CN112802773B - 半导体系统及半导体工艺方法 - Google Patents

半导体系统及半导体工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种半导体系统及半导体工艺方法；包括：信号采集模块，用于采集半导体机台的状况；清洗处理模块，用于在半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理；机况自动切换模块，用于在清洗处理后且符合机况切换条件时将半导体机台的状况自动切换至测机状况。上述半导体系统中在半导体机台处于需要清洗处理的状况时可以自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理，且在清洗处理结束后将半导体机台的状况自动切换至测机状况，整个过程完全自动化，大大降低了人力和时间，避免了误操作的隐患，提高了机台的正常运行时间，提高了半导体机台的产能。

Description

半导体系统及半导体工艺方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及半导体集成电路中系统自动化功能在机台端的应用，更特别是涉及一种半导体系统及半导体工艺方法。
背景技术
现有的半导体机台，特别是TEL(东京电子)沉积Ti(钛)或TiN(氮化钛)的CVD(化学气相沉积)设备，随着处理的晶圆数量的增加，工艺腔室的状况(chamber condition)会出现变差的现象，所以常常需要进行设备维护及异常状况处理以确保产品的良率。然而，现有技术中在设备维护及异常状况处理后需要手动切换机况，需要花费大量的人力和时间；同时也存在较高的误操作(MO)的风险(譬如，在设备维护或异常状况处理后没有进行测机)，一旦出现误操作将会报废大量产品，造成巨大的经济损失；此外，在设备维护或异常处理完成后常常不能第一时间将半导体机台交回制造部进行测机，影响半导体机台的正常运行时间(uptime)，产能较低。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中依靠人工方式对半导体机台进行进行切换机况而存在的需要花费大量的人力和时间、存在较高的误操作风险及不能及时将处理后的设备交回制造部进行测机，导致半导体机台的产能较低等问题，提供一种半导体系统及半导体工艺方法。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种半导体系统，包括：信号采集模块，用于采集半导体机台的状况；清洗处理模块，用于在半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理；机况自动切换模块，用于在清洗处理后且符合机况切换条件时将半导体机台的状况自动切换至测机状况。
上述半导体系统中在半导体机台处于需要清洗处理的状况时可以自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理，且在清洗处理结束后将半导体机台的状况自动切换至测机状况，整个过程完全自动化，大大降低了人力和时间，避免了误操作的隐患，提高了机台的正常运行时间，提高了半导体机台的产能。
在其中一个实施例中，清洗处理模块在半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况时对工艺腔室进行清洗处理；机况切换条件包括清洗处理结束，且清洗处理前半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况。
在其中一个实施例中，半导体机台处于宕机状况或半导体腔室异常状况时，机况自动切换模块还用于在清洗处理模块对工艺腔室进行清洗处理的同时将半导体机台的状况自动切换至设备维护状况。
在其中一个实施例中，半导体系统还包括权限卡控设置模块，用于设置对工艺腔室进行清洗处理的权限卡控。
在其中一个实施例中，半导体系统还包括通信模块，用于在清洗处理模块对工艺腔室进行清洗处理时发送测机准备指令，并在所述半导体机台的状况切换至测机状况时发送测机指令。
在其中一个实施例中，通信模块基于短信平台、邮箱或即时通讯工具发送测机准备指令及测机指令。
本发明还提供了一种半导体工艺方法，包括如下步骤：
实时采集半导体机台的状况，在半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理；
清洗处理后将半导体机台的状况自动切换至测机状况。
上述半导体工艺方法中在半导体机台处于需要清洗处理的状况时可以自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理，且在清洗处理结束后将半导体机台的状况自动切换至测机状况，整个过程完全自动化，大大降低了人力和时间，避免了误操作的隐患，提高了机台的正常运行时间，提高了半导体机台的产能。
在其中一个实施例中，半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况时对所述工艺腔室进行清洗处理；清洗处理结束，且清洗处理前半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况时自动切换至测机状况。
