集成电路器件制造系统及其中使用的方法与流程

1.本发明的实施例涉及集成电路器件制造系统及其中使用的方法。


背景技术：

2.制造集成电路通常包括通过大量制造工艺来处理诸如半导体晶圆的衬底，以形成各种部件和器件。衬底经过数百种制造工艺，包括但不限于光刻工艺、等离子体蚀刻、湿蚀刻、化学气相沉积(cvd)、溅射沉积、化学机械抛光(cmp)、离子注入、退火、它们的变体等。
3.对不断增长的更高器件密度的需求不断增长。结果，一些制造工艺可以在它们的能力极限附近操作。由于要处理的器件数量众多，并且推动了工艺限制，因此制造的器件的一些部分可能是不完善的。为了确保质量，制造商会对完成的器件进行检查，并且丢弃不满足制造商标准的器件。存在与丢弃器件相关联的成本以及降低成本的持续需求。


技术实现要素：

4.本发明的实施例提供了一种在集成电路器件制造系统中使用的方法，包括：将第一制造工艺施加至具有表面的衬底；使用扫描探针显微镜扫描所述表面的部分以获得数据；处理所述数据以作出诊断确定；以及基于所述诊断确定将第二制造工艺选择性地施加至所述衬底。
5.本发明的另一实施例提供了一种在集成电路器件制造系统中使用的方法，包括：接收具有多个器件结构的衬底；使用扫描探针显微镜扫描所述衬底的部分以获得数据；从所述数据形成一个或多个图像；识别与多个所述器件结构中的单独的器件对应的一个或多个图像的区域；对与单独的器件对应的区域施加分析；以及在制造工艺或系统中使用所述分析的结果。
6.本发明的又一实施例提供了一种集成电路器件制造系统，包括：第一处理工具；第二处理工具；衬底处理系统；扫描探针显微镜；以及计算机处理器；其中，所述扫描探针显微镜从所述第一处理工具接收衬底；所述计算机处理器从所述扫描探针显微镜接收数据；并且所述衬底处理系统根据来自所述计算机处理器的指令选择性地将所述衬底传递至所述第二处理工具。
附图说明
7.当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
8.图1示出了根据本教导的一些方面的制造系统的截面侧视图。
9.图2示出了可以根据本教导使用的扫描探针显微镜。
10.图3是根据本教导的一些方面的方法的流程图。
11.图4示出了在制造的中间阶段处的存储器器件的横截面。
12.图5至图7示出了在制造的后续阶段处的图4的存储器器件的横截面。
13.图8示出了在制造的中间阶段处的集成电路的横截面。
14.图9示出了在制造的中间阶段处的另一集成电路的横截面。
15.图10是根据本教导的一些方面获得的c-afm数据的图。
16.图11是根据本教导的一些方面的方法的流程图。
17.图12是根据本教导的一些方面获得的数据的图像。
18.图13a至图13c是根据本教导的其他方面的从图12的图像导出的黑白图像。
19.图14是根据本教导的一些其他方面的方法的流程图。
20.图15是根据本教导的一些其他方面的方法的流程图。
具体实施方式
21.本发明提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成附加部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的个实施例和/或配置之间的关系。
22.此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等的空间相对术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的空间相对描述符可以同样地作相应地解释。
23.通常在集成电路制造结束时实施检查以确定电特性，诸如写入电压、读取电压、电流和耐久性。然而，缺点在于这些检查既费时又昂贵。根据本教导，通过在集成电路制造工艺顺序的中间对衬底进行扫描探针显微镜检查，可以避免成本并且提高良率。在一些实施例中，选择性地处理衬底以改善通过显微镜所检测到的状况。在一些实施例中，选择性地丢弃衬底以避免进一步处理的费用。在一些实施例中，扫描探针显微镜提供电导率数据。电导率数据可能与通常在器件制造结束之前不可用的器件特性有关。
