TW594838B - Method and apparatus for utilizing integrated metrology data as feed-forward data - Google Patents

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Christopher A Bode
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Description

594838 五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 本發明係大致有關半導 整合式來源的度量資料用於 裝置。 [先前技術] 製造業的技術突破已產 的製程（尤指半導體製程） 程步驟通常是不可或缺的， 干輸入，以便保持正確的製 半導體裝置的製造需要 原始半導體材料作出封裝的 起始生長、將半導體晶體切 (蝕刻、摻雜、或離子植入 及最後測試之各種處理步驟 可能在包含不同控制架構的 步驟。 一般而言，係對一組半 導體晶圓）執行一群之處理 成由各種材料構成的處理層 在該處理層之上形成一有圖 有圖樣的光阻層作為一光罩 I虫刻處理。該#刻處理使得 或物體。可將此種線路區用 係在半導體晶圓基材上形成 體製造，尤係有關一種將來自 下游製程的前饋資料之方法及 生了許多創新的新製程。現代 需要大量的重要步驟。這些製 因而需要通常是經過微調的若 造控制。 若干獨立的處理步驟，以便從 半導體裝置。自半導體材料的 割成個別的晶圓、製造階段 等的階段）至成品裝置的封裝 都是互不相同且專業化，因而 不同製造場所中執行該等處理 導體晶圓（有時被稱為一批半 步驟。例如，可在晶圓之上形 。然後可利用習知的微影技術 樣的光阻層。一般隨即利用該 (mark)，而對該處理層執行一 在該處理層中形成各種線路區 於電晶體的閘電極結構。經常 溝渠結構，以便隔離半導體晶
92195.ptd 第5頁 594838 五、發明說明（2) 圓上的電氣區。隔離結構的一個例子是一淺溝渠隔離 (Shallow Trench Isolation;簡稱 STI)結構，可利用 該ST I結構來隔離一半導體晶圓上的各電氣區域。通常係 在晶圓中形成溝渠，並利用諸如二氧化矽等的絕緣材料填 滿此種溝渠，而在半導體晶圓上形成ST I結構。 " 半導體製造設施内的製造工具通常係與連接到製造架 構或網路的製程模組。每一製造工具通常係連接到—個:史 備介面。該設備介面係連接到製造網路所連接的機哭介 面，因而有助於該製造工具與該製造架構間之連接。該機 器介面通常可能是先進製程控制（Advanced Piecess Control ;簡稱APC)系統中的一部分。該APC系統啟動控 制描述語言程式，該控制描述語言程式可以是用來自動掘 取製程執行所需的的資料之一軟體程式。 第1圖表示典型的半導體晶圓（105)。晶圓（1〇5) 通系包含複數個被配置成格子形（1 5 〇)之個別半導體晶 粒（1 0 3)。根據所採用特定光罩的情形，通常係利用步 進曝光（s t e p p e r )機而一次大約對一個至四個晶粒位置執 行微影步驟。通常執行若干微影步驟，以便在將要產生圖 樣的一個或多個製程層之上形成有圖樣的光阻層。在對一 層或夕層下層材料（例如，一層多晶石夕、金屬、或絕緣材 料）執行溼式或乾式蝕刻處理期間，可將該有圖樣的光阻 層用來作為光罩，以便將所需的圖樣轉移到下方層。係由 將在下方處理層中複製的諸如多晶矽線路等的線路型線路 區或空缺型線路區等的複數個線路區構成該有圖樣的光阻
92195.ptd 第6頁 594838 五層 圖具如C分可 造一驟然正 減C時晶 境的需} 、發明說明（3) 〇 現在參閱第2圖，圖中示出典型製程的一例示方塊 。在步驟（21 0)中，製造系統（2 0 0)提示第一處理工 (21 0)執行第一製程。製造資料擷取工具（2 2 0)(例 度量工具）然後分析至少某些經過處理的半導體晶圓 10 5)。在步驟（24 0)中，製造資料擷取工具（2 2 0) 析已執行過該第一處理作業的晶圓（1 0 5)，以便擷取 被分析的製造資料。 然後可利用該經過分析的資料來調整與後續製程的製 控制有關之各種參數，以便減小現有製造誤差的效應。 旦執行了製造資料的分析之後，系統（2 0 0)即可在步 (2 5 0)中取得用於前饋修正之製造資料。系統（2 0 0) 後利用該前饋資料對處理工具所執行的後續製程執行修 〇 一般而言，係以離線的方式擷取用來修正製程偏差以 小誤差效應之前饋資料。例如，一旦對一批半導體晶圓 1 0 5)執行特定的製程之後，即在擷取製造資料時，暫 中斷製程。然後分析製造資料，以便產生對該批半導體 圓（1 0 5)執行的後續製程之可能的前饋修正資料。 生產線為了產生前饋資料而導致的中斷會造成製造環 中的無效率。製造中的任何暫停或中斷可能是高成本 ，且可能進一步造成正確地製造半導體晶圓（1 0 5)所 的關鍵性精確度之偏差。此外，第2圖的製造系統（2 0 0 所產生的前饋修正資料通常是太慢才能取得，以致於無
