TW201946174A

TW201946174A - 以微諧振器陣列感測器偵測晶圓處理參數的方法

Info

Publication number: TW201946174A
Application number: TW108106723A
Authority: TW
Inventors: 莊嘉林; 烏彭德拉烏梅薩拉
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2019-12-01
Also published as: TWI710771B; US20190265287A1; US10901021B2; US20190265288A1; WO2019168799A1; TWI762983B; TW201945743A; US11009538B2; US20190265286A1; US11346875B2; TWI703658B; TW202119516A; WO2019168798A1; TWI702669B; TW201946173A; WO2019168802A1

Abstract

具體實施例包含用於確定處理作業的處理參數的系統與方法。一些具體實施例包含診斷基板，診斷基板包含基板、在基板上的電路層、在電路層上的覆蓋層、以及跨越覆蓋層的感測區域。在具體實施例中，感測區域包括第一微諧振器陣列和第二微諧振器。在具體實施例中，第一微諧振器陣列圍繞第二微諧振器。

Description

以微諧振器陣列感測器偵測晶圓處理參數的方法

對於相關申請案的交互參照：本申請案主張對於申請於2018年2月27日的美國臨時申請案第62/636,071號的優先權，在此仰賴且併入此美國臨時申請案之全部內容以作為參考。

具體實施例涉及半導體製造領域，尤其涉及用於監測半導體製造作業的處理參數的系統和方法。具體實施例包括微諧振器陣列，微諧振器陣列在各種諧振模態下監測諧振頻率的變化。

許多半導體裝置中的臨界尺寸（CD）和其他特徵尺寸的規模不斷縮小。需要進行廣泛的處理開發，以開發具有高重複性的可靠處理。通常，藉由在測試基板上運行此處理，來開發處理。然後用各種計量工具分析測試基板，以確定此處理的結果。例如，可以分析基板的截面，以確定利用蝕刻處理去除的材料的量或者藉由沈積處理添加的材料的量。

使用這種測試基板和後處理計量，具有若干缺點。一個缺點是取得截面和分析會花費大量時間（例如數天或更長）。此外，取得截面需要為每個位置進行大量工作。因此，對於每個處理，僅可以分析有限數量的截面。另一個缺點是只能分析此處理的最終結果。這限制了可以獲得的關於處理的資訊。例如，從測試基板的截面的最終結果不能確定處理的變化率。

在額外具體實施例中，揭示一種用於確定處理作業的處理參數的方法。在具體實施例中，方法包含以下步驟：由處理作業處理診斷基板，診斷基板包含微諧振器；藉由施加驅動信號至微諧振器，而驅動微諧振器至複數個諧振模態；對諧振模態中的每一個記錄微諧振器的諧振頻率；以及根據複數個諧振模態的諧振頻率，確定處理參數。

在額外具體實施例中，揭示一種用於確定處理作業的處理參數的方法。在具體實施例中，方法包含以下步驟：由處理作業處理診斷基板，診斷基板包含第一微諧振器與第二微諧振器；以及在第一微諧振器中驅動振盪。在具體實施例中，通過診斷基板表面的聲波引發第二微諧振器的振盪。在具體實施例中，方法進一步包含以下步驟：比較第一微諧振器的振盪和第二微諧振器的振盪；以及根據第一微諧振器的振盪和第二微諧振器的振盪之間的差異，確定處理作業的處理參數。

本文描述的系統和方法，包括用於監測處理作業的處理參數的診斷基板。在以下描述中，闡述了許多具體細節以便提供對具體實施例的透徹理解。在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然瞭解到，具體實施例的實作並不需要這些特定細節。在其他實例中，並未詳盡說明為人熟知的態樣，以避免不必要地遮蔽具體實施例。此外，應該理解到，附圖中所示的各種具體實施例是說明性的表示，並不一定按比例繪製。

如上所述，由於確定處理參數所需的勞動密集計量，用於開發諸如蝕刻處理或沈積處理的處理作業的當前時間線很長。本文描述的具體實施例，藉由使用診斷基板加速了處理開發。本文描述的診斷基板，包括分佈在基板上的複數個微諧振器感測器。因此，可以獲得處理參數以及處理參數在基板表面上的均勻度，而不需要取得許多截面。

在一些具體實施例中，複數個微諧振器感測器可以被分組為跨越基板表面的感測區域。例如，可以在診斷基板上形成數百個感測區域，每個感測區域包括數千或數萬個微諧振器感測器。在這樣的具體實施例中，每個感測區域中的微諧振器可用於提供高信噪比。因此，即使在處理數十奈米級的臨界尺寸（CD）時，具體實施例也允許高解析度。在一些具體實施例中，可以由百萬分之一（PPM）的精確度，偵測CD在數埃到數奈米範圍內的變化。

此外，具體實施例可以包括可以用於提供處理作業的原位監測的診斷基板。原位監測允許在處理作業期間監測處理參數。如此，也可以確定處理參數的變化率。具體實施例可以包括無線模組，無線模組即時從診斷基板傳輸資訊。或者，來自微諧振器感測器的資訊可以儲存在診斷基板上的記憶體中，並在處理作業之後進行處理。

在另外的具體實施例中，可使用微諧振器陣列以確定處理參數。這樣的具體實施例可以包括使用耦合到第二微諧振器（或第二微諧振器陣列）的第一微諧振器（或第一微諧振器陣列）。可以驅動第一微諧振器振盪，並且振盪在診斷基板的表面上感應出聲波。聲波驅動第二微諧振器的振盪。藉由比較第一微諧振器的振盪與第二微諧振器的振盪，可計算出處理參數（例如由於蝕刻、沈積、拋光、注入、及（或）溫度、表面電位、壓力等的變化）。當第一微諧振器陣列用於在第二微諧振器中引起振盪時，這些具體實施例特別有益。例如，來自每個第一微諧振器的聲波，可以構造性地干涉並在第二微諧振器的振盪中提供改善的信噪比響應。

