本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造技術(shù)，且特別是涉及一種自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體工業(yè)領(lǐng)域，為了對(duì)所使用的材料賦與某種特性而在材料表面上以各種方法形成一層薄膜。而成膜機(jī)臺(tái)所形成的薄膜的膜厚均勻性會(huì)直接關(guān)系到產(chǎn)品的良率和薄膜的品質(zhì)。當(dāng)制作工藝機(jī)臺(tái)開(kāi)始老化，而造成膜厚數(shù)據(jù)及膜厚分布產(chǎn)生些微變化，上述些微變化很可能是造成產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生異常的因素。然而，目前現(xiàn)有技術(shù)尚無(wú)法有效且及時(shí)地得知膜厚分布發(fā)生些微變化。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法，可有效地及早發(fā)現(xiàn)異常。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法，包括下列步驟。取得多個(gè)晶片的薄膜的膜厚數(shù)據(jù)，其中膜厚數(shù)據(jù)包括各晶片在多個(gè)量測(cè)區(qū)域上的多個(gè)厚度值，并且將屬于同一個(gè)晶片的厚度值設(shè)定為一膜厚向量。分別取出屬于相同的量測(cè)區(qū)域中的厚度值進(jìn)行平均計(jì)算，而獲得群均值矩陣。依據(jù)群均值矩陣與上述膜厚向量，獲得群共變異矩陣?；趦蓛上嘟牧繙y(cè)區(qū)域之間的偏離關(guān)系，獲得變換矩陣。利用變換矩陣、群均值矩陣以及群共變異矩陣，獲得偏差范圍。基于偏差范圍來(lái)監(jiān)控各晶片的薄膜的膜厚均勻性。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述方法還包括依據(jù)制作工藝機(jī)臺(tái)特性，將上述膜厚數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，膜厚數(shù)據(jù)M的表示方式為如下所示。n表示量測(cè)區(qū)域的數(shù)量，j上述晶片的數(shù)量，L11～Lnj表示在n個(gè)量測(cè)區(qū)域上的厚度值，表示分別對(duì)應(yīng)于j個(gè)晶片的膜厚向量。M=L11L12L13...L1jL21L22L23...L2j......Ln1Ln2Ln3...Lnj=L1→L2→L3→...Lj→.]]>在本發(fā)明的一實(shí)施例中，分別取出屬于相同的量測(cè)區(qū)域中的厚度值進(jìn)行平均計(jì)算，而獲得群均值矩陣是依據(jù)下列公式。un×1為群均值矩陣，分別表示在各量測(cè)區(qū)域中的厚度值的平均值。un×1=L1‾L2‾...Ln‾=1jΣi=1jL1i1jΣi=1jL2i...1jΣi=1jLni.]]>在本發(fā)明的一實(shí)施例中，依據(jù)群均值矩陣與膜厚向量，獲得群共變異矩陣是依據(jù)下列公式?！拼碓撊汗沧儺惥仃?。Σn×n=1j-1Σi=1j(Li→-u)(Li→-u)T.]]>在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述偏差范圍為A×u±c×A∑AT。A為變換矩陣，c為常數(shù)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述量測(cè)區(qū)域?yàn)橥膱A環(huán)狀，且在各晶片自外圈位置開(kāi)始往中心位置靠近依序包括：第一圈、第二圈以及一第三圈。而基于兩兩相近的量測(cè)區(qū)域之間的偏離關(guān)系，獲得變換矩陣的步驟包括下述步驟。依據(jù)第一圈與第二圈之間第一薄膜的第一偏離角度，獲得第一圈與第二圈之間的第一偏離關(guān)系。依據(jù)第二圈與第三圈之間第二薄膜的第二偏離角度，獲得第二圈與第三圈之間的第二偏離關(guān)系。依據(jù)第一偏離角度與第二偏離角度，獲得第一薄膜與第二薄膜之間的偏離度關(guān)系?；谄x度關(guān)系、第一偏離關(guān)系與第二偏離關(guān)系，獲得用以求出第一薄膜與第二薄膜之間第三偏離角度的第一圈、第二圈與第三圈三者的膜厚系數(shù)，而以膜厚系數(shù)來(lái)作為變換矩陣。