TWI571908B - 製程控制方法與製程控制系統 - Google Patents

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TWI571908B TW103128152A TW103128152A TWI571908B TW I571908 B TWI571908 B TW I571908B TW 103128152 A TW103128152 A TW 103128152A TW 103128152 A TW103128152 A TW 103128152A TW I571908 B TWI571908 B TW I571908B
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Description

製程控制方法與製程控制系統
本發明是有關於一種半導體製程控制方法與系統，且特別是有關於一種沉積製程控制方法與系統。
在半導體製程中，爐管製程為一個重要性的製程步驟。作為半導體製程中的熱處理工具，例如是爐管，可利用加熱氧化來製作半導體元件的例如閘極氧化層、側壁氧化層等構造。
然而，先前技術的爐管製程探用固定的製程參數，往往忽略了負載效應(loading effect：總晶圓片數及晶圓上的圖形差異，將造成沉積速率的不同)而導致了若晶圓在爐管中擺放位置不同，則晶圓上的形成的膜厚會有不同的變異。此種變異包含了晶圓間(wafer to wafer)及晶圓內(within wafer)的變異。此外，再加上前製程的各種線寬與膜厚之變異因素，都將導致所製作的半導體元件的臨界電壓或其他特性的變異。
隨著半導體元件尺寸不斷縮小，爐管製程所形成的膜的品質的要求也更為嚴格。因此，爐管製程的重點將關注在實際產 品上沉積的厚度，而不單純只是監控晶圓的厚度。但是，在生產過程中，非常難以抽測各產品的實際沉積厚度，而無法即時調整製程的最佳參數，造成製程結果的沉積厚度嚴重偏離了標準值。
本發明提供一種製程控制方法，可降低製程所導致的電性與物性差異，提高製程精準度。
本發明提供一種製程控制系統，可降低製程時間並提高良率與產量。
本發明提出一種製程控制方法，適用於對批次的多個晶圓進行沉積製程，該方法包括：根據機台的歷史資訊與批次的產品資訊來決定批次的晶圓的擺放位置；根據所述批次的晶圓的擺放位置與所述機台的歷史資訊來求出各擺放位置的目標值；根據所述機台的歷史資訊、所述批次的產品資訊以及所述各擺放位置的目標值來求出製程參數；根據所述批次的晶圓的擺放位置與所述製程參數進行沉積製程。
在本發明的一實施例中，在根據所述生產機台的歷史資訊與所述批次的產品資訊來決定所述批次的晶圓的擺放位置的步驟中，由式(1)求出最小變異組合，來對批次的晶圓進行位置排序：
式(1)中，L(i)為各批次在製程前的特性，F(j)為製程位置均勻性特性，w(k)為各產品對變異的要求的權重。
在本發明的一實施例中，上述的製程控制方法，其中，晶圓擺放的特定位置L的目標值是由式(2)所算出：Monitor Target L =α+γ(厚度目標值)+β(產品|厚度目標值) (2)
式(2)中，α為特定製程方法下，監控晶圓的基本沉積厚度值；γ為所有產品在不同目標值下，監控晶圓的沉積厚度的調整值；β為各產品在特定目標值下，產品上沉積厚度的調整值。
在本發明的一實施例中，所述製程參數是包括依據負載效應關係所求出的加熱區溫度與沉積時間，所述製程參數是先計算沉積時間，再計算加熱區所需溫度。
在本發明的一實施例中，所述沉積時間是由式(3)所算出：
式(3)中，time t 為第t個批次的沉積時間，g(x)的函數為回饋控制，m(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第t個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的中間位置的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
在本發明的一實施例中，所述加熱區溫度是由式(4)所算出：
式(4)中，為第t個批次的特定位置L的加熱區的溫度，f(x)的函數為回饋控制，y(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次的特定位置L的加熱區的溫度，為第t-i個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第t個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的特定位置L的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
在本發明的一實施例中，所述機台包括爐管。
在本發明的一實施例中，所述批次的晶圓可以為混貨方式進行所述沉積製程。
在本發明的一實施例中，所述批次的產品資訊包括晶圓片數及產品特徵值。
在本發明的一實施例中，機台的歷史資訊包括歷史的沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值。
