專利名稱：用以補充主要過程控制器的輔助過程控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致有關(guān)半導體制造，尤其有關(guān)一種配合主要過程控制器而采用輔助過程控制器的方法及裝置。
背景技術(shù)：
制造業(yè)在技術(shù)的飛快進展已形成了許多新而創(chuàng)新的過程。尤其是半導體過程的現(xiàn)代過程需要許多重要的步驟。這些過程步驟通常是相當重要的，因而需要若干通常被精細調(diào)整以維持適當?shù)闹圃炜刂频妮斎搿?br> 半導體裝置的制造需要若干分離的過程步驟，以便自半導體原料制作出經(jīng)過封裝的半導體裝置。自最初半導體材料的生長、將半導體晶體切割成個別的晶圓、各種制造階段(蝕刻、摻雜、或離子植入等的制造階段)、至封裝及裝置成品的最后測試的各種過程相互之間有極大的不同且是相當專業(yè)化的，因而可能要在包含不同控制機制的不同制造位置中執(zhí)行該等過程。
一般而言，在有時被稱為″批(lot)″的一組半導體晶圓中執(zhí)行一組過程步驟(processing steps)。例如，可能在半導體晶圓上形成可能由若干種不同材料構(gòu)成的處理層(process layer)。然后可能使用習知的微影技術(shù)在該處理層上形成有圖樣的光阻層。通常，然后使用該圖案化的光阻層作為一罩幕層，而在該處理層上執(zhí)行蝕刻過程。該蝕刻過程使得在該處理層中形成各種特征部位或?qū)ο?。此種特征部位可用來作為諸如晶體管的柵極電極。經(jīng)常也在半導體晶圓的基材上形成若干溝槽隔離結(jié)構(gòu)，以便隔離半導體晶圓上的各電氣區(qū)域?？墒褂玫母綦x結(jié)構(gòu)的一個例子是淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation；簡稱STI)結(jié)構(gòu)。
一半導體制造設施內(nèi)的制造工具通常與一制造架構(gòu)的或一網(wǎng)絡的過程模塊相連通。通常系將每一制造工具連接到一設備接口。將該設備接口連接到一制造網(wǎng)絡所連接的機器接口，因而有助于該制造工具與該制造架構(gòu)間的連通。該機器接口通?？梢允且幌冗M過程控制(Advanced Process Control；簡稱APC)系統(tǒng)的一部分。該APC系統(tǒng)激活一控制描述語言程序，該控制描述語言程序可以是自動擷取執(zhí)行過程所需的數(shù)據(jù)的一軟件程序。
第1圖顯示典型的半導體晶圓105。半導體晶圓105通常包含被配置成格網(wǎng)150的多個個別的半導體晶粒103?？墒褂昧曋奈⒂斑^程及設備，而在將要圖案化的一個或多個處理層上形成一圖案化的光阻層。視所采用的特定光罩而定，通常系以步進機一次在大約一至四個晶粒103上執(zhí)行該微影過程中一部分的曝光過程?？蓪⒃搱D案化的光阻層用來作為對諸如一多晶硅、金屬、或絕緣材料層等的一層或多層下方材料層執(zhí)行濕式或干式蝕刻過程期間的一罩幕層，以便將所需的圖樣轉(zhuǎn)移到該下方層。系由諸如將在一下方處理層中被復制的線型特征部位或開孔型特征部位等的多個特征部位構(gòu)成該圖案化的光阻層。
現(xiàn)在請參閱第2圖，圖中顯示半導體制造系統(tǒng)對半導體晶圓105執(zhí)行的典型的過程流程。在步驟210中，制造系統(tǒng)可處理與批次/批相關(guān)聯(lián)的半導體晶圓105。在處理了該等半導體晶圓105之后，該制造系統(tǒng)可在步驟220中取得諸如度量數(shù)據(jù)及或工具狀態(tài)數(shù)據(jù)等的制造數(shù)據(jù)。在步驟230中，該制造系統(tǒng)然后可分析該制造數(shù)據(jù)，以便計算對半導體晶圓105執(zhí)行的過程可能會有的改變。在步驟240中，該制造系統(tǒng)可根據(jù)該等計算出的改變，而執(zhí)行可調(diào)整與半導體晶圓105的處理相關(guān)聯(lián)的主要控制參數(shù)的反饋控制。
與現(xiàn)有方法相關(guān)聯(lián)的問題中包括下列事項第2圖所示的過程控制流程通常使用單變量過程控制系統(tǒng)，用以控制主要過程控制參數(shù)，例如調(diào)整一過程的配方?，F(xiàn)有的方法涉及進行用來執(zhí)行過程的粗略點調(diào)整(coarse-point adjustment)以減少處理半導體晶圓105時的誤差的計算。然而，因為現(xiàn)代過程系統(tǒng)中所采用的單變量系統(tǒng)通常只提供粗略點調(diào)整，所以在所需容許水準內(nèi)可能很難獲得半導體晶圓105的處理精確度。在處理可接受的半導體晶圓105之前，經(jīng)常可能需要數(shù)個單變量控制調(diào)整反饋周期。因而可能使得對過程誤差有較慢的反應，且造成半導體晶圓105的較高處理費用。
本發(fā)明的目的在于消除或至少減少前文所述一個或多個問題的效應。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個局面中，提供了一種實施一多變量過程控制系統(tǒng)的方法。在第一時間期間，使用主要過程控制功能來處理一工件。在處理該工件的該第一時間期間的至少一部分期間，執(zhí)行輔助過程控制功能。該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。
