CN101243312A - 用于制程真空环境的电子诊断的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一实施例，其揭示一种辨识与一工具有关的真空环境中的一真空品质问题的来源的方法。该方法包括收集并储存真空环境资料；辨识在该真空环境内的一异常现象；判断在该异常现象很可能发生时的一工具构件的操作状态；以及根据该异常现象很可能发生时的一真空环境状态与该工具构件的操作状态来判断该真空品质问题的来源。

Description

用于制程真空环境的电子诊断的系统及方法
技术领域
本发明关于一种用于制程真空环境的电子诊断的系统及方法。
背景技术
在该制程腔室内的许多半导体及涂布制程需要前后一致、可重现、高品质的真空环境。这类真空环境对于制程最佳化、工具利用及良率重要的。最佳的制程真空环境不会有泄漏、污染及排气；并具有依照所指定地进行操作的所有构件及子系统。
用于诊断这类系统中的真空构件的问题的一些习知技术牵涉到模式辨认及统计方法。模式辨认技术需要产生构件失效并测量该些伴随的情况。统计技术测量所有相关参数并试着找出该些参数中的一些参数与构件失效间的关联性。
发明内容
一种方法及系统被提出以用于辨识与例如一半导体制程丛集工具的工具有关的真空环境中的真空品质问题的来源。真空环境资料被收集并储存；而在该真空环境内的一异常现象被辨识出。在该异常现象很可能发生时的一工具构件的操作状态被判断出。接着，根据该异常现象很可能发生时的一真空环境状态与该工具构件的操作状态来判断该真空品质问题的来源。该真空环境状态由例如该环境内的绝对压力、基础压力、压力上升率及气体种类与位准的压力测量所定义。该工具构件的操作状态由制程设备、例如是风箱及密封件的真空隔离构件、及例如是接至真空泵的闸阀的接至真空设备的界面的状态所定义。
判断该真空品质问题的来源可进一步根据例如一低温泵、涡轮泵或其它真空抽取构件的真空设备状态而定。也可根据该真空环境状态历史、工具状态历史及真空设备历史而定。
该异常现象的辨识可包含即时测量分析、一真空环境历史及/或一工具状态历史。可包含分析由压力上升率、基础压力、基础压力趋势、残余气体分析、操作压力、操作压力历史及压力回复曲线所构成族群中的一或多个测量。该异常现象可为基础压力的变化或是压力上升率的变化。
该异常现象可被辨识，且它的来源可藉由自动资料分析方式来判断出。在故障前辨识出异常现象来源使得预防性的维修成为可能的。该真空品质问题的来源的自动电子通知也可藉由一自动电子邮件方式提供给负责维修该设备的服务人员。
该判断真空品质问题的来源的步骤可进一步根据一般性工具操作状态而定，其可包含由闲置、关闭、合格、抽真空及处理中所构成的族群中的一状态。该工具构件的操作状态可由感测该工具构件的操作状态或分析该真空环境资料而判断出。
在一实施例中提出载有用以辨识与一工具有关的真空环境中的一真空品质问题的来源的一或多个指令序列的电脑可读取媒体。以一或多个处理器执行该一或多个指令序列使得该一或多个处理器执行下列步骤：收集及储存真空环境资料；辨识该真空环境内的一异常现象；判断在该异常现象很可能发生时的一工具构件的操作状态；以及根据该异常现象很可能发生时的一真空环境状态与该工具构件的操作状态来判断该真空品质问题的来源。
附图说明
本发明上述及其它目的、特征及优势将由下列本发明的各实施例的更特定的说明中变得明显，如附图所示，其中，类似参考图号指示所有各图中的相同部分。该些图式不一定是按比例绘制，因为其强调的是说明本发明的原理。
图1显示根据本发明的一实施例将一半导体丛集工具使用于一电子诊断系统。
图2显示根据本发明的一实施例的用以执行传送自图1系统的资料的电子诊断的资料处理设备的安排。
图3显示根据本发明的一实施例的一制程/回复循环期间的整段时间所接收的可被使用以判断一基础压力的压力及狭缝阀信号。
图4根据本发明的一实施例使用于腔室的上升率分析中的资料，以判断可能的系统状态。
图5显示根据本发明的一实施例进行电子诊断以辨识晶圆承载台风箱中的泄漏的一系列信号。
图6显示一错误分析流程图，其说明根据本发明的一实施例的电子诊断方法操作。
图7显示由一植入制程所产生的压力对时间的信号，其可根据本发明的一实施例进行电子诊断。
图8显示可由一本地服务器接收自一涡轮分子泵所产生的信号并根据本发明的一实施例进行电子诊断的加速度计振动对时间图。
图9显示由本地服务器1043接收并可根据本发明的一实施例于一晶圆间回复压力分析中进行电子分析的一系列信号。
图10显示根据本发明的一实施例可被使用以辨识一背面加热器气体歧管中的压力爆增的信号。
图11显示正常操作期间与图10的参数类似的参数。
图12显示根据本发明的一实施例可被使用以辨识因一真空腔室内的污染而引起排气的基础压力资料。
图13显示在图12的腔室通风后，根据本发明一实施例所判断的基础压力来处理该第一晶圆时的离子真空计压力图，并显示基础压力下来自该第一晶圆的污染效应。
