TWI388953B - 製程參數的監視方法 - Google Patents

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Description

製程參數的監視方法
本發明為一種製程參數的監視方法，尤指一種用於半導體製程的製程參數的監視方法。
半導體製程(semiconductor manufacturing)中，每一批晶圓(lots of wafers)都需經過多步製程(fabrication process)才能製造成所需的半導體元件，而每一製程皆會影響到該半導體元件的良率及產能。
由於每步製程都具有多個機台，所以當工程師發現一批晶圓不正常(例如電性特性不正確)時，要從如此多的機台找出是何者所造成，實屬不易。且每一個機台又具有多個製程參數，要進一步找出是哪些製程參數所造成，也就更不易。
雖然可藉由監視每一個機台的製程參數是否超出一極限值，來判斷該製程參數是否為造成晶圓不正常的原因，美國專利號US6,980,873提出的『半導體製造環境的及時誤差偵測、分類及校正的系統及方法(system and method for real-time faulty detection classification,and correction in a semiconductor manufacturing environment)』既使用類似的手段。
但這樣的方式並不是很準確，有時製程參數超出了極限值，然後機台發出警報通知工程師進行檢測，可是卻發現該製程參數並不是造成晶圓不正常的原因。更嚴重的是，工程師進行檢測的時間反而造成機台的產能損失。
再者，製程參數沒有超出極限值並不表示該製程參數非造成晶圓異常的原因。當製程參數的波動較劇烈時，也有可能因此造成晶圓異常，但是習知的方式並無法判斷製程參數的波動。
所以，如何有效地、快速地判斷及找出導致晶圓異常的製程參數，實為半導體製造商們尚待解決的問題。
緣是，本發明人有感上述缺失可以改善，因此提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。
本發明之主要目的在於提供一種製程參數的監視方法，其能有效地判斷出機台的製程參數是否異常，然後即時提醒使用者進行檢測或維修。
為達上述目的，本發明提供一種製程參數的監視方法，包括步驟如下：取得一正常參數變化曲線及一比較參數變化曲線；定義多數個正常參數點於該正常參數變化曲線上；定義多數個比較參數點於該比較參數變化曲線上；找尋每一個該正常參數點對應的最接近的該比較參數點；計算每一個該正常參數點與其對應的比較參數點之間的距離；將該些距離相加以得到一總距離值；以及判斷該總距離值是否超過一限制值。
本發明具有以下有益效果：
1、本發明以比較參數(未知正常與否的製程參數)的變化曲線與正常參數的變化曲線的整體差異程度，來決定該比較參數正常與否，因此可具有較準確的判斷結果。
2、本發明更可以監視該比較參數的變化趨勢，來判斷該比較參數正常與否。
3、本發明可程式化，並可由一資訊產品來執行，因此執行時間快速，可達到即時監控該比較參數的效果。
為使能更進一步了解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明及圖式，然而所附圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
本發明提出一種製程參數的監視方法，其適用於各種生產流程中，而本實施例以半導體製程為例。
半導體製程中具有多數個機台，機台在對一批晶圓進行加工時，該機台的製程參數(例如電壓值)會隨著加工進行時間而變動，例如一開始電壓值為零，然後開始升高後維持在一定值，然後再恢復為零。此製程參數對時間的變化會被紀錄成一參數變化曲線，而該參數變化曲線可由一種普遍用於半導體領域的錯誤診斷及分類系統(Fault Detection and Classification system,FDC system)所產生。
機台的每一個製程參數都有其正常的參數變化曲線，如果一批晶圓在此機台製造加工後，晶圓的特性要符合設計要求時，則該製程參數隨加工時間的變化需類似該正常的參數變化曲線，不能差距太大。本發明既提出一方法來監視及判斷一製程參數的實際參數變化曲線與正常參數變化曲線的差異。
請參閱第一圖及第二圖，本方法一開始需先取得一正常參數變化曲線10及一比較參數變化曲線20(步驟S101)。該正常參數變化曲線10為使用者所欲監視的製程參數其應有的參數值對時間的變化，而比較參數變化曲線20為所欲監視的製程參數其實際的參數值對時間的變化。而第二圖及後述的第三圖、第六圖中的時期(period)表示紀錄製程參數的時間間隔，例如總加工時間80秒鐘，每1秒鐘記錄一次製程參數，則總共會有80個時期，每一個時期代表1秒鐘。