現在參考圖1A，示出了根據具體實施例的診斷基板100的示意性平面圖。在具體實施例中，診斷基板100可以形成在基板105上。基板105可以是任何可在其上製造感測區域120的合適的基板。例如，基板105可以是半導體基板，諸如矽、絕緣體上矽（SOI）、玻璃基板等。在具體實施例中，基板105可以被認為是晶圓（例如300 mm矽晶圓等）。基板105的尺寸，可以與用於使用由診斷基板100開發的處理作業來製造功能裝置的生產基板大致相同。此外，診斷基板100可以包括與裝置基板的表面匹配的表面。例如，暴露表面（亦即在包括感測區域120的整個基板上）可以包括單晶矽（或其他半導體）材料。這種原始表面允許低表面粗糙度，適合於提供從埃到奈米級的CD的測量。此外，由於診斷基板100的表面與其上製造有功能半導體裝置的裝置基板的表面匹配，因此可以提供與典型半導體處理作業的精確比較。

另外，儘管被稱為診斷基板，但是應當理解，具體實施例還可以包括在裝置基板上的感測區域120。在這樣的具體實施例中，可以在功能裝置的製造期間使用感測區域120，以便與裝置製造同時提供計量或其他品質控制措施。

根據具體實施例，診斷基板100可包括複數個感測區域120。感測區域120可以分佈在基板105的表面上。在不同位置包括感測區域120，允許確定處理作業的均勻性。應了解到，圖1A中所示出的感測區域120本質上是示例性的。感測區域120可以在基板105的表面上具有任何數量和任何分佈。在一些具體實施例中，可以有超過一百個感測區域120分佈在基板120的表面上。

具體實施例還可以包括診斷基板100上的一個或多個處理區域135。在具體實施例中，處理區域135可以通信耦合到感測區域（例如利用導電跡線、通孔等）。在具體實施例中，處理區域135可以包括電路系統、邏輯模組、記憶體模組、信號處理模組、通信模組等等。處理區域135可以用於驅動電極（更詳細地描述於下文），電極將驅動每個感測區域120中的微諧振器中的可撓振膜的諧振。處理區域135可以記錄每個微諧振器的諧振頻率。處理區域135還可以使用更詳細描述於下文的方法來根據諧振頻率確定處理參數。在其他具體實施例中，可以在診斷基板外部的計算系統上實施根據諧振頻率確定處理參數。例如，來自每個微諧振器的原始（或經處理的）資料，可以（例如利用無線通信模組）被發送到外部裝置以進行進一步分析。在具體實施例中，通信鏈結可以使用RF（例如WiFi、藍牙等）、聲學通信、感應通信或光學通信（例如光纖）或任何其他合適的通信協定來實施。

在一些具體實施例中，診斷基板100可僅包括被動部件。也就是說，診斷基板100可以包括微諧振器，微諧振器由天線等等通信耦合到外部裝置。可以用外部裝置驅動和感測微諧振器。例如，可以在診斷基板100上提供用於在外部裝置和微諧振器之間傳輸電力和資料的無線鏈結。

在所示具體實施例中，處理區域135被示出為形成在基板105的頂表面上。然而應了解到，處理區域135可嵌入基板105內或形成於基板105的背側表面上。在具體實施例中，處理區域135還可以包括電源。例如，電源可以是電池等。在其他具體實施例中，電源可以是無線電源。例如，電源可以包括導電線圈、天線等，以致能感應功率耦合或聲學功率耦合。在一些具體實施例中，無線電源還可以被配置為提供資料鏈結。也就是說，可以使用無線耦合（例如聲學耦合、感應耦合等）將微諧振器的頻率傳輸到外部裝置。

現在參考圖1B，示出了根據具體實施例的感測區域120的放大示意圖。每個感測區域120可以包括複數個微諧振器感測器140。在所示具體實施例中，為簡單起見，示出了二十五個微諧振器感測器140。然而應了解到，可在每個感測區域120中形成數千個微諧振器感測器140。例如，每個微諧振器感測器140可以具有大約50 μm² 的表面積。在這樣的具體實施例中，可以在100 mm² 的感測區域中形成四萬個微諧振器感測器140。應當理解到，微諧振器感測器140的尺寸和數量以及感測區域120的尺寸，本質上是示例性的，而且具體實施例包括尺寸大於或小於50 μm² 的微諧振器以及尺寸大於或小於100 mm² 的感測區域。

每個感測區域120中的大量微諧振器感測器140，允許透過降噪取得高信噪比。因此，可以確定正在研究的處理參數的微小變化。例如，根據本文描述的具體實施例，可以辨別蝕刻結構的CD中的數埃到數奈米的變化。本文描述的具體實施例，可以包括具有數十MHz的諧振頻率的微諧振器感測器。在這樣的諧振器中，具有1：1的溝槽：脊比，且深度為50 nm的溝槽，可以引起諧振頻率的大約1到2 MHz的偏移。此外，相對於溝槽的寬度的微小變化（例如數埃到數奈米），可以引起大約10 Hz到1000 Hz的諧振變化。類似地，溫度、表面電位及（或）壓力的變化，也會驅動諧振變化。例如，單個程度的溫度變化可以產生10 Hz和1000 Hz之間的諧振頻率的變化，或者表面電位的1伏的變化可以導致10 Hz和1000 Hz之間的諧振頻率的變化。這種頻率變化很容易被現代電子設備偵測到並且能夠實現PPM精確度。

