TW473779B - Semiconductor processing techniques - Google Patents

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發明説明（ 本發月係關於半導體晶圓之製造技術。 ^半導體70件（如積體電路等）一般都是以電晶體、二極 电阻等電子電路元件積集形成於一單一半導體材料 體上而得，#此τ π 、 不同的電路元件經由導電連接體的連接而 形成一元整的電路，於是電路上就具有數以百萬計的各電 •元件積體電路一般是對半導體晶圓加以一序列的製造 步驟（製程）而形成，這種製程通常稱為晶圓製造，其包含 有氧化、蝕刻罩幕備製、蝕刻、材料沉積、平坦化及清洗 等等過程。 第1圖所示者為一種鋁閘極PM〇s(p通道金氧半電晶 植）晶圓製程40的簡示說明，簡示中包含製程步驟4丨至 步驟73的主要步驟，就如w.R. Runyail等人所著之 Semiconductor Intergrated Circuit Processing Technology 所描述者。舉例來說，上述之金屬化步驟係利用在晶圓製 造室中進行賤鍍沉積而形成一層鋁膜，這步驟在美國專利 案5,108,570中有其揭露内容說明，其中該賤鍵沉積的簡 示說明如第2圖中製程步驟80之子步驟81至子步驟97 所示者。 第1圖及第2圖中所示為晶圓的序列處理步驟，而一 般還有利用晶圓製造子系統來進行平行處理步驟者，這種 子系統一般包含一或多組成套設備，其中此處所謂的一組 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2⑴X薄弓Ϊ董〉 I0—, m-^- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 成套设備包含邀^ ， I%至及晶圓處理設備所構成的系統，晶圓 就在此成套設備塑 — 孝王至中處理，而不需另再送至該控制中 (.請先閲贫背面I注意事項再填寫本頁) 之成套設備環墙>7 & & 兄以外處理，如送至真空中處理等β 一成套 設備的案例可參H Μ# & 令見吴國專利案5,236,868所揭示者，該案 中運用了一種具—中央製程室及四個製程室的真空設 備其中在中央製程室中的一晶圓處理機械人能處理每一 製程至之内部動作，以將晶圓從中央製程室送至其它製程 室的每一者中，而此時晶圓仍不脫離真空之環境。舉一例 而言，該案中成套設備内的晶圓在製程中首先被送進一清 洗立中續而送至一 PVD(物理氣相沉積）室中，接著再被 送至回火主中，而後再送至一抽氣室内，這樣的過程就 稱為序列製造過程。但該案中的成套設備也可利用平行處 理的方式進行晶圓的製造，例如在一慢速製程步驟後接以 一快速製权步驟時，其中的三個製程室就可以平行處理方 式來進行該慢速處理製程，而以另一製程室則用以進行該 快速的製程步驟。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 熟知該項技術都知道在一典型的晶圓製造過程中，某 些製程參數必須要控制在足夠小的範圍内，以使其製成之 產品符合所需的特性。例如，美國專利案5,754,297揭露 了一種監視晶圓製造中之金屬膜層沉積（如濺鍍沉積）速率 的方法及設備，該案中說明了在輸入濺鍍功率為一定位準 時，金屬沉積速率會隨濺鍍靶材使用總時間的增加而降 低，所以一些金屬沉積速率等的敏感製程特性在某一晶圓 製造處理室中對每批製造出來之晶圓都會有些許不同，這 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 —___________B7 五、發明説明（） 曰〜響，泫製程室中所形成元件的良率及品質。在該案 中田氣^參數（如輸入濺鍍源的功率）隨所觀察到的金屬 ’儿積氣锃特性變動而調整時，其沉積系統相當容易維持在 靠近所需要量的附近，其方法是對製程參數進行同步測 量如利用通過沉積環境之光的光衰減而進行沉積速率的 疏視那麼從沉積源至沉積基材的材料轉移率就可被偵 測’這在該案中有相當完整的說明。 半導體材料、製造及測試技術的突破性發展使得積體 包路零件的整體尺寸得以縮小，而存在其中的零件數目於 疋说可大量增加’但這需要對每一製程步驟及製程步驟之 組合中的產品及製程進行高度控制方能達成之，所以被處 理I材料的雜質及微粒污染也就需要加以控制，如製程氣 况等。此外’製程參數也是需要加以控制的，如溫度、壓 力、氣流率、處理時間長度及輸入濺鍍功率等，這在前文 提及（’5 70及’297專利案中都有其說明β在第1圖及第2 圖中’一晶圓的製造包含了一種複雜的序列製造步驟，其 中每一特定之製造步驟一般都與其前所銜接之步驟密切 相關。例如’若相鄰之積體電路層内連接用之蝕刻罩幕在 覆蓋及對位有誤差，那麼所形成的内連接就與其在設計中 設計的位置有所不同，這可能會使得内連接太過緊密相鄰 而形成内連接間的短路不良。