CN113718329B - 半导体设备及其工艺控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种半导体设备及其工艺控制方法，用以解决现有的半导体工艺在控制温度稳定性时无法兼顾输出稳定性、从而影响工艺参数的问题。包括：在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度；若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数；根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数；基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。该技术方案避免了对温控装置的输出参数的频繁调整，从而避免出现温控装置的输出波动过于频繁的情况，确保了温控装置的输出稳定性。

Description

半导体设备及其工艺控制方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体设备及其工艺控制方法。

背景技术

由于半导体(比如碳化硅SiC晶体)制备的工艺周期较长，在工艺周期内存在控温过程和非控温过程，且在控温过程中温控装置的输出比较不稳定，为了避免因输出不稳定对工艺结果造成的影响，在控温过程中确保温控装置的输出稳定性就显得尤为重要。

相关技术中，对于控温过程中的工艺控制，一种方法是通过温控装置比较工艺设定温度与实际温度的偏差，从而控制工艺腔室的实际温度稳定在工艺设定温度，这种方法仅关注温度稳定性，并不关注输出稳定性。另一种方法是基于历史数据对被控系统的温度和输出的关系进行估计或者辨识，确定该温度对应的实际输出，从而将被控系统的输出调整为该实际输出。但是历史数据需要工艺条件较为一致的情况下才可参考，对于半导体设备的工艺，由于前期会不断调整工艺条件(比如在制备SiC晶体的前期需不断调整半导体设备内部的坩埚结构与装料量、线圈位等)，同时工艺周期较长，因此历史数据的参考价值并不高；并且，该方案中输出对应有预设的输出允许范围，一旦实际输出超过输出允许范围，则会对被控系统的实际输出进行调整，造成输出波动。因此，采用现有技术的方案，半导体工艺在控制温度稳定性时无法兼顾输出稳定性，而输出波动较大，会对工艺参数造成影响。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种半导体设备及其工艺控制方法，用以解决现有的半导体工艺在控制温度稳定性时无法兼顾输出稳定性、从而影响工艺参数的问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：

一方面，本申请实施例提供一种半导体设备的工艺控制方法，所述半导体设备包括工艺腔室、加热装置、CPU控制装置以及温控装置；所述温控装置与所述CPU控制装置通信连接；所述CPU控制装置与所述加热装置通信连接；其中，所述温控装置用于监测所述工艺腔室的实时温度，将所述实时温度转化为与所述加热装置相匹配的输出参数；所述加热装置用于对所述工艺腔室进行加热；所述方法包括：

在所述半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取所述温控装置监测到的所述工艺腔室的实时温度；所述预设控温条件包括：所述当前工艺步骤采用恒温方式、且所述当前工艺步骤对应的预设稳定温度与前一个工艺步骤的终点温度相同；

若所述实时温度与所述预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定所述温差处于所述预设温差范围内的持续时长，以及在所述持续时长内所述温控装置的第一输出参数；根据所述持续时长和/或所述第一输出参数，确定所述加热装置对应的输入参数；

基于所述输入参数控制所述加热装置为所述工艺腔室加热。

另一方面，本申请实施例提供一种半导体设备，包括工艺腔室、加热装置、CPU控制装置以及温控装置；所述温控装置与所述CPU控制装置通信连接；所述CPU控制装置与所述加热装置通信连接；其中，

所述温控装置，用于监测所述工艺腔室的实时温度；将所述实时温度转化为与所述加热装置相匹配的输出参数；

所述加热装置，用于对所述工艺腔室进行加热；

所述CPU控制装置，用于在所述半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取所述温控装置监测到的所述工艺腔室的实时温度；所述预设控温条件包括：所述当前工艺步骤采用恒温方式、且所述当前工艺步骤对应的预设稳定温度与前一个工艺步骤的终点温度相同；若所述实时温度与所述预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定所述温差处于所述预设温差范围内的持续时长，以及在所述持续时长内所述温控装置的第一输出参数；根据所述持续时长和/或所述第一输出参数，确定所述加热装置对应的输入参数；基于所述输入参数控制所述加热装置为所述工艺腔室加热。

再一方面，本申请实施例提供一种半导体设备的工艺控制设备，包括处理器和与所述处理器电连接的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器用于从所述存储器调用并执行所述计算机程序以实现上述半导体设备的工艺控制方法。

