DE10048782C2 - Verfahren zur Bestimmung des größten Lagefehlers von Strukturelementen innerhalb eines Loses von Wafern - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des größten Lagefehlers von Strukturelementen innerhalb eines Loses von Wafern

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    • H01L22/00Testing 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
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12Measuring 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

Description

1. Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Lagefehlerüberwachung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere im Bereich der photolithographischen Prozesse.
2. Stand der Technik
In der Halbleiterfertigung werden aufeinander folgende Funktionsschichten, auch als Prozessebenen bezeichnet, se­ quentiell auf einem Wafer aufgebracht. Einige dieser Pro­ zessebenen stehen zueinander in einem direkten oder indi­ rekten funktionalen Zusammenhang, so dass diese neben vie­ len anderen Qualitätsmerkmalen einen maximalen Lagefehler zueinander in keinem Punkt überschreitet dürfen, damit die Funktionalität des Produktes gewährleistet bleibt. Dieser maximale Lagefehler wird im kartesischer Koordinatensystem in beiden Orientierungen (x- und y-Richtung) definiert und als Overlayspezifikation bezeichnet.
Aus Gründen der Fertigungseffektivität und -kapazität wer­ den, wie z. B. aus der DE 196 12 939 A1 hervor­ geht, nicht alle möglichen Messpunkte eines Halbleiter­ chips ausgemessen und in die Überprüfung der Überdeckungs­ genauigkeit einbezogen. Vielmehr erfolgt nach manueller Vorgabe oder aber nach Auswertung einer inspizierenden Vorbetrachtung eine Auswahl von Messpunkten. Von deren Ergebnis wird auf die Qualität der Halbleiterchips geschlossen. Aus der Vermessung mehrerer Halbleiterchips wird auf typische Eigenschaften des gesamten Loses ge­ schlossen. Im Ergebnis einer solchen Vorgehensweise liegen folglich nur Stichproben vor. Dabei ist es unerheb­ lich, ob das Los aus einer oder mehreren Bearbeitungsein­ heiten besteht, die üblicherweise mehrere Wafer umfasst.
Um unter Zugrundelegung einer Stichprobe Rückschlüsse auf die Gesamtheit ziehen zu können, bedarf es statistischer Methoden.
Zur Bewertung eines Loses werden alle Parameter der Parame­ terverteilung und Kenngrößen der Wahrscheinlichkeitsvertei­ lung der Wafer per definitionem als zufällig verteilt be­ trachtet. Unter dieser Annahme wird, ohne Überprüfung einer Systematik über die Wafer eines Loses hinweg nur auf Basis der Stichprobe und ohne Rückschluss auf die Gesamtheit des Loses, die Qualität aller im Los enthaltenen Wafer bewertet. Nur bei groben Unterschieden innerhalb der Stichprobe wird eine weitere Überprüfung des Loses durchgeführt.
Mit der zur Zeit in der Halbleiterbranche angewandten Overlay-Analysesoftware, so zum Beispiel mit der Software "KLASS" der Firma KLA-Tencor Corp., findet ausschließlich eine Einzelwafer-Bewertung statt, deren Ergebnisse als Mittelwert auf die nicht gemessenen Einzelwafer verallge­ meinert werden.
3. Kritik am Stand der Technik
Der Stand der Technik geht also davon aus, dass die Lage­ fehler aller Wafer innerhalb eines Loses in einem nur un­ wesentlichen und nicht zu berücksichtigenden Bereich vari­ ieren. Erst wenn die Wafer zueinander signifikant unter­ schiedlich sind, was jedoch weder quantitativ noch quali­ tativ definiert ist, wird von dieser Annahme Abstand genommen und eine häufig alle Wafer umfassende Messung durch­ geführt. Diese Methode hat den Nachteil, dass nicht alle signifikant auffälligen Wafer erkannt werden, dass die Fer­ tigung durch unkontrollierbaren Mehraufwand in Kapazitäts­ probleme gerät und der Prozess nicht kontinuierlich auf Veränderungen über die Wafer eines Loses beobachtet wird. Die durch den Einsatz von Mehrkopf- und Mehrkammeranlagen bedingte Einzelwaferbearbeitung wirkt sich unter Umständen dadurch aus, dass die Wafer aufgrund unterschiedlicher zur Anwendung kommender Anlagenkomponenten bzw. -einstellungen oder -konfigurationen in ihren Eigen­ schaften Unterschiede aufweisen.
