用於離子注入過程的錯誤檢測及控制方法以及執行該方法的系統的製作方法

2023-05-03 00:22:31

專利名稱：用於離子注入過程的錯誤檢測及控制方法以及執行該方法的系統的製作方法
技術領域：
本發明大致有關半導體裝置製造的領域，尤有關離子注入程序的錯誤檢測及控制方法、以及執行該方法的系統。
背景技術：
半導體工業內，有一股為了提高了諸如微處理器及內存裝置等的集成電路裝置的品質、可靠性、及產出率的持續驅動力。消費者對能夠更可靠地操作的較高品質計算機及電子裝置的需求更增強了此種驅動力。這些需求已造成諸如電晶體等的半導體裝置在製造上的持續改良，以及設有此種電晶體的集成電路裝置在製造上的持續改良。此外，減少典型電晶體的組件製造時的缺陷，也會降低每一電晶體的總成本以及設有此種電晶體的集成電路裝置的成本。
一般而言，系使用其中包括微影步進機、蝕刻工具、沉積工具、研磨工具、快速熱程序工具、及離子注入工具等的各種程序工具對一批晶圓執行一組程序步驟。構成半導體程序工具的基礎的技術在過去數年中已受到愈來愈多的關注，因而造就了更大的精進。然而，雖然在該領域中已有所進展，但是目前在市場上可購得的許多程序工具仍然有某些缺點。這些工具尤其缺少先進的程序數據監視能力，例如缺少以一種使用者易於使用的格式提供歷史性參數數據的能力，以及缺少事件記錄、現行程序參數及所有批次程序參數的實時圖形顯示、以及遠程(亦即，本地所在處及全世界)監視等。這些缺點可能造成諸如產出率、精確度、穩定性及可重複性、程序溫度、以及機械工具參數等關鍵性程序參數的非最佳控制。此種變化性會顯現為批次內的不同、各批次間的不同、以及各工具間的不同，而這些不同可能傳播為產品品質及性能的偏差，而用於這些工具的理想的監視及診斷系統將提供一種監視該變化性的裝置，並提供了一種對關鍵性參數進行最佳化控制的裝置。
一種改善半導體程序線的作業的技術包括將一遍及全工廠的控制系統(factory wide control system)用來自動地控制各種程序工具的操作。各製造工具與一製造架構或一網絡的程序模塊通訊。通常系將每一製造工具連接到設備接口。該設備接口被連接到用來協助該製造工具與該製造架構間的通訊的機器接口。該機器接口通常可以是先進程控(Advanced Process Control；簡稱APC)系統之一部分。該APC系統根據製造模型而激活控制描述語言程序(control script)，而該控制描述語言程序可以是用來自動擷取執行程序所需的數據的軟體程序。各半導體裝置通常分階段進入用於多個程序的多個製造工具，而產生與被處理的半導體裝置的品質有關的數據。
在程序期間，可能會發生會影響到所製造的裝置的性能的各種事件。亦即，程序步驟中的變化將造成裝置性能的變化。諸如特徵部位關鍵尺寸、摻雜程度、接點電阻值、及微粒汙染等的因素都可能影響到裝置的最終性能。根據性能模型而控制程序線中的各種工具，以便減少程序的變化。通常被控制的工具包括微影步進機、離子注入工具、研磨工具、蝕刻工具、及沉積工具。程序前及(或)程序後的度量數據被供應到該等工具的程控器。該等程控器根據性能模型及度量信息計算諸如程序時間等的操作配方參數，以便嘗試獲得儘量接近目標值的程序後結果。以此種方式進行的減少變化將導致較高的產出率、較低的成本、及較高的裝置性能等的結果，而所有這些結果等同於較高的利潤率。
於製造集成電路裝置時，離子注入是一種非常複雜且被廣泛使用的工藝。離子注入是一種將諸如砷或硼等摻雜劑材料注入襯底等結構以便形成具有某一摻雜劑濃度及分布的極精確注入區的技術。亦可執行離子注入程序，以便將摻雜劑材料注入一層材料。因為注入區對最終集成電路產品的性能可能會造成的衝擊，所以對離子注入程序的極精確控制是值得追求的。例如，如果要使最終產品按照預期的方式操作，則必須對為了形成電晶體的源極/汲極區或控制該電晶體的臨界電壓而執行的離子注入程序作精確的控制，。
在現代的半導體製造設施中，通常是對一組或一批的諸如晶圓等襯底執行離子注入程序。每一批中處理的襯底數目可能會根據用來執行該程序的離子注入設備而改變。大部分批次型離子注入設備一次可對13或17個晶圓執行離子注入程序。最關注的事為嘗試確保正確地執行在此種離子注入工具中執行的程序。此外，在某些情形中，如果錯誤地執行了離子注入程序，則必須銷毀實施此種錯誤程序的襯底。亦即，縱使不是完全不可能，也是非常難以使實施錯誤離子注入程序再實施一次該程序。
在控制離子注入程序的努力中，系在執行離子注入程序之後取得度量數據，以便決定是否用了可接受的方式執行了該程序。可自生產或測試晶圓取得此種度量數據。例如，可將Termawave製造的TP420及(或)TP500型的度量工具用來判定晶格的問題。再舉例另一例子，於測試晶圓時，可將Prometrix的型號為RS55的度量工具用來判定在執行離子注入程序後的注入區的摻雜劑濃度分布。在某些情形中，於測試晶圓時，可使用Cameca製造的二次離子質譜儀(Secondary IonMass Spectrometry；簡稱SIMS)來取得度量數據。然而，此種程序可能耗用較長的時間，例如對於薄膜電阻(sheet resistance)數據而言，該程序在每一襯底可能耗用大約10分鐘來執行此種度量測試。此外，通常在完成了離子注入程序相當長的時間之後，例如在完成了離子注入程序數小時或數天之後，才會執行此種度量測試。因此，並未以一種符合需要的方式及時地提供該度量數據。例如，當正在取得度量數據的期間，可能正使用會產生不良品質的注入區的工具參數而在離子注入工具中處理其它的襯底。
