TWI699843B

TWI699843B - 包含抽出裝置的製程系統及其監測方法

Info

Publication number: TWI699843B
Application number: TW108128791A
Authority: TW
Inventors: 魏愷進; 陳哲夫
Original assignee: 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2020-07-21
Also published as: TW202107587A

Abstract

一種包含抽出裝置的製程系統的監測方法。首先提供製程系統，其包含製程裝置和抽出裝置，抽出裝置與製程裝置可經由管路相連通。接著，接收資訊，其包含製程的製程當量。然後，以製程裝置進行所述製程，並以抽出裝置移除製程裝置中的固態副產物。接著，量測所述管路之管壁的厚度變化量。之後，根據所述厚度變化量，計算附著於抽出裝置中的固態副產物的累積當量。接著，量測抽出裝置的電流值。接著，對製程裝置的狀態、累積當量或電流值進行判斷操作，以得知抽出裝置中的固態副產物之累積狀況。

Description

包含抽出裝置的製程系統及其監測方法

本揭露是有關於一種包含抽出裝置的製程設備及監測方法，且特別是有關於一種即時監測抽出裝置中的固態殘留物之累積情況，從而可決定抽出裝置之轉子的更換或清洗時間，避免製程設備因此固態殘留物的過度累積而無預警地停機。

在半導體製程中，製程裝置的反應腔體可經由管路，與抽出裝置相連通。此抽出裝置可用以穩定反應腔體的壓力，或是用於將反應腔體中的副產物、雜質等非預定形成於晶圓上的物質移除，以避免晶圓受到汙染。

在被抽出的過程中，此些副產物、雜質有可能附著於管路或抽出裝置中，雖然此種附著現象不會對製程裝製或抽出裝置造成立即性的危害，但由於此種附著現象不易即時觀察，經長時間累積後，可能造成抽出裝置，甚至是製程裝置無預警停機。

根據本揭露的一些實施例，提供一個包含抽出裝置的製程系統之監測方法。此方法可包含下述操作。首先，提供提供製程系統，包含製程裝置和抽出裝置，抽出裝置與製程裝置可經由管路相連通。接著，接收資訊，其包含製程的製程當量。然後，以製程裝置進行所述製程，並以抽出裝置移除製程裝置中的固態副產物。接下來，量測所述管路之管壁的厚度變化量。之後，根據所述厚度變化量，計算附著於抽出裝置中的固態副產物的累積當量。接著，量測抽出裝置的電流值。接下來，對製程裝置的狀態、累積當量或電流值進行判斷操作，以得知抽出裝置中的固態副產物之累積狀況。

根據本揭露的一些實施例，提供一個包含抽出裝置的製程系統之監測方法。此方法可包含下述操作。首先，提供製程系統，其包含製程裝置和抽出裝置，抽出裝置與製程裝置可經由管路相連通。接著，以製程裝置接收資訊，此資訊包含製程的製程當量、第一標準累積當量以及第一標準電流值。然後，進行確效操作，以確認第一標準累積當量和第一標準電流值的可靠度。所述確效操作包含以製程裝置進行所述製程，並以抽出裝置移除製程裝置中的固態副產物；獲取附著於抽出裝置中的固態副產物的第一累積當量；量測抽出裝置的第一電流值；以及，判斷第一累積當量是否等於或高於第一標準累積當量，及/或判斷第一電流值是否等於或高於第一標準電流值。

根據本揭露的一些實施例，提供一種包含抽出裝置的製程系統。此包含抽出裝置的製程系統包含製程裝置、控制器、抽出裝置以及厚度量測裝置。所述製程裝置是配置來進行半導體製程，其中此半導體製程產生固態副產物。所述控制器是配置以接收一資訊，其中此資訊包含半導體製程的固態副產物之體積。所述抽出裝置經管路與製程裝置相連通，且抽出裝置電性連接至電流量測裝置，且電流量測裝置通訊連接至控制器。所述厚度量測裝置設於管路中，並與控制器通訊連接。

10‧‧‧方法

20、30、40、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S31、S32、S33、S34、S35、S36、S37、S41、S42、S43、S44、S45、S46、S47‧‧‧操作

100‧‧‧製程系統

110‧‧‧製程裝置

111‧‧‧控制器

112‧‧‧驅動模組

120‧‧‧管路

121‧‧‧厚度量測裝置

130‧‧‧抽出裝置

131‧‧‧電流量測裝置

133‧‧‧流速調整模組

135‧‧‧轉子

140‧‧‧伺服器

150‧‧‧腔體

151‧‧‧氣體通入單元

152‧‧‧載台

160‧‧‧通入口

162‧‧‧排出口

200‧‧‧半導體結構

210‧‧‧基材

220‧‧‧圖案層

230‧‧‧光阻層

232‧‧‧區域

234、236‧‧‧固態副產物

L1、L2‧‧‧厚度

藉由以下詳細說明並配合圖式閱讀，可更容易理解本揭露的一實施例。在此強調的是，按照產業界的標準做法，各種特徵並未按比例繪製，僅為說明之用。事實上，為了清楚的討論，各種特徵的尺寸可任意放大或縮小。

