TW201925909A - 製造系統中的錯誤偵測方法 - Google Patents

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曾國書
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林群智
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Abstract

本揭露部分實施例提供一種製造系統中的錯誤偵測方法。上述方法包括自一起始位置運送儲存有一光罩的一光罩載具至一終點位置。上述方法更包括在光罩載具的運送過程中，藉由放置於光罩載具中的一量測工具偵測在光罩載具內的一環境因子。上述方法也包括當所偵測的環境因子超出一可接受數值範圍時，發出一警示。

Description

製造系統中的錯誤偵測方法
本發明實施例關於一種半導體技術，特別是有關於一種半導體製造設施及其製造系統的錯誤偵測方法。
由於各種電子組件(例如，電晶體，二極體，電阻器，電容器等)的積體密度的提高，半導體工業經歷了快速增長。在大多數情況下，積體密度的提高是來自半導體製程節點的減少(例如，將製程節點收縮到7nm節點)。隨著半導體裝置規模的縮小，需要自一個世代至下一個世代採用新的技術來維持電子元件的性能。隨著製造商在積體電路中設計更小的特徵尺寸和更多的功能，裝置複雜性也在不斷增加。這種複雜的裝置可能會導致更多的光微影步驟。
隨著半導體技術的發展，越來越先進的光微影技術已被廣泛採用以應用於現今的積體電路加工程序。光微影技術涉及在基板上形成光阻層、根據所需圖案將光阻層的部分暴露於圖案化的光線下、顯影光阻層以去除光阻層的部分以暴露下層材料的一部分。然後可以在基板上執行諸如乾式刻蝕，濕式刻蝕等的蝕刻加工。如此一來，可以移除暴露的下層材料以產生期望的圖案。
積體電路的光微影製程可包括多道光微影加工程 序。由於加工程序的複雜性，每一道光微影加工程序可分別採用一種光罩，以產生積體電路的元件的圖案。如此一來，即有在工廠內傳送光罩的需求。
雖然已有多個對於運輸光罩的方法的改進被提出，但它們在所有方面並不完全令人滿意。因此，提供改進運輸系統的解決方案以減輕或避免由於光罩運輸過程中儲存條件不當導致晶圓廢料過多的狀況即被需求。
本揭露部分實施例提供一種製造系統中的錯誤偵測方法。上述方法包括自一起始位置運送儲存有一光罩的一光罩載具至一終點位置。上述方法更包括在光罩載具的運送過程中，藉由放置於光罩載具中的一量測工具偵測在光罩載具內的一環境因子。上述方法也包括當所偵測的環境因子超出一可接受數值範圍時，發出一警示。
本揭露部分實施例提供一種製造系統中的錯誤偵測方法。上述方法包括在一光微影曝光設備中，運送裝載有一光罩的一光罩載具的一內殼體。上述方法更包括在內殼體運送於在光微影曝光設備內的過程中，通過設置於內殼體內部的一量測工具偵測在光罩周遭的環境因子。上述方法也包括當所偵測的環境因子超出一可接受數值範圍時，發出一警示。
本揭露部分實施例提供一種製造設施。上述製造設施包括一光罩載具，配置用於接收在一光微影曝光製程中所使用的一光罩。上述製造設施更包括一第一量測工具，設置於光罩載具中並配置用於偵測光罩載具中的一環境因子。上述製 造設施也包括一傳送設備，配置用於傳送光罩載具。並且上述製造設施包括一控制系統，配置用於在第一量測工具所偵測的環境因子超出一可接受數值範圍時，控制傳送設備移動光罩載具以進行維護。
1‧‧‧製造設施
5‧‧‧光罩
10、10a‧‧‧光罩載具
11‧‧‧殼體
13‧‧‧資料連接器
14‧‧‧電源連接器
15‧‧‧電池
16‧‧‧載具識別
110‧‧‧空間
112‧‧‧頂蓋部
114‧‧‧底蓋部
116‧‧‧支架
118‧‧‧夾取元件
12‧‧‧內殼體
120‧‧‧空間
122‧‧‧殼蓋
124‧‧‧底板
20‧‧‧網路
30‧‧‧製造系統
31‧‧‧光微影曝光設備
311‧‧‧裝載埠
312‧‧‧介面模組
3121‧‧‧罩體
3122‧‧‧機械手臂
313‧‧‧鎖閉腔
314‧‧‧真空室
315‧‧‧殼蓋處理腔
316‧‧‧光罩座
317‧‧‧光罩交換站
318‧‧‧傳送機構
32‧‧‧倉儲
320‧‧‧本體
321‧‧‧倉儲架
322‧‧‧裝載埠
33‧‧‧傳送設備
331‧‧‧軌道組件
332‧‧‧懸吊式傳送組件
35‧‧‧介面裝置
351‧‧‧傳送器
352‧‧‧處理器
353‧‧‧資料連接器
354‧‧‧電源連接器
355‧‧‧電源供應電路
356‧‧‧讀碼器
357‧‧‧傳送器
40‧‧‧量測工具
41、42、43‧‧‧感測器
44‧‧‧轉換器
45‧‧‧處理器
46‧‧‧儲存裝置
47‧‧‧輸入輸出控制器
50‧‧‧錯誤偵測及分類系統
51‧‧‧基座
52‧‧‧反射式多層膜
53‧‧‧薄膜
60‧‧‧控制系統
70‧‧‧資料庫
80‧‧‧其他實體
90‧‧‧維護站
S10‧‧‧方法
S11-S15‧‧‧操作
S20‧‧‧方法
S21-S25‧‧‧操作
EXP‧‧‧期望濕度
UCL‧‧‧上限控制
LCL‧‧‧下限控制
R1、R2、R3、R4、R5‧‧‧訊號接收器
第1圖顯示根據一些實施例之一製造設施的方塊圖。
第2圖顯示根據一些實施例之一製造設施的部分元件的示意圖。
第3圖顯示根據一些實施例之一光罩載具的示意圖。
第4圖顯示根據一些實施例之一光罩載具的示意圖。
第5圖顯示根據一些實施例之一製造設施的部分元件的方塊圖。
第6圖顯示根據一些實施例中在一光罩載具中執行錯誤偵測的一方法的簡化流程圖。
