CN110323152B - 热评测***及热评测方法 - Google Patents

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Abstract

在实施例中，一种热评测方法包括：在配置以进行半导体工件制程的平台上生成相变材料，将相变材料设定至非晶态，在半导体加工腔室内执行半导体工件制程，以及沿相变材料测量跨越两点的阻抗。

Description

热评测***及热评测方法
技术领域
本公开实施例涉及一种热评测***及热评测方法，特别涉及一种以相变材料为基础的热评测方法。
背景技术
在半导体工件制程(工艺)中，多种应用涉及晶圆或半导体工件的热加工，且其他材料涉及快速加热与冷却半导体工件的加工。此加工的范例包括快速热加工(rapidthermal processing；RTP)、物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)、动态表面退火(dynamic surface annealing；DSA)及其他类似的加工，并用于数个半导体制程中。这些加工通常是以热为基础，且一般会涉及高的加工温度，例如从摄氏200度至摄氏1600度的范围内，其可能导致严重的热积存(thermal budget)问题，并可能会对装置的性能带来负面影响。
一般而言，在半导体工件制程中使用的加工腔室包括数个构件，在这些以热为基础的加工期间及之后重复地加热与冷却。因此，重要的是在这些制程中精准并有效地监控温度。然而，惯用的温度监控及控制技术可能需要高额的开销且昂贵的硬件，但仍无法产生令人满意的结果。因此，惯用的温度监控及控制技术并非完全地令人满意。
发明内容
本公开实施例提供一种热评测方法，包括：在配置以进行半导体工件制程的平台上生成相变材料，将相变材料设定至非晶态，在半导体加工腔室内执行半导体工件制程，以及沿相变材料测量跨越两点的阻抗。
本公开实施例提供一种热评测方法，包括：在配置以进行半导体工件制程的平台上将相变材料设定至非晶态，在半导体加工腔室内执行半导体工件制程，以及沿相变材料测量跨越两点的阻抗。
本公开实施例提供一种热评测***，包括：腔室、相变材料、探测器、加热元件以及多个接点。腔室是配置以加工存放于前述腔室中的半导体工件。相变材料是设置于配置以在腔室内加工前述半导体工件的平台上。探测器是配置以将相变材料设定至非晶态。前述接点是设置于相变材料上，并配置以输入至欧姆计。
附图说明
根据以下的详细说明并配合附图以更加了解本公开实施例的概念。应注意的是，根据本产业的标准惯例，附图中的各种部件未必按照比例绘制。事实上，可能任意地放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。
图1A是根据一些实施例的腔室的剖面图，其中相变材料生成于实心支撑结构上。
图1B是根据一些实施例的腔室的剖面图，其中相变材料生成于晶圆上。
图1C是根据一些实施例的腔室的剖面图，其中相变材料生成于能量元件上。
图1D是根据一些实施例的腔室的剖面图，其中相变材料生成于能量元件、晶圆以及实心支撑结构上。
图1E是根据一些实施例的腔室的剖面图，其中相变材料生成于开放式支撑结构上。
图1F是根据一些实施例的腔室的剖面图，其中相变材料生成于晶圆上。
图2是根据一些实施例的相变材料热评测***的各种功能模块方框图。
图3A是根据一些实施例的相变材料热评测制程的流程图。
图3B是根据一些实施例的相变材料连续热评测制程的流程图。
其中，附图标记说明如下：
100A、100B、100C、100D～实心加工腔室(腔室)；
100E～开放式支架加工腔室(腔室)；
100F～开放式加工腔室(腔室)；
102A、102B、102C、102D、102E、102F～相变材料；
104A、104B、104C、104D～实心支撑结构(实心支架)；
104E、104F～开放式支撑结构；
106A、106B、106C、106D、106E、106F～晶圆；
108A、108B、108C、108D、108E、108F～封闭加工区域；
110A、110B、110C、110D、110E、110F～腔室壁；
112A、112B、112C、112D、112E、112F～能量元件；
113A、113B、113C、113D、113E、113F～能量；
114A、114B、114C、114D、114E、114F～热交换装置；
116A、116D、116E～阻抗测量设备；
118E、118F～反射表面；
202～腔室评测***；
204～处理器；
206～电脑可读取的存储模块(电脑可读取的存储装置)；
208～网络连接模块(网络连接)；
210～使用者接口模块(使用者接口)；
212～控制器模块(控制器)；
214～检测器模块(检测器)；
300～相变材料热评测制程(制程)；
302、304、306、308～操作；
350～相变材料连续热评测制程(制程)；
352、354、356～操作
