一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统

摘要

本发明公开了一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，数据处理模块将均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数进行预处理，质量分析模块在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，质量分级结果发送至操作员。该管理系统能够在晶圆进行加工过程中，实时监测影响晶圆质量的加工参数，当加工参数异常时，及时发出警示信号，并且，在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，从而避免能使用但质量较低的晶圆用于精密器件使用。

权利要求

1.一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：包括薄膜监测模块、引发监测模块、对流监测模块、环境监测模块、数据处理模块、质量分析模块、评估管理模块以及警示控制模块；

薄膜监测模块：在晶圆表面形成液体薄膜时，用于监测液体薄膜的均匀性指数，若液体薄膜均匀性指数大于等于均匀性阈值，向警示控制模块发送警示信号，若液体薄膜均匀性指数小于均匀性阈值，将均匀性指数发送至数据处理模块；

引发监测模块：在晶圆表面张力梯度引发马兰戈尼效应阶段，用于监测活性成分浓度偏差，若活性成分浓度偏差大于等于偏差阈值，向警示控制模块发送警示信号，若活性成分浓度偏差小于偏差阈值，将活性成分浓度偏差发送至数据处理模块；

对流监测模块：在马兰戈尼效应对晶圆产生的对流阶段，用于监测对流速度浮动指数，若对流速度浮动指数大于等于浮动阈值，向警示控制模块发送警示信号，若对流速度浮动指数小于浮动阈值，将对流速度浮动指数发送至数据处理模块；

警示控制模块：接收到警示信号后，自动控制加工设备停止运行，并向操作员发出警报提示；

环境监测模块：在晶圆加工过程中，实时监测加工车间的环境颗粒物浓度指数；

数据处理模块：用于将均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数进行预处理；

质量分析模块：在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级；

评估管理模块：定期获取晶圆加工后的质量分级结果，依据质量分级结果评估加工设备的使用状态；

所述质量分析模块综合计算均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后生成质量系数 ，表达式为：，

式中， 为均匀性指数， 为活性成分浓度偏差， 为对流速度浮动指数，为环境颗粒物浓度指数， 、 、 、 分别为均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数的比例系数，且 、 、 、 均大于0；

所述质量分析模块获取质量系数 值后，将质量系数 值与预设的第一质量阈值Z1、第二质量阈值Z2以及第三质量阈值Z3进行对比，且第一质量阈值Z1＜第二质量阈值Z2＜第三质量阈值Z3，对晶圆进行质量分级。

2.根据权利要求1所述的一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：若所述晶圆的质量系数 值≥第三质量阈值Z3，分析晶圆质量不合格，即无法使用，判断晶圆为四级质量；

若所述晶圆的第二质量阈值Z2≤质量系数 值＜第三质量阈值Z3，分析晶圆质量合格，但存在小质量缺陷，判断晶圆为三级质量；

若所述晶圆的第一质量阈值Z1≤质量系数 值＜第二质量阈值Z2，分析晶圆质量合格，但存在微小质量缺陷，判断晶圆为二级质量；

若所述晶圆的质量系数 值小于第一质量阈值Z1，分析晶圆质量合格，且不存在质量缺陷，判断晶圆为一级质量。

3.根据权利要求1所述的一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：所述均匀性指数的获取逻辑为：在晶圆表面设置多个监测点，每个监测点均监测液体薄膜的厚度，则均匀性指数的计算表达式为：，

式中， 表示均匀性指数， 表示所有监测点中最大液体薄膜厚度， 表示所有监测点中最小液体薄膜厚度， 表示平均液体薄膜厚度；

所述活性成分浓度偏差的计算表达式为：

，

式中， 为活性成分浓度偏差， 为晶圆加工过程中异丙醇的实际浓度， 为异丙醇的标准浓度。

4.根据权利要求1所述的一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：所述对流速度浮动指数的计算表达式为：，

式中， 表示对流速度浮动指数， 为对流速度的实时变化量， 为流体粘度预警的时段， 为温度预警的时段。

5.根据权利要求4所述的一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：所述环境颗粒物浓度指数的计算表达式为：，

式中， 为环境颗粒物浓度指数， ， 表示第j个加工阶段时的颗粒物浓度，颗粒物浓度 的计算表达式为：

，

式中， 为通过环境监测模块测得的颗粒物数量， 为加工区域的空间体积。

6.根据权利要求5所述的一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：所述流体粘度预警的时段的获取逻辑为：流体粘度在稳定粘度范围外的时段为流体粘度预警的时段；

所述温度预警的时段的获取逻辑为：实时温度不在稳定温度范围内的时段为温度预警的时段。

7.根据权利要求1所述的一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：所述评估管理模块获取在加工时间段内所有晶圆的质量系数，建立质量系数集合，并计算质量系数 集合内的质量系数平均值 与离散系数LQ，质量系数平均值 等于所有质量系数求和再除去质量系数的数量；

