CN114556096A - 衬底表面的原位监测 - Google Patents

Abstract

在一些示例中，提供了一种真空预处理模块(VPM)计量系统，其用于测量衬底上的层的薄层电阻。所述系统可以包含：涡流传感器，所述涡流传感器包括发送器传感器与接收器传感器，所述发送器传感器与所述接收器传感器限定所述发送器传感器与所述接收器传感器之间的间隙，所述间隙用于容纳待测试的衬底的边缘。传感器控制器从所述涡流传感器接收测量信号。数据处理器处理所述测量信号并且产生所述衬底上的所述层的薄层电阻值。

Description

衬底表面的原位监测

优先权主张

本申请要求Ranjan等人的于2019年10月17日申请的名称为“EDDY BASED IN-SITUMONITORING OF SURFACE OXIDE ON SUBSTRATES POST METALLIZATION”的美国临时申请No.62/916,719的优先权利益；其公开内容都通过引用整体合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及用于在真空预处理模块(VPM)中的计量的方法与装置，并且在一示例中，涉及衬底处理中的原位氧化物计量技术。

背景技术

铜或钴电镀总体上包括在例如衬底上的薄金属晶种层的沉积。在电镀之前，可例如通过物理气相沉积或化学气相沉积(CVD)进行该沉积以形成导电性衬底。在真空室中的晶种层沉积之后，将衬底从真空室移除并暴露于洁净室的周围空气。在一些情形中，在衬底被电镀之前，有几分钟至数天的范围内的等待时间。

等待时间(或晶种老化)可能导致晶种层的氧化并改变表面润湿特性。该氧化可能造成衬底上的缺陷。已观察到电镀后的空洞与凹坑，特别是在图案化衬底上。这潜在地使得由缺陷性衬底制成的任何设备变得无用。整体的生产产率可能因此受到晶种层老化的负面影响。

举例而言，随着晶种层厚度减小以获得高技术节点的纳米尺寸结构，晶种老化与氧化的负面效应可能倍增。晶种溶解与电流密度的降低也可以在较薄的晶种层中的在局部位点见到。这些局部位点可达到通孔与沟槽中的更深处，特别是在具有相对高图案密度的衬底上。这可能加剧衬底上的电镀后的缺陷。

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

在一些示例中，提供了一种真空预处理模块(VPM)计量系统，其用于测量衬底上的层的薄层电阻。所述系统可以包含：涡流传感器，所述涡流传感器包括发送器传感器与接收器传感器，所述发送器传感器与所述接收器传感器限定所述发送器传感器与所述接收器传感器之间的间隙，所述间隙用于容纳待测试的衬底的边缘；传感器控制器，其用于从所述涡流传感器接收测量信号；以及数据处理器，其用于处理所述测量信号并且产生所述衬底上的所述层的薄层电阻值。

在一些示例中，所述系统还包含触发传感器，以检测所述衬底的阈值接近度，并产生信号以开始所述发送器传感器与所述接收器传感器的启动。

在一些示例中，所述间隙的尺寸在3-50mm的范围内。在一些示例中，所述间隙的尺寸为5mm。

在一些示例中，所述涡流传感器被配置成在所述衬底上的测量位置进行测量，其中所述测量位置被设置在所述衬底的中心与所述衬底的边缘之间的中途的位置。

在一些示例中，所述系统被配置成在约0.001至30欧姆每平方(ohm/sq)的范围内测量铜(Cu)晶种衬底的薄层电阻。

在一些示例中，所述系统被配置成在约1ohm/sq至10,000ohm/sq的范围内测量钴(Co)晶种衬底的薄层电阻。

在一些示例中，所述系统被配置成测量高达50,000ohm/sq的薄层电阻。

在一些示例中，所述涡流传感器设置成紧邻所述VPM的出站装载锁(OBLL)，并且配置成在所述VPM的生产运行期间原位接受衬底以用于薄层电阻测量。

在一些示例中，衬底离开所述OBLL以用于薄层电阻测量的直线路径与所述涡流传感器的在线扫描路径重合。

附图说明

一些实施方案通过示例而非限制的方式示于附图的视图中：

图1是出于解释目的的根据一些示例性实施方案的线圈阵列的示意图。

图2是根据示例性实施方案的涡流传感器与相关方面的示意图。

图3是根据示例性实施方案的VPM计量系统的方面的示意图。

图4包括根据示例性实施方案的描绘薄层电阻值的图表。

图5包括根据示例性实施方案示出从在示例性VPM计量系统上执行的测试获得的结果的表格与图表。

图6是根据示例性实施方案示出方法中的操作的流程图。

图7是说明机器的示例的框图，一或多个示例性实施方案可在该机器上实施、或可通过该机器控制一或多个示例性实施方案。

具体实施方式

随后的描述包括实现本公开的示例性实施方案的系统、方法、技术、指令序列以及计算机器程序产品。在以下的描述中，出于解释的目的，提出许多具体细节，以便提供对示例性实施方案的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开。

