操作工艺控制系统的方法及工艺控制系统与流程

本发明大体来说涉及半导体处理系统。更特定来说，本发明涉及对发生于半导体处理系统上的半导体工艺的控制及保护。

背景技术：

在半导体晶片上选择性地移除或沉积材料以从晶片形成集成电路结构在半导体处理技术中是众所周知的。从半导体晶片移除材料通常是采用一些类型的蚀刻工艺来实现，例如反应性离子蚀刻或原子层蚀刻。在晶片上沉积材料可涉及例如以下工艺：化学汽相沉积(cvd)及物理汽相沉积(pvd)、分子束外延(mbe)或原子层沉积(ald)。在半导体处理中，例如布植等其它基于等离子体的工艺或发射工艺也是已知的且以光学方式被监测。所有这些工艺受到严格控制且在环境控制式工艺室中被执行。由于确切量的材料被沉积到晶片表面上或从晶片表面被移除，因此连续地且准确地监测沉积或移除进展以检测特定工艺的精确状态且检测应在何时进一步控制或修改工艺。常见的控制结果是停止工艺。此结果及其相关联时间被称为端点。例如光学传感器等各种传感器用于监测半导体工艺。

以光学方式监测室内的工艺通常用于确定进行中工艺的处理情况、处理状态状况或端点。受监测工艺包含半导体蚀刻、沉积、布植及其中可应用膜厚度及等离子体/晶片发射监测的其它工艺。另外，可监测独立于晶片状况或与晶片状况相关的室状况。取决于工艺，可采用各种算法以从通常与化学物种特征有关的光信号强度导出参数，所述化学物种特征适用于评测半导体工艺及所处理晶片的状态，检测与工艺、室或其它装备及甚至等离子体室的内表面状况相关联的错误。

技术实现要素：

在一个方面中，提供一种工艺控制系统。在一个实施例中，所述工艺控制系统包含：(1)光学传感器，其经配置以监测工艺室内的生产工艺且依据所述生产工艺而产生光学数据；(2)操作控制器，其经配置以执行关键功能以依据光学数据确定所述生产工艺的处理状况，其中关键功能是由关键功能控件器引导；(3)可适应性管理控制器经配置以将关键功能控件提供到操作控制器，其中在关键功能期间所述可适应性管理控制器与操作控制器被分级隔离。

在另一方面中，揭示一种操作工艺控制系统的方法。在一个实施例中，所述方法包含：(1)从可适应性管理控制器为操作控制器提供关键功能控件；(2)由操作控制器采用关键功能控件来自主地执行关键功能；及(3)在关键功能期间将所述可适应性管理控制器与所述操作控制器分级隔离。

附图说明

可参考结合下文简要描述的图式做出的以下详细描述来理解本发明。

图1图解说明根据本发明的原理建构的工艺控制系统、可适应性模块化工艺控制系统(ampcs)的实例的框图；

图2图解说明根据本发明的原理建构的ampcs中的一些元件的另一实例的框图；

图3图解说明根据本发明的原理建构的ampcs的又一实例的框图；

图4图解说明操作根据本发明的原理实施的工艺控制系统的方法的实施例的流程图；

图5图解说明操作根据本发明的原理实施的mpcs的方法的实施例的流程图；

图6图解说明操作根据本发明的原理实施的mpcs的另一方法的实施例的流程图；

图7图解说明操作根据本发明的原理实施的mpcs的又一方法的实施例的流程图；且

图8图解说明操作根据本发明的原理实施的mpcs的又一方法的实施例的流程图。

具体实施方式

光谱仪是用于半导体处理系统中以用于光学监测的光学传感器的实例。光谱仪通常与端点控制器及室控制器协同工作以执行化学物种特征分析且引导工艺室内的半导体工艺。除了连接到室控制器以用于控制处理室之外，端点控制器通常可由其它计算装置(例如工具控制器、fab控制器、管理控制器等)接达以从端点控制器获得报告数据(例如，运行时间、错误、工艺统计)。

本发明意识到，半导体处理系统的此常见配置由于允许可在半导体工艺的关键功能期间占用端点控制器的处理带宽的外部计算装置接达端点控制器而增加了半导体工艺的脆弱度。此计算处理能力的减小可对半导体工艺产生负面影响且导致昂贵半导体晶片损坏。

常见处理控制系统的进一步细节可总结为如下。现有系统架构对于网络环境来说通常是不可扩展的且大多数系统组件以需要将其编译在同一应用程序中的方式被紧密地耦合起来，且还具有直接交互，而这种交互使跨越多个程序、计算机及网络的分离变得实际上不可能。现有系统的内部组件之间的交互及通信通常是任意的且这些组件的内部元件之间的直接接达通常不具线程安全性也不高效。认为现有系统架构具有极为有限的(如果存在的话)隔离、分离及联网可能性。现有系统可将所有接口及所有计算组件紧密地耦合起来，因此分配密钥接口或跨越多个计算机的处理严重受限。

实时性能也受到给用户界面(ui)以及定期地锁定处理的图形用户界面(gui)的同步通知及所述界面的更新妨碍，而处理数据及细节被直接存取以更新ui。此外，在现有系统中，用户可能容易对性能产生影响。直接存取现有系统的处理应用程序、os及文件会对所有实时处理的性能带来不可控制风险，使得与现有系统的正常交互也可容易引入关键中断及等待时间。

