專利名稱：集成電路制造設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及集成電路制造設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
集成電路(IC)工業(yè)已經(jīng)歷快速增長。在IC發(fā)展過程中，隨著幾何尺寸(例如，可以利用制造工藝生產(chǎn)的最小部件(或者線路))的縮減，功能密度(例如，單位芯片面積的互連器件的數(shù)量)已經(jīng)普遍增加。這種尺寸縮減工藝總的來說提供了生產(chǎn)效率提高和相關(guān)成本降低方面的益處。這種尺寸縮減工藝也增加了加工和制造IC的復(fù)雜度，因而對于這些認識到的改進，在IC制造中需要類似的發(fā)展。例如，IC制造通常使用了多個加工步驟，它們需要許多涉及生產(chǎn)和支持的設(shè)備，這使得IC制造者經(jīng)常將重點放在監(jiān)測設(shè)備硬件和關(guān)聯(lián)工藝上以確保和維持IC制造中的穩(wěn)定性、可重復(fù)性以及產(chǎn)量。這種設(shè)備監(jiān)測可通過故障檢測和分類(FDC)系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)在加工期間監(jiān)測設(shè)備并且識別設(shè)備中導(dǎo)致工藝偏離預(yù)期的故障。然而，常規(guī)設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)和方法很少提供識別的在設(shè)備中的故障與造成所識別的故障的根本原因之間的關(guān)系。因此，雖然現(xiàn)有方法已經(jīng)總體上滿足了他們的預(yù)期目的，但是并不是所有方面都完全令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種方法，包括:限定集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域；基于所限定的區(qū)域?qū)⑺黾呻娐分圃旃に囋O(shè)備的參數(shù)分組；和基于所分組的參數(shù)評估所述集成電路制造工藝設(shè)備的狀態(tài)。在可選實施方式中，限定所述集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域包括基于所述集成電路制造工藝設(shè)備的物理硬件配置限定所述集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域。在可選實施方式中，基于所限定的區(qū)域?qū)⑺黾呻娐分圃旃に囋O(shè)備的參數(shù)分組包括將每個參數(shù)分配至所述集成電路制造工藝設(shè)備中的相應(yīng)的關(guān)聯(lián)區(qū)域。在可選實施方式中，所述方法進一步包括當(dāng)集成電路制造工藝設(shè)備對多個晶圓進行加工時，收集與所分組的參數(shù)關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)。在可選實施方式中，基于所分組的參數(shù)評估所述集成電路制造工藝設(shè)備的狀態(tài)包括評估由與所分組的參數(shù)關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案。在可選實施方式中，所述方法進一步包括如果由與所分組的參數(shù)關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案指示了故障則發(fā)出警報，其中所述圖案指示所述集成電路工藝設(shè)備的區(qū)域中的至少一個為所述故障可能起因的區(qū)域。在可選實施方式中，評估由與所分組參數(shù)關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案包括將所述圖案與另一由與所分組的參數(shù)關(guān)聯(lián)的先前加工晶圓的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案比較。在可選實施方式中，基于所分組的參數(shù)評估所述集成電路制造工藝設(shè)備的狀態(tài)包括識別檢測到的故障的可能起因。在可選實施方式中，識別檢測到的故障的可能起因包括識別所述集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域中的至少一個為所述故障的可能起因的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種方法，包括:通過工藝設(shè)備對多個晶圓進行加工，其中所述工藝設(shè)備提供與對多個晶圓的每一個所進行的加工關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)；將所述參數(shù)數(shù)據(jù)與所述工藝設(shè)備的區(qū)域關(guān)聯(lián)；以及基于由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案評估所述工藝設(shè)備的狀態(tài)。在可選實施方式中，將所述參數(shù)數(shù)據(jù)與所述工藝設(shè)備的區(qū)域關(guān)聯(lián)包括基于所述工藝設(shè)備的物理硬件配置將所述參數(shù)數(shù)據(jù)分組。在可選實施方式中，所述方法進一步包括如果由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案指示了故障則發(fā)出警報，其中所述圖案指示所述工藝設(shè)備的區(qū)域中的至少一個可能引發(fā)所述故障的區(qū)域。在可選實施方式中，所述方法進一步包括對所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析以確定由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案。