KR20050065663A - 첫 번째-원칙 피드-포워드 제조 제어를 제공하기 위한 방법및 장치 - Google Patents
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Abstract
다수의 툴들(30)을 포함하는 제조 시스템(10)에서 워크피스를 공정하는 단계를 포함하는 방법이 제시된다. 상기 공정 단계와 관련된 워크피스 제조 데이터가 검색된다. 상기 제조 시스템(10)에서 후속 공정이 상기 워크피스 제조 데이터를 기초로하여 시뮬레이트된다. 후속 공정을 위한 적어도 하나의 공정 파라미터가 상기 시뮬레이팅을 기초로 하여 예측된다. 상기 워크피스는 상기 미리 결정된 공정파라미터를 기초로하여 상기 툴들(30)중 적어도 하나에서 공정된다. 워크피스를 공정하도록 구성된 다수의 툴들(30) 및 시뮬레이션 유닛(110)을 포함하는 시스템이 제시된다. 상기 시뮬레이션 유닛은 상기 공정과 관련된 워크피스 제조 데이터를 검색하고, 상기 워크피스 제조 데이터를 기초로 하여 상기 워크피스에 대한 후속 고정을 시뮬레이트하고, 그리고 상기 시뮬레이팅을 기초로 하여 후속 공정을 위한 적어도 하나의 공정 파라미터를 예측하도록 구성되고, 여기서 상기 툴들(30)중 적어도 하나는 상기 예측된 공정 파라미터를 기초로 하여 상기 워크피스를 공정하도록 구성된다.
Description
본 발명은 일반적으로 반도체 장비 제조 필드(field)에 관한 것으로, 더욱 상세히는 첫 번째-원칙 피드-포워드 제조 제어(FIRST-PRINCIPLES FEED-FORWARD MANUFACTURING CONTROL)를 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 산업에서는 직접 회로 디바이스들 예컨데, 마이크로프로세서, 메모리 디바이스들, 등의 품질, 신뢰성, 그리고 처리량(throughput)을 향상시키기 위한 끊임없는 시도가 있어 왔다. 이 시도는 더욱 신뢰적으로 동작하는 고품질의 컴퓨터 및 전자 디바이스들에 대한 고객의 요구에 의해 주도되어 왔다. 이러한 요구들에 의해 예컨데 트랜지스터와 같은 반도체 디바이스들의 제조에 있어서, 그리고 그러한 트랜지스터들을 통합하는 직접 회로 디바이스들의 제조에 있어서의 개선이 지속되고 있다. 추가적으로, 일반적인 트랜지스터 소자 제조에서의 결함들을 감소시킴으로써, 트랜지스터당 총 비용, 그리고 그러한 트랜지스터를 통합하는 직접 회로 디바이스들의 비용을 또한 감소시켜 왔다.
일반적으로, 일련의 제조 단계들은 포토리토그래피 스텝퍼(photolithography stepper), 식각 툴, 증착(deposition) 툴, 폴리싱(polishing) 툴, 급속 열처리 툴, 주입(implantation) 툴, 등등을 포함하는 다양한 프로세스 툴을 사용하여 웨이퍼상에서 수행된다. 반도체 프로세스 라인의 작동을 개선하기 위한 하나의 기법으로서, 다양한 프로세스 툴의 작동을 자동적으로 제어하기 위해 공장 전반 제어(factory wide control)를 사용하는 것이 있다. 제조 툴들은 제조 프래임워크(framework) 또는 제조 모듈의 네트워크와 통신한다. 각각의 제조 툴들은 일반적으로 장비 인터페이스와 연결된다. 상기 장비 인터페이스는 상기 제조 툴과 상기 제조 프레임워크 사이의 통신을 용이하게 하는 장치 인터페이스와 연결된다. 상기 장치 인터페이스는 일반적으로 고급 프로세스 제어(APC : advanced process control) 시스템의 부분이다. 상기 APC 시스템은 제조 모델에 기반한 제어 스크립트(script)를 개시하며, 여기서 상기 제어 스크립트는 제조 프로세스를 실행하는데 필요한 데이터를 자동적으로 검색하는 소프트웨어 프로그램일 수 있다. 종종 반도체 디바이스들은 다중 프로세스를 위한 다중 제조 툴을 통하여 단계적으로 이동되고, 다중 제조 툴은 프로세스된 반도체 디바이스들의 품질에 관련된 데이터를 생성한다. 선 공정 및/또는 후 공정 계측 데이터가 상기 툴들을 위한 프로세스 제어기에 제공된다. 작동 레시피 파라미터(operating recipe parameter)들은 가능한한 목표 값과 근접한 후 공정 결과를 얻으려는 시도로서 성능 모델 및 계측 정보에 기초하여 프로세스 제어기에 의해 계산된다. 이러한 방식으로 편차를 감소시킴으로써 처리량의 증대, 비용의 감소, 디바이스의 고성능화, 등등을 달성할 수 있는 바, 이러한 모든것은 수익의 증대와 직결된다.
