專利名稱：過程監(jiān)控器以及半導(dǎo)體制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控如等離子處理這樣的半導(dǎo)體制造過程的過程監(jiān)控器以 及使用過程監(jiān)控器的半導(dǎo)體制造裝置。
背景技術(shù)：
以前，在半導(dǎo)體制造裝置中，例如為對等離子過程進行最佳控制的等 離子密度、溫度等的檢測，是在工廠進行開發(fā)時，將等離子探針或熱電偶 插入等離子處理室進行檢測。但是，在LSI的制造中，如果多品種小量生 產(chǎn)增多，則各種過程的條件就不同，對于每個過程的改變，都有必要進行 等離子狀態(tài)的檢測。并且，每次插入探針等進行檢測而帶來的非常麻煩的 事情是，必須要有檢測、控制用的配線，從而給檢測對象帶來干擾。此 外，進行多點同時檢測有困難，而對實際上需要進行檢測的區(qū)域進行檢測 也非常困難。更有甚者會產(chǎn)生污染的問題或設(shè)備運轉(zhuǎn)率降低的問題。
最近，不用探針的傳感器，能夠與普通硅片一樣進行傳送的傳感晶片 正在被開發(fā)之中(例如，參照Yen Tran ， Time Yeh and Brace Dunn (UCLA )"使傳感陣列工作的鋰電池的開發(fā)"("Development of Lithium Batteries for powering Sensor Arrays" ) SFR Work shop Novermber 14， 2001)。
但是，作為硅片電源的電池，會由于反復(fù)的充放電而老化，在由于無 法預(yù)測的事故而使傳感器晶片破損的情況下，構(gòu)成電池的材料會污染等離 子處理室。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的就是提供一種配有幾乎不會 老化，不用擔(dān)心污染的電源的過程監(jiān)控器，以及使用該過程監(jiān)控器的半導(dǎo) 體制造裝置。
為達到上述目的，本發(fā)明采用電容器作為使用傳感器晶片的過程監(jiān)控 器的電源。電容器可以選擇某種材料，這種材料只要絕緣膜不變質(zhì)，就不 會由于反復(fù)充放電而老化，并且構(gòu)成電容器的這種材料也不會對處理室產(chǎn) 生污染。例如電容器可以由多晶硅和氮化硅層積形成。
并且，在本發(fā)明的過程監(jiān)控器中，可以安裝存儲檢測數(shù)據(jù)的存儲裝 置，還可以使用數(shù)據(jù)定時器，對過程監(jiān)控器的工作時間或工作時刻等進行 指定，對特定的狀態(tài)進行檢測。
此外，通過將關(guān)鍵字存儲在過程監(jiān)控器的ROM中，可以防止不正當(dāng) 使用。
使用該過程監(jiān)控器的本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置包括過程監(jiān)控器容納 部，用于容納過程監(jiān)控器；充電機構(gòu)，用于對作為電源的電容器進行充 電；和過程監(jiān)控器的檢測數(shù)據(jù)的讀寫機構(gòu)。
并且，本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置，將從讀寫機構(gòu)中讀出的檢測數(shù)據(jù)與 預(yù)先生成的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，當(dāng)所述檢測數(shù)據(jù)超出所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的規(guī)定 范圍時，也可以進行規(guī)定的控制。
由于本發(fā)明的過程監(jiān)控器將電容器作為電源進行使用，所以既不會老 化，也不會造成處理室污染。此外，可以通過定時器得到特定期間的數(shù) 據(jù)，由于數(shù)據(jù)讀出時必須需要關(guān)鍵字，所以可以防止不正當(dāng)?shù)氖褂?。?且，在使用本發(fā)明的過程監(jiān)控器的半導(dǎo)體制造裝置中，既可以不用煩惱污 染或設(shè)備運轉(zhuǎn)率降低的問題地進行檢測，也可以進行適當(dāng)?shù)木S護。