第7圖顯示根據一些實施例之在用於儲存一光罩的一光罩載具中所量測的濕度相對於時間的關係圖、上限控制及下限控制。
第8圖顯示根據一些實施例之一光微影曝光設備的示意圖。
第9圖顯示根據一些實施例中在一光罩載具中執行錯誤偵測的一方法的簡化流程圖。
第10圖顯示根據一些實施例中在一光微影曝光設備中傳送一光罩的方法的其中一步驟，其中光罩放置於一裝載埠上。
第11圖顯示根據一些實施例中在一光微影曝光設備中傳送一光罩的方法的其中一步驟，其中光罩放置於一鎖閉腔中。
第12圖顯示根據一些實施例中在一光微影曝光設備中傳送一光罩的方法的其中一步驟，其中光罩放置在一殼蓋處理腔上方。
第13圖顯示根據一些實施例中在一光微影曝光設備中傳送一光罩的方法的其中一步驟，其中光罩放置在一光罩交換站上方。
第14圖顯示根據一些實施例中在一光微影曝光設備中傳送一光罩的方法的其中一步驟，其中光罩放置在一光罩座上方。
以下揭露之實施方式或實施例是用於說明或完成本發明之多種不同技術特徵，所描述之元件及配置方式的特定實施例是用於簡化說明本發明，使揭露得以更透徹且完整，以將本揭露之範圍完整地傳達予同領域熟悉此技術者。當然，本揭露也可以許多不同形式實施，而不局限於以下所述之實施例。
在下文中所使用的空間相關用詞，例如“在...下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的”及類似的用詞，是為了便於描述圖示中一個元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係。除了在圖式中繪示的方位之外，這些空間相關用詞也意欲包含使用中或操作中的裝置之不同方位。例如，裝置可能被轉向不同方位(旋轉90度或其他方位)，而在此所使用的 空間相關用詞也可依此相同解釋。此外，若實施例中敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的情況，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使得上述第一特徵與第二特徵未直接接觸的情況。
以下不同實施例中可能重複使用相同的元件標號及/或文字，這些重複是為了簡化與清晰的目的，而非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。另外，在圖式中，結構的形狀或厚度可能擴大，以簡化或便於標示。必須了解的是，未特別圖示或描述之元件可以本領域技術人士所熟知之各種形式存在。
在本發明實施例中描述的先進微影製程、方法及材料可以適用於許多應用中，包括鰭式場效電晶體(fin-type field effect transistor，FinFET)。例如，鰭結構可能被圖案化以在複數結構之間產生相對較小的間隔，而本發明實施例係適合應用於此。再者，本發明實施例可以應用在用來形成鰭式場效電晶體之鰭結構的間隙壁(spacer)的製程。
第1圖顯示根據本發明一些實施例之一製造設施1的方塊圖。製造設施1執行積體電路製造製程以生產積體電路裝置。舉例而言，製造設施1可執行多道半導體製造製程以加製作半導體晶圓。為了清楚起見，第1圖中之製造設施1是被簡化，以便於更能理解本發明的概念。在製造設施1中可以加入其他的特徵，並且在製造設施1之其他實施方式中，以下所述的某些特徵也可以被更換或移除。
製造設施1包括一網路20，用以使得多種實體(例如一製造系統30、一量測工具40、一錯誤偵測及分類(fault detection and classification，FDC)系統50、一控制系統60、一資料庫70、及其他實體80)能夠彼此互相通信。在一些實施例中，製造設施1可包括不只一個上述各種實體，並且更包括在所述實施例中沒有繪示出的其他實體。網路20可以為單一網路或多種不同的網路，例如內部網路、網際網路、其他網路、或上述的組合。網路20包括有線通訊頻道、無線通訊頻道、或兩者的組合。
第2圖顯示根據一些實施例之製造設施1的示意圖。在部分實施例中，製造系統30包括一光微影曝光設備31、一倉儲32、一傳送設備33、及複數個介面裝置35。
光微影曝光設備31是配置用於執行一光微影製程在晶圓(未圖示)之上。在部分實施例中，光微影曝光設備31包括複數個裝載埠311。裝載埠311配置用於承載儲存一或多個光罩5的光罩載具10。光微影曝光設備31可為任何種類的光微影設備，例如沉浸式掃瞄器(immersion scanner)、極紫外光掃瞄器、步進曝光機台以及/或者類似物。
倉儲32是配置用於自動儲存及退出光罩載具10。在部分實施例中，倉儲32包括一本體320、複數個倉儲架321、及一裝載埠322。在部分實施例中，本體320為一長方形的空間、一或多個可開啟/關閉的可密閉式存取門323位於本體320的一側壁。倉儲架321位於本體320內部並配置用於協助光罩載具10存放於320當中。光罩載具10可藉由一機械手臂(未圖示)進 行傳送，並且光罩載具10在倉儲32內的傳送及移動式通過控制系統60進行控制。
裝載埠322是配置用於支撐以及停靠多個光罩載具10，以利多個光罩載具10移入倉儲32的本體320以及後續自倉儲32的本體320退出。裝載埠322沿傳送設備33的軌道組件331(後方將進一步說明)放置，以接收自傳送設備33的載具所傳送的多個光罩載具10。裝載埠322是以相對於本體320的存取門323的方式設置，以傳送多個光罩載具10進入本體320。
