TWI671630B - 半導體製造機台的狀況監控方法及半導體製造系統 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種半導體製造機台的狀況監控方法。上述方法包括在一半導體製造機台中依據多個操作程序以一傳送裝置來移動一基板。上述方法更包括在各操作程序中，量測傳送裝置之一力矩，並傳送相關於力矩的一量測力矩訊號至一調變器。上述方法還包括設定調變器具有一調整參數，使調變器根據調整參數調整量測力矩訊號並輸出一調變力矩訊號至一分析設備。此外，上述方法包括通過分析設備分析調變力矩訊號，並且當調變力矩訊號異常時，分析設備發出一警示訊號。

Description

半導體製造機台的狀況監控方法及半導體製造系統

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系統及其製造機台的狀況監控方法。

近年來，半導體積體電路(semiconductor integrated circuits)經歷了指數級的成長。在積體電路材料以及設計上的技術進步下，產生了多個世代的積體電路，其中每一世代較前一世代具有更小更複雜的電路。在積體電路發展的過程中，當幾何尺寸(亦即，製程中所能產出的最小元件或者線)縮小時，功能密度(亦即，每一晶片區域所具有的互連裝置的數目)通常會增加。一般而言，此種尺寸縮小的製程可以提供增加生產效率以及降低製造成本的好處，然而，此種尺寸縮小的製程亦會增加製造與生產積體電路的複雜度。

積體電路，是藉由一系列的半導體製造機台(簡稱為製造機台)處理晶圓而產出。每個製造機台通常是依據一預先定義或預先決定的製程程式(process recipe)，在晶圓上執行一積體電路製造工作(又稱為一製造流程(manufacturing process)或製程)，其中上述製程程式界定上述製程的各種參數。例如，積體電路製造通常使用需要多個在生產上和支援上相關的製造機台來完成多道製程，而積體電路製造者需要關注於監測每一製造機台的硬體及相關聯的製程，以確認及維持積體電路製造的穩定性、可重複性及良率。此種機台監測可藉由一分析設備來完成，其在製程中監測製造機台，並識別出發生於上述製造機台且可能造成製程偏離原本預期狀況的錯誤。

雖然目前現有的製造機台的狀況監控方法及系統已經足以達成其目標，但這些方法及系統不能在各方面令人滿意。

本發明部分實施例提供一種半導體製造機台的狀況監控方法。上述方法包括在一半導體製造機台中依據多個操作程序以一傳送裝置來移動一基板。上述方法更包括在各操作程序中，量測傳送裝置之一力矩，並傳送相關於力矩的一量測力矩訊號至一調變器。上述方法還包括設定調變器具有一調整參數，使調變器根據調整參數調整量測力矩訊號並輸出一調變力矩訊號至一分析設備。此外，上述方法包括通過分析設備分析調變力矩訊號，並且當調變力矩訊號異常時，分析設備發出一警示訊號。

本發明部分實施例提供一種半導體製造系統。上述半導體製造系統包括配置用於傳送一基板的一傳送裝置。上述半導體製造系統更包括連結傳送裝置的一力矩量計。上述力矩量計是配置用於根據傳送裝置之一力矩發出一量測力矩訊 號。上述半導體製造系統也包括電性連結力矩量計的一調變器。上述調變器是配置用於將量測力矩訊號調整至一調變力矩訊號。另外，上述半導體製造系統包括電性連結調變器的一分析設備。上述分析設備是配置用於分析調變力矩訊號。