，

式中， ，表示质量系数集合内质量系数的数量，为正整数， 表示质量系数集合内的第i个质量系数值，表示质量系数平均值。

8.根据权利要求7所述的一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，其特征在于：若质量系数平均值 ＜第一质量阈值Z1，且离散系数LQ≤离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的所有晶圆整体质量优；

若质量系数平均值 ＜第一质量阈值Z1，且离散系数LQ＞离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的晶圆质量良好；

若质量系数平均值 ≥第一质量阈值Z1，且离散系数LQ＞离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的晶圆质量中等；

若质量系数平均值 ≥第一质量阈值Z1，且离散系数LQ≤离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的所有晶圆整体质量差。

说明书

一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及晶圆加工管理技术领域，具体涉及一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统。

背景技术

[0002] 晶圆，也被称为晶圆片（wafer），是半导体工业中的一种关键材料，它是由高纯度的晶体硅（通常为单晶硅）制成，通常呈圆形平片状，晶圆在半导体制造中扮演了非常重要的角色，因为它是制造集成电路（ICs）和其他半导体器件的基础，晶圆生产后，通常还需要进行清洗和干燥等加工处理；

[0003] 基于马兰戈尼（Marangoni）效应的晶圆干燥受到了广泛关注，马兰戈尼效应是由表面张力梯度引起的界面对流现象，现有的基于马兰戈尼效应的干燥技术是，当从去离子水的水浴中取出晶圆时，朝晶圆‑空气‑液体所形成的“弯液面”处吹射诸如含有异丙醇IPA等表面活性成分的有机蒸气，诱导产生的马兰戈尼效应实现了附着液体的回流，从而获得全局干燥的晶圆，一般称为马兰尼提拉干燥。

[0004] 现有技术存在以下不足：

[0005] 晶圆在进行马兰戈尼效应干燥加工时，需要对加工过程中的各项参数进行监测，现有管理系统通常是在监测到某项加工参数超过预设范围时发出警报提示（此时继续加工晶圆可能会导致晶圆损坏），在实际加工过程中，当多种影响晶圆加工的参数同时出现，但又均未超过预设范围时，此时加工出来的晶圆虽然可以使用，但部分性能受到轻微影响（如晶圆结果发生轻微损坏，或晶圆上残留微小杂质），这样会导致晶圆的成品质量下降，然而，现有的管理系统在晶圆加工完成后，无法结合晶圆加工过程中的参数来综合评估晶圆质量，当成品质量较低的晶圆应用在一些精密产品（如微处理器、光电子器件等）上时，一是会导致精密产品的精度下降，二是会降低精密产品的使用寿命；

[0006] 基于此，本发明提出一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，能够在晶圆加工完成后，基于各项加工参数来评估晶圆的质量，以避免上述问题发生。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，以解决背景技术中不足。

[0008] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，包括薄膜监测模块、引发监测模块、对流监测模块、环境监测模块、数据处理模块、质量分析模块、评估管理模块以及警示控制模块；

[0009] 薄膜监测模块：在晶圆表面形成液体薄膜时，用于监测液体薄膜的均匀性指数，若液体薄膜均匀性指数大于等于均匀性阈值，向警示控制模块发送警示信号，若液体薄膜均匀性指数小于均匀性阈值，将均匀性指数发送至数据处理模块；

[0010] 引发监测模块：在晶圆表面张力梯度引发马兰戈尼效应阶段，用于监测活性成分浓度偏差，若活性成分浓度偏差大于等于偏差阈值，向警示控制模块发送警示信号，若活性成分浓度偏差小于偏差阈值，将活性成分浓度偏差发送至数据处理模块；

[0011] 对流监测模块：在马兰戈尼效应对晶圆产生的对流阶段，用于监测对流速度浮动指数，若对流速度浮动指数大于等于浮动阈值，向警示控制模块发送警示信号，若对流速度浮动指数小于浮动阈值，将对流速度浮动指数发送至数据处理模块；

[0012] 警示控制模块：接收到警示信号后，自动控制加工设备停止运行，并向操作员发出警报提示；

[0013] 环境监测模块：在晶圆加工过程中，实时监测加工车间的环境颗粒物浓度指数；

[0014] 数据处理模块：用于将均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数进行预处理；

[0015] 质量分析模块：在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级；

[0016] 评估管理模块：定期获取晶圆加工后的质量分级结果，依据质量分级结果评估加工设备的使用状态。

[0017] 优选的，所述质量分析模块综合计算均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后生成质量系数 ，表达式为：

[0018] ，

[0019] 式中， 为均匀性指数， 为活性成分浓度偏差， 为对流速度浮动指数， 为环境颗粒物浓度指数， 、 、 、 分别为均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数的比例系数，且 、 、 、 均大于0。

[0020] 优选的，所述质量分析模块获取质量系数 值后，将质量系数 值与预设的第一质量阈值Z1、第二质量阈值Z2以及第三质量阈值Z3进行对比，且第一质量阈值Z1＜第二质量阈值Z2＜第三质量阈值Z3，对晶圆进行质量分级。

