應用於半導體製造方法的實時性故障診斷與分類系統的製作方法

2023-06-13 02:49:41 2

專利名稱：應用於半導體製造方法的實時性故障診斷與分類系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體製造方法，尤指一種應用於半導體製造方法的實時性(real-time)故障診斷與分類(fault detection and classification, FDC)系統。
背景技術：
為了維持具有競爭性的生產能力，半導體製造廠必需以每年25-30 %的速率降低其所製造的半導體組件的成本。國際半導體技術藍圖 (International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS)所 提出的報告指出，縮小特徵尺寸(feature sizes)、加大晶圓直徑、提 升產出良率(yield)、及增加整體設備效率(overall equipment effectiveness, 0EE)為四種較為可行的降低半導休組件的成本的方 式。就目前的半導體技術而言，未來通過加大晶圓直徑及提升生產良 率等兩種方式至多僅能降低3%的成本，而通過縮小特徵尺寸也僅能降 低大約12至14%的成本，反觀，根據半導體製造技術產業聯盟 (Semiconductor Manufacturing Consortium, SEMATECH)的估計，目 前半導體組件製造廠約僅發揮其應有設備效率的40至50% 。因此，為 了達成上述每年降低25至30%的成本的目標，增加整體設備效率已從 過往的只負責每年降低3至10%的成本大幅度地提高至每年需負責降 低9至15%的成本。從前述內容可知，在可預見的未來，增加整體設 備效率必將在半導體製造方法中扮演十分重要的角色。為了增加整體設備效率，諸如AMD、 IBM、 INTEL、 MOTOROLA、 0AK、 S認SUNG、 TI及SEMATECH等國際知名的半導體組件製造廠及研究機構 均相繼投入有關廠務(factory)與測量(metrology)整體系統及自動化 監控系統的研發，其中，以高級處理控制(Advanced Process Control, APC)技術最受到所述知名半導體組件製造廠的青睞。高級處理控制技 術主要包含器具數據收集與處理(data collection and data pre-process)、故障診斷與分類(FDC)、及反饋/前饋批次控制 (feedback/Feed forward run-to-run control, R2R)等功能，用以助' 助半導體製造方法中的工作人員降低非工作預定的設備停機次數及適 時檢測出發出故障的半導體器具，以期減少不良品或廢品的發生率， 並進而確保所製造出來的半導體組件的質量不會因半導體器具特性的 飄移(drift)而受到影響。如圖1所示，由於在現有故障診斷與分類系統1中，計算機整體 製造(computer integrated manufacturing, CIM)主機11及半導體器 具13皆採用由半導體設備與材料國際聯盟(Semiconductor Equipment and Material International, SEMI)所制定的半導體設備通訊標準 (SEMI Equipment Communication Standard, SECS)，而廠務監控系統 (facility monitoring control system, FMCS) 14所收集至lj的狀態數 據則符合對象連結嵌入(object linking and embedded, OLE)或開放 資料庫聯接(open database connectivity, ODBC),因此，位於計算 機整體製造主機11的工作人員勢必需同時精通半導體設備通訊標準及 對象連結嵌入或開放資料庫聯接，才能分析半導體器具13及廠務監控 系統14所傳來的狀態數據，並進而正確地判斷半導體器具13及廠務 監控系統14的設備異常狀態(Equipment Health Condition)。此外，在現有故障診斷與分類系統1中，計算機整體製造主機ll 僅能被動地接收半導體器具13及廠務監控系統14所傳來的狀態數 據，換言之，計算機整體製造主機11在接收到半導體器具13或廠務 監控系統14所傳來的狀態數據前，半導體器具13或廠務監控系統14 很可能已不正常運作一段時間了，因此，故障診斷與分類系統1的工 作人員並無法及時維修半導體器具13或廠務監控系統14，相應地， 應用現有的故障診斷與分類系統1的半導體製造方法也就不可能有多 好的良率。發明內容鑑於以上所述背景技術的缺點，本發明的主要目的即在提供一種 應用於半導體製造方法的故障診斷與分類(FDC)系統，以提高該半導體 製造方法的良品率。
