TWI710771B

TWI710771B - 微諧振器陣列系統

Info

Publication number: TWI710771B
Application number: TW108106711A
Authority: TW
Inventors: 莊嘉林; 烏彭德拉烏梅薩拉; 崔安德魯
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: 2020-11-21
Also published as: US20190265287A1; US10901021B2; US20190265288A1; WO2019168799A1; TWI762983B; TW201945743A; US11009538B2; US20190265286A1; US11346875B2; TWI703658B; TW202119516A; WO2019168798A1; TWI702669B; TW201946174A; TW201946173A; WO2019168802A1

Abstract

具體實施例包含用於利用微諧振器感測器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、在電路層中的腔體、在電路層上的覆蓋層、在腔體中或在腔體上的諧振體、腔體中的一個或多個電極、以及用於驅動並感測諧振體的諧振頻率的電路系統。在具體實施例中，電路系統包含偏壓電路系統模塊、頻率產生器電路系統模塊與感測電路系統模塊，偏壓電路系統模塊經配置以提供偏壓電壓至一個或多個電極，頻率產生器電路系統模塊經配置以提供具有變化頻率的信號至一個或多個電極，感測電路系統模塊經配置以偵測相關聯於諧振體的振盪的值。

Description

微諧振器陣列系統

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。

額外具體實施例包含一種用於無線耦合至診斷基板的裝置，診斷基板具有微諧振器。在具體實施例中，裝置包含用於產生發送至微諧振器的驅動信號的頻率源，以及相位調諧電路系統模塊。在具體實施例中，相位調諧電路系統模塊響應於驅動信號而校正由微調諧器產生的頻率響應的相位失配。在具體實施例中，裝置進一步包含感測電路系統模塊。在具體實施例中，感測電路系統模塊經配置以偵測相關聯於從微諧振器接收的頻率響應的值中的改變。

額外具體實施例包含用於確定處理的處理參數的診斷系統。在具體實施例中，診斷系統包括診斷基板和詢問裝置。在具體實施例中，診斷基板包含基板、在基板上的電路層、以及在電路層上或在電路層中的複數個微諧振器。在具體實施例中，詢問裝置在診斷基板外部，詢問裝置經配置以無線耦合至診斷基板以驅動並感測複數個微諧振器。

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。

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。

現在參照圖2A，示出了根據具體實施例的用於診斷基板的電路系統的示意圖，示出了可用於驅動及（或）感測微諧振器240的各種電路系統模塊。在具體實施例中，一個或多個電路系統模塊可以位於處理區域135中。在其他具體實施例中，電路系統模塊可以位於診斷基板100的任何位置。在特定具體實施例中，電路系統模塊可以被隔離到高電壓區域222和低電壓區域223中。例如，低電壓區域223可以位於一個或多個處理區域135中，並且高電壓區域222可以位於感測區域120中。

在具體實施例中，高電壓區域222可以包括在相對高的電壓（例如大於5V且上至數百伏特）下操作的電路系統模塊。例如，微諧振器240可以在高電壓下操作，以便提供改善的信噪比。可以從偏壓電路系統模塊219向微諧振器240提供偏壓電壓，偏壓電路系統模塊219也位於高電壓區域214中。在其他具體實施例中，所謂的「高電壓區域」222也可以不包括主動電路系統。在這樣的具體實施例中，可以使用無線電源（例如聲學、光學、感應等）來驅動微諧振器240的作業。

在具體實施例中，高電壓區域222可以藉由去耦電路系統模塊221與低電壓區域223去耦。在具體實施例中，去耦電路系統模塊可以包括偏壓電壓隔離電路系統模塊218。例如，偏壓電壓隔離電路系統模塊218可以包括一個或多個電容器。在其他具體實施例中，高電壓區域222可以通過製造在不同的基板（例如不同的晶圓）上而與低電壓區域223隔離。低電壓區域223與高電壓區域222的分離，允許將標準低電壓部件用於信號產生和感測。例如，低電壓區域223可以在低於5V的電壓下操作。5V是用於信號生成和感測的CMOS部件的最大電壓的典型值。為了提供額外的保護，一些具體實施例還可以在去耦電路系統模塊221中包括偏壓短路保護模塊212。偏壓短路保護模塊212提供保護，防止微諧振器240與其他部件短路並永久損壞裝置。

