TWI461871B - 多機台之監控方法 - Google Patents

Description

多機台之監控方法

本發明係有關於一種多機台之監控方法，尤指一種將量測機台予以歸類且可分析量測機台之穩定度的多機台之監控方法。

隨著電子產品的運算日益複雜，半導體製程技術能力也必須不斷向上提升。在製程中的統計製程管制是利用量測工具所得的資料分析以研判製程是否穩定的一個方法，但大部份的數據都必須經由量測系統量測所得，若量測系統中的量測設備、檢驗人員甚至量測方法出現很大的誤差，則對於整個量測結果的正確性造成甚大的影響，根據出現誤差的量測數據分析或改善製程問題，也是無法找出真正的問題點，故通常利用GR&R(Gauge R&R)分析製程管制系統中使用的量測系統。

GR&R就是指量測系統的重覆性及再現性，量測系統所指的範圍很廣泛，凡舉在生產現場使用，任何可用以進行量測的設備；GR&R其實就是制式化的變異數之統計分析(ANOVA)，其特點是以平均數與全距概念來評估查核各種不同生產作業中的量測系統是否正常的工具。

請參考第一圖，其為GR&R在進行量測時的示意圖，GR&R在數據的分析上有以下缺失：GR&R對於長時間的量測資料中出現的突發量測異常並不靈敏，且GR&R的分析是建立於比較每一個量測機台的平均量測值之概念上，因此所得的分析數據並無法精確判別量測機台的系統性偏離。然而機台量測能力隨時間系統性的變化是存在且常見的，故，以此分析法來辨別機台間量測能力是否相似便很容易導致誤判。

緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本發明。

本發明之主要目的，在於提供一種多機台之監控方法，該監控方法可以利用特徵值、特徵向量來分析量測機台的穩定度以及機台之間的特性差異，以提供工程師更精確的解析數據。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種多機台之監控方法，包括如下步驟：1、提供複數個量測機台，且使用該些量測機台在一預定時間量測一標準晶圓上之複數個測試點之量測值；2、利用該量測值計算代表每一量測機台之向量；3、計算代表每一量測機台之向量間的角度差；以及4、利用該角度差判斷該些量測機台是否具有相同的量測表現。

本發明具有以下有益的效果：本發明利用變異數矩陣解析找出每一量測機台的特徵向量，因此，每一量測機台均可以用一特徵向量表示，藉由向量的數學運算就可以有效率地得知每一量測機台之間的量測差異性，故本發明所提出之監控方法能快速地將量測機台進行歸類、群組；另一方面，本發明之方法亦可以快速得知每一量測機台的穩定度。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱第二圖，本發明係提供一種多機台之監控方法，該監控方法可以就量測機台的穩定度及量測機台之間的量測表現進行分析，以凸顯量測機台的穩定性，並顯示各個量測機台的特性比較，多機台之監控方法包括如下步驟：

首先，量測一標準晶圓上之複數個測試點之量測值(S101)。在此步驟中，首先提供複數個量測機台，並使用該些量測機台在一預定時間量測一標準晶圓上之複數個測試點之量測值。對於標準晶圓而言，不論量測的時間為何，利用量測機台量測該標準晶圓上之複數個測試點之量測值必須相當接近(甚至相同)，該量測機台才具有高穩定性，因此，本發明係利用標準晶圓進行量測機台的穩定度之測試，而上述之量測時間係為進行量測的時間序，例如可定義該量測時間為十天，則表示數據的處理係從今日起算再往前十天，並利用上述日期所得到的量測值進行相關的分析。

此外，在本步驟之後更包括去除不合理的量測資料的步驟，以先行去除造成分析誤差的資料，以使以下的分析更為準確。

接著，利用該量測值計算代表每一量測機台之向量(S102)。在此步驟中，係將每一量測機台之量測值統整為一資料矩陣，例如本具體實施例利用變異數矩陣的方式，用以求取代表每一量測機台之向量，請參考以下：