일반적인 반도체 제조 설비에서, 웨이퍼들은 그룹지어져 처리되는데 이를 로트라 한다. 특정한 로트에서 상기 웨이퍼들은 일반적으로 동일한 공정 환경을 경험한다. 일부 툴들에서, 로트내의 모든 웨이퍼들이 동시에 공정되는 반면에, 다른 툴들에서 이 웨이퍼들은 비슷한 조건하에서(예컨데, 동일한 작동 레시피를 사용하여) 개별적으로 공정된다. 일반적으로, 웨이퍼들의 로트는 제조 사이클 시작시에 우선순위가 지정된다. 우선순위는 상기 로트내의 웨이퍼들의 수에 기초하거나 혹는 테스트 또는 실험 로트 같은 그것의 상태에 기초해서 지정될 수 있다.
상기 제조 공정 동안, 제조되는 디바이스들의 성능에 영향을 줄 수 있는 다양한 이벤트들이 발생한다. 즉, 상기 제조 공정 단계들에서의 변화는 디바이스 성능 변화를 초래한다. 피쳐(feature) 임계 크기, 도핑 레벨(doping level), 접촉 저항, 입자 오염 등등과 같은 펙터(factor)들 모두는 디바이스 최종 성능에 잠재적으로 영향을 줄 수 있다. 디바이스들은 일반적으로 등급 측정에 의해 분류되는데, 이는 디바이스의 시장 가치를 효율적으로 결정한다. 일반적으로 디바이스의 등급이 높을 수록, 디바이스의 가치가 더욱 증가된다.
디바이스의 성능 특성에 영향을 주는 다수의 변수들 때문에, 상기 디바이스에 대한 전기적 특성 검사(eletrical test)를 수행하기 앞서 디바이스의 등급을 예측하기란 어렵다. 통상적으로 제조 공정 후 상당 기간동안, 때로는 상기 공정이 완료된 후 몇주동안 공정된 웨이퍼에 대해 웨이퍼 전기적 특성 검사(WET: wafer electrical test)측정이 수행되지 않는다. 하나 이상의 제조 단계들에 의해 생성된 웨이퍼들에 대한 WET 측정 결과 허용될 수 없는 것으로 표시될 경우에는, 상기 웨이퍼은 폐기되어야 한다. 그러나, 한편, 오(誤) 공정이 상당 기간 동안 검출 및 수정되지 않은 상태로 지속될 수 도 있는바, 이는 많은 웨이퍼들의 폐기, 많은 재료의 낭비, 그리고 처리량의 감소를 초래한다. 또한 다수의 단계에서 인-스펙(in-spec) 공정의 특정 조합들은 제품이 전기적 또는 성능 관점에서 여전히 오류를 갖게 한다. 대량의 웨이퍼들에 대한 일관된 제어는 많은 공정상의 복잡성을 필요료 함을 감안해 볼 때 이러한 공정들의 제어는 일반적으로 완벽한 자동화 구현을 요구한다.
상술된 일반적인 제조 제어 시나리오에서, 제어되는 툴의 응답을 예측 및 제어하기 위해서 경험적인 모델들이 사용된다. 일부의 경우에서, 경험적 모델이 시스템내의 다양한 펙터들의 상호작용을 정확히 나타낼수 없는 복잡한 응답으로 인해서 예측의 정확성은 감소된다. 예를 들면, 많은 펙터들이 트랜지스터의 성능에 영향을 미친다. 예를 들면, 이러한 펙터들은 게이트 전극 스택(gate electrode stack), 게이트 전극 임계 크기에서 프로세스 층(layer)의 두께, 주입 도우즈(implament dose) 및 에너지, 그리고 도핑(doping)된 영역 크기를 포함한다. 트랜지스터의 성능에 영향을 미치는 이러한 서로 다른 펙터들간의 상호작용의 본질은 트랜지스터의 제조를 제어하기 위해 사용되는 경험적 모델의 달성가능한 정확성을 감소시킨다.
본 발명은 상술된 하나 이상의 문제들의 영향을 극복하거나 혹은 적어도 줄이기위한 것이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조로 한 다음의 상세한 설명으로 부터 이해될 수 있으며, 여기서 동일 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 제조 시스템의 개략 블록 도이다.
도 2는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 제조 공정을 제어하기 위한 방법에 대한 개략 흐름도이다.
