使用预先制程控制机架的制程工具的缺陷检测及其控制的方法及装置

具体实施方式

以下说明本发明的实施例。为了清楚简明起见，在此说明书中并未对所有实施特性都进行说明。但应当认为，在任何实际实施的发展中，需要作出大量的实施细节决定，以达到研发者的特定目标，譬如相关系统或业务的限制，而这些限制在各实施例中表现不尽相同。而且，应该了解到，这种研发可能是复杂而耗时的，但是对本领域的一般技术人员而言，由于对于本发明的了解，则会使之成为例行的工作。

现请参照图式，如第1图所示，系统100根据所提供的制程工具操作状态数据，而判断半导体制程中的缺陷检测。系统100包括制程工具105，如所述实施例中，是一个用来生产制造工件(如硅晶圆)的半导体制造装置。在一个实施例中，制程工具105为一种应用材料(AMAT)快速热处理(RTP)工具。然而应该了解到，制程工具105并不限于AMAT RTP工具，或者甚至为处理硅晶圆的工具，而应包括其它形式的用来生产不同形式商业产品的不背离本发明精神和范围的制造装置。

制程工具105连接到装置接口(EI)110，装置接口110从工具105取得各种工具状态数据，并将此数据经由数据收集单元130而传送到缺陷检测系统120，以判定是否工具105经历了一个缺陷操作。工具状态数据可包括，但是并不限于制程工具105的温度、压力和气流的测量。

附加传感器115也可连接到制程工具105，以测量额外的不由工具105本身确定的工具状态数据。例如，附加传感器115可用来判定硅晶圆是不是在工具105所允许的操作范围内产生的。工具105允许的操作范围，比如可在某温度范围内生产晶圆。然而应了解到，附加传感器115可用以记录其它各种操作状态参数，因此，并不限于上述的范例。

传感器115可以是简单的数据获得程序，譬如，从热电偶线获得数据的C++独立计算机程序等。再如，传感器115可以是全域LABVIEW应用程序，由多重变换器(未图式)获得数据。而且，并非必须使用传感器115，而缺陷检测系统120可只依赖于从装置接口110传送的工具状态数据。然而，如果使用的话，传感器115就把工具状态数据传送到缺陷检测系统120进行分析。

举例而言，譬如WorkStream的工厂控制系统125，为系统100进行半导体制程提供全程控制。例如，控制系统125提供信号至装置接口110，以控制制程工具105，譬如开始和停止工具105的操作。当工具105正操作和处理给定的晶圆时，在特定的晶圆正在作处理的同时，工具状态数据由装置接口110接收并由数据收集单元130所收集，作为制程工具105送出的数据。数据收集单元130将正在处理的特定晶圆的工具状态数据转换成工具数据文件，并将此文件传送至缺陷检测系统120，用来分析最近的实时数据。在一个实施例中，若制程很长，则可将制程分成数个部分。在将工具状态数据转换成工具数据文件时，数据收集单元130将此数据由装置接口110使用的第一通信协议，转译为与缺陷检测系统120执行的软件兼容的第二通信协议。转译此工具状态数据成为工具数据文件的处理，特别用于缺陷检测系统120运行的独有的缺陷检测软件。

如图2所示，提供了对缺陷检测系统120更详细的说明。

缺陷检测系统120在服务器205接收由数据收集单元130转换的工具数据文件。根据一个实施例，服务器205执行一种商用软件包ModelWare@，根据由工具105处理的各晶圆的工具状态数据而获得的工具数据文件，提供对制程工具105的缺陷检测分析。然而应了解到，可使用其它型式的缺陷检测软件替代ModelWare@，而不会偏离本发明的精神和范围。

对于由工具105处理的各晶圆，模型参考文件(MRF)210由数据收集单元130传送来的工具数据文件所构成。模型参考文件(MRF)210为正处理的各个晶圆提供工具105最近的实时状态。当许多晶圆由工具105处理完成时，这批每个晶圆的模型参考文件(MRF)210将由服务器205编译成模型完成文件(MAF)215。服务器205还通过把现正由工具105处理的晶圆的模型参考文件(MRF)210与缺陷模型数据相比较，如果模型参考文件中的数据与缺陷模型数据相差达到一定量，就构成工具警告文件220。缺陷模型数据包括来自其它相似型式晶圆的工具状态数据的模型参考文件(MRFs)，而在此之前已经知道这些晶圆是在允许的操作限制内由工具所处理的。