本专利文件的公开内容的一部分可以含有受版权保护的材料。版权所有者不反对由任何人对专利文件或专利公开内容进行传真复制，因为其出现在专利及商标局的专利档案或记录中，但在任何其他方面保留所有版权。以下声明适用于如下面所述以及在形成本文件的一部分的附图中的任何数据：版权人LAM Research Corporation，2019，保留所有权利。

如以上所讨论的，铜或钴电镀一般包括衬底上的薄金属晶种层的沉积。在电镀之前，该沉积可例如通过物理气相沉积或通过CVD而发生以形成导电性衬底。在真空室中的晶种层沉积之后，将衬底从真空室移出并暴露于洁净室周围空气。在一些情形中，在衬底被电镀之前，有几分钟至几天的等待时间。

等待或延迟时间(或所谓的晶种老化)可能导致晶种层的氧化并改变表面润湿特性。该氧化可能造成衬底上的缺陷。已经观察到电镀后的空洞与凹坑，特别是在图案化衬底上。这使得由缺陷性衬底制成的任何设备基本上毫无用处。整体产率可能因此受到晶种层老化的负面影响。

晶种老化与氧化的负面影响甚至可能随着晶种层厚度减少(例如用于获得高技术节点的纳米尺寸结构)而增加。在较薄的晶种层中的局部位点中也可见到晶种溶解与电流密度的降低。这些局部位点可达到通孔与沟槽中更深处，特别是在具有相对高图案密度的衬底上。这可能加剧衬底上的电镀后缺陷。

在一些示例中，VPM用于利用氢气(H₂)等离子体预处理衬底，以减少衬底表面上的氧化物生长。虽然VPM在减少晶种老化的影响方面可能有效，但已证实将现场中(以及操作中的在线)的VPM性能定性或定量的能力是非常具有挑战性的。举例而言，在先前将VPM性能定量的尝试中，在受控制环境中使一或多个衬底氧化，以便与通过VPM预处理的相同衬底进行比较。执行预处理与后处理薄层电阻测量，并且使用测得的(或计算出的)薄层电阻降低量来表征VPM的性能。即使该技术在辨识VPM处理前与后的衬底上的氧化变化可以是有用的，但是该技术仍然被本领域中的一些问题所困扰。

例如，由于薄层电阻测量是脱机进行的，所以在VPM处理衬底之后有可变的等待时间(或排队时间)，经处理的衬底在该等待时间期间仍可能氧化。这个可变的因素可能破坏VPM的性能测量。实际上，如果VPM后排队时间足够长，则衬底可能在可进行薄层电阻量测之前便重新长回几乎所有的氧化物。由于排队时间无法严格地加以控制，所以脱机技术不适于在现场将VPM定量。本公开内容因而试图提供实时VPM操作期间的用于在线(现场)薄层电阻测量的原位测量技术，并且因此表征VPM的性能。

参考图1，示出了线圈110的阵列100。在位置102处，以选定频率流过线圈110的交流电(AC)在线圈周围产生磁场108。在位置104处，当线圈110放置靠近导电性材料112时，在材料112中感应出涡电流114。在一些示例中，在位置106处，如果导电材料中的缺陷(例如晶种层中的氧化)干扰涡电流循环，则与探针的磁耦合被改变，且缺陷信号116可通过测量线圈阻抗变化来读取。在一些示例中，不同于判定膜连续性中的缺陷，这个方法用于判定存在多少导电材料(即未氧化晶种的厚度)。进行比对以比较具有相同晶种沉积量但不同氧化程度的衬底，其中越多氧化晶种，则导电性越低，且因此带有越少涡电流。涡电流114的特性可由材料112的特性决定或影响。涡电流114能够产生与一次场相反的二次磁场。线圈110的阻抗可能受到材料112差异的影响，其可影响涡电流信号。

参照图2，在一些示例中，涡流传感器200包含一对传感器，分别称为发送器传感器202与接收器传感器204。发送器传感器202与接收器传感器204之间存在间隙206。涡流传感器200包括线圈208，交流电能够以一定频率流过线圈208。该交流电与频率可通过发电机210产生。通过线圈208的交流电流产生随时间变化的磁场。经过发送器传感器202与接收器传感器204的测量样品212(例如金属衬底或晶种层)产生表面涡电流，其因而产生它自身的磁场，该磁场与线圈208产生的原始磁场相反。磁场中的净变化改变了接收器电路214的阻抗(L)。该阻抗变化由传感器控制器感测，以下参照例如图3进一步讨论。阻抗(L)的变化与衬底212(例如晶种层)产生的涡流传感器信号的强度成比例，其进而与衬底212的薄层电阻有关。