在本發(fā)明的另一局面中，提供了一種實施多變量過程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含用來處理工件的處理工具(processing tool)。該系統(tǒng)也包含在作業(yè)上被耦合到該處理工具的主要及輔助過程控制器。該主要過程控制器適于在第一時間期間中利用主要過程控制功能來處理工件。該輔助過程控制器在處理該工件的該第一時間期間的至少一部分期間可執(zhí)行輔助過程控制功能。該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。
在本發(fā)明的另一局面中，提供了一種實施多變量過程控制系統(tǒng)的裝置。該裝置包含主要及輔助過程控制器。該主要過程控制器適于在第一時間期間中利用主要過程控制功能來處理一工件。該輔助過程控制器在處理該工件的該第一時間期間的至少一部分期間可執(zhí)行輔助過程控制功能。該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。
在本發(fā)明的又一局面中，提供了一種實施多變量過程控制系統(tǒng)的以指令編碼的計算機可讀取的程序儲存裝置。該以指令編碼的計算機可讀取的程序儲存裝置當被計算機執(zhí)行時，系執(zhí)行一個方法，該方法包含下列步驟在第一時間期間，使用主要過程控制功能來處理一工件；以及在處理該工件的該第一時間期間的至少一部分期間，執(zhí)行輔助過程控制功能。該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。


若參照前文中的說明，并配合各附圖，將可了解本發(fā)明，在這些附圖中，相同的代號識別類似的組件，這些附圖有第1圖是正被處理的先前技術(shù)半導體晶圓的簡化圖；
第2圖是在半導體晶圓的制造期間的先前技術(shù)過程流動的一簡化流程圖；第3圖是根據(jù)本發(fā)明一實施例的的系統(tǒng)的方塊圖；第4圖是根據(jù)本發(fā)明一實施例的第3圖所示的工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元的較詳細的方塊圖；第5圖是根據(jù)本發(fā)明一實施例的第3圖所示的輔助控制器的更詳細的方塊圖；第6圖標出采用具有巢狀輔助反饋控制系統(tǒng)的主要反饋控制系統(tǒng)的一多變量過程控制系統(tǒng)；第7圖是根據(jù)本發(fā)明一實施例的第3圖所示系統(tǒng)的更詳細的方塊圖。
第8圖是根據(jù)本發(fā)明一實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式
下文中將說明本發(fā)明的實施例。為了顧及說明的清晰，本說明書中將不說明一真實的實施例的所有特征。然而，我們當了解，于開發(fā)任何此類真實的實施例時，必須作出許多與實施例相關(guān)的決定，以便達到開發(fā)者的特定目標，例如符合與系統(tǒng)相關(guān)的及與業(yè)務相關(guān)的限制條件，而這些限制條件將隨著不同的實施例而變。此外，我們當了解，此種開發(fā)工作可能是復雜且耗時的，但對已從本發(fā)明的揭示事項獲益的擁有此項技藝的一般知識者而言，仍然將是一種例行的工作。
有許多涉及半導體制造的個別過程。各工件(例如半導體晶圓105、半導體裝置等工件)經(jīng)常要逐一經(jīng)過多個處理工具。本發(fā)明的實施例提供了采用多個過程控制機制以產(chǎn)生有效率的多變量過程控制反饋及(或)前饋控制系統(tǒng)的方式。可利用本發(fā)明的實施例來提供可以一巢狀輔助過程控制來補充的主要過程控制。因此，可進行粗略點調(diào)整及精細點調(diào)整，以便更適當?shù)乜刂茖Π雽w晶圓105執(zhí)行的過程的精確度?？衫谜`差偵測及分類系統(tǒng)來執(zhí)行主要修正式反饋/前饋修正，而巢狀輔助控制系統(tǒng)可利用較低的臨界限制來更迅速地反應，以便將多變量的精細調(diào)整提供給與半導體晶圓105的處理相關(guān)聯(lián)的多個變量。此外，主要過程控制容許的改變速率可能不同于更精細調(diào)整的多變量輔助控制系統(tǒng)所執(zhí)行的速率。使用本發(fā)明的實施例時，可獲致對半導體晶圓105執(zhí)行的過程的粗略點調(diào)整及精細點調(diào)整，因而可產(chǎn)出受到更精確處理的半導體晶圓105。
