TW454137B - End point data collecting and analyzing system for semiconductor apparatus and its analyzing method - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 發明領域 本發明的發明領域係有關於一種半導體設傷之级 點資料收集及分析系‘及方法’該方法係一種圖形稽 核法，稱為窗口判斷法。應用本發明的系統及方法可 快速的決定半導體生產流程的正確與否。 習知技術說明 半導體產業之技術發展日新月異，生產的品質要 求日·趨嚴格，據知國外lnte i公司已導入端點曲線 Audit系統，以改善製程精確度，旺宏於1 9 9 6年底 亦覺有此需求於是著手開發此系統。 — 半導體製造機台在處理晶圓的過程中，藉由機器 本身的#測器，餐測幾器内部化1學物質濃丨'度的變化經 。由光毛轉換器產生類比電子訊號，再經由記錄器將訊 號緣製於紙上，此圖形即稱為端點曲線（End p〇int Cyrve ),現場榛作員靠標準圖形及經驗來決定目前機 器是否正常，因此常因個人的主觀因素，造成認定上 的差異及錯^誤。 由於現半導體技術越來越精進，因此在製程的 鞀f ^越趨嚴格’以往在機台的製程除了需要製程工 的^調校‘製程外，尚需要現場作業員的配合監督機台 a ί作，在未使用本系統前，機台操作有下列情形： 機ζ!台在處理貨時，必需要靠現場操作員來随時監督 «狀況’在機台發生異狀時即時發現暫停機台以免

454137 五、發明說明（2) 造成相失，如 會有人為之疏 b. 在處理貨時 比較標準端點 的困擾。 c. 工程師若要 紙中尋找，不 d. 紀錄紙管理 造成存放困擾 為了解決 的程度，因此 於電腦系統中 果即時反映於 此不但會 失發生。 所產生的 曲線圖形 追蹤端點 易作長期 不易且資 〇 人員認定 開發此系 執行即時 現場操作 造成現場操作員的工作負擔且 端二曲線需要靠現場操 ，判斷標準不-常造成認：ί :線記錄，需要從厚重的紀錄 的統計分析觀窣。 料較易遺失，I月使用量龐大 ί的ϊ ΐ無法達到即時監控 統，將類比訊號數，位化，儲t 圖形的辞核工作，並將稽核： 人員，做適當的處:置。 〜 發明概述 本發明主要目的係提供一種半導共 料收集及分析系統及其方法，其中 一點貪 稽核方法可快速的稽核『窗口判斷二 /的圖形 可獲得下列:的，政善： '』’使用本系統 a. 使用電腦及其它設備來收集資料 蹤機台狀‘丨兄:若發現有異常現象立即二出铯報17時追 現場操作員暫停處理貨避免造成損失。3 ，通知 個客觀 b. 螭點曲線圖形的稽核改由電腦執行，提供 的稽核功能，避免人為主觀因素的困擾。八

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額外的操作及，紀錄紙絶管理，提供 工程師資料快速的 :54137 五、發明說明（3) C.挺供資料庫端點曲線的查詢，可迅速的獲得圖形資 料，並提供資料的整合分析報表，可做機台、程式長 期資料的分析整合，以尋求機台程式的最佳組合。 d.電腦所收集到的端點曲線數據存在資料庫可取代現 場所使用的紀錄器，並能達到工業減廢的目的。 本系統為了達到整合的目的結合了下列系統. a. 生產執行系統（生產執行系統）：獲取目前正處理批 次的基本資料。 b. 機台SECS-II:獲取機器目前正使用的程式及 機器處理的動作如換片及移出等動作。 c. 類比/數位轉換換器：轉換類比訊號成數位訊號。 本系統令獲得批次中完整的資訊，現場 細作貝，、需在生產執打系統過帳即可將資料自動傳至 2統窗不需重覆在本系統再過帳，故系統的端點曲 線數位圖形資料已.結合WIP的資料儲存於賢 後資料資查詢，而現場操作員不'需要任何 分析報表’0此提升了製程的良率及避免 損失的擴木。 圖·式之簡單說明

