TW583567B - Automatic intelligent system for performing yield rate improvement and multivariate analysis of production process parameters and method thereof - Google Patents

Description

【本發明之領域】 本發明係有關電子產業之技術領域，尤指一種應用於 半導體產業中、以資料探勘（Data mining)方法為基礎 <自動智慧型良率改善及製程參數多變量分析系統及其方 法。 【本發明之背景】 按，在半導體製造過程中，每套製程所囊括之機台數 量龐大、且程序繁雜，因此工程師皆致力於確保機台運作 正吊、維持或提高產出良率、偵測確認問題點、及機台維 修···等作業，期使企業維持在最佳營運狀態。 奴著製程科技日新月異，製程的複雜度及資料量不斷 提尚，如此將致使在製程問題的追蹤及發現的過程越發困 難欠即使有電腦及統計分析手法辅助，但因製程的特異性 及貝料量的龐大、再加上牵涉到的機台模組繁靖，即使習 知^吏用資料探勘方法針對製程參數進行分析，但因為缺 乏篩選機制，因此極易資料量職龐大而無法凸顯各參數 讀徵，導致分析結果徒勞無功，故必須耗f大量人力來 處理、並需要不同專業人才投人加以解析。 …由於習知並無完整分析流程（recipe)的設計、以石 嚴謹的、》析疋義，往往是藉由人為經驗判斷來決定分 =結果’因此最後分析㈣結果之精確度及可信度有待商 榷：再加上半導體製造業之人事更迭頻繁，新、舊工程師 <間的經驗傳承不易，且每—位工程師能力有限、 583567 五、發明説明（2) 顧廠區所有機台之營運狀況，故當測試結果發生異常時， 工程師不見的有足夠經驗判斷出是哪一個環節出問題，而 必須耗費許多時間來重新作一次相關研究、甚至有可能作 出錯疾的決策，此舉對於標榜效率及良率的高科技半導體 產業來説，不但會增加成本，更無法即時改善線上生產情 形、緩不濟急，並非十分理想。 因此，在半導體製造企業内建立一套完整有效的智慧 型決策系統，以辅助工程師快速找出問題點、並做出正確 決策是必要的。 發明人爰因於此，本於積極發明之精神，亟思一種可 以解決上述問題之『自動智慧型良率改善及製程參數多變 量分析系統及其方法』，幾經研究實驗終至完成此項新穎 進步之發明。 【本發明之概述】 本發明之主要目的係在提供一種自動智慧型良率改善 及製程參數多變量分析系統及其方法，係根據資料探勘之 基礎，以設計符合不同分析需求之多變量相關性分析流 私，且各分析流程具有高度彈性，係可自由組合分析流 程、或增刪修改分析流程之節點，並以自動化的方式完 成，俾能提高半導體測試過程之精確度、可信度、完整 性、重複運用性、再現性、及多工組合性。 本發明之另一目的係在提供一種自動智慧型良率改善 及製程參數多變量分析系統及其方法，係建立一人工智慧 本紙張尺度適用中品家標準（⑽厂心規格（膽2597公楚） 583567 五、發明説明（今） 分析架構、並運用複合式 快速自動化處理工堂㈤Γ 法，俾能運用電腦 目勁化處理工業製程參數之多變量分析，以改盖人工 請 斤並增進分析效率、提高分析處理的完缝。 及製程:的係在提供一種自動智慧型良率改善 人條择、制夕丈置刀析系統及其方法，係可自動篩選出符 口條件=程參數進行分析，俾利凸顯各參數之特徵。 為達前述之目的，依據本發明之—特色，所提出之自 曰'慧型艮率改善及製程參數多變量分析隸及其方法， 於-電腦設備中，用以設計複數個分析流程以分析 t導體測試過程中量測複數個晶圓之複數台量測機台所 取得《參數資料，其中，電腦設備包括有一資料庫以儲存 上述《參數資料、及晶圓所對應之晶圓批號。本發明之系 訂 統主要包括有複數個半導體處理節點、一邏輯連接手段、 以及一資料連接手段。 ^ /、中，複數個半導體處理節點主要包括有一批號搜尋 節點 批號分群節點、一批號合併節點、一資料搜尋節 線 ，、及一統計分析節點。批號搜尋節點可供輸入一批號搜 尋條件，用以自資料庫中找出符合批號搜尋條件之晶圓批 號；批號分群節點根據一輸入之分群條件將一包括有複數 個晶圓批號 < 群組區分為複數個子群組；批號合併節點根 據輸入之&併條件將複數筆晶圓批號合併為一群組；資 料搜尋節點根據一輸入之搜尋條件自資料庫中找出對應之 參數資料；統計分析節點則可接收參數資料，並提供至少 一統計量計算方法以分析參數資料。邏輯連接手段則用以 五、發明説明（4) 連結二半導體處理節點， 順序關係，並供電腦設備依序在執半導土體處理節點間產生-令。資料連接手段可用以在丄仃半導體處理節點之指 科連結關係，以供其中體f理節點間產生一資 處理節點之參數資科或晶圓批;處理郎點擷取另一半導體 依據本發明之另一特㊆ 法，係應用於上述之系析流程之方 接收並記錄-擷取半導體處理節點之指令.接(:丄 取邏㈣：ί 設定條件；（C)接收-擷 這輯連接手段之指令；（D)依據邏輯連接手段之指人 資二 =處理節點間產生順序關係；（E)接收-擴二 訂 nt指令;以及，⑴依據資料連接手段之 曰V在一丰導體處理節點間產生資料連結關係。 =於本發明設計新穎，能提供產業上利用，且確有增 進功效，故依法申請專利。 線 為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵 2其目的’兹附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如 圖式簡單説明】

係依據本發明實施例之系統架構圖。 係依據本發明實施例之分析系統之系統架構圖 係依據本發明實施例設計一分析流程之流程圖 係依據本發明實施例之分析流程一之示意圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210x297公釐） 583567

第5圖··係依據本發明實施例半導體測試過程之參數對照 表。 第6圖：係依據本發明實施例之分析流程二之示意圖。 【圖號説明】 (1 〇 )電腦設備 (12 )資料庫 (14 )輸出裝置 (2 0 )分析系統 (21 A )批號搜尋節點 (2 1C )批號合併節點 (2 1 E )統計分析節點 (2 1 G )晶圓位置圖節點 (2 11 )條件判斷節點 (21K)資料筛選節點 (2 1 Μ )參數對照節點 (2 2 )邏輯連接手段 (3 0 )量測機台 (1 1 )微處理器 (13 )輸入裝置 (2 1 )半導體處理節點 (2 1 Β )批號分群節點 (2 1 D )資料搜尋節點 (2 1 F )繪圖節點 (2 1 Η)共通性分析節點 (2 1 J )資料編輯節點 (2 1 L )扼殺比例節點 (2 1 Ν)報告輸出節點 (23 )資料連接手段 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各搁) 裝 -----^-------^1 . 【較佳具體實施例之詳細説明】 有關本發明之較佳實施例，請先參照第1圖所示之系 統架構圖。本實施例之自動智慧型良率改善及製程參數多 變量分析系統（以下簡稱『分析系統2〇』）應用於一半導 體製造工廠之電腦設備1〇中，用以設計各種不同之分析流 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 五、發明説明（厶） ，（recipe)以供分析在半導體製造測 各種不同狀況，亦g八 W王中所發生的 T即分析各量測機台3〇針 曰 測試後所取得的參數資 十對批丨人时13進行 圓批號。 數^、並記錄每—批晶m所對應之晶 如圖所示，本實施例之電腦設備1〇與 硬體設備類似，包括有 叙白狀私月甸 於入世罢μ 、 微處理菇11、一資料庫12、一 :至嗖上一以及—輸出裝置14。