-
TECHNISCHES
GEBIET
-
Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen die Halbleiterherstellung und
betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anwendung
einer eingebetteten Prozesssteuerung in Fertigungsanlagensystemen.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
WO-A-01/97279
offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung der
Streumessung, um eine Rückkopplungs-
und Vorwärtskopplungssteuerung
von Prozessanlagen durchzuführen.
Das Verfahren wird mit einer Vorrichtung ausgeführt, die von den Prozessanlagen
ausgelagert ist und bestimmt Rückkopplungs-
und Vorwärtskopplungsmodifizierungen
an dem Prozess, der in den Prozessanlagen auf der Grundlage von
Streuungsmessungen ausgeführt
wird.
-
WO-A-02/09170
offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausführen einer
Steuerung für die
endgültige
kritische Abmessung. Wiederum wird das Verfahren in einer Vorrichtung
ausgeführt,
die von den Prozessanlagen ausgelagert ist, und wobei modifizierte
Steuereingangssignale erzeugt werden, um die Arbeitsweise der Prozessanlagen
zu steuern.
-
WO-A-00/72090
offenbart ein Verfahren und ein System zum Vorhersagen und Korrigieren
von geometrischen Fehlern in einem Lithographieprozess. Insbesondere
wird eine Technik beschrieben, um eine Lithographiemaske zu beschreiben,
wobei ein Datenfehlerkorrektursystem verwendet wird, das Mustermodifizierungs-
und Datenschreibhardwareeinrichtungen verwendet. Die Datenstrukturkorrekturen
werden in Form von Korrekturregeln zu einer Datenwegschnittstelle
gesendet, die auf eingebetteten Computerbänken betrieben wird.
-
Die
rasante technologische Entwicklung in der Fertigungsindustrie führte zu
vielen neuen und innovativen Herstellungsprozessen. In heutigen
Fertigungsverfahren insbesondere in Halbleiterfertigungsprozessen
sind eine große
Anzahl von wichtigen Schritten auszuführen. Die Prozessschritte sind im
Allgemeinen essenziell und erfordern daher eine große Anzahl
von Eingaben, die im Allgemeinen fein eingestellt werden, um eine
korrekte Steuerung der Herstellung beizubehalten.
-
Die
Herstellung von Halbleiterbauelementen erfordert eine Reihe diskreter
Prozessschritte, um ein Halbleiterelement, das im Gehäuse eingebaut
ist, aus dem rohen Halbleitermaterial herzustellen. Die diversen
Prozesse, beginnend von dem anfänglichen Wachstum
des Halbleitermaterials, dem Schneiden des Halbleiterkristalls in
einzelne Scheiben, den Fertigungsphasen (Ätzen, Dotieren, Ionenimplantieren und
dergleichen) bis zum Einbringen in ein Gehäuse und dem abschließenden Testen
des fertiggestellten Bauelements sind so verschieden voneinander
und so spezialisiert, dass die Prozesse in unterschiedlichen Fertigungsstätten ausgeführt werden,
die unterschiedliche Steuerungsschemata aufweisen.
-
Unter
den Faktoren, die die Fertigung von Halbleiterbauelementen beeinflussen,
sind Variationen von Scheibe zu Scheibe, die durch Fertigungsprobleme
hervorgerufen werden, zu denen Anlaufeffekte von Fertigungsmaschinenanlagen,
Speichereffekte von Fertigungsprozesskammern und Effekte von am
Anfang bearbeiteten Scheiben gehören.
Einer der Prozessschritte, die von derartigen Faktoren nachteilig
beeinflusst werden, ist der Photolithographieüberlagerungsprozess. Das Überlagern
ist einer der wichtigen Schritte im Photolithographiebereich der
Halbleiterfertigung. Die Steuerung der Überlagerung beinhaltet das
Messen der Fehljustierung zwischen zwei aufeinanderfolgenden strukturierten Schichten
auf der Oberfläche
eines Halbleiterbauelements. Im Allgemeinen ist die Minimierung
von Fehljustierungsfehlern wichtig, um sicherzustellen, dass die
vielen Schichten der Halbleiterbauelemente miteinander verbunden
und funktionsfähig
sind. In dem Maße,
wie die Technologie kleinere kritische Abmessungen für Halbleiterbauelemente
ermöglicht,
steigt auch die Notwendigkeit für
das Verringern von Fehljustierungsfehlern deutlich an.
-
Im
Allgemeinen analysieren Photolithographieingenieure gegenwärtig die Überlagerungsfehler einige
Male im Monat. Die Ergebnisse aus dieser Analyse der Überlagerungsfehler
werden verwendet, um an Belichtungsanlageneinstellungen manuell
Aktualisierungen vorzunehmen. Zu einigen der Probleme, die mit den
aktuellen Verfahren verknüpft
sind, gehört
die Tatsache, dass die Belichtungsanlageneinstellungen lediglich
einige Male im Monat aktualisiert werden. Ferner werden gegenwärtig die
Belichtungsanlagenaktualisierungen manuell ausgeführt.
