CN112561296A - 设备模块性能评估方法、半导体工艺设备 - Google Patents

设备模块性能评估方法、半导体工艺设备 Download PDF

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CN112561296A CN202011447875.8A CN202011447875A CN112561296A CN 112561296 A CN112561296 A CN 112561296A CN 202011447875 A CN202011447875 A CN 202011447875A CN 112561296 A CN112561296 A CN 112561296A
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Abstract

本申请实施例提供了设备模块性能评估方法、半导体工艺设备，该方法包括：在半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定工艺任务的工艺任务执行时长，任务执行时长为开始执行工艺任务的时刻与工艺任务执行完成的时刻之间的时长；对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，确定所述待评估设备模块的工作状态总时长，待评估设备模块的工作状态总时长为在所述工艺任务的执行过程中待评估设备模块处于工作状态的总时长；对于每一个待评估设备模块，基于待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定所述待评估设备模块的设备模块性能信息。

Description

设备模块性能评估方法、半导体工艺设备
技术领域
本申请涉及半导体制造领域，具体涉及一种设备模块性能评估方法、半导体工艺设备。
背景技术
半导体工艺设备的设备模块的性能是设备模块的一项重要指标。目前，通常采用的评估半导体工艺设备的设备模块的性能的方式为：以人工干预获取相关数据或者估算数据，成本较高。同时，容易出现获取到的相关数据存在错误而确定出的指示设备模块的性能的信息错误的情况下，准确性较低。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种设备模块性能评估方法、半导体工艺设备。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种设备模块性能评估方法，应用于半导体工艺设备，包括：
在半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定工艺任务的工艺任务执行时长，任务执行时长为开始执行工艺任务的时刻与工艺任务执行完成的时刻之间的时长；
对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，确定待评估设备模块的工作状态总时长，待评估设备模块的工作状态总时长为在工艺任务的执行过程中待评估设备模块处于工作状态的总时长；
对于每一个待评估设备模块，基于待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定待评估设备模块的设备模块性能信息，其中，待评估设备模块的设备模块性能信息指示所述待评估设备模块的性能。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种半导体工艺设备，包括：
第一确定单元，被配置为在半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定工艺任务的工艺任务执行时长，任务执行时长为开始执行工艺任务的时刻与工艺任务执行完成的时刻之间的时长；
第二确定单元，被配置为对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，确定所述待评估设备模块的工作状态总时长，待评估设备模块的工作状态总时长为在工艺任务的执行过程中待评估设备模块处于工作状态的总时长；
评估单元，被配置为对于每一个待评估设备模块，基于所述待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定所述待评估设备模块的设备模块性能信息，其中，待评估设备模块的设备模块性能信息指示待评估设备模块的性能。
本申请实施例提供的设备模块性能评估方法、半导体工艺设备，会在半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定工艺任务的工艺任务执行时长，任务执行时长为开始执行工艺任务的时刻与工艺任务执行完成的时刻之间的时长；对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，确定待评估设备模块的工作状态总时长，待评估设备模块的工作状态总时长为在所述工艺任务的执行过程中待评估设备模块处于工作状态的总时长；对于每一个待评估设备模块，基于待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定待评估设备模块的设备模块性能信息，其中，待评估设备模块的设备模块性能信息指示待评估设备模块的性能。实现了对半导体工艺设备的每一个待评估设备模块进行较为准确地自动评估。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1示出了本申请实施例提供的设备模块性能评估方法的流程图；
