TWI305875B - Run-to-run control method and system for semiconductor manufacturing - Google Patents

Description

、1305875 衾3月0 8日修(¾正替換頁 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於半導體製造方法，且特別有關於一種半導體製造之批 次控制方法與系統。 【先前技術】 餘刻（Etching)是將材料使用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術。 银刻技術可以分為「濕姓刻」（Wet Etching )及「乾钱刻」（Dry Etching ) 兩類。在濕蝕刻中是使用化學溶液，經由化學反應以達到蝕刻的目的，而 乾钮刻通常是一種電漿钮刻（plasma etching )。乾钱刻又分為三大類「物 • 理性蝕刻」（包括「濺擊蝕刻（Sputter Etching)」與「離子束蝕刻（I〇n Beam

Etching)」）、「化學性蝕刻：電漿蝕刻（plasmaEtching)」與「物理、 化學複合姓刻（即反應性離子蚀刻（ReactivelonEtcj^ng，簡稱见e)」。 反應性離子侧（RIE)是最為各種反應ϋ廣泛使㈣方法，其結合物 理性的離子轟擊與化學反應的侧。此種方式兼具弁等向性與高姓刻選擇 比等雙重優點，侧驗行主縣鱗反應來達成，轉得高聰比。加 入離子轟擊的作財二：—是將被侧材質表_原子鍵結破壞，以加速 反應速率。二是將再沈積於被钱刻表面的產物或聚合物（⑽卿㈤打掉， 拳錢祕刻表面能再與侧氣體接觸。而非等向性侧的達成 靠 沈積的產物《合物，沈齡侧圖形上，絲_沈積物可為離子 故侧可_進行，而在_上齡，縣受軒縣祕留下來， ^ 了娜嫩減__，腿_編彳，蝴 應用乾絲刻主要須注意_速率，均勻度、選擇比

Client's Docket No. ： PT.AP-527 TT'sDocketNo ： 〇532-A4〇585-TW/Finall /Alex Chen/3/7/2006 個指標’難的均勻度意謂著晶_她麵 的-

Client’s Docket No_ ·· ΡΤ.ΑΡ-527 Ι*/1 ，尤其當晶園 3. ..1305875 、—直到12吁’面積越大，均勻度的控制 選擇比疋似w_則速转遮罩或底層侧速率的比值 重要。 通常與氣體種類與比例、電漿或偏屢功率、甚至反應温關传選擇比 侧輪廓—般而言愈接近九十度越佳，除了少數特例，如於 (c〇mactwindowandviah〇le)，為了使後續金 A 由或"層洞 (step 〇〇ν6^) ^ 廓可從氣體種類、比例、及·功率來進行。"控制糊輪 ^ =㈣辦侧，錢 ^:先執行顯影製程以將設計好的電路藉由光罩轉㈣晶圓上 元成後，執行顯影後檢視（伽Devel〇pment = 顯影過程_錢異發生。若_，顺箸執行反應性離== 皿），其係用讀據轉印到晶圓上之電路圖像在·上產生直正 電路。侧技術的好壞可蚊電路_鍵尺寸（CritieaiDimensiQn，③）、、'田 而在侧完成後會執行银刻後檢視（她rEtchInspecti〇n，卿以判斷在 H权中疋否錢異發生。然而，在對晶圓執行顯影與蝴製程的過程 中，可能因為任何軟硬體的錯誤使得顯影的過程發生變異，以致於影塑姓 刻的結果’進㈣雜職檢視(AEI)之檢機果。即使聽後檢視（觸 «生任何變異，但也可能因紐刻機台本身的類或侧機台中的反應 至（Chambei·) ID為某拥素所導致之不同產岐能與品質ϋ彡響钱刻後檢 視（ΑΕΙ)之檢視結果。 ▲晶圓製造的過程相當繁複Μ做精密的控制，任何-點微小的狀況皆 可能導致晶_品質不佳或使得整批晶圓報廢。因此，本發明提出了一種 改良之半導體製造的批次控财法_統，翔以補償晶圓製造過程中所 產生的變異，進而提高晶圓的品質與產能。 【發明内容】 基於上述目的，本發明實施例揭露了一種半導體製造之批次控制方

