專利名稱：蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shè)備在線故障診斷的方法。
背景技術(shù)：
當半導(dǎo)體硅片(晶片)加工技術(shù)發(fā)展到90nm以下時，每片硅片上集成的器件單元越來 越多，每片硅片的成本就隨之增高。為了有效的提高優(yōu)良率，避免廢片的產(chǎn)生，越來越多 的300咖硅片加工廠用到了APC (Advanced Process Control,先進工藝控制)，來及時發(fā) 現(xiàn)硅片加工過程中的問題，并及時對硅片加工質(zhì)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，即在硅片加工的過程中，實時監(jiān)測工藝過程的數(shù)據(jù)，包括工藝過程 涉及的硬件信息，利用統(tǒng)計學(xué)的方法以及多變量的分析方法進行數(shù)據(jù)分析和處理，找出可 能使加工結(jié)果發(fā)生偏移的硅片，并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(guān)的數(shù)據(jù)，例如射頻功率、靜電卡盤溫度、等離子體 發(fā)射譜線強度等，這些參數(shù)的漂移將會引起工藝過程和工藝結(jié)果的偏移，因此通過監(jiān)測工 藝過程參數(shù)可以實現(xiàn)在不得到每片硅片測試結(jié)果的條件下，預(yù)測硅片工藝的質(zhì)量，如果發(fā) 生漂移可以初步判斷是哪個設(shè)備的故障引起。因此利用這樣的方法可以節(jié)約很多硅片測試 的時間，并通過工藝過程參數(shù)的變化趨勢預(yù)測設(shè)備需要維護的時間。目前，在APC中實現(xiàn)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(jié)果較敏感的參數(shù)，利用此參數(shù)建立SPC (Statistical Process Control,統(tǒng)計過程控制)的模型，控制界限是由統(tǒng)計的方法由正常數(shù)據(jù)計算得 到，因此通?？刂平缦奘枪潭ǖ?。監(jiān)測選定的工藝參數(shù)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(xiàn)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(jiān)控時，由于用單個參數(shù)進行監(jiān)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(shè)備進行維護后，設(shè)備整體狀態(tài)都發(fā)生 了變化，工藝結(jié)果仍然在正常的范圍內(nèi)，但此時變量的數(shù)值可能會超出控制界限。
如圖l所示，在濕法清洗反應(yīng)腔室前后觀察匹配器電容位置，發(fā)現(xiàn)此參數(shù)發(fā)生了明顯 變化，如果控制界限確定的過小就會使?jié)穹ㄇ逑春蟮恼９に嚢l(fā)生報警，但如果控制限設(shè) 定過大就會使?jié)穹ㄇ逑辞罢嬲泄收系墓杵┡小Ｔ贏PC中實現(xiàn)故障診斷方法之二是，利用多變量數(shù)據(jù)分析的方法，這種方法可以綜合多個參數(shù)進行數(shù)據(jù)分析，結(jié)合不同參數(shù)的變化趨勢，得到更明顯的趨勢變化。當綜合多個 參數(shù)的結(jié)果得到的趨勢發(fā)生變化時，判斷與控制界限的關(guān)系，預(yù)測是否有故障產(chǎn)生。這種方法一般較為復(fù)雜，需要多變量的統(tǒng)計分析知識，模型的建立需要根據(jù)大量實驗 的結(jié)果來確定，并且由于對工藝結(jié)果的靈敏度較高，固定的控制限對設(shè)備維護更加敏感， 因此在設(shè)備維護后需要重新建立模型，較復(fù)雜、難以應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單、實用、靈敏度高的蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法。針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明的蝕刻設(shè)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(shù)，將工藝過程中多個參數(shù)進行數(shù)學(xué)運算得到新的參數(shù)， 所述新的參數(shù)的變化量比單一參數(shù)的變化量明顯；B、 根據(jù)需要設(shè)定控制界限，根據(jù)新的參數(shù)及控制界限判斷蝕刻設(shè)備的運行狀態(tài)，如 果新的參數(shù)值超出控制界限時，貝IJ-判斷蝕刻設(shè)備為故障狀態(tài)。所述的步驟A還包括對多個參數(shù)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(shù)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(shè)置在新的參數(shù)的水平變化趨勢的兩側(cè)。 所述工藝過程中多個參數(shù)包括第一參數(shù)和第二參數(shù)，且第一參數(shù)和第二參數(shù)變化的趨勢相同；將第一參數(shù)和第二參數(shù)相減或相除并疊加系數(shù)進行數(shù)學(xué)運算，得到新的參數(shù)。 所述工藝過程中多個參數(shù)包括第一參數(shù)和第二參數(shù)，且第一參數(shù)和第二參數(shù)變化的趨 勢相反；將第一參數(shù)和第二參數(shù)相加或相乘并疊加系數(shù)進行數(shù)學(xué)運算，得到新的參數(shù)。所述第一參數(shù)為上匹配器電容位置隨硅片加工數(shù)量增加的變化量；所述第二參數(shù)為使用射頻時間隨硅片加工數(shù)量增加的變化量。
