[发明专利]用于控制半导体晶片温度的方法和设备

说明书

一种半导体晶片质量计量方法包含：通过下述方式控制半导体晶片温度；检测与所述半导体晶片温度相关的信息；以及基于检测到的与所述半导体晶片的温度相关的所述信息来控制所述半导体晶片的冷却或加热；其中控制所述半导体晶片的冷却或加热包含控制所述半导体晶片的所述冷却或加热的持续时间；以及接下来将所述半导体晶片装载至半导体晶片质量计量设备的测量区域上。

技术领域

本发明总体上涉及一种控制半导体晶片温度的方法以及一种用于控制半导体晶片温度的设备。

在一些实施方案中，本发明涉及一种半导体晶片质量计量方法以及一种半导体晶片质量计量设备。

背景技术

使用各种技术，例如包括沉积技术(CVD、PECVD、PVD等)和去除技术(例如化学蚀刻、CMP等)，将微电子装置制造在半导体(例如硅)晶片上。可以以改变其质量的其他方式(例如通过清洁、离子注入、光刻等)进一步处理半导体晶片。

对处理步骤的任何一侧的晶片质量变化的测量是实现产品晶片计量的一种有吸引力的方法。它成本相对较低，速度较高，并且可以自动适应不同的晶片电路图案。此外，与替代技术相比，其通常可以提供更高精度的结果。例如，在许多典型的材料上，材料层的厚度可以分解到原子级。在所关注的处理步骤之前和之后，对所讨论的晶片进行称重。质量的变化与生产设施的性能和/或晶片的期望性质相关联。

在半导体晶片上执行的处理步骤能够导致半导体晶片的质量发生很小的变化，这可能需要进行高精度的测量。例如，从半导体晶片的表面去除少量材料可以使半导体晶片的质量减小几毫克，并且可能期望以±100μg或更好的分辨率来测量该变化。

在这些高测量精度水平下，由被测量的半导体晶片或测量天平(measurementbalance)的温度中的温度变化引起的测量输出中的误差可能变得显著。例如，半导体晶片与测量天平或壳体之间的大约0.005℃的温差可以导致半导体晶片的确定质量中的大约5μg的误差。测量设备的不同部分之间的温度变化(即温度不均匀，其例如由于使用测量设备测量的半导体晶片的热负荷而导致)将导致测量输出的误差。另外，如果半导体晶片具有高于测量设备的测量壳体的温度，则可以在测量壳体中的空气中生成气流(例如，对流气流)，这会影响测量输出。另外，测量壳体中的空气可以被加热，从而改变其密度和压力，并因此改变空气施加到半导体晶片上的浮力。这也可以影响测量输出。这些影响的量级通常被认为是微不足道的，并且在较低精度的质量测量(例如，以毫克级的分辨率执行的测量)中被忽略(或未检测到)。

刚在生产线中处理后的半导体晶片的温度可以是400-500℃或更高。在处理之后，可以将半导体晶片与其他最近处理的半导体晶片(例如总共25个)一起装载到前开式晶片传送盒(FOUP)中，以在生产线的不同处理位置之间传送。当FOUP到达用于对半导体晶片进行称重的称重装置时，半导体晶片的温度可能仍然很高，例如70℃或更高。相反，称重装置的温度可以为大约20℃。因此，在半导体晶片和称重装置之间可能存在显著的温差。如上所讨论的，半导体晶片和称重装置之间的显著的温差可导致重量测量中的误差。对于高精度重量测量，甚至由非常小的温差(例如小于1℃，例如0.001℃)引起的误差也可能是显著的。

WO02/03449描述了一种半导体晶片质量计量方法，该方法旨在减少由测量天平或被测量的半导体晶片中的温度变化引起的测量输出中的误差。在WO02/03449中描述的方法中，将半导体晶片从前开式晶片传送盒(FOUP)中移出并放置在与半导体晶片质量计量设备的室热耦合的无源传热板上，然后再将其放置在半导体晶片质量计量设备的测量区域上。无源传热板使半导体晶片的温度与室的温度均衡，以保持在±0.1℃之内。当将半导体晶片装载到测量室中时，这种温度均衡可以减小上面讨论的潜在误差。因此，相对于在进行测量之前没有对半导体晶片进行温度均衡的方法，该方法可以使测量输出更加精确。