Title:
Verfahren zur Prozesssteuerung auf Ebene der Verbindungsstrukturen, die eine Durchführung umfassen
Kind Code:
B4


Abstract:

Verfahren mit:
Ausführen von Prozessschritten zur Herstellung einer Verbindungsstruktur, die eine Durchführung umfasst, in der Metallisierungsebene einer Halbleiterscheibe;
Gewinnen von Fertigungsdaten, die zumindest elektrische Testdaten beinhalten und die Verbindungsstruktur auf der Halbleiterscheibe betreffen; und
Ausführen eines Prozesses zum Steuern einer Eigenschaft der Durchführung auf der Grundlage der Fertigungsdaten, wobei der Prozess zum Steuern einer Eigenschaft der Durchführung das Steuern eines Abscheideprozessschrittes zur Erzeugung einer Struktur umfasst, die zur Herstellung der Verbindungsstruktur auf der Halbleiterscheibe verwendet wird, um eine Struktureigenschaft der abgeschiedenen Struktur, die die Eigenschaft der Durchführung beeinflusst, zu steuern.




Inventors:
CHONG ROBERT J (US)
GREEN ERIC O (US)
Application Number:
DE10393397
Publication Date:
09/02/2010
Filing Date:
09/19/2003
Assignee:
ADVANCED MICRO DEVICES INC (US)
International Classes:



Foreign References:
61570782000-12-05
60412702000-03-21
WO2002004886A12002-01-17
WO2001050522A12001-07-12
Attorney, Agent or Firm:
Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser (München)
Claims:
1. Verfahren mit:
Ausführen von Prozessschritten zur Herstellung einer Verbindungsstruktur, die eine Durchführung umfasst, in der Metallisierungsebene einer Halbleiterscheibe;
Gewinnen von Fertigungsdaten, die zumindest elektrische Testdaten beinhalten und die Verbindungsstruktur auf der Halbleiterscheibe betreffen; und
Ausführen eines Prozesses zum Steuern einer Eigenschaft der Durchführung auf der Grundlage der Fertigungsdaten, wobei der Prozess zum Steuern einer Eigenschaft der Durchführung das Steuern eines Abscheideprozessschrittes zur Erzeugung einer Struktur umfasst, die zur Herstellung der Verbindungsstruktur auf der Halbleiterscheibe verwendet wird, um eine Struktureigenschaft der abgeschiedenen Struktur, die die Eigenschaft der Durchführung beeinflusst, zu steuern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsstruktur ferner ein Kontaktgebiet auf der Halbleiterscheibe (105) umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern eines Prozessschrittes umfasst: Steuern eines Barrierenschichtprozesses und/oder eines Beschichtungsprozesses für ein Zwischenschichtdielektrikum (ILD) und/oder eines Prozesses für ein Vormetallisierungsdielektrikum (PMD) und/oder eines Metallabscheideprozesses.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern der Eigenschaft der Durchführung Modifizieren eines spezifischen Widerstands der Durchführung umfasst.

5. System zum Herstellen einer Verbindungsstruktur, wobei das System umfasst:
eine Abscheideprozessanlage (910), um eine Halbleiterscheibe zu bearbeiten; und
eine Prozesssteuerung (310), die funktionsmäßig mit der Abscheideprozessanlage verbunden ist, wobei die Prozesssteuerung (310) ausgebildet ist zum Ausführen eines Prozesses zum Steuern einer Eigenschaft einer Durchführung in der Verbindungsstruktur auf der Grundlage von elektrischen Testdaten, wobei der Prozess zum Steuern einer Eigenschaft der Durchführung das Steuern eines Prozessschrittes in der Abscheideprozessanlage zur Erzeugung einer Struktur betrifft, die zur Herstellung der Verbindungsstruktur auf der Halbleiterscheibe verwendet wird, um eine Struktureigenschaft der Struktur, die die Eigenschaft der Durchführung beeinflusst, zu steuern.

Description:
Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen die Halbleiterherstellung und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausführen einer Prozesssteuerung auf Ebene der Verbindungsstruktur an einem Werkstück.

Hintergrund der Erfindung

Die rasche technologische Entwicklung in der Fertigungsindustrie führt zu vielen neuen und innovativen Fertigungsprozessen. Moderne Fertigungsprozesse und insbesondere Halbleiterfertigungsprozesse erfordern eine große Anzahl wichtiger Prozessschritte. Diese Prozessschritte sind im Wesentlichen essenziell und erfordern daher eine Reihe von Eingaben, die im Wesentlichen in genauer Weise so eingestellt sind, um eine korrekte Fertigungssteuerung aufrecht zu erhalten.

Die Herstellung von Halbleiterbauelementen erfordert eine Reihe diskreter Prozessschritte, um aus dem rohen Halbleitermaterial ein Halbleiterbauteil mit Gehäuse zu schaffen. Die diversen Prozesse ausgehend von dem anfänglichen Wachsen des Halbleitermaterials, dem Schneiden des Halbleiterkristalls in einzelne Scheiben, den Fertigungsphasen (Ätzen, Dotieren, Ionenimplantieren und dergleichen) bis zum Einbringen in ein Gehäuse und dem abschließenden Testen des fertiggestellten Bauteils sind so verschieden voneinander und so spezialisiert, dass die Prozesse u. U. in unterschiedlichen Fertigungsplätzen durchgeführt werden, die unterschiedliche Steuerungsabläufe beinhalten.