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开实施例的不同部件。以下叙述构件及配置的特定范例，以简化本公开实施例的说明。当然，这些特定的范例仅为示范并非配置以限定本公开实施例。举例而言，应了解的是，当一元件被称作“连接”或“耦接”至另一元件时，其可直接连接或耦接至前述另一元件，或可具有一或多个介于前述两者之间的元件。
另外，在以下的公开内容的不同范例中可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非配置以指定所讨论的不同实施例及/或结构之间的关系。
此外，在此可使用与空间相关用词。例如“底下”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，以便于描述附图中示出的一个元件或部件与另一个(些)元件或部件之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包括使用中或操作中的装置的不同方位。设备可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，且在此使用的空间相关词也可依此做同样的解释。
如上所述，在半导体工件制程中使用的加工腔室包括数个构件，在执行以热为基础的加工期间或之后重复地加热及冷却。传统上，通过测量掺杂的测试晶圆的已知阻抗的变化，或通过从加工的测试晶圆测量黑体辐射，在半导体工件制程期间于腔室内进行评测或监控热性能。测试晶圆可指的是测试以进行热性能评测的晶圆，不同于作为半导体加工工件并加工为半导体装置的工件晶圆。然而，一般而言，在这些评测热性能或腔室内变化的传统方法中所使用的测试晶圆是抛弃式的，且不能重复使用。这可能是因为在进行半导体工件制程之后，无法重设前述测试晶圆原本已知的阻抗或黑体辐射特征。
因此，本公开提供半导体工件制程的评测热性能的各种实施例，其利用可快速地或任意地重设的相变材料。这些相变材料可位于腔室内任何相关的位置，例如位于用来放置晶圆或进行热加工的平台。举例而言，相变材料可位于晶圆(例如：工件晶圆或测试晶圆)的支撑结构上、沿测试晶圆的表面、或位于用来改变腔室内温度或能量剂量的能量元件(例如加热器)上。有利的是，当相变材料设置于腔室内的原位(例如沿能量元件或晶圆支撑结构时)时，不需要用到测试晶圆。另外，这些相变材料可于腔室内的原位、或可于腔室外的测试晶圆上生成，并设置于腔室中工件晶圆(例如：待加工为最终半导体装置的晶圆)的位置。这些腔室可用于任何种类的工具中(并用于任何可于此腔室中执行的对应半导体工件制程中)，例如：快速热加工(RTP)工具、快速热退火(rapid thermal anneal；RTA)工具、物理气相沉积(PVD)工具、化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)工具、动态表面退火(DSA)工具、化学机械平坦化(chemical mechanical planarization；CMP)工具、扩散(diffusion；DIF)工具、湿式蚀刻工具、干式蚀刻工具、及其他类似的工具。每一个工具的功能及构造皆是惯用的(例如为众所周知的)，且为了简洁起见，将不会在本公开中详细叙述。
可利用能量脉冲(例如：电脉冲或光脉冲)将这些相变材料设定至具有已知高阻抗的非晶态。接着，在半导体工件制程期间，可使相变材料因热曝光而结晶化，并根据热曝光的量使阻抗下降。不同的测量值与特定的热变化有关，并可据此测量并分析此下降的阻抗。此外，通过生成相变材料，可将相变材料直接沉积(例如喷涂)或外延地沉积(例如结晶地沉积于结晶基板上)。在执行相关的半导体工件制程期间及/或之后，可测量并分析于任何目标位置的相变材料的阻抗，以进行热性能评测。
如上所述，可将相变材料快速地或任意地(例如通过利用上述能量脉冲)重设至具有已知高阻抗值的非晶态。有利的是，由于配置以进行热性能评测的物件与材料是可重设的，故可重复使用，且不会在每次使用后被丢弃。此外，由于是可重设的，在评测前，不需要等到热加工完成后才进行评测。可以各种粒度(granularities)的任一种来进行评测，例如最高可至百万赫兹(MHz)或每秒一百万次。此可允许在半导体工件制程期间实际地(practically)持续监控热变化。在重设时，通过能量脉冲(例如电脉冲)引起的焦耳加热(Joule heating)，可将相变材料在高导电性的非晶态与低导电性的结晶态之间切换。快速且可逆的结构改变会导致材料抗性的变化。从非晶态至结晶态的转换可称作结晶设定转换，且从结晶态至非晶态的转换可称作重设转换。相变材料的范例可以是GeSbTe合金，与相变随机存取存储器(phase change random access memory；PCRAM)中所使用的材料相似。为了切换至非晶态，高电流的短重设脉冲可增加相变材料的温度至超过其熔点的数值。在脉冲之后，熔融状态会快速冷却(例如1011K/s)，并淬火(quench)至非晶态。为了将材料转换至结晶态，在半导体工件制程的一般过程中，可通过能量元件施加具有中等电流的相对较长的设定脉冲(例如相较于参照上述重设转换的高电流，具有较低的电流与较长的时间)，以将材料加热至超过其结晶温度但低于其熔点。设定脉冲的期间可较与材料相关的结晶时间更长。当测量阻抗时，可利用大幅降低的电流，基本上不会有焦耳加热。设定与重设相变材料的更进一步的细节可为常见的，且为了简洁起见，在本公开中将不会详细说明。
