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Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen die Halbleiterbearbeitung und
betrifft insbesondere das Polieren von Prozessschichten, die über einem
halbleitenden Substrat gebildet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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WO-A-00/60657
offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Endpunkterkennung bei
der Herstellung von Halbleiterbauelementen. Eine Prozesskammer ist
mit einem Endpunkterkennungssystem versehen, das eine Strahlungsquelle
und einen Strahlungsdetektor aufweist. Die Strahlungsquelle emittiert
Strahlung mit einer Wellenlänge,
die im Wesentlichen auf einem vorbestimmten optischen Weg entlang
der Dicke einer Schicht auf einem Halbleitersubstrat absorbiert
wird. Der Strahlungsdetektor erkennt geringe Intensitäten der
reflektierten Strahlung. Die Endpunkterkennung wird durch Computeranalyse
der reflektierten geringen Strahlungsintensitäten ausgeführt.
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Die
Herstellung von Halbleiterbauelementen beinhaltet im Allgemeinen
die Ausbildung diverser Prozessschichten, das selektive Entfernen
oder Strukturieren von Bereichen dieser Schichten und das Abscheiden
weiterer Prozessschichten unter der Oberfläche eines halbleitenden Substrat.
Das Substrat und die abgeschiedenen Schichten werden gemeinsam als „Scheibe" bezeichnet. Dieser
Prozess setzt sich fort, bis ein Halbleiterbauelement vollständig aufgebaut
ist. Zu den Prozessschichten können beispielsweise
Isolierschichten, Gateoxidschichten, leitende Schichten und Schichten
aus Metall oder Glas, etc. gehören.
Es ist im Allgemeinen wünschenswert
in gewissen Schritten des Scheibenherstellungsprozesses, dass die
oberste Fläche
der Prozessschichten näherungsweise
eben ist, d. h. flach ist, um das Abscheiden nachfolgender Schichten
zu verbessern. Der Vorgang, der zum Erzeugen einer näherungsweise
ebenen obersten Fläche
auf einer Scheibe eingesetzt wird, wird als „Einebnung" bezeichnet.
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Eine
Einebnungsoperation ist bekannt als „chemisch-mechanisches Polieren", oder „CMP". In einem CMP-Vorgang
wird ein abgeschiedenes Material poliert, um die Scheibe für nachfolgende
Prozessschritte einzuebnen. Es können
sowohl isolierende als auch leitende Schichten poliert werden, abhängig von
dem speziellen Schritt in dem gesamten Fertigungsvorgang. Z. B.
kann eine Schicht eines zuvor abgeschiedenen Metalls auf der Schei be
mit einer CMP-Anlage poliert werden, um einen Teil der Metallschicht
zu entfernen, um damit leitende Verbindungsstrukturen, etwa Metallleitungen
und Metallpfropfen; zu bilden. Die CMP-Anlage entfernt die Metallprozessschicht
unter Anwendung eines Ablösevorgangs,
der durch ein chemisch aktives Schleifmittel und ein Polierkissen
hervorgerufen wird. Typischerweise ist es ein Ziel, die Metallprozessschicht
bis zu einem oberen Pegel der isolierenden Schicht abzutragen, wobei
dies nicht immer der Fall ist.
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Der
Punkt, an welchem das überschüssige leitende
Material entfemt ist und die eingebetteten Verbindungsstrukturen
zurückbleiben,
wird als der „Endpunkt" des CMP-Vorgangs
bezeichnet. Die CMP-Anlagen nutzen optische Reflektion, thermische
Erkennung und/oder reibungsbasierte Techniken, um den Endpunkt zu
erkennen. Der CMP-Vorgang sollte zu einer ebenen Oberfläche mit
wenigen oder kaum erkennbaren Kratzern oder ohne überschüssiges Material
auf der Oberfläche
führen.
In der Praxis wird die Scheibe mit den abgeschiedenen eingeebneten
Prozessschichten über
den Endpunkt hinaus poliert (d. h. „nachpoliert"), um sicherzustellen, dass
das gesamte überschüssige leitende
Material abgetragen ist. Ein übermäßiges Nachpolieren
erhöht
jedoch die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung der Scheibenoberfläche, es
wird mehr von den Verbrauchsmaterialien, Schleifmittel und Polierkissen verbraucht,
als notwendig ist, und es wird somit die Produktionsrate der CMP-Anlage
verringert. Das Fenster für
die Polierzeit kann relativ klein sein, beispielsweise in der Größenordnung
von Sekunden. Auch können Änderungen
in der Materialdicke eine Änderung
des Endpunkts bewirken. Daher ist eine genaue in-situ-Endpunkterkennung äußerst wünschenswert.
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Ferner
poliert eine CMP-Anlage typischerweise mehrere, manchmal fünf Scheiben
gleichzeitig und Toleranzen im Fertigungsprozess führen zu Schwankungen
in den Scheiben. Häufig
werden eine oder mehrere Scheiben bis zum Endpunkt poliert, während andere
nicht bis dahin poliert werden. Konventionelle CMP-Anlagen müssen jedoch
alle Scheiben über
die gleiche Zeitdauer hinweg polieren. Dies gilt auch, selbst wenn
eine optische Reflektion, die thermische Detektion und reibungsbasierte
Daten anzeigen, dass eine oder mehrere der Scheiben bereits beim
Endpunkt angelangt sind. Wenn daher die CMP-Anlage ihre Tätigkeit
beendet, können
die Scheiben in unterschiedlichen Zuständen vorliegen, d. h. im Bereich
von stark nachpoliert bis nicht ausreichend poliert. Wenn eine spezielle
CMP-Anlage kontinuierlich
in einer ihrer Stationen zu wenig oder übermäßig nachpoliert, kann dies
manuell eingestellt werden. Insbesondere kann die CMP-Anlage aus
dem Prozessab lauf herausgenommen, geprüft und manuell eingestellt
und anschließend
wieder in den Prozessablauf integriert werden.
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Dieses
Problem ist nicht auf CMP-Anlagen beschränkt. Viele Arten von Prozessanlagen
enthalten mehrere Arbeitskammern, die identische Operationen mit
unterschiedlichen Raten ausführen.
Zu diesen Anlagenarten gehören
beispielsweise Ätzanlagen
mit mehreren Kammern. Ätzen
ist ein sehr verbreiteter Vorgang, der zum selektiven Entfernen
von Bereich von Schichten auf einer Scheibe angewendet wird. Eine Ätzanlage
enthält
typischerweise mehrere Ätzkammem.
Wie bei CMP-Anlagen mit mehreren Stationen können Schwankungen von Scheibe zu
Scheibe auf Grund des Betriebs der Ätzanlage angetroffen werden.
Diese Fluktuationen in den Ätzraten
können
zu noch weiteren Schwankungen im Fertigungsprozess führen, wobei
die Ausbeute reduziert wird.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Halbleiterbearbeitungsverfahren
und eine Vorrichtung bereitzustellen, die einige oder alle der zuvor vorgenannten
Probleme lösen
oder zumindest verringern.
