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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen die Halbleiterherstellung und
betrifft insbesondere ein Verfahren, ein System und eine Vorrichtung
zum Ausführen
eines Prozesses, um die Fehlererkennungszuverlässigkeit durch Rückkopplung
zu verbessern.
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2. Hintergrund
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Der
rasche technische Fortschritt in der Fertigungsindustrie führte zu
neuen und innovativen Fertigungsprozessen. Heutige Fertigungsprozesse
und insbesondere Halbleiterfertigungsprozesse erfordern eine große Anzahl
wichtiger Schritte. Diese Prozessschritte sind für gewöhnlich wesentliche Schritte
und erfordern daher eine Reihe von Eingaben, die im Wesentlichen
fein eingestellt sind, um eine geeignete Fertigungssteuerung beizubehalten.
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Die
Herstellung von Halbleiterbauelementen erfordert eine Reihe diskreter
Prozessschritte, um ein Halbleiterbauelement in einem Gehäuse ausgehend von
einem Halbleiterrohmaterial herzustellen. Die diversen Prozesse
beginnend bei dem Wachsen des Halbleitermaterials, dem Schneiden
des Halbleiterkristalls in einzelne Scheiben, den Fertigungsstufen (ätzen, dotieren,
Ionenimplantation, oder dergleichen) bis zum Einbringen in ein Gehäuse und
dem abschließenden
Testen des fertig gestellten Bauelements sind so unterschiedlich
voneinander und so speziell, dass die Prozesse in unterschiedlichen
Fertigungsstätten
ausgeführt
werden, die unterschiedliche Steuerungsschemata enthalten.
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Im
Allgemeinen wird eine Menge an Prozessschritten an einer Gruppe
aus Halbleiterscheiben ausgeführt,
die häufig
als ein Los bezeichnet wird. Beispielsweise kann eine Prozessschicht,
die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien aufgebaut sein
kann, auf einer Halbleiterscheibe gebildet werden. Danach wird eine
strukturierte Schicht aus Fotolack auf der Prozessschicht unter
Anwendung bekannter Fotolithografieverfahren gebildet. Es wird dann
typischerweise ein Ätzprozess
an der Prozessschicht unter Anwendung der strukturierten Schicht
aus Fotolack als Maske ausgeführt.
Dieser Ätzprozess
führt zur
Ausbildung von diversen Strukturelementen oder Objekten in der Prozessschicht. Derartige
Strukturelemente können
beispielsweise als eine Gateelektrodenstruktur für Transistoren verwendet werden.
Es werden des Öfteren
auch Grabenisolationsstrukturen in diversen Gebieten der Halbleiterscheibe
hergestellt, um elektrisch getrennte Bereiche über die Halbleiter scheibe hinweg
zu schaffen. Ein Beispiel einer Isolationsstruktur, die verwendbar ist,
ist eine flache Grabenisolations-(STI)Struktur.
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Die
Fertigungsanlagen in einer Halbleiterfertigungsstätte sind
typischerweise mit einer Fertigungsplattform oder einem Netzwerk
aus Prozessmodulen in Verbindung. Jede Fertigungsanlage ist im Allgemeinen
mit einer Anlagenschnittstelle verbunden. Die Anlagenschnittstelle
ist mit einer Maschinenschnittstelle verbunden, mit der ein Fertigungsnetzwerk
verbunden ist, wodurch die Kommunikation zwischen der Fertigungsanlage
und der Fertigungsplattform ermöglicht
wird. Die Maschinenschnittstelle kann im Allgemeinen ein Teil eines
fortschrittlichen Prozesssteuerungs-(APC)Systems sein. Das APC-System
initiiert ein Steuerungsskript, das ein Softwareprogramm sein kann,
das automatisch die zum Ausführen
eines Fertigungsprozesses erforderlichen Daten abruft.
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1 zeigt
eine typische Halbleiterscheibe 105. Die Halbleiterscheibe 105 enthält typischerweise
mehrere einzelne Halbleiterchipflächen 103, die in einem
Gitter 150 angeordnet sind. Unter Anwendung bekannter Fotolithografieprozesse
und Anlagen wird eine strukturierte Schicht aus Fotolack auf einer
oder mehreren Prozessschichten gebildet, die zu strukturieren sind.
Als Teil des Fotolithografieprozesses wird ein Belichtungsprozess
typischerweise mittels eines Einzelbildbelichters an ungefähr einem
bis vier Chipflächen 103 gleichzeitig
ausgeführt,
abhängig
von der speziellen eingesetzten Fotomaske. Die strukturierte Fotolackschicht
kann als eine Maske während des
Ausführens
von Ätzprozessen,
Trockenätzprozessen
oder Nassätzprozessen,
verwendet werden, die an der darunter liegenden Schicht oder Schichten aus
Material ausgeführt
werden, beispielsweise einer Schicht aus Polysilizium, Metall, oder
einem isolierendem Material, um das gewünschte Muster auf die darunter
liegende Schicht zu übertragen.
Die strukturierte Schicht aus Fotolack ist aus mehreren Strukturelementen
aufgebaut, beispielsweise leitungsartigen Strukturelementen oder Öffnungen,
die in die darunter liegende Prozessschicht kopiert werden. Wenn Halbleiterscheiben
bearbeitet werden, werden diverse Messwerte gesammelt und analysiert,
die die Prozessergebnisse an den Halbleiterscheiben sowie die Bedingungen
der Prozessanlage, in der die Scheiben bearbeitet werden, widerspiegeln.
Die Analyse wird dann verwendet, um nachfolgende Prozesse zu modifizieren. 2 zeigt
eine Flussdiagrammdarstellung eines konventionellen Prozessablaufs.
Ein Verarbeitungssystem bearbeitet diverse Halbleiterscheiben 105 in
einem Los aus Scheiben (Block 210). Beim Bearbeiten der
Halbleiterscheiben 105 sammelt das Verarbeitungssystem
Messdaten, die das Bearbeiten der Halbleiterscheiben 105 betreffen,
aus ausgewählten
Scheiben in dem Los (Block 220). Des Weiteren kann das
Verarbeitungssystem Daten von einem Anlagenzu standsensor aus der
Prozessanlage nehmen, der bei der Bearbeitung der Scheiben verwendet
wird (230). Die Anlagenzustandssensordaten können diverse
Anlagenzustandsparameter, etwa Druckdaten, Feuchtigkeitsdaten, Temperaturdaten
und dergleichen enthalten.
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Auf
der Grundlage der Messdaten und der Anlagenzustandsdaten kann das
Verarbeitungssystem eine Fehlererkennung ausführen, um Daten zu sammeln,
die Fehler betreffen, die mit der Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 verknüpft sind (Block 240).
Beim Erkennen diverser Fehler, die mit der Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 verknüpft sind,
kann das Verarbeitungssystem eine Hauptkomponentenanalyse („PCA") ausführen, die sich
auf die Fehler (Block 250) bezieht. Die Hauptkomponentenanalyse
(PCA) ist eine Technik mit mehreren Variablen, in der die Korrelationsstruktur
in den Daten durch Reduzieren der Dimensionen der Daten modelliert
wird. Die Korrelation kann diverse Formen annehmen, etwa die Korrelation
von Bedingungen, die die verarbeiteten Scheiben betreffen, mit Bedingungen,
die die Prozessanlage betreffen. Die PCA kann eine Angabe der Art
an Korrekturen geben, die für
die Bearbeitung nachfolgender Halbleiterscheiben 105 nützlich sein
können.
