專利名稱：半導(dǎo)體制造設(shè)備批次控制的背景條件偏差估計(jì)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體制造中的批次控制(rim-to-rim control)，尤其涉及用于半導(dǎo)體制造設(shè)備中的批次控制的背景條件(context)偏差估計(jì)。
背景技術(shù)：
批次(R2R)控制廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體制造設(shè)備中，用于控制各種過程(process)， 例如，套刻(overlay)、光阻涂層、蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝或擴(kuò)散。R2R控制指的是在批次之間修改對(duì)于具體制造過程的工藝流程(recipe)以使工藝偏差的影響減到最小的過程控制。在每個(gè)批次結(jié)束時(shí)，R2R控制器考量每個(gè)處理批次的輸入和輸出。采用該反饋， R2R控制器能夠獲得下一批次的最優(yōu)工藝流程，從而增強(qiáng)性能。實(shí)現(xiàn)R2R控制系統(tǒng)的有效方法是使用過程模型。R2R控制的大部分過程模型表示為輸入和輸出之間的線性關(guān)系。R2R控制模型的示例性表達(dá)式可以是如下的y k = biiH+dH其中，yk表示輸出，IV1表示輸入，b表示模型斜率，Clk^1表示偏差(offset，即y截距)。制造過程通常與不同的背景條件(例如，不同的制造工具、掩模(reticle)、產(chǎn)品和制造層等)相關(guān)，所述背景條件表示制造過程的組成部分。因此，上述表達(dá)式中所使用的偏差Cllri取決于與制造過程相關(guān)的具體背景條件，并且通過實(shí)驗(yàn)來獲得所述偏差Cllri。但是， 通過實(shí)驗(yàn)來確定每個(gè)偏差值是復(fù)雜而且成本高的。因此，大部分R2R控制系統(tǒng)根據(jù)小批試產(chǎn)(pilot run)來估計(jì)偏差。小批試產(chǎn)指的是在晶片上執(zhí)行的測(cè)試過程，通過所述小批試產(chǎn)可以獲得初始偏差估計(jì)。目前，在R2R控制系統(tǒng)中，對(duì)于每個(gè)線程(thread)都執(zhí)行小批試產(chǎn)，以估計(jì)線程的偏差。線程指的是與背景條件有關(guān)的過程的具體批次。如果線程中的至少一個(gè)背景條件改變，可以執(zhí)行新的小批試產(chǎn)，以估計(jì)該線程的偏差。因?yàn)樵谥圃爝^程成偏差會(huì)變動(dòng)，所以還需要周期性重復(fù)小批試產(chǎn)。在維護(hù)檢修之后還需要附加的小批試產(chǎn)。但是，在制造過程中對(duì)于每個(gè)線程(特別是對(duì)于“高度混合的”半導(dǎo)體制造)執(zhí)行小批試產(chǎn)是成本高并且耗時(shí)的，在所述高度混合的半導(dǎo)體制造中會(huì)制造眾多不同的產(chǎn)品。 通常的“高度混合的”制造過程生產(chǎn)約150個(gè)不同的產(chǎn)品。如果每個(gè)線程都對(duì)應(yīng)于產(chǎn)品和工具的唯一組合，并且存在150個(gè)不同的產(chǎn)品和2個(gè)不同的工具，則將需要至少150X2 = 300個(gè)小批試產(chǎn)。如果線程對(duì)應(yīng)于產(chǎn)品、工具和層的唯一組合，并且存在150個(gè)不同的產(chǎn)品、 2個(gè)不同的工具和2個(gè)不同的層，則小批試產(chǎn)的最小數(shù)量將是150X2X2 = 600。對(duì)于“零散(low-rurmer)”產(chǎn)品(對(duì)于這些產(chǎn)品，只處理少量批次)同樣如此，因?yàn)閷?duì)制造過程中的每個(gè)線程仍然需要單獨(dú)的小批試產(chǎn)。


根據(jù)下面給出的詳細(xì)描述并根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的附圖，將更加充分的理解本發(fā)明，但是，所述詳細(xì)說明和所述附圖不應(yīng)被用來將本發(fā)明限制于具體實(shí)施例，而是只是為了說明和理解。圖1是示例性系統(tǒng)架構(gòu)的方框圖，在所述示例性系統(tǒng)架構(gòu)中可以運(yùn)行本發(fā)明的實(shí)施例。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的R2R控制器的方框圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所建立的狀態(tài)空間模型的方框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，所述方法用于建立狀態(tài)-空間模型以估計(jì)制造過程的單獨(dú)背景條件偏差。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法500的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，所述方法500 使用所建立的狀態(tài)-空間模型來估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差。