实施方式中，电容式微传感器210安装在晶片处理工具102的装载锁112内。因此，电容式微传感器210测量被包围在装载锁112的容积内的卤素或副产物的量。因此，电容式微传感器210可用于确定多久及/或何时晶片402完全放出气体。另外，电容式微传感器210可用于检测偏离，或者甚至依据在装载锁112中检测到的卤素或副产物的量而终止处理。作为示例，电容式微传感器210可包括涂层702，涂层702包括根据暴露于何种气体而改变电特性的材料。更特定言之，涂层702可吸收具有与空气不同的介电常数的装载锁112中的气体，因此在暴露于所述气体时，电容式微传感器210的电容可改变。当检测到气体时，可以进行适当的修理或处理操作。
晶片处理工具102中的任何移动部件都可能是颗粒来源。在晶片制造处理期间，升降销将晶片402移动至卡盘或基座上或脱离卡盘或基座。更特定言之，升降销可将晶片402从卡盘移动至机器人上，或反之亦然。因为销接触晶片402以及因为销可能摩擦升降销导引件，故升降销可能是颗粒来源。亦即，可能由升降销操作而产生颗粒。在实施方式中，电容式微传感器210可安装在晶片处理工具102的升降销上或附近。因此，电容式微传感器210可例如通过测量电容式微传感器210的电容的改变来检测由升降销产生的颗粒。当检测到颗粒时，可进行适当的修理或处理操作。
在主框架或工厂界面110中，机器人意外发生故障。在发生故障时，可能导致长的停机时间以及生产中断。这种中断是昂贵的。因此，在实际发生之前很久就能够预测何时机器人将会发生故障会是有利的。在实施方式中，加速度计被安装在机器人上，以测量机器人的振动。振动的增加可能是即将发生故障的机器人的早期预测或指示。可通过与历史值或与一队机器人比较而识别振动数据的偏离，以确定来自特定机器人的振动数据是否为异常值。此外，电容式微传感器210可安装在机器人上或附近，以检测由机器人产生的颗粒。举例而言，当由电容式微传感器210检测到颗粒时(例如通过电容式微传感器210的电容的改变)，可推断颗粒来自机器人的特定部件，例如关节、滑动件、润滑剂等。通过比较加速度计514的数据与电容式微传感器210的数据，传感器的偏离可以相关联，以允许得出机器人需要维护或修理的结论。如上所述，来自电容式微传感器210和晶片处理工具102的其他测量装置的数据之间的比较可允许许多不同部件的相关性与根本原因分析。举例而言，尽管机器人作为一个示例，但是可以使用类似的传感器比较来监测其他移动部件，诸如升降销、闸锁门等。
晶片处理工具102的真空源408可包括一或更多个真空泵。举例而言，可连接诸如粗抽泵及涡轮泵的泵堆叠，以在处理腔室114中实现必要的真空水平。在某些条件下(例如当真空泵故障时)，可能有足够的动力将颗粒从一个泵驱动至其他泵。更特定言之，可能从故障的粗抽泵将颗粒驱动至涡轮泵和/或腔室容积406中。这种反流可能对于处理腔室114具有负面影响。此外，这通常无法被检测到，特别是在当事件发生时并未收录处理压力计结果的情况中。在实施方式中，电容式微传感器210安装在压力控制阀414上或附近，以检测由反流造成的颗粒。当检测到颗粒时(例如通过检测电容式微传感器210的电容的改变)，可触发警报或者收录事件。因此，可中止晶片制造处理，以解决反流事件，并避免晶片污染。
在实施方式中，电容式微传感器210可使用在多个处理运行中，因此，电容式微传感器210可以自校准，以针对涂层702、细长导体或基板606的材料808的沉积或移除而调整。举例而言，电子电路218或计算机***104可被配置为在每一处理运行之后校准电容式微传感器210。随着在晶片制造处理期间材料808沉积在电容式微传感器210上或从电容式微传感器210移除，电容式微传感器210的电容可增大或减小。举例而言，电容式微传感器210的质量可在沉积处理之后增大，因此电容可从第一值改变到第二值。在开始后续沉积处理之前，电子电路218或计算机***104可将第二值设定为下一个处理运行中的初始值。因此，可精确地测量下一个处理运行期间的电容的改变。
参照图17，根据实施方式图示表示延长电容式微传感器的寿命的方法中的操作的流程图的图。用于监测或控制晶片制造处理的微传感器将理想地持续至少一个预防性维护周期。在晶片制造处理期间，副产物可沉积在微传感器和腔室壁404上。在运行之间，可使用清洁处理来移除副产物，以将腔室壁404和微传感器重置到基线，使得设备在每一处理运行开始时基本相同。了解周期性腔室清洁是否过度清洁可能是有用的。更特定言之，检测在清洁处理期间从腔室壁404移除多少副产物可能是有用的，以确保设备被适当地重置。此外，了解副产物是否有效地从传感器移除而不会过度清洁或过度移除传感器材料808可能有助于延长传感器寿命。亦即，通过了解在晶片制造处理期间增加至微传感器的材料808的量，可使用原位等离子体与化学清洁来将传感器重置回到其基线。
操作1702至操作1706可类似于上文关于图14描述的操作1402至操作1406。亦即，晶片402可被装载至晶片处理工具102的处理腔室114中，并且可启动晶片制造处理。此外，可检测电容式微传感器210的电容的改变。
在操作1708处，可依据电容式微传感器210的电容的改变确定沉积在电容式微传感器210上的材料808的量。亦即，所述量可沉积在腔室容积406内的电容式微传感器210上，而电容改变可与沉积量直接相关联。
在操作1710处，可从腔室壁404和/或电容式微传感器210移除确定沉积在电容式微传感器210上的材料的量。可从腔室壁404移除材料，以清洁处理腔室114。可周期性清洁或更换电容式微传感器210，以确保电容式微传感器210的灵敏度与可靠性没有被损害。举例而言，当电容式微传感器210监测沉积处理时，可执行电容式微传感器210的周期性清洁，以移除随着时间沉积的材料808。因此，腔室壁404和/或电容式微传感器210可被周期性重置成基线清洁度。
可在并未打开处理腔室114的情况下原位清洁电容式微传感器210，以延长电容式微传感器210的寿命。举例而言，可将等离子体450或自由基引入处理腔室114中，以从电容式微传感器210清洁材料808。亦即，若材料808为硅，则可引入氟自由基，以从传感器表面清洁硅。在实施方式中，可加热电容式微传感器210，以加速传感器涂层702的蚀刻速率，而不会过度清洁腔室壁404。亦即，在将电容式微传感器210重置至基线时，关于电容式微传感器210的移除速率可能比关于腔室壁404的移除速率更快，而使得电容式微传感器210比腔室壁404具有更多移除的副产物和/或原始材料。
电容式微传感器210可按预定的周期更换。举例而言，当使用电容式微传感器210监测蚀刻处理时，涂层702可随着时间而消耗。因此，当预定量的材料808(例如外涂层806)已经从微传感器移除时，可更换电容式微传感器210。
电容式微传感器210可在晶片制造处理期间具有除了检测颗粒或沉积/蚀刻速率之外的用途。举例而言，电容式微传感器210可用于在晶片制造处理期间精确测量晶片402的DC偏压，并依据这种测量而控制晶片制造处理。