본 발명의 다양한 수정과 대안적인 형태가 가능하지만, 그중에서 특정한 실시예들만을 예시적으로 도면에 도시하며 이에대해 설명 한다. 그러나 특정한 실시예에 대한 설명이 본 발명을 개시된 특정한 형태로만 제한하는 것은 아니며, 청구범위에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위내에서 모든 수정, 균등물, 대안적인 형태가 가능하다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 다수의 툴들을 구비하는 제조 시스템에서 워크피스(workpiece)의 공정 단계을 포함하는 방법이 제시된다. 상기 공정과 관련된 워크피스 제조 데이터가 검색된다. 상기 제조 시스템에서의 추가적인 프로세싱이 상기 워크피스 제조 데이터에 기초하여 시뮬레이트팅simulating)된다. 후-공정을 위한 적어도 하나의 공정 파라미터가 상기 시뮬레이팅을 기초로 하여 예측된다. 상기 워크피스는 상기 예측된 공정 파라미터를 기초로 하여 적어도 하나의 툴들에서 공정된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 워크피스를 공정 하도록 연결된 다수의 툴들과 시뮬레이션 유닛을 포함하는 시스템이 제시된다. 상기 시뮬레이션 유닛은 상기 공정과 관련된 워크피스 제조 데이터를 검색하고, 상기 워크피스 공정 데이터를 기초로하여 워크피스에 대한 후 공정을 시뮬레이팅하고, 그리고 상기 시뮬레이팅을 기초로하여 후-공정에 대한 적어도 하나의 제조 파라미터를 예측하도록 구성되며, 여기서 적어도 하나의 상기 툴들은 상기 예측된 공정 파라미터에 기초하여 상기 워크피스를 공정하도록 연결된다.
본 발명의 예시적인 실시예가 하기에 기술된다. 명확성을 위해서 위해서, 실제 구현의 일부 특징들만이 본 명세서에 기술된다. 물론 이러한 특정한 실제적인 실시예를 전개하는데에 있어서, 구현별 특정한 많은 결정들이 시스템 관련, 및 비지니스 관련 제약에 부합하는 것과 같은 그러한 개발자의 목표를 달성하기 위해 만들어져야 함이 물론 이해될 것이다. 더욱이, 그러한 개발 노력은 복잡하고 많은 시간이 드는 것일 수 있으나, 본 발명의 개시의 이득을 얻는 이득을 얻는 당업자에게는 일상적인 일이 될것이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 제조 시스템(10)의 개략 블록도가 도시된다. 그러나 도시된 실시예에서, 상기 제조 시스템(10)은 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 다른 타입의 제조 환경 및 다른 타입의 워크피스에도 적용될 수 있는 것이다. 네트워크(20)가 제조 시스템의 다양한 컴포넌트들을 상호연결함으로써, 그들이 정보를 교환할 수 있게 한다. 상기 예시적인 제조 시스템(10)은 다수의 프로세스 툴들(30)을 포함하며, 이들 각각은 상기 네트워크(20)와 인터페이스로 연결하도록 컴퓨터(60)에 연결된다. 또한 상기 제조 시스템(10)은 상기 네트워크와 인터페이스하도록 컴퓨터들(60)에 연결되는 하나 이상의 계측 툴들(50)을 포함한다. 상기 툴들(30 및 50)이 컴퓨터들(40 및 60)을 통하여 상기 네트워크(20)와 인터페이스하는 것으로 도시되나, 상기 툴들(30 및 50)은 상기 컴퓨터들(40 및 60) 대신에 상기 네트워크(20)와 인터페이스하기 위한 집적 회로를 포함할 수 있다. 제조 실행 시스템(MES : manufacturing execution system) 서버(70)가 상기 제조 시스템(10)의 흐름을 관리함으로써 상기 제조 시스템(10)의 상위 단계 동작을 관리한다. 상기 MES 서버(70)는 상기 툴들(30 및 50)을 비롯한 상기 제조 시스템의 다양한 엔티티(entity)들의 상태를 모니터한다. 상기 프로세스 툴(30)은 포토리토그래피 스텝퍼, 식각 툴, 증착 툴, 폴리싱 패드, 급속 열 처리 툴, 주입 툴, 등등과 같은 프로세스 툴들일 수 있다. 상기 계측 툴들(50)은 광학 측정 툴, 전기적 측정 툴, 전자 현미경 스캐닝, 가스 분석기와 같은 측정툴들 일 수 있다.
다양한 엔티티들 및 워크피스들(예컨데, 웨이퍼들)의 상태와 관련된 데이터를 저장하기위해 데이터베이스 서버(80)가 제공된다. 상기 데이터베이스 서버(80)는 하나 이상의 데이터 저장소(90)에 정보를 저장할 수 있다. 상기 계측 데이터는 피쳐 측정, 공정 층 두께, 전기적 성능 특성, 결함 측정, 표면 프로파일, 등등을 포함할 수 있다. 또한 상기 툴들(30)에 대한 유지기록(예컨데, 세척, 소모 부품 대체, 수리)이 상기 MES 서버(70) 또는 툴 오퍼레이터(tool operator)에 의해서 상기 데이터 저장소(90)에 저장될 수 있다.