現(xiàn)在請參閱第3圖，圖中顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)300的一方塊圖。系統(tǒng)300中的過程控制器310可控制與處理工具710有關(guān)的各種作業(yè)。系統(tǒng)300可取得與制造有關(guān)的數(shù)據(jù)，例如與被處理的半導體晶圓105有關(guān)的度量數(shù)據(jù)、及工具狀態(tài)數(shù)據(jù)等的信息。系統(tǒng)300可包含度量工具750，用以取得與被處理的半導體晶圓105有關(guān)的度量數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)300也可包含數(shù)據(jù)庫單元340。設有數(shù)據(jù)庫單元340的目的在于提供多種類型的數(shù)據(jù)，例如與制造有關(guān)的數(shù)據(jù)、與系統(tǒng)300的作業(yè)有關(guān)的數(shù)據(jù)(例如度量數(shù)據(jù)、過程狀態(tài)數(shù)據(jù)、處理工具710的狀態(tài)、及半導體晶圓105的狀態(tài)等的數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)庫單元340可儲存工具狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如與處理工具710執(zhí)行的多個過程批次有關(guān)的工具狀態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫單元340可包含數(shù)據(jù)庫服務器342，用以將工具狀態(tài)數(shù)據(jù)及(或)與被處理的半導體晶圓105有關(guān)的其它制造數(shù)據(jù)儲存至數(shù)據(jù)庫儲存單元345。
系統(tǒng)300也可包含工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320，用以獲取工具狀態(tài)數(shù)據(jù)。該等工具狀態(tài)數(shù)據(jù)可包括壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、氣流數(shù)據(jù)、各種電氣數(shù)據(jù)、以及與處理工具710的作業(yè)有關(guān)的數(shù)據(jù)等的數(shù)據(jù)。蝕刻工具的例示工具狀態(tài)數(shù)據(jù)可包括經(jīng)過一段時間追蹤及(或)記錄的氣流、腔室壓力、腔室溫度、電壓、反射功率、后端氦氣壓力、及射頻調(diào)諧參數(shù)等的數(shù)據(jù)。工具狀態(tài)數(shù)據(jù)也可包括在處理工具710之外的數(shù)據(jù)，例如周遭環(huán)境溫度、濕度、及壓力等的數(shù)據(jù)。第4圖中及下文的伴隨說明提供了工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320的各詳細的解說。
系統(tǒng)300也包含可執(zhí)行與半導體晶圓105的處理有關(guān)的各種誤差偵測分析的誤差偵測及分類(fault detection and classification；簡稱FDC)單元330。誤差偵測及分類單元330可提供與半導體晶圓105的處理期間的誤差有關(guān)的數(shù)據(jù)。誤差偵測及分類單元330所執(zhí)行的誤差偵測分析可包括對工具狀態(tài)數(shù)據(jù)及(或)度量數(shù)據(jù)的分析。FDC單元330可分析度量工具數(shù)據(jù)，而找出特定工具狀態(tài)數(shù)據(jù)與在被處理的半導體晶圓105上偵測到的誤差間的相關(guān)性?？烧页鲋T如在被處理的半導體晶圓105上發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵尺寸誤差等的特定誤差與工具狀態(tài)數(shù)據(jù)有關(guān)的特定氣體流速或溫度數(shù)據(jù)間的相關(guān)性。FDC單元330所執(zhí)行的誤差偵測也可包括對來自被整合到處理工具710的各原處傳感器的數(shù)據(jù)的分析。
系統(tǒng)300也可包含可一起使用以提供粗略點及精細點控制調(diào)整機制的主要控制器350及輔助控制器360。主要控制器350可對會影響到被處理的半導體晶圓105的整體作業(yè)的主要控制參數(shù)/變量執(zhí)行廣泛性的過程控制。例如，主要控制器350可調(diào)整可被用來改變處理特定半導體晶圓105的方式的配方參數(shù)。在一實施例中，當執(zhí)行反饋及(或)前饋修正時，主要控制器350對比輔助控制器360的臨界值高的臨界值起反應。換言之，主要控制器350執(zhí)行隨著批次而不同的一粗略點調(diào)整，而輔助控制器360可執(zhí)行隨著批次而不同的輔助修正及或隨著晶圓而不同的一控制調(diào)整。
