KR20040005846A - 툴 시스템에서 내장 프로세스 제어 프레임워크를 위한방법 및 장치 - Google Patents

툴 시스템에서 내장 프로세스 제어 프레임워크를 위한방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

제조 툴(110, 112) 시스템(210, 220, 230)으로 내장 프로세스 제어를 수행하는 방법 및 장치가 제공된다. 적어도 하나의 반도체 디바이스가 프로세스된다. 상기 반도체 디바이스의 프로세싱에 응답해서 내장 프로세스 제어 절차가 수행된다. 상기 내장 프로세스 제어 절차에 응답해서 반도체 디바이스의 후속의 프로세스가 수행된다. 본 발명의 장치는 컴퓨터 시스템(130), 및 상기 컴퓨터 시스템과 인터페이스하는 적어도 하나의 제조 툴(110, 112) 시스템(210, 220, 230)을 포함하며, 상기 제조 툴(110, 220, 230)은 상기 컴퓨터 시스템(130)으로부터 명령들을 수신할 수 있고 상기 제조 툴(110, 112) 시스템(210, 220, 230)에 의해 수행되는 제조 프로세스를 제어하는 내장 프로세스 제어 시스템을 포함한다.

Description

툴 시스템에서 내장 프로세스 제어 프레임워크를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EMBEDDED PROCESS CONTROL FRAMEWORK IN TOOL SYSTEMS}
제조 산업에서의 기술의 급증은 많은 새로운 혁신적 제조 프로세스들을 가져왔다. 오늘날의 제조 프로세스, 특히 반도체 제조 프로세스는 상당히 많은 수의 중요한 단계들을 요구한다. 이러한 프로세스 단계들은 통상적으로 극히 중대하며, 그래서 적절한 제조 제어를 유지하기 위해 일반적으로 미세 동조되는 복수의 입력들을 필요로 한다.
반도체 디바이스들의 제조는 가공하지 않는 반도체 재료로부터 패키지화된 반도체 디바이스를 만들어 내기 위해 복수의 이산 프로세스 단계들을 필요로 한다. 반도체 재료의 초기 성장으로부터, 반도체 결정체의 개별적인 웨이퍼들로의 슬라이싱, 제조 단계(에칭, 도핑, 이온 주입 등), 완성된 디바이스의 패키징 및 테스팅에 이르기까지의 다양한 프로세스들은 서로 다르고 전문화되어 있으므로 상기 프로세스들은 서로 다른 제조 체계를 포함하는 서로 다른 제조 위치에서 수행될 수 있다.
반도체 디바이스 제조에 영향을 주는 요인들 중에는, 제조 머신 툴들의 스타트-업 효과(start-up effects), 제조실(manufacturing chamber)의 메모리 효과, 및 최초-웨이퍼 효과(first-wafer effects)를 포함하는 제조 문제들에 의해 야기되는 웨이퍼간 편차(wafer-to-wafer variation)가 있다. 이러한 요인들에 의해 악영향을 받는 프로세스 단계들 중 하나가 포토리소그래피 오버레이 프로세스이다. 오버레이는 반도체 제조의 포토리소그래피 영역에서의 몇몇 중요한 단계들 중 하나이다. 오버레이 제어는 반도체 디바이스의 표면 상에서 2개의 연속하는 패턴 층들간의 오정렬(misalignment)을 측정하는 단계를 수반한다. 일반적으로, 오정렬 에러의 최소화는 반도체 디바이스들의 복수의 층들이 연결되어 유기적으로 기능하도록 하는데 중요하다. 기술 발전으로 반도체 디바이스들의 보다 미세한 임계 치수들이 촉진될수록, 오정렬 에러의 감소에 대한 필요성은 극적으로 증가한다.
일반적으로, 포토리소그래피 엔지니어들은 현재 한 달에 수회씩 오버레이 에러들을 분석한다. 오버레이 에러의 분석에서 나온 결과들은 노광 툴 설정을 수동으로 갱신하는데 사용된다. 현재의 방법과 관련된 문제들 중 일부는 상기 노광 툴 설정이 단지 한 달에 수회씩 갱신된다는 사실을 포함한다. 또한, 현재 노광 툴 갱신은 수동으로 수행된다.