[圖1A]為根據本揭露的一些實施例所述之製程系統所繪示的示意方塊圖。

[圖1B]為圖1A的製程系統之裝置示意圖。

[圖2]為根據本揭露的一些實施例所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法的流程示意圖。

[圖3A]為建立標準的操作之部分流程示意圖。

[圖3B]為確效標準值之操作的流程示意圖。

[圖3C]為根據本揭露的一些實施例所述應用標準值監測製程系統之操作的流程示意圖。

[圖4A]為半導體結構的剖面示意圖。

[圖4B]為半導體結構的示意上視圖。

[圖5]為圖案化光阻層之操作的示意圖。

[圖6]為蝕刻圖案層的操作之示意圖。

在先進半導體製程中，伴隨製程的進行，時常於製程腔體中產生氣態、液態，甚至是固態的副產物。為避免此些副產物殘留於製程腔體中，通常使製程腔體與抽出裝置(例如抽氣幫浦)相連通，並利用此抽出裝置抽出此些副產物。然而，相對於較易從抽出的氣態和液態副產物，固態的副產物有較高的機會殘留於抽出的管路或是抽出裝置中。特別是，當過多的固態副產物殘留於抽出裝置的轉子上時，會造成轉子無法運作導致抽出裝置，甚至是製程裝置停機的問題。

目前尚沒有方法監測轉子的運作情況以及固態副產物的累積量，僅能依憑裝置的運作時間預估更換或清潔轉子的時間點，或是僅能待裝置因無法運作而停機時，再更換或清潔轉子。然而，使用預估時間點的方式可能造成過早更換轉子，而有浪費製造成本之虞；而持續進行製程至裝置停機則會犧牲停機時正在處理的晶圓，造成損失。因此，目前亟需提出一種轉子的運作情況及固態副產物的累積量之監測方法。

在本揭露的一些實施例中，提出一種抽出裝置的監測方法，其中藉由計算進行半導體製程的一批量晶圓(lot of wafers)所對應的固態副產物的當量，並配合量測管路之管壁厚度的裝置以及量測抽出裝置之電流的裝置，以獲得抽出裝置中的固態副產物的負載狀況。在一些實施例中，藉由抽出裝置中的副產物累積當量與電流值建立包含複數筆歷史資料的資料庫，並可基於此些歷史資料獲得更換或清理轉子的標準值。在另一些實施例中，確效所獲得的標準。在進一步的實施例中，監測每一批量晶圓完成時或在特定時間內完成之製程所累積的當量和電流值(稱為累積當量和累積電流)，當累積當量和累積電流其中一者或二者超過所建立的標準值時，即可更換或清洗轉子。本揭露的一實施例的方法有利於準確地得知更換或清洗抽出裝置的時機，可避免製程中的停機造成晶圓的損失，也可節省製造成本。此外，在另一些實施例中，本揭露的一實施例的方法也有利於根據每個批量對應的固態副產物的當量來調整抽出裝置的運轉功率(例如抽氣率)，以進一步達到節能的效果。

首先，請先參考圖1A，其繪示根據本揭露的一些實施例所述之製程系統的示意方塊圖。圖1A製程系統100包括製程裝置110、控制器111、厚度量測裝置121、電流量測裝置131，以及伺服器140。所述厚度量測裝置121和電流量測裝置131可分別與控制器111通訊連接，以傳送測量值至控制器111。控制器111可與抽出裝置130通訊連接，並可對抽出裝置130發出指令，以調整抽出裝置130的抽氣速率。所述伺服器140可與製程裝置110通訊連接，並可對製程裝置110發出指令，以停止製程裝置110的運作，其中此停止運作的操作是根據上述厚度測量裝置121和電流測量裝置131所得的結果而進行，例如：進行當量的換算、計算、數據的整合判斷。所述信號連接可為有線或無線的信號連接。

接著請先參考圖1B，其為圖1A的製程系統之裝置示意圖。如圖1B所示，製程裝置110包括製程腔體150、氣體通入單元151和載台152。抽出裝置130包括轉子135，且抽出裝置130設有通入口160和排出口162，用以抽入並排出從製程腔體150所抽出的副產物。製程腔體150和抽出裝置130是藉由管路120相連通，而如圖1A所示的厚度量測裝置121可設置於管路120中，用以監測管壁增厚的情況。再者，圖1A所示的電流量測裝置131可與抽出裝置130耦合，例如：可與轉子135電性連接。所述伺服器140可例如與氣體通入單元151通訊連接，以於累積當量或電流值高於標準值時，對氣體通入單元151發出停止輸送製程氣體的指令。在其他實施例中，伺服器140也可與運送晶圓的輸送裝置通訊連接，以於累積當量或電流值高於標準值時，對輸送裝置發出停止輸送晶圓的指令。所述製程裝置110可例如為進行乾式蝕刻的機台。所述抽出裝置130可例如為真空幫浦。所述伺服器140可例如包括統計製程管制系統(statistic process control；SPC)、失誤偵測與分類管理系統(fault detection and classification；FDC)等的系統。

請參考圖2，其為根據本揭露的一些實施例所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法的流程示意圖。在方法10中，首先，如操作20所示，建立標準值。

