一種半導體工藝設備的參數調整方法
【專利摘要】本發明涉及一種半導體工藝設備的參數調整方法，半導體工藝設備的參數包括N個工藝條件參數和M個工藝結果參數，工藝條件參數包括至少一個工藝溫度參數、至少一個工藝時間參數和/或至少一個工藝氣體流量參數，工藝結果參數至少包括一個結果膜厚參數，N和M為正整數；該方法通過參照實際工藝所需要的工藝結果參數，選擇有限次的小樣本實驗數據，找到N個工藝參數分別與M個工藝結果之間的關系；即將工藝條件參數和工藝結果參數歸納為多輸入多輸出MIMO問題，并轉化為多輸入單輸出MISO問題解決，從而可以根據實際工藝所需要的工藝結果參數，通過分別求解來確定適合的工藝條件參數，以滿足盡量短的時間精確調整符合工藝要求，提高工藝設備的產能。
【專利說明】一種半導體工藝設備的參數調整方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及集成電路制造【技術領域】，尤其涉及一種半導體工藝設備參數調整方 法，其用于控制半導體工藝設備在預定響應時間內，精確達到所需要工藝條件的過程。
【背景技術】
[0002] 半導體器件的設計向高密度、高集成度的方向迅速發展，對半導體集成電路新工 藝、新技術、新設備提出了越來越高的要求。作為集成電路生產線前工序的工藝設備之 一的半導體工藝設備，在擴散、退火、合金、氧化、CVD(即化學氣相沉積ChemicalVapor Deposition)薄膜生長等硅片生產制造工藝中扮演著重要的角色。在工藝過程中，半導體 工藝設備需在預定的響應時間內達到的合適工藝條件，以使半導體工藝設備在該工藝條件 下，生產出合格的晶圓產品，即實現半導體工藝設備的滿意工藝效果。
[0003] 半導體工藝設備的工藝效果與多種因素有關，主要因素是同工藝條件和設備工藝 參數的調整手段等有關。工藝條件通常包括工藝溫度、工藝時間和工藝氣體流量等參數，由 于半導體設備中的溫度和流量控制是分區進行的，例如，有的半導體設備通常具有五個獨 立的控溫區和五個獨立區，這時，工藝溫度就有五個不同的參數。工藝條件的參數越多，那 么多個工藝參數與多個工藝結果之間的關系就更復雜。
[0004] 由于這些工藝條件參數與工藝結果參數之間是非線性對應關系，即一組N個工藝 參數與工藝結果的數據D樣本對應關系可以認為如下：
[0005] D= {(X1，y1)，…，（xn，y11)}
[0006] 式中，y為工藝參數，包括工藝溫度，工藝時間和工藝氣體流量；X為工藝結果，包 括被監控晶圓（monitor)的片膜厚值，因此，上述多個工藝條件參數與工藝結果參數之間 的對應關系問題是多輸入多輸出（MIMO)問題。
[0007] 上述半導體工藝條件參數控制條件中的某個或某些參數的變化均會對最后的半 導體設備工藝結果參數產生很大的影響，再加上半導體工藝設備在現場執行工藝過程中會 遇到多種復雜情況，例如，當被處理的工藝工序更換時或穿插進行另一組工藝工序生產時， 在同樣的工藝參數條件下，經半導體設備處理過的工藝器件的工藝結果會相差較大。
[0008] 目前本領域技術人員均是靠經驗來預定工藝條件參數的具體初始值的話，由于需 考慮的約束條件太多，可以想象，如果工藝參數調整頻繁時，現場工程師還是根據經驗來調 整工藝參數的，那肯定是既費時又費力。首先，在半導體工藝過程開始前，半導體設備工藝 參數的調整時間，很難精準控制，即設備往往很難在預定的需要響應時間內達到半導體工 藝設備參數滿足半導體工藝設備工藝效果的工藝條件，另外，在工藝過程中，也很難精確保 證半導體工藝設備在預設的工藝條件下工作，以至于半導體設備的工藝效果（晶圓的合格 率）無從保證。
[0009] 因此，在進行半導體設備工藝參數調整時，怎樣得到半導體工藝設備工藝效果與 工藝條件及工藝參數調整時間對應關系，即設備工藝參數的優化調整手段，給現場工程師 提供方便、可控和有效參數調整方法，將是目前業界急需解決的問題。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的在于提供一種在工藝過程中設備達到工藝條件所需要響應時間的 半導體工藝設備參數調整方法，其通過參照需要的工藝結果參數，選擇有限次數的小樣本 實驗數據，找到多個工藝參數分別與多個工藝結果之間的關系；來滿足盡量短的時間調整 符合工藝要求，提高工藝設備的產能。
[0011] 為實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[0012] 一種半導體工藝設備的參數調整方法，用于控制所述設備在預定響應時間內精確 達到所需要工藝條件的過程，所述半導體工藝設備的參數包括N個工藝條件參數和M個工 藝結果參數，所述工藝條件參數包括至少一個工藝溫度參數、至少一個工藝時間響應參數 和/或至少一個工藝氣體流量參數，所述工藝結果參數至少包括一個結果膜厚參數，N和M 為正整數；所述方法包括：
[0013] 步驟Sl:參照實際工藝所需要的工藝結果參數，預選擇Z組所述工藝條件參數，執 行半導體工藝設備工藝過程，得到相應的Z組所述工藝結果參數，并形成表示工藝條件參 數和工藝結果參數對應關系的數據D樣本對應表；從所述對應表中選出Z-L組工藝條件參 數和工藝結果參數的對應關系形成第一對應表；將剩下的L組所述工藝條件參數和工藝結 果參數的對應關系形成第二對應表，其中，Z、L為正整數，且Z大于L;
