半导体制造设备环境参数检测方法与流程

1.本发明实施例涉及半导体制造设备环境参数检测方法。


背景技术：

2.半导体集成电路(ic)工业已经历指数式成长。ic材料及设计的技术进步已产生数代ic，其中每一代具有比前代更小及更复杂的电路。在ic演进的过程中，功能密度(即，单位芯片面积互连装置的数目)一般已提高，而几何大小(即，可使用工艺产生的最小组件(或线))已减小。此按比例缩小过程一般通过提高生产效率及降低相关联成本来提供益处。此按比例缩小还已增加处理及制造ic的复杂性。
3.ic通常通过使用一系列晶片制造工具(即，“处理工具”)处理一“批”的一或多个晶片来制造。每一处理工具通常对给定批中的晶片执行单一晶片工艺。例如，特定处理工具可执行层叠、图案化及掺杂操作或热处理。层叠操作通常将所要材料的层添加到暴露晶片表面。图案化操作通常卸除通过层叠形成的一或多个层的选定部分。掺杂操作通常通过晶片表面将掺杂物直接并入到硅中以产生p-n结。热处理通常加热晶片以实现特定结果(例如掺杂物驱入或退火)。因此，晶片必须在无尘室中的处理工具之间移动。


技术实现要素：

4.本发明的实施例涉及一种监测半导体制造设备的方法，其包括：通过多个气体管线收集无尘室中的环境空气，其中所述多个气体管线的进气口布置于所述无尘室中的多个取样位置处；由连接到所述气体管线的多个计量装置测量所述环境空气的参数，其中同时测量所述取样位置中的至少两者；及在由所述计量装置检测的所述参数超出可接受值的范围时发出警告。
5.本发明的实施例涉及一种监测半导体制造设备的方法，其包括：收集无尘室的第一处理区域及第二处理区域中的环境空气；由多个计量装置监测所述第一处理区域及所述第二处理区域两者中所述环境空气的参数；及在由所述计量装置在所述第一处理区域及所述第二处理区域中的至少一者中检测的所述参数超出可接受值的范围时发出警告。
6.本发明的实施例涉及一种半导体制造设备，其包括：无尘室；下无尘室，其位于所述无尘室下面且通过高架地板与所述无尘室分离；多个气体管线，其从所述无尘室延伸到所述下无尘室，其中所述气体管线中的每一者包括进气口，且所述进气口定位于所述无尘室中的不同取样位置处；多个计量装置，其中所述计量装置中的每一者与所述气体管线中的一者连接且经配置以测量从所述取样位置收集的环境空气的参数；及数据库服务器，其经配置以处理由所述计量装置产生的测量结果且在所述参数超出可接受值的范围时识别异常。
附图说明
7.从结合附图来解读的以下详细描述最好理解本发明的实施例的方面。应注意，根
据行业标准做法，各种结构未按比例绘制。事实上，为使论述清楚，可任意增大或减小各种结构的尺寸。
8.图1展示说明根据本公开的一或多个实施例的半导体制造设备的示意图。
9.图2展示根据本公开的一或多个实施例的第一检测系统的示意图。
10.图3展示根据本公开的一或多个实施例的光电离检测器的一个示范性实施例。
11.图4展示根据本公开的一或多个实施例的第一检测系统的示意图。
12.图5展示根据本公开的一或多个实施例的半导体制造设备的示意图。
13.图6展示根据本公开的一或多个实施例的图5中所展示的数据库服务器的框图。
14.图7展示说明根据本公开的一或多个实施例的半导体制造设备的示意图。
15.图8展示说明根据本公开的一或多个实施例的半导体制造设备的示意图。
16.图9展示说明根据本公开的一或多个实施例的各种方面的监测半导体制造设备的方法的流程图。
具体实施方式
17.以下公开提供用于实施所提供的主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文将描述元件及布置的特定实例以简化本公开。当然，此类仅为实例且不意在限制。例如，在以下描述中，“使第一构件形成于第二构件之上或第二构件上”可包含其中形成直接接触的所述第一构件及所述第二构件的实施例，且还可包含其中额外构件可形成于所述第一构件与所述第二构件之间使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本公开可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复是为了简化及清楚且其本身不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
