CN101459099B - 晶圆盒、半导体生产过程的监测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种晶圆盒、半导体生产过程的监测系统和方法，所述半导体生产过程的监测系统包括：安装在晶圆盒的盒体上、在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时输出报警信号的震动感应器；接收装置，接收所述震动感应器输出的报警信号，并输出晶圆盒的震动信息；记录装置，记录所述接收装置输出的晶圆盒的震动信息。所述晶圆盒、半导体生产过程的监测系统和方法可以降低晶圆的污染，提高半导体产品的良率。

Description

晶圆盒、半导体生产过程的监测系统和方法

技术领域

本发明涉及半导体生产过程，特别是涉及一种晶圆盒、半导体生产过程的监测系统和方法。

背景技术

半导体产品的生产制造过程需要经过很多工艺步骤，每个工艺步骤都是由相应的工艺机台负责完成的。当一批晶圆在一个工艺机台的工艺步骤完成后，工艺机台的机械臂(Arm)会将该批晶圆置入晶圆盒(Wafer Pod)中，然后操作人员将晶圆盒从工艺机台搬移至仓储系统，接着再借由仓储系统和运输系统将晶圆盒传送至下一个工艺机台，下一个工艺机台的机械臂将晶圆从晶圆盒中取出，传送至工艺反应室内进行工艺反应，并于工艺反应结束后将晶圆传回，再放置回晶圆盒中，以进行后续的工艺步骤。

晶圆盒的作用是在将晶圆从一个工艺机台传送至另一个工艺机台的过程中，使晶圆保存于密闭空间中，以防御大气中的微尘污染晶圆。有关晶圆盒的信息可以参考专利号为ZL03109221.7的中国发明专利和专利号为ZL200420093031.8的中国实用新型专利。

然而，晶圆盒也会被微尘污染，这些微尘可能是机械臂摩擦晶圆盒，因晶圆盒本身的材料(例如塑料)被磨损而产生的微尘；也可能是机械臂在传送晶圆时碰到晶圆盒，晶圆盒沾到的机械臂的微尘。这样在晶圆盒的传送过程中，如果操作人员的操作不当，例如，操作人员为了赶进度而没有轻拿轻放晶圆盒，使其受外力的作用而产生强烈的震动；另外，机械臂在传送晶圆时也会碰撞到晶圆盒，使晶圆盒发生震动。晶圆盒的震动会使晶圆盒上的微尘落在晶圆盒内的晶圆上，因而污染了晶圆。晶圆被微尘污染后很有可能产生缺陷，造成工艺失败和晶圆的毁损或报废，这将直接影响了半导体产品的良率(yield)，耗费大量的生产成本。

更为严重的是，如果在搬运和放置晶圆盒的过程中，晶圆盒的震动过于剧烈，还会使晶圆盒中的晶圆产生破片甚至碎片，破碎的晶圆微粒会留在晶圆盒中，污染下一批放在该晶圆盒中的晶圆；并且，机械臂在传送晶圆时也会被破碎的晶圆微粒污染，被污染的机械臂还会去污染其他的晶圆盒和放置其中的晶圆。这样的环环相扣的污染造成的后果是难以估计的，不仅半导体产品的良率会大大地降低，并且一旦工艺异常或失败，工艺机台必须停机检修，因此整个生产时间也会被延误。

发明内容

本发明解决的问题是，提供一种晶圆盒、半导体生产过程的监测系统和方法，以降低晶圆的污染，进而提高半导体产品的良率。

为解决上述问题，本发明提供一种晶圆盒，包括：盒体，安装在所述盒体上、在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时输出报警信号的震动感应器。

可选的，所述晶圆盒还包括与所述震动感应器连接的报警器，由所述震动感应器输出的报警信号驱动。

可选的，所述震动感应器包括对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数的计数器；所述晶圆盒还包括与所述震动感应器的计数器连接、显示晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数的显示器。

可选的，所述震动感应器与安装在晶圆盒上的电子标签连接，所述电子标签接收震动感应器输出的报警信号，并输出晶圆盒的震动信息。

可选的，所述晶圆盒的震动信息包括晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台、操作人员信息和晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。

