專利名稱：半導(dǎo)體制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造設(shè)備，具體涉及與一系列用于制造半導(dǎo)體產(chǎn)品的工藝有關(guān)的半導(dǎo)體制造設(shè)備。
常規(guī)的半導(dǎo)體制造集中在批量生產(chǎn)種類較少的器件，主要是存儲(chǔ)器和通用邏輯產(chǎn)品。目前，用于生產(chǎn)特定類型的器件、構(gòu)成系統(tǒng)的產(chǎn)品如ASIC(它們是專門設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)某些客戶所需要的應(yīng)用或是提供客戶提出要求的產(chǎn)品)的少量作業(yè)只能在用于批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)器件的處理間隔中進(jìn)行。但是，近來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了硅上系統(tǒng)布局，整個(gè)系統(tǒng)安裝于單個(gè)芯片上的產(chǎn)品類型的產(chǎn)量在逐漸增加。一般沒(méi)有安裝存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體產(chǎn)品，即在邏輯器件上安裝存儲(chǔ)器的產(chǎn)品，如果將整個(gè)系統(tǒng)安裝在單塊芯片上，就需要在相同芯片上安裝邏輯電路和存儲(chǔ)器的技術(shù)。
對(duì)于目前半導(dǎo)體器件的制造而言，當(dāng)重點(diǎn)在少量產(chǎn)品的生產(chǎn)上時(shí)，由于襯底尺寸的擴(kuò)展和布線尺寸的減小，可以從單個(gè)襯底獲得的芯片數(shù)目增加，從而有助于降低生產(chǎn)成本。這樣，目前襯底的尺寸達(dá)到300mm，而作為所開(kāi)發(fā)用于減小布線尺寸的裝置的結(jié)果，所有的公司現(xiàn)在都能實(shí)現(xiàn)0．18微米以下的布線尺寸。
對(duì)于ASIC，門陣列器件和單元庫(kù)器件是主要的生產(chǎn)類型，元件庫(kù)可以公用，而對(duì)于門陣列器件，布線必須被安排成可以滿足各種客戶的需要。
對(duì)于門陣列ASIC，使用公共庫(kù)并且只有布線必須被安排以便提供滿足客戶需求的設(shè)計(jì)；但是，因?yàn)閷?duì)于小型設(shè)計(jì)，可以有很大的靈活性，而隨著系統(tǒng)尺寸的增加，在制造能夠提供客戶所要求性能的器件中遇到的困難也會(huì)增加。這樣，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)設(shè)計(jì)ASIC時(shí)，必須采用單元庫(kù)器件，但是盡管單元庫(kù)器件可以公用相同的庫(kù)，對(duì)于這種ASIC，設(shè)計(jì)者仍必須從最初開(kāi)始。
盡管有些ASIC產(chǎn)品通過(guò)采用批量處理的方法制造，通常情況下，ASIC是為單個(gè)客戶特別制備的，這與通用產(chǎn)品不同，從而只有少數(shù)幾種這類器件需要批量處理。
在用于制造半導(dǎo)體器件的普通過(guò)程中，將數(shù)十個(gè)硅基底作為必須在每個(gè)步驟中處理的一組(通常稱為一批或一批次，后面將稱為一批)。
在小規(guī)模生產(chǎn)遇到的產(chǎn)品類型中，是通過(guò)僅采用單晶硅襯底作為一批來(lái)滿足需要的。在這種情況下，在制造過(guò)程中通常將幾個(gè)襯底作為一批。
對(duì)于大規(guī)模的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，每個(gè)月至少要將用于一種產(chǎn)品類型的1000件硅襯底(20至25批)送到生產(chǎn)線上。
在制造半導(dǎo)體時(shí)，執(zhí)行將雜質(zhì)擴(kuò)散至襯底中的工藝和布線工藝是主要的操作，而用于進(jìn)行部分?jǐn)U散的光刻工藝和腐蝕工藝是輔助的操作。
在工藝過(guò)程中由于例如過(guò)度或不好的腐蝕會(huì)造成失敗。這種現(xiàn)象的發(fā)生是由于腐蝕條件的差異，或是由于淀積的膜過(guò)厚或過(guò)薄造成的。
特征故障是由于在擴(kuò)散工藝中所達(dá)到的雜質(zhì)實(shí)際密度或深度與設(shè)計(jì)值的差異造成的，或是由于因?yàn)椴季€太粗在布線之間電容的增加或者是由于布線太細(xì)使電阻增加而造成的。
一般而言，這些故障大致分為系統(tǒng)故障和隨機(jī)故障。
對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)的少數(shù)幾種器件來(lái)說(shuō)，為了防止在個(gè)別過(guò)程中的故障，要每隔幾批或逐批地監(jiān)測(cè)與設(shè)計(jì)的中心值的偏差。因此，對(duì)于重要的過(guò)程，在每批之前要檢驗(yàn)幾個(gè)監(jiān)測(cè)襯底，或是在它們沿生產(chǎn)線運(yùn)送時(shí)被加到和用批次中并被處理。但是，隨著襯底尺寸的增加，對(duì)于用批量單位集中生產(chǎn)半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)不久就會(huì)變得太大，而一批當(dāng)中的變化就無(wú)法接受了。因此，采用對(duì)于個(gè)別襯底的處理(此后稱為單晶片處理)的生產(chǎn)系統(tǒng)的情況在增加。在這種情況下，對(duì)每批采用監(jiān)測(cè)襯底并進(jìn)行檢驗(yàn)。
