DE102005046972A1

DE102005046972A1 - Verfahren und System für eine fortschrittliche Prozesssteuerung unter Anwendung einer Kombination aus gewichteten relativen Voreinstellungswerten

Info

Publication number: DE102005046972A1
Application number: DE102005046972A
Authority: DE
Inventors: James Broc Stirton; Andre Holfeld
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-05
Also published as: US20070078556A1; US7869894B2

Abstract

Durch direktes Verwenden relativer Voreinstellungswerte, die in der relativen Voreinstellungswertematrix enthalten sind und durch geeignetes Gewichten ihrer Komponenten können Beschränkungen durch die Abtastrate in einem APC-Steuerungsschema effizient kompensiert werden. In speziellen Ausführungsformen wird ein altersbasierter Gewichtungsfaktor ermittelt, der die Messdatenunsicherheit gemäß der Verzögerung skaliert, mit der die entsprechenden Messdaten für einen speziellen Steuerungspfad erhalten werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Halbleiterbauelementen und betrifft insbesondere fortschrittliche Prozesssteuerungs- (APC) Verfahren für Fertigungsprozesse, wobei eine verbesserte Prozesssteuerungsqualität erreicht wird, indem Prozessparameter in einer vorhersagenden Weise auf der Grundlage eines Prozessmodells und Messdaten eingestellt werden.
Der heutige globale Markt zwingt Hersteller von Massenprodukten dazu, hochqualitative Produkte bei geringem Preis anzubieten. Es ist daher wichtig, die Ausbeute und die Prozesseffizienz zu verbessern, um damit die Herstellungskosten zu minimieren. Dies gilt insbesondere auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung, in welchem es wesentlich ist, modernste Technologie mit Massenherstellungsverfahren zu kombinieren. Es ist daher das Ziel von Halbleiterherstellern, den Verbrauch von Rohmaterialien und Verbrauchsmaterialien zu reduzieren, während gleichzeitig die Produktqualität und die Prozessanlagenausnutzung verbessert werden. Der zuletzt genannte Aspekt ist insbesondere wichtig, da die in modernen Halbleiterfertigungsstätten verwendeten Anlagen äußerst kostenintensiv sind und den wesentlichen Anteil der Gesamtproduktionskosten repräsentieren. Beispielsweise können bei der Herstellung moderner integrierter Schaltungen 500 oder mehr einzelne Prozesse erforderlich sein, um die integrierte Schaltung aufzubauen, wobei ein Fehler in einem einzelnen Prozessschritt zu einem Verlust der kompletten integrierten Schaltung führen kann. Dies Problem wird noch verschärft, wenn die Größe der Substrate, auf dem eine Vielzahl derartiger integrierter Schaltungen hergestellt werden, ständig vergrößert wird, so dass ein Fehler in einem einzelnen Prozessschritt den Verlust einer großen Anzahl an Produkten nach sich ziehen kann.
Daher müssen die diversen Fertigungsphasen gründlich überwacht werden, um eine unerwünschte Vergeudung an Arbeitsleistung, Anlagenbetriebszeiten und Rohmaterialien zu verhindern. Idealerweise würde die Auswirkung jedes einzelnen Prozessschrittes auf jedes Substrat durch Messen erfasst und das betrachtete Substrat würde für die weitere Bearbeitung lediglich dann freigegeben, wenn die erforderlichen Spezifikationen erfüllt sind. Eine derartige Prozesssteuerungsstrategie ist jedoch nicht praktikabel, da das Messen der Auswirkungen gewisser Prozesse relativ lange Messzeiten erfordern kann, die häufig außerhalb der Fertigungslinie durchgeführt werden, oder wobei sogar die Zerstörung der Probe notwendig sein kann. Des weiteren wäre ein sehr großer Aufwand im Hinblick auf die Arbeitszeit und die Ausstattung auf der Messseite notwendig, um die geforderten Messergebnisse bereitzustellen. Des weiteren würde die Auslastung der Prozessanlage minimal werden, da die Anlage lediglich dann freigegeben würde, wenn das Messergebnis und seine Bewertung verfügbar sind.
Die Einführung statistischer Verfahren, die auch als statistische Prozesssteuerung (SPC) bezeichnet werden, zum Einstellen von Prozessparametern entschärft das obige Problem deutlich und ermöglicht eine moderat hohe Ausnutzung der Prozessanlagen, während eine relative hohe Produktionsausbeute erreicht wird. Die statistische Prozesssteuerung beruht auf der Überwachung des Prozessausganges, um damit eine außerhalb der Spezifikation liegende Situation zu erkennen, wobei ein ursächlicher Zusammenhang zu einer externen Störung ermittelt wird. Nach dem Auftreten einer außerhalb der Spezifikation liegenden Situation ist typischerweise das Eingreifen eines Bedieners erforderlich, um einen Prozessparameter zu manipulieren, so dass zu einer innerhalb der Spezifikationen liegenden Situation zurückgekehrt wird, wobei der ursächliche Zusammenhang beim Auswahl einer geeigneten Steuerungsaktivität hilfreich sein kann. Dennoch sind insgesamt betrachtet eine große Anzahl an Platzhaltersubstraten oder Vorsubstraten erforderlich, um Prozessparameter entsprechender Prozessanlagen einzustellen, wobei Parameterabweichungen während des Prozesses berücksichtigt werden müssen, wenn eine Prozesssequenz gestaltet wird, da derartige Parameterabweichungen über eine lange Zeitdauer hinweg unbeobachtet bleiben können oder durch SPC-Verfahren nicht in effizienter Weise kompensiert werden können.

In jüngerer Zeit wurde eine Prozesssteuerungsstrategie eingeführt, die auch ständig verbessert wird und die ein hohes Maß an Prozesssteuerung, vorzugsweise auf einer Durchlauf-zu-Durchlauf-Basis, mit einer moderaten Menge an Messdaten zulässt. In dieser Steuerungsstrategie, d. h. die sogenannte fortschrittliche Prozesssteuerung (APC), wird ein Modell eines Prozesses oder einer Gruppe aus miteinander in Verbindung stehender Prozesse ermittelt und in eine geeignet ausgebildete Prozesssteuerung implementiert. Die Prozesssteuerung empfängt ferner Infonnationen, zu denen prozessvorgeschaltete Messdaten und/oder prozessnachgeschaltete Prozessdaten sowie Informationen gehören, die beispielsweise zusammenhängen mit der Substratgeschichte, etwa der Art des Prozesses oder der Prozesse, der Produktart, der Prozessanlage oder Prozessanlagen, in denen die Produkte prozessiert werden oder in vorhergehenden Schritten bearbeitet wurden, dem anzuwendenden Prozessrezept, d. h. einem Satz erforderlicher Schritte für den betrachteten Prozess oder Prozesse, wobei möglicherweise feste Prozessparameter und variable Prozessparameter enthalten sein können, und dergleichen. Aus dieser Information und dem Prozessmodell bestimmt die Prozesssteuerung einen Steuerzustand oder Prozesszustand, der die Auswirkung des betrachteten Prozesses oder der Prozesse auf das spezielle Produkt beschreibt, wodurch das Ermitteln einer geeigneten Parametereinstellung der variablen Parameter des spezifizierten Prozessrezepts, das an dem betrachteten Substrat auszuführen ist, ermöglicht, wobei anlagenspezifische, interne Steuereinheiten oder Steuereinheiten von „niedrigem Rang" (im Wesentlichen) die Parameterwerte, etwa Durchflussraten, Temperaturen, Belichtungsdosiswerte, und dergleichen, bei dem durch die APC-Steuerung spezifizierten Sollwerten halten.

