(57)【要約】  実施形態は、パーティクルを検出する、エッチング速度もしくは堆積速度を監視する、またはウエハ製造プロセスの工程を制御するための装置および方法を含む。一実施形態において、パーティクル検出のためのパーティクル監視装置は、ウエハ基板上に取り付けられたいくつかの静電容量型マイクロセンサを含み、全ての圧力状況下、例えば真空条件下でパーティクルを検出する。一実施形態において、ウエハ製造プロセス中にリアルタイムで材料の堆積および除去速度を測定するために、１つ以上の静電容量型マイクロセンサが、ウエハ処理ツールに取り付けられる。他の実施形態もまた説明され特許請求される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ処理ツールであって、
チャンバ容積部の周囲にチャンバ壁を有するプロセスチャンバと、
ある位置で前記ウエハ処理ツールに取り付けられた静電容量型マイクロセンサであって、前記静電容量型マイクロセンサの静電容量が、前記ウエハ処理ツールによって実行されるウエハ製造プロセスに応じて変化する、静電容量型マイクロセンサと
を備えるウエハ処理ツール。
【請求項２】
前記静電容量型マイクロセンサが、基板上に取り付けられた第１の導体と第２の導体とを有する一対の導体を含み、前記第１の導体が、複数の第１の細長導体を含み、前記第２の導体が、前記複数の第１の細長導体と互いに噛み合う複数の第２の細長導体を含む、請求項１に記載のウエハ処理ツール。
【請求項３】
前記静電容量型マイクロセンサが、前記第１の導体と前記第２の導体のうちの一方または両方の上にコーティングを含み、前記コーティングが、材料を含み、前記材料が、前記ウエハ製造プロセス中に前記コーティングから除去されたときに、前記静電容量型マイクロセンサの静電容量が変化する、請求項２に記載のウエハ処理ツール。
【請求項４】
前記静電容量型マイクロセンサが、前記第１の導体と前記第２の導体のうちの一方または両方の上にコーティングを含み、前記コーティングが、複数の細孔を含み、材料が、前記ウエハ製造プロセス中に前記細孔内に堆積されたときに、前記静電容量型マイクロセンサの静電容量が変化する、請求項２に記載のウエハ処理ツール。
【請求項５】
前記静電容量型マイクロセンサが、前記ウエハ処理ツールの前記チャンバ壁、リフトピン、ロードロック、ガスライン、ロボット、および圧力制御バルブのうちの１つ以上に近接している位置に取り付けられている、請求項１に記載のウエハ処理ツール。
【請求項６】
前記静電容量が変化したときに前記位置を記録するように、前記静電容量型マイクロセンサに動作可能に結合されたプロセッサをさらに備える、請求項５に記載のウエハ処理ツール。
【請求項７】
前記静電容量型マイクロセンサが、センサバンクをなすように結び付けられた複数の静電容量型マイクロセンサのうちの１つであり、前記プロセッサが、前記ウエハ処理ツールのためのベース静電容量を選択するように、前記センサバンクに動作可能に結合されている、請求項６に記載のウエハ処理ツール。
【請求項８】
ウエハ処理ツールのプロセスチャンバであって、チャンバ容積部の周囲にチャンバ壁を含むプロセスチャンバ内に、半導体材料のウエハをロードすることと、
ウエハ製造プロセスであって、材料が、前記ウエハ製造プロセス中に前記ウエハ上に堆積される、または前記ウエハから除去される、ウエハ製造プロセスを、前記プロセスチャンバ内で開始することと、
ある位置で前記ウエハ処理ツールに取り付けられた静電容量型マイクロセンサの静電容量の変化を、前記ウエハ製造プロセスに応じて検出することと
を含む方法。
【請求項９】
検出された前記変化に基づいて前記ウエハ製造プロセスを制御することを、さらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記材料が、前記ウエハ製造プロセス中に前記静電容量型マイクロセンサ上に堆積された、または前記静電容量型マイクロセンサから除去されたときに、前記静電容量が変化し、前記位置が、前記ウエハ処理ツールの前記チャンバ壁、リフトピン、ロードロック、ガスライン、ロボット、および圧力制御バルブのうちの１つ以上に近接している、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記静電容量の変化に基づいて前記ウエハ製造プロセスの終点を決定することと、
前記終点を決定することに応じて、前記ウエハ製造プロセスを停止することと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ウエハ処理ツールが、第２の位置で前記ウエハ処理ツールに取り付けられた第２の静電容量型マイクロセンサを含み、前記方法が、
前記ウエハ製造プロセスに応じて、前記第２の静電容量型マイクロセンサの第２の静電容量の変化を検出することと、
前記静電容量型マイクロセンサの静電容量の変化および前記第２の静電容量型マイクロセンサの第２の静電容量の変化に基づいて、前記ウエハ製造プロセスの均一性を決定することと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
測定装置によって、前記ウエハ製造プロセスのプロセスパラメータを検出することと、
検出された前記プロセスパラメータに基づいて、前記静電容量型マイクロセンサの静電容量の変化の根本原因を決定することと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウエハ製造プロセス中に前記チャンバ容積部内の前記静電容量型マイクロセンサに堆積した前記材料の量を、前記静電容量型マイクロセンサの静電容量の変化に基づいて、決定することと、
決定された前記量に基づいて、前記チャンバ壁から前記量の前記材料を除去して、前記プロセスチャンバを洗浄することと、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記ウエハが、ＤＣバイアスを含み、前記方法が、
前記静電容量型マイクロセンサを、リフトピン孔を通って前記チャンバ容積部内の位置まで挿入することと、
前記ウエハと前記静電容量型マイクロセンサとの間の静電容量を変化させることと、
変化した前記静電容量に基づいて前記ＤＣバイアスを測定することと
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
［０００１］本出願は、２０１６年６月２０日に出願された米国特許出願第１５／１８７，７１７号の利益を主張し、その全内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［０００２］実施形態は、半導体処理の分野に関し、特に、ウエハ製造プロセスおよび装置を監視および制御するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
［０００３］半導体デバイスの製造における１つの主要な関心事は、半導体ウエハのパーティクル汚染である。このような汚染は、通常、半導体デバイスの製造中にウエハ処理ツールによって行われる１つ以上の作業中に発生する。例えば、ウエハ処理ツールは、ロードロックによって相互接続されたいくつかのチャンバなどのいくつかのインターフェースを含むことができ、これらのシステム構成要素のいずれかの作動または動作は、ツール内で半導体ウエハを汚染する可能性がある、アルミニウム、ステンレス鋼、ジルコニウム、または他のパーティクルなどの金属または非金属パーティクルを生成し得る。パーティクルは、インターフェースおよび可動部分以外に、ウエハ処理ツール内の多くの発生源から来る可能性があることを、当業者であれば、理解するであろう。したがって、上記は、例として提供されている。
【０００４】
［０００４］パーティクル汚染の源および／または根本原因を特定するために、半導体ウエハは、定期的に、ウエハ処理ツールの１つ以上のチャンバを通って処理され、次いでパーティクル検査作業にかけられる。パーティクル検査作業では、処理されたウエハを、光学検査装置による検査のために順番待ち行列に入れて、パーティクルの位置および一般的なサイズを特定し、次に、走査電子顕微鏡、エネルギー分散型分光法、または他の検査技法による検査のために順番待ち行列に入れて、ウエハ上のパーティクルの存在および／または組成を決定する。パーティクルの存在および組成を検出した後、ウエハ処理ツールによって実行された作業のうちのどの作業が実際にパーティクル汚染をもたらしたかを特定するために、追加のトラブルシューティングが必要とされることがある。
【０００５】
［０００５］半導体デバイスの製造は、例えば堆積プロセスまたはエッチングプロセスを使用して、ウエハ処理ツールによって基板上で材料、より具体的には半導体材料を堆積および除去することを含み得る。特定量の半導体材料を正確に堆積または除去するために、膜厚測定技術を使用することができる。例えば、材料堆積速度および材料除去速度は、半導体材料のウエハを所与の時間処理し、次いでエリプソメータを使用して堆積または除去された膜の量を測定することによって、間接的に測定することができる。さらに、ウエハ製造プロセス中の堆積／除去速度を間接的に推定するために、堆積／除去速度と相関する二次因子を測定するためのセンサが使用されてきた。
【発明の概要】
【０００６】
［０００６］実施形態は、ウエハ処理ツール内のパーティクルを検出するためのパーティクル監視装置を含む。一実施形態では、パーティクル監視装置は、ウエハエレクトロニクスおよび支持面を有するウエハ基板と、支持面上のある位置に取り付けられた静電容量型マイクロセンサとを含む。実際、支持面のかなりの部分にわたって、数千個、例えば何千個ものセンサを分布させることができる。静電容量型マイクロセンサは、静電容量を有することができ、静電容量型マイクロセンサ上に材料が堆積されるとき、または静電容量型マイクロセンサから材料が除去されるときに、静電容量が変化し得る。
【０００７】
［０００７］パーティクル監視装置は、一対の導体、例えば、第１の細長導体を有する第１の導体と、第１の細長導体と互いに噛み合う第２の細長導体を有する第２の導体とを含むことができる。静電容量型マイクロセンサは、１つ以上の導体の上にコーティングを含むことができる。一実施形態では、コーティングは、静電容量を変化させるように静電容量型マイクロセンサから除去される材料を含む。一実施形態では、コーティングは、表面積増加構造、例えば細孔を含み、その中に材料が、静電容量を変化させるように堆積される。
【０００８】
［０００８］パーティクル監視装置は、ウエハフォームファクタおよび積層構造を有するように製造することができる。例えば、バリア層が、静電容量型マイクロセンサとウエハ基板との間にあってもよい。パーティクル監視装置は、バリア層を貫通してウエハエレクトロニクスを静電容量型マイクロセンサに接続する電気的相互接続、例えばシリコン貫通電極を、含むことができる。したがって、静電容量型マイクロセンサは、バリア層の上でプラズマまたは化学プロセスによって剥がされ、ウエハエレクトロニクスは、バリア層の下でプラズマまたは化学プロセスから保護され得る。ウエハエレクトロニクスは、静電容量が変化したときに静電容量型マイクロセンサの位置を記録するように静電容量型マイクロセンサに動作可能に結合されたプロセッサを含むことができ、プロセッサは、パーティクル監視装置の積層構造の最上層と最下層とバリアシールとの間に封入され保護された電源によって電力を供給され得る。
【０００９】
［０００９］実施形態は、ウエハ製造プロセス、例えば材料の堆積または除去を監視または制御するための静電容量型マイクロセンサを有するウエハ処理ツールを含む。一実施形態では、ウエハ処理ツールは、チャンバ容積部の周囲のチャンバ壁を含み、静電容量型マイクロセンサは、ウエハ処理ツール上の任意の位置に取り付けることができる。例えば、静電容量型マイクロセンサは、ウエハ処理ツールのチャンバ壁、リフトピン、ロードロック、ガスライン、ロボット、または圧力制御バルブのうちの１つ以上に近接して取り付けられてもよい。静電容量型マイクロセンサの静電容量は、これらのうちの任意の位置でウエハ製造プロセスに応じて変化することができ、ウエハ製造プロセスを監視または制御するため、またはウエハ処理ツールの修理の必要性を知らせるために、静電容量の変化が測定されてもよい。
【００１０】
［００１０］静電容量型マイクロセンサを有するウエハ処理ツールは、様々な方法に使用することができる。例えば、ウエハ処理ツールによって実行されるウエハ製造プロセスは、静電容量型マイクロセンサの静電容量の検出された変化に基づいて制御することができる。制御することは、ウエハ製造プロセスを終点決定することを含むことができる。制御することは、ウエハ製造プロセスの速度を保証することを含むことができる。制御することは、ウエハ製造プロセスの均一性を決定することを含むことができる。制御することは、静電容量変化の根本原因を決定することを含むことができる。制御することは、チャンバ壁からある量の材料を除去することを含むことができる。制御することは、ウエハのＤＣバイアスを測定することを含むことができる。
【００１１】
［００１１］上記の要約は、全ての態様の網羅的なリストを含んでいるわけではない。上記に要約された様々な態様、ならびに以下の詳細な説明に開示され、本出願とともに提出される特許請求の範囲に特に指摘された態様の全ての適切な組み合わせから実施できる全てのシステムおよび方法が含まれることが、意図される。そのような組み合わせは、上記の要約に具体的に列挙されていない特定の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態による、ウエハ処理システムの図である。
【図２】一実施形態による、パーティクル監視装置の図である。
【図３】一実施形態による、パーティクル監視装置の断面図である。
【図４】一実施形態による、ウエハ処理ツールに取り付けられたいくつかの静電容量型マイクロセンサの断面図である。
【図５】一実施形態による、パーティクル監視装置またはウエハ処理ツールの電子回路のブロック図である。
【図６】一実施形態による、ウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図である。
【図７】一実施形態による、ウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図である。
【図８】一実施形態による、ウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの、図７の線Ａ−Ａについての断面図である。
【図９】一実施形態による、ウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図である。
【図１０】一実施形態による、ウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図である。
【図１１】一実施形態による、ウエハ処理システムのマイクロ共振器型マイクロセンサの概略図である。
【図１２】一実施形態による、ウエハ処理システムのトランジスタセンサ型マイクロセンサの概略図である。
【図１３】一実施形態による、ウエハ処理システムの光センサ型マイクロセンサの概略図である。
【図１４】一実施形態による、ウエハ製造プロセスを終点決定する方法における工程を表すフローチャートである。
【図１５】一実施形態による、ウエハ製造プロセスの均一性を決定する方法における工程を表すフローチャートである。
【図１６】一実施形態による、ウエハ製造プロセスの変化の根本原因を決定する方法における工程を表すフローチャートである。
【図１７】一実施形態による、静電容量型マイクロセンサの寿命を延ばす方法における工程を表すフローチャートである。
【図１８】一実施形態による、静電容量型マイクロセンサを組み込んだウエハホルダの断面図である。
【図１９】一実施形態による、ウエハ製造プロセス中にウエハのＤＣバイアスを測定する方法における工程を表すフローチャートである。
【図２０】一実施形態による、ウエハ処理システムの例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。
【図２１】一実施形態による、ウエハ処理ツール内のパーティクル源を決定する方法における工程を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［００３３］パーティクル検出、エッチング／堆積速度の監視、または他の製造もしくはウエハ製造プロセスの制御に使用される装置および方法が、様々な実施形態に従って説明されている。以下の説明では、実施形態の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。実施形態がこれらの具体的な詳細なしで実施され得ることは、当業者に明らかであろう。他の例では、実施形態を不必要に曖昧にしないために、周知の態様は詳細には説明されない。さらに、添付の図面に示されている様々な実施形態は、例示的な表現であり、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではないことを理解されたい。
【００１４】