再一方面，本申请实施例提供一种存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现上述半导体设备的工艺控制方法。

采用本申请实施例的技术方案，在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度，若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内(即温度趋于稳定)，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长(即确定温度稳定的时长)，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数(即确定在温度稳定的时长内温控装置的输出参数)，根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数，并基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。可见，该技术方案不单一依赖于温控装置的输出参数，而是通过CPU控制装置实时分析工艺腔室的实时温度，在确保温度稳定性的前提下，结合实时测得的温度稳定的时长以及在温度稳定的时长内温控装置的输出参数，确定加热装置的输入参数，提高了确定出的加热装置的输入参数的可靠性，避免了对温控装置的输出参数的频繁调整，从而能够避免出现温控装置的输出波动过于频繁的情况，确保了温控装置的输出稳定性，进而在温控装置的输出稳定的情况下，能够确保半导体工艺的工艺参数不受影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本申请一实施例的一种半导体设备的工艺控制方法的示意性流程图；

图2是根据本申请一实施例的一种半导体设备的示意性框图；

图3是根据本申请一实施例的一种半导体设备中信号流向的示意性框图；

图4是根据本申请另一实施例的一种半导体设备的工艺控制方法的示意性流程图；

图5是根据本申请一实施例的一种半导体设备的结构示意图；

图6是根据本申请一实施例的一种半导体设备的工艺控制设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种半导体设备及其工艺控制方法，用以解决现有的半导体工艺在控制温度稳定性时无法兼顾输出稳定性、从而影响工艺参数的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1是根据本申请一实施例的一种半导体设备的工艺控制方法的示意性流程图。本实施例中，半导体设备可包括工艺腔室、加热装置、CPU控制装置以及温控装置，温控装置与CPU控制装置通信连接，CPU控制装置与加热装置通信连接。其中，温控装置用于监测工艺腔室的实时温度，将实时温度转化为与加热装置相匹配的输出参数，加热装置用于对工艺腔室进行加热。

如图1所示，图1的方法可包括：

S102，在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度。

其中，预设控温条件包括：当前工艺步骤采用恒温方式、且当前工艺步骤对应的预设稳定温度与前一个工艺步骤的终点温度相同。

S104，若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数；根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数。

在一个实施例中，温控装置的输出参数可为输出电流。温控装置的第一输出参数可为第一输出电流，第一输出电流是温控装置在持续时长内实时输出的参数。输出参数还可为输出功率，输出功率可根据输出电流计算得到。

S106，基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。

其中，加热装置对应的输入参数可包括输入电流、输入功率等。

采用本申请实施例的技术方案，在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度，若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内(即温度趋于稳定)，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长(即确定温度稳定的时长)，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数(即确定在温度稳定的时长内温控装置的输出参数)，根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数，并基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。可见，该技术方案不单一依赖于温控装置的输出参数，而是通过CPU控制装置实时分析工艺腔室的实时温度，在确保温度稳定性的前提下，结合实时测得的温度稳定的时长以及在温度稳定的时长内温控装置的输出参数，确定加热装置的输入参数，提高了确定出的加热装置的输入参数的可靠性，避免了对温控装置的输出参数的频繁调整，从而能够避免出现温控装置的输出波动过于频繁的情况，确保了温控装置的输出稳定性，进而在温控装置的输出稳定的情况下，能够确保半导体工艺的工艺参数不受影响。

在一个实施例中，图1所示的半导体设备的工艺控制方法可应用于半导体设备，具体的，该方法的执行主体可以为半导体设备中具有解释设备指令以及处理设备中数据的功能的特定部件，如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)控制装置。下面以制备碳化硅SiC晶体的半导体设备为例，详细说明本申请实施例提供的半导体设备及其工作原理。

PVT(Physical Vapor Transport，物理气相传输)法为制备碳化硅SiC晶体的主流方法之一。如图2所示，PVT法生长SiC单晶，通常将SiC晶体3作为籽晶放置在石墨坩埚1顶部，将SiC粉末4作为料源放置在石墨坩埚1底部，设计感应线圈2进行加热，并且控制生长的温度梯度。在生长SiC单晶过程中，籽晶温度较低，料源温度较高，两者之间存在一定的温度梯度，料源升华并在冷端的籽晶上结晶，就获得了SiC单晶。