請同時參考圖1A和圖3A。圖3A是建立標準值之操作20的部分流程示意圖，其可包括建立具有複數筆歷史資料的資料庫，以及藉由此些歷史資料計算標準的操作。在操作S21中，於半導體製程前，接收一批量晶圓的製程當量的資訊。在操作S21的一些實施例中，所述製程當量相當於此批量所有晶圓進行某個製程時會產生的固態副產物的量。此製程當量隨形成的層之厚度、圖案的不同以及晶圓片數等而有變化。在一些實施例中，此處所稱之製程包括於同一腔體中實施之任何會產生固態副產物的製程，例如：微影製程、蝕刻製程或其他類似製程，但本揭露的一實施例不限於所舉的例子。在一些實施例中，製程當量的資訊是從伺服器140傳送至控制器111。

在一些實施例中，所述單片晶圓的製程當量的計算方式滿足式(1)：製程當量=預定移除面積×預定移除之層的厚度總和 (1)

於式(1)中，製程當量可相當於此製程在每片晶圓上預定移除的材料之總體積。而欲獲得整批量晶圓之製程當量，則再將單片晶圓的製程當量乘以片數。

以下利用圖4A和圖4B說明製程當量的計算方式，其中圖4A為半導體結構的剖面示意圖，而圖4B為半導體結構的示意上視圖。在圖4A中，半導體結構200可包括基材210、圖案層220以及光阻層230，其中區域232所示的區域為預定移除的部分。如圖4B所示，區域232可例如具有a1的面積，而圖4A的圖案層220具有厚度L1、光阻層230具有厚度L2。在接下來的製程中，將會以乾式蝕刻移除區域232的光阻層230並露出位於此區域232下方的圖案層220，並接著以剩餘的光阻層230做為罩幕進行乾式蝕刻，以移除暴露出的圖案層220。因此，在此製程中，此片晶圓的製程當量可計算為a1×(L1+L2)。特別說明的是，使用蝕刻製程移除部分光阻層230的操作不可以濕式蝕刻進行，因為濕式蝕刻操作會造成汙染。

在其他實施例中，光阻層230的圖案化也可在其他腔體(未繪示)中，於曝光後施加顯影劑的方式進行。由於此實施例中被移除的光阻層230並不會造成圖5所示之抽出裝置130的固態副產物234、236負載量，因此當在其他腔體中施行圖案化光阻層230的操作時，製程當量的計算不包括光阻層230的厚度。簡而言之，計算製程當量時所涉及的參數，僅考慮會增加抽出裝置130的固態副產物234、236負載量者。

在一些實施例中，所述基材210可例如包含半導體基材。例如：基材210可為具有晶體結構的矽、如鍺的元素半導體、如碳化矽、砷化鎵、砷化銦和磷化銦等的化合物半導體。選擇性地，基材210也可包括絕緣層上覆矽，其可包括磊晶區、隔離區、摻雜區、導電層、非導電層及/或半導體裝置等。

在一些實施例中，所述圖案層220可包括抗反射層，例如為缺氮抗反射層(nitrogen free anti-reflection coating；NFARC)，其材料可包括如氧化矽、碳氧化矽或電漿加強化學氣相沉積法所得的氧化矽。在其他實施例中，圖案層220可為硬式罩幕層，其可包括一或多層，且其材料可包括非晶矽、氧化矽、氮化矽、氮化鈦、其他適合的材料或其組合。在另一些實施例中，圖案層220也可包括高介電材料層、閘極層、硬式罩幕層、界面層、蓋層、擴散/阻障層、介電層、導電層、其他適合的層及/或上述的組合。

在一些實施例中，所述光阻層230對用於微影曝光製程的射線敏感，且可抗蝕刻(或佈植)。光阻層230之形成方法可例如為旋轉塗佈製程。在一些實施例中，也以軟烘烤製程處理光阻層230。在一些實施例中，光阻層230對射線如I-線光、DUV光(如氟化氪(KrF)準分子雷射之射線(248nm)或氟化氬(ArF)準分子雷射之射線(193nm))、EUV光(如135nm的光)、電子束或離子束敏感。在此實施例中，光阻層230對EUV射線敏感。在一些例子中，光阻層230在以EUV射線曝光後，可溶於正型顯影液中。或者，在其他實施例中，也可使用乾式蝕刻以圖案化光阻層230。

所述光阻層230可包含光敏化劑、聚合物材料與溶劑。在一些實施例中，光阻層230採用化學放大(chemical amplification；CA)光阻材料。舉例來說CA光阻材料為正型，其包含之聚合物材料與酸反應後，將可溶於顯影液中或經由乾式蝕刻移除。在另一實施例中，CA光阻材料為負型，其包含之聚合物材料在與酸反應後，將不溶於如鹼性溶液的顯影液中或可不被乾式蝕刻所移除。在又一實施例中，CA光阻材料包含之聚合物材料在與酸反應後，將改變其極性。