-
Im
Allgemeinen wird eine Reihe von Prozessschritten an einem Los aus
Scheiben in einer Halbleiterfertigungsanlage ausgeführt, die
als eine Belichtungsanlage oder ein Einzelbildbelichter bezeichnet
wird. Die Fertigungsanlage kommuniziert mit einer Fertigungsplattform
oder einem Netzwerk aus Prozessmodulen. Die Fertigungsanlage ist
im Allgemeinen mit einer Anlagenschnittstelle verbunden. Die Anlagenschnittstelle
ist mit einer Maschinenschnittstelle verbunden, mit der der Einzelbildbelichter
verbunden ist, um damit die Kommunikation zwischen dem Einzelbildbelichter
und der Fertigungsplattform zu ermöglichen. Die Maschinenschnittstelle
kann im Allgemeinen ein Teil eines fortschrittlichen Prozesssteuerungs-
(APC) System sein. Das APC-System initiiert ein Steuerungsskript,
das ein Softwareprogramm sein kann, das automatisch die zum Ausführen eines
Fertigungsprozesses erforderlichen Daten abruft. Die Eingangsparameter,
die den Fertigungsprozess steuern, werden periodisch in manueller
Weise überwacht.
Mit der Notwendigkeit für
Fertigungsprozesse mit höherer
Präzision
werden auch verbesserte Verfahren erforderlich, um Eingangsparameter,
die die Fertigungsprozesse steuern, in einer mehr automatisierten
und zeitnäheren Weise
zu aktualisieren. Des weiteren können
Fertigungsfluktuationen von Scheibe zu Scheibe eine schwankende
Qualität
der Halbleiterbauelemente hervorrufen. Obwohl aktuelle Prozesssteuerungssysteme
ein grobe Einstellung der Fertigungssteuerung ermöglichen,
mangelt es der Industrie an effizienten Einrichtungen zum Ausführen einer
Feineinstellung der Fertigungssteuerung. Die gegenwärtigen Steuerungssysteme
sind im Wesentlichen für
mehrere Fertigungsabschnitte verantwortlich. Diese Steuerungssysteme
sind im Allgemeinen nicht in der Lage, Fertigungsprozesse auf eine
grundlegendere Weise zu verfeinern.
-
Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eines oder mehrere der zuvor
genannten Probleme zu überwinden
oder deren Wirkungen zumindest zu reduzieren.
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
-
In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einrichten
einer eingebetteten Prozesssteuerung in ein Fertigungsanlagensystem
bereitgestellt. Es wird mindestens ein Halbleiterbauelement prozessiert.
Es wird eine eingebettete Prozesssteuerungsprozedur in Reaktion
auf das prozessierende Halbleiterbauelement ausgeführt. Es wird
ein nachfolgender Prozess an einem Halbleiterbauelement ausgeführt in Reaktion
auf die eingebettete Prozesssteuerungsprozedur.
-
In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Einrichten einer eingebetteten Prozesssteuerung in ein Fertigungsanlagensystem
bereitgestellt. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst:
ein Computersystem; und mindestens ein Fertigungsanlagensystem,
das mit dem Computer verbunden ist, wobei das Fertigungsanlagensystem
ein eingebettetes Prozesssteuerungssystem aufweist, das in der Lage
ist, Befehle von dem Computersystem zu empfangen und einen Fertigungsprozess
zu steuern, der von dem Fertigungsanlagensystem ausgeführt wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung kann unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in
Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in
denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
-
1 eine
Ausführungsform
eines Fertigungsprozesssteuerungssystems zeigt;
-
2 eine
Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
3 eine
detailliertere Darstellung einer Ausführungsform eines Fertigungsanlagensystems zeigt,
das in 2 beschrieben ist;
-
4 eine
detailliertere Ansicht einer Ausführungsform einer eingebetteten
Prozesssteuerung, die in 3 beschrieben ist, darstellt;
-
5 eine
Flussdiagrammdarstellung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
6 ein
detaillierteres Flussdiagramm des Schritts zum Ausführen einer
eingebetteten Prozesssteuerungsprozedur, wie sie in 5 beschrieben ist,
zeigt; und
-
7 eine
Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens zum Modifizieren von Steuerungsparametern
in Reaktion auf erkannte Fehler zeigt.
