CN101211168B

CN101211168B - 应用于半导体制造方法的实时性故障诊断与分类系统

Info

Publication number: CN101211168B
Application number: CN2006101565885A
Authority: CN
Inventors: 张尹骏; 鲍朝安; 蔡承佐
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: CN101211168A

Abstract

一种实时性故障诊断与分类系统，应用于包含第一子制造方法及第二子制造方法的半导体制造方法，而该实时性故障诊断与分类系统包含采用半导体设备通讯标准的计算机整体制造主机、用来执行该第一子制造方法并相应地产生符合该半导体设备通讯标准的第一状态数据的半导体器具、用来执行该第二子制造方法并相应地产生符合预定连接标准的第二状态数据的非半导体器具、以及用来将该第二状态数据转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据，以使该计算机整体制造主机得以判断该半导体器具及该非半导体器具的设备异常状态。

Description

应用于半导体制造方法的实时性故障诊断与分类系统

技术领域

本发明涉及一种半导体制造方法，尤指一种应用于半导体制造方法的实时性(real-time)故障诊断与分类(fault detection andclassification，FDC)系统。

背景技术

为了维持具有竞争性的生产能力，半导体制造厂必需以每年25-30％的速率降低其所制造的半导体组件的成本。国际半导体技术蓝图(International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS)所提出的报告指出，缩小特征尺寸(feature sizes)、加大晶圆直径、提升产出良率(yield)、及增加整体设备效率(overall equipmenteffectiveness，OEE)为四种较为可行的降低半导体组件的成本的方式。就目前的半导体技术而言，未来通过加大晶圆直径及提升生产良率等两种方式至多仅能降低3％的成本，而通过缩小特征尺寸也仅能降低大约12至14％的成本，反观，根据半导体制造技术产业联盟(Semiconductor Manufacturing Consortium，SEMATECH)的估计，目前半导体组件制造厂约仅发挥其应有设备效率的40至50％。因此，为了达成上述每年降低25至30％的成本的目标，增加整体设备效率已从过往的只负责每年降低3至10％的成本大幅度地提高至每年需负责降低9至15％的成本。从前述内容可知，在可预见的未来，增加整体设备效率必将在半导体制造方法中扮演十分重要的角色。

为了增加整体设备效率，诸如AMD、IBM、INTEL、MOTOROLA、OAK、SAMSUNG、TI及SEMATECH等国际知名的半导体组件制造厂及研究机构均相继投入有关厂务(factory)与测量(metrology)整体系统及自动化监控系统的研发，其中，以高级处理控制(Advanced Process Control，APC)技术最受到所述知名半导体组件制造厂的青睐。高级处理控制技术主要包含器具数据收集与处理(data collection and datapre-process)、故障诊断与分类(FDC)、及反馈/前馈批次控制(feedback/Feed forward run-to-run control，R2R)等功能，用以协助半导体制造方法中的工作人员降低非工作预定的设备停机次数及适时检测出发出故障的半导体器具，以期减少不良品或废品的发生率，并进而确保所制造出来的半导体组件的质量不会因半导体器具特性的飘移(drift)而受到影响。

如图1所示，由于在现有故障诊断与分类系统1中，计算机整体制造(computer integrated manufacturing，CIM)主机11及半导体器具13皆采用由半导体设备与材料国际联盟(Semiconductor Equipmentand Material International，SEMI)所制定的半导体设备通讯标准(SEMI Equipment Communication Standard，SECS)，而厂务监控系统(facility monitoring control system，FMCS)14所收集到的状态数据则符合对象连结嵌入(object linking and embedded，OLE)或开放数据库联接(open database connectivity，ODBC)，因此，位于计算机整体制造主机11的工作人员势必需同时精通半导体设备通讯标准及对象连结嵌入或开放数据库联接，才能分析半导体器具13及厂务监控系统14所传来的状态数据，并进而正确地判断半导体器具13及厂务监控系统14的设备异常状态(Equipment Health Condition)。

