TWI453789B - 用於製程控制之產品相關之反饋 - Google Patents

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Description

用於製程控制之產品相關之反饋
本發明係大致有關半導體製造，且尤係有關一種使用與生產線末端(End Of Line；簡稱EOL)相關的參數以提供用於製程控制之回饋之方法及裝置。
製造業中技術的急速發展已導致了許多新穎且原創的製造製程。現今的製造製程(尤其是半導體製造製程)需要許多的重要步驟。這些製程步驟通常是極其重要的，因而需要通常被精細調整的一些輸入，以便保持適當的製造控制。
半導體裝置的製造需要一些獨立的製程步驟，以便從半導體原料作出封裝的半導體裝置。自半導體材料的起始生長、將半導體晶體切割成個別的晶圓、製造階段(蝕刻、摻雜、或離子植入等的階段)至成品裝置的封裝及最後測試之各種製程都是互不相同且專業化，因而可能在包含不同控制架構的不同製造場所中執行該等製程。
一般而言，係對一組半導體晶圓(有時被稱為一批(lot)半導體晶圓)執行一組製程步驟。例如，可在半導體晶圓上形成由各種不同材料構成的製程層。然後，可利用習知的光微影(photolithography)技術在該製程層之上形成圖案化的光阻層。一般隨即利用圖案化的光阻層作為遮罩(mask)，而對該製程層執行蝕刻製程。該蝕刻製程使得在該製程層中形成各種特徵或物體。可將此種特徵用於諸如電晶體的閘電極結構。經常也在半導體晶圓的基板中形成溝槽隔離結構，以便隔離半導體晶圓中之一些電性區域。可被使用的隔離結構的一個例子是淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation；簡稱STI)結構。
半導體製造廠內的製造工具通常係連接到製造架構或網路的製程模組。每一製造工具通常被連接到設備介面。該設備介面被連接到製造網路所連接的機器介面，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 Process Control；簡稱APC)系統中的部分。該APC系統啟動控制描述語言程式(script)，該控制描述語言程式可以是用來自動擷取製造製程執行所需資料之軟體程式。
第1圖示出典型的半導體晶圓(105)。半導體晶圓(105)通常包含複數個被配置成格子形(150)之個別半導體晶粒(103)。可使用習知的光微影製程及設備，而在將要圖案化的一個或多個製程層上形成圖案化的光阻層。根據所採用特定光罩(photomask)的情形，通常係利用步進機(stepper)而一次對單一或多個晶粒(103)位置執行曝光製程，作為該光微影製程的部分。在對一層或多層下層材料(例如，一層多晶矽、金屬、或絕緣材料)執行溼式或乾式蝕刻製程期間，可將該圖案化的光阻層用來作為遮罩，以便將所需的圖案轉移到下方層。係由將在下方製程層中複製的諸如直線類型的特徵或開孔類型(opening－type)的特徵等的複數個特徵構成該圖案化的光阻層。
現在請參閱第2圖，圖中示出例示先前技術的流程之流程圖。在步驟(210)中，製造系統可決定將要藉由處理半導體晶圓(105)而製造的產品之類型。因而導致決定用來處理一批半導體晶圓(105)的製程控制參數之步驟。決定用來處理晶圓以達到某類型的製程結果之預定計劃。在步驟(220)中，該製造系統根據該處理計劃，而指示各工廠組成部分對一批半導體晶圓(105)執行一系列的製程。決定並實施用來控制對晶圓的處理之一些控制參數。該等參數可包括用來控制工廠或晶圓廠的各組成部分的操作之預定的排程、現場流程(routing)、及工具控制參數。
在對晶圓處理的整個過程之各點上，可在步驟(230)中取得量測資料及(或)工具狀態資料。在步驟(240)中，可將該等量測資料及(或)工具狀態資料用來執行後續製程步驟之各種反饋調整。可將該等反饋資料及(或)工具狀態資料用來藉由調整後續製程，而補償任何偵測到的製程誤差。可在處理流程中之各點上執行這些反饋調整，其中，通常係使用反饋資料用來調整特定的後續製程步驟。
與現行量測相關聯的問題包括：各種外部(相對於製造區)或內部的改變可能使預定的處理計劃變為無效率或過時的處理計劃。外部因素(例如，並未與對晶圓廠中之製程操作的控制直接相關聯之商業因素)的改變經常促使該製造系統將優先順序放在並未享有製程優先權的晶圓。例如，在最初評估指出對特定類型的產品(例如，極高速處理器)之需求之後，市場趨勢可能改變，而造成對第二類型的處理器之需求。因而可能使最初的處理計劃變得較無效率。
此外，與藉由對晶圓執行一系列的製程步驟而製造的產品有關之未預期到的特性可能需要修改對其他晶圓執行的製程。然而，在處理了大量的晶圓之前，可能不容易取得對此類修改所需的必要資訊。現階段最高技術缺少一種預測可能的製程結果並對一系列的製程執行修改以便對在生產線末端可能發生的產品性能缺陷先採取行動之有效率的方法。
此外，諸如各種處理工具或量測工具等工具的操作改變的內部改變也可能使預定的計劃變得不是最佳的計劃。在現階段最高技術的系統中，可能無法以通常被用來控制製程操作的預定製程計劃而有效率地處理工廠組成部分或外部因素的改變。一般而言，經常係預先在數月之前即作出產生特定類型的製程結果(例如，特定類型的積體電路(Integrated Circuit；簡稱IC)晶片)之承諾。然後由該製造系統採用這些預定的計劃。同時，各種內部或外部改變可能發生，因而可能使預定的計劃不再是最佳的計劃。這些改變可包括：市場需求及(或)其他市場力的改變、工廠或晶圓廠內之製程狀況的改變、及(或)執行製程的實體之商業目標的改變。儘管發生了這些改變，通常業已將預定的計劃執行到處理操作中，因而造成處理操作彈性的缺乏。