在等离子体腔室中，将负DC偏压(即相对于接地的负DC电压)施加至晶片402，以排斥较轻的电子，并防止电子撞击晶片402。DC偏压具有维持等离子体450的准中性的重要功能。DC偏压亦称为Vdc，并且用于确定施加至晶片保持器410以夹持晶片402的适当的吸附电压。DC偏压(若为已知)亦可用于估计轰击带负电晶片402的离子能量。因此，Vdc的精确测量可有助于监测及控制晶片制造处理。
目前，依据放置在RF阻抗调谐匹配的输出处的电压与电流传感器的测量估计Vdc。然而，这样的测量远离测量平面，因此包括固有的测量误差。在较高的RF频率(例如高于13MHz)处或使用附加频率时，此误差会加剧。此外，使用AC信号处理进行所述测量以估计晶片402上的DC信息，而这种处理容易产生误差。因此，晶片制造处理控制将受益于没有当前技术的误差的明确地测量Vdc的方法。
在实施方式中，直接测量DC偏压，而不需接触晶片402。非接触Vdc传感器可结合定位在晶片402附近的电容式微传感器210，以将DC信号转换成AC信号，以供测量。参照图18，根据实施方式图示并入电容式微传感器的晶片保持器的截面图。可通过接近(access)晶片402的背侧(例如穿过晶片保持器410)达到对晶片402的直接接近。更特定言之，在晶片制造处理的某些操作期间，当前的阴极***的升降销1802沿着具有升降销孔1804的各别升降销导引件移动，以提升晶片402。因此，电容式微传感器210可整合至升降销1802内及/或前进通过升降销孔1804，以接近晶片402的背侧。亦即，电容式微传感器210可安装在升降销1802上，或者可与升降销1802分离而能够相对于升降销1802移动通过升降销孔1804。因此，电容式微传感器210可移动到与晶片400的DC偏压表面相邻的位置。
参照图19，根据实施方式图示表示在晶片制造处理期间测量晶片的DC偏压的方法中的操作的流程图的图。在操作1902与1904处，晶片402可被装载至晶片处理工具102的处理腔室114中，并且可启动晶片制造处理。晶片制造处理可包括将DC偏压施加至晶片402。
在操作1906处，电容式微传感器210可通过升降销孔1804***或前进至腔室容积406内的位置。更特定言之，电容式微传感器210可定位于晶片402附近及/或晶片402下方。
在操作1908处，可感应变化的电容。电容可在晶片402与电容式微传感器210之间物理或电性变化。举例而言，通过在晶片402的表面附近上下移动电容式微传感器210，同时将电荷施加至电容式微传感器210，可使电容物理地变化。可通过改变施加至电容式微传感器210的电荷而使电容电性地变化。电容式微传感器210的电容可与和晶片402与电容式微传感器210之间的DC电场相关联的电荷成比例。因此，电容的变化可导致电荷的变化，若感应的电容变化是周期性的，则所述电荷的变化造成周期性信号。更特定言之，可相关于变化的电容而产生AC电流。在实施方式中，信号的幅度与储存在具有负DC偏压的晶片402中的电荷成比例。
在操作1910处，可依据变化的电容而检测或测量DC偏压。更特定言之，对应于变化的电容的AC电流可由电子电路218测量。考虑到AC电流在晶片402处直接产生，则AC电流的测量可提供晶片402的DC电位(即DC偏压)的明确测量。因此，可获得DC偏压的精确测量。可通过电子电路218使用滤波器滤除RF场并产生仅与DC偏压相关联的电流来提高测量的精度。更特定言之，晶片402可经历来自主RF信号的位移电流，而电子电路218可将位移电流滤除。
DC偏压测量可用作为晶片处理工具102的控制***中的反馈。举例而言，DC偏压测量可用于控制晶片保持器410的吸附电压。
参照图20，根据实施方式图示晶片处理***的示例性计算机***的方块图。所示计算机***104的一或更多个部件可用于晶片处理工具102的电子电路218中。因此，上面关于图5论述的电子电路218可以是计算机***104的子集。或者，电子电路218可在颗粒监测装置200或晶片处理工具102的本地，而计算机***104可以是与电子电路218和/或晶片处理工具102的计算机联接的制造设备主计算机。在实施方式中，计算机***104耦接至及控制机器人、装载锁112、处理腔室114、及晶片处理工具102的其他部件。计算机***104亦可接收及分析如上所述的由电容式微传感器210提供的颗粒检测或材料沉积/移除信息。
计算机***104可连接(例如联网)至局域网(LAN)、内部网、外部网、或因特网中的其他机器。计算机***104可在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的能力操作，或者在对等(peer-to-peer)(或分布式)网络环境中操作为对等机器。计算机***104可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、移动电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换机或桥接器、或能够执行指定要由该机器采取的动作的一组指令(依序或其他)的任何机器。此外，尽管仅图示用于计算机***104的单一机器，但是术语“机器”亦应视为包括单独或共同执行一组(或多组)指令以用于实行本文所述的任何一或更多种方法的机器(例如计算机)的任何集合。
计算机***104可包括计算机程序产品或软件2002，计算机程序产品或软件2002具有包括储存于其上的指令的非瞬态机器可读取介质，可用于对计算机***104(或其他电子装置)编程，以执行根据实施方式的处理。机器可读取介质包括用于以机器(例如计算机)可读取的形式储存或发送信息的任何机制。举例而言，机器可读取(例如计算机可读取)介质包括机器(例如计算机)可读取储存介质(例如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘储存介质、光学储存介质、快闪存储器装置等)、机器(例如计算机)可读取传输介质(电、光、声或其他形式的传播信号(例如红外信号、数字信号等))等。
在实施方式中，计算机***104包括***处理器2004、主存储器2006(例如只读存储器(ROM)、快闪存储器、动态随机存取存储器(DRAM)(诸如同步DRAM(SDRAM)或RambusDRAM(RDRAM)等)、静态存储器2008(例如快闪存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)、及次级存储器(例如数据储存装置2024)，其经由总线2009彼此通信。
***处理器2004表示一或更多个通用处理装置，诸如微***处理器、中央处理单元或类似者。更特定言之，***处理器2004可以是复杂指令集计算(CISC)微***处理器、简化指令集计算(RISC)微***处理器、超长指令字(VLIW)微***处理器、实现其他指令集的***处理器、或实现指令集的组合的***处理器。***处理器2004亦可以是一或更多个专用处理装置，诸如特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号***处理器(DSP)、网络***处理器或类似者。***处理器2004被配置为执行用于执行本文所述的操作的处理逻辑2010。
计算机***104可进一步包括用于通过网络2014与其他装置或机器(例如晶片处理工具102)通信的***网络接口装置2012。计算机***104亦可包括视频显示单元2016(例如液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)或阴极射线管(CRT))、文字数字输入装置2018(例如键盘)、光标控制装置2020(例如鼠标)、及信号产生装置2022(例如扬声器)。