图14显示根据本发明的一实施例于图13所示时段期间所执行的上升率分析的图形。
图15A及图15B显示可根据本发明的一实施例来执行的交叉污染侦测。
1001                  半导体丛集工具
1002、1003            制程腔室
1004、1005            装载锁
1006                  传送腔室
1010-1014             感测器输出线
1018                  工具控制器
1019-1023             类比诊断线
1027-1030             诊断通讯单元
1035-1038             数位诊断线
1043、2043            诊断本地服务器
2044                  通讯网路
2045                  中继电脑
2046-2048             资料库
2049                  分析
2050                  显示
2051                  电子通知
7011                  阴影区域
具体实施方式
本发明的较佳实施例的说明如下。
本发明提出一种用于制程真空环境的自动错误侦测及分类的方法，其找到在半导体及涂布制造中特定的用途。该方法可提供由系统层级向下至元件层级的根本原因分析。因为其预测的可能性，该方法可在制程、良率及产量受到影响之前先对错误进行分析及校正。因为生产只在已排定的消耗品置换时被暂停，故非预期的停工期被减至最小。
图1显示根据本发明的一实施例将一半导体丛集工具1001使用于一电子诊断系统。该丛集工具1001的制程腔室1002、1003、装载锁1004、1005、传送腔室1006及其它构件配备有各种感测器，包含压力、温度、水流及其它感测器。来自这些感测器的感测器输出线1010-1014被馈至一工具控制器1018。根据本发明的一实施例，类比诊断线1019-1023被使用以分接至该些感测器输出线中并将该些感测器输出馈至一或多个诊断通讯单元1027-1030。接着，该些诊断通讯单元1027-1030转换该些类比感测器输出成为数位信号并将这些信号透过数位诊断线1035-1038馈至一诊断本地服务器1043。虽然图1中显示四个通讯单元1027-1030，但大体上可以有任意数量的这类通讯单元1027-1030。可以是每一个腔室1002-1006具有一个通讯单元1027-1030，且每一个本地服务器1043(例如，每一个本地服务器有高达五十个通讯单元)具有许多通讯单元1027-1030。另外，在腔室1002-1006数量与通讯单元1027-1030数量间不需有一对一的关系。许多不同的电缆接线及资料传送安排也可被使用，且所示的感测器输出线1010-1014、类比线1019-1023及数位线1035-1038中的每一个可载有多个不同的信号。此外，应了解的是，可载有转换后的感测器输出信号的数位线可直接由工具控制器1018接通至该本地服务器1043，藉以避开使用该些通讯单元1027-1030、类比线1019-1023及/或数位线1035-1038中的一些或全部的需求。
图2显示根据本发明的一实施例的用以执行传送自图1系统的资料的电子诊断的资料处理设备的安排。来自该诊断本地服务器2043(对应至图1的本地服务器1043)的资料透过一例如是网际网路的通讯网路2044被传送至一组中继电脑2045。来自该本地服务器2043的传输可例如以一电子邮件附件的形式透过网路2044至该些中继电脑2045。该本地服务器2043可位于与图1的丛集工具1001相同的场所，并可透过网路2044将资料送至图2中位在进行该资料分析所在场所的其它资料处理设备。自本地服务器2043送出的资料被解封包地送入中继电脑2045并存入资料库2046-2048，其可于典型的资料仓储设备上操作。电脑系统接着可使用由资料库2046-2048所储存的资料以产生一分析2049及该分析结果的显示2050，并送出电子式通知2051。此外，一些初步分析可由图1的本地服务器1043来执行，其取代服务器2043送出通知或除了由服务器2043送出通知外，也可直接送出一些通知(例如，透过网路2044或另一通讯连结)。在一些实施例中，下面所述的所有分析及通知也可由本地服务器1043来执行；尽管典型地图2的安排可被使用。
通知2051可被送至一操作图2的资料处理设备的公司的客户，并送至在现场的客户的支援工程师。这类自动通知2051可例如采用一电子邮件形式来送至一客户或一客户的支援工程师，其以指令来调整图1的真空制程设备的操作参数或换掉该真空制程设备中的一构件。更大致而言，一通知可包含问题及所推荐校正动作的陈述。为了产生该分析2049，在一电脑系统上执行的电脑可读取码被使用以清查送至资料库2046-2048的资料并寻找位在该资料内的特定数量关系。
