用於在先進工藝控制系統中處理歪曲的度量數據的方法、系統和介質的製作方法
2023-05-29 14:57:06 2
專利名稱：用於在先進工藝控制系統中處理歪曲的度量數據的方法、系統和介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及改進的反饋控制器，該改進的反饋控制器是為製造半導體裝置設計的。具體地，本發明的反饋控制器包括檢測錯誤數據點和防止影響反饋控制器操作的特徵。
背景技術：
在半導體產業存在著不斷提高集成電路裝置，如微處理器，存儲器裝置等的質量，可靠性和產量，同時降低製造這類裝置製造成本的的驅動力。這樣的驅動力，部分是由於用戶要求更低成本的更快，更高質量計算機和電子裝置的推動。這些要求導致半導體裝置製造方面的不斷改進。
在製造半導體裝置中，用反饋控制器確保高質量和低成本是公知的做法。示於圖1中的反饋控制器系統100的一個例子包括，彼此耦合的工具103和反饋控制器107。工具103可以是一個半導體製造工具或任何半導體製造工具的組合，如化學機械平面化(CMP)工具，沉積裝置、蝕刻裝置等。具體地，工具103接收晶片作為輸入101並按照一個控制參數集合109，如從控制器107接收的菜單處理它們。處理的晶片被稱作輸出105。工藝的例子是沉積新的膜層，蝕刻層，等。
一旦工具103加工晶片，一個或更多計量站對被加工的晶片進行測量，計量站沒有在圖1中示出。測量和控制器107通信。然後控制器107比較測量和先前計算的預測值。基於該比較，控制器107對控制參數109作出調整。例如，如果當測量和預測值比較時，新沉積的層的厚度在所需範圍之外，控制器107調整一個或多個控制參數109，如氣流量，加工時間長度，等，以在一個晶片上沉積更薄的膜。然後工具103接收另一個晶片並用調整的控制參數加工該晶片。
反饋控制器的性能部分依賴於接收來自計量站的精確測量。當接收到不精確或錯誤的測量時，反饋控制器需要識別這樣的測量並有防止這樣的測量影響操作的機理。在傳統反饋控制中，沒有提供魯棒性機理以解決錯誤測量。當錯誤測量被重複輸入到控制器107時，它們使在加工的晶片上的形成的裝置中缺陷增加，產量降低，或兩種情況都出現。
發明內容
本發明的實施例有優點地識別錯誤測量並防止錯誤測量被輸入到反饋控制器。具體地，本發明的實施例提供一種系統、方法和介質，用於初始識別錯誤數據點並防止它們影響反饋控制器的操作。本發明的實施例包括用於接收和工具的輸出相關的數據點的特徵。數據點包括當前數據點和至少一個以前的數據點。至少一個以前的數據點是在當前數據點之前接收的。本發明的實施例也包括這樣的特徵，其通過比較當前數據點和至少一個先前數據點的統計表示，並基於是否至少一個先前數據點也是異常值而確定當前數據點是否是錯誤異常值。本發明的實施例進一步包括這樣的特徵，其用於如果當前數據點被確定為錯誤異常值，在計算反饋控制機構的反饋值中忽略當前數據點。
在閱讀本說明書時參考附圖可對示出多個不同特徵的本申請的詳細說明更好地理解，其中圖1是方框圖，其示出傳統反饋控制系統；圖2是曲線圖，其示出異常值數據點的例子；圖3是曲線圖，其示出階躍變化的例子；圖4是方框圖，其示出根據本發明的實施例的反饋控制器，該反饋控制器包括優化器和評估器；圖5是流程圖，其示出按照本發明實施例的評估器的高級特徵；
圖6是流程圖，其示出按照本發明實施例的評估器關於確定異常值的特徵；圖7是流程圖，其示出按照本發明實施例的評估器關於調整測量的特徵；圖8A和圖8B是流程圖，其示出按照本發明實施例的總步驟序列的特徵；圖9是曲線圖，其示出按照本發明實施例的被處理的測量值的例子；和圖10是計算機的方框圖表示，其中反饋控制器的示例性實施例可按照本發明實施例操作。
具體實施例方式
用於半導體製造工具的反饋系統通常包括計量站(其可在工具的內部或外部)以測量工具的一個或多個輸出特徵(如，被加工的晶片)；和反饋控制器以基於數據點(其中數據點是從一個晶片或幾個晶片的一個或幾個測量計算的或等於測量)改變工具的操作。本發明的多個實施例涉及反饋控制器，其包括用於識別異常值數據點的特徵(即，基本和一個或多個先前數據點不同的數據點)，為了區分異常值數據點為錯誤異常值數據點和非錯誤異常值數據點(如表示工具狀態改變的異常值)，為了消除錯誤數據點影響反饋控制器及其工具的影響。這些實施例是結合圖5-6說明的。如上所述，數據點可以從單個晶片的一個或多個測量計算。這些測量也可包含異常值，它們基本和其它晶片測量不同。至少在本發明的某些實施例中，這些異常值測量在計算該晶片任何數據點之前被識別並被除去。這些實施例結合圖7進行說明。至少在本發明的某些實施例中，上述實施例的部分或全部特徵可組合到一個系統中，上述實施例涉及從測量和數據點中識別並除去異常值。這些實施例是結合圖8A-8B進行說明的。