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一偏離角度為φ1，第二偏離角度為φ2。第一偏離關(guān)系為φ1≌tanφ1≌L1-L2＝m1。第二偏離關(guān)系為φ2≌tanφ2≌L2-L3＝m2。第三偏離角度為θ＝π-(φ1-φ2)。求出偏離度關(guān)系是依據(jù)tanθ＝tanφ1-tanφ2＝m2-m1＝-L1+2×L2-L3。而第一圈、第二圈與第三圈三者的膜厚系數(shù)依序?yàn)?1、2、-1，變換矩陣為[-1,2,-1]。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述方法還包括依據(jù)變換矩陣與膜厚數(shù)據(jù)，獲得各晶片的薄膜的膜厚均勻度；以及將膜厚均勻度超出偏差范圍者判定為異常。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述方法還包括：在監(jiān)測(cè)到各晶片的薄膜的膜厚均勻性發(fā)生異常時(shí)，發(fā)出提示信號(hào)?；谏鲜?，本發(fā)明利用現(xiàn)有所量測(cè)到的數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控程序，可有效并及早發(fā)現(xiàn)異常。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附的附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的膜厚均勻性的監(jiān)控裝置的方塊圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法流程圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的晶片側(cè)面剖視圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的量測(cè)區(qū)域的分布示意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例所示圖3中X-X’的放大圖；圖6為本發(fā)明一實(shí)施例的三維度的膜厚數(shù)據(jù)的示意圖；圖7為本發(fā)明一實(shí)施例的二維度的膜厚偏離度關(guān)系的示意圖。符號(hào)說(shuō)明1～17：量測(cè)點(diǎn)100：監(jiān)控裝置110：處理單元120：存儲(chǔ)單元A1：第一圈A2：第二圈A3：第三圈C：中心位置fm、fm1、fm2：薄膜G1、G2：群組L1、L2、L3：厚度值m1、m2：膜厚差W：晶片φ1、φ2、θ：偏離角度S205～S230：自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法各步驟具體實(shí)施方式在晶片制作工藝中，在膜厚數(shù)據(jù)及膜厚分布產(chǎn)生變化時(shí)，同時(shí)也會(huì)造成品質(zhì)開(kāi)始產(chǎn)生異常，因此為了及早發(fā)現(xiàn)異常，本發(fā)明提出一種自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法，利用現(xiàn)有所量測(cè)到的數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控程序。為了使本發(fā)明的內(nèi)容更為明了，以下特舉實(shí)施例作為本發(fā)明確實(shí)能夠據(jù)以實(shí)施的范例。圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例的膜厚均勻性的監(jiān)控裝置的方塊圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，監(jiān)控裝置100包括處理單元110以及存儲(chǔ)單元120。在此，處理單元110耦接至存儲(chǔ)單元120。處理單元110例如為中央處理單元(CentralProcessingUnit，CPU)、可編程的微處理器(Microprocessor)、嵌入式控制芯片等。