1‧‧‧半導體製造系統

3‧‧‧基板

5‧‧‧半導體晶圓

10‧‧‧網路

20‧‧‧資料庫

30‧‧‧製造機台

31‧‧‧傳送裝置

311‧‧‧第一手臂結構

312‧‧‧第二手臂結構

313‧‧‧夾持結構

314‧‧‧驅動器

315‧‧‧轉軸

33‧‧‧交換裝置

331‧‧‧基座

332、333‧‧‧升降單元

334、335‧‧‧載台

34‧‧‧托架

35‧‧‧承載裝置

37‧‧‧加工裝置

371‧‧‧光源

372‧‧‧晶圓夾

40‧‧‧檢測設備

41‧‧‧力矩量計

42‧‧‧訊號線

421‧‧‧捲繞部分

43‧‧‧麥克風裝置

44‧‧‧訊號線

45‧‧‧調變器

50‧‧‧控制設備

60‧‧‧分析設備

70‧‧‧其他實體

100‧‧‧製造機台的狀況監控方法

101-106‧‧‧操作

AS1‧‧‧量測聲音訊號

AS2‧‧‧調變聲音訊號

TS1‧‧‧量測力矩訊號

TS2‧‧‧調變力矩訊號

EXP1‧‧‧預期力矩訊號

EXP2‧‧‧預期聲音訊號

UCL1‧‧‧力矩閥值

UCL2‧‧‧上聲音閥值

LCL2‧‧‧下聲音閥值

a1‧‧‧轉軸

a2‧‧‧轉軸

第1圖顯示根據本揭露一些實施例之一半導體製造系統的方塊圖。

第2圖顯示根據一些實施例之一半導體製造機台的示意圖。

第3圖顯示根據一些實施例之一半導體製造機台的狀況監控方法的簡化流程圖。

第4A圖顯示根據一些實施例之一半導體製造機台的示意圖，其中傳送裝置自一托架取出一基板。

第4B圖顯示根據一些實施例之一半導體製造機台的示意圖，其中傳送裝置自一托架移動一基板至一載台。

第4C圖顯示根據一些實施例之一半導體製造機台的示意圖，其中傳送裝置放置一基板至一載台。

第5圖顯示根據一些實施例，一半導體製造機台在多個操作程序中預期力矩訊號對時間的關係圖表，及半導體製造機台在多個操作程序中調變力矩訊號對時間的關係圖表。

第6圖顯示根據一些實施例，一半導體製造機台在多個操作程序中預期聲音訊號對時間的關係圖表，及半導體製造機台在多個操作程序中所調變聲音訊號對時間的關係圖表。

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半導體製造系統1的方塊圖。半導體製造系統1可以是一虛擬積體電路製造系統(或一虛擬晶圓製造廠(virtual wafer manufacturing facility))。半導體製造系統1實施一系列的半導體製造流程(semiconductor manufacturing processes)以產出積體電路裝置。例如，半導體製造系統1可以實施半導體製造流程於一晶圓)上以產生材料層、圖案特徵、及/或積體電路。為了清楚起見，第1圖中之半導體製造系統1是被簡化，以便於更能理解本發明的概念。在半導體製造系統1中可以加入其他的特徵，並且在半導體製造系統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。

半導體製造系統1包括一網路10，用以使得多種實體(例如一資料庫20、一半導體製造機台30、一檢測設備40、一控制設備50、一分析設備60、及其他實體70)能夠彼此互相通信。在部分實施例中，半導體製造系統1可以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。在第1圖之實施例中，半導體製造系統1的各個實體透過網路10和其他實體互動，以提供服務給其他實體及/或接受其 他實體的服務。網路10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10包括有線通訊頻道、無線通訊頻道、或兩者的組合。

資料庫20用以儲存關聯於半導體製造系統1的資料，尤其是關聯於半導體製造流程的資料。在部分實施例中，資料庫20儲存從半導體製造機台30、檢測設備40、控制設備50、分析設備60、其他實體70、及上述的組合收集來的資料。例如，資料庫20可以儲存下列資料：關聯於由半導體製造機台30所處理之半導體晶圓的晶圓特徵的資料、關聯於半導體製造機台30所實施用以處理晶圓之製程參數的資料、關聯於由檢測設備40所量測及收集到半導體製造機台30在半導體製造流程中之狀況的資料、關聯於控制設備50及分析設備60對上述晶圓特徵、製程參數及/或半導體製造機台30之狀況進行分析的資料、及其他關聯於半導體製造系統1的資料。在部分實施例中，半導體製造機台30、檢測設備40、控制設備50、分析設備60、及其他實體70之每一者可具有一對應的資料庫。

半導體製造機台30用以執行一半導體製造流程(簡稱為製程)。根據一些實施例，半導體製造機台30可以為一化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)機台、一物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)機台、一蝕刻(etching)機台、一熱氧化(thermal oxidation)機台、一離子佈植(ion implantation)機台、一化學機械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)機台、一快速升溫退火(rapid thermal annealing，RTA)機台、一光微影(photolithography) 機台、一擴散(diffusion)機台、或者其他半導體製造機台。

第2圖顯示本揭露之部分實施例之半導體製造系統1之部分元件包括半導體製造機台30、檢測設備40、控制設備50及分析設備60之示意圖。根據本揭露之部分實施例，半導體製造機台30為一光微影機台且包括一傳送裝置31、一交換裝置33、一承載裝置35、一加工裝置37。半導體製造機台30之元件數量可以增加或減少，並不僅以此實施例為限。

在部分實施例中，基板3是放置於一托架34內而被傳送至半導體製造機台30之一裝載埠(load port，圖未示)。傳送裝置31設置於托架34與交換裝置33之間，並配置用於傳送基板3來回於一托架34與交換裝置33之間。在部分實施例中，傳送裝置31包括一第一手臂結構311、一第二手臂結構312、一夾持結構313、一驅動器314及一轉軸315。

第一手臂結構311連結第二手臂結構312且可相對彼此繞一轉軸a1旋轉。夾持結構313設置於第二手臂結構312之末端，並配置用於夾持基板3。驅動器314設置於第一手臂結構311內。轉軸315連結於驅動器314以及第二手臂結構312之間。驅動器314可包括任何可用於驅動第二手臂結構312相對於第一手臂結構311運動之馬達。例如：驅動器314包括DC馬達或步進馬達。驅動器314可電性連結於控制設備50，並根據來自控制設備50之控制訊號輸出動力。轉軸315傳遞驅動器314所產生之動力，使第二手臂結構312相對於第一手臂結構311繞轉軸a1轉動。應當理解的是，傳送裝置31的手臂結構的數量並不僅限於第2圖所示的實施例。傳送裝置31可包括二個以上之手臂 結構以及二個以上驅動器，並且相連接的二個手臂結構的運動透過設置於其間的驅動器加以驅動，以實現傳送裝置31在多軸上旋轉的目的。

交換裝置33配置用於在基板3放置於承載裝置35前後抓取基板3。承載裝置35是用於將基板3移入加工裝置37當中。在部分實施例中，如第2圖所示，交換裝置33包括一基座331、二個升降單元332、333、及二個載台334、335。二個升降單元332、333各自連結於基座331底面。二個載台334、335分別連結於二個升降單元332、333之末端。基座331可繞一旋轉軸a2轉動，且二個升降單元332、333可獨立相對基座331進行垂直方向之移動。二個載台334、335係配置利用適當之方式夾持基板3。舉例而言，二個載台334、335分別連結於一真空來源，並利用真空所產生之吸力固定基板3於其底面。