-
Obwohl
die Erfindung diversen Modifizierungen und alternativen Formen unterliegen
kann, sind dennoch spezielle Ausführungsformen beispielhaft in den
Zeichnungen gezeigt und werden hierin detailliert beschrieben. Es
sollte jedoch beachtet werden, dass die Beschreibung spezieller
Ausführungsformen
nicht beabsichtigt ist, um die Erfindung auf die speziellen offenbarten
Formen einzuschränken,
sondern die Erfindung soll vielmehr alle Modifizierungen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die dem Grundgedanken und dem Schutzbereich
der Erfindung entsprechen, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
-
ART BZW. ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
-
Es
werden nun anschauliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Interesse der Klarheit
werden nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung in
dieser Beschreibung dargelegt. Selbstverständlich ist zu beachten, dass
in der Entwicklung einer derartigen eigentlichen Ausführungsform
zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um
die spezielle Ziele der Entwickler zu erreichen, etwa die Kompatilität mit systembezogenen und
geschäftsorientierten
Rahmenbedingungen, die sich von einer Implementierung zu einer anderen
unterscheiden können.
Des weiteren ist zu beachten, dass eine derartige Entwicklung komplex
und zeitaufwendig sein kann, aber dennoch eine Routinemaßnahme für den Fachmann
im Besitze dieser Offenbarung darstellt.
-
Es
gibt viele einzelne Prozesse, die bei der Halbleiterherstellung
beteiligt sind. Halbleiterbauelemente werden durch mehrere Fertigungsprozessanlagen
viele Male hindurchgeführt.
Variationen von Scheibe zu Scheibe können zu einem Ausstoß von fluktuierenden
Halbleiterbauelementen führen.
Ein Prozess, der dadurch beeinflusst wird, ist der Photolithographieüberlagerungsprozess.
Der Überlagerungsprozess
ist ein wichtiger Schritt bei der Halbleiterfertigung. Insbesondere
beinhaltet der Überlagerungsprozess
das Messen von Fehljustierungsfehlern zwischen Halbleiterschichten
während
der Fertigungsprozesse. Verbesserungen in dem Überlagerungsprozess können zu
wesentlichen Verbesserungen im Hinblick auf die Qualität und Effizienz
in Halbleiterfertigungsprozessen führen. Die vorliegende Erfindung
stellt ein Verfahren zum Einrichten einer automatisierten Fehlerkorrektur
für Fluktuationen
von Scheibe zu Scheibe bereit.
-
Halbleiterbauelemente
werden in einer Fertigungsumgebung verarbeitet, in der eine Reihe
von Eingangssteuerungsparameter verwendet werden. In 1 ist
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. In einer Ausführungsform werden
Halbleiterprodukte 105, etwa Halbleiterscheiben, in Prozessanlagen 110, 112 unter
Anwendung mehrerer Steuerungseingangssignale auf einer Leitung 120 bearbeitet.
In einer Ausführungsform
werden die Steuerungseingangssignale auf der Leitung 120 zu den
Prozessanlagen 110, 112 von einem Computersystem 130 über Maschinenschnittstellen 115, 117 gesendet.
In einer Ausführungsform
sind die erste und die zweite Maschinenschnittstelle 115, 117 außerhalb
der Prozessanlagen 110, 112 angeordnet. In einer
alternativen Ausführungsform
sind die erste und die zweite Maschinenschnittstelle 115, 117 in den
Prozessanlagen 110, 112 vorgesehen.
-
In
einer Ausführungsform
sendet das Computersystem 130 Steuerungseingangssignale
auf einer Leitung 120 zu der ersten und der zweiten Maschinenschnittstelle 115, 117.
Das Computersystem 130 verwendet ein Fertigungsmodell 140,
um die Steuerungseingangssignale auf der Leitung 120 zu erzeugen.
In einer Ausführungsform
enthält
das Fertigungsmodell ein Rezept, das mehrere Steuerungseingangsparameter
bestimmt, die auf der Leitung 120 gesendet werden.
-
In
einer Ausführungsform
definiert das Fertigungsmodell 140 ein Prozessskript und
eine Eingangssteuerung, die einen speziellen Fertigungsprozess ergeben.
Die Steuerungseingangssignale auf einer Leitung 120, die
für die
Prozessanlage A 110 gedacht sind, werden von der ersten
Maschinenschnittstelle 115 empfangen und verarbeitet. Die Steuerungseingangssignale
auf einer Leitung 120, die für die Prozessanlage B 112 gedacht
sind, werden von der zweiten Maschinenschnittstelle 117 empfangen
und verarbeitet. Beispiele für
die Prozessanlagen 110, 112, die in Halbleiterfertigungsprozessen
verwendet werden, sind Einzelbildbelichter, Abtaster, Einzelbildbelichtungsanlagen
mit Abtastung und Ätzprozessanlagen.
In einer Ausführungsform
sind die Prozessanlage A 110 und die Prozessanlage B 112 Photolithographieprozessanlagen, etwa
Einzelbildbelichter.
