CN105470163A - 一种半导体生产工艺控制系统及分析方法 - Google Patents
一种半导体生产工艺控制系统及分析方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种生产工艺控制系统及分析方法,属于半导体制程管控技术领域;系统包括:采集单元采集晶圆片原始数据;第一存储单元保存晶圆片原始数据;处理单元提取晶圆片原始数据,并处理得到多组不同的分组数据,随后分析并输出分组数据的变化趋势;告警单元接收分析结果并输出告警信号;方法包括:采集晶圆片原始数据并保存于第一存储单元中;从第一存储单元中提取晶圆片原始数据并处理,以得到对应的分组数据并进行分组;对分组数据的变化趋势进行分析,随后输出至告警单元中进行告警。上述技术方案的有益效果是:减少延时或遗漏报警的情况,避免产品破片的风险,保证产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺管控技术领域,尤其涉及一种半导体生产工艺控制系统及分析方法。
背景技术
在半导体集成电路的制造过程中,数据量测、数据收集以及数据监控都是直接影响半导体产品成品率的重要原因。具体地,在半导体尤其是晶圆片的生产工艺中,需要用到统计过程管理技术(StatisticalProcessControl,SPC)。所谓SPC,是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价,根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆,并采取措施消除其影响,使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态,以达到控制质量的目的。SPC认为,当过程仅受随机因素影响时,过程处于统计控制状态(简称受控状态);当过程中存在系统因素的影响时,过程处于统计失控状态(简称失控状态)。由于过程波动具有统计规律性,当过程受控时,过程特性一般服从稳定的随机分布;而失控时,过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制。因而,它强调过程在受控和有能力的状态下运行,从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。
基于上述原理,好的统计过程管理可以及时有效发现异常问题,及时在发生问题时关闭机台或者撤下有问题的晶圆片批次。
但是,对于复杂的数据控制,现有技术中只能靠人工进行处理,或者通过后续报表系统分析,然后通过人工控制生产工艺继续运行或者手动控制机台停止工作。因此,数据的监控过程中存在着报警延时或者遗漏报警情况的风险。例如,虽然检查晶圆制品蚀刻的深度时,每次数据都在上下限规定的范围内,但是随着蚀刻的深度增加,可能存在蚀刻机台参数出现问题,因此下一次的蚀刻数据可能会超标,在这种情况下,下一次的蚀刻数据必须等到被检查且被发现超标后才能产生报警。同时,目前对数据的超标趋势的归纳整理以及数据分析通常由工程师手动完成,由于工作量繁杂,数据量庞大,很有可能在整理和分析时出现遗漏的现象,从而导致破片或产品良率降低。
发明内容
根据现有技术中存在的问题,即在半导体集成电路的工艺中,针对统计工艺管控技术,需要人工或者后续报表系统进行数据分析,从而导致报警延时或者报警情况遗漏的风险。现提供一种生产工艺控制系统及分析方法,具体包括:
一种半导体生产工艺控制系统,连接生产晶圆片的半导体生产设备;其中,包括
采集单元,用于采集所述半导体生产设备生成的晶圆片原始数据;
第一存储单元,连接所述采集单元,用于保存所述晶圆片原始数据;
处理单元,连接所述第一存储单元,用于提取所述第一存储单元中保存的所述晶圆片原始数据,随后以预设的第一规则,根据所述晶圆片原始数据处理得出对应的分组数据;所述处理单元对所述分组数据的变化趋势进行分析,并输出分析结果;
告警单元,连接所述处理单元,用于接收所述处理单元输出的分析结果,并当所述分析结果显示所述变化趋势超出可控范围时输出相应的告警信号,以提示使用者对应晶圆片的生产工艺存在问题。
优选的,该半导体生产工艺控制系统,其中,所述处理单元包括:
处理模块,用于提取所述第一存储单元中保存的所述晶圆片原始数据,随后根据所述第一规则对所述晶圆片原始数据进行处理,以形成对应的所述分组数据;
分组模块,连接所述处理模块,用于根据不同的所述第一规则对所述分组数据进行分组,并对一组内的多个所述分组数据按照对应的所述晶圆片原始数据被采集时的顺序进行排序;
分析模块,连接所述分组模块;所述分析模块取出预设的一组内的预定数量的连续的所述分组数据以形成一数据链,并以预设的第二规则分析所述数据链的变化趋势;所述分析模块随后输出相应的分析结果;
所述分析模块还用于直接从所述第一存储单元中取出预定数量的连续的所述晶圆片原始数据以形成一数据链,并以预设的所述第二规则分析所述数据链的变化趋势;所述分析模块随后输出相应的分析结果。
优选的,该半导体生产工艺控制系统,其中,一个所述晶圆片原始数据中包括从一片晶圆片上采集的多个数据,或者从一个批次的所述晶圆片上采集的多个数据。
优选的,该半导体生产工艺控制系统,其中,所述第一规则包括:处理得到一个所述晶圆片原始数据的平均值,或者处理得到一个所述晶圆片原始数据的最大值与最小值之间的差值,或者处理得到一个所述晶圆片原始数据的标准差值。