作為布線尺寸減少的結(jié)果，存在這樣一個(gè)問(wèn)題，即由顆粒(灰塵)污染造成的故障增加，而由于在加工過(guò)程中檢驗(yàn)的操作是造成灰塵污染的原因，上述方法已逐漸不再使用。
目前的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝是通過(guò)使用稱為加工管理片的薄片來(lái)進(jìn)行的。在薄片上寫(xiě)上一系列的處理。加工管理片的各項(xiàng)說(shuō)明了加工對(duì)象(例如一微米厚的熱氧化膜)以及從包含在加工條件和結(jié)果的關(guān)系表中選擇的加工條件(例如在1400度按1∶1的比率流氧化兩小時(shí))。當(dāng)在與用于制備一處方(recipe)的初始狀態(tài)相同的初始狀態(tài)、以及所用設(shè)備的狀態(tài)與用于制備該處方的設(shè)備狀態(tài)相同的條件下對(duì)晶片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，相應(yīng)地可獲得相同的結(jié)果。
但是，半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝包括許多步驟，而晶片個(gè)體都有它們自己的加工歷史。這樣，用于處理的晶片的初始狀態(tài)不總是與用于制備處方的晶片相同。
此外，內(nèi)部溫度、殘留氣體密度、真空水平、加載的能量大小、以及在設(shè)備的內(nèi)壁上積累的外部物質(zhì)隨著加工晶片的數(shù)量、同時(shí)處理晶片的數(shù)量以及圖形形狀的增加而逐漸改變。因此，相對(duì)于設(shè)備的處理能力，即使當(dāng)加工是在與標(biāo)準(zhǔn)處方所規(guī)定的條件相同的條件下進(jìn)行的，所得到的結(jié)果一般也是不同的。這樣，盡管如果電路裕量很大，也可以生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，而如果包括高速運(yùn)算電路，電路裕量的大小被減小，即使有很小的加工誤差，也會(huì)產(chǎn)生故障。
而且，由工藝所產(chǎn)生的結(jié)果只有在對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行電氣測(cè)試之后才能評(píng)價(jià)，這種最終產(chǎn)品是已安裝了芯片的封裝，從而需要延長(zhǎng)時(shí)間段來(lái)發(fā)現(xiàn)故障。
這樣對(duì)于使用大規(guī)模生產(chǎn)來(lái)制造的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，因?yàn)樵谀軌虻玫皆u(píng)價(jià)結(jié)果之前采用了一個(gè)過(guò)程來(lái)處理大量的批次，就會(huì)發(fā)生很多的故障。
而對(duì)于例如ASIC這樣的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，使用了小規(guī)模的產(chǎn)量，產(chǎn)品不能按時(shí)地交給客戶。
此外，因?yàn)橹圃煸O(shè)備和檢查設(shè)備當(dāng)前安裝在不同的位置，必須有一些人來(lái)根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果選擇晶片，并將它們傳遞給下一加工設(shè)備。因此需要熟練的人員進(jìn)行這種分檢，而向遠(yuǎn)處運(yùn)送晶片則為粘附上灰塵提供了更多的機(jī)會(huì)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體裝置，其中檢驗(yàn)設(shè)備、制造設(shè)備、晶片分檢功能和晶片傳送設(shè)備自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行一系列的坐標(biāo)處理，以生產(chǎn)與目標(biāo)相一致的產(chǎn)品。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，對(duì)由執(zhí)行預(yù)備處理的預(yù)處理器提供的一組晶片執(zhí)行預(yù)定處理的半導(dǎo)體制造設(shè)備包括數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存從預(yù)處理器收到的晶片處理歷史數(shù)據(jù)；目標(biāo)值存儲(chǔ)裝置，用于儲(chǔ)存半導(dǎo)體制造設(shè)備的處理目標(biāo)值；
識(shí)別裝置，用于識(shí)別由預(yù)處理器提供的晶片；處理器裝置，用于采用晶片處理歷史數(shù)據(jù)和處理目標(biāo)值，確定對(duì)于由識(shí)別裝置所識(shí)別的晶片的處理?xiàng)l件；輸送裝置，用于從識(shí)別裝置向晶片處理器輸送晶片；控制裝置，用于根據(jù)由處理器裝置指示的晶片處理?xiàng)l件控制晶片處理器；和確定裝置，用于檢查由晶片處理器處理過(guò)的晶片的狀況，以確定晶片是好是壞；其中，根據(jù)由確定裝置所獲得的結(jié)果，處理器裝置確定是否由晶片處理器再次對(duì)晶片進(jìn)行處理，而在需要時(shí)，再次設(shè)置處理?xiàng)l件。
