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1、用于过程状态监测和端点检测的斜率对门限变换的方法及设备的制作方法专利名称：用于过程状态监测和端点检测的斜率对门限变换的方法及设备的制作方法背景技术：1.发明领域本发明一般涉及半导体制造，更具体来说，涉及半导体制造过程中的过程和晶片状态监测的实时计量。2.相关技术说明在半导体制作过程中，存在多个步骤，在其中，基础衬底进行各种层、覆盖层的形成、修改和消除，或者形成图案。小形体尺寸、密集表面平面性要求与对提高吞吐量的恒定追求使得极为需要在已经获得所处理薄膜的目标属性(厚度、阻力、平面度、透明度、化学成分等)时、即在对于当前过程步骤已经达到终点时停止或改变过程参数。部分半导体制作步骤无疑在当前过程步骤
2、已经完成获取所定义晶片特性的任务之后转变到后续制作步骤。用于晶片特性的控制的实时计量在这时是必要的，使得可确定特定处理操作的端点或转变点。与半导体操作关联的实时现场监测提供关于处理操作的端点或转变点有关的有用信息。牢固地链接到过程中的晶片的对象、无论是晶片本身或者是另一个对象的属性通常在转变之前和之后受到单调变化，在转变本身的过程中遇到突然的属性变化。这导致在被监测系统足够小以及对于检验空间的监视点同时出现转变的情况下的监测信号变化的阶跃式属性。对于较大的系统、如半导体晶片，存在与对应于过程参数变化的数据点关联的时间分布，它把阶跃式转变点转移到斜率变化，从而创建端点或转变点的指示符。但是，斜率
3、变化检测要求导数的使用，它们与减小的信噪比相关，从而使这个方法变得复杂。图1是在处理操作、如平面化处理操作过程中随时间监测的半导体晶片的厚度的曲线图。线条100表示与用于确定处理操作过程中的端点/转变点的基于红外线(IR)的传感器关联的值。线条102表示与用于在处理过程中随时间捕捉半导体晶片的厚度的多个涡流传感器(ECS)关联的值。可以看到，区域104表示出现端点/转变点的时间。在区域104中，与线条102和线条100关联的一般斜率转变。但是，对于IR监测或涡流监测所监测的信号与每个行程改变的有效且可变的背景噪声重叠。因此，当测量基于导数的斜率以确定端点时，信噪比等级影响端点确定的稳定性和可靠
4、性。这样，根据基于斜率的分析所预测的转变点的嵌入式确定没有提供半导体操作必需的健壮数据。因此，需要解决先有技术的问题，以便提供一种用于对于通过被监测过程参数的基于斜率的转变出现的转变点的过程提供稳定且可靠的转变点确定的方法及设备。发明内容 广义来说，本发明通过消除对于分析基于导数的数据的需要并且实现通过门限分析确定转变点，以便提供转变点的确定的可靠性和稳定性，来满足这些需求。应当知道，本发明可通过多种方式来实现，其中包括例如方法、系统、计算机可读媒体或装置。下面描述本发明的几个创造性实施例。在一个实施例中，提供一种用于把基于斜率的检测任务转换为基于门限的检测任务的方法。该方法以定义与所监测过程
5、的值对应的点的集合的近似方程来开始。然后，预测所监测过程的当前点处的预计值。随后，计算所监测过程的当前点处的测量值与相应预计值之间的差值。然后，对连续点监测该差值，以便检测测量值与预计值之间的偏差值。随后，所监测过程的转变点根据偏差值的检测来标识。在另一个实施例中，提供一种用于通过门限检测来检测基于斜率的变化的转变点的方法。该方法以监测与转变点关联的参数来开始。然后，参数的预计值从所监测过程参数的过去值来计算。预计值对应于所监测过程参数的当前值。随后，定义门限值。然后，跟踪当前值与预计值之间的差值。随后，当该差值超过门限值时，标识转变点。在又一个实施例中，提供一种能够通过门限确定实时检测斜率变