Client's Docket No. ： PT.AP-527 TT'sDocketNo ： 〇532-A40585-TW / Finall / Alex Chen/ 3/7/2006 , ,1305875 3. oa 法 與複數躲參數計絲伽^D。該批妨彻根_第—_尺寸值 等製程參數至少包括—顯旦^第；"晶圓批量之一製程控制參數，其中該 寸、-權重係數、-顯景^鍵=之關鍵尺寸、一银刻後所得之關鍵尺 根據-實驗峨__==，敵相目標值、 作，勸m2 量執行—製程並同喊彳卜»補償操 :第晶_之-第二咖 製程控制參數的依據/ 31 做為計算對應一第二晶圓批董之一 寸,體=Μ: 機台取得一第-晶圓批量之-第-關鍵尺 之-餘==二 =數計算取得_第，批* 同時執行-變異補:=ΓΓ批量孰行一製程並 一第二關鍵財賴树算轉該第-晶圓批量之 據。該等製程參數至少包括一工乡的依 獻汁、-描魏/關鍵尺寸、一钱刻後所得之關 、 、、—顯影繼尺寸的目標值、-侧驗尺寸的目产 值、根據-實驗設_所得之物及執行物所需之她Γ參值 【實施方式】 為了讓本發明之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文 施例，並配合所關示第i 第2圖，做詳細之說^本發明說明^ 供不同的貫施例來說明本發明不同實施方式的技術概。其中 二

的各元件植置縣說歡用，麟用本伽。且實 圖I 號之部分重複，麵了簡删，响細㈣㈣聯性圖私 本發明實施_露了 -種轉M造之批讀财法與系統。

Client’s Docket No. : PT.AP-527 s Docket No - 0532-A40585-TW / Finail / Alex Chen / 3/7/2006 1305875 CADI)座軸示晶圓在一製程機台中之不同反應室根據顯影後檢視 視（AW㈣後檢視（AEI)所產生之檢視結果，其中横軸絲顯影後檢 (CD)力之關鍵尺寸（CD)，縱轴表示侧後檢視（AEI)之關鍵尺寸 於谢料戏絲峰齡勤之反齡A (Chamber-A)職出晶圓的 ϋ。*黑點表示該製程機台之反應室B (Chamber—B)所產出晶圓的檢 ^ 圖上可知，目標尺寸設定為〇126(um)，但因為製程管制方法 魏 大部分晶圓在顯影絲刻後的結果無法達到目標尺寸。附件2 值:Γ二ff—製程機台中之不同反應室在完成侧後所產生之侧偏差 〇尹、由表不日期（Date) ’縱軸表示钮刻偏差值（EtchBias)。由圖 綱偏差標準值設定為韻，但因為製程管制方法不良， 分晶圓祕刻後所產生的姓刻偏差值無法達到或很接近朗偏差 ^圖係顯林侧實例之半導難造之減控制魏的架構示意, 100, Λ日1實例之半，製造之批次控㈣統主要包括—批次控制器 1二、'、卩根據目前所取的製程控制參數，利用本發明之數學式計算取 數所據以執行製程控制的最佳化控制參數，並根據所得之最 二工」數進行變異補償。在本發明實施财，製程控制參數包括電壓、 y、=流速等等，但其並非用以限定本發明，任何在製程執行時可取 付之相關參數皆可用以進行製程控制。 當某批晶圓在顯影機台（未顯示）完成顯影製程後，將該抵晶圓傳送 細職输_財_⑼，蝴該關鍵尺 寸值傳达給批次控制器卿。批次控制器则根據該關鍵尺寸 批晶圓的最佳化製程控制參數，然後將計算所得參數值傳送给勉刻機台 120。該批晶圓接著傳送糊機台m職該批晶圓執機 亥齡，並且根據該最佳化製程控制參數進行變異補償。另外，在執行過 私中侧機。Π0會將執仃軸彳製程所需之細控繼數值傳送給批次控

