用于在先进工艺控制系统中处理歪曲的度量数据的方法、系统和介质技术方案

本发明专利技术公开一种用反馈控制机理控制半导体制造工具的系统、方法和介质。该反馈控制机理包括用于接收关于工具输出的数据点的特征。数据点包括当前数据点和至少一个先前数据点。该反馈控制机理也包括基于是否至少一个先前数据点是异常值，用于通过比较当前数据点和至少一个先前数据点的统计表示，而确定是否当前数据点是错误异常值的特征。反馈控制机理进一步包括如果当前数据点被确定为错误异常值，在计算反馈控制机理的反馈值中忽略当前数据点的特征。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改进的反馈控制器，该改进的反馈控制器是为制造半导体装置设计的。具体地，本专利技术的反馈控制器包括检测错误数据点和防止影响反馈控制器操作的特征。
技术介绍
在半导体产业存在着不断提高集成电路装置，如微处理器，存储器装置等的质量，可靠性和产量，同时降低制造这类装置制造成本的的驱动力。这样的驱动力，部分是由于用户要求更低成本的更快，更高质量计算机和电子装置的推动。这些要求导致半导体装置制造方面的不断改进。在制造半导体装置中，用反馈控制器确保高质量和低成本是公知的做法。示于图1中的反馈控制器系统100的一个例子包括，彼此耦合的工具103和反馈控制器107。工具103可以是一个半导体制造工具或任何半导体制造工具的组合，如化学机械平面化(CMP)工具，沉积装置、蚀刻装置等。具体地，工具103接收晶片作为输入101并按照一个控制参数集合109，如从控制器107接收的菜单处理它们。处理的晶片被称作输出105。工艺的例子是沉积新的膜层，蚀刻层，等。一旦工具103加工晶片，一个或更多计量站对被加工的晶片进行测量，计量站没有在图1中示出。测量和控制器107通信。然后控制器107比较测量和先前计算的预测值。基于该比较，控制器107对控制参数109作出调整。例如，如果当测量和预测值比较时，新沉积的层的厚度在所需范围之外，控制器107调整一个或多个控制参数109，如气流量，加工时间长度，等，以在一个晶片上沉积更薄的膜。然后工具103接收另一个晶片并用调整的控制参数加工该晶片。反馈控制器的性能部分依赖于接收来自计量站的精确测量。当接收到不精确或错误的测量时，反馈控制器需要识别这样的测量并有防止这样的测量影响操作的机理。在传统反馈控制中，没有提供鲁棒性机理以解决错误测量。当错误测量被重复输入到控制器107时，它们使在加工的晶片上的形成的装置中缺陷增加，产量降低，或两种情况都出现。
技术实现思路
本专利技术的实施例有优点地识别错误测量并防止错误测量被输入到反馈控制器。具体地，本专利技术的实施例提供一种系统、方法和介质，用于初始识别错误数据点并防止它们影响反馈控制器的操作。本专利技术的实施例包括用于接收和工具的输出相关的数据点的特征。数据点包括当前数据点和至少一个以前的数据点。至少一个以前的数据点是在当前数据点之前接收的。本专利技术的实施例也包括这样的特征，其通过比较当前数据点和至少一个先前数据点的统计表示，并基于是否至少一个先前数据点也是异常值而确定当前数据点是否是错误异常值。本专利技术的实施例进一步包括这样的特征，其用于如果当前数据点被确定为错误异常值，在计算反馈控制机构的反馈值中忽略当前数据点。附图说明在阅读本说明书时参考附图可对示出多个不同特征的本申请的详细说明更好地理解，其中图1是方框图，其示出传统反馈控制系统；图2是曲线图，其示出异常值数据点的例子；图3是曲线图，其示出阶跃变化的例子；图4是方框图，其示出根据本专利技术的实施例的反馈控制器，该反馈控制器包括优化器和评估器；图5是流程图，其示出按照本专利技术实施例的评估器的高级特征； 图6是流程图，其示出按照本专利技术实施例的评估器关于确定异常值的特征；图7是流程图，其示出按照本专利技术实施例的评估器关于调整测量的特征；图8A和图8B是流程图，其示出按照本专利技术实施例的总步骤序列的特征；图9是曲线图，其示出按照本专利技术实施例的被处理的测量值的例子；和图10是计算机的方框图表示，其中反馈控制器的示例性实施例可按照本专利技术实施例操作。