用於數據挖掘的數據加權對象定向的方法和系統的製作方法

2023-10-17 16:47:14 1

專利名稱：用於數據挖掘的數據加權對象定向的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及製造對象中的缺陷分析，更具體而言涉及一種檢測經 歷過製造工藝的半導體器件中的缺陷圖形的方法，在所述製造工藝中相對 於處理設備以隨4幾的方式定向半導體器件。
背景技術：
半導體製造是高複雜的工藝，其包括約幾百個獨立的製造步驟。在任
何給定的製造步驟中，許多因素可以導致半導體晶片中的缺陷；例如，未 適宜調整的工具或晶片的沾汙。給定製造工藝的複雜性，以及潛在導致缺 陷的確切的幾千個因素，在半導體晶片生產工藝中的缺陷分析中，公知通 常採用統計方法，以及具體而言的數據挖掘(data mining)。
數據挖掘是用於圖形的尋找大量數據的方法。在其中晶片表面上由操 作導致的缺陷是可檢測的半導體晶片製造處理操作的過程(例如化學機械 拋光(CMP)操作)中，公知可得到多個圖像，晶片的每一個表面(或其 一部分)，並且組合該多個圖形為單個的合成圖像。例如，在該合成圖像 中缺陷的非隨機分布意味著基於各因素例如缺陷分布的類型或位置的特定 工藝的特定問題。
如果缺陷與某些公共因素相關例如製造對象的幾何尺寸，作為公知的 數據挖掘方法的一部分而形成的合成圖像是有意義的。也就是，如果數據 一致地參考製造對象的不變幾何形狀(geometry)(或關於其定向)，那 麼從一個製造對象到另一個製造對象的數據是可比較的。另外聲明，如果 多個圖形中的每一個都反映已經相對於給定工具定位的每個半導體晶片是 單一的已知取向，那麼合成的數據是有意義的。雖然在某些半導體製造工
藝中每個晶片是相對於工具以相同的方式定向的，但對所有製造過程這不 是真實的。例如，在旋轉拋光操作中，半導體晶片相對於拋光工具的初始 角取向是隨機的。因此，與其中製造對象相對於製造工具的取向是隨機的 製造操作有關的數據對於數據挖掘而言價值較低。
因此，需要一種方法和系統，該方法和系統允許來自製造過程的數據 被取向到用於數據挖掘分析的公共參考，其中在所迷製造工藝中能夠相對 於製造工具隨機地定位製造對象。另外，假設關注的缺陷覆蓋從微觀到宏 觀的尺寸的寬廣的範圍，這樣的一種方法和系統是希望的，其即可應用於
局部的缺陷(局部劃傷、外來材料的聚積(buildup)、拔拉、或微凸起)
又可應用於覆蓋半導體晶片的表面的較大部分的缺陷(與工具有關的缺陷
例如在臺板熱點之上的膜厚度或CMP晶片支持器(holder)非一致性)。

發明內容
簡要而言，在第一方面中，本發明是一種用於多組數據的數據挖掘的 數據加權對象定向(object orientation)的計算機實施的方法。每組數據 與多個製造對象中的一個有關。所述方法包括4吏用工具在所述多個製造對 象中的每一個的表面的至少一部分上實施製造工藝的步驟。所述製造對象 中的每一個能夠相對於所述工具被隨機地定向。對於所述多個製造對象中 的每一個，獲得與所述表面的至少一部分的至少一個特性有關的數據組。 在計算機存儲器中儲存各數據組。使用計算機代碼以自每一組數據產生權
重(weight)分布。對每一個權重分布，使用計算機代碼確定旋轉軸，當 在所述表面的幾何形心處支撐所述表面時，在重力的作用下根據所述權重 分布每一個表面將傾向於關於所述旋轉軸旋轉。定向每一組數據以便每一
個製造對象的所述旋轉軸與每一個其它的製造對象的所述旋轉軸對準。實 施關於所述各組數據的數據挖掘方法。
優選地，所述製造對象是半導體晶片，以及所述至少一個特性包括表 面膜厚度和/或表面光潔度(surface finish )。所述製造工藝優選為拋光工 藝。優選地，通過將非零加權因子指派到所述表面光潔度中的一個像差，