Beim Ausführen
der PCA kann das Verarbeitungssystem nachfolgende Prozesse an den
Halbleiterscheiben 105 mit diversen Einstellungen auf der
Grundlage der PCA ausführen
(Block 260). Die PCA führt
eine Analyse durch, um zu bestimmen, ob von der Norm abweichende
Bedingungen vorhanden sind, die in Bezug auf eine Prozessanlage
auftreten. Beim Erkennen von von der Norm abweichender Bedingungen
können
diverse Signale ausgegeben werden, die den Bedienern mitteilen,
dass diverse Fehler erkannt wurden.
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Ein
Problem, das mit konventionellen Verfahren verknüpft ist, liegt in der Tatsache
begründet, dass
eine Bestimmung darüber,
was eine von der Norm abweichende Korrelation regelt, auf Daten
basieren kann, die zum Bilden eines Fehlererkennungsmodells oder
eines PCA-Modells verwendet werden, die wiederum zum Ausführen der
Fehlererkennungsanalyse und der PCA verwendet werden. Im Allgemeinen
können
die von der Norm abweichenden Bedingungen, die durch das Ausführen der
PCA erkannt werden, statistisch unterschiedlich sein zu den Daten,
die verwendet wurden, um das Fehlererkennungsmodell oder das PCA-Modell
zu erzeugen. Der Begriff „statistisch
unterschiedlich" kann
eine Vielzahl statistischer Unterschiede bezeichnen, etwa Unterschiede
auf der Grundlage einer mittleren Population einer Varianz, etc.
Diese von der Norm abweichenden Bedingungen werden unter Umständen eine nicht
genaue Wiedergabe der wahren Gegebenheit eines Betriebsablaufs sein,
der in der Anlage ausgeführt
wird. Wenn beispielsweise während
der Entwicklung des Fehlererkennungsmodells oder des PCA-Modells
die Werte für
einen Drucksensor innerhalb enger Grenzen gehalten werden, werden
größere Abweichungen
des Drucks während
der eigentlichen Bearbeitung im Allgemeinen als ein deutlicher Fehler
erkannt. Das Problem bei dieser Verfahrensabfolge besteht darin,
dass wenn die größere Abweichung
des Druckes nicht zu einem negativen Einfluss auf das zu bearbeitende
Material führt,
die Fehlerangabe dann falsch sein kann. Anders ausgedrückt, wenn
die größere Abweichung
dennoch klein genug ist, so dass keine merkliche Beeinflussung des
Prozesses auftritt, wird eine falsche positive Fehlerangabe erzeugt.
Diese falsche positive Angabe führt
zu Unzulänglichkeiten
und Wartezeiten bei der Fertigung.
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In
jüngerer
Zeit wurden große
Anstrengungen unternommen, um Gewichtungsschemata in die PCA einzuführen. Die
Gewichtungsschemata können
einen deutlichen Unterschied in der Gewichtung bereitstellen, die
den diversen Parametern zugeordnet wird, etwa dem Druck. Jedoch
rühren
die Probleme, die mit konventionellen Gewichtungsschemata verknüpft sind,
von der Tatsache her, dass ein Wissen im voraus erforderlich ist,
um einem speziellen Parameter ein vorbestimmtes Gewicht zuzuordnen. Beispielsweise
kann das Vorwissen angeben, dass dem Druckparameter während der
PCA-Analyse, die sich auf einen speziellen Prozess bezieht, ein
kleinerer Betrag des Gewichts zugeordnet werden sollte. Dies würde die
Fehlerangaben aufgrund der Schwankungen des Druckes, die harmlos
sind, reduzieren. Jedoch kann diese Vorgehensweise eine ineffiziente
und aufwendige Aufgabe sein und kann bestenfalls eine willkürliche Zuweisung
enthalten. Ferner ist nicht klar, ob das Einstellen des Gewichts
spezieller Parameter zu einer verbesserten oder einer beeinträchtigten
PCA im Hinblick auf einen speziellen Prozess führt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt darauf ab, eines oder mehrere der zuvor
genannten Probleme zu überwinden
oder zumindest die Auswirkungen davon zu reduzieren.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden diverse Verfahren
offenbart, um eine dynamische Gewichtungstechnik in Verbindung mit
der Fehlererkennungsanalyse einzusetzen. In einer anschaulichen
Ausführungsform
umfasst das Verfahren das Bearbeiten eines Werkstücks und
das Ausführen einer
Fehlererkennungsanalyse, die sich auf die Bearbeitung des Werkstücks bezieht.
Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Beziehung zwischen
einem Parameter, der die Fehlererkennungsanalyse betrifft, und einem
erkannten Fehler und das Einstellen eines Gewichts, das mit dem
Parameter verknüpft
ist, auf der Grundlage der Beziehung des Parameters zu dem erkannten
Fehler.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Ausführen
einer dynamischen Gewichtungstechnik zum Ausführen einer Fehlererkennung
bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bearbeiten eines Werkstückes und
das Ausführen
einer Fehlererkennungsanalyse, die die Bearbeitung des Werkstücks betrifft,
auf der Grundlage eines Anlagenzustandsparameters, der in das Fehlererkennungsmodell
eingespeist wird, das der Fehlererkennungsanalyse zugeordnet ist.
Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen, ob der Parameter mit
einem erkannten Fehler als Folge des Ausführens der Fehlererkennungsanalyse
verknüpft
ist und das Modifizieren einer Gewichtung des Parameters in dem
Fehlererkennungsmodell auf der Grundlage des Erkennens, dass der
Parameter mit dem erkannten Fehler verknüpft ist.
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In
einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zum Ausführen
einer dynamischen Gewichtungstechnik zum Ausführen einer Fehlererkennung
bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bearbeiten eines Werkstücks und das
Ausführen
einer Fehlererkennungsanalyse, die die Bearbeitung des Werkstückes betrifft,
auf der Grundlage eines Anlagenzustandsparameters der einem Fehlererkennungsmodell,
das der Fehlererkennungsanalyse zugeordnet ist, eingespeist wird.
Das Verfahren umfasst ferner das Ausführen einer Hauptkomponentenanalyse
(PCA) in Verbindung mit der Fehlererkennungsanalyse und das Bestimmen,
ob der Parameter mit einem erkannten Fehler als Folge des Ausführens der
Fehlererkennungsanalyse und der PCA verknüpft ist. Das Verfahren umfasst
ferner das Modifizieren einer Gewichtung des Parameters in dem Fehlererkennungsmodell
auf der Grundlage der Bestimmung, dass der Parameter mit dem erkannten
Fehler verknüpft
ist.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Ausführen
einer dynamischen Gewichtungstechnik zum Ausführen einer Fehlererkennung
bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Steuerung, die eine
Fehlererkennungsanalyse, die eine Verarbeitung eines Werkstücks betrifft,
ausführt,
um eine Abhängigkeit
zwischen einem Parameter, der mit der Fehlererkennungsanalyse in Verbindung
steht und einem erkannten Fehler zu bestimmen. Die Steuerung stellt
ferner eine Gewichtung, die mit dem Parameter verknüpft ist,
auf der Grundlage der Abhängigkeit
des Parameters von dem erkannten Fehler ein.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System
zum Ausführen
einer dynamischen Gewichtungstechnik zum Ausführen einer Fehlererkennung
bereitgestellt. Das System umfasst eine Prozessanlage, die mit einer
Steuerung in Verbindung steht, eine Messanlage und eine Anlagenzustandsdatensensoreinheit.