如图2所示，制备碳化硅SiC晶体的半导体设备可包括工艺腔室210、加热装置220、与加热装置220通信连接的CPU控制装置(未在图2中示出)、与CPU控制装置通信连接的温控装置(未在图2中示出)、以及设置在工艺腔室210之外的红外测温仪。其中，加热装置220包括感应线圈2、以及与感应线圈连接的感应电源(未在图2中示出)，温控装置可为温控器。红外测温仪通过无接触测温的方式监测工艺腔室210的实时温度。

本实施例中，如图3所示，工艺控制过程中图2所示的半导体设备内信号的流向为：红外测温仪获取工艺腔室210的实时温度，温控装置获取红外测温仪监测到的实时温度，并确定实时温度与预设稳定温度之间的温差，通过内部PID(Proportion IntegralDifferential，比例-积分-微分)运算得到温控装置的输出参数，CPU控制装置通过确定温差处于预设温差范围内的持续时长，以及在持续时长内温控装置的输出参数，根据持续时长和/或输出参数，确定加热装置220对应的输入参数，并将加热装置220的输入参数发送至感应电源，感应电源将输入参数转化为实际输出值作用于感应线圈，进而加热工艺腔室210。

下面，详细介绍本申请实施例提供的半导体设备的工艺控制方法。应理解，控温过程一般包括两个阶段：线性升温阶段和恒温阶段，相应的，半导体设备在控温过程中主要采用两种方式：线性升温方式和恒温方式。线性升温阶段指短时间内(如1秒)更新温控装置中的预设稳定温度，在这一阶段，预设稳定温度线性变化。恒温阶段指温控装置中的预设稳定温度为恒定值。一般对工艺中不同工艺步骤执行控温操作时，会将线性升温方式和恒温方式组合，再结合各工艺步骤对应的预设稳定温度以及各工艺步骤的工艺时间，形成复杂多变的温控菜单，从而在执行该工艺的控温操作时，直接将温控菜单输入到半导体设备中，以使半导体设备根据当前工艺步骤及温控菜单，对后续工艺进行控制。

在一个实施例中，预设控温条件可包括：前一个工艺步骤采用线性升温方式或者恒温方式。其中，若前一个工艺步骤采用线性升温方式，则前一个工艺步骤对应的线性升温的最高温度为前一个工艺步骤的终点温度。若前一个工艺步骤采用恒温方式，则前一个工艺步骤对应的恒温为前一个工艺步骤的终点温度。

需要说明的是，本申请实施例中所列举的当前工艺步骤与前一个工艺步骤仅是用于区分控温过程中各阶段所采用的控温方式，而不是用于区分不同的工艺种类。前一个工艺步骤与当前工艺步骤的工艺种类可相同或不同。

在本实施例中，通过预先设定控温条件，使得半导体设备能够根据当前接收到或预先存储的温控菜单，判定当前工艺步骤是否满足该预设控温条件，为后续控温过程的工艺控制提供了数据基础。

在一个实施例中，在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，可获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度，并判断实时温度与预设稳定温度之间的温差是否处于预设温差范围内。若实时温度与预设稳定温度之间的温差未处于预设温差范围内，则确定温控装置的实时输出参数，并确定上述的实时输出参数为加热装置对应的输入参数，基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。在实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内的情况下，确定温差处于预设温差范围内的持续时长，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数，并根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数，基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。

假设温控装置监测到的工艺腔室的实时温度为PV，温控菜单中采用恒温方式控温的工艺步骤的预设温差范围为-Δt至Δt，温控菜单中当前工艺步骤对应的预设稳定温度为SP1。那么，在SP1-Δt≤PV≤SP1+Δt时，可认为实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内；在PV<SP1-Δt，或者PV>SP1+Δt时，可认为实时温度与预设稳定温度之间的温差未处于预设温差范围内。

在一个实施例中，在确定工艺腔室的实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内的持续时长时，可对温差处于预设温差范围内的持续时长进行计时，在计时过程中，若出现温差不处于预设温差范围内的情况，则中断计时，并在温差再次处于预设温差范围内时对持续时长重新计时，直至持续时长达到预设时长。