和將零加權因子指派到不包括像差的所述表面的部分，來產生權重分布。 可選地，可以從所述表面厚度的多個測量產生所述權重分布。還進一步優 選，所述方法包括產生與每一組數據相關的所^J^面的圖像的步驟，以及 將所述表面的所述圖像重疊為單個的合成圖像的步驟。還進一步優選，可 以通過首先將製造對象中的每一個的所述表面分割為對稱柵格，所述對稱 柵格具有圍繞所述幾何形心的徑向圖形的柵格單元並具有多個柵格線，每 一個柵格線延伸穿過所述幾何形心，來識別所述旋轉軸。然後對於所述多 個柵格線中的每一個進行權重平衡計算以確定多個權重不平衡，每一個權 重不平衡與柵格線相關，其中與所述最大的不平衡相關的所述柵格線是所 述旋轉軸。可選地，可以通過將所述權重分布轉變為單個等價的集中權重， 和識別通過所述幾何形心並垂直於將所述單個等價的集中權重的作用點連 接到所述幾何形心的線的線，來識別所述旋轉軸。
在第二方面，本發明是用於多組數據的數據挖掘的數據加權對象定向 的計算系統。每一組數據與通過工具操作的多個製造對象中的 一個相關， 其中所述製造對象中的每一個能夠相對於所述工具以隨機的取向被定位。 所述計算系統包括用於獲得所述各組數據的裝置。每一組數據與每一個制 造對象的表面的至少 一部分的至少 一個特性相關。數據挖掘引擎被^^作地
耦合到所述裝置。所述數據挖掘引擎是操作的以接收和存儲所述各組數據； 產生來自每一組數據的權重分布；以及確定旋轉軸，當在所述表面的幾何 形心處支撐所述表面時，在重力的作用下根據所述權重分布每一個表面將 趨向於關於所述^走轉軸旋轉。
在第三方面，本發明是一種包括具有計算機可讀的程序代碼的計算機 可用的存儲介質的電腦程式產品，其用於多組數據的數據挖掘的數據加 權對象定向。每一組數據與多個製造對象中的一個相關並且與所述多個制 造對象中的每一個的表面的至少一部分的至少一個特性相關。在工具上處 理所述製造對象中的每一個，其中每一個所述製造對象能夠相對於所述工 具被隨機地定位。所述電腦程式產品包括操作的第一電腦程式代碼以 接收和存儲每一組數據。第二電腦程式代碼是操作的以產生來自每一組
數據的權重分布。第三電腦程式代碼是操作的以確定旋轉軸，當在所述 表面的幾何形心處支撐所^面時，在重力的作用下給定所述權重分布每 一個表面將傾向於沿所述旋轉軸旋轉。


當結合附圖閱讀時，將更好的理解下列本發明的優選的實施例的詳細 描述。出於示例本發明的目的，在附圖中示出了目前優選的實施例。然而， 應該理解，本發明不局限於示出的精確的裝置和手段。
在附圖中
圖la和lb是根據本發明的優選的實施例的方法的各步驟的方框圖2是用於實施圖la和圖lb的方法的計算系統和電腦程式產品的 各單元的示意性表示；
圖3是製造對象的示意性表示，所述製造對象具有才艮據圖1的方法的 第一技術識別的旋轉軸；以及
圖4是製造對象的示意性表示，所述製造對象具有才艮據圖1的方法的 第二技術識別的旋轉軸。
具體實施例方式
如這裡所使用的，當介紹本發明或其優選的實施例的單元時，冠詞"一 個"、"一個"、"這個"以及"所述"旨在表示存在一個或多個單元。遍及各附
圖，使用相同的參考標號或字母表示相似或等價的單元。為了清晰起見， 略去了不必要地模糊本發明的主旨的公知函數和結構的詳細描述。附圖不 必按比例繪製。
參考附圖，以及圖la和lb的開始，示出了用於數據挖掘的數據加權 對象定向的當前優選的方法100。同樣參考圖2和3，製造對象IO，優選 半導體晶片，具有表面S。表面S具有幾何形心12。具有重心14的表面 膜(未示例)具有權重分布w ( r,e)。重心14是應用等價於權重分布w (r，e)的集中權重的點。如果用均勻的權重分布w(r，e)表徵表面膜(其
中權重分布是沿表面S的徑向位置r和角位置0的函數)，那麼表面S的 幾何形心12和重心14是同一點。注意雖然優選使用極坐標系描述權重分 布w(r，e)(因為製造對象10優選為圓形形狀)，但是製造對象10可以 是任何的任意形狀，並且可以使用任何常規坐標系來描述權重分布。
製造對象10經過了一系列的製造步驟。通過工具20在製造工藝例如 表面磨光工藝例如拋光中操作製造對象10的表面S。製造對象10能夠相 對於工具被隨機地定向。也就是，不存在製造對象相對於工具20的單個、 唯一的取向，以l更在完成製造工藝以後，可以具體地識別在製造工藝的開 始處如何相對於工具20定位製造對象10上的每個點。例如，如果在製造 工藝的開始處相對於工具以隨機角取向定位製造對象10,那麼在製造工藝 結束時，將不可能確定最初的角取向。
