CN114924030A - 在半导体制造设施中检测环境参数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及在半导体制造设施中检测环境参数的方法。本发明实施例涉及一种半导体制造设施(FAB)。所述FAB包含数个处理工具。所述FAB还包含连接到所述处理工具的采样站。另外，所述FAB包含可拆卸地连接到所述采样站且包括计量模块的检测载具。当所述检测载具连接到所述采样站时，气体样本经由所述采样站从所述处理工具中的一者输送到所述检测载具的所述计量模块以由所述计量模块执行与所述气体样本相关的参数的测量。另外，所述FAB包含控制系统，其经配置以在与来自所述处理工具中的所述一者的所述气体样本相关的所述参数超出与所述处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时发出警告。

Description

在半导体制造设施中检测环境参数的方法
技术领域
本发明实施例涉及一种在半导体制造设施中检测环境参数的方法。
背景技术
半导体集成电路(IC)产业已经历指数级增长。IC材料及设计的技术进步已产生IC世代，其中每一代具有比上一代更小且更复杂的电路。在IC演进的过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连装置的数目)一般已增大，而几何大小(即，可使用制造工艺来产生的最小组件(或线))已减小。此按比例缩小过程一般通过提高制造效率且降低相关联成本来提供益处。此按比例缩小也已增加处理及制造IC的复杂性。
通常通过使用一系列晶片制造工具(即，“处理工具”)将一或多个晶片处理为一“批次”来制造IC。每一处理工具通常对给定批次中的晶片执行单一晶片制造工艺。例如，特定处理工具可执行层叠、图案化及掺杂操作或热处理。层叠操作通常将层所要材料添加到暴露晶片表面。图案化操作通常移除由层叠形成的一或多个层的选定部分。掺杂操作通常通过晶片表面将掺杂剂直接并入到硅中以产生p-n结。热处理通常加热晶片以实现特定结果(例如掺杂剂驱入或退火)。因此，晶片必须在无尘室中在处理工具之间移动。
然而，当暴露于敞开环境时，晶片易受例如湿气、氧气及各种空浮分子污染物(AMC)源(其包含蚀刻副产物溶剂、香水、存储材料、室残留气体等)的有害物质攻击。
发明内容
本发明的实施例涉及一种半导体制造设施，其包括：第一群组的处理工具；第一采样站，其连接到所述第一群组的处理工具；检测载具，其可拆卸地连接到所述第一采样站且包括计量模块，其中当所述检测载具连接到所述第一采样站时，气体样本经由所述第一采样站从所述第一群组的处理工具中的一者输送到所述检测载具的所述计量模块以由所述计量模块执行与所述气体样本相关的参数的测量；及控制系统，其经配置以在与来自所述第一群组的处理工具中的所述一者的所述气体样本相关的所述参数超出与所述第一群组的处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时发出警告。
本发明的实施例涉及一种用于测量半导体制造设施的条件的检测载具，所述检测载具包括：气体管线，其流体连接到用于处理半导体晶片的处理工具；计量模块，其流体连接到所述气体管线且经配置以测量从所述处理工具取得的气体样本的至少一个参数；及载具驱动模块，其经配置以使所述检测载具在所述半导体制造设施中移动以连接所述检测载具与另一处理工具。
本发明的实施例涉及一种监测半导体制造设施的方法，其包括：致动检测载具移动到第一采样站，其中所述第一采样站流体连接到第一群组的处理工具；将所述检测载具的气体管线连接到所述第一采样站；通过所述第一采样站从所述第一群组的处理工具中的一者收集第一气体样本；及当与来自所述第一群组的处理工具中的所述一者的所述第一气体样本相关的参数超出与所述第一群组的处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时，发出警告。
附图说明
从结合附图来阅读的以下具体实施方式最好地理解本发明的实施例的方面。应注意，根据行业标准做法，各种结构未按比例绘制。事实上，为使讨论清楚，可任意增大或减小各种结构的尺寸。
图1是根据本发明的一或多个实施例的半导体制造设施的示意图。
图2展示根据本发明的一或多个实施例的与采样管连接的处理工具的示意图。
图3是根据本发明的一或多个实施例的与采样管连接的采样站的示意图。
图4是根据本发明的一或多个实施例的采样站的示意图。
图5是根据本发明的一或多个实施例的检测载具的框图。
图6A及图6B是说明根据本发明的一或多个实施例的监测半导体制造设施的方法的流程图。
图7是根据本发明的一或多个实施例的监测半导体制造设施的方法的阶段的示意图。
图8是根据本发明的一或多个实施例的监测半导体制造设施的方法的阶段的示意图。
图9是根据本发明的一或多个实施例的监测半导体制造设施的方法的阶段的示意图。
图10是根据本发明的一或多个实施例的监测半导体制造设施的方法的阶段的示意图。
具体实施方式
以下公开提供用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文将描述元件及布置的特定实例以简化本公开。当然，这些仅为实例且不意在限制。例如，在以下描述中，使第一构件形成在第二构件上方或第二构件上可包含其中形成直接接触的所述第一构件及所述第二构件的实施例，且还可包含其中额外构件可形成在所述第一构件与所述第二构件之间使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复是为了简单及清楚且其本身不指示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为方便描述，可在本文中使用空间相对术语(例如“下面”、“下方”、“下”、“上方(above)”、“上方(over)”、“上”、“在……上”及其类似者)来描述元件或构件与另一(些)元件或构件的关系，如图中所说明。除图中所描绘的定向之外，空间相对术语还旨在涵盖装置在使用或操作中的不同定向。可以其它方式定向设备(旋转90度或以其它定向)，且还可因此解译本文中所使用的空间相对描述词。