接著，如操作S22所示，於製程裝置110的製程腔體中進行所述半導體製程，並藉由抽出裝置130移除此製程所產生的固態副產物。操作S22可例如於圖5和圖6所示的實施例中施行，其中圖5繪示圖案化光阻層230之操作的示意圖，而圖6繪示蝕刻圖案層220的操作。在圖5中，於製程腔體150中所進行的半導體製程可為圖案化光阻層230的製程，且其可例如為如電漿蝕刻的乾式蝕刻製程。具體而言，在放置於製程腔體150之載台152上的基材210上方形成圖案層220和光阻層230，經曝光後藉由氣體通入單元151提供蝕刻氣體，並可藉由腔體150內的電場離子化此蝕刻氣體，以移除部分的光阻層230。在一些實施例中，圖案化光阻層230所使用的蝕刻氣體可例如為氧氣(O₂)。被移除掉的光阻層230可能以固態副產物234的形式，藉由抽出裝置130自腔體150中清除。例如：自腔體150抽出固態副產物234後，固態副產物234經由管路120以及抽出裝置130的通入口160進入抽出裝置130內部，並從排出口162被排出。

接著，如圖6所示，以圖案化後的光阻層230做為罩幕，蝕刻圖案層220。在此實施例中，於進行蝕刻操作時，氣體通入單元151可提供蝕刻氣體。在一些實施例中，用於蝕刻圖案層220的蝕刻氣體與用於蝕刻光阻層230的蝕刻氣體不同。例如：可使用含氟氣體(例如CF₄、C₅F₈等)做為蝕刻氣體，以蝕刻圖案層220，相對於光阻層230，含氟氣體對圖案層220具有蝕刻選擇性。被移除掉的圖案層220可能以固態副產物236的形式，藉由抽出裝置130自腔體150中清除。例如：自腔體150抽出固態副產物236後，固態副產物236經由管路120以及抽出裝置130的通入口160進入抽出裝置130內部，並從排出口162被排出。

在一些實施例中，在移除固態副產物234、236的過程中，部分固態副產物234、236附著於管路120的管壁上。在另一些實施例中，在移除固態副產物234、236的過程中，部分固態副產物234、236附著於抽出裝置130的轉子135上。

然後，如操作S23所示，例如在所述製程結束後，量測管路之管壁厚度。在操作S23的一些實施例中，可藉由厚度量測裝置121，量測於管路120之管壁上累積的固態副產物234、236之厚度。在一些實施例中，此厚度量測裝置121可包括但不限於殘餘氣體分析儀(residual gas analyzer；RGA)、紅外線感測器、UV感測器、X射線感測器、超音波感測器或其類似的感測器等。在一些實施例中，可例如於管路120的多個不同位置上分別架設厚度量測裝置121，並將各個厚度量測裝置121所得之厚度取平均值後，可獲得附著於管路120管壁上的固態副產物234、236的平均厚度。特別說明的是，圖5和圖6的實施例僅繪示2個厚度量測裝置121，但在其他實施例中，可使用其他數量的厚度量測裝置，分佈在管路120的不同位置。在一些實施例中，所述平均厚度是在各個厚度量測裝置121回傳其厚度量測值至控制器111後，於控制器111中計算。在進一步的實施例中，由控制器111所算出的平均厚度，可與進行此批量晶圓前的管壁之平均厚度相減，以獲得本批量晶圓所造成的管壁厚度變化量。

接下來，如操作S24所示，利用管壁厚度變化量，計算抽出裝置130的固態副產物234、236當量。在一些實施例中，在製程裝置110的控制器111中，將於操作S21時所接收的製程當量，扣除管路中的固態副產物234、236之當量(由管壁厚度變化量所換算)，以獲得在抽出裝置130中，由此批量晶圓所進行的半導體製程所造成的固態副產物234、236當量。雖然如圖1A所示的製程系統100中，會將部分的固態副產物234、236經由排出口162排出，但於本揭露的實施例中，假設每次由排出口162所排出的固態副產物234、236的比例不變，使得所排出的固態副產物234、236之當量，與管壁上的固態副產物234、236外的其他固態副產物234、236之當量成正相關，故從排出口162所排出的固態副產物234、236的當量並不對欲得之標準值(為一相對值)有所影響。換言之，抽出裝置130之固態副產物234、236的當量中實質上包括從排出口162所排出的固態副產物234、236的當量。在進一步的實施例中，可藉由控制器111計算抽出裝置130中的固態副產物234、236的累積當量。此累積當量可例如是將在抽出裝置130中由此批量晶圓進行半導體製程所造成的固態副產物234、236當量，與在此批量晶圓前原有的固態副產物234、236的累積當量相加而得。

在一些實施例中，可依據下式(2)，將管壁厚度變化換算為當量：每一批量晶圓之半導體製程的管路的固態副產物當量=管壁面積×管壁厚度變化量 (2)

於式(2)中，管路的固態副產物當量相當於在每批量晶圓經半導體製程後附著於管壁上的固態副產物之體積。

具體而言，在一些例子中，假設管路120之管壁總面積為a2，此次所測得的管壁平均厚度為t2，前次所測得的管壁平均厚度為t1，則在此批量晶圓的半導體製程中，累積於管路的固態副產物的當量為a2×(t2-t1)。承上式(1)所舉的例子，若此批量晶圓的製程當量為a1×(L1+L2)，則此批量晶圓經半導體製程後，在抽出裝置130中所堆積的固態副產物234、236的當量則為a1×(L1+L2)-[a2×(t2-t1)]。

