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GEBIET DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung das Gebiet der
Herstellung integrierten Schaltungen und betrifft insbesondere die Überwachung
der Qualität
des Prozessverlaufs und der Produktionsausbeute durch Bewerten von
Messdaten.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER
TECHNIK
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Der
heutige globale Markt zwingt Hersteller von Massenprodukten dazu,
Produkte mit hoher Qualität
bei niedrigem Preis anzubieten. Es ist daher wichtig, die Ausbeute
und die Prozesseffizienz zur Minimierung der Herstellungskosten
zu verbessern. Dies gilt insbesondere auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung,
da es hier 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 Prozessanlagenauslastung verbessert wird. Der zuletzt
genannte Aspekt ist insbesondere wichtig, da in modernen Halbleiterfertigungsstätten Anlagen
erforderlich sind, die äußerst kostenintensiv sind
und den wesentlichen Teil der gesamten Produktionskosten repräsentieren.
Folglich führt
eine hohe Anlagenauslastung in Verbindung mit einer hohen Produktausbeute,
d. h. mit einem hohen Verhältnis von
funktionierenden Bauteilen zu fehlerhaften Bauteilen, zu einem erhöhten Profit.
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Integrierte
Schaltungen sind typischerweise in automatisierten oder halbautomatisierten
Fertigungsstätten
hergestellt, wobei sie eine große
Anzahl an Prozess- und Messschritten zur Fertigstellung der Bauelemente
durchlaufen. Die Anzahl und die Art der Prozessschritte und Messschritte,
die ein Halbleiter-Bauelement durchlaufen muss, hängt von den
Gegebenheiten des herzustellenden Bauleiterelements ab. Ein gewöhnlicher
Prozessablauf für
eine integrierte Schaltung kann mehrere Fotolithografieschritte
umfassen, um ein Schaltungsmuster für eine spezielle Bauteilebene
in eine Lackschicht abzubilden, die nachfolgend strukturiert wird,
um eine Lackmaske zu bilden, die in weiteren Prozessen zur Herstellung
von Bauteilstrukturelementen in der betrachteten Bauteilschicht
verwendet wird, um beispielsweise Ätzprozesse, Implementationsprozesse, Abscheideprozesse,
Polierprozesse und Ausheizprozesse auszuführen. Somit werden Schicht
auf Schicht eine Vielzahl von Prozessschritten auf der Grundlage
eines speziellen lithografischen Maskensatzes für die diversen Schichten des
speziellen Bauelements ausgeführt.
Beispielsweise erfordert eine moderne CPU mehrere Hundert Prozessschritte,
wovon jeder innerhalb spezifizierter Prozessgrenzen auszuführen ist,
um damit die Spezifikationen für
das betrachtete Bauelement zu erfüllen. Da viele dieser Prozesse
sehr kritisch sind, müssen
eine Vielzahl von Messschritten ausgeführt werden, um in effizienter
Weise den Prozessablauf zu überprüfen und
zu steuern. Typische Messprozesse beinhalten das Messen der Schichtdicke,
die Bestimmung von Abmessungen kritischer Strukturelemente, etwa
die Gate-Länge
von Transistoren, das Messen von Dotierstoffprofilen, die Anzahl,
die Größe und die
Art von Defekten, elektrische Eigenschaften, wie etwa den Transistordurchflussstrom,
dessen Einsetzspannung, d. h. die Spannung, bei der sich ein leitender Kanal
in dem Kanalgebiet eines Feldeffekttransistors bildet, die Steilheit,
die Änderung
des Durchlassstromes mit der Gate-Spannung und dergleichen. Da die Mehrzahl
der Prozessgrenzen bauteilspezifisch sind, sind viele Messprozesse
und die eigentlichen Fertigungsprozesse speziell für das betrachtete
Bauelement gestaltet und erfordern spezielle Parametereinstellungen
an den entsprechenden Mess- und Prozessanlagen.
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In
einer Halbleiterfertigungsstelle werden für gewöhnlich eine Vielzahl unterschiedlicher
Produktarten gleichzeitig hergestellt, etwa Speicherchips mit unterschiedlicher
Gestaltung und Speicherkapazität, CPUs
mit unterschiedlicher Gestaltung und Arbeitsgeschwindigkeit, und
dergleichen, wobei die Anzahl unterschiedlicher Produktarten hundert
und mehr in Fertigungsstätten
für die
Herstellung von ASICs (anwendungsspezifische ICs) erreichen kann.
Da jede der unterschiedlichen Produktarten einen speziellen Prozessablauf
erfordert, sind unterschiedliche Maskensätze für die Lithografie, spezielle
Einstellungen in den diversen Prozessanlagen, etwa Abscheideanlagen, Ätzanlagen,
Implantationsanlagen, CMP (chemisch-mechanische Polier-)Anlagen, Messanlagen und
dergleichen erforderlich. Folglich werden eine Vielzahl unterschiedlicher
Anlagenparametereinstellungen und Produktarten gleichzeitig in einer
Fertigungsumgebung angetroffen, wodurch eine sehr große Menge
an Messdaten erzeugt wird, da typischerweise die Messdaten entsprechend
den Produktdaten, den Gegebenheiten der Prozessabläufe und
dergleichen kategorisiert werden.
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Im
Weiteren wird die Parametereinstellung für den speziellen Prozess in
einer spezifizierten Prozessanlage oder Mess- oder Inspektionsanlage üblicherweise
als ein Prozessrezept oder einfach als Rezept bezeichnet. Somit
sind eine große
Anzahl unterschiedlicher Prozessrezepte selbst für die gleiche Art und Prozessanlagen
erforderlich, die den Prozessanlagen zu dem Zeitpunkt zuzuführen sind,
an dem die jeweiligen Produktarten in den jeweiligen Prozessanlagen
bearbeitet werden. Die Sequenz aus Prozessrezepten, die in den Prozess-
und Messanlagen oder in funktionell kombinierten Anlagengruppen
auszuführen
sind, sowie die Rezepte selbst, müssen jedoch aufgrund der raschen
Produktänderungen
und der beteiligten sehr variablen Prozesse häufig geändert werden. Als Folge davon
ist das Anlagenleistungsverhalten im Hinblick auf den Durchsatz
und die Ausbeute ein sehr kritischer Fertigungsparameter, da diese
die Gesamtherstellungskosten der einzelnen Bauelemente wesentlich
beeinflussen. Daher werden große
Anstrengungen unternommen, um den Prozessablauf in der Halbleiterfertigungsstätte im Hinblick
auf die Ausbeute beeinflussenden Prozesse oder Prozesssequenzen
zu überwachen,
um damit eine unerwünschte
Bearbeitung fehlerhafter Bauelemente zu verringern und Fehler in
den Prozessabläufen
und Prozessanlagen zu erkennen. Beispielsweise sind in vielen Phasen
des Produktionsprozesses Inspektionsschritte eingerichtet, um den
Status der Bauelemente zu überwachen.
Ferner werden auch andere Messdaten zum Steuern der diversen Prozesse
erzeugt, in denen die Messdaten als Vorwärtskopplungsdaten und/oder
Rückkopplungsdaten
verwendet werden.
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Mit
Bezug zu den 1a und 1b wird eine
typische Fertigungsumgebung zum Erzeugen von Halbleiterprodukten
beschrieben, um weitere Probleme zu erläutern, die mit einer effizienten
Abschätzung
der Produktqualität
während
der Herstellung der Halbleiter-Bauelemente in Beziehung stehen.
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1a zeigt
schematisch eine Fertigungsumgebung 150, die eine Fertigungsstätte repräsentiert,
die ausgebildet ist, Halbleiterprodukte zumindest bis zu einem gewissen
Grade der Vollständigkeit herzustellen,
beispielsweise bis zu einer Stufe, in der voll funktionsfähige Halbleiter-Bauelemente
auf Substraten bereitgestellt werden, deren beispielsweise zusätzliche
Fertigungsprozesse, etwa die Vereinzelung in einzelne Halbleiter-Chips,
das Einbringen in ein Gehäuse
und dergleichen, in anderen Fertigungsumgebungen ausgeführt werden
können.