图3示出了如本文所称的VPM计量系统300的示例方面。系统300包括布置在VPM(未示出)的出站装载锁(OBLL)旁边的涡流传感器302。装载锁允许元件进出VPM，而不破坏其内的真空。如上述，示例性的涡流传感器302包括一对传感器，即发送器接收器304与接收器传感器306。触发传感器308检测衬底(例如晶种衬底310)的接近度。被(例如离开OBLL的)正接近的衬底310触发的触发传感器308启动发送器传感器304与接收器传感器306，以使这对传感器不必保持连续启动。其仅在必要时才启动。

在一些示例中，一对涡流传感器304与306安装在OBLL外，且传感器之间具有5mm的间隙，以在VPM的后处理中在衬底310上的“线性扫描”(line-scan)中测量薄层电阻。示例性的传感器支撑部件可包括支架(bracket)部件，该支架部件包括在竖直方向上延伸的传感器安装槽以调整传感器304与306之间的间隙。示例性的间隙尺寸可以在3-50mm的范围内。在一些示例中，传感器之间的适当间隙大约为5mm。较小的间隙可减少涡电流位点大小(见下文)并改善薄层电阻测量的准确度。

示例支架部件还可以包括一或多个传感器安装槽，这些传感器安装槽在水平方向上延伸，以将传感器滑动到待测衬底上的一定位置(例如测量位置)。在一些示例中，不在衬底边缘处也不在衬底中心附近进行测量。在衬底边缘处，涡电流的部分位于衬底外。在衬底中心处，涡电流可能受到金属末端执行器(见以下)的影响并且影响测量的准确度。在一些示例中，测量位置大约位于衬底的中间部位(举例而言，300mm的衬底上距离衬底边缘大约75mm处，或者200mm的衬底上距离衬底边缘大约50mm处等等)。在另一实施方案中，测量位置可较靠近边缘，例如在距离衬底边缘约5mm处至距离衬底的中心约5mm处的范围内。在该实施方案中，可将校正因子用于解释其对于衬底边缘与对于较靠近末端执行器的衬底中心的接近度。在本说明书中，相关于给定值而言，用词“约”代表此值的正或负10％。

来自发送器传感器304、接收器传感器306、与触发传感器308的测量与其他信号被传递至传感器控制器312。传感器控制器312可包括一或多个滤波器314与直流(DC)处理元件316。传感器控制器312由电源318供电。系统计算机320处理测量与自动化软件(以下更详细介绍)。相应的电路322与324使传感器304、306、308、传感器控制器312与系统计算机320互连。

在一些示例中，对于铜(Cu)晶种衬底310所测得的薄层电阻在约0.001至30欧姆每平方(ohm/sq)的范围内。在一些示例中，对于钴(Co)或合金晶种衬底所测得的薄层电阻范围在约1ohm/sq至50,000ohm/sq的范围内。在一些示例中，取决于校准范围，VPM计量系统(例如VPM计量系统300，见图3)实现在约1百万(1m)ohm/sq至10,000ohm/sq的范围内的薄层电阻测量，如以下进一步讨论的。如果需要，可使用多种校准与系统设定步骤与配置以将薄层电阻的范围延伸至高达50,000ohm/sq。

在VPM中的预处理之前与之后，晶种层中的薄层电阻的典型变化可以为约5％到25％。当在VPM预处理之前与之后测量时，较低的噪声与信号稳定性有时对于准确地测量同一衬底上的薄层电阻值的微小变化非常重要。一些示例因此包括严格受控制的硬件与系统配置，以帮助实现薄层电阻测量中可接受的信号噪声比。

VPM计量系统的一些示例包括硬件套装与测量技术，其配置成提供氧化的或还原的晶种层衬底(或晶种衬底)的在线(即生产中操作VPM时)测量。在线测量定量VPM并提供对其性能的评估。在一示例中，VPM硬件组件包括经配置的安装硬件、成组的涡流传感器、一或多个传感器控制器、以及一或多个数据处理器，且被配置成提供大范围的高信噪比薄层(即晶种层)电阻测量值。举例而言，测量可用于电镀工具中的处理的优化。示例性的VPM计量系统可包括用于后VPM测量的一组涡流传感器或用于相关衬底处理工具中的前测量与后测量两者的两组涡流传感器。示例性的VPM计量系统可以与该工具整合以提供实时薄层电阻测量，且可以将数据用于预防不期望的VPM相关性能偏差与衬底报废。

在一些示例中，作为硬件设置阶段的一部分，传感器间隙与传感器两者的对齐都被配置成产生可接受的信号稳定性与低噪声比，使得所需的薄层电阻范围可以所需的准确度进行测量。举例而言，可以与间隙距离成比例地确定测量位置(即发送器传感器与接收器传感器进行测量的衬底位置)的尺寸。举例而言，取决于所测量的薄层电阻的范围，位点尺寸可设定为传感器间隙距离的约1.5至4倍。当传感器测量在衬底上的多个不同位置进行时，较小的传感器间隙可降低数据的分辨率。

