半导体生产线MES系统及其实验方法与流程

本发明涉及一种半导体系统及实验方法，尤其涉及一种半导体生产线mes系统及其实验方法。

背景技术：

半导体的制造工艺复杂，工序可达到数百步，晶圆上的晶体管、二极管、电容、电阻等通过在晶圆上反复地覆盖特殊材料的薄膜后蚀刻而形成。因此对镀膜的厚度以及蚀刻后的厚度对产品质量和精度都至关重要，是重要的recipe(菜单：生产过程中对圆片所做的每一步处理规范)参数。

半导体行业的mes系统(manufacturingexecutionsystem，即制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。)可以对所有工序的recipe进行管理，与各个生产设备通过网络连接，在管理生产设备的同时，将recipe发送给设备，同时收集设备的加工结果。

由于半导体的生产过程十分精细和复杂，导致经常无法生产出与设计完全相同的产品，因此通过实验选出最合适的生产工序和recipe对半导体工厂的生产至关重要。且随着生产的进行，曾经最合适的设备和recipe参数会随着时间发生漂移，造成质量的偏差，这是由于设备老化造成的。因此，需要定期重新进行实验以确保设备与recipe参数的最优化。

现有技术中，由于半导体晶圆尺寸的增加，自动化搬送使用得更加广泛。recipe的参数数量多，致使手动设定进行实验的过程中，时常会造成的错误。为了提高生产效率，需要提供自动化设备的稼动率。

一般情况下为了保证工厂整理的生产效率，各个工序的生产排程以及自动派送由mes系统进行管理，同时设备的点检以及定期维保的排程也在系统上进行管理，而打乱这种管理的原因包括设备故障等突发情况，但最大的原因是系统控制外的手动操作，造成产线整体的效率降低。

通常进行实验时的流程如下：

步骤1：在实验工序前对产品(lot)进行预约hold；

步骤2：操作员在系统上进行手动操作，即

步骤2.1：将设备切换到离线模式(不受上位系统控制)；

步骤2.2：针对每个recipe将wafer(晶圆)放入到不同的载具中；

步骤2.3：对每个recipe，手动设定设备的recipe进行加工；

步骤2.4：所有的wafer(晶圆)结束以后，将该工序的加工结果手工输入到mes的画面中；

步骤2.5：将所有的实验wafer(晶圆)放回到原本的载具中；

步骤2.6：解除产品的hold，返回到正常的工艺流程中；

虽然是全自动生产线，但仍然需要大量的手工操作。

因此，本发明致力于提供一种将实验的操作也并入到自动化管理中的方法。

技术实现要素：

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种半导体生产线mes系统，包括：mes核心，所述mes核心包括：工艺流程控制模块分别与设备通讯终端、主数据管理模块、调度器、调度程序模块通信，其中，还包括实验管理模块，所述实验管理模块与所述主数据管理模块、所述工艺流程控制模块通信。

如上所述的半导体生产线mes系统，其中，所述设备通讯终端连接有生产测量设备；所述调度器连接搬运设备。

一种半导体生产线mes系统的实验方法，其中，实验管理模块获取mes系统中的主工艺流程，实验管理模块将主工艺流程中一个及以上的工艺步骤替换为实验工艺步骤。

如上所述的半导体生产线mes系统的实验方法，其中，实验管理模块将工序、菜单作为实验工艺步骤录入mes系统。

如上所述的半导体生产线mes系统的实验方法，其中，对每个晶元对应的实验工艺步骤进行定义。

如上所述的半导体生产线mes系统的实验方法，其中，实验管理模块指定实验的产品及执行该实验工艺步骤的产品后进行实验，实验管理模块收集加工结果。

如上所述的半导体生产线mes系统的实验方法，其中，对设备种类进行判断，如果为对晶元指定菜单的设备，则发送每个晶元的位置信息及菜单。

如上所述的半导体生产线mes系统的实验方法，其中，对设备种类进行判断，如果为指定晶元加工的设备，则发送菜单，同一载具在同一设备中进行多次加工。

如上所述的半导体生产线mes系统的实验方法，其中，对设备种类进行判断，如果为无法指定晶元加工的设备，则进行实验工艺步骤前进行产品分离，完成实验工艺步骤后，进行产品合并，回到接下来的主工艺流程中。

如上所述的半导体生产线mes系统的实验方法，其中，如果为需要使用晶片分选机的设备，则在分离及合并工艺中对产品进行指定。

综上所述，本发明在现有的mes系统中增加了独立的实验管理模块，实验管理模块可以获取主工艺流程，并可以根据需要将主工艺流程中的工艺步骤替换为实验工艺步骤，从而，本发明可以在不停机的基础上进行自动化的实验模式。本发明取代了原有的人工实验操作模式，大大提升了工程的整体生产效率。

附图说明

图1是本发明半导体生产线mes系统的系统框图；

图2是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实验流程图；

图3是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实施例一的流程图；

图4是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实施例二的流程图；

图5是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实施例三的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