［００３４］半導体ウエハ中のパーティクル汚染の存在、組成、または発生源を特定するための既存の技術は、時間がかかり、高価であり、そして困難である。ウエハ処理ツールと欠陥検査装置との間の距離、および検査装置に対する作業順番待ち行列は、検査プロセスに１時間以上かかり、ウエハ処理ツールを修理するための平均時間を遅らせることを意味する。検査装置はまた高価でもあり、購入するのに数百万ドルの範囲の費用がかかり、そして付加価値のないウエハ検査装置のための製造設備スペースを必要とする。さらに、パーティクル汚染を引き起こした正確な工程を特定するために使用されるトラブルシューティングプロセスは、実行するのが面倒であり、それぞれ１００ドルを超える費用がかかる多数のウエハを使用する。
【００１５】
［００３５］一態様において、パーティクル監視装置は、全ての圧力状態において、ウエハ処理ツール内のシステムレベルのパーティクル検出を可能にする。パーティクル監視装置は、パーティクル監視装置をウエハ処理ツールのチャンバ間で移動させることができ、半導体ウエハと同じプロセス工程に曝すことができるように、ウエハフォームファクタに組み込まれた多数のマイクロセンサ、例えば静電容量型マイクロセンサを含むことができる。したがって、パーティクル監視装置は、真空状態の下で行われるプロセス工程中を含むウエハ製造プロセス中にパーティクルがこのウエハ状装置に落下する正確な時間（および正確な位置）に関するリアルタイム情報を、収集することができる。したがって、パーティクル汚染の発生源および根本原因を、高価な検査装置または面倒なトラブルシューティングを必要とせずに迅速に決定することができる。そのような迅速な決定は、ウエハ処理ツールを修理するための平均時間を減らすことができ、または生産のためにウエハ処理ツールを認定するための時間を減らすことができる。さらに、パーティクル監視装置は、高価な欠陥検査装置に取って代わることができ、付加価値のあるウエハ処理装置のために製造設備スペースを解放することができる。
【００１６】
［００３６］ウエハ製造プロセスの材料堆積または除去を監視するための既存の技術は、ウエハ製造プロセスのリアルタイム測定および制御を提供しないか、または堆積／除去を直接測定するのではなく、二次因子との相関に基づいて材料堆積／除去の推定値を提供する。例えば、エリプソメータを使用して膜厚を測定することができるが、エリプソメータは周期的な監視装置であるため、エリプソメータは、通常の生産工程における堆積／除去速度のリアルタイムの変動またはドリフトを検出することができない。さらに、ＲＦ整合位置またはプラズマ中のガス濃度などの二次因子を測定するためにウエハ処理ツールのプロセスチャンバ内に設置されたセンサは、関心のある変数（堆積／除去速度）を直接測定せず、そのような測定は、プラズマがないチャンバでは、より困難になる。
【００１７】
［００３７］一態様において、ウエハ処理システムは、ウエハ処理ツール上のある場所に取り付けられたマイクロセンサ、例えば静電容量型マイクロセンサを含み、例えば真空状態およびプラズマレス状態などの全ての圧力状態において材料堆積または材料除去を測定する。プロセスチャンバ上に取り付けられた静電容量型マイクロセンサは、静電容量を含むことができ、静電容量は、材料がセンサ表面、例えばコーティング上に堆積される、またはセンサ表面から除去されるときに、変化し得る。したがって、材料堆積または除去の量または速度のリアルタイム測定、ならびにそのような量または速度の均一性を監視し、ウエハ処理システムによって実行されるウエハ製造プロセスを制御するために使用することができる。
【００１８】
［００３８］以下に記載されるウエハ処理システムおよび方法は、任意のフォームファクタまたは材料が基板に堆積もしくは基板から除去されるプロセスにおいて使用され得ることが、理解されるであろう。より具体的には、ウエハ処理システムおよび方法は、集積回路の製造のためのウエハ処理に関して説明されているが、これらの装置および方法は、電子産業におけるディスプレイおよび／またはソーラー産業における光電池などの他の技術における使用にも適合され得る。この装置構成、例えば、ウエハ処理ツール内の様々な場所に取り付けられた静電容量型マイクロセンサを使用して、パーティクルの存在または堆積／除去速度以外のプロセスパラメータを検出することができることも、理解されよう。例えば、以下に説明するように、静電容量型マイクロセンサを使用して、ウエハ処理ツール内のウエハのＤＣバイアスを検出することができる。したがって、静電容量型マイクロセンサを有するウエハ処理ツールは、ウエハ製造ツールおよびプロセス内で広い用途を見出すことができる。
【００１９】
［００３９］図１を参照すると、一実施形態によるウエハ処理システムの図が、示されている。ウエハ処理システム１００は、通信リンク１０６によってコンピュータシステム１０４に通信可能に結合されたウエハ処理ツール１０２を含むことができる。通信リンク１０６は、有線または無線接続とすることができ、すなわち、ウエハ処理ツール１０２は、コンピュータシステム１０４と直接または無線で通信することができる。データは、通信リンク１０６によってウエハ処理ツール１０２および／またはウエハ処理ツール１０２内の装置から転送され得るが、いくつかの実施形態では、ウエハ処理ツール１０２内の装置は、受動性の装置であってもよいことが、理解されよう。すなわち、この装置は、ウエハ処理ツール１０２によって処理されてもよく、変化を受けてもよく、装置がウエハ処理ツール１０２から取り出された後に、変化が測定されてもよい。これは、以下に記載されるように、例えばパーティクル検出ツールまたはエッチング／堆積監視ツールの特徴であり得る。
【００２０】
［００４０］ウエハ処理ツール１０２は、１つ以上のロードロック１１２によってファクトリインターフェース１１０に物理的に接続されたバッファチャンバ１０８を含むことができる。さらに、１つ以上のプロセスチャンバ１１４を、１つ以上のそれぞれのロードロック１１２によってバッファチャンバ１０８に物理的に接続することができる。バッファチャンバ１０８は、プロセスチャンバ１１４のそれぞれの容積部よりも大きい中間容積部として働くことができ、プロセスチャンバ１１４内のプロセス圧力より高い圧力ではあるが、低圧のままである。したがって、半導体デバイスの製造中、半導体ウエハ、例えばシリコンウエハを、真空状態の下でウエハ処理ツール１０２のチャンバ間で移動させることができる。そのような移動は、ウエハ処理ツール１０２に含まれる様々な装置、例えばロボット、ロボットアーム、シャトルなどによって可能にされ得る。
【００２１】
［００４１］様々な製造工程をプロセスチャンバ１１４内で実行することができる。例えば、少なくとも１つのプロセスチャンバ１１４が、エッチングチャンバ、堆積チャンバ、半導体リソグラフィツールのチャンバ、または他の任意の半導体プロセスチャンバであってもよい。したがって、プロセスチャンバ１１４は、真空状態、大気状態、または他の任意の圧力状態の下でウエハ製造プロセスを実行するために使用され得る。
【００２２】
［００４２］様々な圧力状態に加えて、プロセスチャンバ１１４はまた、異なるエネルギー条件を有する製造プロセスを実行するために使用されてもよい。例えば、プロセスチャンバ１１４は、ラジカル駆動エッチングチャンバまたはプラズマを含まない堆積チャンバであってもよい。すなわち、プロセスチャンバ１１４は、ウエハ製造プロセス中にプラズマレスであってもよい。
【００２３】
［００４３］ウエハ製造プロセス中、半導体ウエハは、ロードロック１１２を介してバッファチャンバ１０８からプロセスチャンバ１１４のうちの１つに移送されてもよい。プロセスチャンバ１１４は、例えば真空ポンプおよび／またはターボポンプ（図４）を使用して、真空状態まで下げられるチャンバ圧力を有し得る。この説明の文脈では、真空状態は、０．５気圧未満の任意の圧力であり得る。一実施形態では、プロセスチャンバ１１４が、バッファチャンバ１０８の圧力よりも低い、例えば１００ミリトール未満のチャンバ圧力を有するときに、プロセスチャンバ１１４内の真空状態が存在する。したがって、プロセスチャンバ１１４内で行われる製造工程は、真空状態の下で実行することができる。
【００２４】
［００４４］１つ以上のパーティクルが、プロセスチャンバ１１４内で行われる製造工程中に発生する可能性がある。例えば、パーティクルは、特定の動作が行われたとき、例えばロードロック１１２のバルブが開かれたとき、ロードロックドアがロックされたとき、リフトピンが移動しているとき、または任意の他のツール動作が行われたときに、プロセスチャンバ１１４内に放出される金属または非金属パーティクルであってもよい。放出されたパーティクルは、半導体ウエハ上に落下し、パーティクルの落下位置および時間は、パーティクル汚染源に対応することがある。例えば、パーティクルは、ロードロック１１２が閉じられたときに、ロードロック１１２により近く半導体ウエハ上に落下し得るが、これは、ロードロック１１２の構成要素および／またはロードロック１１２の作動がパーティクル源であることを示している。したがって、パーティクルが半導体ウエハ上に落下する位置および時間に関する情報を提供するパーティクル監視が、パーティクル汚染源を決定するのに有用であり得ることが、理解される。
【００２５】
［００４５］図２を参照すると、一実施形態によるパーティクル監視装置の図が、示されている。パーティクル監視装置２００は、ウエハ処理ツール１０２のチャンバ間、例えばバッファチャンバ１０８および／またはプロセスチャンバ１１４間を移動するように構成することができる。例えば、パーティクル監視装置２００は、半導体ウエハのような全体フォームファクタならびに／または半導体ウエハと同じ材料および形状を有するウエハ基板２０２を含むことができる。すなわち、ウエハ基板２０２は、半導体材料、例えば結晶シリコン材料から少なくとも部分的に構成されてもよい。さらに、ウエハ基板２０２は、本質的にディスク形状であり、直径２０６を有する支持面２０４を含むウエハフォームファクタを有することができる。支持面２０４は、ディスクの上面とすることができ、ウエハ基板２０２の底面（図示せず）は、支持面２０４から厚さ２０８だけ離間することができる。一実施形態では、ウエハ基板２０２のウエハフォームファクタは、９５ｍｍから４５５ｍｍの間の直径２０６を含み、例えば、直径２０６は、名目上１００ｍｍ、３００ｍｍ、または４５０ｍｍであり得る。さらに、ウエハ基板２０２のウエハフォームファクタは、１ｍｍ未満、例えば５２５μｍ、７７５μｍ、または９２５μｍの厚さ２０８を含み得る。厚さ２０８は、１ｍｍよりも大きくてもよく、例えば数ミリメートルから１０ｍｍまでであってもよい。したがって、パーティクル監視装置２００は、容易に入手可能なウエハ材料ならびに典型的なウエハ製造プロセスおよび装置を使用して製造することができ、ウエハ処理ツール１０２によって処理されるときに本質的に半導体ウエハをシミュレートすることができる。
【００２６】
［００４６］パーティクル監視装置２００は、支持面２０４上の所定の位置に取り付けられたいくつかのマイクロセンサを含むことができる。マイクロセンサは、以下に記載されるマイクロセンサのタイプのうちの１つ以上であってもよい。一実施形態では、マイクロセンサは、静電容量型マイクロセンサ２１０である。例えば、多数の静電容量型マイクロセンサ２１０、例えば数千から数百万の静電容量型マイクロセンサ２１０を、支持面２０４上に作製することができる。各静電容量型マイクロセンサ２１０は、既知の位置を有することができる。例えば、第１の静電容量型マイクロセンサ２１２を第１の位置に配置し、第２の静電容量型マイクロセンサ２１４を第２の位置に配置することができる。第２の位置は、第１の位置に対して、またはパーティクル監視装置２００上の他の何らかの基準点に対して既知の位置を有してもよい。
【００２７】
［００４７］静電容量型マイクロセンサ２１０は、支持面２０４にわたってランダムに分布させてもよく、または所定のパターンで配置してもよい。例えば、図２に示す静電容量型マイクロセンサ２１０は、それらの絶対位置または相対位置が予め決定され、知られているとしても、支持面２０４にわたってランダムに分布されているように見える。一実施形態では、静電容量型マイクロセンサ２１０は、所定のパターン、例えばグリッドパターン、同心円パターン、螺旋パターンなどで配置されている。そのようなパターンは、パーティクル監視装置２００の支持面２０４上の正確な位置に静電容量型マイクロセンサ２１０を作製するために既知のエッチングプロセスを使用して達成することができる。
【００２８】
［００４８］一実施形態では、静電容量型マイクロセンサ２１０は、支持面２０４の表面積の大部分にわたって広がっている。例えば、マイクロセンサアレイの最も外側の静電容量型マイクロセンサ２１０を通って描かれる外側輪郭は、支持面２０４の表面積の少なくとも半分であるアレイ領域の輪郭を描き得る。一実施形態では、アレイ領域は、支持面２０４の表面積の少なくとも７５％、例えば表面積の９０％超である。
【００２９】
［００４９］パーティクル監視装置２００の静電容量型マイクロセンサ２１０は、１つ以上の電気コネクタを介して互いにまたは他の回路と相互接続することができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０は、支持面２０４上を走る電気トレース２１６によって直列に接続することができる。代替的または追加的に、いくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０は、それぞれの電気トレース２１６によって並列に電気的に接続されてもよい。このように、電気トレース、導線、ビア、および他の既知のタイプの電気コネクタを使用して、電気的接続が、静電容量型マイクロセンサ２１０間で行われ得るか、または静電容量型マイクロセンサ２１０が、ウエハエレクトロニクス、すなわち電子回路２１８に接続され得る。
【００３０】
［００５０］パーティクル監視装置２００の各静電容量型マイクロセンサ２１０は、パーティクルがセンサと相互作用するときに所与のパラメータの変化を感知するように構成されてもよい。より詳細には、静電容量型マイクロセンサ２１０は、静電容量を有することができ、材料が静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積されるとき、または静電容量型マイクロセンサ２１０から除去されるときに、静電容量が変化し得る。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０が、ウエハ処理ツール１０２のチャンバ、例えばプロセスチャンバ１１４内でパーティクルを受け取ると、静電容量は、変化し得る。ここで、「受け取る」という用語は、静電容量に影響を与えるパーティクルと静電容量型マイクロセンサ２１０との間の相互作用を示す。後述するように、パーティクル監視装置２００は、他のマイクロセンサのタイプを含んでもよく、したがって、パーティクルがそのようなマイクロセンサによって受け取られたときに、異なるパラメータが感知されてもよいことが、理解されよう。例えば、以下のように、パラメータは、電圧、電流、またはパーティクルがマイクロセンサ上に落下するとき、マイクロセンサの近くを通るとき、もしくはマイクロセンサを通過するとき、またはマイクロセンサに衝突するときに変化するマイクロセンサの他の物理的もしくは電気的特性であってもよい。この説明を読むとき、他のパーティクル−センサ相互作用が、当業者によって理解されるであろう。
【００３１】
［００５１］図３を参照すると、一実施形態によるパーティクル監視装置の断面図が示されている。静電容量型マイクロセンサ２１０は、典型的な半導体ウエハのローディングおよび処理と同様に、自動的にシステム内にロードされシステム全体にわたって移動され得るウエハ基板２０２上にパッケージングされ得る。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、生産用半導体ウエハと同じ環境を経験することができる。一実施形態では、いくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０を有するセンサ層３０２が、ウエハ基板２０２の少なくとも一部を覆っている。したがって、センサ層３０２の静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ基板２０２の支持面２０４上に取り付けられている。
【００３２】
［００５２］一実施形態では、ウエハ基板２０２は、ウエハ処理ツール１０２内のプラズマによる攻撃からパーティクル監視装置２００の電子回路２１８を保護するような構造になっている。したがって、ウエハ基板２０２は、最上層３０６と最下層３０８との間に挟まれた電子回路２１８を含むことができる。例えば、電子回路２１８は、電源３０４、例えば薄膜電池を含むことができる。薄膜電池は、シリコンの層３０６、３０８の間に封入されてもよく、このようにして、２枚のシリコンウエハによって、頂部または底部からのプラズマ攻撃に対して保護され得る。さらに、電源３０４は、バリアシール３１０によって、側面からのプラズマ攻撃に対して保護することができる。バリアシール３１０は、電源３０４の周囲で最上層３０６と最下層３０８との間に挟まれてもよい。より具体的には、バリアシール３１０は、電源３０４の側面を囲む保護壁を形成するために、ウエハ基板２０２の周囲に延在することができる。このように、電源３０４は、ウエハ基板２０２内に封入することができる。
【００３３】