Im Allgemeinen werden eine Reihe von Prozessschritten an einer Gruppe aus Halbleiterscheiben durchgeführt, die manchmal als ein Los bezeichnet wird. Beispielsweise kann eine Prozessschicht, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien aufgebaut sein kann, als ganzes auf einer Halbleiterscheibe hergestellt werden. Danach kann eine strukturierte Schicht aus Photolack über die Prozessschicht hinweg unter Einsatz bekannter Photolithographieverfahren hergestellt werden. Typischerweise wird danach ein Ätzprozess an der gesamten Prozessschicht durchgeführt, wobei die strukturierte Schicht aus Photolack als eine Maske verwendet wird. Dieser Ätzprozess führt zu der Ausbildung diverser Strukturelemente oder Objekte in der Prozessschicht. Derartige Strukturelemente können beispielsweise als Gateelektrodenstruktur für Transistoren verwendet werden. Häufig werden auch Grabenisolationsstrukturen auf dem Substrat der Halbleiterscheibe ausgebildet, um über eine Halbleiterscheibe hinweg elektrische Bereiche zu trennen. Ein Beispiel einer Isolationsstruktur, die verwendet werden kann, ist eine Isolationsstruktur mit flachen Gräben (STI).

Die Fertigungsanlagen innerhalb einer Halbleiterfertigungsstätte stehen typischerweise mittels einer Fertigungsplattform oder einem Netzwerk aus Prozessmodulen miteinander in Verbindung. Jede Fertigungsanlage ist im Allgemeinen mit einer Anlagenschnittstelle verbunden. Die Anlagenschnittstelle ist mit einer Maschinenschnittstelle verbunden, mit der ein Fertigungsnetzwerk verbunden ist, um damit die Kommunikation zwischen der Fertigungsanlage und der Fertigungsplattform zu ermöglichen. Die Maschinenschnittstelle ist im Allgemeinen ein Teil eines Systems für fortschrittliche Prozesssteuerung (APC). Das APC-System initiiert ein Steuerungsskript, das ein Softwareprogramm sein kann, das automatisch die zum Ausführen eines Fertigungsprozesses erforderlichen Daten abruft.

1 zeigt eine typische Halbleiterscheibe 105. Die Halbleiterscheibe 105 umfasst typischerweise mehrere einzelne Halbleiterchipbereiche 103, die in einer Gitterstruktur 150 angeordnet sind. Unter Verwendung bekannter Photolithographieprozesse und Anlagen kann eine strukturierte Schicht aus Photolack über eine oder mehrere Prozessschichten hinweg, die zu strukturieren sind, gebildet werden. Als Teil des Photolithographieprozesses wird typischerweise ein Belichtungsprozess mittels eines Einzelbildbelichters bzw. Steppers auf ungefähr 1 bis 4 Chipbereichen 103 gleichzeitig ausgeführt, abhängig von der speziellen verwendeten Photomaske. Die strukturierte Photolackschicht kann als eine Maske während dem Durchführen von Ätzprozessen, die nasschemische oder trockenchemische Ätzprozesse sein können, und an der bzw. den darunter liegenden Materialschichten bzw. Schichten durchgeführt werden, beispielsweise eine Schicht aus Polysilizium, Metall oder isolierendem Material, verwendet werden, um das gewünschte Muster in die darunter liegende Schicht zu übertragen. Die strukturierte Schicht aus Photolack weist eine Reihe von Strukturelementen, beispielsweise leitungsartige Strukturelemente oder Strukturelemente als Öffnungen auf, die in eine darunter liegenden Prozessschicht zu übertragen sind.

2 zeigt eine Flussdiagrammdarstellung eines konventionellen Prozessablaufes. Ein Fertigungssystem kann mehrere Halbleiterscheiben 105, die zu einem Stapel/Los zusammengefasst sind, bearbeiten (Block 210). Nach dem Ausführen diverser Prozesse an den Halbleiterscheiben 105 kann das Fertigungssystem einen abschließenden elektrischen Test an den bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 ausführen (Block 220). Der abschließende elektrische Test kann das Messen mehrerer elektrischer Parameter, etwa Widerstandsmessungen, die mit einem oder mehreren Stellen auf den Halbleiterscheiben 105 in Beziehung stehen, beinhalten. Die Daten aus dem elektrischen Test können von dem Fertigungssystem verwendet werden, um Verbindungseigenschaften diverser Kontakte und/oder Durchführungen zu bestimmen, die auf den Halbleiterscheiben 105 ausgebildet sind (Block 230).

Auf der Grundlage der Bestimmung diverser Verbindungseigenschaften, etwa dem Verbindungswiderstand und dergleichen, kann das Fertigungssystem Einstellungen berechnen, um Verbindungseigenschaften für nachfolgend zu bearbeitende Halbleiterscheiben 105 zu modifizieren, indem Einstellungen an anderen Prozessen ausgeführt werden (Block 240). Auf der Grundlage der berechneten Einstellungen kann das System Justierungen an Prozessschritten durchführen, die an nachfolgenden Halbleiterscheiben 105 ausgeführt werden (Block 250).

Zu den Problemen, die mit der konventionellen Verfahrenstechnik verknüpft sind, gehört die Tatsache, dass im Allgemeinen die Charakterisierung von Verbindungsparametern durchgeführt wird, nachdem zahlreiche Prozesse an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführt wurden. Im Allgemeinen lassen sich die Eigenschaften der Verbindungsstrukturen nur in genauer Weise ermitteln, nachdem ein wesentlicher Anteil der Bearbeitungsschritte an den Halbleiterscheiben 105 durchgeführt ist. Da die Bearbeitung der Verbindungsstrukturen im Wesentlichen erst abgeschlossen ist, wenn keiner oder nur wenige Prozessschritte verbleiben, gibt es daher einen inhärenten Mangel an Rückkopplungskorrekturmöglichkeiten auf der Grundlage der aktuellen Verfahrenstechnik. Unter Verwendung gegenwärtiger Prozesstechniken ist die Steuerung der Eigenschaften von Verbindungsstrukturen schwierig und kann auf Grund der Tatsache ineffizient sein, dass die Eigenschaften der Verbindungsstrukturen erst nach einem wesentlichen Teil der Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 bestimmt werden. Des weiteren kann es eine Verzögerung zwischen der Zeit geben, in der die Verbindungsstruktur hergestellt wird, zu der Zeit, wenn ein abschließender elektrischer Test an der Scheibe ausgeführt wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit zur Korrektur von Fehlern in der Verbindungsstruktur verringert wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eines oder mehrere der zuvor aufgeführten Probleme zu lösen oder zumindest deren Wirkungen zu verringern.