圖6是示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖，所述示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以執(zhí)行在此所述的一個(gè)或多個(gè)操作。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于估計(jì)半導(dǎo)體制造設(shè)備中的批次控制的偏差的方法和系統(tǒng)。半導(dǎo)體制造設(shè)備中執(zhí)行的制造過程與多個(gè)背景條件(例如，工具、層、產(chǎn)品等)相關(guān)。 在一定時(shí)間段內(nèi)在制造過程中使用的背景條件的組合被稱作線程。制造過程可以包括一個(gè)線程或多個(gè)線程，所述多個(gè)線程順序運(yùn)行和/或并行運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，識(shí)別與制造過程相關(guān)的背景條件，并且對(duì)于每個(gè)線程確定背景條件的組合。定義一組輸入-輸出方程，所述輸入-輸出方程描述制造過程。每個(gè)輸入-輸出方程與具體線程相對(duì)應(yīng)，并且每個(gè)輸入-輸出方程包括線程偏差，所述線程偏差被定義為截距并且被表示為單獨(dú)背景條件偏差的總和。單獨(dú)背景條件偏差與線程中包括的具體背景條件(例如，工具、層、產(chǎn)品)相關(guān)。此外，使用輸入-輸出方程組來建立狀態(tài)-空間模型， 所述狀態(tài)-空間模型描述制造過程的發(fā)展。根據(jù)狀態(tài)-空間模型，估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差， 使用估計(jì)的背景條件偏差來計(jì)算線程偏差。在一個(gè)實(shí)施例中，通過執(zhí)行第一線程的小批試產(chǎn)，估計(jì)與制造過程的第一線程相關(guān)的單獨(dú)背景條件偏差。例如，如果線程包括產(chǎn)品、層、工具和掩模的組合，可以執(zhí)行單一小批試產(chǎn)，來估計(jì)產(chǎn)品偏差、層偏差、工具偏差和掩模偏差。然后，通過將單獨(dú)背景條件偏差加在一起，可以計(jì)算線程的偏差。隨后，可以使用估計(jì)的單獨(dú)偏差，來計(jì)算下一線程的偏差，而不用執(zhí)行附加的小批試產(chǎn)，所述下一線程并不包括不屬于前一線程的部分。因此，本發(fā)明的實(shí)施例使得能夠?qū)τ诰€程執(zhí)行小批試產(chǎn)，來估計(jì)與該線程相關(guān)的單獨(dú)背景條件偏差。然后， 可以使用估計(jì)的背景條件偏差，來計(jì)算多個(gè)后續(xù)線程的偏差，從而顯著地減小小批試產(chǎn)的數(shù)量并且使線程偏差估計(jì)簡化，所述多個(gè)后續(xù)線程包括了在前一線程中所包括的單獨(dú)背景條件的各種組合。在下面的描述中，陳述了眾多的細(xì)節(jié)。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的條件下實(shí)施本發(fā)明。在某些情況下，以方塊圖的形式而非詳細(xì)地示出已知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以避免影響對(duì)本發(fā)明的理解。按照在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)位的進(jìn)行操作的算法和符號(hào)表征的方式來介紹下面的詳細(xì)說明的一些部分。這些算法描述和表征是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域技術(shù)人員所使用的方法，所述數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域技術(shù)人員使用該方法來向本領(lǐng)域其他技術(shù)人員最有效的表達(dá)他們工作的實(shí)質(zhì)。在本說明書中并且通常的，算法被認(rèn)為是產(chǎn)生所需結(jié)果的自相容步驟序列。這些步驟是需要物理量的物理操作的步驟。通常而非必需的，這些量采取電信號(hào)或磁信號(hào)的形式，所述電信號(hào)或磁信號(hào)能夠被存儲(chǔ)、傳送、組合、比較和其他處理。主要因?yàn)槭橇?xí)慣用法， 將這些信號(hào)稱作數(shù)位、值、元素、信號(hào)、字符、術(shù)語、數(shù)字等被證明有時(shí)是方便的。但是，應(yīng)當(dāng)考慮到，所有這些和類似的術(shù)語與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)、并且僅僅是應(yīng)用于這些物理量的方便標(biāo)記。