Die Prozessanlage führt
einen Prozess an einem Werkstück
aus. Die Messanlage nimmt Messdaten, die den an dem Werkstück ausgeführten Prozess
betreffen, um Messdaten bereitzustellen. Die Anlagenzustandsdatensensoreinheit
sammelt Anlagenzustandsdaten. Die Steuerung führt eine Fehlererkennungsanalyse im
Hinblick auf die Bearbeitung des Werkstücks aus, um eine Abhängigkeit
zwischen einem Parameter, der die Fehlererkennungsanalyse betrifft,
und einem erkannten Fehler zu bestimmen. Die Steuerung stellt ferner
eine Gewichtung, die mit dem Parameter verknüpft ist, auf der Grundlage
der Abhängigkeit
des Parameters und des erkannten Fehlers ein.
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In
einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine
computerlesbare Programmspeichereinrichtung, die mit Befehlen kodiert
ist, bereitgestellt, um eine dynamische Gewichtungstechnik zum Ausführen einer
Fehlererkennung auszuführen. Die
Befehle führen
ein Verfahren aus, das angewendet wird für eine Prozessanlage, die mit
einer Steuerung, einer Messanlage und einer Anlagenzustandsdatensensoreinheit
in Verbindung steht. Die Prozessanlage führt eine Bearbeitung eines
Werkstücks
aus. Die Messanlage sammelt Messdaten, die den an dem Werkstück ausgeführten Prozess
betreffen, um Messdaten bereitzustellen. Die Anlagenzustandsdatensensoreinheit
sammelt Anlagenzustandsdaten. Die Steuerung führt eine Fehlererkennungsanalyse in
Bezug auf die Bearbeitung des Werkstücks aus, um eine Abhängigkeit
zwischen einem die Fehlererkennungsanalyse betreffenden Parameter
und einem erkannten Fehler zu bestimmen. Die Steuerung stellt ferner
eine Gewichtung, die mit dem Parameter verknüpft ist, auf der Grundlage
der Abhängigkeit
des Parameters und des erkannten Fehlers ein.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung kann durch Bezugnahme zu der folgenden Beschreibung in
Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen
gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
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1 eine
vereinfachte Ansicht einer konventionellen Halbleiterscheibe beim
Bearbeiten ist;
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2 eine
vereinfachte Flussdiagrammdarstellung eines konventionellen Prozessablaufs
während
der Bearbeitung von Halbleiterscheiben zeigt;
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3 eine
Blockansicht eines Systems gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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4 eine
Matrixtabelle für
die Hauptkomponentenanalyse zeigt, wobei eine Liste von Anlagenzustandsvariablen
dargestellt ist, die mit Daten korreliert sind, die sich auf die
diversen verarbeiteten Halbleiterscheiben beziehen, gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
detailliertere Blockansicht einer Anlagenzustandsdatensensoreinheit
aus 3 gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
detailliertere Blockansicht einer dynamischen PCA-Gewichtungseinheit
aus 3 gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens gemäß einer anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 eine
detailliertere Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens zum Ausführen eines
dynamischen PCA-Gewichtungsprozesses, wie er in 7 gezeigt
ist, gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Obwohl
die Erfindung diversen Modifizierungen und Alternativen unterliegen
kann, sind dennoch spezielle Ausführungsformen beispielhaft in
den Zeichnungen gezeigt und hierin detailliert beschrieben. Es sollte
jedoch beachtet werden, dass die Beschreibung spezieller Ausführungsformen
nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die speziellen offenbarten
Formen einzuschränken,
sondern die Erfindung soll vielmehr alle Modifizierungen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die innerhalb des Grundgedankens und
Schutzbereichs der Erfindung liegen, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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ART BZW. ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
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Es
werden nun anschauliche Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Der Einfachheit halber sind nicht alle
Elemente einer tatsächlichen Implementierung
in dieser Beschreibung aufgeführt. Es
ist jedoch zu beachten, dass bei der Entwicklung einer derartigen
tatsächlichen
Ausführungsform
zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden
müssen,
um die speziellen Ziele der Entwickler, etwa die Verträglichkeit
mit systembezogenen und geschäftsinternen
Rahmenbedingungen zu erfüllen,
die sich von Implementierung zu Implementierung unterscheiden können. Ferner
ist zu beachten, dass ein derartiger Entwicklungsaufwand komplex
und zeitaufwendig sein kann, aber dennoch eine Routinemaßnahme für den Fachmann
darstellt, der im Besitz der vorliegenden Offenbarung ist.
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Es
gibt viele einzelne Prozesse, die bei der Halbleiterfertigung beteiligt
sind. Häufig
werden Werkstücke
(beispielsweise Halbleiterscheiben 105, Halbleiterbauelemente,
etc.) in mehreren Fertigungsprozessanlagen schrittweise bearbeitet.
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen eine dynamische Einstellung der
Gewichtung eines oder mehrerer Parameter bereit, die mit der Fehlererkennung
verknüpft
sind und/oder das Ausführen
einer Hauptkomponentenanalyse (PCA) ermöglichen. Die Gewichtung diverser
Parameter, die in einem Fehlererkennungsmodell und/oder einem PCA-Modell
verwendet werden können,
kann automatisch bestimmt werden und die Gewichtung der Parameter
kann dynamisch eingestellt werden. Nachdem beispielsweise eine Fehlerbedingung
durch ein Bearbeitungssystem erkannt ist, kann eine automatische
Eingabe oder eine manuelle Eingabe an dem Bearbeitungssystem vorgenommen
werden, um anzugeben, ob der erkannte Fehler ein signifikanter Fehler
oder ein nicht signifikanter Fehler war. Auf der Grundlage dieser
Angabe kann eine Gewichtungsfehlermatrix, die Daten enthält, die
die diversen Anlagenzustandsparameter mit speziellen Scheiben in
Relation setzen, modifiziert werden, um die Erkennung ähnlicher
Fehler wahrscheinlicher oder alternativ weniger wahrscheinlich zu
machen. Daher können
in Modellen mit mehreren Variablen für die Fehlererkennung und/oder
in PCA-Modellen ein oder mehrere Parameter, die zu der Fehlerbedingung
beitragen und ihre relative Wichtigkeit für den Fehler erkannt werden und
es kann eine dynamische Einstellung der Gewichtung dieser Parameter,
die zum Fehler beigetragen haben, proportional erhöht werden.
In ähnlicher Weise
können
ein oder mehrere Parameter, die nicht signifikant zu der Fehlerbedingung
beigetragen haben, und ihre im Wesentlichen fehlende Bedeutung für den Fehler
gekennzeichnet werden und es kann eine dynamische Einstellung der
Gewichtung jener Parameter proportional reduziert werden. Anders ausgedrückt, die
Gewichtung der Parameter, die als nicht zum Fehler beitragend erkannt
wurden, kann verringert werden. Daher ist ein stärkeres Signal erforderlich,
das sich auf diese Parameter bezieht, um eine Fehlerangabe zu erzeugen.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen die Möglichkeit bereit, dynamische
Gewichtungseinstellungen vorzunehmen, ohne dass eine Vorkenntnis
erforderlich ist, welche speziellen Parameter einzustellen sind,
bevor die Fehlererkennung/oder das PCA-Modell ausgeführt wird. Im Laufe der Zeit
kann die Gewichtung der Modellparameter modifiziert werden, um damit
die Empfindlichkeit der Parameter zu erhöhen, die als deutlicher Beitrag
zu Fehlerbedingungen erkannt wurden, wodurch das Bearbeitungssystem
dazu veranlasst wird, die Prozesskorrekturen auf jene Parameter
zu konzentrieren. Dies hat die Auswirkung, dass die Anzahl und/oder
die Größe der von
diesen Parametern verursachten Fehler verringert wird. In ähnlicher
Weise kann im Laufe der Zeit die Gewichtung der Modellparameter
modifiziert werden, um die Häufigkeit
falscher positiver Fehlerangaben zu verringern, wodurch auch die
unerwünschte
Standzeit und Ineffizienzen während
der Herstellung von Halbleiterscheiben 105 verringert werden.