[0021] 优选的，若所述晶圆的质量系数 值≥第三质量阈值Z3，分析晶圆质量不合格，即无法使用，判断晶圆为四级质量；

[0022] 若所述晶圆的第二质量阈值Z2≤质量系数 值＜第三质量阈值Z3，分析晶圆质量合格，但存在小质量缺陷，判断晶圆为三级质量；

[0023] 若所述晶圆的第一质量阈值Z1≤质量系数 值＜第二质量阈值Z2，分析晶圆质量合格，但存在微小质量缺陷，判断晶圆为二级质量；

[0024] 若所述晶圆的质量系数 值小于第一质量阈值Z1，分析晶圆质量合格，且不存在质量缺陷，判断晶圆为一级质量。

[0025] 优选的，所述均匀性指数的获取逻辑为：

[0026] 在晶圆表面设置多个监测点，每个监测点均监测液体薄膜的厚度，则均匀性指数的计算表达式为：

[0027] ，

[0028] 式中， 表示均匀性指数， 表示所有监测点中最大液体薄膜厚度，表示所有监测点中最小液体薄膜厚度， 表示平均液体薄膜厚度；

[0029] 所述活性成分浓度偏差的计算表达式为：

[0030] ，

[0031] 式中， 为活性成分浓度偏差， 为晶圆加工过程中异丙醇的实际浓度，为异丙醇的标准浓度。

[0032] 优选的，所述对流速度浮动指数的计算表达式为：

[0033] ，

[0034] 式中， 表示对流速度浮动指数， 为对流速度的实时变化量， 为流体粘度预警的时段， 为温度预警的时段。

[0035] 优选的，所述环境颗粒物浓度指数的计算表达式为：

[0036] ，

[0037] 式中， 为环境颗粒物浓度指数， ， 表示第j个加工阶段时的颗粒物浓度，颗粒物浓度 的计算表达式为：

[0038] ，

[0039] 式中， 为通过环境监测模块测得的颗粒物数量， 为加工区域的空间体积。

[0040] 优选的，所述流体粘度预警的时段的获取逻辑为：流体粘度在稳定粘度范围外的时段为流体粘度预警的时段；

[0041] 所述温度预警的时段的获取逻辑为：实时温度不在稳定温度范围内的时段为温度预警的时段。

[0042] 优选的，所述评估管理模块获取在加工时间段内所有晶圆的质量系数，建立质量系数集合，并计算质量系数 集合内的质量系数平均值 与离散系数LQ，质量系数平均值等于所有质量系数求和再除去质量系数的数量；

[0043] ，

[0044] 式中， ，表示质量系数集合内质量系数的数量，为正整数， 表示质量系数集合内的第i个质量系数值，表示质量系数平均值。

[0045] 优选的，若质量系数平均值 ＜第一质量阈值Z1，且离散系数LQ≤离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的所有晶圆整体质量优；

[0046] 若质量系数平均值 ＜第一质量阈值Z1，且离散系数LQ＞离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的晶圆质量良好；

[0047] 若质量系数平均值 ≥第一质量阈值Z1，且离散系数LQ＞离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的晶圆质量中等；

[0048] 若质量系数平均值 ≥第一质量阈值Z1，且离散系数LQ≤离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的所有晶圆整体质量差。

[0049] 在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

[0050] 1、本发明通过数据处理模块将均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数进行预处理，质量分析模块在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，质量分级结果发送至操作员。该管理系统能够在晶圆进行加工过程中，实时监测影响晶圆质量的加工参数，当加工参数异常时，及时发出警示信号，便于操作人员进行管理，并且，在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，从而避免能使用但质量较低的晶圆用于精密器件使用；

[0051] 2、本发明通过评估管理模块定期获取晶圆加工后的质量分级结果，依据质量分级结果评估加工设备的使用状态，使用状态发送至管理员，管理员基于使用状态对加工设备进行相应管理，从而便于管理员了解加工设备的使用状态，有利于提高对加工设备的管理效率；

[0052] 3、本发明通过质量分析模块综合计算均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后生成质量系数，不仅分析更为全面，而且有效提高对数据的处理效率。

附图说明

[0053] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0054] 图1为本发明的系统模块图。

具体实施方式

[0055] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0056] 实施例1：马兰戈尼（Marangoni）效应是一种由于表面张力梯度引起的现象，通常出现在液体界面上，这种效应可以在液体‑气体界面、液体‑液体界面或液体‑固体界面上发生，其基本机制是液体表面张力随温度或成分的变化而变化；