Client’s Docket No. : PT.AP-527 TT's Docket No ： 0532-A40585-TW / Final / Alex 〇h en/ 12/26/2005 .1305875 制器100 ’使得批次控制器100可做更精確的變異補償。當晶圓麵刻機么 !2〇完成_製程後，將晶圓傳送到姻機台n〇檢視侧後所得之關鍵 尺寸（AEICD)，並且將該關鍵尺寸值傳送給批次控制@ ，以做為下 一批晶圓執行變異補償的根據。 · 批次控制器100取得顯影後所得之關鍵尺寸（AmcD)、侧後所得 之關鍵尺寸（AEICD)、執行働丨製賴需之_控觀數健，另外根 據預設之權重係數㈤、顯影關鍵尺寸的目標值（仙仰Ta聊）盘侧 關鍵尺寸的目標值（AmCD Target)以及實驗設計結果（De_如 •―愈祕）140戶斤得之斜率⑷，利用本發日月之數學式計算取得目 前產品批數之晶圓據以執行控制的最佳化製程控制參數。 實驗設計結果（DOE Result) 140係指顯影後所得之關鍵尺寸（aeicd) 與侧後所得之關鍵尺寸（趟CD)相對於製程控制參數的關係。參考附 件3 ’ X軸表示製程參數，γ軸表示顯影後所得之關鍵尺寸⑽肋）與蝕 刻後所得之關鍵尺寸（AEICD)，其彼此為反比關係，且可以一直線絲 式Y=aX+b來表示，其中〇；表示該直線方程式的斜率。 最佳化製程控制參數可以一方程式表示，即： • Parameter^ =f、FF\+f(FB\， 其中，表示目前產品批數（t)之製程控制參數，/(册),表示 一前饋函數，/(/^),表示一回饋函數。前饋函數表示為： f{FF)t -^^-ADICD^， a 其中’ 表示顯影關鍵尺寸的目標值’ 表示目前晶圓批 數之顯影後所得的關鍵尺寸，α表示DOE方程式的斜率。 回饋函數表示為：

Client’s Docket No· : PT.AP-527 TT^ Docket No ： 0532-A40585-TW / Final / Alex Chen / 12/26/2005 9 ί3〇5875 亍伽=表喊參稍算之產雜數，w表示雜魏，礙^表 ::刻，尺寸的目標值，麗U示顯影關鍵尺寸的目標：， 表干=的—】)批晶圓之侧後所得的關鍵尺寸，舰皆肅％) 率，办1批晶圓之顯影後所得的關鍵尺寸，α表示膽方程式的斜 ar_岭核不表示第（Η)批晶圓之触控制參數。 目前^^^㈣綱她彳4，彻取雜式計算出 製赠程控制參數，錢再姆該參_目前執行 ^ /刪。軸_獅導數的流程。 取得顯祕缝繼⑽轉列晶_數魏行製程時所 她雜偷嫩獅，Mtw麵不同批數 =’細CD表示顯影後所得之關鍵尺寸，藏D 二之隨尺寸，控制參她據不_批數所取得之製程

如表1所示’目前顯影機台已對六批晶JU完成顯影製程， 已對六批晶®完絲道侧餘而尚錢行帛六道 祕刻σ 根據已知的ADICE雜AHCD值輯取得前五批晶 ’批次控制器 而欲接著計算第六批（㈣晶圓的製程控製參數以對顯影製=== Client's Docket No. ： PT.AP-527 TT's Docket No ： 0532-A40585-TW / Final / Alex Chen /12/26/2005 J305875 貝假°又參考第四、五批晶圓的製程參數來計算第六批晶圓的製程 控^數’則表示計算之產品批數為2 (η=2)(不以此為限，可視實際狀 考r更夕批曰曰圓來°十异製程控製參數）。預設的银刻關鍵尺寸目標值為 _ (肅CH132)，顯影關鍵尺寸目標 u 二〇.126)，權重係數為0·3(㈣·3)，以及職方程式的斜率為__仏 L如附件3所示）。將上述各項參數代人前述之前饋函數與數，即： 數，即： f(FF)6 /m6 0.132-0.134 ' —-=1 ， -0.002 0.3 x 0.134) 2 -0.002 + 19.8 + m (〇. 126-0·132)-((λ -x [(0.3 x (-2)+19.8)+(〇.3 x 0 +18.6)] 1 X (19.2 + 18.6) 2 -0.002 + 18.6 :18.9 ° 如上述計算過程所示’可制第六批最佳化製程控制參數，即： 户£2歷2咖^_/(7^)6+/(邱)6=1 + 18.9 = 19.9 ^參考附件* ’經過變異補償後， 可從圖上看出 第2圖係顯示本發日精例之半導縣狀批次鋪絲的架構示意圖。 利用-第-檢測機台取得一第一晶圓批量之一第一關鍵尺寸（步驟 si)，將該第-關鍵尺寸值傳送給一批量控制器（步驟S2)，該批量控制 器根據該H鍵尺寸鋪複數餘參數計算轉制轉u批量之 -製程控制參數（步驟S3) ’上述複數製程參數包括顯影後所得之關鍵尺 寸（AEICD)、侧後所得之關鍵尺寸（施⑶）、執行姓刻製程所需之 相關控制變數值後、權重係數（w)、顯影關鍵尺寸的目標值（adicd Target)、蝕刻關鍵尺寸的目標值（AEICDTarge〇以及根據實驗設計結果 (DOE Result)所得之斜率（α )。根據該製程控制參數對該第一晶圓批 量執行一製程並同時執行一變異補償操作（步驟S4),並且利用一第二檢