优选的,该半导体生产工艺控制系统,其中,所述处理单元中还包括:
选择模块,连接所述处理模块,用于选择所述处理模块对所述晶圆片原始数据进行处理所依据的所述第一规则。
优选的,该半导体生产工艺控制系统,其中,所述第二规则包括:
顺序比较所述数据链中的每两个相邻的数据,若前一个数据均大于或均小于后一个数据,则将所述数据链中的最后一个数据所对应的所述晶圆片原始数据设定为不合格数据。
优选的,该半导体生产工艺控制系统,其中,所述处理单元中还包括:
清除模块,连接所述处理模块,用于将所述处理单元已提取的所述晶圆片原始数据从所述第一存储单元中清除。
优选的,该半导体生产工艺控制系统,其中,还包括:
第二存储单元,分别连接所述采集单元和所述处理单元;所述采集单元将采集到的晶圆片原始数据保存入所述第二存储单元中;所述处理单元将经过处理的分组数据保存入所述第二存储单元中。
一种半导体生产工艺控制方法,其中,包括
采集单元,用于采集所述半导体生产设备生成的晶圆片原始数据;
第一存储单元,连接所述采集单元,用于保存所述晶圆片原始数据;
处理单元,连接所述第一存储单元,用于对所述晶圆片原始数据进行分析,随后输出分析结果;
告警单元,连接所述处理单元,用于根据所述分析结果提示使用者相应的晶圆片的生产工艺存在问题;
所述半导体生产工艺控制方法具体包括:
步骤1,所述采集单元采集半导体生产设备生成的晶圆片原始数据,并保存于所述第一存储单元中;
步骤2,所述处理单元从所述第一存储单元中提取所述晶圆片原始数据,并以预设的第一规则对所述晶圆片原始数据进行处理,以得到对应的分组数据;
步骤3,所述处理单元根据所述第一规则对所述分组数据进行分组;
步骤4,所述处理单元根据预设的第二规则对预设的一组内的预定数量的连续的所述分组数据的变化趋势进行分析,随后输出分析结果;
步骤5,所述告警单元根据所述分析结果输出相应的告警信号,以提示使用者对应晶圆片的生产工艺存在问题。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,当对所述晶圆片原始数据进行直接分析时,所述步骤2中,所述处理单元从所述第一存储单元中提取所述晶圆片原始数据后不以预设的第一规则进行处理,直接转至所述步骤4;
所述步骤4中,所述处理单元根据预设的第二规则,对预定数量的连续的晶圆片原始数据的变化趋势进行分析,随后输出分析结果。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,一个所述晶圆片原始数据中包括采集于一片所述晶圆片上的多个量测点的数据,或者从采集于一个批次的多个所述晶圆片上的多个量测点的数据。
所述步骤1中,当所述采集单元采集到所述晶圆片原始数据,并将所述晶圆片原始数据发送至所述第一存储单元中保存时,在所述第一存储单元内形成一个树形缓存结构,包括:
一个根节点,指示晶圆片原始数据的采集方案信息;
多个第一层子节点,分别连接所述根节点,每个所述第一层子节点用于指示所述采集方案信息中的一个量测规格信息;其中一个所述第二层子节点用于指示对应所述晶圆片原始数据的分析界面信息;
多个第二层子节点,分别连接用于指示所述分析界面信息的所述第一层子节点;所述第二层子节点用于指示处理对应的所述晶圆片原始数据所依据的第一规则;
多个第三层子节点,分别连接多个所述第二层子节点;所述第三层子节点用于指示对应所述晶圆片原始数据的第二规则;
当所述步骤4中,所述处理单元输出分析结果后,清除所述第一存储模块中的相应树形缓存结构。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,所述步骤1中,一个所述晶圆片原始数据包括采集于一个晶圆片上的多个量测点的数据,或者采集于一个批次的晶圆片上的多个量测点的数据。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,所述步骤2中,当所述处理单元从所述第一存储单元中提取出一个所述晶圆片原始数据后,将所述晶圆片原始数据从所述第一存储单元中清除。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,所述步骤2中,所述第一规则包括:
处理得到一个所述晶圆片原始数据的平均值,和/或处理得到一个所述晶圆片原始数据的最大值与最小值之间的差值,和/或处理得到一个所述晶圆片原始数据的标准差值。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,所述步骤2中,所述处理单元从所述第一存储单元中提取所述晶圆片原始数据时,首先选择适用于处理所述晶圆片原始数据的一个所述第一规则,随后开始以所述第一规则对所述晶圆片原始数据进行处理。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,所述步骤3中,在以预设的所述第一规则处理完所述晶圆片原始数据后,所述处理单元以对应的所述晶圆片原始数据被采集的时间顺序对一组内的所述分组数据进行排序。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,所述步骤4具体包括:
步骤41,所述处理单元取出预设的一组内的预定数量的连续的所述分组数据以形成一数据链;
