CN105336646A - 工艺控制方法与工艺控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工艺控制方法和工艺控制系统。所述工艺控制方法适用于对批次的多个晶圆进行沉积工艺，包括：根据机台的历史信息与批次的产品信息来决定批次的晶圆的摆放位置；根据批次的晶圆的摆放位置与机台的历史信息来求出各摆放位置的目标值；根据机台的历史信息、批次的产品信息以及各摆放位置的目标值来求出工艺参数；以及根据批次的晶圆的摆放位置与工艺参数进行沉积工艺。

Description

工艺控制方法与工艺控制系统

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺控制方法与系统，特别是涉及一种沉积工艺控制方法与系统。

背景技术

在半导体工艺中，炉管工艺是一个重要性的工艺步骤。作为半导体工艺中的热处理工具，例如是炉管，可利用加热氧化来制作半导体元件的例如栅极氧化层﹑侧壁氧化层等构造。

然而，现有技术的炉管工艺采用固定的工艺参数，往往忽略了负载效应(loadingeffect：总晶圆片数及晶圆上的图形差异，将造成沉积速率的不同)而导致如果晶圆在炉管中摆放位置不同，则晶圆上的形成的膜厚会有不同的差异。这种差异包含了晶圆间(wafertowafer)及晶圆内(withinwafer)的差异。此外，再加上先前工艺的各种线宽与膜厚的差异因素，都将导致所制作的半导体元件的临界电压或其它特性的差异。

随着半导体元件尺寸不断缩小，炉管工艺所形成的膜的品质的要求也更为严格。因此，炉管工艺的重点将关注在实际产品上沉积的厚度，而不单纯只是监控晶圆的厚度。但是，在生产过程中，非常难以抽测各产品的实际沉积厚度，而无法及时调整工艺的最佳参数，造成工艺结果的沉积厚度严重偏离了标准值。

发明内容

本发明提供一种工艺控制方法，可降低工艺所导致的电性与物性差异，提高工艺精准度。

本发明提供一种工艺控制系统，可降低工艺时间并提高合格率与产量。

本发明提出一种工艺控制方法，适用于对批次的多个晶圆进行沉积工艺，该方法包括：根据机台的历史信息与批次的产品信息来决定批次的晶圆的摆放位置；根据所述批次的晶圆的摆放位置与所述机台的历史信息来求出各摆放位置的目标值；根据所述机台的历史信息、所述批次的产品信息以及所述各摆放位置的目标值来求出工艺参数；根据所述批次的晶圆的摆放位置与所述工艺参数进行沉积工艺。

在本发明的一实施例中，在根据所述生产机台的历史信息与所述批次的产品信息来决定所述批次的晶圆的摆放位置的步骤中，由式(1)求出最小差异组合，来对批次的晶圆进行位置排序：

$\min (\underset{i,j,k}{\mathrm{\Σ}}L\left(i\right)\×F\left(j\right)\×w\left(k\right))---\left(1\right)$

式(1)中，L(i)为各批次在工艺前的特性，F(j)为工艺位置均匀性特性，w(k)为各产品对差异的要求的权重。

在本发明的一实施例中，上述的工艺控制方法，其中，晶圆摆放的特定位置L的目标值是由式(2)所算出：

MonitorTarget^L＝α+γ(厚度目标值)+β(产品|厚度目标值)(2)

式(2)中，α为特定工艺方法下，监控晶圆的基本沉积厚度值；γ为所有产品在不同目标值下，监控晶圆的沉积厚度的调整值；β为各产品在特定目标值下，产品上沉积厚度的调整值。

在本发明的一实施例中，所述工艺参数包括依据负载效应关系所求出的加热区温度与沉积时间，所述工艺参数先计算沉积时间，再计算加热区所需温度。

在本发明的一实施例中，所述沉积时间是由式(3)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{time}}_t=\\ g({\mathrm{time}}_{t-i},\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},{\mathrm{THK}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+m(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_t^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(3\right)$

