CN102043396A

CN102043396A - 错误诊断与分类监控系统

Info

Publication number: CN102043396A
Application number: CN2009102072520A
Authority: CN
Inventors: 李增荣
Original assignee: EAST-TENDER OPTOELECTRONICS CORP
Current assignee: EAST-TENDER OPTOELECTRONICS CORP
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-05-04

Abstract

一种错误诊断与分类监控系统，其主要是由信号获取装置获取检测单元所侦测的测量信号，并处理该测量信号以产生相应的信号数据，接着，由处理装置将该信号获取装置所产生的该信号数据进行处理，从而产生相应该工艺设备的使用状态的设备信息，最后，信息转换接口将该处理装置所产生的该设备信息转换为具有共同格式(Unified Format)的状态信息，从而将该状态信息传送至该主机台，据此，可独立处理该设备信息，以避免造成人力成本与时效的耗费。

Description

错误诊断与分类监控系统

技术领域

本发明涉及一种错误诊断与分类监控系统，更详而言之，涉及一种用在半导体工艺设备进行错误诊断与分类(fault detection and classification，FDC)的工艺监控系统。

背景技术

随着半导体工艺技术的成熟发展，半导体元件制造厂无不致力在降低生产成本以求存，以维持市场竞争能力，即根据国际半导体技术蓝图(International Technology Roadmap for Semiconductors，ITRS)所提出的报告指出，缩小集成电路(integrated circuit，IC)的特征尺寸(feature sizes)、加大晶圆直径尺寸、提升产出良率(yield)、及增加整体设备效率(overall equipment effectiveness，OEE)为较为可行的降低半导体元件的成本的方式，但由于尺寸与产出良率的发展已趋向于极限，但是整体设备效率仍有很大的改善空间，特别是半导体设备本身的事故问题将会对工艺良率(yield)产生重大的损害，因此，为了增加整体设备效率，国际知名的半导体元件制造厂及研究机构均相继投入有关厂务(factory)与测量(metrology)整合系统及自动化监控系统的研发，其中，又以高阶程序控制(Advanced Process Control，APC)技术最受到青睐。

在现有技术中，半导体设备的管理者通常会使用高阶程序控制中的错误诊断及分类(fault detection and classification，FDC)系统来分析工艺设备的输出数据，用以协助半导体工艺中的工作人员降低因上述的事故问题所产生的非工作预定的设备停机次数，且适时侦测出发出错误警示，即利用预测性维修(Predictive Maintenance)的功能以期减少不良品或废品的发生率，并进一步配合计算机集成制造(Computer Integrated Manufacturing，CIM)系统以预防性维修(Preventative Maintenance)的功能排除上述事故问题对于工艺良率的影响。

具体而言，错误诊断与分类系统是一种用在半导体设备执行时，可直接监视工艺参数以侦测出可能造成异常的状况，其中，工艺参数可包括电流、湿度、浓度、水阻、压力及/或流量等，以供主机台分别设定各工艺设备的工艺参数，用以完成诸如金属沉积(metal deposition)、氧化物生长(oxide growth)、离子植入(implantation)等特定处理，例如，温度在特定制造作业时，如热氧化(thermal oxidation)，若所需的温度急剧下降时，则会造成工艺缺陷。

如图1所示，现有错误诊断与分类系统10主要包括工艺设备11及监控主机12，两者之间采用由半导体设备与材料国际联盟(Semiconductor Equipment and Material International，SEMI)所制定的半导体设备通讯标准(Semiconductor Equipment Communication Standard，SECS)连接端口111来进行传输，并通过使用者界面112来个别监控每一工艺设备11。但是，半导体工艺设备的制造商基于商业机密而多不轻易公开技术内容，所以一般对于工艺设备仅保留SECS连接端口与系统主机的信号连接或是仅开放极小部份硬件可供下游厂商自行修改或更动，因此，一旦需要增加新的硬件线路往往需要求助于制造商的协助，如此除了将耗费相当的人力成本外，更会因沟通时间往返的延误而影响整体生产效能，甚至造成产线的停摆。

