DE60220063T2

DE60220063T2 - Integrierung von fehlererkennung mit run-to-run steuerung

Info

Publication number: DE60220063T2
Application number: DE60220063T
Authority: DE
Inventors: Terry P. San Jose REISS; Arulkumar P. Sunnyvale SHANMUGASUNDRAM; Alexander T. Austin SCHWARM
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2022-07-13
Also published as: WO2003009345A3; EP1412827A2; WO2003009345A2; EP1412827B1; ATE362127T1; DE60220063D1; CN100432879C; JP4377224B2; CN1564970A; US20030014145A1; KR20040015813A; AU2002316650A1; WO2003009345A9; KR100916190B1; US7337019B2; JP2005522018A

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Halbleiterfertigung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Techniken zur Fertigung von Halbleitern durch Integrieren von Fehlererkennung mit Run-to-Run-Steuerung.
Hintergrund der Erfindung
Bei typischen Halbleiterfertigungsprozessen werden Halbleiterwafer, oder einfach Wafer, durch eine Reihe von Stationen vorgeschoben, was als Fab bezeichnet wird. An jeder Stelle in diesem einer Fertigungsstraße ähnlichen Prozess führen Bearbeitungsgeräte oder -werkzeuge Bearbeitungsvorgänge aus, um die Wafer zu modifizieren. Zum Beispiel kann ein Werkzeug verschiedene Schichten auf die Wafer aufbringen (z. B. ein Abscheidungswerkzeug), während ein anderes die Schichten modifizieren kann (z. B. Ätzwerkzeuge), so dass ein fertiges Halbleiterprodukt gebildet wird.
Bei der Wanderung durch die Fertigungsstraße werden periodische Qualitätsprüfungen an den Wafern durchgeführt. Die Qualitätsprüfungen beinhalten typischerweise Messen von Breiten mikroskopischer Leitungen und Filmdicken am Wafer auf Abweichungen. Bei vielen der Qualitätsprüfungen können die Messungen nur vorgenommen werden, nachdem die Wafer Bearbeitungsvorgänge durchlaufen haben, die nach denen liegen, die für die Bildung von Abweichungen verantwortlich sind. Darüber hinaus vergehen zwischen dem Auftreten der Abweichung und ihrem Nachweis eine gewisse Zeit und eine Reihe von Prozessschritten. Daher kann eine Reihe von Prozessen am Wafer vorgenommen worden sein, selbst nach dem eine Abweichung eingetreten ist. Gleichermaßen kann ein Werkzeug weiter Wafer bearbeiten, selbst nachdem es begonnen hat, Abweichungen zu produzieren. In jedem Fall muss eine Reihe von Wafern verworfen werden.
Es sind herkömmliche Techniken bekannt, die einige dieser Probleme ansprechen. Zwei Beispiele beinhalten Run-to-Run-Steuerung und Fehlererkennung.
Allgemein gesagt, spricht Run-to-Run-Steuerung Driften beim Prozessausstoß (d. h. Driften von Prozessvorgaben) an, wobei Daten von abgehenden und ankommenden Wafern mit Modellierungstechniken verwendet werden, um Prozessparameter einzustellen. Diese Driften betreffen kleine Veränderungen in der Art, wie das Werkzeug Produktausstoß aufgrund normalen Werkzeugeinsatzes produziert. Zum Beispiel verschleißen beim chemisch-mechanischen Polieren (CMP), die zum Verringern der Filmdicke verwendeten Polierscheiben mit der Zeit. Als Folge davon erfordern verschlissene Polierscheiben unausbleiblich mehr Zeit als neue Beläge, um eine gewünschte Dicke zu erreichen. Es kann Run-to-Run-Steuerung eingesetzt werden, um diese Arten von Problemen dadurch anzusprechen, dass ein Prozessparameter wie Polierzeit eingestellt wird, um Faktoren wie Verschleiß einer Polierscheibe zu berücksichtigen.
Die Run-to-Run-Steuerung verwendet Metrologiedaten, die an einem oder mehreren Prozessschritten aufgenommen sind, um Prozessvorschriften (d. h. einen Satz vordefinierter Prozessparameter, die erforderlich sind, um ein Bearbeitungsergebnis zu bewirken) auf einer Run-to-Run-Basis einzustellen. Ein Durchlauf (Run) kann einen oder mehrere Schritte eines Fertigungsprozesses für einen Wafer bilden. Er kann in Abhängigkeit von den besonderen Bedürfnissen und Kapazitäten des Prozessschritts und der Fab eine Charge Waferpartien, eine einzige Partie oder sogar einen einzelnen Wafer beinhalten. Allgemein verwen det Run-to-Run-Steuerung die bei jedem Prozess oder Werkzeug gemessenen Daten, um Wafereigenschaften (z. B. Filmdicke, Gleichmäßigkeit usw.) nahe ihrer Nominalwerte zu halten, indem kleine Modifikationen oder Einstellungen an den Sollwerten in der Vorschrift jedes Werkzeugs vorgenommen werden. In typischen Fällen werden während oder unmittelbar nach einem Prozessschritt an einem bestimmten Werkzeug aufgenommene Daten zurückgemeldet, um die Vorschrift für den folgenden Durchlauf einzustellen. Gleichermaßen können Daten an das nächste Werkzeug gesendet werden, um nachfolgende Vorschriften einzustellen. Auf diese Weise kann Run-to-Run-Steuerung verwendet werden, um Driften im Prozessausstoß anzusprechen.
Aus WO 00/79355 A1 ist eine Run-to-Run-Steuerung bekannt, die eine automatische Run-to-Run-Steuerungseinrichtung zum Steuern von Fertigungsprozessen beschreibt, die einen Satz Bearbeitungswerkzeuge, einen Satz Metrologiewerkzeuge zum Aufnehmen von Metrologiemessungen an den Bearbeitungswerkzeugen und eine Überwachungsstation zum Verwalten und Steuern der Bearbeitungswerkzeuge umfasst. Die Überwachungsstation umfasst eine Schnittstelle zum Empfangen von Metrologiedaten von den Metrologiewerkzeugen und eine Reihe von Tabellen variabler Parameter, eine für jedes der Bearbeitungswerkzeuge, die kollektiv einer Fertigungsprozessvorschrift zugeordnet sind. Die Überwachungsstation beinhaltet auch ein oder mehrere interne Modelle, die empfangene Metrologiedaten zu einer oder mehreren Variablen für ein Bearbeitungswerkzeug in Beziehung setzen, und die in einer Tabelle variabler Parameter gespeicherte Variablen modifizieren können, um Bearbeitungswerkzeuge unter Verwendung von Feedback- und/oder Feedforward-Steueralgorithmen zu steuern.
Während Run-to-Run-Steuerung verwendet werden kann, um Prozessdriften anzusprechen, ist sie nicht geeignet für Situationen, in denen ein Werkzeug, ungeachtet von Einstellungen, die an Sollwerten der Vor schrift vorgenommen werden, einfach nicht mehr in der Lage ist, ein akzeptables Produkt zu produzieren. Gleichermaßen spricht eine Run-to-Run-Steuerung keine Situationen an, in denen ein Wafer einen Defekt enthält. Diese Situationen werden Werkzeug- oder Wafereigenschaftsfehler genannt. Ein Werkzeug, dass einen Fehler- oder Versagenszustand erfahren hat, bewirkt das Auftreten von Abweichungen oder Defekten an den Wafern. Gleichermaßen gibt ein Wafereigenschaftsfehler einen Zustand am Wafer an, der nicht mehr behoben werden kann. Es können eine Reihe von Verfahren angewendet werden, um diese Zustände zu erfassen. Zum Beispiel kann ein signifikanter Temperaturabfall von der Temperatur, die zum Durchführen des bestimmten Prozessvorgangs erforderlich ist, einen Fehler signalisieren. Ein weiteres Beispiel eines Fehlerzustands kann eine Spitze im Durchsatz eines Prozessmaterials sein. Bei diesen Gelegenheiten behandeln Run-to-Run-Steuerungen den Fehler als Drift und versuchen die Situation durch Einstellen der Werkzeugvorschrift zu beheben, obwohl die Einstellungen einfach nicht in der Lage sind, das Problem anzusprechen. Daher fährt das Werkzeug fort, Abweichungen in folgenden Wafern zu produzieren oder setzt die Bearbeitung eines fehlerhaften Wafers fort, statt das Werkzeug in akzeptable Betriebsbedingungen zurückzuführen, was dadurch zu zusätzlichem Ausschuss führt.