如前文所述，離子注入程序是非常複雜的，且此種離子注入程序的成功性能系取決於該程序的若干相關參數，例如注入劑量、注入能量水平、氣體流量率、燈絲的電流及電壓位準、離子射束電流、以及掃描次數等的相關參數。為了得到所需的目標結果，現代的離子注入設備在執行離子注入程序之前可先自動調整或調控離子射束，以便確保該工具所執行的離子注入程序將產生可接受的結果。亦即，該離子注入工具嘗試調控或調整多個這些相關的參數，使這些參數的選擇組合將產生預期的結果。該調整程序是較耗時的程序。通常在該離子注入工具內的法拉第杯(Faraday cup)上導引，離子注入射束，並改變一個或多個工具參數，而完成該內部調整。但是很不幸，當執行新的離子注入配方及(或)由當藉由工具處理的襯底數量被安置而使目標條件或目標值改變時，該程序可能變得較不穩定，因而可能將錯誤引入該離子注入程序。因此，所形成的注入區以及由此種注入區所構成的裝置可能在性能上達不到要求。
此外，通常是在離子注入工具將要執行新的注入配方時，執行前文所述的調整程序。由於有可能要改變以獲致目標註入區及程序的工具參數系具有極大的數目，因而縱使目標註入區及工藝是相同的，該調整程序也可能產生這些參數的大量組合。因此，難以有效地監視此種離子注入工具及工藝。
目前需要一種能以及時的方式有效地監視並控制離子注入工具及工藝的系統及方法。本發明系有關可解決或至少減少前文所述問題的全部或部分的方法及系統。

發明內容
本發明系大致有關用於離子注入程序的錯誤檢測及控制方法、以及執行該方法之一種系統。在一實施例中，該方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；根據自該調整程序產生的該工具參數而選擇欲在該離子注入工具中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型；以及使用所選擇的該錯誤檢測模型來監視在該離子注入工具中執行的離子注入程序。
在另一實施例中，該方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；根據自該調整程序產生的該工具參數而產生欲在該離子注入工具中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型；以及使用所產生的該錯誤檢測模型來監視在該離子注入工具中執行的離子注入程序。
在又一實施例中，該方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；以及根據在該離子注入工具中執行的離子注入程序所處理的至少一個襯底中形成的各注入區的歷史性度量數據，而決定自該調整程序產生的該工具參數是否可接受。
在又一實施例中，該方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；以及根據將該工具參數與一組調整設定點模型的比較，而決定自該調整程序產生的該工具參數是否可接受。


若參照前文中的說明並配合各附圖，將可了解本發明，而在這些附圖中，相同的代號標示類似的組件，這些附圖有圖1是根據本發明之一實施例的例示系統的簡化方塊圖；圖2是根據本發明的各種例示方法的簡化方塊圖；以及圖3是根據本發明的另一態樣的其它例示方法的簡化方塊圖。
雖然本發明易於做出各種修改及替代形式，但是該等圖式中系以舉例方式示出本發明之一些特定實施例，且已在本說明書中說明了這些特定實施例。然而，我們當了解，本說明書對這些特定實施例的說明的用意並非將本發明限制在所揭示的該等特定形式，相反地，本發明將涵蓋最後的權利要求書所界定的本發明的精神及範圍內的所有修改、等效物、及替代。
主要組件符號說明10 離子注入工具 12 離子源13 離子 14 襯底16 襯底固持具 18 控制器20 離子注入調整程序22 離子注入運作模型24，24-1-24-n 錯誤檢測模型21 工具設定點參數25 可再生的錯誤檢測模型27 業務規則30，30(1-n)設定點模型32 注入調整設定點模型具體實施方式
下文中將說明本發明的實施例。為了顧及說明的清晰，本說明書中將不說明實際實施例的所有特徵。然而，我們當了解，於開發任何此類實際的實施例時，必須做出許多與實施例相關的決定，以便達到開發者的特定目標，例如符合與系統相關的及與業務相關的限制條件，而這些限制條件將隨著不同的實施例而變。此外，我們當了解，此種開發工作可能是複雜且耗時的，但對已從本發明的揭示事項獲益的擁有此項技藝之一般知識者而言，仍然將是一種例行的工作。
現在將參照各附圖而說明本發明。應將本說明書中使用的字詞理解為且詮釋為具有與熟習相關技術者所理解的這些字詞的意義一致的意義。術語或詞語的特殊定義(亦即與熟習此項技術者所理解之一般且慣用的意義不同的定義)將並不意味著與本說明書中的術語或詞語有一致的用法。在術語或詞語將有特殊意義(亦即與熟習此項技術者所理解的意義不同的意義)時，將以一種直接且毫不含糊地提供該術語或詞語的特殊定義的下定義的方式在說明書中明確地述及該特殊定義。
一般而言，本發明系有關離子注入程序及工具的錯誤檢測及控制的各種系統及方法。熟習此項技術者在完整地參閱本申請案之後將可易於了解，本發明的方法適用於使用各種不同類型的離子注入工具的離子注入程序的實施，且適用於諸如N型及P型摻雜劑材料等的各種不同的摻雜劑材料的實施。此外，可將本發明用於形成其中包括(但不限於)邏輯裝置及內存裝置等的各種裝置的環境。可將本發明用於使多個或單一晶圓接受離子注入程序的離子注入工具。
