DE102023204001A1 - Improved Run-to-Run Controller in Semiconductor Manufacturing - Google Patents
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Abstract
Verfahren (40) zum Einstellen einer Prozesssteuerung zur Herstellung eines Bauteils in der Produktion, umfassend folgende Schritte: Erhalten (S1) von Messergebnissen (MET,ART) charakterisierend das Bauteil. Festlegen (S2) eines Prozessschrittes (14), mit welchem das Bauteil bearbeitet werden soll. Ermitteln (S3) einer Parametrisierung des Prozessschrittes mittels einem R2R Controller für den Prozessschrittes (14) abhängig von den Messergebnissen (MET,ART). Das Verfahren (40) ist dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Messergebnisse virtuelle Messergebnisse (ART) oder virtuelle Messergebnisse (ART) und physikalische Messergebnisse (MET) sind. Method (40) for setting a process control for manufacturing a component in production, comprising the following steps: Obtaining (S1) measurement results (MET, ART) characterizing the component. Determining (S2) a process step (14) with which the component is to be processed. Determining (S3) a parameterization of the process step by means of an R2R controller for the process step (14) depending on the measurement results (MET, ART). The method (40) is characterized in that either the measurement results are virtual measurement results (ART) or virtual measurement results (ART) and physical measurement results (MET).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern eines Run-to-Run Reglers (engl. R2R Controller) durch Berücksichtigen von künstlichen Messdaten sowie eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium, die eingerichtet sind, das Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for improving a run-to-run controller (R2R controller) by taking artificial measurement data into account, as well as to a device, a computer program and a machine-readable storage medium which are configured to carry out the method.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Systeme zur Prozesskontrolle (z.B. R2R-Controller, statistische Prozesskontrolle (SPC-System)) Messungen von prozessierten Wafern erhalten. Die Messungen sind typischerweise physikalische Messungen am Wafer. Basierend auf physikalischen Messungen können für die Prozesskontrolle relevante Produktparameter bestimmt werden. Diese Messungen sind z.B. sog. Inline-Messungen, welche am Produkt mittels physischer Messgeräte gemessen werden. Die Produktparameter sind beispielhaft: eine Dicke, Tiefe, Breite von Strukturen, spezifischer Widerstand, etc. Dem gegenüber gibt es Prozess- bzw. Rezeptparameter, die einen Herstellungsschritt (Belichtung, Ätzung, Polieren, Abscheiden, Temperieren, Prozessierungszeit, Druck, Gasfluss, Dosis) am Wafer beschreiben.It is known from the state of the art that process control systems (e.g. R2R controllers, statistical process control (SPC system)) receive measurements from processed wafers. The measurements are typically physical measurements on the wafer. Based on physical measurements, product parameters relevant to process control can be determined. These measurements are, for example, so-called inline measurements, which are measured on the product using physical measuring devices. The product parameters are, for example, a thickness, depth, width of structures, specific resistance, etc. In contrast, there are process or recipe parameters that describe a manufacturing step (exposure, etching, polishing, deposition, tempering, processing time, pressure, gas flow, dose) on the wafer.
Basierend auf den physikalischen Messungen wird mittels Run-to-Run-Controller (R2R) ein Rezeptvorschlag für den nächsten Verarbeitungsschritt desselben Wafers oder für denselben Verarbeitungsschritt des nächsten Wafers ermittelt, also um entsprechend nachzuregulieren, falls die Messungen nicht in einem geforderten Bereich liegen.Based on the physical measurements, a recipe suggestion is determined for the next processing step of the same wafer or for the same processing step of the next wafer using the run-to-run controller (R2R), i.e. in order to make appropriate adjustments if the measurements are not within a required range.
Die Regelung des Verarbeitungsschrittes erfolgt dabei per Stückgutregelung; d.h. das Rezept für den jeweils nachfolgenden Verarbeitungsschritt für einen Wafer oder Los (Charge an Wafern) wird durch den R2R-Controller beeinflusst. Ein Rezept charakterisiert den jeweiligen Herstellungs- bzw. Verarbeitungsschritt, wie bspw. ein Belichten, Ätzen, Abscheiden, Polieren. Jedoch wird nicht während der Prozessierung des Wafers/Loses durch den R2R-Controller eingegriffen. Diese Art der Regelung wird auch als R2R-Prozessregelung bezeichnet. Run-to-Run Regler für die Herstellung von Halbleitern sind bekannt, siehe bspw.
