DE10027826C2 - Verfahren zum Auffinden eines fehlerhaften Werkzeuges in einer Halbleiterfertigungseinrichtung sowie System zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Prozesse zur Herstellung von Halbleitern, und insbesondere auf ein verbessertes System und Verfahren zum Auffinden fehlerhafter Werkzeuge in einer Fertigungseinrichtung, die zur Bearbeitung von Halbleiter-Wafern verwendet wird.

Um einen bestimmten Schaltkreis auf einem Halbleiter-Wafer herzustellen, muss der Wafer mehrere Bearbeitungsschritte durchlaufen. Diese Bearbeitungsschritte schließen die Ablage­ rung von Materialschichten und die Ausbildung von Strukturen auf diesen Materialschichten durch Photolithographie, Ionenimplantation und thermisches Tempern etc. ein. Jeder dieser Bearbeitungsschritte muss in perfekter Weise auf dem Wafer durchgeführt werden, um einen funktionsfähigen Schaltkreis herzustellen. Jeder dieser Bearbeitungsschritte wird zur Auffin­ dung von Fehlern überwacht.

Um die volle Funktionsfähigkeit der Schaltkreise sicherzustellen, führen Inline-Prüfgeräte (in-line testers) auf den Wafern nach bestimmten, grundlegenden Prozessschritten elektrische und/oder physikalische Prüfungen durch und die Prüfdaten werden zur Bestimmung irgend­ welcher, in dem bestimmten Verfahren aufgetretener Defekte zu verschiedenen diagnosti­ schen Werkzeugen gesendet. So wird beispielsweise der Wafer nach Durchführung einer Reihe von Implantationsprozessen darauf untersucht, ob sich Defekte gebildet haben oder ob die Anzahl der Defekte einen Schwellenwert überschreitet. Falls ein Defekt erfasst wird oder falls die Anzahl der Defekte den Schwellenwert überschreitet, wird durch einen Operator der Prozess sofort derart angepasst, dass eine korrekte Betriebsweise sichergestellt ist. Nachdem ein Wafer alle erforderlichen Bearbeitungsschritte durchlaufen hat, werden an jedem Rohchip (die) auf dem Wafer umfangreichere elektrische und/oder physikalische Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Schaltkreise funktionsfähig sind. Falls Defekte erfasst werden, so spüren Operatoren die Geschichte der Bearbeitung des Wafers auf und bestimmen, wel­ cher Prozess falsch ablief und die Defekte hervorrief. Nachstehend werden einige derartige Vorgehensweisen beschrieben.

In der Vergangenheit wurden Verfahren zur Bestimmung des fehlerhaften Prozesses entwic­ kelt. Ein Verfahren zum Bestimmen eines Prozeßschrittes, der einen Fehler verursacht, wird in DE 198 47 631 A1 beschrieben. Dabei werden zuerst durch eine Fehlerinspektionsvor­ richtung die Anzahl und die Verteilung des Fehlers bestimmt. Anschließend wird beurteilt, ob eine weitere Untersuchung des Fehlers erforderlich ist. Falls eine weitere Untersuchung des Fehlers notwendig ist, tastet ein Abtastmittel den zu prüfenden Objektfehler ab und leitet die ermittelten Positionskoordinaten zu einer Fehleranalysevorrichtung. Diese Daten werden anschließend bearbeitet und darauf basierend wird berechnet bzw. bestimmt, in welchem Ge­ rät und Prozess sich eine Fehlerquelle befinden könnte.

Ein weiteres Verfahren ist das auf dem Prozess basierende Gemeinsamkeits- Analyseverfahren (process-based commonolity analysis). Da eine Halbleiter- Fertigungseinrichtung (semiconductor fab) gewöhnlich mehrere gleichzeitig laufende Pro­ duktionslinien aufweist, kann ein Operator den fehlerhaften Prozess lokalisieren, indem er einen gemeinsamen Prozess auffindet, den alle fehlerhaften Wafer durchlaufen haben. Wenn man von der Annahme ausgeht, dass Wafer, welche einen bestimmten Prozess der Ionenim­ plantation nicht durchliefen, sehr wenige Defekte aufweisen, während die Wafer mit hoher Defektrate diesen bestimmten Prozess der Ionenimplantation alle durchliefen, dann ist es wahrscheinlich, dass der Ionenimplantationsprozess die Quelle der Defekte ist. Durch Auf­ finden der gemeinsamen Verfahrensschritte, die die defekten Wafer durchlaufen haben, stellt das auf dem Prozess basierende Gemeinsamkeits-Analyseverfahren einen Weg zur Auffin­ dung fehlerhafter Prozesse zur Verfügung. DE 199 00 343 A1 beschreibt ein solches Feh­ leranalyseverfahren für eine Vorrichtung, die eine integrierte Schaltung enthält, die durch Prozesse auf Chips auf einem Wafer gebildet wird. Dabei wird jeder neue Fehler nach jedem Prozessschritt erfasst, wird eine Fehlerbeurteilung nach Vollendung des Gesamtprozesses durchgeführt und wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des neuen, bestimmte Iden­ tifizierungsbedingungen erfüllenden Fehlers beurteilt, um die Chips anschließend zu klassifizieren. Es können die Rate des neuen Fehlers und die Anzahl an fehlerhaften Chips berechnet werden. Durch Vergleichen der Gesamtanzahl der Anzahl von neuen fehlerhaften Chips mit der Mehrzahl von Prozessen und der Anzahl an Chips, die nach dem jeweiligen Prozeßschritt als fehlerhaft beurteilt wurden, kann auf den fehlerbehafteten Prozeßschritt rückgeschlossen werden.

