CN120221470A 一种工艺过程中自动调节pid参数的方法和系统

(19)国家知识产权局幢12638室(72)发明人沈康周正涂乐义王兆祥限公司16101专利代理师王晓红HO1L21/67(2006.01)是是是是否否否否是通过在一定的PID参数下循环模拟晶圆传送及工调试用晶圆进行进一步循环测试，如此迭代优21.一种工艺过程中自动调节PID参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1,将工艺过程中的主反应气体移除，用等流量惰性气体代替，以保证调试用晶圆表面不发生反应；S2,将一组调试用晶圆放到机台上，设定初步的PID参数；S3,基于设定的参数，模拟至少一轮机台量产时的晶圆传送及工艺流程，获取在流程中每片调试用晶圆的工艺指标，包括：温度波动情况、工艺过程中温度平均值、功率波动、及功率输出情况；S4,判断基于当前PID参数得到的工艺指标数据是否符合工艺要求，包括：每片晶圆的温度波动情况是否均符合设定的标准要求；各片晶圆的工艺过程中温度平均值与设定值的偏差量是否在设定标准内；功率波动情况是否在设定的标准之内；功率输出是否不存在100%或0%功率输出的极限状态；S5,如果其中某项指标不符合要求，则进入PID自动调节流程对PID参数进行自动调节，其中，每次参数调节后，都重复步骤S3进行模拟测试；由此得到各项指标均满足工艺要求的PID参数取值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中的自动调节流程具体包括：先对P、I、D参数中一种参数的取值在设定的调节范围内进行逐步调节，另外两种参数则设为固定值；每次参数调节后，重复步骤S3;选出使每片调试用晶圆的工艺指标均满足工艺要求的取值；然后对P、I、D参数中的另外两类参数，也分别采用同样的方法，得到使调试用晶圆的工艺指标均满足工艺要求的取值；其中，设为固定值的两种参数中，已在前面的测试中确定取值的参数，则取为该参数值；经过上述循环、迭代测试，得到各项工艺指标均满足工艺要求的PID参数取值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述逐步调节的方式包括以下的任意一种：逐步递增或递减，以及二分法。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，采用二分法进行参数自动调节时，具体过程包括：设待调节参数当前取值为a,则分别取值a₁、a₂,a₁<a<a₂,重复步骤S3进行进一步测假设在a₁处工艺指标比在a处表现更优，a₂处的比a处的更差，则继续取a₃、a₄测试，其中，假如在a₄处更好，则用同样方法和趋势，继续往比a₄更小的方向前寻找；假如在a₁处表现更好，则最优取值在a4和a₃之间，选a₅<a₁<a₆a₃,a₅=(a₄+a)/2,a₆=(a₁+假如在a₃处更好，则最优取值在a₁和a之间，选a₅<a₃<a₆,其中a₅=(a₁+a₃)/2,a₆=(a₃+a)/2;以此类推，直至找到使工艺指标符合要求的参数值。5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中：每次更改PID参数后，需idle10min,等idle状态下的温度波动<±0.3℃后，方可做调3试用晶圆循环测试；若idle10min后，idle状态下的温度波动>±0.3℃,则当前PID不适用，不再继续用其调试用晶圆循环测试。6.一种应用权利要求1-5中任一所述方法的工艺过程中自动调节PID参数的系统，其特调试用晶圆循环测试装置，用于模拟机台量产时晶圆传送及工艺流程，测试时，工艺过程中的主反应气体用等流量惰性气体代替；PID参数自动调节模块：用于按照权利要求1-5中任一所述方法对PID参数的取值在设定范围内进行自动化调节，使调节后的工艺指标符合设定工艺要求。4一种工艺过程中自动调节PID参数的方法和系统技术领域[0001]本发明涉及半导体加工技术领域，特别涉及一种工艺过程中自动调节PID参数的方法和系统。背景技术[0002]半导体加工设备包括半导体薄膜沉积设备、等离子去胶设备、等离子刻蚀设备、炉管设备等。