現在參考圖2A，示出了根據具體實施例的微諧振器感測器240的截面圖。微諧振器感測器240可以形成在基板205上形成的電路層207之上和之中。在具體實施例中，電路層207可以包括絕緣和導電材料層（例如跡線、通孔等）。儘管本文稱為「電路層」207，但是應當理解，在一些具體實施例中，電路層207可以僅包括被動部件。在其他具體實施例中，電路層207也可以包括主動部件。在具體實施例中，微諧振器感測器240包括在電路層207上方的覆蓋層243。在一些具體實施例中，覆蓋層243可以是原始半導體層。例如，覆蓋層243可以是矽。在具體實施例中，覆蓋層243可以具有厚度T。例如，厚度T可以在1微米和100微米之間。在具體實施例中，覆蓋層243可以包括振膜242，振膜242在形成到電路層207中的腔體248上延伸。也就是說，振膜242可以被認為是覆蓋層243的一部分，並且不從覆蓋層243向上延伸。應當理解，薄膜振膜242是微諧振器感測器240的一個範例。具體實施例包括任何諧振器系統。例如，微諧振器240可以包括懸臂梁等。

振膜242可以藉由形成在腔體248底表面上的複數個電極244被驅動到諧振頻率。在具體實施例中，複數個電極244可以藉由電跡線和通孔213電性耦合到處理區域135（圖2中未示出）。在具體實施例中，可以使用基板穿透通孔213將電極244電性耦合到基板205的背側表面。在具體實施例中，電極244可以利用一個或多個通孔213、跡線等，電性耦合到覆蓋層242。在具體實施例中，複數個電極244可以是驅動/感測電極。因此，電極244可用於驅動振膜242並在振膜242的處理期間偵測振膜242的諧振頻率。在具體實施例中，複數個電極244可以使用電容來驅動振膜242。然而，應該理解，可以用任何合適的機制獲得微諧振器240的諧振。例如，微諧振器240可以用磁驅動系統、熱系統、聲學系統、光學系統來驅動，或者微諧振器240可以包括引起諧振的壓電材料。

在具體實施例中，可以在振膜242上形成圖案化掩模270。圖案化掩模270可用於對處理環境（例如蝕刻環境）掩蔽振膜242的部分。在利用診斷基板100研究的處理作業期間，圖案化掩模270的圖案可以被轉移到振膜中。當振膜242被處理（例如蝕刻）時，振膜242的諧振頻率將以可預測的方式改變。然後可以使用諧振頻率的變化來計算振膜242中的物理變化，這將在下面更詳細地描述。

在一些具體實施例中，被動耦合天線295可用於無線驅動和感測微諧振器感測器240的諧振。例如，天線295可以形成在電路層207中。被動耦合天線295的使用，允許諧振頻率與外部裝置的無接觸通信及（或）用於無接觸電力傳送。另外，在一些具體實施例中，當被動耦合天線295與每個微諧振器感測器240相關聯時，診斷基板200中不包括主動裝置。

現在參考圖2B，示出了根據具體實施例的電路層207中的腔體248的平面圖。在所示具體實施例中，腔體248包括矩形形狀。然而，具體實施例不限於這種配置，並且腔體248可以是任何期望的形狀，諸如正方形、圓形、橢圓形或任何其他期望的形狀。如圖所示，複數個電極244形成在腔體248中。在具體實施例中，電極244的數量和佈置允許在振膜242中引起不同的諧振模態。振膜242未在圖2B中示出，以便不遮蔽下面的特徵。

在所示具體實施例中，示出了四個電極。當腔體248中包括四個電極時，可以將振膜驅動到至少三種不同的諧振模態。可以藉由一致地啟動所有四個電極244₁ -244₄ ，來獲得第一諧振模態。可以藉由將電極244₁ 和244₂ 的啟動與電極244₃ 和244₄ 的啟動交替，來獲得第二諧振模態。可以藉由將電極244₁ 和244₃ 的啟動與電極244₂ 和244₄ 的啟動交替，來獲得第三諧振模態。應了解到，可藉由啟動不同的電極244組合來獲得額外的諧振模態。

現在參考圖2C，示出了由處理作業處理之後的振膜242的透視圖。振膜242被單獨示出，以免使圖式模糊。在具體實施例中，第二諧振模態導致振膜242沿著平行於溝槽277的方向的線彎曲。在具體實施例中，第三諧振模態導致振膜242沿著正交於溝槽277的方向的線彎曲。最初，在蝕刻實質上為正方形的振膜之前，第二和第三諧振模態的諧振頻率將實質上均勻（因為沒有形成溝槽）。在開始形成溝槽之後，第二和第三諧振模態的諧振頻率開始發散。在簡化的集總模型中，振膜的共振頻率ω與轉動慣量I成比例，如方程式1所示，其中E是模量，m是質量。因此，隨著每個彎曲方向的轉動慣量I改變，諧振頻率也改變。
方程式1

第二和第三諧振模態的諧振頻率的發散，是沿著每個彎曲方向的轉動慣量回應於振膜242的形貌變化而變化的結果。用於計算沿著每個彎曲方向的轉動慣量的方程式，可以針對預期的形貌圖建模，並且可以數值地求解甚至更精確的模型。例如，在溝槽：脊比為1：1的帶有一系列平行溝槽的正方形振膜中，轉動慣量I_平行如方程式2所示，而轉動慣量I_正交如方程式3所示。應理解到，本文揭示的方程式是簡化的集總模型。然而，方程式1和2確實說明了處理的各種變量的量值。例如，I_正交中的深度d是立方的，而I_平行中的d不會升高到更高的冪次。由於每個模態的諧振頻率是根據微諧振器感測器確定的，因此可以求解方程式系統以確定提供振膜242的形貌的缺失參數。