Der R2R-Controller dient im Wesentlichen dazu, Störgrößen wie z.B. längerfristiges Driften in der Herstellung durch entsprechende Rezeptanpassungen in nachfolgenden Prozessierungen zu kompensieren, um damit relevante Inline-Parameter auf gewünschter Zielgröße zu halten.The R2R controller essentially serves to compensate for disturbances such as long-term drifting in production by making appropriate recipe adjustments in subsequent processing in order to keep relevant inline parameters at the desired target value.
Nachteilig ist jedoch, dass Produkt- und Prozessparameter, die während der Produktion anfallen, nicht unmittelbar für die Prozessregelung verwendet werden können, da der Datenpfad undefiniert, nicht vorhanden oder schwierig implementierbar ist, z.B. Qualitätsparameter von Incoming Material, Laufzeitdaten, Prozessdaten (FDC), etc. D.h. Produktparameter und daraus abgeleitete Größen aus beliebigen Datenquellen sind nicht für Prozessregelungsaufgaben verwendbar.The disadvantage, however, is that product and process parameters that arise during production cannot be used directly for process control because the data path is undefined, nonexistent or difficult to implement, e.g. quality parameters of incoming material, runtime data, process data (FDC), etc. This means that product parameters and variables derived from them from any data source cannot be used for process control tasks.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ziel der vorliegenden Erfindung soll es sein, ein virtuelles Messgerät („artifiziellen, virtuellen Sensor“) bereitzustellen, welches zusätzlich oder alternativ zu dem physikalischen Messvorgang (MET) weitere Daten dem R2R-Controller bereitstellt, sodass der R2R Controller damit zuverlässiger und genauer Regeln kann.The aim of the present invention is to provide a virtual measuring device ("artificial, virtual sensor") which, in addition to or as an alternative to the physical measuring process (MET), provides further data to the R2R controller so that the R2R controller can control more reliably and precisely.
Abgrenzung zu Virtueller Metrology (VM): bei VM werden künstliche Messwerte basierend auf Prozessparametern generiert. Dagegen soll der vorliegende virtuelle Sensor beliebige daten- und softwarebasierte, künstliche Messungen - also nicht nur Prozessparameter - an die Prozessregelung z.B. den R2R-Controller zurückmelden.Differentiation from Virtual Metrology (VM): with VM, artificial measurement values are generated based on process parameters. In contrast, the present virtual sensor is intended to report any data and software-based, artificial measurements - not just process parameters - back to the process control, e.g. the R2R controller.
Innerhalb des Fabriksteuerungssystems (manufacturing execution system, MES) wird durch Offenlegung des Datenpfades von der Datenquelle bis zum Prozessregelungssystem eine hohe Transparenz gewährleistet.Within the manufacturing execution system (MES), a high level of transparency is ensured by disclosing the data path from the data source to the process control system.
Ein weiterer Vorteil ist das flexible Kombinieren von Messrezepten, die beliebig erstellt werden können, bspw. einfache Heuristiken bis hin zu komplexen Data-Science-Anwendungen wie z.B. Aggregierungen, Klassifizierungen oder Schätzverfahren.A further advantage is the flexible combination of measurement recipes, which can be created as desired, e.g. simple heuristics up to complex data science applications such as aggregations, classifications or estimation methods.
Zusammengefasst kann daher gesagt werden, dass die Erfindung ein Ergänzen oder Ersetzen des physikalischen Messvorganges durch ein softwarebasiertes Verfahren für den R2R Controller erlaubt.In summary, it can be said that the invention allows the physical measuring process to be supplemented or replaced by a software-based method for the R2R controller.
