一种基于AMC在线监测系统的污染源查找方法与流程

一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法。


背景技术：

2.半导体集成电路(ic)产业经历了指数式增长，ic材料和设计方面的技术进步产生了多代ic，其中，每一代都具有比上一个代更小和更复杂的电路。在ic发展过程中，功能密度大幅增加了而几何尺寸减小。通常这种按比例缩小工艺通过提高生产效率和降低相关成本来提供很多益处。这种按比例缩小增加了加工和生产ic的复杂度，也对生产环境(洁净室)提出了越来越高的要求。尤其是，为了进一步按比例缩小几何尺寸，气态分子污染(amc)成为半导体制造工艺中越来越严重的问题。
3.洁净室系指对空气洁净度、温度、湿度、压力、噪声等参数根据需要都进行控制的密闭性较好的空间。国内曾统计过，在无洁净级别的要求的环境下生产mos电路管芯的合格率仅10％～15％，64为储存器仅2％。因此，目前在精密机械、半导体、宇航、原子能等工业中应用洁净室已经非常普遍了。现有技术中的洁净室包括洁净空间、天花板以及高架地板，天花板上设有复数个送风区，每个送风区包括至少一个送风机构，高架地板设有复数个排风区，送风机构通常为ffu装置(或者包括ffu装置和化学过滤器)，ffu装置的作用是送风和过滤较大颗粒污染物，化学过滤器的作用是过滤腐蚀性气体。
4.如前所述，半导体制造工艺中，需要洁净室中的amc浓度维持在设定水平之下，这样才可以保证制程的正常进行以及产品的良率。例如，中国发明专利cn103713096a公开了一种识别车间中的气态分子污染(amc)泄露源的方法，包括：在所述车间中分布传感器；进行所述车间中的正向气流的计算流体动力学(cfd)仿真；设定所述车间中的气流的正向cfd仿真的反演模型；建立所述传感器的空间响应概率分布矩阵的数据库；以及利用amc测量数据和所述传感器的所述空间响应概率分布矩阵的数据库识别amc泄露源。
5.然而，由于洁净室的空间很大，需要监测的点很多，因此需要配置巨量的传感器；而且，由于需要监测的污染物的物种也很多，包括hf、hcl、cl2、nh3、no
x
、so2、h2s、乙酸、tvoc等，不存在一个传感器可以同时实现所有污染物的检测，因此，需要配置不同的传感器以检测不同的污染物，所以，传感器的数量就更加庞大，导致该方法的成本非常高昂，难以实际推广应用。
6.针对上述问题，目前常用的解决方案是在洁净室中设置amc在线监测系统，即采用一台仪器对应多点的方式(即点检测)，例如，一台amc监测仪对应64个采样点(即多点采样器，其转盘周期性循环)，将采集到的气体通过管路送至转盘，再送至分析设备，轮流对采样点进行检测，因而大大降低了传感器的数量，节约了成本。
7.然而，实际应用发现，当amc在线监测系统检测出异常值时，如何查找污染源成了一个棘手的问题。针对该问题，现有技术中往往只能依赖个人经验做判断，或者调查监控，即使花费大量的人力资源和时间也难以找到污染源的位置和来源，没有一个系统性的方法
可以解决。因此，开发一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法，成为了本领域亟需解决却始终没有解决的技术难题。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法。
9.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法，包括如下步骤：
10.(1)当amc在线监测系统的某一采样点测出异常值时，先确定污染物的物种；
11.(2)排查待监测的洁净室空间内的污染物源头，排除不会产生所述步骤(1)涉及的污染物物种的污染物源头；
12.(3)对待监测的洁净室空间中的正向气流进行计算流体动力学仿真，得到待监测的洁净室空间中的从风机过滤单元的出口至风机过滤单元的入口的气流流线；
13.根据上述气流流线，排除那些不会经过所述步骤(1)中采样点及其设定范围内的气流流线，然后根据该气流流线排除相关的污染物源头；
