晶片制造系统的制作方法

电气元件制品的制造及其应用技术1.本发明涉及一种晶片制造系统，尤其涉及一种收集晶片制造装置内的各种传感器所测量的数据的晶片制造系统。背景技术：2.硅晶片已作为半导体器件的基板材料被广泛地使用。半导体用硅晶片经过各种工序而制造。首先，经过利用cz法等进行的单晶制造工序而制造单晶硅锭。之后，通过将单晶硅锭进行外周磨削、切片而制成晶片状之后，依次进行抛光、蚀刻、双面研磨、单面研磨、清洗等工序，由此完成硅晶片。而且，也有进行用于制造退火晶片的退火处理、用于制造外延晶片的外延成膜处理、或用于制造soi（silicon-on-insulator，绝缘体硅）晶片的加工处理的情况。以这种方式制造的硅晶片在经过检查工序之后作为晶片制品被出货。检查不仅有最终检查，也有工序内检查，在从单晶制造工序至成为最终制品为止的中间阶段中也适当地进行检查。3.伴随着近年来的半导体器件的微细化及高集成化，半导体器件及其制造工艺中产生各种问题。而且，当预测这种在客户端工艺所产生的问题为起因于硅晶片的问题时，分析硅晶片上的问题起因于晶片制造过程的哪一步骤的必要性日益提升。基于这种情况进行如下操作：将晶片制造过程逐次地记录且保存于数据库中，当发生问题时重新研究数据库的记录而查明问题的原因。4.关于硅晶片的工序管理，例如在专利文献1中记载了一种半导体晶片的制造方法，在该制造方法中，对每片晶片赋予从材料锭切出的顺序作为晶片的识别编号，且对每片晶片一片一片地追踪晶片在各个制造工序中如何被搬运的搬运路径，且作为晶片信息进行存储。5.此外，在专利文献2中记载了如下的单晶锭的管理方法及管理系统：在将无线ic标签安装于单晶锭之后，进行单晶锭的数据向该无线ic标签的写入及从该无线ic标签的数据的读取，由此，进行所述单晶锭的工序管理。6.此外，在专利文献3中记载了如下的数据收集装置：在不在作为宿主计算机的原本的任务的生产管理中产生障碍的情况下，收集半导体制造装置所需的工艺数据。在专利文献3的技术中，由于从装置发送数据的时机，仅限定为在装置上发生了某种事件时被发送的事件消息发送时，因此，难以以1秒周期或0.5秒周期等任意的频度进行收集。7.在专利文献4中记载了如下的数据收集服务器：在不使半导体制造装置的运用的负担实质地增加的情况下，以实时同步化的方式收集具可靠性的数据。在专利文献4中，将非定型数据收集开始及结束的时机设为从某个消息接收时至其他的某个消息接收时为止，取得该期间的非定型数据，计算最大、最小及平均值并进行发送。在这种情况下，不能进行当不进行消息的收发时或装置不进行任何处理的闲置状态时的传感器的输出数据的收集。此外，由于发送某个一定区间的最大、最小及平均值，因此，无法以1秒以下的周期掌握传感器的数据输出值且掌握数据的演变作为波形。8.现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-121521号公报专利文献2：日本特开2005-197387号公报专利文献3：日本特开2009-064798号公报专利文献4：日本特开2006-093641号公报。技术实现要素：9.发明所要解决的技术问题如上所述，为了查明在客户端工艺中产生的起因于硅晶片的问题的原因，需要预先逐次地记录硅晶片经过何种制造工序被制品化的履历信息。为此，优选将在硅晶片的制造工序中所测量的温度或压力等各种物理量逐次地记录而进行数据库化。10.然而，在以往的晶片制造装置之中，有无法以较短的采样周期读取晶片制造装置所具有的各种传感器的输出信号且也无法对应这种规格变更的装置。因此，有无法逐次地记录晶片制造过程而保存于数据库的问题。此外，由于以往的晶片制造装置大多只具有相对低速的secs通信端口而不具有高速通信端口，因此即便能够改造成以较短的采样周期读取各种传感器的输出信号，也有无法将其高速转送至外部的情况。11.半导体制造技术日益进步，且最新技术陆续地被引入。然而，晶片制造装置的种类是各种各样的，一方面有被更换为最尖端的装置的晶片制造装置，另一方面也有上一代的装置长期活跃的情况，产生了旧的装置与最新的装置混在一起的状况。