為達成上述及其它目的，本發明所提供的應用於半導體製造方法的實時性故障診斷與分類系統，包含半導體器具(semiconductor tool)，用來執行該半導體製造方法的第一子製造方法，並相應地產生 符合該半導體設備通訊標準的第一狀態(status)數據；非半導體器具 (non-semiconductor tool),用來執行該半導體製造方法的第二子制 造方法，並相應地產生符合預定連接標準(connectivity standard)的 第二狀態數據，該預定連接標準是不同於該半導體設備通訊標準；器 具仿真器(tool simulator),連接於半導體器具及該非半導體器具之 間，用來接收該半導體器具所產生的第一狀態數據及該非半導體器具 所產生的第二狀態數據，並將該第二狀態數據轉換成符合該半導體設 備通訊標準的第三狀態數據；以及計算機整體製造(CIM)主機，採用半 導體設備通訊標準，連接至該器具仿真器以接收該第一狀態數據及該 第三狀態數據，並依據預定分類技術分類該第一及第三狀態數據，以 判斷該半導體器具及該非半導體器具的設備異常狀態。本案另提供一種應用於半導體製造方法的實時性故障診斷與分類 系統，該半導體製造方法包含第一子製造方法，而該實時性故障診斷 與分類系統包含計算機整體製造主機，採用半導體設備通訊標準，用 來發出符合該半導體設備通訊標準的半導體設備通訊標準控制指令； 以及半導體器具，用來執行該第一子製造方法，並相應地依據該半導 體設備通訊標準控制指令產生符合該半導體設備通訊標準的第一狀態 數據、及將該第一狀態數據傳送至該計算機整體製造主機；其中，該 計算機整體製造主機於接收到該第一狀態數據後依據預定分類技術分 類該第一狀態數據，以判斷該半導體器具的設備異常狀態。


圖1為現有應用於半導體製造方法的故障診斷與分類系統的功能 方框圖；以及圖2為本發明的較佳實施例中應用於半導體製造方法的實吋性故 障診斷與分類系統的功能方框圖。主要組件符號說明
1、 2 實時性故障診斷與分類系統11、 21計算機整體製造主機 12 數據收集網絡13、 23半導體器具14、 24廠務監控系統 22 器具仿真器25 使用者接口具體實施方式
以下配合圖式說明本發明的具體實施例，以使所屬技術中具有通 常知識者可輕易地了解本發明的技術特徵與達成功效。圖2為本發明的較佳實施例中應用於半導體製造方法的實時性故 障診斷與分類系統2的功能方框圖。該半導體製造方法包含第一子制 造方法及第二子製造方法，而實時性故障診斷與分類系統2包含計算 機整體製造主機21、半導體器具23、廠務監控系統FMCS)24、及連接 於計算機整體製造主機21與半導體器具23及廠務監控系統24間的器 具仿真器(tool simulator) 22。計算機整體製造主機21採用半導體設備通訊標準。半導體器具23 用來執行該第一子製造方法，並相應地產生符合該半導體設備通訊標 準的第一狀態數據。廠務監控系統24用來執行該第二子製造方法，並 相應地產生符合對象連結嵌入(OLE)或開放資料庫聯接(ODBC)等預定 連接標準(connectivity standard)的第二狀態數據。由於廠務監控系 統24所符合的預定連接標準不同於只有半導體器具23才符合的半導 體設備通訊標準，因此，廠務監控系統24可視為一種不同於任何半導 體器具的非半導體器具。器具仿真器22用來接收半導體器具23所產 生的第一狀態數據及廠務監控系統24所產生的第二狀態數據、並將原 本符合於該預定連接標準的第二狀態數據轉換成符合該半導體設備通 訊標準的第三狀態數據、以及將該第一狀態數據及該第三狀態數據傳 送至計算機整體製造主機21。計算機整體製造主機21於接收到該第一及第三狀態數據後依據預定分類技術分類該第一及第三狀態數據，以 判斷半導體器具23及廠務監控系統24的設備異常狀態。由於器具仿 真器22可將原本不符合該半導體設備通訊標準的第二狀態數據轉換成
