一种半导体工艺设备的参数调整方法
【专利摘要】本发明涉及一种半导体工艺设备的参数调整方法，半导体工艺设备的参数包括N个工艺条件参数和M个工艺结果参数，工艺条件参数包括至少一个工艺温度参数、至少一个工艺时间参数和/或至少一个工艺气体流量参数，工艺结果参数至少包括一个结果膜厚参数，N和M为正整数；该方法通过参照实际工艺所需要的工艺结果参数，选择有限次的小样本实验数据，找到N个工艺参数分别与M个工艺结果之间的关系；即将工艺条件参数和工艺结果参数归纳为多输入多输出MIMO问题，并转化为多输入单输出MISO问题解决，从而可以根据实际工艺所需要的工艺结果参数，通过分别求解来确定适合的工艺条件参数，以满足尽量短的时间精确调整符合工艺要求，提高工艺设备的产能。
【专利说明】一种半导体工艺设备的参数调整方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路制造【技术领域】，尤其涉及一种半导体工艺设备参数调整方 法，其用于控制半导体工艺设备在预定响应时间内，精确达到所需要工艺条件的过程。
【背景技术】
[0002] 半导体器件的设计向高密度、高集成度的方向迅速发展，对半导体集成电路新工 艺、新技术、新设备提出了越来越高的要求。作为集成电路生产线前工序的工艺设备之 一的半导体工艺设备，在扩散、退火、合金、氧化、CVD(即化学气相沉积ChemicalVapor Deposition)薄膜生长等硅片生产制造工艺中扮演着重要的角色。在工艺过程中，半导体 工艺设备需在预定的响应时间内达到的合适工艺条件，以使半导体工艺设备在该工艺条件 下，生产出合格的晶圆产品，即实现半导体工艺设备的满意工艺效果。
[0003] 半导体工艺设备的工艺效果与多种因素有关，主要因素是同工艺条件和设备工艺 参数的调整手段等有关。工艺条件通常包括工艺温度、工艺时间和工艺气体流量等参数，由 于半导体设备中的温度和流量控制是分区进行的，例如，有的半导体设备通常具有五个独 立的控温区和五个独立区，这时，工艺温度就有五个不同的参数。工艺条件的参数越多，那 么多个工艺参数与多个工艺结果之间的关系就更复杂。
[0004] 由于这些工艺条件参数与工艺结果参数之间是非线性对应关系，即一组N个工艺 参数与工艺结果的数据D样本对应关系可以认为如下：
[0005] D= {(X1，y1)，…，（xn，y11)}
[0006] 式中，y为工艺参数，包括工艺温度，工艺时间和工艺气体流量；X为工艺结果，包 括被监控晶圆（monitor)的片膜厚值，因此，上述多个工艺条件参数与工艺结果参数之间 的对应关系问题是多输入多输出（MIMO)问题。
[0007] 上述半导体工艺条件参数控制条件中的某个或某些参数的变化均会对最后的半 导体设备工艺结果参数产生很大的影响，再加上半导体工艺设备在现场执行工艺过程中会 遇到多种复杂情况，例如，当被处理的工艺工序更换时或穿插进行另一组工艺工序生产时， 在同样的工艺参数条件下，经半导体设备处理过的工艺器件的工艺结果会相差较大。
[0008] 目前本领域技术人员均是靠经验来预定工艺条件参数的具体初始值的话，由于需 考虑的约束条件太多，可以想象，如果工艺参数调整频繁时，现场工程师还是根据经验来调 整工艺参数的，那肯定是既费时又费力。首先，在半导体工艺过程开始前，半导体设备工艺 参数的调整时间，很难精准控制，即设备往往很难在预定的需要响应时间内达到半导体工 艺设备参数满足半导体工艺设备工艺效果的工艺条件，另外，在工艺过程中，也很难精确保 证半导体工艺设备在预设的工艺条件下工作，以至于半导体设备的工艺效果（晶圆的合格 率）无从保证。
[0009] 因此，在进行半导体设备工艺参数调整时，怎样得到半导体工艺设备工艺效果与 工艺条件及工艺参数调整时间对应关系，即设备工艺参数的优化调整手段，给现场工程师 提供方便、可控和有效参数调整方法，将是目前业界急需解决的问题。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种在工艺过程中设备达到工艺条件所需要响应时间的 半导体工艺设备参数调整方法，其通过参照需要的工艺结果参数，选择有限次数的小样本 实验数据，找到多个工艺参数分别与多个工艺结果之间的关系；来满足尽量短的时间调整 符合工艺要求，提高工艺设备的产能。
[0011] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0012] 一种半导体工艺设备的参数调整方法，用于控制所述设备在预定响应时间内精确 达到所需要工艺条件的过程，所述半导体工艺设备的参数包括N个工艺条件参数和M个工 艺结果参数，所述工艺条件参数包括至少一个工艺温度参数、至少一个工艺时间响应参数 和/或至少一个工艺气体流量参数，所述工艺结果参数至少包括一个结果膜厚参数，N和M 为正整数；所述方法包括：
[0013] 步骤Sl:参照实际工艺所需要的工艺结果参数，预选择Z组所述工艺条件参数，执 行半导体工艺设备工艺过程，得到相应的Z组所述工艺结果参数，并形成表示工艺条件参 数和工艺结果参数对应关系的数据D样本对应表；从所述对应表中选出Z-L组工艺条件参 数和工艺结果参数的对应关系形成第一对应表；将剩下的L组所述工艺条件参数和工艺结 果参数的对应关系形成第二对应表，其中，Z、L为正整数，且Z大于L;
