CN110504186B - 半导体制造机台的状况监控方法及半导体制造系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种半导体制造机台的状况监控方法。上述方法包括在一半导体制造机台中依据多个操作程序以一传送装置来移动一基板。上述方法还包括在各操作程序中，测量传送装置的一力矩，并传送相关于力矩的一测量力矩信号至一调制器。上述方法还包括设定调制器具有一调整参数，使调制器根据调整参数调整测量力矩信号并输出一调制力矩信号至一分析设备。此外，上述方法包括通过分析设备分析调制力矩信号，并且当调制力矩信号异常时，分析设备发出一警示信号。

Description

半导体制造机台的状况监控方法及半导体制造系统

技术领域

本发明实施例涉及一种半导体技术，特别涉及一种半导体制造系统及其制造机台的状况监控方法。

背景技术

近年来，半导体集成电路(semiconductor integrated circuits)经历了指数级的成长。在集成电路材料以及设计上的技术进步下，产生了多个世代的集成电路，其中每一世代较前一世代具有更小更复杂的电路。在集成电路发展的过程中，当几何尺寸(亦即，工艺中所能产出的最小元件或者线)缩小时，功能密度(亦即，每一芯片区域所具有的互连装置的数目)通常会增加。一般而言，这种尺寸缩小的工艺可以提供增加生产效率以及降低制造成本的好处，然而，这种尺寸缩小的工艺亦会增加制造与生产集成电路的复杂度。

集成电路，是通过一系列的半导体制造机台(简称为制造机台)处理晶圆而产出。每个制造机台通常是依据一预先定义或预先决定的工艺程序(process recipe)，在晶圆上执行一集成电路制造工作(又称为一制造流程(manufacturing process)或工艺)，其中上述工艺程序界定上述工艺的各种参数。例如，集成电路制造通常使用需要多个在生产上和支援上相关的制造机台来完成多道工艺，而集成电路制造者需要关注于监测每一制造机台的硬件及相关联的工艺，以确认及维持集成电路制造的稳定性、可重复性及良率。这种机台监测可通过一分析设备来完成，其在工艺中监测制造机台，并识别出发生于上述制造机台且可能造成工艺偏离原本预期状况的错误。

虽然目前现有的制造机台的状况监控方法及系统已经足以实现其目标，但这些方法及系统不能在各方面令人满意。

发明内容

本发明部分实施例提供一种半导体制造机台的状况监控方法。上述方法包括在一半导体制造机台中依据多个操作程序以一传送装置来移动一基板。上述方法还包括在各操作程序中，测量传送装置的一力矩，并传送相关于力矩的一测量力矩信号至一调制器。上述方法还包括设定调制器具有一调整参数，使调制器根据调整参数调整测量力矩信号并输出一调制力矩信号至一分析设备。此外，上述方法包括通过分析设备分析调制力矩信号，并且当调制力矩信号异常时，分析设备发出一警示信号。

本发明部分实施例提供一种半导体制造系统。上述半导体制造系统包括配置用于传送一基板的一传送装置。上述半导体制造系统还包括连结传送装置的一力矩量计。上述力矩量计是配置用于根据传送装置的一力矩发出一测量力矩信号。上述半导体制造系统也包括电性连结力矩量计的一调制器。上述调制器是配置用于将测量力矩信号调整至一调制力矩信号。另外，上述半导体制造系统包括电性连结调制器的一分析设备。上述分析设备是配置用于分析调制力矩信号。

附图说明

图1显示根据本公开一些实施例的一半导体制造系统的方框图。

图2显示根据一些实施例的一半导体制造机台的示意图。

图3显示根据一些实施例的一半导体制造机台的状况监控方法的简化流程图。

图4A显示根据一些实施例的一半导体制造机台的示意图，其中传送装置自一托架取出一基板。

图4B显示根据一些实施例的一半导体制造机台的示意图，其中传送装置自一托架移动一基板至一载台。

图4C显示根据一些实施例的一半导体制造机台的示意图，其中传送装置放置一基板至一载台。

图5显示根据一些实施例，一半导体制造机台在多个操作程序中预期力矩信号对时间的关系图表，及半导体制造机台在多个操作程序中调制力矩信号对时间的关系图表。

图6显示根据一些实施例，一半导体制造机台在多个操作程序中预期音频信号对时间的关系图表，及半导体制造机台在多个操作程序中所调制音频信号对时间的关系图表。

附图标记说明：

1～半导体制造系统；

3～基板

5～半导体晶圆

10～网络；

20～数据库；

30～制造机台；

31～传送装置

311～第一手臂结构

312～第二手臂结构

313～夹持结构

314～驱动器

315～转轴

33～交换装置

331～基座

332、333～升降单元

334、335～载台

34～托架

35～承载装置

37～加工装置

371～光源

372～晶圆夹

40～检测设备

41～力矩量计

42～信号线

421～卷绕部分

43～麦克风装置

44～信号线

45～调制器

50～控制设备

60～分析设备

70～其他实体

100～制造机台的状况监控方法

101-106～操作

AS1～测量音频信号

AS2～调制音频信号

TS1～测量力矩信号

TS2～调制力矩信号

EXP1～预期力矩信号

EXP2～预期音频信号

UCL1～力矩阈值

UCL2～上音频阈值

LCL2～下音频阈值

a1～转轴

a2～转轴

具体实施方式

以下公开的实施方式或实施例是用于说明或完成本发明的多种不同技术特征，所描述的元件及配置方式的特定实施例是用于简化说明本发明，使公开得以更透彻且完整，以将本公开的范围完整地传达予同领域熟悉此技术者。当然，本公开也可以许多不同形式实施，而不局限于以下所述的实施例。