［００５３］電源３０４は、最上層３０６および／またはセンサ層３０２内の電子回路２１８の１つ以上の構成要素に電気的に接続されてもよい。例えば、電子回路２１８、例えばプロセッサなどの制御エレクトロニクス、メモリ、または通信エレクトロニクスを、ウエハ基板２０２の最上層３０６に組み込むことができる。電源３０４は、パーティクル監視装置２００の１つ以上の層を貫通して延びるシリコン貫通電極などの電気的接続によって最上層３０６内の電子回路２１８に接続することができる。同様に、電源３０４および／または最上層３０６内の電子回路２１８、例えばプロセッサは、電気トレースまたは電気ビアによってセンサ層３０２内の静電容量型マイクロセンサ２１０に電気的に接続されてもよい。したがって、電源３０４は、電子回路２１８のプロセッサ、静電容量型マイクロセンサ２１０、または他の電子回路２１８に電気的に結合されて、該エレクトロニクスに電力を供給することができる。
【００３４】
［００５４］静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ処理ツール１０２内でプラズマに曝される可能性があり、したがって、センサは、最終的に磨耗する可能性がある。したがって、マイクロセンサがリサイクル可能であるように静電容量型マイクロセンサ２１０をパッケージングすることが有利であり得る。一実施形態では、静電容量型マイクロセンサ２１０のパッケージングは、静電容量型マイクロセンサ２１０と下にある基板との間のバリア層３１２を含む。例えば、パーティクル監視装置２００の場合、バリア層３１２は、静電容量型マイクロセンサ２１０とウエハ基板２０２の支持面２０４との間に配置されてもよい。静電容量型マイクロセンサ２１０は、シリコン貫通電極などの既知の相互接続技術を使用して、バリア層３１２を貫通してウエハエレクトロニクス、すなわち電子回路２１８に電気的に接続することができる。制御エレクトロニクスとセンサとの間のバリア層３１２は、リサイクル中に該エレクトロニクスを保護することができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０は、剥離剤によって、すなわちプラズマ、気体または液体エッチャントによって除去可能であり、バリア層３１２は、同じ剥離剤によって剥離可能ではない場合がある。すなわち、バリア層３１２は、気相または液体エッチャントなどの剥離剤に対して不浸透性である、導電性または絶縁性の任意の材料とすることができる。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０が、それらの耐用年数の終わりに達すると、プラズマ４５０を用いて、ウエハ基板２０２に組み込まれた電子回路２１８を劣化させることなく、センサ層３０２のマイクロセンサをバリア層３１２から剥がすことができる。同様に、機械的な剥離が、摩耗したセンサを取り除くために使用されてもよい。次に、新しい一組の静電容量型マイクロセンサ２１０を有する新しいセンサ層３０２をバリア層３１２上に形成して、全く新しいパーティクル監視装置２００を形成するよりも低いコストで、パーティクル監視装置２００を修復することができる。
【００３５】
［００５５］パーティクル監視装置２００の構成要素は、既知の半導体プロセスおよび技術を用いて形成することができる。例えば、上述のように、センサと電子回路２１８との間の電気的接続は、シリコン貫通電極を使用して、バリア層３１２および／またはウエハ基板２０２を貫通して形成することができる。さらに、構成要素は、既知の技術を使用してパーティクル監視装置２００の層に組み込まれてもよい。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０は、別々に形成されて、次いでリサイクルプロセス中にフリップチップ技術を使用してバリア層３１２上に取り付けられてもよい。
【００３６】
［００５６］パーティクル監視装置２００における静電容量型マイクロセンサ２１０の実装は、パーティクル検出のために静電容量型マイクロセンサ２１０を使用する実施形態を表す。ウエハ製造処理装置および方法における静電容量型マイクロセンサ２１０の他の用途が、存在する。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０は、エッチング／堆積速度を検出または測定するためにウエハ処理ツール１０２に取り付けられてもよく、そのようなデータが、後述するように、ウエハ製造プロセスを制御するために使用されてもよい。
【００３７】
［００５７］図４を参照すると、一実施形態による、ウエハ処理ツールに取り付けられたいくつかの静電容量型マイクロセンサの断面図が、示されている。ウエハ４０２、例えば半導体材料のウエハ４０２またはパーティクル監視装置２００のウエハ基板２０２が、ウエハ処理ツール１０２のプロセスチャンバ１１４内でウエハ製造プロセスを受けることができる。ウエハ４０２が、ウエハ処理ツール１０２を通って移動するとき、ウエハ４０２は、異なる圧力状態を経験することがある。例えば、半導体ウエハ４０２は、大気状態でファクトリインターフェース１１０に挿入され得る。次に、半導体ウエハ４０２が、ファクトリインターフェース１１０とバッファチャンバ１０８との間のロードロック１１２に入ると、ロードロック１１２は、１２０ミリトールの真空状態にされ得る。次に、半導体ウエハ４０２は、ロードロック１１２からバッファチャンバ１０８内へ進むことができ、バッファチャンバ１０８の圧力は１００ミリトールである。
【００３８】
［００５８］ウエハ４０２は、ロードロック１１２を介してバッファチャンバ１０８からプロセスチャンバ１１４のうちの１つに移送され得る。例えば、プロセスチャンバ１１４は、チャンバ容積部４０６の周囲にチャンバ壁４０４を含むことができ、チャンバ容積部４０６は、ウエハ４０２を受け取るようにサイズ設定することができる。したがって、半導体材料が、プロセスチャンバ１１４内でウエハ製造プロセス中にウエハ４０２上に堆積されるか、またはウエハ４０２から除去され得る。ウエハ製造プロセス中、プロセスチャンバ１１４のチャンバ容積部４０６は、例えば真空ポンプおよび／またはターボポンプなどの真空源４０８を使用して真空状態まで下げられるチャンバ圧力を有することができる。この説明の文脈では、真空状態は、０．５気圧未満の任意の圧力であり得る。一実施形態では、プロセスチャンバ１１４が、バッファチャンバ１０８の圧力よりも低い、例えば１００ミリトール未満のチャンバ圧力を有するときに、プロセスチャンバ１１４内の真空状態が存在する。したがって、プロセスチャンバ１１４は、ウエハ製造プロセスの製造工程中に真空状態の下にあり得る。さらに、真空状態は、チャンバ容積部４０６からガス状混合物を低減または排除することができ、したがって、チャンバ容積部４０６は、ウエハ製造プロセス中にプラズマレスになり得る。
【００３９】
［００５９］１つ以上のマイクロセンサ、例えば静電容量型マイクロセンサ２１０を、ウエハ処理ツール１０２に取り付けることができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０を、チャンバ容積部４０６内のプロセスチャンバ１１４上の１つ以上の位置に取り付けることができる。より具体的には、いくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０を、チャンバ容積部４０６内のチャンバ壁４０４上の所定の位置に取り付けることができる。
【００４０】
［００６０］一実施形態では、静電容量型マイクロセンサ２１０は、チャンバ壁４０４以外のウエハ処理ツール１０２の部分に取り付けられる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０をチャンバ壁４０４に取り付ける代わりに、またはそれに加えて、１つ以上の静電容量型マイクロセンサ２１０が、プロセスチャンバ１１４内のウエハホルダ４１０に取り付けられてもよい。ウエハホルダ４１０は、例えば、ウエハ製造プロセス中にウエハ４０２を静電的に固定させるための電極を有する静電チャックであってもよい。ウエハホルダ４１０は、その上にウエハ４０２が固定される保持面４１２を含むことができる。例えば、保持面４１２は、ウエハホルダ４１０上の誘電体材料の層であってもよく、静電容量型マイクロセンサ２１０が、保持面４１２上に取り付けられてもよい。より具体的には、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ製造プロセス中、ウエハ４０２の近くおよび／またはウエハ４０２から横方向にずれた領域で保持面４１２に取り付けられてもよい。例えば、プロセスキットが、保持面４１２上のウエハ４０２の周囲にリングを含み、静電容量型マイクロセンサ２１０が、プロセスキットに取り付けられてもよい。
【００４１】
［００６１］静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ４０２の材料堆積もしくは除去の速度の変化を検出するために、ウエハ４０２に十分に近接して、プロセスチャンバ１１４内に配置されてもよく、またはプロセスチャンバ１１４の消耗部品もしくは非消耗部品、例えばウエハホルダ４１０に組み込まれてもよい。例えば、ウエハ４０２は、前向き面、すなわちプラズマ４５０に向かって保持面４１２とは反対の方を向く面を有することができ、静電容量型マイクロセンサ２１０は、材料の堆積／除去を感知できるセンサ表面もまた前向きになるように、保持面４１２に取り付けることができる。
【００４２】
［００６２］静電容量型マイクロセンサ２１０は、プロセスチャンバ１１４内の場所以外のウエハ処理ツール１０２上の場所に取り付けられてもよいことが、理解されよう。例えば、１つ以上の静電容量型マイクロセンサが、ロードロック１１２上、その中、またはそれに近接して取り付けられてもよい。同様に、静電容量型マイクロセンサ２１０は、いくつかの例示的な位置を挙げると、ウエハ処理ツール１０２のガスライン（図示せず）、真空源４０８への流れを制御するウエハ処理ツール１０２の圧力制御バルブ４１４、ウエハ処理ツール１０２のロボット、またはウエハ処理ツール１０２のリフトピンの上に、中に、または近接して取り付けられてもよい。静電容量型マイクロセンサ２１０は、所望の特定のプロセス測定および制御に応じて、ウエハ処理ツール１０２の他の場所に近接して取り付けられてもよい。ここで、「に近接して」は、相対的な用語として使用されているが、ウエハ処理ツール１０２の特定の構成要素の近くにおける静電容量型マイクロセンサ２１０の存在は、その構成要素上に堆積した、またはその構成要素から除去されたパーティクルまたは材料が、その取り付けられたセンサと相互作用する可能性が統計的にあるような距離を表すことを意図している。これらの相互作用の例が、以下に記載される方法に関してさらに説明される。
【００４３】
［００６３］本明細書で使用される場合、「マイクロ（ｍｉｃｒｏ）」という用語は、実施形態による特定のセンサまたは構造の記述的なサイズを指すことがある。例えば、用語「静電容量型マイクロセンサ」は、数ナノメートルから１００μｍのスケールの寸法を有する静電容量型センサを指すことができる。すなわち、一実施形態において、以下に説明するような静電容量型マイクロセンサ２１０は、並列または直列に接続することができる個々のセルに対して０．０５μｍから１００μｍの範囲である典型的な寸法を有することができる。したがって、本明細書に記載の静電容量型マイクロセンサ２１０は、他のセンサタイプ、例えば、百万分の１グラムの単位で正確な重量測定を行うことができる機器であるマイクロ天秤などと容易に区別することができる。すなわち、マイクロ天秤は、マイクロスケールで重量を測定し得るが、本明細書中に記載されるマイクロセンサと同じサイズ範囲内ではない。サイズ範囲の違いは、少なくとも、いくつかの例えば数千個のマイクロセンサがチャンバ容積部４０６またはウエハ処理ツール１０２上の他の場所に収まることがあるのに対し、いくつかのマイクロ天秤は半導体ウエハ４０２を受け入れるようにサイズ設定されたチャンバ容積部４０６に収まらないことがあるので、有利である。
【００４４】
［００６４］本明細書で使用されるとき、用語「マイクロセンサ」はまた、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）に関連する材料および製造プロセスを使用して製造されるセンサを指すこともある。すなわち、本明細書に記載の静電容量型マイクロセンサ２１０は、堆積プロセス、パターニング、エッチングなどのＭＥＭＳプロセスを使用して製造することができる。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ＭＥＭＳプロセスを使用して形成されたサイズおよび構造を有するＭＥＭＳスケールのセンサであってもよい。しかしながら、実施形態は、必ずしもそのように限定されるわけではなく、実施形態の特定の態様は、より大きな、そしてあるいはより小さなサイズスケールに適用可能であり得ることを、理解されたい。
【００４５】
［００６５］わずか１つのマイクロセンサが、ウエハ処理ツール１０２に取り付けられてもよいが、多数のマイクロセンサ、例えば数百から数百万のマイクロセンサを、チャンバ容積部４０６に収める、またはウエハ処理ツール１０２の他の場所に取り付けることができる。すなわち、以下に説明するＭＥＭＳスケールサイズのマイクロセンサを考えると、ウエハ製造プロセスパラメータ、例えばプロセスチャンバ１１４内の半導体材料の堆積／除去をリアルタイムで監視するために、多くのマイクロセンサを、ウエハ処理ツール１０２に沿って、例えばチャンバ壁４０４（またはウエハ処理ツール１０２の他の構成要素）の周りに分布させてもよい。
【００４６】
［００６６］各静電容量型マイクロセンサ２１０は、既知の位置を有することができる。例えば、第１の静電容量型マイクロセンサが、ウエハ処理ツール１０２上の第１の所定の位置、例えばチャンバ容積部４０６内の第１の位置に配置され、第２の静電容量型マイクロセンサが、ウエハ処理ツール１０２上の第２の所定の位置、例えばチャンバ容積部４０６内の第２の位置に配置されてもよい。静電容量型マイクロセンサ２１０は、プロセスチャンバ１１４上にランダムにまたは所定のパターンで分布させることができる。例えば、第２の位置は、第１の位置に対して、またはプロセスチャンバ１１４上の他の何らかの基準点に対して既知の位置を有してもよい。したがって、材料の堆積／除去の均一性は、第１の静電容量型マイクロセンサおよび第２の静電容量型マイクロセンサからのリアルタイム測定値を比較することによって、以下に記載されるように決定され得る。
【００４７】
［００６７］ウエハ処理ツール１０２は、ウエハ製造プロセスのプロセスパラメータを検出するための他のセンサおよび／または測定機器を含んでもよい。他のセンサおよび／または測定機器は、マイクロセンサでなくてもよい。例えば、後述のＭＥＭＳスケールのセンサとは対照的に、ウエハ処理ツール１０２は、ウエハ製造プロセス中にチャンバ容積部４０６の発光分光分析（ＯＥＳ）シグネチャを検出するために、プロセスチャンバ１１４上に取り付けられるか、または他の方法で取り付けられる光学分光計４１６を含んでもよい。ＯＥＳシグネチャは、チャンバ容積部４０６内の元素の種類および量を特定し得る。例えば、ＯＥＳシグネチャは、どの化学元素がウエハ製造プロセス中にチャンバ容積部４０６内のプラズマ４５０中に存在するかを、特定し得る。他のセンサを使用して、チャンバ容積部４０６内で実行されるウエハ製造プロセスの他のプロセスパラメータを検出することができる。そのような他のセンサは、プロセスチャンバ１１４またはウエハ４０２に供給される電力を測定するための電気センサ、ウエハホルダ４１０の電気的特性を測定するための電気センサなどを含むことができる。そのようなセンサは、半導体材料８０８の堆積／除去の実際の量または速度を測定しないかもしれないが、それにもかかわらず、以下に説明する理由で、静電容量型マイクロセンサ２１０によって行われる実際の堆積／除去測定と相関させることができる。
【００４８】
［００６８］ウエハ処理ツール１０２内のパーティクルの存在と相関のある情報を集めるために、他のセンサが使用されてもよい。例えば、１つ以上の測定装置、例えば加速度計（図示せず）が、ウエハ処理ツール１０２の可動部分に取り付けられてもよい。一実施形態では、ロボットまたはロボットアームは、ロボットの動きを感知するための加速度計を含む。あるいは、ロードロックドアが、加速度計を含む。したがって、ウエハ製造プロセスのプロセスパラメータ、例えばロボットの動きを表すモーションデータが、加速度計によって検出され、静電容量型マイクロセンサ２１０から収集されたパーティクル感知データと相関されて、パーティクル源を決定することができる。このような他のセンサ、例えば加速度計の用途が、以下にさらに説明される。
【００４９】
［００６９］静電容量型マイクロセンサ２１０および／またはウエハ処理ツール１０２の測定機器もしくは装置は、１つ以上の電気コネクタを介して互いにまたは他の回路と相互接続することができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０は、チャンバ壁４０４および／またはウエハホルダ４１０上を走る電気トレースによって直列に接続されてもよい。代替的または追加的に、いくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０が、それぞれの電気トレース２１６によって並列に電気的に接続されてもよい。このように、電気トレース、導線、ビア、および他の既知のタイプの電気コネクタを使用して、電気的接続が、静電容量型マイクロセンサ２１０間で行われ、かつ／または静電容量型マイクロセンサ２１０が、電子回路２１８に接続され得る。
