发明名称 监测基板处理系统的方法与系统及该方法与系统中使用之主成分分析法模型
摘要 一种于半导体制造过程期间用以监测处理系统及用以处理基板之方法及系统。以此,自处理系统获得多个观察之数据,数据包括多个数据参数。主成分分析法(PCA, principal components analysis)模型系由数据建立并包括集中系数。由处理系统获得其他数据,其他数据包括多个数据参数之其他观察。将集中系数调整以产生更新的自适应集中系数于PCA模型中的各数据参数。将更新的自适应集中系数应用至PCA模型中的各数据参数。利用PCA模型由其他数据决定至少一个统计量。对统计量设定控制界限并与统计量比较。
申请公布号 TWI261738 申请公布日期 2006.09.11
申请号 TW093127260 申请日期 2004.09.09
申请人 东京威力科创股份有限公司 发明人 凯文A 柴门尼斯
分类号 G05B13/04;G06F17/18;H01L21/00 主分类号 G05B13/04
代理机构 代理人 周良谋 新竹市东大路1段118号10楼;周良吉 新竹市东大路1段118号10楼
主权项 1.一种于半导体制造过程期间用以处理一基板的 处理系统之监测方法,其包含有: 由该处理系统获得多个观察的数据,该数据包含多 个数据参数; 自该数据建立主成分分析法(PCA, principal components analysis)模型,包括集中系数; 由该处理系统获得其他数据,该其他数据包含有该 多个数据参数之其他观察; 调整该集中系数以产生更新的自适应集中系数于 该PCA模型中的各该数据参数; 应用该更新的自适应集中系数至该PCA模型中的各 该数据参数; 利用该PCA模型由该其他数据决定至少一个统计量; 对该至少一个统计量设定控制界限;及 比较该至少一个统计量与该控制界限。 2.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该调 整该集中系数包含有: 藉由合并各数据参数之自适应集中系数旧値及对 该其他观察之各数据参数的当前値更新各数据参 数的自适应集中系数,其中该旧値包含于该多次观 察期间的数据参数平均値。 3.如申请专利范围第2项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该合 并该自适应集中系数之旧値及对该其他观察之该 数据参数的该当前値包含有: 应用指数加权移动平均数(EWMA, exponentially weighted moving average)滤波器。 4.如申请专利范围第3项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该应 用该EWMA滤波器包含有: 设定一个加权因子。 5.如申请专利范围第4项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该设 定该加权因子包含有: 设定该加权因子为自0.5至1.0范围之値。 6.如申请专利范围第5项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该设 定该加权因子包含有: 设定该加权因子为自0.8至0.95范围之値。 7.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该应 用该更新的自适应集中系数至各该数据参数包含 有: 由各该数据参数减去该自适应集中系数。 8.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,更包含有 : 对PCA模型决定比例系数; 调整比例系数以产生更新的自适应比例系数于该 PCA模型中的各该数据参数;及 应用该更新的自适应比例系数至该PCA模型中的各 该数据参数。 9.如申请专利范围第8项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该调 整该比例系数包含有: 运用递归的标准差滤波器,该滤波器合并对各数据 参数之自适应比例系数之旧値、对该其他观察之 各数据参数的当前値、及对各数据参数之自适应 集中系数的旧値, 其中该自适应比例系数之该旧値包含有于该多次 观察期间的该数据参数之标准差及该自适应集中 系数之该旧値包含有于该多次观察期间的该数据 参数之平均値。 10.如申请专利范围第9项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该运 用该递归的标准差滤波器包含有设定一个滤波器 常数。 