为解决上述问题，本发明还提供一种半导体生产过程的监测系统，包括：安装在晶圆盒的盒体上、在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时输出报警信号的震动感应器；接收装置，接收所述震动感应器输出的报警信号，并输出晶圆盒的震动信息；记录装置，记录所述接收装置输出的晶圆盒的震动信息。

可选的，所述接收装置包括：安装在晶圆盒上的电子标签、安装在工艺机台中的传感器和设置在工艺机台中的机台自动化系统，所述电子标签接收所述震动感应器输出的报警信号，并通过所述传感器使所述机台自动化系统输出晶圆盒的震动信息。

可选的，所述记录装置为生产执行系统，记录所述机台自动化系统输出的晶圆盒的震动信息。

可选的，所述晶圆盒的震动信息包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台和操作人员信息。

可选的，所述半导体生产过程的监测系统还包括安装在晶圆盒上、与震动感应器连接的报警器，由所述震动感应器输出的报警信号驱动。

可选的，所述震动感应器包括对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数的计数器；所述半导体生产过程的监测系统还包括安装在晶圆盒上、与震动感应器的计数器连接、显示晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数的显示器。

可选的，所述晶圆盒的震动信息包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台、操作人员信息和晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。

为解决上述问题，本发明还提供一种半导体生产过程的监测方法，包括下述步骤：在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时，所述晶圆盒的盒体上的震动感应器输出报警信号；在所述震动感应器输出报警信号时，获取晶圆盒的震动信息；记录所述获取的晶圆盒的震动信息。

可选的，所述半导体生产过程的监测方法还包括：对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数。

可选的，所述半导体生产过程的监测方法还包括：还包括：显示所述晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。

与现有技术相比，上述技术方案在晶圆盒上安装了震动感应器，并在震动感应器感应到晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时，通过接收装置和记录装置将晶圆盒的震动信息记录下来，这样管理人员或操作人员可以根据记录的震动信息实时监测晶圆的生产过程，当晶圆盒的震动强度过大，可以提醒操作人员改变对晶圆盒的操作方式，以减小晶圆盒的震动强度和减少晶圆盒的震动强度过大的次数，这样不仅减小了晶圆盒的微尘污染晶圆的可能性，也尽可能地避免了晶圆的破片或碎片、以及后续的机械臂污染、其他晶圆盒和晶圆的污染，因此，上述技术方案有效地提高了半导体产品的良率。

晶圆盒的震动感应器直接与现有的电子标签连接，并直接利用已有的机台自动化系统和生产执行系统记录晶圆盒的震动信息，也就是说，只需在晶圆盒上增加震动感应器，并且在机台自动化系统和生产执行系统只需进行相应较小的修改就可以实现，因而实施起来非常方便。并且，增加震动感应器相对于整个半导体工艺过程来说，投入的成本是非常低的，但是产生的效果是显著的，因此，上述技术方案具有较强的实用性。

另外，在晶圆盒上安装报警器和显示器，当晶圆盒的震动强度过大时，报警器发出警报，显示器显示晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数，这样可以实时地提醒操作人员小心地搬运和放置晶圆盒，或者控制工艺机台的机械臂小心地传送晶圆。

附图说明

图1是本发明实施例的半导体生产过程的监测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的半导体生产过程的监测方法的流程图。

具体实施方式

本发明实施例是在晶圆盒的盒体上安装震动感应器，以监测晶圆盒的震动强度。

本发明提供的晶圆盒包括：盒体，安装在所述盒体上、在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时输出报警信号的震动感应器。

本发明提供的半导体生产过程的监测系统包括：安装在晶圆盒的盒体上、在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时输出报警信号的震动感应器；接收装置，接收所述震动感应器输出的报警信号，并输出晶圆盒的震动信息；记录装置，记录所述接收装置输出的晶圆盒的震动信息。