傳送設備33是配置用於傳送或搬運光罩載具10至倉儲32或光微影曝光設備31，或由倉儲32或光微影曝光設備31送出。根據部分實施例，傳送設備33包括一軌道組件331及複數個懸吊式傳送(overhead hoist transport，OHT)組件332。舉例而言，軌道組件331安裝於半導體廠的天頂。懸吊式傳送組件332懸吊於軌道組件331，並且懸吊式傳送組件332在軌道組件331上的傳送或移動是通過控制系統60進行控制。
多個介面裝置35放置於製造系統30中光罩載具10可能放置的多個位置。舉例而言，每一光微影曝光設備31的裝載埠311具有一介面裝置35安裝於其中。另外，每一裝載埠322以及倉儲32的倉儲架321具有一介面裝置35安裝於其中。又，每一懸吊式傳送組件332具有一介面裝置35安裝於其中。介面裝置35的元件將於關於第5圖的說明中進一步詳述。
第3圖顯示具有一光罩5放置於光罩載具10內的示意圖。在目前實施例中，光罩5為一反射式光罩。在光罩5的一示範性結構中，光罩5包括具有合適材質的基座51，例如低溫 度擴張材料(low thermal expansion material(LTEM))或熔凝石英。光罩5更包括一反射式多層膜52位於基座51之上。反射式多層膜52包括合適的材料，例如配置用於高度反射極紫外光的鉬-矽薄膜組。光罩5也包括一薄膜(pellicle)53。薄膜53是配置用於防止污染物掉落基座51並防止光微影製程成效上的降低(例如，維持污染粒子遠離基座51的對焦平面)。
在部分實施例中，光罩載具10包括一外殼體。外殼體11包括一頂蓋部112及一底蓋部114。頂蓋部112與底蓋部114定義無外來粒子或實質無外來粒子的一空間110。在部分實施例中，外殼體11更包括用於固定光罩5在空間110當中的一支架116。支架116相對於光罩5配置，尤其是相對於薄膜53配置，如此一來光罩5在傳送過程中，不會受支架116所刮傷。在部分實施例中，外殼體11也包括一夾取元件118固定於頂蓋部112，以利懸吊式傳送組件332夾取外殼體11(如第2圖所示)。
在一些其餘實施例中，光罩載具10具有一雙殼體設置，且包括多種其他部分及特徵。舉例而言，如第4圖所示，光罩載具10a更包括一內殼體12。外殼體11可契合地圍繞內殼體12。在部分實施例中，內殼體12具有一殼蓋122及一底板124。殼蓋122及底板124定義無外來粒子或實質無外來粒子的一空間120。當光罩5放置於光罩載具10a內時，內殼體12位於外殼體11中，並且光罩5位於內殼件12中。如此一來，光罩5更周全的受到保護。在部分實施例中，殼蓋122具有一對側緣123形成於二側壁。關於二個側緣123的功能將於後方關於第12圖的說明中進一步詳述。
一或多個量測工具40位於光罩載具中並配置用於偵測一或多個在光罩載具10或10a內部的環境因子。所偵測的環境因子的例子包括：溫度、濕度、氣體濃度、氣體壓力、及靜電導電度。
舉例而言，如第3圖所示，一量測工具40是配置用於偵測在光罩載具10內部的一或多個環境因子。量測工具40是位於外殼體11的頂蓋部112上並配置用於偵測外殼體11的空間110內的多項環境因子。
在另一示例中，如第4圖所示，二個量測工具40是配置用於偵測在光罩載具10a內部的一或多個環境因子。二個量測工具40之一者(第二量測工具)是位於外殼體11的頂蓋部112上並配置用於偵測外殼體11的空間110內的多項環境因子。二個量測工具40之另一者(第一量測工具)是位於內殼體12的底板124上並配置用於偵測內殼體12的空間120內的多項環境因子。
第5圖顯示部分實施例中製造設施1的部分元件的方塊圖。雖然第5圖中以光罩載具10作為範例，光罩載具10a可具有相同或相似的配置。
在部分實施例中，每一量測工具40包括一或多個感測器41、42、43。每一感測器41、42、43是配置用於偵測光罩載具10內的多個環境因子之一。多個感測器41、42、43允許同時蒐集關於多個環境因子的不同種類的資料。或者，每一感測器41、42、43是配置用於偵測光罩載具10內的多個環境因子。
在部分實施例中，每一量測工具40也包括一訊號轉換器44、一處理器45、一儲存裝置46及一輸入輸出控制器47。訊號轉換器44接收感測器41、42、43的輸出訊號作為輸入訊號。在目前實施例中，訊號轉換器44包括一多頻道類比至數位轉換器，並且每一頻道可轉換來自感測器41、42、43的類比訊號至數位形式。在另一些感測器41、42、43輸出數位訊號的實施例中，訊號轉換器44可對於感測器41、42、43輸出的數位訊號執行必要的資料處理。
訊號轉換器44接著輸出關於多個環境因子的資料至處理器45的輸入端，處理器45執行進一步的資料處理。在一實施例中，處理器45控制訊號轉換器44以及輸入輸出控制器47的作動。在另一些實施例中，訊號轉換器44整合於處理器45內部。
處理器45可與儲存裝置46連通。舉例而言，關於多個環境因子的資料可於儲存裝置46與處理器45之間傳送，以強化處理器45的功能性。儲存裝置46可為任何形式的記憶體，包括快閃記憶體、記憶卡、Micro-SD或硬碟。在另一些替代實施例中，儲存裝置46可整合至處理器45。
輸入輸出控制器47是可操作地耦接至處理器45。輸入輸出控制器47可整合至處理器45，或如圖所示設為分離的元件。輸入輸出控制器47通常配置用於控制可耦接至光罩載具10的一或多個介面裝置35的互動。輸入輸出控制器47通常藉由量測工具40與期望與量測工具40連通的介面裝置35之間的資料交換而進行操作。在部分示例中，多個介面裝置35可通過有 線連結與輸入輸出控制器47連通，而在另一些範例中，多個介面裝置35可通過無線連結(例如：WIFI、3G、4G、LTE、5G或藍牙)與輸入輸出控制器47連通。
