半导体设备工艺运行状态的管理及管理装置的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体设备的工艺控制方法及工艺控制装置。

背景技术：

通常来说，当半导体设备进行工艺时，可为Auto和Maintenance两种模式，其中Auto模式是自动控制模式，多用于半导体设备正常工艺的运行状态的情况，是一种高度的自动模式；而Maintenance模式是维护模式，多用于半导体设备的检修和工艺异常后手动处理的情况。

当半导体设备处于Auto模式下时，工艺过程中会出现多种工艺状态，如能够实现正常和特定工艺的状态，以及会造成报警的异常状态。这些工艺状态的转换可通过调用相应工艺菜单来实现。然而，由于工艺特殊要求、工艺穿插执行和异常情况的出现，半导体设备的状态有十几种甚至几十种状态。每个状态之间的转换和转换条件都不尽相同，且随着状态的增加，软件代码就需要成倍的增加，因此给实现状态的切换控制造成了诸多困难，往往造成状态无法切换或者切换失败，以至于工艺效率低下、产片合格率下降，甚至由于异常情况切换状态失败造成处理不及时，给设备造成损坏和人员造成危险。

因此处理如何正确高效的实现状态控制成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高效的半导体设备工艺运行状态管理方法。

为达成上述目的，本发明提供一种半导体设备工艺运行状态的管理方法，包括：根据半导体工艺流程创建工艺运行状态队列、事件列表和转换函数，其中所述工艺运行状态队列包括半导体设备的多个工艺运行状态，所述事件列表包括使所述多个工艺运行状态发生状态转换的多个转换事件，每一所述工艺运行状态配置一个或多个所述转换事件；所述转换函数用于表示所述工艺运行状态经过所述转换事件后的状态结果；根据上述工艺运行状态队列、事件列表和转换函数生成二维状态转换表；对所述二维状态转换表逐行或逐列查询，依次生成多个状态源临时管理文件，每一所述状态源临时管理文件记录一个所述工艺运行状态，其配置的一个所述转换事件，以及所述工艺运行状态经该转换事件后的状态结果；以及将全部所述状态源临时管理文件合并生成动态配置管理文件。

优选地，所述二维状态转换表的第一列/行为各所述工艺运行状态，第一行/列为各所述状态结果，行、列交叉处为使同行/列所述工艺运行状态转换至同列/行所述状态结果的转换事件。

优选地，所述工艺运行状态包括开始、未知、准备、冷态、工艺前热态、工艺热态、工艺运行态、工艺挂起、工艺错误完成、工艺正常完成、结束；所述转换事件包括上电、下电、初始化、运行冷态工艺、运行热开始工艺、运行热态工艺、运行正常工艺、取消工艺、暂停工艺、恢复工艺、终止工艺、工艺运行成功、工艺菜单完成、关机。

优选地，所述半导体设备为单片硅外延设备。

优选地，所述管理方法还包括：更新所述工艺运行状态队列和/或所述事件列表和/或所述转换函数；更新所述二维状态转换表；对所述二维状态转换表的更新部分查询，相应生成新的所述状态源临时管理文件并替换之前由所述二维状态转换表被更新部分所生成的所述状态源临时管理文件；以及将全部所述状态源临时管理文件合并生成新的动态配置管理文件。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体设备工艺运行状态的管理装置，包括：状态事件构建模块，根据半导体工艺流程创建工艺运行状态队列、事件列表和转换函数，其中所述工艺运行状态队列包括半导体设备的多个工艺运行状态，所述事件列表包括使所述多个工艺运行状态发生状态转换的多个转换事件，每一所述工艺运行状态配置一个或多个所述转换事件；所述转换函数用于表示所述工艺运行状态经过所述转换事件后的状态结果；状态转换表生成模块，根据上述工艺运行状态队列、事件列表和转换函数生成二维状态转换表；查询模块，对所述二维状态转换表逐行或逐列查询，依次生成多个状态源临时管理文件，每一所述状态源临时管理文件记录一个所述工艺运行状态，该工艺运行状态所配置的一个所述转换事件，以及该工艺运行状态经该转换事件后的状态结果；以及管理文件生成模块，将全部所述状态源临时管理文件合并生成动态配置管理文件。