24.本教导的一些方面涉及一种方法，该方法包括将第一制造工艺施加至衬底，然后利用扫描探针显微镜扫描衬底表面的部分以获得数据。该数据用于作出诊断确定，基于该诊断确定选择性地将第二制造工艺施加至衬底或不施加至衬底。在一些实施例中，第二制造工艺是制造顺序的普通部分，仅在诊断确定证实满足先前处理的结果时才实施。在一些实施例中，第二制造工艺是补救工艺，通过该补救工艺可以改善诊断确定所反映的状况。在一些实施例中，在分析数据的同时施加第三制造工艺。与数据分析并行进行的连续处理可以提高吞吐量。
25.在一些实施例中，扫描探针显微镜包括原子力显微镜，该原子力显微镜收集拓扑(高度)数据。在一些实施例中，扫描探针显微镜包括收集电导率数据的电导原子力显微镜。在一些实施例中，扫描探针显微镜提供拓扑数据和电导率数据。电导率数据可以直接与通
常仅在制造完成之后才进行评估的电性能有关。
26.在一些实施例中，衬底表面的被扫描的部分仅是衬底表面的部分。在一些实施例中，在扫描中包括衬底表面的多个离散区域。扫描多个离散区域可以解决中心到外围的变化以及可能在整个衬底表面上系统发生的其他变化。在一些实施例中，使用多个扫描探针来增加扫描速率。在一些实施例中，从一个衬底到下一个衬底选择不同的样品区域，以便增加检测可能被系统地定位的缺陷的可能性。
27.作出诊断确定涉及处理数据。在一些实施例中，处理数据包括将数据渲染为图像。在存在多于一种类型的数据的一些实施例中，将该数据渲染为多个图像。在一些实施例中，一个图像表示拓扑数据，而另一图像表示电导率数据。在将数据渲染为一个或多个图像时，可以对数据进行过滤、缩放、合并或其他处理。
28.在一些实施例中，处理数据包括识别与在图像上具有多个实例的器件的各个实例对应的器件图像。在一些实施例中，该器件是存储器单元。在一些实施例中，该器件是金属栅极。在一些实施例中，基于器件图像内的数据(灰度图像数据)作出诊断确定。在一些实施例中，从灰度图像数据提取器件形状数据，并且基于形状数据作出诊断确定。在一些实施例中，识别器件图像的周边，并且基于周边的形状作出诊断确定。
29.在一些实施例中，第一工艺包括离子束蚀刻。在一些实施例中，第一工艺包括在离子束蚀刻之后的洗涤工艺，并且为后续的沉积工艺准备衬底。诊断确定可以证实导电残留物是否以可能引起过度短路的量存在。在一些实施例中，基于诊断确定选择性地执行附加蚀刻或清洁工艺。
30.在一些实施例中，第一工艺是间隔件蚀刻等。在一些实施例中，第一工艺包括在间隔件蚀刻之后的湿清洁，并且为后续的沉积工艺准备衬底。在一些实施例中，间隔件是邻近存储器单元形成的第一间隔件。在一些实施例中，间隔件是邻近存储器单元形成的第二间隔件。在一些实施例中，存储器单元包括金属隧道结(mtj)。诊断确定可以证实间隔件覆盖是太大还是太小。在一些实施例中，基于诊断确定选择性地执行附加蚀刻工艺。在一些实施例中，基于诊断确定选择性地执行附加沉积工艺。
31.在一些实施例中，第一工艺是平坦化工艺。在一些实施例中，第一工艺包括在平坦化工艺之后的清洁工艺。在一些实施例中，平坦化工艺包括化学机械抛光(cmp)。在一些实施例中，诊断确定证实电极是否已经被cmp充分暴露。在一些实施例中，电极是存储器单元的顶部电极。在一些实施例中，电极是高k金属栅极(hkmg)晶体管的电极。在一些实施例中，电极用于双极结晶体管(bjt)、n沟道金属氧化物半导体(nmos)晶体管、p沟道金属氧化物半导体(pmos)晶体管、鳍式场效应晶体管(finfets)、全环栅fet(gaafet)、环绕栅fet、多桥沟道fet(mbcfet)、纳米线fet、纳米环fet、纳米片场效应晶体管(nsfet)等中的一个或多个。在一些实施例中，基于诊断确定选择性地执行补救cmp工艺。在一些实施例中，诊断确定证实衬底上是否存在过量的导电残留物。在一些实施例中，基于诊断确定选择性地执行附加的蚀刻或清洁工艺。
32.本教导的一些方面涉及一种集成电路器件制造系统，该系统包括第一处理工具、第二处理工具、衬底处理系统、扫描探针显微镜和计算机处理器。扫描探针显微镜接收并且扫描已经在第一处理工具中处理的衬底。该计算机处理器从扫描探针显微镜接收数据，并且基于该数据向衬底处理系统发出指令。衬底处理系统可以位于第二处理工具的上游，并