-
Eine
oder mehrere der Halbleiterscheiben, die von den Prozessanlagen 110, 112 bearbeitet
werden, werden im Allgemeinen zu einer Messanlage 150 transportiert,
um Messdaten zu erzeugen. In einer Ausführungsform ist die Messanlage 150 eine Anlage
zum Erhalten von Streumessdaten oder ein Streumesser. Die Daten
von der Messanlage 150 werden von der Messdatenverarbeitungseinheit 145 verarbeitet
und verwaltet. In einer Ausführungsform korreliert
die Messdatenverarbeitungseinheit 145 die Messdaten mit
einem speziellen Fertigungslos aus prozessierten Halbleiterscheiben.
In einer Ausführungsform
ist die Messdatenverarbeitungseinheit 145 in dem Computersystem 130 integriert.
In einer Ausführungsform
ist die Messdatenverarbeitungseinheit 145 ein Computersoftwareprogramm,
das in dem Computersystem 130 eingebettet ist, wobei das Computersystem 130 in
der APC-Plattform
integriert ist.
-
Die
verarbeiteten Messdaten aus der Messdatenverarbeitungseinheit 145,
die in einer Ausführungsform
Streumessdaten sind, werden zu einer Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 auf
einer Leitung 155 übertragen.
In einer Ausführungsform
verarbeitet die Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 die
Streumessdaten und erzeugt Rückkopplungs-
und Vorwärtskopplungseinstelldaten,
die dem Fachmann vertraut sind. Die Rückkopplungs- und Vorwärtskopplungseinstelldaten,
die nachfolgend beschrieben sind, werden zu dem Computersystem 130 über eine
Leitung 170 gesendet. Das Computersystem 130 verwendet
die Rückkopplungs-
und Vorwärtskopplungseinstelldaten,
um Modifizierungen an dem Fertigungsmodell 140 vorzunehmen,
das geeignete Änderungen
in den Steuerungseingangsparametern auf der Leitung 120 vornimmt.
In einer Ausführungsform
ist die Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 in
dem Computersystem 130 integriert. In einer Ausführungsform
ist die Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 ein
Computersoftwareprogramm, das in dem Computersystem 130 eingebettet ist.
-
Zu
den Grundlagen zum Modifizieren des Steuerungseingangssignals auf
der Leitung 120 gehören
Messungen, die an prozessierten Halbleiterscheiben durchgeführt werden,
etwa Streumessungen. Die Messungen werden angewendet, um eine Rückkopplungsmodifizierung
und eine Vorwärtskopplungsmodifizierung
an den Steuerungseingangssignalen vorzunehmen. Im Allgemeinen wird die
Rückkopplungsmodifizierung
der Steuerungseingangssignale auf der Leitung 120 an Photolithographieprozessen
vorgenommen, etwa Linienbreiteneinstellungen unter Verwendung von
Belichtungsdosen und Linienprofileinstellungen unter Verwendung von
Belichtungsfocusmodifizierungen. Rückkopplungsmodifizierungen
an dem Steuerungseingangssignal auf der Leitung 120 können auch
an Ätzprozessen
ausgeführt
werden, etwa Einstellungen an der Form der Ätzlinien unter Verwendung von Ätzrezeptmodifizierungen.
-
Vorwartskopplungsmodifizierungen
der Steuerungseingangssignale auf der Leitung 120 können verwendet
werden, um Korrekturen an nachfolgenden Prozessen an den Halbleiterscheiben
auszuführen.
Vorwärtskopplungsmodifizierungen
der Steuerungseingangssignale auf der Leitung 120 können in
Abscheideprozessen für
Abstandselemente verwendet werden, wobei Streumessverfahren angewendet
werden können,
um effektive Linienbreiten mit hoher Genauigkeit auf Halbleiterscheiben
einzustellen. In einer Ausführungsform
wird in einem Abscheideprozess für
Abstandselemente die Streumessung verwendet, um die Abscheidezeit
einzustellen, die die Breite des Abstandselements beeinflusst, die wiederum
die effektive Linienbreite einer Leitung auf einer Halbleiterscheibe
beeinflusst. Des weiteren können
Streumessungen angewendet werden, um die Ionenimplantationsparameter
zu messen und um die Ionenimplantationsdosis für nachfolgende Ionenimplantationsprozesse
einzustellen.
-
In
Verbindung mit einem Fertigungsprozess, etwa einem Einzelbildbelichterprozess
beinhalten die Steuerungseingangssignale auf der Leitung 120,
die zum Betreiben der Prozessanlage 110 verwendet werden,
ein X-Translationssignal, ein Y-Translationssignal,
ein X-Ausdehnungssignal für
den Scheibenmaßstab,
ein Y-Ausdehnungssignal
für den
Scheibenmaßstab,
ein Retikelvergrößerungssignal
und ein Retikalverdrehungssignal. Im Allgemeinen beziehen sich Fehler,
die mit dem Retikelvergrößerungssignal und
dem Retikelverdrehungssignal in Beziehung stehen, auf einen einzelnen
speziellen Belichtungsprozess auf der Oberfläche der Scheibe, die in der
Belichtungsanlage bearbeitet wird. Eines der wesentlichen Merkmale,
das durch die vorliegende Erfindung aufgezeigt wird, ist ein Verfahren
zum Aktualisieren von Eingangssteuerungssignalen auf der Leitung 120 in
Reaktion auf eine Analyse externer Variablen.
