CN105573269B - 半导体制造机台的参数监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种半导体制造机台的参数监控系统，包括：数据收集模块、键入模块、数据分类模块、硬件性能跟踪模块、自动运算模块、以及存储模块。本发明的还公开了半导体制造机台的参数处理方法。本发明提供的半导体制造机台的参数监控系统及方法有利于对所述预设值相对应的即时的实际运行值进行统一监控，当某一实际运行值出现问题时，可以快速、准确地发现，有利于实现半导体制程的自动化控制。

Description

半导体制造机台的参数监控系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种半导体制造机台的参数监控系统及方法。

背景技术

半导体机台参数是指在半导体制程中表征生产设备性能的数据的集合，包括温度(temp)、功率(power)、气体流量(Mass Flow Controller，缩写为MFC)、电流(current)、时间(time)等。一般的，每道工序都具有相应的程式(recipe)，每个程式中均包括多个参数，每个程式的每个参数均具有一预设值，但是，该程式在实际的跑(run)时，每个参数均会产生一个与所述预设值相对应的实际运行值。例如，在某个程式中具有一个参数为温度，温度的设定值为300℃，但是由于每run一次该程式时，机台的微环境等原因存在差异，实际的温度(温度的实际运行值)可能为300.5℃或299.5℃等等。

这些参数的实际运行值存在波动，所以，实际运行值准确和稳定与否决定了每道工序的质量，如果在晶圆加工过程中某些参数出现异常，就有可能会影响到晶圆的最终良率。这些参数最显著的特点就是数据量大，每片晶圆在FAB(晶圆工厂)里都要经过上百个加工工序，每道工序中都会有成百上千个机台制程参数的数据被实时收集到生产系统数据库中。因此，如何对这些数据进行监控，以便于对这些数据进行分析，对半导体制程效率地提高、半导体制程的自动化控制，起着至关重要的作用。

现有技术中为工程师提供的机台参数分析的只有线上的智能设备管理系统(intellectual equipment management system，简称i-EMS)，该系统在设计之初仅仅是用于数据的收集。如表1所示，在现有的智能设备管理系统中，机台参数(Parameter)如温度(Temp)和功率(Power)是按照机台(Equipment)、腔体(Chamber)、程式(Recipe)、程式步骤(Recipe step)这四个项目存储在存储单元(Unit)中。

表1

具体的，在表1中，存储单元1存储的是：在标号为equip01的机台中，标号为c1的腔体内，在程式r01的第1个步骤中，温度的预设值为120℃，功率的预设值为300W；存储单元2存储的是：在标号为equip01的机台中，标号为c1的腔体内，在程式r01的第2个步骤中，温度的预设值为150℃，Power的预设值为200W；以此类推。

然而，在现有技术中，在每个机台的每个腔体中，每个程式的每个步骤中不同的机台参数均需要单独建立一个所述存储单元，至今智能设备管理系统已经生成了20000000个所述存储单元，并且所述存储单元的个数还在逐日增加，所述存储单元的数量如此庞大，使得工程师对不易对机台参数进行分析，当实际运行值出现问题时，不容易及时发现以进行处理。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种半导体制造机台的参数监控系统及方法，能够有效地对机台参数进行监控，当实际运行值出现问题时，可以及时发现。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半导体制造机台的参数监控系统，包括：

数据收集模块，用于收集机台的多个参数的预设值以及与所述预设值相对应的即时的实际运行值，所述多个参数的实际运行值至少按照程式分组并将每组数据存储至不同的存储单元中；

键入模块，从所述多个参数中选择一个或多个参数作为特征参数，并针对每个所述特征参数预设一组设定值；

数据分类模块，从所述多个参数的数据中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中；

硬件性能跟踪模块，所述硬件性能跟踪模块探测所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数的数据匹配到所述分析单元中；如果所述可拆换部件没有进行过更换，所述分析单元不变；