由于晶片制造装置价格极高，因此期望一边加以改造以对应下一代的制造生产线，一边尽可能地长期使用。12.因此，本发明的目的在于提供一种晶片制造系统，能够以较短的采样周期收集在晶片制造装置所进行的晶片的处理中测量物理量的各种传感器的模拟输出信号，并且将处理中的晶片的追踪信息与各种传感器的模拟输出信号建立关联而进行保存。13.用于解决技术问题的方案为了解决上述技术问题，本发明的晶片制造系统的特征在于，具备：具备传感器的晶片制造装置；宿主pc，经由数据通信线路连接于所述晶片制造装置，且控制所述晶片制造装置；逻辑控制器，将所述传感器的模拟输出信号进行采样并存储；以及中继pc，提取流动于所述数据通信线路上的所述晶片制造装置进行处理中的晶片或单晶的追踪信息并发送至所述逻辑控制器；所述逻辑控制器将所述传感器的模拟输出信号的数字值与从所述中继pc发送来的所述追踪信息建立关联并进行存储。14.根据本发明，能够以较短的采样周期收集晶片处理中所输出的晶片制造装置内的传感器的测量值，并且能够将传感器的测量值与处理中的晶片的追踪信息建立关联而进行保存。因此，即使在无法从晶片制造装置的secs通信端口高速地取出传感器的测量值的情况下，也不会受到secs通信速度的制约，能够将传感器输出高速地进行采样而与追踪信息一并进行管理。15.在本发明中，晶片制造装置是指在晶片制造工序中所使用的各种装置，例如可列举单晶提拉装置、外周磨削机、带锯（band saw）、线锯（wire saw）、抛光装置、蚀刻装置、双面研磨机、单面研磨机、清洗装置、外延成膜装置、热处理炉、离子注入装置等。而且，在晶片制造装置中，还包括评价氧等轻元素或金属杂质、晶片平坦度、晶片表面的粒子等晶片的品质的检查装置等。16.优选的是，本发明的晶片制造系统进一步具备数据收集装置，该数据收集装置周期性地收集所述逻辑控制器所存储的所述传感器的模拟输出信号的数字值，所述数据收集装置将由所述逻辑控制器所存储的所述传感器的模拟输出信号的数字值和所述追踪信息的组合所构成的数据记录与数据取得日期时间建立关联并进行记录。由此，能够使传感器的测量值与追踪信号同步，能够逐次地记录晶片的制造过程而保存于数据库中。17.优选的是，所述逻辑控制器以比所述数据收集装置从所述逻辑控制器收集所述数字值的周期更短的采样周期将所述传感器的模拟输出信号进行采样并进行存储。在这种情况下，所述数据收集装置从所述逻辑控制器收集所述传感器的模拟输出信号的数字值的周期优选为1秒以下。由此，能够可靠地收集传感器的测量值。18.优选的是，所述追踪信息选自锭id、块id、晶片id、批次（lot）id及槽（slot）id的至少一个识别码。通过使这些追踪信息与传感器的输出数据同步，从而能够用作用于分析晶片的数据。19.优选的是，在本发明中，所述逻辑控制器在所述晶片制造装置不处理所述晶片或单晶的期间中也记录所述传感器的模拟输出信号的数字值。此外，优选的是，所述逻辑控制器以不依赖于所述晶片制造装置的动作状态的任意的频度，记录所述追踪信息与所述传感器的模拟输出信号的数字值。由此，能够不受晶片制造装置的动作状态影响而可靠地更新记录在硅晶片的制造工序中所测量的物理量。20.发明效果根据本发明，能够提供一种晶片制造系统，该晶片制造系统能够以较短的采样周期收集在晶片制造装置所进行的晶片的处理中测量物理量的各种传感器的模拟输出信号，并且能够将处理中的晶片的追踪信息与各种传感器的模拟输出信号建立关联而进行保存。附图说明21.图1是示出本发明的实施方式的晶片制造系统的结构的框图。22.图2是示出晶片制造系统的动作的流程图。23.图3是存储于plc中的数据记录的图像图。24.图4的（a）～（c）是示出晶片制造装置的种类与各种传感器的具体例的框图。具体实施方式25.以下，一边参考附图，一边详细地说明本发明的优选实施方式。26.图1是示出本发明的实施方式的晶片制造系统的结构的框图。27.