在某类型分析中，一处理器寻找指示着“闸阀被关闭”及“狭缝阀被关闭”的信号。当这些信号中的两者为“真”状态时，其被推论为该腔室被隔离，而该处理器查看自该工具1001所传送的压力对时间资料并导出该工具1001中的一腔室的压力与时间之间的关系。在此方式中，一处理器被使用以根据来自该些通讯单元1027-1030及/或该主工具的资料来推论该工具1001中的一腔室状态。在该压力对时间资料例中，例如，可有三种状态被推论：外泄、排气或无泄漏。这个状态可由工具1001中的一腔室的物理知识及该些感测器输出1010-1014的值导出。根据该推论状态，该系统导出在工具1001中错误发生地点的分析，并可接着推荐适当的校正动作。例如，当该闸阀被关闭时，一通知可根据压力上升率对时间的分析而被送出。下面的这类通知被称为一腔室上升率通知。当该真空泵闸阀被关闭且其它阀全部保持关闭时，一腔室上升率分析被执行，并可描述该真空腔室内的泄漏及排气的特征。上升率限制可针对每一个别客户而被建立并被使用做为触发一例外通知的基础。
另一类型分析仰赖该工具1001中的一腔室的基础压力的判断而定。图3显示一制程/回复循环期间的整段时间由本地服务器1043所接收到的可被使用以判断一基础压力的压力及狭缝阀信号。以托尔为计量单位的压力以对数大小被显示于y轴上，而时间在x轴上(本例中，压力自10-10托尔往上达到10-1托尔，而时间大略延伸在三分半钟)。一Convectron真空计压力被绘制于3075，一离子真空计压力被绘制于3058，而一狭缝阀状态信号被绘制于3059。这些信号可在1Hz取样率(举例而言)下进行收集。如同用于该腔室上升率通知所执行的分析中，图3的分析由导出该工具1001中的一腔室的状态开始。图3显示一系列制程/回复循环，其中，一回复阶段3053跟在一制程阶段3052之后。一电脑处理器(例如，与图2的资料处理设备相关)可如3060所示地藉由侦测一达到其基本值的Convectron真空计压力来判断该制程阶段3052的结束。此外，该电脑处理器可藉由观察该狭缝阀状态以判断该些制程/回复循环的循环次数，其关闭该制程阶段期间的3054，并将在该回复阶段期间的3055及3056这两次打开。此外，该电脑处理器可暗示在3061处的离子真空计压力大增以侦测出该回复阶段3053的开始。根据例如这些信号特性，该电脑处理器可判断该些制程阶段持续期间及每一个制程阶段启始及停止的次数，并判断来自无制程时间的回复阶段持续期间。该电脑处理器接着可于一回复阶段期间求取该压力对时间关系3062，并使用一契合曲线方程式(例如具有一常数的负指数)以最接近地契合该曲线。藉由外推该曲线至未来，该电脑处理器接着可估测该系统的基础压力，其将会是若允许该腔室经过长时间(例如二十四小时)慢慢地排空时的压力。
根据图3所示的资料，该电脑处理器可每天绘制所判断出的基础压力；判断基础压力是否已增加；以及判断上述的增量是否大于一客户指定的限制。若大于的话，该电脑处理器可送一自动通知2051，例如，一具有Excel档报告附件的电子邮件，以指示该基础压力已增加超过该客户指定的限制。例如，该Excel档报告可提供在一例外被侦测的前后所执行的绘图及计算，其可被使用于诊断中。根据基础压力上的增加所产生的这类通知在此为已知的复合基础压力通知。该复合基础压力通知也可伴随着上述根据该腔室上升率技术所进行的诊断。例如，除了指示该基础压力已上升超过该可接受的限制的复合基础压力通知外，该腔室上升率分析还可指示有一外部泄漏。更大体而言，该复合基础压力及腔室上升率通知可传送给客户不同的值，其视该客户使用的工具1001而定。例如，一些客户可能关闭该闸阀及该狭缝阀一天一次，藉以触发一腔室上升率通知；而其他人则以不同的时间间距来进行上述动作。另一方面，尽管一复合基础压力分析一直执行，其不会触发一复合基础压力通知，直到该基础压力的增量超过客户的复合基础压力限制。当该腔室上升率分析与该复合基础压力分析被收到时，两者可被结合，其中，来自该腔室上升率分析的上升率可提供有关该基础压力(根据系统的基本的物理学)有何变化的估测。因此，在此所揭示的诊断技术可被结合以产生有用的诊断以供一特定客户使用。
一排气至大气分析可被执行。尤其，根据图3的Convectron真空计资料3057所执行的电子分析，该系统可于一腔室在例如前二十四小时的特定时段内进行排气至大气压力时进行侦测。若排气后的下降压力特征大于一特定限制，一自动电子通知可被送至一客户以建议检查所有受到影响的阀。