Im Gegensatz zur Run-to-Run-Steuerung überwacht Fehlererfassung Prozessgeräteparameter und Waferattribute, um Eigenschaftsversagen oder Fehlerzustände an Werkzeug und Wafer zu erfassen. Fehlererfassungssysteme sammeln Prozessdaten und analysieren die Daten auf Abnormalitäten oder Fehler beim Betrieb der Prozessgeräte. Wenn ein Fehler erfasst ist, kann das Fehlererfassungssystem über verschiedene Verfahren zur Reaktion darauf verfügen. Zum Beispiel kann das System einen Geräteführer aufmerksam machen oder sogar die Funktion des Prozessgeräts beenden.
Ein Beispiel einer Fehlererfassungstechnik ist in WO 01/18623 A1 beschrieben, wobei ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Erfassung fast in Echtzeit in einem Fertigungsprozess zur Verfügung gestellt wird. Die Vorrichtung beinhaltet ein Bearbeitungswerkzeug, das geeignet ist, ein Bearbeitungsteil zu fertigen und eine Schnittstelle, die mit dem Bearbeitungswerkzeug gekoppelt ist, so dass Betriebsdaten vom Bearbeitungswerkzeug empfangen werden, die der Fertigung des Bearbeitungsteils zugeordnet sind. Es ist eine Fehlererfassungseinheit vorgesehen, um zu bestimmen, ob am Bearbeitungswerkzeug ein Fehlerzustand vorliegt. Es ist ferner ein Advanced-Process-Control(APC)-Rahmenwerk vorgesehen, das Betriebsdaten von der ersten Schnittstelle empfängt und die Daten zur Fehlererfassungseinheit sendet, wenn die Daten von der ersten Schnittstelle empfangen sind.
Während Fehlererfassung geeignet ist, um Eigenschaftsversagenssituationen an Werkzeug oder Wafer zu behandeln, spricht sie Prozessdriften nicht an. Daher bleiben Fehlererfassungssysteme untätig, bis ein Werkzeug oder Prozess versagt, und ermöglichen eine Drift der Werkzeuge von optimalen Betriebszuständen.
Dadurch ist ersichtlich, dass ein Bedarf an zunehmend effizienteren Techniken zur Bearbeitung von Wafern besteht. Insbesondere wird ein System benötigt, das in der Lage ist, sowohl Prozessdriften als auch Fehlerzustände anzusprechen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung spricht die oben beschriebenen Probleme an, indem Run-to-Run- und Fehlererfassungstechniken integriert werden. Speziell stellt die Erfindung in einem ersten Aspekt ein Verfahren zur Bearbeitung von Gegenständen zur Verfügung, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

1) Bearbeiten der Gegenstände gemäß einer Vorschrift, wobei die Vorschrift mindestens einen Sollwert zum Erreichen einer oder mehrerer Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beinhaltet,
2) Messen der Eigenschaften des Gegenstands,
3) Erfassen von Zuständen, die einen Fehlerzustand anzeigen, unter Verwendung eines Fehlererfassungssystems,
4) Modifizieren des mindestens einen Sollwerts der Vorschrift gemäß den gemessenen Eigenschaften des Gegenstands, um bei Fehlen eines Fehlerzustands die Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beizubehalten, und kein Modifizieren des mindestens einen Sollwerts der Vorschrift gemäß den gemessenen Eigenschaften des Gegenstands bei Vorliegen eines Fehlerzustands; und gekennzeichnet durch
5) Aussenden eines Hinweises auf eine Änderung am mindestens einen Vorschriftsollwert wie in Schritt 4) modifiziert, an das Fehlererfassungssystem.

Darüber hinaus stellt die Erfindung in einem zweiten Aspekt ein System zur Bearbeitung von Gegenständen zur Verfügung, wobei das System umfasst:
eine Run-to-Run-Steuerung zum Bearbeiten der Gegenstände gemäß einer Vorschrift, wobei die Vorschrift mindestens einen Sollwert zum Erreichen einer oder mehrerer Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beinhaltet,
einen Sensor zum Messen von Gegenstandseigenschaften,
einen Fehlerdetektor zum Erfassen von Zuständen, die einen Fehlerzustand anzeigen,
wobei die Run-to-Run-Steuerung den mindestens einen Sollwert der Vorschrift gemäß den Eigenschaften des Gegenstands modifiziert, um bei Fehlen eines Fehlerzustands, der vom Fehlerdetektor erfasst ist, die Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beizubehalten, und wobei die Run-to-Run-Steuerung den mindestens einen Sollwert der Vorschrift gemäß den Eigenschaften des Gegenstands bei Vorliegen eines Fehlerzustands, der vom Fehlerdetektor erfasst ist, nicht modifiziert, und wobei ein Hinweis auf eine Änderung des mindestens einen Vorschriftsollwerts wie durch die Run-to-Run-Steuerung modifiziert an den Fehlerdetektor ausgesendet wird.
Weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung sind aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind besser erkennbar und besser verständlich mit Bezug zu der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 eine Hardwareblockdiagrammdarstellung mindestens eines Beispiels eines Teils eines Halbleiterfertigungssystems ist, das zum Implementieren mindestens einiger Konzepte der vorliegenden Erfindung einsetzbar ist,
2 mindestens ein Beispiel eines Steuersystems darstellt, das beim Halbleiterfertigungssystem von 1 zum Herstellen von Halbleiterwafern implementierbar ist,
3 mindestens ein Beispiel eines Prozesses abbildet, der zum Steuern eines Fertigungsprozesses in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementierbar ist,
4 mindestens ein Beispiel eines Prozesses abbildet, der zum Implementieren eines Run-to-Run-Steuervorgangs in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendbar ist,
5 mindestens ein Beispiel eines Prozesses abbildet, der zum Implementieren eines Fehlererfassungssteuervorgangs in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendbar ist,
6 ein Blockdiagramm ist, das Aspekte von Recheneinrichtungen abbildet, die als Teil von und zur Verwendung mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, und
7 ein Beispiel eines Speichermediums darstellt, das zum Speichern eines auf Computer implementierten Prozesses in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendbar ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Technik zum Bearbeiten von Halbleiterwafern in Verbindung mit einem Fertigungsausführungssystem unter Verwendung einer Run-to-Run-Steuerung und eines Fehlererfassungssystems zur Verfügung gestellt. Insbesondere überträgt das Fertigungsausführungssystem eine Vorschrift zur Run-to-Run-Steuerung zum Steuern eines Werkzeugs. Diese Vorschrift beinhaltet einen Sollwert zum Erhalten einer oder mehrerer Vorgabeeigenschaften des Wafers. Außerdem überwacht das Fehlererfassungssystem die Bearbeitung der Wafer durch Messung von Bearbeitungsattributen, darunter Fehlerzustände und Wafereigenschaften. Die Run-to-Run-Steuerung modifiziert die Sollwerte der Vorschrift gemäß der Bearbeitungsattribute (die vom Fehlererfassungssystem sowie z. B. anderen Informationsaufnahmequellen empfangen sind), um die Vorgabeeigenschaften des Wafers einzuhalten, mit Ausnahme von Fällen, wenn ein Fehlerzustand durch das Fehlererfassungssystem erfasst ist.
1 zeigt mindestens ein Beispiel eines Hardwareblockdiagramms mit einer Darstellung eines Teils eines Halbleiterfertigungssystems 100, das zum Implementieren mindestens eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung anwendbar ist. Wie in 1 gezeigt ist, weist das Halbleiterfertigungssystem 100, neben anderen Komponenten, ein Fehlererfassungssystem 110, eine Run-to-Run-Steuerung 120 und ein oder mehrere Stücke von Prozessgerät oder -werkzeug 150 auf, die jeweils über ein Netzwerk 130 miteinander verbunden sind. Wie oben erwähnt, ist das Fehlererfassungssystem 110 für die Überwachung eines oder mehrerer Werkzeuge 150 und Wafer zum Zwecke der Erfassung von Fehlerzuständen zuständig. Die Run-to-Run-Steuerung 120 ist für das Modifizieren von Werkzeugvorschriften zum Zwecke der Erhöhung der Fertigungseffizienz zuständig. Obwohl 1 das Fehlererfassungssystem 110 und die Run-to-Run-Steuerung 120 als separate oder abgegrenzte Komponenten abbildet, sehen eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Implementierung des Fehlererfassungssystem 110 und der Run-to-Run-Steuerung 120 in einem einzigen Rechenknoten vor.