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Überblick über die Erfindung
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Die
Erfindung beinhaltet eine Technik zur Bearbeitung einer Scheibe
in einem Halbleiterfertigungsprozess. Die vorliegende Erfindung
ist durch das Verfahren gemäß dem Anspruch
1 definiert. In anderen Aspekten umfasst die Erfindung ein Programmspeichermedium,
das mit Befehlen kodiert ist, um das Verfahren auszuführen, und
ferner ist eine Computereinrichtung vorgesehen, die zum Ausführen des
Verfahrens programmiert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann durch Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen gleiche
Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
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1 in
einer konzeptionellen Ansicht eine spezielle Ausführungsform
einer Multistations-Prozessanlage
zeigt, die gemäß der vorliegenden
Erfindung betrieben wird;
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2a und 2b das
Einebnen einer Scheibe während
eines CMP-Vorgangs zeigen;
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3a und 3b eine
CMP-Anlage in einer Draufsicht bzw. in einem Schritt entlang der
Linie 3b-3b in 3a zeigen, wobei die Funktionsweise während eines
CMP-Vorgangs gemäß einer
speziellen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
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4 ein
Verfahren zeigt, das mit der vorliegenden Erfindung praktiziert
wird; und
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5 eine
spezielle Ausführungsform
eines Prozessablaufs zeigt, der gemäß der vorliegenden Erfindung
eingerichtet ist.
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Obwohl
die Erfindung diversen Modifizierungen und alternativen Formen unterliegen
kann, sind dennoch spezielle Ausführungsformen beispielhaft in den
Zeichnungen gezeigt und im Detail beschrieben. Es sollte jedoch
beachtet werden, dass die Beschreibung spezieller Ausführungsformen
hierin nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die speziellen offenbarten
Formen einzuschränken,
sondern die Erfindung soll vielmehr alle Modifizierungen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die innerhalb des Schutzbereichs der
Erfindung liegen, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Art bzw. Arten zum Ausführen der
Erfindung
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Es
werden nunmehr anschauliche Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Im Sinne der Einfachheit werden nicht
alle Merkmale einer tatsächlichen
Implementierung in dieser Beschreibung dargelegt. Es ist zu beachten,
dass bei der Entwicklung einer derartigen tatsächlichen Ausführungsform zahlreiche
implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um
die speziellen Ziele der Entwickler zu erreichen, etwa die Verträglichkeit
mit systemabhängigen
und geschäftsabhängigen Rahmenbedingungen,
die sich von Implementierung zu Implementierung unterscheiden. Des
weiteren ist zu beachten, dass ein derartiger Entwicklungsaufwand
eine Routinemaßnahme
darstellt, selbst wenn dieser komplex und zeitaufwendig ist, wenn
der Fachmann im Besitze der vorliegenden Offenbarung ist.
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1 zeigt
ein Konzept einer Vorrichtung 100, die gemäß der vorliegenden
Erfindung betrieben wird. Die Vorrichtung 100 umfasst eine
Prozessanlage 105 mit mehreren Stationen.
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In
dieser speziellen Ausführungsform
ist die Prozessanlage eine CMP-Anlage. Die CMP-Anlage 105 enthält in der
speziellen Ausführungsform
fünf Träger 110,
wovon lediglich zwei zur besseren Darstellung gezeigt sind, und
jeder Träger 110 ist
in der Lage, eine der Scheiben 115 auf dem Polierteller 120 zu
polieren. Jeder Träger 110 ist
eine separate Prozessstation. Somit ist die CMP-Anlage 105 eine
spezielle Ausführungsform
einer Prozessanlage mit mehreren Stationen und besitzt fünf Prozessstationen.
Zu beachten ist, dass in alternativen Ausführungsformen andere Arten an
Prozessanlagen eingesetzt werden. Zu beispielhaften alternativen
Prozessanlagen, die verwendbar sind, gehören, ohne einschränkend zu
sein, Ätzanlagen
mit mehreren Kammern. In einer Ätzanlage
mit mehreren Kammern wird jede Kammer als eine Prozessstation betrachtet.
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Es
sei wieder auf 1 verwiesen; der Träger 110 und
der Polierteller 120 bewegen sich im Gegenuhrzeigersinn,
wie dies durch die Pfeile 125 angegeben ist. Jeder der
Träger 110 wird
von einem Trägermotor
(nicht gezeigt) angeteben, und ein Tellermotor (nicht gezeigt) treibt
den Polierteller 120 an. Ein Polierkissenstapel 130 ist
in einer speziellen Ausführungsform
ein Rodel IC 1000/Suba Doppelkissenstapel, der auf dem Polierteller 120 in
bekannter Weise festgemacht ist. Wenn sich somit der Polierteller 120 dreht,
dreht sich auch der Polierkissenstapel 130.
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Der
Fachmann erkennt, wenn er im Besitze der vorliegenden Offenbarung
ist, dass die CMP-Anlage 105 auch eine Vielzahl von Prozesssensoren aufweisen
kann, um den Prozess zu überwachen. Prozessanlagen
sind häufig
mit mehreren Sensoren versehen, die verwendet werden, um diverse
Parameter des Prozesses zu erfassen. Prozessanlagen sind für gewöhnlich nicht
mit derartigen Prozesssensoren ausgestattet, wenn diese gekauft
werden. Stattdessen werden die Prozessanlagen und die Sensoren typischerweise
separat bezogen und die Prozessanlage wird im Nachhinein mit dem
Prozesssensor versehen. Die Sensoren werden daher für gewöhnlich als „Zusatz-
oder Nachrüst "Sensoren bezeichnet.
In dieser speziellen Ausführungsform
können
die Prozesssensoren die thermische Kamera und optische Sensoren
(nicht gezeigt) zum Überwachen
des CMP-Vorgangs enthalten. In der dargestellten Ausführungsform
umfasst jeder Träger 110 einen Prozesssensor 135,
der die Andruckkraft F erfasst, die von dem entsprechenden Träger 110 ausgeübt wird.
Jeder Sensor 125 erzeugt ein Signal, das die Größe der jeweiligen
ausgeübten
Andruckkraft F repräsentiert.
Jedes erzeugte Signal wird über
eine Leitung 140 übermittelt.
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Zu
beachten ist, dass die Art der Prozesssensoren, die in einer speziellen
Ausführungsform verwendet
werden, zu einem gewissen Grad von der Art des Prozesses abhängt. Z.
B. ist die Andruckskraft keine relevante Eigenschaft eines Ätzprozesses in
einer Ätzanlage
mit mehreren Kammern. Selbst für eine
gegebene Art an Prozessen gibt es eine gewisse Vielfalt. Z. B. wurden
Andruckskraftsensoren, thermische Kameras und optische Sensoren
speziell genannt. Aber CMP-Anlagen erfassen typischerweise auch
andere Funktionseigenschaften, etwa den Tellermotorstrom, den Trägermotorstrom
und noch weitere Größen. Somit
ist die Art der Prozesssensoren, die in einer gegebenen Ausführungsform
eingesetzt werden, implementationsabhängig.
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Die
Vorrichtung 100 umfasst ferner eine programmierbare Computereinrichtung 145,
die mit einer CMP-Anlage 105 über ein Bussystem 150 Signale
austauscht. Die programmierbare Computereinrichtung 145 kann
ein beliebiger Computer sein, der für die Aufgabe geeignet ist,
und der, ohne einschränkend
zu sein, einen Personalcomputer (Tischrechner oder Notebook), einen
Arbeitsplatzrechner, einen Netzwerkserverrechner oder einen Großrechner
mit einschließt.
Die Computereinrichtung 145 kann unter einem beliebigen
geeigneten Betriebssystem, etwa Windows, MS-DOS, OS/2, UNIX oder
Mac OS arbeiten. Das Bussystem 150 kann entsprechend einem beliebigen
geeigneten oder angemessenen Bus- oder Netzwerkprotokoll arbeiten.
