[发明专利]自动化产能控制系统及其操作方法

说明书

技术领域

本发明大致有关制造集成电路的领域，尤有关监视具有不同工艺配方的不同产品的处理所需的多个工艺工具的工艺工具产能。

背景技术

目前全球市场迫使大量产品的制造商以低价提供高品质的产品。因此，重要的是要提高良率及工艺效率，以便将生产成本降至最低。此种情况尤其发生在半导体制造的领域，这是因为该领域将尖端技术(cutting edge technology)与大量生产技术结合。因此，半导体制造商之目标在于减少原料及消耗品的耗用且同时提高工艺工具的使用率。后者方面是尤其重要的，这是因为需要有成本相当高且代表了总生产成本的主要部分之现代半导体工具设备。

通常系在自动化或半自动化厂房中制造集成电路，因而经过许多的工艺及量测步骤以完成装置。半导体装置必须经过的工艺步骤及量测步骤的数目及类型系取决于所要制造的半导体装置之细节。集成电路的一般流程可包括多个微影(photolithography)步骤，用以将特定装置层的电路图案成像在光刻胶层(resist)中，然后图案化该光刻胶层，以便形成光刻胶掩膜(resist mask)，以供在以诸如蚀刻或离子植入工艺等的工艺建构所考虑的装置层时作进一步的处理。因此，以一层接着另一层之方式，根据所指定装置的各种层之特定微影掩膜组而执行多个工艺步骤。例如，复杂的CPU需要几百个工艺步骤，且必须在指定的工艺范围(process margin)内执行每一个工艺步骤，以便满足所考虑的装置之规格。因为许多这些工艺是极具关键性的，所以必须执行多个量测步骤，以便有效率地控制流程。典型的量测程序可包括层厚度的量测、诸如晶体管的栅极长度的关键性特征部位尺寸之决定、以及掺杂剂分布(dopant profile)的量测等的量测程序。由于大多数的工艺范围都是各装置所独有的，所以特别为所考虑的装置设计许多量测程序及实际的工艺，且这些量测程序及工艺需要适当的量测及工艺工具上之特定参数设定值。

在半导体厂中，通常同时制造诸如具有不同设计及储存容量的内存芯片以及具有不同设计及工作速度的CPU等多种不同的产品类型，其中在制造特定应用集成电路(Application Specific IC；简称ASIC)的生产线中，不同的产品类型之数目甚至可能到达一百种或更多种。因为每一个不同的产品类型可能需要特定的流程，所以不同的微影掩膜组、诸如沉积工具、蚀刻工具、离子植入工具、及化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；简称CMP)工具等的各种工艺工具之特定设定值可能是必要的。因此，在制造环境中可能同时遇到多种不同的工具参数设定值及产品类型。

在后文中，通常可将指定工艺工具或者量测或检验工具中之特定工艺之参数设定值称为工艺配方(recipe)，或简单地称为配方。因此，可能需要大量的不同之工艺配方，且必须在对应的产品类型将在个别工具中被处理时，将所述不同之工艺配方施加到所述工艺工具，而且纵然对相同类型的工艺工具也是如此。然而，由于快速的产品改变以及所涉及的多变工艺，所以可能必须频繁地改变在工艺及量测工具中或在功能上合并的设备群组中执行的工艺配方之顺序、以及配方本身。因此，工具性能(尤其是以产能衡量的工具性能)是一种极关键性的制造参数，这是因为工具性能显著地影响到个别装置的整体生产成本。然而，由于其中包括大量的产品类型以及对应大量的依次会有频繁配方改变之工艺的制造序列之复杂性，所以个别工艺及量测工具或者甚至是工艺及量测工具的诸如工艺模块、机械手臂基材送料机(substraterobot handler)、以及加载机(load port)等的某些实体在一段时间之产能进度仍然是无法监测的。因此，由于工艺以及所涉及的工具之复杂性，所以当所考虑的工具所属的设备群组之性能在该设备群组平常的性能范围(通常必须选择可容许有较宽的变化幅度之性能范围)内时，各低性能的工具在很长的一段时间中可能无法被侦测到。

理想上，将以量测来侦测每一个个别工艺对每一个基材的影响，且只有在符合必须的规格时，才将所考虑的基材放行，以供进一步的处理。然而，在考虑每一个个别工艺的结果之情形下进行的对应之工艺管制是不切实际的，这是因为对某些工艺的影响之量测可能需要较长的量测时间，或者甚至可能需要破坏样本。此外，必须在量测端投入大量的时间及设备，以便提供所需的量测结果。此外，所涉及的工艺工具之使用率将会被极小化，这是因为只有在提供了量测结果及对该量测结果的评估之后，才会释出该工具。