除非在別處特別聲明，從下面的描述中顯而易見的，應(yīng)當(dāng)理解在整個(gè)說明書中，使用術(shù)語(例如，“處理”、“計(jì)算”、“估計(jì)”、“確定”、“顯示”等)的討論指的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和處理，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子計(jì)算設(shè)備操作計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器中的表示物理(例如，電子的)量的數(shù)據(jù)，并且所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似電子計(jì)算設(shè)備在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)器或寄存器內(nèi)或其他類似信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示設(shè)備中將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成同樣表示物理量的其他數(shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及用于在其中執(zhí)行操作的裝置。該裝置可以是為所需目的特別構(gòu)造的，或者該裝置可以包括由計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序選擇性地激活或重新配置的通用計(jì)算機(jī)。所述計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如是但不限于任意類型的(包括軟盤、光盤(例如，CD、DVD和BD(藍(lán)光盤))和磁光盤的)盤片、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、EPROM、EEPR0M、磁卡或光卡，或者目前可購得的或未來發(fā)展的、任意類型的用于存儲(chǔ)電子指令的介質(zhì)。在此示出的算法和顯示并非固有的與任何具體計(jì)算機(jī)或其他裝置相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)各種通用系統(tǒng)可以與程序一起使用，或者構(gòu)造更復(fù)雜的專用裝置來執(zhí)行所述方法步驟被證明是方便的。根據(jù)下面的描述，各種系統(tǒng)所需的結(jié)構(gòu)將是顯而易見的。此外，并未參考任何具體程序語言來描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，各種程序語言都可以用于實(shí)施在此所述的本發(fā)明的教導(dǎo)。機(jī)器可讀介質(zhì)包括以機(jī)器(例如，計(jì)算機(jī))可讀的形式用于存儲(chǔ)或傳輸信息的任何結(jié)構(gòu)。例如，機(jī)器可讀介質(zhì)包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)、光盤存儲(chǔ)介質(zhì)、閃存設(shè)備等。圖1是示例性系統(tǒng)架構(gòu)的方框圖，在所述示例性系統(tǒng)架構(gòu)中可以運(yùn)行本發(fā)明的實(shí)施例。系統(tǒng)架構(gòu)可以包括控制系統(tǒng)100和處理工具200?？刂葡到y(tǒng)100可以是工廠網(wǎng)絡(luò)的一部分，并且控制系統(tǒng)100可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、工作站、服務(wù)器或任何其他設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)100被實(shí)現(xiàn)為過程控制器系統(tǒng)，所述過程控制器系統(tǒng)控制由處理工具200對(duì)工件所執(zhí)行的制造過程?？刂葡到y(tǒng)100可以包括R2R控制器110、測(cè)量工具120和歷史數(shù)據(jù)庫130?；蛘?， 測(cè)量工具120和/或歷史數(shù)據(jù)庫130可以被實(shí)現(xiàn)為與控制系統(tǒng)100分開的系統(tǒng)。R2R控制器110可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、工作站、服務(wù)器或任何其他設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，R2R控制器110包括一個(gè)或多個(gè)常規(guī)控制器、可商購得到的控制器、制造執(zhí)行系統(tǒng)等。R2R控制器110與處理工具200直接地或通過網(wǎng)絡(luò)來通信。網(wǎng)絡(luò)可以是公共網(wǎng)絡(luò)(例如，互聯(lián)網(wǎng))或私用網(wǎng)絡(luò)(例如，以太網(wǎng)、局域網(wǎng) (LAN)、公司內(nèi)部網(wǎng)或工廠網(wǎng)絡(luò))或上述各項(xiàng)的任意組合。