专利名称：半导体工艺生产流程中的测量数据的监测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体制造领域，尤其涉及一种半导体工艺生产流程中的测量数据的 监测方法和装置。
背景技术：
半导体工艺生产流程中的测量数据是反映前一个制程工艺结果的直接参数，例如 涨膜的厚度及均勻度、沟槽(trench)的深度等。前一个晶圆加工工序的机台出现问题会导 致晶圆的良率下降，产生测量数据的异常波动。为了保证工艺的稳定，减少生产线上发生异 常的情况，必须有效地监控测量数据。传统的线上监控系统为用户提供了单点或者连续几点的监控功能，所谓点是指一 个测量数据点。线上监控系统只能供用户选择一个参数进行监控，不提供任何自动分析功 能。并且线上监控系统不允许一次取出过大的数据，例如不允许一次取出一个月的测量数 据，而只允许一次取出一周的测量数据。一次允许取出的最大数据大小由线上监控系统的 性能决定，即，由于从线上监控系统取数据会影响线上监控系统本身的工作性能，一次取数 据刚好会导致线上监控系统工作瘫痪的数据量就是该线上监控系统一次允许取出的最大 数据量。如果需要进行测量数据的长期趋势分析，只能人工分批将所需数据分部分依次取 出，效率低下，无法实现对测量数据的自动监控。另外，现有对测量数据的监控通常只有在 发生问题后工程师才会去查看发生问题的测量数据，等到看到测量数据时，损失已经造成。 综上，现有的线上监控系统无法实现对测量数据的自动监控，效率低下，并且无法预先发现 异常的测量数据。美国第US7，099，729号专利公开了一种半导体制造过程及合格率分析综合实时 管理方法，该方法在半导体制造过程中以多个项目检测多个半导体产品，以产生及纪录多 个检测结果，并以一预设规则将半导体产品分成多个种类，产生一初始数据以纪录于一数 据库中，依一预设产品规则及参数来索引多个半导体产品种类及数据库中相关的初始数 据，以计算一相关分析结果，并依照索引的半导体产品种类及初始数据来显示分析结果。该 专利的技术方案中仅仅提供了如何将检测结果以带有索引的方式存储在数据库中，在进行 分析时可以灵活的查询数据，并未提出预先发现异常的测量数据的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体工艺生产过程中的测量数据的监测 方法和装置，该方法和装置能够对晶圆的性能参数的测量数据进行自动监控，并且能够自 动发现发生异常的性能参数。为实现上述目的，本发明实施例提供一种半导体工艺生产过程中测量数据的监测 方法，包括从实时系统中定期更新晶圆性能参数的测量数据至分析数据库中；根据预先设定的待分析性能参数信息和选用的分析规则信息，依照选用的分析规
5则对测量数据覆盖的时间范围的需求，从分析数据库中取出满足分析规则需求的时间范围 内的待分析性能参数的测量数据；判断从分析数据库中取出的性能参数的测量数据是否违反了所述选用的分析规 则的控制范围，如果违反，则针对该违反选用分析规则的控制范围的性能参数发送告警信息。另一方面，本发明实施例还提供一种半导体工艺生产过程中测量数据的监测装 置，包括更新单元，用于从实时系统中定期更新晶圆性能参数测量数据至分析数据库中；读取单元，用于根据预先设定的待分析性能参数信息和选用的分析规则信息，依 照选用的分析规则对测量数据覆盖的时间范围的需求，从分析数据库中取出满足分析规则 需求的时间范围内的待分析性能参数的测量数据；判断单元，用于判断从分析数据库中取出的性能参数的测量数据是否违反了所述 选用的分析规则的控制范围；告警信息发送单元，用于当所述判断单元的判断结果为是时，针对该违反选用分 析规则的控制范围的性能参数发送告警信息。通过本发明实施例提供的方法和装置可以对晶圆的性能参数的测量数据进行自 动监控，并主动判断性能参数的测量数据是否违反预先选用的分析规则的控制范围，如果 判断违反了控制范围，则主动发现该性能参数产生异常，相对于现有技术中工程师只能等 到晶圆实际发生问题后才会去查看问题数据，本发明实施例通过预先设定的规则对性能参 数的测量数据进行主动的监控，能够预先发现出现异常的性能参数数据。