在描述本發明的各個實施例之前，首先更詳細地說明異常值的一般概念。如上所述，異常值是顯著不同於先前數據點的數據點。差異的顯著性可按照統計學，如平均值，中值，標準偏差，等測量。異常值數據點可指示發生在工具中的變化，和要求的反饋控制器的響應(如，調整控制參數)。在其它情形中，異常值數據點可指示出計量站的測量是錯誤的(即，錯誤異常值數據點)。在這樣的情形中，消除錯誤數據點對反饋控制器的操作的影響。為了進一步解釋這些概念，錯誤異常值的例子說明於圖2中，且表示非錯誤異常值的異常值數據點說明於圖3中。
更具體地，圖2中，黑線201描繪按照被加工晶片的順序的數據點和它們各個預測的值之間差值線。在本發明中，預測值是部分基於先前的數據點計算的。在y軸上示出被加工晶片的差值，F(k)。被加工晶片20在1處有差值，而晶片1-19和21-40在零處有差值。描繪於圖2中的晶片20的數據點歪曲或不正確地表徵發生在工具中的工藝，因為差值跳躍到晶片20的1並降到0。其也可以代表計算數據點中的錯誤，該數據點是計算差值的基礎。這樣的數據點優選作為錯誤輸入。因此，有必要防止這樣的數據點被輸入到反饋控制器。
圖3中，相似的變化發生在被加工的晶片20，但對晶片21-40差值駐留在1。在這樣的情形中，晶片20的差值很可能代表變化的前沿(leading edge)而非錯誤異常值。示於圖3中的變化包含關於發生在工具中的的相關信息。因此，有必要輸入變化前沿的數據點至反饋控制器，以便作出適當的調整。
為了將非錯誤異常值和錯誤異常值區分開來，其中本發明的實施例包括工具401，一個或多個計量站403，和反饋控制器406，該反饋控制器406包括評估器405和優化器407，如圖4所示。工具401類似於上面參照圖1進行的描述。計量站403(可以是工具401的一部分，或在工具401之外)經配置對被加工晶片做一個或多個測量。具體地，測量可以是不同類型的，如沉積膜的厚度、多種過渡特徵等。計量站403也可以為每類測量作出一個或多個測量。例如，計量站403可在被加工晶片的多個點測量晶片厚度。
計量站403所做出的測量的值被傳達至控制器406。一旦接受到測量值，評估器405計算來自測量的一個或多個數據點。評估器405經配置以基於新信息，如數據點等，提高控制器406的預測能力。
一旦數據點被計算，其被如圖5所示的那樣處理。具體地，評估器405確定新數據點是否顯著不同於預測值，並因此被認為是「候選(candidate)」異常值(步驟503)。如果這樣，數據點被設定為候選異常值(步驟504)。其被稱為候選值，因為異常值是否是錯誤數據點或代表變化的數據點將於隨後確定。如果數據點不是候選異常值，那麼評估器405計算並傳達數據點的反饋值至優化器407(步驟509)。這裡，反饋值是和差值(如果有)成比例的值，該差值是在數據點值和控制器406計算的預測值之間的差值。然後優化器407在計算新控制參數集中使用反饋值。在本發明實施例中，優化器407經配置以最優方式(如，對控制參數的變化最小同時在驅動工具中滿足所有目標以產生所需的輸出)產生控制參數。
如果數據點是候選的異常值，且先前數據點沒有被標記為候選異常值(如在處理先前數據點中步驟505所確定的那樣)，該數據點最可能是類似於圖2中所描繪的錯誤數據點(即，錯誤異常值)。同樣地，沒有反饋值被傳送至優化器407(步驟511(a))。換言之，防止去除這樣的數據點被去除以防止其對優化器407的操作的影響。如果先前數據點不是候選異常值，那麼該數據點是候選的，並且隨後的數據點不是候選的，那麼該數據點是錯誤數據點。
在本發明的至少某些實施例中，評估器405確定如果兩個或更多先前數據點被標記為異常值，而非僅一個先前數據點。在這樣的實施例中，如果兩個或更多先前數據點沒被標記為異常值，該數據點被指定為錯誤異常值。再一次，沒有反饋值被傳送給優化器407。當沒有反饋值傳送時，優化器407可在控制工具401中使用先前控制參數集。