處理工具200可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、服務(wù)器或任何其他設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，處理工具200包括內(nèi)置于處理工具220中的“下位(low-level) ”控制器。在R2R控制器110的控制之下，處理工具200執(zhí)行對(duì)工件的制造過程，所述工件被承載于載具上。處理工具200的類型取決于具體實(shí)現(xiàn)形式。在半導(dǎo)體制造設(shè)備中，處理工具200可以是用于光刻、蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理、擴(kuò)散等的工具。處理工具200可以被實(shí)現(xiàn)為多個(gè)單獨(dú)的工具。工件指的是材料的基本單元，在所述基本單元上執(zhí)行處理或線程來制造產(chǎn)品。工件的示例包括晶片、引線框架(lead frame)、裸晶片(die)、平板顯示屏、電路板、盤片等。載具可以是用于傳送工具的晶片傳送機(jī)器人或晶片傳送室。R2R控制器110與測(cè)量工具120直接地或通過網(wǎng)絡(luò)來通信。網(wǎng)絡(luò)可以是公共網(wǎng)絡(luò) (例如，互聯(lián)網(wǎng))或私用網(wǎng)絡(luò)(例如，以太網(wǎng)、局域網(wǎng)(LAN)、公司內(nèi)部網(wǎng)或工廠網(wǎng)絡(luò))或上述各項(xiàng)的任意組合。測(cè)量工具120可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、服務(wù)器或任何其他設(shè)備。測(cè)量工具120還可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，以監(jiān)視處理工具 200和/或測(cè)量由處理工具200所執(zhí)行的制造過程的各個(gè)方面。測(cè)量工具120以離線的方式、在線的方式或兩種組合的方式測(cè)量工具的各個(gè)方面，并且測(cè)量工具120將獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)(例如，蝕刻深度)反饋給R2R控制器110。R2R控制器110還與歷史數(shù)據(jù)庫130直接地或通過網(wǎng)絡(luò)來通信。網(wǎng)絡(luò)可以是公共網(wǎng)絡(luò)(例如，互聯(lián)網(wǎng))或私用網(wǎng)絡(luò)(例如，以太網(wǎng)、局域網(wǎng)(LAN)、公司內(nèi)部網(wǎng)或工廠網(wǎng)絡(luò)) 或上述各項(xiàng)的任意組合。歷史數(shù)據(jù)庫130可以在一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備上，所述存儲(chǔ)設(shè)備能夠(例如，使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型等)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化匯集。歷史數(shù)據(jù)庫130存儲(chǔ)由R2R控制器110所使用的各種信息和值、和/或存儲(chǔ)由測(cè)量工具120所測(cè)量的測(cè)量數(shù)據(jù)(例如，晶片的蝕刻深度)。歷史數(shù)據(jù)庫130可以存儲(chǔ)于值和 /或測(cè)量數(shù)據(jù)相關(guān)的附加信息(例如，測(cè)量的截止日期、權(quán)重矩陣等)。R2R控制指的是過程控制，在所述過程控制中在批次之間可以確定或修改相對(duì)于具體過程的工藝流程。在半導(dǎo)體制造中，R2R控制可以應(yīng)用于像一個(gè)工件(例如，晶片)那么小的批次或像大量工件那么多的批次。在R2R控制方案下，R2R控制器110向處理工具 200提供輸入，并且R2R控制器110接收由測(cè)量工具120對(duì)提供的輸入進(jìn)行測(cè)量的輸出。采用該反饋，R2R控制器110預(yù)測(cè)下一批次的輸出，并且R2R控制器110向處理工具200提供根據(jù)預(yù)測(cè)進(jìn)行調(diào)整的新的輸入。載具可以是用于傳輸工件的晶片傳輸機(jī)器人或晶片傳輸室。R2R控制方案基于過程模型。在一個(gè)實(shí)施例中，R2R控制器110基于線性R2R過程模型，所述線性R2R過程模型可以如下表示y k = buH+dH其中，yk表示輸出，IV1表示輸入，b表示模型斜率，Clk^1表示偏差(即，y截距)。為了在上述R2R控制方案下開始執(zhí)行制造過程，R2R控制器110需要估計(jì)偏差。如在上述R2R過程模型方程中，偏差可以定義為給R2R控制所準(zhǔn)備的制造過程的線性關(guān)系模型中的截距。制造過程可以與不同的背景條件(例如，不同的工具、不同的產(chǎn)品、不同的層等) 相關(guān)。線程指的是上述制造過程的具體批次，所述制造過程的具體批次與背景條件的唯一組合相關(guān)。