[发明专利]虚拟测量先进工艺控制系统和设置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路制造的先进工艺控制(Advanced ProcessControl，APC)，尤其涉及一种设置虚拟测量(virtual metrology，VM)先进工艺控制平台的系统和方法。

背景技术

先进工艺控制已经成为半导体制造时不可或缺的技术，用以在低成本的情况下改善元件合格率与可靠度。先进工艺控制的重要基础包括整合式测量(integrated metrology)、故障检测和分类(fault detection and classification)，以及批次控制(run-to-run control)。先进工艺控制有助于降低工艺的变动和生产成本。有效的先进工艺控制的关键为测量仪器必须在可接受的时段(acceptable time frame)内测量到关键的参数。此外，必须提供方法(用于先进工艺控制)用以分析与解释由测量设备所测量到的数据。实际上，因为工艺经常各种来源造成的干扰(disturbance)与偏移(drift)的损害，所以先进工艺非常需要生产线上即时(in-line)的测量。在过去，先进工艺控制的主要限制之一是无法取得逐片晶片(wafer-to-wafer，W2W)的即时测量数据。虚拟测量技术已经相当程度地解决此问题。

虚拟测量的操作基本原理为：在经验预测模型(empirical prediction model)的发展流程中，使用一系列的生产批次用以发展经验预测模型，并且经验预测模型与取得自测量设备的实际测量数据相关，其中测量设备具有制造时产生的工艺历史数据(process trace data)。经验预测模型不断地被修正，直至经验预测模型的预估测量值与实际测量数据之间有合理的关联为止。一旦经验预测模型建立后，虚拟测量系统便可应用于生产流程中的工艺批次，用以估计制造中的晶片的预估测量值。如同公知的批次控制，期望目标(desiredtargets)的变动(variations)用以更新工艺参数(recipe parameters)。在逐片晶片控制的基础上，更新或调整后的工艺参数毋需执行个别的测量步骤。应了解的是，在制造流程中，虽然仍需执行实际测量；然而，实际测量的角色主要用以校正与更新经验预测模型，而非作为工艺的主要的控制检查点。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的一实施例提供一种虚拟测量先进工艺控制系统，包括工艺设备、测量设备与虚拟测量模块。虚拟测量先进工艺控制系统包括工艺设备、测量设备与虚拟测量模块。工艺设备根据所接收的多个工艺输入，处理多个晶片；测量设备，用以测量至少一个晶片的特性，并且产生真实测量数据，其中晶片包括至少一个品管样品晶片；虚拟测量模块，用以为每一个晶片产生预估测量数据；以及先进工艺控制器，用以接受预估测量数据与真实测量数据，并且根据预估测量数据与真实测量数据，产生工艺设备的工艺输入，其中品管样品晶片的真实测量数据用以更新虚拟测量模块；虚拟测量模块的多个关键变数仅在判断出虚拟测量模块所产生的预估测量数据不精确时被更新；以及虚拟测量模块的多个参数根据品管样品晶片的实际测量数据而被更新，其中参数择自于由权重(weights)、斜率(slopes)与偏差(biases)所组成的群组。

本发明的虚拟测量先进工艺控制系统在逐片晶片控制的基础上，更新或调整后的工艺参数毋需执行个别的测量步骤。

附图说明

当搭配附图阅读本发明时，本发明可被最佳地了解。要强调的是，根据产业界的标准实际状况，本发明的多种特征并没有依照实际比例被显示。事实上，多种特征的大小尺寸可为了讨论的需要而任意放大或缩小。

图1A根据公知技术描述关于虚拟测量原理的产业应用；

图1B根据本发明的一实施例描述关于虚拟测量原理的产业应用；

图2根据本发明的一实施例描述一种方法的流程图，该方法用以设置虚拟测量先进工艺控制平台；

图3根据本发明的一实施例描述一流程，该流程用以执行以晶片批次为单位的适应性更新。

其中，附图标记说明如下：

100～模块；

102、152～工艺设备；

104、154～故障检测及分类模块；

155～数据库；

110～虚拟测量模型建构模块；

114、116、166～虚拟测量模型；

112、162～测量设备；

168～测量数据调整单元；

118、150～虚拟测量先进工艺控制系统；

120、170～逐片晶片先进工艺控制器；

300～晶片；