專利名稱：監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法及半導(dǎo)體晶片的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制作，特別是涉及一種監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方 法及應(yīng)用該方法的半導(dǎo)體晶片的制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路基材，例如晶片，是通過多個晶片制作工藝(fabrication processes)來制作。這些制作工藝，包括實施這些制作工藝所需要的加工工具 (processing tools)，都會受到監(jiān)測與控制，以維持集成電路的質(zhì)量和產(chǎn)量。 當集成電路尺寸下降時，其復(fù)雜度也會跟著上升，對晶片的不同面向進行監(jiān)控 的必要性也隨之增加。然而，增加監(jiān)控會耗費制作工藝循環(huán)的時間和人工成本， 并且需要采用額外的測量工具(measuring tools)。上述耗費成本的潛在監(jiān)控 需求之一，包括在晶片的不同位置決定晶片參數(shù)，以決定晶片的平整度。當晶 片參數(shù)變化時，晶片平整度，例如從晶片中央到晶片邊緣，由晶片的一個片段 到另一個片段，也跟著制作工藝之中的參數(shù)變化而改變。了解晶片平整度對維 持晶片的質(zhì)量、可靠度以及產(chǎn)量標準而言相當重要。因此有需要提供一種晶片 平整度的監(jiān)控和預(yù)測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題在于提供一種監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方 法及應(yīng)用該方法的半導(dǎo)體晶片的制造方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個實施例提供一種監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度 的方法。首先選擇晶片參數(shù)，并收集制造數(shù)據(jù)。其中制造數(shù)據(jù)包括所選定的晶 片參數(shù)的測量值。使用制造數(shù)據(jù)決定第一晶片和第二晶片的晶片參數(shù)的平均偏 差值變量曲線。其中第一晶片與第二晶片均與一個產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且均經(jīng)由 同一個加工工具進行處理。使用上述平均偏差值變量曲線來預(yù)測第三晶片的偏 差值變量曲線。其中第三晶片與同一個產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且經(jīng)由同一個加工工具進行處理。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另 一個實施例提供一種半導(dǎo)體晶片的制造方 法。首先提供與一種產(chǎn)品型態(tài)匹配的第一晶片，其中第一晶片在第一反應(yīng)槽中 進行處理。接著決定第一晶片的一個晶片參數(shù)平均值。然后決定第二晶片與第 三晶片相對于此晶片參數(shù)的平均偏差值變量曲線。其中第二晶片與第三晶片均 與上述的產(chǎn)品型態(tài)匹配，且均在第一反應(yīng)槽中進行處理。位于第一晶片的某一 位置的晶片參數(shù)值，即可通過平均偏差值變量曲線以及第一晶片的晶片參數(shù)平 均值來加以決定。
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種具有可紀錄媒體
(Record-able Medium)的計算機。執(zhí)行至少一種程序的指令則儲存于紀錄媒體 中?？刹僮髟摮绦騺斫邮罩圃鞌?shù)據(jù)。可操作該程序，使用制造數(shù)據(jù)來決定一個 晶片參數(shù)的平均偏差變量曲線?？刹僮髟摮绦?，根據(jù)平均偏差變量曲線來預(yù)測 位于一晶片的某一位置的同一晶片參數(shù)的數(shù)值。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的另一個實施例提供另外一種監(jiān)控和預(yù)測晶片 平整度的方法。首先收集制造數(shù)據(jù)，其中制造數(shù)據(jù)包括第一晶片與第二晶片的 晶片參數(shù)的測量結(jié)果。使用制造數(shù)據(jù)來決定與晶片參數(shù)相關(guān)的工藝參數(shù)。利用 已決定的工藝參數(shù)來預(yù)測第三晶片的晶片參數(shù)。該預(yù)測方法包括預(yù)測位于第三 晶片多個位置上的第三晶片的晶片參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過監(jiān)控和預(yù)測晶片上某一個位置的晶片參數(shù)，可 用來協(xié)助決定晶片平整度，并且可以應(yīng)用這種監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法來 生產(chǎn)和制作半導(dǎo)體晶片，以節(jié)約成本。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所 附附圖的詳細說明如下。必須強調(diào)的是，根據(jù)本領(lǐng)域的標準案例，許多特征并 未依照比例繪示。事實上，為了清楚說明起見，許多特征可能會任意地放大或 縮小。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的一種晶片結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的-