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3 ist
eine Blockansicht eines Systems 300 gemäß anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Eine Prozesssteuerung 305 in
dem System 300 ist ausgebildet, diverse Operationen, die
eine Prozessanlage 310 betreffen, zu steuern. Die Prozesssteuerung 305 umfasst
ein Computersystem, das einen Prozessor, einen Speicher und diverse
mit dem Computer in Beziehung stehende Peripheriegeräte enthält. Obwohl
in 3 schematisch eine einzelne Prozesssteuerung 305 dargestellt ist,
kann in der Praxis die Funktion, die von der Prozesssteuerung 305 ausgeführt wird,
von einem oder mehreren Computern oder Arbeitsplatzrechnern, die über das
Fertigungssystem verteilt sind, ausgeführt werden.
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Halbleiterscheiben 105 werden
von der Prozessanlage 310 bearbeitet, wobei mehrere Steuereingangssignale
oder Fertigungsparameter eingesetzt werden, die über eine Leitung oder ein Netzwerk 315 bereitgestellt
werden. Die Steuerungseingangssignale oder Fertigungsparameter auf
der Leitung 315 werden an die Prozessanlage 310 von
einer Prozesssteuerung 305 über Maschinenschnittstellen gesendet,
die innerhalb oder außerhalb
der Prozessanlage 310 angeordnet sind. In einer Ausführungsform
werden die Halbleiterscheiben 105 der Prozessanlage 310 manuell
zugeführt.
In einer alternativen Ausführungsform
werden die Halbleiterscheiben 105 der Prozessanlage 310 in
einer automatischen Weise (z.B. durch Transport der Halbleiterscheiben 105 mittels
Roboter) zugeführt.
In einer Ausführungsform werden
mehrere Halbleiterscheiben 105 in Losen (z.B. in Kassetten
gestapelt) den Prozessanlagen 310 zugeführt. Beispiele der in den Halbleiterfertigungsprozessen
eingesetzten Prozessanlagen sind Fotolithografieanlagen, Ionenimplantationsanlagen, Einzelbildbelichter, Ätzprozessanlagen,
Abscheideanlagen, chemisch mechanische Polier-(CMP)Anlagen, und dgl.
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Das
System 300 ist ausgebildet, mit der Fertigung in Beziehung
stehende Daten, etwa Messdaten, die sich auf bearbeitete Halbleiterscheiben 105, Anlagenzustandsdaten,
und dgl., zu sammeln. Das System 300 umfasst ferner eine
Messanlage 350, um Messdaten zu sammeln, die mit den bearbeiteten Halbleiterscheiben 105 in
Beziehung stehen. Das Sys tem 300 umfasst ferner eine Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320 zum
Sammeln von Anlagenzustandsdaten. Die Anlagenzustandsdaten können Druckdaten,
Temperaturdaten, Feuchtigkeitsdaten, Gasdurchflussdaten, diverse
elektrische Daten, Daten für
den Pegel des Ausgasens, und andere Datenarten enthalten, die mit
Operationen der Prozessanlage 310 verknüpft sind. Zu beispielhaften
Anlagenzustandsdaten für
eine Ätzanlage
gehören
der Gasdurchfluss, der Kammerdruck, die Kammertemperatur, die Spannung,
die zurückreflektierte
Leistung, der Rückseitenheliumdruck,
RF-Einstellparameter, etc. Zu Anlagenzustandsdaten können ferner
Daten von außerhalb
der Prozessanlage 310, etwa Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit,
Druck, etc. gehören. Eine
detailliertere Darstellung und Beschreibung der Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320 wird
in 5 und der dazu gehörigen Beschreibung angegeben.
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Das
System 300 umfasst ferner eine Datenbankeinheit 340.
Die Datenbankeinheit 340 ist vorgesehen, um mehrere Datentypen
zu speichern, etwa fertigungsbezogene Daten, Daten, die den Betrieb des
Systems 300 betreffen (beispielsweise den Status der Prozessanlage 310,
den Status der Halbleiterscheiben 105, etc.). Die Datenbankeinheit 340 speichert
Parameterdaten, die Parameter betreffen, die in Fehlererkennungs-
und PCA-Modellen verwendet werden, und speichert ferner Anlagenzustandsdaten,
die mehrere Prozessdurchläufe
betreffen, die von der Prozessanlage 310 ausgeführt wurden.
Die Datenbankeinheit 340 umfasst einen Datenbankleitrechner
bzw. Server 342 zum Speichern von Anlagenzustandsdaten
und/oder Fertigungsdaten, die die Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 betreffen,
in einer Datenbankspeichereinheit 345.
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Das
System 300 umfasst ferner eine Fehlererkennungseinheit 380,
die ausgebildet ist, eine Fehlererkennung, die mit der Prozessanlage 310 in
Beziehung steht, auszuführen,
wenn diese Anlage die Halbleiterscheiben 105 bearbeitet.
Die Fehlererkennungseinheit 380 umfasst ein Fehlererkennungsmodell 385,
das in der Lage ist, eine modellierende Funktion auszuführen, wenn
die Fehlererkennung durchgeführt
wird. Es werden diverse Parameter in das Fehlererkennungsmodell 385 eingespeist.
Beispielsweise können
diverse vorbestimmte Bereiche für
Druck, Temperatur, Feuchtigkeit und/oder Gasdurchfluss für das Modell
bereitgestellt werden, so dass das Modell eine Fehlererkennungsbedingung auf
der Grundlage der Fehlerdaten feststellen kann, die von der Fehlererkennungseinheit 380 geliefert werden.
Das Fehlererkennungsmodell 385 kann ein Modell mit mehreren
Variablen sein, das eine Fehlermodellierung auf der Grundlage diverser
Parameter ausführt.
In einer Ausführungsform
ist die Fehlererkennungseinheit 380 ausgebildet, Messdatenergebnisse mit
Anlagenzustandssensordaten in Korrelation zu setzen, um damit einen
Fehler zu kennzeichnen.
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Das
System 300 umfasst ferner eine PCA-Steuerung 360,
die in Verbindung mit der Fehlererkennungseinheit 380 so
arbeitet, dass eine Hauptkomponentenanalyse beim Bestimmen von der Norm
abweichenden Bedingungen oder Fehlern, die die Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 betreffen,
ausgeführt
wird. Die PCA-Steuerung 360 umfasst ein PCA-Modell 365,
das in der Lage ist, eine Modellfunktion beim Ausführen der
PCA durchzuführen.
Es werden diverse Parameter und Fertigungsdaten in das PCA-Modell 365 eingespeist.
Beispielsweise können
diverse vorbestimmte Bereiche für
Druck, Temperatur, Feuchtigkeit und/oder Gasdurchfluss in das Modell
eingeführt
werden, so dass das Modell eine Fehlerbedingung auf der Grundlage
der PCA erkennen kann. Die Fertigungsdaten sind so definiert, dass
diese diverse Arten von Daten einschließlich von Messdaten, Fehlerdaten,
Sensordaten, und dgl. enthalten. Eine detailliertere Beschreibung
im Hinblick auf die gewichtete PCA-Analyse gemäß einer anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden angegeben.
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Das
System 300 umfasst ferner ein dynamisches PCA-Gewichtungsmodul 370,
das ausgebildet ist, automatisch und/oder manuell Daten zu empfangen,
die Informationen kennzeichnen, die wiederum angeben, ob ein gewisser
Parameter, der als von der Norm abweichend betrachtet wird, tatsächlich ein
signifikanter Faktor für
erkannte Fehler ist. Das dynamische PCA-Gewichtungsmodul 370 ist
ausgebildet, die Gewichtung diverser Parameter einzustellen, die von
der PCA-Steuerung 360 analysiert werden. Das Gewichten
kann ferner auch die Parameterbereiche beeinflussen, die in das
Fehlererkennungsmodell 385 und/oder das PCA-Modell 365 eingespeist
werden. Eine detailliertere Beschreibung des dynamischen PCA-Gewichtungsmoduls 370 ist
in 5 und in der dazugehörigen Beschreibung angegeben.