Überblick über die Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.

Weiter erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein System gemäß Anspruch 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung kann unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:

1 eine vereinfachte Ansicht einer konventionellen Halbleiterscheibe ist, die gerade bearbeitet wird;

2 eine vereinfachte Flussdiagrammdarstellung eines konventionellen Prozessablaufes während der Herstellung von Halbleiterscheiben zeigt;

3 eine Blockdiagrammdarstellung eines Systems gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der Erfindung zeigt;

4 eine detailliert Bockansicht einer oder mehrerer Sub-Steuerungen aus 3 gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

5 eine Querschnittsansicht einer Halbleiterscheibe mit einem Kontakt gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

6 eine Querschnittsansicht einer Barrierenschicht der Halbleiterscheibe aus 5 gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

7 eine Querschnittsansicht einer Halbleiterscheibe mit einer Durchführung gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

8 eine detailliertere Blockansicht einer Verbindungsstruktursteuerungseinheit aus 3 gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

9 eine detaillierte Blockansicht des in 3 gezeigten Systems gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert;

10 eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;

11 eine detailliertere Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens eines Steuerungsprozesses für eine Verbindungseigenschaft, wie es auch in 10 gezeigt ist, gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Art bzw. Arten zum Ausführen der Erfindung

Es werden nun anschauliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Zum Zwecke der besseren Darstellung sind nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung in dieser Beschreibung dargestellt. Es ist jedoch klar, dass bei der Entwicklung einer beliebigen derartigen tatsächlichen Ausführungsform diverse implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele der Entwickler zu erreichen, etwa die Kompatibilität zu systembezogenen und geschäftsorientierten Rahmenbedingungen, die sich von einer Implementierung zu einer anderen unterscheiden können. Ferner ist anzumerken, dass ein derartiger Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwendig sein kann, dass dieser aber dennoch eine Routinemaßnahme für den Fachmann ist, der im Besitz der vorliegenden Offenbarung ist. Es gibt viele diskrete Prozesse, die bei der Halbleiterherstellung beteiligt sind. Häufig werden Werkstücke (beispielsweise Halbleiterscheiben 105, Halbleiterbauelemente, etc.) durch viele Fertigungsprozessanlagen bearbeitet. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen das Ausführen einer Prozesssteuerung, um Verbindungseigenschaften mehrerer Positionen bzw. Arten, etwa Kontakte und/oder Durchführungen, auf Halbleiterscheiben 105 zu beeinflussen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen das Einstellen diverser Parameter, die diverse Prozessschritte an Halbleiterscheiben 105 steuern, etwa das Steuern der Entwicklung von Barrierenbeschichtungen, das Steuern der ILD-Schichtdicke, das Steuern der Geometrie von Verbindungsstrukturen, das Steuern dielektrischer Schichten vor dem Aufbringen der Metallisierungen, das Steuern von Barrierenschichten und dergleichen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen auch das Ausführen elektrischer Scheibenuntersuchungen, um den Widerstand von Verbindungsstrukturen auf Halbleiterscheiben 105 zu bestimmen, und das Ausführen von Steuerungseinstellungen, um elektrische Eigenschaften der Verbindungsstrukturpositionen zu modifizieren.

3 zeigt eine Blockansicht eines Systems 300 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine Prozesssteuerung 310 in dem System 300 ist ausgebildet, diverse Operationen, die eine Prozessanlage 910 betreffen, zu steuern. Das System 300 ist ausgebildet, mit der Herstellung in Beziehung stehende Daten, etwa Messdaten, die mit bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 verknüpft sind, Anlagenzustandsdaten und dergleichen zu ermitteln. Das System 300 kann ferner eine Messanlage 950 umfassen, um Messdaten zu erzeugen, die mit den bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 verknüpft sind.

Das System 300 kann ferner eine Datenbankeinheit 340 aufweisen. Die Datenbankeinheit 340 ist zum Speichern mehrerer Datentypen, etwa herstellungsbezogener Daten, Daten, die mit dem Betrieb des Systems 300 verknüpft sind (beispielsweise der Status der Prozessanlage 910, der Status von Halbleiterscheiben 105, etc.) verknüpft sind, zu speichern. Die Datenbankeinheit 340 kann Anlagenzustandsdaten, die sich auf mehrere Prozessdurchläufe beziehen, die in der Prozessanlage 910 ausgeführt wurden, speichern. Die Datenbankeinheit 340 kann einen Datenbankrechner bzw. Server 342 umfassen, um Anlagenzustandsdaten und/oder andere Fertigungsdaten, die mit der Bearbeitung von Halbleiterscheiben 105 in Beziehung stehen, in einer Datenbankspeichereinheit 345 zu speichern.