設計者已嘗試提供基於產品輸出的反饋，而減輕某些這類的問題。然而，該方法並未解決所有上述的問題，其中包括商業計劃及(或)內部因素的改變。舉例而言，在現階段最高技術的系統通常需要根據對自下游製程接收的製程反饋信號之接收，而調整相同製程或次一製程。該調整可能不足以解決與生產線末端的產品資料有關之所有問題。此外，此種在現階段最高技術的系統可能無法有效率地應對諸如市場變化及商業目標等的各種外部因素。因而可能造成對各種內部或外部因素的無效率之反應，而造成對商業因素的反應時間之喪失、及(或)對調整內部製造問題的彈性之缺乏。
本發明係針對克服或至少減輕前文所述的一種或多種問題的效應。
在本發明的一面向中，提供了一種執行用於製程控制的產品反饋之方法。接收與第一工件有關的量測資料。接收與該第一工件有關的生產線末端參數。建立該生產線末端參數與該量測資料間之相關性。根據該相關性而調整與將要對第二工件執行的複數個製程相關聯之製程控制。
在本發明的另一面向中，提供了一種執行用於製程控制的產品反饋之方法。對第一工件執行第一製程。接收與該工件的該第一製程有關之量測資料。接收與該第一工件有關的生產線末端參數。建立該生產線末端參數與該量測資料間之相關性。將與第二工件有關的生產線末端參數模型化。該生產線末端參數的該模型化係基於該生產線末端參數與該量測資料間之相關性。根據該生產線末端參數的該模型化而調整該第一製程以及將要對第二工件執行的第二製程。
在本發明的另一面向中，提供了一種執行用於製程控制的產品反饋之方法。對第一工件執行第一製程。接收與該工件的該第一製程有關之量測資料。接收與該第一工件有關的生產線末端參數。建立該生產線末端參數與該量測資料間之相關性。將與第二工件有關的生產線末端參數模型化。該生產線末端參數的該模型化係基於該生產線末端參數與該量測資料間之相關性。根據該生產線末端參數的該模型化而調整該第一製程以及將要對第二工件執行的第二製程。
在本發明的另一面向中，提供了一種執行用於製程控制的產品反饋之方法。接收與工件有關的量測資料。接收與該工件有關的預測生產線末端參數有關之資料。建立該預測生產線末端參數與該量測資料間之相關性。根據該相關性而調整將要對該工件執行的複數個其餘的製程。
在本發明的另一面向中，提供了一種執行用於製程控制的產品反饋之方法。接收與工件有關的量測資料。接收與工件有關的預測生產線末端參數有關之資料。接收與對該工件的處理有關的外部因素有關之資料。接收與對該工件的處理有關的內部因素有關之資料。建立該預測生產線末端參數與該量測資料、該外部因素、或該內部因素間之相關性。根據該相關性而調整將要對該工件執行的複數個其餘的製程。
在本發明的另一面向中，提供了一種執行用於製程控制的產品反饋之系統。本發明的該系統包含工件及第一控制器。該第一控制器適於建立與該工件有關的生產線末端參數及與該工件有關的量測資料間之相關性，並提供反饋資料以調整複數個製程步驟。該系統亦包含第二控制器，用以執行對該等製程步驟的調整。該系統亦包含操作地被耦合到該第二控制器之處理工具。該處理工具可處理該工件。
在本發明的又一面向中，提供了一種以指令編碼之電腦可讀取的程式儲存裝置，用以執行用以製程控制的產品反饋。係以指令編碼之該電腦可讀取的程式儲存裝置，當該等指令被一電腦執行時，執行一種方法，該方法包含下列步驟：接收與第一工件有關的量測資料；接收與該第一工件有關的生產線末端參數；建立該生產線末端參數與該量測資料間之相關性；以及根據該相關性而調整與將要對第二工件執行的複數個製程相關聯之製程控制。
下文中將說明本發明之例示實施例。為了顧及說明的清晰，本說明書中將不說明真實的實作之所有特徵。然而，應當了解，於開發任何此類真實的實施例時，可作出許多與實作相關的決定，以便達到開發者的特定目標，例如符合與系統相關的及與商業相關的限制條件，而這些限制條件將隨著不同的實作而改變。此外，應當了解，此種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此項技術具有一般知識者而言，仍然將是一種例行的工作。
現在將參照各附圖而說明本發明。只為了解說之用，而在該等圖式中以示意圖之方式示出各種結構、電腦、製程工具、及系統，以便不會以熟習此項技術者習知的細節模糊了本發明。然而，該等附圖被加入，以便描述並解說本發明之各例示範例。應將本說明書所用的字及辭彙了解及詮釋為具有與熟習相關技術者對這些字及辭彙所了解的一致之意義。不會因持續地在本說明書中使用術語或辭彙，即意味著該術語或辭彙有特殊的定義(亦即，與熟習此項技術者所了解的一般及慣常的意義不同之定義)。如果想要使術語或辭彙有特殊的意義(亦即，與熟習此項技術者所了解的意義不同之意義)，則會將在本說明書中以一種直接且毫不含糊地提供該術語或辭彙的特殊定義之下定義之方式明確地述及該特殊的定義。
係以軟體、或演算法及對電腦記憶體內的資料位元進行的運算的符號表示法之方式呈現本發明的各部分及對應的詳細說明。這些說明及表示法是對此項技術具有一般知識者用來在有效的方式下將其工作之內涵傳遞給對此項技術具有一般知識的其他人士之說明及表示法。在本說明書的用法中，且在一般性的用法中，“演算法(algorithm)”被認為是一系列有條理並可得到所需結果之步驟。這些步驟是需要對物理量作物理操作的步驟。雖非必然，但這些物理量之形式通常為可被儲存、傳送、結合、比較、及以他種方式操作之光信號、電信號、或磁性信號。將這些信號稱為位元、數值、元素、符號、字元、項、或數字等術語時，已證明經常是較便利的，主要也是為了普遍使用之故。