本發明更提出一種製程控制系統，適用於對批次的多個晶圓進行沉積製程，該系統包括：機台、資料庫、先進派工控制單元、目標值預測單元、先進製程控制單元以及製造執行單元。機台對批次的多個晶圓進行沉積製程。資料庫用於儲存並提供機台的歷史資訊。先進派工控制單元根據來自資料庫的機台的歷史 資訊與批次的產品資訊來決定各晶圓的擺放位置。目標值預測單元根據來自先進派工控制單元的各晶圓的擺放位置與機台的歷史資訊來求出各擺放位置的目標值。先進製程控制單元根據來自資料庫的機台的歷史資訊、批次的產品資訊以及來自先進派工控制單元的各擺放位置的目標值來求出製程參數。製造執行單元根據來自先進派工控制單元的晶圓的擺放位置與來自先進製程控制單元的製程參數，驅動機台進行晶圓的沉積製程。
在本發明的一實施例中，所述各晶圓的擺放位置是以機台的歷史資訊與批次的產品資訊，由式(1)求出最小變異組合，來對所述批次的晶圓進行位置排序：
式(1)中，L(i)為各批次在製程前的特性，F(j)為製程位置均勻性特性，w(k)為各產品對變異的要求的權重。
在本發明的一實施例中，其中，晶圓擺放的特定位置L的目標值是由式(2)所算出：Monitor Target L =α+γ(厚度目標值)+β(產品|厚度目標值) (2)
式(2)中，α為特定製程方法下，監控晶圓的基本沉積厚度值；γ為所有產品在不同目標值下，監控晶圓的沉積厚度的調整值；β為各產品在特定目標值下，產品上沉積厚度的調整值。
在本發明的一實施例中，所述製程參數是包括依據負載效應關係所求出的加熱區溫度與沉積時間，製程參數是先計算沉積時間，再計算加熱區所需溫度。
在本發明的一實施例中，所述沉積時間是由式(3)所算出：
式(3)中，time t 為第t個批次的沉積時間，g(x)的函數為回饋控制，m(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第t個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的中間位置的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
在本發明的一實施例中，所述加熱區溫度是由下式(4)所算出：
式(4)中，為第t個批次的特定位置L的加熱區的溫度，f(x)的函數為回饋控制，y(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次的特定位置L的加熱區的溫度，為第t-i個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第t個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的特定位置L的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
在本發明的一實施例中，所述機台包括爐管。
在本發明的一實施例中，所述批次的晶圓可以為混貨方式進行所述沉積製程。
在本發明的一實施例中，所述批次的產品資訊包括晶圓片數及產品特徵值。
在本發明的一實施例中，機台的歷史資訊包括歷史的沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值。
基於上述，於本發明中，由於每次進行沉積製程前，都會根據機台的歷史資訊與批次的產品資訊(例如，晶圓的片數、圖案密度等)來決定批次的晶圓的擺放位置，根據批次的晶圓的擺放位置與機台的歷史資訊來求出各擺放位置的目標值，根據機台的歷史資訊、批次的產品資訊以及各擺放位置的目標值來求出製程參數(例如，沉積時間、溫度等參數)，根據所述批次的晶圓的擺放位置與所述製程參數進行沉積製程，便可以減少不同擺放位置以及不同沉積負載所造成的膜厚的差異。因此，本發明的製程控制方法與製程控制系統可以有效的降低膜厚、電性與物性的差異、提高製程精準度、降低製程時間並提高良率與產量。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧製程控制系統
101‧‧‧晶圓
102‧‧‧機台
103‧‧‧資料庫
104‧‧‧先進派工控制單元
105‧‧‧目標值預測單元
106‧‧‧先進製程控制單元
107‧‧‧製造執行單元
S201~S204‧‧‧步驟
S301~S303‧‧‧步驟
S401~S402‧‧‧步驟
S501~S506‧‧‧步驟
圖1繪示本發明一實施例的一種製程控制系統的示意圖。
圖2繪示本發明一實施例的一種製程控制方法的流程簡圖
圖3繪示本發明一實施例的一種先進派工單元的分析流程簡圖。
圖4繪示本發明一實施例的一種目標值預測單元的分析流程簡圖。
圖5繪示本發明一實施例的一種先進製程控制單元的分析流程簡圖。
圖1繪示本發明一實施例的一種製程控制系統的示意圖。
首先，請參照圖1，以說明本發明的製程控制系統100。本發明的製程控制系統100對於批次的多個晶圓101進行沉積製程。
此製程控制系統100包括：機台102、資料庫103、先進派工控制(Advance dispatch control，ADC)單元104、目標值預測(Predicted Target)單元105、先進製程控制(Advance process control，APC)單元106、製造執行(Manufacturing Execution)單元107。
