专利名称：面向半导体制造设备功能仿真的参数变化规律模拟系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种面向半导体制造装备功能仿真的 运行参数变化规律模拟系统。
背景技术：
在集成电路制造装备功能仿真过程中，面临着很多种不同类型的设备模型，而每 种模型内部又有多种属性参数，其中整型与浮点型属性参数在仿真运行过程中可能有很多 种不同类型的变化规律。在集成电路制造装备功能仿真过程中，最为常见的属性参数变化 规律为PID(比例-积分-微分)控制曲线变化规律，这就涉及PID控制算法的设计问题。 在实际的制造设备中，工艺环境复杂多变，要想设计出一种通用可配置的属性参数变化规 律模拟子系统，除了 PID、PI算法外，还需要用户根据设备实际运行情况配置特定的参数属 性变化规律。在实际的集成电路制造装备运行环境中，参数的变化规律可以分为如下面列举的 几种类型。1、PID 类型PID控制算法是工业界用途最为广泛的变量控制算法。PID控制器问世已经有70 年，它以结构简单、稳定性好、调节方便、工作可靠成为工业控制的主要技术之一。当控制对 象的结构和参数不能确定，或不能得到精确的属性模型，控制理论的其它方法都难以使用 时，系统控制器的结构和参数必须通过经验和现场调试来确定，这时PID控制技术最为方 便。即当我们不了解一个系统和控制对象，或不能通过有效的技术手段获得系统的参数时， 最适合使用PID控制。它能够快速地使参数变化到目标值并在一定的精度范围内上下波 动。在实际使用中，也有使用PD或PI控制的。P控制，即控制器的输出信号与输入误差信 号成比例关系；I控制，输出信号与控制器输入误差信号的积分成比例关系；D控制，输出信 号与控制器的输入误差信号的微分成比例关系。PID三个系数需要在实际的机台运行过程 中通过进行整定过程来确定。2、用户自定义变化规律设备的属性参数值按一定的规律变化，用户可以根据公式配置出设备属性参数的 多种的变化规律。其中有大致有以下几种类型1)、比例变化，设备的属性参数按照一定的比例系数进行变化。定义一定的时间步 长，设备的属性参数值每经过一个步长就会变成原值乘以比例系数。2)、指数变化，设备的属性参数跟随时间按照指数规律进行变化，定义一定的时间 步长，设备的属性参数值每经过一个时间步长就会变为原值乘以一个指数。3)、复合变化，设备的属性参数的变化规律是由指数、乘法和加法运算组合起来的 构成的复合变化规律。是由比例变化与指数变化组成形成的复合变化规律。因此，基于以上的变化规律，设备属性参数变化规律模拟子系统应该具有以下几 个特点
1、实时性，设备的属性值必须跟随变化规律同步变化与更新，并在界面上显示出 来，不能有太多的延时。2、准确性，设备的属性值在定义的时候已经规定的属性值的最大值与最小值，如 果属性值超过了这个大小范围，系统就会自动报警，因此设备属性参数变化规律的模拟过 程中，必须要准确地模拟出设备实际运转过程中的变化规律，不能有太大的误差。如果误差 太多，设备的仿真便无法就行下去，这样实际设备的情况是不相符的。3、近似性，半导体设备的工艺运行环境复杂多变，变化规律并没有一个准确的公 式可以描述出来，因此，仿真子系统对变化规律的仿真只能抓住主要的变化，对一些影响不 大的变化不会考虑。
发明内容
本发明专利的主要目的是为了解决集成电路制造装备仿真过程中设备属性参数 变化规律的模拟问题，提出一种通用可配置的设备属性参数变化规律模拟子系统。本发明 模拟子系统主要基于传统的PID、PI算法和一个通用的组合计算公式，将设备的属性参数 变化规律集成到一个统一的描述公式中。因此本发明具有配置简单、适应性强、贴近实际的 特点，而且克服了同一个设备属性参数在不同的变化规律之间进行切换的问题。为达到上述目的，本发明一方面提出了一种面向半导体制造装备功能仿真的运行 参数变化规律模拟系统，包括系统界面接口，所述系统界面接口向其他仿真系统提供统一 界面以使其他仿真系统对所述运行参数变化规律模拟系统进行调用；PID变化规律模块， 所述PID变化规律模块包括保存PID配置参数的结构体，其中的PID类提供PID调用接口， 其中，其他仿真系统通过所述传递合适的参数调用该函数以求取设备属性参数下一时刻的 数值；用户自定义变化规律模块，所述用户自定义变化规律模块包括保存用户自定义变化 规律的配置参数的结构体，其中，Custom类对外提供调用接口，用户传递合适的参数给所述 调研接口以获得设备属性参数下一时刻的数值；和变化规律线程管理模块，所述变化规律 线程管理模块针对一个参数变化规律开启一个线程，并在变化条件满足后自动结束所述线 程，以及根据哈希表对所述线程进行管理以开启或结束变化规律线程。