CN100399321C

CN100399321C - 统计制程分析系统、计算机执行的用于统计制程分析方法

Info

Publication number: CN100399321C
Application number: CNB2005101158780A
Authority: CN
Inventors: 黄明彰; 陈明发
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: US20060106469A1; TWI310525B; CN1790312A; TW200617738A; US7957821B2

Abstract

本发明提供一种统计制程分析系统、计算机执行的用于统计制程分析方法，所述用于统计制程分析的系统，其包括一储存装置、一控制装置、及一侦测装置。该储存装置，其是用以储存多个统计制程分析图表，其中该统计制程分析图表是包含在测试期间从一系统收集来的数据。该控制装置，其是依据该统计制程分析图表的特征，将该统计制程分析图表区分为多个类型。该侦测装置，其是用以决定上述类型中的统计制程分析图表是否违背一预定规则。本发明可在制造环境中对大量数据进行收集、分析和判断，以实现对制程快速、有效的控制。

Description

统计制程分析系统、计算机执行的用于统计制程分析方法

技术领域

本发明是有关于制程控制，特别是有关于用以在制造环境中收集数据及进行统计制程分析的系统与方法。

背景技术

随着半导体制造相关技术的成长，半导体产品制造的复杂度与日俱增。目前半导体产品制造，由于大小或排列等因素，对于错误的容许度非常小。然而，于复杂的制程中，常会因为不良的制程参数而导致错误发生。由于半导体产品于刚开始生产时，并没有先前制程数据可供参考，因此无法适切地设定制程或工具相关制程参数，因此半导体产品刚开始进行生产时，特别容易发生前述的错误。

于一个半导体制造企业中，制造机台可用以执行诸如半导体晶圆制造、监督制造作业以及于机台中运送晶圆或其他类似的工作。于机台运作时，许多参数会被持续监测着。例如，晶圆可在一个反应室(chamber)中被处理，而机台会控制其中的参数，诸如压力、温度以及制造时间区间。在制造期间，为了持续监测这些参数，会产生非常大量的数据，以及须花费大量的时间从数据中侦测出一个缺陷。

在传统的制造系统中，制造执行系统接收该制程参数及制程数据，分析该制程参数和制程数据，并据以控制机台的运作。制造执行系统是整个制造系统的心脏，其负责控制所有的制造设备的运作。并且，制造执行系统所附加的功能越来越复杂，使得其工作负荷越来越重。因此也很难将太多的系统资源保留作为进行机台的制程参数的运算处理。所以，目前的制造执行系统仅能处理少部分的机台参数，故而也无法达到有效且即时的机台参数控制。

因此，需要可以处理大量统计制程分析图表的系统与方法。

发明内容

为达成上述目的，本发明提供制程控制的系统与方法，特别是有关于用以在制造环境中收集数据及进行统计制程分析的系统与方法。

本发明提供一种用于统计制程分析的系统，其包括储存装置、控制装置、及侦测装置。上述储存装置，其是用以储存多个统计制程分析图表，其中该统计制程分析图表是包含在测试期间从一系统收集来的数据。该控制装置，其是依据该统计制程分析图表的特征，将该统计制程分析图表区分为多个类型。该侦测装置，其是用以决定上述类型中的统计制程分析图表是否违背一预定规则。

本发明所述的用于统计制程分析的系统，该预定规则设定一选自一制程目标及一规格限定的一制程常数的阈值。

本发明所述的用于统计制程分析的系统，该规格限定包含一规格上限及/或一规格下限。

本发明所述的用于统计制程分析的系统，该预定规则设定一Cp、K、Cpk统计参数的阈值。

本发明所述的用于统计制程分析的系统，该预定规则设定该统计制程分析图表的一指标变量，以作为一侦测目标。

本发明所述的用于统计制程分析的系统，该指标变量是取自该统计制程分析图表中载入时间最晚的数据、该统计制程分析图表中一预定笔数的数据、及/或该统计制程分析图表中一预定期间内载入的数据。

