[发明专利]蚀刻设备在线故障诊断的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺过程故障诊断的方法，尤其涉及一种蚀刻设备在线故障诊断的方法。

背景技术

当半导体硅片(晶片)加工技术发展到90nm以下时，每片硅片上集成的器件单元越来越多，每片硅片的成本就随之增高。为了有效的提高优良率，避免废片的产生，越来越多的300mm硅片加工厂用到了APC(Advanced Process Control，先进工艺控制)，来及时发现硅片加工过程中的问题，并及时对硅片加工质量进行控制。先进工艺控制的一个重要部分是故障诊断和分类，即在硅片加工的过程中，实时监测工艺过程的数据，包括工艺过程涉及的硬件信息，利用统计学的方法以及多变量的分析方法进行数据分析和处理，找出可能使加工结果发生偏移的硅片，并自动给出造成此偏移的原因。

在工艺过程中存在大量与工艺相关的数据，例如射频功率、静电卡盘温度、等离子体发射谱线强度等，这些参数的漂移将会引起工艺过程和工艺结果的偏移，因此通过监测工艺过程参数可以实现在不得到每片硅片测试结果的条件下，预测硅片工艺的质量，如果发生漂移可以初步判断是哪个设备的故障引起。因此利用这样的方法可以节约很多硅片测试的时间，并通过工艺过程参数的变化趋势预测设备需要维护的时间。

目前，在APC中实现故障诊断方法之一是，通过单变量分析的方法，这种方法通过大量实验确定工艺过程中某个对工艺结果较敏感的参数，利用此参数建立SPC(StatisticalProcess Control，统计过程控制)的模型，控制界限是由统计的方法由正常数据计算得到，因此通常控制界限是固定的。监测选定的工艺参数在整个长期的工艺过程中的趋势，当超出控制界限时表明工艺过程出现漂移，由此进行故障诊断。

利用单变量分析方法进行工艺过程监控时，由于用单个参数进行监控，灵敏度通常不够。另外这种方法很难解决控制限固定的问题，当设备进行维护后，设备整体状态都发生了变化，工艺结果仍然在正常的范围内，但此时变量的数值可能会超出控制界限。

如图1所示，在湿法清洗反应腔室前后观察匹配器电容位置，发现此参数发生了明显变化，如果控制界限确定的过小就会使湿法清洗后的正常工艺发生报警，但如果控制限设定过大就会使湿法清洗前真正有故障的硅片漏判。

在APC中实现故障诊断方法之二是，利用多变量数据分析的方法，这种方法可以综合多个参数进行数据分析，结合不同参数的变化趋势，得到更明显的趋势变化。当综合多个参数的结果得到的趋势发生变化时，判断与控制界限的关系，预测是否有故障产生。

这种方法一般较为复杂，需要多变量的统计分析知识，模型的建立需要根据大量实验的结果来确定，并且由于对工艺结果的灵敏度较高，固定的控制限对设备维护更加敏感，因此在设备维护后需要重新建立模型，较复杂、难以应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单、实用、灵敏度高的蚀刻设备在线故障诊断的方法。

针对上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的蚀刻设备在线故障诊断的方法，包括以下步骤：

A、选取工艺过程中多个参数，将工艺过程中多个参数进行数学运算得到新的参数，所述新的参数的变化量比单一参数的变化量明显；

B、根据需要设定控制界限，根据新的参数及控制界限判断蚀刻设备的运行状态，如果新的参数值超出控制界限时，则：

判断蚀刻设备为故障状态。

所述的步骤A还包括对多个参数逐渐上升或逐渐下降或突变的的变化趋势进行修正，使新的参数的变化趋势接近同一水平线；

所述的步骤B还包括控制界限设置在新的参数的水平变化趋势的两侧。

所述工艺过程中多个参数包括第一参数和第二参数，且第一参数和第二参数变化的趋势相同；

将第一参数和第二参数相减或相除并叠加系数进行数学运算，得到新的参数。

所述工艺过程中多个参数包括第一参数和第二参数，且第一参数和第二参数变化的趋势相反；

将第一参数和第二参数相加或相乘并叠加系数进行数学运算，得到新的参数。

所述第一参数为上匹配器电容位置随硅片加工数量增加的变化量；

所述第二参数为使用射频时间随硅片加工数量增加的变化量。

所述工艺过程中多个参数包括第一参数和第二参数，且第一参数和第二参数在同一位置发生突变；

将第一参数和第二参数相加、相减、相乘或相除并叠加系数进行数学运算，得到新的参数。