Die Umgebung 150 umfasst mehrere Prozessanlagen und Messanlagen,
die häufig
in funktionale Module einge teilt sind, in denen gewisse Arten zusammengehörender Prozesse
ausgeführt
werden. Beispielsweise umfasst die Umgebung 150 mehrere
Prozessmodule 160a, 160b, 160c, wobei
jedes Modul mehrere Prozessanlagen und Messanlagen aufweist, wie dies
zum Ausführen
mehrerer in Beziehung stehender Fertigungsprozesse erforderlich
ist. Beispielsweise repräsentiert
das Prozessmodul 160a mehrere Prozessanlagen und Messanlagen,
die zum Ausführen
moderner Lithografieprozesse in Verbindung mit entsprechenden der
Belichtung vorgeordneten und der Belichtung nachgeordneten Prozessen,
für die Entwicklung
von Lackmaterial und dergleichen verwendet werden. In anderen Prozessmodulen
werden komplexe Ätzprozesse
auf der Grundlage geeigneter Prozessanlagen, möglicherweise in Verbindung
mit entsprechenden Reinigungsprozessen und dergleichen, ausgeführt, wie
dies durch die Gesamtprozessstrategie erforderlich ist. In anderen
Fallen werden Abscheideanlagen mit der Fähigkeit vorgesehen, Materialschichten
mit einem hohen Maß an
Steuerbarkeit auf der Grundlage der nicht aktivierten Abscheidetechniken,
etwa CVD (chemische Dampfabscheidung), bei geringem Druck, Oxidation
und dergleichen, abzuscheiden und zu bilden. In anderen Prozessmodulen
werden Implantationsanlagen vorgesehen, die typischerweise zum Einbau
einer gewünschten
Sorte, etwa Dotierstoffsorten, zum Modifizieren der Leitfähigkeit
von Halbleitergebieten und dergleichen, eingesetzt werden. Folglich
repräsentieren
die Module 160b, 160c mehrere geeignete Prozessanlagen
zum Ausführen
mindestens eines Fertigungsprozesses gemäß einem vordefinierten Prozessrezept,
wobei sich das Rezept in der gleichen Prozessanlage in Abhängigkeit
der zu bearbeitenden Produktart ändern
kann, wie dies zuvor erläutert
ist. Es sollte beachtet werden, dass das Unterteilen der Fertigungsumgebung 150 in
entsprechende Prozessmodule willkürlich ist und von der Gesamtkonfiguration
der betrachteten Fertigungsumgebung abhängt. Des Weiteren sollte beachtet
werden, dass typischerweise eine Vielzahl von Fertigungsprozessen mit
geeignet gestalteten Messprozessen verknüpft ist, um die Ergebnisse
der zuvor ausgeführten
Prozesse zu überwachen
und zu steuern. Des Weiteren besitzt die Fertigungsumgebung 150 eine ”Schnittstelle” 190,
typischerweise in Form eines automatisierten oder halbautomatisierten
Transportsystems vorgesehen ist, das die diversen Prozessmodule 160x,
..., 160c miteinander verbindet, um zu bearbeitende Substrate
zuzuführen
und Substrate aufzunehmen, die in den jeweiligen Prozessanlagen
oder Messanlagen bearbeitet wurden. Zu diesem Zweck werden die Prozessmodule 160a,
..., 160c und das Transportsystem 190 so betrieben,
dass ein gewünschter
hoher Gesamtdurchsatz der Fertigungsumgebung 150 erreicht
wird, indem die diversen Produktarten entsprechend ihrem aktuellen
Fertigungszustand den Prozessmodulen 160a, ..., 160c zugeführt werden,
wie dies für
den nächsten
Schritt in dem Gesamtfertigungsablauf erforderlich ist. Beispielsweise
ist auf der rechten Seite der 1a ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung moderner Halbleiterelemente
auf Grundlage der CMOS-Technologie dargestellt, wobei die diversen
Prozessstufen erreicht werden, indem eine Bearbeitung in dem einen oder
den mehreren Prozessmodulen 160a, ..., 160c zumindest
einmal durchgeführt,
wobei typischerweise die Produkte durch die diversen Prozessmodule mehrere
Male hindurchgeführt
werden, wobei die entsprechenden Prozessrezepte an das gewünschte Prozessergebnis
angepasst werden, das in der jeweiligen Fertigungsphase zu erzielen
ist.
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Beispielsweise
besitzen Substrate 151 darauf ausgebildet eine Vielzahl
von Chip-Gebieten 152, wovon
jedes ein Halbleiter-Bauelement mit einer sehr großen Anzahl
einzelner Schaltungselemente, etwa Transistoren, Kondensatoren,
Widerstände
und dergleichen, repräsentiert,
wie dies für
das gewünschte
Funktionsverhalten des betrachteten Halbleiterprodukts erforderlich
ist. Der Einfachheit halber werden die Chip-Gebiete 152 ebenfalls
als Halbleiter-Bauelemente bezeichnet. Als ein Beispiel eines Schaltungselements
sei auf einen Feldeffekttransistor 153 verwiesen, um einen
typischen Gesamtfertigungsprozess zu erläutern. In der gezeigten Fertigungsphase
umfasst der Feldeffekttransistor 153 eine Gate-Elektrode 153a,
die über
einem Halbleitergebiet 153b ausgebildet und davon durch
eine Gate-Isolationsschicht 153c getrennt ist. Bekanntlich wird
das Funktionsverhalten des Transistors 153 wesentlich von
den Eigenschaften der Gate-Elektrode 153a und der Gate-Isolationsschicht 153c beeinflusst,
wie dies auch zuvor erläutert
ist. Das heißt,
die Länge
der Gate-Elektrode 153a, d. h., in 1a die horizontale
Abmessung der Gate-Elektrode 153a in Verbindung mit der
Materialzusammensetzung und der Dicke der Gate-Isolationsschicht 153c besitzen einen
wesentlichen Einfluss auf die Gesamtsteuerbarkeit eines leitenden
Kanals, der sich in dem Halbleitergebiet 153b an der Gate-Isolationsschicht 153c beim
Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an die Gate-Elektrode 153a ausbildet.
In ähnlicher
Weise besitzt ein vertikales Dotierstoffprofil in dem Halbleitergebiet 153b,
das zuvor vor der Ausbildung der Gate-Elektrode 153a erzeugt wurde,
einen deutlichen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften des Transistors 153,
beispielsweise im Hinblick auf die Schwellwert spannung bzw. Einsatzspannung,
den Durchlassstrom und dergleichen. Da das Funktionsverhalten der
einzelnen Transistoren 153 einen wesentlichen Einfluss
auf das letztlich erreichte Funktionsverhalten des Halbleiter-Bauelements 152 ausübt, wo beispielsweise
im Hinblick auf die Gesamtgeschwindigkeit, ist eine präzise Steuerung
der Fertigungstechniken zur Herstellung der Gate-Elektroden 153a,
der Gate-Isolationsschicht 153c und dergleichen erforderlich.
Beispielsweise können
entsprechende Prozesse zur Herstellung der Gate-Elektrode 153a auf
der Grundlage von Fertigungsprozessen bewerkstelligt werden, die
zumindest in einigen der Prozessmodule 160a, ..., 160c ausgeführt werden. Beispielsweise
beinhaltet das Herstellen des Transistors 153, wie dies
in dieser frühen
Fertigungsphase gezeigt ist, die auch als Stufe I bezeichnet ist,
moderne Lithografietechniken zur Herstellung von Gräben für Isolationsstrukturen
(nicht gezeigt) und das nachfolgende Abscheiden geeigneter Materialien,
etwa von Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und dergleichen, gemäß spezifizierten
Abscheiderezepten. Danach wird überschüssiges Material
entfernt, beispielsweise durch CMP (chemisch-mechanisches Polieren)
und anschließend
wird ein dielektrisches Material, beispielsweise durch Abscheiden
und/oder Oxidation gemäß den Erfordernissen
für die
Herstellung der Gate-Isolationsschicht 153c gebildet.
Als Nächstes wird
das Gate-Elektrodenmaterial abgeschieden und anschließend wird
ein weiterer anspruchsvoller Lithografieprozess ausgeführt, um
eine geeignete Ätzmaske
zum Strukturieren der Gate-Elektrode 153a und der Gate-Isolationsschicht 153c vorzusehen.
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In
einer späteren
Fertigungsphase II enthält der
Transistor 153 beispielsweise eine Seitenwandabstandshalterstruktur 153d,
die zum Bilden eines geeigneten vertikalen und lateralen Dotierstoffprofils
für Drain-
und Source-Gebiete 153e dient. Da die Abstandshalterstruktur 153d während diverser Zwischenfertigungsstadien
als eine Implantationsmaske zum Definieren des Profils der Gebiete 153e dient,
haben auch die Abmessungen der Abstandshalter 153e in Verbindung
mit den Implantationsprozessen einen wesentlichen Einfluss auf die
gesamten elektrischen Eigenschaften des Transistors 153. Beispielsweise
beinhalten entsprechende Fertigungsprozesse, die bei der Herstellung
des Transistors 153, wie er in der Fertigungsphase gezeigt
ist, enthalten sind, das Abscheiden geeigneter Abstandshaltermaterialien,
etwa Siliziumnitrid, möglicherweise
in Verbindung mit Ätzstoppmaterialien, etwa
Siliziumdioxid und dergleichen, die nachfolgend geätzt werden,
um die Abstandshalterstruktur 153d mit einer Breite zu
erhalten, wie sie für
die Profilierung der Ge biete 153e erforderlich ist. Anschließend wird
ein Implantationsprozess ausgeführt,
um die Dotierstoffsorte auf der Grundlage geeigneter Implantationsparameter,
etwa der Implantationsenergie und der Dosis, einzuführen, woran
sich Ausheizprozesse anschließen,
um die Dotierstoffe zu aktivieren und durch Implantation hervorgerufene
Schäden
auszuheilen.
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Es
sollte beachtet werden, dass vor und nach der Fertigungsphase II
oder vor und nach der Fertigungsphase I auch diverse Herstellungsprozesse
auszuführen
sind gemäß der Gesamtprozessstrategie,
um das gewünschte
Transistorverhalten zu erreichen. Beispielsweise erfordern Transistoren
mit Abmessungen im Bereich deutlich unter einem Mikrometer zur Steuerung
der Kurzkanaleffekte äußerst dünne Isolationsschichten,
die eine Dicke von 1–2 Nanometer
für Siliziumdioxid-basierte Materialien aufweisen,
was wiederum zu erhöhten
Leckströmen durch
das dielektrische Gate-Material führt. Somit erfordert die weitere
Größenreduzierung
der Bauelemente das Einbauen von dielektrischen Materialien mit
großem ε und/oder
geeignete Anpassungen der Gesamtdotierstoffprofile in dem Kanalgebiet
des Transistors 153, um damit eine akzeptable Schwellwertspannung
zu erreichen und die Kanalsteuerbarkeit beizubehalten, was jedoch
zu einer Verringerung der Kanalleitfähigkeit führen kann. Daher wird häufig bewusst
eine Verformung in den Kanalgebieten der Transistoren erzeugt, um
damit die Elektronenbeweglichkeit zu verbessern, um damit bessere
Transistoreigenschaften für
die Größenreduzierung
der Bauteilmessungen zu erreichen, während die Dicke des Gate-Dielektriumsmaterials
bei einer Dicke beibehalten wird, die im Hinblick auf Leckströmung akzeptabel
ist. Daher werden eine Vielzahl von verformungsinduzierenden Mechanismen
eingesetzt, wobei beispielsweise für p-Kanaltransistoren häufig eine
geeignete Halbleiterregion eingebaut wird, beispielsweise in und/oder
benachbart zu dem Kanalgebiet, um damit eine gewünschte Art an Verformung zu erreichen.
Auch in diesem Falle sind zusätzliche komplexe
Fertigungstechniken erforderlich, deren Prozessergebnis ebenfalls
wesentlich die schließlich erhaltenen
elektrischen Eigenschaften des Transistors 153 beeinflussen.