此外，在现有故障诊断与分类系统1中，计算机整体制造主机11仅能被动地接收半导体器具13及厂务监控系统14所传来的状态数据，换言之，计算机整体制造主机11在接收到半导体器具13或厂务监控系统14所传来的状态数据前，半导体器具13或厂务监控系统14很可能已不正常运作一段时间了，因此，故障诊断与分类系统1的工作人员并无法及时维修半导体器具13或厂务监控系统14，相应地，应用现有的故障诊断与分类系统1的半导体制造方法也就不可能有多好的良率。

发明内容

鉴于以上所述背景技术的缺点，本发明的主要目的即在提供一种应用于半导体制造方法的故障诊断与分类(FDC)系统，以提高该半导体制造方法的良品率。

为达成上述及其它目的，本发明所提供的应用于半导体制造方法的实时性故障诊断与分类系统，包含半导体器具(semiconductortool)，用来执行该半导体制造方法的第一子制造方法，并相应地产生符合该半导体设备通讯标准的第一状态(status)数据；非半导体器具(non-semiconductor tool)，用来执行该半导体制造方法的第二子制造方法，并相应地产生符合预定连接标准(connectivity standard)的第二状态数据，该预定连接标准是不同于该半导体设备通讯标准；器具仿真器(tool simulator)，连接于半导体器具及该非半导体器具之间，用来接收该半导体器具所产生的第一状态数据及该非半导体器具所产生的第二状态数据，并将该第二状态数据转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据；以及计算机整体制造(CIM)主机，采用半导体设备通讯标准，连接至该器具仿真器以接收该第一状态数据及该第三状态数据，并依据预定分类技术分类该第一及第三状态数据，以判断该半导体器具及该非半导体器具的设备异常状态。

本案另提供一种应用于半导体制造方法的实时性故障诊断与分类系统，该半导体制造方法包含第一子制造方法，而该实时性故障诊断与分类系统包含计算机整体制造主机，采用半导体设备通讯标准，用来发出符合该半导体设备通讯标准的半导体设备通讯标准控制指令；以及半导体器具，用来执行该第一子制造方法，并相应地依据该半导体设备通讯标准控制指令产生符合该半导体设备通讯标准的第一状态数据、及将该第一状态数据传送至该计算机整体制造主机；其中，该计算机整体制造主机于接收到该第一状态数据后依据预定分类技术分类该第一状态数据，以判断该半导体器具的设备异常状态。

附图说明

图1为现有应用于半导体制造方法的故障诊断与分类系统的功能方框图；以及

图2为本发明的较佳实施例中应用于半导体制造方法的实时性故障诊断与分类系统的功能方框图。

【主要组件符号说明】

1、2实时性故障诊断与分类系统

11、21计算机整体制造主机

12数据收集网络

13、23半导体器具

14、24厂务监控系统

22器具仿真器

25使用者接口

具体实施方式

以下配合图式说明本发明的具体实施例，以使所属技术中具有通常知识者可轻易地了解本发明的技术特征与达成功效。

图2为本发明的较佳实施例中应用于半导体制造方法的实时性故障诊断与分类系统2的功能方框图。该半导体制造方法包含第一子制造方法及第二子制造方法，而实时性故障诊断与分类系统2包含计算机整体制造主机21、半导体器具23、厂务监控系统FMCS)24、及连接于计算机整体制造主机21与半导体器具23及厂务监控系统24间的器具仿真器(tool simulator)22。

