TWI332131B - Method of creating built-in self test (bist) table for monitoring a thermal processing system, method of operating controller in same system, and computer-readable media - Google Patents

Description

應、儲存™具安置部分

V 一側；一傳ίί t2e t=置ma係設置於載具傳送區服之 逝之底部而水平地傳送载升降臂⑽上，用以支樓載具 且可/由蓋 膠容器，以水平狀之比描士 载八ι〇2可包含一可攜式塑 式來容納與支撐晶/w在間^;，直方 該蓋子密ί關=圓之ΓΓ所形成的晶圓入口處，以此方式可使 中，遽器(未顯示)之清潔大氣供入載具傳送區107 $因而使載具傳送區107充滿清潔大氣。此外 風體，如氮_2)供入承載區磨，而使承載區充滿惰性氣體W 如，1所示，板105具有兩個開口 113，一 ， 二_送載具Η)2之用。使開口 113對準載具安置部分U1= 二開口 113皆設有開起與關閉開口 113之蓋子(未顯示）。開口 = 二以開口 113之大小與載具1〇2之晶圓入口大小實質上 式加以形成，因而可將半導體晶圓w經由開口 义口 載具102傳進傳出。 ，、日日51入口由 此外，將凹口對準裝置115設置於載具安置部分^ 且沿載具安置部分111之垂直巾㈣進行對準設置在曰同 =之周邊的凹口，亦即，對準半導體晶圓w之結晶方向’。^二 準裝置115具有位於承載區1〇7之侧邊上的開口。使凹口 裝置115適配於對準半導體晶圓w之凹口，該晶圓 送裝置122自載具安置部分in上的載具1〇2加以傳送。、s 凹口對準裝置115具有兩個垂直間隔位置的裝置，且每一穿 明 2131 準，之凹口。因此，可改善熱處理系統⑽ 為其中-裝置可傳回對準晶圓給晶舟1G3,而另—裝 晶圓。每-裝置可適配於同時對準複數片，例如3或$片曰口他 因而可實質上減少傳送晶圓之時間。 /片B曰1]， 熱處理爐管KH係設置於承植1G9中 熱處理爐管谢具有位於其底部中的爐管開口綱a/:^刀。 係設置於爐管104下面。蓋子117係藉由 1子17 ^ ,103 曰曰舟，及用以開啟與關閉爐管開口綱a。可以垂直 了匕 ^式支#大量晶圓’如⑽或陶半導體晶圓w的 ”置於蓋子117上。晶舟1G3係以結晶體或其他‘ 處理爐管104在爐管開口 104a處設有一 ^理 ，移走好U7骑下晶舟103時，該活動遮板係:=里 吕，口 104a之用。使活動遮板118適於水平樞轉，以開啟盥 :開口 104a。設置-活動遮板驅動襄置ma，以使活動遮板j 截r^rt考圖^ #半導體晶圓舟1G3傳轉出時，在承 3=9,侧設置一晶舟安置部分(晶舟楼)ιΐ9，以在晶 舟女置邛为上文置晶舟103。晶舟安置部分119具有第一 八 U9a與第二安置部分·，第二安置部 ^ =與蓋子117之間。-通風單元(未顯示)係設置^於 =3處:^利㈣濾器在承載區⑽中清潔循環氣體(清潔大 耽或惰性氣體）。 將晶舟轉運裝置121設健安置部分⑴_處理爐管 KH之間、位於承載區109之較低部份中，以在晶脊安置部分119 '之間轉運晶舟103。具體而言’晶舟轉運裝置121係為 弟女置部分119a或第二安置部分119b與已降下來之苔 二:、及第一安置部分119續第二安置部分11%之間轉i晶 舟103而加以設置。 10 1332131 將傳送裝置122設置於晶舟轉運裝置i2l 之载具ω2㈣置 ίίίίΚΓΐ體而言，可在下述之間進: 對料置準裝置115之間、在凹口 103之Η、μ、Γ 分之第一安置部分脱上的晶舟 載且安位於第—安置部分n9a上的晶舟103與 戰八女置邛刀111之上的空白載具之間。 ，，示’晶舟轉運裝置121具有一捍臂⑵，可 ΐ I阳舟103且水平移動(伸展與收縮）。例如’可利用同牛y鐘 桿# 123與支樓桿臂(未顯示），使 = =以徑向線方向(水平直線方向)加以轉運 Π)3之面積最小化，且可減少祕 了^運曰曰舟 安4135置121將未處理過之晶圓自第一 將已處理之日日0 w之晶舟103自蓋子117轉運至 子t舟轉^置121將未處理之晶圓w之晶舟 决白p考田7。以此方式，可使未處理之晶圓w免於受到 日日圓w之晶舟103之微粒或氣體的污染。、 钟入口 106而安置於擾座108之上時，感應 偵測載具102之安置狀態。接著，開啟載具102之 “盘ΐΐ吏，杰裝置109偵測載具102中的半導體晶圓㈣ 傳ίί呈2具脱之蓋子再次關閉，然後經由載具 込裝置112將載具1〇2轉運入儲存區11〇。 存區n〇中所儲存的載具102，經由載具傳送I置112、 運ίίίί置部分m之上。在開啟載具安置部分 置122自之開口 113的門之後，使傳送裝 過凹口严體晶圓W。接著，傳送裴置122便透 第-安/圓W逐片地傳入晶舟安置部分119之 弟女置M 119a上所安置的空白晶舟1〇3内。當晶圓ψ經過 1332131 傳送後，使晶舟轉運裝置121降下以自傳送裝置122撤離，因而 避免晶舟轉運裝置121與傳送裝置122的相互干擾。以此方式， 可減少傳送半導體晶圓w之時間，因而實質上改善熱處理系i 〇 〇 的產能。 在完成晶圓W之傳送後，使傳送裝置122自操作位置橫向 動至位於外罩101之另一側邊區域中的保持位置。