如前所述，如果正常參數變化曲線10與比較參數變化曲線20相似，則所監視的製程參數為正常。而如何判斷該比較參數變化曲線20跟正常參數變化曲線10是否類似，則依據後述之步驟。
請參閱第三圖、第三A圖及第四圖，在取得正常參數變化曲線10後，會在該正常參數變化曲線10上，定義出多數個正常參數點11(步驟S103)。
該正常參數點11之間的距離可依據下列步驟而求得：首先，計算該正常參數變化曲線10的總長度(步驟S10301)。然後使用者依據該正常參數變化曲線10的具有多少個時期，然後乘上一倍數後即可得到一個正常參數點數目。例如第三圖的正常參數變化曲線10從加工開始至結束共具有80個時期，然後該正常參數點數目為時期的二倍：160個(步驟S10303)。最後，相除該正常參數變化曲線10的總長度與該正常參數點數目(步驟S10305)。如此，每兩個正常參數點11之間的距離即可求得。
請參閱第三圖、第三A圖及第五圖，同樣地，在取得比較參數變化曲線20後，也會在該比較參數變化曲線20上，定義出多數個比較參數點21(步驟S105)，類似正常參數點11，每兩個比較參數點21之間的距離幾乎相同。
而比較參數點21之間的距離可依據下列步驟而求得：首先，計算該比較參數變化曲線20的總長度(步驟S10501)。然後定義一比較參數點數目，比較參數點21通常較正常參數點11多，為正常參數點11的倍數(步驟S10503)。最後，相除該比較參數變化曲線20的總長度與該比較參數點數目(步驟S10505)。
當正常參數點11及比較參數點21都定義好後，則接著找尋每一個該正常參數點11對應的最接近的該比較參數點21(步驟S107)。以正常參數點111為例，其對應的最接近的該比較參數點為211(兩者之間的距離最短)。由於該些比較參數點21多於該些正常參數點11，因此不是每一個比較參數點21都會被正常參數點11對應至。例如正常參數點112對應至比較參數點212，比較參數點211與比較參數點212之間有四個比較參數點21沒被對應至。
之後，每一個該正常參數點11對應的最接近的該比較參數點21都被找尋到後，接著繼續計算每一個該正常參數點11與其對應的該比較參數點21之間的距離L(步驟S109)。在計算時，先把每一個正常參數點11與其對應的比較參數點21以一假想的連接線30相連，然後該連接線30的長度即為距離L。該 距離L也代表那一時期中，比較參數變化曲線20與正常參數變化曲線10的參數值的差異。下一步，將該些距離L相加以得到一總距離值(步驟S111)。
再接著，判斷該總距離值是否超過一限制值(limit)(步驟S113)，而該限制值依據不同的機台、不同的製法(recipe)而有所變化。如果總距離值小於限制值時，代表該比較參數變化曲線20與正常參數變化曲線10於每一個時期的製程參數值差異並不大，所以該比較參數變化曲線20為正常，該比較參數變化曲線20代表的製程參數為正常。
反之，如本實施例所示，該總距離值大於限制值時，該比較參數變化曲線20對應的製程參數為異常，需通知使用者進行檢測或維修。因此機台或是執行此方法的資訊產品會發出一警報，來提醒使用者(步驟S115)。
本發明除了可由總距離值判斷該比較參數變化曲線20正常與否，也可以從比較參數變化曲線20的波動情形來判斷該比較參數變化曲線20正常與否。該判斷的方法之步驟如下，其接續於步驟S107後：
首先，計算被該些正常參數點11對應的該些比較參數點21之間的間距W(步驟S117)。例如比較參數點211與比較參數點212分別被兩相鄰的正常參數點111及112對應，比較參數點211與比較參數點212之間的間距W為3個比較參數點21，該間距W也可用數值來表示。
接著，判斷該些間距W是否超過另一限制值(步 驟S119)，同步驟S113所述，該限制值也依據不同的機台、不同的製法而有所變化。如果某一個間距W大於該限制值時，代表該比較參數變化曲線20與正常參數變化曲線10變化趨勢(trend)有較大的差異。
例如本實施例，正常參數點111至正常參數點112這段時期，比較參數曲線20上升較緩慢，因此這段時期的製程參數為異常，需通知使用者進行檢測或維修。因此，機台或資訊產品會發出一警報，通知使用者(步驟S121)。
於其他實施例中，步驟S119的限制值可為該些間距W的平均值與一權重值相乘。請參閱第六圖及第六A圖，被該些正常參數點11對應的該些比較參數點21之間的間距W的平均值為5個比較參數點21，然後權重值定義為5，因此該限制值為25個比較參數點21。
其中，分別被二相鄰的正常參數點113、114對應的二比較參數點213、214之間的間距W約為60個比較參數點21，遠大於限制值(25個)。所以該段時期的比較參數變化曲線20有較大的波動，與正常參數變化曲線10的變化趨勢差異較大。
雖然第六圖的比較參數變化曲線20與正常參數變化曲線10的總距離值小於限制值，但藉由分析間距W後，仍可發現該比較參數變化曲線20異常。
綜合上述，本發明的製程參數的監視方法具有以下效果：