本发明提供用于半导体工艺的可适应性及模块化兼具的工艺控制系统。所揭示工艺控制系统有利地将用于确定处理室中的处理状况的关键功能与工艺控制系统的非同步操作分离。如此，工艺控制系统采用与工艺控制系统的其它组件分级隔离的操作控制器。因此，操作控制器在关键功能期间是自主的且被隔离的。然而，控制系统有利地允许在设置期间可接达到操作控制器以用于监测半导体工艺。此允许将包含操作参数、局部设定与全局设定及脚本的关键功能控件从单个分配装置(例如，可适应性管理控制器)经由存储库同时分配到多个操作控制器。本文中所使用的关键功能控件包含用于引导操作控制器的关键功能的配置文件。配置文件可包含提供工艺输入及定义的变量、方程式及序列(或脚本)。关键功能控件还可包含材料文件、参考文件、持久变量文件及设置。设定可包含全局设定及为特定控制器所特有的控制器设定。

本文中所使用的操作控制器是经配置以监测半导体处理室中的半导体工艺的计算装置。操作控制器从传感器或传感器系统(例如光谱仪或另一光学传感器)接收光反馈，所述操作控制器用于控制沉积到晶片表面上或从晶片表面移除的材料的实际量。因此，操作控制器可包含端点控制器的功能性。在一些实施例中，操作控制器或其功能性可被集成于工艺控制系统的一或多个计算装置中。举例来说，操作控制器的功能性可包含于自主摄谱仪中。自主摄谱仪是包含光谱仪及操作控制器的独立式传感器系统的实例。在一些实施例中，操作控制器可与处理系统的装置(例如与室控制器)联用以引导处理室的操作。无论实施方案如何，本发明提供具有被分级隔离同时执行关键功能的操作控制器的工艺控制系统。

与常规系统相比，本文中所揭示的分级隔离可保护关键功能免受外部影响但允许将关键功能控件安全且同时地分配到操作控制器。分级隔离包含采用权限等级来控制对操作控制器的存取，其中与半导体工艺无关的人员及其它非关键影响因素(例如，管理及环境评估系统)更加受限，且允许密切相关的人员(例如工具工程师)具有更大存取权。分级隔离操作控制器允许从如在常规处理系统架构中所使用的单个装置(例如，端点控制器)移除常见故障点的能力。在一些实施例中，分级隔离只有在操作控制器的计算机处理未执行关键功能时才允许接达操作控制器。

本文中所使用的关键功能是实时或几乎实时地发生以用于监测半导体产品的生产的操作；是通常在毫秒范围中发生的实时功能。关键功能可采用算法以从光学数据(例如，光信号强度)导出参数，所述参数用于评测生产工艺的状态。生产工艺可以是在等离子体室内的半导体工艺或用于开发产品(例如，晶片)的另一工艺。本文中所使用的关键功能包含至少：工具控制与工艺结果发出、化学物种特征分析及自主决策制定。本文中所使用的非同步操作不必实时地发生，但可在可从(举例来说)操作控制器获得计算处理能力而不会影响关键功能处理时发生。

所揭示工艺控制系统提供跨越通信网络(例如，局域网或广域网)分布的模块化架构。所揭示控制系统为端点处理(光谱传感器)压缩所需处理空间，从管理角度提高可靠性且将用户界面的负荷转嫁到管理性计算装置以使室实时处理更加高效但仍可获取。工艺控制系统进一步通过允许自动管理性步骤而移除人为因素。此安全地允许远程管理且提供数据采集及分析的便利。

图1图解说明根据本发明的原理建构的工艺控制系统、可适应性模块化工艺控制系统(ampcs)100的实例的框图。图1图解说明其中可采用如本文中所揭示的ampcs100或可适应性模块化工艺控制方法(ampcm)来提供自主数据收集、数据处理及生产处理(更具体来说，是图1中的半导体处理)控制的环境。ampcs100包含多个可适应性管理控制器、存储库60、多个操作控制器及多个光谱仪。可适应性管理控制器的数目及/或其配置或可用功能性在不同实施例中可有所不同。举例来说，一些可适应性管理控制器可不包含工艺仪表板、工艺可视化器及编辑器/分析器，但替代地包含这些装置中的一或两者。因此，不同可适应性管理控制器的配置及功能性可有所不同。在一些实施例中，可采用单个可适应性管理控制器。在图1中，图解说明三个可适应性管理控制器50、51、52。可适应性管理控制器50作为另外可适应性管理控制器51、52的代表在下文加以详细论述。在一些实施例中，可适应性管理控制器51、52可被实施于管理性计算装置中的一些计算装置上且提供直接接达性而非使用可适应性管理控制器50。

ampcs100的各种装置或组件可经由各种连接以通信方式耦合在一起。常规连接可用于ampcs100的组件之间的通信耦合。通信网络(例如，以太网)可用于通信耦合中的一些。对于一些远程装置来说，可使用例如因特网等通信网络。图1中的一些连接是通过虚线图解说明以指示连接可以是在ampcs100的不同操作期间提供分级隔离的暂时性连接或非永久性连接。举例来说，当执行关键功能时，虚线所表示的连接可(例如)经由编码被物理地移除或在内部断开连接以提供隔离。图2及3中的虚连接线也指示可提供分级隔离的连接。

ampcs100被展示为制作系统的一部分，所述制作系统具有多个工具(工具101、102及103)及多个等离子体处理室、室控制器及感测系统。针对工具101展示了四个处理室，但可使用不同数目。工具101、102、103可以是fab的处理线的一部分。fab可具有比代表性工具101、102及103更多或更少的工具。其它fab也可类似地耦合到可适应性管理控制器50。管理性计算装置(例如，用于fab的管理控制器)可以通信方式耦合到可适应性管理控制器50以从fab及工具获得报告，例如仪表板报告。可从存储库60经由可适应性管理控制器50获得报告数据。下文关于可适应性管理控制器50详细地图解说明且论述工具101以作为其它工具102、103的代表。