【００５０】
［００７０］図５を参照すると、一実施形態によるパーティクル監視装置またはウエハ処理ツールの電子回路のブロック図が示されている。パーティクル監視装置２００またはウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、ウエハ４０２またはウエハ処理ツール１０２の下部構造によって支持されてもよい。例えば、電子回路２１８は、上述のように、パーティクル監視装置２００の最上層３０６上に取り付けられてもよい。電子回路２１８は、ハウジング内に入れられていてもよい。電子回路２１８のハウジングおよび／または電子部品は、ウエハ４０２の一部分であってもよく、例えば、ハウジングは、電子回路２１８を封入するウエハ基板の層であってもよい。あるいは、ハウジングは、ウエハ処理ツール１０２上、例えばチャンバ壁４０４またはウエハホルダ４１０上に取り付けられてもよい。同様に、ハウジングは、ウエハ処理ツール１０２の他の部分、例えばチャンバ容積部４０６の外側の外面に取り付けられてもよい。したがって、電子回路２１８は、静電容量型マイクロセンサ２１０に対して同じ場所に配置されてもよく、または離れて配置されてもよい。それにもかかわらず、電子回路２１８は、静電容量型マイクロセンサ２１０に対して離れて取り付けられているときでも、１つ以上の入力／出力（Ｉ／Ｏ）接続部５０２、例えば電気トレース、導線、またはビアを介して、静電容量型マイクロセンサ２１０と電気的に接続することができる。
【００５１】
［００７１］ウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、クロック５０４を含むことができる。クロック５０４は、当技術分野で知られているように、正確な周波数を有する電気信号を出力する電子発振器、例えば水晶振動子を有する電子回路であってもよい。したがって、クロック５０４は、Ｉ／Ｏ接続部５０２を介して受信した電気信号に対応する時間値を出力するように構成することができる。時間値は、他の動作とは無関係の絶対時間値であってもよいし、または時間値は、ウエハ処理ツール１０２内の他のクロックと同期されてもよい。例えば、クロック５０４は、クロック５０４によって出力される時間値が、システム時間値および／またはシステムクロックによって出力または制御されるシステム動作に対応するように、ウエハ処理ツール１０２のシステムクロック、またはウエハ処理ツール１０２にリンクされた製造設備のホストコンピュータのシステムクロックに同期されてもよい。クロック５０４は、特定の処理動作が発生したときに時間値の出力を開始するように構成されてもよい。ウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、ウエハ処理ツール１０２とホストコンピュータとの間の通信を送受信するためのネットワークインターフェース装置５０６を含むことができる。
【００５２】
［００７２］ウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、プロセッサ５０８を含むことができる。プロセッサ５０８は、クロック５０４に動作可能に結合されてもよく、例えばバス５１０および／またはトレースによって電気的に接続されてもよい。プロセッサ５０８は、マイクロプロセッサ、中央処理装置などの１つ以上の汎用処理装置を表す。より具体的には、プロセッサ５０８は、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、または命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであってもよい。プロセッサ５０８は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの１つ以上の専用処理装置であってもよい。
【００５３】
［００７３］プロセッサ５０８は、本明細書に記載の動作を実行するための処理ロジックを実行するように構成される。例えば、プロセッサ５０８は、パーティクル監視装置２００またはウエハ処理ツール１０２上の異なる所定の位置に配置されたいくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０からの入力信号を受信し分析するように構成されてもよい。したがって、プロセッサ５０８は、それが動作可能に接続されている静電容量型マイクロセンサ２１０に関連するデータを決定し記録することができる。例えば、プロセッサ５０８は、静電容量型マイクロセンサの静電容量が変化したときに、静電容量型マイクロセンサ２１０の位置を記録することができる。プロセッサ５０８はまた、受信した各入力信号に対応するクロック５０４からの時間値出力を受信し、その時間値出力をタイムスタンプとしてメモリに記録することができる。したがって、プロセッサ５０８は、例えば、所与の時間におけるウエハ製造プロセスの均一性を決定するために、いくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０からの入力信号を比較することができる。プロセッサ５０８は、静電容量型マイクロセンサ２１０から受信した信号に基づいて他の種類の情報を決定するように構成されてもよい。例えば、１つ以上の静電容量型マイクロセンサ２１０から受信した入力信号を使用して、以下に説明するように、ウエハ製造プロセスを終点指定するか、またはウエハ製造プロセスの変化の根本原因を決定することができる。
【００５４】
［００７４］本明細書に記載のように、他の機能がプロセッサ５０８によって提供されてもよい。例えば、プロセッサ５０８は、信号処理機能を含むことができ、例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０からのアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。もちろん、専用のデジタル−アナログ変換器が、そのような目的に使用されてもよい。同様に、他の電子装置が、変位電流をフィルタリングすること、データに対して論理的決定を行うためのタスクを実行すること、例えば、ルックアップテーブルを参照すること、補正係数を適用することなどの、記載された処理機能のいずれかに使用されてもよい。また、そのような処理は、知られているように、ローカルまたは分散方式で実行されてもよいことも理解されよう。したがって、そのような電子装置および処理技術は、簡潔さのために、ここでは詳細に説明しない。
【００５５】
［００７５］静電容量型マイクロセンサ２１０の監視は、プロセッサ５０８によって個別ベースまたはグループベースで実行され得る。すなわち、プロセッサ５０８は、各静電容量型マイクロセンサ２１０について個々のデータを監視し記録することができる。したがって、各静電容量型マイクロセンサ２１０は、例えば位置または他のセンサ固有のデータに関連付けられた固有のセンサ識別番号によって、個々に識別可能であってもよい。一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０は、グループで監視されてもよい。例えば、プロセッサ５０８は、１つ以上の静電容量型マイクロセンサ２１０のグループに対するバンクデータを監視し記録することができる。これらのグループは、センサブロックと呼ばれることがあり、各センサブロックは、対応する電源とプロセッサを有することがある。すなわち、センサブロックは、互いに独立して機能し、別々に監視または制御され得る。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０のグループは、全体としてのセンサのグループに対応する位置または他のグループ固有のデータと関連付けることができる。
【００５６】
［００７６］ウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、例えばウエハ基板２０２またはチャンバ壁４０４に取り付けられたメモリ５１２を含むことができる。メモリ５１２は、メインメモリ（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）またはラムバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などのダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、または二次メモリ（例えば、データ記憶装置）のうちの１つ以上を含むことができる。プロセッサ５０８は、バス５１０または他の電気的接続を介してメモリ５１２と通信することができる。したがって、プロセッサ５０８は、トリガされた静電容量型マイクロセンサ２１０の所定の位置およびクロック５０４によって出力された時間値をメモリ５１２に記録するために、メモリ５１２に動作可能に結合され得る。すなわち、メモリ５１２は、パーティクルまたは材料が静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積されたかまたは静電容量型マイクロセンサ２１０から除去された時間、および材料が静電容量型マイクロセンサ２１０上にまたは静電容量型マイクロセンサ２１０から落下したときに影響を受けたマイクロセンサが取り付けられていた位置を、記録することができる。
【００５７】
［００７７］ウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、上述のように電源３０４を含むことができる。電源３０４は、電池、コンデンサバンク、または他の既知の電力供給装置を含むことができる。電源３０４は、バス５１０を介して電子回路２１８の１つ以上の構成要素、例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０、クロック５０４、プロセッサ５０８、またはメモリ５１２に電気的に接続され、それらに電力を供給することができる。
【００５８】
［００７８］ウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、追加の構成要素を含むことができる。例えば、電子回路２１８は、例えばウエハ処理ツール１０２の特定のプロセスチャンバ１１４にロードされた後に、パーティクル監視装置２００が移動を停止したときに、時間値の出力を開始するようにクロック５０４をトリガする加速度計５１４を含むことができる。したがって、時間値は、パーティクル監視装置２００がいつウエハ処理ツール１０２の特定の処理ステーションにロードされたかについての情報を提供することができる。電子回路２１８は、周波数源５１６、例えば広周波数源５１６、または検出器５１８を含んでもよい。周波数源５１６および検出器５１８は、ウエハ処理ツール１０２の静電容量型マイクロセンサ２１０の特定の実施形態に関して特定の用途を有し得る。例えば、周波数源５１６および検出器５１８は、以下に記載されるように、マイクロ共振器型マイクロセンサを駆動および監視するために使用され得る。
【００５９】
［００７９］上述の電子回路２１８の構成要素は、使用され得るセンサの範囲を例示するものであり、限定的なものではない。例えば、温度センサ５２０などの追加のセンサが、ウエハ処理ツール１０２の製造に統合されてもよい。温度センサ５２０は、ウエハ処理ツール１０２の１つ以上の構成要素、例えばチャンバ容積部４０６の温度を監視することができる。静電容量型マイクロセンサ２１０の様々な実施形態が、ここで説明される。静電容量型マイクロセンサ２１０の構成および図は、本質的に例示であり、多くの追加の構成が、この説明に基づいて当業者によって企図され得ることが、最初に述べられる。
【００６０】
［００８０］図６を参照すると、一実施形態によるウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図が示されている。静電容量型マイクロセンサ２１０は、静電容量を有してもよく、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量は、ウエハ処理ツール１０２によって実行されるウエハ製造プロセスに応じて変化してもよい。静電容量型マイクロセンサ２１０は、測定回路に接続された２つ以上の電極を用いてもよい。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０は、誘電体間隙によって第２の導体６０４から分離された第１の導体６０２を含む一対の導体を有することができる。第１の導体６０２および／または第２の導体６０４は、帯電していてもよい。例えば、電極のうちの１つ以上が、電子回路２１８の測定回路からの信号を駆動および感知するために直接結び付けられてもよい。一実施形態では、電極の１つが、接地電位に接続されている。
【００６１】
［００８１］第１の導体６０２および第２の導体６０４は、導電性材料、例えば、ポリシリコン、アルミニウム、タングステンなどから形成することができる。これらの導体は、基板６０６上に形成されてもよいし、または他の方法で取り付けられてもよい。基板６０６は、パーティクル監視装置２００のウエハ基板２０２の一部であってもよい。あるいは、基板６０６は、ウエハ処理ツール１０２上に取り付けられてもよい。基板６０６は、シリコンウエハ基板、有機材料、ブランケットガラス基板、または他の固体誘電体基板、例えばアルミナ、石英、シリカなどであってもよい。
【００６２】
［００８２］各導体は、導電性パッド６０８からそれぞれの平面に沿って延びるいくつかの指状導体を含み得る。例えば、第１の導体６０２は、いくつかの第１の細長導体６１０を含み、第２の細長導体６１２は、いくつかの第２の細長導体６１２を含むことができる。一実施形態では、第１の細長導体６１０と第２の細長導体６１２とは、互いに噛み合っている。より具体的には、細長導体は、指状構造の間に静電容量を形成するために、同じ平面内で互いに組み合うまたは互いに噛み合うことができる。信号は、導電性パッド６０８を介して細長導体に出入りすることができる。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、平面構成を有するコンデンサを含み得る。
【００６３】
［００８３］静電容量型マイクロセンサ２１０は、感度を最大にするように設計されてもよい。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０の電極は、小さなサイズで形成され、小さな空間によって分離されていてもよい。このサイズスケーリングは、センサを個々に、そして全体として、より小さなパーティクルに対して感度をよくし、より離散的にパーティクルを検出できるようにすることによって、高い感度および活性領域密度を達成することができる。例として、各細長導体は、３ミクロン未満の誘電体間隙距離によって分離されていてもよい。いくつかの実施形態では、誘電体間隙距離は、５０〜１００ｎｍの範囲であってもよい。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、電極間の誘電特性における小さな摂動を検出することができる。監視制御電子回路２１８の設計が、感度を調整するように操作されてもよい。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０の典型的な検出範囲は、低フェムトファラッドから数十ピコファラッドの範囲であり得、検出の分解能は、アトファラッド程度であり得る。
【００６４】
［００８４］図７を参照すると、一実施形態によるウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図が示されている。静電容量型マイクロセンサ２１０は、第１の導体６０２または第２の導体６０４のうちの１つ以上の上にコーティング７０２を含むことができる。例えば、コーティング７０２は、平面くし形コンデンサにパターニングされた導体の領域上に塗布されてもよい。コーティング７０２は、有機材料または誘電体材料であり得る。より具体的には、コーティング７０２は、ウエハ製造プロセスに反応するように選択された材料を含むことができる。例えば、コーティング７０２は、エッチングプロセスのターゲット材料を含んでもよい。一実施形態において、コーティング７０２は、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどの誘電体材料を含む。したがって、エッチングプロセスが、ウエハ処理ツール１０２によって行われるとき、ある量のコーティング７０２が、除去され得る。
【００６５】