일반적으로, 일련의 프로세싱 단계들은 노광 툴이나 스테퍼(stepper)를 요구하는 반도체 제조 툴 상의 많은 웨이퍼들에 대해 수행된다. 상기 제조 툴은 제조 프레임워크나 프로세싱 모듈들의 네트워크와 통신한다. 일반적으로, 상기 제조 툴은 설비 인터페이스(equipment interface)에 연결되어 있다. 상기 설비 인터페이스는 상기 스테퍼가 연결되어 있는 머신 인터페이스에 연결되어 있고, 이에 의해 스테퍼와 제조 프레임워크간의 통신을 촉진한다. 일반적으로 상기 머신 인터페이스는 어드밴스드 프로세스 제어(APC) 시스템의 일부가 될 수 있다. APC 시스템은 제어 규약(control script)을 초기화하고, 이 제어 규약은 제조 프로세스를 수행하는데 필요한 데이터를 자동으로 검색하는 소프트웨어 프로그램이 될 수 있다. 상기 제조 프로세스를 제어하는 입력 파라메터들은 수동으로 주기적으로 수정된다. 보다 높은 정밀도의 제조 프로세스에 대한 필요성이 요구될수록, 더욱 자동화된 방식으로 그리고 적시에 제조 프로세스를 제어하는 입력 파라메터들을 수정하기 위한 개선된 방식들이 필요하다. 또한, 웨이퍼간 편차는 반도체 디바이스의 비균일의 품질을 야기할 수 있다.
현재의 프로세스 제어 시스템들이 제조 제어의 일부 거친-동조(coarse-tuning)들을 제공하지만, 산업계에는 제조 제어의 미세-조정을 수행하는 효과적인 수단이 없다. 일반적으로 현재의 제어 시스템들은 복수의 제조 섹션들을 담당하고 있다. 이러한 제어 시스템들은 제조 프로세스들을 철저하게 분석제어할 수 없다.
본 발명은 일반적으로 반도체 제조에 관한 것이며, 특히 제조 툴 시스템에서 내장 프로세스 제어를 이용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 제조 프로세스 제어 시스템의 일실시예도이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 일실시예도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제조 툴 시스템의 일실시예에 대한 상세도이다.
도 4는 도 3에 도시된 내장 프로세스 제어기의 일실시예에 대한 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.
도 6은 도 5에 도시된 내장 프로세스 제어 절차를 수행하는 단계에 대한 상세 흐름도이다.
도 7은 검출된 에러들에 응답해서 제어 파라메터들을 변경하는 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명은 위에서 언급한 하나의 이상의 문제들을 극복하거나 적어도 그 영향을 감소시키는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 양상에서, 제조 툴 시스템 내에서 내장 프로세스 제어를 구현하는 방법이 제공된다. 적어도 하나의 반도체 디바이스가 프로세스된다. 내장 프로세스 제어 절차는 반도체 디바이스의 프로세싱에 응답해서 수행된다. 반도체 디바이스의 후속의 프로세스는 내장 프로세스 제어 절차에 응답해서 수행된다.
본 발명의 다른 양상에서, 제조 툴 시스템 내에서 내장 프로세스 제어를 구현하는 장치가 제공된다. 본 발명의 장치는 컴퓨터 시스템, 및 상기 컴퓨터 시스템과 인터페이스 하는 적어도 하나의 제조 툴 시스템을 포함하며, 상기 제조 툴 시스템은 상기 컴퓨터 시스템으로부터 명령들을 수신하여 상기 제조 툴 시스템에 의해 수행되는 제조 프로세스를 제어하는 내장 프로세스 제어 시스템을 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면들과 관련한 다음의 상세한 설명으로 이해될 수 있으며, 도면들에서 동일 구성요소는 동일 도면부호로 나타낸다.
본 발명은 다양한 변형 및 대안의 형태들로 실시될 수 있지만, 그것들 중 특정한 실시예들을 도면들에 도시하였고 여기에 상세히 설명한다. 그렇지만, 특정한실시예들에 대한 설명은 본 발명을 서술된 특정한 형태로만 제한하려는 것이 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 정신 및 범주 내에서 모든 변형, 등가 및 대안을 망라하고자 하는 것임을 이해하여야 한다.
본 발명의 예시적 실시예들을 아래에 설명한다. 간략화를 위하여, 실제의 수행에 있어서의 모든 특징들이 본 명세서에 설명되지는 않는다. 어떤 그러한 실제의 실시예의 전개에 있어서, 다수의 구현별 특정한 결정들이, 시스템-관련 및 비즈니스-관련의 구현마다 변화하는 제약들을 따르는 것 등의, 전개자의 특정한 목적들을 달성하도록 행해져야 함을 물론 이해할 수 있을 것이다. 또한, 그러한 노력은 복잡하고 시간이 걸리겠지만 당업자가 본 발명의 기술내용을 접했을 때는 일상적인 일이 됨을 알 수 있을 것이다.