圖1是可根據本發明之一態樣而採用之一例示離子注入工具(10)的方塊圖。離子注入工具(10)在本質上是例示的，該離子注入工具(10)代表了各種在市場上可購得的離子注入工具任何一種離子注入工具。例如，在一實施例中，離子注入工具(10)是由Varian公司製造的Model VIISion 80離子注入工具。示意圖中示出工具(10)包含離子源(12)，離子源(12)被用來產生由箭頭(13)示出的離子，而離子(13)則被注入定位在工具(10)中的多個襯底(14)。一襯底固持具(16)將襯底(14)保持在工具(10)內的適當位置。在某些例子中，襯底固持具(16)可固持單一或多個晶圓(亦即，循序或批次的配置)。當然，熟習此項技術者當可了解，典型的離子注入工具(10)是一件非常複雜的設備，包含了為了不模糊了本發明而在圖1中未示出的許多組件。美國專利第6,055,460案示出了可根據本發明而使用的離子注入工具之一實施例。本發明於此繫結合美國專利第6,055,460案的全文以供參照。熟習相關技術者當可了解，圖1中所示的工具(10)在本質上是示意的。因此，只系以舉例方式提供襯底(14)及離子源(12)的相對定位。此外，工具(10)可包含在執行離子注入程序時用來移動襯底(14)的裝置。因此，不應將示意圖中示出的離子注入工具(10)的該特定組態視為對本發明的限制。亦請注意，亦可將本發明用於一次只處理單一襯底(14)的離子注入工具(10)。
可將控制器(18)在操作上耦合到離子注入工具(10)，且該控制器(18)可以是可執行指令的任何類型的裝置。在某些實施例中，控制器(18)可以是微處理器或計算機。可將控制器(18)設於離子注入工具(10)中，或控制器(18)亦可以是獨立的裝置，或者控制器(18)亦可以是適於控制在集成電路製造設備中執行的作業之一個或多個面向的整體計算機系統之一部分。可將控制器(18)用來執行本說明書中述及的各種功能。可由多個運算資源執行控制器(18)所執行的該等功能。
圖1中所示的襯底(14)在本質上也將是代表性的，而可將本發明用於將離子注入由諸如絕緣層上覆矽(Silicon On Insulator；簡稱SOI)結構及III-V族化學元素材料等的各種不同的材料構成的襯底(14)的環境中。亦可將本發明用於將摻雜劑材料注入預先形成的材料層的環境中。此外，當注入諸如磷(P)或砷(As)等的N型摻雜劑材料或諸如硼(B)或二氟化硼(BF2)等的P型摻雜劑材料的各種不同類型的摻雜劑材料時，可採用本發明。因此，不應將本發明視為受限於任何特定類型的摻雜劑材料的實施例，除非在最後的權利要求書中清楚地述及此種限制。
本發明的各部分及對應的詳細說明系以軟體或以計算機內存內的數據位執行的運算的算法及符號表示法的方式來呈現。這些說明及表示法是對此項技藝具有一般知識者用來將其工作之內涵有效地傳遞給對此項技藝具有一般知識的其它人士的說明及表示法。在本文的用法中，且在一般性的用法中，術語「算法」(「algorithm」)被認知為一系列有條理並可得到所需結果的步驟。這些步驟是需要對物理量作物理操作的步驟。雖非必然，但這些物理量的形式通常為可被儲存、傳送、結合、比較、及以他種方式操作的光信號、電信號、或磁性信號。將這些信號稱為位、數值、元素、符號、字符、項、或數字等，已證明經常是較便利的，但主要也是為了普遍使用的故。
然而，我們當謹記於心，所有這些術語及其它類似的術語都與適當的物理量有關，而且只是適用於這些物理量的便利性標記而已。除非有其它特別的陳述，或在說明中係為顯而易見，否則諸如「處理」、「運算」、「計算」、「決定」、或「顯示」等的術語都意指計算機系統或類似電子運算裝置的動作及處理，且此種計算機系統系將該計算機系統的緩存器及內存內表現為物理量、電子量的數據操作並變換成該計算機系統的內存、緩存器、或其它此種信息儲存裝置、傳輸裝置、或顯示裝置內同樣表現為物理量的其它數據。
適用於此種製造系統之一例示信息交換及程控架構是諸如可使用由KLA Tencor，Inc.所提供的Catalyst系統而實施的先進程控(APC)架構。該Catalyst系統使用與半導體設備及材料國際協會(Semiconductor Equipment and Materials International；簡稱SEMI)計算機整合式製造(Computer Integrated Manufacturing；簡稱CIM)架構相符的系統技術，且系基於該先進程控(APC)架構。可公開地自總部設於Mountain View的SEMI取得CIM(SEMI E81-0699-Provisional Specification for CIM Framework Domain Architecture)及APC (SEMI E93-0999-Provisional Specification for CIM FrameworkAdvanced Process Control Component)規格。
如本申請案的「先前技術」一節所示，通常在執行實際的離子注入程序之前自動「調整」離子注入工具，或定期調整離子注入工具。該自動調整程序的目的在於選擇實際執行離子注入程序時將使用的各種不同的參數或設定值，例如，射束電流、傾斜角、扭轉角、掃描次數、劑量、及燈絲電流等的參數或設定值。在已知涉及的參數數目的情形下，有極大數目的工具參數可能組合。此外，可將工具參數的不同組合用來執行相同的所需離子注入配方。在「調整」了離子注入工具之後，對定位在離子注入工具的各襯底執行離子注入程序。然而，在已知有大量的參數及這些參數可能有的大範圍的值的情形下，執行有意義的錯誤檢測可能是困難的。例如，視執行自動調整程序的方式而定，可能會由於自調整程序產生的工具參數可能有許多不同的值，且有時這些值之間有較大的差異，而發生過多的錯誤。目前需要一種可完成對離子注入程序的較嚴格的控制的錯誤檢測方法，而不會有過度的錯誤檢測。