自动运算模块，用于按所述分析单元对所述特征参数对应的实际运行值进行统计，并计算所述特征参数对应的实际运行值的管控界限；以及

存储模块，用于存储所述分析单元。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控系统中，所述半导体制造机台的参数监控系统还包括一报警模块，用于监控所述管控界限，当所述管控界限发生变化时，所述报警模块发出警报。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控系统中，所述数据分类模块还对所述机台参数数据进行模糊匹配，如果所述预设值没有相匹配的所述设定值，则寻找与所述预设值与最接近的所述设定值，并将所述预设值对应的实际运行值所在的存储单元放入最接近的所述设定值的分析单元中。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控系统中，所述自动运算模块还对同一所述分析单元中的多个参数进行相关性分析。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控系统中，所述参数是温度、气体流量、电压、电流、时间或功率。

根据本发明的另一面，还提供一种半导体制造机台的参数处理方法，包括：

从机台收集所述机台的多个参数的预设值以及与所述预设值相对应的即时的实际运行值，所述多个参数的实际运行值至少按照程式分组并将每组数据存储至不同的存储单元中；

从所述多个参数中选择一个或多个参数作为特征参数，并针对每个所述特征参数预设一组设定值；

从所述多个参数的数据中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中；

探测所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数的数据匹配到所述分析单元中；如果所述可拆换部件没有进行过更换，所述分析单元不变；以及

按所述分析单元对所述特征参数对应的实际运行值进行统计，并计算所述特征参数对应的实际运行值的管控界限。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控方法中，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：监控所述管控界限，当所述管控界限发生变化时，所述报警模块发出警报。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控方法中，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：对所述机台参数数据进行模糊匹配，如果所述预设值没有相匹配的所述设定值，则寻找与所述预设值与最接近的所述设定值，并将所述预设值对应的实际运行值所在的存储单元放入最接近的所述设定值的分析单元中。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控方法中，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：判断所述实际运行值是否在所述管控界限的范围内，如果所述实际运行值超出所述管控界限的范围，则控制所述机台停止工作；如果所述实际运行值在所述管控界限的范围内，则所述机台正常工作。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控方法中，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：对同一所述分析单元中的多个参数进行相关性分析。

可选的，在所述半导体制造机台的参数监控方法中，所述参数是温度、气体流量、电压、电流、时间或功率。

与现有技术相比，本发明提供的半导体制造机台的参数监控系统及方法具有以下优点：

在本发明提供的半导体制造机台的参数监控系统中，所述数据分类模块从所述多个参数的数据中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中，从而将所述设定值相同的所述存储单元合并到一个所述分析单元中，统一存储，有利于对所述预设值相对应的即时的实际运行值进行统一监控，当某一实际运行值出现问题时，可以快速、准确地发现，有利于实现半导体制程的自动化控制；并且，所述硬件性能跟踪模块判断所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数值匹配到所述分析单元中，有利于对更换的所述可拆换部件的参数进行追踪，提高分析的准确性。

附图说明

图1为本发明一实施例中半导体制造机台的参数监控系统的示意图；

图2为本发明一实施例中半导体制造机台的参数处理方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的半导体制造机台的参数监控系统及方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

本发明的核心思想在于，提供一种半导体制造机台的参数监控系统，包括：数据收集模块，用于收集机台的多个参数的预设值以及与所述预设值相对应的即时的实际运行值，所述多个参数的实际运行值至少按照程式分组并将每组数据存储至不同的存储单元中；键入模块，从所述多个参数中选择一个或多个参数作为特征参数，并针对每个所述特征参数预设一组设定值；数据分类模块，从所述多个参数的数据中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中；硬件性能跟踪模块，所述硬件性能跟踪模块探测所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数的数据匹配到所述分析单元中；如果所述可拆换部件没有进行过更换，所述分析单元不变；自动运算模块，用于按所述分析单元对所述特征参数对应的实际运行值进行统计，并计算所述特征参数对应的实际运行值的管控界限；以及存储模块，用于存储所述分析单元。