如图1所示，该晶片制造系统1是具备收集在硅晶片的制造工序中所测量的各种物理量的测量数据并进行管理的功能的系统，该晶片制造系统具备：具备传感器11的晶片制造装置10；宿主pc15，经由作为遵照secs（semi equipment communication standard，semi设备通讯标准）的数据通信线路的secs通信线路12连接于晶片制造装置10，且控制晶片制造装置10；plc（可编程逻辑控制器）16，将传感器11的模拟输出信号进行采样并进行存储；中继pc（中继装置）17，设于secs通信线路12上，且提取流动于secs通信线路12上的晶片制造装置10所处理中的硅晶片或单晶（硅块或硅锭）的追踪信息且发送至plc16；及数据收集装置19，随同追踪信息一并周期性地收集将plc16所存储的传感器11的模拟输出信号转换为数字值而得的值。28.在本实施方式中，晶片制造系统1虽从4台晶片制造装置10-1至10-4收集数据，但晶片制造装置10的台数并无特别限制，此外，晶片制造装置10的种类也无特别限制。宿主pc15是总括地控制晶片制造装置10-1至10-4的上位装置，此外，数据收集装置19是从这些4台晶片制造装置10-1至10-4收集各种数据的装置。虽然针对这些4台晶片制造装置10-1至10-4共通地准备宿主pc15及数据收集装置19，但宿主pc15及数据收集装置19的台数并无特别限制。29.晶片制造装置10是在硅晶片的制造过程中所使用的各种装置，尤其以与宿主pc15之间进行secs通信的装置作为对象。具体而言，晶片制造装置10包括单晶提拉装置、外周磨削机、带锯、线锯、抛光装置、蚀刻装置、双面研磨机、单面研磨机、清洗装置、外延成膜装置、热处理炉、离子注入装置等。此外，在晶片制造装置10中，还包括评价氧等轻元素或金属杂质、晶片平坦度、晶片表面的粒子等晶片的品质的检查装置等。30.设于晶片制造装置10的传感器11的种类并无特别限制。例如，当晶片制造装置10为清洗装置时，清洗装置所取得的数据是纯水或药液等的流量或温度、药液浓度等。此外，热处理装置所取得的数据是气体流量、处理室内温度、处理室内压力、加热器温度、加热器功率、冷却水流量、冷却水温度等。特别是，无法将控制软件改造成能够将数据写入至plc16的晶片制造装置成为对象。31.设于晶片制造装置10的传感器11可为晶片制造装置10为了控制其动作而从最初所准备的传感器，或者也可为与该传感器另行地准备的传感器。当为前者时，传感器11的输出信号被分支为二，一方的输出信号用来控制晶片制造装置10的动作，另一方的输出信号则为了数据收集而被送至plc16。此外，当为后者时，晶片制造装置10从最初所具备的主传感器的输出信号用于控制晶片制造装置10的动作，而追加传感器的输出信号则为了数据收集被发送至plc16。32.通常，晶片制造装置10-1至10-4具有secs通信端口12a，且经由secs通信线路12连接于宿主pc15。secs是为了半导体制造装置间的数据通信所准备的通信标准，由于通信速度是9600bps，因此为速度较低的通信。实际上使用这种通信接口以较短的采样周期转送晶片制造装置10内的各种传感器的测量值并不容易。然而，由作为外部装置的plc16读取各种传感器的输出信号，且从不同于secs接口的其他系统取出，由此能够以较短的采样周期转送各种传感器的测量数据。33.中继pc17是包含用于中继secs通信的软件（应用程序）的计算机。中继pc17能够接收由宿主pc15发送至晶片制造装置10的消息，并且能够使其原样地通过而送出至晶片制造装置10。此外，也能够替代宿主pc15而发送消息至晶片制造装置10。而且，能够接收晶片制造装置10所输出的消息，并且能够使其原样地通过或根据需要进行改变而送出至宿主pc15。而且，中继pc17能够提取在宿主pc15与晶片制造装置10之间收发的数据中所含的处理中的晶片的追踪信息。以这种方式提取的处理中的晶片的追踪信息被送至plc16。34.所谓追踪信息是指用于确定处理中的硅晶片或单晶的识别码。