此外，這兩種製程問題會有 累加的效果，例如當内連接蝕刻罩幕的對位不足以造成電 性短路時，這時内連接仍可能因製程稍微偏離規格值而有 一些粒子污染存在而形成短路，但這些粒子的大小在内連 本紙張尺度適财目S $料（CNS ) A4規格（21〇><2概董了 (請先閲资背面之注意事項再填寫本I) 、tr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^?3779 五、發明說明（） 接罩幕良好對位的狀態下是不會發生電性短路的。 上述之製程及/或材料不良等一般都會降低晶圓製造 的良率’其中良率是指在一特定無塵室中製造出之可接受 晶圓的百分比。當某一製程中有產品、製程問題或不良 時’其製程是否需要加以調解（如進行製程調整或放棄該 製程之進行）可由製程中進行測試及對製程參數加以監視 決定之’所以產品及製程控制技術會大量使用在整個晶圓 製造中。良率問題可對某一特定產品、製程問題或不良加 以追溯而得知，當問題產生之原因一經查出，那麼晶圓製 造的良率就得以提升，其中良率的提升是降低每一晶片製 造成本及使能源（如電源、化學材料及水等）的使用達至最 大效益所必須的，而這時晶圓的刮損或棄置量也是最低 的。 統計製程控制（SPC)及統計品質控制（SQC)方法可得 知晶圓製造之適當的控制限度、並將製程維持在該限度之 内，這種方法可見諸R. Zorich著之Handbook Of Quality

Integrated Circuit Manufacturing, Academic Press Inc., pp· 464-498, 1991的說明内容。熟知該項技術者都知道控制圖 是一或多個選定之製程或產品變數的相關圖式，這些變數 可如製程室壓力等，而這些變數皆係在時間上進行取樣而 得。某一特定變數的目標值及其上下控制限度係利用習知 的統計取樣及計算方法而標在該圖上，當所觀察到的變數 值或統計值（如數個觀察到的平均值）落在前述之經決定的 限度之外時，該製程就被視為不可控制。控制限度一般都 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----·—·—.—·—-裝.— 』 J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂. 473779

五、發明說明（ 汉疋在平均目標值之標準差的倍數上，如2 “戈3。，其 心π梓值係得自於測試用晶圓製造或生產用晶圓製造 時所仵的 <直’這些值能符合某晶圓製造所需之良率、製程 ㈣及產品品f。此外，spc及SQC在前文中係等義的， 这可參見上述R· Z〇rich所著之464頁的說明。 圓庫存之有效管理對將未經處理或經部份處理之 日曰圓里維持在最小量來說是很重要的，因為其能將所生產 、半導元件的單位成本控制至最小。此外，將製造中晶 圓的量減至最小同時還能增加晶圓之製程良率，因為一般 都、C I曰圓在氣私中經過的時間愈久其良率就會變得愈 低阳圓庫存&理一般都會利用預定計劃方式以使設備對 於被處理之晶圓來說效能可達至最大，例如其可對平行及 序列處理製程步驟加以計劃，以避免在製程中碰到瓶頸。 此外有效率之晶圓製造的庫存控制同時需要使瓶頸的發 生及干擾次數降低，因為這些未出現在計劃中的事件若發 生將會使停機的次數增加，其中所述之瓶頸及干擾可如不 在排定計劃中之維修、製程參數跑出其特定限度之外所造 成的干擾、所需材料的缺乏（如製程氣體等）、維修中所需 置換零件的缺乏、製程工具之低效能（如製程室等）或電源 千擾等等。 晶圓製造中的許多零件及子系統都是自動的，以能使 製程可靠度及可量產性達至一相當之程度，並使良率達至 最大，其中晶圓製造工具（如製程室等）一般都可為電腦所 控制，其控制方式是電腦對製程的操作下一序列的指令， 第6頁 本紙張尺度適財國國冢標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) β

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五、發明說明（） 而該製程會由製程工具完成之'然而，當各種不同的製程 及度量併用日寺要對其加以高度自動化卻是很困難的，這是 因為晶圓製造步驟中的許多步驟都彼此相干並有其複雜 度存在的緣故，吾人可逕行參見Peter van Zandt所著之 Microchip Fabrication 3rd ed., McGraw-Hill, pp. 472-478, 1997中的說明。 晶圓製造設備需要加以有效的定期維修計劃，以維持 晶圓製造設備中所有零件的可靠度，這時零件就需要有其 庫存量，積體電路的製造成本也就因此增加。 晶圓設備的電路破壞率一般都遠較平均電源使用率 為咼，因為其需要吸收晶圓設備在製程中所產生的瞬間大 功率，因此其需用以吸收瞬間大功率的設備也較昂貴。 因此，較佳之製程控制、品質、良率及降低成本的方 法及技術是有必要加以提出的。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 發明目的及概述： 本發明提供了 一種新穎的半導體製造技術，特別是指 晶圓製造用之技術而言，其能在製程控制、品質、良率及 成本降低上加以改善。 在本發明之一實施例中，統計製程控制（sPC)技術被 用在一晶圓製造過程中，其中製造過程之控制限度係利用 符合製程及良率需求的製程參數決定之。接著，spc被用 以判斷接下來的生產過程是否在控制限度内進行，並對用 以決定控制限度之參數進行測試。此外，SPC技術可進行 第7頁 473779 A7