图4是使用于腔室的上升率分析中的资料图，以判断可能的系统状态。该图形显示以y轴为压力且x轴为时间而于该腔室上升率分析所收集的各种可能的压力对时间轨迹。若该压力上升率随曲线4063渐增，则该腔室上升率分析可断定为一系统构件具有一泄漏或排气并随时间渐增(此几乎未曾被观察到)。若该压力上升率如曲线4064为具有一大于一客户指定的限制4065的上升率值的常数，则该腔室上升率分析可断定为一系统构件具有一大于该客户限制的固定大小的泄漏。若该压力上升率如曲线4066为具有一小于一客户指定的限制4065的上升率值的常数，则该腔室上升率分析可断定为一系统构件具有一小于该客户限制的固定大小的泄漏。另一方面，在开始时压力轨迹增加，但接着如曲线4067中所示变平，则该腔室上升率分析可断定为一系统构件被污染，例如，在该制程腔室壁上有污染时。本例中，在该腔室被关闭后，该污染逐渐蒸发、被抽离，并如曲线4067所示地，该压力取得平衡。最后，曲线4068一理想完美腔室的轨迹，任何时间皆具有固定压力。一腔室上升率分析可被执行以根据例如图4那些压力轨迹来诊断该系统(或一系统构件或子系统)状态。一通知接着可被送至一客户，以指示这类分析结果。例如，一通知可根据所示的例如曲线4064的压力对时间轨迹的分析来指示一超过客户指定的限制的固定大小的泄漏正发生于一特定构件中，该感测器资料从该特定构件传送出。根据本发明的一实施例，该腔室上升率分析可包含判断与时间相关(例如图4的函数)的压力函数的一第一导数，并选择性地于一通知报告中提供该导数绘图。该压力函数的导数(或一第二导数或其它分析函数)可被使用以诊断该系统构件状态，以产生上述的客户建议。此外，一第一或第二导数或一曲线契合可被使用以区别泄漏与排气。
图5显示由本地服务器1043所接收用以进行电子诊断以判断一晶圆承载台风箱中具有一泄漏的一系列信号。以托尔为计量单位的压力以对数大小被显示于y轴上，而时间在x轴上(本例中，压力自10-9托尔往上达到10-2托尔，而时间延伸三分钟)。一Convectron真空计压力被绘制于5057，一离子真空计压力被绘制于5058，一狭缝闸状态信号被绘制于5059，一晶圆加热器信号被绘制于5069，而一晶圆承载台信号被绘制于5070。一电脑处理器(与例如图2的资料处理设备有关)可藉由分析该本地服务器1043所接收的资料来诊断一晶圆承载台风箱泄漏。
图5所记录的信号关系到发生于工具1001的一腔室中的物理性动作。其信号记录于5059的狭缝阀打开以允许一半导体晶圆于事件5055及5056处自该晶圆操纵器移入或移出该制程腔室。在该晶圆被移入该制程腔室时，移动其信号记录于5070及5069的晶圆承载台及晶圆加热器。如图5所示，在5072打开该狭缝阀以在该晶圆进入该制程腔室之前，该晶圆加热器信号5069先于5071处记录向下移动的晶圆加热器。在该狭缝阀于5056处完成第二次打开及关闭后，该晶圆加热器于5073处向上移回。
一循环过程如下。首先，在一制程阶段5052，该晶圆加热器及该晶圆承载台将该晶圆固定在该制程腔室内的制程位置上。在该制程结束后，气体被抽出该腔室，且该晶圆加热器于5071处向下移动。该晶圆仍留在该承载台上。该狭缝阀接着于5072处打开，而一机器手臂移至该制程腔室内。该晶圆承载台接着于5074处向下移动，将该晶圆留在该机器手臂上。该机器手臂接着移出该制程腔室外，而该狭缝阀接着于5075处关闭。该机器手臂接着拾起该制程腔室外的一个新晶圆。该狭缝阀于5076处再打开。该晶圆承载台于5077处向上移动，以取得该新晶圆。该晶圆加热器接着于5073处向上移动，将该新晶圆固定在该制程位置上，并再度开始该循环。
由本地服务器1043所接收并展示于图5的信号可由资料处理设备(如同图2中所示者)进行解译，以判断该晶圆承载台风箱中的泄漏。如在5078处所示，离子真空计压力有一急降，其与该晶圆承载台于5077处向上移动所处循环中的那点一致。藉由辨识在5078处的异常压降，并且使此压降时序与5077处的晶圆承载台的上升产生关联，可判断该晶圆承载台风箱中具有一泄漏。(在本特定例中，该晶圆承载台风箱在向下位置中泄漏较多)。这个判断接着可被转换成一自动电子通知并连同一用以采取适当校正动作的建议一起送至一客户。本结论可由图5资料的其它分析来补强，例如，藉由判断出较正常速率稍慢的速率的压力下降5062来补强。
在本方式中，自该丛集工具1001所收集的诊断资料可被使用以诊断与一特定构件(在此为该晶圆承载台风箱)有关的真空问题，并建议校正动作。其它构件可由大致类似的方式来辨识；例如，与该晶圆加热器移动一致的类似的异常压降可被使用以诊断一加热器风箱的泄漏。可被辨识的其它泄漏可包含o形环、狭缝阀风箱、闸密封物及背面加热器气体歧管中的泄漏。在一范例中，一o形环泄漏可藉由观察每一天所测量的一铝制程腔室中基础压力的增量来辨识。例如，可在一指定日打开该腔室后开始观察这类增量。一但该客户被通知，可闲置该工具并更换该o形环。
