CN117293046A - 制备半导体元件结构的沉积系统 - Google Patents

制备半导体元件结构的沉积系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117293046A
CN117293046A CN202310188662.5A CN202310188662A CN117293046A CN 117293046 A CN117293046 A CN 117293046A CN 202310188662 A CN202310188662 A CN 202310188662A CN 117293046 A CN117293046 A CN 117293046A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chip
module
deposition
recipe
artificial intelligence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310188662.5A
Other languages
English (en)
Inventor
蔡子敬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanya Technology Corp
Original Assignee
Nanya Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanya Technology Corp filed Critical Nanya Technology Corp
Publication of CN117293046A publication Critical patent/CN117293046A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45031—Manufacturing semiconductor wafers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

一种制备半导体元件结构的沉积系统，包括一沉积模块，其在一第一芯片上执行一第一沉积配方，以将该第一芯片从一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；一第一测量模块，其收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该沉积模块、经配置于分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一沉积配方以产生一第二沉积配方。该第二沉积配方被配置在该第一芯片之后的待处理的一第二芯片。该人工智能模块被配置为产生该第二沉积配方，其考虑到该第二芯片的一沉积速率、该第二芯片的一旋转速率、该第二芯片的一倾斜角、该第一芯片的一蚀刻配方及该第一芯片的一植入配方中的至少一者。

Description

制备半导体元件结构的沉积系统
技术领域
本申请案主张美国第17/848,516及17/808,917号专利申请案的优先权(即优先权日为“2022年6月24日”)，其内容以全文引用的方式并入本文中。
本公开涉及一种制备半导体元件结构的沉积系统，更具体地，本公开涉及一种采用人工智能模块来制备半导体元件结构的沉积系统。
背景技术
半导体元件用于各种电子应用，例如个人电脑、移动电话、数码相机和其他电子设备。半导体元件的尺寸不断缩小，以满足日益增长的计算能力需求。但是，在缩减过程中会出现各种各样的问题，而且这些问题还在不断增加。因此，在提高质量、产量、性能和可靠性以及降低复杂性方面仍然存在挑战。
上文的“先前技术”说明仅是提供背景技术，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。
发明内容
本公开的一个方面提供一种制备半导体元件结构的沉积系统。该沉积系统包括一沉积模块，其在一第一芯片上执行一第一沉积配方，以将该第一芯片从一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；一第一测量模块，其收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该沉积模块、经配置于分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一沉积配方以产生一第二沉积配方。该第二沉积配方被配置在该第一芯片之后的待处理的一第二芯片。该人工智能模块被配置为产生该第二沉积配方，其考虑到该第二芯片的一沉积速率、该第二芯片的一旋转速率、该第二芯片的一倾斜角、该第一芯片的一蚀刻配方及该第一芯片的一植入配方中的至少一者。
本公开的另一个方面提供一种制备半导体元件结构的蚀刻系统。该蚀刻系统包括一蚀刻模块，其在一第一芯片上执行一第一蚀刻配方，以将该第一芯片从一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；一第一测量模块，其收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该蚀刻模块、配置为分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一蚀刻配方以产生一第二蚀刻配方。该第二蚀刻配方被配置为该第一芯片之后的待处理的一第二芯片。
本公开的另一个方面提供一种制备半导体元件结构的载子植入系统。该载子植入系统包括一植入模块，其在一第一芯片上执行一第一植入配方，以将该第一芯片从一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；一第一测量模块，其收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该植入模块、经配置于分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一植入配方以产生一第二植入配方。该第二植入配方被配置在该第一芯片之后的待处理的一第二芯片；其中该人工智能模块被配置为产生该第二植入配方，其考虑到该第二芯片的一植入剂量、该第二芯片的一植入能量、该第二芯片的一旋转速率、该第二芯片的一倾斜角、该第一芯片的一蚀刻配方及该第一芯片的一沉积配方中的至少一者。
由于本公开的系统设计通过人工智能模块及由第一测量模块测得的反馈数据，相关制程配方可在芯片到芯片的时间框架内被更新(或调整)。结果，芯片的产量和/或可靠性将得以提高。
上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。
附图说明
参阅实施方式与权利要求合并考量图式时，可得以更全面了解本申请案的揭示内容，图式中相同的元件符号是指相同的元件。
图1以流程图例示根据本公开一实施例中采用一制备系统以制备一半导体元件的方法；
图2以示例性方框图说明根据本公开一实施例的制备系统；
图3以剖面图例示根据本公开一实施例中经由利用一第一蚀刻配方的一蚀刻模块处理的一第一芯片及经由利用一第二蚀刻配方的蚀刻模块处理的一第二芯片；
图4至图6以示例性方框图说明根据本公开一些实施例的制备系统；
图7以流程图例示根据本公开另一实施例中采用一制备系统以制备一半导体元件的方法；
图8以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统；
图9以剖面图例示根据本公开另一实施例中经由利用一第一沉积配方的一沉积模块处理的一第一芯片及经由利用一第二沉积配方的沉积模块处理的一第二芯片；
图10以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统；
图11以流程图例示根据本公开另一实施例中采用一制备系统以制备一半导体元件的方法；
