蝕刻設備在線故障診斷的方法
2023-05-31 01:25:51 1
專利名稱：蝕刻設備在線故障診斷的方法
技術領域：
本發明涉及一種工藝過程故障診斷的方法，尤其涉及一種蝕刻設備在線故障診斷的方法。
背景技術：
當半導體矽片(晶片)加工技術發展到90nm以下時，每片矽片上集成的器件單元越來 越多，每片矽片的成本就隨之增高。為了有效的提高優良率，避免廢片的產生，越來越多 的300咖矽片加工廠用到了APC (Advanced Process Control,先進工藝控制)，來及時發 現矽片加工過程中的問題，並及時對矽片加工質量進行控制。先進工藝控制的一個重要部 分是故障診斷和分類，即在矽片加工的過程中，實時監測工藝過程的數據，包括工藝過程 涉及的硬體信息，利用統計學的方法以及多變量的分析方法進行數據分析和處理，找出可 能使加工結果發生偏移的矽片，並自動給出造成此偏移的原因。在工藝過程中存在大量與工藝相關的數據，例如射頻功率、靜電卡盤溫度、等離子體 發射譜線強度等，這些參數的漂移將會引起工藝過程和工藝結果的偏移，因此通過監測工 藝過程參數可以實現在不得到每片矽片測試結果的條件下，預測矽片工藝的質量，如果發 生漂移可以初步判斷是哪個設備的故障引起。因此利用這樣的方法可以節約很多矽片測試 的時間，並通過工藝過程參數的變化趨勢預測設備需要維護的時間。目前，在APC中實現故障診斷方法之一是，通過單變量分析的方法，這種方法通過大 量實驗確定工藝過程中某個對工藝結果較敏感的參數，利用此參數建立SPC (Statistical Process Control,統計過程控制)的模型，控制界限是由統計的方法由正常數據計算得 到，因此通常控制界限是固定的。監測選定的工藝參數在整個長期的工藝過程中的趨勢， 當超出控制界限時表明工藝過程出現漂移，由此進行故障診斷。利用單變量分析方法進行工藝過程監控時，由於用單個參數進行監控，靈敏度通常不 夠。另外這種方法很難解決控制限固定的問題，當設備進行維護後，設備整體狀態都發生 了變化，工藝結果仍然在正常的範圍內，但此時變量的數值可能會超出控制界限。
如圖l所示，在溼法清洗反應腔室前後觀察匹配器電容位置，發現此參數發生了明顯 變化，如果控制界限確定的過小就會使溼法清洗後的正常工藝發生報警，但如果控制限設 定過大就會使溼法清洗前真正有故障的矽片漏判。在APC中實現故障診斷方法之二是，利用多變量數據分析的方法，這種方法可以綜合多個參數進行數據分析，結合不同參數的變化趨勢，得到更明顯的趨勢變化。當綜合多個 參數的結果得到的趨勢發生變化時，判斷與控制界限的關係，預測是否有故障產生。這種方法一般較為複雜，需要多變量的統計分析知識，模型的建立需要根據大量實驗 的結果來確定，並且由於對工藝結果的靈敏度較高，固定的控制限對設備維護更加敏感， 因此在設備維護後需要重新建立模型，較複雜、難以應用。發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種簡單、實用、靈敏度高的蝕刻設備在線故障診斷的方法。針對上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的 本發明的蝕刻設備在線故障診斷的方法，包括以下步驟-A、 選取工藝過程中多個參數，將工藝過程中多個參數進行數學運算得到新的參數， 所述新的參數的變化量比單一參數的變化量明顯；B、 根據需要設定控制界限，根據新的參數及控制界限判斷蝕刻設備的運行狀態，如 果新的參數值超出控制界限時，貝IJ-判斷蝕刻設備為故障狀態。所述的步驟A還包括對多個參數逐漸上升或逐漸下降或突變的的變化趨勢進行修正，使新的參數的變化趨勢接近同一水平線；所述的步驟B還包括控制界限設置在新的參數的水平變化趨勢的兩側。 所述工藝過程中多個參數包括第一參數和第二參數，且第一參數和第二參數變化的趨勢相同；將第一參數和第二參數相減或相除併疊加係數進行數學運算，得到新的參數。 所述工藝過程中多個參數包括第一參數和第二參數，且第一參數和第二參數變化的趨 勢相反；將第一參數和第二參數相加或相乘併疊加係數進行數學運算，得到新的參數。所述第一參數為上匹配器電容位置隨矽片加工數量增加的變化量；所述第二參數為使用射頻時間隨矽片加工數量增加的變化量。