圖l是本發(fā)明的過程監(jiān)控器的概要示意圖2是本發(fā)明的過程監(jiān)控器充電裝置的一個示例的示意圖3是本發(fā)明的過程監(jiān)控器安裝的作為電源的電容器的一個示例的示意圖。
具體實施例方式
參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
圖1是本發(fā)明一個實施方式的過程監(jiān)控器的概要示意圖。圖1中的過
程監(jiān)控器例如在直徑300mm的半導(dǎo)體晶片1的表面安裝了 9個呈十字形 排列的10毫米方形的傳感器21 29。本例中，在晶片1的兩個地方，安 裝有串聯(lián)連結(jié)而作為電源進行工作的疊層電容器11、 12，作為傳感器檢測 以及檢測信號讀出操作的電源進行使用。電容器的充放電，由與電容器的 兩極相連結(jié)的充放電端子31、 32進行。對必要的電量、耐電壓等進行考 慮后，可以對是將電容器串聯(lián)連結(jié)進行使用還是并聯(lián)連結(jié)進行使用，進行 適當(dāng)?shù)倪x擇。
并且，安裝了定時器5及控制器4，由定時器5可以指定檢測操作的 開始以及結(jié)束時刻或者檢測持續(xù)時間，由控制器4可以控制傳感器檢測操 作、檢測到的信號向存儲裝置的寫入以及讀出、與外部的信號收發(fā)等。
此外，作為存儲裝置，安裝了用于存儲檢測數(shù)據(jù)的存儲器6以及 ROM 7，表示由傳感器21 29檢測的等離子狀態(tài)的數(shù)據(jù)被存儲到用于存 儲檢測數(shù)據(jù)的存儲器6中，可以通過I/O端子41、 42向外部取出信號。 R0M7中存儲了用于特別指定該過程監(jiān)控器的口令或關(guān)鍵字。
圖2表示的是給過程監(jiān)控器的電容器充電的一個示例。例如在設(shè)置于 盒室的充電機構(gòu)上配置可以進行3維移動的充電元件30'，其配有與電容 器的充放電端子31、 32分別對應(yīng)的端子31' 、 32'，使它們相互接觸來 進行充電。對于1/0端子41、 42也一樣，與設(shè)置于數(shù)據(jù)讀出機構(gòu)上的元件 的端子相接觸，取出數(shù)據(jù)信號。
圖3表示的是作為本發(fā)明電源的電容器的一個示例。雖然在圖1中示 出的是在晶片上配置了兩處的示例，但在圖3中，對配置了一個電容器的 情況進行說明。電容器是在由Si片制成的基板S上通過微細加工來生產(chǎn) 的。雖然沒有進行圖示，但在基板S上集成配置了用于檢測控制的IC、用 于存儲檢測數(shù)據(jù)的存儲器(SRAM、 DRAM、 EEPROM等)等檢測操作以及傳遞信號用的半導(dǎo)體電路、以及其它過程控制器中所需的電路。
基板S上形成有絕緣層D! D『2、配線層Mi M2，通過設(shè)置于配線 層M3 Mn—!中的電極E廣En-3之間所夾持的電介質(zhì)層D2 Dn—3來層積形 成電容器。電極Ei E。-3由多晶硅制成，電介質(zhì)層D2 Dn—3由氮化硅制 成。端子Tt、 T2相當(dāng)于圖1的充放電端子31、 32，端子Ti通過貫穿配線
層的通孔與設(shè)置在配線層M3的電極M3相連結(jié)，端子T2與設(shè)置在配線層
M^的電極En—3相連結(jié)。端子Tp 丁2可以用Al，也可以用多晶硅。但作 為Si蝕刻過程的傳感器使用時，端子也可以用Ti或W等材料構(gòu)成。盡管 可以對用于形成電容器的層積數(shù)進行適當(dāng)?shù)倪x擇，但大致為10 100層。
由這樣的微細加工進行的電容器的制造方法可以用適當(dāng)?shù)墓椒ā?在本例中，配線層Mi的配線采用Al線，將Al附著在前表面之后，用蝕 刻等方法除去Al，將絕緣層埋好。將其它的上下層電氣連結(jié)的配線是使用 W的通孔配線，但也可以使用其它材料。并且，構(gòu)成電容器的電極和電介 質(zhì)也可以使用其它合適的材料。電容器可以是各種各樣的形狀，也可以為 了將形成電容器的部分和其它部分區(qū)分開，僅將電容器以層積結(jié)構(gòu)形成。
下面，對用本發(fā)明的一個實施方式的過程監(jiān)控器來檢測半導(dǎo)體制造裝 置中的等離子過程時的操作以及作用進行說明。