14.(4)根据所述待监测的洁净室空间中的机台的操作特性，排除不符合的机台；
15.(5)然后采用可移动式检测设备对上述步骤(2)、(3)和(4)排除之后的污染物源头进行进一步的检测，即可确定污染物的来源。
16.与之相应的另一种技术方案，一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法，包括如下步骤：
17.(1)当amc在线监测系统的某一采样点测出异常值时，先确定污染物的物种；
18.(2)排查待监测的洁净室空间内的污染物源头，排除不会产生所述步骤(1)涉及的污染物物种的污染物源头；
19.(3)对待监测的洁净室空间中的正向气流进行计算流体动力学仿真，得到待监测的洁净室空间中的从风机过滤单元的出口至风机过滤单元的入口的气流流线；
20.根据上述气流流线，排除那些不会经过所述步骤(1)中采样点及其设定范围内的气流流线，然后根据该气流流线排除相关的污染物源头；
21.(4)根据所述待监测的洁净室空间中的机台的操作特性，排除不符合的机台；
22.(5)然后采用可移动式采样装置对上述步骤(2)、(3)和(4)排除之后的污染物源头分别进行进一步的采样，然后进行进一步的检测，即可确定污染物的来源。
23.与之相应的另一种技术方案，一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法，包括如下步骤：
24.(1)当amc在线监测系统的某一采样点测出异常值时，先确定污染物的物种；
25.(2)排查待监测的洁净室空间内的污染物源头，排除不会产生所述步骤(1)涉及的污染物物种的污染物源头；
26.(3)对待监测的洁净室空间中的正向气流进行计算流体动力学仿真，得到待监测的洁净室空间中的从风机过滤单元的出口至风机过滤单元的入口的气流流线；
27.根据上述气流流线，排除那些不会经过所述步骤(1)中采样点及其设定范围内的气流流线，然后根据该气流流线排除相关的污染物源头；
28.(4)根据所述待监测的洁净室空间中的机台的操作特性，排除不符合的机台；
29.(5)经过上述步骤(2)、(3)和(4)排除之后的机台即为可疑机台；
30.然后依次关闭上述可疑机台，同时将所述amc在线监测系统切换为所述步骤(1)中发现异常值时的点位，且为单点检测模式，当amc在线监测系统测出异常值时，该处机台即为污染物的来源。
31.上文中，计算流体动力学，即cfd，英语全称computational fluid dynamics。
32.优选地，所述步骤(1)中，所述污染物的物种包括hf、hcl、cl2、nh3、no
x
、so2、h2s、乙酸和tvoc。
33.优选地，所述步骤(2)中，污染物源头为机台。
34.优选地，所述步骤(3)中，所述正向气流的计算流体动力学仿真和气流流线在步骤(1)之前完成。即：气流流线也可以在一开始就先做好。
35.优选地，所述步骤(3)中，所述采样点的设定范围是指计算流体动力学(cfd)的网格大小范围。
36.优选地，所述步骤(4)中，根据所述待监测的洁净室空间中的机台的操作特性，排除不符合的机台，包括如下步骤：
37.(a)先确定机台的操作特性，所述操作特性包括间歇式操作模式、周期性间歇式操作模式、持续运行操作模式；
38.(b)对于间歇式操作模式的机台：当p
o
≥t
o
或p
o
＜t
o
时，tci
‑
te≤tij≤tci
‑
ts，说明该机台是污染物的来源，反之则排除该机台；
39.其中，ts是指机台开始运行的时间点，te是指机台结束运行的时间点，p
o
是指机台单次运行时ts至te之间的时长；
40.t
o
是指amc在线监测系统中同一个采样点的检测周期；tci是指amc在线监测系统中的采样点i测出异常值的时间点；tij是指第j个机台流到amc在线监测系统中的采样点i所用的时间；
41.对于周期性间歇式操作模式的机台：当p
o
≥t
o
或p
o
＜t
o
时，tci
‑
te
n
‑1≤tij
n
≤tci
‑
ts
n
，说明该机台是污染物的来源，反之则排除该机台；