所述数据分类模块将所述设定值相同的所述存储单元合并到一个所述分析单元中，统一存储，有利于对所述预设值相对应的即时的实际运行值进行统一监控，当某一实际运行值出现问题时，可以快速、准确地发现，有利于实现半导体制程的自动化控制；并且，所述硬件性能跟踪模块判断所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数值匹配到所述分析单元中，有利于对更换的所述可拆换部件的参数进行追踪，提高分析的准确性。

进一步，结合上述半导体制造机台的参数监控系统，本发明还提供了一种半导体制造机台的参数处理方法，包括：

步骤S1，从机台收集所述机台的多个参数的预设值以及与所述预设值相对应的即时的实际运行值，所述多个参数的实际运行值至少按照程式分组并将每组数据存储至不同的存储单元中；

步骤S2，从所述多个参数中选择一个或多个参数作为特征参数，并针对每个所述特征参数预设一组设定值；

步骤S3，从所述多个参数的数据中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中；以及

步骤S4，探测所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数的数据匹配到所述分析单元中；如果所述可拆换部件没有进行过更换，所述分析单元不变；以及

步骤S5，按所述分析单元对所述特征参数对应的实际运行值进行统计，并计算所述特征参数对应的实际运行值的管控界限。

以下结合图1和图2具体说明本实施例中的半导体制造机台的参数监控系统及方法。其中，图1为本发明一实施例中半导体制造机台的参数监控系统的示意图；图2为本发明一实施例中半导体制造机台的参数处理方法的流程图。

如图1所示，所述半导体制造机台的参数监控系统包括数据收集模块101、键入模块102、数据分类模块103、存储模块105、自动运算模块104以及硬件性能跟踪模块106。

所述半导体制造机台的参数监控系统在对机台参数进行处理时，首先进行步骤S1，所述数据收集模块101从机台收集所述机台的多个参数的预设值以及与所述预设值相对应的即时的实际运行值，所述数据收集模块101可以通过i-EMS来收集数据，以节约资源。当然，所述数据收集模块101还可以自己收集机台的所述机台参数数据。在本实施例中，i-EMS通过软硬件配置，能够实时收集所述机台内各种传感器所传送出来的参数(包括温度、气体流量、电压、电流、时间和功率等等)的预设值和实际运行值，i-EMS完成数据完整性检查后，将按照所述数据分类模块103定义的路径存入i-EMS中统计运算模块所使用的数据库中。

较佳的，所述半导体制造机台的参数监控系统还包括一数据转换模块，所述数据转换模块将所述数据收集模块101收集到的数据转化成所述数据分类模块102的标准数据。

所述多个参数的实际运行值至少按照程式分组并将每组数据存储至不同的存储单元中，在本实施例中，收集到的所述机台参数数据机台参数(Parameter)是按照机台(Equipment)、腔体(Chamber)、程式(Recipe)、程式步骤(Recipe step)进行存储的，数据存储在存储单元(Unit)中，如表2所示。

在表2中，存储单元1存储的是：在标号为equip01的机台中，标号为c1的腔体内，在程式r01的第1个步骤中，200℃为温度的预设值，120.5℃为温度的实际运行值，300W为Power的预设值，300.5W为Power的实际运行值；存储单元2存储的是：在标号为equip01的机台中，标号为c1的腔体内，在程式r01的第2个步骤中，150℃为温度的预设值，149.5℃为温度的实际运行值，200W为Power的预设值，199.5W为Power的实际运行值；以此类推。

表2

之后进行步骤S2，在所述键入模块102中选择一个所述参数或多个所述参数作为所述特征参数，并针对每个所述特征参数预设一组设定值，所述设定值为所述参数的具体数据。例如，可以在所述键入模块102键入一个参数为power，power对应一组设定值分别为：100W、200W、300W。或，可以在所述键入模块102键入两个参数分别为power和Temp，power对应一组设定值分别为：100W、200W、300W，Temp对应一组设定值分别为：120℃、150℃、180℃。当然，所述参数的个数还可以为3个、4个或更多，所述一组设定值的个数亦不做具体限定。