关于硬件的放置与安装，一些示例性VPM计量系统300配置为通过安装有VPM计量系统的工具对工作流程产生最小冲击。在一些示例中，当衬底经过OBLL从工具出来时，VPM计量系统被配置成在移动的衬底上进行测量。发送器传感器与接收器传感器的安装位置可配置成紧邻于OBLL门，使得VPM处理后的测量排队时间最小化。

在一些示例中，衬底的薄层电阻测量是基于事件(例如OBLL开启的事件和/或机器手臂将衬底取出OBLL的另一事件)的组合由VPM计量系统来启动或完成。在一些示例中，机器手臂是可以在直线路径中拾取衬底并将其移出OBLL的后端机器手臂。该直线使衬底(晶种层)的薄层电阻测量能够在衬底上执行为线性扫描。在另一实施方案中，后端机器手臂的路径可进行调整，以在衬底上以弧形移动而用于连续的测量。在又一实施方案中，可选定衬底的一组位置，并且可对后端机器手臂进行编程，以移动到衬底上的选定位置以用于连续或分散的点数据收集。

衬底测量的频率可被设置成使得能进行多个衬底测量以获得在线性扫描方向上的“衬底内”均匀性方面的信息。在一些示例中，确定最佳衬底行进速度以产生准确的测量以及最小化工具产出量影响两者。举例而言，在线性扫描方向上高于0.5m/s的衬底速度的情况下见到对准确度的一些影响。在一些示例中，针对用于可接受地准确与稳定的测量，最佳衬底速度小于约0.2m/s。在一些实施方案中，为了准确测量，可在高产量应用下使用＞0.5m/s的线性扫描速度与校正因子。

如以上所提及的，传感器(例如发送器304与接收器306，见图3)之间相对小的间隙可协助减少测量位置尺寸。该尺寸减少可因此增加测量分辨率并协助测量薄层电阻方面的“衬底内”均匀性。然而，在一些情形中，减少间隙具有其他较无用的副作用，例如减少信号稳定性、增加信号对硬件设置内公差的灵敏度、引起或加剧工具/衬底振动、和/或将漂移引入系统测量中。实施较小间隙的努力也可能被衬底移动通过传感器(发送器与接收器)所引起的衬底/工具振动所限制。另一方面，传感器间隙应大到足以允许较厚的衬底穿过间隙，且不应在移动通过传感器期间对衬底施加振动。在一些示例中，传感器(发送器与接收器)之间的合适间隙在约3至50mm的范围内。在一些示例中，该间隙范围的相对较低端较适用于Co晶种层应用，而较大的间隙可较适用于其中薄层电阻通常较低的Cu晶种层测量。在一些示例中，在较低的薄层电阻测量值的情况下观察到较佳的噪声特性，其中例如小于10ohm/sq范围的薄层电阻表现出相对较低的噪声与可接受的测量属性。

在一些示例中，进行测试以判定VPM计量系统300的硬件灵敏度。当在衬底边缘进行测量并且部分涡流被衬底边缘扰动时，观察到一些边缘效应。典型的边缘效应显示信号噪声与边缘效应在较大的传感器间隙下增加。因此，在一些示例中，系统校准中包括边缘补偿以使薄层电阻测量能更靠近衬底(晶种层)边缘进行。

在一些示例中，观察到涡流传感器(发送器与接收器)与机器手臂(以上进一步叙述)的一些交互作用，特别是与机器手的末端执行器。末端执行器是金属化元件，且如果相对靠近末端执行器进行薄层电阻测量，其可能干扰传感器涡电流。针对稳定的衬底传输与可靠性，工具中需要金属末端执行器。在一些示例中，机器手末端执行器通过施加在衬底下方的真空在衬底的中心保持衬底(在“硅(Si)侧”上)。在一些示例中，选择衬底线性扫描测量位置，使得其设置远离衬底边缘以使边缘效应最小化，并且还远离金属化末端执行器以使对涡电流信号的干扰最小化。在一些示例中，测量线性扫描位置大约设置在待测试的衬底的边缘与中心之间的中途，并且平行于末端执行器的水平轴。

在一些示例中，设定发送器传感器与接收器传感器(例如传感器304与306，见图3)的竖直设置(基准以上的高度)，使得传感器之间的间隙对齐OBLL门中的开口。该竖直设置(即传感器间隙与OBLL门基本上设置在相同的水平平面中)促进在目标位置进行线性扫描测量。将两个传感器之间的轴向对齐最优化，以寻求确保磁场线穿过分布而是均匀的。当发送器传感器与接收器传感器对齐超出规格时，观察到磁场中的扰动增加并引入噪声。最优设定包括具有<0.5mm偏差的对齐的传感器；然而，较大的偏差[<5mm]还能够与较低的薄层电阻测量与较好的校准一起运用。