一般而言，在完成離子注入程序並自離子注入工具中取出襯底之後許久，才判定該離子注入程序的成功或失敗。可用諸如電氣測試及目視檢驗(有些測試在本質上是破壞性的測試)等的各種測試來決定該離子注入程序的可接受性。但是很不幸，此種評估程序可能耗用較長的時間，且涉及稀有度量資源及人員的耗用。因此，來自這些程序的結果回授不是所需的及時回授。此外，在接收到與該離子注入程序的可接受性有關的回授之前，該「經過調整的」離子注入工具可能已處理了一些額外的襯底。如果該測試得到的結論為從該離子注入程序所產生的注入區是不可接受的，則通常要銷毀該等襯底。亦即，無法形成襯底的可接受注入區的離子注入程序是非常浪費的，且對製造效率及生產良率有不利的影響。
為了解決或減少前文所述的問題，本發明採用與離子注入工具的作業有關的各種模型及控制例程。在一實施例中，如圖2所示，本發明使用來自離子注入調整程序(20)及離子注入運作模型(22)的結果。在某些例子中，運作模型(22)可使用一個或多個錯誤檢測模型(FDM)(24-1)-(24-n)，或使用一可再生的錯誤檢測模型(25)。如前文所述，本發明可能涉及為了本說明書中述及的目的而產生一個或多個多變量或單變量模型。可將熟習此項技術者習知的各種技術用來產生本發明述及的該模型。例如，可使用Triant Technologies，Inc.(位於Nanaimo，British Columbia，Canada)出售的ModelWare軟體包來產生、修改、及更新本發明中述及的該模型。可使用一般習知的線性或非線性技術而以經驗方式開發本發明中述及的該模型。該模型可以是較簡單的方程式型模型(例如線性、指數、或加權平均等的方程式型模型)，或是諸如類神經網絡模型、主成分分析(Principal ComponentAnalysis；簡稱PCA)模型、或潛在結構投影(Projection to LatentStructure；簡稱PLS)模型等的較複雜的模型。可根據所選擇的模型建立技術而改變該模型的特定實施方式。
開始時，要求離子注入工具(10)執行離子注入程序，以便根據諸如砷或硼等的某一摻雜劑材料以及摻雜劑濃度及深度等的某一配方而形成注入區。離子注入工具(10)根據該要求而執行調整程序(20)，以便如步驟(21)所示而產生各種工具參數的設定點及(或)追蹤數據的組合，因而將形成具有所需摻雜劑分布及濃度的摻雜區。在一實施例中，由常駐在離子注入工具(10)的軟體完成調整程序(20)。自調整程序(20)產生的工具設定點參數可包括射束電流、扭轉角、或前文中述及的任何其它的工具參數。亦可使追蹤數據與各種內部或外部傳感器及(或)輸入端所提供的各種參數相關，其中，該等傳感器及/或輸入端系反映離子注入工具(10)的各種面向及(或)將被執行的離子注入程序所處的條件。例如，此種追蹤數據可包括壓力、溫度、工具狀態數據、工具的維修歷史數據、加速器電壓、抑制器電壓、抑制器電流、來源壓力、燈絲電壓、燈絲電流、以及襯底固持具的旋轉速度等的追蹤數據。
在調整程序(20)期間，控制器(18)可試行許多可能的工具參數組合，直到該控制器到達相信足以產生所需的射束密度一致性的工具參數組合為止。亦即，控制器(18)將嘗試調控或調整與該離子注入程序相關聯的各工具參數，以便確保離子射束較穩定且能產生所需的結果。有許多會影響到離子注入工具(10)的性能的相關工具參數。這些因素包括(但不限於)注入劑量、注入能量水平、射束電流、傾斜角或扭轉角、電弧放電電流、電弧放電電壓、燈絲電流、燈絲電壓、氣體流量率、磁鐵電流(magnet current)、引出電流(extraction current)、引出電壓(extraction voltage)、抑制電流、及抑制電壓等的因素。可自調整程序(20)產生這些參數的許多不同的組合。
舉一特定的例子而言，調整程序(20)可產生範圍為8至12毫安培的射束電流及23至27度的傾斜角的值。亦可產生諸如引出電流等的其它工具參數的不同的範圍的值。圖2的方塊(21)中示出由調整程序(20)產生之一個或多個工具參數之一組值。在一實施例中，系將自調整程序(20)產生的該等工具參數(21)平均，而作出一組平均的工具參數。亦即，在調整程序(20)期間，諸如射束電流、傾斜角或扭轉角等特定變量的值可根據為其它工具參數選擇的值而有十種不同的值。在完成了調整程序(20)之後，可平均每一參數的各種值。
