基于原位传感器的半导体处理工序控制制造技术

利用从原位传感器收集的数据，通过半导体处理设备控制晶片的性能。首先，在按照晶片制法参数执行的工艺中，通过原位传感器收集与晶片性能有关的数据。随后，通过修改该制法参数来调整工艺，该制法参数按照由与该晶片性能有关的该原位传感器收集的该数据和由用于预测晶片产出的工艺模型所预测的该结果之间的比较结果来修改。接下来，利用由该原位传感器收集的该数据执行后续工艺。在本发明专利技术的至少一些实施例中，该数据可用于在由该设备处理的后续晶片上的流程到流程的控制。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一般半导体制造的。本专利技术尤其是关于在制造工艺中，通过使用原位传感器(in situ sensor)控制制法参数(recipe parameter)来控制半导体处理的技术的。
技术介绍
在集成电路制造中，一般会在单一的半导体晶片上同时构建多个集成电路。然后，该晶片将经历把单个集成电路从该晶片分离(例如抽取)的分离工艺(singulation process)。在某些制造阶段，常常需要抛光半导体晶片的表面。一般而言，抛光半导体晶片是为去除高形貌、如晶格损伤等的表面缺陷、划痕、粗糙或嵌入的污垢或灰尘微粒。这种抛光工艺通常称为机械抛光(MP)，并被用于提高半导体装置的质量和可靠性。这种工艺通常在所述晶片上制造各种器件和集成电路期间进行。该抛光工艺还包括引入化学抛光液(slurry)以使在半导体表面薄膜之间的去除速率(removal rate)和选择性更高。这种抛光工艺通常称之为化学机械抛光(CMP)。该抛光工艺中遇到的一个问题就是半导体表面的非均匀去除。去除速率直接与施加在该晶片上的向下压力、该台板和该晶片的旋转速度、抛光液微粒密度和尺寸、抛光液成分和在该抛光垫和该晶片表面之间的该有效接触面积成正比。由该抛光台板引起的去除还与在台板上的该径向位置有关。同样，由于许多其它原因包括边缘效应、空转及消耗装置等，去除速率在该整个晶片上也是不同的。常规抛光工艺的另一个问题是难于去除已经涂镀在该半导体晶片上的非均匀膜或层。在集成电路制造期间，以不均匀的方式沉积或生长的特定层或膜产生了不均匀的表面，该表面随后将被抛光。这种层或膜的厚度可能非常小(在0.5至5.0微米的量级)，因此，可去除的非均匀的余量很小。当试图抛光该半导体晶片上的翘曲表面时产生了相似的问题。在制造集成电路期间，当晶片经受各种热循环时可能发生翘曲。此翘曲的结果是该半导体表面具有高低区域，因此该高的区域将比该低的区域抛光程度大。这些抛光问题产生的结果是同一半导体晶片的各个区表现出不同的抛光速度。例如，一个区的抛光速度可以比其它区的高许多，这使得在高速度区去除的材料太多或者在低速度区去除的材料太少。与抛光半导体晶片关联产生的一个综合问题就是当上述固有抛光问题发生时，难于监控抛光条件以检测和矫正它们。在抛光工艺开始之前通常对该晶片进行多个预抛光测量，并接着对其进行多个相似的后抛光测量以确定该抛光工艺是否产生所需要的形貌、厚度和均匀性。但是，这些预抛光和后抛光测量都是劳动密集型的工作，会导致产出低。传统技术以能实时控制抛光工艺著称。在这些技术中，通过原位传感器来实时收集抛光数据。在该晶片抛光过程中，该数据被用来调整由敷料器(applicator)施加的压力。但是，这些技术不能利用该数据来修改抛光晶片时间长短，以控制在该晶片上的晶片内均匀性。同样，它们不能把由该原位传感器收集的该数据与其它信息结合。而且，使用这些技术得到的数据只用在单个抛光过程中，特别是仅用作当抛光过程应当停止时的指示，而不是用在细调(fine tuning)该抛光工艺或用在后续晶片的该抛光过程中。结果，提供的控制水平仍不是最佳的。因此，需要处理这些晶片的更有效的技术。专利技术概述本专利技术通过利用由原位传感器(即在处理期间能够收集数据的传感器)收集的数据，在半导体处理设备中控制晶片的性能，从而解决了所述上述问题。