而存儲(chǔ)單元120例如是任意型式的固定式或可移動(dòng)式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RandomAccessMemory，RAM)、只讀存儲(chǔ)器(Read-OnlyMemory，ROM)、閃存存儲(chǔ)器(Flashmemory)、硬盤(pán)或其他類(lèi)似裝置或這些裝置的組合。存儲(chǔ)單元120中存儲(chǔ)有多個(gè)程序碼片段，上述程序碼片段在被安裝后，會(huì)由處理單元110來(lái)執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法。上述監(jiān)控裝置100例如為膜厚量測(cè)設(shè)備。即，在膜厚量測(cè)設(shè)備中設(shè)置相關(guān)的程序碼片段，以對(duì)所量測(cè)的膜厚數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。或者，上述監(jiān)控裝置100為獨(dú)立裝置，其利用有線或無(wú)線的方式自膜厚量測(cè)設(shè)備接收所量測(cè)到的膜厚數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析。然而，上述僅為舉例說(shuō)明，并不以此為限。圖2是依照本發(fā)明一實(shí)施例的自動(dòng)監(jiān)控膜厚均勻性的方法流程圖。在本實(shí)施例中，監(jiān)控裝置100會(huì)先依據(jù)制作工藝機(jī)臺(tái)特性，對(duì)所有的膜厚數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，由此將屬于同一臺(tái)制作工藝機(jī)臺(tái)所制成的晶片的膜厚數(shù)據(jù)分類(lèi)至同一群。之后，監(jiān)控裝置100對(duì)屬于同一臺(tái)制作工藝機(jī)臺(tái)所制成的晶片的膜厚 數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行膜厚均勻性的監(jiān)控。在后述的步驟S205～S230都是針對(duì)同一臺(tái)制作工藝機(jī)臺(tái)所制成的晶片的膜厚數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明。在步驟S205中，監(jiān)控裝置100取得多個(gè)晶片的薄膜的膜厚數(shù)據(jù)。在此，膜厚數(shù)據(jù)包括各晶片在多個(gè)量測(cè)區(qū)域的多個(gè)厚度值。即，這些厚度值是自不同的量測(cè)區(qū)域所獲得。并且，將屬于同一個(gè)晶片的厚度值設(shè)定為膜厚向量。例如，假設(shè)量測(cè)區(qū)域?yàn)?個(gè)，則將第一個(gè)進(jìn)行量測(cè)的晶片在3個(gè)量測(cè)區(qū)域所獲得的厚度值設(shè)為一膜厚向量。舉例來(lái)說(shuō)，圖3是依照本發(fā)明一實(shí)施例的晶片側(cè)面剖視圖。在本實(shí)施例中，為了突顯形成于晶片W上的薄膜fm的不均勻性，而以較大的厚度來(lái)繪示薄膜fm。在實(shí)際情況下，薄膜fm的厚度遠(yuǎn)小于晶片的半徑長(zhǎng)度。以圖3的范例而言，薄膜fm的厚度由晶片W的中心位置C向外圈逐漸增厚，且在內(nèi)圈與外圈之間的薄膜fm形成有偏離角度θ。然，在其他實(shí)施例中，也有可能形成如下情形，即，薄膜fm的厚度自內(nèi)圈向外圈逐漸增厚。圖4是依照本發(fā)明一實(shí)施例的量測(cè)區(qū)域的分布示意圖。在本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于圖3所示的薄膜fm，將量測(cè)區(qū)域設(shè)定為3個(gè)，且這些量測(cè)區(qū)域?yàn)橥膱A環(huán)狀，并自晶片W的外圈位置開(kāi)始往中心位置靠近依序?yàn)榈谝蝗1、第二圈A2以及第三圈A3。第一圈A1包括量測(cè)點(diǎn)10～量測(cè)點(diǎn)17，第二圈A2包括量測(cè)點(diǎn)2～量測(cè)點(diǎn)9，第三圈A3包括量測(cè)點(diǎn)1。而在其他實(shí)施例中，第三圈A3也可以包括2個(gè)或2個(gè)以上的量測(cè)點(diǎn)。