式(3)中，time_t为第t个批次的沉积时间，g(x)的函数为反馈控制，m(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第t个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的中间位置的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

在本发明的一实施例中，所述加热区温度是由式(4)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{temperature}}_t^L=\\ f({\mathrm{time}}_{t-i},{\mathrm{temperature}}_{t-i}^L,\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,{\mathrm{THK}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+y(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(4\right)$

式(4)中，为第t个批次的特定位置L的加热区的温度，f(x)的函数为反馈控制，y(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次的特定位置L的加热区的温度，为第t-i个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第t个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的特定位置L的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

在本发明的一实施例中，所述机台包括炉管。

在本发明的一实施例中，所述批次的晶圆可以按照混货方式进行所述沉积工艺。

在本发明的一实施例中，所述批次的产品信息包括晶圆片数及产品特征值。

在本发明的一实施例中，机台的历史信息包括历史的沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值。

本发明还提出一种工艺控制系统，适用于对批次的多个晶圆进行沉积工艺，该系统包括：机台、数据库、先进派工控制单元、目标值预测单元、先进工艺控制单元以及制造执行单元。机台对批次的多个晶圆进行沉积工艺。数据库用于储存并提供机台的历史信息。先进派工控制单元根据来自数据库的机台的历史信息与批次的产品信息来决定各晶圆的摆放位置。目标值预测单元根据来自先进派工控制单元的各晶圆的摆放位置与机台的历史信息来求出各摆放位置的目标值。先进工艺控制单元根据来自数据库的机台的历史信息、批次的产品信息以及来自先进派工控制单元的各摆放位置的目标值来求出工艺参数。制造执行单元根据来自先进派工控制单元的晶圆的摆放位置与来自先进工艺控制单元的工艺参数，驱动机台进行晶圆的沉积工艺。

在本发明的一实施例中，所述各晶圆的摆放位置是以机台的历史信息与批次的产品信息，由式(1)求出最小差异组合，来对所述批次的晶圆进行位置排序：

$\min (\underset{i,j,k}{\mathrm{\Σ}}L\left(i\right)\×F\left(j\right)\×w\left(k\right))---\left(1\right)$

式(1)中，L(i)为各批次在工艺前的特性，F(j)为工艺位置均匀性特性，w(k)为各产品对差异的要求的权重。

在本发明的一实施例中，其中，晶圆摆放的特定位置L的目标值是由式(2)所算出：

MonitorTarget^L＝α+γ(厚度目标值)+β(产品|厚度目标值)(2)

式(2)中，α为特定工艺方法下，监控晶圆的基本沉积厚度值；γ为所有产品在不同目标值下，监控晶圆的沉积厚度的调整值；β为各产品在特定目标值下，产品上沉积厚度的调整值。

在本发明的一实施例中，所述工艺参数包括依据负载效应关系所求出的加热区温度与沉积时间，工艺参数先计算沉积时间，再计算加热区所需温度。

在本发明的一实施例中，所述沉积时间是由式(3)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{time}}_t=\\ g({\mathrm{time}}_{t-i},\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},{\mathrm{THK}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+m(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_t^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(3\right)$

式(3)中，time_t为第t个批次的沉积时间，g(x)的函数为反馈控制，m(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第t个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的中间位置的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

在本发明的一实施例中，所述加热区温度是由下式(4)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{temperature}}_t^L=\\ f({\mathrm{time}}_{t-i},{\mathrm{temperature}}_{t-i}^L,\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,{\mathrm{THK}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+y(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(4\right)$

式(4)中，为第t个批次的特定位置L的加热区的温度，f(x)的函数为反馈控制，y(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次的特定位置L的加热区的温度，为第t-i个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第t个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的特定位置L的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

