CN103293878B - 光刻机产能监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光刻机产能监测系统，包括：整合模块，用于读取光刻机的生产数据，并按晶圆编号与光刻机工艺单元编号进行归类，以输出一组整合数据；计算模块，用于根据整合数据计算第一时间段内光刻机的产能数据并输出；统计模块，用于根据产能数据统计第二时间段内光刻机的产能变化趋势；其中，第二时间段包括并长于第一时间段，生产数据至少包括晶圆到达每一工艺单元的时间与离开该工艺单元的时间。其可更精确地监测光刻机产能变化趋势、并分析研究不同工艺制程下的光刻机产能，以发现光刻机产能进一步提高的工艺瓶颈。

Description

光刻机产能监测系统

技术领域

本发明涉及半导体加工处理领域，更具体地说，涉及一种光刻机产能监测系统。

背景技术

在半导体行业，光刻步骤是半导体生产加工的一核心制程，光刻机产能的波动直接影响产品的生产周期，因此，准确监测光刻机产能的变化、发现光刻机产能进一步提高的工艺瓶颈，成为行业内迫切需要解决的问题。

众所周知，光刻机的生产过程是一批芯片一片片、顺序地通过光刻机中各工艺单元，从而完成一连串的加工工艺。公知的光刻机产能监测系统中，光刻机经过连接端口连接至制造执行系统，制造执行系统只记录了晶圆盒(lot)到达光刻机的时间和离开光刻机的时间，此信息对实时监测光刻机产能来说所起的作用是非常有限的，也无法通过它来发现光刻机产能进一步提高的工艺瓶颈。

此外，光刻机内部包括多个工艺单元，可通过选用不同工艺单元组合来形成不同的工艺制程，而不同的工艺制程也必然对应着不同的光刻机产能，对不同工艺制程下的光刻机产能进行分析研究，也是业内关注的问题。

因此，提供一种光刻机产能监测系统，来更精确地监测光刻机产能变化趋势、分析研究不同工艺制程下的光刻机产能，以发现光刻机产能进一步提高的工艺瓶颈，从而进一步提高光刻机生产效率，是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光刻机产能监测系统，其能发现光刻机产能的工艺瓶颈。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种光刻机产能监测系统，用于监测至少一光刻机的产能变化情况，光刻机包括多个对晶圆进行加工处理的工艺单元，光刻机通过选用不同的工艺单元组合而形成不同的工艺制程，监测系统包括：整合模块，用于读取光刻机的生产数据，并按晶圆编号与光刻机工艺单元编号进行归类，以输出一组整合数据；计算模块，用于根据整合数据计算第一时间段内光刻机的产能数据并输出；统计模块，用于根据产能数据统计第二时间段内光刻机的产能变化趋势；其中，第二时间段包括并长于第一时间段，生产数据至少包括每个晶圆到达每一工艺单元的时间与离开该工艺单元的时间。

优选地，监测系统还包括一筛选模块，筛选模块对整合数据进行筛选以从中滤除与产能数据无关联性的数据，并输出给计算模块以供计算产能数据。

优选地，光刻机的产能数据与光刻机的最长工艺时间成反比，光刻机的最长工艺时间为各工艺单元对应的平均加工时间中的最大值，工艺单元的平均加工时间为多个晶圆历经该工艺单元所耗时间的平均值。

优选地，监测系统监测多个光刻机的产能变化情况，统计模块统计第二时间段内各光刻机的产能变化趋势以及各工艺制程对应的产能变化趋势。

优选地，其还包括一分析模块，其根据统计模块的输出以及整合数据来确定影响光刻机产能的因素。

本发明提供的光刻机产能监测系统，可更精确地监测多台光刻机产能变化趋势、并分析研究不同工艺制程下的光刻机产能，以发现光刻机产能进一步提高的工艺瓶颈，从而获取进一步提高光刻机生产效率的途径，有利于半导体企业发现工艺问题、优化生产工艺。

附图说明

图1示出本发明第一实施例的光刻机产能监测系统结构示意图；

图2示出本发明第二实施例的光刻机产能监测系统结构示意图；

图3示出本发明第三实施例的光刻机产能监测系统结构示意图；

图4示出本发明第四实施例的光刻机产能监测系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，本发明任一实施例提供的光刻机产能监测系统，用于监测一个或多个光刻机的产能变化情况。光刻机包括多个对晶圆进行加工处理的工艺单元，并通过选用不同的工艺单元组合而形成不同的工艺制程。

如图1所示，本发明第一实施例提供的光刻机产能监测系统20，监测两个光刻机10、11的产能变化情况，包括如下几个模块：整合模块201，用于读取光刻机10、11的生产数据，并按晶圆编号与光刻机工艺单元编号进行归类，以输出一组整合数据；计算模块202，用于根据整合模块201输出的整合数据计算第一时间段内光刻机10、11的产能数据并输出；统计模块203，用于根据计算模块202求出的产能数据统计第二时间段内光刻机10、11的产能变化趋势。

具体地，第二时间段包括、并长于第一时间段，例如，第一时间段为连续一周的时间，而第二时间段为该周所在的一个月的时间。生产数据至少包括晶圆到达每一工艺单元的时间与离开该工艺单元的时间。