Ein Problem mit einem derartigen auf dem Prozess basierenden Gemeinsamkeits- Analyseverfahren ist, dass an jedem Prozess mehr als ein Werkzeug beteiligt sein kann. Darüber hinaus kann jedes Werkzeug an mehr als einem Prozess beteiligt sein. Folglich kann, falls ein Werkzeug fehlerhaft arbeitet, mehr als ein Prozess betroffen sein. Durch Durchführung des auf dem Prozess basierenden Gemeinsamkeits-Analyseverfahrens, kann ein Operator bestimmen, dass die Defekte von mehr als einem Prozess herrühren. Nachfolgende Anstrengungen müssen zur Bestimmung des genauen Grundes der Defekte aufgewendet werden. Darüber hinaus kann ein Werkzeug intermittierend Probleme aufweisen, wobei es während bestimmter Zeitspannen nor­ mal funktioniert, jedoch während anderer Zeitspannen abnormal funktioniert. Da das Werkzeug Defekte intermittierend erzeugt, treten die Defekte manchmal in einem Prozess auf, während zu anderen Zeitpunkten die Defekte in einem anderen Prozess auftreten. Das auf dem Prozess basie­ rende Gemeinsamkeits-Analyseverfahren wird wahrscheinlich versagen, da kein einziger Prozess aufgefunden werden kann, in dessen Verlauf alle fehlerhaften Wafer bearbeitet wurden.

Folglich ist es Aufgabe der Erfindung, ein effektiveres System und Verfahren zum Auffinden der Fehlerquellen des Herstellungsprozesses zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch das System zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Ein System und ein Verfahren zur Identifikation eines fehlerhaften Werkzeugs in einer Halbleiterfertigungseinrichtung werden offenbart. Das System beinhaltet ein elektrisches Parameter-Prüfgerät zur Identifikation der Defekte auf den Wafern, ein Fehlersignatur- Analysegerät zur Identifikation einer Fehlersignatur auf den Wafern, die Defekte aufweisen, einen Speicher zur Speicherung eines Datensatzes, der die Zeitdauer des Durchlaufs eines jeden Wafers durch ein jedes Werkzeug repräsentiert und ein Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung (equipment commonolity analyser) zur Bestimmung desjenigen Werkzeuges, das mit der höchsten Wahrscheinlichkeit die Fehlersignatur verursacht hat. Das Verfahren beinhaltet Schritte der Bearbeitung der Wafer mit den Werkzeugen, der Erzeugung einer Datenbank, die die Information über die Zeitdauer des Durchlaufs eines jeden Wafers durch ein jedes Werkzeug enthält, der Bestimmung der Fehlersignatur des fehlerhaften Wa­ fers, der Erzeugung einer Chargen-Liste für jedes Werkzeug, der Erstellung einer Zuweisung eines gewichteten Wertes an jede in der Chargen-Liste aufgeführte Charge, der Erzeugung eines kumulativen Wertes für jedes Werkzeug durch sequentielle Addition der gewichteten Werte einer jeden Charge der Chargen-Liste und des Haltens des kumulativen Wertes auf einem Wert von über oder gleich Null und der Erstellung einer Zuweisung, die das Werkzeug mit dem größten kumulativen Größtwert (largest maximum cumulative value), als dasjenige Werkzeug ausweist, das mit der höchsten Wahrscheinlichkeit die Fehlersignatur verursacht hat.

Die nachfolgende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erleichtert zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen das Verständnis der oben dargelegten Aspekte und unterstreicht die einherge­ henden Vorteile dieser Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein System-Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Prozesses, der durch das Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung verwendet wird,

Fig. 3A bis 3D zeigen Graphen, bei denen die kumulativen Werte gegen die Chargen- Reihenfolgen aufgetragen wurden,

Fig. 4A bis 4D zeigen Graphen, bei denen die kumulativen Werte, die Ausbeute und die Bearbeitungsnummer gegen die Chargen-Reihenfolgen aufgetragen wur­ den, und

Fig. 4E zeigt einen Graph, bei dem die kumulativen Werte gegen die Chargen- Reihenfolge aufgetragen wurden. Der Graph bezieht sich auf den Fall, dass Fehler in den Daten aufgetreten sind.