Offenbarung der Erfindungdisclosure of the invention
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Prozesssteuerung, die bei einer Herstellung eines Bauteils in der Produktion bzw. Fertigung zur Steuerung einer Produktionsmaschine verwendet wird. Das Bauteil ist vorzugsweise ein Halbleiterbauteil, wie bspw. ein Sensor oder Chip. Es sei angemerkt, dass die gemäß dem Verfahren des ersten Aspektes ermittelte Prozesssteuerung zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauteilen verwendet werden kann. Bspw. können Halbleiterbauteile auf einem Wafer oder in einem Lot/Los gemäß der ermittelten Prozesssteuerung im Wesentlichen gleich bearbeitet werden.In a first aspect, the invention relates to a method for setting a process control that is used to control a production machine during the manufacture of a component in production or manufacturing. The component is preferably a semiconductor component, such as a sensor or chip. It should be noted that the values determined according to the method of the first aspect process control can be used to manufacture one or a plurality of components. For example, semiconductor components on a wafer or in a lot/batch can be processed essentially the same according to the determined process control.
Das Verfahren beginnt mit einem Erhalten bzw. Empfangen von Messergebnissen (MET,ART) charakterisierend das Bauteil. Die Messergebnisse sind entweder virtuelle Messergebnisse (ART) oder virtuelle Messergebnisse (ART) und physikalische Messergebnisse (MET). Unter den physikalischen Messergebnissen kann verstanden werden, dass diese Messergebnisse mit einem realen Messgerät an dem Bauteil erfasst worden sind. Unter den virtuellen Messergebnissen kann verstanden werden, dass diese Messergebnisse basierend auf stellvertretenden (Mess-)Größen ermittelt werden.The process begins with obtaining or receiving measurement results (MET, ART) that characterize the component. The measurement results are either virtual measurement results (ART) or virtual measurement results (ART) and physical measurement results (MET). The physical measurement results can be understood to mean that these measurement results were recorded on the component using a real measuring device. The virtual measurement results can be understood to mean that these measurement results are determined based on representative (measurement) quantities.
Daraufhin kann ein Erhalten bzw. Empfangen eines insbesondere vorgegebenen Prozessschrittes erfolgen, mit welchem das Bauteil bearbeitet werden soll. Der Prozessschritt kann anhand eines Herstellungsrezeptes für das Bauteil definiert oder anderweitig vorgegeben sein. Zusätzlich zu dem Prozessschritt kann auch ein optimales Prozessfenster für den Prozessschritt bereitgestellt werden, sodass der R2R Controller durch Berücksichtigen des Prozessfensters zuverlässiger den Prozessschritt parametrisieren kann. Der Prozessschritt beschreibt also wie das vermessene Bauteil im unmittelbar nächsten Schritt weiterverarbeitet werden soll, bzw. welcher Verarbeitungsschritt mit welcher Einstellung, die durch die ermittelte Parametrisierung des R2R Controllers gegeben ist, ausgeführt werden soll. Denkbar ist auch, dass der Prozessschritt für zumindest ein nachfolgendes Bauteil hinsichtlich dem vermessenen Bauteil aus einer Reihe von zu bearbeitenden Bauteilen verwendet wird.A particular predefined process step can then be received, with which the component is to be processed. The process step can be defined using a manufacturing recipe for the component or can be specified in another way. In addition to the process step, an optimal process window can also be provided for the process step, so that the R2R controller can parameterize the process step more reliably by taking the process window into account. The process step therefore describes how the measured component is to be further processed in the immediate next step, or which processing step is to be carried out with which setting, which is given by the determined parameterization of the R2R controller. It is also conceivable that the process step is used for at least one subsequent component with regard to the measured component from a series of components to be processed.
Daraufhin folgt ein Ermitteln einer Parametrisierung des Prozessschrittes mittels dem R2R Controller für den Prozessschritt abhängig von den Messergebnissen (MET,ART). Der R2R Controller kann für eine wafer-to-wafer oder eine lot-to-lot oder anderweitige Regelung eingerichtet sein.This is followed by determining a parameterization of the process step using the R2R controller for the process step depending on the measurement results (MET, ART). The R2R controller can be set up for wafer-to-wafer or lot-to-lot or other control.