在至少某些實施例中，首先執行閾值測試，而非防止每個候選異常值的反饋值被輸入到優化器407。在本發明的這些實施例中，即使新數據點被確定為候選異常值，如果數據點和預測值之間的差落在閾值之下/之上，然後反饋值被傳送至在計算控制參數中要使用的優化器407。應該指出閾值也可以是一個範圍。
如果評估器405確定先前數據點也是異常值(或候選異常值)，該條件類似於在圖3中描繪的條件，因為發生在先前數據點上的變化繼續發生在當前數據點。當先前數據點的反饋值本應該傳送至優化器407時，因為其表示變化，在這樣的情形中，沒有為先前數據點將先前數據點的反饋值傳送至優化器407。因此評估器405首先計算先前數據點的反饋值，並且然後計算新數據點反饋值。後面的值被傳送至在計算控制參數中要用的優化器407(步驟507)。
雖然提供的上面說明是為處理一個數據點以計算一個反饋值，但任何數目的數據點可用於計算任何數目的反饋值。因此，優化器407經配置以接收任何數目來自評估器405的反饋值。更特別地，當其接收來自評估器405的反饋值時，優化器407計算新的控制參數集。在計算新控制集中，優化器407可基於接收的反饋值簡單地調整先前的控制參數集。
現在通過參考圖6更詳細地說明控制器406的上述特徵。更特別地，至少在本發明的某些實施例中，為了確定數據點是否是候選異常值，使用統計濾波器。至少在本發明某些實施例中，使用指數加權移動平均值(EWMA)濾波器。在本發明的實施例中，可使用其它類型的濾波器，如有限脈衝響應，無限脈衝響應，或基於小波的濾波器。在下面的例子中，預測值方差的指數加權移動平均值可表達為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1標準偏差的相應值表達為sk=Sk]]>其中，1.β是用於EWMA濾波器的係數；2.Fk是數據點和晶片k預測值之間的差，且其可表達為yk-1actual-yk-1predicted，其中yk-1actual是在第k-1次或晶片k-1時測量的實際值；和yk-1predicted是在第k-1次或晶片k-1時預測的值；以及3.Δk是為次數k的反饋值，用於計算反饋值的方程組的例子如下如果|Fk-Δk|≤KnskΔk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否則Δk+1＝Δk其中，λk是用於基於EWMA濾波器的係數，其是任選的次數和/或其它處理事件的函數(λk的值也可以被設定為晶片數目，距目標或另一個類型工藝相關的事件，如新一批的開始或工藝條件的變化的距離的函數)；以及Kn是異常值係數的值，其可被設定為一定的值，如0.1。
如上面反饋值的方程所指示的那樣，當Fk和反饋值之間的差大於規定的閾值Knsk時，反饋值被更新。這對優化器407可能做出的調整給出一個限制。
使用上述方程，說明確定數據點是否是候選異常值的步驟。首先，當數據點被接收時，移動平均值和其平方根值被更新(步驟601)。用這些值，執行閾值測試以確定何時數據點是候選異常值。例如如果(Fk-Δk)≥Ksk-1，數據點可以標記為「候選＝1」；如果(Fk-Δk)≤-Ksk-1，數據點可以標記為「候選＝-1」；和在所有其它情形中，數據點被標記為「候選＝0」。
換句話說，如果|Fk-Δk|大於Ksk-1，數據點被標記為候選異常值，否則其不被標記為異常值。此處，K被設定為一定的值，如3。實際標記被指定如下「0」，如果數據點不是候選；「1」，如果數據點的實際值顯著高於預測值和反饋(候選)；以及「-1」如果數據點的實際值顯著低於預測值和反饋(候選)。
在確定數據點是否是候選後，評估器405確定數據點的狀態。此處，狀態指示先前數據點是否被標記異常值(步驟603)如果數據點不是候選異常值，狀態被設定為「規則的」；如果數據點是候選異常值，且先前數據點沒有被標記為異常值，那麼數據點此時被當作異常值，且狀態被設定為「忽略」；和如果數據點是候選異常值，且先前數據點沒有被標記為異常值，則兩個數據點都用於濾波計算，且該狀態被設定為「二」。
下面是一組偽代碼，其捕獲設定數據點狀態的上述特徵If candidate＝＝0State＝「regular」If candidtate！＝0 and candidate*prev_candidate！＝1State＝『ignore』If candidtate！＝0 and candidate*prev_candidate＝＝1
State＝『two』Capture pos and neg.
