半导体制造设备的控制系统及其控制方法与流程

1.本技术案主张2020年7月31日申请的美国正式申请案第16/945,079号的优先权及益处，该美国正式申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。
2.本公开是关于一种设备的控制系统及其控制方法。特别是有关于一种半导体设备的控制系统及其控制方法。


背景技术：

3.整合密度的提高导致半导体工业的快速增长。在许多制造设备中，半导体制造设备(例如前开式晶圆传送盒，foup)构成了制造过程中不可或缺的部分。通常在大量芯片已经被污染及报废之后，发现foup的故障与foup内部的吹扫气体(purge gas)的气压有关。通过人工检查与监控foup是否发生密封泄漏，通常会由于人为的错误而浪费制程时间与造成产品缺陷。因此，用于控制与监控foup状态的系统及方法必须可有效地识别泄漏的设备，且提供各种设备参数的预警。
4.上文的「先前技术」说明仅是提供背景技术，并未承认上文的「先前技术」说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的「先前技术」的任何说明均不应作为本案的任一部分。


技术实现要素：

5.本公开的一实施例提供一种半导体制造设备的控制系统，包括：感测器单元，经配置以取得该半导体制造设备中与一气压有关的一数据组；一感测器接口，经配置以接收该数据组且为一数据服务器产生至少一个输入信号；以及一控制单元。该控制单元包括一前端子系统、一计算子系统以及一信息传递/反馈子系统。该前端子系统，经配置以由该数据服务器接收该至少一个输入信号，且执行一前端处理以产生一数据信号。该计算子系统经配置以由该前端子系统接收该数据信号，其中该计算子系统执行一人工智能(ai)分析程序，且依据该数据信号是判断在该半导体制造设备中是否发生与该气压有关的故障，且产生一输出信号。该信息传递/反馈子系统经配置以依据该输出信号产生一警报信号及一反馈信号，且该信息传递/反馈子系统将该警报信号发送至该半导体制造设备的一使用者。
6.在本公开的一些实施例中，由该计算子系统执行的该ai分析程序将该数据信号中与该气压的相关的该数据组与一阈值水平进行比较，是判断在该半导体制造设备中是否已发生故障。
7.在本公开的一些实施例中，该计算子系统执行的该ai分析程序还包括：利用一压力追踪演算法，监控该半导体制造设备中的该气压，且判断该半导体制造设备是否保持密封。
8.在本公开的一些实施例中，该计算子系统执行的ai分析程序利用与该数据信号相对应的一统计预测模型，是预测该半导体制造设备的故障与污染时间。
9.在本公开的一些实施例中，该前端子系统执行的该前端处理包括：由该数据服务
器提取、转换及/或载入该输入信号，以及该信息传递/反馈子系统依据该输出信号为该半导体制造设备的一自动反馈程序发送一反馈信号。
10.在本公开的一些实施例中，其中该半导体制造设备包括至少一个前开式晶圆传送盒(foup)，且该感测器单元包括至少一个经配置在该foup中的一压力检测器。
11.在本公开的一些实施例中，该半导体制造设备包括至少一个foup，且该感测器单元包括至少一个设置在foup的一气体出口处的一阻挡装置，其中该阻挡装置被施加一可测量力。
12.本公开的另一实施例提供一种半导体制造设备的控制系统，包括：一感测器单元，经配置以取得该半导体制造设备中与一气压有关的一数据组；一感测器接口，经配置以接收该数据组且为一数据服务器产生至少一个输入信号；一个或多个处理器；以及一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介。该电脑可读非暂时性存储媒介结合到该一个或多个处理器，且包括一指令，该指令由一个或多个处理器执行时可被操作，使控制系统由该数据服务器接收该至少一个输入信号，且执行一前端处理以产生一数据信号；执行一人工智能(ai)分析程序，并依据该数据信号判断在该半导体制造设备中是否发生与该气压有关的故障，且产生一输出信号；依据该输出信号产生一警报信号及一反馈信号，且将该警报信号发送至该半导体制造设备的一使用者。
13.在本公开的一些实施例中，该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括指令，该指令在该一个或多个处理器执行时可被操作，使该控制系统通过该数据信号中与该气压有关的该数据组与一阈值水平进行比较而执行该ai分析程序，是判断在该半导体制造设备中是否发生故障。
14.在本公开的一些实施例中，该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括指令，该指令在该一个或多个处理器执行时可被操作，使该控制系统更利用一压力追踪演算法而执行该ai分析程序，是监控该半导体制造设备中的该气压且判断该半导体制造设备是否保持密封。
15.在本公开的一些实施例中，该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括指令，该指令在该一个或多个处理器执行时可操作，使该控制系统利用与该数据信号相对应的一统计预测模型而执行该ai分析程序，是预测该半导体制造设备的故障与污染时间。
16.在本公开的一些实施例中，该前端处理包括由该数据服务器提取、转换及/或载入输入信号，且该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括指令，该指令在该一个或多个处理器执行时可操作，使该控制系统依据该输出信号，为该半导体制造设备的一自动反馈程序发送该反馈信号。