计算机整体制造主机21采用半导体设备通讯标准。半导体器具23用来执行该第一子制造方法，并相应地产生符合该半导体设备通讯标准的第一状态数据。厂务监控系统24用来执行该第二子制造方法，并相应地产生符合对象连结嵌入(OLE)或开放数据库联接(ODBC)等预定连接标准(connectivity standard)的第二状态数据。由于厂务监控系统24所符合的预定连接标准不同于只有半导体器具23才符合的半导体设备通讯标准，因此，厂务监控系统24可视为一种不同于任何半导体器具的非半导体器具。器具仿真器22用来接收半导体器具23所产生的第一状态数据及厂务监控系统24所产生的第二状态数据、并将原本符合于该预定连接标准的第二状态数据转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据、以及将该第一状态数据及该第三状态数据传送至计算机整体制造主机21。计算机整体制造主机21于接收到该第一及第三状态数据后依据预定分类技术分类该第一及第三状态数据，以判断半导体器具23及厂务监控系统24的设备异常状态。由于器具仿真器22可将原本不符合该半导体设备通讯标准的第二状态数据转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据，因此，计算机整体制造主机21的工作人员只需精通该半导体设备通讯标准，而不需额外学习其它连接标准，也能依据均符合半导体设备通讯标准的第一及第三状态数据而正确地判断半导体器具23及厂务监控系统24的设备异常状态。也就是说，由于本发明的实时性故障诊断与分类系统2包含器具仿真器22，因此，原本不符合半导体设备通讯标准的非半导体器具(亦即厂务监控系统24)也会被计算机整体制造主机21仿真成符合半导体设备通讯标准的半导体器具。

在本发明的较佳实施例中，该预定分类技术系统计制造方法控制(statistical process control，SPC)技术。此外，虽然在本发明的较佳实施例中，实时性实时性故障诊断与分类系统2包含一个半导体器具(亦即半导体器具23)及一个非半导体器具(亦即厂务监控系统24)，然而，在本发明的其它实施例中，实时性故障诊断与分类系统2也可包含多个半导体器具及多个非半导体器具，而所述非半导体器具也不限于厂务监控系统24，举例来说，所述非半导体器具另可包含计算机辅助机器设计(mechanical computer-aided design，MACD)，相应地，该预定连接标准是网络服务描述语言(web service descriptionlanguage，WSDL)，而器具仿真器22则另可将符合该网络服务描述语言的第二状态数据转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据，以使计算机整体制造主机21的工作人员，即便不懂网络服务描述语言，也能分析由原本符合该网络服务描述语言的第二状态数据而转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据，并进而正确地判断该健康状况的设备异常状态。

在本发明的较佳实施例中，半导体器具23及厂务监控系统24周期性地将该第一及第二状态数据传送至器具仿真器22，换言之，计算机整体制造主机21可被动地获得器具仿真器22所传来的第一及第三状态数据。然而，计算机整体制造主机21也可主动地获得该第一及第三状态数据。具体言之，计算机整体制造主机21另可将符合半导体设备通讯标准的半导体设备通讯标准控制指令传送至器具仿真器22，器具仿真器22另可将该半导体设备通讯标准控制指令传送至半导体器具23，而半导体器具23于接收到该半导体设备通讯标准控制指令后，便会将该第一状态数据经由器具仿真器22而传送至计算机整体制造主机21，如此一来，计算机整体制造主机21便可通过发出该半导体设备通讯标准控制指令的方式，而随时获得半导体器具23所产生的第一状态数据，并进而判断半导体器具23的设备异常状态。此外，器具仿真器22于接收到该半导体设备通讯标准控制指令后，另可将原本符合该半导体设备通讯标准的半导体设备通讯标准控制指令先转换成符合该OLE/ODBC(亦即该预定连接标准)的非半导体设备通讯标准控制指令后，才将该非半导体设备通讯标准控制指令传送至厂务监控系统24，而厂务监控系统24于接收到符合该非半导体设备通讯标准控制指令后，便会将该第二状态数据传送至器具仿真器22，而器具仿真器22接着会将该第二状态数据转换成该第三状态数据后将该第三状态数据传送至计算机整体制造主机21，如此一来，计算机整体制造主机21便可通过发出半导体设备通讯标准控制指令的方式，而随时判断厂务监控系统24的设备异常状态。