Somit kann die APC-Steuerung ein vorhersagendes Verhalten aufweisen, dessen Genauigkeit von der Menge der Messdaten und der Zeitnähe hinsichtlich des aktuellen Prozessdurchlaufes abhängen kann. Die Messdaten können jedoch von unterschiedlichen Prozessanlagen, die äquivalente Prozesse ausführen, stammen, und/oder lediglich ganz bestimmte Scheiben oder Scheibenstellen können einer Messung unterzogen worden sein, wodurch ein gewisses Maß an Unsicherheit erzeugt wird, das zu einer geringeren Zuverlässigkeit der Messdaten und von davon abgeleiteten vorgesagten Prozesszuständen führen kann. Es ist daher wichtig, anlagenspezifische systematische Abweichungen in Bezug auf einen Sollwert zu überwachen und zu erkennen, der auch als Voreinstellung der entsprechenden Anlage bezeichnet wird, um in geeigneter Weise den Prozesszustand für die entsprechenden Prozessanlagen abzuschätzen. Jedoch kann die begrenzte Messproben- bzw. Abtastrate, d. h. die beschränkte Anzahl an Substraten oder Substratpositionen pro Substrat, die tatsächlich einer Messung unterzogen werden, das Gewinnen eines aktualisierten Messwertes verhindern, um den entsprechenden aktuell gültigen Anlagenvoreinstellungswert für jede der Prozessanlagen zu bestimmen, die bei der Bearbeitung der mehreren betrachteten Substrate beteiligt sind.

Auf Grund dieser Beschränkungen im Hinblick auf die Substratabtastung ist es vorteilhaft, systematische Voreinstellungswerte innerhalb einer Gruppe oder eines Loses aus Substraten, die von mehreren Prozessanlagen auf der Grundlage äquivalenter Prozessrezepte bearbeitet werden, in Form von relativen Werten aufzuzeichnen, die eine Differenz der entsprechenden einzelnen Voreinstellungswerte kennzeichnen. Wenn beispielsweise vier unterschiedliche Anlagen ein äquivalentes Prozessrezept an der Charge aus Substraten ausführen, können sechs unterschiedliche relative Voreinstellungswerte zur Kennzeichnung des Prozesszustandes definiert werden. Diese relativen Voreinstellungswerte können dann bei der Bestimmung von Prozesszustandsabschätzungen eingesetzt werden, die zum Steuern eines oder mehrerer Prozessanlagen verwendet werden. Da die verfügbaren relativen Voreinstellungswerte der entsprechenden Prozessanlagen unter Umständen nicht für jedes Messereignis auf Grund der Einschränkungen im Hinblick auf die Abtastrate aktualisiert werden können, wird die Prozesszustandsvorhersage daher u.U. auf der Grundlage veralteter und damit weniger zuverlässiger Messdaten durchgeführt, wodurch die Steuerungseffizienz reduziert wird.

Angesichts der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für eine Technik, die eine verbesserte Steuerungsstrategie ermöglicht, wobei eines oder mehrere der zuvor erkannten Probleme vermieden werden oder zumindest deren Auswirkungen deutlich verringert werden.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik, die eine verbesserte Steuerungseffizienz in Situationen bereitstellen kann, wenn ein Fertigungsprozess, der auf der Grundlage einer APC-Strategie zu steuern ist, mehrere äquivalente Prozessanlagen oder Prozesskammern beinhaltet und Prozesszustandsabschätzungen auf der Grundlage einer Zustandsabschätzungsmatrix überwacht werden, deren Komponenten relative Voreinstellungswerte repräsentieren. Dazu werden die Voreinstellungswerte auf der Grundlage einer Abtastrate bestimmt, die aktualisierte Messdaten nicht für jeden der relativen Voreinstellungswerte bei jedem Messereignis liefert. Um die Steuerungsgenauigkeit in dieser Situation zu verbessern, wird erfindungsgemäß die Auswahl einer geeigneten verfügbaren Voreinstellungswertabschätzung während der Laufzeit der APC-Steuerung ausgewählt, indem in geeigneter Weise die relativen Voreinstellungswerte in der Zustandsabschätzungsmatrix manipuliert werden, um ein Alter von Messdaten und/oder deren Ungenauigkeit zu berücksichtigen.

Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Ausführen eines spezifizierten Fertigungsprozesses an einer Gruppe aus Substraten in mehreren äquivalenten Prozessanlagen und das Ermitteln von Messdaten von einigen Substraten aus der Gruppe, die durch die mehreren Prozessanlagen prozessiert sind. Ferner umfasst das Verfahren das Bestimmen aktualisierter Werte relativer Voreinstellungswerte für jede der mehreren äquivalenten Prozessanlagen auf der Grundlage der Messdaten und eines aktuellen Wertes der relativen Voreinstellungswerte, wobei die relativen Voreinstellungswerte eine Abweichung eines Prozessausgangs des Fertigungsprozesses zwischen zwei der mehreren äquivalenten Prozessanlagen kennzeichnen. Des weiteren umfasst das Verfahren das Gewichten der relativen Voreinstellungswerte auf der Grundlage eines Alters der Messdaten und Steuern des Fertigungsprozesses auf der Grundlage der gewichteten relativen Voreinstellungswerte.

Gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Steuern eines Fertigungsprozesses mittels einer APC-Strategie auf der Grundlage relativer Voreinstellungswerte, wobei jeder relative Voreinstellungswert einer entsprechenden Prozessanlage aus mehreren äquivalenten Prozessanlagen, die bei dem Fertigungsprozess verwendet werden, zugeordnet ist. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen der relativen Voreinstellungswerte auf der Grundlage eines Gewichtungsfaktors, der eine Unsicherheit von Messdaten kennzeichnet, die mit einem entsprechenden relativen Voreinstellungswert verknüpft sind.

Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein APC-Steuerungssystem einen modellbasierten Steuerungsabschnitt, der ausgebildet ist, mindestens eine aktualisierte Stellgröße für eine Prozessanlage einer Prozesssequenz zu bestimmen. Zu diesem Zweck ist der Steuerungsabschnitt ausgebildet, die aktualisierte Stellgröße auf der Grundlage eines Modells, von Messdaten, die mit einem Prozessausgang mit der zugeordneten Prozessanlage in Beziehung stehen, einer relativen Voreinstellungswertmatrix und einem Gewichtungsfaktor zum Operieren auf der relativen Voreinstellungswertmatrix zu bestimmen, wobei der Gewichtungsfaktor ein Alter der Messdaten und/oder eine Unsicherheit davon kennzeichnet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
1 schematisch eine Fertigungsumgebung mit einer APC-Steuerung gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2a und 2b Flussdiagramme repräsentieren, die ein Verfahren zum Manipulieren einer relativen Voreinstellungswertematrix auf der Grundlage eines Alters von Messdaten und/oder einer Unsicherheit davon (2a) und einen detaillierteren Prozessablauf zur Bestimmung von gewichteten Komponenten der Voreinstellungswertematrix (2b) zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist anzumerken, dass obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt sind, die detaillierte Beschreibung nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an modellgestützte Steuerungsstrategien, in denen der Steuerungszustand, d. h. der Zustand der diversen Stellgrößen bzw. manipulierten Variablen einer oder mehrerer zu steuernder Prozessanlagen, auf der Grundlage von Messdaten bestimmt wird, die die Auswirkung eines Fertigungsprozesses repräsentieren, der von der einen oder den mehreren zu steuernden Prozessanlagen ausgeführt wird, wobei die Messdaten auf der Grundlage einer statischen oder dynamischen Abtastrate gewonnen werden. In einer anschaulichen Ausführungsform sind die Messdaten, die gemäß der Abtastrate gewonnen werden, d. h. gemäß der Anzahl an gemäß der Abtastrate gewonnen werden, d. h. gemäß der Anzahl an Messergebnissen, die von abgetasteten Substraten, die aus der Gesamtheit der bearbeiteten Substrate ausgewählt sind, nicht gleichzeitig verfügbar, sondern können eine spezielle Verzögerung in Abhängigkeit der ausgewählten Abtastrate aufweisen. Beispielsweise kann in einer chargenbasierten Prozesssteuerung eine Abtastrate eine vorgegebene Anzahl an Substraten pro Charge und auch eine vorgegebene Anzahl an Messpositionen pro Substrat spezifizieren, von denen Messergebnisse gewonnen und für die Prozesssteuerung während des Bearbeitens einer nachfolgenden Charge an Substraten verwendet werden. Wenn die Anzahl an Probensubstraten kleiner ist als die Anzahl äquivalenter Prozessanlagen, die zum Bearbeiten der Charge verwendet werden, kann die Prozesszustandsabschätzung für die nachfolgend zu bearbeitende Charge daher von Messdaten mit unterschiedlichem Alter abhängen.
In ähnlicher Weise können die von den Probensubstraten gewonnenen Messdaten ein unterschiedliches Maß an Ungenauigkeit auf Grund von Anlagenunterschieden, Substratungleichförmigkeiten, und dergleichen aufweisen, so dass die „Zuverlässigkeit" oder die „Vertrauenswürdigkeit" der entsprechenden Messdaten sich für die diversen Anlagenvoreinstellungswerte deutlich unterscheiden kann. Daher kann in dem zuerst genannten Falle ein „Delta-zu-mittleren Voreinstellungswert" für äquivalente Prozessanlagen für die aktuelle Steuerungsaktivität unter Umständen nicht berechnet werden, sofern nicht Messdaten mehrerer Substratchargen kombiniert werden, was jedoch zu einem unerwünschten Rauschen führen kann, insbesondere, wenn ein Charge-zu-Charge-Variation vergleichbar oder größer ist als die entsprechenden Anlagenvoreinstellungswerte. Im zuletzt genannten Falle erhält man recht rauschbehaftete Daten für die Aktualisierung des Voreinstellungswertes, zumindest für einige der äquivalenten Prozessanlagen, wodurch ebenso ein beeinträchtigtes Steuerungsverhalten hervorgerufen würde. Folglich können die eine oder die mehreren manipulierten Variablen bzw. Stellgrößen, die zum Steuern des betrachteten Fertigungsprozess erforderlich sind und die auf der Grundlage der aktuellen Zustandsabschätzungen ermittelt werden, zu einer unerwünschten Abweichung von einem Sollwert für den entsprechenden Prozessausgang führen.
In diesem Zusammenhang ist eine manipulierte Variable oder Steuervariable bzw. Stellgröße als ein Prozessparameter eines Prozessrezepts zu verstehen, dessen Wert so eingestellt werden kann, dass eine gewisse Auswirkung auf eine oder mehrere gesteuerte Variablen erhalten wird, die eine Ausgangseigenschaft des betrachteten Prozesses oder der Prozesssequenz repräsentieren, wobei die Ausgangseigenschaft auf der Grundlage von Messungen gekennzeichnet werden kann. Wie zuvor erläutert ist, können während den Fertigungsbedingungen in einer Halbleiterfertigungsstätte Messwerte lediglich von einer begrenzten Anzahl an Substraten oder Substratpositionen auf Grund von Durchsatz- und Kostenerwägungen gewonnen, wodurch diesen Messwerten auf Grund der Vielzahl von Fluktuationen und Ungleichförmigkeiten eine erhöhte Unsicherheit anhaftet. Beispielsweise kann ein erster Beitrag zur Messwertunsicherheit durch den Messprozess selbst hervorgerufen werden, da beispielsweise durch die Messanlage hervorgerufene Schwankungen und Umgebungseinflüsse, die Probenpräparation, und dergleichen deutlich den Messprozess beeinflussen können. Andererseits kann die spezielle Auswahl von Messproben und insbesondere deren Anzahl einen deutlichen Einfluss auf die Unsicherheit der Messdaten ausüben, wobei insbesondere die diversen Verzögerungszeiten der Messdaten auch zu einer reduzierten Stabilität des gesamten Steuerungsprozesses beitragen können.
Im Gegensatz zu konventionellen Vorgehensweisen stellt die vorliegende Erfindung eine Technik bereit, die explizit die Unsicherheit und/oder das Alter oder Verzögerung der Messdaten beim Berechnen eines aktualisierten Prozesszustandes für eine oder mehrere zu steuernde Prozessanlagen für einen nachfolgenden Durchlauf eines spezifizierten Fertigungsprozesses berücksichtigt. Zu diesem Zwecke werden die relativen Voreinstellungswerte für mehrere äquivalente Prozessanlagen, die in dem speziellen Fertigungsprozess eingesetzt sind, bestimmt, indem explizit ein Maß der Unsicherheit und/oder ein Maß für die Verzögerung oder das Alter der Messdaten Eingang findet.
Mit Bezug zu den 1 und 2a und 2b werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
1 zeigt schematisch ein Steuerungssystem 100, das einer Fertigungsumgebung 170 zum Steuern einer oder mehrerer Prozessanlagen, die darin enthalten sind, zugeordnet ist. Die Fertigungsumgebung 170 kann mehrere Prozessanlagen 176, 178, 171, ..., 174 aufweisen, die als eine Funktionseinheit zum Ausführen einer spezifizierten Sequenz aus Prozessschritten an mehreren Substraten 175 betrachtet werden kann, um damit einen gewissen Prozessausgang zu erzeugen. Beispielsweise können die mehreren Prozessanlagen 176, 178, 171, ..., 174 Abscheideanlagen, Implantationsanlagen, Ätzanlagen, CMP- Anlagen, Photolithographieanlagen oder eine beliebige Kombination davon umfassen, durch die die mehreren Substrate 175 in einer spezifizierten Sequenz bearbeitet werden.