再者，如操作S25所示，偵測抽出裝置130的電流值。具體而言，當固態副產物234累積於抽出裝置130中，特別是轉子135上時，會造成轉子135的運作問題，使得電阻值提高，從而可能使抽出裝置130的電流值逐漸降低。因此，偵測抽出裝置130的電流值也可做為監測抽出裝置130狀態的參考。類似於操作S24，此電流值亦回傳至並記錄於控制器111中。在另一些實施例中，操作S24和操作S25可同時進行，或也可先進行操作S24後才進行操作S25。

之後，如操作S26所示，確認是否因過多的固態副產物累積於抽出裝置130中，致使抽出裝置130停機。若抽出裝置130並未停機，則重複進行前述S21至S26的操作至抽出裝置130停機為止。而當抽出裝置130停機時，需藉由控制器111記錄並統計停機時的抽出裝置130中的固態副產物234、236的累積當量以及抽出裝置130的電流值，如操作S27所示。

重複進行上述S21至S27的操作，以累積多次停機時所對應的抽出裝置130中的固態副產物234、236的累積當量以及抽出裝置130的電流值之複數筆歷史資料，從而可根據上述歷史資料分別建立累積當量和電流值的資料庫。在一些實施例中，重複進行S21至S27的操作可包括在多個批量的每一者所進行的半導體製程中，重複施行S21至S27的操作，其中每個批量相同，所進行的半導體製程也相同，因此每個批量對應的製程當量也相同。例如：S21至S27的每一個循環所製造的每個批量的每片晶圓都具有相同圖案、相同厚度的圖案層220和光阻層230(圖5和圖6)。在另一些實施例中，重複進行S21至S27的操作可包括在多個批量的每一者所進行的半導體製程中，重複施行S21至S27的操作，其中每個批量可不同，所進行的半導體製程也可不同，因此每個批量對應的製程當量也可不相同。例如：S21至S27的一個循環所製造的每個批量的晶圓片數可不同，或不同批量的晶圓間可具有不同的圖案層220和光阻層230圖案、厚度等。

在一些實施例中，單一個循環的操作S21至S27可橫跨進行一批量晶圓(例如包括數十、數百片或更多數量的晶圓)的半導體製程，例如：在一批量的第一片晶圓開始進行處理前，先使控制器111接收此批量晶圓的製程當量，接著開始處理第一片晶圓。在此實施例中，製程當量隨此批量晶圓的數量而改變。而待此批量晶圓的最後一片晶圓處理結束後，可進行前述之管壁厚度、固態副產物234、236之累計當量以及抽出裝置130電流值等的偵測或計算，以即時監測固態副產物234、236對抽出裝置130的影響情況。

在其他實施例中，操作S21至操作S27可在一固定時間內實施。例如：每隔數小時，進行如操作S23至操作S25的量測，其中此實施例的製程當量取決於此數小時之間進行過製程的晶圓數量及製程種類。舉例而言，倘若在此段時間內，進行第一製程的晶圓片數為S，而第一製程之單一片晶圓的製程當量為W，進行第二製程的晶圓片數為X，而第二製程之單一片晶圓的製程當量為Y，則在此段時間內，用於計算管壁厚度變化量的製程當量則為S×W+X×Y。

建立所述歷史資料的資料庫後，可根據此些歷史資料所記錄的固態副產物234、236的累積當量以及抽出裝置130的電流值，分別計算應停止製程裝置110、更換或清潔轉子135的固態副產物234、236的標準累積當量，以及標準電流值。換言之，在實際產線運作的情況下，為了避免無預期的停機所造成的晶圓損失，可根據此標準累積當量及/或標準電流值，決定更換或清潔轉子135的時機。在一些實施例中，所述標準累積當量可例如為資料庫中，製程裝置110停機時的每筆累積當量的平均值、中位數或接近上述數值的值，例如可為累積當量的平均值或中位數之正負約1個至約3個標準差。在另一些實施例中，所述標準電流值可例如為資料庫中，製程裝置110停機時的每筆電流值的平均值、中位數或接近上述數值的值，例如可為電流值的平均值或中位數之正負約1個至約3個標準差。

舉例而言，請參考下表1-1至表1-3，在一些例子中，製程裝置110分別在進行批量1至3、批量4至6以及批量7至9之晶圓的半導體製程後停機。根據這三次停機所記錄的抽出裝置之固態副產物累積當量以及抽出裝置電流值，可例如以抽出裝置130之固態副產物234、236的平均累積當量以及抽出裝置130的平均電流值做為標準。換言之，在表1-1至表1-3所示的例子中，前述之標準累積當量可為((T-A)+(T’-A’)+(T”-A”))/3，而標準電流值可為(C3+C6+C9)/3。

其中，T為T1+T2+T3，T’為T4+T5+T6，T”為T7+T8+T9，A為A1+A2+A3，A’為A4+A5+A6，A”為A7+A8+A9。

在一些實施例中，對具有相同片數晶圓之批量1至9進行相同的製程條件之半導體製程，例如形成具有相同圖案和厚度的光阻層230，以及具有相同圖案和厚度的圖案層220的蝕刻製程。在其他實施例，對批量1至9進行類似製程條件之半導體製程，例如其可包括形成具有第一圖案和第一厚度的光阻層230和圖案層220的第一蝕刻製程，以及形成具有第二圖案和第二厚度的光阻層230和圖案層220的第二蝕刻製程。需說明的是，雖然表1-1至表1-3舉出特定數量的製程，然其僅為清楚說明本揭露的一實施例的操作方法，並非用於限制本揭露的一實施例的範圍，其他數量的製程亦包含於本揭露的一實施例的概念之下。