如本文中所使用，例如“第一”、“第二”及“第三”的术语描述各种元件、组件、区域、层及/或区段，这些元件、组件、区域、层及/或区段不应受限于这些术语。这些术语可仅用于使元件、组件、区域、层或区段彼此区分。除非上下文清楚指示，否则本文中所使用的例如“第一”、“第二”及“第三”的术语不隐含序列或顺序。
如本文中所使用，术语“近似”、“大体上”、“大体的”及“约”用于描述及考虑小变动。当结合事件或情形使用时，术语可涉及其中精确发生事件或情形的例子及其中非常近似发生事件或情形的例子。
如本文中所使用，术语“管线”、“管路”及“管道”可互换使用且指本技术中通常用于运送液体及/或气体材料及其组合的流动导管的任何类型、大小或配置。
在半导体制造设施(FAB)环境内，污染物可以气体、化学蒸气、微米/纳米级气溶胶粒子、空浮分子污染(AMC)等的形式产生。无尘室环境中的AMC含量主要由溶剂及乙酸的内部源、废气的二次夹带、芳香族化合物及材料脱气产生。AMC可引起对制造工具的不利影响且因此增加FAB的成本。因此，本发明的实施例的目的是提供更容易、更快且更便宜技术来实现实时监测半导体制造设施的氛围中及一或多个处理工具内部的环境污染物含量。
图1展示说明根据本发明的一或多个实施例的半导体制造设施1的示意图。根据一些实施例，半导体制造设施1包含第一群组的处理工具10、第二群组的处理工具20、数个采样站(例如第一采样站30及第二采样站40)、检测载具50、电池站60及控制系统90。半导体制造设施1的元件可定位在其中进行半导体产品制造的无尘室中。
在一些实施例中，第一群组的处理工具10及第二群组的处理工具20经布置以对半导体晶片执行相同或不同制造工艺。第一群组的处理工具10及第二群组的处理工具20可包含用于半导体芯片制造中的任何类型的晶片处理工具。例如，一些处理工具是用于在半导体晶片上方形成材料层的沉积工具，且其它处理工具是用于对形成在半导体晶片上的材料层执行光刻工艺的光刻工具。另外，处理工具可进一步包含计量、检验、测试或其它工具。
在一些实施例中，第一群组的处理工具10包含数个处理工具10a、10b、10c、10d及10e。处理工具10a、10b、10c、10d及10e沿线布置。另外，第二群组的处理工具20包含数个处理工具20a、20b、20c、20d及20e。处理工具20a、20b、20c、20d及20e沿与布置处理工具10a、10b、10c、10d及10e所沿的线平行的另一线布置。通道2形成在第一群组的处理工具10与第二群组的处理工具20之间。通道2允许员工及检测载具50通过。
本公开中待处理的半导体晶片可由硅或其它半导体材料制成。替代地或另外，半导体晶片可包含例如锗(Ge)的其它元素半导体材料。在一些实施例中，半导体晶片由例如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)或磷化铟(InP)的化合物半导体制成。在一些实施例中，半导体晶片由例如硅锗(SiGe)、碳化硅锗(SiGeC)、磷砷化镓(GaAsP)或磷化铟镓(GaInP)的合金半导体制成。在一些实施例中，半导体晶片包含外延层。例如，半导体晶片具有上覆于块状半导体的外延层。在一些其它实施例中，半导体晶片可为绝缘体上硅(SOI)或绝缘体上锗(GOI)衬底。
半导体晶片可具有各种装置元件。形成在半导体晶片中的装置元件的实例包含晶体管(例如金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极结晶体管(BJT)、高电压晶体管、高频率晶体管、p沟道及/或n沟道场效晶体管(PFET/NFET)等)、二极管及/或其它可应用元件。执行各种工艺以形成装置元件，例如沉积、蚀刻、植入、光刻、退火及/或其它合适的工艺。在一些实施例中，浅沟槽隔离(STI)层、层间电介质(ILD)或金属间电介质层覆盖形成在半导体晶片上的装置元件。
第一采样站30经配置以通过数个采样管15a、15b、15c、15d及15e从第一群组的处理工具10的处理工具10a、10b、10c、10d及10e收集气体样本。第二采样站40经配置以通过数个采样管25a、25b、25c、25d及25e从第二群组的处理工具20的处理工具20a、20b、20c、20d及20e收集气体样本。就第一采样站30及第二采样站40来说，装置载具50能够通过与第一采样站30及第二采样站40中的一者建立连接来测量预定处理工具中的一者的气体样本。
图2展示根据本发明的一或多个实施例的与采样管15a连接的处理工具10a的示意图。在一些实施例中，采样管15a经配置以收集处理工具10a内部的气体。例如，采样管15a可连接到定位在装载端口11a与装载锁模块13a之间的处理工具10a的接口12a。转移构件(例如机械臂，图中未展示)可定位在接口12a中以将晶片从晶片载体50运送到装载锁模块13a。在空气从无尘室供应到处理工具10a的接口12a中之前，空气可由定位在接口12a的顶部上的过滤器121a过滤。过滤器121a可包含高效粒子空气过滤器。装载锁模块13a是用于将半导体晶片从环境气压条件(例如接口12a)装载到其中处理半导体晶片的主真空处理室(例如处理室14a)的真空室。
就采样管15a来说，接口12a内部的气体样本可由检测载具50(图1)实时收集及监测。因此，可在接口12a中运送晶片期间防止或减轻晶片污染。在一些实施例中，接口12a可为设施界面。在一些实施例中，接口12a可包括设备前端模块(EFEM)。
