CN108161714A - 在线监控金属沉积及研磨的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种在线监控金属沉积及研磨的方法和装置，该方法包括：在沉积机台向基片的表面沉积金属的过程中，收集在沉积过程中的第一相关数据，并判断所述第一相关数据是否满足第一条件；在研磨机台将沉积有金属的所述基片表面的金属进行研磨的过程中，收集在研磨过程中的第二相关数据，并判断所述第二相关数据是否满足第二条件；以及在判断出所述第二相关数据不满足所述第二条件的情况下，向所述研磨机台和所述沉积机台发出第一报警控制信息。根据本申请，能够对2道制程进行实时监控，以反映出产品真实生产过程中的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种在线监控金属沉积及研磨的方法和装置。
背景技术
晶圆级化学气相沉积(CVD)及化学机械研磨(CMP)工艺广泛应用于集成电路(IC)制造和微机电系统(MEMS)制造工艺中。在标准IC及MEMS结构搭建工艺中，由于技术要求越来越高即所需线宽越来越窄，采用化学气相沉积(CVD)方式沉积的金属钨成为比较主流的垂直金属导线的材料。但是由于满足金属钨填洞需求，钨沉积会过量沉积，因此过量沉积的钨需要被移除。则金属钨沉积后制程会采用常见的2种方式，即干法蚀刻及化学机械研磨。
图1是在基片表面沉积金属钨之后的示意图，图2的a是对图1进行研磨工艺后的示意图，图2的b是对图1进行干法蚀刻工艺后的示意图。如图2的b所示，干法蚀刻方式表现出的比较差的均匀度及钨导线连接处凹陷等缺陷，在与后制程金属导线连接时接触面减小，电阻增大，因此此制程方式渐渐被淘汰。如图2的a所示，化学机械研磨的方式以其量好的均匀度及连接性较好等优良特性而越来越受欢迎。因此化学沉积金属钨后进行钨的化学机械研磨成为比较主流的流程搭配。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
随着化学沉积金属钨及化学机械研磨越来越普遍后，监控2道制程的工艺精准性成为当务之急，由于精准性直接影响产品良率，因此发明一种安全，准确，操作性强的监控方式变得十分重要。
传统方式中，化学沉积方式沉积金属钨是用硅片仿照产品所需程式进行沉积，使用4点探针方法测量电阻，通过公式反推出沉积厚度。再以此硅片测试钨薄膜的应力，沉积速率等工艺参数，并收集数据进入统计程序中，进行统计管控，监控机台沉积的薄膜是否有变化。化学机械研磨的工艺部分，是由已经沉积好金属钨的硅片作为原料，仿照产品所需程式进行研磨，研磨后再通过测试机台得到机台的研磨速率，研磨均匀度等参数。但是由于研磨正常情况下都需要研磨前，研磨后分别量测，研磨后的硅片仍需要有金属钨残留，这点不符合产品正常情况，因此无法完全监控产品研磨过程。2道制程的监控方法，都存在无法实时监控的缺陷，无法完全反映出产品真实生产过程中的问题，而且造成很大的浪费。
本申请提供一种在线监控金属沉积及研磨的方法和装置，可以在产品正常生产过程中，收集某批产品的金属钨CVD沉积及化学机械研磨2道制程的工艺机台数据，对数据进行判断并将判断结果回馈给2道制程的机台，以设立交叉反馈，由此，能够对2道制程进行实时监控，以反映出产品真实生产过程中的问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种在线监控金属沉积及研磨的方法，该方法包括：
在沉积机台向基片的表面沉积金属的过程中，收集在沉积过程中的第一相关数据，并判断所述第一相关数据是否满足第一条件；
在研磨机台将沉积有金属的所述基片表面的金属进行研磨的过程中，收集在研磨过程中的第二相关数据，并判断所述第二相关数据是否满足第二条件；以及
在判断出所述第二相关数据不满足所述第二条件的情况下，向所述研磨机台和所述沉积机台发出第一报警控制信息。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，在判断出所述第一相关数据不满足所述第一条件的情况下，向所述沉积机台发出第二报警控制信息。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第一相关数据包括：沉积过程中反应气体的流量，反应腔内的压力，以及沉积时间中的至少一者。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第二相关数据包括：研磨过程中反应研磨液的流量，研磨压力，以及反应端点时间中的至少一者。
根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述第一报警控制信息能够控制所述沉积机台和所述研磨机台发出报警信息和/或停机。