프로세서 툴들(30)의 일부는 하나 이상의 툴들의 동작 레시피(recipe)를 자동적으로 제어하도록 된 프로세서 제어기(100)와 인터페이스 한다. 도시된 실시예에서, 상기 프로세서 제어기(100)는 상기 프로세스 툴을 제어하기 위해서 첫 번째-원칙(즉, 물리적 기반) 모델을 사용한다.
상기 프로세스 제어기(100)는 상기 웨이퍼에 대한 제조 프로세스를 시뮬레이팅하기 위해 컴퓨터(120)에서 수행되는 시뮬레이션 유닛(110)과 인터페이스 한다. 상기 제조 프로세스를 시뮬레이팅함으로써, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 상기 제조 시스템(10)에 의해 공정된 디바이스들의 전기적 특성을 예측할 수 있다. 또한 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 완성된 디바이스들이 미리 결정된 전기적 특성 목표를 달성하도록 하기 위해서 후속 공정 단계들과 관련된 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들면, 만약 포화 전류 IDsat과 같은 전기적 파라미터에 대해 목표 값이 설정되었다면, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 상기 제조 시스템(10)이 상기 목표 포화 전류를 달성하도록 제조 목표 값을 예측할 수 있다. 일반적으로, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 제조될 웨이퍼에 대해 일련의 공정 단계를 시뮬레이팅한다. 본질적으로, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 가상의 공정 설비처럼 작동한다. 사용자는 일부 제조 파라미터들은 고정된 것으로, 그리고 다른것 들은 가변적인 것으로 지정할 수 있다. 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 지정된 성능 목표들을 달성하는 가변 파라미터들에 대한 설정값들을 결정 하기 위해 가변 파라미터들을 조작한다. 트랜지스터 제조을 예를 들면, 게이트 절연 층 두께 및 폴리실리콘 두께(즉, 게이트 전극 스택의 구성)와 관련된 파라미터들은 고정되고, 게이트 전극 폭(즉, 게이트 식각 파라미터들에 의해 제어된 전극폭)과 같은 파라미터들 및 주입 파라미터들(예컨데, 주입 도우즈 및 할로 주입(halo implant) 또는 다른 주입을 위한 에너지)은 가변 파라미터로 지정될 수 있다. 따라서 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 제조 공정을 시뮬레이팅 하고 그리고, 포화 전류 목표를 가장 근접하게 달성할 수 있는 파라미터를 결정하기 위해서 하나 이상의 지정된 가변 파라미터들을 변화시킨다. 시뮬레이션의 결과는 제조 공정을 위한 목표 형태(예컨데, X 나노미터의 게이트 폭)일 수 있거나, 혹은 상기 제조 프로세스를 위한 동작 레시피 설정치들(예컨데, Y 초의 식각 시간, 또는 단위 크기당 Z 도우펀트(dopant)의 주입 도우즈)일 수도 있다.
상기 시뮬레이션 유닛(110)에 의해 시뮬레이팅된 특정한 공정 동작들 및 고정 또는 가변적인 지정된 상기 제조 파라미터들은 특정 실시예에 따라 변화될 수 있다. 또한 성능 특성을 위한 목표값도 역시 특정한 구현에 따라 변화될 수 있다.
상기 제조 시스템(10)에서 사용하는데 적합한 예시적인 정보의 교환 및 공정 제어 프래임워크는 고급 프로세스 제어(APC : advanced process control) 프래임워크이며, 그러한 것은 KLA-Tencor, Inc에 의해 제공되는 Catalyst 시스템을 사용함으로써 구현될 수 있다. 상기 Catalyst SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)는 컴퓨터 통합 제조(CIM : Computer Integrated Manufacturing) 프래임워크 적응 시스템 기술을 사용하고, 그리고 고급 프로세스 제어(APC) 프래임워크를 기반으로 한다. CIM(CIM SEMIE81-0699-Provisional Specification for CIM Framework Domain Architecture) 및 APC(SEMI E93-0999-Provisional Specification for CIM Framework Advanced Process Control Component) 사양서들은 SEMI로부터 공개적으로 이용가능하다.
본 발명의 부분들 및 대응되는 상세한 설명은 소프트웨어, 즉 알고리즘 및 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트의 동작에 대한 상징적 표현으로 제시된다. 이러한 설명 및 표현들은 어떤 당업자가 다른 당업자에게 자신의 제조물을 효율적으로 전달할 수 있는 것들이다. 여기서 사용되는 용어, 알고리즘은 바람직한 결과를 낳는 일관성 있는 단계들의 시퀀스로서 인식될 수 있다. 상기 단계들은 물리적 양들을 물리적으로 조작해야 하는 것을 요구하는 단계들이다. 비록 필연적이지는 않지만 일반적으로는 이러한 양들은 저장되고, 전송되고, 조합되고, 비교되고, 그리고 조작될 수 있는 광학적, 전기적, 또는 자성적 신호 형태를 취한다. 원칙적으로는 공통적인 사용을 위한 이유 때문에 이러한 신호들을 때때로 비트, 값, 요소, 부호, 문자, 용어, 숫자, 또는 기타등으로 언급하는 것이 편리하다.