在一些示例中，准确的涡流传感器校准对于测量准确度是重要的。在一些示例中，使用常规的4点(4-pt)探针方法与薄层电阻测量作为基于涡流的方法的校准基准。按常规，4-pt探针用作薄层电阻测量的产业标准。在该方面，可以将具有已知薄层电阻的一组校准薄层用于涡流传感器校准。然而，当使用常规的校准薄层时，可能出现许多问题。一些本文的示例通过使用经过配置的一组稳定校准衬底来解决这些挑战。在一个这样的问题中，校准薄层可能取决于薄层的沉积处理而在该薄层范围具有较高的薄层电阻变化性。校准薄层可能具有再现性问题。该变化性难以根据常规校准技术排除。此外，如上所述，当暴露于周围空气时，典型的金属性沉积衬底趋向于氧化。原生的氧化程序可能持续进行数周至数月，且校准衬底的薄层电阻将持续变化。稳定的薄层电阻因此可以是用于所有传感器的准确且可重复的校准以及用于传感器与传感器匹配的显著属性。

校准中可能在涡流传感器在单一衬底范围进行测量方面发生另一挑战。如果晶种层衬底上有多个堆叠件，涡流传感器将检测到净薄层电阻，且未必是单个晶种层的薄层电阻。相比之下，4-pt探针方法一般仅测量顶部膜的薄层电阻。衬底沉积处理一般基于硅衬底，且半导体产业中使用的硅大多是具有一些导电性的P或n掺杂的硅衬底。当例如晶种层之类的金属膜沉积于导电性硅衬底上时，通过涡流传感器测得的净薄层电阻牵涉或有关于下伏的层。为了针对校准目的而解决该差异，在一些示例中，使用用于4-pt顶部膜以及衬底两者的薄层电阻测量来计算等效并联净电阻，其接着用于校准适用的涡流传感器。

图4包括图表400，其示出了分别通过在此叙述的示例性的基于涡流的方法与常规4-pt探针方法所获得的测试衬底上的晶种层的薄层电阻(Rs)值。如图所示，对于VPM中的前处理与后处理两者而言，该两者之间具有强的相关性。在4-pt探针与涡流传感器之间，绝对Rs值是相当的且高达约50ohm/sq。由于下方层在净Rs测量中贡献的比例较大，因此涡流传感器测量值在较高Rs下较低。在4-pt探针与涡流传感器之间，百分比Rs的降低趋势也是相当的。由于在4-pt探针测量期间的固有测量延迟，所以对于较低的薄层电阻测量而言，百分比Rs的降低可能稍微较高。在较高的晶种层薄层电阻值下，在涡流传感器结果中观察到的Rs的降低可能较低，因为绝对Rs由于晶种层的下伏层的存在而较低。

本公开内容的一些示例包括校准衬底。在一示例中，一组经配置的钛(Ti)、氮化钛(TiN)与铝(Al)膜通过PVD处理沉积在高薄层电阻硅衬底上，以产生具有已知范围薄层电阻的一组校准衬底。在一些示例中，采用低掺杂或未掺杂，使得校准衬底上的衬底的薄层电阻远大于目标衬底的预期薄层电阻的最高范围，使得下方层的影响比顶部层小得多。此外，在一些示例中，可以在校准膜组中使用相同的金属，以通过改变金属厚度来建立薄层电阻的范围；然而在此见到，整个衬底的厚度的衬底上的不均匀性在较薄层的情况下较高，且在相对较厚膜的情况下较低。基于这个理由，使用例如以上所讨论的一组金属膜以寻求确保均匀性在整个校准衬底的范围内是相似的。Ti与TiN具有较高的薄层电阻并且可用于校准衬底、薄层电阻范围的较高端中，而Al具有相对地较低的薄层电阻，因此可将较厚的膜用于实现在衬底范围的较佳均匀性的情况下的较低校准薄层电阻。Ti与TiN具有抗氧化性并且具有稳定氧化物，而Al可以较适用于在具有较厚膜且其中氧化仅在整体薄层电阻中造成小变化的应用中的相对较低薄层电阻范围。

图5包括表格与图表500，其示出了从在示例性的VPM计量系统上执行的相关于校准稳定性、缺陷性能、与测量颗重复性的测试获得的结果。薄晶种与厚晶种衬底被测试。该系统在所有方面都可接受地执行。在这里呈现的较厚与较薄晶种的两个代表性测试案例中，观察到薄层电阻(Rs)值的统计上显著、可重复且稳定的降低。该VPM处理之前与之后的精确且稳定的薄层电阻值变化表示对于各个被处理的衬底，可将该设备与校准方法用作VPM处理性能的在线验证。Rs的降低与本VPM计量一致地测量，且测得的变化相比于各个盒形图中的数据范围在统计上是显著的。

在其他方面中，一些示例可包括对VPM机器手的增强。举例而言，机器手固件可实施为包括特别配置的机器手站以实现准确、可重复、且一致的校准，并确保在校准期间寻址各被测量的衬底上的相同测量位置，以使校准样品上的薄层电阻不均匀性所导致的变化性最小化。这对于双传感器配置可以是显著的，其中传感器与传感器匹配会是重要的。在一些示例中，通过确保两个传感器都利用完全相同的样品在完全相同的测量位置进行校准以减少校准变化性，可实现传感器匹配。