本发明并提供一种计算机执行的用于统计制程分析的方法。该方法首先提供多个统计制程分析图表，其中该统计制程分析图表是包含在测试期间从一系统收集来的数据。依据该统计制程分析图表的特征，将该统计制程分析图表区分为多个类型。并决定上述类型中的统计制程分析图表是否违背一预定规则。

本发明所述的计算机执行的用于统计制程分析的方法，进一步包含通过一制程常数定义该预定规则，其中该制程常数包含制程目标、规格上限、及规格下限。

本发明所述的计算机执行的用于统计制程分析的方法，进一步通过设定Cp、K、Cpk统计参数的阈值来定义该预定规则。

本发明所述的计算机执行的用于统计制程分析的方法，进一步包含设定该统计制程分析图表的一指标变量，以作为一侦测目标。

上述用于统计制程分析的方法是可以通过将储存于计算机可读取储存介质的计算机程序载入计算机系统中而实现。

本发明所述统计制程分析系统、计算机执行的用于统计制程分析方法，可在制造环境中对大量数据进行收集、分析和判断，以实现对制程快速、有效的控制。

附图说明

图1显示依据本发明实施例的具有统计制程分析的制造系统的示意图；

图2显示依据本发明实施例的用于统计制程分析的方法的流程图；

图3a至图3e显示依据本发明实施例的制程参数控制系统的示意图；

图4显示依据本发明实施例的用以控制机台制程参数的方法的流程图；

图5显示依据本发明实施例的储存介质示意图。

具体实施方式

为了让本发明的目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示图1至图5，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各元件的配置是说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中图式标号的部分重复，是了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。

图1显示依据本发明实施例的具有统计制程分析的制造系统的示意图。制造系统10执行晶圆制造程序，其包括处理机台11、检测机台13、统计制程分析服务器17、以及数据库15及19。其中，处理机台11执行制造程序以处理至少一晶圆。检测机台13用以针对经过处理机台11处理过的晶圆的特性，进行检测。上述晶圆特性是可以为薄膜厚度、叠对误差(overlay error)、以及其他和晶圆处理及晶圆品质相关的特性。上述检测的进行，是可以为线上检测或离线检测。检测所得的测量值151则储存于数据库15中。数据库15也储存了关于处理机台11运作相关的运作数据152。统计制程分析服务器17是与数据库15连结，其从数据库15中撷取测量值151和运作数据152，并将测量值151和运作数据152转换为统计制程分析图表191。统计制程分析图表191是储存于数据库19中。统计制程分析服务器17可以处理从多个检测机台取得的不同种类的测量数据。统计制程分析图表191进一步依据其特征，被区分为多个类型。统计制程分析服务器17依据预设的规则193，处理每一类型的统计制程分析图表，并依据该处理的结果，产生报表195。报表195中记录了违背该预定规则193的统计制程分析图表。报表195可以透过网络16，传送给使用者18(其包括使用者181、183、及185)。网络16可以为因特网或区域网络等。

图2显示依据本发明实施例的用于统计制程分析的方法的流程图。图2所示的方法是可以实施于图1所示的制程参数控制服务器17中。

依据本发明实施例，该方法首先从数据库15中撷取测量值151，用以产生统计制程分析图表，其中该统计制程分析图表包含在测试期间从一系统收集来的数据，如步骤S21所示。继之，依据该统计制程分析图表的特征，将该统计制程分析图表区分为多个类型，如步骤S23所示。若有需要可以针对统计制程分析图表进行进一步的处理。决定上述类型中的统计制程分析图表是否违背一预定规则，如步骤S25所示。当统计制程分析图表违背该预定规则时，则产生一警报信息，如步骤S27所示。该警报信息是可以透过电子邮件或其他方式传送，如步骤S29所示。该警报信息可以为异常状况报告或其他种类的信息。