一旦狀態如上設定，在計算反饋值中，評估器405執行結合圖5描述的步驟。此外，當下一個數據點到達時，評估器405也計算指數加權移動平均值濾波器的多個值和其要用的方差If state＝＝『two』and new data point was marked as「-1」or「+1」下面的方程計算先前和當前數據點的值(步驟605和607)和反饋值。
Sk-1＝β(Fk-1-Δk-1)2+(1-β)Sk-1Δk＝λk-1Fk-1+(1-λk-1)Δk-1Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1Δk+1＝λkFk+(1-λk)Δksk=Sk]]>If state＝＝『regular』下面的方程計算本數據點的值(步驟607)和反饋值。
Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1如果|Fk-Δk|≥KnskSk=Sk]]>Δk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否則Δk+1＝ΔkIf state＝＝『ignore』(也是如果在丟失數據情形中沒有晶片到達時執行)先前設定的數據如下面所示。
Sk＝Sk-1Δk+1＝Δksk=Sk]]>現在說明這樣的實施例，該實施例關於在計算數據點中識別並除去異常值測量，異常值測量可能由於涉及計量站的問題發生，如測量坐標的錯位，或由於物理現象，如顆粒的出現。這些問題對測量精度產生消極影響。因此，有必要在它們在計算數據點中被使用之前識別並除去異常值測量。至少在本發明的某些實施例中，確定異常值所需的測量和信息是資源規定的。這意味著信息基於哪個具體的工具或腔室加工晶片而被保留。而且，統計分析的值被有利地保持為相對值而非絕對值。
在這些實施例中，評估器405接收多個來自一個或多個計量站403的測量(步驟701)。具體地，評估器405保持足夠的信息以確定在哪個具體工具或腔室中晶片被加工。在接收來自計量站的測量後，評估器405計算它們的平均數和方差值(步驟703)。具體地，平均數和方差被表達為Mi=1nik=1nixik]]>Vi=(1ni-1)k=1ni(xik-Mi)2]]>其中，數據集被指定為集j和運轉/晶片i；Mi是平均數；和Vi是方差。
平均數和方差值可用部分或全部從運轉/晶片I採集的測量計算。集i相應於所有執行的測量的子集的數據，被定義為xik，其中k＝1，......，n，ni，ni是為運轉/晶片I採集的所有數據。
因為在大多數半導體製造工藝中，計量標度隨平均值的變化，標度操作(scaling operation，即用方差除以平均數(mean)的平方)可執行並存儲為標度的方差，Di。然而，在標度操作之前進行檢驗以確定平均數是否是太小而不能執行標度操作，例如，平均數平方的一半比方差小(步驟705)。如果執行了標度，被稱作標誌「FLAG」的記錄器被設定為1(步驟709)。如果沒有執行標度，「FLAG」記錄器和標度的方差被設定為0(步驟707)。下面是一組描述這些特徵的方程如果(Vi＜Mi2/2)FLAG＝1Di=ViMi2]]>否則Di＝0FLAG＝0然後評估器405計算Di和Vi過濾的估值，它們被分別表示為Di+1f和Vi+1f(步驟711)。一個示例性濾波器是EWMA。
如果i＝1Di+1f=Di]]>Vi+1f=Vi]]>
否則Di+1f=min(Di+1,Di)+(1-)Dif]]>Vi+1f=min(Vi+1,Vi)+(1-)Vif]]>然後評估器405計算標準偏差σi。該值基於「FLAG」所設定的值而有兩種不同的方式計算(步驟713)。
如果i＝1如果FLAG＝1i=Di]]>否則i=Vi]]>如果FLAG＝1i=D~i]]>否則i=V~i]]>評估器405計算西格瑪係數Kf，該評估器405從用戶接收可靠度等級(步驟715)。評估器405也計算測量值的中值，Rji(步驟717)。評估器405用運轉/晶片i數據集j的中值Rji，西格瑪係數Kf和標準偏差σi的過濾的估值計算區間(步驟719)。一個示例的區間可表達為如果FLAG＝1Rji-KfσiRji≤xki≤Rji+KfσiRji否則Rji-Kfσi≤xki≤Rji+Kfσi評估器405計算該集合測量值的平均值，該平均值落在區間內(步驟721)。評估器405用平均值取代集合j中的所有落在區間外的測量，並設定這些點為異常值(步驟723)。然後評估器405再計算並存儲過濾的估值(步驟725)。λ的值可在用圖形化用戶界面中配置。
雖然上面結合圖7所述的實施例與上面結合圖5-6所述的實施例分別進行了說明，應該指出這些實施例可以組合。例如，當一個或多個計量站對被加工的晶片做多個測量，這些測量可首先經如圖7所示的計算。隨後，計算的平均值被指定為數據點，且然後經歷如圖5-6中所示的處理。組合上面提到的特徵的本發明示例性實施例將在下面結合圖8A和8B進行說明。
如圖8A所示，包括擬合優度(GOF)值的測量是從計量站403接收的(步驟801)。評估器405執行測量的異常值的篩選(步驟803)。該步驟類似於上面結合計算測量區間說明的步驟；然而，在這些實施例中，用於具體地控制輸出的GOF和統計異常值限是從存儲器提供的(步驟805)。如果所有測量在區間外，那麼測量不用於反饋值計算(步驟809)。如果所有測量不在區間外，那麼評估器405計算落在區間內的測量的平均值(步驟811)。然後評估器405更新統計信息(步驟813)，然後其可以存儲為用於先前運轉中具體控制的輸出的統計信息陣列(步驟815)。