然而，應當謹記於心，所有這些術語及其他類似的術語都與適當的物理量相關聯，而且只是適用於這些物理量的便利性標記而已。除非有其他特別的陳述，或在說明中係為顯而易見，否則諸如“處理”、“運算”、“計算”、“決定”、或“顯示”等的術語都意指電腦系統或類似電子運算裝置之動作及處理，且此種電腦系統係將該電腦系統的暫存器及記憶體內表現為物理量、電子量之資料操作並變換成該電腦系統的記憶體、暫存器、或其他此種資訊儲存裝置、傳輸裝置、或顯示裝置內相似地表現為物理量之其他資料。
有許多涉及半導體製造的獨立製程。通常使各工件(例如，半導體晶圓(105)、半導體裝置等的工件)通過多個製造製程工具。本發明的實施例用於根據各種內部及(或)外部因素而執行製程鏈中之複數個製程步驟的反饋修正。可分析各種生產線末端執行特性，以便執行本發明的實施例所提供之反饋。此外，可預測或模型化一個或多個生產線末端(EOL)參數。可使用該模型化的EOL參數用來執行線上工具調整(inline tool adjustment)及(或)製程修正。
本發明的實施例也用於產品測試結果與線上工具及(或)製程條件或測量之相關性。可使用該相關性用來執行EOL參數的模型化。此外，可在決定反饋調整的本質時考慮到各種外部因素或其他內部因素。本發明的實施例所提供之反饋調整製程可能需要調整製程鏈中之複數個製程步驟。可產生模型，以便建立製造資料與各種實際或預測EOL參數、外部因素、及(或)內部因素間之相關性。然後可使用該相關性用來控制與製造各種半導體產品的處理計劃相關之複數個製程。該方法用於可包含對複數個製程步驟的反饋控制之“長”反饋迴路。
現在請參閱第3圖，提供了根據本發明的例示實施例的系統之方塊圖。系統(300)包含中央控制單元(310)，該中央控制單元(310)可監視並影響工廠/晶圓廠中之複數個製程控制區段之各別操作。例如，工廠可包含受到可以是製程控制單元的部分的一個或多個工具控制器控制之各種處理工具。
中央控制單元(310)可自外部來源(亦即，工廠/晶圓廠外部的來源)以及內部來源(亦即，工廠/晶圓廠內部的來源)接收資料及(或)指令，以便影響工廠的各組成部分之操作。外部來源可包括大致在製造或製程區以外的商業實體的各部門，例如，行銷部門及業務部門等的部門。外部來源亦可包括市場資料、趨勢、及需求等的來源。內部來源可包括大致在製造或製程環境內之各組成部分，例如，區域製程控制器、處理工具、量測工具、及工具狀態感測器等。
中央控制單元(310)可接收由製造廠所生產的大致完成的產品有關之EOL資訊。中央控制單元(310)亦可接收與將EOL參數的預測模型化有關之資訊。可將各種EOL參數或其他製程後(post－process)產品結果反饋回到中央控制單元(310)，用於執行反饋修正。中央控制單元(310)亦可包含電腦系統(340)，電腦系統(340)可執行諸如參數的修正計算等的各種工作，並可回應各種外部及(或)內部資料，而產生控制參數或行動。然後可使用這些控制參數或行動用來指示工廠/晶圓廠的各組成部分之操作。
系統(300)亦可包含外部需求系統(330)，該外部需求系統(330)可提供與各種外部因素有關的各種決策指令及(或)資料。在一實施例中，外部需求系統(330)可參照到諸如資料庫、軟體單元、及商業組織等的可提供與行銷決策、產品需求、價格資料、及市場趨勢等有關的資料之一些實體。舉例而言，外部需求系統(330)可提供將揭示重點放在對擴張到新市場時可能有相當幫助的特定產品的製造之資料。例如，一種新型的處理器可能涉及較低的良率(yield)、較長的處理週期時間等因素，但可將進入新興市場的機會提供給公司。此種考慮可促使按照與對市場資料較無反應的先前製程操作不同之方向執行晶圓的處理操作。
系統(300)亦可包含商業單元(320)，該商業單元(320)可以是軟體單元及(或)電腦系統等單元。商業單元(320)可自外部系統(330)接收各種外部市場資料。商業單元(320)可根據來自外部需求系統(330)的資料，而將與處理半導體晶圓(105)有關的資料及(或)指令提供給中央控制單元(310)。例如，商業單元(320)可考慮諸如市場需求、成品價格、良率、週期時間、及(或)繼續進行特定類型的處理時之風險因素等的各種與商業有關的面向。商業單元(320)亦可考慮與處理半導體晶圓(105)有關且為熟悉此項技術者在參閱本發明的揭示之後所知道的各種與商業有關之其他考慮。商業單元(320)可根據這些考慮而能提供中央控制單元(310)可能考慮的一個或多個與商業有關的外部因素，用於執行本發明的實施例所提供之長反饋製程。
系統(300)亦可包含第一製程單元(360)、第二製程單元(370)至第N製程單元(380)。第一至第N製程單元(360至380)可包含一個或多個處理工具、製程控制器、及(或)用來執行晶圓處理的其他元件。第4圖及下文的伴隨說明中將提供對第一至第N製程單元(360至380)更詳細之說明。
請再參閱第3圖，系統(300)亦可包含EOL模型化單元(350)。EOL模型化單元(350)可將與因對晶圓執行一系列的製程步驟而完成的產品有關之各種參數模型化。在將潛在的EOL參數模型化時，EOL模型化單元(350)可考慮各種內部及(或)外部因素。內部因素的例子可以是製造環境內部的各種因素。這些內部因素可包括(但不限於)工具可使用性參數、工具狀況參數、可能良率參數、週期時間參數、製程風險參數、以及製程量參數。外部因素的例子可以是製造環境外部的各種因素。這些外部因素可包括(但不限於)市場需求、成品價格、因處理晶圓而得到的良率、週期時間、以及處理晶圓的風險因素。
