CN114222830A

CN114222830A - 在半导体制造中的动态工艺控制

Info

Publication number: CN114222830A
Application number: CN202080057459.9A
Authority: CN
Inventors: 普鲁肖坦·库马尔; 缪腾飞; 蒋更玮; 丹尼尔·何; 约瑟夫·R·阿贝尔; 西达巴·阿杜尔; 普尔凯特·阿加瓦尔
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-03-22
Also published as: WO2021030364A1; US20220293442A1; KR20220046645A; JP2022544932A

Abstract

提供了用于衬底处理中，例如在半导体制造应用中的动态工艺控制的方法和系统。提供了一些示例系统和方法，其用于原子层沉积(ALD)工艺中的高级监控和机器学习。一些示例还涉及用于室参数匹配和气体管线填充时间的动态工艺控制和监控。

Description

在半导体制造中的动态工艺控制

相关申请的交叉引用

本专利申请要求Kumar等人的于2019年8月12日申请的名称为“Dynamic ProcessControl In Semiconductor Manufacturing”的美国临时专利申请序列No.62/885,667的优先权，其全部公开内容都通过引用合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及衬底处理中的动态工艺控制，并且在一些示例中，涉及用于原子层沉积(ALD)工艺中的高级监控和机器学习的系统和方法。一些示例还涉及室匹配和气体管线填充时间的动态工艺控制和监控。

背景技术

当前，与衬底处理室相关联的许多(如果不是大多数的话)参数被监控以围绕部件设定点操作。例如，质量流量控制器(MFC)流量或室压强可能包括一定的误差范围。通常，可以将参数上限或下限设置为一个值或某个百分比以适应该误差。例如，在ALD工艺中，可以监控阀的打开和关闭时间，并相应地将这些时间考虑到监控参数中。

然而，通常，当前的工艺监控方法仅适用于检测处理室或其部件的相对广泛或严重的故障。这种粗略检测在稳态或单步情况下可能是可接受的，例如在化学气相沉积(CVD)或等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺中，但它在多步工艺(例如室条件可以在几毫秒内改变的ALD)中的使用或应用是有限的。

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

本公开总体上涉及半导体衬底制造系统中的动态工艺控制。在一些示例中，提供了用于ALD工艺中的高级监控和机器学习的系统和方法。一些示例还涉及室匹配和气体管线填充时间的动态工艺控制和监控。一些示例是在半导体处理的背景下描述的，但可以同样适用于这种背景之外的衬底处理，例如用于金属和电介质，例如光掩模。

一些示例单独监控连续的ALD循环并使用曲线拟合或定义的误差裕度匹配ALD循环的每个步骤。在一些示例中，每个ALD循环都呈现为可重复的，并且可以定义参考时间(time reference)来监控不同变量的可重复性。在一些示例中，可以对不同测量变量的连续ALD循环进行比较。示例性变量可以包括室压强、前体输送压强(或前体歧管压强)、射频(RF)能量反射、正向功率和突发清扫压强。其他监控变量和参数是可能的。

一些示例基于与监控值的偏差提供工具警告或错误消息。一些示例包括用于实现这些目标的算法和软件。

在示例性实施方案中，提供了一种用于监控原子层沉积(ALD)半导体制造工艺中的处理循环的系统。一种示例性系统包括用于ALD制造工艺的处理室；一个或多个控制器，其被配置为执行工艺监控操作，该操作包括：基于制造工艺中的重复动作定义ALD循环的参考时间基准(datum time reference)；基于参考时间，针对循环时间增量中的一系列数据点，访问包括一系列参数值的黄金曲线；访问黄金曲线中每个数据点的可变性或公差范围；基于ALD制造工艺中的循环的循环时间增量收集参数数据；动态监控参数数据中的参数值是否落入数据点的可变性或公差裕度内；基于确定参数值落在可变性或公差裕度之外，调整制造工艺以使后续循环中的参数值与黄金曲线中的相关参数值匹配。

在一些示例中，形成参考时间基准的基础的重复动作包括打开或关闭供应处理室的指定阀。在一些示例中，基于收集频率以规则间隔收集参数数据，收集频率在0-1Hz、或1-10Hz、或10-100Hz、或100-1000Hz的范围内。

在一些示例中，规则间隔基于ALD制造工艺中的触发点，每个触发点定义或基于ALD制造工艺中的步骤中的时间点。

在一些示例中，操作还包括将在触发点处收集的参数数据与黄金曲线中的对应的成组的参数数据进行比较。在一些示例中，参数数据包括与前体歧管压强、清扫压强、转换歧管压强、室压强、气体流量、RF反射功率和RF正向功率中的一者或多者相关联的参数值。

在另一个示例中，一种示例性系统包括：用于所述制造工艺的处理室；以及一个或多个控制器，其被配置为执行工艺监控操作，所述操作包括：识别所述制造工艺的参数；基于所述制造工艺的第一循环产生包括第一参数值的参数值的第一曲线；基于所述第一循环的所生成的所述曲线，识别所述制造工艺的第二循环的所述参数的第二值；以及调整所述制造工艺以使所述第一参数值与所述第二参数值匹配。

在一些示例中，操作进一步包括：生成第二曲线，所述第二曲线包括从所述制造工艺的所述第二循环导出的多个参数值；以及将所述参数值的第二曲线与所述参数值的第一曲线进行曲线拟合。

在一些示例中，所述曲线拟合操作包括：基于所述制造工艺的第三和后续循环或从所述制造工艺的第三和后续循环导出的参数值的一系列曲线与所述第一或第二曲线拟合以生成定义用于所述制造工艺的成组的黄金参数值的黄金曲线。在一些示例中，所述制造工艺的每个循环包括ALD工艺中的多个步骤；以及所述操作还包括：将所述ALD工艺的每个步骤中的参数值与所述成组的黄金参数值中的参数值进行匹配。

在一些示例中，所述黄金曲线包括用于所述ALD工艺中的每个步骤的黄金参数值。在一些示例中，所识别的所述参数与所述制造工艺的控制变量相关联；以及其中所述操作还包括：直接或间接地使用所述第一和第二参数值来识别所述第二循环中的控制变量的值与所述第一循环中的控制变量的值的匹配，以及调整所述制造工艺以使所述第一参数值与所述第二参数值匹配。

在另一示例中，提供了一种用于监控半导体制造循环中的处理步骤的自学习系统。示例性系统包括用于实施包括一系列重复的半导体制造循环的半导体制造工艺的处理室，每个循环包括多个处理步骤；以及与处理室相关联的一个或多个控制器，所述控制器被配置为执行工艺监控操作，该操作包括：基于从处理室收集的参数数据，为一系列重复循环中的每个步骤生成成组的黄金参考参数值；基于成组的黄金参考值生成机器学习模型；以及使用机器学习模型将所述一系列重复循环中的第二循环中的参数值与所述一系列重复循环中的第一循环中的对应参数值匹配。

在一些示例中，所述半导体制造工艺是ALD工艺；并且在一系列重复循环中的每个循环的步骤包括包含配料、清扫、转化和清扫步骤的顺序步骤。

在一些示例中，所述操作进一步包括：生成包括每个顺序步骤的参数值数据的黄金曲线；并且使用黄金曲线作为机器学习模型的训练数据。

在一些示例中，所述操作还包括：基于机器学习模型，通过将第二循环的每个顺序步骤中的参数值与第一循环的每个顺序步骤的对应参数值匹配来重复和匹配所述一系列重复循环中的每个循环。