图2示出了在执行工艺任务的过程中评估设备模块可能发生的状态转换的效果示意图；
图3示出了对待评估设备模块的性能进行评估的流程示意图；
图4示出了本申请实施例提供的半导体工艺设备的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出了本申请实施例提供的设备模块性能评估方法的流程图，该方法包括：
步骤101，在半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定该工艺任务的工艺任务执行时长。
在本申请中，对于一个工艺任务，待评估设备模块可以是指在执行该工艺任务的过程中用于完成该工艺任务的设备模块。
在本申请中，对于一个工艺任务，该工艺任务的任务执行时长为开始执行工艺任务的时刻与工艺任务执行完成的时刻之间的时长。可以记录该工艺任务的开始执行工艺任务的时刻，当该工艺任务执行完成时，可以记录该工艺任务的工艺任务执行完成的时刻。根据该工艺任务的该工艺任务的工艺任务执行完成的时刻、该工艺任务的开始执行工艺任务的时刻，计算出该工艺任务的工艺任务执行时长。
在一些实施例中，待评估设备模块可以为以下之一：装载口、门阀、装卸载腔室、工艺腔室、真空机械手、大气机械手、校准器。
装载口可称之为LoadPort模块，装载口用于在用于在片盒与机台之间传输物料时装载物料。当将物料从片盒传输到机台中时，将物料首先装载到LoadPort模块，等待传输物料的机械手空闲。当传输物料的机械手空闲，可以将物料放置到机台中时，传输物料的机械手从LoadPort模块抓取物料，将物料放置到机台中。当将物料从机台传输到片盒中时，将物料首先装载到LoadPort模块，等待传输物料的机械手空闲。当传输物料的机械手空闲，可以将物料放置到片盒中时，传输物料的机械手从LoadPort模块抓取物料，将物料放置到片盒中。门阀可以包括：大气隔离阀、真空隔离阀。装卸载腔室也可称之为真空大气转换腔室(LoadLock)。以下通过对晶圆的进行工艺的过程简要说明上述模块的作用：在对晶圆进行工艺时，打开大气隔离阀，大气机械手将晶圆从大气环境中的一个位置传输到LoadLock中，大气隔离阀关闭以使得LoadLock与大气隔离。在LoadLock中进行抽真空操作，真空隔离阀打开，真空机械手将晶圆从LoadLock传输到工艺腔室中，在工艺腔室中对晶圆进行工艺。校准器可以用于在工艺腔室中对晶圆进行工艺之前对晶圆的位置进行校准。在工艺腔室中对晶圆进行的工艺完成后，真空机械手将晶圆从工艺腔室传输到LoadLock中，关闭真空隔离阀以使得LoadLock与工艺腔室隔离，在LoadLock中进行充气操作，打开大气隔离阀，大气机械手将晶圆从LoadLock传输到大气环境中的一个位置。
步骤102，确定半导体工艺设备的每一个待评估设备模块的工作状态总时长。
待评估设备模块的工作状态总时长为其在工艺任务的执行过程中处于工作状态的总时长。
在工艺任务的执行过程中，对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，当该待评估设备模块在不同的时间段均处于工作状态时，待评估设备模块的工作状态总时长为：该待评估模块每一次处于工作状态的时长的和。
在工艺任务的执行过程中，对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，当该待评估设备模块仅在一个时间段均处于工作状态时，待评估设备模块的工作状态总时长为该时间段的时长。
在本申请中，对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，每一次该待评估设备模块从一个工作状态之外的状态转换到工作状态，均可以在该待评估设备模块从工作状态之外的状态转换到工作状态的时刻开始计时，直至该待评估设备模块从工作状态转换到工作状态之外的状态的时刻停止计时。从而，可以确定每一次该待评估设备模块处于工作状态时的时长，每一次该待评估设备模块处于工作状态的时长的和为待评估设备模块处于工作状态的总时长，即待评估设备模块的工作状态总时长。
在一些实施例中，对于每一个待评估设备模块，该待评估设备模块在半导体工艺设备执行工艺任务的过程中任意一个时刻所处的状态为以下之一：初始化完成状态、空闲状态、工作状态、报警状态。
换言之，对于每一个待评估设备模块，在工艺任务的执行过程中，该待评估设备模块在任意一个时刻处于初始化完成状态、空闲状态、工作状态、报警状态中的一个状态。
初始化完成状态为待评估设备模块初始化完成，可以工作的状态。报警状态为待评估设备模块出现故障暂时不能工作的状态。
初始化完成状态的标识为NoState，空闲状态的标识为Idle，工作状态的标识为Busy、报警状态的标识为Blocked。