在具體實施例中，頻率信號產生器電路系統模塊215可以位於低電壓區域213中。頻率信號產生器電路系統模塊215可以向微諧振器240提供驅動信號。例如，驅動信號可以包括頻率掃描（也稱為「線性調頻脈衝(chirp)」）、發送回顯資訊(ping)等。驅動信號引起微諧振器240的振盪。微諧振器240的振盪可以由感測電路系統模塊217感測。例如，振盪可導致電路系統中的阻抗變化（例如當使用線性調頻脈衝時），或者可簡單地計數振盪（例如當使用發送回顯資訊時）。

在一些具體實施例中，還可以包括相位調諧電路系統模塊216，以提高微諧振器240的測量精度。特定而言，由於諧振之前/之後的相位響應偏離180度，頻率源變化（例如抖動等）導致響應的消除。因此，相位調諧電路系統模塊216可用於在被感測電路系統模塊感測之前，減小相鄰頻率的180度相移，使得所有響應信號處於相同相位。也就是說，相位調諧可以包括在由諧振體產生的頻率響應的一段時間內對準相位。在具體實施例中，相位調諧電路系統模塊216可以提供180度相移的完整（或接近完整）的校正。在其他具體實施例中，可以減小180度相移（例如，減小到小於90度的相移）。這允許更精確的測量，因為系統固有的頻率源變化將不會導致響應的消除。

現在參考圖2B，示出了根據具體實施例的用於詢問診斷基板的系統211的電路系統的示意圖。在具體實施例中，系統211可以包括診斷基板200和詢問裝置224。診斷基板200可包括微諧振器240和天線226，用於向詢問裝置211提供無線鏈結。在一些具體實施例中，診斷基板200還可以包括偏壓電路系統模塊219。在其他具體實施例中，診斷基板200可僅包括被動部件。也就是說，診斷基板200上可以不包括主動部件。

在具體實施例中，詢問裝置224可以包括頻率源電路系統模塊215、相位調諧電路系統模塊216、感測電路系統模塊217、電源228、和天線227。例如，以上關於圖2A描述的低電壓部件，可以包括在詢問裝置224上。

在具體實施例中，診斷基板200的天線226可以通信耦合到詢問裝置224上的天線227。因此，可以在系統211中提供診斷基板200和詢問裝置224之間的無線鏈結228。無線鏈結228可以包括任何無線協定或媒體。例如，無線鏈結228可以包括聲學耦合、感應耦合、光學耦合、射頻（RF）耦合等。

在具體實施例中，無線鏈結228提供資料路徑以將驅動信號從頻率源電路系統模塊215傳遞到微諧振器240。無線鏈結228還可以將來自微諧振器240的響應傳遞到感測電路系統模塊217。儘管在每個部件上示出了單個天線227或226，但是應當理解，具體實施例可以包括用於發送和接收關於每個部件的資訊的單獨天線。

在具體實施例中，無線鏈結228還可以提供用於將無線電力傳遞到診斷基板200的路徑。例如，無線鏈結228可以包括用於傳遞電力的基礎信號，並且資料信號（例如包括驅動信號）可以疊加在基礎信號上。這樣，診斷基板200可以是完全被動的，並且不需要專用的板載電源。因此，這樣的具體實施例允許連續作業而無需再充電或更換電池。

現在參考圖3A，示出了根據具體實施例的微諧振器感測器340的截面圖。微諧振器感測器340可以形成在基板305上形成的電路層307之上和之中。在具體實施例中，電路層307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」307，但是應當理解，在一些具體實施例中，電路層307可以僅包括被動部件。在其他具體實施例中，電路層307也可以包括主動部件。在具體實施例中，微諧振器感測器340包括在電路層307上方的覆蓋層343。在一些具體實施例中，覆蓋層343可以是原始半導體層。例如，覆蓋層343可以是矽。在具體實施例中，覆蓋層343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343可以包括振膜342，振膜342在形成到電路層307中的腔體348上延伸。也就是說，振膜342可以被認為是覆蓋層343的一部分，並且不從覆蓋層343向上延伸。應當理解，薄膜振膜342是微諧振器感測器340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340可以包括懸臂梁、梳狀驅動器等。