图1是本发明实施例的半导体生产过程的监测系统的结构示意图，下面结合附图和实施例对本发明的实施方式做详细的说明。

如图1所示，本实施例的晶圆盒包括：安装在晶圆盒的盒体1上的震动感应器10，在所述晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时，所述震动感应器10输出报警信号。

震动感应器10可以是常用的机械震动感应器、电子震动感应器、压力震动感应器等，其可以采用可拆卸地方式安装在晶圆盒上，例如用螺丝将震动感应器10锁固在晶圆盒的外侧表面。根据实际需求可以在震动感应器10中预先设定一个预定的震动强度，在操作人员搬运和放置晶圆盒或工艺机台的机械臂传送晶圆的过程中，如果由于操作不当而使晶圆盒的震动强度超过了预定的震动强度时，震动感应器10输出报警信号Alarm。

本实施例中，震动感应器10是与盒体1上的电子标签11连接，在其他实施例中，震动感应器也可以通过导线与安装在晶圆盒上的报警器连接，报警器可以是报警铃、报警灯或者它们的组合，震动感应器输出的报警信号驱动报警铃发出警报铃声，或者驱动报警灯发出闪烁灯光，提醒操作人员晶圆盒受到了异常震动，这样操作人员可以更小心地搬运和放置晶圆盒，或者控制工艺机台的机械臂，以减小晶圆盒的震动。另外，也可以在震动感应器中直接安装例如为蜂鸣片的报警器，在晶圆盒的震动强度超过了预定的震动强度时震动感应器的蜂鸣片受到报警信号驱动而发出蜂鸣音。报警器可以实时地提醒操作人员小心地搬运和放置晶圆盒，或者控制工艺机台的机械臂小心地传送晶圆。

在其他实施例中，震动感应器包括有对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数的计数器，在一个工艺步骤中，当震动感应器输出一个报警信号时，计数器计数一次。在晶圆盒上还可以安装显示器，显示器通过导线与震动感应器的计数器连接，以显示晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数，这样操作人员就可以直观地了解到当前工艺步骤中晶圆盒受到的异常震动的次数，实时地提醒自己小心地搬运晶圆盒，尽量减少晶圆盒的异常震动的次数。

另外在震动感应器上可以安装复位器，当报警铃发出警报铃声或者报警灯发出闪烁灯光时，使用复位器可以对报警铃或报警灯进行复位，关闭警报铃声或闪烁灯光，同时也可以对震动感应器的计数器进行复位，将显示器显示的数字清零，重新对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数。复位器可以设置为密码控制或钥匙控制，仅提供给专门的人员进行控制，例如可以由操作人员控制，或者由生产线上的管理人员控制。

请继续参考图1，本发明实施例的半导体生产过程的监测系统包括：震动感应器10、接收装置和记录装置3。

震动感应器10，安装在晶圆盒的盒体1上，在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时，输出报警信号Alarm。在操作人员搬运和放置晶圆盒或工艺机台的机械臂传送晶圆的过程中，如果由于操作不当而使晶圆盒发生强烈的震动，当震动强度超过了预定的震动强度时，震动感应器10就会输出报警信号Alarm。

接收装置，接收震动感应器10输出的报警信号Alarm，并输出晶圆盒的震动信息。本实施例中，接收装置包括：电子标签11(Smart Tag)、传感器21和机台自动化系统22(EAP，Equipment Automation Program)。  

电子标签11，安装在晶圆盒上，接收震动感应器10输出的报警信号Alarm。电子标签11可以通过导线与震动感应器10连接，也可以通过红外方式接收震动感应器10输出的报警信号Alarm。电子标签11可以显示晶圆盒标识(Lot ID)和晶圆盒中的晶圆数量(通常1个Lot最多可以放25片晶圆)。

传感器21，安装在工艺机台2中，当晶圆盒放置在工艺机台2上时，电子标签11通过传感器21可以识别当前的工艺步骤、运行的工艺程序，并且通过传感器21将晶圆盒标识和晶圆盒中的晶圆数量传送给机台自动化系统22。