［００８５］図８を参照すると、一実施形態による、ウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの、図７の線Ａ−Ａについての断面図が示されている。静電容量型マイクロセンサ２１０は、基板６０６上に一対の導体８０２を含む。一対の導体８０２は、例えば、第１の導体６０２の第１の細長導体６１０と、第２の導体６０４の第２の細長導体６１２とを含むことができる。上述のように、一対の導体８０２は、少なくとも部分的にコーティング７０２によって覆われてもよい。コーティング７０２は、図７に示すようにブランケットコーティングであってもよい。より具体的には、コーティング７０２は、互いに噛み合った導体と導体との横方向での間にある、すなわち誘電体間隙を埋めるフィラー部分８０４と、導体の上面の上に積層されたオーバーコート部分８０６とを含むことができる。コーティング７０２は、積層構造を有することができ、例えば、フィラー８０４は、硬質の誘電体、例えば、酸化物または窒化物などの第１の材料から形成された第１の層とすることができ、オーバーコート８０６は、有機材料などの第２の材料から形成された第２の層とすることができる。コーティング７０２のいずれの部分も任意選択であるということが、理解されよう。例えば、一実施形態において、コーティング７０２は、横方向の導体間にフィラー８０４を含むが、コーティング７０２は、導体の上面が露出するように、オーバーコート８０６を含まない。あるいは、コーティング７０２は、導体の上にオーバーコート８０６を含むが、コーティング７０２は、フィラー８０４を含まず、横方向の導体間の誘電体間隙に空所が存在してもよい。コーティング７０２の他の実施形態が、使用されてもよい。例えば、コーティング７０２は、コンフォーマルであってもよく、例えば２ナノメートル厚の薄いコンフォーマルコーティングが、導体および基板６０６の上面および側面を覆って積層されてもよい。細長導体は、コンフォーマルコーティング７０２の厚さよりも大きい幅または高さ、例えば３ミクロンを有することができ、したがって、コーティング７０２は、静電容量型マイクロセンサ２１０の表面全体を覆うことができるが、一対の導体８０２間の誘電体間隙の少なくとも一部分は、埋められないかもしれない。
【００６６】
［００８６］静電容量型マイクロセンサ２１０の任意の部分への材料８０８の堆積は、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化をもたらし得る。例えば、図６に示されている互いに噛み合う指状構造または図７に示されているコーティング７０２上への材料８０８の堆積は、一対の導体８０２間の電界を変えることによって静電容量を変化させ得る。
【００６７】
［００８７］一実施形態では、静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積された材料８０８は、ガスである。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、いくつかの表面積増加構造を含み得る。例えば、表面積増加構造は、ガスを閉じ込めるかまたは吸収するように設計された繊維または細孔８１０を含むことができる。例えば、コーティング７０２は、プロセスチャンバ１１４内でスポンジのようにガスを吸収するための所定の多孔度を有する材料、例えば多孔性酸窒化物を含んでもよい。ガスが細孔８１０によって吸収されると、ガスは、例えば、空気で満たされた細孔８１０と比較してバルク材料の誘電率を増加させることによって、コーティング７０２の誘電率を変えることができ、静電容量が変化し得る。
【００６８】
［００８８］静電容量型マイクロセンサ２１０からの材料の除去は、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化をもたらし得る。例えば、互いに噛み合う指状構造またはコーティング７０２からの材料８０８の除去は、電界を変えることによって静電容量を変え得る。
【００６９】
［００８９］材料８０８の堆積または除去によって生じる静電容量の変化を感知して、堆積量または堆積速度を決定することができる。例えば、静電容量の変化は、追加または除去された材料８０８の量に直接相関し得る。さらに、静電容量をリアルタイムで監視することができることを考えると、例えば毎分オングストロームでのエッチング速度を計算することができる。予備データは、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化を測定して静電容量型マイクロセンサ２１０上のパーティクルの存在を検出できることを示している。さらに、比較的大きなパーティクルを検出するために、いくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０を多重化することができる。同様に、静電容量型マイクロセンサ２１０を組み合わせて、パーティクルサイズを決定することができる。
【００７０】
［００９０］導体６０２、６０４、基板６０６、およびコーティング７０２の材料選択は、静電容量型マイクロセンサ２１０が監視または制御のために使用されるプロセスに基づいて行われ得る。例えば、１つ以上の構造が、監視されているエッチングプロセスに対して耐性であってもよい。例えば、コーティング７０２は、エッチングプロセスによって除去されるように設計され、基板６０６は、エッチングプロセスに対して耐性であるように設計されてもよい。同様に、コーティング７０２が、プロセスによって除去可能であり、細長導体が、プロセスによって除去可能でなくてもよい。
【００７１】
［００９１］静電容量型マイクロセンサ２１０の構造の幾何学的形状もまた、監視または制御されているプロセスに対応するように設計されてもよい。例えば、プロセスが材料堆積を含む場合、指状構造は、材料８０８が導体上または導体間に堆積されたときに検出可能な静電容量の変化が生じることを確実にするために、互いにできるだけ近くに置かれ得る。導体の厚さも変えることができる。例えば、互いに噛み合う細長導体を厚くして、構造を、平面構造とは対照的に、平行板構造のようにすることができる。
【００７２】
［００９２］図９を参照すると、一実施形態によるウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図が示されている。静電容量型マイクロセンサ２１０は、積層構造を含むことができる。例えば、第２の導体６０４は、第１の導体６０２の上に積み重ねられてもよい。細長導体、すなわち第１の細長導体６１０および第２の細長導体６１２は、同じ垂直面に沿って配置されてもよく、または細長導体は、横方向にずれていてもよく、すなわち互いに噛み合っていてもよい。いずれの場合も、コーティング７０２が、第１の導体６０２と第２の導体６０４との間にあって、したがって導体間の誘電体間隙を埋めていてもよい。一実施形態では、第１の導体６０２および第２の導体６０４は、指状構造ではなくグリッドまたはメッシュ構造（図示せず）を含む。積層センサ（または記載されたセンサ構造のいずれも）は、異なる材料の導体を有してもよい。例えば、第１の導体６０２は、金属を含み、第２の導体６０４は、ドープされたポリシリコンを含むことができる。
【００７３】
［００９３］図１０を参照すると、一実施形態によるウエハ処理システムの静電容量型マイクロセンサの斜視図が示されている。静電容量型マイクロセンサ２１０は、平行板構造を含むことができる。例えば、第１の導体６０２が、第１の板層であり、第２の導体６０４が、第２の板層であってもよい。コーティング７０２は、板間の誘電体間隙を埋めることができる。一実施形態では、板構造は、穿孔されている。例えば、１つ以上の穿孔１００２が、第１の導体６０２および／または第２の導体６０４を貫通して垂直に延びることができる。平行板および／または有孔平行板構造は、等方性エッチングプロファイルを感知するのに特に有用であり得る。このような場合、導体間のコーティング７０２は、静電容量型マイクロセンサ２１０を、材料８０８の除去に対して特に感度よくするために、アルミナ（誘電率が９）を含むことができる。
【００７４】
［００９４］上述の静電容量型マイクロセンサ２１０の実施形態は、例示的であり、限定的ではない。より具体的には、当業者は、材料がセンサ構造に対して堆積、除去、または変更されたときに静電容量の変化を経験する他の静電容量型マイクロセンサ構造を思い付くことができる。静電容量型マイクロセンサ２１０は、本明細書に記載の用途に使用することができる１つのタイプのマイクロセンサを表す。しかしながら、他のマイクロセンサが、静電容量型マイクロセンサ２１０と組み合わせて、または単独で使用されてもよい。いくつかのそのようなマイクロセンサのタイプが、以下に一般的に記載される。
【００７５】
［００９５］図１１を参照すると、一実施形態による、ウエハ処理システムのマイクロ共振器型のマイクロセンサの概略図が示されている。一実施形態において、ウエハ処理ツール１０２の１つ以上のマイクロセンサは、マイクロ共振器センサ１１００を含む。マイクロ共振器センサ１１００は、水晶振動子マイクロ天秤（ＱＣＭ）、表面弾性波（ＳＡＷ）、または圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）などの適切な共振質量センサであってもよく、これらは全て、それらの表面に堆積した浮遊パーティクルの累積質量１１０２を定量する。簡潔さおよび理解の容易さのために単純化された説明の方を選び、マイクロ共振器センサ１１００の複雑さおよび多様性の説明は、ここでは記載されない。マイクロ共振器センサ（単数または複数）１１００は、パーティクル監視装置２００またはウエハ処理ツール１０２上の所定の位置に配置され得る。各マイクロ共振器センサ１１００は、当技術分野で知られているように、特性振動数、例えば共振振動数を有することができる。例えば、詳細には説明しないが、マイクロ共振器センサ１１００は、単純な質量−ばねシステムによって表すことができる。マイクロ共振器センサ１１００の特性振動数は、マイクロ共振器システムの質量１１０２に反比例し得る。例えば、特性振動数は、マイクロ共振器センサ１１００のｓｑｒｔ（ｋ／Ｍ）に比例してもよく、ここで、「Ｍ」は質量１１０２に対応し、「ｋ」はマイクロ共振器センサ１１００の比例定数に対応する。したがって、マイクロ共振器センサ１１００が、例えばウエハ製造プロセス中に材料８０８を受け取るまたは放出するときに、特性振動数がシフトすることが、認識されるであろう。例えば、材料８０８、例えば半導体材料が、ウエハ処理ツール１０２のプロセスチャンバ１１４内のマイクロ共振器センサ１１００のセンサ表面上に堆積されるか、またはそこから除去されると、マイクロ共振器センサ１１００の質量１１０２が変化し、したがって特性振動数がシフトする。
【００７６】
［００９６］一実施形態において、センサ表面は、材料８０８を含む。より具体的には、センサ表面は、ウエハ製造プロセス中にウエハ４０２上に堆積される、またはウエハ４０２から除去される材料８０８と同じ半導体材料８０８から形成されてもよい。例えば、ウエハ製造プロセスが、シリコンウエハ４０２上にシリコンを堆積させる堆積プロセスである場合、センサ表面は、堆積された材料８０８がウエハ４０２との相互作用と同様にセンサ表面と相互作用することを確実にするために、シリコンを含み得る。同様に、ウエハ製造プロセスが、シリコンウエハ４０２からシリコンを除去するエッチングプロセスである場合、センサ表面は、シリコンウエハ４０２からのシリコンの除去速度と同様の速度で材料８０８がセンサ表面からエッチングされることを確実にするために、シリコンを含み得る。したがって、センサ表面は、ウエハ製造プロセス中にウエハ４０２に対して同時に発生している実際の堆積速度または除去速度を測定するために、ウエハ４０２の表面をシミュレートすることができる。
【００７７】
［００９７］図１２を参照すると、一実施形態による、ウエハ処理システムのトランジスタセンサ型のマイクロセンサの概略図が示されている。一実施形態において、ウエハ処理ツール１０２の１つ以上のマイクロセンサは、トランジスタセンサ１２００を含む。トランジスタセンサ１２００は、１つ以上のトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴ１２０２を含み得る。ＭＯＳＦＥＴ１２０２は、ソース１２０４、ドレイン１２０６、およびゲート１２０８を含み得る。トランジスタセンサ１２００は、ウエハ製造プロセス中に材料８０８を受け取るまたは放出するためのコレクタ１２１０を、さらに含み得る。コレクタ１２１０は、ＭＯＳＦＥＴ１２０２から物理的に分離することができるが、これらの下位構成要素は、互いに電気的に接続することができる。例えば、コレクタ１２１０は、電気トレース１２１２を介してＭＯＳＦＥＴ１２０２のゲート１２０８に電気的に接続されてもよい。したがって、コレクタ１２１０が、ＭＯＳＦＥＴ１２０２から離れた所定の位置に配置されている場合でも、ＭＯＳＦＥＴ１２０２は、材料８０８がコレクタ１２１０に落下した、またはコレクタ１２１０から蒸発したことを検出するように構成され得る。
【００７８】
［００９８］コレクタ１２１０は、材料８０８を受け取るようにサイズ設定され構成され得る。例えば、材料８０８パーティクルの典型的なサイズは、４５ナノメートルから１ミクロンの範囲であり得、したがって、コレクタ１２１０は、少なくとも１ミクロンの直径を有する外縁を有する外形を含み得る。下方向に見たときの外縁の形状は、円形、長方形、または他の任意の形状であってよい。さらに、コレクタ１２１０は、平坦であってもよく、すなわち平面のセンサ表面を有してもよく、またはコレクタ１２１０は、円錐形のセンサ表面を有してもよい。一実施形態において、コレクタ１２１０は、ＭＯＳＦＥＴ１２０２とは別の構造ではなく、ＭＯＳＦＥＴ１２０２に組み込まれている。例えば、コレクタ１２１０は、ＭＯＳＦＥＴ１２０２のゲート１２０８上の収集領域であってもよい。
【００７９】
［００９９］上述のマイクロ共振器センサ１１００と同様に、トランジスタセンサ１２００のコレクタ１２１０は、ウエハ４０２の表面をシミュレートするように構成されたセンサ表面を含み得る。例えば、トランジスタセンサ１２００は、例えば保持面４１２上のウエハ４０２の近くに配置されてもよく、センサ表面は、ウエハ面が向いている方向と平行な前方方向を向くように配向されてもよい。コレクタ１２１０は、例えば、同じ材料または異なる材料のベース層とトップ層とを有する多層構造を含み得る。
【００８０】
［００１００］一実施形態において、トランジスタセンサ１２００のパラメータは、ＭＯＳＦＥＴ１２０２に対応する。より具体的には、トランジスタセンサ１２００のパラメータは、ゲート１２０８で測定されたＭＯＳＦＥＴ１２０２の閾値電圧であってもよい。閾値電圧は、コレクタ１２１０上の材料８０８の有無に直接対応し得る。例えば、閾値電圧は、第１の量の材料８０８がコレクタ１２１０上にあるときに第１の値を有することができ、閾値電圧は、第２の量の材料８０８がコレクタ１２１０上にあるときに第２の値（第１の値とは異なる）を有することができる。したがって、コレクタ１２１０のセンサ表面に収集されたまたはセンサ表面から放出された材料８０８は、トランジスタセンサ１２００の閾値電圧に基づいて決定され得る。プロセッサ５０８は、閾値電圧の変化を検出するように構成されてもよく、したがって、閾値電圧の変化が検出されると、ウエハ処理ツール１０２は、その変化を、パーティクル検出またはある量の材料８０８の堆積もしくは除去として認めることができる。閾値電圧をある時間にわたって記録して、ウエハ４０２上またはウエハ４０２からの材料８０８の実際の堆積速度または除去速度を決定することができる。
【００８１】
［００１０１］図１３を参照すると、一実施形態による、ウエハ処理システムの光センサ型のマイクロセンサの概略図が示されている。一実施形態において、ウエハ処理ツール１０２の１つ以上のマイクロセンサは、光センサ１３００を含む。光センサ１３００は、当技術分野で知られているように、マイクロオプトエレクトロメカニカルシステム（ＭＯＥＭＳ）とすることができ、既知の半導体処理工程を使用して、基板上に直接形成することができる。簡潔さおよび理解の容易さのために単純化された説明の方を選び、ＭＯＥＭＳの複雑さおよび多様性の説明は、ここでは記載されない。光センサ１３００は、基板のセンサ表面（図示せず）にわたって分布したいくつかのマイクロミラーまたはレンズを含み得る。詳細には説明しないが、光センサ１３００は、光源１３０４から発する光路１３０２を含み得る。光路１３０２は、光源１３０４と光検出器１３０６との間にあり得る。一実施形態において、光センサ１３００のパラメータは、光源１３０４からの光が光検出器１３０６で受け取られるかどうかに対応する。例えば、パラメータは、材料８０８が光路１３０２を乱すことに応じて、変化し得る。すなわち、材料８０８のパーティクルが、光路１３０２を通過するかまたはその中で静止し、光源１３０４と光検出器１３０６との間の光を遮断するとき、パラメータは変化し得る。一実施形態において、パーティクルが光学センサ１３００を通過すると、光源１３０４からの光は、異なる光路１３０２に沿って別の光検出器１３０６に向かって反射される。他の光検出器１３０６による反射光の検出は、光学センサ１３００のパラメータへの変化をもたらし得る。パラメータは、例えば、光検出に対応する光センサ１３００の出力電圧であってもよい。プロセッサ５０８は、出力電圧の変化を検出するように構成されてもよく、したがって、出力電圧の変化および／または光路１３０２の乱れが検出されると、ウエハ処理ツール１０２は、その変化を、基板上のセンサ表面からの材料８０８の堆積または除去として認めることができ、したがって、堆積／除去の量および／または速度をリアルタイムで測定および監視することができる。
【００８２】