4. Die Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bestimmung des größten Lagefehlers und der Parameterver­ teilung des größten Lagefehlers eines Loses von Wafern zu schaffen, das unter Anwendung statistischer Methoden und einem vertretbaren Messaufwand eine genauere Bestimmung dieser Werte und deren rechentechnische Auswertung für ei­ ne automatische Prozesssteuerung und Qualitätskontrolle ermöglicht.
5. Die erfinderische Lösung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich auf dem Wafer befindliche Lagefehlerverteilungen innerhalb eines Loses systematisch (parametrisch) und nicht nur zufällig (wahrscheinlich) verändern können. Die systematische Vertei­ lung kann sich zum Beispiel im Vorprozess ergeben, wenn die optischen Eigenschaften der Wafer durch Behandlung in ver­ schiedenen Kammern einer Mehrkammeranlage variierende Eigen­ schaften erhalten und folglich in der Belichtungsqualität beeinflusst werden.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung mit den im Anspruch 1 oder 3 angegebenen Verfahrensmerkmalen. Anspruch 2 betrifft eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 1 und Anspruch 4 eine solche nach Anspruch 3.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 werden die Lagefehler-Meßdaten von wenigstens zwei Wafern eines Loses erfasst. Die gemessenen Lagefehler werden anschließend auf dieselbe Position eines virtuellen Wafers übertragen und mittels eines Waferparametermodells (WPM), welches die Lage­ fehler in Abhängigkeit der Position auf dem Wafer beschreibt, und eines Optimierungsalgorithmus, der unter Verwendung der Lagefehler und deren Zuordnung zu den jeweiligen Positionen auf dem Wafer mit dem Ziel minimaler zufälliger Lagefehler optimiert. Damit sind die parametrischen und zufälligen Lagefehler getrennt. Die systematische Verteilung der Lage­ fehler ist danach parametrisiert. Die verbleibenden zufälli­ gen Lagefehler die einer parametrischen. Verteilung nicht zugeordnet werden können, werden nachfolgend als Restfehler bezeichnet. Für die Bestimmung der Parameter (WP) der Parame­ terverteilung und Kenngrößen der Wahrscheinlichkeitsvertei­ lung (WK) gilt:
Pi = WPM(WP; Pi) + Oν.ResPi
WP = WPM*(OνPi - Oν.ResPi; Pi) mit Σ(Oν.ResPi)2 ⇒ Min
Oν.ResPi = OνPi - WPM(WP; Pi) = WWV(WK)
WK = WWV*(Oν.ResPi)
In diesem Algorithmus bedeutet:
Oν Overlay bzw. Lagefehler
WPM Parametermodell des Wafers
WP Waferparameter
WPM* Parametermodell des Wafers, aufgelöst nach WP
P Waferpunkt (x; y)
Oν.Res Restfehler der Lagefehler
WWV Wahrscheinlichkeitsverteilung auf dem Wafer
WK Kenngrößen der Wahrscheinlichkeitsverteilung auf dem Wafer
WWV* Wahrscheinlichkeitsverteilung auf dem Wafer, aufgelöst nach WK
Die Restfehler (Oν.Res) sind auf eine kontinuierliche bzw. diskrete Verteilung hin zu überprüfen. Die dabei festgestell­ te Wafer-Wahrscheinlichkeitsverteilung wird durch Wahrschein­ lichkeitskenngrößen (WK) beschrieben.
Alternativ kann aber auch ohne Überprüfung der Verteilungsart angenommen werden, dass die Restfehler eine Normalverteilung aufweisen.
Die Bestimmung des größten Lagefehlers und der Parameterver­ teilung des Loses erfolgt schließlich durch Gleichsetzen der diesbezüglichen Werte des virtuellen Wafers mit denen des gesamten Loses.