18.此外，为便于描述，例如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“之上”、“上”、“在
…
上”及其类似者的空间相对术语可在本文中用于描述元件或构件与另一(些)元件或构件的关系，如图中所说明。空间相对术语除涵盖图中所描绘的定向之外，还希望涵盖装置在使用或操作中的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或以其它定向)且还可因此解译本文所使用的空间相对描述词。
19.如本文所使用，例如“第一”、“第二”及“第三”的术语描述各种元件、组件、区域、层及/或区段，此类元件、组件、区域、层及/或区段不应受限于此类术语。此类术语可仅用于使元件、组件、区域、层或区段彼此区分。除非上下文明确指示，否则本文所使用的例如“第一”、“第二”及“第三”的术语不隐含序列或顺序。
20.如本文所使用，术语“近似”、“大体上”、“大体”及“约”用于描述及解释小变化。当结合事件或情境使用时，术语可是指其中事件或情境精确发生的例子及其中事件或情境非常近似发生的例子。
21.在半导体制造设备(fab)环境中，污染物可以气体、化学蒸汽、微米/纳米尺度气溶胶颗粒、空浮分子污染(amc)等等形式产生。amc可引起对生产工具的不利效应且因此增加fab的成本。无尘室环境中的amc水平主要由溶剂及醋酸的内部来源、废气的二次夹带、芳香族化合物及材料除气产生。然而，fab环境中的传统环境监测既昂贵又耗时，其依靠部署人力进行样本收集且依靠专用设备进行测量/特征化。另外，传统环境监测技术无法提供连续实时监测，其意味着当提供测量结果用于复查时，fab设备的条件可能已改变。
22.因此，本发明的实施例的一个目的是提供一种更容易、更快速及更便宜技术来实现半导体制造设备中环境污染物含量的实时监测。
23.图1展示说明根据本公开的一或多个实施例的半导体制造设备10的示意图。根据一些实施例，半导体制造设备10包含无尘室11、下无尘室14及空气室15。
24.无尘室11是发生制造的地方且含有用于集成电路生产的处理工具70(例如用于光刻的步进机及/或扫描仪)及蚀刻、清洁、掺杂及切割机器。下无尘室14位于无尘室11下面且通过高架地板12与无尘室11分离。空气室15位于无尘室11上方且通过屋顶13与无尘室11分离。循环导管16将下无尘室14连接到空气室15。在操作中，从无尘室11下降到下无尘室14的气流62通过循环导管16循环回(即，气流63)到空气室15，且由安装于屋顶13上的多个风扇过滤单元(ffu)151致动及过滤的洁净气流61提供到无尘室14。因此，可在半导体制造设备10中建立精密空气循环及控制。
25.在一些实施例中，在无尘室11中，布置若干处理工具70用于对半导体晶片执行不同工艺。处理工具70可包含用于半导体芯片制造中的任何类型的晶片处理工具。例如，一些处理工具70是用于在半导体晶片之上形成材料层的沉积工具，且其它处理工具70是用于对形成于半导体晶片上的材料层执行光刻工艺的光刻工具。另外，处理工具70可进一步包含计量、检验、测试或其它工具。用于执行不同过程的处理工具70可位于无尘室11中的不同处理区域(例如光刻区域、扩散区域、蚀刻区域、离子植入区域、薄膜区域及抛光区域)中，且两个相邻处理区域可具有不同控制环境(例如温度或湿度或其它环境因子)。
26.在本公开中处理的半导体晶片可由硅或其它半导体材料制成。替代地或另外，半导体晶片可包含其它元素半导体材料，例如锗(ge)。在一些实施例中，半导体晶片由化合物半导体制成，例如碳化硅(sic)、砷化镓(gaas)、砷化铟(inas)或磷化铟(inp)。在一些实施例中，半导体晶片由合金半导体制成，例如硅锗(sige)、碳化硅锗(sigec)、磷化镓砷(gaasp)或磷化镓铟(gainp)。在一些实施例中，半导体晶片包含外延层。例如，半导体晶片具有上覆于块状半导体的外延层。在一些其它实施例中，半导体晶片可为绝缘体上硅(soi)或绝缘体上锗(goi)衬底。
27.半导体晶片可具有各种装置元件。形成于半导体晶片中的装置元件的实例包含晶体管(例如金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)、互补金属氧化物半导体(cmos)晶体管、双极结晶体管(bjt)、高压晶体管、高频晶体管、p沟道及/或n沟道场效晶体管(pfet/nfet)等等)、二极管及/或其它适用元件。执行各种工艺以形成装置元件，例如沉积、蚀刻、植入、光刻、退火及/或其它合适工艺。在一些实施例中，浅沟槽隔离(sti)层、层间电介质(ild)或金属间电介质层覆盖形成于半导体晶片上的装置元件。