［００１０２］上述のマイクロセンサのタイプは、外部圧力とは無関係の電気的パラメータに基づいて動作するので、静電容量型マイクロセンサ２１０、マイクロ共振器センサ１１００、トランジスタセンサ１２００、または光センサ１３００などの１つ以上のマイクロセンサを有するパーティクル監視装置２００またはウエハ処理ツール１０２は、真空状態を含む任意の圧力状態で動作することができることが、理解されよう。同様に、マイクロセンサは、プラズマレス状態を含んで、チャンバ容積部４０６のガス濃度に関係なく、動作することができる。
【００８３】
［００１０３］パーティクル監視装置２００またはウエハ処理ツール１０２は、上述のセンサの任意の組み合わせを含み得る。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０は、下にある基板上に数千単位でグループ化することができる。より具体的には、静電容量型マイクロセンサ２１０は、バンクから異なる数のコンデンサを選択することによってベース静電容量を選択することができるように、結び付けられてバンクをなすことができる。そのような選択は、プロセッサ５０８によって制御され得る。一実施形態において、プロセッサ５０８は、異なるタイプのセンサを監視する。例えば、材料堆積を検出するように構成された静電容量型マイクロセンサ２１０と、材料エッチングを検出するように構成された静電容量型マイクロセンサ２１０とを同時に監視するか、またはウエハ製造プロセスの異なる段階で監視して、追加のデータを収集し多目的センサを形成することができる。同様に、アナログ−デジタル静電容量測定回路が、追加の情報を集めるために種々の周波数で静電容量型マイクロセンサ２１０を監視するために、使用されてもよい。例えば、測定回路は、追加の情報を収集するために、低周波数、高周波数で、または広範囲の周波数を掃引することによって、１つ以上の静電容量型マイクロセンサ２１０をプローブすることができる。
【００８４】
［００１０４］例えばプロセスチャンバ１１４上に取り付けられたマイクロセンサを有するウエハ処理ツール１０２が、ウエハ製造プロセスを監視または制御するために使用されてもよい。限定的ではないが、そのような監視および制御を実行するいくつかの方法を以下に説明する。簡潔にするために、以下に説明する方法における工程は、静電容量型マイクロセンサ２１０の監視を指すことがあるが、それらの方法は、上述のマイクロセンサのタイプなどの他のマイクロセンサのタイプを組み込むように適合させることができる。
【００８５】
［００１０５］図１４を参照すると、一実施形態による、ウエハ製造プロセスを終点決定する方法における工程を表すフローチャートの図が示されている。場合によっては、ウエハ製造プロセスの終点が、プロセスのパラメータ、例えば、プロセスチャンバ１１４内のプラズマ４５０中に見出される特定の元素の濃度を測定することによって検出され、プロセス工程がプロセス目標を達成したか、そして停止する必要があるかどうかを、決定することができる。しかしながら、チャンバ容積部４０６がプラズマレスである場合、そのような検出は、従来のセンサまたは測定機器を使用すると困難または不可能であり得る。しかしながら、静電容量型マイクロセンサ２１０を使用して終点を決定する以下に説明される方法は、プラズマレス状態で使用され得る。
【００８６】
［００１０６］工程１４０２において、ウエハ４０２が、ウエハ処理ツール１０２のプロセスチャンバ１１４内にロードされる。ウエハ４０２は、半導体材料から形成されてもよく、ウエハ処理ツール１０２の第１のチャンバ、例えばバッファチャンバ１０８からウエハ処理ツール１０２の第２のチャンバ、例えばプロセスチャンバ１１４へ移動されてもよい。したがって、ウエハ４０２は、プロセスチャンバ１１４のチャンバ容積部４０６内で、例えば堆積またはエッチングなどのウエハ製造プロセスを受けることができる。
【００８７】
［００１０７］工程１４０４において、ウエハ製造プロセスが、プロセスチャンバ１１４内で開始され得る。例えば、第２のチャンバ、例えばプロセスチャンバ１１４のチャンバ圧力を、真空状態まで低下させることができる。より具体的には、チャンバ圧力は、０．５気圧未満に下げることができる。上述のように、ウエハ処理ツール１０２は、全ての圧力状態で材料の堆積／除去を検出することができ、したがって、ウエハ処理ツール１０２内の半導体ウエハ４０２によって通常見られる条件下での堆積／除去量および／または速度のリアルタイム監視に使用され得る。したがって、ウエハ製造プロセス中に、半導体材料８０８が、ウエハ４０２上に堆積され、またはウエハ４０２から除去され得る。同時に、半導体材料８０８が、静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積され、またはそこから除去され得る。
【００８８】
［００１０８］工程１４０６において、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化が検出される。より具体的には、材料８０８が、第２のチャンバ、例えばプロセスチャンバ１１４内の静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積されるかまたはそこから除去されるときに、静電容量の変化が、検出され得る。静電容量型マイクロセンサ２１０が、静電容量の変化を検出すると、対応する信号が、電子回路２１８に供給される。
【００８９】
［００１０９］一実施形態において、ウエハ製造プロセスは、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の検出された変化に基づいて制御される。例えば、工程１４０８において、静電容量の変化に対応する入力信号を使用して、ウエハ製造プロセスの終点を決定することができる。例えば、静電容量の変化は、堆積プロセス中の静電容量型マイクロセンサ２１０上への材料８０８の堆積に対応し得る。同様に、ウエハ製造プロセスがエッチングプロセスである場合、静電容量型マイクロセンサ２１０からの材料８０８の除去が、検出され得る。追加または除去される材料８０８の量は、ウエハ処理ツール１０２の全てのプロセスランに対して同一であり得る。しかしながら、量または速度が、突然、より多くまたはより少なくなった場合、ウエハ処理ツール１０２は、ウエハ製造プロセスまたはプロセスチャンバ１１４のハードウェアにシフトが生じたと決定し得る。
【００９０】
［００１１０］上述のように、パーティクル監視装置２００またはウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８は、ウエハ処理ツール１０２とホストコンピュータとの間の通信を送受信するためのネットワークインターフェース装置５０６を含むことができる。ネットワークインターフェース装置５０６は、有線または無線接続５０２によって機能することができる。一実施形態において、信号が、マイクロセンサとネットワークインターフェース装置５０６との間で無線で送信されてもよい。より具体的には、無線送信機が静電容量型マイクロセンサ２１０などのマイクロセンサに電気的に接続され、無線受信機が電子回路２１８の他の回路に電気的に接続されるように、電子回路２１８が、配置されてもよい。より具体的には、無線受信機および無線送信機が両方とも、ウエハ処理ツール１０２内に配置されてもよい。例えば、無線送信機が、静電容量型マイクロセンサ２１０を支持するウエハ基板２０２上に取り付けられ、無線受信機が、チャンバ壁４０４上に取り付けられてもよい。静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量などのデータは、ウエハ処理ツール１０２内の送信機と受信機との間で通信され得る。データを受信した後、無線受信機は、受信した信号をプロセッサ５０８または他の電子回路２１８に送信することができる。さらに、信号は、電子回路２１８と外部コンピュータシステム１０４との間の有線接続５０２を通って進むことができる。無線受信機と外部コンピュータとの間の通信は、有線接続５０２とすることができ、例えばデータケーブルをプロセスチャンバ１１４のチャンバ壁４０４に通して、電子回路２１８からホストコンピュータにデータを通信することができる。このように、ウエハ製造プロセスの進行を、リアルタイムで測定することができる。したがって、コンピュータシステム１０４は、所望の量の材料８０８が静電容量型マイクロセンサ２１０に追加または除去されたときにプロセスの終点を検出するように構成され得る。
【００９１】
［００１１１］工程１４１０において、終点の決定に応じて、ウエハ製造プロセスを停止することができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０からの入力信号が、ウエハ製造プロセスが所望のプロセス結果（例えば、ウエハ４０２の質量の所定の値または変化）に達したことを示すと、電子回路２１８またはコンピュータシステム１０４は、ウエハ製造プロセスの終点に到達したと決定し、入力信号に基づいて堆積またはエッチングプロセスを停止することができる。
【００９２】
［００１１２］図１５を参照すると、一実施形態による、ウエハ製造プロセスの均一性を決定する方法における工程を表すフローチャートの図が示されている。ウエハ製造プロセスは、例えば、プロセスの均一性を検出し制御するために、静電容量型マイクロセンサ２１０からのフィードバックを使用して制御することができる。プロセスチャンバ１１４内にいくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０を配置することによって、瞬間的な均一性、および経時的な均一性を検出することができる。より具体的には、プロセスチャンバ１１４内の異なる位置での堆積またはエッチング速度の変化を感知して、それらの位置間で堆積またはエッチングプロセスが異なるかどうかを決定することができる。
【００９３】
［００１１３］工程１５０２および１５０４は、図１４に関して上述した工程１４０２および１４０４と同様であり得る。すなわち、ウエハ４０２が、ウエハ処理ツール１０２のプロセスチャンバ１１４内にロードされ、ウエハ製造プロセスが開始され得る。しかしながら、工程１５０４において、半導体材料８０８が、ウエハ製造プロセス中にウエハ４０２およびいくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積されるかまたはそこから除去され得る。すなわち、材料８０８の堆積または除去が、プロセスチャンバ１１４内の複数の静電容量型マイクロセンサ２１０に適用され得る。例えば、第１の静電容量型マイクロセンサが、ウエハ処理ツール１０２上の、例えばチャンバ容積部４０６内の第１の所定の位置に取り付けられ、第２の静電容量型マイクロセンサが、ウエハ処理ツール１０２上の、例えば同様にチャンバ容積部４０６内の第２の所定の位置に取り付けられてもよい。材料８０８は、第１および第２の静電容量型マイクロセンサ２１０の両方の上に堆積させる、またはそこから除去することができる。
【００９４】
［００１１４］工程１５０６において、各静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量のそれぞれの変化を検出することができる。例えば、第１の静電容量型マイクロセンサのコーティング７０２、細長導体、または基板６０６上に半導体材料８０８を堆積させる、またはそこから半導体材料８０８を除去することに応じて、第１のマイクロセンサの静電容量の変化が、検出され得る。同様に、第２の静電容量型マイクロセンサのコーティング７０２、細長導体、または基板６０６上に半導体材料８０８を堆積させる、またはそこから半導体材料８０８を除去することに応じて、第２の静電容量型マイクロセンサの静電容量の変化が、検出され得る。したがって、所与の時点で、第１の静電容量型マイクロセンサおよび第２の静電容量型マイクロセンサの静電容量を測定することができる。
【００９５】
［００１１５］工程１５０８において、第１および第２の静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化に基づいて、ウエハ製造プロセスの均一性を決定することができる。例えば、いくつかの静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化を測定し、その変化を比較して、均一性を検出することができる。より具体的には、静電容量の変化が、所定のばらつき度の範囲内、例えば５％の差以内で同一または類似である場合、ウエハ製造プロセスは、均一であると決定されてもよい。しかしながら、静電容量の変化が、所定量だけ異なる場合、ウエハ製造プロセスは、不均一であると決定されてもよい。不均一性の決定は、ある事象を引き起こしてもよい。例えば、プロセスチャンバ１１４内の静電容量型マイクロセンサ２１０間の標準的な偏差についての所定の閾値を設定することができ、閾値を超えた場合、アラームがトリガされてもよく、および／またはウエハ処理ツール１０２が、次のウエハの処理を停止されてもよい。マイクロセンサから収集されたデータは、将来の再調査のために、例えば根本原因分析に役立つように、ログファイルにローカルにまたはリモートサーバに保存することもできる。したがって、いくつかの位置に静電容量型マイクロセンサ２１０を有するウエハ処理ツール１０２を使用して、プロセス安定性を測定および制御することができる。
【００９６】
［００１１６］図１６を参照すると、一実施形態による、ウエハ製造プロセスの変化の根本原因を決定する方法における工程を表すフローチャートの図が示されている。ウエハ処理ツール１０２上の、例えばプロセスチャンバ１１４内の静電容量型マイクロセンサ２１０を使用して、パーティクル検出または堆積もしくは除去速度の変化の根本原因を決定することができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０を他の機械センサと相関させて、堆積速度または除去速度の変化の考えられる原因を特定することができる。一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０は、測定機器、例えば光学分光計４１６と相関している。あるいは、静電容量型マイクロセンサ２１０は、温度、プロセスチャンバ１１４に供給される電力、ガス濃度、またはプロセスチャンバ１１４のイオン密度を検出するために使用されるセンサなどの他の機械センサと相関させることができる。
【００９７】
［００１１７］工程１６０２から１６０６までは、図１４に関して上述した工程１４０２から１４０６までと同様であり得る。すなわち、ウエハ４０２が、ウエハ処理ツール１０２のプロセスチャンバ１１４内にロードされ、ウエハ製造プロセスが開始され得る。さらに、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化を検出することができる。
【００９８】
［００１１８］工程１６０８において、ウエハ製造プロセスのプロセスパラメータが、測定機器または装置によって検出および／または測定され得る。例えば、測定機器は、図４に関して上述した光学分光計４１６を含み得る。したがって、プロセスパラメータは、光学分光計４１６によって測定されたチャンバ容積部４０６のＯＥＳシグネチャであってもよい。
【００９９】
［００１１９］工程１６１０において、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化の根本原因が、検出されたプロセスパラメータに基づいて決定され得る。例えば、静電容量の変化は、測定機器によって測定されたプロセスパラメータの変化と同時にまたは時間的に近くで起こり得る。プロセスパラメータは、特定のガスの濃度であってもよく、プロセスパラメータの変化は、濃度の増加を示していてもよい。したがって、同時の変化は、ガス濃度の増加が、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化の根本原因、例えばパーティクル検出の根本原因または静電容量型マイクロセンサ２１０上のもしくは静電容量型マイクロセンサ２１０からの材料８０８の堆積速度もしくは除去速度の変化の根本原因であることを示し得る。その後、ウエハ処理ツール１０２は、パーティクル源を修正するため、またはガス濃度および堆積／除去速度を所望の範囲内に維持するために、調整または修理されてもよい。したがって、例えばプロセスチャンバ１１４上の１つ以上の位置に取り付けられた静電容量型マイクロセンサ２１０を有するウエハ処理ツール１０２を、トラブルシューティングツールとして使用することができる。
【０１００】
［００１２０］後述するように、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化および検出されたプロセスパラメータを使用して、ウエハ製造プロセス内の事象の他の根本原因を決定することができる。
【０１０１】