在一些實施例中，每套製程系統100可建立各自的資料庫，以使資料庫及所建立的標準可更貼近實際產線的運作狀況。

在又一些實施例中，建立包含多筆歷史資料的資料庫的方法也可以是持續進行操作S22至抽出裝置130因累積過多的固態副產物234、236而停機，並進行操作S23至操作S25及操作S27，以獲得致使抽出裝置130停機的固態副產物234、236的累積當量。

請再參考圖2，於訂定標準值(操作20)後，確效所訂定的標準值，如操作30所示。圖3B為確效標準值之操作30的流程示意圖，其中所述標準值包括標準累積當量和標準電流值。如操作S31所示，藉由前述操作20獲得標準累積當量及標準電流值。然後，如操作S32所示，類似於操作S22，於反應腔體150中進行半導體製程，並藉由抽出裝置130從腔體150中移除此製程所產生的固態副產物234、236。接著，如操作S33所示，類似於圖3A的操作S23至操作S25，量測管壁厚度，以計算抽出裝置130的固態副產物234、236的累積當量，並量測抽出裝置130的電流值。

然後，如操作S34所示，判斷抽出裝置130的固態副產物234、236之累積當量和電流值的一者或二者是否等於或高於在操作S31中所得之標準累積當量和標準電流值。當固態副產物234、236之累積當量和電流值的都未超過(即低於)此些標準值時，則基於原操作S31中所得之標準累積當量和標準電流值，重複進行操S32至S34。另一方面，當固態副產物234、236之累積當量和電流值的一者或二者等於或高於在操作S31中所得之標準累積當量和標準電流值時，則在超過標準值後，觀察製程裝置110是否立刻停機。此處所稱之立刻停機可例如為在超過標準值後的下一片晶圓的製程中，製程裝置110即因抽出裝置130中過多的固態副產物234、236而停機。在一些例子中，操作S35之進行也可例如為在判斷為超過標準值後手動停止製程裝置110的運作，再接著手動重啟製程裝置110使其運作，並觀察製程裝置110停機情況。在另一些例子中，操作S35之進行也可例如為在判斷為超過標準值後，控制器111將此判斷結果回傳至伺服器140，並由伺服器140對製程裝置110發出指令，停止製程裝置110的運作。爾後，再次重啟製程裝置110，並觀察製程裝置110是否立刻停機。

當確認製程裝置110是在超過所述標準值後立刻停機，代表所獲得的標準累積當量及/或標準電流值可準確反映抽出裝置130中的固態副產物234、236之累積情況，故確效此標準累積當量及/或標準電流值，並可將此些標準值應用於後續圖3C所示的製程流程上，如操作S36所示。另一方面，當製程裝置110超過標準值後並未立刻停機時，代表操作S31所獲得的標準值無法充分反映抽出裝置130中的固態副產物234、236之累積情況。此時，如操作S37所示，使製程裝置110運作至自動停機後，再重複進行操作S32至操作S35及操作S37數次(例如3至5次，但本揭露的一實施例不限所舉次數)，並記錄每次製程裝置110自動停機的累積當量和電流值。之後，再將此些次所記錄的累積當量和電流值，與前述操作S31所得之標準累積當量和標準電流值共同計算(例如：標準累積當量和此些次所記錄的累積當量共同取平均值或中位數，電流值的情況亦同)，以獲得新的標準累積當量和標準電流值。之後，以新的標準累積當量和標準電流值再次從操作S31開始進行確效操作30。

在一些實施例中，圖2的操作20和操作30可藉由機器學習(machine learning)來進行，例如：藉由多次的疊代學習控制(iterative learning control；ILC)，以操作控制器111重複進行計算標準值、判斷標準值是否確效、基於未確效的標準值持續逼近適當的標準值等操作，直至標準值確效，以反映抽出裝置130之固態副產物234、236的累積情況。

接下來，如圖2的操作40所示，應用此標準，以獲知更換或清洗轉子的時機點。請參考圖3C，其為包括抽出裝置之製程裝置的監測方法的流程示意圖。請一併參考圖1A、圖5和圖6。首先，如操作S41，類似於圖3A之操作S21，於半導體製程前，以製程裝置110的控制器111接收製程當量的資訊。在一些實施例中，可在操作S41的前、中或後，使控制器111接收由前述圖3A之操作20所建立，並經圖3B的操作30所確效的標準累積當量以及標準電流值。

接著，類似於前述操作S21，在操作S42中，於製程裝置110的反應腔體150中進行製程，並藉由抽出裝置130移除此製程所產生的固態副產物234、236。操作S42可例如依照圖5和圖6所示的實施例中施行。