可以與主要控制器350成巢狀的方式使用輔助控制器360，而實施巢狀反饋控制機制，以便提供多變量反饋/前饋控制調(diào)整機制。例如，主要控制器350可按照預定的時間間隔來調(diào)整配方，而輔助控制器360可調(diào)整多個輔助參數(shù)，例如與在研磨期間用來將半導體晶圓105相對研磨機定位的臂件有關(guān)的向下力參數(shù)。此外，輔助控制器360可對主要控制器350可能未偵測到的誤差執(zhí)行較多精細點的偵測。例如，諸如壓力等的工具狀態(tài)的漂移可能并未被FDC單元330計算為誤差；因此，主要控制器350可能并未對此種漂移起反應。然而，使用輔助控制器360時，可偵測到該漂移，并可調(diào)整壓力的改變。例如，當與處理工具710相關(guān)聯(lián)的前端管線堵塞時，與處理工具710相關(guān)聯(lián)的腔室中的壓力可能會累積。在主要控制器350對此種漂移起反應之前，輔助控制器360可調(diào)整諸如節(jié)流壓力閥，以便控制壓力而使壓力不會自預定的正常值漂移。輔助控制器360也可調(diào)整與過程相關(guān)聯(lián)的氣流及壓力等的參數(shù)。輔助控制器360以巢狀方式執(zhí)行反饋修正，以便補充主要控制器350所執(zhí)行的修正。第5圖及下文中的伴隨說明將提供對輔助控制器360的更詳細的說明。
過程控制器310、FDC單元330、主要控制器350、及(或)輔助控制器360可以是系為獨立單元的軟件、硬件、或韌體單元，或者可被整合到與系統(tǒng)300相關(guān)聯(lián)的計算機系統(tǒng)中。此外，第3圖所示各方塊所代表的各種組件可經(jīng)由系統(tǒng)通訊線路315而相互連通。系統(tǒng)通訊線路315可以是計算機總線鏈路link、專用的硬件通訊鏈路、電話系統(tǒng)通訊鏈路、無線通訊鏈路、或熟習此項技術(shù)者在參閱本發(fā)明揭示事所述之后可實施的其它通訊鏈路。
現(xiàn)在請參閱第4圖，圖中顯示第3圖所示工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320的更詳細的方塊圖。工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320可包含諸如壓力傳感器410、溫度傳感器420、濕度傳感器430、氣體流速傳感器440、及電性傳感器450等的各種不同類型的傳感器中的任何傳感器。在一個替代實施例中，工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320可包含被整合到處理工具710中的若干原處傳感器。壓力傳感器410可偵測處理工具710內(nèi)的壓力。溫度傳感器420可感測處理工具710的各部分的溫度。濕度傳感器430可偵測處理工具710中各部分的相對濕度、或周圍環(huán)境狀況的相對濕度。氣體流速傳感器440可包含多個流速傳感器，該等流速傳感器可偵測半導體晶圓105的處理期間所使用的多種過程氣體的流速。例如，氣體流速傳感器440可包含可偵測氨氣、硅甲烷、氮氣、笑氣N2O、及(或)其它過程氣體的傳感器。
在一實施例中，電氣傳感器450可偵測多個電氣參數(shù)，例如提供給用于微影過程的一燈具的電流、電壓、或功率。工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320也可包含可偵測熟習此項技術(shù)者在參閱本發(fā)明揭示事所述之后所知的各種制造變量的其它傳感器。工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320也可包含工具狀態(tài)數(shù)據(jù)傳感器接口460。工具狀態(tài)數(shù)據(jù)傳感器接口460可自處理工具710及(或)工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320內(nèi)包含的或相關(guān)聯(lián)的各種傳感器接收數(shù)據(jù)，并將該等數(shù)據(jù)傳送到過程控制器310。
現(xiàn)在請參閱第5圖，圖中示出根據(jù)本發(fā)明實施例的輔助控制器360的一更詳細的方塊圖。輔助控制器360可接收多種類型的制造數(shù)據(jù)，例如晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)、工具狀態(tài)數(shù)據(jù)、及(或)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)。晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)可能與被處理的半導體晶圓105相關(guān)聯(lián)的某些類型的數(shù)據(jù)有關(guān)，且可藉由分析度量數(shù)據(jù)而提供該晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)。例如，晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)可包含沈積薄膜的厚度及關(guān)鍵尺寸量測值等的數(shù)據(jù)。過程狀態(tài)數(shù)據(jù)可包含與某些工具可提供的過程的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)，這些工具諸如提供與處理工具710相關(guān)聯(lián)的殘余氣體有關(guān)的殘余氣體分析工具，該工具可提供過程本身的狀態(tài)。過程狀態(tài)數(shù)據(jù)的其它例子可包括光學放射光譜儀(Optical Emission Spectroscopy；簡稱OES)數(shù)據(jù)、真空微粒傳感器、液態(tài)化學物濃度數(shù)據(jù)、及傅立葉變換紅外線光譜儀(Fourier Transform InfraRed；簡稱FTIR)等的數(shù)據(jù)。
