CN109768002B - 用于制造或分析半导体晶圆的装置、操作方法及系统 - Google Patents

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Abstract

在用于制造或分析半导体晶圆的装置的操作方法中，在所述装置的操作期间检测所述装置的处理室中的声音。通过信号处理器来获取与检测到的声音相对应的电信号。通过所述信号处理器来处理所获取的电信号。基于所处理的电信号来检测所述装置的操作期间的事件。根据所检测到的事件来控制所述装置的操作。本发明的实施例还提供了用于制造或分析半导体晶圆的装置及系统。

Description

用于制造或分析半导体晶圆的装置、操作方法及系统
技术领域
本发明的实施例涉及用于制造或分析半导体晶圆的装置、操作方法及系统，更具体地，涉及用于半导体制造工艺的化学机械抛光方法，以及用于化学机械抛光的装置。
背景技术
在制造半导体器件中，使用到各种类型的设备。该设备包括处理半导体晶圆的处理装置和检查装置。通常，这些装置维持良好状态，但是由于各种原因装置可能异常地工作。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种操作用于制造或分析半导体晶圆的装置的方法，所述方法包括：在所述装置的操作期间检测所述装置的处理室中的声音；通过信号处理器获取与检测到的声音相对应的电信号；通过所述信号处理器处理获取的电信号；基于处理的电信号检测所述装置的操作期间的事件；以及根据检测到的事件来控制所述装置的操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造或分析半导体晶圆的装置，所述装置包括：晶圆运送器，用于转移半导体晶圆；晶圆台，半导体晶圆放置在所述晶圆台上；处理室，所述晶圆运送器和所述晶圆台布置在所述处理室中；一个或多个麦克风，布置用于在所述装置的操作期间检测由所述装置产生的声音并发送与所述检测到的声音相对应的电信号；信号处理器，被配置成从所述一个或多个麦克风接收所述电信号、处理所述电信号，并在所述装置的操作期间检测事件；以及控制器，用于根据检测到的事件控制所述装置的操作。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于制造或分析半导体晶圆的系统，所述系统包括：中央服务器；以及多个半导体制造或分析装置，可通信地连接至所述中央服务器，其中：所述多个半导体制造或分析装置中的每个包括：晶圆运送器，用于转移半导体晶圆；晶圆台，将半导体晶圆放置在所述晶圆台上；处理室，所述晶圆运送器和所述晶圆台布置在所述处理室中；一个或多个麦克风，布置为用于在所述装置的操作期间来检测由所述装置产生的声音并发送与检测到的声音相对应的电信号；一个或多个计算机，被配置成从所述一个或多个麦克风接收所述电信号、处理所述电信号、检测所述装置的操作期间的事件以及根据所述检测到的事件来控制所述装置的操作。
附图说明
当结合附图进行阅读时，从下面的详细描述可以最好地理解本发明。应注意到，根据本行业中的标准惯例，各种部件不是按比例绘制并仅用于说明目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以被任意增加或减少。
图1是根据一个实施例的用于半导体制造操作的正常工作的装置的示意图。
图2是根据一个实施例的用于半导体制造操作的异常工作的装置的示意图。
图3是根据一个实施例的用于半导体制造操作的异常工作的装置的示意图。
图4A和4B是根据一个实施例的在正常工作中模拟从操作装置中发出的声音的时域和频域图。
图5A和5B是根据一个实施例的在异常工作中模拟从操作装置中发出的声音的时域和频域图。
图6是根据一个实施例的用于控制半导体制造装置的系统的示意图。
图7示出了根据一个实施例的用于控制制造装置的方法的示意性流程图。
图8和9示出了根据本发明的一个实施例的控制装置。
具体实施方式
以下公开内容提供了多个不同的实施例或者实例以用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，也可以包括在第一部件和第二部件之间形成附加部件，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各种实例中重复参考标号和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在...下方”、“在...下面”、“下部”、“在...上面”、“上部”等空间关系术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一(另一些)元件或部件的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语意欲包括使用或操作过程中的器件的不同方位。该装置/器件可以以其它方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可同样地作相应地解释。另外，术语“由...制成”可表示“包含”或“由...组成”。
本发明公开大体涉及用于监控和控制一个或多个半导体制造或分析装置的方法和装置。更具体地，本发明所述方法和装置便于监控装置的操作条件(又称工作条件)以检测异常行为。
图1至图3示出了根据本发明的一个实施例的半导体制造或分析装置的示意图。图1示出了正常工作中的装置的情况，而图2和3示出了异常工作中的装置的情况。在本发明中，“异常工作”包括但不限于机械错误、机械故障、磨损、可能导致半导体晶圆损坏的操作、可能需要立即协助和/或维护的操作或妨碍装置工作的任何其他情况。此外，在一些实施例中，异常工作包括将很快导致机械故障和/或损坏晶圆的预测事件。例如，异常工作、状况或移动包括但不限于：通过设备的移动或不移动部分导致的晶圆划痕、移动部件的对接、比可移动部件的预定或预期速度更慢或更快的移动、部件的松动、颗粒或灰尘的堆积、错误处理晶圆(掉落)、晶圆与处理器、载物台和/或晶圆储料器的未对准，或任何将产生特定的声音的其他机械问题。此外，异常工作、状况或移动包括当将气体注入腔室或从腔室排出气体或对腔室抽真空时产生异常气流。