在一實施態樣中，可採用本發明來決定調整程序(20)的可接受性。圖2所示的決定點(26)示出該步驟。連接至該決定點之一輸入可以是方塊(27)所示的各種業務規則。一般而言，該等業務規則可以是為了決定調整程序(20)的可接受性而考慮的各種不同的因素。例如，該等業務規則可考慮使用自該調整程序產生的該等工具參數時將要耗用多長的時間來執行該離子注入程序。亦即，在一例子中，根據使用調整程序(20)所產生的該等參數時將執行的掃描次數，所得到的離子注入程序可能因要耗用太長的時間而無法執行。可能被考慮的業務規則的另一例子為離子注入工具(22)之一個或多個組件的累積使用時間及(或)狀況。例如，調整程序(20)可能產生用於各種工具參數的設定點，基於該等設定點，諸如燈絲等組件為預期要在一較大的電流或一較高的電壓下執行其功能。根據與該燈絲的先前使用有關的信息，例如根據先前的使用時數，在離子注入工具(10)中的現有燈絲顯然無法使用自調整程序(20)產生的該等參數來執行該離子注入程序。如果自調整程序(20)產生的工具設定點參數(21)被認為是無法接受的，則如方塊(26A)所示，拒絕調整程序(20)的結果，且重新調整離子注入工具(10)。如果自調整程序(20)產生的工具設定點參數(21)是可法接受的，則如方塊(26B)所示，可使用自調整程序(20)產生的工具設定點參數(21)來執行該離子注入程序。此外，在某些實施例中，如果工具設定點參數(21)被認為是無法接受的，則如將於下文中更完整說明的，可將離子注入模型(22)用來決定或選擇該離子注入程序的錯誤檢測模型。
可利用各種技術來決定調整程序(20)所產生的該等工具設定點參數(21)的可接受性。在一實施例中，可將方塊(21)中的該等設定點參數用來產生一置信，例如產生單一的信任值或或範圍值，用以反映自該調整程序產生的各參數(21)(經過平均的或以其它方式處理過的參數)在產生可接受的注入區或縮短程序時間等的評估標準上產生可接受的結果的信心。
例如，為了達到一置信，將自該調整程序產生的該等工具設定點參數(21)與基準數據比較，其中該基準數據是根據歷史性晶圓度量數據而鹹信可產生具有所需濃度及(或)摻雜劑分布的注入區之一組之一個或多個工具參數。可根據對經過離子注入工具(10)處理過之一個或多個生產或測試襯底所執行的各種度量及(或)電氣測試而決定該基準數據。例如，在已經於離子注入工具(10)中處理過襯底之後，可記錄該離子注入程序期間所實際採用的工具設定點參數、及(或)與該離子注入程序有關的追蹤數據，並以襯底或批次編號為準使該等工具設定點參數及(或)追蹤數據與接受該離子注入程序的該等襯底相關聯。然後執行一個或多個度量或電氣測試(某些測試可能具有破壞性)，以便決定在離子注入工具(10)中產生的注入區的可接受性。可以在執行了該離子注入程序之後許久，才執行這些測試。例如，此種電氣測試可以是在裝置的上形成了一個或多個金屬層之後執行的標準晶圓電氣測試(Wafer Electrical Testing；簡稱WET)之一部分。
可將該基準數據(亦即，該組歷史性度量數據及相關聯的工具參數)儲存在控制器(18)可存取的資料庫中。亦可使置信與該歷史性數據相關聯。當將自調整程序(20)產生的該等工具設定點參數(21)提供給控制器(18)時，可對該組歷史性度量數據及相關聯的工具參數進行存取。可使用各種習知的比對技術，將自調整程序(20)產生的該等工具設定點參數(21)與該歷史性數據組中之一個或多個數據項比對。如果相關聯的度量數據決定來自該資料庫的相符的數據項產生可接受的注入區，則可使用自調整程序(20)產生的該等設定點參數(21)來執行該離子注入程序。自調整程序(20)產生的工具參數(21)與該歷史性數據組比對的結果可以是一置信或一簡單的通過/不通過(GO/NO GO)指令。
經過一段時間之後，該程序應該會產生針對在過去已產生可接受注入區(例如，呈現所需的摻雜劑濃度及摻雜劑分布的注入區)的各工具設定點參數(或各工具設定點參數的組合)之一值或值之一範圍(亦即基準數據)。例如，該程序可能導致只要諸如射束電流等之一個或多個參數保持在8至12毫安培的範圍內即可產生可接受的注入區的結論。可在有任何數目的參數或這些參數的任何組合的情形下應用該分析，亦即為多變量分析。在替代實施例中，並不產生一置信，而是可將調整程序(20)所產生的工具參數(21)與歷史性度量數據相關聯的調整參數直接比較，以便決定該等工具參數(21)是否有可能產生可接受的結果。
一旦離子注入工具(10)的工具設定點參數與在工具(10)中處理的襯底的度量數據之間建立相關性之後，即可將控制器(18)用來控制該離子注入程序。例如，可將控制器(18)用來確保只執行根據度量數據具有產生可接受注入區的高機率自調整程序(20)產生的參數組合(例如工具設定點參數(21)的組合)。例如，根據度量數據，可決定當諸如射束電流、電弧放電電壓、氣體流量率等特定參數超過設定值時，將產生具有無法接受的品質的離子注入區。因此，控制器(18)在此種情形時將使離子注入工具(10)不會使用這些參數來執行離子注入程序。舉另一個例子，對度量數據及工具參數的分析可產生一相關性，因而只要一個或多個工具參數(或該等工具參數的組合)保持在預先選擇的範圍內，則有可能產生可接受的注入區。可在自調整程序(20)產生之一個或多個參數可能落在一最大值的下，或在一最小值的上，或在一範圍值之內，或在一範圍值之外的情形中，採用本發明。亦可將該方法用來為自調整程序(20)產生的工具參數(21)之一特定組合建立一置信(或範圍)。
在本發明的第一態樣中，可將自調整程序(20)產生的參數(21)與基準數據比較，以便決定是否應執行該離子注入程序。現在將提供一個極簡單的例子來解說本發明的該態樣。該基準數據可能反映當射束電流在10至12毫安培的範圍內時系執行可接受的注入區。假設調整程序(20)預測的平均射束電流在一情形中是3毫安培，而在另一情形中是7毫安培，且在又一情形中是9毫安培。將這些值與射束電流的基準數據比較時，則在前文提供的該簡單例子中，第一設定值(3毫安培)將有最低的置信，第二設定值(7毫安培)將有一中間的置信，且第三設定值(9毫安培)將有最高的置信。可利用各種習知的技術來建立此種置信。例如，可根據如前文所述的平均參數值的標準差而將不同的置信指定給各變量。因此，不應將為自設定模型產生的參數建立置信的方式視為一種限制，除非在最後的權利要求書中明確地述及此種限制。