此外，EOL模型化單元(350)亦可考慮實際的產品輸出結果，以便將EOL參數模型化。例如，EOL模型化單元(350)可建立產品結果資料或實際EOL參數資料與量測或工具狀態資料間之相關性，或合併以上兩種資料，以便產生預測EOL參數。該相關性可包含考慮到與系統(300)所處理的特定晶圓有關之EOL參數。然後可建立該特定晶圓有關的量測資料及(或)工具狀態資料與該實際EOL參數間之相關性，以便將未來的潛在EOL參數模型化。可根據EOL參數的該模型化而執行反饋調整。術語“EOL參數”意指其中包括分類良率結果等的各種產品結果，其中包含晶粒層級的操作特性(例如，速度、電力消耗等)。術語“EOL參數”也意指其中包括形成為電子產品的封裝後晶粒的操作特性之類別良率結果(例如，與半導體裝置有關的速度、電力消耗、及老化(burn－in)測試結果等)。
此外，系統(300)亦可包含製造資料收集單元(390)。製造資料收集單元(390)可取得與第一至第N製程單元(360至380)所執行的各種製程步驟有關之量測資料及(或)工具狀態資料。收集單元(390)亦可儲存各種EOL參數。量測資料收集單元(390)可包含記憶體儲存單元，用以儲存各種量測及(或)工具狀態資料。工具狀態資料可包括(但不限於)處理工具室的壓力資料、氣流資料、及溫度等資料。
系統(300)亦可包含相關性建立單元(355)，該相關性建立單元(355)可建立各種外部及(或)內部資料間之相關性，以便將與各種反饋可能性有關的資訊提供給中央控制單元(310)。相關性建立單元(355)可自EOL模型化單元(350)、製造資料收集單元(390)、及(或)商業單元(320)接收資料。相關性建立單元(355)可建立特定量測資料、工具狀態資料、EOL預測資料、及(或)實際EOL參數資料間之相關性。
此外，相關性建立單元(355)亦可建立EOL產品結果與對用來取得該EOL產品結果的晶圓執行的製程有關的量測資料及(或)工具狀態資料間之相關性。可根據該相關性，而將與隨後將要被處理的晶圓有關的各種EOL參數模型化。來自相關性建立單元(355)的資料可將會導致特定的預測或實際EOL產品參數之內部製程狀況的類型指示提供給中央控制單元(310)。
此外，相關性建立單元(355)可自商業單元(320)接收外部資料，用於建立內部與外部資料間之相關性。中央控制單元(310)可使用來自相關性建立單元(355)的資料，而對預定的製程計劃執行反饋修正。該修正可包括排程或現場流程調整、製程控制調整等修正。可執行這些調整，以便調整與內部及(或)外部因素相關聯的新的實際存在之事物。其中包括商業單元(320)、相關性建立單元(355)、EOL模型化單元(350)、製造資料收集單元(390)等單元的系統(300)中示出之各組件可包含硬體、軟體、及(或)韌體單元，且可由硬體、軟體、及(或)韌體單元的任何組合構成該等組件。
現在請參閱第4圖，圖中示出根據本發明的實施例的製程單元(360至380)之方塊圖。製程單元(360至380)中之每一製程單元可包含工具控制器(410)，該工具控制器(410)可控制處理工具(430)及/或量測工具(440)的操作。處理工具(430)可以是蝕刻工具、沈積工具、化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing；簡稱CMP)工具、光微影工具、或可處理半導體晶圓(105)的任何其他工具。量測工具(440)可取得與被處理的半導體晶圓(105)有關之量測資料。量測工具(440)可以是獨立的工具，或者可被整合到處理工具(430)本身。資料介面(420)可自中央控制單元(310)接收資料，及(或)將資料傳送到中央控制單元(310)。可使用資料介面(420)接收的資料用來控制製程單元(360至380)的各種組件，其中包括指示處理工具(430)及量測工具(440)的操作。
工具控制器(410)可自中央控制單元(310)接收資料，而中央控制單元(310)可提供與將要被處理的特定批或組的半導體晶圓(105)有關之反饋控制資訊及(或)批次優先順序資訊。與一批的晶圓有關之該等反饋控制資訊及(或)批次優先順序資訊可基於複數個內部及(或)外部因素。該反饋控制資訊可包括製程調整資料及(或)工具調整資料、以及排程及(或)現場流程資料。可根據來自中央控制單元(310)的該等資料，而執行先前排程或現場流程的修改。工具控制器(410)可回應該修改，而執行對處理工具(430)及(或)量測工具(440)的可使用性之評估。在替代實施例中，可將工具控制器(410)設置在製程單元(360至380)之外。在該實施例中，工具控制器(410)可指示各製程單元(360至380)的操作。
現在請參閱第5圖，提供了根據本發明的例示實施例的長反饋路徑之方塊圖。在步驟(510)中，系統(300)可根據將要被製造的產品之類型，而取得與製程步驟序列有關的製程控制資料。在步驟(520)中，系統(300)可根據該製程控制資料，而執行製程步驟序列。步驟(520)的該製程步驟序列可包含第一製程(522)、第二製程(524)至第N製程(526)。係根據該第一至第N製程(522至526)的性能，而提供大致完成的產品。在步驟(530)中，系統(300)可根據該製程步驟序列(520)，而取得或接收與與產品輸出有關的資料。該資料可能與因經由製程步驟序列(520)對晶圓的處理而得到的產品之各種生產線末端參數有關。這些EOL參數可包含操作速度、存取時間等的產品性能之各種指示。