l晶片平整度的系統(tǒng)示意
圖3a為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的一種預(yù)測晶片平整度的方法流程
圖3b為根據(jù)圖3a的方法實施例所繪示的曲線；
圖3c為根據(jù)圖3a的方法實施例所繪示的得分圖3d為根據(jù)圖3a的方法實施例所繪示的曲線；
圖3e為根據(jù)圖3a的方法實施例所繪示的曲線；
圖3f為根據(jù)圖3a的方法實施例所繪示的曲線；以及
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的另一種預(yù)測晶片平整度的方法流程圖。
主要組件符號說明
100:晶片 100b:位置 廳d: 200: 204:
208a:
300: 302: 304:
則量工具 計算機
100a
100c
100e
202
206
208
計算機
制作工具
制作工具
-曰i片。
預(yù)測晶片平整度的方法 提供一個用來進行晶片平整度預(yù)測b、j s曰， 選擇一個用來預(yù)測晶片平整度的晶片參數(shù)。 306:收集制造數(shù)據(jù)。 308:決定晶片參數(shù)的平均值。
310:決定多個晶片的晶片參數(shù)的平均偏差值變量曲線。 312:預(yù)測晶片的晶片參數(shù)的偏差值變量曲線。 314:曲線 316:得分圖
316a:區(qū)域 316b:區(qū)域
316c:區(qū)域 318偏差值量變曲線
320:曲線 322:窗口
324:曲線 326:條型圖預(yù)測晶片平整度的方法
提供一個用來進行晶片平整度預(yù)測的晶片。 收集制造數(shù)據(jù)。 決定關(guān)鍵工藝參數(shù)。
位置的晶片參數(shù)值。 2W:
LOCI
400 402 404
408 1W 3W: IX)C2: LOC4:位置 LOC6: LOC8:
日日斤
旦片
曰曰
旦片
曰曰
曰t!r 日日斤
LOC3 LOC5 LOC7 LOC9:位置
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例是有關(guān)于一種半導(dǎo)體組件的制作，特別是有關(guān)預(yù)測晶片上 某一個位置的晶片參數(shù)，用來協(xié)助決定晶片平整度。值得注意的是，下述的實 施例只是用來描述本發(fā)明的技術(shù)概念，任何相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員都可以輕易的 將本發(fā)明所揭示的技術(shù)概念，運用于其它方法與機構(gòu)之中。另外本發(fā)明所揭示 的方法與機構(gòu)包括有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工藝。由于這些結(jié)構(gòu)與工藝一般都已公知， 因此僅作簡單描述而不加以詳細介紹。還有，為了方便起見，不同附圖之間可 能出現(xiàn)重復(fù)的組件符號。然而，這些重復(fù)的符號并不代表附圖標記之間的特征 與步驟需要相互結(jié)合。
請參照圖1，晶片ioo是一個可通過一個或多個本發(fā)明的實施例得到好處
的案例。在本實施例中，晶片IOO是一種仍在工藝之中或已經(jīng)完成工藝的半導(dǎo) 體晶片。晶片ioo是使用，例如化學氣相沉積、物理氣相沉積、蝕刻工藝、熱
氧化、離子摻雜、化學機械研磨、快速熱退火、微影以及/或相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域所
熟知的其它工藝，來進行制作。晶片IOO配合其產(chǎn)品型態(tài)，例如晶片配合其產(chǎn)
品型態(tài)，根據(jù)其工藝步驟，形成該產(chǎn)品型態(tài)的集成電路。在制作過程中，采用
電子、光學以及/或其它分析工具來監(jiān)控晶片100，以決定晶片的平整度。晶片 100表面示有多個位置，分別為位置100a、 100b、 100c、 100d和100e。晶片 100的平整度包含在位置100a、 100b、 100c、 100d和100e上所測量到的晶片參數(shù)值。晶片參數(shù)包括不同特征，例如每一層的關(guān)鍵尺寸或厚度、反射比、阻 抗值以及或片電阻，的數(shù)值。在本發(fā)明的一些實施例中，晶片100平整度的決 定，包括在以上所示的位置更多、更少以及/或不同的位置上進行晶片參數(shù)數(shù)
值的測量。在本發(fā)明的一個實施例中，在位置100a所測量到的晶片參數(shù)與位 置100b所測得的參數(shù)不同，其中在位置100c所測得的數(shù)值也有相同的狀況。 在本發(fā)明的一個實施例中，晶片包含于一組晶片或-^批晶片中。而這一整批晶 片包含多個配合相同產(chǎn)品型態(tài)的晶片，并且實質(zhì)在同一時間進行工藝處理。