优选地，所述二维状态转换表的第一列/行为各所述工艺运行状态，第一行/列为各所述状态结果，行、列交叉处为使同行/列所述工艺运行状态转换至同列/行所述状态结果的转换事件。

优选地，所述工艺运行状态包括开始、未知、准备、冷态、工艺前热态、工艺热态、工艺运行态、工艺挂起、工艺错误完成、工艺正常完成、结束；所述转换事件包括上电、下电、初始化、运行冷态工艺、运行热开始工艺、运行热态工艺、运行正常工艺、取消工艺、暂停工艺、恢复工艺、终止工艺、工艺运行成功、工艺菜单完成、关机。

优选地，所述半导体设备为单片硅外延设备。

优选地，所述管理装置还包括：状态事件更新模块，更新所述工艺运行状态队列和/或所述事件列表和/或所述转换函数；状态转换表更新模块，更新所述二维状态转换表；所述查询模块对所述二维状态转换表的更新部分查询，相应生成新的所述状态源临时管理文件并替换之前由所述二维状态转换表被更新部分所生成的所述状态源临时管理文件；所述管理文件生成模块将全部所述状态源临时管理文件合并生成新的动态配置管理文件。

本发明的有益效果在于利用状态机机制为半导体设备提供一种准确度高、实现方便的工艺运行状态管理方法；解决特定工艺和异常处理等状态转换效率低下和逻辑复杂造成的成功率低的问题。此外，本发明是利用常见的配置文件进行实现，更新状态或时间只需更改增添或删除状态配置属性即可，实现高效和动态管理。

附图说明

图1所示为本发明一实施例的半导体设备的示意图；

图2所示为本发明一实施例的半导体设备工艺运行状态转换的示意图；

图3所示为本发明一实施例的半导体设备工艺运行状态管理方法的流程图；

图4所示为本发明一实施例的半导体设备工艺运行状态管理方法的示意图；

图5所示为本发明一实施例的半导体设备工艺运行状态管理装置的方块图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

图1显示了本发明的半导体设备的一种实施方式。应该理解，本发明中的半导体设备可以是用于进行外延生长、沉积、抛光、灰化、刻蚀、清洗等半导体工艺的设备，图2所示的半导体设备仅仅是示例性的，其可以包括更少或更多的组成元件，或该组成元件的安排可能与图中所示相同或不同。

请参考图1，本实施例的半导体设备为单硅片外延设备，用于进行单硅片外延生长工艺。单硅片外延设备包括两个真空盒仓1，2、调整器3、工艺腔室4、冷却室5、传输平台6和机械手7等几个部分。设备的工艺流程如下：首先机械手6在真空盒仓1或2取出工艺硅片，然后传输到调整器3上进行校准，完成校准后机械手6将硅片传输到工艺腔室4中进行工艺处理，然后取出工艺后的硅片放置在冷却室5中进行降温，完成降温后传回真空盒仓1或2中，实现整个硅片的工艺流程。

请参见图2，其显示了半导体设备工艺运行状态的转换示意图，其中各状态之间的箭头表示状态转换，箭头指向的状态表示转换后的状态结果，箭头上示出了实现状态转换的转换条件，称为转换事件。在上述工艺流程中，设备从开始状态上电后处于未知状态，通过初始化处理后，设备处于准备状态。之后，设备在Auto(自动)模式下进行工艺处理，工艺运行状态有工艺冷态、工艺前热态、工艺热态、工艺运行态、工艺挂起(暂停)、工艺错误完成、工艺正常完成等状态。而实现上述这些状态之间转换的转换条件上电、下电、初始化、运行冷态工艺、运行热开始工艺、运行热态工艺、运行正常工艺、取消工艺、暂停工艺、恢复工艺、终止工艺、工艺运行成功、工艺菜单完成、关机等。为了能够高效准确地实现设备工艺运行状态的切换控制，本实施例提供了一种基于状态机模型的工艺运行状态的管理方法，请参见图3和图4，该管理方法包括以下步骤：