92195.ptd 第7頁 594838 五、發明說明（4) 法用於第二處理作業，或者該第二處理作業可能要延遲不 受歡迎的一段時間，以便等候該資料。因此，製造系統 :2 0 0)可能會產生誤差未經修正的半導體晶圓（1 05)。 利用經過處理的半導體晶圓（1 0 5)所產生之裝置可能包 含過量的誤差，因而可能對製程的整體良率有不利的影 響。此外，許多現有製造修正程序所造成的無效率被證實 是相當耗用成本的。 本發明之目的在於克服或至少降低一個或多個前文所 述問題的效應。 [發明内容] 在本發明的一個局面，本發明提供了一種在半導體晶 圓製造期間執行前饋修正之方法。對半導體晶圓執行第一 製程。擷取與該半導體晶圓的該第一製程相關的整合式度 量資料。根據該整合式度量資料而執行整合式度量前饋程 序，該整合式度量前饋程序包含下列步驟：根據與該半導 體晶圓的該第一製程相關的該整合式度量資料，而識別該 半導體晶圓上的至少一個誤差；以及對將要對該晶圓執行 的第二製程執行一調整程序，以便補償該誤差。係根據該 調整程序而對該半導體晶圓執行該第二製程。 在本發明的另一面局面，本發明提供了 一種在半導體 晶圓製造期間執行前饋修正之系統。本發明的該系統包含 一製程控制器，用以執行整合式度量前饋作業，該整合式 度量前饋作業包含下列步驟：擷取與半導體的第一製程相 關的整合式度量資料；根據與該第一製程相關的該整合式
92195.ptd 第8頁 594838 五、發明說明（5) 度量資料，而識別該半導體晶圓上的一個誤差；計算一補 償因數，以便減小所識別的該誤差之效應；根據該補償因 數而修改與將要對該晶圓執行的第二製程相關之控制輸入 參數；以及根據經過修改的該控制輸入參數而執行該半導 體晶圓的第二製程。該系統又包含··在作業上耦合到該製 程控制器之整合式度量資料儲存單元，該整合式度量資料 儲存單元係用來接收該整合式度量資料；以及在作業上耦 合到該製程控制器及該整合式度量資料儲存單元之前饋單 元，該前饋單元係回應識別了與該半導體晶圓的該製程相 關的至少一個誤差，而執行該前饋功能。 以下參照附圖說明本發明，附圖中相同的符號表示相 同或類似的零組件。 雖然本發明易於作出各種修改及替代形式，但是該等 圖式中係以舉例方式示出本發明的一些特定實施例，且將 在本文中詳細說明這些特定實施例。然而，當了解，本文 對這些特定實施例的說明之用意並非將本發明限制在所揭 不的該等特定形式’相反地’本發明將涵盖最後的申請專 利範圍所界定的本發明的精神及範圍内之所有修改、等效 物、及替代。 [實施方式] 下文中將說明本發明之實施例。為使說明清晰，本說 明書中將不說明真實實的施例之所有特徵。然而，我們當 了解，於開發任何此類真實的實施例時，必須作出許多與 實施例相關的決定，以便以便達到開發者的特定目標，例
92195.ptd 第9頁 594838 五、發明說明（6) 如符合與系統相關的及與業務相關的限制條件，而這些限 制條件將隨著不同的實施例而變。此外，我們當了解，開 發工作可能是複雜且耗時的，但對已從本發明的揭示事項 獲益的擁有此項技藝的一般知識者而言，仍然將是一種例 行的工作。 有許多涉及半導體製造的獨立製程。半導體裝置經常 係逐一經過多個處理工具。通常係在執行半導體晶圓的製 程作業之後，以離線度量工具檢查製造批次的半導體晶圓 之至少一部分。可將該檢查期間發現的誤差用來產生對該 等半導體晶圓執行的後續製程之修改值。對新製程的這些 修改值通常係用來減小在原始製程中發現的誤差之效應。 經常是太晚才能取得離線度量資料結果，以致於無法及時 地執行此種下游的修改。本發明之實施例提供了一種執行 整合式度量資料擷取之方法，以便更有效率地且更有意義 地對後續的製程執行前饋修改。本發明之實施例提供了一 種在製程期間擷取度量資料並對後續製程執行矯正修改之 方法，因而減小了在較早製程中產生的誤差之效應。 在一實施例中，離線度量資料包括不是在處理半導體 晶圓（1 0 5)期間的生產流程的一部分之度量資料。例如 ，離線度量資料可能意指經過處理的半導體晶圓（1 〇 5) 的電氣測試結果及經過處理的半導體晶圓（1 05)的良率 等的資料。在一實施例中，整合式度量資料可包括線上度 量資料。在一實施例中，線上度量資料包括由產生與特定 處理作業相關聯的資料的獨立度量工具所擷取之度量資
92195.ptd 第10頁 594838 五、發明說明 料。例如 半導體晶 量所產生 更詳細說 -實施例 明的被整 茲參 示的方法 包含整 -個處理 導體 處理 導體 合式 半導 擷取 通常 是因 料。 度量 料。 處理 内〇 晶圓 工具 晶圓 度量 體晶 半導 比擷 為擷 整合 換言 工具 在一 工具 在一 (7) ，線上度量資料可包括與薄膜厚度、經過處理的 圓（1 0 5)上的某些構成物之線寬、及由微影測 的疊對測量值等相關的資料。可利用將於下文中 明的整合式度量工具來擷取整合式度量資料。在 中，整合式度量資料包括由將於下文中更詳細說 合到處理工具的度量工具擷取之線上度量資料。 照第3圖，圖中示出可執行本發明一實施例所揭 之系統（3 0 0)。在一實施例中，處理工具（410 合式度量工具（31 0)。在一實施例中，可經由 工具（410)將該整合式度量工具（310)併入半 (10 5)的流程中。換言之，當晶圓（10 5)通過 (410)上的其他處理站（圖中未示出）時，半 (10 5)通常會通過整合式度量工具（310)。整 工具（31 0)可擷取整合式度量資料（例如，當 圓（1 0 5)仍然在處理工具（41 0)的控制下時， 體晶圓（1 0 5)的度量資料。擷取線上度量資料 取離線度量資料對製程流動較不具有侵入性，這 取離線度量資料需要使用外部的度量資料工具。 式度量工具（3 1 0)以線上的方式擷取度量資 之，在一個製程期間或在一個製程之後，整合式 (3 1 0)自經過處理的半導體晶圓（1 0 5)擷取資 實施例中，係將整合式度量工具（31 0)置於與 (41 0)相關聯的處理反應室（圖中未示出） 實施例中，整合式度量工具（3 1 0)將度量資料