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Diverse
Elemente des Systems 300, etwa die Prozesssteuerung 305,
die Fehlererkennungseinheit 380, die PCA-Steuerung 360 und
das dynamische PCA-Gewichtungsmodul 370 können Software-,
Hardware- oder Firmware-Einheiten sein, die Einzelgeräte sind
oder die in ein Computersystem integriert sind, das mit dem System 300 in
Verbindung steht. Des Weiteren können
die diversen Komponenten, die durch die in 3 dargestellten
Blöcke
repräsentiert
sind, miteinander über
eine Systemkommunikationsleitung 315 kommunizieren. Die
Systemkommunikationsleitung 315 kann eine oder mehrere Computerbusverbindungen,
eine oder mehrere spezielle Hardware-Kommunikationsverbindungen,
eine oder mehrere Telefonsystemkommunikationsverbindungen, eine
oder mehrere kabellose Kommunikationsverbindungen und/oder andere
Kommunikationsverbindungen sein, die vom Fachmann eingerichtet werden
können,
wenn er im Besitz der vorliegenden Offenbarung ist.
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Die
von der PCA-Steuerung
360 ausgeführte Hauptkomponentenanalyse
umfasst eine Technik mit mehreren Variablen, die die Korrelationsstruktur
in den Daten durch Reduzierung der Dimension des Datenraums modelliert.
Eine Datenmatrix X aus n Proben (Reihen) und m Variablen (Spalten)
kann wie folgt zerlegt werden:
X = X ^ + X ~.(1)wobei
die Spalten von X typischerweise auf Mittelwert 0 und Varianz 1
normiert sind. Die Matrizen X ^ und X ~ sind die modellierten und nicht
modellierten Restkomponenten der X-Matrix. Die modellierte Matrix und die
Restmatrix können
geschrieben werden als:
X ^ =
TPT und X ~ = T ~P ~T, (2)wobei T ∊
und
P ∊
die
Auswertematrix bzw. die Gewichtungsmatrix sind, und 1 die Anzahl
der Hauptkomponenten, die in dem Modell enthalten sind, repräsentiert.
Es folgt, dass T ~ ∊
und P ~ ∊
die
Restauswertematrizen und Richtungsmatrizen sind.
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Die
Gewichtungsmatrizen P und P ~ werden aus den Eigenvektoren der Korrelationsmatrix
R bestimmt, die approximiert werden kann durch:
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Die
ersten Eigenvektoren von R (entsprechend den größten Eigenwerten) sind die
Gewichte P und die Eigenvektoren, die den verbleibenden m – 1 Eigenwerten
entsprechen, sind die Restgewichte P ~.
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Die
Anzahl der Hauptkomponenten (PC), die in dem Modell beibehalten
werden, ist ein wichtiger Faktor bei der Fehlererkennung mittels
der PCA. Wenn zu wenige PCs beibehalten werden, erhält das Modell
nicht alle Informationen aus den Daten und es tritt eine beeinträchtigte
Darstellung des Prozesses auf. Wenn andererseits zu viele PCs (Hauptkomponenten)
ausgewählt
werden, dann ist das Modell überbestimmt
und enthält
ein Rauschen. Die Varianz des Rekonstruktionsfehler-(VRE)Kriteriums
zum Auswählen
der geeig neten Anzahl an PCs basiert auf dem Weglassen von Parametern
und der Verwendung des Modells, um die fehlenden Daten zu rekonstruieren.
Die Anzahl der PCs, die zu der besten Datenrekonstruktion führen, wird
als die optimale Anzahle an PCs betrachtet, die in dem Modell zu
verwenden ist. Andere gut etablierte Verfahren zum Auswählen der
Anzahl an PCs beinhalten das Verfahren der gemittelten Eigenwerte,
die Kreuzvalidisierung, etc.
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Wenn
die PCA unter Anwendung gewichteter Parameter ausgeführt wird,
anstatt dass Parameter in den Spalten verwendet werden, die auf
Mittelwert 0 und Varianz 1 normiert sind, können die Parameter in den Spalten
durch eine Zahl dividiert werden, die nicht der Varianz jeder Spalte
entspricht. Anders ausgedrückt,
Parameter in den Spalten werden durch eine Zahl dividiert, die nicht
die Standardabweichung ist. Dies liefert einen gewichteten Parameter
in den Spalten von X. Wenn beispielsweise der Druckparameter eng
mit einem Fehler korreliert ist, kann die Spalte von X, die den
Druck definiert, durch einen Wert dividiert werden, der nicht die
Standardabweichung ist, wodurch die Empfindlichkeit der Fehleranalyse
in Bezug auf den Druckparameter verbessert wird. Wenn andererseits
der Druckparameter durch einen Faktor bestimmt ist, der mit geringer Wahrscheinlichkeit
mit einem Fehler verknüpft
ist, kann die Spalte von X, die den Druck definiert, durch einen
anderen Wert dividiert werden, der nicht die Standardabweichung
repräsentiert,
wodurch die Empfindlichkeit der Fehleranalyse in Bezug auf den Druckparameter
verringert wird.
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Eine
der Berechnungen, die beim Ausführen eines
PCA-Algorithmus ausgeführt
wird, ist das Skalieren von Daten, die in das PCA-Modell 365 eingespeist
werden. Wie beispielsweise in 4 gezeigt ist,
kann eine zuvor beschriebene Matrix X Daten in einer ersten Spalte,
die die Druckdaten betreffen, in einer zweiten Spalte Daten, die
die Feuchtigkeitsdaten betreffen, in einer dritten Spalte Daten,
die die Temperaturdaten betreffen, in einer vierten Spalte Daten,
die die Gasdurchflussratendaten betreffen, usw., bis zu einer m-ten
Spalte Daten, die die einen weiteren Parameter betreffen, enthalten.
Jede Zeile, die die Spalten betrifft, kann Daten angeben, die den Zustand
einer Halbleiterscheibe 105 in einem Los kennzeichnet;
in einer alternativen Ausführungsform definieren
die Zeilen diverse Lose aus Halbleiterscheiben 105. Die
Zeilen können
Daten aufweisen, die eine erste Halbleiterscheibe 105,
eine zweite Halbleiterscheibe 105, eine dritte Halbleiterscheibe 105,
bis zu einer n-ten Halbleiterscheibe 105 betreffen.
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Das
PCA-Modell 365 kann die in 4 angegebenen
Parameter skalieren, um damit einem speziellen Parameter in der
Spalte der Matrix X ein größeres oder
geringeres Gewicht zu verleihen. Unterschiedliche Gewichte können den
unterschiedlichen Parametern auf der Grundlage einer speziellen Art
eines Prozesses, der in der Prozessanlage 310 ausgeführt wird,
zugeordnet werden. Beispielsweise kann der Druckparameter eine andere
Gewichtung für
die PCA-Analyse für
einen Abscheideprozess im Vergleich zur Gewichtung erhalten, die
dem Druckparameter während
eines Fotolithografieprozesses zugeordnet wird. Andererseits können während des Fotolithografieprozesses
die Temperaturdaten ein höheres
oder geringeres Gewicht im Vergleich zu dem Abscheideprozess erhalten.