工具101包含多个处理室112、122、132、142，所述多个处理室经配置以处理晶片以形成集成电路。工具101还包含多个室控制器113、123、133、143及经由处理室的对应室控制器113、123、133、143中的每一者引导处理室112、122、132、142的操作的工具控制器105。光谱仪119、129、139、149以光学方式耦合到处理室112、122、132、142，所述光谱仪用于监测处理室中的处理。可使用其它光检测器(例如单色仪或基于光电二极管的检测器)来替代光谱仪。除了光检测器之外，其它感测系统(例如针对压力、rf能量、气流、温度、卡盘位置及台板位置的感测系统)也可用于监测处理。

使用光检测器作为实例，在正常半导体处理期间，光学发射光谱(oes)系统及/或干涉端点(iep)系统可用于监测及/或控制处理室中的每一者内的等离子体工艺状态。处理室112、122、132、142通常在可包含各种工艺气体的经部分排空容积中围封晶片且处理等离子体。从室中所形成的等离子体产生可见光及不可见光。等离子体光的特性受到室内所使用气体、用于形成等离子体的能量级及材料之间的关系的影响，最显著的因素是正在被处理的半导体材料。可与等离子体光发射同时地从外部源(未展示)引入光。对于iep处理来说，此外部光将由连续源或由光谱仪119、129、139、149控制的选通闪光灯产生。等离子体产生的光由光谱仪119、129、139、149通过通常位于室的一侧上的观察端口来监测，且闪光灯光通常通过位于室顶部上的一系列光学器件来监测，这是因为反射测量是主要目标。不论监测位置如何，均经由光学耦合系统将光导引到光检测器，例如图1的光谱仪119、129、139、149。所检测到光可在从深紫外光(duv)到近红外光(nir)(通常小于200nm到大于1700nm)的波长内变化，且所关注波长可从其中的任何子范围选择。观察端口通常是由蓝宝石或石英材料形成，从而支持宽范围的波长发射。光学耦合系统可用于将对应处理室以光学方式耦合到其相应光谱仪且可包含多个类型的光学元件，例如但不限于光学滤波器、透镜、镜子、窗口、光圈、光纤等。

为了进行后检测并转换成电信号，通常会在光检测器的子系统内放大光信号、将其数字化且传递到信号处理器。本文中所揭示的操作控制器可以是执行信号处理且确定处理状况的计算装置。操作控制器可以是工业pc、plc或其它计算装置，所述装置采用较多算法中的一者来执行关键功能以产生输出，例如表示特定波长的强度或两个波长频带的比率的模拟控制值或数字控制值。算法可分析预定波长下的发射强度信号且确定与工艺状态有关的趋势参数且可用于存取状态，举例来说端点检测、蚀刻深度、等离子体状况等。可将输出值传送到处理室以用于监测及/或修改发生在处理室内的生产工艺。

操作控制器117、127、137、147经配置以从其所耦合光谱仪119、129、139、149接收发射，执行分析以供端点检测，且基于此而将实时反馈(工艺状态、子端点及任何其它监测细节)提供到对应室控制器113、123、133、143。如上文所述，操作控制器117、127、137、147可经配置以执行通常由端点控制器及信号处理器执行的功能。光谱仪119、129、139、149经由常规通信连接(例如usb、rs232及/或以太网)耦合到其相应操作控制器117、127、137、147。操作控制器117、127、137、147经由常规连接(例如di/o、rs232及以太网)耦合到其相应室控制器113、123、133、143。在一些实施例中，可将操作控制器117、127、137、147中的一个以上集成到单个计算装置中。如果处理需要足够低以在所要的实时准确度下支持此配置，那么可将所有操作控制器117、127、137、147均集成到单个计算装置中。

除了耦合到其相应光谱仪119、129、139及149之外，操作控制器117、127、137、147也以通信方式耦合到可适应性管理控制器50及存储库60。耦合到可适应性管理控制器50及存储库60是任选的且对于实时的可靠监测、端点检测及/或其它信号处理性能来说是不需要的。可适应性管理控制器50是计算装置，其为操作控制器117、127、137、147提供编程方式以添加、移除且编辑设定、文件及其它关键功能控件以监测处理室112、122、132、142中的半导体工艺。关键功能控件可同时地对操作控制器117、127、137、147可用，且在通信连接及系统状态允许时，这些关键功能控件将被安全地集成到操作控制器117、127、137、147中的每一者中。在一些实施例中，用户可手动地管理关键功能控件而不采用可适应性管理控制器50。另外，操作控制器117、127、137、147中的每一者可与对存储库60的手动改变同步。

在关键功能期间，可适应性管理控制器50与操作控制器117、127、137、147被分级隔离。分级隔离保护关键功能不会因可适应性管理控制器50而出现可损害正在被处理的晶片的中断。举例来说，不在关键功能期间处理来自可适应性管理控制器50的数据请求，而是操作控制器117、127、137、147可在计算处理能力不用于关键功能时处理所述请求。

可适应性管理控制器50也提供到存储库60的接口以允许检索从ampcs100的其它组件存放在存储库60中的数据。存储库60是经配置以(任选地)存储ampcs100的系统数据(包含关于半导体工艺的系统数据)的系统档案库。存储库60可以是接收并存储数据的常规存储器、外部存储装置或网络存储装置。数据可以是从关键功能得来的操作数据。操作数据可包含关键功能所产生的数据文件及日志文件。如果是网络存储装置，那么存储库60可经由可适应性管理控制器50所定义的设定以通信方式耦合到ampcs100的各种计算装置，以允许存取其上所存储的数据且允许递送数据以存储于存储库60上。除了系统数据之外，存储库60还可存储可由可适应性管理控制器50检索且用于其它工具(例如，工具102及工具103)的操作控制器的关键控制功能，例如设置数据。存储库60可位于远程位置处或与ampcs100的其它组件完全断开连接，而不会对关键功能产生负面效应。