且可以根据来自计算机处理器的指令将衬底选择性地输送到第二处理工具。在一些实施例中，未立即传递至第二处理工具的一些衬底被重定向以进行补救处理。在一些实施例中，未传递至第二处理工具的一些衬底被重定向以进行处置或回收。
33.图1示出了根据本教导的一些方面的制造系统100。制造系统100包括衬底处理机107、扫描探针显微镜113、计算机处理器101以及一个或多个处理工具，诸如第一工具109、第二工具111、第三工具115和第四工具119。衬底处理机107可以从装载系统103接收衬底105，并且将它们选择性地移动到第一工具109、第二工具111、第三工具115、第四工具119和扫描探针显微镜113中的任何一个。衬底处理机107可以从计算机处理器101接收指令。计算机处理器101可以从扫描探针显微镜113接收数据。
34.诸如第一工具109、第二工具111、第三工具115和第四工具119的处理工具均可以是集成电路制造工业中使用的任何处理工具。集成电路制造行业中使用的处理工具的示例包括但不限于溅射工具、气相沉积工具(包括用于化学气相沉积、原子层沉积和等离子体增强沉积的工具)、等离子体蚀刻工具、光刻工具、湿化学处理工具、抛光工具、离子束蚀刻系统、熔炉等。
35.如图2所示，扫描探针显微镜113可以是电导原子力显微镜(c-afm)。扫描探针显微镜113包括悬臂207，悬臂207具有尖端209，该尖端209定位成扫描平台213的工作台211上的衬底105的表面215。平台213可以包括xy或xyz定位工作台。工作台211使衬底105在尖端209下方移动，由此尖端209在表面215上行进。可选地，尖端209可以配置为在工作台211保持静止时移动。电源206可操作为维持工作台211与衬底105之间的电压差。安培计205测量尖端209与表面215之间的电流。该电流数据可以传送到计算机处理器101或中间处理器件。
36.扫描探针显微镜113还可以包括用于测量悬臂207的偏转的系统，诸如光电二极管217，该系统配置为检测激光器201的从悬臂207反射回来的光203并且配置为测量悬臂207的偏转。光电二极管217可以将其数据传送到计算机处理器101或中间器件。因此，扫描探针显微镜113还是原子力显微镜(afm)，afm测量表面215上的高度变化。
37.虽然已经将扫描探针显微镜113示出为c-afm，但是扫描探针显微镜113可以是任何类型的扫描探针显微镜。作为c-afm的替代或补充，扫描探针显微镜113可以是原子力显微镜(afm)、化学力显微镜(cfm)、静电力显微镜(efm)、开尔文探针力显微镜(kpfm)、磁力显微镜(mfm)、压电响应力显微镜(pfm)、光热显微镜、扫描电容显微镜(scm)、扫描门显微镜(sgm)、扫描电压显微镜(svm)、扫描隧道显微镜(stm)等中的一种或多种。扫描探针显微镜113可以具有接触操作模式、非接触操作模式或者接触操作模式和非接触操作模式两者。扫描探针显微镜113已经示出为通过工作台211向衬底105施加电压。可选地，可以将电压直接施加至衬底105的表面215。
38.衬底105可以包括一个或多个半导体、导体和/或绝缘体结构。在一些实施例中，衬底105为晶圆的形式，诸如半导体晶圆。半导体可以是具有晶体、多晶、非晶和/或其他合适结构的元素半导体，诸如硅或锗；化合物半导体，诸如碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、锑化铟等；合金半导体，诸如sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp、gainasp等；或它们的组合。半导体的组合可以采取混合物或梯度的形式，诸如si和ge的比例随位置而变化的衬底。衬底105可以包括层状半导体。层状半导体可以包括绝缘体上半导体层(诸如用于生产绝缘体上硅(“soi”)衬底、蓝宝石上硅衬底或绝缘体上硅锗衬底的绝缘体上半导体