在被工具20操作之後，通過裝置30檢查每個製造對象10的表面S， 或其相關的部分。裝置30優選為掃描電子顯微鏡。對於每一個製造對象 10，使用裝置30以得到與表面S (或其一部分)有關的一組數據D。該組 數據D包括關於表面S的至少一個特性的信息。優選地，該至少一個特性 包括表面膜厚度。可選地，該至少一個特性包括表面S的表面光潔度。在 每一組數據D中還優選包括允許生成表面S的圖像的信息。優選地，使用 裝置30以獲得在表面S上的預定位置處的多個表面膜厚度測量。可選地， 可以使用裝置30以獲得在表面S或其相關的部分的表面光潔度中存在的 像差的目錄(inventory)。這樣的像差包括劃痕和外來材料的澱積。
繼續參考圖la和lb，方法IOO包括使用工具20的步驟110以在多個 製造對象10中的每一個的表面S的至少一部分上進行製造工藝。製造對 象10中的每一個能夠被相對於工具20隨機地定向。在步驟120中，對於 多個製造對象中的每一個，獲得與表面S的至少一部分的至少一個特性有 關的數據組D。優選地，在步驟122中，使用裝置30獲得在表面S上的 預定位置處的多個厚度測量。可選地，在步驟124中，使用裝置30獲得在 表面S上的像差目錄。
在步驟130中，將各組數據D轉移並存儲到計算機存儲器中。在步驟140中，使用電腦程式代碼從每一組數據D產生權重分布w (r，e)。優 選地，在步驟142中，使用離散的數據點作為權重分布w (r，e)的近似， 可以將在步驟122中所獲得的表面膜厚度測量數據轉變為權重分布。優選 地，使用力學領域中公知的常規技術，同樣可以將與表面膜厚度有關的離 散數據點轉變為在重心14處施加的單個、集中的等價權重。可選地，在步 驟144中，可以通過將非零加權因子指派到在步驟124中所識別的每一個 表面像差，以及將零加權因子指派到不包括像差的表面S的各部分，來產 生權重分布。可以使用離散加權因子產生離散權重分布w (r,e)，或將離 散加權因子轉變為在重心14處施加的單個、集中的等價權重。
在步驟150中，對於每一個表面S (或關注的其部分)及其對應的權 重分布w(r，e)，使用電腦程式代碼確定旋轉軸R，當具有在表面的幾 何形心12處支撐的表面時，根據權重分布w (r，e)在重力的作用下每個 表面S將傾向於關於旋轉軸R旋轉。參考圖3，在步驟152中，確定旋轉 軸R的一個優選的技術為基於表面S的幾何結構的知識首先確定幾何形心 12。例如，如果表面S是圓形的形狀，幾何形心12將在圓形的中心處。 第二，如上所述，可以將權重分布w (r，e)轉變為在重心14處施加的單 個等價權重(其也是單個等價權重的作用點)。當已知幾何形心12和重心 14時，可以限定連接兩點12和14的線P。然後找到作為經過幾何形心12 並垂直於線P的軸的旋轉軸R。
現在參考圖4,確定旋轉軸R的第二優選的技術包括將每一個製造對 象10的表面S分割為對稱柵格的步驟154，所述對稱柵格具有圍繞幾何形 心12的徑向圖形的柵格單元並具有多個柵格線G，每個柵格線延伸通過 幾何形心12。然後，在步驟156中，對多個4冊格線G中的每一個進行權 重平衡計算以確定多個權重不平衡。也就是，基於多個表明膜厚度測量或
像差的目錄，可以關於每一個柵格線G確定產生的不平衡。具有最大的不 平衡的柵格線G是旋轉軸R。
在步驟160中，定向每一組數據D以便每一個製造對象10的旋轉軸 R與每一個其它的製造對象10的旋轉軸對準。在步驟170中，對各組數據D實施數據挖掘方法。優選地，在步驟172中，產生與每一組數據D相關 的表面的圖4象。進一步優選地，在步驟174中，重疊與多個製造對象10 中的每一個相關的表面的圖形以形成單個的合成圖像。
