CN1894767A - 用于离子注入过程的错误检测及控制方法以及执行该方法的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明系大致有关用于离子注入程序的错误检测及控制方法，以及执行该方法之一种系统。在一实施例中，该方法包含：执行离子注入工具(10)的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具(10)的至少一个工具参数；根据自该调整程序产生的该工具参数而选择或产生欲在该离子注入工具(10)中执行的离子注入程序的错误检测模型；以及使用所选择的或所产生的该错误检测模型来监视在该离子注入工具(10)中执行的离子注入程序。在另一实施例中，该方法包含：执行离子注入工具(10)的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具(10)的至少一个工具参数；以及根据在该离子注入工具(10)中执行的离子注入程序所施加过的至少一个衬底中形成的各注入区的历史性度量数据，而决定自该调整程序产生的该工具参数是否可接受。
Description
技术领域
本发明大致有关半导体装置制造的领域，尤有关离子注入程序的错误检测及控制方法、以及执行该方法的系统。
背景技术
半导体工业内，有一股为了提高了诸如微处理器及内存装置等的集成电路装置的品质、可靠性、及产出率的持续驱动力。消费者对能够更可靠地操作的较高品质计算机及电子装置的需求更增强了此种驱动力。这些需求已造成诸如晶体管等的半导体装置在制造上的持续改良，以及设有此种晶体管的集成电路装置在制造上的持续改良。此外，减少典型晶体管的组件制造时的缺陷，也会降低每一晶体管的总成本以及设有此种晶体管的集成电路装置的成本。
一般而言，系使用其中包括微影步进机、蚀刻工具、沉积工具、研磨工具、快速热程序工具、及离子注入工具等的各种程序工具对一批晶圆执行一组程序步骤。构成半导体程序工具的基础的技术在过去数年中已受到愈来愈多的关注，因而造就了更大的精进。然而，虽然在该领域中已有所进展，但是目前在市场上可购得的许多程序工具仍然有某些缺点。这些工具尤其缺少先进的程序数据监视能力，例如缺少以一种使用者易于使用的格式提供历史性参数数据的能力，以及缺少事件记录、现行程序参数及所有批次程序参数的实时图形显示、以及远程(亦即，本地所在处及全世界)监视等。这些缺点可能造成诸如产出率、精确度、稳定性及可重复性、程序温度、以及机械工具参数等关键性程序参数的非最佳控制。此种变化性会显现为批次内的不同、各批次间的不同、以及各工具间的不同，而这些不同可能传播为产品品质及性能的偏差，而用于这些工具的理想的监视及诊断系统将提供一种监视该变化性的装置，并提供了一种对关键性参数进行最佳化控制的装置。
一种改善半导体程序线的作业的技术包括将一遍及全工厂的控制系统(factory wide control system)用来自动地控制各种程序工具的操作。各制造工具与一制造架构或一网络的程序模块通讯。通常系将每一制造工具连接到设备接口。该设备接口被连接到用来协助该制造工具与该制造架构间的通讯的机器接口。该机器接口通常可以是先进程控(Advanced Process Control；简称APC)系统之一部分。该APC系统根据制造模型而激活控制描述语言程序(control script)，而该控制描述语言程序可以是用来自动撷取执行程序所需的数据的软件程序。各半导体装置通常分阶段进入用于多个程序的多个制造工具，而产生与被处理的半导体装置的品质有关的数据。
在程序期间，可能会发生会影响到所制造的装置的性能的各种事件。亦即，程序步骤中的变化将造成装置性能的变化。诸如特征部位关键尺寸、掺杂程度、接点电阻值、及微粒污染等的因素都可能影响到装置的最终性能。根据性能模型而控制程序线中的各种工具，以便减少程序的变化。通常被控制的工具包括微影步进机、离子注入工具、研磨工具、蚀刻工具、及沉积工具。程序前及(或)程序后的度量数据被供应到该等工具的程控器。该等程控器根据性能模型及度量信息计算诸如程序时间等的操作配方参数，以便尝试获得尽量接近目标值的程序后结果。以此种方式进行的减少变化将导致较高的产出率、较低的成本、及较高的装置性能等的结果，而所有这些结果等同于较高的利润率。
于制造集成电路装置时，离子注入是一种非常复杂且被广泛使用的工艺。离子注入是一种将诸如砷或硼等掺杂剂材料注入衬底等结构以便形成具有某一掺杂剂浓度及分布的极精确注入区的技术。亦可执行离子注入程序，以便将掺杂剂材料注入一层材料。因为注入区对最终集成电路产品的性能可能会造成的冲击，所以对离子注入程序的极精确控制是值得追求的。例如，如果要使最终产品按照预期的方式操作，则必须对为了形成晶体管的源极/汲极区或控制该晶体管的临界电压而执行的离子注入程序作精确的控制，。
在现代的半导体制造设施中，通常是对一组或一批的诸如晶圆等衬底执行离子注入程序。每一批中处理的衬底数目可能会根据用来执行该程序的离子注入设备而改变。大部分批次型离子注入设备一次可对13或17个晶圆执行离子注入程序。最关注的事为尝试确保正确地执行在此种离子注入工具中执行的程序。此外，在某些情形中，如果错误地执行了离子注入程序，则必须销毁实施此种错误程序的衬底。亦即，纵使不是完全不可能，也是非常难以使实施错误离子注入程序再实施一次该程序。