半導(dǎo)體制造裝置可以是公知的任何一種裝置，在這里是以下面的裝置 為例進行說明的除了等離子處理室之外，還設(shè)置有盒室、校準(zhǔn)室、搬送 機器人室，要處理的晶片被安置于盒室中，由傳送機器人從盒室通過校準(zhǔn) 室搬送到等離子處理室，處理結(jié)束后再返回到盒室。
作為傳感器晶片的過程監(jiān)控器容納在半導(dǎo)體制造裝置的盒室中。盒室
包括用于對作為傳感器晶片電源的電容器進行充電的充電機構(gòu)以及檢測
到的數(shù)據(jù)的讀出機構(gòu)。在批量生產(chǎn)開始前等需要檢測處理室的等離子條件 時，與從盒室搬送普通的晶片相同，進行充電并用晶片搬送機器人將可以 進行檢測的過程監(jiān)控器取出，搬送并放入處理室，安置在基座上，然后進 行用于檢測的過程。傳感器自身的操作是公知的，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的過程進
行等離子密度或者等離子溫度的檢測。檢測時間通常為1分鐘到30分 鐘，以半導(dǎo)體晶片上的電容器作為電源，可以使操作進行充分。本例的傳感器晶片還包括定時器，可以選擇處理過程開始時、中間、 結(jié)束時這樣的特定檢測期間。這就意味著不是對整個過程取平均所得的數(shù) 據(jù)，而是可以得到特定期間的數(shù)據(jù)。例如，在由于等離子點火時等離子的 不穩(wěn)定性而對元件產(chǎn)生損壞這樣的過程中，可以僅對等離子點火時的數(shù)據(jù) 進行檢測，這是非常有效的。
此外，容納傳感器晶片并進行充電等的室不僅限于盒室?？梢允前崴?機器人室、校準(zhǔn)室，也可以設(shè)置用于傳感器晶片的專用室。并且，充電時 也可以對定時器進行設(shè)置。
根據(jù)情況的不同，傳感器晶片和要處理的普通晶片也可以一起安裝到 晶片盒中，在等離子處理后再取出。
檢測結(jié)束后，傳感器晶片返回到盒室，根據(jù)需要通過充放電端子31、
32與外部電源相連結(jié)，通過I/O端子41、 42讀出保存在用于記錄檢測數(shù) 據(jù)的存儲器6中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)讀出時，若存儲在傳感器晶片的ROM 7中 的特定的關(guān)鍵字不能在數(shù)據(jù)讀出機構(gòu)進行讀取，則不能進行讀出數(shù)據(jù)的操 作。這樣，就可以防止傳感器晶片不正當(dāng)?shù)氖褂昧恕?br> 此外，也可以設(shè)置控制裝置，其根據(jù)檢測數(shù)據(jù)進行制造條件的變更或 維護請求。即，預(yù)先對等離子進行檢測，由事先評價的數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫， 將該數(shù)據(jù)庫配置在半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)或配置在外部服務(wù)器上。并且，將通 過該控制裝置從傳感器晶片讀出的檢測數(shù)據(jù)，與半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)的數(shù)據(jù) 庫，或通過通信裝置而連接的外部服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫相比較。
當(dāng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與檢測數(shù)據(jù)的比較結(jié)果在基準(zhǔn)值以外時，既可以通過 控制裝置改變半導(dǎo)體制造裝置的操作條件來進行控制，也可以停止裝置并 發(fā)出請求維護的信號。總之，可以防止產(chǎn)品合格率的降低。并且，當(dāng)不正 當(dāng)使用傳感器晶片時，雖然不能取得應(yīng)該進行比較的檢測數(shù)據(jù)，但此時讀 出機構(gòu)可以將啞元數(shù)據(jù)作為檢測數(shù)據(jù)送出。