-
Wenn
ein Prozessschritt in der Prozessanlage 110 ausgeführt wird,
wird die Halbleiterscheibe, die in der Prozessanlage 110 bearbeitet
wird, in einer Inspektionsstation untersucht, wie dies im Block 120 in 1 beschrieben
ist. Eine derartige Inspektionsstation ist eine KLA-Inspektionsstation.
Ein Datensatz, der aus dem Betrieb der Inspektionsstation hervorgeht,
ist eine quantitative Messung des Betrages an Fehljustierung, der
durch den vorhergehenden Belichtungsprozess verursacht wurde. In
einer Ausführungsform
bezieht sich der Betrag der Fehljustierung auf die Fehljustierung
in dem Prozess, der zwischen zwei Schichten einer Halbleiterscheibe
aufgetreten ist. In einer Ausführungsform
kann der Betrag der Fehljustierung, der aufgetreten ist, den Steuerungseingangssignalen
eines speziellen Belichtungsprozesses zugeschrieben werden. Die
Steuerungseingangsgrößen beeinflussen
im Wesentlichen die Genauigkeit der Prozessschritte, die von den
Belichtungsanlagen an der Halbleiterscheibe ausgeführt werden.
Die Steuerungseingangssignale beeinflussen die Retikelvergrößerung und
die Position der Halbleiterscheibe, die gerade bearbeitet wird.
Modifizierungen der Steuerungseingangsgrößen können verwendet werden, um das
Ergebnis der in der Belichtungsanlage eingesetzten Prozessschritte
zu verbessern. In einer Ausführungsform
beruhen die Modifizierungen an den Steuerungseingangssignalen auf
der Leitung 120 auf den Auswirkungen externer Variablen
für die
Halbleiterbauelemente, die gerade bearbeitet werden. Die vorliegende
Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausführen der
zuvor beschriebenen Prozesssteuerung bereit, wobei das Prozesssteuerungssystem
in einem Fertigungsanlagensystem eingebettet ist.
-
In 2 ist
eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Das Computersystem 130 steht mit
einem ersten Fertigungsanlagensystem 210, einem zweiten
Fertigungsanlagensystem 220 und einem N-ten Fertigungsanlagensystem 230 in
Verbindung. In einer Ausführungsform
sind individuelle Prozesssteuerungssysteme in jedem des ersten und
bis N-ten Fertigungsanlagensystems 210, 220, 230 integriert
oder eingebettet. Zum Zwecke der Klarheit seien hier die Details
des ersten Fertigungssystems 210 beschrieben. Es sollte
jedoch von dem Fachmann beachtet werden, dass das zweite bis N-te
Fertigungssystem 220, 230 im Wesentlichen ähnlich zu
dem ersten Fertigungssystem 210 ausgebildet ist. Das Einbetten
eines Prozesssteuerungssystem ermöglicht eine feinjustierte Prozesssteuerung,
etwa eine Fehlerkorrektur von Scheibe zu Scheibe.
-
3 zeigt
eine detailliertere Darstellung des ersten Fertigungsanlagensystems 210.
Das erste Fertigungsanlagensystem 210 umfasst eine Maschinenschnittstelle 115,
eine eingebettete Prozesssteuerung 310 und eine Fertigungsanlage 320.
Das Computersystem 130 ist mit der Maschinenschnittstelle 115 und
der eingebetteten Prozesssteuerung 310 verbunden. In einer
Ausführungsform
ist die eingebettete Prozesssteuerung 310 ausgebildet,
Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungsmodifizierungen
während
des Betriebs der Fertigungsanlage 320 auszuführen. Des
weiteren ist die eingebettete Prozesssteuerung 310 ausgebildet,
fein abgestimmte Justierungen an dem Betrieb der Fertigungsanlage 320 auf einer
Scheibe-zu-Scheibe-Basis vorzunehmen. Anders ausgedrückt, die
Steuerungsparametermodifizierung in der Fertigungsanlage 320 kann
zwischen der Bearbeitung einzelner Halbleiterscheiben ausgeführt werden,
wodurch ein Fertigungslos an Halbleiterscheiben erzeugt wird, die
eine hohe Qualität
aufweisen.
-
In
einer Ausführungsform
ist die eingebettete Prozesssteuerung 310 ausgebildet,
Modifizierungen beim Betrieb der Fertigungsanlage 320 über die
Maschinenschnittstelle 115 auszuführen. Des weiteren kann das
Computersystem 130 verwendet werden, um den Betrieb der
Fertigungsanlage 320 über
die eingebettete Prozesssteuerung 320 oder direkt über die
Maschinenschnittstelle 115 zu beeinflussen. Das erste Fertigungsanlagensystem 210 ist
im Allgemeinen ausgebildet, um unabhängig eine Prozesssteuerung, ähnlich zu
dem APC-System, in dem ersten Fertigungsanlagensystem 210 auszuführen. Das zweite
bis N-te Fertigungsanlagensystem 220, 230 arbeiten
in einer Weise, die ähnlich
zu der Betriebsweise des ersten Fertigungsanlagensystems 210 ist.