Außer der Run-to-Run-Steuerung 120 und dem Fehlererfassungssystem 110 sehen eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vor, dass eine beliebige Anzahl von metrologischen Werkzeugen oder Sensoren 190 vor oder hinter jedem der einen oder mehreren Werkzeuge 150 zum Messen von Wafereigenschaften unmittelbar vor oder nach einer Bearbeitung durch ein oder mehrere Werkzeuge 150 positioniert sein kann. Metrologische Werkzeuge 190, falls vorhanden, können mit dem Rest des Systems 100 über ein Netzwerk 130 verknüpft sein. Gleichermaßen können Eingangswafereigenschaften auch von einem vorgeordneten oder Feedforward-Werkzeug (z. B. einem vor einem anderen Werkzeug positionierten Werkzeug) empfangen werden. Auf diese Weise können die Eigenschaften am Ende oder während eines vorhergehenden Fertigungsschritts von Sensoren bei einem anderen Werkzeug gemessen werden und zur Verwendung beim vorliegenden Werkzeug ausgesendet werden. Beispiele solcher metrologischer Werkzeuge 190 beinhalten RS-75^TM, das von KLA-Tencor in San Jose, Kalifornien angeboten wird.
Das eine oder die mehreren Werkzeuge 150 können eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Arten von Werkzeugen sein, die zum Bearbeiten eines Wafers zur Herstellung eines gewünschten Produkts verwendet werden. Beispiele beinhalten Werkzeuge für CMP, Lithographie, Abscheidung oder Ätzen und dergleichen. In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können das eine oder die mehreren Werkzeuge eine Steuerung 152, eine beliebige Anzahl von Prozesskammern 154 und ein Wafermesshilfssystem 156 beinhalten. Wie nachfolgend ausführlicher diskutiert wird, verwendet die Steuerung 152 Information vom Fehlererfassungssystem 110 und der Run-to-Run-Steuerung 120 zum Bearbeiten der Wafer. Im Betrieb werden ankommende Wafer 160 zunächst in eine Prozesskammer 154 geführt. Von hier werden die Wafer bearbeitet und anschließend aus dem Werkzeug geführt. Beispiele solcher Prozesskammern beinhalten Dualplasmaätzkammern und CMP-Polierkammern.
Ein Wafermesshilfssystem 156 wird verwendet, um Wafereigenschaften vor, während und/oder nach Waferbearbeitung zu messen. Diese Eigenschaften hängen von der Art des eingesetzten Werkzeugs ab und können Filmdicke, Gleichmäßigkeit und dergleichen beinhalten. Das Wafermesshilfssystem 156 kann In-situ-Sensoren beinhalten, die in der Lage sind, Waferparameter bei der Bearbeitung in Echtzeit zu messen. Gleichermaßen kann das Wafermesshilfssystem 156 einen integrierten oder Inline-Sensor, der in oder nahe der Prozesskammer 154 liegt, für nahezu Echtzeitmessungen beinhalten. Beispiele von In-situ-Sensoren beinhalten den In Situ Removal Monitor, der von Applied Materials, Inc. in Santa Clara, Kalifornien angeboten wird. Beispiele von integrierten oder Inline-Sensoren beinhalten Werkzeuge, die bei Metrologietechniken integriert sind (z. B. Nova 2020^TM angeboten von Nova Measuring Instruments, Ltd. in Rehovot, Israel oder Nano 9000^TM angeboten von Nanometric in Santa Clara, Kalifornien.
Allgemein gesagt, führen das eine oder die mehreren Werkzeuge 150 Vorgänge an ankommenden Wafern 160 gemäß einer Prozessvorschrift, oder mit anderen Worten, einem Satz vordefinierter Prozessparameter, die ein Prozessergebnis bewirken aus. Zum Beispiel kann eine typische Vorschrift einen oder mehrere Sollwerte für eine beliebige Anzahl von Prozessen diktieren, die erforderlich sind, um ein gewünschtes Produkt zu erreichen. Daher kann eine Vorschrift die erforderliche Temperatur, Druck, Energie, Bearbeitungsdauer, Anhebungsposition und Durchsatz eines benötigten Materials zum Herstellen eines bestimmten Waferergebnisses identifizieren. Außerdem können auch andere Eigenschaften umfasst sein. Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet die Steuerung 152 Information, die zum Beispiel von vorgeordneten metrologischen Werkzeugen und vorhergehenden Vorgängen oder Durchläufen des einen oder der mehreren Werkzeuge 150 empfangen ist, um diese Vorschriften, wenn nötig, zu modifizieren. Daher kann eine gemessene Filmdicke eines ankommenden Wafers der Steuerung 152 zusammen mit den Ergebnissen vorhergehender Durchgänge vor der Bearbeitung zugeführt werden. Diese Information kann dann von der Steuerung 152 verwendet werden, um einen oder mehrere Sollwerte der Prozessvorschrift zu modifizieren, um die Produktionseffizienz zu steigern.
Bei der Bearbeitung kann das Wafermesshilfssystem 156 zum Messen einer beliebigen Anzahl von Wafereigenschaften verwendet werden. Außerdem können Wafereigenschaften auch unmittelbar vor oder nach einer Bearbeitung gemessen werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Hilfssystem 156 verwendet werden, um eine Beendigung der Bearbeitung (z. B. über Endpunkterfassung und dergleichen) zu erfassen. Sobald die Bearbeitung beendet ist, werden die Wafer aus der Prozesskammer 154 bewegt, zum Beispiel zu einem nachgeordneten Werkzeug. Jegliche Wafereigenschaften, die bei Beendigung der Bearbeitung aufgenommen sind, entweder vom Wafermesshilfssystem 156 oder einem anderen metrologischen Werkzeug, können zu einem nachgeordneten Werkzeug ausgesendet werden. Gleichermaßen können die gemessenen Eigenschaften zur Steuerung 152, dem Fehlererfassungssystem 110 und/oder der Run-to-Run-Steuerung 120 zur Verwendung beim Modifizieren künftiger Durchlaufe ausgesendet werden. Wie unten diskutiert wird, können die zum Fehlererfassungssystem 110 und der Run-to-Run-Steuerung 120 gesendeten Daten analysiert werden, um irgendwelche Fehlerzustände zu erfassen und um sie zum Modifizieren in nachfolgenden Prozessvorschriften zu verwenden.
Mit Bezug zu 2 ist ein Beispiel eines Steuerungssystems 200 dargestellt, das durch das Halbleiterfertigungssystem 100 implementierbar ist. Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet das Steuerungssystem 200 einen Steuerprozess 210, einen Fehlererfassungsprozess 220, einen Run-to-Run-Prozess 230 und einen Wafermessprozess 240. Der Steuerprozess 210 steuert die Funktion eines oder mehrerer Werkzeuge 150, wobei zum Beispiel einen Steueralgorithmus oder dergleichen verwendet wird. Zum Beispiel kann der Steuerprozess 210 für das Auswählen eines Werkzeugs oder einer Prozessvorschrift zuständig sein, die zum Bearbeiten eines Wafers verwendet werden. Diese Prozessvorschrift kann zum Beispiel von einem Prozessingenieur oder dergleichen in das System 200 eingegeben oder heruntergeladen werden. Die Vorschrift identifiziert zum Teil ein gewünschtes Ergebnis oder Endprodukt, das produziert werden soll, wie es durch eine beliebige Anzahl von Vorgabeeigenschaften spezifiziert ist. Diese Vorgabeeigenschaften können zum Beispiel ein gewünschte Endfilmdicke beinhalten, die von einem CMP-Werkzeug produziert wird. Außerdem empfängt der Steuerprozess 210 auch eine beliebige Anzahl von Wafervormessungen 214, zum Beispiel von einem vorgeordneten metrologischen Werkzeug. Diese Messungen beschreiben für den Steuerprozess 210 die Charakteristiken eines an kommenden Wafers und werden zum Bestimmen der Sollwerte der Vorschrift verwendet, wie es unten diskutiert wird.