輔助控制器360可包含過程漂移計算單元510及控制參數(shù)調(diào)整單元520。過程漂移計算單元510可執(zhí)行分析，以便計算處理工具710的作業(yè)中的漂移量。例如，過程漂移計算單元510可提供與處理工具710相關(guān)聯(lián)的一腔室中壓力漂移有關(guān)的一指示。使用晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)、工具狀態(tài)數(shù)據(jù)、及(或)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)時，控制參數(shù)調(diào)整單元520可計算以一種輔助反饋程序的方式調(diào)整的一個或多個參數(shù)的調(diào)整值?？刂茀?shù)調(diào)整單元520可提供可被實施為輔助反饋或前饋程序調(diào)整值的第一至第N個輔助參數(shù)?？墒褂幂o助控制器360來調(diào)整諸如壓力流速、溫度、及射頻功率等各種工具狀態(tài)參數(shù)，其中可對較不經(jīng)常性的粗略型過程調(diào)整值執(zhí)行諸如用來控制一過程步驟的配方等的主要控制因素的調(diào)整。第6圖及下文的伴隨說明中將提供對主要控制器350及輔助控制器360所提供的巢狀過程控制機制的一更詳細的說明。
現(xiàn)在請參閱第6圖，圖中示出根據(jù)本發(fā)明實施例的一巢狀形式的一過程控制組態(tài)的方塊圖。在方塊610中執(zhí)行過程步驟之后，系統(tǒng)300可在方塊620中取得各種類型的制造數(shù)據(jù)。所取得的數(shù)據(jù)可包括晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)、工具狀態(tài)數(shù)據(jù)、及(或)過程狀態(tài)數(shù)據(jù)。在方塊630中，可將該等制造數(shù)據(jù)用來產(chǎn)生FDC數(shù)據(jù)。在方塊640中，可將該等制造數(shù)據(jù)及(或)FDC數(shù)據(jù)用來執(zhí)行一主要控制調(diào)整值計算，而該調(diào)整值計算可被用來修改與過程步驟有關(guān)的主要控制參數(shù)。使用該等調(diào)整計算值時，可在方塊650中執(zhí)行一主要反饋控制，以便在方塊660中提供一修改后的主要控制參數(shù)，并在方塊610中將該修改后的主要控制參數(shù)傳送回該過程步驟。該反饋控制采取外循環(huán)(沿著方塊610-620-630-640-650-660的路徑)的形式，且通常是以單變量的方式(例如，修改與該過程步驟有關(guān)的一配方)執(zhí)行該外循環(huán)。
在方塊610-660所界定的外循環(huán)之內(nèi)，可實施沿著方塊610-620-670-680-690的路徑所指示的巢狀循環(huán)。在方塊670中，可使用該等制造數(shù)據(jù)來執(zhí)行輔助過程調(diào)整值計算，以便決定可對輔助控制參數(shù)執(zhí)行的修改。例如，如果主要控制器350是蝕刻時間控制器，則輔助控制器360可以是用來控制壓力、射頻功率、及或氣體流速等參數(shù)的控制器。再舉一個例子，如果主要控制器350是研磨時間控制器，則輔助控制器360可以是用來控制臂件(可支承一研磨裝置)壓力、皮帶速度、及(或)研磨料漿濃度的控制器。再舉另一個例子，如果主要控制器350是沉積時間控制器，則輔助控制器360可以是用來控制間隙距離及(或)電極距離等參數(shù)的控制器。再舉另一個例子，如果主要控制器350是光阻液施加時間控制器，則輔助控制器360可以是用來控制旋轉(zhuǎn)速度、晶圓溫度、及(或)液體黏度的控制器。
在方塊680中，該等輔助過程調(diào)整值計算可提供可被用來執(zhí)行輔助反饋控制的數(shù)據(jù)。在方塊690中，該輔助反饋控制過程可提供可被修改且被反饋到該過程步驟的多個輔助控制參數(shù)?？稍谂c第6圖所示外循環(huán)執(zhí)行的反饋控制的頻度或速率不同的頻度或速率下執(zhí)行由方塊610、620、670、680、及690所界定的該巢狀內(nèi)循環(huán)的作業(yè)。因此，可以一種多變量的方式對過程進行異步反饋修正，以便對過程步驟執(zhí)行粗略點調(diào)整及精細點調(diào)整。該內(nèi)循環(huán)執(zhí)行輔助反饋控制，以便調(diào)整一個或多個工具狀態(tài)參數(shù)等的參數(shù)。該內(nèi)循環(huán)所界定的輔助程序可使用諸如光譜度量工具、化學成分傳感器、及殘余氣體分析儀等各種工具所提供的數(shù)據(jù)，以便提供各種輔助參數(shù)，且該等輔助參數(shù)可被調(diào)整，以便對半導體晶圓105上執(zhí)行的過程執(zhí)行微調(diào)控制調(diào)整。