Mit den so ermittelten Werten des Losen, dem größten Lagefeh­ ler und der Parameterverteilung der Lagefehler, kann dieses klassifiziert werden in nicht zu korrigierende, also die Werte der Overlayspezifikation nicht überschreitende Lose sowie in nacharbeitbare und nicht nacharbeitbare Lose.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist es möglich, für jeden gemessenen Wafer zusätzlich zur Übertragung der ermittelten Lagefehler auf den virtuellen Wafer, die Parame­ ter- und Wahrscheinlichkeitsverteilung der gemessenen Lage­ fehler und den größten Lagefehler eines jeden gemessenen Wafers mittels des Waferparametermodels und des Optimierung­ salgorithmus zu bestimmen und die so ermittelten Werte beim Klassifizieren des Loses einzubeziehen.
Ist dabei ermittelt worden, dass das Los nicht korrigierbar ist und alle Wafer korrigierbar sind, wird das Los in Wafer­ gruppen (Split Lose) getrennt und diese werden als eigenstän­ dige Lose erneut untersucht.
Ist ermittelt worden, dass das Los korrigierbar ist und alle Wafer korrigierbar sind, wird das Los insgesamt nachgearbei­ tet.
Ergibt sich jedoch, dass das Los nicht korrigierbar ist und wenigstens ein Wafer nicht korrigierbar ist, werden die nicht korrigierbaren Wafer aus dem Los entfernt, und die übrigen korrigierbaren Wafer als eigenständiges Los erneut analy­ siert.
Wird schließlich ermittelt, dass das Los korrigierbar sei jedoch wenigstens ein Wafer nicht, wird, da dieses Ergebnis unzulässig ist, die Analyse überprüft.
Nach Anspruch 3 kann die Bestimmung des größten Lagefehlers von Strukturelementen und der Parameterverteilung der Lage­ fehler eines Loses von Wafern aber auch durch das folgende Verfahrensschritte umfassende Verfahren ermittelt werden:
Zunächst werden die Lagefehler-Messdaten von wenigstens zwei Wafern erfasst. Für jeden gemessenen Wafer ist die Parameter- und Wahrscheinlichkeitsverteilung der gemessenen Lagefehler und der größte Lagefehler mittels eines Waferparametermodells (WPM), welches die Lagefehler in Abhängigkeit der Position auf dem Wafer beschreibt, und eines Optimierungsalgorithmus, der unter Verwendung der Lagefehler und deren Zuordnung zu den jeweiligen Positionen auf dem Wafer mit dem Ziel minima­ ler zufälliger Lagefehler optimiert. Damit sind die parame­ trischen und zufälligen Lagefehler getrennt. Die systemati­ sche Verteilung der Lagefehler ist danach parametrisiert. Die verbleibenden zufälligen Lagefehler, die einer parametrischen Verteilung nicht zugeordnet werden können, werden nachfolgend als Restfehler bezeichnet. Für die Bestimmung der Parameter (WP) des Parametermodells und der Kenngrößen der Wahrschein­ lichkeitsverteilung (WK) gilt:
Pi = WPM(WP; Pi) + Oν.ResPi
WP = WPM*(OνPi - Oν.ResPi; Pi) mit Σ(Oν.ResPi)2 ⇒ Min
Oν.ResPi = OνPi - WPM(WP; Pi) = WWV(WK)
WK = WWV*(Oν.ResPi)
Danach erfolgt mittels eines Losparametermodells oder mehre­ ren auf Waferparameter und Verteilungskenngrößen dedizierten Losparametermodellen die Bestimmung von Parametern, die über die Verteilung von Waferparametern (WP) und -kenngrößen (WK) und damit der Waferqualität über das Los Aufschluss gibt. Es gilt:
WPWafer_i = LPM(LP; Waferi) + WP.ResWafer_i
LP = LPM*(WPWafer_i - WP.ResWafer_i; Waferi)
mit Σ(WP.ResWafer_i)2 ⇒ Min
WP.ResWafer_i = WPWafer_i - LPM(LP; Waferi) = LWV(LK)
LK = LWV*(WP.ResWafer_i)
Im Anschluss sind die Lagefehler auf einen virtuellen Wafer zu übertragen. Dieser virtuelle Wafer wird nun wie ein exis­ tierender Einzelwafer bewertet. Die dabei festgestellte Parameter- und Wahrscheinlichkeitverteilung sowie der berech­ nete größte Lagefehler werden als Bewertungs- und Qualitäts­ kenngrößen für die Klassifizierung des Loses herangezogen. In obigem Algorithmus bedeuten:
LPM Parametermodell des Loses
WP Waferparameter
LP Losparameter
LPM* Parametermodell des Loses, aufgelöst nach LP
WP.Res Restfehler der Waferparameter
LWV Wahrscheinlichkeitsverteilung im Los
LK Kenngrößen der Wahrscheinlichkeitsverteilung im Los
LWV* Wahrscheinlichkeitsverteilung im Los, aufgelöst nach LK
Deutet eine Verteilungsgröße aus dem Losparametermodell unter Verwendung einer statistischen Beobachtung auf eine Prozess­ instabilität hin, ist der wahrscheinlich verursachende Pro­ zessschritt zu identifizieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des letzteren Verfahrens können unter Verwendung des oder der Losparametermodelle für jeden nicht gemessenen Wafer die Waferparameter und Kenngrößen der Lagefehlerverteilung hergeleitet werden, um mit ihnen an vordefinierten Punkten die Lagefehler abzuschätzen.
