專利名稱：過(guò)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(guò)程的過(guò)程監(jiān)控器以及使用過(guò) 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(duì)等離子過(guò)程進(jìn)行最佳控制的等離子密度、溫 度等的檢測(cè)，是在工廠進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，將等離子探針或熱電偶插入等離子處理室進(jìn)行檢測(cè)。但 是，在LSI的制造中，如果多品種小量生產(chǎn)增多，則各種過(guò)程的條件就不同，對(duì)于每個(gè)過(guò)程 的改變，都有必要進(jìn)行等離子狀態(tài)的檢測(cè)。并且，每次插入探針等進(jìn)行檢測(cè)而帶來(lái)的非常麻 煩的事情是，必須要有檢測(cè)、控制用的配線，從而給檢測(cè)對(duì)象帶來(lái)干擾。此外，進(jìn)行多點(diǎn)同時(shí) 檢測(cè)有困難，而對(duì)實(shí)際上需要進(jìn)行檢測(cè)的區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)也非常困難。更有甚者會(huì)產(chǎn)生污染 的問(wèn)題或設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率降低的問(wèn)題。最近，不用探針的傳感器，能夠與普通硅片一樣進(jìn)行傳送的傳感晶片正在被開(kāi)發(fā) 之中(例如，參照^n Tran,Time Yeh and Bruce Dunn(UCLA)“使傳感陣列工作的鋰電池的 開(kāi)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(huì)由于反復(fù)的充放電而老化，在由于無(wú)法預(yù)測(cè)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(huì)污染等離子處理室。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的就是提供一種配有幾乎不會(huì)老化，不用 擔(dān)心污染的電源的過(guò)程監(jiān)控器，以及使用該過(guò)程監(jiān)控器的半導(dǎo)體制造裝置。為達(dá)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(guò)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(huì)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(huì)對(duì)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(guò)程監(jiān)控器中，可以安裝存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，還可以使用 數(shù)據(jù)定時(shí)器，對(duì)過(guò)程監(jiān)控器的工作時(shí)間或工作時(shí)刻等進(jìn)行指定，對(duì)特定的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。此外，通過(guò)將關(guān)鍵字存儲(chǔ)在過(guò)程監(jiān)控器的ROM中，可以防止不正當(dāng)使用。使用該過(guò)程監(jiān)控器的本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置包括過(guò)程監(jiān)控器容納部，用于容 納過(guò)程監(jiān)控器；充電機(jī)構(gòu)，用于對(duì)作為電源的電容器進(jìn)行充電；和過(guò)程監(jiān)控器的檢測(cè)數(shù)據(jù) 的讀寫機(jī)構(gòu)。并且，本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置，將從讀寫機(jī)構(gòu)中讀出的檢測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)先生成的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)所述檢測(cè)數(shù)據(jù)超出所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的規(guī)定范圍時(shí)，也可以進(jìn)行規(guī)定的 控制。由于本發(fā)明的過(guò)程監(jiān)控器將電容器作為電源進(jìn)行使用，所以既不會(huì)老化，也不會(huì) 造成處理室污染。此外，可以通過(guò)定時(shí)器得到特定期間的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)讀出時(shí)必須需要關(guān) 鍵字，所以可以防止不正當(dāng)?shù)氖褂?。并且，在使用本發(fā)明的過(guò)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(yùn)轉(zhuǎn)率降低的問(wèn)題地進(jìn)行檢測(cè)，也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)。