在许多实施例中，可利用特定的相变材料，如以下表1所列。可以惯用的方式生成这些相变材料，且生成这些相变材料的详细实施例将不会于本公开中详细叙述。虽然特别列出特定的相变材料，在各种实施例中，可适当地利用其他相变材料(例如具有高熔化热(heat of fusion)的物质，在某一温度下会熔化并固化，并可存储与释放大量的能量)。
二元物 三元物 四元物
GaSb Ge<sub>2</sub>Sb<sub>2</sub>Te<sub>3</sub> AgInSbTe
InSb InSbTe (GeSn)SbTe
InSe GaSeTe GeSb(SeTe)
Sb<sub>2</sub>Te<sub>3</sub> SnSb<sub>2</sub>Te<sub>4</sub> Te<sub>81</sub>Ge<sub>15</sub>Sb<sub>2</sub>S<sub>2</sub>
GeTe Ge<sub>1</sub>Sb<sub>2</sub>Te<sub>4</sub> GeSbBiTe<sub>4</sub>
Sb<sub>7</sub>Te<sub>3</sub> Ge<sub>25</sub>As<sub>50</sub>Te<sub>25</sub> GeTeSbS
In<sub>2</sub>Se<sub>3</sub> Ge<sub>1</sub>Sb<sub>4</sub>Te<sub>7</sub> GeTeInGa
表1：示范性的相变材料
以下将更进一步说明各种不同的晶圆支撑结构，例如在不同种类的加工腔室中的实心支撑结构及开放式支撑结构。加工腔室也可更简称为“腔室”。实心支撑加工腔室(例如具有实心支撑结构的加工腔室)及开放式支撑加工腔室(例如具有开放式支撑结构的加工腔室)之间的不同的处在于开放式支撑加工腔室具有位在晶圆(例如：测试晶圆或工件晶圆)下方开放的开放式支架，而实心支撑加工腔室则具有未在晶圆下方开放的实心支架。虽然关于晶圆支撑结构的特定说明可沿开放式支撑结构或实心支撑结构的线而有所区别，但在各种实施例中，于不同的应用可实施其他种类的可区别的晶圆支撑结构。举例而言，晶圆可固定于腔室内的开放式支撑结构上，其中前述开放式支撑结构为固定晶圆极端边缘(例如外圆周)的夹具，而不是使晶圆倚靠在支撑结构上来固定。因此，根据各种实施例，特定支撑结构的任何说明并非用以限制，而是仅用来说明可于腔室中生成相变材料，其中腔室具有任何种类的支撑结构，以将晶圆固定于腔室内。举例而言，在各种实施例中，可于支撑结构上、于支撑结构的侧边、于支撑结构上方、或于支撑结构下方生成相变材料。
图1A是根据一些实施例的实心支撑加工腔室100A(腔室100A)的剖面图，其中相变材料102A生成于实心支撑结构104A上。实心支撑结构104A是配置以支撑(例如固定)晶圆106A(以虚线示出)，其中晶圆106A可倚靠于实心支撑结构104A上或抵接实心支撑结构104A。当晶圆106A通过支撑结构固定于腔室内时，晶圆106A的位置可称作晶圆位置。因此，晶圆106A不需总是位于实心支撑结构104A的顶部上。腔室100A可包括封闭加工区域108A，其具有一或多个腔室壁110A。腔室100A可包括能量元件112A，可启动能量元件112A以控制施加于封闭加工区域108A内的能量(例如热或光)剂量。举例而言，能量元件112A可代表一或多个物理结构或实施例，例如：探测器、光学元件或加热元件。加热元件的范例可包括灯具(例如卤素灯或钨卤素灯)，可将前述灯具安装至光管中，并根据需求来定位以适当地覆盖晶圆的表面区域。探测器可配置以发射能量脉冲，可利用能量脉冲(例如电脉冲或光脉冲)将腔室100A内的相变材料设定至具有已知高阻抗的非晶态。在执行半导体工件制程时，能量元件112A可配置以重复地传递期望的能量剂量至晶圆106A，其为半导体工件制程的一部分。举例而言，在一些实施例中，能量元件112A可配置以重复地传递能量113A的期望的一致剂量至晶圆106A上的退火区域各处，其中晶圆106A是定位于实心支撑结构104A上(通过相变材料102A)，以于晶圆106A特定区域内对期望的区域进行预先退火及/或熔化。在一些实施例中，能量元件112A可还包括额外的构件，其包括剂量控制***、脉冲延伸器组件、光束均质化组件以及延迟光学***。可通过将晶圆106A定位以与实心支撑结构104A及热交换装置114A进行热接触来控制晶圆106A的温度。一般而言，热交换装置114A适用于在半导体工件制程之前、期间及/或之后，加热及/或冷却实心支撑结构104A。在此配置中，热交换装置114A(例如惯用的基板加热器)可包括电阻加热元件、温度控制流体热交换器以及其他类似的装置。热交换装置114A可配置以改善晶圆于加工后的性质。虽然示出于腔室100A中相对于封闭加工区域108A的特定定向中，但根据各种实施例，在根据需求的不同的应用中，能量元件112A可位于腔室100A内任意的位置或部分中。举例而言，能量元件112A可位于封闭加工区域108A的由透光窗所分开的部分中，或可分开于腔室100A内的多个位置。