图12以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统；
图13以剖面图例示根据本公开另一实施例中经由利用一第一沉积配方的一沉积模块处理的一第一芯片及经由利用一第二沉积配方的沉积模块处理的一第二芯片；
图14以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统。
其中，附图标记说明如下：
10：方法
20：方法
30：方法
100A：制备系统
100B：制备系统
100C：制备系统
100D：制备系统
100E：制备系统
100F：制备系统
100G：制备系统
100H：制备系统
110：蚀刻模块
120：沉积模块
130：沉积模块
210：第一测量模块
210-1：芯片探针模块
210-3：芯片验收试验模块
210-5：统计制程管制模块
220：第二测量模块
300：人工智能模块
AD1：虚线箭头
AD2：虚线箭头
AD3：虚线箭头
D1：第一组数据
D2：第一组数据
E1：第一事件
E2：第二事件
FB1：虚线箭头
FF1：虚线箭头
FF2：虚线箭头
PM：参数
PR：预定范围
R1：第一沉积配方
R1：第一蚀刻配方
R1：第一沉积配方
R2：第二沉积配方
R2：第二蚀刻配方
R2：第二沉积配方
S1：第一芯片状态
S2：第二芯片状态
UD1：虚线箭头
W1：第一芯片
W11：基底
W13：介电层
W13：栅极
W15：凹槽
W15：源极/漏极
W17：氧化物层
W21：基底
W23：介电层
W23：栅极
W25：凹槽
W25：源极/漏极
W27：氧化物层
α：倾斜角
具体实施方式
本公开的以下说明伴随并入且组成说明书的一部分的图式，说明本公开的实施例，然而本公开并不受限于该实施例。此外，以下的实施例可适当整合以下实施例以完成另一实施例。
“一实施例”、“实施例”、“例示实施例”、“其他实施例”、“另一实施例”等是指本公开所描述的实施例可包含特定特征、结构或是特性，然而并非每一实施例必须包含该特定特征、结构或是特性。再者，重复使用“在实施例中”一语并非必须指相同实施例，然而可为相同实施例。
为了使得本公开可被完全理解，以下说明提供详细的步骤与结构。显然，本公开的实施不会限制该技艺中的技术人士已知的特定细节。此外，已知的结构与步骤不再详述，以免不必要地限制本公开。本公开的较佳实施例详述如下。然而，除了详细说明之外，本公开亦可广泛实施于其他实施例中。本公开的范围不限于详细说明的内容，而是由权利要求定义。
在本公开中，半导体元件一般是指能够利用半导体特性发挥作用的装置，电光装置、发光显示装置、半导体电路和电子装置都属于半导体元件的范畴。
需要说明的是，在本发明的描述中，上方(或上)对应于Z方向的箭头方向，下方(或下)对应于Z方向箭头的相反方向。
图1以流程图例示根据本公开一实施例中采用制备系统100A以制备半导体元件的方法10。图2以示例性方框图说明根据本公开一实施例的制备系统100A。
参照图1和2，于步骤S11，通过制备系统100A的蚀刻模块110在当前芯片上执行蚀刻配方。
参照图2，其中包括以实线示出的材料处理流程(material process flow)和以虚线示出的信息流(information flow)。材料处理流程包括用于蚀刻半导体基底的制程的一部分，半导体基底例如为芯片(或称晶圆)。
参照图2，在一些实施例中，第一事件E1可以是将当前芯片(也称为第一芯片W1)转移到蚀刻模块110中的入芯片(wafer-in)事件，蚀刻模块110提供用于将当前芯片从第一芯片状态S1(或称为第一状态S1)改变到第二芯片状态S2(或称为第二状态S2)的方法。在本实施例中，材料处理流程包括用于当前芯片的蚀刻制程(etching process)。在一些实施例中，在经蚀刻模块110处理之前，当前芯片的顶部包括图案化的光阻剂层或图案化的硬遮罩层。在一些实施例中，当前芯片可以处于前段制程(front-end-of-line)阶段，例如形成字元线(word lines)、形成栅极(gate)结构、或形成接触插塞(contact)，但不限于此。在一些实施例中，当前芯片可以处于后段制程(back-end-of-line)阶段，例如形成插塞(plugs)、形成顶部金属(top metals)、或形成电容(capacitors)，但不限于此。
需要说明的是，在第一事件E1中，多片芯片可能会被以批号(lot)的方式成群处理；因此，本实施例中以单数形式提及芯片并不一定将本公开限制为单一芯片，但可以说明包括多片芯片、多个批号，或任何成群处理的材料。
在一些实施例中，蚀刻模块110可以包括一个或多个未单独示出的蚀刻室。当前芯片可以放置在蚀刻室中，然后进行使用蚀刻配方的蚀刻制程。用于当前芯片的蚀刻配方也可以称为第一蚀刻配方R1。在一些实施例中，第一蚀刻配方R1可以是标称配方。
在一些实施例中，蚀刻模块110可以包括图形用户界面(graphic userinterface，GUI)组件(为清楚起见未示出)和数据库(为清楚起见未示出)。GUI组件被提供，以使使用者能够：查看机台状态；为选定的芯片创建和编辑汇总的或原始(追踪)的参数数据的x-y图表；查看模块警告纪录；设置数据收集计划，指定将数据写入数据库或输出文件的条件；将文件输入到统计制程控制(statistical process control，SPC)图表、建模和电子表格程序；检查特定芯片的芯片制程信息，并查看当前保存到数据库中的数据；创建和编辑制程参数的SPC图表，设置SPC警告，并产生邮件警告；运行多元主成分分析(principalcomponent analysis，PCA)和/或部分最小平方(partial least squares，PLS)模型；和/或查看诊断屏幕以便排除故障并报告蚀刻模块110的问题。
在一些实施例中，来自蚀刻模块110的原始数据(raw data)和追踪数据(tracedata)可以作为文件存储在数据库中。数据量可能取决于使用者设置的数据收集计划，以及执行过程的频率和运行的制程模块。从蚀刻模块110获得的数据可以存储在表格中。在一些实施例中，蚀刻模块110的GUI组件和蚀刻模块110的数据库不是必须的。
参照图2，制备系统100A包括一人工智能(artificial intelligence，AI)模块300和一第一测量模块210。在一些实施例中，人工智能模块300耦合至蚀刻模块110。在一些实施例中，人工智能模块300和蚀刻模块110是彼此物理上分离的独立元件。人工智能模块300和蚀刻模块110之间的通信可以使用任何合适的通信技术，例如模拟技术(例如中继逻辑)、数字技术(例如RS232、以太网或无线)、网络技术(如本地局域网(local area network，LAN)、广域网(wide area network，WAN)、互联网)、蓝牙技术、近场通信技术和/或任何其他合适的通信技术。人工智能模块300和蚀刻模块110之间的通信符合通用设备模块/半导体设备通信标准(general equipment module/semiconductor equipment communicationsstandard，GEM SECS)通信协议。
在一些实施例中，人工智能模块300可以整合在蚀刻模块110中。
在一些实施例中，人工智能模块300耦合至第一测量模块210。在一些实施例中，人工智能模块300和第一测量模块210是彼此物理分离的独立元件。人工智能模块300和第一测量模块210之间的通信可以使用任何合适的通信技术，例如模拟技术(例如中继逻辑)、数字技术(例如RS232、以太网或无线)、网络技术(如本地局域网(local area network)、广域网(wide area network)、互联网)、蓝牙技术、近场通信技术和/或任何其他合适的通信技术。人工智能模块300与第一测量模块210之间的通信符合通用设备模块/半导体设备通信标准通信协议。