追踪信息的种类只要能够确定处理中的硅晶片或单晶，则无特别限制，但可列举被赋予至硅锭的锭id、被赋予至从硅锭所切出的硅块的块id、被赋予至进一步从硅块切出的硅晶片的晶片id、对以相同的加工条件或处理条件等被群组化的数十至数百片硅晶片共同赋予的批次id、及被赋予至容纳于承载盒内的槽中的硅晶片的槽id等。35.plc16是包括mpu（main processing unit，主处理单元）、存储器、信号输入部、信号输出部及通信部，且以规定的采样周期读取各晶片制造装置10内的传感器11的模拟输出信号并存储于存储器的装置。plc16以比上位的数据收集装置19所进行的数据的采样周期更短的周期（例如100ms）将各种传感器的输出信号进行采样。当晶片制造装置10内的传感器11输出数字输出信号时，plc16也能够读取来自传感器11的数字输出信号。plc16以与晶片制造装置10独立的方式设置，且以不依赖于晶片制造装置10的动作状态的任意的频度记录传感器11的模拟输出信号的数字值。plc16能够在不受晶片制造装置10的动作状态制约的情况下将传感器11的模拟输出信号进行采样并更新记录。36.plc16的通信端口连接于数据收集装置19，plc16内的数据被提供给数据收集装置19。在本实施方式中，plc16将传感器11的模拟输出信号转换为数字值，且与从中继pc17发送过来的追踪信息建立关联并进行存储。传感器11的测量数据与晶片制造装置10的动作无关地被取出，因此传感器11的测量数据与硅晶片或单晶的关联性不明确，无法用作分析硅晶片的数据。然而，当将传感器11的测量数据与追踪信息建立关联而进行保存时，能够掌握传感器11的测量数据是在哪一个硅晶片或单晶的处理中被测量的测量数据，能够容易进行晶片的制造工序中所测量的各种数据的数据库化。37.数据收集装置19周期性地读取由将plc16所存储的各种传感器11的模拟输出信号转换为数字值而得的值和追踪信息的组合所构成的数据记录，且与数据取得日期时间建立关联并进行记录。具体而言，例如在以1秒周期收集数据记录之后，存储于数据库20中。优选的是，plc16以比数据收集装置19收集数字值的周期更短的采样周期将传感器11的模拟输出信号进行采样并进行存储。此时，数据收集装置19从plc16收集传感器11的数字输出信号的周期优选为1秒以下。38.图2是示出晶片制造系统1的动作的流程图。39.如图2所示，晶片制造装置10根据来自宿主pc15的指示开始晶片或单晶的处理（步骤s1）。对于晶片或单晶的处理有块加工、切片加工、研磨、清洗、热处理、成膜处理等各种处理，按每个工序而不同。在从晶片的处理开始至结束为止的期间，在宿主pc15与晶片制造装置10之间进行secs通信。40.在晶片或单晶的处理中，晶片制造装置10的传感器11测量温度、压力等物理量。晶片制造装置10的传感器11的模拟输出信号是为了使晶片制造装置10进行动作而使用的信号，因此基本上只要在晶片制造装置10内使用就足够，不需要输出至外部。然而，如上所述，为了追溯晶片的制造上的问题而进行验证，期望收集各种传感器的测量数据的日志。在本实施方式中，能够收集在晶片处理中所测量的数据的日志，且能够确定从晶片制造装置10所进行的控制断开而取出的各种传感器的测量值是处理哪一个晶片时的测量值。41.中继pc17中继晶片制造装置10与宿主pc15之间的secs通信，且提取通信消息中所含的追踪信息，写入至plc16的存储器中（步骤s2a）。42.另一方面，plc16将在晶片制造装置10所进行的晶片或单晶的处理中从传感器11所输出的模拟输出信号进行采样，且作为数字数据写入至plc16内的存储器中（步骤s2b）。此时，追踪信息与传感器11的模拟输出信号的数字数据被写入至plc16上的相同的寄存器，传感器11的测量数据与追踪信息建立关联。43.优选的是，plc16在晶片制造装置10不处理晶片或单晶的期间中也记录传感器11的模拟输出信号的数字值。由此，能够不受晶片制造装置10的动作状态的影响而可靠地更新记录在硅晶片的制造工序中所测量的物理量。44.数据收集装置19能够参考plc16内的存储器，且能够对已与存储于plc16内的存储器中的追踪信息建立关联的各种传感器的测量数据进行访问。