CN100334685C - 用于加工晶片的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在至少一个净化室(3)中加工晶片的设备，所述净化室中具有构成用于完成一个生产步骤的生产单元的装置。为了控制生产步骤的加工质量，在生产单元(1)中设有用于确定工艺参数的测量装置(10)。由测量装置(10)产生的工艺数据连续输入到设在生产单元(1)内的计算机单元(11)中，由此可以得出用于判断晶片加工质量的特征参数。

Description

用于加工晶片的设备
技术领域
本发明涉及一种用于在至少一个净化室中加工晶片的设备，所述净化室中具有构成用于完成一个生产步骤的生产单元的装置。
背景技术
这种设备包括多个生产单元，藉此可以完成加工晶片的不同生产步骤。在这些生产步骤中特别地涉及在晶片上涂覆涂层的工艺方法。属于此类的工艺方法有例如溅射工艺、气相沉积工艺方法(Gasabscheidungsverfahren)、所谓的CVD工艺方法、和热氧化工艺。其它的用于加工晶片的生产步骤是例如腐蚀工艺、湿法化学工艺方法、扩散工艺以及各种净化工艺方法例如CMP工艺方法(化学机械抛光)。对每一个相应的生产步骤而言，需要设置一个或多个生产单元。此外还需设置能对加工的晶片进行质量控制的独立的测量单元。这种单元适合对生产单元中进行的所有生产步骤进行控制。
由于对整个生产过程的纯度要求很高，所以要把生产单元和测量单元设在一个净化室中或者净化室中的一个系统中。
通过传输系统将预定批量的晶片输送到生产和测量单元上。为此需将晶片送入例如盒形结构的运输容器中。而且，在生产和测量单元中，完成晶片加工后将通过传输系统将晶片运出。
传输系统带有一个例如构成辊式输送机形式的输送系统。而且传输系统设置了带有多个储存器的储放系统，所述储存器用于放置带有晶片的传输容器。合适的方式是如同储料器的存储器。
这种系统的缺点是用于控制晶片的加工质量而耗费的大量的时间和结构方面的开支。此外，在生产单元加工的晶片必须通过传输系统传送到相应的测量单元，因此通常需要对晶片进行所谓的中间储存。测量单元本身的结构开支也很大。首先，必须在测量单元上设置用于放置来自传输系统的晶片以及在完成测量后将晶片输送到传输系统的装置。而且，测量单元具有检查晶片加工质量的控制装置。其它缺点是，测量单元需要很大的空间，因此设备对面积的需求也相当大。由于净化室本身的建造成本很高，因此这也是这种设备价格高的因素。
所述测量单元的缺点是，在测量单元上进行的测量对于在生产单元中完成的生产步骤的质量来说，只能得出间接的和不完整的结论。例如在晶片涂覆涂层的生产单元所设的测量单元中，通常需确定晶片的涂层厚度。为了确保足够精确的层厚测量，在相应测量单元中的设备花费极大。
但是，即使非常精确地确定了晶片的层厚，由于测得的层厚与预定的理论值之间存在有偏差，所以只能不准确地和不完善地确定生产过程中的误差源。如果由例如对晶片上的硅进行气相分离的CVD设备构成所设置的生产单元，则必须控制在相应的生产单元中给定的例如压力比和温度比(temperaturverhaltnisse)。根据测量单元中检测到的不准确的层厚无法唯一地推断出在生产单元中选择的压力和/或温度比是否不正确。
发明内容
本发明的目的在于，尽可能减少上述生产技术设备的开支，并获得尽可能精确和完美的晶片加工质量。
为了达到此目的，提出一种用于在至少一个为加工晶片配备的净化室中加工晶片的设备，包括：
-一个包括多个用于进行完成晶片的各个加工步骤的加工装置的设备，其中，这些加工装置包括至少一个用于把一个敷层敷在晶片上的装置、至少一个腐蚀装置、至少一个用于进行湿法化学处理的装置和至少一个用于进行净化处理的装置；
-一个用于把晶片输往所述加工装置中的适用的加工装置和从这些加工装置处运出的运输系统；
-适用的、处于所述加工装置中的测量装置，这些测量装置的结构在于，采集至少一个工艺参数，在所述加工装置中进行的加工步骤的质量与该工艺参数相关；
-其中，这些测量装置求得在进行所述加工步骤期间所述加工装置中的所述至少一个工艺参数与时间的关系曲线；