在本发明的一个实施例中，所述PID配置参数包括P\I\D系统以及PID算法公式， 且每个参数以字符串的形式保存在所述结构体中。在本发明的一个实施例中，所述用户自定义变化规律的配置参数包括变化时间、 变化步长和变化公式，且每个参数以字符串的形式保存在所述结构体中。在本发明的一个实施例中，变化规律线程管理模块将每个参数变化线程均加入到 所述哈希表中进行统一管理，其中，所述哈希表的键为参数的名称，哈希表的值为参数变化 的线程。在本发明的一个实施例中，该运行参数变化规律模拟系统还包括切换模块，所述 切换模块提供变化规律列表以实现各变化规律之间的切换，其中，更改变化规律为在所述 变化规律列表中添加变化规律，并更改变化规律执行的索引标记序号。在本发明的一个实施例中，该运行参数变化规律模拟系统还包括读写与保存模 块，所述读写与保存模块保存每个变化规律的配置数据，并将其保存在变化规律库中。在本发明的一个实施例中，该运行参数变化规律模拟系统还包括XML文档索引模块，在每次保存一个新的XML文档时，所述XML文档索引模块在索引文件中进行记录，以 及在索引框中拖动滚动条时，将索引文件中的条目动态地加载到哈希表中，并始终保持所 述哈希表中的索引项数量不变以控制所述索引所占用的内存空间。在本发明的一个实施例中，该运行参数变化规律模拟系统还包括数学公式解析 模块，所述数学公式解析模块查找数学函数名称，并根据函数名分解字符串，在子字符串中 查找参数和运算符，之后根据所述参数和运算符分析子字符串以获得最后的变化规律数学 表达式。通过本发明能够获得以下技术效果1、实时性在本发明仿真软件运行过程中，界面上的参数值按照预定的时间步长在不断更 新，实时性可靠，能够仿真出设备硬件之间的实时效果。2、准确性在本发明中，设备的属性值按照变化规律不断变化，由于为浮点型运算，误差不可 避免，但由于程序中对属性值与误差范围做出规范，仿真系统可以比较准确地仿真出设备 的变化规律。3、近似性由于半导体设备的变化规律多种多样，在仿真过程中有些变化规律是不能用公式 描述的，因此需要仿真人员通过合理的近似描述出复杂的变化规律，在整体功能上可以达 到变化规律的目标值要求。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为本发明配置设备属性参数PID变化规律的流程图；图2为本发明实施例的配置设备属性参数PID变化规律的流程图；图3为本发明实施例的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟 系统结构图；图4为本发明变化规律模拟系统与仿真系统的其他子系统的接口示意图；图5为本发明开启变化线程函数的流程图；图6为本发明变化规律执行函数流程；图7为本发明操作文件进行配置数据编辑的过程；图8为本发明词法解析过程示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
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本发明是基于Windows XP操作系统，采用Visual studio2008实现的。本发明实 现了集成电路制造装备领域设备仿真过程中设备属性参数变化规律的模拟功能。另外，本 发明还在配置界面实现的多种变化规律的统一配置界面，以及灵活选择变化方式等功能。 本发明所涉及的变化规律模拟子系统，需要考虑跨集成电路制造装备中属性参数实际变化 规律，该子系统实现了变化规律的可配置与变化规律的针对性问题，不考虑集成的电路制 造装备之外其他系统的变化规律。在本发明中，配置设备属性参数变化规律的仿真人员必须在工艺工程师的配置下 抽象出设备的各种主要变化规律，用数学表达式表述出来，然后根据本系统提供的接口进 行变化规律的配置工作。虽然系统可以解析出任意复杂的属性公式，但是这样会增加系统 的运行开销，并且对半导体制造装备系统来说也是没有必要的。