[发明专利]改进半导体制造中的FAB工艺的工具功能的新型设计

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及工艺工具系统。

背景技术

半导体器件制造是用于制造日常电气和电子器件中具有的集成电路的工艺。制造工艺是光刻工艺和化学工艺步骤的多步骤过程，在这些步骤期间，在由半导体材料组成的晶圆上逐渐制造电子电路。硅是用于制造工艺的典型半导体材料的例子，然而，也可以利用其他类型的半导体材料。

各个工艺步骤在包括沉积、去除、图案化和改变电气性能(例如，掺杂)的许多种类的范围内。用选定的输入参数实施制造工艺的每一个步骤以生成该步骤的期望器件特征。当输入参数不同、工艺工具不同等产生偏离期望特征的特征时，可能会出现问题。这些偏离可能导致性能降低、过早失效和/或器件不合格。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种工艺工具系统，包括：传感器数据组件，被配置成提供工具传感器数据；内置工具模型，被配置成基于模型输入生成模型输出；以及执行系统，被配置成向所述传感器数据组件提供工具工艺数据，向所述工具模型提供所述模型输入，接收来自所述内置工具模型的所述模型输出，以及提供一个或多个执行系统输出。

在该系统中，所述工具工艺数据包括实际计量数据和先前的工艺数据。

在该系统中，所述传感器数据包括测量的工具运行状态数据。

在该系统中，所述模型输出包括预测制造特征。

在该系统中，所述模型输出包括置信等级。

在该系统中，所述工具模型结合工具具体运行状态来生成所述模型输出。

在该系统中，所述工具具体运行状态包括对温度和压力中的一个或两个的灵敏度。

在该系统中，所述工具具体运行状态包括所有可用数据，并不限于只有温度和压力。

在该系统中，所述模型输出包括蚀刻时间和蚀刻材料浓度，并且所述模型输入包括针对制造步骤选定的蚀刻量。

在该系统中，所述模型输出不限于蚀刻，也包括各种半导体制造应用。

在该系统中，所述工具模型基于所述传感器数据进行更新。

在该系统中，所述执行系统输出包括模型精度报告，所述模型精度报告表示至少部分基于来自所述工具模型的模型输出的所述工具模型的精度。

在该系统中，所述执行系统输出包括产出质量数据预测值输出，所述产出质量数据预测值输出表示基于所述传感器数据和所述模型输出的预测产量。

在该系统中，所述执行系统输出包括工具匹配输出，所述工具匹配输出表示至少部分基于所述模型输出和所述传感器数据与所选择的半导体器件特征匹配的多个工具中的一个或多个。

在该系统中，所述执行系统包括测量半导体器件的半导体器件特征的工具传感器。

根据本发明的另一方面，提供了一种工艺工具系统，包括：一个或多个内置工具模型，被配置成基于模型输入生成模型输出，一个或多个工具模型与一个或多个半导体工艺步骤相关；工具传感器，获得用于半导体器件特征的传感器测量结果；以及执行系统，被配置成基于所述传感器测量结果和工具运行状态生成所述一个或多个工具模型。

在该系统中，所述执行系统被进一步配置成基于所述传感器测量结果改进所述一个或多个工具模型。

在该系统中，所述执行系统被进一步配置成识别不可靠的一个或多个工具模型。

根据本发明的又一方面，提供了一种操作工艺工具系统的方法，所述方法包括：基于布局、设计规则和工具运行状态生成用于半导体制造步骤的内置工具模型；向所述工具模型提供模型输入；通过所述工具模型生成模型输出，所述模型输出包括预测器件特征和预测晶圆工艺性能数据；利用所述模型输出实施所述半导体制造步骤；获得用于所述半导体制造步骤的传感器测量结果；以及根据所述传感器测量结果和所述模型输出生成系统输出。

在该方法中，生成所述系统输出进一步包括根据所述传感器测量结果和所述模型输出实施故障检测和分类。

在该方法中，所述预测特征包括掺杂剂浓度分布。

在该方法中，在执行所述半导体制造步骤之前、期间和之后，获得所述传感器测量结果。

附图说明

图1是根据本公开内容的实施例示出的工艺工具系统的结构图。

图2是示例性半导体器件的截面图以示出本公开内容的各个方面。

图3是根据本公开内容的实施例的工艺工具系统的结构图。

图4是示出操作工艺工具系统的方法的流程图。

具体实施方式