機台102連接批次的多個晶圓101、資料庫103與製造執行單元107，用於對批次的多個晶圓進行沉積製程。而且，機台102接收所送入的批次的多個晶圓101與製造執行單元107所設定 的擺放位置與製程參數，來對批次的多個晶圓101進行沉積製程。
此外，在此批次的多個晶圓101進入機台102之前，亦或是此批次的多個晶圓101進入機台102之後以及開始進行沉積製程之前，可由使用者手動輸入或是系統自動匯入即將送入機台102或是已經安置於機台102中的此批次的多個晶圓101的批次的產品資訊(例如，晶圓片數及產品特徵值等)。接著，此批次的產品資訊可以分別被傳輸至先進派工控制單元104與先進製程控制單元106以供運算使用。
資料庫103連接機台102、先進派工控制單元104、目標值預測單元105與先進製程控制單元106，用於儲存並提供機台102的歷史資訊。而且，資料庫103是用於儲存來自機台102的歷史資訊(例如是沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值等)，並且分別提供歷史資訊至先進派工控制單元104、目標值預測單元105或先進製程控制單元106以供運算使用。
先進派工控制單元104根據來自所述資料庫103的所述機台102的歷史資訊與批次的產品資訊來決定各晶圓的擺放位置。而且，先進派工控制單元104提供各晶圓的擺放位置資訊至製造執行單元107。
目標值預測單元105根據來自所述先進派工控制單元104的所述各晶圓的擺放位置與所述機台102的歷史資訊來求出各擺放位置的目標值。而且，目標值預測單元105提供各擺放位置的目標值資訊至先進製程控制單元106以供運算使用。
先進製程控制單元106根據來自所述資料庫103的所述機台102的歷史資訊、所述批次的產品資訊以及來自所述先進派工控制單元104的所述各擺放位置的目標值來求出製程參數。其中，所述製程參數例如是加熱區溫度與沉積時間等。
製造執行單元107根據來自所述先進派工控制單元104的所述晶圓的擺放位置與來自先進製程控制單元106的所述製程參數，驅動所述機台102進行晶圓的沉積製程。
在一實施例中，所述的機台例如是爐管。其中，該爐管中的擺放位置例如可區分為上部、中上部、中部、中下部與下部，並在上部、中部與下部可放置監控晶圓(Monitor wafer)。其中，所述的監控晶圓是放置於機台，用以測試爐管溫度、化學品濃度、沉積厚度等。再者，產品資訊包括晶圓片數及產品特徵值。所述的機台的歷史資訊是指進行沉積製程後的產品資料，包括歷史的沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值等。下文將更詳細地說明本發明的一個實施例所敘述的製程控制方法。
圖2繪示本發明一實施例的一種製程控制方法的流程簡圖。接著，請參照圖2，以說明本發明的製程控制方法，包含：決定批次的晶圓的擺放位置(步驟S201)、求出各擺放位置的目標值(步驟S202)、求出製程參數(步驟S203)與進行沉積製程(步驟S204)。
首先，說明決定批次的晶圓的擺放位置(步驟S201)。對於一批次晶圓(例如圖1所示的晶圓101之批次)，以機台102進行 沉積製程之前，利用先進派工控制單元104根據資料庫103所提供歷史資訊與批次的多個晶圓101的產品資訊來決定批次的晶圓的擺放位置(步驟S201)。
以下說明先進派工控制單元104的分析流程。圖3繪示本發明一實施例的一種先進派工單元104的分析流程圖。如圖3所示，首先在步驟S301中，先進派工控制單元104是接收儲存於資料庫103的生產機台的歷史資訊(例如是沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值等，其中舉例來說，沉積厚度可為生產機台在不同位置的厚度均勻性(THK U%))與所述批次的產品資訊(例如，晶圓片數及產品特徵值等，其中舉例來說，產品特徵值可為關鍵尺寸均勻性(CD U%)、厚度均勻性等)。接著，在步驟S302中，利用下式(1)計算各種變異成本組合與各批次放置於各位置所產生的變異組合來求出最小變異組合，來對批次的晶圓進行在爐管內位置的排序：
式(1)中，L(i)為各批次在製程前的特性，例如：CD U%、THK U%等；F(j)為製程位置均勻性特性，例如：THK U%；w(k)為各產品對變異的要求的權重。步驟S303中，根據上式(1)的計算結果，依照最小變異成本組合進行批次的晶圓在爐管內部位置排序的派工。
接著，如圖2所示，利用目標值預測單元105根據批次的晶圓的擺放位置與經由資料庫103所提供歷史資訊來求出各擺 放位置的目標值(步驟S202)。
以下說明目標值預測單元105的分析流程。圖4繪示本發明一實施例的一種目標值預測單元的分析流程簡圖。如圖4所示，首先在步驟S401中，製程控制系統100的目標值預測單元105是收集機台102的歷史資訊及所有批次的產品資訊，例如是晶圓片數、沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值等。然後，在步驟S402中，以迴歸分析的方法建立以下關係：1.各沉積厚度目標值的製程之間與監控晶圓(monitor wafer)厚度的關係；2.產品上的厚度與監控晶圓的關係。提供機台102上各區的監控晶圓的最佳目標值，以達到產品上厚度的目標值。其中，晶圓擺放的特定位置L的目標值是由式(2)所算出：Monitor Target L =α+γ(厚度目標值)+β(產品|厚度目標值) (2)