根据本申请实施例的另一个方面，提供一种在线监控金属沉积及研磨的装置，其特征在于，该装置包括：
沉积监控单元，其在沉积机台向基片的表面沉积金属的过程中，收集在沉积过程中的第一相关数据，并判断所述第一相关数据是否满足第一条件；
研磨监控单元，其在研磨机台将沉积有金属的所述基片表面的金属进行研磨的过程中，收集在研磨过程中的第二相关数据，并判断所述第二相关数据是否满足第二条件；以及
第一反馈单元，其在所述研磨监控单元判断出所述第二相关数据不满足所述第二条件的情况下，向所述研磨机台和所述沉积机台发出第一报警控制信息。
本申请的有益效果在于：能够对2道制程进行实时监控，以反映出产品真实生产过程中的问题。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是在基片表面沉积金属钨之后的示意图；
图2是采用不同方法对图1进行研磨后的示意图；
图3是本实施例1的在线监控金属沉积及研磨的方法的一个示意图；
图4是本实施例2的在线监控金属沉积及研磨的装置的一个示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本申请中，基片可以是半导体制造领域中常用的晶圆，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)晶圆、锗硅晶圆、锗晶圆或氮化镓(Gallium Nitride，GaN)晶圆等；并且，该晶圆可以是没有进行过半导体工艺处理的晶圆，也可以是已经进行过处理的晶圆，例如进行过离子注入、蚀刻和/或扩散等工艺处理过的晶圆，本申请对此并不限制。
实施例1
本申请实施例1提供一种在线监控金属沉积及研磨的方法。图3是本实施例1的在线监控金属沉积及研磨的方法一个示意图，如图3所示，该方法包括：
步骤301、在沉积机台向基片的表面沉积金属的过程中，收集在沉积过程中的第一相关数据，并判断所述第一相关数据是否满足第一条件；
步骤302、在研磨机台将沉积有金属的所述基片表面的金属进行研磨的过程中，收集在研磨过程中的第二相关数据，并判断所述第二相关数据是否满足第二条件；以及
步骤303、在判断出所述第二相关数据不满足所述第二条件的情况下，向所述研磨机台和所述沉积机台发出第一报警控制信息。
根据本申请的实施例，可以在产品正常生产过程中，收集产品的金属沉积及研磨这2道制程的工艺机台数据，对数据进行判断并将判断结果回馈给2道制程的机台，以设立交叉反馈，由此，能够对2道制程进行实时监控，以反映出产品真实生产过程中的问题。
在本实施例中，沉积的金属例如可以是金属钨。研磨例如可以是化学机械研磨CMP。
在本实施例中，该第一相关数据可以包括：沉积过程中反应气体的流量，反应腔内的压力，以及沉积时间中的至少一者。
在本实施例中，该第二相关数据可以包括：研磨过程中反应研磨液的流量，研磨压力，以及反应端点时间中的至少一者。
在本实施例中，该第一报警控制信息能够控制该沉积机台和该研磨机台发出报警信息和/或停机。
在本实施例中，如图3所示，该方法还可以包括：
步骤304、在判断出所述第一相关数据不满足所述第一条件的情况下，向所述沉积机台发出第二报警控制信息。
在本实施例中，该第二报警控制信息能够控制该沉积机台发出报警信息和/或停机。
下面，结合一个具体实例来说明在进行金属沉积的工艺中和研磨工艺中如何使用本实施例的方法金属沉积及研磨进行在线监控。
该金属沉积的工艺和研磨工艺的流程如下：
1)按照正常工序，在CVD沉积金属钨的沉积机台下货仓内进行基片(例如，硅片)下货，机台按钮被触发以开始沉积的工序。
2)硅片被传送至沉积机台的反应腔体，按照沉积厚度为4000A的程式沉积金属钨。
3)在对每一片硅片沉积金属钨的过程中，收集每一片硅片沉积过程中的第一相关数据，例如，反应气体的流量，应腔体内的反应压力，以及沉积时间，例如，在标准制程中，反应气体SiH4流量为450Sccm，反应气体WF6流量为2000Sccm，反应压力为4.5Torr，沉积时间为30s。一批硅片中每一片对应的第一相关数据都可以被保存至服务器。第一相关数据如果不满足第一条件，例如超过安全界限，则会报警，甚至停止沉积机台。
4)此批硅片接下来进入金属钨CMP机台中开始生产，按照制定的研磨厚度为4000A的程式进行研磨。
5)在CMP机台对硅片进行研磨的过程中，可以收集每一片硅片研磨过程中的第二相关数据，例如，反应研磨液的流量，研磨压力，以及反应端点(Endpoint)时间中的至少一者，例如，在标准制程中，反应研磨液的流量为250ml/Min，研磨压力为3.04Psi，反应端点(Endpoint)时间60秒。一批硅片中每一片对应的第二相关数据都可以被保存至服务器。第二相关数据如果不满足第二条件，例如超过安全界限，则会使沉积机台和CMP机台报警，甚至停止CMP机台。