[0014] 步骤S2 :选择一个工艺结果参数与工艺条件参数之间非线性对应关系模型的多 输入单输出的经验模型：
[0015]
【权利要求】
1. 一种半导体工艺设备的参数调整方法，用于控制所述设备在预定响应时间内精确达 到所需要工艺条件的过程，所述半导体工艺设备的参数包括N个工艺条件参数和M个工艺 结果参数，所述工艺条件参数包括至少一个工艺温度参数、至少一个工艺时间响应参数和/ 或至少一个工艺气体流量参数，所述工艺结果参数至少包括一个结果膜厚参数，N和M为正 整数；其特征在于，所述方法包括： 步骤Sl :参照实际工艺所需要的工艺结果参数，预选择Z组所述工艺条件参数，执行半 导体工艺设备工艺过程，得到相应的Z组所述工艺结果参数，并形成表示工艺条件参数和 工艺结果参数对应关系的数据D样本对应表；从所述对应表中选出Z-L组工艺条件参数和 工艺结果参数的对应关系形成第一对应表；将剩下的L组所述工艺条件参数和工艺结果参 数的对应关系形成第二对应表，其中，Z、L为正整数，且Z大于L ; 步骤S2 :选择一个工艺结果参数与工艺条件参数之间非线性对应关系模型的多输入 单输出的经验模型： y = f(x)={w,x)+b 其中，y为工艺参数，X为工艺结果，K为非线性核函数，^为阀值； 并将所述第一对应表中的Z-L组所述工艺条件参数与工艺结果参数对应关系带到所 述经验模型中进行有约束条件的优化训练，求得所述经验模型的非线性核函数K值和&具 体参数值，从而得到训练后的多输入单输出经验模型； 步骤S3 :将所述第二对应表中的所述工艺结果参数值带入到经验模型中进行验证，得 到L组工艺条件参数值； 步骤S4 :将得到的L组工艺条件参数值同所述第二对应表中的L组工艺条件参数值分 别进行比较；判断该L组工艺条件参数值的误差范围是否在预设的范围内；如果是，执行步 骤S5,如果不是，需增加 Z值，重新执行步骤Sl ; 步骤S5:使用训练后所述经验模型，根据实际工艺所需要的工艺结果参数，确定适合 的工艺条件参数。
2. 根据权利要求1所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于，所述步骤S2 中多输入单输出的经验模型具体形成过程为：
式中，根据KKT条件，拉格朗日乘子％和< 需满足 X1?和Xs为满足条件a ^ a s > 〇, = -1，ys = 1的支持向量。
3. 根据权利要求1所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于，在所述步骤 Sl得到Z组所述数据D样本对应表后，还包括将所述数据D样本对应表中偏离所述需要的 工艺结果参数较大的坏样本去掉，得到仅包括有效样本的数据D样本对应表的步骤。
4. 根据权利要求3所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于，还包括判断 所述数据D样本对应表中的有效样本数是否达到预定的数量；如果没有，增加 Z值，重新执 行步骤Sl，以确保所述数据D样本对应表中的有效样本数达到预定的数量。
5. 根据权利要求3所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于，在所述步骤 Sl中得到仅包括有效样本的数据D样本对应表的步骤还包括将所述数据D样本对应表中的 有效样本进行数据归一化预处理的步骤。
6. 根据权利要求1所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于，所述半导体 工艺设备具有五个控温区，所述工艺温度参数为5个，分别对应所述五个控温区；所述结果 膜厚参数为5个，分别对应所述五个控温区。
7. 根据权利要求6所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于，所述步骤Sl 中的L大于1，则步骤S4中判断该L组工艺条件参数值的误差范围是否在预设的范围内具 体包括：将L组工艺条件参数值的误差范围求平均误差范围，判断所述平均误差范围是否 在预设的范围内，如果是，执行步骤S5,如果不是，需增加 Z值，重新执行步骤Sl。
8. 根据权利要求1-7任意一个所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于， 所述第二对应表中所述结果膜厚参数的选取参照所述实际工艺所需要的工艺结果参数值。
9. 根据权利要求1-7任意一个所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于， 所述步骤S5中的确定适合的工艺条件参数是根据对工艺结果参数影响效果的大小依次对 所述工艺条件参数进行求解。
10. 根据权利要求1所述的半导体工艺设备的参数调整方法，其特征在于，所述Z组选 自3-10组之一。
【文档编号】G06F19/00GK104332435SQ201410654247
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】王峰, 慕晓航 申请人:北京七星华创电子股份有限公司