在一些示例中，所述参数包括前体歧管压强、清扫压强、室压强、气体流量、室温度、RF反射功率和RF正向功率中的一者或多者。

在一些示例中，所述操作进一步包括：从所述处理室收集性能数据；识别性能数据中的漂移并生成性能漂移数据；并且将漂移数据合并到用于机器学习模型的训练数据中。

在另一示例中，提供了一种用于监控半导体制造工艺中的处理循环的系统。这里，一种示例性系统包括：用于所述制造工艺的处理室；以及一个或多个控制器，其被配置为执行工艺监控操作，所述操作包括识别所述制造工艺的参数；以及基于所述制造工艺的第一循环产生包括第一参数值的参数值的第一曲线，所述参数值包括供应所述处理室的管线的气体管线填充时间。

在一些示例中，所述操作还包括：基于供应所述处理室的管线中的阀打开和此后恒定压强增加的确定之间的压强渐升时间来计算所述气体管线填充时间。在一些示例中，所述操作还包括：基于所述第一循环的所生成的所述曲线，识别所述制造工艺的第二循环的所述参数的第二值；生成第二曲线，所述第二曲线包括从所述制造工艺的所述第二循环导出的多个参数值；以及将所述参数值的第二曲线与所述参数值的第一曲线进行曲线拟合。

在一些示例中，所述黄金曲线包括用于所述ALD工艺中的每个步骤的黄金参数值。

在一些示例中，所识别的所述参数与所述制造工艺的控制变量相关联；以及所述操作还包括：直接或间接地使用所述第一和第二参数值来识别所述第二循环中的控制变量的值与所述第一循环中的控制变量的值的匹配，以及调整所述制造工艺以使所述第一参数值与所述第二参数值匹配。

附图说明

在附图的视图中通过示例性而非限制的方式示出了一些实施方案：

图1是根据一些示例的反应室的示意图，在该处理室中可以采用本公开的方法的一些示例。

图2A-2C显示根据示例性实施方案的用于监控室参数的常规方法的方面。

图3描绘了根据示例性实施方案的三十(30)个ALD循环的示例性曲线拟合的曲线图300。

图4描绘了根据示例性实施方案的包括公差裕度的图表。

图5描绘了根据示例性实施方案的方法中的示例性操作的流程图。

图6包括根据示例性实施方案的ALD循环中的示例性步骤和参数的表格。

图7包括根据示例性实施方案的用于ALD循环中的工艺控制的示例性黄金值和修改值的表格。

图8描绘了根据示例性实施方案的匹配方法中的示例性匹配操作。

图9描绘了根据示例性实施方案的示例性的室与室之间的差异。

图10描绘了根据示例性实施方案的包括用于在ALD循环中调节前体歧管压强的成组的参数的表格。

图11描绘了根据示例性实施方案的匹配方法中的示例性匹配操作。

图12描绘了根据示例性实施方案的用于室中的动态工艺控制的方法中的示例性控制操作。

图13描绘了根据示例性实施方案的表格，该表格包括可以被修改以匹配不同控制变量的参数的示例。

图14描绘了根据示例性实施方案的ALD循环中的步骤。

图15描绘了根据示例性实施方案的自学习监控方法中的操作。

图16描绘了根据示例性实施方案的数据采集方法中的操作。

图17描绘了根据示例性实施方案的阀的布置。

图18是根据示例性实施方案的用于气体歧管的通用转向布置的示意图。

图19是根据示例性实施方案的用于气体歧管的局部站点转向布置的示意图。

图20示出了根据示例性实施方案的用于确定气体管线填充时间的方法的方面。

图21描绘了根据示例性实施方案的用于确定气体衰减(或停留)时间的方法的方面。

图22-25描绘了根据示例性实施方案的方法中的示例性操作的流程图。

图26是示出机器的示例的框图，一个或多个示例性实施方案可以在其上实现，或者一个或多个示例性实施方案可以由其控制。

具体实施方式

后续说明包含实行本公开的说明性实施方案的系统、方法、技术、指令序列以及计算机器程序产品。在后续描述中，为了说明的目的，说明了许多特定细节以提供对示例性实施方案的完整了解。然而，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，本公开可在不具有这些特定细节的情况下实践。

现在参考图1，示出了基于等离子体的处理室的示例。本主题可用于各种半导体制造和衬底处理操作，但在所示示例中，在等离子体增强或自由基增强CVD或ALD操作的背景中描述了基于等离子体的处理室。本领域技术人员还应认识到，其他类型的ALD处理技术是已知的(例如，基于热的ALD操作)并且可以结合非基于等离子体的处理室。ALD工具是一种特殊类型的CVD处理系统，其中在两种或多种化学物质之间发生ALD反应。两种或更多种化学物质被称为前体气体并且用于在衬底(例如半导体工业中使用的硅衬底)上形成薄的材料膜沉积。前体气体被依序引入原子层沉积处理室并与衬底表面反应以形成沉积层。通常，衬底反复与前体相互作用以在衬底上缓慢地沉积越来越厚的一或多个材料膜层。在某些应用中，多种前体气体可用于在衬底制造处理中形成各种类型的一层或多层薄膜。

图1示出了包括基于等离子体的处理室101，其中布置有喷头103(其可以是喷头电极)和衬底支撑组件107。衬底支撑组件107可包括基座，例如以下更详细描述的。通常，衬底支撑组件107寻求提供基本等温的表面并且可以用作衬底105的加热元件和散热器。衬底支撑组件107可以包括静电卡盘(ESC)，其中包括加热元件以帮助处理如上所述的衬底105。衬底105可包括包含元素半导体(例如，硅或锗)的衬底、包含复合元素(例如，砷化镓(GaAs)或氮化镓(GaN))的衬底，或多种其他衬底类型(包括导电、半导电和非导电衬底)。

在操作中，衬底105通过装载端口109装载到衬底支撑组件107上。气体管线113可以向喷头103供应一种或多种处理气体(例如前体气体)。喷头103进而将一种或多种处理气体输送到基于等离子体的处理室101中。供应一种或多种处理气体的气源111(例如，一个或多个前体气体安瓿)耦合到气体管线113。在一些示例中，RF电源115耦合到喷头103。在其他示例中，电源耦合到衬底支撑组件107或ESC。

在进入喷头103和气体管线113的下游之前，使用点(POU)和歧管组合(未示出)控制一种或多种处理气体进入基于等离子体的处理室101。在用于在等离子体增强的ALD(PEALD)操作中沉积薄膜的基于等离子体的处理室101的情况下，前体气体可以在喷头103中混合。

在操作中，基于等离子体的处理室101由真空泵117抽空。RF功率在喷头103和包含在衬底支撑组件107内或上的下电极(未明确示出)之间电容耦合。衬底支撑组件107通常被提供有两个或更多个RF频率。例如，在多种实施方案中，RF频率可以从约1MHz、2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz和其他期望的频率中的至少一个频率中选择。可以根据需要设计用于阻止或部分阻止特定射频频率的线圈。因此，提供这里讨论的特定频率仅仅是为了便于理解。RF功率用于将一种或多种处理气体激励成在衬底105和喷头103之间的空间中的等离子体。等离子体可以帮助在衬底105上沉积各种层(未示出)。在其他应用中，等离子体可用于将器件特征蚀刻到衬底105上的各个层中。RF功率至少通过衬底-支撑组件107耦合。衬底-支撑组件107可具有并入其中的加热器(图1中未示出)。基于等离子体的处理室101的详细设计可以变化。

在一些示例中，在给定的总循环内，ALD可以被认为是多步骤工艺(例如，主要是四个步骤)，包括在处理室内进行的配料、清扫、转化和清扫步骤。其他循环和步骤是可能的。与某些PECVD工艺(其中气体流量、室压强和RF值等参数在整个沉积工艺(循环)期间保持恒定)不同，在ALD中，这些工艺参数(和其他参数)可以随着整个循环内或者甚至在连续的循环中的每个步骤而变化。

