CN105643434A - 多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，包括以下步骤：根据加减分法在线计算每个工位的工位分值；根据每个工位的工位分值确定取片工位；通知机械手从取片工位中取得晶圆，并根据放片的就近原则将晶圆传输至下一个加工工位。本发明实施例的控制方法根据每个工位的工位分值确定取片工位，从而将晶圆及时传输至下一个加工工位，更好地保证了整个工艺的连续进行，提高了化学机械抛光系统的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械抛光技术领域，特别涉及一种多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法。
背景技术
CMP(ChemicalMechanicalPolishing，化学机械抛光)技术是目前集成电路制造中制备多层铜互连结构的关键技术之一，其作为目前最有效的全局平坦化方法，CMP技术利用化学腐蚀和机械磨削的协同作用，可以有效兼顾晶圆局部和全局平坦度，并已在超大规模集成电路制造中得到了广泛应用。如今，CMP设备已经发展成为抛光单元为主体，集清洗、干燥以及全自动传输片等技术于一体的多工位集成系统。
在连续生产过程中，各片晶圆按照预先设定的工艺流程顺次经过CMP集成系统的各个工位以完成整套加工过程。晶圆在各个工位之间的传输由机械手负责完成。当一片晶圆完成当前工艺步骤后，机械手需按照设定的工艺环节次序，准确无误地将晶圆传送到下一个加工工位中。
因此，实现稳定可靠的晶圆传送的在线控制是保证机械手连续有效动作的重要条件。如果没有有效的晶圆传送控制，易降低生产效率，甚至可能影响整个工艺的连续进行。然而，相关控制技术所面向的控制环境比较单一，只适应于特定的系统组成与结构。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，该方法具有良好的可靠性和适用性，更好地保证了整个工艺的连续进行。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，包括以下步骤：根据加减分法在线计算每个工位的工位分值；根据所述每个工位的工位分值确定取片工位；以及通知机械手从所述取片工位中取得晶圆，并根据放片的就近原则将所述晶圆传输至下一个加工工位。
本发明实施例的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，通过加减分法得到每个工位的工位分值，从而根据每个工位的工位分值确定取片工位，从而将晶圆及时传输至下一个加工工位，具有良好的可靠性和适用性，更好地保证了整个工艺的连续进行，提高了CMP系统的生产效率，简单便捷。
另外，根据本发明上述实施例的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法还可以具有以下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述加减分法为：如果当前时刻仅一个工位完成工艺并通知所述机械手取片，则仅完成工艺的工位加分；如果当前时刻多个工位完成工艺并通知所述机械手取片，则以所述机械手当前所在的工位为基准位置，以各工位与所述基准位置的距离除以工位总数的商值作为相应工位的分值变化量，以各工位的原始分值减去所述分值变化量的差值作为各工位新的工位分值。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述加减分法方法还包括：判断当前可取走晶圆的下一个工艺环节是否已占用；如果所述当前可取走晶圆的下一个工艺环节未被占用，则对所述可取走晶圆所处的工位加分；以及如果所述当前可取走晶圆的下一个工艺环节仍被占用，则所述可取走晶圆处的工位不加分。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述放片的就近原则为：对于所述晶圆的下一个工艺环节的各个可放片工位依次计算各工位与当前工位的相对距离，选择距离最小工位作为放片对象。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述机械手可以为多个，以进行并行工作。
进一步地，在本发明的一个实施例中，上述方法的调用流程包括：各工位分值初始化；和放片结束后，各工位分值清零；如果当前时刻没有工位需要取片，则所述机械手停止在当前位置。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例的CMP系统的控制原理图；
图3为根据本发明一个具体实施例的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法。
图1是本发明实施例的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法的流程图。