步骤42,所述处理单元以所述第二规则分析所述数据链的变化趋势;
步骤43,所述处理单元输出相应的分析结果。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,所述第二规则包括:
顺序比较所述数据链中的每两个相邻的数据,若前一个数据均大于或均小于后一个数据,则将所述数据链中的最后一个数据设定为不合格数据;
当所述数据链中的数据为分组数据时,若前一个所述分组数据均大于或均小于后一个所述分组数据,则将所述数据链中的最后一个所述分组数据所对应的所述晶圆片原始数据设定为不合格数据;
当所述数据链中的数据为晶圆片原始数据时,若前一个所述晶圆片原始数据均大于或均小于后一个所述晶圆片原始数据,则直接将所述数据链中的最后一个所述晶圆片原始数据设定为不合格数据。
优选的,该半导体生产工艺控制方法,其中,包括一分别连接所述采集单元和所述处理单元的第二存储单元;
所述采集单元将采集到的所述晶圆片原始数据存放入所述第二存储单元中;
所述处理单元将经过处理后形成的所述分组数据存放入所述第二存储单元中;
所述第二存储单元以对应的所述晶圆片原始数据被采集的时间顺序保存所述晶圆片原始数据或所述分组数据;
所述步骤4中,当对所述分组数据进行分析时,若一组内的所述分组数据少于所述预定数量,从而不足以形成所述数据链时,所述处理单元从所述第二存储单元中顺序提取所述分组数据以补充形成所述数据链;
所述步骤4中,当对所述晶圆片原始数据进行分析时,若所述晶圆片原始数据少于所述预定数量,从而不足以形成所述数据链时,所述处理单元从所述第二存储单元中顺序提取所述晶圆片原始数据以补充形成所述数据链。
上述技术方案的有益效果是:能够在采集数据的同时对数据进行处理,从而获得数据变化趋势的分析结果,对问题批次的产品做到及时告知报警情形,避免了半导体产品破片的风险,保证了产品良率。
附图说明
图1是本发明的较佳的实施例中,一种生产工艺控制系统的结构示意图;
图2是本发明的较佳的实施例中,一种生产工艺控制系统与外部模块联系的示意图;
图3-4是本发明的较佳的实施例中,采集一片晶圆片上的晶圆片原始数据的示意图;
图5-6是本发明的较佳的实施例中,采集一个生产批次的晶圆片上的晶圆片原始数据的示意图;
图7是本发明的较佳的实施例中,一种半导体生产工艺控制方法的流程示意图;
图8是本发明的较佳的实施例中,半导体生产工艺控制方法中采用的存储结构的示意图;
图9-10是本发明的较佳的实施例中,按照第二规则将分组数据判断为严格上升的示意图;
图11-12是本发明的较佳的实施例中,按照第二规则将分组数据判断为合格的示意图;
图13-16是本发明的较佳的实施例中,第二规则判断举例示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
如图1所示,本发明的较佳的实施例中,一种半导体生产工艺控制系统,适用于半导体生产的统计工艺管控中,进一步地,可以用于对半导体生产设备上的晶圆片进行工艺管控;该半导体生产工艺控制系统具体包括:
采集单元1,用于采集半导体生产设备生成的晶圆片原始数据。
第一存储单元2,连接上述采集单元1;采集单元1将采集到的晶圆片原始数据保存于第一存储单元2中。本发明的较佳的实施例中,第一存储单元2中的晶圆片原始数据以对应的晶圆片原始数据被采集的时间先后顺序进行保存。
处理单元3,连接上述第一存储单元2;本发明的较佳的实施例中,处理单元3从第一存储单元2中提取上述晶圆片原始数据,并以预设的第一规则对晶圆片原始数据进行相应的计算处理,从而得到对应的分组数据。
本发明的较佳的实施例中,还包括一告警单元5,连接处理单元3,用于接收处理单元3输出的分析结果,并当分析结果显示变化趋势超出可控范围内时输出相应的告警信号,以提示使用者对应的晶圆片的生产工艺存在问题。
进一步地,本发明的较佳的实施例中,处理单元3中包括一个处理模块31;处理模块31提取第一存储单元2中保存的晶圆片原始数据,随后根据预设的第一规则对晶圆片原始数据进行处理,以形成对应于该第一规则的分组数据;本发明的较佳的实施例中,一个晶圆片原始数据对应于一个分组数据。
本发明的较佳的实施例中,如图2所示为本发明的较佳的实施例中,针对上述半导体生产工艺控制系统与外部模块的连接示意图。在图2中可以看到,半导体生产工艺控制系统A从半导体生产设备B获取晶圆片原始数据,并将分析结果送入与半导体生产设备B连接的设备控制模块C中,以供设备控制模块C对半导体生产设备B进行控制。
本发明的较佳的实施例中,如图3-5所示,一个晶圆片原始数据可以包括采集于一片晶圆片上的多个量测点的数据,如图4所示;也可以包括采集于一个生产批次的多个晶圆片上的多个量测点的数据,如图5所示
本发明的较佳的实施例中,如图4-5所示,上述预设的第一规则可以包括计算得出一个晶圆片原始数据中包括的数据的平均值Xbar(X—),或者计算得出一个晶圆片原始数据中包括的数据的最大值与最小值之间的差值Range,或者计算得出一个晶圆片原始数据中包括的数据的标准差值Sigma(σ)。
为了进一步解释,本发明的较佳的实施例中,上述第一规则中的不同的数值可由以下公式求出:
平均值Xbar:X-=(X1+X2+......+Xn)/n,其中n为正整数;
差值Range:Xrange=Xmax-Xmin,其中Xmax为一组数据中的最大值,
依照上述公式计算得出如图3中所示的表格。