在本发明的一些实施例中，半导体制造或分析装置10包括放置有半导体晶圆123的晶圆台110和晶圆运送机构120(例如，晶圆运送器)，以将晶圆123转移至晶圆台110或从该晶圆台转移出。在一些实施例中，晶圆台100可在X-Y方向上水平移动和/或在Z方向上垂直移动。
在一些实施例中，半导体制造或分析装置10容纳在处理室100中。虽然未在图1中示出，但处理室100包括晶圆进口和/或出口，例如，负载锁定室，以便将半导体晶圆123从外部转移到处理室100中。在一些实施例中，处理室100可以是气体密封式的，以便可减小处理室100的压力。在一些实施例中，处理室100是气体开放式的。
半导体制造或分析装置10的示例包括制造装置，例如，但不限于等离子体蚀刻装置、化学气相沉积(CVD)装置、溅射沉积装置、原子层沉积(ALD)装置、外延生长装置、退火装置、热氧化装置、离子注入装置、光刻装置、湿法处理装置、或用于处理半导体晶圆的任何其他装置；以及分析装置，例如，但不限于包括扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜的临界尺寸(CD)测量装置、膜厚度测量装置、覆盖测量装置、颗粒和/或缺陷检查装置、电性测量装置或用于分析和测量处理过的半导体晶圆的任何其他装置。
如图1所示，一个或多个监控器件250设置在处理室100的内部或外部。在一些实施例中，一个或多个监控器件250是振动监控器件。在某些实施例中，振动监控器件是麦克风。
晶圆运送机构120和/或晶圆台110的机械移动在处理室100中产生特征声音。当处理室100和/或半导体制造或分析装置10的任何其他部件包括可移动部件时，该可移动部件也可通过其移动产生特征声音。在一些实施例中，可移动部件包括晶圆台、晶圆台中的提升销、晶圆运送机构、阀、开/关门、可移动盖或任何其他可移动部件。
图4A示出了在半导体制造或分析装置10工作异常时，由一个或多个麦克风250检测到时域中的特征声音的示例，而图4B示出了频域中的特征声音的一个示例。处理室100内部和/或外部的特征声音的幅度和频率可取决于半导体制造或分析装置10的部件的操作和/或移动。在图4B中，示出了从时间＝0秒到时间＝4秒的平均幅度(magnitude)。
例如，当晶圆传送机构120传送晶圆123时、当晶圆传送机构120将晶圆123放置在晶圆台110上时以及晶圆传送机构120从晶圆台110拾取晶圆123时，半导体制造或分析装置10产生了不同的特征声音。当晶圆台110向上移动时和当晶圆台110向下移动时，半导体制造或分析装置10可产生不同的特征声音。在晶圆处理和/或晶圆分析期间，半导体制造或分析装置10可产生不同的特征声音。
虽然未在图中示出，但在一些实施例中，声谱包括低至分数赫兹(例如，0.01Hz)的频率到高达几十或几百兆赫(例如，20MHz到200MHz)的频率的声音。
当半导体制造或分析装置10正常工作时，与多个操作和/或多个移动中的每个相对应的特征声音基本相同，且时域和频域中的声谱保持基本相同。
相反，当在半导体制造或分析装置10中存在异常工作、状况或移动时，声谱会改变。
图2和3示意性示出了异常工作的半导体制造或分析装置10。
在图2中，由于晶圆台110相对于晶圆运送机构120未对准，所以晶圆运送机构120的一部分(例如，臂)在晶圆传送移动期间与晶圆台110的一部分发生碰撞。在该情况下，晶圆运送机构120的一部分与晶圆台110的一部分的碰撞产生了异常声音。类似地，如图3所示，当晶圆运送机构120相对于晶圆台110未对准时，晶圆运送机构120的一部分(例如，臂)在晶圆传送移动期间与晶圆台110的一部分发生碰撞。在该情况下，晶圆运送机构120的一部分与晶圆台110的一部分的碰撞产生了异常声音。可通过一个或多个麦克风250来检测这些异常声音。
图5A示出了在半导体制造或分析装置10异常工作时，通过一个或多个麦克风250检测到在时域中的特征声音的一个示例，而图5B示出了频域中的特征声音的一个示例。在图5B中，示出了从时间＝0秒到时间＝4秒的平均幅度。
如图5A所示，在时间等于约1秒处，通过麦克风250来检测由例如两部分的碰撞而引起的异常声音，并在图5B所示的频域中可在约3.2Hz处观察到相应的峰值。
因此，声谱的变化表明了半导体制造或分析装置10的异常工作和/或移动。如上所述，在一些实施例中，另外，没有发生两个部分的碰撞会导致异常声音。在其他实施例中，由例如可移动部件的磨损引起的晶圆运送机构120的异常运动引起了另一种类型的异常声音。换句话说，由不同异常事件引起的异常声音的声谱彼此不同。
如图1-3所示，半导体制造或分析装置10包括布置在半导体制造或分析装置10的处理室100内部和/或外部的一个或多个麦克风250。半导体制造或分析装置10还包括信号处理器310，该信号处理器可操作地与一个或多个麦克风250连接并被配置成从一个或多个麦克风250接收电信号并处理该电信号。半导体制造或分析装置10还包括装置控制器320，该装置控制器可操作地与半导体制造或分析装置10的各种可移动机构和信号处理器310连接。装置控制器320被配置成从信号处理器310接收信号并基于该信号来控制半导体制造或分析装置10的可移动机构的操作和/或移动。在一些实施例中，装置控制器320和信号处理器310是不同的器件，且在其他实施例中，信号处理器310是装置控制器320的一部分。
在一些实施例中，一个或多个麦克风250被选择为优化对从半导体制造或分析装置10收集的声音。例如，一个或多个麦克风250包括单个宽带麦克风，该单个宽带麦克风设计成检测约0.01Hz至约200MHz范围内的声音。在其他实施例中，一个或多个麦克风250包括针对检测特定频率范围而设计的若干窄带麦克风。例如，一个或多个麦克风250可包括设计成检测约0.01Hz至约20Hz的频率的声音的一个或多个次声麦克风、设计成检测从约20Hz至约20kHz(可听范围)的频率的声音的一个或多个声学麦克风以及设计成检测从约20kHz至约200MHz(超声范围)的声音的一个或多个超声麦克风。次声麦克风的示例包括但不限于驻极体电容式麦克风(electret condenser microphone)。声学和超声麦克风的示例包括但不限于压电麦克风、电容式麦克风、动圈式麦克风或光声麦克风。
