專利名稱：過程監控器以及半導體制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及監控如等離子處理這樣的半導體制造過程的過程監控器以及使用過程監控器的半導體制造裝置。
背景技術：
以前，在半導體制造裝置中，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域進行檢測也非常困難。更有甚者會產生污染的問題或設備運轉率降低的問題。
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之中(例如，參照Yen Tran，Time Yeh and Bruce Dunn(UCLA)“使傳感陣列工作的鋰電池的開發”(“Development ofLithium Batteries for powering Sensor Arrays”)SFR Work shop Novermber14，2001)。
但是，作為硅片電源的電池，會由于反復的充放電而老化，在由于無法預測的事故而使傳感器晶片破損的情況下，構成電池的材料會污染等離子處理室。
發明內容
本發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，不用擔心污染的電源的過程監控器，以及使用該過程監控器的半導體制造裝置。
為達到上述目的，本發明采用電容器作為使用傳感器晶片的過程監控器的電源。電容器可以選擇某種材料，這種材料只要絕緣膜不變質，就不會由于反復充放電而老化，并且構成電容器的這種材料也不會對處理室產生污染。例如電容器可以由多晶硅和氮化硅層積形成。
并且，在本發明的過程監控器中，可以安裝存儲檢測數據的存儲裝置，還可以使用數據定時器，對過程監控器的工作時間或工作時刻等進行指定，對特定的狀態進行檢測。
此外，通過將密碼存儲在過程監控器的ROM中，可以防止不正當使用。
使用該過程監控器的本發明的半導體制造裝置包括過程監控器容納部，用于容納過程監控器；充電機構，用于對作為電源的電容器進行充電；和過程監控器的檢測數據的讀寫機構。
并且，本發明的半導體制造裝置，將從讀寫機構中讀出的檢測數據與預先生成的基準數據進行比較，當所述檢測數據超出所述基準數據的規定范圍時，也可以進行規定的控制。
由于本發明的過程監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據，由于數據讀出時必須需要密碼，所以可以防止不正當的使用。并且，在使用本發明的過程監控器的半導體制造裝置中，既可以不用煩惱污染或設備運轉率降低的問題地進行檢測，也可以進行適當的維護。
圖1是本發明的過程監控器的概要示意圖；圖2是本發明的過程監控器充電裝置的一個示例的示意圖；圖3是本發明的過程監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，對本發明的實施方式進行說明。
圖1是本發明一個實施方式的過程監控器的概要示意圖。圖1中的過程監控器例如在直徑300mm的半導體晶片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，安裝有串聯連結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連結進行使用還是并聯連結進行使用，進行適當的選擇。
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束時刻或者檢測持續時間，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、與外部的信號收發等。
此外，作為存儲裝置，安裝了用于存儲檢測數據的存儲器6以及ROM 7，表示由傳感器21～29檢測的等離子狀態的數據被存儲到用于存儲檢測數據的存儲器6中，可以通過I/O端子41、42向外部取出信號。ROM 7中存儲了用于特別指定該過程監控器的口令或密碼。
圖2表示的是給過程監控器的電容器充電的一個示例。例如在設置于盒室的充電機構上配置可以進行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分別對應的端子31’、32’，使它們相互接觸來進行充電。對于I/O端子41、42也一樣，與設置于數據讀出機構上的元件的端子相接觸，取出數據信號。
圖3表示的是作為本發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、用于存儲檢測數據的存儲器(SRAM、DRAM、EEPROM等)等檢測操作以及傳遞信號用的半導體電路、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D1～Dn-2、配線層M1～M2，通過設置于配線層M3～Mn-1中的電極E1～En-3之間所夾持的電介質層D2～Dn-3來層積形成電容器。電極E1～En-3由多晶硅制成，電介質層D2～Dn-3由氮化硅制成。端子T1、T2相當于圖1的充放電端子31、32，端子T1通過貫穿配線層的通孔與設置在配線層M3的電極M3相連結，端子T2與設置在配線層Mn-1的電極En-3相連結。端子T1、T2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等材料構成。盡管可以對用于形成電容器的層積數進行適當的選擇，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的公知方法。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，構成電容器的電極和電介質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分開，僅將電容器以層積結構形成。