[0014] 步驟S2 :選擇一個工藝結果參數與工藝條件參數之間非線性對應關系模型的多 輸入單輸出的經驗模型：
[0015]
【權利要求】
1. 一種半導體工藝設備的參數調整方法，用于控制所述設備在預定響應時間內精確達 到所需要工藝條件的過程，所述半導體工藝設備的參數包括N個工藝條件參數和M個工藝 結果參數，所述工藝條件參數包括至少一個工藝溫度參數、至少一個工藝時間響應參數和/ 或至少一個工藝氣體流量參數，所述工藝結果參數至少包括一個結果膜厚參數，N和M為正 整數；其特征在于，所述方法包括： 步驟Sl :參照實際工藝所需要的工藝結果參數，預選擇Z組所述工藝條件參數，執行半 導體工藝設備工藝過程，得到相應的Z組所述工藝結果參數，并形成表示工藝條件參數和 工藝結果參數對應關系的數據D樣本對應表；從所述對應表中選出Z-L組工藝條件參數和 工藝結果參數的對應關系形成第一對應表；將剩下的L組所述工藝條件參數和工藝結果參 數的對應關系形成第二對應表，其中，Z、L為正整數，且Z大于L ; 步驟S2 :選擇一個工藝結果參數與工藝條件參數之間非線性對應關系模型的多輸入 單輸出的經驗模型： y = f(x)={w,x)+b 其中，y為工藝參數，X為工藝結果，K為非線性核函數，^為閥值； 并將所述第一對應表中的Z-L組所述工藝條件參數與工藝結果參數對應關系帶到所 述經驗模型中進行有約束條件的優化訓練，求得所述經驗模型的非線性核函數K值和&具 體參數值，從而得到訓練后的多輸入單輸出經驗模型； 步驟S3 :將所述第二對應表中的所述工藝結果參數值帶入到經驗模型中進行驗證，得 到L組工藝條件參數值； 步驟S4 :將得到的L組工藝條件參數值同所述第二對應表中的L組工藝條件參數值分 別進行比較；判斷該L組工藝條件參數值的誤差范圍是否在預設的范圍內；如果是，執行步 驟S5,如果不是，需增加 Z值，重新執行步驟Sl ; 步驟S5:使用訓練后所述經驗模型，根據實際工藝所需要的工藝結果參數，確定適合 的工藝條件參數。
2. 根據權利要求1所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于，所述步驟S2 中多輸入單輸出的經驗模型具體形成過程為：
式中，根據KKT條件，拉格朗日乘子％和< 需滿足 X1?和Xs為滿足條件a ^ a s > 〇, = -1，ys = 1的支持向量。
3. 根據權利要求1所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于，在所述步驟 Sl得到Z組所述數據D樣本對應表后，還包括將所述數據D樣本對應表中偏離所述需要的 工藝結果參數較大的壞樣本去掉，得到僅包括有效樣本的數據D樣本對應表的步驟。
4. 根據權利要求3所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于，還包括判斷 所述數據D樣本對應表中的有效樣本數是否達到預定的數量；如果沒有，增加 Z值，重新執 行步驟Sl，以確保所述數據D樣本對應表中的有效樣本數達到預定的數量。
5. 根據權利要求3所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于，在所述步驟 Sl中得到僅包括有效樣本的數據D樣本對應表的步驟還包括將所述數據D樣本對應表中的 有效樣本進行數據歸一化預處理的步驟。
6. 根據權利要求1所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于，所述半導體 工藝設備具有五個控溫區，所述工藝溫度參數為5個，分別對應所述五個控溫區；所述結果 膜厚參數為5個，分別對應所述五個控溫區。
7. 根據權利要求6所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于，所述步驟Sl 中的L大于1，則步驟S4中判斷該L組工藝條件參數值的誤差范圍是否在預設的范圍內具 體包括：將L組工藝條件參數值的誤差范圍求平均誤差范圍，判斷所述平均誤差范圍是否 在預設的范圍內，如果是，執行步驟S5,如果不是，需增加 Z值，重新執行步驟Sl。
8. 根據權利要求1-7任意一個所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于， 所述第二對應表中所述結果膜厚參數的選取參照所述實際工藝所需要的工藝結果參數值。
9. 根據權利要求1-7任意一個所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于， 所述步驟S5中的確定適合的工藝條件參數是根據對工藝結果參數影響效果的大小依次對 所述工藝條件參數進行求解。
10. 根據權利要求1所述的半導體工藝設備的參數調整方法，其特征在于，所述Z組選 自3-10組之一。
【文檔編號】G06F19/00GK104332435SQ201410654247
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】王峰, 慕曉航 申請人:北京七星華創電子股份有限公司