在本发明的一实施例中，所述机台包括炉管。

在本发明的一实施例中，所述批次的晶圆可以按照混货方式进行所述沉积工艺。

在本发明的一实施例中，所述批次的产品信息包括晶圆片数及产品特征值。

在本发明的一实施例中，机台的历史信息包括历史的沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值。

基于上述，在本发明中，由于每次进行沉积工艺前，都会根据机台的历史信息与批次的产品信息(例如，晶圆的片数、图案密度等)来决定批次的晶圆的摆放位置，根据批次的晶圆的摆放位置与机台的历史信息来求出各摆放位置的目标值，根据机台的历史信息、批次的产品信息以及各摆放位置的目标值来求出工艺参数(例如，沉积时间、温度等参数)，根据所述批次的晶圆的摆放位置与所述工艺参数进行沉积工艺，便可以减少不同摆放位置以及不同沉积负载所造成的膜厚的差异。因此，本发明的工艺控制方法与工艺控制系统可以有效的降低膜厚、电性与物性的差异、提高工艺精准度、降低工艺时间并提高合格率与产量。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文列举实施例，并配合附图做详细说明。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种工艺控制系统的示意图。

图2是本发明一实施例的一种工艺控制方法的流程简图

图3是本发明一实施例的一种先进派工单元的分析流程简图。

图4是本发明一实施例的一种目标值预测单元的分析流程简图。

图5是本发明一实施例的一种先进工艺控制单元的分析流程简图。

附图符号说明

100：工艺控制系统

101：晶圆

102：机台

103：数据库

104：先进派工控制单元

105：目标值预测单元

106：先进工艺控制单元

107：制造执行单元

S201～S204：步骤

S301～S303：步骤

S401～S402：步骤

S501～S506：步骤

具体实施方式

图1是本发明一实施例的一种工艺控制系统的示意图。

首先，请参照图1，以说明本发明的工艺控制系统100。本发明的工艺控制系统100对于批次的多个晶圆101进行沉积工艺。

该工艺控制系统100包括：机台102、数据库103、先进派工控制(Advancedispatchcontrol，ADC)单元104、目标值预测(PredictedTarget)单元105、先进工艺控制(Advanceprocesscontrol，APC)单元106、制造执行(ManufacturingExecution)单元107。

机台102连接批次的多个晶圆101、数据库103与制造执行单元107，用于对批次的多个晶圆进行沉积工艺。而且，机台102接收所送入的批次的多个晶圆101与制造执行单元107所设定的摆放位置与工艺参数，来对批次的多个晶圆101进行沉积工艺。

此外，在该批次的多个晶圆101进入机台102之前，或者该批次的多个晶圆101进入机台102之后以及开始进行沉积工艺之前，可由使用者手动输入或是系统自动输入即将送入机台102或是已经安置于机台102中的该批次的多个晶圆101的批次的产品信息(例如，晶圆片数及产品特征值等)。接着，该批次的产品信息可以分别被传输至先进派工控制单元104与先进工艺控制单元106以供运算使用。

数据库103连接机台102、先进派工控制单元104、目标值预测单元105与先进工艺控制单元106，用于储存并提供机台102的历史信息。而且，数据库103是用于储存来自机台102的历史信息(例如是沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值等)，并且分别提供历史信息至先进派工控制单元104、目标值预测单元105或先进工艺控制单元106以供运算使用。

先进派工控制单元104根据来自所述数据库103的所述机台102的历史信息与批次的产品信息来决定各晶圆的摆放位置。而且，先进派工控制单元104提供各晶圆的摆放位置信息至制造执行单元107。

目标值预测单元105根据来自所述先进派工控制单元104的所述各晶圆的摆放位置与所述机台102的历史信息来求出各摆放位置的目标值。而且，目标值预测单元105提供各摆放位置的目标值信息至先进工艺控制单元106以供运算使用。

先进工艺控制单元106根据来自所述数据库103的所述机台102的历史信息、所述批次的产品信息以及来自所述先进派工控制单元104的所述各摆放位置的目标值来求出工艺参数。其中，所述工艺参数例如是加热区温度与沉积时间等。