在一些实施例中，一个或多个麦克风250布置在半导体制造或分析装置10的处理室100内部和/或外部的一个或多个位置处来检测声音。
在一些实施例中，一个或多个麦克风250布置在处理室100的内壁上或附近的一个或多个位置上。在一些实施例中，一个或多个麦克风250可直接附接至内壁，或可通过附接装置(支撑件)附接至处理室100。在一些实施例中，一个或多个麦克风250布置在半导体制造或分析装置10的可移动元件上或附近。例如，一个或多个麦克风250布置在晶圆台110上或附近，且一个或多个麦克风250布置在晶圆运送机构120上或附近。在一些实施例中，一个或多个麦克风250可直接附接至可移动元件，或可通过附接装置(支撑件)附接至可移动元件。在其他实施例中，一个或多个麦克风250布置在两个可移动元件在其操作和/或移动期间越过(cross over，又称交叉)的位置处或附近。此外，在某些实施例中，一个或多个麦克风250布置在处理室100外部。例如，一个或多个麦克风250布置在处理室100的外壁上或附近。
在一些实施例中，基于在处理室100内部和/或外部的特定位置处的所预期声音的频率和幅度来优化麦克风的分布和放置。预期较高频率的声音是定向的且径向衰减。对于这样的声音，在某些实施例中使用设计用于检测定向声音的窄带麦克风。
在一些实施例中，一个或多个次声麦克风布置在处理室100的顶壁上、共同跨越整个声谱(即，约20Hz至约20kHz)的一个或多个窄带声学麦克风布置在处理室100的侧壁上、共同跨越从约20kHz至约200MHz的声谱范围的一个或多个窄带超声麦克风布置在晶圆台110的底侧，以及共同跨越约20kHz至约200MHz的声谱范围的一个或多个窄带超声麦克风布置在晶圆运送机构120上。然而，麦克风的布置和类型不限于上述配置。
在一些实施例中，一个或多个麦克风250中的每个被硬连接至信号处理器310，以便发送与检测到的声音相对应的电信号。在其他实施例中，一个或多个麦克风250中的每个将与检测到的声音相对应的电信号以无线的方式发送至信号处理器310。例如，在某些实施例中，麦克风使用无线通信协议将电信号发送至信号处理器310，例如，该无线通信协议包括但不限于：蓝牙或IEEE 802.11(Wi-Fi)。预期其他类型的无线通信协议(包括专有协议)在本发明的范围内。
在一个实施例中，信号处理器310包括一个或多个非暂时性计算机可读存储器；接口，配置成从一个或多个麦克风250接收电信号；以及一个或多个处理器，配置成处理接收到的电信号并分析电信号。信号处理包括但不限于同步电信号和过滤电信号以减少噪声。
在一些实施例中，一个或多个麦克风250在空间上分散在处理室100内并且是不同步的，以便于安装麦克风。在这些实施例中，如果需要，可执行信号处理器310从各个麦克风接收的同步电信号。在一个实施例中，同步该电信号包括生成频率与非同步电信号的频率基本上分离的(disjoint)定时信号、将定时信号发送至每个麦克风、从每个麦克风接收包括定时信号和相应的非同步电信号的组合的组合信号、分离每个组合信号以恢复非同步电信号和定时信号以及根据恢复的定时信号来对准该非同步电信号以产生同步的电信号。在这些实施例中，应考虑，选择定时信号的频率，使得能量与非同步电信号的重叠(如果有的话)可忽略不计，以避免淹没电信号中包含的信息。例如，在一些实施例中，定时信号具有千兆赫兹(GHz)区域的频率，其中从一个或多个麦克风250接收的电信号具有非常少的能量或没有能量。
在一个实施例中，所有的麦克风250都使用来自装置控制器320的信号进行同步。例如，在一些实施例中，装置控制器320向每个麦克风同时发送“启动检测”信号，且每个麦克风响应于接收到“启动检测”信号而开始检测声音信号。
装置控制器320还获取到指示半导体制造或分析装置10的各种部件的每个操作和/或移动的操作信号。在一些实施例中，装置控制器320将“启动检测”信号与半导体制造或分析设备10的各个部件的操作和/或移动的启动进行同步。因此，将每个麦克风处的声音检测(并由此产生电信号)与半导体制造或分析装置10的各个部分的操作和/或移动的启动进行同步。使来自非同步麦克风的电信号同步的其他方法也在本发明公开的范围内。
在一个实施例中，信号处理器310被配置成过滤从每个麦克风250接收到的电信号，以降低周围声音和噪音，以便提高信噪比(SNR)。过滤电信号的各种方法在本领域是已知的并将不在本发明中进行详细说明。
信号分析包括但不限于，声源位置检测、声谱的时域分析、将电信号从时域转换到频域、声谱的频域分析、信号分解、模式识别、模式比较、模式匹配等。在一些实施例中，在频域转换之前，通过滤波电路和/或平滑电路对检测到的声音进行滤波和/或平滑。在频域中，相邻峰值可平滑地连接以形成声音的“光谱曲线”，该光谱曲线可用于模式识别、模式比较和/或模式匹配操作。
在某些实施例中，信号处理器310被配置成检测声源的位置。可使用三角测量算法(triangulation algorithm)来检测声源。例如，在一些实施例中，在麦克风250未同步的情况下，麦克风250被构造成具有相同带宽和频率灵敏度的三个或多个麦克风，这些麦克风布置在处理室100内部和/或外部。在一些实施例中，例如，在操作和/或移动半导体制造或分析装置10的各种部件中的可移动部件的操作和/或移动期间对声谱的频域分析之后，选择三个或多个麦克风的带宽和中央频率，以最大化在三个或更多个麦克风处接收或检测到的声音信号的强度。在同步过程之后，随后可使用三个或更多个麦克风处接收的特定声音到达的时间差来计算声源与三个或更多个麦克风中的每个麦克风的距离，这反过来可用来计算声源的位置。
例如，在通过装置控制器320使麦克风250同步的实施例中，信号处理器310被配置成接收同步的电信号、处理该信号以检测来自麦克风的信号的公共模式(common pattern，又称公共图案)以及计算来自不同麦克风的公共模式之间的时间差，其中，麦克风检测重叠频带中的声音。通过使用提供公共模式的麦克风的位置基于时间差来计算该公共模式的源的位置。
在各种实施例中，以下一些算法用于将时域信号转换成频域信号，例如，傅立叶变换(例如，快速傅里叶变换(FFT)、离散傅里叶变换(DFT)等)、拉普拉斯变换或小波变换方法。