17.在本公开的一些实施例中，该半导体制造设备包括至少一个前开式晶圆传送盒(foup)，且该感测器单元包括至少一个经配置在该foup中的一压力检测器。
18.在本公开的一些实施例中，该半导体制造设备包括至少一个前开式晶圆传送盒(foup)，且该感测器单元包括至少一个设置在foup的一气体出口处的一阻挡装置，其中该阻挡装置被施加一可测量力。
19.本公开的另一实施例提供一种半导体制造设备的控制方法，包括：通过一感测器单元取得一半导体制造设备中与一气压有关的一数据组；通过一感测器接口接收该数据组，且为一数据服务器产生至少一个输入信号；通过一前端子系统由该数据服务器接收该
至少一个输入信号，且进行一前端处理以产生一数据信号；通过一计算子系统由该前端子系统接收该数据信号，该计算子系统依据该数据信号执行一人工智能(ai)分析程序，是判断在该半导体制造设备中是否发生与该气压有关的故障，且产生一输出信号。一信息传递/反馈子系统依据该输出信号产生一警报信号及一反馈信号，该信息传递/反馈子系统发送该警报信号至该半导体制造设备的使用者。
20.在本公开的一些实施例中，通过该计算子系统执行该ai分析程序还包括：将该数据信号中的与该气压有关的数据组与一阈值水平进行比较，以判断在该半导体制造设备中是否发生故障，且利用一压力追踪演算法，是监控该半导体制造设备中的该气压与判断该半导体制造设备是否保持密封。
21.在本公开的一些实施例中，该计算子系统执行的该ai分析程序还包括利用与该数据信号相对应的一统计预测模型，是预测该半导体制造设备的故障与污染时间。
22.在本公开的一些实施例中，该前端子系统执行的该前端处理还包括从该数据服务器提取、转换及/或载入该输入信号，且该方法还包括由信息传递/反馈子系统依据该输出信号，为该半导体制造设备的一自动反馈程序发送一反馈信号。
23.在本公开的一些实施例中，该半导体制造设备包括至少一个前开式晶圆传送盒(foup)，且该感测器单元包括至少一个经配置在该foup中的一压力检测器。
24.在本公开的一些实施例中，该半导体制造设备包括至少一个foup，且该感测器单元包括至少一个设置在foup的一气体出口处的一阻挡装置，其中该阻挡装置被施加一可测量力。
25.因此，本公开中用于控制半导体制造设备的控制系统及控制方法是提供一种自动化ai子系统且能进行设备中气压的分析过程，其中设备(例如foup之类)密封泄漏可能会导致晶圆的空气传播分子污染。另外，由于控制单元包括智能计算子系统以及信息传递/反馈子系统，因此foup的操作员可监控及优化与气压有关的参数，且接收有关设备的故障预警。而且，由于控制系统的自动反馈程序与方法，可使人为判断错误、处理时间以及生产良率损失最小化。
26.上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，而使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。
附图说明
27.参阅实施方式与权利要求合并考量图式时，可得以更全面了解本技术案的揭示内容，图式中相同的元件符号是指相同的元件。
28.图1例示本公开实施例的一种半导体制造厂的功能方框示意图。
29.图2例示本公开实施例的半导体制造厂的一控制平台的功能方框示意图。
30.图3例示本公开实施例的一前开式晶圆传送盒(foup)的剖视示意图。
31.图4例示本公开实施例的foup的剖视示意图。
32.图5例示本公开实施例的一半导体制造设备的一控制系统的功能方框示意图。
33.图6例示本公开实施例的一种感测器接口的功能方框示意图。
34.图7例示本公开实施例的一种控制单元的功能方框示意图。
35.图8例示本公开实施例的控制单元的一前端子系统的功能方框示意图。
36.图9例示本公开实施例的控制单元的一计算子系统的功能方框示意图。
37.图10例示本公开实施例的一种数据信号对比一阈值水平的关系示意图。
38.图11例示本公开实施例的一种统计预测模型的分类过程的局部示意图。
39.图12例示本公开实施例的半导体制造设备的该控制系统与使用者的示意图。
40.图13例示本公开实施例的半导体制造设备的该控制系统与使用者的示意图。
41.图14a例示本公开实施例的一种警报信号及其组成元件的关联示意图。
42.图14b例示本公开实施例的一种反馈信号及其组成元件的关联示意图。
43.图15例示本公开实施例的一种电脑系统的功能方框示意图。
44.图16例示本公开实施例的一种半导体制造设备的控制方法的流程示意图。
45.图17例示本公开实施例的控制方法的一步骤的流程示意图。
46.图18例示本公开实施例的控制方法的另一步骤的流程示意图。
47.图19例示本公开实施例的控制方法的又另一步骤的流程示意图。
48.其中，附图标记说明如下：
49.1：半导体制造厂
50.2：沉积设备
51.3：化学机械抛光(cmp)设备
52.4：微影设备
53.5：蚀刻设备
54.6：清洁设备
55.7：制程顺序
56.11：系统
57.12：系统
58.13：系统
59.14：系统
60.15：系统
61.20：控制平台
62.25：提取转换载入模块
63.30：前开式晶圆传送盒
64.30a：前开式晶圆传送盒
65.30b：前开式晶圆传送盒
66.32：入口喷嘴
67.34：气体分配通道
68.36：气体出口