在步驟811中計算的平均值用作數據點。評估器405執行數據點異常值篩選步驟，其確定數據點是否是候選異常值，其類似於上面結合圖5-6描述的步驟。基於步驟817，評估器405確定數據點是否是異常值。如果是異常值，那麼數據點不用在反饋值計算中(步驟825)。數據點的狀態是類似於結合步驟603，605和607所描述的步驟確定的(步驟821)。評估器405存儲當前數據點狀態(步驟823)。如果數據點不是異常值，評估器405執行反饋值篩選(步驟827)，其類似於上面結合圖5-6所描述的閾值測試。基於反饋值篩選，評估器405確定反饋值是否在噪聲限內(步驟829)。如果反饋值在噪聲限內，那麼反饋值不傳送至優化器407(步驟831)。否則反饋值被傳送至優化器(步驟833)。無論反饋值是否落在噪聲限內，評估器更新關於數據點的統計信息(步驟835)。最終的值被存儲為用於先前運轉的具體控制的輸出的統計信息，以用來執行反饋異常值篩選(步驟837)和噪聲篩選步驟(步驟839)。
執行上面描述的本發明實施例的結果圖示於圖9中。具體地，每個數據點代表由化學氣相沉積(CVD)加工的晶片。計量站收集被加工的晶片的厚度測量。對於正常操作內的測量，測量的平均值被用作數據點。當測量在範圍907之外時(如，在閾值之上，該閾值被設定來檢測災變)，工具被停機，且向操作員發出信息(如，電子郵件信息和/或頁面)。而且，這樣的測量集合不用於計算反饋值。當一個測量在區間之外(如905)，那麼用落在區間內的測量的平均值取代測量，且過濾值被存儲。
本發明的實施例可以以一套計算機可執行代碼(如，電腦程式)集實施，用計算機硬體實施，或它們任何組合實施。具體地，本發明的實施例是按照圖5-8A、B所示的幾個流程圖描述的。流程圖中描繪的幾個動作可以以電腦程式中的代碼或用計算機硬體來實施。
現在描述本發明實施例實施的軟體，圖10示出這樣的實施例的方框圖。總線1056用作互連各個元件的主要信息高速公路。CPU1058是中央處理單元，執行計算和邏輯操作，這些計算和邏輯操作是執行本發明工藝和其它程序所需的。只讀存儲器(ROM)1060和隨機存取存儲器(RAM)1062構成主存儲器。磁碟控制器1064連接一個或多個磁碟驅動器至系統總線1056。這些磁碟驅動器是，例如，軟盤驅動器1070，或CD ROM或DVD(數字視頻盤)驅動器1066，或內部或外部硬碟驅動器1068。這些各種類型的磁碟驅動器和磁碟控制器是任選沒備。
顯示器接口1072連接顯示器1048並允許來自總線1056的信息顯示於顯示器1048。與外部設備如上面所述系統的其它元件的通信開始利用例如通信埠1074。光纖和/或電纜和/或連接器和/或光學通信(如紅外，等)和/或無線通信(如，射頻(RF)，等)可用作外設與通信埠1074之間的傳輸介質。外圍接口1054連接鍵盤1050和滑鼠1052，允許輸入數據被傳輸到總線1056。除了這些元件，分析器可選包括紅外發射器和/或紅外接收器。當計算機系統用來連接一個或多個處理元件/站時，可選地利用紅外發射器，該一個或多個處理元件/站通過紅外信號傳輸發射/接收數據。代替利用紅外發射器或接收器，計算機系統也可選地使用低功率無線電發射器1080和/或低功率無線電接收器1082。低功率無線電發射器發射信號以為製造工藝的元件接收，且通過低功率無線電接收器接收來自這些元件的信號。低功率無線電發射器和/或接收器是工業上的標準設備。
雖然圖10中說明的實施例只具有單個處理器，單個硬碟驅動器和單個本地存儲器，可選地，分析器合適地配備有任和數量的處理器或存儲器及它們的組合。例如，多個實施例可被任何合適的加工系統按照本發明實施例的原理取代，或與之組合，包括複雜的計算器、和手持式計算機、膝上型/筆記本式計算機、迷你型計算機、大型機和超級計算機，以及它們的處理系統網絡組合。
計算機可讀存儲介質存儲計算機可讀代碼或指令。作為一個例子，介質可與圖10所示的磁碟驅動器一起使用。通常，存儲介質，如CDROM、數字視頻盤、或軟盤將包含，例如，用於單字節語言的多字節地域(locale)，和用於控制模擬器(modeler)以使計算機能執行此處所述的功能的程序信息。可替換地，示於圖10中的ROM 1060和/或RAM 1062也可以用來存儲程序信息，該程序信息用於指示中央處理單元1058執行和本發明多個自動化工藝關聯的操作。用於存儲信息的合適的計算機可讀介質的其它例子包括磁存儲、電存儲、或光(包括全息)存儲，及它們的某些組合等。
一般地，應該強調本發明實施例的多個元件可用硬體、軟體或它們的組合實施。在這樣的實施例中，多個元件和步驟將以硬體和/或軟體實施以執行本發明實施例的功能。任何目前可得到的或將來開發的計算機軟體語言和/或硬體元件可用在本發明的這樣的實施例中。例如，至少某些上面提到的功能可用Visual Basic，C，C++，或任何對所用的處理器合適的計算機語言實施。其也可以在解釋性環境，如Java中編寫，並傳輸至多個地點而到達各個不同用戶。
從詳細說明中，可清楚地明白本發明的許多特徵和優點，且因此，本發明的權利要求意在涵蓋落入本發明精神和範疇內的本發明的所有特徵和優點。而且，因為多種修改和變化對本領域的技術人員是顯而易見的，這些特徵和優點無意限制本發明至所示和所述的嚴格構造和操作，且因此，所有合適的修改和等效形式落在本發明保護範疇內。
權利要求