在部分實施例中，基板3包括一光罩(以下說明之基板3係為一光罩，但不限定於此)。基板3可由適當的透明材料製成，例如玻璃或石英，在其上方形成不透明材料例如鉻的圖案。若該光罩為相轉移光罩(phase-shifting layer)，則在鉻層的下方提供一相轉移層。於部分實施例中，該相轉移層可包括任一組成，擇自過渡金屬元素、鑭系元素及其任意組合。例如包括Mo、Zr、Ta、Cr、和Hf。於一範例中，上述含金屬層是由以下材料之一構成，MoSi或Cr。在部分實施例中，基板3更包括一薄膠膜(Pelliele)，以保護形成於其上的圖案。薄膠膜可形成的厚度範圍介於約2μm至約5μm厚，且對於光具有高的穿透率。

加工裝置37係用於在顯影製程當中曝光半導體晶圓5之曝光裝置。在部分實施例中，加工裝置37包括一光源371及一用於夾持半導體晶圓5之晶圓夾372。加工裝置37係配置用於利用基板3(例如一光罩)加工一半導體晶圓5。半導體晶圓5可包括多種裝置元件。形成於半導體晶圓5中的裝置元件的實施例包括電晶體(如金氧半場效應電晶體(MOSFET)、互補式金氧半場效電晶體(CMOS)、雙極接面電晶體(BJT)、高電壓電晶體、高頻電晶體、P-通道及/或N-通道場效電晶體等)、二極體及/或其他可應用元件。執行多種程序以形成該些裝置元件，例如，沉積、刻蝕、佈植、光刻、回火及/或其他適用程序。在部分實施例中，淺凹槽隔離(STI)層、層間介電質(ILD)或層間介電層覆蓋在半導體晶圓5的裝置元件上。

檢測設備40係配置用以量測及收集半導體製造機台30在半導體製造流程中之狀況的資料。在部分實施例中，檢測設備40包括一力矩量計41。力矩量計41是配置用於量測傳送裝置31的驅動器314所輸出的力矩(torque force)。力矩量計41可連結於傳送裝置31的轉軸315並根據轉軸315所傳遞的力矩輸出一力矩訊號至分析設備60。在部分實施例中，力矩量計41所產生的力矩訊號以時域(time domain)訊號的形式輸出至分析設備60。應當理解的是，力矩量計41亦可連結於用作驅動夾持結構313的動力傳送元件(未圖示)，並根據上述動力傳送元件所傳遞的力矩輸出一量測力矩訊號TS1至分析設備60。

在部分實施例中，檢測設備40更包括一訊號線42， 力矩量計41所產生的力矩訊號通過訊號線42傳遞至調變器45(後方將進一步說明)。在部分實施例中，訊號線42包括一捲繞部分421。捲繞部分421是設置於傳送裝置31的第一手臂結構311當中。在第一手臂結構311相對於第二手臂結構312旋轉時，捲繞部分421可以使訊號線42在傳送裝置31進行延展，而不致因拉扯而斷裂。在部分實施例中，捲繞部分421是捲繞於轉軸315之上。應當理解的是，捲繞部分421的設置位置並不以上述實施例所限，捲繞部分421可設置於傳送裝置31內具有餘裕空間的一適當位置。

在部分實施例中，檢測設備40更包括一麥克風裝置43。麥克風裝置43是配置用於量測訊號線42在傳送裝置31內部之聲音。麥克風裝置43可相鄰訊號線42的捲繞部分421設置於第一手臂結構311內部，並通過一訊號線44電性連結於分析設備60。在部分實施例中，在第一手臂結構311相對於第二手臂結構312旋轉時，訊號線42的捲繞部分421因摩擦或拉扯而發出聲音，麥克風裝置43根據訊號線42所產生的聲音輸出一相關於訊號線42聲音的聲音訊號至分析設備60。在部分實施例中，麥克風裝置43所產生的聲音訊號以頻域(frequency domain)訊號的形式輸出至分析設備60。

在部分實施例中，檢測設備40更包括一調變器45。調變器45連結於訊號線42以及訊號線44至少其中之一者並配置用於調整來自力矩量計41的力矩訊號以及/或者來自麥克風裝置43的聲音訊號，並將該些訊號調整後，輸出一調變電子訊號至分析設備60。

在部分實施例中，調變器45是配置用於調整來自力矩量計41的量測力矩訊號TS1，並在調整完成後輸出一調變力矩訊號TS2至分析設備60進行分析。調變器45可包括一電阻元件(圖未示)，並且上述電阻元件可根據控制設備50所提供的控制訊號M1而調整於不同的電阻值，使調變器45具有不同的調整參數。藉由設定不同的調整參數，調變器45可作為一電控開關，以改變分析設備60對調變力矩訊號TS2的敏感度。

舉例而言，當調變器45的電阻元件的電阻值極小化時(調變器45設定為開啟狀態)，量測力矩訊號TS1與調變力矩訊號TS2差異相當小，分析設備60可針對調變力矩訊號TS2進行分析，並在調變力矩訊號TS2超過一力矩閥值時發出警示訊號。當調變器45的電阻元件的電阻值極大化時(調變器45設定為關閉狀態)，調變器45濾除量測力矩訊號TS1使調變力矩訊號TS2幾近於0，故分析設備60不因調變力矩訊號TS2超出力矩閥值而發出警示訊號。因此，可以避免誤警示(false alarm)的情況，以降低維護成本。調變器45的電阻元件的電阻值可介於約0.5歐姆至500M歐姆之間。

在部分實施例中，調變器45是配置用於調整來自麥克風裝置43的量測聲音訊號AS1，並在調整完成後輸出調變聲音訊號AS2至分析設備60進行分析。調變器45可包括一音頻分析儀(圖未示)。音頻分析儀可執行一運算，將來自麥克風裝置43的量測聲音訊號AS1(頻域訊號)轉換為輸出調變聲音訊號AS2(時域訊號)，並傳送至分析設備60進行分析。上述音頻分析儀所執行的運算可包括傅立葉級數(fourier series)、 快速傅立葉轉換(fourier transform)、拉氏轉換法(laplace transform)、Z變換(Z transform)或子波列轉換(wavelet transform)。藉由將頻域訊號轉換為時域訊號，調變聲音訊號AS2可與儲存於資料庫20中相對於時間的預期聲音訊號進行比較，進而判斷訊號線42的狀況是否異常。