所述工藝過程中多個參數(shù)包括第一參數(shù)和第二參數(shù)，且第一參數(shù)和第二參數(shù)在同一位 置發(fā)生突變；將第一參數(shù)和第二參數(shù)相加、相減、相乘或相除并疊加系數(shù)進行數(shù)學(xué)運算，得到新的 參數(shù)。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方 法，由于選取工藝過程中多個參數(shù)，將工藝過程中多個參數(shù)進行數(shù)學(xué)運算得到新的參數(shù)， 所述新的參數(shù)的變化量比單一參數(shù)的變化量明顯，使故障監(jiān)測更加靈敏；又由于在這個過 程中，如果參數(shù)逐漸上升或逐漸下降或突變的變化趨勢屬于正常的工藝范圍，本發(fā)明還對 這個變化趨勢進行修正，使新的參數(shù)的變化趨勢接近同一水平線，控制界限設(shè)置在新的參 數(shù)的水平變化趨勢的兩側(cè)，使故障數(shù)據(jù)點變化明顯，避免了由于變化不明顯，故障發(fā)生了 但無法判斷的情況。并且多個參數(shù)綜合的結(jié)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(jiān)測。另外，由于本發(fā)明雖然結(jié)合多組變量的變化進行監(jiān)測，但只是對多組變量進行簡單的 數(shù)學(xué)運算，所用模型非多變量統(tǒng)計模型，因此避免了多變量分析時的復(fù)雜度，提高可應(yīng)用 性。附衝說明圖l為現(xiàn)有技術(shù)中腔室內(nèi)襯濕法清洗前后匹配器下電極電容位置變化圖;圖2 (a)為參數(shù)l的變化圖；圖2 (b)為參數(shù)2的變化圖；圖2 (c)為本發(fā)明參數(shù)l/參數(shù)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(fā)明上匹配器電容位置與使用射頻時間疊加后的變化曲線圖。
具體實施方式
本發(fā)明較佳的具體實施方式
是，首先，選取工藝過程中多個參數(shù)，將工藝過程中多個參數(shù)進行數(shù)學(xué)運算得到新的參數(shù)，所述新的參數(shù)的變化量比單一參數(shù)的變化量明顯；然 后，根據(jù)需要設(shè)定控制界限，根據(jù)新的參數(shù)及控制界限判斷蝕刻設(shè)備的運行狀態(tài)；如果新 的參數(shù)值超出控制界限時，則判斷蝕刻設(shè)備為故障狀態(tài)。如圖2 (a) 、 2 (b) 、 2 (c)所示，選取第一參數(shù)和第二參數(shù)，其中第一參數(shù)隨硅片 加工數(shù)量的增加而下降，假設(shè)這種下降是故障狀態(tài)，就需要加大它的變化量，以便早期發(fā)
現(xiàn)故障狀態(tài)，進行處理，避免硅片報廢。此時，引入第二參數(shù)，第二參數(shù)隨硅片加工數(shù)量 的增加而上升。由于它們的變化相反，第一參數(shù)/第二參數(shù)就會使變化更明顯，這樣就會得 到更為靈敏的工藝監(jiān)測。上面所述的參數(shù)的變化量包括兩個方面一方面包括參數(shù)的瞬間變化量， 一般來說，參數(shù)的瞬間變化量是故障狀態(tài)，需要對其 進行放大，使其變化更明顯，增加監(jiān)測的靈敏度；另一方面也包括參數(shù)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(tài)，此時，就需要對其進行放大，以便早期發(fā)現(xiàn)故 障狀態(tài)。但有很多情況，這種變化趨勢是正常的工藝范圍。這就需要對參數(shù)的變化趨勢進 行修正，使新的參數(shù)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(shù)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(shù)的線性疊加結(jié)果，消除參數(shù)在工藝過程中的變化趨勢，從而 使控制限可以設(shè)置的更窄，從而靈敏的檢測異常狀態(tài)。如圖3所示，曲線l為上匹配器電容位置隨硅片加工數(shù)量的增加而變化的曲線，由于上 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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)點變化明顯，可以分辨。上述的過程中也可以選用第一參數(shù)和第二參數(shù)變化的趨勢相同，將第一參數(shù)和第二參 數(shù)相減或相除并疊加系數(shù)進行數(shù)學(xué)運算，得到變化趨勢接近水平新的參數(shù)。另外，工藝過程中還會有參數(shù)出現(xiàn)突變的變化趨勢，如果這種變化趨勢屬于正常的工 藝范圍，那么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(fā)生突變的參數(shù)，將兩個參數(shù)相加、相減、相乘或相除并疊加系數(shù)進 行數(shù)學(xué)運算，得到新的參數(shù)。