1.一種用反饋控制機理控制半導體製造工具的方法，其包括(a)接收關於所述工具的輸出的多個數據點，所述多個數據點包括當前數據點和至少一個先前數據點；(b)基於下列項確定所述當前數據點是否是異常值(b-1)比較所述當前數據點和所述至少一個先前數據點的統計表示；以及(b-2)是否所述至少一個先前數據點是異常值；以及(c)如果所述當前數據點被確定為異常值，在計算所述反饋控制機理的反饋值中忽略所述當前數據點。
2.如權利要求1所述的方法，其中(b)進一步包括僅當所述至少一個先前數據點不是異常值時，確定所述當前數據點為異常值。
3.如權利要求1或2所述的方法，進一步包括(d)如果所述當前數據點被確定為不是異常值，用所述當前數據點和所述至少一個先前數據點計算所述反饋控制機理的所述反饋值。
4.如權利要求1或2所述的方法，進一步包括(d)如果所述至少一個先前數據點是異常值，且所述當前數據點是異常值，為所述至少一個先前數據點計算先前反饋值，並然後基於所述先前反饋值和當前數據點計算所述反饋值。
5.如權利要求1或2所述的方法，其中(b-1)的所述統計表示是所述至少一個先前數據點的加權移動平均值。
6.如權利要求1或2所述的方法，其中(b-1)的所述統計表示是所述至少一個先前數據點的指數加權移動平均值。
7.如權利要求1或2所述的方法，其中(b-1)的所述統計表示被表達為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1其中，β是係數Fk是所述當前數據點和為晶片k預測的值之間的差；以及Δk是次數k的反饋值。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述Δk的值是如下計算的如果|Fk-Δk|≤KnskΔk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否則Δk+1＝Δk其中，λk是係數；Kn是異常值係數；以及sk=Sk.]]>
9.如權利要求7所述的方法，進一步包括當所述當前數據點被確定為不是異常值時，更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。
10.如權利要求7所述的方法，進一步包括當所述當前數據點被確定為異常值時，更新Sk為Sk＝Sk-1。
11.如權利要求6所述的方法，進一步包括更新Sk為Sk-1＝β(Fk-1-Δk-1)2+(1-β)Sk-1；且然後當所述當前數據點被確定為不是異常值且先前數據點沒有被確定為異常值時，更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。
12.如權利要求1或2所述的方法，進一步包括用至少一個計量站對所述工具的輸出做多個測量；和基於所述多個測量計算所述當前數據點。
13.如權利要求12所述的方法，進一步包括基於關於所述多個測量的統計信息計算區間；識別落入所述區間的所述多個測量的子集；以及從所述多個測量的所述子集識別所述當前數據點。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述統計信息關於所述多個測量的中值和標準偏差中的至少一個。
15.如權利要求14所述的方法，進一步包括基於所述多個測量的方差和標度的方差中的一個計算所述標準偏差。
16.一種用反饋控制機理控制半導體製造工具的系統，其包括評估器，其經配置以接收關於所述工具的輸出的多個數據點，該數據點包括當前數據點和至少一個先前數據點，其中所述評估器進一步經配置以基於比較所述當前數據點和所述至少一個先前數據點的統計表示，確定是否所述當前數據點是異常值，和是否所述至少一個先前數據點是異常值，以及其中如果所述當前數據點被確定為異常值，所述評估器進一步經配置以在計算所述反饋控制機理的反饋值中，忽略所述當前數據點。
17.如權利要求16所述的系統，其中僅當所述至少一個先前數據點是異常值時，所述評估器進一步經配置以確定所述當前數據點為異常值。
18.如權利要求16所述的系統，其中如果所述當前數據點被確定為不是異常值，所述評估器進一步經配置以用所述當前數據點和所述至少一個先前數據點計算所述反饋機理的反饋值。
19.如權利要求16所述的系統，其中如果所述至少一個先前數據點是異常值且所述當前數據點是異常值，所述評估器進一步經配置以為所述至少一個先前數據點計算先前反饋值，並然後基於所述先前反饋值和所述當前數據點計算所述反饋值。
20.如權利要求16所述的系統，其中所述統計表示是所述至少一個先前數據點的加權移動平均值。
21.如權利要求16所述的系統，其中所述統計表示是所述至少一個先前數據點的指數加權移動平均值。
22.如權利要求16所述的系統，其中所述統計表示被表達為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1其中，β是係數Fk是所述當前數據點和為晶片k預測的值之間的差；以及Δk是次數k的反饋值。
23.如權利要求22所述的系統，其中Δk的值是如下計算的如果|Fk-Δk|≤KnskΔk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否則Δk+1＝Δk其中，λk是係數；Kn是異常值係數；以及sk=Sk.]]>
24.如權利要求22所述的系統，其中所述評估器經進一步配置以便當所述當前數據點被確定為不是異常值時，更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。
25.如權利要求22所述的系統，其中所述評估器進一步經配置以當所述當前數據點被確定為異常值時，更新Sk為Sk＝Sk-1。