以本方式辨识与特定构件有关的问题的能力有助于在昂贵的设备故障及非预期的停工期发生前，先阻止它们的发生。例如，在习知技术中，一些半导体制造商曾经运转它们的风箱至故障为止。该丛集工具1001接着被停止。因为该问题未知，故该制造商通常重新开启该低温泵(而不是查看该些风箱)，其可能用掉四小时；接着，同样的问题又发生。当问题被诊断出时，可能会损失几天，而产量下降。该离子真空计被排气，其损失半小时。即使执行一泄漏检查，在高温下且许多接线挡住通道，要找出该些风箱的位置是不便的。因此，用到故障并执行故障后诊断的习知技术对制造商而言是代价高的。制造商可代的以在一特定构件故障前先预测其将被替换的需求，因而避开高代价的问题。即使对于那些常常更换易发生错误的构件的制造商而言，可藉由及时维修那些构件来降低成本，以取代太过频繁地替换该些构件这方面的错误。
因此，提供一种在异常发生时根据制程真空环境状态来辨识制程真空环境中的真空品质异常来源的有用的预测方式。
图6显示说明一电子诊断方法操作的错误分析流程图。根据服务器1043所接收的资料执行一丛集工具1001的诊断分析的电脑处理器可例如根据图6的流程图操作电脑码以判断该工具1001中的那个特定构件的作用不良。也可根据那些熟知此技术的人士所能理解的类似观念来使用其它诊断技术以不同的特定步骤来操作该码。错误分析不是开始于步骤6079的基础压力增量的观察，例如一复合基础压力分析；就是开始于步骤6080的上升率限制的违反行为或异常倾向的观察，例如，一腔室上升率分析。若步骤6081的基础压力增量随时间而增加，则由步骤6082-6086的一系列查询判断是否有步骤6089的松动的密封物或配件、步骤6090的风箱或其它操纵器、步骤6091的气体线泄漏或大量流动控制器关闭阀的错误，或具有一泵、氦歧管或压缩机问题。
步骤6082-6086的查询有关于步骤6082的是否具有瞬变现象；该瞬变现象是否与步骤6083的制程循环、步骤6084的阀状态或步骤6085的气流(压力)产生关联；以及步骤6086中的温度是否增加。如图6箭头所示，该些结果(由图6的Y或N符号所表示的是或否)判断该诊断输出为步骤6089-6092的错误的其中之一。若步骤6082的基础压力不随时间增加时，则步骤6093-6098所见的其它查询被使用，且可能导引至步骤6099的o形环或密封物问题或步骤6000的低温通风或阀密封问题的可能的诊断。步骤6093-6098的查询有关于步骤6092的是否具有瞬变现象；该瞬变现象是否与步骤6094的制程循环、步骤6095的阀状态或步骤6096的气流(压力)产生关联；以及是否有步骤6097的近期腔室通风或计画性维修或步骤6098的近期重新操作。
若步骤6079的基础压力未增加，则步骤6001的电脑处理器判断晶圆间回复压力或诊断压力是否增加；若增加，在步骤6081后进行一类似查询列，若未增加，步骤6002的错误可以是一错误警示。
当具有步骤6080的违反上升率限制时，步骤6003-6006的查询被使用，包含步骤6003的是否有泄漏、步骤6004的是否有排气、步骤6005的是否有一近期腔室通风或计画性维修、及步骤6006的是否已安装一新构件。该处理器根据在此所述的分析技术对于这些查询所判断出的答案被用来判断步骤6007的是否有受污染的晶圆或是步骤6008的是否有受污染的测试晶圆。
在某些位置6009、6010下，该处理器的分析不能判断错误原因，但可给予一需要人为(不是自动的)分析的通知。
一自动系统可在各构件被修复后不断检查该系统状态及执行效率，以确保正确的问题被诊断出来而该修复发挥作用。
图7显示由一本地服务器接收自一植入制程所产生的信号并根据本发明的一实施例进行电子诊断的压力对时间信号。一电脑处理器(与例如图2所示资料处理设备有关)可藉由分析该本地服务器所接收的资料来诊断该植入制程中一受污染的低温泵。类似类型的分析可被执行以诊断如上所述用于PVD(物理气相沉积法)工具的植入制程。如图7中的压力对时间资料被收集并可藉由类似于上述的腔室上升率分析及复合基础压力分析的程序来分析。
因为一植入制程的不同本质之故，不同的分析也可被使用。在一植入中，一离子束相对于一半导体晶圆表面来移动以改变它的化学/电性特性。因为在该晶圆表面上具有一光阻材料，该离子束能量在该植入腔室内产生各种碳氢化合物污染。本方式所产生的碳氢化合物污染会妨碍该腔室中所出现的氢气及其它气体的吸收。该腔室中的泵的氢气补捉能力下降，而该泵需要维修服务。
为了侦测这类错误，该系统可使用类似上述的基础压力分析，以在该基础压力超过一客户指定的限制时送出一通知。另外，一电脑处理器可分析该压力-时间曲线下方的区域，例如图7阴影区域7011，调整该气体环境中的氢浓度，并将的表示成一氢气质量或体积。全部这类区域可被加总以判断多少氢气已被抽取。一基础压力增量接着可根据基础压力增量与该压力-时间曲线下方所累加区域间的关联性，以标准化的方式来判断。当所计算的基础压力超过该客户指定的限制时，一通知接着可被送出。