例如，線程可以指在制造具體產(chǎn)品(例如，IC芯片)時(shí)的運(yùn)行，在所述運(yùn)行中通過處理工具(例如，蝕刻工具)來處理一個(gè)批次中的多個(gè)晶片以在每個(gè)晶片上形成具體層 (例如，布線層)。在這種情況下，可以通過具體處理工具、具體層和具體產(chǎn)品的組合來指定線程。處理工具、層和產(chǎn)品是背景條件的示例。在一個(gè)實(shí)施例中，R2R控制器110計(jì)算每個(gè)線程的偏差。為了計(jì)算上述線程偏差， R2R控制器110確定線程中的單獨(dú)背景條件的偏差。例如，如果線程具有三個(gè)背景條件(即， 制造層、產(chǎn)品和工具)，則R2R控制器110確定三個(gè)單獨(dú)的背景條件偏差(即，制造層的偏差、產(chǎn)品的偏差和工具的偏差)。如下面將詳細(xì)描述的，最初，根據(jù)線程的小批試產(chǎn)(在晶片上執(zhí)行的試驗(yàn)過程)的結(jié)果，由處理工具200執(zhí)行所述小批試產(chǎn)，R2R控制器110估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差。R2R控制器110還使用估計(jì)的單獨(dú)偏差來計(jì)算線程的偏差。在一個(gè)實(shí)施例中，R2R控制器110通過將估計(jì)的單獨(dú)偏差相加，來計(jì)算線程偏差。在一個(gè)實(shí)施例中，R2R控制器110只對(duì)于包括前一線程所不具有的背景條件(例如，新產(chǎn)品)的線程執(zhí)行小批試產(chǎn)，以估計(jì)單獨(dú)偏差。如果線程不包括新的背景條件(前一線程所不具有的背景條件)，則可以使用已經(jīng)估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差來計(jì)算該線程的線程偏差，而不需要執(zhí)行該線程的小批試產(chǎn)。在另一實(shí)施例中，MR控制器110不僅對(duì)于包括新背景條件的線程執(zhí)行小批試產(chǎn)，而且R2R控制器110對(duì)于只包括現(xiàn)有背景條件的至少一個(gè)線程也執(zhí)行小批試產(chǎn)，以估計(jì)單獨(dú)偏差，所述現(xiàn)有背景條件是一個(gè)或多個(gè)在前的線程所具有的背景條件。在這種情況下，將重新估計(jì)現(xiàn)有背景條件的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)偏差，將使用重新估計(jì)的偏差來計(jì)算相應(yīng)的線程偏差。在一個(gè)實(shí)施例中，為了估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差，R2R控制器110定義描述制造過程的一組線性輸入-輸出方程。每個(gè)輸入-輸出方程數(shù)對(duì)應(yīng)于制造過程中所包括的線程。在每個(gè)線性輸入-輸出方程中，線程偏差被定義為截距(例如，y截距)并且被表示為單獨(dú)背景條件偏差的總和。R2R控制器110還根據(jù)輸入_輸出方程來建立狀態(tài)_空間模型，所述狀態(tài)_空間模型描述制造過程的發(fā)展。隨后，R2R控制器110使用根據(jù)輸入-輸出方程所建立的狀態(tài)-空間模型，來估計(jì)每個(gè)線程的單獨(dú)背景條件偏差。將在下面更加詳細(xì)的描述輸入-輸出方程和狀態(tài)-空間模型。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量工具120測(cè)量并發(fā)送輸入-輸出方程對(duì)于輸入的輸出，所述輸入是為了估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差而由R2R控制器110提供用于小批試產(chǎn)的。歷史數(shù)據(jù)庫130存儲(chǔ)用于輸入-輸出方程和狀態(tài)-空間模型的變量值和系數(shù)值。歷史數(shù)據(jù)庫130還可以存儲(chǔ)估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差、計(jì)算的線程偏差、工藝流程參數(shù)值等。歷史數(shù)據(jù)庫130 還可以存儲(chǔ)“歷史數(shù)據(jù)”，所述歷史數(shù)據(jù)指的是從制造過程的在前的或過去的批次中獲得的數(shù)據(jù)，例如，輸入-輸出方程、估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差、計(jì)算的線程偏差、工藝流程參數(shù)值等。采用估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差，R2R控制器110能夠根據(jù)R2R技術(shù)來控制制造過程。具體的，根據(jù)估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差，R2R控制器110可以確定制造過程的工藝流程的參數(shù)。通過發(fā)送對(duì)過程變量(例如，溫度、壓力、處理時(shí)間等)進(jìn)行指定的指令，所述指令包含在工藝流程中，R2R控制器110監(jiān)控處理工具220。