在所描述的實施例中，介面裝置35是可通過有線連結連通至輸入輸出控制器47。在此示例中，光罩載具10包括一資料連接器13耦接至輸入輸出控制器47。資料連接器13可連結至位於介面裝置35內部其所對應的一資料連接器353及一傳送器351，並且資料連接器13配置用於接合資料連接器353，以提供來自量測工具40的資料傳輸或傳送至量測工具40的資料傳輸。
光罩載具10也包括一電源連接器14。光罩載具10的電源連接器14是可操作地耦接至光罩載具10的電池15。電源連接器14配置用於接合介面裝置35的一電源連接器354以及一電源供應電路355，以供應充電電力至電池15。電池15接著提供操作電力至量測工具40。資料連接器13/353以及電源連接器14/354可廣泛的變化。舉例而言，資料連接器13/353以及電源連接器14/354可配置以提供一或多個資料(或電力)傳輸功能，例如USB、USB 2.0、以太網路(Ethernet)及其類似。
在部分實施例中，介面裝置35更包括一處理器352、一傳送器357及一讀碼器356。另外，光罩載具10更包括一載具識別16，例如射頻識別標籤(RFID tag)。載具識別16可無線地傳送帶有光罩載具10的多種資料的訊號至讀碼器356，包括但不限定於在光罩載具10中的光罩5的身分。
讀碼器356接著傳送光罩載具10的資料至處理器 352的輸入端。處理器352處理來自讀碼器356以及傳送器351的資料，並且輸出處理過的資料至傳送器357，以將資料通過天線358(第1圖)傳送至錯誤偵測及分類系統50或是控制系統60。舉例而言，處理器352將來自載具識別16的載具身分與量測工具40的量測資料進行配對，因此錯誤偵測及分類系統50可辨識量測資料是來自哪一個光罩載具10。於是，光罩載具10的資訊包括在光罩載具10內部的環境因子可通過錯誤偵測及分類系統50或控制系統60進行處理。
再次參照第1圖，錯誤偵測及分類系統50在傳送製程之前、當中、或之後，藉由監控關於光罩載具10內部的環境因子的資料，例如光罩載具10中的濕度變化，評估光罩載具10中的狀況以偵測異常或錯誤。在一示例中，當光罩載具10的濕度大幅度差異於(變高或變低)期望濕度時則指示一異常，上述期望濕度，舉例而言，是通過儲存於資料庫70內的歷史資料而決定。此等異常可能表示光罩載具10中有錯誤發生。例如，光罩載具10的損壞進而可能導致光罩載具10內的濕度相異於期望濕度。
在一些實施例中，錯誤偵測及分類系統50實施統計式製程控制(statistical process control，SPC)以追蹤及分析光罩載具10的狀況。例如，錯誤偵測及分類系統50可以實施一或多個統計式製程控制(SPC)圖表。統計式製程控制圖表藉由依時序將關聯於上述製程的統計式製程控制資料繪製成圖表，來記錄光罩載具10的歷史製程資料。上述統計式製程控制資料包括關聯於光罩載具10所處位置的參數。當統計式製程 控制資料指出上述參數偏離一可接受數值範圍時(換言之，當錯誤偵測及分類系統50偵測到一錯誤或異常時)，錯誤偵測及分類系統50可觸發一警示至控制系統60，並且/或者通知製造系統30的工程師或操作人員，以識別及補救光罩載具10中的任何問題。
控制系統60可以即時、晶圓對晶圓(wafer-to-wafer)、批次對批次(batch-to-batch)、或上述組合等方式來執行控制行動(control actions)。在所描述的實施例中，控制系統60執行控制行動以控制製造系統30的操作狀況。舉例而言，控制系統60(根據來自錯誤偵測及分類系統50的警示)終止光微影曝光設備31的作動，以停止由光微影曝光設備31所執行的加工。在其他實施例中，控制系統60執行控制行動，以驅動傳送設備33移動光罩載具10至維護站90進行維護。
在另一些實施例中，控制系統60執行控制行動以修改由光微影曝光裝置31所執行的製程參數(processing recipe)。例如，控制系統60(依據來自量測工具40的當道製程(inline)量測資料)針對每個光罩修改預先決定的製程參數(尤其是，由光微影曝光裝置31所實施的製程參數，例如處理時間、氣體流率、反應腔室壓力、反應腔室溫度、晶圓溫度、及其他製程參數)，以確保每個在光微影曝光裝置31中的光罩表現出期望的特性。
資料庫70可包括複數個儲存裝置以提供資訊儲存。上述資訊可包括直接由量測工具40所獲得的原始資料，以及來自製造系統30的資訊。舉例而言，來自量測工具40的資訊可傳 送至資料庫70並儲存於資料庫70以供歸檔。來自量測工具40的資料是以其原始的形式進行儲存(例如：如同自量測工具40或製造系統30所獲得的形式)，或者來自量測工具40的資料是以轉換過的形式進行儲存(例如：自一類比訊號轉換至數位訊號)。資料庫70儲存關連於加工設備1的資料，尤其是關連於在光罩載具10中的環境因子的資料。
在所描述的實施例中，資料庫70儲存從製造系統30、量測工具40、錯誤偵測及分類系統50、控制系統60、其他實體80、及上述的組合收集來的資料。例如，資料庫70儲存的資料可以包括：關聯於由製造系統30所處理之晶圓特徵的資料、關聯於製造系統30所實施用以處理晶圓之製程參數的資料、關聯於控制系統60及錯誤偵測及分類系統50對上述晶圓特徵、製程參數及/或製造系統30之狀況進行分析的資料、及其他關聯於製造設施1的資料。在一範例中，製造系統30、量測工具40、錯誤偵測及分類系統50、控制系統60、及其他實體80之每一者可具有一對應的資料庫。