請參照圖2，圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例所示的一種用來決定晶片，例 如圖1所示的晶片100，平整度的系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括測量工具204、第 一制作工具206、計算機202以及與接收計算機208a匹配的接收制作工具208。 在本發(fā)明的一個實施例中，接收計算機208a是接收制作工具208的一部分， 用來執(zhí)行或協(xié)助接收制作工具208所進行的工藝。在本發(fā)明的另一個實施例 中，接收計算機208a可通過一個鏈路(Link)和/或網(wǎng)絡(luò)連接到接收制作工具 208。
在本發(fā)明的一個實施例中，測量工具204包括顯微鏡、微小化分析工具 (Microanalytical Analytical Tool)、線寬測量工具、粒徑分布分析工具、表面分 析工具、阻抗值及接觸電阻測量工具、移動率(Mobility)和載子濃度(Carrier Concentration)測量工具、接合深度(Junction Depth)測量工具、膜厚度測量 工具以及/或相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域所熟知的其它度量衡工具。在本發(fā)明的一個實施例 中，制作工具206可以是化學氣相沉積工具、物理氣相沉積工具、蝕刻工具、 熱氧化工具、離子摻雜工具、微影工具以及/或相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域所熟知的其它加 工工具。
計算機202是用來操作以執(zhí)行包括操控信息、接收信息、儲存信息以及/ 或傳送信息的工作。計算機202包括用以實施及/或儲存計算機指令的處理 器以及/或內(nèi)存。其中，這些計算機指令是用來實施以下所要詳述的步驟與方 法。在本發(fā)明的一個實施例中，計算機202包括多臺計算機。在本發(fā)明的另一 個實施例中，計算機202包括內(nèi)建于一加工工具，例如制作工具206，之中的 設(shè)備或程序代碼。在本實施例中，計算機202與測量工具204連接，并接收測 量工具204所輸出的信息。在本實施例中，計算機202更與制作工具206連接， 并接收制作工具206所輸出的信息。在本發(fā)明的一個實施例中，計算機202更與其它資源連接，并接收這些資源所輸出的信息。在本發(fā)明的一個實施例中，
計算機202由測量工具204與制作工具(fabrication tool) 206中所接收的信息 包括制造數(shù)據(jù)(manufacturingdata)。而制造數(shù)據(jù)又包括工具數(shù)據(jù)與晶片數(shù)據(jù)。 工具數(shù)據(jù)包括由制作工具206所輸出的工藝參數(shù)(process parameter)。在本 發(fā)明的一個實施例中，工具數(shù)據(jù)包括一個晶片工藝參數(shù)，用來定義制作晶片的 加工工具(processingtool)，例如在具有多槽的加工工具中定義(選定) 一反 應(yīng)槽。工具數(shù)據(jù)同時也包括其它工藝參數(shù)，例如應(yīng)用于加工工具的硬件參數(shù)， 加工工具的維護歷史(紀錄)以及/或用來處理晶片的材料配方。在本發(fā)明的 一個實施例中，晶片數(shù)據(jù)由測量工具204所輸出，且晶片數(shù)據(jù)包括決定晶片參 數(shù)的數(shù)值。制造數(shù)據(jù)又包括晶片認證(IDs)以及/或配合晶片的產(chǎn)品型態(tài)。計 算機202可以接收來自于制作工藝中的其它系統(tǒng)，例如配合產(chǎn)品型態(tài)的設(shè)計數(shù) 據(jù)庫、工藝控制系統(tǒng)以及/或其它用來預(yù)測晶片參數(shù)的系統(tǒng)，所輸出的信息。
在本實施例的系統(tǒng)200中，計算機202連接并且傳輸信息到接收計算機 208a和接收制作工具(receiving fabrication tool) 208。在本發(fā)明的一個實施例 中，計算機202連接并且傳輸信息到其它用于半導(dǎo)體晶片或數(shù)據(jù)分析的額外及 /或不同工具或系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實施例中，接收計算機208a包含于工藝 控制系統(tǒng)200中。在本發(fā)明的一個實施例中，接收計算機208a是操作來執(zhí)行 工程分析。接收制作工具208可以是化學氣相沉積工具、物理氣相沉積工具、 蝕刻工具、熱氧化處理工具、離子植入工具(ion implantation tool)、微影工 具以及/或本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的其它加工工具。
請參照圖3a，圖3a是根據(jù)本發(fā)明的一實施例所示的一種預(yù)測晶片平整度 的方法300的流程圖。晶片平整度的預(yù)測，可通過預(yù)測晶片的偏差值變量曲線 (OffsetProfile)來進行。晶片的偏差值變量曲線包括，在晶片的某一個位置， 針對一個被選定的晶片參數(shù)進行測量，所得的偏離平均值的偏差量。晶片的偏 差值變量曲線包括，在晶片的單一或多個位置上，針對被選定的晶片參數(shù)進行 測量，所得的偏離平均值的偏差量。方法300是由步驟302開始，首先提供一 個用來進行晶片平整度預(yù)測的晶片。該晶片可以是如圖1所示的晶片100。其 中晶片100可配合產(chǎn)品的型態(tài)。接著進行步驟304，選擇一個晶片參數(shù)。其中 所選擇的晶片參數(shù)，是一種可以用來得到晶片偏差值變量曲線的晶片參數(shù)。這 些被選定的晶片參數(shù)，包括一特征尺寸，例如線寬、溝渠的深度與寬度、接觸窗的寬度、材質(zhì)層的厚度、關(guān)鍵尺寸以及/或本技術(shù)領(lǐng)域已熟知的其它晶片參 數(shù)，以及在制作過程中能夠被測量工具所測量到的數(shù)值。然而這些被選定的參 數(shù)，并不是在工藝中通過測量工具在所提供的晶片的某一個位置進行測量而得 到的。相反地，這些被選定的參數(shù)是通過方法300進行預(yù)測而得到的。在本發(fā) 明的另一個實施例中，這些被選定的參數(shù)的數(shù)值是在制作過程中，通過測量工