Zu beispielhaften Netzwerkprotokollen gehören Ethernet, RAMBUS, Firewire,
Netzwerk mit umlaufenden Berechtigungszeichen, und geradlinige Busprotokolle.
In einigen Ausführungsformen
können
auch eine oder mehrere serielle Schnittstellen, beispielsweise RS232,
SECS, GEM, verwendet werden.
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Wie
der Fachmann im Besitze der vorliegenden Offenbarung erkennt, hängen die
geeigneten Arten von Computern, Bussystemen und Prozessanlagen in
der entsprechenden Implementierung entsprechenden Entwurfsrahmenbedingungen,
etwa Kosten und Verfügbarkeit,
ab. In einer speziellen Variation dieser Ausführungsform ist die Computereinrichtung 145 ein
IBM-kompatibler Tischrechner, der unter Windows und/oder Windows
NT als Betriebssystem arbeitet; die CMP-Anlage 105 ist
von Speedfam Corporation hergestellt; und das Bussystem 150 ist
ein Ethernet-Netzwerk. Zu beachten ist, dass die CMP-Anlage eine
beliebige bekannte CMP-Anlage sein kann. Die Gestaltung, Installation
und die Funktionsweise von Ethernet-Netzwerken sind im Stand der
Technik gut bekannt. Eine Datensammel- und Verarbeitungseinheit 155 sammelt
Datensignale, die von den Prozesssensoren 135 ausgegeben
werden, und sendet diese an die Computereinrichtung 145 gemäß dem Ethernet-Protokoll.
Die Datensammel- und Verarbeitungseinheit 155 kann in der
CMP-Anlage 105 eingebettet
sein oder kann eine „Zusatz"-Einheit sein, mit
der die CMP-Anlage 105 im Nachhinein zu diesem Zweck ausgestattet
wurde. Die in dieser Ausführungsform
verwendete spezielle CMP-Anlage 105 ist mit einem Netzwerkanschluss
versehen, über den
die Computereinrichtung 145 mit der Einheit 155 über das
Bussystem 150 in Verbindung treten kann. Diese Auswahl
an Komponenten führt
zu einer Vorrichtung 100, die die vorliegende Erfindung
sowohl in Hardware als auch in Software einrichtet. In anderen Ausführungsformen
können
jedoch nur Hardware oder nur Software verwendet werden, wie der
Fachmann leicht erkennt.
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Die
CMP-Anlage 105 umfasst ferner die Datensammel- und Verwaltungseinheit 155,
die zuvor beschrieben ist. Die Datensammel- und Verarbeitungseinheit 155 empfängt Datensignale über die Leitung 140,
wobei ein Signal mit eingeschlossen ist, das für die Größe der Andruckskraft repräsentativ
ist. In anderen Ausführungsformen
kann das Signal für andere
Prozessparameter repräsentativ
sein, etwa den Trägermotorstrom
und/oder den Tellermotorstrom. Die Festlegung des Prozessparameters
ist für die
Ausführung
der Erfindung nicht wesentlich, solange der Prozessparameter verwendet
wird, um die Endpunkterkennung zu definieren. In einem Ätzprozess
wird beispielsweise ein vollständig
anderer Satz an Prozessparameter verwendet, wie dies der Fachmann
im Besitze der vorliegenden Erfindung leicht erkennen kann. Die
Datensammel- und Verarbeitungseinheit 155 empfängt jedes
der Datensignale über
eine entsprechende Leitung 140, wobei dies in dieser speziellen
Ausführungsform
gleichzeitig und parallel erfolgt. Die Einheit 155 sendet
dann die Datensignale zu der Computereinrichtung 145 über das Bussystem 150.
In dieser speziellen Ausführungsform
werden die Datensignale ungefiltert weitergeleitet. In alternativen
Ausführungsformen
können
die Signale nach dem Sammeln vor dem Senden zu der Computereinrichtung 145 gefiltert
werden.
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Die
Computereinrichtung 145 ist programmiert, ein Anwendungssoftwarepaket
auszuführen, dessen
Befehle auf der Festplatte der Computereinrichtung 145 kodiert
sind (nicht gezeigt). Insbesondere ist die Computereinrichtung 145 programmiert
das Verfahren 400 der 4, wie dies
nachfolgend beschrieben wird, zu implementieren. Obwohl dies in dem
vorhergehenden Zusammenhang zuvor nicht dargelegt ist, sind kommerzielle
handelsübliche
Softwarepakete verfügbar,
die konfiguriert werden können,
um dieses Verfahren auszuführen.
Ein derartiges Paket ist LabVIEW (Version 5.0) als Softwareanwendung,
das von Na tional Instruments Corporation, in 5700 N Mopac Expressway,
Austin, TX 78579-3504 bezogen werden kann, und die unter der Telefon-Nr.
(512) 794-0100 erreicht werden können.
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2a und 2b zeigen
das Einebnen einer Scheibe 115 gemäß der dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2a zeigt im
Querschnitt einen Teil der Scheibe 115 während der
Herstellung eines Halbleiterbauelements. Die Scheibe 115 wird
hergestellt, indem zunächst
eine Schicht eines isolierenden Materials 210 über dem Substrat 211 abgeschieden
wird und teilweise diese isolierende Schicht geätzt wird, um die Öffnung 212 in
der Schicht 210 zu erzeugen. Eine erste Schicht aus leitendem
Material 214 und eine zweite Schicht aus leitendem Material 215 werden
dann nacheinander über
der Scheibe 115 abgeschieden, um die Schicht 210 und
das Substrat 211 abzudecken. Die erste und die zweite Schicht 214, 215 sind
Metalle. Typischerweise besitzt die zweite Schicht 215 Eigenschaften,
die für
spezielle Zwecke wünschenswert sind,
wobei diese aber nicht in geeigneter Weise auf dem Substrat 211 haftet.
Die erste Schicht 214 haftet jedoch an der zweiten Schicht 215 und
dem Substrat 211 und bietet damit einen geeigneten Mechanismus zum
Festmachen der zweiten Schicht 215 auf der Scheibe 215 als
Ganzes. Aus diesem Grunde wird die erste Schicht 214 häufig auch
als eine „Haftschicht" oder „Adhesionsschicht" bezeichnet. Die erste
Schicht 214 wird manchmal auch als ein „Barrierenmetall" bezeichnet. Die
erste und die zweite Schicht aus leitendem Material 214, 215 werden dann
in einem chemischen-mechanischen Poliervorgang („CMP") „eingeebnet", um die Verbindungsstrukturen
in der Öffnung 212 in
der isolierenden Schicht 210 zu schaffen, wie in 2b gezeigt
ist.
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3a bis
3b zeigen
konzeptionell einen Teil der CMP-Anlage
200, mit der der
CMP-Vorgang gemäß der dargestellten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden kann. Nachdem die
erste und die zweite Schicht
214,
215 abgeschieden
sind, wird die Scheibe
115 nach unten weisend auf einem
Träger
110 montiert.