[0003]现有半导体加工设备工艺过程的温度控制主要采用PID(proportion小的温度变化对工艺结果都有很大影响；而工艺某些参数变化时(如时间、腔体压强、气体流量等),会影响温度的波动情况，因此针对某一工艺菜单，如何自动找到最适配的PID、使得工艺过程中温度波动情况满足工艺需求就显得尤为重要。发明内容[0004]本公开提供一种工艺过程中自动调节PID参数的方法和系统，通过对PID参数的自动化调节、以及对调试用晶圆的循环测试，快速、自动找出最适配某一工艺条件的PID参数、使得各项系统参数满足工艺需求。[0005]本公开提供的工艺过程中自动调节PID参数的方法，主要包括以下步骤：S1,将工艺过程中的主反应气体移除，用等流量惰性气体代替，以保证调试用晶圆表面不发生反应；S2,将一组调试用晶圆放到机台上，设定初步的PID参数；S3,基于设定的参数，模拟至少一轮机台量产时的晶圆传送及工艺流程，获取在流及功率输出情况；S4,判断基于当前PID参数得到的工艺指标数据是否符合工艺要求，包括：每片晶圆的温度波动情况是否均符合设定的标准要求；各片晶圆的工艺过程中温度平均值与设定值的偏差量是否在设定标准内；功率波动情况是否在设定的标准之内；功率输出是否不存在100%或0%功率输出的极限状态；S5,如果其中某项指标不符合要求，则进入PID自动调节流程对PID参数进行自动由此得到各项指标均满足工艺要求的PID参数取值。[0006]进一步的，所述步骤S5中的自动调节流程具体包括：先对P、I、D参数中一种参数的取值在设定的调节范围内进行逐步调节，另外两种参数则设为固定值；5选出使每片调试用晶圆的工艺指标均满足工艺要求的取值；然后对P、I、D参数中的另外两类参数，也分别采用同样的方法，得到使调试用晶圆的工艺指标均满足工艺要求的取值；其中，设为固定值的两种参数中，已在前面的测试中确定取值的参数，则取为该参数值；经过上述循环、迭代测试，得到各项工艺指标均满足工艺要求的PID参数取值。[0007]进一步的，所述步骤S5中，所述逐步调节的方式包括以下的任意一种：逐步递增或递减，以及二分法。[0008]进一步的，所述步骤S5中，采用二分法进行参数自动调节时，具体过程包括：①设待调节参数当前取值为a,则分别取值a₁、a₂,a₁<a<a2,重复步骤S3进行进一步测试；②假设在a₁处工艺指标比在a处表现更优，a₂处的比a处的更差，则继续取a₃、a₄测③假如在a₄处更好，则用同样方法和趋势，继续往比a₄更小的方向前寻找；假如在a₁处表现更好，则最优取值在a₄和a₃之间，选a₅<a₁<a₆a₃,a₅=(a₄+a₁)/2,a₆=假如在a₃处更好，则最优取值在a₁和a之间，选a₅<a₃<a₆,其中a₅=(a₁+a₃)/2,a₆=(a₃+④以此类推，直至找到使工艺指标符合要求的参数值。[0009]进一步的，所述步骤S5中：每次更改PID参数后，需idle10min,等idle状态下的温度波动<±0.3℃后，方可做调试用晶圆循环测试；若idle10min后，idle状态下的温度波动>±0.3℃,则当前PID不适用，不再继续用其调试用晶圆循环测试。[0010]应用上述方法的工艺过程中自动调节PID参数的系统，主要包括：调试用晶圆循环测试装置，用于模拟机台量产时晶圆传送及工艺流程，测试时，工艺过程中的主反应气体用等流量惰性气体代替；PID参数自动调节模块：用于按照上述方法对PID参数的取值在设定范围内进行自动化调节，使调节后的工艺指标符合设定工艺要求。[0011]与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)用等流量惰性气体代替工艺过程中的主反应气体，保证调试用晶圆表面不发[0012]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。6[0013]图1为根据本公开的自动调节PID参数值的流程图；图2为针对参数P进行测试时的温度和功率指标数据示例；图3为针对参数D进行测试时的温度和功率指标数据示例。具体实施方式[0014]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。