Diese Erfindung nutzt das Gemeinsamkeits-Analyseverfahren (commonolity analysis) auf einer "Werkzeug-für-Werkzeug"-Grundlage (tool-by-tool basis). Ein Werkzeug kann eine einzige Maschine sein, die zur Durchführung einer einzigen Funktion verwendet wird. Ein Werkzeug kann in mehr als einem Prozess verwendet werden. So vollführt beispielsweise das Schrittschaltwerkzeug (tool stepper) die Funktion der Photolithographie und kann im Isolie­ rungs-Prozess und im Mehrfach-Eingangs-Prozess (polygate process) verwendet werden. Falls ein Werkzeug einen Wafer oder eine Wafer-Charge bearbeitet, so wird der Anfangs- und der Endzeitpunkt der Zeitspanne, während der der Wafer oder die Wafer-Charge das Werkzeug durchläuft, aufgezeichnet und zu einer Wafer-Datenbank versendet. Durch das Abrufen der Daten aus der Wafer-Datenbank kann bestimmt werden, wann und durch wel­ ches Werkzeug ein bestimmter Wafer in der Fertigungseinrichtung bearbeitet wurde.

Nachdem alle Bearbeitungsschritte beendet wurden, werden an den Rohchips des Wafers elektrische und/oder physikalische Prüfungen durchgeführt. Die Prüfdaten werden zur Er­ zeugung eines Wafer-Plans gesammelt, der die Bereiche auf dem Wafer mit Defekten auf­ zeigt. Durch visuelle Überprüfung der Wafer-Pläne, kann ein Operator die Defekte in unter­ schiedliche Typen einteilen und jedem Typ einer Defektstruktur eine Fehlersignatur zuwei­ sen. So kann beispielsweise ein Typ einer Defektstruktur mit um den zentralen Bereich des Wafers in Gruppen angeordneten Defekten, als "zentraler Fleck" bezeichnet werden. Ein anderer Typ einer Defektstruktur kann als "statistische Verteilung" bezeichnet werden, was bedeutet, dass die Defekte zufällig über den Wafer verstreut sind. Die Klassifizierung der fehlerhaften Wafer hinsichtlich der Fehlersignaturen kann automatisch durchgeführt werden. Die Prüfdaten können zu einem Computer gesendet werden, der eine Strukturerkennungs­ software ausführt, um die Defektstrukturen der Wafer mit den Fehlersignaturen einer vorde­ finierten Fehlersignatur-Datenbank abzugleichen.

Nach der Bestimmung der Fehlersignaturen aller Wafer oder Wafer-Chargen wird zur Be­ stimmung des Werkzeuges, welches die Defekte wahrscheinlich verursacht hat, ein Diagno­ severfahren für gemeinsam verwendete Ausstattung (equipment commonolity diagnosis) eingesetzt. Wenn die fehlerhaften Wafer eine gemeinsame Fehlersignatur aufweisen, dann wer­ den die Daten, die sich auf die fehlerhaften Wafer mit dieser Fehlersignatur beziehen, aus der Wafer-Datenbank abgerufen. Die Daten werden zur Auffindung der gemeinsamen Werkzeu­ ge, die von allen oder von den meisten der fehlerhaften Wafer durchlaufen wurden, analy­ siert. Die Werkzeuge werden entsprechend ihrer kumulativen gewichteten Werte in der Rangfolge der Wahrscheinlichkeit der Verursachung der Defekte, angeordnet.

Eine erläuternde Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend beschrieben. Hervorzu­ heben ist, dass bei dem Entwurf irgendeiner konkreten Implementierung, zur Erfüllung der spezifischen Ziele des Entwerfenden, zahlreiche, für die Implementierung spezifische Ent­ scheidungen getroffen werden müssen. Diese spezifischen Ziele des Entwerfenden, wie bei­ spielsweise die Anpassung an herstellungs- und geschäftsbedingte Zwänge, werden bei un­ terschiedlichen Implementationen variieren.

Darüber hinaus ist hervorzuheben, dass ein derartiger Entwurf zwar komplex und zeitauf­ wendig sein kann, jedoch nichtsdestoweniger für den Durchschnittsfachmann unter Berück­ sichtigung dieser Offenbarung eine Routinetätigkeit des Halbleiter-Ingenieurwesens darstellt.