[0057] 利用马兰戈尼效应来实现干燥的具体工作原理如下：

[0058] 液体薄膜形成：首先，将晶圆浸泡在去离子水（DI水）或其他液体中，以使其被液体完全覆盖，这形成了液体薄膜，其中包括液体、晶圆和空气之间的三相界面；

[0059] 表面张力梯度引发马兰戈尼效应：马兰戈尼效应通常是由于液体界面上的表面张力梯度引起的，在液体薄膜上方向其吹射含有表面活性成分的有机蒸气，比如异丙醇（IPA），这些成分在液体表面引发了成分梯度，从而导致液体的马兰戈尼效应；

[0060] 马兰戈尼效应产生的对流：马兰戈尼效应导致液体在液体薄膜的界面上产生对流，液体从高成分区域向低成分区域流动，这个对流过程有助于将液体薄膜中的水分或其他溶质从晶圆表面移除；

[0061] 干燥过程：马兰戈尼效应导致液体薄膜中的水分被有效地排除，从而使晶圆表面逐渐干燥，液体中的水分在对流的作用下被带走，直到晶圆达到所需的干燥程度；

[0062] 总的来说，马兰尼提拉干燥技术利用了马兰戈尼效应的物理原理，通过在液体‑晶圆‑空气界面引发表面张力梯度，从而诱导液体薄膜中的液体回流，实现了晶圆的全局干燥，这种方法在半导体制造等领域中受到广泛关注，因为它可以提高干燥的效率，减少残留的液体，降低污染风险，并提高制程的稳定性。

[0063] 请参阅图1所示，本实施例所述一种应用马兰戈尼效应的晶圆加工管理系统，包括薄膜监测模块、引发监测模块、对流监测模块、环境监测模块、数据处理模块、质量分析模块、评估管理模块以及警示控制模块；

[0064] 薄膜监测模块：在晶圆表面形成液体薄膜时，用于监测液体薄膜的均匀性指数，若液体薄膜均匀性指数大于等于均匀性阈值，向警示控制模块发送警示信号，若液体薄膜均匀性指数小于均匀性阈值，将均匀性指数发送至数据处理模块；

[0065] 在晶圆表面形成液体薄膜时，用于监测液体薄膜的均匀性指数，若液体薄膜均匀性指数大于等于均匀性阈值，向警示控制模块发送警示信号包括以下步骤：

[0066] 数据采集：薄膜监测模块开始通过传感器或监测设备采集与液体薄膜的均匀性相关的数据。这些数据可能包括液体薄膜的厚度、温度、成分分布、流速等信息。

[0067] 均匀性指数计算：使用采集的数据，薄膜监测模块计算液体薄膜的均匀性指数。均匀性指数通常是一个定量值，表示液体薄膜在晶圆表面的均匀程度。这个指数可能会基于液体薄膜的各种参数来计算。

[0068] 阈值比较：薄膜监测模块将计算得到的均匀性指数与预定的均匀性阈值进行比较。均匀性阈值是事先设定的，表示液体薄膜均匀性的最低要求。

[0069] 警示信号触发：如果计算得到的均匀性指数大于等于均匀性阈值，薄膜监测模块会触发警示信号生成的步骤。

[0070] 警示信号生成：薄膜监测模块生成警示信号，这个信号可以采取多种形式，如电子信号、声音警报、文本消息等，取决于系统的配置。

[0071] 发送警示信号：生成的警示信号被发送到警示控制模块，以通知系统操作人员或触发进一步的自动化控制措施。这可以确保在液体薄膜均匀性不满足要求时，采取及时的行动来纠正问题，以避免影响晶圆的质量。

[0072] 记录数据：薄膜监测模块通常还会记录相关数据，以便后续的分析和质量追溯。这有助于了解问题的起因和改进工艺。

[0073] 引发监测模块：在晶圆表面张力梯度引发马兰戈尼效应阶段，用于监测活性成分浓度偏差，若活性成分浓度偏差大于等于偏差阈值，向警示控制模块发送警示信号，若活性成分浓度偏差小于偏差阈值，将活性成分浓度偏差发送至数据处理模块；

[0074] 在晶圆表面张力梯度引发马兰戈尼效应阶段，用于监测活性成分浓度偏差，若活性成分浓度偏差大于等于偏差阈值，向警示控制模块发送警示信号包括以下步骤：

[0075] 数据采集：开始通过传感器或分析设备采集与活性成分浓度相关的数据。这些数据通常与液体供应系统或活性成分注入有关。

[0076] 浓度偏差计算：使用采集的数据，系统计算活性成分浓度的偏差。偏差通常是指实际浓度与预定目标浓度之间的差异。

[0077] 偏差阈值比较：计算得到的浓度偏差值与预定的偏差阈值进行比较。偏差阈值是在系统配置中事先设置的，表示了浓度偏差的最大允许值。

[0078] 警示信号触发：如果计算得到的浓度偏差大于等于偏差阈值，系统触发警示信号生成的步骤。

[0079] 警示信号生成：系统生成警示信号，这个信号可以采取多种形式，如电子信号、声音警报、文本消息等，取决于系统的配置。

[0080] 发送警示信号：生成的警示信号被发送到警示控制模块，以通知系统操作人员或触发进一步的自动化控制措施。这有助于确保在活性成分浓度偏差超过阈值时，采取及时的行动来调整供应系统或采取其他纠正措施，以避免影响马兰戈尼效应的产生和晶圆的质量。