上述预定规则是可以依据实际需要订定。并且，每一类型的统计制程分析图表是可以适用不同的预定规则。其是可以通过一制程常数及/或统计参数来定义该预定规则，其中该制程常数包含制程目标、规格上限、及一规格下限。可以将统计制程分析图表进行处理，再进行与上述预定规则的比对步骤。例如，可以将统计制程分析图表中的数据施以微分处理、积分处理、或过滤处理，以形成另一型态的图表。与该预定规则比对的步骤是着重于该统计制程分析图表的一指标变量，以作为一侦测目标。该指标变量是可以取自该统计制程分析图表中载入时间最晚的数据、该统计制程分析图表中一预定笔数的数据、及/或该统计制程分析图表中一预定期间内载入的数据。

图3a至图3e显示依据本发明实施例的统计制程分析图表。如图3a至图3e所示，其包含5个取自不同数据来源的数据的统计制程分析图表。其中，图3a至图3c分别包含取自不同的步进机聚焦监视器的数据。其中，图3d及图3e则分别包含取自一离线颗粒检测器和一厚度校正检测器的数据。具有类似特性的统计制程分析图表被归为同一类型。依据本实施例，图3a至图3e因为其所包含的数据是取自类似的数据来源，所以被归为同一类型。

多条不同的预设规则被用以检验图3a至图3e中的统计制程分析图表，以检查其中是否包含“不正常”的数据。这些预定规则可以通过一制程常数及/或统计参数来定义之。其中该制程常数包含制程目标、规格上限、规格下限、及/或其他相关的制程常数。该统计参数则可以为Cp、K、Cpk，或其他用以设定制程能力的统计参数。其中：

标准差

(s \tan dard deviation) (s) = \sqrt{\frac{Σ_{i} {(y_{i} - \overset{&OverBar;}{y})}^{2}}{n - 1}}

Cp = \frac{USL - LSL}{6 s}

K = \frac{| \overset{&OverBar;}{y} - T |}{(USL - LSL) / 2}

Cpk＝(1-k)×Cp

其中，上述USL表示规格上限(upper specification limit)，而LSL表示规格下限(lower specification limit)，上述Cp表示制程精密度(Caoability of Precision)，Cpk表示综合制程能力指数，K表示制程能力指数。

上述Cp、K、Cpk等统计参数是显示于图4中的表中。将该统计制程分析图表的一指标变量指定作为一侦测目标。该指标变量可以着重于不同时间范围的数据记录。例如，该指标变量可以依据该统计制程分析图表中载入时间最晚的数据、该统计制程分析图表中一预定笔数的数据、或该统计制程分析图表中一预定期间内载入的数据设定之。该指标变量可以为通过不同计算方式，依据上述数据记录得出的一计算结果，例如差值、标准差、Cp、K、Cpk及其他统计方法得出的计算结果。

该方法并分别建立规则来检查长期间和短期间的数据记录。例如，设定两种规则用以检查3周内的数据记录(在此称之为长期间的数据记录)，另设定两种规则用以检查3天内的数据记录(在此称之为短期间的数据记录)。参见图3a至图3e，长期间规则是用以检查在8/21～9/11之间的数据记录，短期间规则是用以检查在9/12～9/14之间的数据记录，其检查的结果是于图4的表中显示。

长期间规则之一是，当长期间的数据记录所计算出的Cp较预设的长期间Cp低时，则该统计制程分析图表是被视为“长期间Cp值低”，其表示对应的制造程序可能在制程准确度方面有问题。另一长期间规则是，当长期间的数据记录所计算出的Cpk较预设的长期间Cpk低时，则该统计制程分析图表是被视为“长期间Cpk值低”，其表示对应的制造程序可能在制程稳定度方面有问题。

短期间规则之一是，当短期间的数据记录所计算出的K值较预设的短期间K值低，且当短期间的数据记录所计算出的短期Cp值较预设的短期间Cp值低时，则该统计制程分析图表是被视为“基准线改变”，若没有被判定为“基准线改变”，则进一步决定在该统计制程分析图表中最后一笔数据记录是否超过一预定标准。当该统计制程分析图表中最后一笔数据记录超过一预定标准时，该统计制程分析图表被判定为具有“升高趋势”。当该统计制程分析图表中最后一笔数据记录较该预定标准低时，该统计制程分析图表被判定为具有“降低趋势”。