操作数据可从ampcs100的各种组件被自动发送到存储库60。有利地，操作控制器117、127、137、147可在闲置计算机处理时间期间发送操作数据。可适应性管理控制器50可从与其耦合的管理性计算装置接收对操作数据的请求。管理性计算装置可包含fab管理控制器。在一些实施例中，管理性计算装置可存取存储库60而不采用可适应性管理控制器50。可经由可适应性管理控制器50将半导体工艺或操作数据的简短细节以仪表板格式呈递到管理性计算装置。可适应性管理控制器50可用作管理性计算装置。图1中的可适应性管理控制器50用于工具线。在其它实施例中，如本文中所揭示的可适应性管理控制器可用于单个工具。

可适应性管理控制器50经配置以将关键功能控件提供到操作控制器117、127、137、147。在一些实施例中，关键功能控件可被提供到存储库60且接着由操作控制器117、127、137、147存取。可适应性管理控制器50是具有处理器及存储器的计算装置，且在关键功能期间与操作控制器117、127、137、147被分级隔离。可适应性管理控制器50包含工艺仪表板20、工艺可视化器40及编辑器/分析器30。工艺仪表板20、工艺可视化器40及编辑器/分析器30可各自被实施为单个计算装置上的引导其一或多个处理器的操作的一系列操作指令。在一些实施例中，工艺仪表板20、工艺可视化器40及编辑器/分析器30可各自被实施于不同计算装置上。可适应性管理控制器50的额外实施例含有所有工艺可视化器功能及关键功能，从而允许完整可适应性管理控制器50的可视化以达成序列(脚本)的线下编辑及后收集数据分析。可适应性管理控制器50可包含额外组件，例如关于图3中的可适应性管理控制器所揭示的组件。

工艺仪表板20监测工具101、102、103的健全状态及管理以及工具101、102、103的处理室。工艺可视化器40经配置以从操作控制器117、127、137、147安全地获得资讯及数据。编辑器/分析器30管理操作控制器117、127、137、147的配置文件。

操作控制器117、127、137、147(例如)从光谱仪119、129、139、149接收光学数据且基于光学数据而引导所耦合处理室的操作。如上文所述，操作控制器117、127、137、147可经由耦合到处理室的对应室控制器来引导操作。指导或去往室控制器的反馈可以是基于由(举例来说)操作控制器、光谱仪或这些装置中的任何者的组合确定的特征化强度比的处理室调整。

图2图解说明根据本发明的原理建构的可适应性模块化工艺控制系统(ampcs)200的选择元件的另一实例的框图。ampcs200被展示为耦合到工艺工具210且包含自主光谱仪220、可适应性管理控制器250及存储库260。ampcs200的组件可经由常规连接以通信方式耦合。

如下文中所使用，术语“光谱仪”应被理解为通常包括：至少一个摄谱组件，其用于将光分散成光谱；光检测器，其用于将光谱光从摄谱分量转换成原始(未校准)光谱强度数据；及用于执行软件从而执行测量、校准测量且将原始光谱强度数据转换成光信号数据的计算电子装置、固件及处理容量。因此，典型光谱仪将包含用于接收光的至少一个光学端口、光学耦合器或其它光学组件以及用于发送并接收数据及可执行程序代码的一或多个数据连接、端口或其它数据传输组件。本文中所使用的自主光谱仪包含如上文所描述的光谱仪的组件及操作控制器。因此，自主光谱仪是其中集成有操作控制器及光谱仪的单个计算装置。

工艺工具210经配置以处理晶片以形成集成电路。工艺工具210包含至少一个环境控制处理室，例如图1的处理室112、122、132、142中的一者。工艺工具210也可包含耦合到处理室的至少一个室控制器。额外工艺工具可耦合到自主光谱仪220。

自主光谱仪220是包含光谱仪230及操作控制器240两者的单个计算装置。光谱仪230及操作控制器240可包含必要逻辑以执行与如上文关于图1所描述的光谱仪119、129、139、149及操作控制器117、127、137、147相同的功能性。可适应性管理控制器250及存储库260也可包含必要逻辑以执行与如上文关于图1所描述的可适应性管理控制器50及存储库60相同的功能性。

可适应性管理控制器250连接到如图1中的管理性计算装置。经由连接，可适应性管理控制器250接收数据请求且利用数据(例如操作数据)对管理性计算装置做出响应。可适应性管理控制器250可从存储库260检索操作数据。光谱仪230及操作控制器240可自动且非同步地将操作数据发送到存储库260以供存储。可适应性管理控制器250也可从管理性计算装置接收关键功能控件以分配到操作控制器240。在一些实施例中，关键功能控件可存储于存储库260中。可适应性管理控制器250与自主光谱仪220被分级隔离。

图3图解说明根据本发明的原理建构的可适应性模块化工艺控制系统(ampcs)300的又一实例的框图。ampcs300包含可适应性管理控制器310、操作控制器320、存储库330及光谱仪340。ampcs300耦合到多个室控制器350、352、354、356。室控制器中的每一者可耦合到处理室(图3中未展示)。

可适应性管理控制器310将设置、实时监测及控制提供到操作控制器320。可适应性管理控制器310包含工艺仪表板312、工艺可视化器314、编辑器/分析器316及中央自动化文件管理器(afm)319。工艺仪表板312监测连接到ampcs300的工具及室的健全状态及管理。在一些实施例中，工艺仪表板312经定义以监测作为单个组合式实体的工具与室。可适应性管理控制器310可被实施于单个计算装置上。在其它实施例中，可适应性管理控制器可被实施于多个计算装置上。举例来说，工艺仪表板312可位于第一计算装置上，且工艺可视化器314可位于不同的第二计算装置上。编辑器/分析器316及中央afm319可以是第一计算装置或第二计算装置中的一者或甚至被实施于不同计算装置上。