缺陷检测系统120能够检测出来的缺陷类型包括硅晶圆制造中的处理和/或操作缺陷。处理缺陷例如可以包括，但不限制于，非最佳预热室、检测到严重损坏的破损晶圆、不正常的制程气体流速、温度错误、温度测量偏移，等等。由缺陷检测系统120检测到的操作缺陷例如，可包括中断/恢复处理、在快速热回火(RTA)之前的非晶圆检测或不适当的晶圆检测，等等。

基于对工具105现正处理的晶圆的模型参考文件(MRF)210的评估，缺陷检测系统120将工具105潜在缺失和/或适当操作的结果，以工具“状况良好”数据的形式发送到预先制程控制(APC)机架135(参照图1及图2)。

接下来，预先制程控制机架135可根据来自缺陷检测系统120的工具状况良好数据结果，而将控制信号送至装置接口110，以控制制程工具105。举例来说，从预先制程控制机架135送出的信号可以关停工具105，以防止产出额外的缺陷晶圆。需要的话，预先制程控制机架135还可发送数据以通知技术人员如何改正工具105的缺陷状况。根据另一实施例，预先制程控制机架135还可将工具状况良好数据的复本送至装置接口110，而装置接口110可将工具状况良好数据的复本送至工厂控制系统125，此控制系统125可将工具状况良好数据进行平均，并将数据或平均数据绘成图表，供制造技术人员参阅。

如图3所示，更详细的显示了预先制程控制机架135。预先制程控制机架135为组件架构，包括可互换、标准的软件组件，使得制程工具105可作二次运转(run-to-run)的控制。预先制程控制机架135包括机械接口(MI)310，用于经由装置接口110将工具105连接到用来提供对工具105控制的机架135。预先制程控制机架135更包括传感器接口(SI)320，用来连接附加传感器115与机架135。依照一个实施例，传感器接口320可用于通过传感器115收集制程工具105的工具状态数据，而不是把数据直接送至缺陷检测系统120。在此实施例中，来自传感器115的工具状态数据被通过预先制程控制机架135送至缺陷检测系统120。再者，虽然图3仅显示了一个传感器接口320，但应了解到，在预先制程控制机架135中可包含有多个传感器接口，而不背离本发明的精神和范围。

计划执行器(PE)330(即，制程控制器)管理预先制程控制机架135，并针对根据来自缺陷检测系统120的工具状况良好数据所发现问题，提供可行的解决方案。预先制程控制机架135更包括应用接口(AI)340，用来与缺陷检测系统120运行的第三方应用程序连接。在所述实施例中，第三方应用程序为执行于缺陷检测服务器205的ModeWare软件套件。更进一步提供了一个数据信道350，以允许加工机与传感器接口310、320、计划执行器330以及预先制程控制机架135的应用接口340之间的通信。

加工机接口310连接至装置接口110，作为制程工具105和预先制程控制机架135之间的接口。加工接口310支持对工具105的设置、激活和监视。加工机接口310从装置接口110接收指令和状态情况，并将此信息传送至预先制程控制机架135的其它组件，即计划执行器330和应用接口340。加工机接口310从预先制程控制机架135其它组件接收来的任何响应，都通过装置接口110而输送至制程工具105。如前所述，如果检测到缺陷状况，它可以包括来自计划执行器330的用以操控工具105的信号。

加工机接口310还对装置接口110使用的特定通信协议与由预先制程控制机架135组件使用的“共同目标要求经纪者架构接口定义语言(CORBA IDL)”通信协议之间的信息进行再格式化和重新组构。加工机接口310在装置接口的具体通信协议与CORBA IDL协议之间进行转译的方法，是本领域一般技术人员所已知的。因此，这两种格式之间的具体转译处理在这里不再进行讨论，以避免不必要地模糊了本发明的焦点。