Der Träger
110 drückt die
Scheibe
115 mit einer „Andruckskraft" F nach unten. Der
Träger
110 und
die Scheibe
115 werden über
den rotierenden Kissenstapel
130 auf dem Polierteller
120 in
Drehung versetzt, wenn der Träger
110 die
Scheibe
115 gegen den rotierenden Kissenstapel
130 drückt. Der
Kissenstapel
130 umfasst typischerweise ein hartes Polyurethankissen
130a und
ein poröses
Kissen
130b. Das Kissen aus Poromer-Material
130b ist
eine weichere Art eines Polierkissens und das harte Polyurethan-Kissen
130 ist
ein härteres
Kissen, das mit dem Schleifmittel
130 verwendet wird. In
einer speziellen Ausführungsform ist
der rotieren de Kissenstapel
130 ein Rodel IC 1000/Suba
IV-Kissenstapel, der kommerziell von Rodel, Inc. erhältlich ist,
die ansässig
ist in 451 Bellevue Road, Newark,
DE
19713 . Der Rodel IC 1000/Suba IV-Kissenstapel enthält ein Poromer-Kissen,
das unter der Handelsbezeichnung Rodel Suba IV verkauft wird, und
ein hartes Polyurethan-Kissen, das unter der Markenbezeichnung Rodel
IC 1000 verkauft wird. Zu beachten ist, dass das Suba IV als ein
Poromermaterial betrachtet werden kann, aber es berührt die Scheibe
115 während des
Polierens nicht, da das IC 1000/Kissen das Suba IV-Kissen vollständig abdeckt. Es
kann jedoch ein beliebiger Kissenstapel, der im Stand der Technik
bekannt ist, eingesetzt werden.
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Das
Schleifmittel 310 wird zwischen die rotierende Scheibe 115 und
den rotierenden Kissenstapel 130 während des Poliervorgangs eingeführt. Das Schleifmittel 310 enthält eine
Chemikalie, die die oberste Prozessschicht bzw. die obersten Prozessschichten
auflöst,
und enthält
ein abreibendes Material, das physikalisch Teile der Schichten)
abträgt.
Die Zusammensetzung des Schleifmittels 130 hängt in gewisser
Weise von den Materialien ab, aus denen die erste und die zweite
Schicht 214, 215 aufgebaut sind. In einer speziellen
Ausführungsform
beinhaltet die Scheibe 115 einen Wolfram/Titannitrid/Titan-Stapel
und das Schleifmittel 310 ist ein Semi-Sperce-W-2585 Schleifmittel,
das kommerziell erhältlich
ist von Microelectronic Materials Devision, Carbot Corp., die einen
Sitz in 500 Commons Drive, Aurora, IL 60504 haben. In diesem speziellen
Schleifmittel ist ein Silika-Schleifanteil und ein Peroxidoxidationsmittel
enthalten. Es können
jedoch auch andere Scheibenaufbauten mit alternativen Schleifmitteln verwendet
werden.
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Der
Träger 110,
die Scheibe 115 und der Kissenstapel 130 werden
in Drehung versetzt, um die erste und die zweite Schicht 214, 215 zur
Erzeugung der Verbindungsstrukturen 216, die in 2b gezeigt sind,
zu polieren. Die Scheibe 115 und der Kissenstapel 135 können in
der gleichen Richtung oder in der entgegengesetzten Richtung in
Drehung versetzt werden, je nach dem, was für den speziellen Prozess, der
einzurichten ist, erwünscht
ist. In dem Beispiel der 3a und 3b werden
die Scheibe 115 und der Kissenstapel 120 in der
gleichen Richtung in Drehung versetzt, wie dies durch die Pfeile 315 angegeben
ist. Der Träger 110 kann
ferner über
den Kissenstapel 130 auf dem Polierteller 120 hin-
und herbewegen, wie dies durch den Pfeil 320 angegeben ist.
Wenn die diversen Komponenten in Drehung versetzt sind, wird die
zweite Schicht 215 abgetragen. Die erste Schicht 214 ist
typischerweise dünn
im Vergleich zu der zweiten Schicht 215 und wird relativ rasch
abgetragen. Der Endpunkt des Poliervorgangs wird daher schnell erreicht,
nachdem die zweite Schicht 215 entfernt ist. Dies kann
bereits nach einigen Sekunden der Fall sein. Aus diesem Grund sollte die
erste Schicht 214 nicht weniger als ungefähr 50 Angstrom
bis 100 Angstrom dick sein, um zu verhindern, dass der Endpunkt
zu rasch erkannt wird.
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Somit
wird der Verlauf des Vorgangs durch mehrere Prozessparameter gesteuert,
wozu gehören,
ohne einschränkend
zu sein:
- • der
Tellermotorstrom, der die Drehrate des Poliertellers 120 bestimmt;
- • der
Trägermotorstrom,
der die Drehrate des Trägers
bestimmt; und
- • die
von dem Träger 110 ausgeübte Andruckskraft.
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Diese
Prozessparameter werden durch das „Rezept" festgelegt und in konventionellen Systemen wird
jeder Prozessstation das gleiche Rezept zugeführt. Die vorliegende Erfindung
erlaubt jedoch eine autonome Einstellung der individualisierten
Rezepte für
jede Prozessstation. „Autonom" heißt in diesem Zusammenhang
ohne Eingreifen eines Bedieners.
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Wie
genannt, enthält
die Vorrichtung 100 eine programmierte Computereinrichtung 145.
Der Träger 110,
der rotierende Kissenstapel 130 und der Polierteller 120 bilden
zusammen einen Teil der CMP-Anlage 105, dessen Betrieb
durch die programmierte Computereinrichtung 145 gesteuert
wird. Die programmierte Computereinrichtung 145 ist als
eine individuelle Arbeitsplatzstation dargestellt, wobei die Erfindung
jedoch nicht durch die Art der programmierten Computereinrichtung 145 beschränkt ist. Beispielsweise
kann die programmierte Computereinrichtung 145 in alternativen
Ausführungsformen ein
Prozessor sein, der in die CMP-Anlage 105 eingebunden ist.
Zu geeigneten Prozessoren können Mikroprozessoren,
digitale Signalprozessoren oder Mikrokontroller gehören. Die
programmierte Computereinrichtung kann auch beispielsweise ein Personalcomputer
in Form eines Tischrechners sein. Somit kann die programmierte Computereinrichtung 145 sich
in Abhängigkeit
der speziellen Implementierung stark unterscheiden.
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Die
programmierte Computereinrichtung 145 verwirklicht das
Verfahren 400 der 4 unter
Anwendung der CMP-Anlage 145 gemäß einer speziellen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Das Programm ist auf einer gewissen
Art eines computerlesbaren Programmspeichermediums gespeichert.
Das Programmspeichermedium kann optisch sein, etwa eine optische
Disk 325, oder kann magnetisch sein, etwa eine Diskette 330.
Jedoch ist die Erfindung nicht auf die spezielle Art des Programmierspeichermediums
eingeschränkt,
und in alternativen Ausführungsformen
können
andere Realisierungen gewählt
werden. Beispielsweise kann das Programm auf einem Magnetband oder
der Festplatte eines Personalcomputers gespeichert sein. Es können andere Variationen
in alternativen Ausführungsformen
eingesetzt werden.
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Daher
sind einige Bereiche der detaillierten Beschreibung hierin in Begriffen
von softwareimplementierten Techniken, Algorithmen und/oder symbolischen
Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers
angegeben. Diese Begriffe sind die Mittel, die vom Fachmann verwendet
werden, um den Inhalt seiner Arbeit anderen Fachleuten effizient
zu vermitteln. Eine derartige durch Software eingerichtete Technik
oder ein Algorithmus wird hierin und auch im Allgemeinen verstanden
als eine selbstkonsistente Sequenz aus Schritten, die zu einem gewünschten
Ergebnis führen.
Die Schritte sind solche, die eine physikalische Manipulation physikalischer
Größen erfordern.
