半导体清洗设备腔室内部的综合监控系统及方法与流程

本发明涉及监控，尤其涉及半导体清洗设备腔室内部的综合监控系统及方法。

背景技术：

1、晶圆清洗，是指将晶圆在不断被加工成形及抛光处理的过程中，由于与各种有机物、粒子及金属接触而产生的污染物清除的工艺，是晶圆制造过程中的一个重要工艺步骤；在利用半导体清洗设备清洗晶圆的过程中，半导体清洗设备腔室内部的温度、湿度、产生的振动，以及产生的有害气体，都对晶圆的不良率和作业环境产生影响；对这些因素的监控测量可以掌握这些因素的变化，为清洗的安全高效开展提供参考和保障；

2、现有的从半导体晶片表面去除金属污染物质和有机污染物质的过程中，通过化学反应和摩擦使得晶片表面达到一定温度以上，传统的测量方法通常使用普通的红外温度传感器来测量温度，但是存在无法测量晶圆表面的全温度，只能测量特定区段的温度，以及因为不是热成像，所以无法监控实际的晶圆表面温度，还有由于设备的振动和化学烟雾等因素，红外温度传感器的位置和精确度会下降的问题，需要定期校准位置，影响到了测量效率；

3、半导体设备在清洗晶圆过程中，需要通过喷嘴端喷出化学药品，由于半导体管道长度和环境条件的影响，化学药品通过设备内部的供应装置供应出的化学药品的温度会产生热损失，导致供应的温度比设置温度低，产生了不能精确进行温度设置的问题；

4、半导体设备在清洗晶圆过程中，设备中的旋转夹具的高速旋转会对电机产生影响，导致电机的轴心产生晃动，导致旋转夹具出现问题，晶圆也会因为晃动而在产品生产中出现问题，同时对于固定在旋转夹具并以高速旋转的晶圆，如果其水平度被破坏，将导致在去除金属和有机污染物的过程中出现问题；

5、另外，在晶圆清洗过程中，腔室内使用的各种化学药品会产生烟雾，影响到晶圆的质量和现场工人的安全性；

6、申请号为号201910974467.9的专利，公开了半导体晶片表面温度监控方法，该专利对研磨垫的表面温度进行实时测量并实时监控，可以在清洗工艺中借助于化学反应和摩擦能动地应对晶片表面的不规则的温度变化；该专利的晶片表面温度测量传感器也可以在有从清洗液中产生的烟尘的环境下使用，按照红外线摄像机的各个点分别负责温度，从而能够按照区间校正温度；但该专利仅针对半导体表面温度进行监控，监控的目标参数有限，没有针对晶圆晃动、晶圆水平角度发生变化、晶圆腔室内湿度和有害气体的监控方案，影响到晶圆清洗过程中的监控质量。

7、因此，有必要提供半导体清洗设备腔室内部的综合监控系统及方法。

技术实现思路

1、本发明提供了半导体清洗设备腔室内部的综合监控系统及方法，通过在半导体清洗设备腔室内部的设定位置布设多种性能类型的传感器，采集获取半导体清洗设备腔室内部的温度、湿度、晶圆水平角度、气体和振动数据，并实时监控处理，可提高对半导体清洗设备清洗过程的监控质量，提高半导体清洗设备清洗工作的效率，实现更稳定的设备操作、质量管理和产量管理。

2、本发明提供了半导体清洗设备腔室内部的综合监控系统，包括：

3、监控设备布设模块，用于根据半导体清洗设备的腔室内部结构，布设若干个具有数据采集功能的传感器；

4、监控数据获取模块，用于基于传感器获取半导体清洗设备的清洗过程中的监控类项参数数据，并进行接续处理后，获得综合监控数据；

5、监控数据处理模块，用于根据预设的半导体清洗设备清洗工作综合监控管理平台，对综合监控数据进行分析，并根据分析结果进行应对处理。

6、进一步地，监控设备布设模块包括布设位置确定单元和布设实施单元；

7、布设位置确定单元，用于基于半导体清洗设备的腔室内部结构，构建半导体清洗设备腔室内部结构的3d模型，并利用3d模型获得布设结果，根据布设结果，确定传感器的布设位置；

8、布设实施单元，用于根据预设的计算机中的人工智能选取测试软件，基于候选传感器的性能数据和半导体清洗设备的清洗需求，选取测试最优性能型号的传感器，用于在布设位置处进行布设。

9、进一步地，布设位置确定单元包括布设模型构建子单元和布设位置确定子单元；

10、布设模型构建子单元，用于根据半导体清洗设备腔室内部结构数据，构建半导体清洗设备腔室内部结构的3d模型；

11、布设位置确定子单元，用于根据半导体清洗设备腔室内部结构的3d模型，结合传感器的性能数据中的布设位置条件，对传感器进行模拟布设，获得模拟布设结果，根据模拟布设结果，确定传感器的实际布设位置。

12、进一步地，布设实施单元包括选取测试软件设计子单元和布设设备确定子单元；

13、选取测试软件设计子单元，用于根据人工智能技术，结合采集目标数据和传感器的功能类型特征数据，设计选取测试软件；

14、布设设备确定子单元，用于根据选取测试软件，选择与测试要求相匹配的最优性能型号的传感器；最优性能型号的传感器包括热成像摄像头传感器、红外温度传感器、湿度和气体传感器、三轴振动传感器和晶圆水平传感器。