그러나 이들 및 비슷한 용어들 모두는 적절한 물리적 량과 관련이 있으며, 그리고 이러한 량에 적용되는 단지 편의상의 표기라는 점이 감안되어야만 한다. 만약 특별히 다르게 언급되지 않거나 혹은 다른 논의로부터 명백한 것이 아니라면, "프로세싱" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "디스플레이" 또는 이와 유사한 용어들은, 컴퓨터 시스템 레지스터 및 메모리내의 물리적, 전기적 양으로 표현된 데이터를 조작하여, 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 또는 다른 그러한 정보 저장소, 전송 또는 디스플레이 디바이스내의 물리적 양으로과 비슷하게 표현된 다른 데이터로 변환하는 것을 컴퓨터 시스템(또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치)의 동작 및 프로세스를 의미하는 것이다. 다른 컴퓨터들(40, 60, 70, 80, 120)간에서의 프로세싱 및 데이터 저장 기능들의 분산은 일반적으로 독립성 및 중앙 정보 저장소를 제공하기 위해서 일반적으로 수행된다. 물론, 다른 컴퓨터의 대수 및 다른 배열이 사용될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 양상에 따른 제조 시스템을 제어하기 위한 방법에 대한 개략 플로우 도를 예시하는데, 도 2를 참조하여 상기 프로세스 제어기(100) 및 시뮬레이션 유닛(110)의 동작을 설명한다. 블록(200)에서, 웨이퍼 또는 웨이퍼들의 로트 공정이 프로세스 툴(30)에 의해 완료된다. 블록(210)에서, 웨이퍼/로트 제조 데이터가 검색된다. 상기 웨이퍼/로트 제조 데이터는 다양한 위치, 예컨데 데이터 저장소(90), 및/또는 MES 서버(70)과 같은 위치에 저장될 수 있다. 또한 상기 프로세스 제어기(100)는 상기 웨이퍼/로트 제조 데이터를 국부적으로 저장할 수 있다. 상기 웨이퍼/로트 제조 데이터는 상기 웨이퍼의 특성과 관련된 계측 수집 데이터(예컨데, 프로세스 층 두께)와 같은 상기 웨이퍼에 이전에 수행된 프로세스 정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 웨이퍼 제조 데이터는 상기 프로세스 툴(들)(30)에 의한 또는 상기 프로세스 툴(들)(30)과 관련된 센서들(도시되지 않음)로부터 수집되고, 그리고 상기 제조 공정 동안 상기 웨이퍼가 겪은 프로세스 환경과 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 예시적인 공정 데이터는 챔버(chamber) 압력, 챔버 온도, 열처리(anneal) 시간, 주입 도우즈, 주입 에너지, 플라즈마 에너지, 공정 시간, 등등을 포함한다. 또한 상기 웨이퍼/로트 제조 데이터는 상기 제조 공정 동안 사용되는 작동 레시피 설정들과 관계된 상기 프로세스 제어기(100)로부터 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 공정 파라미터들에 대한 직접적인 값들을 측정하는 것은 가능하지 않다. 상기 프로세스 제어기(100)는 상기 프로세스 툴(30)로부터의 실제적인 공정 데이터 대신에 이러한 파라미터에 대한 설정들을 사용할 수 있다. 다른 프로세스 제어 데이터는 상기 프로세스 제어기(100)에 의해 측정 및/또는 제어된 다양한 상태 조건의 값들을 포함할 수 있다.