In der in 1 gezeigten anschaulichen Ausführungsform umfasst die Fertigungsumgebung 170 die mehreren Prozessanlagen 176, 178, 171, ..., 174 als einen Funktionsblock mit beispielsweise einer oder mehreren CVD- (chemische Dampfabscheide-) Anlagen, etwa die Anlage 176, die beispielsweise so ausgebildet ist, dass sie eine spezifizierte Materialschicht auf den mehreren Substraten 175 herstellt. Beispielsweise kann die CVD-Anlage 176 ausgebildet sein, eine ARC- (antireflektierende) Schicht abzuscheiden, die gemäß einem spezifizierten Prozessrezept hergestellt ist, um damit der spezifizierten Materialschicht optische Eigenschaften zu verleihen, die für einen spezifizierten Belichtungsprozess erforderlich sind, der von einer oder mehreren Photolithographieanlagen, die durch die Anlage 178 repräsentiert sein können, auszuführen sind. Es sollte beachtet werden, dass andere der Belichtung vorgeordnete Anlagen, etwa Photobelackungsanlagen, belichtungsvorgeordnete Ausbackanlagen und dergleichen vorgesehen sein können. Der Einfachheit halber sind derartige Prozessanlagen nicht gezeigt. Ferner können die mehreren Prozessanlagen 171, ..., 174 in Form von der Belichtung nachgeordneten Prozessanlagen vorgesehen sein, etwa Nachbelichtungsausheizplatten (PEB), die als äquivalente Prozessanlagen zu betrachten sind. In diesem Zusammenhang sei eine äquivalente Prozessanlage als eine Prozessanlage oder eine Prozesskammer einer Mehrfachanlage betrachtet, die auf der Grundlage eines im Wesentlichen gleichen Prozessrezepts arbeitet, d. h. zumindest für die mehreren Substrate 175, um im Wesentlichen den gleichen Prozessausgang zu erhalten. Beispielsweise können mehrere einzelne Prozessanlagen oder mehrere einzelne Prozesskammern, die nicht notwendigerweise die gleiche Konfiguration aufweisen, als äquivalent betrachtet werden, solange die Anlageneinstellung auf der Grundlage des gleichen Prozessresultats eingestellt wird. Beispielsweise kann für eine Ätzanlage, unabhängig von ihrem strukturellen Aufbau, das Prozessergebnis eine spezifizierte Ätztiefe in einer spezifizierten Materialschicht sein, während in einer CVD-Anlage das Prozessergebnis eine spezifizierte Materialschicht mit einer gewünschten Dicke repräsentieren kann, während beispielsweise für die PEB-Platten 171, ..., 174 das Prozessergebnis eine spezifizierte Temperatur mit einer gewünschten Gleichförmigkeit in jedem der Substrate 175 sein kann. Da Unterschiede in der Konfiguration bestehen können, können die Parametereinstellungen, d. h. die Sollwerte der Anlagenparameter, zum Erreichen des gewünschten Prozessausgangs verschieden sein. Dennoch können diese Anlagen als äquivalent betrachtet werden.
Es sollte beachtet werden, dass andere der Belichtung nachgeordnete Prozessanlagen vorgesehen sein können, etwa Entwickleranlagen, und dergleichen, die Lackstrukturelemente erzeugen, die zum Strukturieren, beispielsweise von Gateelektrodenstrukturen, und dergleichen, auf den mehreren Substraten 175 verwendet werden können.
Die Fertigungsumgebung 170 umfasst ferner eine Messanlage 177, die auch mehrere äquivalente Anlagen beinhalten kann, abhängig von dem auszuführenden Messprozess. Beispielsweise kann die Messanlage 177 ein optisches Schichtdickenmessinstrument repräsentieren, das eine Dicke der belichteten Lackschicht, wie sie von den PEB-Anlagen 171, ..., 174 bereitgestellt werden, bestimmen kann. In anderen Fällen kann die Messanlage 177 ein Inspektionsgerät repräsentieren, das ausgebildet ist, eine kritische Abmessung von Lackstrukturelementen abzuschätzen, die nach dem Entwickeln der belichteten Lackschicht erhalten werden. Die Messanlage 177 kann ausgebildet sein, Messdaten auf der Grundlage der dynamischen oder statischen Abtastrate zu liefern, mit der eine spezielle Anzahl an Messungen an einem oder mehreren der Substrate 175, die die Prozessanlagen 176, 178 und 171, ..., 174 durchlaufen haben, ausgeführt wird. Beispielsweise kann eine Abtastrate von drei Substraten für die mehreren Substrate oder die Charge aus Substraten 175 ausgewählt werden, so dass beispielsweise die PEB-Anlagen 171, 172 und 173 ein Substrat liefern können, das einer Messung in der Messanlage 177 unterzogen wird, wodurch neue Messdaten erzeugt werden, die den Prozessausgang in Bezug auf die äquivalenten PEB-Anlagen 171, 172 und 173 repräsentieren. Während der Bearbeitung einer nächsten Charge aus Substraten 175 können Probensubstrate von den PEB-Anlagen 172, 173 und 174 gewählt werden. Folglich können für eine nachfolgende Zustandsabschätzung auf der Grundlage der jüngsten Ergebnisse der Anlagen 172, 173 und 174 die entsprechenden Messdaten, die zu der PEB-Anlage 171 gehören, als verzögerte oder gealterte Messdaten betrachtet werden, während in dem vorhergehenden Falle eine Zustandsabschätzung auf der Grundlage von Ergebnissen der Anlagen 171, 172 und 173 auf verzögerten oder gealterten Messdaten beruht, die mit der PEB-Anlage 174 verknüpft sind.
Das Steuerungssystem 100 umfasst einen Eingangsabschnitt 140, der ausgebildet ist, Messdaten von der Messanlage 177 oder von einer anderen Instanz, etwa einem übergeordneten Fertigungsausführungssystem, wie es typischerweise in Halbleiterfertigungsstätten vorgesehen ist, zu empfangen. Der Eingangsabschnitt 140 ist ferner ausgebildet, einen Prozesszustand von einem Modellabschnitt 120 zu empfangen, der wiederum ausgebildet ist, einen aktualisierten Prozesszustand einer oder mehrerer der Prozessanlagen 171, ..., 174, 176, 178, die von dem System 100 zu steuern sind, abzuschätzen. Beispielsweise kann der Modellabschnitt 1120 einen Algorithmus zum Vorhersagen eines Prozessausgangs der mehreren Prozessanlagen 171, ..., 174, 176, 178, beispielsweise eine Schichtdicke einer belichteten Lackschicht, eine kritische Abmessung eines Lackstrukturelements, und dergleichen, aufweisen, um damit eine Vorhersage für den tatsächlichen Prozessausgang zu liefern, für die die von der Messanlage 177 gelieferten Messdaten eine mehr oder weniger verzögerte oder gealterte Version von einem zuvor durchgeführten Prozessdurchlauf repräsentieren. Beispielsweise kann der Modellabschnitt 120 darin eingerichtet ein Modell aufweisen, das linear von einer oder mehreren Stellgrößen, die zur Steuerung der Anlage 178 verwendet werden, abhängt, da beispielsweise die Belichtungsdosis ein äußerst lineares Verhalten im Hinblick auf die betrachtete kritische Abmessung zeigt.
