半导体蚀刻计算机集成反馈控制系统设计与应用

摘要

本文的研究目标是实现在半导体蚀刻区通过自动化反馈控制系统来提高生产的自动化程度。半导体制造业是一个国家的高科技支柱产业，在国内半导体制造业处于一个蓬勃发展的地位。产业发展先进生产力的要求孕育了计算机集成制造，计算机集成制造在制造业尤其是半导体行业具有广泛的应用前景。本文从一个实际的项目需求出发，针对蚀刻区生产的几个阶段，包括蚀刻前晶元厚度测量，晶元蚀刻，蚀刻后厚度测量和蚀刻反馈控制，进行了大量深入的研究，并提出了不少算法和应用。晶元蚀刻量测方面。本文首先研究手工量测方法的不足，提出使用自动化收集量测数据。然后给出自动化解决方案，包括更新MES系统进站出站、选择量测工艺、自动量测并收集数据上传，并基于这个方案实现量测设备全自动化选择晶元并进行量测数据可信度分析。蚀刻反馈控制方面。本文首先研究开环状态下的蚀刻流程，指出在开环控制下量测数据蚀刻前后独立、对蚀刻生产指导性不足、蚀刻机台工艺误差等造成的晶元成品率低。然后，本文使用了闭环反馈控制模型来解决这个问题，最大化使用量测数据来指导生产。本文的意义在于，本文不仅成功的运用自动化闭环反馈控制理论，实现生产线数据和流程工艺的反馈控制，并且自动化闭环反馈控制理论对于其他半导体工艺区域问题的解决也有通用的参考和指导意义。

目录

摘要

Abstract

简写词表

第1章 概述

1.1 引言

1.2 CIM 应用背景

1.3 问题的提出和研究内容的介绍

1.4 文章结构的介绍

第2章 CIM 系统功能及完善

2.1 CIM 系统架构

2.1.1 通用 CIM 系统架构

2.2 功能完善的 CIM 架构

2.3 小结

第3章 蚀刻区自动化整合

3.1 蚀刻工艺简介

3.2 半导体设备通讯

3.3 蚀刻设备自动化整合

3.3.1 集成硬件架构

3.3.2 集成软件设计

3.4 自动化量测高级功能

3.4.1 选片规则

3.4.2 数据可信度分析和验证

3.5 自动化整合试验结果

3.6 小节

第4章 闭环反馈控制系统整合

4.1 开环自动化控制系统

4.1.1 开环系统

4.1.2 设备腐蚀浓度和温度的漂移

4.1.3 现阶段解决方案

4.2 闭环自动化反馈控制系统

4.2.1 闭环反馈控制

4.2.2 闭环控制系统工作原理

4.2.3 闭环控制系统设计

4.2.4 闭环反馈控制系统试验

4.3 小结

第5章 闭环反馈控制在其它区域的应用

5.1 在 CMP 区的应用

5.2 在扩散区(diffusion)的应用

第6章 结束语与展望

参考文献

致谢