69.37l：下表面
70.37u：上表面
71.38l：下夹具
72.38u：上夹具
73.40：信号转换器
74.41：滤波器
75.50：前端子系统
76.51：计算子系统
77.52：通知/回复子系统
78.60：提取区块
79.61：转换区块
80.62：载入区块
81.70：压力追踪单元
82.71：人工智能分析单元
83.77：阻挡装置
84.78：弹簧装置
85.80：电脑系统
86.100：控制系统
87.101a：感测单元
88.101b：感测单元
89.102：感测器接口
90.103：数据服务器
91.104：第一收发器
92.105：第二收发器
93.106：控制单元
94.107：网络链路
95.108：网络链路
96.109：用户
97.110：客户端系统
98.111：使用者图形界面
99.112：自动反应程序
100.113：独立控制器
101.500：处理器
102.502：网络接口
103.504：输入/输出装置
104.506：存储装置
105.508：存储器
106.510：使用者空间
107.512：核心
108.514：总线
109.600：控制方法
110.am：警报信号
111.da：数据
112.ds：数据信号
113.ds：压力追踪演算
114.fb：回复信号
115.in：输入信号
116.mch：匹配组
117.mf：可测力
118.nmch：不匹配组
119.os：输出信号
120.s601：步骤
121.s602：步骤
122.s603：步骤
123.s6031：步骤
124.s6032：步骤
125.s604：步骤
126.s6041：步骤
127.s6042：步骤
128.s6043：步骤
129.s605：步骤
130.s6051：步骤
131.s6052：步骤
132.sec：停止设备命令
133.spm：统计预测模型
134.td：学习数据
135.thr：临界等级
136.wsc：晶圆报废命令
具体实施方式
137.本公开的以下说明伴随并入且组成说明书的一部分的图式，说明本公开的实施例，然而本公开并不受限于该实施例。此外，以下的实施例可适当整合以下实施例以完成另一实施例。
138.「一实施例」、「实施例」、「例示实施例」、「其他实施例」、「另一实施例」等是指本公开所描述的实施例可包含特定特征、结构或是特性，然而并非每一实施例必须包含该特定特征、结构或是特性。再者，重复使用「在实施例中」一语并非必须指相同实施例，然而可为相同实施例。
139.为了使得本公开可被完全理解，以下说明提供详细的步骤与结构。显然，本公开的实施不会限制该技艺中的技术人士已知的特定细节。此外，已知的结构与步骤不再详述，以免不必要地限制本公开。本公开的较佳实施例详述如下。然而，除了详细说明之外，本公开
亦可广泛实施于其他实施例中。本公开的范围不限于详细说明的内容，而是由权利要求定义。
140.应当理解，以下公开内容提供用于实作本发明的不同特征的诸多不同的实施例或实例。以下阐述组件及排列形式的具体实施例或实例以简化本公开内容。当然，该些仅为实例且不旨在进行限制。举例而言，元件的尺寸并非仅限于所公开范围或值，而是可相依于制程条件及/或装置的所期望性质。此外，以下说明中将第一特征形成于第二特征「之上」或第二特征「上」可包括其中第一特征及第二特征被形成为直接接触的实施例，且亦可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征、进而使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。为简洁及清晰起见，可按不同比例任意绘制各种特征。在附图中，为简化起见，可省略一些层/特征。
141.此外，为易于说明，本文中可能使用例如「之下(beneath)」、「下面(below)」、「下部的(lower)」、「上方(above)」、「上部的(upper)」等空间相对关系用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对关系用语旨在除图中所绘示的取向外亦囊括元件在使用或操作中的不同取向。所述装置可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)且本文中所用的空间相对关系描述语可同样相应地进行解释。
142.为了描述薄膜或沉积制程，术语“沉积”在本文中通常用于保持一致性。对于薄膜去除，将使用术语“蚀刻”，对于清洁去除够程，将使用术语“清洁”。为了说明清楚或方便起见，附图可以使用其他可适用的标记。
143.图1例示本公开实施例的一种半导体制造厂1的功能方框示意图。如图1所示，半导体制造厂1是可包括多个半导体制造设备，例如一沉积设备2、一化学机械抛光(cmp)设备3、一微影设备4、一蚀刻设备5以及一清洁设备6。通常，微电子元件在设计过程产生一布局(layout)，且通过该布局在晶圆上形成微电子元件。该布局可包括多组图形，且在制程顺序7的制造期间，该多组图形被转移到一个或多个材料堆叠层上，在晶圆的基底上形成各种电路以及元件，其中该材料堆叠层是在制造期间被施加到晶圆上。依据一些实施例，如图1所示的制程顺序7为一例示性的制造流程，其可被多次使用是在晶圆的基底上沉积或形成薄膜，且使用各种微影及蚀刻技术将薄膜图案化。