154137 五、發明說明（4) 圖一本系統架構為 Multi-Tier Architecture; 圖二根據一標準圖形來定義窗口 s的大小，如圖 二所示，今假設該窗口四邊的座標； 圖三之示意圖為本發明中圖形稽核法中的強度限 制法； 圖四之示意圖為本發明中圖形稽核法中的圖形遞 增法； 圖五之示意圖為本發明中圖形稽核法中的圖形遞 減法； 圖六之示意圖為本發明中圖形稽核法中的反曲線 遞增遞減法； / 〃 圖七之示意圖為本發明中圖形稽梭％中的反曲線 遞增法； . - ::: 圖八之示意圖為本發明中圖形稽核法中的圖形長 度限制法； 圖九為Mask ROM M4Ο Po 1 y 2之端，點曲，線。 圖號說明：^ … 1 生產執行〃系統資料庫 2 資料庫伺服器 3 裝置,伺服器 4 數據搜集伺服器 5 使用者介面 6 圖形稽核器

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發明之詳細說明 I.系統架構 本系統架構為M u 11 i 輕客戶端的負擔將較重的 使糸統的架構易於調整， —中。 -Tier Architecture ，以減 工作父給應用飼服器執行而 本發明的系統架構圖示於圖 &姑生ΐΪΪί統資料庫1:存放著生產執行系統數 .5 . ^ 仃系統的任何異動將立即的傳遞到資料 庫^包3批次、項目…等資料。 b. 資料庫伺服器2 :存放端點曲線的所有'資料，包含數 位曲線項目、稽榨桿則、樣準.曲線、資料。 c. ί置伺服器3:藉由dcs-i I協定與機台進行交談獲 取機台的事件，例如：晶圓開始/結束、批次開始/結 束…等資料。 d三數據技集伺服器4 :接收類比/數位轉換換器的數位 育料’同時;可锬收8個以上的訊號。 /使用暑；I面5. ·包含搜尋曲線、設定精核規則、警報 糸統、報告系統…等。 f.圖形稽梦器.6，用於稽核端點曲線的圖形與窗口邊 界，依據所設定的稽核規則，決定產品流程是否符合 生‘產條件。 (a)窗口形成裝置：用於定義一於使用者輸入四方框

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ΟΛ 專利\870479.ptd 第9頁 454 彳 3 7 五、發明說明（7) 處所指的’窗口’為一四方框套住圖形的一部份，窗口 的左右邊為使用者所定義在該圖形的時間區間，窗口 的上下邊定義的方法可分成固定與浮動兩種，固定法 所定義的上下邊值固定，浮動法定義的上下邊，根據 該圖形的某一點，可以是進入此窗口的第一點，或是 該圖形的任一點為參考點加減一數值，得到此窗口的 上下邊；依照圖形進入窗口的方式，如圖二所示，今 假設該窗口四邊的座標分別為（a,c)、（a，d)、（b，d) 、（b, c )，其中a，b代表時間，且a < b。债測端點曲線 與窗口之邊緣的交界點，該交界點經偵測得知進入點 為（ai，bi)，而離開窗口之點為（ao，bo) 本發明的圖形判斷法可分成六類： '< Ί', (a) 強度限制法： ' 4 端點曲線進入視窗的方式為，視窗的左邊進入右邊離 開，即c<bi<d且c<bo<d，若有超出視窗的上下邊即違 反此規則，如圖三所示。 (b) 圖形遞增法 端點曲線進入視窗的方式為視窗的左邊進入上面離 開，即c〈,bi<d且bo = d，若有超出視窗的下及右邊即違

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反此規則，如圖四所示D (C )圖形遞減法:

C:\專利\870479.ptd 第10頁 4 5 4 1 3 7 五、發明說明（8) 端點曲線進入視窗的方式為，視窗的左邊進入下面離 開，即c<bi<d且bo = c，若有超出視窗的上及右邊即違 反此規則，如圖五所示。 (d) 反曲線遞減法： 端點曲線進入視窗的方式為，視窗的上面進入右邊離 開，即bi=d且c<bo<d，若有超出視窗的左及下面即違 反此規則，如下圖六所示。 (e) 反曲線遞增法： 端點曲線進入視窗的方式為視窗的下面進'入右邊離 開，即bi=c且c<bo<d，若有超出視窗的左及上面即違 反此規則，如圖七所示。 “ f 丨