Das System 300 umfasst ferner eine Einheit für den elektrischen Scheibentest (WET) 330, die ausgebildet ist, mehrere elektrische Untersuchungen durchzuführen, die Daten liefern, die sich auf die elektrischen Eigenschaften diverser Verbindungsstrukturpositionen (beispielsweise Kontakte und/oder Durchführungen) auf den Halbleiterscheiben 105 beziehen. Das System 300 kann ferner mehrere Substeuerungen 350 aufweisen, die ausgebildet sind, diverse Prozessschritte zu steuern, die an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Prozesssteuerung 310 vorbestimmte Werte für elektrische Eigenschaften, etwa einen vorbestimmten Widerstandswert für spezielle Verbindungsstrukturpositionen, bereitstellen, die von den Sub-Steuerungen 350 verwendet werden können, um Einstellungen für diverse Steuerungsprozessschritte zu berechnen, die an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführt werden. Eine detailliertere Darstellung und Beschreibung der Sub-Steuerungen 350 ist in 4 und der damit verknüpften Beschreibung dargelegt.

Des weiteren kann das System 300 eine Verbindungssteuerungseinheit 360 aufweisen, die ausgebildet ist, die Eigenschaften von Verbindungsstrukturen, etwa Durchführungen und Kontakten, auf den Halbleiterscheiben 105 zu steuern. Eine detailliertere Darstellung und Beschreibung der Verbindungssteuerungseinheit 360 ist in 8 und der damit verknüpften Beschreibung dargelegt. Das System 300 ist ausgebildet, diverse Steuerungseinstellungen auszuführen, um die Eigenschaften diverser Verbindungsstrukturen auf den Halbleiterscheiben 105 zu beeinflussen, beispielsweise um den Widerstand einer Durchführung und/oder eines Kontakts zu steuern.

Die Prozesssteuerung 310, die Substeuerung 350 und/oder die Verbindungssteuereinheit 360 können als Software-, Hardware- oder Firmware-Einheiten vorgesehen sein, die Einzelgeräteeinheiten sind oder in ein Computersystem integriert sein können, das mit dem System 300 in Verbindung steht. Ferner können die durch die in 3 dargestellten Blöcke repräsentierten diversen Komponenten miteinander mittels einer Systemkommunikationsleitung 315 kommunizieren. Die Systemkommunikationsleitung 315 kann eine Computerbusverbindung, eine zugeordnete Hardwarekommunikationsverbindung, eine Telefonsystemkommunikationsverbindung, eine drahtlose Kommunikationsverbindung oder eine beliebige andere Kommunikationsverbindung sein, die dem Fachmann vertraut ist und auf der Grundlage der hier offenbarten Lehre eingerichtet werden kann.

In 4 ist eine detailliertere Blockansicht der Sub-Steuerungen 350 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Sub-Steuerung 350 kann diverse Steuerungseinheiten aufweisen, etwa eine Barrierenbeschichtungssteuerungseinheit 410, eine Verbindungsgeometriesteuerungseinheit 420, eine Steuerungseinheit für ein Zwischenschichtdielektrikum zwischen Metallleitungen (ILD) 430, eine Steuerungseinheit für eine dielektrische Schicht vor der Metallisierung (PMD) 440, und/oder diverse andere Steuerungseinheiten, um die an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführten Prozessschritte zu steuern. Daten aus der WET-Einheit 330 und Verbindungseigenschaften, die von der Prozesssteuerung 310 zuvor bestimmt werden, können von den Sub-Steuerungen 350 verwendet werden, um diverse Bereiche der Halbleiterscheiben 105 zu steuern, etwa die Barrierenschichten, die ILD-Schicht, die Geometrieschicht und die PMD-Schicht.

In den 5 bis 7 sind Querschnittsansichten einer Halbleiterscheibe 105 mit einem Graben und/oder einer Durchführung gezeigt. 5 zeigt eine ILD-Schicht 520, die auf einer Substratschicht 530 abgeschieden ist. In der ILD-Schicht 520 ist ein Graben 540 gebildet. Der Graben 540 kann verwendet werden, um diverse Strukturen zu bilden. In einer Ausführungsform kann der Graben 540 zur Herstellung eines Kontakts verwendet werden. In einer Ausführungsform wird der Graben 540 verwendet, um einen Damaszener-Prozess auszuführen, der angewendet werden kann, um Metallleitungen, Kontakte und/oder Durchführungen herzustellen; es können jedoch auch andere Prozesse ausgeführt werden, die dem Fachmann im Besitze der vorliegenden Offenbarung bekannt sind, um Metallleitungen, Kontakte und/oder Durchführungen zu schaffen. Der Graben 540 kann mit einer Barrierenschicht 510 beschichtet sein, um den Graben 540 von der ILD-Schicht 520 zu trennen. Im Allgemeinen kann der Graben 540 mit einem Metall gefüllt werden, etwa Wolfram oder Kupfer, um eine Verbindungsstruktur zu bilden. Gewisse Eigenschaften der in dem Graben 540 hergestellten Verbindung, beispielsweise der Widerstand, können die Barrierenschichtsteuerungseinheit 410 beeinflussen, die die Steuerungsparameter einstellen kann, die die Herstellung der Barrierenschicht 510 beeinflussen. Die Barrierenschicht 510 ist in 6 detaillierter gezeigt. Die Barrierenschicht 510 kann eine Tantalschicht 610, eine Tantalnitridschicht 620 und eine PMD-Schicht 630 aufweisen. Die Tantalnitridschicht 620 kann zwischen der Tantalschicht 610 und der PMD-Schicht 630 angeordnet sein. Einstellungen, die an der PMD-Schicht 630 ausgeführt werden, können die Barrierenschicht 510 beeinflussen, die wiederum die Eigenschaften eines aus dem Graben 540 gebildeten Kontakts beeinflussen kann. Die ILD-Schichtsteuerungseinheit 430 ist ausgebildet, die Bearbeitung der PMD-Schicht 630 zu steuern, die die Barrierenschicht 510 beeinflussen kann, wodurch auch die Eigenschaft bzw. Eigenschaften des Grabens 540 beeinflusst werden. Das Einstellen der Zusammensetzung der Barrierenschicht 510 (beispielsweise eine Tantal/Tantalnitrid/Tantal-Verbindung) kann die Eigenschaft (beispielsweise den Widerstand) einer Verbindung beeinflussen. Ferner kann das Einstellen der entsprechenden Verhältnisse der Schichtdicke der Schichten, die die Barrierenschicht 510 bilden (siehe 6), die Eigenschaft (beispielsweise den Widerstand) einer Verbindung beeinflussen. Es können andere Abscheideverfahren in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden, um die Eigenschaft (beispielsweise den Widerstand) einer Verbindung zu beeinflussen.