在完成熱處理之後，將蓋子117降下，使晶舟與熱處理過之 晶圓自爐管104移出而移入承載區1〇9。緊接在蓋子η?隨著曰舟 一同移去之後，使活動遮板118密封地關閉爐管之開口 ^乜:使 出自爐管104而傳入承載區109之熱傳送降到最少，且使傳送至 承載區109中的儀器的熱能降到最少。 、 在將包含已處理晶圓W之晶舟1〇3自爐管1〇4轉運出來後， 使晶舟轉運裝置121將另一未處理晶圓w之晶舟，自第一安置邙 分119a轉運至第二安置部分11%。接著，使晶舟轉運裝置i2i將 包含已處理晶圓W之晶舟103自蓋子117轉運至第一安置部分 119a。接著，使晶舟轉運裝置mi將未處理晶圓w之晶舟自 第二安置部分11%轉運至蓋子117。因此，當晶舟103移動時， :使位於晶舟103之中的未處理半導體晶圓w，免於受到來自已 处理晶圓W之晶舟1〇3的微粒或氣體的污染。

在將未處理晶圓w之晶舟103轉運至蓋子117上之後，將晶 ϋ〇3與蓋子117、經由活動遮板118開啟之後的開π 104a處導Γ 中。然後4吏未處玉里晶圓W之晶舟103進行熱處理。此外， 處理晶圓W之晶舟剛轉運至第—安置部分119a之後，

St 1〇3中的已處王里晶圓W自晶舟103經由傳送裝置122、傳 載^置部分111之上的空白載具1〇2。然後，重複上述循環。 由择二熱處理系統1〇。儲存設定、配置、及/或運轉資訊、或 則另—系統，如工廠系統獲得以上資訊。可利用脇丁規 作了=柁來區別正常處理所採用的動作與異常狀況所採用的動 利用配置螢幕來定義與維持BIST規則。可儲存bist規則 12 丄厶丄J丄 二：件與輔梅設置成如何建立、定義、 暫停則決定處理何時暫停及/或停止、以及當處理 何時改ϋ:如:規則決定 在系統之動態狀態改變系統： 0制哭‘二入;處理系統100可包含一系統控制器190，該 Π::使=制以=== 將控制器19；連接㈣統^或輸出裝置(未顯示），用以 用以件可包含處理器及/或記憶體(未顯示）， 中利用 件可包含棘來自“ 包含fir或4;:=二 根據^^:=5:;!=讀媒體或記憶體，用以保留 ：：〇%ί：,ίί - 腦可:====資料，以產生及域執行電 ί ΐ ΐ ^ ί Γ，該控制器19G可執行包含於記憶體中