S1：首先，根据上述半导体工艺流程创建工艺运行状态队列、事件列表和转换函数。其中工艺运行状态队列包括半导体设备执行上述工艺的多个工艺运行状态，事件列表包括使多个工艺运行状态发生状态转换的多个转换事件，转换函数用于表示工艺运行状态经过转换事件后的状态结果。根据工艺流程，每一个工艺运行状态可以配置一个或多个转换事件。

请参见图4，假设工艺运行状态队列具有N个工艺运行状态(1～N)，而事件列表包括N个转换事件(1～N)，那么对于每个工艺运行状态i(1≤i≤N)，都可能具有N个转换事件，也就具有N个转换函数F(i，1)～F(i，N)。

在本实施例中，工艺运行状态队列包括开始、未知、准备、工艺冷态、工艺前热态、工艺热态、工艺运行态、工艺挂起(暂停)、工艺错误完成、工艺正常完成、结束这些工艺运行状态。事件列表包括上电、下电、初始化、运行冷态工艺、运行热开始工艺、运行热态工艺、运行正常工艺、取消工艺、暂停工艺、恢复工艺、终止工艺、工艺运行成功、工艺菜单完成、关机这些动作。

以状态机的数学语言来描述，有限状态机M是一个五元组，M＝{K,E,T,S,Z}。其中，

(1)K是一个有穷集，其中的每个元素称为状态；

(2)E是一个有穷集，它的每个元素称为一个事件；

(3)T是转换函数，是K×E->K上的映射，即取K中的一个元素，再取E中的一个元素，组成一个二元量；

(4)S是K中的元素，是唯一的一个初态；

(5)Z是K的一个子集，是一个终态集，或者叫结束集。

根据上述的状态机，工艺运行状态队列可以用K＝{开始、未知、准备、工艺冷态、工艺前热态、工艺热态、工艺运行态、工艺挂起(暂停)、工艺错误完成、工艺正常完成、结束}表示。事件列表可以用E＝{上电、下电、初始化、运行冷态工艺、运行热开始工艺、运行热态工艺、运行正常工艺、取消工艺、暂停工艺、恢复工艺、终止工艺、工艺运行成功、工艺菜单完成、关机}来表示。转换函数可以用T＝{f(开始，上电)，f(未知，初始化)，f(未知，下电)，f(准备，运行冷态工艺)，f(工艺冷态，运行热开始工艺)，f(工艺前热态，关机)，f(工艺前热态，运行热态工艺)，f(工艺热态，关机)，f(工艺热态，运行正常工艺)，f(工艺运行态，关机)，f(工艺运行态，暂停工艺)，f(工艺运行态，取消工艺)，f(工艺运行态，终止工艺)，f(工艺运行态，工艺运行成功)，f(工艺挂起，关机)，f(工艺挂起，暂停工艺)，f(工艺错误完成，关机)，f(工艺正常完成，关机)，f(工艺正常完成，工艺菜单完成}；S＝{开始}；Z＝{结束}。

S2：根据工艺运行状态队列、事件列表和转换函数生成二维状态转换表；

本步骤中，将工艺运行状态队列中每一个工艺运行状态，其配置的转换事件，以及转换后的转换结果(即转换函数)，以表格形式记录从而生成二维状态转换表。对于工艺运行状态队列具有N个工艺运行状态(1～N)，事件列表包括N个转换事件(1～N)的情况，则生成N行×N列的二维状态转换表。该二维状态转换表的第一列或第一行为各工艺运行状态，第一行或第一列为各状态结果，行、列交叉处为使同行/列工艺运行状态转换至同列/行状态结果的转换事件。