圖1中所示的架構(gòu)可以根據(jù)具體工程的構(gòu)造而改變。例如，R2R控制器110與測(cè)量工具120的一部分或全體可以結(jié)合成單一系統(tǒng)，或者測(cè)量工具120可以被實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)的系統(tǒng)。此外，可以用R2R控制器110可控制的任何其他裝置來代替處理工具200。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖1中的R2R控制器110的方框圖。R2R 控制器Iio可以包括狀態(tài)-空間模型創(chuàng)建器210、狀態(tài)-空間模型220、偏差估計(jì)器230和最優(yōu)工藝流程計(jì)算器對(duì)0。狀態(tài)-空間模型創(chuàng)建器210可以被實(shí)現(xiàn)為由R2R控制器110的處理器所執(zhí)行的軟件。或者，狀態(tài)-空間模型創(chuàng)建器210的至少一部分可以被實(shí)現(xiàn)為電路或固件。狀態(tài)-空間模型創(chuàng)建器210建立狀態(tài)-空間模型220，所述狀態(tài)-空間模型220將被用于估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差和制定最優(yōu)工藝流程。狀態(tài)-空間模型創(chuàng)建器210可以根據(jù)信息來建立狀態(tài)-空間模型220，所述信息識(shí)別在制造過程中所使用的背景條件或者識(shí)別在制造過程中所包括的線程。該信息可以由用戶提供，或者該信息可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫130中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來確定。如上所述，使用估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差來計(jì)算線程偏差。然后，R2R控制器110將準(zhǔn)備根據(jù)線性R2R過程模型來控制制造過程，所述線性R2R過程模型具有計(jì)算的線程偏差。一旦建立之后，狀態(tài)-空間模型220可以被模擬，以模仿和分析制造過程。“狀態(tài)-空間”指的是以狀態(tài)變量作為軸的空間，制造過程的狀態(tài)可以表示為該空間內(nèi)的向量。狀態(tài)-空間模型220可以是基于方程的模型(例如，線性、時(shí)不變式、離散時(shí)不變的Z域)。在一個(gè)實(shí)施例中，狀態(tài)-空間模型220使用一組線性輸入-輸出方程來描述制造過程的發(fā)展，所述輸入-輸出方程描述制造過程。如上所述，制造過程可以與多個(gè)單獨(dú)的背景條件相關(guān)，并且線程表示制造過程的具體批次，所述制造過程的具體批次采用單獨(dú)背景條件的具體組合。因此，每個(gè)線性輸入-輸出方程對(duì)應(yīng)于制造過程中所包括的線程。在一個(gè)實(shí)施例中，用如下的線性方程表示第k批次的輸入-輸出方程，所述第k批次包括第一工具、第一產(chǎn)品和第一層Yk = bu^Hi.k-i+dpi.k-i+dn.k-i (1· D在方程(1. 1)中，yk和I^1分別表示輸出向量和輸入向量，b是通過實(shí)驗(yàn)獲得的斜率。代數(shù)式項(xiàng)Cltl^，d&H和Cl11^表示三個(gè)單獨(dú)背景條件的單獨(dú)背景條件偏差。每個(gè)單獨(dú)背景條件偏差可以是常數(shù)，或者每個(gè)單獨(dú)背景條件偏差可以根據(jù)綜合白噪聲的模型而改變。下標(biāo)tl，pi和11分別表示第一工具、第一產(chǎn)品和第一層。對(duì)于另一具體批次，即包括第一工具、第二產(chǎn)品和第二層的第m批次，輸入-輸出方程將是如下的Yk = bu^+dti.n.-i+dps.m-i+d^,.-! (1-2)在方程(1. 中，Yn^Piv1分別表示輸出向量和輸入向量，b是通過實(shí)驗(yàn)獲得的斜率。項(xiàng)dtl,μ，d&M和Cl11^表示三個(gè)單獨(dú)背景條件的單獨(dú)背景條件偏差。每個(gè)單獨(dú)背景條件偏差可以是常數(shù)，或者每個(gè)單獨(dú)背景條件偏差可以根據(jù)綜合白噪聲的模型而改變。下標(biāo)tl，p2和12分別表示第一工具、第二產(chǎn)品和第二層。方程(1. 1)和(1. 2)中的每一個(gè)都基于這樣的假設(shè)即，線程偏差是每個(gè)線程中所包括的三個(gè)單獨(dú)背景條件的單機(jī)背景條件偏差的總和。結(jié)果，第k批次的線程偏差dk將是如下的dk = (!,!,^+dpi.k-i+dn.k-i (1-3)第m批次的線程偏差dk將是如下的