在可選實施方式中，基于由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案評估所述工藝設(shè)備的狀態(tài)包括確定由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的所述圖案是否與任一由先前加工晶圓的關(guān)聯(lián)參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案相似。在可選實施方式中，所述方法進一步包括如果所述圖案與由先前加工晶圓的關(guān)聯(lián)參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案相似，并且如果所相似的圖案與識別的所述工藝設(shè)備的問題關(guān)聯(lián)則發(fā)出警報。在可選實施方式中，所述方法包括:由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的所述圖案指示故障；以及，基于所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案評估所述工藝設(shè)備的狀態(tài)包括基于所述圖案識別所述工藝設(shè)備的區(qū)域中的至少一個為故障可能起因的區(qū)域。在可選實施方式中，所述方法進一步包括:存儲由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的所述圖案；以及，使用所存儲的圖案基于由后續(xù)加工晶圓的關(guān)聯(lián)參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案評估所述工藝設(shè)備的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，還提供了一種集成電路制造系統(tǒng)，包括:工藝設(shè)備，配置成提供與工藝設(shè)備加工晶圓關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)；故障檢測和分類系統(tǒng)，與所述工藝設(shè)備通信，其中所述故障檢測和分類系統(tǒng)被配置成:限定所述工藝設(shè)備的區(qū)域，基于所限定的區(qū)域?qū)⑺峁┑膮?shù)數(shù)據(jù)分組，以及基于所分組的、提供的參數(shù)數(shù)據(jù)評估所述工藝設(shè)備的狀態(tài)。在可選實施方式中，所述故障檢測和分類系統(tǒng)被配置成:基于所述工藝設(shè)備的物理硬件配置限定所述工藝設(shè)備的所述區(qū)域；通過將所述參數(shù)數(shù)據(jù)分配給所述工藝設(shè)備的與其關(guān)聯(lián)的物理硬件將所提供的參數(shù)數(shù)據(jù)分組。在可選實施方式中，所述故障檢測和分類系統(tǒng)被配置成基于由所分組的、提供的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案評估所述工藝設(shè)備的所述狀態(tài)。


當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。圖1是根據(jù)本發(fā)明各個方面的集成電路制造系統(tǒng)的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明各個方面的可通過圖1的集成電路制造系統(tǒng)實施的設(shè)備監(jiān)測工序流程的框圖。圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明各個方面的可出現(xiàn)在圖2中的設(shè)備監(jiān)測工序流程的三個方案。圖4是根據(jù)本發(fā)明各個方面的可通過圖1的集成電路制造系統(tǒng)實施的監(jiān)測工藝設(shè)備狀態(tài)的方法的流程圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明各個方面的限定可包括在圖1的集成電路制造系統(tǒng)內(nèi)的集成電路制造工藝設(shè)備中的區(qū)域，以及基于所限定的區(qū)域?qū)⒓呻娐分圃旃に囋O(shè)備的工藝參數(shù)分組的示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明各個方面的可在圖4的方法中實施以基于工藝設(shè)備的分組參數(shù)評估工藝設(shè)備狀態(tài)的設(shè)備監(jiān)測工序流程的框圖。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明各個方面的將物理含義與圖6中設(shè)備監(jiān)測工序流程中的參數(shù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時分析參數(shù)數(shù)據(jù)的實例。
具體實施例方式以下公開提供了多種不同實例或?qū)嵗?，用于實現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。以下將描述組件和布置的特定實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實例并不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接觸的實例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之間使得第一部件和第二部件不直接接觸的實例。另外，本發(fā)明可以在多個實例中重復(fù)參考符號和/或字符。這種重復(fù)用于簡化和清楚，并且其本身不表示所述多個實例和/或配置之間的關(guān)系。圖1是根據(jù)本發(fā)明各個方面的集成電路制造系統(tǒng)10的框圖。集成電路制造系統(tǒng)10可以為虛擬集成電路制造系統(tǒng)(也稱為“虛擬晶圓廠”)。