应注意，采样站(即，采样管的气体入口的位置)不限于图2的实施例。采样站可设置在处理工具中的任何所要位置处。这些采样站可放置在其中操作者相信只要采样管可延伸到所要位置那么半导体晶片可由AMC物质污染的位置处。在示范性实施例中，采样管中的每一者的长度在从约1m到约20m的范围内。
图3是根据本发明的一或多个实施例的与采样管15a、15b、15c、15d及15e连接的第一采样站30的示意图。在一些实施例中，第一采样站30包含阀歧管箱31、排气端口322及连接端口342。阀歧管箱31经提供以允许切换来自处理工具10a、10b、10c、10d及10e中的一者的气体样本以经由连接端口342将气体供给到检测载具50。阀歧管箱31中的阀调及相关联管路支路经配置及因此经调适以可操作地隔离或允许来自处理工具10a、10b、10c、10d及10e中的一者的气体样本到检测载具50用于测量。在一些实施例中，阀歧管箱31可操作以经由连接端口342提供来自两个或更多个处理工具10a、10b、10c、10d及10e的气体样本。
图4中展示阀歧管箱31的示范性实施例。在一些实施例中，阀歧管箱31是具有第一导管32及第二导管34的旋转阀(下文指旋转阀)。第一导管32及第二导管34布置成同心圆，且第一导管32环绕第二导管34。第一导管32包含朝向旋转阀31的中心向内延伸的数个入口端口321。第二导管34包含远离旋转阀31的中心向外延伸的出口端口341。排气端口322连接到第一导管32且远离旋转阀31的中心延伸。连接端口342连接到第二导管34且远离旋转阀31的中心延伸。
在操作中，如图4中所展示，采样管15a、15b、15c、15d及15e中的一者(例如采样管15a)连接到第二导管34的入口端口341，且剩余采样管15a、15b、15c、15d及15e(例如采样管15b、15c、15d及15e)连接到第一导管32的入口端口321。第一导管32的入口端口321及第二导管34的入口端口341在旋转阀31的圆周方向上均匀间隔开。因此，来自采样管中的一者15a的气体样本经由第二导管34输送到连接端口342，且来自剩余采样管(采样管15b、15c、15d及15e)的气体样本经由第一导管32输送到排气端口322。在一些实施例中，在输送气体样本期间，连接端口342中的气体样本的流速由连接到连接端口342的流量计33测量。与流速的检测结果相关的数据可传输到检测载具50。
在一些实施例中，旋转阀31及采样管15a、15b、15c、15d及15e的连接由驱动工具35(例如步进电动机)控制。驱动工具35经由轴351连接到旋转阀31的中心。驱动工具35通过改变旋转阀31的旋转角来控制旋转阀31及采样管15a、15b、15c、15d及15e的连接。例如，在图4的情况中，第一导管32具有七(7)个入口端口321且第二导管34具有一个入口端口341来改变旋转阀31及采样管15a、15b、15c、15d及15e的连接，驱动工具35可致动旋转阀31旋转等于45度的倍数的给定旋转角。当检测载具50连接到采样站30时，驱动工具35的操作可由检测载具50发出的信号启动。
再次参考图3，在一些实施例中，采样管15a、15b、15c、15d及15e与流体调节器17a、17b、17c、17d及17e连接以控制采样管15a、15b、15c、15d及15e中的气体样本的流量。流体调节器17a、17b、17c、17d及17e的实例包含电磁阀、MFC(质量流量控制器)或其类似者。另外，采样管15a、15b、15c、15d及15e与软管卷盘18连接以存储采样管15a、15b、15c、15d及15e。软管卷盘18可包含由金属、玻璃纤维或塑料制成的圆柱形心轴且可经弹簧驱动、手摇曲柄或电动机驱动。当对应处理工具10a、10b、10c、10d及10e中的一者在替换操作下从采样站30移除时，采样管15a、15b、15c、15d及15e可存储在软管卷盘18中且可再用于与新处理工具连接，借此节省制造成本且减少浪费。
在一些实施例中，来自处理工具10a、10b、10c、10d及10e的气体样本由连接到排气端口322或连接端口342的泵323及343驱动流动。泵323及343及流体调节器17a、17b、17c、17d及17e可响应于由第一采样站30的控制器36发出的信号而被控制。在其中软管卷盘18由电动机驱动的情况中，软管卷盘还可响应于由第一采样站30的控制器36发出的信号而被控制。
在一些实施例中，如图3中所展示，旁路管线38经由阀39连接到阀歧管箱31的上游。旁路管线38经配置以收集半导体制造设施1中的环境空气。通过连接旁路管线38与排气端口322或连接端口342中的任一者，可移除旋转阀31中排气端口322或连接端口342中的剩余气体以提高气体样本的测量的准确性。在一些替代实施例中，旁路管线38连接到多个气体源。可首先经由旋转阀31将零阶标准气体(例如氮气)供应到检测载具50以执行零阶校准。在零阶校准之后，将标准气体(例如丙酮气体)供应到检测载具50以执行全宽校准。当零阶校准或全宽校准中的检测载具50与所应用标准的值不一致时，对检测载具50进行调整。
在一些实施例中，第二采样站40的配置与第一采样站30的配置类似。为简洁起见，此处将不再重复。在一些实施例中，第一采样站30及第二采样站40远离半导体制造设施1的通道2定位。例如，采样站30及40位于半导体制造设施1的转角处。因此，当检测载具50连接到第一采样站30及第二采样站40中的一者以测量由第一采样站30及第二采样站40收集的气体样本的参数时，检测载具50不会妨碍操作者或另一检测载具50沿通道2移动。
图5是根据本发明的一或多个实施例的检测载具50的框图。检测载具50经配置以实时监测半导体制造设施1中的至少一个环境条件或与处理工具中的气体物质相关的至少一个参数。在一些实施例中，检测载具50自动移动到半导体制造设施1中的不同位置以测量不同位置中半导体制造设施1的环境条件。检测载具50可沿预定路径29(图1)移动以巡检半导体制造设施1以检测半导体制造设施1是否存在异常。替代地，检测载具50可移动到第一采样站30及第二采样站40中的一者以测量由第一采样站30或第二采样站40收集的气体样本的至少一个参数。