针对PID、PI参数变化规律的特点，本发明的运行参数变化规律模拟系统集成了 一个PID算法与PI算法供用户直接使用，同时也允许用户自定义自己的PID算法。最后不 管是系统默认的PID算法还是用户自定义的PID算法，都会在用户保存操作之后保存到PID 算法库，供用户以后直接调用。另外，针对PID算法的三个系数的设定，该子系统也提供了 一个默认的PID系数，用户也可根据实际情况在界面上直接输入PID算法系数。如图1所 示，为本发明配置设备属性参数PID变化规律的流程图，包括以下步骤步骤S101，选择变化的参数。步骤S102，选择变化的类型。步骤S103，选择PID变化规律。步骤S104，判断是否选择默认PID算法。如果判断选择默认PID算法，则执行步骤 S106。步骤S105，如果判断不选择默认PID算法，则编辑PID算法。步骤S106，配置目标值。步骤S107，配置步长。步骤S108，配置步长单位。步骤S109，保存变化规律。考虑到实际情况的复杂性，设备属性参数的变化规律不可能只有PID，PI等少数 几个算法，本发明的系统还提供了用户自定义数学表达式的功能。编辑的数学表达式中自 变量可以为参数值、时间或者二者的组合。变化的形式也可以分为参数按比例进行变化、参 数按照指数规律随时间进行变化或者参数的变化规律为比例与指数的数学组合一加法 和乘法。如图2所示，为本发明实施例的配置设备属性参数PID变化规律的流程图，包括以 下步骤步骤S201，选择变化的参数。步骤S202，选择变化的类型步骤S203，自定义变化规律。步骤S204，编辑变化公式。步骤S205，生成公式。步骤S206，配置变化总时间。步骤S207，配置变化时间步长。
步骤S208，配置变化步长单位。步骤S209，保存变化规律。如图3所示，为本发明实施例的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规 律模拟系统结构图。该运行参数变化规律模拟系统包括系统界面接口 100、PID变化规律模 块200、用户自定义变化规律模块300、变化规律线程管理模块400、切换模块500、读写与保 存模块600、XML文档索引模块700和数学公式解析模块800。以下就对这些模块进行详细 介绍。1、系统界面接口 100本发明作为仿真系统的一个子系统，为了便于与其他仿真系统集成，本发明系统 对外提供了一个统一的界面，界面提供了公式编辑，参数输入，模拟时间，模拟步长，目标值 等功能接口 ；本发明系统对外提供了统一的调用接口，方便其他系统对本发明系统的调用。 对变化规律调用之前需要进行变化规律的参数配置。首先需要选择变化规律的类型，然编 辑变化公式，最后再配置界面配置变化规律的时间步长、总时间长度、目标值等变化参数。 本发明变化规律模拟系统与仿真系统的其他子系统的接口如下图4所示。2、PID变化规律模块200PID变化规律在设计实现时定义了一个结构体保存PID的各种配置参数，比如 P\I\D系统以及PID算法公式等，每个参数都以字符串的形式保存在结构体中，其中的PID 类提供一个PID调用接口，外部程序可以直接通过传递合适的参数调用这个函数求取设备 属性参数下一时刻的数值。3、用户自定义变化规律模块300用户自定义变化规律在设计实现中也是用一个结构体保存各种配置参数，比如变 化时间，变化步长，以及变化公式等，每个参数以字符串的形式保存在结构体中，设计实现 的Custom类对外提供了一个调研接口，用户传递合适的参数给接口，会得到设备属性参数 下一时刻的数值。 4、变化规律线程管理模块400本发明的设备属性参数变化规律模拟系统需要与其他系统一起使用才有实际的 价值，但是本发明系统的引入调用不能影响调用者的工作线程。因此本发明系统内部针对 一个参数变化规律会开启一个线程，当变化条件满足后该线程会自动结束，一个参数一个 线程，不同的参数之间相互没有影响。线程在哈希表中进行管理，可以随时结束与开启该变 化规律线程。开启变化线程函数的流程图如下图5所示。对于每个参数变化线程，都会被加进哈希表中进行统一的管理，哈希表的键为参 数的名称，哈希表的值为参数变化的线程。5、设备属性参数变化规律之间的切换模块500由于本发明考虑到实际设备运行过程中设备的属性参数变化不可能按照一个变 化规律一直变化下去，因此本发明的模拟系统可以为设备属性参数提供一个变化规律序 列，并且实现了各变化规律之间的切换问题。变化规律为一个线程，进行变化规律切换时如 果中断此线程而重新启动一个变化规律线程，这样的切换过程可能使得设备的变化有所暂 停的情况，因此本发明的实现方案中实现了在线程内部进行变化规律切换的功能。