在不同步骤期间未受监控的参数变化可以掩盖几个关键控制变量的波动。例如，室压强通常寻求保持在恒定值或设定压强。在多步骤工艺中的不同步骤期间流向室的气流的波动通常由节流阀控制，该节流阀连续移动以寻求保持设定压强。然而，不断变化的气流和移动节流阀可能会受到固有反馈延迟的影响，例如，这通常会导致ALD工艺中的控制不佳。

类似地，在处理期间，当前体气体例如氩(Ar)被允许进入室或被导向旁路时，供应该前体气体的气体管线中的前体歧管压强几乎总是由于气流的涌动或延迟变化而波动。换言之，给定的气体管线压强可以在一定范围内变化，具体取决于气体是流向室(例如，产生突发清扫压强)还是流向分流器(例如，产生受限的流动压强)。这些波动在许多(如果不是全部的话)ALD循环中是明显且不受欢迎的。设定值的参数偏差可能表明室处理问题，并可能影响衬底和膜的特性。

参考图2A-2C，监控室参数的常规方法可包括(仅举例而言)监控室压强(图2A)、前体歧管压强(图2B)、和设定点202附近的清扫压强(图2C)、以及设置在上限206和下限208之间的误差带204。误差带204通常相对较大并且实际上大到它不能检测在ALD循环期间发生的较小的、潜在显著的波动。因此，基于设定点和误差带的传统努力不能准确或真实地监控ALD循环期间更详细的方面或室条件。当今的衬底制造商寻求更准确、可控和越来越具体的室控制，以在衬底上创建高深宽纳米尺寸结构和半导体器件。

在这方面，现在参考其图3。在一些示例中，使用曲线拟合监控和匹配整个沉积或蚀刻循环内的连续配料、清扫、转化和清扫(再次)步骤。一些示例包括为每个特定步骤配置的定义误差范围，而不是为上述类型的完整周期定义的一般误差带。在一些示例中，ALD循环中的每个步骤(例如，上述四个步骤中的每个步骤)基于曲线拟合或定义的步骤特定公差裕度而呈现为可重复的。可以定义时间参考来监控不同变量的可重复性。

在一些示例中，用于工艺参数监控的参照系通过较早或初始步骤或循环为后续步骤或循环建立，这与例如通过常规设定点和误差带建立相反。事实上，一些示例与常规设定点或误差带是无关的(即，忽略常规设定点或误差带)并且基于在给定衬底制造工艺中重复较早的循环或步骤来操作。例如，可以通过试验和实验来调整ALD循环中的参数，以在衬底上产生所需的结构。在不一定知道或识别那些成功参数的绝对值是什么的情况下，本公开的示例允许处理室简单地配置为基于从曲线拟合得出的数据或由步骤特定公差裕度定义的数据重复成功的循环。

图3描绘了三十(30)个ALD循环的示例曲线拟合的曲线图300。在每个ALD循环的持续时间内，以100毫秒(ms)的时间增量监控室压强(y轴)。如图所示，每个ALD循环的开始和结束之间的经过时间在大约一秒或更短的范围内，其中在该持续时间内的每个时间增量处收集室压强数据。在每个ALD循环内的连续步骤(例如，配料、清扫、转化和清扫)的过程中，表示室压强的一组曲线306在数据峰302和谷304之间波动。在图示的示例中，每个ALD循环的开始都以投配步骤开始。

对曲线组中的每条曲线306执行曲线拟合操作，使得连续或随后的ALD循环重复较早的循环。ALD循环中的每个步骤也可以重复之前的步骤。在这点上，可以为与该步骤相关联的一个(或多个)时间增量建立特定步骤的公差裕度。公差裕度可以基于在图4的图表400中描绘的类型的观察到的或设置的可变性数据。在此，对于每个时间增量，可以观察到室压强的可变性(或公差裕度)。例如，相对宽(或松弛)的公差裕度402可以对应于由在图3的0.4时间增量处设置的曲线所表示的相对宽的室压强组。相反，例如，相对窄(或拉紧)的公差裕度404可以对应于由在图3的0.1时间增量处设置的曲线所表示的一组相对窄(或者甚至重合)的室压强。可以定义步骤或ALD循环期间每个时间增量的可变性或公差裕度。曲线组内的一条或多条曲线306也可以独立地或基于公差裕度来定义。例如，可建立一组一条或多条曲线306和/或步骤特定的公差裕度，并将其用于衬底处理操作中的ALD循环期间的步骤和循环监控以及可重复性。

例如，图5描绘了用于ALD工艺中的步骤或循环的监控方法500的示例性操作的流程图。在一些示例中，操作502包括定义ALD循环的时间参考点(开始)(例如，某个配料阀的打开)。在一些示例中，操作502还可以包括针对一系列数据点(例如，时间增量)定义“黄金曲线”或黄金值。在一些示例中，操作502还包括针对每个数据点(时间增量)定义可变性或公差裕度。

在一些示例中，操作504包括收集参数数据。在一些示例中，基于收集频率(例如，1Hz、10Hz、100Hz或1000Hz)以规则间隔(例如，在所谓的触发点)收集参数数据。

在一些示例中，操作506可以包括数据比较，例如比较各种参数的数据，所述参数例如室压强、前体歧管压强、清扫压强、RF反射功率和RF正向功率。将特定时间增量(触发点)的参数值与黄金曲线或黄金值进行比较。在一些示例中，可以在给定循环或步骤结束时、或在给定衬底制造工艺结束时实时执行数据比较。它可以是用户定义的或基于工艺需要或优化。

在一些示例中，操作508包括生成能够实现步骤和循环的可重复性的算法。示例性算法可以包括(或基于)曲线拟合、与黄金值的标准偏差或可变性或公差裕度中的最小或最大范围中的一者或多者。其他算法因素是可能的。

在一些示例中，操作510包括报告(例如，生成曲线拟合的输出，或生成可变性报告)。例如，在一些示例中，操作510可以包括基于可变性报告识别和/或采取纠正措施以调整工艺参数或使工艺参数在成组的拟合曲线或公差范围内。例如，如果工艺参数落在成组的拟合曲线或公差范围内，则一些示例可能包括不采取任何措施。可以相应地生成(或不生成)工具或处理室警告。

工艺参数波动也会使其他区域的工艺控制和监控变得困难。例如，衬底与衬底之间的差异(或批次与批次之间的差异)可能是由衬底处理过程中室热量的积累引起的。工具与工具之间的差异可能是由泵效率差异引起的。传统上，控制变化的主要努力集中在监控单个设备的性能上。示例性设备及其相关参数可以包括MFC流量，其中设备误差限度被设置为流量的1％。在衬底处理期间，MFC流量被监控以在该限度内运行。进一步的设备和参数可以包括阀控时序(例如，被监控以在50ms的打开时间和70ms的关闭时间内操作的ALD阀控时序)。在另一示例中，可以将阀设置为在25ms时在打开和关闭位置之间切换。在其他示例中，可以使用热电偶监控设定范围内的偏差来控制基座温度。RF功率控制可以包括对正向和反射功率的监控。这些设备通常会受到固有性能或响应限制的影响，这些会导致室控制不佳以及随机或波动的室条件。监控限度不够严密以及工艺因素和设备限度的多样性可能会导致这种不良影响。

此外，参考图6，与大多数PECVD工艺不同，其中例如气体流量、压强和RF功率之类的参数在整个沉积工艺期间通常保持恒定，每个循环中的一些参数在ALD工艺(循环)期间连续变化。图6中的表600示出了ALD循环中的示例性步骤和相关参数。如图所示，这些步骤可以包括配料、配料后清扫、RF功率施加和清扫。

本文中的一些示例寻求解决这样的挑战并且包括测量参数的匹配而不是设备参数的监控。例如，一些示例因此被配置为能够针对给定的一组处理步骤或循环以及跨处理工具中的一组处理室来匹配设备和/或室性能。例如，在每个ALD步骤期间产生的压强波动或压强可以通过调整在一个循环的各个步骤中发生的一个或多个工艺参数来逐个循环或跨工具和室匹配。例如，衬底制造工艺中的单个步骤(或循环)中的给定压强设定点可以使用气流的动态和实时调整跨步骤或循环匹配(或重复)。