层)或玻璃上半导体层(诸如用于生产薄膜晶体管(tft)的玻璃上半导体层)。可以根据衬底的类型来选择将电压耦接至衬底105的方式。
39.在一些实施例中，衬底105的表面215包括至少一种导电的材料、至少一种绝缘的材料以及可选地其他材料。可以在衬底105上或上方形成或部分地形成包括这些材料中的一种或多种的器件。在一些实施例中，衬底105经受前段制程(feol)，并且该器件位于衬底105中或刚好位于衬底105之上。在一些实施例中，衬底105经受线后段制程(beol)，并且在衬底105之上的金属互连结构内形成器件。在一些实施例中，器件包括至少一个电极。在一些实施例中，电极是金属。在一些实施例中，器件是存储器单元。在一些实施例中，器件是晶体管。可以位于表面215处的其他器件类型包括但不限于二极管、光电管、电阻器、电容器、半导体鳍等。在一些实施例中，表面215上的导电材料形成导线或通孔。
40.图3提供了可以与制造系统100一起使用的方法300的流程图。方法300从动作301开始，实施第一工艺。第一工艺可以是由第一工具109对衬底105实施的工艺。方法300继续进行动作303，扫描探针显微镜检查衬底105的表面215。动作303提供诸如高度数据或电导率数据的数据。衬底处理机107可以将衬底105从第一工具109传送到扫描探针显微镜113以进行扫描。
41.方法300继续进行动作307，对来自扫描探针显微镜的数据进行分析，并且使用该结果作出诊断确定。在进行评估的同时，方法300可以同时进行可选动作305，施加临时工艺。临时工艺可以是由第二工具111对衬底105实施的工艺。衬底处理机107可以将衬底105从扫描探针显微镜113传送到第二工具111以进行该临时工艺。
42.方法300继续进行动作309，基于诊断确定来确定是否实施补救工艺。在一些实施例中，以分数表示诊断确定，并且动作309确定该分数是否超过阈值。在一些实施例中，分数与衬底105上的器件的均匀度有关。例如，分数可以基于电导范围并且与阈值电压的均匀性有关。在一些实施例中，分数与衬底105上的器件与规格的符合程度有关。例如，该分数可以与具有电导率高于预定阈值的泄漏路径的衬底105上的器件的百分比有关。在一些实施例中，诊断确定提供了是否满足阈值条件的特定指示。
43.如果动作309确定补救是适当的，则方法300可以继续进行动作311，动作311是实施补救工艺。补救工艺可以是由第三工具115对衬底105实施的工艺。衬底处理机107可以从扫描探针显微镜113或第二工具111传送衬底105以进行该补救工艺。如果动作309确定补救不合适，或者如果动作311的补救完成，则方法300可以继续进行动作313，该动作313实施后续工艺。后续工艺可以是由第四工具119对衬底105实施的工艺。衬底处理机107可以将衬底105从扫描探针显微镜113、从第二工具111或从第三工具115传送到第四工具119以实施后续工艺。
44.在一些实施例中，第一工艺是离子束蚀刻。在一些实施例中，第一工艺是在离子束蚀刻之后的湿清洁。在一些实施例中，湿清洁是临时工艺。图4示出了衬底105a的横截面401，衬底105a包括紧接在离子束蚀刻之后的存储器单元402。存储器单元402可以包括顶部电极403、磁隧道结(mtj)405和底部电极407。顶部电极403和底部电极407是金属并且是导电的。底部电极407可以通过通孔411耦接至下面的金属互连层419中的导线或通孔417，其中导线或通孔417通过介电材料423彼此分隔开，该介电材料423可以是低k电介质。也可以存在阻挡层415(诸如氮化钽或氮化钛)以及一个或多个蚀刻停止层421(诸如氮化硅层)。金
属互连层419可以是衬底105a的金属互连结构内的第三金属互连层、第四金属互连层、第五金属互连层或一些其他金属互连层。在该处理阶段，衬底105a的表面215a包括存储器单元402和介电层413。mtj405可以包括下部铁磁层405a和上部铁磁层405c，它们通过绝缘体层405b彼此分隔开。在一些实施例中，绝缘体层405b是隧道阻挡件并且可以足够薄以允许载流子在下部铁磁层405a和上部铁磁层405c之间隧穿。
