CN104701211B - 根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，在生产执行***每个不同的工艺模块之后嵌入一个制程能力指数的运算模块，并连接控制产品量测的服务器，通过运算模块按照设定的时间段采集工艺量测数据，进行制程能力指数的运算，并将得出的运算结果传输给服务器，服务器按照定义的对应不同制程能力指数的产品抽检频率，自动调整之后的产品检测的抽检频率，并反馈给生产执行***；当制程能力指数下降时，可自动提高量测的抽检频率，当制程能力指数回到合理的水准时，可自动降低量测的抽检频率，使得量测资源被高效地分配到最需要的工艺，从而可最大限度地兼顾成本和进行生产风险的有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路检测技术领域，更具体地，涉及一种可根据集成电路制程能力指数的高低自动调整抽检频率的量测方法。
背景技术
集成电路的制造是一个工艺十分复杂的过程，主要包括光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入和清洗等几大工艺模块。在实际的生产中，为了能对生产过程中的异常问题及时发现，往往会配置多种量测设备，对诸如图形尺寸、厚度、对准度等进行量测。
请参阅图1，图1是现有集成电路工艺生产运行的流程示意图。其运行流程如图1所示，在集成电路制造过程中的不同工艺模块2、8的工艺流程设备3、6之间设置有对应的量测设备4、5和7。例如，在光刻设备3之后会配置图形尺寸量测设备4和对准度量测设备5，用于对经过光刻工艺后的产品晶圆1进行图形尺寸和对准度的量测；在刻蚀设备6之后还会配置薄膜厚度量测设备7，用于对经过刻蚀工艺后的产品晶圆1进行薄膜厚度的量测。整个生产运行的流程是在生产执行***9的控制下进行的自动运行过程。
由于量测设备的投资成本非常昂贵，因此，为了控制生产成本，只会对产品进行抽样检测。集成电路生产的晶圆是以25片为一个单位放置在一个晶圆运输盒中，并会在生产执行***中用一个数字码如3654543来表示每一个产品的身份。
请参阅图2，图2是在线产品检测抽检示意图。一个批次的产品如图2所示，如果抽检的比例为50％，实际的操作可以是将奇数结尾的产品(例如xxxxxx1、xxxxxx3、xxxxxx5、xxxxxx7、xxxxxx9)设定到生产执行***中，满足抽检设定条件的产品就会进入到量测站点。
另一方面，集成电路制造工艺会用制程能力指数Cpk来表示一定时间里的实际工艺能力。按照CPk数值的大小，可以将工艺能力分为5个等级：A+级：Cpk≥1.67，无缺点，考虑降低成本；A级：1.33≤Cpk＜1.67，状态良好，维持现状；B级：1.0≤Cpk＜1.33，应改进为A级；C级：0.67≤Cpk＜1.0，制程不良较多，必须提升其能力；D级：Cpk＜0.67，制程能力较差，考虑整改设计制程。
然而，目前的工艺量测***由于不能识别制程能力，可能会出现制程较好的工艺(Cpk较高)对产品的量测过多，浪费大量的量测资源；而制程较差的工艺(Cpk较低)对产品的量测反而过少，从而增加了生产的风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可根据集成电路制程能力指数动态地自动调整产品抽检频率的量测方法，可在制程较好的工艺(Cpk较高)时通过自动调整降低对产品的量测抽检频率，节约量测资源，而在制程较差的工艺(Cpk较低)时提高对产品的量测抽检频率，减小生产的风险。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，应用于生产执行***中，对集成电路制造过程中各个工艺模块的工艺设备、量测设备进行控制，包括以下步骤：
步骤S01：在每个不同的所述工艺模块之后嵌入一个制程能力指数的运算模块，并连接控制产品量测的服务器；
步骤S02：定义所述运算模块对所述量测设备的工艺量测数据进行采集的时间段，定义所述服务器对应不同制程能力指数的产品抽检频率；
步骤S03：通过所述运算模块按照设定的时间段采集工艺量测数据，进行制程能力指数的运算，并将得出的运算结果传输给所述服务器，所述服务器按照定义的对应不同制程能力指数的产品抽检频率，自动调整之后的产品检测的抽检频率，并反馈给所述生产执行***；
其中，通过定义所述服务器对应不同制程能力指数的产品抽检频率随制程能力指数的增高而降低，当运算模块运算出的制程能力指数下降时，通过服务器自动提高抽检频率，以减小生产的风险，当运算模块运算出的制程能力指数回到合理的水准时，通过服务器自动降低抽检频率，以节约量测资源。
优选地，每个所述工艺模块至少设有一个量测设备，所述运算模块包括针对每个所述量测设备分别采集工艺量测数据的子运算模块。
优选地，定义所述运算模块对所述量测设备的工艺量测数据进行采集时可具有不同的时间段。
优选地，所述时间段为1～1000天。
优选地，定义所述服务器对应不同制程能力指数的产品抽检频率随制程能力指数的增高而降低。
优选地，将所述制程能力指数Cpk分为由低到高的五个等级，包括Cpk＜0.67、0.67≤Cpk＜1.0、1.0≤Cpk＜1.33、1.33≤Cpk＜1.67、Cpk≥1.67，其中Cpk代表制程能力指数，定义所述产品抽检频率随制程能力指数等级的依次增高具有对应依次降低的五个抽检频率值。