[0081] 记录数据：系统通常还会记录相关数据，以便进行后续的分析和质量追溯。这有助于了解问题的起因和改进工艺。

[0082] 对流监测模块：在马兰戈尼效应对晶圆产生的对流阶段，用于监测对流速度浮动指数，若对流速度浮动指数大于等于浮动阈值，向警示控制模块发送警示信号，若对流速度浮动指数小于浮动阈值，将对流速度浮动指数发送至数据处理模块；

[0083] 在马兰戈尼效应对晶圆产生的对流阶段，用于监测对流速度浮动指数，若对流速度浮动指数大于等于浮动阈值，向警示控制模块发送警示信号包括以下步骤：

[0084] 数据采集：开始通过传感器或监测设备采集与对流速度浮动指数相关的数据。这些数据可能包括液体流速、温度、液体薄膜厚度等信息。

[0085] 对流速度浮动指数计算：使用采集的数据，系统计算对流速度浮动指数。这个指数通常用于表示对流速度的变化程度。浮动指数的计算可以基于一些统计方法，如标准差或均方根差等。

[0086] 浮动阈值比较：计算得到的对流速度浮动指数与预定的浮动阈值进行比较。浮动阈值是在系统配置中事先设置的，表示了对流速度浮动的最大允许值。

[0087] 警示信号触发：如果计算得到的对流速度浮动指数大于等于浮动阈值，系统触发警示信号生成的步骤。

[0088] 警示信号生成：系统生成警示信号，这个信号可以采取多种形式，如电子信号、声音警报、文本消息等，取决于系统的配置。

[0089] 发送警示信号：生成的警示信号被发送到警示控制模块，以通知系统操作人员或触发进一步的自动化控制措施。这有助于确保在对流速度浮动超过阈值时，采取及时的行动来调整系统参数或采取其他纠正措施，以避免影响晶圆的质量。

[0090] 记录数据：系统通常还会记录相关数据，以便进行后续的分析和质量追溯。这有助于了解问题的起因和改进工艺。

[0091] 警示控制模块：接收到警示信号后，自动控制加工设备停止运行，并向操作员发出警报提示，操作员接收到警示信号后，需要对停止运行的加工设备进行检查和调试，直到加工设备测试后能够支持运行为止，然后继续进行晶圆加工；

[0092] 环境监测模块：在晶圆加工过程中，实时监测加工车间的环境颗粒物浓度指数，环境颗粒物浓度指数发送至数据处理模块，包括以下步骤：

[0093] 传感器数据采集：在加工车间中部署一系列环境监测传感器，这些传感器可以测量空气质量、颗粒浓度、温度、湿度等环境参数。传感器定期或连续采集数据。

[0094] 数据处理：采集的环境数据传输到环境监测模块，该模块进行实时数据处理。这可能包括数据清洗、校准和统计分析，以确保数据的准确性和可用性。

[0095] 环境颗粒物浓度指数计算：基于传感器数据，环境监测模块计算环境颗粒物浓度指数指数，这个指数可以用于表示加工车间的环境质量。这通常涉及到对环境参数的多个因素进行综合评估。

[0096] 数据处理模块：用于将均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数进行预处理后发送至质量分析模块，包括以下步骤：

[0097] 数据接收：数据处理模块接收来自均匀性监测模块、活性成分监测模块、对流监测模块和环境监测模块的数据。这些数据包括均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数等。

[0098] 数据清洗：数据处理模块对接收的数据进行清洗，以去除异常值、缺失数据或其他不准确的数据。清洗数据有助于确保后续分析的准确性。

[0099] 数据校准：如果有必要，数据处理模块对数据进行校准，以确保不同来源的数据在单位、尺度或精度上保持一致。

[0100] 数据合并：数据处理模块将来自不同监测模块的数据合并成一个综合的数据集。这有助于综合分析和质量评估。

[0101] 数据预处理：针对合并后的数据，进行预处理操作，例如数据平滑、降噪、滤波或特征提取。这有助于准备数据以供质量分析使用。

[0102] 数据转换：数据处理模块可以进行数据转换操作，如标准化、归一化或其他数学变换，以确保数据在相同的比例上进行比较和分析。

[0103] 数据存储：预处理后的数据被存储，以备后续的质量分析和记录。数据存储可以是临时性的，也可以用于长期的数据归档和分析。

[0104] 质量分析模块：在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，质量分级结果发送至评估管理模块和操作员。

[0105] 评估管理模块：定期获取晶圆加工后的质量分级结果，依据质量分级结果评估加工设备的使用状态，使用状态发送至管理员，管理员基于使用状态对加工设备进行相应管理。