方程式2
方程式3

儘管上面提供了平行溝槽的情況，但是應當理解到，具體實施例可以包括任何圖案化的形貌。例如，圖3A-3D提供了可以轉移到振膜342中的不同掩模圖案370的示例性圖示。在圖3A中，示出了一系列平行溝槽。在圖3B中，示出了具有不連續溝槽的圖案370。此外，圖3C示出了用於形成交叉指型溝槽的圖案370。在圖3D中，示出了用於形成複數個孔的圖案370。儘管圖3A-3D提供了掩模圖案370的一些範例，但是應當理解到，可以根據本文描述的具體實施例使用任何圖案。為了使用圖案，具體實施例僅需要產生用於複數個諧振模態的轉動慣量模型。例如，建模的轉動慣量可以包括電腦生成的模型，其比方程式1-3中提供的範例複雜得多。此外，隨著模型的複雜性增加，並且諧振模態的數量增加，可以獲得振膜的形貌的更精細的細節。例如，可以確定溝槽的錐度，可以確定底切或基腳的存在等。

現在參考圖4A-4D中的截面圖和圖5中的相應流程圖，示出並描述了根據具體實施例的用於確定處理作業的處理參數的方法。

圖4A是根據具體實施例的振膜442的截面圖，振膜442具有在表面上形成的掩模圖案470。振膜442可以是診斷基板中的微諧振器感測器的一部分，例如上面描述的那種。在所示具體實施例中，在任何處理之前的時間t₍₀₎ 處示出了振膜442。

現在參考圖5，處理560可以從作業561開始，作業561包括由處理作業處理診斷基板，診斷基板包含諧振器。在具體實施例中，諧振器可為振膜442，諸如圖4A所示的振膜442。圖4B示出在時間t₍₁₎ 之後的經處理的振膜442。在具體實施例中，處理振膜442的步驟可以包括正在用診斷基板研究的任何處理作業。例如，處理作業可以是蝕刻處理、沈積處理、注入處理、化學機械拋光(CMP)處理、或改變振膜442的形貌、質量或其他特徵的任何其他處理。另外，隔膜442可用於在處理作業期間測量溫度或表面電位。

現在參考作業562，處理560可以藉由將驅動信號施加到微諧振器來持續將微諧振器驅動到複數個諧振模態。例如，驅動信號可以包括線性調頻脈衝(chirp)、發送回顯資訊(ping)等。本文所述「線性調頻脈衝(chirp)」可以代表具有可變頻率的信號。因此，線性調頻脈衝為微諧振器提供複數個不同的頻率。諧振頻率在微諧振器中引發諧振響應，而其他頻率衰減。在具體實施例中，可以利用微諧振器感測器中的電極將振膜442驅動到複數個諧振模態。在特定具體實施例中，振膜442可被驅動到第一諧振模態、第二諧振模態和第三諧振模態。

現在參考作業563，處理560可以繼續進行記錄複數個諧振模態中的每一個的諧振頻率。在具體實施例中，每個諧振模態的諧振頻率可以記錄在診斷基板本地處的記憶體中。在額外的具體實施例中，可以將諧振頻率發送到外部記憶體（例如利用診斷基板上的無線通信模組）。

現在參考作業564，處理560可以繼續進行根據複數個諧振頻率確定處理參數。在具體實施例中，處理參數可以包括蝕刻深度、溝槽的寬度、溝槽壁的輪廓、沈積層的厚度、或振膜442中的任何其他變化。可以藉由使用複數個諧振頻率和諧振模態的每個彎曲方向的轉動慣量的模型，來確定處理參數，類似於上面關於圖2C描述的處理。

在一些具體實施例中，處理560可以繼續進行調整處理作業的處理配方。例如，可以改變溫度、壓力、氣流等，以便在處理560的後續迭代中改變所得到的處理參數。在原位改變處理配方的能力，允許更好地改進處理作業並提供關於處理作業的更多資訊。

現在參考作業565，處理560可以繼續進行確定是否到達終點。例如，終點可以是期望的時間、期望的處理參數、或任何其他期望的標準。當未到達終點時，處理可以繼續進行重複處理作業561-565，直到達到終點標準。例如，處理可以重複，以在圖4C-4D中所示的時間t₂ 到t_n 之後確定處理參數。

在一些具體實施例中，在到達終點後，可以將診斷基板重複使用任何所需的次數。例如，可以再對振膜442進行表面處理（例如利用平坦化處理、蝕刻處理、沈積處理等），以便將診斷基板恢復到初始啟動狀態。在其他具體實施例中，可以重新校準診斷基板，並且可以重複使用振膜442而不再進行表面處理或以其他方式重置。例如，振膜442可以具有厚層，厚層在處理560的多次迭代中被蝕刻，直到層達到可用壽命狀態的結束。此時，在一些具體實施例中，可對振膜442再進行表面處理。

如上所述，原位確定處理參數的能力，允許確定處理參數的變化率。因此，與在處理作業完成之後通過執行計量獲得的資訊相比，可以獲得關於所研究的處理作業的更多細節。

此外，應當理解到，可以利用在診斷基板的表面上形成的複數個微諧振器感測器來實施處理560。例如，可以並行使用診斷基板的複數個感測區域中的每一個中的數萬個微諧振器感測器，以獲得處理作業的均勻性資訊。在這樣的具體實施例中，作業564還可以包括在每個感測區域中找到處理參數的平均值。由於藉由處理從每個微諧振器獲得的資訊而獲得的有利信噪比，每個感測區域中的大量微諧振器感測器允許高精確度和解析度。