在下文中所使用的空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，是为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位之外，这些空间相关用词也意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。例如，装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，而在此所使用的空间相关用词也可依此相同解释。此外，若实施例中叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的情况，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使得上述第一特征与第二特征未直接接触的情况。

以下不同实施例中可能重复使用相同的元件标号及/或文字，这些重复是为了简化与清晰的目的，而非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。另外，在附图中，结构的形状或厚度可能扩大，以简化或便于标示。必须了解的是，未特别图示或描述的元件可以本领域技术人士所熟知的各种形式存在。

在本发明实施例中描述的先进光刻工艺、方法及材料可以适用于许多应用中，包括鳍式场效晶体管(fin-type field effect transistor，FinFET)。例如，鳍结构可能被图案化以在多个结构之间产生相对较小的间隔，而本发明实施例是适合应用于此。再者，本发明实施例可以应用在用来形成鳍式场效晶体管的鳍结构的间隙壁(spacer)的工艺。

图1显示根据本发明一些实施例的一半导体制造系统1的方框图。半导体制造系统1可以是一虚拟集成电路制造系统(或一虚拟晶圆制造厂(virtual wafer manufacturingfacility))。半导体制造系统1实施一系列的半导体制造流程(semiconductormanufacturing processes)以产出集成电路装置。例如，半导体制造系统1可以实施半导体制造流程于一晶圆)上以产生材料层、图案特征、及/或集成电路。为了清楚起见，图1中的半导体制造系统1是被简化，以便于更能理解本发明的概念。在半导体制造系统1中可以加入其他的特征，并且在半导体制造系统1的其他实施方式中，以下所述的某些特征也可以被更换或移除。

半导体制造系统1包括一网络10，用以使得多种实体(例如一数据库20、一半导体制造机台30、一检测设备40、一控制设备50、一分析设备60、及其他实体70)能够彼此互相通信。在部分实施例中，半导体制造系统1可以包括不只一个上述各种实体，并且还包括在所述实施例中没有示出示出的其他实体。在图1的实施例中，半导体制造系统1的各个实体通过网络10和其他实体互动，以提供服务给其他实体及/或接受其他实体的服务。网络10可以为单一网络或多种不同的网络，例如内部网络、网际网络、其他网络、或上述的组合。网络10包括有线通信频道、无线通信频道、或两者的组合。

数据库20用以存储关联于半导体制造系统1的数据，尤其是关联于半导体制造流程的数据。在部分实施例中，数据库20存储从半导体制造机台30、检测设备40、控制设备50、分析设备60、其他实体70、及上述的组合收集来的数据。例如，数据库20可以存储下列数据：关联于由半导体制造机台30所处理的半导体晶圆的晶圆特征的数据、关联于半导体制造机台30所实施用以处理晶圆的工艺参数的数据、关联于由检测设备40所测量及收集到半导体制造机台30在半导体制造流程中的状况的数据、关联于控制设备50及分析设备60对上述晶圆特征、工艺参数及/或半导体制造机台30的状况进行分析的数据、及其他关联于半导体制造系统1的数据。在部分实施例中，半导体制造机台30、检测设备40、控制设备50、分析设备60、及其他实体70的每一者可具有一对应的数据库。

半导体制造机台30用以执行一半导体制造流程(简称为工艺)。根据一些实施例，半导体制造机台30可以为一化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)机台、一物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)机台、一蚀刻(etching)机台、一热氧化(thermal oxidation)机台、一离子布植(ion implantation)机台、一化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)机台、一快速升温退火(rapid thermalannealing，RTA)机台、一光刻(photolithography)机台、一扩散(diffusion)机台、或者其他半导体制造机台。

图2显示本公开的部分实施例的半导体制造系统1的部分元件包括半导体制造机台30、检测设备40、控制设备50及分析设备60的示意图。根据本公开的部分实施例，半导体制造机台30为一光刻机台且包括一传送装置31、一交换装置33、一承载装置35、一加工装置37。半导体制造机台30的元件数量可以增加或减少，并不仅以此实施例为限。

在部分实施例中，基板3是放置于一托架34内而被传送至半导体制造机台30的一装载端(load port，图未示)。传送装置31设置于托架34与交换装置33之间，并配置用于传送基板3来回于一托架34与交换装置33之间。在部分实施例中，传送装置31包括一第一手臂结构311、一第二手臂结构312、一夹持结构313、一驱动器314及一转轴315。

第一手臂结构311连结第二手臂结构312且可相对彼此绕一转轴a1旋转。夹持结构313设置于第二手臂结构312的末端，并配置用于夹持基板3。驱动器314设置于第一手臂结构311内。转轴315连结于驱动器314以及第二手臂结构312之间。驱动器314可包括任何可用于驱动第二手臂结构312相对于第一手臂结构311运动的马达。例如：驱动器314包括DC马达或步进马达。驱动器314可电性连结于控制设备50，并根据来自控制设备50的控制信号输出动力。转轴315传递驱动器314所产生的动力，使第二手臂结构312相对于第一手臂结构311绕转轴a1转动。应当理解的是，传送装置31的手臂结构的数量并不仅限于图2所示的实施例。传送装置31可包括两个以上的手臂结构以及两个以上驱动器，并且相连接的两个手臂结构的运动通过设置于其间的驱动器加以驱动，以实现传送装置31在多轴上旋转的目的。