此外，如步驟(540)所示，縱使在可取得實際產品輸出之前，系統(300)也可接收EOL模型化資料。該EOL模型化資料可與可在製程步驟序列(520)期間的任何時點模型化的預測生產線末端參數有關。在一實施例中，在愈接近末端製程(526)時將該EOL參數模型化，所得到的預測EOL參數之值就愈佳。在替代實施例中，可建立產品測試結果或實際EOL參數資料與量測及(或)工具狀態資料間之相關性，或合併以上兩種資料，以便執行製程步驟序列(520)的EOL模型化。在該實施例中，反饋修正可直接基於該EOL模型化。
此外，在步驟(550)中，系統(300)可取得或接收由前文所述的商業單元(320)提供之與商業有關的資料。在步驟(560)中，第5圖所示之該反饋路徑也可包括相關性建立及反饋製程。在該相關性建立及反饋製程(560)期間，可考慮諸如與產品輸出有關的資料、EOL模型化資料、及(或)與商業有關的資料等的各種資料。建立這些資料組間之相關性，以便將反饋資訊提供給系統(300)。
在步驟(555)中，相關性建立及反饋製程(560)可接收諸如與被處理的晶圓及(或)處理晶圓的處理工具有關的量測及(或)工具狀態資料等的製造資料。可建立該量測及(或)工具狀態資料與被處理的晶圓上的結構之特定特性(例如，閘電極結構的尺寸)間之相關性。舉例而言，第5圖所示之該反饋路徑可提供可基於閘電極結構的被量測的尺寸的產品的特定類型的速度之指示。因此，可建立與產品輸出有關的資料提供的產品的特定速度(步驟(530))或模型化的EOL預測(步驟(540))與步驟(555)中，由製造資料提供的特定閘電極測量間之相關性。該相關性可指示具有某些形狀尺寸的閘電極結構將導致所需的產品操作速度。相關性建立/反饋製程(步驟(560))可根據該相關性，而可提供用來調整製程步驟序列(步驟(520))中之複數個製程之資料，以便得到具有此種尺寸及(或)形狀特性之此種閘電極結構。舉例而言，第一製程(522)可以是光微影製程，且第二製程(524)可以是蝕刻製程。可調整這兩個製程(522)及(524)，以便提供光微影製程及蝕刻製程中之變化。這些變化可導致提供了所需產品速度的具有所需測量的閘電極結構之形成。該所需速度可能導致實際的產品輸出資料、或EOL的模型化所提供之預測的速度。在一種類似的方式下，可建立各種其他的EOL特性與諸如特定工具中之室的溫度或被處理的晶圓上的各種關鍵尺寸測量等的各種製造資料間之相關性。然後可使用該相關性用來調整對製程步驟序列(步驟(520))的製程控制。
該相關性建立及反饋製程可包括各種演算法，用以計算加權值(weight)，並將加權值提供給根據工廠/晶圓廠的目標而被認為是較重要或較不重要的各種輸入因素。相關性建立及反饋製程(步驟(560))可產生可被各製程控制器用來調整製程步驟序列(步驟(520))中之一個或多個製程的製程控制參數時使用的資料。換言之，可結合來自步驟(560)及(510)的資料，以便控制步驟(520)中描述的一序列之製程步驟。因此，第5圖所示之反饋製程用於一種可根據各種內部及(或)外部因素而調整製程步驟序列之長反饋製程。
現在請參閱第6圖，提供了與根據本發明的例示實施例的方法有關的步驟之流程圖。系統(300)可作出與所要製造的產品之類型有關的決定。這些決定可能受到諸如對於將因對晶圓執行各種製程步驟而生產的產品之強烈需求等的外部因素之影響。該等市場因素可包含諸如市場需求、價格、及處理時間等的各種外部因素。系統(300)亦可考慮各種工廠狀況或內部狀況(例如，工廠/晶圓廠內之特定工具的可使用性、各種處理工具的狀況、工具的準確性、及(或)各種其他的內部因素)，以便決定所要製造的產品之類型。在步驟(620)，可根據該所要製造的產品之類型，而開始對半導體晶圓的處理。該步驟可包括提供控制資料及(或)預定的處理計劃，以便在生產半導體產品的最終目標下執行一序列的製程步驟。該預定的處理計劃可包括各種排程資料、現場流程資訊、用來控制各種類型的處理工具之控制參數等的項目。
在開始了步驟(620)中述及的晶圓處理序列之後，系統(300)可在步驟(630)中執行產品反饋製程。該產品反饋製程可與取得與產品輸出有關的實際資料或在該處理序列中之任何時點上對EOL參數執行的模型化/預測有關。可使用實際的或模型化的EOL參數用來執行對製程步驟序列的調整，以便取得所需的產品輸出結果。第7圖及下文的伴隨說明中提供了對步驟(630)中之產品反饋製程的更詳細之說明。在執行了該產品反饋製程之後，可在步驟(640)中，根據產品反饋資料而調整一序列的製程步驟。可繼續執行該製程，直到對特定批的晶圓大致完成了所有該等製程步驟為止。該反饋製程可以是連續製程，其中在完成了該製程序列中之所有的製程步驟之前，該產品反饋製程可繼續調整將要對一批中之剩餘的晶圓執行的剩餘的製程步驟。
現在請參閱第7圖，圖中示出第6圖的步驟(630)中所述的產品反饋製程之更詳細的流程圖。於處理晶圓的製程步驟序列之操作期間，於製程中之任何點，系統(300)可在步驟(710)中執行量測資料的取得。量測資料的取得可包括接收或取得現行的資料及(或)被儲存的歷史資料。在步驟(720)中，系統(300)可在該等製程步驟序列的任何特定點上執行EOL模型化。該模型化可提供於完成製程步驟序列時可自所產生的產品輸出預期到的預測EOL參數之指示。可在第一至第N製程單元(360至380)的操作期間之幾乎任何特定點上執行該EOL模型化。在一實施例中，步驟(720)中所述之步驟必須要建立特定晶圓有關的EOL參數與對該特定晶圓處理有關的量測資料及(或)工具狀態資料間之相關性。然後可使用該相關性用來執行EOL參數的模型化。在替代實施例中，如將步驟(720)連接到步驟(760)的虛線所示，可大致特別地使用EOL模型化資料用來執行反饋製程修改(將於下文中參照步驟(760至790)而在伴隨的說明中述及其中的情形)。