26.如權利要求22所述的系統，其中所述評估器進一步經配置以當所述當前數據點被確定為不是異常值，且所述先前數據點沒有被確定為異常值時，更新Sk為Sk-1＝β(Fk-1-Δk-1)2+(1-β)Sk-1；和更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。
27.如權利要求16所述的系統，進一步包括至少一個計量站經配置以對所述工具的所述輸出做多個測量，其中所述評估器經配置以基於所述多個測量計算所述當前數據點。
28.如權利要求27所述的系統，所述評估器經配置以基於關於所述多個測量的統計信息計算區間，且經配置以從所述多個測量中識別落在所述區間內的子集，以及經配置以從所述多個測量的所述子集計算所述當前數據點。
29.如權利要求28所述的系統，其中所述統計信息關於所述多個測量的中值和標準偏差中的至少一個。
30.如權利要求29所述的系統，所述評估器進一步經配置以基於所述多個測量的方差和標度的方差中的一個計算所述標準偏差。
31.一種用反饋值控制機理控制半導體加工工具的系統，其包括(a)用於接收關於所述工具的輸出的數據點的多個設備，該數據點包括當前數據點和至少一個先前數據點，其中所述至少一個先前數據點是在所述當前數據點之前接收的；(b)基於下列項確定所述當前數據點是否是異常值的設備(b-1)比較所述當前數據點和所述至少一個先前數據點的統計表示；以及(b-2)是否所述至少一個先前數據點是異常值；以及(c)如果所述當前數據點被確定為異常值，在計算所述反饋控制機理的反饋值中忽略所述當前數據點的設備。
32.如權利要求31所述的方法，進一步包括僅當所述至少一個先前數據點是異常值時，確定所述當前數據點為異常值的設備。
33.如權利要求31所述的系統，進一步包括(d)如果所述當前數據點被確定為不是異常值，用所述當前數據點和所述至少一個先前數據點計算所述反饋控制機理的所述反饋值的設備。
34.如權利要求31所述的系統，進一步包括(e)如果所述至少一個先前數據點是異常值，且所述當前數據點是異常值，為所述至少一個先前數據點計算先前反饋值，並然後基於所述先前反饋值和當前數據點計算所述反饋值的設備。
35.如權利要求31所述的系統，其中所述統計表示是至少一個先前數據點的加權移動平均值。
36.如權利要求31所述的系統，其中所述統計表示是至少一個先前數據點的指數加權移動平均值。
37.如權利要求31所述的系統，其中所述的統計表示被表達為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1其中，β是係數Fk是當前數據點和為晶片k預測的值之間的差；以及Δk是次數k的反饋值。
38.如權利要求37所述的系統，其中所述Δk的值是如下計算的如果|Fk-Δk|≤KnskΔk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否則Δk+1＝Δk其中，λk是係數；Kn是異常值係數；以及sk=Sk.]]>
39.如權利要求39所述的系統，進一步包括當所述當前數據點被確定為不是異常值時，更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1的設備。
40.如權利要求37所述的系統，進一步包括當所述當前數據點被確定為異常值時，更新Sk為Sk＝Sk-1的設備。
41.如權利要求37所述的系統，進一步包括更新Sk為Sk-1＝β(Fk-1-Δk-1)2+(1-β)Sk-1的設備；且然後當所述當前數據點被確定為不是異常值且所述先前數據點沒有被確定為異常值時，更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1的設備。
42.如權利要求31所述的系統，進一步包括用至少一個計量站對所述工具的所述輸出做多個測量的設備；和基於所述多個測量計算所述當前數據點的設備。
43.如權利要求42所述的系統，進一步包括基於關於所述多個測量的統計信息計算區間的設備；從落入所述區間內的所述多個測量中識別子集的設備；從所述多個測量的所述子集計算所述當前數據點的設備。
44.如權利要求43所述的系統，其中所述統計信息關於所述多個測量的中值和標準偏差中的至少一個。
45.如權利要求44所述的系統，進一步包括基於所述多個測量的方差和標度的方差中的一個計算所述標準偏差的設備。
46.一種計算機可讀介質，其用於存儲被一個或多個計算機執行的指令，所述指令指示用於用反饋值控制機理控制半導體製造工具的所述一個或多個計算機，所述指令包括執行下列步驟(a)接收關於所述工具的輸出的多個數據點，所述多個數據點包括當前數據點和至少一個先前數據點；(b)基於下列項確定所述當前數據點是否是異常值(b-1)比較所述當前數據點和所述至少一個先前數據點的統計表示；以及(b-2)是否所述至少一個先前數據點是異常值；以及(c)如果所述當前數據點被確定為異常值，在計算所述反饋控制機理的反饋值中忽略所述當前數據點。
47.如權利要求46所述的方法，進一步包括僅當所述至少一個先前數據點是異常值時，確定所述當前數據點為異常值。
48.如權利要求46所述的介質，進一步包括(d)如果所述當前數據點被確定為不是異常值，用所述當前數據點和所述至少一個先前數據點計算所述反饋控制機理的所述反饋值。
49.如權利要求46所述的介質，進一步包括(d)如果所述至少一個先前數據點是異常值且所述當前數據點是異常值，基於所述先前反饋值和所述當前數據點，為所述至少一個先前數據點計算先前反饋值，並然後計算所述反饋值。