在部分實施例中，控制設備50更配置用以進行中間製程目標的動態微調，進而達到晶圓的最終產品目標。上述製程目標的微調又可稱為控制行動(control actions)，其補償了可能造成晶圓特徵變化的硬體工具問題及/或製程問題。控制設備50可以即時(real time)、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。

在部分實施例中，控制設備50依據上述由檢測設備40所收集到的資料執行控制行動以修改由半導體製造機台30所執行之預先決定的製程程式，並停止半導體製造機台30之運作(例如，停止傳送裝置31內之驅動器314的運轉)，以避免製程目標異常及/或光罩損壞。在部分實施例中，控制設備50依據上述由檢測設備40所收集到的資料執行控制行動以調整檢測設備40傳送至分析設備60之資訊，以避免誤判監控數據的情況發生。

在部分實施例中，控制設備50執行控制行動以修改由半導體製造機台30所執行用來處理晶圓的製程程式。例如，控制設備50依據被處理晶圓之檢測資料、製程模式、及各種演算法針對每個被處理之晶圓修改預先決定的製程參數(例如處 理時間、氣體流率、反應腔室壓力、溫度、晶圓溫度、及其他製程參數)，以確保每個被處理之晶圓都能達到最終產品目標。

分析設備60藉由監測半導體製造機台30在半導體製造流程中所實施的製程參數(包括上述由檢測設備40所收集到的資料)，以及監測半導體製造機台30在半導體製造流程中實施的製程參數所得到的晶圓特徵，以評估半導體製造機台30的狀況及偵測其是否已發生錯誤，例如訊號線42是否過度扭曲。關於利用檢測設備40監控半導體製造機台30狀況的實施方式在後面段落會做進一步介紹。

在部分實施例中，分析設備60實施統計式製程控制(statistical process control，SPC)以追蹤及分析半導體製造機台30的狀況。分析設備60可以實施一或多個時間控制圖(T-chart)或單位缺點數控製圖(U-chart)。在另一些實施例中，分析設備60實施錯誤偵測及分類(fault detection and classification，FDC)或自動資料收集(automated data collection，ADC)以追蹤及分析半導體製造機台30的狀況。

在時間控制圖(T-chart)中，分析設備60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，來記錄半導體製造機台30的歷史製程資料。上述統計式製程控制資料包括關聯於由半導體製造機台30所實施的製程參數(及/或晶圓特徵)。當統計式製程控制資料指出上述製程參數偏離一可接受的目標時(換言之，當分析設備60偵測到一錯誤或異常時)，分析設備60可觸發一警示訊號，通知半導體製造機台30的一操 作者，以暫停半導體製造機台30所執行的操作程序、採取另一個行動、或上述的組合，使得半導體製造機台30的任何問題可被識別及補救。

第3圖顯示根據一些實施例之半導體製造機台的狀況監控方法100的簡化流程圖。為了說明，將配合參照第1、2、4、5圖一起描述流程圖。另外，在一些其他實施例中，後續所述製造流程之部分操作程序可以被更換或取消。應瞭解的是，後續關於光微影機台之狀況的討論僅為例示，半導體製造機台的狀況監控方法100也可以由半導體製造系統1實施以監控任何種類的半導體製造機台30及半導體製造機台30中任何模組的狀況。

半導體製造機台的狀況監控方法100包括操作101，其中，傳送裝置31根據多個操作程序進行移動。在部分實施例中，傳送裝置31可依據第4A圖至第4C圖所揭露的操作程序移動，以將基板3自托架34傳送至載台331。在此實施例中，基板3係為一光罩。詳而言之，如第4A圖所示，半導體製造機台30所實施的操作程序包括自一托架34卸除基板3。接著，如第4B圖所示，半導體製造機台30所實施製造流程包括由托架34運送基板3至交換裝置33。接著，如第4C圖所示，半導體製造機台30所實施操作程序包括放置基板3至交換裝置33的載台311。應瞭解的是，半導體製造機台30所實施之操作程序僅為例示，以便於後續說明，而並非用以限定本揭露。在部分實施例中，上述操作程序也可以被更換或取消，或者一些其他操作程序也可以被加入操作程序中。

半導體製造機台的狀況監控方法100還包括操作102，其中，在執行操作101同時，利用力矩量計41量測傳送裝置31的力矩。在部分實施例中，在半導體製造機台30實施上述操作程序的各操作程序中，力矩量計41量測傳送裝置31的力矩，並根據所量測結果傳送量測力矩訊號TS1至調變器45。例如，在半導體製造機台30實施第4A圖至第4C圖的各操作程序中，力矩量計41量測傳送裝置31的轉軸315的力矩。力矩量計41可持續性地量測傳送裝置31的轉軸315的力矩。或者，力矩量計41可以一規律的時間間隔來量測傳送裝置31的轉軸315的力矩。接著，根據轉軸315的力矩，力矩量計41輸出量測力矩訊號TS1至調變器45。

半導體製造機台的狀況監控方法100還包括操作103，其中，在執行操作101同時，利用麥克風裝置43收集傳送裝置31的聲音。在部分實施例中，在半導體製造機台30實施第4A圖至第4C圖的各操作程序中，麥克風裝置43收集位於傳送裝置31內部的訊號線42的捲繞部分421所產生的聲音，並根據所收集的聲音傳送量測聲音訊號AS1至調變器45。麥克風裝置43可持續性地收集訊號線42所產生的聲音。或者，麥克風裝置43可以一規律的時間間隔在半導體製造機台30的各操作程序中收集訊號線42的捲繞部分421所產生的聲音。