第6圖顯示根據一些實施例中在光罩載具10中執行錯誤偵測的一方法S10的簡化流程圖。為了說明，將配合參照第1、2及5圖一起描述流程圖。在一些不同的實施例中，後續所述製造流程之部分操作程序可以被更換或取消。
方法S10包括操作S11，在操作S11中蒐集裝載有一或多個光罩5的光罩載具10中關於期望環境因子的資料。光罩載具10中關於期望環境因子的資料可為一數值範圍的形式，在此數值範圍中，可觀察到光罩載具10內的正常狀況持續發生。 在部分實施例中，資料是自資料庫70擷取並送至錯誤偵測及分類系統50。在其餘實施例中，資料是由工程師根據加工知識輸入至錯誤偵測及分類系統50。
在部分實施例中，光罩載具10中關於期望環境因子的資料可隨製造系統中的不同位置而改變。舉例而言，倉儲32的裝載埠322所在位置的濕度可能不同於光微影曝光設備31的裝載埠311所在位置的濕度。因此，當光罩載具10位於裝載埠322時關於濕度的資料是不同於當光罩載具10位於裝載埠311時關於濕度的資料。
在部分實施例中，光罩載具10中關於期望環境因子的資料可隨時間改變。舉例而言，製造設備1的環境因子規律性的改變。倉儲32內的濕度在一時間週期的起始點是不同於在上述時間週期的中間時間點。
方法S10也包括操作S12，在操作S12中光罩載具10由一起始位置傳送至一終點位置。在部分實施例中，光罩載具10通過傳送設備33傳送於倉儲32與光微影曝光設備31之間。於是，起始位置或終點位置之一者為倉儲32，並且起始位置或終點位置之另一者為光微影曝光設備31。在其餘實施例中，光罩載具10移動於倉儲32的裝載埠322與光微影曝光設備31的裝載埠311之間。在其餘實施例中，光罩載具10移動於光微影曝光設備31的裝載埠311與光微影曝光設備31內部光罩5接收曝光光源的位置。
方法S10也包括操作S13，在操作S13中量測工具40量測光罩載具10中的環境因子。在部分實施例中，光罩載具10 中的環境因子是在光罩5的傳送過程中進行量測。舉例而言，光罩載具10中的環境因子的量測是在光罩載具10自倉儲32的倉儲架321移除後即開始，並且光罩載具10中的環境因子的量測是在光罩載具10放置於裝載埠311上時終止。在部分實施例中，光罩載具10中的環境因子的量測是在光罩5儲存於倉儲中執行。
在部分實施例中，當光罩載具10耦接至製造系統30內的介面裝置35時，定期執行光罩載具10中的環境因子的量測。舉例而言，在光罩載具10自倉儲架321移動至倉儲32的裝載埠322的過程中，量測工具40不會對光罩載具10中的環境因子進行量測，直至光罩載具10放置於裝載埠322上。另外，在光罩載具10放置於裝載埠322上的期間，光罩載具10中的環境因子的量測是在規律的時間間隔下多次執行。關於光罩載具10中的環境因子的偵測資料是即時通過介面裝置35傳送至錯誤偵測及分類系統50。
然而，本揭露實施例也可以有許多其他的變化及修改。光罩載具10中的環境因子的量測可以持續執行，無論光罩載具10是否接合介面裝置35。關於光罩載具10中的環境因子的量測資訊是儲存至量測工具40的儲存裝置46，並在光罩載具10接合介面裝置35其中之一者時傳送至錯誤偵測及分類系統50。或者，關於光罩載具10中的環境因子的量測資訊是通過無線連結即時傳送至錯誤偵測及分類系統50。
在部分實施例中，光罩載具10中的環境因子的量測在光罩5移除後仍持續執行。舉例而言，光罩載具10放置於 光微影曝光設備31的裝載埠311上時，光罩5即通過機械手臂(未圖示)自光罩載具10移除並移動至光微影曝光設備31內的一介面模組。此時，由於光罩載具10的內部空間(例如：空間110)是連通於光微影曝光設備31的內部空間，量測工具40可用於偵測光微影曝光設備31內的環境因子。
方法S10也包括操作S14，在操作S14中比較在操作S12中所產生關於所量測的環境因子的資料與在操作S11中所蒐集關於期望環境因子的資料。在部分實施例中，操作S12中所量測的環境因子的資料是編輯成如第7圖所示的時間關係圖表(T-chart)，並且上述時間關係圖表是通過錯誤偵測及分類系統50進行分析。
在部分實施例中，在分析第7圖所示的時間關係圖表之前，先行決定所量測的環境因子的一可接受數值範圍。所量測的環境因子的可接受數值範圍可為一期望數值的一標準差。舉例而言，一上限控制(UCL)設定為期望濕度(EXP)加上一個濕度的標準差，一下限控制(LCL)設定為期望濕度(EXP)減去一個濕度的標準差，而上、下限控制之間在一特定時間的差值即成為上述可接受數值範圍。在部分實施例中，可接受數值範圍是由光罩載具所在的位置而決定，因為期望環境因子隨之改變。
或者，所量測的環境因子的可接受數值範圍可為在每一加工程序的期望濕度的一特定比例。舉例而言，上限控制(UCL)為期望濕度加上2%的濕度數值，並且下限控制(LCL)為期望濕度減去2%的濕度數值，而上、下限控制之間在一特定 時間的差值即成為上述可接受數值範圍。
在所量測的環境因子的可接受數值範圍決定之後，錯誤偵測及分類系統50分析所量測的環境因子，以決定所量測的環境因子是否位於可接受數值範圍中。
在進行分析之後，若所量測的環境因子位於可接受數值範圍內，方法重複操作S13以及操作S14，直至監控光罩載具10的既定時間結束為止，舉例而言，直至操作S12結束時。然而，若所量測的環境因子超出可接受數值範圍，則方法繼續至操作S15，在操作S15中發出一警示狀況。舉例而言，如第7圖所示，在時間t1時，所量測的濕度高於上限控制(UCL)。亦即，所量測的濕度位於可接受數值範圍之外，並且在時間t1發出一警示。