交换装置33配置用于在基板3放置于承载装置35前后抓取基板3。承载装置35是用于将基板3移入加工装置37当中。在部分实施例中，如图2所示，交换装置33包括一基座331、两个升降单元332、333、及两个载台334、335。两个升降单元332、333各自连结于基座331底面。两个载台334、335分别连结于两个升降单元332、333的末端。基座331可绕一旋转轴a2转动，且两个升降单元332、333可独立相对基座331进行垂直方向的移动。两个载台334、335是配置利用适当的方式夹持基板3。举例而言，两个载台334、335分别连结于一真空来源，并利用真空所产生的吸力固定基板3于其底面。

在部分实施例中，基板3包括一掩模(以下说明的基板3为一掩模，但不限定于此)。基板3可由适当的透明材料制成，例如玻璃或石英，在其上方形成不透明材料例如铬的图案。若该掩模为相转移掩模(phase-shiftinglayer)，则在铬层的下方提供一相转移层。于部分实施例中，该相转移层可包括任一组成，择自过渡金属元素、镧是元素及其任意组合。例如包括Mo、Zr、Ta、Cr、和Hf。于一范例中，上述含金属层是由以下材料的一构成，MoSi或Cr。在部分实施例中，基板3还包括一薄胶膜(Pellicle)，以保护形成于其上的图案。薄胶膜可形成的厚度范围介于约2μm至约5μm厚，且对于光具有高的穿透率。

加工装置37用于在显影工艺当中曝光半导体晶圆5的曝光装置。在部分实施例中，加工装置37包括一光源371及一用于夹持半导体晶圆5的晶圆夹372。加工装置37是配置用于利用基板3(例如一掩模)加工一半导体晶圆5。半导体晶圆5可包括多种装置元件。形成于半导体晶圆5中的装置元件的实施例包括晶体管(如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补式金属氧化物半导体场效晶体管(CMOS)、双极接面晶体管(BJT)、高电压晶体管、高频晶体管、P-通道及/或N-通道场效晶体管等)、二极管及/或其他可应用元件。执行多种程序以形成所述装置元件，例如，沉积、刻蚀、布植、光刻、回火及/或其他适用程序。在部分实施例中，浅凹槽隔离(STI)层、层间介电质(ILD)或层间介电层覆盖在半导体晶圆5的装置元件上。

检测设备40是配置用以测量及收集半导体制造机台30在半导体制造流程中的状况的数据。在部分实施例中，检测设备40包括一力矩量计41。力矩量计41是配置用于测量传送装置31的驱动器314所输出的力矩(torque force)。力矩量计41可连结于传送装置31的转轴315并根据转轴315所传递的力矩输出一力矩信号至分析设备60。在部分实施例中，力矩量计41所产生的力矩信号以时域(time domain)信号的形式输出至分析设备60。应当理解的是，力矩量计41亦可连结于用作驱动夹持结构313的动力传送元件(未图示)，并根据上述动力传送元件所传递的力矩输出一测量力矩信号TS1至分析设备60。

在部分实施例中，检测设备40还包括一信号线42，力矩量计41所产生的力矩信号通过信号线42传递至调制器45(后方将进一步说明)。在部分实施例中，信号线42包括一卷绕部分421。卷绕部分421是设置于传送装置31的第一手臂结构311当中。在第一手臂结构311相对于第二手臂结构312旋转时，卷绕部分421可以使信号线42在传送装置31进行延展，而不致因拉扯而断裂。在部分实施例中，卷绕部分421是卷绕于转轴315之上。应当理解的是，卷绕部分421的设置位置并不以上述实施例所限，卷绕部分421可设置于传送装置31内具有余裕空间的一适当位置。

在部分实施例中，检测设备40还包括一麦克风装置43。麦克风装置43是配置用于测量信号线42在传送装置31内部的声音。麦克风装置43可相邻信号线42的卷绕部分421设置于第一手臂结构311内部，并通过一信号线44电性连结于分析设备60。在部分实施例中，在第一手臂结构311相对于第二手臂结构312旋转时，信号线42的卷绕部分421因摩擦或拉扯而发出声音，麦克风装置43根据信号线42所产生的声音输出一相关于信号线42声音的音频信号至分析设备60。在部分实施例中，麦克风装置43所产生的音频信号以频域(frequency domain)信号的形式输出至分析设备60。

在部分实施例中，检测设备40还包括一调制器45。调制器45连结于信号线42以及信号线44至少其中的一者并配置用于调整来自力矩量计41的力矩信号以及/或者来自麦克风装置43的音频信号，并将所述信号调整后，输出一调制电子信号至分析设备60。

在部分实施例中，调制器45是配置用于调整来自力矩量计41的测量力矩信号TS1，并在调整完成后输出一调制力矩信号TS2至分析设备60进行分析。调制器45可包括一电阻元件(图未示)，并且上述电阻元件可根据控制设备50所提供的控制信号M1而调整于不同的电阻值，使调制器45具有不同的调整参数。通过设定不同的调整参数，调制器45可作为一电控开关，以改变分析设备60对调制力矩信号TS2的敏感度。

举例而言，当调制器45的电阻元件的电阻值极小化时(调制器45设定为开启状态)，测量力矩信号TS1与调制力矩信号TS2差异相当小，分析设备60可针对调制力矩信号TS2进行分析，并在调制力矩信号TS2超过一力矩阈值时发出警示信号。当调制器45的电阻元件的电阻值极大化时(调制器45设定为关闭状态)，调制器45滤除测量力矩信号TS1使调制力矩信号TS2几近于0，故分析设备60不因调制力矩信号TS2超出力矩阈值而发出警示信号。因此，可以避免误警示(false alarm)的情况，以降低维护成本。调制器45的电阻元件的电阻值可介于约0.5欧姆至500M欧姆之间。