进一步地，根据计算模块202计算光刻机产能数据的算法，光刻机的产能数据与光刻机的最长工艺时间成反比。本发明中将光刻机的最长工艺时间定义为各工艺单元对应的平均加工时间中的最大值，以及，将工艺单元的平均加工时间定义为多个晶圆历经该工艺单元所耗时间的平均值。

具体地，光刻机每小时产能=1/Max（T_i)，其中，T_i为工艺单元i对晶圆的平均加工时间，即多片晶圆历经工艺单元i的时间的平均值，其单位为小时，而工艺单元i对一片晶圆的加工时间由该片晶圆离开工艺单元i的时间减去该片晶圆到达工艺单元i的时间而得到；Max（T_i)表示为最长工艺时间，即各工艺单元对应的平均加工时间中的最大值。

本领域技术人员理解，光刻机工艺单元例如包括：一涂胶单元，用于为晶圆表面涂抹光刻胶；多个烘焙单元，分别用于在制程工艺的不同阶段烘焙晶圆，例如曝光前软烘、曝光后烘焙和坚膜烘焙；一曝光单元，用于通过掩膜板对晶圆进行曝光；以及一显影单元，用于对晶圆进行显影处理。光刻机可通过选用不同的工艺单元组合，而形成不同的工艺制程；例如，可通过选 用不同的烘焙单元，或在曝光单元中选用不同的掩膜板、光源，或在涂胶单元选用不同的光刻胶等，而形成不同的工艺制程。

光刻机的一种工艺制程例如为：第一步、气相沉积形成底膜；第二步、旋转晶圆，涂上光刻胶；第三步、软烘；第四步、以紫外光通过掩膜板对晶圆曝光；第五步、曝光后烘焙；第六步、显影处理；第七步，坚膜烘焙。

光刻机10与光刻机11可通过选用不同的工艺单元组合，而形成不同的工艺制程。根据上述实施例的进一步地改进，统计模块203还统计各工艺制程对应的光刻机产能变化趋势。

该实施例提供的光刻机产能监测系统，利用了晶圆历经每一工艺单元的加工时间，从而可更精确地监测每台光刻机的产能变化趋势、并分析研究不同工艺制程下的光刻机产能，有利于发现光刻机产能进一步提高的工艺瓶颈，从而获取进一步提高光刻机生产效率的途径。

本领域技术人员知晓，在晶圆加工处理工艺中，通常，每25枚晶圆放置于一晶圆盒(lot)中，相应地，整合单元201也可以晶圆盒、而非单片晶圆为基本元素来整合光刻机生产数据，例如，将lot编号、lot到达光刻机时间、离开光刻机时间、光刻机编号和工艺制程（Recipe）名称、晶圆编号、晶圆到达工艺单元名称、晶圆到达某一工艺单元i时间、晶圆离开该工艺单元i时间等生产数据读入到光刻机产能监测系统中，以lot编号、lot到达光刻机时间、光刻机编号进行归类，形成一组整合数据，随后输出给计算模块202。

本发明提供的光刻机产能监测系统20并非限定于监测两台光刻机的产能变化情况，只要提供相应的硬件支撑，即能应用于监测多台（三台以上）光刻机的产能变化情况。

如图2所示，本发明第二实施例提供的光刻机产能监测系统20，除整合模块201、计算模块202和统计模块203外，还包括筛选模块204，其中，筛选模块204接收整合模块201的输出，对整合数据进行筛选，从中滤除与光刻机产能数据无关联性的数据，并输出给计算模块202以供计算产能数据所用。

进一步地，使用者还可对筛选模块204采用的筛选条件进行设定，从而将不符号条件的数据从整合数据中滤除，例如，滤除lot编号不属于生产片（例如为实验片）对应的数据、或滤除不参与光刻机产能计算的某些工艺单 元（例如缓冲单元）对应的数据。

具体地，本发明中滤除是指将不符号筛选条件的数据在整合数据中特别地标示出来，而不是从整合数据中删除，以使这些被滤除的数据不参与后续的产能计算。使用者在后续的分析处理中，仍有可能需要查看这些被滤除的数据。

进一步地，使用者不仅可设置多条筛选条件，还可以为不同的筛选条件设置不同的优先级，先执行优先级高的筛选条件再执行优先级低的筛选条件，整合数据被第一优先级筛选条件筛选后，余下的整合数据再被低一级的筛选条件筛选滤除，以此类推。

例如，以“滤除lot编号不属于生产片对应的数据”为高优先级的第一筛选条件，以“滤除不参与光刻机产能计算的工艺单元对应的数据”为低一级的第二筛选条件。优先级的设定是可以调整的，例如可以将第二筛选条件更改为高优先级；筛选条件的开关也是可以设定的，例如可以将第一筛选条件关闭，使其不起作用；也可为某些筛选条件指定应用的光刻机，例如若有5台光刻机，用户可设定第一筛选条件只对光刻机1和3起作用，而对光刻机2、4和5不起作用。

