CN107591343A - 半导体工艺控制方法、装置及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体工艺控制方法、装置及半导体工艺设备，该方法包括：检测当前腔室状态是否为当前工艺的激活状态，如否，则控制当前腔室状态转变为激活状态；其中，激活状态包括：腔室内气体环境及腔室温度满足当前工艺要求；在当前腔室状态为激活状态时，检测当前工艺的配方文件是否有效，如是，则获取所述配方文件中的工艺参数；检测工艺参数是否合法，如是，则控制对应当前工艺的设备执行配方文件中的工艺流程。本发明根据影响当前工艺的温度及气体环境来定义激活状态，并将工艺前将腔室状态转换至激活状态，保证工艺开始之前的腔室状态调整至一致的最佳工艺状态，进而确保工艺的稳定性，提高工艺质量及效率。

Description

半导体工艺控制方法、装置及半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，更具体地，本发明涉及一种半导体工艺控制方法、装置、及设置有该种装置的半导体工艺设备。

背景技术

半导体工艺例如指外延工艺、刻蚀工艺等工艺过程，在工艺过程中，要对腔室内气体环境和腔室温度进行严格的控制才能保证工艺结果，因此半导体工艺中腔室内气体环境和腔室温度控制对工艺质量的影响至关重要。而现有半导体控制系统未对腔室工艺状态依据腔室内气体环境、腔室温度进行区分，工艺执行之前腔室所处的状态不一致，无论当前腔室是否处于适合当前工艺的状态，均可直接进行工艺，这样，会对工艺结果产生不良影响。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供一种解决现有工艺控制不能在半导体工艺开始之前保证腔室状态一致性的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种半导体工艺控制方法，包括：

检测当前腔室状态是否为当前工艺的激活状态，如否，则控制当前腔室状态转变为所述激活状态；其中，所述激活状态包括：腔室内气体环境及腔室温度满足当前工艺要求；

在当前腔室状态为所述激活状态时，检测当前工艺的配方文件是否有效，如是，则获取所述配方文件中的工艺参数；

检测所述工艺参数是否合法，如是，则控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程。

优选的是，所述控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程包括：

获取所述工艺流程中开始执行的当前工艺的工艺步骤；

向所述设备下发所述工艺步骤中设定的工艺参数；

检测是否达到设定的完成所述工艺步骤的时间，如是，则：

检测所述当前工艺的所有工艺步骤是否执行完毕，如否，则开始执行所述当前工艺的下一工艺步骤。

优选的是，所述方法还包括：

在控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程的过程之前，检测所述设备是否正常，如是，则控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程；如否，则进行报警提示并停止执行所述工艺流程。

优选的是，所述方法还包括：

在控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程的过程中，检测是否接收到控制工艺流程的信号，若是，则执行对应所述信号的操作。

优选的是，所述控制工艺流程的信号包括暂停当前工艺步骤的信号、恢复当前工艺步骤的信号、跳转至下一工艺步骤的信号、终止工艺流程的信号、重新运行当前工艺步骤的信号中的至少一种。