具在晶片的至少一個位置上所測量而得。而此方法300則是在晶片的至少一個
位置上，預(yù)測這些被選定的參數(shù)的數(shù)值。在本發(fā)明的一個實施例中，被選定的 參數(shù)是材質(zhì)層的厚度。在本發(fā)明的另一個實施例中，被選定的參數(shù)是內(nèi)層介電 層的厚度。在本發(fā)明的一個實施例中，被選定的參數(shù)是特征寬度。
再進行步驟306，收集制造數(shù)據(jù)。其中制造數(shù)據(jù)是通過計算機，例如圖2 所示的系統(tǒng)200中的計算機202，來進行收集。收集到的制造數(shù)據(jù)包括由歩驟 302所提供的晶片的數(shù)據(jù)。收集到的制造數(shù)據(jù)也包括多個不是由步驟302所提 供的晶片的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個實施例中，這些晶片目前已經(jīng)完成處理。在 本發(fā)明的一個實施例中，這些晶片在由步驟302提供之后不久，即已經(jīng)完成處 理。而制造數(shù)據(jù)包括晶片數(shù)據(jù)和工具數(shù)據(jù)。這些多個晶片的晶片數(shù)據(jù)包括，選 定的參數(shù)在一個晶片的單一或多個位置上所測得的數(shù)值。而這些位置包括圖1 所示的位置100a、 100b、 100c、 100d以及/或100e。在本發(fā)明的一個實施例中， 選定的參數(shù)其數(shù)值包括偏離此選定參數(shù)于這些位置上所測得數(shù)值的平均數(shù)的 偏差值。這些多個晶片以及步驟302所提供的晶片的工具數(shù)據(jù)包括，其所使用 的加工工具的命名。在本發(fā)明的一個實施例中，加工工具的命名包括，對一個 具有多反應(yīng)槽的加工工具中的一特定反應(yīng)槽進行命名。
方法300接下來進行步驟308，決定步驟302所提供的晶片其選定的晶片 參數(shù)的平均值。在本發(fā)明的一個實施例中，選定的晶片參數(shù)為材質(zhì)層的厚度， 且晶片的材質(zhì)層厚度的平均值通過測量而得。在本發(fā)明的一個實施例中，其選 定的晶片參數(shù)的平均值通過預(yù)測而得。在本發(fā)明的一個實施例中，其選定的晶 片參數(shù)的平均值通過回歸法以及步驟306所收集的制造數(shù)據(jù)來預(yù)測。在本發(fā)明 的另一個實施例中，其選定的晶片參數(shù)的平均值通過測量工具所測量而得。在 本發(fā)明的一個實施例的方法300中，并未進行步驟308，也未決定選定的晶片 參數(shù)的平均值。在本發(fā)明的一個實施例中，方法300通過決定晶片的某一位置 上，偏離晶片參數(shù)的平均值的偏差值來預(yù)測晶片的平整度，而不是預(yù)測晶片參數(shù)位于該位置的真正數(shù)值。
方法300繼續(xù)進行至步驟310，決定被選定的晶片參數(shù)的平均偏差值變量 曲線。平均偏差值變量曲線包括，被選定的晶片參數(shù)的偏差值變量曲線的平均 值，其中被選定的晶片參數(shù)的偏差值變量曲線的平均值，是通過多個受到與步
驟302所提供的晶片實質(zhì)相同的工藝參數(shù)處理過后的多個晶片所決定。在本發(fā) 明的一個實施例中，歩驟308是通過圖2所示的計算機202來加以實施。工藝 參數(shù)可能與晶片的某一位置，其偏離被選定的晶片參數(shù)的平均值的偏差值相關(guān) 聯(lián)。在本發(fā)明的一個實施例中，工藝參數(shù)與被選定的晶片參數(shù)相關(guān)聯(lián)，其中在 晶片某一位置上，偏離被選定晶片參數(shù)的平均值的偏差值，實質(zhì)與采用相似工 藝參數(shù)數(shù)值進行處理的其它晶片的偏差值相同。在本發(fā)明的一些實施例中，工 藝參數(shù)與被選定的晶片參數(shù)相關(guān)聯(lián)，其中在晶片某一位置上，偏離被選定的晶 片參數(shù)平均值的偏差值，與采用不同工藝參數(shù)數(shù)值進行處理的其它晶片的偏差 值不同。相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)，是使用由步驟306所收集的多個晶片的制造數(shù)據(jù) 來進行決定。相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)采用不同統(tǒng)計分析工具，例如得分圖(Score Plot)，來進行選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)是具有多 個反應(yīng)槽的加工工具(processingtool)中的一個反應(yīng)槽。在本發(fā)明的一些實施 例中，偏離選定晶片參數(shù)的平均值的偏差值，實質(zhì)與采用相同反應(yīng)槽進行處理 的其它晶片的偏差值相同。在本發(fā)明的一些實施例中，偏離被選定的晶片參數(shù) 平均值的偏差值，實質(zhì)與采用不同反應(yīng)槽進行處理的其它晶片的偏差值不同。 在本發(fā)明的一些實施例中，相關(guān)聯(lián)的工藝參數(shù)是具有多個反應(yīng)槽的沉積工具， 例如化學氣相沉積工具，中的一個反應(yīng)槽。