次级存储器可包括具有机器可存取储存介质2026(或更特别地，计算机可读取储存介质)的数据储存装置2024，其上储存体现任何一或更多个本文所述的方法或功能的一或更多组指令(例如软件2002)。软件2002在由计算机***104执行期间亦可完全地或至少部分地存在于主存储器2006和/或***处理器2004内，主存储器2006和***处理器2004亦构成机器可读取储存介质。软件2002可进一步经由***网络接口装置2012在网络2014上发送或接收。
尽管在示例性实施方式中将机器可存取储存介质2026图示为单一介质，但是术语“机器可读取储存介质”应视为包括储存一或更多组指令的单一介质或多个介质(例如集中式或分布式数据库，以及/或相关联的快取与服务器)。术语“机器可读取储存介质”亦应视为包括能够储存或编码一组指令以供机器执行并使机器实行任何一或更多种方法的任何介质。因此，术语“机器可读取储存介质”应视为包括但不限于固态存储器以及光与磁介质。
使用电容式微传感器210以监测及/或控制晶片制造处理的所述方法是说明性而非穷举的。更特定言之，其他方法可使用电容式微传感器210并入颗粒的检测、沉积/蚀刻速率等，以测量及控制由晶片处理工具102执行的晶片制造处理的方面。现在参照图21，作为示例，根据实施方式图示表示确定晶片处理工具102中的颗粒的来源的方法中的操作的流程图的图。在操作2102处，颗粒监测装置200从晶片处理工具102的第一腔室(例如缓冲腔室108)移动至晶片处理工具102的第二腔室(例如处理腔室114)。颗粒监测装置200可具有上述结构和部件，例如电容式微传感器210可安装在支撑表面204上的预定位置处，时钟504可安装在基板606上。电容式微传感器210可具有电容，时钟504可被配置为输出时间值。
在操作2104处，第二腔室(例如处理腔室114)的腔室压力减少到真空条件。更特定言之，腔室压力可降低到低于0.5个大气压。如上所述，颗粒监测装置200能够在所有压力状况下检测颗粒，因此可用于在处理工具102中半导体晶片402常见的条件下进行实时颗粒监测。
在操作2106处，检测电容式微传感器210的电容的改变。更特定言之，当电容式微传感器210在第二腔室(例如处理腔室114)内接收颗粒时，可检测电容的改变。当电容式微传感器210(或连接至电容式微传感器210的电子电路218)检测到电容的改变时，提供对应信号。
在操作2108处，回应于检测电容的改变，处理器508使用对应信号记录关于颗粒事件的信息。举例而言，处理器508可记录微传感器在支撑表面204上的预定位置。因此，可记录颗粒与颗粒监测装置200相互作用的精确位置。处理器508可记录由时钟504输出的时间值。因此，可记录颗粒与颗粒监测装置200相互作用的精确时间。
在操作2110处，所记录的信息可用于确定颗粒的来源。举例而言，所记录的接收颗粒的电容式微传感器210的预定位置及/或所记录的对应于颗粒事件的时间值可用于确定导致了颗粒污染的由晶片处理工具102执行的部件和/或处理操作。
在实施方式中，所记录时间值用作为可与晶片处理工具102的日志文件同步的时间戳记。举例而言，晶片处理工具102可维持指示每个处理操作开始及/或结束的时间的日志文件。因此，通过比较由时钟504输出的时间值(当电容式微传感器210检测到颗粒时)与日志文件，可确定与颗粒事件同时发生的处理操作。作为示例，若输出的时间值指示进入晶片制造处理5分钟发生颗粒事件，而***日志文件指示装载锁112的狭缝阀门在5分钟标记处打开，则可合理地得出狭缝阀门及/或打开装载锁112的动作是促进颗粒朝向颗粒监测装置200喷射的来源。
利用与时间戳记信息类似的方式，可使用关于颗粒接触的位置的信息来确定颗粒来源。举例而言，当数个处理操作同时发生时(例如当狭缝阀门关闭时，升降销1802上升)，可使用颗粒位置与动作部件之间的相对距离推断哪个部件是颗粒的来源。亦即，若所记录的位置更靠近升降销1802而非狭缝阀门，则可推断升降销1802是颗粒的来源。
关于颗粒污染的信息可在晶片制造处理期间持续收录，因此可让信息可用于实时分析或接近实时分析。亦即，可使用无线网络接口装置506将颗粒监测装置200无线地连接至网络2014中的其他机器，以使用距离颗粒监测装置200远程定位的计算机***104实时监测及分析颗粒污染数据。或者，一旦颗粒监测装置200完成晶片处理工具102的晶片制造处理，颗粒监测装置200即可经由数据传输电缆连接至其他机器，以接近实时地分析所储存的信息。类似地，当颗粒监测装置200在晶片制造处理之后从晶片处理工具102出来时，可手动探测连接至电子电路218和/或电容式微传感器210的触点，以接收及收录用于处理控制的数据。因此，可在晶片制造处理完成期间或之后快速识别颗粒污染的来源，并且可以进行适当的修理。在通过晶片处理工具102的晶片制造处理运行批次的半导体晶片402之前，颗粒监测装置200可用作为处理合格确认操作。或者，颗粒监测装置200可作为处理故障排除工具，以有助于在批次的半导体晶片402内识别出颗粒污染时，及时修理晶片处理工具102。因此，颗粒监测装置200提供快速、便宜、简单的方式来识别及消除晶片处理工具102中的颗粒污染的来源。
在前文的说明书中，已描述具体的示例性实施方式。显然，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可对其进行各种修改。因此，说明书和附图应被视为说明性而非限制性。

Claims (12)

1. 一种晶片处理工具，包含：
处理腔室，具有围绕腔室容积的腔室壁；以及
电容式微传感器，安装在所述晶片处理工具上的一位置处，其中所述电容式微传感器的电容回应于由所述晶片处理工具执行的晶片制造处理而改变，其中所述电容式微传感器安装在所述晶片处理工具的装载锁、气体管线、机器人或压力控制阀中之一或更多者上。
2.如权利要求1所述的晶片处理工具，其中所述电容式微传感器包括一对导体，所述一对导体具有安装在基板上的第一导体和第二导体，其中所述第一导体包括多个第一细长导体，且其中所述第二导体包括多个第二细长导体，所述多个第二细长导体与所述多个第一细长导体互相交错。
3.如权利要求2所述的晶片处理工具，其中所述电容式微传感器包括在所述第一导体或所述第二导体中之一或更多者之上的涂层，其中所述涂层包括一材料，且其中当所述材料在所述晶片制造处理期间从所述涂层移除时，所述电容式微传感器的所述电容改变。
4.如权利要求2所述的晶片处理工具，其中所述电容式微传感器包括在所述第一导体或所述第二导体中之一或更多者之上的涂层，其中所述涂层包括多个微孔，且其中当材料在所述晶片制造处理期间沉积于所述微孔中时，所述电容式微传感器的所述电容改变。
5.如权利要求1所述的晶片处理工具，进一步包括处理器，所述处理器操作地耦接至所述电容式微传感器，以记录所述电容改变时的位置。