在一些实施例中，检测载具50包含计量模块51、气体输送模块52、载具驱动模块53、载具定位模块54、处理器55、存储器56、输入/输出接口57(下文称为“I/O接口”)、通信接口58、系统总线59及电池62。
在一些实施例中，可组合或省略检测载具50中的组件，例如(举例来说)不包含通信接口。在一些实施例中，检测载具50可包含图5中未展示的其它组件。例如，检测载具50还可包含用于产生视觉警告或听觉警告的警示模块。
计量模块51经配置以测量由采样站30或40收集或从半导体制造设施1的环境氛围收集的气体样本的至少一个参数。在一些实施例中，气体样本经由气体输送模块52输送到计量模块51。气体输送模块52包含用于将检测载具50外部的气体样本引导到计量模块51中的第一气体管线521及第二气体管线524。
第一气体管线521用于将气体样本从采样站引导到计量模块51。在一些实施例中，第一气体管线521具有延伸穿过检测载具50的外壳500的壁的远端522。引导机构523可连接到第一气体管线521的远端522以控制远端522的位置。例如，引导机构523可包含电动机(图中未展示)且将第一气体管线521的远端522的位置从存储位置(以虚线展示)改变为延伸位置(以实线展示)。在延伸位置中，第一气体管线521的远端522可插入到采样站30或40的紧固构件37或47(图1)中。
第二气体管线524用于将气体样本从半导体制造设施1的环境氛围引导到计量模块51。在一些实施例中，第二气体管线524的一端连接到形成在检测载具50的外壳500上的通风口526。泵525连接到第二气体管线524以将半导体制造设施1中的环境气体样本汲取到计量模块51用于测量。在一些实施例中，检测载具50包含数个第二气体管线524及形成在外壳500上的数个通风口526，且第二气体管线524中的每一者将通风口526中的一者连接到计量模块51。通风口526可形成在检测载具50的不同侧处以收集检测载具50周围的环境气体样本。
计量模块51可携载以下检测器中的一或多者：温度传感器、湿度传感器、粒子传感器及用于环境监测的AMC检测器。在一些实施例中，多个检测器可提供环境参数的实时连续监测，其包含温度、湿度、磁场强度/方向、微米/纳米级气溶胶粒子中的无机离子类型/浓度、有机污染物浓度、粒子浓度、总有机碳(TOC)、氟化石墨层间化合物(CxF)等。
在一些实施例中，计量模块51用于检测FAB设施内空气中的污染物，其包含呈微米/纳米级气溶胶粒子的形式的粒子物种，例如(举例来说)F-、Cl-、NO3-、PO4 3-、SO4 2-、NH4 +及NO2 -。在一些其它实施例中，计量模块51用于检测有机物种，例如(举例来说)丙酮/IPA、丙二醇甲醚(PGME)、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。在一些实施例中，典型FAB设施中此类离子及有机物种的污染物含量可在百万分的几份(ppm)到几十ppm的范围内。根据各种实施例，用于检测污染物含量的计量模块51可具有以下性质，包含低漂移及噪声水平、高敏感度、快速响应时间、高可靠性、紧凑大小/重量及低功耗。
在一些实施例中，计量模块51为层析仪。层析法通常与质谱法一起用于提供污染物种及其浓度的详细分析。可使用此方法来检测不同形式的常见离子及痕量及超痕量浓度的基质的定性及定量分析。
在某些实施例中，层析仪可为与气相层析质谱仪(GC-MS)耦合的热脱附仪(TD)。TD-GCMS可用作AMC检测器以检测挥发性AMC污染物。使用TD-GCMS，加热吸附管以挥发所收集的有机物，其接着由GC-MS分析。在一些实施例中，AMC检测器可为基于气体的不同热导率及其在空气中的浓度的检测的热导率传感器。在一些实施例中，可通过使用空气采集器或吸附管来集中空气样本以监测空气中的痕量污染物，其中空气采集器为空气样本通过其冒泡的水填充管。根据某些实施例，空浮污染物积聚在水中，接着可对其进行分析。
在一些实施例中，计量模块51为光离子化检测器(PID)。PID测量从十亿分的几份到百万分的10000份(ppm)的浓度的挥发性有机化合物及其它气体。PID是用于许多气体及蒸气分析的高效且廉价检测器。PID产生瞬时读数，连续操作，且可用于测量气相层析。使用PID，可监测在制造工艺及废弃物处置期间可能暴露到挥发性有机化合物(VOC)，例如溶剂、燃料、传热流体、润滑剂等。
在一些其它实施例中，计量模块51为火焰离子化检测器(FID)、可燃气体指示器(CGI)、便携式红外(IR)分光光度计、气相层析及氮/磷检测器(GC/NPD)、感应耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)、具有热能分析仪的GC(GC-TEA)或使用电导率检测器的GC(GC-ECD)。在一些实施例中，可根据污染物的类型及其浓度来使用多个离子及AMC检测器及其组合。
载具驱动模块53经配置以驱动检测载具50的移动。载具定位模块54包含数个传感器且经配置以感测环境。载具定位模块54的传感器的实例包含激光扫描仪、超声波传感器、红外(IR)传感器及相机。载具驱动模块53可响应于从控制系统90发出的命令而控制检测载具50的移动。同时，由载具定位模块54产生的感测数据可用作用于驱动检测载具50以防止与操作者、处理工具或半导体制造设施1中的另一检测载具50意外碰撞的辅助信息。在一些实施例中，由载具定位模块54产生的感测数据还可用于促进第一气体管线521与采样站30或40连接。