Bezugnehmend auf Fig. 1, wird ein System zur Bearbeitung von Halbleitern 100 gezeigt, welches die vorliegende Erfindung inkorporiert. Das System 100 beinhaltet eine Fertigungs­ einrichtung 130, ein elektrisches Inline-Parameter-Prüfgerät (electrical in-line parameter te­ ster) 112, ein elektrisches Parameter-Prüfgerät und/oder eine Maschine zur Sortierung der Wafer 114, ein externes Analysegerät 116, eine Wafer-Bearbeitungs-Datenbank 118, ein Fehlersignatur-Analysegerät 120 und ein Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstat­ tung 122. Die Fertigungseinrichtung 130 kann ein Halbleiterfertigungswerk sein, das inte­ grierte Schaltkreise auf Halbleiter-Wafern herstellt. Die Fertigungseinrichtung 130 beinhaltet ein Werkzeug A 102, ein Werkzeug B 104, ein Werkzeug C 106, ein Werkzeug D 108, ein Defektanalysegerät 110 und einen Inline-Parameter-Datenkollektor (in-line parameter data collector) 112. Die Figur stellt lediglich ein vereinfachtes Diagramm einer repräsentativen Fertigungseinrichtung dar. In einer tatsächlichen Fertigungseinrichtung können zur Bearbei­ tung von Wafern mehrere Hunderte Werkzeuge gleichzeitig betrieben werden. Auf diesen Wafern können Schaltkreise unterschiedlicher Struktur ausgeformt werden.

Das Defektanalysegerät 110 analysiert die Wafer, die durch das Werkzeug A 102 und das Werkzeug B 104 bearbeitet werden und gibt, falls Defekte aufgefunden werden, Informatio­ nen darüber, dass Veränderungen an den Einstellungen der Werkzeuge vorgenommen wer­ den müssen, an einen Operator weiter. Die durch das Defektanalysegerät 110 gesammelten Daten werden an die Wafer-Datenbank 118 gesendet und dort zur weiteren Analyse gespei­ chert. Der Inline-Parameter-Datenkollektor 112 sammelt Daten von Werkzeug B 104, Werk­ zeug C 106, Werkzeug D 108, wie Daten, die sich auf die Oxidschichtdicke, die Tiefe des Rückätzens und bestimmte kritische Bauelementsabmessungen etc. beziehen. Diese Daten werden ebenfalls an die Wafer-Datenbank 118 gesendet und dort gespeichert. Die mit durch­ gehender Linie gezeichneten Pfeile in Fig. 1 repräsentieren die Versandrichtung der Wafer von einer Maschine zur anderen. Die mit gepunkteter Linie gezeichneten Pfeile in Fig. 1 repräsentieren den Datenstrom, der von einer Maschine zu einer anderen versendet wird.

Werkzeug A 102, Werkzeug B 104, Werkzeug C 106, Werkzeug D 108 senden auch den Anfangs- und Endzeitpunkt, während der ein Wafer durch das Werkzeug bearbeitet wird, an die Wafer-Datenbank 118. Auf diese Weise ermöglichen die Daten, die in der Wafer- Datenbank 118 gespeichert sind, Rückschlüsse darüber, welches Werkzeug welchen Wafer bearbeitet hat und darüber, wann das Werkzeug den Wafer bearbeitet hat. Die Wafer- Datenbank 118 enthält auch Informationen über die Chargen-Nummer eines jeden Wafers. Typischerweise werden die Wafer in einem "Chargen"-Container, der ungefähr 25 Wafer enthält, durch die Werkzeuge geschickt. Ausgehend von der Datenbank kann ein Operator folglich bestimmen, welches Werkzeug einen bestimmten Wafer oder eine bestimmte Charge zu irgendeinem vorgegebenen Zeitpunkt bearbeitet hat.

Das elektrische/physikalische Parameter-Prüfgerät 114 prüft die elektrischen Parameter jedes Rohchips auf dem Wafer in Bezug auf Defekte. Die Prüfdaten werden zu dem Fehlersigna­ tur-Analysegerät 120 gesendet. Das externe Analysegerät 116 kann ein Mikroskop beinhal­ ten, das durch einen Betreiber bzw. Operator zum Auffinden fehlerhafter Strukturen auf dem Wafer mittels visueller Untersuchung betrieben wird. Das externe Analysegerät 116 könnte auch eine Maschine zur Strukturerkennung sein, die Videobilder des Wafers analysieren kann. Die Daten, die durch das externe Analysegerät 116 gesammelt werden, werden auch zu dem Fehlersignatur-Analysegerät 120 gesendet.