模式识别可包括基于模型的方法或机器学习方法。在一些实施例中，在从麦克风250接收的同步的所有电信号之后，基于模型的方法用于来识别声谱的模式(pattern，又称图案)。在基于模型的方法中，使用对半导体制造或分析装置10的各个部件的若干正常工作和/或移动执行的回归分析来生成用于半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的正常工作和/或移动的声谱的模型。可获得用于各种部件和/或移动的两个或多个模型声源图谱并存储在系统中。通常，不同的运动导致不同的声音，因此与不同运动相关的不同声谱被获得并被存储。例如，信号处理器310基于晶圆运送机构120的一部分与晶圆台110的一部分之间的碰撞产生的声谱模型来识别晶圆运送机构120的一部分与晶圆台110的一部分之间的碰撞110。
在一些实施例，信号处理器310被配置成“学习”半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的操作和/或移动的特征声音的正常声谱，并存储该正常声谱。信号处理器310与半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的操作和/或移动同步地将从一个或多个麦克风250接收到的信号光谱与模型声谱进行比较。在一些实施例中，当与模型声谱的偏差超过阈值时，信号处理器可检测到异常工作。在一些实施例中，模式匹配处理用于确定从一个或多个麦克风250接收到的信号图谱是否与模型声谱不同。当匹配分数小于阈值(例如，70-90％，其中100％表示完美匹配)时，信号处理器则确定存在异常情况。通过将从一个或多个麦克风250接收到的信号图谱与不同部分或运动的两个或更多个模型声谱进行比较，可确定发生什么类型的异常。在其他实施例中，监测一个或多个特定频率值或范围的频域强度。当强度变得大于正常工作(预先存储)的强度超过预定量(例如，10-30％或更多)时，信号处理器则确定存在异常状况。可通过有意地引起异常工作来预先获得特定频率值或范围。
在一些实施例中，一旦识别出声谱的模式(在本发明中可互换地称为“声音模式”)，信号处理器310则基于声音模式来产生包括与半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的操作和/或移动有关的信息的反馈信号，并将该反馈信号发送至装置控制器320。如果声音模式指示正常工作和/或移动，则反馈信号可简单地是“全部OK”信号。
相反，如果声谱的模式指示异常工作和/或移动，则到达装置控制器320的反馈信号指示已发生异常事件。在这些情况下，反馈信号包括关于异常事件的信息，例如，指示事件的类型和异常的来源。
在一个实施例中，装置控制器320包括一个或多个非暂时性计算机可读存储器；接口，配置成从信号处理器310接收反馈信号以及一个或多个处理器，分析反馈信号并控制半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的操作和/或移动。在一些实施例中，当装置控制器320接收到指示异常事件发生的反馈信号时，装置控制器320则停止半导体制造和分析装置10的操作和移动。在某些实施例中，如果异常事件是次要的或是可自我恢复的，则装置控制器320可继续半导体制造或分析设备10的操作和移动。在一些实施例中，将异常事件发生的日志存储在装置控制器320中，和/或发送至管理整个半导体制造过程/设备的中央服务器。
在前述实施例中，麦克风用作振动监控器件250。在其他实施例中，可检测半导体制造或分析装置10的物理部分的振动的振动传感器用作振动监控器件250。在该情况下，一个或多个振动传感器附接至处理室100的内壁和/或外壁、晶圆台110和/或晶圆运送机构120，以检测每个部件的振动。
类似于上述的声音检测情况，半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的操作和/或移动产生了特征振动，其中，该特征振动通常是半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的操作和/或移动特有的。例如，当晶圆传送机构120传送晶圆123时、当晶圆传送机构120将晶圆123放置在晶圆台上时以及晶圆传送机构120从晶圆台拾取晶圆123时，半导体制造或分析装置10产生了不同的特征振动。当晶圆台110向上移动时和当晶圆台110向下移动时，半导体制造或分析装置10可产生不同的特征振动。在晶圆处理和/或晶圆分析期间，半导体制造或分析装置10可产生不同的特征振动。
在一些实施例中，通过信号处理器310来分析由一个或多个振动传感器检测到的振动。重复获取用于半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的每个操作和/或移动的正常工作的振动信号，并将其存储在信号处理器310中。信号处理器可生成用于半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的每个操作和/或移动的振动谱的模型。
在半导体制造或分析装置10的操作期间，信号处理器310监控从一个或多个振动传感器250发送的振动信号，并将检测到的振动信号的信号谱与正常工作下的模型振动信号谱进行比较。当与模型振动谱的偏差超过阈值时，信号处理器310则确定在半导体制造或分析装置10内存在异常事件。
在其他实施例中，重复获取半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的每个操作和/或移动异常工作下的振动信号并将其存储在信号处理器310中，且信号处理器针对半导体制造或分析装置10的各种可移动部件的每个操作和/或移动，生成用于异常工作的振动谱的模型。
在半导体制造或分析装置10的操作期间，信号处理器310监控从一个或多个振动传感器250发送的振动信号，并确定检测到的振动信号的信号谱是否与异常工作下的模型振动信号谱相匹配。当检测到与用于异常工作的模型振动谱相同或相似的振动谱时，信号处理器310则确定在半导体制造或分析装置10内存在异常事件。在该情况下，信号处理器310可基于模型振动信号谱来确定异常事件的类型。
以上关于麦克风用作振动监控装置的实施例所阐述的相同或相似的操作、配置、过程和/或操作可应用于振动传感器用作振动监控装置的实施例。