在部分实施例中，调制器45是配置用于调整来自麦克风装置43的测量音频信号AS1，并在调整完成后输出调制音频信号AS2至分析设备60进行分析。调制器45可包括一音频分析仪(图未示)。音频分析仪可执行一运算，将来自麦克风装置43的测量音频信号AS1(频域信号)转换为输出调制音频信号AS2(时域信号)，并传送至分析设备60进行分析。上述音频分析仪所执行的运算可包括傅里叶级数(fourier series)、快速傅里叶转换(fouriertransform)、拉氏转换法(laplace transform)、Z变换(Z transform)或子波列转换(wavelet transform)。通过将频域信号转换为时域信号，调制音频信号AS2可与存储于数据库20中相对于时间的预期音频信号进行比较，进而判断信号线42的状况是否异常。

在部分实施例中，控制设备50更配置用以进行中间工艺目标的动态微调，进而达到晶圆的最终产品目标。上述工艺目标的微调又可称为控制移动(control actions)，其补偿了可能造成晶圆特征变化的硬件工具问题及/或工艺问题。控制设备50可以实时(realtime)、晶圆对晶圆(wafer-to-wafer)、批次对批次(batch-to-batch)、或上述组合等方式来执行控制移动。

在部分实施例中，控制设备50依据上述由检测设备40所收集到的数据执行控制移动以修改由半导体制造机台30所执行的预先决定的工艺程序，并停止半导体制造机台30的运行(例如，停止传送装置31内的驱动器314的运转)，以避免工艺目标异常及/或掩模损坏。在部分实施例中，控制设备50依据上述由检测设备40所收集到的数据执行控制移动以调整检测设备40传送至分析设备60的信息，以避免误判监控数据的情况发生。

在部分实施例中，控制设备50执行控制移动以修改由半导体制造机台30所执行用来处理晶圆的工艺程序。例如，控制设备50依据被处理晶圆的检测数据、工艺模式、及各种演算法针对每个被处理的晶圆修改预先决定的工艺参数(例如处理时间、气体流率、反应腔室压力、温度、晶圆温度、及其他工艺参数)，以确保每个被处理的晶圆都能达到最终产品目标。

分析设备60通过监测半导体制造机台30在半导体制造流程中所实施的工艺参数(包括上述由检测设备40所收集到的数据)，以及监测半导体制造机台30在半导体制造流程中实施的工艺参数所得到的晶圆特征，以评估半导体制造机台30的状况及检测其是否已发生错误，例如信号线42是否过度扭曲。关于利用检测设备40监控半导体制造机台30状况的实施方式在后面段落会做进一步介绍。

在部分实施例中，分析设备60实施统计式工艺控制(statistical processcontrol，SPC)以追踪及分析半导体制造机台30的状况。分析设备60可以实施一或多个时间控制图(T-chart)或单位缺点数控制图(U-chart)。在另一些实施例中，分析设备60实施错误检测及分类(fault detection and classification，FDC)或自动数据收集(automateddata collection，ADC)以追踪及分析半导体制造机台30的状况。

在时间控制图(T-chart)中，分析设备60依时序将关联于上述工艺的统计式工艺控制数据绘制成图表，来记录半导体制造机台30的历史工艺数据。上述统计式工艺控制数据包括关联于由半导体制造机台30所实施的工艺参数(及/或晶圆特征)。当统计式工艺控制数据指出上述工艺参数偏离一可接受的目标时(换言之，当分析设备60检测到一错误或异常时)，分析设备60可触发一警示信号，通知半导体制造机台30的一操作者，以暂停半导体制造机台30所执行的操作程序、采取另一个移动、或上述的组合，使得半导体制造机台30的任何问题可被识别及补救。

图3显示根据一些实施例的半导体制造机台的状况监控方法100的简化流程图。为了说明，将配合参照图1、图2、图4、图5一起描述流程图。另外，在一些其他实施例中，后续所述制造流程的部分操作程序可以被更换或取消。应了解的是，后续关于光刻机台的状况的讨论仅为例示，半导体制造机台的状况监控方法100也可以由半导体制造系统1实施以监控任何种类的半导体制造机台30及半导体制造机台30中任何模块的状况。

半导体制造机台的状况监控方法100包括操作101，其中，传送装置31根据多个操作程序进行移动。在部分实施例中，传送装置31可依据图4A至图4C所公开的操作程序移动，以将基板3自托架34传送至载台331。在此实施例中，基板3为一掩模。详而言之，如图4A所示，半导体制造机台30所实施的操作程序包括自一托架34卸除基板3。接着，如图4B所示，半导体制造机台30所实施制造流程包括由托架34运送基板3至交换装置33。接着，如图4C所示，半导体制造机台30所实施操作程序包括放置基板3至交换装置33的载台311。应了解的是，半导体制造机台30所实施的操作程序仅为例示，以便于后续说明，而并非用以限定本公开。在部分实施例中，上述操作程序也可以被更换或取消，或者一些其他操作程序也可以被加入操作程序中。

半导体制造机台的状况监控方法100还包括操作102，其中，在执行操作101同时，利用力矩量计41测量传送装置31的力矩。在部分实施例中，在半导体制造机台30实施上述操作程序的各操作程序中，力矩量计41测量传送装置31的力矩，并根据所测量结果传送测量力矩信号TS1至调制器45。例如，在半导体制造机台30实施图4A至图4C的各操作程序中，力矩量计41测量传送装置31的转轴315的力矩。力矩量计41可持续性地测量传送装置31的转轴315的力矩。或者，力矩量计41可以一规律的时间间隔来测量传送装置31的转轴315的力矩。接着，根据转轴315的力矩，力矩量计41输出测量力矩信号TS1至调制器45。

