[发明专利]用于丛集工具的自动化状态估计系统以及操作该系统的方法

说明书

技术领域

一般而言，本发明与制造集成电路的领域有关，且尤与用来制造半导体器件或其他微结构的工艺工具的工艺工具特性监视及测量有关。

背景技术

目前的全球市场迫使大量产品的制造商以低价提供高品质的产品。因此，重要的是要提高良率及工艺效率，以最小化生产成本。此种情况尤其发生在微结构制造(诸如制造半导体器件)的领域，这是因为在该领域中，将尖端技术与大量生产技术结合是不可或缺的。因此，半导体(或一般而言的微结构)制造商的目标在于减少原料及消耗品的耗用且同时提高工艺工具的使用率。后一态样尤其是重要的，这是因为在现代的半导体工厂中，需要有成本相当高且占了总生产成本的主要部分的设备。同时，由于新产品及工艺的迅速开发对适用的工艺工具也有对应的需求，所以半导体工厂的工艺工具必须比大部分的其他技术领域更频繁地更换。

通常在自动化或半自动化工厂中制造集成电路，因而经过许多的工艺及量测步骤以完成器件。半导体器件必须经过的工艺步骤及量测步骤的数目及类型取决于所要制造的半导体器件的细节。例如，复杂的CPU需要几百个工艺步骤，且必须在指定的工艺范围(process margin)内执行每一工艺步骤，以便满足所考虑的器件的规格。

因此，根据预定工艺配方(recipe)而操作的多个工艺工具实质上决定了半导体工厂的生产量及良率，其中工艺工具的个别可靠度、可利用度及可维修度对整体良率及产品品质有显著的影响。因此，对半导体制造商相当重要的是监视并决定提供个别工艺工具的绩效测量的对应的衡量标准，因而也可让工具供应商根据由制造商所提供的数据而具体改善工艺工具的软件及硬件组件。因为工具要求尤其取决于特定制造商的情况，所以已确定了多个工业标准，以提供用来确定一组整体共同的半导体设备要求，因而减少生产设备的特定公司要求，同时在供应商这方，可将焦点集中在改善工艺能力，而不是在维修许多特定客户的产品。因此，已确定了与设备可靠度、可利用度及可维修度(reliability，availability and maintainability；简称RAM)的定义及测量有关的多个特定设备标准，所述标准在半导体设备及材料协会(Semiconductor Equipment and Materials Institute；简称SEMI)中被称为E10，E10建立了用来测量制造诸如集成电路的微结构的工厂中遇到的典型环境中的RAM绩效的共同表达方式。被业界广泛用来测量诸如半导体业目前使用的工艺工具的RAM绩效的E10标准确定了工艺状态的六个基本工具状态，以便将典型制造环境内的每一时点的工具状况分类，这六个基本工具状态包括：

(1)生产状态(productive state；PRD)--指出所考虑的工艺工具的正常作业，亦即，代表处于该工艺工具正在执行其预期功能的一段时间的生产运作等状态；

(2)待命状态(standby state；SBY)--意指工艺工具是可利用的但并未投入生产，亦即，该状态代表该工具并未被操作但处于执行其预期功能且化学品及工厂为可利用的状况；

(3)工程状态(engineering state；ENG)--意指工艺工具是可利用的但正在进行诸如工艺特性分析(process characterization)及设备评估等的工程实验，因而该工艺工具处于执行其预期功能且并无工具或工艺问题存在的状况；

(4)预定停机时间状态(scheduled down time state；SDT)--意指工艺工具因诸如维护延迟、生产测试、预防性维护(Preventative Maintenance；简称PM)、耗材更换、工艺改变的设定以及与工厂有关的停机时间等的计画性停机时间事件而不可用来执行其预期功能的一段时间；

(5)非预定停机时间状态(unscheduled down time state)--意指工艺工具因诸如维护延迟、修理、非预期的耗材更换、超出规格的输入、非预期的与工厂有关的停机时间等的非计画性停机时间事件而并非处于执行其预期功能的一段时间；以及

(6)非预定状态(unscheduled state)--意指并未将工艺工具预定用于生产的一段非预定时间，例如，其中包含离线训练、非工作班次、周末、及假日等的期间。