Unter Verwendung dieser Eingaben (d. h. Vorschrift 212 und Messungen 214), erzeugt der Steuerprozess 210 spezifische Sollwerte, so dass ein gewünschtes Ergebnis bewirkt wird. Wie den Fachleuten bekannt ist, analysiert der Steuerprozess 210 die Vorgabeeigenschaften und Messungen 214 zum Beispiel unter Verwendung eines Modells zur Vorhersage der erwarteten Ergebnisse, die auf bestimmten Eingaben basieren. In diesem Fall werden die Vorgabeeigenschaften (z. B. Filmdicke) und Wafervormessungen (z. B. eine aktuelle Dicke) eingegeben. Dann können basierend auf einem Modell die Sollwerte vorhergesagt werden, die erforderlich sind, um die gewünschten Vorgabeeigenschaften zu erhalten. In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Modell zum Beispiel von einem Prozessingenieur oder dergleichen in einer Systeminitialisierungsphase eingegeben oder implementiert werden. Allgemein gesagt, es kann jegliches geeignete Halbleiterwaferfertigungsmodell verwendet werden.
Im Betrieb werden die Messungen einer beliebigen Anzahl von Wafereigenschaften vor, während und/oder nach Bearbeitung im Wafermesssystem 240 aufgenommen. Diese Eigenschaften werden dann zum Run-to-Run-Prozess 230 ausgesendet. Der Run-to-Run-Prozess 230 analysiert die vom Wafermesssystem 240 gemessenen Wafereigenschaften und bestimmt, ob an den Prozessvorschriften des Werkzeugs (z. B. über den Steuerprozess 210) irgendwelche Modifikationen vorgenommen werden können, um die Effizienz zu erhöhen. Als Erläuterung, wie oben beschrieben, beim CMP-Polieren neigen die Polierscheiben mit der Benutzung zum Verschleiß. Als Folge davon erfordern verschlissene Polierscheiben längere Polierzeiten als neue Scheiben, um eine bestimmte Filmdicke zu erreichen. Der Run-to-Run-Prozess 230 kann angewendet werden, um zu erkennen, dass eine längere Zeitdauer erforderlich ist, und das Polierwerkzeug so ausrichten, dass es, wenn notwendig, seine Polierzeit verlängert (z. B. wenn die Scheibe abgenutzt ist). Daher können die Ergebnisse der Run-to-Run-Prozessanalyse zum Steuerprozess 210 zur Verwendung beim Ansprechen von Prozessdriften in nachfolgenden Vorgängen ausgesendet werden.
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wird der Fehlererfassungsprozess 220 vom System 200 verwendet, um Fehlerzustände zu erfassen. Wie später ausführlicher beschrieben wird, verwendet der Fehlererfassungsprozess 220 Daten, die zum Beispiel von In-Situ- oder integrierten Sensoren bei der Bearbeitung aufgenommen sind. Eine oder mehrere Ausführungsformen sehen vor, dass ein Fehlererfassungsindex für diese Zwecke erzeugt wird. Speziell kann dieser Index vom Steuerprozess 210 genutzt werden, um zu bestimmen, ob Einstellungen an den Prozessvorschriften vorzunehmen sind. Zum Beispiel werden der Fehlererfassungsindex und die Ergebnisse der Analyse, die im Run-to-Run-Steuerprozess 230 ermittelt sind und zusammen mindestens einige der Bearbeitungsattribute bilden, die von der Erfindung verwendet werden, zum Steuerprozess 210 ausgesendet und analysiert, um zu bestimmen, ob eine Veränderung an den Prozessvorschriften vorgenommen werden sollte. Zum Beispiel erzeugt der Run-to-Run-Steuerprozess 230 Modifikationen an einer Vorschrift und der Fehlererfassungsprozess 220 identifiziert Fälle, in denen die Modifikation implementiert oder nicht implementiert werden sollte. Dementsprechend ist der Steuerprozess 210 in der Lage, eine Vorschrift nur dann zu modifizieren, wenn es angebracht ist (d. h. wenn die Werkzeugvorschrift in einer Weise eingestellt werden kann, die ein ansprechbares Problem oder eine Ineffizienz beheben kann). Daher ist das System 200 in der Lage, eine Implementierung von Modifikationen zu unterlassen, die nach Run-to-Run-Techniken unter "Fehlerzuständen" erzeugt sind.
3 zeigt mindestens ein Beispiel eines Prozesses, der zum Steuern eines Fertigungsprozesses der vorliegenden Erfindung implementierbar ist. Nun mit Bezug zu 3 (in Verbindung mit 1) beginnt mindestens in dieser Ausführungsform die Bearbeitung mit dem Schritt zum Messen von Wafereigenschaften (Schritt 304). Speziell können die Wafereigenschaften vor dem Prozess vor ihrer Ankunft am Werkzeug (z. B. ein oder mehrere Werkzeuge 150) gemessen werden. Wie oben diskutiert können jegliche Nachmesssensoren, die an vorgeordneten Werkzeugen gelegen sind, In-Situ-Sensoren, integrierte oder Inline-Sensoren oder andere analoge Vorrichtungen verwendet werden. Es kann eine beliebige Anzahl von Wafereigenschaften an diesem Punkt gemessen werden, zum Beispiel Filmdicke, Gleichmäßigkeit, kritische Abmessungen, Partikelzahlen usw. Nach Messen dieser Wafereigenschaften werden die Daten zur Run-to-Run-Steuerung 120 ausgesendet (Schritt 308).
In Verbindung mit der Aussendung der gemessenen Daten zur Run-to-Run-Steuerung 120, wird der entsprechende Wafer mit zugeordneter Prozessinformation zu einem oder mehreren Werkzeugen 150 gegeben (Schritt 312). Außerdem überträgt ein Fertigungsausführungssystem (MES) Information bezüglich und zum Identifizieren der speziellen Vorschrift(en), die von einem oder mehreren Werkzeugen 150 zum Bearbeiten des Wafers zu verwenden sind. Wie den Fachleuten bekannt ist, kann das MES die speziellen Kammern, die zu verwenden sind, irgendwelche Prozessabfolgen, Routinginformation im Werkzeug, Einstellungen usw. identifizieren. Gleichermaßen ist das MES typischerweise für Automatisierung, Integration und Koordination jedes der Prozesse und Mittel zuständig, die zum Ausführen oder Produzieren eines Endprodukts erforderlich sind.
Anschließend führen ein oder mehrere Werkzeuge 150 ihren Fertigungsprozess aus (Schritt 316). Insbesondere bearbeiten ein oder meh rere Werkzeuge 150 den Wafer gemäß der vom MES empfangenen Information in Verbindung mit jeglicher Information, die von der Run-to-Run-Steuerung 120 und/oder dem Fehlererfassungssystem 110 bereitgestellt ist. Wie unten diskutiert wird, kann die von der Run-to-Run-Steuerung 120 empfangene Information verwendet werden, um die vom MES bereitgestellte Vorschrift zu modifizieren oder einzustellen, wenn kein Fehler vorliegt.
Bei der Ausführung des Prozesses überwacht das Fehlererfassungssystem 110 das Werkzeug auf Werkzeugfehler oder Werkzeugversagen und die Wafer auf Wafereigenschaftsfehler, wie unten diskutiert wird (Schritt 320). Die vom Fehlererfassungssystem durchgeführte Analyse, oder mit anderen Worten, ob ein Fehler erfasst ist, wird zur Run-to-Run-Steuerung 120 gesendet (Schritt 324). Zum Beispiel kann ein Fehlererfassungsindex (vom Fehlererfassungssystem 110) zur Steuerung 120 gegeben werden, um das Vorliegen oder Fehlen eines Fehlers zu identifizieren. Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wird diese Information dann verwendet, um die Fälle zu bestimmen, in denen eine Vorschrift nach den Run-to-Run-Techniken modifiziert (oder nicht modifiziert) werden sollte.