在部分實施例中，當錯誤偵測及分類系統50所處理的資料指示所量測的濕度與期望濕度分離時(亦即，當錯誤偵測及分類系統50偵測錯誤或異常)，錯誤偵測及分類系統50發出一警示。在部分實施例中，超出範圍(out-of-specification)的資料表示光罩載具10內的錯誤(或異常)，例如光罩暴露於光罩載具10的外部或是靜電累積。
由於光罩暴露於光罩載具10的外部或是靜電累積會可能導致光微影曝光製程的良率降低，錯誤偵測及分類系統50發出警示並通知控制系統60，以移動光罩載具10以及光罩5至一維護站90(第2圖)進行維護。於是，任何光罩載具10或光罩的問題可以被辨識並解決，故可避免過多的報廢晶圓產生於光微影曝光設備31當中。
在光罩5進行維護時，任何適當的製程可在光罩5上執行，以使光罩5再次合適使用於光微影曝光設備31內。舉例而言，可清潔光罩5以移除粒子。或者，可放置光罩5至一導電載台，以中和累積的靜電電荷。在維護完成後，光罩5放置於一個新的光罩載具10中，或放入原始的光罩載具10。接著，移動光罩載具10以及光罩5至光微影曝光設備31進行加工，或者移動至倉儲32進行儲存。在已經清潔過的光罩5的移動過程中，光罩載具10中的環境因子仍舊利用上述方法S10進行偵測。
第8圖顯示在部分實施例中光微影曝光設備31的簡化示意圖。在部分實施例中，光微影曝光設備31包括裝載埠311、一交界模組312、一鎖閉腔(load lock chamber)313、一真空室314、一殼蓋處理腔315、一光罩座316、一光罩交換站317、及一傳送機構318。應當理解的是，在光微影曝光設備31的其餘實施例中以下所描述的特徵可被置換或刪除。
交界模組312是配置用於自外殼體11處理內殼體12。根據部分實施例，交界模組312包括一罩體3121及一或多個傳送元件，例如機械手臂3122。在部分實施例中，交界模組312包括一設備前端模組(equipment front end module，EFEM)。機械手臂3122設置於殼體312當中。機械手臂3122配置用於物理性質地傳送內殼體12。舉例而言，機械手臂3122可將內殼體12自外殼體11退出至罩體3121，或者機械手臂3122可運送內殼體12往返鎖閉腔313。然而，鎖閉腔313運送內殼體12的位置並不侷限於目前實施例。
鎖閉腔313位於交界模組312以及真空室314之間。鎖閉腔313配置用於通過分離真空室314與交界模組312，以保存在真空室314內的壓力環境。鎖閉腔313可根據所承載的內殼體12下個預計的配送地點，產生與真空室314或交界模組312相匹配的壓力環境。鎖閉腔313的調節可以通過像是加入氣體或製造真空等手段，並搭配其他用於調節鎖閉腔313內壓力環境的適當手段，以替換鎖閉腔313的氣體組成。
真空室314保存一真空環境在一極高度真空壓力(ultra-high vacuum pressure)下。殼蓋處理腔315、光罩交換站317、及光罩座316設置於真空室314內。殼蓋處理腔315是配置用於保存自內殼體12取下的一或多個殼蓋122。在部分實施例中，殼蓋處理腔315包括複數個固持件3151用於支撐自內殼體12取下的殼蓋122。光罩座316是配置用於在光微影曝光製程中固定光罩5。在部分實施例中，光罩座316包括通過製造一靜電場以產生夾持力的一靜電座。
光罩交換站317是在光罩5固定於光罩座316之前或底板124自光罩座316釋放之後，配置用於支撐內殼體12的底板124。在部分實施例中，光罩交換站317相對於光罩座316放置。在其餘實施例中，光罩交換站317可通過驅動件，例如線性馬達(未圖示)進行移動。放置光罩5在光罩座316的既定位置時，一定位光罩(例如：相機，未圖示)產生關於光罩交換站317以及/或者光罩座316的資訊，並且光罩交換站317根據來自定位光罩的資訊執行光罩交換站317相對於光罩座316的定位程序。
傳送機構318是配置用於在真空室314內傳送內殼體12或內殼體12的底板124(第4圖)。傳送機構318可進行抬升、向左移動及向右移動、向前移動及向後移動、以及相對於一垂直軸旋轉，以傳送內殼體12或內殼體12的底板124在鎖閉腔313、殼蓋處理腔315以及光罩交換站317之間。
在部分實施例中，複數個訊號接收器放置於光微影曝光設備31內。舉例而言，訊號接收器R1、R2、R3、R4、R5各自放在罩體3121內、鎖閉腔313內、殼蓋處理腔315內、光罩座316旁、及光罩交換站317旁。訊號接收器R1、R2、R3、R4、R5是配置用於當內殼體12移動到相鄰位置時，通過無線連結，接收來自位於內殼體12內的量測工具40的資料。
第9圖顯示根據一些實施例中在光罩載具10a中執行錯誤偵測的一方法S20的簡化流程圖。為了說明，將配合參照第8及10-14圖一起描述流程圖。在一些不同的實施例中，後續所述製造流程之部分操作程序可以被更換或取消。
方法S20包括操作S21，在操作S21中蒐集關於光罩5在光微影曝光設備31內傳送時光罩5周圍的期望環境因子的資料。關於光罩5周圍的期望環境因子的資料可為一數值範圍的形式，在此數值範圍中，光罩5周圍的正常狀況被觀察是持續發生。在部分實施例中，資料是自資料庫70擷取並送至錯誤偵測及分類系統50。在其餘實施例中，資料是由工程師根據加工知識輸入至錯誤偵測及分類系統50。