其中下標n代表標準晶圓的數量，而下標p代表上述的量測點，而y值則為量測機台所量測之量測值，例如厚度等等。

而在利用該量測值計算代表每一機台之向量的步驟之後，更包括有一利用代表每一機台之向量計算特徵值，且根據特徵值判斷機台的穩定度之步驟。該特徵值係可由上述之變異數矩陣所解析而得，換言之，將上述的變異數矩陣解析之後，即可以獲得特徵值的對角矩陣：

其中Λ即為對角矩陣，而λ則為特徵值。更可以再利用上述之特徵值求出每一量測機台之穩定度：

L即代表量測機台之穩定度，其意義在於可求知量測機台的所量測的值是否穩定、相似或成等比例的。利用空間的相對距離，可推知量測機台之穩定度。在本具體實施例中，L值大於0.9，則表示量測機台的穩定度高。

請參考下表1及第四圖，表1顯示量測機台A至E在17次的量測下所求出的穩定度表單：

其中，請配合參考第四圖，該圖式中之橫軸為量測時間，縱軸係表示上述之L值，量測機台C在前10次量測的穩定度均符合要求(即L值大於0.9)，但在第11次量測之後，代表穩定度之L值出現異常，穩定度會超出規定值而出現不穩定的狀態，換言之，量測機台C已出現造成量測不穩定的因素，工程師應該進行相關的調整及維修作業。

而如同上述變異數矩陣的解析，當有K個量測機台進行上述標準晶片的量測作業時，可得到以下的變異數矩陣：

藉由解析上述之變異數矩陣，即可以獲得特徵值的對角矩陣：

；且同時可求出上述之變異數矩陣的特徵向量_：

換言之，該特徵向量即為代表每一量測機台的向量，因此，藉由向量代表每一量測機台，即可經由求出兩向量的角度差，即可將量測機台進行群組歸類。

接下來，計算代表每一量測機台之向量間的角度差(S103)。此步驟主要係向量之間的運算，在步驟(S102)中，每一量測機台均有代表其量測特性的向量(即上述之特徵向量)，利用向量的基本運算，即可求出向量之間的夾角，如以下方法：

其中，θv,w則代表量測機台V與量測機台W之間的角度差，Pv、Pw則分別為代表量測機台V與量測機台W的特徵向量，故可根據向量的運算，求出不同量測機台間的量測特性之異同，如第三圖所示，利用向量間的角度差即可以清楚分析不同量測機台(即圖中所示之機台A、機台B)的量測表現。

最後，利用上一步驟所求出之角度差判斷該些量測機台是否具有相同的量測表現(S104)。在本實施例中，係計算每兩量測機台之間的角度差(即夾角)，下表2為量測機台A至E中任兩量測機台之間的角度差(由步驟S103所求得)。例如量測機台A與量測機台B之間的角度差係為48.69度；而量測機台B與量測機台E之間的角度差係為111.62度。再一方面，藉由每兩特徵向量的角度差可以得到以下分析，量測機台A與量測機台B之間的角度差甚小，而量測機台A與量測機台C、D、E之間的角度差明顯大於量測機台A與量測機台B之間的角度差；又根據量測機台C、D、E之間的角度關係，可以獲知代表量測機台C、D、E的向量相當靠近，換言之，以量測的特性加以區分歸類，存在有越大角度差的兩量測機台，表示兩量測機台的量測特性差異性越大，亦即在本具體實施例中，量測機台A與量測機台B可歸類為一群組，而量測機台C、D、E則又可被歸類為另一群組。

接著，更可以包括利用一插補方法以得到每一量測機台之圖形表現的步驟。由於解析出的特徵值與特徵向量均以數值表現，對於工程師而言並無法輕易辨識，故最後可以利用插補方法製作每一量測機台在每一次量測的圖形表現，即利用mapping的色彩表現告知工程師每一個量測機台的量測表現，因此，以上述之實施例而言，量測機台A、B的圖形表現相當接近，而量測機台C、D、E的圖形表現也相當接近，但兩群組之間的圖形表現差異性則相當明顯。