在特定实施例中，在半导体工件制程期间，可利用真空泵浦来对封闭加工区域108A进行排气，以及/或者利用惰性气体源对封闭加工区域108A进行清洗，以降低不想要的气体(例如氧气)的分压。惰性气体源可以是任何与冷却剂化学相容的惰性气体。示范性的惰性气体包括氮气、氩气、氦气及前述的组合。
在一些实施例中，相变材料可沿相变材料的至少两点的交界点与阻抗测量设备116A(例如：欧姆计)相连(interface)。阻抗测量设备116A的交界点是以虚线绘制。通过沿相变材料的至少两点，阻抗测量设备116A可测量前述至少两点之间的相变材料的阻抗。此外，当相变材料是位于腔室的不会移入与移出腔室的一部分(例如：晶圆106A)上时，阻抗测量设备116A可以是腔室的夹具，使得在热性能评测期间、以及于腔室100A内进行的所有半导体工件制程期间，阻抗测量设备与相变材料会保持在腔室内。这可能会与可暂时性地存在于腔室100A内的相变材料有所差异(例如在需要的情况下、或在热性能评测期间会移入及移出腔室)。另外，在一些实施例中，相变材料102A可在腔室内的原位生成。在其他实施例中，在组装腔室100A之前，相变材料102A可能会生成在与相变材料相连的特定构件(例如：实心支撑结构104A)上，且后续会与腔室100A的其他构件组装，以形成腔室100A。
图1B是根据一些实施例的实心加工腔室100B(腔室100B)的剖面图，但相变材料102B是生成于晶圆106B上。图1B的各种实施例(例如：腔室100B、实心支撑结构104B、晶圆106B、封闭加工区域108B、腔室壁110B、能量元件112B、能量113B以及热交换装置114B)可与图1A的对应实施例相似，并为了简洁起见，在此将不再重复叙述。然而，与图1A不同的是，图1B示出相变材料102B是生成于晶圆106B上，而非于实心支撑结构104B上的实施例。此外，晶圆106B可以是测试晶圆(与上述的工件晶圆不同)。因此，晶圆106B可专用于热性能评测，而不会作为半导体装置工件。
如上所述，在半导体工件制程期间，晶圆106B可***腔室100B中，并从腔室100B移除。此外，相变材料102B可生成于晶圆106B上。因此，在需要的情况下，相变材料也可***腔室100B中，并从腔室100B移除。这可有利于当相变材料因太脆弱而无法持续进行半导体工件制程，亦无法用来进行热性能评测的状况。另外，当相变材料102B位于腔室100B外时，相变材料102B可生成于晶圆106B上。举例而言，相变材料102B可在相变材料102B的特定的生成环境中生成于晶圆106B上，而非生成在腔室100B内的原位。此外，在一些实施例中，相变材料102B可生成于晶圆106B的特定部分上，例如：沿晶圆面朝能量元件112B的顶部。然而，在各种实施例中，在根据需求的不同应用中，可于晶圆的任意特定位置中生成相变材料。举例而言，在以下将说明的一些实施例中，相变材料可遍布晶圆表面。
图1C是根据一些实施例的实心加工腔室100C(腔室100C)的剖面图，其中相变材料102C是生成于能量元件112C上。图1C的各种实施例(例如：腔室100C、实心支撑结构104C、晶圆106C、封闭加工区域108C、腔室壁110C、能量元件112C、能量113C以及热交换装置114C)可与图1A的对应实施例相似，并为了简洁起见，在此将不再重复叙述。然而，与图1A不同的是，图1C示出相变材料102C生成于能量元件112C上，而非于实心支撑结构104B上的实施例。
通过生成于能量元件112C上，相较于将相变材料放置于腔室100C的其他位置，相变材料可更紧密地反映能量元件112C的变化。此外，由于更接近能量元件112C的探测器，可通过能量元件112C的探测器更轻易地控制相变材料102C。在一些实施例中，相变材料102C可以断断续续的方式(intermittent fashion)生成，使得相变材料覆盖大部分但非全部的能量元件112C，并允许能量113C从能量元件112C轻易地发散。举例而言，可生成相变材料102C以使位在能量元件112C上方的相变材料具有网格图案或具开口的其他图案，而非连续地位于能量元件112C上方。在一些实施例中，相变材料102C可略呈透明或完全透明，以及/或者位于不会限制能量113C从能量元件112C传递以到达晶圆106C的深度。因此，虽然相变材料102C可生成于能量元件112C的特定部分上，然而，在各种实施例中，在根据需求的不同应用中，可于能量元件112C的任意特定位置中生成相变材料。
图1D是根据一些实施例的实心加工腔室100D(腔室100D)的剖面图，其中相变材料102D生成于能量元件112D、晶圆106D以及实心支架104D上。图1D的各种实施例(例如：腔室100D、实心支撑结构104D、晶圆106D、封闭加工区域108D、腔室壁110D、能量元件112D、能量113D、热交换装置114D以及阻抗测量设备116D)可与图1A的对应实施例相似，并为了简洁起见，在此将不再重复叙述。然而，与图1A不同的是，图1D示出相变材料102D生成于实心支撑结构104D、晶圆106D以及能量元件112D中的每一个上的实施例。此外，虽然相变材料102D可生成于腔室100D的特定部分上，然而，在各种实施例中，在根据需求的不同应用中，可于腔室100D的任意特定位置中生成相变材料。举例而言，在一些实施例中，相变材料通常可涂布于腔室的整个内表面(例如：除了可移动构件(例如晶圆)的封闭加工区域108D的内表面)。