Es sei wieder auf 6 verwiesen; es können andere Strukturen, die den Graben 540 umgeben, gesteuert werden, um die Eigenschaften einer Durchführung, die von dem Graben 540 ausgehend gebildet wird, zu beeinflussen. Beispielsweise kann die ILD-Schicht 520 so gesteuert werden, um die Eigenschaft bzw. Eigenschaften der von dem Graben 540 ausgehenden Durchführung zu beeinflussen. Die ILD-Schichtsteuerungseinheit 430 kann die Eigenschaften des Grabens 540 durch Steuern der Eigenschaften der ILD-Schicht 520 beeinflussen. Des weiteren kann die Verbindungsgeometriesteuerungseinheit 420 die Geometrie des Grabens 540 steuern, die die Menge des in den Graben 540 abgeschiedenen Metalls zur Herstellung der Verbindungsstruktur beeinflussen kann. Daher können die Sub-Steuerungen 350 verwendet werden, um elektrische Eigenschaften der Verbindungsstruktur, etwa des Grabens 540, der mit einem Metall zur Herstellung einer Durchführung gefüllt wird, zu beeinflussen.

7 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleiterscheibe 105 mit einer Durchführung 750, die darin gebildet wird. In einer Ausführungsform ist eine dielektrische Schicht 720 auf der Substratschicht 530 abgeschieden, auf der eine Metallschicht 730 ausgebildet ist. Die Metallschicht 730 kann Aluminium und/oder Kupfer aufweisen. In einer Ausführungsform kann ein Damaszener-Prozess angewendet werden, um die Metallleitungen 705 zu bilden. Die Durchführung 750 wird im Allgemeinen hergestellt, um zwei Metalloberflächen miteinander zu verbinden, etwa die beiden Metallleitungen 705, die in 7 gezeigt sind. Die beiden Metallleitungen 705 können durch eine dielektrische Schicht 740 getrennt sein. Daher kann die Durchführung 750 verwendet werden, um die beiden Metallleitungen 705, die mittels der dielektrischen Schicht 740 getrennt sind, zu verbinden. Die Durchführung 750 kann aus einem Graben 540 ausgehend gebildet sein (siehe 5), der mit einer Metallfüllsubstanz 760, etwa Kupfer, gefüllt ist. Die Durchführung 750 kann von der dielektrischen Schicht 740 durch eine Barrierenschicht 710 getrennt sein.

Der Widerstand der Durchführung 750 und/oder anderer Kontakte kann den Betrieb eines aus den bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 hergestellten Bauteils beeinflussen. Daher kann das Steuern des Widerstands so, dass dieser innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches liegt, zu genauer bearbeiteten Bauteilen führen, die aus den Halbleiterscheiben 105 gewonnen werden. Die Barrierenschichtsteuerungseinheit 410 ist ausgebildet, die Eigenschaften der Barrierenschicht 710 zu steuern, die die Eigenschaften der Durchführung 750 beeinflussen können, die auf der Metallschicht 730 abgeschieden ist. Daher kann durch die Verwendung der Substeuerungen 350 eine Rückkopplungs- und/oder Vorwärtskopplungssteuerung erreicht werden, die die elektrischen Eigenschaften der Verbindungsstrukturen, etwa von Kontakten und Durchführungen, beeinflusst. Unter Einsatz von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Steuerung von Prozessen bzw. Prozessen, die mit einer oder mehreren Strukturen in Beziehung stehen, die mit einer Verbindung verknüpft sind (beispielsweise die ILD-Schicht 520, die PMD-Schicht 630, die Barrierenschicht 510, die Barrierenschicht 710, der Graben 540, die Durchführung 750, die Metallleitung 750, etc.) ausgeführt werden, um eine Eigenschaft (beispielsweise den Widerstand) der Verbindungsstruktur einzustellen.

8 zeigt eine detailliertere Blockansicht der Verbindungssteuerungseinheit 360. Die Verbindungssteuerungseinheit 360 kann Messdaten empfangen, die mit den bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 verknüpft sind. Zu den Messdaten können Messergebnisse gehören, die sich auf die Barrierenschichten 510, die ILD-Schicht 630, die PMD-Schicht 520 und/oder Grabenstrukturen beziehen, die zur Herstellung von Verbindungsstrukturen, etc. verwendet werden. Die Verbindungssteuerungseinheit 360 kann ferner Steuerungsdaten aus den Sub-Steuerungen 350 empfangen, die sich auf Steuerungsdaten beziehen, die von den Verbindungseigenschaften beeinflusst werden, die von der Prozesssteuerung 310 vorgeschrieben werden. Unter Verwendung der Messdaten und/oder der Steuerungsdaten kann die Verbindungssteuerungseinheit 360 veranlassen, dass Einstellungen an mehreren Prozessschritten, die an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführt werden, durchgeführt werden, um die Eigenschaften der Verbindungsstrukturen, die auf den Halbleiterscheiben 105 gebildet werden (beispielsweise den Widerstand eines Kontakts oder einer Durchführung, die auf der Halbleiterscheibe 105 gebildet wird) zu beeinflussen.