Es wird vorgeschlagen, dass das virtuelle Messergebnis (ART) mit einem virtuellen Messgerät erfasst wurde, wobei das virtuelle Messgerät einen Messvorgang durch Software mittels zumindest einer Datenabfrage ausführt. Es wird also ein software-basierter Messvorgang in Form von Messrezepten bzw. computerimplementierten Messalgorithmen durch das virtuelle Messgerät ausgeführt. Das virtuelle Messgerät kann auch als virtueller Sensor bezeichnet werden. Das virtuelle Messgerät kann eingerichtet sein, ein oder mehrere, unterschiedliche Messrezepte auszuführen und somit ein oder eine Mehrzahl von virtuellen Messergebnissen auszugeben.It is proposed that the virtual measurement result (ART) was recorded with a virtual measuring device, whereby the virtual measuring device carries out a measuring process by software using at least one data query. A software-based measuring process in the form of measuring recipes or computer-implemented measuring algorithms is therefore carried out by the virtual measuring device. The virtual measuring device can also be referred to as a virtual sensor. The virtual measuring device can be set up to carry out one or more different measuring recipes and thus output one or a plurality of virtual measuring results.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das virtuelle Messgerät gleiche Messgerätzustände, insbesondere E10-Zustände, wie ein physisches Messgerät ausgeben kann. Vorteilhaft hierbei ist, dass es nun möglich ist, das virtuelle Messgerät einfach in etablierte Prozesse einzubinden ist, bspw. als Plug-In. Die für physikalische Messgeräte geltenden Regeln sind damit ohne grundlegende Änderungen gültig und anwendbar. Es sei angemerkt, dass das virtuelle Messgerät aus Sicht des R2R Controllers wie ein Messgerät wahrgenommen wird. Insbesondere aufgrund der Kommunikation zwischen dem R2R Controller und dem virtuellen Messgerät ist das virtuelle Messgerät für den R2R Controller wie ein reales Messgerät. Jedoch kann das virtuelle Messgerät rein ein Computerprogramm sein und in der Fabrik oder einem Server ausgeführt werden.It is also proposed that the virtual measuring device can output the same measuring device states, in particular E10 states, as a physical measuring device. The advantage here is that it is now possible to easily integrate the virtual measuring device into established processes, e.g. as a plug-in. The rules that apply to physical measuring devices are therefore valid and applicable without fundamental changes. It should be noted that from the point of view of the R2R controller, the virtual measuring device is perceived as a measuring device. In particular, due to the communication between the R2R controller and the virtual measuring device, the virtual measuring device is like a real measuring device for the R2R controller. However, the virtual measuring device can be purely a computer program and run in the factory or on a server.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass nach einem Ausführen des Prozessschrittes mit der ermittelten Parametrisierung des R2R Controllers zumindest ein nachgelagerter Messvorgang am bearbeiteten Bauteil erfolgt, wobei die Messergebnisse des nachgelagerten Messvorgangs dem R2R Controller als weitere Messergebnisse bereitgestellt werden, wobei die Messergebnisse des nachgelagerten Messvorgangs entweder virtuelle Messergebnisse (ART) oder virtuelle Messergebnisse (ART) und physikalische Messergebnisse (MET) sind. Vorteilhaft hierbei ist, dass ein Feedback an den R2R Controller hinsichtlich seiner Vorgabe der Parametrisierung detailreicher erfolgt.It is further proposed that after executing the process step with the determined parameterization of the R2R controller, at least one downstream measurement process is carried out on the processed component, whereby the measurement results of the downstream measurement process are provided to the R2R controller as further measurement results, whereby the measurement results of the downstream measurement process are either virtual measurement results (ART) or virtual measurement results (ART) and physical measurement results (MET). The advantage here is that feedback to the R2R controller with regard to its specification of the parameterization is more detailed.
In weiteren Aspekten betrifft die Erfindung eine Vorrichtung sowie ein Computerprogramm, die jeweils eingerichtet sind, die obigen Verfahren auszuführen und ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem dieses Computerprogramm gespeichert ist.In further aspects, the invention relates to a device and a computer program, each of which is configured to carry out the above methods, and to a machine-readable storage medium on which this computer program is stored.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 schematisch einen bekannten R2R Controller; -
2 schematisch eine Ausführungsform des erfinderischen R2R Controller mit virtuellem Sensor; -
3 schematisch eine Kommunikation zwischen einem MES und dem virtuellen Sensor sowie dem R2R-Contoller; -
4 schematisch ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens.