式(2)中，α為特定製程方法下，監控晶圓的基本沉積厚度值；γ為所有產品在不同目標值下，監控晶圓的沉積厚度的調整值；β為各產品在特定目標值下，產品上沉積厚度的調整值。
隨後，如圖2所示，利用先進製程控制單元106，根據資料庫103所提供機台102的歷史資訊、批次的多個晶圓101的產品資訊以及由步驟S202所得到的各擺放位置的目標值來求出製程參數(步驟S203)。
以下說明先進製程控制單元106的分析流程。圖5繪示本發明一實施例的一種先進製程控制單元的分析流程簡圖。在步驟S501中，先進製程控制單元106接收儲存於資料庫103的生產 機台102的歷史資訊、本批次的產品資訊及目標值預測單元105所算出的此批次及歷史的目標值，可區分為前饋控制(步驟S502及步驟S503)與回饋控制(步驟S504及步驟S505)。所述的前饋控制為收集此批次的晶圓片數與產品特徵值(步驟S502)，並依據負載效應關係及目標值預測單元105所算出的此批次及歷史的目標值，求出需補償的加熱區溫度和沉積時間(步驟S503)。其中，在步驟S503中，製程參數是包括依據負載效應關係所求出的加熱區溫度與沉積時間，且所述製程參數是先計算沉積時間，再計算加熱區所需溫度。
所述的回饋控制部分則為利用接收儲存於資料庫103的機台生產過的資訊(即機台的歷史資訊)(步驟S504)。依據機台之前的生產結果及目標值預測單元105所算出的此批次及歷史的目標值，求出所需微調的加熱區溫度和沉積時間(步驟S505)。因此，在步驟S506中，根據以上的前饋控制與回饋控制的參數微調進行此製程生產的最佳的製程參數。其中，爐管中部的加熱區不進行溫度的調整，而是以沉積時間來做為調整參數。
所述沉積時間是由式(3)所算出：
式(3)中，time t 為第t個批次的沉積時間，g(x)的函數為回饋控制，m(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次中間位置沉積厚度的目標值， 為第t個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的中間位置的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。其中，前饋控制為m(x)的函數，其會受到批次的產品資訊的影響，例如批次的晶圓片數與產品特徵值等。此外，回饋控制為g(x)的函數，其會受到之前的沉積製程的結果影響(即機台的歷史資訊)，影響因子包含了歷史的沉積時間、沉積厚度、晶圓片數和產品特徵值等。
所述加熱區溫度是由下式(4)所算出：
式(4)中，為第t個批次的特定位置L的加熱區的溫度，f(x)的函數為回饋控制，y(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次的特定位置L的加熱區的溫度，為第t-i個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第t個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的特定位置L的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。其中，特定位置L可舉例為爐管位置的上部、中上部、中部、中下部與下部。而且，前饋控制為y(x)的函數，其會受到批次的產品資訊的影響，例如批次的晶圓片數與產品特徵值的影響等。此外， 回饋控制為f(x)的函數，其會受到之前的沉積製程的結果影響(即機台的歷史資訊)，影響因子包含了歷史的沉積時間、沉積厚度、晶圓片數和產品特徵值等。
之後，如圖2所示，利用製造執行單元107根據由步驟S201所得到的晶圓的擺放位置與由步驟S203所得到的所述製程參數來操控機台102進行沉積製程(步驟S204)。
若未採取本發明的方法時，則會造成以下問題：晶圓擺放在爐管的不同位置會造成不同的均勻性；在混貨的方式進行沉積製程時，在爐管上部位置的監控晶圓的厚度差異約20Å，而在各產品上的厚度差異卻達到50Å，造成沉積在產品的厚度有較大差異；隨著進行沉積的晶圓數與圖案密度有明顯的負載效應等。
採用本發明的控制方法與系統進行爐管的沉積製程，可以明顯改善上部、中上部、中部的負載效應，但對於底部的負載效應改善效果較差，推測可能因反應氣體從機台底部通氣，使得化學反應較完全，因此負載效應不明顯。
此外，本發明製程控制方法與系統亦可以應用以混貨方式進行的沉積製程。所謂的混貨方式是指在沉積製程中，為了節省時間與成本，而將含有不同特徵值的產品混合，一起進行沉積製程。
綜上所述，本發明提供一種製程控制方法與系統，依據批次爐管中的晶圓數量，調整製程時間與加熱區溫度，以減少製程的負載效應所造成的厚度變異，可降低製程所導致的電性與物 性差異，提高製程精準度，並且可降低製程時間並提高良率與產量。此外，本發明透過結合先進製程控制系統、目標值預測系統與先進派工控制系統，使得即使在高度混貨的生產狀態下，亦可使批次製程中的晶圓得到最佳擺放位置及最佳的製程參數，改善製程晶圓內變異，可達到各產品晶圓所需的沉積厚度目標值，亦可降低製程中所導致的電性或物性的差異。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧製程控制系統