图1是本发明半导体生产线mes系统的系统框图，请参见图1，一种半导体生产线mes系统，包括：mes核心1，mes核心1包括：工艺流程控制模块13分别与设备通讯终端16、主数据管理模块11、调度器15、调度程序模块14通信，其中，还包括实验管理模块12，实验管理模块12与主数据管理模块11、工艺流程控制模块13通信。

本发明在mes系统中添加实验管理的功能模块，该模块与mes系统中的其他模块相对独立，通过实验流程设定进行管理。实验流程，参照mes中的主工艺流程信息进行设定，同时，拥有针对需要进行实验的产品(lot)，开始实验工序的功能。本发明将传统的需要停止工艺流程手动操作的方式替换为全自动的实验模式，大大提升了工作效率。实验流程中替换的工序与主流程的工序一致对应，区别仅在于recipe中参数，或使用的设备chamber，或使用的设备不同，以此来寻找recipe或chamber或设备间的差异。

具体的，本发明相关设备模块的简称分别为：设备通讯终端16(ect：equipmentcommunicationterminal)、主数据管理模块11(mdm：masterdatamanagement)、实验管理模块12(exc：experimentcontrolmodule)、工艺流程控制模块13(pfc：processflowcontrol)、调度器15(dsp：dispatcher)、调度程序模块14(sch：scheduler)。

进一步的，设备通讯终端16连接有生产测量设备2；调度器15连接搬运设备3。该部分采用现有技术中的生产线。

图2是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实验流程图，请参见图2，本发明还公开了一种半导体生产线mes系统的实验方法，其中，实验管理模块获取mes系统中的主工艺流程，实验管理模块将主工艺流程中一个及以上的工艺步骤替换为实验工艺步骤。本发明可以根据需要替换主工艺流程的步骤，从而实现自动化的实验的目的。实验管理模块可以根据需要对主工艺流程中的一个或多个步骤进行替换。

本发明针对半导体等全自动化生产线，自动进行以下实验功能的系统。对特定工序的recipe(菜单。生产过程中对圆片所做的每一步处理规范)进行微小的变更，通过后续量测工序的测量值来选出该工序最合适的recipe。对同一recipe而言，调整设备，或者对同一设备改变chamber(真空室、反应室)或者晶舟的位置，选出最合适的chamber或晶舟。

进一步的，实验管理模块将工序、菜单(recipe)作为实验工艺步骤录入mes系统。

进一步的，对每个晶元对应的实验工艺步骤进行定义。

进一步的，实验管理模块指定实验的产品及执行该实验工艺步骤的产品后进行实验，实验管理模块收集加工结果。

本发明可以根据需要创建实验模式，将工序、recipe作为基础数据录入到系统中，对实验需要进行的工序，以及每个wafer需要在该工序进行的加工(recipe)进行定义。同时定义该实验模式所对应的主工艺流程(需要用实验工序替换的主工序)。

进一步的，本发明可以指定实验lot，指定需要执行该实验的lot，进行实验，按照设定的实验流程对lot进行派送、分离、加工、派送(具体采用的工艺步骤根据不同的设备类型进行选择，之后的实施例会详细说明)并收集加工结果。

图3是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实施例一的流程图，请参见图3，对设备种类进行判断，如果为对晶元指定菜单的设备(可对wafer指定recipe的设备)，则发送每个晶元的位置信息及菜单。

具体的，这种情况下，需要将每个晶圆(实际应用时将晶圆在载具中的位置，即slotno.)和对应的recipe发送给设备。

例如：

recipe例：

slot01～10：recipeb’

slot11～25：recipeb”

recipe例：

slot01～10：recipec’

slot11～25：recipec”

图4是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实施例二的流程图，请参见图4，对设备种类进行判断，如果为指定晶元加工的设备，则发送菜单，同一载具在同一设备中进行多次加工。

具体的，可以指定waferno.(实际为载具的slotno.)进行加工的设备。一次加工只能有一个recipe。这种情况，在实验流程中体现为b’工序、b”工序、c’工序、c”工序(同一载具在一个设备上加工多次)。

图5是本发明半导体生产线mes系统的实验方法的实施例三的流程图，请参见图5，对设备种类进行判断，如果为无法指定晶元加工的设备，则进行实验工艺步骤前进行产品分离，完成实验工艺步骤后，进行产品合并，回到接下来的主工艺流程中。

进一步的，如果为需要使用晶片分选机的设备，则在分离及合并工艺中对产品进行指定。

具体的，针对实施例三中的无法指定wafer加工的设备。在上述例子的b工序前进行lot分离，并在c工序结束后，将lot合并为原本的lot。分离/合并需要使用wafersorter的设备，需要指定slot进行分离/合并。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员或是一般模型爱好者可以无需创造性劳动或者通过软件编程就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员或是一般模型爱好者依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。