集成電路制造系統(tǒng)10實施一個或者多個集成電路制造工藝來制造集成電路。例如，集成電路制造系統(tǒng)10可以實施制造多個襯底(或者晶圓)的一個或者多個半導(dǎo)體制造工藝。襯底包括晶圓，半導(dǎo)體襯底，掩模(光掩模(photomask)或者光罩(reticle)，共同稱為掩模)，或者任何基底材料，使得在其上進行加工從而生成材料層、圖案部件層、和/或集成電路層，。圖1不是整個集成電路制造系統(tǒng)10的詳盡圖。相反，為了簡要和清楚，圖1僅顯示整個系統(tǒng)的被選定部分以便于理解本發(fā)明的各個方面。集成電路制造系統(tǒng)10包括網(wǎng)絡(luò)20，其能夠使各種實體(數(shù)據(jù)庫25，工藝設(shè)備30，測量設(shè)備40，先進過程控制(APC)系統(tǒng)50，故障檢測和分類(FDC)系統(tǒng)60，以及其他實體70)相互通信。在所述的實施方式中，集成電路制造系統(tǒng)10可包括多于一個的在所述實施方式中的各實體，并且可進一步包括沒有示出在所述實施方式中的其他實體。在本實例中，集成電路制造系統(tǒng)10的每個實體通過網(wǎng)絡(luò)20與其他實體交互以為其他實體提供服務(wù)或者從其他實體接收服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)20可以是單網(wǎng)或者多個的不同網(wǎng)絡(luò)，例如，內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、因特網(wǎng)、其他網(wǎng)絡(luò)或者它們的組合。網(wǎng)絡(luò)20包括有線通信信道，無線通信信道，或者上述信道的組合。數(shù)據(jù)庫25存儲與集成電路制造系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，并且尤其是與集成電路制造工藝相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。在所述實施方式中，數(shù)據(jù)庫25存儲從工藝設(shè)備30，測量設(shè)備40，APC系統(tǒng)50，F(xiàn)DC系統(tǒng)60，其他實體70，或者它們的組合收集的數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)庫25存儲與由工藝設(shè)備30加工的晶圓的晶圓特性相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(例如，如下面進一步描述的由測量設(shè)備40收集的數(shù)據(jù))，與由工藝設(shè)備30實施以加工這些晶圓的參數(shù)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，與APC系統(tǒng)50、FDC系統(tǒng)60對晶圓特性和/或參數(shù)進行的分析相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，以及其他與集成電路制造系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。工藝設(shè)備30，測量設(shè)備40，APC系統(tǒng)50，F(xiàn)DC系統(tǒng)60，以及其他實體70中的每一個都可以具有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫。工藝設(shè)備30實施集成電路制造工藝。在本實例中，工藝設(shè)備30是用于外延生長的化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備。因此，工藝設(shè)備30可以稱為CVD外延設(shè)備。晶圓可以放置于CVD外延設(shè)備中并且對其進行外延工藝(例如，氣相外延)以形成晶圓的外延部件。CVD外延設(shè)備可以包括腔室、氣體源、排氣系統(tǒng)、加熱源、冷卻系統(tǒng)以及其他硬件。腔室作為用于進行外延工藝的受控環(huán)境。氣體源在外延工藝期間提供反應(yīng)劑和清除氣體，以及排氣系統(tǒng)在外延工藝期間保持腔室內(nèi)的壓力。加熱源包括燈具模塊:底內(nèi)燈具模塊，底外燈具模塊，頂內(nèi)燈具模塊，以及頂外燈具模塊。每個燈具模塊包括一組在外延工藝期間將能量傳送到CVD外延設(shè)備腔室的紅外線燈，從而在外延工藝期間將腔室加熱至期望的腔室溫度和/或?qū)⒕A加熱至期望的晶圓溫度。為確保外延部件呈現(xiàn)出目標晶圓特性(例如，厚度和組分濃度)，外延工藝根據(jù)預(yù)確定的(或者預(yù)定義的)外延工藝方法形成外延部件。預(yù)確定的(或者預(yù)定義的)外延工藝方法具體指定了各種由CVD外延設(shè)備實施以實現(xiàn)目標晶圓特性的參數(shù)。這些參數(shù)包括加工時間、前體氣體類型、前體氣體流速、腔室溫度、腔室壓力、晶圓溫度、其他參數(shù)或者它們的組合。在外延工藝期間，配置CVD外延設(shè)備的各種硬件(例如，腔室、氣體源、排氣系統(tǒng)、加熱源以及冷卻系統(tǒng))以實現(xiàn)指定的參數(shù)。工藝設(shè)備30包括一個或者多個在晶圓加工期間(在外延工藝期間)監(jiān)測所述參數(shù)的傳感器。例如，CVD外延設(shè)備包括一個或者多個傳感器，所述傳感器監(jiān)測與CVD外延設(shè)備相關(guān)聯(lián)的各種參數(shù)，例如，腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度、氣體流量、沉積時間、其他參數(shù)(例如，CVD外延設(shè)備的燈具模塊的各種特性，包括電壓、電流、功率、電阻、其他特性或者它們的組合)。測量設(shè)備40測量和收集集成電路制造期間與晶圓相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。