工艺可视化器314经配置以从操作控制器320安全地获得资讯及实时数据，包含实时情况及日志。所获得的资讯及实时数据可通过工艺可视化器314(例如)经由图形来直观地显示。资讯及数据可以是实时数据。实时数据是可在处理及监测正在发生从而形成数据文件的同时被展示的按需数据。数据文件中的数据既不可在本地也不可远程地存取直到其完整为止。然而，实时数据是活跃地进入到正在创建的数据文件中的数据。实时数据可或不可被延迟，但实时数据的重要性在于其仅供人为使用且或对实时工艺功能来说不关键或不涉及到实时工艺功能。工艺可视化器314可用于从操作控制器320手动收集数据。因此，除了自动递送且检索ampcs300所提供的操作数据之外，工艺可视化器314允许具有获批准权限等级的用户手动地存取操作数据。在各种实施例中，如果自动特征被停用或如果数据被移动到额外位置，那么不排除手动地复制数据。

编辑器/分析器316用于编辑或后处理用于操作控制器320的线下关键功能控件且分析数据及日志。编辑器/分析器316为具有适当权限等级的人员(例如，管理者)提供加载或编辑至少一些关键功能控件的能力。可适应性管理控制器310也可从经由存储库330分配关键功能控件的管理性计算装置接收关键功能控件。当系统处理闲置且与存储库的连接可用时，编辑器/分析器316可将关键功能控件存储于存储库330中以达成共享同一存储库的每一操作控制器的同步，例如操作控制器320及存储库330。有利地，操作控制器320可从存储库330提取关键功能控件。

编辑器/分析器316也打算检查并分析存储库330中的系统日志及数据。分析可包含依据数据文件及日志文件来确定工艺事件的发生。数据文件或日志文件可包含对应于工艺事件的标记。

操作控制器320包含传感器接口322、用于室控制器350、352、354、356中的每一者的关键功能控件管理器(cfcm)(由cfcm324表示)、通用远程接口(uri)326、非易失性存储装置328及afm329。传感器接口322支持在各种不同环境中操作的多个摄谱仪，例如来自光谱仪340的摄谱仪。在图3中，多个光谱仪340被图解说明为对应于室控制器350、352、354、356中的每一者的工艺室(未展示)。用于传感器接口322的通信输送机制可以是(举例来说)以太网(tcp/ip)或usb。

cfcm324中的每一实例将来自存储库330配置文件(即关键功能控件)用于操作控制器320。cfcm324中的每一实例也从光谱仪340中的每一者、从传感器接口322接收光学数据且执行方程式及脚本(即执行关键功能)以搜索工具应被发送到的工艺室中正在发生的任何事件。cfcm324也创建详述处理执行的数据文件及关键日志文件且将这些文件递送到非易失性存储装置328。uri326提供操作控制器320上的一或多个cfcm324实例与一或多个工艺模块/室控制器350、352、354、356之间的通信处置及接口映射。uri326提供通用通信接口，所述通用通信接口将室控制器350、352、354、356的通信语言转换成cfcm324所采用的通信语言或协议。如此，uri326有利地允许操作控制器320及cfcm324与采用不同网络输送或协议的各种类型的室控制器协同使用。举例来说，此接口可利用允许可适应各种协议的数字i/o、rs232或以太网。

非易失性存储装置328存储来自操作控制器320的各种组件的数据，包含由cfcm324创建且从cfcm324接收的数据文件及日志文件。afm329将来自非易失性存储装置328的数据及日志文件存档到存储库330。afm329确保文件将以“平衡”方式被删除或被存档使得实例将不会比另一实例存留或丢失更多文件。可适应性管理器控制器310的中央afm319平衡且管理由在每一操作控制器上运行的afm(例如，操作控制器320上的afm329)放置于其位置处的数据及日志。afm329基于用户设置最小“自由空间”而非用以保存文件的一些时间量而管理非易失性存储装置328。afm329可将数据从非易失性存储装置328自动移动到存储库330。接着，可适应性管理控制器310可安全地存取此数据。另外，此数据可进一步由中央afm319管理以进一步存档到更中央的位置或视需要删除以为将来所存档的文件维持空间。

室控制器330、332、334、336耦合到操作控制器320及光谱仪。室控制器330、332、334、336接收处理指导以引导与其耦合的处理室的操作(图3中未图解说明)。室控制器330、332、334、336可以是常规室控制器。

图4到图8图解说明操作根据本发明的原理实施的工艺控制系统的方法的实施例的流程图。工艺控制系统用于监测半导体工艺。图4到图8中所揭示的方法可与模块化工艺控制系统(mpcs)(例如，ampcs100)搭配采用，且说明可调适的多个控制系统配置。方法400开始于步骤405中。

在步骤410中，确定模块化工艺控制系统的类型或调适。确定中的至少一部分可由用户或管理者基于可用于工艺控制系统的装备及通信连接而做出。也可在目标平台上运行安装程序(installationprogram或installer)且使用所述安装程序来检测操作能力并基于此而为mpcs的调适提供有效选项。管理者可基于安装程序所提供的选项而确定特定调适。因此，可基于所要配置及装备能力而调适本文中所揭示的工艺控制系统。在方法400中，在mpcs的四个不同调适之间做出确定。接着，根据所确定的mpcs的调适采用操作方法。当mpcs在单个工具上包含单个操作控制器与多个处理室时，方法400继续进行到步骤505以开始图5中所图解说明的方法500。当mpcs包含不具有工具或fab联网选项的自主光谱仪时，方法400继续进行到步骤605以开始图6中所图解说明的方法600。当mpcs包含确实具有工具或fab联网选项的自主光谱仪时，方法400继续进行到步骤705以开始图7中所图解说明的方法700。当mpcs包含不具有联网及对存储库内容的线下分析的操作控制器时，方法400继续进行到步骤805以开始图8中所图解说明的方法800。接着，方法400根据所述方法500、600、700或800而继续。