如图1所示，该多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法包括以下步骤：
S101，根据加减分法在线计算得到每个工位的工位分值。
首先，需要说明的是，本发明实施例的化学机械抛光系统具有多个工位。
具体地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，在连续工艺过程中，调度程序负责管理全部晶圆的工艺流程，即每片晶圆的整套工艺次序(机械手根据工艺流程确定当前晶圆的下一个工艺环节)；CMP监控程序负责实时监控各个工位的运行状态，并根据工艺人员设定的工艺配方完成当前晶圆的加工过程，同时接收调度程序下达的晶圆的工艺流程信息；晶圆传输控制程序负责监管机械手，并根据CMP监控程序提供的工位状态与晶圆下步工艺，在线调用本发明实施例的控制方法控制机械手进行取片或者放片等动作，同时将机械手的动作状态及时反馈给CMP监控程序。
在本发明的一个实施例中，取片的加减分法具体为：如果当前时刻仅一个工位完成工艺并通知机械手取片，则仅完成工艺的工位加分；如果当前时刻多个工位完成工艺并通知机械手取片，则以机械手当前所在的工位为基准位置，以各工位与基准位置的距离除以工位总数的商值作为相应工位的分值变化量，以各工位的原始分值减去分值变化量的差值作为各工位新的工位分值。
进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的加减分法还包括：判断当前可取走晶圆的下一个工艺环节是否已占用；如果当前可取走晶圆的下一个工艺环节未被占用，则对可取走晶圆所处的工位加分；以及如果当前可取走晶圆的下一个工艺环节仍被占用，则可取走晶圆所处的工位不加分。
举例而言，CMP系统包含6个工位，各工位变量依次定义为P1、P2、P3、P4、P5和P6。在晶圆传输控制程序中，分为取片流程与放片流程。晶圆传送控制程序根据本发明实施例的控制方法的每次计算结果确定机械手从哪一个工位取片，并完成相应放片的动作。
具体地，取片流程采用加减分法，分以下3项处理原则：(1)当前时刻仅一个工位完成工艺并通知机械手取片，则该工位加1分，其他工位不加分；(2)当前时刻多个工位完成工艺并通知机械手取片，则以机械手当前所在位置(工位)为基准，以上述各工位与基准位置的距离(相邻工位的距离定义为1，各工位的绝对位置应参考各工位的实际物理位置依次赋为1、2、3、4、5和6)除以工位总数(即6)的商值作为相应工位的分值变化量，然后以各工位的原始分值减去相应分值变化量的差值作为各工位新的分值，即路径最短原则；(3)判断当前可以取走晶圆的下一个工艺环节是否已占用，如果当前需取走晶圆的下一个工艺环节未被占用，则该晶圆所在工位加1分，如果当前需取走晶圆的下一个工艺环节还被占用，则该晶圆所在工位不加分。最终，晶圆传送控制程序根据可取片的各个工位的分值，确定机械手应取片的工位，即机械手优先取走分值最大工位的晶圆。
可选地，在本发明的一个实施例中，机械手可以为多个，以进行并行工作。
也就是说，如果晶圆传输系统有两只机械手，两手并行工作，且其中一只机械手可以优先拿片，另一只机械手作等待处理，为了减少冗余，在此不作具体赘述。
S102，根据每个工位的工位分值确定取片工位。
S103，通知机械手从取片工位中取得晶圆，并根据放片的就近原则将晶圆传输至下一个加工工位。
进一步地，在本发明的一个实施例中，放片的就近原则为：对于晶圆的下一个工艺环节的各个可放片工位依次计算各工位与当前工位的相对距离，选择距离最小工位作为放片对象。
也就是说，放片原则采用就近原则，即对于当前晶圆的下一个工艺环节的各个相同工位中，选择距离当前晶圆最近的工位。其中，当前晶圆的下一个工艺环节由CMP监控程序告知晶圆传输控制程序。计算时，本发明实施例的控制方法依次计算可放片工位与机械手当前位置的相对距离，然后取距离最小者作为当前放片对象。
另外，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的控制方法还包括：各工位分值初始化；放片结束后，各工位分值清零；如果当前时刻没有工位需要取片，则机械手停止在当前位置。
可以理解为：控制算法的调用流程包括：各工位分值初始化；如果出现工艺结束工艺需取片时，调用所述控制算法的计算部分，计算各工位分值；判断各工位分值大小，完成取片。放片结束后，各工位分值清零；如果当前时刻没有工位需要取片，则机械手停止在当前位置。
图3为根据本发明一个具体实施例的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法的流程图。
如图3所示，本发明实施例的控制方法可以包括以下步骤：
S301，各工位分值初始化。
可以理解为，各工位初始值均为0。
S302，计算各工位分值。
如果出现某一个工艺结束工艺需取片时，调用所述控制算法的计算部分，计算各工位变量(P1-P6)分值，也就是说，根据加减分法得到每个工位的工位分值。