Ein Verfahren zum Skalieren kann das Skalieren jeder Spalte mit
einer Varianz, die ungleich 1 ist, enthalten. Um dies zu bewerkstelligen,
kann anstelle des Teilens durch die Varianz jeder Spalte eine Teilung
durch eine andere Zahl auf der Grundlage des dem Parameter zugeordneten
speziellen Gewichtungsfaktors ausgeführt werden. Wenn beispielsweise
eine Temperatur als ein wichtigerer Parameter erachtet wird, kann
der Temperaturparameter in der Temperaturdatenspalte (d.h. der dritten
Spalte in der Matrix X) durch eine Zahl dividiert werden, die sich
von der Standardabweichung für
diese Spalte unterscheidet. Um eine höhere Empfindlichkeit des Fehlererkennungsalgorithmus
bei einer Änderung
eines gegebenen Parameters hervorzurufen, kann eine Spalte in der
Matrix X durch eine Zahl geteilt werden, die kleiner ist als die
Varianz, die aus dieser speziellen Spalte errechnet wird. Um eine geringere
Empfindlichkeit bei Änderung
eines gegebenen Parameters in dem Fehlererkennungsalgorithmus hervorzurufen,
kann eine Spalte in der Matrix X durch eine Zahl dividiert werden,
die größer ist
als die Varianz, die aus dieser speziellen Spalte errechnet wird.
Während
der weiteren PCA-Algorithmen können
kleinere Schwankungen der Temperatur mit größerer Wahrscheinlichkeit als
ein Fehler erkannt werden im Vergleich zu einer Variation eines
Parameters, der nicht in der gleichen Weise gewichtet wurde. In
einer Ausführungsform
ist die PCA-Steuerung 360 ausgebildet, das dynamische PCA-Gewichtungsmodul 370 aufzufordern,
die Gewichtung der Parameter in den Spalten aus 4 manuell
und/oder dynamisch und automatisch einzustellen.
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5 ist
eine detailliertere Blockansicht der Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320,
die in 3 gezeigt ist. Die Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320 umfasst
mehrere unterschiedliche Sensorarten (beispielsweise einen Drucksensor 510,
einen Temperatursensor 520, einen Feuchtigkeitssensor 530,
einen Gasdurchflussratensensor 540 und einen elektrischen
Sensor 550, etc.). In einer alternativen Ausführungsform
umfasst die Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320 in-situ-Sensoren
bzw. Vor-Ort-Sensoren, die in die Prozessanlage 310 integriert
sind. Der Drucksensor 10 ist ausgebildet, den Druck in
der Prozessanlage 310 zu erfassen. Der Temperatursensor 520 ist
ausgebildet, die Temperatur an diversen Stellen der Prozessanlage 310 zu
erfassen. Der Feuchtigkeitssensor 530 ist ausgebildet, die
relative Feuchtigkeit in diversen Bereichen der Prozessanlage 310 oder
die Umgebungsbedingungen zu erfassen. Der Gasdurchflussratensensor 540 kann
mehrere Flussratensensoren aufweisen, die ausgebildet sind, die
Durchflussrate mehrerer Prozessgase zu erfassen, die während des
Bearbeitens von Halbleiterscheiben 105 verwendet werden.
Beispielsweise umfasst der Gasdurchflussratensensor 540 Sensoren,
die die Durchflussrate von Gasen, etwa NH3,
SiH4, N2, N2O und/oder anderer Prozessgase erfassen
können.
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In
einer Ausführungsform
ist der elektrische Sensor 550 ausgebildet, mehrere elektrische
Parameter, etwa den Strom, der in einem Leuchtmittel auftritt, das
in einem Fotolithografieprozess verwendet wird, zu erfassen. Die
Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320 kann ferner andere
Sensoren aufweisen, die ausgebildet sind, mehrere Fertigungsvariablen
zu erfassen, die dem Fachmann im Besitz der vorliegenden Offenbarung
bekannt sind. Die Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320 kann
ferner eine Anlagenzustandssensordatenschnittstelle 560 aufweisen.
Die Anlagenzustandssensordatenschnittstelle 560 kann Sensordaten
von den diversen Sensoren empfangen, die in der Prozessanlage 310 enthalten
oder mit dieser verknüpft
sind, und/oder kann Sensordaten von der Anlagenzustandsdatensensoreinheit 320 empfangen
und kann die Daten an die Prozesssteuerung 305 senden.
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6 ist
eine detailliertere Blockansicht des dynamischen PCA-Gewichtungsmoduls 370 gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 gezeigt
ist, kann das dynamische PCA-Gewichtungsmodul 370 ein Fehlerdatenanalysemodul 610,
eine Fehlerdateneingabeschnittstelle 620 und ein PCA-Gewichtungsberechnungsmodul 630 aufweisen.
Auf der Grundlage der Fehler im Vergleich zu diversen Algorithmen
und Fehlerdaten, die von dem Fehlerdatenanalysemodul 610 verarbeitet
wurden, wird die Bestimmung von der Fehlererkennungseinheit 380 in
Verbindung mit der PCA-Steuerung 360 gemacht, ob ein spezieller
Parameter, der als von der Norm abweichend erachtet wurde, deutlich
zu dem Fehler beiträgt
oder nicht. Auf der Grundlage dieser Bestimmung kann das PCA-Gewichtungsberechnungsmodul 630 das
Gewicht, das diesem speziellen Parameter zugeordnet ist, verringern
oder erhöhen.
Diese Information wird an die PCA-Steuerung 360 und an
die Fehlererkennungseinheit 380 gesendet. Alternativ kann
eine externe Dateneinspeisung auf einer Leitung 625 für das dynamische
PCA-Gewichtungsmodul 370 in
Form einer manuellen Eingabe vorgesehen sein, um anzugeben, ob ein
spezieller Parameter, der als von der Norm abweichend markiert war,
tatsächlich
beträchtlich
zu einem speziellen Fehler beiträgt.
Die Fehlerdateneingabeschnittstelle 620 ist ausgebildet,
die externen eingespeisten Daten zu empfangen und die Daten an das PCA-Gewichtungsberechnungsmodul 630 weiterzugeben,
das in geeigneter Weise das Gewicht des speziellen Parameters einstellt.
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Daher
kann das dynamische PCA-Gewichtungsmodul 370 Daten bestimmen
und/oder Daten empfangen, die verwendet werden, um das einem speziellen
Parameter zugeordnete Gewicht einzustellen. Diese Information kann
von der Fehlererkennungseinheit 380 und/oder der PCA-Steuerung 360 verwendet
werden, um eine Analyse in Bezug auf die Abweichung von der Norm
(und/oder von Fehlern) während
des Bearbeitens von Halbleiterscheiben 105 auszuführen. Anders
ausgedrückt,
nachdem eine Fehlerbedingung erkannt ist, empfängt das PCA-Gewichtungsberechnungsmodul 630 Information
von dem Fehlerdatenanalysemodul 610 und/oder der Fehlerdateneingabeschnittstelle 620,
im Hinblick darauf, ob der Fehler ein tatsächlicher Fehler ist und/oder
ob Parameter, die mit der Abweichung von der Norm oder dem Fehler
verknüpft
sind, deutlich zu diesem Fehler oder der Abweichung von der Norm beigetragen
haben. Auf der Grundlage dieser Daten verringert oder vergrößert das
PCA-Gewichtungsberechnungsmodul 630 das Gewicht des Parameters oder
lässt alternativ
das Gewicht des Parameters unverändert.
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7 ist
ein Flussdiagramm der Verfahren entsprechend den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Das System 300 bearbeitet eine
oder mehrere Halbleiterscheiben 105 (Block 710).