如此一般制造步骤是可包括使用沉积工具2的一沉积制程、使用cmp设备3的一平坦化及/或抛光制程、使用微影设备4的具有图案化的光波长的一曝光制程、使用蚀刻设备5对薄膜进行去除曝光部分的一去除制程，以及使用清洁设备6进行一清洁制程是为后续制程做准备。应当理解，如本领域习知技艺者将理解的，在半导体制造厂1中可采用比沉积、平坦化、微影、蚀刻以及清洁更多的步骤。且，沉积、平坦化、微影、蚀刻以及清洁制程的每个步骤是可包括各种特定步骤。因此，在图1的制程顺序7不应被解释为对本公开实施例具有限制性。在一些实施例中，举例来说，在沉积工具2中使用的沉积技术可包括一化学气相沉积(cvd)、电化学沉积(ecd)、物理气相沉积(pvd)、分子束外延(mbe)、原子层沉积(ald)、自组装单分子层(sam)以及其他沉积技术。在一些实施例中，沉积技术可通过产生等离子体辅助，以适当地影响在基底表面处发生的制程化学反应。应当进一步理解，在一些实施例中，制造设备2到制造设备6中的每一个是可包括至少一个前开式晶圆传送盒(foup)的半导体制造设备，并结合转移机械手臂，是在处理顺序7的制造期间处理晶圆。
144.图2例示本公开实施例的半导体制造厂1的一控制平台20的块状图。参考图1及图
2，控制平台20包括多个系统，用于控制与监控半导体制造厂1的制造设备。控制平台20可包括一沉积设备2的控制系统11、一cmp设备3的控制系统12、一微影设备4的控制系统13、一蚀刻设备5的控制系统14、以及一清洁设备6的控制系统15。在一些实施例中，例如在本公开后述实施例中，系统11到系统15是可包括附加的系统以控制半在导体制造厂1中制造设备2到设备6中的foup。此外，相关的感测器或计量数据可被取得，借以控制与优化由半导体制造厂1的制造设备所执行的制程。例如，用于控制制造设备2到设备6中的foup的系统是可包括多个子系统以控制及监控各种参数及设定，以优化如图1所示制造设备2到设备6中foup的效能，将在本公开的后述实施例中描述。
145.图3例示本公开实施例的一foup 30a的剖视示意图。参考图3，foup 30a可包括一入口喷嘴32及一气体分配通道34。在一些实施例中，foup 30a可包含在foup 30a中垂直堆叠的多个晶圆(未绘示)，且foup 30a的尺寸是可根据芯片的尺寸做调节，例如可为200mm、300mm或450mm。在一些实施例中，入口喷嘴32及气体分配通道34可由塑料、陶瓷、橡胶、金属、其他适合的材料及/或其组合材料制成。入口喷嘴32及气体分配通道34亦可具有聚四氟乙烯或类似物的涂层。在一些实施例中，为了使空气传播的分子污染(amc)、氧气浓度以及湿度对foup 30a内的晶圆的影响最小化，可通过气体分配通道34在foup 30a中填充吹扫气体，例如高纯度氮气(n2)的吹扫气体。氮气的存在可减少amc且提高foup 30a内部所载晶圆的生产良率。然而，foup 30a的门或其他区域的密封不良可能最终导致泄漏且降低氮气的效用。因此，控制及监控foup 30a内部的气压是foup 30a晶圆中污染物最小化的关键。在一些实施例中，感测器单元101a可设置在foup 30a内部以取得与foup 30a内部的气压有关的一数据组。在一些实施例中，感测器单元101a是可一压力检测器，例如压力表、压力计或类似的检测器。尽管感测器单元101a被描绘为在foup 30a的中心区域中，然而感测器单元101a是可被放置在foup 30a内部的最适合于取得压力数据的任何位置。在一些实施例中，当感测器单元101a检测到foup 30a内部的气压下降到阈值水平以下时，意即foup 30a可能已经发生与气压有关的的故障，例如foup 30a的气密性下降原因导致的foup 30a泄漏。如本公开稍后所述，可通过感测器单元101a取得与气压有关的一数据组，且由foup 30a的控制系统对该数据组进行分析。因此，在一些实施例中，可因应于故障以调节填充foup 30a的氮气量。举例来说，当判断故障时，控制系统可阻止氮气通过气体分配通道34流入foup 30a，因此操作员可以维修foup 30a以防止产量损失。
146.应当理解，本公开的技术也可通过其他类型的感测器单元以测量foup 30a内部的气压。图4例示本公开实施例的foup 30b的剖视示意图。参考图4，在一些实施例中，图4中的foup 30a类似于图3中所描绘的foup 30b，除了以下区别。在一些实施例中，感测器单元101b配置且紧密的密封在foup 30b的气体出口36处。感测器单元101b包括一阻挡装置77，且一可测力mf被施加到阻挡装置77。foup 30b可还包括设置在foup 30b的一上表面37u上的一上夹具38u，及设置在foup 30b的一下表面37l上的一下夹具38l。夹具38u与38l可用于增强入口喷嘴32与阻挡装置77的密封性。在一些实施例中，该可测量力mf是可由例如弹簧装置78所提供。当foup 30b正常运作时，在foup 30b内部具有可接受的气压的情况下，阻挡装置77从出气口36向下推动，弹簧装置78受到压缩。另一方面，当在foup 30b中出现由泄漏引起的故障时，foup 30b内部的气压可能不足以推开阻塞装置77。在一些实施例中，由弹簧装置78提供的该可测量力mf是可被判断，因为在弹簧装置78未被拉伸超过其弹性极限，弹