其中，資料庫12係連 :至”機台30,因此資料庫12可擴取並儲存自 Μ +里 3G所傳回與晶圓賴相關之參數資料及經過 1試之晶圓所對應之晶圓批號，·且輸人裝置13最佳為一電 賴盤，當然亦可為手寫或語音輸入裝置；輸出裝置14則 可以是電腦榮幕、或印表機…等用以輸出微處理器η之運 算結果的裝置。 請參閲第2圖，顯示應用於電腦設備10之分析系統20 包括有半導體處理節點（n〇de ) 21、邏輯連接手段U、 及資料連接手段23。其中，半導體處理節點21定義有複 數個功能各異的節點、並可接收使用者透過輸入裝置13所 輸入的設定條件，以供微處理器丨丨依據設定條件來進行運 算。 接下來將詳述本實施例半導體處理節點2 1所定義各節 點之功能。批號搜尋（lot query )節點21 A可供使用者 輸入批號搜尋條件，再連線至資料庫1 2中找出與批號搜尋 條件相符之晶圓批號。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 裝 (請先閲讀背面之注意事y再填寫本頁各襴}

----訂---II 線！ 批號分群（split)節點21B可供使用者輸入分群條 件，用以將一群現有的晶圓批號區分為分群條件所設定之 群組，以進行符合不同需求之分析0 批號合併（merge)節點21C則可根據使用者所輸入 的合併條件將兩群（或以上）晶圓批號加以合併為一群 組，以供微處理器1 1進行後續整合運算。 資料搜尋（data query)節點21D則根據資料搜尋條 件連線至資料庫1 2中找出所指定之參數資料。 統計分析（statistical)節點21E係指示微處理器" 接收上述參數資料，並依據使用者選擇之統計量計算方法 分析參數資料之特性。其中，統計量計算方法包括有計算 參數資料之平均數、標準差、或其他相關之統計手法，可 依照與半導體製程分析相關之需求而有所增減。 繪圖（chart)節點21F係提供有例如管制圖、直方 圖、折線圖、或雷達圖…等之統計圖形供使用者點選來繪 製出參數資料所對應之統計圖形。 晶圓位置圖（wafermap)節點21G可供繪製包括晶 圓缺陷（defect )分佈圖、或電性（bin S(m )測試圖等 日曰圓位置圖；亦提供如單一（single )晶圓位置圖、多重 (multiple )晶圓位置圖、或疊圖（c〇mpp〇site wafer map )等呈現方式，並利用比較重疊的方式計算出 重疊率，使原本無法以量化數據（即參數資料）表示的晶 圓位置圖得以數量化，俾利統計分析節點加以運算分析。 本紙張尺度適财關^^標準（eNsy^^^ (210X297 公釐） 583567 A7 _____B7_ 五、發明説明（g ) 共通性（commonality)分析節點21H用以分析各具 有不同晶圓批號之晶圓間的共通性，例如晶圓在接受測試 時是否通過相同的量測機台3 0。 條件判斷（conditional)節點211係用以決定微處 理器1 1後續應該進行的半導體處理節點2 1。 資料編輯（data editing)節點21J則提供產生新變 數的功能，例如當a，b為已知的參數，則資料編輯節點可 產生變數。 資料篩選（data filter)節點21K可根據使用者在此 節點所輸入之篩選條件來選取符合篩選條件之參數資料， 以剔除不需要的參數資料來減少微處理器i丨之負擔，例如 當變數超過一臨界値時，則刪除此筆資料。 扼殺比例（k i 11 r a t i 〇 )節點2 1 L則是在量測機台3 〇 量測出晶圓具有缺陷時，用以計算缺陷之扼殺比例。 參數對照（parameter lookup)節點21M用以定義 各參數資料間的對應關係。請參閲第5圖，例如在進行半 導體品質控管（quality control，QC )的樣本測試 (sample test )流程時，其中一個項目（item ) 『LVtn 1 0』所對應的測試步驟及參數可自參數對照表取 得，且各不同半導體測試過程皆對應有一參數對照表。 