CN103943523A - 半导体生产过程中的抽样量测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体生产过程中的抽样量测方法，包括：将前序生产工序机台出货的多个批次lot的WIP根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成抽样组；在抽样组中选择到达量测站点时间最早的lot进行量测；当所选择lot的量测结果合格时，判定该抽样组合格；当所选择lot的量测结果不合格时，将该抽样组中未被量测的lot和随后到达量测站点的lot根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成新的抽样组，并重新在新的抽样组中选择到达量测站点时间最早的lot进行量测，以确定新的抽样组是否合格。本发明可有效的提高半导体生产过程中的量测效率，缩短半导体的生产周期；利用量测结果监控机台的工作状态，可及时发现生产问题，保证生产线的稳定运行，提高产品的生产效率。

Description

半导体生产过程中的抽样量测方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种半导体生产过程中的抽样量测方法。

背景技术

在半导体集成电路生产过程中，每个晶片从原料最终形成产品都需要经过成百上千道工序，晶片所经过的所有工序组成了整个工艺流程。

因为半导体集成电路属于高精度产品，关键尺寸（CD，Critical Dimension）在亚微米至纳米量级。因此，在半导体生产的生产线上，在生产过程中会使用大量测量手段跟踪晶片上所制成的半导体集成电路的各项参数是否符合设计要求，以确保半导体集成电路的产品质量以及生产过程的稳定和制造设备的稳定运行。

如图1所示，为在半导体集成电路生产过程中所进行的有效量测的内容结构，在生产中进行有效量测的系统通常具有可覆盖整个生产过程中的各种状况和量测类型的子模块（sub functions）。其中，有效量测（Efficient Metrology）包括量测类型（MetrologyType）以及工序和操作类别（Process&Operation Classification）；所述量测类型中包括有厚度量测（Thickness metrology）、关键尺寸测量（CD measurement）和OVL（Overlay，对准、套准，半导体光刻中需要对各层电路图样进行对准）测量（OVL measurement）；其中厚度量测包括了OCD（光学特征尺寸）、厚度（thickness）和深度（depth）的测量；所述工序和操作类别中包括有操作类别（Operation Classification）和工序类别（Process Classification）；其中，操作类别中包括有规定CT（Cycle Time，生产周期）的WIP（Wafer In Process，在制品）（Special CT required WIP）、规定工程的WIP（SpecialEngineering required WIP）、普通生产的WIP（Normal Production WIP）；工序类别中包括有非关键工序（Non-critical Process）和关键工序（Critical Process）；其中，关键工序包括有监测图样（Monitor Pattern(s)）和关键图样（Key Pattern(s)）。

如图2所示，为现有半导体生产过程中的片段流程图。其中工序步骤1（ProcessStep1）和工序步骤2（Process Step2）是前后衔接的任意两个相邻的半导体生产工序，在工序步骤1结束之后、工序步骤2开始之前，会执行量测步骤，采用量测系统对经过工序步骤1之后的产品进行量测，以断定经过工序步骤1之后的产品是否合格，对于量测合格的产品再进入后续的工序步骤2进行生产。

对于半导体生产过程来说，因为关键尺寸越来越小，所以对工艺要求、精确度要求越来越高，在生产过程中稍有不慎便会导致生产失败、产品良率下降、废品增加等，对于FAB来说将产生过高的经济损失。所以，量测系统在各个工序之间的量测是非常重要和必须的。

因此，这就造成了在目前的半导体生产过程中，采用了繁多的测量手段，从而导致了CT的延长，并且对于量测系统来说这些大量的测量也受到量测能力（metrologycapacity）的限制，并且对于选择规则（selection rules）的限制导致了测量效率的降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种半导体生产过程中的抽样量测方法，以提高量测效率并保证生产线的稳定运行，缩短半导体器件的生产周期。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种半导体生产过程中的抽样量测方法，包括：

将前序生产工序机台出货的至少1个批次lot的在制品WIP根据到达量测站点的时间和晶圆Wafer数量组成抽样组；

在所述抽样组中选择到达量测站点时间最早的一个lot进行量测；

当所选择lot的量测结果合格时，判定该lot所属的抽样组合格，以使该合格的抽样组进入后续生产工序；

当所选择lot的量测结果不合格时，将该lot所属的抽样组中未被量测的lot和随后到达量测站点的lot根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成新的抽样组，并重新在新的抽样组中选择到达量测站点时间最早的一个lot进行量测，以确定新的抽样组是否合格。