在部分實施例中，關於光罩5周圍的期望環境因子的資料可隨光微影曝光設備31中的不同位置而改變。舉例而言， 在罩體3121中的壓力是不同於在真空室314中的壓力。因此，當光罩5位於罩體3121內時關於光罩5周圍的期望環境因子的資料，是不同於當光罩5位於真空室314內時關於光罩5周圍的期望環境因子的資料。
方法S20包括操作S22，在操作S22中，移動收納有一光罩5的光罩載具10a的內殼體12至光微影曝光設備31內。在部分實施例中，要對光罩5執行光微影曝光製程時，收納有光罩5的光罩載具10a的內殼體12是放置在光微影曝光設備31的裝載埠311上，如第8圖所示。在光罩載具10a放置在光微影曝光設備31的裝載埠311上後，通過一機械手臂3122將內殼體12自外殼體11移出，並且沿如第10圖所示的箭頭方向移動內殼體12至鎖閉腔313。
當內殼體12放置於鎖閉腔313後時，機械手臂3122退回罩體3121，如第11圖所示。此時，密閉鎖閉腔313，並且通過像是加入氣體或製造真空等手段並搭配其他用於調節鎖閉腔313內壓力環境的適當手段，替換鎖閉腔313的氣體組成而產生匹配於真空室314的真空壓力的壓力環境。當達到正確的壓力環境時，傳送機構318將內殼體12自鎖閉腔313移出。如此一來，內殼體12連同光罩5即自一大氣環境(意即，在外殼體11以及罩體3121內的空間)移動至一真空環境(意即，真空室314內的空間)。
在部分實施例中，在內殼體12移入真空環境後，內殼體12通過傳送機構318傳送至殼蓋處理腔315，如第12圖所示。在殼蓋處理腔315中，殼蓋122的邊緣123由固持件3151所 支撐，並且底板124沿第12圖箭頭所示之方向移動以留下殼蓋122在固持件3151之上。如此一來，殼蓋122即自底板124移除。此時，光罩5放置於底板124上，並且在底板124上的量測工具40b暴露於真空光罩。
在部分實施例中，當殼蓋122自底板124移除之後，底板124以及光罩5通過傳送機構318放置於光罩交換站317上，如第13圖所示。接著，抬升光罩交換站317至如第14圖的虛線所標示的一裝載位置，以在光罩5與光罩座316之間產生一直接接觸。如此一來，光罩5即以光罩座316所產生的夾持力固定於光罩座316之上並準備進行光微影曝光製程，例如受極紫外光照射。在光罩5固定於光罩座316之後，下降空置的底板124至如第14圖的實線所標示的一起始位置。
方法S20也包括操作S23，在操作S23中通過量測工具40量測光罩5周圍的環境因子。在部分實施例中，光罩5周圍的環境因子是在內殼體12關閉時利用量測工具40進行量測。舉例而言，光罩5周圍的環境因子的量測在內殼體12自外殼體11移出時開始，並在殼蓋122自底板124移除時終止。在此例子中，由於內殼體12內的環境因子受到量測，故可對於光罩5的狀況進行監控。
在部分實施例中，光罩5周圍的環境因子在內殼體12開啟時利用量測工具40進行量測。舉例而言，光罩5周圍的環境因子的量測是在殼蓋122自底板124移除時開始，並在光罩5通過光罩座316自底板124移出時終止。在此例子中，由於真空室314內(尤其是底板124以及光罩5周圍的空間)的環境因 子進受到量測，故可對於光微影曝光設備31的狀況進行監控。
在部分實施例中，光罩5周圍的環境因子無論內殼體12位於開啟狀態或關閉狀態皆進行量測。於是，可以對於光罩5的狀況以及光微影曝光設備31的狀況進行監控。
在部分實施例中，除了光罩5位於內殼體12的期間，量測工具40在光罩5移出後仍持續偵測環境因子。舉例而言，在光罩5固定於光罩316之後，在底板124上的量測工具40是用作於量測真空室314內(尤其是底板124周圍的空間)的環境因子。
在部分實施例中，關於光罩5周圍的環境因子或關於底板124周圍的環境因子的資料是通過量測工具40根據偵測結果產生。接著，資料可通過無線連結傳送至鄰近的訊號接收器R1、R2、R3、R4、R5，並且由訊號接收器R1、R2、R3、R4、R5所接收的資料再被傳送至錯誤偵測及分類系統50進行資料分析。或者，在量測工具40耦接至介面裝置35時，傳送儲存於量測工具40的儲存裝置46的資料至錯誤偵測及分類系統50。
方法S20也包括操作S24，在操作S24中比較在操作S23中所產生關於所量測的環境因子的資料與在操作S21中所蒐集關於期望環境因子的資料。操作S24相似於第6圖所述的操作S14，為簡化說明將不再重複。
在操作S24後，若所量測的環境因子位於可接受數值範圍內，方法重複操作S23以及操作S23，直至監控光罩載具10a的既定時間結束為止，舉例而言，直至光罩5受光罩座316所固定為止。然而，若所量測的環境因子超出可接受數值範圍， 方法繼續至操作S25，進而發出一警示狀況。
在部分實施例中，當錯誤偵測及分類系統50所處理的資料指示所量測的環境因子與期望環境因子分離時(亦即，當錯誤偵測及分類系統50偵測錯誤或異常)，錯誤偵測及分類系統50發出一警示。在部分實施例中，超出範圍的資料表示光罩5周圍的錯誤(或異常)，例如光罩暴露於內殼體12的外部或是光罩5內靜電累積。
在此例子中，錯誤偵測及分類系統50發出一警示並通知控制系統60，以移動內殼體12以及光罩5置入外殼體11。接著，移動光罩載具10a以及光罩5至維護站90(第2圖)，以進行維護。於是，任何光罩載具10a或光罩5的問題可以被辨識並解決，故可避免過多的報廢晶圓產生於光微影曝光設備31當中。
在部分實施例中，超出範圍的資料表示光微影曝光設備31的錯誤(或異常)，例如真空室314內錯誤的真空壓力。在此例子中，為了防止光微影曝光設備31故障，錯誤偵測及分類系統50發出一警示並通知光微影曝光設備31的操作人員停止光微影曝光設備31當下正在執行的加工、採取其他動作、或上述組合。於是，任何光微影曝光設備31內的問題可以被辨識並解決，故可避免過多的報廢晶圓產生於光微影曝光設備31當中。