如果可取得產品資料，則系統(300)亦可在步驟(730)中自因完成了對至少晶圓執行製程步驟序列而得到的產品取得產品資料。此外，在步驟(740)中，系統(300)可取得與因對該等晶圓的處理而得到的產品有關的與商業及(或)行銷有關的資料。例如，與商業有關的資料可指示具有不同速度的特定產品現在可能更有銷路。由於該與商業有關的資料，而可對製程步驟序列(如第5圖步驟(520)所示)執行某些調整，以便針對商業趨勢的新現實而進行調整。在步驟(750)中，系統(300)可建立該EOL模型化資料、該產品資料、與該與商業有關的資料及(或)製造資料間之相關性。
步驟(750)中說明的該等資料間之相關性可提供所需產品、實際產品性能、與預測產品性能間之關係的指示。然後在步驟(760至765)中，可使用該相關性用來決定是否要修改該製程步驟序列中之任何製程。在決定了是否需要進行產品修改之後，系統(300)在步驟(770)中決定如何修改該製程鏈中之一個或多個製程。該決定可包括對將要調整特定工具的哪一控制參數的決定。例如，該等調整可包括執行某一蝕刻製程的時間長度、對處理工具的特定室的溫度之調整、或可對製程步驟作出的任何其他調整。
如果在步驟(765)中決定不需要修改製程，則製程繼續進入步驟(780)，此時決定是否已完成了該製程鏈或製程步驟序列。如果已完成了製程步驟序列，則在步驟(790)中終止該反饋製程。再回到步驟(770)，在決定了如何修改該製程鏈或製程步驟序列之後，可在步驟(775)中可使用所得到的資訊用來執行對製程步驟序列的實際調整。在執行了這些調整之後，在步驟(780)中決定是否已完成了該製程鏈或製程步驟序列。如果已完成了該製程鏈，則如步驟(790)所示而終止該反饋製程。然而，如果尚未完成該製程鏈，則該製程可回到步驟(710)，此時重複前文所述的對各種資料的取得。
使用本發明的實施例時，提供了一種包含對複數個製程的調整的更強韌之反饋製程或長反饋路徑。該反饋用於根據各種因素而調整複數個製程步驟。這些因素可包括與成品有關的資料、與預測EOL參數有關的資料、與商業有關的資料或其他外部資料、及(或)其中包括量測或工具狀態資料的實際製造資料。可建立這些各類資料間之相關性，以便提供何種類型的量測及工具狀態資料對應於某些類型的產品輸出之指示。然後可使用該資訊用來提供對製程步驟序列的反饋修正。因此，使用本發明的實施例時，提供了一種更強韌的且更有彈性的處理計劃，因而可執行對新現實的更有效率之調整。本發明的實施例用於更有彈性的製程鏈，用以調整並控制製程步驟序列的操作。
可在諸如由KLA－Tencor,Inc.先前所提供的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Catalyst系統使用與半導體設備及材料國際協會(Semiconductor Equipment and Materials International；簡稱SEMI)電腦整合式製造(Computer Integrated Manufacturing；簡稱CIM)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 Control Component)規格。APC架構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架構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地面上的幾乎任何的半導體製造工具。該APC架構亦可容許用於製程性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之方式更為方便、更有使用彈性、且成本更低。該APC架構容許用於更複雜類型的控制，這是因為該APC架構在寫入必要的軟體程式碼時提供了充裕的彈性。
將本發明所揭示的控制策略部署到該APC架構時，可能需要一些軟體元件。除了該APC架構內的軟體元件之外，係針對與該控制系統有關的每一半導體製造工具而撰寫電腦描述語言程式。當在半導體製造晶圓廠中啟動該控制系統中之半導體製造工具時，該半導體製造工具通常會呼叫描述語言程式，以便開始諸如疊加(overlay)控制器等的製程控制器所要求的動作。通常係以這些描述語言程式界定並執行該等控制方法。這些描述語言程式的開發可能包含控制系統的開發之相當大的部分。可將本發明所揭示的原理實施於其他類型的製造架構。
前文所揭示的該等特定實施例僅供舉例，這是因為熟習此項技術者在參閱本發明的揭示事項之後，可易於以不同但等效之方式修改並實施本發明。此外，除了下文的申請專利範圍所述者之外，不得將本發明限制在本說明書所示的結構或設計之細節。因此，顯然可改變或修改前文所揭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內。因此，本發明所尋求的保護係述於下文的申請專利範圍。
103．．．半導體晶粒
105．．．半導體晶圓
150．．．格子形