本发明的实时性故障诊断与分类系统2另包含使用者接口25，而厂务监控系统24则包含多个控件，每一控件皆用来控制厂务监控系统24所在的半导体工厂内诸如温度、湿度、供酸及供碱等参数的设定。厂务监控系统24的工作人员可通过使用者接口25的设置，而从所述控件中选择部分的控件，以产生该第二状态数据，换言之，厂务监控系统24的工作人员可保留其余控件的参数不被计算机整体制造主机21得知。

虽然该半导体设备通讯标准是计算机整体制造主机21与半导体器具23的连接标准，然而，半导体器具23并不一定会用到该半导体设备通讯标准的全部，因此，为了节省器具仿真器22的研发费用，在本发明的较佳实施例中，厂务监控系统24的所有控件皆符合由全球信息与控制委员会(Global Information&Control Committee)于1992年所提出的类属设备模型(generic equipment model，GEM)规范，而计算机整体制造主机21所发出的半导体设备通讯标准控制指令是符合类属设备模型规范。换言之，厂务监控系统24应包含建立联机、远程控制、制造方法程序管理、材料搬运及提供时间等功能。

相比于现有技术，本发明的实时性故障诊断与分类系统2由于具有器具仿真器22，因此可使计算机整体制造主机21的工作人员所接收到的状态数据(例如该第一及第三状态数据)皆符合该半导体设备通讯标准，换言之，计算机整体制造主机21的工作人员仅需精通该半导体设备通讯标准便足以判断实时性故障诊断与分类系统2内的所有半导体器具及非半导体器具的设备异常状态。此外，本发明的实时性故障诊断与分类系统2中的计算机整体制造主机21不仅可周期性被动地接收半导体器具23及厂务监控系统24所传来的状态数据，也可通过发出该半导体设备通讯标准控制指令的方式，而实时性主动地获得该状态数据。再者，由于厂务监控系统24的所有控件皆符合类属设备模型规范，而计算机整体制造主机21所发出的半导体设备通讯标准控制指令亦皆符合类属设备模型规范，因此，器具仿真器22的研发费用相当低廉。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何所属技术领域中普通技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如后述的申请权利要求范围所列。

Claims

1.一种实时性故障诊断与分类系统，应用于包含第一子制造方法及第二子制造方法的半导体制造方法，该实时性故障诊断与分类系统包含：

半导体器具，用来执行该第一子制造方法，并相应地产生符合半导体设备通讯标准的第一状态数据；

非半导体器具，用来执行该第二子制造方法，并相应地产生符合预定连接标准的第二状态数据，该预定连接标准是不同于该半导体设备通讯标准；

器具仿真器，连接于该半导体器具及该非半导体器具之间，用来接收该半导体器具所产生的第一状态数据及该非半导体器具所产生的第二状态数据，并将该第二状态数据转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据；以及

计算机整体制造主机，采用半导体设备通讯标准，连接至该器具仿真器以接收该第一状态数据及该第三状态数据，并依据统计制造方法控制技术分类该第一及第三状态数据，以判断该半导体器具及该非半导体器具的设备异常状态。

2.根据权利要求1所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该半导体器具周期性地将该第一状态数据经由该器具仿真器传送至该计算机整体制造主机。

3.根据权利要求1所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该非半导体器具是计算机辅助机器设计，而该预定连接标准是网络服务描述语言。

4.根据权利要求1所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该非半导体器具是厂务监控系统，而该预定连接标准是对象连结嵌入及开放数据库联接的其中一者。

5.根据权利要求4所述的实时性故障诊断与分类系统，另包含使用者接口，而该厂务监控系统包含多个控件，而该使用者接口是用来在所述控件中选择部分控件以产生该第二状态数据。

6.根据权利要求5所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，每一控件皆用来控制该厂务监控系统所在的半导体工厂内温度、湿度、供酸及供碱参数的设定。