블록(220)에서, 상기 제조 데이터는 상기 데이터가 미리 결정된 범위(즉, 다중 파라미터들과 관련된 제조 데이터에 대한 범위)내에 존재하는지를 결정하기 위해 미리 결정된 임계값과 비교한다. 예를 들면, 게이트 격리 층 및 폴리실리콘 층들의 두께가 미리 결정된 임계값과 비교될 수 있다. 이 임계값은 일반적인 분석 타입인 FDS(fault detection and classification)와는 다르다. FDC 분석은 일반적으로 잠재적인 결함 조건을 나타내는 설정된 제어 제한 범위 밖에 있는 값들을 찾는 것이다. 만약 결함 조건이 식별되면, 재작업이 요구될 수 있거나 혹은 상기 웨이퍼/로트가 폐기되지 않을 수 있다. 일반적으로, 목표값(즉, 디자인 요구사항에 기초한)이 상기 웨이퍼상에 형성된 디바이스의 다양한 파라미터를 위해서 제공된다. 예를 들면, 목표 값은 게이트 격리 및 폴리실리콘 층 두께를 위해서 지정된 것 일 수 있다. 만약 상기 제조 데이터가 상기 목표값 근처내에 있다면, 상기 웨이퍼상에 형성된 디바이스들은 디자인 기대치를 만족시키기 쉽다. 그러나, 상기 제조 데이터는 비록 허용 가능한 FDC 범위내에 들기는 하지만은, 디바이스의 성능이 목표 값을 더욱 근접하게 만족하는 디바이스들에 비해 감소되게끔 될 수 있다. 이 성능 감소는 수임 감소와 직결된다. 블록(220)에서 수행된 분석이 결함 조건보다 낮은 상황을 식별하나, 잠재적인 성능 손실을 완화 하기위해 의도된 수정된 측정으로부터 이익을 얻을 수 있고, 이로 인해 수익을 보존하게 된다. 일 예에서, 상기 프로세스 제어기(100)는 미리 결정된 제한사항내에 존재하는지를 결정하기 위해서 웨이퍼와 관련된 측정 수집 데이터를 평가할 수 있다. 다른 예에서, 상기 프로세스 제어기(100)는 상기 웨이퍼에 수행된 이전의 공정 활동 동안에, 수집된 툴 및 센서 데이터를 평가할 수 있다. 만약 상기 공정 데이터가 비정상적인 공정 환경(그렇지만 툴 결함보다는 낮은)을 나타내는 경우, 상기 프로세스 제어기(100)는 수정 동작을 시작할 것이다.
블록(220)에서, 만약 상기 공정 데이터가 미리 결정된 범위내에 있다면, 상기 프로세스 제어기(100)는 어떠한 동작도 행하지 않으며, 그리고 상기 프로세스는 블록(230)에서 종결된다. 그러나, 만약 상기 공정 데이터가 미리 결정된 범위 밖에 존재한다면, 상기 프로세스 제어기(100)는 시뮬레이션 요청을 상기 시뮬레이션 유닛(110)에 제출한다. 프로세스 플로우 데이터가 블록(240)에서 상기 프로세스 제어기(100) 또는 시뮬레이션 유닛(110)에 의해 검색된다. 상기 프로세스 플로우 데이터는 제조 공정을 본질적으로 어떠한 편차(즉, 모든 피쳐들이 목표 값과 동일한 크기로 공정됨)가 없는 것으로 나타낸다. 이러한 파라미터들은 트랜지스터의 경험적 구조(또는 다른 디바이스가 모델됨)을 나타내고 그리고 이전 엔지니어링 지식에 근거하여 설정된다.
블록(250)에서, 상기 공정 데이터는 상기 프로세스 플로우 데이터와 병합된다. 상기 웨이퍼를 위해 이용가능한 실제적인 데이터 및 공정 데이터는 상기 프로세스 플로우 데이터로 대체된다. 병합된 데이터를 사용하여, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 블록(260)에서 웨이퍼의 공정을 시뮬레이트한다. 나아가, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 웨이퍼의 현재 공정까지 진행된 웨이퍼의 실제적인 상태를 시뮬레이트한다.
상기 시뮬레이션 유닛(110)은 이후 공정 활동에 대하여 프로세스 목표 및/또는 동작 레시피 설정들을 후속하여 결정함으로써, 상기 웨이퍼가 제조 프로세스에서 약간의 시간 경과후에 상기 웨이퍼에 대해 미리 결정된 성능 목표와 일치되는 특성들을 갖을 수 있게 한다. 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 후속 동작을 위한 특정 프로세스 목표 또는 설정들을 결정하기 위하여 그들의 디자인 값과는 다를 수 있는 다른 파라미터를 선택하는 동안 상기 프로세스 플로우 데이터를 사용할 수 있다.
예를 들면, 만약 특정한 포화 전류 성능 목표가 트랜지스터에 대해 요구된다면, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 게이트 식각 프로세스와 관련된 값들을 설정할 수 있고, 그리고 할로(halo) 주입 파라미터상의 편차를 허용할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 상기 게이트 식각 파라미터 및 상기 할로 주입 파라미터들 모두를 변화할 수 있다. 드레인(drain) 주입 파라미터가 약간 도핑된 소스/드레인 주입 파라미터들 및 스페이서(spacer) 식각 파라미터들과 같은 다른 파라미터들을 그들이 디자인된 값으로 설정할 수 있다. 성능 특성에서 변수 파라미터들에 대한 변화 영향을 시뮬레이션함으로써, 상기 시뮬레이션 유닛(110)은 성능 목표를 달성이라는 결과를 더욱 잘 낳을 수 있는 프로세스 목표 또는 설정들을 결정할 수 있다.