权利要求
一种面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统，其特征在于，包括系统界面接口，所述系统界面接口向其他仿真系统提供统一界面以使其他仿真系统对所述运行参数变化规律模拟系统进行调用；PID变化规律模块，所述PID变化规律模块包括保存PID配置参数的结构体，其中的PID类提供PID调用接口，其中，其他仿真系统通过所述传递合适的参数调用该函数以求取设备属性参数下一时刻的数值；用户自定义变化规律模块，所述用户自定义变化规律模块包括保存用户自定义变化规律的配置参数的结构体，其中，Custom类对外提供调用接口，用户传递合适的参数给所述调研接口以获得设备属性参数下一时刻的数值；和变化规律线程管理模块，所述变化规律线程管理模块针对一个参数变化规律开启一个线程，并在变化条件满足后自动结束所述线程，以及根据哈希表对所述线程进行管理以开启或结束变化规律线程。
2.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统， 其特征在于，所述PID配置参数包括P\I\D系统以及PID算法公式，且每个参数以字符串的 形式保存在所述结构体中。
3.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统， 其特征在于，所述用户自定义变化规律的配置参数包括变化时间、变化步长和变化公式，且 每个参数以字符串的形式保存在所述结构体中。
4.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统， 其特征在于，变化规律线程管理模块将每个参数变化线程均加入到所述哈希表中进行统一 管理，其中，所述哈希表的键为参数的名称，哈希表的值为参数变化的线程。
5.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统， 其特征在于，还包括切换模块，所述切换模块提供变化规律列表以实现各变化规律之间的切换，其中，更改 变化规律为在所述变化规律列表中添加变化规律，并更改变化规律执行的索引标记序号。
6.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统， 其特征在于，还包括读写与保存模块，所述读写与保存模块保存每个变化规律的配置数据，并将其保存在 变化规律库中。
7.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统， 其特征在于，还包括XML文档索引模块，在每次保存一个新的XML文档时，所述XML文档索引模块在索引文 件中进行记录，以及在索引框中拖动滚动条时，将索引文件中的条目动态地加载到哈希表 中，并始终保持所述哈希表中的索引项数量不变以控制所述索引所占用的内存空间。
8.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统， 其特征在于，还包括 数学公式解析模块，所述数学公式解析模块查找数学函数名称，并根据函数名分解字 符串，在子字符串中查找参数和运算符，之后根据所述参数和运算符分析子字符串以获得最后的变化规律数学表达式。
全文摘要
本发明提出一种面向半导体制造装备功能仿真的运行参数变化规律模拟系统，包括系统界面接口，PID变化规律模块，所述PID变化规律模块包括保存PID配置参数的结构体，用户自定义变化规律模块，所述用户自定义变化规律模块包括保存用户自定义变化规律的配置参数的结构体，和变化规律线程管理模块，所述变化规律线程管理模块针对一个参数变化规律开启一个线程，并在变化条件满足后自动结束所述线程，以及根据哈希表对所述线程进行管理以开启或结束变化规律线程。本发明具有配置简单、适应性强、贴近实际的特点，而且克服了同一个设备属性参数在不同的变化规律之间进行切换的问题。
文档编号G06F17/50GK101957879SQ20101029026
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者徐华, 李垒, 王巍 申请人:清华大学