CN110783217A - 一种晶圆外延参数异常侦测方法及系统 - Google Patents

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陈煜�
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Abstract

本发明公开了一种晶圆外延参数异常侦测方法及系统，所述侦测方法包括：步骤S1：定时采集晶圆外延制造过程中的气流、温度、功率数据；步骤S2：对采集到的气流、温度、功率数据，按统计学理论进行数据处理，得到统计过程控制图；步骤S3：根据所述统计过程控制图，实时监控晶圆外延参数厚度均匀性是否异常，利用本发明提出的晶圆外延参数异常侦测方法及系统，在晶圆外延生产过程中，保证了对每片外延片生产的有效监控，有效弥补了测试方式的天然缺陷，保证了外延片的厚度均匀性。

Description

一种晶圆外延参数异常侦测方法及系统
技术领域
本发明涉及晶圆制造领域，尤其涉及一种晶圆外延参数异常侦测方法及系统。
背景技术
在硅器件制造过程中，硅外延片的厚度均匀性是器件制造的关键参数，厚度均匀性差，将直接导致硅器件耐压一致性差。因此，为提高硅器件良率，要求在硅外延生产过程中因厚度均匀性差而导致的废片指标须趋于0ppm。
在硅外延测试过程中，因每天生产硅外延片数量庞大，为保证效率，现阶段的测试方法采用根据一定的比例进行抽测，如发现异常后再进行补测的措施，这种测试方法符合统计学理论，但存在一定的漏测率，不能完全保证所有硅外延片厚度均匀性都符合要求。
在硅外延片制造过程中，外延片的厚度均匀性与多种因素有关，如气流、温度、功率、硅片在基座内位置、衬底等。现有的许多硅外延设备，以上因素已较好控制，但厚度均匀性异常指标仍高达1000ppm。
因此，亟需一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出一种晶圆外延参数异常侦测方法及系统，在晶圆外延生产过程中，保证了对每片外延片生产的有效监控，有效弥补了测试方式的天然缺陷，保证了外延片的厚度均匀性。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：本发明提出了一种晶圆外延参数异常侦测方法，所述方法包括：
步骤S1：定时采集晶圆外延制造过程中的气流、温度、功率数据；
步骤S2：对采集到的气流、温度、功率数据，按统计学理论进行数据处理，得到统计过程控制图；
步骤S3：根据所述统计过程控制图，实时监控晶圆外延参数厚度均匀性是否异常。
在一个具体的实施例中，所述步骤S1包括：
步骤S11：按照固定步骤、固定时间规则采集所述气流、温度、功率数据；
在一个具体的实施例中，所述步骤S2包括：
步骤S21：将所述气流、温度、功率数据按照单值－移动极差管制特性图进行组数选择；
步骤S22：基于选择的组数，针对步骤S11中采集到的气流、温度、功率数据进行数据提取；
步骤S23：将提取的数据进行平均值、移动极差计算，并进行正态分布检验，进而形成统计过程控制图。
在一个具体的实施例中，所述步骤S3包括：
步骤S31：根据所述气流、温度、功率数据及其正态分布，选择所述统计过程控制图为计量型控制图；
步骤S32：根据所述气流、温度、功率数据，计算晶圆生长过程的气流、温度、功率的控制线，所述控制线包括：上控制线、中心线、下控制线；
步骤S33：根据所述控制线，绘制所述计量型控制图；
步骤S34：根据气流、温度、功率计量型控制图，实时监控超控制点，以实时监控晶圆外延的厚度均匀性参数。
相应地，本发明实施例还提出了一种晶圆外延参数异常侦测系统，所述侦测系统包括：
采集模块，用于实时采集晶圆外延制造过程中的气流、温度、功率数据；
处理模块，用于对采集到的气流、温度、功率数据，按统计学理论进行数据处理，得到统计过程控制图；
监控模块，用于采集并显示采集的统计过程控制图中的气流、温度、功率超控制线的异常点信息，实时监控晶圆外延参数厚度均匀性是否异常。
在一个具体的实施例中，所述侦测系统还包括报警模块，用于对所述异常点信息进行报警。
在一个具体的实施例中，所述侦测系统还包括制造执行系统，所述处理模块，基于所述制造执行系统，在统计过程控制图中设定气流、温度、功率的管控线，所述制造执行系统接收统计过程控制图中超管控线的异常点。
在一个具体的实施例中，所述监控模块，在制造执行系统页面中实时显示所述异常点信息。
在一个具体的实施例中，所述异常点信息包括品名、时间、异常控制图、机台。
在一个具体的实施例中，所述报警模块包括声光报警模块，制造执行接收到异常点时，所述报警模块进行灯光闪烁并发出蜂鸣声。