接著，使用數(shù)值與步驟302所提供的晶片實質(zhì)相同的相關(guān)工藝參數(shù)的多個 晶片，其偏差值變量曲線則是通過采用步驟306所收集的制造數(shù)據(jù)來加以決 定。在本發(fā)明的一些實施例中，確定了使用數(shù)值實質(zhì)相同的相關(guān)工藝參數(shù)并配 合相同產(chǎn)品型態(tài)的多個晶片的偏差值變量曲線。其中這些多個晶片的偏差值變 量曲線包括，位于個別晶片上一個或多個位置，偏離被選定的晶片參數(shù)平均值 的偏差值。而平均偏差值變量曲線則根據(jù)這些多個晶片的偏差值變量曲線來加 以計算。為了決定平均偏差值變量曲線，需決定包含于計算偏差值變量曲線的 每一個位置，偏離被選定的晶片參數(shù)平均值的平均偏差值。可通過使用統(tǒng)計工 具來決定晶片某一位置上的平均偏差值。在本發(fā)明的一個實施例中，多個晶片同一位置的平均偏差值，可通過測量其中一個晶片同一位置上被選定的參數(shù)的 移動平均數(shù)來決定。在本發(fā)明的另一個實施例中，多個晶片位于同一位置的平 均偏差值，可通過測量位于晶片上同一位置被選定的晶片參數(shù)的指數(shù)加權(quán)移動
平均值(Exponentially Weighted Moving Average; EWMA)來決定。
方法300繼續(xù)進行至步驟312，預(yù)測歩驟302所提供的晶片的偏差值變量 曲線。在本發(fā)明的一個實施例中，偏差值變量曲線是通過圖2所示的計算機 202來進行預(yù)測。該預(yù)測的偏差值變量曲線包括，在晶片的一個或多個位置上， 偏離所選定的晶片參數(shù)平均值的預(yù)測偏差值。偏差值變量曲線是采用晶片的平 均偏差值變量曲線來進行預(yù)測。在本發(fā)明的一個實施例中，在使用步驟310 所決定的平均偏差值變量曲線來預(yù)測偏離平均值的偏差值之后，即可采用晶片 參數(shù)的平均值和偏離被選定的晶片參數(shù)平均值的偏差值，來預(yù)測位于晶片的一 個位置上被選定的晶片參數(shù)的實際值。偏差值和平均值的總合可用來預(yù)測實際 值。在本發(fā)明的一些實施例之中，步驟302所提供的晶片的至少一個位置，其 偏離被選定的晶片參數(shù)平均值的偏差值可通過測量工具來進行測量。
在本發(fā)明的一個實施例中，方法300還可以繼續(xù)實施，將晶片的預(yù)測偏差
值變量曲線進一步前饋(Fed Forward)用來決定未來的晶片工藝。例如系統(tǒng) 200的計算機202所決定的預(yù)測偏差值變量曲線可進一步前饋至圖2所示的接 收制作工具208。在本發(fā)明的一個實施例中，方法300還可以繼續(xù)實施，將晶 片的偏差值變量曲線進一步反饋給工藝控制。例如偏差值變量曲線可以反饋來 控制加工工具，例如圖2所示的接收制作工具208。在本發(fā)明的一個實施例中， 偏差值變量曲線可以反饋來控制沉積工具。在本發(fā)明的一個實施例中，方法 300還可以繼續(xù)實施，將晶片的預(yù)測偏差值變量曲線用來作為監(jiān)控晶片的統(tǒng)計 工藝控制監(jiān)視器。在本發(fā)明的一個實施例中，晶片的預(yù)測偏差值變量曲線可用 來決定晶片重工(Rework)的需求。在本發(fā)明的一個實施例中，可將偏差值 變量曲線傳送至計算機，例如圖2所示的接收計算機208a。在本發(fā)明的一個 實施例中，偏差值變量曲線可被計算機使用來降低工藝變異性。在本發(fā)明的一 個實施例中，方法300可降低工藝中對晶片監(jiān)控的需求。在本發(fā)明的一個實施 例中，方法300可預(yù)測一批次晶片中至少一個晶片，其被選定的晶片參數(shù)的偏 差值變量曲線，以及可預(yù)測晶片參數(shù)以被測量過的一批次晶片中至少一個晶 片，其被選定的晶片參數(shù)的偏差值變量曲線。請參照圖3a至圖3f，圖3a至圖3f分別示出方法300的 一實施例。在這 些實施例中，如歩驟302所示提供配合產(chǎn)品型態(tài)的晶片。接著進行步驟304， 選擇一個可以用來決定晶片平整度的晶片參數(shù)。在本實施例中，被選定的晶片 參數(shù)是一種內(nèi)層介電層的厚度。在步驟306中，收集步驟302所提供的晶片以 及多個其它晶片上的工藝參數(shù)。這些多個晶片是配合步驟302所提供的晶片的 產(chǎn)品型態(tài)，但并不包含在步驟302所提供的晶片之中。圖3b示出了針對多個 晶片收集晶片數(shù)據(jù)。曲線314包括在多個晶片，例如晶片1W、 2W和3W，的 多個位置上偏離材質(zhì)層平均厚度的偏差值。值得注意的是，為了說明起見，本 實施例僅示出了三個晶片，但在其它實施例中，更多的晶片可通過相同的方式 進行分析并作成曲線。其中曲線314的X軸包括晶片上的多個位置，例如位 置L0C1、 LOC2、 LOC3、 LOC4、 LOC5、 LOC6、 LOC7、 LOC8禾卩LOC9; Y 軸則包括偏離材質(zhì)層平均厚度的偏差值。在本發(fā)明的一個實施例中，偏差值的 單位是A。在本實施例中，在每一個基材的9個位置進行材質(zhì)層厚度的測量。 在本發(fā)明的一個實施例中，包含在曲線314中的多個晶片是來自于多個批次， 而每一批次都來自于一個或兩個晶片所收集的數(shù)據(jù)。