28.根据一些实施例，半导体制造设备10进一步包含第一检测系统20。第一检测系统20经配置以实时监测无尘室11中环境空气的至少一个参数。在一些实施例中，第一检测系统20布置于下无尘室14中且包含若干机壳21、若干气体管线23、若干阀组合件22、若干泵26及若干计量装置30。在一些实施例中，如图1中所展示，气体管线23中的每一者具有用于从无尘室11收集环境空气的进气口231。在一些实施例中，高架地板12包括布置于水平面中的若干网格板，且网格板中的每一者具有用于从无尘室11到下无尘室14的空气连通的若干通孔。气体管线23的进气口231可定位于网格板的通孔中。然而，应了解，可对本公开的实施例进行许多变化及修改。气体管线23的进气口231可定位于高架地板12的上表面上方或高架
地板12的下表面下方。
29.图2展示根据本公开的一或多个实施例的第一检测系统20的示意图。在一些实施例中，阀组合件22中的每一者包含两个群组的电磁阀25。两个群组的电磁阀25通过连接气体管线27彼此连通。在每一群组中，存在并排布置的八个电磁阀25。电磁阀25可包含三个连接端口及两个状态。替代地，电磁阀25可包括四个连接端口及两个状态。电磁阀25中的每一者包含连接到气体管线23中的一者的下端的第一连接端口及连接到下游管线24(其连接到计量装置30)的第二连接端口。泵26可连接到下游管线24用于致动气体从电磁阀25流入到计量装置30中。在一些实施例中，并排布置的八个电磁阀25彼此流体连接。布置于阀组合件22的一端处的电磁阀25的连接端口由盖28覆盖。另外，布置于阀组合件22的另一端处的电磁阀25的连接端口连接到校准组合件40。
30.计量装置30可提供无尘室11中环境参数的实时监测，例如(例如)温度、湿度、磁场、污染物含量(例如微米/纳米尺度颗粒及amc)等等。在一些实施例中，计量装置30中的每一者包含光电离检测器(下文指称pid 30)且经配置以检测总有机碳(toc)浓度，例如异丙醇(ipa)的浓度。由pid产生的有机物的测量不解释有机物的类型，但可提供有机物的浓度的实时监测。
31.图3展示根据本公开的一些实施例的pid 30的一个示范性实施例。在一些实施例中，pid 30包含外壳31、uv灯33及检测单元35及流动路径的若干片段，例如第一片段32、第二片段34及第三片段36。流动路径的第一片段32介于进口端口310到uv灯33之间。流动路径的第二片段34将uv灯33连接到检测单元35。流动路径的第三片段36将检测单元35连接到出口端口312。检测单元35包含电极351及352且电连接到控制器29。
32.在操作中，从下游管线24(图2)进入外壳31的气流由uv灯33产生的高能uv光子轰击且在其吸收uv光时电离以导致电子射出及正电离子形成。接着，带电分子输送到第二片段34且通过形成于进口端口310与出口端口312之间的压力差进入形成于检测单元35的两个电极351与352之间的通道。离子产生电流，其为检测单元35的信号输出。气流中组分的浓度越大，产生的离子越多且电流越大。电流被放大且显示于控制器29(例如安培计或数字显示器)上。由于pid 30是非破坏性的，因此其它传感器可连接到pid 30的出口端口312用于检测其它参数。pid 30是宽带且非选择性的，因为此类可以小于或等于灯光子能的电离能电离所有物质。在一个示范性实施例中，uv灯具有近似8.4ev、10.0ev、10.6ev及11.7ev的光子能上限。
33.图4展示根据本公开的一或多个实施例的第一检测系统20的示意图。在一些实施例中，十六(16)个pid 30定位于机壳21的下阶层中，其中八(8)个pid 30沿第一参考线l1布置且八(8)个pid 30沿第二参考线l2布置。第一参考线l1可平行于第二参考线l2。第一参考线l1中的pid 30及第二参考线l2中的pid 30可交错布置以在机壳21中更紧凑布置。控制器29可定位于机壳21的上阶层中且经配置以处理由位于相同机壳21中的pid 30产生的信号。