6.如权利要求5所述的晶片处理工具，其中所述电容式微传感器是连结成传感器区块的多个电容式微传感器中之一，且其中所述处理器操作地耦接至所述传感器区块以为所述晶片处理工具选择基底电容。
7.一种用于监控晶片处理的方法，包含：
将半导体材料的晶片装载至晶片处理工具的处理腔室中，其中所述处理腔室包括围绕腔室容积的腔室壁，其中所述晶片包括DC偏压；
在所述处理腔室中启动晶片制造处理，其中在所述晶片制造处理期间将材料沉积于所述晶片上或从所述晶片移除材料；
回应于所述晶片制造处理，检测安装在所述晶片处理工具上的一位置处的电容式微传感器的电容的改变；
依据检测到的所述改变而控制所述晶片制造处理；
将所述电容式微传感器通过升降销孔***至所述腔室容积内的所述位置；
感应变化的电容，其中所述电容在所述晶片与所述电容式微传感器之间；以及
依据所述变化的电容而测量所述DC偏压。
8.如权利要求7所述的方法，其中当所述材料在所述晶片制造处理期间沉积在所述电容式微传感器上或从所述电容式微传感器移除时，所述电容改变，且其中所述位置在所述晶片处理工具的所述腔室壁、升降销、装载锁、气体管线、机器人或压力控制阀中之一或更多者附近。
9. 如权利要求8所述的方法，进一步包含：
依据所述电容的所述改变而确定所述晶片制造处理的终点；以及
回应于确定所述终点的步骤而停止所述晶片制造处理。
10. 如权利要求8所述的方法，其中所述晶片处理工具包括安装在所述晶片处理工具上的第二位置处的第二电容式微传感器，并且所述方法进一步包含：
回应于所述晶片制造处理，检测所述第二电容式微传感器的第二电容的改变；以及
依据所述电容式微传感器的所述电容的改变以及所述第二电容式微传感器的所述第二电容的改变而确定所述晶片制造处理的均匀性。
11. 如权利要求8所述的方法，进一步包含：
通过测量装置检测所述晶片制造处理的处理参数；以及
依据检测到的所述处理参数而确定所述电容式微传感器的电容的改变的根本原因。
12. 如权利要求8所述的方法，进一步包含：
依据所述电容式微传感器的电容的改变，确定在所述晶片制造处理期间在所述腔室容积内沉积于所述电容式微传感器上的所述材料的量；以及
依据所确定的所述量，从所述腔室壁移除所述量的所述材料，以清洁所述处理腔室。
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017196540A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Applied Materials, Inc. Sensor based auto-calibration wafer
US9725302B1 (en) * 2016-08-25 2017-08-08 Applied Materials, Inc. Wafer processing equipment having exposable sensing layers
WO2018038892A1 (en) * 2016-08-26 2018-03-01 Applied Materials, Inc. Self-healing semiconductor wafer processing
EP3499310A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-19 IMEC vzw A method for producing a pattern of features by lithography and etching
US20210148803A1 (en) * 2018-05-23 2021-05-20 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Particle sensor
US11456203B2 (en) * 2018-07-13 2022-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Wafer release mechanism
TWI677774B (zh) * 2018-12-03 2019-11-21 鴻勁精密股份有限公司 電子元件移料機構及其應用之作業設備
KR102640172B1 (ko) 2019-07-03 2024-02-23 삼성전자주식회사 기판 처리 장치 및 이의 구동 방법
US20210013005A1 (en) * 2019-07-09 2021-01-14 Tokyo Electron Limited Process control enabled vdc sensor for plasma process
US11781214B2 (en) * 2019-07-30 2023-10-10 Applied Materials, Inc. Differential capacitive sensors for in-situ film thickness and dielectric constant measurement
WO2021149842A1 (ko) * 2020-01-20 2021-07-29 (주)제이디 정전용량 방식의 상태 측정 장치
US11650144B2 (en) * 2020-02-11 2023-05-16 Colorado State University Research Foundation Interdigitated capacitive sensor for real-time monitoring of sub-micron and nanoscale particulate matters
US11415538B2 (en) 2020-03-06 2022-08-16 Applied Materials, Inc. Capacitive sensor housing for chamber condition monitoring
US11581206B2 (en) * 2020-03-06 2023-02-14 Applied Materials, Inc. Capacitive sensor for chamber condition monitoring
US20210280399A1 (en) * 2020-03-06 2021-09-09 Applied Materials, Inc. Capacitive sensors and capacitive sensing locations for plasma chamber condition monitoring
US11545346B2 (en) * 2020-03-06 2023-01-03 Applied Materials, Inc. Capacitive sensing data integration for plasma chamber condition monitoring
US11920994B2 (en) 2020-10-12 2024-03-05 Applied Materials, Inc. Surface acoustic wave sensor assembly