50.如權利要求46所述的介質，其中(b-1)的所述統計表示是所述至少一個先前數據點的加權移動平均值。
51.如權利要求46所述的介質，其中(b-1)的所述統計表示是所述至少一個先前數據點的指數加權移動平均值。
52.如權利要求46所述的介質，其中(b-1)的所述統計表示被表達為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1其中，β是係數Fk是所述當前數據點和為晶片k預測的值之間的差；以及Δk是次數k的反饋值。
53.如權利要求52所述的介質，其中所述Δk的值是如下計算的如果|Fk-Δk|≤KnskΔk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否則Δk+1＝Δk其中，λk是係數；Kn是異常值係數；以及sk=Sk.]]>
54.如權利要求52所述的介質，進一步包括當所述當前數據點被確定為不是異常值時，更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。
55.如權利要求52所述的介質，進一步包括當所述當前數據點被確定為異常值時，更新Sk為Sk＝Sk-1。
56.如權利要求52所述的介質，進一步包括更新Sk為Sk-1＝β(Fk-1-Δk-1)2+(1-β)Sk-1；且然後當所述當前數據點被確定為不是異常值且所述先前數據點沒有被確定為異常值時，更新Sk為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。
57.如權利要求46所述的介質，進一步包括用至少一個計量站對所述工具的所述輸出做多個測量；和基於所述多個測量計算所述當前數據點。
58.如權利要求57所述的介質，進一步包括基於關於所述多個測量的統計信息計算區間；從落在所述區間內的所述多個測量識別子集；以及從所述多個測量的所述子集計算所述當前數據點。
59.如權利要求58所述的介質，其中所述統計信息關於所述多個測量的中值和標準偏差中的至少一個。
60.如權利要求59所述的介質，進一步包括基於所述多個測量的方差和標度的方差中的一個計算所述標準偏差。
61.一種用反饋控制機理製造半導體裝置的系統，其包括至少一個加工工具，其經配置以在至少一個晶片上執行至少一個半導體製造步驟；至少一個計量站，其連接到所述至少一個加工工具，並經配置以對至少一個晶片做測量；評估器，其經配置以接收關於所述至少一個工具的輸出的多個數據點，該數據點包括基於所述至少一個計量站的所述測量計算的當前數據點和至少一個先前數據點，其中所述評估器進一步經配置以基於比較所述當前數據點和所述至少一個先前數據點的統計表示，確定所述當前數據點是否是異常值，和所述至少一個先前數據點是否是異常值，以及其中如果所述當前數據點被確定為異常值，所述評估器進一步經配置以在計算所述反饋控制機理的反饋值中，忽略所述當前數據點。
62.如權利要求61所述的系統，其中僅當所述至少一個先前數據點是異常值時，所述評估器進一步經配置以確定所述當前數據點為異常值。
63.如權利要求61所述的系統，進一步包括優化器，其連接至所述評估器以接收所述反饋值，並經配置以基於所述反饋值生成至少一個控制參數，該控制參數用於操作所述至少一個工具。
64.如權利要求61所述的系統，其中所述至少一個工具是蝕刻裝置。
65.一種用反饋值控制機理控制半導體製造工具的方法，其包括(a)接收關於所述工具的輸出的多個數據點，所述多個數據點包括當前數據點，隨後的數據點，和至少一個先前數據點；(b)確定所述當前數據點為錯誤異常值(b-1)如果所述當前數據點和預測值之間的差在閾值之外，該差是從所述至少一個先前數據點的統計表示計算的；(b-2)如果所述至少一個先前數據點不是異常值；以及(b-3)如果所述隨後的數據點不是異常值；以及(c)如果所述當前數據點被確定為錯誤異常值，在計算所述反饋控制機理的反饋值中忽略所述當前數據點。
66.如權利要求65所述的方法，其中(b-1)的所述統計表示是所述至少一個先前數據點的指數加權移動平均值。
67.如權利要求66所述的方法，其中(b-1)的所述統計表示被表達為Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1其中，β是係數Fk是所述當前數據點和為晶片k預測的值之間的差；以及Δk是次數k的反饋值。
68.如權利要求67所述的方法，其中所述閾值是如下計算的|Fk-Δk|≤Knsk其中，λk是係數；Kn是異常值係數；以及sk=Sk.]]>
全文摘要
本發明公開一種用反饋控制機理控制半導體製造工具的系統、方法和介質。該反饋控制機理包括用於接收關於工具輸出的數據點的特徵。數據點包括當前數據點和至少一個先前數據點。該反饋控制機理也包括基於是否至少一個先前數據點是異常值，用於通過比較當前數據點和至少一個先前數據點的統計表示，而確定是否當前數據點是錯誤異常值的特徵。反饋控制機理進一步包括如果當前數據點被確定為錯誤異常值，在計算反饋控制機理的反饋值中忽略當前數據點的特徵。
文檔編號G05B23/02GK1678965SQ03820839
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月1日 優先權日2002年8月1日
發明者A·T·施瓦姆, A·P·桑穆加孫達拉姆, J·塞若, Y·科克託夫, E·安廷 申請人:應用材料有限公司