I (f) 圖形長度限制法 端點曲線時間的長度被限制在一最大最小範圍内，若 超出此範圍即違反此規則，如圖八所示。 ! ^ > ' III. 較佳實施例說明 ’ 圖九Mask1 ROM M40 Poly 2之端點曲線為三個圖 形所組合而成，依此圖形的結構與特性可對此圖形設 定七條稽核規則，即下圖中的七個窗口 ，窗口的左 右邊界為一固定值，窗口2、4、7使用圖形長度限制

C:\ 專利\870479.ptd 第11頁 4 6 4 1 3 7 五、發明說明（9) 法，窗口1、5使用反曲線遞減法’窗口3使用圖形遞 增法，窗口 6使用強度限制法，窗口 1、3、5、6的上 下邊一般皆使用浮動法定義較適切。 I V. 結果與討論 本系統上線使用初期，對於為數眾多的Recipe 定義端點曲線稽核的法則及使用的數值感到非常困 擾，要如何減輕此工作負擔及快速完成成為當務之 急’因此設計了三種報表以幫助工程師完成工作。 報表中將使用到統計的方法，稱為統計無母數 Outlier偵測法： . · ： 利用無母數之25分位$(Q25)及75分位點卯75)來偵測 資料中之異常點，所用1的方法為： 1. 計算 IQR(Inter Quantile Range) 定義 IQR = Q75 - Q25 ,

2. 定義異常點上界為Q75 + 1.5 * IQR 定義異f點.下界為Q25 - 1.5 * IQR 如果以常態分配來看的話’在此上下界之外的點 約為8 σ， 8 σ之外的機率<〇. ooooi，所以一般資料 在此界限.孓外的機會極小，可視為資料的異常點，在 下面的報表中將使用此統計方法排除異常點。 象 個報表：從資料庫中計算出指定的Recipe之

154 13 --- 、發明說明（10) 各個端點曲 測法，尋求 均值，以幫 則。 第二個 曲線圖形中 的值加減一 統計無母數 數值的最大 當’則產生 度限制法， 法’的法則 線的時間’並以統計無母數0ut i ier偵 常態分配範圍内數值的最大、、最小值及平 助工程師設定使用圖形長度限制法的法 報表：從資料庫中找尋指定Rec i pe的端點 的一點，此點是根據該圖形中的一參考點 數值的值，所找到最接近該點的點，並以 Outlier债測法，尋求常態分配範圍内 的最：：及平均值，報表的參考點設定適 的報表數值將能幫助工 巾w丄程師設定使用’強 ' 圖形遞增遞減法’ 、，GΛ < 反曲線遞增遞減 〇 ··;.，·· 厂 一第三個報表：對於^設定完成的法則可剎田曰乂 貢料庫的眘料j’去貝』了利用目刖 T坪幻貝料進仃圖形稽核’以 數佶β π、* A u正所设定各法則的 疋否適虽，以加速工作的完成# 則。 取及Ά正確的法 ,, .* --系統上線，、一段時間後，累積去: 點曲線錯誤的情況可概分成九類，的““枓將端 1 * Ph〇to, :.未 土 光阻 2‘ Photo未曝光或顯影 3. '薄膜厚度異常 4. 過餘刻

第 13 C:\ 專利\870479.ptd 8 發明說明（11) 麵刻未淨 機台異常 金屬削角 重覆蝕刻 機台Algorithm 問題 可再產生 利用此分類及警報發生的機台及rec ip 出兩個分析的報表。 . 第四個報表：根據警報發生的機台及r e c i p e從資 料庫中可獲得： 二各機台發生警報次數的分佈情況及各操/作發生警報 一人數的分佈情況。 f機台發生警報.在奇站別次數的分佈情::況及各站別 ^生警報在各機台次數的分佈情況。