Das Fehlersignatur-Analysegerät 120 bestimmt die Fehlersignaturen der Wafer, ausgehend von den Prüfergebnissen, die durch das elektrische/physikalische Parameter-Prüfgerät 114 und durch das externe Analysegerät 116 erzeugt werden. Das Fehlersignatur-Analysegerät 120 kann anhand der Prüfdaten, welche durch das elektrische/physikalische Parameter- Prüfgerät 114 und das externe Analysegerät 116 gesammelt wurden, einen Wafer-Plan er­ stellen und die Fehlersignatur unter Verwendung eines Strukturerkennungsverfahrens auffin­ den. Das Fehlersignatur-Analysegerät 120 kann die Prüfdaten auch mit einer vordefinierten Fehlersignatur-Datenbank vergleichen. Jede der unterschiedlichen Fehlersignaturen reprä­ sentiert eine bestimmte Defektstruktur und kann einer bestimmten Defektart, die durch einen bestimmten Prozess oder ein bestimmtes Werkzeug verursacht wurde, zugeordnet werden. So kann beispielsweise eine Defektstruktur, die krummlinig begrenzte Merkmale aufweist, ei­ nem mechanischen Kratzer ähneln und Hinweise darauf geben, dass die Werkzeuge, die zum Polieren des Wafers verwendet wurden, möglicherweise fehlerhaft sind. Eine Defektstruktur, die eine Gruppierung von in geringer Dichte auftretenden, spärlichen Strukturen in amorphen Clustern zeigt, ähnelt den Überresten eines tränenförmigen Flecks und kann darauf hinwei­ sen, dass bestimmte Flüssigkeiten mit Teilchen kontaminiert sind. Diese und andere Verfah­ ren zur Identifizierung von Fehlersignaturen sind im Stand der Technik bekannt.

Das Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung 122 bearbeitet Daten auf Chargen- Basis. Wafer werden entsprechend den Chargen, in denen sie in der Fertigungseinrichtung 130 bearbeitet werden, gruppiert. Wenn eine Charge einen Wafer mit einer Fehlersignatur aufweist, dann wird die Charge als schlechte Charge bezeichnet. Andernfalls wird die Charge als gute Charge bezeichnet. Eine Chargen-Liste für ein bestimmtes Werkzeug wird erzeugt, indem die durch dieses Werkzeug bearbeiteten Chargen entsprechend der Reihenfolge, in der die Chargen bearbeitet wurden, sortiert werden. Die Reihenfolge, in der die Wafer durch ein bestimmtes Werkzeug bearbeitet wurden, kann über die Zeitdaten bestimmt werden, die in der Wafer-Datenbank 118 gespeichert sind. Zur Veranschaulichung kann angenommen wer­ den, dass 28 Chargen bearbeitet wurden und dass es sich bei den Chargen mit Chargen- Nummer 5 bis 11 um schlechte Chargen handelt, die einen oder mehrere Wafer mit einer be­ stimmten Fehlersignatur enthalten.

In der Tabelle 1 wird die Reihenfolge der Bearbeitung der 28 Chargen durch Werkzeug A 102, Werkzeug B 104, Werkzeug C 106, Werkzeug D 108 gezeigt. Werkzeug A bearbeitete der Reihe nach die Chargen mit Chargen-Nummer 1 bis 28. Werkzeug B 104 bearbeitete zu­ nächst die Charge mit Chargen-Nummer 1, anschließend die Chargen mit den Chargen- Nummern 2, 5, 3 und 4 und so weiter. Werkzeug C 106 bearbeitete zunächst die Chargen mit Chargen-Nummer 1 bis 8, anschließend die Charge mit Chargen-Nummer 12, dann die Char­ ge mit Chargen-Nummer 9 und so weiter. Derartig unterschiedliche Reihenfolgen können auftreten, wenn ein Werkzeug in mehr als einem Prozess genutzt wird und unterschiedliche Wafer verschiedenen Bearbeitungsschritten unterzogen werden und zwischen verschiedenen Werkzeugen hin- und herwechseln.

Das Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung 122 wird zur Bestimmung des Werkzeuges verwendet, welches die Fehlersignatur verursacht hat, wie es durch das Fehler­ signatur-Analysegerät 120 bestimmt wurde. Das Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung 122 ruft die Information bezüglich des Anfangs- und Endzeitpunkts, während der die Chargen durch jedes Werkzeug bearbeitet werden, aus der Wafer-Datenbank 118 ab. Das Verfahren, das von dem Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung 122 zur Bestimmung des fehlerhaften Werkzeuges verwendet wird, wird im folgenden genauer be­ schrieben. Falls das Fehlersignatur-Analysegerät 120 bestimmt, dass mehr als ein Typ von Fehlersignaturen vorliegt, so wird für jede Fehlersignatur eine gesonderte Chargen-Liste für jedes Werkzeug erzeugt und das Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung 122 wird zum Auffinden des entsprechenden fehlerhaften Werkzeuges für jede Fehlersignatur aufgerufen. Das Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung 122 kann ein Ausgabe- Display zur Anzeige seiner Analyseergebnisse beinhalten.