在其中一个实施例中，半导体机台处于宕机状况或半导体腔室异常状况时，对工艺腔室进行清洗处理的同时将半导体机台的状况自动切换至设备维护状况。
在其中一个实施例中，工艺腔室异常包括设备故障、半导体机台的工艺腔室内颗粒数异常、半导体机台的工艺腔室内壁上膜厚异常或电阻值异常。
在其中一个实施例中，对工艺腔室进行清洗处理的同时还向制造部门发送测机准备指令；半导体机台的状况切换至测机状况的同时还向制造部门发送测机指令；发送测机指令之后还包括如下步骤：对半导体机台进行测机，测机结束后释放半导体机台。
在其中一个实施例中，清洗处理包括对半导体机台的工艺腔室进行清洗、吹扫及预沉积。
在其中一个实施例中，对工艺腔室进行清洗处理之前还包括设置清洗处理的权限卡控的步骤。
上述半导体工艺方法中，通过设置权限卡控可以避免非专业人员误操作，从而提高安全性。
附图说明
图1为本发明一实施例中提供的半导体系统的结构框图。
图2至图4为本发明提供的不同实施例中的半导体工艺方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种半导体系统，所述半导体系统包括：信号采集模块10，信号采集模块10用于采集半导体机台的状况；清洗处理模块11，清洗处理模块11用于在半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理(macro)；机况自动切换模块12，机况自动切换模块12用于在清洗处理后且符合机况切换条件时将半导体机台的状况自动切换至测机状况。
上述半导体系统中在半导体机台处于需要清洗处理的状况时可以自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理，且在清洗处理结束后将半导体机台的状况自动切换至测机状况，整个过程完全自动化，大大降低了人力和时间，避免了误操作的隐患，提高了机台的正常运行时间，提高了半导体机台的产能。
在一个示例中，信号采集模块10可以为任意一种可以获取半导体机台的状况的采集模块，其具体结构此处不做限定。
在一个示例中，清洗处理模块11在半导体机台处于设备维护(PM)后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况时对工艺腔室进行清洗处理。
在一个示例中，工艺腔室异常可以包括设备故障(Tool issue)、半导体机台的工艺腔室内颗粒(particle)数异常、半导体机台的工艺腔室内壁上膜厚(THK)异常或电阻值(Rs)异常等等。具体的，以半导体机台的工艺腔室的内壁上膜厚异常作为示例，膜厚异常主要是随着半导体机台的工艺腔室的工作时间的增加，工艺腔室的内壁上沉积的膜厚逐渐增加，工艺腔室的表现会变差，通常会有颗粒数异常和膜厚异常的现象；为了能及时发现异常，一般会设立极限值(target)，当工艺腔室的内壁上的膜厚达到极限值时，则判定半导体机台异常。在一个示例中半导体机台的工艺腔室的内壁上膜厚可以设定为10000nm(纳米)。
在一个示例中，可以采用侦测装置自动实时侦测半导体机台的工艺腔室内的状况(譬如，采用侦测装置实时侦测半导体机台的工艺腔室内的颗粒的数量及工艺腔室的内壁上的膜厚)，以确保可以及时发现工艺腔室异常。
在一个示例中，清洗处理模块11可以包括控制单元111及清洗处理单元112，控制单元111可以与信号采集模块10电连接，控制单元111在接收到信号采集模块10采集的半导体机台的状况处于需要进行清洗处理的状况时向清洗处理单元112发送清洗控制信号；清洗处理单元112收到清洗控制信号后对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理。
在一个示例中，清洗处理包括对半导体机台的工艺腔室进行清洗、吹扫及预沉积。具体的，此时，清洗单元112可以包括清洗装置、吹扫装置及预沉积装置。
在一个示例中，清洗处理模块11可以为生产物料及机台管理(Material Manage，MM)系统的一部分，工程师可以基于操作电脑、生产物料及机台管路系统进行远程命令(Remote command)以对工艺腔室进行清洗。清洗处理模块11中的控制单元111还可以用于实时监控清洗处理的进度。
在一个示例中，机况切换条件包括清洗处理结束，且清洗处理前半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况；即当清洗处理前半导体处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况，且清洗处理结束时机况自动切换模块12将半导体机台的状况自动切换至测机状况，譬如，当半导体机台的机况为设备维护或宕机(PM/DWN)，且包括“AT_XXX”时机况自动切换模块12将半导体机台的状况自动切换至测机状况，其中“XXX”为对工艺腔室进行清洗的类型名称(清洗、吹扫或预沉积)。
在一个示例中，当半导体机台处于宕机状况或工艺腔室异常状况时，机况自动切换模块12还用于在清洗处理模块11对工艺腔室进行处理的同时将半导体机台的状况自动切换至设备维护状况；具体的，控制单元111在向清洗处理单元112发送清洗控制信号的同时向机况自动切换模块12发送自动切换机况的控制信号，机况自动切换模块12将半导体机台的状况由跑货(RUN)状况自动切换至设备维护状况。