类似地，在一些示例中，不同水平的前体歧管压强会影响沉积速率(depR)，并且可能是室匹配中的关键变量。前体歧管压强又会受到一个或多个示例性因素(例如前体气体(例如Ar)推流、前体流(或安瓿温度)、通过分流器的抽送效率和室出口或分流时序)的影响。如上所述，当前技术控制和监控设备设定点，例如MFC流量、阀打开和关闭时间、RF发生器的功率等，并试图将室参数控制到设定点。衬底与衬底之间、批次与批次之间以及工具与工具之间的可变性通过使用设备参数并对其进行监控来控制。假设匹配来自对设备参数的控制。然而，处理室或气体管线内的实际状况在由ALD步骤和循环施加的时间限度内不受控制或匹配。

一些示例包括动态工艺控制和监控以实现室匹配。示例可以包括测量参数的匹配而不是匹配设备参数以实现匹配的室性能。在一些示例中，例如，“黄金曲线”或黄金值可以表示成组期望的参数值，其用于在室中使给定的或期望的衬底形成。室可以使用设置为“黄金”条件或值的控制变量进行操作。在一些示例中，“黄金曲线”可以基于源自一个步骤或循环的参数数据，然后其用作基准或参考点以重复该步骤或循环，或匹配跨例如室、衬底、和工具的参数值或控制变量。

ALD循环中的相关步骤的一组示例性的黄金值出现在本文的图7中的表700中。压强和气体流量行分别包括两个值：“黄金”值(简单标记为压强或流量)和“修改后的”压强或流量。在一些示例中，在操作期间，修改每个步骤中的压强，以便监控的压强曲线与黄金室的黄金值相匹配。类似地，可以修改每个步骤中的气流以匹配黄金流量值或黄金压强值。一个参数的调整可以导致该参数的直接变化或导致与第一参数相关联的另一个参数的间接变化(例如，影响室气流压强的相关变化的室气流变化)。

在一些示例中，在ALD循环的第一步中存在的压强波动或压强通过调整压强设定点而在随后的步骤(或循环)中匹配。因此，在一些示例中，控制工艺以匹配较早的工艺参数作为各种标准，而不是通过调整到给定的设备参数。在一些示例中，匹配的压强调整以单独的步骤或通过循环执行。在一些示例中，例如，通过匹配较早的气流直接或间接地执行压强匹配。

图8中示出了匹配方法800中的示例性匹配操作。在图表802中，将看到第一步骤或循环中的工具A压强曲线804与第二步骤或循环中的工具B压强曲线806不匹配。它们各自的值曲线不匹配并且相对于彼此偏移。在所示示例中，可以说曲线806中的工具B压强值落后于曲线804中的工具A压强值。在一些示例中，对室参数(例如气体流量或压强参数)进行调整，使得如图表808所示，两条曲线804和806基本匹配。精确匹配的步骤或循环有助于确保室条件的可重复性和衬底制造的一致性，从而提高衬底结构和半导体器件的创建精度。

在其他示例中，即使工具上的所有相关设备都在规格范围内运行，在ALD循环期间用于两个不同室的前体歧管压强曲线也可能不匹配。室与室之间的可变性可能由抽送效率差异、前体歧管压强和室阀中的阀控时序差异、气体管线温度等引起。示例性的室与室之间的差异在图9中以图形方式描绘。例如，在图表900中，可以在时段902中观察到室的压强的差异。在图表904中，各个(室与室之间的)压强的差异是可辨别的。所示压强曲线906和908相对于时间和压强大小彼此偏移(不匹配)。

一些示例解决了室与室之间的匹配的问题。在这点上，用于在ALD循环中调整前体歧管压强的一组参数出现在本文的图10中的表1000中。示例性参数包括前体气流(例如，氩Ar)、前体流、安瓿入口和出口阀控时序以及室入口和出口阀控时序。示例性参数可能具有与它们中的每一个相关联的黄金值或黄金曲线。其他参数是可能的。

可以通过对一些参数进行某些调整来赋予对前体歧管压强的控制效果或影响，例如如表1000的注释部分中所指出的。例如，氩气推流可以影响前体歧管压强的大小和可以在垂直方向移动压强曲线。换言之，如果在第二个或后续步骤(或循环)中建立的前体歧管压强曲线要与在较早的步骤或循环中建立(或由其产生)的相应曲线匹配，并且看起来比在匹配图表(例如，图表802)中的较早曲线“低”，则随后循环(第三和第四循环等)中的压强曲线可以通过相应地调整氩前体推流而被校正为向上移动。因此，与基于不灵活的设定点或误差带相反，处理室中的条件可被配置为通过监控源自较早步骤或循环的参数值而保持基本恒定。

图11中说明了匹配方法1100中的示例性操作。这里，为了在ALD工艺的每个步骤或循环中建立匹配的前体歧管压强1102和1104，利用了参数的变化，例如推流(每个ALD循环)、安瓿温度和阀控时序的变化。进而，取决于此，匹配的前体歧管压强可以使室与室之间的沉积速率匹配。

用于动态工艺控制的方法中的示例性操作可以包括：选择要匹配的控制变量(例如，压强)、确定要改变的参数以修改控制变量、确定参数的控制增量以及计算控制变量与黄金曲线的偏差。参考图12，用于室中的动态工艺控制的方法1200中的示例性控制操作可以包括：在操作1202，识别控制变量(例如，压强)并为其建立黄金曲线或黄金值；在操作1204，识别可以影响所识别的控制变量的值的第一调整参数；在操作1206，确定控制变量的所识别的参数的幅值或逐步增量；在操作1208，选择对控制变量具有最大潜在影响的参数增量；在操作1210，确定控制变量是否在规范内；在操作1212，如果是，则重复操作1206和1208，或者如果否，则在操作1212应用所选择的参数增量；在操作1214，在应用所选择的参数增量之后确定控制变量是否在规范内。如果是，则方法1200包括重复操作1206和1208。如果否，则示例性方法1200包括：在操作1216，识别可以影响所识别的控制变量的值的第二调节参数(例如，气体流量设置)，并且在操作1218到1226重复以上针对第二调整参数概括的控制操作。一旦在第一和第二调节参数中选择的增量已经在识别的控制变量中建立了黄金值，则在1218，室被优化以用于压强匹配。

一些示例包括用于确定与动态工艺控制中的黄金曲线的偏差的方法。方法中的示例性操作可以包括在ALD循环开始时定义时间参考点(例如，用于打开阀以对室进行配料的数字输出信号)。此后以规定间隔(例如，1ms、10ms、50ms、100ms)收集的每个数据点都与黄金曲线中的相应数据进行比较。与黄金曲线的偏差或误差限度可以基于实验或基于用户规范来预先定义。一旦针对特定测量优化了参数，例如室压强，则检查参数变化对其他控制变量(例如前体歧管压强)的影响，并在必要时进行调整。图13中的表1300提供了可以修改以匹配不同控制变量的参数示例。

本文中的一些示例使动态参数控制能够匹配实际测量值，例如室压强、气体管线压强、温度、传递的RF功率以实现衬底与衬底之间、批次与批次之间以及室与室之间的匹配。一些示例包括优化参数以最小化与黄金曲线或黄金值的测量偏差。优化的参数可能因室而异。优化参数在不同累积时可能不同，以解决其他因素(例如，漂移)。一些示例包括用于执行用于工艺控制的参数优化的软件功能(下面将更全面地描述)。本工艺控制方法可以定期或间歇地执行，例如在连续操作期间或在工具启动或计划维护期间。参数优化可以在分配的优先级中执行，并且在一些示例中，可以基于对给定工艺影响最大的控制变量。