在一些实施例中，人工智能模块300可以作为单输入单输出(single inputsingle output，SISO)设备、单输入多输出(single input multiple output，SIMO)设备、多输入单输出(multiple input single output，MISO)设备和多输入多输出(multipleinput multiple output，MISO)设备操作。
在一些实施例中，人工智能模块300可以包括任何合适的硬件(在一些实施例中，其可以执行软件或应用程序)，例如计算机、微处理器、微控制器、专用集成电路(application specific integrated circuits，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate arrays，FGPA)和数字信号处理器(digital signal processors，DSP)(其中任何一个都可以视为硬件处理器)、编码器、读取编码器的电路、存储设备(包括一个或多个EPROMS、一个或多个EEPROM、动态随机存取存储器(dynamic random accessmemory，DRAM)、静态随机存取存储器(static random access memory，SRAM)和/或快闪存储器)、和/或任何其他合适的硬件元件。
在人工智能模块300中可以包括GUI组件(为了清楚起见未示出)和数据库(为了清楚起见未示出)。人工智能模块300的GUI组件可以提供人工智能模块300和使用者之间的交互方式。经授权的使用者和管理员可以使用GUI组件来修改人工智能模块300的设置和默认参数。配置数据可以存储在数据库中。
在一些实施例中，人工智能模块300的GUI组件可以包括用于显示人工智能模块300的当前状态的状态组件。此外，状态组件可以包括图表组件，用于使用一种或多种不同类型的图表，以将系统相关和制程相关数据呈现给使用者。
在一些实施例中，人工智能模块300的数据库可以用于归档输入和输出的数据。例如，人工智能模块300可以将接收的输入、发送的输出和人工智能模块300采取的动作存档在可搜索的数据库中。
在一些实施例中，人工智能模块300可以包括用于数据备份和恢复的手段。此外，可搜索的数据库可以包括模型信息、设置信息和历史信息，并且人工智能模块300可以使用数据库组件来备份和恢复历史和当前的模型信息和模型设置信息。
在一些实施例中，人工智能模块300可以包括多个应用程序，包括至少一个机台相关的应用程序、至少一模块相关的应用程序、至少一感测器相关的应用程序、至少一接口相关的应用程序、至少一数据库相关的应用程序、至少一GUI相关的应用程序、和/或至少一设置用应用程序。
在一些实施例中，人工智能模块300可以包括以下单独一种或多种组合的算法：机器学习、隐马尔可夫模型；递归神经网络；卷积神经网络；贝叶斯符号方法；一般对抗网络；支持向量机；和/或任何其他合适的人工智能算法。
在一些实施例中，人工智能模块300可以包括至少一个可以预测当前芯片的第二状态S2的制程模型。例如，蚀刻速率的制程模型可以与制程时间一起使用以计算蚀刻深度，及沉积速率的制程模型可以与制程时间一起使用以计算沉积厚度。在一些实施例中，制程模型可以包括SPC图表、PLS模型、PCA模型、故障检测/校正(fault detection/correction，FDC)模型和多变量分析(multivariate analysis，MVA)模型。在一些实施例中，人工智能模块300可以接收和利用外部提供的数据作为蚀刻模块110中的制程参数的限制。例如，人工智能模块300的GUI组件可以提供作为手动输入制程参数的限制的手段。
在一些实施例中，人工智能模块300可用于配置任意数量的制程模块。人工智能模块300可以收集、提供、处理、存储和显示来自涉及制程的制程模块、和/或测量模块的数据。
参照图2，在使用第一蚀刻配方的蚀刻模块110的蚀刻制程之后，当前芯片的芯片状态可以通过蚀刻模块110从第一芯片状态(蚀刻制程之前)转变为第二芯片状态(蚀刻制程之后)。
参照图1和图2，于步骤S13，由第一测量模块210产生当前芯片的一组数据。
参照图2，在一些实施例中，经处理的当前芯片在蚀刻制程完成后被转移到第一测量模块210。第一测量模块210可以收集经处理的当前芯片的第二状态S2的一组数据(也称为第一组数据D1)。在一些实施例中，第一测量模块210可以包括单个测量装置或多个测量装置。第一测量模块210可以包括与制程模块相关的测量装置和/或外部测量装置。
在一些实施例中，第一测量模块210可以是蚀刻后检测(after-etching-inspection，AEI)度量机台(metrology tool)。AEI度量机台可以在蚀刻制程之后调查和检查缺陷、污染和关键尺寸(critical dimension，CD)。在一些实施例中，第一测量模块210可以包括光学光谱(例如，光学关键尺寸optical critical dimension，OCD)度量机台，其用于测量CD和/或蚀刻特征(etched features)的轮廓。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括芯片探针(chip probe，CP)模块210-1，其被配置为测量电特性(electrical characteristics)。例如，CP模块210-1可以通过电阻测量栅极的漏电流，但不限于此。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括芯片验收试验模块(waferacceptance test module，WAT)模块210-3，其被配置为测量电特性。例如，WAT模块210-3可以通过电阻测量晶体管的栅极的电流，或者通过电阻测量晶体管漏极的漏电流，但不限于此。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括统计制程管制(statisticalprocess control，SPC)模块210-5，其被配置为提供与层的轮廓(或形貌(topography))相关的数据。例如，SPC模块210-5可以提供与字元线的钨层(tungsten layer)的轮廓(或形貌)或栅极氧化层的厚度变化有关的数据，但不限于此。
参照图1和图2，于步骤S15，人工智能模块300将分析当前芯片的数据，并且当当前芯片的数据不在一预定范围内时，人工智能模块300可以更新蚀刻配方。
参照图2，在一些实施例中，第一测量模块210在蚀刻制程之后收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1可以由人工智能模块300分析以决定数据是否在预定范围PR(predetermined range，例如，验收标准或规格)内。若第一组数据D1不在预定范围PR内，则第一测量模块210收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1将反馈给与蚀刻模块110耦合的人工智能模块300(如虚线箭头FB1所示)。人工智能模块300可根据反馈的数据更新第一蚀刻配方R1，为下一芯片提供第二蚀刻配方R2(如虚线箭头UD1所示)。下一芯片也可以称为第二芯片W2。
在一些实施例中，第一蚀刻配方R1的参数(parameters，PM)，例如气体比率和/或流速，可由人工智能模块300更新，以产生第二蚀刻配方R2。在一些实施例中，第一蚀刻配方R1的蚀刻速率可以由人工智能模块300根据反馈的数据进行更新。在一些实施例中，人工智能模块300可以根据反馈的数据更新由第一蚀刻配方R1配置的芯片的倾斜角。在一些实施例中，人工智能模块300可以根据反馈的数据更新由第一蚀刻配方R1配置的芯片的旋转速率。相反地，当数据在预定范围PR内时，可以保留第一蚀刻配方R1并应用于下一芯片。换言之，蚀刻配方可以在芯片到芯片的时间框架(wafer-to-wafer time frame)内立即地更新或调整。