数据收集装置19例如以1秒周期对plc16进行访问，且将由传感器11的模拟输出信号的数字值和追踪信息的组合所构成的数据记录与数据取得日期时间建立关联而进行收集（步骤s4）。如此，数据收集装置19能够取得晶片制造装置10内的传感器11的模拟输出信号的数字值与追踪信息的同步数据（步骤s5）。45.图3是存储于plc16中的数据记录的图像图。46.如图3所示，在plc16内的存储器中，随同数据取得日期时间数据一并存储有：从secs通信消息所提取的处理中的晶片或单晶的追踪信息；及晶片制造装置10内的传感器11的输出值。在该例中，按每100ms记录晶片制造装置10内的温度传感器及压力传感器的测量值。此外，记录有处理中的晶片的批次id及槽id作为追踪信息。当多片硅晶片被容纳于承载盒内时，各晶片的晶片id与承载盒的槽id建立关联且在数据库上被管理，因此通过参考宿主pc15所管理的数据库，从而能够从槽id确定晶片id。47.图4的（a）～（c）是示出晶片制造装置10的种类与各种传感器的具体例的框图。48.如图4的（a）所示，当晶片制造装置10为例如硬激光标记打印装置10a时，检测激光输出单元的温度的温度传感器的输出、激光输出值等成为数据收集对象。硬激光标记打印装置10a是对制品晶片以激光打印id的装置，有时会发生打印不清晰而无法读取文字等不良。49.并且，如图4的（b）所示，当晶片制造装置10为例如批次式晶片清洗装置10b时，流量传感器的输出、温度传感器的输出、浓度传感器的输出等成为数据收集对象。50.并且，如图4的（c）所示，当晶片制造装置10例如为单片式热处理装置10c时，供给至处理室内的不活泼气体、掺杂气体等的气体流量、检测处理室内的温度的处理室内温度传感器、处理室内压力传感器、检测加热晶片的加热器的温度的温度传感器、检测加热器的功率的加热器温度检测传感器（检测电路）、检测冷却水的流量的冷却水流量传感器、检测冷却水的温度的冷却水温度传感器等成为数据收集对象。51.如以上所说明的那样，由于本实施方式的晶片制造系统1将设于晶片制造装置10的传感器11的模拟输出信号读取至plc16并进行记录，因此能够以较短的周期取得传感器11的采样数据，尤其能够实现以在secs通信中无法对应的极短的周期进行数据采样。此外，由于中继晶片制造装置10与宿主pc15之间的secs通信（包括hsms）的中继pc17提取通信数据中所含的追踪信息，因此能够容易取得与目前处理中的晶片有关的追踪信息。另外，由于将传感器11的输出数据与目前处理中的晶片的追踪信息建立关联而进行保存，因此能够在彼此建立了关联的状态下取得secs通信上的数据及模拟输出信号的采样值这样的从彼此不同的二个接口所输出的数据，并且能够利用为用于分析特定的晶片的数据。本发明对如下情况具有功效：无法将现存的晶片制造装置10内的软件进行改造以使得可取出传感器11的测量值并进行保存。52.以上虽已说明了本发明的优选实施方式，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变更，这些当然也包含于本发明的范围内。53.例如，在上述实施方式中，虽然作为例子列举了制造硅晶片的情况，但本发明不限定于硅晶片，也能够将要求收集在晶片的处理中传感器11所测量的数据的各种材料的晶片作为对象。然而，在半导体用硅晶片的制造系统中，除装置的种类及台数较多外，装置间的世代差异也较大，因此本发明的效果明显。54.附图标记说明1 晶片制造系统，10、10-1～10-4 晶片制造装置，10a 硬激光标记打印装置，10b 晶片清洗装置，10c 单片式热处理装置，11 传感器，12 secs通信线路，12a secs通信端口，15 宿主pc，16 plc（可编程逻辑控制器），17 中继pc，19 数据收集装置，20 数据库。









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