根据本发明的第二方面，提供了一种半导体工艺控制装置，其包括：

腔室状态检测模块，用于检测当前腔室状态是否为当前工艺的激活状态；

腔室状态转变模块，用于在所述当前腔室状态未处于当前工艺的激活状态时，控制当前腔室状态转变为所述激活状态；

配方文件检测模块，用于当前腔室状态为所述激活状态的情况下，检测当前工艺的配方文件是否有效；

工艺参数获取模块，用于在所述配方文件有效的情况下，获取配方文件中的工艺参数；

工艺参数检测模块，用于检测所述工艺参数是否合法；以及，

工艺流程执行模块，用于所述工艺参数合法时，控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程。

优选的是，所述工艺流程执行模块包括：

工艺步骤获取单元，用于获取所述工艺流程中开始执行的当前工艺的工艺步骤；

工艺参数下发单元，用于向所述设备下发所述工艺步骤中设定的工艺参数；

工艺时间检测单元，用于检测是否达到设定的完成所述工艺步骤的时间；

工艺步骤检测单元，用于在达到设定的完成所述工艺步骤的时间的情况下，检测所述当前工艺的所有工艺步骤是否执行完毕；以及，

工艺步骤切换单元，用于所述当前工艺的所有工艺步骤未执行完毕时，开始执行下一步骤。

优选的是，所述工艺流程执行模块还包括：

设备检测单元，用于在控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程之前，检测所述设备是否正常，如是，则控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程；如否，则进行报警提示并停止执行所述工艺流程。

优选的是，所述工艺流程执行模块还包括：

信号检测单元，用于检测是否接收到控制工艺流程的信号，若是，则执行对应所述信号的操作。

根据本发明的第三方面，提供了一种半导体工艺设备，其包括加热装置、进气装置和排气装置，所述设备还包括上述任一所述装置。

本发明的发明人发现，在现有技术中，存在不能在半导体工艺开始之前保证腔室状态一致性的问题。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

本发明的一个有益效果在于，本发明半导体工艺控制方法、装置及半导体工艺设备，根据影响当前工艺的温度及气体环境来定义激活状态，并将工艺前将腔室状态转换至激活状态，保证工艺开始之前的腔室状态调整至一致的最佳工艺状态，进而确保工艺的稳定性，提高工艺质量及效率。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明半导体工艺控制方法一种实施方式的流程图；

图2是图1中执行工艺流程的一种实施方式的流程图；

图3是本发明半导体工艺控制装置的一种实施结构的方框原理图；

图4是图3中工艺流程执行模块的一种实施结构的方框原理图；

图5是本发明半导体工艺设备的一种实施结构的方框原理图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明为了解决现有半导体工艺控制中存在工艺开始之前腔室所处的状态不一致的现象，提供了一种半导体工艺控制方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1，检测机台腔室当前状态是否为当前工艺的激活状态，如是，则执行步骤S2；如否，则先执行步骤S11，即报警提示用户，并将腔室当前状态转变为激活状态，再执行步骤S2。

上述激活状态包括：腔室内气体环境及腔室温度满足当前工艺要求，以当前工艺为外延工艺为例，其对应的激活状态为氢气环境，且腔室温度在600℃至800℃之间。对应地，将腔室当前状态转变为激活状态包括：通过进气装置和排气装置使腔室内只存在氢气，并通过加热装置使腔室温度保持在600℃至800℃之间。

步骤S2，检测配方文件是否有效，如是，则执行步骤S3；如否，则执行步骤S21，即报警提示用户。

其中，配方文件包括工艺流程中的工艺步骤，及各个工艺步骤中的各种工艺参数。

步骤S3，获取配方文件中的工艺参数。

步骤S4，检测配方文件中的工艺参数是否合法，如是，则执行步骤S5；如否，则执行步骤S41，即报警提示用户。

其中，检测配方文件中的工艺参数是否合法具体指：检测参数类型、字符格式、字符长度、参数值范围等是否正确。

步骤S5，控制对应当前工艺的设备执行配方文件中的工艺流程。

图2示出了上述步骤S5的一种可供选择的实施步骤，具体包括：

步骤S51，获取工艺流程中开始执行的当前工艺步骤，以确定当前要执行的工艺步骤。

步骤S52，向设备下发当前工艺步骤设定的工艺参数，设备将根据该工艺参数执行当前工艺步骤。

步骤S53，检测是否达到设定的完成当前工艺步骤的时间，如是，则执行步骤S54，如否，则继续执行步骤S53，以确保每个工艺步骤按照设定时间完成。

步骤S54，检测当前工艺的所有工艺步骤是否执行完毕，如是，则流程结束，如否，则执行步骤S55，以保证所有工艺步骤都能够被执行。

步骤S55，开始执行下一工艺步骤，并回到步骤S51。

在本发明的一个具体实施例中，在步骤S5的执行过程中，还可以检测是否接收到控制工艺流程的信号，如是，则执行对应信号的操作，具体可以包括以下操作中的任意一种或者任意组合：