对于每一个待评估设备模块，在工艺任务的执行过程中，该待评估设备模块可能发生一次或多次状态转换，即从一个状态转换到另一个状态。
请参考图2，其示出了在执行工艺任务的过程中评估设备模块可能发生的状态转换的效果示意图。
对于每一个待评估设备模块，在半导体工艺设备执行工艺任务的过程中，该待评估设备模块可能发生的所有状态转换包括：
1NoState–idleorbusyorblocked
2Idle–Busy
3Busy–Idle
4Busy–Busy
5Busy–Blocked
6Blocked–Busy
7Blocked–Idle
8Idle–Blocked
9Blocked-Blocked
“–”左侧的标识为在先状态的标识，“–”右侧的标识为在后状态的标识。
C表示待评估设备模块由初始化完成状态转换至其他状态的标识，待评估设备模块可以由初始化完成状态转换至Idle、Busy、Blocked状态中的一个。
在一些实施例中，对于每一个待评估设备模块，当确定该待评估设备模块的工作状态总时长时，可以获取在工艺任务的执行时间段内生成的待评估设备模块的所有状态转换数据，其中，在待评估设备模块从一在先状态转换到一在后状态时生成一状态转换数据，每一个状态转换数据各自关联一在先状态和一在后状态，状态转换数据包括：其关联的在先状态和在后状态的标识、在先状态的时长，其中，在先状态的时长为待评估设备在后状态的标识，待评估设模块处于在先状态的时长；从待评估设备模块的所有状态转换数据中查找出满足以下条件的目标状态转换数据：在先状态为工作状态；计算待评估设备模块的所有目标状态转换数据中的在先状态的时长的和，以及将待评估设备模块的所有目标状态转换数据中的在先状态的时长的和确定为该待评估设备模块的工作状态总时长。
在本申请中，对于每一个待评估模块，每一次当该待评估模块从一个一在先状态转变为一在后状态时，均可以生成该待评估模块的状态转换数据。上述一在先状态与一在后状态不同。
待评估设备模块的状态转换数据包括：该状态转换数据关联的在先状态和在后状态的标识、在先状态的时长。
例如，对于一个设备模块，该设备模块在工艺任务的执行过程中，在第一个时刻该待评估设备模块从工作状态转换到空闲状态，在第二个时刻该待评估设备模块从空闲状态转换到工作状态，在第三个时刻该待评估设备模块从工作状态转换到报警状态。
当第一个时刻该待评估设备模块从工作状态转换到空闲状态时，会生成该待评估设备模块的一个状态转换数据，该状态转换数据包括：在先状态即工作状态的标识Busy、在后状态即空闲状态的标识Idle、在先状态即工作状态的时长。
该在先状态时长的起始时刻为待评估设备模块从工作状态的前一个状态转换到工作状态的时刻，结束时刻为待评估设备模块从空闲状态转换到其他状态的时刻。
当第二个时刻该待评估设备模块从空闲状态转换到工作状态时，会生成该待评估设备模块的一个状态转换数据，该状态转换数据包括一在先状态即空闲状态的标识Idle、在后状态即工作状态的标识Busy、在先状态即空闲状态的时长。
该在先状态时长的的起始时刻为待评估设备模块从空闲状态的前一个状态转换到空闲状态的时刻，结束时刻为待评估设备模块从工作状态转换到其他状态的时刻。
当第三个时刻该待评估设备模块从工作状态转换到报警状态时，会生成该待评估设备模块的一个状态转换数据，该状态转换数据包括：在先状态即工作状态的标识Busy、在后状态即报警状态的标识Blocked、在先状态即工作状态的时长。
该工作状态时长的起始时刻为待评估设备模块从工作状态的前一个状态转换到工作状态的时刻，结束时刻为待评估设备模块从报警状态转换到其他状态的时刻。
在本申请中，可以利用(EPTStateTime，EPTState，PreviousEPTState)表示状态转换数据。其中，EPTStateTime表示在先状态的时长，PreviousEPTState表示状态转换数据关联的在先状态的标识，EPTState表示状态转换数据关联的在后状态的标识。
对于每一个待评估模块，当确定该待评估设备模块的工作状态总时长时，在获取在工艺任务的执行时间段内生成的该待评估设备模块的所有状态转换数据之后，可以查找出该待评估模块的所有状态转换数据中的目标状态转换数据。
目标状态转换数据关联的在先状态和在后状态中的在先状态为工作状态。相应的，目标状态转换数据中的在先状态的标识为工作状态的标识Busy。每一个目标状态转换数据为以下之一：(EPTStateTime，Idle，Busy)、(EPTStateTime，Block，Busy)。
对于一个待评估设备模块，该待评估设备模块的目标状态转换数据中的EPTStateTime可以相当于待评估设备模块在工艺任务的执行过程中，在某一个时间段内一直处于工作状态时，该时间段的时长。在该时间段的起始时刻为该待评估设备模块从一个不是工作状态的状态转换到工作状态的时刻，该时间段的结束时刻为该待评估设备模块从工作状态转换到一个不是工作状态的状态的时刻或者工艺任务的完成时刻。
对于每一个待评估模块，可以将查找出的该待评估模块的所有目标状态转换数据中的EPTStateTime的和确定为待评估设备模块的工作状态总时长。
步骤103，对于每一个待评估设备模块，基于该待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定待评估设备模块的设备模块性能信息。