具体实施例方式用于半导体制造工具的反馈系统通常包括计量站(其可在工具的内部或外部)以测量工具的一个或多个输出特征(如，被加工的晶片)；和反馈控制器以基于数据点(其中数据点是从一个晶片或几个晶片的一个或几个测量计算的或等于测量)改变工具的操作。本专利技术的多个实施例涉及反馈控制器，其包括用于识别异常值数据点的特征(即，基本和一个或多个先前数据点不同的数据点)，为了区分异常值数据点为错误异常值数据点和非错误异常值数据点(如表示工具状态改变的异常值)，为了消除错误数据点影响反馈控制器及其工具的影响。这些实施例是结合图5-6说明的。如上所述，数据点可以从单个晶片的一个或多个测量计算。这些测量也可包含异常值，它们基本和其它晶片测量不同。至少在本专利技术的某些实施例中，这些异常值测量在计算该晶片任何数据点之前被识别并被除去。这些实施例结合图7进行说明。至少在本专利技术的某些实施例中，上述实施例的部分或全部特征可组合到一个系统中，上述实施例涉及从测量和数据点中识别并除去异常值。这些实施例是结合图8A-8B进行说明的。在描述本专利技术的各个实施例之前，首先更详细地说明异常值的一般概念。如上所述，异常值是显著不同于先前数据点的数据点。差异的显著性可按照统计学，如平均值，中值，标准偏差，等测量。异常值数据点可指示发生在工具中的变化，和要求的反馈控制器的响应(如，调整控制参数)。在其它情形中，异常值数据点可指示出计量站的测量是错误的(即，错误异常值数据点)。在这样的情形中，消除错误数据点对反馈控制器的操作的影响。为了进一步解释这些概念，错误异常值的例子说明于图2中，且表示非错误异常值的异常值数据点说明于图3中。更具体地，图2中，黑线201描绘按照被加工晶片的顺序的数据点和它们各个预测的值之间差值线。在本专利技术中，预测值是部分基于先前的数据点计算的。在y轴上示出被加工晶片的差值，F(k)。被加工晶片20在1处有差值，而晶片1-19和21-40在零处有差值。描绘于图2中的晶片20的数据点歪曲或不正确地表征发生在工具中的工艺，因为差值跳跃到晶片20的1并降到0。其也可以代表计算数据点中的错误，该数据点是计算差值的基础。这样的数据点优选作为错误输入。因此，有必要防止这样的数据点被输入到反馈控制器。图3中，相似的变化发生在被加工的晶片20，但对晶片21-40差值驻留在1。在这样的情形中，晶片20的差值很可能代表变化的前沿(leading edge)而非错误异常值。示于图3中的变化包含关于发生在工具中的的相关信息。因此，有必要输入变化前沿的数据点至反馈控制器，以便作出适当的调整。为了将非错误异常值和错误异常值区分开来，其中本专利技术的实施例包括工具401，一个或多个计量站403，和反馈控制器406，该反馈控制器406包括评估器405和优化器407，如图4所示。工具401类似于上面参照图1进行的描述。计量站403(可以是工具401的一部分，或在工具401之外)经配置对被加工晶片做一个或多个测量。具体地，测量可以是不同类型的，如沉积膜的厚度、多种过渡特征等。计量站403也可以为每类测量作出一个或多个测量。例如，计量站403可在被加工晶片的多个点测量晶片厚度。计量站403所做出的测量的值被传达至控制器406。一旦接受到测量值，评估器405计算来自测量的一个或多个数据点。评估器405经配置以基于新信息，如数据点等，提高控制器406的预测能力。一旦数据点被计算，其被如图5所示的那样处理。具体地，评估器405确定新数据点是否显著不同于预测值，并因此被认为是“候选(candidate)”异常值(步骤503)。如果这样，数据点被设定为候选异常值(步骤504)。其被称为候选值，因为异常值是否是错误数据点或代表变化的数据点将于随后确定。如果数据点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用反馈控制机理控制半导体制造工具的方法，其包括：（ａ）接收关于所述工具的输出的多个数据点，所述多个数据点包括当前数据点和至少一个先前数据点；（ｂ）基于下列项确定所述当前数据点是否是异常值：（ｂ－１）比较所述当前数据点和所述至少一个先前数据点的统计表示；以及（ｂ－２）是否所述至少一个先前数据点是异常值；以及（ｃ）如果所述当前数据点被确定为异常值，在计算所述反馈控制机理的反馈值中忽略所述当前数据点。