在部分實施例中，超出範圍的資料表示底板124的錯誤(或異常)。在此例子中，為了防止自光罩座316所釋放的光罩5遭受污染，若底板124內的環境因子被判定為無法接受， 則不會將光罩5送回底板124、並且使用另一具有可接受環境因子的底板124運送釋放的光罩5。
本揭露提供在製造設施偵測錯誤的方法及裝置的實施例。光罩載具內是否發生異常狀況，可透過偵測並分析關於光罩載具內的環境因子的資料進行判斷。當異常狀況發生時控制系統採取即時的反應並適當處置。於是，可以避免由於光罩異常所導致光微影製程結果下降的情形，並且大幅提昇由光罩所圖案化的半導體晶圓的製造良率。
本揭露部分實施例提供一種製造系統中的錯誤偵測方法。上述方法包括自一起始位置運送儲存有一光罩的一光罩載具至一終點位置。上述方法更包括在光罩載具的運送過程中，藉由放置於光罩載具中的一量測工具偵測在光罩載具內的一環境因子。上述方法也包括當所偵測的環境因子超出一可接受數值範圍時，發出一警示。
在上述實施例中，起始位置或終點位置之一者包括用於儲存多個光罩載具的倉儲，並且起始位置或終點位置之另一者包括用於執行一光微影曝光製程的一光微影曝光設備。
在上述實施例中，上述方法更包括儲存光罩載具在倉儲中一既定時間，其中在光罩載具儲存於倉儲的期間，監控光罩載具中的環境因子。
在上述實施例中，可接受數值範圍是由光罩載具所處的位置而決定。
在上述實施例中，當警示發出時，移動光罩載具 至一維護站進行維護。
在上述實施例中，在光罩載具中所偵測的環境因子包括一氣體濃度、一溫度、一濕度以及一靜電數值。
在上述實施例中，光罩載具是透過一傳送設備進行運送，且上述方法更包括：通過放置於傳送設備的一介面裝置傳遞關於環境因子的資料至一錯誤偵測及分類系統。
本揭露部分實施例提供一種製造系統中的錯誤偵測方法。上述方法包括在一光微影曝光設備中，運送裝載有一光罩的一光罩載具的一內殼體。上述方法更包括在內殼體運送於在光微影曝光設備內的過程中，通過設置於內殼體內部的一量測工具偵測在光罩周遭的環境因子。上述方法也包括當所偵測的環境因子超出一可接受數值範圍時，發出一警示。
在上述實施例中，上述方法更包括利用在光微影曝光設備的一光罩座自內殼體移除光罩；以及在光罩移除後，利用量測工具偵測在內殼體周遭的環境因子。
在上述實施例中，上述方法更包括通過放置於光微影曝光設備內的一訊號接收器傳遞關於環境因子的資料至一錯誤偵測及分類系統。
在上述實施例中，上述方法更包括移除內殼體的一殼蓋以曝光光罩於一真空環境。量測工具偵測真空環境中的環境因子。
在上述實施例中，可接受數值範圍是由量測工具所處的位置而決定。
在上述實施例中，當警示發出時，移動內殼體至 一維護站進行維護。
在上述實施例中，在內殼體中所偵測的環境因子包括一氣體濃度、一溫度、一濕度以及一靜電數值。
在上述實施例中，環境因子是在光罩在光微影曝光設備中接受一極紫外光之前進行偵測。
本揭露部分實施例提供一種製造設施。上述製造設施包括一光罩載具，配置用於接收在一光微影曝光製程中所使用的一光罩。上述製造設施更包括一第一量測工具，設置於光罩載具中並配置用於偵測光罩載具中的一環境因子。上述製造設施也包括一傳送設備，配置用於傳送光罩載具。上述製造設施包括一控制系統，配置用於在第一量測工具所偵測的環境因子超出一可接受數值範圍時，控制傳送設備移動光罩載具以進行維護。
在上述實施例中，光罩載具包括：一內殼體，配置用於接收光罩，其中第一量測工具設置於內殼體中；一外殼體，配置用於接收內殼體；以及一第二量測工具，放置於外殼體中但位於內殼體之外，其中第二量測工具配置用於偵測在外殼體中的環境因子。
在上述實施例中，在光罩載具中所偵測的環境因子包括一氣體濃度、一溫度、一濕度以及一靜電數值。
在上述實施例中，上述製造設施更包括一介面裝置放置於傳送設備，其中介面裝置配置用於傳送第一量測工具根據偵測的環境因子所產生的資料。
在上述實施例中，上述製造設施更包括一介面裝 置放置於傳送設備，其中介面裝置配置用於供應電力至第一量測工具。
以上雖然詳細描述了實施例及它們的優勢，但應該理解，在不背離所附申請專利範圍限定的本揭露的精神和範圍的情況下，對本揭露可作出各種變化、替代和修改。此外，本申請的範圍不旨在限制於說明書中所述的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法和步驟的特定實施例。作為本領域的普通技術人員將容易地從本揭露中理解，根據本揭露，可以利用現有的或今後將被開發的、執行與在本揭露所述的對應實施例基本相同的功能或實現基本相同的結果的製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟。因此，所附申請專利範圍旨在將這些製程、機器、製造、物質組成、工具、方法或步驟包括它們的範圍內。此外，每一個申請專利範圍構成一個單獨的實施例，且不同申請專利範圍和實施例的組合都在本揭露的範圍內。

Claims (1)

  1. 一種製造系統中的錯誤偵測方法，包括：自一起始位置運送儲存有一光罩的一光罩載具至一終點位置；在該光罩載具的運送過程中，藉由放置於該光罩載具中的一量測工具偵測在該光罩載具內的一環境因子；以及當所偵測的該環境因子超出一可接受數值範圍時，發出一警示。
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