在本實施例中，步驟308可由方法300中省略，而直接進行步驟310，以 決定多個晶片的材質(zhì)層厚度的平均偏差值變量曲線。在本實施例中，是通過圖 3c所示的得分圖來決定具有關(guān)聯(lián)性的工藝參數(shù)。其中得分圖316通過測定偏 離多個晶片材質(zhì)層的平均厚度的偏差值來繪示而成。得分圖316中分別繪示在 三個區(qū)域，分別命名為區(qū)域316a、 316b和316c，所發(fā)現(xiàn)的厚度值的數(shù)據(jù)點。 重新檢視這些制造數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)每一區(qū)域內(nèi)具有上述數(shù)據(jù)點的晶片有著實質(zhì)相 似的工藝參數(shù)，而位于不同區(qū)域內(nèi)的晶片的工藝參數(shù)彼此不同。在本發(fā)明的一 個實施例中，具有關(guān)聯(lián)性的工藝參數(shù)是一個工藝反應(yīng)槽。在本實施例中，經(jīng)過 不同工藝反應(yīng)槽的晶片，在晶片的某一個位置上，其偏離平均材質(zhì)層厚度的偏 差值彼此不同；而經(jīng)過相同工藝反應(yīng)槽的晶片，其偏離平均材質(zhì)層厚度的偏差 值則彼此相同。區(qū)域316a中的數(shù)據(jù)點所代表的晶片，是使用反應(yīng)槽A進行處 理。區(qū)域316b中的數(shù)據(jù)點所代表的晶片，是使用反應(yīng)槽B進行處理。區(qū)域316c 中的數(shù)據(jù)點所代表的晶片，是使用反應(yīng)槽C進行處理。在本發(fā)明的一個實施 例中，反應(yīng)槽A、 B和C為一沉積工具中的反應(yīng)槽。在本發(fā)明的一個實施例中， 反應(yīng)槽A、 B和C為一化學氣相沉積工具中的反應(yīng)槽。在本發(fā)明的一個實施例中，步驟302所提供的晶片是經(jīng)由反應(yīng)槽A進行處理。圖3d示出了多個晶片
的材質(zhì)層厚度的偏差值量變曲線。其中，這些多個晶片與上述提供來在反應(yīng)槽
A進行處理的晶片的產(chǎn)品型態(tài)相匹配。
在本實施例中，多個和產(chǎn)品型態(tài)匹配且在反應(yīng)槽A中進行處理的晶片的 材質(zhì)層厚度的平均偏差值量變曲線是通過多條偏差值量變曲線318來決定。在 本發(fā)明的一個實施例中，材質(zhì)層厚度的平均偏差值量變曲線是通過圖3e所示 的移動平均數(shù)來決定。曲線320是通過制造數(shù)據(jù)所產(chǎn)生。其中制造數(shù)據(jù)包括， 上述己確定的位于多個晶片的某一個位置，偏移材質(zhì)層平均厚度的偏差值。因 此窗口 322中所示的數(shù)據(jù)點的平均值可以確定。而窗口 322的尺寸則由方法的 使用者來加以決定?？梢砸苿哟翱?322借以將相近的數(shù)據(jù)點納入窗口中，并 將距離較遠的數(shù)據(jù)點排除在外，以決定后續(xù)提供的晶片的平均值。在本發(fā)明的 一個實施例中，在某一個位置上的晶片參數(shù)的平均偏差值可通過圖3f所示的 指數(shù)加權(quán)移動平均值來決定。曲線324是通過制造數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。其中制造數(shù)據(jù) 包括，上述已確定的位于多個晶片的某一個位置，偏移材質(zhì)層平均厚度的偏差 值。在使用指數(shù)加權(quán)移動平均值的方法中，至少有一個數(shù)據(jù)點會被給予較大的 權(quán)重以決定其平均值(如條型圖326所示)。其中本實施例所示的衰減比(Decay Ratio)為0.5。繼續(xù)實施本實施例可決定在9個由制造數(shù)據(jù)所決定的位置上的 平均值。其中平均偏差值量變曲線包括這9個位置中己經(jīng)確定的平均值。在確 定平均偏差值量變曲線以后，方法300可以繼續(xù)實施來預(yù)測被提供的晶片的偏 差值量變曲線。而此預(yù)測的偏差值量變曲線包括，位于被提供的晶片的9個位 置上的預(yù)測偏差值。
請參照圖4，圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實施例所示的另一種預(yù)測晶片平整度 的方法400的流程圖。方法400由步驟402開始，首先提供一個用來進行晶片 平整度預(yù)測的晶片。此晶片可以是如圖1所示的晶片100。方法400是用來預(yù) 測在一個晶片的多個位置上，例如圖1所示的位置100a、 100b、 100c、 100d 以及/或100e，的晶片參數(shù)。在本發(fā)明的一個實施例中，該被預(yù)測的晶片參數(shù) 為材質(zhì)層，例如內(nèi)層介電層，的厚度。在本發(fā)明的一個實施例中，該被預(yù)測的 晶片參數(shù)為特征寬度。方法400進一歩進行步驟404以收集制造數(shù)據(jù)。其中制 造數(shù)據(jù)可通過如圖2所示的系統(tǒng)200中的計算機202來收集。制造數(shù)據(jù)包括晶 片數(shù)據(jù)和工具數(shù)據(jù)。所收集到的制造數(shù)據(jù)包括由步驟402所提供的晶片的數(shù)據(jù)。所收集到的制造數(shù)據(jù)也包括多個不是由歩驟402所提供的晶片的數(shù)據(jù)。通