在部分實施例中，量測聲音訊號AS1傳送至分析設備60前，調變器45可進一步處理量測聲音訊號AS1，以轉換為可供分析設備60進行分析之格式。例如，調變器45將量測聲音訊號AS1(頻域訊號)轉換為輸出調變聲音訊號AS2(時域訊 號)。在部分實施例中，操作103加以省略，麥克風裝置43未配置用於收集訊號線42的聲音。

半導體製造機台的狀況監控方法100還包括操作104，其中，調變器45調整量測力矩訊號TS1並輸出調變力矩訊號TS2。在部分實施例中，在半導體製造機台30實施上述第4A-4C圖所顯示的操作程序前，調變器45設定有一第一調整參數(例如：電阻值設定為最小值)，以執行一校正程序。此時，調變力矩訊號TS2幾乎相近於量測力矩訊號TS1，因此分析設備60可藉由分析調變力矩訊號TS2以判斷傳送裝置31是否正常。例如，透過分析調變力矩訊號TS2可獲得傳送裝置31的位置，以進行定位。

接著，在半導體製造機台30開始實施上述第4A-4C圖所顯示的操作程序後，調變器45設定有一第二調整參數(例如：電阻值設定為最大值)。此時，調變力矩訊號TS2幾乎接近於零，因此傳送裝置31的力矩無法通過分析設備60進行分析。如此一來，可以避免傳送裝置31移動過程中，因訊號線42纏繞而造成傳送裝置31的力矩突然改變進而使分析設備60錯誤發出警示訊號的現象發生。上述調整參數可利用人工方式在上述操作程序開始前進行切換。或者，上述調整參數可以透過控制設備50在上述操作程序開始前自動切換。

在部分實施例中，當訊號線42的捲繞部分421較緊密時，麥克風裝置43即時收集的聲音強度越強，並且力矩量計41所量測的力矩也較容易發生誤差。相反地，當訊號線42的捲繞部分421較寬鬆時，麥克風裝置43即時收集的聲音強度越弱， 並且力矩量計41所量測的力矩較不易發生誤差。基於上述現象，在有執行操作103的情況下，調變器45的調整參數是根據麥克風裝置43即時收集的聲音資料而進行動態調整。

舉例而言，在麥克風裝置43即時收集的聲音強度較低時，調變器45可設定具有第一調整參數(例如：調變器45的電阻值設定為最小值)，以減少量測力矩訊號TS1與調變力矩訊號TS2的差值；並且，在麥克風裝置43即時收集的聲音強度較高時，調變器45可設定具有第二調整參數(例如：調變器45的電阻值設定為最大值)，以增加量測力矩訊號TS1與調變力矩訊號TS2的差值。如此一來，可以避免在傳送裝置31移動過程中，因訊號線42纏繞而造成傳送裝置31的力矩突然改變進而使分析設備60錯誤發出警示訊號的現象發生。

在一實際應用例中，如第4B圖所示，在基板3自托架34移動至載台311的過程中，訊號線42的捲繞部分421較寬鬆，故麥克風裝置43即時收集的聲音強度較低。此時，調變器45設定具有第一調整參數(例如：歐姆元件具有0.5歐姆)，以減少量測力矩訊號TS1與調變力矩訊號TS2的差值。分析設備60可分析調變力矩訊號TS2的訊號，以判斷傳送裝置31的扭力是否正常。

另一方面，如第4C圖所示，在基板3放置於載台311的過程中，訊號線42的捲繞部分421較緊密，故麥克風裝置43即時收集的聲音強度較強。此時，調變器45設定具有第二調整參數(例如：歐姆元件具有500M歐姆)，以增加量測力矩訊號TS1與調變力矩訊號TS2的差值。分析設備60不會因調變力矩 訊號TS2超出力矩閥值而發出警示訊號。

半導體製造機台的狀況監控方法100還包括操作105，其中，判斷調變力矩訊號TS2是否正常。在部分實施例中，分析設備60自資料庫20或控制設備50讀取一預期力矩訊號並與調變力矩訊號TS2進行比對，以判斷調變力矩訊號TS2是否正常。資料庫20可儲存有各個操作程序的預期力矩訊號。預期力矩訊號可與驅動器314所輸出的功率有關。舉例而言，預期力矩訊號為驅動器314所輸出的功率相乘既定耗損常數。由於各操作程序的驅動器314所輸出的功率皆由控制設備50進行調控，驅動器314所輸出的功率為已知，故將調變力矩訊號TS2與預期力矩訊號進行比較，可判斷調變力矩訊號TS2是否正常。

在部分實施例中，為了判斷調變力矩訊號TS2是否正常，分析設備60分析調變力矩訊號TS2是否超出一力矩閥值UCL1。上述力矩閥值UCL1可以為一預期力矩訊號EXP1的一或數個標準差。例如，在第5圖中，一力矩閥值UCL1設定為預期力矩訊號EXP1之平均值加上一或數個標準差。當然，本揭露實施例也可以有許多其他的變化及修改，例如，上述力矩閥值UCL1可以為預期力矩訊號EXP1的一特定比例(specific ratio)，且此比例可由操作者依據製造經驗或測試結果來決定，並對分析設備60進行設定。

在部分實施例中，上述力矩閥值UCL1可略微小於傳送裝置31出廠設定的自動脫節力矩。詳而言之，當傳送裝置31與周圍元件發生意外碰撞時，調變力矩訊號TS2可能大幅增加而達到上述自動脫節力矩。此時，傳送裝置31的轉軸315將 與驅動器314脫離，以避免過大的扭力造成傳送裝置31的驅動器314損壞。