进一步地,本发明的较佳的实施例中,如图3所示为三片待检测的晶圆片。若一个晶圆片原始数据中仅包括一个晶圆片上采集到的数据,即分别从单片晶圆片D0001#02、D0001#16和D0001#24上各采集5点数据,以形成一个数据表(如图4所示)。该数据表中,D0001#02的平均值(Xbar)为13,差值(Range)为4,标准差值(Sigma)为1.58,以下数据以此类推。
进一步地,本发明的较佳的实施例中,如图5所述,若一个晶圆片原始数据中包括一个批次的晶圆片上采集到的数据,即将晶圆片D0001#02、D0001#16和D0001#24作为同一个批次的晶圆片采集数据并进行计算处理,该晶圆片原始数据的平均值(Xbar)为13.87,差值(Range)为10,标准差值(Sigma)为3.11。
本发明的较佳的实施例中,处理单元3中还包括一个连接上述处理模块31的分组模块32。处理模块31将经过计算得出的分组数据发送至分组模块32中,分组模块32按照形成分组数据所使用的第一规则,对分组数据进行分组。进一步地,如图4-5所示,将分组数据划分为平均值组(Xbar组),或者差值组(Range组)或者标准差值组(Sigma组)。
本发明的较佳的实施例中,处理单元3中还包括一连接上述处理模块31的选择模块34,用于选择适用于处理晶圆片原始数据的第一规则。
本发明的较佳的实施例中,处理单元3中还包括一连接上述分组模块32的分析模块33,分析模块33根据上述分组模块32的分组情况,取出预设的一组内的预定数量的连续的分组数据以形成一数据链,并以预设的第二规则分析数据链的变化趋势,本发明的较佳的实施例中,告警单元5连接分析部件33,因此,分析模块随后输出相应的分析结果至告警模块5。
本发明的较佳的实施例中,上述第二规则包括:顺序比较数据链中的每两个相邻的数据,若前一个数据均大于或均小于后一个数据,则将数据链中的最后一个数据所对应的晶圆片原始数据设定为不合格数据。
对于第二规则具体于下文中进行描述。
本发明的较佳的实施例中,上述预定数量为7,即分析模块33从预设的一组中取出7个连续的分组数据以形成一完整的数据链,并以第二规则对该数据链上的数据变化趋势进行分析,随后输出分析结果。
本发明的较佳的实施例中,上述分析模块33还用于直接从第一存储单元2中提取预定数量的晶圆片原始数据,并根据提取出来的晶圆片原始数据形成一完整的数据链;随后分析模块33以上述第二规则对以晶圆片原始数据形成的数据链的变化趋势进行分析,随后输出分析结果。
进一步地,本发明的较佳的实施例中,处理单元3从第一存储单元2中提取晶圆片原始数据,并不对其以预设的第一规则进行处理,直接以预设的第二规则分析其变化趋势,即处理单元3直接顺序提取预定数量(本发明的较佳的实施例中可以为7个)的连续的晶圆片原始数据以形成一个完整的数据链,随后以第二规则对该数据链上的数据变化趋势进行分析,随后输出分析结果。
本发明的较佳的实施例中,在上述处理单元3中设置有一连接处理模块31的清除模块35。当处理模块31从第一存储单元2中提取出一个晶圆片原始数据后,清除模块35将相应的晶圆片原始数据从第一存储单元2中清除。因此,本发明的较佳的实施例中,当处理模块31提取所有保存于第一存储单元2中的晶圆片原始数据并进行相应的计算处理后,第一存储单元2被清空。
本发明的较佳的实施例中,上述第一存储单元2可以为数据易失的存储器例如随机存储器(RAM,RandomAccessMemory),也可以是配备了数据擦除功能的非易失的存储器。
本发明的较佳的实施例中,上述半导体生产工艺控制系统中还包括一第二存储单元4,连接上述采集单元1。本发明的较佳的实施例中,第二存储单元4内保存有晶圆片原始数据。
本发明的较佳的实施例中,上述第二存储单元4中,以数据被送入第二存储单元4的时间顺序对包括晶圆片原始数据的第二记录进行顺序保存。本发明的较佳的实施例中,采集单元1采集到一个晶圆片原始数据后,将该晶圆片原始数据保存入第二存储单元4中,以作为晶圆片原始数据的历史记录。当处理单元3在进行分析时发现第一存储单元2中的晶圆片原始数据无法满足预定数量,从而无法构造上述数据链时,处理单元3从第二存储单元4中提取在保存时间上最靠前的第二记录中包括的晶圆片原始数据,并作为需要进行分析的晶圆片原始数据,与其他被选择的晶圆片原始数据一起形成对应的数据链,从而支持后续的分析处理工作。
本发明的较佳的实施例中,上述第二存储单元4中保存的包括晶圆片原始数据的第二记录不会被擦除,因此上述第二存储单元4可以为一非易失性的数据存储器。
本发明的较佳的实施例中,上述第二存储单元4中还可以保存处理单元3计算得出的分组数据,同样作为历史数据供处理单元调取。
本发明的较佳的实施例中,上述第二存储单元4中,以数据被送入第二存储单元4的时间顺序对包括分组数据的第三记录进行顺序保存。
本发明的较佳的实施例中,处理单元3对一个晶圆片原始数据进行处理后,将经过处理形成的分组数据保存入第二存储单元4中,以作为分组数据的历史记录。当处理单元3在进行分析时发现一组中的分组数据无法满足预定数量,从而无法构造上述数据链时,处理单元3从第二存储单元4中提取在保存时间上最靠前的第三记录中包括的分组数据,并作为需要分析的分组数据,与其他被选择的分组数据一起形成对应的数据链,从而支持后续的分析处理工作。
于上述技术方案的基础上,上述可被选择的技术特征,例如对于第一规则的选取,或者第二规则所包含的内容等,均仅包括在本发明的较佳的实施例中,并非因此限制本发明的保护范围。