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的一种半导体工艺生产流程中的测量数据的监测方法 的流程图；图2是服务器采用本发明实施例一中的分析规则对晶圆的性能参数的测量数据 进行监控后找到异常数据点的示意图；图3是服务器采用本发明实施例三中的分析规则对晶圆的性能参数的测量数据 进行监控后找到异常数据点的示意图；图4是服务器采用本发明实施例四中的分析规则对晶圆的性能参数的测量数据 进行监控后找到异常数据点的示意图；图5是服务器采用本发明实施例六中的分析规则对晶圆的性能参数的测量数据 进行监控后找到异常数据点的示意图；图6是本发明实施例提供的一种导体工艺生产流程中的测量数据的监测装置的 示意图；图7是图6中判断单元的一种具体实现的示意图8是图6中判断单元的另一中具体实现的示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供一种半导体工艺生产流程中的测量数据的监测方法，如图1所 示，该方法包括步骤SlOl 从实时系统中定期更新晶圆性能参数的测量数据至分析数据库中；本发明实施例中的实时系统用于从各个机台中收集晶圆性能参数的测量数据，该 实时系统可以不提供在线监控的功能。由于本发明实施例中将待分析的测量数据存储在分析数据库中，在对测量数据进 行监控和分析的过程中，分析数据库相对于实时系统能够给数据的分析和监控提供更便利 的条件，例如可以对更长时间段内的性能参数测量数据进行趋势和统计分析。分析数据库 是一种离线数据库，可以采用通常的离线数据库的构造方法。步骤S102 根据预先设定的待分析性能参数信息和选用的分析规则信息，依照选 用的分析规则对测量数据覆盖的时间范围的需求，从分析数据库中取出满足分析规则需求 的时间范围内的待分析性能参数的测量数据；根据分析规则不同，时间范围可以不同，例如 为最近一周的数据、最近一个月的数据等等。步骤S103 判断步骤S102中从分析数据库中取出的性能参数的测量数据是否违 反了所述选用的分析规则的控制范围，如果违反，则执行步骤S104。这里，分析规则的控制范围可以是由工程师预先输入设定的，也可以根据性能参 数的测量数据实时计算确定。在本发明实施例中，根据性能参数的不同可以选取不同的规则或规则组合，而对 于不同的规则，被分析的测量数据点(或者可以称为样本点)的个数也不同，即测量数据的 覆盖时间范围也不同。步骤S104 针对该违反选用分析规则的控制范围的性能参数发送告警信息。上述各个步骤的执行主体可以位于服务器中，也可以位于用户终端中，当执行主 体位于服务器时，步骤S104中发送的告警信息的目的地可以是用户终端。对于违反规则的控制范围的性能参数通常为异常的性能参数，当用户终端接收到 针对某一性能参数的告警信息后，可以调出性能参数的测量数据在出现问题的时间段内的 分布情况，进一步分析该异常的性能参数的测量数据所出现的问题。另外，在利用传统的线上监控系统监控性能参数的测量数据时，只能够对测量参 数进行整体监测，无法区分产生测量数据时晶圆所在的机台。为了能够使用户更直观地判 断性能参数的异常是由哪个机台造成的，本发明实施例中优选地，在实时系统中存储有与 晶圆性能参数的测量数据对应的机台标识数据，在本发明实施例中对晶圆性能参数的测量 数据不区分到底是从哪个批次的晶圆上获取的，但是可以区分是从哪个机台的晶圆上获取 的，所以在实时系统接收晶圆性能参数的测量数据时，可以将该测量数据的来源信息(即机台的标识)一并记录，这样每个测量数据都有一个对应的机台标识。在步骤SlOl中更新 晶圆性能参数的测量数据至分析数据库的同时，也一并将每个测量数据对应的机台标识数 据更新至分析数据库中。这样，服务器可以将每个晶圆性能参数的测量数据按照机台标识 进行分组，分组后按照测量数据的获取时间顺序显示成图表，这部分显示的测量数据可以 仅仅包括最近一段时间内获取的测量数据。