45.在一些实施例中，使用c-afm扫描表面215a。虽然拓扑形貌变化看起来很明显，但已发现c-afm的噪音较小，并且比afm能够为该应用提供更可靠的诊断确定。在一些实施例中，诊断确定识别出表面215a上的残留物或颗粒，并且补救工艺包括进一步的清洁。在一些实施例中，诊断确定识别出存储器单元402的侧壁420或类似位置上的过度导电，该过度导电是可能由导电材料的重新沉积引起的类型，并且补救工艺包括适于去除重新沉积的导电材料的蚀刻。在一些实施例中，诊断确定识别出太浅的侧壁角，并且补救工艺包括附加蚀刻以使侧壁角变陡。在一些实施例中，诊断确定指示需要报废或回收衬底105a。
46.在一些实施例中，第一工艺是间隔件蚀刻。在一些实施例中，第一工艺是在间隔件蚀刻之后的湿清洁。在一些实施例中，湿清洁是临时工艺。在一些实施例中，间隔件蚀刻是第一间隔件蚀刻。图5示出了紧接在第一间隔件蚀刻之后的衬底105a的横截面501。在该处理阶段，衬底105a的表面215b包括顶部电极403、作为绝缘体的间隔件503和介电层413的暴露部分。在一些实施例中，间隔件蚀刻是在第一间隔件上方形成第二间隔件的第二间隔件蚀刻。图6示出了紧接在第二间隔件蚀刻之后的衬底105a的横截面601。第二间隔件603形成在间隔件503上方，并且可以通过衬垫层605与间隔件503分隔开。在该处理阶段，衬底105a的表面215c包括顶部电极403、第二间隔件603(为电介质)和介电层413的暴露部分。
47.可以使用afm、c-afm或afm和c-afm扫描表面215b或表面215c。c-afm对于确定顶部电极403的暴露程度可能特别有效。诊断确定可以指示间隔件蚀刻是顶部电极403暴露不足还是暴露过度。在一些实施例中，补救工艺包括附加蚀刻。在一些实施例中，补救工艺包括间隔件材料的附加沉积，附加沉积之后可以是附加蚀刻工艺。
48.在一些实施例中，第一工艺是抛光工艺，诸如化学机械抛光(cmp)。在一些实施例中，第一工艺是在cmp之后的湿清洁。在一些实施例中，湿清洁是临时工艺。在一些实施例中，cmp工艺暴露存储器单元的顶部电极。图7示出了在紧接cmp之后的衬底105a的截面图701。在该处理阶段，衬底105a的表面215d包括顶部电极403、间隔件503(为绝缘体)、介电层413、介电蚀刻停止层或cmp停止层703、层间电介质705和导电插塞707的暴露部分。层间电介质705可以是低k电介质或极低k电介质。可以使用afm、c-afm或afm和c-afm两者来扫描表面215d。c-afm对于确定顶部电极403的暴露程度可能特别有效。诊断确定可以确定cmp是否暴露不足或过度暴露顶部电极403。在一些实施例中，补救工艺包括附加cmp。在一些实施例中，补救工艺包括电介质的附加沉积，在附加沉积之后可以是附加cmp工艺。
49.在一些实施例中，cmp工艺暴露晶体管栅极的顶部电极。图8示出了包括第一金属栅极层803和第二金属栅极层805的衬底105b的横截面801，第一金属栅极层803和第二金属栅极层805一起在半导体鳍815上方提供金属栅极。示出了在紧随从表面215e去除过量金属的cmp之后的结构。除了第一金属栅极层803和第二金属栅极层805之外，表面215e还暴露出高k介电层807、间隔件809和介电填充物811。高k介电层807、第一金属栅极层803、第二金属栅极层805可以包裹半导体鳍815，并且源极/漏极区域813可以形成在半导体鳍815上以提
供晶体管结构。可以使用afm或c-afm扫描表面215e。c-afm对于确定表面215e上存在金属残留物的程度可能是特别有效的。补救工艺可以包括附加cmp。
50.在一些实施例中，第一工艺是使邻近半导体鳍的电介质凹进的蚀刻工艺。图9示出了在紧随等离子体蚀刻工艺之后的衬底105c的横截面901，该等离子体蚀刻工艺使得邻近半导体鳍903的电介质905凹进。半导体鳍903可以从形成在电介质905中的沟槽内的体半导体907生长。可以使用afm或c-afm扫描表面215f。afm对于确定电介质905凹进的深度可以是有效的。c-afm可以通过在电介质905和半导体鳍903之间进行区分来提供附加优点。诊断确定可以确定半导体鳍903是否已经适当地形成或者电介质905是否已经凹进至正确的深度。在一些实施例中，补救工艺包括附加蚀刻以使电介质905进一步凹进。在一些实施例中，补救工艺包括电介质905的重新沉积和蚀刻。在一些实施例中，补救工艺包括抛光并且重新生长半导体鳍903。