Nachdem das Werkzeug die Ausführung beendet hat, wird der Wafer in einem Messschritt nach dem Prozess gemessen (Schritt 328). In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Messungen unter Verwendung eines integrierten Sensors am Werkzeug vorgenommen werden. Gleichermaßen können andere Arten von Sensoren ebenso verwendet werden. Diese Information wird dann verwendet, um nachfolgende Vorschriften zu modifizieren, wie es hier diskutiert wird.
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und wie es oben erwähnt ist, modifiziert die Run-to-Run-Steuerung 120 Werkzeugvorschriften unter Verwendung von Messungen nach dem Prozess in Verbindung mit Fehlererfassungsinformation. Speziell wird zunächst eine Bestimmung vorgenommen, ob der Prozess einen Fehler an einem Werkzeug oder einer Wafereigenschaften erfahren hat (Schritt 332). Zum Beispiel wird, wie unten ausführlicher diskutiert wird, ein Fehlererfassungsindex (z. B. eine oder mehrere Zahlenwerte, die einen oder mehrere Zustände angeben, die an einem Wafer und/oder Werkzeug vorliegen), der vom Fehlererfassungssystem 110 erzeugt ist, mit einem Bereich von akzeptablen Werten, zum Beispiel von der Run-to-Run-Steuerung 120 verglichen. Wenn der Index nicht akzeptabel ist, ist ein Fehler aufgetreten. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, werden die Messungen nach dem Prozess, die in dem Durchlauf aufgenommen sind, bei dem der Werkzeugfehler aufgetreten ist, nicht zum Zwecke der Modifizierung nachfolgender Vorschriften verwendet (Schritt 336). Darüber hinaus kann die Bearbeitung insgesamt beendet werden. Wenn hingegen der Prozess bestimmt, dass kein Fehler aufgetreten ist, wird die Vorschrift unter den Run-to-Run-Techniken der vorliegenden Erfindung modifiziert (Schritt 340). Auf diese Weise werden Vorschriften in den Situationen modifiziert, in denen kein Werkzeugfehler aufgetreten ist.
4 zeigt mindestens ein Beispiel eines Prozesses, der zum Implementieren einer Run-to-Run-Steuerverfahrensweise nach einem oder mehreren Konzepten der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Zunächst werden Wafereigenschaften nach dem Prozess an Wafern aus einem vorhergehenden Prozess oder Werkzeug gemessen und zu einem Werkzeug ausgesendet, in dem die Run-to-Run- und Fehlererfassungstechniken der vorliegenden Erfindung zu implementieren sind (Schritt 404). Die Messungen können von dem vorgeordneten Werkzeug vorgenommen werden oder von einem metrologischen Werkzeug, das nach dem vorgeordneten Prozess, aber vor dem aktuellen Werkzeug positioniert ist. Gleichmaßen können die Messungen am aktuellen Werkzeug selbst, oder an irgendeiner anderen analogen Vorrichtung oder Stelle vor der Bearbeitung vorgenommen werden.
In bestimmten Fällen können die vorgeordneten Messungen nicht zulässig sein. Zum Beispiel kann es bei einigen Werkzeugen oder Prozessen zu zeitaufwändig sein, jeden Wafer zu messen. In diesen Situationen kann nicht jeder Wafer oder Durchlauf gemessen werden. Es kann zum Beispiel möglich sein, dass Messungen bei jedem zweiten oder dritten Durchlauf nicht vorgenommen werden. Messungen nach der Bearbeitung an diesen Wafern sind daher im Prozess nicht zulässig oder berücksichtigt. Daher werden die vorgeordneten Messungen geprüft, um zu bestimmen, ob sie zulässige Messungen sind (Schritt 408). Wenn nicht, ignoriert die Run-to-Run-Steuerung 120 die gemessenen vorgeordneten Messungen und setzt die Bearbeitung unter Verwendung von Sollwerten für vorhergehende Durchläufe fort (Schritt 432). Fall sie zulässig sind, können die Messungen zum Modifizieren der Bearbeitungsvorschrift des Werkzeugsverwendet werden.
Gemäß mindestens einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und wie unten ausführlicher beschrieben wird, können Modifikationen an der Vorschrift in einem Fehlererfassungsmodell als Variablen faktoriert werden. In diesen Ausführungsformen werden jegliche Sollwertveränderungen in der Vorschrift, die durch die Run-to-Run-Steuerung 120 implementiert sind, zum Fehlererfassungssystem 110 ausgesendet, das wiederum diese Vorschriftsmodifikationen verwendet, um neue Fehlerzustandsbereiche zu identifizieren. Auf diese Weise kann das Fehlererfassungssystem 110 empfindlich funktionieren (d. h. den Bereich von Fehlerzuständen einstellen, so dass sie mit modifizierten Sollwerten der Vorschrift übereinstimmen), selbst wenn von der Run-to-Run-Steuerung 120 Veränderungen der Vorschrift implementiert sind.
Es versteht sich, dass die speziellen Schritte und ihre Abfolge der bisher beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen Beispiele sind, und dass andere Einfügungen, Auslassungen und Konfigurationen in der vorliegenden Erfindung ebenso vorgesehen werden können. Zum Beispiel ist vorgesehen, dass alle Bearbeitungsattribute, die von der Run-to-Run-Steuerung empfangen sind, zunächst das Fehlererfassungssystem durchlaufen (oder daraus entstehen). In solchen Ausführungsformen kann, wenn ein Fehler erfasst ist, die Run-to-Run-Steuerung vielmehr nur z. B. eine Fehlerwarnung erhalten, statt irgendwelche Bearbeitungsattribute zu empfangen.
Gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung, und wie oben diskutiert, werden Durchläufe oder Wafer, die von Werkzeugen bearbeitet sind, die einen Werkzeugfehler erfahren haben oder die einen Wafereigenschaftsfehler erfahren haben, nicht in Run-to-Run-Prozessen für nachfolgende Durchläufe berücksichtigt. Daher wird Fehlererfassungsinformation bezüglich des Bearbeitungswerkzeugs berücksichtigt, bevor eine Weiterbearbeitung erfolgt (Schritt 416). Speziell wird, wenn ein Versagens- oder Fehlerzustand in einem vorhergehenden Durchlauf erfasst ist, die Vorschrift des Werkzeugs nicht modifiziert (Schritt 412). Darüber hinaus kann eine Fehlermeldung angezeigt werden und die Bearbeitung kann insgesamt unterbrochen werden.
Wenn in einem vorhergehenden Durchlauf kein Fehler erfasst wurde, werden notwendige Transformationen an den Daten durchgeführt (Schritt 420). Zum Beispiel können die von den Sensoren abgelesenen Rohdaten in eine bedeutungsvollere Form umgewandelt werden. Als ein Beispiel kann ein Gleichmäßigkeitsparameter ein Verhältnis zwischen einer Anzahl von Messungen erfordern. Daher wird in diesem Beispiel ein Verhältnis jeder der Messungen errechnet. Gleichermaßen erfordert ein Mittelwert der Filmdicke eine Transformation zum Mittelwert aller gemessenen Dicken. Ebenso ist es insgesamt möglich, dass für bestimmte Messungen keine Transformationen notwendig sind.
Nach Durchführung irgendwelcher Transformationen (falls notwendig), wird ein Steuerprozessalgorithmus ausgeführt, um das nächste vorhergesagte Produkt abzuschätzen (Schritt 424). Allgemein gesagt, verwendet der Algorithmus verschiedene Modellierungstechniken, die Werkzeugvorschrift und Information bezüglich der ankommenden Wafer und vorhergehender Prozessdurchläufe zum Erstellen eines vorhergesagten Produkts, das vom Werkzeug zu produzieren ist. Zum Beispiel kann unter Verwendung eines Modells, eine bestimmte Produktfilmdicke basierend auf Sollwerten, die Parametern wie Druck, Energie, Gasströmung usw. entsprechen, vorhergesagt werden.