可將用來判定在襯底中形成的注入區或離子注入程序本身的任何面向的任何類型的度量工具用來產生該歷史性度量數據。例如，此種度量工具可量測或協助判定注入區的深度、摻雜劑濃度分布、注入區所佔用的表面積、注入區的電阻係數、所注入的材料、或離子遷移性等的度量數據。在一實施例中，該度量工具可以是前文所述的Prometrix工具。
在另一態樣中，本發明可建立諸如業務規則等的各種要求，以便決定自調整程序(20)產生的工具設定點參數(21)的可接受性。這些要求可以不與工具(10)產生可接受的注入區的能力直接相關。例如，在給定的該離子注入程序的較長持續時間的情形下，可建立注入工具(10)必須在一最大的掃描次數之內執行該離子注入程序之一業務規則。例如，如果調整程序(20)產生所需要的掃描次數系超過最大容許次數的工具設定點參數(21)，則控制器(18)可拒絕該調整程序所產生的參數(21)，並指示必須再度執行調整程序。在該態樣，可將本發明用來提高製造效率且仍然產生具有可接受的品質的注入區。
在本發明的另一態樣中，可將離子注入運作模型(22)用來選擇圖2所示的若干預先產生的錯誤檢測模型(FDM)(24-1)-(24-n)其中一號碼的錯誤檢測模型。為了易於參照，可用代號(24)個別地及整體地標示錯誤檢測模型(FDM)。對特定錯誤檢測模型的選擇系基於自調整程序(20)產生的參數(21)與每一錯誤檢測模型(24)中的對應的參數間的比較。可將錯誤檢測模型(24)儲存在離子注入運作模型(22)中，或可由離子注入運作模型(22)所存取該錯誤檢測模型(24)，亦即，可將此種模型(24)儲存在一資料庫中。在本發明的該態樣中，系將最近似或最匹配自調整程序(20)產生的參數(21)的錯誤檢測模型(24)選擇為錯誤檢測模型(24)，用以監視將使用自調整程序(20)產生的工具參數(21)而在離子注入工具(10)中執行的離子注入程序。所選擇的該錯誤檢測模型(24)將具有該等工具參數(21)的部分或全部的值或範圍值。
現在將提供另一個簡化的例子來解說本發明之一態樣。假設調整程序(20)指示離子注入工具(10)的射束電流應是9.5毫安培。當然，如前文所述，來自調整程序(20)的輸出可以是該等參數的範圍值或一平均值。離子注入運作模型(22)然後可根據射束電流的9.5毫安培的該值而選擇最近似或匹配於射束電流的該所示值之一個錯誤檢測模型(24)。例如，錯誤檢測模型(24-1)、(24-2)、及(24-3)的射束電流值範圍可能分別是6至8毫安培、10至12毫安培、及14至18毫安培。根據調整程序(20)所選擇的9.5毫安培的射束電流值，離子注入運作模型(22)可選擇錯誤檢測模型(24-2)，這是因為該錯誤檢測模型係為具有與該調整程序選擇的9.5毫安培的射束電流最接近的值的錯誤檢測模型。在該簡化的例子中，只檢查了單一的變量。實際上，對適當的錯誤檢測模型(FDM)(24)的選擇可能涉及多變量分析。
如前文所述，隨後當使用自調整程序(20)產生的工具參數(21)執行離子注入工具(10)時，將所選擇的錯誤檢測模型(例如24-2)用來監視該離子注入工具(10)。當然，可根據諸如射束電流、傾斜角或扭轉角、及燈絲電流等的各工具參數的組合而分離錯誤檢測模型(24-1)-(24-n)。可用諸如內插法等的各種習知統計技術來決定最適合於自調整程序(20)產生的工具參數(21)的模型(24)。在某些情形中，錯誤檢測模型(FDM)(24-1)-(24-n)亦可包含離子注入程序中所用的工具參數以外的其它變量。例如，模型(24-1)-(24-n)亦可包含與工具(10)的狀態有關的變量，例如自最後對工具(10)執行維修程序後的處理時數的數目(或時數的範圍)。
在此種方式下，可對離子注入工具(10)的作業實現較佳的控制及錯誤檢測能力。藉由根據自該調整程序產生的參數(21)而選擇錯誤檢測模型(24)，即可實現較嚴格的程控。亦即，可根據更能反映於在離子注入工具(10)中執行離子注入程序時將實際採用的工具參數的錯誤檢測模型(FDM)來採用錯誤檢測方法。使用該方法時，可藉由採用將一個或多個參數的容許變化量減至最小的錯誤檢測模型，而實現較嚴格的程控。
當正在執行離子注入程序時，或在完成該離子注入程序之後，可收集與各工具參數的值或值範圍有關的追蹤數據。然後可將所得到的該追蹤數據與所選擇的錯誤檢測模型(24)(例如24-2)中的對應的參數值比較。如果諸如射束電流或扭轉角等一參數的量測值與所選擇的錯誤檢測模型(24-2)中的該參數的值(或範圍值)之間有變異，則可指示或識別出一錯誤狀況。在某些情形中，只有在所量測的參數比所選擇的該錯誤檢測模型中的該參數的值超過了預先選擇的量時，才指示出該錯誤。
一旦識別了一錯誤狀況之後，可採取各種行動。開始時，可將在該離子注入工具中處理的襯底標示為一組可疑的襯底，亦即，並未根據所選擇的錯誤檢測模型(例如24-2)所預測的值進行的離子注入程序所處理之一襯底組群。在另一實施例中，可將被處理過的該等襯底立即標示為廢棄品。在又一實施例中，錯誤的識別可導致停止使用該工具，直到維修人員檢驗該特定的離子注入工具(10)為止，。舉另一個例子，錯誤的識別可將應儘速維修該特定的離子注入工具的訊息通知維修部門。