Diese sind nachfolgend gemeinsam mit den gemessenen Lagefeh­ ler auf einen virtuellen Wafer zu übertragen. Dieser virtuelle Wafer wird ebenfalls wie ein existierender Einzelwafer bewer­ tet. Die dabei festgestellte Parameter- und Wahrscheinlich­ keitsverteilung sowie der berechnete größte Lagefehler werden als Bewertungs- und Qualitätskenngrößen für die Klassifizie­ rung des Loses herangezogen.
6. Vorteile der Erfindungen
Durch die Berücksichtigung der Parameter- und Wahrscheinlich­ keitsverteilung der Lagefehler über alle gemessenen bzw. hergeleiteten Wafer wird die Bestimmung des größten Lagefeh­ lers des Loses sehr genau. Die bestimmte Parameterverteilung der Lagefehler im Los beschreibt die Qualität des Loses um einiges genauer, was sich bei variierenden Lagefehlervertei­ lungen der Einzelwafer im Los in einer erfolgreicheren Nach­ arbeit widerspiegelt.
Gegenüber den herkömmlichen Verfahren, die sich nur auf die gemessenen Wafer konzentrieren, wird durch die Erfindungen das Los als Gesamtheit gesehen und bewertet. Dadurch werden Verteilungsparameter bekannt, über welche sich der lithogra­ phische Prozess, aber auch der Vorprozess beobachten und steuern lässt. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die hohe Abhängigkeit von der Auswahl der zu bewer­ tenden Wafer wesentlich reduziert. Die Frage nach einem nicht klar benannten signifikanten Unterschied einzelner Kenngrößen entfällt, wodurch sich die Entscheidungsfindung für eine ggf. erforderliche oder nicht mögliche Nacharbeit eindeutig und nachvollziehbar gestaltet.
7. Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verfahren, in denen von einer Losgröße von 25 Wafern ausgegangen wird, werden nachfolgend erläutert. In den zugehörigen Zeich­ nungen zeigen:
Fig. 1 drei Wafer eines Loses (Wafer Nr. 5, 10 und 15)
Fig. 2 ein Diagramm der Feldvergrößerung über den Wafern des Loses
Fig. 3 den letzten Wafer des Loses (Wafer Nr. 25)
Fig. 4 einen virtuellen Wafer.
In Fig. 1 sind drei Wafer 1, 2 und 3 mit den laufenden Num­ mern 5, 10, und 15 des Loses mit je einem Belichtungsfeld 4, 5 und 6 dargestellt. Es sind zwei Prozessebenen der Belich­ tungsfelder sichtbar, die Referenzebenen 4', 5' und 6' und die Lackebenen 4'', 5'' und 6''. Für jeden dieser Wafer 1, 2 und 3 werden die Qualitätskenngrößen ermittelt. Dabei wird fest­ gestellt, dass die Felder der Lackebenen 4'', 5'' und 6'' von Wafer 1 über Wafer 2 hin zu Wafer 3 größer werden.
In Fig. 2 ist die ermittelte Feldvergrößerung der Lackebenen 4'', 5'' und 6'' über den Wafern des Loses dargestellt.
Fig. 3 zeigt, wie sich nach der in Fig. 2 dargestellten Funktion die Feldvergrößerung am Wafer 7, dem letzten Wafer des Loses (lfd. Nr. 25), auswirken würde.