15、进一步地，监控数据获取模块包括监控数据获取单元、监控数据处理单元和监控数据控制单元；

16、监控数据获取单元，用于基于传感器，获得若干组监控类项参数数据；

17、监控数据处理单元，用于根据预设的数据处理标准，将监控类项参数数据进行数值放大处理，获得处理后数据集；

18、监控数据控制单元，用于对处理后数据集进行筛选和整合后，获得综合监控数据。

19、进一步地，监控数据控制单元包括数据筛选子单元和数据整合子单元；

20、数据筛选子单元，用于根据预设的数据可信度评估条件对处理后数据集进行可信度评估，将可信度大于可信度阈值的数据筛选出来，获得第一筛选数据；基于第一筛选数据，设置若干个数据筛选区间，并设置数据筛选区间的数据密集度阈值，根据数据筛选区间和数据密集度阈值，进行再次筛选，获得第二筛选数据；

21、数据整合单元，用于按照预设的典型特征数据选取条件，在处理后数据集中选取若干个典型特征数据，将典型特征数据与第二筛选数据整合后，生成综合监控数据。

22、进一步地，监控数据处理模块包括监控管理单元和数据分析单元；

23、监控管理单元，用于基于预设的监控管理程序，监控获得数据异常结果和数据采集实施过程进展情况；

24、数据分析单元，用于基于预设的综合控制管理平台，根据预设的神经网络预测模型，对数据异常结果进行故障预测，获得故障预测结果；并基于故障预测结果，利用预设的故障类型数据库，获得故障类型；根据故障类型，结合数据采集实施过程进展情况，对半导体清洗设备的工作风险隐患进行概率分析，获得工作风险隐患的概率分析结果。

25、进一步地，还包括传感器工作状态监测模块，用于监测传感器的工作状态，并及时发出报警提示；传感器工作状态监测模块包括传感器工作状态数据库构建单元、传感器工作状态实时监测单元和传感器工作状态异常报警提示单元；

26、传感器工作状态数据库构建单元，用于基于预设的半导体清洗设备腔室内部模拟测试环境，分别测试不同的湿度值、不同的晶圆表面温度值、不同的晶圆水平角度值、不同的化学烟雾浓度值、不同的电机振动时间和振动频率，对传感器的采集灵敏度和采集准确度的综合影响值；并基于湿度值、晶圆表面温度值、晶圆水平角度值、化学烟雾浓度值、电机振动时间和振动频率与综合影响值的对应关系，建立传感器工作状态数据库；

27、传感器工作状态实时监测单元，用于获取半导体清洗设备腔室内部环境的实时湿度值、实时晶圆表面温度值、实时晶圆水平角度值、实时化学烟雾浓度值、实时电机振动时间和振动频率，根据传感器工作状态数据库，获得相对应的实时综合影响值；

28、传感器工作状态异常报警提示单元，用于将实时综合影响值与预设的综合影响值阈值进行比较，若综合影响值大于预设的综合影响值阈值，则发出报警提示，并分析实时湿度值、实时晶圆表面温度值、实时晶圆水平角度值、实时化学烟雾浓度值、实时电机振动时间和振动频率，获得第一异常数据；根据第一异常数据定位到实时湿度值、或实时晶圆表面温度值、或实时晶圆水平角度值、或实时化学烟雾浓度值、或实时电机振动时间和振动频率的超标数值，针对超标数值按照预设的处理策略进行除湿、除雾或调整电机工作模式。

29、进一步地，还包括多维评估模块，用于对半导体清洗设备腔室内部的环境、传感器工作性能和半导体清洗设备的工作状态分别进行评估，根据评估结果，有效安排清洗工作进程；多维评估模块包括多维评估数据获取单元、多维评估模型建立单元和多维评估实施单元；

30、多维评估数据获取单元，用于根据评估数据获取需求，获取半导体清洗设备腔室内部的历史环境监测数据、传感器工作性能历史监测数据和半导体清洗设备的工作状态历史监测数据，生成历史综合评估数据；

31、多维评估模型建立单元，用于根据预设的评估条件和评估等级，基于历史综合评估数据，建立多维评估模型；多维评估模型，用于输出获得评估等级；

32、多维评估实施单元，用于根据预设的综合监控平台，按照预设的获取周期，获取半导体清洗设备腔室内部的实时环境监测数据、传感器工作性能实时监测数据和半导体清洗设备的工作状态实时监测数据，根据多维评估模型，获得实时评估等级；根据预设的评估等级与清洗工作进程的对应关系库，获取清洗工作进程，并根据清洗工作进程调控清洗工作。

33、半导体清洗设备腔室内部的综合监控方法，包括：

34、s1：根据半导体清洗设备的腔室内部结构，布设若干个具有数据采集功能的传感器；

35、s2：基于传感器获取半导体清洗设备的清洗过程中的监控类项参数数据，并进行接续处理后，获得综合监控数据；

36、s3：根据预设的半导体清洗设备清洗工作综合监控管理平台，对综合监控数据进行分析，并根据分析结果进行应对处理。

37、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过在半导体清洗设备腔室内部的设定位置布设多种性能类型的传感器，采集获取半导体清洗设备腔室内部的温度、湿度、晶圆水平角度、气体和振动数据，并实时监控处理，可提高对半导体清洗设备清洗过程的监控质量，提高半导体清洗设备清洗工作的效率，实现更稳定的设备操作、质量管理和产量管理。

38、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

39、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。