[发明专利]基于实时虚拟计量学的前馈式运行批次间晶片生产控制系统

说明书

本公开的各个方面提供了一种APC系统。该APC系统可以包括：对目标晶片执行第一过程的第一加工工具；对该目标晶片执行第二过程的第二加工工具；以及包括预测模型的预测服务器，该预测模型用于使用来自对该目标晶片执行的该第一过程的实时数据预测由该第一过程得到的该目标晶片的特征。可以通过先前第一过程的历史数据更新预测模型的参数。该APC系统还可以包括耦接至该第一和第二加工工具的控制器。在第一加工工具对目标晶片执行第一过程之后，该控制器可以基于由该预测模型预测的目标晶片的特征对第二加工工具发出指令，使之对该目标晶片执行经调整的第二过程。

技术领域

本申请总体上涉及用于半导体制作的先进过程控制(APC)，更具体而言涉及虚拟计量学(VM)。

背景技术

随着半导体器件的不断缩小并且变得更加三维(3D)，APC已经变成了半导体制造当中的基本构成部分，从而以降低的成本提高器件成品率和可靠性。作为一种形式的APC的批间(R2R)控制被定义为一种形式的离散过程和机器控制，其中，相对于特定机器过程对产品配方进行非原位修改，即在机器“运行批次”之间进行所述修改，从而使过程漂移、移位和变化最小化。当今市面上能够找到的大部分R2R技术能够进行自动过程调整，以达到目标CD或厚度。这一目的是通过对计量学数据的自动使用以及实施定制方案而实现的。在过程运行是一个批次或组次而非一个工件时，需要大量的计量学数据。因此，将显著增加制造循环时间，更不要提潜在的计量学延迟了。

为了缓解这些问题，人们开发出了VM。VM利用经验预测模型，该模型是通过使用有关历史工件的过程的状态的信息开发的。该经验预测模型被细化，直到来自该VM模型的预测值与实际计量学数据相关为止。如果按照及时的方式更新VM模型，从而使其在合理范围内保持准确，那么能够在从对应的加工工具采集工件的制造数据之后的数秒之内使用该模型生成预测VM数据。因而，VM模型能够显著简化半导体制作，并且缩短制造循环时间。

发明内容

本公开的各个方面提供了先进过程控制(APC)系统和实施APC系统的方法。

根据第一方面，提供了一种APC系统。该APC系统可以包括对目标晶片执行第一过程的第一加工工具，以及在完成了第一过程之后对目标晶片执行第二过程的第二加工工具。该APC系统还可以包括含有预测模型的预测服务器，预测模型用于使用由对目标晶片执行的第一过程得到的实时数据预测由该第一过程得到的目标晶片特征。可以通过先前第一过程的历史数据更新预测模型的参数。该系统可以进一步包括耦接至第一加工工具和第二加工工具的控制器，其中，在第一加工工具对目标晶片执行第一过程之后，该控制器基于由预测模型预测的目标晶片的特征对第二加工工具发出指令，使之对目标晶片执行经调整的第二过程。

在一些实施例中，该APC系统可以包括用于使用历史数据更新训练模型从而使训练模型的参数与预测模型同步的模型训练服务器。此外，可以通过按照一定频率将实时数据添加至历史数据而更新历史数据，并且可以基于更新的历史数据更新经训练的模型，使得预测模型按照该频率更新。例如，该频率可以是大约每五分钟一次或更高。

在一些实施例中，该APC系统可以进一步包括缓冲器，该缓冲器对来自预测服务器的请求排队并且采用可用控制器。

在一些实施例中，历史数据可以包括由第一加工工具收集的先前第一过程的制造数据，并且实时数据可以包括第一加工工具收集的由对目标晶片执行第一过程而得到的制造数据。此外，历史数据可以包括先前第一过程的计量学数据。