符合該半導體設備通訊標準的第三狀態數據，因此，計算機整體製造 主機21的工作人員只需精通該半導體設備通訊標準，而不需額外學習 其它連接標準，也能依據均符合半導體設備通訊標準的第一及第三狀態數據而正確地判斷半導體器具23及廠務監控系統24的設備異常狀 態。也就是說，由於本發明的實時性故障診斷與分類系統2包含器具 仿真器22，因此，原本不符合半導體設備通訊標準的非半導體器具(亦 即廠務監控系統24)也會被計算機整體製造主機21仿真成符合半導體 設備通訊標準的半導體器具。在本發明的較佳實施例中，該預定分類技術系統計製造方法控制 (statistical process control, SPC)技術。此外，雖然在本發明的 較佳實施例中，實時性實時性故障診斷與分類系統2包含一個半導體 器具(亦即半導體器具23)及一個非半導體器具(亦即廠務監控系統 24)，然而，在本發明的其它實施例中，實時性故障診斷與分類系統2 也可包含多個半導體器具及多個非半導體器具，而所述非半導體器具 也不限於廠務監控系統24，舉例來說，所述非半導體器具另可包含計 算機輔助豐幾器設計(mechanical computer-aided design, MACD)，相 應地，該預定連接標準是網絡服務描述語言(web service description language, WSDL)，而器具仿真器22則另可將符合該網絡服務描述語 言的第二狀態數據轉換成符合該半導體設備通訊標準的第三狀態數 據，以使計算機整體製造主機21的工作人員，即便不懂網絡服務描述 語言，也能分析由原本符合該網絡服務描述語言的第二狀態數據而轉 換成符合該半導體設備通訊標準的第三狀態數據，並進而正確地判斷 該健康狀況的設備異常狀態。在本發明的較佳實施例中，半導體器具23及廠務監控系統24周 期性地將該第一及第二狀態數據傳送至器具仿真器22，換言之，計算 機整體製造主機21可被動地獲得器具仿真器22所傳來的第一及第三 狀態數據。然而，計算機整體製造主機21也可主動地獲得該第一及第 三狀態數據。具體言之，計算機整體製造主機21另可將符合半導體設 備通訊標準的半導體設備通訊標準控制指令傳送至器具仿真器22，器 具仿真器22另可將該半導體設備通訊標準控制指令傳送至半導體器具 23，而半導體器具23於接收到該半導體設備通訊標準控制指令後，便 會將該第一狀態數據經由器具仿真器22而傳送至計算機整體製造主機21，如此一來，計算機整體製造主機21便可通過發出該半導體設備通 訊標準控制指令的方式，而隨時獲得半導體器具23所產生的第一狀態 數據，並進而判斷半導體器具23的設備異常狀態。此外，器具仿真器 22於接收到該半導體設備通訊標準控制指令後，另可將原本符合該半 導體設備通訊標準的半導體設備通訊標準控制指令先轉換成符合該 OLE/ODBC(亦即該預定連接標準)的非半導體設備通訊標準控制指令 後，才將該非半導體設備通訊標準控制指令傳送至廠務監控系統24, 而廠務監控系統24於接收到符合該非半導體設備通訊標準控制指令 後，便會將該第二狀態數據傳送至器具仿真器22，而器具仿真器22 接著會將該第二狀態數據轉換成該第三狀態數據後將該第三狀態數據 傳送至計算機整體製造主機21，如此--來，計算機整體製造主機21 便可通過發出半導體設備通訊標準控制指令的方式，而隨時判斷廠務 監控系統24的設備異常狀態。本發明的實時性故障診斷與分類系統2另包含使用者接口 25，而 廠務監控系統24則包含多個控制項，每一控制項皆用來控制廠務監控系統 24所在的半導體工廠內諸如溫度、溼度、供酸及供鹼等參數的設定。 廠務監控系統24的工作人員可通過使用者接口 25的設置，而從所述 控制項中選擇部分的控制項，以產生該第二狀態數據，換言之，廠務監控 系統24的工作人員可保留其餘控制項的參數不被計算機整體製造主機 21得知。雖然該半導體設備通訊標準是計算機整體製造主機21與半導體器 具23的連接標準，然而，半導體器具23並不一定會用到該半導體設 備通訊標準的全部，因此，為了節省器具仿真器22的研發費用，在本 發明的較佳實施例中，廠務監控系統24的所有控制項皆符合由全球信息 與控制委員會(Global Information & Control Committee)於1992年 所提出的類屬設備模型(generic equipment model, GEM)規範，而計 算機整體製造主機21所發出的半導體設備通訊標準控制指令是符合類 屬設備模型規範。換言之，廠務監控系統24應包含建立聯機、遠程控 制、製造方法程序管理、材料搬運及提供時間等功能。相比於現有技術，本發明的實時性故障診斷與分類系統2由於具