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In
der Stufe III ist das Halbleiter-Bauelement 152 in einer
weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase dargestellt, in der eine
Kontaktstruktur 154 und ein Metallisierungssystem 155 vorgesehen
sind. Beispielsweise enthält
die Kontaktstruktur 154 ein dielektrisches Zwischenschichtmaterial,
etwa Siliziumdioxid und dergleichen, um die Transistoren 153 einzuschließen, wobei
entsprechende Kontaktelemente eine Verbindung zu Kontaktbereichen
der Transistoren 153, etwa den Drain- und Source-Gebieten 153e und
der Gate-Elektrode 153a herstellen. Das Metallisierungssystem 155 umfasst
mehrere Metallisierungsschichten, wobei der Einfachheit halber eine erste
Metallisierungsschicht 155a und eine nachfolgende Metallisierungsschicht 155b dargestellt
sind. In den Metallisierungsschichten 155a, 155b sind
entsprechende Metallleitungen und Kontaktdurchführungen vorgesehen, um die
gesamte erforderliche Bindungsstruktur der Schaltungselemente, etwa
der Transistoren 153, gemäß dem Gesamtschaltungsaufbau
einzurichten. Es sollte beachtet werden, dass auch die Eigenschaften
der Kontaktstruktur 154 und des Metallisierungssystems 155 einen
wesentlichen Einfluss auf das gesamte elektrische Leistungsverhalten
des Halbleiter-Bauelements 152 besitzen. Beispielsweise
besitzt in modernsten Halbleiter-Bauelementen mit kritischen Abmessungen
von 0,1 Mikrometer, beispielsweise in Bezug auf die Gate-Länge, die
Signalausbreitungsverzögerung
in der Metallisierungsebene 155 ebenfalls eine wichtige
Funktion und kann sogar kritischer sein als eine entsprechende Signalausbreitungsverzögerung in
der Bauteilebene. Folglich sind komplexe Fertigungsstrategien zu
entwickeln, beispielsweise durch Einführen von Kupfer oder Kupferlegierungen,
und auch durch Verwendung von dielektrischen Materialien mit kleinem ε, um die
parasitären
RC-Zeitkonstanten
in dem Metallisierungssystem 155 zu verringern. Die Handhabung von
Kupfer in der Umgebung 150 sowie die Verwendung von dielektrischen
Materialien mit kleinem ε,
die typischerweise eine geringe mechanische Stabilität im Vergleich
zu konventionellen Dielektrika, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid
und dergleichen, aufweisen, erfordert anspruchsvolle Fertigungsstrategien, die
ebenfalls einen merklichen Einfluss auf das gesamte elektrische
Leistungsverhalten ausüben.
Beispielsweise muss zusätzlich
zu dem Erfordernis, dass ein spezielles elektrisches Verhalten bereitgestellt
wird, das Metallisierungssystem 155 auch ein gewisses Verhalten
im Hinblick auf die Elektromigration zeigen, um ein spezielles Bauteilleistungsverhalten über eine
spezifizierte Lebensdauer hinweg zu garantieren. Das Elektromigrationsverhalten
von Metallstrukturelementen in dem Metallisierungssystem 155 hängt wesentlich
von den verwendeten Materialien ab, etwa von leitenden und dielektrischen
Barrierematerialien, dielektrischen Zwischenschichtmaterialien und
dergleichen, sowie von den verwendeten Fertigungsprozessen ab, die
somit eine gewissenhafte Überwachung
der Prozesse erfordern, die bei der Herstellung des Metallisierungssystems 155 beteiligt
sind.
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1b zeigt
schematisch die Umgebung 150, wenn Substrate 151 gemäß einem
oder mehreren spezifizierten Fertigungsabläufen für entsprechende Produktarten
bearbeitet werden. Beispielsweise sei angenommen, dass die Substrate 151,
typischerweise in der Umgebung 150 in gewissen Gruppen
oder losen gehandhabt werden kann, eine spezielle Produktart, etwa
eine CPU, ein Speicherbauelement und dergleichen repräsentieren,
die damit in der Umgebung 150 bearbeitet werden, indem das
Substrat 151 ein oder mehrere Male durch die Prozessmodule 160a,
..., 160c geführt
werden, wie dies zuvor erläutert
ist. Die gesamte Sequenz aus Prozessschritten kann als ein Fertigungsablauf 170 bezeichnet
werden, der mehrere Sequenzen 170a, ..., 170c aufweist,
die beispielsweise in den jeweiligen Modulen 160a, ..., 160c gemäß geeigneter
Prozessrezepte entsprechend der jeweiligen Fertigungsphase ausgeführt werden,
wie dies zuvor erläutert
ist. Typischerweise sind entsprechende Fertigungsprozesse 171 mit
einem entsprechenden Messprozess 172 zumindest in vielen
der Sequenzen 170a, ..., 170c verknüpft, um
die Gesamtprozessqualität
zu überwachen
und zu steuern. Beispielsweise liefert in der Sequenz 170a der
Messprozess 172 Messdaten, die zum Steuern des zugeordneten
Fertigungsprozesses der Prozesse 171 verwendet werden können, beispielsweise,
indem eine entsprechende Rückkopplungssteuerschleife
bereitgestellt wird. Beispielsweise kann beim Messen der Linienbreite
von Lackstrukturelementen nach dem Belichten und Entwickeln eines
Lackmaterials zur Herstellung einer Ätzmaske zur Strukturierung
der Gate-Elektroden 153a die Belichtungsdosis des Lithografieprozesses für nachfolgende
zu bearbeitende Substrate eingestellt werden, wodurch ein effizienter
Rückkopplungssteuerungsmechanismus
bereitgestellt wird. Da jedoch eine Vielzahl weiterer Fertigungsprozesse
zur Herstellung einer entsprechenden Lackmaske beteiligt sind, etwa
ein Ausbacken vor dem Belichten, ein Ausbacken nach dem Belichten,
Aufschleudern des Lackmaterials, die Genauigkeit des Justierprozesses und
dergleichen, und auch aufgrund der Tatsache, dass das Messen des
Prozessergebnisses auf der Grundlage ausgewählter Proben im Hinblick auf
den gesamten Durchsatz der Umgebung 150 ausgeführt wird,
wird dennoch ein gewisses Maß an
Variabilität des
Prozessergebnisses hervorgerufen. Aufgrund der beschränkten Menge
an Messdaten, da nicht alle Chip-Gebiete 152 des Substrats
aus ökonomischen Gründen gemessen
werden können,
wird typischerweise ein vorhersagender Steuerungsalgorithmus eingesetzt,
insbesondere, wenn ein gewisses Maß an Verzögerung beim Gewinnen der Messdaten
beteiligt ist, in welchem die Prozessergebnisse auf der Grundlage
von Messdaten berechnet werden, und in denen die Anlageneinstellungen
für ein
aktuell bearbeitetes Produkt vorhergesagt werden, um das gewünschte Ergebnis
zu erhalten. Ferner können
entsprechende Messergebnisse, die in einer Sequenz 170a gewonnen
werden, auch in anderen, noch auszuführenden Prozessen verwendet
werden, wodurch ein entsprechender Vorwärtskopplungssteuerungsmechanismus
bereitgestellt wird. Typischerweise wird der gesamte Prozessablauf 170 auf
der Grundlage eines übergeordneten
Steuerungssystems, etwa eines MES (Fertigungsausführungssystems) gesteuert,
das für
die geeignete Materialienlieferung und Initialisierung der geeigneten
Prozessrezepte in den diversen Prozessanlagen verantwortlich ist. Nach
dem Beenden des Fertigungsablaufs 170, der mehrere Hundert
einzelne Prozessschritte beinhalten kann, sind folglich auf dem
Substrat 151 Halbleiter-Bauelemente 152 ausgebildet,
wobei jedoch über die
diversen Substrate 151 hinweg und auch innerhalb einzelner
Substrate 151 eine Variation der schließlich erreichten elektrischen
Eigenschaften der Bauelemente 152 beobachtet werden kann.
Aus diesem Grunde wird ein abschließender elektrischer Test zum
Gewinnen der repräsentativ
elektrischer Eigenschaften der Bauelemente 152 für jedes
der Bauelemente 152 jedes Substrats 151, das die
Umgebung 150 verlässt,
ausführt,
wobei dies typischerweise als elektrischer Scheibensortierprozess
bezeichnet wird, wobei die entsprechenden elektrischen Eigenschaften,
etwa die Arbeitsgeschwindigkeit in Form einer Ringdestillatorfrequenz,
des Durchlassstroms, der Gesamtleistungsaufnahme, der Zugkristall
für Speicherzellen,
der Menge an verfügbarem Speicherplatz
in Speichereinrichtungen oder in CPU-Cachebereichen, der Schwellenwertspannung der
Transistoren, bestimmt werden, wobei dies ein zeitaufwändiger Prozess
ist. Ferner können
die entsprechenden elektrischen Eigenschaften verwendet werden,
um eine Ausbeute oder eine Qualitätsverteilung für die Bauelemente 152 für die mehreren
Substrate 151 zu bestimmen, beispielsweise im Hinblick auf
gewisse Qualitätspezifizierungen,
etwa die Geschwindigkeitsstufe und dergleichen. Folglich soll aus ökonomischen
Gründen
die Umgebung 150 einen hohen Durchsatz mit einer Qualitätsverteilung gemäß den speziellen
Kundenwünschen
liefern. Obwohl die Umgebung 150 mehrere effiziente Steuerungsmechanismen
in Form von Messprozessen entsprechenden Steuerungsstrategien besitzt,
etwa APC-Strategien (fortschrittliche Pro zesssteuerung), repräsentiert
die Umgebung 150 einen komplexen Organismus, in welchem
selbst subtile Änderungen in
einigen Teilen des ”Organismus” zu einer
deutlich anderen abschließenden
Qualitätsverteilung
der elektrischen Eigenschaften führen
können,
die schließlich
das gesamte Funktionsverhalten der betrachteten Halbleiter-Bauelemente
definieren. Aufgrund der Komplexität der Fertigungsablaufs 170 wird
beispielsweise eine nicht gewünschte
Qualitätsverteilung
erhalten, obwohl die einzelnen Sequenzen 170a, ..., 170c innerhalb
der vordefinierten Prozessgrenzen liegen. Beispielsweise ist es
sehr schwierig, den Einfluss der diversen Fertigungsprozesse aufgrund
der komplexen wechselseitigen Beziehung auf die schließlich erreichte
Qualitätsverteilung
zu bewerten. Wenn beispielsweise eine andere Qualitätsverteilung
kurzfristig auf Kundenwunsch erforderlich ist, ist es schwierig
zu bewerten, ob die Qualitätsverteilung
auf der Grundlage der aktuell bearbeiteten Substrate erreichbar
ist oder nicht, oder es kann sehr schwierig sein, zu entscheiden,
wie die Prozesssollwerte für
die diversen Sequenzen im Hinblick auf die neue gewünschte Qualitätsverteilung
zu ändern
sind.