例如，測量設(shè)備40對加工的晶圓進行內(nèi)聯(lián)測量以獲得與晶圓的各種晶圓特性有關(guān)的信息，例如，晶圓部件的關(guān)鍵尺寸(例如，部件的線寬)，晶圓的材料層的厚度，晶圓的各層之間或者部件之間的疊對精度(Overlay accuracy),部件的摻雜劑分布(或者濃度)，缺陷的尺寸和/或類型，部件的電特性，其他晶圓特性，或者它們的組合。在所述實施方式中，測量設(shè)備40測量由工藝設(shè)備30加工的晶圓的晶圓特性。例如，測量設(shè)備40測量由工藝設(shè)備30實施、采用外延工藝形成的晶圓的外延部件的厚度，電性能(例如，電阻率)，表面粗糙度，其他特性，或者它們的組合。測量設(shè)備40可以包括電氣設(shè)備，光學(xué)設(shè)備，分析設(shè)備，其他設(shè)備，或者它們的組合以測量和收集這些數(shù)據(jù)。這些設(shè)備包括顯微鏡(例如，掃描電子顯微鏡和/或光學(xué)顯微鏡)，微分析設(shè)備，線寬測量設(shè)備，光掩模和刻線缺陷設(shè)備，粒度分布設(shè)備，表面分析設(shè)備，壓力分析設(shè)備，電阻率和接觸電阻測量設(shè)備，遷移率和載流子濃度測量設(shè)備，結(jié)深度測量設(shè)備，薄膜厚度設(shè)備，柵極氧化物完整性測試設(shè)備，電容-電壓測量設(shè)備，聚焦離子束(FIB)設(shè)備，激光表面缺陷掃描儀，殘留氣體分析儀，工藝設(shè)備粒子計數(shù)器，晶圓評估測試設(shè)備，其他測量設(shè)備，或者它們的組合。APC系統(tǒng)50監(jiān)測所加工晶圓的晶圓特性并使用內(nèi)聯(lián)測量數(shù)據(jù)(例如，由測量設(shè)備40收集的數(shù)據(jù))，工藝模型，以及各種算法來提供中間工藝目標的-動態(tài)微調(diào)以提高晶圓的最終器件目標。微調(diào)這些工藝目標可以被稱為控制操作，用于補償可能引起晶圓特性變化的設(shè)備問題和/或工藝問題。APC系統(tǒng)50可在實時的晶圓間、晶圓組(Lot)間或者它們的組合實施控制操作。對于每個基于來自現(xiàn)場監(jiān)測的信息進行加工的晶圓，實時工藝控制操作能改變由工藝設(shè)備30實施的參數(shù)。在一實例中，可以在經(jīng)歷一個加工步驟之后評估晶圓，使得可調(diào)整對晶圓的后續(xù)加工步驟。例如，通過利用內(nèi)聯(lián)測量數(shù)據(jù)(由測量設(shè)備40收集)監(jiān)測退出工藝設(shè)備30時的晶圓，以及基于內(nèi)聯(lián)測量數(shù)據(jù)對后續(xù)晶圓調(diào)整在工藝設(shè)備30中實施的工藝(換句話說，調(diào)整工藝設(shè)備30的參數(shù))，晶圓間控制操作獨立控制在晶圓組(Lot)中的每個晶圓。晶圓組間的控制操作能夠改變用于每個晶圓組的由工藝設(shè)備30實施的參數(shù)。在所述實施方式中，APC系統(tǒng)50實施控制操作以修正由工藝設(shè)備30實施的外延工藝方法從而形成晶圓的外延部件。例如，APC系統(tǒng)50(基于所加工晶圓的內(nèi)聯(lián)測量數(shù)據(jù)，加工模型，以及各種算法)修正用于每個所加工晶圓的預(yù)確定的外延工藝方法(具體是由工藝設(shè)備30實施的參數(shù)，例如，加工時間、氣體流速、腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度或者其他工藝參數(shù))以確保每個所加工晶圓的外延部件呈現(xiàn)出目標特性。FDC系統(tǒng)60通過監(jiān)測在集成電路制造工藝期間由工藝設(shè)備30實施的參數(shù)，以及根據(jù)在集成電路制造工藝期間由工藝設(shè)備30實施的參數(shù)獲得的晶圓特性來評估工藝設(shè)備30的狀態(tài)從而來檢測設(shè)備問題，例如設(shè)備狀態(tài)退化。典型地，F(xiàn)DC系統(tǒng)60實施統(tǒng)計過程控制(SPC)來跟蹤和分析工藝設(shè)備30的狀態(tài)。例如，F(xiàn)DC系統(tǒng)60可通過用圖表表示與整個加工時間相關(guān)聯(lián)的SPC數(shù)據(jù)來實現(xiàn)記錄工藝設(shè)備30的歷史工藝性能的SPC圖。這種SPC數(shù)據(jù)包括與由工藝設(shè)備30加工的多個晶圓相關(guān)聯(lián)的參數(shù)和/或晶圓特性。FDC系統(tǒng)60在SPC數(shù)據(jù)指示出參數(shù)和/或晶圓特性已經(jīng)偏離可接受目標時(換句話說，當(dāng)SPC系統(tǒng)60檢測到故障或異常時)觸發(fā)警報并且可以通知工藝設(shè)備30的操作員，停止工藝設(shè)備30進行的工藝，采取另外的操作，或者上述操作的組合，從而可以識別并糾正關(guān)于工藝設(shè)備30的任何問題。在本實例中，為了檢測關(guān)于CVD外延設(shè)備的問題，F(xiàn)DC系統(tǒng)60監(jiān)測由工藝設(shè)備30實施以形成晶圓外延部件的參數(shù)。FDC系統(tǒng)60評估這些參數(shù)和晶圓特性以檢測CVD外延設(shè)備操作期間的異?；蛘吖收稀Ｔ谝粚嵗?，在外延工藝期間，當(dāng)腔室壓力或者腔室溫度明顯偏離(變得高于或者低于)指定的腔室壓力或者腔室溫度(例如，預(yù)先確定的外延工藝實施方法)時指示異常。在另一實例中，在外延工藝期間，當(dāng)前體氣體流速明顯偏離(變得高于或低于)預(yù)先確定的前體氣體的流速(例如預(yù)先確定的外延工藝實施方法)時指示異常。在又一實例中，當(dāng)由CVD外延設(shè)備形成晶圓的外延部件的特性明顯偏離其目標特性時指示異常。這些異常可指示出工藝設(shè)備30的問題。例如，CVD外延設(shè)備的損壞或者老化硬件可能導(dǎo)致腔室壓力、腔室溫度和/或前體氣體的流速偏離預(yù)期的腔室壓力、腔室溫度和/或前體氣體的流速。