另外，還可依照實(shí)際需求，設(shè)定為4個(gè)以上的量測(cè)區(qū)域，在此并不限定量測(cè)區(qū)域的數(shù)量。取量測(cè)點(diǎn)10～量測(cè)點(diǎn)17所獲得的8個(gè)厚度的平均，作為第一圈A1的厚度值L1。取量測(cè)點(diǎn)2～量測(cè)點(diǎn)9所獲得的8個(gè)厚度的平均，作為第二圈A2的厚度值L2。取量測(cè)點(diǎn)1的厚度作為第三圈A3的厚度值L3。在其他實(shí)施例中，若第三圈A3以包括2個(gè)或2個(gè)以上的量測(cè)點(diǎn)，則取其平均來(lái)作為厚度值L3。例如，膜厚數(shù)據(jù)的表示方式為如下：M=L11L12L13...L1jL21L22L23...L2j......Ln1Ln2Ln3...Lnj=L1→L2→L3→...Lj→.]]>在此，n表示量測(cè)區(qū)域的數(shù)量，j表示晶片的數(shù)量。L11～Lnj表示在n個(gè)量測(cè)區(qū)域上的厚度值。表示分別對(duì)應(yīng)于j個(gè)晶片的膜厚向量。即，為第1個(gè)量測(cè)到的晶片的膜厚向量，為第2個(gè)量測(cè)到的晶片的膜厚向量，以此類(lèi)推。以3個(gè)量測(cè)區(qū)域?yàn)槔?，及如下所示：L1→=L11L21L31;L2→=L12L22L32.]]>接著，在步驟S210中，分別取出屬于相同的量測(cè)區(qū)域中的厚度值進(jìn)行平均計(jì)算，而獲得群均值矩陣，如下所示：un×1=L1‾L2‾...Ln‾=1jΣi=1jL1i1jΣi=1jL2i...1jΣi=1jLni.]]>un×1為群均值矩陣，分別表示在各量測(cè)區(qū)域中的厚度值的平均值。即，為所有在第一個(gè)量測(cè)區(qū)域獲得的厚度值的平均值，為所有在第二個(gè)量測(cè)區(qū)域獲得的厚度值的平均值，以此類(lèi)推。之后，在步驟S215中，依據(jù)群均值矩陣與膜厚向量，獲得群共變異矩陣∑，如下所示：Σn×n=1j-1Σi=1j(Li→-u)(Li→-u)T.]]>并且，在步驟S220中，基于兩兩相近的量測(cè)區(qū)域之間的偏離關(guān)系，獲得變換矩陣。在此并不限定步驟S220的執(zhí)行順序。底下舉例來(lái)說(shuō)明如何獲得變換矩陣。圖5是依照本發(fā)明一實(shí)施例所示圖3中X-X’的放大圖。在此以3個(gè)量測(cè)區(qū)域?yàn)槔?，即，以第一圈A1、第二圈A2、第三圈A3來(lái)說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D5，第一圈A1的膜厚均值為L(zhǎng)1，第二圈A2的膜厚均值為L(zhǎng)2，第三圈A3的膜厚均值為L(zhǎng)3。在第一圈A1與第二圈A2之間的薄膜fm1具有偏離角度φ1。在第二圈A2與第三圈A3之間的薄膜 fm2具有偏離角度φ2。而薄膜fm1與薄膜fm2之間具有偏離角度θ。依據(jù)第一圈A1與第二圈A2之間薄膜fm1的偏離角度φ1，獲得第一圈A1與第二圈A2之間的第一偏離關(guān)系。并且，依據(jù)第二圈A2與第三圈A3之間薄膜fm2的偏離角度φ2，獲得第二圈A2與第三圈A3之間的第二偏離關(guān)系。由于偏離角度φ1及φ2實(shí)際很小，因此偏離角度φ1會(huì)相當(dāng)于tanφ1，即，相當(dāng)于第一圈A1與第二圈A2的膜厚差m1(L1-L2)；而偏離角度φ2會(huì)相當(dāng)于tanφ2，即，相當(dāng)于第二圈A2與第三圈A3的膜厚差m2(L2-L3)。據(jù)此，第一偏離關(guān)系與第二偏離關(guān)系如下所示：φ1≌tanφ1≌L1-L2＝m1；φ2≌tanφ2≌L2-L3＝m2。并且，依據(jù)偏離角度φ1與偏離角度φ2，獲得薄膜fm1與薄膜fm2之間的偏離度關(guān)系，即，θ＝π-(φ1-φ2)。之后，基于偏離度關(guān)系、第一偏離關(guān)系與第二偏離關(guān)系，獲得用以求出偏離度關(guān)系的第一圈A1、第二圈A2與第三圈A3三者的膜厚系數(shù)，而以膜厚系數(shù)來(lái)作為變換矩陣。求出薄膜fm1與薄膜fm2之間的偏離度關(guān)系是依據(jù)下列公式：tanθ＝tanφ1-tanφ2＝m2-m1＝-L1+2×L2-L3。據(jù)此，第一圈A1、第二圈A2與第三圈A3三者的膜厚系數(shù)依序?yàn)?1、2、-1，即，變換矩陣A為[-1,2,-1]。