Tabelle 1

Bezugnehmend auf Fig. 2, wird der Prozess 200 von dem Analysegerät für gemeinsam ver­ wendete Ausstattung 122 zum Auffinden des fehlerhaften Werkzeuges, das eine bestimmte Fehlersignatur verursacht hat, verwendet. Der Prozess 200 beginnt in Block 208. Daten wer­ den von der Wafer-Datenbank in Block 210 bezogen. Die Variablen werden in Block 212 initialisiert. Die kumulativen Werte Cum_A bis Cum_D werden gleich Null gesetzt und das Maximum der kumulativen Werte Max_A bis Max_D wird ebenfalls gleich Null gesetzt. Im Block 214 wird, wie in Tabelle 1 gezeigt, eine Chargen-Liste für das Werkzeug A (Chargen- Liste A) erzeugt.

Tabelle 2 zeigt die gewichteten Werte für Chargen-Liste A. In Block 216 werden gewichtete Werte an jede, in der Chargen-Liste A aufgeführte Charge zugewiesen. Beispielsweise kann den schlechten Chargen ein positiver gewichteter Wert von 20 und den guten Chargen ein negativer gewichteter Wert von -10 zugewiesen werden.

Tabelle 2

Die gewichteten Werte von 20 und -10 dienen nur dem Zwecke der Veranschaulichung. Die gewichteten Werte können entsprechend den unterschiedlichen Prozess-Entwürfen verändert werden. Beispielsweise kann ein positiver gewichteter Wert von 5 und ein negativer Wert von -1 verwendet werden, falls die Länge der Chargen-Liste 5 beträgt (d. h. wenn 5 Chargen in der Chargen-Liste sind). Als zweites Beispiel sei ein positiver gewichteter Wert von 2 und ein negativer gewichteter Wert von -1 angeführt, die verwendet werden können, falls die Länge der Chargen-Liste 10 beträgt. Als drittes Beispiel sei angeführt, dass der positive ge­ wichtete Wert entsprechend der, von dem Operator bestimmten Sicherheit, dass die Charge eine Fehlersignatur hat, variieren kann. So kann beispielsweise, wenn mit einer Sicherheit von mehr als 90% bestimmt werden kann, dass ein Wafer in der Charge eine Fehlersignatur aufweist, dieser Charge ein positiver gewichteter Wert von 5 zugewiesen werden. Wenn nur mit einer Sicherheit von 50% bestimmt werden kann, dass ein Wafer in der Charge eine Fehlersignatur aufweist, so wird dieser Charge ein positiver gewichteter Wert von 3 zugewie­ sen werden, etc. Im allgemeinen wird der positive, gewichtete Wert um so höher sein, je hö­ her die Sicherheit des Vorliegens einer Fehlersignatur ist.

In Block 218 werden die gewichteten Werte zu dem kumulativen Wert Cum_A sequentiell addiert. Der Wert von Cum_A wird stets auf einem Wert von über oder gleich Null gehalten.

Folglich wird, wie in Tabelle 2 gezeigt, der Wert von Cum_A weiterhin Null betragen, ob­ gleich die ersten vier Chargen von Werkzeug A "gut" waren (was zu einer negativen Ge­ wichtung führt). Tabelle 2 zeigt die Werte von Cum_A, wobei jeder gewichtete Wert der Charge zu dem kumulativen Wert der vorhergehenden Charge addiert wird. In Block 220 wird der kumulative Spitzenwert (peak cumulative value) Max_A bestimmt. In diesem Bei­ spiel beträgt Max_A 140.

Ähnliche Schritte werden für Werkzeug B 104 und Werkzeug C 106 durchgeführt, was Schritte der Erzeugung einer Chargen-Liste, der Zuweisung gewichteter Werte, der Addition der gewichteten Werte zum Erhalt kumulativer Werte und des Auffindens der kumulativen Spitzenwerte etc. einschließt. Diese Schritte werden nicht in der Figur gezeigt.

Wie in Tabelle 1 abgebildet, wird in Block 222 die Chargen-Liste für Werkzeug D 108 (Chargen-Liste D) erzeugt. Wie in Tabelle 2 abgebildet, werden in Block 224 jeder in Char­ gen-Liste D aufgeführten Charge gewichtete Werte zugewiesen. In Block 226 werden die gewichteten Werte zu dem kumulativen Wert Cum_D sequentiell addiert. Das gleiche erfolgt mit Cum_A, der Wert von Cum_D wird immer oberhalb oder gleich Null gehalten. Tabelle 2 zeigt die Werte von Cum_D, wobei jeder gewichtete Wert der Charge zu dem kumulativen Wert der vorhergehenden Charge addiert wird. In Block 228 wird der kumulative Spitzen­ wert Max_D bestimmt. In diesem Beispiel beträgt Max_D 50 (was aus der unten beschriebe­ nen Fig. 3D ersehen werden kann).