其中，预设时长小于当前工艺步骤的工艺时长。预设时长可为经验值，当温差处于预设温差范围内的持续时长达到预设时长时，即可认为在当前工艺步骤的工艺时长内，温差始终处于预设温差范围内。

其中，计时可为正计时或者倒计时。沿用上述举例，假设预设时长为t₁。那么，在SP1-Δt≤PV≤SP1+Δt时，半导体设备中的计时器从t₁开始倒计时或者从0开始正计时。只要满足SP1-Δt≤PV≤SP1+Δt，则计时器不重新计时；若PV<SP1-Δt，或者PV>SP1+Δt，则中断计时，半导体设备清空计时器(即将倒计时的开始时间置为t₁，或者将正计时的开始时间置为0)，只有再次满足SP1-Δt≤PV≤SP1+Δt时对持续时长重新计时。

在本实施例中，通过计时确定工艺腔室的实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内的持续时长，能够更加准确、快速的确定出持续时长(即温度稳定的时长)，从而便于半导体设备根据温度稳定的时长执行相应的步骤(已在上述实施例中进行说明，此处不再赘述)，以确定加热装置对应的输入参数。

在一个实施例中，可根据如下步骤A1-A2，根据工艺腔室的实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内的持续时长和/或在持续时长内温控装置的第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数。

步骤A1，判断温差处于预设温差范围内的持续时长是否达到预设时长，和/或，判断在持续时长内温控装置的第一输出参数是否处于输出参数对应的输出波动范围内。

其中，可首先判断温差处于预设温差范围内的持续时长是否达到预设时长；若持续时长未达到预设时长，则半导体设备直接根据温控装置实时的输出参数，确定加热装置对应的输入参数。仅在持续时长达到预设时长的情况下，才对第一输出参数是否处于输出参数对应的输出波动范围内进行判断。

步骤A2，根据判断结果，确定加热装置对应的输入参数。

在本实施例中，通过对工艺腔室的实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内的持续时长、以及在持续时长内温控装置的输出参数是否处于输出参数对应的输出波动范围进行判断，从而根据判断结果确定加热装置的输入参数，并不单一依赖于温控装置的输出参数，提高了确定出的加热装置的输入参数的可靠性。

在一个实施例中，可在计时过程中，计算从计时开始到当前时间之间的输出参数平均值，根据输出参数平均值和输出参数对应的预设波动幅度，确定输出参数对应的输出波动范围。

沿用上述举例，在SP1-Δt≤PV≤SP1+Δt时，半导体设备中的计时器从t₁开始倒计时或者从0开始正计时，在计时过程中，可按照预设频率(如每1秒一次)计算从计时开始到当前时间之间温控装置的输出参数平均值，记作I。假设用户输入半导体设备的预设波动幅度为ΔI，那么，根据输出参数平均值I和输出参数对应的预设波动幅度ΔI，可确定输出参数对应的输出波动范围为：I-ΔI至I+ΔI。

在本实施例中，通过计算出温控装置的输出参数对应的输出波动范围，为后续步骤的执行提供了数据基础，有利于后续步骤中根据输出波动范围与在持续时长内温控装置的输出参数，调整加热装置对应的输入参数。

在一个实施例中，上述步骤A2可具体执行为如下步骤B1或步骤B2：

步骤B1，若判断结果为温差处于预设温差范围内的持续时长达到预设时长且在持续时长内温控装置的第一输出参数处于输出波动范围内，或者持续时长未达到预设时长，则确定第一输出参数为加热装置对应的输入参数。

沿用上述举例，那么，在I-ΔI≤第一输出参数≤I+ΔI时，可确定第一输出参数为加热装置对应的输入参数。

步骤B2，若判断结果为持续时长达到预设时长、且第一输出参数未处于输出波动范围内，则根据第一输出参数和输出波动范围，调整加热装置对应的输入参数。

沿用上述举例，即在第一输出参数＜I-ΔI，或者第一输出参数＞I+ΔI时，根据第一输出参数和输出波动范围，调整加热装置对应的输入参数。

在本实施例中，通过对工艺腔室的实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内的持续时长、以及在持续时长内温控装置的输出参数是否处于输出参数对应的输出波动范围进行判断，从而根据判断结果确定加热装置的输入参数，并不单一依赖于温控装置的输出参数，提高了确定出的加热装置的输入参数的可靠性。