相较于现有技术，本发明提出的晶圆外延参数异常侦测方法及系统，在晶圆外延生产的过程控制，保证了对每片外延片生产的有效监控，有效弥补了测试方式的天然缺陷；对晶圆外延生产过程中的气流、温度、功率SPC监控图X-MR的选择，有效监控了外延片在生长过程中厚度均匀性的突变异常，有效保证了外延片的厚度均匀性。
附图说明
图1是本发明实施例中的晶圆外延参数异常侦测方法流程图。
图2是本发明实施例中统计过程控制正态分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明装置和方法的优选实施方式作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明实施例提出了一种晶圆外延参数异常侦测方法，特别适用于硅晶圆外延参数的异常侦测方法，该方法包括：
步骤S1：定时采集晶圆外延制造过程中的气流、温度、功率数据；具体地，可通过EAP系统读取数据；
步骤S2：对采集到的气流、温度、功率数据，按统计学理论进行数据处理，得到统计过程控制图，具体为SPC监控图；
步骤S3：根据统计过程控制图，实时监控晶圆外延参数厚度均匀性是否异常。
在一个具体的实施例中，步骤S1包括：
步骤S11：按照固定步骤、固定时间规则采集所述气流、温度、功率数据；保证采集数据的规律性，以便能更好的分析出晶圆外延参数厚度是否均匀。
在一个具体的实施例中，步骤S2包括：
步骤S21：将采集到的气流、温度、功率数据按照单值－移动极差(X-MR)管制特性图进行组数选择；
步骤S22：基于选择的组数，针对步骤S11中采集到的气流、温度、功率数据进行数据提取；
步骤S23：将提取的数据进行平均值、移动极差计算，并进行正态分布检验，进而形成统计过程控制图(SPC监控图)中。SPC监控图中包括设备包括品名、时间、异常控制图、机台等数据，当出现异常时，监控图中会显示异常数据，如图中的SBMO行显示的异常。
在一个具体的实施例中，步骤S3具体包括：
步骤S31：根据气流、温度、功率数据及其正态分布，选择统计过程控制图为计量型控制图；
步骤S32：根据气流、温度、功率数据，计算晶圆生长过程的气流、温度、功率的控制线，控制线包括：上控制线、中心线、下控制线；如图2中的USL，NOM，LSL控制线。
步骤S33：根据控制线，绘制计量型控制图；
步骤S34：根据气流、温度、功率计量型控制图，实时监控超控制点，进而实时监控晶圆外延的厚度均匀性参数。
具体地，本发明实施例还提出了采用上述方法的晶圆外延参数异常侦测系统，该系统包括：
采集模块，用于实时采集晶圆外延制造过程中的气流、温度、功率数据；
处理模块，用于对采集到的气流、温度、功率数据，按统计学理论进行数据处理，得到统计过程控制图；
监控模块，用于采集并显示统计过程控制图中的气流、温度、功率中超控制线的异常点数据信息，实时监控晶圆外延参数厚度均匀性是否异常。
该侦测系统包括制造执行系统(MES)，其中，处理模块，基于制造执行系统，在统计过程控制图中设定特定气流、温度、功率的管控线，一旦设定的管控图出现超管控线的异常点，制造执行系统(MES)将该异常点。
监控模块，在制造执行系统(MES)页面中，实时显示异常点信息，异常点信息包括品名、时间、异常控制图、机台等信息；
该侦测系统还包括报警模块，用于对异常点信息进行报警，具体地，报警模块包括声光报警模块，例如包括报警指示灯，制造执行系统(MES)接收到异常点时，报警模块进行灯光闪烁并发出蜂鸣声，以第一时间提醒工程师进行处理；报警模块有消声按钮，灯管闪烁需在SPC系统中对异常点进行处理后方可消失。
本发明实施例提出的晶圆外延参数异常侦测方法及系统，首先，对晶圆外延生产的过程控制，保证了对每片外延片生产的有效监控，有效弥补了测试方式的天然缺陷；其次，对晶圆外延生产过程中的气流、温度、功率SPC监控图X-MR的选择，有效监控了外延片在生长过程中厚度均匀性的突变异常，有效保证了外延片，例如硅外延片的厚度均匀性；再次，对监控图控制报警设置硬件提醒和OCAP处理流程，有效保证了外延片，例如硅外延片生长厚度均匀性异常发现的及时性，避免了异常炉次对下一炉的影响，有效降低了损失。对监控图控制报警设置提醒和取消处理流程(OCAP处理流程)，有效保证了外延片生长厚度均匀性异常发现的及时性，避免了异常炉次对下一炉的影响，有效降低了损失。
虽然本发明通过实例进行了描述，但实施例并非用来限定本发明。本领域技术人员可在本发明精神的范围内，做出各种变形和改进，所附的权利要求应包括这些变形和改进。本发明针对一种晶圆外延参数异常侦测方法及系统进行了描述，但不局限于外延生产用，也可用于外延等相关领域。