如图6所述,本发明的较佳的实施例中,一种采用上述半导体生产工艺控制系统的半导体生产工艺控制方法具体包括:
步骤1,采集单元采集半导体生产设备生成的晶圆片原始数据,并保存于第一存储单元中;
本发明的较佳的实施例中,采集单元采集位于半导体生产设备上的晶圆片的晶圆片原始数据。一个晶圆片原始数据可以仅包括采集于一片晶圆片上的多个量测点的数据,即本发明的较佳的实施例中,如图3所示,可以从一个晶圆片即D0001#02,或者D0001#16,或者D0001#24上取5个点的数据作为一个晶圆片原始数据;一个晶圆片原始数据也可以包括采集于一个批次的多个晶圆片上的多个量测点的数据,即本发明的较佳的实施例中,也可以从一个批次中的三个晶圆片D0001#02、D0001#16以及D0001#24上获取3*5=15个点的数据作为一个晶圆片原始数据。
步骤2,处理单元从第一存储单元中提取晶圆片原始数据,并以预设的第一规则对晶圆片原始数据进行处理,以得到对应的分组数据;
本发明的较佳的实施例中,上述预设的第一规则如图3所示,可以包括:
计算得出一个晶圆片原始数据中包括的数据的平均值Xbar(X—);
或者计算得出一个晶圆片原始数据中包括的数据的最大值与最小值之间的差值Range;
或者计算得出一个晶圆片原始数据中包括的数据的标准差值Sigma(σ)。
本发明的较佳的实施例中,上述第一规则不限于上述三种计算规则,还可以包括其他适用于分析生产制台的数据变化趋势的计算规则。
本发明的较佳的实施例中,当处理单元从第一存储单元中提取出一个晶圆片原始数据后,第一存储单元中的相应的第一记录就被清除;
本发明的较佳的实施例中,一个晶圆片原始数据对应一个分组数据。
本发明的较佳的实施例中,在处理单元从第一存储单元中提取晶圆片原始数据时,首先选择适用于该晶圆片原始数据的第一规则,随后采用被选择的第一规则对晶圆片原始数据进行处理。
步骤3,处理单元根据第一规则对分组数据进行分组;
本发明的较佳的实施例中,以步骤2为基础,如图3所示,处理单元根据上述第一规则将分组数据划分为平均值组(Xbar组),或者差值组(Range组)或者标准差值组(Sigma组);
本发明的较佳的实施例中,依照适用的第一规则的不同,将分组数据划分成不同的组。
步骤4,处理单元根据预设的第二规则对预设的一组内的分组数据的变化趋势进行分析,随后输出分析结果;
步骤5,告警单元根据分析结果输出相应的告警信号,以提示使用者对应晶圆片的生产工艺存在问题。
本发明的较佳的实施例中,处理单元还可以根据预设的第二规则,直接从第一存储单元中提取相应的预定数量的连续的晶圆片原始数据,并根据所提取的晶圆片原始数据组成一完整的数据链,处理单元根据第二规则对该数据链的变换趋势进行分析,并输出分析结果,具体在上述方法中进行一些步骤的更改:
步骤2中,处理单元从第一存储单元中提取晶圆片原始数据后不以预设的第一规则进行处理,直接转至步骤4;
步骤4中,处理单元根据预设的第二规则,对预定数量的连续的晶圆片原始数据的变化趋势进行分析,随后输出分析结果。
本发明的较佳的实施例中,如图7所示,上述步骤4中,处理单元对分组数据的变化趋势进行分析的过程具体包括:
步骤41,处理单元取出预设的一组内的预定数量的连续的分组数据以形成一数据链;
本发明的较佳的实施例中,上述预定数量可以为7,即处理单元取出预设的一组内的7个连续的分组数据以形成一数据链;
本发明的较佳的实施例中,上述预定数量与预设的第二规则有关,即预定数量可以根据所选择的第二规则的不同发生改变,而不限于7个。
本发明的较佳的实施例中,还可以设置一第二存储单元,该第二存储单元分别连接处理单元和采集单元,用于保存由采集单元采集的晶圆片原始数据,以作为历史数据供处理单元调取;
本发明的较佳的实施例中,上述第二存储单元中还可以保存处理单元计算得出的分组数据,同样作为历史数据供处理单元调取;
本发明的较佳的实施例中,上述第二存储单元中,依照对应的晶圆片原始数据被采集的时间的先后顺序对晶圆片原始数据或者分组数据进行排序保存。
本发明的较佳的实施例中,当一组内的分组数据不足预定数量,如本发明的较佳的实施例中,一组内的分组数据不足7个,从而导致无法形成一完整的数据链时,处理单元从第二存储单元中按照时间顺序提取最近的数据(晶圆片原始数据或者是分组数据)填充入该分组中,以补充形成完整的数据链。
步骤42,处理单元以第二规则分析数据链的变化趋势;
步骤43,处理单元输出相应的分析结果。
本发明的较佳的实施例中,当处理单元直接对晶圆片原始数据形成的数据链进行分析时,只需要按保存顺序提取第一存储单元中所保存的连续的晶圆片原始数据并形成相应的数据链(本发明的较佳的实施例中,为顺序提取7个连续的晶圆片原始数据),并直接根据预设的第二规则对由晶圆片原始数据形成的数据链进行分析即可,无需再对晶圆片原始数据做相应处理以形成分组数据的步骤。
本发明的较佳的实施例中,上述步骤中的第二规则可以包括:
顺序比较数据链中的每两个相邻的分组数据,若前一个数据均大于或均小于后一个数据,则将数据链中的最后一个分组数据所对应的晶圆片原始数据设定为不合格数据。
本发明的较佳的实施例中,预设的第二规则可以不限于上述规则,但所有第二规则的共性在于:由于本发明的技术方案中,对分组数据进行的是顺序分组,即在一组内按照采集时间的顺序对分组数据进行排序,这样有利于分析在时间上连续的生产工艺的变化趋势,因此,在第二规则中必须规定对一个组内的每两个相邻的分组数据进行顺序比较,以获取整个分组的变化趋势,而不是随机对两个分组数据进行比较。