Auf der Grundlage des Bearbeitens der Halbleiterscheiben 105 sammelt
das System 300 Messdaten, die sich auf den an den Halbleiterscheiben 105 ausgeführten Prozess
beziehen (Block 720). Ferner kann das System 300 Anlagenzustandsensordaten
sammeln, die den von der Prozessanlage 310 ausgeführten Prozess
betreffen (Block 730). Auf der Grundlage der Messdaten
und/oder der Anlagenzustandsensordaten kann das System 300 eine
Fehlererkennung im Hinblick auf die Bearbeitung der Halbleiterscheiben 105 ausführen (Block 740).
Das System 300 kann ferner einen PCA-Algorithmus in Verbindung
mit der Fehlererkennung ausführen,
um Abweichungen von der Norm oder Fehler, die mit der Bearbeitung
der Halbleiterscheiben 105 in Verbindung stehen, zu erfassen
(Block 750).
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Das
System 300 führt
ferner einen dynamischen PCA-Gewichtungsprozess durch, um das Gewicht
eines oder mehrere spezieller Parameter einzustellen, die von dem
Fehlererkennungsmodell und dem PCA-Modell verwendet werden, um die
Betriebsweise der Prozessanlage 310 zu analysieren (Block 760).
Eine detailliertere Darstellung und Beschreibung des PCA-Gewichtungsprozesses
ist in 8 und in der dazugehörigen Beschreibung angegeben.
Auf der Grundlage des dynamischen PCA-Gewichtungsprozesses werden
diverse Einstellungen des Gewichts spezieller Parameter so durchgeführt, dass
eine genauere Bewertung von Fehlern ermöglicht wird, die mit der Bearbeitung
von Halbleiterscheiben 105 in Verbindung stehen. Aufgrund
des dynamischen Einstellens des Gewichts der PCA-Parameter kann das System 300 nachfolgende
Prozesse an den Halbleiterscheiben 105 auf der Grundlage neu
eingestellter Parametergewichte ausführen, um damit in genauerer
Weise die Fehler oder Abweichungen von der Norm, die mit der Bearbeitung
von Halbleiterscheiben 105 auftreten, einzuschätzen (Block 770).
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8 ist
ein detaillierteres Flussdiagramm des dynamischen PCA-Gewichtungsprozesses.
Das System 300 analysiert die Fehlerdaten, die sich aus der
Fehlerdatenanalyse und/oder der PCA ergeben, um damit zu bestimmen,
ob spezielle Parameter, die mit Fehlern oder Abweichungen von der
Norm verknüpft
sind und erfasst wurden und mit der Bearbeitung von Halbleiterscheiben 105 in
Verbindung stehen, tatsächlich
einen signifikanten Fehler angeben (Block 810). Anders
ausgedrückt,
das System 300 bestimmt, ob die Abweichung von der Norm
oder die Fehlerangabe sich auf einen tatsächlichen Fehler bezieht. Das
System 300 analysiert ferner die Fehlerdaten, um zu bestimmen,
ob ein Parameter, der markiert war, tatsächlich einen deutlichen Beitrag
zu dem Fehler oder der Abweichung von der Norm liefert. In einer
Ausführungsform
kann der signifikante Beitrag eine Bestimmung der Wichtigkeit des
Parameters bezeichnen, mit der dieser die Fehlererkennung betrifft. In
einer weiteren Ausführungsform
ist ein signifikanter Beitrag eine Kausalbeziehung zwischen dem
Parameter und der Fehlerangabe.
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Ein
Beispiel, das den signifikanten Beitrag, einen Fehler oder einer
Abweichung von der Norm betrifft, ist im Folgenden angegeben. Beispielsweise kann
ein Prozessmodell einen Druckparameter (P), einen Temperaturparameter
(T), einen RF-Leistungsparameter (R) und einen Gasdurchflussratenparameter
(G) enthalten. Anfänglich
kann die Gewichtung für
jeden dieser Parameter (d.h. P, T, R, G) gleich 1 sein, beispielsweise
kann eine Parametermatrix angeben, dass [P, T, R, G] = [1, 1, 1,
1]. Nachdem ein Scheibenlos bearbeitet ist, kann sich die Signatur
für den
Beitrag zu einem Fehler/Abweichung von der Norm ändern zu [P, T, R, G] = [0,
0.2, 3, –2.5].
Wenn das System 300 oder ein Anwender bestimmt, dass der
Fehler ein tatsächlicher
Fehler ist, können
die diversen Beiträge
in Bezug auf jeden Parameter untersucht werden. In dem vorliegenden
Beispiel kann das System 300 bestimmen, dass die Parameter
R und G am meisten zu dem Fehler oder der Abweichung von der Norm
beitragen, da R und G den höchsten
Betrag besitzen. Folglich kann das System 300 die Parametergewichtung
gemäß einem
Algorithmus für
jene Parameter modifizieren, die den Fehler beeinflussen oder einen
deutlichen Beitrag leisten. Somit kann das System 300 einen
neuen Parametergewichtungswert bereitstellen, der durch die Matrix [P,
T, R, G] = [1, 1, 1.1, 1.1 ] repräsentiert ist. Das System 300 kann dann
ein weiteres Scheibenlos bearbeiten und es kann ein Fehler erkannt
werden. Ein Anwender oder das System 300 können dann
bestimmen, dass der Fehler kein tatsächlicher Fehler ist. Auf der
Grundlage dieser Feststellung kann das System 300 die Aufzeichnung
des Beitrags untersuchen und kann bestimmen, dass die Parameter
P und R deutlich zu dem "falschen" Fehler beitrugen.
In Reaktion darauf kann das System 300 die Gewichtung gemäß einem Algorithmus
für jene
Faktoren modifizieren. Beispielsweise können die neuen Gewichtungsfaktoren durch
die Matrix [P, T, R, G] = [0,9, 1, 1, 1.1] repräsentiert sein. Der Algorithmus
zum Bestimmen, welche Parameter auf der Grundlage von Werten für den Beitrag
einzustellen sind und wie die Gewichtungsfaktoren für jene Parameter
einzustellen sind, kann durch eine unterschiedliche Implementierung
variiert werden (beispielsweise immer 0,1 hinzufügen oder subtrahieren, mit
1,1 oder 0,9 multiplizieren, immer die beiden größten Parameter modifizieren,
immer die Gewichtungsfaktoren für
Parameter mit einem Wert größer als
1,5 modifizieren, etc.). Die obigen Beispiele sind lediglich zur
Darstellung angegeben, und es können
andere Parameter unterschiedlich gewichtet und/oder eingestellt
werden, ohne vom Schutzbereich und Grundgedanken der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Das
System 300 kann alternativ oder zusätzlich zu dem in Block 810 beschriebenen
Schritt eine externe Eingabe im Hinblick auf eine Beeinflussung oder
Nichtbeeinflussung der Fehler erhalten (Block 820). Anders
ausgedrückt,
das System 300 empfängt eine
Angabe von einer externen Quelle, die ein externer Computer, eine
Steuerung oder eine manuelle Eingabe von einem Bediener sein kann,
wobei angegeben wird, ob der erkannte Fehler ein tatsächlicher Fehler
ist und/oder Parameter, die mit dem Fehler oder der Abweichung von
der Norm verknüpft
sind, einen deutlichen Anteil an dem Fehler oder der Abweichung
von der Norm repräsentieren.
Auf der Grundlage dieser Daten bestimmt dann das System 300,
ob die Gewichtung in Bezug auf die Faktoren oder Parameter, die
die Fehler betreffen zu erhöhen, zu
verringern oder unverändert
zu lassen sind (Block 830).