本发明实施例中使用了各种振动传感器。振动传感器包括加速度计、压电传感器和微机电系统(MEMS)传感器等。振动传感器可检测频率范围在约0.01Hz至约30kHz或频率范围在约10Hz至约10kHz的振动。
图6是根据一个实施例所述用于控制半导体制造装置的系统的示意图。
在图6中，多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4可通信地连接至中央服务器CTR。多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4中的每个与图1至图3所示的半导体制造或分析装置10相对应。在一些实施例中，多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4是相同类型的装置。在其他实施例中，多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4包括一个或多个不同类型的装置。
中央服务器CTR从多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4中的每个接收监控信号，以监控其工作状况。在一些实施例中，多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4中每个的装置控制器320将监控信号发送至中央服务器CTR。在其他实施例中，中央服务器CTR可操作装置控制器320和/或信号处理器310的一部分功能，并直接监控多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4中每个的操作状况。
当中央服务器CTR从多个半导体制造或分析装置EP1、EP2、EP3和EP4中的一个或多个接收到指示发生异常工作的监控信号时，中央服务器CTR则通过例如在显示器上显示警告消息和/或停止该装置的操作来发出警告信号。
在其他实施例中，中央服务器CTR和/或装置控制器320监控特征声音或振动，并基于该特征声音或振动的变化来预测或估计下一个维护定时。例如，可移动部件由于长期操作的磨损而劣化，导致特征声音或振动产生变化。通过检测特征声音或振动的这种变化，中央服务器CTR和/或装置控制器320预测或估计下一个维护定时，从而可防止可能损坏晶圆和/或装置的机械故障。
图7示出了根据本发明的一个实施例所述用于控制一个或多个制造装置的方法的说明性流程图。在以下实施例中采用与前述实施例相同或相似的装置、器件、工艺、配置，并可省略其详细说明。
在步骤S710处，装置(半导体制造或分析装置10)根据工艺配方开始处理或分析晶圆的操作。在步骤S720处，该装置监控装置内部和/或外部的声音或振动。在步骤S730处，装置处理该检测到的声音或振动。在步骤S740处，该装置检测异常事件。随后，装置在步骤S750处发出反馈信号，且在一些实施例中，将反馈信号发送至中央服务器(例如，图6中的CTR)。
图8和9示出了根据本发明的一个实施例的控制装置。可通过图8和9中所示的计算机系统900来实施上述一个或多个信号处理器310、装置控制器320和中央处理器CTR。
图8是执行信号处理器310、装置控制器310和/或中央服务器CTR的一个或多个功能的计算机系统的示意图。可使用计算机硬件和其上执行的计算机程序来实现前述实施例。在图8中，计算机系统900设置有计算机901，该计算机包括光盘只读存储器(例如，CD-ROM或DVD-ROM)驱动器905和磁盘驱动器906、键盘902、鼠标903和监控器904。
图9是示出计算机系统900的内部配置的示图。在图9中，除了光盘驱动器905和磁盘驱动器906，计算机901还设置有一个或多个处理器911，例如，微处理单元(MPU)；ROM912，其中存储有诸如启动程序的程序；随机存取存储器(RAM)913，与MPU 911连接且其中临时存储有应用程序的命令并设置有临时存储区域；硬盘914，其中存储有应用程序、系统程序和数据；以及总线915，其连接MPU 911、ROM 912等。应注意，计算机901可包括用于提供至LAN的连接的网卡(未示出)。
用于使计算机系统900执行上述实施例中的上述功能的程序可存储在光盘921或磁盘922中并被传送至硬盘914，其中，这些光盘或磁盘插入到光盘驱动器905或磁盘驱动器906中。可选地，该程序可通过网络(未示出)传送至计算机901并存储在硬盘914中。在执行时，将程序加载到RAM 913中。该程序可从光盘921或磁盘922加载，或直接从网络加载。
该程序不一定必须包括例如操作系统(OS)或第三方程序来使计算机901执行前述实施例中的上述功能。该程序可仅包括命令部分以在受控模式下调用适当的功能(模块)并获得期望的结果。
在这些程序中，通过这些程序实现的功能不包括一些实施例中仅可由硬件实现的功能。例如，在获取信息的获取单元或输出信息的输出单元中只能由硬件(例如，网络接口)实现的功能不包括在由上述程序实现的功能中。此外，执行这些程序的计算机可以是单个计算机或可以是多个计算机。
此外，实现上述功能的程序的全部或一部分是用于半导体制造工艺的另一程序的一部分。另外，用于实现功能的程序的全部或一部分通过例如由半导体器件制成的ROM来实现。
应注意，上述实施例可应用于平板显示器的制造或分析装置，例如，液晶显示器和电致发光显示器，其制造工艺类似于半导体器件的制造工艺。
应了解，并非所有优点都必须在本发明中讨论，不是所有实施例或示例都需要具备特别优点，且其他实施例或示例可提供不同的优点。
例如，通过检测和分析由半导体制造或分析装置的一个或多个可移动部件产生的特征声音，可有效地检测半导体制造或分析装置的异常工作。此外，通过监控特征声音，可预测下一个维护时间，从而防止对晶圆和/或装置的损害。