[0106] 本申请通过数据处理模块将均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数进行预处理，质量分析模块在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，质量分级结果发送至操作员。该管理系统能够在晶圆进行加工过程中，实时监测影响晶圆质量的加工参数，当加工参数异常时，及时发出警示信号，便于操作人员进行管理，并且，在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，从而避免能使用但质量较低的晶圆用于精密器件使用。

[0107] 本申请通过评估管理模块定期获取晶圆加工后的质量分级结果，依据质量分级结果评估加工设备的使用状态，使用状态发送至管理员，管理员基于使用状态对加工设备进行相应管理，从而便于管理员了解加工设备的使用状态，有利于提高对加工设备的管理效率。

[0108] 实施例2：质量分析模块在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，质量分级结果发送至评估管理模块和操作员；

[0109] 在晶圆表面形成液体薄膜时，通常使用传感器和监测设备来在线监测薄膜的均匀性，液体薄膜均匀性指数通常是一个数值，用于表示液体薄膜的均匀程度；

[0110] 均匀性指数的获取逻辑为：

[0111] 在晶圆表面设置多个监测点，每个监测点均监测液体薄膜的厚度，则均匀性指数的计算表达式为：

[0112] ，

[0113] 式中， 表示均匀性指数， 表示所有监测点中最大液体薄膜厚度，表示所有监测点中最小液体薄膜厚度， 表示平均液体薄膜厚度；

[0114] 均匀性指数值越大，表明晶圆表面的液体薄膜越不均匀，则会对晶圆质量带来以下影响：

[0115] 产品不均匀性：不均匀的液体薄膜会导致晶圆上的制造或加工不均匀，这可能会导致产品不均匀性，不均匀的产品可能会在性能、质量和可靠性方面存在问题，从而降低产品的整体质量；

[0116] 材料浪费：不均匀的液体薄膜可能需要更多的材料来满足制造要求，这不仅会增加成本，还可能导致材料浪费，降低生产效率；

[0117] 工艺不稳定性：不均匀的液体薄膜会导致工艺的不稳定性，可能导致生产过程中的变异性增加，这可能会导致难以预测的结果和不一致的产品质量；

[0118] 产品缺陷：液体薄膜的不均匀性可能导致晶圆上的制造缺陷，例如涂层不均匀或成分不均匀，这些缺陷可能会在产品中引入缺陷，降低产品的可用性和可靠性。

[0119] 在线监测异丙醇浓度偏差通常需要使用专门的传感器和监测设备来测量异丙醇的浓度，并使用这些数据计算活性成分浓度偏差，表达式为：

[0120] ，

[0121] 式中， 为活性成分浓度偏差， 为晶圆加工过程中异丙醇的实际浓度，为异丙醇的标准浓度（即加工晶圆所需的浓度）；

[0122] 活性成分浓度偏差越大，表明异丙醇实际浓度越偏离标准浓度，会对晶圆质量造成以下影响：

[0123] 制程效率下降：异丙醇是许多晶圆制程中的重要成分，用于清洗、溶解和去除不需要的材料，如果异丙醇浓度偏离标准浓度，制程的效率可能会下降，因为反应和清洗可能需要更多的时间或资源；

[0124] 质量不一致性：异丙醇的浓度对晶圆制程的控制至关重要，浓度的偏离可能会导致产品的质量不一致，其中一些产品可能不符合规格；

[0125] 膜质量问题：异丙醇在涂覆和薄膜形成过程中起重要作用，不正确的浓度可能导致薄膜的不均匀性、裂纹或其他质量问题；

[0126] 产物污染：异丙醇的浓度偏离可能导致产物中的异物或污染物质的积累，这可能会降低产品的质量。

[0127] 对流速度浮动指数的计算表达式为：

[0128] ，

[0129] 式中， 表示对流速度浮动指数， 为对流速度的实时变化量， 为流体粘度预警的时段， 为温度预警的时段；

[0130] 对流速度浮动指数越大，表明实时加工产生的对流速度越不稳定，对晶圆造成的影响如下：

[0131] 产品质量不稳定：不稳定的对流速度可能导致晶圆上的液体薄膜、涂层或反应的均匀性下降，使产品质量不稳定，这可能会导致产品性能不一致或产品不符合规格；

[0132] 制程变异性：对流速度的不稳定性可能导致制程的不稳定性，使得制程参数难以控制和预测，这增加了产品质量控制的难度；

[0133] 产物质量问题：不稳定的对流速度可能导致反应产物中的不均匀性或非均匀分布，可能会引入缺陷或质量问题；

[0134] 生产效率下降：不稳定的对流速度可能需要更多的时间和资源来完成制程步骤，从而降低生产效率；

[0135] 材料浪费：由于不稳定的对流速度，可能需要更多的材料来弥补制程中的不均匀性，这会导致材料浪费和成本上升；

[0136] 设备磨损：不稳定的对流速度可能增加设备的负荷和磨损，可能需要更频繁的维护和维修。

[0137] 流体粘度预警的时段的获取逻辑为：流体的物理性质，会直接影响对流速度，流体的粘度越高，通常对流速度越慢，流体的粘度越低，通常对流速度越快，为了保证对流速度的稳定性，流体粘度需要控制在稳定粘度范围内，因此，流体粘度在稳定粘度范围外的时段为流体粘度预警的时段，此时段对流速度会变快或变慢，不稳定；