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的、用于批次控制的方法，所述方法包括如下步驟識(shí)別與過程相關(guān)的背景條件，所述過程具有一個(gè)或多個(gè)線程，每個(gè)線程包括一個(gè)或多個(gè)背景條件；定義輸入輸出方程組，所述輸入輸出方程組描述所述過程，其中，每個(gè)輸入輸出方程對(duì)應(yīng)于一線程并包括線程偏差，所述線程偏差由單獨(dú)背景條件偏差的總和來表示；以及使用所述輸入輸出方程組來建立狀態(tài)-空間模型，所述狀態(tài)空間模型描述所述過程的發(fā)展，所述狀態(tài)空間模型使得能夠估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第k線程的輸入輸出方程可用公式表示為 Yk = buk_1+d1,k-i+d2,k-i+—+di,k-i其中，yk和Ulri分別表示輸出向量和輸入向量， b是通過實(shí)驗(yàn)獲得的斜率，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述狀態(tài)空間模型用公式表示為 xk+i = Axk+Buk+Fwk
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述參數(shù)矩陣被定義為
5.一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的、用于批次控制方法，所述方法包括如下步驟 對(duì)于過程中的第一線程執(zhí)行小批試產(chǎn)；使用狀態(tài)空間模型，根據(jù)所述小批試產(chǎn)來對(duì)于所述第一線程估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差， 所述狀態(tài)空間模型描述所述過程的發(fā)展，其中，使用輸入輸出方程組來描述所述過程的發(fā)展，在所述輸入輸出方程組中，線程偏差由單獨(dú)背景條件偏差的總和來表示；對(duì)于所述過程中的下一線程，確定所述下一線程是否包括任意在前線程中都不包括的新背景條件；如果所述下一線程包括所述新背景條件，則對(duì)于所述下一線程執(zhí)行小批試產(chǎn)，以使用所述狀態(tài)空間模型來對(duì)于所述新背景條件估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差；以及如果所述下一線程不包括所述新背景條件，則禁止對(duì)于所述下一線程執(zhí)行所述小批試產(chǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括如下步驟如果所述下一線程不包括所述新背景條件，則使用歷史數(shù)據(jù)來對(duì)于所述下一線程中的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有背景條件重新估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差，并且使用重新估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差來對(duì)于所述下一線程確定線程偏差。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述下一線程包括所述新背景條件和所述第一線程中的現(xiàn)有背景條件，所述方法還包括如下步驟使用所述狀態(tài)空間模型來對(duì)于所述現(xiàn)有背景條件重新估計(jì)背景條件偏差，所述狀態(tài)空間模型反映所述下一線程的所述小批試產(chǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，根據(jù)運(yùn)動(dòng)界限狀態(tài)估計(jì)來估計(jì)每個(gè)單獨(dú)背景條件偏差。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括根據(jù)所估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差來制定所述過程的工藝流程，其中，制定所述工藝流程包括使用模型預(yù)測(cè)計(jì)算來計(jì)算所述工藝流程。
10.一種用于批次控制的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 存儲(chǔ)器；和處理器，所述處理器耦合到所述存儲(chǔ)器以進(jìn)行下述操作識(shí)別與過程相關(guān)的背景條件，所述過程具有一個(gè)或多個(gè)線程，每個(gè)線程包括一個(gè)或多個(gè)背景條件；
