用於加工晶片的設備的製作方法
2023-06-04 11:48:16
專利名稱：用於加工晶片的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於在至少一個淨化室中加工晶片的設備，所述淨化室中具有構成用於完成一個生產步驟的生產單元的裝置。
這種設備包括多個生產單元，藉此可以完成加工晶片的不同生產步驟。在這些生產步驟中特別地涉及在晶片上塗覆塗層的工藝方法。屬於此類的工藝方法有例如濺射工藝、氣相沉積工藝方法(Gasabschei dungsverfahren)、所謂的CVD工藝方法、和熱氧化工藝。其它的用於加工晶片的生產步驟是例如腐蝕工藝、溼法化學工藝方法、擴散工藝以及各種淨化工藝方法例如CMP工藝方法(化學機械拋光)。對每一個相應的生產步驟而言，需要設置一個或多個生產單元。此外還需設置能對加工的晶片進行質量控制的獨立的測量單元。這種單元適合對生產單元中進行的所有生產步驟進行控制。
由於對整個生產過程的純度要求很高，所以要把生產單元和測量單元設在一個淨化室中或者淨化室中的一個系統中。
通過傳輸系統將預定批量的晶片輸送到生產和測量單元上。為此需將晶片送入例如盒形結構的運輸容器中。而且，在生產和測量單元中，完成晶片加工後將通過傳輸系統將晶片運出。
傳輸系統帶有一個例如構成輥式輸送機形式的輸送系統。而且傳輸系統設置了帶有多個儲存器的儲放系統，所述儲存器用於放置帶有晶片的傳輸容器。合適的方式是如同儲料器的存儲器。
這種系統的缺點是用於控制晶片的加工質量而耗費的大量的時間和結構方面的開支。此外，在生產單元加工的晶片必須通過傳輸系統傳送到相應的測量單元，因此通常需要對晶片進行所謂的中間儲存。測量單元本身的結構開支也很大。首先，必須在測量單元上設置用於放置來自傳輸系統的晶片以及在完成測量後將晶片輸送到傳輸系統的裝置。而且，測量單元具有檢查晶片加工質量的控制裝置。其它缺點是，測量單元需要很大的空間，因此設備對面積的需求也相當大。由於淨化室本身的建造成本很高，因此這也是這種設備價格高的因素。
所述測量單元的缺點是，在測量單元上進行的測量對於在生產單元中完成的生產步驟的質量來說，只能得出間接的和不完整的結論。例如在晶片塗覆塗層的生產單元所設的測量單元中，通常需確定晶片的塗層厚度。為了確保足夠精確的層厚測量，在相應測量單元中的設備花費極大。
但是，即使非常精確地確定了晶片的層厚，由於測得的層厚與預定的理論值之間存在有偏差，所以只能不準確地和不完善地確定生產過程中的誤差源。如果由例如對晶片上的矽進行氣相分離的CVD設備構成所設置的生產單元、則必須控制在相應的生產單元中給定的例如壓力比和溫度比(temperaturverhaltnisse)。根據測量單元中檢測到的不準確的層厚無法唯一地推斷出在生產單元中選擇的壓力和/或溫度比是否不正確。
本發明的目的在於，儘可能減少上述生產技術設備的開支，並獲得儘可能精確和完美的晶片加工質量。
為了達到此目的，提出一種用於在至少一個淨化室中加工晶片的設備，所述淨化室中具有構成用於完成一個生產步驟的生產單元的裝置，其特徵在於，為了控制在生產單元中完成的一個生產步驟的加工質量或在生產單元中完成的多個生產步驟的加工質量，在所述生產單元中設有用於確定工藝參數的測量裝置，由所述測量裝置產生的工藝數據連續輸入到設在所述生產單元內的計算機單元中，而且根據這些工藝數據可以得出用於判斷晶片加工質量的特徵參數。本發明的優選實施例和相應的進一步的結構在從屬權利要求中描述。
根據本發明，為了控制在一個生產單元中完成的生產步驟或是在多個生產單元中完成的生產步驟中的加工質量，在生產單元中設置了用於確定工藝參數的測量裝置。