In Fig. 4 ist schließlich ein virtueller Wafer 8 dargestellt, auf den die gemessenen bzw. über die Parameterfunktion be­ rechneten Lagefehler der Wafer zusammengefasst sind.
Ein erstes Ausführungsbeispiel betrifft das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1. Danach werden zuerst die für die Wafer 1, 2 und 3 ermittelten Werte der Lagefehler der Lacke­ benen 4'', 5'' und 6'' auf dieselbe Position eines virtuellen Wafers 8 übertragen.
An diesem virtuellen Wafer 8 werden mittels eines Waferpara­ metermodells, mit dem die Lagefehler der Lackebenen modell­ haft beschrieben sind, und eines Optimierungsalgorithmus, der unter Verwendung der Lagefehler und deren Zuordnung zu der jeweiligen Position auf dem Wafer mit dem Ziel minimaler Restfehler optimiert, systematische und zufällige Vertei­ lungsfehler getrennt und für die zufälligen Verteilungsfehler eine Normalverteilung angenommen. Der so ermittelte größte Lagefehler des virtuellen Wafers 8 wird als größter Lagefeh­ ler des gesamten Loses angenommen und daraus ableitend eine Klassifizierung vorgenommen. Ist der größte Lagefehler klei­ ner als die Lagefehlerspezifikation, so kann das Los dem nächsten Bearbeitungsschritt zugeführt werden. Ist der größte Lagefehler größer als die Lagefehlerspezifikation aber korri­ gierbar, so ist das Los einer Nachbearbeitung zuzuführen. Ist der größte Lagefehler jedoch nicht im Sinne der Lagefeh­ lerspezifikation korrigierbar, ist das Los zu verwerfen oder einer Einzelwaferbewertung zuzuführen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 3.
In dieser Lösung wird neben der Bewertung des virtuellen Wafers (8) auch jeder einzelne gemessene Wafer 1, 2, 3 des Loses analysiert. In diesem Verfahren ist im Anschluss die Feldvergrößerung der Lackebenen 4'', 5'' und 6'' bekannt. Unter Verwendung eines Losparametermodells (LPM), welches die Veränderung der Feldvergrößerung unter Annahme einer Fehler­ ursache (Linsenerhitzung) beschreibt, kann diese Fehlerursa­ che über einen Parameter des Losparametermodells quantifi­ ziert und über einen Zeitraum beobachtet werden.
LPM: FieldMag = Wafernummer.Parameter + Konstante Parameter . . . Beschreibung der Linsenerhitzung
Die Bewertung der einzelnen Wafer erfolgt dabei nach der gleichen Analysemethode wie beim virtuellen Wafer (8). Diese Ergebnisse sind als Bewertungskenngrößen für das Los heranzu­ ziehen. Dabei ergeben sich folgende Varianten: Ist der virtuelle Wafer (8) innerhalb der Lagefehlerspezifikation, so kann das Los weiterbearbeitet werden. Ist der virtuelle Wafer 8 nicht innerhalb der Lagefehlerspezifikation aber korrigier­ bar, so ist das Los nachzuarbeiten. Wenn ein einzelner, gemessener Wafer (1, 2, 3) die Lagefehlerspezifikation er­ füllt, ist das Ausbeuterisiko einer Nacharbeit in die Bewer­ tung einzubeziehen. Bei einem hohen Risiko sind alle inner­ halb der Lagefehlerspezifikation liegenden Wafer des Loses zu identifizieren, um deren Nacharbeit zu vermeiden. Bei einem geringen Risiko ist zu überlegen, ob eine komplette Nachar­ beit und die damit einhergehende Homogenität innerhalb des Loses für weitere Bearbeitungsschritte erforderlich ist. Eine Homogenität ist erforderlich, wenn die Prozessebene später als Referenzebene herangezogen werden soll. In diesem Fall ist, eine komplette Los-Nacharbeit empfohlen. Ist der virtuel­ le Wafer 8 nicht korrigierbar, ist das Los zu verwerfen bzw. einer genaueren Einzelwaferbewertung zuzuführen.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens nach Anspruch 3 kann, unter Verwendung des Losparametermodells für jeden nicht gemessenen und analysierten Wafer, die Feldvergrößerung hergeleitet werden. Die Feldvergrößerung als Parameter des Waferparametermodells erlaubt die Her Leitung der parametrischen Lagefehler auf nicht gemessenen Wafern (1, 2, 3) an vordefinier­ ten Punkten. Wurde ein Losparametermodell für die Wahrschein­ lichkeitskenngrößen der Feldvergrößerung bestimmt, können für jeden nicht gemessenen Wafer im Los auch die zufälligen Lagefehler berechnet werden, wodurch sich eine reale Lagefeh­ lerabschätzung für nicht gemessene Wafer treffen lässt. Die hergeleiteten sowie die gemessenen Ladefehler sind nun auf den virtuellen Wafer 8 auf die identischen Positionen zu übertragen. Die Analyse und Bewertung des virtuellen Wafers 8 und Loses vollzieht sich nach dem selben Ablauf, wie in der vorangegange­ nen Ausgestaltung. Der hier weiterführende Schritt liegt in der Erweiterung der Betrachtung von wenigen gemessenen Wafern (1, 2, 3) eines Loses auf alle im Los befindlichen Wafer.