使新的參數(shù)的變化趨勢接近同一水平線，控制界限設(shè)置在新 的參數(shù)的水平變化趨勢的兩側(cè)即可。比如，當進行了設(shè)備的定期維護后，如果發(fā)現(xiàn)某個控制參數(shù)發(fā)生了明顯的變化，可以 找到另外一個同時發(fā)生明顯變化的其他硬件的參數(shù)，將這兩個參數(shù)進行線性疊加，例如參 數(shù)1加參數(shù)2，由此得到的結(jié)果通過進行系數(shù)的配比就可以使結(jié)果在進行過定期維護時不發(fā) 生明顯的變化，從而不必重新建立控制界限。并且由于這兩個參數(shù)屬于不同的硬件狀態(tài)參 數(shù)，如果哪個硬件發(fā)生故障仍然會體現(xiàn)到兩個參數(shù)疊加的結(jié)果上，從而不會失去故障診斷 的精確性和靈敏性。本發(fā)明雖然結(jié)合多組變量的變化進行監(jiān)測，但只是對多組變量進行簡單的數(shù)學(xué)運算， 將多變量參數(shù)進行線性疊加，得到的結(jié)果建立單變量控制模型，可以根據(jù)需要和不同參數(shù) 的變化趨勢選擇相減或相乘、相加或相除的結(jié)果，并疊加系數(shù)的方法，或利用計數(shù)型參數(shù) 與其他參數(shù)疊加，建立更嚴格的控制限，解決工藝過程中參數(shù)有固定變化趨勢，導(dǎo)致寬松 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(tǒng)計模型，因此避免了多變量分 析時的復(fù)雜度，提高了可應(yīng)用性。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法，其特征在于，包括以下步驟A、選取工藝過程中多個參數(shù)，將工藝過程中多個參數(shù)進行數(shù)學(xué)運算得到新的參數(shù)，所述新的參數(shù)的變化量比單一參數(shù)的變化量明顯；B、根據(jù)需要設(shè)定控制界限，根據(jù)新的參數(shù)及控制界限判斷蝕刻設(shè)備的運行狀態(tài)，如果新的參數(shù)值超出控制界限時，則判斷蝕刻設(shè)備為故障狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法，其特征在于，所述的步驟A 還包括對多個參數(shù)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(shù)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(shè)置在新的參數(shù)的水平變化趨勢的兩側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法，其特征在于，所述工藝過程 中多個參數(shù)包括第一參數(shù)和第二參數(shù)，且第一參數(shù)和第二參數(shù)變化的趨勢相同；將第一參數(shù)和第二參數(shù)相減或相除并疊加系數(shù)進行數(shù)學(xué)運算，得到新的參數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法，其特征在于，所述工藝過程 中多個參數(shù)包括第一參數(shù)和第二參數(shù)，且第一參數(shù)和第二參數(shù)變化的趨勢相反；將第一參數(shù)和第二參數(shù)相加或相乘并疊加系數(shù)進行數(shù)學(xué)運算，得到新的參數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法，其特征在于，所述第一參數(shù) 為上匹配器電容位置隨硅片加工數(shù)量增加的變化量；所述第二參數(shù)為使用射頻時間隨硅片加工數(shù)量增加的變化量。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蝕刻設(shè)備在線故障診斷的方法，其特征在于，所述工藝過 程中多個參數(shù)包括第一參數(shù)和第二參數(shù)，且第一參數(shù)和第二參數(shù)在同一位置發(fā)生突變；將第一參數(shù)和第二參數(shù)相加、相減、相乘或相除并疊加系數(shù)進行數(shù)學(xué)運算，得到新的 參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蝕刻設(shè)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(shù)，將工藝過程中多個參數(shù)進行數(shù)學(xué)運算得到新的參數(shù)，所述新的參數(shù)的變化量比單一參數(shù)的變化量明顯；然后，根據(jù)需要設(shè)定控制界限，根據(jù)新的參數(shù)及控制界限判斷蝕刻設(shè)備的運行狀態(tài)。在這個過程中，如果參數(shù)逐漸上升或逐漸下降或突變的變化趨勢屬于正常的工藝范圍，進行修正，使新的參數(shù)的變化趨勢接近水平，控制界限設(shè)置在新的參數(shù)的水平變化趨勢的兩側(cè)，使故障數(shù)據(jù)點變化明顯，以得到更為靈敏的工藝監(jiān)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(yōu)先權(quán)日2006年8月23日
發(fā)明者張善貴, 李榮甫, 卓 陳 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司