本發(fā)明的上述目的、其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參考下面的說(shuō)明更為清楚，說(shuō)明參考如下附圖進(jìn)行，圖中圖1是一概念圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于使用實(shí)時(shí)處方的半導(dǎo)體加工設(shè)備的布局；圖2是一概念圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于使用實(shí)時(shí)處方的半導(dǎo)體加工設(shè)備的布局；圖3是一概念圖，顯示設(shè)置有第二實(shí)施例的多個(gè)半導(dǎo)體加工設(shè)備的半導(dǎo)體生產(chǎn)線；圖4是顯示使用本發(fā)明的干法腐蝕裝置的示意圖；圖5是顯示使用本發(fā)明的CVD裝置的示意圖；圖6是顯示使用本發(fā)明的CMP裝置的示意圖；圖7是顯示使用本發(fā)明的濺射裝置的示意圖；圖8是顯示使用本發(fā)明的離子注入裝置的示意圖；圖9是顯示使用本發(fā)明的等離子剝除(stripping)裝置的示意圖；圖10是顯示使用本發(fā)明的濕處理裝置的示意圖；圖11是顯示使用本發(fā)明的鍍敷裝置的示意圖；圖12是顯示使用本發(fā)明的半導(dǎo)體生產(chǎn)線的示意圖；圖13是顯示一塊芯片的具體情況的圖；圖14是顯示由根據(jù)本發(fā)明的檢驗(yàn)設(shè)備所得到的示例數(shù)據(jù)的圖15是顯示用于根據(jù)本發(fā)明的工藝數(shù)據(jù)處理器布局的圖。
下面將結(jié)合


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，使用實(shí)時(shí)處方的半導(dǎo)體處理設(shè)備由圖1所示的裝置構(gòu)成。
具體地說(shuō)，該半導(dǎo)體處理設(shè)備包括晶片識(shí)別裝置5，用于識(shí)別要處理的晶片；晶片歷史存儲(chǔ)裝置6，用于儲(chǔ)存晶片歷史信息；搜索裝置7，用于搜索和取出已經(jīng)儲(chǔ)存的晶片歷史信息；傳感器8，用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)；設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置9，用于儲(chǔ)存由傳感器8獲得的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)；加工數(shù)據(jù)處理器10，用于采用晶片歷史信息、設(shè)備的狀態(tài)和處理目標(biāo)信息來(lái)計(jì)算設(shè)備處理?xiàng)l件；檢驗(yàn)裝置14，用于測(cè)量加工的結(jié)果；信息處理裝置12，用于發(fā)送測(cè)量結(jié)果；處理控制器13；晶片處理器15；以及輸送裝置2如機(jī)器手臂，其還用作晶片分檢裝置。晶片識(shí)別裝置5、晶片處理器15和檢驗(yàn)裝置14被集中安裝在一個(gè)范圍內(nèi)，其中晶片被輸送裝置2輸送。
這種設(shè)備還按照如下方式操作。首先，載入要由半導(dǎo)體處理設(shè)備處理的一批晶片，用于根據(jù)半導(dǎo)體制造過(guò)程進(jìn)行處理?；旧险f(shuō)，不是對(duì)每個(gè)批次而是對(duì)每塊晶片執(zhí)行獨(dú)立的過(guò)程。因此，為了識(shí)別獨(dú)立的晶片，為每個(gè)晶片提供識(shí)別號(hào)17。在晶片受到半導(dǎo)體加工處理之前，通過(guò)在晶片上用例如激光標(biāo)記記下數(shù)字或條碼、或是通過(guò)在晶片上形成凹口來(lái)提供標(biāo)記。
識(shí)別號(hào)17在整個(gè)處理中使用，作為對(duì)具體晶片專用的管理編號(hào)。
所有輸送進(jìn)設(shè)備中的晶片通過(guò)晶片識(shí)別裝置5讀出它們的管理號(hào)。
當(dāng)晶片通過(guò)晶片識(shí)別裝置5時(shí)，識(shí)別裝置5讀取晶片的識(shí)別號(hào)17，從處理控制器13中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至晶片處理器15。多個(gè)傳感器8，諸如溫度分光計(jì)、壓力分光計(jì)、質(zhì)量分光計(jì)和發(fā)射分光計(jì)被設(shè)置在用于管理設(shè)備狀態(tài)的晶片處理器15上，而由這些傳感器8所獲得的信息實(shí)時(shí)儲(chǔ)存在設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置9中，而處理目標(biāo)值則從定義了加工目標(biāo)的器件結(jié)構(gòu)文件18(其中處理目標(biāo)已確定)讀取加工目標(biāo)值，并發(fā)送給加工處理器10。加工處理器10采用這三種信息以優(yōu)化由設(shè)備所進(jìn)行的加工處理的參數(shù)。
下面將具體地說(shuō)明參數(shù)的優(yōu)化，如上所述，引入晶片作為加工的一個(gè)批次。
舉一例，下面將說(shuō)明已執(zhí)行的前一工藝是使用CVD的絕緣膜形成步驟、并且其中在使用光刻技術(shù)的干腐蝕步驟中形成接觸孔的情況。
為了在絕緣膜上形成接觸孔，腐蝕時(shí)間隨著絕緣膜的厚度或接觸孔開(kāi)口尺寸大小的不同而波動(dòng)。此外，由于腐蝕條件隨著時(shí)間的流逝而變化，還要求從對(duì)當(dāng)前晶片的前一個(gè)的處理結(jié)果所獲得的數(shù)據(jù)反饋。
當(dāng)一批中的第一塊晶片被加工時(shí)，它的前面沒(méi)有晶片。