반도체 제조 시에 수반되는 많은 이산 프로세스들이 존재한다. 반도체 디바이들은 다수의 제조 프로세스 툴들을 다수회 거치게 된다. 웨이퍼간 편차들로 인해 불균일한 반도체 디바이스들이 생산될 수 있다. 영향을 받는 하나의 프로세스는 포토리소그래피 오버레이 프로세스이다. 오버레이 프로세스는 반도체 제조에서 중요한 단계이다. 특히, 오버레이 프로세스는 제조 프로세스 동안 반도체 층들간의 오정렬 에러들을 측정하는 단계를 포함한다. 오버레이 프로세스의 개선은 반도체 제조 프로세스에서 품질 및 효율성 면에서 실질적인 향상을 가져올 수 있다. 본 발명은 웨이퍼간 편차에 대한 자동화된 에러 보정을 수행하는 방법을 제공한다.
반도체 디바이스들은 복수의 입력 제어 파라메터들을 이용하는 제조 환경에서 프로세스된다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예가 도시되어 있다. 일실시예에서, 반도체 웨이퍼들과 같은 반도체 제품들(105)이 라인(120) 상의 복수의 제어 입력 신호들을 이용해서 프로세싱 툴(110, 112)에서 프로세스된다. 일실시예에서, 라인(120) 상의 제어 입력 신호들은 컴퓨터 시스템(130)으로부터 머신 인터페이스들(115, 117)을 통해 프로세싱 툴(110, 112)로 전송된다. 일실시예에서, 제1 및 제2 머신 인터페이스(115, 117)는 프로세싱 툴(110, 112)의 외측에 위치한다. 대안의 실시예에서, 제1 및 제2 머신 인터페이스(115, 117)는 프로세싱 툴(110, 112) 내에 위치한다.
일실시예에서, 컴퓨터 시스템(130)은 제어 입력 신호들을 라인(120)을 통해 제1 및 제2 머신 인터페이스(115, 117)로 전송한다. 컴퓨터 시스템(130)은 제조 모델(140)을 이용해서 라인(120) 상에 제어 입력 신호들을 발생한다. 일실시예에서, 제조 모델은 라인(120)으로 전송되는 복수의 제어 입력 파라메터들을 결정하는 방법을 포함한다.
일실시예에서, 제조 모델(140)은 특별한 제조 프로세스를 수행하는 프로세스 규약 및 입력 제어(process script and input control)를 정의한다. 프로세싱 툴 A(110)로 전송되는 라인(120) 상의 입력 제어 신호들은 제1 머신 인터페이스(115)에 의해 수신되어 프로세스된다. 프로세싱 툴 B(112)로 전송되는 라인(120) 상의 입력 제어 신호들은 제2 머신 인터페이스(117)에 의해 수신되어 프로세스된다. 반도체 제조 프로세스에서 이용되는 프로세싱 툴(110, 112)의 예로는 스테퍼(stepper), 스캐너, 스텝/스캔 툴(step-and-scan tool) 및 에칭 프로세스 툴이 있다. 일실시예에서, 프로세싱 툴 A(110) 및 프로세싱 툴 B(112)은 스테퍼와 같은 포토리소그래피 프로세스 툴이다.
일반적으로 프로세싱 툴(110, 112)에 의해 프로세스되는 하나 이상의 반도체 웨이퍼들은 계측 데이터(metrology)의 획득을 위해 계측 툴(150)로 전송된다. 일실시예에서, 계측 툴(150)은 스케터로메트리 데이터 획득 툴(scatterometry data acquisition tool), 또는 스케터로미터(scatterometer)이다. 계측 툴(150)로부터의 데이터는 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)에 의해 프로세스되어 조직된다. 일실시예에서, 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)은 계측 데이터를 프로세스된 반도체 웨이퍼들의 특별한 제조 로트(lot)에 서로 관련시킨다. 일실시예에서, 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)은 컴퓨터 시스템(130)에 통합되어 있다. 일실시예에서, 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)은 컴퓨터 시스템(130)에 내장되어 있고, 상기 컴퓨터 시스템(130)은 APC 프레임워크 내에 통합되어 있다.
계측 데이터 프로세싱 유닛(145)으로부터의 상기 프로세스된 계측 데이터는 일실시예에서 스케터로메트리 데이터이고, 라인(155)을 통해 피드백/피드포워드 제어기(160)로 전송된다. 일실시예에서, 상기 피드백/피드포워드 제어기(160)는 상기 스케터로메트리 데이터를 프로세스하여 당업자에게 공지되어 있는 피드백 및 피드포워드 조정 데이터를 발생한다. 아래에 설명되는 피드백 및 피드포워드 조정 데이터는 라인(170)을 통해 컴퓨터 시스템(130)으로 전송된다. 컴퓨터 시스템(130)은 상기 피드백 및 피드포워드 조정 데이터를 활용하여 제조 모델(140)을 변경하며, 이것은 라인(120) 상에서 제어 입력 파라메터들의 적절한 변화를 야기한다. 일실시예에서, 피드백/피드포워드 제어기(160)는 컴퓨터 시스템(130)에 통합되어 있다.일실시예에서, 피드백/피드포워드 제어기(160)는 컴퓨터 시스템(130) 내에 내장되어 있는 컴퓨터 소프트웨어 프로그램이다.