参见图4，统计制程分析图表31(C1)通过上述检查，而统计制程分析图表32(2)和33(C3)则分别被判定为“Cpk值低”和“降低趋势”。

如图5所示，上述统计制程分析的方法是能通过一计算机程序，存于一储存介质中，且当该计算机程序载入服务器执行时，可以实现本发明的统计制程分析的方法。计算机程序包括：数据接收模块51、数据分类模块53、规则检查模块55、及警报产生模块57。

其中数据接收模块51接收多个统计制程分析图表，其中该统计制程分析图表是包含在测试期间从一系统收集来的数据。该数据分类模块53依据该统计制程分析图表的特征，将该统计制程分析图表区分为多个类型。规则检查模块55决定上述类型中的统计制程分析图表是否违背一预定规则。警报产生模块57依据该规则检查的结果，发出一警报信号，当上述类型中的统计制程分析图表违背该预定规则，发出警报信息。

虽然本发明已通过较佳实施例说明如上，但该较佳实施例并非用以限定本发明。本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应有能力对该较佳实施例做出各种更改和补充，因此本发明的保护范围以权利要求书的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

制造系统：10

处理机台：11

检测机台：13

统计制程分析服务器：17

数据库：15

数据库：19

测量值：151

运作数据：152

统计制程分析图表：191

规则：193

报表：195

网络：16

使用者：18、181、183、185

数据接收模块：51

数据分类模块：53

规则检查模块：55

警报产生模块：57

Claims

1.一种用于统计制程分析的系统，其特征在于，所述用于统计制程分析的系统包括：

一储存装置，其是用以储存多个统计制程分析图表，其中该统计制程分析图表是包含在测试期间从一系统收集来的数据；

一控制装置，其是依据该统计制程分析图表的特征，将该统计制程分析图表区分为多个类型；以及

一侦测装置，其是用以决定上述类型中的统计制程分析图表是否违背一预定规则。

2.根据权利要求1所述的用于统计制程分析的系统，其特征在于，该预定规则设定一选自一制程目标及一规格限定的一制程常数的阈值。

3.根据权利要求2所述的用于统计制程分析的系统，其特征在于，该规格限定包含一规格上限及/或一规格下限。

4.根据权利要求1所述的用于统计制程分析的系统，其特征在于，该预定规则设定一Cp、K、Cpk统计参数的阈值。

5.根据权利要求1所述的用于统计制程分析的系统，其特征在于，该预定规则设定该统计制程分析图表的一指标变量，以作为一侦测目标。

6.根据权利要求5所述的用于统计制程分析的系统，其特征在于，该指标变量是取自该统计制程分析图表中载入时间最晚的数据、该统计制程分析图表中一预定笔数的数据、及/或该统计制程分析图表中一预定期间内载入的数据。

7.一种计算机执行的用于统计制程分析的方法，其特征在于，所述计算机执行的用于统计制程分析的方法包括：

提供多个统计制程分析图表，其中该统计制程分析图表是包含在测试期间从一系统收集来的数据；

依据该统计制程分析图表的特征，将该统计制程分析图表区分为多个类型；以及

决定上述类型中的统计制程分析图表是否违背一预定规则。

8.根据权利要求7所述的计算机执行的用于统计制程分析的方法，其特征在于，进一步包含通过一制程常数定义该预定规则，其中该制程常数包含制程目标、规格上限、及规格下限。

9.根据权利要求7所述的计算机执行的用于统计制程分析的方法，其特征在于，进一步通过设定Cp、K、Cpk统计参数的阈值来定义该预定规则。

10.根据权利要求7所述的计算机执行的用于统计制程分析的方法，其特征在于，进一步包含设定该统计制程分析图表的一指标变量，以作为一侦测目标。