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1 schematic of a well-known R2R controller; -
2 schematically an embodiment of the inventive R2R controller with virtual sensor; -
3 schematically a communication between an MES and the virtual sensor and the R2R controller; -
4 schematically a flow diagram of an embodiment of the inventive method.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die Informationsflussdarstellung 10 zeigt einen Prozessfluss 11 zur Herstellung eines Halbleiterbauteils. In einem ersten Schritt wird eine oder eine Mehrzahl von physikalischen Messungen 12 an einem Wafer durchgeführt. Eine Messung 12 kann eine Dicke, Breite, Tiefe, etc. des Wafers sein. Die Messergebnisse MET werden daraufhin an den R2R Controller 13 weitergeleitet und bereitgestellt.The information flow
Abhängig von den Messergebnissen MET wird der R2R Controller 13 einen Prozessschritt 14 für den Wafer einstellen. In anderen Worten, der R2R Controller 13 gibt eine Einstellung für den Prozessschritt 14 abhängig von den Messergebnissen MET aus, sodass nach Ausführen des Prozessschrittes 14 der prozessierte Wafer Produktparameter möglichst innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs aufweist.Depending on the measurement results MET, the
Optional kann nach dem Ausführen des Prozessschrittes 14 gemäß der ausgegebenen Einstellung des R2R Controller 13 eine oder eine Mehrzahl von nachgelagerten physikalischen Messungen 15 an dem prozessierten Wafer durchgeführt werden. Die dabei erhaltenen Messergebnisse Post-MET können dem R2R Controller 13 als Feedback zur Verfügung gestellt werden, sodass dieser abhängig von den nachträglich erhaltenen Messergebnissen für nachfolgende Prozessschritte 14 bessere Einstellungen vornehmen kann.Optionally, after executing the
Der virtuelle Sensor 16 wird dabei als ein virtuelles Messgerät gehandhabt, welches künstliche Messergebnisse ART produziert und diese dem R2R Controller 13 bereitstellt. Die abgebildete Ausführungsform der
Mit dem virtuellen Messgerät ist es somit möglich, dem Fabriksteuerungssystem (MES), insbesondere dem R2R Controller, zusätzlich oder alternativ zu den physikalischen Messungen (MET) software-basierte Messungen bereitzustellen.With the virtual measuring device it is thus possible to provide the factory control system (MES), in particular the R2R controller, with software-based measurements in addition to or as an alternative to the physical measurements (MET).
Der Vorteil eines virtuellen Messgeräts ist, dass aus Sicht des Fabriksteuerungssystem (MES) nicht zwangsläufig erkennbar sein muss, dass keine physikalische Messung durchgeführt wurde. Somit verhält sich das virtuelle Messgerät ART gegenüber dem R2R Controller wie ein physikalisches Messgerät. Dies kann dadurch erzielt werden, dass das virtuelle Messgerät die gleichen Bereitschaftszustände (z.B. gemäß E10-Modell) wie physikalische Messgeräte verwendet. Dann gibt das virtuelle Messgerät nach außen hin vor, dass es ein reales Messgerät ist. Vorzugsweise verhält sich das virtuelle Messgerät genauso wie ein physisches Messgerät, indem es kommuniziert wie ein echtes Messgerät. Dadurch kann das virtuelle Messgerät unter Beibehaltung geltender Regeln ohne grundlegende Änderungen unkompliziert in das bestehende Fabriksteuerungssystem integriert werden.The advantage of a virtual measuring device is that from the perspective of the factory control system (MES), it does not necessarily have to be recognizable that no physical measurement has been carried out. The virtual measuring device ART therefore behaves like a physical measuring device in relation to the R2R controller. This can be achieved by the virtual measuring device using the same standby states (e.g. according to the E10 model) as physical measuring devices. The virtual measuring device then pretends to the outside world that it is a real measuring device. Preferably, the virtual measuring device behaves in the same way as a physical measuring device by communicating like a real measuring device. This means that the virtual measuring device can be easily integrated into the existing factory control system without fundamental changes, while maintaining the applicable rules.