图1E是根据一些实施例的开放式支架加工腔室100E(腔室100E)的剖面图，其中相变材料102E生成于开放式支撑结构104E上。图1E的各种实施例(例如：腔室100E、晶圆106E、封闭加工区域108E、腔室壁110E、能量元件112E、能量113E以及热交换装置114E)可与图1A的对应实施例相似，并为了简洁起见，在此将不再重复叙述。然而，与图1A不同的是，图1E示出晶圆106E的支撑结构为开放式支撑结构104E的实施例。在一些实施例中，开放式支撑结构104E可以是可旋转的支撑环。通过开放式支撑结构104E，将晶圆固定于腔室100E内的支撑结构可具有位于晶圆106E下的开口。具体而言，腔室100E可在开放式支撑结构104E及晶圆106E(在将晶圆106E设置或固定于开放式支撑结构104E上时)下具有反射表面118E。反射表面118E可将能量反射至晶圆106E的背侧，以有助于均匀地加热晶圆106E。
此外，与图1A不同的是，图1E示出如何可于晶圆106E下方的反射表面118E上生成相变材料102E。虽然相变材料102E是示出为生成于反射表面118E的特定部分上，然而，在各种实施例中，在根据需求的不同应用中，可于反射表面118E的任意特定位置中生成相变材料。举例而言，在一些实施例中，可将相变材料断断续续地(intermittently)涂布于反射表面118E的整个表面(例如：在涂层中具有开口)。
在一些实施例中，腔室100E可沿相变材料102E的至少两点于交界点具有阻抗测量设备116E(例如：欧姆计)，以(根据热变化)监控腔室100E内的阻抗。阻抗测量设备116E的交界点是以虚线绘制。如上所述，通过沿相变材料的至少两点，阻抗测量设备116E可测量前述至少两点之间的相变材料的阻抗。
图1F是根据一些实施例的开放式加工腔室100F(腔室100F)的剖面图，其中相变材料102F是生成于晶圆106F上。图1F的各种实施例(例如：腔室100F、开放式支撑结构104F、晶圆106F、封闭加工区域108F、腔室壁110F、能量元件112F、能量113F、热交换装置114F以及反射表面118F)可与图1E的对应实施例相似，并为了简洁起见，在此将不再重复叙述。然而，与图1E不同的是，图1F示出相变材料102F生成于晶圆106F上，而非于反射表面118F上的实施例。此外，晶圆106F可以是测试晶圆(与上述的工件晶圆不同)。因此，晶圆106F可专用于热性能评测，而不会作为半导体装置工件。
如上所述，反射表面118F可将能量113F反射至晶圆106F的背侧，以有助于均匀地加热晶圆106F。因此，相变材料也可生成于晶圆106F的背侧，以沿晶圆106F的背侧进行热性能评测。在特定实施例中，可遍布晶圆生成相变材料102F。在一些实施例中，相变材料102F可略呈透明或完全透明，以及/或者位于不会限制能量113F从能量元件112F传递以到达晶圆106F的深度。虽然一些实施例说明相变材料102F是生成于晶圆106F的特定部分上(例如：沿晶圆面朝能量元件112F的顶部及/或沿晶圆面朝反射表面118F的底部)，然而，在其他实施例中，在各种实施例根据需求的不同应用中，可于晶圆的其他位置中生成相变材料。举例而言，相变材料可仅位于晶圆的单一侧上或晶圆一侧的部分上。
图2是根据一些实施例的腔室评测***202的各种功能模块的方框图，以利用相变材料来评测半导体工件制程的热性能。如上所述，腔室评测***202可以是包括相变材料的腔室的一部分。腔室评测***202可包括处理器204。在另外的实施例中，处理器204可以一或多个处理器来实施。
处理器204可操作地连接至电脑可读取的存储模块206(例如：存储器及/或数据库)、网络连接模块208、使用者接口模块210、控制器模块212以及检测器模块214。在一些实施例中，电脑可读取的存储模块206可包括腔室评测逻辑，可使处理器204配置以执行本公开中所述的各种制程。电脑可读取的存储模块也可存储数据，例如：阻抗测量设备所收集的检测器数据、晶圆识别码、腔室识别码、半导体工件制程的识别码、检测器数据图案、以及任何其他可利用来执行本公开中所述各种制程的参数或信息。
网络连接模块208可有助于腔室评测***202的网络连接，使腔室评测***202的各种装置及/或元件可在腔室评测***202之中或之外通信(例如：传输信号、信息、指令或数据)。在一些实施例中，网络连接模块208可有助于物理性的连接，例如有线或总线(bus)。在其他实施例中，网络连接模块208可有助于无线连接，例如利用传输器、接收器及/或收发器的无线区域网络(wireless local area network；WLAN)。举例而言，网络连接模块208可有助于具有校准检测器、处理器204与控制器模块212的无线或有线连接。