图8显示可由一本地服务器接收自一涡轮分子泵所产生的信号并进行电子诊断的加速度计振动对时间图。一电脑处理器(与例如图2所示资料处理设备有关)可在涡轮分子泵故障发生前，藉由分析该本地服务器所接收的资料来预测涡轮分子泵故障。信号8012藉由该涡轮分子泵上的加速度计来量测一正比于该泵振动的电压。当腔室中被抽取的狭缝阀被打开时，例如8013及8014所示的尖脉冲信号被侦测。因此，例如该些狭缝阀、闸阀、晶圆操纵器机器手臂及装载锁/升降机的脉冲可被侦测，并以一类似于在此所述的其它技术的方式使该些脉冲与该泵的异常测量互相关联。以本方式诊断与一涡轮分子泵有关的问题可让该泵在一毁灭性故障发生前先被换掉。
类似于在此所述那些的技术可被使用以侦测半导体晶圆间的批次内的变动。类似于在此所述那些的分析可被使用以判断制造每一个晶圆或每一组晶圆时的系统及元件状况。若这些状况的测量有所不同，它们可能意谓着批次内的变动，为此，一自动通知可被传送给一客户。
图9显示可由本地服务器1043接收并于一晶圆间回复压力分析中进行电子分析的一系列信号。图9所示的资料类似于图3资料。一电脑处理器(与例如图2所示的资料处理设备有关)可对该本地服务器1043所接收的资料进行一晶圆间回复压力分析。通常，一工具控制器1018测量该回复压力衰减结束处(例如，点9015及9016)的回复压力，而且，若该压力大于一指定限制时，则关闭该制程。然而，本方法可在该系统被该工具控制器正常地关闭前先侦测到一回复压力问题；同时，一通知被传送给该客户以采取适当的校正动作。
因为每天有大量的晶圆间回复曲线(例如图9的曲线9017)，故需要在分析该些曲线前先使用资料减量方法。例如，一组回复曲线可藉由平均所观测到的回复曲线及接着对于复合曲线进行曲线契合来产生一或多个复合回复曲线而被描述特征。另外，一曲线契合可对着全部观测到的回复曲线执行，并接着求取该些曲线契合参数的平均值。该些回复曲线的描述特征可显示任一特定的制程腔室中存在有二或更多回复曲线类型。多种类型可自许多制程配方或瞬间错误状况中产生。适用于一特定回复曲线的曲线契合可被使用以于任何时间下推断该压力P(t)，或以类似于上述的方式来估测该基础压力。
图10显示根据本发明的一实施例由本地服务器1043所接收并可被用来辨识一背面加热器气体歧管中的压力爆增的信号。一用于腔室1的背面加热器气体歧管的Convectron真空计压力被绘制于10018，一用于该传送腔室的离子真空计压力被绘制于10019，一狭缝闸状态信号被绘制于10020，且一用于该腔室1的离子真空计压力被绘制于10021。本例中，在该背面晶圆加热器线中的压力爆增会引起该腔室中的压力爆增。这类事件会引起扬升的压力，而该工具于用以处理下一晶圆的制备中须尝试降低该腔室压力。图10所示的信号可被分析以判断在一背面加热器气体歧管中具有一压力爆增；以及，自动通知可被传送给该客户。例如，一分析可在该狭缝阀打开前先侦测压力10030的异常爆增。
相对于图10的异常现象，图11显示正常操作期间与图10的参数类似的参数。一用于该腔室1的背面加热器气体歧管的Convectron真空计压力被绘制于11018，一狭缝闸状态信号被绘制于11020，一用于该腔室1的Convectron真空计压力被绘制于11022，且一用于该腔室1的离子真空计压力被绘制于11021。若一类似于图10的故障的故障发生时，且若该压力爆增或该物理气相沉积法正在回复时的狭缝闸打开的，则该传送腔室同样会被影响。当狭缝闸打开时，一些气体吹出并进入该传送腔室中，因此使压力上升并让交叉污染进至其它制程腔室中。
图12显示可被使用以辨识因一真空腔室内的污染而引起排气的基础压力资料。图12显示以类似于上述方式经过几个月时间所判断的基础压力资料12023。可看见该基础压力于三个独立时段12024-12026中扬升的，其对应至腔室通风后所发生的污染。
图13在图12 12025处的腔室通风后，利用所判断的基础压力来处理该第一晶圆时的离子真空计压力图。如图所示，该晶圆处理后的13026处所判断的基础压力的增加对应至该晶圆处理前的13027处的基础压力。这基础压力的这类增加被用来判断该晶圆处理期间所发生的腔室污染。
图14图13所示时段期间所执行的上升率分析的图形。因为该闸阀被关闭，故一闸阀上升率分析可被执行。该离子真空计压力之前面六点的线性回归线14028指示一固定大小的泄漏。然而，一下降的腔室上升率指示排气。该系统可于一上升率分析中侦测出此问题并诊断该排气问题。
图15A及图15B显示于本发明的一实施例中执行的交叉污染侦测。这二个图形显示用于一第一腔室15031及一第二腔室15032的狭缝阀状态信号以及用于该二腔室的压力15033及15034与用于该传送腔室的压力15035。在图15A中，该异常现象被辨识于15036，其中，该第二腔室狭缝阀打开于15037，同时，该第一腔室狭缝阀关闭于15038。上述动作使该传送腔室在该第二腔室狭缝阀打开之前不会自该第一腔室气体装载中回复。自一腔室传至该传送腔室并接着传至另一腔室的交叉污染会引起沉积膜内的化学问题并使品质受到影响。因此，当例如图15A中的时序被观测到时，可发出通知以采取校正动作以将该狭缝阀时序重置为标准规格。图15B显示校正后的狭缝阀时序状况。在狭缝阀打开之间具有较长的时间间隔15039。因此，该传送腔室可在该狭缝阀被打开前达到一较低基础压力。