ί另Z執行指令的一或更多程序。此指令可由控制I 本二含網路連線加以接收。 减仔於自可頊媒體之任一者或其組合之軟體， 13 1332131 用以控制熱處理系統⑽、用以驅動實施本發明 人^ a廠糸統。此軟體可包含，但非限於裝置駆私努,〇 之ίί程台、及應用軟體。此電腦可讀媒體更包含:發日】 份竹财發騎攸喊歡全部或^ 土外’熱處理系統⑽之元件其中至少—者可包含 元件(未顯示)及/或一資料庫元件(未顯示）。ii換 非必要。系統之使用^ GTTT ^ 統可提供祕狀態與警示狀態顯示。例如， 看狀?牛ΐ顯f可提供易於使用之介面’而能讓使用者進行.杳 =、配置㈣分析應赚式、檢餘__檢=^用 ttrail警示、運轉多變數模型、查看診斷螢幕 報止規顺表格，以便更有效率地解決_、診斷、及 報告熱處理系統100相關之問題。 7岍夂 圖2係根據本發明之實施例，熱處理系統綱之一部份 2刀 10截此說明實施例中，顯示一爐管系統205、一排氣“ 氣月豆供應系統260、以及一控制器290。 …、 理宮可包含一縱向設置之處理室(反應管)202，該處 =1?與外管202b之雙結構，該内、外管係以 上。^i2〇2 it屬圓柱形歧# 221設置在處理冑2〇2之底部 内e 202a具有不連續且開口之頂部，並由歧管221加以支 ^具有連續且封閉之頂部’並使下端紮實密封於歧管 之上端。 圓古:f理t202中’將一些晶圓W(如150片)安裝於晶舟223(晶 0支座)上、如棚杀方式以特定間距水平地一片置於另一片之上 方:晶舟223係經由熱絕緣筒(熱絕緣器阳而支標於 ％上， 且蓋子224係連接於移動裝置226。 κ 14 至 246。 可由控制器290儲在#穸、阳里 者或另一控制器，如控制^ m '及&或運^資訊、或由操作 亦可利用BIST規 二）乂^于以上資訊。控制器290 狀況所採用的動作。'可利^置二^處理所採用的動作與異常 制器可儲存維㈣τ規則。控 控制器290可利用βτςτ _rt ^⑽規則。 停止、以及當處理暫停及/或停止里何時暫停及/或 用BIST規則決定何時改即 乍了什麼動作。此外’可利 相目丨卜^〜士 文交處理以及如何改變處理。冉去，0Γ利田 βΓϊϊ；：^^ ^ 統運轉。’又而5 ’細丁規則允許基於系統之動態狀態改變系 294 ^•二中’控制杰’可包含-處理器292、及一吃怜俨 由處理器292執行之指t = 且利用來儲存資訊與待 -電腦及/或網路(未顯示）。再者哭連接至另 Ϊ t將控制器' 290連接至爐管系，統2〇5、排氣李 統210、及氣體供應系統26〇。 併轧糸 制ϋ9'可包含讀取來自電腦可讀媒體之資料及/或指令用 11 _可包含將#料及/或指令寫入電腦可讀 ^體294可包含至少—電腦可讀媒體或記憶體，用以保留 根據本發明之教示簡寫的電腦可執行之指令、及用以包含資料 結構、表格、紀錄、規則、或其他在此所述之資料。控制器29〇 可'吏用來自f腦y讀職記⑽之資料，以產生及/或執行電腦可 執行之，令。爐官系統205、排氣系'统210、氣體供應系統26〇、 及控制器290可進行本發明之—部份或全部方法以應答包含於記 16 執行;令的-或更多程序的執行。此指 接收。 ％月自、—電腦可讀媒體、或-網路連線加以 該軟體係用以控媒體之任-者或其組合之軟體， 顯示）。在替換實施例中，==(未顯示)及/或一資料庫元件(未 統用之使用及/或資料庫讀並非必要。系 態顯示。例如，糸統’且可提供系統狀態與警示狀 查生分析f程式、檢查歷程資料且再檢 或靜態模型、查看吟^查看/建立/編輯/執行動態模型及/ W數量、埶虚捜6 類型、位置類型、晶圓 置建立即時型、及待進行之配方’就特定系統配 室用動g壓力模型以在第—處理時間期間，產生處理 ΙΐΐΓ ΐ缝力應答。此外，在第—處理時間期間，可ΐ立 動能;㈣動祕力應答，並测動態壓力應結量測 ί;ί==的^態估計誤差。再者，“態= 態估物糾 17 捋，停止該處理，以及當動態估計誤差係在由BIST表之至少一規 則所建立的運轉閾值内時，繼續該處理。 ^在第二處理期間，控制器290會使處理室中的溫度自一溫度 J成另一溫度。例如，控制器290可執行設計為估計晶圓w之溫 X用的加熱器控制模型，該晶圓W係安裝於個別區域中的晶舟2 2 3 上。控制器290可比較估計溫度與量測溫度，且基於比較結果， 修正晶圓W之估計溫度。利用模型控制加熱設備之技術係揭露於 ，國專利案第_548號，發明名稱為「灿也咖胸加麵加 Apparatus and Control Method for the Batch-type Heat Treatment ，ratus」’於2001年9月13日提出申請，將其併入於此作為參 I執行-或更多即時動態溫度模型，以在第二處理期間產生 =理，202用之預測動態溫度應答。此外，在第二處理期間建立 或更多'測動態溫度應答，且利用預測動態溫 二μ 5 ^里測動怎溫度應答之間的差異決定動態估計誤差。再 μ 4將動心估。十°吳差與由BIST表之一或更多規則所建立的運轉閾 Ϊ 態估計誤差未在㈣ST表之至少一規則戶 值叫，止域理，以及#動態估計誤錢在由⑽丁表 乂一規則所建立的運轉閾值内時，繼續該處理。 290亦可利用來自内溫度感應器251至255、外溫度感 i 、電源控制器236至24〇、壓力調節器228、或流 至246、或其組合’而建立量測靜態及/或動態應答。 間’估計在個顺域之晶圓w的溫度，並利用適應 定之二it t熱站2311 235’使修正晶圓溫度等於由配方所^ 之溫=° *溫度增加完成時，利用該適應性控制維持個別區域 體送在气室2。2之溫度已穩定後，將處理氣 溫度加以處理。然而，該模型與該配方已具 值，因而使相當均句厚度之薄膜沉積於晶圓W之 可執行一或更多即時動態處理模型，名笛—卢 動態溫度應答、、則動態氣體流量應答、預測 三處理划+員、動九、£力應答、或其組合。此外，可在第 利用預:二-、二理室2G2用之—或更多量測動態處理應答，且 估計誤差。動/、溫度應紅_差錢定動態 建立的運轉_相=f权差與由别灯表之—或更多規則所 係在由BIST Ϊ侧值_ ’停止魏理，以及當動態估計誤差 理在由bIST表之至少—酬所建立的運制仙時，繼續該處 室202之長日^ ’便停止薄膜形成氣體之饋送’並使處理 I 在冷卻期間，估計晶圓之溫度為必要者，且 十1度加以修正。當結束處理時，卸下已處理過之晶舟223。 統力:2;ί : if品二晶基板，係藉由半導體處理系 地主並自一處理兀件移至另一處理元件。 H係f據本發明之實施例之處理系統的簡單方塊圖。在本 320 5 (AV) > 比較态340。此外，還顯示啟動變數 史數在配方中具有固定設定點(SP)、或基於配方中的 Ϊ排氣閥即時加以產生。例如，加熱器功率、質量流速、 作為變5PV)，且這些變數為設備中的處理狀況 溫度、曲變數之範例包含槳葉（paddie)或晶圓 歸類為應物浪度、及基板上之薄膜厚度。可將處理變數 卸類為·夏測處理變數(MPV)，利用感應器測量而得、及一般處理 39 1332131 態或加熱器電阻可就任意劣化之徵兆而加以監測。 巧！測為偵測誤差之其中鸿徑。然而，飄移了二 多數而a巧為小變化，但在魏效能上卻具有整體性’夕 例士糸ΪΪί效能為系統參數之複合狀況，係取決於—些變數。 二此應答可為主動、被動或軟體元件的函數。在—或更 統級將導致誤差。就較好之伽慎診斷而言，可 用之i ΐ =Pt可ί用配方，域型配方提供量測處理變數(磨) 1 處理變數(cpv)，且系統控制器可控制

啟動魏(AV)以減少CPV與SP之間的誤差，其中誤差哪 ^此外，在特定關鍵步驟期間，可利用規則指定CPV之可接為 乾圍。假如CPV超出此範圍時，便產生警示。例如： 又 CPV-下限(LB)>警示運轉閾值⑴ 上限(UB)-CP V>警示運轉閾值(2) 然而，此方式僅決定保持小誤差值的控制器「能力」…卻未 if設備是否正適#運作。具體而言，此方式並未提出一般處理 ’文數、以及到最末運轉參數發生了什麼變化。

在貝細1例中，利用BIST規則決定系統及/或系統元件是否 ，行如來自系統元件之即時資料與動態模型所設計的表現。動態 杈型提供系統如所設計的應答，且可用來偵測誤差狀況。例如了 可利用模型化應答(IPV)與量測應答之間的差異計算誤差，如 示之公式：