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在半导体工艺的错误诊断与分类监控系统，实为相关领域的业者目前亟待解决的课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的一个目的在于提供一种可分别处理设备信息与状态信息以节省人力耗费的错误诊断与分类监控系统。

本发明的另一目的在于提供一种可使用机动性的错误诊断与分类监控系统。

本发明的又一目的在于提供一种可无须在各区域现场逐一确认工艺设备的使用状态而具备机动性的错误诊断与分类监控系统。

为达上述目的及其他目的，本发明提供一种错误诊断与分类监控系统，应用在监控用以连接主机台的至少一个工艺设备，且该工艺设备连接至少一个检测单元，以由该检测单元侦测该工艺设备而产生测量信号，该工艺监控系统包括：信号获取装置，连接该检测单元，用以获取该检测单元所侦测的测量信号，并处理该测量信号以产生相应的信号数据；处理装置，连接该信号获取装置，用以将该信号获取装置所产生的该信号数据进行处理，从而产生相应该工艺设备的使用状态的设备信息；以及信息转换接口，连接该分析装置与该主机台，用以将该处理装置所产生的该设备信息转换为具有共同格式(Unfied Format)的状态信息，从而将该状态信息传送至该主机台。

在一优选实施例中，该信息转换接口连接警报系统，以将由该分析装置根据该信号数据所产生的该设备信息转换为具有共同格式(Unfied Format)的状态信息后，再传送至该警报系统以产生相应的警示信号，再将该警示信号传送至该主机台。

在一优选实施例中，信号输入模块，用以获取该检测单元的测量信号；以及信号比对模块，具有异常判断运算规则，以根据该异常判断运算规则对该测量信号进行比对程序，若该测量信号符合该异常判断规则时，则产生相应的异常信号数据。

在一优选实施例中，该处理装置包括：数据库，用以储存对应该设备信息的分析参数以及分析格式；操作界面，用以输入该分析参数；以及分析模块，用以将该设备信息依据该分析参数与该分析格式进行分析，从而产生相应的整合信息，并将该整合信息储存在该数据库中。

因此，相比于现有技术，本发明提供一种错误诊断与分类监控系统，其主要利用独立处理相应该工艺设备的使用状态的设备信息的机制，以避免为更换与SECS兼容的检测单元，而造成人力成本与时效的耗费。

附图说明

图1为一方块示意图，其显示一种现有错误诊断与分类监控系统的外观示意图；

图2为一方块示意图，其显示本发明错误诊断与分类监控系统的实施架构示意图；

图3为一方块示意图，其显示本发明错误诊断与分类监控系统的另一实施架构示意图；以及

图4为一方块示意图，其显示本发明错误诊断与分类监控系统的又一实施架构示意图。

主要元件符号说明

10 现有错误诊断与分类系统

11 工艺设备

111 SECS连接端口

112 使用者界面

12 监控主机

20 工艺设备

30 主机台

40 检测单元

50、70、80 错误诊断与分类监控系统

51、71、81 信号获取装置

52、72、82 处理装置

53、73、83 信息转换接口

54、74、84 通讯接口

60 警报系统

711 信号输入模块

712 信号比对模块

75 异常控制模块

821 数据库

822 操作界面

823 分析模块

824 权限验证模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

请参阅图2，用以说明本发明错误诊断与分类监控系统的方块示意图。如图所示，本发明所提供的错误诊断与分类监控系统50应用在监控用以连接主机台30的至少一个工艺设备20，且该工艺设备20连接至少一个检测单元40，以由该检测单元40侦测该工艺设备20而产生测量信号。具体而言，该主机台30可为计算机集成制造(CIM)系统，但非以此为限，其也可实施在与工艺设备20相应的自动化控制系统，而该错误诊断与分类监控系统50包括：信号获取装置51、处理装置52以及信息转换接口53，以下即对上述各元件进行详细的说明。