34.在一些实施例中，如图5中所展示，根据各种实施例，从布置于不同机壳21中的pid 30获得的信号通过通信线51及以太网集线器52传输到数据库服务器50用于进一步处理。图6展示根据本公开的一些实施例的图5中所展示的数据库服务器50的框图。数据库服务器50可包括处理器、存储器、输入/输出接口(下文指称“i/o接口”)、通信接口及系统总线。
35.处理器501可包括操作以控制数据库服务器50的操作及性能的任何处理电路系
统。在各种方面中，处理器501可实施为通用处理器、单芯片多处理器(cmp)、专用处理器、嵌入式处理器、数字信号处理器(dsp)、网络处理器、输入/输出(i/o)处理器、媒体访问控制(mac)处理器、无线电基带处理器、协同处理器、微处理器(例如复杂指令集计算机(cisc)微处理器、精简指令集计算(risc)微处理器及/或超长指令字(vliw)微处理器)或其它处理装置。
36.在一些实施例中，存储器502可包括能够存储数据的任何机器可读或计算机可读媒体，其包含能够存储一或多个软件程序的易失性/非易失性存储器两者及可卸除/不可卸除存储器。软件程序可含有(例如)应用程序、用户数据、装置数据及/或配置数据、关于环境参数或其组合的文件数据等等。软件程序可含有可由数据库服务器50的各种组件执行的指令。例如，存储器502可包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、动态ram(dram)、磁盘存储器(例如软盘、硬盘、光盘、磁盘)或卡(例如磁卡、光卡)或适合于存储信息的任何其它类型的媒体。在一个实施例中，存储器502可含有以机器可读指令的任何可接受形式存储的指令集。指令集可包含基于由pid 30获得的信号在半导体制造设备10中发现异常之后的一系列操作。
37.在一些实施例中，i/o接口503可包括任何合适机构或组件以至少使用户能够将输入提供到数据库服务器50或将输出提供给使用者。例如，i/o接口503可包括任何合适输入机构，其包含(但不限于)按钮、小键盘、键盘、转轮、触摸屏或运动传感器。在一些实施例中，i/o接口503可包括电容式感测机构或多点触摸电容式感测机构(例如触摸屏)。在一些实施例中，i/o接口503可包括用于提供用户可见的显示的视觉外围输出装置。例如，视觉外围输出装置可包括屏幕，例如(例如)液晶显示(lcd)屏幕。
38.在一些实施例中，通信接口504可包括能够将数据库服务器50耦合到一或多个网络及/或额外装置(例如(例如)阀组合件22、泵26、计量装置30、校准组合件40、处理工具70)的任何合适硬件、软件或硬件与软件的组合。通信接口504可经布置以使用适合于使用一组所要通信协议、服务或操作过程来控制信息信号的任何技术来操作。通信接口504可包括适当物理连接器以与对应通信媒体连接，无论有线或无线。在一些实施例中，数据库服务器50可包括耦合包含处理器501、存储器502及i/o接口503的各种系统组件的系统总线505。系统总线505可为适合于计算装置应用程序的任何定制总线。
39.参考图2，校准组合件40经配置以执行校准过程以校正pid的错误以维持测量质量及确保pid适当工作。在一些实施例中，校准组合件40包含气体源模块41、流量调节器42、电磁阀43及过滤构件44。气体源模块41可包含气槽411及歧管412。气槽411存储用于校准的标准气体。歧管412从气槽411及/或其它气体源(例如清洁干燥空气，cda)接收气体且将气体传输到流量调节器42。流量调节器42控制供应到电磁阀43的气体的流速。电磁阀43控制气体从气体源模块41或零气体源45到pid 30的流量。来自电磁阀43的气体可通过电磁阀25及下游管线24或通过下游管线24但绕过电磁阀25供应到pid 30。
40.在校准过程期间，首先将零级标准气体(例如氮气)供应到pid 30以执行零级校准。在零级校准之后，将标准气体(例如丙酮气体)供应到pid 30以执行全宽校准。当零级校准或全宽校准中pid 30上的输出或指示与所应用的标准的值不一致时，对相应pid 30进行调整。
41.图7展示说明根据本公开的一些实施例的半导体制造设备10a的示意图。图7中使
用与图1的组件的元件符号相同的组件是指相同组件或其等效组件。为简洁起见，此处将不再重复。半导体制造设备10a与半导体制造设备10之间的差异包含第一检测系统20a，其包含使其进气口定位于相对于高架地板12的不同水平处的若干气体管线。