在一个实施例中，在根据在持续时长内温控装置的第一输出参数和输出波动范围，调整加热装置对应的输入参数时，若第一输出参数大于输出波动范围对应的上限值，则确定上限值为加热装置对应的输入参数；若第一输出参数小于输出波动范围对应的下限值，则确定下限值为加热装置对应的输入参数。

沿用上述举例，输出波动范围对应的上限值即为I+ΔI，第一输出参数大于输出波动范围对应的上限值时，也即第一输出参数＞I+ΔI，根据本实施例，可确定此时I+ΔI为加热装置对应的输入参数。同理，输出波动范围对应的下限值即为I-ΔI，第一输出参数小于输出波动范围对应的下限值时，也即第一输出参数＜I-ΔI，根据本实施例，可确定此时I-ΔI为加热装置对应的输入参数。

在本实施例中，通过根据在持续时长内温控装置的第一输出参数和输出波动范围，调整加热装置对应的输入参数，可使得输出参数逐渐收敛，最终实现在输出波动范围内稳定，从而使得加热装置对应的输入参数的波动较小，提高了工艺结果的准确性。

图4是根据本申请另一实施例的一种半导体设备的工艺控制方法的示意性流程图。本实施例中，半导体设备可包括工艺腔室、加热装置、CPU控制装置以及温控装置，温控装置与CPU控制装置通信连接，CPU控制装置与加热装置通信连接。其中，温控装置用于监测工艺腔室的实时温度，将实时温度转化为与加热装置相匹配的输出参数，加热装置用于对工艺腔室进行加热。图4的方法可包括：

S401，分析温控菜单，以判断半导体设备的当前工艺步骤是否满足预设控温条件；若是，则执行S402；若否，则继续执行S401。

其中，温控菜单可在该半导体设备开始执行工艺之前或者执行工艺过程中输入半导体设备。预设控温条件可包括：前一个工艺步骤采用线性升温方式或者恒温方式。若前一个工艺步骤采用线性升温方式，则前一个工艺步骤对应的线性升温的最高温度为前一个工艺步骤的终点温度；若前一个工艺步骤采用恒温方式，则前一个工艺步骤对应的恒温为前一个工艺步骤的终点温度。

S402，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度，并判断实时温度与预设稳定温度之间的温差是否处于预设温差范围内；若是，则执行S403；若否，则执行S405。

S403，确定温差处于预设温差范围内的持续时长。

其中，可对温差处于预设温差范围内的持续时长进行计时，在计时过程中，若出现温差不处于预设温差范围内的情况，则中断计时，并在温差再次处于预设温差范围内时对持续时长重新计时，直至持续时长达到预设时长，预设时长小于当前工艺步骤的工艺时长。

S404，判断持续时长是否达到预设时长；若是，则执行S406；若否，则执行S405。

S405，确定温控装置的实时输出参数为加热装置对应的输入参数，然后跳转至S409。

S406，判断在持续时长内温控装置的第一输出参数是否处于输出参数对应的输出波动范围内；若是，则执行S407；若否，则执行S408。

其中，可在计时过程中，计算从计时开始到当前时间之间的输出参数平均值，根据输出参数平均值和输出参数对应的预设波动幅度，确定输出参数对应的输出波动范围。

S407，确定在持续时长内温控装置的第一输出参数为加热装置对应的输入参数，然后跳转至S409。

S408，在第一输出参数大于输出波动范围对应的上限值时，确定上限值为加热装置对应的输入参数；在第一输出参数小于输出波动范围对应的下限值，确定下限值为加热装置对应的输入参数。

S409，基于加热装置对应的输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。

上述S401-S409的具体过程在上述实施例中已进行详细说明，此处不再赘述。

本实施例中，在执行完S409后，可判断当前工艺步骤是否执行完毕、且下一工艺步骤是否为非控温过程。若当前工艺步骤执行完毕、且下一工艺步骤为非控温过程，则不再执行上述S401-S409，仅根据非控温过程的工艺配方对该过程中的工艺步骤进行控制。若当前工艺步骤未执行完毕，则继续实时监测温控装置的第一输出参数，并循环执行S404-S409中的相应步骤，直至当前工艺步骤结束。若下一工艺步骤仍为控温过程，则按照上述S401-S409确定该工艺步骤中加热装置对应的输入参数，并基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热，具体过程可参见上述实施例，此处不再赘述。其中，在非控温过程中，根据工艺配方中的要求，加热装置不为工艺腔室加热或者确保恒定功率为工艺腔室加热，即非控温过程中温控装置不输出或者输出较稳定。