在本例中，雖然是通過各種I/O端子或充放電端子進行信號的接受或 充電等，但是信號也可以通過無線電或紅外線進行收發(fā)，充電功率也可以 非接觸式地傳送給電容器。
權(quán)利要求
1. 一種用于監(jiān)控半導(dǎo)體制造過程的過程監(jiān)控裝置，其包括容器元件；監(jiān)控器元件，其包括晶片和多個附接到所述晶片的傳感器，所述監(jiān)控器元件能夠由搬送機器人搬送到處理設(shè)備的目標(biāo)環(huán)境中或者搬送到所述容器元件中；以及附接到所述容器元件的電子模塊，所述電子模塊在所述監(jiān)控器元件被搬送到所述容器元件中時可與所述監(jiān)控器元件通信。
2. 如權(quán)利要求1所述的過程監(jiān)控裝置，其中，所述電子模塊在所述監(jiān) 控器元件被搬送到所述容器元件中時自動地與所述監(jiān)控器元件通信。
3. 如權(quán)利要求1所述的過程監(jiān)控裝置，其中，所述電子模塊包括對所 述監(jiān)控器元件的電源進行充電的充電機構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求3所述的過程監(jiān)控裝置，其中，利用非接觸技術(shù)向所述 充電機構(gòu)傳送功率。
5. 如權(quán)利要求4所述的過程監(jiān)控裝置，其中，所述非接觸技術(shù)包括使 用無線通信或紅外線。
6. 如權(quán)利要求1所述的過程監(jiān)控裝置，其中，所述電子模塊包括讀取 存儲在所述監(jiān)控器元件的存儲器中的數(shù)據(jù)的讀出機構(gòu)。
7. 如權(quán)利要求6所述的過程監(jiān)控裝置，其中，利用非接觸技術(shù)讀取所 述數(shù)據(jù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的過程監(jiān)控裝置，其中，所述非接觸技術(shù)包括使 用無線通信或紅外線。
9. 一種用于監(jiān)控處理室中的過程的方法，該方法包括以下動作 將監(jiān)控器元件引入到所述處理室中，所述監(jiān)控器元件包括半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片具有在其上形成的多個傳感器、數(shù)據(jù)存儲器和只讀存儲 器；用所述傳感器來感應(yīng)所述處理室中的條件并且將表示所述條件的數(shù)據(jù) 存儲在所述數(shù)據(jù)存儲器中；讀取存儲在所述只讀存儲器中的關(guān)鍵字；以及僅在成功地讀取所述關(guān)鍵字之后讀取所述數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，利用非接觸技術(shù)讀取所述關(guān)鍵 字和所述數(shù)據(jù)中的至少一種。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述晶片包括至少一個形成在 其上的電容器，所述至少一個電容器可被配置為電源。
12. 如權(quán)利要求9所述的方法，還包括將所述表示所感應(yīng)的條件的數(shù)據(jù)與預(yù)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較；以及 基于所述比較來控制所述室中的制造過程。
全文摘要
本發(fā)明使用設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上的傳感器作為過程監(jiān)控器，并采用電容器作為其電源。電容器可以由多晶硅和氮化硅在晶片上層積形成。此外，安裝定時器，使得可以對過程監(jiān)控器的操作時間或操作時刻進行指定。進而，通過將關(guān)鍵字存儲在過程監(jiān)控器的ROM中，防止了不正當(dāng)?shù)氖褂谩?br> 文檔編號H01L23/522GK101299407SQ20081009696
公開日2008年11月5日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者湯淺光博 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社