11.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该应 用该更新的自适应比例系数至各该数据参数包含 有将各该数据参数除以该更新的比例系数。 12.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该建 立该PCA模型包含有: 利用主成分分析法对该多个观察决定该数据之一 或多个主成分。 13.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,更包含有 : 当该至少一个统计量超过该控制界限时,侦测处理 失误已发生。 14.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该多 个数据参数包含有电容器位置、向前无线电频率( RF, radio frequency)功率、反射RF功率、电压、电流、 位相、阻抗、RF峰至峰电压、RF自感应的直流电偏 压、室压、气体流速、温度、背部气压、背部气 体流速、静电钳夹电压、静电钳夹电流、聚焦圈 环厚度、RF小时、处理步骤期间、聚焦圈环RF小时 、发射光谱、及RF谐波之其中至少一者。 15.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该多 个数据参数包含有瞬间値、时间平均、标准差、 第三个时刻、第四个时刻、及变异之其中至少一 者。 16.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,其中该统 计量包含有Q-统计及贺德临(Hotelling)T2参数之其中 至少一者。 17.如申请专利范围第1项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,更包含有 : 经由内部网路及网际网路其中至少一者存取该数 据、该其他数据、该自适应集中系数、该至少一 个统计量、及该控制界限之其中至少一者。 18.如申请专利范围第8项之于半导体制造过程期间 用以处理一基板的处理系统之监测方法,更包含有 : 经由内部网路及网际网路其中至少一者存取该自 适应比例系数。 19.一种在用以监测于半导体制造过程期间处理一 基板的处理系统之改良之主成分分析法(PCA, principal components analysis)模型,其改良包含: 一个自适应集中系数对特定数据参数之当前观察 期间之各数据参数; 该自适应集中系数合并该自适应集中系数旧値及 对该当前观察之该数据参数的当前値,其中该旧値 包含有于该当前观察前多次观察期间的数据参数 平均値。 20.如申请专利范围第19项之改良之主成分分析法 模型,其中该合并该自适应集中系数旧値及对该当 前观察之该数据参数的该当前値包含有应用指数 加权移动平均数(EWMA, exponentially weighted moving average)滤波器。 21.如申请专利范围第20项之改良之主成分分析法 模型,其中该应用该EWMA滤波器包含有设定一个加 权因子。 22.如申请专利范围第21项之改良之主成分分析法 模型,其中该设定该加权因子包含有设定该加权因 子为自0至1范围之値。 23.如申请专利范围第22项之改良之主成分分析法 模型,其中该设定该加权因子包含有设定该加权因 子为自0.8至0.95范围之値。 24.如申请专利范围第19项之改良之主成分分析法 模型,更包含有: 一个自适应比例系数对特定数据参数之当前观察 期间之各数据参数; 该自适应比例系数包含有运用实际递归的标准差 公式,该公式合并自适应比例系数之旧値、对该当 前观察之各数据参数的当前値、及自适应集中系 数的旧値, 其中该自适应比例系数之该旧値包含有于该当前 观察前之多次观察期间的该数据参数之标准差及 该自适应集中系数之该旧値包含有于该当前观察 前之多次观察期间的该数据参数平均値。 25.一种于半导体制造过程期间用以处理一基板之 处理系统,包含有: 一个处理工具;及 一个处理性能监测系统连结至该处理工具,包含有 多个感应器连结至该处理工具及一个控制器连结 至该多个感应器及该处理工具, 其中该控制器包括: 用以自该多个感应器获得多个观察之工具,该数据 包含有多个数据参数, 用以自该数据建立主成分分析法(PCA, principal components analysis)模型之工具,包括集中系数, 用以由该多个感应器获得其他数据之工具, 用以调整该集中系数以产生更新的自适应集中系 数于各该数据参数之工具, 用以应用该更新的自适应集中系数至该PCA模型中 的各该数据参数之工具, 用以利用该PCA模型由该其他数据决定至少一个统 计量之工具, 用以对该至少一个统计量设定控制界限之工具,及 用以比较该至少一个统计量与该控制界限之工具 。 