在一些实施例中，人工智能模块300可以使用第一测量模块210在蚀刻制程之后收集的经处理的当前芯片的数据来计算一组制程偏差。计算的制程偏差可以基于目标数据(target data)和第一测量模块210在蚀刻制程之后收集的经处理的当前芯片的数据来决定。计算的制程偏差可用于决定对下一个要处理的芯片的第一蚀刻配方R1的校正。在本公开的描述中，目标数据表示处理完成后的期望规格(desired specification)。
在一些实施例中，人工智能模块300可以使用基于表格和/或基于公式的技术。例如，配方可以在表格中，并且人工智能模块300进行表格查找以决定哪个校正或哪些校正能提供最佳的解决方案。或者，可以使用一组公式来决定校正，并且人工智能模块300决定哪个或哪些校正公式能提供最佳的解决方案。
当人工智能模块300使用基于表格的技术时，反馈控制的变量是可设置的。例如，变量可以是表中的常数或系数。另外，可以有多个表，可以根据输入范围或输出范围进行基于规则的切换。
当人工智能模块300使用基于公式的控制时，反馈控制的变量是可设置的。例如，变量可以是公式中的常数或系数。此外，还可以有多种公式组合，可以根据输入范围或输出范围进行基于规则的切换。
参照图2，第二事件E2可以代表经处理的当前芯片的后续处理制程。在本实施例中，第二事件E2可以是清洁制程(celan process)、沉积制程(deposition process)或其他适用的制程。
通过使用与蚀刻模块110及第一测量模块210耦合的人工智能模块300，相关的制程配方(例如，本实施例中的蚀刻配方)可以根据第一测量模块210收集的数据更新(或调整)。下一芯片可以采用经更新的(或经调整的)配方，以便获得在验收标准内的参数。结果，芯片的产量和/或可靠性将得以提高。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括CP模块210-1、WAT模块210-3和SPC模块210-5。经处理的当前芯片可以分别传送到各个模块以收集数据。各个模块收集的数据可以分别反馈给人工智能模块300。例如，SPC模块210-5可以收集与芯片的字元线的钨层的轮廓(或形貌)有关的数据。SPC模块210-5收集的数据可以反馈给人工智能模块300。然后，芯片可以继续形成栅极的制备过程。CP模块210-1和/或WAT模块210-3可以分别收集芯片栅极的电阻数据并反馈给人工智能模块300。
在一些实施例中，第一测量模块210可以整合在蚀刻模块110内。在一些实施例中，第一测量模块210可以是一组感测器，其可以监测制程相关参数，例如气体流量、气体比率、或其他适用的制程相关参数。
在一些实施例中，第一测量模块210可以实时地向人工智能模块300提供反馈数据。因此，人工智能模块300可以立即更新蚀刻配方。例如，第一蚀刻配方可以是多阶段配方，例如为两阶段配方。第一测量模块210可以在第一蚀刻配方R1的第一阶段期间连续监测制程相关参数并反馈给人工智能模块300(如虚线箭头FB1所示)。
同时，人工智能模块300可以分析反馈的数据以决定是否更新第一蚀刻配方R1的第二阶段。若第一蚀刻配方R1的第一阶段包含制程偏差，人工智能模块300可以对第一蚀刻配方R1的第二阶段进行修正和更新(如虚线箭头UD1所示)，以使经处理后的芯片具有在验收标准内的参数(例如，CD、电阻和/或轮廓)。
相应地，第一测量模块210还可以在第一蚀刻配方R1的第二阶段期间及之后连续监测制程相关参数，并反馈给人工智能模块300。同时，人工智能模块300可分析反馈的数据以决定是否为下一个待处理的芯片更新第一蚀刻配方R1。
在一些实施例中，人工智能模块300可以被配置用于决定芯片上材料层(materiallayer)的蚀刻速率(etching rate)，并且控制芯片的旋转速率以响应所决定的蚀刻速率/倾斜角，借此控制材料层的最终的厚度轮廓(thickness profile)。
图3以剖面图例示根据本公开一实施例中经由利用第一蚀刻配方R1的蚀刻模块110处理的第一芯片W1及经由利用第二蚀刻配方R2的蚀刻模块110处理的第二芯片W2。
参照图3，第一芯片W1(即，当前芯片)可以包括基底W11和设置在基底W11上的介电层W13。在第一芯片W1上执行采用使用第一蚀刻配方R1的蚀刻模块110的蚀刻制程，以沿着介电层W13形成凹槽W15。包括凹槽W15的第一芯片W1可以称为经处理后的当前芯片。凹槽W15的相关参数，例如CD和/或轮廓可以由第一测量模块210测量以产生第一组数据D1。人工智能模块300可以分析第一组数据D1以决定是否更新第一蚀刻配方R1。如图3所示，CD和/或轮廓可能不在预定范围内(凹槽W15的侧壁轮廓不是直的和对称的)。因此，人工智能模块300可以更新第一蚀刻配方R1的参数，例如第一蚀刻配方R1的倾斜角、蚀刻速率和/或旋转速率，以产生第二蚀刻配方R2。
相反地，包括基底W21和设置在基底W21上的介电层W23的第二芯片W2(即，下一芯片)可以由蚀刻模块110使用具有经更新的配方参数(例如倾斜角α)的第二蚀刻配方R2来处理。通过采用第二蚀刻配方R2，第二芯片的相关参数(例如，凹槽W25的侧壁轮廓)可以在预定范围内。
图4至图6以示例性方框图说明根据本公开一些实施例的制备系统100B、100C、100D。
参照图4，方框图可以说明类似于图2中说明的制备系统100B，图4中与图2中相同或相似的元件已经被标记为相同或相似的标记，且省略重复的描述。
参照图4，在蚀刻模块110处理第一事件E1的当前芯片之前，蚀刻模块110的追踪数据(trace data)，例如模块追踪数据、维护数据、端点检测(end point detection，EPD)数据，和/或其他与制程相关的数据可以前馈给人工智能模块300(如虚线箭头FF1所示)。人工智能模块300可分析蚀刻模块110的追踪数据以调整用于处理当前芯片的蚀刻配方(如虚线箭头AD1所示)。于制程完成后，人工智能模块300还可以根据第一测量模块210的反馈数据更新经调整的蚀刻配方。
参照图5，方框图可以说明类似于图2中说明的制备系统100C，图5中与图2中相同或相似的元件已经被标记为相同或相似的标记，且省略重复的描述。
参照图5，当前芯片可以在被蚀刻模块110处理之前转移到一第二测量模块220。在一些实施例中，第二测量模块220可以包括单个测量装置或多个测量装置。第二测量模块220可以包括模块相关的测量设备和/或外部测量设备。在本实施例中，第二测量模块220可以是显影后检查(after-development-inspection，ADI)度量机台。在一些实施例中，第二测量模块220可以包括光学光谱(例如，光学关键尺寸OCD)度量机台，其用于测量CD和/或蚀刻特征的轮廓。第二测量模块220测量当前芯片顶部的图案化的光阻剂层的关键尺寸和轮廓。测量的CD可以被前馈到人工智能模块300(如虚线箭头FF2所示)。第二测量模块220测量的CD可以称为第二组数据D2。
在蚀刻模块110处理当前芯片之前，人工智能模块300可以利用第二测量模块220的前馈数据与目标CD之间的差异来选择或计算一组制程参数以达到期望的结果。调整后的配方可应用于蚀刻模块110以处理当前芯片(如虚线箭头AD2所示)。在一些实施例中，前馈数据还可以包括与当前芯片相关联的数据，例如批号数据、批次数据、运行数据、成分数据和芯片历史数据。于制程完成后，人工智能模块300还可以根据第一测量模块210的反馈数据更新经调整的蚀刻配方。
参照图6，方框图可以说明类似于图5中说明的制备系统100D，图6中与图5中相同或相似的元件已经被标记为相同或相似的标记，且省略重复的描述。
参照图6，在蚀刻模块110处理第一事件E1的当前芯片之前，蚀刻模块110的追踪数据，例如模块追踪数据、维护数据、端点检测数据，和/或其他与制程相关的数据可以前馈给人工智能模块300(如虚线箭头FF1所示)。此外，第二测量模块220的测量数据也可以前馈至人工智能模块300(如虚线箭头FF2所示)。人工智能模块300可以分析蚀刻模块110的追踪数据及第二测量模块220所测得的数据，以调整用于处理当前芯片的蚀刻配方(如虚线箭头AD3所示)。于制程完成后，人工智能模块300还可以根据第一测量模块210的反馈数据更新经调整的蚀刻配方。