當調變力矩訊號TS2未超出力矩閥值UCL1時製造機台的狀況監控方法100可以重複操作102至105。反之，當調變力矩訊號TS2超出力矩閥值UCL1時，半導體製造機台的狀況監控方法100繼續操作106，發出一警示訊號。根據警示訊號，半導體製造機台30的操作者可以暫停傳送裝置31的運作、採取另一個行動、或上述的組合，以排除傳送裝置31力矩異常的問題。

在部分實施例中，分析設備60除了判斷調變力矩訊號TS2是否正常之外，分析裝置60更用於判斷調變聲音訊號AS2是否正常。為了判斷調變聲音訊號AS2是否正常，分析設備60分析調聲音訊號AS2是否介於一可接受數值範圍內。在部分實施例中，上述可接受數值範圍可以為在各操作程序中預期聲音訊號的一或數個標準差。

例如，在第6圖中，一上聲音閥值UCL2設定為預期聲音訊號EXP2加上一或數個標準差，一下聲音閥值LCL2設定為聲音訊號EXP2減掉一或數個標準差，而上聲音閥值UCL2與下聲音閥值LCL2之間的差值即成為關聯於各操作程序之聲音波長的可接受數值範圍。然而，本揭露實施例也可以有許多其他的變化及修改，例如，上聲音閥值UCL2可以為在各操作程序中聲音訊號EXP2的一特定比例，且此比例可由操作者依據製造經驗或測試結果來決定，並對分析設備60進行設定。在部分實施例中，各操作程序之聲音的可接受的數值範圍可能為相 同或不同。

在各操作程序中的上聲音閥值UCL2與下聲音閥值UCL2被決定後，分析設備60藉由分析調變聲音訊號AS2是否超出上聲音閥值UCL2與下聲音閥值LCL2所界定的可接受數值範圍而判斷調變聲音訊號AS2是否正常。若聲音訊號AS2未超出上聲音閥值UCL2與下聲音閥值LCL2所界定的可接受數值範圍，則製造機台的狀況監控方法100可以重複上述操作102至105。若聲音訊號AS2超出上聲音閥值UCL2與下聲音閥值LCL2所界定的可接受數值範圍，則製造機台的狀況監控方法100繼續操作106，發出一警示訊號。

舉例來說，在第6圖中，當調變聲音訊號AS2超出上聲音閥值UCL2時(例如圖中圈選的部分)，即表示訊號線42可能過度纏繞，進而造成異常噪音產生。此時，分析設備60可以發出一警示訊號，通知半導體製造機台30的操作者，以暫停傳送裝置31之運作、採取另一個行動、或上述的組合，使得訊號線42的纏繞的問題被即時識別及補救。

另一方面，當調變聲音訊號AS2超出上聲音閥值UCL2與下聲音閥值UCL2所界定的可接受數值範圍時，也可能表示傳送裝置31位置產生偏差，進而造成調變聲音訊號AS2與預期聲音具有明顯差異。此時，分析設備60可以發出一警示訊號，通知半導體製造機台30的操作者，以暫停傳送裝置31之運作、採取另一個行動、或上述的組合，以避免傳送裝置31因撞擊周圍元件而造成基板3破損。

聲音訊號EXP2可以儲存於資料庫20當中，分析設 備60於分析調變聲音訊號AS2時自資料庫20讀取。關於預期聲音訊號的資料可以透過下列方式建立。

在部分實施例中，在製造機台的狀況監控方法100操作101進行前，至少預先執行一次操作101。在預先執行的操作101中，麥克風裝置43收集訊號線42在每一個操作程序的聲音，並根據所收集的聲音輸出量測聲音訊號AS1至調變器45。調變器45將量測聲音訊號AS1(頻域訊號)轉換為輸出調變聲音訊號AS2(時域訊號)，並傳送至資料庫20加以儲存。

在部分實施例中，在半導體製造機台30未發現任何錯誤或異常且所有基板3可被適當處理(例如，基板3未發生掉落或傳送裝置31未撞擊周圍設備)的情況下，預先執行的操作101重複多次(例如數次或數十次)，亦即，麥克風裝置43重複收集訊號線42在每一個操作程序的聲音，並送至資料庫20進行儲存。

多次預先執行的操作101中所收集的調變聲音訊號AS2在被儲存於資料庫20之前，可經過進一步處理。例如，多次預先執行的操作101中所收集的輸出調變聲音訊號AS2的平均值可經過分析設備60計算求得且儲存於資料庫20中。另外，多次預先執行的操作101中所收集的輸出調變聲音訊號AS2的標準差亦可經過分析設備60計算求得且儲存於資料庫20中。

如此一來，可以在資料庫20中儲存關聯於半導體製造機台30之各操作程序中聲音的大數據資料(big data)，進而得到關聯於製造機台30之各操作程序的一預期聲音訊號(亦即，半導體製造機台30處於正常運作時之聲音)。例如， 第6圖顯示根據一些實施例，儲存於資料庫20中之半導體製造機台30的一預期聲音訊號對時間之關係圖表(T-charts)。