其他示例性机器手固件的强化可包括在现场处置自动校准的特定方法，以减少处理由VPM计量系统测量的衬底的工具上的维护与停机时间。在一些示例中，自动校准包括传感器与相关软件通信的功能性，其因此可与机器手处置器通信，以使用具有已知薄层电阻值的许多特定校准衬底进行详细的校准。

在一些示例中，自动化校准方法包括由传感器控制器分辨校准衬底与测量衬底(即待测衬底)。对于校准衬底，传感器控制器根据若干校准衬底的测量值自动产生校准曲线。为了努力避免或最少化发生在校准衬底运行期间的错误，一些故障安全方法可包括部分更新校准曲线、或拒绝有疑虑(或超出范围)的校准点，并恢复为已知的良好校准曲线。特定细节可内置于相关软件中，以量化校准曲线的质量。传感器控制器可包括功能性以提供测量的状态与相关的误差。

一些示例性方法包括在硬件配置问题的情况(例如包括超出范围的测量值、信号中的噪声、温度相关的稳定性、振动、或安装设定中的意外不匹配)下提供特定响应至传感器控制器。可建立特定的子程序以执行自动化的自我参照、自我参照与已知良好值的比较、自动校准、并在检测到的问题的极端案例中生成手动校准的请求。还已实施无衬底样品下的空气中信号的频繁自我参照，这被发现对信号的漂移有很大帮助。

一些示例包括对后处理测量数据的外部测量噪声处理技术。典型地有关联于毫秒级涡流传感器数据收集的一些固有噪声，其可能由多传感器电子噪声以及与外部电磁噪声的干扰所引起。在此，屏蔽与良好的接地可以是有用的。电源相关的波动与工具上的高频振动也可能会造成涡流传感器的一些测量噪声。在一些示例中，使用多个接地与屏蔽盒以实现稳定测量。后处理子程式可包括基于用户数据报协议(UDP)的通信协议，该协议在测量期间对高频数据采样并产生可包括衬底上特定数量的点的线性扫描。可实施该技术以解决或去除高频噪声。特定的代表性测量可在衬底上的预定点处获取。

本公开内容的一些示例包括方法。参照图6，其提供了测量衬底上的层的薄层电阻的方法600。方法600可包含：在602，设置涡流传感器，涡流传感器包括发送器传感器与接收器传感器，发送器传感器与接收器传感器限定在它们之间的间隙，该间隙用于容纳待测试的衬底的边缘；在604，邻近真空预处理模块(VPM)的出站装载锁(OBLL)安装涡流传感器，并且配置涡流传感器以容纳间隙中的衬底的边缘；在606，配置传感器控制器以从涡流传感器接收测量信号；以及在608，配置数据处理器以处理测量信号并且产生衬底上的层的薄层电阻值。

在一些示例中，方法600还包含配置触发传感器以检测衬底的阈值接近度，并产生信号以开始发送器传感器与接收器传感器的启动。

在一些示例中，方法600还包含将间隙尺寸设定在3-10mm的范围内。

在一些示例中，方法600还包含将间隙尺寸设定为5mm。

在一些示例中，方法600还包含配置涡流传感器以在衬底的测量位置上进行测量，其中测量位置被设置于衬底的中心与衬底的边缘之间的中途的位置。

在一些示例中，方法600还包含配置系统以测量铜(Cu)晶种衬底的薄层电阻，该薄层电阻在约0.001至30欧姆每平方(ohm/sq)的范围内。

在一些示例中，方法600还包含配置系统以测量钴(Co)晶种衬底的薄层电阻，该薄层电阻在约1ohm/sq至10,000ohm/sq的范围内。

在一些示例中，方法600还包含配置系统以测量高达50,000ohm/sq的薄层电阻。

在一些示例中，方法600还包含配置涡流传感器以在VPM的生产运行期间原位接受衬底以用于薄层电阻测量。

在一些示例中，衬底离开OBLL以用于薄层电阻测量的直线路径与涡流传感器的在线扫描路重合径。

图7是示出机器或控制器700的示例的框图，在本文描述的一或多个示例性实施方案可通过该机器或控制器700进行控制。在替代实施方案中，控制器700作为独立设备操作或可连接(例如联网)至其他机器。在联网的部署中，控制器700可以在服务器-客户端网络环境中以服务器机器、客户端机器或服务器机器和客户端机器两者的能力操作。在一示例中，控制器700可充当点对点(P2P)(或其他分布式)网络环境中的同位机。另外，虽然仅说明了单一控制器700，但术语“机器”(控制器)也应视为包括任何机器(控制器)的集合，其单独地或共同地执行一组(或多组)指令以执行本文所讨论的方法中的任一者或多者，诸如经由云计算、软件即服务(SaaS)、或其他计算机集群配置进行。在一些示例中，且参照图7，非暂时性机器可读介质包括指令724，其在由控制器700读取时致使控制器控制至少包含在本文描述的非限制性示例性操作的方法中的操作。