現(xiàn)在請參閱第7圖，圖中示出根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)300的更詳細的方塊圖。系使用經(jīng)由線路或網(wǎng)絡723提供的多個控制輸入信號或制造參數(shù)，而在處理工具710a、710b上處理半導體晶圓105。系將該等線路723中的控制輸入信號或制造參數(shù)自計算機系統(tǒng)730經(jīng)由機器接口715a、715b而傳送到處理工具710a、710b。第一及第二機器接口715a、715b通常系位于處理工具710a、710b之外。在一替代實施例中，第一及第二機器接口715a、715b系位于處理工具710a、710b之內(nèi)。系將半導體晶圓105提供給多個處理工具710，并自該等多個處理工具710載送該等半導體晶圓105。在一個實施例中，可以手動方式將半導體晶圓105提供給處理工具710。在一個替代實施例中，可以一種自動方式(例如，以機器人移動半導體晶圓105)將半導體晶圓105提供給處理工具710。在一個實施例中，系以批次的方式(例如堆棧于卡匣中的方式)將多個半導體晶圓105輸送到該等處理工具710。
在一個實施例中，計算機系統(tǒng)730將線路723上的控制輸入信號或制造參數(shù)傳送到第一及第二機器接口715a、715b。計算機系統(tǒng)730可控制過程作業(yè)。在一個實施例中，計算機系統(tǒng)730是一過程控制器。計算機系統(tǒng)730被耦合到計算機儲存單元732，而計算機儲存單元732可存有多個軟件程序及數(shù)據(jù)集。計算機系統(tǒng)730可包含一個或多個可執(zhí)行本文所述的該等作業(yè)的處理器(圖中未示出)。計算機系統(tǒng)730采用制造模型740，以便產(chǎn)生線路723上的控制輸入信號。在一個實施例中，制造模型740包含制造配方，而該制造配方?jīng)Q定系經(jīng)由線路723而被傳送到處理工具710a、710b的多個控制輸入?yún)?shù)。
在一個實施例中，制造模型740界定過程描述語言程序及輸入控制，用以執(zhí)行特定的過程。第一機器接口715a接收并處理目標為處理工具A710a的線路723上的該等控制輸入信號(或控制輸入?yún)?shù))。第二機器接口715b接收并處理目標為處理工具B710b的線路723上的該等控制輸入信號。半導體過程所用的處理工具710a、710b的例子包括步進機、蝕刻處理工具、及沉積工具等的處理工具。
也可將處理工具710a、710b所處理的一個或多個半導體晶圓105傳送到度量工具750，以便獲取度量數(shù)據(jù)。度量工具750可以是散射測量數(shù)據(jù)采集工具、疊層對準誤差量測工具、及關(guān)鍵尺寸(criticaldimension，CD)量測工具等的度量工具。在一個實施例中，度量工具750檢查一個或多個被處理的半導體晶圓105。度量數(shù)據(jù)分析單元760可收集、組織、及分析來自度量工具750的數(shù)據(jù)。該度量數(shù)據(jù)系有關(guān)在半導體晶圓105上形成的組件的各種物理或電氣特性值。例如，所得到的度量數(shù)據(jù)可以是線寬量測值、溝槽深度、側(cè)壁角度、厚度、電阻值、沈積薄膜的光學特性、薄膜厚度、及疊層對準精確度等的度量數(shù)據(jù)?？衫枚攘繑?shù)據(jù)來決定可能出現(xiàn)在被處理的半導體晶圓105上的誤差，而該等誤差可被用來量化處理工具710的性能。
如前文所述，主要控制器350可自度量數(shù)據(jù)分析單元760、可儲存各種制造數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫單元340、及或FDC單元330接收度量數(shù)據(jù)。主要控制器350可使用誤差數(shù)據(jù)及或制造數(shù)據(jù)來執(zhí)行粗略點調(diào)整，例如修改與一過程有關(guān)的配方?？蓪碜灾饕刂破?50的數(shù)據(jù)傳送到計算機系統(tǒng)730，以便執(zhí)行諸如第6圖所示的外循環(huán)等的一過程控制。輔助控制器360可自度量數(shù)據(jù)分析單元760、數(shù)據(jù)庫單元340、及或工具狀態(tài)數(shù)據(jù)采集單元320接收數(shù)據(jù)，并對多個輔助控制參數(shù)執(zhí)行輔助控制調(diào)整?？蓪碜暂o助控制器360的數(shù)據(jù)傳送到計算機系統(tǒng)730，而計算機系統(tǒng)730可以第6圖中的內(nèi)循環(huán)所示的一種巢狀方式執(zhí)行輔助控制參數(shù)調(diào)整。計算機系統(tǒng)730可以在與輔助控制器360所提供的輔助控制不同的速率下，執(zhí)行主要控制器350所提供的外循環(huán)過程控制機制。