在控制离子注入程序的努力中，系在执行离子注入程序之后取得度量数据，以便决定是否用了可接受的方式执行了该程序。可自生产或测试晶圆取得此种度量数据。例如，可将Termawave制造的TP420及(或)TP500型的度量工具用来判定晶格的问题。再举例另一例子，于测试晶圆时，可将Prometrix的型号为RS55的度量工具用来判定在执行离子注入程序后的注入区的掺杂剂浓度分布。在某些情形中，于测试晶圆时，可使用Cameca制造的二次离子质谱仪(Secondary IonMass Spectrometry；简称SIMS)来取得度量数据。然而，此种程序可能耗用较长的时间，例如对于薄膜电阻(sheet resistance)数据而言，该程序在每一衬底可能耗用大约10分钟来执行此种度量测试。此外，通常在完成了离子注入程序相当长的时间之后，例如在完成了离子注入程序数小时或数天之后，才会执行此种度量测试。因此，并未以一种符合需要的方式及时地提供该度量数据。例如，当正在取得度量数据的期间，可能正使用会产生不良品质的注入区的工具参数而在离子注入工具中处理其它的衬底。
如前文所述，离子注入程序是非常复杂的，且此种离子注入程序的成功性能系取决于该程序的若干相关参数，例如注入剂量、注入能量水平、气体流量率、灯丝的电流及电压位准、离子射束电流、以及扫描次数等的相关参数。为了得到所需的目标结果，现代的离子注入设备在执行离子注入程序之前可先自动调整或调控离子射束，以便确保该工具所执行的离子注入程序将产生可接受的结果。亦即，该离子注入工具尝试调控或调整多个这些相关的参数，使这些参数的选择组合将产生预期的结果。该调整程序是较耗时的程序。通常在该离子注入工具内的法拉第杯(Faraday cup)上导引，离子注入射束，并改变一个或多个工具参数，而完成该内部调整。但是很不幸，当执行新的离子注入配方及(或)由当藉由工具处理的衬底数量被安置而使目标条件或目标值改变时，该程序可能变得较不稳定，因而可能将错误引入该离子注入程序。因此，所形成的注入区以及由此种注入区所构成的装置可能在性能上达不到要求。
此外，通常是在离子注入工具将要执行新的注入配方时，执行前文所述的调整程序。由于有可能要改变以获致目标注入区及程序的工具参数系具有极大的数目，因而纵使目标注入区及工艺是相同的，该调整程序也可能产生这些参数的大量组合。因此，难以有效地监视此种离子注入工具及工艺。
目前需要一种能以及时的方式有效地监视并控制离子注入工具及工艺的系统及方法。本发明系有关可解决或至少减少前文所述问题的全部或部分的方法及系统。
发明内容
本发明系大致有关用于离子注入程序的错误检测及控制方法、以及执行该方法之一种系统。在一实施例中，该方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；根据自该调整程序产生的该工具参数而选择欲在该离子注入工具中执行的离子注入程序的错误检测模型；以及使用所选择的该错误检测模型来监视在该离子注入工具中执行的离子注入程序。
在另一实施例中，该方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；根据自该调整程序产生的该工具参数而产生欲在该离子注入工具中执行的离子注入程序的错误检测模型；以及使用所产生的该错误检测模型来监视在该离子注入工具中执行的离子注入程序。
在又一实施例中，该方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；以及根据在该离子注入工具中执行的离子注入程序所处理的至少一个衬底中形成的各注入区的历史性度量数据，而决定自该调整程序产生的该工具参数是否可接受。
在又一实施例中，该方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；以及根据将该工具参数与一组调整设定点模型的比较，而决定自该调整程序产生的该工具参数是否可接受。
附图说明
若参照前文中的说明并配合各附图，将可了解本发明，而在这些附图中，相同的代号标示类似的组件，这些附图有：
图1是根据本发明之一实施例的例示系统的简化方块图；
图2是根据本发明的各种例示方法的简化方块图；以及
图3是根据本发明的另一态样的其它例示方法的简化方块图。
虽然本发明易于做出各种修改及替代形式，但是该等图式中系以举例方式示出本发明之一些特定实施例，且已在本说明书中说明了这些特定实施例。然而，我们当了解，本说明书对这些特定实施例的说明的用意并非将本发明限制在所揭示的该等特定形式，相反地，本发明将涵盖最后的权利要求书所界定的本发明的精神及范围内的所有修改、等效物、及替代。
【主要组件符号说明】
10 离子注入工具 12 离子源
13 离子 14 衬底
16 衬底固持具 18 控制器
20 离子注入调整程序
22 离子注入运作模型
24，24-1-24-n 错误检测模型
21 工具设定点参数
25 可再生的错误检测模型
27 业务规则
30，30(1-n) 设定点模型
32 注入调整设定点模型
具体实施方式
下文中将说明本发明的实施例。为了顾及说明的清晰，本说明书中将不说明实际实施例的所有特征。然而，我们当了解，于开发任何此类实际的实施例时，必须做出许多与实施例相关的决定，以便达到开发者的特定目标，例如符合与系统相关的及与业务相关的限制条件，而这些限制条件将随着不同的实施例而变。此外，我们当了解，此种开发工作可能是复杂且耗时的，但对已从本发明的揭示事项获益的拥有此项技艺之一般知识者而言，仍然将是一种例行的工作。