本发明的较佳的实施例中,一个晶圆片原始数据中包括从一片晶圆片上采集的多个数据,或者从一个批次的晶圆片上采集的多个数据。
步骤1中,当采集单元采集到晶圆片原始数据,并将晶圆片原始数据发送至第一存储单元中保存时,在第一存储单元内形成一个树形缓存结构,如图8所示,包括:
一个根节点N0,指示晶圆片原始数据的采集方案信息(plan)。本发明的较佳的实施例中,采集方案信息包括对应晶圆片原始数据的晶圆片的生产批次、生产设备以及生产时间等。
多个第一层子节点N1,分别连接根节点N0,每个第一层子节点N1用于指示采集方案信息中的一个量测规格信息(spec);其中一个第二层子节点N1用于指示对应晶圆片原始数据的分析界面信息(chart)。本发明的较佳的实施例中,其他第一层子节点N1可以用于指示晶圆片原始数据,以及对应晶圆片原始数据的晶圆片序号。
多个第二层子节点N2,分别连接用于指示分析界面信息的第一层子节点N1;第二层子节点用于指示处理对应的晶圆片原始数据所依据的第一规则。本发明的较佳的实施例中,以第一规则对晶圆片原始数据进行处理即形成该晶圆片原始数据的分析形态(graph);本发明的较佳的实施例中,对原始数据进行分析的分析形态即对其进行处理所依据的第一规则,可以包括直接对原始数据进行分析(Trendgraph),求平均值后进行分析(Xbargraph)以及求差值后进行分析(Rangegraph)等。
多个第三层子节点N3,分别连接多个第二层子节点N2;第三层子节点N3用于指示对应晶圆片原始数据的第二规则(rule)。本发明的较佳的实施例中,对应一个第一规则的分析形态可以包括多个第二规则,例如对应Xbargraph可以包括WE1和WE2。
本发明的较佳的实施例中,上文中所述的第二规则在下文中会有详述,且如图8中所示的树形缓存结构以及其所指示的存储内容均仅为提示本领域技术人员对该树形存储结构进行理解,并不能限定本发明的保护范围。
当步骤4中,处理单元输出分析结果后,清除第一存储模块中的相应树形缓存结构。
本发明的较佳的实施例中,图9-12为具体按照上述的第二规则对分组数据或晶圆片原始数据进行判断的示意图。
本发明的较佳的实施例中,如图9中的表格所示,为一组数据(分组数据或晶圆片原始数据)的排布情况,在该组数据中,后一个数据均大于前一个数据,因此该组数据以XOY坐标轴(X轴为数据序号,Y轴为数据值)绘制的如图10所示的趋势图来看,呈现7个点持续上升的趋势(即这7个点构成了一个数据链),这样的趋势在本发明的较佳的实施例中被称为严格上升趋势,即连续7个点均为上升趋势,其中不包括平行(即相邻两个数据相等)或下降(即后一个数据小于前一个数据)。此时处理单元将第7个分组数据所对应的晶圆片原始数据标记为不合格数据(若是对晶圆片原始数据直接做分析,则直接将第7个晶圆片原始数据标记为不合格数据),即失控数据(OutofControl,OOC),并输出相应的分析结果,以供外部的一机台控制单元进行相应的后续操作。
本发明的较佳的实施例中,当连续7个数据呈现严格下降趋势(后一个数据小于前一个数据),即连续7个点均为下降趋势,其中不包括平行(即相邻两个数据相应)或上升(即后一个数据大于前一个数据),则同样地将第7个分组数据所对应的晶圆片原始数据标记为不合格数据(若是对晶圆片原始数据直接做分析,则直接将第7个晶圆片原始数据标记为不合格数据),并输出相应的分析结果,以供外部的一机台控制单元进行相应的后续操作。上述情况未包括在说明书附图9-10中,本领域技术人员可以通过图9-10中示出的严格上升趋势图了解到严格下降趋势的情况。
本发明的较佳的实施例中,如图11中的表格所示,为另一组数据的排布情况,在该组数据中,其他相邻的两个数据进行比较的结果均为后一个数据大于前一个数据,只有第6个数据小于第5个数据,因此该组数据在XOY轴上绘制的如图12所示的趋势图为前5点严格上升,但是第6点呈下降趋势,第7点继续呈上升趋势。在这种情况下,处理单元认为该数据链中的所有7个数据均为合格数据,并输出相应的分析结果,以供外部的一机台控制单元进行相应的后续操作。
上述第二规则并不是本发明中唯一用于判断晶圆片原始数据是否为不合格数据的规则。本发明的其他较佳的实施例中,如图13-16所示,可以包括其他多种规则作为第二规则,具体包括:
如图13所示,本发明的较佳的实施例中,第二规则为WE1规则,即单点超过3倍标准差管控规则:当数据(分组数据或晶圆片原始数据)中有一点超出3倍标准差值范围(3倍Sigma),则将该点对应的晶圆片原始数据标记为不合格点(即上文中所述的不合格数据)。
本发明的较佳的实施例中,中线表示标准差的平均值,中线上方的3倍标准差值表示标准差的上限,中线下方的3倍标准差值表示标准差的下限;
本发明的较佳的实施例中,如上文中所述,1倍的标准差(Sigma)范围即如图13中所示的两条虚线之间的距离;因此,标准差的规范上限为3倍标准差,规范下限为3倍标准差。
本发明的较佳的实施例中,不合格数据为图中被圈出的点对应的晶圆片原始数据,由于WE1规则中只需要对一个点进行检测,因此数据链中仅包括一个点。下文中的标准差设置、数据链的生成以及不合格数据标记均与该实施例中所设置的方式类同,不再进行赘述。