在本申请中，待评估设备模块设备的设备模块性能信息可以指示待评估设备模块的性能。
对于每一个待评估设备模块，当基于该待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长时，可以根据在工艺任务的执行过程中，该待评估设备模块处于工作状态的次数，确定该待评估设备模块的权重，待评估设备模块处于工作状态的次数的多少与待评估设备模块的权重成反比。可以预先设置每一个处于工作状态的次数各自对应的权重。对于每一个待评估设备模块，可以计算该待评估设备模块的权重和该待评估设备模块的工作状态总时长的乘积，将该乘积除以工艺任务执行时长，得到该待评估设备模块设备的设备模块性能信息。
在一些实施例中，对于每一个待评估设备模块，基于该待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定该待评估设备模块的设备模块性能信息包括：将该待评估设备模块的工作状态总时长除以工艺任务执行时长的商确定为该待评估设备模块的设备模块性能信息。
在本申请中，对于每一个待评估设备模块，可以将该待评估设备模块的工作状态总时长除以该工艺任务执行时长，得到该待评估设备模块的工作状态总时长与该工艺任务执行时长的商，直接将该待评估设备模块的工作状态总时长与该工艺任务执行时长的商确定为该待评估设备模块的设备模块性能信息。
该待评估设备模块的工作状态总时长采用以下公式表示，其中，n可以表示在执行工艺任务的过程中待评估设备模块处于工作状态的次数，ti表示待评估设备模块第i次处于工作状态的时长:
Figure BDA0002831463340000091
该待评估设备模块的设备模块性能信息可以采用以下公式表示，T表示工艺任务的工艺任务执行时长:
Figure BDA0002831463340000092
待评估设备模块的设备模块性能信息越大，表示待评估设备模块在工艺任务的执行过程的贡献越大，待评估设备模块的性能越高。
请参考图3，其示出了对待评估设备模块的性能进行评估的流程示意图。
工艺任务job开始，记录工艺任务job，开始时间time_start，同时启动模块状态监控模块以及统计模块。
模块状态监控模块监控工艺任务执行过程中每一个待评估模块的job过程中，每一个待评估设备模块的状态转换。
对于每一个待评估设备模块，每一次该待评估模块的状态发生转换时，均生成一个该评估设备模块的状态转换数据，然后，由统计模块将该评估设备模块的状态转换数据记录。
当工艺任务job结束即执行完成时，记录结束时间time_end，计算工艺任务job的执行时长T＝time_end-time_start。
对于每一个该待评估设备模块，统计模块可以从该待评估设备模块的所有状态转换数据中查找出在先状态为工作状态的目标状态转换数据。然后，可以计算所有目标状态转换数据中的在先状态的时长即所有目标状态转换数据中的EPTStateTime的和，以及将该和确定为该待评估设备模块的工作状态总时长。
请参考图4，其示出了本申请实施例提供的半导体工艺设备的结构框图。半导体工艺设备包括：第一确定单元401，第二确定单元402，评估单元403。
第一确定单元401被配置为在半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定工艺任务的工艺任务执行时长，任务执行时长为开始执行工艺任务的时刻与工艺任务执行完成的时刻之间的时长；
第二确定单元402被配置为对于半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，确定待评估设备模块的工作状态总时长，待评估设备模块的工作状态总时长为在工艺任务的执行过程中待评估设备模块处于工作状态的总时长；
评估单元403被配置为对于每一个待评估设备模块，基于待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定待评估设备模块的设备模块性能信息，其中，待评估设备模块的设备模块性能信息指示待评估设备模块的性能。
在一些实施例中，第二确定单元进一步被配置为获取在工艺任务的执行时间段内生成的待评估设备模块的所有状态转换数据，其中，在待评估设备模块从一在先状态转换到一在后状态生成一状态转换数据，每一个状态转换数据各自关联一在先状态和一在后状态，状态转换数据包括：在先状态和在后状态的标识、在先状态的时长，其中，在先状态的时长为待评估设备模块处于在先状态的时长；从待评估设备模块的所有状态转换数据中查找出满足以下条件的目标状态转换数据：在先状态为工作状态；计算所有目标状态转换数据中的在先状态的时长的和，以及将该和确定为待评估设备模块的工作状态总时长。
在一些实施例中，评估单元进一步被配置为将所述待评估设备模块的工作状态总时长除以工艺任务执行时长的商确定为所述待评估设备模块的设备模块性能信息。
在一些实施例中，每一个待评估设备模块为以下之一：装载口、门阀、装卸载腔室、工艺腔室、真空机械手、大气机械手、校准器。