进一步，将前序生产工序机台出货的至少1个lot的WIP根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成抽样组，包括：

设置一时间段参数和一Wafer数量参数；

记录到达量测站点的每批lot的时间，并记录每批lot中所含Wafer的数量，将到达量测站点的lot按照到达量测站点的时间排序；

从所排序的第一批lot的出货时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段结束，并且在该时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过所述Wafer数量参数时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个抽样组；

从所排序的第一批lot的出货时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段未结束，并且在该未结束的时间段内已到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量超过了所述Wafer数量参数时，将该未结束的时间段内到达量测站点的所有lot的Wafer数量按照到达量测站点时间的先后顺序相加，将相加后未超过Wafer数量参数的最大数量的lot组成一个抽样组。

进一步，当所选择lot的量测结果不合格时，新的抽样组的组成过程，包括：

将量测结果不合格的lot所属的抽样组中的其他未被量测的lot和随后到达量测站点的lot按照到达量测站点的时间排序；

从所排序的第一批lot的到达量测站点的时间开始，当在时间段参数所规定的时间段结束，并且在该时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过所述Wafer数量参数时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个新的抽样组；

从所排序的第一批lot到达量测站点的时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段未结束，并且在该未结束的时间段中已到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量超过了所述Wafer数量参数时，将该未结束的时间段内到达量测站点的所有lot的Wafer数量按照到达量测站点时间的先后顺序相加，将相加后未超过Wafer数量参数时的最大数量的lot组成一个新的抽样组。

进一步，所述时间段参数为3小时，所述Wafer数量参数为50片。

进一步，所述抽样量测方法还包括关键工艺量测筛选过程和overlay量测筛选过程。

进一步，所述关键工艺量测筛选过程包括：

根据所述时间段参数和所述Wafer数量参数进行条件限定，对满足该条件的lot进行全部半导体布图图样的量测，而对其它lot进行关键半导体布图图样的量测；其中，关键半导体布图图样为规则的几何形状。

进一步，所述关键工艺量测筛选过程还包括：

通过先进工艺控制APC调整获取关键工艺量测数据的方式，以取得关键工艺量测的量测数据。

进一步，所述overlay量测筛选过程包括前段工艺overlay量测筛选过程和后段工艺overlay量测筛选过程。

进一步，所述前段工艺overlay量测筛选过程包括：

将基准对准框的量测定义为路径P9，将其余工艺对准框的量测定义为正常工艺路径P，则对于前段工艺中的OVL样品的量测以共通路径P9P进行分组；其中，基准对准框为有源区的对准框。

进一步，所述后段工艺overlay量测筛选过程包括：

将金属层的量测定义为路径P8，将通孔层的量测定义为路径P7；对金属层的量测以共通路径P7P8进行分组；对通孔层的量测以共通路径P8P7进行分组。

本发明对前序生产工序机台出货的WIP，以lot为单位并依据到达量测站点的时间和Wafer数量组成的抽样组中，各个lot为相邻时间内到达量测站点的lot。因为在持续的一段时间内，生产机台的参数变化不大，该段时间内各批lot所处的生产环境基本相同，所以在相邻的时间内到达量测站点的lot中，生产机台所生产出的各个WIP的质量变化不大，所以抽样组对到达量测站点时间最早的一个lot进行量测的之后合格的结果，也能保证在这段持续的时间内到达量测站点的其他批lot也是合格的，从而可以不必对该抽样组中的其他lot进行量测，进而提高了量测效率。

因为，在生产过程中，不能保证机台在很长的生产时间内都能使得各批lot所处的生产环境基本相同，并且各lot所处的生产环境也受到机台中的Wafer数量的影响。因此，本发明也对时间段和wafer数量进行了限定。当抽样组中最早的一个lot的量测结果不合格时，则表明了前序生产工序机台中的生产环境可能出现了问题，这样便需要对随后到达量测站点的lot重新组成新的抽样组并进行量测，直到量测出的结果合格时，表明前序生产工序机台中的生产环境恢复到正常状态。这样，在对到达量测站点的lot进行量测的过程中，也起到了对前序生产工序机台的随时监控，进而能够及时发现生产问题，保证生产线的稳定运行，提高产品的生产效率。