机台自动化系统22，设置在工艺机台2中，也就是机台自动化程序，可以控制工艺机台2自动对晶圆进行操作。机台自动化程序储存了工艺步骤、工艺程序、工艺机台等信息，并通过传感器21获取当前运行在工艺机台2上的晶圆盒标识和晶圆盒中的晶圆数量。

当电子标签11接收到震动感应器10输出的报警信号Alarm，电子标签11通过传感器21使机台自动化系统22输出晶圆盒的震动信息，晶圆盒的震动信息是指晶圆盒受到异常震动时，与引起晶圆盒的震动有关的信息，包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台和操作人员信息。其中，晶圆盒标识从电子标签11获得；工艺步骤、工艺机台预先储存在机台自动化程序中；操作人员信息(例如操作人员的姓名、工号)可以预先储存在机台自动化程序中，也可以由管理人员输入。

晶圆盒的震动信息还可以包括晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。如果晶圆盒的震动感应器10包括计数器，可以对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数，由电子标签11将晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数通过传感器21传送给机台自动化系统22，机台自动化系统22将晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数作为晶圆盒的震动信息输出。当然，机台自动化系统22也可以通过电子标签11、传感器21自动对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数并输出。

记录装置3，记录接收装置输出的晶圆盒的震动信息。本实施例中，记录装置3为生产执行系统3(MES，Manufacture Execution System)，记录机台自动化系统22输出的震动信息。生产执行系统是一个生产工艺控制系统，记录所有与生产有关的信息，所有工艺机台的机台自动化系统都会将与工艺过程有关的信息传送给生产执行系统3并进行记录，生产执行系统3根据记录的与工艺过程有关的信息判断工艺步骤和工艺机台的运行是否正常：如果运行正常，生产执行系统3通过机台自动化系统22控制工艺机台2继续运行；如果发生异常，生产执行系统3通过机台自动化系统22控制工艺机台2停止工作，进行检修。

本实施例中，工艺机台2的机台自动化系统22将晶圆盒的震动信息(包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台、操作人员信息和晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数)传送给生产执行系统3，生产执行系统3将晶圆盒的震动信息记录下来，另外，生产执行系统3还可以记录所述晶圆盒的震动信息的记录时间，并以表格的方式将晶圆盒的震动信息和记录时间显示出来，或者以图的方式将晶圆盒的震动信息显示出来。管理人员通过图或表就可以直观地监测各个工艺步骤中，操作人员、工艺机台对晶圆盒的操作情况，当操作人员的操作不符合规定而使晶圆盒的震动过大时，管理人员可以提醒操作人员小心搬运和放置晶圆盒。另外，可以在生产执行系统3中预先设定一个最大次数，当晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数到达预先设定的最大次数时，生产执行系统3向对应的机台自动化系统22发送停止信息，机台自动化系统22接收到停止信息后，使工艺机台2停止运行，这样管理人员或操作人员就可以检查造成晶圆盒的震动强度过大的原因。

对应上述半导体生产过程的监测系统，本发明实施例还提供一种半导体生产过程的监测方法，如图2所示，所述方法包括：

步骤S21，在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时，所述晶圆盒的盒体上的震动感应器输出报警信号。在操作人员搬运和放置晶圆盒或工艺机台的机械臂传送晶圆的过程中，震动感应器感应晶圆盒的震动强度，当震动强度过大而超过预定的震动强度时，震动感应器输出报警信号。

步骤S22，在所述震动感应器输出报警信号时，获取晶圆盒的震动信息。本实施例中，晶圆盒的震动信息包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台和操作人员信息。其中，晶圆盒标识从安装在晶圆盒上的电子标签获得；工艺步骤、工艺机台从工艺机台的机台自动化系统获得；操作人员信息可以从机台自动化系统获得，或者由管理人员输入。

步骤S23，对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数。晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数可以由震动感应器的计数器计数得到，或者可以由机台自动化系统自动计数得到。对应地，本实施例的晶圆盒的震动信息还包括晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数，其可以从震动感应器的计数器获得，或者从机台自动化系统获得。