圖1是本發(fā)明的過(guò)程監(jiān)控器的概要示意圖；圖2是本發(fā)明的過(guò)程監(jiān)控器充電裝置的一個(gè)示例的示意圖；圖3是本發(fā)明的過(guò)程監(jiān)控器安裝的作為電源的電容器的一個(gè)示例的示意圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的過(guò)程監(jiān)控器的概要示意圖。圖1中的過(guò)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(gè)呈十字形排列的10毫米方形的傳感器 21 四。本例中，在晶片1的兩個(gè)地方，安裝有串聯(lián)連結(jié)而作為電源進(jìn)行工作的疊層電容 器11、12，作為傳感器檢測(cè)以及檢測(cè)信號(hào)讀出操作的電源進(jìn)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(jìn)行。對(duì)必要的電量、耐電壓等進(jìn)行考慮后，可以 對(duì)是將電容器串聯(lián)連結(jié)進(jìn)行使用還是并聯(lián)連結(jié)進(jìn)行使用，進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。并且，安裝了定時(shí)器5及控制器4，由定時(shí)器5可以指定檢測(cè)操作的開(kāi)始以及結(jié)束 時(shí)刻或者檢測(cè)持續(xù)時(shí)間，由控制器4可以控制傳感器檢測(cè)操作、檢測(cè)到的信號(hào)向存儲(chǔ)裝置 的寫入以及讀出、與外部的信號(hào)收發(fā)等。此外，作為存儲(chǔ)裝置，安裝了用于存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器6以及ROM 7，表示由傳 感器21 四檢測(cè)的等離子狀態(tài)的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)到用于存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器6中，可以通 過(guò)I/O端子41、42向外部取出信號(hào)。ROM 7中存儲(chǔ)了用于特別指定該過(guò)程監(jiān)控器的口令或
關(guān)鍵字。圖2表示的是給過(guò)程監(jiān)控器的電容器充電的一個(gè)示例。例如在設(shè)置于盒室的充電 機(jī)構(gòu)上配置可以進(jìn)行3維移動(dòng)的充電元件30’，其配有與電容器的充放電端子31、32分別對(duì) 應(yīng)的端子31’、32’，使它們相互接觸來(lái)進(jìn)行充電。對(duì)于I/O端子41、42也一樣，與設(shè)置于數(shù) 據(jù)讀出機(jī)構(gòu)上的元件的端子相接觸，取出數(shù)據(jù)信號(hào)。圖3表示的是作為本發(fā)明電源的電容器的一個(gè)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(duì)配置了一個(gè)電容器的情況進(jìn)行說(shuō)明。電容器是在由 Si片制成的基板S上通過(guò)微細(xì)加工來(lái)生產(chǎn)的。雖然沒(méi)有進(jìn)行圖示，但在基板S上集成配置 了用于檢測(cè)控制的IC、用于存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(SRAM、DRAM、EEPROM等)等檢測(cè)操作以 及傳遞信號(hào)用的半導(dǎo)體電路、以及其它過(guò)程控制器中所需的電路?；錝上形成有絕緣層D1 Dn_2、配線層M1 M2,通過(guò)設(shè)置于配線層M3 Mlri中 的電極E1 En_3之間所夾持的電介質(zhì)層D2 Dn_3來(lái)層積形成電容器。電極E1 En_3由多 晶硅制成，電介質(zhì)層D2 Dn_3由氮化硅制成。端子1\、T2相當(dāng)于圖1的充放電端子31、32，端子T1通過(guò)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Mlri的電極En_3相連結(jié)。端子I\、T2可以用Al，也可以用多晶硅。但作為Si蝕刻過(guò)程的 傳感器使用時(shí)，端子也可以用Ti或W等材料構(gòu)成。盡管可以對(duì)用于形成電容器的層積數(shù)進(jìn) 行適當(dāng)?shù)倪x擇，但大致為10 100層。由這樣的微細(xì)加工進(jìn)行的電容器的制造方法可以用適當(dāng)?shù)墓椒?。在本例中?配線層M1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(kāi)，僅將電容器以層積結(jié)構(gòu)形成。下面，對(duì)用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的過(guò)程監(jiān)控器來(lái)檢測(cè)半導(dǎo)體制造裝置中的等離 子過(guò)程時(shí)的操作以及作用進(jìn)行說(shuō)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(jìn)行說(shuō) 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(jī)器人室，要處理的晶片被安置 于盒室中，由傳送機(jī)器人從盒室通過(guò)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(guò)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(duì)作為傳感器晶片電源的電容器進(jìn)行充電的充電機(jī)構(gòu)以及檢測(cè)到的數(shù)據(jù)的讀出機(jī)構(gòu)。在批 量生產(chǎn)開(kāi)始前等需要檢測(cè)處理室的等離子條件時(shí)，與從盒室搬送普通的晶片相同，進(jìn)行充 電并用晶片搬送機(jī)器人將可以進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程監(jiān)控器取出，搬送并放入處理室，安置在基 座上，然后進(jìn)行用于檢測(cè)的過(guò)程。傳感器自身的操作是公知的，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的過(guò)程進(jìn)行等 離子密度或者等離子溫度的檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)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(jìn)行充分。本例的傳感器晶片還包括定時(shí)器，可以選擇處理過(guò)程開(kāi)始時(shí)、中間、結(jié)束時(shí)這樣的 特定檢測(cè)期間。這就意味著不是對(duì)整個(gè)過(guò)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(diǎn)火時(shí)等離子的不穩(wěn)定性而對(duì)元件產(chǎn)生損壞這樣的過(guò)程中，可以 僅對(duì)等離子點(diǎn)火時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，這是非常有效的。