92195.ptd 第11頁 594838 五、發明說明（8) (即時或接近即時的貧料）傳送到度量資料儲存早元 (3 3 0)。度量資料儲存單元（3 3 0)儲存該度量資料，使 得該度量資料可被系統（3 0 0)擷取，以供製程週期中或 後的分析。 亦可將來自整合式度量工具（3 1 0)的資料傳送到度 量資料分析單元（4 6 0)。該度量資料分析單元可使特定 的度量資料與對應的半導體晶圓（1 0 5)相關聯。在一實 施例中，度量資料分析單元（4 6 0)亦將度量資料傳送到 度量資料儲存單元（3 3 0)，以供儲存。度量資料儲存單 元（3 3 0)中儲存的即時或接近即時的資料可使系統（3 0 0 能夠存取立即的製造資料，而該製造資料可被用來進一 步修正或增強對半導體晶圓（1 0 5)執行的一個或多個製 程之精確度。 繼而參照第4圖，圖中示出根據本發明一實施例的系 統（3 0 0)之更詳細的方塊圖。在一實施例中，係利用經 由線路或網路（4 2 3)而提供的複數個控制輸入信號或製 造參數，而在處理工具（410 a) 、 （410 b)上處理半導體 晶圓（1 0 5)。在一實施例中，係將線路（4 2 3)上的控制 輸入信號或製造參數自一電腦系統（4 3 0)經由機器介面 (415a) 、（ 415b)而傳送到處理工具（410a) 、（ 410b 。在一實施例中，第一及第二機器介面（4 1 5 a)、 (415b)係位於處理工具（410a) 、（ 410b)之外。在一 個替代實施例中，第一及第二機器介面（415a) 、 （ 415b 係位於處理工具（410a) 、 （ 410b)之内。將半導體晶
92195.ptd 第12頁 594838
五、發明說明（9) 圓（1 〇 5)提供給複數個處理工具（410) ，# ώ,上 理工具（410)載送半導體晶圓（105)。在一徐 只施例中， 可以手動方式將半導體晶圓（1 0 5)提供給—# Μ θ <理工呈 (41 0)。在一個替代實施例中，可以一種自' 初万式C例 如，以機器人移動半導體晶圓（105))將半導體曰 (105)提供給一處理工具（410)。在一實尬、_ ° 黑施例中，係以 批次的方式（例如堆疊在卡匣中）將複數個半 (105)輸送到該等處理工具（410) 。 ♦體日日圓 『上Γ“列中’電腦系V 43°)將控制輪入信號或 〇、"⑽。電腦系統（43。)可面 業' 在一實施例中，電腦系統（43 0)是一製程控制器。 電腦系統（5 3 0)係耦合到一電腦儲存單元（43^ 而該 電細儲存單元（432)可存有複數個軟體程式及資料集。 電腦系統（4 3 0)可包含一個或多個可執行本文所述的作 業之處理器（圖中未示出）。電腦系統（43 0)採用一製 造模型（440)，以便產生線路（42 3)上的控制輸入信 號。在一實施例中，製造模型（4 4 0)包含一製造配方， 用以決定經由線路（4 2 3)而傳送到處理工具（4 1 0 a)、 (41 〇b)的複數個控制輸入爹數。 在一實施例中，製造模裂（54〇)界定用來執行一特 定製程的_繫#呈描述嗜f糕式及輸入控制。第一機器介面 〇接：ii;線絡（423)上的目標為處理工具a (41 〇a)的控制輸入信璩（或控制輪入參數）。第二機器
92195.Ptd 594838 五、發明說明（ίο) 介面（41 5b)接收並處理線路（4 2 3)上的目標為處理工 具B ( 4 1 0 b)的控制輸入信號。用於半導體製程的處理工具 (4 1 0 a) 、（ 4 1 0 b)的例子是步進曝光機、蝕刻處理工 具、及沈積工具等的處理工具。 亦可將處理工具（41 0a) 、（ 41 Ob)所處理的一個或 多個半導體晶圓（1 0 5)傳送到離線度量工具（4 5 0)，以 便擷取度量資料。該離線度量工具（4 5 0)可以是散射度 量（scatterometry)資料擷取工具、疊對誤差 (overlay-error)量測工具、及最小線寬（critical d i m e n s i ο η)量測工具等的離線度量工具。在一實施例 中，係以一度量工具（4 5 0)檢查一個或多個經過處理的 半導體晶圓（1 0 5)。此外，處理工具（4 1 0 a) 、（ 4 1 0 b )内的整合式度量工具（31 0)亦可收集度量資料。度量 資料分析單元（46 0)可收集來自整合式度量工具（310) 及離線度量工具（4 5 0)之資料。該度量資料係有關晶圓 (1 0 5)上形成的裝置之各種物理或電氣特性。例如，可 取得的度量資料包括線寬量測值、溝渠深度、側壁角度、 厚度、及電阻值等的資料。如前文所述，度量資料分析單 元（4 6 0)組織及分析離線度量工具（4 5 0)所擷取的度量 資料，並找出該度量資料與被檢查的特定半導體晶圓 (105)間之相關性。 在一實施例中，度量資料分析單元（4 6 0)將來自整 合式度量工具（310)及離線度量工具（4 5 0)的度量資料 (其中包括線上型度量資料）及離線度量資料分別傳送到