图7以流程图例示根据本公开另一实施例中采用制备系统100E以制备半导体元件的方法20。图8以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统100E。
参照图7和图8，于步骤S21，通过制备系统100E的沉积模块120在当前芯片上执行沉积配方。
参照图8，在一些实施例中，第一事件E1可以是将当前芯片(也称为第一芯片W1)转移到沉积模块120中的入芯片事件，沉积模块120提供用于将当前芯片从第一芯片状态S1改变到第二芯片状态S2的方法。在本实施例中，材料处理流程包括用于当前芯片的沉积制程。在一些实施例中，当前芯片可以处于前段制程阶段，例如形成字元线、形成栅极结构、或形成接触插塞，但不限于此。在一些实施例中，当前芯片可以处于后段制程阶段，例如形成插塞、形成顶部金属、或形成电容，但不限于此。
需要说明的是，在第一事件E1中，多片芯片可能会被以批号的方式成群处理；因此，本实施例中以单数形式提及芯片并不一定将本公开限制为单一芯片，但可以说明包括多片芯片、多个批号，或任何成群处理的材料。
在一些实施例中，沉积模块120可以包括未单独示出的沉积室。当前芯片可以放置在沉积室中，然后进行使用沉积配方的沉积制程。当前芯片的沉积配方也可以称为第一沉积配方R1。在一些实施例中，第一沉积配方R1可以是标称配方。
在一些实施例中，沉积模块120可以包括GUI组件和数据库，其类似于图2中说明的蚀刻模块110的GUI组件和数据库，在此不再赘述。
参照图8，人工智能模块300可以耦合至沉积模块120。沉积模块120和人工智能模块300之间的通信可以类似于图2所示的蚀刻模块110和人工智能模块300之间的通信，在此不再赘述。在一些实施例中，人工智能模块300可以整合在沉积模块120中。
参照图8，在使用第一沉积配方的沉积模块120的沉积制程之后，当前芯片的芯片状态可以通过沉积模块120从第一芯片状态(沉积制程之前)转变为第二芯片状态(沉积制程之后)。
参照图7和图8，于步骤S23，由第一测量模块210产生当前芯片的一组数据。
参照图8，在完成沉积制程之后，可以将经处理的当前芯片转移到第一测量模块210。第一测量模块210可以收集经处理的当前芯片的第二状态的一组数据(也称为第一组数据D1)。在一些实施例中，第一测量模块210可以包括单个测量装置或多个测量装置。第一测量模块210可以包括与制程模块相关的测量装置和/或外部测量装置。在本实施例中，第一测量模块210可以是用于测量薄膜厚度的度量机台。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括芯片探针(CP)模块210-1，其被配置为测量电特性。例如，CP模块210-1可以通过电阻测量栅极的漏电流，但不限于此。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括芯片验收试验模块(WAT)模块210-3，其被配置为测量电特性。例如，WAT模块210-3可以通过电阻测量晶体管的栅极的电流，或者通过电阻测量晶体管漏极的漏电流，但不限于此。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括统计制程管制(SPC)模块210-5，其被配置为提供与层的轮廓(或形貌)相关的数据。例如，SPC模块210-5可以提供与字元线的钨层(tungsten layer)的轮廓(或形貌)或栅极氧化层的厚度变化有关的数据，但不限于此。
参照图7和图8，在步骤S25，人工智能模块300可以分析当前芯片的数据，并且当当前芯片的数据不在一预定范围内时，人工智能模块300可以更新第一沉积配方。
参照图8，在一些实施例中，第一测量模块210在沉积制程之后收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1可以由人工智能模块300分析以决定数据是否在预定范围PR内。若第一组数据D1不在预定范围PR(例如，验收标准或规格)内，则第一测量模块210收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1将反馈给与沉积模块120耦合的人工智能模块300(如虚线箭头FB1所示)。人工智能模块300可根据反馈的数据更新第一沉积配方R1，为下一芯片提供第二沉积配方R2(如虚线箭头UD1所示)。下一芯片也可以称为第二芯片W2。
在一些实施例中，可以更新第一沉积配方R1的参数PM，例如沉积时间，以产生第二沉积配方R2。在一些实施例中，可以根据反馈的数据更新第一沉积配方R1的芯片的倾斜角。在一些实施例中，可以根据反馈的数据更新第一沉积配方R1的芯片旋转速率。相反地，当数据在预定范围PR内时，可以保留第一沉积配方R1并应用于下一芯片。换言之，沉积配方可以在芯片到芯片的时间框架内立即地更新或调整。
在一些实施例中，人工智能模块300可以使用第一测量模块210在沉积制程之后收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1来计算一组制程偏差。计算的制程偏差可以基于目标数据和第一测量模块210在沉积制程之后收集的经处理的当前芯片的数据来决定。计算的制程偏差可用于决定对下一个要处理的芯片的第一沉积配方R1的校正。
在一些实施例中，人工智能模块300可以使用基于表格和/或基于公式的技术。例如，配方可以在表格中，并且人工智能模块300进行表格查找以确定哪个校正或哪些校正能提供最佳的解决方案。或者，可以使用一组公式来确定校正，并且人工智能模块300确定哪个或哪些校正公式能提供最佳的解决方案。
当人工智能模块300使用基于表格的技术时，反馈控制的变量是可设置的。例如，变量可以是表中的常数或系数。另外，可以有多个表，可以根据输入范围或输出范围进行基于规则的切换。
当人工智能模块300使用基于公式的控制时，反馈控制的变量是可设置的。例如，变量可以是公式中的常数或系数。此外，还可以有多种公式组合，可以根据输入范围或输出范围进行基于规则的切换。
参照图2，第二事件E2可以代表当前经处理的芯片的后续制程。在本实施例中，第二事件E2可以是平坦化制程，或其他适用的制程。
通过使用与沉积模块120及第一测量模块210耦合的人工智能模块300，相关的制程配方(例如，本实施例中的沉积配方)可以根据第一测量模块210收集的数据更新(或调整)。下一芯片可以采用经更新的(或经调整的)配方，以便获得在验收标准内的参数。结果，芯片的产量和/或可靠性将得以提高。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括CP模块210-1、WAT模块210-3和SPC模块210-5。经处理的当前芯片可以分别传送到各个模块以收集数据。各个模块收集的数据可以分别反馈给人工智能模块300。例如，SPC模块210-5可以收集与芯片的字元线的钨层的轮廓(或形貌)有关的数据。SPC模块210-5收集的数据可以反馈给人工智能模块300。然后，芯片可以继续形成栅极的制备过程。CP模块210-1和/或WAT模块210-3可以分别收集芯片栅极的电阻数据并反馈给人工智能模块300。
在一些实施例中，第一测量模块210可以整合在沉积模块120内。在一些实施例中，第一测量模块210可以是一组传感器，其可以监测制程相关参数，例如厚度、轮廓或其他适用的制程相关参数。
在一些实施例中，第一测量模块210可以实时地向人工智能模块300提供反馈数据。因此，人工智能模块300可以立即更新沉积配方。例如，第一沉积配方可以是多阶段配方，例如为两阶段配方。第一测量模块210可以在第一沉积配方R1的第一阶段期间连续监测制程相关参数并反馈给人工智能模块300(如虚线箭头FB1所示)。
同时，人工智能模块300可分析反馈的数据以决定是否更新第一沉积配方R1的第二阶段。若第一沉积配方R1的第一阶段包含制程偏差，人工智能模块300可以对第一沉积配方R1的第二阶段进行修正和更新(如虚线箭头UD1所示)，以使经处理后的芯片具有在验收标准内的参数(例如，厚度、电阻和/或轮廓)。