US11901875B2 (en) 2020-10-12 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Surface acoustic wave sensor assembly
US12009235B2 (en) * 2020-12-01 2024-06-11 Applied Materials, Inc. In-chamber low-profile sensor assembly
KR20220135290A (ko) 2021-03-29 2022-10-07 삼성전자주식회사 측정용 캐리어 및 이를 포함하는 웨이퍼 이송 시스템
US11948780B2 (en) * 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US20220362902A1 (en) * 2021-05-14 2022-11-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Method and system for slurry quality monitoring
KR102477434B1 (ko) * 2022-07-08 2022-12-15 (주)에스티글로벌 고정형 파티클 감지유닛을 포함하는 웨이퍼 가공장치의 파티클 검출시스템
CN115683963B (zh) * 2022-09-19 2023-10-27 兰州空间技术物理研究所 一种用于月尘沉积均匀性测试装置及方法
WO2024075377A1 (ja) * 2022-10-05 2024-04-11 キヤノントッキ株式会社 成膜装置、検知装置および成膜装置の制御方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0330448A (ja) * 1989-06-28 1991-02-08 Matsushita Electron Corp 異物検査装置
US5270222A (en) * 1990-12-31 1993-12-14 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for semiconductor device fabrication diagnosis and prognosis
JPH07283148A (ja) * 1994-04-15 1995-10-27 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 半導体製造用の薄膜成膜装置
US6144037A (en) * 1998-06-18 2000-11-07 International Business Machines Corporation Capacitor charging sensor
US6156578A (en) * 1998-06-01 2000-12-05 Advanced Technology Materials, Inc. Quartz crystal microbalance system for detecting concentration of a selected gas component in a multicomponent gas stream
JP2007123056A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd イオン注入装置とそのイオン注入制御方法
JP2007258239A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置、堆積物モニタ装置、及び堆積物モニタ方法
CN101859719A (zh) * 2009-04-10 2010-10-13 奇景光电股份有限公司 微粒检测方法及其装置
CN102593103A (zh) * 2012-03-01 2012-07-18 上海宏力半导体制造有限公司 纳米晶沉积密度的工艺控制监测方法、模块及其制作方法
CN103109379A (zh) * 2010-07-13 2013-05-15 霍尼韦尔国际公司 利用晶圆间结合的中子检测器
WO2015130548A1 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 3M Innovative Properties Company Sub-ambient temperature vapor sensor and method of use

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4661196A (en) * 1984-10-22 1987-04-28 Texas Instruments Incorporated Plasma etch movable substrate
US5293216A (en) * 1990-12-31 1994-03-08 Texas Instruments Incorporated Sensor for semiconductor device manufacturing process control
US5446616A (en) * 1994-03-28 1995-08-29 Litton Systems, Inc. Electrode structure and method for anodically-bonded capacitive sensors
US5563798A (en) * 1994-04-05 1996-10-08 Applied Materials, Inc. Wafer positioning system
DE69908129D1 (de) * 1998-07-07 2003-06-26 Goodyear Tire & Rubber Verfahren zur herstellung eines kapazitiven sensors
US6553277B1 (en) * 1999-05-07 2003-04-22 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for vacuum treatment
JP3556549B2 (ja) * 1999-12-10 2004-08-18 シャープ株式会社 シート抵抗測定器および電子部品製造方法
WO2001048800A1 (fr) * 1999-12-24 2001-07-05 Ebara Corporation Procede et appareil de traitement de tranche de semi-conducteur
SG89379A1 (en) * 2000-02-22 2002-06-18 Tokyo Electron Ltd Treatment apparatus