自動製程調解，如可在製程落於控制限度之外時更正製程 或放棄製程之進行。 在本發明之S-實施例中，所提供之一製造環境係用 以以對一晶圓製造室之晶圓進行製造，其中—SPC環境與 製造環境併而為用，以建立製程控制限度，並從製造環境 之生產過程中取得製程及/或產品度量資訊，其所利用的參 數係與建立該控制限度之參數者同。一計算環境被用以處 理SPC環境内的資料及資訊，而SPC資料則在一分析環 境中加以分析，該分析係以比較控制限度與製程資料之方 式為之。一 MES(製造執行系統）環境取得該分析結果，並 能判斷製造環境的執行究竟係落於控制限度之外或之 内。若判斷之結果顯示製造環境之製程落於控制限度之 外，那麼MES環境會自動將該製造環境調整至正確的製 程動作中。 其它之實施例能提供晶圓製造子系統以製造技術，並 能利用SPC技術進行一或多片晶圓之製造，其中該SPC 技術被用在製造過程中。 本發明之另一實施例提供一製造環境，以利在一晶圓 製造室中對晶圓進行製造。在該實施例中，一新穎之電源 管理系統被用在晶圓製造的製造環境中，以對電源進行計 劃及調節，並因此避免高電源峰值的出現。這種電源管理 系統包含一電源監視環境，用以從一製造環境（如一製程 室）中接收資訊；一計算環境，用以處理資料及資訊；及 一分析環境，用以支援計算環境中所得結果之分析。該電 第8頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： .線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473779 Α7 __—--------- Β7 五、發明說明（ 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 頁 源管理系統會收集與電源使用及工具預定計劃相關之處 理工具資訊，並對此一資訊進行新穎之演算，以排定製程 工具之使用計劃，以使電源瞬間峰值出現在晶圓處理時相 當低電源使用之時，如此電源的峰值就不會出現在晶圓製 造中’因此晶圓製造設備的電路破壞率就得以降低，晶圓 製造的成本也就因此下降。 在本發明的另一實施例中，一晶圓製造中具有新穎之 備用零件庫存及計劃排定系統，該系統會運用一演算法而 自動對備用零件進行採購，且該備用零件進貨之日僅稍早 於該零件需用之時。 在本發明的另一實施例中，晶圓製造具有一新穎之晶 圓製造效率系統，其利用一演算法來對晶圓製造能源進行 更有效率的排定計劃，如此能使晶圓流變得更有效率，晶 片之輸出及晶圓製造的使用並能達至最大。 圖式簡單說明： 第1圖所示為一習用晶圓製程之流程簡示圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第2圖為一習用晶圓製造中之濺鍍金屬化處理的流程簡 7JT 圖。 第3圖中的方塊圖示意說明本發明之利用統計製程控制 (SPC)技術的一晶圓製造。 第4圖的方塊圖示意說明本發明中利用SPC技術之晶圓 製造的另一實施例。 第5圖之方塊圖示意說明第4圖中利用SPC技術之晶圓 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（ A7 B7 製造的一晶圓製造環境。 第6圖：方塊圖示意說明第4圖中利㈤SPC技術之晶圓 氣造的一計算環境。 第7圖之方槐圖示意說明第 圖中利用SPC技術之晶圓 &造的一決策訂定環境。 第8圖之方塊圖示意說明本發明中 製造的一不同實施例。 第9圖之方魂圖示意說明本發明中 製造的另一實施例。 第10圖^塊圖示意說明本發明中—應用—電源管理計 劃系統的晶圓製造。 第11圖 < 方塊圖示意說明第1 0圖中 利用SPC技術之晶圓 利用SPC技術之晶圓 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 室 晶圓製造的一製程 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第12圖之方塊圖示意說明第10圖中晶圓製造之一計算 環境。 第1 3圖為第1 2圖之計算環境的一演算法。 第14圖芡方魂圖示意說明應用一電源管理計劃系統之多 組晶圓製造β 第15圖之方塊圖示意說明本發明中使用一備用零件庫存 及計劃系統的一晶圓製造。 第16圖之方塊圖示意說明第15圖之晶圓製造的一製程 室。 第17圖之方塊圖示意說明第15圖之晶圓製造的一計算 環境。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 訂-I-------線 _· V· 473779