所述工藝過程中多個參數包括第一參數和第二參數，且第一參數和第二參數在同一位 置發生突變；將第一參數和第二參數相加、相減、相乘或相除併疊加係數進行數學運算，得到新的 參數。由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所述的蝕刻設備在線故障診斷的方 法，由於選取工藝過程中多個參數，將工藝過程中多個參數進行數學運算得到新的參數， 所述新的參數的變化量比單一參數的變化量明顯，使故障監測更加靈敏；又由於在這個過 程中，如果參數逐漸上升或逐漸下降或突變的變化趨勢屬於正常的工藝範圍，本發明還對 這個變化趨勢進行修正，使新的參數的變化趨勢接近同一水平線，控制界限設置在新的參 數的水平變化趨勢的兩側，使故障數據點變化明顯，避免了由於變化不明顯，故障發生了 但無法判斷的情況。並且多個參數綜合的結果使得控制界限不必每次進行重建，從而使得 故障診斷更加敏感和可靠，得到更為靈敏的工藝監測。另外，由於本發明雖然結合多組變量的變化進行監測，但只是對多組變量進行簡單的 數學運算，所用模型非多變量統計模型，因此避免了多變量分析時的複雜度，提高可應用 性。附衝說明圖l為現有技術中腔室內襯溼法清洗前後匹配器下電極電容位置變化圖;圖2 (a)為參數l的變化圖；圖2 (b)為參數2的變化圖；圖2 (c)為本發明參數l/參數2的變化圖；圖3為上匹配器電容位置的變化曲線及使用射頻時間曲線圖；圖4為本發明上匹配器電容位置與使用射頻時間疊加後的變化曲線圖。
具體實施方式
本發明較佳的具體實施方式
是，首先，選取工藝過程中多個參數，將工藝過程中多個參數進行數學運算得到新的參數，所述新的參數的變化量比單一參數的變化量明顯；然 後，根據需要設定控制界限，根據新的參數及控制界限判斷蝕刻設備的運行狀態；如果新 的參數值超出控制界限時，則判斷蝕刻設備為故障狀態。如圖2 (a) 、 2 (b) 、 2 (c)所示，選取第一參數和第二參數，其中第一參數隨矽片 加工數量的增加而下降，假設這種下降是故障狀態，就需要加大它的變化量，以便早期發
現故障狀態，進行處理，避免矽片報廢。此時，引入第二參數，第二參數隨矽片加工數量 的增加而上升。由於它們的變化相反，第一參數/第二參數就會使變化更明顯，這樣就會得 到更為靈敏的工藝監測。上面所述的參數的變化量包括兩個方面一方面包括參數的瞬間變化量， 一般來說，參數的瞬間變化量是故障狀態，需要對其 進行放大，使其變化更明顯，增加監測的靈敏度；另一方面也包括參數總的變化趨勢，比如上升的變化趨勢、下降的變化趨勢、突變的 變化趨勢，這種變化趨勢有時為故障狀態，此時，就需要對其進行放大，以便早期發現故 障狀態。但有很多情況，這種變化趨勢是正常的工藝範圍。這就需要對參數的變化趨勢進 行修正，使新的參數的變化趨勢接近水平。為了處理某一個控制變量在整個正常工藝的過程存在確定的變化趨勢的問題，我們可 以選擇另外的同樣存在趨勢的變量，通常選擇計數型變量，例如射頻加入時間、靜電卡盤 使用時間等，通過這兩個參數的線性疊加結果，消除參數在工藝過程中的變化趨勢，從而 使控制限可以設置的更窄，從而靈敏的檢測異常狀態。如圖3所示，曲線l為上匹配器電容位置隨矽片加工數量的增加而變化的曲線，由於上 匹配器的電容位置在長期實驗過程中，存在逐漸降低的變化趨勢，因此必須增大上控制限 和下控制限間的間距，但這樣又會使真正的故障數據點(瞬間變化量)無法檢測到。此時 引入曲線2:射頻加入的時間，對上匹配器的變化趨勢進行修正，利用上匹配器電容位置和 射頻加入時間的線形組合，即上匹配器電容位置+射頻加入時間。如圖4所示，得到新的曲線3，將曲線l原來逐漸下降的趨勢修正，使其變化趨勢接近 水平。這樣就可以減小上控制限和下控制限間的間距，使其中的故障數據點變化明顯，可以分辨。上述的過程中也可以選用第一參數和第二參數變化的趨勢相同，將第一參數和第二參 數相減或相除併疊加係數進行數學運算，得到變化趨勢接近水平新的參數。另外，工藝過程中還會有參數出現突變的變化趨勢，如果這種變化趨勢屬於正常的工 藝範圍，那麼就需要對這種變化趨勢進行修正。