圖2是根據(jù)本發(fā)明各個方面的可通過圖1的集成電路制造系統(tǒng)10實施的設(shè)備監(jiān)測工序流程100的框圖。在本實例中，F(xiàn)DC系統(tǒng)60實施設(shè)備監(jiān)測工序流程100來監(jiān)測工藝設(shè)備30的狀態(tài)(在本實例中，CVD外延設(shè)備)。附加的步驟可提供在設(shè)備監(jiān)測工序流程100中，并且對于設(shè)備監(jiān)測工序流程100的另一些實施方式所述步驟中一些可被替代或者去除。在框110和框120，以時間序列圖(T圖)的方式收集和匯集與各種所加工晶圓關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。在本實例中，所述數(shù)據(jù)包括與由工藝設(shè)備30實施以形成每個晶圓的外延部件的參數(shù)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)。如上所述，所述參數(shù)包括腔室壓力、腔室溫度、晶圓溫度、氣體流量、沉積時間、其他參數(shù)(例如，CVD外延設(shè)備中的燈具模塊的各種特性，包括電壓、電流、功率、電阻、其他特性或者它們的組合)。在一實例中，在每個晶圓上進行的外延工藝包括10個步驟，每一步驟花費大約I分鐘，使得外延工藝花費大約10分鐘。工藝設(shè)備30的傳感器為每個參數(shù)記錄每秒?yún)?shù)數(shù)據(jù)。因此，對于與工藝設(shè)備30相關(guān)聯(lián)的單個參數(shù)，例如具體前體氣體的流速，可收集到大約600個參數(shù)數(shù)據(jù)點——外延工藝的每秒具體前體氣體的流速。為每個與工藝設(shè)備30相關(guān)聯(lián)的參數(shù)收集這些參數(shù)數(shù)據(jù)，并且參數(shù)數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)庫25中或者與工藝設(shè)備30相關(guān)聯(lián)的其他數(shù)據(jù)庫中。在框130和框140，對時間序列數(shù)據(jù)(T圖)進行統(tǒng)計分析，從而壓縮用于評估的數(shù)據(jù)量，并且基于統(tǒng)計分析的時間序列數(shù)據(jù)進行設(shè)備監(jiān)測。例如，由FDC系統(tǒng)60實施統(tǒng)計過程控制以將時間序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可用于評估工藝設(shè)備30狀態(tài)的SPC圖(例如，Xbar-R控制圖、Xbar-S控制圖、1-MR控制圖、C控制圖、U控制圖、Z控制圖、其他控制圖或者它們的組合)。在本實例中，為了分析工藝設(shè)備30的性能，統(tǒng)計過程控制將時間序列數(shù)據(jù)(T圖)，尤其是時間序列參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成U控制圖(U圖)。U圖根據(jù)二項式和/或泊松統(tǒng)計來分析時間序列數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析(例如，所分析參數(shù)數(shù)據(jù)的標準偏差)限定工藝界限。例如，U圖包括表示所分析參數(shù)數(shù)據(jù)的平均值(均值)的中心線，以及通過統(tǒng)計分析限定的控制上限(最大值)和控制下限(最小值)，尤其在所分析的參數(shù)數(shù)據(jù)的若干標準偏差內(nèi)?；氐缴鲜龅膯螀?shù)實例(例如，具體前體氣體的流速)，統(tǒng)計分析壓縮了收集的大約600個參數(shù)數(shù)據(jù)點，使得統(tǒng)計分析由與單參數(shù)相關(guān)聯(lián)的、表示平均值(均值)，標準偏差，最大值，最小值的參數(shù)數(shù)據(jù)表示。對每個由工藝設(shè)備30加工的晶圓進行這種壓縮，并且參數(shù)數(shù)據(jù)可被匯集和分析以為每個參數(shù)提供各種U圖(例如，大約40U圖)。在框150，在工藝設(shè)備30加工各種晶圓時，F(xiàn)DC系統(tǒng)60分析與實施的以制造各種晶圓的工藝相關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)來確定參數(shù)數(shù)據(jù)是否超出規(guī)范(OOS)，例如，參數(shù)數(shù)據(jù)是否落入由所統(tǒng)計分析的參數(shù)數(shù)據(jù)(例如SPC圖，以及此處的U圖)限定的控制上限和控制下限內(nèi)。超出規(guī)范的參數(shù)數(shù)據(jù)指示出工藝設(shè)備30中的故障(或者異常)。如果FDC系統(tǒng)60確定出參數(shù)數(shù)據(jù)沒有超出規(guī)范(換句話說，參數(shù)數(shù)據(jù)落入由各種SPC圖規(guī)定的控制上限和控制下限內(nèi))，則工藝設(shè)備30繼續(xù)加工晶圓并且FDC系統(tǒng)60繼續(xù)監(jiān)測工藝設(shè)備30的狀態(tài)。如果FDC系統(tǒng)60確定出參數(shù)數(shù)據(jù)超出規(guī)范(換句話說，參數(shù)數(shù)據(jù)落在由SPC圖規(guī)定的控制上限和控制下限之外)，在框160，F(xiàn)DC系統(tǒng)60觸發(fā)警報，并且在框170通知工藝設(shè)備30的操作員或者工程師。與警報一起，F(xiàn)DC系統(tǒng)60可停止由工藝設(shè)備30進行的工藝，采取另外的操作或者實施它們的組合。然后，操作員或者工程師確定工藝設(shè)備30產(chǎn)生超出規(guī)范的參數(shù)數(shù)據(jù)的原因。例如，操作員或者工程師確定是否是工藝設(shè)備30的硬件失敗導(dǎo)致參數(shù)數(shù)據(jù)超出規(guī)范。圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明各個方面的在設(shè)備監(jiān)測工序流程100 (尤其在框140到框170)中可能出現(xiàn)的三種方案。