在每个工艺步骤执行前，检测是否接收到终止当前工艺流程的信号，如是，则终止当前工艺流程，如否，则继续执行当前工艺步骤。

在每个工艺步骤执行完成后，检测是否接收到重新运行当前工艺步骤的信号，如是，则重新执行当前工艺步骤，如否，则顺序执行下一步骤。

在每个工艺步骤没有到达当前工艺步骤设定的工艺时间时，检测是否接收到暂停当前工艺步骤的信号，如是，则暂停当前工艺步骤，如否，则继续执行当前工艺步骤。

暂停当前工艺步骤后，检测是否接收到恢复当前工艺步骤的信号，如是，则恢复当前工艺步骤，如否，则继续暂停当前工艺步骤。

在每个工艺步骤没有到达当前工艺步骤设定的工艺时间时，检测是否接收到跳转到下一工艺步骤的信号，如是，则停止当前工艺步骤的后续操作，开始下一工艺步骤操作，如否，则继续执行当前工艺步骤。

这样，能够方便用户对工艺流程的控制，提高工艺控制的便利性。

在本发明的另一具体实施例中，在步骤S5执行之前，还可以检查设备是否正常，如是，继续执行步骤S5；如否，则进行报警提示不执行步骤S5。这样，可以有效防止工艺过程中设备故障没有及时发现，而一直执行工艺流程导致浪费时间的问题。

图3是本发明的导体工艺控制装置的方框原理图，半导体工艺控制装置300包括腔室状态检测模块301、腔室状态转变模块302、配方文件检测模块303、工艺参数获取模块304、工艺参数检测模块305和工艺流程执行模块306。

上述腔室状态检测模块301用于检测当前腔室状态是否为当前工艺的激活状态。上述腔室状态转变模块302用于在当前腔室状态未处于当前工艺的激活状态时，控制当前腔室状态转变为激活状态。上述配方文件检测模块303，用于当前腔室状态为激活状态时，检测当前工艺的配方文件是否有效。上述工艺参数获取模块304，用于在配方文件有效时，获取配方文件中的工艺参数。上述工艺参数检测模块305，用于检测工艺参数是否合法。上述工艺流程执行模块306，用于配方参数合法时，控制对应当前工艺的设备执行配方文件中的工艺流程。

其中，工艺流程执行模块306包括工艺步骤获取单元401、工艺参数下发单元402、工艺时间检测单元403、工艺步骤检测单元404和工艺步骤切换单元405，如图4所示。

工艺步骤获取单元401用于获取所述工艺流程中开始执行的当前工艺步骤；工艺参数下发单元402用于向所述设备下发所述当前工艺步骤设定的工艺参数；工艺时间检测单元403用于检测是否达到设定的完成当前工艺步骤的时间；工艺步骤检测单元404用于在达到设定的完成当前工艺步骤的时间的情况下，检测所述当前工艺的所有工艺步骤是否执行完毕；工艺步骤切换单元405用于所述当前工艺的所有工艺步骤未执行完毕时，开始执行当前工艺的下一工艺步骤。

进一步地，工艺流程执行模块306还可以包括设备检测单元，其用于检测设备是否正常，如否，则进行报警提示并停止执行工艺流程。

进一步地，工艺流程执行模块306还可以包括信号检测单元和信号执行单元。信号检测单元用于检测是否接收到控制工艺流程的信号，信号执行单元，用于接收到控制工艺流程的信号时，执行对应信号的操作。