42.其中，n是指周期数，在一个周期内，机台开始运行的时间点为ts，机台结束运行的时间点为te，ts至te之间的时长即为p
o
；相对应的，在第n个周期内，机台开始运行的时间点为ts
n
，机台结束运行的时间点为te
n
；在第n
‑
1个周期内，机台开始运行的时间点为ts
n
‑1，机台结束运行的时间点为te
n
‑1；
43.t
o
是指amc在线监测系统中同一个采样点的检测周期；tci是指amc在线监测系统中的采样点i测出异常值的时间点；tijn是指在第n个机台运行周期内，第j个机台流到amc在线监测系统中的采样点i所用的时间；
44.对于持续运行操作模式的机台：当tci
‑
ts≥tij或tci
‑
ts＞t
o
，说明该机台是污染物的来源，反之则排除该机台；其中，ts是指机台开始运行的时间点，t
o
是指amc在线监测系统中同一个采样点的检测周期；tci是指amc在线监测系统中的采样点i测出异常值的时间点；tij是指第j个机台流到amc在线监测系统中的采样点i所用的时间。
45.优选地，所述步骤(3)中，所述气流流线包括从风机过滤单元的出口至采样点、污染物源头、回风通道、风机过滤单元的入口的气流流线。
46.优选地，所述步骤(3)中，排除那些不会经过所述步骤(1)中采样点及其设定范围
内的气流流线，然后根据该气流流线排除相关的污染物源头；
47.所述气流流线是指从风机过滤单元的出口至采样点、污染物源头、回风通道、风机过滤单元的入口的气流流线。
48.优选地，所述步骤(1)和(2)之间，还有如下步骤：
49.先查看其他amc在线监测系统是否测出异常值，若是，则说明污染物源头来自洁净室外部；若不是，则进入步骤(2)。
50.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
51.1.本发明开发了一种新的基于amc在线监测系统的污染源查找方法，依次通过污染物的物种排除一部分污染物源头、通过气流流线排除一部分污染物源头、通过机台的操作特性排除一部分机台污染源，从而将原本数千台机台筛选至个位数以内的机台数，极大地降低检测对象；然后再进行进一步的精密检测，确定污染物的来源；由此可见，本发明的方法不仅没有增加额外的投入、成本较低，而且可以有效地查找到污染源，形成了一套系统性的方法，解决了本领域亟需解决却始终没有解决的技术难题，具有积极的现实意义；
52.2.本发明的污染源查找方法中，利用正向气流进行计算流体动力学仿真，得到气流流线，尤其是那些流向为从风机过滤单元的出口至采样点、污染物源头、回风通道、风机过滤单元的入口的气流流线，可以准确地判断出哪些机台为不相关，不仅快速、准确，而且成本极低；
53.3.本发明的步骤(4)中，根据所述待监测的洁净室空间中的机台的操作特性，通过将不同操作模式的机台进行一一分析，排除不符合的机台，进一步降低了筛选数量，为整套方案的可行性打下了坚实的基础；
54.4.本发明的检测方法简单易行，成本较低，适于推广应用。
附图说明
55.图1是本发明实施例一中机台为间歇式操作模式的示意图；
56.图2是本发明实施例一中机台为周期性间歇式操作模式的示意图；
57.图3是本发明实施例一中机台为持续运行操作模式的示意图。
具体实施方式
58.结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
59.实施例一
60.参见图1～3所示，一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法，包括如下步骤：
61.(1)当amc在线监测系统的某一采样点测出异常值时，先确定污染物的物种；
62.(1a)先查看其他amc在线监测系统是否测出异常值，若是，则说明污染物源头来自洁净室外部；若不是，则进入步骤(2)；
63.(2)排查待监测的洁净室空间内的污染物源头，排除不会产生所述步骤(1)涉及的污染物物种的污染物源头；
64.(3)对待监测的洁净室空间中的正向气流进行计算流体动力学仿真，得到待监测的洁净室空间中的从风机过滤单元的出口至风机过滤单元的入口的气流流线；