Die Verbindungssteuerungseinheit 360 kann eine Einheit zum Berechnen elektrischer Eigenschaften einer Durchführung 810 aufweisen, die ausgebildet ist, eine Vorhersage oder eine Bestimmung der möglichen elektrischen Eigenschaften, etwa des Widerstands, einer Durchführung, die auf den Halbleiterscheiben 105 herzustellen ist, zu treffen. Die Verbindungssteuerungseinheit 360 kann ferner eine Einheit zur Berechnung elektrischer Eigenschaften eines Kontakts 820 aufweisen, um die möglichen elektrischen Eigenschaften des auf der Halbleiterscheibe 105 gebildeten Kontakts vorherzusagen oder zu bestimmen. Die elektrischen Eigenschaftsdaten, die sich auf die Durchführungen und/oder andere Kontakte beziehen, können dann mittels der Verbindungsprozesssteuerungseinheit 830 untersucht werden. Die Verbindungsprozesssteuerungseinheit 830 ist ausgebildet, diverse Prozessschritte, etwa Metallabscheideprozesse, die Abscheidung einer Barrierenschicht 510 auf einem Verbindungsgebiet, die Bearbeitung der PMD-Schicht 630 und/oder die Bearbeitung der PMD-Schicht 520, die Prozessschritte repräsentieren, die durch Justierdaten beeinflusst werden können, einzustellen, um den Betrieb der Sub-Steuerungen 350 zu steuern. Anders ausgedrückt, die Verbindungsprozesssteuerungseinheit 830 ist ausgebildet, mögliche elektrische Eigenschaften der Verbindungsstruktur zu berechnen und geeignete Korrekturdaten für diverse Bereiche des Systems 300 bereitzustellen, um Steuerungskorrekturen für Verbindungsstrukturen einzurichten.

9 zeigt eine detaillierte Blockansicht des Systems 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es werden Halbleiterscheiben 105 auf Prozessanlagen 910a, 910b unter Anwendung mehrerer Steuerungseingangssignale oder Fertigungsparameter, die über eine Leitung oder ein Netzwerk 932 zugeführt werden, bearbeitet. Die Steuerungseingangssignale oder Fertigungsparameter auf der Leitung 923 werden an die Prozessanlagen 910a, 910b von einem Computersystem 930 aus über Maschinenschnittstellen 915a, 915b zugeleitet. Die erste und die zweite Maschinenschnittstelle 915a, 915b sind im Allgemeinen außerhalb der Prozessanlage 910a, 910b angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform sind die erste und die zweite Maschinenschnittstelle 915a, 915b in den Prozessanlagen 910a, 910b angeordnet. Die Halbleiterscheiben 105 werden mehreren Prozessanlagen 910 zugeführt und von diesen abtransportiert. In einer Ausführungsform werden Halbleiterscheiben 105 einer Prozessanlage 910 manuell zugeführt. In einer alternativen Ausführungsform können Halbleiterscheiben 105 einer Prozessanlage 910 in automatisierter Weise (beispielsweise durch Robotertransport von Halbleiterscheiben 105) zugeführt werden. In einer Ausführungsform werden mehrere Halbleiterscheiben 105 in Losen (d. h. in gestapelten Kassetten) zu den Prozessanlagen 910 transportiert.

In einer Ausführungsform sendet das Computersystem 930 Steuerungseingangssignale oder Fertigungsparameter über die Leitung 923 zu der ersten und der zweiten Maschinenschnittstelle 915a, 915b. Das Computersystem 930 ist zum Steuern von Prozessoperationen ausgebildet. In einer Ausführungsform ist das Computersystem 930 eine Prozesssteuerung. Das Computersystem 930 ist mit einer Computerspeichereinheit 932 verbunden, die mehrere Softwareprogramme und Datensätze enthalten kann. Das Computersystem 930 kann einen oder mehrere Prozessoren (nicht gezeigt) aufweisen, die ausgebildet sind, die hierin beschriebenen Operationen auszuführen. Das Computersystem 930 verwendet ein Fertigungsprozessmodell 940, um Steuerungseingangssignale auf der Leitung 933 zu erzeugen. In einer Ausführungsform beinhaltet das Fertigungsprozessmodell 940 ein Prozessrezept, das mehrere Steuerungseingangsparmeter festlegt, die über die Leitung 923 zu den Prozessanlagen 910a, 910b gesendet werden.

In einer Ausführungsform definiert das Fertigungsprozessmodell 940 ein Prozessskript und eine Eingangssteuerung, die einen speziellen Fertigungsprozess implementieren. Die Steuerungseingangssignale (oder Steuerungseingangsparameter) auf der Leitung 923, die für die Prozessanlagen A 910a vorgesehen sind, werden von der ersten Maschinenschnittstelle 915a empfangen und verarbeitet. Die Steuerungseingangssignale auf der Leitung 923, die für die Prozessanlage B 910b vorgesehen sind, werden von der zweiten Maschinenschnittstelle 915b empfangen und verarbeitet. Beispiele für Prozessanlagen 910a, 910b, die in Halbleiterfertigungsprozessen eingesetzt werden, sind Einzelbildbelichter, Ätzanlagen, Abscheideanlagen und dergleichen.