誤差=IPV-MPV 饭如此误差大於先前設定之運轉閾值時，將建立警示。運轉 閾值可為BIST表之部分。 在「主動模式」中，可在PV之適當區段中，利用BIST建立 放大模型化應答與量測應答之間之誤差的狀況。在此動態狀況 =、，將放大模型化與量測之間的變數。在靜態或穩態狀況下，該 誤差以「偏差」誤差表示，且可由量測雜訊加以掩蓋。主動模式 21 1332131 會顯著地增加真實警示的機率。 所收=次爐管而言，BIST所用之模型相關於各種自爐管 ο ίΓοΓ Γ㈣集合；這些f料包含設定點、流速、來自 控制參數kG至1GGGTC)rr量測範_壓力量測、閥角、及壓力 壓力上動‘悲、(轉D與穩行為。例如’使動態行為模型化 g上料。為了進—步說觀數學模型，可利用表格i所示之 _參數 — 說明 ..gi 第iMFC氣體流速(sccm、 V -----—____/ 閥肖開口 Γ%) P -----_ 處理室壓力^ 下加以模型化： P =fl(gl，g2,........>gnjV) f閥門為完全_時，存在—特殊狀況〜在 成獨立城力控制器。對此狀況而言，處理繼:: P ^fl(gl，g2>........^ν=〇) 給定此模型，個別估計MFC流速用之其 g=^l(p) 、 / 為： 此外，穩態形式可如下加以模型化： P =zf2(gbg2,........，仏 V」 可利用此模型來估計代表其餘參數之參數，亦即 22 1332131 grfi\p^) V= * (gbg2,........,gn,P)，瓦 卜f2(gl，g2,........ 因此，這些模型提供處理參數之複數估計。推論邏輯找出說 明估計參數用之一致設定以產生診斷。 ^在一實施例中，可建立一方法取得爐管氣流系統之動態與穩 悲行為。該方法包含在爐管上運轉一「模型建立」配方。將該配 方设計成在如下各種狀況下運轉·· 1)在自動壓力控制(Apc)下之系 統動態應答；2)在手動閥門控制(MVC)下之系統動態與穩態應答；

3)閥門完全開啟之基礎壓力；及4)閥門完全關閉之滲漏率。 在APC下決定系統應答之測試設定中，可改變壓力設定點， 且可分析各種氣體流速用之處理室壓力的變化。例如，可進行以 下變化： 1) 壓力設定點自〇至3Torr的階段變化 2) 自3至6Torr的階段變化，及 3) 自6至9Torr的階段變化。 I p ^，力自G至3 TCOT加以改變時，壓力控制器便操縱主 要閥門開口以達成目標壓力。—開始，控制妓全關閉閥門。在 运些狀況下，壓力上升特成氣體流速之函數，並獨角。 ^4、，5、及^6為示範性結果。圖4顯示壓力 化 5顯示壓力奴變化自3至_ 的處理至壓力L丁為。圖6顯示壓力 理室壓力轉變行為。 ^〜化自6至9Τ〇γγ的處 有三組資料一就每一壓力步驟應答而言，壓 200、250、及30〇SCCm氣體流速而加以 姑孩得 壓力上升賴氣體流速之—致數雜 、了_此心舰付 性關係： 双数子模型。例如，可利用以下之線 y^ax+b 23 表格2: 測試例子 參數“a， 參數“b， 〇 至 3 Torr 3 至 6 Torr 0.292 0.288 -1.4 0.25 0.289 -0.47 6 至 9 Torr 應體流量時，壓力上升率 格2之資料可清楚得知：在此運轉階段為“a”。由表 一—:!ί 率:;於; 氣體&=====：；餘取獲得作為 P =f2(gLg2, ,gn}V) 性函i預1^=目#麵性者响於壓力上料顺得之線 limn t：： 4角作為々I··速之函數的處理室壓力則說明於圖8中。 24 到以下公式·