现在将参照各附图而说明本发明。应将本说明书中使用的字词理解为且诠释为具有与熟习相关技术者所理解的这些字词的意义一致的意义。术语或词语的特殊定义(亦即与熟习此项技术者所理解之一般且惯用的意义不同的定义)将并不意味着与本说明书中的术语或词语有一致的用法。在术语或词语将有特殊意义(亦即与熟习此项技术者所理解的意义不同的意义)时，将以一种直接且毫不含糊地提供该术语或词语的特殊定义的下定义的方式在说明书中明确地述及该特殊定义。
一般而言，本发明系有关离子注入程序及工具的错误检测及控制的各种系统及方法。熟习此项技术者在完整地参阅本申请案之后将可易于了解，本发明的方法适用于使用各种不同类型的离子注入工具的离子注入程序的实施，且适用于诸如N型及P型掺杂剂材料等的各种不同的掺杂剂材料的实施。此外，可将本发明用于形成其中包括(但不限于)逻辑装置及内存装置等的各种装置的环境。可将本发明用于使多个或单一晶圆接受离子注入程序的离子注入工具。
图1是可根据本发明之一态样而采用之一例示离子注入工具(10)的方块图。离子注入工具(10)在本质上是例示的，该离子注入工具(10)代表了各种在市场上可购得的离子注入工具任何一种离子注入工具。例如，在一实施例中，离子注入工具(10)是由Varian公司制造的Model VIISion 80离子注入工具。示意图中示出工具(10)包含离子源(12)，离子源(12)被用来产生由箭头(13)示出的离子，而离子(13)则被注入定位在工具(10)中的多个衬底(14)。一衬底固持具(16)将衬底(14)保持在工具(10)内的适当位置。在某些例子中，衬底固持具(16)可固持单一或多个晶圆(亦即，循序或批次的配置)。当然，熟习此项技术者当可了解，典型的离子注入工具(10)是一件非常复杂的设备，包含了为了不模糊了本发明而在图1中未示出的许多组件。美国专利第6,055,460案示出了可根据本发明而使用的离子注入工具之一实施例。本发明于此系结合美国专利第6,055,460案的全文以供参照。熟习相关技术者当可了解，图1中所示的工具(10)在本质上是示意的。因此，只系以举例方式提供衬底(14)及离子源(12)的相对定位。此外，工具(10)可包含在执行离子注入程序时用来移动衬底(14)的装置。因此，不应将示意图中示出的离子注入工具(10)的该特定组态视为对本发明的限制。亦请注意，亦可将本发明用于一次只处理单一衬底(14)的离子注入工具(10)。
可将控制器(18)在操作上耦合到离子注入工具(10)，且该控制器(18)可以是可执行指令的任何类型的装置。在某些实施例中，控制器(18)可以是微处理器或计算机。可将控制器(18)设于离子注入工具(10)中，或控制器(18)亦可以是独立的装置，或者控制器(18)亦可以是适于控制在集成电路制造设备中执行的作业之一个或多个面向的整体计算机系统之一部分。可将控制器(18)用来执行本说明书中述及的各种功能。可由多个运算资源执行控制器(18)所执行的该等功能。
图1中所示的衬底(14)在本质上也将是代表性的，而可将本发明用于将离子注入由诸如绝缘层上覆硅(Silicon On Insulator；简称SOI)结构及III-V族化学元素材料等的各种不同的材料构成的衬底(14)的环境中。亦可将本发明用于将掺杂剂材料注入预先形成的材料层的环境中。此外，当注入诸如磷(P)或砷(As)等的N型掺杂剂材料或诸如硼(B)或二氟化硼(BF2)等的P型掺杂剂材料的各种不同类型的掺杂剂材料时，可采用本发明。因此，不应将本发明视为受限于任何特定类型的掺杂剂材料的实施例，除非在最后的权利要求书中清楚地述及此种限制。
本发明的各部分及对应的详细说明系以软件或以计算机内存内的数据位执行的运算的算法及符号表示法的方式来呈现。这些说明及表示法是对此项技艺具有一般知识者用来将其工作之内涵有效地传递给对此项技艺具有一般知识的其它人士的说明及表示法。在本文的用法中，且在一般性的用法中，术语“算法”(“algorithm”)被认知为一系列有条理并可得到所需结果的步骤。这些步骤是需要对物理量作物理操作的步骤。虽非必然，但这些物理量的形式通常为可被储存、传送、结合、比较、及以他种方式操作的光信号、电信号、或磁性信号。将这些信号称为位、数值、元素、符号、字符、项、或数字等，已证明经常是较便利的，但主要也是为了普遍使用的故。
然而，我们当谨记于心，所有这些术语及其它类似的术语都与适当的物理量有关，而且只是适用于这些物理量的便利性标记而已。除非有其它特别的陈述，或在说明中系为显而易见，否则诸如“处理”、“运算”、“计算”、“决定”、或“显示”等的术语都意指计算机系统或类似电子运算装置的动作及处理，且此种计算机系统系将该计算机系统的缓存器及内存内表现为物理量、电子量的数据操作并变换成该计算机系统的内存、缓存器、或其它此种信息储存装置、传输装置、或显示装置内同样表现为物理量的其它数据。
适用于此种制造系统之一例示信息交换及程控架构是诸如可使用由KLA Tencor，Inc.所提供的Catalyst系统而实施的先进程控(APC)架构。该Catalyst系统使用与半导体设备及材料国际协会(Semiconductor Equipment and Materials International；简称SEMI)计算机整合式制造(Computer Integrated Manufacturing；简称CIM)架构相符的系统技术，且系基于该先进程控(APC)架构。可公开地自总部设于Mountain View的SEMI取得CIM(SEMI E81-0699-Provisional Specification for CIM Framework Domain Architecture)及APC (SEMI E93-0999-Provisional Specification for CIM FrameworkAdvanced Process Control Component)规格。