接着进行步骤S3，所述数据分类模块103从所述多个参数的预设值中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中，例如，所述特征参数为一个参数如Temp，Temp对应一组设定值分别为：120℃、150℃、180℃，则所述数据分类模块103进行单一参数匹配，判断单一参数与某个recipe或连续几个recipe step设定的功率值相关。以表2的所述机台参数数据进行匹配为例，其中，存储单元1、存储单元4、存储单元5的Temp为120℃，与所述特征参数的第一个设定值120℃相同，则将存储单元1、存储单元4、存储单元5的数据放入一个所述分析单元(A.Unit)；存储单元2的Temp为150℃，与所述特征参数的第二个设定值150℃相同，则将存储单元2的数据放入一个所述分析单元；存储单元3的Temp为180℃，与所述特征参数的第三个设定值180℃相同，则将存储单元3的数据放入一个所述分析单元。

在本实施例中，所述数据分类模块103还对所述机台参数数据进行模糊匹配，具体的，以表2的所述机台参数数据进行匹配为例，存储单元6的Temp为121℃，与所述特征参数Temp的三个设定值120℃、150℃、180℃均不相同，其中，121℃与120℃最接近，则将存储单元6放入分析单元1中，并提醒工程师，从而形成表3，并存储于所述存储模块105中。表3中具有3个分析单元，表2中具有6个分析单元，表3与表2相比，少了三个数据存储单元，所述数据分类模块103将存储单元1、存储单元5、存储单元6合并在一个所述分析单元1中，因此表3更利于工程师进行分析。

表3

表4

当所述特征参数为两个参数分别为power和Temp，power对应一组设定值分别为：100W、200W、300W，Temp对应一组设定值分别为：120℃、150℃、180℃。则所述数据分类模块103进行多参数匹配，当power和Temp同时相同的，在将所述存储单元放入一个所述分析单元中。以表2的所述机台参数数据进行匹配为例，所述数据分类模块103将存储单元1、存储单元5、存储单元6合并在一个所述分析单元1中，其余的存储单元分别单独放在一个所述分析单元中，从而形成表4。

实际制造过程中，同型机台、甚至不同型机台的同类可拆换parts(可拆换部件)因为维修、工程验证等各种情况存在大量拆换、交叉使用的情况。而很多i-EMS参数的特性和硬件本身存在强相关性。针对此类参数除了采用所述数据分类模块103进行存储单元匹配外，还需要按照不同Parts进行分类。这样，即使随着parts更换到其他机台，该硬件的数据依然会进入到相应的分析单元进行管控。为了解决可拆换部件交叉更换的问题，接着，进行步骤S4，所述硬件性能跟踪模块106探测所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数的数据匹配到所述分析单元中；如果所述可拆换部件没有进行过更换，所述分析单元不变；从而有利于对更换的所述可拆换部件的参数进行追踪，提高分析的准确性。

之后，进行步骤S5，所述自动运算模块105按所述分析单元对所述特征参数对应的实际运行值进行统计，并计算所述特征参数对应的实际运行值的管控界限(即所述参数的值的范围，包括最低值和最高值)。例如，在表3中，所述分析单元1中的所述特征参数Temp为120℃，所述自动运算模块105根据Temp的实际运行值(120.5℃、120℃、199.5℃、121.5℃)，可以利用正态分布、离散分布等算法，算出程式要求的温度为120℃时的管控界限。

此外，还可以进行步骤S6，判断所述实际运行值是否在所述管控界限的范围内，因为系统即使地收集所述实际运行值，如果新收集的所述实际运行值超出之前算出的所述管控界限的范围，则控制所述机台停止工作；如果新收集的所述实际运行值在之前算出的所述管控界限的范围内，则所述机台正常工作。一旦机台出现故障时(即所述实际运行值与所述设定值的差距超出特定范围)，变控制所述机台停止工作，从而可以有效地控制机台的工作状态，提高系统的监控能力。