Das Steuerungssystem 100 umfasst ferner einen Steuerungsabschnitt 110, der ausgebildet ist, eine oder mehrere aktualisierte manipulierte Variablen, etwa die Belichtungsdosis, die Belichtungszeit, und dergleichen zu bestimmen, wenn die zusteuernde Prozessanlage eine Photolithographieanlage ist. Zu diesem Zwecke umfasst der Steuerungsabschnitt 110 ein spezielles Steuerungsgesetz, das als Algorithmus zum Berechnen aktualisierter Stellgrößen auf der Grundlage eines Sollwertes für den Prozessausgang, d. h. die Steuerungsvariable, und einer Differenz des vorhergesagten Prozessausgangs und der erhaltenen Messdaten betrachtet werden kann. Zu diesem Zwecke kann der Steuerungsabschnitt 110 mit einem Modul 150 verbunden sein, das den Sollwert des Prozessausgangs empfängt oder diesen darin gespeichert aufweist und das ferner die Differenz des vorgesagten Prozessausgangs und der tatsächlichen Messwerte erhält. Die Differenz oder die Fehlerabschätzung kann einem Filterabschnitt 130 zugeführt werden, der ausgebildet ist, auf dem vorhergesagten Prozessausgang, der von dem Modellabschnitt 120 bereitgestellt wird, und den von der Messanlage 177 bereitgestellten Messdaten zu operieren, wobei die entsprechenden Daten von dem Eingangsabschnitt 140 bereitgestellt werden. In einer anschaulichen Ausführungsform kann der Filterabschnitt 130 einen darin eingerichteten exponentiell gewichteten gleitenden Mittelwerts- (EWMA) Filter aufweisen, der im Prinzip eine aktualisierte Fehlerabschätzung liefert, d. h. eine Abweichung zwischen dem vorhergesagten Prozessausgang und dem beobachteten Prozessausgang, auf der Grundlage der Historie der vorhergehenden Fehlerabschätzungen, die auf der Grundlage eines Skalierungsfaktors gewichtet wer den, der typischerweise als λ bezeichnet wird. Somit kann der EWMA-Filter 130 eine Fehlerabschätzung oder einen Voreinstellungswert liefern, der in dem Modul 150 zu verwenden ist.
Das Steuerungssystem 100 umfasst ferner einen Voreinstellungswertematrix-Manipulationsabschnitt 160, der ausgebildet ist, die Voreinstellungswerte von dem Filterabschnitt 130 zu empfangen und ferner auch die Messdaten von der Anlage 177 zu erhalten. Des weiteren ist der Manipulationsabschnitt 160 ferner so ausgebildet, einen gewichteten mittleren Voreinstellungswert auf der Grundlage entsprechender gewichteter relativer Voreinstellungswerte bereitzustellen, die mit den mehreren äquivalenten Prozessanlagen 171, ..., 174 verknüpft sind.
Während der Laufzeit werden die Substrate 175 durch die Prozessanlagen 176, 178 und den äquivalenten Anlagen 171, ..., 174 prozessiert, und einige der Substrate 175 werden der Messanlage 177 zugeführt, um damit einen spezifizierten Satz an Messergebnissen zu erhalten. Wie zuvor erläutert ist, kann angenommen werden, dass die Anlagen 171, 172 und 173 jeweils ein Probensubstrat für diesen Durchlauf bereitstellen. Deren entsprechende Messdaten können dann dem Eingangsabschnitt 140 zugeführt werden, in welchem ein entsprechender Unterschied zwischen den entsprechenden Prozessausgängen und den eigentlichen Messdaten bestimmt wird, wobei die aktuell erhaltenen Messdaten die Anlagen 171, 172 und 173 repräsentieren können, während die Anlage 174 weiterhin auf der Grundlage von zuvor gewonnenen Messdaten bewertet wird. Wie zuvor erläutert ist, ist es auf Grund der Abtastratenbeschränkungen äußerst vorteilhaft, systematische Abweichungen aufzuzeichnen, d. h. Voreinstellungswerte in Bezug auf ein spezifiziertes Messereignis und die spezielle Anlagenkonfiguration, wobei beispielsweise die vier äquivalenten PEB-Anlagen 171, ..., 174 enthalten sind, als relative Werte, wobei ein entsprechender relativer Voreinstellungswert für jede mögliche Kombination äquivalenter Anlagen definiert werden kann. In dem oben dargestellten Beispiel mit vier äquivalenten Prozessanlagen 171, ..., 174 können sechs unterschiedliche relative Voreinstellungswerte definiert werden, d. h., 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4 und 3-4, wobei „1", „2", „3", „4" den Anlagen 171, 172, 173 und 174, wie sie in der Zeichnung gekennzeichnet sind, entsprechen. Somit können für die oben ausgewählte Abtastrate Messdaten gewonnen werden, um damit drei relative Voreinstellungswerte entsprechend den Differenzen 2-3, 1-2 und 1-3 zu definieren, während in einem nachfolgenden Prozessdurchlauf die entsprechenden relativen Voreinstellungswerte gemäß 2-3, 2- 4, 3-4 bestimmt werden. Folglich werden lediglich einige aller möglichen Kombinationen aus relativen Voreinstellungswerten durch Messdaten, die für jedes Messereignis gewonnen werden, aktualisiert. Der entsprechende Voreinstellungswert b_ij für eine beliebige Kombination aus Anlagen kann durch den EWMA-Filter 130 bestimmt werden und kann dem Manipulationsabschnitt 160 zur Verfügung gestellt werden, in welchem die mehreren gegenwärtig gültigen relativen Voreinstellungswerte b_ij in Form einer Matrix repräsentiert sein können, wie dies in Gleichung 1 für ein anschauliches Beispiel der vier äquivalenten Prozessanlagen 171, ..., 174 gezeigt ist.
wobei b₁₂ die Differenz der Voreinstellungswerte zwischen den Anlagen 171, d. h. der Anlage 1, und 172, d. h. der Anlage 2 ist.
Dabei werden die relativen Voreinstellungswerte, d.h. die Komponenten der Voreinstellungswertmatrix b_ij, durch den Filterabschnitt 130, beispielsweise auf der Grundlage der Gleichung 2 berechnet. [bij]N = λN [b ^ij]N + (1 – λN )[bij]N (2)
Wobei b ^_ij tatsächliche Messwerte repräsentieren und wobei die Gleichung 2 die Möglichkeit bietet, einen unterschiedlichen Filterparameter λ_N für ein oder mehrere der Messereignisse N zu verwenden. Wie man aus Gleichung 2 erkennen kann, enthält der aktuell verwendete Voreinstellungswerte b_ij die Steuerungshistorie sowie die bisher verfügbaren Messdaten, wobei der Wert von λ_N, der im Bereich von (0,1) auszuwählen ist, deutlich das Steuerungsverhalten bestimmt, da der Werte von λ_N die „Stärke" festlegt, mit der die Prozesshistorie den aktuell erzeugten Prozesszustand beeinflusst.