有器具仿真器22，因此可使計算機整體製造主機21的工作人員所接收到的狀態數據(例如該第 一及第三狀態數據)皆符合該半導體設備通訊標準，換言之，計算機整體製造主機21的工作人員僅需精通該半導體 設備通訊標準便足以判斷實時性故障診斷與分類系統2內的所有半導 體器具及非半導體器具的設備異常狀態。此外，本發明的實時性故障 診斷與分類系統2中的計算機整體製造主機21不僅可周期性被動地接 收半導體器具23及廠務監控系統24所傳來的狀態數據，也可通過發 出該半導體設備通訊標準控制指令的方式，而實時性主動地獲得該狀 態數據。再者，由於廠務監控系統24的所有控制項皆符合類屬設備模型 規範，而計算機整體製造主機21所發出的半導體設備通訊標準控制指 令亦皆符合類屬設備模型規範，因此，器具仿真器22的研發費用相當 低廉。上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制 本發明。任何所屬技術領域中普通技術人員均可在不違背本發明的精 神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明的權利保 護範圍，應如後述的申請權利要求範圍所列。
權利要求
1. 一種實時性故障診斷與分類(FDC)系統，應用於包含第一子製造方法及第二子製造方法的半導體製造方法，該實時性故障診斷與分類系統包含半導體器具，用來執行該第一子製造方法，並相應地產生符合半導體設備通訊標準(SECS)的第一狀態數據；非半導體器具，用來執行該第二子製造方法，並相應地產生符合預定連接標準的第二狀態數據，該預定連接標準系不同於該半導體設備通訊標準；器具仿真器，連接於該半導體器具及該非半導體器具之間，用來接收該半導體器具所產生的第一狀態數據及該非半導體器具所產生的第二狀態數據，並將該第二狀態數據轉換成符合該半導體設備通訊標準的第三狀態數據；以及計算機整體製造(CIM)主機，採用半導體設備通訊標準，連接至該器具仿真器以接收該第一狀態數據及該第三狀態數據，並依據預定分類技術分類該第一及第三狀態數據，以判斷該半導體器具及該非半導體器具的設備異常狀態。
2. 根據權利要求1所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該 半導體器具周期性地將該第一狀態數據經由該器具仿真器傳送至該計 算機整體製造主機。
3. 根據權利要求1所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該 預定分類技術為統計製造方法控制(statistical process control, SPC)技術。
4. 根據權利要求1所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該 非半導體器具系計算機輔助機器設計(mechanical computer—aided design, MCAD)，而該預定連接標準系網絡服務描述語言(web service description language, WSDL)。
5. 根據權利要求1所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該 非半導體器具是廠務監控系統(facility monitoring control system, FMCS)，而該預定連接標準是對象連結嵌入(object linking andembedded, OLE)及開放資料庫聯接(open database connectivity, ODBC)的其中一者。
6. 根據權利要求5所述的實時性故障診斷與分類系統，另包含使 用者接口，而該廠務監控系統包含多個控制項，而該使用者接口是用來 於所述控制項中選擇部分控制項以產生該第二狀態數據。
7. 根據權利要求6所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，每一控制項皆用來控制該廠務監控系統所在的半導體工廠內溫度、溼度、 供酸及供鹼參數的設定。
8. 根據權利要求1所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該 計算機整體製造主機另用來對該器具仿真器發出符合該半導體設備通 訊標準的半導體設備通訊標準控制指令，該器具仿真器將該半導體設 備通訊標準控制指令傳送至該半導體器具，該半導體器具於接收到該 半導體設備通訊標準控制指令後才將該第一狀態數據傳送至該器具仿 真器，該器具仿真器另將該半導體設備通訊標準控制指令轉換成符合 該預定連接標準的非半導體設備通訊標準控制指令及將該非半導體設 備通訊標準控制指令傳送至該非半導體器具，而該非半導體器具於接 收到該非半導體設備通訊標準控制指令後才將該第二狀態數據傳送至 該器具仿真器。
9. 根據權利要求8所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該 半導體器具包含多個皆符合類屬設備模型(generic equipment model,GEM)規範的控制項，各該控制項用來產生該第一狀態數據，而該計算機整 體製造主機所發出的半導體設備通訊標準控制指令符合該類屬設備模 型規範。