根据本发明的一个方面，在一种操作用于制造或分析半导体晶圆的装置的方法中，在所述装置的操作期间检测所述装置的处理室中的声音。通过信号处理器来获取与检测到的声音相对应的电信号。通过所述信号处理器来处理所获取的电信号。基于所处理的电信号来检测装置的操作期间的事件。根据检测到的事件来控制所述装置的操作。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述信号处理器响应于检测到所述事件而将与所述检测到的事件相对应的反馈信号发送至所述装置的控制器。所述控制器基于所述反馈信号来控制所述装置的操作。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，通过一个或多个麦克风来检测所述声音。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，通过具有不同的检测频率范围的多个麦克风来检测所述声音。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风中的至少一个具有可听声音范围内的检测频率范围。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，其中所述多个麦克风中的至少一个具有超声声音范围内的检测频率范围。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风布置在所述处理室内部。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风布置在所述处理室内部和外部。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述装置还包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器，且所述多个麦克风中的至少一个布置在所述晶圆运送器上。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述装置还包括可移动晶圆台，半导体晶圆放置在所述可移动晶圆台，且所述多个麦克风中的至少一个布置在所述可移动晶圆台上。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述事件包括选自由以下内容所组成的组中的至少一个：机械误差、机械故障和两个或多个部件的碰撞。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，处理电信号包括选自由以下内容所组成的组中的至少一个：过滤所述电信号以从所述检测到的声音中去除噪音或环境声音、对检测到的声源的位置进行检测、在时域或频域中处理所述电信号，和所述检测到的声音中的模式识别为对应于所述装置的操作期间的预定事件。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述识别模式包括基于事件模型或使用先前学习的声音的模式和事件之间的对应性将声音的模式与已知事件进行匹配。
在实施例中，所述方法还包括：响应于检测所述事件，通过所述信号处理器将与所述检测到的事件相对应的反馈信号发送至所述装置的控制器；其中，所述控制器基于所述反馈信号控制所述装置的操作。
在实施例中，通过一个或多个麦克风来检测所述声音。
在实施例中，通过具有不同的检测频率范围的多个麦克风来检测所述声音。
在实施例中，所述多个麦克风中的至少一个麦克风具有可听声音范围内的检测频率范围。
在实施例中，所述多个麦克风中的至少一个麦克风具有超声波范围内的检测频率范围。
在实施例中，所述多个麦克风布置在所述处理室内部。
在实施例中，所述多个麦克风布置在所述处理室内部和外部。
在实施例中，所述装置还包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器；以及所述多个麦克风中的至少一个麦克风布置在所述晶圆运送器上。
在实施例中，所述装置还包括可移动晶圆台，其中，半导体晶圆放置在所述可移动晶圆台上；以及所述多个麦克风中的至少一个麦克风布置在所述可移动晶圆台上。
在实施例中，所述事件包括选自由以下内容所组成的组中的至少一个：机械误差、机械故障和两个或多个部件的碰撞。
在实施例中，处理所述电信号包括选自由以下内容所组成的组中的至少一个：过滤所述电信号以从所述检测到的声音中去除噪音或环境声音、对检测到的声源的位置进行检测、在时域或频域中处理所述电信号、和将所述检测到的声音的模式识别为对应于所述装置的操作期间的预定事件。
在实施例中，所述识别模式包括基于事件模型或使用先前学习的声音的模式和事件之间的对应性将声音的模式与已知事件进行匹配。
根据本发明公开的另一个方面，在一种操作用于制造或分析半导体晶圆的装置的方法中，所述多个装置中的每个包括处理室。在所述方法中，在所述多个装置中的每个的操作期间检测所述装置的处理室中的声音。通过一个或多个计算机来获取来自所述多个装置的与所述检测到的声音相对应的电信号。所述一个或多个计算机处理所获取的电信号。基于所处理的电信号来检测所述多个装置中每个的操作期间的一个或多个事件。根据所检测到的一个或多个事件来控制所述多个装置中每个的操作。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个装置是选自由以下内容组成的组中的相应的一个：等离子体蚀刻装置、化学气相沉积(CVD)装置、溅射沉积装置、原子层沉积(ALD)装置、外延生长装置、退火装置、热氧化装置、离子注入装置、光刻装置、湿法处理装置、临界尺寸(CD)测量装置、扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜、膜厚度测量装置、覆盖测量装置、颗粒检查装置、缺陷检查装置和电特性测量装置。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个装置中的每个包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器，且所述声音包括由所述晶圆运送器在移动时产生的声音。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个装置中的每个包括可移动晶圆台，半导体晶圆放置在所述可移动晶圆台上，且所述声音包括由所述晶圆台在移动时产生的声音。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，当所述检测到的一个或多个事件与指示机械故障的预定事件对应时，则停止其中检测到所述一个或多个事件的一个或多个装置的操作。