Folglich besitzen abhängig von der Anzahl äquivalenter Prozessanlagen und der Abtastrate die Komponenten der Voreinstellungswertmatrix ein variierendes Alter, so dass eine Be stimmung eines mittleren Voreinstellungswertes auf der Grundlage der diversen relativen Voreinstellungswerte mit unterschiedlichem Alter und ebenso mit unterschiedlicher Unsicherheit zu einer weniger präzisen Differenz in dem Abschnitt 150 und damit zu einer weniger präzisen Vorhersage einer oder mehrerer Stellgrößen, die zum Steuern von beispielsweise der Prozessanlage 178 verwendet werden, führen. In Prinzip kann für einen vorgegebenen Voreinstellungswert der entsprechende Wert direkt aus der Voreinstellungswertmatrix ermittelt werden, oder der entsprechende Wert kann aus einer Linearkombination anderer verfügbarer relativer Voreinstellungswerte berechnet werden. Als Beispiel sei der relative Voreinstellungswert b₁₄ für die weitere Erläuterung zu Grunde gelegt. In diesem Falle kann die Komponente b₁₄ aus der Voreinstellungswertematrix (siehe Gleichung 1) ermittelt werden, oder er kann aus einer Linearkombination aus b₂₄ – b₂₁, oder b₃₄ – b₃₁ zur Bestimmung des Wertes von b₁₄ berechnet werden. Idealerweise wären diese Werte genau gleich. Jedoch auf Grund der Zeitverzögerung bei der Aktualisierung der diversen relativen Voreinstellungswerte und der Anwendung realer Daten, die somit ein Rauschen beinhalten und damit eine gewisse Unsicherheit aufweisen, sind die Werte typischerweise unterschiedlich. Ferner können die entsprechenden Prozessanlagen 171, ..., 174 im Laufe der Zeit eine Abweichung erfahren und daher kann auch eine deutliche Abweichung der diversen relativen Voreinstellungswerte, die idealerweise den gleichen Wert ergeben würden, beobachtet werden. Folglich wird in einer anschaulichen Ausführungsform ein gewichteter Mittelwert einiger oder, in einer speziellen Ausführungsform, aller Linearkombinationen, die einen zu b₁₄ äquivalenten Voreinstellungswert ergeben, d. h. in diesem speziellen Falle: b₁₄, (b₂₄ – b₂₁) und (b₃₄ – b₃₁), verwendet. In einer anschaulichen Ausführungsform wird ein Gewichtungsfaktor auf der Grundlage eines Alters der entsprechenden relativen Voreinstellungswerte verwendet. In einer speziellen Ausführungsform wird ein Gewichtungsfaktor auf der Grundlage einer altersbasierten Unsicherheit der entsprechenden relativen Voreinstellungswerte ermittelt.
In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen kann der Gewichtungsfaktor auf einem Maß der Unsicherheit von Messdaten basieren, die mit den entsprechenden relativen Voreinstellungswerten verknüpft sind, die bei dem Bestimmen zu b₁₄ äquivalenten Voreinstellungswertes beteiligt sind. Beispielsweise kann ein Maß für eine Unsicherheit von Messdaten auf der Grundlage eines Standardfehlers S gemäß der Gleichung 3 berechnet werden
wobei der Standardfehler S durch die Standardabweichung σ und die Anzahl der Messungen k bestimmt ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass andere statistische Ausdrücke und Verfahren bei der Berechnung einer Unsicherheit von Messdaten eingesetzt werden können. Wie zuvor mit Bezug zur Gleichung 2 erläutert ist, kann eine entsprechende Unsicheheit unter Anwendung der Art und Weise berechnet werden, in der der EWMA berechnet wird, da jeder Voreinstellungswert in der Voreinstellungswertematrix ein EWMA aller Beobachtungen dieses speziellen Voreinstellungswertes ist. Somit kann eine Unsicherheit der entsprechenden relativen Voreinstellungswerte, d. h. der EWMA-Abschätzungen, gemäß der folgenden Gleichung 4 ermittelt werden, wobei der Einfachheit halber die Unsicherheit u für den relativen Voreinstellungswert b₁₄ dargestellt ist
Hier können unterschiedliche Filterfaktoren λ_i für ein oder mehrere Messereignisse N verwendet werden. Wie man aus den Gleichungen 4 und 3 erkennen kann, wird ein erhöhter Wert für die Unsicherheit u ermittelt, wenn der entsprechende Standardfehler für das entsprechende Messereignis N größer ist, wobei auch der entsprechende Filterfaktor λ berücksichtigt wird. Folglich wird für Messdaten mit erhöhtem Rauschen oder anderen Einflüssen, die zu einer erhöhten Unsicherheit führen können, diese Situation explizit berücksichtigt, indem die entsprechenden relativen Voreinstellungswerte vor dem Abschätzen eines aktualisierten Prozesszustandes mittels des Steuerungsabschnittes 110 gewichtet werden.
In einer weiteren anschaulichen Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich zum Bestimmen einer Unsicherheit für jeden der relativen Voreinstellungswerte der Voreinstellungswertematrix ein altersbasierter Gewichtungsfaktor ermittelt werden, so dass ältere Messdaten einen geringeren Einfluss auf die Berechnung eines mittleren Voreinstellungswertes ausüben, der für die weitere Berechnung beim Bestimmen von Stellgrößen verwendet wird, die in dem aktuellen Steuerungsvorgang verwendet werden. In einer speziellen Ausführungsform wird eine altersbasierte Komponente mit der Unsicherheit, wie sie beispielsweise oben bestimmt ist, kombiniert, so dass ältere Messdaten zu einer erhöhten Unsicherheit führen. Dies ist besonders nützlich, wenn eine Abweichung in einer oder mehreren der äquivalenten Prozessanlagen 171, ..., 174 beobachtet wird. In einer anschaulichen Ausführungsform wird ein altersbasierter Gewichtungsfaktor verwendet, um die Unsicherheit des entsprechenden relativen Voreinstellungswertes zu skalieren, wobei der entsprechende altersbasierte Gewichtungsfaktor eine geeignete Funktion repräsentieren kann, die die Unsicherheit mit zunehmenden Alter des entsprechenden Messereignisses vergrößert. Beispielsweise ermöglicht Gleichung 5 das Bestimmen einer altersbasierten Unsicherheit u' auf der Grundlage eines Skalierungsfaktors und des Alters von Messdaten, die von der Messanlage 177 erhalten werden. u'[(b14)N] = u[(b14)N]exp(KtN) (5)
Wobei u'[(b₁₄)_N] die altersbasierte Unsicherheit der N-ten Beobachtung des relativen Voreinstellungswertes b₁₄ ist,
[(b₁₄)_N] die Unsicherheit der N-ten Beobachtung des relativen Voreinstellungswertes b₁₄ ist,
K ein Skalierungsfaktor ist, beispielsweise ein konstanter Faktor, der für einen geeigneten Betrag des Anstiegs der Unsicherheit mit dem Alter ist, beispielsweise kann ein Wert von K = 0,1 zu einer Gewichtung von ungefähr 90% für 24 Tage alte Daten und 5% für 30 Tage alte Daten führen, und
t_N das Alter der Messdaten in Stunden ist, das der N-ten Beobachtung entspricht.