Sobald die nächsten Produkte vom Steueralgorithmus vorhergesagt sind, wird das Produkt gegen Spezifikationsgrenzwerte verglichen (Schritt 428). Die Spezifikationsgrenzwerte geben akzeptable Grenzwerte einer Wafereigenschaft an. Wenn die Produkte in den Spezifikationsgrenzwerten liegen (d. h. wenn das vorhergesagte Produkt in einem akzeptablen Bereich liegt), sind keine Modifikationen notwendig und es werden erneut die gleichen Sollwerte verwendet, wie in einem vorhergehenden Durchlauf (Schritt 432). Wenn hingegen das vorhergesagte Produkt außerhalb der Spezifikationsgrenzwerte liegt, wird das vorhergesagte Produkt gegen den akzeptablen Bereich des Werkzeugs verglichen (Schritt 436). Der Bereich des Werkzeugs beschreibt die erreichbaren Kapazitäten des Werkzeugs. Wenn das vorhergesagte Produkt nicht in die Spezifikationsgrenzwerte gebracht werden kann, weil der Werkzeugbereich ungenügend ist, sind die gewünschten Ergebnisse daher nicht erreichbar. In diesem Fall ignoriert der Prozess die Ergebnisse, zeigt eine Fehlermeldung an und beendet beispielsweise die Bearbeitung (Schritt 440).
Wenn das vorhergesagte Produkt außerhalb der Spezifikationsgrenzwerte, aber innerhalb des Werkzeugbereichs liegt, kann eine Modifikation an der Werkzeugvorschrift vorgenommen werden (Schritt 444). Insbesondere können ein oder mehrere Sollwerte der Vorschrift nach Standardmodellierungstechniken modifiziert werden. In vielen Fällen werden diese Modelle von Prozessingenieuren erstellt und bei der Initialisierungsphase der Anlage in das System heruntergeladen, wie es den Fachleuten bekannt ist. Sobald die Einstellungen, die erforderlich sind, um das gewünschte Produkt zu erhalten, abgeschätzt sind, wird der Prozess ausgeführt (Schritt 448). Auf diese Weise verwendet in einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Steueralgorithmus eine oder mehrere Vorgabeeigenschaften des Wafers (d. h. gewünschte Produkte), gemessene Eigenschaften des ankommenden Wafers und Modifikationen an einer Werkzeugvorschrift, wie sie von den Run-to-Run- und Fehlererfassungstechniken bestimmt sind, um Halbleiterwafer effizient zu produzieren.
5 zeigt mindestens ein Beispiel eines Prozesses, der zum Implementieren einer Fehlererfassungssteuerverfahrensweise nach einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. Zunächst identifiziert das Fehlererfassungssystem 110 die an einem Werkzeug oder Prozess implementierte Vorschrift (Schritt 504). Gemäß der verwendeten Vorschrift wird ein Fehlererfassungsmodell aufgebaut oder ausgewählt (Schritt 508). Wie den Fachleuten bekannt ist, können Fehlererfassungsmodelle verwendet werden, um einen Zustandsbereich zu definieren, der einen Fehlerzustand anzeigt. Daher wird ein Modell verwendet, das spezifisch einer Vorschrift zugeordnet ist.
Nach Auswahl eines Fehlererfassungsmodells beginnt der Fertigungsprozess, bei dem Sensoren verwendet werden, um Wafereigenschaften wie Filmdicke, Gleichmäßigkeit usw. in Echtzeit aufzunehmen. Alternativ können die Wafereigenschaften vor oder nach einem Prozess aufgenommen werden. Diese Eigenschaften werden mit dem Fehlererfassungsmodell verglichen, um einen Fehlererfassungsindex oder ein Fehlerereignis zu bilden (d. h. einen Auslöser). Wie den Fachleuten bekannt ist, kann eine beliebige Anzahl an Methoden verwendet werden, um den Fehlererfassungsindex zu erzeugen. Zum Beispiel kann eine statistische Prozesssteuerung, neuronales Netzwerk oder modellbasierte Analysetechnik oder dergleichen verwendet werden. Der Index stellt den Optimalzustand der vom Werkzeug produzierten Wafer dar. Daher kann der Index mit einem bestimmten Wert verglichen werden, um einen Werkzeugfehler oder ein Werkzeugversagen anzuzeigen. Wie oben diskutiert, bildet dieser Index mindestens einen Teil der Waferbearbeitungsattribute, die bei der vorliegenden Erfindung zum Optimieren einer Waferproduktion verwendet werden. Zum Beispiel kann, wie ebenfalls oben diskutiert wurde, die Run-to-Run-Steuerung 120 gemessene Wafereigenschaften aus Durchläufen ignorieren, die von Werkzeugen produziert wurden, die einen Fehlerzustand erfahren haben.
Wie oben kurz erwähnt ist, sehen mindestens einige der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Faktorisierungsmodifikationen an der Vorschrift von der Run-to-Run-Steuerung 120 in das Fehlererfassungsmodell als unabhängige Parameter vor. Auf diese Weise kann das Fehlererfassungssystem 110 geeignet sein, einen Bereich von Fehlerzuständen neu zu definieren, um Veränderungen der Vorschrift unterzubringen, so dass die Systemempfindlichkeit erhöht wird.
Insbesondere können Fehlerzustandsgrenzen entsprechend und unter Berücksichtigung von Veränderungen oder Modifikationen von Sollwerten der Vorschrift neu definiert werden. Insbesondere kann durch Einstellen von Fehlerzustandsbereichen gemäß Modifikationen an Sollwerten der Vorschrift ein engerer Bereich von Fehlerzuständen im Fehlererfassungsmodell implementiert werden. Mindestens in einigen Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung können Fehlerzustandsbereiche gemäß einem festgelegten Abstand von einem Sollwert der Vorschrift festgesetzt werden. Auf diese Weise führt bei diesen Ausführungsformen eine Modifikation eines Sollwerts zu einer entsprechenden Modifikation des Fehlerzustandsbereichs.
Als Beispiel wird in einem eindimensionalen Fall ein fester Sollwert der Vorschrift zum Erhalten einer speziellen Vorgabeeigenschaft als Anfangswert gesetzt (z. B. fünfzig Einheiten). Gemäß dem Fehlererfassungsmodell, das dieser Vorschrift zugeordnet ist, können Fehlerzustandsgrenzen zunächst auf einen vorgegebenen Bereich gesetzt werden (z. B. achtundvierzig und zweiundfünfzig Einheiten). Daher führen tatsächliche Wafereigenschaftsmessungen außerhalb des vorgegebenen Bereichs (z. B. über zweiundfünfzig und unter achtundvierzig Einheiten) zu einem Fehlerzustand. Unter diesen Fehlerzuständen kann, wie oben diskutiert, die Bearbeitung beispielsweise beendet werden.
Bei der Bearbeitung können von der Run-to-Run-Steuerung 120 Modifikationen an einem Sollwert der Vorschrift vorgenommen werden, um eine Prozessproduktdrift anzusprechen. Daher kann im obigen Beispiel die Run-to-Run-Steuerung 120 den Sollwert der Vorschrift erhöhen (z. B. von fünfzig auf dreiundfünfzig Einheiten), was unbeabsichtigt zu einem Fehlerzustand führt. Unter Berücksichtigung normaler Run-to-Run-Modifikationen wäre eine Lösung eine Erhöhung des Bereichs der Fehlerzustände (z. B. auf dreiundvierzig und siebenundfünfzig Einheiten). Diese Lösung macht jedoch die Fehlererfassungskapazität weniger empfindlich. Zur Verbesserung dieses Punkts sehen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Einbringen der modifizierten Sollwerte in die Fehlererfassungsmodelle vor, um Fehlerzustandsgrenzen zu erzeugen, die auf einem Abstand vom Sollwert basieren. Auf diese Weise wird die Systemempfindlichkeit nicht beeinträchtigt, wenn Run-to-Run-Techniken in Fehlererfassungskonzepte integriert werden. Daher wird in die sem Beispiel der Bereich von Fehlerzuständen auf einundfünfzig bis fünfundfünfzig gesetzt.