Das Verfahren beginnt mit Schritt S1. In diesem Schritt werden Messergebnisse (MET,ART) charakterisierend das Bauteil bereitgestellt. Das Erfassen der Messergebnisse erfolgt dabei nach
Daraufhin folgt ein Festlegen S2 eines Prozessschrittes 14, mit welchem das Bauteil bearbeitet werden soll. Die Information bzgl. des Prozessschrittes 14 kann über eine Datenbankabfrage bereitgestellt werden.This is followed by a determination S2 of a
Daraufhin folgt ein Ermitteln S3 einer Parametrisierung des Prozessschrittes mittels einem R2R Controller für den Prozessschrittes 14 abhängig von den Messergebnissen (MET,ART).This is followed by a determination S3 of a parameterization of the process step by means of an R2R controller for the
Optional kann nach Schritt S3 ein Ausgeben S4 der ermitteln Parametrisierung für den Prozessschritt 14 zur Bearbeitung des Bauteils erfolgen. Optional kann ein Steuern S5 einer Anlage mit der ermittelten Parametrisierung erfolgen.Optionally, after step S3, the determined parameterization can be output S4 for
Das oben beschriebene Konzept nach
In einem ersten Anwendungsbeispiel werden Lieferanten-Daten durch das virtuelle Messgerät ausgegeben. Die Lieferanten-Daten können in einer Datenbank des Fabriksteuerungssystem (MES) gespeichert sein. Bspw. werden Waferdicken aus der Datenbank durch das virtuelle Messgerät als Messergebnis ART abgerufen. Diese werden dem R2R-Controller als Messwerte bereitgestellt, welcher abhängig hiervon eine Schleifzeit für den Verarbeitungsschritt vorgibt.In a first application example, supplier data is output by the virtual measuring device. The supplier data can be stored in a database of the factory control system (MES). For example, wafer thicknesses are retrieved from the database by the virtual measuring device as a measurement result ART. These are provided to the R2R controller as measured values, which specifies a grinding time for the processing step based on these values.
Ziel dieses R2R-Controllers ist es, eine vorgegebene Waferdicke und/oder eine möglichst gleichmäßige Waferoberfläche zu erzeugen.The aim of this R2R controller is to produce a specified wafer thickness and/or a wafer surface that is as uniform as possible.
Der R2R-Controller kann durch eine direkte Zuordnung der durch das virtuelle Messgerät bestimmten Waferdicke relativ zu der gewünschten Waferdicke eine proportionale Erhöhung der Schleifzeit zur Prozessierung vorgeben.The R2R controller can specify a proportional increase in the grinding time for processing by directly assigning the wafer thickness determined by the virtual measuring device relative to the desired wafer thickness.
Vorteilhaft hierbei ist, dass damit garantiert werden kann, dass die Wafer einheitlich dick sind und somit jeder Wafer unter höchsten Qualitätsanforderungen verwendet werden kann.The advantage here is that it can be guaranteed that the wafers are uniformly thick and thus each wafer can be used under the highest quality requirements.
In einem zweiten Anwendungsbeispiel werden FDC Prozess-Daten durch das virtuelle Messgerät ausgegeben.In a second application example, FDC process data is output by the virtual measuring device.
Der virtuelle Sensor kann eine Anomaliedetektion von Prozessparametern oder Messergebnissen durchführen, d.h. anhand von Daten wie sie an der Produktionsmaschine eingestellt waren oder wie sie vom Rezept ausgeführt wurden.The virtual sensor can perform anomaly detection of process parameters or measurement results, i.e. based on data as set on the production machine or as executed by the recipe.