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Daher
werden große
Anstrengungen unternommen, um das Gesamtverhalten der Fertigungsumgebung
zu überwachen,
beispielsweise durch Messen elektrischer Eigenschaften mit kurzer
Verzögerung
zu den kritischen Fertigungsschritten für ausgewählte Proben (probenhafter elektrischer
Scheibentest, SWET, wozu jedoch das Überwachen einer großen Anzahl
an Parametern erforderlich ist, wodurch möglicherweise Signale nicht
erkannt werden, die eine Störung
angeben. Andererseits ist es schwierig zu entscheiden, ob gewisse
Störungen,
die durch SWET-Daten angezeigt wurden, tatsächlich kritisch für die abschließende Qualität des fertig
gestellten Bauelements sind. Folglich kann insgesamt diese Strategie
zur Nichtbeachtung kritischer SWET-Signale führen, wodurch zu einer weiteren Reduzierung
der Qualität
beigetragen wird, wenn andererseits die Untersuchung ”falscher” SWET-Störungen einen
hohen Aufwand im Hinblick auf Technologie-Ressourcen bewirken oder
eine Verringerung des Gesamtdurchsatzes hervorrufen.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Offenbarung
Systeme und Verfahren, um eine oder mehrere der oben bekannten Probleme
zu überwinden
oder zumindest in der Auswirkung zu reduzieren.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE OFFENBARUNG
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung Systeme und Techniken
zum Überwachen des
Gesamtverhaltens einer komplexen Fertigungsumgebung im Hinblick
auf die schließlich
erzeugt Qualität
von Halbleiterprodukten, während
die Reaktionszeit im Hinblick auf das Auftreten von Störungen deutlich
verringert wird, die während
der Bearbeitung der Halbleiter-Bauelemente aufgetreten sind. Dazu wird
eine Qualitätsverteilung
zumindest einen wesentlichen Teil der Produktgruppen zugeordnet,
die in der Fertigungsumgebung bearbeitet wurden oder zu bearbeiten
sind, wobei das dynamische Verhalten der Qualitätsverteilung überwacht
werden kann, um damit eine Störung
innerhalb der Fertigungsumgebung zu erkennen. Das Überwachen
der dynamischen Entwicklung der Qualitätsverteilung umfasst mindestens
einen Messschritt, der elektrische Testdaten, die in einer sehr
fortgeschrittenen Fertigungsphase der Halbleiterprodukte erzeugt,
die mit einer geringeren Verzögerung
im Vergleich zu elektrischen Scheibensortierungsdaten erhalten werden,
die typischerweise nach einer längeren
Zeitdauer nach dem Ausführen
kritischer Fertigungsschritte erzeugt werden, die die Qualität der Halbleiterprodukte
bestimmen. In einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten
wird die vorhergesagte Qualitätsverteilung, die
auf der Grundlage der elektrischen Testmessdaten ermittelt wird,
mit der aktuellen vorhergesagten Qualitätsverteilung verglichen, wobei
eine ausgeprägte
Abweichung somit das Auftreten einer Störung in der Fertigungsumgebung
anzeigt. Das heißt, die
vorhergesagte Qualitätsverteilung,
die auf Grundlage von Zwischenmessdaten aktualisiert werden kann,
enthält
somit eine inhärente
Information im Hinblick auf gegenseitige Wechselwirkung der diversen Pfade
der komplexen Fertigungsumgebung, beispielsweise im Hinblick auf
lokale Steuerungsstrategien, Prozessziele für die diversen Prozessmodule und
dergleichen, während
die elektrischen Messdaten eine moderat robuste Abschätzung der
tatsächlichen
Qualitätsverteilung
liefern, so dass eine deutliche Abweichung zwischen der Qualitätsverteilung vor
dem Verwenden der elektrischen Messdaten und der Qualitätsverteilung,
die unter Anwendung der elektrischen Messdaten ermittelt wird, eine
Inkonsistenz angibt, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, in
effizienter Weise den Grund für
die Störung
in einer zeiteffizienten Weise ohne deutliche Verzögerung zu erkennen,
im Gegensatz zu Verzögerungen
in konventionellen Strategien. Ferner kann ein hohes Maß an Datenreduzierung
erreicht werden, indem die vor hergesagte Qualitätsverteilung gemacht wird,
da die in der großen
Anzahl an Messdaten enthaltenen Information, beispielsweise in elektrischen
Testmessdaten, in die Qualitätsverteilung ”komprimiert” werden
kann, indem beispielsweise ein geeignet definiertes Modell angewendet
wird, wodurch die automatische Überwachung
des dynamischen Verhaltens der Fertigungsumgebung verbessert wird
und auch die automatische Erkennung des Auftretens einer Störung erleichtert
wird, während
die Wahrscheinlichkeit des ”Übersehens” relevanter
Information deutlich verringert wird, wie dies der Fall sein kann, wenn
eine große
Anzahl elektrischer Testparameter überwacht und analysiert werden
müssen.
Die Qualitätsverteilung,
die als eine Verteilung einer Qualitätsbasis im Hinblick auf zumindest
mehrere unterschiedliche Chip-Gebiete der entsprechenden Produktsubstrate
für zumindest
einen Qualitätsstandard der
schließlich
erreichten Halbleiter-Bauelemente zu verstehen ist, liefert daher
die gewünschte
Information über
die diversen Fertigungsstätten
in kleinen Aspekte, etwa die Sollwertgebung für die diversen Prozessmodule,
dem Gerätestatus
der Prozessanlagen, die Qualität
der Steuerungsmechanismen und dergleichen, während die letztlich aktualisierte
Qualitätsverteilung
auf der Grundlage der elektrischen Messdaten als eine robuste Darstellung
der eigentlichen Daten der Fertigungsumgebung dient, da die elektrischen
Messdaten die relevanten Informationen im Hinblick auf im Wesentlichen
die meisten Fertigungsschritte enthält, während gleichzeitig ein hohes
Maß an Überschaubarkeit
der Information gewährleistet ist.
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Ein
anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das Bestimmen
einer ersten vorhergesagten Qualitätsverteilung für eine Gruppe
aus Substraten vor dem Ausführen
eines oder mehrerer Fertigungsprozesse in einer Fertigungsumgebung,
wobei jedes der Substrate mehrere Chip-Gebiete aufweist. Das Verfahren
umfasst ferner das Erhalten elektrischer Messdaten von einem oder
mehreren ausgewählten
Probensubstraten der Gruppe und das Bestimmen einer zweiten vorhergesagten
Qualitätsverteilung
auf der Grundlage der elektrischen Messdaten. Schließlich umfasst
das Verfahren das Überwachen
der Fertigungsumgebung im Hinblick auf das Auftreten einer Störung durch
Bestimmen einer Abweichung zwischen der ersten und der zweiten vorhergesagten
Qualitätsverteilung.
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Ein
weiteres anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das
Bestimmen einer vorhergesagten Ausbeuteverteilung für ein Prozessergebnis
der Bearbeitung einer Gruppe aus Substraten durch Ausführen von
Fertigungsprozesse in einer Fertigungsumgebung, wobei jedes Substrat
mehrere Halbleiter-Bauelemente aufweist. Das Verfahren umfasst ferner
das Erhalten elektrischer Messdaten in einem Datenverarbeitungssystem
aus ausgewählten Proben
der Gruppe nach dem Ausführen
der mehreren Fertigungsprozesse. Ferner umfasst das Verfahren das
Aktualisieren der vorhergesagten Ausbeuteverteilung durch Verwenden
der elektrischen Messdaten und eines Modells, das in dem Datenverarbeitungssystem
eingerichtet ist. Schließlich
umfasst das Verfahren das Vergleichen der vorhergesagten Ausbeuteverteilung
und der aktualisierten vorhergesagten Ausbeuteverteilung, um die
Fertigungsumgebung im Hinblick auf das Auftreten einer Störung zu überwachen.