報告輸出（report)郎點21N可將微處理器11執行完 分析流程之結果、透過輸出裝置1 4輸出。例如當輸出裝置 14為印表機時，印表機可列印報表；或當輸出裝置14為 __ 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公爱) " --- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) 裝 n I ϋ ϋ n- n ϋ ϋ n 線！ 583567 A7 B7 五、發明説明（y) 螢幕時，可直接在螢幕上顯示結果。當然報告輸出節點 2 1 N亦可提供報表編輯功能以利使用者進行編輯或修改。 此外，每一個分析系統2 0之邏輯連接手段2 2可用以 連結二半導體處理節點21，俾以在二半導體處理節點21 間產生順序關係’以利微處理器11辨識出運算順序，並依 序執行半導體節點21所指示之指令。 且分析系統20之資料連接手段23則用以在二半導體 處理節點21間產生資料連結關係，以供其中一半導體處理 節點2 1擷取另一半導體處理節點2丨之參數資料或晶圓批 號。例如第四個半導體處理節點2 1可透過資料連接手段 23以擷取第一個半導體處理節點21之參數資料。 根據上述之分析系統20，使用者可自由設計分析流程 以達到不同之分析目的，請參閲第3圖實施例用以設計一 分析流程之流程圖。 當使用者欲起始一分析流程時，可選取分析系統2〇中 之一半導體分析節點21，因此微處理器u將接收同時記 錄一擴取半導體處理節點21之指令（步騾S301)。而當 使用者在半導體分析節點21中透過輸入裝置13輸入設定 條件時，微處理器11亦可接收並記錄此設定條件（步騾 S 3 0 2 )，當然，若使用者键入不符格式之資訊時，微處 理器11會產生錯誤訊息要求重新輸入設定條件。而在使用 者選取二個以上之半導體處理節點21後，可定義其運算之 順序，因此便使用邏輯連接手段22將具前、後順序之半導 體處理節點2 1連結起來，故微處理器丨丨可接收自使用者 _____12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21GX297公爱)-----— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) 裝 -----訂----- ϋ ϋ ·ϋ 線！ 五、發明説明（/0) 所傳來之指令（步驟S303 )、並根據指令在半導體處理 ^點2丨間建立順序關係（步驟S3G4)。由於半導體處理 即點2 1《運算資料來源不一定來自上—個半導體節點 21，因此微處理器u將可接收使用者所輸入擷取資料連 接手奴之扣v (步騾s 3 〇 5 )，在二半導體處理節點間產 生資料連結關係（步驟S3〇6)，以利微處理器n遵循資 料連接手段來讀取所需資料。 為了便利其他使用者，故分析流程係儲存於資料庫12 中以供重複使用，可省去每次分析時就得重新設計一套分 析流程之麻煩，且各分析流程可透過自動化方式來完成， 並能確保每次計算結果之穩定一致性、再現性、及精準 度、。而根據上述設計分析流程之步驟，可設計出例如第4 圖所示之分析流程一。如圖所示，每一半導體處理節點21 白透過邏輯連接手段2 2加以連結，故微處理器丨丨依序 處理批號搜尋節點21 A、資料搜尋節點2id、及批號分群 節點21B，並在批號分群節點21B劃分為兩條路徑分別處 理緣圖節點2職條件判斷節點211。其中，當績圖節點 21F處理完之後，將在報告輸出節點2in產生結果；而在 條件判斷節點2 11處則會依照使用者當初所設定之條件來 決定後續處理路徑。