51.c-afm对于区分表面上的电介质、半导体和金属结构可能特别有效。电介质的示例包括但不限于氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)、碳化硅(sic)、碳氮化硅(sicn)、碳氧化硅(sioc)、碳氮氧化硅(siocn)、低k电介质、极低k电介质等。低k电介质是介电常数比sio2小的材料。sio2的介电常数约为3.9。低k电介质的示例包括但不限于有机硅酸盐玻璃(osg)，诸如碳掺杂的二氧化硅、氟掺杂的二氧化硅(fsg)、有机聚合物低k电介质、多孔硅酸盐玻璃等。极低k电介质是介电常数约为2.1或更小的材料。极低k介电质可以是具有额外孔隙率的低k介电质。高k电介质是介电常数比sio2大的材料。高k电介质可以是铪(hf)、铝(al)、锆(zr)、镧(la)、镁(mg)、钡(ba)、钛(ti)、铅(pb)等的金属氧化物或硅酸盐。高k电介质的示例包括但不限于氧化钛(tio2)、氧化铪锆(hfzro)、氧化钽(ta2o3)、氧化铪硅(hfsio4)、氧化铪(hfo2)、氧化锆(zro2)、氧化锆硅(zrsio2)等。导电金属的示例包括但不限于钽、钛、铂、金、铱、钨、镍、钌、铜、它们的氮化物、它们的硅化物、它们的合金等。
52.在一些实施例中，扫描仅调查衬底表面的部分。在一些实施例中，被调查的表面的部分为表面总面积的10-6
％或更小。在一些实施例中，被调查的表面的部分为表面总面积的10-8
％或更小。在一些实施例中，被调查的表面的部分为0.01μm2至100μm2。在一些实施例中，被调查的表面的部分为0.1μm2至10μm2。所调查的区域可能是表面上的另外一个不同的区域。在一些实施例中，所调查的区域包括表面上的两个或更多个不相交的区域。在一些实施例中，衬底是晶圆，并且第一区域比第二区域更靠近晶圆的中心。在诸如cmp的工艺之后，这种类型的区域选择可能是有益的，与晶圆的中心相比，该工艺可以在晶圆的边缘附近以不同的速率进行。扫描的每个区域可以包括表示离散数据点的多个行和列。在一些实施例中，每个区域包括10至105行和10至105列。在一些实施例中，每个区域包括102至104行和102至104列。
53.在一些实施例中，相对于衬底的几何形状，扫描的区域在衬底之间变化。例如，可以在靠近中心的区域中扫描一个晶圆，而在靠近边缘的区域中扫描下一个晶圆。在一些实施例中，要扫描的区域以预定方式变化。在一些实施例中，要扫描的区域是随机变化的。这些策略可以增加在影响大量衬底之前检测仅在衬底的一个区域中发生的问题的可能性。
54.在一些实施例中，扫描的每个区域包括一种类型的器件的多个实例。例如，扫描的区域可以是存储器单元阵列的部分并且包括多个存储器单元。在一些实施例中，扫描的器件数量在2到104之间。在一些实施例中，扫描的器件数量在5到103之间。在一些实施例中，扫
描的器件数量在10到500之间。对于固定数量的测量点，改变测量点之间的间距可以在调查中包括的器件数量与扫描每个器件的精度之间进行权衡。在一些实施例中，测量点之间的垂直和水平间距在0.1nm至100nm的范围内。在一些实施例中，测量点之间的垂直和水平间距在0.2nm至10nm的范围内。在一些实施例中，测量点之间的垂直和水平间距在0.5nm至1nm的范围内。
55.图10提供了来自由图7的截面图701示出的衬底105a的存储器阵列702的c-afm扫描的一行数据的图表1001。图10包括一组峰1009a-1009e，每个峰表示不同的存储器单元402。可以根据任何峰值是高于还是低于阈值，或者数据中是否存在特定图案来作出关于是否存在制造问题的诊断确定。例如，一组峰1009a包括第一峰1003、中间峰1007和第三峰1005。中间峰1007低于第一峰1003和第三峰1005。该结构可以指示在存储器单元402的边缘处存在泄漏路径，该泄漏路径与该组峰1009a对应。