处理器55可包括可操作以控制计量模块51、气体输送模块52、载具驱动模块53及载具定位模块54的操作及性能的任何处理电路系统。在各种方面中，处理器55可实施为通用处理器、芯片多处理器(CMP)、专用处理器、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、输入/输出(I/O)处理器、媒体访问控制(MAC)处理器、无线电基带处理器、协同处理器、微处理器(例如复杂指令集计算机(CISC)微处理器、精简指令集运算(RISC)微处理器及/或超长指令字(VLIW)微处理器)或其它处理装置。
在各种方面中，处理器55可经布置以运行操作系统(OS)及各种应用程序。OS的实例包括(例如)一般以Apple OS、Microsoft Windows OS、Android OS及任何其它专有或开源OS的商标名著称的操作系统。应用程序的实例包括(例如)电话应用程序、相机(例如数码相机、摄像机)应用程序、浏览器应用程序、多媒体播放器应用程序、游戏应用程序、消息传送应用程序(例如电子邮件、短消息、多媒体)、查看器应用程序等。
在一些实施例中，提供其上体现计算机可执行指令的至少一个非暂时性计算机可读存储媒体，其中计算机可执行指令在由至少一个处理器执行时引起至少一个处理器执行本文中所描述的方法的实施例。计算机可读存储媒体可体现在存储器56中。
在一些实施例中，存储器56可包括能够存储数据的任何机器可读或计算机可读媒体，其包含易失性/非易失性存储器及可抽换/不可抽换存储器。存储器56可包括至少一个非易失性存储器单元。非易失性存储器单元能够存储一或多个软件程序。
软件程序可含有(例如)应用程序、用户数据、装置数据及/或配置数据或其组合等。软件程序可含有可由计量模块51、气体输送模块52、载具驱动模块53的各种组件执行的指令。
例如，存储器56可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、双倍数据速率DRAM(DDR-RAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、快闪存储器(例如NOR或NAND快闪存储器)、内容可寻址存储器(CAM)、聚合物存储器(例如铁电聚合物存储器)、相变存储器(例如双向存储器)、铁电存储器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器、磁盘存储器(例如软盘、硬盘、光盘、磁盘)或卡(例如磁卡、光卡)或适合于存储信息的任何其它类型的媒体。
在实施例中，存储器56可含有用于执行产生一或多个时序库的方法的呈文件的形式的指令集，如本文中所描述。指令集可以任何可接受形式的机器可读指令存储，其包含源代码或各种适当编程语言。可用于存储指令集的编程语言的一些实例包括(但不限于)：Java、C、C++、C#、Python、Objective-C、Visual Basic或.NET编程。在一些实施例中，包括编译器或解译器来将指令集转换成机器可执行代码供处理器55执行。
在一些实施例中，I/O接口57可包括用于至少使用户能够将输入提供到计量模块51、气体输送模块52且使载具驱动模块53及计量模块51、气体输送模块52、载具驱动模块53能够将输出提供到用户的任何适合机构或组件。例如，I/O接口57可包括任何适合输入机构，其包含(但不限于)按钮、小键盘、键盘、点按式选盘、触摸屏或运动传感器。在一些实施例中，I/O接口57可包括电容感测机构或多点触摸电容感测机构(例如触摸屏)。
在一些实施例中，I/O接口57可包括用于提供用户可见的显示的视觉外围输出装置。例如，视觉外围输出装置可包括例如(举例来说)液晶显示器(LCD)屏幕的屏幕。视觉外围输出装置还可包括显示驱动器、用于驱动显示驱动器的电路系统或两者。视觉外围输出装置可操作以在处理器55的指导下显示内容。例如，视觉外围输出装置能够播放媒体回放信息、在计量模块51、气体输送模块52、载具驱动模块53上实施的应用程序的应用程序屏幕、关于进行中通信操作的信息、关于传入通信请求的信息或装置操作屏幕等。
在一些实施例中，通信接口58可包括能够将计量模块51、气体输送模块52、载具驱动模块53耦合到一或多个网络及/或额外装置(例如(举例来说)控制系统90)的任何适合硬件、软件或硬件与软件的组合。通信接口58可经布置以使用用于使用一组期望通信协议、服务或操作程序来控制信息信号的任何适合技术操作。通信接口58可包括用于与对应通信媒体连接(无论有线或无线)的适当物理连接器。
根据一些实施例，通信的系统及方法包括网络。在各种方面中，网络可包括局域网(LAN)及广域网(WAN)，其包含(但不限于)因特网、有线信道、无线信道、通信装置(包含电话、计算机、电线、无线电、光学或其它电磁信道)及其组合(包含能够传送数据/与传送数据相关联的其它装置及/或组件)。例如，通信环境包括体内通信、各种装置及各种通信模式(例如无线通信、有线通信及其组合)。
因此，在各种方面中，通信接口58可包括一或多个接口，例如(举例来说)无线通信接口、有线通信接口、网络接口、传输接口、接收接口、媒体接口、系统接口、组件接口、切换接口、芯片接口、控制器等。例如，当由无线装置实施或在无线系统内实施时，通信接口58可包括无线接口，其包括一或多个天线、发射器、接收器、收发器、放大器、滤波器、控制逻辑等。
在各种方面中，通信接口58可根据数个无线协议来提供语音及/或数据通信功能。无线协议的实例可包括各种无线局域网(WLAN)协议，其包含(美国)电机电子工程师协会(IEEE)802.xx系列的协议，例如IEEE 802.11a/big/n、IEEE 802.16、IEEE 802.20等。无线协议的其它实例可包括各种无线广域网(WWAN)协议，例如具有GPRS的GSM蜂窝式无线电话系统协议、具有1×RTT的CDMA蜂窝式无线电话通信系统、EDGE系统、EV-DO系统、EV-DV系统、HSDPA系统等。无线协议的进一步实例可包括无线个人局域网(PAN)协议，例如红外线协议、来自蓝牙特殊兴趣群(SIG)协议系列的协议(包含具有增强型数据速率(EDR)的蓝牙规范版本v1.0、v1.1、v1.2、v2.0、v2.0)及一或多个蓝牙规范等。无线协议的又一实例可包括近场通信技术及协议，例如电磁感应(EMI)技术。EMI技术的实例可包括无源或有源射频辨识(RFID)协议及装置。其它适合协议可包括超宽带(UWB)、数字办公室(DO)、数字家庭、可信平台模块(TPM)、ZigBee等。