［００１２１］ウエハ処理ツール１０２は、腐食性材料をプロセスチャンバ１１４に出入りさせるガスラインを含むことができる。ガスラインは真空下に置くことができ、したがってガスラインの腐食は、通常最小限に抑えることができる。しかしながら、ガスラインを適切にパージすることなく、保守を実行するためにプロセスチャンバ１１４が開かれると、湿気および／またはハロゲンが、ガスラインに導入される可能性がある。ガスラインが、湿気および／またはハロゲンに曝されると、腐食が、非常に急速に発生する可能性がある。そのような腐食は、パーティクルを生成する可能性がある。したがって、一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ガスラインから下流の位置で、またはガスラインがプロセスチャンバ１１４に到達する前の位置で、ウエハ処理ツール１０２に取り付けられる。静電容量型マイクロセンサ２１０を使用して、保守のためにプロセスチャンバ１１４を開く前にガスラインが適切にパージされているかどうかを検出することができる。静電容量型マイクロセンサ２１０はまた、腐食を検出するためにガスライン内のパーティクルの運動を検出することができる。より具体的には、ガスまたは腐食パーティクルが、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化を引き起こす可能性があり、その変化を使用して、ガスまたは腐食パーティクルがガスラインに存在すると決定し得る。ガスまたは腐食パーティクルが検出された場合、適切な保守または修理をウエハ処理ツール１０２に行うことができる。
【０１０２】
［００１２２］ウエハ製造プロセス、例えばエッチングまたは堆積プロセスの後に、ハロゲンまたは他の副生成物が、ウエハ４０２からガスを放出することがある。副生成物を削減するための技術は存在するが、その削減がどの程度効率的であるか、およびウエハ４０２が完全にガス放出されているかどうかを定量化することは困難である。完全にはガス放出されていないウエハ４０２は、待ち時間の問題または凝縮粒子による汚染を引き起こす可能性がある。一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ロードロック１１２内でウエハ処理ツール１０２に取り付けられている。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ロードロック１１２の容積部内に含まれているハロゲンまたは副生成物の量を測定する。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０を使用して、ウエハ４０２が完全にガス放出されている期間および／または時間を決定することができる。さらに、静電容量型マイクロセンサ２１０を使用して、偏位を検出し、またはロードロック１１２内で検出されたハロゲンまたは副生成物の量に基づいてプロセスを終点決定することさえできる。例として、静電容量型マイクロセンサ２１０は、どのガスに曝されるかに応じてその電気的特性が変化する材料を含むコーティング７０２を含み得る。より具体的には、コーティング７０２は、空気とは異なる誘電率を有するロードロック１１２内のガスを吸収することができ、したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量は、そのガスに曝されると変化し得る。ガスが検出されると、適切な修理またはプロセス工程が、実行され得る。
【０１０３】
［００１２３］ウエハ処理ツール１０２内の任意の可動部分が、パーティクルの発生源となり得る。リフトピンが、ウエハ製造プロセス中に、ウエハ４０２をチャックまたはペデスタル上に移動させ、チャックまたはペデスタルから離す。より具体的には、リフトピンは、ウエハ４０２をチャックからロボットへ、またはその逆に移動させることができる。ピンがウエハ４０２に接触するため、およびピンがリフトピンガイドと擦れるために、リフトピンは、パーティクル源となる可能性がある。すなわち、リフトピン動作によって、パーティクルが発生する可能性がある。一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ処理ツール１０２のリフトピン上またはリフトピンに近接して取り付けることができる。したがって、リフトピンによって生成されたパーティクルは、例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化を測定することによって、静電容量型マイクロセンサ２１０によって検出することができる。パーティクルが検出されると、適切な修理またはプロセス工程が、実行され得る。
【０１０４】
［００１２４］メインフレームまたはファクトリインターフェース１１０において、ロボットは不意に故障する。故障が発生した場合、それは、長い休止時間と生産中断をもたらし得る。そのような中断は費用がかかる。したがって、ロボットが実際に故障するずっと前にいつ故障するかを予測できると、有利である。一実施形態において、加速度計が、ロボットに取り付けられて、ロボットの振動を測定する。振動の増加は、ロボットの故障を示しているか、または早期の予測因子になり得る。振動データの偏位が、履歴値またはロボット群との比較によって識別されて、特定のロボットからの振動データが異常値であるかどうかを決定することができる。さらに、ロボットによって生成されたパーティクルを検出するために、静電容量型マイクロセンサ２１０が、ロボットにまたはロボットに近接して取り付けられてもよい。例えば、パーティクルが、静電容量型マイクロセンサ２１０によって、例えば静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化によって検出されるとき、パーティクルは、ロボットの特定の部分、例えば関節、スライド、潤滑剤、等から来ていると、推論することができる。加速度計５１４のデータを静電容量型マイクロセンサ２１０のデータと比較することによって、センサの偏位が相関して、ロボットが保守または修理を必要としているという結論を導き出すことを可能にし得る。上述のように、静電容量型マイクロセンサ２１０からのデータとウエハ処理ツール１０２の他の測定装置からのデータとの間の比較は、多くの異なる部分の相関および根本原因の分析を可能にし得る。例えば、ロボットは一例として役立つけれども、リフトピン、ゲートロックドアなどの他の可動部分が、同様のセンサ比較を使用して監視されてもよい。
【０１０５】
［００１２５］ウエハ処理ツール１０２の真空源４０８は、１つ以上の真空ポンプを含み得る。例えば、粗引きポンプおよびターボポンプなどの多くのポンプを接続して、プロセスチャンバ１１４内に必要な真空レベルを達成することができる。例えば、１つの真空ポンプが故障したときなどの、特定の条件下で、一方のポンプから他方のポンプへパーティクルを運ぶのに十分な動的な力が存在し得る。より具体的には、パーティクルは、故障した粗引きポンプからターボポンプおよび／またはチャンバ容積部４０６へ運ばれ得る。このような逆流は、プロセスチャンバ１１４に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、多くの場合、特に、この事象が発生したときにプロセスマノメータの結果が記録されていない場合、逆流は検出されない。一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０が、逆流によって引き起こされたパーティクルを検出するために、圧力制御バルブ４１４にまたはそれに近接して取り付けられる。例えば静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化を検出することによってパーティクルが検出されると、アラームがトリガされてもよく、またはその事象が記録されてもよい。したがって、逆流事象に対処し、ウエハ汚染を回避するために、ウエハ製造プロセスを停止することができる。
【０１０６】
［００１２６］一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０は、多数のプロセスランにわたって使用され、したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、コーティング７０２、細長導体、または基板６０６への材料８０８の堆積またはそこからの除去に対して調整するために自己較正することができる。例えば、電子回路２１８またはコンピュータシステム１０４は、各プロセスラン後に静電容量型マイクロセンサ２１０を較正するように構成されてもよい。材料８０８が、ウエハ製造プロセス中に静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積されるか、または静電容量型マイクロセンサ２１０から除去されると、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量は、増加または減少し得る。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０の質量は、堆積プロセス後に増加する可能性があり、したがって、静電容量は、第１の値から第２の値へと変化する可能性がある。後続の堆積プロセスを開始する前に、電子回路２１８またはコンピュータシステム１０４は、次のプロセスランにおける初期値として第２の値を設定してもよい。したがって、次のプロセスラン中の静電容量の変化を正確に測定することができる。
【０１０７】
［００１２７］図１７を参照すると、一実施形態による、静電容量型マイクロセンサの寿命を延ばす方法における工程を表すフローチャートの図が示されている。ウエハ製造プロセスを監視または制御するために使用されるマイクロセンサは、理想的には、少なくとも１回の予防的メンテナンスサイクルを通って持続する。ウエハ製造プロセス中に、副生成物が、マイクロセンサおよびチャンバ壁４０４上に堆積する可能性がある。装置が各プロセスランの開始時に本質的に同じになるように、副生成物を除去して、チャンバ壁４０４およびマイクロセンサをベースラインにリセットするために、ランとランの間に洗浄プロセスが使用されてもよい。定期的なチャンバ洗浄が、過度な洗浄であるかどうかを理解することが、有用であり得る。より具体的には、装置が適切にリセットされることを確実にするために、洗浄プロセス中にチャンバ壁４０４からどれだけの副生成物が除去されたかを検出することが、有用であり得る。さらに、過度な洗浄またはセンサ材料８０８を過剰に除去することなく副生成物がセンサから効果的に除去されているかどうかを理解することは、センサ寿命を延ばすのに役立ち得る。すなわち、ウエハ製造プロセス中にマイクロセンサに追加された材料８０８の量を理解することによって、インシトゥのプラズマおよび化学洗浄を使用して、センサをそのベースラインにリセットすることができる。
【０１０８】
［００１２８］工程１７０２から１７０６までは、図１４に関して上述した工程１４０２から１４０６までと同様であり得る。すなわち、ウエハ４０２が、ウエハ処理ツール１０２のプロセスチャンバ１１４内にロードされ、ウエハ製造プロセスが開始され得る。さらに、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化を検出することができる。
【０１０９】
［００１２９］工程１７０８において、静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積された材料８０８の量が、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化に基づいて決定され得る。すなわち、その量が、チャンバ容積部４０６内の静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積されており、静電容量の変化が、堆積量に直接相関し得る。
【０１１０】
［００１３０］工程１７１０において、静電容量型マイクロセンサ２１０上に堆積されていると決定された量の材料を、チャンバ壁４０４および／または静電容量型マイクロセンサ２１０から除去することができる。材料をチャンバ壁４０４から除去して、プロセスチャンバ１１４を洗浄することができる。静電容量型マイクロセンサ２１０の感度および信頼性が損なわれないようにするために、静電容量型マイクロセンサ２１０は、定期的に洗浄または交換されてもよい。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０が、堆積プロセスを監視する場合、静電容量型マイクロセンサ２１０の定期的な洗浄を実行して、時間とともに堆積した材料８０８を除去することができる。したがって、チャンバ壁４０４および／または静電容量型マイクロセンサ２１０を、ベースラインの清浄度に定期的にリセットすることができる。
【０１１１】
［００１３１］静電容量型マイクロセンサ２１０の寿命を延ばすために、静電容量型マイクロセンサ２１０を、プロセスチャンバ１１４を開くことなく、インシトゥで洗浄することができる。例えば、プラズマ４５０またはラジカルをプロセスチャンバ１１４内に導入して、静電容量型マイクロセンサ２１０から材料８０８を除去することができる。すなわち、材料８０８がシリコンの場合、フッ素ラジカルを導入して、シリコンをセンサ表面から除去することができる。一実施形態において、静電容量型マイクロセンサ２１０を加熱して、チャンバ壁４０４を過度に洗浄することなくセンサコーティング７０２のエッチング速度を速めることができる。すなわち、静電容量型マイクロセンサ２１０をベースラインにリセットさせながら、静電容量型マイクロセンサ２１０の除去速度が、チャンバ壁４０４よりも速くなり、それにより静電容量型マイクロセンサ２１０は、チャンバ壁４０４よりも多くの副生成物および／または元の材料を除去することができる。
【０１１２】
［００１３２］静電容量型マイクロセンサ２１０は、所定の周期で交換することができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０が、エッチングプロセスを監視するために使用されるとき、コーティング７０２は、時間とともに消費され得る。したがって、所定量の材料８０８、例えばオーバーコート８０６がマイクロセンサから除去されたときに、静電容量型マイクロセンサ２１０が、交換されてもよい。
【０１１３】
［００１３３］静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ製造プロセス中にパーティクルまたは堆積／エッチング速度を検出すること以外の用途を有することができる。例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０を使用して、ウエハ製造プロセス中にウエハ４０２のＤＣバイアスを正確に測定し、そのような測定に基づいてウエハ製造プロセスを制御することができる。
【０１１４】
［００１３４］プラズマチャンバでは、より軽い電子と反発し、電子がウエハ４０２に衝突するのを防ぐために、負のＤＣバイアス、すなわち、接地に対して負のＤＣ電圧が、ウエハ４０２に印加される。ＤＣバイアスは、プラズマ４５０の準中性を維持するという重要な機能を果たす。ＤＣバイアスは、Ｖｄｃとも呼ばれ、ウエハ４０２を固定させるためにウエハホルダ４１０に印加するのに適切なチャッキング電圧を決定する際に役割を果たす。ＤＣバイアスは、もしわかれば、負に帯電したウエハ４０２に衝突するイオンエネルギーを推定するのに使用することもできる。したがって、Ｖｄｃの正確な測定は、ウエハ製造プロセスを監視および制御するのに役立ち得る。
【０１１５】
［００１３５］現在、Ｖｄｃは、ＲＦインピーダンスチューニング整合の出力に配置された電圧および電流センサからの測定値に基づいて推定されている。しかしながら、そのような測定値は、測定された平面から離れたところで取得され、それ故、固有の測定誤差を含む。この誤差は、例えば１３ＭＨｚを超えるようなより高いＲＦ周波数で、または追加の周波数が使用されるときに、悪化する。さらに、測定は、ウエハ４０２上のＤＣ情報を推定するためにＡＣ信号処理を使用して行われ、そのような処理は、誤差を生じやすい。したがって、ウエハ製造プロセス制御は、現行の技術の誤差なしにＶｄｃを明確に測定する方法から利益を得るであろう。
【０１１６】
［００１３６］一実施形態において、ＤＣバイアスは、ウエハ４０２に接触することなく直接測定される。非接触Ｖｄｃセンサが、測定のためにＤＣ信号をＡＣ信号に変換するために、ウエハ４０２の近くに配置された静電容量型マイクロセンサ２１０を組み込むことができる。図１８を参照すると、一実施形態による、静電容量型マイクロセンサを組み込んだウエハホルダの断面図が示されている。ウエハ４０２への直接アクセスは、例えばウエハホルダ４１０を通って、ウエハ４０２の裏面にアクセスすることによって得られる。より具体的には、現行のカソードシステムのリフトピン１８０２が、ウエハ製造プロセスの特定の工程中にウエハ４０２を持ち上げるために、リフトピン孔１８０４を有するそれぞれのリフトピンガイドに沿って移動する。したがって、静電容量型マイクロセンサ２１０は、リフトピン１８０２内に統合されて、および／またはウエハ４０２の裏面にアクセスするためにリフトピン孔１８０４を通って進められてもよい。すなわち、静電容量型マイクロセンサ２１０は、リフトピン１８０２に取り付けられてもよく、またはリフトピン１８０２から離れており、リフトピン１８０２に対してリフトピン孔１８０４を通って移動することが可能であってもよい。こうして、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ４００のＤＣバイアスされた表面に隣接する位置に移動することができる。
【０１１７】