Mehrdimensionale Szenarien für die Integration sind ähnlich. In diesen Fällen können fehlerfreie Zustandsbereiche als ein Abstand von den Koordination des mehrdimensionalen Sollwerts betrachtet werden. Wenn eine oder mehrere Koordinaten, die den Sollwert in einer Vorschrift definieren, von der Run-to-Run-Steuerung 120 modifiziert werden, kann der Bereich der Fehlerzustandsgrenzen als Funktion der veränderten Vorschriftsparameter neu definiert werden.
Außerdem können mindestens in einigen Ausführungsformen der Szenarien mit Mehrfacheingabe und Mehrfachausgabe, ein Abstand zwischen einem vorhergesagten Produktwert und einem tatsächlich gemessenen Produktwert als Messgröße zur Fehlererfassung verwendet werden. Daher kann die Differenz zwischen den vorhergesagten und tatsächlichen Werten verwendet werden, um Fehlerzustandsgrenzen zu bestimmen.
6 stellt bei 640 allgemein ein Blockdiagramm eines Beispiels der internen Hardware potentiell aller Komponenten des Systems 100 von 2 dar, wobei Beispiele einen einer Reihe unterschiedlicher Arten von Computern beinhalten, wie denen mit Prozessoren auf Basis von Pentium^TM, wie sie von der Intel Corporation in Santa Clara, Kalifornien hergestellt werden. Ein Bus 656 dient als Hauptinformationsverbindung, die die anderen Komponenten des Systems 100 miteinander verbindet. CPU 658 ist die Zentraleinheit des Systems, die Berechnungen und logische Operationen durchführt, die zum Ausführen der Prozesse der vorliegenden Erfindung sowie anderer Programme erforderlich sind. Ein Lesespeicher (ROM, Read Only Memory) 660 und ein Direktzugriffspeicher (RAM, Random Access Memory) 662 bilden den Hauptspeicher des Systems. Eine Plattensteuerung 664 verbindet über Schnittstellen ein oder mehrere Plattenlaufwerke mit dem Systembus 656. Diese Plattenlaufwerke sind zum Beispiel Floppy-Disk-Laufwerke 670 oder CD-ROM oder DVD(Digital Video Disk)-Laufwerke 666 oder interne oder externe Festplattenlaufwerke 668. Die CPU 658 kann eine beliebige Anzahl von verschiedenen Arten von Prozessoren sein, darunter die von der Intel Corporation oder Motorola von Schaumberg, Illinois hergestellten. Die Haupt-/Zwischenspeichervorrichtungen können eine beliebige Anzahl verschiedener Arten von Speichervorrichtungen sein, wie DRAM und SRAM sowie verschiedene Arten von Speichervorrichtungen wie magnetische und optische Medien. Darüber hinaus können die Haupt-/Zwischenspeichervorrichtungen auch die Form einer Übertragung annehmen.
Eine Anzeigenschnittstelle 672 verbindet die Anzeige 648 und ermöglicht, dass Information vom Bus 656 auf der Anzeige 648 angezeigt wird. Die Anzeige 648 ist auch ein optionales Zubehör. Kommunikation mit externen Geräten, wie den anderen Komponenten des oben beschriebenen Systems, erfolgen zum Beispiel unter Verwendung eines Kommunikationsports 674. Zum Beispiel kann der Port 674 eine Schnittstelle mit einem Bus/Netzwerk besitzen, das mit metrologischen Werkzeugen 190 verknüpft ist. Es können optische Fasern und/oder elektrische Kabel und/oder Leiter und/oder optische Kommunikation (z. B. Infrarot und dergleichen) und/oder drahtlose Kommunikation (z. B. Radiofrequenz (RF) und dergleichen) als Transportmedium zwischen den externen Einrichtungen und dem Kommunikationsports 674 verwendet werden. Eine Peripherieschnittstelle 654 bildet eine Schnittstelle zu Tastatur 650 und Maus 652, was ermöglicht, dass eingegebene Daten zum Bus 656 übertragen werden. Außer diesen Komponenten weist das Steuersystem wahlweise auch einen Infrarotsender 678 und/oder Infrarotempfänger 676 auf. Infrarotsender werden wahlweise verwendet, wenn das Computersystem in Verbindung mit einer oder mehreren Bearbeitungskomponenten/-stationen verwendet wird, die Daten über Infrarotsignal übertragung senden/empfangen. Anstelle der Verwendung eines Infrarotsenders oder Infrarotempfängers, kann das Steuersystem wahlweise auch einen leistungsarmen Radiosender 680 und/oder eine leistungsarmen Radioempfänger 682 verwenden. Der leistungsarme Radiosender überträgt das Signal, das von Komponenten des Produktionsprozesses empfangen werden soll, und empfängt Signale von den Komponenten über den leistungsarmen Radioempfänger.
7 ist eine Abbildung eines beispielhaften computerlesbaren Speichermediums 784, das zum Speichern eines computerlesbaren Kodes oder von Instruktionen geeignet ist, darunter Modell(e), Vorschrift(en) usw. Als ein Beispiel kann das Medium 784 mit in 6 dargestellten Plattenlaufwerken verwendet werden. Typischerweise enthalten Speichermedien wie Floppy-Disks oder CD ROM oder DVD zum Beispiel eine Mehrbytelocale für eine Einzelbytesprache und die Programminformation zur Steuerung des obigen Systems, um dem Computer zu ermöglichen, dass er die hier beschriebenen Funktionen durchführt. Alternativ können ROM 660 und/oder RAM 662 auch verwendet werden, um die Programminformation zu speichern, die verwendet wird, um die Zentraleinheit 658 anzuweisen, dass sie die den vorliegenden Prozessen zugeordneten Operationen durchführt. Andere Beispiele geeigneter computerlesbarer Medien zum Speichern von Information beinhalten magnetische, elektronische oder optische (einschließlich holographische) Speicherung sowie Kombinationen davon usw. Außerdem sehen mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vor, dass das computerlesbare Medium eine Übertragung sein kann.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen vor, dass verschiedene Teile von Software zum Implementieren der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung, wie zuvor beschrieben, in den Haupt-/Zwischenspeichervorrichtungen liegen können.
Allgemein ist hervorzuheben, dass die verschiedenen Komponenten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Hardware, Software oder einer Kombination davon implementiert sein können. In solchen Ausführungsformen sind die verschiedenen Komponenten und Schritte in Hardware und/oder Software implementiert, um die Funktionen der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Es können jegliche derzeit verfügbare oder künftig entwickelte Computersoftwaresprachen und/oder Hardwarekomponenten in solchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Zum Beispiel kann mindestens ein Teil der oben genannten Funktionalität unter Verwendung von BASIC, C, C++ oder anderen Programmier- oder Kommandosprachen (z. B. TCL, Pearl, Java oder SQL) implementiert sein.
Es ist auch erkennbar und verständlich, dass die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen der Erfindung nur der Erläuterung der allgemeinen Prinzipien der Erfindung dienen. Es können verschiedene Modifikationen von den Fachleuten vorgenommen werden, die mit den zuvor angegebenen Prinzipien vereinbar sind.