本发明中包括的关键工艺量测筛选过程，利用半导体布图图样的几何形状，对图样进行划分，根据所述时间段参数和所述Wafer数量参数进行限定，进而可选择少部分的lot进行全部半导体布图图样的量测，而对其它lot仅进行关键半导体布图图样的量测。因为关键半导体布图图样为规则的几何形状，因此进行关键半导体布图图样的量测的时间远小于进行全部半导体布图图样的量测的时间，从而对所有的lot来说，少部分lot进行全部半导体布图图样的量测，而大部分lot仅进行关键半导体布图图样的量测。这样对于全部lot来说，同时进行了全部半导体布图图样的量测和关键半导体布图图样的量测，进而达到了量测效率提升的目的。

本发明中包括的overlay量测筛选过程，分别针对前段工艺和后段工艺的特点进行区分。在前段工艺中将有源区对准框作为基准对准框，将基准对准框的量测定义为路径P9，而其余工艺对准框的量测为正常工艺路径P，对前段工艺中的OVL样品的量测以共通路径P9P进行分组，进而在分组时只需要考虑路径P9和路径P，而无需考虑路径P9和路径P之间的其它路径，这样便提升了前段工艺中overlay量测的效率。在后段工艺中，将金属层的量测定义为路径P8，将通孔层的量测定义为路径P7；对金属层的量测以共通路径P7P8进行分组；对通孔层的量测以共通路径P8P7进行分组，这样便提升了后段工艺中针对金属层和通孔的量测效率。

附图说明

图1所示为生产中所进行的有效量测的结构图；

图2为现有半导体生产过程中的量测流程示意图；

图3为本发明提供的半导体生产过程中的抽样量测方法流程示意图；

图4为本发明的抽样量测方法中建立抽样组的实施例示意图；

图5为本发明的抽样量测方法中出现量测未通过时重新建立抽样组的实施例示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图3所示，本发明提供的半导体生产过程中的抽样量测方法，包括：

将前序生产工序机台出货的至少1个lot（批次）的WIP根据到达量测站点的时间和Wafer（晶圆）数量组成抽样组；

在所述抽样组中选择到达量测站点时间最早的一个lot进行量测；

当所选择lot的量测结果合格时，判定该lot所属的抽样组合格，以使该合格的抽样组进入后续生产工序；

当所选择lot的量测结果不合格时，将该lot所属的抽样组中未被量测的lot和随后到达量测站点的lot根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成新的抽样组，并重新在新的抽样组中选择到达量测站点时间最早的一个lot进行量测，以确定新的抽样组是否合格。

具体来说，将前序生产工序机台出货的至少1个lot的WIP根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成抽样组，具体包括：

设置一时间段参数和一Wafer数量参数；

记录到达量测站点的每批lot的时间，并记录每批lot中所含Wafer的数量，将到达量测站点的lot按照到达量测站点的时间排序；

从所排序的第一批lot的出货时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段结束，并且在该时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过所述Wafer数量参数时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个抽样组；

从所排序的第一批lot的出货时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段未结束，并且在该未结束的时间段内已到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量超过了所述Wafer数量参数时，将该未结束的时间段内到达量测站点的所有lot的Wafer数量按照到达量测站点时间的先后顺序相加，将相加后未超过Wafer数量参数的最大数量的lot组成一个抽样组。

当所选择lot的量测结果不合格时，新的抽样组的组成过程具体包括：

将量测结果不合格的lot所属的抽样组中的其他未被量测的lot和随后到达量测站点的lot按照到达量测站点的时间排序；

从所排序的第一批lot的到达量测站点的时间开始，当在时间段参数所规定的时间段结束，并且在该时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过所述Wafer数量参数时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个新的抽样组；

从所排序的第一批lot到达量测站点的时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段未结束，并且在该未结束的时间段中已到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量超过了所述Wafer数量参数时，将该未结束的时间段内到达量测站点的所有lot的Wafer数量按照到达量测站点时间的先后顺序相加，将相加后未超过Wafer数量参数时的最大数量的lot组成一个新的抽样组。