6)如果金属钨沉积机台及研磨机台各自无报警，则研磨机台处理后的产品可以顺利进入下一步生产流程，否则将被进行其它的特别处理。
实施例2
本申请实施例2提供一种在线监控金属沉积及研磨的装置，与实施例1的方法对应。
图4是本实施例的在线监控金属沉积及研磨的装置的一个示意图，如图4所示，该装置400包括：
沉积监控单元401，其在沉积机台向基片的表面沉积金属的过程中，收集在沉积过程中的第一相关数据，并判断所述第一相关数据是否满足第一条件；
研磨监控单元402，其在研磨机台将沉积有金属的所述基片表面的金属进行研磨的过程中，收集在研磨过程中的第二相关数据，并判断所述第二相关数据是否满足第二条件；以及
第一反馈单元403，其在所述研磨监控单元判断出所述第二相关数据不满足所述第二条件的情况下，向所述研磨机台和所述沉积机台发出第一报警控制信息。
如图4所示，该装置400还可以包括：
第二反馈单元404，其在所述沉积监控单元判断出所述第一相关数据不满足所述第一条件的情况下，向所述沉积机台发出第二报警控制信息。
关于该装置400中各单元的说明，可以参考实施例1中对相关步骤的说明，本实施例不再赘述。
根据本申请的实施例，可以在产品正常生产过程中，收集产品的金属沉积及研磨这2道制程的工艺机台数据，对数据进行判断并将判断结果回馈给2道制程的机台，以设立交叉反馈，由此，能够对2道制程进行实时监控，以反映出产品真实生产过程中的问题。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。
Claims (10)
1.一种在线监控金属沉积及研磨的方法，其特征在于，该方法包括：
在沉积机台向基片的表面沉积金属的过程中，收集在沉积过程中的第一相关数据，并判断所述第一相关数据是否满足第一条件；
在研磨机台将沉积有金属的所述基片表面的金属进行研磨的过程中，收集在研磨过程中的第二相关数据，并判断所述第二相关数据是否满足第二条件；以及
在判断出所述第二相关数据不满足所述第二条件的情况下，向所述研磨机台和所述沉积机台发出第一报警控制信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在判断出所述第一相关数据不满足所述第一条件的情况下，向所述沉积机台发出第二报警控制信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一相关数据包括：沉积过程中反应气体的流量，反应腔内的压力，以及沉积时间中的至少一者。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第二相关数据包括：研磨过程中反应研磨液的流量，研磨压力，以及反应端点时间中的至少一者。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一报警控制信息能够控制所述沉积机台和所述研磨机台发出报警信息和/或停机。
6.一种在线监控金属沉积及研磨的装置，其特征在于，该装置包括：
沉积监控单元，其在沉积机台向基片的表面沉积金属的过程中，收集在沉积过程中的第一相关数据，并判断所述第一相关数据是否满足第一条件；
研磨监控单元，其在研磨机台将沉积有金属的所述基片表面的金属进行研磨的过程中，收集在研磨过程中的第二相关数据，并判断所述第二相关数据是否满足第二条件；以及
第一反馈单元，其在所述研磨监控单元判断出所述第二相关数据不满足所述第二条件的情况下，向所述研磨机台和所述沉积机台发出第一报警控制信息。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
第二反馈单元，其在所述沉积监控单元判断出所述第一相关数据不满足所述第一条件的情况下，向所述沉积机台发出第二报警控制信息。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述第一相关数据包括：沉积过程中反应气体的流量，反应腔内的压力，以及沉积时间中的至少一者。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述第二相关数据包括：研磨过程中反应研磨液的流量，研磨压力，以及反应端点时间中的至少一者。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述第一报警控制信息能够控制所述沉积机台和所述研磨机台发出报警信息和/或停机。
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