如本申请案的“先前技术”一节所示，通常在执行实际的离子注入程序之前自动“调整”离子注入工具，或定期调整离子注入工具。该自动调整程序的目的在于选择实际执行离子注入程序时将使用的各种不同的参数或设定值，例如，射束电流、倾斜角、扭转角、扫描次数、剂量、及灯丝电流等的参数或设定值。在已知涉及的参数数目的情形下，有极大数目的工具参数可能组合。此外，可将工具参数的不同组合用来执行相同的所需离子注入配方。在“调整”了离子注入工具之后，对定位在离子注入工具的各衬底执行离子注入程序。然而，在已知有大量的参数及这些参数可能有的大范围的值的情形下，执行有意义的错误检测可能是困难的。例如，视执行自动调整程序的方式而定，可能会由于自调整程序产生的工具参数可能有许多不同的值，且有时这些值之间有较大的差异，而发生过多的错误。目前需要一种可完成对离子注入程序的较严格的控制的错误检测方法，而不会有过度的错误检测。
一般而言，在完成离子注入程序并自离子注入工具中取出衬底之后许久，才判定该离子注入程序的成功或失败。可用诸如电气测试及目视检验(有些测试在本质上是破坏性的测试)等的各种测试来决定该离子注入程序的可接受性。但是很不幸，此种评估程序可能耗用较长的时间，且涉及稀有度量资源及人员的耗用。因此，来自这些程序的结果回授不是所需的及时回授。此外，在接收到与该离子注入程序的可接受性有关的回授之前，该“经过调整的”离子注入工具可能已处理了一些额外的衬底。如果该测试得到的结论为从该离子注入程序所产生的注入区是不可接受的，则通常要销毁该等衬底。亦即，无法形成衬底的可接受注入区的离子注入程序是非常浪费的，且对制造效率及生产良率有不利的影响。
为了解决或减少前文所述的问题，本发明采用与离子注入工具的作业有关的各种模型及控制例程。在一实施例中，如图2所示，本发明使用来自离子注入调整程序(20)及离子注入运作模型(22)的结果。在某些例子中，运作模型(22)可使用一个或多个错误检测模型(FDM)(24-1)-(24-n)，或使用一可再生的错误检测模型(25)。如前文所述，本发明可能涉及为了本说明书中述及的目的而产生一个或多个多变量或单变量模型。可将熟习此项技术者习知的各种技术用来产生本发明述及的该模型。例如，可使用Triant Technologies，Inc.(位于Nanaimo，British Columbia，Canada)出售的ModelWare软件包来产生、修改、及更新本发明中述及的该模型。可使用一般习知的线性或非线性技术而以经验方式开发本发明中述及的该模型。该模型可以是较简单的方程式型模型(例如线性、指数、或加权平均等的方程式型模型)，或是诸如类神经网络模型、主成分分析(Principal ComponentAnalysis；简称PCA)模型、或潜在结构投影(Projection to LatentStructure；简称PLS)模型等的较复杂的模型。可根据所选择的模型建立技术而改变该模型的特定实施方式。
开始时，要求离子注入工具(10)执行离子注入程序，以便根据诸如砷或硼等的某一掺杂剂材料以及掺杂剂浓度及深度等的某一配方而形成注入区。离子注入工具(10)根据该要求而执行调整程序(20)，以便如步骤(21)所示而产生各种工具参数的设定点及(或)追踪数据的组合，因而将形成具有所需掺杂剂分布及浓度的掺杂区。在一实施例中，由常驻在离子注入工具(10)的软件完成调整程序(20)。自调整程序(20)产生的工具设定点参数可包括射束电流、扭转角、或前文中述及的任何其它的工具参数。亦可使追踪数据与各种内部或外部传感器及(或)输入端所提供的各种参数相关，其中，该等传感器及/或输入端系反映离子注入工具(10)的各种面向及(或)将被执行的离子注入程序所处的条件。例如，此种追踪数据可包括压力、温度、工具状态数据、工具的维修历史数据、加速器电压、抑制器电压、抑制器电流、来源压力、灯丝电压、灯丝电流、以及衬底固持具的旋转速度等的追踪数据。
在调整程序(20)期间，控制器(18)可试行许多可能的工具参数组合，直到该控制器到达相信足以产生所需的射束密度一致性的工具参数组合为止。亦即，控制器(18)将尝试调控或调整与该离子注入程序相关联的各工具参数，以便确保离子射束较稳定且能产生所需的结果。有许多会影响到离子注入工具(10)的性能的相关工具参数。这些因素包括(但不限于)注入剂量、注入能量水平、射束电流、倾斜角或扭转角、电弧放电电流、电弧放电电压、灯丝电流、灯丝电压、气体流量率、磁铁电流(magnet current)、引出电流(extraction current)、引出电压(extraction voltage)、抑制电流、及抑制电压等的因素。可自调整程序(20)产生这些参数的许多不同的组合。
举一特定的例子而言，调整程序(20)可产生范围为8至12毫安培的射束电流及23至27度的倾斜角的值。亦可产生诸如引出电流等的其它工具参数的不同的范围的值。图2的方块(21)中示出由调整程序(20)产生之一个或多个工具参数之一组值。在一实施例中，系将自调整程序(20)产生的该等工具参数(21)平均，而作出一组平均的工具参数。亦即，在调整程序(20)期间，诸如射束电流、倾斜角或扭转角等特定变量的值可根据为其它工具参数选择的值而有十种不同的值。在完成了调整程序(20)之后，可平均每一参数的各种值。