210、220、230、240．．．步驟
300．．．系統
310．．．中央控制單元
320．．．商業單元
330．．．外部需求系統
340．．．電腦系統
350．．．生產線末端模型化單元
355．．．相關性建立單元
360．．．第一製程單元
370．．．第二製程單元
380．．．第N製程單元
390．．．製造資料收集單元
410．．．工具控制器
420．．．資料介面
430．．．處理工具
440．．．量測工具
510、520、530、540、550、555、560．．．步驟
522．．．第一製程
524．．．第二製程
526．．．第N製程
610、620、630、640、710、720、730、740、750、760、765、770、775、780、790．．．步驟
若參照前文中之說明，並配合各附圖，將可了解本發明，其中，相似的元件符號識別類似的元件，其中：第1圖是可被半導體製造系統製程的半導體晶圓之示意圖；第2圖是用來處理半導體晶圓的先前技術的方法之流程圖。
第3圖是根據本發明的一例示實施例的系統之方塊圖，圖中示出用來控制複數個工廠組成部分之中央控制單元；第4圖是根據本發明的一例示實施例的第3圖所示的製程單元之更詳細的方塊圖；第5圖是根據本發明的一例示實施例的第3圖所示系統提供的產品反饋的反饋包(pack)之方塊圖；第6圖是與根據本發明的一例示實施例的方法相關聯的步驟之流程圖；以及第7圖是根據本發明的例示實施例而執行第6圖所示的產品反饋製程的步驟之更詳細的流程圖。
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，且已在本文中說明了這些特定實施例。然而，應當了解，本說明書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示的該等特定形式，相反地，本發明將涵蓋由最後的申請專利範圍所界定的本發明的精神及範圍內之所有修改、等效者、及替代者。
300．．．系統
310．．．中央控制單元
320．．．商業單元
330．．．外部需求系統
340．．．電腦系統
350．．．生產線末端模型化單元
355．．．相關性建立單元
360．．．第一製程單元
370．．．第二製程單元
380．．．第N製程單元
390．．．製造資料收集單元

Claims (28)

  1. 一種提供用於製程控制之反饋的方法，包含下列步驟：接收與第一工件有關的量測資料；接收與該第一工件有關的生產線末端參數；取得與製造環境之外部因素和製造環境之內部因素的至少其中一者有關之量測資料；建立該生產線末端參數與該量測資料以及製造環境之該外部因素和製造環境之該內部因素的至少其中一者間之相關性；以及根據該生產線末端參數與該量測資料間之該相關性以及根據製造環境之該外部因素和製造環境之該內部因素的至少其中一者，而調整與將要對第二工件執行的複數個製程相關聯之製程控制；其中，取得與該製造環境之該外部因素有關之資料包括取得市場需求、成品價格、週期時間及該第一或第二工件的處理時之風險因素的至少其中一者；及其中，取得與該製造環境之該內部因素有關之資料包括取得工具可使用性參數、可能良率參數、週期時間參數、製程風險參數、以及製程量參數的至少其中一者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中接收與該第一工件有關的量測資料之該步驟進一步包含下列步驟：接收與半導體晶圓有關的量測資料。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含下列步驟：處理後續的工件。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中接收與該工件有關的量測資料之該步驟包含下列步驟：測量來自因處理該第一工件而產生的產品之生產線末端參數。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中接收與該工件有關的量測資料之該步驟包含下列步驟：將與因處理該第一工件而產生的產品有關之生產線末端參數模型化。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中調整製程控制之該步驟包含下列步驟：調整該第二工件之現場流程。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含下列步驟：取得與該製造環境的該外部因素有關之資料。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中取得與該製造環境的該外部因素有關之資料之該步驟包含下列步驟：取得與市場需求、成品價格、良率、週期時間、以及處理該第一及第二工件的風險因素中之至少一者有關的因素。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含下列步驟：取得與該製造環境的該內部因素有關之資料。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中取得與該製造環境的該內部因素有關之資料之該步驟包含下列步驟：取得與工具可使用性參數、工具狀況參數、可能良率參數、週期時間參數、製程風險參數、以及製程量參數中之至少一參數有關的資料。