簧装置78基本上遵守胡克定律(hooke's law)。如胡克定律所述，可测力mf与距弹簧装置78平衡长度的距离成线性比例。在一些实施例中，例如，可通过使用感测器单元101b中的一相机装置(未示出)取得一组图像以测量及记录可测量力mf。该相机设备是一互补金属氧化物半导体(cmos)相机、一电荷耦合设备(ccd)相机、一摄影机或其他适合类型的相机及感测器。在本公开的一些实施例中，由感测器单元101b取得的该数据组还可由foup 30b的控制系统进行分析。因此，在一些实施例中，可以因应于故障以调节填充foup 30b的氮气量。举例来说，当判断故障时，控制系统可阻止氮气通过气体分配通道34流入foup 30b，因此操作员可以维修foup 30b以防止产量损失。
147.图5例示本公开实施例的半导体制造设备的一控制系统100的功能方框示意图。图6例示本公开实施例的一感测器接口102的功能方框示意图。图7例示本公开实施例的一控制单元106的功能方框示意图。参考图5至图7，半导体制造设备的控制系统100包括一感测器单元101、一感测器接口102、一数据服务器103、一第一收发器104、一第二收发器105以及一控制单元106。在一些实施例中，尽管控制系统100的一般操作原理可应用在半导体制造厂1的的其他控制系统，半导体制造设备可包括至少一个foup 30，可为图3中的foup 30a或图4中的foup 30b。在一些实施例中，感测器单元101可包括图3中的感测器单元101a或图4中的感测器单元101b。感测器单元101可取得与foup 30中与气压有关的一数据组da。在一些实施例中，感测器接口102从感测器单元101接收数据组da，且为数据服务器103产生至少一个输入信号in，其中数据服务器103例如是可一数据仓储的数据伺务器。输入信号in可由第一收发器104通过网络链路107由数据服务器103发送到第二收发器105。在一些实施例中，当至少一个输入信号in由第一收发器104发送时可以被调制，且当第二收发器105接收时信号可以被解调。网络链路107是可基于本领域习知的一有线/或一无线技术的任何适合类型的网络链路，包括但不限于红外、光学或无线电通信装置。在一些实施例中，控制单元106执行一人工智能(ai)分析程序，根据数据组ds判断foup 30中是否发生与气压有关的故障，且产生一输出信号os。另外，一反馈信号fb及一警报信号am依据输出信号os而产生。在一些实施例中，来自控制单元106的反馈信号fb通过第二收发器105与第一收发器104之间的网络链路107被发送到foup 30。在一些实施例中，当反馈信号fb由第二收发器105发送时，可对其进行调制，而当反馈信号fb由第一收发器104接收时，可对其进行解调。在一些实施例中，可依据反馈信号fb终止foup 30及/或包含foup 30的制造设备的操作。
148.参考图6，感测器接口102包括一个或多个信号转换器40以及一个或多个滤波器41。在一些实施例中，信号转换器40可包括一模拟转数字(a/d)转换器、一数字转模拟(d/a)转换器、一图档转换器(例如，图档压缩转换器)或其他适合的信号转换器。当产生用于数据服务器103的输入信号in时，感测器接口102的信号转换器40是可将该数据组da转换为另一种文件格式、将该数据组da从一未压缩的文件转换为一压缩的文件、将该数据组da从一种压缩文件类型转换到另一种压缩文件，或执行其他适合的转换类型。滤波器41是可包括一图像滤波器、一抗锯齿滤波器、一低通滤波器、一高通滤波器、一带通滤波器或用于控制系统100的特定应用的其他合适的滤波器。滤波器41是可例如改善输入信号in的信噪比。
149.参考图7，控制单元106包括一前端子系统50、一计算子系统51以及一信息传递/反馈子系统52。在一些实施例中，前端子系统50从数据服务器103接收至少一个输入信号in，且执行一前端处理以产生一数据信号ds。计算子系统51由前端子系统51接收数据信号ds，
且计算子系统51执行ai分析程序，依据数据信号ds判断在foup 30中是否发生与气压有关的故障，且产生输出信号os。信息传递/反馈子系统52依据输出信号os产生警报信号am及反馈信号fb，且信息传递/反馈子系统52发送警报信号am至foup 30的使用者。
150.图8例示本公开实施例的控制单元106的一前端子系统50的功能方框示意图。参考图8，前端子系统50可包括用于执行前端处理的一提取转换载入(etl)模块25，其是包括从数据服务器103提取、转换及/或载入输入信号in。在一些实施例中，如图8所示，etl模块25包括一提取区块60、一转换区块61以及一载入区块62。在一些实施例中，提取区块60可解封包且从数据服务器103提取至少一个输入信号in。转换区块61可执行适合的数据转换以及完整性与确认的程序。载入区块62可依据转换区块61执行的转换程序，产生与载入数据信号ds，使得计算子系统51能够将数据信号ds用于ai的分析程序。