在一些实施例中，计量模块51、气体输送模块52、载具驱动模块53可包含耦合包含处理器55、存储器56及I/O接口57的各种系统组件的系统总线59。系统总线59可为若干类型的总线结构中的任一者，其包含存储器总线或存储器控制器、外围总线或外部总线及/或使用各种可用总线架构的局部总线，包含(但不限于)9位总线、工业标准架构(ISA)、微通道架构(MSA)、扩展ISA(EISA)、智能驱动电子器件(IDE)、VESA局部总线(VLB)、外围组件互连卡国际协会总线(PCMCIA)、小型计算机接口(SCSI)或其它专有总线、或适合于运算装置应用程序的任何定制总线。
图6A及图6B是说明根据本发明的一或多个实施例的各种方面的监测半导体制造设施的方法S800的流程图。为了说明，流程图将结合图1到图5及图7到图10中所展示的图式描述。可在不同实施例中替换或消除一些描述阶段。
方法S800包含操作S801，其中致动例如检测载具50的检测载具到采样站30及40中的一者。在一些实施例中，如图7中所展示，检测载具50从控制系统90接收命令且经驱动以移动到相邻于第一采样站30的位置。在检测载具50移动到第一采样站30期间，检测载具50的载具定位模块54连续检测周围环境，且当障碍物位于预定路径29处时，载具驱动模块53可停止或减速检测载具50。在一些实施例中，在检测载具50移动到第一采样站30期间，可由检测载具50产生听觉警告以警告半导体制造设施1中的操作检测载具50正在接近。
方法S800继续操作S802，其中将检测载具50的气体管线521连接到第一采样站30。在一些实施例中，在操作S801之后，检测载具50可根据由载具定位模块54产生的感测数据来略微调整检测载具50的位置以使气体管线521的远端522与第一采样站30的紧固构件37对准。当气体管线521的远端522与第一采样站30的紧固构件37对准时，气体管线521插入到紧固构件37中且与紧固构件37接合。因而，建立检测载具50与第一采样站30之间的流体连接。
方法S800继续操作S803，由检测载具50通过第一采样站30从处理工具10a、10b、10c、10d及10e中的一者收集气体样本，且由检测载具50测量气体样本。在一些实施例中，当检测载具50与第一采样站30连接时，检测载具50经由通信接口58将信号发送到第一采样站30的控制器36以控制旋转阀31的旋转角以从特定处理工具收集气体样本。例如，如图3及图4中所展示，当由处理工具10a处理的一批半导体晶片中发现缺陷时，操作者可将检测载具50调用到第一采样站30且从处理工具10a收集气体样本以确定处理工具10a中是否存在异常。
在一些实施例中，如图4中所展示，当检测载具50流体连接到采样管15a时，其它采样管15b、15c、15d及15e与连接端口342隔离，使得气体样本不会由来自采样管15b、15c、15d及15e的其它气体物质污染。在一些实施例中，在收集气体样本之前，连接端口342使用从旁路管线38供应的气体吹扫以移除在测量来自不同处理工具的其它气体样本之后留下的连接端口中的气体。因此，可提高气体测量的检测准确度。从旁路管线38供应的气体可为半导体制造设施1中的环境气体。替代地，旁路管线38可为零阶标准气体(例如氮气)。
在一些实施例中，当气体样本经驱动以通过连接端口342时，连接到连接端口的流量计33用于测量连接端口342中气体样本的流速。测量结果传输到检测载具50，且当流速低于预定值时，检测载具50将发出警告。在一些实施例中，环境参数的测量可对气体样本的流速敏感。通过监测连接端口342中气体样本的流速，可避免测量误差。
方法S800继续操作S804，比较气体样本的参数与可接受值的范围。由检测载具50的计量模块51测量的气体样本的参数可包含温度、湿度、磁场强度/方向、微米/纳米级气溶胶粒子中的无机离子类型/浓度、有机污染物浓度、粒子浓度等。与气体样本的参数相关的数据可与存储在检测载具50的存储器中的默认值比较。默认值可指示处理一批半导体晶片且此批半导体晶片中未发现缺陷的参数。
当与气体样本的参数相关的数据超出可接受值的范围时，方法S800继续操作S805以发出警告。在一些实施例中，控制系统90可响应于超规格测量结果而发出警告以停止第一群组的处理工具10的对应处理工具10a的操作。另外，控制系统90呼叫操作者来检查处理工具10a中是否发生任何异常。
如果气体样本的参数在可接受值的范围内，那么方法S800继续操作S806以确定处理工具中是否仍存在待测量的另一处理工具。在一些实施例中，检测载具50用于测量从不同处理工具10a、10b、10c、10d及10e收集的多于一个的气体样本。在这些实施例中，当完成气体样本中的一者的测量时，可响应于从检测载具50发出的命令而进行另一测量。例如，当完成从处理工具10a收集的多于一个的气体样本的测量时，检测载具50可经由通信接口58向控制器36发出另一命令以建立检测载具50与处理工具10b之间的流体连接。在一些实施例中，可在完成来自处理工具10a的气体样本的测量之前完成将检测载具50连接到处理工具10b的操作。因此，一旦完成来自处理工具10a的气体样本的测量，那么可实时经由第一采样站30从处理工具10b汲取处理工具10b中的气体以减少执行测量操作的时间。