[0015]本公开提供了一种工艺过程中自动调节PID参数的方法和系统，通过调试用晶圆的循环测试，快速自动找到最适配某一工艺条件的PID参数，使得温度波动情况满足工艺需[0016]测试条件：模拟机台量产时晶圆传送及工艺流程，可将工艺过程中的主反应气体移除，用等流量惰性气体代替，以保证调试用晶圆表面不发生反应(沉积薄膜或被刻蚀等),从而实现可循环利用。[0017]在一种示例性实施方式下，按照温度波动自动调节PID参数值的流程如下：Step1:将准备好的3~25pcs调试用晶圆放到机台上；Step2:PID参数I设置为一默认值如80,D值设置为一默认值如30;Step3:参数P调节，选定一调节范围如10-50,间隔5取值(P取10-15-20-25-30-35-40-45-50),此时D值可默认设置为30;调试用晶圆循环测试，每跑一轮后查看数据记录中每片的温度波动情况，记录温度波动随P值的变化趋势，选择温度波动最小的P值；Step4:参数D调节，选定一调节范围如10-50,间隔5取值(D取10-15-20-25-30-35-40-45-50),此时P值为Step3中确定的P值；调试用晶圆循环测试，每跑一轮后查看数据记录中每片的温度波动情况，记录温度波动随D值的变化趋势，选择温度波动最小的D值；Step5:参数I调节，选定一调节范围如20-200,间隔20取值(I取20-40-60-80-100-120-140-160-200),此时P、D值为Step4中确定的P、D值；用准备好调试用晶圆循环测试，每跑一轮后查看数据记录中每片的温度波动情况，记录温度波动随D值的变化趋势，选择温度Step6:若温度波动有更高要求，在以上确定的PID附近利用二分法调节出更优参数，例如：若以上确定最佳P/D值为30,则取28,33测试(25-28-30-33-35),如28比30更优，33比30温度波动更大，则继续取26/27,29测试，直至找到最佳PID数值。[0018]本实施例中，定义调节目标如：温度波动<±1.5℃;工艺过程中温度平均值偏离设定值<1.5℃;需要注意的是，在更改PID参数后需idle约10min,等温度在idle时波动稳定<±0.3℃后方可做调试用晶圆循环测试，若idle10min后idle时温度波动>±0.3℃,则当前PID不适用，不需要再做调试用晶圆循环测试。[0019]基于上述方法，将参数调节的标准不断提高即可找出最优PID参数，如附图1所示，PID的自动调节需要依次判断：温度波动情况是否在定义标准之内，7工艺过程中平均温度与设定值偏差量是否在定义标准内，功率波动情况是否在定义标准之内，以及功率输出是否存在100%功率输出或者0%功率输出的极限状态；当PID的参数满足当前的标准时，则在此基础上针对下一项标准进行调节。[0020]本实施例中，分别针对参数P和D进行测试时的温度和功率指标数据示例分别如附图2和3所示。[0021]在不同的加工场景下，用户对工艺指标的关注需求不同，有的需求温度波动最优，温度平均值在一定范围内；有的需求温度平均值偏差最小，温度波动在一定范围。在比较哪个参数下工艺指标更优时，根据用户在当前加工场景下对工艺指标的关注需求确定。[0022]应用上述方法的工艺过程中自动调节PID参数的系统，主要包括：调试用晶圆循环测试装置，用于模拟机台量产时晶圆传送及工艺流程，其中，将工艺过程中的主反应气体移除，用等流量惰性气体代替，以保证调试用晶圆表面不发生反应，实现可循环利用；PID参数调节模块：用于分别对P、I、D参数的取值在设定范围内按设定间隔进行调节，调节后的参数用于调试用晶圆的循环测试；采集调试用晶圆循环测试过程中的系统工艺指标，选择出符合设定标准的PID参数值，所述工艺指标包括：工艺过程中温度波动情况，平均温度与设定值偏差量，功率波动情况，以及功率输出情况中的一种或多种。[0023]该系统提供recipe即工艺菜单，可以自由选择加工工艺。[0024]上述技术方案只是本发明的示例性实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易