JP2001345263A (ja) * 2000-03-31 2001-12-14 Nikon Corp 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法
WO2001084621A1 (en) * 2000-04-27 2001-11-08 Ebara Corporation Rotation holding device and semiconductor substrate processing device
KR100412262B1 (ko) * 2001-01-31 2003-12-31 삼성전자주식회사 베이크 장치
US7960670B2 (en) * 2005-05-03 2011-06-14 Kla-Tencor Corporation Methods of and apparatuses for measuring electrical parameters of a plasma process
DE60239174D1 (de) * 2001-05-31 2011-03-31 Ngk Spark Plug Co Feuchtigkeitssensor
JP2002367970A (ja) * 2001-06-13 2002-12-20 Hitachi Ltd ドライエッチングのエッチング量制御方法及びドライエッチング装置
US6830650B2 (en) * 2002-07-12 2004-12-14 Advanced Energy Industries, Inc. Wafer probe for measuring plasma and surface characteristics in plasma processing environments
US7296458B2 (en) * 2002-10-17 2007-11-20 Advanced Technology Materials, Inc Nickel-coated free-standing silicon carbide structure for sensing fluoro or halogen species in semiconductor processing systems, and processes of making and using same
US7080545B2 (en) * 2002-10-17 2006-07-25 Advanced Technology Materials, Inc. Apparatus and process for sensing fluoro species in semiconductor processing systems
JP2004241706A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置
WO2005003406A2 (en) * 2003-06-27 2005-01-13 Sundew Technologies, Llc Apparatus and method for chemical source vapor pressure control
US20100129548A1 (en) * 2003-06-27 2010-05-27 Sundew Technologies, Llc Ald apparatus and method
US6902646B2 (en) * 2003-08-14 2005-06-07 Advanced Energy Industries, Inc. Sensor array for measuring plasma characteristics in plasma processing environments
KR100506315B1 (ko) * 2003-08-22 2005-08-05 삼성전자주식회사 웨이퍼 베이크 시스템 및 그 동작 방법
US20050095859A1 (en) * 2003-11-03 2005-05-05 Applied Materials, Inc. Precursor delivery system with rate control
US20050120805A1 (en) * 2003-12-04 2005-06-09 John Lane Method and apparatus for substrate temperature control
US7437944B2 (en) * 2003-12-04 2008-10-21 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for pressure and mix ratio control
US7110110B2 (en) * 2003-12-29 2006-09-19 Tokyo Electron Limited Sensing component used to monitor material buildup and material erosion of consumables by optical emission
US7464581B2 (en) * 2004-03-29 2008-12-16 Tokyo Electron Limited Vacuum apparatus including a particle monitoring unit, particle monitoring method and program, and window member for use in the particle monitoring
EP1730506B1 (en) * 2004-04-02 2018-09-26 Silicon Laboratories Inc. An integrated electronic sensor
US20050284570A1 (en) * 2004-06-24 2005-12-29 Doran Daniel B Diagnostic plasma measurement device having patterned sensors and features
US7334477B1 (en) * 2004-12-22 2008-02-26 Lam Research Corporation Apparatus and methods for the detection of an arc in a plasma processing system
US20060171848A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Advanced Energy Industries, Inc. Diagnostic plasma sensors for endpoint and end-of-life detection