本发明还提供了一种半导体工艺设备500，包括加热装置501、进气装置502、排气装置503和前述的半导体工艺控制装置306，如图5所示。其中，加热装置501用于对当前腔室温度没有达到当前工艺激活状态对应的温度时，使腔室温度达到激活状态对应的温度；进气装置502和排气装置503，用于当前腔室气体环境没有达到激活状态对应的气体环境时，使得腔室气体环境转变为当前工艺激活状态对应的气体环境。

另外，该半导体工艺设备还可以包括接口装置、通信装置、输入装置等等。接口装置例如包括USB接口、RS232接口、RS485接口等。通信装置例如能够进行有有线或无线通信。输入装置例如可以包括触摸屏、键盘等。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。另外，对于装置实施例而言，由于其是与方法实施例相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的对应部分的说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的。

本发明可以是装置、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种半导体工艺控制方法，其特征在于，包括

检测当前腔室状态是否为当前工艺的激活状态，如否，则控制当前腔室状态转变为所述激活状态，其中，所述激活状态包括：腔室内气体环境及腔室温度满足当前工艺要求；

在当前腔室状态为所述激活状态时，检测当前工艺的配方文件是否有效，如是，则获取所述配方文件中的工艺参数；

检测所述工艺参数是否合法，如是，则控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程包括：

获取所述工艺流程中开始执行的当前工艺的工艺步骤；

向所述设备下发所述工艺步骤中设定的工艺参数；

检测是否达到设定的完成所述工艺步骤的时间，如是，则：

检测所述当前工艺的所有工艺步骤是否执行完毕，如否，则开始执行所述当前工艺的下一工艺步骤。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程之前，检测所述设备是否正常，如是，则控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程；如否，则进行报警提示并停止执行所述工艺流程。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程的过程中，检测是否接收到控制工艺流程的信号，若是，则执行对应所述信号的操作。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制工艺流程的信号包括暂停当前工艺步骤的信号、恢复当前工艺步骤的信号、跳转至下一工艺步骤的信号、终止工艺流程的信号、重新运行当前工艺步骤的信号中的至少一种。

6.一种半导体工艺控制装置，其特征在于，包括：

腔室状态检测模块，用于检测当前腔室状态是否为当前工艺的激活状态；

腔室状态转变模块，用于在所述当前腔室状态未处于当前工艺的激活状态时，控制当前腔室状态转变为所述激活状态；

配方文件检测模块，用于当前腔室状态为所述激活状态的情况下，检测当前工艺的配方文件是否有效；

工艺参数获取模块，用于在所述配方文件有效的情况下，获取配方文件中的工艺参数；

工艺参数检测模块，用于检测所述工艺参数是否合法；以及，

工艺流程执行模块，用于所述工艺参数合法时，控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述工艺流程执行模块包括：

工艺步骤获取单元，用于获取所述工艺流程中开始执行的当前工艺的工艺步骤；

工艺参数下发单元，用于向所述设备下发所述工艺步骤中设定的工艺参数；

工艺时间检测单元，用于检测是否达到设定的完成所述工艺步骤的时间；

工艺步骤检测单元，用于在达到设定的完成所述工艺步骤的时间的情况下，检测所述当前工艺的所有工艺步骤是否执行完毕；以及，

工艺步骤切换单元，用于所述当前工艺的所有工艺步骤未执行完毕时，开始执行所述当前工艺的下一工艺步骤。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述工艺流程执行模块还包括：

设备检测单元，用于在控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程之前，检测所述设备是否正常，如是，则控制对应当前工艺的设备执行所述配方文件中的工艺流程；如否，则进行报警提示并停止执行所述工艺流程。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述工艺流程执行模块还包括：

信号检测单元，用于检测是否接收到控制工艺流程的信号；以及，

信号执行单元，用于接收到控制工艺流程的信号时，执行对应信号的操作。

10.一种半导体工艺设备，包括加热装置、进气装置和排气装置，其特征在于，所述设备还包括权利要求6至9中任一项所述的装置。