半导体制造机台的状况监控方法100还包括操作103，其中，在执行操作101同时，利用麦克风装置43收集传送装置31的声音。在部分实施例中，在半导体制造机台30实施图4A至图4C的各操作程序中，麦克风装置43收集位于传送装置31内部的信号线42的卷绕部分421所产生的声音，并根据所收集的声音传送测量音频信号AS1至调制器45。麦克风装置43可持续性地收集信号线42所产生的声音。或者，麦克风装置43可以一规律的时间间隔在半导体制造机台30的各操作程序中收集信号线42的卷绕部分421所产生的声音。

在部分实施例中，测量音频信号AS1传送至分析设备60前，调制器45可进一步处理测量音频信号AS1，以转换为可供分析设备60进行分析的格式。例如，调制器45将测量音频信号AS1(频域信号)转换为输出调制音频信号AS2(时域信号)。在部分实施例中，操作103加以省略，麦克风装置43未配置用于收集信号线42的声音。

半导体制造机台的状况监控方法100还包括操作104，其中，调制器45调整测量力矩信号TS1并输出调制力矩信号TS2。在部分实施例中，在半导体制造机台30实施上述图4A-图4C所显示的操作程序前，调制器45设定有一第一调整参数(例如：电阻值设定为最小值)，以执行一校正程序。此时，调制力矩信号TS2几乎相近于测量力矩信号TS1，因此分析设备60可通过分析调制力矩信号TS2以判断传送装置31是否正常。例如，通过分析调制力矩信号TS2可获得传送装置31的位置，以进行定位。

接着，在半导体制造机台30开始实施上述图4A-图4C所显示的操作程序后，调制器45设定有一第二调整参数(例如：电阻值设定为最大值)。此时，调制力矩信号TS2几乎接近于零，因此传送装置31的力矩无法通过分析设备60进行分析。如此一来，可以避免传送装置31移动过程中，因信号线42缠绕而造成传送装置31的力矩突然改变进而使分析设备60错误发出警示信号的现象发生。上述调整参数可利用人工方式在上述操作程序开始前进行切换。或者，上述调整参数可以通过控制设备50在上述操作程序开始前自动切换。

在部分实施例中，当信号线42的卷绕部分421较紧密时，麦克风装置43实时收集的声音强度越强，并且力矩量计41所测量的力矩也较容易发生误差。相反地，当信号线42的卷绕部分421较宽松时，麦克风装置43实时收集的声音强度越弱，并且力矩量计41所测量的力矩较不易发生误差。基于上述现象，在有执行操作103的情况下，调制器45的调整参数是根据麦克风装置43实时收集的声音数据而进移动态调整。

举例而言，在麦克风装置43实时收集的声音强度较低时，调制器45可设定具有第一调整参数(例如：调制器45的电阻值设定为最小值)，以减少测量力矩信号TS1与调制力矩信号TS2的差值；并且，在麦克风装置43实时收集的声音强度较高时，调制器45可设定具有第二调整参数(例如：调制器45的电阻值设定为最大值)，以增加测量力矩信号TS1与调制力矩信号TS2的差值。如此一来，可以避免在传送装置31移动过程中，因信号线42缠绕而造成传送装置31的力矩突然改变进而使分析设备60错误发出警示信号的现象发生。

在一实际应用例中，如图4B所示，在基板3自托架34移动至载台311的过程中，信号线42的卷绕部分421较宽松，故麦克风装置43实时收集的声音强度较低。此时，调制器45设定具有第一调整参数(例如：欧姆元件具有0.5欧姆)，以减少测量力矩信号TS1与调制力矩信号TS2的差值。分析设备60可分析调制力矩信号TS2的信号，以判断传送装置31的扭力是否正常。

另一方面，如图4C所示，在基板3放置于载台311的过程中，信号线42的卷绕部分421较紧密，故麦克风装置43实时收集的声音强度较强。此时，调制器45设定具有第二调整参数(例如：欧姆元件具有500M欧姆)，以增加测量力矩信号TS1与调制力矩信号TS2的差值。分析设备60不会因调制力矩信号TS2超出力矩阈值而发出警示信号。

半导体制造机台的状况监控方法100还包括操作105，其中，判断调制力矩信号TS2是否正常。在部分实施例中，分析设备60自数据库20或控制设备50读取一预期力矩信号并与调制力矩信号TS2进行比对，以判断调制力矩信号TS2是否正常。数据库20可存储有各个操作程序的预期力矩信号。预期力矩信号可与驱动器314所输出的功率有关。举例而言，预期力矩信号为驱动器314所输出的功率相乘既定耗损常数。由于各操作程序的驱动器314所输出的功率皆由控制设备50进行调控，驱动器314所输出的功率为已知，故将调制力矩信号TS2与预期力矩信号进行比较，可判断调制力矩信号TS2是否正常。

在部分实施例中，为了判断调制力矩信号TS2是否正常，分析设备60分析调制力矩信号TS2是否超出一力矩阈值UCL1。上述力矩阈值UCL1可以为一预期力矩信号EXP1的一或数个标准差。例如，在图5中，一力矩阈值UCL1设定为预期力矩信号EXP1的平均值加上一或数个标准差。当然，本公开实施例也可以有许多其他的变化及修改，例如，上述力矩阈值UCL1可以为预期力矩信号EXP1的一特定比例(specific ratio)，且此比例可由操作者依据制造经验或测试结果来决定，并对分析设备60进行设定。