US20060234398A1 (en) * 2005-04-15 2006-10-19 International Business Machines Corporation Single ic-chip design on wafer with an embedded sensor utilizing rf capabilities to enable real-time data transmission
JP2007291506A (ja) * 2006-03-31 2007-11-08 Canon Inc 成膜方法
WO2008042199A2 (en) * 2006-09-29 2008-04-10 Cyberoptics Semiconductor, Inc. Particles sensor integrated with substrate
US20080081130A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-03 Applied Materials, Inc. Treatment of effluent in the deposition of carbon-doped silicon
JP2008103384A (ja) * 2006-10-17 2008-05-01 Elpida Memory Inc レジストパターンの形成方法およびレジスト塗布現像装置
US7986146B2 (en) * 2006-11-29 2011-07-26 Globalfoundries Inc. Method and system for detecting existence of an undesirable particle during semiconductor fabrication
JP2008186506A (ja) * 2007-01-29 2008-08-14 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法
US8104342B2 (en) * 2007-02-23 2012-01-31 Kla-Tencor Corporation Process condition measuring device
US8669497B2 (en) 2007-03-30 2014-03-11 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for predictive temperature correction during thermal processing
US8195418B2 (en) * 2007-04-25 2012-06-05 Brooks Automation, Inc. Pressure measurement instrument and method
US8610690B2 (en) * 2007-07-27 2013-12-17 Tpk Touch Solutions Inc. Capacitive sensor and method for manufacturing same
US8224607B2 (en) * 2007-08-30 2012-07-17 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for robot calibrations with a calibrating device
JP2009059879A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Oki Electric Ind Co Ltd 紫外光モニタリングシステム
US9074285B2 (en) * 2007-12-13 2015-07-07 Lam Research Corporation Systems for detecting unconfined-plasma events
US8158017B2 (en) * 2008-05-12 2012-04-17 Lam Research Corporation Detection of arcing events in wafer plasma processing through monitoring of trace gas concentrations
DE102008049774B4 (de) * 2008-09-30 2017-07-27 Advanced Micro Devices, Inc. Prozessanlage und Verfahren zur prozessinternen Überwachung der Metallkontamination während der Bearbeitung von Mikrostrukturen
KR101632031B1 (ko) * 2008-10-07 2016-06-21 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 에칭된 기판으로부터 할로겐 잔류물들의 효율적인 제거 장치
US8241927B2 (en) * 2009-10-14 2012-08-14 Global Foundries, Inc. Methods relating to capacitive monitoring of layer characteristics during back end-of the-line processing
US8889021B2 (en) * 2010-01-21 2014-11-18 Kla-Tencor Corporation Process condition sensing device and method for plasma chamber
US8520744B2 (en) 2010-03-19 2013-08-27 Netlogic Microsystems, Inc. Multi-value logic signaling in multi-functional circuits
DE102010016471A1 (de) * 2010-04-16 2011-10-20 Aixtron Ag Vorrichtung und Verfahren zum gleichzeitigen Abscheiden mehrerer Halbleiterschichten in mehreren Prozesskammern
EP2622334B1 (en) * 2010-09-30 2016-05-25 3M Innovative Properties Company Sensor element, method of making the same, and sensor device including the same
US20150179486A1 (en) * 2010-10-21 2015-06-25 Applied Materials, Inc. Load lock chamber, substrate processing system and method for venting