在一实施态样中，可采用本发明来决定调整程序(20)的可接受性。图2所示的决定点(26)示出该步骤。连接至该决定点之一输入可以是方块(27)所示的各种业务规则。一般而言，该等业务规则可以是为了决定调整程序(20)的可接受性而考虑的各种不同的因素。例如，该等业务规则可考虑使用自该调整程序产生的该等工具参数时将要耗用多长的时间来执行该离子注入程序。亦即，在一例子中，根据使用调整程序(20)所产生的该等参数时将执行的扫描次数，所得到的离子注入程序可能因要耗用太长的时间而无法执行。可能被考虑的业务规则的另一例子为离子注入工具(22)之一个或多个组件的累积使用时间及(或)状况。例如，调整程序(20)可能产生用于各种工具参数的设定点，基于该等设定点，诸如灯丝等组件为预期要在一较大的电流或一较高的电压下执行其功能。根据与该灯丝的先前使用有关的信息，例如根据先前的使用时数，在离子注入工具(10)中的现有灯丝显然无法使用自调整程序(20)产生的该等参数来执行该离子注入程序。如果自调整程序(20)产生的工具设定点参数(21)被认为是无法接受的，则如方块(26A)所示，拒绝调整程序(20)的结果，且重新调整离子注入工具(10)。如果自调整程序(20)产生的工具设定点参数(21)是可法接受的，则如方块(26B)所示，可使用自调整程序(20)产生的工具设定点参数(21)来执行该离子注入程序。此外，在某些实施例中，如果工具设定点参数(21)被认为是无法接受的，则如将于下文中更完整说明的，可将离子注入模型(22)用来决定或选择该离子注入程序的错误检测模型。
可利用各种技术来决定调整程序(20)所产生的该等工具设定点参数(21)的可接受性。在一实施例中，可将方块(21)中的该等设定点参数用来产生一置信，例如产生单一的信任值或或范围值，用以反映自该调整程序产生的各参数(21)(经过平均的或以其它方式处理过的参数)在产生可接受的注入区或缩短程序时间等的评估标准上产生可接受的结果的信心。
例如，为了达到一置信，将自该调整程序产生的该等工具设定点参数(21)与基准数据比较，其中该基准数据是根据历史性晶圆度量数据而咸信可产生具有所需浓度及(或)掺杂剂分布的注入区之一组之一个或多个工具参数。可根据对经过离子注入工具(10)处理过之一个或多个生产或测试衬底所执行的各种度量及(或)电气测试而决定该基准数据。例如，在已经于离子注入工具(10)中处理过衬底之后，可记录该离子注入程序期间所实际采用的工具设定点参数、及(或)与该离子注入程序有关的追踪数据，并以衬底或批次编号为准使该等工具设定点参数及(或)追踪数据与接受该离子注入程序的该等衬底相关联。然后执行一个或多个度量或电气测试(某些测试可能具有破坏性)，以便决定在离子注入工具(10)中产生的注入区的可接受性。可以在执行了该离子注入程序之后许久，才执行这些测试。例如，此种电气测试可以是在装置的上形成了一个或多个金属层之后执行的标准晶圆电气测试(Wafer Electrical Testing；简称WET)之一部分。
可将该基准数据(亦即，该组历史性度量数据及相关联的工具参数)储存在控制器(18)可存取的数据库中。亦可使置信与该历史性数据相关联。当将自调整程序(20)产生的该等工具设定点参数(21)提供给控制器(18)时，可对该组历史性度量数据及相关联的工具参数进行存取。可使用各种习知的比对技术，将自调整程序(20)产生的该等工具设定点参数(21)与该历史性数据组中之一个或多个数据项比对。如果相关联的度量数据决定来自该数据库的相符的数据项产生可接受的注入区，则可使用自调整程序(20)产生的该等设定点参数(21)来执行该离子注入程序。自调整程序(20)产生的工具参数(21)与该历史性数据组比对的结果可以是一置信或一简单的通过/不通过(GO/NO GO)指令。
经过一段时间之后，该程序应该会产生针对在过去已产生可接受注入区(例如，呈现所需的掺杂剂浓度及掺杂剂分布的注入区)的各工具设定点参数(或各工具设定点参数的组合)之一值或值之一范围(亦即基准数据)。例如，该程序可能导致只要诸如射束电流等之一个或多个参数保持在8至12毫安培的范围内即可产生可接受的注入区的结论。可在有任何数目的参数或这些参数的任何组合的情形下应用该分析，亦即为多变量分析。在替代实施例中，并不产生一置信，而是可将调整程序(20)所产生的工具参数(21)与历史性度量数据相关联的调整参数直接比较，以便决定该等工具参数(21)是否有可能产生可接受的结果。
一旦离子注入工具(10)的工具设定点参数与在工具(10)中处理的衬底的度量数据之间建立相关性之后，即可将控制器(18)用来控制该离子注入程序。例如，可将控制器(18)用来确保只执行根据度量数据具有产生可接受注入区的高机率自调整程序(20)产生的参数组合(例如工具设定点参数(21)的组合)。例如，根据度量数据，可决定：当诸如射束电流、电弧放电电压、气体流量率等特定参数超过设定值时，将产生具有无法接受的品质的离子注入区。因此，控制器(18)在此种情形时将使离子注入工具(10)不会使用这些参数来执行离子注入程序。举另一个例子，对度量数据及工具参数的分析可产生一相关性，因而只要一个或多个工具参数(或该等工具参数的组合)保持在预先选择的范围内，则有可能产生可接受的注入区。可在自调整程序(20)产生之一个或多个参数可能落在一最大值的下，或在一最小值的上，或在一范围值之内，或在一范围值之外的情形中，采用本发明。亦可将该方法用来为自调整程序(20)产生的工具参数(21)之一特定组合建立一置信(或范围)。