26.如申请专利范围第25项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板之处理系统,其中用以调整该集 中系数之该工具包含有: 用以合并各数据参数之自适应集中系数旧値及对 该其他观察之各数据参数的当前値之工具,其中该 旧値包含于该多次观察期间的数据参数平均値。 27.如申请专利范围第25项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板之处理系统,更包含有: 用以对PCA模型决定比例系数之工具; 用以调整比例系数以产生更新的自适应比例系数 于该PCA模型中的各该数据参数之工具;及 用以应用该更新的自适应比例系数至该PCA模型中 的各该数据参数之工具。 28.如申请专利范围第27项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板之处理系统,其中用以调整该比 例系数之该工具包含有: 用以运用递归的标准差滤波器至该自适应比例系 数之工具,该滤波器合并对各数据参数之自适应比 例系数之旧値、对该其他观察之各数据参数的当 前値、及对各数据参数之自适应集中系数的旧値, 其中该自适应比例系数之该旧値包含有于该多次 观察期间的该数据参数之标准差及该自适应集中 系数之该旧値包含有于该多次观察期间的该数据 参数之平均値。 29.如申请专利范围第25项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板之处理系统,更包含有: 用以存取该数据、该其他数据、该自适应集中系 数、该至少一个统计量、及该控制界限之其中至 少一者之工具。 30.如申请专利范围第29项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板之处理系统,其中用以存取之该 工具包含有内部网路及网际网路其中至少一者。 31.如申请专利范围第27项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板之处理系统,更包含有: 用以存取该数据、该其他数据、该自适应集中系 数、该自适应比例系数、该至少一个统计量、及 该控制界限之其中至少一者之工具。 32.如申请专利范围第31项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板之处理系统,其中用以存取之该 工具包含有内部网路及网际网路其中至少一者。 33.一种处理性能监测系统,用以于半导体制造过程 期间监测用以处理一基板之处理系统,其包含有: 多个感应器连结至该处理系统;及 一个控制器连结至该多个感应器及该处理系统, 其中该控制器包括: 用以自该多个感应器获得多个观察之工具,该数据 包含有多个数据变数, 用以自该多个感应器获得多个观察之工具,该数据 包含有多个数据参数, 用以自该数据建立主成分分析法(PCA, principal components analysis)模型之工具,包括集中系数, 用以由该多个感应器获得其他数据之工具, 用以自该多个感应器获得其他数据之工具, 用以调整该集中系数以产生更新的自适应集中系 数于各该数据参数之工具, 用以应用该更新的自适应集中系数至该PCA模型中 的各该数据参数之工具, 用以利用该PCA模型由该其他数据决定至少一个统 计量之工具, 用以对该至少一个统计量设定控制界限之工具,及 用以比较该至少一个统计量与该控制界限之工具 。 34.如申请专利范围第33项之处理性能监测系统,其 中用以调整该集中系数之该工具包含有: 用以合并各数据参数之自适应集中系数旧値及对 该其他观察之各数据参数的当前値之工具, 其中该旧値包含于该多次观察期间的数据参数平 均値。 35.如申请专利范围第33项之处理性能监测系统,更 包含有: 用以对PCA模型决定比例系数之工具; 用以调整比例系数以产生更新的自适应比例系数 于该PCA模型中的各该数据参数之工具;及 用以应用该更新的自适应比例系数至该PCA模型中 的各该数据参数之工具。 36.如申请专利范围第35项之处理性能监测系统,其 中用以调整该比例系数之该工具包含有: 用以运用递归的标准差滤波器至该自适应比例系 数之工具, 该滤波器合并对各数据参数之自适应比例系数之 旧値、对该其他观察之各数据参数的当前値、及 对各数据参数之自适应集中系数的旧値, 其中该自适应比例系数之该旧値包含有于该多次 观察期间的该数据参数之标准差及该自适应集中 系数之该旧値包含有于该多次观察期间的该数据 参数之平均値。 