現(xiàn)在請參閱第8圖，圖中示出根據(jù)本發(fā)明實施例的方法的一流程圖。在步驟810中，系統(tǒng)300可處理半導體晶圓105。在處理了半導體晶圓105之后，系統(tǒng)300可在步驟820中取得自分析系統(tǒng)300所取得的度量數(shù)據(jù)而得到的晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)300也可在步驟830中取得與半導體晶圓105的處理相關(guān)聯(lián)的工具狀態(tài)數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)300也可在步驟840中取得與系統(tǒng)300執(zhí)行的過程有關(guān)的過程狀態(tài)數(shù)據(jù)。
在步驟850中，系統(tǒng)300可使用該等晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)、工具狀態(tài)數(shù)據(jù)、及或過程狀態(tài)數(shù)據(jù)來執(zhí)行巢狀多變量過程控制功能。該巢狀多變量過程控制功能包括執(zhí)行粗略點調(diào)整，用以修改可控制半導體晶圓105的處理作業(yè)的主要控制參數(shù)。執(zhí)行在在該粗略點主要控制功能內(nèi)套疊的巢狀控制功能，以執(zhí)行輔助控制，即可補充該粗略點調(diào)整。該輔助控制可修改一個或多個輔助控制參數(shù)，以便對半導體晶圓105上執(zhí)行的過程執(zhí)行精細點控制調(diào)整。該巢狀多變量過程控制功能提供了可在與該巢狀輔助過程控制內(nèi)循環(huán)的速率不同的速率下作業(yè)的過程控制器外循環(huán)。因此，該多變量巢狀控制功能將提供粗略點調(diào)整及精細點調(diào)整給對半導體晶圓105執(zhí)行的過程。在執(zhí)行了該巢狀多變量過程控制功能之后，系統(tǒng)300在步驟860中根據(jù)粗略點及精細點調(diào)整而執(zhí)行后續(xù)的過程。
由于使用了本發(fā)明的實施例，所以實施了對半導體晶圓105執(zhí)行的過程的粗略點調(diào)整及精細點調(diào)整，因而可生產(chǎn)被更有效率且更精確處理的半導體晶圓105。由于使用了本發(fā)明的實施例，所以可實施多變量反饋機制。可以一種與主要控制機制無關(guān)的方式實施本發(fā)明所揭示的該輔助控制機制，因而可使該輔助控制機制具有可移動性(portability)。因此，在主要控制機制的作業(yè)期間，可開啟或關(guān)閉該輔助控制機制。此外，可將該輔助控制機制輸出到制造設施中的其它過程環(huán)境?？蓪⒈景l(fā)明實施例所提供的該等揭示事項用于各種制造領(lǐng)域中。
可在諸如由KLA Tencor，Inc.所提供的Catalyst系統(tǒng)等的先進過程控制(APC)架構(gòu)中實施本發(fā)明所揭示的原理。該Catalyst系統(tǒng)使用與半導體設備及材料國際協(xié)會(Semiconductor Equipment andMaterials International；簡稱SEMI)計算機整合式制造(ComputerIntegrated Manufacturing；簡稱CIM)架構(gòu)相符的系統(tǒng)技術(shù)，且系基于該先進過程控制APC架構(gòu)?？晒_地自SEMI取得CIM(SEMIE81-0699-Provisional Specification for CIM Framework DomainArchitecture)及APC(SEMI E93-0999-Provisional Specification forCIM Framework Advanced Process Control Component)規(guī)格。APC是一種可用來實施本發(fā)明所揭示的控制策略的較佳平臺。在某些實施例中，該APC可以是一種遍及整個工廠的軟件系統(tǒng)；因此，可將本發(fā)明所揭示的該等控制策略應用于工廠內(nèi)的幾乎任何的半導體制造工具。該APC架構(gòu)也可容許對過程效能進行遠程訪問及監(jiān)視。此外，藉由采用該APC架構(gòu)，數(shù)據(jù)儲存可以比本地磁盤驅(qū)動器的方式更為方便，更有使用彈性，且成本更低。該APC平臺可進行更復雜類型的控制，這是因為該APC平臺在寫入必要的軟件程序代碼時提供了充裕的彈性。
將本發(fā)明所揭示的控制策略部署到該APC架構(gòu)，可能需要一些軟件組件。除了該APC架構(gòu)內(nèi)的軟件組件之外，系針對與該控制系統(tǒng)有關(guān)的每一半導體制造工具程序而撰寫計算機描述語言程序。當在半導體制造工廠中激活該控制系統(tǒng)中的半導體制造工具程序時，該半導體制造工具程序通常會呼叫一個描述語言程序，以便開始諸如疊層對準控制器等的過程控制器所要求的動作。通常系在這些描述語言程序中界定并執(zhí)行該等控制方法。這些描述語言程序的開發(fā)可能包含控制系統(tǒng)的開發(fā)的相當大的部分。可將本發(fā)明所揭示的原理實施于其它類型的制造架構(gòu)。