例如在此所述那些分析在一真空系统(例如一半导体制造工具)被导通开始作用时可对该“运行前”的测试时间有帮助。此外，应注意的是，一些配合类似于在此所述的那些技术来使用的有用的参数包含分析达到一指定压力的系统时间、一指定时间下的压力、一指定事件下的压力、或与一指定事件相关的压力变化。同时，对于测量介于二相邻真空腔室间的隔离阀被打开时的压力或压力变化有所帮助的。
应了解的是，适当的电路、信号线、数位构件及处理器、取样构件、类比对数位转换器、网路通讯元件、及在数位媒体上执行的电脑码可被用来实现在此所述的技术。尽管一些分析虽可为手动式或由人来执行，但自测量物理真空参数至产生一自动电子通知给一客户或工程师的程序的可行范围自动的。要了解的是，适当的软体码可被撰写以实现上述分析技术，包含上述的曲线契合、分析函数及其它特性。
同时应了解，在此所述的自动诊断技术不需受限于特定真空构件或半导体丛集工具，而是在真空制程领域中有广泛的应用。例如，如在此及在所附上的申请专利范围中所使用的“制程真空环境”可包含制程腔室、传送腔室、装载锁及缓冲腔室。
相较于习知技术的模式辨识及统计技术，根据本发明的一实施例使用一决定论方法，其仰赖对于一真空系统物理学的了解，以于错误发生前先行预测。以模式辨识技术取代则需产生可再度用以辨识该模式的构件故障。因为统计技术不牵涉到真空系统物理学的了解，故统计技术不能判断为什么发生一特定错误，还需要对辨识一般及异常制程模式的训练或校准。
因为其预测能力之故，一系统可极小化非预期的停工期并减少已排入行程的停工期；透过正确的诊断来减少维修成本；藉由产生最佳真空状况来增加良率；以及可在错误对制程、良率及产量产生影响前先分析并校正错误。因为一分析基于该真空空间内的物理特性及互动，故使用者可得到一错误的明确了解及它的成因。
在本发明已特别参考其较佳实施例来显示及说明后，那些熟知此项技术的人士将了解各种形式变化及细节可被产生而不偏离所附上申请专利范围所涵盖的本发明范围。

Claims (45)

1.一种辨识与一工具有关的真空环境中的一真空品质问题的来源的方法，该方法包括：
收集并储存真空环境资料；
辨识在该真空环境内的一异常现象；
判断在该异常现象很可能发生时的一工具构件的操作状态；以及
根据该异常现象很可能发生时的一真空环境状态与该工具构件的操作状态来判断该真空品质问题的来源。
2.根据权利要求1的方法，其中，该真空环境在一半导体制造工具中。
3.根据权利要求1的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据真空设备状态而定。
4.根据权利要求3的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据该真空环境状态的历史而定。
5.根据权利要求4的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据工具状态的历史而定。
6.根据权利要求5的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据真空设备的历史而定。
7.根据权利要求1的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据该真空环境状态的历史而定。
8.根据权利要求1的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据工具状态的历史而定。
9.根据权利要求1的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据真空设备的历史而定。
10.根据权利要求1的方法，其中，辨识步骤包括分析真空环境历史及工具状态历史。
11.根据权利要求10的方法，其中，分析真空环境历史的步骤包含分析来自由压力上升率、基础压力、基础压力倾向、残留气体分析、操作压力、操作压力历史及压力回复曲线所构成的群组中的一或多个测量。
12.根据权利要求1的方法，其中，该异常现象一基础压力变化。
13.根据权利要求1的方法，其中，该异常现象一压力上升率变化。
14.根据权利要求1的方法，其中，该异常现象的来源于阻碍维修的故障发生前被辨识出来。
15.根据权利要求1的方法，其中，辨识该异常现象及判断该真空品质问题的来源的步骤透过自动资料分析来进行。
16.根据权利要求1的方法，其进一步包括提供该真空品质问题的来源的自动电子通知。