振膜342可以藉由形成在腔體348底表面上的複數個電極344被驅動到諧振頻率。在具體實施例中，複數個電極344可以藉由電跡線和通孔313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313將電極344電性耦合到基板305的背側表面。在具體實施例中，電極344可以利用一個或多個通孔313、跡線等，電性耦合到覆蓋層342。在具體實施例中，複數個電極344可以是驅動/感測電極。因此，電極344可用於驅動振膜342並在振膜342的處理期間偵測振膜342的諧振頻率。在具體實施例中，複數個電極344可以使用電容來驅動振膜342。然而，應該理解，可以用任何合適的機制獲得微諧振器340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340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342上形成圖案化掩模370。圖案化掩模370可用於對處理環境（例如蝕刻環境）掩蔽振膜342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370的圖案可以被轉移到振膜中。當振膜342被處理（例如蝕刻）時，振膜342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342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395可用於無線驅動和感測微諧振器感測器340的諧振。例如，天線395可以形成在電路層207或在基板305中。被動耦合天線395的使用，允許諧振頻率與外部裝置的無接觸通信及（或）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395與每個微諧振器感測器340相關聯時，診斷基板300中不包括主動裝置。

現在參考圖3B，示出了根據具體實施例的電路層307中的腔體348的平面圖。在所示具體實施例中，腔體348包括矩形形狀。然而，具體實施例不限於這種配置，並且腔體348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344形成在腔體348中。在具體實施例中，電極344的數量和佈置允許在振膜342中引起不同的諧振模態。振膜342未在圖3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348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344₁ -344₄ ，來獲得第一諧振模態。可以藉由將電極344₁ 和344₂ 的啟動與電極344₃ 和344₄ 的啟動交替，來獲得第二諧振模態。可以藉由將電極344₁ 和344₃ 的啟動與電極344₂ 和344₄ 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344組合來獲得額外的諧振模態。

現在參考圖4，示出了由處理作業處理之後的振膜442的透視圖。振膜442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442沿著平行於溝槽477的方向的線彎曲。在具體實施例中，第三諧振模態導致振膜442沿著正交於溝槽477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442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442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5A-5C提供了可以轉移到振膜542中的不同掩模圖案570的示例性圖示。在圖5A中，示出了一系列平行溝槽。在圖5B中，示出了具有不連續溝槽的圖案570。此外，圖5C示出了用於形成交叉指型溝槽的圖案570。在圖5D中，示出了用於形成複個孔的圖案570。儘管圖5A-5D提供了掩模圖案570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6A-6D中的截面圖和圖7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。在圖6A-6D中，圖案化表面被稱為振膜642。

圖6A是根據具體實施例的振膜642的截面圖，振膜642具有在表面上形成的掩模圖案670。振膜642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642。

現在參考圖7，處理780可以從作業781開始，作業781包括處理振膜642。圖6B示出在時間t₍₁₎ 之後的經處理的振膜642。在具體實施例中，處理振膜642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、拋光處理、注入處理、或改變振膜642的形貌的任何其他處理。

現在參考作業782，處理780可以藉由將驅動信號施加到微諧振器來持續將振膜642驅動到複數個諧振模態。例如，驅動信號可以包括頻率掃描（也稱為「線性調頻脈衝(chirp)」）、發送回顯資訊(ping)等。驅動信號引起振膜642的振盪。振膜642的振盪可以由感測電路系統模塊（未示出）感測。例如，振盪可導致電路系統中的阻抗變化（例如當使用線性調頻脈衝時），或者可簡單地計數振盪（例如當使用發送回顯資訊時）。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642驅動到複數個諧振模態。在特定具體實施例中，振膜642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783，處理780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784，處理780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642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4描述的處理。

現在參考作業785，處理780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。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786，處理780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781-786，直到達到終點標準。例如，處理可以重複，以在圖6C-6D中所示的時間t2到tn之後確定處理參數。

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750。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784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，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。