此報表可獲得機台的穩定性狀況，及此 ;不適合在哪台機台，即可找到最佳的機；使用方P 站 況

454137 五、發明說明（12) 到圖形稽核階段時，遇到電腦的運算效能不足，因 為數據搜集伺服器需處理許多的訊號又需執行圖形稽 核的工作’使的此即時的系統有時間的狀況發生，影 響到其它訊號的接收，經改採Mu 11 i -T i er架構增加 應用伺服器將資料儲存至資料庫及圖形稽核等較繁重 耗時的工作交給此伺服器執行，並與數據搜集伺服器 非同步執行，以解決此問題。 V. _結論 本系統的完成上線，並 操作，亦不再需要管理紀鋒 於工程師而言可快..速.與到圖 料的整合分析報表，‘做機 析，以尋求最佳化的組合， 時警報系統避免損失的擴大 的品質。 未增加現場操作員額外的 紙尽擔心資％.之遺失，對 形賢料進行分丨析，提供資 台及機台程式的穩定性分 整體而言此系統提供了即 、提升製程的良率及產品 Γ I .;. 本系統比"較於國外公司為J廠開發的 一，國外公司圖形稽1核採用指紋辨識的拮':°又 要的電腦，譟備較昂貴，但是對於 支術，因此需 5並不需要使用太精密的技術，因為=圖^的稽 穩定度並不是非常的穩定，使用 ”’曲線圖形的 會造成困擾。對於系統的管理性，=t的稽核法反而 s里Γ生因為國外公司的資

五、發明說明（13) 料儲存方式採用檔案，因此資料的管理不如資料庫的 方便，報表的製作亦較不易達成。國外公司系統的架 構，對每一個訊號源使用一部PC控制因此系統的空 間使用$相對的需要相當多’糸統的擴充易不如 Multi-Tier 方式來的容易。對於系統的整合生產執 行系統及機台SECS- I I方面國外公司並無解決方 案。 對於後續的工作，可再利用資料庫的資料，利用 統計的方法分析，開發有用的報表，及將本系統與 Defect 系統進行資料的整合可進行交插分析。 表 本系統與I、廨委外開發比較表 顧1 本方法 h + Η 圖形稽核、功能. 優良 優良 Η 系統成本 低 南 I____：__ 厂 . .1 - -丨._ — —j— — ---1---- 一 Η 1擴充性 κ---- 1 — + 易 1 難 1 — Η 管理性 1 易 1困難 .1

C:\ 專利\870479.ptd 第16頁 4 5 4 1 3 i 五、發明說明（14) 1 空間的使用| 小 1大 1 |____；______ — ---h-·----1 系統整合 丨 有 1 難 1 L 丄 JL 」 本系統可應用的機台類型及製程如下： 機台類型： Dry Etching乾银刻機台 製程：a. Ρ ο 1 y E t c h複晶#刻 b. Oxide Etch 氧化層飯刻 c. M e t a 1 E t c h金屬層钱刻 機台類型：爐管機，.台 " ΐ ' _ ’丨'1. 製程：a. Poly Dep複晶沉積 b. Oxidation 氧化 c. S IN Dep 氧化矽沉積，' 機台類型：Thin Film 薄膜沉積機台 製程t : a.'. SION 氮氧化矽 . 1. PES IN 電漿強化氮化矽 c. UVSIN紫外線穿透加強氮化矽 ..:d. PE0X 電漿強化二氧化矽 e. P S G填玻璃 ' f. BPSG硼磷玻璃 機台類型：Indura

C:\專利\870479.ptd 第17頁 154137 五、發明說明（15) 製程：a. Sputter 金屬濺鑛 雖然文中已應較佳實施例說明本發明，但熟悉本 技術者需了解可對上述實施例加以更改及變更，而不 偏離本發明的精神及觀點，圖中的實施例僅作為說明 之用，而非用於架構本發明。

(：:\專利\870479.?七(1 第18頁

Claims (1)