In einer anschaulichen Ausführungsform kann die Gewichtung der einzelnen Komponenten der Voreinstellungswertematrix mit der Unsicherheit und/oder dem altersbasierten Gewichtungsfaktor durchgeführt werden, wobei in einer Ausführungsform ein gewichteter Mittelwert für jede der Matrixkomponenten b_ij auf der Grundlage einiger oder aller zu b_ij äquivalenten relativen Voreinstellungswerte und einer altersbasierten Unsicherheit, etwa der durch Gleichung 5 bestimmten Unsicherheit, berechnet werden kann. Im Falle des relativen Vorein stellungswertes b₁₄ kann ein entsprechender gewichteter Mittelwert b ^₁₄ gemäß Gleichung 6 erhalten werden.
wobei
folglich kann die Verwendung des gewichteten Mittelwertes b_ij als Abschätzung für die entsprechenden Komponenten der Voreinstellungswertematrix deutlich die Steuerungseffizienz verbessern, da die Daten mit kleiner Unsicherheit, d. h. die Anzahl der Probensubstrate ist höher, während die historische Varianz geringer ist, und/oder mit dem geringstem Alter, d. h. die jüngsten Messdaten, stärker bewertet werden. Somit kann eine gewichtete Matrix definiert werden, indem die entsprechenden gewichteten Mittelwerte für jede der Komponenten der ursprünglichen Voreinstellungswertematrix bestimmt werden. Gleichung 8 zeigt die gewichtete Voreinstellungswertematrix, die nunmehr die gewichteten Mittelwerte für jeden der relativen Voreinstellungswerte b_ij enthält.
auf der Grundlage der gewichteten Voreinstellungswertematrix aus Gleichung 8 kann ein repräsentativer mittlerer Voreinstellungswert für jede der äquivalenten Prozessanlagen 171, ..., 174 berechnet werden, indem die entsprechenden gemittelten relativen Voreinstellungswerte, die mit einer entsprechenden Anlage 171, ..., 174 verknüpft sind, verwendet werden. D. h., ein mittlerer Voreinstellungswert für die Anlage 171 kann berechnet werden, indem die Komponenten der gewichteten Voreinstellungswertematrix der ersten Reihe verwendet werden, wobei beispielsweise ein einfacher Mittlungsalgorithmus benutzt wird, wie dies in Gleichung 9 gezeigt ist.
Ein entsprechender mittlerer Voreinstellungswert kann damit für jede der äquivalenten Anlagen 171, ..., 174 ermittelt werden.
In einem nächsten Schritt können sogenannte Delta-zu-Mittelwerte für jede der äquivalenten Prozessanlagen bestimmt werden, indem die entsprechenden Anzahl für jede der Prozessanlagen 171, ..., 174 ermittelten Mittelwerte verwendet werden. Beispielsweise können die entsprechenden Delta-zu-Mittelwerte berechnet werden, indem der entsprechende mittlere Voreinstellungswert von dem entsprechenden relativen mittleren Voreinstellungswert subtrahiert wird. Beispielsweise kann eine entsprechende Matrix aus Delta-zu-Mittelwert (b_ij) gemäß Gleichung 10 erhalten werden.
Sodann kann auf der Grundlage der Matrix gemäß Gleichung 10 ein entsprechender „Konsensus"-Delta-zu-Mittelwert für jede der äquivalenten Prozessanlagen 171, ..., 174 bestimmt werden, indem ein gewichteter Mittelwert für jede Reihe der Matrix gemäß Gleichung 10 bestimmt wird. Ein entsprechender Gewichtungsfaktor kann erhalten werden, wie dies zuvor beschrieben ist, durch das Reziproke der entsprechenden Unsicherheit (siehe Gleichung 6). Auf der Grundlage der entsprechenden Konsensus-Delta-zu-Mittelwerte können einzelne Substratoffsetwerte im Hinblick auf die äquivalenten Prozessanlagen 171, ..., 174 berechnet werden, wodurch der Steuerungsabschnitt 110 Stellgrößen für eine oder mehrere der Prozessanlagen 178, 186, 171, ..., 174 für eine effiziente Prozesssteuerung zur Verfügung stellen kann.
Mit Bezug zu den 2a und 2b wird der Prozessablauf gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein Flussdiagramm dargestellt, um die Aktionen zu beschreiben, die während des Betriebs des Steuerungssystems 100 bei der Bearbeitung des Substrats 175 in der Fertigungsumgebung 170 durchgeführt werden.
In 2a enthält der Prozessablauf 200 gemäß dem Feld 210 das Auswählen von Messdaten gemäß einer spezifizierten Abtastrate mittels der Messanlage 177, wobei in einigen Ausführungsformen die Beschränkung der Abtastrate zu einer Verzögerung der Messdaten führen kann. Beispielsweise kann in einem Prozessablauf, in welchem jeder Prozessdurchlauf der Umgebung 170 auf der Bearbeitung mehrerer Substrate beruht, die Abtastrate so gewählt werden, dass nicht ausreichend Messdaten für jeden von mehreren Steuerungspfaden auf Grund von Durchsatz- und Messanlagenkapazitätsbeschränkungen verfügbar sind. Im Feld 220 werden gewichtete Komponenten einer Voreinstellungswertematrix bestimmt, wobei die Voreinstellungswertematrix die entsprechenden relativen Voreinstellungswerte mehrerer Steuerungspfade enthält, die durch mehrere äquivalente Prozessanlagen repräsentiert sind. Dabei können geeignete Gewichtungsfaktoren, beispielsweise auf der Grundlage von Messdaten bezogenen Aspekten bestimmt werden, etwa der Unsicherheit von Messdaten, der Verzögerung von Messdaten, und dergleichen. Auf der Grundlage entsprechend gewichteter Komponenten der Voreinstellungswertematrix werden im Feld 230 die Stellgrößen bzw. manipulierten Variablen auf der Grundlage eines Steuenmgsgesetzes und der gewichteten Voreinstellungswertematrix bestimmt, um einen nachfolgenden Prozessdurchlauf zu steuern.
2b zeigt Aktivitäten, die dem Feld 220 entsprechen, gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in größerem Detail. Folglich wird im Schritt 221 eine Unsicherheit und/oder ein Alter von Messdaten, die mit jeweils den Komponenten der Voreinstellungswertematrix verknüpft sind, bestimmt. Anschließend wird im Schritt 222 ein gewichteter Mittelwert für jede Matrixkomponente berechnet, wobei der Gewichtungsfaktor die Unsicherheit und/oder das Alter der im Schritt 221 bestimmten Messdaten enthält. Danach wird im Schritt 223 ein mittlerer Voreinstellungswert für jeden Steuerungspfad berechnet, d. h. für jede äquivalente Prozessanlage, die in dem betrachteten Fertigungsprozess verwendet wird, und im Schritt 224 wird eine entsprechende Abweichung von dem mittleren Voreinstellungswert, d. h. ein Delta-zu-Mittelwert, für jede Komponente der relativen Voreinstellungswertematrix berechnet. Danach wird im Schritt 225 ein Konsensusmittelwert für den Voreinstellungswert für jeden Steuerungspfad berechnet, wobei in einigen Ausführungsformen der Gewichtungsfaktor oder die Faktoren verwendet werden können, wie sie bereits für die Berechnung eines gewichteten Mittelwertes im Schritt 222 verwendet werden.
Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine Technik bereit, in der der Voreinstellungswert mehrerer Prozessanlagen effektiv auf der Grundlage einer Voreinstellungswertematrix überwacht werden kann, die die relativen Voreinstellungswerte beinhaltet, wobei eine APC-Steuerung auf dem gewichteten Voreinstellungswert basiert, in welchem ein Alter und/oder eine Unsicherheit der Messdaten explizit berücksichtigt ist. Folglich können geeignete Zustandsabschätzungsergebnisse auf der Grundlage der relativen Voreinstellungswertematrixkomponenten ermittelt werden, wobei wirksam Steuerungsineffizienzen auf Grund des Unterschieds im Alter und der Unsicherheit von Messdaten, die durch Abtastrateneinschränkungen hervorgerufen werden können, kompensiert werden können. Somit kann die Gesamteffizienz einer APC-Steuerung deutlich verbessert werden.
Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims

Verfahren mit: Ausführen eines spezifizierten Fertigungsprozesses an einer Gruppe aus Substraten in mehreren äquivalenten Prozessanlagen; Gewinnen von Messdaten von einigen Substraten aus der Gruppe von Substraten, die von den mehreren Prozessanlagen bearbeitet sind; Bestimmen aktualisierter Werte relativer Voreinstellungswerte für jede der mehreren äquivalenten Prozessanlagen auf der Grundlage der Messdaten und eines aktuellen Wertes der relativen Voreinstellungswerte, wobei die relativen Voreinstellungswerte eine Abweichung eines Prozessergebnisses des Fertigungsprozesses zwischen entsprechenden zwei der mehreren äquivalenten Prozessanlagen kennzeichnen; Gewichten der relativen Voreinstellungswerte auf der Grundlage eines Alters der Messdaten; und Steuern des Fertigungsprozesses auf der Grundlage der gewichteten relativen Voreinstellungswerte.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Bestimmen einer Unsicherheit jedes der relativen Voreinstellungswerte und Gewichten der relativen Voreinstellungswerte auf der Grundlage der Unsicherheiten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei Bestimmen der aktualisierten Werte der relativen Voreinstellungswerte Anwenden eines exponentiell gewichteten gleitenden Mittelwertes (EWMA) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Bestimmen jedes relativen Voreinstellungswertes auf der Grundlage mehrerer äquivalenter relativer Voreinstellungswerte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Bestimmen jedes relativen Voreinstellungswertes auf der Gnundlage mehrerer äquivalenter relativer Voreinstellungswerte Bestimmen einer gewichteten Summe der äquivalenten relativen Voreinstellungswerte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst: Bestimmen eines mittleren Voreinstellungswertes für jede der mehreren Prozessanlagen auf der Grundlage relativer Voreinstellungswerte, die mit einer entsprechenden Anlage der mehreren Prozessanlagen verknüpft sind und durch die gewichtete Summe der äquivalenten relativen Voreinstellungswerte bestimmt sind.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Bestimmen einer Abweichung für jeden relativen Voreinstellungswert auf der Grundlage der mittleren Voreinstellungswerte und der gewichteten Summe äquivalenter relativer Voreinstellungswerte.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Bestimmen eines mittleren Konsensusvoreinstellungswertes für jede der mehreren Prozessanlagen durch Anwenden einer gewichteten Summe der Abweichung, die mit einer entsprechenden Anlage der mehreren Prozessanlagen verknüpft ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei Steuern des Fertigungsprozesses auf der Grundlage der mittleren Konsensusvoreinstellungswerte ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Gewichten der relativen Voreinstellungswerte auf der Grundlage des Alters der Messdaten das Anwenden einer exponentiellen Abhängigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl der einigen Substrate, die zum Ermitteln der Messdaten verwendet werden, kleiner ist als eine Anzahl der mehreren äquivalenten Prozessanlagen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren äquivalenten Prozessanlagen Ausbackanlagen für belichtungsnachgeordnete Wärmebehandlungen oder CVD- (chemische Dampfabscheide-) Anlagen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern des Fertigungsprozesses Steuern zumindest einer Lithographieanlage umfasst.
Verfahren mit: Steuern eines Fertigungsprozesses auf der Grundlage relativer Voreinstellungswerte, wobei jeder relative Voreinstellungswert mit einer entsprechenden Anlage mehrerer äquivalenter Prozessanlagen, die in dem Fertigungsprozess eingesetzt werden, verknüpft ist; und Bestimmen der relativen Voreinstellungswerte auf der Grundlage eines Gewichtungsfaktors, der eine Unsicherheit von Messdaten kennzeichnet, die mit einem entsprechenden der relativen Voreinstellungswerte verknüpft sind.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner umfasst: Gewichten der relativen Voreinstellungswerte auf der Grundlage eines Alters von Messdaten, die mit den relativen Voreinstellungswerten verknüpft sind.
Verfahren nach Anspruch 14, das ferner Bestimmen jedes relativen Voreinstellungswertes auf der Grundlage mehrerer äquivalenter relativer Voreinstellungswerte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei Bestimmen jedes relativen Voreinstellungswertes auf der Grundlage mehrerer äquivalenter relativer Voreinstellungswerte umfasst: Bestimmen einer gewichteten Summe aus den äquivalenten relativen Voreinstellungswerten.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst: Bestimmen eines mittleren Voreinstellungswertes für jede der mehreren Prozessanlagen auf der Grundlage relativer Voreinstellungswerte, die mit einer entsprechenden Anlage der mehreren Prozessanlagen verknüpft sind und durch die gewichtete Summe der äquivalenten relativen Voreinstellungswerte bestimmt sind.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner umfasst. Bestimmen einer Abweichung für jeden relativen Voreinstellungswert auf der Gnundlage der mittleren Voreinstellungswerte und der gewichteten Summe aus äquivalenten relativen Voreinstellungswerten.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner umfasst: Bestimmen eines mittleren Konsensusvoreinstellungswertes für jede der mehreren Prozessanlagen durch Anwenden einer gewichteten Summe der Abweichung, die mit einer entsprechenden der mehreren Prozessanlagen verknüpft ist.
Steuerungssystem mit: einem modellbasierten Steuerabschnitt, der ausgebildet ist, mindestens eine aktualisierte Stellgröße für eine Prozessanlage einer Prozesssequenz auf der Grundlage eines Modells, von Messdaten, die mit einem Prozessergebnis verknüpft sind, das zu der Prozessanlage gehört, einer relativen Voreinstellungswertematrix und einem Gewichtungsfaktor zum Operieren auf der relativen Voreinstellungswertematrix zu bestimmen, wobei der Gewichtungsfaktor ein Alter der Messdaten und/oder deren Unsicherheit kennzeichnet.