-
Ein
anschauliches hierin offenbartes System umfasst eine Schnittstelle,
die ausgebildet ist, eine Verbindung zu einer automatischen Testanlage
zum Empfangen von Messdaten herzustellen, wobei die automatische
Testanlage elektrische Messdaten von Substraten liefert, die Halbleiter-Bauelemente
nach der Beendigung mehrerer Fertigungsprozesse aufweisen. Das System
umfasst ferner eine Ausbeutevorhersageeinheit, die mit der Schnittstelle
verbunden und ausgebildet ist, eine vorhergesagte Ausbeuteverteilung,
die mit Produktsubstraten verknüpft sind,
die durch die mehreren Fertigungsprozesse zu bearbeiten sind, unter
Anwendung elektrischer Messdaten, die von ausgewählten Proben der Substrate
erhalten werden, zu aktualisieren. Des Weiteren umfasst das System
eine Bewertungseinheit, die mit der Ausbeutevorhersageeinheit verbunden
und ausgebildet ist, eine Abweichung einer aktualisierten Ausbeuteverteilung,
die von der Ausbeutevorhersageeinheit erzeugt ist, von einer nicht
aktualisierten Ausbeuteverteilung zu bestimmen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Offenbarung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn dies mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird,
in denen:
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1a und 1b schematisch
eine Fertigungsumgebung zum Bearbeiten von Substraten zur Herstellung
von Halbleiter-Bauelementen auf der Grundlage einer konventionellen
Strategie zum Bestimmen der Qualität der fertigen Produkte zeigen;
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2a schematisch
eine Fertigungsumgebung mit einem System zur Überwachung des dynamischen
Verhaltens der Qualitätsverteilung
zur Erkennung von Störungen
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
zeigt;
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2b schematisch
einen Mechanismus darstellt, der in System aus 2a eingerichtet
ist, wobei eine Störung
auf Grundlage einer Änderung von
vorhergesagten Qualitätsverteilungen
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
bekannt wird;
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2c schematisch
eine Ansicht zeigt, die repräsentative
Daten zum Bewerten des dynamischen Verhaltens einer Fertigungsumgebung
auf der Grundlage der Differenz zwischen Qualitätsverteilungen gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
gezeigt sind;
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2d–2f schematisch
Diagramme darstellen, die Mechanismen zum Erkennen von Diskrepanzen
zwischen zwei unterschiedlichen vorhergesagten Qualitätsverteilungen
gemäß noch weiterer anschaulicher
Ausführungsformen
repräsentieren;
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2g schematisch
das System aus 2a gemäß einer noch weiteren anschaulichen
Ausführungsform
zeigt, in der eine Modellüberwachungseinheit
verwendet wird, um ein oder mehrere Modelle zu überwachen und zu aktualisieren,
die zum Erzeugen entsprechender vorhergesagter Qualitätsverteilungen
verwendet werden; und
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2h schematisch
ein entsprechendes Ergebnis der Modellüberwachungseinheit, die in 2g gezeigt
ist, gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Obwohl
die vorliegende Offenbarung mit Bezug zu den Ausführungsformen
beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung
und den Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass
die folgende detaillierte Beschreibung wie die Bezeichnungen nicht
beabsichtigen, die vorliegende Offenbarung auf die speziellen anschaulichen
offenbarten Ausführungsformen
zu be schränken,
sondern die verschiedenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Prinzipien dar, wie sie in den angefügten Patentansprüchen beschrieben
sind.
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Im
Allgemeinen stellt die vorliegende Offenbarung ein System und Verfahren
zum Überwachen des
dynamischen Verhaltens einer komplexen Fertigungsumgebung auf der
Grundlage vorhergesagter Qualitätsverteilungen
bereit, die zumindest mehreren Produktsubstraten zugeordnet sind,
die in der Fertigungsumgebung bearbeitet werden oder zu bearbeiten
sind. Zu diesem Zweck werden elektrische Messdaten, die von einigen
Probensubstraten nach dem Abschluss zumindest eines wesentlichen
Teils betrachteten Fertigungsprozesse gewonnen werden, verwendet,
um eine aktualisierte vorhergesagte Auswerteverteilung zu erzeugen,
die daher die Information über
die mehreren Fertigungsprozesse einer sehr ”kondensierten” Weise
enthält,
wobei dennoch für
ein hohes Maß an Überschaubarkeit
der Information gesorgt ist, die den elektrischen Messdaten innewohnt, durch
die Möglichkeit
einer sehr effizienten automatischen Überwachung des Gesamtverhaltens
und damit der gegenseitigen Wechselwirkung der diversen komplexen
Teile der betrachteten Fertigungsumgebung geschaffen wird. Die vorhergesagte
Qualitätsverteilung
kann als ein repräsentatives
Maß zum
Bestimmen der erwarteten Ausbeute an einem speziellen Chip und über die
Substrate hinweg verstanden werden, was auch als eine ”graduelle” Vorhersage
im Hinblick auf Ausbeute und damit auf Qualität des betrachteten Halbleiterprodukts
bezeichnet werden kann. In einigen anschaulichen Aspekten betrifft
die Ausbeuteverteilung einen einzelnen vordefinierten Qualitätsstandard
oder Spezifizierung, d. h., das resultierende Halbleiterprodukt
muss einen vordefinierten Qualitätsstandard
einhalten, so dass die Qualitätsverteilung
somit ein Maß für die Wahrscheinlichkeit
oder die Anzahl an Produkten wiedergibt, die den spezifizierten
Qualitätsstandard
an den entsprechenden Chip-Position erreichen, wenn eine Vielzahl
von Substraten betrachtet wird. Beispielsweise enthält eine
komplexe zentrale Recheneinheit (CPU) mehrere geschwindigkeitskritische
Signalwege, möglicherweise
in Verbindung mit schnellen internen Speicherbereichen, etwa Cache-Speichern,
die ebenfalls einen wesentlichen Einfluss auf das Gesamtleistungsverhalten
der CPU ausüben.
Somit kann die schließlich
erhaltene Speicherkapazität
des Cache-Speichers ein Qualitätskriterium
repräsentieren
und auch die Frequenz, mit der CPU-Kern zuverlässig betrieben werden kann,
repräsentiert
ein weiteres Qualitätskriterium,
wobei die mehreren entsprechenden Qualitätskrite rien in Kombination
eine spezielle Qualitätsstufe
der CPU bestimmen. Somit kann die Qualitätsverteilung CPUs mit einem
speziellen Qualitätsstandard
betreffen, während
andere Qualitätsstandards,
beispielsweise Halbleiter-Bauelemente mit einer geringeren Stufe
nicht in Betracht gezogen werden, während eine entsprechende vorhergesagte Qualitätsverteilung
erstellt wird. In anderen Fällen können komplexe
analoge Schaltungen ebenfalls auf der Grundlage entsprechender Qualitätskriterien
bewertet werden, und auch Speichereinrichtungen werden in diverse
Qualitätskategorien
eingeteilt, abhängig
von den jeweiligen Kriterien, die von firmeninternen Entscheidungen,
Kundenwünschen
und dergleichen abhängen.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass in anderen anschaulichen
Ausführungsformen die
vorhergesagte Qualitätsverteilung
auch zwei oder mehr Qualitätsstufen
des betrachteten Halbleiter-Bauelements beinhalten kann.
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Durch
Zuordnen einer vorhergesagten Qualitätsverteilung zumindest mehreren
Produktgruppen, die aktuell in der Fertigungsumgebung bearbeitet werden,
kann eine Bewertung der Umgebung mit einem gewissen Maß an ”Auflösung” in Abhängigkeit von
Produktgruppen, die mit einer entsprechenden vorhergesagten Qualitätsverteilung
verknüpft
sind, erreicht werden. Beispielsweise kann eine entsprechende vorhergesagte
Qualitätsverteilung
jeder Gruppe aus Produktsubstraten oder generell einer beliebigen
Gruppe aus Produktsubstraten, die in der Fertigungsumgebung zu bearbeiten
ist, zugeordnet werden, zumindest für eine gewisse Zeitdauer, um damit
eine erhöhte
statistische Signifikanz beim Erkennen von Störungen der Fertigungsumgebung
zu ermöglichen.
Das heißt,
typischerweise werden eine Vielzahl von Messdaten erzeugt, wenn
die Produktgruppen durch die mehreren Fertigungsprozesse hindurchgeführt werden,
wie dies zuvor erläutert
ist, wobei typischerweise ausgewählte
Probensubstrate Bemessung unterzogen werden, um somit einen Kompromiss
zwischen dem Gesamtdurchsatz und der Steuerbarkeit der einzelnen
Prozessschritte zu erreichen. Typischerweise werden entsprechende Messproben
von jeder Produktgruppe ausgewählt, so
dass die Zuordnung einer entsprechenden vorhergesagten Qualitätsverteilung
zu jeder Gruppe aus Produktsubstraten die Möglichkeit schafft, die vorhergesagte
Qualitätsverteilung
auf der Grundlage der verfügbaren
Produktionsdaten zu ”verfeinern”. Somit kann
in einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten die anfängliche
vorhergesagte Qualitätsverteilung,
die beispielsweise auf der Grundlage gemittelter Qualitätsdaten
von Substraten nach dem Ausführen
der abschließenden
Qualitätstestmessungen ermit telt
wird, aktualisiert werden, indem die entsprechenden Messdaten verwendet
werden, wobei die aktualisierte Version der vorhergesagten Qualitätsverteilung
nunmehr den aktuellen Status eines Teils der Fertigungsumgebung
einschließlich
der jeweiligen Fertigungsziele, Steuerungsstrategien, Status der
Produktionsanlagen und dergleichen wiedergibt. Wenn beispielsweise
eine Gruppe aus Produkten an einem kritischen Prozessmodul eintrifft,
etwa einer Sequenz aus Fertigungsprozessen zum Strukturieren einer
Gate-Elektrode, werden Messdaten der schließlich strukturierten Gate-Länge zum
Aktualisieren der vorhergesagten Qualitätsverteilung, die der Gruppe
aus Produkten zugeordnet ist, verwendet, bevor der kritische Gate-Strukturierungsprozess
ausgeführt
wird, wobei beispielsweise eine bekannte Korrelation oder ein geeignetes
Modell oder ein anderer Mechanismus zum Bestimmen einer aktualisierten
Ausbeutemaßzahl
für jede
Chip-Qualitätsstufe
verwendet wird. Wenn beispielsweise Messungen ergeben, dass zentrale
Chip-Gebiete innerhalb
der Prozesssollwerte im Hinblick auf die Gate-Länge liegen, während eine
Vielzahl von Chip-Gebieten am Substratrand der Substrate eine größere Gate-Länge besitzen,
können
die entsprechenden Ausbeutemaßzahlen,
etwa Prozentsätze
und dergleichen, verwendet werden, um die Erwartung für Produkte
für diese speziellen
Chip-Qualitätsstufen
aufgrund der erhöhten
Gate-Länge,
die durch die Fertigungssequenz erzeugt wird, zu verringern. Folglich
kann die aktualisierte Qualitätsverteilung
als die neue ”Soll-Qualitätsverteilung” für die spezielle
Gruppe aus Substraten betrachtet werden, die dann weiter auf der
Grundlage weiterer Produktionsdaten aktualisiert werden kann, wodurch
zunehmend weitere produktionsrelevante Informationen miteingebaut
werden. Es sollte beachtet werden, beispielsweise eine deutliche
Abweichung von Messdaten des Prozessergebnisses spezielle Fertigungsprozesse
mittelbar durch linieninterne Steuerungsstrategien und Überwachungsalgorithmen
erkannt werden kann, wohingegen eine moderat subtile Einwirkung
durch die lokale internen Steuerungsmechanismus unbeobachtet bleiben.