Eine oder mehrere der Halbleiterscheiben 105, die von den Prozessanlagen 910a, 910b bearbeitet werden, können auch zu einer Messanlage 950 zur Gewinnung von Messdaten gesendet werden. Die Messanlage 950 kann eine Anlage zur Erzeugung von Streumessdaten sein, eine Messanlage für Überlagerungsfehler, eine Messanlage für kritische Abmessungen und dergleichen. In einer Ausführungsform untersucht die Messenlage 950 eine oder mehrere bearbeitete Halbleiterscheiben 105. Die Messdatenanalyseeinheiten 960 kann Daten aus der Messanlage 950 sammeln, verwalten und analysieren. Die Messdaten betreffen eine Vielzahl physikalischer oder elektrischer Eigenschaften der Bauteile, die auf den Halbleiterscheiben 105 gefertigt sind. Beispielsweise können Messdaten hinsichtlich von Linienbreitenmessungen, der Tiefe von Gräben, den Seitenwandwinkeln, der Dicke, dem Widerstand und dergleichen gewonnen werden. Es können Messdaten verwendet werden, um Fehler zu erkennen, die über die bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 hinweg vorhanden sein können, und die verwendet werden können, um das Verhalten der Prozessanlage 910 quantitativ zu bestimmen.

Wie zuvor dargelegt ist, können analysierte Messdaten von der Messdatenanalyseeinheit 960, elektrische Eigenschaftsdaten von der Einheit für elektrischen Scheibentest 330 und/oder Daten aus der Datenbankeinheit 340 durch die Verbindungssteuerungseinheit 360 empfangen werden. Die Verbindungssteuerungseinheit 360 kann die möglichen und/oder tatsächlichen elektrischen Eigenschaften von Durchführungen und/oder Kontakten bestimmen. In Reaktion auf eine derartige Bestimmung kann die Verbindungssteuerungseinheit 360 Daten für die Sub-Steuerungen 350 bereitstellen, die sich auf Prozessjustierungen beziehen. Die Sub-Steuerungen 350 können Rückkopplungs- und/oder Vorwärtskopplungskorrekturen berechnen, die für diverse Prozesse einzurichten sind, die an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführt werden. Daten, die eine Rückkopplungs- und/oder Vorwärtskopplungskorrektur betreffen, können dann von den Sub-Steuerungen 350 an das Computersystem 930 gesendet werden. Das Computersystem 930 kann dann eine darauf reagierende Steuerungsjustierung bzw. Justierungen an nachfolgenden Prozessen einrichten, die von dem System 300 ausgeführt werden.

10 zeigt ein Flussdiagramm von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das System 300 führt Prozesse an Halbleiterscheiben 105 aus (Block 1010). Beim Bearbeiten der Halbleiterscheiben 105 werden im Allgemeinen Fertigungsdaten, etwa Messdaten und/oder Scheibentestdaten gewonnen. Das System 300 kann Messdaten, die sich auf die bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 beziehen, gewinnen (Block 1020). Es können dann Messdaten analysiert werden, um mehrere Eigenschaften zu bestimmen, etwa Barrierenschichteigenschaften, elektronische PMD-Schichteigenschaften, ILD-Schichteigenschaften, Grabeneigenschaften und dergleichen (Block 1030). Das System 300 kann ferner Daten von elektrischen Scheibenuntersuchungen gewinnen, die elektrische Eigenschaften diverser Verbindungsstrukturen auf den Halbleiterscheiben 105 betreffen (Block 1040). Das System 300 kann die elektrischen Scheibentestdaten analysieren, um die diversen Eigenschaften, etwa den Widerstand an speziellen Kontakten und/oder Durchführungen, die auf den Halbleiterscheiben 105 ausgebildet sind, zu bestimmen (Block 1050).

Auf der Grundlage der Analyse der Messdaten und/oder der WET-Daten kann das System 300 einen Prozess für Verbindungseigenschaften einrichten, um die Eigenschaften von Verbindungspositionen bzw. Strukturen (beispielsweise von Durchführungen, Kontakten, etc.) auf den Halbleiterscheiben 105 zu beeinflussen (Block 1060). Rückkopplungs- und/oder Vorwärtskopplungskorrekturen können eingesetzt werden, um Verbindungseigenschaften auf den Halbleiterscheiben 105 zu steuern. Eine detailliertere Beschreibung des Schritts zur Einrichtung des Steuerungsprozesses für Verbindungseigenschaften ist in 11 und der dazugehörigen Beschreibung angegeben. Daten aus dem Steuerungsprozess für Verbindungseigenschaften können verwendet werden, um nachfolgende Prozesse an den Halbleiterscheiben 105 so auszuführen, dass Eigenschaften der Kontakte und/oder Durchführungen innerhalb eines akzeptablen vorbestimmten Toleranzbereiches liegen (Block 1070).

In 11 ist eine detaillierter Flussdiagrammdarstellung des Schrittes zum Einrichten des Steuerungsprozesses für Verbindungseigenschaften, wie er im Block 1060 aus 10 gezeigt ist, dargestellt. Das System 300 berechnet relevante Parameter, die die Durchführung und/oder Kontakte betreffen (Block 1110). Beispielsweise kann das System 300 die ILD-Schichtdicke, die Barrierenschichteigenschaften, die Barrierenbeschichtungseigenschaften und/oder die Grabengeometrieeigenschaften berechnen, die Kontakte oder Durchführungen betreffen, die auf den Halbleiterscheiben 105 gebildet sind. Das System 300 kann die WET-Daten, die Verbindungsparametereigenschaften und/oder gespeicherte Daten, die sich auf Verbindungsstrukturen beziehen, anwenden, um Eigenschaften der Verbindungsstrukturen bzw. Positionen, die auf den Halbleiterscheiben 105 ausgebildet sind, zu bestimmen (Block 1120). Die Verbindungseigenschaften können sich auf tatsächliche oder vorhergesagte Eigenschaften der Verbindungsstrukturen, die auf den Halbleiterscheiben 105 ausgebildet sind, beziehen. Das System 300 bestimmt dann, ob die tatsächlichen oder vorhergesagten elektrischen Eigenschaften von Verbindungsstrukturen auf den Halbleiterscheiben 105 innerhalb eines vorbestimmten akzeptablen Toleranzbereichs liegen (Block 1130). In Reaktion auf das Bestimmen, das die Eigenschaften der Anwendungen innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches liegen, setzt das System 300 die Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 fort (Block 1140), ohne dass der Prozess modifiziert oder geändert wird.