這時，只要在突變處增加一個常變量，或 選取一個在同一位置發生突變的參數，將兩個參數相加、相減、相乘或相除併疊加係數進 行數學運算，得到新的參數。使新的參數的變化趨勢接近同一水平線，控制界限設置在新 的參數的水平變化趨勢的兩側即可。比如，當進行了設備的定期維護後，如果發現某個控制參數發生了明顯的變化，可以 找到另外一個同時發生明顯變化的其他硬體的參數，將這兩個參數進行線性疊加，例如參 數1加參數2，由此得到的結果通過進行係數的配比就可以使結果在進行過定期維護時不發 生明顯的變化，從而不必重新建立控制界限。並且由於這兩個參數屬於不同的硬體狀態參 數，如果哪個硬體發生故障仍然會體現到兩個參數疊加的結果上，從而不會失去故障診斷 的精確性和靈敏性。本發明雖然結合多組變量的變化進行監測，但只是對多組變量進行簡單的數學運算， 將多變量參數進行線性疊加，得到的結果建立單變量控制模型，可以根據需要和不同參數 的變化趨勢選擇相減或相乘、相加或相除的結果，併疊加係數的方法，或利用計數型參數 與其他參數疊加，建立更嚴格的控制限，解決工藝過程中參數有固定變化趨勢，導致寬鬆 控制界限無法檢測到工藝故障的問題。所用模型非多變量統計模型，因此避免了多變量分 析時的複雜度，提高了可應用性。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都 應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種蝕刻設備在線故障診斷的方法，其特徵在於，包括以下步驟A、選取工藝過程中多個參數，將工藝過程中多個參數進行數學運算得到新的參數，所述新的參數的變化量比單一參數的變化量明顯；B、根據需要設定控制界限，根據新的參數及控制界限判斷蝕刻設備的運行狀態，如果新的參數值超出控制界限時，則判斷蝕刻設備為故障狀態。
2、 根據權利要求l所述的蝕刻設備在線故障診斷的方法，其特徵在於，所述的步驟A 還包括對多個參數逐漸上升或逐漸下降或突變的的變化趨勢進行修正，使新的參數的變化 趨勢接近同一水平線；所述的步驟B還包括控制界限設置在新的參數的水平變化趨勢的兩側。
3、 根據權利要求2所述的蝕刻設備在線故障診斷的方法，其特徵在於，所述工藝過程 中多個參數包括第一參數和第二參數，且第一參數和第二參數變化的趨勢相同；將第一參數和第二參數相減或相除併疊加係數進行數學運算，得到新的參數。
4、 根據權利要求2所述的蝕刻設備在線故障診斷的方法，其特徵在於，所述工藝過程 中多個參數包括第一參數和第二參數，且第一參數和第二參數變化的趨勢相反；將第一參數和第二參數相加或相乘併疊加係數進行數學運算，得到新的參數。
5、 根據權利要求4所述的蝕刻設備在線故障診斷的方法，其特徵在於，所述第一參數 為上匹配器電容位置隨矽片加工數量增加的變化量；所述第二參數為使用射頻時間隨矽片加工數量增加的變化量。
6、 根據權利要求2所述的蝕刻設備在線故障診斷的方法，其特徵在於，所述工藝過 程中多個參數包括第一參數和第二參數，且第一參數和第二參數在同一位置發生突變；將第一參數和第二參數相加、相減、相乘或相除併疊加係數進行數學運算，得到新的 參數。
全文摘要
本發明公開了一種蝕刻設備在線故障診斷的方法，包括以下步驟首先，選取工藝過程中多個參數，將工藝過程中多個參數進行數學運算得到新的參數，所述新的參數的變化量比單一參數的變化量明顯；然後，根據需要設定控制界限，根據新的參數及控制界限判斷蝕刻設備的運行狀態。在這個過程中，如果參數逐漸上升或逐漸下降或突變的變化趨勢屬於正常的工藝範圍，進行修正，使新的參數的變化趨勢接近水平，控制界限設置在新的參數的水平變化趨勢的兩側，使故障數據點變化明顯，以得到更為靈敏的工藝監測。
文檔編號H01L21/66GK101131916SQ20061011256
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月23日 優先權日2006年8月23日
發明者張善貴, 李榮甫, 卓 陳 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司