라인(120) 상의 제어 입력 신호를 변경하는 근거들 중 하나는 스케터로메트리 측정과 같이, 프로세스된 반도체 웨이퍼에서 수행되는 계측 측정이다. 상기 계측 측정은 제어 입력 신호들의 피드백 변경과 피드포워드 변경을 수행하는데 사용된다. 일반적으로, 라인(120) 상의 제어 입력 신호들의 피드백 변경은 포토 노광 조사 적량법(photo exposure dosages)을 이용하는 라인 폭 조정과 노광 초점 변경법을 이용하는 라인 프로파일 조정과 같은, 포토리소그래피 프로세스들로 수행된다. 또한 라인(120) 상의 제어 입력 신호의 피드백 변경은 에칭식 변경법(etch recipe modification)을 이용하는 에칭 라인형 조정과 같은, 에칭 프로세스들로 수행될 수 있다.
라인(120) 상의 제어 입력 신호들의 피드포워드 변경은 반도체 웨이퍼들의 후속의 프로세스들의 정정을 수행하는데 이용될 수 있다. 라인(120) 상의 제어 입력 신호들의 피드포워드 변경은 스페이서 증착 프로세스에서 이용될 수 있으며, 이 스페이서 증착 프로세스에서 스케터로메트리 기술이 반도체 웨이퍼 상에 정밀 형태의 유효 라인 폭들을 조정하는데 이용될 수 있다. 일실시예에서, 스페이서 증착 프로세서에서, 스케터로메트리 측정은 증착 시간을 조정하는데 사용될 수 있고, 이 증착 시간은 스페이서 폭에 영향을 미치며, 이 스페이서 폭은 또한 반도체 웨이퍼 상의 유효 라인 폭의 궤적에 영향을 미친다. 또한, 스케터로메트리 측정은 이온 주입 파라메터들을 측정하는데 이용될 수 있으며 후속의 이온 주입 프로세스에서 이온 주입량을 조정하는데 이용될 수 있다.
스테퍼 프로세스와 같은 제조 환경의 배경에서, 프로세싱 툴(110)을 동작시키는데 이용되는 라인(120) 상의 제어 입력들은 x-변환 신호(x-translation signal), y-변환 신호(y-translation signal), x-확장 웨이퍼 스케일 신호(x-expansion wafer scale signal), y-확장 웨이퍼 스케일 신호(y-expansion wafer scale signal), 레티클 확대 신호 및 레티클 회전 신호를 포함한다. 일반적으로, 레티클 확대 신호 및 레티클 회전 신호와 관련된 에러들은 노광 툴로 프로세스되는 웨이퍼의 표면 상에서의 하나의 특별한 노광 프로세스와 관련이 있다. 본 발명에 의해 알게 되는 주요 특징들 중 하나는 외부 가변값들의 분석에 응답해서 라인(120) 상의 제어 입력 신호들을 갱신하는 방법이다.
프로세싱 툴(110)에서의 프로세스 단계가 포함될 때, 프로세싱 툴(110)에서 프로세스되는 반도체 웨이퍼는 도 1의 블록(120)으로 도시된 바와 같이, 검토국(review station)에서 검사된다. 그러한 검토국의 하나가 KLA 검토국이다. 검토국의 동작으로부터 도출되는 데이터의 하나의 세트는 이전의 노광 프로세스에 의해 야기된 미스레지스트레이션(misregistration)의 양에 대한 양적 측정이다. 일실시예에서, 미스레지스트레이션의 양은 반도체 웨이퍼의 2개의 층들간에 발생한 프로세스에서의 미스레지스트레이션과 관련이 있다. 일실시예에서, 상기 발생한 미스레지스트레이션의 양은 제어 입력들을 특별한 노광 프로세스에 귀착시킬 수 있다. 일반적으로 제어 입력들은 반도체 웨이퍼 상에서 노광 툴들에 의해 수행되는 프로세스 단계들의 정확성에 영향을 미친다. 제어 입력 신호들은 레티클 확대 및프로세스중인 반도체 웨이퍼의 위치에 영향을 미친다. 제어 입력들의 변경은 노광 툴에서 사용되는 프로세스 단계들의 성능을 향상시키는데 활용될 수 있다. 일실시예에서, 라인(120) 상의 제어 입력 신호들에 대한 변경은 프로세스중인 반도체 디바이스들에 대한 외부 변수의 영향에 근거하고 있다. 본 발명은 위에서 언급한 프로세스 제어를 수행하는 방법 및 장치를 제공하며, 프로세스 제어 시스템은 제조 툴 시스템 내에 내장되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 장치가 도시되어 있다. 컴퓨터 시스템(130)은 제1 제조 툴 시스템(210), 제2 제조 툴 시스템(20), 및 제N 제조 툴 시스템(230)과 인터페이스하고 있다. 일실시예에서, 개별적인 프로세스 제어 시스템은 제1 내지 제N 제조 툴 시스템(210, 220, 230) 각각에 통합되어 있거나 내장되어 있다. 간략화의 목적을 위해, 제1 제조 시스템(210)을 상세하게 설명한다. 그렇지만, 제2 내지 제N 제조 시스템(220, 230)은 제1 제조 시스템(210)과 실질적으로 유사하다는 것은 당업자에게는 당연하다. 프로세스 제어 시스템의 내장은 웨이퍼-투-웨이퍼 에러 보정과 같은 미세-동조 프로세스 제어(fine-tune process control)를 허용한다.