采用本申请实施例的技术方案，在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度，若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内(即温度趋于稳定)，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长(即确定温度稳定的时长)，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数(即确定在温度稳定的时长内温控装置的输出参数)，根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数，并基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。可见，该技术方案不单一依赖于温控装置的输出参数，而是通过CPU控制装置实时分析工艺腔室的实时温度，在确保温度稳定性的前提下，结合实时测得的温度稳定的时长以及在温度稳定的时长内温控装置的输出参数，确定加热装置的输入参数，提高了确定出的加热装置的输入参数的可靠性，避免了对温控装置的输出参数的频繁调整，从而能够避免出现温控装置的输出波动过于频繁的情况，确保了温控装置的输出稳定性，进而在温控装置的输出稳定的情况下，能够确保半导体工艺的工艺参数不受影响。

综上，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。

以上为本申请实施例提供的半导体设备的工艺控制方法，基于同样的思路，本申请实施例还提供一种半导体设备。

图5是根据本申请一实施例的一种半导体设备的结构示意图。如图5所示，该半导体设备可包括工艺腔室510、加热装置520、CPU控制装置530以及温控装置540。温控装置540与CPU控制装置530通信连接，CPU控制装置530与加热装置520通信连接。其中，

温控装置540，用于监测工艺腔室510的实时温度；将实时温度转化为与加热装置520相匹配的输出参数；

加热装置520，用于对工艺腔室510进行加热；

CPU控制装置530，用于在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置540监测到的工艺腔室510的实时温度；预设控温条件包括：当前工艺步骤采用恒温方式、且当前工艺步骤对应的预设稳定温度与前一个工艺步骤的终点温度相同；若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长，以及在持续时长内温控装置540的第一输出参数；根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置520对应的输入参数；基于输入参数控制加热装置520为工艺腔室510加热。

在一个实施例中，预设控温条件包括：

前一个工艺步骤采用线性升温方式或者恒温方式；

其中，若前一个工艺步骤采用线性升温方式，则前一个工艺步骤对应的线性升温的最高温度为前一个工艺步骤的终点温度；

若前一个工艺步骤采用恒温方式，则前一个工艺步骤对应的恒温为前一个工艺步骤的终点温度。

在一个实施例中，CPU控制装置530还用于：

对温差处于预设温差范围内的持续时长进行计时；

在计时过程中，若出现温差不处于预设温差范围内的情况，则中断计时，并在温差再次处于预设温差范围内时对持续时长重新计时，直至持续时长达到预设时长，预设时长小于当前工艺步骤的工艺时长。