当用户终端收到某一晶圆性能参数的告警信息 后，可以通过向服务器发送指令，服务器将该异常的性能参数的最近一段时间段内的测量 数据按照机台标识分组，并在每个组中按照数据获取时间将测量数据进行排列，这样，用户 可以很直观的区分出到底是哪个机台上的晶圆产生的测量数据发生了异常情况，从而工程 师可以直接对该机台的机台参数进行相应调整，以纠正该机台对该晶圆性能参数的影响。 综上，服务器完成一下步骤将晶圆性能参数的测量数据以及产生该测量数据时晶圆所在 的机台的标识更新至分析数据库中；服务器根据预先设定的待分析性能参数信息和选用的 分析规则信息，依照选用的分析规则对测量数据覆盖的时间范围的需求，从分析数据库中 取出满足分析规则需求的时间范围内的待分析性能参数的测量数据；然后服务器判断从分 析数据库中取出的性能参数的测量数据是否违反了所述选用的分析规则的控制范围，如果 违反，则向用户终端发送告警信息。服务器如果接收到用户终端发送的查看告警性能参数 的请求，则将该异常的性能参数的最近一段时间段内的测量数据按照机台标识分组，并在 每个组中按照测量数据获取时间将测量数据进行排列，根据排列的结果产生图表，并发送 至用户终端。以下以几个具体的例子详细说明本发明实施例的具体实现。实施例一在本实施例中，分析规则的控制范围是预先设定的。在本实施例中判断测量数据是否异常采用的规则为数据点单点值超过预定控制 范围或者几个点超过预定控制范围。以选用的分析规则为测量数据点单点超过预定控制范围为例，图2示出了服务器 选用该分析规则对晶圆的性能参数的测量数据进行监控后找到异常数据点的示意图，图2 中特别地以该控制范围取三倍的标准差为例，当服务器判断晶圆性能参数的某一测量数据 点的值超过该控制范围，则认为违反分析规则的控制范围，并对该晶圆性能参数进行告警。 例如，图2中第#9号测量数据点违反分析规则的控制范围，则进行对该性能参数的告警。另 外，规则还可以设定为单点超过预定控制范围的测量数据点的个数超过预定个数时，就认 为违反分析规则对应的控制范围，例如超过3个测量数据点的值超过三倍的标准差时，认 为违反分析规则对应的控制范围。需要说明的是，本实施例中选用的规则不仅仅局限于上述列举的情况，凡是未涉 及到测量数据点趋势分析(例如连续下降或连续升高)，并对一个测量数据点或几个测量 数据点与一个设定值进行比较，根据比较结果或比较结果的统计结果得出是否违反规则的 规则都属于本发明实施例所要求保护的范围内。实施例二在本实施例中，分析规则的控制范围是实时计算出来的。在本实施例中判断测量数据点是否异常所采用的规则具体为将晶圆性能参数的 测量数据点按照获取时间顺序进行排列，根据最早段内的测量数据计算控制范围，并将计算该最早段以后的最晚时间段内的测量数据中排列在中间位置的测量数据值与前述计算 的控制范围相比较，如果超过控制范围，则认为违反规则，进行告警。其中最早时间段的长度可以是最晚时间段长度的2倍。例如，如果取出的晶圆性 能参数的测量数据的时间范围为T，则最早时间段可以为前2T/3的时间段，最晚时间段可 以为后3/T的时间段。其中，根据最早时间段内的测量数据计算控制范围具体可以采用如下方法控制范围的下限值为Q2-3* (Q2-Q1) / (1. 34898/2)；控制范围的上限值为 Q2+3* (Q3-Q2) / (1. 34898/2)。其中，Ql是按照获取时间排序的排在1/4位置处的测量数据 点，Q2按照获取时间排序的排在1/2置处的测量数据点，Q3按照获取时间排序的排在34位 置处的测量数据点。在实施例一提供的方法中，只有在数值超出预先设定的控制范围时才预警，该控 制范围是预先设定的，尤其适用于短时间的监控，而本实施例二提供的方法是将数据分段 后，将后一组数据同前一组数据进行比较，并且控制范围是根据前一组数据计算出来的，所 以本实施例提供的方法不仅考虑了数据违反控制范围的情况，而且反映了数据组间的情 况。实施例三在本实施例中，分析规则的控制范围是预先设定的。本实施例采用的规则中涉及测量数据的工艺能力指数的优劣。工艺能力指数 (CPK)能够同时反映某一性能参数的测量数据的分布紧致程度、以及测量数据的平均值与 目标值的接近程度。工艺能力指数可以用(l-k)Cp来计算，其中Cp是制程能力指数，k是工艺精准度， Cp可以反映测量数据的分布紧致程度，l_k可以反映性能参数平均值与目标值之间的接近程度。Cp的计算公式可以采用下式