如图14所示,本发明的较佳的实施例中,第二规则为WE2规则,即三点中有两点在同一边超过2倍标准差管控规则:当一数据链中(由连续的三个点组成)有两点超出2倍标准差,且该两点位于同一边,则将超出2倍标准差的后一点对应的晶圆片原始数据标记为不合格数据。
本发明的较佳的实施例中,上述两点位于同一边,即两点位于平均值的同一边。下文中所描述的“同一边”均以平均值为准。
如图15所示,本发明的较佳的实施例中,第二规则为WE3规则,即五点中有四点在同一边超出1倍标准差管控规则:当一数据链中(由连续的五个点组成)有四个点超出1倍标准差,且该四个点均位于同一边,则将超出1倍标准差的最后一点所对应的晶圆片原始数据标记为不合格数据。
如图16所示,本发明的较佳的实施例中,第二规则为WE4规则,即连续八点位于同一边的管控规则:当一数据链中(由连续的八个点组成)中的所有点均位于同一边,则将该数据链中的最后一个点(即连续八点中的最后一点)所对应的晶圆片原始数据标记为不合格数据。
于上述技术方案的基础上,上述可被选择的技术特征,例如第一规则和第二规则,以及相应的分组方式和判断方式,均仅包括在本发明的较佳的实施例中,并非因此限制本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (19)
1.一种半导体生产工艺控制系统,连接生产晶圆片的半导体生产设备;其特征在于,包括
采集单元,用于采集所述半导体生产设备生成的晶圆片原始数据;
第一存储单元,连接所述采集单元,用于保存所述晶圆片原始数据;
处理单元,连接所述第一存储单元,用于提取所述第一存储单元中保存的所述晶圆片原始数据,随后以预设的第一规则,根据所述晶圆片原始数据处理得出对应的分组数据;所述处理单元对所述分组数据的变化趋势进行分析,并输出分析结果;
告警单元,连接所述处理单元,用于接收所述处理单元输出的分析结果,并当所述分析结果显示所述变化趋势超出可控范围时输出相应的告警信号,以提示使用者对应晶圆片的生产工艺存在问题。
2.如权利要求1所述的半导体生产工艺控制系统,其特征在于,所述处理单元包括:
处理模块,用于提取所述第一存储单元中保存的所述晶圆片原始数据,随后根据所述第一规则对所述晶圆片原始数据进行处理,以形成对应的所述分组数据;
分组模块,连接所述处理模块,用于根据不同的所述第一规则对所述分组数据进行分组,并对一组内的多个所述分组数据按照对应的所述晶圆片原始数据被采集时的顺序进行排序;
分析模块,连接所述分组模块;所述分析模块取出预设的一组内的预定数量的连续的所述分组数据以形成一数据链,并以预设的第二规则分析所述数据链的变化趋势;所述分析模块随后输出相应的分析结果;
所述分析模块还用于直接从所述第一存储单元中取出预定数量的连续的所述晶圆片原始数据以形成一数据链,并以预设的所述第二规则分析所述数据链的变化趋势;所述分析模块随后输出相应的分析结果。
3.如权利要求2所述的半导体生产工艺控制系统,其特征在于,一个所述晶圆片原始数据中包括从一片晶圆片上采集的多个数据,或者从一个批次的所述晶圆片上采集的多个数据。
4.如权利要求3所述的半导体生产工艺控制系统,其特征在于,所述第一规则包括:处理得到一个所述晶圆片原始数据的平均值,或者处理得到一个所述晶圆片原始数据的最大值与最小值之间的差值,或者处理得到一个所述晶圆片原始数据的标准差值。
5.如权利要求4所述的半导体生产工艺控制系统,其特征在于,所述处理单元中还包括:
选择模块,连接所述处理模块,用于选择所述处理模块对所述晶圆片原始数据进行处理所依据的所述第一规则。
6.如权利要求2所述的半导体生产工艺控制系统,其特征在于,所述第二规则包括:
顺序比较所述数据链中的每两个相邻的数据,若前一个数据均大于或均小于后一个数据,则将所述数据链中的最后一个数据所对应的所述晶圆片原始数据设定为不合格数据。
7.如权利要求2所述的半导体生产工艺控制系统,其特征在于,所述处理单元中还包括:
清除模块,连接所述处理模块,用于将所述处理单元已提取的所述晶圆片原始数据从所述第一存储单元中清除。
8.如权利要求2所述的半导体生产工艺控制系统,其特征在于,还包括:
第二存储单元,分别连接所述采集单元和所述处理单元;所述采集单元将采集到的所述晶圆片原始数据保存入所述第二存储单元中;所述处理单元将经过处理的分组数据保存入所述第二存储单元中。
9.一种半导体生产工艺控制方法,其特征在于,包括
采集单元,用于采集所述半导体生产设备生成的晶圆片原始数据;
第一存储单元,连接所述采集单元,用于保存所述晶圆片原始数据;
处理单元,连接所述第一存储单元,用于对所述晶圆片原始数据进行分析,随后输出分析结果;
告警单元,连接所述处理单元,用于根据所述分析结果提示使用者相应的晶圆片的生产工艺存在问题;
所述半导体生产工艺控制方法具体包括:
步骤1,所述采集单元采集半导体生产设备生成的晶圆片原始数据,并保存于所述第一存储单元中;
步骤2,所述处理单元从所述第一存储单元中提取所述晶圆片原始数据,并以预设的第一规则对所述晶圆片原始数据进行处理,以得到对应的分组数据;
步骤3,所述处理单元根据所述第一规则对所述分组数据进行分组;
步骤4,所述处理单元根据预设的第二规则对预设的一组内的预定数量的连续的所述分组数据的变化趋势进行分析,随后输出分析结果;
步骤5,所述告警单元根据所述分析结果输出相应的告警信号,以提示使用者对应晶圆片的生产工艺存在问题。