然後，類似於操作S23，在操作S43中，例如在一批量晶圓的半導體製程結束後，量測管路之管壁厚度。接下來，類似於操作S24所示，在操作S44中，利用管壁厚度變化量，計算抽出裝置130的固態副產物234、236的當量。再者，類似於操作S25，在操作S45中，偵測抽出裝置130的電流值。在另一些實施例中，操作S44和操作S45可同時進行，或也可先進行操作S45後才進行操作S44。

之後，如操作S46所示，可藉由控制器111判斷抽出裝置130的固態副產物234、236之累積當量是否超過標準累積當量，及/或抽出裝置130的電流值是否超過標準電流值。當累積當量和電流值都未超過標準時，則重複進行操作S41至操作S46；然而，當累積當量和電流值的至少一者超過標準時，控制器111回傳判斷結果至伺服器140，並由伺服器140對製程裝置110發出指令，停止製程裝置110的運作並更換或清潔轉子135，如操作S47所示。在一些實施例中，當控制器111可回傳判斷結果至伺服器140時，也可由伺服器140對使用者發出停機警告，從而可即時處理有問題的製程裝置110。

舉例而言，請參考下表2，在一些例子中，以製程裝置110對批量10至12進行半導體製程，並分別於每個批量的半導體製程結束後，判斷幫浦固態副產物234、236的累積當量以及幫浦電流值的至少一者是否大於，例如表1所得之標準累積當量(((T-A)+(T’-A’)+(T”-A”))/3)或標準幫浦電流((C3+C6+C9)/3)。根據表2的例子，在批量10和批量11時，抽出裝置固態副產物的累積當量和抽出裝置電流值都小於標準累積當量和標準電流，即：(T10-A10)以及[T10-A10+T11-A11]都小於((T-A)+(T’-A’)+(T”-A”))/3，而C10和C11都小於(C3+C6+C9)/3。而在批量10和11進行完畢後接續進行的批量12中，雖然C12小於(C3+C6+C9)/3，但[(T10-A10)+(T11-A11)+(T12-A12)]大於((T-A)+(T’-A’)+(T”-A”))/3。因此，當批量12進行完畢後，控制器111回傳累積當量超過標準累積當量的判斷結果至伺服器140，並由伺服器140對製程裝置110發出指令停止製程裝置110的運作。此外，伺服器140也可根據此判斷結果對使用者發出更換或清洗轉子135的提示。

在一些其他實施例中，在操作S41與操作S42之間，更包括：控制器111可根據製程當量，對抽出裝置130的流速調整模組133(圖1A)發出指令，使流速調整模組133調整抽出裝置130之抽氣速率的操作。例如：當製程當量較小時，可降低抽出裝置130之抽氣速率；反之，當製程當量較大時，可提高抽出裝置130之抽氣速率。此操作有利於整體製程的節能以及成本節省。

在本揭露的一些實施例中，提出一種抽出裝置的監測方法，其可得知真空幫浦中的固態副產物的即時負載狀況，也可評估各個製程所產生的固態副產物多寡。本揭露的一實施例的方法至少包括下述優點：可準確地得知更換或清洗真空幫浦的時機、避免製程中的停機造成晶圓的損失、節省製造成本，以及節能的效果。

根據本揭露的一些實施例，提供一個包含抽出裝置的製程系統之監測方法。此方法可包含下述操作。首先，提供製程系統，包含製程裝置和抽出裝置，經由管路使抽出裝置與製程裝置相連通。接著，接收資訊，其包含製程的製程當量。然後，以製程裝置進行所述製程，並以抽出裝置移除製程裝置中的固態副產物。接下來，量測所述管路之管壁的厚度變化量。之後，根據所述厚度變化量，計算附著於抽出裝置中的固態副產物的累積當量。接著，量測抽出裝置的電流值。接下來，對製程裝置的狀態、累積當量或電流值進行判斷操作，以得知抽出裝置中的固態副產物之累積狀況。

依據上述的一些實施例，量測管路之管壁的厚度變化量更包含將厚度變化量換算為固態副產物的第一當量。

依據上述的一些實施例，計算附著於抽出裝置中的固態副產物的累積當量包含使製程當量與第一當量相減，以獲得第二當量，以及使第二當量與第三當量相加，以獲得累積當量，其中第三當量為進行所述製程前，於抽出裝置中的另一累積當量。

依據上述的一些實施例，對製程裝置的狀態進行判斷操作，且所述狀態包括製程裝置為持續運作或停止運作的狀態。

依據上述的一些實施例，當製程裝置停止運作後，所述監測方法更包含記錄累積當量和電流值，計算標準累積當量和標準電流值。

依據上述的一些實施例，對累積當量或電流值進行判斷操作包括判斷累積當量是否等於或高於標準累積當量，及/或判斷電流值是否等於或高於標準電流值。

根據本揭露的一些實施例，提供一個包含抽出裝置的製程系統之監測方法。此方法可包含下述操作。首先，提供製程系統，其包含製程裝置和抽出裝置，經由管路使抽出裝置與製程裝置相連通。接著，以製程裝置接收資訊，此資訊包含製程的製程當量、第一標準累積當量以及第一標準電流值。然後，進行確效操作，以確認第一標準累積當量和第一標準電流值的可靠度。所述確效操作包含以製程裝置進行所述製程，並以抽出裝置移除製程裝置中的固態副產物；獲取附著於抽出裝置中的固態副產物的第一累積當量；量測抽出裝置的第一電流值；以及，判斷第一累積當量是否等於或高於第一標準累積當量，及/或判斷第一電流值是否等於或高於第一標準電流值。