在进一步的方面，一些示例包括用于高级监控工艺(例如，特别是ALD和CVD工艺)的自学习技术。这些技术试图解决使用传统方法来控制传统设备时可能出现的监控问题。例如，MFC通常在设定误差范围的设定点附近进行监控。阀控时序控制通常监控ALD阀的打开和关闭时间，其可以在给定的循环或工艺中在短至50毫秒的时间段内在打开和关闭状态之间切换。RF生成通常基于正向和反射功率进行测量和控制，而这反过来又在误差带内进行监控。室和其他温度在误差带/百分比内的设定点附近进行控制和监控。

监控工艺(与设备相反)参数的常规努力包括监控围绕设定误差带的设定点的室压强。误差带通常设置得足够大，以忽略ALD循环期间发生的固有波动。因此，这些努力并未真正监控ALD循环期间更详细的方面或室状况。详细和深度的室控制正越来越多地用于创建高深宽比纳米级衬底结构和半导体器件。此外，前体歧管和突发清扫压强通常也在带周围进行监控。传统的误差带通常设置得太宽，无法在ALD循环期间捕获较小的波动，从而导致上述类似的挑战。

就所传递的RF功率而言，一次性检查RF功率仅检查RF激励后RF是开启还是关闭。电压-电流(VI)传感器在等离子体“开启”步骤期间监控RF功率，并且仅以高于RF功率的频率(例如，1kHz)进行监控。因此，从广义上看，当前的方法是基于限度或误差带设置。它是一种通常基于有限数据的被动或“不灵活”的监控方法。通常，监控频带非常宽，这不能处理甚至解决当今半导体制造的日益苛刻的要求中的严格工艺控制问题。在其他缺点中，相同的监控带适用于所有工具，并且没有工具相对工具的修改或定制。通常，任何定制都是临时手动执行的。很少或没有衬底相对衬底或工具相对工具的性能或比较(无论是在预防性维护之后还是在硬件更换之后考虑累积)通常在传统技术中执行。

如上所述，ALD工艺可以被认为是多步骤工艺。参考图14，典型的ALD循环1400包括四个主要步骤：配料1402、清扫1404、转化1406和清扫1408。在一些当前示例中，ALD循环中的每个步骤以及给定ALD工艺中的后续循环针对不同的变量被单独监控。在每个ALD步骤和/或循环中使用在“智能”自学习监控过程中的曲线拟合或定义的误差裕度来匹配监控变量。每个ALD循环都是可重复的，并且可以监控例如室压强、前体歧管压强、温度等参数以实现每个循环或步骤的可重复性(并且使其可重复)。

示例性自学习监控方法1500中的操作1502-1522在图15中示出。方法155包括：在操作1502，定义一个或多个参数以监控，例如阀控时序、VI传感器、RF正向、RF反射、压强(例如室、前体歧管或爆裂压强)和其他参数。初始数据可以被收集以与起始值进行比较并且定义基本优点，并且可能包括黄金值或曲线。例如，黄金曲线可以如图3所示。操作1504包括对诸如平均值、标准偏差、失控百分比(OOC)和其他统计值等方面的数据分析和记录。操作1504还可以包括用新数据(例如导出的统计值)更新性能数据。操作1506可以包括基于与一个或多个统计值(例如平均性能)的偏差来监控室性能。操作1508可以包括确定偏差是否在设备限度内。如果是，则可以重复先前的操作，例如操作1504。操作1510可以包括确定偏差是否在设备限度之外。如果否，则操作1512包括发出用户查看警告。经审查，如果可行，则可以如图所示重复该方法中的早期操作。如果不可行，则操作1522包括发出工具警报。操作1514可以包括以规定间隔(如可以是用户定义的)保存跟踪器数据。操作1516包括将性能数据与跟踪器数据进行比较以识别数据草稿。基于该比较，操作1518包括识别数据中是否存在漂移。如果是，则操作1520包括发布报告以获得用户输入和纠正措施。

示例性自学习监控方法可以包括从多个系统获取数据以定义用于室与室之间以及工具与工具之间的性能匹配的规格内室性能。图16中示出了数据采集方法1600中的示例性操作1602-1612。在操作1602，识别多个系统(例如，处理室)。在操作1604，监控系统从识别的处理室(或工具)中的选定模块检索参数的实际性能或黄金曲线值。识别检索频率。例如，检索频率可以是用户定义的、每天、基于跟踪器数据或每周。

在操作1606中，获得来自每个室或工具的统计工艺控制(SPC)计量。操作1608包括针对每个相关参数将室与室之间(或工具与工具之间)的性能进行比较和分析，并为每个室(例如视图中的室1-3)定义平均性能和标准偏差值。操作1608可以包括基于用户定义的标准(例如，3σ)生成异常值性能警报并且建立与获得的SPC数据的相关性。操作1610包括执行整个室与室之间(或工具与工具之间)的比较和分析，并且在操作1612中，如果合适的话发出工具警报。

在一些示例中，智能自学习监控系统包括基于机器学习模型创建监控工艺的机器学习部件。这些部件可以包括数据预处理部件。预处理部件接收来自例如处理室或一组黄金值或曲线(例如，图3中描绘的类型)的训练数据。预处理部件对训练数据进行预处理，包括例如将MapReduce函数或类似功能应用于训练数据。特征提取部件然后可用于从预处理的训练数据中提取多个特征(例如工艺参数)并将这些特征馈送到机器学习算法中。提取的特征可以与上述控制变量中的一个或多个有关。在一些示例中，机器学习算法学习分配给每个特征的权重并将这些权重应用于函数。函数和学习的权重可以包含在上面讨论的机器学习模型中或构成上面讨论的机器学习模型。一个或多个机器学习模型存储在文件系统中，并在需要执行室性能分析或工艺监控时检索。

机器学习算法可以从许多不同的潜在监督或非监督机器学习算法中选择。监督机器学习算法的示例包括人工神经网络、贝叶斯网络、基于实例的学习、支持向量机、随机森林、线性分类器、二次分类器、k-最近邻、决策树和隐马尔可夫模型。非监督机器学习算法的示例包括期望最大化算法、向量量化和信息瓶颈方法。在示例性实施方案中，使用二元逻辑回归模型。二元逻辑回归处理因变量的观察结果只能有两种可能类型的情况。逻辑回归用于根据自变量(预测变量)的值来预测一种情况或另一种情况为真的几率。在进一步的示例性实施方案中，提升树梯度下降过程用于机器学习。

可以在运行时评估包含在机器学习模型中的函数以产生工艺匹配分数。匹配分数是基于评估各种参数并将机器学习算法学习到的特征权重应用于特征，对在多个系统中尝试匹配条件将导致成功匹配的可能性的预测。在一些示例中，预测的匹配可以包括混合结果，或包括参数调整的输出，具有提高的置信度的该参数调整将导致室与室之间或工具与工具之间的匹配。

在进一步的示例中，提供了包括硬件和软件的系统和方法以确定气体管线填充时间。在一些示例性的沉积或蚀刻系统中，气体从气箱输送，并且包括气体源和沉积或蚀刻室之间的若干阀和过滤器。通常，在这方面使用MFC、MFC入口和出口阀、过滤器和室入口阀。气体从特定阀到室的行进时间可以定义为气体管线填充时间。

在一些示例中，气体管线填充时间可能受到某些因素的影响。这些因素可以包括MFC响应和渐变(ramp)时间，在一些示例中，渐变时间需要1到3秒以使相关气流达到与设定点相差在+/-2％以内。填充时间因素还可以包括阀打开时间。在一些示例中，阀打开时间在几毫秒的范围内，包括气动延迟和其他延迟。一些示例包括气动阀的在<100ms的范围内的阀打开时间。其他因素可能包括气体管线的传导率，包括阀传导率，或过滤器处的压降。从根本上说，气体速度取决于压差，而压差进而受气体管线的传导率影响或由其决定。对于可以为给定气体管线填充提供足够时间的沉积和蚀刻工艺，气体管线填充的任何延迟不会显著影响沉积或蚀刻工艺，如果有的话。