现在转到图5，图解说明操作根据本发明的原理的实施的mpcs的方法500的实施例。对于方法500来说，mpcs包含监测多个处理室的单个操作控制器。图3的操作控制器320提供实例。方法500开始于步骤505中。

在步骤510中，将mpcs的一或多个光谱仪连接到操作控制器上的cfcm的实例且随所述cfcm的实例而设置所述一或多个光谱仪。cfcm的单个实例可用于单个光谱仪以提供光谱仪与cfcm的独特耦合。光谱仪可经由操作控制器的传感器接口连接到cfcm实例。物理连接(例如缆线)可用于将光谱仪连接到传感器接口。设置可包含定义ip地址、映射到通信信道及配置传感器接口的硬件以与光谱仪通信。

在步骤520中，将mpcs的每一室控制器连接到cfcm实例且随cfcm实例进行设置。物理连接(例如缆线)可用于所述将室控制器连接到操作控制器及cfcm实例。常规通信接口可用于物理连接。可经由操作控制器的uri设置室控制器。uri可用于设置与正确cfcm实例的连接且可包含定义ip地址、映射到通信信道及配置通信接口的硬件以与室控制器进行通信。正确cfcm实例是耦合到室控制器的对应光谱仪的cfcm实例。

在步骤530中，为工艺控制系统建立自动化文件管理。自动化文件管理允许将在mpcs中所使用或所产生的数据文件(例如，关键功能控件及操作数据)自动且非同步地移动到mpcs的专用位置。自动化文件管理可独立于关键功能的操作而自动管理数据及日志文件。管理者可设置文件的位置及移动要求以达成自动化。在一个实施例中，自动化文件管理包含配置操作控制器的nv存储装置以从cfcm接收数据及日志文件。另外，存储库可连接到操作控制器以接收数据及日志文件。在一些实施例中，存储库已(例如)经由缆线连接到操作控制器，且所述连接经确认。操作控制器的afm可用于设置存储库与nv存储装置之间的连接且激活自动化文件管理。

在步骤530之后，方法500并行但独立于后续步骤地继续到步骤540及步骤545。在步骤540中，为cfcm提供关键功能控件。可从nv存储装置加载关键功能控件以供cfcm使用。在一些实施例中，在将所存储关键功能控件提供到cfcm之前先对其进行编辑。管理者可采用用户界面(例如，键盘)来编辑关键功能控件。在其它实施例中，可针对cfcm创建关键功能控件或新关键功能控件。此外，用户界面可用于输入关键功能控件。对于cfcm的每一实例来说，关键功能控件可以是相同的。在其它实施例中，对于cfcm中的一者或所有来说，关键功能控件可以不同。

在步骤545中，连续地执行自动化文件管理。自动化文件管理可包含对nv存储装置及存储库的管理。所述自动化文件管理可持续与mpcs的操作同样长的时间。

现在返回到步骤540，方法500继续到步骤550，其中执行工艺监测及关键功能操作。可经由常规过程执行工艺监测及关键功能操作。在一个实施例中，步骤550可包含：启用工具控制以用于自动数据收集、处理及事件报告；等待工具控制开始；使用关键功能控件来执行关键功能且将结果存储于nv中且继续直到工具控制被释放为止。接着，方法500继续到步骤560且结束。

现在转到图6，图解说明操作根据本发明的原理实施的mpcs的方法600的实施例。对于方法600来说，mpcs包含不具有工具或fab联网选项的自主光谱仪。图2的不具有工具或fab网络选项的自主光谱仪220是实例。与方法500不同，在方法600中，操作控制器实质上具有单个cfcm实例。方法600开始于步骤605中。

在步骤610中，将自主光谱仪与其对应室控制器连接且随对应室控制器对自主光谱仪进行设置。自主光谱仪可经由物理连接而连接到室控制器。用于通信的电连接以及光学连接两者均可被连接。自主光谱仪及室控制器的常规端口、接口等可用于物理连接。设置连接可包含配置相应端口、接口等以用于经由连接通信。与方法500不同，在操作控制器与光谱仪之间不需要连接，这是因为此连接是自主光谱仪固有的。

在步骤620中，将自主光谱仪连接到室控制器且随室控制器对自主光谱仪进行设置。自主光谱仪的uri可用于设置与室控制器的连接且可包含定义ip地址、映射到通信信道及配置通信接口的硬件以与特定室控制器进行通信。

在步骤630中，为工艺控制系统建立自动化文件管理。在一个实施例中，此包含将存储库连接到自主光谱仪以接收数据及日志文件。在一些实施例中，存储库已(例如)经由缆线连接到操作控制器，且所述连接经确认。自主光谱仪的afm可用于设置与存储库的连接且接着激活自动化文件管理。自动化文件管理可独立于关键功能的操作而自动管理数据及日志文件。与方法500不同，自主光谱仪的nv存储装置不需要经配置以接收操作数据(例如，数据及日志文件)，这是因为此是自主光谱仪所固有的。

在步骤630之后，方法600并行地继续到步骤640及步骤645，如在方法500中一样。在步骤630中，为特定室控制器提供关键功能控件。可从自主光谱仪的nv存储装置加载关键功能控件。在一些实施例中，在提供所存储关键功能控件之前先对其进行编辑。管理者可采用用户界面(例如，屏幕及键盘虚拟化)来编辑关键功能控件。在其它实施例中，可创建关键功能控件或新关键功能控件。此外，用户界面可用于输入键功能控制或促进关键功能控件的传送。

在步骤645中，连续地执行自动化文件管理。自动化文件管理可包含对nv存储装置及存储库的管理。自动化文件管理可持续与mpcs的操作同样长的时间。

现在返回到步骤640，方法600继续到步骤650，其中执行工艺监测及关键功能操作。可如上文在步骤550中所描述地执行工艺监测及关键功能操作。接着，方法600继续到步骤660且结束。