37.如申请专利范围第33项之处理性能监测系统,更 包含有: 用以存取该数据、该其他数据、该自适应集中系 数、该至少一个统计量、及该控制界限之其中至 少一者之工具。 38.如申请专利范围第37项之处理性能监测系统,其 中用以存取之该工具包含有内部网路及网际网路 其中至少一者。 39.如申请专利范围第35项之处理性能监测系统,更 包含有: 用以存取该数据、该其他数据、该自适应集中系 数、该自适应比例系数、该至少一个统计量、及 该控制界限之其中至少一者之工具。 40.如申请专利范围第39项之处理性能监测系统,其 中用以存取之该工具包含有内部网路及网际网路 其中至少一者。 41.一种于半导体制造过程期间用以处理一基板的 第一个处理系统之监测方法,其包含有: 由第二个处理系统获得多个观察的数据,该数据包 含多个数据参数; 自该第二个处理系统之该数据建立主成分分析法( PCA, principal components analysis)模型,包括集中系数; 由该第一个处理系统获得其他数据,该其他数据包 含有该多个数据参数之其他观察; 调整该集中系数以产生更新的自适应集中系数于 该PCA模型中的各该数据参数; 应用该更新的自适应集中系数至该PCA模型中的各 该数据参数; 利用该PCA模型由该其他数据决定至少一个统计量; 对该至少一个统计量设定控制界限;及 比较该至少一个统计量与该控制界限。 42.如申请专利范围第41项之于半导体制造过程期 间用以处理一基板的第一个处理系统之监测方法, 更包含有: 对PCA模型决定比例系数; 调整比例系数以产生更新的自适应比例系数于该 PCA模型中的各该数据参数;及 应用该更新的自适应比例系数至该PCA模型中的各 该数据参数。 43.一种于处理系统中多个基板运作期间发生的处 理失误之分级方法,其包含有: 于该多个基板运作内监测来自该处理系统之多个 数据参数; 利用多变项分析法于该多个基板运作内监定失误 基板运作,其中处理失误发生; 选择该失误基板运作之前的第一个基板运作; 计算于该第一个基板运行期间各个该多个数据参 数之第一组平均値; 选择于该失误基板运作后第二个基板运作; 计算于该第二个基板运行期间各个该多个数据参 数之第二组平均値; 决定对各个该多个数据参数之该第二组平均値及 该第一组平均値之间多组差异的绝对値; 计算于该第一个基板运作及该第二个基板运作之 其中至少一者的期间各个该多个数据参数之多个 标准差; 由各个该多个数据参数之该多个标准差正规化该 多个差异; 决定该正规化差异之最大値;及 于该多个数据参数之中监定相对应于该差异之该 最大値的数据参数。 44.如申请专利范围第43项之于处理系统中多个基 板运作期间发生的处理失误之分级方法,其中于该 第一个基板运行期间对各个该多个数据参数的各 该第一组平均値之该计算包含有: 合并各数据参数之第一个旧平均値及对该第一个 基板运作之各数据参数的当前値, 其中该第一个旧平均値包含于该第一个基板运行 前的基板运作期间数据参数平均値,及于该第二个 基板运行期间对各个该多个数据参数的各该第二 组平均値之该计算包含有合并各数据参数之第二 个旧平均値及对该第二个基板运作之各数据参数 的当前値, 其中该第二个旧平均値包含于该第二个基板运行 前的基板运作期间数据参数之平均値。 45.如申请专利范围第44项之于处理系统中多个基 板运作期间发生的处理失误之分级方法,其中该合 并该第一个旧平均値及于该第一个基板运作期间 该数据参数的该当前値及该合并该第二个旧平均 値及于该第二个基板运作期间该数据参数的该当 前値包含有: 应用指数加权移动平均数(EWMA, exponentially weighted moving average)滤波器。 46.一种于处理系统中多个基板运作期间发生的处 理失误之分级方法,其包含有: 于该多个基板运作内监测来自各基板运作的该处 理系统之多个数据参数; 利用多变项分析法于该多个基板运作内监定失误 基板运作,其中该处理失误发生; 选择该失误基板运作之前的第一个基板运作; 计算于该第一个基板运行期间各个该多个数据参 数之第一组标准差; 选择于该失误基板运作后之第二个基板运作; 计算于该第二个基板运行期间各个该多个数据参 数之第二组标准差; 决定对各个该多个数据参数之该第二组标准差及 该第一组标准差之间多组差异的绝对値; 计算于该第一个基板运作及该第二个基板运作之 其中一者的期间各个该多个数据参数之多个平均 値; 由各个该多个数据参数之该多个平均値正规化该 多个差异; 决定该正规化差异之最大値;及 于该多个数据参数之中监定相对应于该差异之该 最大値的数据参数。 