JP2012109489A (ja) * 2010-11-19 2012-06-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体光素子の製造方法
EP2492239B1 (en) * 2011-02-22 2020-08-26 Sciosense B.V. Integrated circuit with sensor and method of manufacturing such an integrated circuit
US9245786B2 (en) * 2011-06-02 2016-01-26 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for positioning a substrate using capacitive sensors
WO2013162842A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 Applied Materials, Inc. Wafer edge measurement and control
KR102107105B1 (ko) * 2012-12-13 2020-05-07 삼성디스플레이 주식회사 증착율 측정센서의 교체 기구가 개선된 증착 장치 및 그것을 이용한 증착율 측정센서의 교체 방법
US9429247B2 (en) * 2013-03-13 2016-08-30 Applied Materials, Inc. Acoustically-monitored semiconductor substrate processing systems and methods
WO2014144533A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Applied Materials, Inc. Position and temperature monitoring of ald platen susceptor
US9638344B2 (en) * 2013-11-19 2017-05-02 Dresser, Inc. System and method to monitor characteristics of an operating fluid in a process line
KR101570171B1 (ko) * 2014-07-25 2015-11-20 세메스 주식회사 플라즈마 발생 유닛 및 그를 포함하는 기판 처리 장치
US20160049340A1 (en) * 2014-08-15 2016-02-18 Qualcomm Incorporated Stress sensor for a semiconductor device
KR101591935B1 (ko) 2014-09-05 2016-02-18 플러스기술주식회사 공유 단말 관리 방법 및 그 장치
KR101594935B1 (ko) * 2014-12-19 2016-02-18 피에스케이 주식회사 기판 처리 장치 및 전력 공급 방법
DE202016104588U1 (de) * 2015-09-03 2016-11-30 Veeco Instruments Inc. Mehrkammersystem für chemische Gasphasenabscheidung
US9725302B1 (en) * 2016-08-25 2017-08-08 Applied Materials, Inc. Wafer processing equipment having exposable sensing layers

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0330448A (ja) * 1989-06-28 1991-02-08 Matsushita Electron Corp 異物検査装置
US5270222A (en) * 1990-12-31 1993-12-14 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for semiconductor device fabrication diagnosis and prognosis
JPH07283148A (ja) * 1994-04-15 1995-10-27 Ryoden Semiconductor Syst Eng Kk 半導体製造用の薄膜成膜装置
US6156578A (en) * 1998-06-01 2000-12-05 Advanced Technology Materials, Inc. Quartz crystal microbalance system for detecting concentration of a selected gas component in a multicomponent gas stream
US6144037A (en) * 1998-06-18 2000-11-07 International Business Machines Corporation Capacitor charging sensor
JP2007123056A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd イオン注入装置とそのイオン注入制御方法
JP2007258239A (ja) * 2006-03-20 2007-10-04 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置、堆積物モニタ装置、及び堆積物モニタ方法
CN101859719A (zh) * 2009-04-10 2010-10-13 奇景光电股份有限公司 微粒检测方法及其装置
CN103109379A (zh) * 2010-07-13 2013-05-15 霍尼韦尔国际公司 利用晶圆间结合的中子检测器
CN102593103A (zh) * 2012-03-01 2012-07-18 上海宏力半导体制造有限公司 纳米晶沉积密度的工艺控制监测方法、模块及其制作方法
WO2015130548A1 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 3M Innovative Properties Company Sub-ambient temperature vapor sensor and method of use

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微流控芯片上油液磨粒电容检测;李梦琪;赵凯;宋永欣;潘新祥;;大连海事大学学报(第03期);第45-49页 *

Also Published As

Publication number Publication date
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