进一步如上所述，ALD工艺可以包括导致在衬底表面上形成膜的多个步骤。这些步骤可以包括前体气体分子粘附到衬底表面的配料步骤、从室中去除过量前体气体的配料后清扫、用于激励等离子体并将表面上的吸附的气体分子单层转化成薄膜的RF功率的施加以及用于清除反应副产物的RF清扫。这些步骤中使用的气体通常来自各种不同的歧管。

目前，不测量或监控气体管线填充时间。可以使用提前频率(kHz)监控来监控阀打开和关闭时间。ALD阀可包括检测阀膜片位置的光学传感器。阀打开和关闭时间由命令(数字输入，DI)到操作阀的气动组的时间差和感测阀膜运动的光学传感器(数字输出，DO)的回读来监控。

例如，参考图17中所示的阀的布置1700，在沉积或蚀刻系统中，气体通常从气箱输送，并且可以在一个或多个气体源和沉积/蚀刻室之间提供若干阀和过滤器。通常，阀包括MFC、MFC入口和出口阀、过滤器和室入口阀。气体从特定阀到室的行进时间可以定义为气体管线填充时间。气体管线填充时间取决于MFC响应和渐变时间。在一些示例中，阀通常需要1-3秒才能使气体流量达到与设定点值相差在+/-2％以内。阀打开时间通常发生在几毫秒的范围内。包括压缩干燥空气延迟和其他延迟在内，气动阀的阀打开时间可能低于100毫秒。阀传导率可以包括过滤器处的压降。从根本上说，气体速度取决于压差，而压差又由气体管线的传导率控制。对于可以允许有足够时间进行气体管线填充的沉积和蚀刻工艺，气体管线填充的这种延迟可能与沉积/蚀刻工艺无关，但在某些情况下，气体管线填充延迟是不可接受的。需要较短的ALD循环时间以实现高吞吐量(和深衬底形成能力)意味着衬底处理操作不能等待MFC渐变时间或延迟。因此，在一些示例中，确定气体管线填充时间以排除其延迟或不稳定的潜在原因。基于这样确定的填充时间，供应相关气体的MFC被配置为以连续或一致的方式操作。

分流器(其允许气体在不需要时绕过室，例如到达排放管或所谓的前级管线)的存在也会影响气体管线填充时间。图18是用于气体歧管的通用分流装置1800的示意图。气体被分流离开室并且通常会导致相对较长时间的气体管线填充。图19是用于气体歧管的单独站分流装置1900的示意图。气体被分流到更靠近室的位置，通常会导致相对较短时间的气体管线填充。

在ALD工艺中，单个步骤时间可以包括从最近的出口阀到处理室的气体管线填充时间。因此，一些示例性实施方案寻求解决复杂且关键的需求，即能够提供一致的工具与工具之间的可测量的气体管线填充时间。

一些示例性实施方案在不同时间(例如在启动时、在预防性维护之后或以规定间隔)自动测量气体管线填充时间。当前测量值会自动与之前的测量值进行比较，并报告气体管线填充时间的任何变化。更广泛地说，还可以将测量值与从其他工具得出的气体管线填充时间进行比较，以确定工具与工具之间的差异以及工具的适用性或状态。

一些示例使用室压强计测量或监控气体管线填充时间。例如，在一些示例中，使用歧管出口阀的打开和室压强增加之间的时间差来测量或计算气体管线填充时间。一些示例性方法包括在由气泵供应的处理室中建立基础压强或恒定压强。该方法包括关闭泵的节流阀和/或分流阀以将室与泵隔离。气流被设置为从寻求测量管线填充时间的适用歧管或气体管线分流。该方法还包括打开气体歧管出口阀并关闭分流阀且测量室压强的增加。通常，在室压强开始增加之前会有一些初始延迟。在一些示例中使用的压强渐变曲线可用于计算气体管线填充时间或延迟。换言之，压强渐变的初始延迟表示到达室的气体管线填充时间。计算出的延迟(填充时间)可以考虑到控制和监控系统以及方法中，包括进气算法中，以增强衬底处理室的稳定操作和室匹配操作。

现在参考图20中的图表2000描述用于确定气体管线填充时间的示例方法。该图表包括线2002，其表示从处理室供应或去除气体的气体阀的移动(关闭或打开)。在这种情况下，示例性的阀是分流阀，如图例所示。分流阀控制绕过室的管线中的气体。如果分流阀关闭，气体不会从室中分流，而是可以进入室。气体进入室并且室内的压强升高。通常，分流阀的关闭与室供应阀的打开一致，以允许供应到室内。在任何情况下，在本示例中，正在确定分流阀的气体管线填充时间。

线2002表示分流阀从y轴上位置“1”处的打开(分流)位置到同一轴上“0”处的关闭位置的物理关闭。当分流阀关闭时，室中的压强会如上所述增加。这种增加由曲线图2000中的压强线2004表示。在一段时间之后，线2004的斜率变得恒定，即表示响应于气体恒定或稳定进入室，均匀或稳定的气体压强增加。线2004的斜率将随着气流增大而增加。通过外推线2004的斜率直到它与x轴相交来确定气体管线填充时间。交点由曲线图2000中的位置2006表示。气体管线填充时间是时间线2008表示的时间段，时间线2008在交点2006和由位置2010表示的分流阀的最终关闭处之间延伸。换句话说，在分流阀关闭(即让气体完全进入或最大限度填充到室内)与室内压强以恒定的速度增加的点之间存在渐升或延迟时间(即气体管线填充时间)。

在一些实施方案中，识别气体衰减时间。气体出口阀的关闭并不意味着立即停止流向室的气流。除了由其他部件引起的延迟之外，还可能会存在指示阀关闭中的延迟和阀物理上达到完全关闭中的延迟。即使当阀关闭时，已经在气体管线中的阀下游的气体仍然继续进入室。

在一些示例中，确定气体衰减(或停留)时间的方法可以包括以下操作中的一个或多个。最初，室在基本压强或恒定压强下实施。室由节流阀和狭缝阀供应，从而控制来自供应泵的气体进入。供应室的供应节流阀和狭缝阀关闭以将室与供应泵隔离。气流被设置为从寻求测量气体衰减时间的歧管或气体管线分流。气体歧管出口阀打开，分流阀关闭。测量室压强的增加。然后打开分流阀，关闭气体出口阀。该方法然后包括测量室压强最大化或稳定的时间。这个最大化或稳定时间段的时间是在阀关闭指令被发送到出口阀之后气体停止流入室所需的时间(即气体衰减或停留时间)的量度。

描绘示例性气体管线填充时间和示例性气体衰减时间的图表2100在图21中示出。图表中的线2102表示供应处理室的阀的打开和关闭。该阀在2104指示的时间段内关闭。该阀在时间段2106内打开并允许气体进入室，从而在室内形成压强。阀在2108再次关闭。室压强由室压强计测量并由压强线2110表示。如上所述，气体管路充气时间可以根据在2112指示的时间段或增量(即，压强斜率的外推与x轴的交点与在2102指示阀打开的时刻之间的时段)来确定。气体衰减时间由在2108阀关闭后达到稳定所花费的时间确定。该气体衰减时间可以在2114的展开视图中更清楚地可见(在本例中为80ms)。