-配属于当时的加工装置的计算机单元，这些计算机单元的结构在于，求得工艺数据，这些工艺数据代表在加工装置中被当时的测量装置监视的至少一个工艺参数；
-其中，这些计算机单元的结构分别在于，从当时的工艺参数的工艺数据与时间的关系曲线中求得一个用于该通过当时的加工步骤状表晶片的加工质量的工艺参数的特性参量。
本发明还包括基于上述技术方案的优选实施例和相应的进一步的结构。
根据本发明，为了控制在一个生产单元中完成的生产步骤或是在多个生产单元中完成的生产步骤中的加工质量，在生产单元中设置了用于确定工艺参数的测量装置。
由测量装置确定的工艺数据输入到设在生产单元内的计算机单元中。然后根据这些工艺数据得出用于判断晶片加工质量的特征参数。
本发明的基本思想在于，采用了通常已经存在的用于监视单个生产单元中的生产步骤同时控制晶片加工质量的测量装置。
此外，借助于测量装置，通过控制在生产单元中出现的所有重要的工艺数据明确确定生产单元中晶片的加工效果。
由于可以相据借助于测量装置确定的相应生产单元的工艺数据而直接获得用于判断加工质量的特征参数，所以由此不只可以得出晶片加工合适还是有误差，而且，根据单一的征特参数还可以在出现误差的情况下准确地确定误差原因。由此，可根据理论值偏差或是其它偏差(例如相对于平均值出现出较大扩散)的特征参数锁定相应的不准确的工艺参数。因此通过本发明确定的特征参数不仅能确定晶片的加工质量。而且，就此还能可靠地推断出在晶片加工过程中可能出现的误差。
根据本发明的设备的一个突出优点是，在生产单元中设备本身可以检查生产步骤的加工质量。因此，对这种生产单元来说不再需要单独的测量单元。这明显地节约了设备的费用而且最终还极大地节省了昂贵的净化室面积。此外，由于不再需要将生产单元中经加工的晶片通过传输系统送入后面的测量单元，所以极大地缩短了晶片通过设备的传送时间。
附图说明
下面将结合附图对本发明进行说明。附图中：
图1是说明用于加工晶片的多个生产单元的设备示意图。
图2是说明带有一个根据图1所示的加工单元和多个测量装置的生产单元示意图。
具体实施方式
图1示出一个加工晶片的设备的实施例。该设备包括多个生产单元1，所述生产单元用于完成加工晶片所需的生产步骤。这类生产步骤在生产过程中所包含的特别加工过程有在晶片上涂覆涂层的工艺，例如溅射工艺，气相沉积工艺(CVD工艺)和热氧化工艺。此外，生产单元1还采用了腐蚀工艺、湿法化学工艺、扩散工艺以及净化工艺。相对于这些不同的生产步骤而言，可以分别设置一个或多个生产单元1。
每个生产单元1设有一个控制单元2。控制单元2构成与计算机并联的工位。通过控制单元2可以特别检查所设各生产单元1的不同功能。
带有控制单元2的生产单元1设置在净化室3中。此外，上述设备可以通过净化室3的系统分配任务。
生产单元1通过传输系统彼此相连。所述传输系统包括输送系统4和存储系统。输送系统4可以例如由辊式输送系统构成。存储系统的储存器5优选为储料器结构。
通过输送系统4可以把预定批量的晶片送入转运箱6中。转运箱6可以是盒式或类似形式。
如从图2中所能看到的那样，生产单元1具有用于送入和送出带有晶片的转运箱6的各加载和卸载站7。而且储存器5也具有相同类型但未示出的加载和卸载站7。
图2表示用于加工晶片的典型生产单元1的结构。在这种情况下生产单元1由一台机器或设备构成，所述机器或设备通过壁8与净化室3的其余部分隔开。在生产单元1中设有用于完成一个或多个生产步骤的加工装置9。此外，在生产单元1中设有多个测量装置10。用这些测量装置10可以测量不同的与完成生产步骤相关的工艺参数。测量装置10与计算机单元11相连接，计算机单元设在生产单元1的控制单元2中。控制单元2可以是特别为操作人员设置的操作人员工位，由此，通过一个未示出的终端便可以控制生产单元1。因此，优选将控制单元2直接设置在与所设生产单元1邻近的位置上。一个生产单元1的计算机单元11可以与未示出的中央计算机单元相连。
根据本发明，可以通过藉测量装置10监视在生产单元1中完成的生产步骤的工艺参数来确定在生产单元1中加工的晶片的加工质量。在此，用测量装置10连续地测量各生产步骤中的相应工艺数据。