另外，所述自动运算模块105还对同一所述分析单元中的多个参数进行相关性分析，以表4为例，所述自动运算模块105对power和Temp进行相关性匹配，如果power和Temp具有相关性，则所述数据分类模块103只需对power或Temp进行匹配。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种半导体制造机台的参数监控系统，包括：

数据收集模块，用于收集机台的多个参数的预设值以及与所述预设值相对应的即时的实际运行值，所述多个参数的实际运行值至少按照程式分组并将每组数据存储至不同的存储单元中；

键入模块，从所述多个参数中选择一个或多个参数作为特征参数，并针对每个所述特征参数预设一组设定值；

数据分类模块，从所述多个参数的预设值中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中；

硬件性能跟踪模块，所述硬件性能跟踪模块探测所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数的数据匹配到所述分析单元中；如果所述可拆换部件没有进行过更换，所述分析单元不变；

自动运算模块，用于按所述分析单元对所述特征参数对应的实际运行值进行统计，并计算所述特征参数对应的实际运行值的管控界限；以及

存储模块，用于存储所述分析单元。

2.如权利要求1所述的半导体制造机台的参数监控系统，其特征在于，所述半导体制造机台的参数监控系统还包括一报警模块，用于监控所述管控界限，当所述管控界限发生变化时，所述报警模块发出警报。

3.如权利要求1或2所述的半导体制造机台的参数监控系统，其特征在于，所述数据分类模块还对所述机台参数数据进行模糊匹配，如果所述预设值没有相匹配的所述设定值，则寻找与所述预设值最接近的所述设定值，并将所述预设值对应的实际运行值所在的存储单元放入最接近的所述设定值的分析单元中。

4.如权利要求1所述的半导体制造机台的参数监控系统，其特征在于，所述自动运算模块还对同一所述分析单元中的多个参数进行相关性分析。

5.如权利要求1所述的半导体制造机台的参数监控系统，其特征在于，所述参数是温度、气体流量、电压、电流、时间或功率。

6.一种半导体制造机台的参数处理方法，包括：

从机台收集所述机台的多个参数的预设值以及与所述预设值相对应的即时的实际运行值，所述多个参数的实际运行值至少按照程式分组并将每组数据存储至不同的存储单元中；

从所述多个参数中选择一个或多个参数作为特征参数，并针对每个所述特征参数预设一组设定值；

从所述多个参数的预设值中选择与所述特征参数的设定值相匹配的预设值，并将所述匹配的预设值对应的实际运行值所在的存储单元合并至一分析单元中；

探测所述机台的可拆换部件是否进行过更换，如果所述可拆换部件进行过更换，将所述可拆换部件更换前的参数的数据匹配到所述分析单元中；如果所述可拆换部件没有进行过更换，所述分析单元不变；以及

按所述分析单元对所述特征参数对应的实际运行值进行统计，并计算所述特征参数对应的实际运行值的管控界限。

7.如权利要求6所述的半导体制造机台的参数处理方法，其特征在于，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：监控所述管控界限，当所述管控界限发生变化时，报警模块发出警报。

8.如权利要求6或7所述的半导体制造机台的参数处理方法，其特征在于，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：对所述机台参数数据进行模糊匹配，如果所述预设值没有相匹配的所述设定值，则寻找与所述预设值最接近的所述设定值，并将所述预设值对应的实际运行值所在的存储单元放入最接近的所述设定值的分析单元中。

9.如权利要求6或7所述的半导体制造机台的参数处理方法，其特征在于，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：判断所述实际运行值是否在所述管控界限的范围内，如果所述实际运行值超出所述管控界限的范围，则控制所述机台停止工作；如果所述实际运行值在所述管控界限的范围内，则所述机台正常工作。

10.如权利要求6所述的半导体制造机台的参数处理方法，其特征在于，所述半导体制造机台的参数处理方法还包括：对同一所述分析单元中的多个参数进行相关性分析。

11.如权利要求6所述的半导体制造机台的参数处理方法，其特征在于，所述参数是温度、气体流量、电压、电流、时间或功率。