五、發明說明（ 第1 8圖為第1 7圖之計算環境的一演算法。 第19圖之方塊圖示意說明本發明中一應用一晶圓製造效 率系統之晶圓製造。 第20圖之方塊圖示意說明第19圖之晶圓製造中一製程 室。 第21圖之方塊圖示意說明第I;圖之晶圓製造的一計算 環境。 第22圖為第21圖之計算環境的一演算法。 發明詳細說明： 本發明及其實施例在說明上將以某些特定專有名詞 穿插其中’以能更清楚描述本發明，而這些專有名詞可用 於本文說明之實施例及其它等效實施例中。 第3圖所示為本發明之一 spcIF(統計製程控制整合 製造）100的實施例簡示圖。在此，一 SPCIF包含一晶圓製 造、一晶圓製造子系統或兩或多片晶圓製造的組合，其中 統計製程控制（SPC)與一或多種晶圓製造控制技術併用， 並還可選擇性與其它晶圓製造系統、子系統或零件併用。 第3圖所示之SPC IF 100包含一製造環境11〇、一 spc環 境11 2、一計算環境1 14、一分析環境1 1 6、一製造執行系 統（MES)環境118及一報導環境120。上述所言之，，環境„ 包含了各技術、方法及/或元件，其能提供資料、資料結構 双4資訊取仔的來源。此處所板及之環境包含一電腦環境， 而該”電腦環境”包含電腦軟體及/或硬體，其能提供資料、 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^•τ —------% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473779

五、發明說明（ 資料結構或資訊之取得的來源，其並能與所獲得之資料、 資料結構或資訊互相作用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第3圖所示之製造系統丨丨〇包含製造設備、技術及方 法’用以製造晶圓元件或元件之零件等，如1C結構等。 此處所言之IC結構”包含完整形成之積體電路及部份 形成之積體電路。該製造環境包含控制器及輸入，以能符 合1C結構（所需’其中適當之控制器包含處理器（如微處 理器（如板上型電腦）、電腦操作軟體及機械/電控制器（如 使用如一可變電阻（如一電位計）之切換器及電路）。這些種 器對各不同製程及操作功能進行操作及控制，如氣流率及 製造環境11 〇内之晶圓處理等，其中如丨丨〇之製造環境的 適當例子包含有一晶圓製造工具，如一製程室或一或多個 晶圓製造設備。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在第3圖中’ SPC環境Π2應用SPC技術於其中，該 技術為熟知該項技術所共知，其可用以決定符合一特定Ic 結構製造時之設計及良率標準的製程控制限度，其中該控 制限度是利用一或多個製程及/或製程中產品參數以統計 之方法導出的’其中這些參數對應之製程能符合該1C結 構製造之設計及良率條件。一旦控制限度建立出來後，s p c 環境就從這些IC結構的產品製造進行時得到其製程及/或 產品的度量資訊，其所利用之參數係與用以建立控制限度 之參數者同。計算環境114(可包含一資料處理器等）能執 行運算，以支援S P C環境1 1 2所需之資料處理。分析環境 116(示於第6圖中）能對SPC環境112所提供之SPC資料 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 473779 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 钍 印 製 五、發明說明（ 置於半導體處理設備的真空環境狀態中。利用這些在控制 中進行之製程的資料（亦即符合操作規格及良率者）接著就 可經過計算而利用統計方法來判定製程控制限度，其中所 述之統計方法可為熟知該項技術者所熟知之任何一者。後 續之生產接著就利用相同的製程度量資料或同步產品參 數（即用於決定控制限度者）來進行分析。 簡示於第4圖及第5圖之SPC環境220包含控制限 度，其並從製程室製造環境210獲取度量資訊，其中該SPC 環境包含報導及/或顯示控制限度及製程的部份、或一生產 過程之同步產品度量資料，其中該報導及/或顯示部份位於 報導環境260内，如第4圖所示。此外，該該報導及/或顯 示部份的功能包含將圖形及/或數字顯示於一監視器或列 印裝置上。 請參閱第4圖及第ό圖。計算環境23〇用以執行支援 SPC環境之資料處理及報導所需的計算工作，其一般包含 —處理器，如一微處理410 (第6圖）、資料結構或演算法 4 1 2、一資料庫4 1 4、一記憶體4 1 6、並可選擇性包含一網 路部份418及一人工智慧（ΑΙ)420部份等。 演算法及資料結構4 1 2 (第6圖）係以熟知該項技術者 所習知的方法進行運算，以對處理器4 1 0及與該處理器 4 1 〇相關之週邊設備進行操作’其並可對用於s P C環境之 度量及統計資料進行處理。資料庫414内包含有所需之參 數、度量及統計資料；記憶體416可用以儲存製程中的度 量資料等；選擇性用之網路部份418可提供SPCIF200及 國家標準7S)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------Ί ^-------- 473779 A7 B7 五、發明說明（ 外部實體單元（如一遠端資料庫或一遠端管理功能等）之間 的鍵結，其中該鏈結可為-匯流排或_區域網路 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 等。