92195.ptd 第14頁 594838 五、發明說明（11) 度量資料儲存單元（3 3 0)，以供儲存。系統（3 0 0)亦可 擷取線上度量資料及離線度量資料，並執行前饋分析。根 據對資料的特定要求，而將線上度量資料及離線度量資料 傳送到前饋單元（48 0)，以便產生前饋資料。在一實施 例中，系統（3 0 0)計算後續製程的調整值，以便減小對 半導體晶圓（1 0 5)執行的先前處理作業中誤差之效應。 在一實施例中，前饋單元（4 8 0)可計算可被用來修 改控制輸入參數之調整資料，而該等控制輸入參數係提供 給將後續對半導體晶圓（1 0 5)執行各種製程的一個或多 個處理工具。對該等控制輸入參數之修改被設計成減小在 半導體晶圓（1 0 5)上發現的誤差之效應。電腦系統（4 3 0 )分析該前饋資料，電腦系統（4 3 0)然後利用製造模型 (44 0)來修改用來控制處理工具（410)的作業之控制輸 入參數。在一實施例中，度量資料儲存單元（3 3 0)、度 量資料分析單元（46 0)、及（或）前饋單元（480)是軟 體或韌體元件，且該等軟體或韌體元件可以是一獨立的單 元，或者可被整合到電腦系統（43 0)中。 現在請參閱第5圖，圖中示出諸如處理工具（41 0a) 的一例示處理工具之一較詳細的圖。在一實施例中，該處 理工具（410a)包含一設備介面（510)、一處理反應室 (5 2 0)、一處理工具控制單元（5 3 0)、及一整合式度量 工具（310)。處理工具（410a)經由設備介面（510)接 收控制參數資料。亦將來自處理工具（4 1 0 a)的資料經由 設備介面（5 1 0)而傳送到諸如電腦系統（4 3 0)等的系統
92195.ptd 第15頁 594838 五、發明說明（12) (3 0 0)之其他部分。處理工具控制單元（5 3 0)控制處理 反應室（5 2 0)中半導體晶圓（1 0 5)的處理作業。處理工 具控制單元（5 3 0)經由設備介面（5 1 0)自電腦系統 (4 3 0)接收控制參數資料及（或）指令，並執行適當的 動作。 整合式度量工具（310)擷取先前在處理反應室（520 )中處理的半導體晶圓（1 0 5)之度量資料。處理工具控 制單元（5 3 0)亦控制整合式度量工具（3 1 0)。根據本發 明的實施例，整合式度量工具（3 1 0)自經過處理的半導 體晶圓（1 0 5)擷取即時或接近即時的度量資料，並使系 統（3 0 0)可取得此種資料，以便對度量資料進行更有效 率且更迅速的分析。 茲參照第6圖，圖中示出根據本發明一實施例的製造 流程之方塊圖。對半導體晶圓（1 0 5)執行現行製程（6 1 0 )。該現行製程可以是微影處理、蝕刻處理、及化學機械 研磨（CMP)處理等的製程。在該現行製程執行之後或執 行期間，系統（3 0 0)執行線上度量資料擷取製程（方塊 ( 64 0))，以便擷取即時或接近即時的度量資料。 系統（3 0 0)執行與下游製程（6 3 0)相關聯的而由方 塊（610)標示的現行製程（610)。下游製程（6 3 0)通 常是在執行現行製程（610)之後對半導體晶圓（105)執 行的一個製程。例如，該現行製程可包含在半導體晶圓 (105)上沈積一製程材料層，而下游製程（6 3 0)則蝕刻 掉該沈積層的某些部分。再舉另一個例子，現行製程
92195.ptd 第16頁 594838 五、發明說明（13) (6 1 0)可以是蝕刻處理，而該下游製程可以是研磨處理 等製程。 一旦對預定數目的半導體晶圓（1 〇 5)執行了現行製 程（6 1 0)之後，即可執行一外部度量資料擷取製程（6 5 0 )(方塊（6 5 0))。該外部度量資料擷取製程包含下列 步驟：自該製造流程取得經過處理的半導體晶圓（1 0 5 )•，以及擷取離線度量資料。在兩種情形中，都係將離線 度量資料及整合式度量資料（其中包括線上度量資料）儲 存在製造資料儲存設施中，以供系統（3 0 0)所擷取（方 塊（6 6 0))。在一實施例中，係將賴自度量資料儲存製 程（6 6 0)的度量資料傳送到前饋程序（方塊（6 7 0))。 一般而言，係利用前镇程序（6 7 0)來決定用來執行第 6 圖所示的下游製程之各控制輸入參數。例如，如果在現行 製程（6 1 0)期間沈積了過量的材料，則可對下游製程 (6 3 0)進行前饋修正，以便補償製程材料的過量沈積。 對下游製程（6 3 0)進行的補償可能涉及對該下游製程的 一個或多個製程變數的調整。例如，該補償可包括：增加 蝕刻時間，以便補償在半導體晶圓（1 0 5)的層上的處理 材料之過量沈積。
現在請參閱第7圖，圖中示出根據本發明一實施例的 方法之流程圖。在步驟（710)中，系統（3 0 0)處理半導 體晶圓（1 0 5)。對半導體晶圓（1 0 5)執行的該製程可以 是一般在現代積體電路製造設施中執行的各種處理作業的 任何一種處理作業，例如微影處理、蝕刻處理、及一 CMP