56.图11提供了方法1100的流程图，该方法1100可以用于处理由扫描探针显微镜收集的数据。方法1100从动作1101开始，动作1101收集数据。动作1103将数据形成为图像。图12提供了示例。图12示出了图像1201，该图像1201将来自由图7的截面图701示出的衬底105a的存储器阵列702的c-afm扫描的所有数据表示为灰度图像。在一些实施例中，由于存在多种数据类型而形成了多个图像。转换数据可以包括诸如过滤、平均、缩放和内插的操作。结果可以存储为像素阵列，每个像素都具有表示特定(x，y)坐标处的测量值的值。如果存在多种数据类型，例如拓扑和电导率数据，则期望与这些不同数据类型对应的图像均具有相同数量的像素，并且具有用于对应坐标的值。
57.方法1100可以继续进行动作1105，识别与单独的器件对应的数据图像的部分。在图像1201中，这些部分是对应于不同的存储器单元402的器件图像1203。图像处理领域提供了适用于此目的的算法。这些算法可以称为“斑点检测”或“兴趣点检测”方法。一旦被识别，就可以分析器件图像1203(动作1107)，并且使用该分析来作出诊断确定(动作1109)。在一些实施例中，分析表示另一种数据类型的第二图像的相应区域以作出诊断确定。例如，c-afm图像可以用于识别器件位置，而afm图像用于评估器件特性，反之亦然。在一些实施例中，仅根据数据图像中的与特定器件有关的部分中的数据来作出诊断确定。诊断确定可以与诸如电极是否充分暴露、泄漏电流是否过量或者沟槽是否足够深等的问题有关。在一些实施例中，诊断确定与所有被检查的器件是否具有预定规格内的电特性有关。
58.在一些实施例中，基于器件形状作出诊断确定。为此，可以将图像虚拟地或以其他方式从灰度图像转换为黑白图像。从图12的图像1201到图13a的图像1301的变换提供了示例。图像1301的器件图像1303由图像1201的器件图像1203形成。在一些实施例中，从灰度器件图像形成黑白器件图像包括从灰度器件图像中剥离一个或多个外部像素。在一些实施例中，从灰度图像剥离一到十个像素宽度的最外面的区域。例如，器件图像1303缺少器件图像1203的最外面的两个像素。剥离这些偏心像素可以减少形状数据中的噪声。可以基于距质心的距离来确定最外面的像素。可选地，可以基于距周边的距离来确定最外面的像素。在一些实施例中，根据器件图像1303的面积作出诊断确定。
59.在一些实施例中，基于器件形状的周边的构型作出诊断确定。为此，可以去除器件图像中心。这些中心可以通过从任何外边缘选择大于一定数量的像素的像素来获得。例如，图13b的图像1311具有与器件图像1303的那些像素对应的中心区域1313，这些像素是从器
件图像1303的外部起五个像素或更多。从图像1301中减去图像1311，或者等效地，从器件图像1303中减去中心区域1313提供了图13c的图像1321，图像1321包含器件周界1323。可以对器件周边1323进行诸如圆形度的性质分析，并且可以在此基础上作出诊断确定。可选地或附加地，可以分析中心区域1313的诸如圆形度的性质，并且可以在此基础上作出诊断确定。
60.图14提供了可以在制造系统100中使用的方法1400的流程图。方法1400与方法300类似，并且包含许多相同的步骤。主要区别在于方法1400在动作1401中使用动作307的诊断确定，确定衬底是否具有缺陷，并且方法1400具有动作1403，如果检测到缺陷，则处置或回收衬底。对具有缺陷的衬底进行早期检测和处理可以有助于提高整体吞吐量，并且降低与不影响良率的衬底的完整制造相关联的成本。
61.图15提供了可以在制造系统100中使用的方法1500的流程图。方法1500与方法300类似，并且包含许多相同的步骤。主要区别在于方法1500在动作1503中使用动作307的诊断确定，确定用于生产衬底的工艺和动作1501中是否存在故障，响应于该检测而执行工艺工具维护或另一工艺调整。在一些实施例中，基于诊断确定检查或更换溅射靶。在一些实施例中，基于诊断确定检查或更换等离子体室中的边缘环或其他消耗部件。在一些实施例中，基于诊断确定来清洁工具。