人工智慧部份42〇可(舉例而言)用以處理存於資料庫 4i4中的統計資料，以導出控制限度或選擇度量資料，並 可根據在許多生產過程所得之經驗導出更有效的製程控 制。 : 此處所指之計算環境230與本發明之spc方法及程序 併用，不過該計算環境230也可用於以晶圓製造環境2ι〇 進行之製程的所有功能上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第4圖及第6圖之簡示，一分析環境24〇係用以分 析SPC環境220中的SPC資料，其分析方式是對某一特 定產品生產過程之度量資料與相關的控制限度進行比 較。這種分析可以由一處理器利用習知的方法進行之，例 如可以使用計算環境230進行之。此外，該分析動作亦可 由對圖形進行觀察之方式為之，其中該圖形是指由度量資 料、經統計處理之度量資料所畫出的圖形，其能顯示控制 限度。此外，對度量資料及控制限度資料進行數值比較也 可當作該分析動作的基礎。在圖示中，分析環境240雖然 與本發明之其它環境分開，但亦可將分析環境24〇與計算 環境230(第4圖）或SPC環境220整合成一體。 分析環境240所得到的分析結果被送至MES環境250 的決策訂定環境252，這在第7圖中有其示意說明。當決 策訂定環境252指出製程現係落於預定之控制限度内（如 第7圖所示之製程狀態450)，那麼就不會有MES調解452 本紙張尺度適用+國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

473779 五、發明說明（ 動作的發生；但當分析指出製程落於控制限度之外時，一 警示訊號或失控指示器456(狀態454)在此時最好能致 動’ MES決策並對該製程加以調解，其中這種調解可以是 一自動/閉迴路調解458或一非自動MES調解460。MES 決策訂定環境252可以（舉例而言）設計成在一特定之製程 參數落於控制限度之外時得到一自動調解回應，這樣的自 動調解可包含自動放棄生產過程；而一非自動調解可以是 決策玎定環境252的一預設條件，或其可為一特定失控限 度條件的結果。 在第5圖中，經由控制器31〇,3 1 2 3 14,3 1 6 3 1 8及32〇 的指定關係，自動MES調解458及非自動MES調解460 就可與製程室製造環境210互相作用，而前述之資訊輸入 裝置322及324與製造環境之間也有連接，其中在決策訂 定環境252及製造環境210之間的作用至少包含製程調解 玉哀境256(如第4圖所示）。MES計劃排定環境254(示於第 4圖及第5圖）利用來自MES決策訂定環境252(如第4圖 所示）及MES製程調解環境256的資料及資訊來與製程室 製造％境210作用，其方式為指定控制器31〇,312及348 對則述與製程1：製造環境2 1 0中一塊討論之功能進行控 制。一般說來，晶圓製造室製造環境21〇會利用一板上電 腦或分散式電腦功能來對各不同製程及操作功能進行控 制及操作。此外，MES環境250在需要對製程室製造環境 2 1 0操作時必須要有特殊的協定。 報導環境260可以從本發明之各不同環境中獲取資料 第19頁

本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------：丨訂·，------- %- 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 作 社 印 製 473779 A7 ________ B7 五、發明說明（） 及其它資訊，這在第4圖中有其示意說明。例如，當MES 決策訂定環境252由鏈結470及472連結至製程室製造環 境210時，一報導就會經由鏈結470,474及476同時產生 在報導環境260中。此外，與決策訂定環境252(與該環境 及製程室製造環境之間的任何特定作用不相關）相關的報 導也可利用如第4圖中的鏈結478及480而產生。報導環 境2 60所產生的報導形式包含有印出文件、電腦監視器之 螢幕顯示及聲音等，而這些報導可以是即時產生的。此 外，這種環境產生的報導也可提供至網路，如第6圖中所 示之網路者。 前述之SPCIF200描述專注在SPC相關之方法及技術 上的說明，因為其與晶圓製造室中的晶圓製程相關。然 而，非SPC輸入270(第4圖）也可提供予MES環境，這些 輸入包含與安全相關之輸入或命令，以推翻製程室中測試 製程用之SPC。 第8圖所示為SPCIF500，其具有複數個晶圓製造工 具（如η個）。在本發明中其它實施例中的η個製程室可包 含一晶圓子系統（如成套設備中之製程室或一晶圓製造内 之所有製程工具等）以使SPCIF500可以表示一完整晶圓 SPCIF。SPCIF500中的η個製程室以晶圓製造室1號製造 環境510及晶圓製造室η號製造環境512表示，其中這些 製造環境的每一者都與前述和SPCIF200併用之晶圓製程 室製造環境2 1 0者相似。