-
In 4 ist
eine detailliertere Darstellung einer Ausführungsform der eingebetteten
Prozesssteuerung 310 dargestellt. In einer Ausführungsform
umfasst die eingebettete Prozesssteuerung 310 eine Messdatensammeleinheit 410,
eine Messdatenverarbeitungseinheit 145, eine Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 und
ein Fertigungsmodell 140. In einer Ausführungsform ist die Messdatensammeleinheit 410 eine
Messanlage 150, die ausgebildet ist, Messdaten auf Scheibe-zu-Scheibe-Basis
zu sammeln. Die Daten von der Messdatensammeleinheit 410 werden
von der Messdatenverarbeitungseinheit 145 verarbeitet und
verwaltet. In einer Ausführungsform
ist die Messdatenverarbeitungseinheit 145 ausgebildet,
die Messdaten mit einer speziellen Halbleiterscheibe, die gerade
verarbeitet wird, in Beziehung zu setzen.
-
Die
Messdatensammeleinheit 410 steht mit der Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 in
Verbindung. Die verarbeiteten Messdaten von der Messdatenverarbeitungseinheit 145 werden
an eine Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 gesendet.
In einer Ausführungsform
verarbeitet die Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 die
verarbeiteten Messdaten und erzeugt Rückkopplungs- und Vorwärtskopplungseinstelldaten,
die dem Fachmann vertraut sind. Die eingebettete Prozesssteuerung 310 verwendet
die Rückkopplungs- und Vorwärtskopplungseinstelldaten,
um Modifizierungen an dem Fertigungsmodell 140 vorzunehmen, die
geeignete Änderungen
in den Steuerungseingangsparametern bewirken, die das Betriebsverhalten
der Fertigungsanlage 320 steuern.
-
Im
Allgemeinen wird die Rückkopplungsmodifizierung
der Steuerungseingangsparameter an Photolithographieprozessen ausgeführt, etwa
Linienbreiteneinstellungen unter Verwendung der Belichtungsdosen
und Linienprofileinstellungen unter Verwendung von Modifizierungen
am Belichtungsfocus. Eine Rückkopplungsmodifizierung
der Steuerungseingangsparameter kann auch an Ätzprozessen ausgeführt werden,
etwa Einstellung der Form der geätzten
Linie, wobei Ätzrezeptmodifizierungen
verwendet werden. Die Vorwärtskopplungsmodifizierung
der Steuerungseingangsparmeter kann angewendet werden, um Korrekturen
in nachfolgenden Prozessen an den Halbleiterscheiben auszuführen. Die
Vorwärtskopplungsmodifizierung
der Steuerungseingangssignale auf der Leitung 120 kann
in Abscheideprozessen für
Abstandselemente verwendet werden, wobei Streumesstechniken eingesetzt
werden können,
um die effektiven Linienbreiten von Präzisionsformen auf Halbleiterscheiben
einzustellen.
-
In
einer Ausführungsform
werden die Sammlung von Messdaten, das Bearbeiten der gesammelten
Messdaten, die Erzeugung von Rückkopplungs- und
Vorwärtskopplungsdaten
und die Modifizierung von Steuerungseingangsparametern von der eingebetteten
Prozesssteuerung 310 auf einer Scheibe-zu-Scheibe-Basis
ausgeführt;
jedoch können
diese Prozesse auch auf einer Los-zu-Los-Basis ausgeführt werden.
Als anschauliches Beispiel sei während eines
Schichtabscheideprozesses für
eine Halbleiterscheibe das Fertigungsmodell genannt, das ein Rezept
definiert, das eine Abscheideschrittdauer von 10 Sekunden erfordert,
um eine Dicke der Filmabscheidung von 180 Angstrom zu erreichen.
Wenn nach dem Prozessieren einer Halbleiterscheibe gesammelte Daten
anzeigen, dass eine Abscheideschrittdauer von 10 Sekunden eine Dicke
der Schichtabscheidung von 105 Angstrom erzeugt, so kann
die Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 das
Rezept in dem Fertigungsmodell 140 modifizieren, bevor
die nächste
Halbleiterscheibe bearbeitet wird. Das Rezept in dem Fertigungsmodell 140 kann so
modifiziert werden, dass eine Abscheideschrittdauer von 9,8 Sekunden
für die
nächste
Halbleiterscheibe, die bearbeitet wird, eingerichtet wird, um eine
Schichtabscheidetechnik von 180 Angstrom zu erreichen.
In einer Ausführungsform
ist die eingebettete Prozesssteuerung 310 eine APC-Plattform.
