[发明专利]在用于原位测量的传感器晶片上的抗蚀涂层

说明书

一种传感器晶片可配置成在蚀刻过程期间原位测量参数。该传感器晶片可包括衬底、覆盖物以及位于衬底和覆盖物之间的一个或多个组件。抗蚀涂层被形成在覆盖物和/或衬底的一个或多个表面上。涂层被配置成抵抗因蚀刻过程，该蚀刻过程蚀刻覆盖物和/或衬底的时间比具有与保护涂层相同或更大厚度的标准薄膜材料更长。

本申请是PCT国际申请号为PCT/US2011/050272、国际申请日为2011年9月1日、中国国家申请号为201180046126.7、题为“在用于原位测量的传感器晶片上的抗蚀涂层”的申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例总体涉及半导体晶片加工，更具体地涉及具有用于蚀刻腔的抗蚀涂层的传感器晶片。

发明背景

集成电路、显示器或盘存储器的制造通常采用很多加工步骤。必须仔细地监视每一处理步骤以提供可工作的设备。贯穿成像工艺、沉积与生长工艺、蚀刻与掩模工艺等等，关键的是例如在每一个步骤期间仔细地控制温度、气流、真空、压强、化学药品、气体或等离子组分以及曝露距离。仔细注意每一个步骤中所涉及的各加工条件是优化的半导体或薄膜工艺的要求。与最优加工条件的任何偏差可能导致随后的集成电路或设备以低于标准的等级工作，或更差地，完全故障。

在处理腔中，加工条件会发生变化。诸如温度、气体流速和/或气体组分之类的加工条件中的变化极大地影响集成电路的形成以及并因此影响其性能。使用具有与集成电路或其它设备相同或类似材料的衬底的传感器来测量加工条件提供了对条件的最准确的测量，因为该衬底的材料特性与将要被加工的实际电路相同。对于实际上所有加工条件而言，在整个腔中存在梯度和变化。这些梯度因此也存在于衬底的表面、以及在衬底之下和之上。为了精确地控制晶片处的加工条件，重要的是在晶片上进行测量并实时地供自动控制系统或操作者使用以容易地优化腔加工条件。加工条件包含用于控制半导体或其它设备制造的任何参数或制造者期望监测的任何条件。

一种原位监视加工条件的技术利用一种测量设备，这种测量设备具有纳入到与在腔内被加工的晶片相似的衬底上的传感器。美国公开No.20060174720披露了测量设备的一个例子，该测量设备包含带传感器的衬底，该传感器测量晶片在制造过程中可能经历的加工条件。该衬底可由机械手插入到处理腔中，且该测量设备可实时地传输这些条件或储存这些条件以供后续分析。该设备的敏感电子组件可疏远或隔离于最有害的加工条件，从而增加该设备的准确性、操作范围、及可靠性。

由于传感器晶片在监视腔内的加工条件期间受到侵蚀，因此在蚀刻过程(例如等离子蚀刻)期间使用传感器晶片原位监视蚀刻条件(例如温度)尤其成问题。不受保护的传感器晶片因此受到蚀刻环境中例如硅蚀刻化学制剂或等离子轰击的侵袭。当前传感器晶片使用硅覆盖物来保护传感器，且最好模拟被蚀刻的工件。然而，当硅覆盖物经受蚀刻加工时，会产生黑色或白色的硅杂质。黑色或白色的硅杂质可能导致微粒产生，这在加工腔内是不期望的。

基于硅晶片衬底的一些现有技术传感器晶片已使用诸如聚酰亚胺或氧化硅涂层之类的标准薄膜材料以保护传感器晶片在等离子蚀刻条件下的测量期间不受侵蚀。然而，聚酰亚胺和氧化硅涂层对于在多晶和通硅通路(TSV)蚀刻条件下的蚀刻具有有限的抗性。对于等离子蚀刻腔中使用的传感器晶片，期望使保护涂层坚持至少10小时。对这类经涂布的晶片的经验已表明SiO₂和聚酰亚胺涂层无法坚持这么久，除非它们非常厚，例如对SiO₂大约10μm厚而对聚酰亚胺至少100μm厚。遗憾的是，较厚的涂层在温度测量中可能导致假象并可能使晶片翘曲。因此，依然需要能够在等离子蚀刻环境下累计暴露10小时的传感器晶片。

除抗蚀外，还期望使涂层相对薄、不含杂质并坚固地粘合至覆盖物和衬底材料。

在这样的背景下，提出了本发明的实施例。

发明内容