製程室1號製造環境5 1 0及製程 室η號製造環境5 1 2彼此互相連結，或都連結至相同的晶 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. il-T-------% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 73 6及可選擇性使用之人工智慧部份73 7 ,其中演算法或 資料結構732是以熟知該項技術者所習知的方法來對處理 器73 1及其它與該處理器相關之週邊設備進行操作。資料 庫中包含電源使用的歷史資料（舉例而言）。記憶體734可 用以儲存製程中電源使用及電源計劃資料（舉例而言）。 在此以一或多個新穎演算法73 5用於製造環境7 1 0之 晶圓製造的電源管理系統中。熟知此項技術者當能了解晶 圓製造的電源使用在整個生產過程中會有所變化，例如若 一使用高溫爐之工具的電源打開時，通常會在其剛啟動時 形成一尖波電源，而在抵達其工作溫度時其只需要較小的 電量。同樣地，真空抽氣所需的電量要比維持在一定真空 度所需的電量為小，所以晶圓製造中之所有工具同時打開 通常會形成一尖波電源。新穎演算法73 5(第12圖及第13 圖）可對製造環境中工具使用加以計劃排定，以使可預期 之尖波電源發生在晶圓製造極低電源使用之時。例如，每 一工具之抽氣最好能排定成使各工具的抽氣按照順序而 非同時進行。同樣地，製造零件的加熱也可加以排定計 劃，以避免數個加熱器同時開啟。 本發明之演算法73 5的步驟計從步驟 900至步騾 920，其示於第13圖中。該演算法735的所有步驟都包含 與來自晶圓製造之所有工具相關的電源相關資訊，所以能 對晶圓相關之電源相關資訊加以大量的運算處理。典型上 說來，演算法73 5在生產開始之前就被用上，以將電源使 用最佳化，特別是用在避免尖波電源上。在步驟900中， 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -丨訂： 473779 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（） 設備狀態（包含進入鏈結或未鏈結）可包含在某一特定生產 中所有製造環境中的工具是否都已齊備等等。當製程在進 行時’目前電源的使用在步驟902中。晶圓編號及生產資 訊在步驟904中。排定生產所需資訊計劃在步驟9〇6中。 在步驟900,902,904及906中，資訊為電源監視環境72〇 所提供。在步驟908中，MES環境750將製程詳細資訊提 供予演算法，其中該詳細資訊包含使用之工具的種類及製1 造環境中所用工具的使用順序。在步驟908中，電源使用 之相關歷史資料係由資料庫733提供，這些資料會送進演 算法735之步驟910中。 在第13圖中，從步驟900,902,904,906,908及910取 得之資訊聯合形成一生產所需之電源使用資料表9丨2，其 中真正電源使用或期望電源使用之電源使用資料表中標 示了晶圓製造之整個過程中電源相對於時間的使用資 料。接下來，在步驟9 1 4中電源使用資料表被加以分析以 得知期望之電源使用是否會造成尖波電壓，亦即可判定該 資料表是否落在一預定電源範圍内。接下來進行者為〜決 策步驟9 1 6，若步驟9 1 4中的分析預測出會有尖波電源產 生時’新穎之演算法735便會對工具使用之起始時間或啟 動之起始期間加以重新排定，以避免尖波電源的產生，於 是就在步驟9 1 8中提供了一種經過修改的晶圓製造計劃， 如此在整個晶圓製造過程中對電源的需求或使用就會變 ί于更均勻一致，而電源的尖波也能維持在一預定範圍之 内。如果步驟9 1 6中判斷出電源使用未逾越該預定範圍， 第26頁 本’我張尺度適用中國國家標準規格⑽X撕公爱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 那麼步驟908中所提供的生產計劃排定就不會經過演算法 73 5的修正，而是逕行執行之。根據演算法735所修正之 晶圓製造生產計劃（即步驟918)會與MES環相溝通，以自 動啟動製造環境的各種工具。一般說來，製造環境會運用 一或多個板上型電腦或分散式電腦功能以對各不同製程 及操作功能進行操作或控制，而當了解的是MEs環境在 欲對製造環境進行操作時必須要有特殊的協定存在方可 為之β此外，該計劃排定也可提供予報導環境760(第10 圖）等，以應接下來製造環境中可能需要的調解動作之 需。此外，演算法73 5可選擇性提供一警示訊息，說明演 算法7 3 5操法排定使單位時間内電功率消耗維持在一預定 範圍内的計劃。 計算環境7 3 0中選擇性使用的網路部份7 3 6 (第i 2圖） 利用一匯流排或一 LAN等形成晶圓製造及外部單位（如一 遠端資料庫或一遠端管理功能）的一連結路徑。人工智慧 部份737可處理儲存於資料庫733中之電源使用歷史資料 等，以能改善電源使用及電源計劃用之演算法❶此處所述 之計算環境730與本發明之電源監視環境72〇併用，不過 該計算環境也可用於在與製造環境710併用時所進行之製 程的各種功能上。 在第10圖及第12圖的示意圖中顯示一分析環境 740,這種選擇性使用之環境可用以顯示步驟914及916(第 1 3頁）的結果，如將圖形示於電腦螢幕上以利視覺上的分 析。