如果不存在根据预设时间表测量的连接到第一采样站30的处理工具，那么方法S800继续操作S807，其中使检测载具50的采样管脱离第一采样站30，且检测载具50发送到半导体制造设施1中的另一位置。例如，如图8中所展示，检测载具50可发送到第二采样站40且连接到第二采样站40的紧固构件47以经由旋转阀41从处理工具20a、20b、20c、20d及20e中的一或多者的处理工具收集气体。在一些实施例中，为对第二采样站40执行测量过程，方法S800可重复操作S801到S807。
在一些实施例中，方法S800进一步包含执行巡检模式以在半导体制造设施1中沿预定路径29移动检测载具50。例如，如图9中所展示，检测载具50可沿预定路径29巡检。预定路径29可沿形成在第一群组的处理工具10与第二群组的处理工具20之间的通道2延伸。另外，方法S800包含操作S809，其中检测载具50从半导体制造设施1收集环境气体样本3且测量环境气体的至少一个参数。例如，在移动检测载具50期间，检测载具50从半导体制造设施1连续或周期性收集环境气体样本且经由通风口526(图5)测量环境气体的至少一个参数以由计量模块51检测环境参数。
在操作S810中，比较环境氛围的参数与可接受值的范围。环境参数可由检测载具50的计量模块51检测，可包含温度、湿度、磁场强度/方向、微米/纳米级气溶胶粒子中的无机离子类型/浓度、有机污染物浓度、粒子浓度等。与气体样本的参数相关的数据可与存储在检测载具50的存储器中的默认值比较。默认值可指示半导体制造设施1的所要环境条件的参数。当与气体样本的参数相关的数据超出可接受值的范围时，方法S800继续操作S811以发出警告。在操作S811中，检测载具50可将与其位置相关的数据传输到控制系统90。检测载具50还可将与定性及定量分析结果相关的数据传输到控制系统90。控制系统90可响应于分析结果而发出警告且根据由检测载具50产生的信息呼叫操作者来检查位于检测载具50周围的处理工具中是否发生任何异常。如果发现异常，那么操作者可执行维护过程或操作者可通过向控制系统90提出请求来解除警告。
在由控制系统90发出警告之后，方法继续操作S812，其中停止移动检测载具50且检测载具50继续测量环境氛围，直到参数可接受。因此，操作可使用由检测载具50产生的感测数据来确定如何解决处理工具的问题及/或在维护过程之后确定问题是否得到解决。
在操作S813中，控制系统90在操作S810或操作S812之后确定操作S808的巡检模式是否完成。如果巡检模式完成，那么方法S800完成；否则，方法S800重复操作S808到S810。
在一些实施例中，如图10中所展示，在检测载具50的操作期间，电池电量由控制系统90连续监测。当控制系统90指示电池电量低于默认值时，控制系统90会将检测载具50发送到电池站60以替换电池62。电池站60可包含从检测载具50自动移除电池62且使检测载具50安装新且充满电电池62的机械臂61。
本发明的实施例提供通过收集及分析半导体制造设施及/或处理工具中的环境空气来监测FAB的方法。来自处理工具的气体样本由与多个处理工具连接的采样站收集且进一步输送到检测载具。因此，检测载具可不仅检测FAB中的环境氛围，且还检测处理工具中的气体样本。分析结果提供这些污染物含量的连续、在线及实时监测以帮助识别来源、稳定生产及防止过滤单元的使用寿命意外缩短。
根据本发明的实施例，提供一种半导体制造设施(FAB)。所述FAB包含第一群组的处理工具。所述FAB还包含连接到所述第一群组的处理工具的第一采样站。另外，所述FAB包含可拆卸地连接到所述第一采样站且包括计量模块的检测载具。当所述检测载具连接到所述第一采样站时，气体样本经由所述第一采样站从所述第一群组的处理工具中的一者输送到所述检测载具的所述计量模块以由所述计量模块执行与所述气体样本相关的参数的测量。另外，所述FAB包含控制系统，其经配置以在与来自所述第一群组的处理工具中的所述一者的所述气体样本相关的所述参数超出与所述第一群组的处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时发出警告。
根据本发明的另一实施例，提供一种用于测量半导体制造设施的条件的检测载具。所述检测载具包含流体连接到用于处理半导体晶片的处理工具的气体管线。所述检测载具还包含流体连接到所述气体管线且经配置以测量从所述处理工具取得的气体样本的至少一个参数的计量模块。所述检测载具进一步包含经配置以使所述检测载具在所述半导体制造设施中移动以连接所述检测载具与另一处理工具的载具驱动模块。
根据本发明的又一实施例，提供一种监测半导体制造设施的方法。所述方法包含致动检测载具移动到第一采样站，其中所述第一采样站流体连接到第一群组的处理工具。所述方法还包含将所述检测载具的气体管线连接到所述第一采样站。所述方法进一步包含通过所述第一采样站从所述第一群组的处理工具中的一者收集第一气体样本。另外，所述方法包含在与来自所述第一群组的处理工具中的所述一者的所述第一气体样本相关的参数超出与所述第一群组的处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时发出警告。
上文已概述若干实施例的结构，使得所属领域的技术人员可更好地理解本公开的方面。所属领域的技术人员应了解，其可易于将本公开用作用于设计或修改其它工艺及结构以实施相同目的及/或实现本文中所引入的实施例的相同优点的基础。所属领域的技术人员还应意识到，此类等效建构不应背离本公开的精神及范围，且其可在不背离本公开的精神及范围的情况下对本文作出各种改变、替换及更改。
符号说明
1:半导体制造设施
2:通道
3:环境气体样本
10:处理工具
10a:处理工具
10b:处理工具
10c:处理工具
10d:处理工具
10e:处理工具
11a:装载端口
12a:接口
13a:装载锁模块
14a:处理室
15a:采样管
15b:采样管
15c:采样管
15d:采样管