在部分实施例中，上述力矩阈值UCL1可略微小于传送装置31出厂设定的自动脱节力矩。详而言之，当传送装置31与周围元件发生意外碰撞时，调制力矩信号TS2可能大幅增加而达到上述自动脱节力矩。此时，传送装置31的转轴315将与驱动器314脱离，以避免过大的扭力造成传送装置31的驱动器314损坏。

当调制力矩信号TS2未超出力矩阈值UCL1时制造机台的状况监控方法100可以重复操作102至105。反之，当调制力矩信号TS2超出力矩阈值UCL1时，半导体制造机台的状况监控方法100继续操作106，发出一警示信号。根据警示信号，半导体制造机台30的操作者可以暂停传送装置31的运行、采取另一个移动、或上述的组合，以排除传送装置31力矩异常的问题。

在部分实施例中，分析设备60除了判断调制力矩信号TS2是否正常之外，分析装置60还用于判断调制音频信号AS2是否正常。为了判断调制音频信号AS2是否正常，分析设备60分析调音频信号AS2是否介于一可接受数值范围内。在部分实施例中，上述可接受数值范围可以为在各操作程序中预期音频信号的一或数个标准差。

例如，在图6中，一上音频阈值UCL2设定为预期音频信号EXP2加上一或数个标准差，一下音频阈值LCL2设定为音频信号EXP2减掉一或数个标准差，而上音频阈值UCL2与下音频阈值LCL2之间的差值即成为关联于各操作程序的声音波长的可接受数值范围。然而，本公开实施例也可以有许多其他的变化及修改，例如，上音频阈值UCL2可以为在各操作程序中音频信号EXP2的一特定比例，且此比例可由操作者依据制造经验或测试结果来决定，并对分析设备60进行设定。在部分实施例中，各操作程序的声音的可接受的数值范围可能为相同或不同。

在各操作程序中的上音频阈值UCL2与下音频阈值UCL2被决定后，分析设备60通过分析调制音频信号AS2是否超出上音频阈值UCL2与下音频阈值LCL2所界定的可接受数值范围而判断调制音频信号AS2是否正常。若音频信号AS2未超出上音频阈值UCL2与下音频阈值LCL2所界定的可接受数值范围，则制造机台的状况监控方法100可以重复上述操作102至105。若音频信号AS2超出上音频阈值UCL2与下音频阈值LCL2所界定的可接受数值范围，则制造机台的状况监控方法100继续操作106，发出一警示信号。

举例来说，在图6中，当调制音频信号AS2超出上音频阈值UCL2时(例如图中圈选的部分)，即表示信号线42可能过度缠绕，进而造成异常噪音产生。此时，分析设备60可以发出一警示信号，通知半导体制造机台30的操作者，以暂停传送装置31的运行、采取另一个移动、或上述的组合，使得信号线42的缠绕的问题被实时识别及补救。

另一方面，当调制音频信号AS2超出上音频阈值UCL2与下音频阈值UCL2所界定的可接受数值范围时，也可能表示传送装置31位置产生偏差，进而造成调制音频信号AS2与预期声音具有明显差异。此时，分析设备60可以发出一警示信号，通知半导体制造机台30的操作者，以暂停传送装置31的运行、采取另一个移动、或上述的组合，以避免传送装置31因撞击周围元件而造成基板3破损。

音频信号EXP2可以存储于数据库20当中，分析设备60于分析调制音频信号AS2时自数据库20读取。关于预期音频信号的数据可以通过下列方式建立。

在部分实施例中，在制造机台的状况监控方法100操作101进行前，至少预先执行一次操作101。在预先执行的操作101中，麦克风装置43收集信号线42在每一个操作程序的声音，并根据所收集的声音输出测量音频信号AS1至调制器45。调制器45将测量音频信号AS1(频域信号)转换为输出调制音频信号AS2(时域信号)，并传送至数据库20加以存储。

在部分实施例中，在半导体制造机台30未发现任何错误或异常且所有基板3可被适当处理(例如，基板3未发生掉落或传送装置31未撞击周围设备)的情况下，预先执行的操作101重复多次(例如数次或数十次)，亦即，麦克风装置43重复收集信号线42在每一个操作程序的声音，并送至数据库20进行存储。

多次预先执行的操作101中所收集的调制音频信号AS2在被存储于数据库20之前，可经过进一步处理。例如，多次预先执行的操作101中所收集的输出调制音频信号AS2的平均值可经过分析设备60计算求得且存储于数据库20中。另外，多次预先执行的操作101中所收集的输出调制音频信号AS2的标准差亦可经过分析设备60计算求得且存储于数据库20中。

如此一来，可以在数据库20中存储关联于半导体制造机台30的各操作程序中声音的大数据数据(big data)，进而得到关联于制造机台30的各操作程序的一预期音频信号(亦即，半导体制造机台30处于正常运行时的声音)。例如，图6显示根据一些实施例，存储于数据库20中的半导体制造机台30的一预期音频信号对时间的关系图表(T-charts)。