151.图9例示本公开实施例的控制单元106的一计算子系统51的功能方框示意图。图10例示本公开实施例的一种数据信号对比一阈值水平的关系示意图。图11例示本公开实施例的一种统计预测模型的分类过程的局部示意图。参考图9到图11，计算子系统51包括一压力追踪单元70以及一人工智能(ai)分析单元71。在一些实施例中，计算子系统51执行ai分析程序，依据数据信号ds判断在foup 30中是否发生与气压有关的故障且产生输出信号os。在一些实施例中，由计算子系统51的压力追踪单元70执行的ai分析程序将与数据信号ds中的该数据组da(与气压有关)与阈值水平thr进行比较，以判断与气压有关的故障是否发生在foup 30中。如图10所示，在该例示性关系图中，例如，将数据信号ds与阈值水平thr进行比较，其中该阈值水平thr是可为基于foup 30的大小、所使用的吹扫气体以及感测器单元的类型的一预定阈值水平。当数据讯ds表示的气压下降到阈值水平thr以下时，可能发生密封泄漏，是可导致foup 30失去气密性且导致晶圆的空气传播分子污染。在一些实施例中，由计算子系统51的压力追踪单元70执行的ai分析程序还使用一压力追踪演算法ds以监控foup 30中的气压且判断foup 30是否保持密封。压力追踪单元70所使用的压力追踪演算法ds，可依据感测器单元101(测量foup 30内部的气压)的类型做调整。举例来说，用于图4的foup 30b的感测器单元101b的压力追踪演算法ds是可基于弹簧装置78的位移量与施加在感测器单元101b中的阻挡装置77上的可测量力mf。在一些实施例中，由计算子系统51的ai分析单元71执行的ai分析程序使用与数据信号ds相对应的一统计预测模型spm来预测foup 30的故障时间及污染时间。如图11所示，计算子系统51的ai分析单元71可在统计预测模型spm中执行分类与加权的程序。在一些实施例中，ai分析单元71可依据预定标准(例如，代表foup 30内部的气压的数据信号ds是否低于阈值水平thr)，将数据信号ds识别、分类以及加权重，是区分为一匹配组mch及一不匹配组nmch。在一些实施例中，统计预测模型spm可通过使用一学习数据td与先前取得的关于foup 30内部气压的数据形成。在一些实施例中，举例来说，统计预测模型spm是为基于一神经网络的深度学习统计模型，尽管可使用其他适合的人工智能方法(例如基于伪神经网络的深度学习模型)。因此，在一些实施例中，由计算子系统51产生的输出信号os可包含下列数据：例如故障foup 30的识别数据、故障发生时foup 30内部的气压、foup的预测故障与污染的时间以及foup 30的使用者所要求的其他数据。
152.在一些实施例中，信息传递/反馈子系统52依据计算子系统51的输出信号os产生警报信号am。在一些实施例中，警报信号am可被发送到foup 30的使用者。图12及图13例示本公开实施例的半导体制造设备的控制系统100与使用者109的示意图。图14a例示本公开
实施例的一种警报信号及其组成元件的关联示意图。图14b例示本公开实施例的一种反馈信号及其组成元件的关联示意图。参考图12及图13，在一些实施例中，信息传递/反馈子系统52可通过第二收发器105与客户端系统110之间的网络链路108向使用者109发送警报信号am。如图12所示，举例来说，客户端系统110是能够向使用者109显示警报信号am的一桌上型电脑、一笔记本电脑、一智能手机、一平板电脑或类似的可以显示警报信号am的显示装置。参考图14a，可以在客户端系统110上的使用者图形接口(gui)111中呈现警报信号am的内容，警报信号am的内容可包括输出信号os数据。网络链路108可为基于本领域现有的一有线或一无线技术的任何适合类型的网络链路，包括但不限于红外线、光学或无线电通信装置。警报信号am可通过电子邮件、即时信息程序或类似方式发送到客户端系统110。网络链路107与108可以是相同网络或不同网络的一部分。网络链路107与108是可一内部网络、一外部网络、一自组织(ad hoc)网络、一虚拟专用网(vpn)、一区域网络(lan)、一无线区域网络(wlan)、一无线广域wan(wwan)、一广域网络(wan)、一都会网络(man)、internet的一部分、公共交换电话网络(pstn)、蜂巢式电话网络或其中两个或多个的组合。在一些实施例中，如图13所示，警报信号am还可由控制单元106直接提供给使用者109并显示给使用者109。在一些实施例中，警报信号am向使用者109提供关于foup 30的状态的预警，例如何时将可能发生foup 30中的故障和污染，以及是否排程自动因应的程序。
153.参考图14b，在一些实施例中，当反馈信号fb被发送到foup 30以进行自动反馈程序112时，foup 30可依输出信号os而被关闭，且foup 30也可被自动调整(例如，调整入口氮气压力)。在一些实施例中，如图14b所示，反馈信号fb可依据输出信号os，包括一停止设备命令sec及/或一晶圆报废命令wsc。在一些实施例中，反馈信号fb还可包括其他命令：例如对准调整命令、气体功率调整命令、功率调整命令或其他制程回应命令。在一些实施例中，可以参考反馈信号fb来关闭foup 30及/或进行批次(run-to-run)的调整。应当理解，反馈信号fb可通过foup 30直接用于自动反馈程序112，或者可将反馈信号fb发送到独立控制器113以控制foup 30的自动反馈程序112。
154.应当理解，本公开中描述的设备、子系统、方法或操作中的一个或多个可以由一电脑系统实现，该电脑系统包括当电脑系统在一个或多个处理器执行时的可操作的指令。例如，本公开中稍后描述的控制单元106与方法600可借图15中描绘的电脑系统而实现。图15例示本公开实施例的一种电脑系统80的功能方框示意图。参考图15，电脑系统80可包括一个或多个处理器500、一网络接口(i/f)502、一存储装置506，一存储器508以及一输入/输出(i/o)装置504，且上述装置或元件通过一总线514或其他互连通信机制进行通信连结。在一些实施例中，存储器508包括一随机存取存储器(ram)、其他动态存储装置、只读存储器(rom)、其他静态存储装置，是连结到总线514以存储一个或多个将被处理器500执行的数据或指令。存储器508还可包括一核心512、使用者空间510、核心或使用者空间的一部分及其组成元件。在一些实施例中，存储器508还用于在由一个或多个处理器500执行的指令执行期间，存储暂时变数或其他中间信息。