如本文所述的示例可包括逻辑、多个部件或机构，或可通过逻辑、多个部件或机构操作。电路系统是在有形实体中实施的电路的集合，其包括硬件(例如简单的电路、栅极、逻辑等)。电路系统资格可随时间推移以及潜在的硬件可变性而具有灵活性。电路系统包括可在操作时单独或组合地执行指定操作的构件。在一示例中，电路系统的硬件可不变地设计成执行特定的操作(例如，硬连线)。在一示例中，电路系统的硬件可包括可变地连接的物理部件(例如，执行单元、晶体管、简单电路等)，其包括经物理性(例如，磁性、电性、通过无变化群集颗粒的可移动放置等)修改的计算机可读介质，以将特定操作的指令编码。在连接物理部件方面，硬件组件的潜在的电性质被改变(例如，由绝缘体改变成导体，反之亦然)。指令使嵌入式硬件(例如，执行单元或加载机构)能够经由可变连接来建立硬件中的电路系统的构件，以在操作时执行部分特定操作。因此，当设备正操作时，计算机可读介质通信耦合至电路系统的其他部件。在一示例中，物理部件中的任何部件可用于超过一个电路系统的超过一个的构件中。例如，在操作状态下，执行单元可在一时间点用于第一电路系统的第一电路中，并在不同时间由第一电路系统中的第二电路、或由第二电路系统中的第三电路重复使用。

机器(例如计算机系统)700可包括硬件处理器702(例如中央处理单元(CPU)、硬件处理器芯、或其任何组合)、图形处理单元(GPU)703、主存储器704、及静态存储器706、这些中的一些或全部可经由互连链路(例如总线)708彼此通信。控制器700还可包括显示设备710、字母数字输入设备712(例如键盘)、以及用户接口(UI)导航设备714(例如，鼠标)。在一示例中，显示设备710、字母数字输入设备712以及UI导航设备714可为触摸屏显示器。控制器700可另外包括大容量储存装置(例如，驱动单元)716、信号产生设备718(例如，扬声器)、网络接口设备720、以及一或多个传感器721(诸如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计、或另一传感器)。控制器700可包括输出控制器728，诸如串联(例如，通用序列总线(USB))、并联、或其他有线或无线(例如，红外线(IR)、近场通讯(NFC)等)连接，以与一或多个外围设备(例如，打印机、卡片阅读机等)通信或控制该一或多个外围设备。

大容量储存设备716可以包括机器可读介质722，其上储存一或多组数据结构或指令724(例如软件)，该数据结构或指令724由本文所述的技术或功能中的任一者或多者体现或利用。指令724在其由控制器700执行期间，也可完全或至少部分地常驻在主存储器704内、静态存储器706内、硬件处理器702内、或GPU 703内。在一示例中，硬件处理器702、GPU703、主存储器704、静态存储器706、或大容量储存设备716中的一者或任何组合可构成机器可读介质722。

虽然机器可读介质722被作为单一介质说明，但术语“机器可读介质”可包括被构造成储存一或多个指令724的单一介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库、和/或相关联的高速缓存及服务器)。

术语“机器可读介质”可包括任何介质，其可储存、编码、或承载供控制器700执行的指令724，并造成控制器700执行本公开内容的技术的任一者或多者，或其可储存、编码、或承载由此指令724所使用或与此指令724相关联的数据结构。非限制性机器可读介质的示例可包括固态存储器、及光学与磁性介质。在一示例中，群集的机器可读介质包括具有多个颗粒的机器可读介质722，该颗粒具有不变(例如，静止)质量。因此，群集的机器可读介质不是瞬时传播信号。群集的机器可读介质的特定示例可包括非挥发性存储器，诸如半导体存储器设备(例如电可编程序只读存储器(EPROM)、电可擦写可编程只读存储器(EEPROM))及闪存设备；磁盘，诸如内部硬盘及可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。指令724还可经由网络接口设备720使用传输介质在通信网络726上传输或接收。

尽管已参考特定的示例性实施方案或方法描述了实施方案，但显而易见，可在不脱离本实施方案的更宽广的范围的情况下对这些实施方案作出各种修改和变化。因此，说明书和附图应视为说明性而非限制性意义。形成本文的一部分的附图通过说明而非限制的方式示出具体实施方案，在所述具体实施方案中可实施主题。所说明的实施方案被充分详细地描述，以使本领域技术人员能够实践本文所公开的教导。可利用其他实施方案并由其推导，使得可在不脱离本公开内容的范围的情况下作出结构和逻辑替代及改变。因此，该详细描述不应视为具有限制意义，且各种实施方案的范围仅由所附权利要求、随同这些权利要求被赋予的等同方案的完整范围所界定。