腔室评测***202也可包括使用者接口模块210。使用者接口可包括用以输入及/或输出至晶圆盒校准***的操作器的任何种类的接口，包括显示器、笔记本电脑、平板电脑或移动装置等，但不限于此。
腔室评测***202可包括控制器模块212。控制器模块212可配置以控制各种物理设备，其控制晶圆、能量元件或腔室的移动或功能。举例而言，控制器模块212可配置以控制移动晶圆的机械手臂、腔室的门、能量元件(例如：加热器或探测器)的设定、相变材料重设的频率等等的至少其中之一的移动或功能。举例而言，控制器模块212可控制马达或致动器，其可移动或启动机械手臂、能量元件及/或腔室门的至少其中之一。控制器可由处理器所控制，并可执行本公开所述的各种制程的各种方面(aspect)。
检测器模块214可代表本公开中腔室评测***202的阻抗测量设备(例如：欧姆计)。检测器模块214可包括沿相变材料的至少两点的交界点。通过沿相变材料的至少两点，阻抗测量设备可测量前述至少两点之间的相变材料的阻抗。在执行相关半导体工件制程期间及/或之后，可通过检测器模块测量并分析在任何目标位置(例如：跨越两点)的相变材料的阻抗，以进行热性能评测。此外，由检测器模块获取的检测器数据可存储于电脑可读取的存储模块206中，并与跨越已知点的已知的阻抗比较，以判定随时间增加的热变化。阻抗与热变化之间的对应为众所周知的或预定的，因此为了简洁起见，在本公开中不再说明。
图3A是根据一些实施例的相变材料热评测制程的流程图。如上所述，可通过腔室评测***与腔室的各种构件(例如：晶圆)结合，来执行相变材料热评测制程。应注意的是，制程300仅作为范例，并非用以限制本公开。因此，应了解的是，可在图3A的制程300之前、期间与之后提供额外的操作。可省略一些操作，一些操作可与其他操作同时执行，且在本公开中可能仅概要地说明其他一些操作。
在操作302中，可生成相变材料。如上所述，可于腔室中欲进行热性能评测的任何位置生成相变材料。举例而言，可于可选择性地设置于腔室内的晶圆上、邻接于能量元件(例如位于能量元件上)、邻接于反射表面、邻接于开放式支撑结构及/或实心支撑结构生成相变材料。为了便于说明，可生成相变材料的每一处可称作相变材料平台。可以用任何惯用的方式于相变材料平台上来生成相变材料，例如通过沉积或外延。因此，为了简洁起见，省略生成相变材料的详细说明。
在操作304中，可将相变材料设定至非晶态。如上所述，可利用能量元件的探测器将相变材料设定至非晶态，其中能量元件为腔室的一部分。探测器可配置以通过由能量脉冲(例如：电脉冲或光脉冲)引起的焦耳加热，将相变材料设定至其高导电性的非晶态。为了转换至非晶态，高电流的短重设脉冲可增加相变材料的温度至超过其熔点的数值。在脉冲之后，熔融状态快速冷却(例如：1011K/s)，并淬火至非晶态。为了将材料转换回结晶态，可施加半导体工件制程，以将材料加热至超过其结晶温度但低于其熔点。设定脉冲的期间可较取决于材料(material dependent)的结晶时间更长，以重设相变材料。
在操作306中，可与相变材料执行半导体工件制程。如上所述，半导体工件制程可以是任何种类的用以制造半导体装置的制程，其中可进行热性能评测。举例而言，可利用半导体工件制程，且可以是任何种类的工具的一部分，例如：快速热加工(RTP)工具、快速热退火(RTA)工具、物理气相沉积(PVD)工具、动态表面退火(DSA)工具、化学气相沉积(CVD)工具、化学机械平坦化(CMP)工具、扩散(DIF)工具、湿式蚀刻工具、干式蚀刻工具、及其他类似的工具。每一个工具的功能及构造皆是惯用的(例如为众所周知的)，且为了简洁起见，将不会在本公开中详细叙述。
在操作308中，可测量跨越两点的相变材料的阻抗。当测量阻抗时，可使用很低的电流，基本上没有焦耳加热。设定与重设相变材料的更进一步的细节已说明如上，为了简洁起见，在此处将不会详细说明。此外，每一个特定的相变材料可通过各别已知的焦耳加热等级来反应，以产生高导电性的非晶态。因此，为了简洁起见，在本公开中将不会详细说明焦耳加热等级的特定值。
图3B是根据一些实施例的相变材料连续热评测制程350(制程350)的流程图。与图3A的相变材料热评测制程300(制程300)不同的是，图3B的相变材料连续热评测制程350可反映连续制程，其中以测量阻抗(例如：热性能数据或检测器数据)来进行热性能评测。可在半导体工件制程完成之前来进行上述测量。举例而言，可以各种粒度(granularities)的任一种来进行评测，例如最高可至百万赫兹(MHz)或每秒一百万次。此可允许在半导体工件制程期间实际上持续监控热变化。另外，各种操作可与上述配合图3A的操作相似，并以相似的标号标示。为了简洁起见，在此处将不再重述。
如上所述，可通过利用腔室的各种构件(例如：晶圆)的腔室评测***来执行图3B的相变材料连续热评测制程350。应注意的是，制程350仅作为范例，并非用以限制本公开。因此，应了解的是，可在图3B的制程350之前、期间与之后提供额外的操作，可省略一些操作，一些操作可与其他操作同时执行，且在本公开中可能仅概要地说明其他一些操作。