Bspw. kann die Anomaliedetektion von Prozessdaten und -parametern wie Temperatur, Druck oder Gasfluss erfolgen, um beispielsweise abnormale Schwankungen zu erkennen. Diese Anomalien werden dann als Messungen an den R2R-Controller übermittelt. Der R2R-Controller kann daraufhin entsprechende Rezeptänderungen vornehmen, bspw. entsprechende Gegenmaßnahmen veranlassen, wenn zu große Schwankungen auftreten.For example, anomaly detection of process data and parameters such as temperature, pressure or gas flow can be carried out in order to detect abnormal fluctuations. These anomalies are then transmitted to the R2R controller as measurements. The R2R controller can then make appropriate recipe changes, for example initiate appropriate countermeasures if excessive fluctuations occur.
Denkbar ist auch, dass anhand der Stärke der Schwankung bestimmt wird, inwieweit der jeweiligen Produktionsmaschine getraut werden kann. Bei einer starken Schwankung kann gefolgert werden, dass der der Maschine weniger getraut werden sollte. Der R2 R-Controller ermittelt entsprechend eine konservative Rezeptanpassung für die nächste Prozessierung, falls starke Schwankungen aufgetreten sind. In anderen Worten, es können Unzuverlässigkeit der Herstellungsmaschinen erkannt werden und diese Unzuverlässigkeit entsprechend in der Prozesssteuerung berücksichtigt werden.It is also conceivable that the extent to which the respective production machine can be trusted is determined based on the strength of the fluctuation. If the fluctuation is strong, it can be concluded that the machine should be trusted less. The R2 R-Controller determines a conservative recipe adjustment for the next processing if strong fluctuations have occurred. In other words, unreliability of the production machines can be detected and this unreliability can be taken into account accordingly in the process control.
In einem dritten Anwendungsbeispiel werden Geometrie-Daten durch das virtuelle Messgerät ausgegeben. Eine Semiconductor-Koordinaten-Datenbank enthält unter anderem das geometrische Design des Chips oder des ganzen Wafers, insbesondere Geometrien wie Open Area Informationen. Hintergrund hierbei ist, dass Ätzprozesse unterschiedlich stark bezogen auf die Größe der Äztfläche wirken. Damit ist eine Zeiteinstellung der Ätzdauer abhängig von der Größe des Open Area (klein/groß der Fläche). Mittels dem R2R-Controller kann abhängig von den Geometrie Daten, insbesondere jede beliebige Zwischenstufe eines Designs abgegriffen werden und kontinuierlich für die Regelung des Ätzprozesses verwendet werden. Dieses Vorgehen kann auch für andere Herstellungsschritte, wie bspw. Implantation entsprechend verwendet werden.In a third application example, geometry data is output by the virtual measuring device. A semiconductor coordinate database contains, among other things, the geometric design of the chip or the entire wafer, in particular geometries such as open area information. The background to this is that etching processes have different effects depending on the size of the etching area. This means that the time setting for the etching duration depends on the size of the open area (small/large area). Using the R2R controller, any intermediate stage of a design can be tapped depending on the geometry data and used continuously to control the etching process. This procedure can also be used for other manufacturing steps, such as implantation.
In einem vierten Anwendungsbeispiel werden Metadaten durch das virtuelle Messgerät ausgegeben. Metadaten können Daten sein, die latent in einer Datenbank enthalten sind. Für diesen Datentyp oder basierend auf Metainformationen abgeleitete Datensätze existiert kein eigenständiges Messgerät. Bspw. kann eine Zeitdauer zwischen einem Beenden eines Herstellungsschrittes und dem Messvorgang in der Datenbank durch Zeitstempel der einzelnen Datenpunkte enthalten sein und dem Prozessregelungssystem mittels dem virtuellen Messgerät zur Verfügung gestellt werden.In a fourth application example, metadata is output by the virtual measuring device. Metadata can be data that is latently contained in a database. There is no independent measuring device for this data type or data sets derived based on meta information. For example, a period of time between the completion of a manufacturing step and the measurement process can be contained in the database by time stamps of the individual data points and made available to the process control system using the virtual measuring device.