雖然圖式中分析環境740係獨立於本發明之其它環境 第27頁 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS〉A4規格（210 X 297公爱） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3779 五、發明說明（） 之外，但分析環境740也可與計算環境敕八 王口在一塊。示於 第10圖的報導環境760會從本發明之 、 〜升匕％境獲取資料 及資訊，並與第4圖中的報導環境26〇進行報導。 本發明之另一實施例（第14圖）中，所示者為-電源敦 理系統’用以對兩或更多組晶圓製造進行其電源管理。二 1 4圖所示為一晶圓製造系統i 〇〇〇，其中 丹〒的η組晶圓製造 經過協調以得到最佳的電源使用情形，其本一 ° ' 丨巴口 1 ^ 圓製造％境1010、一 η號晶圓製造環境1〇12、一電源软 視環境1020、一計算環境1 030、一分析環境ι〇4〇 — 環境1050及一報導環境1 060。製造環境1〇1〇及1〇丨2在 功能上等效於第10圖所示之製造環境7丨〇，而該圖中之環 境1020，1 030，1040，1 050及1060在功能上則等效於第^ 圖之環境720,730,740,750及760。本實施例利用一新類演 算法（未顯示），其與第1 2圖及第1 3圖中所述的演算法7 3 $ 者相似’用以使電源行最佳化使用，以使1號及η號晶圓 製造在共同對半導體晶圓進行處理時能避免尖波電源的 發生。算法7 3 5係用以對一晶圓製造所送來之資气進〜 處理，然後再排定以不同之晶圓製造操作方式，而在第夏4 圖之系統的演算法則對從η組晶圓製造送來之資訊加以處 理，然後對這些晶圓製造的計劃排定加以協調，以避免尖 波電源的發生，其並可使用一種能使晶圓製造過程中之電 源要求或使用更均勻的製程計劃。 本發明中示於第10圖至第14圖中的實施例係在提供 晶圓製造用之一或多個電源管理系統，用以在晶圓製造過 第28頁 卜紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）一 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}

473779 A7 —------------Ψ_ 五、發明說明（） $中避免尖波電源及用以使電源需求均勻分佈，所以這些 實施例的電路切斷額定值（breaker ratings)較低，亦即其最 大之電源需求要較習用技術所用者為低。由於電源設備 (如切斷器（breakers)、變壓器及傳輸線）的成本大致與系統 <切斷額定值成正比，所以系統中切斷額定值較低時成本 就能降低。此外，電源需求較均勻分佈及功率消耗峰值得 以避免者還能夠使得電源供應變得更加穩定，而愈是穩定 的電源供應愈能避免尖波電源所產生的瞬間電源干擾及 ^時間的電壓下降（brownouts)。 \/簡示於第15圖者為本發明之另一實施例，其中顯示 曰9圓製造1100，其包含一製造環境H10、一備用零件 、一計算環境113〇、- Ιϋ〇、一 MES環境1150及一報導環境1160，其中具新穎 性之備用零件庫存控制及計劃排定系統至少包含：零件監 視環境1 120、計算環境i 130及備用零件管理環境丨14〇。 晶圓製造1 1 〇〇的製造-境i丨1 〇包含晶圓製造的處理 工具’如晶圓處理室及晶圓處理工具等，其中一種適於與 新穎零件及計劃排定系統併用之晶圓處理室上200如第i 6 圖之示意圖所示。這種晶圓處理室從MES環境1 1 50處接 收輸入，其也可選擇性經由非MES輸入1 205接收額外的 輸入’其中來自MES環境1 150的輸入及非MES之輸入 1 205包含對晶圓處理室的控制、設定及將資訊提供至輸入 裝置中’而後晶圓處理室控制器及輸入裝置再根據這些輸 入來選定晶圓處理室1200之不同狀態、參數、資訊、度 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 I I ΙΊ « — — — — — — I. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473779 A7 ------------ B7_______ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 問題。根據這些spc技術所得到之零件需求的統計資訊可 由MES%境提供予製程室12〇〇之維修組件及維修 活動1256，如第16圖所示。這些由spc技術所導出的資 訊為備用零件需求的外加部份，其被提供至備用零件監視 環境處。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 計算環境1130的網路部份1136(第17圖）利用一匯流 排或一網際網路連接等提供晶圓製造及外部實體單元（如 一遠端資料庫或一遠端管理功能）之間的連結，以電子方 式執行如演算法1 1 3 5所描述之備用零件訂購單。人工智 慧部份1137可用以處理儲存於資料庫1133之製程歷史備 用零件使用資料等，以利用經過許多生產次數之經驗導出 更適用於備用零件計劃排定及訂購的演算法。此處所指之 計算環境1130與本發明之備用零件監視環境n2〇併而為 用，但該計算環境1130也用於製造環境ηι〇所執行之所 有製程功能上。