由測量裝置確定的工藝數據輸入到設在生產單元內的計算機單元中。然後根據這些工藝數據得出用於判斷晶片加工質量的特徵參數。
本發明的基本思想在於，採用了通常已經存在的用於監視單個生產單元中的生產步驟同時控制晶片加工質量的測量裝置。
此外，藉助於測量裝置，通過控制在生產單元中出現的所有重要的工藝數據明確確定生產單元中晶片的加工效果。
由於可以根據藉助於測量裝置確定的相應生產單元的工藝數據而直接獲得用於判斷加工質量的特徵參數。所以由此不只可以得出晶片加工合適還是有誤差，而且，根據單一的徵特參數還可以在出現誤差的情況下準確地確定誤差原因。由此，可根據理論值偏差或是其它偏差(例如相對於平均值出現出較大擴散)的特徵參數鎖定相應的不準確的工藝參數。因此通過本發明確定的特徵參數不僅能確定晶片的加工質量。而且，就此還能可靠地推斷出在晶片加工過程中可能出現的誤差。
根據本發明的設備的一個突出優點是，在生產單元中設備本身可以檢查生產步驟的加工質量。因此，對這種生產單元來說不再需要單獨的測量單元。這明顯地節約了設備的費用而且最終還極大地節省了昂貴的淨化室面積。此外，由於不再需要將生產單元中經加工的晶片通過傳輸系統送入後面的測量單元，所以極大地縮短了晶片通過設備的傳送時間。
下面將結合附圖對本發明進行說明。附圖中
圖1是說明用於加工晶片的多個生產單元的設備示意圖。
圖2是說明帶有一個根據圖1所示的加工單元和多個測量裝置的生產單元示意圖。
圖1示出一個加工晶片的設備的實施例。該設備包括多個生產單元1，所述生產單元用於完成加工晶片所需的生產步驟。這類生產步驟在生產過程中所包含的特別加工過程有在晶片上塗覆塗層的工藝，例如濺射工藝，氣相沉積工藝(CVD工藝)和熱氧化工藝。此外，生產單元1還採用了腐蝕工藝、溼法化學工藝、擴散工藝以及淨化工藝。相對於這些不同的生產步驟而言，可以分別設置一個或多個生產單元1。
每個生產單元1設有一個控制單元2。控制單元2構成與計算機並聯的工位。通過控制單元2可以特別檢查所設各生產單元1的不同功能。
帶有控制單元2的生產單元1設置在淨化室3中。此外，上述設備可以通過淨化室3的系統分配任務。
生產單元1通過傳輸系統彼此相連。所述傳輸系統包括輸送系統4和存儲系統。輸送系統4可以例如由輥式輸送系統構成。存儲系統的儲存器5優選為儲料器結構。
通過輸送系統4可以把預定批量的晶片送入轉運箱6中。轉運箱6可以是盒式或類似形式。
如從圖2中所能看到的那樣，生產單元1具有用於送入和送出帶有晶片的轉運箱6的各加載和卸載站7。而且儲存器5也具有相同類型但未示出的加載和卸載站7。
圖2表示用於加工晶片的典型生產單元1的結構。在這種情況下生產單元1由一臺機器或設備構成，所述機器或設備通過壁8與淨化室3的其餘部分隔開。在生產單元1中設有用於完成一個或多個生產步驟的加工裝置9。此外，在生產單元1中設有多個測量裝置10。用這些測量裝置10可以測量不同的與完成生產步驟相關的工藝參數。測量裝置10與計算機單元11相連接，計算機單元設在生產單元1的控制單元2中。控制單元2可以是特別為操作人員設置的操作人員工位，由此，通過一個未示出的終端便可以控制生產單元1。因此，優選將控制單元2直接設置在與所設生產單元1鄰近的位置上。一個生產單元1的計算機單元11可以與未示出的中央計算機單元相連。
根據本發明，可以通過藉測量裝置10監視在生產單元1中完成的生產步驟的工藝參數來確定在生產單元1中加工的晶片的加工質量。在此，用測量裝置10連續地測量各生產步驟中的相應工藝數據。
由測量裝置10測得的工藝數據分別輸入與之相連的計算機單元11。在計算機單元11中，根據工藝參數得出用於判斷晶片加工質量的特徵參數。