Diese Herangehensweise lässt sich für jede Waferkenngröße nutzen, um deren Verteilung über die Wafer eines Loses zu bestimmen.
Die Erfindung ist natürlich nicht an die Ausführungsbeispiele mit der Qualitätskenngröße Feldvergrößerung gebunden. Sie ist in gleichem Maße für andere Qualitätskenngrößen anwendbar, um diese auf zum Beispiel Signatur, linearen oder nichtlinearen Trend hin zu überprüfen. Andere Qualitätskenngrößen und Fehlerursachen bedingen aber auch andere Losparametermodelle, welche die jeweiligen Randbedingungen der Fertigung beinhal­ ten.
Bezugszeichenliste
1
Wafer Nr.
5
des Loses
2
Wafer Nr.
10
des Loses
3
Wafer Nr.
15
des Loses
4
,
5
,
6
Belichtungsfeld
4
',
5
',
6
' Referenzebene
4
'',
5
'',
6
'' Lackebene
7
Wafer Nr.
25
des Loses
8
virtueller Wafer
und Abkürzungsverzeichnis
Oν Overlay bzw. Lagefehler
WPM Parametermodell des Wafers
WP Waferparameter
WPM* Parametermodell des Wafers, aufgelöst nach WP
P Waferpunkt (x; y)
Oν.Res Restfehler der Lagefehler
WWV Wahrscheinlichkeitsverteilung auf dem Wafer WK Kenngrößen der Wahrscheinlichkeitsverteilung auf dem Wafer
WWV* Wahrscheinlichkeitsverteilung auf dem Wafer, aufge­ löst nach WK
LPM Parametermodell des Loses
LP Losparameter
LPM* Parametermodell des Loses, aufgelöst nach LP
WP.Res Restfehler der Waferparameter
LWV Wahrscheinlichkeitsverteilung im Los
LK Kenngrößen der Wahrscheinlichkeitsverteilung im Los
LWV* Wahrscheinlichkeitsverteilung im Los, aufgelöst nach LK

Claims (4)

1. Verfahren zur Bestimmung des größten Lagefehlers von Strukturelementen und der Parameterverteilung der Lagefeh­ ler eines Loses von Wafern, mit folgenden Verfahrens­ schritten:
  • a) Erfassen der Lagefehler-Messdaten von mindestens zwei Wafern (1, 2, 3) eines Loses,
  • b) Übertragen der gemessenen Lagefehler auf die selbe Positi­ on eines virtuellen Wafers (8),
  • c) Bestimmung der Parameter- und Wahrscheinlichkeitsvertei­ lung der Lagefehler des virtuellen Wafers (8) mittels ei­ nes Waferparametermodells (WPM), mit dem die Lagefehler in Abhängigkeit ihrer Position auf dem Wafer beschrieben wer­ den, und mit einem Optimierungsalgorithmus, der, unter Verwendung der Lagefehler und deren Zuordnung zu den je­ weiligen Positionen auf dem Wafer (1, 2, 3) mit dem Ziel minimaler Restfehler, optimiert; dann werden systematische und zufällige Verteilungsfehler nach folgendem Algorithmus getrennt und die nicht der parametrischen Verteilung ent­ sprechenden zufälligen Verteilungsfehler (Restfehler) wer­ den auf diskrete oder kontinuierliche Verteilung hin ge­ prüft oder es wird eine Normalverteilung der zufälligen Verteilungsfehler angenommen,
    Pi = WPM(WP; Pi) + Oν.ResPi
    WP = WPM*(OνPi - Oν.ResPi; Pi) mit Σ(Oν.ResPi)2 ⇒ Min
    Oν.ResPi = OνPi - WPM(WP; Pi) = WWV(WK)
    WK = WWV*(Oν.ResPi)
  • d) der unter Verwendung der Parameterverteilung und/oder Wahrscheinlichkeitsverteilung oder einer angenommenen Nor­ malverteilung der Lagefehler ermittelte größte Lagefehler und die Parameterverteilung des virtuellen Wafers (8) werden als größter Lagefehler und als die Parameterverteilung des gesamten Loses angenommen und