155.在一些实施例中，存储装置506连结到总线514，用于将数据或指令传输到例如核心512、使用者空间510等。在一些实施例中，通过存放在存储装置506中的程式的功能以实现操作和功能性，其中存储装置506可包括连结到一个或多个处理器500的一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介。举例来说，电脑可读非暂时性存储媒介包括但不限于，一外部/可
移动、一内部/内建存储或一存储器单元。例如，一个或多个光盘(例如dvd)、一磁盘(例如硬盘)、一半导体存储器(例如rom、ram，存储卡)及/或类似的存储媒介中的一个或多个。在一些实施例中，存储装置506的电脑可读非暂时性存储媒介，包括一指令，该指令由一个或多个处理器500执行时可被操作，使控制系统100从数据服务器103接收至少一个输入信号in，且执行前端处理以产生数据信号ds；接收数据信号ds且依据数据信号ds进行ai分析程序，判断半导体制造设备中是否发生与气压有关的故障，且产生输出信号os；以及依据输出信号os产生警报信号am及反馈信号fb，且将警报信号am发送给半导体制造设备的使用者109。
156.在一些实施例中，该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括一指令，该指令由一个或多个处理器500执行时可被操作，使控制系统100进行ai分析程序，通过将数据信号ds中与气压有关的该数据组da与阈值水平thr进行比较以判断在半导体制造设备中是否经发生故障。在一些实施例中，该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括一指令，该指令由一个或多个处理器500执行时可被操作，使控制系统100进行ai分析程序，通过将数据信号ds中与气压有关的该数据组da与阈值水平thr进行比较以判断在半导体制造设备中是否已经发生故障。在一些实施例中，该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括一指令，该指令由一个或多个处理器500执行时可被操作，使控制系统100进行ai分析程序，通过进一步利用与数据信号ds相对应的统计预测模型spm来预测半导体制造设备的故障与污染时间。在一些实施例中，该前端处理包括从数据服务器103提取、转换及/或载入输入信号in。在一些实施例中，该一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介还包括一指令，该指令由一个或多个处理器500执行时可被操作，使控制系统100依据输出信号os，为半导体制造设备的自动反馈程序112发送反馈信号fb。在一些实施例中，该半导体制造设备包括至少一个前开式晶圆传送盒(foup)，感测器单元101包括至少一个设布置在该foup中的一压力检测器。在一些实施例中，该半导体制造设备包括至少一个foup，且感测器单元101包括至少一个设置在foup的气体出口36处的阻挡装置77，其中可测量力mf被施加到阻挡装置77。
157.在一些实施例中，可用于使用者与控制单元106互动的输入/输出(i/o)装置604包括：一输入装置、一输出装置、或输入/输出装置组合的装置。举例来说，该输入装置包括：一电脑键盘、一键盘、一鼠标、一轨迹球、一轨迹板或一游标方向键，其用于将信息及命令传达给处理器500。输出装置包括：一显示器、一印表机及一语音合成器等，用于将信息传达给使用者。在一些实施例中，本公开中所描述的设备、子系统以及方法的一个或多个操作或功能性，是由电脑系统80执行程序化操作或功能性，且由一个或多个处理器500实现其操作或功能性。存储器508、网络接口(i/f)502、存储装置506、i/o装置504以及总线514中的一个或多个是可操作以接收指令、数据、设计规范、网表(netlist)、布局、模型以及其他参数以供处理器500处理。在一些实施例中，本公开中所描述的设备、子系统以及方法的一个或多个操作或功能性可通过与处理器500分开或替代的特定配置的硬件(例如，通过一个或多个特定应用集成电路(asic))实现。一些实施例在单个asic中并入了所描述的一个以上的操作或功能。
158.图16例示本公开实施例的一种半导体制造设备的控制方法600的流程示意图。在一些实施例中，控制方法600可以由图5到图9中描绘的控制系统100而实现。控制方法600亦可由图9所示的计算机系统80，亦可由图15所示的电脑系统80而实现。参考图16，半导体制造设备的控制方法600包括：通过感测器单元101取得半导体制造设备中与气压有关的一数
据组da(步骤s601)；通过感测器接口102接收该数据组da，且为数据服务器103产生至少一个输入in信号(步骤s602)；通过前端子系统50由数据服务器103接收至少一个输入信号in，且进行一前端处理以产生数据信号ds(步骤s603)；通过计算子系统51由前端子系统50接收数据信号ds，计算子系统51进行人工智能(ai)分析程序，依据数据信号ds判断在半导体制造设备中是否发生与气压有关的故障，且产生输出信号os(步骤s604)；通过信息传递/反馈子系统52依据输出信号os产生一警报信号am及一反馈信号fb，信息传递/反馈子系统52将警报信号am发送至半导体制造设备的使用者109(步骤s605)。