對工藝參數的選擇和由此而形成的對生產單元1中的測量裝置10的選擇應達到通過各工藝參數能儘可能完整地確定生產單元1中完成的生產步聚。然後通過特徵參數精確地確定在生產單元1中晶片的加工質量。
在完成生產步驟時，最重要的工藝參數可能尤其是生產單元1內部空間中的溫度比和壓力比。這在對生產單元1中的晶片進行敞開式加工(offenliegend tearteitet werden)時是特別有意義的。在密封的加工裝置9中加工晶片的情況下，把加工裝置9內部的溫度比和壓力比作為相關工藝參數來考慮。在這種情況下，測量裝置10設有溫度和壓力傳感器。由此測出的溫度值和壓力值作為工藝數據輸入到計算機單元11中。
要考慮的另一個工藝參數是加工原材料，將加工原材料(Betriebsstoff)供給用於完成生產步驟的生產單元1中的晶片。屬於上述加工原材料的有專用的純淨水，這種純淨水對於完成例如淨化工藝、腐蝕工藝和擴散工藝是必需的。其它作為加工原材料使用的有氣態和液態形式的化學製劑。例如在普通的淨化工藝中使用的酸性和鹼性溶液以及乾燥晶片用的熱氮氣。
在這種情況下，溫度和特別是在氣態加工原材料的情況下供給晶片的加工原材料的壓力是主要的工藝參數。因此測量裝置10也需設置溫度和壓力傳感器。此外，還常常考慮將每單位時間供給晶片的加工原材料量作為相關工藝參數。在這種情況下，測量裝置10由流量計、流量監控器和類似儀器構成。
另一個需考慮的重要工藝參數通常是在生產單元1中加工晶片所花費的時間。因此一個特別重要的工藝參數是晶片在加工裝置9中的加工時間。
例如，在淨化工藝中需要考慮的是，按照時間順序用不同的液態和氣態化學製劑加工晶片。因此時間是特別相關的因素，因為時間的流逝會使某種化學製劑對晶片產生作用。對此，一個實例是熱氧化工藝，在該工藝中例如在矽晶片上形成SiO2(二氧化矽)層。通常就矽晶片而言，在其上表面上已經有一層SiO2層，該SiO2層的厚度由於氧從氣室向SiO2上表面擴散而變大。然後氧穿過SiO2層擴散並在SiO2層和晶片的矽層之間形成分界面。在該分界面上氧與矽反應生成SiO2，由此使層厚變大。
在這種情況下，除了如氧的壓力和溫度之類的工藝參數之外，特別需要考慮的還有氧的反應時間，這是因為SiO2層的層厚實際上隨時間而線性增加。通過確定反應時間可以直接確定SiO2層的層厚。
最後需要考慮的工藝參數通常還有生產單元1中加工裝置9的物理的、電的和/或機械的參數。與此有關的實例有在晶片上塗敷塗層的離心塗敷工藝(Sohleudes teschichtmngs Verfahren)。該工藝是將晶片平放在旋轉的轉盤給料機上。把在溶劑中溶解的制膜層的材料，例如光敏塗層，滴到晶片的上表面上，其中藉助於真空抽吸使晶片對中地附著在轉盤給料機上。通過轉盤給料機的轉動制膜層的材料將在晶片上徑向向外分布。轉盤給料機連續轉動到溶劑從所存留的層上蒸發為止。在這種情況下，除了環境溫度和加工時間之外，還應特別考慮的相關工藝參數是轉盤給料機的轉速特性。
將單個測量裝置10產生的工藝數據輸入到計算機單元11中，以便確定晶片加工質量的特徵參數。
因此，原則上可以考慮不同工藝數據各自的完整時間分布。優選由此對上述工藝數據進行統計學評價。因此，在最簡單的情況下，根據各工藝數據得出平均值以及所屬的標準偏差。然後由平均值和標準偏差得出各特徵參數。
這種工藝數據的確定方法適用於例如對晶片上形成的塗層進行氣相沉積工藝，例如CVD工藝。在該工藝中，在經預加熱的晶片的上表面上引入確定的氣體，依靠上述氣體離析出所需要的塗層。在晶片的上表面上所述塗層與所述氣體反應，從而形成作為反應產物的所需塗層。在這類工藝中需考慮的相關工藝參數是晶片上表面的溫度及壓力和氣體氣氛的溫度。