101‧‧‧晶圓
102‧‧‧機台
103‧‧‧資料庫
104‧‧‧先進派工控制單元
105‧‧‧目標值預測單元
106‧‧‧先進製程控制單元
107‧‧‧製造執行單元

Claims (20)

  1. 一種製程控制方法，適用於對批次的多個晶圓進行沉積製程，包括：根據機台的歷史資訊與批次的產品資訊來決定批次的晶圓的擺放位置；根據所述批次的晶圓的擺放位置與所述機台的歷史資訊來求出各擺放位置的目標值；根據所述機台的歷史資訊、所述批次的產品資訊以及所述各擺放位置的目標值來求出製程參數；以及根據所述批次的晶圓的擺放位置與所述製程參數進行沉積製程。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的製程控制方法，其中在根據所述生產機台的歷史資訊與所述批次的產品資訊來決定所述批次的晶圓的擺放位置的步驟中，由式(1)求出最小變異組合，來對批次的晶圓進行位置排序： 式(1)中，L(i)為各批次在製程前的特性，F(j)為製程位置均勻性特性，w(k)為各產品對變異的要求的權重。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的製程控制方法，其中，所述晶圓擺放的特定位置L的目標值是由式(2)所算出：Monitor Target L =α+γ(厚度目標值)+β(產品|厚度目標值) (2)式(2)中，α為特定製程方法下，監控晶圓的基本沉積厚度值； γ為所有產品在不同目標值下，監控晶圓的沉積厚度的調整值；β為各產品在特定目標值下，產品上沉積厚度的調整值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的製程控制方法，其中所述製程參數是包括依據負載效應關係所求出的加熱區溫度與沉積時間，所述製程參數是先計算沉積時間，再計算加熱區所需溫度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的製程控制方法，其中所述沉積時間是由式(3)所算出： 式(3)中，time t 為第t個批次的沉積時間，g(x)的函數為回饋控制，m(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第t個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的中間位置的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的製程控制方法，其中所述加熱區溫度是由式(4)所算出： 式(4)中，為第t個批次的特定位置L的加熱區的溫度，f(x)的函數為回饋控制，y(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批 次的沉積時間，為第t-i個批次的特定位置L的加熱區的溫度，為第t-i個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第t個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的特定位置L的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項所述的製程控制方法，其中所述機台包括爐管。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的製程控制方法，其中所述批次的晶圓可以為混貨方式進行所述沉積製程。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的製程控制方法，其中所述批次的產品資訊包括晶圓片數及產品特徵值。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的製程控制方法，其中機台的歷史資訊包括歷史的沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值。
  11. 一種製程控制系統，包括：機台，對批次的多個晶圓進行沉積製程；資料庫，用於儲存並提供機台的歷史資訊；先進派工控制單元，根據來自所述資料庫的所述機台的歷史資訊與批次的產品資訊來決定各晶圓的擺放位置；目標值預測單元，根據來自所述先進派工控制單元的所述各晶圓的擺放位置與所述機台的歷史資訊來求出各擺放位置的目標 值；先進製程控制單元，根據來自所述資料庫的所述機台的歷史資訊、所述批次的產品資訊以及來自所述先進派工控制單元的所述各擺放位置的目標值來求出製程參數；以及製造執行單元，根據來自所述先進派工控制單元的所述晶圓的擺放位置與來自先進製程控制單元的所述製程參數，驅動所述機台進行晶圓的沉積製程。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的製程控制系統，其中所述各晶圓的擺放位置是以所述機台的歷史資訊與批次的產品資訊，由式(1)求出最小變異組合，來對所述批次的晶圓進行位置排序： 式(1)中，L(i)為各批次在製程前的特性，F(j)為製程位置均勻性特性，w(k)為各產品對變異的要求的權重。