所以在這種情況下，所獲得的在相同條件下被處理的上一塊晶片的數(shù)據(jù)、被特定設(shè)備處理的上一塊晶片的數(shù)據(jù)或這些數(shù)據(jù)的集合被反饋。
在前一步驟對(duì)晶片獲得的處理數(shù)據(jù)當(dāng)前被處理，而采用對(duì)于在當(dāng)前處理之前的晶片的處理結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，該結(jié)果被發(fā)送到處理器控制器13。晶片處理器15然后根據(jù)從加工處理器10輸出的數(shù)據(jù)處理所接收的晶片。
結(jié)果所得的晶片被輸送到檢驗(yàn)裝置14以確定是否可以得到目標(biāo)電氣特性和想要的形狀，檢驗(yàn)結(jié)果被送到晶片歷史存儲(chǔ)裝置6。檢驗(yàn)結(jié)果還送到處理結(jié)果確定器19，其評(píng)價(jià)相對(duì)于處理目標(biāo)的誤差以確定處理結(jié)果是否令人滿意。
作為評(píng)價(jià)的結(jié)果，可被再次處理的晶片被輸送裝置2再送到晶片處理器15，輸送裝置是象機(jī)器手臂之類的裝置，其也可執(zhí)行分檢操作。加工處理器10用加工不充分的晶片的檢驗(yàn)結(jié)果、設(shè)備的工藝特性、有關(guān)晶片的加工歷史和設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)(它們對(duì)于再加工都是必要的參數(shù))來(lái)計(jì)算最佳的處理參數(shù)。所得到的參數(shù)然后被發(fā)送至處理控制器13，而晶片處理器15根據(jù)這些參數(shù)對(duì)晶片進(jìn)行再處理。
該處理重復(fù)適當(dāng)?shù)拇螖?shù)，直到得到達(dá)到目標(biāo)處理狀態(tài)的晶片為止。不能再處理的晶片(例如被過(guò)度腐蝕的晶片)被自動(dòng)分檢出以不再將它們輸送到下一工序，并且將它們輸送到另一條線上以用于故障分析或被丟棄。
晶片所帶的所有信息與晶片的識(shí)別號(hào)17一起發(fā)送到晶片歷史儲(chǔ)存裝置6，在那里進(jìn)行集中管理。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體加工設(shè)備的示意圖。
半導(dǎo)體制造工藝不總是在真空中進(jìn)行的。例如，清洗工藝還包括用氫氟酸溶液、亞硝酸鹽溶液、硫酸溶液、酒精或純水進(jìn)行水清洗步驟。該清洗步驟在普通清洗氣壓下的水箱中進(jìn)行，而要求真空狀態(tài)下檢驗(yàn)裝置、包括清洗大氣壓區(qū)的單個(gè)容器、以及所有用于第一實(shí)施例中的裝置都被作為單個(gè)半導(dǎo)體加工設(shè)備。
圖2顯示了這種檢驗(yàn)設(shè)備，其中在連接半導(dǎo)體制造裝置的運(yùn)送部提供了晶片識(shí)別裝置、所需要的檢驗(yàn)裝置和分檢功能。在加工處理器21中設(shè)置用于監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體加工設(shè)備的狀態(tài)的傳感器。
盡管在處理過(guò)程中晶片是獨(dú)立地被檢驗(yàn)的，每個(gè)晶片運(yùn)送器都要經(jīng)過(guò)使用一種溶液的集中處理。因此，晶片運(yùn)送器被暫時(shí)插入到處于真空的負(fù)載鎖定室23中，而晶片按照需要被分別提取，并且在檢驗(yàn)室24中被檢驗(yàn)。這樣，可以減少晶片在真空中的時(shí)間。在該實(shí)施例中，分別設(shè)置了一個(gè)粗略的負(fù)載鎖定(load-lock)室23(其中整個(gè)晶片運(yùn)送器被暫時(shí)放在真空中)和一個(gè)其中插入了被從晶片運(yùn)送器中取出的獨(dú)立晶片的真空室。
晶片在真空中所花費(fèi)的時(shí)間和晶片的溫度影響了晶片表面的狀態(tài)。因此，最好晶片在真空中所花費(fèi)的時(shí)間和晶片的溫度用定時(shí)器和溫度計(jì)來(lái)控制，以便晶片表面的狀態(tài)可以被恒定地監(jiān)測(cè)。
圖3是顯示通過(guò)將多個(gè)第二實(shí)施例中所描述的半導(dǎo)體制造裝置3l布置成一行而提供的半導(dǎo)體生產(chǎn)線。對(duì)于個(gè)別的制造裝置3l以及檢驗(yàn)裝置，提供數(shù)據(jù)端口34以從外部存儲(chǔ)裝置獲得關(guān)于晶片狀態(tài)的數(shù)據(jù)或是將數(shù)據(jù)發(fā)送至外部存儲(chǔ)裝置，這些數(shù)據(jù)是通過(guò)傳感器所獲得的檢驗(yàn)和設(shè)備信息來(lái)獲取的。數(shù)據(jù)端口34通過(guò)雙向檢驗(yàn)數(shù)據(jù)總線32連接，并且因?yàn)樵诎雽?dǎo)體工廠中有更多的電磁噪聲，優(yōu)選檢驗(yàn)數(shù)據(jù)總線32的連接由光纖LAN來(lái)提供，其足以克服電磁干擾。
在圖3中，獨(dú)立檢驗(yàn)裝置與運(yùn)送裝置配對(duì)以形成檢驗(yàn)／運(yùn)送裝置33。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的干腐蝕裝置4l的圖。因?yàn)楦g裝置是真空裝置，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多室干腐蝕裝置來(lái)防止產(chǎn)生不想要的灰塵。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)多室干腐蝕裝置可以提供三到五個(gè)室，晶片可以在各室之間移動(dòng)而不會(huì)失去真空。各室分別被用作原始腐蝕室42、檢驗(yàn)室4和檢驗(yàn)預(yù)備室44。