在其他具體實施例中，可以實施微諧振器感測器對的諧振頻率的差異比較。例如，差異比較可用於確定封蓋表面的溫度、表面電位及（或）壓力。這種差異比較可以藉由使用一對微諧振器感測器來實現，其中此對感測器中的一個用作控制器以隔離一個或多個變量。例如，對於表面電位，可以將偏壓施加到第一微諧振器感測器，並且可以使第二微諧振器感測器短路（亦即不施加偏壓）以隔離表面電位變量。

在又一個具體實施例中，可以使用第一微諧振器和第二微諧振器來確定處理參數。可以使第一微諧振器振盪，然後聲波可以穿過診斷基板從第一微諧振器傳播到第二微諧振器。聲波隨後引起第二微諧振器的振盪。第二微諧振器的振盪與第一微諧振器的振盪的比較，提供了用於確定處理參數的機制。

現在參考圖6A，示出了根據具體實施例的具有成對微諧振器640_A 與640_B 的診斷基板600的截面圖。在具體實施例中，診斷基板600可包含基板605與在基板600上的電路層607。在具體實施例中，可在電路層607上設置覆蓋層643。在具體實施例中，第一微諧振器640_A 可由覆蓋層643與電路層607的一部分與第二微諧振器640_B 隔開。覆蓋層643還可以在第一腔體648_A 上形成振膜642_A ，以及在第二腔體648_B 上形成振膜642_B 。

在具體實施例中，可以在微諧振器640_A 和640_B 之間的覆蓋層643上形成圖案化掩模670。圖案化掩模670可用於對處理環境（例如蝕刻環境）掩蔽覆蓋層643的部分。在利用診斷基板600研究的處理作業期間，圖案化掩模670的圖案可以被轉移到覆蓋層643中。當處理（例如蝕刻）覆蓋層643時，從第一微諧振器640_A 到第二微諧振器640_B 的振盪的耦合將以可預測的方式改變。然後可以使用差異（例如震幅差異、相位差異等）來計算層645中的物理變化。

現在參考圖6B，示出了振膜的Z位移相對於時間的曲線圖。線695_A 表示第一微諧振器640_A 的Z位移，線695_B 表示第二微諧振器640_B 的Z位移。如圖所示，第一微諧振器640_A 的振盪695_A 快速飽和。第二微諧振器640_B 的振盪695_B 開始為低，並且響應於振盪695_A 而開始相對於時間增加。一旦振盪695_A 和695_B 都飽和（即處於穩態條件），就可以分析振盪695_A 和695_B 的差異。在一個具體實施例中，振盪695_A 和695_B 之間的相位偏移可用於確定層645上的阻抗。然後可以使用阻抗值來確定感興趣的處理參數（例如，由處理產生的層645中的物理變化）。

現在參照圖7A-7C，示出了根據不同具體實施例的第一微諧振器740_A 和第二微諧振器740_B 的各種陣列的平面圖。與1：1配對相比，使用不同的陣列配置允許改善信噪比。特定而言，複數個第一微諧振器740_A 可以一致地（或使用時間延遲）操作，以驅動單個第二微諧振器740_B 。因此，來自第一微諧振器740_A 的這種相長干涉，將增強來自第二微諧振器740_B 的信號強度。在圖7A至7C中，微諧振器被簡化為圓形區域，以便清楚說明各種陣列配置的作業和間隔。然而，應了解到，圖7A至7C中的微諧振器740可以是本文所述的任何合適的微諧振器。

現在參照圖7A，示出了根據具體實施例的診斷基板700的平面圖，診斷基板700具有1：1配對的第一微諧振器740_A 與第二微諧振器740_B 。診斷基板700可以實質上類似於圖6A中所示的診斷基板600。

現在參照圖7B，示出了根據具體實施例的診斷基板700的平面圖，診斷基板700具有圍繞第二微諧振器740_B 的複數個第一微諧振器740_A 。如圖所示，第一微諧振器740_A 中的每一個可以藉由跡線793彼此電性耦合。將第一微諧振器740_A 電性耦合在一起，可以允許複數個第一微諧振器740_A 一致地操作。為了提供相長干涉，第一微諧振器740_A 的每一個可以與第二微諧振器740_B 具有均勻的距離。例如，第一微諧振器740_A 可以圍繞第二微諧振器740_B 佈置成圓形。在所示具體實施例中，示出了六個第一微諧振器740_A 。然而，應了解，可根據各種具體實施例使用任何數目的第一微諧振器740_A （例如可使用數十或數百個第一微諧振器740_A ）。

現在參照圖7C，示出了根據具體實施例的診斷基板700的平面圖，診斷基板700具有圍繞第二微諧振器740_B 的第一微諧振器陣列740_1-2 。如圖所示，第一微諧振器陣列740_1-2 可以圍繞第二微諧振器740_B 佈置成列。例如，第一列微諧振器740₁ 可以形成圍繞第二微諧振器740_B 的比第二列微諧振器740₂ 更小的環。在一些具體實施例中，第一列微諧振器740₁ 與跡線794電性耦合在一起，並且第二列微諧振器740₂ 可以與跡線793電性耦合在一起。這種配置允許每個列一致地操作。在一些具體實施例中，可以將時間延遲應用於施加在第一列微諧振器740₁ 之間的驅動信號（相對於施加到第二列微諧振器740₂ 的驅動信號），以便在每個列中在微諧振器740之間提供相長干涉。儘管示出了兩列，但是應當理解，可以包括任何數量的列以便提供期望的信號增強。現在參考圖8，示出了根據具體實施例的用於根據具有第一微諧振器和第二微諧振器的診斷基板確定處理參數的處理880的處理流程。