상기 시뮬레이션 유닛(110)의 기능을 수행하기 위한 다양한 과학 기술 컴퓨터-지원 디자인(TCAD : technology computer-aided design) 툴들을 상업용으로 이용할 수 있다. 일반적으로, 상기 TCAD 소프트웨어는 강력한 툴로서 스탠드-얼론 워크스테이션(stand-alone workstation)상에서 실행된다. 요청들이 시뮬레이션 큐(queue)내로 들어가고, 처리된다. 선택된 특별한 시뮬레이션 툴은 제조되어지는 반도체 디바이스의 타입 및 제어되어지는 성능 특성의 타입에 의존한다. 예시적인 소프트웨어 툴은 Mountain View의 Synopsis, Inc에 의해 제공되는 Tsuprem-4 and Medici이다. 또한 다양한 TCAD 시스템들은 스위스의 Silvaco International of Santa Clara, CA and ISE Integrated Systems Engineering of Zurich에 의해 제공된다. 프로세스 목표 및 설정들의 시뮬레이팅을 위해 사용될 수 있는 예시적인 성능 목표 값들은 포화 전류, 구동 전류, 링 진동 주파수, 메모리 셀 제거 시간, 접촉 저항, 효율적인 채널 길이, 등등이다.
상기 시뮬레이션의 결과는 블록(270)에서 수신된다. 상기 시뮬레이션의 출력은 시뮬레이션 실행의 특정한 타입(프로세스 또는 디바이스), 고정된 것 대 가변 파라미터, 그리고 목표된 특정 성능 특성에 의존하여 변화될 수 있다. 하기에 기술될 포화 전류가 목표가 되는 트렌지스터 예에서는, 시뮬레이션의 출력들은 할로 주입을 수행하기 위한 주입 파라미터(즉, 에너지, 도우즈, 그리고 각도) 또는 게이트 전극을 식각하기 위한 식각 파라미터들을 포함할 수 있다. 게이트 전극의 폭은 다양한 식각 파라미터에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 게이트 식각 동안, 식각 시간의 증가는 상기 폭(즉, 과식각)의 감소라는 결과를 초래한다. 또한 게이트 전극의 크기는 기판 게이트 식각을 위한 마스크로 사용되는 포토레지스트 패턴상에서 절단 식각(trim etch)을 수행함으로써 영향을 받는다. 게이트 절단 식각을 수행하기 위한 예시적인 기법은 발명의 명칭 "게이트 절단 식각 공정을 사용하는 고 성능 트랜지스터의 형성"인 미국 특허 6,440,785호 더욱 상세히 기술되어 있고, 본 명세서에서는 참조 문헌으로서 인용하고 있다.
블록(280)에서, 상기 시뮬레이션 결과는 제안된 공정 목표 및/또는 설정들이 만족스러운지를 결정하기 위해서 분석된다. 예를 들면, 만약 프로세스 툴이 요청된 프로세스 설정을 얻을 수 없을 경우, 또는 조정된 목표가 미리 결정된 범위 밖에 있는 경우, 후속 공정 단계 동안 상기 시뮬레이션 유닛(110)에 의해 제안된 바 처럼 상기 웨이퍼를 공정할 수 없을 것이다. 예를 들면, 상기 제안된 방식으로 상기 웨이퍼를 공정하는 것은 상기 시뮬레이션 유닛(110)에 의해 고려되지 않은 다른 파라미터에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 만약 상기 결과가 블록(280)에서 만족스럽다고 결정되는 경우, 상기 웨이퍼상에서 수행될 후속 공정을 위한 레시피 파라미터들은 블록(290)에서 생성되고, 그리고 블록(300)에 저장된다. 예를 들면, 만약 상기 시뮬레이션 출력이 게이트 전극 임계 크기를 포함하고 있다면, 상기 프로세스 제어기(100)는 임계 크기 목표를 얻기 위해서 식각 시간 또는 플라즈마 파워와 같은 게이트 절단 식각 또는 게이트 식각 파라미터를 계산할 수 있다. 상기 프로세스 제어기(100)은 할로 주입 파리미터에 대한 값들을 비슷하게 계산할 수 있다. 상기 시뮬레이션 출력이 실제적으로 작동 레시피 파라미터를 포함하는, 상기 프로세스 제어기(100)는 추가적인 계산을 행할 필요가 없을 수 있다. 상기 프로세스는 블록(230)에서 종료된다.
만약 상기 시뮬레이션 결과가 블록(280)에서 만족스럽지 못한 것으로 결정될 경우, 엔지니어에게 블록(310)에서 통지된다. 엔지니어는 제안된 프로세스 목표 또는 프로세스 설정을 실행하지 않을 지를, 제안된 변화대로 진행 할지를, 또는 재작업하는 것이 바람직한지 결정하기 위해 더욱 상세히 검토를 하는 동안 웨이퍼 또는 로트를 유지시킬지를 결정할 수 있다.