Claims (10)

1.一种晶圆外延参数异常侦测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1：定时采集晶圆外延制造过程中的气流、温度、功率数据；
步骤S2：对采集到的气流、温度、功率数据，按统计学理论进行数据处理，得到统计过程控制图；
步骤S3：根据所述统计过程控制图，实时监控晶圆外延参数厚度均匀性是否异常。
2.根据权利要求1所述的晶圆外延参数异常侦测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S11：按照固定步骤、固定时间规则采集所述气流、温度、功率数据。
3.根据权利要求1所述的晶圆外延参数异常侦测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S21：将所述气流、温度、功率数据按照单值－移动极差管制特性图进行组数选择；
步骤S22：基于选择的组数，针对步骤S11中采集到的气流、温度、功率数据进行数据提取；
步骤S23：将提取的数据进行平均值、移动极差计算，并进行正态分布检验，进而形成统计过程控制图。
4.根据权利要求3所述的晶圆外延参数异常侦测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31：根据所述气流、温度、功率数据及其正态分布，选择所述统计过程控制图为计量型控制图；
步骤S32：根据所述气流、温度、功率数据，计算晶圆生长过程的气流、温度、功率的控制线，所述控制线包括：上控制线、中心线、下控制线；
步骤S33：根据所述控制线，绘制所述计量型控制图；
步骤S34：根据气流、温度、功率计量型控制图，实时监控超控制点，以实时监控晶圆外延的厚度均匀性参数。
5.一种晶圆外延参数异常侦测系统，其特征在于，所述侦测系统包括：
采集模块，用于实时采集晶圆外延制造过程中的气流、温度、功率数据；
处理模块，用于对采集到的气流、温度、功率数据，按统计学理论进行数据处理，得到统计过程控制图；
监控模块，用于采集并显示采集的统计过程控制图中的气流、温度、功率超控制线的异常点信息，实时监控晶圆外延参数厚度均匀性是否异常。
6.根据权利要求5所述的晶圆外延参数异常侦测系统，其特征在于，所述侦测系统还包括报警模块，用于对所述异常点信息进行报警。
7.根据权利要求5所述的晶圆外延参数异常侦测系统，其特征在于，所述侦测系统还包括制造执行系统，所述处理模块，基于所述制造执行系统，在统计过程控制图中设定气流、温度、功率的管控线，所述制造执行系统接收统计过程控制图中超管控线的异常点。
8.根据权利要求7所述的晶圆外延参数异常侦测系统，其特征在于，所述监控模块，在制造执行系统页面中实时显示所述异常点信息。
9.根据权利要求8所述的晶圆外延参数异常侦测系统，其特征在于，所述异常点信息包括品名、时间、异常控制图、机台。
10.根据权利要求6所述的晶圆外延参数异常侦测系统，其特征在于，所述报警模块包括声光报警模块，制造执行接收到异常点时，所述报警模块进行灯光闪烁并发出蜂鸣声。
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