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，第k線程的輸入輸出方程可用公式表示為 Yk = buk_1+d1,k-i+d2,k-i+—+di,k-i其中，yk和Ulri分別表示輸出向量和輸入向量， b是通過實(shí)驗(yàn)獲得的斜率，Cl1,^, d2,k_i;…，(Im,^是當(dāng)線程k與M個(gè)單獨(dú)背景條件的組合相關(guān)時(shí)單獨(dú)背景條件1， 2，…，M的單獨(dú)背景條件偏差。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述狀態(tài)空間模型用公式表示為 其中，yk和Uk分別表示過程輸出向量和過程輸入向量，Xk表示過程狀態(tài)向量，Wk表示過程狀態(tài)噪聲向量，并且A、B、C和F表示參數(shù)矩陣，其中，所述參數(shù)矩陣被定義為 其中，M表示背景條件的類型的數(shù)量，IjG = 1,2, -a 的維數(shù)是類型j的背景條件數(shù)量，行向量CtlY^2, ···，、 對(duì)于類型j的其他背景條件= ο 對(duì)于其他工具 T-q ={l 當(dāng)在當(dāng)前批次中使用第q工具時(shí)對(duì)于其他產(chǎn)品當(dāng)在當(dāng)前批次中制造第r產(chǎn)品時(shí)° 對(duì)于其他層當(dāng)在當(dāng)前批次中形成第s層時(shí)
13.一種用于批次控制的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 存儲(chǔ)器；和處理器，所述處理器耦合到所述存儲(chǔ)器以進(jìn)行下述操作 對(duì)于過程中的第一線程執(zhí)行小批試產(chǎn)；使用狀態(tài)空間模型，根據(jù)所述小批試產(chǎn)來對(duì)于所述第一線程估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差， 所述狀態(tài)空間模型描述所述過程的發(fā)展，其中，使用輸入輸出方程組來描述所述過程的發(fā)展，在所述輸入輸出方程組中線程偏差由單獨(dú)背景條件偏差的總和來表示；對(duì)于所述過程中的下一線程，確定所述下一線程是否具有任意在前線程中都不包括的新背景條件；如果所述下一線程包括所述新背景條件，則對(duì)于所述下一線程執(zhí)行小批試產(chǎn)，以使用所述狀態(tài)空間模型來對(duì)于所述新背景條件估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差；以及如果所述下一線程不包括所述新背景條件，則禁止對(duì)于所述下一線程執(zhí)行所述小批試產(chǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還進(jìn)行下述操作如果所述下一線程不包括所述新背景條件，則使用歷史數(shù)據(jù)來對(duì)于所述下一線程中的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有背景條件重新估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差，并且使用重新估計(jì)的單獨(dú)背景條件偏差來對(duì)于所述下一線程確定線程偏差。
15.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)指令，所述指令在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行用于批次控制的方法，所述方法包括如下步驟對(duì)于過程中的第一線程執(zhí)行小批試產(chǎn)；使用狀態(tài)空間模型，根據(jù)所述小批試產(chǎn)來對(duì)于所述第一線程估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差， 所述狀態(tài)空間模型描述所述過程的發(fā)展，其中，使用輸入輸出方程組來描述所述過程的發(fā)展，在所述輸入輸出方程組中線程偏差由單獨(dú)背景條件偏差的總和來表示；對(duì)于所述過程中的下一線程，確定所述下一線程是否具有任意在前線程中都不包括的新背景條件；如果所述下一線程包括所述新背景條件，則對(duì)于所述下一線程執(zhí)行小批試產(chǎn)，以使用所述狀態(tài)空間模型來對(duì)于所述新背景條件估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差；以及如果所述下一線程不包括所述新背景條件，則禁止對(duì)于所述下一線程執(zhí)行所述小批試產(chǎn)。
全文摘要
描述了半導(dǎo)體制造設(shè)備批次控制的背景條件偏差估計(jì)方法和系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，識(shí)別與過程相關(guān)的背景條件。過程具有一個(gè)或多個(gè)線程，每個(gè)線程包括一個(gè)或多個(gè)背景條件。定義輸入輸出方程組。每個(gè)輸入輸出方程對(duì)應(yīng)于一線程并且包括線程偏差，所述線程偏差表示為單獨(dú)背景條件偏差的總和。使用輸入輸出方程組來建立狀態(tài)-空間模型，所述狀態(tài)空間模型描述過程的發(fā)展。狀態(tài)空間模型可以估計(jì)單獨(dú)背景條件偏差。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102301448SQ201080006153
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月29日
發(fā)明者鄒建平 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司