在本实施例中，生成的状态转换表如表1所示。

表1

S3：对二维状态转换表逐行或逐列查询，依次生成多个状态源临时管理文件，每一状态源临时管理文件记录一个工艺运行状态，其配置的一个转换事件，以及该工艺运行状态经该转换事件后的状态结果；

本步骤中，可以依次对每一个工艺运行状态查询获取对应的状态结果也可以依次对每一个状态结果查询获取对应的工艺运行状态。例如对于N×N的二维状态转换表中第i个工艺运行状态，查询其所在行所对应的状态结果，若该工艺运行状态有N个转换事件，那么就有N个状态结果R1～RN。将工艺运行状态i、其对应的每一个转换事件、和相应的状态结果存入数据字典，完成保存。一个工艺运行状态、一个转换事件和一个状态结果存入一个数据字典后生成一条状态源临时管理文件，格式例如为图4所示的Dictionary<F(i,X),RX>，代表第i个工艺运行状态经第X个转换事件后得到结果RX。将整张二维转换表逐行或逐列依次查询直至结束。需要说明的是，图4中状态源临时管理文件一列是以第二行的工艺运行状态进行查询后生成的，最右侧动态配置管理文件中状态结果Rij是为说明第i个运行状态经第j个转换事件后得到的结果。在本实施例中，R₁₁至R_NN这些状态结果均在表1所列举的11个状态范围内。

S4：将全部状态源临时管理文件合并生成动态配置管理文件。

本步骤中，将各个状态源临时管理文件合并起来，形成如图4最右侧所示的动态配置管理文件，其中source代表工艺运行状态，event代表转换事件，result代表状态结果。通过将二维状态转换表转化为动态配置管理文件，在半导体设备工艺过程中，可直接访问该文件，可以根据当前工艺运行状态和转换事件获得将生成的状态结果，也可以根据当前工艺运行状态和目标状态结果查询所需进行的转换事件。

此外，本发明所提出的管理方法，还可包括对动态配置管理文件进行更新的步骤。具体来说，包括更新工艺运行状态队列和/或事件列表和/或转换函数；相应地更新二维状态转换表；对二维状态转换表的更新部分查询，相应生成新的状态源临时管理文件并替换之前由二维状态转换表被更新部分所生成的旧的状态源临时管理文件；以及将全部状态源临时管理文件合并生成新的动态配置管理文件。

图5所示为本发明一实施例的半导体设备工艺运行状态管理装置的方块图，半导体设备工艺运行状态管理装置包括：状态事件构建模块51、状态转换表生成模块52、查询模块53以及管理文件生成模块54。其中，状态事件构建模块51根据半导体工艺流程创建工艺运行状态队列、事件列表和转换函数，其中工艺运行状态队列包括半导体设备的多个工艺运行状态，事件列表包括使多个工艺运行状态发生状态转换的多个转换事件，每一工艺运行状态配置一个或多个所述转换事件；转换函数用于表示工艺运行状态经过转换事件后的状态结果。状态转换表生成模块52与状态事件构件模块51相连，根据工艺运行状态队列、事件列表和转换函数生成二维状态转换表，如表1所示。查询模块53与状态转换表生成模块52相连，对二维状态转换表逐行或逐列查询，依次生成多个状态源临时管理文件，每一个状态源临时管理文件记录一个工艺运行状态，该工艺运行状态所配置的一个转换事件，以及该工艺运行状态经该转换事件后的一个状态结果。管理文件生成模块54与查询模块53相连，将全部状态源临时管理文件合并生成动态配置管理文件。较佳地，管理装置还包括状态事件更新模块和状态转换表更新模块。状态事件更新模块用于更新工艺运行状态队列和/或事件列表和/或转换函数；状态转换表更新模块用于相应地更新二维状态转换表。查询模块53对二维状态转换表的更新部分查询，相应生成新的状态源临时管理文件并替换之前由二维状态转换表被更新部分所生成的旧的状态源临时管理文件；管理文件生成模块将全部状态源临时管理文件合并生成新的动态配置管理文件。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。