Beispielsweise werden Sollwerte für die diversen kritischen Prozessschritte
eingerichtet und werden für
die komplexen internen Steuerungsstrategien, etwa APC(fortschrittliche
Prozesssteuerungs-)Mechanismen verwendet, die daher versuchen, das
Prozessergebnis an dem spezifizierten Sollwert zu halten. Jedoch
kann der entsprechende Sollwert tatsächlich um einen gewissen Betrag
von einem ”wahren” Sollwert
entfernt sein, der durch unter Umständen im Voraus nicht bekannt
ist, oder der aufgrund von Modifizierungen, beispielsweise der gesamten Transistorarchitektur,
Schaltungsaufbaueigenheiten und dergleichen, verschoben ist. Obwohl
somit die lokalen Steuerungsmechanismen äußerst effizient sind im Beibehalten
der entsprechenden Fertigungsprozesse innerhalb der jeweiligen Prozessfenster,
um eine Verteilung der Prozessergebnisse zu erreichen, die um den
vordefinierten Sollwert herum angeordnet sind, ist das endgültige elektrische
Verhalten des betrachteten Halbleiter-Bauelements nicht notwendigerweise
mit dem entsprechenden Sollwert nicht so korrigiert, wie dies erwartet
wird. Eine entsprechende ”Diskrepanz” zwischen
tatsächlich
verwendeten Sollwerten und entsprechenden ”wahren” Sollwerten kann als eine
Störung
der Fertigungsumgebung verstanden werden, da diese Störung zu
einer reduzierten Gesamtausbeute für eine spezifizierte Qualitätsstufe
führt.
In ähnlicher
Weise kann ein Reagieren auf Kundenwünsche ebenfalls schwierig sein,
wenn eine entsprechende Störung über längere Zeitabschnitte
unerkannt bleibt, da beispielsweise ein entsprechender Kundenwunsch
der Erwartung nach erfüllt
wird die aktuell bearbeiteten Produkte, während die endgültigen Produkte
eine deutlich unterschiedliche Qualitätsverteilung aufweisen.
-
Folglich
kann die Verwendung von elektrischen Scheibentestdaten von Proben
(SWET) vorteilhaft sein, da diese Messdaten typischerweise in einem
späten
Stadium des Fertigungsprozesses erhalten werden, beispielsweise
mit dem Fertigstellen einer oder mehreren Metallisierungsebenen,
oder es werden ähnliche
elektrische Daten, die während
des Scheibensortierprozesses erhalten werden, wobei jedes Halbleiter-Bauelement
einer entsprechenden elektrischen Prozedur unterzogen wird, auf
deren Grundlage die Qualitätsstufe
des Halbleiter-Bauelements bewertet wird, bevor die Substrate vereinzelt werden
und weitere Prozessschritte ausgeführt werden, etwa das Einbringen
in ein Gehäuse.
Die entsprechenden elektrischen Testdaten enthalten jedoch eine
Vielzahl individueller Parameter, etwa Schichtwiderstandswerte für diverse
Konfigurationen, etwa Widerstände,
dotierte Gebiete, verformte Halbleitermaterialien und dergleichen,
Oszillatorfrequenzen, Durchlassströme von Transistorbauelemente,
Schwellwertspannungswerte, oder andere Strom- und Spannungswerte
entsprechender Teststrukturen, die jedem Gebiet zugeordnet sind.
Da das Überwachen
einer großen
Anzahl an elektrischen Parametern, die implizit Information über das
dynamische Verhalten der Fertigungsumgebung im Hinblick auf Störungen enthalten,
schwierig ist, da entsprechende ”Signale”, die eine ausgeprägte Störung andeuten, übersehen
werden, während
andere Signale eine Störung
angeben, die tatsächlich
nicht relevant für
die abschließende
Produktqualität
ist. Folglich können
gemäß der hier
offenbarten Prinzipien die wertvollen elektrischen Messdaten ”reduziert” werden,
indem ein Modell angewendet wird und eine vorhergesagte Qualitätsverteilung
bestimmt wird, die dann mit der vorhergehenden vorhergesagten Qualitätsverteilung
verglichen wird, so dass eine grundlegende Übereinstimmung dieser Verteilungen
ein geeignetes Gesamtverhalten der Fertigungsumgebung anzeigt, während eine
deutliche Änderung
einer Störung
der Fertigungsumgebung kennzeichnet. Durch Verwenden eines geeigneten
Modells können
somit die empfangenen elektrischen Messdaten automatisch bearbeitet
und analysiert werden, wodurch ein automatisches Überwachungssystem
im Hinblick auf Störungen
der Fertigungsumgebung geschaffen wird, wobei aufgrund der elektrischen
Messdaten eine zeitnahe Reaktion auf Störungen erreicht wird, während gleichzeitig
eine deutliche Reduzierung der Wahrscheinlichkeit des Übersehens
einer entsprechenden Fabrikstörung
verringert werden kann, wie dies in konventionellen Strategien der
Fall ist, in denen eine Vielzahl elektrischer Parameter individuell überwacht
werden.
-
Mit
Bezug zu den 2a–2h werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter
beschrieben.
-
2a zeigt
schematisch eine Fertigungsumgebung 250, die mehrere Fertigungsprozesse 270a,
..., 270d enthält,
zu denen tatsächliche
Produktionsprozesse und Messprozesse gehören. Wie zuvor mit Bezug zu
der Umgebung 150 erläutert
ist, können
die Fertigungsprozesse in Abhängigkeit
der Gesamtkonfiguration der betrachteten Fertigungsstätte in Funktionseinheiten
oder Prozessmodule unterteilt werden, wovon jedes mindestens einen
Produktionsprozess, möglicherweise
in Verbindung mit ”zugehörigen” Prozessen,
etwa Reinigung und dergleichen, ausführt, wobei auch mindestens
einige der entsprechenden Funktionsgruppen mit einem jeweiligen
Messprozess verknüpft
sind, wie dies zuvor erläutert
ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die hierin offenbarten
Prinzipien nicht als auf Funktionsgruppen der Fertigungsprozesse 270a,
..., 270d eingeschränkt
beachtet werden sollen. In der gezeigten Ausführungsform repräsentiert
der Prozess 270d einen Messprozess zum Erzeugen elektrischer
Messdaten, die gewünschte
elektrische Parameter miteinschließen, wie dies zuvor erläutert ist.
In einer anschaulichen Ausführungsform
repräsentiert
der Prozess 270d einen elektrischen Scheibentestpro zess zum
Ausführen
von Testprozeduren, wie sie ebenfalls an jedem der betrachteten
Halbleiter-Bauelemente in einer späteren Fertigungsphase ausgeführt werden,
wobei dies jedoch nur für
ausgewählte
Probensubstrate der Fall ist. In anderen Fällen enthalten die elektrischen
Messdaten 270d elektrische Zwischenmessdaten, die während eines
entsprechenden Fertigungsablaufs 270 erhalten werden. Des Weiteren
umfasst die Fertigungsumgebung 250 einen Fertigungsprozess
und zugeordnete Prozessanlagen 270e, um einen abschließenden elektrischen Test
für jedes
einzelne Substrat und für
jedes einzelne Halbleiter-Bauelement, das darauf gebildet ist, auszuführen. Es
sollte beachtet werden, dass der Prozess 270e in einigen
anschaulichen Ausführungsformen
nicht ein Teil des Fertigungsablaufs 270 ist und sogar
in einer unterschiedlichen Fertigungsumgebung ausgeführt werden
kann, wobei dies von der gesamten firmeninternen Strategie abhängt. Die
Fertigungsumgebung 250 umfasst ferner ein Datenverarbeitungssystem 200,
das ausgebildet ist, das dynamische Verhalten der Umgebung 250 mit
Bezug auf das Auftreten von Störungen
zu überwachen,
wie dies zuvor erläutert
ist. Zu diesem Zweck umfasst das System 200 eine Schnittstelle 201,
die ausgebildet ist, zumindest die elektrischen Messdaten aus dem
Modul 270d zu empfangen, was auf der Grundlage einer geeigneten
Datenverbindung bewerkstelligt wird, um damit das Modul 270d direkt
anzuschließen
oder die Schnittstelle 201 ist mit einem übergeordneten
Steuerungssystem der Umgebung 250 verbunden, wie dies auch
zuvor erläutert
ist. Die Schnittstelle 201 empfängt ferner Daten, die eine
vorhergesagte Qualitätsverteilung 204 repräsentieren,
die die Abhängigkeit
zwischen einem Chip und einer erwarteten Maßzahl für das Angeben der Wahrscheinlichkeit
oder der Anzahl an Halbleiter-Bauelementen
repräsentiert,
die an der speziellen Chip-Position im Hinblick auf eine vordefinierte
Qualitätsspezifikation erhalten
werden.