現在參考圖8，根據具體實施例示出了處理工具的示例性電腦系統860的模塊圖。在具體實施例中，電腦系統860耦合到處理工具並控制處理工具中的處理。電腦系統860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860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860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860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860可以包括電腦程式產品或軟體822，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860（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860包括系統處理器802、主記憶體804（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806（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830彼此通信的輔助記憶體818（例如資料儲存裝置）。

系統處理器802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802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802被配置為執行處理邏輯826以執行本文描述的作業。

電腦系統860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808。電腦系統860還可以包括視頻顯示單元810（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812（例如鍵盤）、游標控制裝置814（例如滑鼠）和信號產生裝置816（例如揚聲器）。

輔助記憶體818可以包括機器可存取儲存媒體831（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822）。軟體822還可以在由電腦系統860執行期間完全或至少部分地駐留在主記憶體804內及（或）系統處理器802內，主記憶體804和系統處理器802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808在網路820上發送或接收軟體822。在具體實施例中，網路介面裝置808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831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 200‧‧‧診斷基板 211‧‧‧系統 213‧‧‧低電壓區域 215‧‧‧頻率源電路系統模塊 216‧‧‧相位調諧電路系統模塊 217‧‧‧感測電路系統模塊 218‧‧‧偏壓電壓隔離電路系統模塊 219‧‧‧偏壓電路系統模塊 221‧‧‧去耦電路系統模塊 222‧‧‧高電壓區域 223‧‧‧低電壓區域 224‧‧‧詢問裝置 226‧‧‧天線 227‧‧‧天線 228‧‧‧電源 240‧‧‧微諧振器 305‧‧‧基板 307‧‧‧電路層 313‧‧‧電跡線和通孔 340‧‧‧微諧振器 342‧‧‧振膜 343‧‧‧覆蓋層 344‧‧‧電極 344₁-344₄‧‧‧電極 348‧‧‧腔體 370‧‧‧圖案化掩模 395‧‧‧被動耦合天線 442‧‧‧振膜 477‧‧‧溝槽 542‧‧‧振膜 570‧‧‧掩模圖案 642‧‧‧振膜 670‧‧‧掩模圖案 780‧‧‧處理 781-786‧‧‧作業 802‧‧‧系統處理器 804‧‧‧主記憶體 806‧‧‧靜態記憶體 808‧‧‧系統網路介面裝置 810‧‧‧視頻顯示單元 812‧‧‧字母數字輸入裝置 814‧‧‧游標控制裝置 816‧‧‧信號產生裝置 818‧‧‧輔助記憶體/資料儲存裝置 820‧‧‧網路 822‧‧‧軟體 826‧‧‧處理邏輯 830‧‧‧匯流排 831‧‧‧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用於操作微諧振器感測器的診斷基板上的電路系統的示意圖。

圖2B是根據具體實施例的用於操作微諧振器感測器的外部裝置與診斷基板上的電路系統的示意圖。

圖3A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3B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4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5A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5B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5C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5D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6A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6B是根據具體實施例的在時間t₁ 處的振膜的截面圖。

圖6C是根據具體實施例的在時間t₂ 處的振膜的截面圖。

圖6D是根據具體實施例的在時間t_n 處的振膜的截面圖。

圖7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8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