Für gewöhnlich nehmen
diese Größen, ohne
dass dies erforderlich ist, die Form elektrischer, magnetischer
oder optischer Signale an, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen
oder anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich häufig als
günstig
herausgestellt, insbesondere für
die allgemeine Anwendung, diese Signale als Daten, Bits, Werte,
Elemente, Symbole, Zeichen, Terme, Zahlen oder dergleichen zu bezeichnen.
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Jedoch
sind alle diese und ähnliche
Begriffe mit den geeigneten physikalischen Größen zu verknüpfen. Die
Begriffe sind lediglich effiziente Namen, die diesen Größen verliehen
werden. Sofern dies nicht anders angegeben ist oder dies aus der
Erläuterung
hervorgeht, bezeichnen Begriffe wie „Verarbeiten" oder „Berechnen" oder „Ausrechnen" oder „Bestimmen" oder „Darstellen" oder dergleichen
die Tätigkeit
und Prozesse eines Computersystems oder einer ähnlichen Computereinrichtung,
die Daten, die als physikalische Größen innerhalb des Speichers
eines Computers dargestellt sind, manipulieren und in andere Daten
umwandeln, die ebenfalls als physikalische Größen innerhalb des Speichers
des Computers dargestellt oder in derartigen anderen Informationsspeichern, Übertragungs-
oder Anzeigeeinrichtungen repräsentiert
sind.
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Daher
ist das Verfahren 400 in 4 nur ein Aspekt
der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung umfasst ferner
die Computereinrichtung 145, die programmiert ist, um das
Verfahren 400 auszuführen,
das Programmspeichermedium, etwa die Disketten 325, 335, auf
denen das Programm kodiert ist, oder sogar die gesamte Prozessanlage 105.
Es sind auch weitere Variationen und Permutationen dieser Aspekte
im Schutzbereich der Erfindung, wie sie nachfolgend beansprucht
wird, enthalten.
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Gemäß 4 ist
das Verfahren 400 ein Verfahren zur Bearbeitung einer Scheibe
in einem Halbleiterfertigungsprozess. Das Verfahren wird „autonom
bzw. automatisch" ausgeführt, d.
h. ohne direkte Einwirkung eines menschlichen Bedieners. Das Verfahren 400 beginnt
durch das Sammeln eines Satzes aus Prozessratendaten von einer Prozessanlage
mit mehreren Stationen, beispielsweise der CMP-Anlage 105,
wie dies im Feld 410 dargestellt ist. Der Satz umfasst
Prozessratendaten von jeder Station in der Prozessanlage, beispielsweise
jedem Träger 110 der CMP-Anlage 105.
Die Prozessratendaten können
implementationsspezifisch sein, sind jedoch typischerweise die verstrichene
Zeit ab den Beginn des Vorgangs bis zu dem Endpunkt. Wie der „Endpunkt" definiert ist, hängt von
dem Prozess ab. Der Endpunkt wird typischerweise durch eine Reihe
von Kriterien bestimmt, die, wenn sie einen gegebenen Schwellwert übersteigen,
anzeigen, dass der Prozess abgeschlossen ist. Die Definition des
Endpunkts im Zusammenhang mit diversen Arten von Operationen ist im
Stand der Technik gut bekannt.
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Das
Verfahren 400 geht weiter, indem mindestens ein Prozessparameter,
beispielsweise die Andruckkraft für mindestens eine Station,
beispielsweise einen Träger 110 so
eingestellt wird, dass der Prozessendpunkt für die mindestens eine Station
damit übereinstimmt,
wie in dem Feld 420 dargelegt ist. Das „Übereinstimmen" mit dem Prozessendpunkt
in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Station den Endpunkt gleichzeitig
mit den anderen Stationen erreicht. Idealerweise erreichen alle
Stationen den Endpunkt gleichzeitig, d. h. alle Stationen sind entsprechend
angepasst oder übereinstimmend.
Jedoch ist dies zur Ausübung
der Erfindung nicht erfordelich. In einigen Implementierungen werden
deutliche Leistungssteigerungen erreicht, indem lediglich eine Teilmenge
der Stationen entsprechend angepasst ist. Zu beachten ist, dass
der Begriff „Übereinstimmen
bzw. Anpassen" nicht
notwendigerweise impliziert, dass die diversen Stationen den Endpunkt genau
gleichzeitig unter Zugrundlegung eines sehr hohen Maßes an Genauigkeit
erreichen. Stattdessen impliziert „Übereinstimmen oder Anpassen" näherungsweise
die gleiche Zeit, die durch zulässige
Toleranzen gegeben ist, die einem Fertigungsprozess innewohnen.
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In
einer speziellen Ausführungsform
werden die Prozessratendaten in einem ersten Durchlauf gesammelt,
wobei aber das Einstellen der Prozessparameter in einem zweiten
Durchlauf verwirklicht wird. Somit wird in dieser speziellen Ausführungsform
die vorliegende Erfindung eingesetzt, um den Betrieb auf einer „Durchlauf-zu-Durchlauf
Basis zu steuern. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt, und
die Einstellungen können
in „Echtzeit" in dem gleichen
Durchlauf ausgeführt
werden. Ferner reduziert diese spezielle Steuerungstechnik auf Durchlauf-zu-Durchlauf-Basis
die Schwankungen zwischen einzelnen Scheiben, die sich aus dem Prozess ergeben.
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Um
die Erfindung weiter zu verstehen, wird eine speziellere Implementierung
der Ausführungsform,
die zuvor angegeben ist, in 5 dargestellt. 5 ist
eine vereinfachte Blockansicht eines fortschrittlichen Prozesssteuerungs-
(„APC") Systems 500.
Das APC-System 500 umfasst ein verteiltes Softwaresystem
aus austauschbaren, standardisierten Softwarekomponenten, die eine
Durchlauf-zu-Durchlauf-Steuerung und eine Fehlererkennung/Klassifizierung.
ermöglichen.
Die Softwarekomponenten implementieren eine Standardarchitektur auf
der Grundlage von Systemtechnologien, die mit internationalen Halbleiteranlagen
und Materialienstandards („SEMI") und computerintegrierten
Fertigungsplattformen („CIM") verträglich sind
und auch auf der APC-Plattform basieren. CIM (SEMI E81-0699 – Vorläufige Spezifikation
für CIM-Plattformarchitektur)
und APC- (SEMI E93-0999 – Vorläufige Spezifikation
für CIM-Plattform
und fortschrittliche Prozesssteuerungskomponenten) Spezifikationen sind öffentlich
von SEMI erhältlich.
Diese spezielle Architektur beruht im Wesentlichen auf Software
unter Anwendung von objektorientierter Programmierung und verwendet
die allgemeine Objektanforderungshandelsarchitektur („CORBA") von der Objektverwaltungsgruppe
(„OMG") und verwendet CORBA Dienstleistungsspezifikationen
für verteilte
Objektsysteme. Informationen und Spezifikationen für die OMG-CORBA-Architektur sind
ebenso öffentlich
erhältlich.
Ein beispielhaftes Softwaresystem, das angepasst werden kann, um
die Funktionen des APC-Systems 500, wie es hierin beschrieben
ist, auszuführen,
ist das von KLA-Tencor, Inc. angebotene Katalyst-System.
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Die
Softwarekomponenten kommunizieren miteinander unter Anwendung der
CORBA-Schnittstellendefinitionssprache
(„IDL") und beruhen auf
einer gemeinsamen Menge aus Dienstleistungen, um ihre Wechselwirkung
zu unterstützen.