方案I和方案2進行單變量分析來評估工藝設(shè)備30的狀態(tài)。例如，方案I和方案2評估與工藝設(shè)備30執(zhí)行工藝的單參數(shù)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計分析指示出與所觀察變量的值(此處，工藝設(shè)備30的單參數(shù)的觀察參數(shù)數(shù)據(jù))相關(guān)聯(lián)的晶圓數(shù)。在方案I中，實行嚴格的控制上限和控制下限，這導(dǎo)致當(dāng)在加工中發(fā)生真實故障(或者異常)時FDC系統(tǒng)60觸發(fā)警報，當(dāng)在加工中沒有發(fā)生故障(或者異常)時FDC系統(tǒng)也還觸發(fā)警報。在方案2中，實行寬松的控制上限和控制下限，這導(dǎo)致FDC系統(tǒng)60在加工中丟失真實故障(或者異常)。因此，通常在設(shè)備監(jiān)測工序流程100中實施較嚴格的控制上限和控制下限(例如方案I中描繪的)以確保FDC系統(tǒng)60捕獲故障(或者異常)。然而，如方案I中所示，這會導(dǎo)致FDC系統(tǒng)60發(fā)出錯誤警報，從而使得在工藝設(shè)備30的狀態(tài)不是歸因于故障(或者異常)時操作員或者工程師去試圖確定工藝設(shè)備30的什么狀態(tài)引發(fā)故障(或者異常)。相反，方案3實施多變量分析，例如主要成分分析，以觀察多于一個的所觀察變量的值(此處，工藝設(shè)備30的多于一個的參數(shù)的所觀察參數(shù)數(shù)據(jù))是否超出規(guī)范。雖然多變量分析提供更精確的故障(或者異常)監(jiān)測，但是在多變量分析中觀察到的參數(shù)數(shù)據(jù)和故障的根本原因(或者異常)之間幾乎沒有關(guān)系。因此，操作員或者工程師幾乎不用什么有關(guān)于設(shè)備的什么部分引發(fā)故障(或者異常)的知識就可開始檢修為什么故障(或者異常)發(fā)生，例如，工藝設(shè)備30造成故障(或者異常)的物理區(qū)域。因此，無論FDC系統(tǒng)60使用方案1、方案2或者方案3監(jiān)測，所分析的參數(shù)數(shù)據(jù)都沒提供多少屬于工藝設(shè)備30的物理意義或者與工藝設(shè)備30的聯(lián)系，使得FDC系統(tǒng)60對故障(或者異常)的根本原因幾乎不提供指示。圖4是根據(jù)本發(fā)明各個方面的可通過圖1的集成電路制造系統(tǒng)10實施的用于監(jiān)測工藝設(shè)備狀態(tài)的方法200的流程圖。在本實例中，F(xiàn)DC系統(tǒng)60實施方法200來監(jiān)測工藝設(shè)備30 (在本實例中，CVD外延設(shè)備)的狀態(tài)?？稍诜椒?00中提供附加的步驟，并且對于方法200的其他實施方式所述的一些步驟可以被替換或者去除。在框210和框220，限定集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域并且基于所限定的區(qū)域?qū)⒓呻娐分圃旃に囋O(shè)備的參數(shù)分組。每個區(qū)域是集成電路制造工藝設(shè)備中的一個區(qū)，并且基于集成電路制造工藝設(shè)備的物理硬件配置限定所述區(qū)域(或者區(qū))。集成電路制造工藝設(shè)備中的每個區(qū)具有與由集成電路制造工藝設(shè)備實施以進行集成電路制造工藝相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。因此，基于與這些參數(shù)相關(guān)聯(lián)的集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)將參數(shù)分組。在本實例中，限定工藝設(shè)備30的區(qū)域并且基于所限定的區(qū)域?qū)⒐に囋O(shè)備30的參數(shù)分組。圖5是根據(jù)本發(fā)明各個方面的限定集成電路制造工藝設(shè)備(例如，圖1的集成電路制造系統(tǒng)10的工藝設(shè)備30)的區(qū)域，以及基于所限定的區(qū)域?qū)⒓呻娐分圃旃に囋O(shè)備的工藝參數(shù)分組的示意圖。如上所述，在本實例中，工藝設(shè)備30是CVD外延設(shè)備。根據(jù)工藝設(shè)備30的物理硬件配置將工藝設(shè)備30的各種參數(shù)(例如，與腔室、氣體源、排氣系統(tǒng)、加熱源、冷卻系統(tǒng)和/或工藝設(shè)備30的其他硬件相關(guān)聯(lián)的參數(shù))分組。更具體地，限定工藝設(shè)備30的7個區(qū)域(或者，區(qū))，并且基于與每個參數(shù)相關(guān)聯(lián)的區(qū)域?qū)⒏鞣N參數(shù)分組到7個區(qū)域。例如，組I包括與工藝設(shè)備30的腔室整體狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如，溫度、總功率、旋轉(zhuǎn)以及VSB速度；組2包括與工藝設(shè)備30的氣體源和排氣系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如，氣體流量、壓力以及PCV位置；組3包括與工藝設(shè)備30的底內(nèi)燈具模塊相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如，電壓、電流、功率以及電阻；組4包括與工藝設(shè)備30的底外燈具模塊相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如，電壓、電流、功率以及電阻；組5包括與工藝設(shè)備30的頂內(nèi)燈具模塊相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如，電壓、電流、功率以及電阻；組6包括與工藝設(shè)備30的頂外燈具模塊相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如，電壓、電流、功率以及電阻；并且組7包括與工藝設(shè)備30的其他方面相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，例如，工藝設(shè)備30的計算參數(shù)(例如，斜率和偏差)。