权利要求
1.一种半导体工艺生产过程中测量数据的监测方法，其特征在于，包括从实时系统中定期更新晶圆性能参数的测量数据至分析数据库中；根据预先设定的待分析性能参数信息和选用的分析规则信息，依照选用的分析规则对 测量数据覆盖的时间范围的需求，从分析数据库中取出满足分析规则需求的时间范围内的 待分析性能参数的测量数据；判断从分析数据库中取出的性能参数的测量数据是否违反了所述选用的分析规则的 控制范围，如果违反，则针对该违反选用分析规则的控制范围的性能参数发送告警信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析规则的控制范围是预先设定的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断是否违反分析规则的控制范围 包括当测量数据值超过预先设定的控制范围的测量数据点的个数超过预定的个数时，判定 违反分析规则的控制范围。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断是否违反规则包括将取出的性 能参数的测量数据做曲线拟合，将测量数据值与曲线拟合所得的相应值相减得到的差值做 线性回归，当判断线性回归的拟合程度小于预定的阈值时，判定违反分析规则的控制范围。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在对取出的性能参数的 测量数据做曲线拟合前，先去掉cook距离超过第二阈值的测量数据点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，性能参数的一个测量数据的cook距离为 去掉该测量数据后的拟合方程与该测量数据实际值之间的距离。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断是否违反分析规则的控制范围 包括判断是否连续预定个数的测量数据点逐渐上升，如果是，则违反分析规则的控制范 围。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断是否违反分析规则的控制范围 包括判断是否连续预定个数的测量数据点逐渐下降，如果是，则违反分析规则的控制范围。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断是否违反分析规则的控制范围 包括根据取出的的性能参数测量数据计算工艺能力指数，当计算得到的工艺能力指数小 于第一阈值，并且所述性能参数测量数据的工艺能力指数下降趋势程度超过预定程度；所 述性能参数测量数据的工艺能力指数下降趋势程度为在所述预定时间段内的最后时间段 内的该性能参数的测量数据的工艺能力指数减去该预定时间段内的最早时间段内的该性 能参数的测量数据的工艺能力指数，将所得差除以所述最早时间段内的该性能参数的测量 数据的工艺能力指数得到的商作为工艺能力指数下降趋势程度；所述最后时间段的长度小 于最早时间段的长度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析规则的控制范围是根据晶圆性 能参数的测量数据实时计算确定的。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述判断是否违反分析规则的控制范 围包括将取出的晶圆性能参数的测量数据点按照获取时间顺序进行排序，根据最早时间 段内的性能参数的测量数据计算控制范围，取出最晚时间段内的性能参数的测量数据，并 按时间顺序排在最晚时间段内中间位置的测量数据值与所述计算的控制范围相比较，如果超过所述控制范围，则判定违反了分析规则的控制范围。