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的製程控制系統，其中，所述晶圓擺放的特定位置L的目標值是由式(2)所算出：Monitor Target L =α+γ(厚度目標值)+β(產品|厚度目標值) (2)式(2)中，α為特定製程方法下，監控晶圓的基本沉積厚度值；γ為所有產品在不同目標值下，監控晶圓的沉積厚度的調整值；β為各產品在特定目標值下，產品上沉積厚度的調整值。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的製程控制系統，其中所述製程參數是包括依據負載效應關係所求出的加熱區溫度與沉積時間，所述製程參數是先計算沉積時間，再計算加熱區所需溫度。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的製程控制系統，其中所述沉積時間是由式(3)所算出： 式(3)中，time t 為第t個批次的沉積時間，g(x)的函數為回饋控制，m(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第t個批次中間位置沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的中間位置的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數，Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的製程控制系統，其中所述加熱區溫度是由下式(4)所算出： 式(4)中，為第t個批次的特定位置L的加熱區的溫度，f(x)的函數為回饋控制，y(x)的函數為前饋控制，time t-i 為第t-i個批次的沉積時間，為第t-i個批次的特定位置L的加熱區的溫度，為第t-i個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第t個批次的特定位置L沉積厚度的目標值，為第(t-i)個批次的特定位置L的沉積厚度值，wafer count t 為第t個批次的晶圓片數，wafer count t-i 為第t-i個批次的晶圓片數， Pattern t 為第t個批次的特徵值，Pattern t-i 為第t-i個批次的特徵值。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的製程控制系統，其中所述機台包括爐管。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的製程控制系統，其中所述批次的晶圓可以為混貨方式進行所述沉積製程。
  19. 如申請專利範圍第11項所述的製程控制系統，其中所述批次的產品資訊包括晶圓片數及產品特徵值。
  20. 如申請專利範圍第11項所述的製程控制系統，其中機台的歷史資訊包括歷史的沉積時間、沉積厚度、晶圓片數及產品特徵值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11181829B2 (en) 2017-09-06 2021-11-23 Asml Netherlands B.V. Method for determining a control parameter for an apparatus utilized in a semiconductor manufacturing process

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107369635B (zh) * 2017-06-06 2020-06-09 上海集成电路研发中心有限公司 一种基于深度学习的智能半导体装备系统
CN109207967B (zh) * 2018-10-15 2020-11-20 上海华虹宏力半导体制造有限公司 晶圆摆放方式的派工选择系统及晶圆的摆放方法
CN112309918B (zh) * 2020-10-30 2023-09-22 上海华力微电子有限公司 Vt-bs模型的先进工艺控制方法、系统及半导体设备
CN112614795B (zh) * 2020-12-16 2023-08-18 上海华力微电子有限公司 炉管工艺的派工优化方法
US12040240B2 (en) * 2021-07-19 2024-07-16 Changxin Memory Technologies, Inc. Semiconductor manufacturing process control method and apparatus, device, and storage medium
CN114262880B (zh) * 2021-12-16 2023-11-17 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种lpcvd炉管自动调控沉积膜厚的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW482967B (en) * 1999-05-20 2002-04-11 Hyundai Electronics Ind System and method for automatically managing semiconductor production bays