在一些实施例中，待评估设备模块在半导体工艺设备执行工艺任务的过程中任意一个时刻所处的状态为以下之一：初始化完成状态、空闲状态、工作状态、报警状态。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种设备模块性能评估方法，应用于半导体工艺设备，其特征在于，所述方法包括：
在所述半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定所述工艺任务的工艺任务执行时长，所述任务执行时长为开始执行所述工艺任务的时刻与所述工艺任务执行完成的时刻之间的时长；
对于所述半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，确定所述待评估设备模块的工作状态总时长，所述待评估设备模块的工作状态总时长为在所述工艺任务的执行过程中所述待评估设备模块处于工作状态的总时长；
对于每一个所述待评估设备模块，基于所述待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定所述待评估设备模块的设备模块性能信息，其中，所述待评估设备模块的设备模块性能信息指示所述待评估设备模块的性能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述待评估设备模块的工作状态总时长包括：
获取在所述工艺任务的执行时间段内生成的所述待评估设备模块的所有状态转换数据，其中，在所述待评估设备模块从一在先状态转换到一在后状态生成一所述状态转换数据，每一个所述状态转换数据各自关联一所述在先状态和一所述在后状态，所述状态转换数据包括：所述在先状态和所述在后状态的标识、所述在先状态的时长，其中，所述在先状态的时长为所述待评估设备模块处于所述在先状态的时长；
从所述待评估设备模块的所有状态转换数据中查找出满足以下条件的目标状态转换数据：所述在先状态为工作状态；
计算所述待评估设备模块的所有目标状态转换数据中的所述在先状态的时长的和，以及将所述和确定为所述待评估设备模块的工作状态总时长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定所述待评估设备模块的设备模块性能信息包括：
将所述待评估设备模块的工作状态总时长与所述工艺任务执行时长的商确定为所述待评估设备模块的设备模块性能信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一个所述待评估设备模块为以下之一：装载口、门阀、装卸载腔室、工艺腔室、真空机械手、大气机械手、校准器。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述待评估设备模块在所述半导体工艺设备执行所述工艺任务的过程中任意一个时刻所处的状态为以下之一：初始化完成状态、空闲状态、工作状态、报警状态。
6.一种半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括：
第一确定单元，被配置为在所述半导体工艺设备执行的工艺任务完成后，确定所述工艺任务的工艺任务执行时长，所述任务执行时长为开始执行所述工艺任务的时刻与所述工艺任务执行完成的时刻之间的时长；
第二确定单元，被配置为对于所述半导体工艺设备的每一个待评估设备模块，确定所述待评估设备模块的工作状态总时长，待评估设备模块的工作状态总时长为在所述工艺任务的执行过程中待评估设备模块处于工作状态的总时长；
评估单元，被配置为对于每一个所述待评估设备模块，基于所述待评估设备模块的工作状态总时长和工艺任务执行时长，确定所述待评估设备模块的设备模块性能信息，其中，所述待评估设备模块的设备模块性能信息指示所述待评估设备模块的性能。
7.根据权利要求6所述的半导体工艺设备，其特征在于，第二确定单元进一步被配置为获取在工艺任务的执行时间段内生成的所述待评估设备模块的所有状态转换数据，其中，在所述待评估设备模块从一在先状态转换到一在后状态生成一所述状态转换数据，每一个所述状态转换数据各自关联一所述在先状态和一所述在后状态，所述状态转换数据包括：所述在先状态和所述在后状态的标识、所述在先状态的时长，其中，所述在先状态的时长为所述待评估设备模块处于所述在先状态的时长；从所述待评估设备模块的所有状态转换数据中查找出满足以下条件的目标状态转换数据：所述在先状态为工作状态；计算所有目标状态转换数据中的所述在先状态的时长的和，以及将所述和确定为所述待评估设备模块的工作状态总时长。
8.根据权利要求6所述的半导体工艺设备，其特征在于，评估单元进一步被配置为将所述待评估设备模块的工作状态总时长除以工艺任务执行时长的商确定为所述待评估设备模块的设备模块性能信息。
9.根据权利要求6所述的半导体工艺设备，其特征在于，每一个待评估设备模块为以下之一：装载口、装卸载腔室、工艺腔室、真空机械手、大气机械手、校准器。
10.根据权利要求6-9之一所述的半导体工艺设备，其特征在于，待评估设备模块在所述半导体工艺设备执行所述工艺任务的过程中任意一个时刻所处的状态为以下之一：初始化完成状态、空闲状态、工作状态、报警状态。
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