传感器接口320用作附加传感器115与预先制程控制机架135之间的接口。传感器接口320提供对附加传感器115的设定、激活、监视和数据收集。与加工机接口310相似，传感器接口320还对传感器115使用的特定通信协议与预先制程控制机架135组件使用的CORBA IDL通信协议之间的信息进行再格式化和重新组构。

应用接口340支持第三方工具(例如商用软件包，如ModelWare、MatLab、Mathematica)整合到预先制程控制机架135。一般来说，这些第三方工具不向预先制程控制机架135提供已知的标准CORBA IDL通信协议。因此，应用接口340在第三方工具使用的通信协议与预先制程控制机架135使用的CORBA IDL通信协议之间进行必要的转译。在所述实施例中，第三方工具是指缺陷检测系统120，它用来对来自数据收集单元130和传感器115的制程工具105的工具状态数据进行分析。如前所述，缺陷检测系统120包括在所述实施例中用来进行缺陷检测的ModeWare软件。

计划执行器330根据缺陷检测系统120所提供的工具状况良好数据结果，而执行预定的动作。当应用接口340从缺陷检测系统120收到结果，就将此结果的复本传送给计划执行器330。根据对此结果的检查，计划执行器330试图通过执行预定的动作，来对所发现的工具105的缺陷状况进行矫正。根据本发明的一个实施例，对缺陷状况的解决可能是，由计划执行器330发送控制信号到加工机接口310和装置接口110，以关停工具105，从而防止再制造出有缺陷的晶圆。除了关停工具105外，计划执行器330还可以在工具105可以开始再一次操作之前，通过操作者接口(未显示)(譬如图形化用户接口(GUI))，将矫正缺陷状况的任何可能的解决方案告知技术人员。或者，计划执行器330执行的预定动作可以是，将工具状况良好数据的复本传送至装置接口110，继而将此状况良好数据传送至工厂控制系统(WorkStream)125。

现转至图4A和图4B，提供了根据工具状态操作参数进行缺陷检测的制程400。制程400从方块410开始，首先获得制程工具105的工具状态数据。工具状态数据可以从工具本身获得，或者通过附加传感器115获得。根据一个实施例，工具状态数据可以包括温度、压力和来自制程工具105的气流测量值。

在方块420，一旦通过制程工具105获得了工具状态数据，数据就在装置接口110被接收，并积累在收集单元130。在方块430，数据收集单元130将所接收的工具105处理的各晶圆的工具状态数据，从装置接口110使用的第一通信协议转换为第二通信协议工具数据文件。在将工具状态数据转换为工具数据文件时，数据收集单元130将此数据转换为缺陷检测系统120所执行的与软件套件兼容的第二通信协议，在所述实施例中是指ModelWare软件套件。在方块440，在生成工具105正在处理的各晶圆的工具数据文件之后，数据收集单元130将工具数据文件传送至缺陷检测系统120。缺陷检测系统120的缺陷检测服务器205产生一个模型参考文件210，将模型参考文件(MRF)加至用于许多晶圆处理的模型完成文件(MAF)215，并根据从数据收集单元130接收的工具数据文件产生工具警告文件220。在方块450，缺陷检测服务器205进而将工具105正在处理的各晶圆的模型参考文件210与缺陷模型数据作比较，并产生用于晶圆的工具状况良好数据。

在方块460，缺陷检测系统120将工具状况良好数据通过应用接口340传送到预先制程控制机架135的计划执行器330。在方块470，计划执行器330检视工具105正在处理的特定晶圆的工具状况良好数据。在方块480，计划执行器330根据检视的结果执行预定的动作。根据一个实施例，若工具状况良好数据显示有缺陷存在，则预定的动作可以是送出控制信号以关停制程工具105。在另一个预选实施例中，计划执行器330可传送工具105的工具状况良好数据到装置接口110。然后装置接口110将工具状况良好数据传送到工厂控制系统(WorkStream)125，需要的话，可在这里将工具状况良好数据平均并绘成图表，供制造技术人员参阅。

以上揭示的特定实施例仅为说明之用，显然，本领域的一般技术人员通过对此说明书的说明的了解，可对于本发明进行不同的修饰和以等效的方法实施。而且，本发明并不限于所示的细微结构和设计，而由本发明的权利要求书所界定。