A / + 1 ~AiX k+B^+ Li (y- Q x ) ς ^表示為估計值。 田進行穩態核斟 該組非線性微分公式:系統之動態模型(沒有雜訊項)，且 / Χ與輪出公式少可為以下公式： y^sfx.p.u) 在某些穩態下，j 為心Ά。利用袁考^^之穩態*、輸人、輪出分別 ~)，可監測任意給之輸Λ與輸出的已知穩態值(如v、 ^假如_控制器驅使該與參^值相比較。具體而 亦即： 從忒糸、·死輸出為少沒/，則可核對仏的數值， 驅使輪出接近參考信 ’因此使 、· 11 ~yref 11 ^ £ 否接近參考值 運轉;=)便可如參考系統一樣 表格4: 一· ---·〇>、，r 區域 功率(W) 1 1200 -——^_ 1300 26 1332131 3 ----—_ 4_ 1400 -——--- 1400 5 1300 田此w以個㈨(τ c溫度區域之SUT濟管 時，則很清楚地指出』ΐ; ;ί *方即監測系統之動態應答並與參考庫叉相二 雜估料，其巾該輸出之估計由下列公式加以給定： 少众—C X女+々 田s UT正產生輸出八時，可進行核對以決定兩者是否 根據麥考系統之估計核是否f Ρ 對sut輪出 各I少卜少灸I為合理的小？ 計參=說種估計。使推理邏輯就估 > 41月^供取得爐官氣體流量系統之動態與稃能行為的古 「觀建立」找 =檀狀况下運轉者，以便產生一些BIST規則。 淹批在/丁晶圓處理之關鍵需要為緊縮臨界尺寸(CD)控制、W认 1的差ΐ、及來自晶圓間之熱應答之絲所致 而言，裸矽晶圓相當平坦且以嚴格規格加以製造。紗^ 熱處理期間將多層薄膜沉積於晶圓:成?圓 相。晶圓彎曲將在處理期間，包含 產生問題，而對CD均勻度造成不良_。…處理期間 27 絕接二BIS丁系統領測晶圓位置誤差，當晶圓過度彎曲時而拒 量測「數學模型」中，簡丁規則可利用來自一或更多 可時賢料’對晶圓彎曲進行估計及/或補償，且該模型 ]為靜態土動態、線性或非線性。 或於Li施，中，當將平坦及/或彎、曲晶圓設置在熱處理室中及/ ϊ、、w中;處理時，·τ系統利用處理室之動態應答偵測、診 Ϊ於ίίΓΛ純效能。例如，#將晶κ設置於熱處理室中及/ ;!=處理時，使具有不同醇之晶圓建立不同動態應答。 化處理袁^%例中’利用「絲」方法。在本例子巾，可主動變 功率）/且二;組合(例如’控制模式、溫度控制區設定'點、處理區 率,# 溫度場域缝生讀驗答絲計無測晶圓曲 將處理參數之變化視為帶出關於晶圓曲率之資訊。 ★式曰S 2種主動方法。在第—主動例子中，可將—或更多測 計^模型’且可與締計算的熱模型加以比較以估 且可決2歹仔中，可以即時方式運轉多種動態模型， 如，已先^應答之間的估計誤差以估計晶圓曲率。例 第三主參考系統之即時資料建立這些多種動態模型。在 中的尖峰傲化檢驗在區間熱應答中的變化，包含溫度場域 可二 1==，’除了上述尖峰變化之數值外，還 測量溫度場:之利用各種量測方法。例如，可 I ==;^間熱應答之變化，包含溫度中的尖^ 些尖缘變化之時H 4尖峰變化之數值外，還可檢驗這 如，該歷程資料已峰自L °f々差以估5f彡、驗能。例 自糸統之即時資料預先加以建立。 尸時與非即時兩者比較設計其他實施例。在即時 28 1332131 =法在非 如，一卢=」/日0/皿度亚桃生產期間儀測晶圓之必要。例 器元侔’ϊΐ應？可包含一動態模型元件或即時模型、物理威庫 ^施加雜或功率給加熱器之變ί數及件杜使其調制 ΐ型兀件結合來自物理感應器與操縱變數之資；動態 二r」感應器之資二寅 :以預=感為—適配裝置’可提供歷程資料、 或更發明之-實_，說簡徵倾—、統之- 中，顯^節之^例的概略表示圖。在該說明實施例 954 ^ ^ M4)948 > 950 ^ 952 . 杜，日、;、在本&明之替換貫施例中，可利用不同數目之模型元 件，且可以不同架構設置模型元件。 、 理室^、使ί ^ ΐ收控制輸人(U) ’如加熱器功率、處 土 置、及晶圓資訊。該模型亦接收干擾輸人 ^，以決定_輸邮)958，如晶圓溫 f-MTJ+m⑺ 處理室溫度。可以Ζ=Μ研M3D與 = M2U M4D表示模型結構。或者，可利賴型結構用之不同表 使動態模型904追蹤系統之「狀態」，並使輸入962錄屮 D 5 Z-=^U+M3Dest^tt z 〇 树ΐ併入ft核型9〇4、晶圓位置、晶圓曲率之後，可將處理 二了或建;° ^如’可基於熱傳送、氣體流量、及反應動 理JV、利用第所收集的即時資料的線上模型，如熱處 理系、洗彻弟—準則楔型建立動態模型904。 29 1332131 ，建立期間，可以適合的軟體模擬應用程式，如—、 器上數值化地施行第一準則模型。使該軟體應用程 子；包腦或微處理器上，使之運轉以便進行實體效能逼 近。然而，可由本發明設想其他數值方法。 、 旦用模型回歸線性或非線性多變數控制法，以模型化轨劑 i於包含待控制之系統的數學模型。多變數控制器可 ί哭1制^法’如線性二次高斯法(LQG)、線性二次調 i 無限A(H娜縛。_賴型可為線性或非 他方法，如物理邊熱_之數種其 圖10係根據本發明之實施例’說明利用 格即時監測熱處理系統之方法的簡單流程j圖用内建自似(贿)表 元侔可 =^這统、溫度控航件、勤控航件、氣體供廊 在=〇T電腦元件 '或軟體元件、或其組合建立bist表 設置於孰處理夺行一或更多預處理製程，該晶圓係 度，並使:理圓處=之不同高 例如，可利用立式晶舟I置：中：圓亚不需要複數片晶圓。 程期：: 狀二。：’在預處理製 體狀況變成運轉值。 ” ^板㈣度、及/或處理氣 預處多預用 含;自在先預 如臨界尺寸㈣轉料、厚度資料、=度 1332131 含“;數、膜層>^置二二;且成“:、數(k)資料 。晶圓資料亦可包 声原声。^ 七層組成、膜層均勻度、卵奸、及膜 i 層包含半導體材料、電阻材料、介電又紹Ϊ ^材科。此外，資料可包含修^差資η及金 或歷程資料、或其二或更多組合。+ #差㈣、㈣貧料、 在預處理製程期間，可進行一虚 第;ΐϊ成第二值。當處理參數自第以ί更ίΓ? 該模型可根據晶舟類系統之應答。 ΐ圓及=行之配方。例如，複數片 日日固且该模型可計算如晶圓曲率之因去上1弓曲及/或儀測 ΐ;時，兩f曲晶圓之間的間隙為變數:、且口=:; 測動，模型，以產生預 產生預測動態預處理製程應答。可在了 f仃預f理即日杨態模型以 ΐ之後執行動態模型。當預處理進^=!，前、期間、 時7執行—或更多不同預處理動態1/型及/或進行多個處理之 卜在預處理製程期間，可建立—或旦 答。在預處理製程期間，每H $=動_處理製程應 時，=用； 之間的差異決定預處理動態料^ 里;11祕預處理製程應答 誤差^可的，，態估計 建立的運轉閾值相比較，當預處理動態估計誤^^^^斤 1332131 行熱處理製程。晶圓可包含生產晶圓 空片晶圓、或其組合。例如，熱處理g上:，晶圓、或 並可將處喊體通人處理室巾。或者，可積處理， 料建!處ίί 3用Ϊ熱處理系統獲得運轉資料】利用運轉資 枓建立一或更多要用的配方。此外， 符貝 態模型資訊，以在處理期間預測熱處理系統^及 可包含來自先前運轉的量測及/或預測資料。月匕再者，貝枓 在晶圓處理期間，可進行—或更多處理， 理參數自第-運轉值改絲二運轉值或轉在運或更4 在晶圓處理綱，可執行即時動態模 。=成r::i維持在運轉值期間 生預測動態晶圓處理應答。可在處理進行之前:以= 行動態晶圓模型。當處理進行多次時, ^ 動態模型。 u…了執仃—或更多不同晶圓 在:日日圓處，期間，可建立—或更多量測動態晶圓處理應裳。 在處理期間，母-次-或更多處理參數自第—運轉值^ 皁=值時’、可建立量測動態晶圓處理應答。當進行多次處理時，可 建立一或更多不同量測動態晶圓處理應答。 士此外’在處理期間，每-次當一或更多處理參數改變或唯持 …可利㈣義態晶®處理應答與制_ 的差異決定晶圓處理動態估計誤差。 圓处里應。之間 …再者，在晶圓處理期間，每—次決定新的晶圓處理動態估計 块差時’可將晶圓處理動態估言十誤差與由B J s τ表之一或更多規則 所建立的運轉閣值相比較。當晶圓處理動態估計誤差在由BIST表 之-或更多規顺建立的運_值内時，繼續該晶圓處理。在此 例中’在曰曰曰圓處理〒，’使該熱處理系統在運轉限制内加以運轉。 當晶圓處理動態估計誤差未在由BIST表之一或更多規則所 建立的運轉閾值内時，可將晶圓處理動態估計誤差與警示閾值相 33 1332131 則所建立的運轉閾值内時，便繼續該處理。 在一實施例中’當處理因為動態估計誤差未在由BIST表格中 之至少一規則所建立的運轉閾值内而加以暫停時，可檢驗用來產 生預測動態處理應答、量測動態處理應答、及/或動態估計誤差之 即時動態模型，並可基於動態估計誤差建立具有運轉閾值的新 BIST規則。此外’可將BIST規則輸入BIST表格，然後繼續處理。 者’當基於動態估計誤差無法建立具有運轉閾值的新BIST規則 時，可停止處理。或者，可繼續處理。 在另一實施例中，當處理因為動態估計誤差未在由BIST表格