備用零件管理環境1 1 40在第1 5圖及第1 7 圖中與本發明之其它環境係互相分離，不過備用零件管理 環境1140也可與計算環境Π30或與MES環境1150併 用。簡示於第1 5圖的報導環境1 1 60可從本發明之環境中 獲取資料及資訊，並以第4圖所示之報導環境260如上述 之方式產生報導。 新穎之備用零件庫存控制及計劃排定系統適用於以 即時（JIT)之方式管理備用零件，即該零件的接收時間要符 合所用之時，也不會在所需用時提早送來。JIT庫存控制 一般都能使晶圓的生產成本降低，因為其備用零件是以當 第33頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚1 ~ A7 ‘ B7 五、發明說明（） 使用時万購買為原則，備用零件所需的儲存空間也因此得 以最小化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^不於第1 9圖者為本發明另一實施例，其中之一晶圓 氣U 1 J 0 0包含一晶圓製造效率系統。這種晶圓製造效率 系統與晶圓製造併而為用。晶圓製造1300包含一製造環 境13 10、一計劃排定監視環境132〇、一計算環境丨33〇、 一计劃排定管理環境134〇、一 MES環境135〇及一報導環 見1 3 6 0 ’新穎之晶圓製造效率系統則至少包含··計劃排定 现視％境1 320、計算環境133〇及計劃排定管理環境 1 340。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 卵圓製造1300之製造環境131〇包含晶圓製造之製程 工具，如晶圓製程室及晶圓處理工具等。一適合與新穎晶 圓製造效率系統併用之晶圓製程室14〇〇簡示於第2〇圖， 其旎接收MES環境1 3 50送來之輸入，其還能選擇性接收 由非MES輸入1405的其它輸入，其中這兩輸入包含對製 程室控制器的設定及調節，並能將資訊提供至輸入裝置， 這與第11圖示意說明之製程室800者相同。製程室控制 器及輸入裝置就根據這些輸入來選擇製程室丨4〇〇之不同 狀態、資訊及計劃排定功能，這同樣與製程室8〇〇描述者 相同。製程室1400相關之不同狀態、參數、資訊、度量 資料及计劃排定條件或結果可以直接傳送至MES環境 1350(可參見第19圖及第20圖），以將製程室相關之狀態 及製程條件即時資訊提供予MES環境1 350 ,而這些資訊 同樣可以即時之方式提供至第19圖所示之報導環境 第34頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 473779 A8 B8 C8 D8 六 、申請專利範圍

   體電路製造中之一備用零件庫存控 久叶劃排定 ，其中孩積體電路製造包含複數個製 工具，該 1. 一種積 的方法 方法包含下列步驟： a) 確認該複數個製程工具之至少一者、 而又—備用 零件； b) 決定該複數個製程工具之該至少一者 而戈邊備用 沾 __ 蜇一CT tfn . 零件的一第一日期； <經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C)決定該零件的供應廠商；及 d)自動訂購該零件，並使該零件於一第二日期開始 運送’其中違第一日期較該第一日期早一預定中之天 數。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法’其中（1)確認該備用 零件、（2)決定該零件需要之該日期及（3)自動訂購該零 件步驟至少使用一演算法。 3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該演算法至少 包含： a) 決定該零件之一現有庫存狀況； b) 決定該零件運送之一預定運送日期； c) 決定該零件之該供應廠商； d) 決定從該供應廒商訂購該零件之一電子訂購部 份； e) 備置一採購單以從該供應廠商處定購該零件；及 第39頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3779 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 f)以電子方式傳送該採購單予該供應廠商。 4·-種積體電路製造中之―備用零件庫存控制及計劃排定 的設備，其中該積體電路製造包含複數個製程工具，該 設備包含： ’、^ a) —備用零件監視環境，用以自動從該複數個製程 工具收集該備用零件之相關計劃排定資訊；及 b) 一計算環境，用以（1)計算該備用零件之運送曰 期、（2)決定該備用零件之供應商及（3)自動從該供應商 處訂構該零件。 5 .如申請專利範圍第4項所述之設備，其中該设備另還包 含一演算法，用以對從供應廠商處訂購該零件。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第40頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽x 297公爱）