15e:采样管
17a:流体调节器
17b:流体调节器
17c:流体调节器
17d:流体调节器
17e:流体调节器
18:软管卷盘
20:处理工具
20a:处理工具
20b:处理工具
20c:处理工具
20d:处理工具
20e:处理工具
25a:采样管
25b:采样管
25c:采样管
25d:采样管
25e:采样管
30:第一采样站
31:阀歧管箱/旋转阀
32:第一导管
34:第二导管
35:驱动工具
36:控制器
37:紧固构件
38:旁路管线
39:阀
40:第二采样站
41:旋转阀
47:紧固构件
50:检测载具/晶片载体
51:计量模块
52:气体输送模块
53:载具驱动模块
54:载具定位模块
55:处理器
56:存储器
57:输入/输出(I/O)接口
58:通信接口
59:预定路径/系统总线
60:电池站
61:机械臂
62:电池
90:控制系统
121a:过滤器
321:入口端口
322:排气端口
323:泵
341:入口端口
342:连接端口
343:泵
351:轴
500:外壳
521:第一气体管线
522:远端
523:引导机构
524:第二气体管线
525:泵
526:通风口
S800:方法
S801:操作
S802:操作
S803:操作
S804:操作
S805:操作
S806:操作
S807:操作
S808:操作
S809:操作
S810:操作
S811:操作
S812:操作
S813:操作。

Claims (10)

1.一种半导体制造设施，其包括：
第一群组的处理工具；
第一采样站，其连接到所述第一群组的处理工具；
检测载具，其可拆卸地连接到所述第一采样站且包括计量模块，其中当所述检测载具连接到所述第一采样站时，气体样本经由所述第一采样站从所述第一群组的处理工具中的一者输送到所述检测载具的所述计量模块以由所述计量模块执行与所述气体样本相关的参数的测量；及
控制系统，其经配置以在与来自所述第一群组的处理工具中的所述一者的所述气体样本相关的所述参数超出与所述第一群组的处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时发出警告。
2.根据权利要求1所述的半导体制造设施，进一步包括：
第二群组的处理工具；及
第二采样站，其连接到所述第二群组的处理工具；
其中所述检测载具可拆卸地连接到所述第二采样站，且所述控制系统经配置以在与来自所述第二群组的处理工具中的一者的气体样本相关的参数超出与所述第二群组的处理工具相关联的可接受值的范围时发出警告。
3.根据权利要求1所述的半导体制造设施，其中所述第一群组的处理工具中的所述一者包括：
装载端口，其经配置以定位晶片载体；
反应室，其经配置以处理半导体晶片；及
接口室，其位于所述装载端口与所述反应室之间，其中采样管连接在所述接口室与所述第一采样站之间以将所述气体样本从所述第一群组的处理工具中的所述一者输送到所述第一采样站。
4.根据权利要求1所述的半导体制造设施，其中所述检测载具包括通风口，且环境气体样本通过所述通风口从所述半导体制造设施的环境氛围吸取到所述计量模块以由所述计量模块执行与所述环境氛围相关的参数的测量。
5.一种用于测量半导体制造设施的条件的检测载具，所述检测载具包括：
气体管线，其流体连接到用于处理半导体晶片的处理工具；
计量模块，其流体连接到所述气体管线且经配置以测量从所述处理工具取得的气体样本的至少一个参数；及
载具驱动模块，其经配置以使所述检测载具在所述半导体制造设施中移动以连接所述检测载具与另一处理工具。
6.一种监测半导体制造设施的方法，其包括：
致动检测载具移动到第一采样站，其中所述第一采样站流体连接到第一群组的处理工具；
将所述检测载具的气体管线连接到所述第一采样站；
通过所述第一采样站从所述第一群组的处理工具中的一者收集第一气体样本；及
当与来自所述第一群组的处理工具中的所述一者的所述第一气体样本相关的参数超出与所述第一群组的处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时，发出警告。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
使所述检测载具的所述气体管线脱离所述第一采样站；
致动所述检测载具移动到第二采样站，其中所述第二采样站流体连接到第二群组的处理工具；
将所述检测载具的所述气体管线连接到所述第二采样站；
通过所述第二采样站从所述第二群组的处理工具中的一者收集第二气体样本；及
当与来自所述第二群组的处理工具中的所述一者的所述第二气体样本相关的参数超出与所述第二群组的处理工具中的所述一者相关联的可接受值的范围时，发出警告。
8.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
由所述检测载具从无尘室收集环境气体样本；及
当由所述检测载具中的所述计量装置检测到的与所述环境气体样本相关的参数超出可接受值的范围时，发出警告。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一采样站流体连接到所述第一群组的处理工具中的所述一者的接口室，其中所述接口室包括封闭体且位于用于支撑晶片载体的装载端口与用于对半导体晶片执行工艺的处理室之间。
10.根据权利要求6所述的方法，其中通过所述第一采样站从所述第一群组的处理工具中的所述一者收集所述第一气体样本包括：
引导气体从所述第一群组的处理工具流动到所述第一采样站以通过多个采样管；及
连接连接到所述第一群组的处理工具中的所述一者的所述采样管中的一者与一连接端口，同时隔离其它采样管与所述连接端口，其中所述检测载具经由所述连接端口从所述采样站收集所述第一气体样本。
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