-
5 zeigt
eine Flussdiagrammdarstellung einer Ausführungsform der Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung. Es wird mindestens eine Halbleiterscheibe durch das Fertigungsanlagensystem 210 bearbeitet,
wie dies im Block 510 der 5 beschrieben
ist. Nachdem mindestens eine Halbleiterscheibe prozessiert ist,
wird eine eingebettete Prozesssteuerungsprozedur ausgeführt, wie
dies im Block 510 in 5 beschrieben
ist.
-
Eine
detailliertere Flussdiagrammdarstellung der eingebetteten Prozesssteuerungsprozedur
ist in 6 gezeigt.
-
Gemäß 6 werden
Messdaten auf Scheibe-zu-Scheibe-Basis gesammelt, wie dies im Block 610 beschrieben
ist. In einer Ausführungsform
werden die Messdaten von der Messdatensammeleinheit 410 in
der eingebetteten Prozesssteuerung 310 gesammelt. Sobald
die Messdaten genommen sind, werden die Messdaten prozessiert und
mit entsprechenden Halbleiterscheiben, die gerade bearbeitet werden,
in Beziehung gesetzt, wie dies im Block 620 aus 6 beschrieben
ist. In einer Ausführungsform wird
das Bearbeiten der gesammelten Messdaten von der Messdatenverarbeitungseinheit 145 in
der eingebetteten Prozesssteuerung 310 ausgeführt.
-
Die
bearbeiteten Messdaten werden dann verwendet, um Rückkopplungs-
und Vorwärtskopplungsdaten
für das
nachfolgende Bearbeiten von Halbleiterscheiben zu erzeugen, wie
dies im Block 630 in 6 beschrieben
ist. In einer Ausführungsform
werden die Rückkopplungs-
und Vorwärtskopplungsdaten
von der Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungssteuerung 160 in
der eingebetteten Prozesssteuerung 310 erzeugt. Die Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungsdaten
werden bei der Steuerung des nachfolgenden Bearbeitens von Halbleiterscheiben angewendet,
wie dies im Block 640 in 6 beschrieben
ist. In einer Ausführungsform
wird das Verwenden bzw. Einrichten der Rückkopplungs-/Vorwärtskopplungsdaten
mittels des Fertigungsmodells ausgeführt, indem geeignete Modifizierungen
zum Steuern von Eingangsparametern durchgeführt werden, die den Betrieb
der Fertigungsanlage 320 steuern. In einer Ausführungsform
wird die Modifizierung an den Steuerungseingangsparametern ausgeführt, indem
Fertigungsfehler untersucht werden, die durch die Rückkopplungs-
und Vorwärtskopplungsdaten definiert
sind, wie dies in 7 dargestellt ist.
-
Gemäß 7 werden
Fertigungsfehlerdaten, wie sie durch die Rückkopplungs- und Vorwärtskopplungsdaten
definiert sind, gesammelt und analysiert, wie dies im Block 710 beschrieben
ist. Die Fehlerdaten werden durch eines von mehreren Verfahren erhalten,
wie dies dem Fachmann vertraut ist. Sobald die Fehlerdaten gewonnen
sind, wird entschieden, ob die Fehlerdaten innerhalb des Totbereichs liegen,
wie dies im Block 720 aus 7 beschrieben ist.
Der im Bock 720 beschriebene Schritt wird ausgeführt, um
zu bestimmen, ob ein Fehler ausreichend signifikant ist, um eine Änderung
in den Steuerungseingangsparametern zu rechtfertigen, die die Fertigungsanlage 320 steuern.
Um den Totbereich zu definieren, werden die von Produktanalysestationen (nicht gezeigt),
etwa der Inspektionsstation, gewonnenen Fehler mit einem vorbestimmten
Satz an Schwellwertparametern verglichen. In einer Ausführungsform
beinhaltet der Totbereich einen Bereich an Fehlerwerten, die mit
den Steuerungseingangssignalen verknüpft sind und die in der Nähe eines
Satzes entsprechender vorbestimmter Sollwerte liegen, für die im
Wesentlichen eine Aktion der Steuerung unterbunden ist. Wenn einer
der von der Produktanalysestation ermittelten Fehler kleiner als
sein entsprechender vorbestimmter Schwellwert ist, wird der spezielle
Fehler als in dem Totbereich liegend erachtet. Einer der wesentlichen
Zwecke des Totbereichs liegt darin, übermäßige Steuerungsaktionen zu
unterdrücken,
die sich aus Änderungen
an Steuerungseingangsparametern ergeben, die die Fertigungsanlage 320 steuern,
was ansonsten zu einem Halbleiterfertigungsprozess führen würde, der
eine ungewünschte Schwingungsneigung
aufweisen würde.