62.虽然在本文中已经将图3的方法300、图14的方法1400和图15的方法1500示出和描述为一系列动作或事件，但是应当理解，这样的动作或事件的示出顺序不应以限制性的意义来解释。例如，一些动作可以以不同的顺序发生和/或与除了本文示出和/或描述的那些动作或事件之外的其他动作或事件同时发生。此外，并非所有示出的动作都是实现本文描述的一个或多个方面或实施例所必需的，并且本文描述的一个或多个动作可以在一个或多个单独的动作和/或阶段中实施。
63.本教导的一些方面涉及一种方法，该方法包括将第一制造工艺施加至具有表面的衬底，使用扫描探针显微镜扫描表面的部分以获得数据，处理该数据以作出诊断确定，以及基于诊断确定将第二制造工艺选择性地施加至衬底。
64.在上述方法中，其中，所述扫描探针显微镜是提供电导率数据的类型。
65.在上述方法中，其中：所述第一制造工艺是蚀刻工艺、抛光工艺、紧随蚀刻工艺的清洁工艺或紧随抛光工艺的清洁工艺；并且所述扫描紧随所述第一制造工艺。
66.在上述方法中，其中：处理所述数据包括从所述数据形成第一图像；并且处理所述数据还包括识别所述第一图像内的多个单独的器件图像。
67.在上述方法中，其中：处理所述数据包括从所述数据形成第一图像；并且处理所述数据还包括识别所述第一图像内的多个单独的器件图像，还包括分析所述单独的器件图像以作出所述诊断确定。
68.在上述方法中，其中：处理所述数据包括从所述数据形成第一图像；并且处理所述数据还包括识别所述第一图像内的多个单独的器件图像，还包括分析所述单独的器件图像的形状。
69.在上述方法中，还包括基于所述诊断确定选择性地处置或回收所述衬底。
70.在上述方法中，其中，所述第二制造工艺是补救工艺。
71.在上述方法中，其中，所述第二制造工艺是补救工艺，所述补救工艺包括蚀刻、洗涤或抛光所述表面。
72.在上述方法中，还包括在处理所述数据以作出所述诊断确定的同时，将第三制造工艺施加至所述衬底。
73.本教导的一些方面涉及一种方法，该方法包括：接收具有多个器件结构的衬底；使用扫描探针显微镜扫描衬底的部分以获得数据；从该数据形成一个或多个图像；识别与多个器件结构中的单独的器件对应的一个或多个图像的区域，对与单独的器件对应的区域施加分析，以及在制造工艺或系统中使用分析的结果。
74.在上述方法中，其中，所述扫描探针显微镜是电导原子力显微镜。
75.在上述方法中，其中，所述器件结构是存储器单元。
76.在上述方法中，其中，所述器件结构是金属栅极。
77.在上述方法中，其中，所述分析基于与单独的器件对应的区域的形状。
78.在上述方法中，其中，所述分析基于与单独的器件对应的区域的周边的形状。
79.在上述方法中，其中，所述数据包括电导率数据和高度数据。
80.本教导的一些方面涉及集成电路器件制造系统，包括：第一处理工具、第二处理工具、衬底处理系统、扫描探针显微镜和计算机处理器。扫描探针显微镜从第一处理工具接收衬底。计算机处理器从扫描探针显微镜接收数据。衬底处理系统根据来自计算机处理器的指令选择性地将衬底传递至第二处理工具。
81.在上述集成电路器件制造系统中，其中，所述扫描探针显微镜包括电导原子力显微镜。
82.在上述集成电路器件制造系统中，还包括：第三处理工具；其中，所述衬底处理系统将所述衬底从所述第一处理工具或所述第二处理工具传递至所述第三处理工具。
83.前面概述了若干实施例的特征，使得本领域人员可以更好地理解本发明的方面。本领域人员应该理解，它们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实施与本文所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其它工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同配置不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本文中它们可以作出多种变化、替换以及改变。