在操作302中，如上所述，可生成相变材料。在操作352中，可将相变材料设置于腔室内。如上所述，可于晶圆上生成相变材料，且在晶圆(例如：测试晶圆)上生成相变材料之后，接着***至腔室中。此外，可于相变材料平台上生成相变材料，随后进行组装以形成腔室，故会设置于腔室内。然而，在各种实施例中，可于腔室内的原位生成相变材料。因此，在特定实施例中，操作352是示出为虚线，以显示操作352可以是选择性的，或可以是操作302的一部分。
在操作304中，如上所述，可将相变材料设定至非晶态。此外，在操作306中，如上所述，可与相变材料执行半导体工件制程。在操作308中，如上所述，可测量跨越两点的相变材料的阻抗。
在操作354中，决定相变材料连续热评测制程350是否已完成进行收集检测器数据(例如阻抗值)的制程。如果未完成(例如：否)，则相变材料连续热评测制程350可回到操作304，如上所述，将相变材料重设至非晶态。如果已完成(例如：是)，相变材料连续热评测制程350可继续至操作356。
在操作356中，可分析收集的检测器数据的结果。在一些实施例中，可从设定与重设相变材料的多个叠代(iterations)随着时间来分析收集的检测器数据。因此，通过分析从设定与重设相变材料的各种叠代所汇集的数据，可判定有关于热性能评测的整体趋势。在一些实施例中，可随时间及/或遍及相变材料连续热评测制程的不同阶段(例如：其中可比较来自同种工具的多个腔室的数据)，从设定与重设相变材料的各种叠代所汇集的数据中的异常值，来检测与半导体工件制程相关的缺陷(例如：在能量元件及/或加工操作中的缺陷或错误)。在一些实施例中，这些异常值可判定阈值。当超过阈值时，可定义特定的缺陷。可根据惯用的异常值统计分析来判定异常值。
在实施例中，一种热评测方法包括：在配置以进行半导体工件制程的平台上生成相变材料，将相变材料设定至非晶态，在半导体加工腔室内执行半导体工件制程，以及沿相变材料测量跨越两点的阻抗。在一些实施例中，前述方法还包括在半导体加工腔室内在平台上生成相变材料。前述方法还包括在半导体加工腔室内通过探测器施加能量脉冲，以将相变材料设定至非晶态。在一些实施例中，前述方法还包括在执行半导体工件制程时，将相变材料设定至非晶态。前述方法还包括在执行半导体工件制程时，测量跨越两点的阻抗。在一些实施例中，平台为晶圆。前述相变材料的生成是沉积制程或外延制程。
在另一实施例中，一种热评测方法包括：在配置以进行半导体工件制程的平台上将相变材料设定至非晶态，在半导体加工腔室内执行半导体工件制程，以及沿相变材料测量跨越两点的阻抗。在一些实施例中，相变材料在半导体加工腔室内抵接加热元件。相变材料在半导体加工腔室内抵接晶圆位置。相变材料为GeSbTe合金。在一些实施例中，前述方法还包括在半导体加工腔室内沿相变材料测量跨越两点的阻抗。在一些实施例中，前述方法还包括在半导体加工腔室内通过探测器施加能量脉冲，以将相变材料设定至非晶态。
在另一实施例中，一种热评测***包括：腔室、相变材料、探测器、加热元件以及多个接点。腔室是配置以加工存放于前述腔室中的半导体工件。相变材料是设置于配置以在腔室内加工前述半导体工件的平台上。探测器是配置以将相变材料设定至非晶态；前述接点是设置于相变材料上，并配置以输入至欧姆计。在一些实施例中，平台为晶圆支撑结构。在一些实施例中，探测器是配置以发射电子脉冲。
以上概述了许多实施例的部件，使本公开所属技术领域中技术人员可以更加理解本公开实施例的各实施例。本公开所属技术领域中技术人员应可理解，可轻易地以本公开实施例为基础来设计或改变其他制程及结构，以实现与在此介绍的实施例相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例相同的优点。本公开所属技术领域中技术人员也应了解，这些相等的结构并未背离本公开的构思与范围。在不背离本公开的构思与范围的前提下，可对本公开实施例进行各种改变、置换及变动。
在本文中，本公开所使用的用语“模块”意指软件、固件(firmware)、硬件以及这些元件的任意组合，以执行本公开所述相关的功能。此外，为了说明的目的，将各种模块描述成分散的模块。然而，本公开所属技术领域中技术人员应理解的是，可合并两个以上的模块以形成执行根据本公开实施例的相关功能的单一模块。
本公开所属技术领域中技术人员另应理解的是，可通过电子硬件(例如：数字工具、模拟工具、或前述两者的组合)、固件、各种形式的程序或结合指令的设计码(为了方便起见，在本公开中可称作“软件”或“软件模块”)、或这些技术的任意组合，来实施任何与本公开实施例相关的各种示意性的逻辑区域、模块、处理器、工具、电路、方法及功能。为了清楚地示出此硬件、固件及软件的可互换性，以上已普遍地以功能的形式描述各种示意性的构件、区域、模块、电路以及步骤。硬件、固件、或软件、或这些技术的组合是否实施此功能是取决于整体***的特定应用与设计限制。本公开所属技术领域中技术人员可于每一个特定应用中以各种方式实施所述的功能，但此实施的决定并不会偏离本公开的范围。