由测量装置10测得的工艺数据分别输入与之相连的计算机单元11。在计算机单元11中，根据工艺参数得出用于判断晶片加工质量的特征参数。
对工艺参数的选择和由此而形成的对生产单元1中的测量装置10的选择应达到通过各工艺参数能尽可能完整地确定生产单元1中完成的生产步骤。然后通过特征参数精确地确定在生产单元1中晶片的加工质量。
在完成生产步骤时，最重要的工艺参数可能尤其是生产单元1内部空间中的温度比和压力比。这在对生产单元1中的晶片进行敞开式加工(offenliegend tearteitet werden)时是特别有意义的。在密封的加工装置9中加工晶片的情况下，把加工装置9内部的温度比和压力比作为相关工艺参数来考虑。在这种情况下，测量装置10设有温度和压力传感器。由此测出的温度值和压力值作为工艺数据输入到计算机单元11中。
要考虑的另一个工艺参数是加工原材料，将加工原材料(Betriebsstoff)供给用于完成生产步骤的生产单元1中的晶片。属于上述加工原材料的有专用的纯净水，这种纯净水对于完成例如净化工艺、腐蚀工艺和扩散工艺是必需的。其它作为加工原材料使用的有气态和液态形式的化学制剂。例如在普通的净化工艺中使用的酸性和碱性溶液以及干燥晶片用的热氮气。
在这种情况下，温度和特别是在气态加工原材料的情况下供给晶片的加工原材料的压力是主要的工艺参数。因此测量装置10也需设置温度和压力传感器。此外，还常常考虑将每单位时间供给晶片的加工原材料量作为相关工艺参数。在这种情况下，测量装置10由流量计、流量监控器和类似仪器构成。
另一个需考虑的重要工艺参数通常是在生产单元1中加工晶片所花费的时间。因此一个特别重要的工艺参数是晶片在加工装置9中的加工时间。
例如，在净化工艺中需要考虑的是，按照时间顺序用不同的液态和气态化学制剂加工晶片。因此时间是特别相关的因素，因为时间的流逝会使某种化学制剂对晶片产生作用。对此，一个实例是热氧化工艺，在该工艺中例如在硅晶片上形成SiO2(二氧化硅)层。通常就硅晶片而言，在其上表面上已经有一层SiO2层，该SiO2层的厚度由于氧从气室向SiO2上表面扩散而变大。然后氧穿过SiO2层扩散并在SiO2层和晶片的硅层之间形成分界面。在该分界面上氧与硅反应生成SiO2，由此使层厚变大。
在这种情况下，除了如氧的压力和温度之类的工艺参数之外，特别需要考虑的还有氧的反应时间，这是因为SiO2层的层厚实际上随时间而线性增加。通过确定反应时间可以直接确定SiO2层的层厚。
最后需要考虑的工艺参数通常还有生产单元1中加工装置9的物理的、电的和/或机械的参数。与此有关的实例有在晶片上涂敷涂层的离心涂敷工艺(Sohleudes teschichtmngs Verfahren)。该工艺是将晶片平放在旋转的转盘给料机上。把在溶剂中溶解的制膜层的材料，例如光敏涂层，滴到晶片的上表面上，其中借助于真空抽吸使晶片对中地附着在转盘给料机上。通过转盘给料机的转动制膜层的材料将在晶片上径向向外分布。转盘给料机连续转动到溶剂从所存留的层上蒸发为止。在这种情况下，除了环境温度和加工时间之外，还应特别考虑的相关工艺参数是转盘给料机的转速特性。
将单个测量装置10产生的工艺数据输入到计算机单元11中，以便确定晶片加工质量的特征参数。
因此，原则上可以考虑不同工艺数据各自的完整时间分布。优选由此对上述工艺数据进行铳计学评价。因此，在最简单的情况下，根据各工艺数据得出平均值以及所属的标准偏差。然后由平均值和标准偏差得出各特征参数。
这种工艺数据的确定方法适用于例如对晶片上形成的涂层进行气相沉积工艺，例如CVD工艺。在该工艺中，在经预加热的晶片的上表面上引入确定的气体，依靠上述气体离析出所需要的涂层。在晶片的上表面上所述涂层与所述气体反应，从而形成作为反应产物的所需涂层。在这类工艺中需考虑的相关工艺参数是晶片上表面的温度及压力和气体气氛的温度。
为了确定特征参数需分别对通过气体反应时间确定的压力和温度值进行平均。用由此算出的平均值和标准偏差得出对晶片的加工质量进行评价的特征参数。