6、化转变的转变点的半导体处理系统。该系统包括处理模块，它配置成处理半导体晶片，直至获得与所处理的半导体晶片关联的已定义参数。处理系统包括配置成监测与过程操作关联的过程参数的传感器。该系统包括与传感器通信的检测器。检测器配置成把测量值与预计值进行比较，其中的测量值通过斜率变化来表明转变点。预计值从先前测量值中导出。检测器还配置成跟踪测量值与相应预计值之间的差值，以便增强转变点处的变化，从而使门限偏差值可以被定义。门限偏差值表明与过程操作关联的转变点。在又一个实施例中，提供一种用于把基于斜率的检测任务转换为基于门限的检测任务的具有程序指令的计算机可读媒体。计算机可读媒体包括用于定义与所监测过程的值对
7、应的点的集合的近似方程的程序指令以及用于预测所监测过程的当前点处的预计值的程序指令。提供用于计算所监测过程的当前点处的测量值与相应预计值之间的差值的程序指令。包括用于监测该差值以便检测测量值与预计值之间的偏差值的程序指令以及用于根据偏差值的检测来标识所监测过程的转变点的程序指令。通过以下作为实例、结合附图描述本发明的原理的详细说明、本发明的其它方面和优点将变得非常明显。附图简介 通过以下结合附图的详细描述，将便于理解本发明，相同参考标号表示相同结构元件。图1是在处理操作、如平面化处理操作过程中随时间监测的半导体晶片的厚度的曲线图。图2是基于红外线(IR)的轨迹的曲线图，其中，根据本发明的一个实
8、施例，转变区域的噪声级经过平滑以表示转变点。图3是随时间的信号轨迹的示范曲线图，其中，该时间段包括转变点。图4是经过平滑以消除噪声的、图3的信号的示范曲线图。图5是根据本发明的一个实施例、从图3的实际信号的点产生的预测信号的示范曲线图。图6是根据本发明的一个实施例、通过计算各种时间点的实际信号与相应的预测信号之间的差值所产生的偏差信号的示范曲线图。图7是示范曲线图，其中包含相互叠加的图4、5和6的曲线，以便说明根据本发明的一个实施例的转变点的门限确定。图8A是示范曲线图，说明根据本发明的一个实施例的实际信号和预测信号的轨迹。图8B是根据本发明的一个实施例、原始信号值的曲线图以及实际信号与预测信
9、号之间的偏差的相应曲线图。图8C是曲线图，说明根据本发明的一个实施例、与预计值轨迹重叠的图8A和图8B的实际轨迹和轨迹，它们全部用于基于斜率的任务到基于门限的任务的转换。图9是根据本发明的一个实施例、用于把基于斜率的检测任务转换为基于门限的检测任务的方法的方法操作的流程图。图10是根据本发明的一个实施例、与配置成把斜率检测转变点转换为门限检测转变点的检测器通信的处理模块的高级示意图。图11是根据本发明的一个实施例、具有红外线传感器以确定所处理的半导体衬底的转变点的CMP系统的简化示意图。图12是根据本发明的一个实施例、具有配置成确定所处理的半导体衬底的转变点的涡流传感器的处理系统的简化示意图。
10、优选实施例详细说明 对于提供半导体处理操作过程中的转变点的可靠且稳定测量的系统、装置及方法来描述本发明。然而，本领域的技术人员十分清楚，即使没有这些具体的详细资料的部分或全部，也可以实施本发明。在其它情况下，众所周知的过程操作没有进行详细描述，以免不必要地影响对本发明的理解。图1在“发明背景”部分描述。本发明的实施例提供用于把斜率检测任务转换为门限检测任务以及还简化指示转变的转变特征的系统及方法。门限行为在零或常数信号的背景中产生阶跃式特征，以及提供更简单的检测算法、更高的信噪比和更健壮的可检测性。与基于斜率的确定相比，对于转变点/端点的基于门限的确定提供增加的稳定性和可靠性。对于半导体操作，
11、又提供了更稳定且可靠的触发条件。也就是说，由于转变点/端点以高度的可信度来确定，因此，要求实质上精确测量的下游操作可通过嵌入计量来发起。因此，相关操作的半导体吞吐量可以相应地增加。由相对导数分析的处理跟踪信号的斜率的小变化所产生的复杂化通过转换为跟踪信号的门限类型来消除。应当知道，本文所使用的术语“端点”和“转变点”是可交替的。本领域的技术人员非常清楚，术语“端点”和“转变点”可表示半导体过程或其它任何过程中的任何点，在其中正出现目标变化、实现目标状态、或者达到与被监测参数关联的某个值的情况被用来触发事件，例如端点或另一个过程操作的开始。图2是基于红外线(IR)的轨迹的曲线图，其中，根据本发明