在腐蝕過(guò)程期間，形成有抗蝕劑圖形的晶片被等離子束照射，以用物理-化學(xué)方法腐蝕形成在硅襯底上的絕緣膜，如氧化膜或金屬膜。
如果在用于限定要被加工的形狀的抗蝕劑圖形上有缺陷如灰塵，即使腐蝕裝置正常操作，也會(huì)發(fā)生局部的腐蝕故障，從而降低生產(chǎn)率。因此，除了在第一實(shí)施例中的裝置之外，本實(shí)施例中的干腐蝕裝置采用一小灰塵檢驗(yàn)裝置。在放入到設(shè)備中的晶片45被運(yùn)送至腐蝕室42中時(shí)，該小灰塵檢驗(yàn)裝置通過(guò)用激光或電子束進(jìn)行掃描來(lái)對(duì)其進(jìn)行灰塵有無(wú)的檢驗(yàn)。
當(dāng)通過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有灰塵時(shí)，運(yùn)送裝置46自動(dòng)將晶片45返回到將灰塵從表面去除的工序中，或是將晶片45運(yùn)送至可以重復(fù)進(jìn)行PR工藝操作的地方。
如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)灰塵，運(yùn)送裝置46將晶片45運(yùn)送至腐蝕室42。然后各種測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送至加工處理器，其然后準(zhǔn)備優(yōu)化的腐蝕參數(shù)，以便按照目標(biāo)來(lái)進(jìn)行加工。在腐蝕室42中，該數(shù)據(jù)被用于控制所進(jìn)行的腐蝕。
盡管在腐蝕完成后立即進(jìn)行檢驗(yàn)是理想的，但是通常情況下，在腐蝕部分以及在未曝光的該部分的最外側(cè)表面上淀積碳氟化合物，從而在此時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)是困難的。因此，在該實(shí)施例中，提供預(yù)備室44以進(jìn)行預(yù)處理而除去淀積物，這至少對(duì)檢驗(yàn)是必需的。為預(yù)備室44提供抗蝕劑灰化功能(通常稱為灰化器)，并設(shè)置一氧等離子體發(fā)生器，以去除含有抗蝕劑或碳氟化聚合物的淀積物。因?yàn)橥ㄟ^(guò)腐蝕露出的表面在用氧等離子體過(guò)度照射時(shí)會(huì)損壞，加工處理器提供不會(huì)對(duì)檢驗(yàn)有不良影響的光學(xué)條件。
通過(guò)去除淀積物所獲得的晶片通過(guò)輸送裝置如機(jī)器手臂等送到檢驗(yàn)室43。在檢驗(yàn)室43中，檢驗(yàn)裝置采用電子束或光束來(lái)檢查晶片被加工表面的形狀和底部的形狀，或確定是否獲得了導(dǎo)電性，以及在底部是否有外部物質(zhì)。如同在第一實(shí)施例中一樣，檢測(cè)結(jié)果被發(fā)送到加工處理器中，以確定由加工得到的結(jié)果是否令人滿意。
當(dāng)沒(méi)有按照需要完成加工時(shí)，向處理控制器發(fā)出控制參數(shù)改變指令，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，而加工也重復(fù)一直到達(dá)到目標(biāo)加工結(jié)果為止。此外，加工處理器改變腐蝕條件，以便下一個(gè)要加工的晶片能夠正常地處理。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的CVD裝置51。
CVD裝置51的功能是淀積薄膜，在實(shí)施例中，其被用于在一平面上、或在形成于平面中的溝槽或孔中埋入薄膜。當(dāng)在淀積該薄膜的襯底上有灰塵時(shí)，淀積薄膜的質(zhì)量相應(yīng)地就變差了。
因此，首先，放入CVD裝置51中的晶片被送到檢驗(yàn)室54中，在這里檢測(cè)表面上的灰塵是否存在。當(dāng)檢測(cè)到預(yù)定數(shù)量的或更多的灰塵時(shí)，晶片被返回到從表面上去除灰塵的步驟中。
當(dāng)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)灰塵時(shí)，晶片被送到淀積室52中，在其表面上形成薄膜。
然后將所得到的晶片運(yùn)送到預(yù)備室53中，并且晶片的表面被大致清洗一下。然后，晶片被運(yùn)送到檢驗(yàn)室54，在該檢驗(yàn)室中設(shè)置一檢驗(yàn)裝置55，其包括用激光散射檢查產(chǎn)生的表面顆粒的裝置、以及用于檢測(cè)膜厚度的裝置。由檢驗(yàn)提供的結(jié)果然后被發(fā)送到信息處理裝置56中。
當(dāng)膜厚度在參考值范圍內(nèi)時(shí)，晶片被原樣地帶著相關(guān)的數(shù)據(jù)輸送到下一步驟。如果膜的厚度小于參考值，根據(jù)從處理控制器58來(lái)的數(shù)據(jù)，晶片再次被發(fā)送到CVD室58，在那里在晶片上再次淀積一膜，以得到合適的膜厚。如果淀積的膜太厚，相關(guān)信息與晶片一起被送到拋光裝置中，在那里晶片被拋光以減小膜厚，從而使膜厚在參考值的范圍內(nèi)。
當(dāng)膜厚影響晶片的特性時(shí)，該晶片被發(fā)送至下一步驟，而不將膜厚調(diào)整至參考值、也不進(jìn)行根據(jù)膜厚執(zhí)行的加工。
通過(guò)干腐蝕形成的接觸孔與上面例子中的相一致。
此外，同時(shí)該信息被反饋回去以用作下一晶片的淀積條件數(shù)據(jù)。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的CMP裝置61的圖。晶片66被送到CMP室62，并被拋光直到獲得所要的膜厚為止。