42.具体来说，如图7中所展示，第一检测系统20a包含三个气体管线23、23a及23b以收集无尘室11中或处理工具70内部的环境空气用于测量。气体管线23的进气口231定位于高架地板12的上表面处以收集高架地板12周围的环境空气。气体管线23a的进气口231a定位于处理工具70内部以收集处理工具70内部的气体。例如，气体管线23a可连接到处理工具70的接口75，接口75定位于负载端口71与负载锁定模块76之间。转移构件(例如机械臂，图中未展示)可定位于界面75中以将晶片从晶片载体72运输到负载锁定模块76。在空气从无尘室11供应到处理工具70的接口75中之前，空气可由定位于接口75的顶部上的过滤器751过滤。过滤器751可包含高效率微粒空气过滤器。负载锁定模块76是用于将半导体晶片从环境气压条件(例如接口75)负载到主真空处理室(例如处理室77)中的真空室。使用气体管线23a，可实时监测接口75内部的异常。因此，可在接口75中运输晶片期间防止或减轻晶片污染。
43.气体管线23b的进气口231b定位于处理工具70的负载端口71上以收集负载端口71或晶片载体72周围的环境空气。负载端口71经配置以支撑及对接晶片载体72用于促进晶片插入到处理工具70中及其随后从处理工具70卸除。晶片载体72可为用于负载各自具有200mm的直径的半导体晶片w的标准机械接口(smif)。替代地，晶片载体72可为前开式晶片传送盒(foup)，其可用于负载300mm或450mm半导体晶片或具有更大直径的半导体晶片。使用气体管线23b，可实时监测负载端口71或晶片载体72周围的异常。因此，可在晶片运输于晶片载体72与处理工具70之间期间防止或减轻晶片污染。
44.应注意，检测系统的取样位置(即，气体管线的进气口的位置)不受限于图7的实施例。取样位置可设置于无尘室11中的任何所要位置处。此类取样位置可放置于其中操作员相信半导体晶片可由amc物质污染的位置处，只要气体管线可延伸到所要位置。在一个示范性实施例中，第一检测系统20的气体管线中的每一者的长度在从约25m到约75m的范围内，优选地小于50m。
45.图8展示说明根据本公开的一些实施例的半导体制造设备10c的示意图。图8中使用与图1的组件的元件符号相同的组件是指相同组件或其等效组件。为简洁起见，此处将不再重复。半导体制造设备10c与半导体制造设备10之间的差异包含在无尘室11中的不同处理区中具有变化取样位置密度的半导体制造设备10c。
46.在一些实施例中，无尘室11包含若干不同处理区域。处理区域可通过分隔墙彼此分离，且处理区域中的每一者自身具有网关供操作员进入。例如，如图8中所展示，无尘室11可包含第一处理区域17c及第二处理区域17d。在第一处理区域17c中，可由处理工具70c对一批半导体晶片执行光刻工艺。在第二处理区域17d中，可由处理工具70d对另一批半导体晶片执行沉积工艺及蚀刻工艺。
47.在一些实施例中，第一处理区域17c中每单位面积的取样位置的数目不同于第二处理区域17d中每单位面积的取样位置的数目。例如，如图8中所展示，第一处理区域17c的面积与第二处理区域17d的面积相同。第一处理区域17c中存在十六(16)个取样位置231，且第二处理区域17d中存在九(9)个取样位置231。然而，应了解，可对本发明的实施例进行许
多变化及修改。在一些其它实施例中，第一处理区域17c中每单位面积的取样位置的数目与第二处理区域17d中每单位面积的取样位置的数目相同。
48.在一些实施例中，取样位置231布置成阵列，且相同处理区域中两个相邻取样位置231之间的距离相同。在图8中所展示的实施例中，第一处理区域17c中两个相邻取样位置231之间的距离小于第二处理区域17d中两个相邻取样位置231之间的距离。在一些实施例中，取样位置231均匀分散于半导体制造设备10c中，不管处理工具的位置如何。例如，第一处理区域17c中的一些取样位置231由处理工具70c覆盖，且第二处理区域17d中的一些取样位置231由处理工具70d覆盖。