优选地，所述工艺设备包括光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入或清洗设备。
优选地，所述量测设备包括图形尺寸、对准度或薄膜厚度量测设备。
优选地，所述运算模块可对制程能力指数进行实时运算，并可向所述服务器实时传输其得出的制程能力指数运算结果。
优选地，所述服务器与所述生产执行***之间可实时进行包括反馈产品检测抽检频率调整在内的信息交互。
本发明的有益效果是：利用本发明的上述技术，当运算模块运算出的集成电路工艺的制程能力指数下降(例如Cpk＜1.33)时，可以通过服务器自动提高量测的抽检频率，而当运算模块运算出的集成电路工艺的制程能力指数回到合理的水准(例如Cpk≥1.33)时，可以通过服务器自动降低量测的抽检频率，这样就可以使得量测资源被高效地分配到最需要的工艺，从而可最大限度地兼顾成本和进行生产风险的有效控制。
附图说明
图1是现有集成电路工艺生产运行的流程示意图；
图2是在线产品检测抽检示意图；
图3是本发明一实施例的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法的流程示意图；
图4是本发明一实施例中得到的制程能力稳定时的电路图形尺寸趋势示意图；
图5是本发明一实施例中得到的制程能力不稳定时的电路图形尺寸趋势示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图3，图3是本发明一实施例的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法的流程示意图。如图3所示，本发明的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，应用于半导体集成电路的生产执行***中。在集成电路制造过程中的不同工艺模块2、8的工艺设备3、6之后设置有对应的量测设备4、5和7。所述工艺设备可包括光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入或清洗设备等各类集成电路制造设备。所述量测设备可包括图形尺寸、对准度或薄膜厚度量测等专用检测设备。
请继续参阅图3。例如，在光刻设备3之后会配置图形尺寸量测设备4和对准度量测设备5，用于对经过光刻工艺后的产品晶圆1进行图形尺寸和对准度的量测；在刻蚀设备6之后还会配置薄膜厚度量测设备7，用于对经过刻蚀工艺后的产品晶圆1进行薄膜厚度的量测。每个工艺设备和其所配置的量测设备组成一个工艺模块，每个所述工艺模块至少设有一个量测设备。例如，由光刻设备3和图形尺寸量测设备4、对准度量测设备5组成一个工艺模块2，由刻蚀设备6和薄膜厚度量测设备7组成另一个工艺模块8。所述生产执行***9通过连接各个工艺模块2、8的工艺设备3、6以及量测设备4、5、7，对其分别进行控制。整个生产运行的流程就是在生产执行***9的控制下进行的自动运行过程。
请继续参阅图3。本发明的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，包括以下步骤：
步骤S01：在每个不同的所述工艺模块8或2之后嵌入连接一个制程能力指数(Cpk)的运算模块10或11、12，运算模块分别连接控制产品量测的服务器13。
作为一可选的实施例，每个所述工艺模块至少设有一个量测设备，所述运算模块包括针对每个所述量测设备分别采集工艺量测数据的子运算模块。例如，运算模块10或11、12分别包括针对薄膜厚度量测设备7的子运算模块10、或分别包括针对对准度量测设备5的子运算模块11及针对图形尺寸量测设备4的子运算模块12。各子运算模块分别连接对应的一个量测设备。
步骤S02：定义所述运算模块10或11、12对所述量测设备7或5、4的工艺量测数据进行采集的时间段，定义所述服务器13对应不同制程能力指数的产品抽检频率。
作为一可选的实施例，可定义所述运算模块对所述量测设备的工艺量测数据进行采集时具有不同的时间段，例如可以是采集1、5、7、14、25天或更多天数的工艺量测数据。优选地，所述时间段为1～1000天，也就是说，制程能力指数运算的数据范围可以在1天到1000天进行取样调整。
步骤S03：通过所述运算模块10或11、12按照设定的时间段采集工艺量测数据，进行制程能力指数的运算，并将得出的运算结果传输给所述服务器13，所述服务器13按照定义的对应不同制程能力指数的产品抽检频率，自动调整之后的产品检测的抽检频率，并反馈给所述生产执行***9。
作为一可选的实施例，可定义所述服务器13对应不同制程能力指数的产品抽检频率随制程能力指数的增高而降低。优选地，可先将所述制程能力指数Cpk分为由低到高的D、C、B、A、A+五个等级，即D级：Cpk＜0.67，表明制程能力较差，应考虑整改设计制程；C级：0.67≤Cpk＜1.0，表明制程不良较多，必须提升其能力；B级：1.0≤Cpk＜1.33，表明应改进为A级；A级：1.33≤Cpk＜1.67，表明状态良好，可维持现状；A+级：Cpk≥1.67，表明制程无缺点，应考虑降低成本；然后，定义所述产品抽检频率随制程能力指数Cpk等级(即D、C、B、A、A+五个等级)的依次增高具有对应依次降低的五个抽检频率值。例如，可定义当1.0≤Cpk＜1.33(B级)时，对应的产品抽检频率为50％，定义当1.33≤Cpk＜1.67(A级)时，对应的产品抽检频率为30％，定义当Cpk≥1.67(A+级)时，对应的产品抽检频率为30％，等等。