159.图17例示本公开实施例的控制方法600的步骤s603的流程示意图。在一些实施例中，由前端子系统50执行的该前端处理还包括：由从数据服务器103提取、转换及/或载入输入信号in(步骤s6031)；以及然后，通过该前端处理产生数据信号ds(步骤s6032)。
160.图18例示本公开实施例的控制方法600的步骤s604的流程示意图。在一些实施例中，由计算子系统51执行的ai分析程序还包括：将数据信号ds中与气压有关的该数据组da与阈值水平thr进行比较，以判断在半导体制造设备中是否发生故障(步骤s6041)。在一些实施例中，由计算子系统51执行的ai分析程序还包括：利用压力追踪演算法ds来监控半导体制造设备中的气压且判断该半导体制造设备是否保持密封(步骤s6042)。在一些实施例中，由计算子系统51执行的ai分析程序还包括利用与数据信号ds相对应的统计预测模型spm预测该半导体制造设备的故障与污染时间(步骤s6043)。
161.图19例示本公开实施例的控制方法600的步骤s605的流程示意图。在一些实施例中，方法600还包括：通过信息传递/反馈子系统52为该半导体制造设备的一自动反馈程序112发送反馈信号fb(步骤s6051)；且依据输出信号os执行自动反馈程序112，其中，半导体制造设备包括一个前开式晶圆传送盒(foup)30，感测器单元101包括至少一个设置在foup 30中的一压力检测器101a(步骤s6052)，或者感测器单元101包括设置在foup 30的一气体出口36处的至少一个阻挡装置77，其中将一可测量力mf施加到阻挡装置77(步骤s6052)。
162.因此，用于控制半导体制造设备的控制系统100及控制方法60，是提供能分析设备(例如foup 30之类设备，其密封泄漏可能会导致晶圆的空气传播分子污染)中的气压的自动化ai子系统和程序。由于控制单元106包括智能计算子系统51以及信息传递/反馈子系统52，因此foup 30的操作员可监控及优化与气压有关的参数，并接收有关故障设备的预警。而且，由于控制系统100和方法600的自动反馈程序，可使人为判断错误、处理时间以及生产良率损失最小化。
163.本公开的一实施例提供一种半导体制造设备的控制系统，包括：一感测器单元，经配置以取得该半导体制造设备中与一气压有关的一数据组；一感测器接口，经配置以接收该数据组且为一数据服务器产生至少一个输入信号；以及一控制单元。该控制单元包括一前端子系统、一计算子系统以及一信息传递/反馈子系统。该前端子系统经配置以由该数据服务器接收该至少一个输入信号，且执行一前端处理以产生一数据信号。经配置以由该前端子系统接收该数据信号，其中该计算子系统执行一人工智能(ai)分析程序，且依据该数据信号是判断在该半导体制造设备中是否发生与该气压有关的故障，且产生一输出信号。该信息传递/反馈子系统经配置以依据该输出信号产生一警报信号及一反馈信号，且该信息传递/反馈子系统将该警报信号发送至该半导体制造设备的一使用者。
164.本公开的另一实施例提供一种半导体制造设备的控制系统，包括：感测器单元，经
配置以取得该半导体制造设备中与一气压有关的一数据组；感测器接口，经配置以接收该数据组且为一数据服务器产生至少一个输入信号；一个或多个处理器以及一个或多个电脑可读非暂时性存储媒介。该电脑可读非暂时性存储媒介经配置以结合到该一个或多个处理器，且包括一指令，该指令由一个或多个处理器执行时可被操作，使控制系统由该数据服务器接收至少一个输入信号且进行一前端处理以产生一数据信号；执行一人工智能(ai)分析程序，并依据该数据信号判断该半导体制造设备中是否发生与气压有关的故障，且产生一输出信号；依据该输出信号产生一警报信号以及一反馈信号，且将该警报信号发送至该半导体制造设备的一使用者。
165.本公开的另一实施例提供一种半导体制造设备的控制方法，包括：通过一感测器单元取得该半导体制造设备中与一气压有关的一数据组；通过一感测器接口，接收该数据组，且为一数据服务器产生至少一个输入信号；通过一前端子系统，由该数据服务器接收该至少一个输入信号，且进行一前端处理以产生一数据信号；通过一计算子系统，由该前端子系统接收该数据信号，该计算子系统依据该数据信号执行一人工智能(ai)分析程序，是判断在该半导体制造设备中是否发生与该气压有关的故障，且产生一输出信号；以及通过一信息传递/反馈子系统，依据该输出信号产生一警报信号及一反馈信号，该信息传递/反馈子系统发送该警报信号至该半导体制造设备的一使用者。
166.虽然已详述本公开及其优点，然而应理解可进行各种变化、取代与替代而不脱离权利要求所定义的本公开的精神与范围。例如，可用不同的方法实施上述的许多制程，并且以其他制程或其组合替代上述的许多制程。
167.再者，本技术案的范围并不受限于说明书中所述的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法与步骤的特定实施例。该技艺的技术人士可自本公开的揭示内容理解可根据本公开而使用与本文所述的对应实施例具有相同功能或是达到实质上相同结果的现存或是未来发展的制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤。据此，此等制程、机械、制造、物质组成物、手段、方法、或步骤是包含于本技术案的权利要求内。