制造执行单元107根据来自所述先进派工控制单元104的所述晶圆的摆放位置与来自先进工艺控制单元106的所述工艺参数，驱动所述机台102进行晶圆的沉积工艺。

在一实施例中，所述的机台例如是炉管。其中，该炉管中的摆放位置例如可区分为上部、中上部、中部、中下部与下部，并在上部、中部与下部可放置监控晶圆(Monitorwafer)。其中，所述的监控晶圆是放置于机台，用以测试炉管温度、化学品浓度、沉积厚度等。再者，产品信息包括晶圆片数及产品特征值。所述的机台的历史信息是指进行沉积工艺后的产品数据，包括历史的沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值等。下文将更详细地说明本发明的一个实施例所叙述的工艺控制方法。

图2是本发明一实施例的一种工艺控制方法的流程简图。接着，请参照图2，以说明本发明的工艺控制方法，包含：决定批次的晶圆的摆放位置(步骤S201)、求出各摆放位置的目标值(步骤S202)、求出工艺参数(步骤S203)与进行沉积工艺(步骤S204)。

首先，说明决定批次的晶圆的摆放位置(步骤S201)。对于一批次晶圆(例如图1所示的晶圆101的批次)，以机台102进行沉积工艺之前，利用先进派工控制单元104根据数据库103所提供历史信息与批次的多个晶圆101的产品信息来决定批次的晶圆的摆放位置(步骤S201)。

以下说明先进派工控制单元104的分析流程。图3是本发明一实施例的一种先进派工单元104的分析流程图。如图3所示，首先在步骤S301中，先进派工控制单元104接收储存于数据库103的生产机台的历史信息(例如是沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值等，其中举例来说，沉积厚度可以是生产机台在不同位置的厚度均匀性(THKU％))与所述批次的产品信息(例如，晶圆片数及产品特征值等，其中举例来说，产品特征值可以是关键尺寸均匀性(CDU％)、厚度均匀性等)。接着，在步骤S302中，利用下式(1)计算各种差异成本组合与各批次放置于各位置所产生的差异组合来求出最小差异组合，来对批次的晶圆进行在炉管内位置的排序：

$\min (\underset{i,j,k}{\mathrm{\Σ}}L\left(i\right)\×F\left(j\right)\×w\left(k\right))---\left(1\right)$

式(1)中，L(i)为各批次在工艺前的特性，例如：CDU％、THKU％等；F(j)为工艺位置均匀性特性，例如：THKU％；w(k)为各产品对差异的要求的权重。步骤S303中，根据上式(1)的计算结果，依照最小差异成本组合进行批次的晶圆在炉管内部位置排序的派工。

接着，如图2所示，利用目标值预测单元105根据批次的晶圆的摆放位置与经由数据库103所提供历史信息来求出各摆放位置的目标值(步骤S202)。

以下说明目标值预测单元105的分析流程。图4是本发明一实施例的一种目标值预测单元的分析流程简图。如图4所示，首先在步骤S401中，工艺控制系统100的目标值预测单元105收集机台102的历史信息及所有批次的产品信息，例如是晶圆片数、沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值等。然后，在步骤S402中，以回溯分析的方法建立以下关系：1.各沉积厚度目标值的工艺之间与监控晶圆(monitorwafer)厚度的关系；2.产品上的厚度与监控晶圆的关系。提供机台102上各区的监控晶圆的最佳目标值，以达到产品上厚度的目标值。其中，晶圆摆放的特定位置L的目标值是由式(2)所算出：

MonitorTarget^L＝α+γ(厚度目标值)+β(产品|厚度目标值)(2)

式(2)中，α为特定工艺方法下，监控晶圆的基本沉积厚度值；γ为所有产品在不同目标值下，监控晶圆的沉积厚度的调整值；β为各产品在特定目标值下，产品上沉积厚度的调整值。

随后，如图2所示，利用先进工艺控制单元106，根据数据库103所提供机台102的历史信息、批次的多个晶圆101的产品信息以及由步骤S202所得到的各摆放位置的目标值来求出工艺参数(步骤S203)。