7.根据权利要求1所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该计算机整体制造主机另用来对该器具仿真器发出符合该半导体设备通讯标准的半导体设备通讯标准控制指令，该器具仿真器将该半导体设备通讯标准控制指令传送至该半导体器具，该半导体器具在接收到该半导体设备通讯标准控制指令后才将该第一状态数据传送至该器具仿真器，该器具仿真器还将该半导体设备通讯标准控制指令转换成符合该预定连接标准的非半导体设备通讯标准控制指令以及将该非半导体设备通讯标准控制指令传送至该非半导体器具，而该非半导体器具在接收到该非半导体设备通讯标准控制指令后才将该第二状态数据传送至该器具仿真器。

8.根据权利要求7所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该半导体器具包含多个皆符合类属设备模型规范的控件，各该控件用来产生该第一状态数据，而该计算机整体制造主机所发出的半导体设备通讯标准控制指令符合该类属设备模型规范。

9.根据权利要求7所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该非半导体器具是厂务监控系统，该厂务监控系统包含建立联机、远程控制、制造方法程序管理及提供时间功能。

10.一种实时性故障诊断与分类系统，应用于包含第一子制造方法的半导体制造方法，该实时性故障诊断与分类系统包含：

计算机整体制造主机，采用半导体设备通讯标准，用来发出符合该半导体设备通讯标准的半导体设备通讯标准控制指令；以及

半导体器具，用来执行该第一子制造方法，并相应地产生符合该半导体设备通讯标准的第一状态数据、及依据该半导体设备通讯标准控制指令将该第一状态数据传送至该计算机整体制造主机；

其中，该计算机整体制造主机在接收到该第一状态数据后依据统计制造方法控制技术分类该第一状态数据，以判断该半导体器具的设备异常状态。

11.根据权利要求10所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该半导体器具还周期性地将该第一状态数据传送至该计算机整体制造主机。

12.根据权利要求10所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该半导体器具包含多个皆符合类属设备模型规范的控件，各该控件用来产生该第一状态数据，而该计算机整体制造主机所发出的半导体设备通讯标准控制指令符合该类属设备模型规范。

13.根据权利要求10所述的实时性故障诊断与分类系统，另包含非半导体器具及器具仿真器，而该半导体制造方法另包含第二子制造方法，该非半导体器具用来执行该第二子制造方法，并相应地依据由该半导体设备通讯标准控制指令所转换且符合预定连接标准的非半导体设备通讯标准控制指令产生符合该预定连接标准的第二状态数据，该预定连接标准是不同于该半导体设备通讯标准，该器具仿真器连接于该计算机整体制造主机与该半导体器具及该非半导体器具之间，用来将该计算机整体制造主机所发出的半导体设备通讯标准控制指令传送至该半导体器具、将该半导体设备通讯标准控制指令转换成该非半导体设备通讯标准控制指令并将该非半导体设备通讯标准控制指令传送至该非半导体器具、接收该半导体器具所产生的第一状态数据及该非半导体器具所产生的第二状态数据、将该第二状态数据转换成符合该半导体设备通讯标准的第三状态数据、以及将该第一及第三状态数据传送至该计算机整体制造主机，而该计算机整体制造主机另在接收到该第三状态数据后依据该统计制造方法控制技术分类该第三状态数据，以判断该非半导体器具的设备异常状态。

14.根据权利要求13所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该非半导体器具是厂务监控系统，该厂务监控系统包含建立联机、远程控制、制造方法程序管理及提供时间功能。

15.根据权利要求13所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该非半导体器具是计算机辅助机器设计，而该预定连接标准是网络服务描述语言。

16.根据权利要求13所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，该非半导体器具是厂务监控系统，而该预定连接标准是对象连结嵌入及开放数据库联接的其中一者。

17.根据权利要求16所述的实时性故障诊断与分类系统，另包含使用者接口，而该厂务监控系统包含多个控件，而该使用者接口用来在所述控件中选择部分控件以产生该第二状态数据。

18.根据权利要求17所述的实时性故障诊断与分类系统，其中，每一控件皆用来控制该厂务监控系统所在的半导体工厂内温度、湿度、供酸及供碱参数的设定。