相应地，第一测量模块210还可以在第一沉积配方R1的第二阶段期间及之后连续监测制程相关参数，并反馈给人工智能模块300。同时，人工智能模块300可分析反馈的数据以决定是否为下一个待处理的芯片更新第一沉积配方R1。
在一些实施例中，人工智能模块300可以被配置用于决定欲形成于芯片上的材料层的沉积速率(deposition rate)，并且控制芯片的旋转速率/倾斜角以响应所决定的沉积速率，借此控制材料层的最终的厚度轮廓。在一些实施例中，沉积配方的一些其他制程相关参数PM也可以由人工智能模块300配置。
图9以剖面图例示根据本公开另一实施例中经由利用一第一沉积配方R1的沉积模块120处理的第一芯片W1及经由利用第二沉积配方R2的沉积模块120处理的第二芯片W2。
参照图9，第一芯片W1(即，当前芯片)可以包括基底W11、设置在基底W11上的介电层W13、以及沿着介电层W13的凹槽W15。可以在第一芯片W1上执行采用使用第一沉积配方R1的沉积模块120的沉积制程，以在凹槽W15和介电层W13上共形地形成氧化物层W17。包括氧化物层W17的第一芯片W1可以被称为经处理后的当前芯片。第一测量模块210可以测量氧化物层W17的厚度、覆盖率(coverage)、台阶覆盖率(step coverage)和/或轮廓等相关参数，以产生第一组数据D1。人工智能模块300可以分析第一组数据D1以决定是否更新第一沉积配方R1。如图9所示，台阶覆盖率和/或轮廓可能不在预定范围内(氧化物层W17不连续)。因此，人工智能模块300可更新第一沉积配方R1的参数，例如第一沉积配方R1的倾斜角、沉积速率和/或旋转速率，以产生第二沉积配方R2。
相反地，包括基底W21、设置在基底W21上的介电层W23以及沿着介电层W23的凹槽W25的第二芯片W2(即，下一芯片)可以由沉积模块120使用具有更新的配方参数(例如倾斜角α)的第二沉积配方R2来处理。通过采用第二沉积配方R2，第二芯片W2的相关参数(例如，氧化物层W27的覆盖率)可以在预定范围内。
图10以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统100F。
参照图10，方框图可以说明类似于图8中说明的制备系统100F，图10中与图8中相同或相似的元件已经被标记为相同或相似的标记，且省略重复的描述。
参照图10，在沉积模块120处理第一事件E1的当前芯片之前，沉积模块120的追踪数据，例如模块追踪数据、维护数据和/或其他与制程相关的数据可以前馈给人工智能模块300(如虚线箭头FF1所示)。人工智能模块300可分析沉积模块120的追踪数据以调整用于处理当前芯片的沉积配方(如虚线箭头AD1所示)。于制程完成后，人工智能模块300还可以根据第一测量模块210的反馈数据更新经调整的沉积配方。
图11以流程图例示根据本公开另一实施例中采用制备系统100G以制备半导体元件的方法30。图12以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统100G。
参照图11和图12，于步骤S31，通过制备系统100G的沉积模块130在当前芯片上执行沉积配方。
参照图12，在一些实施例中，第一事件E1可以是将当前芯片(也称为第一芯片W1)转移到沉积模块130中的入芯片事件，沉积模块130提供用于将当前芯片从第一芯片状态S1改变到第二芯片状态S2的方法。在本实施例中，材料处理流程包括用于当前芯片的植入制程。在一些实施例中，当前芯片可以处于前段制程阶段，例如形成字元线、形成栅极结构、或形成接触插塞，但不限于此。在一些实施例中，当前芯片可以处于后段制程阶段，例如形成插塞、形成顶部金属、或形成电容，但不限于此。
需要说明的是，在第一事件E1中，多片芯片可能会被以批号的方式成群处理；因此，本实施例中以单数形式提及芯片并不一定将本公开限制为单一芯片，但可以说明包括多片芯片、多个批号，或任何成群处理的材料。
在一些实施例中，沉积模块130可以包括未单独示出的植入室。当前芯片可以放置在植入室中，然后可以使用沉积配方进行植入制程。当前芯片的沉积配方也可以称为第一沉积配方R1。在一些实施例中，第一沉积配方R1可以是标称配方。
在一些实施例中，沉积模块130可以包括GUI组件和数据库，其类似于图2中说明的蚀刻模块110的GUI组件和数据库，在此不再赘述。
参照图12，人工智能模块300可以耦合至沉积模块130。沉积模块130和人工智能模块300之间的通信可以类似于图2所示的蚀刻模块110和人工智能模块300之间的通信，在此不再赘述。在一些实施例中，人工智能模块300可以整合在沉积模块130中。
参照图12，在使用第一沉积配方的沉积模块130的植入制程之后，当前芯片的芯片状态可以通过沉积模块130从第一芯片状态(植入制程之前)转变为第二芯片状态(植入制程之后)。
参照图11和图12，于步骤S33，由第一测量模块210产生当前芯片的一组数据。
参照图12，在完成植入制程之后，可以将经处理的当前芯片转移到第一测量模块210。第一测量模块210可以收集经处理的当前芯片的第二芯片状态S2的一组数据(也称为第一组数据D1)。在一些实施例中，第一测量模块210可以包括单个测量装置或多个测量装置。第一测量模块210可以包括与制程模块相关的测量装置和/或外部测量装置。在本实施例中，第一测量模块210可以是用于测量如电阻的电特性或用于测量植入轮廓(implantingprofile)的度量机台。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括芯片探针(CP)模块210-1，其被配置为测量电特性。例如，CP模块210-1可以通过电阻测量栅极的漏电流，但不限于此。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括芯片验收试验模块(WAT)模块210-3，其被配置为测量电特性。例如，WAT模块210-3可以通过电阻测量晶体管的栅极的电流，或者通过电阻测量晶体管漏极的漏电流，但不限于此。
在一些实施例中，第一测量模块210可以包括统计制程管制(SPC)模块210-5，其被配置为提供与层的轮廓(或形貌)相关的数据。例如，SPC模块210-5可以提供与字元线的钨层的轮廓(或形貌)或栅极氧化层的厚度变化有关的数据，但不限于此。
参照图11和图12，在步骤S35，人工智能模块300可以分析当前芯片的数据，并且当当前芯片的数据不在一预定范围内时，人工智能模块300可以更新第一沉积配方。
参照图12，在一些实施例中，第一测量模块210在植入制程之后收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1可以由人工智能模块300分析以决定数据是否在预定范围PR内。若第一组数据D1不在预定范围PR内，则第一测量模块210收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1将反馈给与沉积模块130耦合的人工智能模块300(如虚线箭头FB1所示)。人工智能模块300可根据反馈的数据更新第一沉积配方R1，为下一芯片提供第二沉积配方R2(如虚线箭头UD1所示)。下一芯片也可以称为第二芯片W2。
在一些实施例中，可以更新第一沉积配方R1的参数PM，例如植入剂量和/或植入能量，以产生第二沉积配方R2。在一些实施例中，可以根据反馈的数据更新第一沉积配方R1的芯片的倾斜角。相反，当数据在预定范围PR内时，可以保留第一沉积配方R1并应用于下一芯片。换言之，第一沉积配方R1可以在芯片到芯片的时间框架内立即更新或调整。
在一些实施例中，人工智能模块300可以使用第一测量模块210在植入制程之后收集的经处理的当前芯片的第一组数据D1来计算一组制程偏差。计算的制程偏差可以基于目标数据和第一测量模块210在植入制程之后收集的经处理的当前芯片的数据来决定。计算的制程偏差可用于决定对下一个要处理的芯片的第一沉积配方R1的校正。
在一些实施例中，人工智能模块300可以使用基于表格和/或基于公式的技术。例如，配方可以在表格中，并且人工智能模块300进行表格查找以确定哪个校正或哪些校正能提供最佳的解决方案。或者，可以使用一组公式来确定校正，并且人工智能模块300确定哪个或哪些校正公式能提供最佳的解决方案。