因?yàn)閽伖馐鞘苤我r底厚度的精度的影響，通常由拋光所得到的晶片66的膜厚度是變化的。因?yàn)樵趻伖馔戤吅笤诰谋砻嫔蠒?huì)有象顆粒之類的灰塵，晶片66被放入到預(yù)備室63、即一清洗室中，在那里將灰塵去掉。為了將灰塵去掉，將晶片浸入到溶液中進(jìn)行清洗，或用擦洗器拋光晶片66的表面。因?yàn)樵谝r底的表面上有顆粒的存在會(huì)對(duì)下一光刻步驟有不良的影響，灰塵檢測(cè)器65采用激光散射方法來(lái)確定是否清洗已令人滿意地完成了。檢驗(yàn)室64包括激光散射裝置和膜厚控制裝置，用于確定清洗是否已被完成。
自然，關(guān)于拋光晶片的厚度和形狀被反饋和在后續(xù)晶片被處理時(shí)使用。此外，該信息還被發(fā)送并用作下列步驟的工作條件。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的濺射裝置71，濺射裝置71與CVD裝置51一樣，是膜淀積裝置。
因?yàn)樵诒粸R射晶片表面上存在灰塵會(huì)使膜淀積失敗，被引入到濺射裝置71中的晶片72被送到測(cè)量室73中，而晶片72的表面被檢查。如果在表面上有灰塵，晶片72被送到可執(zhí)行灰塵去除工藝的位置。對(duì)于此工藝來(lái)說(shuō)，采用了刮擦晶片表面的方法，或者當(dāng)灰塵是有機(jī)物時(shí)采用灰化器?；覊m去除裝置可以設(shè)置在預(yù)備室75中。
未檢測(cè)到灰塵的晶片72被運(yùn)送裝置76傳送到濺射室74。在濺射之后，晶片72被輸送到測(cè)量室73以檢查膜的厚度。當(dāng)膜太薄時(shí)，晶片72被返回到濺射室74再次進(jìn)行濺射，以獲得所需厚度的膜。關(guān)于膜厚的信息與晶片72一起送至信息處理裝置，用于下一加工參數(shù)的優(yōu)化。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的離子注入裝置81。
對(duì)于離子注入裝置81，雜質(zhì)離子被注入到襯底中。當(dāng)在襯底表面累積電荷時(shí)，可以改變雜質(zhì)的形貌。因此，放入離子注入裝置81中的晶片85的表面必須進(jìn)行檢查以確定是否不需要的電荷累積在表面上。這樣，在檢驗(yàn)裝置3中設(shè)置電荷測(cè)量裝置以檢查晶片85。如果電荷已經(jīng)累積在表面上，則采用在預(yù)備室86中的電荷去除裝置來(lái)去除電荷。
在離子注入室82中注入離子。注入有離子的晶片與沒(méi)有離子注入的晶片外觀一樣。因此，晶片可能被錯(cuò)誤地識(shí)別，并可在未被離子注入或被離子注入兩次后送到下一步驟中，從而可能發(fā)生故障。為了防止這種情況，在注入離子后必須檢查晶片的狀態(tài)。
因?yàn)檎麄€(gè)晶片的介電常數(shù)在離子注入到襯底中時(shí)會(huì)改變，雜質(zhì)的存在與否可以通過(guò)在表面上放置一個(gè)電極并測(cè)量介電常數(shù)來(lái)檢測(cè)。此外，當(dāng)雜質(zhì)已經(jīng)被注入到晶片的較大的區(qū)域中時(shí)，并且當(dāng)該區(qū)域被電子束照射以檢測(cè)所產(chǎn)生的X射線時(shí)，可以定量地檢查雜質(zhì)的密度。雜質(zhì)的密度還可以通過(guò)用對(duì)具有特定波長(zhǎng)的光的吸收率的變化來(lái)檢查。用于這種檢查的檢驗(yàn)裝置84被設(shè)置在檢驗(yàn)室83中。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的等離子剝除裝置91。
等離子剝除裝置91用于去除有機(jī)材料例如抗蝕劑。等離子剝除裝置91采用這樣的操作規(guī)則，根據(jù)該操作規(guī)則，為了去除在硅晶片94上的抗蝕劑，抗蝕劑被用氧等離子體氧化和變?yōu)槎趸?。但是，等離子體應(yīng)用的強(qiáng)度或處理時(shí)間的長(zhǎng)度必須根據(jù)如何附接光刻膠而改變。
當(dāng)通常將光刻膠在氧等離子體燃燒時(shí)，伴隨著碳的氧化而發(fā)出光。這樣光傳感器92被置于等離子剝除裝置中，以測(cè)量等離子的顏色并檢測(cè)剝除的終止點(diǎn)。
被剝除的晶片94暫時(shí)放在預(yù)備室93中，以調(diào)整時(shí)間，然后從預(yù)備室93中輸送到檢驗(yàn)室95。晶片94表面上的外來(lái)物質(zhì)通過(guò)使用激光散射方法的灰塵檢驗(yàn)裝置或是檢查表面以檢測(cè)碳的存在與否的檢驗(yàn)裝置96來(lái)檢查。
當(dāng)所發(fā)現(xiàn)的灰塵或碳等于或少于參考水平時(shí)，就認(rèn)為完成了等離子剝除，晶片94被自動(dòng)送到下一步驟中。
當(dāng)?shù)入x子剝除未完全執(zhí)行時(shí)，就通過(guò)自動(dòng)的設(shè)置在內(nèi)部的運(yùn)送裝置97將晶片94返回到等離子剝除室91中，再次進(jìn)行剝除工藝。上述過(guò)程重復(fù)重復(fù)直到完成符合目標(biāo)的剝除為止。
圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的濕清洗裝置101。
濕清洗裝置101用于清洗放入的晶片的表面，以在晶片放入到電爐中之前去除有機(jī)材料，將在用于去除抗蝕劑的等離子剝除裝置中不能完全除去的在孔中的外來(lái)物質(zhì)去除，以及去除顆粒或布線灰塵，它們?cè)贑MP工藝中粘附在晶片的表面上。