Eine Standardmenge aus verteilten Objektdienstleistungen ist durch
die OMG definiert. Zu diesen Dienstleistungen gehören:
- • CORBA – das standardbasierte
Kommunikationsprotokoll, das für
alle direkten Wechselwirkungen zwischen Komponenten verwendet wird. Standardschnittstellen
können
gemäß einem
objektorientierten Fernaufrufkommunikationsmodell definiert sein.
Diese Schnittstellen und alle APC-Kommunikationsabläufe werden
unter Anwendung von IDL definiert. Komponenten kommunizieren durch
Aufrufen von Operationen an ihren zugehörigen Schnittstellen. Daten
werden zwischen Komponenten als Operationparameter und Rückgabewerte
ausgetauscht.
- • OMG-Ereignisdienstleistung – unterstützt eine asynchrone
Kommunikation zwischen den Komponenten. Viele der APC-Objekte geben
Ereignisse aus, wenn sie ihren Zustand ändern. Diese Ereignisse werden
von interessierten Ereignisteilnehmern empfangen. Beispiele der
Benutzung von Ereignissen innerhalb des APC-Systems beinhalten,
ohne einschränkend
zu sein, einen Kommunikationskomponentenzustand (einschließlich eines
Fehlerzustands), die Bekanntgabe von Fehleralarmen, die von einer
Fehlererkennungs- und Klassifizierungssoftware erkannt werden, und
das Berichten von Maschinenzuständen
und gesammelten Daten.
- • OMG-Handelsdienstleistung – ermöglicht es
einer Komponente, eine weitere Komponente zu finden, mit der eine
Wechselwirkung stattfinden soll. Wenn eine Komponente installiert
wird, wird eine Beschreibung ihrer Dienstleistungen (das Anbieten
von Diensten) an die Handelsdienstleistung exportiert. Eine weitere
Komponente kann später
eine Liste von Dienstleistungsanbietern anfordern, die gewisse Kriterien
erfüllen.
Die Handelsdienstleistung liefert eine Liste anderer Komponenten,
die die angeforderte Dienstleistung anbieten können. Diese Fähigkeit
wird beim Initialisieren der Komponente verwendet, um einer Komponente
die Möglichkeit
zu bieten, andere Komponenten zu finden, mit denen sie in Wechselwirkung
treten muss. Sie wird auch beim Initialisieren eines Planes angewendet,
wenn eine Planausführungskomponente
Resourcenanbieter finden muss, die die erforderlichen Ressourcen
bereitstellen, die in dem Plan angegeben sind.
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Diese
Dienstleistungen sind im Stand der Technik gut bekannt. Spezifikationsdokumente
von CORBAIIIOP von OMG und CORBA-Dienstleistungsspezifikationsdokumente
sind hinreichend im Stand der Technik bekannt und bieten genauere
Details.
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Gemäß 5 ist
das APC-System 500 ausgebildet, eine Halbleiterfertigungsumgebung
zu steuern. Die Softwarekomponenten kommunizieren miteinander unter
Anwendung der CORBA IDL. Die zusammenarbeitenden Softwarekomponenten
führen Prozesssteuerungspläne bzw.
Strategien durch; sammeln Daten von Prozessanlagen, Messanlagen und.
Zusatzsensoren; rufen diverse Prozesssteuerungsanwendungen/Algorithmen
mit dieser Information auf; und aktualisieren Prozessmodelle und
modifizieren/laden Anlagenprozessrezeptparameter nach Bedarf herunter.
In der speziellen dargestellten Ausführungsform ist das APC-System 500 ein
fabrikumspannendes Softwaresystem, jedoch ist dies zum Ausüben der
vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Die hierin durch die
vorliegende Erfindung bereit gestellten Strategien können nahezu
in jedem Computersystem auf jeden Maßstab angewendet werden.
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In
einer beispielhaften Ausführungsform
umfasst das APC-System 500 einen APC-Host- bzw. Leitrechner 505,
einen Datenbankserverrechner bzw. Server 510, eine Prozessanlage 520 und
eine oder mehrere Arbeitsstationen 530. Die Prozessanlage 520 wurde
nachträglich
mit einem Prozesssensor oder einem „Zusatzsensor" 525 ausgerüstet, der
den Betrieb der Prozessanlage 525 überwacht. Die Komponenten des
APC-Systems 500 sind über
einem Bus 535 miteinander verbunden. Der Bus 535 kann tatsächlich mehrere
Schichten enthalten und mehrere Protokolle anwenden. Die Gesamtfunktionsweise des
APC-Systems 500 wird von einer APC-Systemvennraltungseinheit 540,
die in einem APC-Host-Computer 505 enthalten ist, gesteuert.
Die APC-Systemvennraltungseinheit 540 stellt bereit:
- • administrative
Dienstleistungen, Konfigurations-, Ereignis- und Zustandsdienstleitungen
für alle Dienstleister
die für
die APC-Plattform entwickelt sind;
- • die
Definition, Gruppierung, Installation und Verwaltung der Komponenten
in dem APC-System 500;
- • zentralisierte
Dienstleistungen zur Aufzeichnung von Aktivitäten und Verfolgungsinformationen
für Diagnose-
und Überwachungszwecke;
- • eine
zentralisierte Plattform für
Komponentenkonfigurationsinformation einschließlich von Initialisierungswerten,
Systemumgebungseinstellungen; und
- • eine
Liste abhängiger
Objekte und Ereigniskanäle.
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Jedoch
können
in alternativen Ausführungsformen
diese Funktionen auf eine oder mehrere Softwarekomponenten aufgeteilt
werden, beispielsweise eine Basisverwaltungseinheit, eine Systemverwaltungseinheit,
eine Datenaufzeichnungseinheit und eine Registrierung.
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Das
APC-System 500 enthält
ein Netzwerk aus Softwarekomponenten, die als Prozessmodule fungieren.
Diese Softwarekomponenten werden häufig auch als „Integrationskomponenten" bezeichnet. Die
Integrationskomponenten in dieser speziellen Ausführungsform
enthalten, ohne einschränkend
zu sein, die APC-Systemverwaltungseinheit 540; eine Planausführungsverwaltungseinheit 545;
die Anlagenschnittstellen 550, 555, die den Anlagen 520, 525 zugeordnet
sind; eine Sensorschnittstelle 560, die mit der Prozessanlage 520 verbunden
ist; eine Anwendungsschnittstelle 565; Maschinenschnittstellen 570a, 570b;
eine Bedienerschnittstelle 580; und eine Datenhandhabungseinheit 585.
Die Integrationskomponenten dienen als Schnittstellen für bestehende Fabriksysteme
und tiefem die Fähigkeiten
bzw. Ressourcen, um APC-Pläne
auszuführen.
Ein „APC-Plan" ist ein Anwendungsprogramm,
das aufgerufen wird, einige spezielle Aufgaben auszuführen, wie
dies nachfolgend detaillierter erläutert ist. Die Integrationskomponenten
sind so dargestellt, dass diese durch die diversen Prozessressourcen
innerhalb des APC-Systems 500 vertreten sind. Diese speziellen
Zellen zur Aufnahme sind nur als Beispiel angegeben. Die Prozessressourcen
sind untereinander verbunden, und die diversen Softwarekomponenten können auf
diverse Computer aufgeteilt sein oder können zentral vorgesehen sein,
abhängig
von der Komplexität
des Systems.