49.在一些实施例中，半导体制造设备10c进一步包含第二检测系统80。第二检测系统80经配置以测量半导体制造设备10c的所有区域中环境空气的参数。在一些实施例中，第二检测系统80包含若干取样管(例如取样管81c及81d)、旋转转换阀83、连接管线84及检测器85。取样管81c及取样管81d分别连接到第一处理区域17c及第二处理区域17d。取样管81c及取样管81d经由其进气口82c及82d对第一处理区域17c及第二处理区域17d中的环境气体取样。取样管81c及取样管81d耦合到旋转转换阀83。旋转转换阀83一次选择性流体连接到取样管81c及取样管81d中的一者。旋转转换阀83通过连接管线84将取样管81c及取样管81d中的一者流体连通到检测器85。旋转转换阀83及检测器85可电连接到数据库服务器50。检测器85将与环境空气的物质相关联的数据发送到数据服务器50用于进一步处理。数据库服务器50可发送控制信号以旋转旋转转换阀83以控制旋转转换阀83到取样管81c及取样管81d中的一者的连接。
50.在一些实施例中，检测器85可为色谱仪。色谱仪通常可与质谱仪一起用于提供污染物种及其浓度的详细分析。不同形式的常见离子及痕量及超痕量浓度的基质的定性及定量分析可使用此方法检测。在一些实施例中，检测器85包含气体色谱仪-质谱仪(gc-ms)。gc-ms可用作amc检测器以测量半导体制造设备10中挥发性amc污染物(例如toc)的物种及其浓度。gc-ms是相对昂贵仪器且用于分析的时间要用约1个小时。因此，半导体制造设备10的多个处理区域由一个gc-ms监测。在操作中，旋转转换阀83交替地将取样管81c及81d连接到检测器85以一次测量第一处理区域17c及第二处理区域17d中的一者中挥发性amc污染物的物种及其浓度。
51.图9是说明根据本公开的一或多个实施例的各种方面的监测半导体制造设备的方法s90的流程图。为了说明，流程图将连同图1到图8中所展示的图式来描述。在不同实施例中，可替换或消除一些所描述的阶段。
52.方法s90包含操作s91，其中通过若干气体管线23收集无尘室11中的环境空气，其中气体管线23的进气口231布置于无尘室11中的若干取样位置处。在一些实施例中，无尘室11中的环境空气由连接到气体管线23的泵26抽吸到气体管线23中的每一者中。在一些实施例中，泵26是独立控制的。因此，可准确控制环境空气收集到气体管线23中的时间。
53.在一些实施例中，连接到布置于相同处理区域(如图7中所展示的处理区域17c或17d)中的气体管线23的泵26经控制以同时将环境空气收集到气体管线23中。然而，用于抽吸处理区域17c中的环境空气的时间间隔不同于用于抽吸处理区域17d中的环境空气的时间间隔。例如，用于抽吸处理区域17c中的环境空气的时间间隔小于2秒，而用于抽吸处理区域17d中的环境空气的时间间隔是约2秒。
54.在一些实施例中，连接到布置于相同处理区域(如图7中所展示的处理区域17c或17d)中的气体管线23的泵26经控制以在不同时间或频率将环境空气收集于气体管线23中。例如，用于通过气体管线231a将环境空气收集于处理工具70的接口75中的泵26a经控制以在晶片载体72与负载锁定模块76之间运输半导体晶片w期间具有比泵26的时间间隔短的时间间隔。另外，用于吸入负载端口71周围的环境空气的泵26b经控制以在将晶片载体72放置于负载端口71上期间具有比泵26的时间间隔短的时间间隔。通过控制泵具有更高操作频率，可收集关于负载端口71周围的环境空气及/或接口75中的环境空气的参数的更多数据。
55.方法s90进一步包含操作s92，其中由连接到气体管线23的若干计量装置30测量环境空气的参数。在一些实施例中，环境空气的toc浓度由计量装置30测量。计量装置30包含pid以通过测量pid 30中的电离空气产生的电流来检测toc浓度。在一些实施例中，pid 30中uv灯33的操作与连接到相同气体管线23的泵26的操作同步。因此，pid 30的测量频率与泵26的操作频率同步。
56.在一些实施例中，关于环境空气的toc浓度的数据首先从pid 30传输到控制器29。在将数据传输到数据库服务器50之前，控制器29可初步过滤极值以避免触发假警报。例如，如果由两个相邻取样位置检测的浓度差超过预定值，那么控制器29确定测量结果是错误信号且信号不发送到数据库服务器50。此时，控制器29可终止操作s92的测量过程且引发校准过程以校正pid 30的错误以维持测量质量。