過這些多個晶片，步驟402所提供的晶片所欲預(yù)測的晶片參數(shù)，可采用測量工
具加以決定。
方法400進行歩驟406以決定一個或多個關(guān)鍵工藝參數(shù)。被決定的關(guān)鍵工 藝參數(shù)與所欲預(yù)測的晶片參數(shù)有關(guān)。在本發(fā)明的一個實施例中，被決定的關(guān)鍵 工藝參數(shù)與位于晶片的特定位置上，其所欲預(yù)測的晶片參數(shù)有關(guān)。被決定的關(guān) 鍵工藝參數(shù)，會根據(jù)用來預(yù)測晶片參數(shù)的晶片位置的不同而有所不同。例如用 來在位置100a上決定晶片參數(shù)的關(guān)鍵工藝參數(shù)，會與用來在位置100b上決定 晶片參數(shù)的關(guān)鍵工藝參數(shù)不同。其中位置100a和100b請參照圖l。關(guān)鍵工藝 參數(shù)可以使用回歸法來決定。己確定的關(guān)鍵工藝參數(shù)可以形成回歸等式的基 礎(chǔ)，使回歸等式與所欲預(yù)測的晶片參數(shù)產(chǎn)生關(guān)系。該回歸等式包括線性與非線 性關(guān)系。在本發(fā)明的一個實施例中，已確定的關(guān)鍵工藝參數(shù)包括，從一個具有 多個反應(yīng)槽的工具中被指定的反應(yīng)槽。
方法400接下來進行歩驟408，用以決定位于步驟402所提供的晶片一個 或多個位置上的晶片參數(shù)值。在本發(fā)明的一個實施例中，晶片參數(shù)值是采用步 驟406所發(fā)展出來的回歸等式，以及步驟404所收集到有關(guān)步驟402提供的晶 片的制造數(shù)據(jù)來進行預(yù)測。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何相 關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤 飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
本發(fā)明的一個實施例是提供一種監(jiān)控晶片平整度的方法。首先選擇晶片參 數(shù)，并收集制造數(shù)據(jù)。其中制造數(shù)據(jù)包括所選定的晶片參數(shù)的測量值。使用制 造數(shù)據(jù)決定第一晶片和第二晶片的晶片參數(shù)的平均偏差值變量曲線。其中第一 晶片與第二晶片均與一個產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且均經(jīng)由同一個加工工具進行處 理。使用上述平均偏差值變量曲線來預(yù)測第三晶片的偏差值變量曲線。其中第 三晶片與同一個產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且經(jīng)由同一個加工工具進行處理。
本發(fā)明的另一個實施例是提供一種半導(dǎo)體晶片工藝。首先提供與一種產(chǎn)品 型態(tài)匹配的第一晶片，其中第一晶片是在第一反應(yīng)槽中進行處理。接著決定第 一晶片的一個晶片參數(shù)平均值。然后決定第二晶片與第三晶片相對于該晶片參 數(shù)的平均偏差值變量曲線。其中第二晶片與第三晶片均與上述的產(chǎn)品型態(tài)匹配，且都是在第一反應(yīng)槽中進行處理。位于第一晶片的某一位置的晶片參數(shù)值， 即可通過平均偏差值變量曲線以及第一晶片的晶片參數(shù)平均值來加以決定。
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種具有可紀錄媒體(Record-able Medium)的計算機。執(zhí)行至少一種程序的指令則儲存于紀錄媒體中?？刹僮?該程序來接收制造數(shù)據(jù)?？刹僮髟摮绦颍褂弥圃鞌?shù)據(jù)來決定一個晶片參數(shù)的 平均偏差變量曲線?？刹僮髟摮绦?，根據(jù)平均偏差變量曲線來預(yù)測位于一晶片 某一位置的同一晶片參數(shù)的數(shù)值。
本發(fā)明的另一個實施例是提供另外一種監(jiān)控晶片平整度的方法。首先收集 制造數(shù)據(jù)，其中制造數(shù)據(jù)包括第一晶片與第二晶片的晶片參數(shù)的測量結(jié)果。使 用制造數(shù)據(jù)來決定與晶片參數(shù)相關(guān)的工藝參數(shù)。利用己決定的工藝參數(shù)來預(yù)測 第三晶片的晶片參數(shù)。該預(yù)測方法包括預(yù)測位于第三晶片多個位置上的該第三 晶片的晶片參數(shù)。