In Block 230 werden die Spitzenwerte Max_A, Max_B, Max_C und Max_D hinsichtlich ihrer Größe geordnet. In diesem Fall weist Max_A den höchsten Wert in Höhe von 140 auf. In Block 232 wird eine Zuweisung erstellt, die das Werkzeug A 102 als den wahrscheinlich­ sten Kandidat der Verursachung der Fehlersignatur auf den Chargen 5 bis 11 ausweist. In Block 234 wird auf einem Ausgabe-Bildschirm ein Graph, bei dem der kumulative Wert Cum_A gegen die Chargen-Reihenfolge aufgetragen wird, abgebildet. Ein Beispiel für die graphische Ausgabe, die für Cum_A-Werte repräsentativ ist, ist in Fig. 3A gezeigt. Die Ho­ rizontalachse stellt die Chargen-Reihenfolge und die Vertikalachse den kumulativen Wert Cum_A dar. Wie aus Fig. 3A ersichtlich, liegt eine Aufeinanderfolge von schlechten, durch Werkzeug A 102 bearbeiteten Chargen vor (die Linie steigt scharf an), so dass es folglich hoch wahrscheinlich erscheint, dass das Werkzeug A 102 fehlerhaft ist und einer Wartung bedarf. Falls jedoch ein Operator Werkzeug A 102 überprüft und bestimmt, dass das Werk­ zeug A 102 normal funktioniert, dann wird der Graph, der das Werkzeug mit dem nächst­ höchsten kumulativen Spitzenwert repräsentiert, gezeigt. In diesem Beispiel hat das Werk­ zeug C 106 den nächsthöchsten Spitzenwert mit einem Max_C gleich 90. Folglich ist Werk­ zeug C 106 der nächstwahrscheinlichste Kandidat der Verursachung der Fehlersignatur.

Die graphische Ausgabe kann zusätzlich zu den kumulativen Werten auch andere nützliche Daten anzeigen, wie beispielsweise die Ausbeuterate und die Operations-Nummern eines Werkzeuges. Falls ein Werkzeug, verschiedene Prozesse durchführen kann, so wird die Ope­ rations-Nummer dazu verwendet, den Prozess darzustellen, den das Werkzeug durchführt. Fig. 4A bis 4D zeigen für die Werkzeuge A 102 bis D 108 die kumulativen Werte mit Aus­ beuterate und den Operations-Nummern. Die Skala der Ausbeuterate und die Operations- Nummern werden nicht gezeigt. Derartige Graphen ermöglichen einem Halbleiter-Prozess- Ingenieur eine klarere Bestimmung des Grundes der Fehlersignatur.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das oben beschriebene Verfahren weiterhin zum Auffinden des fehlerhaften Werkzeuges in der Fertigungseinrichtung verwendet werden kann, auch wenn bei einigen der Chargen keine Prüfungen durchgeführt wurden, um zu be­ stimmen, ob eine Fehlersignatur vorliegt oder wenn in Bezug auf einige der Chargen falsche Entscheidungen getroffen wurden. Sogar wenn hinsichtlich einiger Chargen falsche Ent­ scheidungen getroffen wurden, so wird das fehlerhafte Werkzeug im allgemeinen noch den höchsten kumulativen Wert haben. Dies rührt daher, dass der positiv gewichtete Wert (20 oder 5 in den oben angeführten Beispielen) größer ist als der Absolutwert der negativ ge­ wichteten Werte (-10 oder -1), so dass folglich die Auswirkung einer Charge, hinsichtlich derer eine falsche Entscheidung (oder keine Entscheidung) getroffen wurde, klein ist. Die Fig. 4E zeigt einen Graph der kumulativen Werte einer Chargen-Liste, wobei hinsichtlich der Chargen 8, 10, 16, 20, 22 und 27 entweder keine oder eine falsche Entscheidung getrof­ fen wurde.

Claims (11)