在一个示例中，请继续参阅图1，半导体系统还包括权限卡控设置模块13，权限卡控设置模块13可以与清洗处理模块11中的控制单元111相连接，权限卡控设置模块13用于设置对工艺腔室进行清洗的权限卡控，所谓“权限卡控”是指只有指定部门的工程师、制定级别的工程师或制定工号的工程师才具有的操作权限。通过设置权限卡控可以避免非专业人员误操作，从而提高安全性。
在一个示例中，本发明的半导体系统还包括通信模块14，通信模块14与清洗处理模块11及机况自动切换模块12相连接，通信模块14用于在清洗处理模块11对工艺腔室进行清洗处理时发送测机准备指令，并在半导体机台的状况切换至测机状况时发送测机指令。具体的，通信模块14将测机准备指令及测机指令发送至制造部门。
在一个示例中，通信模块14可以基于短信平台、邮箱或即时通讯工具发送测机准备指令及测机指令。
在另一个实施例中，如图2所示，本发明还公开了一种半导体工艺方法，包括如下步骤：
S11:实时采集半导体机台的状况，在所述半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时自动对所述半导体机台的工艺腔室进行清洗处理；
S12：清洗处理后将所述半导体机台的状况自动切换至测机状况。
上述半导体工艺方法中在半导体机台处于需要清洗处理的状况时可以自动对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理，且在清洗处理结束后将半导体机台的状况自动切换至测机状况，整个过程完全自动化，大大降低了人力和时间，避免了误操作的隐患，提高了机台的正常运行时间，提高了半导体机台的产能。
在一个示例中，半导体机台需要进行清洗处理的状况可以包括设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况等等。即半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况时对工艺腔室进行处理。
在一个示例中，工艺腔室异常主要包括设备故障、半导体机台的工艺腔室内颗粒数量异常、半导体机台的工艺腔室的内壁上膜厚异常或电阻值异常等等。具体的，以半导体机台的工艺腔室的内壁上膜厚异常作为示例，膜厚异常主要是随着半导体机台的工艺腔室的工作时间的增加，工艺腔室的内壁上沉积的膜厚逐渐增加，工艺腔室的表现会变差，通常会有颗粒数异常和膜厚异常的现象；为了能及时发现异常，一般会设立极限值(target)，当工艺腔室的内壁上的膜厚达到极限值时，则判定半导体机台异常。在一个示例中半导体机台的工艺腔室的内壁上膜厚可以设定为10000nm。
在一个示例中，可以采用侦测装置自动实时侦测半导体机台的工艺腔室内的状况(譬如，采用侦测装置实时侦测半导体机台的工艺腔室内的颗粒的数量及工艺腔室的内壁上的膜厚)，以确保可以及时发现半导体机台异常。
在一示例中，可以使用生产物料及机台管理(Material Manage，MM)系统对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理；具体的，半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时，生产物料及机台管理系统会触发清洗处理，并由上一实施例中的清洗处理模块11对工艺腔室进行清洗处理。生产物料及机台管理系统为现有半导体领域常用的系统，此处不再累述。
具体的，可以基于操作电脑及生产物料及机台管理系统进行远程命令以对异常的工艺腔室进行清洗处理。生产物料及机台管理系统实时监控清洗处理的进度。
在一个示例中，在对工艺腔室进行清洗处理前还包括设置清洗处理的权限卡控的步骤；具体的，可以在生产物料及机台管理系统设置权限卡控，只有具有相应权限的工程师(譬如指定部门的工程师、制定级别的工程师或制定工号的工程师)才能执行远程命令，可以避免非专业人员误操作。
在一个示例中，如图3所示，半导体机台处于宕机状况或半导体腔室异常状况时，对工艺腔室进行清洗处理的同时将半导体机台的状况由跑货状况自动切换至设备维护状况。当然，当半导体机台处于设备维护状况时，则无需对半导体机台的机况进行切换，如图4所示。
在一示例中，清洗处理包括对半导体机台的工艺腔室进行清洁(clean)、吹扫(purge)或预沉积等等。具体的，清洁包括自动干法清洁(Auto dry clean)。对半导体机台的工艺腔室进行清洗处理，可以使得工艺腔室的环境状态恢复至正常工艺所需的环境状态，譬如，工艺腔室内的颗粒数低于极限值及工艺腔室的内壁上膜厚低于极限值等等。
在一个示例中，对半导体机台中异常的工艺腔室进行清洗处理的同时还向制造部门发送测机准备指令，以告知制造部准备测机晶圆(monitor wafer)；具体的，可以基于短信平台、邮箱或即时通讯工具发送测机准备指令给制造部门，即可以用短信或邮件等的形式告知制造部准备测机晶圆；更为具体的，生产物料及机台管理系统建立清洗处理的工艺腔室的虚拟ID(Identity document)，并将虚拟ID绑定AMS(Alarm Management System)，并基于AMS发送邮件告知制造部清洗处理开始让制造部准备测试晶圆。在清洗处理的同时告知制造部准备测试晶圆，可以使得制造部提前准备测试晶圆，以便于清洗处理结束后可以第一时间进行测机，从而提高工作效率；用短信或邮件的形式告知制造部准备测试晶圆，可以全程实现自动化，大大节约人力和时间，避免误操作发生。