在本發明的另一態樣中，該系統可採用一種可以取代可被儲存在一資料庫的該等多個錯誤檢測模型(FDM)(24-1)-(24-n)的方式或在該等多個錯誤檢測模型之外增添的方式再生之一般性的可再生的錯誤檢測模型(25)。在此種情形中，離子注入運作模型(22)可針對自調整程序(20)產生的該等工具參數(21)產生唯一的錯誤檢測模型(25)。亦即，離子注入運作模型(22)可用來創造或產生一根據自調整程序(20)產生的該組工具參數(21)而修改的特定錯誤檢測模型。如前文所述，使用該技術時，可因使用了根據即將在離子注入工具(10)中執行的該等工具參數而特別修改的再生錯誤檢測模型，而改善離子注入工具(10)的錯誤檢測方法。
圖3示出可根據本發明而採用的替代性方法。在該實施例中，可將多個注入調整設定點模型(SPM)(30(1-n))用來作為決定調整程序(20)的可接受性的程序之一部分。為了易於參照，可用代號(30)個別地及(或)整體地標示設定點模型(SPM)。在該實施例中，如方塊(21)所示，可將工具設定點參數及(或)追蹤數據提供給一注入調整設定點模型(32)。注入調整設定點模型(32)又可嘗試將(來自調整程序(20)的)工具設定點數據(21)與一組先前建立的設定點模型(SPM)(30-1，30-2，30-3，...30-n)中之一個或多個設定點模型比對。可根據歷史性度量數據及(或)基於歷史性性能數據的置信而建立該等設定點模型(SPM)(30)。例如，在一例子中，自調整程序(20)產生的該等工具設定點數據(21)可能與任一設定點模型(30)不符。該狀況可指示一異常狀況，其中，縱使該等設定點模型(SPM)(30)可能根據大量的歷史性數據，但是調整程序(20)系正在建議不符合該模型中的任何模型的工具參數(21)。因調整程序(20)的結果大幅偏離預先建立的規範此種狀況可能，導致自調整程序(20)產生的工具參數(21)被拒絕。在另一例子中，將被製造的產品可能是諸如高性能的微處理器等的高性能的集成電路裝置。在該情形中，歷史性數據可能指示該組設定點模型(SPM)(30)中只有兩個或三個設定點模型會產生可接受的結果。在此種情形中，如果自調整程序(20)產生的工具設定點數據(21)不符合該等兩個或三個設定點模型(SPM)(30)中之一設定點模型，則可拒絕該調整程序(20)。簡單而言，在該實施例中，可將設定點模型(30)用來作為決定調整程序(20)的可接受性時的至少一個因素。當然，如圖3所示，亦可在決定程序中採用各種業務規則(27)，如前文所述者。如果根據考慮設定點模型(SPM)(30)而提供的額外輸入得知結果是可接受的，則可執行該離子注入程序，且可用前文所述的方式選擇錯誤檢測模型(FDM)。
在一實施例中，本方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；根據自該調整程序產生的該工具參數而選擇欲在該離子注入工具中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型；以及使用所選擇的該錯誤檢測模型來監視在該離子注入工具中執行的離子注入程序。
在另一實施例中，該方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；根據自該調整程序產生的該工具參數而產生欲在該離子注入工具中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型；以及使用所產生的該錯誤檢測模型來監視在該離子注入工具中執行之一離子注入程序。
在又一實施例中，該方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；以及根據在該離子注入工具中執行的離子注入程序所加工過的至少一個襯底中形成的各注入區的歷史性度量數據，而決定自該調整程序產生的該工具參數是否可接受。
在又一實施例中，該方法包含下列步驟執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；以及根據將該工具參數與一組調整設定點模型的比較，而決定自該調整程序產生的該工具參數是否可接受。
前文所揭示的該等特定實施例只是舉例，這是因為熟習此項技術者在參閱本發明的揭示事項之後可易於以不同的但等效的方式修改並實施本發明。例如，可按照一種不同的順序來執行前文所述的程序步驟。此外，除了在最後的權利要求書中另有述及之外，本說明書中示出的結構或設計的細節將不具有任何限制性。因此，顯然可改變或修改全文所述的該等特定實施例，且所有此類變形將被視為在本發明的範圍及精神內。因此，最後的權利要求書將述及本發明所尋求的保護。
權利要求
1.一種方法，包括執行離子注入工具(10)的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具(10)的至少一個工具參數；根據自該調整程序產生的該至少一個工具參數而選擇欲在該離子注入工具(10)中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型(24)；以及使用所選擇的該錯誤檢測模型(24)來監視在該離子注入工具(10)中執行的離子注入程序。
2.如權利要求1所述的方法，其中，在該離子注入工具中執行該調整程序(10)。
3.如權利要求1所述的方法，其中，當要在該離子注入工具(10)中執行新的離子注入配方時，執行該調整程序。
4.如權利要求1所述的方法，其中，該調整程序產生用於該離子注入工具(10)的多個工具參數。
5.如權利要求1所述的方法，其中，自多個先前存在的錯誤檢測模型(24)中選出該所選擇的錯誤檢測模型。