57.在一些实施例中，在操作s92中测量环境空气的一个以上参数。例如，用于测量不同参数(例如温度、湿度、磁场、污染物含量(例如微米/纳米尺度颗粒))的另一检测器可连接到计量装置30的下游。将关于测量结果的数据传输到控制器29及数据库服务器50用于进一步处理。然而，应了解，可对本公开的实施例进行许多变化及修改。在一些其它实施例中，由pid 30测量的环境气体通过出口端口312直接排放到下无尘室14，且不进行进一步测量。
58.方法s90还包含操作s93，其中比较与操作s92中产生的测量toc浓度相关联的数据与预期toc浓度相关联的数据。toc浓度的预期值可通过工程/工艺知识应用到数据库服务器50中。例如，当已观察到半导体制造设备10中的正常条件以特定toc浓度持续发生时，此toc浓度确定为正常toc浓度且应用到数据库服务器50中。
59.在一些实施例中，两个位置处toc浓度的预期值可不同。例如，如图8中所展示，处理区域17c处toc浓度的预期值小于处理区域17d处toc浓度的预期值，因为在处理区域17c中执行的过程可比在处理区域17d中执行的过程对toc更敏感。然而，应了解，可对本发明的实施例进行许多变化及修改。所有位置的预期值可相同。
60.在一些实施例中，在分析toc浓度之前，确定测量toc浓度的可接受值的范围。测量toc浓度的可接受值的范围可为从预期值的标准偏差。在一些实施例中，测量toc浓度的可接受值的范围可为对应取样位置中预期toc浓度的特定比率。例如，值的上阈值设置为预期toc浓度加上约2％的toc浓度，且下阈值设置为预期toc浓度减去约2％的toc浓度水平。特定取样位置处上阈值与下阈值之间的差称为可接受值的范围。在一些实施例中，在操作s92中获得的测量toc浓度由数据库服务器50分析。
61.在确定测量toc浓度的可接受值的范围之后，数据库服务器50分析测量toc浓度以确定测量toc浓度是否在可接受范围内。
62.在分析之后，如果测量toc浓度在可接受值的范围内，那么方法重复操作s91及
s92，直到完成用于监测半导体制造设备10的预定周期。然而，如果测量toc浓度超过可接受值的范围，那么方法继续操作s94，其中指示警报条件。
63.在一些实施例中，当由数据库服务器50处理的数据指示测量环境条件已偏离预期toc浓度时(换句话说，当数据库服务器50检测到故障或异常时)，数据库服务器50触发警报。在一些实施例中，不合规格数据指示半导体制造设备10中的故障(或异常)，例如特定取样位置中产生除气或从定位于取样位置附近的处理工具中的一者化学泄漏(例如气体或液体)。
64.已观察到，toc浓度的增加会引起对半导体晶片w的不利效应。因此，为保护半导体晶片w免受损坏，数据库服务器50通知操作员且指示已发生故障的位置，使得可识别及修复制造系统30的任何问题。例如，在发出警告之后，操作员可替换识别位置上方风扇过滤单元151中的过滤器。替代地，在发出警告之后，操作员可替换识别接口75中的过滤器751。在另一示范性实施例中，数据库服务器50关闭位于识别位置周围的处理工具的操作以停止在此类处理工具中执行过程。
65.在一些实施例中，在发出警告之后，数据库服务器50将控制信号发出到旋转转换阀83以流体连接其中发生异常的第一处理区域17c及第二处理区域17d中的一者。随后，经识别处理区域中的环境空气由检测器85收集及分析以获取toc物质的污染物种及其浓度的详细分析。当半导体晶片归因于经识别处理区域中的污染而刮伤时，此分析结果可帮助操作员找出污染源且避免后续晶片污染。
66.在一些实施例中，产生无尘室11的toc浓度等高线图。toc浓度等高线图可通过距离反比权重(idw)或克利金(kriging)法通过操作s92中产生的测量结果及关于取样位置的位置的数据来绘制。toc浓度等高线图可转换为操作员可通过其监测无尘室11中的toc浓度变化的实时toc浓度等高线动画。替代地，关于取样位置的位置及所收集的浓度的数据可存储于数据库中。数据可在预定时间内收集，且系统可基于长期趋势显示无尘室中具有高amc浓度的区域及趋向图，且定期发送报告作为制造环境质量维持或无尘室操作质量管理的基础。
67.本发明的实施例提供一种通过一次收集及分析半导体制造设备的若干取样位置处的环境空气来监测所述fab的方法。分析结果提供此类污染物含量的连续、在线及实时监测以帮助识别来源、稳定生产及防止过滤单元的使用寿命意外缩短。