92195.ptd 第17頁 594838 五、發明說明（14) 處理等的製程。在處理了半導體晶圓（1 0 5)之後，系統 (3 0 0)可在步驟（7 2 0)中利用整合式度量工具（310) 麵經過處理的半導體晶圓（1 05)擷取整合式度量資料。 在一實施例中，整合式度量工具（3 1 0)擷取整合式度量 資料。在一替代實施例中，係在步驟（7 3 0)中自經過處 理的半導體晶圓（1 0 5)擷取離線度量資料。可由離線度 量工具（4 5 0)擷取該離線度量資料。第 8圖及下文中之 相關說明提供了擷取整合式度量資料的步驟之更詳細說 明。 一旦由系統（3 0 0)擷取了整合式度量資料之後，系 統（3 0 0)即在步驟（74 0)中執行一整合式度量資料及狀 態更新。換言之，係將新擷取的整合式度量資料（例如整 合式度量工具（31 0)所擷取的線上資料）加入度量資料 儲存單元（3 3 0)。處理工具（410)更新系統（3 0 0)中 與新擷取的整合式度量資料有關之可用性狀態。因此，系 統（3 0 0)可得知可取得即時或接近即時的時機。第9圖及 下文中之相關說明提供了執行整合式度量資料傳輸及狀態 更新之更詳細說明。 在一實施例中，系統（3 0 0)也在步驟（7 5 0)中執行 整合式度量資料前饋程序。該整合式度量資料前饋程序提 供了對先前處理過的半導體晶圓（1 0 5)的後續製程之矯 正措施，以便減小來自先前一個或多個處理的誤差之效 應。一旦該系統執行了 一整合式度量資料前饋程序之後， 系統（3 0 0)即在步驟（7 6 0)中對半導體晶圓（105)執
92195.ptd 第18頁 594838 五、發明說明（15) 行後續的製程。 茲參照第8圖，圖中示出用來擷取整合式度量資料的 方法的一實施例之流程圖。在系統（3 0 0)處理了半導體 晶圓（1 0 5)之後，該系統即在步驟（81 0)中接收指示已 處理了至少一個半導體晶圓（1 0 5)之信號。在一實施例 中，設備介面（51 0)將信號傳送到電腦系統（43 0)，而 指示處理完成之狀態。當系統（3 0 0)得知已處理了半導 體晶圓（105)，該系統（3 0 0)即在步驟（8 2 0)中決定 該工具中的哪半導體晶圓（1 05)已被處理過且等候進行 度量分析。一般而言，對該等半導體晶圓（1 0 5)執行的 度量分析之順序係依照在處理工具（4 1 0)内的處理順 序。一旦系統（3 0 0)決定並選出特定的半導體晶圓（1 0 5 )以供線上度量分析之後，系統（3 0 0)即在步驟（8 3 0) 中取得該特定的半導體晶圓（1 0 5)，以便進行整合式度 量資料擷取。 系統（3 0 0)然後在步驟（8 4 0)中自所選出的半導體 晶圓（105)擷取整合式度量資料。處理工具（410)内的 整合式度量工具（3 1 0)擷取該度量資料。在一實施例 中，係在處理了特定的半導體晶圓（1 0 5)之後，立即擷 取整合式度量資料。因此，將即時或接近即時的度量資料 提供給系統（3 0 0)。第8圖所示的該等步驟完成時，即大 致完成了第7圖的步驟（7 2 0)所示之擷取整合式度量資料 之程序。 第9圖是用來執行第7圖的步驟（740)所示的整合式
92195.ptd 第19頁 594838 五、發明說明（16) 度量資料傳輸及狀態更新的方法之流程圖。如圖所示，一 旦系統（3 0 0)擷取了整合式度量資料之後，系統（3 0 0) 即在步驟（9 1 0)中將已擷取了整合式度量資料的訊息通 知處理工具控制單元（5 3 0)。處理工具控制單元（5 3 0) 然後與設備介面（51 0)通訊，而設備介面（51 0)在步驟 (9 2 0)中將可取得整合式度量資料的訊息通知電腦系統 (4 3 0)，使電腦系統（4 3 0)可對該整合式度量資料執行 有效率的反應。 在一實施例中，係經由機器介面（4 1 5)而執行與該 電腦系統（4 3 0)間之通訊。系統（3 0 0)然後在步驟 (9 3 0)中自處理工具（410)傳送該整合式度量資料，以 供儲存。在一實施例中，係將該整合式度量資料經由設備 介面（5 1 0)及機器介面（41 5)而傳送到電腦系統（4 3 0 )。在一實施例中，電腦系統（4 3 0)在步驟（9 40)中將 該整合式度量資料儲存到度量資料儲存單元（3 3 0)，以 供稍後的擷取。處理工具控制單元（5 3 0)亦將用來指示 可取得特定的整合式度量資料之狀態傳送到電腦系統 (4 3 0)。完成第9圖所示之該等步驟時，即大致完成了第 7圖的步驟（740)所示之執行整合式度量資料傳輸及狀態 更新之程序。 第1 0圖是用來執行第7圖的步驟（7 6 0)所示的整合式 度量前饋程序的一實施例之流程圖。如圖所示，系統 (3 0 0)在步驟（1010)中搜尋可被一個或多個後續製程 修正的度量資料誤差。半導體晶圓（1 0 5)上在預定容限
92195.ptd 第20頁 594838 五、發明說明（17) 範圍之外的誤差可能造成利用半導體晶圓（1 0 5)製造的 裝置之錯誤動作。對半導體晶圓（1 0 5)上執行的後續製 程執行調整，即可減小處理半導體晶圓（1 0 5)期間產生 的誤差之效應。例如，在蝕刻處理期間，如果所形成的一 沈積處理層比一預定容許厚度規格是太厚了，則可修改諸 如蝕刻處理等的一後續製程，以便補償在沈積處理期間所 產生的誤差。例如，可增加蝕刻處理的持續時間。 在一實施例中，系統（3 0 0)搜尋度量資料儲存單元 (3 3 0)中之度量資料誤差。利用本發明所提供的整合式 度量資料系統的一個優點在於：可迅速地擷取即時或接近 即時的資料，使緊接在先前製程之後的製程可被用來修正 在該先前製程期間所產生的誤差。換言之，在處理半導體 晶圓（1 0 5)期間產生的誤差向下移到生產線的後續製程 之前，可較易於利用整合式度量資料補償該等誤差。 一旦系統（3 0 0)發現可被後續製程作業減小或修正 的度量誤差之後，系統（3 0 0)即在步驟（1 0 2 0)中選擇 可藉由修改後續製程的控制輸入參數而被減小或修正的至 少一個特定誤差。例如，可修改用來控制後續蝕刻製程的 控制輸入參數，而大致修正在微影處理期間產生的有圖樣 的光阻層中之線寬誤差，因而使得原始的誤差減小。 一旦系統（3 0 0)選擇了可被後續製程補償的誤差之 後，系統（3 0 0)即在步驟（1 0 3 0)中選擇可減小所選擇 的誤差的效應之後續製程。例如，系統（3 0 0)選擇後續 的蝕刻製程，並修改用來控制該蝕刻製程的控制輸入參