  • e) die so ermittelten Werte werden für das Klassifizieren in nicht zu korrigierende, korrigierbare und nicht korrigier­ bare Lose herangezogen und die korrigierbaren Lose der Nacharbeit zugeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Übertragung der ermittelten Lagefehler der gemessenen Wafer (1, 2, 3) auf den virtuellen Wafer (8), die Parameter- und Wahrscheinlichkeitsverteilung und der größte Lagefehler eines jeden gemessenen Wafers (1, 2, 3) mittels des Waferparametermodells und des Optimierungsal­ gorithmus bestimmt werden und die so ermittelten Werte für das Klassifizieren des Loses nach folgenden Maßgaben ein­ bezogen werden;
besagt das Bewertungsergebnis:
Los nicht korrigierbar und alle gemessenen Wafer (1, 2, 3) korrigierbar,
dann:
alle Wafer des Loses messen und Los in korrigierbare Wa­ fergruppen aufteilen, nicht korrigierbare Wafer aus­ sortieren und die Wafergruppen als eigenständige Lose neu analysieren,
besagt das Bewertungsergebnis:
Los korrigierbar und alle Wafer korrigierbar,
dann:
Los der Nacharbeit zuführen,
besagt das Bewertungsergebnis:
Los nicht korrigierbar und wenigstens ein Wafer nicht korrigierbar,
dann:
alle Wafer des Loses messen und Los in korrigierbare Wa­ fergruppen aufteilen, nicht korrigierbare Wafer aussor­ tieren und die Wafergruppen als eigenständige Lose neu analysieren,
besagt das Bewertungsergebnis:
Los korrigierbar und wenigstens ein Wafer nicht korri­ gierbar,
dann:
Analyse überprüfen, da Ergebnis unzulässig.
3. Verfahren zur Bestimmung des größten Lagefehlers von Strukturelementen und der Parameterverteilung der Lagefeh­ ler eines Loses von Wafern mit folgenden Verfahrensschrit­ ten:
  • a) Erfassen der Lagefehler-Messdaten von mindestens zwei Wafern (1, 2, 3) eines Loses,
  • b) Bestimmung der Parameter- und Wahrscheinlichkeitsvertei­ lung der Lagefehler der gemessenen Wafer (1, 2, 3) mittels eines Waferparametermodells (WPM), mit dem die Lagefehler in Abhängigkeit ihrer Position auf dem Wafer (1, 2, 3) be­ schrieben werden, und mit einem Optimierungsalgorithmus, der, unter Verwendung der Lagefehler und deren Zuordnung zu den jeweiligen Positionen auf dem Wafer (1, 2, 3) mit dem Ziel minimaler Restfehler, optimiert; dann werden sys­ tematische und zufällige Verteilungsfehler nach folgendem Algorithmus getrennt und die nicht der parametrischen Ver­ teilung entsprechenden zufälligen Verteilungsfehler (Rest­ fehler) werden auf diskrete oder kontinuierliche Vertei­ lung hin geprüft oder es wird eine Normalverteilung der zufälligen Verteilungsfehler angenommen,
    Pi = WPM(WP; Pi) + Oν.ResPi
    WP = WPM*(OνPi - Oν.ResPi; Pi) mit Σ(Oν.ResPi)2 ⇒ Min
    Oν.ResPi = OνPi - WPM(WP; Pi) = WWV(WK)
    WK = WWV*(Oν.ResPi)
  • c) Übertragen der gemessenen Lagefehler auf die selbe Posi­ tion eines virtuellen Wafers (8),