6.如權利要求1所述的方法，其中，根據自該調整程序產生的該至少一個工具參數與多個錯誤檢測模型的其中一個錯誤檢測模型中的對應的工具參數之間的比較，而自該多個錯誤檢測模型中選出該所選擇的錯誤檢測模型。
7.如權利要求1所述的方法，其中，由注入劑量、注入能量水平、射束電流、扭轉角、電弧放電電流、電弧放電電壓、燈絲電流、燈絲電壓、氣體流量率、磁鐵電流、引出電流、引出電壓、抑制電流、以及抑制電壓的至少其中之一構成該至少一個工具參數。
8.如權利要求1所述的方法，進一步包括於該離子注入程序期間監視至少一個工具參數；以及當該被監視的至少一個工具參數並未在該所選擇的錯誤檢測模型所建立的預先選擇的可容許界限之內時，宣告一錯誤狀況。
9.一種方法，包括執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；根據自該調整程序產生的該至少一個工具參數而產生欲在該離子注入工具中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型；以及使用所產生的該錯誤檢測模型來監視在該離子注入工具中執行的離子注入程序。
10.如權利要求9所述的方法，進一步包括於該離子注入程序期間監視至少一個工具參數；以及當該被監視的至少一個工具參數並未在該所產生的錯誤檢測模型所建立的預先選擇的可容許界限之內時，宣告一錯誤狀況。
11.一種方法，包括執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；以及根據在該離子注入工具中執行的離子注入程序所施加過的至少一個襯底中形成的各注入區的歷史性度量數據，而決定自該調整程序產生的該至少一個工具參數是否可接受。
12.如權利要求11所述的方法，進一步包括如果決定該至少一個工具參數是可接受的，則使用自該調整程序產生的該至少一個工具參數執行該工具中的離子注入程序。
13.如權利要求11所述的方法，進一步包括如果決定該至少一個工具參數是無法接受的，則執行該離子注入工具的另一調整程序。
14.如權利要求11所述的方法，其中，決定該至少一個工具參數是否可接受的該步驟是根據與該至少一個工具參數相關聯的置信值。
15.如權利要求11所述的方法，其中，決定該至少一個工具參數是否可接受的該步驟是根據自該調整程序產生的該至少一個工具參數與該歷史性度量數據相關聯的對應的工具參數之間的比較。
16.如權利要求11所述的方法，進一步包括如果決定該至少一個工具參數是可接受的，則根據自該調整程序產生的該至少一個工具參數而選擇要在該離子注入工具中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型。
17.如權利要求11所述的方法，進一步包括如果決定該至少一個工具參數是可接受的，則根據自該調整程序產生的該至少一個工具參數而產生要在該離子注入工具中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型。
18.一種方法，包括執行離子注入工具的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具的至少一個工具參數；以及根據將該至少一個工具參數與一組調整設定點模型的比較，而決定自該調整程序產生的該至少一個工具參數是否可接受。
19.如權利要求18所述的方法，進一步包括如果決定該至少一個工具參數是可接受的，則使用自該調整程序產生的該至少一個工具參數執行該工具中的離子注入程序。
20.如權利要求18所述的方法，進一步包括如果決定該至少一個工具參數是無法接受的，則執行該離子注入工具的另一調整程序。
21.如權利要求18所述的方法，其中，決定自該調整程序產生的該至少一個參數是否可接受的該步驟包括決定該至少一個工具參數是否與該組調整設定點模型的所選擇群組中的一個調整設定點模型匹配。
22.如權利要求18所述的方法，其中，決定自該調整程序產生的該至少一個參數是否可接受的該步驟包括決定該至少一個工具參數是否與該組設定點模型中的任何該模型都不匹配。
23.如權利要求18所述的方法，其中，決定該至少一個工具參數是否可接受的該步驟進一步包括將自該調整程序產生的該至少一個工具參數與在該離子注入工具中執行的離子注入程序所施加的至少一個襯底中形成的各注入區的對應工具參數的關聯歷史性度量數據比較。
全文摘要
本發明系大致有關用於離子注入程序的錯誤檢測及控制方法，以及執行該方法之一種系統。在一實施例中，該方法包含執行離子注入工具(10)的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具(10)的至少一個工具參數；根據自該調整程序產生的該工具參數而選擇或產生欲在該離子注入工具(10)中執行的離子注入程序的錯誤檢測模型；以及使用所選擇的或所產生的該錯誤檢測模型來監視在該離子注入工具(10)中執行的離子注入程序。在另一實施例中，該方法包含執行離子注入工具(10)的調整程序，該調整程序產生該離子注入工具(10)的至少一個工具參數；以及根據在該離子注入工具(10)中執行的離子注入程序所施加過的至少一個襯底中形成的各注入區的歷史性度量數據，而決定自該調整程序產生的該工具參數是否可接受。
文檔編號H01J37/302GK1894767SQ200480037144
公開日2007年1月10日 申請日期2004年6月4日 優先權日2003年11月3日
發明者E·小科斯, P·M·考恩, R·J·馬克爾, T·謝 申請人:先進微裝置公司