依據上述的一些實施例，當第一累積當量等於或高於第一標準累積當量，及/或第一電流值等於或高於第一標準電流值，所述確效操作更包含觀察製程裝置是否停止運作。其中，當製程裝置停止運作，確效第一標準累積當量和第一標準電流值；或，當製程裝置未停止運作，重複進行所述確效操作。

依據上述的一些實施例，重複進行該確效操作更包含獲取附著於抽出裝置中的固態副產物的第二累積當量；量測抽出裝置的第二電流值；以及根據第二累積當量與第一標準累積當量計算第二標準累積當量，以及根據第二電流值與第一標準電流值計算第二標準電流值。

前述內容概述多個實施例之特徵，以使於本技術領域具有通常知識者可進一步了解本揭露的一實施例之態樣。本技術領域具通常知識者應可輕易利用本揭露的一實施例作為基礎，設計或潤飾其他製程及結構，藉以執行此處所描述之實施例的相同的目的及/或達到相同的優點。本技術領域具有通常知識者亦應可了解，上述相等的結構並未脫離本揭露的一實施例之精神和範圍，且在不脫離本揭露的一實施例之精神及範圍下，其可經潤飾、取代或替換。

20、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27‧‧‧操作

Claims

一種包含抽出裝置的製程系統之監測方法，包含：提供一製程系統，該製程系統包含一製程裝置和一抽出裝置，該抽出裝置與該製程裝置是經由一管路相連通；接收一資訊，該資訊包含一製程的一製程當量；以該製程裝置進行該製程，並以該抽出裝置移除該製程裝置中的一固態副產物；量測該管路之一管壁的一厚度變化量；根據該厚度變化量，計算附著於該抽出裝置中的該固態副產物的一累積當量；量測該抽出裝置的一電流值；以及對該製程裝置的一狀態、該累積當量或該電流值進行一判斷操作，以得知該抽出裝置中的該固態副產物之一累積狀況。
如申請專利範圍第1項所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法，其中該量測該管路之該管壁的該厚度變化量的操作更包含將該厚度變化量換算為該固態副產物的一第一當量。
如申請專利範圍第2項所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法，其中該計算附著於該抽出裝置中的該固態副產物的該累積當量的操作包含：使該製程當量與該第一當量相減，以獲得一第二當量；以及使該第二當量與一第三當量相加，以獲得該累積當量，其中該第三當量為進行該製程前，於該抽出裝置中的另一累積當量。
如申請專利範圍第1項所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法，其中對該製程裝置的該狀態進行該判斷操作，且該狀態包括該製程裝置為持續運作或停止運作的狀態。
如申請專利範圍第4項所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法，其中當該製程裝置停止運作後，該監測方法更包含：記錄該累積當量和該電流值；以及計算一標準累積當量和一標準電流值。
如申請專利範圍第5項所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法，其中對該累積當量或該電流值進行該判斷操作包括判斷該累積當量是否等於或高於該標準累積當量，及/或判斷該電流值是否等於或高於該標準電流值。
一種包含抽出裝置的製程系統之監測方法，包含：提供一製程系統，該製程系統包含一製程裝置和一抽出裝置，該抽出裝置與該製程裝置是經由一管路相連通；接收一資訊，該資訊包含一製程的一製程當量、一第一標準累積當量以及一第一標準電流值；以及進行一確效操作，以確認該第一標準累積當量和該第一標準電流值的一可靠度，其中該確效操作包含：以該製程裝置進行該製程，並以該抽出裝置移除該製程裝置中的一固態副產物；獲取附著於該抽出裝置中的該固態副產物的一第一累積當量；量測該抽出裝置的一第一電流值；以及判斷該第一累積當量是否等於或高於該第一標準累積當量，及/或判斷該第一電流值是否等於或高於該第一標準電流值。
如申請專利範圍第7項所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法，其中當該第一累積當量等於或高於該第一標準累積當量，及/或該第一電流值等於或高於該第一標準電流值，該確效操作更包含：觀察該製程裝置是否停止運作，其中：當該製程裝置停止運作，確效該第一標準累積當量和第一標準電流值；或當該製程裝置未停止運作，重複進行該確效操作。
如申請專利範圍第8項所述之包含抽出裝置的製程系統之監測方法，其中重複進行該確效操作更包含：獲取附著於該抽出裝置中的該固態副產物的一第二累積當量；量測該抽出裝置的一第二電流值；以及根據該第二累積當量與該第一標準累積當量計算一第二標準累積當量，以及根據該第二電流值與該第一標準電流值計算一第二標準電流值。
一種包含抽出裝置的製程系統，包含：一製程裝置，配置以進行一半導體製程，其中該半導體製程產生一固態副產物；一控制器，配置以接收一資訊，其中該資訊包含該半導體製程的該固態副產物之一體積；一抽出裝置，經一管路與該製程裝置相連通，並電性連接至一電流量測裝置，且通訊連接至該控制器；以及一厚度量測裝置，設於該管路中，並與該控制器通訊連接。