CN102800564A - 避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法及系统，用于半导体生产设备的生产执行系统控制和调整半导体产品的薄膜生长制程，其中薄膜厚度标准值是D，步骤100，监测某一批次的产品薄膜厚度d及生长时间t；步骤200，判断薄膜厚度d是否在设定的正常值范围内？如果是的话，则所述半导体生产设备继续生产，否则进行步骤300；步骤300，计算薄膜厚度的偏离率Δd/D，其中Δd＝d-D；如Δd/D≤P，根据公式Δt＝t*Δd/D计算出生长时间的微调值Δt；如Δd/D＞P，所述生产执行系统自动禁止并报警；步骤400，所述生产执行系统根据Δt调整下一批次产品的生长时间t并输出给所述半导体生产设备。本发明避免了手动操作带来的误差和滞后，提高了成品率。

Description

避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法及系统

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及采用计算机软件实现的一种避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法及系统。

背景技术

半导体制造需要采用各种设备(tool)，如用于生长Si3N4的设备就是Si3N4生长炉管(LPCVD)。这些设备通过IT自动化系统进行控制，如生产执行系统(Manufacturing Execution System，MES系统)。在MES系统中安装有控制菜单。

另一方面，半导体制造过程中的每个制程都有一定的波动性。如晶圆薄膜生长制程(Wafer Process)，在其正常生长过程中日常监测(monitor)的厚度会有一定的波动性。在排除了其他异常(如设备异常、晶圆异常等)以后，需要对设备上的菜单进行微调(Fine tune recipe)，以便保持生长出来的薄膜厚度的稳定性，从而保持产品性能的稳定性。

目前，这种微调的工作都是工程师手动在进行，非常容易犯错。例如：根据薄膜的测量厚度的结果，需要将生长时间从10分钟调整到11分钟(从00:10:00调到00:11:00)，但工程师可能犯错(Miss operation)，将00:11:00误输入成了11:00:00，即11个小时。因为是手动操作，没有检查程序，用调整后的错误菜单生长出的晶圆的膜厚会超出预期值，从而造成晶圆返工(rework)或者报废(scrap)，给工厂造成损失。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法及系统，以自动调整薄膜生长的时间，从而使生长出来的薄膜厚度保持稳定，提高产品成品率。

实现本发明目的的技术方案是：

一种避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法，用于半导体生产设备的生产执行系统控制和调整半导体产品的薄膜生长制程，其中薄膜厚度标准值是D，所述方法包括以下步骤：

步骤100，监测某一批次的产品薄膜厚度d及生长时间t；

步骤200，判断薄膜厚度d是否在设定的正常值范围内？如果是的话，则所述半导体生产设备继续生产，否则进行步骤300；

步骤300，所述生产执行系统计算薄膜厚度的偏离率Δd/D，其中Δd＝d-D；如Δd/D≤P，所述生产执行系统根据公式Δt＝t*Δd/D计算出生长时间的微调值Δt；如Δd/D＞P，所述生产执行系统自动禁止并报警；

步骤400，所述生产执行系统根据Δt的值调整下一批次产品的生长时间并输出给所述半导体生产设备以使产品薄膜厚度保持在正常值范围内。

其中所述薄膜厚度d的正常值范围是：D±3σ，其中σ(西格玛)为SPC的标准差。

优选地，所述薄膜厚度标准值

生长时间t＝10分钟，所述薄膜厚度d的正常值范围是：

所述P＝10％。

优选地所述某一批次的产品薄膜厚度生长时间t＝10分钟，则Δt为0.5分钟。

本发明还提供了一种避免半导体制程菜单调试过程中出错的系统，用于半导体生产设备的生产执行系统控制和调整半导体产品的薄膜生长制程，其中薄膜厚度标准值是D，所述避免半导体制程菜单调试过程中出错的系统包括：

模块100，用于监测某一批次的产品薄膜厚度d及生长时间t；

模块200，用于判断薄膜厚度d是否在设定的正常值范围内？如果是的话，则所述半导体生产设备继续生产，否则进入模块300；

模块300，用于所述生产执行系统计算薄膜厚度的偏离率Δd/D，其中Δd＝d-D；如Δd/D≤P，所述生产执行系统根据公式Δt＝t*Δd/D计算出生长时间的微调值Δt；如Δd/D＞P，所述生产执行系统自动禁止并报警；

模块400，用于所述生产执行系统根据Δt的值调整下一批次产品的生长时间并输出给所述半导体生产设备以使产品薄膜厚度保持在正常值范围内。

其中所述薄膜厚度d的正常值范围是：D±3σ，其中σ为SPC的标准偏差。

优选地，所述薄膜厚度标准值

生长时间t＝10分钟，所述薄膜厚度d的正常值范围是：

所述P＝10％。

优选地，所述某一批次的产品薄膜厚度

生长时间t＝10分钟，则Δt为0.5分钟。

本发明的避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法及系统，其有益效果是：由于采用了计算机软件来控制和调整薄膜生长制程，根据薄膜的厚度测量结果，由事先输入的计算模型精确地计算出参数需要调整的生长时间。避免了手动操作带来的误差和滞后，提高了成品率。

附图说明

图1为本发明薄膜生长制程的自动调整方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图并以具体实施方式为例，对本发明进行详细说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。

本发明采用计算机软件来控制和调整薄膜生长制程，根据薄膜的厚度测量结果，由事先输入的计算模型精确地计算出需要调整的生长时间。需要说明的是，虽然下列实施例是以晶圆薄膜生长制程为例，但是本发明的方法和系统也可适用于半导体制程中的其他薄膜生长。