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Jede
der Integrationskomponenten in dieser speziellen Ausführungsform
ist softwareimplementiert. Sie sind in C++ unter Anwendung einer
objektorientierten Programmiertechnik programmiert, wie dies im
Stand der Technik bekannt ist. Zu beachten ist jedoch, dass in alternativen
Ausführungsformen Techniken
eingesetzt werden können,
die nicht objektorientiert sind und auch andere Programmiersprachen
als C++ verwendet werden können.
Ein Vorteil des APC-Systems 500 ist seine modulare Struktur,
die eine Portabilität
von Softwarekomponenten bietet.
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Die
Planausfühnangsverwaltungseinheit 545 ist
die Komponente, die im Wesentlichen für die „Choreographie" der Funktionsweise
des APC-Systems 500 verantwortlich ist. Die Planausführungsverwaltungseinheit 545 übersetzt
APC-Pläne,
führt die Hauptskripten
und Unterskripten aus und ruft Ereignissskripten auf, wie dies durch
die Ereignisse erforderlich ist. Es können diverse Pläne, Skripten
und Unterskripten in den diversen Ausführungsformen eingesetzt werden.
Die spezielle Anzahl und Funktion der diversen Pläne, Skripten
und Unterskripten ist implementationsspezifisch. Beispielsweise
enthält die
vorliegende Ausführungsform,
ohne jedoch einschränkend
zu sein, die folgenden Pläne:
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• einen Datensammelplan – eine Datenstruktur,
die von Sensor- und Maschinenschnittstellen verwendet wird, wobei
Erfordernisse definiert werden, für was Daten von einer speziellen
Prozessanlage gesammelt werden soll, und wie diese Daten zurückberichtet
werden sollen;
- • einen Zeitdauerplan – ein Plan,
der Auslösebedingungen
und Auslöseverzögerungen
definiert, die die Aktivität
von Sensoren hervorrufen, beispielsweise Beginn der Datensammlung,
Ende der Datensammlung;
- • einen
Berichtsplan – ein
Plan, der definiert, was mit den gesammelten Daten zu tun ist, sowie wann
die Verfügbarkeit
von Daten zu signalisieren ist;
- • einen
Datennahmeplan – ein
Plan, der die Häufigkeit
definiert, mit der Daten durch einen externen Sensor zu nehmen sind;
- • einen
Steuerungsplan – eine
Ansammlung von Steuerskripten, die so gestaltet sind, dass sie zusammen
verwendet werden, um APC-Aktivitäten auszuführen; und
- • ein
Steuerungskript – eine
Sequenz aus Aktionen/Aktivitäten,
die das APC-System in einer speziell definierten Situation ausführen soll.
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Die
Planausführungsverwaltungseinheit 545 koordiniert
das Ausführen
von anwenderdefinierten Prozesssteuerungsplänen unter allen Integrationskomponenten
für eine
gegebene Prozessanlage, etwa die Anlage 520. Nach Anweisung
ruft die Planausführungsverwaltungseinheit 545 einen
Plan und die zugehörigen
Skripten auf. Sie verarbeitet Unterskripten vor, um Routinen für das Hauptskript
und Ereignisskript bereitzustellen. Sie enthält ferner eine Liste aus Ressourcen
bzw. Fähigkeiten,
die erforderlich sind, den Plan auszuführen, wie dies in dem Plan spezifiziert
ist und sie stellt eine Verbindung zu geeigneten Integrationskomponenten,
die die erforderlichen Fähigkeiten
bereitstellen, her.
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Die
Planausführungsverwaltungseinheit 545 delegiert
dann die Verantwortlichkeit für
das Ausführen
des Planes an eine Planausführungseinheit 590. In
der dargestellten Ausführungsform
werden die Planausführungseinheiten 590 durch
die Planausführungsverwaltungseinheit 545 so
erzeugt, dass sie sequenziell den Plan ausführen und die Abarbeitung des
Planes berichten, oder Fehler bei der Ausführung des Planes an die Planausführungsverwaltungseinheit 545 berichten.
Obwohl die Planausführungsverwaltungseinheit 545 für die Gesamtverwaltung
aller ausgeführten
Pläne verantwortlich
ist, ist somit jede Planausführungseinheit 590 für das Ausführen lediglich
eines einzelnen Planes verantwortlich. Die Planausführungseinheit 590 wird
von der Planausführungsverwaltungseinheit 545 erzeugt,
besteht über die
Lebensdauer des Planes hinweg und wird von der Planausführungsverwaltungseinheit 545 zerstört, nachdem
der Plan als beendet oder als abgebrochen berichtet wird. Jede Planausführungseinheit 590 führt ein
Hauptskript 0 oder mehr Ereignisskripte aus. Die Planausführungsverwaltungseinheit 545 kann mehrere
Pläne gleichzeitig
mittels mehrerer Planausführungseinheiten
beginnen.
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Die
Maschinenschnittstelle 570 überbrückt die Lücke zwischen der APC-Plattform,
beispielsweise der APC-Systemvennraltungseinheit 540, und
der Anlagenschnittstelle 550. Die Maschinenschnittstelle 570 verbindet
die Prozessanlage 520 mit der APC-Plattform und unterstützt die
Maschineninitialisierung, Aktivierung, Überwachung und die Datensammlung.
In dieser speziellen Ausführungsform übersetzt
die Maschinenschnittstelle 570 im Wesentlichen die spezielle
Kommunikation der Anlagenschnittstelle 550 in die CORBA-Kommunikation der APC-Plattform.
Insbesondere empfängt
die Maschinenschnittstelle 570 Befehle, Statusereignisse
und gesammelte Daten von der Anlagenschnittstelle 550 und
leitet diese nach Bedarf an andere APC-Komponenten und Ereigniskanäle weiter.
Andererseits werden Antworten von anderen APC-Komponenten von der
Maschinenschnittstelle 570 empfangen und an die Anlagenschnittstelle 550 weitergeleitet.
Die Maschinenschnittstelle 570 erstellt ein neues Format
für die
Nachrichtendaten und strukturiert diese um, falls dies erforderlich
ist. Die Maschinenschnittstelle 570 unterstützt Anlauf/Ablaufprozeduren
innerhalb der APC-Systemverwaltungseinheit 540. Sie dient
auch als APC-Datensammeleinheit,
zum Puffern von Daten, die von der Anlagenschnittstelle 550 gesammelt werden,
und zum Ausgeben geeigneter Datensammelereignisse.
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Die
Sensorschnittstelle 560 sammelt Daten, die von dem Zusatzsensor 525 gesammelt
werden. Die Sensorschnittstelle 560 stellt die geeignete Schnittstellenumgebung
für die
APC-Plattform bereit, um mit externen Sensoren zu kommunizieren,
etwa LabView oder einer anderen Datennahemsoftware auf Sensor- und
Busbasis. Die Anwendungsschnittstelle 565 stellt die geeignete
Schnittstellenumgebung bereit, um Steuerungseinschubanwendungen auszuführen, etwa
LabVIEW, Mathematika, Modellware, Mathematika, Modellware, MatLAB,
Simc 400 und Excel. Obwohl der Prozesssensor 525 ein
Zusatzsensor ist, können
in alternativen Ausführungsformen
die Sensoren zusammen mit der Prozessanlage 520 durch den
Originalanlagenhersteller ausgeliefert werden ("OEM").
Die Sensorschnittstelle 560 sammelt Daten, die von dem
Sensor 525 erzeugt werden. Die Anwendungsschnittstelle 565 nimmt
Daten von der Planausführungseinheit 590 und
führt Berechnungen
oder Analysen an diesen Daten durch. Die Ergebnisse werden dann
an die Planausführungseinheit 590 zurückgegeben.