68.根据本公开的一些实施例，提供一种监测半导体制造设备的方法。所述方法包含通过多个气体管线收集无尘室中的环境空气，其中所述多个气体管线的进气口布置于所述无尘室中的多个取样位置处。所述方法还包含由连接到所述气体管线的多个计量装置测量所述环境空气的参数。同时测量所述取样位置中的至少两者。所述方法进一步包含在由所述计量装置检测的所述参数超出可接受值的范围时发出警告。
69.根据本公开的一些实施例，提供一种监测半导体制造设备的方法。所述方法包含收集无尘室的第一处理区域及第二处理区域中的环境空气。所述方法还包含由多个计量装置监测所述第一处理区域及所述第二处理区域两者中所述环境空气的参数。所述方法进一步包含在由所述计量装置在所述第一处理区域及所述第二处理区域中的至少一者检测的所述参数超出可接受值的范围时发出警告。
70.根据本公开的其它实施例，提供一种半导体制造设备(fab)。所述fab包含无尘室
及下无尘室。所述下无尘室位于所述无尘室下面且通过高架地板与所述无尘室分离。所述fab还包含从所述无尘室延伸到所述下无尘室的若干气体管线，其中所述气体管线中的每一者包括进气口，且所述进气口定位于所述无尘室中的不同取样位置处。所述fab进一步包含若干计量装置。所述计量装置中的每一者与所述气体管线中的一者连接且经配置以测量从所述取样位置收集的环境空气的参数。另外，所述fab包含数据库服务器，其经配置以处理由所述计量装置产生的测量结果且在所述参数超出可接受值的范围时识别异常。
71.上文已概述若干实施例的结构，使得所属领域的技术人员可较好理解本公开的方面。所属领域的技术人员应了解，其可易于使用本公开作为设计或修改用于实施相同目的及/或实现本文所引入的实施例的相同优点的其它过程及结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此类等效构造不应背离本公开的精神及范围，且其可在不背离本公开的精神及范围的情况下对本文作出各种改变、取代及更改。
72.符号说明
73.10:半导体制造设备
74.10a:半导体制造设备
75.10c:半导体制造设备
76.11:无尘室
77.12:高架地板
78.13:屋顶
79.14:下无尘室
80.15:空气室
81.16:循环导管
82.17c:第一处理区域
83.17d:第二处理区域
84.20:第一检测系统
85.20a:第一检测系统
86.21:机壳
87.22:阀组合件
88.23:气体管线
89.23a:气体管线
90.23b:气体管线
91.24:下游管线
92.25:电磁阀
93.26:泵
94.26a:泵
95.26b:泵
96.27:连接气体管线
97.28:盖
98.29:控制器
99.30:计量装置/光电离检测器(pid)
100.31:外壳
101.32:第一片段
102.33:uv灯
103.34:第二片段
104.35:检测单元
105.36:第三片段
106.40:校准组合件
107.41:气体源模块
108.42:流量调节器
109.43:电磁阀
110.44:过滤构件
111.45:零气体源
112.50:数据库服务器
113.51:通信线
114.52:以太网集线器
115.61:洁净气流
116.62:气流
117.63:气流
118.70:处理工具
119.70c:处理工具
120.70d:处理工具
121.71:负载端口
122.72:晶片载体
123.75:界面
124.76:负载锁定模块
125.77:处理室
126.80:第二检测系统
127.81c:取样管
128.81d:取样管
129.82c:进气口
130.82d:进气口
131.83:旋转转换阀
132.84:连接管线
133.85:检测器
134.151:风扇过滤单元(ffu)
135.231:进气口/取样位置
136.231a:进气口
137.231b:进气口
138.310:进口端口
139.312:出口端口
140.351:电极
141.352:电极
142.411:气槽
143.412:歧管
144.501:处理器
145.502:存储器
146.503:输入/输出(i/o)接口
147.504:通信接口
148.505:系统总线
149.751:过滤器
150.l1:第一参考线
151.l2:第二参考线
152.s90:方法
153.s91:操作
154.s92:操作
155.s93:操作
156.s94:操作
157.w:半导体晶片。