Claims

Verfahren zur Bearbeitung von Gegenständen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: 1) Bearbeiten (316) der Gegenstände gemäß einer Vorschrift, wobei die Vorschrift mindestens einen Sollwert zum Erreichen einer oder mehrerer Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beinhaltet; 2) Messen (320, 328) der Eigenschaften des Gegenstands; 3) Erfassen (324) von Zuständen, die einen Fehlerzustand anzeigen, unter Verwendung eines Fehlererfassungssystems; 4) Modifizieren (340) des mindestens einen Sollwerts der Vorschrift gemäß den gemessenen Eigenschaften des Gegenstands, um bei Fehlen eines Fehlerzustands die Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beizubehalten, und kein Modifizieren des mindestens einen Sollwerts der Vorschrift gemäß den gemessenen Eigenschaften des Gegenstands bei Vorliegen eines Fehlerzustands; und gekennzeichnet durch 5) Aussenden eines Hinweises auf eine Änderung am mindestens einen Vorschriftsollwert wie in Schritt 4) modifiziert, an das Fehlererfassungssystem.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gegenstände Wafer umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gegenstände in einem Fertigungsausführungssystem unter Verwendung einer Run-to-Run-Steuerung mit einem Fehlererfassungssystem bearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Messen von Gegenstandseigenschaften vor Ausführung der Bearbeitung.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Erzeugen eines Fehlererfassungsindex aus den gemessenen Gegenstandseigenschaften, und Aussenden des Hinweises an die Run-to-Run-Steuerung zum Zwecke der Modifizierung des mindestens einen Sollwerts.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren Vergleichen einer vorhergesagten Ausgabe mit einem akzeptablen Werkzeugspezifikationsgrenzwert umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modifizieren Vergleichen einer vorhergesagten Ausgabe mit einem akzeptablen Werkzeugbereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Beenden der Bearbeitung bei Erfassung eines Fehlerzustands.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sollwert zwei oder mehr Sollwerte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Sollwert Temperatur, Druck, Energie, Bearbeitungsdauer, Anhebungsposition und/oder Durchsatz eines Materials umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fehlerzustand einen Werkzeugfehler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Fehlerzustand einen Wafereigenschaftsfehler umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Fehlererfassungsmodelle, die zum Definieren eines Bereichs von Zuständen verwendet werden, die einen Fehlerzustand angeben, so modifiziert werden, dass sie als Parameter den mindestens einen Sollwert der Vorschrift bei einer Run-to-Run-Steuerung enthalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gemessenen Gegenstandseigenschaften nicht verwendet werden, um die Vorschrift zu modifizieren, wenn ein Waferfehler erfasst ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Messen bei der Bearbeitung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Messen nach der Bearbeitung erfolgt.
System zur Bearbeitung von Gegenständen, wobei das System umfasst: eine Run-to-Run-Steuerung (120) zum Bearbeiten der Gegenstände gemäß einer Vorschrift, wobei die Vorschrift mindestens einen Sollwert zum Erreichen einer oder mehrerer Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beinhaltet; einen Sensor (196) zum Messen von Gegenstandseigenschaften; einen Fehlerdetektor (110) zum Erfassen von Zuständen, die einen Fehlerzustand anzeigen; wobei die Run-to-Run-Steuerung (120) den mindestens einen Sollwert der Vorschrift gemäß den Eigenschaften des Gegenstands modifiziert, um bei Fehlen eines Fehlerzustands, der vom Fehlerdetektor erfasst ist, die Vorgabeeigenschaften des Gegenstands beizubehalten, und wobei die Run-to-Run-Steuerung den mindestens einen Sollwert der Vorschrift gemäß den Eigenschaften des Gegenstands bei Vorliegen eines Fehlerzustands, der vom Fehlerdetektor (110) erfasst ist, nicht modifiziert; und dadurch gekennzeichnet, dass ein Hinweis auf eine Änderung des mindestens einen Vorschriftsollwerts wie durch die Run-to-Run-Steuerung modifiziert an den Fehlerdetektor (110) ausgesendet wird.
System nach Anspruch 17, wobei die Gegenstände Wafer umfassen.
System nach Anspruch 17, wobei die Gegenstände in einem Fertigungsausführungssystem unter Verwendung einer Run-to-Run-Steuerung mit einem Fehlererfassungssystem bearbeitet werden.
System nach Anspruch 17, ferner umfassend einen Sensor zum Messen von Gegenstandseigenschaften vor Ausführung der Bearbeitung.
System nach Anspruch 17, wobei der Fehlerdetektor einen Fehlererfassungsindex aus den gemessenen Gegenstandseigenschaften erzeugt, und den Hinweis an die Run-to-Run-Steuerung zum Zwecke der Modifizierung des mindestens einen Sollwerts aussendet.
System nach Anspruch 17, wobei die Run-to-Run-Steuerung den mindestens einen Sollwert durch Vergleichen einer vorhergesagten Ausgabe mit einem akzeptablen Werkzeugspezifikationsgrenzwert modifiziert.
System nach Anspruch 17, wobei die Run-to-Run-Steuerung den mindestens einen Sollwert durch Vergleichen einer vorhergesagten Ausgabe mit einem akzeptablen Werkzeugbereich modifiziert.
System nach Anspruch 17, wobei die Run-to-Run-Steuerung ein Bearbeiten bei Erfassung eines Fehlerzustands beendet.
System nach Anspruch 17, wobei der mindestens eine Sollwert zwei oder mehr Sollwerte umfasst.
System nach Anspruch 17, wobei der mindestens eine Sollwert Temperatur, Druck, Energie, Bearbeitungsdauer, Anhebungsposition und/oder Durchsatz eines Materials umfasst.
System nach Anspruch 17, wobei der Fehlerzustand einen Werkzeugfehler umfasst.
System nach Anspruch 17, wobei die Gegenstände Wafer umfassen und der Fehlerzustand einen Wafereigenschaftsfehler umfasst.
System nach Anspruch 17, wobei Fehlererfassungsmodelle, die zum Definieren eines Bereichs von Zuständen verwendet werden, die einen Fehlerzustand angeben, so modifiziert werden, dass sie als Parameter den mindestens einen Sollwert der Vorschrift bei der Run-to-Run-Steuerung enthalten.
System nach Anspruch 17, wobei der Sensor Gegenstandseigenschaften bei der Bearbeitung misst.
System nach Anspruch 17, wobei der Sensor Gegenstandseigenschaften nach der Bearbeitung misst.
Computerlesbares Medium (784, 660, 662), das ein Computerprogramm zum Bearbeiten (316) von Wafers speichert, wobei das computerlesbare Medium umfasst: computerlesbare Instruktionen zum Bearbeiten der Wafer gemäß einer Vorschrift, wobei die Vorschrift mindestens einen Sollwert zum Erreichen einer oder mehrerer Vorgabeeigenschaften des Wafers beinhaltet; computerlesbare Instruktionen zum Messen (320, 328) von Wafereigenschaften; computerlesbare Instruktionen zum Erfassen (324) von Zuständen, die einen Fehlerzustand anzeigen; und computerlesbare Instruktionen zum Modifizieren (340) des mindestens einen Sollwerts der Vorschrift gemäß den gemessenen Wafereigenschaften, um bei Fehlen eines Fehlerzustands die Vorgabeeigenschaften des Wafers beizubehalten, und kein Modifizieren des mindestens einen Sollwerts der Vorschrift gemäß den gemessenen Wafereigenschaften bei Vorliegen eines Fehlerzustands, und gekennzeichnet durch Aussenden eines Hinweises auf eine Änderung am mindestens einen Vorschriftsollwert wie durch die computerlesbaren Instruktionen modifiziert, an ein Fehlererfassungssystem.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, wobei Bearbeitung beendet wird, wenn ein Fehlerzustand erfasst ist.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, wobei Fehlererfassungsmodelle, die zum Definieren eines Bereichs von Zuständen verwendet werden, die einen Fehlerzustand angeben, so modifiziert werden, dass sie als Parameter den mindestens einen Sollwert der Vorschrift enthalten.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, ferner umfassend computerlesbare Instruktionen zum Messen von Wafereigenschaften vor Ausführung der Bearbeitung.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, ferner umfassend computerlesbare Instruktionen zum Erzeugen eines Fehlererfassungsindex aus den gemessenen Wafereigenschaften, und computerlesbare Instruktionen zum Aussenden des Index an die Run-to-Run-Steuerung zum Zwecke der Modifizierung der Sollwerte.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, wobei die computerlesbaren Instruktionen zum Modifizieren computerlesbare Instruktionen zum Vergleichen einer vorhergesagten Ausgabe mit einem akzeptablen Werkzeugspezifikationsgrenzwert umfassen.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, wobei die computerlesbaren Instruktionen zum Modifizieren computerlesbare Instruktionen zum Vergleichen einer vorhergesagten Ausgabe mit einem akzeptablen Werkzeugbereich umfassen.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, ferner umfassend computerlesbare Instruktionen zum Beenden der Bearbeitung bei Erfassung eines Fehlerzustands.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, wobei der Fehlerzustand einen Werkzeugfehler umfasst.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, wobei der Fehlerzustand einen Wafereigenschaftsfehler umfasst.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 32, wobei Fehlererfassungsmodelle, die zum Definieren eines Bereichs von Zuständen verwendet werden, die einen Fehlerzustand angeben, so modifiziert werden, dass sie als Parameter den mindestens einen Sollwert der Vorschrift bei der Run-to-Run-Steuerung enthalten.