[0138] 温度预警的时段的获取逻辑为：温度的变化可以显著影响流体的密度，从而影响对流速度，在晶圆加工中，通过控制实时温度在稳定温度范围内，以保障对流速度的稳定性，因此，实时温度不在稳定温度范围内的时段为温度预警的时段，此时段对流速度会变快或变慢，不稳定。

[0139] 环境颗粒物浓度指数的计算表达式为：

[0140] ，

[0141] 式中， 为环境颗粒物浓度指数， ， 表示第j个加工阶段时的颗粒物浓度，颗粒物浓度 的计算表达式为：

[0142] ，

[0143] 式中， 为通过环境监测模块中的颗粒物监测设备（如粒子计数仪）测得的颗粒物数量， 为加工区域的空间体积；

[0144] 环境颗粒物浓度指数越大，会导致晶圆加工过程中受到污染的概率越大，则会导致晶圆质量存在以下问题：

[0145] 表面污染：高颗粒物浓度的环境可能导致颗粒物在晶圆表面沉积，引起表面污染，这可能导致晶圆上的不洁净点或颗粒，影响晶圆的表面质量；

[0146] 制程缺陷：颗粒物的存在可能在晶圆加工过程中引发制程缺陷，例如，颗粒物可能嵌入到薄膜、涂层或图案中，导致制程失败或缺陷的产生；

[0147] 光刻问题：在半导体制造中，光刻是一个关键的制程步骤，高颗粒物浓度可能导致光刻掩模上的颗粒物，使图案不清晰，从而影响晶圆的质量和性能；

[0148] 电子元件质量问题：污染的晶圆可能导致在芯片或电子元件中引入缺陷，降低电子元件的性能和可靠性；

[0149] 成本上升：晶圆上的污染可能导致制程的重做或加工，这会增加成本和降低生产效率；

[0150] 减少产量：污染引发的缺陷可能导致晶圆的废品率上升，从而降低产量；

[0151] 产品可靠性降低：污染可能导致电子元件或芯片的可靠性问题，这可能在产品寿命内或在实际使用中导致故障。

[0152] 质量分析模块在晶圆加工完成后，综合分析均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后对晶圆进行质量分级，质量分级结果发送至评估管理模块和操作员；

[0153] 质量分析模块综合计算均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后生成质量系数 ，表达式为：

[0154] ，

[0155] 式中， 为均匀性指数， 为活性成分浓度偏差， 为对流速度浮动指数， 为环境颗粒物浓度指数， 、 、 、 分别为均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数的比例系数，且 、 、 、 均大于0；

[0156] 由质量系数 的计算表达式以及各个参数的计算表达式可知，质量系数 值越大，表明加工后晶圆的质量越不好；

[0157] 质量分析模块获取质量系数 值后，将质量系数 值与预设的第一质量阈值Z1、第二质量阈值Z2以及第三质量阈值Z3进行对比，且第一质量阈值Z1＜第二质量阈值Z2＜第三质量阈值Z3，从而对晶圆进行质量分级，分级结果参照表1所示：

[0158] 表1 晶圆质量分级表

[0159] ，

[0160] 如表1所示：若质量系数 值≥第三质量阈值Z3，分析晶圆质量不合格，即无法使用，判断晶圆为四级质量；

[0161] 若第二质量阈值Z2≤质量系数 值＜第三质量阈值Z3，分析晶圆质量合格，但存在小质量缺陷，判断晶圆为三级质量；

[0162] 若第一质量阈值Z1≤质量系数 值＜第二质量阈值Z2，分析晶圆质量合格，但存在微小质量缺陷，判断晶圆为二级质量；

[0163] 若质量系数 值小于第一质量阈值Z1，分析晶圆质量合格，且不存在质量缺陷，判断晶圆为一级质量；

[0164] 其中：

[0165] 一级质量的晶圆通常用于制造高性能半导体器件，如微处理器、存储芯片和高频通信芯片，用于生产高精度的光学元件，如激光器、光纤通信组件和高分辨率显微镜，制造高灵敏度的传感器，如光电二极管、半导体激光器和图像传感器；

[0166] 二级质量的晶圆通常用于制造一般用途的半导体器件，如电源管理芯片、模拟电路和嵌入式控制器，制造一般用途的光学元件，如镜头、透镜和光栅，用于生产常规传感器和电子元件，如电容器、电阻器和二极管；