為了確定特徵參數需分別對通過氣體反應時間確定的壓力和溫度值進行平均。用由此算出的平均值和標準偏差得出對晶片的加工質量進行評價的特徵參數。
在某些情況下，統計學評價對不同工藝參數的彼此相關是有意義的。如果不同工藝參數彼此相關，用統計學進行評價是特別有利的。相應地，根據工藝數據得出彼此相關的工藝參數的相互作用關係，利用該關係可獲得特徵參數。
對單個生產單元1來說，可以在分別設置的控制單元2中直接調用特徵參數，因此，通過操作人員可以直接監視在各生產單元1中的加工質量。在加工質量有問題的情況下，通過適當判斷加工過程中誤差的特徵參數，便可以迅速、可靠地將晶片定位。原則上可從同樣也在中央計算機單元內的一個計算機單元11中讀取一個生產單元1的特徵參數，所述中央計算機單元用於進行中央處理。
權利要求
1.一種用於在至少一個淨化室中加工晶片的設備，所述淨化室中具有構成用於完成一個生產步驟的生產單元的裝置，其特徵在於，為了控制在生產單元中完成的一個生產步驟的加工質量或在生產單元中完成的多個生產步驟的加工質量，在所述生產單元(1)中設有用於確定工藝參數的測量裝置(10)，由所述測量裝置(10)產生的工藝數據連續輸入到設在所述生產單元(1)內的計算機單元(11)中，而且根據這些工藝數據可以得出用於判斷晶片加工質量的特徵參數。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，在所述計算機單元(11)中對用於確定所述特徵參數的所述工藝參數進行統計學評價。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其特徵在於，在計算機單元(11)中設有一個相關器，根據所述相關器的指示可以使用於確定所述特徵參數的所述工藝參數彼此相關。
4.根據權利要求1-3的其中之一所述的設備，其特徵在於，根據生產單元(1)內部的空氣壓力和溫度得到所述工藝參數。
5.根據權利要求1-4的其中之一所述的設備，其特徵在於，根據單位時間內供給晶片的加工原材料量得到所述工藝參數。
6.根據權利要求5所述的設備，其特徵在於，所述加工原材料由純淨水、液態化學製劑和/或氣態化學製劑構成。
7.根據權利要求5或6所述的設備，其特徵在於，分別根據供給晶片的所述加工原材料的壓力和溫度得到所述工藝參數。
8.根據權利要求1-7的其中之一所述的設備，其特徵在於，根據生產單元(1)中完成一個生產步驟所花費的時間得到所述工藝參數。
9.根據權利要求1-8的其中之一所述的設備，其特徵在於，根據生產單元(1)中加工裝置(9)的物理的、電的和/或機械的參數得到所述工藝參數。
10.根據權利要求1-9的其中之一所述的設備，其特徵在於，所述生產單元(1)上分別設有一個控制單元(2)，所述控制單元中配有所述計算機單元(11)。
11.根據權利要求1-10的其中之一所述的設備，其特徵在於，所述各生產單元(1)的所述計算機單元(11)連接至一個中央計算機單元，從所述計算機單元(11)輸出的各特徵參數傳送至所述中央計算機單元中。
全文摘要
本發明涉及一種用於在至少一個淨化室(3)中加工晶片的設備,所述淨化室中具有構成用於完成一個生產步驟的生產單元的裝置。為了控制生產步驟的加工質量,在生產單元(1)中設有用於確定工藝參數的測量裝置(10)。由測量裝置(10)產生的工藝數據連續輸入到設在生產單元(1)內的計算機單元(11)中,由此可以得出用於判斷晶片加工質量的特徵參數。
文檔編號H01L21/02GK1275795SQ00118709
公開日2000年12月6日 申請日期2000年5月19日 優先權日1999年5月19日
發明者R·胡貝爾 申請人:西門子公司