TW200811745A (en) * 2006-08-29 2008-03-01 Powerchip Semiconductor Corp Statistical process control method and system
TW201033844A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Taiwan Semiconductor Mfg Advanced process control method and system
TW201137547A (en) * 2010-04-26 2011-11-01 United Microelectronics Corp Process control method and process control system
TW201335983A (zh) * 2012-01-11 2013-09-01 Strasbaugh 處理基材之系統及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7877161B2 (en) * 2003-03-17 2011-01-25 Tokyo Electron Limited Method and system for performing a chemical oxide removal process
US20050247266A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Patel Nital S Simultaneous control of deposition time and temperature of multi-zone furnaces
US7229502B2 (en) * 2004-05-27 2007-06-12 Macronix International Co., Ltd. Method of forming a silicon nitride layer
US8110412B2 (en) * 2006-12-22 2012-02-07 Spansion Llc Integrated circuit wafer system with control strategy
US7634325B2 (en) * 2007-05-03 2009-12-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Prediction of uniformity of a wafer
US20110264256A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 United Microelectronics Corp. Process control method and process control system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW482967B (en) * 1999-05-20 2002-04-11 Hyundai Electronics Ind System and method for automatically managing semiconductor production bays
TW200811745A (en) * 2006-08-29 2008-03-01 Powerchip Semiconductor Corp Statistical process control method and system
TW201033844A (en) * 2009-03-03 2010-09-16 Taiwan Semiconductor Mfg Advanced process control method and system
TW201137547A (en) * 2010-04-26 2011-11-01 United Microelectronics Corp Process control method and process control system
TW201335983A (zh) * 2012-01-11 2013-09-01 Strasbaugh 處理基材之系統及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11181829B2 (en) 2017-09-06 2021-11-23 Asml Netherlands B.V. Method for determining a control parameter for an apparatus utilized in a semiconductor manufacturing process

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