因此，一些示例提供了使用室压强测量气体管线填充时间的方法和使用室压强测量气体衰减(或停留)时间的方法。这些值可以集成到动态监控工艺和软件中，以用于自动参数测量、室控制和匹配技术。填充和衰减(停留)值对于监控工具与工具之间(或室与室之间)的可变性以及气体管线填充或衰减随时间推移的日常漂移可能是重要的。此类方法可应用于采用多步骤程序(或循环)进行沉积或蚀刻并且需要非常快的步骤和循环时间的产品线。更快的步骤和循环时间可以使气体管线填充和衰减时间变得至关重要。本发明的实施方案能够实现它们的测量和监控。

示例性的实施方案可以包括方法。参考图22，用于监控ALD半导体制造工艺中的处理循环的方法2200包括：在操作2202，基于制造工艺中的重复操作定义ALD循环的参考时间基准；在操作2204，针对基于参考时间的循环时间增量中的一系列数据点，访问包括一系列参数值的黄金曲线；在操作2206，访问黄金曲线中每个数据点的可变性或公差裕度；在操作2208，基于ALD制造工艺中的循环的循环时间增量收集参数数据；在操作2210，动态监控参数数据中的参数值是否落入数据点处的可变性或公差裕度内；在操作2212，基于确定参数值落在可变性或公差裕度之外，调整制造工艺使得后续循环中的参数值与黄金曲线中的相关参数值匹配。

在一些示例中，形成参考时间基准的基础的重复动作包括打开或关闭供应处理室的指定阀。

在一些示例中，基于收集频率以规则间隔收集参数数据，收集频率在0-1Hz、或1-10Hz、或10-100Hz、或100-1000Hz的范围内。

在一些示例中，操作还包括将在触发点处收集的参数数据与黄金曲线中的对应的成组的参数数据进行比较。

在一些示例中，参数数据包括与前体歧管压强、清扫压强、转换歧管压强、室压强、气体流量、RF反射功率和RF正向功率中的一项或多项相关联的参数值。

参考图23，用于监控半导体制造工艺中的处理循环的方法2300包括：在操作2302，识别制造工艺的参数；在操作2304，基于制造工艺的第一循环生成包括第一参数值的参数值的第一曲线；在操作2306，基于为第一循环生成的曲线，为制造工艺的第二循环识别参数的第二值；以及操作2308，调整制造工艺以使第一参数值与第二参数值匹配。

在一些示例中，操作还包括：生成包括从制造工艺的第二循环导出的多个参数值的第二曲线；将参数值的第二曲线与参数值的第一曲线进行曲线拟合。

在一些示例中，曲线拟合操作包括：基于制造工艺的第三和后续循环或从制造工艺的第三和后续循环得出的一系列参数值的曲线与第一曲线或第二曲线拟合以生成定义成组的黄金参数值的用于制造工艺的黄金曲线。

在一些示例中，制造工艺的每个循环包括ALD工艺中的多个步骤；所述操作还包括：将所述ALD工艺的每个步骤中的参数值与成组的黄金参数值中的参数值进行匹配。

在一些示例中，黄金曲线包括用于ALD工艺中的每个步骤的黄金参数值。

在一些示例中，所识别的参数与制造工艺的控制变量相关联；并且操作还包括：直接或间接地使用第一和第二参数值来识别第二循环中的控制变量的值与第一循环中的控制变量的值的匹配；并且调整制造工艺以使第一参数值与第二参数值匹配。

参考图24，用于监控半导体制造循环中的处理步骤的机器学习方法2400包括：在操作2402，基于从处理室收集的参数数据，为一系列重复循环中的每个步骤生成成组的黄金参考参数值；在操作2404，基于成组的黄金参考值生成机器学习模型；并且，在操作2406，使用机器学习模型将一系列的重复循环中的第二循环中的参数值与一系列的重复循环中的第一循环中的对应参数值匹配。

在一些示例中，半导体制造工艺是ALD工艺；并且在一系列的重复循环中的每个循环的步骤包括包括配料、清扫、转化和清扫步骤的顺序步骤。

在一些示例中，操作进一步包括：生成包括用于每个顺序步骤的参数值数据的黄金曲线；并使用黄金曲线作为机器学习模型的训练数据。

在一些示例中，操作进一步包括：基于机器学习模型，通过将第二循环的每个顺序步骤中的参数值与第一循环的每个顺序步骤的对应参数值匹配来重复和匹配一系列的重复循环中的每个循环。

在一些示例中，参数包括前体歧管压强、清扫压强、室压强、气体流量、室温度、RF反射功率和RF正向功率中的一者或多者。

在一些示例中，操作进一步包括：收集来自处理室的性能数据；识别性能数据中的漂移并生成性能漂移数据；并且将漂移数据合并到用于机器学习模型的训练数据中。

参考图25，用于监控半导体制造工艺中的处理循环的方法2500包括：在操作2502，识别制造工艺的参数；以及在操作2504，基于制造工艺的第一循环生成包括第一参数值的参数值的第一曲线，所述参数值包括用于供应处理室的管线的气体管线填充时间。

在一些示例中，操作进一步包括：基于在供应处理室的管线中的阀的打开与此后恒定压强增加的确定之间的压强渐升时间来计算气体管线填充时间。

在一些示例中，操作进一步包括：基于为第一循环生成的曲线，识别用于制造工艺的第二循环的参数的第二值；生成第二曲线，该第二曲线包括从制造工艺的第二循环导出的多个参数值；以及将参数值的第二曲线与参数值的第一曲线进行曲线拟合。

在一些示例中，曲线拟合操作包括：基于制造工艺的第三和后续循环或从制造工艺的第三和后续循环得出的参数值的一系列曲线与第一或第二曲线拟合以生成定义用于制造工艺的成组的黄金参数值的黄金曲线。

在一些示例中，制造工艺的每个循环包括ALD工艺中的多个步骤；并且其中所述操作还包括：将所述ALD工艺的每个步骤中的参数值与所述成组的黄金参数值中的参数值进行匹配。

在一些示例中，黄金曲线包括用于ALD工艺中每个步骤的黄金参数值。

在一些示例中，所识别的参数与制造工艺的控制变量相关联；并且操作还包括：直接或间接地使用第一和第二参数值来识别第二循环中的控制变量的值与第一循环中的控制变量的值的匹配，并调整制造工艺以使第一个参数值与第二个参数值匹配。

图26是示出机器2600的示例的框图，通过该机器2600可以控制在此描述的一个或多个示例性工艺实施方案。在替代的实施方案中，机器2600可作为独立设备操作，或可连接(例如网络连接)至其他机器。在网络式部署中，机器2600可在服务器-客户端网络环境中以服务器机器、客户端机器、或以上两者的容量操作。在一示例中，机器2600可用作点对点(P2P)网络(或其他的分布式网络)环境中的对等机器。此外，虽然仅显示单一的控制器2600，然而术语“机器”也应视为包含机器(控制器)的任何集合，这些机器单独或联合执行一组(或多组)指令以执行本文所述的方法的任一或多者，例如经由云端运算、软件即服务(SaaS)或其他的计算机集群配置执行。在一些示例中，并参考图26，非暂时性机器可读介质包括指令2624，指令2624当被机器2600读取时使控制器控制至少包括上文概括的以及这里所述的非限制性示例操作的方法中的操作。

本文所述的示例可包含逻辑、或多个组件或机构，或可通过逻辑、多个组件或机构而操作。电路系统是在包含硬件(例如简单电路、栅极、逻辑等)的有形实体中实施的电路集合。电路系统构件可随时间推移及基本硬件可变性而具有灵活性。电路系统包含在进行操作时可以单独或组合的方式执行指定操作的构件。在一示例中，可以固定不可变的方式设计电路系统的硬件以执行特定操作(例如硬连线)。在一示例中，电路系统的硬件可包含可变连接实体组件(例如执行单元、晶体管、简单电路等)，其包括经物理方式(例如经磁性方式、经电气方式、通过不变质量粒子的可移动设置等)修改以将特定操作的指令进行编码的计算机可读介质。在连接实体组件时，使硬件组件的基本电气性能改变(例如，从绝缘体变成导体，反之亦然)。指令使嵌入式硬件(例如执行单元或加载机构)能经由可变连接而在硬件中产生电路系统的构件，以在进行操作时执行特定操作的部分。因此，当设备进行操作时，计算机可读介质被通信地耦合至电路系统的其他组件。在一示例中，实体组件中的任一者可用在多于一个的电路系统中的多于一个的构件中。例如，在操作中，执行单元可在一时间点时用于第一电路系统的第一电路中，而在不同时间时由第一电路系统的第二电路、或由第二电路系统的第三电路再使用。