在具體實施例中，處理880可以從作業881開始，作業881包括利用處理作業處理包括第一微諧振器和第二微諧振器的診斷基板。在具體實施例中，處理作業可包含蝕刻處理、沈積處理、拋光處理、注入處理、或將改變診斷基板表面的任何其他處理。

在具體實施例中，處理880然後可以繼續進行作業882，作業882包括驅動第一微諧振器中的振盪。第一微諧振器的振盪產生穿過診斷基板的覆蓋層的聲波。聲波接著驅動第二微諧振器的振盪。

在具體實施例中，處理880然後可以繼續進行作業883，作業883包括比較第一微諧振器中的振盪與第二微諧振器中的振盪。例如，可以將振盪的相位彼此進行比較，及（或）可以將振盪的幅度相互比較。在具體實施例中，可以在第一微諧振器和第二微諧振器達到穩定狀態之後實施比較。在一些具體實施例中，在一致地（或具有合適的時間延遲）使用複數個第一微諧振器的情況下，聲波可以相長干涉以便增強第二微諧振器的振盪信號。因此，可以提高診斷基板的精確度。

在具體實施例中，處理880然後可以繼續進行作業883，作業883包括根據第一微諧振器的振盪和第二微諧振器的振盪之間的差異來確定處理作業的處理參數。例如，振盪相位的差異可歸因於診斷基板表面中的阻抗的變化。阻抗的這種變化可用於計算處理參數（例如診斷基板表面的物理變化、及（或）溫度、表面電位及（或）壓力的變化）。

在具體實施例中，用於利用診斷基板確定處理參數的方法（例如處理560和處理880）可以原位實施。也就是說，方法可以在用於處理診斷基板的處理腔室中實施。然而，應當理解，還可以在其他位置（例如處理腔室外部）確定處理參數。例如，處理560及（或）880可以在裝載閘(load lock)等中實施。使用裝載閘或其他真空環境，可確保將可歸因於大氣的損失最小化。儘管裝載閘提供了這樣的真空環境，但是應當理解，也可以在處理工具/叢集工具之外獲得真空環境。

例如，圖9提供了可以在一些具體實施例中使用的移動測試設備990的截面圖。如圖所示，移動測試設備990包括外殼981，外殼981在診斷基板900上形成真空密封。外殼981可包括泵982，泵982在診斷基板900的表面上形成真空環境。因此，振膜942可以在兩側上（即一側上的腔體948和另一側上的真空容積983）暴露於真空。

這種配置可以被認為是單側真空，因為僅診斷基板900的單個表面（例如圖9中的底表面）暴露於真空環境。這樣的具體實施例是有益的，因為減小了真空環境的容積（即減少了產生真空的時間），並且由於外殼密封抵靠診斷基板900的表面，因此不需要專用的腔室。例如，外殼981可以是真空吸盤或任何其他合適的真空形成設備。

使用單側真空測試設備980，還允許容易地進入診斷基板900的後側表面。例如，診斷基板900的後側表面上的墊985，可以與導線986、接腳等接觸，以便將診斷基板900通信耦合到外部電腦，以提供電力等。

現在參考圖10，根據具體實施例示出了處理工具的示例性電腦系統1060的模塊圖。在具體實施例中，電腦系統1060耦合到處理工具並控制處理工具中的處理。電腦系統1060可以連接（例如網路連接）到本地區域網路（LAN）、內部網路、外部網路、或網際網路中的其他機器。電腦系統1060可操作在用戶端對伺服器網路環境中的伺服器或用戶端機器的容積中，或可作為同級間（或分散式）網路環境中的同級機器。電腦系統1060可為個人電腦（PC）、平板電腦、機上盒（STB）、個人數位助理（PDA）、蜂巢式電話、網頁器件、伺服器、網路路由器、交換器或橋接器、或能夠執行指定此機器要（循序地或以其他方式）採取的動作的一組指令的任何機器。此外，儘管針對電腦系統1060僅示出了單個機器，但是用詞「機器」還應當被視為包括單獨地或聯合地執行一組（或多組）指令以執行本文描述的任何一種或多種方法的任何機器（例如電腦）的集合。

電腦系統1060可以包括電腦程式產品或軟體1022，其具有其上存儲有指令的非暫時性機器可讀取媒體，其可以用於對電腦系統1060（或其他電子設備）進行編程以執行根據具體實施例的過程。機器可讀取媒體包括用於以機器（例如電腦）可讀的形式儲存或傳輸資訊的任何機制。例如，機器可讀取（例如電腦可讀取）媒體包括機器（例如電腦）可讀取儲存媒體（例如唯讀記憶體（「ROM」）、隨機存取記憶體（「RAM」）、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等）、機器（例如電腦）可讀取傳輸媒體（電性、光學、聲學或其他形式的傳播信號（例如紅外信號、數位信號等））等。

在具體實施例中，電腦系統1060包括系統處理器1002、主記憶體1004（例如唯讀記憶體（ROM）、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體（DRAM），諸如同步DRAM（SDRAM）或Rambus DRAM（RDRAM）等）、靜態記憶體1006（例如快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體（SRAM）等）、以及通過匯流排1030彼此通信的輔助記憶體1018（例如資料儲存裝置）。