如图3所示，本发明第三实施例提供的光刻机产能监测系统20，除整合模块201、计算模块202、统计模块203和筛选模块204外，还包括一分析模块205，其通过统计模块203的输出获知光刻机产能的波动情况、变化趋势，并结合整合模块201输出的整合数据进一步确定影响光刻机产能的因素及影响作用的大小。例如，通过光刻机产能获知光刻机的最长工艺时间Max（T_i)，分析此最长工艺时间是否处于正常范围内；或分析近期在制程工艺未变的情况下同一台光刻机产能明显变化的原因，是否某一工艺单元在某一时刻出现了异常；或分析采用相同的制程工艺的不同光刻机产能差异明显的原因，是否该制程工艺对某一型号的光刻机具有显著的喜好；以及其他需要分析的情况等。

分析模块205可通过晶圆层级图形来表征光刻机产能的波动情况、变化趋势等信息，晶圆层级图形分为时间轴运动图和甘特图，时间轴运动图显示选定的时间段内晶圆按照时间顺序经过了哪些单元，单元图形长度体现了经过单元时间的长短，甘特图显示选定的时间段内哪些晶圆经过了指定的单元。

根据该实施例，光刻机工艺单元包括：一涂胶单元，用于为晶圆表面涂抹光刻胶；三个烘焙单元，用于在制程工艺的不同阶段烘焙晶圆，分别为曝光前软烘单元、曝光后烘焙单元和坚膜烘焙单元；一曝光单元，用于一紫外光通过掩膜板对晶圆进行曝光；以及一显影单元，用于对晶圆进行显影处理。

可以理解，在其他的实施例中，光刻机工艺单元可包括多个涂胶单元、多个烘焙单元或其他具有特定功能的单元等，例如，每个涂胶单元根据光刻胶的不同和涂胶位置的不同而起不同的功能。

进一步地，光刻机产能监测系统20还可以设置一报表模块，通过报表的形式将光刻机原始生产数据、光刻机产能变化曲线和影响光刻机产能的因素及影响作用的大小一一输出给用户，以供用户进行分析、处理与判定。

如图4所示，本发明第四实施例提供的光刻机产能监测系统20，除整合模块201、计算模块202、统计模块203、筛选模块204和分析模块205外，还包括一仿真模块206，其根据分析模块205的输出以及与使用者30的数据交互来模拟光刻机不同的工艺制程。

进一步地，仿真模块206还可在使用者30对光刻机选用不同工艺单元后，例如选用不同的烘焙单元、不同的掩膜板、不同的光源或不同的光刻胶，即光刻机采用另一种工艺制程后，仿真出此时的光刻机产能在一定时间内的变化趋势。

具体地，仿真模块206可让用户做what-if分析。此模块提供用户可选择的自变量（参数）和因变量（关键指标），使用户在变更自变量数值之后，呈现出因变量的变化趋势。其中，因变量设置为光刻机产能，自变量可设置为最长工艺时间、每一工艺单元平均加工时间、掩膜板型号等，以便准确发现影响光刻机产能的因素及影响作用大小，作为提升光刻机生产效率的依据。

仿真单元206的设置，有助于发现不同工艺制程下光刻机产能进一步提高的瓶颈，以便获取进一步提高光刻机生产效率的途径。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光刻机产能监测系统，用于监测至少一光刻机的产能变化情况，所述光刻机包括多个对晶圆进行加工处理的工艺单元，所述光刻机通过选用不同的工艺单元组合而形成不同的工艺制程，所述监测系统包括：

整合模块，用于读取所述光刻机的生产数据，并按晶圆编号与光刻机工艺单元编号进行归类，以输出一组整合数据；

计算模块，用于根据所述整合数据计算第一时间段内所述光刻机的产能数据并输出；

统计模块，用于根据所述产能数据统计第二时间段内所述光刻机的产能变化趋势；

其中，所述第二时间段包括并长于所述第一时间段，所述生产数据至少包括所述每个晶圆到达每一所述工艺单元的时间与离开该工艺单元的时间。

2.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括一筛选模块，所述筛选模块对所述整合数据进行筛选以从中滤除与所述产能数据无关联性的数据，并输出给所述计算模块以供计算所述产能数据。

3.如权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述光刻机的产能数据与光刻机的最长工艺时间成反比，所述光刻机的最长工艺时间为各所述工艺单元对应的平均加工时间中的最大值，所述工艺单元的平均加工时间为多个所述晶圆历经该工艺单元所耗时间的平均值。

4.如权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述监测系统监测多个光刻机的产能变化情况，所述统计模块统计所述第二时间段内各所述光刻机的产能变化趋势以及各所述工艺制程对应的产能变化趋势。

5.如权利要求4所述的监测系统，其特征在于，其还包括一分析模块，其根据所述统计模块的输出以及所述整合数据来确定影响所述光刻机产能的因素。

6.如权利要求5所述的监测系统，其特征在于，其还包括一仿真模块，其根据所述分析模块的输出以及与使用者的数据交互来模拟所述光刻机不同的工艺制程。

7.如权利要求1至6中任一项所述的监测系统，其特征在于，所述第一时间段为一周，所述第二时间段为包括该周的一个月。