상술된 상기 공정은 경험적 모델링과 같은 다른 기법들은 다양한 공정 변수들간의 상호작용을 정확히 고려할 수 없는 상황에서 공정되는 상기 웨이퍼들을 위해서 피드-포워드 제어가 구현될 수 있게 한다. 상기 피드-포워드 제어는 성능 특성이 제어되도록 하기 위해서, 제조된 디바이스의 값들을 보존한다. 이 개선된 제어 기능은 제조 시스템(10)의 수익성을 높인다.
상술된 특정한 실시예들은 오로지 예시적인것이며, 상술된 바에 따라 본 발명이 상이하나 결국 본 발명과 균등한 방식으로 수정 및 실시할 수 있다는 것은 당업자에게 명백하다. 또한, 청구범위에 의해 본 발명의 구성 또는 디자인이 제한되는 것은 아니다. 결국 상술된 특정한 실시예들은 변경되거나 수정될 수 있으며, 이러한 모든 변형은 본 발명의 사상 및 범위내에 있는 것이다. 청구범위는 보호 받고자 하는 사항에 대해 기재하였다.
Claims (10)
- 다수의 툴을 포함하는 제조 시스템(10)에서 워크피스(workpiece)를 공정하는 단계;상기 공정 단계와 관련된 워크피스 제조 데이터를 검색하는 단계;상기 워크피스 제조 데이터에 근거하여 상기 제조 시스템(10)에서 후속 공정 단계를 시뮬레이팅하는 단계;상기 시뮬레이팅 단계를 기초로하여 상기 후속 공정 단계를 위한 적어도 하나의 공정 파라미터를 예측하는 단계; 그리고상기 예측된 공정 파라미터를 기초로 하여 상기 툴들(30)중 적어도 하나에서 상기 워크피스를 공정하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 후속 공정 단계를 위한 적어도 하나의 공정 파라미터를 예측하는 단계는 상기 후속 공정 단계들과상기 툴(30)에 대한 작동 레시피(recipe) 파라미터중 적어도 하나를 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 워크피스 제조 데이터를 기초로 하여 상기 제조 시스템(10)에서 완성된 공정 단계를 시뮬레이팅 하는 단계를 더 포함하며, 이 시뮬레이팅 하는 단계는:상기 워크피스들과 관련된 프로세스 플로우 데이터를 검색하는 단계;상기 워크피스 제조 데이터와 상기 프로세스 플로우 데이터를 병합하는 단계; 그리고,상기 병합된 데이터를 기초로 하여 상기 후속 공정 단계를 시뮬레이팅하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 워크 피스 제조 데이터를 수신하는 단계는, 상기 워크피스와 관련된 계측 데이터와, 상기 툴들(30)중 적어도 하나에서 상기 워크피스를 공정하는 것과 관련된 공정 데이터중 적어도 하나를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 워크피스 제조 데이터를 미리 결정된 범위와 비교하는 단계;상기 미리 결정된 범위 밖에 있는 상기 워크 피스 제조 데이터에 응답하여 상기 후속 공정을 시뮬레이팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 워크피스를 공정 하도록 구성된 다수의 툴들(30)과; 그리고상기 공정과 관련된 워크피스 제조 데이터를 검색하고, 상기 워크피스 제조 데이터를 기초로 하여 상기 워크피스에 대한 후속 공정을 시뮬레이트하고, 그리고 상기 시뮬레이팅을 기초로 하여 후속 공정을 위한 적어도 하나의 공정 파라미터를 예측하도록 구성된 시뮬레이션 유닛을 포함하며, 여기서 상기 툴들(30)중 적어도 하나는 상기 예측된 공정 파라미터를 기초로 하여 상기 워크피스를 공정 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템(10).
- 제 6항에 있어서,상기 시뮬레이션 유닛(110)은 상기 후속 공정을 위한 공정 목표와 상기 툴(30)에 대한 작동 레시피 파라미터중 적어도 하나를 예측하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 6항에 있어서,상기 시뮬레이션 유닛(110)은 상기 워크피스 제조 데이터를 기초로 하여 상기 제조 시스템에서 완성된 공정을 시뮬레이팅 하도록 더 구성되며, 이 시뮬레이팅은 상기 워크피스와 관련된 프로세스 플로우 데이터를 검색하고, 상기 상기 워크피스 제조 데이터와 프로세스 플로우 데이터를 병합하고, 그리고 상기 병합된 데이터를 기초로하여 상기 후속 공정을 시뮬레이팅하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 6항에 있어서,상기 워크피스 제조 데이터는 상기 워크피스와 관련된 계측 데이터와 상기 툴들(30)중 적어도 하나에서 상기 워크피스의 공정과 관련된 공정 데이터중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 6항에 있어서,상기 워크피스 제조 데이터와 미리 결정된 범위를 비교하도록 구성된 프로세스 제어기(100)을 더 포함하고, 상기 시뮬레이션은 미리 결정된 범위 밖에 있는 워크피스 제조 데이터에 응답하여 상기 후속 공정을 시뮬레이트하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
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