在框230，基于所分組的參數(shù)評估集成電路制造工藝設(shè)備的狀態(tài)。圖6是根據(jù)本發(fā)明各個方面的可在方法200的框230實施以基于工藝設(shè)備的所分組的參數(shù)評估工藝設(shè)備狀態(tài)的設(shè)備監(jiān)測工序流程400的框圖。在本實例中，F(xiàn)DC系統(tǒng)60在框230實施設(shè)備監(jiān)測工序流程400以基于工藝設(shè)備30的所分組的參數(shù)(例如，圖5中描繪的工藝設(shè)備的所分組的參數(shù))評估工藝設(shè)備30的狀態(tài)。通過基于所分組的參數(shù)監(jiān)測工藝設(shè)備30的狀態(tài)，設(shè)備監(jiān)測工序流程400為用于監(jiān)測工藝設(shè)備30狀態(tài)的參數(shù)數(shù)據(jù)提供物理含義。因此，設(shè)備監(jiān)測工序流程400不僅指示出工藝設(shè)備30在加工期間出現(xiàn)的故障(或者異常)，還指示這些故障(或者異常)的一般根源，例如，工藝設(shè)備30的可引發(fā)故障(或者異常)的一般區(qū)域?？稍谠O(shè)備監(jiān)測工序流程400中提供附加的步驟，并且對于設(shè)備監(jiān)測工序流程400的另外的實施方式所述的一些步驟可以被替換或者去除。設(shè)備監(jiān)測工序流程400包括圖2的設(shè)備監(jiān)測工序流程100的框110，框120，以及框130，其中如上所述分析和壓縮參數(shù)數(shù)據(jù)。設(shè)備監(jiān)測工序流程400可進一步實施如上所述的框140至框170的設(shè)備監(jiān)測。設(shè)備監(jiān)測工序流程400進一步實施設(shè)備異常檢查和排除(TACO)流程410，該流程410在將物理含義和參數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)時進一步分析參數(shù)數(shù)據(jù)。圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明各個方面的使用TACO流程圖將物理含義與參數(shù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)時進一步分析參數(shù)數(shù)據(jù)的實例。在框420，基于所關(guān)聯(lián)的參數(shù)將在框130的參數(shù)數(shù)據(jù)分組，這些所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)已基于工藝設(shè)備的物理關(guān)聯(lián)分組(在方法200的框210和框220)。在本實例中，如上所述，工藝設(shè)備30的各種參數(shù)被分配到(或者關(guān)聯(lián)到)工藝設(shè)備30的7個限定區(qū)域。在圖7中，就與由工藝設(shè)備30加工的單個晶圓相關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)而論，基于參數(shù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)參數(shù)將參數(shù)數(shù)據(jù)分配到7個組。例如，與分配到組I(Gl)的參數(shù)(在本實例中，工藝設(shè)備30的溫度、總功率、旋轉(zhuǎn)以及VSB速度)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，例如在框130統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)，同樣被分配到組KGl));與分配到組2(G2)的參數(shù)(在本實例中，工藝設(shè)備30的氣體流量、壓力以及PCV位置)相關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)，同樣被分配到組2 (G2);對于組3 (G3)、組4 (G4)、組5 (G5)、組6 (G6)和組7(G7)也是如此。因此，對單個所加工晶圓的參數(shù)數(shù)據(jù)，基于其與工藝設(shè)備30的物理關(guān)聯(lián)進行分組。在本實例中，單個所加工晶圓的參數(shù)數(shù)據(jù)包括分配到7個組的大約265個U圖。應(yīng)當(dāng)理解，用于多個所加工晶圓的參數(shù)數(shù)據(jù)可同樣分組。在框430，進一步分析所分組的參數(shù)數(shù)據(jù)以確定由所分組的參數(shù)數(shù)據(jù)展示出的圖案，該圖案可以稱為偏移感知模型或者故障概率圖。在圖7中，對每組的參數(shù)數(shù)據(jù)進行主要成分分析(PCA)以進一步將參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮成描述每組行為的一個或者多于一個的變量，主要成分(PC)變量(PC1...PCN)。因為每個PC變量描述了與工藝設(shè)備30的區(qū)域相關(guān)聯(lián)的一組參數(shù)數(shù)據(jù)的行為，所以主要成分分析稱為“基于知識的”主要成分分析(k-PCA)。因此，PC變量具有物理含義。在本實例中，就與單個所加工晶圓關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)而論，參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮為大約26個PC變量。