中之至少一規則所建立的運轉閾值内而加以暫停時，可選擇新的 即時動態模型且用來產生新的預測動態處理應答。可將新的動態 估^誤差與由BIST表格中之一或更多規則所建立的運轉閾值相 比較。當新的動態估計誤差未在由BIST表格中之至少一規則所建 立的運轉閾值内時，可停止該處理，以及當新的動態估計誤差係 ，由BIST表格中之至少一規則所建立的運轉閾值内時，可繼續該 處理。

當處理因為新的動態估計誤差未在由BIST表格中之至少一 規則所建立的運轉閾值内而加以暫停時，可檢驗用來產生新的預 動態處理應答、新的量測動態處理應答、及/或新的動態估計誤 ^之新的即時動態模型，並可基於新的動態估計誤差建立具有運 ，閱值的新BIST規則。此外’可將新的BIST規則輪入BIST表 二，然後繼續處理。再者，當基於新的動態估計誤差益法且 有運轉間值的新BIST規則時，可停止處理。或者，可繼續處理: ^測動態處理應答之設定可包含—测動祕輪廓、一 理室壓力、—預測動態氣流、_預測處理室 、咬一 預測處理時間、或其組合。 及 於汽當^動祕理應答包含壓力時，可就處理室容量建立壓力 輪廓。或者，可就處理容量建立壓力輪穿可 個溫度控樞，且可賴有溫度控觀建立實質上相^壓^复。 37 在—範例中，可以下列公式模型化處理室壓力變化率p. b fl(Sl’g2,........ 所旦為處理室壓力以外之每—處理參數’ ν為以百分出 里丄2閥角開口，且p為以mTorr所量測的處理室壓力。 立、、態處理應答包含處理室溫度時，可就處i室容量建 Ϊ基所有溫度控制區建立實質上相等的溫度。例如， 含—參考溫用之歷程貝做立溫度輪靡，且該歷程資料包 在另-例子中’可以下列试模型化處理室溫度變化率： T f2(gl,g2>........ g^yj /、中幻〜g«為處理室溫度以外之每一處理灸倉 量測，且攝氏溫度__處理室ί :更多5ίϊΐ!輪將該容量分成複數個區域，並可就- 程資料“流量二程：基於此類型晶圓用之歷 在另-ii 私資料可包含一參考流量輪廓。 在另例子中，可以下列公式模型化流速變化率： R _h(gl，g2,........,ξη,Ρ,ν) 處理= —處理參數’—所量測的 可將該容量分成複數個溫度控ς區至且。 度。例如，伽 38 1332131 自「額定」運轉繼偏ϋ時軸望誤差，且該減差建立馨 閾值。例如’可使警示閾值大到足以允許某些處理飄移及/或元 件<化’以及使警相值小到足以確保得以產生高品f晶圓。亦 可利用警賴絲酬與避免失狀產生。可_ D〇E技術使產 生誓不閾值所需之處理的數目達到最少。 純ii110t ’可在晶圓上進行—或更多預處理製程，該晶圓係 ;”，、處理糸統之處理室中。將該晶圓安置在處理室中的不同高 二密封起來。該晶圓可包含生產晶圓、儀測晶圓、 / 片晶圓、或其組合。或者，並不需要複數片晶圓。 預卢程期間，使熱處理系統獲得預處理資料，並利用 ίί/ϊΐϊΐ:待㈣财。此外，運轉㈣可包含動 I ’以在碱赠程綱預測祕_統之效 Ϊ預%來 =前運轉的量淑/或細腦。例如， 及====刪、纽瓣 '基板溫度、 含祕及7或靜態翻储訊，以在預處理 運轉或;=效能。再者’該資料可包含來自先前 時建之=IST規則建立時’可在預處理複數片晶圓 留在就預參苐一值變成第二值’且使該值保 當的m内夕,者’可使用不同速率。 測動態預處時動態模型’以產生複數片晶圓用之預 之間r二員處;製程應答與量測動態預處理製程應答 假如預處理如m處製程用之預處理動態估計誤差。此外， 便可由檢驗中之爾規咖 1332131 可將一些晶圓處理製程進行若干次，以在一或更多晶圓處理 期If建立期望發生之一組誤差狀況用的運轉閾值，並利用該組期 望誤差狀況與其相關之閾值建立一組BIST規則。此外，可將一些 晶圓^理製程進行若干次，以在晶圓處理細建立非期望發生之 一組誤差狀況用的運轉閾值，並利用該組非期望誤差狀況與其相 關之閾值建立一組BIST規則。 。 當晶圓處理製程期間所決定之晶圓處理動態估計誤差皆在由 BIST表格中之一或更多規則所建立的運轉閾值内時，便停止該規 則建立。當晶圓處理動態估計誤差皆未在由BIST表格中之一或更 多規則所建立的運轉閾值内時，繼續該規則建立且 奉 新的規則。 4欠夕 在1130中，當晶圓仍位於處理室中時，可在晶圓上進行一或 ，，處理製程。例如，可利用後處理製程準備自處理室卸下晶 圓。或者，後處理製程可包含自處理室卸下晶圓。 當後纽晶麟，使祕理緒獲得後處 或更多拥的配方。此外，該後處理資ί:ί ^及/或μ㈣化魏，以在後處理期間 能。該資料可包含來自先前運轉的量測及/或預測資；;。糸、為之放 當建立後處理製程用之BIST規則時，可在後處理晶圓 晶圓時建立量測動態後處理製程解。在複數片 ,、；贫^上 衣狂應〇社貝加例中，可動態地 u率、將-或更多處理參數自第—值變成第二值 U持在就後處理製程所建立的運轉限_。或者，可使用不同z 當一或更多處理參數自第一值動態地變成第_