现在转到图7，图解说明操作根据本发明的原理实施的mpcs的方法700的实施例。对于方法700来说，mpcs包含具有工具或fab联网选项的一或多个自主光谱仪。自主光谱仪220是实例。方法700可采用多个自主光谱仪。方法700开始于步骤705中。

在步骤710中，将自主光谱仪连接到其对应室控制器及amc。自主光谱仪可经由物理连接而连接到室控制器。用于通信的电连接以及光学连接两者均可被连接。自主光谱仪及室控制器的常规端口、接口等可用于物理连接。设置连接可包含配置相应端口、接口等以用于经由连接进行通信。自主光谱仪也可经由物理连接(例如缆线)连接到amc。在此实施例中，多个自主光谱仪连接到amc且连接到其相应室控制器中的每一者，但方法700也适用于具有网络连接的单个自主光谱仪。

在步骤720中，设置amc以管理与其连接的所有自主光谱仪。在此步骤中，管理者可配置amc的工艺仪表板以与自主光谱仪进行通信。配置工艺仪表板可包含定义ip地址、映射通信信道及确认工艺仪表板已接达到自主光谱仪。

在步骤730中，设置amc以用于自动化文件管理。对于amc来说，此包含设置amc以达成与其连接的所有自主光谱仪的自动化文件同步。在自动化文件管理的情况下，只有在存在连接时才可发生更新。更新可自动发生。文件可以是关键功能控件。可使用通信网络来达成同步。在步骤730之后，自主光谱仪具有执行关键功能所需的所有文件及设定。

在步骤740中，采用amc来针对自主光谱中的每一者设置uri以与其特定室控制器进行通信。amc的工艺仪表板可用于与自主光谱仪中的每一者的uri进行通信以建立连接。设置可包含定义ip地址、映射到通信信道及配置通信接口的硬件以与特定室控制器进行通信。每一自主光谱仪的对应室控制器随其自主光谱仪上的cfcm实例而被设置。在步骤740之后，自主光谱仪获悉工具将如何与其通信且准备接收命令以执行关键功能。

在步骤750中，采用amc来为mpcs建立自动化文件管理。amc的工艺仪表板可用于步骤750。在一个实施例中，建立自动化文件管理包含将自主光谱仪中的每一者连接到存储库。在一些实施例中，存储库已(例如)经由缆线连接到自主光谱仪，且所述连接经确认。自主光谱仪中的每一者的afm可用于设置与存储库的连接且激活自动化文件管理。所述自动化文件管理可独立于关键功能的操作而自动管理数据及日志文件。amc也可用于设置工艺控制系统的中央afm。在步骤750中，管理者可使用amc来设置如何通过mpcs管理数据。有利地，amc可用于方法700的多个步骤，从而允许从单个位置设置mpcs。

在步骤750之后，方法700继续到步骤760及步骤765。在步骤760中，将关键功能控件提供到所有自主光谱仪。amc可用于将关键功能控件提供到所有自主光谱仪。举例来说，可采用amc来编辑具有关键功能控件的单个文件，且接着将所述经编辑文件作为经更新文件通过网络连接而提供给自主光谱仪中的每一者。在一些实施例中，在提供所存储关键功能控件之前先对其进行编辑。在步骤760中，管理者可不具有到自主光谱仪的用户界面，且替代地使用amc的元件(例如，编辑器/分析器)来编辑关键功能控件。同样地，管理者可利用经由步骤730设置并连接的元件来放置关键功能控件，使得自动化文件管理功能将确保关键功能控件的适当同步。在其它实施例中，可创建关键功能控件或新关键功能控件。此外，可采用用户界面来输入关键功能控件。

在步骤765中，连续地执行自动化文件管理。自动化文件管理可包含nv存储装置及存储库的管理。自动化文件管理可持续与mpcs的操作同样长的时间。

返回到步骤760，方法700继续到步骤770，其中执行工艺监测及关键功能操作。可根据上文所描述的方法550执行工艺监测及关键功能操作。接着，方法700继续到步骤780且结束。

现在转到图8，图解说明操作根据本发明的原理实施的mpcs的方法800的实施例。对于方法800来说，mpcs包含具有编辑器/分析器的amc，编辑器/分析器连接到存储库但未连接到操作控制器。举例来说，图3中的amc310未采用工艺仪表板312及工艺可视化器314及与操作控制器320的连接，但具有连接到存储库330的编辑器/分析器316。在一些实施例中，存储库可连接到操作控制器，例如图3中所图解说明。连接可以是暂时建立的，例如用于传达数据及日志文件以及关键功能控件。方法800开始于步骤805中。

在步骤810中，将amc连接到存储库。可经由有线连接来连接amc。在一些实施例中，amc可被实施于pc或膝上型计算机上且经由常规连接而连接到存储库。

在连接之后，在步骤820中，设置amc的编辑器/分析器以采用所复制文件或直接存取存储库上的文件。所复制文件可以是加载于amc上的关键功能控件。

在步骤830中，将关键功能控件提供到存储库且对所收集传感器数据执行分析。可经由用户界面(例如，键盘)编辑(例如)从存储库获得的关键功能控件。在其它实施例中，可创建关键功能控件或新关键功能控件。在此方法中，需要用户界面，且所述用户界面通常呈用于与amc系统发挥作用以检查、分析、改变关键功能控件的监视器、键盘、鼠标形式。

在完成传感器数据的分析且已更新存储库上的关键功能控件之后，方法800继续到步骤840，其中更新amc所使用的关键功能控件。接着，在步骤850中结束方法800。

本文中所描述的实施例经选择并描述以便最好地阐释本发明的原理及实际应用，且使得所属领域的技术人员能够由于具有适合于所期望特定用途的各种修改的各种实施例而理解本发明。本文中所描述的特定实施例绝不打算限制本发明的范围，这是因为可在不背离本发明的范围及意图的情况下以各种变化形式且在各种环境中实践本发明。因此，不打算将本发明限制于所展示的实施例，而是将符合与本文中所描述的原理及特征相一致的最宽广范围。