此外，容納傳感器晶片并進(jìn)行充電等的室不僅限于盒室?？梢允前崴蜋C(jī)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(shí)也可以對(duì)定時(shí)器進(jìn)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(cè)結(jié)束后，傳感器晶片返回到盒室，根據(jù)需要通過(guò)充放電端子31、32與外部電 源相連結(jié)，通過(guò)I/O端子41、42讀出保存在用于記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器6中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù) 讀出時(shí)，若存儲(chǔ)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(jī)構(gòu)進(jìn)行讀取， 則不能進(jìn)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?。此外，也可以設(shè)置控制裝置，其根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行制造條件的變更或維護(hù)請(qǐng)求。 即，預(yù)先對(duì)等離子進(jìn)行檢測(cè)，由事先評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，將該數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)該控制裝置從傳感器晶片讀出的檢測(cè)數(shù)據(jù)，與 半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)，或通過(guò)通信裝置而連接的外部服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)相比較。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)與檢測(cè)數(shù)據(jù)的比較結(jié)果在基準(zhǔn)值以外時(shí)，既可以通過(guò)控制裝置改變半導(dǎo)體制造裝置的操作條件來(lái)進(jìn)行控制，也可以停止裝置并發(fā)出請(qǐng)求維護(hù)的信號(hào)?？傊?， 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(shí)，雖然不能取得應(yīng)該進(jìn)行比 較的檢測(cè)數(shù)據(jù)，但此時(shí)讀出機(jī)構(gòu)可以將 元數(shù)據(jù)作為檢測(cè)數(shù)據(jù)送出。
在本例中，雖然是通過(guò)各種I/O端子或充放電端子進(jìn)行信號(hào)的接受或充電等，但 是信號(hào)也可以通過(guò)無(wú)線電或紅外線進(jìn)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(guò)程的過(guò)程監(jiān)控裝置，包括容器元件，該容器元件是盒室、搬送機(jī)器人室、校準(zhǔn)室和用于傳感器晶片的專用室之 一。監(jiān)控器元件，其包括晶片和多個(gè)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(jī)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；以及包括在所述容器元件中的充電機(jī)構(gòu)和讀出機(jī)構(gòu)，所述充電機(jī)構(gòu)和讀出機(jī)構(gòu)在所述監(jiān)控 器元件被搬送到所述容器元件中時(shí)可與所述監(jiān)控器元件通信，其中，所述讀出機(jī)構(gòu)讀取存儲(chǔ)在所述監(jiān)控器元件的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，并且，利用非接觸 技術(shù)讀取所述數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)程監(jiān)控裝置，其中，所述非接觸技術(shù)包括使用無(wú)線通信或紅 外線。
3.一種用于監(jiān)控處理室中的過(guò)程的方法，該方法包括以下動(dòng)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 具有在其上形成的至少一個(gè)電容器、多個(gè)傳感器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器，其中，所述至 少一個(gè)電容器被配置為電源，并且是通過(guò)由多晶硅制成的電極和電極之間夾持的由氮化硅 制成的電介質(zhì)層形成的；用所述傳感器來(lái)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(chǔ)在所述數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器中；讀取存儲(chǔ)在所述只讀存儲(chǔ)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(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3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(jìn)行比較；以及基于所述比較來(lái)控制所述室中的制造過(guò)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(guò)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(shí)器，使得可以對(duì)過(guò)程監(jiān)控器的操作時(shí)間或操作時(shí)刻進(jìn)行指定。進(jìn)而，通過(guò)將關(guān)鍵字存儲(chǔ)在過(guò)程監(jiān)控器的ROM中，防止了不正當(dāng)?shù)氖褂谩?br> 文檔編號(hào)H01L21/3065GK102142356SQ20101029423
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社