系統處理器1002表示一個或多個通用處理裝置，諸如微系統處理器、中央處理單元等。更特定而言，系統處理器可以是複雜指令集計算（CISC）微系統處理器、精簡指令集計算（RISC）微系統處理器、超長指令字（VLIW）微系統處理器、實施其他指令集的系統處理器、或實施指令集的組合的系統處理器。系統處理器1002還可以是一個或多個特別目的處理設備，例如特定應用積體電路（ASIC）、現場可編程閘陣列（FPGA）、數位信號系統處理器（DSP）、網路系統處理器等。系統處理器1002被配置為執行處理邏輯1026以執行本文描述的作業。

電腦系統1060還可以包括用於與其他裝置或機器通信的系統網路介面裝置1008。電腦系統1060還可以包括視頻顯示單元1010（例如液晶顯示器（LCD）、發光二極體顯示器（LED）或陰極射線管（CRT））、字母數字輸入裝置1012（例如鍵盤）、游標控制裝置1014（例如滑鼠）和信號產生裝置1016（例如揚聲器）。

輔助記憶體1018可以包括機器可存取儲存媒體1031（或者更特定而言為電腦可讀取儲存媒體），其上儲存有體現本文所述任何一種或多種方法或功能的一組或多組指令（例如軟體1022）。軟體1022還可以在由電腦系統1060執行期間完全或至少部分地駐留在主記憶體1004內及（或）系統處理器1002內，主記憶體1004和系統處理器1002也構成機器可讀取儲存媒體。還可以經由系統網路介面裝置1008在網路1020上發送或接收軟體1022。在具體實施例中，網路介面裝置1008可以使用RF耦合、光學耦合、聲學耦合或感應耦合來操作。

儘管機器可存取儲存媒體1031被在示例性具體實施例中示為單一媒體，但用詞「機器可讀取儲存媒體」應被視為包含儲存一或更多指令組的單一媒體或多個媒體（例如集中式或分散式資料庫，及（或）相關聯的快取與伺服器）。用詞「機器可讀取儲存媒體」亦應被視為包含能夠儲存或編碼指令組的任何媒體，此指令組要由機器執行並使機器執行方法之任一者或更多者。因此，用詞「機器可讀取儲存媒體」應被視為包括但不限於固態記憶體、以及光學和磁性媒體。

在前述說明書中，已經描述了特定示例性具體實施例。顯然可明瞭的是，在不脫離下列申請專利範圍的範圍的情況下，可以對其進行各種修改。說明書與圖式因此應被視為說明性而非限制性。

