半导体制造设备的实时健康状态监测制造技术

通过原位传感器提供了用于实时半导体制造群集工具健康状态监测的系统和方法。在一方法实施方案中，提出了用于将装载锁(LL)抽空/通气、以及面向真空传送模块(VTM)和设备前端模块(EFEM)的LL门的操作程序、传感器安装位置及操作程序、以及数据流和分析程序。传感器提供实时数据，并且通过将装载锁中的门打开/关闭时间及通气/排空时间关联至颗粒测量数据而同时监测EFEM、装载锁(LL)、VTM以及多个处理模块(PM)的空气悬浮颗粒污染。该方法还包括提供一种操作，其基于实时测量数据、门状态数据、以及使用机器学习算法，以确定对于EFEM、LL、VTM、或多个PM中的一者推荐维护程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体制造设备的实时健康状态监测
本公开内容涉及半导体制造的系统和方法，并且更具体地涉及监测半导体制造设备的健康状态以用于早期检测工具故障。
技术介绍
在半导体器件的制造中，具有多个处理模块(PM)、工作站以及真空传送模块(VTM)的群集工具用于在PM之间传输衬底。群集工具通常在真空条件下运行，以匹配各种PM所需的压力。通常通过设备前端模块(EFEM)(例如，无尘室的设备前端模块)将衬底从大气导入群集工具中，设备前端模块可包括大气传送模块(ATM)。群集工具的EFEM及VTM通过装载锁而气密地分隔，在衬底传输进出群集工具期间，装载锁维持EFEM或VTM的压力。装载锁循环地在与VTM对接之前被抽空至真空、以及在与EFEM对接之前朝向(例如，利用氮气)大气通气。目前，以自动化方式来监测工具健康状态是有困难的。首先，为了有效地利用EFEM、VTM以及PM中的空间，群集工具中几乎没有额外的空间来放置监测设备。此外，即使有空间，监测设备可能无法在群集工具的真空条件下运行。因此，该产业中需要提供实时且自动化的工具健康状态监测，以用于早期检测工具性能异常，并且及时地提示操作者进行维护以减少工具停机时间。在此背景下，实施方案产生了。
技术实现思路
提出实时工具健康状态监测的方法和系统。所述实施方案包括使用原位传感器以监测空气悬浮颗粒(airborneparticle)的方法和系统，其量测数据用于监测半导体处理系统的维护需求。关于半导体处理系统中的各种门打开/关闭操作的定时的门状态数据用于识别空气悬浮颗粒的来源，以提供关于维护程序的建议。在一实施方案中，提出一种方法。所述方法包括以下操作：当面向设备前端模块(EFEM)的门和面向真空传送模块(VTM)的门两者关闭时，将装载锁(LL)抽空至真空压力以匹配VTM的压力。所述LL通过所述面向VTM的门与所述VTM对接，并且通过所述面向EFEM的门与EFEM对接，其中所述VTM与多个处理模块(PM)对接，所述多个PM具有相应的多个PM门。所述方法还包括以下操作：打开所述面向VTM的门，使得存在于所述VTM中的空气悬浮颗粒能扩散至所述LL中，所述空气悬浮颗粒源自所述VTM或所述多个PM。所述方法还包括以下操作：关闭所述面向VTM的门并且使所述LL朝向大气通气；以及使用与所述LL流体连通的传感器，获得在所述打开所述面向VTM的门期间扩散至所述LL中的所述空气悬浮颗粒的测量数据。所述方法另外包括以下操作：使用维护检测模块，基于所述测量数据的定量分析，确定对于所述LL、所述VTM、或所述多个PM中的一者推荐维护程序。在另一实施方案中，提出了另一方法。所述方法包括以下操作：当LL的面向VTM的门关闭时，打开面向EFEM的门，所述LL通过所述面向EFEM的门与EFEM对接，并且通过所述面向VTM的门与VTM对接。打开所述面向EFEM的门使得存在于所述EFEM中的空气悬浮颗粒能扩散至所述LL中。所述方法还包括以下操作：使用与所述LL流体连通的传感器，获得由所述EFEM扩散至所述LL中的所述空气悬浮颗粒的测量数据。所述方法还包括以下操作：使用维护检测模块，基于所述测量数据的定量分析，确定对于所述LL或所述EFEM推荐维护程序。在另一实施方案中，提供了一种系统。所述系统包括LL，其通过面向EFEM的门与EFEM对接，并且通过面向VTM的门与VTM对接，其中，所述VTM被配置成与多个PM对接，所述多个PM具有PM门。所述系统还包括传感器，其与所述LL流体连通，以用于获得由所述EFEM或所述VTM扩散至所述LL中的空气悬浮颗粒的测量数据。所述系统还包括阀，其沿着在所述传感器与所述LL之间的管线而设置，当所述LL的压力处于大气时所述阀是打开的，当所述LL的压力处于真空时所述阀是关闭的。所述系统另外包括计算机模块，其配置成处理从所述传感器所接收的测量数据，以确定对于所述LL、所述VTM、所述EFEM、或所述多个PM中的一者推荐维护程序。根据以下的详细描述，结合附图，其它方面将变得显而易见。