1. Verfahren zum Auffinden eines fehlerhaften Werkzeuges in einer Halbleiter- Fertigungseinrichtung, die eine Vielzahl von Werkzeugen zur Bearbeitung einer Vielzahl von Halbleiter-Wafern aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Durchführen einer Reihe von Waferbearbeitungsschritten auf der Vielzahl von Wafern mit der Vielzahl von Werkzeugen,
Erzeugen einer Datenbank, welche Daten aufweist, die repräsentativ sind für die Zeit, während der ein jeder Wafer eine jede Vielzahl von Werkzeugen durchläuft,
Durchführen von Prüfungen an der Vielzahl von Wafern zur Bestimmung, ob ein Wafer mit einer Fehlersignatur assoziiert ist,
Erzeugen einer Chargen-Liste für jedes Werkzeug, wobei die sequentielle Ordnung der Chargen in der Chargen-Liste die Prozess-Reihenfolge der Chargen repräsentiert,
Zuweisung eines gewichteten Wertes an jede Charge in der Chargen-Liste, wobei im Falle von Chargen, die Wafer mit Fehlersignatur aufweisen, der gewichtete Wert ein vorbe­ stimmter, positiver Wert ist, und wobei im Falle von Chargen, die Wafer ohne Fehlersignatur aufweisen, der gewichtete Wert negativ ist,
Erzeugen eines kumulativen Wertes für jedes Werkzeug durch sequentielles Summie­ ren der gewichteten Werte einer jeden Charge der entsprechenden Chargen-Liste und Zuwei­ sung eines kumulativen Spitzenwertes, welcher der kumulative Größtwert während des Pro­ zesses der Summenbildung ist, an jedes Werkzeug, und
Bestimmen des Werkzeugs mit dem größten kumulativen Spitzenwert als dasjenige Werkzeug, das mit der höchsten Wahrscheinlichkeit die Fehlersignatur verursacht hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der absolute Wert des positiven, gewichteten Wertes größer ist als der absolute Wert des negativen, gewichteten Wertes.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Durchführung von Prüfungen an der Vielzahl von Wafern einschließt, dass Prüfungen durch ein Inline-Parameter-Prüfgerät durchgeführt werden, bevor die Reihe von Wafer-Bearbeitungsschritten vollständig durch­ geführt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Durchführung von Prüfungen an der Vielzahl von Wafern einschließt, dass Prüfungen durch ein Defekt-Prüfgerät durchge­ führt werden, nachdem die Reihe von Wafer-Bearbeitungsschritten vollständig durchgeführt wurde.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schaltkreise während der Reihe von Wafer- Bearbeitungsschritten nach und nach auf der Vielzahl von Wafern ausgebildet werden und der Schritt der Durchführung von Prüfungen an der Vielzahl von Wafern, welcher ein­ schließt, dass Prüfungen der elektrischen Parameter der Schaltkreise, die nach und nach auf der Vielzahl von Wafern ausgebildet werden, durchgeführt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Durchführung von Prüfungen an der Vielzahl von Wafern die physikalischen Eigenschaften der Vielzahl von Wafern prüft.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Wafer mit der Fehlersignatur assoziiert ist, wenn die elektrischen Parameter des Wafers einer vorbestimmten, für einen Fehler charakte­ ristischen Struktur ähneln.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Schritt der Bestimmung des Werk­ zeugs, das mit der höchsten Wahrscheinlichkeit die Fehlersignatur verursacht hat, weiter ein Schritt des Anzeigens einer graphischen Darstellung der kumulativen Werte eines jeden Werkzeuges eingeschlossen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, welches die gewichteten Werte einer jeden Charge der entsprechenden Chargen-Liste nach dem Schritt der Erzeugung eines kumulativen Wertes sequentiell summiert, wobei der kumulative Wert während des Prozesses der Summenbil­ dung auf einem Wert von nicht weniger als Null gehalten wird und welches einen kumulati­ ven Spitzenwert für ein jedes Werkzeug zuweist, welcher der kumulative Größtwert während des Prozesses der Summenbildung ist.

10. System zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1 bis 9, umfassend:
ein elektrisches Parameter-Prüfgerät zur Annahme der Wafer-Chargen und zur Identi­ fikation von Defekten auf jedem Wafer der Wafer-Charge,
ein Fehlersignatur-Analysegerät zur Identifikation einer Fehlersignatur, die repräsen­ tativ ist für die Defektstrukturen auf den Defekte aufweisenden Wafern,
einen Speicher zur Speicherung eines Datensatzes, der repräsentativ ist für die Zeit, während der ein jeder Wafer jedes Werkzeug der Fertigungseinrichtung durchlief, und
ein Analysegerät für gemeinsam verwendete Ausstattung zum Empfang des Datensat­ zes, der im Speicher gespeichert ist, und zum Empfang der Fehlersignatur von dem Fehlersi­ gnatur-Analysegerät, zum Zwecke der Erzeugung eines kumulativen Spitzenwertes für jedes Werkzeug, wobei ein relativ höherer kumulativer Spitzenwert auf eine relativ höhere Wahr­ scheinlichkeit, dass das Werkzeug der Grund der Fehlersignatur ist, hinweist.

11. System zur Erfassung eines fehlerhaften Werkzeuges nach Anspruch 10, welches weiter ein Ausgabe-Display umfasst, welches für ein jedes Werkzeug eine graphische Auf­ tragung der kumulativen Werte gegen die Chargen-Nummer anzeigt.