机器(例如计算机系统)2600可以包含硬件处理器2602(例如中央处理单元(CPU)、硬件处理器核、或其任何组合)、图形处理单元(GPU)2632、主存储器2604以及静态存储器2606，以上每一者中的一些或全部可经由互连(例如总线)2608彼此通信。机器2600还可包含显示设备2610、字母数字输入设备2612(例如键盘)以及用户接口(UI)导航设备2614(例如鼠标)。在一示例中，显示设备2610、字母数字输入设备2612以及UI导航设备2614可为触摸屏显示器。机器2600可另外包含海量存储设备(例如驱动单元)2616、信号产生设备2618(例如扬声器)、网络接口设备2620以及一或更多传感器2630，例如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计、或另一传感器。机器2600可包含输出控制器2628(例如串行的(例如通用串行总线(USB))、并行的、或其他有线或无线的(例如红外线(IR)、近场通信(NFC)等)连接)，以与一或更多外围设备(例如打印机、读卡器等)进行通信、或控制该一或更多外围设备。

海量存储设备2616可包含机器可读介质2622，一或多组数据结构或指令2624(例如软件)可存储于机器可读介质2622上，这些数据结构或指令2624实现本文所述技术或功能中的任一或多者、或被本文所述技术或功能中的任一或多者使用。指令2624在其由机器2600执行的期间，也可如图所示完全或至少部分地存在于主存储器2604内、静态存储器2606内、硬件处理器2602内、或GPU2632内。在一示例中，硬件处理器2602、GPU2632、主存储器2604、静态存储器2606、或海量存储设备2616中的一者或任何组合可构成机器可读介质2622。

虽然机器可读介质2622被显示为单一的介质，然而术语“机器可读介质”可包含被配置以存储一或更多指令2624的单一介质、或多个介质(例如集中式或分布式数据库和/或相关高速缓存及服务器)。

术语“机器可读介质”可包含：能够存储、编码、或运载用于由机器2600执行以及使机器2600执行本公开内容的技术中的任一或多者的指令2624的任何介质；或能够存储、编码、或运载由这样的指令2624所使用或与其相关的数据结构的任何介质。非限制性机器可读介质示例可包含固态存储器以及光学与磁性介质。在一示例中，海量机器可读介质包含具有多个粒子的机器可读介质2622，该多个粒子具有不变质量(例如静质量)。因此，海量机器可读介质并非瞬时传播信号。海量机器可读介质的特定示例可包含非挥发性存储器，例如半导体存储器设备(例如电子可编程只读存储器(EPROM)、电子抹除式可编程只读存储器(EEPROM)以及快闪存储器设备；磁盘，例如内部硬磁盘及可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM与DVD-ROM磁盘。指令2624可经由网络接口设备2620使用传输介质以通过通信网络2626来进一步发送或接收。

虽然已参照特定的示例性实施方案或方法描述了示例，但显然，可在不偏离所述实施方案的更广泛范围的情况下对这些实施方案进行各种修改及改变。因此，说明书和附图被视为说明性的而非限制性的。构成本文中的一部分的附图以说明(而非限制)的方式显示特定实施方案，可在这些特定实施方案中实践主题。所示实施方案以足够细节进行描述，以使本领域技术人员能够实行本文所公开的教导。可使用其他实施方案及从中产生其他实施方案，使得可在不偏离本公开内容的范围的情况下进行结构与逻辑的替换及变化。因此该具体实施方式不被视为限制性的，且各种实施方案的范围仅由所附的权利要求、连同这些权利要求所赋予的等效方案的全部范围所限定。

本发明主题的这些实施方案在此可单个地和/或共同地由术语“发明”所提及，其仅是为了方便，而不旨在将本申请的范围自愿性地限制于任何单一的发明或发明构思(如果事实上公开多于一个的发明或发明构思的话)。因此，虽然本文显示并描述了特定实施方案，但应理解，为实现相同目的而计算的任何配置可替代所示的特定实施方案。本公开内容旨在涵盖各种实施方案的任何和所有的调整或变化。在阅读以上说明后，上述实施方案的组合以及本文未具体描述的其他实施方案对于本领域技术人员而言是显而易见的。

Claims

1.一种用于监控制造工艺中的处理循环的系统，所述系统包括：

用于所述制造工艺的处理室；以及

一个或多个控制器，其被配置为执行工艺监控操作，所述操作包括：

识别所述制造工艺的参数；以及

基于所述制造工艺的第一循环产生包括第一参数值的参数值的第一曲线，所述参数值包括供应所述处理室的管线的气体管线填充时间。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述操作还包括：

基于供应所述处理室的管线中的阀打开和此后恒定压强增加的确定之间的压强渐升时间来计算所述气体管线填充时间。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述操作还包括：

基于所述第一循环的所生成的所述曲线，识别所述制造工艺的第二循环的所述参数的第二值；

生成第二曲线，所述第二曲线包括从所述制造工艺的所述第二循环导出的多个参数值；以及

将所述参数值的第二曲线与所述参数值的第一曲线进行曲线拟合。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述曲线拟合操作包括：

基于所述制造工艺的第三和后续循环或从所述制造工艺的第三和后续循环导出的参数值的一系列曲线与所述第一或第二曲线拟合以生成定义用于所述制造工艺的成组的黄金参数值的黄金曲线。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述制造工艺的每个循环包括ALD工艺中的多个步骤；以及

其中所述操作还包括：

将所述ALD工艺的每个步骤中的参数值与所述成组的黄金参数值中的参数值进行匹配。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述黄金曲线包括用于所述ALD工艺中的每个步骤的黄金参数值。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所识别的所述参数与所述制造工艺的控制变量相关联；以及

其中所述操作还包括：

直接或间接地使用所述第一和第二参数值来识别所述第二循环中的控制变量的值与所述第一循环中的控制变量的值的匹配，以及

调整所述制造工艺以使所述第一参数值与所述第二参数值匹配。

8.一种用于监控制造工艺中的处理循环的方法，所述方法包括：

识别所述制造工艺的参数；以及

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述操作还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述操作还包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述曲线拟合操作包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述制造工艺的每个循环包括ALD工艺中的多个步骤；以及

其中所述操作还包括：

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述黄金曲线包括用于所述ALD工艺中的每个步骤的黄金参数值。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所识别的所述参数与所述制造工艺的控制变量相关联；以及

其中所述操作还包括：

15.一种包括指令的机器可读介质，所述指令当被机器读取时使所述机器执行操作，所述操作包括：

识别制造工艺的参数；以及

16.根据权利要求15所述的介质，其中，所述操作还包括：

17.根据权利要求16所述的介质，其中，所述操作还包括：

18.根据权利要求17所述的介质，其中，所述曲线拟合操作包括：

19.根据权利要求18所述的介质，其中，所述制造工艺的每个循环包括ALD工艺中的多个步骤；以及

其中所述操作还包括：

20.根据权利要求18所述的介质，其中，所述黄金曲线包括用于所述ALD工艺中的每个步骤的黄金参数值。

21.根据权利要求15所述的介质，其中，所识别的所述参数与所述制造工艺的控制变量相关联；以及

其中所述操作还包括：