도 3을 참조하면 제1 제조 툴 시스템(210)이 보다 상세하게 도시되어 있다. 제1 제조 툴 시스템(210)은 머신 인터페이스(115), 내장 프로세스 제어기(230), 및 제조 툴(320)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(130)은 머신 인터페이스(115) 및 내장 프로세스 제어기(310)와 인터페이스하고 있다. 일실시예에서, 내장 프로세스 제어기(310)는 제조 툴(320)의 동작 동안 피드백/피드포워드 변경을 수행할 수 있다. 또한, 내장 프로세스 제어기(310)는 웨이퍼별로 제조 툴(320)의 동작에서 미세-동조 조정을 수행할 수 있다. 환언하면, 제조 툴(320)에서의 제어 파라메터 변경은 각각의 반도체 웨이퍼의 프로세싱 사이에서 수행되고, 이에 의해 더 높은 품질인 반도체 웨이퍼들의 제조 로트를 생성할 수 있다.
일실시예에서, 내장 프로세스 제어기(310)는 제조 툴(320)의 동작에서 머신 인터페이스(115)를 통해 변경을 수행할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(130)은 내장 프로세스 제어기(320)를 통하거나 머신 인터페이스(115)를 통해 직접적으로 제조 툴(320)의 동작에 영향을 미치는데 사용될 수 있다. 일반적으로 제1 제조 툴 시스템(210)은 APC 시스템과 유사하게, 제1 제조 툴 시스템(210) 내에서 프로세스 제어를 독립적으로 수행할 수 있다. 제2 내지 제N 제조 툴 시스템(220, 230)은 제1 제조 툴 시스템(210)의 동작과 유사한 방식으로 동작한다.
도 4를 참조하면, 내장 프로세스 제어기(310)의 일실시예가 보다 상세하게 도시되어 있다. 일실시예에서, 내장 프로세스 제어기(310)는 계측 데이터 획득 유닛(410), 계측 데이터 프로세싱 유닛(145), 피드백/피드포워드 제어기(160), 및 제조 모델(140)을 포함한다. 일실시예에서, 계측 데이터 획득 유닛(410)은 웨이퍼별로 계측 데이터를 획득할 수 있는 계측 툴(150)이다. 계측 데이터 획득 유닛(410)으로부터의 데이터는 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)에 의해 프로세스되어 조직된다. 일실시예에서, 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)은 계측 데이터를 프로세스중인 특별한 반도체 웨이퍼들에 서로 관련시킨다.
계측 데이터 획득 유닛(410)은 피드백/피드포워드 제어기(160)와 인터페이스한다. 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)으로부터의 상기 프로세스된 계측 데이터는 피드백/피드포워드 제어기(160)로 전송된다. 일실시예에서, 피드백/피드포워드 제어기(160)는 상기 프로세스된 계측 데이터를 프로세스하여 당업자에게 공지되어 있는 피드백 및 피드포워드 조정 데이터를 발생한다. 내장 프로세스 제어기(310)는 상기 피드백 및 피드포워드 조정 데이터를 활용하여 제조 모델(140)을 변경하며, 이 제조 모델(140)은 제조 툴(320)의 동작을 제어하는 제어 입력 파라메터들의 적절한 변화를 야기한다.
일반적으로, 제어 입력 파라메터들의 피드백 변경은 포토 노광 조사 적량법을 이용하는 라인 폭 조정 및 노광 초점 변경법을 이용하는 라인 프로파일 조정과 같은, 포토리소그래피 프로세스로 수행된다. 또한 제어 입력 파라메터들의 피드백 변경은 에칭식 변경법을 이용하는 에칭 라인형 조정과 같은, 에칭 프로세스로 수행될 수 있다. 제어 입력 파라메터들의 피드포워드 변경은 반도체 웨이퍼들의 후속의 프로세스의 정정을 수행하는데 사용될 수 있다. 라인(120) 상의 제어 입력 신호들의 피드포워드 변경은 스페이서 증착 프로세스에서 이용될 수 있으며, 이 스페이서 증착 프로세서에서는 스케터로메트리 기술이 반도체 웨이퍼들 상에 정밀 형태의 유효 라인 폭들을 조정하는데 이용될 수 있다.