在部分實施例中，分析設備60包括電腦系統以監測半導體製造機台30或傳送裝置31之狀況。在各種實施樣態中，上述電腦系統的裝置包括能夠和網路10(例如，一內部網路或網際網路)進行通訊的一網路通訊裝置或一網路運算裝置(例如，行動電話、膝上電腦、個人電腦、網路伺服器)。應可以理解的是，上述裝置中的每一者可以被實施作為上述電腦系統，用以依據如後述方式和網路10進行通訊。依據本發明各種實施例，上述電腦系統(例如，一近端電腦或一連網電腦系統)包括一匯流排元件或用於溝通信息之其他通信機制，其連接次系統和元件，例如一處理元件(例如，處理器、微分析設備、數位訊號處理器(DSP)、其他處理元件、或上述之組合)、一系統記憶元件(例如，隨機存取記憶體(RAM))、一靜態儲存元件(例如，唯讀記憶體(ROM))、一磁碟元件(例如，一磁性元件、一光學元件、其他元件、或上述之組合)、一網路介面元件(例如，數據機、乙太網路卡、其他網路介面元件、或上述之組合)、一顯示元件(例如，陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、其他顯示元件、或上述之組合)、一輸入元件(例如，鍵盤)、一游標控制元件(例如，滑鼠或軌跡球)、及一影像擷取元件(例如，類比或數位攝影機)。在一實施樣態中，上述磁碟元件包括具有一個或多個磁碟元件之一資料庫。

依據本發明一些實施例，上述電腦系統藉由處理 器執行儲存在系統記憶元件中的包含一個或多個指令之一個或多個序列，以實施特定的操作。在部分實施例中，可從其他的電腦可讀取媒體(例如靜態儲存元件或磁碟元件)，將這些指令讀入系統記憶元件。在另一些實施例中，也可使用硬體線路回路以取代(或組合)軟體指令來實現本發明。依據本發明各種實施例，在一電腦可讀取媒體上載入一邏輯(logic)，其係指參與提供指令給處理元件以供執行的任何媒體。此媒體可以有多種形式，包括但不限於：非揮發媒體和揮發性媒體。在一實施例中，上述電腦可讀取媒體為非暫時性(non-transitory)。在各種實施樣態中，非揮發媒體包括光碟或磁碟，例如磁碟元件，而揮發媒體包括動態記憶體，例如系統記憶元件。在一實施樣態中，關於執行指令的資料和資訊係透過一傳輸媒體傳遞到電腦系統，例如以聲音或光波的形式，包括在無線電波和紅外線資料通訊中所產生的。依據本發明各種實施例，傳輸媒體包括同軸電纜線、銅線、及光纖，包括包含匯流排的電線。

一些一般形式的電腦可讀取媒體包括，例如，軟碟(floppy disk)、軟碟機(flexible disk)、硬碟(hard disk)、磁帶(magnetic tape)、任何其他磁性媒體、CD-ROM、任何其他光學媒體、打孔卡片(punch cards)、紙帶(paper tape)、任何其他具有打孔模式的物理媒體、隨機存取記憶體(RAM)、可編程式唯讀記憶體(PROM)、可抹除可編程式唯讀記憶體(EPROM)、快閃可抹除可編程式唯讀記憶體(FLASH-EPROM)、任何其他的記憶經片或盒式磁盤、載波(carrier wave)、或電腦可以讀取的其他任何媒體。依據本發 明各種實施例，上述電腦系統執行指令序列實施本發明。依據本發明其他的各種實施例，各種電腦系統，例如電腦系統，係藉由通訊連線耦接(例如，類似如LAN、WLAN、PTSN、及/或各種的其他有線或無線網路(包括電信(telecommunications)、無線、及手機網路)的通訊網路)，並執行指令序列以和其他系統協同實施本發明。依據本發明各種實施例，上述電腦系統透過通信連線及通信介面傳送及接收訊息、資料、資訊、以及指令，包括一或多個程式(換言之，應用程式碼)。上述處理元件可以執行接收之上述程式碼及/或儲存在上述磁碟元件或某些其他的非揮發儲存元件中用以執行的程式碼。

在適用的情況下，本發明的各種實施樣態可以使用硬體、軟體或硬體和軟體的組合來實現。此外，在適用的情況下，上述不同的硬體元件及/或軟體元件係併入包括軟體、硬體、或兩者的複合元件，而不背離本揭露的精神。在適用的情況下，上述各種硬體元件及/或軟體元件被區分為包括軟體、硬體、或兩者的次元件，而不背離本揭露的範圍。此外，在適用的情況下，需瞭解到軟體元件可以硬體元件實現，反之亦然。依據本揭露，軟體(例如電腦程式碼及/或資料)可以存儲在一個或多個電腦可讀媒體上。亦需瞭解的是，上述軟體可以使用一個或多個一般泛用或專用的電腦及/或電腦系統、連網的及/或沒有連網的。在適用的情況下，上述各種步驟的順序可以改變、併入複合步驟、及/或分別為次步驟，以提供在此所述的功能。

綜上所述，本揭露實施例具有以下優點：利用即 時量測傳送裝置的力矩及聲音的手段以偵測半導體製造系統中傳送裝置的錯誤或異常。關於力矩的資料可以協助分析傳送裝置是否正常運作。並且，所收集到之實際聲音可與在相同條件下量測得到的預期聲音進行比較，故可以更精準地判斷訊號線是否產生異常狀況。當訊號線異常狀況發生時，分析設備可立即反應，並通知維修人員妥善處理，因此能夠減少或避免半導體製造機台或其他支援裝置發生損壞。因此，半導體製造機台的生產率得以提高，製造成本因而下降。

本發明部分實施例提供一種半導體製造機台的狀況監控方法。上述方法包括在一半導體製造機台中依據複數個操作程序以一傳送裝置移動一基板。上述方法也包括在各些操作程序中，量測傳送裝置之一力矩，並傳送相關於力矩的一量測力矩訊號至一調變器。上述方法更包括設定調變器具有一調整參數，使調變器根據調整參數調整量測力矩訊號並輸出一調變力矩訊號至一分析設備。並且，上述方法包括通過分析設備分析調變力矩訊號，並且當調變力矩訊號異常時，分析設備發出一警示訊號。