图中的流程图及框图图解说明根据本发明的各种实施例的系统、方法及计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能性及操作。就此来说，流程图或框图中的每一框表示代码模块、分段或部分，其包括用于实施指定逻辑功能的一或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方案中，框中所述的功能可不以图中所述的次序发生。举例来说，连续展示的两个框可事实上被基本上同时执行，或框有时可以相反次序被执行，具体情形取决于所涉及的功能性。还将注意，框图及/或流程图图解说明中的每一框及框图及/或流程图图解说明中的框的组合可由专用基于硬件的系统来实施，所述系统执行规定功能或动作或者专用硬件与计算机指令的组合。

如所属领域的技术人员将了解，本发明或其部分可体现为方法、系统或计算机程序产品。因此，本文中所揭示的特征或所述特征中的至少一些可呈以下形式：完全硬件实施例、完全软件实施例(包含固件、常驻软件微码等)或组合软件与硬件方面的实施例，以上所有通常被称为“电路”或“模块”。所揭示特征中的一些特征可体现于各种处理器(例如，数字数据处理器或计算机)中或由各种处理器执行，其中计算机经编程或存储软件指令序列的可执行程序以执行方法步骤中的一或多者。因此，本文所揭示的特征或所述特征中的至少一些可呈非暂时性计算机可使用存储媒体上的计算机程序产品的形式，所述媒体中包含有计算机可使用程序代码。这些程序的软件指令可表示算法且体现为非暂时性数字数据存储媒体上的机器可执行形式。

因此，所揭示实例的部分可涉及具有非暂时性计算机可读媒体的计算机存储产品，所述非暂时性计算机可读媒体上具有用于执行体现设备、装置的一部分或实施本文中所陈述的方法的步骤的各种由计算机实施操作的程序代码。本文中所使用的非暂时性是指所有计算机可读媒体，唯暂时性传播信号除外。非暂时性计算机可读媒体的实例包含但不限于：磁性媒体(例如，硬磁盘、软磁盘及磁带)；光学媒体(例如，cd-rom磁盘)；磁光媒体(例如，软光碟)；及经特别配置以存储并执行程序代码的硬件装置(例如，rom及ram装置)。程序代码的实例包含以下两者：例如由编译器产生的机器代码；及含有可由计算机使用解译器来执行的较高级代码的档案。

本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不打算限制性本发明。如本文中所使用，单数形式“一(a/an)”及“所述(the)”也打算包含复数形式，除非上下文另有明确指示。当在此说明书中使用时，术语“包括(comprises及/或comprising)”规定存在所陈述特征、整数、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或添加一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件及/或其群组。

此应用相关的领域的技术人员将了解，可对所描述实施例做出其它及进一步的添加、删除、替换及修改。

可主张本发明的各个方面，包含本文中所揭示的系统及方法。本文中所揭示的方面包含：

a.一种工艺控制系统，其包含：(1)光学传感器，其经配置以监测工艺室内的生产工艺且依据所述生产工艺而产生光学数据；(2)操作控制器，其经配置以执行关键功能以依据所述光学数据确定所述生产工艺的处理状况，其中所述关键功能是由关键功能控件引导；(3)可适应性管理控制器，其经配置以将所述关键功能控件提供到所述操作控制器，其中在所述关键功能期间，所述可适应性管理控制器与所述操作控制器被分级隔离。

b.一种操作工艺控制系统的方法，其包含：(1)从可适应性管理控制器向操作控制器提供关键功能控件；(2)通过操作控制器采用所述关键功能控件自主地执行关键功能；及(3)在所述关键功能期间，将所述可适应性管理控制器与所述操作控制器分级隔离。

方面a及b中的每一者可具有以下呈组合形式的额外元素中的一或多者：

元素1：其中光学传感器是光谱仪。元素2：其中操作控制器及光学传感器被集成于单个计算装置中。元素3：其中单个计算装置是自主光谱仪。元素4：其进一步包括以通信方式耦合到操作控制器及可适应性管理控制器的存储库。元素5：其中关键功能控件包含具有变量、方程式及脚本的配置文件。元素6：其中操作控制器进一步经配置以从关键功能产生操作数据且所述将操作数据自动发送到存储库。元素7：其中可适应性管理控制器进一步经配置以从存储库非同步地存取操作数据。元素8：其中操作数据包含数据及日志文件。元素9：其进一步包括多个操作控制器，所述多个操作控制器经配置以执行关键功能以确定不同工艺室的处理状况，其中可适应性管理控制器经由通信网络耦合到多个操作控制器中的每一者且经配置以将关键功能控件发送到多个操作控制器中的每一者。元素10：其中可适应性管理控制器被实施于多个计算装置上。元素11：其进一步包括自动产生与关键功能相关联的操作数据。元素12：其进一步包括将操作数据非同步地存储于存储库中。元素13：其中操作数据包含数据文件及日志文件。元素14：其进一步包括从监测生产工艺的光学传感器接收光学数据。元素15：其中自主地执行关键功能包含依据光学数据确定生产工艺的处理状况。元素16：其进一步包括为工艺控制系统建立自动化文件管理。元素17：其进一步包括采用可适应性管理控制器来在存储库中存储关键功能控件以供操作控制器存取。元素18：其中光学传感器是自主光谱仪。元素19：其中工艺控制系统包含多个操作控制器，且用于操作控制器中的每一者的关键功能控件从单个位置被同步到操作控制器中的每一者。元素20：其进一步包括当可适应性管理控制器与操作控制器被分级隔离时，编辑关键功能控件。元素21：其进一步包括当可适应性管理控制器与操作控制器被分级隔离时，分析操作数据。