在本专利技术的至少一些实施例中，在按照晶片制法参数执行工艺的过程中，收集与晶片性能有关的数据。这样，通过修改该制法参数来调整该工艺，该制法参数按照由原位传感器收集的与该晶片性能有关的该数据和由用于预测晶片产出的工艺模型预测结果之间的该比较结果来修改。然后，利用由该原位传感器收集的该数据由该设备执行后续工艺。在本专利技术的至少一些实施例中，需要控制的该晶片性能包括晶片厚度。在这些实例中，所述设备可包括多个抛光台(polishing station)，其带有可控制抛光参数例如抛光时间的装置，为更好控制和更准确地执行该工艺过程中，来自所述的每个原位传感器的数据可被发送到控制系统。而且，在本专利技术的至少一些实施例中，用于该晶片模型的输入数据可以由原位、在线(inline)或上游设备传感器中的任何传感器收集。这样，在用于该模型以生成制法参数之前，来自所述传感器收集的数据组合可以结合起来。而且，由该在线或上游设备传感器收集的数据可以被用来校准该原位传感器。附图简介参照本专利技术的如下详细说明并结合附图，可以更全面地了解，同样也将更容易地理解本专利技术的多个对象、特征和优点，其中附图说明图1是化学机械抛光(CMP)设备的至少一个实例的透视图；图2描述了可与图1的CMP设备结合使用的控制系统的框图；图3显示可由图1的该CMP设备20执行的多个参数曲线的至少一些实例；图4描述了可由控制本专利技术的制造工艺执行的至少一个工艺实例；图5描述了按照本专利技术的原理的可用于最优化制法参数的建模工艺的至少一个实例；图6描述了可由控制本专利技术的制造工艺执行的至少一个工艺实例；图7描述试图作为本专利技术实施例的一部分和与至少一些实施例一起使用的计算装置方案的高级框图；及图8显示本专利技术至少一些实施例的可用于存储计算机执行工艺的内存介质的一个实例。具体实施例方式按照本专利技术的至少一些实施例，本专利技术提供了在半导体处理设备中，利用从原位传感器收集的数据控制晶片性能的技术。尤其是，在本专利技术的至少一些实施例中，在制造或最优化后续工艺的其它的相似工艺过程中，试图使用来自原位传感器收集的数据。在这种情况下，本专利技术的至少一些实施例的技术试图使用这些信息与后续晶片的该处理结合。图1描述了可用于执行本专利技术的至少一些方案的化学机械抛光(CMP)设备20的至少一个实例。现在参照图1，该CMP设备20包括下机械基座22，该基座上安装有台面(table top)23和可移动的上外盖(upper outer cover未示出)。台面23支撑多个抛光台(polishing station)25和用于装载和卸载该基片(例如晶片)10的传送台(transfer station)27。该传送台与三个抛光台可以形成大体正方形的分布。每个抛光台包括其上放置抛光垫(polishing pad)32的可旋转台板(platen)30。如果基片10是直径为8英寸(200毫米)或12英寸(300毫米)的圆盘，那么台板30和抛光垫32的直径将分别约为20或30英寸。台板30可以连接到位于机械基座22内的台板驱动马达(platendrive motor未显示)。对于大多数抛光处理，该台板驱动马达以每分钟30到200转的速度转动台板30，虽然也可以用较低或较高的旋转速度。每个抛光台25还可以包括相关的垫调节装置(pad conditionerapparatus)40以维持该抛光垫的该磨蚀条件。通过组合的抛光液(slurry)/冲洗臂(rinse arm)52向抛光垫32的表面施加包含反应剂(例如用于氧化物抛光的去离子水)和化学反应催化剂(例如用于氧化物抛光的氢氧化钾)的抛光液50。如果抛光垫32是标准垫，抛光液50还可以包括磨蚀颗粒(例如用于氧化物抛光的二氧化硅)。典型地，用充足的抛光液覆盖和沾湿整个抛光垫32。