根据本发明公开的一个方面，在一种操作用于制造或分析半导体晶圆的装置的方法中，在所述装置的操作期间通过一个或多个传感器检测所述装置的处理室中的振动。通过信号处理器来获取与检测到的振动对应的电信号。所述信号处理器处理所述获取的电信号。基于所处理的电信号来检测所述装置的操作期间的事件。根据所检测到的事件来控制所述装置的操作。
根据本发明的一个方面，一种用于制造或分析半导体晶圆的装置包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器、其上放置有半导体晶圆的晶圆台、其中布置有所述晶圆运送器和所述晶圆台的处理室、布置成用于检测在所述装置操作期间由所述装置产生的声音并发送与所述检测到的声音相对应的电信号的一个或多个麦克风、配置成从所述一个或多个麦克风接收所述电信号且处理所述电信号并在所述装置的操作期间检测事件的信号处理器，以及用于根据所述检测到的事件来控制所述装置的操作的控制器。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述信号处理器响应于检测到所述事件而将与所述检测到的事件相对应的反馈信号发送至所述控制器，且所述控制器基于所述反馈信号来控制所述装置的操作。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述装置包括多个用于检测所述声音的麦克风。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风具有不同的检测频率范围。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风中的至少一个具有可听声音范围内的检测频率范围。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风中的至少一个具有超声声音范围内的检测频率范围。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风布置在所述处理室内部和外部。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述装置还包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器，且所述多个麦克风中的至少一个布置在所述晶圆运送器上。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述装置还包括可移动晶圆台，半导体晶圆放置在所述可移动晶圆台，且所述多个麦克风中的至少一个布置在所述可移动晶圆台上。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述事件包括选自由以下内容组成的组中的至少一个：机械误差、机械故障和两个或多个部件的碰撞。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述处理电信号包括由以下内容组成的组中的至少一个：过滤所述电信号以从所述检测到的声音中去除噪音或环境声音、对所述检测到的声源的位置进行检测、在时域或频域中处理所述电信号，和将所述检测到的声音中的模式识别为对应于所述装置的操作期间的预定事件。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，识别模式包括基于事件模型或使用先前学习的声音的模式和事件之间的对应性将声音的模式与已知事件进行匹配。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述装置是选自由以下内容组成的组中的一个：等离子体蚀刻装置、化学气相沉积(CVD)装置、溅射沉积装置、原子层沉积(ALD)装置、外延生长装置、退火装置、热氧化装置、离子注入装置、光刻装置和湿法处理装置。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述装置是选自由以下内容组成的组中的一个：临界尺寸(CD)测量装置、扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜、膜厚度测量装置、覆盖测量装置、颗粒检查装置、缺陷检查装置和电特性测量装置。
在实施例中，所述信号处理器响应于检测所述事件将与所述检测到的事件相对应的反馈信号发送至所述控制器；以及所述控制器基于所述反馈信号来控制所述装置的操作。
在实施例中，通过检测频率范围包括可听声音范围和超声波声音范围中的至少一个的多个麦克风来检测所述声音。
在实施例中，所述多个麦克风布置在所述处理室内部和外部。
在实施例中，处理所述电信号包括在频域和时域中的至少一个中将所述检测到的声音的模式识别为对应于在所述装置的操作期间的预定事件；以及识别模式包括基于事件模型或使用先前学习的声音的模式和事件之间的对应性，将声音的模式与预定事件中的一个进行匹配。
根据本发明公开的另一个方面，一种用于制造或分析半导体晶圆的系统包括中央服务器和可与所述中央服务器通信地连接的多个半导体制造或分析装置。所述多个半导体制造或分析装置中的每个包括晶圆运送器，用于转移半导体晶圆的；晶圆台，其上放置有半导体晶圆；处理室，其中布置有所述晶圆运送器和所述晶圆台；一个或多个麦克风，布置成用于检测在所述装置操作期间由所述装置产生的声音并发送与所述检测到的声音相对应的电信号；以及一个或多个计算机，配置成从所述一个或多个麦克风接收所述电信号且处理所述电信号并在所述装置的操作期间检测事件而且根据所述检测到的事件来控制所述装置的操作。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个半导体制造或分析装置中的每个还包括一个或多个麦克风。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个半导体制造或分析装置中的每个还包括具有不同的检测频率范围的多个麦克风。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个麦克风中的至少一个具有在可听声音范围和超声声音范围中的至少一个中的检测频率范围。在前述或下面的实施例中的一个或多个中，所述多个半导体制造或分析装置中的每个还包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器和其上放置有所述半导体晶圆的晶圆台。所述多个麦克风中的至少一个布置在所述晶圆运送器和所述晶圆台中的至少一个上。