此外，由於統計分析節點2ie之資料 來自資料搜尋節點21D所搜尋出之參數資料，故上述二節 點係由一資料連接手段23加以連結0 此外，根冑上述設計分析流程之步财可設計出如第 6圖所示之分析流程二。其中，分析流程二大致與分析流 __13 本紙張尺度顧t @@家標準（CNS) A4規格（210X2^7公楚 Α7 Β7 五、發明説明（// ) 相同’惟其在批號搜尋節點2丨A與資料搜尋節點2 j d 間，多設計有一參數對照節點21M，因此微處理器丨丨會根 據參數對照節點2 1 M連結至類似第5圖所示之參數對照表 中取彳于對應參數資料、並剔除不需運算之資料後，再接著 執仃資料搜尋節點2 1D之指令，如此將更容易凸顯參數資 料之間的特異性，使分析結果更加準確。 、根據前述之系統及方法，可針對半導體測試過程來設 计各種符合不同目的或功能需求之分析流程，藉由設定各 3條件來篩選符合分析流程之參數資料，當然亦可自由組 合各種分析流程，以加速流程設計，或可依分析之目的針 對分析流程的節點進行增刪修改，顯示本發明具有高度之 彈性與多工組合性；此外，本發明並以資料探勘為基礎， 結合了參數資料的多變量分析方法，如此將可建立一套完 整的自動化智慧分析模式，以利自動進行良率評估及改 善，大為提高分析效率、並改善人為分析缺陷、摒除因人 而異所產生的誤差、並減少電腦設備之負荷。本發明之系 統:以依照各種不同之使用目的（例如半導體晶片生產良 率管理）而自由地設計分析流程（recipe)，加速分析流 程（recipe)之設計以及具體化分析流程（recipe)之執 行以加強生產良率之管理。而本發明系統内之已儲存之 分析流程（recipe)可以定時或不定時地重複使用，用於 半導體晶片生產良率之管理。而本發明之系統内之已儲存 之分析流程（recipe)也可以因應分析之目的，以增減節 點之方式，隨時地修改，以增加修改及使用之彈性。而由

583567 A7 B7 五、發明説明（⑵ 於分析流程（recipe )修改時只需要增刪節點，所以修改 之時間可以縮短’修改分析流程（r e c i p e )之效率可以大 幅提昇。而本發明系統以分析流程（recipe )作分析，可 以摒除人為不同習慣之不確定差異，分析以及報告之一致 性以及準確性可以大幅地提升。 袁τ上所陳’本發明無論就目的、手段及功效，在在均 顯TF其迴異於習知技術之特徵，實為一極具實用價値之發 明’懇請貴審查委員明察，早曰賜准專利，俾嘉惠社 會’實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了 便於説明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申 請專利範園所述為準，而非僅限於上述實施例。 _____15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各撊) 裝 ---訂---I·-----^線 —

Claims (1)

1 · 一種自動智慧型良率改善及製程參數多變量分析 系統’係應用於一電腦設備中，用以設計複數個分析流程 以分析在半導體測試過程中量測複數個晶圓之複數台量測 機台所取得之參數資料，該電腦設備係包括有一資料庫以 儲存該等參數資料、及該等晶圓之晶圓批號，該自動智慧 型良率改善及製程參數多變量分析系統主要包括有： 複數個半導體處理節點，包括有： 一批號搜尋節點，係供輸入一批號搜尋條件，用以 自該資料庫中找出符合該批號搜尋條件之晶圓批號； 一批號分群節點，係供輸入一分群條件，並根據該 刀群條件將包括有至少一晶圓批號之群組區分為複數個子 群組； 批號合併節點，係供輸入一合併條件，並根據該 合併條件將複數筆晶圓批號合併為一群組； 一負料搜尋節點，係供輸入一資料搜尋條件，並根 據孩資料搜尋條件自該資料庫中以找出對應之參數資料； 以及 ' 統汁分析節點，係接收該等參數資料，並提供至 少一統計量計算方法以分析該等參數資料； 一邏輯連接手段，用以連結二半導體處理節點，俾以 在該等半導體處理節點間產生一順序關係，並供該電腦設 備依序執行該等半導體處理節點之指令；以及 583567 六、申請專利範園 -資料連接手段，用以在二半導節 ::連，，係供其中-半導體處理節點擷=ΐ導 月且處理即點《參數資料或晶圓批號。 , 八析ϊ」：:：專利範固第1項所述之系統，其中，該統計 統計量計算方法係包括計算該等參數資 3. 如申請專利範園第i項所述之系統，其 =提供之統計量計算方法係包括計算該等;數; 4. 如申請專利範園第丨項所述之系統，其中，該等半 導體處理節點尚包括有一絡圖^ 匕括I繪圖即點，用以繪製出包括有該 參數寅料及晶圓批號之統計圖形。 5. 如申請專利範圍第！項所述之系統 ，該等半 導，處理節點尚包括有一晶圓位置圖節點，用以繪；該 等晶圓又位置圖，並提供該等晶圓圖形之呈現方式。 6 .如申請專利範園第1項所述之系統，其^，該等半 導體處理節點尚包括有一共通性分析節點，用以分析各具 有不同晶圓批號之晶圓間之共通性。 7.如申請專利範圍第！項所述之系統，其中，該等半 導體處理節點尚包括有一條件判斷節點，當該條件判斷節 點經由至少二邏輯連接手段而連結到至少二後續半宰體處 理節點時’該條件判斷節點係用以決定該半導體處理節點 應連結至之後續半導體處理節點。 " 583567 申請專利範園 導t4.埋如令請專利範固第1項所述之系統，其中，該等半 資料間產生新變數。 點’用以在該等參數 導触如中請專利範固第1項所述之系統，其中，該等半 處彼 令貪科師選即點，係供輸入一篩選 ’、牛’以冊j除符合該篩選條件之參數資料。 丰壤it如Γ請專利範圓第1項所述之系統，其中，該等 1 :點尚包括有—扼殺比例節點，當該等量測機 杜㉗等卵圓具有缺陷時，該扼殺比例節點係用以計 异孩缺陷之扼殺比例。 η·如申請專利範固第！項所述之系統，其中，該等 t導體處理節點尚包括有一參數對照節點，用以定義該等 訂 參數資料間之對應關係。 、…12.如申請專利範園第丨項所述之系統，其中，該等 半導體處理節點尚包括有一報告輸出節點，用以輸出根據 該分析流程運算後所取得之分析結果。 線 13. -種設計分析流程之方法，用以設計—分析流 程，係使用於在-電腦設備中執行之一自動智慧型良率改 善及製程參數多變量分析系統中，該系統主要包括有複數 個半導體處理節點、—邏輯連接手段、及一資料連接手 段；每一半導體處理節點係供輸入一設定條件，俾供該電 腦設備依據該設定條件進行運算；該邏輯連接手段係用以 連結二半導體處理節點，俾以在該等半導體處理節點間產 生一順序關係；該資料連接手段係用以在二半導體處理節 ι_ 18 1本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規__格（210X297公爱） 583567 B8 C8 D8

、申請專利範圍 點間產生4料連^係，俾供其中—半導體處理節點掏 取另-半導體處理節點之參數資料或晶圓批號；其中，該 設計分析流程之方法主要包括下列步驟： μ (Α)接收並記錄一掏取該半導i處理節點之指令； ⑻接收並記錄自該半導體處理節點傳回之設定條 件； (C) 接收一擷取該邏輯連接手段之指令； (D) 依據該邏輯連接手段之指令在二半導體處理節 點間產生順序關係； (E) 接收一擷取該資料連接手段之指令；以及 (F )依據該資料連接手段之指令在二半導體處理節 點間產生資料連結關係。 1 4.如申請專利範圍第丨3項所述之方法，其中，於步 騾（F )後尚包括將該分析流程儲存於該電腦設備之資料 庫中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各阈) 裝 -----訂---^-- 線！ 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）