當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變型，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于，包括選擇一晶片參數(shù)；收集一包括有一第一晶片與一第二晶片的該晶片參數(shù)的一測量結(jié)果的一制造數(shù)據(jù)，其中該第一晶片與該第二晶片均與一產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且均經(jīng)由一加工工具進行處理；使用該制造數(shù)據(jù)決定該第一晶片和該第二晶片的該晶片參數(shù)的一平均偏差值變量曲線；以及使用該平均偏差值變量曲線來預(yù)測一第三晶片的一預(yù)測偏差值變量曲線，其中該第三晶片與該產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且經(jīng)由該加工工具進行處理。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于， 該平均偏差值變量曲線包括，在該第一晶片與該第二晶片的多個位置上，偏離 被選定的該晶片參數(shù)的一平均值的一平均偏差值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于， 該加工工具與該晶片參數(shù)相關(guān)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于， 該晶片參數(shù)為一特征的一尺寸。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于， 該加工工具為一制作工具中的一反應(yīng)槽。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于， 該第一晶片與該第二晶片具有實質(zhì)相同的該偏差值變量曲線。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于， 還包括使用該預(yù)測偏差值變量曲線來決定該第三晶片的后續(xù)工藝；以及 使用該預(yù)測偏差值變量曲線來監(jiān)控該加工工具。
8、 —種半導(dǎo)體晶片的制造方法，其特征在于，包括 提供與一產(chǎn)品型態(tài)匹配的一第一晶片，其中該第一晶片是在一反應(yīng)槽中進行處理；決定該第一晶片的一晶片參數(shù)的一平均值；決定一第二晶片與一第三晶片相對于該晶片參數(shù)的一平均偏差值變量曲 線，其中該第二晶片與該第三晶片均與該產(chǎn)品型態(tài)匹配，且均是在該反應(yīng)槽中 進行處理；以及采用該平均偏差值變量曲線以及該第一晶片的該晶片參數(shù)的該平均值來 預(yù)測位于該第一晶片的一位置的該晶片參數(shù)的一數(shù)值。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片的制造方法，其特征在于，該第二晶片與該第三晶片的處理時間與該第一晶片相近。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片的制造方法，其特征在于，該晶片 參數(shù)包括一材質(zhì)層的一厚度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片的制造方法，其特征在于，其中該 平均偏差值變量曲線是采用至少一指數(shù)加權(quán)移動平均值來決定。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片的制造方法，其特征在于，決定該 晶片參數(shù)的該平均值，包括預(yù)測該晶片參數(shù)的該平均值。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片的制造方法，其特征在于，還包括 預(yù)測位于第一晶片多個位置的該晶片參數(shù)的多個數(shù)值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片的制造方法，其特征在于，該第一 晶片包含于一晶片批次中，且該晶片批次中包括有一第四晶片，其具有在至少 一個位置所測量的該晶片參數(shù)。
15、 —種監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法，其特征在于，包括 收集一制造數(shù)據(jù)，該制造數(shù)據(jù)包括一第一晶片與一第二晶片的一晶片參數(shù)的一測量結(jié)果；以及使用該制造數(shù)據(jù)來決定與該晶片參數(shù)相關(guān)的一工藝參數(shù)；以及 利用已決定的相關(guān)該工藝參數(shù)來預(yù)測一第三晶片的一晶片參數(shù)，其中此預(yù)測包括預(yù)測位于該第三晶片多個位置的該晶片參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)控和預(yù)測晶片平整度的方法及應(yīng)用該方法的半導(dǎo)體晶片的制造方法，該包括下述步驟選擇一晶片參數(shù)。收集包括有第一晶片與第二晶片的晶片參數(shù)測量結(jié)果的制造數(shù)據(jù)，其中第一晶片與該第二晶片均與一產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且均經(jīng)由同一加工工具進行處理。使用制造數(shù)據(jù)決定第一晶片和第二晶片的晶片參數(shù)的平均偏差值變量曲線。使用平均偏差值變量曲線來預(yù)測第三晶片的預(yù)測偏差值變量曲線，其中第三晶片與上述產(chǎn)品型態(tài)匹配，并且經(jīng)由同一加工工具進行處理。
文檔編號H01L21/00GK101299150SQ20071016320
公開日2008年11月5日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月3日
發(fā)明者柯俊成, 汪青蓉, 羅冠騰, 賴志維, 陳炳旭 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司