另外，本公开所属技术领域中技术人员应了解的是，本公开所述的各种示意性方块、模块、装置、元件及电路可在集成电路(integrated circuit；IC)内实施、或由集成电路执行，其可包括一般用途的处理器、数字信号处理器(digital signal processor；DSP)、特殊应用集成电路(application specific integrated circuit；ASIC)、场式可程序化逻辑门阵列(field programmable gate array；FPGA)、或其他可程序化的逻辑装置、或前述装置的任意组合。逻辑方块、模块及电路可更进一步包括天线及/或收发器，以与网络中或装置中的各种元件通信。一般用途的处理器可以是微处理器，但替代性地，处理器也可以是惯用的处理器、控制器或状态机(state machine)。处理器亦可以计算装置的组合来实施，例如：数字信号处理器与微处理器的组合、多个微处理器、与数字信号处理器核结合的一或多个微处理器、或任何其他适合的结构以执行本公开所述的功能。
除非另外特别说明，本公开中所使用的条件语言(例如：“可以”、“可能”、“可能会”或“可”等)应理解为表达在一些实施例包括(而在其他实施例则不包括的)一些特征、元件及/或步骤。因此，一般而言，此条件语言并不表示对一或多个实施例而言在任何方式中特征、元件及/或步骤是必要的，或者无论是否有使用者输入或提示，一或多个实施例未必要包括决定这些特征、元件及/或步骤是否要包含于或执行于任何特定的实施例中的逻辑。
另外，本公开所属技术领域中技术人员在阅读本公开之后，应有能力以配置功能实体来执行本公开所述的操作。本公开中相对于特定操作或功能所使用的用语“配置以…”意指物理上或虚拟上建造、设计及/或排列的***、装置、元件、电路、结构、机器等，以执行特定操作或功能。
除非另外特别说明，本公开中所使用的析取语言(disjunctive language)例如片语“X、Y或Z的至少其中之一”应理解为表示一个项目、用语等可以是X、Y、Z、或前述的任意组合(例如X、Y及/或Z)。因此，一般来说此析取语言并非表示、且不应理解为一些实施例需要X的至少其中之一、Y的至少其中之一、或Z的至少其中之一的每一个存在。
应强调的是，可对上述实施例进行许多变化或修改，且上述实施例的元件应理解为在其他可接受的范例之中。所有的变化或修改是涵盖于本公开及下列权利要求所保护的范围内。

Claims (18)

1.一种热评测方法，包括：
在配置以进行一半导体工件制程的一平台的表面上生成一相变材料，其中该平台为一晶圆支撑结构，配置以支撑一晶圆，且该半导体工件制程为以热为基础的加工；
将该相变材料设定至一非晶态；
在一半导体加工腔室内执行该半导体工件制程；以及
沿该相变材料测量跨越两点的阻抗。
2.如权利要求1所述的热评测方法，还包括在该半导体加工腔室内沿该相变材料测量跨越该两点的该阻抗。
3.如权利要求1所述的热评测方法，还包括在该半导体加工腔室内在该平台上生成该相变材料。
4.如权利要求1所述的热评测方法，还包括在该半导体加工腔室内通过一探测器施加一能量脉冲，以将该相变材料设定至该非晶态。
5.如权利要求1所述的热评测方法，还包括在执行该半导体工件制程时，将该相变材料设定至该非晶态。
6.如权利要求5所述的热评测方法，还包括在执行该半导体工件制程时，测量跨越该两点的该阻抗。
7.如权利要求1所述的热评测方法，其中，该生成是一沉积制程。
8.一种热评测方法，包括：
在配置以进行一半导体工件制程的一平台的表面上将一相变材料设定至一非晶态，其中该平台为一晶圆支撑结构，配置以支撑一晶圆，且该半导体工件制程为以热为基础的加工；
在一半导体加工腔室内执行该半导体工件制程；以及
沿该相变材料测量跨越两点的阻抗。
9.如权利要求8所述的热评测方法，其中，该相变材料在该半导体加工腔室内抵接一加热元件。
10.如权利要求8所述的热评测方法，其中，该相变材料在该半导体加工腔室内抵接一晶圆位置。
11.如权利要求8所述的热评测方法，其中，该相变材料为GeSbTe合金。
12.如权利要求8所述的热评测方法，还包括在该半导体加工腔室内沿该相变材料测量跨越该两点的该阻抗。
13.如权利要求8所述的热评测方法，还包括在该半导体加工腔室内通过一探测器施加一能量脉冲，以将该相变材料设定至该非晶态。
14.一种热评测***，包括：
一腔室，配置以加工存放于该腔室中的一半导体工件；
一相变材料，设置于配置以在该腔室内加工该半导体工件的一平台的表面上，其中该平台为一晶圆支撑结构，配置以支撑一晶圆；
一探测器，配置以将该相变材料设定至一非晶态；
一加热元件；以及
多个接点，设置于该相变材料上，其中，所述接点是配置以输入至一欧姆计。
15.如权利要求14所述的热评测***，其中，该相变材料于该腔室内抵接该加热元件。
16.如权利要求14所述的热评测***，其中，该相变材料于该腔室内抵接一晶圆位置。
17.如权利要求14所述的热评测***，其中，该相变材料为GeSbTe合金。
18.如权利要求14所述的热评测***，其中，该探测器是配置以发射一电子脉冲。
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