[发明专利]用于联合改变材料、单元工艺和工艺顺序的方法和装置

说明书

背景技术

本申请主要涉及用于制造半导体器件的方法及其系统。 

集成电路(IC)半导体器件、平板显示器、光电子器件、数据存储器件、磁电子器件、磁光器件、封装器件等的制造需要许多单元工艺步骤的整合和顺序。例如，IC制造典型地包括一系列处理步骤，诸如清洁、表面制备、沉积、光刻、图案成形、蚀刻、平坦化、注入、热退火以及其它相关的单元处理步骤。单元处理步骤的准确顺序和整合能够形成满足诸如速度、功耗、成品率和可靠性这种所需性能规格的功能器件。而且，出于生产率和成本利益的考虑，在每个单元处理步骤中为了适应每个衬底上更多的ICs，在器件制造中所使用的设备和装置一直在发展以便能够实现处理一度增大的衬底尺寸，例如趋向12英寸(300毫米)直径的晶圆。提高生产率和降低制造成本的其它方法包括使用批式反应器(batch reactors)，由此可并列处理多个单片衬底。在这些处理步骤中，均匀地即用相同的方式处理单片衬底或批式单片衬底，其中特定的单片衬底所形成的物理、化学、电学等性质相同。 

均匀处理单片衬底和/或一系列单片衬底的能力对于制造效率和成本效益以及可重复性和控制是有利的。然而，由于使用相同的材料、工艺和工艺顺序整合流程而名义上使整个衬底相同，所以在优化、合格化、或研究新材料、新工艺和/或新工艺顺序整合流程时，均匀处理整个衬底是不利的。每个这样处理过的衬底实质上仅代表每个衬底上的一种可能的变化。因此，传统处理技术下的整个晶圆均匀处理导致每个衬底上仅有较少的数据点、需较长的时间来收集大量的各种数据、以及与获得这种数据相关的较高成本。 

因而，为了更有效地评价半导体制造工艺中的替代材料、工艺和工 艺顺序整合流程，需要能够更有效地筛选和分析作用于衬底的一组材料、工艺和工艺顺序整合流程。 

发明内容

本发明的实施例提供一种用于筛选半导体制造过程的方法和系统，该方法和系统用于筛选具有多种可能的材料、工艺和工艺顺序的半导体制造过程，从而获得最佳制造方法或整合工艺、或者相对小的最佳制造方法集。下面描述几个有创造性的本发明实施例。 

在本发明的一方面中，提供一种利用材料、单元工艺、和工艺顺序的改变来分析和优化半导体制造技术的方法。在该方法中，分析半导体制造工艺顺序和构造的子集用于优化。在执行制造工艺顺序子集期间，改变用于创建某种结构的材料、单元工艺、和工艺顺序。例如，可通过空白沉积与衬底上离散区域中的联合改变的结合分析互连应用中的粘附层。在联合处理期间，在半导体衬底的离散区域之间改变材料、单元工艺或工艺顺序，其中在每一区域内，该工艺产生基本均匀或一致的结果，该结果代表商品半导体制造过程的结果。此外，以可控方式引入变化，使得测试将会确定因变化而引起的任何差异，而不必涉及引起测试异常的外部因素。 

在一个实施例中，为了系统优化半导体制造过程的材料、单元工艺和工艺顺序，在联合工艺顺序期间定义初级、二级、和三级筛选标准。在另一个实施例中，在筛选期间，对每一区域中的结构、结构系列或部分结构的物理、化学、电、磁等性质进行测试。基于该测试的结果，实施进一步的筛选，其中具有所需特性的材料、单元工艺、和工艺顺序被保留，而不具有所需特性的其它材料、单元工艺、和工艺顺序被排除。一旦具有所需特性的材料、单元工艺、和工艺顺序的一部分被确定，那么可用传统方式即非联合地实施这些方面，而材料、单元工艺、和工艺顺序的其它方面可被联合改变。反复重复这种工艺最后获得最优化的半导体制造工艺顺序，与材料中心论的观点相反，本发明方法考虑了工艺和工艺顺序的相互影响。

在本发明的另一方面，提供一种用于优化适于制造产品晶圆的工艺顺序的设备，其中的产品晶圆可包含定义于其上的器件。在一个实施例中，产品晶圆尺寸至少6英寸，然而可以是直径小于或大于6英寸的任何适当尺寸或形状。所述设备包括连接有多个模块的主机。模块之一是联合处理模块。通过联合模块，在正被处理的晶圆的区域之间可改变工艺顺序的序列、单元工艺、工艺条件、和/或材料。在一个实施例中，主机包括联合处理模块和传统处理模块。所述模块被设置为根据工艺顺序序列在半导体衬底上定义结构。在联合处理模块中实施工艺顺序序列的一个或多个工艺。通过联合处理模块在半导体衬底的离散区域中改变在联合模块中所实施的一个工艺或多个工艺。 

结合附图、根据以下详细说明，本发明的其它方面将变得明显，通过示例的方式说明了本发明的原理。 

附图说明

结合附图，通过以下详细说明会容易理解本发明。类似的附图标记表示类似的部件。