以下说明先进工艺控制单元106的分析流程。图5是本发明一实施例的一种先进工艺控制单元的分析流程简图。在步骤S501中，先进工艺控制单元106接收储存于数据库103的生产机台102的历史信息、本批次的产品信息及目标值预测单元105所算出的该批次及历史的目标值，可区分为前馈控制(步骤S502及步骤S503)与反馈控制(步骤S504及步骤S505)。所述的前馈控制收集该批次的晶圆片数与产品特征值(步骤S502)，并依据负载效应关系及目标值预测单元105所算出的该批次及历史的目标值，求出需补偿的加热区温度和沉积时间(步骤S503)。其中，在步骤S503中，工艺参数包括依据负载效应关系所求出的加热区温度与沉积时间，且所述工艺参数先计算沉积时间，再计算加热区所需温度。

所述的反馈控制部分则利用接收储存于数据库103的机台生产过的信息(即机台的历史信息)(步骤S504)。依据机台之前的生产结果及目标值预测单元105所算出的该批次及历史的目标值，求出所需微调的加热区温度和沉积时间(步骤S505)。因此，在步骤S506中，根据以上的前馈控制与反馈控制的参数微调进行该工艺生产的最佳的工艺参数。其中，炉管中部的加热区不进行温度的调整，而是以沉积时间来做为调整参数。

所述沉积时间是由式(3)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{time}}_t=\\ g({\mathrm{time}}_{t-i},\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},{\mathrm{THK}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+m(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_t^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(3\right)$

式(3)中，time_t为第t个批次的沉积时间，g(x)的函数为反馈控制，m(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第t个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的中间位置的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。其中，前馈控制为m(x)的函数，其会受到批次的产品信息的影响，例如批次的晶圆片数与产品特征值等。此外，反馈控制为g(x)的函数，其会受到之前的沉积工艺的结果影响(即机台的历史信息)，影响因素包含了历史的沉积时间、沉积厚度、晶圆片数和产品特征值等。

所述加热区温度是由下式(4)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{temperature}}_t^L=\\ f({\mathrm{time}}_{t-i},{\mathrm{temperature}}_{t-i}^L,\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,{\mathrm{THK}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+y(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(4\right)$

式(4)中，为第t个批次的特定位置L的加热区的温度，f(x)的函数为反馈控制，y(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次的特定位置L的加热区的温度，为第t-i个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第t个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的特定位置L的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。其中，特定位置L例如可以是炉管位置的上部、中上部、中部、中下部与下部。而且，前馈控制为y(x)的函数，其会受到批次的产品信息的影响，例如批次的晶圆片数与产品特征值的影响等。此外，反馈控制为f(x)的函数，其会受到之前的沉积工艺的结果影响(即机台的历史信息)，影响因素包含了历史的沉积时间、沉积厚度、晶圆片数和产品特征值等。

之后，如图2所示，利用制造执行单元107根据由步骤S201所得到的晶圆的摆放位置与由步骤S203所得到的所述工艺参数来操控机台102进行沉积工艺(步骤S204)。

如果未采取本发明的方法，则会造成以下问题：晶圆摆放在炉管的不同位置会造成不同的均匀性；按照混货的方式进行沉积工艺时，在炉管上部位置的监控晶圆的厚度差异约而在各产品上的厚度差异却达到造成沉积在产品的厚度有较大差异；随着进行沉积的晶圆数与图案密度有明显的负载效应等。

采用本发明的控制方法与系统进行炉管的沉积工艺，可以明显改善上部、中上部、中部的负载效应，但对于底部的负载效应改善效果较差，推测可能因为反应气体从机台底部通气，使得化学反应较完全，因此负载效应不明显。

此外，本发明工艺控制方法与系统也可以应用于按照混货方式进行的沉积工艺。所谓的混货方式是指在沉积工艺中，为了节省时间与成本，而将含有不同特征值的产品混合，一起进行沉积工艺。