因?yàn)橛蓾裉幚硌b置處理的晶片是濕的，不能進(jìn)行測(cè)量。這樣，首先，在預(yù)備室102中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥，以去除襯底表面的水份。然后，當(dāng)溫度按照需要升高到100度時(shí)，從預(yù)備室102中抽盡空氣形成真空，并執(zhí)行處理以去除襯底表面上所有的水份。然后，襯底被運(yùn)送裝置107送到檢查室103以確定在孔的底部是否還有外來(lái)物質(zhì)，并測(cè)量孔的開(kāi)口直徑，以及在孔底部的直徑。
圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的鍍敷裝置111。
鍍敷裝置111用于銅布線。
通過(guò)濺射或CVD法在襯底上事先形成用作鍍敷種源的種源層，在其上進(jìn)行鍍敷。
用鍍敷厚度和鍍敷材料來(lái)控制鍍敷，各種鍍敷方法都可以使用。對(duì)于鍍敷來(lái)說(shuō)，其通常用于形成布線，要沉積下來(lái)的銅必須具有高的純度，即使其可能或多或少地含有氫，并且根據(jù)法拉第定律，鍍敷厚度可以用鍍敷所需要的Coulomb體積來(lái)嚴(yán)格地計(jì)算。因此，在進(jìn)行恒定厚度的鍍敷的工藝中，當(dāng)Coulomb體積與總鍍敷重量之比達(dá)到某個(gè)水平時(shí)，或當(dāng)測(cè)量到具有特定形狀的電阻時(shí)，可以對(duì)鍍敷材料的質(zhì)量或鍍敷厚度進(jìn)行檢查。
因此，在鍍敷室115中設(shè)置Coulomb計(jì)114，以測(cè)量用于沉積的電荷。在檢驗(yàn)室中，提供裝置116以確定是否形成由于氫氣泡而造成的粗糙表面。
也可以提供用于測(cè)量薄層電阻的檢驗(yàn)裝置。
圖12顯示了半導(dǎo)體生產(chǎn)線的具體圖。
由半導(dǎo)體制造工藝所提供的詳細(xì)形狀在抗蝕劑加工中基本上被確定。因此，在光刻膠處理器附近設(shè)置一形狀檢驗(yàn)裝置121，以確定是否能夠獲得具有正確形狀的光刻膠。
形成有光刻膠圖形的襯底通過(guò)各種半導(dǎo)體裝置，并最終送到抗蝕劑剝除步驟中，在那里通過(guò)清洗裝置完全剝除光刻膠。在這種狀態(tài)下，檢查粘附到晶片表面上的灰塵或孔底部的狀態(tài)。
圖13顯示了包含有一般制造的芯片類型的電路塊。每個(gè)塊包括模擬電路100、處理器101和存儲(chǔ)器103，它們都具有每個(gè)塊的特征尺寸。
一般而言，當(dāng)為了簡(jiǎn)化處理而根據(jù)相同的規(guī)則對(duì)每個(gè)塊形成一圖形時(shí)，構(gòu)成塊的電路的邊界不同。因此，對(duì)于檢驗(yàn)來(lái)說(shuō)需要結(jié)構(gòu)處理，從而具有小邊界的特殊的、高速的邏輯電路可以被精確地形成。例如，提供給腐蝕裝置的檢驗(yàn)裝置得到并累積示于圖14中的每個(gè)芯片的數(shù)據(jù)。
例如，在用于形成1微米氧化膜的加工過(guò)程中，當(dāng)氧化膜的厚度有10％的變化時(shí)，按傾斜88度形成的孔底部的直徑變化約30％。因?yàn)檫@種變化導(dǎo)致孔面積接近兩倍的變化，流過(guò)孔的電流的幅值大大地改變了。
在高速邏輯電路中，在孔電阻中的變化直接影響到信號(hào)的傳輸速度，以及電路工作是否穩(wěn)定。在這種情況下，當(dāng)膜的厚度超過(guò)參考值時(shí)，僅需要進(jìn)行腐蝕同時(shí)改變傾斜角以便其大于88度。然后，在孔底部的區(qū)域?qū)⒒旧吓c膜厚度為一微米時(shí)的一樣，從而滿足電路所要求的標(biāo)準(zhǔn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，利用圖15所示的布局，加工處理器可以進(jìn)行計(jì)算，并利用處理參數(shù)作為校正處理數(shù)據(jù)來(lái)控制加工設(shè)備。結(jié)果，晶片歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和來(lái)自加工結(jié)果的數(shù)據(jù)可以集成在一起以在目前的工藝中盡可能地制造出更多更卓越的產(chǎn)品。
在這里盡管發(fā)送到下一步驟去的數(shù)據(jù)以及反饋回來(lái)以用于下一晶片的數(shù)據(jù)并沒(méi)有詳細(xì)地示出，但是這些步驟需要什么樣的數(shù)據(jù)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。
根據(jù)該實(shí)施例，當(dāng)被放進(jìn)一個(gè)加工設(shè)備時(shí)，先前沉積有灰塵并且現(xiàn)在仍然有灰塵、以及淀積有故障圖形的晶片可以被識(shí)別出。因此，即使當(dāng)加工已經(jīng)正常地進(jìn)行了，其也可能防止加工失敗的發(fā)生。此外，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，受影響的芯片自動(dòng)返回到先前步驟中，從而故障發(fā)生率可以被減小。
此外，因?yàn)闄z查了剛被加工過(guò)的晶片的狀態(tài)可以立即檢測(cè)到加工失敗情況的發(fā)生。而且，由于這些狀態(tài)是被記錄的，可以找出失敗原因。再有，當(dāng)把當(dāng)前晶片的歷史和設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)考慮進(jìn)去時(shí)，可以完成目標(biāo)工藝。
因?yàn)檫\(yùn)送裝置根據(jù)晶片被加工的狀態(tài)自動(dòng)確定下一工序，并且自動(dòng)將晶片送往加工裝置，所以可獲得作為目標(biāo)的加工結(jié)果，而又無(wú)需人工的干涉。