[0167] 三级质量的晶圆通常用于制造低要求的半导体器件，如普通的数字逻辑集成电路、模拟器件和低功耗传感器，制造一般用途的光学组件，如光纤连接器、平板显示器透镜和简单的光学滤光片，用于制造一般电子元件，如连接器、继电器和标准电路板；

[0168] 四级质量的晶圆为质量不达标的晶圆，无法进行使用，需要返工或报废处理。

[0169] 本申请通过质量分析模块综合计算均匀性指数、活性成分浓度偏差、对流速度浮动指数以及环境颗粒物浓度指数后生成质量系数，不仅分析更为全面，而且有效提高对数据的处理效率。

[0170] 实施例3：评估管理模块定期获取晶圆加工后的质量分级结果，依据质量分级结果评估加工设备的使用状态，使用状态发送至管理员，管理员基于使用状态对加工设备进行相应管理；

[0171] 评估管理模块获取在加工时间段内所有晶圆的质量系数，建立质量系数集合，并计算质量系数 集合内的质量系数平均值 与离散系数LQ，质量系数平均值 等于所有质量系数求和再除去质量系数的数量；

[0172] ，

[0173] 式中， ，表示质量系数集合内质量系数的数量，为正整数， 表示质量系数集合内的第i个质量系数值，表示质量系数平均值，离散系数LQ用于体现晶圆在加工时间段内质量系数的离散程度，离散系数LQ值越小，表明多次加工晶圆的质量系数变化幅度小，相对稳定；离散系数LQ值越大，表明多次加工晶圆的质量系数变化幅度大，不稳定；

[0174] 因此，若质量系数平均值 ＜第一质量阈值Z1，且离散系数LQ≤离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的所有晶圆整体质量优；

[0175] 若质量系数平均值 ＜第一质量阈值Z1，且离散系数LQ＞离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的晶圆质量良好（存在部分加工的晶圆质量下降）；

[0176] 若质量系数平均值 ≥第一质量阈值Z1，且离散系数LQ＞离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的晶圆质量中等（大部分质量较低，小部分质量优）；

[0177] 若质量系数平均值 ≥第一质量阈值Z1，且离散系数LQ≤离散系数LQ阈值，表明加工设备加工的所有晶圆整体质量差。

[0178] 当加工设备加工的晶圆质量良好（存在部分加工的晶圆质量下降）时，管理员需要对加工设备进行以下管理：

[0179] 监测和分析问题源：首先，管理员应仔细监测和分析导致部分晶圆质量下降的具体问题源，这可能涉及到设备操作、材料使用、处理条件等方面的问题，识别问题的根本原因对解决质量问题至关重要；

[0180] 设备维护：确保加工设备得到定期的维护和校准，以确保其正常运行和稳定性；

[0181] 操作员培训：提供操作员培训，确保他们了解设备的最佳操作方法，以减少误操作和设备使用不当；

[0182] 改进工艺控制：对加工工艺进行优化，以确保稳定的工艺条件，从而提高产品一致性。

[0183] 当加工设备加工的晶圆质量中等（大部分质量较低，小部分质量优）时，管理员需要对加工设备进行以下管理：

[0184] 工艺调整：考虑对加工工艺进行调整，以提高大部分晶圆的质量水平，这可能涉及参数调整、材料更换或其他工艺优化；

[0185] 设备检查：定期检查加工设备的状态和性能，以确保其正常运行和维护；

[0186] 产品改进：在可能的情况下，考虑对晶圆制造过程和工艺进行改进，以提高整体质量水平。

[0187] 当加工设备加工的所有晶圆整体质量差时，管理员需要对加工设备进行以下管理：

[0188] 紧急维护：立即对加工设备进行紧急维护和修复，以解决当前的质量问题；

[0189] 全面审查：进行全面审查，包括设备、工艺和材料，以找出造成整体质量下降的原因；

[0190] 工艺重新设计：考虑重新设计加工工艺，以确保更高的质量水平；

[0191] 培训和质量控制：提供员工培训，实施更严格的质量控制措施，确保质量问题得到更好的管理。

[0192] 本申请通过对加工工艺参数的分析来评估晶圆的整体质量，现有技术中，主要是在晶圆加工完成后，通过缺陷检测系统对晶圆进行质量检测，检测的结果分为合格晶圆和不合格晶圆，然而，因为加工工艺导致的晶圆微小缺陷是缺陷检测系统无法检测的，这些微小缺陷虽然不会导致晶圆无法使用，但会导致使用微小晶圆制成的产品精度会下降，或者使用寿命会缩短，而且，一些具有微小缺陷的晶圆若在高负荷的产品上使用，会加剧该晶圆的损坏，因此，通过评估工艺缺陷来分析晶圆质量更为有效。

[0193] 上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

[0194] 上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

[0195] 应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A,B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。

[0196] 本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a,b,或c中的至少一项(个)，可以表示：a,b,c,a‑b,a‑c,b‑c,或a‑b‑c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

[0197] 应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

[0198] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

[0199] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0200] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。