92195.ptd 第頁 594838 五、發明說明（18) 數，以便減小在先前微影製程期間產生的有圖樣的光阻層 中的線寬誤差之效應。一旦系統（3 〇 〇)選擇了用來減小 先前誤差的效應之後續製程之後，系統（3〇〇)即在步驟 (1 040)中計算該特定製程之修改值（補償因數）。例 如’用來減小有圖樣的光阻層中之線寬誤差之所計算的修 改值可包括延長姓刻的時間長度。視所發現的特定誤差而 定，亦可對其他的製程進行其他的修改，例如，計算修改 後的化學機械研磨時間，以及針對離子植入製程而f算修 改後的照射量等。系統（3 0 0)然後利用修改後的控制參 數而以第7圖所示之方式處理半導體晶圓（1 0 5)。完成了 第1 0圖所示的該等步驟時，即大致完成了第7圖的步驟 (7 6 0)所示的執行整合式度量前饋程序之程序。可將本 發明的揭示事項用於半導體裝置製造中之各種處理程序。 可在諸如由KLA Tencor， Inc·所提供的Catalyst系統 等的先進製程控制（APC)架構中實施本發明所揭示的原 理。該C a t a 1 y s t系統使用與半導體設備及材料國際協會 (Semi conductor Equipment and Materials International，稱 SEMI)電腦整合式製造（Computer I n t e g r a t e d Manu f a c t u r i ng ;簡稱 C I M)架構相符的系統 技術，且係基於該先進製程控制（APC)架構。可公開地 自 SEMI取得 CIM(SEMI E81-0699-Provisional Specification for CIM Framework Domain Architecture)及 APC(SEMI E93-0999 - Provisional Specification for CIM Framework Advanced Process
92195.ptd 第22頁 594838 五、發明說明（19)
Control Component)規格。APC是一種可用來實施本發明 所揭示的控制策略之較佳平台。在某些實施例中，該APC 可以是一種遍及整個工廠的軟體系統；因此，可將本發明 所揭示的該等控制策略應用於工廠内的幾乎任何的半導體 製造工具。該APC架構亦可容許對製程效能進行遠端存取 及監視。此外，藉由採用該APC架構，資料儲存可以比本 地磁碟機之方式更為方便，更有使用彈性，且成本更低。 滅APC平台可進行更複雜類型的控制，這是因為該aPC平台 在寫入必要的軟體程式碼時提供了充裕的彈性。 +將本愈明所揭不的控制策略部署到該Apc架構，可能 I #二些軟體兀件。除了該APC架構内的軟體元件之外， = 統有關的每-半導體製造工具而撰寫- 中之2在半導體製造工廠中啟動控制系統 個描述’該半導體製造工具通常會呼叫-器所要长二動;乍、甬f開始諸如疊對控制器等的製程控制 該等作這語言程式界定並執行 統的開發之相…部能2控制系 於其他類塑的製造架構。 J听揭不的原理實施 則文所揭不的該等特定實施例只 热習此項技藝者在參閱本發明的揭示事項f2 ’這是因為 等效之方式修改並實施本發 匕：後，可易於以 申凊專利範圍所述者之外，不得將本發明卜”了下文的 的結構或設計之細節。㈤此，顯然 U在本文所示 又或修改前文所揭
92195.ptd 第23頁 594838 五、發明說明（20) 示的該等特定實施例，且將把所有此類的變化視為在本發 明的範圍及精神内。因此，本發明所尋求的保護係述於下 文的申請專利範圍。
92195.ptd 第24頁 594838 圖式簡單說明 [圖式簡單說明] 第1圖示出正在處理的先前技藝半導體晶圓之簡化 圖， 第2圖是在半導體晶圓的製造期間的先前技藝製程流 動之簡化流程圖； 第3圖是根據本發明一實施例的系統之方塊圖； 第4圖是根據本發明一實施例的第3圖所示系統之較詳 細之方塊圖； 第5圖是根據本發明一實施例的第3及第4圖所示的處 理工具之較詳細之方塊圖； 第6圖是根據本發明一實施例的製程流動之方塊圖； 第7圖是根據本發明一實施例的方法之流程圖； 第8圖是根據本發明一實施例而如第7圖所示的擷取整 合式度量資料的方法之流程圖； 第9圖是根據本發明一實施例而如第7圖所示的執行整 合式度量資料傳輸及狀態更新的方法之流程圖；以及 第1 0圖是根據本發明一實施例而如第7圖所示的執行 整合式度量前饋程序的方法之流程圖。 105 半導體晶圓 103 半導體晶粒 150 格子形 200 製造系統 210 第一處理工具 220 製造資料擷取工具 410、 410a、 410b 處理工具
92195.ptd 第25頁 594838
圖式簡單說明 310 整 合 式 度 量 工 具 330 度 量 資 料 儲 存 TJO —· 早兀 460 度 量 資 料 分 析 單 元 423 線 路 430 電 腦 系 統 415、 415a， 、415b 機 器 介 面 432 電 腦 儲 存 單 元 440 製 造 模 型 450 離 線 度 量 工 具 480 前 饋 單 元 510 設 備 介 面 520 處 理 反 應 室 530 處 理 工 具 控 制 單 元 610 現 行 製 程 640 整 合 式 度 量 資 料 擷取製程 630 下 游 製 程 660 度 量 資 料 儲 存 製程 670 前 饋 程 序 650 外 部 度 量 資 料 擷 取： 製程 92195.ptd 第26頁