:理即時動態模型以產生複數片晶圓用之預處IS T利，預，態後處理製減答與量測_顧 之間的差兴，決定後處理製程用之後處理動態估 、二。 假如後處理動態估計誤差可與3岱丁表格中 ^ 。A外， 規則相關聯， 44 1332131 當後處理動態估計誤差皆在由BIST表格中之至少一規則所 ㈣，便停止賊贼立。當後處_態估計誤 择pikifr 0 #表格巾之至少—規騎建立的運轉閾值内時，繼 、·，κ 5亥規則建立且建立一或更多新的規則。 及/或虛擬感應器建立量測動態處理應答。例如， 態處理應答，可包含就複數個溫度控制區之每 中，ΐ:二ί者’可不需就每一區進行量測。在其他實施例 中先予技術測量處理室中之溫度及/或晶圓溫度。 輝全藉由各種實施例之說明加以介紹，以及雖然已 ’但本申請人之目的並非將所附專利申請 能樣並非二Γ現於那些熟習此項技藝者。所以就本發明之較廣 示與所述之特定細節、代表設備、與方法、以Ξ 可自此^節分H未脫離本㈣人之通用發戰权範田壽下， 【圖式簡單說明】 其中圖示： =1=據本發明之實施例’熱處理系統的概略透視圖。 面圖 糸根據本發明之實施例，熱處理系統之-部份的部分戴 Ξ 本發明之實施例之處理系統的簡單方塊圖。 的處i室壓力 ，齡針對第—壓力奴點變化 的處侧，齡崎第二壓力奴點變化 的處狀實補，齡崎第三壓力奴點變化 顯彻三步驟應答測試例子 46 函數本發明之實施例’顯示在各麵㈣作為流速之 或更= 倾輕祕之一 格内建自測試陶表 用之熱處理系統 【主要元件符號說明】 田

100〜熱處理系統 101〜外罩 102〜載具 103〜晶舟 1〇4〜處理室(立式熱處理爐管 104a〜爐管開口 1 105〜隔板 106〜入口

107〜載具傳送區 108〜樓座 109〜感應器裝置 110〜儲存區 111〜載具安置部分 112〜載具傳送裝置 112a〜升降裴置 112b〜升降臂 112c〜傳送臂 113〜開口 115〜凹口對準裝置 117〜蓋子 47 1332131 118〜活動遮板 118a〜活動遮板驅動裝置 119〜晶舟安置部分 119a〜第一安置部分 119b〜第二安置部分 121〜晶舟轉運裝置 122〜傳送裝置 123〜桿臂 190〜系統控制器 192〜處理器 194〜記憶體 195〜埠口 200〜熱處理系統 202〜處理室 202a〜内管 202b〜外管 203〜加熱器 205〜爐管系統 210〜排氣系統 221〜歧管 223〜晶舟 224〜蓋子 225〜熱絕緣筒 226〜移動裝置 227〜排氣管 228〜壓力調節器 231〜235〜加熱站 236〜240〜電力控制器 241〜243〜氣體饋送管 48 1332131 244〜246〜流速調節器 251〜255〜内溫度感應器 260〜氣體供應系統 261〜265〜外溫度感應器 290〜控制器 292〜處理器 294〜記憶體 295〜埠口 300〜處理系統 310〜系統 320〜控制器 330〜動態模型 340〜比較器 904〜動態模型 948、950、952、954〜模型元件 956〜干擾輸入(D) 9 5 8〜調制輸出(Z) 960〜量測輸出(Y) 962〜輸入

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Claims (1)

1332131 十、申請專利範園·· 么^建立及/或修改内建自測試(BIST)表格的方法，用以即時於 測熱處理系統，該方法包含以下步驟： P 將複數片晶圓安置於熱處_統之處理室中 當該複數片晶圓受到-預處理製程時，建立 理製程應答’其中在就該預處理製程所建立的運轉限 >、一個第一處理參數自第一值變成第二值； 内將至 > ΐΐ至少一個第一處理參數自該第一值變成該第二值時，執 利用觸嶋態賊理麵麟與該制祕理 答之間的差異決定該預處理製程用之預處理動態估計誤差J應 =定該預處理動態估計誤差是否可與BIST表袼 在之第-服規則相關聯，該BIST表格具有一或更多 運侧值與第—警示難’且當該預處理動態估計誤差 紋與BIST表格中的任意預先存在之第-⑽T規則相關^時 進行以下任一者： 建立该預處理製程用之新的第一 BIST規則；或 t無法建立新的第—BIST朗時，則停止該預處理製程。 2·如申Μ專她®第1項之建立及/或修改内建自測試(B 的方法，更包含： △當該複數片晶圓受到—晶圓處理製程時，建立一量 動態晶圓處理應答’其中在該晶圓處理製程期間，使至少 一個第二處理參數維持在一運轉值； 、在該晶圓處理製程期間，執行一晶圓處理即時動態槿 型以產生，複數片晶圓用之預測動態晶圓處理應答；、 々利用該預測動態晶圓處理應答與該量測動態晶圓處理 應答之間的差異決定該晶圓處理製程用之晶圓處理 計誤差； 判，該晶圓處理動態估計誤差是否可與BIST表格中的預先 子在=第二BIST規則相關聯，該BIST表格具有一或更多預先存 第二運轉閾值與第二警示閾值，且當該晶圓處理動態估計誤 1”、、法與BIST表格中的任意預先存在之第二BIST規則相關聯 呀，進行以下任一者： ，立該晶圓處理製程用之新的第二BIST規則；或 當，法建立新的第二BIST規則時，則停止該晶圓處理製程。 如申請專利範圍第2項之建立及/或修改内建自測試(BIST)表格 的方法，更包含：