步骤S24，记录所述获取的晶圆盒的震动信息。本实施例中，是由生产执行系统记录所述获取的晶圆盒的震动信息，另外生产执行系统也可以在记录晶圆盒的震动信息的同时，记录晶圆盒的震动信息的记录时间。

步骤S25，显示所述晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数可以显示在与震动感应器连接的显示器上，或者可以由生产执行系统以图表的方式显示出来。

综上所述，上述技术方案在晶圆盒上安装了震动感应器，并在震动感应器感应到晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时，通过接收装置和记录装置将晶圆盒的震动信息记录下来，这样管理人员或操作人员可以根据记录的震动信息实时监测晶圆的生产过程，当晶圆盒的震动强度过大，可以提醒操作人员改变对晶圆盒的操作方式，以减小晶圆盒的震动强度和减少晶圆盒的震动强度过大的次数，这样不仅减小了晶圆盒的微尘污染晶圆的可能性，也尽可能地避免了晶圆的破片或碎片、以及后续的机械臂污染、其他晶圆盒和晶圆的污染，因此，上述技术方案有效地提高了半导体产品的良率。

晶圆盒的震动感应器直接与现有的电子标签连接，并直接利用已有的机台自动化系统和生产执行系统记录晶圆盒的震动信息，也就是说，只需在晶圆盒上增加震动感应器，并且在机台自动化系统和生产执行系统只需进行相应较小的修改就可以实现，因而实施起来非常方便。并且，增加震动感应器相对于整个半导体工艺过程来说，投入的成本是非常低的，但是产生的效果是显著的，因此，上述技术方案具有较强的实用性。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种半导体生产过程的监测系统，其特征在于，包括：

安装在晶圆盒的盒体上、在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时输出报警信号的震动感应器；

接收装置，接收所述震动感应器输出的报警信号，并输出晶圆盒的震动信息；

所述接收装置包括：安装在晶圆盒上的电子标签、安装在工艺机台中的传感器和设置在工艺机台中的机台自动化系统，所述电子标签接收所述震动感应器输出的报警信号，并通过所述传感器使所述机台自动化系统输出晶圆盒的震动信息；

记录装置，记录所述接收装置输出的晶圆盒的震动信息；

所述记录装置为生产执行化系统，记录所述机台自动化系统输出的晶盒的震动信息。

2.根据权利要求1所述的半导体生产过程的监测系统，其特征在于，所述晶圆盒的震动信息包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台和操作人员信息。

3.根据权利要求1所述的半导体生产过程的监测系统，其特征在于，还包括安装在晶圆盒上、与所述震动感应器连接的报警器，由所述震动感应器输出的报警信号驱动。

4.根据权利要求1或3所述的半导体生产过程的监测系统，其特征在于，所述震动感应器包括对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数的计数器；所述半导体生产过程的监测系统还包括安装在晶圆盒上、与所述计数器连接、显示晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数的显示器。

5.根据权利要求4所述的半导体生产过程的监测系统，其特征在于，所述晶圆盒的震动信息包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台、操作人员信息和晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。

6.一种半导体生产过程的监测方法，其特征在于，包括下述步骤：

在晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度时，所述晶圆盒的盒体上的震动感应器输出报警信号；

在所述震动感应器输出报警信号时，通过所述盒体上与所述震动感应器连接的电子标签获取晶圆盒的震动信息；

记录所述获取的晶圆盒的震动信息；

根据晶圆盒的震动信息监测晶圆的生产过程。

7.根据权利要求6所述的半导体生产过程的监测方法，其特征在于，所述获取的晶圆盒的震动信息包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台和操作人员信息。

8.根据权利要求6所述的半导体生产过程的监测方法，其特征在于，还包括：对晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数进行计数。

9.根据权利要求8所述的半导体生产过程的监测方法，其特征在于，所述获取的晶圆盒的震动信息包括：晶圆盒标识、工艺步骤、工艺机台操作人员信息和晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。

10.根据权利要求8所述的半导体生产过程的监测方法，其特征在于，还包括：显示所述晶圆盒的震动强度超过预定的震动强度的次数。

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