下面，對用本發明的一個實施方式的過程監控器來檢測半導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，還設置有盒室、校準室、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室搬送到等離子處理室，處理結束后再返回到盒室。
作為傳感器晶片的過程監控器容納在半導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以及檢測到的數據的讀出機構。在批量生產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，根據預先設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據，而是可以得到特定期間的數據。例如，在由于等離子點火時等離子的不穩定性而對元件產生損壞這樣的過程中，可以僅對等離子點火時的數據進行檢測，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。可以是搬送機器人室、校準室，也可以設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置。
根據情況的不同，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。
檢測結束后，傳感器晶片返回到盒室，根據需要通過充放電端子31、32與外部電源相連結，通過I/O端子41、42讀出保存在用于記錄檢測數據的存儲器6中的數據。數據讀出時，若存儲在傳感器晶片的ROM 7中的特定的密碼不能在數據讀出機構進行讀取，則不能進行讀出數據的操作。這樣，就可以防止傳感器晶片不正當的使用了。
此外，也可以設置控制裝置，其根據檢測數據進行制造條件的變更或維護請求。即，預先對等離子進行檢測，由事先評價的數據構建數據庫，將該數據庫配置在半導體制造裝置內或配置在外部服務器上。并且，將通過該控制裝置從傳感器晶片讀出的檢測數據，與半導體制造裝置內的數據庫，或通過通信裝置而連接的外部服務器的數據庫相比較。
當數據庫的數據與檢測數據的比較結果在基準值以外時，既可以通過控制裝置改變半導體制造裝置的操作條件來進行控制，也可以停止裝置并發出請求維護的信號。總之，可以防止產品合格率的降低。并且，當不正當使用傳感器晶片時，雖然不能取得應該進行比較的檢測數據，但此時讀出機構可以將啞元數據作為檢測數據送出。
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，充電功率也可以非接觸式地傳送給電容器。
權利要求
1.一種過程監控器，通過具有在半導體晶片上形成的傳感器的傳感器晶片，對過程進行監控，其特征在于所述傳感器晶片上安裝有電容器來作為電源。
2.如權利要求1所述的過程監控器，其配有存儲裝置，作為前述監控器結果的檢測數據進行存儲。
3.如權利要求1所述的過程監控器，其配有定時器，根據所述定時器來指定檢測時期以及檢測期間。
4.如權利要求1所述的過程監控器，其配有存儲密碼的ROM。
5.如權利要求1所述的過程監控器，其中，所述電容器是在所述半導體晶片上層積多晶硅和氮化硅而形成的。
6.一種半導體制造裝置，所述半導體制造裝置使用權利要求1所述過程監控器，其配有容納所述過程監控器的過程監控器容納部。
7.一種半導體制造裝置，所述半導體制造裝置使用權利要求1所述過程監控器，其配有對作為過程監控器電源的所述電容器進行充電的充電機構。
8.一種半導體制造裝置，所述半導體制造裝置使用權利要求2所述過程監控器，其配有對所述存儲裝置中存儲的檢測數據進行讀寫的讀寫機構。
9.如權利要求8所述的半導體制造裝置，其配有控制裝置，將從所述讀寫機構中讀出的檢測數據與預先生成的基準數據進行比較，在所述檢測數據超出所述基準數據的規定范圍時進行規定的控制。
全文摘要
本發明使用設置在半導體晶片上的傳感器作為過程監控器，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，使得可以對過程監控器的操作時間或操作時刻進行指定。進而，通過將密碼存儲在過程監控器的ROM中，防止了不正當的使用。
文檔編號H01L23/522GK1695234SQ0382490
公開日2005年11月9日 申請日期2003年9月30日 優先權日2002年10月31日
發明者湯淺光博 申請人:東京毅力科創株式會社