Claims (1)

  1. 594838 _案號91124043 气孓年/月1¾日 修王 六、申請專利範圍 1. 一種執行程序調整之方法，包含下列步驟： 使用製造工具對半導體晶圓執行第一製程； 擷取與該半導體晶圓的該第一製程相關的整合式 度量資料，該整合式度量資料包括利用整合在該製造 工具内之度量工具所擷取之資料； 根據該整合式度量資料而執行整合式度量資料前 饋程序，該整合式度量資料前饋程序包含下列步驟： 根據與該半導體晶圓的該第一製程相關的該整合式度 量資料，而識別該半導體晶圓上的至少一個誤差；以 及對將要對該晶圓執行的弟二製程執行調整程序’以 便補償該誤差；以及 係根據該調整程序而對該半導體晶圓執行該第二 製程。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中擷取與該半導體晶 圓的該第一製程相關的整合式度量資料之該步驟包含 下列步驟：利用整合式度量工具擷取度量資料。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該執行整合式度 量資料前饋程序之該步驟進一步包含下列步驟： 接收在該半導體晶圓上完成了該第一製程之通 知； 針對度量分析而識別該半導體晶圓；以及 利用該整合式度量工具擷取所識別的該半導體晶 圓之整合式度量資料。 4. 如申請專利範圍第1項之方法’其中根據與該半導體晶
    92195(修正版）.ptc 第27頁 594838 _案號 91124043 年y月Θ曰__ 六、申請專利範圍 圓的該第一製程相關的該整合式度量資料而識別該半 導體晶圓上的至少一個誤差之該步驟進一步包含下列 步驟： 將該整合式度量資料與預定容限範圍比較；以及 根據該整合式度量資料與該預定容限範圍之該比 較，回應與該整合式度量資料相關的至少一個參數係 在該預定容限範圍之外的決定，而決定有一誤差存 在。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中對將要對該晶圓執 行的第二製程執行調整程序以便補償該誤差之該步驟 進一步包含下列步驟： 根據該第一製程而識別該半導體晶圓上的誤差； 計算補償因數，以便減小所識別的該誤差之效 應， 根據該補償因數而修改與該第二製程相關的控制 輸入參數；以及 根據該修改後的控制輸入參數而執行該半導體晶 圓的該第二製程。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中計算補償因數以便 減小所識別的該誤差之效應之該步驟進一步包含下列 步驟：計算修改後的蝕刻時間、修改後的化學機械研 磨時間、及修改後的照射量的至少其中之一。 7. —種執行程序調整之方法，包含下列步驟： 使用製造工具對半導體晶圓執行第一製程；
    92195(修正版）.ptc 第28頁 594838 _案號 91124043 叭名年 > 月日__ 六、申請專利範圍 擷取與該半導體晶圓的該第一製程相關的整合式 度量資料，該整合式度量資料包括利用整合在該製造 工具内之度量工具所擷取之資料； 根據與該第一製程相關的該整合式度量資料而識 別該半導體晶圓上的誤差， 計算補償因數，以便減小所識別的該誤差之效 應； 根據該補償因數而修改與將要對該晶圓執行的第 二製程相關的控制輸入參數；以及 根據該修改後的控制輸入參數而執行該半導體晶 圓的該第二製程。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中根據與該半導體晶 圓的該第一製程相關的該整合式度量資料而識別該半 導體晶圓上的至少一個誤差之該步驟進一步包含下列 步驟： 將該整合式度量資料與預定容限範圍比較；以及 根據該整合式度量資料與該預定容限範圍之該比 較，回應與該整合式度量資料相關的至少一個參數係 在該預定容限範圍之外的決定，而決定有誤差存在。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中計算補償因數以便 減小所識別的該誤差之效應之該步驟進一步包含下列 步驟：計算修改後的蝕刻時間、修改後的化學機械研 磨時間、及修改後的照射量的至少其中之一。 1 0 . —種執行程序調整之系統，包含：
    92195(修正版）.ptc 第29頁 594838 _案號91124043 吒、年 > 月曰 修正_ 六、申請專利範圍 製程控制器，用以執行整合式度量前饋作業，該 整合式度量前饋作業包含下列步驟： 擷取與半導體的第一製程相關的整合式度量資料 之機構，該整合式度量資料包括利用整合在該製造工 具内之度量工具所擷取之資料； 根據與該第一製程相關的該整合式度量資料而識 別該半導體晶圓上的誤差之機構， 計算補償因數以便減小所識別的該誤差之效應之 機構； 根據該補償因數而修改與將要對該晶圓執行的第 二製程相關之控制輸入參數之機構； 根據經過修改的該控制輸入參數而執行該半導體 晶圓的第二製程之機構； 在作業上耦合到該製程控制器之整合式度量資料 儲存單元，該整合式度量資料儲存單元係用來接收該 整合式度量資料；以及 在作業上耦合到該製程控制器及該整合式度量資 料儲存單元之前饋單元，該前饋單元係回應識別了與 該半導體晶圓的該製程相關的至少一個誤差，而執行 該前饋功能。 1 1.如申請專利範圍第1 0項之系統，進一步包含： 在作業上耦合到該前饋單元之電腦系統，該電腦 系統執行補償因數的至少一個計算，以便執行該前饋 作業；