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In
einigen anschaulichen Ausführungsformen
wird die vorhergesagte Qualitätsverteilung 204 durch
ein übergeordnetes
Steuerungssystem bereitgestellt, das ausgebildet ist, die Gesamtzufuhr
von Produkten, die Auswahl und die Anpassung von Prozessrezepten
für die
jeweiligen Prozessanlagen und dergleichen zu steuern, wie dies zuvor
erläutert
ist. Das System 200 umfasst ferner einer Ausbeutevorhersageeinheit 202,
die funktionsmäßig mit
der Schnittstelle 201 verbunden ist, um von dieser die elektrischen
Messdaten in einem geeigneten Format zu empfangen. Die Ausbeutevorhersageeinheit 202 ist
ausgebildet, die elektrischen Messdaten zu bearbeiten, die auch
als SWET-Daten bezeichnet werden, auf der Grundlage eines Modells,
das in der Einheit 202 eingerichtet ist und einen Mechanismus
bereitstellt, in welchem eine neue oder aktualisierte Qualitätsverteilung 205 erzeugt
wird. Das heißt,
die Einheit 202 umfasst einen Mechanismus zum Abbilden
der elektrischen Messdaten SWET auf eine entsprechende Verteilung 205,
was durch Definieren einer entsprechenden Transformation bewerkstelligt werden
kann, die wiederum auf der Grundlage historischer Messdaten bestimmt
wird, die von dem Modul 270e erhalten werden, und auf Grundlage
historischer elektrischer Messdaten bestimmt werden kann, die von
zuvor bearbeiteten Substraten gewonnen werden. Zu diesem Zweck wird
beispielsweise eine geeignete Regressionstechnik eingesetzt, beispielsweise
die Regression gemäß der kleinsten Quadrate
und dergleichen. Während
eines entsprechenden Prozesses zum Bestimmen eines geeigneten Modells
können
gut etablierte Datenverarbeitungstechniken eingesetzt werden, in
denen geeignete Koeffizienten für
eine entsprechende Transformation bestimmt werden, die die unabhängigen Variablen,
d. h. die elektrischen Messdaten SWET, auf die abhängigen Variablen,
d. h. die diversen Ausbeutemaßzahlen
für die
einzelnen Chip-Qualitätsstufen, abbildet.
Aufgrund des hohen Maßes
an Zuverlässigkeit
der elektrischen Messdaten kann die entsprechende Qualitätsverteilung 205 als
eine moderat robuste Darstellung der Qualitätsverteilung einer Gruppe aus
Produkten erachtet werden, obwohl lediglich ausgewählte Proben
zum Erhalten der elektrischen Messdaten verwendet wurden.
-
Des
Weiteren umfasst das System 200 eine Bewertungseinheit 203,
die mit der Einheit 202 und er Schnittstelle 201 verbunden
ist, um damit Daten entsprechend der Qualitätsverteilung 205 zu
empfangen, die von der Einheit 202 und mindestens einer Qualitätsverteilung 204 erstellt
wurde, die auf produktrelevanten Informationen mit Ausnahme der elektrischen
Messdaten SWET beruht. Die Bewertungseinheit 203 ist ausgebildet,
die vorhergesagten Qualitätsverteilungen 204 und 205 zu
berechnen, um damit einen ausgeprägten Unterschied in diesen
beiden Verteilungen zu erkennen. Beispielsweise kann ein vordefiniertes
Kriterium in der Einheit 203 eingerichtet sein, um das
Ausmaß des
Unterschiedes zwischen den Verteilungen 204, 205 abzuschätzen, beispielsweise
in Form eines Schwellwertes, wobei ein Überschreiten des Schwellwerts
eine Störung
in der Umgebung 250 andeuten kann. Beispielsweise können entsprechende
Schwellwerte definiert und in der Einheit 203 eingerichtet
werden im Hinblick auf ein gewünschtes
statistisches Kriterium, um automatisch eine deutliche Änderung
zu erkennen, die dann einer weiteren Daten analyse bei Bedarf unterzogen
wird. Beispielsweise kann der summierte quadratische Fehler beider
Verteilungen 204, 205 als effizientes statistisches
Kriterium zum Überwachen
des dynamischen Verhaltens der Umgebung 250 verwendet werden.
Beispielsweise wird ein spezifizierter Schwellwert definiert, der
beim Überschreiten
eine Störung oder
zumindest einen Status der Umgebung 250, die eine weitere
Untersuchung erforderlich macht, angibt.
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Während einer
Produktionsphase der Umgebung 250 wird eine Gruppe aus
Substraten 251, die typischerweise auch als Los bezeichnet
wird, in die Umgebung 250 eingeführt, wobei zu beachten ist, dass
typischerweise entsprechende Zeitpläne der Gruppe 251 gemäß der Gesamtpolitik
zur Verwaltung der Umgebung 250 zugeordnet werden. Ferner
können
auch andere Produktgruppen (nicht gezeigt) bereits in Produktion
sein, so dass ein im Wesentlichen kontinuierlicher Strom aus Produkten
in die Umgebung 250 eintritt und diese auch verlässt, wodurch der
Gesamtausstoß definiert
ist. Wie zuvor erläutert ist,
sind in einigen anschaulichen Ausführungsformen zumindest einige
der Gruppen 251, die in der Umgebung 250 zu bearbeiten
sind oder bearbeitet werden, mit einer vorhergesagten Qualitätsverteilung verknüpft, etwa
einer anfänglichen
Verteilung 204, die auf der Grundlage von Voreinstellungswerten
erstellt wird, etwa einer mittleren Qualitätsverteilung, die aus Messdaten
der Station 270e gewonnen wird, wie zuvor erläutert ist.
Zu diesem Zweck wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen
eine entsprechende Verteilung für
eine spezielle Anzahl an Chip-Positionen, d. h. Chipstufen, für einen
oder mehrere Qualitätsstufen
erstellt. Beispielsweise kann eine entsprechende qualitätsstufenbezogene
Qualitätsverteilung
verwendet werden, in der voll funktionsfähige Halbleiter-Bauelemente
mit der höchsten Qualitätsstufe
zumindest für
einige Chip-Positionen oder
alle Chip-Positionen über
ein Substrat hinweg berücksichtigt
sind. Während
der Bearbeitung der Gruppe 251 in einer oder mehreren der
Prozesssequenzen oder Module 270a, ..., 270c werden
typischerweise ausgewählte
Probensubstrate 251s Messverfahren unterzogen, um damit
entsprechende produktionsbezogene Messdaten zu erzeugen, wie dies
zuvor erläutert
ist. Somit wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen die anfängliche oder
voreingestellte vorhergesagte Qualitätsverteilung 204 auf
der Grundlage der entsprechenden produktionsbezogenen Messdaten
aktualisiert, um damit eine aktualisierte Qualitätsverteilung 204a zu
erhalten. In der in 2a gezeigten Ausführungsform sei
angenommen, dass das Prozessmodul 270b entsprechende produktionsbezogene
Messda ten erzeugt, die dann auf die Verteilung 204 abgebildet werden,
was durch das geeignete Modell erreicht werden kann, wie dies zuvor
erläutert
ist. Die aktualisierte Qualitätsverteilung 204a kann
an jeder geeigneten Komponente der Umgebung 250 ermittelt
werden, beispielsweise in einem übergeordneten
Steuerungssystem mit Zugriff auf die produktionsbezogenen Messdaten,
in dem Modul 270b selbst und dergleichen. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
werden die produktionsbezogenen Messdaten an die Einheit 202 über die
Schnittstelle 201 übermittelt
und die Einheit 202 besitzt darin eingerichtet ein geeignetes
Modell oder ist ausgebildet, ein solches aus einer entsprechenden
Datenbank (nicht gezeigt) abzurufen, um damit die aktualisierte
Qualitätsverteilung 204a zu
erhalten. Des Weiteren werden während
der weiteren Bearbeitung der Gruppe 251 weitere produktionsbezogene
Messdaten erzeugt, beispielsweise wie dies in Bezug auf das Modul 270c gezeigt
ist, wodurch eine weitere aktualisierte Version 204b geschaffen
wird, womit die ”eingebaute” produktionsrelevante
Information über
die Umgebung 250 in die jüngste vorhergesagte Verteilung 204b vergrößert wird.
Auch in diesem Falle wird die Verteilung 204b durch eine
beliebig geeignete Komponente, beispielsweise in der Einheit 202,
erzeugt, wie dies auch zuvor mit Bezug zu der Verteilung 204a erläutert ist.
In ähnlicher
Weise können
weitere aktualisierte Versionen der Verteilung 204 erzeugt
werden, wobei jede Version auf der vorhergehenden aktualisierten
Verteilung beruhen kann. Somit können
die jüngste
Verteilung 204b und die Verteilung 205 der Bewertungseinheit 203 zurückgeführt und
verglichen werden, wie dies zuvor erläutert ist, um das dynamische
Verhalten der Umgebung 250 in Bezug auf Störungen zu überwachen,
wie dies auch zuvor erläutert ist.
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2b zeigt
schematisch eine Situation für im
Wesentlichen übereinstimmende
Verteilungen 204b und 205, wobei dies als Fall
1 angegeben ist, wobei beispielsweise ein summierter quadratischer Fehler
für die
Verteilung 204b, die den Zustand unmittelbar vor dem Prozessmodul 270d repräsentiert, d.
h. der ”SWET-Station”, und der
Verteilung 205 moderat klein ist, wodurch ein hohes Maß an Konsistenz zwischen
beiden vorhergesagten Qualitätsverteilungen
angezeigt wird. Andererseits besitzen im Fall 2 beide Verteilungen 204b, 205 eine
markante Abweichung, wie dies durch den relativ hohen Fehlerwert angezeigt
ist, wodurch eine Störung
angegeben wird. Folglich kann die Einheit 203 automatisch
Störungssituationen
durch Bewerten der Verteilungen 204b, 205 erkennen.
-
2c zeigt
schematisch eine Ansicht, in der das dynamische Verhalten der Fertigungsumgebung 250 durch
die entsprechende Abweichungen zwischen den jeweiligen vorhergesagten
Verteilungen 204b und 205 repräsentiert ist, wie dies zuvor
erläutert
ist. In 2c gibt die horizontale Achse
den Zeitpunkt des Erhaltens der entsprechenden SWET-Messdaten für Gruppen
aus Produkten an, nachdem die mehreren Fertigungsprozesse 270a,
..., 270c durchlaufen sind. Die vertikale Achse repräsentiert
die Abweichung, die mit den entsprechenden Produktgruppen verknüpft ist.
Wie gezeigt, liegen die meisten Abweichungen, beispielsweise, wenn
sie in Form des summierten quadratischen Fehlers der Verteilungen 204b, 205 gemessen
werden, innerhalb eines Bereichs zwischen 0 und 0,2, während andere Werte
eine ausgeprägtere
Abweichung angeben. Beispielsweise kann ein Schwellwert definiert
werden, um entsprechende abweichende Werte zu erkennen, die mögliche Fabrikstörungen repräsentieren,
während
in anderen Fällen
zusätzliche
Datenanalysetechniken eingesetzt werden, um signifikante Änderungen
in dem dynamischen Verhalten der Umgebung 250 zu erkennen.