本发明主题的此类实施方案可仅为了方便而在本文中由术语“发明”单独地和/或共同地指代，且如果事实上公开超过一个发明或发明构思，则不旨在将本申请的范围自发地限制于任何单一发明或发明构思。因此，虽然已在本文说明和描述了特定实施方案，但应理解经计算来达成相同目的的任何配置可替代所示的特定实施方案。本公开内容旨在涵盖各种实施方案的任何和所有改编或变型。在审视以上描述时，上述实施方案与未在本文具体描述的其他实施方案的组合对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (21)

1.一种真空预处理模块(VPM)计量系统，其用于测量衬底上的层的薄层电阻，所述系统包含：

涡流传感器，所述涡流传感器包括发送器传感器与接收器传感器，所述发送器传感器与所述接收器传感器限定所述发送器传感器与所述接收器传感器之间的间隙，所述间隙用于容纳待测试的衬底的边缘；

传感器控制器，其用于从所述涡流传感器接收测量信号；以及

数据处理器，其用于处理所述测量信号并且产生所述衬底上的所述层的薄层电阻值。

2.根据权利要求1所述的系统，其还包含触发传感器，以检测所述衬底的阈值接近度，并产生信号以开始所述发送器传感器与所述接收器传感器的启动。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述间隙的尺寸在3-50mm的范围内。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述间隙的尺寸为5mm。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述涡流传感器被配置成在所述衬底上的测量位置进行测量，其中所述测量位置被设置在所述衬底的中心与所述衬底的边缘之间的中途的位置。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置成在约0.001至30欧姆每平方(ohm/sq)的范围内测量铜(Cu)晶种衬底的薄层电阻。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置成在约1ohm/sq至10,000ohm/sq的范围内测量钴(Co)晶种衬底的薄层电阻。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统被配置成测量高达50,000ohm/sq的薄层电阻。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述涡流传感器设置成紧邻所述VPM的出站装载锁(OBLL)，并且配置成在所述VPM的生产运行期间原位接受衬底以用于薄层电阻测量。

10.根据权利要求9所述的系统，其中衬底离开所述OBLL以用于薄层电阻测量的直线路径与所述涡流传感器的在线扫描路径重合。

11.一种测量衬底上的层的薄层电阻的方法，所述方法包含：

提供涡流传感器，所述涡流传感器包括发送器传感器与接收器传感器，所述发送器传感器与所述接收器传感器限定所述发送器传感器与所述接收器传感器之间的间隙，所述间隙用于容纳待测试的衬底的边缘；

邻近真空预处理模块(VPM)的出站装载锁(OBLL)安装所述涡流传感器，并且配置所述涡流传感器以将所述衬底的边缘容纳在所述间隙中；

配置传感器控制器，以从所述涡流传感器接收测量信号；以及

配置数据处理器，以处理所述测量信号并产生所述衬底上的所述层的薄层电阻值。

12.根据权利要求11所述的方法，其还包含配置触发传感器，以检测所述衬底的阈值接近度，并产生信号以开始所述发送器传感器与所述接收器传感器的启动。

13.根据权利要求11所述的方法，其还包含将所述间隙的尺寸设定在3-10mm的范围内。

14.根据权利要求13所述的方法，其还包含将所述间隙的尺寸设定为5mm。

15.根据权利要求11所述的方法，其还包含配置所述涡流传感器以在所述衬底上的测量位置进行测量，其中所述测量位置被设置在所述衬底的中心与所述衬底的边缘之间的中途的位置。

16.根据权利要求11所述的方法，其还包含配置所述系统以在约0.001至30欧姆每平方(ohm/sq)的范围内测量铜(Cu)晶种衬底的薄层电阻。

17.根据权利要求11所述的方法，其还包含配置所述系统以在约1ohm/sq至10,000ohm/sq的范围内测量钴(Co)晶种衬底的薄层电阻。

18.根据权利要求11所述的方法，其还包含配置所述系统以测量高达50,000ohm/sq的薄层电阻。

19.根据权利要求11所述的方法，其还包含配置所述涡流传感器，以在所述VPM的生产运行期间原位接受衬底以用于薄层电阻测量。

20.根据权利要求19所述的方法，其中衬底离开所述OBLL以用于薄层电阻测量的直线路径与所述涡流传感器的在线扫描路径重合。

21.一种机器可读介质，其包括指令，当所述指令由机器读取时，所述指令致使所述机器执行用于测量衬底上的层的薄层电阻的方法中的操作，所述操作至少包含：

接触涡流传感器，所述涡流传感器包括发送器传感器与接收器传感器，所述发送器传感器与所述接收器传感器限定在所述发送器传感器与所述接收器传感器之间的间隙，所述间隙用于容纳待测试的衬底的边缘，所述涡流传感器邻近真空预处理模块(VPM)的出站装载锁(OBLL)定位，并且被配置成将所述衬底的边缘容纳于所述间隙中；

与传感器控制器通信，所述传感器控制器被配置成从所述涡流传感器接收测量信号；以及

与数据处理器通信，所述数据处理器被配置成处理所述测量信号并且产生所述衬底上的所述层的薄层电阻值。

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