［００１３７］図１９を参照すると、一実施形態による、ウエハ製造プロセス中にウエハのＤＣバイアスを測定する方法における工程を表すフローチャートの図が示されている。工程１９０２および１９０４において、ウエハ４０２が、ウエハ処理ツール１０２のプロセスチャンバ１１４内にロードされ、ウエハ製造プロセスが開始され得る。ウエハ製造プロセスは、ウエハ４０２にＤＣバイアスを印加することを含み得る。
【０１１８】
［００１３８］工程１９０６において、静電容量型マイクロセンサ２１０が、リフトピン孔１８０４を通ってチャンバ容積部４０６内のある位置まで挿入され得る、または進められ得る。より具体的には、静電容量型マイクロセンサ２１０は、ウエハ４０２の近くおよび／またはウエハ４０２の下に配置することができる。
【０１１９】
［００１３９］工程１９０８において、静電容量の変化が、誘導され得る。静電容量は、ウエハ４０２と静電容量型マイクロセンサ２１０との間で物理的または電気的に変化させることができる。例えば、静電容量は、電荷を静電容量型マイクロセンサ２１０に印加しながら、静電容量型マイクロセンサ２１０をウエハ４０２の表面付近で上下に動かすことによって、物理的に変化させることができる。静電容量は、静電容量型マイクロセンサ２１０に印加される電荷を変化させることによって、電気的に変化させることができる。静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量は、ウエハ４０２と静電容量型マイクロセンサ２１０との間のＤＣ電界に対応する電荷に比例し得る。従って、静電容量の変化は、電荷の変化をもたらし、それは、誘導される静電容量の変化が周期的であるならば、周期的な信号を引き起こす。より具体的には、ＡＣ電流が、変化した静電容量に関連して生成され得る。一実施形態において、信号の振幅は、負のＤＣバイアスを有するウエハ４０２に蓄積された電荷に比例する。
【０１２０】
［００１４０］工程１９１０において、ＤＣバイアスが、変化した静電容量に基づいて検出または測定され得る。より具体的には、変化した静電容量に対応するＡＣ電流が、電子回路２１８によって測定され得る。ＡＣ電流がウエハ４０２において直接生成されると仮定すると、ＡＣ電流の測定は、ウエハ４０２のＤＣ電位、すなわちＤＣバイアスの明確な測定値を提供し得る。したがって、ＤＣバイアスの正確な測定値を得ることができる。測定の精度は、ＲＦ場を除去し、ＤＣバイアスにのみ関連する電流を生成するためにフィルタを使用して、電子回路２１８によって向上させることができる。より具体的には、ウエハ４０２に、主ＲＦ信号からの変位電流が生じることがあり、電子回路２１８は、変位電流を除去することができる。
【０１２１】
［００１４１］ＤＣバイアス測定値は、ウエハ処理ツール１０２の制御システムにおけるフィードバックとして使用することができる。例えば、ＤＣバイアス測定値は、ウエハホルダ４１０のチャッキング電圧を制御するために使用されてもよい。
【０１２２】
［００１４２］図２０を参照すると、一実施形態による、ウエハ処理システムの例示的なコンピュータシステムのブロック図が示されている。図示のコンピュータシステム１０４の１つ以上の構成要素が、ウエハ処理ツール１０２の電子回路２１８で使用され得る。したがって、図５に関して先に論じた電子回路２１８は、コンピュータシステム１０４のサブセットであってもよい。あるいは、電子回路２１８は、パーティクル監視装置２００またはウエハ処理ツール１０２に局所的であってもよく、コンピュータシステム１０４は、電子回路２１８および／またはウエハ処理ツール１０２のコンピュータとインターフェース接続されている製造設備ホストコンピュータであってもよい。一実施形態において、コンピュータシステム１０４は、ロボット、ロードロック１１２、プロセスチャンバ１１４、およびウエハ処理ツール１０２の他の構成要素に結合され、それらを制御する。コンピュータシステム１０４はまた、上述のように静電容量型マイクロセンサ２１０によって提供されたパーティクル検出または材料堆積／除去情報を受信して分析することができる。
【０１２３】
［００１４３］コンピュータシステム１０４は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、またはインターネット内の他のマシンに接続（例えば、ネットワーク接続）されてもよい。コンピュータシステム１０４は、クライアント−サーバネットワーク環境におけるサーバもしくはクライアントマシンのキャパシティ内で、またはピアツーピア（もしくは分散型）ネットワーク環境におけるピアマシンとして動作することができる。コンピュータシステム１０４は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチもしくはブリッジ、またはそのマシンによって実行されるべきアクションを指定する１組の命令（シーケンシャルまたはその他）を実行できる任意のマシンであってよい。さらに、コンピュータシステム１０４には単一のマシンしか示されていないが、「マシン」という用語は、本明細書に記載の方法のうちの任意の１つ以上の方法を実施する１組（または複数の組）の命令を個別にまたは共同で実行する任意のマシンの集まり（例えば、コンピュータ）も含むものとする。
【０１２４】
［００１４４］コンピュータシステム１０４は、実施形態によるプロセスを実行するようにコンピュータシステム１０４（または他の電子デバイス）をプログラムするために使用され得る命令を格納した非一過性のマシン可読媒体を有するコンピュータプログラム製品、すなわちソフトウェア２００２を含んでもよい。マシン可読媒体は、マシン（例えばコンピュータ）によって可読な形で情報を格納または送信するための任意の機構を含む。例えば、マシン可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）、マシン（例えば、コンピュータ）可読伝送媒体（電気的、光学的、音響的または他の形態の伝搬信号（例えば、赤外線信号、デジタル信号など））などを含む。
【０１２５】
［００１４５］一実施形態において、コンピュータシステム１０４は、システムプロセッサ２００４、メインメモリ２００６（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）またはラムバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などのダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）等）、スタティックメモリ２００８（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）等）、および二次メモリ（例えば、データ記憶装置２０２４）を含み、これらはバス２００９を介して互いに通信する。
【０１２６】
［００１４６］システムプロセッサ２００４は、マイクロシステムプロセッサ、中央処理装置などの１つ以上の汎用処理装置を表す。より具体的には、システムプロセッサ２００４は、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロシステムプロセッサ、他の命令セットを実装するシステムプロセッサ、または命令セットの組み合わせを実装するシステムプロセッサであってもよい。システムプロセッサ２００４はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号システムプロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークシステムプロセッサなどの１つ以上の専用処理装置であってもよい。システムプロセッサ２００４は、本明細書に記載の動作を実行するための処理ロジック２０１０を実行するように構成される。
【０１２７】
［００１４７］コンピュータシステム１０４は、ネットワーク２０１４を介して他の装置またはマシン、例えば、ウエハ処理ツール１０２と通信するためのシステムネットワークインターフェース装置２０１２をさらに含んでもよい。コンピュータシステム１０４はまた、ビデオディスプレイユニット２０１６（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、またはブラウン管（ＣＲＴ））、英数字入力装置２０１８（例えば、キーボード）、カーソル制御装置２０２０（例えば、マウス）、および信号発生装置２０２２（例えば、スピーカー）を含んでもよい。
【０１２８】
［００１４８］二次メモリは、本明細書に記載の任意の１つ以上の方法または機能を具現化する１組以上の命令（例えば、ソフトウェア２００２）が格納されているマシンアクセス可能記憶媒体２０２６（またはより具体的にはコンピュータ可読記憶媒体）を有するデータ記憶装置２０２４を含むことができる。ソフトウェア２００２はまた、完全にまたは少なくとも部分的に、コンピュータシステム１０４による実行中にメインメモリ２００６内および／またはシステムプロセッサ２００４内に存在してもよく、メインメモリ２００６およびシステムプロセッサ２００４もまた、マシン可読記憶媒体を構成する。ソフトウェア２００２はさらに、システムネットワークインターフェース装置２０１２を経由してネットワーク２０１４を介して送信または受信することができる。
【０１２９】
［００１４９］マシンアクセス可能記憶媒体２０２６は、例示的な実施形態において単一の媒体として示されているが、「マシン可読記憶媒体」という用語は、１組以上の命令を格納する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型もしくは分散型データベース、ならびに／または関連するキャッシュおよびサーバ）を含むと解釈されるべきである。「マシン可読記憶媒体」という用語はまた、マシンによって実行され、マシンに任意の１つ以上の方法を実行させる１組の命令を格納または符号化することができる任意の媒体を含むものと解釈される。したがって、「マシン可読記憶媒体」という用語は、限定しないが、固体メモリ、ならびに光および磁気媒体を含むと解釈されるべきである。
【０１３０】
［００１５０］ウエハ製造プロセスを監視および／または制御するために静電容量型マイクロセンサ２１０を使用する上述の方法は、例示的なものであり、網羅的なものではない。より具体的には、静電容量型マイクロセンサ２１０を使用して、ウエハ処理ツール１０２によって実行されるウエハ製造プロセスの態様を測定および制御する他の方法が、パーティクル、堆積／エッチング速度などの検出を組み込んでもよい。図２１を参照すると、例として、一実施形態による、ウエハ処理ツール１０２内のパーティクル源を決定する方法における工程を表すフローチャートの図が示されている。工程２１０２において、パーティクル監視装置２００が、ウエハ処理ツール１０２の第１のチャンバ、例えばバッファチャンバ１０８からウエハ処理ツール１０２の第２のチャンバ、例えばプロセスチャンバ１１４へ移動される。パーティクル監視装置２００は、上述の構造および構成要素を有することができ、例えば、静電容量型マイクロセンサ２１０を支持面２０４上の所定の位置に取り付けることができ、クロック５０４を基板６０６上に取り付けることができる。静電容量型マイクロセンサ２１０は、静電容量を有することができ、クロック５０４は、時間値を出力するように構成することができる。
【０１３１】
［００１５１］工程２１０４において、第２のチャンバ、例えばプロセスチャンバ１１４のチャンバ圧力が、真空状態に下げられる。より具体的には、チャンバ圧力は、０．５気圧未満に下げることができる。上述のように、パーティクル監視装置２００は、全ての圧力状況下でパーティクルを検出することができ、したがって、ウエハ処理ツール１０２内で半導体ウエハ４０２が通常遭遇する条件下でのリアルタイムパーティクル監視に使用することができる。
【０１３２】
［００１５２］工程２１０６において、静電容量型マイクロセンサ２１０の静電容量の変化が検出される。より具体的には、静電容量型マイクロセンサ２１０が、第２のチャンバ、例えばプロセスチャンバ１１４内でパーティクルを受け取ると、静電容量の変化が検出され得る。静電容量型マイクロセンサ２１０（または静電容量型マイクロセンサ２１０に接続された電子回路２１８）が、静電容量の変化を検出すると、対応する信号が供給される。
【０１３３】
［００１５３］工程２１０８において、対応する信号が、静電容量の変化の検出に応じて該パーティクル事象についての情報を記録するために、プロセッサ５０８によって使用される。例えば、プロセッサ５０８は、支持面２０４上のマイクロセンサの該所定の位置を記録することができる。したがって、パーティクルがパーティクル監視装置２００と相互作用する正確な位置を記録することができる。プロセッサ５０８は、クロック５０４によって出力された時間値を記録することができる。したがって、パーティクルがパーティクル監視装置２００と相互作用する正確な時間を記録することができる。
【０１３４】
［００１５４］工程２１１０において、記録された情報が、パーティクルの発生源を決定するために使用され得る。例えば、パーティクルを受け取った静電容量型マイクロセンサ２１０の記録された所定の位置および／または該パーティクル事象に対応する記録された時間値が、パーティクル汚染を招いた構成要素および／またはウエハ処理ツール１０２によって行われた処理動作を決定するために使用され得る。
【０１３５】
［００１５５］一実施形態において、記録された時間値は、ウエハ処理ツール１０２のログファイルと同期させることができるタイムスタンプとして機能する。例えば、ウエハ処理ツール１０２は、各処理動作が開始および／または終了した時間を示すログファイルを維持することができる。したがって、クロック５０４によって出力された（パーティクルが静電容量型マイクロセンサ２１０によって検出された）時間値をログファイルと比較することによって、該パーティクル事象と同時に行われた処理動作を決定することができる。例として、時間値の出力が、該パーティクル事象がウエハ製造プロセスの開始５分後に発生したことを示し、システムログファイルが、ロードロック１１２のスリットバルブドアが５分の印のところで開かれたことを示すならば、スリットバルブドア、および／またはロードロック１１２を開く動作が、パーティクル監視装置２００に向かってパーティクルが放出されたことに寄与する原因であると、合理的に結論付けられ得る。
【０１３６】
［００１５６］タイムスタンプ情報と同様に、パーティクル接触位置に関する情報を使用して、パーティクル源を決定することができる。例えば、スリットバルブドアが閉じるときにリフトピン１８０２が上昇するなど、いくつかの処理動作が同時に起こる場合、パーティクル位置と動作中の構成要素との間の相対的な距離を用いて、どの構成要素がパーティクルの発生源であるかを推測することができる。すなわち、記録された位置が、スリットバルブドアよりもリフトピン１８０２に近い場合、リフトピン１８０２がパーティクルの発生源であると推測することができる。
【０１３７】
［００１５７］パーティクル汚染についての情報は、ウエハ製造プロセス中に連続的に記録されてもよく、したがって、情報は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで分析に利用可能にされ得る。すなわち、パーティクル監視装置２００が、無線ネットワークインターフェース装置５０６を使用してネットワーク２０１４内の他のマシンに無線で接続されて、パーティクル監視装置２００から離れた場所にあるコンピュータシステムを用いてリアルタイムでパーティクル汚染データを監視し分析することができる。あるいは、パーティクル監視装置２００が、ウエハ処理ツール１０２のウエハ製造プロセスを完了するとすぐに、パーティクル監視装置２００が、データ転送ケーブルを介して他のマシンに接続されて、格納された情報をほぼリアルタイムで分析することができる。同様に、ウエハ製造プロセス後にパーティクル監視装置２００がウエハ処理ツール１０２から出て来たときに、電子回路２１８および／または静電容量型マイクロセンサ２１０に接続された接点部を手動でプローブして、プロセス制御用のデータを受信および記録することができる。こうして、ウエハ製造プロセス中またはウエハ製造プロセスの完了後に、パーティクル汚染源を迅速に特定することができ、適切な修理を行うことができる。パーティクル監視装置２００は、ウエハ処理ツール１０２のウエハ製造プロセスを通して半導体ウエハ４０２のバッチを処理する前のプロセス認定作業として使用されてもよい。あるいは、パーティクル監視装置２００は、パーティクル汚染が半導体ウエハ４０２のバッチ内で確認されたときに、ウエハ処理ツール１０２の適時の修理を容易にするためのプロセストラブルシューティングツールとして使用されてもよい。したがって、パーティクル監視装置２００は、ウエハ処理ツール１０２内のパーティクル汚染源を特定し除去するための速くて、安価で、簡単な方法を提供する。
【０１３８】
［００１５８］前述の明細書において、特定の例示的な実施形態が説明された。以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な修正を加えることができることは明らかであろう。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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