1、本發明以比較參數變化曲線20與正常參數變化 曲線10的整體差異程度，來判斷該比較參數變化曲線20正常與否，因此可具有較準確的判斷結果。
2、本發明更以比較參數變化曲線20的變化趨勢來判斷其正常與否。
3、本發明可程式化，每一個步驟皆可由一資訊產品來執行，因此執行時間快速，可以達到即時監控該比較參數的效果。
惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。
10‧‧‧正常參數變化曲線
11、111、112、113、114‧‧‧正常參數點
20‧‧‧比較參數變化曲線
21、211、212、213、214‧‧‧比較參數點
30‧‧‧連接線
步驟S101至步驟S121
第一圖係本發明製程參數的監視方法之流程圖。
第二圖係本發明參數變化曲線之示意圖。
第三圖係本發明參數變化曲線與參數點之示意圖。
第三A圖係第三圖之放大詳圖。
第四圖係本發明正常參數點之距離決定方法之流程圖。
第五圖係本發明比較參數點之距離決定方法之流程圖。
第六圖係本發明另一參數變化曲線與參數點之示意圖。
第六A圖係第六圖之放大詳圖。
步驟S101至S121

Claims (16)

  1. 一種製程參數的監視方法，其應用於半導體製程中，該監視方法包括步驟如下：取得一正常參數變化曲線及一比較參數變化曲線；定義多數個正常參數點於該正常參數變化曲線上；定義多數個比較參數點於該比較參數變化曲線上；找尋每一個該正常參數點對應的最接近的該比較參數點；計算每一個該正常參數點與其對應的該比較參數點之間的距離；將該些距離相加以得到一總距離值；以及判斷該總距離值是否超過一限制值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述製程參數的監視方法，更包括步驟如下：當該總距離值超過該限制值時，發出一警報。
  3. 如申請專利範圍第1項所述製程參數的監視方法，其中該些正常參數點之間的距離依據下列步驟決定：計算該正常參數變化曲線的總長度；定義一正常參數點數目；以及相除該正常參數變化曲線的總長度與該正常參數點數目。
  4. 如申請專利範圍第1項所述製程參數的監視方法，其中該些比較參數點之間的距離依據下列步驟決定：計算該比較參數變化曲線的總長度；定義一比較參數點數目；以及相除該比較參數變化曲線的總長度與該比較參數點 數目。
  5. 如申請專利範圍第1項所述製程參數的監視方法，其中該些比較參數點多於該些正常參數點。
  6. 如申請專利範圍第5項所述製程參數的監視方法，更包括步驟如下：計算被該些正常參數點對應的該些比較參數點之間的間距。
  7. 如申請專利範圍第6項所述製程參數的監視方法，更包括步驟如下：判斷該些間距是否超過另一限制值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述製程參數的監視方法，更包括步驟如下：當該些間距超過該限制值時，發出一警報。
  9. 如申請專利範圍第6項所述製程參數的監視方法，其中該限制值為該些間距的平均值乘上一權重值。
  10. 如申請專利範圍第1項所述製程參數的監視方法，其中該正常參數變化曲線及該比較參數變化曲線分別由一錯誤診斷及分類系統(Fault Detection and Classification system,FDC system)所產生。
  11. 一種製程參數的監視方法，其應用於半導體製程中，該監視方法包括步驟如下：取得一正常參數變化曲線及一比較參數變化曲線；定義多數個正常參數點於該正常參數變化曲線上；定義多數個比較參數點於該比較參數變化曲線上；找尋每一個該正常參數點對應的最接近的該比較參數點； 計算每一個該正常參數點與其對應的該比較參數點之間的距離；將該些距離相加以得到一總距離值；以及判斷該總距離值是否超過一限制值；其中該些正常參數點之間的距離相同，該些比較參數點之間的距離相同。
  12. 如申請專利範圍第11項所述製程參數的監視方法，更包括步驟如下：當該總距離值超過該限制值時，發出一警報。
  13. 如申請專利範圍第11項所述製程參數的監視方法，其中該些正常參數點之間的距離依據下列步驟決定：計算該正常參數變化曲線的總長度；定義一正常參數點數目；以及相除該正常參數變化曲線的總長度與該正常參數點數目。
  14. 如申請專利範圍第11項所述製程參數的監視方法，其中該些比較參數點之間的距離依據下列步驟決定：計算該比較參數變化曲線的總長度；定義一比較參數點數目；以及相除該比較參數變化曲線的總長度與該比較參數點數目。
  15. 如申請專利範圍第11項所述製程參數的監視方法，其中該些比較參數點多於該些正常參數點。
  16. 如申請專利範圍第11項所述製程參數的監視方法，其中該正常參數變化曲線及該比較參數變化曲線分別由一錯誤診斷及分類系統所產生。
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