综上所述，本发明提供一种工艺控制方法与系统，依据批次炉管中的晶圆数量，调整工艺时间与加热区温度，以减少工艺的负载效应所造成的厚度差异，可降低工艺所导致的电性与物性差异，提高工艺精准度，并且可降低工艺时间并提高合格率与产量。此外，本发明通过结合先进工艺控制系统、目标值预测系统与先进派工控制系统，使得即使在高度混货的生产状态下，也可使批次工艺中的晶圆得到最佳摆放位置及最佳的工艺参数，改善工艺晶圆内差异，可达到各产品晶圆所需的沉积厚度目标值，也可降低工艺中所导致的电性或物性的差异。

虽然本发明以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可以做些许的改动与润饰，因此本发明的保护范围是以本发明的权利要求为准。

Claims (20)

1.一种工艺控制方法，适用于对批次的多个晶圆进行沉积工艺，包括：

根据机台的历史信息与批次的产品信息来决定批次的晶圆的摆放位置；

根据所述批次的晶圆的摆放位置与所述机台的历史信息来求出各摆放位置的目标值；

根据所述机台的历史信息、所述批次的产品信息以及所述各摆放位置的目标值来求出工艺参数；以及

根据所述批次的晶圆的摆放位置与所述工艺参数进行沉积工艺。

2.如权利要求1所述的工艺控制方法，其中在根据所述生产机台的历史信息与所述批次的产品信息来决定所述批次的晶圆的摆放位置的步骤中，由式(1)求出最小差异组合，来对批次的晶圆进行位置排序：

$\min (\underset{i,j,k}{\mathrm{\Σ}}L\left(i\right)\×F\left(j\right)\×w\left(k\right))---\left(1\right)$

式(1)中，L(i)为各批次在工艺前的特性，F(j)为工艺位置均匀性特性，w(k)为各产品对差异的要求的权重。

3.如权利要求1所述的工艺控制方法，其中，所述晶圆摆放的特定位置L的目标值是由式(2)所算出：

MonitorTarget^L＝α+γ(厚度目标值)+β(产品|厚度目标值)(2)

式(2)中，α为特定工艺方法下，监控晶圆的基本沉积厚度值；γ为所有产品在不同目标值下，监控晶圆的沉积厚度的调整值；β为各产品在特定目标值下，产品上沉积厚度的调整值。

4.如权利要求1所述的工艺控制方法，其中所述工艺参数包括依据负载效应关系所求出的加热区温度与沉积时间，所述工艺参数先计算沉积时间，再计算加热区所需温度。

5.如权利要求4所述的工艺控制方法，其中所述沉积时间是由式(3)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{time}}_t=\\ g({\mathrm{time}}_{t-i},\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},{\mathrm{THK}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+m(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_t^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(3\right)$

式(3)中，time_t为第t个批次的沉积时间，g(x)的函数为反馈控制，m(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第t个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的中间位置的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

6.如权利要求4所述的工艺控制方法，其中所述加热区温度是由式(4)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{temperature}}_t^L=\\ f({\mathrm{time}}_{t-i},{\mathrm{temperature}}_{t-i}^L,\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,{\mathrm{THK}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+y(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(4\right)$

式(4)中，为第t个批次的特定位置L的加热区的温度，f(x)的函数为反馈控制，y(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次的特定位置L的加热区的温度，为第t-i个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第t个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的特定位置L的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

7.如权利要求1至6中任一项所述的工艺控制方法，其中所述机台包括炉管。

8.如权利要求7所述的工艺控制方法，其中所述批次的晶圆可以按照混货方式进行所述沉积工艺。

9.如权利要求1所述的工艺控制方法，其中所述批次的产品信息包括晶圆片数及产品特征值。

10.如权利要求1所述的工艺控制方法，其中机台的历史信息包括历史的沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值。