再一方面，根據上述的特徵值分析，量測機台C的穩定度出現異常，同樣地，量測機台C的圖形表現與同一群組之量測機台D、E相比，亦出現異常的圖形表現，也更說明量測機台C的穩定度不佳，

綜上所述，本發明具有下列諸項優點：

1、本發明係提出一種新穎的監控因子(index)，利用變異數矩陣可以解析出每一量測機台的特徵值，並藉由特徵值計算每一機台的穩定度，因此，使用者可以輕易得知機台的量測穩定度，當機台穩定度出現異常時，就可以即時處理。

2、另一方面，本發明利用變異數矩陣可以解析出每一量測機台的特徵向量，因此，每一量測機台均可以用一數學向量表示，藉由向量的簡單運算就可以有效率地得知每一量測機台之間的量測差異性，以解決傳統將每一量測機台視為完全相同的情況所產生的問題。

惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，非意欲侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效變化，均同理皆包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。

S101-S104．．．方法步驟說明

第一圖係為習知之GR&R方法之示意圖。

第二圖係為本發明之多機台之監控方法之流程圖。

第三圖係為本發明中以特徵向量代表量測機台，且計算兩特徵向量之間的角度差之示意圖。

第四圖係為量測機台C之穩定度(L值)與量測時間的變化關係圖。

S101-S104．．．方法步驟說明

Claims (11)

1. 一種多機台之監控方法，包括如下步驟：提供複數個量測機台，且使用該些量測機台在一預定時間量測至少一標準晶圓上之複數個測試點之量測值；利用該量測值計算代表每一量測機台之向量，其係將每一量測機台之量測值統整為一變異數矩陣，以求取代表每一量測機台之向量；計算代表每一量測機台之向量間的角度差；以及利用該角度差判斷該些量測機台是否具有相同的量測表現。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多機台之監控方法，其中在利用該量測值計算代表每一量測機台之向量的步驟之後更包括一利用代表每一量測機台之向量計算特徵值，且根據特徵值判斷量測機台的穩定度之步驟。
3. 如申請專利範圍第2項所述之多機台之監控方法，其中根據特徵值判斷量測機台的穩定度的步驟係利用下列計算式： 其中，L為穩定度；λi則為每一量測機台之特徵值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之多機台之監控方法，其 中在利用代表每一量測機台之向量計算特徵值之步驟中，更包括將每一量測機台之穩定度製作成量測機台穩定度表單之步驟。
5. 如申請專利範圍第3項所述之多機台之監控方法，其中每一量測機台之穩定度大於0.9，則表示該量測機台係為穩定的狀態。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多機台之監控方法，其中在利用該量測值計算代表每一量測機台之向量的步驟中，係將每一量測機台之量測值統整為一變異數矩陣，且計算該變異數矩陣的特徵向量。
7. 如申請專利範圍第6項所述之多機台之監控方法，其中在計算代表每一量測機台之向量間的角度差之步驟中，係計算代表每一量測機台的該特徵向量的角度差。
8. 如申請專利範圍第7項所述之多機台之監控方法，其中計算代表每一量測機台的該特徵向量的角度差係利用下列計算式 其中，θv,w則代表量測機台V與量測機台W之間的角度差，Pv、Pw則分別為代表量測機台V與量測機台W的特徵向量。
9. 如申請專利範圍第8項所述之多機台之監控方法，其 中利用該角度差判斷該些量測機台是否具有相同的量測表現之步驟中係根據每兩量測機台之間的角度差將該些量測機台加以群組。
10. 如申請專利範圍第9項所述之多機台之監控方法，其中在利用該角度差判斷該些量測機台是否具有相同的量測表現之步驟之後更包括一利用插補方法以得到每一量測機台之圖形表現的步驟。
11. 如申請專利範圍第10項所述之多機台之監控方法，其中在提供複數個量測機台的步驟之後，更包括去除不合理的量測資料之步驟。