-
2d zeigt
schematisch eine Ansicht, die eine detailliertere Sicht eines entsprechenden
Bereichs des Diagramms aus 2c bietet,
um damit eine ausgeprägte Änderung
des dynamischen Verhaltens zu erkennen. Auch in diesem Falle repräsentiert
die horizontale Achse den Zeitpunkt des Erhaltens der SWET-Daten,
während
die vertikale Achse das Maß an
Abweichung der entsprechenden Verteilungen 204b, 205 repräsentiert.
In diesem falle ist ein Datenverarbeitungsmechanismus in der Einheit 202 eingerichtet,
um damit eine gemittelte zeitliche Änderung der jeweiligen Abweichungswerte
zu überwachen.
Beispielsweise repräsentiert
die Kurve A einen zeitlichen Verlauf der mittleren Abweichungen
für jeden
Zeitpunkt, um damit eine ausgeprägte Änderung des
Verhaltens der Umgebung 250 zu erkennen. Beispielsweise
repräsentiert
A1, wie gezeigt, einen Teil der Kurve A, in welchem ein ausgeprägter Anstieg der
mittleren Abweichung auftritt, wodurch deutlich eine Störung der
Umgebung 250 angezeigt wird.
-
2e zeigt
schematisch eine Ansicht, die ein weiteres Beispiel eines Datenverarbeitungsmechanismus
repräsentiert,
der zum Überwachen
des dynamischen Verhaltens der Umgebung 250 eingesetzt
werden kann. In dem gezeigten Mechanismus wird ein kumulativer Vorhersagefehler
für jede
oder zumindest mehrere unterschiedliche Chip-Qualitätsstufen
beispielweise im Hinblick auf die Produktgruppen 251 überwacht,
die jüngst
in der Umgebung 250 bearbeitet wurden. In dem gezeigten
Beispiel werden die letzten 86 Gruppen berücksichtigt, wodurch eine effiziente
Technik zum Überwachen
des Gesamtverhaltens der Umgebung 250 bereitgestellt wird.
Beispielsweise sind in 2e die
kumulativen Fehler für vier
Chip-Qualitätsstufen,
die als Eintrag 71, Eintrag 73, Eintrag 80, Eintrag 82 bezeichnet
sind, dargestellt und sind durch die Kurven A, ..., D repräsentiert.
Wie aus 2e hervorgeht, zeigt die Kurve
A einen ausgeprägten
Anstieg nach dem Addieren des entsprechenden Vorhersagefehlers von
ungefähr
70 Gruppen, wodurch eine ”zu
geringe Vorhersage” der
entsprechenden Chip-Qualitätsstufe
angegeben ist. In ähnlicher
Weise zeigt die Kurve B, die die Chip-Qualitätsstufe 73 repräsentiert,
eine signifikante Änderung
in ihrem Verhalten, ebenfalls bei ungefähr 70, wodurch ein gewisses
Maß an ”zu hoher
Vorhersage” für diese
Chipstufe angegeben wird. Andererseits weisen die Kurven C und D
ein im Wesentlichen ”stetiges” Verhalten
auf, wodurch ein im Wesentlichen stabiles Vorhersageverhalten der
entsprechenden Chipstufen angezeigt wird. Somit kann auch in diesem
Fall eine entsprechende Störung
in sehr effizienter Weise erkannt werden.
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2f zeigt
schematisch einen weiteren Mechanismus zum Analysieren ”verdächtiger” Kandidaten
im Hinblick auf Störungen.
Beispielsweise wird, wie gezeigt ist, ein entsprechender Kandidat,
der als D bezeichnet ist, der Verteilung aus 2d für die weitere
Analyse ausgewählt,
was bewerkstelligt werden kann, indem explizit auf die entsprechenden
Verteilungen 204b, 205 Bezug genommen wird, wobei für eine weitere
Analyse die entsprechenden elektrischen Messdaten zumindest für die Verteilung 205 abgerufen
werden können,
die auf der Grundlage der elektrischen Messdaten erstellt würde. Für die Verteilung 204b können die
jeweiligen Modelle der elektrischen Daten eingesetzt werden. Bei
der weiteren Analyse können
die Messdaten zum Gewinnen der Verteilung 204b abgerufen
werden, beispielsweise indem die Daten von einem übergeordneten
Steuerungssystem angefordert werden, wenn die entsprechende Verteilung 204b nicht
in der Einheit 202 erstellt wird, wie dies auch zuvor beschrieben
ist. Folglich kann durch geeignetes Zurückgehen, beginnend von der
vorhergesagten Verteilung, ein gewünschtes Maß an ”Auflösung” im Hinblick auf das Analysieren der ”Störungssituation”, die durch
den Kandidaten E repräsentiert
ist, erreicht werden. Folglich wird ein effizientes und automatisches Überwachungssystem geschaffen,
wobei Störungen
effizient erkannt werden können,
während
bei Bedarf geeignete Analysetechniken eingesetzt werden, um eine bessere
Robustheit beim tatsächlichen
Anzeigen einer Störung zu
schaffen, wie dies beispielsweise mit Bezug zu den 2d–2f beschrieben
ist.
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2g zeigt
schematisch einen Teil des Systems 200 gemäß anschaulicher
Ausführungsformen,
in denen eine Modellüberwachungseinheit 206 in
Verbindung mit einer Modellaktualisierungseinheit 207 bereitgestellt
wird. Die Modellüberwachungseinheit 206 empfängt die
jeweiligen vorhergesagten Verteilungen 205 von der Einheit 202 und
empfängt
auch tatsächliche
Qualitätsverteilungen,
die auf der Grundlage von Messdaten aus der Station 207d ermittelt
werden. Das heißt,
die Station 207e liefert elektrische Testdaten für jedes
der Substrate, die in der Umgebung 250 bearbeitet werden,
jedoch mit einer deutlichen Verzögerung
von beispielsweise mehreren Wochen, so dass die entsprechende abschließende Qualitätsverteilung 208 erstellt
wird, die auch die diversen unterschiedlichen Grade an Qualität beinhaltet,
etwa unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen, Speicherkapazitäten und
dergleichen. Das heißt, die
gesamte abschließende
Verteilung 208 umfasst zusätzlich zu der Qualitätsstufe
oder -stufen, die in den vorhergesagten Qualitätsverteilungen 204, 205 verwendet
werden, auch dazwischen liegende Qualitätsstufen, wodurch ebenfalls
die entsprechenden fehlerhaften Bauelemente enthalten sind. Somit
kann aus der Verteilung 208 die berechnete Qualitätsstufe herausgelöst werden,
um eine endgültige
Qualitätsverteilung 209 zu
erhalten, die den Verteilungen 204, 205 entspricht.
Die entsprechenden Daten für
die endgültigen
Qualitätsverteilungen 209 können der Modellüberwachungseinheit 206 zugeführt werden, die
die Verteilungen 205 mit der Verteilung 209 vergleicht,
um damit die Qualität
der Vorhersage der Modelle zu überwachen,
die zum Erstellen der Verteilung 205 verwendet werden.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen
aktualisiert die Einheit 207 in geeigneter Weise das entsprechende
Modell beim Erkennen einer merklichen Abweichung zwischen den Verteilungen 205 und 209.
Zu diesem Zweck wird eine geeignete Anpassung der entsprechenden Transformation
an die ermittelte Transformation für ein Modell auf Grundlage
des Maßes
an Abweichung modifiziert werden, wofür ein geeigneter Datenverarbeitungsmechanismus
eingesetzt wird.
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2h zeigt
schematisch ein typisches Ergebnis der Modellüberwachungseinheit 206.
In 2h repräsentiert
die horizontale Achse die diversen Chip-Qualitätsstufen oder Chip-Positionen,
während
die vertikale Achse ein statistisches Maß der Abweichung zwischen der
Verteilung 205 und 209 repräsentiert, bei spielsweise in
Form eines summierten quadratischen Fehlers. Wie gezeigt, ist die
entsprechende Abweichung ausreichend gering, wodurch eine gute Übereinstimmung
zwischen der vorhergesagten Verteilung 205 und der tatsächlich gemessenen
Verteilung 209 angegeben wird. Folglich ist das Modell
zum Erstellen der Verteilung 205 zuverlässig und gibt in robuster Weise
die ”wahre” Qualitätsverteilung
wider, wodurch ebenfalls eine zuverlässige und robuste Erkennung
von Fabrikstörungen
möglich ist.
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Es
gilt: die vorliegende Offenbarung stellt ein effizientes System
und eine Technik zum Überwachen
des dynamischen Verhaltens einer komplexen Fertigungsumgebung in
Bezug auf das Auftreten von Störungen
bereit, indem eine Änderung
der vorhergesagten Qualitätsverteilung überwacht
wird, wodurch ein besseres Verhalten im Hinblick auf Geschwindigkeit
und Genauigkeit bei der Erkennung von Fabrikstörungen im Vergleich zu konventionellen Strategien
erreicht wird. Unter Anwendung einer graduellen Chipvorhersage ist
es nicht mehr notwendig, viele elektrische Messparameter zu überwachen,
die zu falschen Fehleralarmen oder zu übersehenen Signalen führen können, wie
dies zuvor erläutert
ist. Das Auftreten einer Fabrikstörung kann automatisch mit geringer
Verzögerung
im Hinblick auf kritische Fertigungsprozesse angegeben werden, wodurch die
Möglichkeit
für ein
ungeeignetes Bearbeiten von Substraten reduziert wird, was zu einer
insgesamt höheren
Ausbeute führt,
wobei dennoch für
verbesserte Flexibilität
beim Reagieren auf externe und interne Erfordernisse geschaffen
wird.
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Weiter
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Offenbarung 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 Offenbarung übermitteln.
Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen als die gegenwärtig bevorzugten
Ausführungsformen
zu betrachten.