100‧‧‧診斷基板

105‧‧‧基板

120‧‧‧感測區域

135‧‧‧處理區域

140‧‧‧微諧振器感測器

205‧‧‧基板

207‧‧‧電路層

213‧‧‧電跡線和通孔

240‧‧‧微諧振器

242‧‧‧振膜

243‧‧‧覆蓋層

244‧‧‧電極

244₁-244₄‧‧‧電極

248‧‧‧腔體

270‧‧‧圖案化掩模

277‧‧‧溝槽

295‧‧‧被動耦合天線

342‧‧‧振膜

370‧‧‧掩模圖案

442‧‧‧振膜

470‧‧‧掩模圖案

560‧‧‧處理

561-565‧‧‧作業

600‧‧‧診斷基板

605‧‧‧基板

607‧‧‧電路層

640_A‧‧‧第一微諧振器

640_B‧‧‧第二微諧振器

642_A‧‧‧振膜

642_B‧‧‧振膜

643‧‧‧覆蓋層

648_A‧‧‧第一腔體

648_B‧‧‧第二腔體

670‧‧‧圖案化掩模

695_A‧‧‧線

695_B‧‧‧線

700‧‧‧診斷基板

740₁‧‧‧第一列微諧振器

740₂‧‧‧第二列微諧振器

740_A‧‧‧第一微諧振器

740_B‧‧‧第二微諧振器

793‧‧‧跡線

794‧‧‧跡線

880‧‧‧處理

881-884‧‧‧作業

990‧‧‧移動測試設備

900‧‧‧診斷基板

942‧‧‧振膜

948‧‧‧腔體

981‧‧‧外殼

982‧‧‧泵

983‧‧‧真空容積

985‧‧‧墊

986‧‧‧導線

1002‧‧‧系統處理器

1004‧‧‧主記憶體

1006‧‧‧靜態記憶體

1008‧‧‧系統網路介面裝置

1010‧‧‧視頻顯示單元

1012‧‧‧字母數字輸入裝置

1014‧‧‧游標控制裝置

1016‧‧‧信號產生裝置

1018‧‧‧輔助記憶體/資料儲存裝置

1020‧‧‧網路

1022‧‧‧軟體

1026‧‧‧處理邏輯

1030‧‧‧匯流排

1031‧‧‧機器可存取儲存媒體

圖1A是根據具體實施例的基板上的感測區域的示意性平面圖。

圖1B是根據具體實施例的示出微諧振器感測器陣列的感測區域的放大示意性平面圖。

圖2A是根據具體實施例的具有形成在腔體上的振膜的微諧振器的截面圖。

圖2B是根據具體實施例的形成在微諧振器的腔體中的複數個電極的平面圖。

圖2C是根據具體實施例的在微諧振器的振膜中形成的圖案的透視圖。

圖3A是根據具體實施例的在微諧振器的振膜上形成的掩模圖案的平面圖。

圖3B是根據額外具體實施例的在微諧振器的振膜上形成的掩模圖案的平面圖。

圖3C是根據額外具體實施例的在微諧振器的振膜上形成的掩模圖案的平面圖。

圖3D是根據額外具體實施例的在微諧振器的振膜上形成的掩模圖案的平面圖。

圖4A是根據具體實施例的在時間t0處在振膜上形成的掩模圖案的截面圖。

圖4B是根據具體實施例的在時間t1處的振膜的截面圖。

圖4C是根據具體實施例的在時間t2處的振膜的截面圖。

圖4D是根據具體實施例的在時間tn處的振膜的截面圖。

圖5是根據具體實施例的用於確定處理作業的處理參數的處理的處理流程。

圖6A是根據具體實施例的第一微諧振器和第二微諧振器的截面圖，第一微諧振器和第二微諧振器經配置為跨越診斷基板的表面彼此耦合。

圖6B是根據具體實施例的第一微諧振器和第二微諧振器的振盪幅度相對於時間的曲線圖。

圖7A是根據具體實施例的一對耦合的微諧振器的平面圖。

圖7B是根據具體實施例的圍繞第二微諧振器的第一微諧振器陣列的平面圖。

圖7C是根據具體實施例的圍繞第二微諧振器的兩列第一微諧振器的陣列的平面圖。

圖8是根據具體實施例的用於使用耦合微諧振器確定處理作業的處理參數的處理的處理流程。

圖9是根據具體實施例的用於在處理腔室外部實施診斷的移動真空外殼的截面圖。

圖10示出了根據具體實施例的示例性電腦系統的模塊圖，此電腦系統可以與用於確定處理作業的處理參數的處理結合使用。

國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無

國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無

Claims

一種診斷基板，包含：一基板；一電路層，該電路層在該基板上；一覆蓋層，該覆蓋層在該電路層上；以及一感測區域，該感測區域跨越該覆蓋層，其中該感測區域包括：一第一微諧振器陣列；以及一第二微諧振器，其中該第一微諧振器陣列圍繞該第二微諧振器。
如請求項1所述之診斷基板，其中該第一微諧振器陣列電性耦合至一單個驅動電路系統模塊，該單個驅動電路系統模塊經配置以驅動該第一微諧振器陣列一致地振盪。
如請求項2所述之診斷基板，其中該第二微諧振器並未電性耦合至該單個驅動電路系統模塊。
如請求項1所述之診斷基板，其中該第一微諧振器陣列中的每個第一微諧振器與該第二微諧振器均等地隔開。
如請求項1所述之診斷基板，其中該複數個第一微諧振器圍繞該第二微諧振器被設置為複數個列。
一種用於確定一處理作業的一處理參數的方法，包含以下步驟：由該處理作業處理一診斷基板，該診斷基板包含一微諧振器；藉由施加一驅動信號至該微諧振器，而驅動該微諧振器至複數個諧振模態；對該等諧振模態中的每一個記錄該微諧振器的一諧振頻率；以及根據該複數個諧振模態的該等諧振頻率，確定該處理參數。
如請求項6所述之方法，其中該複數個諧振模態包含至少一第一模態、一第二模態、與一第三模態。
如請求項7所述之方法，其中該第一模態實質上平行於該微諧振器上的複數個溝槽的一方向，且該第二模態實質上正交於該複數個溝槽。
如請求項6所述之方法，其中確定該處理參數包含以下步驟：確定對於每個諧振模態的該微諧振器感測器的一轉動慣量，並使用該複數個轉動慣量以計算該所處理的診斷基板的一臨界尺寸。
如請求項6所述之方法，其中在該診斷基板的該處理期間內，記錄該等諧振模態中的每一個的該諧振頻率多於一次。
如請求項6所述之方法，其中該微諧振器為該診斷基板上的一陣列中的複數個微諧振器中的一個。
如請求項6所述之方法，其中使用該複數個微諧振器的每個諧振模態的該等諧振頻率的一平均值，以確定該處理參數。
如請求項6所述之方法，其中根據該複數個諧振模態的該等諧振頻率確定該處理參數包含以下步驟：計算一第一微諧振器的該等諧振頻率與一第二微諧振器的該等諧振頻率之間的一差異。
如請求項6所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在確定該處理參數之後，對該微諧振器再進行表面處理。
如請求項6所述之方法，其中該微諧振器被原位地在一腔室、一負載閘、一移動測試設備、或在一非真空環境中驅動至複數個諧振模態。
一種用於確定一處理作業的一處理參數的方法，包含以下步驟：由該處理作業處理一診斷基板，該診斷基板包含一第一微諧振器與一第二微諧振器；在該第一微諧振器中驅動振盪，其中通過該診斷基板的一表面的聲波引發該第二微諧振器的振盪；比較該第一微諧振器的該振盪與該第二微諧振器的該振盪；以及根據該第一微諧振器的該振盪和該第二微諧振器的該振盪之間的該差異來確定該處理作業的該處理參數。
如請求項16所述之方法，其中比較該第一微諧振器的該振盪和該第二微諧振器的該振盪包含以下步驟：比較該第一微諧振器的該振盪的一震幅和該第二微諧振器的該振盪的一震幅。
如請求項16所述之方法，其中比較該第一微諧振器的該振盪和該第二微諧振器的該振盪包含以下步驟：比較該第一微諧振器的該振盪的一相位和該第二微諧振器的該振盪的一相位。
如請求項16所述之方法，其中比較該第一微諧振器的該振盪和該第二微諧振器的該振盪，係於該第一微諧振器與該第二微諧振器到達一穩態之後實施。
如請求項16所述之方法，其中該第一微諧振器為一第一微諧振器陣列中的一個，且其中該第一微諧振器陣列圍繞該第二微諧振器，且其中來自該等第一微諧振器的該等聲波相長互動，而放大該第二微諧振器的該振盪。