根据本发明公开的另一个方面，一种用于制造或分析半导体晶圆的装置包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器、其上放置有半导体晶圆的晶圆台、其中布置有所述晶圆运送器和所述晶圆台的处理室、布置成用于在所述装置操作期间检测由所述装置产生的振动并发送与所述检测到的振动相对应的电信号的一个或多个传感器、配置成从所述一个或多个传感器接收所述电信号且处理所述电信号并在所述装置的操作期间检测事件的信号处理器，以及用于根据所述检测到的事件来控制所述装置的操作的控制器。
前述概述了若干实施例或示例的特征，使得本领域技术人员可更好地理解本公开的各方面。本领域技术人员应当理解，他们可以容易地使用本公开作为设计或修改其他过程和结构的基础，以实现相同的目的和/或实现本发明介绍的实施例或示例的相同优点。本领域技术人员还应该认识到，这样的等同构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，它们可以在本发明中进行各种改变、替换和变更。

Claims (19)

1.一种操作用于制造或分析半导体晶圆的装置的方法，所述方法包括：
在所述装置的操作期间检测所述装置的处理室中的声音；
通过信号处理器获取与检测到的声音相对应的电信号；
通过所述信号处理器处理获取的电信号；
基于处理的电信号检测所述装置的操作期间的事件；
根据检测到的事件来控制所述装置的操作；以及
当检测到异常事件时，确定所述异常事件是否是可自我恢复的，并且当确定所述异常事件是可自我恢复的时候，继续所述装置的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
响应于检测所述事件，通过所述信号处理器将与所述检测到的事件相对应的反馈信号发送至所述装置的控制器；
其中，所述控制器基于所述反馈信号控制所述装置的操作。
3.根据权利要求1所述的方法，通过一个或多个麦克风来检测所述声音。
4.根据权利要求1所述的方法，通过具有不同的检测频率范围的多个麦克风来检测所述声音。
5.根据权利要求4所述的方法，所述多个麦克风中的至少一个麦克风具有可听声音范围内的检测频率范围。
6.根据权利要求4所述的方法，所述多个麦克风中的至少一个麦克风具有超声波范围内的检测频率范围。
7.根据权利要求4所述的方法，所述多个麦克风布置在所述处理室内部。
8.根据权利要求4所述的方法，所述多个麦克风布置在所述处理室内部和外部。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，
所述装置还包括用于转移半导体晶圆的晶圆运送器；以及
所述多个麦克风中的至少一个麦克风布置在所述晶圆运送器上。
10.根据权利要求4所述的方法，其中，
所述装置还包括可移动晶圆台，其中，半导体晶圆放置在所述可移动晶圆台上；以及
所述多个麦克风中的至少一个麦克风布置在所述可移动晶圆台上。
11.根据权利要求1所述的方法，所述事件包括选自由以下内容所组成的组中的至少一个：机械误差、机械故障和两个或多个部件的碰撞。
12.根据权利要求1所述的方法，处理所述电信号包括选自由以下内容所组成的组中的至少一个：过滤所述电信号以从所述检测到的声音中去除噪音或环境声音、对检测到的声源的位置进行检测、在时域或频域中处理所述电信号、和将所述检测到的声音的模式识别为对应于所述装置的操作期间的预定事件。
13.根据权利要求12所述的方法，所述识别模式包括基于事件模型或使用先前学习的声音的模式和事件之间的对应性将声音的模式与已知事件进行匹配。
14.一种用于制造或分析半导体晶圆的装置，所述装置包括：
晶圆运送器，用于转移半导体晶圆；
晶圆台，半导体晶圆放置在所述晶圆台上；
处理室，所述晶圆运送器和所述晶圆台布置在所述处理室中；
一个或多个麦克风，布置用于在所述装置的操作期间检测由所述装置产生的声音并发送与所述检测到的声音相对应的电信号；
信号处理器，被配置成从所述一个或多个麦克风接收所述电信号、处理所述电信号，并在所述装置的操作期间检测事件；以及
控制器，用于根据检测到的事件控制所述装置的操作，其中，当检测到异常事件并且确定所述异常事件是可自我恢复的时候，所述控制器继续所述装置的操作。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，
所述信号处理器响应于检测所述事件将与所述检测到的事件相对应的反馈信号发送至所述控制器；以及
所述控制器基于所述反馈信号来控制所述装置的操作。
16.根据权利要求14所述的装置，通过检测频率范围包括可听声音范围和超声波声音范围中的至少一个的多个麦克风来检测所述声音。
17.根据权利要求16所述的装置，所述多个麦克风布置在所述处理室内部和外部。
18.根据权利要求14所述的装置，其中，
处理所述电信号包括在频域和时域中的至少一个中将所述检测到的声音的模式识别为对应于在所述装置的操作期间的预定事件；以及
识别模式包括基于事件模型或使用先前学习的声音的模式和事件之间的对应性，将声音的模式与预定事件中的一个进行匹配。
19.一种用于制造或分析半导体晶圆的系统，所述系统包括：
中央服务器；以及
多个半导体制造或分析装置，可通信地连接至所述中央服务器，其中：
所述多个半导体制造或分析装置中的每个包括：
晶圆运送器，用于转移半导体晶圆；
晶圆台，将半导体晶圆放置在所述晶圆台上；
处理室，所述晶圆运送器和所述晶圆台布置在所述处理室中；
一个或多个麦克风，布置为用于在所述装置的操作期间来检测由所述装置产生的声音或振动并发送与检测到的声音或振动相对应的电信号；
一个或多个计算机，被配置成从所述一个或多个麦克风接收所述电信号、处理所述电信号、检测所述装置的操作期间的事件以及根据所述检测到的事件来控制所述装置的操作；
其中，所述中央服务器基于特征声音或振动的变化来预测或估计下一个维护定时。
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