在本发明的第一态样中，可将自调整程序(20)产生的参数(21)与基准数据比较，以便决定是否应执行该离子注入程序。现在将提供一个极简单的例子来解说本发明的该态样。该基准数据可能反映当射束电流在10至12毫安培的范围内时系执行可接受的注入区。假设调整程序(20)预测的平均射束电流在一情形中是3毫安培，而在另一情形中是7毫安培，且在又一情形中是9毫安培。将这些值与射束电流的基准数据比较时，则在前文提供的该简单例子中，第一设定值(3毫安培)将有最低的置信，第二设定值(7毫安培)将有一中间的置信，且第三设定值(9毫安培)将有最高的置信。可利用各种习知的技术来建立此种置信。例如，可根据如前文所述的平均参数值的标准差而将不同的置信指定给各变量。因此，不应将为自设定模型产生的参数建立置信的方式视为一种限制，除非在最后的权利要求书中明确地述及此种限制。
可将用来判定在衬底中形成的注入区或离子注入程序本身的任何面向的任何类型的度量工具用来产生该历史性度量数据。例如，此种度量工具可量测或协助判定注入区的深度、掺杂剂浓度分布、注入区所占用的表面积、注入区的电阻系数、所注入的材料、或离子迁移性等的度量数据。在一实施例中，该度量工具可以是前文所述的Prometrix工具。
在另一态样中，本发明可建立诸如业务规则等的各种要求，以便决定自调整程序(20)产生的工具设定点参数(21)的可接受性。这些要求可以不与工具(10)产生可接受的注入区的能力直接相关。例如，在给定的该离子注入程序的较长持续时间的情形下，可建立注入工具(10)必须在一最大的扫描次数之内执行该离子注入程序之一业务规则。例如，如果调整程序(20)产生所需要的扫描次数系超过最大容许次数的工具设定点参数(21)，则控制器(18)可拒绝该调整程序所产生的参数(21)，并指示必须再度执行调整程序。在该态样，可将本发明用来提高制造效率且仍然产生具有可接受的品质的注入区。
在本发明的另一态样中，可将离子注入运作模型(22)用来选择图2所示的若干预先产生的错误检测模型(FDM)(24-1)-(24-n)其中一号码的错误检测模型。为了易于参照，可用代号(24)个别地及整体地标示错误检测模型(FDM)。对特定错误检测模型的选择系基于自调整程序(20)产生的参数(21)与每一错误检测模型(24)中的对应的参数间的比较。可将错误检测模型(24)储存在离子注入运作模型(22)中，或可由离子注入运作模型(22)所存取该错误检测模型(24)，亦即，可将此种模型(24)储存在一数据库中。在本发明的该态样中，系将最近似或最匹配自调整程序(20)产生的参数(21)的错误检测模型(24)选择为错误检测模型(24)，用以监视将使用自调整程序(20)产生的工具参数(21)而在离子注入工具(10)中执行的离子注入程序。所选择的该错误检测模型(24)将具有该等工具参数(21)的部分或全部的值或范围值。
现在将提供另一个简化的例子来解说本发明之一态样。假设调整程序(20)指示离子注入工具(10)的射束电流应是9.5毫安培。当然，如前文所述，来自调整程序(20)的输出可以是该等参数的范围值或一平均值。离子注入运作模型(22)然后可根据射束电流的9.5毫安培的该值而选择最近似或匹配于射束电流的该所示值之一个错误检测模型(24)。例如，错误检测模型(24-1)、(24-2)、及(24-3)的射束电流值范围可能分别是6至8毫安培、10至12毫安培、及14至18毫安培。根据调整程序(20)所选择的9.5毫安培的射束电流值，离子注入运作模型(22)可选择错误检测模型(24-2)，这是因为该错误检测模型系为具有与该调整程序选择的9.5毫安培的射束电流最接近的值的错误检测模型。在该简化的例子中，只检查了单一的变量。实际上，对适当的错误检测模型(FDM)(24)的选择可能涉及多变量分析。
如前文所述，随后当使用自调整程序(20)产生的工具参数(21)执行离子注入工具(10)时，将所选择的错误检测模型(例如24-2)用来监视该离子注入工具(10)。当然，可根据诸如射束电流、倾斜角或扭转角、及灯丝电流等的各工具参数的组合而分离错误检测模型(24-1)-(24-n)。可用诸如内插法等的各种习知统计技术来决定最适合于自调整程序(20)产生的工具参数(21)的模型(24)。在某些情形中，错误检测模型(FDM)(24-1)-(24-n)亦可包含离子注入程序中所用的工具参数以外的其它变量。例如，模型(24-1)-(24-n)亦可包含与工具(10)的状态有关的变量，例如自最后对工具(10)执行维修程序后的处理时数的数目(或时数的范围)。
在此种方式下，可对离子注入工具(10)的作业实现较佳的控制及错误检测能力。藉由根据自该调整程序产生的参数(21)而选择错误检测模型(24)，即可实现较严格的程控。亦即，可根据更能反映于在离子注入工具(10)中执行离子注入程序时将实际采用的工具参数的错误检测模型(FDM)来采用错误检测方法。使用该方法时，可藉由采用将一个或多个参数的容许变化量减至最小的错误检测模型，而实现较严格的程控。