信号获取装置51，连接该检测单元40，用以获取该检测单元40所侦测的测量信号，并处理该测量信号以产生相应的信号数据。具体而言，该检测单元40可以一对一或多对一的方式连接该工艺设备20，以对该检测单元40进行单一或多工的测量，该检测单元40所测量信号可例如为选自振动、声音、光、温度、电流、湿度、浓度、水阻、压力、风量、酸碱度、液位或流量等物理量的模拟信号的一种或多种，而该信号获取装置对于该测量信号的处理可先将该模拟信号转换成数字信号，并进行滤波或整形处理，而可以电流或电压形式产生相应的信号数据。

处理装置52，连接该信号获取装置51，用以将该信号获取装置51所产生的该信号数据进行处理，从而产生相应该工艺设备20的使用状态的设备信息。具体而言，该使用状态为工作、维护、停机及/或紧急异常状态，而该设备信息为区域名称、主机台名称、设备识别码、识别码地址、测量信号属性，例如，特定的IP地址或编码技术，以供使用者可由直接通过处理装置52端清楚地辨识设备信息所属的不同工艺设备的使用状态。优选地，该处理装置52可为电脑或服务器，更具体言之，该处理装置52可为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controllers，PLC)、可编程自动控制器(Programmable Automation Controllers，PAC)、远端遥控测试器(Remote Test Unit，RTU)，或由多个处理装置以分散式管理、集中式管理或集中/分散混合式管理而通过例如网页客户端(Web Client)、SECS Router、CMS来进行管理，但不以此为限。

信息转换接口53，连接该处理装置52与该主机台30，用以将由该处理装置52所产生的该设备信息转换为具有共同格式(Unified Format)的状态信息，从而将该状态信息传送至该主机台30。具体而言，该状态信息包括信号数据及/或警示事件(Alarm event)。详言之，该状态信息依据SECS通讯标准予以定义，而该SECS一般分为GEM(Generic Equipment model)层、SECS I层、SECS II层，其中，SECS II层为信息流(stream)，将该状态信息以信息的方式呈现，例如，S1F3可定义为信号获取装置所获取的信号数据，S5F1及S1F4则可定义为警示事件，以根据实际需求传送对应的状态信息。

在一具体实施例中，该信息转换接口53为半导体设备通讯标准(Semiconductor Equipment Communication Standard，SECS)，而该工艺设备20、信号获取装置51与处理装置52通过通讯接口54予以连接，其中，该通讯接口54可例如为RS-232、RS-485、以太网络及/或其他非半导体设备通讯标准(Non-Semiconductor Equipment Communication Standard，NSECS)，据此，使用者可由处理装置52通过通讯接口54来独立处理相应该工艺设备20的使用状态的设备信息，即检测单元40无须为兼容于信息转换接口的SECS，如此即可避免为更换与SECS兼容的检测单元40，而造成人力成本与时效的耗费。

在另一具体实施例中，且该通讯接口54不限于有线传输方式，其也可通过无线传输方式，例如局域网络系统(Wireless Local Area Network，WLAN)、蜂窝式移动通讯系统(Global System for Mobile Communication，GSM)、通用分组无线服务系统(General Packet Radio Service，GPRS)、全球互通微波存取技术(Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMax)网络系统、个人通讯系统(Personal Handyphone System，PHS)、第三代移动通讯技术(3rd Generation，3G)、IEEE 802.11、ZigBee系统等通讯协议来进行传输，但不以此为限。

在再一具体实施例中，该信息转换接口53可进一步连接警报系统60，以将由该处理装置52根据该信号数据所产生的该设备信息转换为具有共同格式的状态信息后，再传送至该警报系统60以产生相应的警示信号，再将该警示信号传送至该主机台，具体而言，信息转换接口53传送测量信号数据与警示事件(S1F3/S1F4)给主机台，而仅传送警示事件(S5F1)给警报系统，再由警报系统60独立产生警示信号给主机台30，例如，可将警报系统60、主机台30、与本发明的错误诊断与分类监控系统50分别设置在不同地点，以由警报系统根据警示事件适当地对主机台30产生警示信号。