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述判断是否违反分析规则的控制范 围包括对取出的性能参数的测量数据进行线性回归，根据线性回归的结果得到所述测量 数据的变化趋势，当测量数据的变化趋势向上或向下，并且朝向远离目标值的方向时，判定 违反第一规则；将取出的测量数据点按照获取时间顺序进行排列，取出最早时间段内的性能参数的测 量数据计算控制范围，取出最晚时间段内的性能参数的测量数据，并按时间顺序排在最晚 时间段内中间位置的测量数据值与所述计算的控制范围相比较，如果超过所述控制范围， 判定违反第二规则；如果同时违反第一规则和第二规则，则判定测量数据违反分析规则的控制范围。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的方法，其特征在于，所述实时系统中还包 括与晶圆性能参数的测量数据对应的机台标识数据，更新晶圆性能参数测量数据至分析数 据库中包括将晶圆性能参数的测量数据及其对应的机台标识数据一并更新至分析数据库 中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述晶圆性能参数 的测量数据按照机台标识分组后，按照数据获取时间顺序显示成图表。
15.一种半导体工艺生产过程中测量数据的监测装置，其特征在于，包括更新单元，用于从实时系统中定期更新晶圆性能参数测量数据至分析数据库中； 读取单元，用于根据预先设定的待分析性能参数信息和选用的分析规则信息，依照选 用的分析规则对测量数据覆盖的时间范围的需求，从分析数据库中取出满足分析规则需求 的时间范围内的待分析性能参数的测量数据；判断单元，用于判断从分析数据库中取出的性能参数的测量数据是否违反了所述选用 的分析规则的控制范围；告警信息发送单元，用于当所述判断单元的判断结果为是时，针对该违反选用分析规 则的控制范围的性能参数发送告警信息。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括排序子单元，用于将取出的晶圆性能参数的测量数据点按照获取时间顺序进行排序； 计算子单元，用于根据最早时间段内的性能参数的测量数据计算控制范围； 读取子单元，用于取出最晚时间段内的排在中间位置的测量数据值； 第一判断子单元，用于判断所述排在最晚时间段的中间位置的测量数据值是否超过所 述计算子单元计算的得到的控制范围，如果超过所述控制范围，则判定违反了分析规则的 控制范围。
17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述判断单元包括 曲线拟合子单元，用于将预定时间段内的性能参数的测量数据做曲线拟合；线性回归子单元，用于将测量数据值与曲线拟合所得的相应值相减得到的差值做线性 回归；第二判断子单元，用于判断线性回归的拟合程度小于预定的阈值时，当判断结果为是 时，判定违反分析规则的控制范围。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述判断单元还包括过滤子单元，用于在曲线拟合子单元对预定时间段内的性能参数的测量数据做曲线拟 合前，先去掉COOk距离超过第二阈值的测量数据点。
全文摘要
本发明实施例提供一种半导体工艺生产过程中测量数据的监测方法和装置，该方法包括从实时系统中定期更新晶圆性能参数测量数据至分析数据库中；根据预先设定的待分析性能参数信息和选用的分析规则信息，依照选用的分析规则对测量数据覆盖的时间范围的需求，从分析数据库中取出满足分析规则需求的时间范围内的待分析性能参数的测量数据；判断从分析数据库中取出的性能参数的测量数据是否违反了所述选用的分析规则的控制范围，如果违反，则针对该违反选用分析规则的控制范围的性能参数发送告警信息。通过本发明实施例提供的方法和装置能够对晶圆的性能参数的测量数据进行自动监控，并且能够自动发现发生异常的性能参数。
文档编号H01L21/00GK102117731SQ20091024808
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者孙琦, 杨丽霞, 牛海军 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司