特別地重新參考圖2,計算系統200包括裝置30和數據挖掘引擎210， 所述計算機系統用於實施用於多組數據的數據挖掘的數據加權對象定向的 方法100。數據挖掘引擎210是操作的以接收和存儲多組數據D(步驟130 )。 進而，數據挖掘引擎210操作以從每一組數據D產生權重分布w( r，e)(步 驟140 )。再進一步，數據挖掘引擎210是操作的以確定旋轉軸R (步驟 150),當在表面S的幾何形心12處支撐表面S時，根據權重分布w ( r，e) 在重力的作用下每一個表面S將傾向於沿所述旋轉軸R旋轉。優選地，數 據挖掘引擎210是進一步操作的以定向各組數據D (步驟160 )並實施關 於各組數據D的數據挖掘方法(步驟170 )。
繼續參考圖2,數據挖掘引擎210執行包括具有計算機可讀的程序代 碼的計算機可用的存儲介質的電腦程式產品300以實現方法100。計算 機程序產品300包括操作的第一電腦程式代碼310以接收和存儲每一組 數據D (步驟130 )。第二電腦程式代碼320是操作的以從每一組數據 D產生權重分布w ( r，e)(步驟140 )。第三電腦程式代碼330是操作 的以確定旋轉軸R (步驟150),當在表面S的幾何形心12處支撐表面S 時，在給定權重分布w ( r，e )的重力的作用下每一個表面S將傾向於關於 所述旋轉軸R旋轉。
優選地，電腦程式產品300還包括操作的第四電腦程式代碼340 以定向各組數據，以便對準每一個重力分布的旋轉軸與每一個其它的重力 分布的旋轉軸(步驟160)。進一步優選地，提供了操作的第五計算機程 序代碼350以產生多個製造對象中的每一個的表面的圖像(步驟172)， 以及提供了操作的第六電腦程式代碼360以將各圖像重疊為單個的合成 圖像中(步驟174)。
從上述可以看到，本發明提供了計算系統、方法、以及電腦程式產 品以允許將來自製造工藝的數據定向到用於數據分析的公共參考，其中在
所述製造工藝中能夠相對於製造工具隨機地定位製造對象。本發明當其應 用到局部缺陷(局部劃傷、外來材料的聚積、拔拉、或微凸起)以及覆蓋 半導體晶片的表面的較大部分的缺陷(與工具有關的缺陷例如在臺板熱點
之上的膜厚度或CMP晶片支持器非一致性)時是特別有用的。
應該了解本領域的技術人員可以對上述實施例做出改變而不背離其寬 泛的發明構思。因此，應該理解，本發明並不局限於公開的具體實施例， 而是旨在覆蓋所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍內的各種修改。
權利要求
1.一種用於多組數據的數據挖掘的數據加權對象定向的計算機實施的方法，其中每一組數據與多個製造對象中的一個對象相關，包括以下步驟使用工具以在所述多個製造對象中的每一個的表面的至少一部分上進行製造工藝，其中所述製造對象中的每一個能夠相對於所述工具被隨機地定向；對於所述多個製造對象中的每一個，獲得與所述表面的至少一部分的至少一個特性相關的數據組；在計算機存儲器中儲存各組數據；使用計算機代碼以產生來自每一組數據的權重分布；對於每一個權重分布，使用計算機代碼確定旋轉軸，其中當在所述表面的幾何形心處支撐所述表面時，在重力的作用下根據所述權重分布每一個表面將傾向於關於所述旋轉軸旋轉；定向每一組數據以便每一個製造對象的所述旋轉軸與每一個其它的製造對象的所述旋轉軸對準；以及實施關於所述各組數據的數據挖掘方法。
2. 根據權利要求l的計算機實施的方法，其中所述製造對象是半導體 晶片。
3. 根據權利要求l的計算機實施的方法，其中所述至少一個特性是表 面膜厚度。
4. 根據權利要求3的計算機實施的方法，其中獲得與所述表面的所述置處獲得多個表面膜厚度測量的步驟。
5. 根據權利要求l的計算機實施的方法，其中所述至少一個特性是表 面光潔度。
6. 根據權利要求5的計算機實施的方法，其中所i^面具有所述表面至少一4 光潔度中的至少一個像差，並且通過將非零加權因子指派到所述至少一個 像差和將零加權因子指派到不包括像差的所述表面的任何部分來產生權重 分布。
7. 根據權利要求l的計算機實施的方法，其中實施所述數據挖掘方法 的所述步驟包括產生與每一組數據相關的所述表面的至少一部分的圖像的 步驟。