例如，組1的參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮成大約3個PC變量(PC1-PC3);組2的參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮成大約9個PC變量(PC4-PC12);組3，組4，組5，組6的參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮成大約2個 PC 變量(分別為 PC13-PC14, PC15-PC16, PC17-PC18 以及 PC19-PC20);組 7 的參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮成大約6個PC變量(PC21-PC26)。然后通過離散化將PC變量(此處，PC1-PC26)標準化，使得可以比較不同的PC變量，從而提高PC變量與內(nèi)聯(lián)測量之間的相關(guān)聯(lián)性。實質(zhì)上，連續(xù)數(shù)據(jù)集被轉(zhuǎn)換成離散形式。在本實例中，對PC變量應(yīng)用Z標準化，包括對每個PC變量均心化(mean-centering)并且用它的標準偏差縮放每個PC變量，以下列等式表示:
權(quán)利要求
1.一種方法，包括: 限定集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域； 基于所限定的區(qū)域?qū)⑺黾呻娐分圃旃に囋O(shè)備的參數(shù)分組；和 基于所分組的參數(shù)評估所述集成電路制造工藝設(shè)備的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中限定所述集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域包括基于所述集成電路制造工藝設(shè)備的物理硬件配置限定所述集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中基于所限定的區(qū)域?qū)⑺黾呻娐分圃旃に囋O(shè)備的參數(shù)分組包括將每個參數(shù)分配至所述集成電路制造工藝設(shè)備中的相應(yīng)的關(guān)聯(lián)區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述方法，進一步包括當(dāng)集成電路制造工藝設(shè)備對多個晶圓進行加工時，收集與所分組的參數(shù)關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其中基于所分組的參數(shù)評估所述集成電路制造工藝設(shè)備的狀態(tài)包括評估由與所分組的參數(shù)關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案。
6.一種方法，包括: 通過工藝設(shè)備對多個晶圓進行加工，其中所述工藝設(shè)備提供與對多個晶圓的每一個所進行的加工關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)； 將所述參數(shù)數(shù)據(jù)與所述工藝設(shè)備的區(qū)域關(guān)聯(lián)；以及 基于由所關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案評估所述工藝設(shè)備的狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中將所述參數(shù)數(shù)據(jù)與所述工藝設(shè)備的區(qū)域關(guān)聯(lián)包括基于所述工藝設(shè)備的物理硬件配置將所述參數(shù)數(shù)據(jù)分組。
8.—種集成電路制造系統(tǒng)，包括: 工藝設(shè)備，配置成提供與工藝設(shè)備加工晶圓關(guān)聯(lián)的參數(shù)數(shù)據(jù)； 故障檢測和分類系統(tǒng)，與所述工藝設(shè)備通信，其中所述故障檢測和分類系統(tǒng)被配置成: 限定所述工藝設(shè)備的區(qū)域， 基于所限定的區(qū)域?qū)⑺峁┑膮?shù)數(shù)據(jù)分組，以及 基于所分組的、提供的參數(shù)數(shù)據(jù)評估所述工藝設(shè)備的狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的集成電路制造系統(tǒng)，其中所述故障檢測和分類系統(tǒng)被配置成: 基于所述工藝設(shè)備的物理硬件配置限定所述工藝設(shè)備的所述區(qū)域； 通過將所述參數(shù)數(shù)據(jù)分配給所述工藝設(shè)備的與其關(guān)聯(lián)的物理硬件將所提供的參數(shù)數(shù)據(jù)分組。
10.如權(quán)利要求8所述的集成電路制造系統(tǒng)，其中所述故障檢測和分類系統(tǒng)被配置成基于由所分組的、提供的參數(shù)數(shù)據(jù)展示的圖案評估所述工藝設(shè)備的所述狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了監(jiān)測集成電路制造系統(tǒng)的工藝設(shè)備的方法和系統(tǒng)。一種示例性方法包括限定集成電路制造工藝設(shè)備的區(qū)域；基于所限定的區(qū)域?qū)⒓呻娐分圃旃に囋O(shè)備的參數(shù)分組；并且基于所分組的參數(shù)評估集成電路制造工藝設(shè)備的狀態(tài)。本發(fā)明還公開了集成電路制造設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和方法。
文檔編號H01L21/66GK103137513SQ201210074960
公開日2013年6月5日 申請日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者蔡柏灃, 何家棟, 巫尚霖, 王若飛, 牟忠一, 林進祥 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司