前文所揭示的該等特定實施例只是供舉例，這是因為熟習此項技藝者在參閱本發(fā)明的揭示事所述之后，可易于以不同但等效的方式修改并實施本發(fā)明。此外，除了下文的申請專利范圍所述者之外，不得將本發(fā)明限制在本文所示的結(jié)構(gòu)或設計的細節(jié)。因此，顯然可改變或修改前文所揭示的該等特定實施例，且將把所有此類的變化視為在本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)。因此，本發(fā)明所尋求的保護系述于下文的申請專利范圍。
雖然本發(fā)明易于作出各種修改及替代形式，但是該等圖式中系以舉例方式示出本發(fā)明的一些特定實施例，且已在本文中說明了這些特定實施例。然而，我們當了解，本文對這些特定實施例的說明的用意并非將本發(fā)明限制在所揭示的該等特定形式，相反地，本發(fā)明將涵蓋最后的申請專利范圍所界定的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)的所有修改、等效物、及替代。
權(quán)利要求
1.一種方法，包含下列步驟在第一時間期間，使用主要過程控制功能來處理工件；以及在該第一時間期間的至少一部分期間，執(zhí)行輔助過程控制功能，其中該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中處理該工件的該步驟進一步包含下列步驟處理半導體晶圓(105)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用該主要過程控制功能來處理該工件的該步驟進一步包含下列步驟利用主要過程控制器(350)而使用該主要過程控制功能來處理該工件。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中執(zhí)行該輔助過程控制功能的該步驟進一步包含下列步驟使用輔助過程控制器(360)來執(zhí)行該輔助過程控制功能。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中執(zhí)行該主要及輔助過程控制功能的該步驟進一步包含下列步驟使用被套疊在主要控制循環(huán)內(nèi)的輔助控制循環(huán)來執(zhí)行該主要及輔助過程控制功能。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括取得晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)的步驟，其中取得晶圓狀態(tài)數(shù)據(jù)的該步驟包含下列步驟取得度量數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括取得工具狀態(tài)數(shù)據(jù)的步驟，其中取得工具狀態(tài)數(shù)據(jù)的該步驟進一步包含下列步驟取得與對該工件執(zhí)行的過程步驟有關(guān)的壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)、及氣體流速數(shù)據(jù)中的至少一個數(shù)據(jù)有關(guān)的工具狀態(tài)數(shù)據(jù)。
8.一種系統(tǒng)，用于執(zhí)行多變量過程控制系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包含用來處理工件的處理工具(710)；在作業(yè)上被耦合到該處理工具(710)的主要過程控制器(350)，該主要過程控制器(350)是用來在第一時間期間中利用主要過程控制功能來處理該工件；以及在作業(yè)上被耦合到該處理工具(710)及該主要過程控制器(350)的輔助過程控制器(360)，該輔助過程控制器(360)是用來在處理該工件的該第一時間期間的至少一部分期間執(zhí)行輔助過程控制功能，其中該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中該輔助控制器形成輔助過程循環(huán)，且該輔助過程循環(huán)與由該主要過程控制器(350)形成的主要循環(huán)套疊。
10.一種以指令編碼的計算機(730)可讀取的程序儲存裝置，該以指令編碼的計算機可讀取的程序儲存裝置被計算機執(zhí)行時，執(zhí)行一種方法，該方法包含下列步驟在第一時間期間，使用主要過程控制功能來處理工件；以及在處理該工件的該第一時間期間的至少一部分期間，執(zhí)行一輔助過程控制功能，其中該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。
全文摘要
一種實施多變量過程控制系統(tǒng)的方法及裝置。在第一時間期間，使用主要過程控制功能來處理工件。在處理該工件的該第一時間期間的至少一部分期間，執(zhí)行輔助過程控制功能。該輔助過程控制功能可修改至少一個輔助控制參數(shù)。
文檔編號G05B19/418GK1714322SQ200380103805
公開日2005年12月28日 申請日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者R·J·馬克勒, T·J·桑德曼 申請人:先進微裝置公司