请看图1为本发明一个实施例的流程图。

假设薄膜厚度标准值是D，标准生长时间是T。

步骤100，针对每一批次的产品监测薄膜厚度d及生长时间t，同时计算生长速率。

步骤200，判断薄膜厚度d是否在正常值范围内？判断的标准是薄膜的厚度是否超出了SPC(Statistical Process Control统计过程控制)的控制上限和控制下限D±3σ，其中σ为SPC的标准偏差。如果是在正常值范围内的话，则直接到步骤600，半导体生产设备继续正常生产；否则进行步骤300。

上述上下限D±3σ，其中σ(西格玛)为SPC的标准差。

标准差，也称标准偏差，是各数据偏离平均数的距离的平均数，它是离均差

平方和平均后的方根，用σ表示。公式为：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(X_i-X)}^2}{n-1}}$

其中X为平均数据，X_i为各统计数据，n为自然数。通常SPC的上下限采用3σ来设定。3σ的概率为99.73％，不良概率为0.27％。0.27％视小概率事件，故可以视为：出现在3σ区间外的事件是异常波动，它的发生是由于异常原因使其总体的分布偏离了正常位置。

步骤300，MES系统计算出薄膜厚度的偏离率Δd/D，其中Δd＝d-D，并根据偏离值Δd/D的大小进一步细分为两种情况：

较小偏离率(如Δd/D≤10％)，MES系统根据以下公式计算出生长时间t的微调值：Δt＝t*Δd/D

较大偏离率(如Δd/D＞10％)，MES系统自动禁止并报警。报警后，需要人工干预并等到实验晶圆的电性结果出来后，以确保这次调整没有造成产品性能异常，调整才最终生效。

步骤400，MES系统根据Δt的值调整下一批次产品的生长时间t并输出给半导体生产设备。

步骤500，完成微调，设备继续正常生产。

以下为一个具体实例：

某设备用于生长Si3N4薄膜，假设：薄膜厚度标准值

具体生长时间为10分钟，生长速率为

/分钟。

步骤100，针对某一批次的产品监测薄膜Si3N4厚度及生长时间，该实施例中的厚度为

生长时间t＝10分钟。

步骤200，判断薄膜厚度d是否在正常值范围内？假设该实施例中SPC的上下限值为：则超出了上限值，需要进行步骤300。

步骤300，MES系统计算出薄膜厚度的偏离率Δd/D＝5％，其中

因该实施例中Δd/D＝5％≤10％，属于较小偏离率，MES系统根据以下公式计算出生长时间t的微调值：Δt＝t*Δd/D＝0.5分钟。

步骤400，MES系统向设备输出微调参数。这里微调参数通常指生长时间，设备将据此针对下一批次的产品予以执行使得产品薄膜厚度保持在正常值

范围内，优选地确保生长出的薄膜厚度该实施例中微调后的t＝10-0.5＝0.95分钟。

步骤500，完成微调，设备继续正常生产。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离附后的权利要求书的范围。

Claims (8)

1.一种避免半导体制程菜单调试过程中出错的方法，用于半导体生产设备的生产执行系统控制和调整半导体产品的薄膜生长制程，其中薄膜厚度标准值是D，其特征是：所述方法包括以下步骤：

步骤100，监测某一批次的产品薄膜厚度d及生长时间t；

步骤200，判断薄膜厚度d是否在设定的正常值范围内？如果是的话，则所述半导体生产设备继续生产，否则进行步骤300；

步骤300，所述生产执行系统计算薄膜厚度的偏离率Δd/D，其中Δd＝d-D；如Δd/D≤P，所述生产执行系统根据公式Δt＝t*Δd/D计算出生长时间的微调值Δt；如Δd/D＞P，所述生产执行系统自动禁止并报警；

步骤400，所述生产执行系统根据Δt的值调整下一批次产品的生长时间并输出给所述半导体生产设备以使产品薄膜厚度保持在正常值范围内。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是：所述薄膜厚度d的正常值范围是：D±3σ，其中σ为统计过程控制的标准偏差。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述薄膜厚度标准值

生长时间t＝10分钟，所述薄膜厚度d的正常值范围是：所述P＝10％。

4.如权利要求3所述的方法，其特征是：所述某一批次的产品薄膜厚度

生长时间t＝10分钟，则Δt为0.5分钟。

5.一种避免半导体制程菜单调试过程中出错的系统，用于半导体生产设备的生产执行系统控制和调整半导体产品的薄膜生长制程，其中薄膜厚度标准值是D，其特征是：所述避免半导体制程菜单调试过程中出错的系统包括：

模块100，用于监测某一批次的产品薄膜厚度d及生长时间t；

模块200，用于判断薄膜厚度d是否在设定的正常值范围内？如果是的话，则所述半导体生产设备继续生产，否则进入模块300；

模块300，用于所述生产执行系统计算薄膜厚度的偏离率Δd/D，其中Δd＝d-D；如Δd/D≤P，所述生产执行系统根据公式Δt＝t*Δd/D计算出生长时间的微调值Δt；如Δd/D＞P，所述生产执行系统自动禁止并报警；

模块400，用于所述生产执行系统根据Δt的值调整下一批次产品的生长时间并输出给所述半导体生产设备以使产品薄膜厚度保持在正常值范围内。

6.如权利要求5所述的系统，其特征是：所述薄膜厚度d的正常值范围是：所述薄膜厚度d的正常值范围是：D±3σ，其中σ为统计过程控制的标准偏差。

7.如权利要求6所述的系统，其特征是：所述薄膜厚度标准值生长时间t＝10分钟，所述薄膜厚度d的正常值范围是：

所述P＝10％。

8.如权利要求7所述的系统，其特征是：所述某一批次的产品薄膜厚度生长时间t＝10分钟，则Δt为0.5分钟。

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