12、的一个实施例，转变区域的噪声级经过平滑以表示转变点。这里，在区域106中，噪声级实质上被消除，从而显示作为平滑线的轨迹108。可以看到，与平滑轨迹108关联的斜率在区域106中转变。但是，与所监测操作、如化学机械平面化(CMP)操作或蚀刻操作关联的噪声阻止实时稳定、可再现计数触发事件，例如端点或另一个操作的开始。应当知道，虽然图2说明与温度相关的红外线信号，但诸如涡流传感器、振动、光衍射等的其它信号将呈现相似属性。也就是说，平滑斜率将表明转变点。但是，如上所述，背景噪声阻止稳定、精确实时读取进行斜率读取。下面将更详细地描述，斜率测量到门限测量的转换消除了与影响对于关联斜率测量的导数测量所分析的
13、小差值的噪声级关联的不确定性。因此，实现了转变点的更精确的实时检测。表明转变点的斜率的小变化被斜率测量中的噪声屏蔽，但是，本文所述的实施例实质上消除了影响转变点的确定的噪声。图3是随时间的信号轨迹的示范曲线图，其中，该时间段包括转变点。在这里，随时间绘制信号110。在一个实施例中，信号110来自配置成检测表明半导体操作过程中的转变点的过程参数的涡流传感器。应当知道，这里可包括用于检测半导体操作过程中的转变点的其它信号，例如红外线、振动、基于光学的信号等。可以看到，信号110具有与信号关联的大量噪声，但是，随时间的趋势表明时间100处的转变点。本领域的技术人员将知道，基于斜率的确定在这里因背景噪
14、声而将产生不稳定结果。图4是经过平滑以消除噪声的图3的信号的示范曲线图。在这里，线条110a已经应用了规则正弦噪声滤波器，以便使信号平滑。在信号110a表示随时间的涡流传感器的值的情况下，转变点通过大约在时间100处的斜率的变化来表示。如上所述，平滑斜率不能以稳定和精确的方式实时产生。因此，基于斜率的确定在这里不是可行的备选方案。图5是根据本发明的一个实施例、从图3的实际信号的点产生的预测信号的示范曲线图。在这里，在本发明的一个实施例中，数据流程点的所选间隔的近似方程用来预测最近的数据读取。如将参照图8A和图8B更详细地说明的那样，根据本发明的一个实施例，预测信号通过把近似方程应用于实际信号的
15、历史数据点来产生，以便产生预测实时数据点。如图5所示，线条110b表示的预测信号在时间100开始偏离图3和图4的实际信号，它表示转变点。应当知道，近似方程可以是任何多项式方程。例如，近似方程可采取线性方程、抛物线方程或其它任何高阶方程的形式。图6是根据本发明的一个实施例、通过计算各种时间点的实际信号与相应的预测信号之间的差值所产生的偏差信号的示范曲线图。在这里，线条112表示预测信号与实际信号之间随时间的差值。区域114表示噪声的通道。也就是说，偏移可应用于实际信号与预测信号之间的差值，以便定义噪声通道，在其中，噪声通道外部的点将被认为是转变点的有效点。大体上，噪声的通道定义实际值与预计值之间
16、的差值周围的边界。在一个实施例中，偏移被选作标准偏差的值的3倍、即3。因此，在噪声分布配置为高斯分布的情况下，3将覆盖分布的所有点的99.7。因此，在1000点之间，对于实际上在噪声的通道之外的并且不是转变点的起始的一个点，存在310-3的概率。根据所监测过程的性质，这个概率可减小或增加，以便提供符合要求的精确度。图7是示范曲线图，其中包含相互叠加的图4、5和6的曲线，以便说明根据本发明的一个实施例的转变点的门限确定。在这里，图4的线条110a、图5的线条110b和线条112相互叠合。另外，还说明了噪声通道114。应当知道，表示偏差信号、即实际信号与预测信号之间的差值的线条112在时间100的转变点上开始超过噪声通道。下面将更详细地说明，(噪声的)3通道可经过调整，以便提供正在检测转变点的更高或更低置信度。例如，要求高度精确度和准确性的处理过程可能比要求较低精确度和准确性的过程使用更宽的噪声通道。在另一个实施例中，可要求噪声通道的