1. 454137 六、申請專利範圍 1. 一種半導體設備之終點資料收集及分析系統，為 Multi-Tier Architecture，以減輕客戶端的負擔將較重， 的工作交給應用伺服器執行，使系統的架構易於調整， 該系統包含： ， a. 生產執行系統資料庫：存放著生產執行系統數據，生 產執行系統的任何異動將立即的傳遞到W I P資料庫，包含 批此量、項目…等資料； b. 資料庫伺服器：存放端點曲線的所有資料，包含數位 曲線、項目、稽核規則、標準取線、…等資料； c. 裝置伺服器：透過通訊協定與機台進行交談獲取機台 的事件資料，例如：晶圓開始/結束 '批次開使/結束…等 資料； d. 數據搜集伺服器：接收類比/數位轉換換器的數位資 料，同時可接收 8個以上的訊號； e. 使用者介面：包含搜尋曲線、設定稽核規則、警報系 統、報告系統…等； f. 圖形稽核器，用於稽核端點曲線的圖形與窗口邊界比 較，以決定產品流程是否符合生產條件，此圖形稽核器包 含下列裝置： (a)窗口形成裝置：用於定義一於使用者輸入四方框及窗 口 ，窗口的左右邊為使用者所定義在該圖形的時間區間， 此圖形時間的起始點為強度為零的點，上下邊為該圖形的 強度範圍，而形成一方框，使用者可根據一標準圖形來定 義窗口 s的大小，今假設該窗口四邊的座標分別為（a， c )

   第19頁 4 5 4 1 3 7 六、申請專利範圍 ，（a， d)， （b， d)， （b， c)，其中 a， b 表時間，且 a<b ; (b )邊緣偵測器：偵測端點曲線與窗口之邊緣的交界點，比 如該交界點經偵測得知進入點為（a i，b i )，而離開窗口之 點為（a ο，b ο ); (c )比較器：依照圖形進入窗口的方式，判斷該圖形，而決 定生產流程正確與否。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料收集及 分析系統，其中窗口的上下邊定義的方法為固定法，其所 定義的上下邊值固定。 3. 如申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料收集及 分析系統，其中窗口的上下邊定義的方法為浮動法，其所 定義的上下邊，根據該圖形的某一點，可以是進入此窗口 的第一點，或是該圖形的任一點為參考點加減一數值，得 到此窗口的上下邊。 4. 如申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料收集及 分析系統，其中該半導體設備為乾蝕刻機台，係用於進行 複晶钱刻，氧化層#刻及金屬層银刻。 5. 如申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料收集及 分析系統，其中該半導體設備為爐管機台，係用於進行複 晶沉積，氧化及氧化矽沉積。 6. 如申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料收集及 分析系統，其中該半導體設備為薄膜沉積機台，係用於進 行氮氧化矽，電漿強化氮化矽，紫外線穿透加強氮化矽，

   第20頁 154137 六、申請專利範圍 電漿強化二氧化矽，磷玻璃及硼磷玻璃。 7. 如申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料收集及 分析系統，其中該半導體設備為爐管機台，係用於進行複 晶沉積，氧化及氧化矽沉積。 8. 如申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料收集及 分析系統，其中該半導體設備為濺鍍機台，係用於進行金 屬濺鍍。 9. 一種根據申請專利範圍第1項之半導體設備之終點資料 收集及分析方法，該方法包含下列步驟： 圖形稽核，稽核端點曲線的圖形與窗口邊界以決定產品流 程是否符合生產條件，此圖形稽核包含下列步驟： 使用者可根據一標準圖形來定義窗口 s的大小，今假設該 窗口四邊的座標分別為（a ，c) ， （a ， d) ， （b， d) ，（b， c)，其中a， b表時間，且a<b; 偵測端點曲線與窗口之邊緣的交界點，比如該交界點經偵 測得知進入點為（a i，b i )，而離開窗口之點為（a 〇，b 〇)， 依照圖形進入及離開窗口的方式，判斷該圖形，依據圖形 判斷的結果決定半導體生產流程正確與否。 1 0.如申請專利範圍第9項之半導體設備之終點資料收集 及分析方法，其中該方法為強度限制法：即判斷端點曲線 進入視窗的方式為視窗的左邊進入右邊離開，即c<bi

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