Wenn bestimmt wird, dass die tatsächlichen und/oder vorgesagten Eigenschaften der Verbindungsstrukturen außerhalb eines akzeptablen Bereichs liegen, wird eine Steuerungsmodifizierung eingerichtet, um die Verbindungseigenschaften zu ändern (Block 1150). Diese Steuerungsjustierung kann das Einstellen der ILD-Schichtdicke, der PMD-Schichteigenschaften, der Barrierenschichtdicke, der Barrierenbeschichtungseigenschaften, der Grabeneigenschaften und dergleichen beinhalten. Die Sub-Steuerungen 350 empfangen Daten von der Verbindungssteuerungseinheit 360, die verwendet werden können, um Prozessschritte zu beeinflussen, die an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführt werden, um damit die Eigenschaften der Verbindungsstrukturen zu beeinflussen. Die Gesamtheit der in 11 beschriebenen Schritte erzeugen im Wesentlichen den Prozess zum Ausführen des Einrichtens des Steuerungsprozesses für Verbindungseigenschaften, der im Block 1060 in 10 beschrieben ist.

Unter Anwendung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Steuerungseinstellungen zur Beeinflussung von Eigenschaften von Verbindungsstrukturen ausgeführt werden, um die Genauigkeit der Funktion von Bauteilen zu verbessern, die bei der Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 hergestellt wurden. Es können Prozesssteuerungstechniken angewendet werden, um subtile Eigenschaften von auf den Halbleiterscheiben 105 ausgebildeten Verbindungsstrukturen zu beeinflussen, wodurch das Verhalten von Bauteilen, die aus den Halbleiterscheiben 105 hergestellt werden, verbessert wird.

Die hierin offenbarten Prinzipien der vorliegenden Erfindung können auf einer Plattform für fortschrittliche Prozesssteuerung (APC) eingerichtet werden, etwa dem Katalyst-System, das von KLA Tencor, Inc. vertrieben wird. Das Katalyst-System verwendet Systemtechnologien, die verträglich sind mit der Plattform für Halbleiteranlagen und Materialien in internationaler Übereinkunft (SEMI) und computerintegrierter Herstellung (CIM), wobei das Katalyst-System auf der Plattform für fortschrittliche Prozesssteuerung (APC) basiert. Spezifikationen für CIM (SEMI E 81-0699 – vorläufige Spezifikationen für CIM-Plattform-Architektur) und APC (SEMI E 92-0999 – vorläufige Spezifikationen für CIM-Plattform und Komponenten für fortschrittliche Prozesssteuerung) sind öffentlich von SEMI erhältlich. Die APC-Plattform ist eine bevorzugte Plattform, um von da ausgehend die durch die vorliegende Erfindung gelehrte Steuerungsstrategie einzurichten. In einigen Ausführungsformen kann die APC-Plattform ein fabrikumspannendes Softwaresystem sein; daher können die durch die vorliegende Erfindung offenbarten Steuerungsstrategien auf nahezu beliebige Halbleiterfertigungsanlagen in der Fertigungsstätte angewendet werden. Die APC-Plattform erlaubt ferner einen Fernzugriff und eine Fernüberwachung des Prozessverhaltens. Ferner kann durch Verwendung der APC-Plattform die Datenspeicherung in bequemerer, flexiblerer und kostengünstigerer Weise als in lokalen Laufwerken durchgeführt werden. Die APC-Plattform ermöglicht fortschrittlichere Arten der Steuerung, da sie einen wesentlichen Beitrag an Flexibilität beim Schreiben der erforderlichen Softwarecodierung ermöglicht.

Die Anwendung der durch die vorliegende Erfindung gelehrten Steuerungsstrategie auf der APC-Plattform kann eine Reihe von Softwarekomponenten erforderlich machen. Zusätzlich zu den Komponenten innerhalb der APC-Plattform wird ein Computerskript für jede der Halbleiterprozessanlagen, die in dem Steuerungssystem enthalten sind, erstellt. Wenn eine Halbleiterprozessanlage in dem Steuerungssystem in der Halbleiterfertigungsstätte initialisiert wird, ruft diese typischerweise ein Skript auf, um die Aktion in Gang zu setzen, die von der Prozesssteuerung gefordert wird, etwa die Überlagerungssteuerung. Die Steuerungsverfahren sind im Allgemeinen in diesen Skripten definiert und werden in diesen ausgeführt. Die Entwicklung dieser Skripte kann einen merklichen Anteil der Entwicklung eines Steuerungssystems einnehmen. Die in der vorliegenden Erfindung gelehrten Prinzipien können auch in anderen Arten von Fertigungsplattformen eingerichtet werden.

Die speziellen zuvor offenbarten Ausführungsformen sind lediglich anschaulicher Natur, da die Erfindung auf viele verschiedene aber äquivalente Weisen modifiziert und praktiziert werden kann, die für den Fachmann in Besitze der vorliegenden Lehre offenkundig sind.