A /當該複數片晶圓受到一後處理製程時，建立一量測動 態後^理製程應答，其中在該後處理製程期間，將至少一 個第二處理參數自一運轉值加以變化； ，，後處理製程期間，執行一後處理即時動態模型以 產生该複數片晶圓用之預測動態後處理製程應答； 制。利=該預測動態後處理製程應答與該量測動態後處理 衣転應合之間的差異決定該後處理製程用之後處理動態估 計誤差；及 ‘ 判定，後處理動態估計誤差是否可與B丨ST表格中預 先存在之第三BIST規則相關聯，該B|ST表格具有一或更多

預，存，之第二運轉閾值與第三警示閾值，且當該後處理 動悲估計誤差無法與B|ST表格中的任意預先存在之第三 B丨ST規則相關聯時，進行以下任一者： 建立該後處理製程用之新的第三BIST規則；或 當f法建立新的第三BIST規則時，則停止該後處理製程。 4.如申請專概_丨項之建立及/或修改内建 、 的方法，更包含以下步驟： ^ ^ 第—BIST規則用之新的第—運轉閾值，其中該新 的弟運軺閾值係基於該預先存在之第一運轉閾值； 基於該新的第一運轉閾值建立新的第一警示閾值； 51 1332131 一新的量測動態後處理製程應答； 利用該預測動態後處理製程應答與 :答之間的差異決定該後處理製程用之—新的以 判定該新的後處理動態估計誤差是否可* 預先存在之第三BIST規則相關聯，且當新的 ^中任思 表格㈣預先存在之第 處理製程用之-新的第三mST規則；或 苗無法建立新的第三BISt規則時，則竽 第一3;之建 含處理室壓力，且處理室勤參數每-者皆包 P =fl(gl，g2>........>grvv) 力;？之每:~處理參數’v為以百分比所量測 且户為以mT〇rr所量測的處理室壓力。 含處理室二_ —及第二處理參數每一者皆包 各处至/皿度，且處理室溫度變化率了模型化為： T ~fl(gi，g2,........ 角處理f溫度以外之每一處理參數，V為以百分比所量測 181角由開D 為以攝氏溫度所量測的處理室溫度。 的方I月Λ利範圍第1項之建立及/或修改内建自測試卿T)表格 J J /ίΓ更包含以下步驟： 該第!連串步驟將該至少—個第一處理參數自該第一值改成 的Γ1色圍第1項之建立及/或修改内建自測試(bist)表格 /，”中該預測動態預處理製程應答包含—預測動態熱梯 57 1^32131 ί時理室壓力、―預測動態氣體流量、或一預測處 的^申"月專利範圍第1項之建立及/或修改内建自測試(BIST)表格 卢报二„處理室包含複數個溫度控舰，且其巾該建立該 ί里f1動—處理製程應答的步驟包含為該複數個溫度 控制區之母一者建立一量測溫度。 明*專^範圍第1項之建立及/或修改内建自測試(BIST)表格 以下ί^、巾該處理室包含複數個溫度控樞，且該方法更包含 以下步驟： 模4化。玄處理至之该溫度控制區之間的熱交互； 22 互，用之模型併人該預處理㈣麟模型中。 的方L更^步1^建立及/_⑽自峨(腿)表格 3處理室與大氣環境之間的熱交互作用；及 互f狀模型併人該預處理即時動態模型中。 的方L圍下第步^之建立及/或修改内建自測試(服)表格 作用板ί化趣數片晶圓與該處理室内之處理空間之間的熱交互 交互作用之模型併入該預處理即時動態模型中。 的方I Λ利Λ圍第1項之建立及/或修改内建自測試(腿)表格 個第—處理參數包含晶圓曲率。 的方法Λ中f/或修改内建自測試(服)表格 7“纽、/:1數片阳_至少包含—片測試晶圓。 的方°法(丽)表格 接收前饋資料；及 利用該前饋資料決定該預處理即時動態模型。 58 1332131 建立及/或修改内建自測試陳)表格 接收回饋資料； 利用該回饋資料決定該預處理即時動態模型。 28. -H腦可讀雜’包含用以執行下列步驟之電腦可編 、处理系統之處理室中的不同高度設置複數片曰曰曰圓." 备該複數片晶圓受到-預處理製程時 能 當，至少一個第一處理參數自該第一值變成士 即時動態模型以產生該複數片晶圓用之_^^ 態預處理製程應答與該量測動態預處理製程系 在2—bist規則相關聯，該贿表格具有_^ j ί愈m?r轉第:警賴值’且當該預處理動態估計誤“ ===格中任意預先存在之第—贿規則相“= ，，預處理製程用之一新的第一 BIST規則 29. -贿規則時，則停止該預處理製程。 方法包含·;作方法，其肋在熱處理純巾處理基板，該 置複ir:處理系統在該熱處理系統之處理室中的不同高度設 運轉處理 x ^ 弟處理麥數自該第一值變成該第二值時，指 59 以產生該複數片晶 ^熱處理系統執行—爾 圓用之預測動態預處理製程應^调心对 動態ϊίΐίΐϊίί:ΪΓΐ態預處理製程應答與該量測 動態估計誤差；…的差異，決定該預處理製程用之預處理 表格處购祕計誤差是否可與⑽Τ 運轉閾值與第—警示閾值，且當該預處理 先存在規則 指示該熱處理系統建立該預處理製程用之一新的第一 規則；或 當無法建立新的第一 BIST規則時，指示該熱處理系统停止嗲 預處理製程。 °X Η^一、圖式：