盡管參考特定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解這些說(shuō)明只是為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋而非對(duì)其的限定。此外，因?yàn)楫?dāng)參考附圖研讀本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)時(shí)，可以對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行各種修改，而這種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，因此，本發(fā)明的真正的范圍由權(quán)利要求書(shū)來(lái)確定。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體制造設(shè)備，對(duì)由執(zhí)行預(yù)備處理的預(yù)處理器提供的一組晶片執(zhí)行預(yù)定處理，該設(shè)備包括數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置，用于儲(chǔ)存從所述預(yù)處理器收到的晶片處理歷史數(shù)據(jù)；目標(biāo)值存儲(chǔ)裝置，用于儲(chǔ)存所述半導(dǎo)體制造設(shè)備的處理目標(biāo)值；識(shí)別裝置，用于識(shí)別由所述預(yù)處理器提供的晶片；處理器裝置，用于采用所述晶片處理歷史數(shù)據(jù)和所述處理目標(biāo)值，以確定對(duì)于由所述識(shí)別裝置所識(shí)別的所述晶片的處理?xiàng)l件；輸送裝置，用于從所述識(shí)別裝置向所述晶片處理器輸送所述晶片；控制裝置，用于根據(jù)由所述處理器裝置指示的所述晶片條件控制所述晶片處理器；和確定裝置，用于檢查由所述晶片處理器加工過(guò)的所述晶片的狀況，以確定所述晶片是好是壞；其中，根據(jù)由所述確定裝置所獲得的結(jié)果，所述處理器裝置確定是否所述晶片的加工由所述晶片處理器再次進(jìn)行，而且在需要時(shí)，再次設(shè)置所述處理?xiàng)l件。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造設(shè)備，其中所述確定裝置包括檢驗(yàn)裝置，用于檢查所述晶片的狀態(tài)；和結(jié)果判定裝置，用于將所述檢驗(yàn)裝置獲得的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)比較，以確定所述檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否令人滿意。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體制造設(shè)備，其中所述識(shí)別裝置、所述晶片處理器和所述檢驗(yàn)裝置集成在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域中所述晶片由所述運(yùn)送裝置運(yùn)送。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造設(shè)備，還包括用于在對(duì)所述晶片進(jìn)行一系列工藝操作之前，根據(jù)晶片識(shí)別號(hào)自動(dòng)和順序地積累所述晶片的狀態(tài)、已經(jīng)處理了所述晶片的所述設(shè)備的狀態(tài)、以及已經(jīng)被處理過(guò)的所述晶片的狀態(tài)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體制造設(shè)備，其中所述運(yùn)送裝置是機(jī)器手臂。
6．一種半導(dǎo)體制造設(shè)備，包括檢驗(yàn)裝置，用于檢測(cè)輸入到半導(dǎo)體加工設(shè)備中的晶片上是否有灰塵或圖形缺陷；改變裝置，用于根據(jù)由所述檢驗(yàn)裝置獲得的檢驗(yàn)結(jié)果，改變已經(jīng)被檢驗(yàn)的所述晶片要輸送到的位置，和其中，所述檢驗(yàn)裝置和所述改變裝置設(shè)置在所述半導(dǎo)體加工設(shè)備的內(nèi)部。
全文摘要
一種半導(dǎo)體制造設(shè)備,包括:數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元,儲(chǔ)存晶片處理的歷史數(shù)據(jù);目標(biāo)值存儲(chǔ)單元,儲(chǔ)存半導(dǎo)體制造設(shè)備的加工目標(biāo)值;識(shí)別單元,識(shí)別由預(yù)處理器提供的晶片;處理器單元,確定對(duì)于晶片的處理?xiàng)l件;輸送單元,從識(shí)別裝置向晶片處理器輸送晶片;控制器單元,根據(jù)晶片處理?xiàng)l件控制晶片處理器;確定單元,確定晶片是好是壞;其中,根據(jù)確定單元獲得的結(jié)果,處理器單元確定是否再次進(jìn)行晶片的加工,在需要時(shí)再次設(shè)置處理?xiàng)l件。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1294410SQ0013008
公開(kāi)日2001年5月9日 申請(qǐng)日期2000年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月26日
發(fā)明者山田惠三, 辻出徹 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社