200‧‧‧診斷基板

211‧‧‧系統

215‧‧‧頻率源電路系統模塊

216‧‧‧相位調諧電路系統模塊

217‧‧‧感測電路系統模塊

218‧‧‧偏壓電壓隔離電路系統模塊

219‧‧‧偏壓電路系統模塊

221‧‧‧去耦電路系統模塊

222‧‧‧高電壓區域

223‧‧‧低電壓區域

240‧‧‧微諧振器

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；一腔體，該腔體在該電路層中；一覆蓋層，該覆蓋層在該電路層上；一諧振體，該諧振體在該腔體之中或在該腔體之內；一個或多個電極，該一個或多個電極在該腔體之內；以及用於驅動與感測該諧振體的該諧振頻率的電路系統，其中該電路系統包含：一偏壓電路系統模塊，該偏壓電路系統模塊經配置以提供一偏壓電壓至該一個或多個電極；一頻率產生器電路系統模塊，該頻率產生器電路系統模塊經配置以提供具有一變化頻率的一信號至該一個或多個電極；以及一感測電路系統模塊，該感測電路系統模塊經配置以偵測相關聯於該諧振體的振盪的一值。
如請求項1所述之診斷基板，其中該電路系統進一步包含：一偏壓短路保護電路系統模塊。
如請求項2所述之診斷基板，其中該電路系統進一步包含：在該感測電路系統模塊和該偏壓電路系統模塊之間的一偏壓隔離電路系統模塊，其中該偏壓隔離電路系統模塊將一高電壓區域與一低電壓區域電性去耦。
如請求項3所述之診斷基板，其中該偏壓隔離電路系統模塊包含一個或多個電容器。
如請求項3所述之診斷基板，其中該高電壓區域位於與該低電壓區域不同的一不同基板上。
如請求項1所述之診斷基板，其中該電路系統進一步包含：一相位調諧電路系統模塊，其中該相位調諧電路系統模塊經配置以在被感測電路系統模塊感測之前調諧該諧振體的該頻率響應。
如請求項6所述之診斷基板，其中調諧該頻率響應的步驟包括在由該諧振體產生的一頻率響應的一段時間內對準該相位。
如請求項1所述之診斷基板，其中該感測電路系統模塊輸出一個或多個信號至一計算系統。
如請求項1所述之診斷基板，其中該診斷基板經配置以透過一單個無線鏈結接收電力與資料。
如請求項9所述之診斷基板，其中該單個無線鏈結利用感應耦合、聲學耦合、光學耦合、熱耦合、或射頻(RF)耦合。
一種用於無線耦合至一診斷基板的裝置，該診斷基板具有一微諧振器，該裝置包含：一頻率源，該頻率源用於產生發送至該微諧振器的一驅動信號；一相位調諧電路系統模塊，其中該相位調諧電路系統模塊響應於該驅動信號而校正由該微調諧器產生的一頻率響應的相位失配，其中校正該相位失配包含：減小相鄰頻率的約180度相移，以提供一經校正頻率響應；以及一感測電路系統模塊，其中該感測電路系統模塊經配置以偵測相關聯於該經校正頻率響應的一值中的一改變。
如請求項11所述之裝置，其中無線耦合至該診斷基板包含一無線鏈結，該無線鏈結用於無線發送該驅動信號至該微諧振器，以及用於從該微諧振器無線接收該頻率響應。
如請求項12所述之裝置，其中該無線鏈結利用聲學耦合、感應耦合、射頻(RF)耦合、熱耦合、或光學耦合。
如請求項11所述之裝置，其中該無線鏈結進一步提供無線電力至該微諧振器。
如請求項14所述之裝置，其中透過該無線鏈結發送的一信號包含一基礎信號與一資料信號，該基礎信號用於電力，而該資料信號疊加在該基礎信號上，其中該資料信號包含該驅動信號。
一種用於確定一處理的處理參數的診斷系統，包括：一診斷基板，其中該診斷基板包含：一基板；一電路層，該電路層在該基板上；以及複數個微諧振器，該複數個微諧振器在該電路層上或在該電路層中；以及一詢問裝置，該詢問裝置在該診斷基板外部，其中該詢問裝置經配置以無線耦合至該診斷基板以驅動並感測該複數個微諧振器。
如請求項16所述之診斷系統，其中該詢問裝置包含：一頻率源，該頻率源用於產生發送至該微諧振器的一驅動信號；一相位調諧電路系統模塊，其中該相位調諧電路系統模塊響應於該驅動信號而校正由該微諧振器產生的一頻率響應的相位失配；以及一感測電路系統模塊，其中該感測電路系統模塊經配置以偵測相關聯於從該微諧振器接收的該頻率響應的一值中的一改變。
如請求項16所述之診斷系統，其中該診斷基板僅包含被動部件。
如請求項16所述之診斷系統，其中該診斷系統經配置以測量來自在該診斷基板上實施的一處理作業的一臨界尺寸、一膜厚度、一蝕刻深度、一質量變化、一表面粗糙度、一溫度、一表面電位、或一壓力中的一個或多個。
如請求項19所述之診斷系統，其中該處理作業是一蝕刻處理、一沈積處理、一拋光處理、或一注入處理，並且其中該診斷系統經配置以藉由確定一端點或提供動態處理配方控制來控制該處理作業。