8. 根據權利要求7的計算機實施的方法，其中實施所述數據挖掘方法 的所述步驟還包括將與所述多個對象中的每一個相關的所述表面的所述圖 像重疊為單個的合成圖像的步驟。
9. 根據權利要求l的計算機實施的方法，其中使用電腦程式代碼以確定所述旋轉軸的所述步驟包括以下步驟 將所述製造對象中的每一個的所述表面分割為對稱柵格，所述對稱柵格具有圍繞所述幾何形心的徑向圖形的柵格單元並具有多個柵格線，每一個柵格線延伸通過所述幾何形心；以及對於所述多個柵格線中的每一個進行權重平衡計算以確定多個權重不平衡，每一個權重不平衡與柵格線相關，其中與最大的不平衡相關的所述柵格線為所述旋轉軸。
10. 根據權利要求l的計算機實施的方法，其中使用電腦程式代碼確定所述旋轉軸的所述步驟包括以下步驟 確定等價於所述權重分布的集中權重的作用的量值和點；以及 確定作為通過所述幾何形心的線的所述旋轉軸，所述線垂直於連 接所述集中權重的作用的所述點與所述幾何形心的另 一條線。
11. 一種用於多組數據的數據挖掘的數據加權對象定向的計算系統， 每一組數據與工具所操作的多個製造對象中的 一個相關，其中所述製造對 象中的每一個能夠相對於所述工具以隨機的取向被定位，所述計算系統包 括用於獲得所述各組數據的裝置，每一組數據與每一個製造對象的表面 的至少一部分的至少一個特性相關；以及 操作地耦合到所述裝置的數據挖掘引擎，並操作以 接收和存儲所述各組數據； 產生來自每一組數據的權重分布；以及確定旋轉軸，當在所述表面的幾何形心處支撐所述表面時，在重力的 作用下根據所述4又重分布每一個表面將傾向於關於所述旋轉軸旋轉。
12. 根據權利要求ll的計算系統，其中所述裝置是操作的以獲得到所 述表面的至少一部分的圖像以及所述數據挖掘引擎是進一步操作的以定向 所述各組數據以〗更對準每一個製造對象的所述旋轉軸與每一個其它的製造 對象的所述旋轉軸，並且將所述多個圖像重疊為單個的合成圖像，其中所 述多個圖像中的每一個都與所述多個製造對象中的一個對象相關。
13. 根據權利要求ll的計算系統，其中在確定所述旋轉軸時，所述數據挖掘引擎操作以將所述製造對象中的每一個的所述表面分割為對稱柵格，所述對 稱柵格具有圍繞所述幾何形心的徑向圖形的柵格單元並具有多個柵格線， 每一個柵格線延伸通過所述幾何形心；以及對於所述多個柵格線中的每一個進行權重平衡計算以確定多個權 重不平衡，每一個權重不平衡與柵格線相關，其中與最大的不平衡相關的 所述柵格線為所述旋轉軸。
14. 根據權利要求ll的計算系統，其中 所述至少一個特性是表面光潔度； 所述表面具有所述表面光潔度中的至少一個像差；以及 通過將非零加權因子指派到所述至少 一個像差將零加權因子指派到不包括像差的所述表面的任何部分來產生權重分布。
15. 根據權利要求ll的計算系統，其中 在確定所述4t轉軸時，所述數據挖掘引擎操作以確定等價於所述權重分布的集中權重在所述表面上的作用的量值 和點；以及確定作為通過所述幾何形心的線的所述旋轉軸，所述線垂直於連接所述集中權重的作用的所述點與所述幾何形心的另 一條線。
16. —種電腦程式產品，包括具有計算機可讀的程序代碼的計算機 可用的存儲介質，其中當運行時，用於實施根據權利要求1至10中的任何一項的方法。
全文摘要
本發明涉及用於數據挖掘的數據加權對象定向的方法和系統。一種計算系統、方法和電腦程式產品有助於信息例如圖像數據的數據挖掘，所述信息與製造產品的表面有關，其中當處理所述製造產品時，使用相對於所述製造產品可以被隨機地定向的工具。對於每一個製造對象，將與所述表面有關的數據轉變為權重分布。確定旋轉軸，當在所述表面的幾何形心處支撐所述表面時，在重力的作用下每一個表面將傾向於沿所述旋轉軸旋轉。然後通過對準每一組數據的所述各旋轉軸，相對於彼此適當地定向用於數據挖掘的所述各組數據。
文檔編號G06F17/30GK101196906SQ20071018663
公開日2008年6月11日 申請日期2007年11月14日 優先權日2006年12月8日
發明者B·M·特拉普, K·塔巴克曼, T·P·莫耶 申請人:國際商業機器公司