S303，判断各工位分值，确定取片对象。
S304，取片结束，各工位分值清零。
判断各工位分值大小，完成取片且放片结束后，各工位分值清零。
S305，机械手等待下次取片。
具体地，如果当前时刻没有工位需要取片，则机械手停止在当前位置。其中，在系统运行过程中，实时对各工位分值进行计算与比较，以判断各个工位的分值进而确定下步动作。
根据本发明实施例的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，通过加减分法得到每个工位的工位分值，从而根据每个工位的工位分值确定取片工位，从而将晶圆及时传输至下一个加工工位，具有良好的可靠性和适用性，更好地保证了整个工艺的连续进行，提高了CMP系统的生产效率，简单便捷。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据加减分法在线计算每个工位的工位分值；
根据所述每个工位的工位分值确定取片工位；以及
通知机械手从所述取片工位中取得晶圆，并根据放片的就近原则将所述晶圆传输至下一个加工工位。
2.根据权利要求1中所述的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，其特征在于，所述加减分法为：
如果当前时刻仅一个工位完成工艺并通知所述机械手取片，则仅完成工艺的工位加分；
如果当前时刻多个工位完成工艺并通知所述机械手取片，则以所述机械手当前所在的工位为基准位置，以各工位与所述基准位置的距离除以工位总数的商值作为相应工位的分值变化量，以各工位的原始分值减去所述分值变化量的差值作为各工位新的工位分值。
3.根据权利要求2所述的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，其特征在于，所述加减分法还包括：
判断当前可取走晶圆的下一个工艺环节是否已占用；
如果所述当前可取走晶圆的下一个工艺环节未被占用，则对所述可取走晶圆所处的工位加分；以及
如果所述当前可取走晶圆的下一个工艺环节仍被占用，则所述可取走晶圆所处的工位不加分。
4.根据权利要求1所述的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，其特征在于，所述放片的就近原则为：
对于所述晶圆的下一个工艺环节的各个可放片工位依次计算各工位与当前工位的相对距离，选择距离最小的工位作为放片对象。
5.根据权利要求1所述的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，其特征在于，所述机械手为多个，以进行并行工作。
6.根据权利要求1所述的多工位化学机械抛光系统中晶圆传送的控制方法，其特征在于，所述控制方法的调用流程包括：
各工位分值初始化；和
放片结束后，各工位分值清零；
如果当前时刻没有工位需要取片，则所述机械手停止在当前位置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100084 Beijing City, Haidian District Tsinghua Yuan Applicant after: TSINGHUA University Applicant after: HWATSING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 300350, Tianjin City, Jinnan District Science and Technology Park, Hai Hing Road, No. 9, building No. 8 Applicant before: HWATSING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: Tsinghua University |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100084 Beijing City, Haidian District Tsinghua Yuan Co-patentee after: Huahaiqingke Co.,Ltd. Patentee after: TSINGHUA University Address before: 100084 Beijing City, Haidian District Tsinghua Yuan Co-patentee before: HWATSING TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: TSINGHUA University |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180112 |