抛光液/冲洗臂52包括几个喷嘴(未显示)，在每次抛光和调节(conditio本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体处理设备中，利用从原位传感器收集的数据控制晶片性能的方法，所述方法包括以下步骤：（１）按照工艺模型设定与所述晶片性能有关的制法参数，其中所述模型用于预测晶片产出；（２）按照所述制法参数用该设备在晶片上执行工艺；　 　（３）在执行所述工艺期间，用所述原位传感器收集与所述晶片性能有关的数据；（４）按照由所述原位传感器收集的与所述晶片性能有关的所述数据与由所述模型预测的结果之间的比较结果，通过修改所述制法参数来调整所述工艺；及（５）将通 过所述原位传感器收集的所述数据用到由该设备在后续晶片上执行的工艺中。

【技术特征摘要】
US 2001-6-19 60/298,878;US 2001-7-16 60/305,141;US1.一种在半导体处理设备中，利用从原位传感器收集的数据控制晶片性能的方法，所述方法包括以下步骤(1)按照工艺模型设定与所述晶片性能有关的制法参数，其中所述模型用于预测晶片产出；(2)按照所述制法参数用该设备在晶片上执行工艺；(3)在执行所述工艺期间，用所述原位传感器收集与所述晶片性能有关的数据；(4)按照由所述原位传感器收集的与所述晶片性能有关的所述数据与由所述模型预测的结果之间的比较结果，通过修改所述制法参数来调整所述工艺；及(5)将通过所述原位传感器收集的所述数据用到由该设备在后续晶片上执行的工艺中。2.如权利要求1所述的方法，其中所述性能包括晶片厚度。3.如权利要求1所述的方法，其中所述设备包括抛光装置。4.如权利要求1所述的方法，其中所述设备包括多个处理装置，每个所述处理装置包括原位传感器，而且，在执行所述工艺期间，其中来自一个原位传感器的数据可实时发送到另一个处理装置。5.如权利要求1所述的方法，还包括从在线传感器收集数据的步骤；及在处理所述后续晶片之前，将从所述在线传感器收集的所述数据与从所述原位传感器收集的所述数据结合。6.如权利要求5所述的方法，其中从所述在线传感器收集的数据被用于校准所述原位传感器。7.如权利要求1所述的方法，还包括从位于上游设备中的传感器收集数据的步骤；及在处理所述后续晶片之前，将从所述上游设备收集的所述数据与从所述原位传感器收集的所述数据结合。8.如权利要求7所述的方法，其中从所述上游设备收集的数据被用于校准所述原位传感器。9.如权利要求1所述的方法，其中所述参数包括处理时间。10.如权利要求1所述的方法，其中由所述原位传感器收集的所述数据被用于在由所述设备处理的后续晶片上的流程到流程的控制。11.如权利要求1所述的方法，其中所述设备包括多个处理装置，每个所述处理装置包括原位传感器，而且其中来自一个原位传感器的数据可与来自另一个原位传感器的数据实时相比以比较来自每个所述处理装置的结果。12.一种在半导体处理设备中，利用从原位传感器收集的数据控制晶片性能的方法，所述方法包括以下步骤(1)在按照晶片制法参数执行工艺期间，用所述原位传感器收集与所述晶片性能有关的数据；(2)按照由所述原位传感器收集的与所述晶片性能有关的所述数据与由用于预测晶片产出的工艺模型预测的结果之间的比较结果，通过修改所述制法参数来调整所述工艺；及(3)将由所述原位传感器收集的所述数据用于由该设备在后续晶片上执行的工艺中。13.如权利要求12所述的方法，其中所述调整步骤包括增加或减少处理时间。14.如权利要求13所述的方法，其中所述处理时间包括抛光时间。15.如权利要求12所述的方法，其中所述设备包括多个处理装置，每个处理装置包括原位传感器，而且，在执行所述工艺期间，其中来自一个原位传感器的数据可以实时发送到另一个处理装置。16.如权利要求12所述的方法，还包括收集来自在线传感器的数据的步骤；及在处理所述后续晶片之前，将从所述在线传感器收集的所述数据与从所述原位传感器收集的数据结合。17.如权利要求12所述的方法，还包括从位于上游设备中的传感器收集数据的步骤；及在处理所述后续晶片之前，把从所述上游设备收集的所述数据与从所述原位传感器收集的数据结合。18.