Client’s Docket No. : PT_AP-527 TT's Docket No ： 0532-A40585-TW/Final/Alex Chen / 12/26/2005 11 1305875 測機台取得該第—晶圓批量之—第二騎尺寸（ 關鍵尺寸傳送給該批量控制器 以做為計算對應—第紐將該第二 制參數的依據（步驟S6)。 阳圓抵$之一製程控 本發明實補之轉難造德次㈣方法 製程之相關參數，並《集所得參數計算取得目前t =料同道晶圓 質與產能。 ，進而提高晶圓的品

=她⑽峨·線，财細噴本發明，任 此賴者，林脫離本發明之精神和侧内，當可作各種之更動與 π，因此本個之鋪範圍當視後附之冑請專職贿界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明實例之半導體製造之批次控制系統的架構示意圖。 第2圖係顯示本發明實例之半導體製造之批次控制系統的架構示意圖。 【主要元件符號說明】 100〜批次控制器 110〜ADI機台 120〜姓刻機台 130〜ΑΕΙ機台 140〜實驗設計結果

Client’s Docket No. : ΡΤ.ΑΡ-527 TTssDocketNo ： 0532-A40585-TW/Final/AlexChen/ 12/26/2005 12

Claims (1)

1305875 十、申請專利範圚·· 製造之批次控制方法，包括下物： 將該第-闕鍵尺寸值傳送給一批量控制哭.第一闕鍵尺寸； 該批量mmmm-隨財m 第-晶圓批量之_製程控制參數； 縣备參數汁异取得對應該 根據該製程控制參數對該第一晶圓批 補償操作; 丁 i釭並8½執行一變異 利用-第二檢測機台取得該第—晶圓批量之—第二關 將該第二關鍵尺寸傳逆仏 、，以及 罝之一製程控制參數的依據。 弟一甜η批 2‘如申請專利麵第〗撕述的铸雜造之 等製程參數至少包括—顯料祕制方去其中，該 寸、-權曹祕、_後所得之關鍵尺 ，揚驗尺寸的目標U卿鍵尺寸的目严值以 及根據一實驗設計結果所得之斜率。 ‘值 等製3程如轉2綱賴轉鮮造之批次蝴方法，其中，該 專製t數更包括執行該製程所需之相關控制參值。 4.如申請糊_丨撕述的料體製造之批次蝴枝，該 實驗設計結果所得之斜率係根據直線方程式穩，其中該直線方程式係 表不該顯影後所得之_尺寸與該侧後所得之關鍵尺寸相對於= 制參數的關係。 μ表扭& 5.—種半導體製造之批次控制系統，包括： -批次控制器’其自—第—檢測機台取得—第—晶圓批量之—第一關 鍵尺寸，根據該第一關鍵尺寸值與複數製程參數計算取得對應該第—曰圓 批量之一製程控制參數，根據該製程控制參數對該第—晶圓抵量執行一製 程並同時執行一變異補償操作，以及自一第二檢測機台取得該第—I圓批 Client’s Docket No_ : FLAP-527 TT s Docket No . 0532-A40585-TW / Final / Alex Chen /12/26/2005 13 1305875 星之第—關鍵尺寸以做為計算對應-第二晶si批量之-製程控制參數的 依據。 ,6.如申％專利範圍第5項所述的半導體製造之批次控制线，其中，該 等製程參數至少包括-顯影後所得之關鍵尺寸、一侧後所得之關鍵尺 寸、-權重係數、-顯影關鍵尺寸的目標值、—侧關鍵尺寸的目標值以 及根據一實驗設計結果所得之斜率。 7_如申明專利細弟6項所述的半導體製造之批次控制系統，其中，該 等製程參數更包括執行該製程所需之相關控制參值。 • — &如申請專利範圍第7項所述的半導體製造之批次控制系統，其中，該 貫驗設計結果所得之斜率係根據一直線方程式而得，其中該直線方程式係 表不該顯影制得之騎尺寸與該侧後所得之關鍵尺相對於該製程控 制參數的關係。

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