在部分實施例中，分析設備判斷調變力矩訊號是否異常的操作包括判斷調變力矩訊號是否超出一力矩閥值，力矩閥值係根據用於驅動傳送裝置的一驅動器的輸出功率而決定。

在部分實施例中，上述方法更包括通過一訊號線傳送量測力矩訊號至調變器，並且利用一麥克風裝置收集訊號線所發出的一聲音並根據所收集的聲音發出一聲音訊號，以及 通過該分析設備分析該聲音訊號。

在部分實施例中，其中調整參數是根據麥克風所偵測的聲音而決定，並且當麥克風裝置所收集該訊號線所發出的聲音較一預期聲音大時，提高調整參數，以增加量測力矩訊號與該調變力矩訊號的差值。

在部分實施例中，當聲音訊號超過一可接受數值範圍時，停止傳送裝置的運作。

在部分實施例中，當分析設備發出警示訊號時，停止傳送裝置的運作。

在部分實施例中，基板包括一光罩，且等操作程序包括自一托架移動光罩至一載台，其中調變器具有一第一調整參數以及放置光罩於載台，其中調變器具有一第二調整參數。第二調整參數相異於第一調整參數。

在部分實施例中，基板包括一光罩，且操作程序包括自一托架移動光罩至一載台，其中調變器具有一第一調整參數、及放置光罩於載台，其中調變器具有一第二調整參數，第二調整參數相異於第一調整參數。

本發明部分實施例提供一種半導體半導體製造系統。上述半導體製造系統包括一傳送裝置。傳送裝置是配置用於傳送一基板。上述半導體製造系統也包括一力矩量計。力矩量計連結傳送裝置並配置用於根據傳送裝置之一力矩發出一量測力矩訊號。上述半導體製造系統更包括一調變器。調變器電性連結力矩量計，並配置用於調整量測力矩訊號至一調變力矩訊號。並且，上述半導體製造系統包括一分析設備。分析設 備電性連結調變器並配置用於分析調變力矩訊號。

在部分實施例中，半導體製造系統更包括一訊號線。訊號線連結力矩量計、調變器以及分析設備，以傳送量測力矩訊號以及調變力矩訊號。並且，半導體製造系統包括一麥克風裝置。麥克風裝置是配置用於偵測訊號線所發出的一聲音，其中麥克風裝置根據所偵測的聲音傳送一聲音訊號至分析設備，其中分析設備更配置用於分析聲音訊號。

在部分實施例中，調變器根據聲音訊號設定一調整參數，並且調變器根據調整參數將量測力矩訊號調整至調變力矩訊號。

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 (10)

1. 一種半導體製造機台的狀況監控方法，包括：在一半導體製造機台中依據複數個操作程序以一傳送裝置移動一基板；在各該些操作程序中，量測該傳送裝置之一力矩，並傳送相關於該力矩的一量測力矩訊號至一調變器；設定該調變器具有一調整參數，使該調變器根據該調整參數調整該量測力矩訊號並輸出一調變力矩訊號至一分析設備；以及通過該分析設備分析該調變力矩訊號，並且當該調變力矩訊號異常時，該分析設備發出一警示訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體製造機台的狀況監控方法，其中，該分析設備判斷該調變力矩訊號是否異常的操作包括判斷該調變力矩訊號是否超出一力矩閥值，該力矩閥值係根據用於驅動該傳送裝置的一驅動器的輸出功率而決定。
3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體製造機台的狀況監控方法，更包括：通過一訊號線傳送該量測力矩訊號至該調變器；利用一麥克風裝置收集該訊號線所發出的一聲音並根據所收集的聲音發出一聲音訊號；以及通過該分析設備分析該聲音訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述的半導體製造機台的狀況監控方法，其中該調整參數是根據該麥克風所偵測的該聲音而決定，並且當該麥克風裝置收集到之該訊號線所發出的聲音較一預期聲音大時，提高該調整參數，以增加該量測力矩訊號與該調變力矩訊號的差值。
5. 如申請專利範圍第3項所述的半導體製造機台的狀況監控方法，更包括當該聲音訊號超過一可接受數值範圍時，停止該傳送裝置的運作。
6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的半導體製造機台的狀況監控方法，更包括當該分析設備發出該警示訊號時，停止該傳送裝置的運作。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的半導體製造機台的狀況監控方法，其中該基板包括一光罩，且該等操作程序包括：自一托架移動該光罩至一載台，其中該調變器具有一第一調整參數；以及放置該光罩於該載台，其中該調變器具有一第二調整參數，該第二調整參數相異於該第一調整參數。
8. 一種半導體製造系統，包括：一傳送裝置，配置用於傳送一基板；一力矩量計，連結該傳送裝置並配置用於根據該傳送裝置之一力矩發出一量測力矩訊號；一調變器，電性連結該力矩量計，並配置用於將該量測力矩訊號調整至一調變力矩訊號；以及一分析設備，電性連結該調變器並配置用於分析該調變力矩訊號。
9. 如申請專利範圍第8項所述的半導體製造系統，其中，更包括：一訊號線，連結該力矩量計以及該調變器，以傳送該量測力矩訊號；以及一麥克風裝置，配置用於偵測該訊號線所發出的一聲音，其中該麥克風裝置根據所偵測的聲音傳送一聲音訊號至該分析設備，其中該分析設備更配置用於分析該聲音訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述的半導體製造系統，其中，該調變器根據該聲音訊號設定一調整參數，並且該調變器根據該調整參數將該量測力矩訊號調整至該調變力矩訊號。