作为一优选的实施例，所述运算模块10或11、12可对制程能力指数进行实时运算，并可向所述服务器13实时传输其得出的制程能力指数运算结果。
作为另一优选的实施例，所述服务器13与所述生产执行***9之间可实时进行包括反馈产品检测抽检频率调整在内的信息交互。
请参阅图4和图5，图4是本发明一实施例中得到的制程能力稳定时的电路图形尺寸趋势示意图，图5是本发明一实施例中得到的制程能力不稳定时的电路图形尺寸趋势示意图。其中横坐标代表时间(天)，纵坐标代表尺寸(纳米)。作为一具体实例，如图4所示，表示某个产品晶圆在光刻工艺之后图形尺寸量测14天的趋势图。通过图3中本发明的子运算模块12自动运算出制程能力指数Cpk控制在2.1左右。从图4可以看出，工艺表现为非常稳定，那么，根据上述实施例对产品抽检频率的定义，控制产品量测的服务器13就会自动将原有的产品抽检频率从50％(Cpk例如为1.55)调低到30％(对应Cpk≥1.67时的A+级)，并反馈给生产执行***9，对图形尺寸量测设备4的产品抽检频率进行调整控制。如果经过一段时间后，当设备发生异常导致如图5右侧圆圈位置所示的图形尺寸趋势出现明显的波动，制程能力子运算模块12自动运算得出Cpk为1.2，那么，控制产品量测的服务器13就可以自动将现有的产品抽检频率从30％调高到60％，并反馈给生产执行***9，对图形尺寸量测设备4的产品抽检频率再次进行调整控制。
综上所述，利用本发明的上述量测方法技术，当运算出的集成电路工艺的制程能力指数下降(例如Cpk＜1.33)时，可以通过服务器自动提高量测的抽检频率，而当运算模块运算出的集成电路工艺的制程能力指数回到合理的水准(例如Cpk≥1.33)时，可以通过服务器自动降低量测的抽检频率，这样就可以使得量测资源被高效地分配到最需要的工艺，从而可最大限度地兼顾成本和进行生产风险的有效控制。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，应用于生产执行***中，对集成电路制造过程中各个工艺模块的工艺设备、量测设备进行控制，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：在每个不同的所述工艺模块之后嵌入一个制程能力指数的运算模块，并连接控制产品量测的服务器；
步骤S02：定义所述运算模块对所述量测设备的工艺量测数据进行采集的时间段，定义所述服务器对应不同制程能力指数的产品抽检频率；
步骤S03：通过所述运算模块按照设定的时间段采集工艺量测数据，进行制程能力指数的运算，并将得出的运算结果传输给所述服务器，所述服务器按照定义的对应不同制程能力指数的产品抽检频率，自动调整之后的产品检测的抽检频率，并反馈给所述生产执行***；
其中，通过定义所述服务器对应不同制程能力指数的产品抽检频率随制程能力指数的增高而降低，当运算模块运算出的制程能力指数下降时，通过服务器自动提高抽检频率，以减小生产的风险，当运算模块运算出的制程能力指数回到合理的水准时，通过服务器自动降低抽检频率，以节约量测资源。
2.根据权利要求1所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，每个所述工艺模块至少设有一个量测设备，所述运算模块包括针对每个所述量测设备分别采集工艺量测数据的子运算模块。
3.根据权利要求1所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，定义所述运算模块对所述量测设备的工艺量测数据进行采集时可具有不同的时间段。
4.根据权利要求1或3所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，所述时间段为1～1000天。
5.根据权利要求1所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，将所述制程能力指数Cpk分为由低到高的五个等级，包括Cpk＜0.67、0.67≤Cpk＜1.0、1.0≤Cpk＜1.33、1.33≤Cpk＜1.67、Cpk≥1.67，其中Cpk代表制程能力指数，定义所述产品抽检频率随制程能力指数等级的依次增高具有对应依次降低的五个抽检频率值。
6.根据权利要求1所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，所述工艺设备包括光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入或清洗设备。
7.根据权利要求1所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，所述量测设备包括图形尺寸、对准度或薄膜厚度量测设备。
8.根据权利要求1所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，所述运算模块可对制程能力指数进行实时运算，并可向所述服务器实时传输其得出的制程能力指数运算结果。
9.根据权利要求1所述的根据集成电路制程能力指数自动调整抽检频率的量测方法，其特征在于，所述服务器与所述生产执行***之间可实时进行包括反馈产品检测抽检频率调整在内的信息交互。
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