11.一种工艺控制系统，包括：

机台，对批次的多个晶圆进行沉积工艺；

数据库，用于储存并提供机台的历史信息；

先进派工控制单元，根据来自所述数据库的所述机台的历史信息与批次的产品信息来决定各晶圆的摆放位置；

目标值预测单元，根据来自所述先进派工控制单元的所述各晶圆的摆放位置与所述机台的历史信息来求出各摆放位置的目标值；

先进工艺控制单元，根据来自所述数据库的所述机台的历史信息、所述批次的产品信息以及来自所述先进派工控制单元的所述各摆放位置的目标值来求出工艺参数；以及

制造执行单元，根据来自所述先进派工控制单元的所述晶圆的摆放位置与来自先进工艺控制单元的所述工艺参数，驱动所述机台进行晶圆的沉积工艺。

12.如权利要求11所述的工艺控制系统，其中所述各晶圆的摆放位置是以所述机台的历史信息与批次的产品信息，由式(1)求出最小差异组合，来对所述批次的晶圆进行位置排序：

$\min (\underset{i,j,k}{\mathrm{\Σ}}L\left(i\right)\×F\left(j\right)\×w\left(k\right))---\left(1\right)$

式(1)中，L(i)为各批次在工艺前的特性，F(j)为工艺位置均匀性特性，w(k)为各产品对差异的要求的权重。

13.如权利要求11所述的工艺控制系统，其中，所述晶圆摆放的特定位置L的目标值是由式(2)所算出：

MonitorTarget^L＝α+γ(厚度目标值)+β(产品|厚度目标值)(2)

式(2)中，α为特定工艺方法下，监控晶圆的基本沉积厚度值；γ为所有产品在不同目标值下，监控晶圆的沉积厚度的调整值；β为各产品在特定目标值下，产品上沉积厚度的调整值。

14.如权利要求11所述的工艺控制系统，其中所述工艺参数包括依据负载效应关系所求出的加热区温度与沉积时间，所述工艺参数先计算沉积时间，再计算加热区所需温度。

15.如权利要求14所述的工艺控制系统，其中所述沉积时间是由式(3)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{time}}_t=\\ g({\mathrm{time}}_{t-i},\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},{\mathrm{THK}}_{t-i}^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+m(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_t^{\mathrm{CEN}},\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(3\right)$

式(3)中，time_t为第t个批次的沉积时间，g(x)的函数为反馈控制，m(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第t个批次中间位置沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的中间位置的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

16.如权利要求14所述的工艺控制系统，其中所述加热区温度是由下式(4)所算出：

$\begin{array}{c}{\mathrm{temperature}}_t^L=\\ f({\mathrm{time}}_{t-i},{\mathrm{temperature}}_{t-i}^L,\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,{\mathrm{THK}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_{t-i},{\mathrm{Patten}}_{t-i})+y(\mathrm{Monitor}{T\arg \mathrm{et}}_{t-i}^L,\mathrm{wafer}{\mathrm{count}}_t,{\mathrm{Patten}}_t)\end{array}---\left(4\right)$

式(4)中，为第t个批次的特定位置L的加热区的温度，f(x)的函数为反馈控制，y(x)的函数为前馈控制，time_t-i为第t-i个批次的沉积时间，为第t-i个批次的特定位置L的加热区的温度，为第t-i个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第t个批次的特定位置L沉积厚度的目标值，为第(t-i)个批次的特定位置L的沉积厚度值，wafercount_t为第t个批次的晶圆片数，wafercount_t-i为第t-i个批次的晶圆片数，Pattern_t为第t个批次的特征值，Pattern_t-i为第t-i个批次的特征值。

17.如权利要求11所述的工艺控制系统，其中所述机台包括炉管。

18.如权利要求17所述的工艺控制系统，其中所述批次的晶圆可以按照混货方式进行所述沉积工艺。

19.如权利要求11所述的工艺控制系统，其中所述批次的产品信息包括晶圆片数及产品特征值。

20.如权利要求11所述的工艺控制系统，其中机台的历史信息包括历史的沉积时间、沉积厚度、晶圆片数及产品特征值。