当人工智能模块300使用基于表格的技术时，反馈控制变量是可配置的。例如，变量可以是表中的常数或系数。另外，可以有多个表，可以根据输入范围或输出范围进行基于规则的切换。
当人工智能模块300使用基于公式的控制时，反馈控制的变量是可设置的。例如，变量可以是公式中的常数或系数。此外，还可以有多种公式组合，可以根据输入范围或输出范围进行基于规则的切换。
参照图12，第二事件E2可以代表当前经处理的芯片的后续制程。在本实施例中，第二事件E2可以是沉积制程，或其他适用的制程。
通过使用与沉积模块130及第一测量模块210耦合的人工智能模块300，相关的制程配方(例如，本实施例中的沉积配方)可以根据第一测量模块210收集的数据更新(或调整)。下一芯片可以采用经更新的(或经调整的)配方，以便获得在验收标准内的参数。结果，芯片的产量和/或可靠性将得以提高。
在一些实施例中，第一测量模块210可以整合在沉积模块130内。在一些实施例中，第一测量模块210可以是一组传感器，其可以监测与制程相关的参数，例如电阻、植入轮廓、植入浓度或其他适合的制程相关参数。
在一些实施例中，第一测量模块210可以实时地向人工智能模块300提供反馈数据。因此，人工智能模块300可以立即更新沉积配方。例如，第一沉积配方R1可以是多阶段配方，例如为两阶段配方。第一测量模块210可以在第一沉积配方R1的第一阶段期间连续监测制程相关参数并反馈给人工智能模块300(如虚线箭头FB1所示)。
同时，人工智能模块300可分析反馈数据以决定是否更新第一沉积配方R1的第二阶段。若第一沉积配方R1的第一阶段包含制程偏差，人工智能模块300可以对第一沉积配方R1的第二阶段进行修正和更新(如虚线箭头UD1所示)，以使经处理后的芯片具有在验收标准内的参数(例如，厚度、电阻和/或轮廓)。
相应地，第一测量模块210还可以在第一沉积配方R1的第二阶段期间和之后连续监测制程相关参数并反馈给人工智能模块300。同时，人工智能模块300可以分析反馈数据以决定是否为下一个待处理的芯片更新第一沉积配方R1。
在一些实施例中，人工智能模块300可以被配置为监控沉积配方的初始植入轮廓(initial implantation profile)，并自动调整沉积模块130/芯片的倾斜角，以提供具有所需植入轮廓的更新的沉积配方，更新的沉积配方同时考虑到以下因素：初始植入轮廓和所需植入轮廓。
在一些实施例中，人工智能模块300可以导出初始植入轮廓，其系基于由沉积模块130的设置侦测器(setup detector)、光束轮廓仪(beam profiler)和入射角侦测器(incident angle detector)所测量的特性。
图13以剖面图例示根据本公开另一实施例中经由利用第一沉积配方R1的沉积模块130处理的第一芯片W1及经由利用第二沉积配方R2的沉积模块130处理的第二芯片W2。
参照图13，第一芯片W1(即，当前芯片)可以包括基底W11和设置在基底W11上的栅极W13。在第一芯片W1上执行采用使用第一沉积配方R1的沉积模块130的植入制程，以在基底W11中形成源极/漏极W15。包括源极/漏极W15的第一芯片W1可以称为经处理后的当前芯片。第一测量模块210可以测量源极/漏极W15的电阻、植入浓度和/或植入轮廓等相关参数，以产生第一组数据D1。人工智能模块300可以分析第一组数据D1以决定是否更新第一沉积配方R1。如图13所示，阶梯覆盖率和/或轮廓可能不在预定范围内(源极/漏极W15的植入轮廓不对称)。因此，人工智能模块300可更新第一沉积配方R1的参数，例如第一沉积配方R1的倾斜角、植入剂量和/或植入能量，以产生第二沉积配方R2。
相反地，包括基底W21和设置在基底W21上的栅极W23的第二芯片W2(即，下一芯片)可以由沉积模块130使用具有更新的配方参数(例如倾斜角α)的第二沉积配方R2来处理。通过采用第二沉积配方R2，第二芯片W2的相关参数(例如，源极/漏极W25的植入轮廓)可以在预定范围内。
图14以示例性方框图说明根据本公开另一实施例的制备系统100H。
参照图14，方框图可以说明类似于图12中说明的制备系统100H，图14中与图12中相同或相似的元件已经被标记为相同或相似的标记，且省略重复的描述。
参照图14，在沉积模块130处理第一事件E1的当前芯片之前，沉积模块130的追踪数据，例如模块追踪数据、维护数据和/或其他与制程相关的数据可以前馈给人工智能模块300(如虚线箭头FF1所示)。人工智能模块300可分析沉积模块130的追踪数据以调整用于处理当前芯片的沉积配方(如虚线箭头AD1所示)。于制程完成后，人工智能模块300还可以根据第一测量模块210的反馈数据更新经调整的沉积配方。
本公开的一个方面提供一种制备系统，包括一蚀刻模块，其被配置为在一第一芯片上执行一第一蚀刻配方，以将该第一芯片的一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；一第一测量模块，其用于收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该蚀刻模块、配置为用于分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一蚀刻配方以产生一第二蚀刻配方。该第二蚀刻配方被配置为应用于在该第一芯片之后的待处理的一第二芯片。
本公开的另一个方面提供一种制备系统，包括一沉积模块，其被配置为在一第一芯片上执行一第一沉积配方，以将该第一芯片的一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；一第一测量模块，其用于收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该沉积模块、配置为用于分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一沉积配方以产生一第二沉积配方。该第二沉积配方被配置为应用于在该第一芯片之后的待处理的一第二芯片。
本公开的另一个方面提供一种制备系统，包括一沉积模块，其被配置为在一第一芯片上执行一第一沉积配方，以将该第一芯片的一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；一第一测量模块，其用于收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该沉积模块、配置为用于分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一沉积配方以产生一第二沉积配方。该第二沉积配方被配置为应用于在该第一芯片之后的待处理的一第二芯片。
由于本公开的制备系统的设计，通过人工智能模块300及由第一测量模块210测得的反馈数据，相关制程配方可在芯片到芯片的时间框架内被更新(或调整)。结果，芯片的产量和/或可靠性将得以提高。
虽然已详述本公开及其优点，然而应理解可进行各种变化、取代与替代而不脱离权利要求所定义的本公开的精神与范围。例如，可用不同的方法实施上述的许多制程，并且以其他制程或其组合替代上述的许多制程。
再者，本申请案的范围并不受限于说明书中所述的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法的步骤的特定实施例。该技艺的技术人士可自本公开的揭示内容理解可根据本公开而使用与本文所述的对应实施例具有相同功能或是达到实质上相同结果的现存或是未来发展的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤。据此，此等制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤是包含于本申请案的权利要求内。

Claims (12)

1.一种制备半导体元件结构的沉积系统，包括：
一沉积模块，其在一第一芯片上执行一第一沉积配方，以将该第一芯片从一第一芯片状态转变为一第二芯片状态；