如图3所示，显示本发明的错误诊断与分类监控系统的另一实施架构方块图。如图所示，本发明的错误诊断与分类监控系统70包括：信号获取装置71、处理装置72、信息转换接口73、通讯接口74，以由该处理装置72将该信号获取装置71所产生的该信号数据进行处理，从而产生相应该工艺设备20的使用状态的设备信息，再由信息转换接口73将该处理装置72所产生的该设备信息转换为具有共同格式的状态信息，从而将该状态信息传送至该主机台30，其中该信号获取装置71可进一步包括：信号输入模块711以及信号比对模块712。但是，该处理装置72、信息转换接口73以及通讯接口74与前述实施例类似，所以在此不予赘述。

与前述实施例不同的是，错误诊断与分类监控系统70可进一步通过异常控制模块75连接各该工艺设备20，以由信号输入模块711获取该检测单元40的测量信号，接着，由具有判断运算规则的信号比对模块712对该测量信号进行比对程序，若该测量信号符合该异常判断规则时，则产生相应的异常信号数据，以根据该异常信号数据相应地控制该工艺设备20。

在具体实施上，以电流侦测为例，异常控制模块75可为断电控制器，以当信号比对模块712由信号输入模块711比对所获取的测量信号为异常信号数据时，则直接根据该异常信号数据产生断电控制命令，据以令该工艺设备20停止运作，需予以说明的是，上述的控制方式并非以电流侦测的方式为限，实际实施时，也可根据不同的测量信号进行侦测，并产生相应的控制命令。

如图4所示，显示本发明的错误诊断与分类监控系统的又一实施架构方块图。如图所示，本发明的错误诊断与分类监控系统80包括：信号获取装置81、处理装置82、信息转换接口83、通讯接口84，以由该处理装置82将该信号获取装置81所产生的该信号数据进行处理，从而产生相应该工艺设备20的使用状态的设备信息，再由信息转换接口83将该处理装置82所产生的该设备信息转换为具有共同格式的状态信息，从而将该状态信息传送至该主机台30，其中该处理装置82可进一步包括：数据库821、操作界面822以及分析模块823。但是，该信号获取装置81、信息转换接口83以及通讯接口84与前述实施例类似，所以在此不予赘述。

与前述实施例不同的是，错误诊断与分类监控系统80可进一步通过操作界面822与分析模块823的操作取得相应的整合信息，具体而言，该数据库821用以储存对应该设备信息的分析参数以及分析格式，以由操作界面822输入该分析参数，并通过分析模块823将该设备信息根据该分析参数与该分析格式进行分析，从而产生相应的整合信息，并将该整合信息储存在该数据库821中。

在一具体实施例中，该分析参数为设备信息的栏位设定、警示限值与次数统计，该分析格式为数值显示格式、统计工艺控制(Statistic Process Control；SPC)格式、X-chart-R chart格式，更具体而言，该操作界面822可为图控式人机界面(Human Machine Interface，HMI)或监视控制与数据获取(Supervisory Control And Data Acquisition；SCADA)系统，以供使用者输入该分析参数与该分析格式，并对应显示该整合信息，其中，所显示的整合信息可为单一或多个群组的工艺设备20所对应的检测单元40的历史/即时趋势图、警报纪录表、警报通知信息。举例而言，使用者可通过操作界面822将监控画面分别切换为全区域/单区域/单一工艺设备/单一检测单元来进行观看，例如，当切换为全区域监控画面时，可对所有的主机台30进行监控，并可在各主机台30的工艺设备以警告指示(Alarm indicted)来辅助标示，从而利使用者以全区域掌握设在所有主机台的工艺设备20的使用状况，例如红色灯号代表异常，黄色灯号代表警戒，绿色灯号则代表正常；同理，可放大切换监控画面为单一区域的主机台30，以监控单一主机台30的工艺设备20，或再进一步放大切换监控画面为单一工艺设备20或单一检测单元40，以观看更详细的整合信息，例如各检测单元的历史/即时趋势图，但不以此为限。

在其他具体实施例中，该警报通知信息可通过前述GSM系统传送至移动通讯装置(未图示)。具体而言，警报通知信息不限定为文字、图片或语音，如：短信息服务(Short Message Service，SMS)、多媒体信息服务(Multimedia Message Service，MMS)、语音信息服务(Audio Message Service，AMS)，但不以此为限。