65.根据上述气流流线，排除那些不会经过所述步骤(1)中采样点及其设定范围内的
气流流线，然后根据该气流流线排除相关的污染物源头；
66.(4)根据所述待监测的洁净室空间中的机台的操作特性，排除不符合的机台；
67.(5)然后采用可移动式检测设备对上述步骤(2)、(3)和(4)排除之后的污染物源头进行进一步的检测，即可确定污染物的来源。
68.本实施例中，所述步骤(2)中，污染物源头为机台。所述步骤(3)中，所述采样点的设定范围是指计算流体动力学(cfd)的网格大小范围。
69.本实施例中，所述步骤(4)中，根据所述待监测的洁净室空间中的机台的操作特性，排除不符合的机台，包括如下步骤：
70.(a)先确定机台的操作特性，所述操作特性包括间歇式操作模式、周期性间歇式操作模式、持续运行操作模式；
71.(b)对于间歇式操作模式的机台：当p
o
≥t
o
或p
o
＜t
o
时，tci
‑
te≤tij≤tci
‑
ts，说明该机台是污染物的来源，反之则排除该机台；参见图1所示；
72.其中，ts是指机台开始运行的时间点，te是指机台结束运行的时间点，p
o
是指机台单次运行时ts至te之间的时长；
73.t
o
是指amc在线监测系统中同一个采样点的检测周期；tci是指amc在线监测系统中的采样点i测出异常值的时间点；tij是指第j个机台流到amc在线监测系统中的采样点i所用的时间；
74.对于周期性间歇式操作模式的机台：当p
o
≥t
o
或p
o
＜t
o
时，tci
‑
te
n
‑1≤tij
n
≤tci
‑
ts
n
，说明该机台是污染物的来源，反之则排除该机台；参见图2所示；
75.其中，n是指周期数，在一个周期内，机台开始运行的时间点为ts，机台结束运行的时间点为te，ts至te之间的时长即为p
o
；相对应的，在第n个周期内，机台开始运行的时间点为ts
n
，机台结束运行的时间点为te
n
；在第n
‑
1个周期内，机台开始运行的时间点为ts
n
‑1，机台结束运行的时间点为te
n
‑1；
76.t
o
是指amc在线监测系统中同一个采样点的检测周期；tci是指amc在线监测系统中的采样点i测出异常值的时间点；tijn是指在第n个机台运行周期内，第j个机台流到amc在线监测系统中的采样点i所用的时间；
77.对于持续运行操作模式的机台：参见图3所示，当tci
‑
ts≥tij或tci
‑
ts＞t
o
，说明该机台是污染物的来源，反之则排除该机台；其中，ts是指机台开始运行的时间点，t
o
是指amc在线监测系统中同一个采样点的检测周期；tci是指amc在线监测系统中的采样点i测出异常值的时间点；tij是指第j个机台流到amc在线监测系统中的采样点i所用的时间。
78.本实施例中，所述步骤(3)中，所述气流流线包括从风机过滤单元的出口至采样点、污染物源头、回风通道、风机过滤单元的入口的气流流线。
79.本实施例中，所述步骤(3)中，排除那些不会经过所述步骤(1)中采样点及其设定范围内的气流流线，然后根据该气流流线排除相关的污染物源头；所述气流流线是指从风机过滤单元的出口至采样点、污染物源头、回风通道、风机过滤单元的入口的气流流线。
80.实施例二
81.一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法，其步骤与实施例一相同，唯一不同之处在于：步骤(5)中，采用可移动式采样装置对上述步骤(2)、(3)和(4)排除之后的污染物源头分别进行进一步的采样，然后进行进一步的检测，即可确定污染物的来源。
82.实施例三
83.一种基于amc在线监测系统的污染源查找方法，其步骤与实施例一相同，唯一不同之处在于：步骤(5)为：经过上述步骤(2)、(3)和(4)排除之后的机台即为可疑机台；
84.然后依次关闭上述可疑机台，同时将所述amc在线监测系统切换为所述步骤(1)中发现异常值时的点位，且为单点检测模式，当amc在线监测系统测出异常值时，该处机台即为污染物的来源。
85.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。