在部分实施例中，分析设备60包括电脑系统以监测半导体制造机台30或传送装置31的状况。在各种实施方式中，上述电脑系统的装置包括能够和网络10(例如，一内部网络或网际网络)进行通信的一网络通信装置或一网络运算装置(例如，移动电话、膝上电脑、个人电脑、网络服务器)。应可以理解的是，上述装置中的每一者可以被实施作为上述电脑系统，用以依据如后述方式和网络10进行通信。依据本发明各种实施例，上述电脑系统(例如，一近端电脑或一连网电脑系统)包括一总线元件或用于沟通信息的其他通信机制，其连接次系统和元件，例如一处理元件(例如，处理器、微分析设备、数字信号处理器(DSP)、其他处理元件、或上述的组合)、一系统存储元件(例如，随机存取存储器(RAM))、一静态存储元件(例如，只读存储器(ROM))、一磁盘元件(例如，一磁性元件、一光学元件、其他元件、或上述的组合)、一网络接口元件(例如，数据机、以太网络卡、其他网络接口元件、或上述的组合)、一显示元件(例如，阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、其他显示元件、或上述的组合)、一输入元件(例如，键盘)、一游标控制元件(例如，鼠标或轨迹球)、及一影像获取元件(例如，模拟或数字摄影机)。在一实施方式中，上述磁盘元件包括具有一个或多个磁盘元件的一数据库。

依据本发明一些实施例，上述电脑系统通过处理器执行存储在系统存储元件中的包含一个或多个指令的一个或多个序列，以实施特定的操作。在部分实施例中，可从其他的电脑可读取媒体(例如静态存储元件或磁盘元件)，将这些指令读入系统存储元件。在另一些实施例中，也可使用硬件线路回路以取代(或组合)软件指令来实现本发明。依据本发明各种实施例，在一电脑可读取媒体上载入一逻辑(logic)，其是指参与提供指令给处理元件以供执行的任何媒体。此媒体可以有多种形式，包括但不限于：非挥发媒体和挥发性媒体。在一实施例中，上述电脑可读取媒体为非暂时性(non-transitory)。在各种实施方式中，非挥发媒体包括光盘或磁盘，例如磁盘元件，而挥发媒体包括动态存储器，例如系统存储元件。在一实施方式中，关于执行指令的数据和信息是通过一传输媒体传递到电脑系统，例如以声音或光波的形式，包括在无线电波和红外线数据通信中所产生的。依据本发明各种实施例，传输媒体包括同轴电线缆、铜线、及光纤，包括包含总线的电线。

一些一般形式的电脑可读取媒体包括，例如，软碟(floppy disk)、软碟机(flexible disk)、硬盘(hard disk)、磁带(magnetic tape)、任何其他磁性媒体、CD-ROM、任何其他光学媒体、打孔卡片(punch cards)、纸带(papertape)、任何其他具有打孔模式的物理媒体、随机存取存储器(RAM)、可编程序只读存储器(PROM)、可抹除可编程序只读存储器(EPROM)、快闪可抹除可编程序只读存储器(FLASH-EPROM)、任何其他的存储经片或盒式磁盘、载波(carrier wave)、或电脑可以读取的其他任何媒体。依据本发明各种实施例，上述电脑系统执行指令序列实施本发明。依据本发明其他的各种实施例，各种电脑系统，例如电脑系统，是通过通信连线耦接(例如，类似如LAN、WLAN、PTSN、及/或各种的其他有线或无线网络(包括电信(telecommunications)、无线、及手机网络)的通信网络)，并执行指令序列以和其他系统协同实施本发明。依据本发明各种实施例，上述电脑系统通过通信连线及通信接口传送及接收信息、数据、信息、以及指令，包括一或多个程序(换言之，应用程序码)。上述处理元件可以执行接收的上述程序码及/或存储在上述磁盘元件或某些其他的非挥发存储元件中用以执行的程序码。

在适用的情况下，本发明的各种实施方式可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。此外，在适用的情况下，上述不同的硬件元件及/或软件元件是并入包括软件、硬件、或两者的复合元件，而不背离本公开的构思。在适用的情况下，上述各种硬件元件及/或软件元件被区分为包括软件、硬件、或两者的次元件，而不背离本公开的范围。此外，在适用的情况下，需了解到软件元件可以硬件元件实现，反的亦然。依据本公开，软件(例如电脑程序码及/或数据)可以存储在一个或多个电脑可读媒体上。亦需了解的是，上述软件可以使用一个或多个一般泛用或专用的电脑及/或电脑系统、连网的及/或没有连网的。在适用的情况下，上述各种步骤的顺序可以改变、并入复合步骤、及/或分别为次步骤，以提供在此所述的功能。

综上所述，本公开实施例具有以下优点：利用实时测量传送装置的力矩及声音的手段以检测半导体制造系统中传送装置的错误或异常。关于力矩的数据可以协助分析传送装置是否正常运行。并且，所收集到的实际声音可与在相同条件下测量得到的预期声音进行比较，故可以更精准地判断信号线是否产生异常状况。当信号线异常状况发生时，分析设备可立即反应，并通知维修人员妥善处理，因此能够减少或避免半导体制造机台或其他支援装置发生损坏。因此，半导体制造机台的生产率得以提高，制造成本因而下降。

本发明部分实施例提供一种半导体制造机台的状况监控方法。上述方法包括在一半导体制造机台中依据多个操作程序以一传送装置移动一基板。上述方法也包括在各些操作程序中，测量传送装置的一力矩，并传送相关于力矩的一测量力矩信号至一调制器。上述方法还包括设定调制器具有一调整参数，使调制器根据调整参数调整测量力矩信号并输出一调制力矩信号至一分析设备。并且，上述方法包括通过分析设备分析调制力矩信号，并且当调制力矩信号异常时，分析设备发出一警示信号。

在部分实施例中，分析设备判断调制力矩信号是否异常的操作包括判断调制力矩信号是否超出一力矩阈值，力矩阈值是根据用于驱动传送装置的一驱动器的输出功率而决定。

在部分实施例中，上述方法还包括通过一信号线传送测量力矩信号至调制器，并且利用一麦克风装置收集信号线所发出的一声音并根据所收集的声音发出一声音频信号，以及通过该分析设备分析该声音频信号。