在一个实施例中，CPU控制装置530还用于：

判断持续时长是否达到预设时长，和/或，判断第一输出参数是否处于输出参数对应的输出波动范围内；

根据判断结果，确定加热装置520对应的输入参数。

在一个实施例中，CPU控制装置530还用于：

在计时过程中，计算从计时开始到当前时间之间的输出参数平均值；

根据输出参数平均值和输出参数对应的预设波动幅度，确定输出参数对应的输出波动范围。

在一个实施例中，CPU控制装置530还用于：

若判断结果为持续时长达到预设时长且第一输出参数处于输出波动范围内，或者持续时长未达到预设时长，则确定第一输出参数为加热装置520对应的输入参数；

若判断结果为持续时长达到预设时长、且第一输出参数未处于输出波动范围内，则根据第一输出参数和输出波动范围，调整加热装置520对应的输入参数。

在一个实施例中，CPU控制装置530还用于：

若第一输出参数大于输出波动范围对应的上限值，则确定上限值为加热装置520对应的输入参数；

若第一输出参数小于输出波动范围对应的下限值，则确定下限值为加热装置520对应的输入参数。

在一个实施例中，CPU控制装置530还用于：

若实时温度与预设稳定温度之间的温差未处于预设温差范围内，则确定温控装置540的实时输出参数；

确定实时输出参数为加热装置520对应的输入参数。

在一个实施例中，输出参数为输出电流。

采用本申请实施例的装置，在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度，若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内(即温度趋于稳定)，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长(即确定温度稳定的时长)，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数(即确定在温度稳定的时长内温控装置的输出参数)，根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数，并基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。可见，该装置不单一依赖于温控装置的输出参数，而是通过CPU控制装置实时分析工艺腔室的实时温度，在确保温度稳定性的前提下，结合实时测得的温度稳定的时长以及在温度稳定的时长内温控装置的输出参数，确定加热装置的输入参数，提高了确定出的加热装置的输入参数的可靠性，避免了对温控装置的输出参数的频繁调整，从而能够避免出现温控装置的输出波动过于频繁的情况，确保了温控装置的输出稳定性，进而在温控装置的输出稳定的情况下，能够确保半导体工艺的工艺参数不受影响。

本领域的技术人员应可理解，图5中的半导体设备能够用来实现前文所述的半导体设备的工艺控制方法，其中的细节描述应与前文方法部分描述类似，为避免繁琐，此处不另赘述。

基于同样的思路，本申请实施例还提供一种半导体设备的工艺控制设备，如图6所示。半导体设备的工艺控制设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上的处理器601和存储器602，存储器602中可以存储有一个或一个以上存储应用程序或数据。其中，存储器602可以是短暂存储或持久存储。存储在存储器602的应用程序可以包括一个或一个以上模块(图示未示出)，每个模块可以包括对半导体设备的工艺控制设备中的一系列计算机可执行指令。更进一步地，处理器601可以设置为与存储器602通信，在半导体设备的工艺控制设备上执行存储器602中的一系列计算机可执行指令。半导体设备的工艺控制设备还可以包括一个或一个以上电源603，一个或一个以上有线或无线网络接口604，一个或一个以上输入输出接口605，一个或一个以上键盘606。

具体在本实施例中，半导体设备的工艺控制设备包括有存储器，以及一个或一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且一个或者一个以上程序可以包括一个或一个以上模块，且每个模块可以包括对半导体设备的工艺控制设备中的一系列计算机可执行指令，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行该一个或者一个以上程序包含用于进行以下计算机可执行指令：

在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度；预设控温条件包括：当前工艺步骤采用恒温方式、且当前工艺步骤对应的预设稳定温度与前一个工艺步骤的终点温度相同；

若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数；根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数；

基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。

采用本申请实施例的设备，在半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取温控装置监测到的工艺腔室的实时温度，若实时温度与预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内(即温度趋于稳定)，则确定温差处于预设温差范围内的持续时长(即确定温度稳定的时长)，以及在持续时长内温控装置的第一输出参数(即确定在温度稳定的时长内温控装置的输出参数)，根据持续时长和/或第一输出参数，确定加热装置对应的输入参数，并基于输入参数控制加热装置为工艺腔室加热。可见，该设备不单一依赖于温控装置的输出参数，而是通过CPU控制装置实时分析工艺腔室的实时温度，在确保温度稳定性的前提下，结合实时测得的温度稳定的时长以及在温度稳定的时长内温控装置的输出参数，确定加热装置的输入参数，提高了确定出的加热装置的输入参数的可靠性，避免了对温控装置的输出参数的频繁调整，从而能够避免出现温控装置的输出波动过于频繁的情况，确保了温控装置的输出稳定性，进而在温控装置的输出稳定的情况下，能够确保半导体工艺的工艺参数不受影响。

本申请实施例还提出了一种存储介质，该存储介质存储一个或多个计算机程序，该一个或多个计算机程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，能够使该电子设备执行上述半导体设备的工艺控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

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互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体设备的工艺控制方法，其特征在于，所述半导体设备包括工艺腔室、加热装置、CPU控制装置以及温控装置；所述温控装置与所述CPU控制装置通信连接；所述CPU控制装置与所述加热装置通信连接；其中，所述温控装置用于监测所述工艺腔室的实时温度，将所述实时温度转化为与所述加热装置相匹配的输出参数；所述加热装置用于对所述工艺腔室进行加热；所述方法包括：