【技术特征摘要】
US 2002-8-1 60/399,6951.一种用反馈控制机理控制半导体制造工具的方法，其包括(a)接收关于所述工具的输出的多个数据点，所述多个数据点包括当前数据点和至少一个先前数据点；(b)基于下列项确定所述当前数据点是否是异常值(b-1)比较所述当前数据点和所述至少一个先前数据点的统计表示；以及(b-2)是否所述至少一个先前数据点是异常值；以及(c)如果所述当前数据点被确定为异常值，在计算所述反馈控制机理的反馈值中忽略所述当前数据点。2.如权利要求1所述的方法，其中(b)进一步包括仅当所述至少一个先前数据点不是异常值时，确定所述当前数据点为异常值。3.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括(d)如果所述当前数据点被确定为不是异常值，用所述当前数据点和所述至少一个先前数据点计算所述反馈控制机理的所述反馈值。4.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括(d)如果所述至少一个先前数据点是异常值，且所述当前数据点是异常值，为所述至少一个先前数据点计算先前反馈值，并然后基于所述先前反馈值和当前数据点计算所述反馈值。5.如权利要求1或2所述的方法，其中(b-1)的所述统计表示是所述至少一个先前数据点的加权移动平均值。6.如权利要求1或2所述的方法，其中(b-1)的所述统计表示是所述至少一个先前数据点的指数加权移动平均值。7.如权利要求1或2所述的方法，其中(b-1)的所述统计表示被表达为Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1其中，β是系数Fk是所述当前数据点和为晶片k预测的值之间的差；以及Δk是次数k的反馈值。8.如权利要求7所述的方法，其中所述Δk的值是如下计算的如果|Fk-Δk|≤KnskΔk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否则Δk+1＝Δk其中，λk是系数；Kn是异常值系数；以及sk=Sk.]]>9.如权利要求7所述的方法，进一步包括当所述当前数据点被确定为不是异常值时，更新Sk为Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。10.如权利要求7所述的方法，进一步包括当所述当前数据点被确定为异常值时，更新Sk为Sk＝Sk-1。11.如权利要求6所述的方法，进一步包括更新Sk为Sk-1＝β(Fk-1-Δk-1)2+(1-β)Sk-1；且然后当所述当前数据点被确定为不是异常值且先前数据点没有被确定为异常值时，更新Sk为Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。12.如权利要求1或2所述的方法，进一步包括用至少一个计量站对所述工具的输出做多个测量；和基于所述多个测量计算所述当前数据点。13.如权利要求12所述的方法，进一步包括基于关于所述多个测量的统计信息计算区间；识别落入所述区间的所述多个测量的子集；以及从所述多个测量的所述子集识别所述当前数据点。14.如权利要求13所述的方法，其中所述统计信息关于所述多个测量的中值和标准偏差中的至少一个。15.如权利要求14所述的方法，进一步包括基于所述多个测量的方差和标度的方差中的一个计算所述标准偏差。16.一种用反馈控制机理控制半导体制造工具的系统，其包括评估器，其经配置以接收关于所述工具的输出的多个数据点，该数据点包括当前数据点和至少一个先前数据点，其中所述评估器进一步经配置以基于比较所述当前数据点和所述至少一个先前数据点的统计表示，确定是否所述当前数据点是异常值，和是否所述至少一个先前数据点是异常值，以及其中如果所述当前数据点被确定为异常值，所述评估器进一步经配置以在计算所述反馈控制机理的反馈值中，忽略所述当前数据点。17.