在某些情况下，统计学评价对不同工艺参数的彼此相关是有意义的。如果不同工艺参数彼此相关，用统计学进行评价是特别有利的。相应地，根据工艺数据得出彼此相关的工艺参数的相互作用关系，利用该关系可获得特征参数。
对单个生产单元1来说，可以在分别设置的控制单元2中直接调用特征参数，因此，通过操作人员可以直接监视在各生产单元1中的加工质量。在加工质量有问题的情况下，通过适当判断加工过程中误差的特征参数，便可以迅速、可靠地将晶片定位。原则上可从同样也在中央计算机单元内的一个计算机单元11中读取一个生产单元1的特征参数，所述中央计算机单元用于进行中央处理。

Claims (11)

1.用于在至少一个为加工晶片配备的净化室中加工晶片的设备，包括：
-一个包括多个用于进行完成晶片的各个加工步骤的加工装置的设备，其中，这些加工装置包括至少一个用于把一个敷层敷在晶片上的装置、至少一个腐蚀装置、至少一个用于进行湿法化学处理的装置和至少一个用于进行净化处理的装置；
-一个用于把晶片输往所述加工装置中的适用的加工装置和从这些加工装置处运出的运输系统；
-适用的、处于所述加工装置中的测量装置，这些测量装置的结构在于，采集至少一个工艺参数，在所述加工装置中进行的加工步骤的质量与该工艺参数相关；
-其中，这些测量装置求得在进行所述加工步骤期间所述加工装置中的所述至少一个工艺参数与时间的关系曲线；
-配属于当时的加工装置的计算机单元，这些计算机单元的结构在于，求得工艺数据，这些工艺数据代表在加工装置中被当时的测量装置监视的至少一个工艺参数；
-其中，这些计算机单元的结构分别在于，从当时的工艺参数的工艺数据与时间的关系曲线中求得一个统计参数。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述计算机单元(11)中对用于确定所述统计参数的所述工艺参数进行统计学评价。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在计算机单元(11)中设有一个用于执行彼此相关功能的装置，根据所述用于执行彼此相关功能的装置的指示可以使用于确定所述统计参数的所述工艺参数彼此相关。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，根据一个生产单元(1)内部的空气压力和温度得到所述工艺参数。
5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，根据单位时间内供给晶片的加工原材料量得到所述工艺参数。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述加工原材料由纯净水、液态化学制剂和/或气态化学制剂构成。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，分别根据供给晶片的所述加工原材料的压力和温度得到所述工艺参数。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，根据一个生产单元(1)中完成一个生产步骤所花费的时间得到所述工艺参数。
9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，根据一个生产单元(1)中加工装置(9)的物理的、电的和/或机械的参数得到所述工艺参数。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述生产单元(1)上分别设有一个控制单元(2)，所述控制单元中配有所述计算机单元(11)。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述各生产单元(1)的所述计算机单元(11)连接至一个中央计算机单元，从所述计算机单元(11)输出的各统计参数传送至所述中央计算机单元中。
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