In einem fünften Anwendungsbeispiel werden physikalische Messungen durch virtuelle Messungen (vollständig) ersetzt. Bspw. können bestimmte Produktparameter basierend auf Messung von Prozessparametern (Datenquelle) mittels neuronaler Netze (oder mathematischen Bildungsvorschriften) vorhergesagt werden, d.h. mittels dem virtuellen Messgerät werden Ergebnisse der virtual Metrology dem Prozessregelungssystem (z.B. R2R-Controller) zugänglich gemacht.In a fifth application example, physical measurements are (completely) replaced by virtual measurements. For example, certain product parameters can be predicted based on the measurement of process parameters (data source) using neural networks (or mathematical formulas), i.e. the results of virtual metrology are made accessible to the process control system (e.g. R2R controller) using the virtual measuring device.
In einem sechsten Anwendungsbeispiel werden Maschinenzustände durch das virtuelle Messgerät ausgegeben. Das virtuelle Messgerät kann basierend auf physikalischen Messergebnissen MET bspw. einen Verschleiß von Maschinenbauteilen vorhersagen. Der R2R-Controller kann damit entweder eine Anpassung des Rezeptes vornehmen, um die gleichen Prozessergebnisse abhängig von dem aktuellen Verschleiß zu erzielen oder eine Reparatur/Wartung zu triggern. Konkret lassen sich z.B. bei Epitaxie-Anlagen die Lampenlaufzeit, bei Polieranlagen die Pad-Lebensdauer oder bei Abscheideanlagen die Target-Lebensdauer mit Hilfe von dem virtuellen Messgerät bestimmen und damit der Prozessregelung verfügbar machen, um darauf basierend automatisierte R2R-Controller-Aktionen (z.B. verschiedene Resetszenarien oder Rezeptkorrekturen) auszuführen.In a sixth application example, machine states are output by the virtual measuring device. The virtual measuring device can, for example, predict wear on machine components based on physical measurement results MET. The R2R controller can then either adjust the recipe to achieve the same process results depending on the current wear or trigger a repair/maintenance. In concrete terms, the lamp runtime for epitaxy systems, the pad lifespan for polishing systems or the target lifespan for deposition systems can be determined using the virtual current measuring device and thus make it available to the process control in order to execute automated R2R controller actions (e.g. various reset scenarios or recipe corrections) based on this.
In einem siebten Anwendungsbeispiel wird ein maschinelles Lernsystem für das virtuelle Messgerät verwendet. Die Ausführung datenintensiver KI-Verfahren (Entscheidungsverfahren, Klassifizierungen, Clusteranalyse, Schätz- und Lernverfahren) findet häufig nicht direkt im Produktivumfeld statt, sondern in abgeleiteten, Offline-Umgebungen. Um die Resultate solcher Verfahren dem Produktionsumfeld verfügbar zu machen, kann das virtuelle Messgerät als Brücke zwischen KI-Algorithmus und Prozessregelungssystem dienen, bzw. die Ergebnisse als virtuelle Messergebnisse ART ausgeben. Konkret lassen sich z.B. unterscheidbare produktspezifischen Eigenschaften (z.B. Speed-Ratings, Produktuntergruppen) per Clusteranalyse optimal zusammenfassen und dann dem R2R-Controller als Kontextgruppierung vorschlagen.In a seventh application example, a machine learning system is used for the virtual measuring device. The execution of data-intensive AI processes (decision-making processes, classifications, cluster analysis, estimation and learning processes) often does not take place directly in the production environment, but in derived, offline environments. In order to make the results of such processes available to the production environment, the virtual measuring device can serve as a bridge between the AI algorithm and the process control system, or output the results as virtual measurement results ART. In concrete terms, distinguishable product-specific properties (e.g. speed ratings, product subgroups) can be optimally summarized using cluster analysis and then suggested to the R2R controller as a context grouping.
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Moyne, J. (2014). Run-to-Run Control in Semiconductor Manufacturing. In: Baillieul, J., Samad, T. (eds) Encyclopedia of Systems and Control. Springer, London. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-5102-9 255-1 [0004]Moyne, J. (2014). Run-to-Run Control in Semiconductor Manufacturing. In: Baillieul, J., Samad, T. (eds) Encyclopedia of Systems and Control. Springer, London. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-5102-9 255-1 [0004]
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Citations (1)
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Patent Citations (1)
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Also Published As
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