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摘要

半導(dǎo)體晶片在從裸硅晶片轉(zhuǎn)變?yōu)檠b有數(shù)百萬(wàn)個(gè)晶體管電路的晶片之前，要經(jīng)過(guò)多種工藝。此類(lèi)工藝包括物理或化學(xué)氣相沉積（PVD、CVD）、化學(xué)機(jī)械平面化 (CMP)、等離子蝕刻、快速熱處理 (RTP) 和光刻。隨著特征尺寸不斷縮小，過(guò)程控制在這些過(guò)程中的每一個(gè)中都扮演著越來(lái)越重要的角色?；谀Ｐ偷目刂品椒ㄊ菫橄冗M(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備設(shè)計(jì)商業(yè)控制器的有效手段。我們將概述先進(jìn)控制在半導(dǎo)體行業(yè)中的應(yīng)用。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，控制設(shè)計(jì)的最佳模型大量借鑒了過(guò)程的物理學(xué)。這些模型用于特定控制應(yīng)用的方式取決于性能目標(biāo)。在某些情況下，例如 RTP 和光刻，閉環(huán)控制完全取決于系統(tǒng)具有非常好的物理模型。對(duì)于 CMP 等其他過(guò)程，物理模型必須與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)合或完全是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。所得的多變量控制器可以是原位前饋反饋或逐次運(yùn)行控制器，或其組合。本文中介紹的三個(gè)案例研究（RTP、CMP 和光刻）代表了先進(jìn)控制在半導(dǎo)體行業(yè)的前沿應(yīng)用。對(duì)于 CMP 等其他過(guò)程，物理模型必須與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)合或完全是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。所得的多變量控制器可以是原位前饋反饋或逐次運(yùn)行控制器，或其組合。本文中介紹的三個(gè)案例研究（RTP、CMP 和光刻）代表了先進(jìn)控制在半導(dǎo)體行業(yè)的前沿應(yīng)用。對(duì)于 CMP 等其他過(guò)程，物理模型必須與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)合或完全是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。所得的多變量控制器可以是原位前饋反饋或逐次運(yùn)行控制器，或其組合。本文中介紹的三個(gè)案例研究（RTP、CMP 和光刻）代表了先進(jìn)控制在半導(dǎo)體行業(yè)的前沿應(yīng)用。

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簡(jiǎn)介

在生產(chǎn)集成電路之前，半導(dǎo)體晶片經(jīng)歷了廣泛的工藝步驟 [1]-[3]。圖 1 說(shuō)明了制造超大規(guī)模集成 (ULSI) 電路（例如微處理器 [4]）的一些步驟。關(guān)鍵步驟是物理氣相沉積 (PVD) 和化學(xué)氣相沉積 (CVD)、光刻、等離子蝕刻、快速熱處理 (RTP) 和化學(xué)機(jī)械平面化 (CMP)。多年來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)做法是一次在許多晶圓上分批執(zhí)行這些步驟，以生產(chǎn)大量相同的芯片。為了響應(yīng)對(duì)芯片上器件的臨界尺寸 (CD) 越來(lái)越小的需求，并在要生產(chǎn)的芯片的種類(lèi)和數(shù)量方面提供更大的靈活性，用于制造集成電路的工具的制造商已經(jīng)轉(zhuǎn)向需要精確控制的單晶圓工藝。有趣的是，制造芯片的過(guò)程現(xiàn)在開(kāi)始使用需要制造芯片的計(jì)算能力的控制器。另一個(gè)趨勢(shì)是在一個(gè)“集群”中執(zhí)行幾個(gè)相關(guān)的步驟，該集群由集成到一臺(tái)機(jī)器中的多個(gè)腔室組成。

結(jié)論

我們簡(jiǎn)要概述了一些重要半導(dǎo)體制造設(shè)備的工藝建模和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，重點(diǎn)介紹了三個(gè)重要工藝 RTP、CMP 和光刻。由于越來(lái)越嚴(yán)格的性能要求，基于模型的反饋前饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得越來(lái)越普遍，除了現(xiàn)在在晶圓廠(chǎng)中普遍使用的逐次運(yùn)行控制。略

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本文簡(jiǎn)述動(dòng)態(tài) CMP 模型 ，光刻晶片臺(tái)定位系統(tǒng)，控制器結(jié)構(gòu)等問(wèn)題

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