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Wenn
das System 300 bestimmt oder informiert wird, dass ein
spezieller Parameter tatsächlich einen
deutlichen Beitrag zu dem erkannten Fehler lieferte, kann dann das
Gewicht dieses speziellen Parameters (beispielsweise des Druckparameters)
vergrößert werden,
um das System 300 empfindlicher für Schwankungen in diesem Parameter
zu machen. Wenn in ähnlicher
Weise das System 300 angibt, dass kein wesentlicher Beitrag
an dem Fehler von einem speziellen Parameter vorlag, kann das Gewicht dieses
Parameters für
die Fehlererkennung oder die PCA verringert werden. In anderen Fällen kann
das System 300 bestimmen, dass das Gewicht eines speziellen
Parameters ungeändert
bleibt. Daher kann das Gewichten eines Parameters, der mit der Bearbeitung
von Halbleiterscheiben 105 verknüpft ist, einschließlich der
Parameter, die in der beispielhaften Matrix aus 4 enthalten
sind, modifiziert werden.
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Auf
der Grundlage der Bestimmung, ob das Gewicht der Faktoren in Bezug
auf die Fehler zu erhöhen,
zu verringern oder zu unverändert
zu lassen ist, kann das System 300 dynamisch jenen Faktoren Gewicht
hinzufügen,
die den Fehler hervorriefen (Block 840), das Gewicht der
Faktoren reduzieren, die den Fehler hervorriefen (Block 850),
oder das Gewicht der Faktoren unverändert lassen (Block 860). Auf
der Grundlage der dynamischen Einstellung der Gewichtung werden
neue gewichtete Faktoren/Parameter bereitgestellt, um eine weitere
Fehlererkennung und/oder PCA auszuführen (Block 870).
Somit kann das Gewicht der Parameter dynamisch und kontinuierlich
auf der Grundlage diverser Operationen und der sich ergebenden Fehlererkennungsanalyse
und/oder PCA eingestellt werden, die an den Daten ausgeführt werden,
die sich auf die Bearbeitung von Halbleiterscheiben 105 beziehen.
Die neu gewichteten Faktoren können
eine Verringerung falscher Fehlerangaben bewirken und können die
Empfindlichkeit von Parametern erhöhen, die tatsächlich deutliche
Fehler oder Abweichungen von der Norm hervorrufen. Somit kann eine
genauere Bewertung zuständiger
Prozessanlagen 310, die den Prozess an den Halbleiterscheiben 105 ausführen, erreicht werden,
wodurch sich eine effizientere Betriebsweise der Prozessanlagen 310 und
geringere Standzeiten in den Fertigungsbereichen ergeben. Somit
kann durch die Verwendung der Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung eine effizientere und genauere Prozesseinstellung ausgeführt werden,
um damit besser definierte Eigenschaften von Halbleiterscheiben 105 zu
erhalten und um eine verbesserte Produktausbeute zu erreichen.
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Die
Prinzipien, die durch die vorliegende Erfindung gelehrt werden,
können
in einer fortschrittlichen Prozesssteuerungs-(APC)Plattform, etwa
dem Catalyst-System, das früher
von KLA Tencor, Inc. angeboten wurde, eingerichtet werden. Das Catalyst-System
verwendet Systemtechnologien, die mit dem internationalen Standard
für Halbleiteranlagen und
Materialien (SEMI) und dem computerintegrierten Fertigungs-(CIM)Rahmensystem
verträglich
sind und die auf der fortschrittlichen Prozesssteuerung-(APC)Plattform
beruhen. CIM (SEMI E81-0699-vorläufige
Spezifizierung für
die CIM-Plattformarchitektur) und APC (SEMI E93-0999-vorläufige Spezifizierung
für CIM-Plattform
und fortschrittliche Prozesssteuerungs-Komponenten) Spezifikationen
sind öffentlich
von SEMI erhältlich.
Die APC-Plattform ist eine bevorzugte Plattform, von der aus die
durch die vorliegende Erfindung ermittelte Steuerungsstrategie implementiert
werden kann. In einigen Ausführungs formen
ist die APC-Plattform ein fabrikumspannendes Softwaresystem; daher
können die
von der vorliegenden Erfindung gelehrten Steuerungsstrategien auf
nahezu beliebige Halbleiterfertigungsanlagen in der Fertigungslinie
angewendet werden. Die APC-Plattform ermöglicht ferner einen Fernzugriff
und eine Fernüberwachung
des Prozessverhaltens. Durch Anwenden der APC-Plattform wird auch
die Datenspeicherung bequemer, flexibler und weniger teuer im Vergleich
zu lokalen Speichereinrichtungen. Die APC-Plattform ermöglicht anspruchsvollere
Steuerungsarten, da eine deutlich höhere Flexibilität beim Erstellen
der erforderlichen Softwarekodierung ermöglicht wird.
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Das
Anwenden der durch die vorliegende Erfindung gelehrten Steuerungsstrategie
in einer APC-Plattform kann eine Reihe von Softwarekomponenten erforderlich
machen. Zusätzlich
zu Komponenten innerhalb der APC-Plattform wird ein Computerskript
für jede
der Halbleiterfertigungsanlagen, die in dem Steuerungssystem enthalten
ist, geschrieben. Wenn eine Halbleiterfertigungsanlage in dem Steuerungssystem
in der Fertigungsstätte
hochgefahren wird, ruft diese im Allgemeinen ein Skript auf, um
die Aktion zu initiieren, die von der Prozesssteuerung erforderlich
ist, etwa die Überlagerungssteuerung.
Die Steuerungsverfahren sind im Wesentlichen durch dieses Skriptum
definiert und werden dadurch ausgeführt. Die Entwicklung dieser
Skripten können
einen deutlichen Anteil bei der Entwicklung eines Steuerungssystems
ausmachen. Die von der vorliegenden Erfindung gelehrten Prinzipien
können
auch in anderen Arten von Fertigungsumgebungen eingesetzt werden.
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Die
speziellen offenbarten Ausführungsformen
sind lediglich anschaulicher Natur, da die Erfindung in diversen
unterschiedlichen aber äquivalenten
Weisen modifiziert und praktiziert werden kann, wie dies dem Fachmann
im Besitze der vorliegenden Offenbarung klar ist. Ferner sind keine
Einschränkungen
im Hinblick auf die Details des Aufbaus oder der Gestaltung, wie
sie hierin gezeigt sind, beabsichtigt, sofern diese nicht in den
folgenden Ansprüchen
beschrieben sind. Es ist daher zu beachten, dass die speziellen
offenbarten Ausführungsformen
geändert und
modifiziert werden können
und dass alle derartigen Variationen als innerhalb des Grundgedankens und
Schutzbereichs der Erfindung liegend erachtet werden. Der angestrebte
Schutzbereich ist durch die folgenden Patentansprüche definiert.
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Zusammenfassung
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Fehlererkennungssystem
und Verfahren auf der Grundlage einer gewichteten Hauptkomponentenanalyse
-
Es
werden ein Verfahren und ein System zum Ausführen einer dynamischen Gewichtungstechnik
für das
Ausführen
einer Fehlererkennung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das
Bearbeiten eines Werkstücks
(105) und das Ausführen
einer Fehlererkennungsanalyse, die die Bearbeitung des Werkstücks (105)
betrifft. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer Abhängigkeit
eines Parameters, der die Fehlererkennungsanalyse betrifft, von
einem erkannten Fehler und das Einstellen eines mit dem Parameter
verknüpften
Gewichts auf der Grundlage der Abhängigkeit des Parameters von dem
erkannten Fehler.
die Auswertematrix bzw. die Gewichtungsmatrix sind, und 1 die Anzahl der Hauptkomponenten, die in dem Modell enthalten sind, repräsentiert. Es folgt, dass T ~ ∊
und P ~ ∊
die Restauswertematrizen und Richtungsmatrizen sind.