Die Maschinenschnittstelle 570 und die Sensorschnittstelle 560 benutzen
eine gemeinsame Menge an Funktionen, um die zu verwendenden Daten
zu sammeln. Die Anlagenschnittstelle 550 sammelt die entsprechenden Daten,
die von den Sensoren in der Prozessanlage 520 gesammelt
werden und sendet die gesammelten Daten an die Maschinenschnittstelle 570.
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Die
Bedienerschnittstelle 580 ermöglicht eine Kommunikation zwischen
einem Fabriktechniker und dem APC-System 500 über eine
graphische Anwenderschnittstelle („GUI") (nicht gezeigt). Die GUI kann ein
Windows-basiertes oder UNIX-basiertes Betriebssystem sein. Jedoch
ist dies für
die Verwirklichung der Erfindung nicht erforderlich. Es kann tatsächlich in
einigen alternativen Ausführungsformen
eine GUI weggelassen werden oder eine Kommunikation kann über ein
Diskettenbetriebssystem („DOS") erfolgen. Die Bedienerschnittstelle 580 zeigt Dialogfelder
an, um Information bereitzustellen, Eingaben anzufordern und zusätzliche
Daten zu sammeln. Über
eine CORBA-Schnittstelle ermöglicht
es die Bedienerschnittstelle 580 Technikern, eine Vielzahl
an menügeführten Dialogen
gleichzeitig auf einer beliebigen Zahl an Anzeigegruppen darzustellen. Die
Bedienerschnittstelle 580 unterhält auch eine Gruppe aus Anzeigen,
in denen die Menüs
angezeigt werden können.
Die Bedienerschnittstelle 580 kann auch eine Benachrichtigungsfunktion
ermöglichen,
d. h. eine Nachricht in einer Richtung, die ein einfaches Fenster
mit Nachricht und einem „OK"-Knopf darstellt.
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Die
Datenhandhabungseinheit 585 empfängt Daten, die an anderen Komponenten
des APC-Systems 500 erzeugt wurden, und speichert die Daten
in dem Datenspeicher 595 (beispielsweise eine relationelle
Datenbank) auf dem Datenbankrechner 510. Die Datehandhabungseinheit 585 kann
ausgebildet sein, Befehle in der standardmäßigen strukturierten Abfrage
(„SQL") zu empfangen oder
alternativ kann die Datenhandhabungseinheit 585 eine andere
Art an Zugriffsprotokoll übersetzen,
um einen SQL-Befehl oder einen anderen Protokollbefehl zu erzeugen. Das
Zentralisieren der Datenspeicherfunktionen erhöht die Portabilität der diversen
Komponenten.
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In
der speziellen dargestellten Ausführungsform ist die Prozessanlage 520 eine
CMP-Anlage, etwa
die Anlage 105 aus 1. Der Prozesssensor 525 misst
die Andruckskraft, die von jedem der fünf Trägerarme (nicht gezeigt) der
Prozessanlage 520 ausgeübt
wird. Wiederum können
in alternativen Ausführungsformen
alternative Arten von Prozessanlagen und/oder Sensoren eingesetzt
werden. Beispielsweise kann die Prozessanlage 520 eine Ätzanlage
mit mehreren Kammern sein, und die Prozesssensoren 525 können die
Temperatur oder den Druck in den Kammern in alternativen Ausführungsformen erfassen.
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Die
Operation beginnt, wenn die APC-Verwaltungseinheit 540 die
entsprechenden Pläne
an die Planausführungsverwaltungseinheit
weitergibt. Die in dieser speziellen Ausführungsform delegierten Pläne enthalten
einen Zeitdauerplan, einen Berichtsplan, einen Abtastplan und einen
Steuerungsplan. Die Planausführungsverwaltungseinheit 545 erzeugt dann
eine Planausführungseinheit 590 für jeden
der Pläne.
Die Planausführungseinheiten
beginnen dann das Ausführen
ihrer entsprechenden Hauptskripten und von entsprechenden Unterskripten.
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Der
CMP-Prozess beginnt entsprechend den dem Steuerungsplan zugeordneten
Skripten zu Beginn eines „Durchlaufs" von Scheiben. Der
Prozesssensor 525 beginnt die Datensammlung gemäß dem Zeitdauerplan
und dem Abtastplan. Die Prozesssensoren 525 leiten die
Daten entsprechend dem Berichtsplan an die Datenhandhabungseinheit 585 über die
Sensorschnittstelle 560 weiter. Die Datenhandhabungseinheit
speichert dann die berichteten Daten in dem Datenspeicher 595 über den
Datenserver gemäß dem Berichtsplan.
Dies setzt sich fort, bis zum Ende des Durchlaufs, wie dies durch
die diversen Pläne
definiert ist, woraufhin dann die Planausführungseinheiten 590 zerstört werden.
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Nach
dem Ende des Durchlaufs ruft die APC-Systemverwaltungseinheit 540 eine
Softwareanwendung 575 auf, die in dem APC-Host-Computer 505 enthalten
ist. Die Softwareanwendung 575 analysiert die Daten in
dem Datenspeicher 595, um zu erkennen, ob die Operationen
in jeder Prozessstation den Endpunkt gleichzeitig erreicht haben,
d. h. ob diese angepasst bzw. übereinstimmend
sind. Wenn nicht, analysiert die Softwareanwendung 575 die
Daten, um zu erkennen, warum dies nicht der Fall ist. Beispielsweise
kann in einem CMP-Prozess ein Träger
ständig
eine Scheibe auf Grund einer nicht ausreichenden Andruckskraft zu
wenig polieren. Dieser Aspekt der Erfindung ist jedoch implementationsspezifisch
und hängt
von dem Prozess ab, der von der Prozessanlage 520 ausgeführt wird.
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Sobald
die Softwareanwendung die Analyse abschließt, werden die Ergebnisse zurück an die APC-Systemverwaltungseinheit 540 übertragen.
Diese Ergebnisse enthalten Änderungen
an dem Rezept, so dass die Prozessendpunkte in den diversen Stationen „angepasst" bzw. übereinstimmend
gemacht werden. Eine Konsequenz dieser Vorgehensweise besteht darin,
dass das Rezept individualisiert oder speziell für jede Prozessstation zugeschnitten wird.
Diese Änderungen
werden in dem nächsten Durchlauf
an Scheiben mit eingebaut, wenn der Steuerungsplan für den nächsten Durchlauf
ausgegeben wird. Der neue Steuerungsplan wird ausgegeben und wird
die speziell zugeschnittenen Rezepte für jede Prozessstation verwirklichen.
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Die
speziellen hierin offenbarten Ausführungsformen sind lediglich
anschaulicher Natur, da die Erfindung auf unterschiedliche aber äquivalente Weisen
modifiziert und praktiziert werden kann, wie dies dem Fachmann im
Besitze der vorliegenden Lehre klar ist. Des weiteren sind keine
Einschränkungen
im Hinblick auf die Details des Aufbaus oder der hierin beschriebenen
Gestaltung beabsichtigt, sofern diese nicht in den nachfolgenden
Ansprüchen
beschrieben sind. Es ist daher klar, dass die speziellen offenbarten
Ausführungsformen
geändert
oder modifiziert werden können
und dass alle derartigen Variationen als innerhalb des Schutzbereichs
der Erfindung, wie sie beansprucht ist, liegend erachtet werden.
Folglich ist der angestrebte Schutzbereich in den nachfolgenden
Patentansprüchen
beschrieben.