当正在执行离子注入程序时，或在完成该离子注入程序之后，可收集与各工具参数的值或值范围有关的追踪数据。然后可将所得到的该追踪数据与所选择的错误检测模型(24)(例如24-2)中的对应的参数值比较。如果诸如射束电流或扭转角等一参数的量测值与所选择的错误检测模型(24-2)中的该参数的值(或范围值)之间有变异，则可指示或识别出一错误状况。在某些情形中，只有在所量测的参数比所选择的该错误检测模型中的该参数的值超过了预先选择的量时，才指示出该错误。
一旦识别了一错误状况之后，可采取各种行动。开始时，可将在该离子注入工具中处理的衬底标示为一组可疑的衬底，亦即，并未根据所选择的错误检测模型(例如24-2)所预测的值进行的离子注入程序所处理之一衬底组群。在另一实施例中，可将被处理过的该等衬底立即标示为废弃品。在又一实施例中，错误的识别可导致停止使用该工具，直到维修人员检验该特定的离子注入工具(10)为止，。举另一个例子，错误的识别可将应尽速维修该特定的离子注入工具的讯息通知维修部门。
在本发明的另一态样中，该系统可采用一种可以取代可被储存在一数据库的该等多个错误检测模型(FDM)(24-1)-(24-n)的方式或在该等多个错误检测模型之外增添的方式再生之一般性的可再生的错误检测模型(25)。在此种情形中，离子注入运作模型(22)可针对自调整程序(20)产生的该等工具参数(21)产生唯一的错误检测模型(25)。亦即，离子注入运作模型(22)可用来创造或产生一根据自调整程序(20)产生的该组工具参数(21)而修改的特定错误检测模型。如前文所述，使用该技术时，可因使用了根据即将在离子注入工具(10)中执行的该等工具参数而特别修改的再生错误检测模型，而改善离子注入工具(10)的错误检测方法。
图3示出可根据本发明而采用的替代性方法。在该实施例中，可将多个注入调整设定点模型(SPM)(30(1-n))用来作为决定调整程序(20)的可接受性的程序之一部分。为了易于参照，可用代号(30)个别地及(或)整体地标示设定点模型(SPM)。在该实施例中，如方块(21)所示，可将工具设定点参数及(或)追踪数据提供给一注入调整设定点模型(32)。注入调整设定点模型(32)又可尝试将(来自调整程序(20)的)工具设定点数据(21)与一组先前建立的设定点模型(SPM)(30-1，30-2，30-3，...30-n)中之一个或多个设定点模型比对。可根据历史性度量数据及(或)基于历史性性能数据的置信而建立该等设定点模型(SPM)(30)。例如，在一例子中，自调整程序(20)产生的该等工具设定点数据(21)可能与任一设定点模型(30)不符。该状况可指示一异常状况，其中，纵使该等设定点模型(SPM)(30)可能根据大量的历史性数据，但是调整程序(20)系正在建议不符合该模型中的任何模型的工具参数(21)。因调整程序(20)的结果大幅偏离预先建立的规范此种状况可能，导致自调整程序(20)产生的工具参数(21)被拒绝。在另一例子中，将被制造的产品可能是诸如高性能的微处理器等的高性能的集成电路装置。在该情形中，历史性数据可能指示该组设定点模型(SPM)(30)中只有两个或三个设定点模型会产生可接受的结果。在此种情形中，如果自调整程序(20)产生的工具设定点数据(21)不符合该等两个或三个设定点模型(SPM)(30)中之一设定点模型，则可拒绝该调整程序(20)。简单而言，在该实施例中，可将设定点模型(30)用来作为决定调整程序(20)的可接受性时的至少一个因素。当然，如图3所示，亦可在决定程序中采用各种业务规则(27)，如前文所述者。如果根据考虑设定点模型(SPM)(30)而提供的额外输入得知结果是可接受的，则可执行该离子注入程序，且可用前文所述的方式选择错误检测模型(FDM)。
在一实施例中，本方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；根据自该调整程序产生的该工具参数而选择欲在该离子注入工具中执行的离子注入程序的错误检测模型；以及使用所选择的该错误检测模型来监视在该离子注入工具中执行的离子注入程序。
在另一实施例中，该方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；根据自该调整程序产生的该工具参数而产生欲在该离子注入工具中执行的离子注入程序的错误检测模型；以及使用所产生的该错误检测模型来监视在该离子注入工具中执行之一离子注入程序。
在又一实施例中，该方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；以及根据在该离子注入工具中执行的离子注入程序所加工过的至少一个衬底中形成的各注入区的历史性度量数据，而决定自该调整程序产生的该工具参数是否可接受。
在又一实施例中，该方法包含下列步骤：执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；以及根据将该工具参数与一组调整设定点模型的比较，而决定自该调整程序产生的该工具参数是否可接受。
前文所揭示的该等特定实施例只是举例，这是因为熟习此项技术者在参阅本发明的揭示事项之后可易于以不同的但等效的方式修改并实施本发明。例如，可按照一种不同的顺序来执行前文所述的程序步骤。此外，除了在最后的权利要求书中另有述及之外，本说明书中示出的结构或设计的细节将不具有任何限制性。因此，显然可改变或修改全文所述的该等特定实施例，且所有此类变形将被视为在本发明的范围及精神内。因此，最后的权利要求书将述及本发明所寻求的保护。
Claims (23)
1.一种方法，包括：