在所述半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取所述温控装置监测到的所述工艺腔室的实时温度；所述预设控温条件包括：所述当前工艺步骤采用恒温方式、且所述当前工艺步骤对应的预设稳定温度与前一个工艺步骤的终点温度相同；

若所述实时温度与所述预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定所述温差处于所述预设温差范围内的持续时长，以及在所述持续时长内所述温控装置的第一输出参数；根据所述持续时长和/或所述第一输出参数，确定所述加热装置对应的输入参数；

基于所述输入参数控制所述加热装置为所述工艺腔室加热。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设控温条件还包括：

所述前一个工艺步骤采用线性升温方式或者所述恒温方式；

其中，若所述前一个工艺步骤采用所述线性升温方式，则所述前一个工艺步骤对应的线性升温的最高温度为所述前一个工艺步骤的终点温度；

若所述前一个工艺步骤采用所述恒温方式，则所述前一个工艺步骤对应的恒温为所述前一个工艺步骤的终点温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述温差处于所述预设温差范围内的持续时长，包括：

对所述温差处于所述预设温差范围内的持续时长进行计时；

在计时过程中，若出现所述温差不处于所述预设温差范围内的情况，则中断所述计时，并在所述温差再次处于所述预设温差范围内时对所述持续时长重新计时，直至所述持续时长达到预设时长，所述预设时长小于所述当前工艺步骤的工艺时长。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述持续时长和/或所述第一输出参数，确定所述加热装置对应的输入参数，包括：

判断所述持续时长是否达到所述预设时长，和/或，判断所述第一输出参数是否处于所述输出参数对应的输出波动范围内；

根据判断结果，确定所述加热装置对应的输入参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述计时过程中，计算从计时开始到当前时间之间的输出参数平均值；

根据所述输出参数平均值和所述输出参数对应的预设波动幅度，确定所述输出参数对应的所述输出波动范围。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据判断结果，确定所述加热装置对应的输入参数，包括：

若所述判断结果为所述持续时长达到所述预设时长且所述第一输出参数处于所述输出波动范围内，或者所述持续时长未达到所述预设时长，则确定所述第一输出参数为所述加热装置对应的所述输入参数；

若所述判断结果为所述持续时长达到所述预设时长、且所述第一输出参数未处于所述输出波动范围内，则根据所述第一输出参数和所述输出波动范围，调整所述加热装置对应的所述输入参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一输出参数和所述输出波动范围，调整所述加热装置对应的所述输入参数，包括：

若所述第一输出参数大于所述输出波动范围对应的上限值，则确定所述上限值为所述加热装置对应的所述输入参数；

若所述第一输出参数小于所述输出波动范围对应的下限值，则确定所述下限值为所述加热装置对应的所述输入参数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述温控装置监测到的所述工艺腔室的实时温度之后，在所述基于所述输入参数控制所述加热装置为所述工艺腔室加热之前，还包括：

若所述实时温度与所述预设稳定温度之间的温差未处于所述预设温差范围内，则确定所述温控装置的实时输出参数；

确定所述实时输出参数为所述加热装置对应的输入参数。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出参数为输出电流。

10.一种半导体设备，其特征在于，包括工艺腔室、加热装置、CPU控制装置以及温控装置；所述温控装置与所述CPU控制装置通信连接；所述CPU控制装置与所述加热装置通信连接；其中，

所述温控装置，用于监测所述工艺腔室的实时温度；将所述实时温度转化为与所述加热装置相匹配的输出参数；

所述加热装置，用于对所述工艺腔室进行加热；

所述CPU控制装置，用于在所述半导体设备的当前工艺步骤满足预设控温条件的情况下，获取所述温控装置监测到的所述工艺腔室的实时温度；所述预设控温条件包括：所述当前工艺步骤采用恒温方式、且所述当前工艺步骤对应的预设稳定温度与前一个工艺步骤的终点温度相同；若所述实时温度与所述预设稳定温度之间的温差处于预设温差范围内，则确定所述温差处于所述预设温差范围内的持续时长，以及在所述持续时长内所述温控装置的第一输出参数；根据所述持续时长和/或所述第一输出参数，确定所述加热装置对应的输入参数；基于所述输入参数控制所述加热装置为所述工艺腔室加热。

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