일실시예에서, 계측 데이터의 획득, 획득된 계측 데이터의 프로세싱, 피드백 및 피드포워드 데이터의 발생, 및 제어 입력 파라메터들의 변경은 웨이퍼별로 내장 프로세스 제어기(310)에 의해 수행되지만, 이들 프로세스는 마찬가지로 로트 바이 로트별로 수행될 수 있다. 예시적 예에서와 같이, 반도체 웨이퍼의 막 증착 프로세스 동안, 제조 모델은 100 옹스트롬 두께의 막 증착을 달성하기 위해 10초의 증착 단계 지속기간을 요하는 방식을 정의할 수 있다. 반도체 웨이퍼의 프로세싱 후 획득된 데이터가 10초의 증착 단계 지속기간이 105 옹스트롬 두께의 막 증착을 생성하는 것으로 나타내는 경우, 피드백/피드포워드 제어기(160)는 다음 반도체 웨이퍼의 프로세싱 전에 제조 모델(140)의 방식을 변경할 수 있다. 제조 모델(140)의 방식은, 100 옹스트롬의 막 증착 두께를 달성하기 위해, 프로세스중인 다음 반도체 웨이퍼에 대해 9.8초의 증착 단계 지속기간이 수행되도록 변경될 수 있다. 일실시예에서, 내장 프로세스 제어기(310)는 APC 프레임워크이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 방법들의 일실시예의 흐름도가 도시되어 있다. 도 5의 블록(510)으로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 웨이퍼가 제조 툴 시스템(210)에 의해 프로세스된다. 적어도 하나의 웨이퍼가 프로세스된 후, 도 5의 블록(520)으로 도시된 바와 같이, 내장 프로세스 제어 절차가 수행된다. 상기 내장 프로세스 제어 절차에 대한 보다 상세한 흐름도는 도 6에 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 블록(610)으로 도시된 바와 같이, 계측 데이터가 웨이퍼별로 획득된다. 일실시예에서, 계측 데이터는 내장 프로세스 제어기(310) 내의 계측 데이터 획득 유닛(410)에 의해 획득된다. 계측 데이터가 획득되면, 도 6의 블록(620)으로 도시된 바와 같이, 계측 데이터가 프로세스되어, 프로세스중인 대응하는 반도체 웨이퍼들에 서로 관련된다. 일실시예에서, 획득된 계측 데이터의 프로세싱은 내장 프로세스 제어기(310) 내의 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)에 의해 수행된다.
그런 다음, 프로세스된 계측 데이터는 도 6의 블록(630)으로 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼의 후속의 프로세싱을 위해 피드백 및 피드포워드 데이터를 발생하는데 사용된다. 일실시예에서, 피드백 및 피드포워드 데이터는 내장 프로세스 제어기(310) 내의 피드백/피드포워드 제어기(160)에 의해 발생된다. 상기 피드백/피드포워드 데이터는 도 6의 블록(640)으로 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼의 후속의 프로세싱의 제어에서 수행된다. 일실시예에서, 피드백/피드포워드 데이터의 수행은 제조 툴(320)의 동작을 제어하는 제어 입력 파라메터들에 대해 적절한 변경을 함으로써 제조 모델에 의해 수행된다. 일실시예에서, 제어 입력 파라메터들에 대한 변경은 도 7에 도시된 피드백 및 피드포워드 데이터에 의해 정의되는 제조 에러들을 시험함으로써 이루어진다.
도 7을 참조하면, 피드백 및 피드포워드 데이터에 의해 정의된 바와 같은 제조 에러 데이터는 블록(710)으로 도시된 바와 같이, 획득되어 분석된다. 에러 데이터는 당업자에 공지되어 있는 복수의 방법들 중 하나로부터 획득된다. 에러 데이터가 획득되면, 도 7의 블록(720)으로 도시된 바와 같이, 이 에러 데이터가 데드대역(deadband) 내에 있는지에 대한 결정이 이루어진다. 블록(720)으로 도시된 단계는 에러가 제조 툴(320)을 제어하는 제어 입력 파라메터들의 변화를 정당화하기에 충분히 큰지의 여부를 결정하기 위해 수행된다. 상기 데드대역을 정의하기 위해, 검토국과 같은 제품 분석국(도시되지 않음)으로부터 획득된 에러들은, 소정 세트의 임계 파라메터들과 비교된다. 일실시예에서, 상기 데드대역은, 대응하는 소정의 목표값들의 세트에 대해 거의 중심에 있는 제어 입력 신호들과 관련된 에러값들의 범위를 포함하며, 이를 위해 일반적으로 제어기 동작이 차단된다. 제품 분석국으로부터 획득된 에러들중 어느 하나가 그것의 대응하는 소정의 임계값보다 적으면, 그 특별한 에러는 데드대역 내에 있는 것으로 간주된다. 상기 데드대역의 주요 목적들중 하나는 제조 툴(320)을 제어하는 제어 입력 파라메터들에 대한 변화로부터 야기되는 과도한 제어 동작으로 인해 반도체 제조 프로세스가 지나치게 요동하는 것을 방지한다.