10.如权利要求9所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,当对所述晶圆片原始数据进行直接分析时,所述步骤2中,所述处理单元从所述第一存储单元中提取所述晶圆片原始数据后不以预设的第一规则进行处理,直接转至所述步骤4;
所述步骤4中,所述处理单元根据预设的第二规则,对预定数量的连续的晶圆片原始数据的变化趋势进行分析,随后输出分析结果。
11.如权利要求9所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,一个所述晶圆片原始数据中包括采集于一片所述晶圆片上的多个量测点的数据,或者从采集于一个批次的多个所述晶圆片上的多个量测点的数据。
所述步骤1中,当所述采集单元采集到所述晶圆片原始数据,并将所述晶圆片原始数据发送至所述第一存储单元中保存时,在所述第一存储单元内形成一个树形缓存结构,包括:
一个根节点,指示晶圆片原始数据的采集方案信息;
多个第一层子节点,分别连接所述根节点,每个所述第一层子节点用于指示所述采集方案信息中的一个量测规格信息;其中一个所述第二层子节点用于指示对应所述晶圆片原始数据的分析界面信息;
多个第二层子节点,分别连接用于指示所述分析界面信息的所述第一层子节点;所述第二层子节点用于指示处理对应的所述晶圆片原始数据所依据的第一规则;
多个第三层子节点,分别连接多个所述第二层子节点;所述第三层子节点用于指示对应所述晶圆片原始数据的第二规则;
当所述步骤4中,所述处理单元输出分析结果后,清除所述第一存储模块中的相应树形缓存结构。
12.如权利要求10所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,所述步骤1中,一个所述晶圆片原始数据包括采集于一个晶圆片上的多个量测点的数据,或者采集于一个批次的晶圆片上的多个量测点的数据。
13.如权利要求9所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,所述步骤2中,当所述处理单元从所述第一存储单元中提取出一个所述晶圆片原始数据后,将所述晶圆片原始数据从所述第一存储单元中清除。
14.如权利要求9所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,所述步骤2中,所述第一规则包括:
处理得到一个所述晶圆片原始数据的平均值,和/或处理得到一个所述晶圆片原始数据的最大值与最小值之间的差值,和/或处理得到一个所述晶圆片原始数据的标准差值。
15.如权利要求9所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,所述步骤2中,所述处理单元从所述第一存储单元中提取所述晶圆片原始数据时,首先选择适用于处理所述晶圆片原始数据的一个所述第一规则,随后开始以所述第一规则对所述晶圆片原始数据进行处理。
16.如权利要求9所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,所述步骤3中,在以预设的所述第一规则处理完所述晶圆片原始数据后,所述处理单元以对应的所述晶圆片原始数据被采集的时间顺序对一组内的所述分组数据进行排序。
17.如权利要求9所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,所述步骤4具体包括:
步骤41,所述处理单元取出预设的一组内的预定数量的连续的所述分组数据以形成一数据链;
步骤42,所述处理单元以所述第二规则分析所述数据链的变化趋势;
步骤43,所述处理单元输出相应的分析结果。
18.如权利要求11所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,所述第二规则包括:
顺序比较所述数据链中的每两个相邻的数据,若前一个数据均大于或均小于后一个数据,则将所述数据链中的最后一个数据设定为不合格数据;
当所述数据链中的数据为分组数据时,若前一个所述分组数据均大于或均小于后一个所述分组数据,则将所述数据链中的最后一个所述分组数据所对应的所述晶圆片原始数据设定为不合格数据;
当所述数据链中的数据为晶圆片原始数据时,若前一个所述晶圆片原始数据均大于或均小于后一个所述晶圆片原始数据,则直接将所述数据链中的最后一个所述晶圆片原始数据设定为不合格数据。
19.如权利要求18所述的半导体生产工艺控制方法,其特征在于,包括一分别连接所述采集单元和所述处理单元的第二存储单元;
所述采集单元将采集到的所述晶圆片原始数据存放入所述第二存储单元中;
所述处理单元将经过处理后形成的所述分组数据存放入所述第二存储单元中;
所述第二存储单元以对应的所述晶圆片原始数据被采集的时间顺序保存所述晶圆片原始数据或所述分组数据;
所述步骤4中,当对所述分组数据进行分析时,若一组内的所述分组数据少于所述预定数量,从而不足以形成所述数据链时,所述处理单元从所述第二存储单元中顺序提取所述分组数据以补充形成所述数据链;
所述步骤4中,当对所述晶圆片原始数据进行分析时,若所述晶圆片原始数据少于所述预定数量,从而不足以形成所述数据链时,所述处理单元从所述第二存储单元中顺序提取所述晶圆片原始数据以补充形成所述数据链。
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