在一个示例中，在清洗处理之后且清洗处理前半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况；即当清洗处理前半导体处于设备维护后的状况、宕机状况或工艺腔室异常状况，且清洗处理结束时将半导体机台的状况自动切换至测机状况，譬如，当半导体机台的机况为设备维护或宕机(PM/DWN)，且包括“AT_XXX”时将半导体机台的状况自动切换至测机状况，其中“XXX”为对工艺腔室进行清洗的类型名称(清洗、吹扫或预沉积)。
在一个示例中，在半导体机台的状况切换至测机状况的同时还向制造部门发送测机指令；发送测机指令后还包括如下步骤：对半导体机台进行测机，测机结束后释放半导体机台。
在一个示例中，可以基于短信平台、邮箱或即时通讯工具发送测机准备指令给制造部门，即可以用短信或邮件的形式告知制造部进行测机；具体的，可以使用生产物料及机台管理系统告知制造部可以进行测机。具体的，测机也叫做暖机，是指在产品晶圆处理生产前使用工艺腔室对测机晶圆进行处理，以使得工艺腔室的环境达到处理产品晶圆所需的环境要求。
上述半导体工艺方法的整个过程完全自动化，大大降低了人力和时间，提高了机台的正常运行时间，提高了半导体机台的产能；同时可以降低误操作风险，更加安全可靠。上述半导体工艺方法相较于现有技术可以节省60％左右的人力，可以将半导体机台的正常工作时间提高1％左右，且可以大大降低误操作时间产生的隐患。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种半导体系统，其特征在于，包括：
信号采集模块，用于采集半导体机台的状况；
清洗处理模块，用于在所述半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时自动对所述半导体机台的工艺腔室进行清洗处理；所述清洗处理模块在所述半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或所述工艺腔室异常状况时对所述工艺腔室进行清洗处理；所述半导体机台处于宕机状况或所述工艺腔室异常状况时，所述机况自动切换模块还用于在所述清洗处理模块对所述工艺腔室进行清洗处理的同时将所述半导体机台的状况自动切换至设备维护状况；
机况自动切换模块，用于在清洗处理后且符合机况切换条件时将所述半导体机台的状况自动切换至测机状况；所述机况切换条件包括清洗处理结束，且清洗处理前所述半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或所述工艺腔室异常状况。
2.根据权利要求1所述的半导体系统，其特征在于，所述半导体系统还包括权限卡控设置模块，用于设置对所述工艺腔室进行清洗处理的权限卡控。
3.根据权利要求1或2所述的半导体系统，其特征在于，所述半导体系统还包括通信模块，用于在所述清洗处理模块对所述工艺腔室进行清洗处理时发送测机准备指令，并在所述半导体机台的状况切换至测机状况时发送测机指令。
4.根据权利要求3所述的半导体系统，其特征在于，所述通信模块基于短信平台、邮箱或即时通讯工具发送所述测机准备指令及所述测机指令。
5.一种半导体工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
实时采集半导体机台的状况，在所述半导体机台处于需要进行清洗处理的状况时自动对所述半导体机台的工艺腔室进行清洗处理；所述半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或所述工艺腔室异常状况时对所述工艺腔室进行清洗处理；所述半导体机台处于宕机状况或所述工艺腔室异常状况时，对所述工艺腔室进行清洗处理的同时将所述半导体机台的状况自动切换至设备维护状况；
清洗处理结束，且清洗处理前所述半导体机台处于设备维护后的状况、宕机状况或所述工艺腔室异常状况时，将所述半导体机台的状况自动切换至测机状况。
6.根据权利要求5所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述工艺腔室异常包括设备故障、所述半导体机台的工艺腔室内颗粒数异常、所述半导体机台的工艺腔室内壁上膜厚异常或电阻值异常。
7.根据权利要求5所述的半导体工艺方法，其特征在于，对所述工艺腔室进行清洗处理的同时还向制造部门发送测机准备指令；所述半导体机台的状况切换至测机状况的同时还向所述制造部门发送测机指令；发送所述测机指令之后还包括如下步骤：对所述半导体机台进行测机，测机结束后释放所述半导体机台。
8.根据权利要求5所述的半导体工艺方法，其特征在于，所述清洗处理包括对所述半导体机台的工艺腔室进行清洗、吹扫及预沉积。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的半导体工艺方法，其特征在于，对所述工艺腔室进行清洗处理之前还包括设置清洗处理的权限卡控的步骤。
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