再者，在另一具体实施例中，该处理装置82还包括权限验证模块824，用以进一步设定使用者通过该操作界面822存取该数据库的权限，以限定由管理者通过密码登入程序来修改分析参数以及分析格式，以避免不当的设定影响工艺设备的整体效能。

综上所述，本发明提供一种错误诊断与分类监控系统，其主要根据使用者可由处理装置来独立处理相应该工艺设备的使用状态的设备信息，即检测单元无须为兼容于信息转换接口的SECS，如此即可避免为更换与SECS兼容的检测单元，而造成人力成本与时效的耗费，且无须在各区域现场逐一确认工艺设备的使用状态而具备机动性。

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。任何本领域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，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种错误诊断与分类监控系统，应用在监控用以连接主机台的至少一个工艺设备，且该工艺设备连接至少一个检测单元，以由该检测单元侦测该工艺设备而产生测量信号，其特征在于，该工艺监控系统包括：

信号获取装置，连接该检测单元，用以获取该检测单元所侦测的测量信号，并处理该测量信号以产生相应的信号数据；

处理装置，连接该信号获取装置，用以将该信号获取装置所产生的该信号数据进行处理，从而产生相应在该工艺设备的使用状态的设备信息；以及

信息转换接口，连接该处理装置与该主机台，用以将该处理装置所产生的该设备信息转换为具有共同格式的状态信息，从而将该状态信息传送至该主机台。

2.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该主机台为计算机集成制造系统。

3.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该信号获取装置所获取的测量信号为选自振动、声音、光、温度、电流、湿度、浓度、水阻、压力、风量、酸碱度、液位或流量的一种或多种数值。

4.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该使用状态为工作、维护、停机及/或紧急异常状态。

5.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该设备信息为区域名称、主机台名称、设备识别码、识别码地址、测量信号属性。

6.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该状态信息包括该信号数据及/或警示事件。

7.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该工艺设备、该信号获取装置与该处理装置通过通讯接口予以连接。

8.根据权利要求7所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该通讯接口为RS-232、RS-485、以太网络及/或其他非半导体设备通讯标准。

9.根据权利要求1所述的工艺监控系统，其特征在于，该信息转换接口为半导体设备通讯标准。

10.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该信息转换接口连接警报系统，以将由该分析装置根据该信号数据所产生的该设备信息转换为具有共同格式的状态信息后，再传送至该警报系统以产生相应的警示信号，再将该警示信号传送至该主机台。

11.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该信号获取装置还包括：

信号输入模块，用以获取该检测单元的测量信号；以及

信号比对模块，具有异常判断运算规则，以根据该异常判断运算规则对该测量信号进行比对程序，若该测量信号符合该异常判断规则时，则产生相应的异常信号数据。

12.根据权利要求11所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该信号比对模块连接异常控制模块，且该异常控制模块连接该工艺设备，以根据该异常信号数据相应地控制该工艺设备。

13.根据权利要求12所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该异常控制模块为断电控制器。

14.根据权利要求1所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该处理装置还包括：

数据库，用以储存对应该设备信息的分析参数以及分析格式；

操作界面，用以输入该分析参数；以及

分析模块，用以将该设备信息依据该分析参数与该分析格式进行分析，从而产生相应的整合信息，并将该整合信息储存在该数据库中。

15.根据权利要求14所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该分析参数为设备信息的栏位设定、警示限值与次数统计。

16.根据权利要求14所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该分析格式为数值显示格式、统计工艺控制格式、X-chart-R chart格式。

17.根据权利要求14所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该处理装置还包括权限验证模块，用以设定使用者通过该操作界面存取该数据库的权限。

18.根据权利要求14所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该操作界面为图控式人机界面或监视控制与数据获取系统。

19.根据权利要求14所述的错误诊断与分类监控系统，其特征在于，该整合信息为单一或多个群组的工艺设备所对应的检测单元的历史/即时趋势图、警报纪录表、警报通知信息。