在部分实施例中，其中调整参数是根据麦克风所检测的声音而决定，并且当麦克风装置所收集该信号线所发出的声音较一预期声音大时，提高调整参数，以增加测量力矩信号与该调制力矩信号的差值。

在部分实施例中，当音频信号超过一可接受数值范围时，停止传送装置的运行。

在部分实施例中，当分析设备发出警示信号时，停止传送装置的运行。

在部分实施例中，基板包括一掩模，且等操作程序包括自一托架移动掩模至一载台，其中调制器具有一第一调整参数以及放置掩模于载台，其中调制器具有一第二调整参数。第二调整参数相异于第一调整参数。

在部分实施例中，基板包括一掩模，且操作程序包括自一托架移动掩模至一载台，其中调制器具有一第一调整参数、及放置掩模于载台，其中调制器具有一第二调整参数，第二调整参数相异于第一调整参数。

本发明部分实施例提供一种半导体半导体制造系统。上述半导体制造系统包括一传送装置。传送装置是配置用于传送一基板。上述半导体制造系统也包括一力矩量计。力矩量计连结传送装置并配置用于根据传送装置的一力矩发出一测量力矩信号。上述半导体制造系统还包括一调制器。调制器电性连结力矩量计，并配置用于调整测量力矩信号至一调制力矩信号。并且，上述半导体制造系统包括一分析设备。分析设备电性连结调制器并配置用于分析调制力矩信号。

在部分实施例中，半导体制造系统还包括一信号线。信号线连结力矩量计、调制器以及分析设备，以传送测量力矩信号以及调制力矩信号。并且，半导体制造系统包括一麦克风装置。麦克风装置是配置用于检测信号线所发出的一声音，其中麦克风装置根据所检测的声音传送一音频信号至分析设备，其中分析设备更配置用于分析音频信号。

在部分实施例中，调制器根据音频信号设定一调整参数，并且调制器根据调整参数将测量力矩信号调整至调制力矩信号。

以上虽然详细描述了实施例及它们的优势，但应该理解，在不背离所附权利要求限定的本公开的构思和范围的情况下，对本公开可作出各种变化、替代和修改。此外，本申请的范围不旨在限制于说明书中所述的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法和步骤的特定实施例。作为本领域的普通技术人员将容易地从本公开中理解，根据本公开，可以利用现有的或今后将被开发的、执行与在本公开所述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤包括它们的范围内。此外，每一个权利要求构成一个单独的实施例，且不同权利要求和实施例的组合都在本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种半导体制造机台的状况监控方法，包括：

在一半导体制造机台中依据多个操作程序以一传送装置移动一基板；

在各所述操作程序中，测量该传送装置的一力矩，并通过一信号线传送相关于该力矩的一测量力矩信号至一调制器，其中该信号线包括一卷绕部分，设置以卷绕于该传送装置中；

设定该调制器具有一调整参数，使该调制器根据该调整参数调整该测量力矩信号并输出一调制力矩信号至一分析设备；

通过该分析设备分析该调制力矩信号，并且当该调制力矩信号异常时，该分析设备发出一警示信号；

利用一麦克风装置收集该信号线的该卷绕部分所发出的一声音并根据所收集的声音发出一音频信号；以及

通过该分析设备分析该音频信号。

2.如权利要求1所述的半导体制造机台的状况监控方法，其中，该分析设备判断该调制力矩信号是否异常的操作包括判断该调制力矩信号是否超出一力矩阈值，该力矩阈值是根据用于驱动该传送装置的一驱动器的输出功率而决定。

3.如权利要求1所述的半导体制造机台的状况监控方法，其中该调整参数是根据该麦克风所检测的该声音而决定，并且当该麦克风装置收集到的该信号线所发出的声音较一预期声音大时，提高该调整参数，以增加该测量力矩信号与该调制力矩信号的差值。

4.如权利要求1所述的半导体制造机台的状况监控方法，还包括当该音频信号超过一可接受数值范围时，停止该传送装置的运行。

5.如权利要求1至3项中任一所述的半导体制造机台的状况监控方法，还包括当该分析设备发出该警示信号时，停止该传送装置的运行。

6.如权利要求1至4项中任一所述的半导体制造机台的状况监控方法，其中该基板包括一掩模，且所述操作程序包括：

自一托架移动该掩模至一载台，其中该调制器具有一第一调整参数；以及

放置该掩模于该载台，其中该调制器具有一第二调整参数，该第二调整参数相异于该第一调整参数。

7.一种半导体制造系统，包括：

一传送装置，配置用于传送一基板；

一力矩量计，连结该传送装置并配置用于根据该传送装置的一力矩发出一测量力矩信号；

一调制器，电性连结该力矩量计，并配置用于将该测量力矩信号调整至一调制力矩信号；

一分析设备，电性连结该调制器并配置用于分析该调制力矩信号；

一信号线，连结该力矩量计以及该调制器，以传送该测量力矩信号，其中该信号线包括一卷绕部分，设置以卷绕于该传送装置中；以及

一麦克风装置，配置用于检测该信号线的该卷绕部分所发出的一声音，其中该麦克风装置根据所检测的声音传送一音频信号至该分析设备，其中该分析设备更配置用于分析该音频信号。

8.如权利要求7所述的半导体制造系统，其中，该调制器根据该音频信号设定一调整参数，并且该调制器根据该调整参数将该测量力矩信号调整至该调制力矩信号。

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