블록(720)으로 도시된 바와 같이, 제어 입력 신호에 대응하는 에러가 데드대역 내에 있다는 결정이 이루어지는 경우, 그 특별한 에러는 도 7의 블록(730)으로 도시된 바와 같이 무시된다. 그러므로, 제어 입력 신호에 대응하는 에러의 값이 소정의 데드대역 내에 있는 것으로 판단될 때, 그 특별한 에러는 그 대응하는 제어 입력 신호를 갱신하는데 사용되지 않는다. 일실시예에서, 상기 에러 데이터가 데드대역 내에 있는 것으로 결정되는 경우, 제어 파라메터들에 대한 변화는 도 7의 블록(740))으로 도시된 바와 같이, 그 특별한 에러 데이터에 기초해서 이루어지지 않는다. 그런 다음 도 7의 블록(740)으로 도시된 바와 같이 새로운 에러 데이터가 얻어지고 분석된다. 일실시예에서, 위에서 언급한 단계들은 얻어지는 새로운 에러 데이터에 대해 반복된다.
블록(720)으로 도시된 바와 같이, 제어 입력 신호에 대응하는 에러가 데드대역 내에 없다는 결정이 이루어지는 경우, 그 에러들을 보상하기 위해 제어 입력 파라메터를 변경하는 것과 같은 추가의 프로세싱이 도 7의 블록(750)으로 도시된 바와 같이 수행된다. 제어 입력 신호에 대응하는 에러의 값은, 후속의 제조 프로세스단계에 있어서 제조 툴(320)을 제어하는 그 제어 입력 파라메터들을 갱신하는데 사용된다.
도 6 및 도 7에 도시된 단계들의 완료는 도 5의 블록(520)으로 도시된 내장 프로세스 제어 절차를 수행하는 단계를 완료시킨다. 도 5를 다시 참조하면, 내장 프로세스 제어 절차가 수행되면, 반도체 웨이퍼의 후속의 프로세싱이 도 5의 블록(530)으로 도시된 바와 같이 시작된다. 본 발명에서 설명되는 원리는 다른 유형의 제조 및 프로세스 제어 설정에서 수행될 수 있다.
본 발명에서 설명되는 원리는 어드밴스드 프로세스 제어(APC) 프레임워크에서 수행될 수 있다. 본 발명은 제조 툴 시스템(210, 220, 230)에 통합되는 내장 프로세스 제어 프레임워크와 같은 APC 프레임워크를 수행하는 방법 및 장치를 제공한다. APC는 본 발명에서 설명되는 오버레이 제어 방법을 수행하는 양호한 플랫폼(platform)이다. 일부의 실시예에서, APC는 전공장 소프트웨어 시스템(factory-wide software system)이 될 수 있으며, 그러므로 본 발명에서 설명되는 제어 방법은 공장 바닥의 임의의 반도체 제조 툴에 실질적으로 적용될 수 있다. 또한, APC 프레임워크는 프로세스 성능에 대한 원격 액세스 및 모니터링을 허용한다. 또한, APC 프레임워크를 활용함으로써, 데이터 저장이 보다 편리해질 수 있고, 보다 유연성 있을 수 있으며, 국부 구동(local drive)보다도 저렴할 수 있다. APC 플랫폼은 필요한 소프트웨어 코드를 기록할 때 상당한 유연성을 제공하기 때문에 보다 복잡한 유형의 제어를 허용한다.