上述方法中，所述时间段参数可设置为3小时，所述Wafer数量参数可设置为50片。

以下结合实际实际生产中的实例，对上述方法中组成抽样组的过程进行进一步介绍。

如图4所示的实施例中，共有两台前序生产工序机台（tool），该两台机台进行相同工序的生产。其中，假设从前序生产工序机台1中依次到达量测站点的批次分别为lot1、lot2、lot3、lot4……，从前序生产工序机台2中依次到达量测站点的批次分别为lot5、lot6、lot7、lot8……。在生产中，每个lot都有其独一的ID（身份）号以进行标识，并且每个lot到达量测站点的时间也有专门的记录。lot1中共有wafer15片，lot2中共有wafer25片，lot3中共有wafer25片，lot4中共有wafer25片……，lot5中共有wafer25片，lot6中共有wafer25片，lot7中共有wafer25片，lot8中共有wafer25片……。lot1到达量测站点的时间为0:00，lot5到达量测站点的时间为0:10，lot2到达量测站点的时间为0:50，lot3到达量测站点的时间为1:40，lot4到达量测站点的时间为2:30，lot6到达量测站点的时间为4:00，lot7到达量测站点的时间为4:40，lot8到达量测站点的时间为5:20……。

上述所有lot的信息如下表所示。

批次	wafer数量	到达量测站点的时间
			lot1	15	0:00
lot5	25	0:10
			lot2	25	0:50
lot3	25	1:40
			lot4	25	2:30
lot6	25	4:00
			lot7	25	4:40
lot8	25	5:20
			……	……	……

本实施例中，设置时间段参数为3小时，设置Wafer数量参数为50片。

对于从前序生产工序机台1到达量测站点的lot来说，抽样组的组成如下。

lot1到达量测站点的时间为0:00，wafer数量为15片，从lot1到达量测站点的时间开始计时。当lot2（0:50）到达量测站点时，lot2的wafer数量为25片，此时（0:50）共到达量测站点两个批次（lot1和lot2），此时持续时间为0:50-0:00=0:50，未超过3个小时，此时到达量测站点的wafer数量为15+25=40，未超过50片。当lot3（1:40）到达量测站点时，lot3的wafer数量为25片，此时（1:40）共到达量测站点三个批次（lot1、lot2和lot3），此时持续时间为1:40-0:00=1:40，未超过3个小时，此时到达量测站点的wafer数量为15+25+25=65，已经超过了50片。因为此时到达量测站点的wafer数量超过了规定的Wafer数量参数50片的限制，所以将这段内的按照到达量测站点时间的先后顺序相加后未超过Wafer数量参数50片时的最大数量的lot，即lot1和lot2组成一个抽样组，如图4中，lot1和lot2外的虚线框所示。

之后，从lot3到达量测站点的时间（1:40）开始计时。当lot4（2:30）到达量测站点时，lot4的wafer数量为25片，此时（2:30）共到达量测站点两个批次（lot3和lot4），此时持续时间为2:30-1:40=0:50，未超过3个小时，此时到达量测站点的wafer数量为25+25=50，正好达到50片的Wafer数量参数，此时便将lot3和lot4组成一个抽样组，如图4中，lot3和lot4外的虚线框所示。

对于从前序生产工序机台2到达量测站点的lot来说，抽样组的组成如下。

lot5到达量测站点时间为0:10，wafer数量为25片，从lot5到达量测站点的时间开始计时。当时间到达3:10时，已经到达设置的时间段参数3小时，但再没有从前序生产工序机台2到达量测站点的新的lot（lot6的出货时间为4:00，在3:10以后），此时将lot5单独作为一个抽样组，如图4中，lot5外的虚线框所示。

之后，从lot6到达量测站点的时间（4:00）开始计时。lot6到达量测站点的时间为4:00，lot6的wafer数量为25片。当lot7（4:40）到达量测站点时，lot7的wafer数量为25片，此时（4:40）共到达量测站点两个批次（lot6和lot7），此时持续时间为4:00-4:40=0:40，未超过3个小时，此时到达量测站点的wafer数量为25+25=50，正好达到50片的Wafer数量参数，此时便将lot6和lot7组成一个抽样组，如图4中，lot6和lot7外的虚线框所示。

之后，从lot8到达量测站点的时间（5:20）开始计时，并根据随后lot到达量测站点的时间以及到达量测站点的lot中的wafer数量确定新的分组。如果lot8之后再无lot到达量测站点或者lot8之后在3个小时之内没有lot到达量测站点，则直接将lot8作为一个抽样组，如图4中，lot8外的虚线框所示。

进行上述分组之后，便可以对各个分组进行抽样量测。本发明中，参考图4所示，抽样量测的一个具体形式如下。

在所述抽样组中选择到达量测站点时间最早的一个lot进行量测；当所选择lot的量测结果合格时，判定该lot所属的抽样组合格，以使该合格的抽样组进入后续生产工序。

对于包括lot1和lot2的抽样组来说，lot1到达量测站点的时间为0:00，lot2到达量测站点的时间为0:50，在该抽样组中，选择到达量测站点时间最早的lot1（0:00）进行量测，如果lot1的量测结果合格通过，则判定该抽样组的量测结果合格，该抽样组（包括lot1和lot2）全部进入后序生产工序。

可以看出，当lot1的量测结果合格后，本发明的方法不再对lot2进行量测，而是判定lot2也合格，所以节省了对lot2进行量测的时间。因为lot1和lot2是先后到达量测站点的两个lot，并且到达量测站点时间间隔并不长（小于所设置的3个小时的时间段参数），则可以认为在这段不长的时间段里，到达量测站点的两个lot中WIP的生产环境变化不大。也就是说在这段不长的时间段里，在前序生产工序机台1中对于WIP的生产环境维持在一个很小的范围里波动，因此在这段不长的时间里先后到达量测站点的lot中的WIP是基本一样的。所以当lot1量测合格后，可以确定lot2的量测结果也应该是合格的，这样便可以不对lot2进行量测。

但是，前序生产工序机台中对于WIP的生产环境的变化不仅仅会仅仅随时间而变化，还同样收到其他因素的影响，比如WIP的数量。对于同一个机台来说，在一定时间内通过的WIP的数量会影响生产环境的变化。比如，对于等离子体工艺来说，在原本相同的等离子体环境中，在一定时间内入货50片WIP进行生产，和入货100片WIP进行生产所造成的等离子体环境的变化不同，因为这些WIP是要在该等离子体环境中进行反应，所以50片WIP和100片WIP与周围等离子的反应，会对等离子体中各类离子的浓度产生不同影响，进而使得机台中的生产环境出现差异。又比如，对于湿法刻蚀工艺来说，在原本相同的刻蚀液中，在一定时间内入货50片WIP进行生产，和入货100片WIP进行生产所造成的刻蚀液的变化不同，因为这些WIP是要在该刻蚀液中进行反应，所以50片WIP和100片WIP与刻蚀液的反应，会对刻蚀液的浓度产生不同的影响，进而使得机台中的生产环境出现差异。所以，本发明中在对前后到达量测站点的lot的时间段进行限定（3小时）之外对到达量测站点的wafer数量也进行了限定（50片）。本发明的时间段参数和Wafer数量参数可依据实际生产中前序生产工序机台的生产状况来定，不仅局限于本发明中所提及的3小时和50片。

以下结合一个具体实施例，对本发明中当所选择lot的量测结果不合格时，新的抽样组的组成过程进行介绍。

造成不合格lot的原因，在于量测所针对的前序生产工序机台中的生产环境的变化。该变化可能是偶然的一次突变，之后又恢复原有正常状态，也可能是因为其他原因（如机台参数变化或者机台故障）导致的无法恢复正常状态的变化。所以，对于抽样组中对所选择lot进行量测后，不可以认定整个抽样组中的lot均不合格，同时也是为了当出现问题时，能够对前序生产工序机台进行有效的监控，所以不能将抽样组中未进行量测的lot同样当作不合格而处理。

图5所示为针对图4中从前序生产工序机台1到达量测站点的lot进行抽样组量测的一个实施例过程。如前所述，根据前述方法将从前序生产工序机台1到达量测站点的lot1、lot2、lot3、lot4分成了两个抽样组。其中第一个抽样组为lot1和lot2组成的抽样组，lot1到达量测站点的时间为0:00，lot2到达量测站点的时间为0:50，到达量测站点的时间间隔小于3小时，lot1中wafer数量15片，lot2中wafer数量25片，该抽样组中wafer总数没超过50片；第二个抽样组为lot3和lot4组成的抽样组，lot3到达量测站点的时间为1:40，lot4到达量测站点的时间为2:30，lot3和lot4到达量测站点的时间间隔小于3小时，lot3中wafer数量25片，lot4中wafer数量25片，该抽样组中wafer总数没超过50片。

如前所述，量测时先对第一个抽样组中的lot1进行量测，如果结果通过，则第一个抽样组通过，然后对第二个抽样组中的lot3（该第二个抽样组中到达量测站点时间最早的lot）进行量测，如果结果通过，则第二个抽样组通过。

图5中，当对第一个抽样组中的lot1进行量测的结果为OOC（产品质量失去控制）进而量测结果不合格而不能通过时，将量测结果不合格的lot1所处的第一抽样组中的未被量测的lot2和在lot2之后到达量测站点的lot3、lot4按照出货时间排序，从新的排序的第一批lot（即lot2）到达量测站点的时间（0:50）开始，当在时间段参数所规定3小时的时间段结束，并且在该3小时时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过Wafer数量参数50片时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个新的抽样组。如lot2和lot3之间的到达量测站点的时间间隔为50分钟（1:40-0:50），未超过3小时的限制，但是lot2和lot3中所含的wafer总数达到了50片的规定，虽然lot4和lot2之间到达量测站点的时间间隔1小时40分钟（2:30-0:50）也未超过3小时的限制，但是lot2、lot3和lot4中所含的wafer总数（75片）超过了50片的规定，所以将lot2和lot3组成一个新的第一抽样组。假设在lot4到达量测站点以后，不再有到达量测站点的lot，则直接将lot4单独作为一个新的第二抽样组。如果lot4到达量测站点以后，还有新的lot到达量测站点，则继续依照前述方法进行随后抽样组的建立。

之后，对新的第一抽样组中的lot2进行量测，如果结果通过，则该新的第一个抽样组（还包括lot3）通过，然后对新的第二个抽样组中的lot4进行量测，如果结果通过，则第二个抽样组通过。

在对新的第一抽样组中的lot2进行量测中，如果新的第一个抽样组中的lot2的量测的结果为OOC进而量测结果不合格而不能通过，则将量测结果不合格的lot2所处的新的第一抽样组中的未被量测的lot3和在lot3之后到达量测站点的lot4按照出货时间排序，从新的排序的第一批lot（即lot3）的出货时间（1:40）开始，当在时间段参数所规定3小时的时间段结束，并且在该3小时时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过Wafer数量参数50片时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个新的抽样组。如lot3和lot4之间的到达量测站点的时间间隔为50分钟（2:30-1:40），未超过3小时的限制，但是lot3和lot4中所含的wafer总数达到了50片的规定，所以将lot3和lot4组成一个新的第一抽样组。如果在lot4到达量测站点以后，还有新的lot到达量测站点，则继续依照前述方法进行随后抽样组的建立。

依照上述方法进行抽样量测，直到到达量测站点的所有lot完成量测为止。

因为整个半导体集成电路生产过程由成百上千道工序组成，各工序的操作过程和所要实现的目的各不相同。因此对于各个环节中的抽样量测还需要进行细微的划分。针对不同工序结果的量测，需要根据执行该工序的机台以及机台中的工艺过程进行有针对性的抽样量测，进而使得抽样量测结果与雨量所针对的工序具有关联性。这就需要根据前序生产工序机台以及前序生产工序机台中的工艺过程制定针对性的措施，即建立不同的抽样模块（sampling model）。本发明根据前序生产工序机台以及前序生产工序机台中的工艺过程，提供了关键工艺量测筛选过程和overlay量测筛选过程，对应于该两种过程，该两种过程可分别通过量测系统的关键工艺量测模块和overlay量测模块实现。

关于关键工艺量测筛选过程介绍如下。

在半导体制造工艺中，有些步骤因为精度要求高和工艺的复杂性，通常会选择量测多组半导体布图图样（例如4~9组）以满足量测需求，而其中作为调整标准的图样只有1~2组，称之为关键图样（关键半导体布图图样），其余图样为监测图样。在所有这些图样中，关键图样通常为规则的几何形状，关键图样的量测通常作为APC（Advanced Process Control，先进工艺控制）或其他辅助系统调整的标准；而监测图样则作为对于关键工序（关键工序的波动性和装载（loading）变化比较大）的辅助分析用数据而进行量测，因为监测图样通常为不规则的几何图样，所以对监测图样进行量测所消耗的时间和不稳定性远远超过了关键图样。由于对量测的精度要求高，所以不适合用简单的跳过量测站点的方式进行样品选择，所以本发明中采用图样筛选来进行效率的提升。本发明采用的方式是首先区分两条路径，其中一条用来量测全部图样，另外一条只量测关键图样，根据设定规则选择产品进入哪条路径，这样便可以获得全部关键图样的数据，并且同时又按照规则获得了一部分监测图样的数据，这样既能保证的生产周期的要求，同时又有质量的保证。

具体过程如下。

（1）首先在working flow（工作流）里的相应量测中加入一个可控制步骤，其触发条件为EDC plan（Engineering Data Collection Plan，工程数据采集计划）的首字母为S，而其它字符与最邻近EDC完全相同。

（2）根据所述时间段参数和所述Wafer数量参数进行条件限定，对满足该条件的lot进行全部半导体布图图样的量测，而对其它lot进行关键半导体布图图样的量测；其中，关键半导体布图图样为规则的几何形状。具体来说，在实际半导体生产过程中，是将全部半导体布图图样的量测设定为路径1，将仅对关键半导体布图图样的量测设定为路径2，根据所述时间段参数和所述Wafer数量参数进行条件限定，满足该条件的少部分lot进入路径1以进行全部半导体布图图样的量测，而其他lot进入路径2以进行关键半导体布图图样的量测。进入路径1和进入路径2的两个步骤是以复选路径的方式进行，即进行路径1的量测和进行路径2的量测是同时进行的，这样对于全部lot来说便可达到效率提升的目的。

（3）同时由于关键工艺通常会包含有APC方式进行自动调整，所以在相应的APC中会把关键工艺量测模块提供量测数据的方式进行调整，即通过APC调整获取关键工艺量测数据的方式，以取得关键工艺量测的量测数据。

其中，EDC plan参数如EMAADT1AL、SMAADT1AL等。

关于overlay量测筛选过程介绍如下

Overlay反映的是相互关联的两道工序之间对准的精度，首先存在一个基准对准工序，而量测站点则代表当前工序对于基准对准工序的差别，所以这个量测结果同时受到当前工序和基准对准工序的影响。

overlay量测筛选过程包括前段工艺overlay量测筛选过程和后段工艺overlay量测筛选过程。OVL的EDC plan的第五位和第六位为特殊字符OV（比如SMAAOV1AL等），所以以第五位和第六位为特殊字符OV的EDC plan作为为触发条件，当系统确认EDC第五和第六位为OV时，其分组条件遵循以下规则。

在前段工艺中，即前段工艺overlay量测筛选过程：

（1）Overlay是相邻光刻工艺中对准的衡量标准，所以它的量测会受到至少两次光刻工艺的影响，因此在筛选样品进行量测时必须考虑前后工艺的关联性，例如在65nm工艺中，形成阱的光刻都是对准有源区（Active Area，AA）的对准框，所以有源区的对准框就是基准对准框。

（2）将基准对准框的量测定义为路径P9，而其余工艺对准框的量测为正常工艺路径P，则对于一个前段工艺中的OVL样品来说，对其的量测以共通路径P9P进行分组，而对于其它非OVL样品来说则可参考本发明前述的抽样量测方法进行抽样测量。

基准对准工序通常是整个流程中比较特别的一道或几道工序，所以对于基准对准工序的process plan type（工艺类型）做一个特别的规定，将其定义为P9，其中的processplan type就是对工艺类型进行分类，比如Process（工序）表示为类型P、Inspection（检查）表示为类型I、Defect scan（缺陷扫描）表示为类型Y、Clean（清理）表示为类型C、Metrology（量测）表示为类型M、Dummy（空置）表示为类型D。在生产流程中，针对每道工序都打个标签，根据流程里可根据一些特别的标签进行区别分类。EDCplan里的规定就是标注一些可识别的标签。

在后段工艺中，即后段工艺overlay量测筛选过程：

由于金属层和通孔层互为基准对准框，所以将金属层的量测定义为路径P8，将通孔层的量测定义为路径P7，所以对金属层的量测以共通路径P7P8进行分组，对通孔层的量测则以共通路径P8P7进行分组，其它非OVL样品可参考本发明中前述的抽样量测方法进行抽样测量。

本发明中前述的抽样量测方法是综合参考生产线的动态（在制品WIP），根据工艺的独立性（程式）和工序机台（process tool），按照时间区间（time interval）和生产数量（wafer count）而制定的。由于这几个因素都需要考量在内，所以可以针对生产过程中的某个或某些特殊的机台组进行特殊的样品要求，如以上所述的关键工艺量测筛选过程和overlay量测筛选过程。

上述中的路径（如路径1、路径2、路径P9、正常工艺路径P、路径P8、路径P7）记录了WIP在生产过程中所经历的各道工序，通过对lot的路径的查询，可以得知该lot所经历的每一道工序步骤以及每道工序步骤所经过的机台，这样便可以通过对lot的量测以了解前序工序中相关工序机台的工作状态。正常工艺路径P主要是指半导体和集成电路的常规制程工艺的工艺路径。

如上所述，在进入量测时的样品选择一般按照先到先量的原则，但同时还可设置一个辅助系统，根据所设定的条件进行优选，提示操作人员样品量测的优先级顺序。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，包括：

将前序生产工序机台出货的至少1个批次lot的在制品WIP根据到达量测站点的时间和晶圆Wafer数量组成抽样组；

在所述抽样组中选择到达量测站点时间最早的一个lot进行量测；

当所选择lot的量测结果合格时，判定该lot所属的抽样组合格，以使该合格的抽样组进入后续生产工序；

当所选择lot的量测结果不合格时，将该lot所属的抽样组中未被量测的lot和随后到达量测站点的lot根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成新的抽样组，并重新在新的抽样组中选择到达量测站点时间最早的一个lot进行量测，以确定新的抽样组是否合格。

2.根据权利要求1所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，将前序生产工序机台出货的至少1个lot的WIP根据到达量测站点的时间和Wafer数量组成抽样组，包括：

设置一时间段参数和一Wafer数量参数；

记录到达量测站点的每批lot的时间，并记录每批lot中所含Wafer的数量，将到达量测站点的lot按照到达量测站点的时间排序；

从所排序的第一批lot的出货时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段结束，并且在该时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过所述Wafer数量参数时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个抽样组；

从所排序的第一批lot的出货时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段未结束，并且在该未结束的时间段内已到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量超过了所述Wafer数量参数时，将该未结束的时间段内到达量测站点的所有lot的Wafer数量按照到达量测站点时间的先后顺序相加，将相加后未超过Wafer数量参数的最大数量的lot组成一个抽样组。

3.根据权利要求2所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，当所选择lot的量测结果不合格时，新的抽样组的组成过程，包括：

将量测结果不合格的lot所属的抽样组中的其他未被量测的lot和随后到达量测站点的lot按照到达量测站点的时间排序；

从所排序的第一批lot的到达量测站点的时间开始，当在时间段参数所规定的时间段结束，并且在该时间段内到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量总数未超过所述Wafer数量参数时，将该时间段内到达量测站点的所有lot组成一个新的抽样组；

从所排序的第一批lot到达量测站点的时间开始，当在所述时间段参数所规定的时间段未结束，并且在该未结束的时间段中已到达量测站点的所有lot所含Wafer的数量超过了所述Wafer数量参数时，将该未结束的时间段内到达量测站点的所有lot的Wafer数量按照到达量测站点时间的先后顺序相加，将相加后未超过Wafer数量参数时的最大数量的lot组成一个新的抽样组。

4.根据权利要求2或3所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，所述时间段参数为3小时，所述Wafer数量参数为50片。

5.根据权利要求1所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，所述抽样量测方法还包括关键工艺量测筛选过程和overlay量测筛选过程。

6.根据权利要求5所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，所述关键工艺量测筛选过程包括：

根据所述时间段参数和所述Wafer数量参数进行条件限定，对满足该条件的lot进行全部半导体布图图样的量测，而对其它lot进行关键半导体布图图样的量测；其中，关键半导体布图图样为规则的几何形状。

7.根据权利要求6所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，所述关键工艺量测筛选过程还包括：

通过先进工艺控制APC调整获取关键工艺量测数据的方式，以取得关键工艺量测的量测数据。

8.根据权利要求5所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，所述overlay量测筛选过程包括前段工艺overlay量测筛选过程和后段工艺overlay量测筛选过程。

9.根据权利要求8所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，所述前段工艺overlay量测筛选过程包括：

将基准对准框的量测定义为路径P9，将其余工艺对准框的量测定义为正常工艺路径P，则对于前段工艺中的OVL样品的量测以共通路径P9P进行分组；其中，基准对准框为有源区的对准框。

10.根据权利要求8所述的半导体生产过程中的抽样量测方法，其特征在于，所述后段工艺overlay量测筛选过程包括：

将金属层的量测定义为路径P8，将通孔层的量测定义为路径P7；对金属层的量测以共通路径P7P8进行分组；对通孔层的量测以共通路径P8P7进行分组。