-
Wenn
bestimmt wird, dass ein Fehler entsprechend einem Steuerungseingangssignal
innerhalb des Totbereichs liegt, wie dies im Block 720 gezeigt
ist, so wird dieser spezielle Fehler ignoriert, wie dies im Block 730 in 7 beschrieben
ist. Wenn daher der Wert eines Fehler, der einem Steuerungseingangssignal
entspricht, als in dem vorbestimmten Totbereich liegend ermittelt
wird, so wird dieser spezielle Fehler nicht verwendet, um sein zugeordnetes Steuerungseingangssignal
zu aktualisieren. In einer Ausführungsform
werden, wenn die Fehlerdaten als innerhalb des Totbereichs liegend
erkannt werden, keine Änderung
an den Steuerungsparametern auf der Grundlage dieser speziellen
Fehlerdaten ausgeführt,
wie dies im Block 740 in 7 beschrieben
ist. Es werden dann neue Fehlerdaten erhalten und analysiert, wie
dies im Block 740 in 7 beschrieben ist.
In einer Ausführungsform
werden die oben beschriebenen Schritte für die neuen Fehlerdaten, die erhalten
werden, wiederholt.
-
Wenn
bestimmt wird, dass ein Fehler entsprechend einem Steuerungseingangssignal
nicht innerhalb des Totbereichs liegt, wie dies im Block 720 gezeigt
ist, wird eine weitere Bearbeitung ausgeführt, etwa das Modifizieren
der Steuerungseingangsparameter, um die Fehler zu kompensieren,
wie dies im Block 750 in 7 beschrieben
ist. Der Wert des Fehlers, der einem Steuerungseingangssignal entspricht,
wird verwendet, um diejenigen Steuerungseingangsparameter, die die
Fertigungsanlage 320 steuern, für einen nachfolgenden Fertigungsprozessschritt
zu aktualisieren.
-
Die
Gesamtheit der in 6 und 7 beschriebenen
Schritte stellt im Wesentlichen den Schritt des Ausführens der
eingebetteten Prozesssteuerungsprozedur dar, der im Block 520 in 5 beschrieben
ist. Es wieder auf 5 verwiesen; sobald die eingebettete
Prozesssteuerungsprozedur eingerichtet ist, wird das Bearbeiten
einer Halbleiterscheibe begonnen, wie dies im Block 530 in 5 beschrieben
ist. Die durch die vorliegende Erfindung gelehrten Prinzipien können in
anderen Arten von Fertigungs- und Prozesssteuerungseinstellungen eingerichtet
werden.
-
Die
durch die vorliegende Erfindung offenbarten Prinzipien können in
einer fortschrittlichen Prozesssteuerungs- (APC) Plattform eingerichtet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Einrichten der APC-Plattform
als eine eingebettete Prozesssteuerungsplattform bereit, die in
ein Fertigungsanlagensystem (220, 230) integriert
ist. Die APC ist eine bevorzugte Plattform, aus der durch die vorliegende
Erfindung gelehrte Überlagerungssteuerungsstrategie eingerichtet
wird. In einigen Ausführungsformen kann
die APC ein fabrikumspannendes Softwaresystem sein, so dass daher
die Steuerungsstrategien, die durch die vorliegende Erfindung vermittelt
werden, auf nahe zu alle Halbleiterfertigungsanlagen in der Fabrik
angewendet werden kann. Die APC-Plattform erlaubt ferner einen Fernzugriff
und eine Fernüberwachung
des Prozessverhaltens. Ferner kann durch die Verwendung der APC-Plattform die Datenspeicherung
bequemer, flexibler und kostengünstiger als
mit Speichermitteln vor Ort ausgeführt werden. Die APC-Plattform
ermöglicht
fortschrittlichere Steuerungsstrategien, da sie einen ausreichenden
Raum für
Flexibilität
beim Schreiben von Softwarecodierungen bietet.
-
Die
Verwendung der durch die vorliegende Erfindung gelehrten Steuerungsstrategie
in der APC-Plattform kann eine Reihe von Softwarekomponenten erforderlich
machen. Zusätzlich
zu den Komponenten innerhalb der APC-Plattform wird ein Computerskript
für jeder
der Halbleiterfertigungsanlagen, die in dem Steuerungssystem beteiligt
sind, erstellt. Wenn eine Halbleiterfertigungsanlage in dem Steuerungssystem
in der Halbleiterfertigungsstätte
gestartet wird, ruft diese im Allgemeinen ein Skript auf, um die
Aktion in Gang zu setzen, die von der Prozesssteuerung, etwa der Überlagerungssteuerung,
gefordert wird. Die Steuerungsverfahren sind in diesen Skripten
allgemein definiert und werden in diesen ausgeführt. Die Entwicklung dieser
Skripte kann einen merklichen Anteil an der Entwicklung eines Steuerungssystems
ausmachen. Die durch die vorliegende Erfindung gelehrten Prinzipien
können
in anderen Arten von Fertigungsplattformen eingerichtet werden.