  11. 一種提供用於製程控制之反饋的方法，包含下列步驟：對第一工件執行第一製程；接收與該工件的該第一製程有關之量測資料； 接收與該第一工件有關的生產線末端參數；建立該生產線末端參數與該量測資料間之相關性；根據該生產線末端參數與該量測資料間之該相關性，而將與第二工件有關的生產線末端參數模型化；以及根據該生產線末端參數的該模型化，而調整該第一製程以及將要對第二工件執行的第二製程。
  12. 一種提供用於製程控制之反饋的方法，包含下列步驟：建立生產線末端參數及與該生產線末端參數有關的製造資料間之相關性，該製造資料包含與導致該生產線末端參數的製程有關的量測資料及工具狀態資料中之至少一資料；根據該生產線末端參數與該量測資料間之該相關性，而將與該工件有關的生產線末端參數模型化；以及根據該模型化而執行反饋調整，該反饋調整包含對該第一製程及將要對該工件執行的第二製程之調整。
  13. 一種提供用於製程控制之反饋的方法，包含下列步驟：接收與工件有關的量測資料；接收與該工件有關的預測生產線末端參數有關之資料；建立該預測生產線末端參數與該量測資料間之相關性；以及根據該相關性而調整將要對該工件執行的複數個其餘的製程。
  14. 一種提供用於製程控制之反饋的方法，包含下列步驟：接收與對工件的處理有關之量測資料；接收與工件有關的預測生產線末端參數有關之資料；接收與對該工件的處理有關的外部因素有關之資料；接收與對該工件的處理有關的內部因素有關之資料；建立該預測生產線末端參數與該量測資料、該外部因素、及該內部因素中之至少一者間之相關性；以及根據該相關性而調整將要對該工件執行的複數個其餘的製程。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中接收與該外部因素有關之資料之該步驟進一步包含下列步驟：接收與市場需求、成品價格、良率、週期時間、以及處理該工件的風險因素中之至少一者有關的因素。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中接收與該內部因素有關之資料之該步驟進一步包含下列步驟：接收工具可使用性參數、工具狀況參數、可能良率參數、週期時間參數、製程風險參數、以及製程量參數中之至少一參數。
  17. 一種提供用於製程控制之反饋的系統，包含：工件；第一控制器，用以建立與該工件有關的生產線末端 參數及與該工件有關的量測資料間之相關性，並提供反饋資料以調整複數個製程步驟；第二控制器，用以執行對該等製程步驟的該調整；以及操作地被耦合到該第二控制器之處理工具，該處理工具用以處理該工件。
  18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該處理工具用以處理後續的工件。
  19. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該第一控制器是可控制複數個製程單元之中央控制單元，該複數個製程單元中之每一製程單元包含至少一個處理工具、量測工具、以及用來控制該處理工具及該量測工具中之至少一者的工具控制器。
  20. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該至少一個該工件是一批工件。
  21. 如申請專利範圍第17項之系統，其中該工件是半導體晶圓。
  22. 一種提供用於製程控制之反饋的裝置，包含：控制器，用以取得與製造環境之外部因素和製造環境之內部因素的至少其中一者有關之量測資料，建立與被處理的工件有關的生產線末端參數及與該工件有關的量測資料以及與該製造環境之該外部因素和該製造環境之該內部因素的至少其中一者間之相關性，並根據建立與被處理的工件有關的該生產線末端參數及與該 工件有關的該量測資料以及與該製造環境之該外部因素和該製造環境之該內部因素的至少其中一者間之該相關性提供反饋資料以調整複數個製程步驟；以及處理工具，係操作地被耦合到該控制器，用以處理該工件。
  23. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該至少一個該工件是一批工件。
  24. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該工件是半導體晶圓。
  25. 一種提供用於製程控制之反饋的裝置，包含：用來對工件執行第一製程之機構；用來接收與該工件的該第一製程有關的量測資料之機構；用來將與該工件有關的生產線末端參數模型化之機構；以及用來根據該量測資料與該生產線末端參數間之相關性而執行反饋調整之機構，該反饋調整包含對該第一製程以及將要對該工件執行的第二製程之調整。
  26. 一種以指令編碼之電腦可讀取的程式儲存裝置，當該等指令被電腦執行時，執行一種提供用於製程控制之反饋的方法，該方法包含下列步驟：接收與第一工件有關的量測資料；接收與該第一工件有關的生產線末端參數；建立該生產線末端參數與該量測資料間之相關 性；以及根據該生產線末端參數與該量測資料間之該相關性，而調整與將要對第二工件執行的複數個製程相關聯之製程控制。
  27. 如申請專利範圍第26項之以指令編碼之電腦可讀取的程式儲存裝置，其中，接收與該工件有關的量測資料之步驟進一步包含下列步驟：測量來自因處理該第一工件而產生的產品之生產線末端參數。
  28. 如申請專利範圍第26項之以指令編碼之電腦可讀取的程式儲存裝置，其中，接收與該工件有關的量測資料之該步驟進一步包含下列步驟：將與因處理該第一工件而產生的產品有關之生產線末端參數模型化。
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