본 발명에서 설명되는 제어 방법의 APC 프레임워크로의 전개는 복수의 소프트웨어 구성요소를 필요로 할 수 있다. APC 프레임워크 내의 구성요소 이외에, 컴퓨터 규약(computer script)이 제어 시스템에 관련되는 반도체 제조 툴들 각각에 기록된다. 제어 시스템 내의 반도체 제조 툴이 반도체 제조에서 시작되는 경우, 일반적으로 규약은 오버레이 제어기와 같은 프로세스 제어기에 의해 요구되는 동작을 시작할 것을 요청한다. 일반적으로 제어 방법들은 이러한 규약들에 정의되어 수행된다. 이러한 규약들의 개발은 제어 시스템의 개발의 상당한 부분을 포함할 수 있다. 본 발명에서 설명되는 원리들은 다른 유형의 제조 프레임워크로 수행될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 기술내용을 접한 당업자에게는 분명한 다른 방식으로 또는 등가의 방식으로 변형되어 수행될 수 있기 때문에, 위에서 언급한 특별한 실시예들은 단지 예시에 불과하다. 또한, 아래의 청구범위에 설명된 바와는 달리, 여기에 도시된 구성 및 설계의 상세한 설명에 제한되지 않는다. 그러므로, 위에서 언급한 특별한 실시예들은 변형되거나 수정될 수 있으며, 모든 그러한 변형은 본 발명의 정신 및 범주 내에 있는 것으로 고려된다. 따라서, 여기서 보호받고자 하는 사항은 아래의 청구범구에 기재된 바와 같다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 반도체 디바이스를 프로세싱하는 단계;
    상기 반도체 디바이스의 프로세싱에 응답해서 내장 프로세스 제어 절차를 수행하는 단계; 및
    상기 내장 프로세스 제어 절차에 응답해서 반도체 디바이스의 후속의 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내장 프로세스 제어 절차를 수행하는 단계는,
    계측 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 계측 데이터를 프로세싱하는 단계;
    상기 프로세스된 계측 데이터를 이용해서 피드백 및 피드포워드 데이터를 발생하는 단계; 및
    상기 피드백 및 피드포워드 데이터를 이용해서 제조 프로세스를 제어하는 적어도 하나의 제어 입력 프로세스로 피드백 및 피드포워드 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피드백 및 피드포워드 데이터를 발생하는 단계는 노광 조사 적량 배합(exposure dosage recipe)을 변경하는데 이용될 수 있는 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 피드백 및 피드포워드 데이터를 발생하는 단계는 포토리소그래피 프로세스 동안 초점을 변경하는데 이용될 수 있는 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 피드백 및 피드포워드 데이터를 발생하는 단계는 스페이서 증착 프로세스를 변경하는데 이용될 수 있는 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 컴퓨터 시스템(130); 및
    상기 컴퓨터 시스템(130)과 인터페이스하는 적어도 하나의 제조 툴(110, 112) 시스템(210, 220, 230)을 포함하며, 상기 제조 툴(110, 112) 시스템(210, 220, 230)은 상기 컴퓨터 시스템(130)으로부터 명령들을 수신할 수 있으며 상기 제조 툴(110, 112) 시스템(21, 220, 230)에 의해 수행되는 제조 프로세스를 제어하는 내장 프로세스 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제조 툴(110, 112) 시스템(210, 220, 230)은,
    머신 인터페이스(115, 117);
    상기 머신 시스템(115, 117)과 전기적으로 연결되는 제조 툴(110, 112); 및
    상기 머신 인터페이스(115, 117)와 상기 제조 툴(110, 112)에 연결되며, 상기 머신 인터페이스를 이용해서 상기 제조 툴(110, 112)로 프로세스 제어를 수행하는 내장 프로세스 제어기(310)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 내장 프로세스 제어기(310)는,
    상기 제조 툴(110, 112)로부터 계측 데이터를 획득할 수 있는 계측 데이터 획득 유닛(150);
    상기 계측 데이터 획득 유닛(150)에 연결되며, 상기 획득된 계측 데이터를 조직하고 프로세싱할 수 있는 계측 데이터 프로세싱 유닛(145);
    상기 계측 데이터 프로세싱 유닛(145)에 연결되며, 피드백 및 피드포워드 조정 데이터를 발생할 수 있는 피드백/피드포워드 제어기(160); 및
    상기 피드백/피드포워드 제어기(160)에 연결되며, 상기 피드백 및 피드포워드 조정 데이터를 이용해서 상기 제조 툴(110, 112)의 동작을 제어하는 적어도 하나의 입력 파라메터에 대한 변경을 수행하는 제조 모델(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 컴퓨터에 의해 수행될 때,
    적어도 하나의 반도체 디바이스를 프로세싱하는 단계;
    상기 반도체 디바이스의 프로세싱에 응답해서 내장 프로세스 제어 절차를 수행하는 단계; 및
    상기 내장 프로세스 제어 절차에 응답해서 반도체 디바이스(105)의 후속의프로세스를 수행하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 명령들이 인코딩된 컴퓨터 판독가능 프로그램 저장 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 컴퓨터에 의해 수행될 때, 상기 내장 프로세스 제어 절차를 수행하는 단계가,
    계측 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 계측 데이터를 프로세싱하는 단계;
    상기 프로세스된 계측 데이터를 이용해서 피드백 및 피드포워드 데이터를 발생하는 단계; 및
    상기 피드백 및 피드포워드 데이터를 이용해서 제조 프로세스를 제어하는 적어도 하나의 제어 입력 파라메터로 피드백 및 피드포워드 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 방법을 수행하는 명령들이 인코딩된 컴퓨터 판독가능 프로그램 저장 디바이스.
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