47.一种电脑可读媒体,包含有用以于一电脑系统上 执行的程式指令,当其由电脑系统执行时,造成电 脑系统进行下列步骤: 由一处理系统获得多个观察的数据,该数据包含多 个数据参数; 自该数据建立主成分分析法(PCA, principal components analysis)模型,包括集中系数; 由该处理系统获得其他数据,该其他数据包含有该 多个数据参数之其他观察; 调整该集中系数以产生更新的自适应集中系数于 该PCA模型中的各该数据参数; 应用该更新的自适应集中系数至该PCA模型中的各 该数据参数; 利用该PCA模型由该其他数据决定至少一个统计量; 对该至少一个统计量设定控制界限;及 比较该至少一个统计量与该控制界限。 48.一种电脑可读媒体,包含有用以于电脑系统上执 行的程式指令,当其由电脑系统执行时,造成电脑 系统进行下列步骤: 由第二个处理系统获得多个观察的数据,该数据包 含多个数据参数; 自该第二个处理系统的该数据建立主成分分析法( PCA, principal components analysis)模型,包括集中系数; 由第一个处理系统获得其他数据,该其他数据包含 有该多个数据参数之其他观察; 调整该集中系数以产生更新的自适应集中系数于 该PCA模型中的各该数据参数; 应用该更新的自适应集中系数至该PCA模型中的各 该数据参数; 利用该PCA模型由该其他数据决定至少一个统计量; 对该至少一个统计量设定控制界限;及 比较该至少一个统计量与该控制界限。 49.一种电脑可读媒体,包含有用以于电脑系统上执 行的程式指令,当其由电脑系统执行时,造成电脑 系统进行下列步骤: 于该多个基板运作内监测来自各基板运作的处理 系统之多个数据参数; 利用多变项分析法于该多个基板运作内监定失误 基板运作,其中该处理失误发生; 选择该失误基板运作之前的第一个基板运作; 计算于该第一个基板运行期间各个该多个数据参 数之第一组平均値; 选择于该失误基板运作后第二个基板运作; 计算于该第二个基板运行期间各个该多个数据参 数之第二组平均値; 决定对各个该多个数据参数之该第二组平均値及 该第一组平均値之间多组差异的绝对値; 计算于该第一个基板运作及该第二个基板运作之 其中至少一者的期间各个该多个数据参数之多个 标准差; 由各个该多个数据参数之该多个标准差正规化该 多个差异; 决定该正规化差异之最大値;及 于该多个数据参数之中监定相对应于该差异之该 最大値的数据参数。 50.一种电脑可读媒体,包含有用以于电脑系统上执 行的程式指令,当其由电脑系统执行时,造成电脑 系统进行下列步骤: 于该多个基板运作内监测来自各基板运作的该处 理系统之多个数据参数; 利用多变项分析法于该多个基板运作内监定失误 基板运作,其中该处理失误发生; 选择该失误基板运作之前的第一个基板运作; 计算于该第一个基板运行期间各个该多个数据参 数之第一组标准差; 选择于该失误基板运作后之第二个基板运作; 计算于该第二个基板运行期间各个该多个数据参 数之第二组标准差; 决定对各个该多个数据参数之该第二组标准差及 该第一组标准差之间多组差异的绝对値; 计算于该第一个基板运作及该第二个基板运作之 其中一者的期间各个该多个数据参数之多个平均 値; 由各个该多个数据参数之该多个平均値正规化该 多个差异; 决定该正规化差异之最大値;及 于该多个数据参数之中监定相对应于该差异之该 最大値的数据参数。 图式简单说明: 图1显示根据本发明一个较佳实施例之材料处理系 统; 图2显示根据本发明一个实施例之材料处理系统; 图3显示根据本发明另一个实施例之材料处理系统 ; 图4显示根据本发明再另一个实施例之材料处理系 统; 图5显示根据本发明另一个实施例之材料处理系统 ; 图6A代表利用静态集中及比例系数之例示计算的Q- 统计; 图6B代表利用前500个基板后之自适应集中及比例 系数之例示计算的Q-统计; 图7代表例示Q贡献图; 图8代表对两个数据参数之例示概括统计; 图9A代表对两个基板范围之例示模型平均移动公 制图表; 图9B代表于图9A的移动公制图表中最大値之例示概 括统计; 图10代表利用运用至第二个处理系统之静态集中 及比例系数之例示计算的Q-统计; 图11代表利用运用至第二个处理系统之自适应集 中及比例系数之例示计算的Q-统计; 图12说明用以执行本发明不同实施例之电脑系统; 及 图13代表根据本发明一个实施例之处理系统的监 测方法。
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