执行离子注入工具(10)的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具(10)的至少一个工具参数；
根据自该调整程序产生的该至少一个工具参数而选择欲在该离子注入工具(10)中执行的离子注入程序的错误检测模型(24)；以及
使用所选择的该错误检测模型(24)来监视在该离子注入工具(10)中执行的离子注入程序。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在该离子注入工具中执行该调整程序(10)。
3.如权利要求1所述的方法，其中，当要在该离子注入工具(10)中执行新的离子注入配方时，执行该调整程序。
4.如权利要求1所述的方法，其中，该调整程序产生用于该离子注入工具(10)的多个工具参数。
5.如权利要求1所述的方法，其中，自多个先前存在的错误检测模型(24)中选出该所选择的错误检测模型。
6.如权利要求1所述的方法，其中，根据自该调整程序产生的该至少一个工具参数与多个错误检测模型的其中一个错误检测模型中的对应的工具参数之间的比较，而自该多个错误检测模型中选出该所选择的错误检测模型。
7.如权利要求1所述的方法，其中，由注入剂量、注入能量水平、射束电流、扭转角、电弧放电电流、电弧放电电压、灯丝电流、灯丝电压、气体流量率、磁铁电流、引出电流、引出电压、抑制电流、以及抑制电压的至少其中之一构成该至少一个工具参数。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
于该离子注入程序期间监视至少一个工具参数；以及
当该被监视的至少一个工具参数并未在该所选择的错误检测模型所建立的预先选择的可容许界限之内时，宣告一错误状况。
9.一种方法，包括：
执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；
根据自该调整程序产生的该至少一个工具参数而产生欲在该离子注入工具中执行的离子注入程序的错误检测模型；以及
使用所产生的该错误检测模型来监视在该离子注入工具中执行的离子注入程序。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
于该离子注入程序期间监视至少一个工具参数；以及
当该被监视的至少一个工具参数并未在该所产生的错误检测模型所建立的预先选择的可容许界限之内时，宣告一错误状况。
11.一种方法，包括：
执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；以及
根据在该离子注入工具中执行的离子注入程序所施加过的至少一个衬底中形成的各注入区的历史性度量数据，而决定自该调整程序产生的该至少一个工具参数是否可接受。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：如果决定该至少一个工具参数是可接受的，则使用自该调整程序产生的该至少一个工具参数执行该工具中的离子注入程序。
13.如权利要求11所述的方法，进一步包括：如果决定该至少一个工具参数是无法接受的，则执行该离子注入工具的另一调整程序。
14.如权利要求11所述的方法，其中，决定该至少一个工具参数是否可接受的该步骤是根据与该至少一个工具参数相关联的置信值。
15.如权利要求11所述的方法，其中，决定该至少一个工具参数是否可接受的该步骤是根据自该调整程序产生的该至少一个工具参数与该历史性度量数据相关联的对应的工具参数之间的比较。
16.如权利要求11所述的方法，进一步包括：如果决定该至少一个工具参数是可接受的，则根据自该调整程序产生的该至少一个工具参数而选择要在该离子注入工具中执行的离子注入程序的错误检测模型。
17.如权利要求11所述的方法，进一步包括：如果决定该至少一个工具参数是可接受的，则根据自该调整程序产生的该至少一个工具参数而产生要在该离子注入工具中执行的离子注入程序的错误检测模型。
18.一种方法，包括：
执行离子注入工具的调整程序，该调整程序产生该离子注入工具的至少一个工具参数；以及
根据将该至少一个工具参数与一组调整设定点模型的比较，而决定自该调整程序产生的该至少一个工具参数是否可接受。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：如果决定该至少一个工具参数是可接受的，则使用自该调整程序产生的该至少一个工具参数执行该工具中的离子注入程序。
20.如权利要求18所述的方法，进一步包括：如果决定该至少一个工具参数是无法接受的，则执行该离子注入工具的另一调整程序。
21.如权利要求18所述的方法，其中，决定自该调整程序产生的该至少一个参数是否可接受的该步骤包括：决定该至少一个工具参数是否与该组调整设定点模型的所选择群组中的一个调整设定点模型匹配。
22.如权利要求18所述的方法，其中，决定自该调整程序产生的该至少一个参数是否可接受的该步骤包括：决定该至少一个工具参数是否与该组设定点模型中的任何该模型都不匹配。
23.如权利要求18所述的方法，其中，决定该至少一个工具参数是否可接受的该步骤进一步包括：将自该调整程序产生的该至少一个工具参数与在该离子注入工具中执行的离子注入程序所施加的至少一个衬底中形成的各注入区的对应工具参数的关联历史性度量数据比较。
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