如权利要求12所述的方法，其中由所述原位传感器收集的所述数据被用于在由所述设备处理的后续晶片上的流程到流程的控制。19.一种控制晶片性能的系统，包括能够按照与晶片性能有关的制法参数执行处理晶片的工艺的半导体处理设备；配置成在执行所述工艺期间收集与所述晶片性能有关的数据的原位传感器；及可用于按照预测晶片产出的工艺模型设定所述制法参数的处理器，其中所述处理器用于通过修改所述制法参数来调整所述工艺，而所述制法参数按照由所述原位传感器收集的与所述晶片性能有关的所述数据和由所述模型预期的结果之间的比较结果来修改，而且，其中所述处理器将所述原位传感器收集的所述数据用于由该设备在后续晶片上执行的工艺中。20.如权利要求19所述的系统，其中所述晶片性能包括晶片厚度。21.如权利要求19所述的系统，其中所述设备包括抛光装置。22.如权利要求19所述的系统，其中所述设备包括多个处理装置，每个所述处理装置包括原位传感器，而且，在执行所述工艺期间，其中来自一个原位传感器的数据可以实时地被发送到另一个处理装置。23.如权利要求19所述的系统，还包括用于收集数据的在线传感器，在处理所述后续晶片之前，其中从所述在线传感器收集的所述数据与从所述原位传感器收集的所述数据结合。24.如权利要求23所述的系统，其中从所述在线传感器收集的数据被用于校准所述原位传感器。25.如权利要求19所述的系统，还包括用于收集数据的位于上游设备中的传感器，而且，在处理所述后续晶片之前，其中从所述上游设备收集的所述数据与从所述原位传感器收集的所述数据结合。26.如权利要求25所述的系统，其中从所述上游设备收集的数据被用于校准所述原位传感器。27.如权利要求19所述的系统，其中所述参数包括处理时间。28.如权利要求19所述的系统，其中由所述原位传感器收集的所述数据被用于在由所述设备处理的后续晶片上的流程到流程的控制。29.如权利要求19所述的系统，其中所述设备包括多个处理装置，每个所述处理装置包括原位传感器，来自一个原位传感器的数据可与来自另一个原位传感器的数据实时相比以比较来自每个装置的结果。30.一种控制晶片性能的系统，包括按照晶片制法参数，在由半导体处理设备执行的工艺过程中用于收集与所述晶片性能有关数据的原位传感器；配置成通过修改所述制法参数来调整所述处理的处理器，该制法参数按照由所述原位传感器收集的与所述晶片性能有关的所述数据和由用于预测晶片产出的工艺模型预期的结果之间的比较结果来修改；及其中所述处理器被配置成将所述原位传感器收集的所述数据用于由该设备在后续晶片上执行的工艺中。31.如权利要求30所述的系统，其中所述处理器配置成可以增加或减少该设备的处理时间。32.如权利要求31所述的系统，其中所述处理时间包括抛光时间。33.如权利要求30所述的系统，其中所述设备包括多个处理装置，每个所述处理装置包括原位传感器，而且，在执行所述工艺期间，其中来自一个原位传感器的数据可以实时被发送到另一个处理装置。34.如权利要求30所述的系统，还包括配置成用于收集数据的在线传感器，而且，在处理所述后续晶片之前，其中所述在线传感器适合于将所述收集的数据与从所述原位传感器收集的所述数据结合。35.如权利要求30所述的系统，还包括配置成用于收集数据的位于上游设备中的传感器，在处理所述后续晶片之前，其中所述传感器适合于将所述收集的数据与从所述原位传感器收集的所述数据结合。36.如权利要求30所述的系统，其中由所述原位传感器收集的所述数据被用于在由所述设备处理的后续晶片上的流程到流程的控制。37.一种在半导体处理设备中，利用从原位传感器收集的数据控制晶片性能的系统，所述系统包括按照工艺模型设定与所述晶片性能有关的制法参数的装置，其中所述模型用于预测晶片产出；按照所述制法参数，用该设备在晶片上执行工...

【专利技术属性】
技术研发人员：AP桑穆加孙达拉姆，AT施瓦姆，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]