10. 根據權利要求8所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該非半導體器具是廠務監控系統，該廠務監控系統包含建立聯機、遠 程控制、製造方法程序管理及提供時間功能。
11. 一種實時性故障診斷與分類系統，應用於包含第一子製造方法的半導體製造方法，該實時性故障診斷與分類系統包含計算機整體製造主機，採用半導體設備通訊標準，用來發出符合該半導體設備通訊標準的半導體設備通訊標準控制指令；以及半導體器具，用來執行該第一子製造方法，並相應地產生符合該半導體設備通訊標準的第一狀態數據、及依據該半導體設備通訊標準控制指令將該第一狀態數據傳送至該計算機整體製造主機；其中，該計算機整體製造主機於接收到該第一狀態數據後依據預定分類技術分類該第一狀態數據，以判斷該半導體器具的設備異常狀 太心、o
12. 根據權利要求11所述的實時性故障診斷與分類系統，其中， 該半導體器具另周期性地將該第一狀態數據傳送至該C頂主機。
13. 根據權利要求11所述的實時性故障診斷與分類系統，其中， 該半導體器具包含多個皆符合類屬設備模型規範的控制項，各該控制項用 來產生該第一狀態數據，而該計算機整體製造主機所發出的半導體設 備通訊標準控制指令符合該類屬設備模型規範。
14. 根據權利要求11所述的實時性故障診斷與分類系統，另包 含非半導體器具及器具仿真器，而該半導體製造方法另包含第二子制 造方法，該非半導體器具系用來執行該第二子製造方法，並相應地依 據由該半導體設備通訊標準控制指令所轉換且符合預定連接標準的非 半導體設備通訊標準控制指令產生符合該預定連接標準的第二狀態數 據，該預定連接標準系不同於該半導體設備通訊標準，該器具仿真器 連接於該計算機整體製造主機與該半導體器具及該非半導體器具之 間，用來將該計算機整體製造主機所發出的半導體設備通訊標準控制 指令傳送至該半導體器具、將該半導體設備通訊標準控制指令轉換成 該非半導體設備通訊標準控制指令並將該非半導體設備通訊標準控制 指令傳送至該非半導體器具、接收該半導體器具所產生的第一狀態數 據及該非半導體器具所產生的第二狀態數據、將該第二狀態數據轉換 成符合該半導體設備通訊標準的第三狀態數據、及將該第一及第三狀 態數據傳送至該計算機整體製造主機，而該計算機整體製造主機另於 接收到該第三狀態數據後依據該預定分類技術分類該第三狀態數據， 以判斷該非半導體器具的設備異常狀態。
15. 根據權利要求14所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該非半導體器具是廠務監控系統，該廠務監控系統包含建立聯機、遠 程控制、製造方法程序管理及提供時間功能。
16. 根據權利要求14所述的實時性故障診斷與分類系統，其中，該非半導體器具是計算機輔助機器設計，而該預定連接標準是網絡服 務描述語言。
17. 根據權利要求14所述的實時性故障診斷與分類系統，其中， 該非半導體器具是廠務監控系統，而該預定連接標準是對象連結嵌入 及開放資料庫聯接的其中一者。
18. 根據權利要求17所述的實時性故障診斷與分類系統，另包 含使用者接口，而該廠務監控系統包含多個控制項，而該使用者接口用 來於所述控制項中選擇部分控制項以產生該第二狀態數據。
19. 根據權利要求18所述的實時性故障診斷與分類系統，其中, 每一控制項皆用來控制該廠務監控系統所在的半導體工廠內溫度、溼度、 供酸及供鹼參數的設定。
20. 根據權利要求11所述的實時性故障診斷與分類系統，其中， 該預定分類技術是統計製造方法管制技術。
全文摘要
一種實時性故障診斷與分類系統，應用於包含第一子製造方法及第二子製造方法的半導體製造方法，而該實時性故障診斷與分類系統包含採用半導體設備通訊標準的計算機整體製造主機、用來執行該第一子製造方法並相應地產生符合該半導體設備通訊標準的第一狀態數據的半導體器具、用來執行該第二子製造方法並相應地產生符合預定連接標準的第二狀態數據的非半導體器具、以及用來將該第二狀態數據轉換成符合該半導體設備通訊標準的第三狀態數據，以使該計算機整體製造主機得以判斷該半導體器具及該非半導體器具的設備異常狀態。
文檔編號G05B19/048GK101211168SQ200610156588
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月28日 優先權日2006年12月28日
發明者張尹駿, 蔡承佐, 鮑朝安 申請人:財團法人工業技術研究院