    92195(修正版）.ptc 第30頁 594838 _案號91124043 年y月ι爻曰 修正_ 六、申請專利範圍 在作業上耦合到該電腦系統之製造模型，該製造 模型產生及修改至少一個控制輸入參數信號； 在作業上耦合到該製造模型之機器介面，該機器 介面可自該製造模型接收製程配方； 可處理半導體晶圓且係在作業上耦合到該機器介 面之處理工具，該第一處理工具係自該機器介面接收 至少一個控制輸入參數信號；以及 與該處理工具整合的整合式度量工具，該整合式 度量工具係擷取該整合式度量資料，並將該整合式度 量資料傳送到該整合式度量資料儲存單元。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之系統，其中該電腦系統可回 應該前饋作業而產生修改資料，以便修改該製造模型 中之至少一個參數。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項之系統，其中該整合式度量工 具係位於該處理工具内。 1 4 . 一種執行程序調整之裝置，包含： 利用製造工具對半導體晶圓執行第一製程之裝 置； 擷取與該半導體晶圓的該第一製程相關的整合式 度量資料之裝置，該整合式度量資料包括利用整合在 該製造工具内之度量工具所擷取之資料； 根據與該第一製程相關的該整合式度量資料而識 別該半導體晶圓上的誤差之裝置； 計算補償因數以便減小所識別的該誤差之效應之
    92195(修正版）.ptc 第31頁 594838 _案號 91124043 年 >月以日 修正_ 六、申請專利範圍 裝置； 根據該補償因數而修改與將要對該晶圓執行的第 二製程相關的控制輸入參數之裝置；以及 根據該修改後的控制輸入爹數而執行該半導體晶 圓的該第二製程之裝置。 1 5. —種以指令編碼的電腦可讀取之程式儲存裝置，而當 電腦執行該等指令時，即執行施行程序調整之方法， 該方法包含下列步驟： 使用製造工具對半導體晶圓執行第一製程； 擷取與該半導體晶圓的該第一製程相關的整合式 度量資料，該整合式度量資料包括利用整合在該製造 工具内之度量工具所擷取之資料； 根據該整合式度量資料而執行整合式度量資料前 饋程序，該整合式度量資料前饋程序包含下列步驟： 根據與該半導體晶圓的該第一製程相關的該整合式度 量資料，而識別該半導體晶圓上的至少一個誤差；以 及對將要對該晶圓執行的第二製程執行一調整程序， 以便補償該誤差；以及 係根據該調整程序而對該半導體晶圓執行該第二 製程。 1 6. —種以指令編碼的電腦可讀取之程式儲存裝置，而當 電腦執行該等指令時，即執行申請專利範圍第1 5項所 述方法，其中擷取與該半導體晶圓的該第一製程相關 的整合式度量資料之該步驟包含下列步驟：利用整合
    92195(修正版）.ptc 第32頁 594838 _案號91124043 气3>年 > 月曰 修正_ 六、申請專利範圍 式度量工具擷取度量資料。 1 7. —種以指令編碼的電腦可讀取之程式儲存裝置，而當 電腦執行該等指令時，即執行申請專利範圍第1 6項所 述方法，其中執行整合式度量資料前饋程序之該步驟 進一步包含下列步驟： 接收在該半導體晶圓上完成了該第一製程之通 知； 針對度量分析而識別該半導體晶圓；以及 利用該整合式度量工具擷取所識別的該半導體晶 圓之整合式度量資料。 1 8. —種以指令編碼的電腦可讀取之程式儲存裝置，而當 電腦執行該等指令時’即執行申請專利範圍第1 5項所 述方法，其中根據與該半導體晶圓的該第一製程相關 的該整合式度量資料而識別該半導體晶圓上的至少一 個誤差之該步驟進一步包含下列步驟： 將該整合式度量資料與一預定容限範圍比較；以 及 根據該整合式度量資料與該預定容限範圍之該比 較，回應與該整合式度量資料相關的至少一個參數係 在該預定容限範圍之外的決定，而決定有誤差存在。 1 9. 一種以指令編碼的電腦可讀取之程式儲存裝置，而當 電腦執行該等指令時，即執行申請專利範圍第1 8項所 述方法，其中對將要對該晶圓執行的第二製程執行調 整程序以便補償該誤差之該步驟進一步包含下列步
    92195(修正版）.ptc 第33頁 594838 _案號91124043 C年乂月日 修正_ 六、申請專利範圍 驟： 根據該第一製程而識別該半導體晶圓上的誤差； 計算補償因數，以便減小所識別的該誤差之效 應； 根據該補償因數而修改與該第二製程相關的控制 輸入參數；以及 根據該修改後的控制輸入參數而執行該半導體晶 圓的該第二製程。 2 0. —種以指令編碼的電腦可讀取之程式儲存裝置，而當 電腦執行該等指令時，即執行申請專利範圍第1 9項所 述方法，其中計算補償因數以便減小所識別的該誤差 之效應之該步驟進一步包含下列步驟：計算修改後的 蝕刻時間、一修改後的化學機械研磨時間、及修改後 的照射量的至少其中之一。
    92195(修正版）.ptc 第34頁
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