若量測(cè)區(qū)域增加為四圈時(shí)，則變換矩陣A的維度也對(duì)應(yīng)增加為4。之后，在步驟S225中，利用變換矩陣、群均值矩陣以及群共變異矩陣，獲得偏差范圍。例如，偏差范圍為A×u±c×A∑AT。A為變換矩陣，c為一常數(shù)。在本實(shí)施例中，常數(shù)c為3。而在其他實(shí)施例中，常數(shù)c也可以是其他數(shù)值，在此并不限制。最后，在步驟S230中，基于偏差范圍來(lái)監(jiān)控各晶片的薄膜的膜厚均勻性。例如，依據(jù)變換矩陣與膜厚數(shù)據(jù)，獲得各晶片的薄膜的膜厚均勻度。例如，第一個(gè)量測(cè)的晶片的膜厚均勻度為tanθ1＝-L11+2L21-L31；第二個(gè)量測(cè)的晶片的膜厚均勻度為tanθ2＝-L12+2L22-L32；以此類(lèi)推，第j個(gè)量測(cè)的晶片的膜厚均勻度為tanθj＝-L1j+2L2j-L3j。在比對(duì)膜厚均勻度與偏差范圍后，將膜厚均勻度超出偏差范圍者判定為異常。并且，還可在監(jiān)測(cè)到晶片的薄膜的膜厚均勻性發(fā)生異常時(shí)，發(fā)出提示信號(hào)。另外，倘若量測(cè)區(qū)域超過(guò)3個(gè)，也適用于上述實(shí)施方式。例如，若為4個(gè)量測(cè)區(qū)域(由外圈位置至中心位置依序?yàn)榈谝蝗Α谒娜?，則一次以相近的3個(gè)量測(cè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行計(jì)算，即，取第一圈～第三圈計(jì)算膜厚均勻性及偏差范圍，之后再取第二圈～第四圈計(jì)算膜厚均勻性及偏差范圍。而同一個(gè)晶片中只要出現(xiàn)一處異常，即判定為異常。另外，依據(jù)上述實(shí)施方式，還可以簡(jiǎn)化圖形化后的內(nèi)容。圖6是依照本發(fā)明一實(shí)施例的三維度的膜厚數(shù)據(jù)的示意圖。圖7是依照本發(fā)明一實(shí)施例的二維度的膜厚偏離度的示意圖。圖6所示為兩個(gè)制作工藝機(jī)臺(tái)對(duì)應(yīng)的晶片的膜厚數(shù)據(jù)，L1表示第一圈A1的膜厚均值，L2表示第二圈A2的膜厚均值，L3表示第三圈A3的膜厚均值。監(jiān)控裝置100以制作工藝機(jī)臺(tái)的特性進(jìn)行分類(lèi)而獲得群組G1、G2。接著，以群組G1而言，針對(duì)群組G1的膜厚數(shù)據(jù)執(zhí)行上述實(shí)施方式中的步驟S205～S230，進(jìn)而將所獲得的膜厚均勻度繪示成如圖7所示的二維度圖表。一臺(tái)制作工藝機(jī)臺(tái)會(huì)對(duì)應(yīng)至一張二維度圖表。在圖7中，縱軸表示膜厚均勻度，橫軸表示依時(shí)間所量測(cè)到的第j個(gè)晶片。而當(dāng)發(fā)現(xiàn)到膜厚均勻度超出偏差范圍A×u±c×A∑AT(如圖7的虛線框部分)，則判定該群組的晶片發(fā)生異常。據(jù)此，使用者通過(guò)二維度圖表能夠更容易知道經(jīng)由指定的制作工藝機(jī)臺(tái)所產(chǎn)生的膜厚均勻性是否產(chǎn)生異常，進(jìn)而可提早預(yù)防其他重大異常發(fā)生。例如，在膜厚均勻性產(chǎn)生異常時(shí)，可提早檢修制作工藝機(jī)臺(tái)或更換制作工藝機(jī)臺(tái)。綜上所述，本發(fā)明利用膜厚數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算多個(gè)量測(cè)區(qū)域之間膜厚的偏離關(guān)系，再根據(jù)上述偏離關(guān)系來(lái)判斷位于量測(cè)區(qū)域之間的膜厚均勻性。即，利用現(xiàn)有所量測(cè)到的數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控程序，可監(jiān)測(cè)膜厚整體分布變異，并且可有效并即時(shí)地監(jiān)控制作工藝機(jī)臺(tái)的差異及穩(wěn)定性，大幅提高使用上的便利性。雖然結(jié)合以上實(shí)施例公開(kāi)了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以附上的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3