一第一测量模块，其收集该第一芯片的该第二芯片状态以产生一第一组数据；及
一人工智能模块，其耦合至该第一测量模块和该沉积模块、经配置于分析该第一组数据，并当该第一组数据不在一预定范围内时更新该第一沉积配方以产生一第二沉积配方；
其中该第二沉积配方被配置在该第一芯片之后的待处理的一第二芯片；
其中该人工智能模块被配置为产生该第二沉积配方，其考虑到该第二芯片的一沉积速率、该第二芯片的一旋转速率、该第二芯片的一倾斜角、该第一芯片的一蚀刻配方及该第一芯片的一植入配方中的至少一者。
2.如权利要求1所述的沉积系统，其中该人工智能模块整合于该沉积模块中。
3.如权利要求2所述的沉积系统，其中该人工智能模块被配置为单独或组合地执行包括以下一种或多种的算法：机器学习、隐马尔可夫模型；递归神经网络；卷积神经网络；贝叶斯符号方法；一般对抗网络；或支持向量机。
4.如权利要求3所述的沉积系统，其中该沉积模块被配置为在对该第一芯片执行该第一沉积配方之前将该沉积模块的至少一个参数前馈给该人工智能模块。
5.如权利要求4所述的沉积系统，还包括一第二测量模块，其耦合至该人工智能模块并被配置为收集该第一芯片的该第一芯片状态以产生一第二组数据。
6.如权利要求5所述的沉积系统，其中该第二组数据被前馈至该人工智能模块，且该第二测量模块包括用于测量一关键尺寸的一显影后检查度量机台。
7.如权利要求4所述的沉积系统，其中该人工智能模块与该第一测量模块通过模拟技术、数字技术、网络技术、蓝牙技术或近场通信技术相互通信。
8.如权利要求4所述的沉积系统，其中该第一测量模块包括一芯片探针模块，该芯片探针模块被配置为收集该第一芯片的该第二芯片状态的电特性。
9.如权利要求4所述的沉积系统，其中该第一测量模块包括一芯片验收试验模块，该芯片验收试验模块被配置为收集该第一芯片的该第二芯片状态的电特性。
10.如权利要求4所述的沉积系统，其中该第一测量模块包括一统计制程管制模块，该统计制程管制模块被配置为收集与该第一芯片的该第二芯片状态的轮廓相关的数据。
11.如权利要求4所述的沉积系统，其中该人工智能模块被配置为接收该第一芯片的该第一芯片状态的至少一个追踪数据。
12.如权利要求1所述的沉积系统，其中该人工智能模块还被配置为考虑到该第一芯片的该第二芯片状态的一特征轮廓来产生该第二沉积配方。
CN202310188662.5A 2022-06-24 2023-03-02 制备半导体元件结构的沉积系统 Pending CN117293046A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/808,917 2022-06-24
US17/848,516 2022-06-24
US17/808,917 US20230420307A1 (en) 2022-06-24 2022-06-24 Deposition method for fabricating semiconductor device structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117293046A true CN117293046A (zh) 2023-12-26

Family

ID=89252417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310188662.5A Pending CN117293046A (zh) 2022-06-24 2023-03-02 制备半导体元件结构的沉积系统

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230420307A1 (zh)
CN (1) CN117293046A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20230420307A1 (en) 2023-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6368884B1 (en) Die-based in-fab process monitoring and analysis system for semiconductor processing
TWI459168B (zh) 可調適之處方選擇器
US7209798B2 (en) Iso/nested cascading trim control with model feedback updates
US7328418B2 (en) Iso/nested control for soft mask processing
US7373216B1 (en) Method and apparatus for verifying a site-dependent wafer
US8019458B2 (en) Creating multi-layer/multi-input/multi-output (MLMIMO) models for metal-gate structures
US20090177311A1 (en) In-line lithography and etch system
CN101834114B (zh) 栅极轮廓的进阶工艺控制方法与制造集成电路元件的系统
KR20020087047A (ko) 마이크로전자 디바이스들의 제조시 최적의 공정 목표들을결정하는 방법
US7650200B2 (en) Method and apparatus for creating a site-dependent evaluation library
KR20050055729A (ko) 측정된 전기적 특성에 기초한 제조 공정 제어 방법 및 장치
US6741903B1 (en) Method for relating photolithography overlay target damage and chemical mechanical planarization (CMP) fault detection to CMP tool indentification
CN117293046A (zh) 制备半导体元件结构的沉积系统
CN117293044A (zh) 制备半导体元件结构的载子植入系统
CN117293045A (zh) 制备半导体元件结构的蚀刻系统
TWI847321B (zh) 製備半導體元件結構的沉積系統
US20080241970A1 (en) Method and apparatus for performing a site-dependent dual damascene procedure
US20230416904A1 (en) Deposition system for fabricating semiconductor device structure
US20230420273A1 (en) Etching system for fabricating semiconductor device structure
US20230420310A1 (en) Implanting system for fabricating semiconductor device structure
US20230359172A1 (en) Method for controlling etching tool
US20230360978A1 (en) Method for controlling implanting tool
US20230359168A1 (en) Method for controlling deposition tool
TW202401549A (zh) 製備半導體元件結構的蝕刻系統
TW202401534A (zh) 製備半導體元件結構的載子植入系統

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination