CN105094069B - 半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统 - Google Patents

半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统，所述系统包括一用于存储最新工艺信息的存储器及一用于建立新产品工艺流程的控制器，所述控制器与所述存储器连接，用以将所述存储器中最佳工艺程式自动导入到新产品工艺流程中。本发明的通过收集最新工艺变更信息形成最佳工艺数据库，并基于工艺适用条件根据需要将数据库中最佳工艺程式自动导入新产品工艺流程中，从而优化了工艺流程，使得新产品良率提高，同时，对于数据库中不存在的本批次新产品工艺信息，系统会自动对数据库进行升级，从而使得数据库信息不断丰富，便于后续批次新产品工艺流程的优化。本发明通过系统自动导入最佳工艺程式，能够避免已解决的工艺问题再次出现。

Description

半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统
技术领域
本发明属于半导体制造领域，涉及一种半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统。
背景技术
在当今电子制造业复杂的生产流程操作中，常常要面对多重控制、快速变更，以及速度与效率等诸多因素的要求，同时产品的品质始终是一项至关重要的指标。在此情形下，不但需要控制生产的制造流程，还需要在产品的出货后，能够提供产品品质的可追溯性，帮助后续产品实现品质持续不断的改善MES制造执行系统(Manufacturing ExecutionsSoftware)，通过对工厂物料、产品及生产流程的管理、控制，以满足制造生产过程中越来越严格的全程可追溯性要求，提升生产管理水平。
MES解决方案涵盖了整个生产周期，包括新产品的导入、完整的制造执行和分析等。系统通过快速的资讯收集与整合，实现对各个生产流程的掌握与控制，并能借助产品和生产流程资讯的完整性和透明度，完成对各种设备装置的历史记录、生产流程的改善，以及产品内容的可追溯性等。
通常，工程师会通过工艺变更(FECP，Fab Engineering Change Proposal)来改善现有产品的工艺缺陷。但是，改善之后的工艺有可能没有导入新产品或没有导入所有相关工艺流程。例如，具有结晶缺陷的焊盘会导致后道工艺(例如键合，等)的可靠性问题。在钝化层刻蚀时，工程师会根据不同的钝化层刻蚀率采用不同的工艺程式来改善当前产品的缺陷问题。但是研发工程师或工艺整合工程师(TD/PIE)在导入新产品时可能直接拷贝旧的工艺流程而没有导入最佳工艺程式，从而使得新产品采用未优化的工艺流程，导致同样的问题再次出现，或者导致相关工艺流程在工艺变更建议发出后错过升级。
因此，提供一种新的半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统以避免上述问题实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统，用于解决现有技术中工程师手动建立新产品工艺流程时错过最佳工艺程式导致新产品采用未优化工艺制造，使得新产品良率下降的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体器件制造过程中的工艺控制方法，至少包括以下步骤：
S1：收集最新工艺变更信息形成最佳工艺数据库；
S2：在制造执行系统中建立新产品工艺流程，形成第一工艺流程方案；所述第一工艺流程方案中包括制造新产品的每一步工艺的适用条件及工艺程式；
S3：将所述第一工艺流程方案中每一步工艺的适用条件与所述最佳工艺数据库中对应工艺的适用条件一一进行匹配，形成第二工艺流程方案；
其中，对于每一步工艺：
若所述最佳工艺数据库中存在与所述第一工艺流程方案中相同的适用条件，则判断适用条件匹配，并进一步判断是否需要采用原有工艺程式，若需要，则于所述第二工艺流程方案中，该步工艺采用与所述第一工艺流程方案中相同的工艺程式；若不需要，则于所述第二工艺流程方案中，所述制造执行系统自动在该步工艺中导入所述最佳工艺数据库中的最佳工艺程式；
若所述最佳工艺数据库中不存在与所述第一工艺流程方案中相同的适用条件，则判断适用条件不匹配，则于所述第二工艺流程方案中，该步工艺采用与所述第一工艺流程方案中相同的工艺程式，并同时对所述最佳工艺数据库进行升级；
S4：将所述第二工艺流程方案作为最终方案，采用该方案的工艺流程进行新产品的制造。
可选地，于所述步骤S3中，对所述最佳工艺数据库进行升级的方法为：将所述第一工艺流程方案中与所述最佳工艺数据库不匹配的适用条件及该适用条件下的工艺程式导入所述最佳工艺数据库中。
可选地，所述适用条件包括厚度或刻蚀比率。
可选地，于所述步骤S1中，所述最新工艺变更信息通过工艺变更系统获得。
可选地，于所述步骤S1中，通过收集器件每一层的工艺适用条件及所述适用条件所对应的最新工艺变更信息组成所述最佳工艺数据库。
可选地，当工程师针对现有产品缺陷对工艺进行变更时，所述最佳工艺数据库同步更新，将数据库中的旧工艺程式替换为最新工艺程式。
可选地，所述最佳工艺数据库的目录包括层信息、工艺步骤描述、适用项目、适用条件及最佳工艺程式。
本发明还提供一种半导体器件制造过程中的工艺控制系统，所述工艺控制系统包括一用于存储最新工艺信息的存储器及一用于建立新产品工艺流程的控制器，所述控制器与所述存储器连接，用以将所述存储器中最佳工艺程式自动导入到新产品工艺流程中。
可选地，所述控制器中包括一比较模块，用于判断所述存储器中存储的工艺适用条件是否与新产品工艺适用条件相符。
可选地，所述存储器在所述控制器的控制下存储新产品工艺适用条件及工艺程式。
可选地，所述存储器与一工艺变更系统相连，用于存储所述工艺变更系产生的最新工艺变更信息。
如上所述，本发明的半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统，具有以下有益效果：本发明通过收集最新工艺变更信息形成最佳工艺数据库，并基于工艺适用条件根据需要将数据库中最佳工艺程式自动导入新产品工艺流程中，从而优化了工艺流程，使得新产品良率提高，同时，对于数据库中不存在的本批次新产品工艺信息，系统会自动对数据库进行升级，从而使得数据库信息不断丰富，便于后续批次新产品工艺流程的优化。本发明通过系统自动导入最佳工艺程式，能够避免发生工程师手动建立新产品工艺流程时遗漏最佳工艺程式的情形，从而避免已解决的问题再次出现。
附图说明
图1显示为本发明的半导体器件制造过程中的工艺控制方法的流程图。
图2显示为形成最佳工艺数据库的流程图。
图3显示为本发明的导体器件制造过程中的工艺控制系统的结构框图。
元件标号说明
1 存储器
2 控制器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种半导体器件制造过程中的工艺控制方法，图1显示为该方法的流程图，至少包括以下步骤：
步骤S1：收集最新工艺变更信息形成最佳工艺数据库。
具体的，所述最佳工艺数据库包含各制造工艺在不同适用条件下的最佳工艺程式，其可通过工艺变更系统(FECP系统)获得。图2显示为形成所述最佳工艺数据库的流程图，首先，工艺变更系统会针对现有产品的缺陷进行工艺变更，得到某步工艺的最佳工艺程式。由于半导体器件是一层层制造的，每一层都通过特定工艺完成。通过逐层收集工艺适用条件，并将工艺变更后得到的最佳工艺程式与相应的适用条件整合，即可形成最佳工艺数据库。
需要指出的是，对于某些产品工艺，其工艺程式本身就是最新的，工艺变更系统中并没有，此时只需要将该工艺程式作为最佳工艺程式导入到数据库中即可，无需经过工艺变更系统。
具体的，所述最佳数据库具有同步更新功能，在数据库建立以后，当工程师针对现有产品缺陷对工艺进行变更时，所述最佳工艺数据库会同步更新，将数据库中的旧工艺程式替换为最新工艺程式。
具体的，所述最佳工艺数据库的目录包括层信息(layer)、工艺步骤描述(StepDescription)、适用项目(Fit item)、适用条件(Fit Condition)及最佳工艺程式(BestPractice Recipe)等。例如，层信息可以是有源区氧化层、钝化层等。作为示例，对于钝化层，其工艺步骤描述包括钝化层刻蚀、钝化层灰化、钝化层湿法去除等，适用项目包括顶层金属厚度、钝化层刻蚀比率等，适用条件包括具体的厚度、刻蚀比率或刻蚀比率范围等。不同的最佳工艺程式适用于不同的适用条件。
步骤S2：在制造执行系统中建立新产品工艺流程，形成第一工艺流程方案；所述第一工艺流程方案中包括制造新产品的每一步工艺的适用条件及工艺程式。
具体的，当生产线上导入新产品时，于制造新产品之前，首先要在制造执行系统中建立好新产品工艺流程，确定最终工艺流程方案，并按该方案制造新产品。由于半导体器件产品是一层层制造的，所述新产品工艺流程中包括每一层的制造工艺信息。
具体的，通过研发工程师或工艺整合工程师等人员人工操作建立所述第一工艺流程方案，所述第一工艺流程方案中包括制造新产品的每一步工艺的适用条件及工艺程式。对于所述第一工艺流程方案中的工艺适用条件，其工艺程式可能不是最新的，一方面可能有人工导入遗漏的原因，另一方面该新产品的某些工艺步骤可能不需要用到最佳工艺程式。所以对于所有工艺步骤，即使是一开始全部自动导入最佳工艺程式，也需要对其进行优化，使某些工艺步骤维持旧工艺。
换句话说，所述第一工艺流程方案为最初方案，需要在其基础上根据需要进行优化，以满足新产品的制造需求。优化方法详见下述步骤。
步骤S3：将所述第一工艺流程方案中每一步工艺的适用条件与所述最佳工艺数据库中对应工艺的适用条件一一进行匹配，形成第二工艺流程方案。
具体的，在制造执行系统中建立第一工艺流程方案时连接所述最佳工艺数据库，将所述第一工艺流程方案中每一步工艺的适用条件与所述最佳工艺数据库中对应工艺的适用条件一一进行匹配。
所谓匹配，指的是所述最佳工艺数据库中对于该工艺步骤存在相同的适用条件。对于新产品来说，其中可能存在全新的制造工艺，即最佳工艺数据库中没有相应的工艺描述，也就不存在该工艺的适用条件及最佳工艺程式。还有一种情况是数据库中有相应的工艺，但没有相应的适用条件。以上两种情况均为适用条件不匹配的情况。
作为示例，对于一个新产品，其工艺适用条件可能有70％是所述最佳工艺数据库中存在的，另外还有30％是所述最佳工艺数据库中没有的。对于数据库中存在的适用条件，要根据产品要求决定采用旧工艺还是新工艺，对于不存在的适用条件，该适用条件下的工艺程式默认为最新工艺，由于没有对比，其亦可称为原有工艺程式。
具体的，以所述第一工艺流程方案为基础，对于每一步工艺：
若所述最佳工艺数据库中存在与所述第一工艺流程方案中相同的适用条件，则判断适用条件匹配，并进一步判断是否需要采用原有工艺程式，若需要，则于所述第二工艺流程方案中，该步工艺采用与所述第一工艺流程方案中相同的工艺程式；若不需要，则于所述第二工艺流程方案中，所述制造执行系统自动在该步工艺中导入所述最佳工艺数据库中的最佳工艺程式。其中，需不需要采用原有工艺程式可由研发工程师或工艺整合工程师等人员在建立新产品工艺流程的过程中进行选择。
若所述最佳工艺数据库中不存在与所述第一工艺流程方案中相同的适用条件，则判断适用条件不匹配，则于所述第二工艺流程方案中，该步工艺采用与所述第一工艺流程方案中相同的工艺程式，并同时对所述最佳工艺数据库进行升级。
具体的，对所述最佳工艺数据库进行升级的方法为：将所述第一工艺流程方案中与所述最佳工艺数据库不匹配的适用条件及该适用条件下的工艺程式导入所述最佳工艺数据库中，使得数据库信息不断丰富，便于后续批次新产品工艺流程的优化。
通过以上对每一步工艺适用条件匹配、选择合适的工艺程式，从而完成第二工艺流程方案的建立。所述第二工艺流程方案是对所述第一工艺流程方案的优化版本，基于适用条件的匹配与否自动导入数据库中的最佳工艺程式，避免了人工导入工艺程式容易遗漏最新工艺信息情况的发生，同时还可以根据需要使得某些工艺步骤维持原有方案。此外，在建立所述第二工艺流程方案的过程中，所述最佳工艺数据库也可以不断升级，使其中缺少的适用条件越来越少，是数据库越来越完善。
步骤S4：将所述第二工艺流程方案作为最终方案，采用该方案的工艺流程进行新产品的制造。
具体的，制造执行系统根据所述第二工艺流程，掌握和控制新产品的各个生产流程，使得新产品每一层均采用合适的工艺制造，从而提升新产品的良率。
本发明还提供一种半导体器件制造过程中的工艺控制系统，请参阅图3，显示为该系统的结构框图，如图所示，所述工艺控制系统包括一存储器1及与其连接的一控制器2，所述存储器1用于存储最新工艺信息，形成最佳工艺数据库。所述控制器2用于建立新产品工艺流程，并用以将所述存储器1中最佳工艺程式自动导入到新产品工艺流程中，对新产品工艺流程进行优化。
进一步的，所述控制器2中包括一比较模块，用于判断所述存储器1中存储的工艺适用条件是否与新产品工艺适用条件相符。所述控制器2可以基于所述比较模块的判断结果，将所述存储器1中最佳工艺程式自动导入到新产品工艺流程中。所述存储器1也可以基于上述判断结果，在所述控制器2的控制下存储新产品工艺适用条件及工艺程式，以不断丰富最佳工艺数据库的内容。
进一步的，所述存储器与一工艺变更系统相连，用于存储所述工艺变更系产生的最新工艺变更信息。当工艺变更系统有工艺变更时，所述存储器自动存储最新工艺变更信息，其中包括工艺适用条件及该工艺适用条件下的最佳工艺程式。
综上所述，本发明的半导体器件制造过程中的工艺控制方法及系统通过收集最新工艺变更信息形成最佳工艺数据库，并基于工艺适用条件根据需要将数据库中最佳工艺程式自动导入新产品工艺流程中，从而优化了工艺流程，使得新产品良率提高，同时，对于数据库中不存在的本批次新产品工艺信息，系统会自动对数据库进行升级，从而使得数据库信息不断丰富，便于后续批次新产品工艺流程的优化。本发明通过系统自动导入最佳工艺程式，能够避免发生工程师手动建立新产品工艺流程时遗漏最佳工艺程式的情形，从而避免已解决的问题再次出现。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种半导体器件制造过程中的工艺控制方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S1：收集最新工艺变更信息形成最佳工艺数据库；
S2：在制造执行系统中建立新产品工艺流程，形成第一工艺流程方案；所述第一工艺流程方案中包括制造新产品的每一步工艺的适用条件及工艺程式；
S3：将所述第一工艺流程方案中每一步工艺的适用条件与所述最佳工艺数据库中对应工艺的适用条件一一进行匹配，形成第二工艺流程方案；
其中，对于每一步工艺：
若所述最佳工艺数据库中存在与所述第一工艺流程方案中相同的适用条件，则判断适用条件匹配，并进一步判断是否需要采用原有工艺程式，若需要，则于所述第二工艺流程方案中，该步工艺采用与所述第一工艺流程方案中相同的工艺程式；若不需要，则于所述第二工艺流程方案中，所述制造执行系统自动在该步工艺中导入所述最佳工艺数据库中的最佳工艺程式；
若所述最佳工艺数据库中不存在与所述第一工艺流程方案中相同的适用条件，则判断适用条件不匹配，则于所述第二工艺流程方案中，该步工艺采用与所述第一工艺流程方案中相同的工艺程式，并同时对所述最佳工艺数据库进行升级；
S4：将所述第二工艺流程方案作为最终方案，采用该方案的工艺流程进行新产品的制造。
2.根据权利要求1所述的半导体器件制造过程中的工艺控制方法，其特征在于：于所述步骤S3中，对所述最佳工艺数据库进行升级的方法为：将所述第一工艺流程方案中与所述最佳工艺数据库不匹配的适用条件及该适用条件下的工艺程式导入所述最佳工艺数据库中。
3.根据权利要求1所述的半导体器件制造过程中的工艺控制方法，其特征在于：所述适用条件包括厚度或刻蚀比率。
4.根据权利要求1所述的半导体器件制造过程中的工艺控制方法，其特征在于：于所述步骤S1中，所述最新工艺变更信息通过工艺变更系统获得。
5.根据权利要求1所述的半导体器件制造过程中的工艺控制方法，其特征在于：于所述步骤S1中，通过收集器件每一层的工艺适用条件及所述适用条件所对应的最新工艺变更信息组成所述最佳工艺数据库。
6.根据权利要求1所述的半导体器件制造过程中的工艺控制方法，其特征在于：当工程师针对现有产品缺陷对工艺进行变更时，所述最佳工艺数据库同步更新，将数据库中的旧工艺程式替换为最新工艺程式。
7.根据权利要求1所述的半导体器件制造过程中的工艺控制方法，其特征在于：所述最佳工艺数据库的目录包括层信息、工艺步骤描述、适用项目、适用条件及最佳工艺程式。
8.一种半导体器件制造过程中的工艺控制系统，其特征在于：所述工艺控制系统包括一用于存储最新工艺信息的存储器及一用于建立新产品工艺流程的控制器，所述控制器与所述存储器连接，用以将所述存储器中最佳工艺程式自动导入到新产品工艺流程中，且所述工艺控制系统采用如权利要求1-7任意一项所述的半导体器件制造过程中的工艺控制方法。
9.根据权利要求8所述的工艺控制系统，其特征在于：所述控制器中包括一比较模块，用于判断所述存储器中存储的工艺适用条件是否与新产品工艺适用条件相符。
10.根据权利要求8所述的工艺控制系统，其特征在于：所述存储器在所述控制器的控制下存储新产品工艺适用条件及工艺程式。
11.根据权利要求8所述的工艺控制系统，其特征在于：所述存储器与一工艺变更系统相连，用于存储所述工艺变更系产生的最新工艺变更信息。
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