附图说明参考以下的描述，结合附图，可以更好地理解本案实施方案。图1根据一实施方案描绘了半导体处理系统，其显示出传感器为其各个室提供原位健康状态监测。图2根据一实施方案描绘了在设备前端模块(EFEM)与真空传送模块(VTM)之间进行衬底传送(反之亦然)期间、在装载锁(LL)的各个阶段的颗粒移动以及随后的传感器检测的示意图。图3根据一实施方案描绘了表格，显示出与原位空气悬浮颗粒监测和计数方法相关的多个步骤。图4根据一实施方案描绘了半导体处理系统以及多个门打开时间，其用于将颗粒计数与污染源相关联以用于维护检测。图5根据一实施方案显示出计算机的维护检测模块，其使用各种门状态数据及各种传感器数据以检测衬底处理系统内的部件需要维护。图6根据一实施方案显示了一种方法，其用于通过原位传感器来识别空气悬浮颗粒的来源及检测半导体处理系统的维护需求。图7根据一实施方案描绘了EFEM与LL交会处的接合部以及放置用于工具健康状态监测目的的传感器的各种位置。图8根据一实施方案显示出在各种情况下从各种颗粒传感器位置所收集的实验数据。图9根据一实施方案显示出方法的整体流程，其用于基于传感器测量数据而自动确定是否建议对工具进行维护程序。具体实施方式以下实施方案描述了系统、方法和设备，其用于监测半导体制造用的群集工具的部件的健康状态。本文中的实施方案描述了解决方案，以处理目前关于工具健康状态进行实时以及自动监测的困难。群集工具的健康状态通常是指群集工具的物理状态，包括其部件的任何子集合的物理状态。工具健康状态也可以指工具的一或更多部件是否需要或将在功能上或结构上受益于维护、维修、清洁、更换、翻新等。本文所述的实施方案通过测量源自群集工具的各种内部部件的空气悬浮颗粒，以自动化的方式提供与工具健康状态监测相关的数据。将空气悬浮颗粒的测量数据(例如，颗粒计数、颗粒大小等)关联至部件使用数据(例如，枢轴的旋转次数、门打开/关闭的总时间量)，以识别将受益于维护的一或更多部件以及此类维护的性质和程度。识别将受益于维护的部件以及维护的性质和程度的估计的程序可称为维护检测。本文所考虑的实施方案使用机器学习，以改善空气悬浮颗粒的测量数据与所需的维护检测之间的关联程序。典型的群集工具可能具有数以万计的个别零件。这些零件的子集合可能需要定期或不定期维护，包括手动清洁、“自动清洁”、维修、翻新、校正、更换、修改、升级、表面重整等。在某些情况下，这些零件易于受到工艺条件(例如，等离子体、电场、磁场、高温或低温、高压或低压、暴露于反应物、暴露于紫外线(UV)辐射、暴露于高速离子等)的影响。这些部件可包括，例如，衬底支撑件、电极、室壁、喷头、卡盘、排除环、晶片接触支撑件等。此外，这些零件中的一些会遭受(例如)由于角度或线性运动引起的摩擦以及物理变形所导致的机械磨损。这些部件可包括轴承、马达、O形环、垫圈、门密封件、活塞等。这些条件或部件性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：/n当面向设备前端模块(EFEM)的门和面向真空传送模块(VTM)的门两者关闭时，将装载锁(LL)抽空至真空压力以匹配VTM的压力，所述LL通过所述面向VTM的门与所述VTM对接，并且通过所述面向(EFEM)的门与EFEM对接，其中所述VTM与多个处理模块(PM)对接，所述多个PM具有相应的多个PM门；/n打开所述面向VTM的门，使得存在于所述VTM中的空气悬浮颗粒能扩散至所述LL中，所述空气悬浮颗粒源自所述VTM或所述多个PM中的若干PM；/n关闭所述面向VTM的门并且使所述LL朝向大气通气；/n使用与所述LL流体连通的传感器，获得在所述打开所述面向VTM的门期间扩散至所述LL中的所述空气悬浮颗粒的测量数据；以及/n基于所述测量数据的定量分析，确定对于所述LL、所述VTM、或所述多个PM中的一者推荐维护程序。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181213 US 16/219,8181.一种方法，其包括：
当面向设备前端模块(EFEM)的门和面向真空传送模块(VTM)的门两者关闭时，将装载锁(LL)抽空至真空压力以匹配VTM的压力，所述LL通过所述面向VTM的门与所述VTM对接，并且通过所述面向(EFEM)的门与EFEM对接，其中所述VTM与多个处理模块(PM)对接，所述多个PM具有相应的多个PM门；
打开所述面向VTM的门，使得存在于所述VTM中的空气悬浮颗粒能扩散至所述LL中，所述空气悬浮颗粒源自所述VTM或所述多个PM中的若干PM；
关闭所述面向VTM的门并且使所述LL朝向大气通气；
使用与所述LL流体连通的传感器，获得在所述打开所述面向VTM的门期间扩散至所述LL中的所述空气悬浮颗粒的测量数据；以及
基于所述测量数据的定量分析，确定对于所述LL、所述VTM、或所述多个PM中的一者推荐维护程序。