如权利要求16所述的系统，其中仅当所述至少一个先前数据点是异常值时，所述评估器进一步经配置以确定所述当前数据点为异常值。18.如权利要求16所述的系统，其中如果所述当前数据点被确定为不是异常值，所述评估器进一步经配置以用所述当前数据点和所述至少一个先前数据点计算所述反馈机理的反馈值。19.如权利要求16所述的系统，其中如果所述至少一个先前数据点是异常值且所述当前数据点是异常值，所述评估器进一步经配置以为所述至少一个先前数据点计算先前反馈值，并然后基于所述先前反馈值和所述当前数据点计算所述反馈值。20.如权利要求16所述的系统，其中所述统计表示是所述至少一个先前数据点的加权移动平均值。21.如权利要求16所述的系统，其中所述统计表示是所述至少一个先前数据点的指数加权移动平均值。22.如权利要求16所述的系统，其中所述统计表示被表达为Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1其中，β是系数Fk是所述当前数据点和为晶片k预测的值之间的差；以及Δk是次数k的反馈值。23.如权利要求22所述的系统，其中Δk的值是如下计算的如果|Fk-Δk|≤KnskΔk+1＝λkFk+(1-λk)Δk否则Δk+1＝Δk其中，λk是系数；Kn是异常值系数；以及sk=Sk.]]>24.如权利要求22所述的系统，其中所述评估器经进一步配置以便当所述当前数据点被确定为不是异常值时，更新Sk为Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。25.如权利要求22所述的系统，其中所述评估器进一步经配置以当所述当前数据点被确定为异常值时，更新Sk为Sk＝Sk-1。26.如权利要求22所述的系统，其中所述评估器进一步经配置以当所述当前数据点被确定为不是异常值，且所述先前数据点没有被确定为异常值时，更新Sk为Sk-1＝β(Fk-1-Δk-1)2+(1-β)Sk-1；和更新Sk为Sk＝β(Fk-Δk)2+(1-β)Sk-1。27.如权利要求16所述的系统，进一步包括至少一个计量站经配置以对所述工具的所述输出做多个测量，其中所述评估器经配置以基于所述多个测量计算所述当前数据点。28.如权利要求27所述的系统，所述评估器经配置以基于关于所述多个测量的统计信息计算区间，且经配置以从所述多个测量中识别落在所述区间内的子集，以及经配置以从所述多个测量的所述子集计算所述当前数据点。29.如权利要求28所述的系统，其中所述统计信息关于所述多个测量的中值和标准偏差中的至少一个。30.如权利要求29所述的系统，所述评估器进一步经配置以基于所述多个测量的方差和标度的方差中的一个计算所述标准偏差。31.一种用反馈值控制机理控制半导体加工工具的系统，其包括(a)用于接收关于所述工具的输出的数据点的多个设备，该数据点包括当前数据点和至少一个先前数据点，其中所述至少一个先前数据点是在所述当前数据点之前接收的；(b)基于下列项确定所述当前数据点是否是异常值的设备(b-1)比较所述当前数据点和所述至少一个先前数据点的统计表示；以及(b-2)是否所述至少一个先前数据点是异常值；以及(c)如果所述当前数据点被确定为异常值，在计算所述反馈控制机理的反馈值中忽略所述当前数据点的设备。32.如权利要求31所述的方法，进一步包括仅当所述至少一个先前数据点是异常值时，确定所述当前数据点为异常值的设备。33.如权利要求31所述的系统，进一步包括(d)如果所述当前数据点被确定为不是异常值，用所述当前数据点和所述至少一个先前数据点计算所述反馈控制机理的所述反馈值的设备。34.如权利要求31所述的系统，进一步包括(e)如果所述至少一个先前数据点是异常值，且所述当前数据点是异常值，为所述至少一个先前数据点计算先前反馈值，并然后基于所述先前反馈值和当前数据点计算所述反馈值的设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：AT施瓦姆，AP桑穆加孙达拉姆，J塞若，Y科克托夫，E安廷，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]