17.根据权利要求1的方法，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据一般性工具操作状态而定。
18.根据权利要求17的方法，其中，该一般性工具操作状态包含由闲置、关闭、合格、抽真空及处理中所构成的群组中的一状态。
19.根据权利要求1的方法，其中，该工具构件的操作状态藉由感测该工具构件的操作状态来判断。
20.根据权利要求1的方法，其中，该工具构件的操作状态可藉由分析该真空环境资料来判断。
21.一种辨识与一工具有关的真空环境中的一真空品质问题的来源的系统，该系统包括至少一电脑，用以：
收集并储存真空环境资料；
辨识在该真空环境内的一异常现象；
判断在该异常现象很可能发生时的一工具构件的操作状态；以及
根据该异常现象很可能发生时的一真空环境状态与该工具构件的操作状态来判断该真空品质问题的来源。
22.根据权利要求21的系统，其中，该真空环境在一半导体制造工具中。
23.根据权利要求21的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据真空设备状态而定。
24.根据权利要求23的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据该真空环境状态的历史而定。
25.根据权利要求24的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据工具状态的历史而定。
26.根据权利要求25的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据真空设备的历史而定。
27.根据权利要求21的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据该真空环境状态的历史而定。
28.根据权利要求21的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据工具状态的历史而定。
29.根据权利要求21的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据真空设备的历史而定。
30.根据权利要求21的系统，其中，辨识步骤包括分析真空环境历史及工具状态历史。
31.根据权利要求30的系统，其中，该分析步骤包含分析来自由压力上升率、基础压力、基础压力倾向、残留气体分析、操作压力、操作压力历史及压力回复曲线所构成的群组中的一或多个测量。
32.根据权利要求21的系统，其中，该异常现象一基础压力变化。
33.根据权利要求21的系统，其中，该异常现象一压力上升率变化。
34.根据权利要求21的系统，其中，该异常现象来源于阻碍维修的故障发生前被辨识出来。
35.根据权利要求21的系统，其中，辨识该异常现象及判断该真空品质问题的来源的步骤透过自动资料分析来进行。
36.根据权利要求21的系统，其进一步包括提供该真空品质问题的来源的自动电子通知。
37.根据权利要求21的系统，其中，判断该真空品质问题的来源的步骤进一步根据一般性工具操作状态而定。
38.根据权利要求37的系统，其中，该一般性工具操作状态包含由闲置、关闭、合格、抽真空及处理所构成的群组中的一状态。
39.根据权利要求21的系统，其中，该工具构件的操作状态藉由感测该工具构件的操作状态来判断。
40.根据权利要求21的系统，其中，该工具构件的操作状态可藉由分析该真空环境资料来判断。
41.一种载有用以辨识与一工具有关的真空环境中的一真空品质问题的来源的一或多个指令序列的电脑可读取的媒体，其中，以一或多个处理器执行该一或多个指令序列使得该一或多个处理器执行下列步骤：
收集并储存真空环境资料；
辨识在该真空环境内的一异常现象；
判断在该异常现象很可能发生时的一工具构件的操作状态；以及
根据该异常现象很可能发生时的一真空环境状态与该工具构件的操作状态来判断该真空品质问题的来源。
42.根据权利要求41的电脑可读取的媒体，其中，该一或多个指令序列的执行使得该一或多个处理器执行提供该真空品质问题的来源的自动电子通知的进一步步骤。
43.根据权利要求1的方法，其中，该工具构件的操作状态藉由分析来自一加速度计的脉冲资料来判断。
44.根据权利要求21的系统，其中，该工具构件的操作状态藉由分析来自一加速度计的脉冲资料来判断。
45.一种辨识与一工具有关的真空环境中的一真空品质问题的来源的系统，该系统包括：
用以收集并储存真空环境资料的装置；
用以辨识在该真空环境内的一异常现象的装置；
用以判断在该异常现象很可能发生时的一工具构件的操作状态的装置；以及
用以根据该异常现象很可能发生时的一真空环境状态与该工具构件的操作状态来判断该真空品质问题的来源的装置。
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