2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
获得关于所述面向VTM的门以及所述多个PM门的打开和关闭时间的门状态数据；
其中，所述确定推荐所述维护程序还基于所述门状态数据。


3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：
基于所述确定推荐所述维护程序，产生提示以显示给操作者；
其中所述提示使所述操作者能对于所述VTM、所述LL、或所述多个PM中的若干PM中的一者执行所述维护程序。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器包括基于激光的颗粒传感器，并且所述测量数据包括颗粒计数、颗粒大小或颗粒组成。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述LL抽空、所述打开所述面向VTM的门、以及所述关闭所述面向VTM的门及使所述LL通气发生作为具有所述LL、所述EFEM、所述VTM以及所述多个PM的工具的正常操作中的一部分。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定推荐维护程序包括与机器学习模块通信，所述机器学习模块从所述测量数据提取特征以通过分类模型进行分类，以用于所述确定推荐所述维护程序。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所推荐的所述维护程序包括手动清洁、自动清洁、更换、再校正、维修或翻新中的一或多者。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量数据包括颗粒计数、颗粒大小、挥发性有机化合物水平、氧气水平、温度、压力或相对湿度中的一或多者。


9.根据权利要求2所述的方法，所述维护检测模块使用所述门状态以计算源自于所述VTM及所述多个PM中的每一者的空气悬浮颗粒的比例，以识别所述VTM、所述LL或所述多个PM中的哪一者需要进行所述维护程序。


10.一种方法，其包括：
当LL的面向VTM的门关闭时，打开面向EFEM的门，所述LL通过所述面向EFEM的门与EFEM对接，并且通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯赛因·萨迪吉，斯科特·鲍德温，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US