  • d) Bestimmung der Parameter- und Wahrscheinlichkeitsvertei­ lung der Lagefehler des virtuellen Wafers (8) mittels ei­ nes Waferparametermodells (WPM), mit dem die Lagefehler in Abhängigkeit ihrer Position auf dem Wafer beschrieben wer­ den, und mit einem Optimierungsalgorithmus, der, unter Verwendung der Lagefehler und deren Zuordnung zu den je­ weiligen Positionen auf dem Wafer mit dem Ziel minimaler Restfehler, optimiert; dann werden systematische und zu­ fällige Verteilungsfehler nach folgendem Algorithmus ge­ trennt und die nicht der parametrischen Verteilung entspre­ chenden zufälligen Verteilungsfehler (Restfehler) werden auf diskrete oder kontinuierliche Verteilung hin geprüft oder es wird eine Normalverteilung der zufälligen Vertei­ lungsfehler angenommen,
    Pi = WPM(WP; Pi) + Oν.ResPi
    WP = WPM*(OνPi - Oν.ResPi; Pi) mit Σ(Oν.ResPi)2 ⇒ Min
    Oν.ResPi = OνPi - WPM(WP; Pi) = WWV(WK)
    WK = WWV*(Oν.ResPi)
  • e) Bestimmung der Verteilungskenngrößen der Parameter- und Wahrscheinlichkeitsverteilung der Lagefehler der gemesse­ nen Wafer (1, 2, 3) mittels eines Losparametermodells (LPM) oder mehreren auf Waferparameter und Verteilungs­ kenngrößen dezidierte Losparametermodelle nach folgendem Algorithmus
    WPWafer_i = LPM(LP; Waferi) + WP.ResWafer_i
    LP = LPM*(WPWafer_i - WP.ResWafer_i; Waferi) mit Σ(WP.ResWafer_i)2 ⇒ Min
    WP.ResWafer_i = WPWafer_i - LPM(LP; Waferi) = LWV(LK)
    LK = LWV*(WP.ResWafer_i).
    Die so ermittelten Werte werden für das Klassifizieren des Loses nach folgenden Maßgaben einbezogen;
    besagt das Bewertungsergebnis:
    Los nicht korrigierbar und alle gemessenen Wafer (1, 2, 3) korrigierbar,
    dann:
    alle Wafer des Loses messen und Los in korrigierbare Wafergruppen aufteilen, nicht korrigierbare Wafer aussortieren und die Wafergruppen als eigenständige Lose neu analysieren,
    besagt das Bewertungsergebnis:
    Los korrigierbar und alle Wafer korrigierbar,
    dann:
    Los der Nacharbeit zuführen,
    besagt das Bewertungsergebnis:
    Los nicht korrigierbar und wenigstens ein Wafer nicht korrigierbar,
    dann:
    alle Wafer des Loses messen und Los in korrigierbare Wafergruppen aufteilen, nicht korrigierbare Wafer aus­ sortieren und die Wafergruppen als eigenständige Lose neu analysieren,
    besagt das Bewertungsergebnis:
    Los korrigierbar und wenigstens ein Wafer nicht korri­ gierbar,
    dann:
    Analyse überprüfen, da Ergebnis unzulässig;
    deutet eine Verteilungsgröße aus dem Losparametermodell unter Verwendung einer statistischer, Beobachtung auf eine Prozessinstabilität hin, ist der wahrscheinlich verursa­ chende Prozessschritt zu identifizieren.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bestimmung der Verteilungskenngrößen der Parame­ ter- und Wahrscheinlichkeitsverteilung der Lagefehler der gemessenen Wafer (1, 2, 3) unter Verwendung des Losparame­ termodells oder mehrerer auf Waferparameter und Vertei­ lungskenngrößen dezidierte Losparametermodelle, die Ablei­ tung der Verteilungskenngrößen der Lagefehlerverteilungen auf den nicht gemessenen Wafern erfolgt und anschließend die Lagefehler an vordefinierten Punkten der nicht gemes­ senen Wafer berechnet und mit auf den virtuellen Wafer (8) übertragen werden.
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