一种半导体设备及其射频监控阈值的加载方法和装置与流程

本技术涉及半导体，特别涉及一种半导体设备及其射频监控阈值的加载方法和装置。

背景技术：

1、在半导体晶圆加工过程中，工艺腔室内的射频功率是影响刻蚀、沉积等工艺质量的关键参数。为保障工艺稳定性和产品良率，半导体设备通常配备有监控装置，用于实时监测工艺腔室内的射频参量（如射频功率、电流、光谱等），并基于预设的射频监控阈值对异常状态进行判断与报警。

2、现有技术中，射频监控阈值多为固定预设值，通常在设备出厂或工艺配方开发阶段一次性设定，且在后续晶圆加工过程中保持不变。然而，随着设备长期运行，腔室内部件会逐渐老化、射频匹配网络状态发生漂移、不同批次晶圆的工艺条件也存在差异，固定的监控阈值难以适应上述变化，缺乏根据实时工艺数据动态调整阈值的能力，无法实现阈值与当前工艺状态的自适应匹配。

3、因此，如何在晶圆加工过程中实现对射频监控阈值的动态更新与实时调整，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术公开了一种半导体设备及其射频监控阈值的加载方法和装置，用于解决晶圆加工过程中不能对射频监控阈值的动态更新与实时调整的技术问题。具体方案如下：

2、第一方面，本技术提供了一种射频监控阈值的加载方法，应用于半导体设备，半导体设备用于加工晶圆，半导体设备包括工艺腔室、射频产生装置和监控装置，射频产生装置用于在工艺腔室内产生射频，监控装置用于监控工艺腔室内的射频参量，包括：在加工所述晶圆的过程中，将第一射频监控阈值加载至所述监控装置，并利用所述监控装置获取表征所述射频参量的信号；对所述表征所述射频参量的信号进行处理，得到第二射频监控阈值；基于所述第二射频监控阈值，确定所述监控装置的当前射频监控阈值；将所述当前射频监控阈值加载至所述监控装置。

3、由此可见，本技术在加工所述晶圆的过程中，可将第一射频监控阈值加载至所述监控装置，并利用所述监控装置获取表征所述射频参量的信号；然后对所述表征所述射频参量的信号进行处理，得到第二射频监控阈值；之后再基于所述第二射频监控阈值，确定所述监控装置的当前射频监控阈值；然后将所述当前射频监控阈值加载至所述监控装置。这样一来，本技术在晶圆加工过程中，直接基于第一射频监控阈值获取监控装置的表征射频参量的信号，并且处理该信号得到第二射频监控阈值，之后结合第一射频监控阈值和第二射频监控阈值可将确定的与监控装置适配的当前射频监控阈值加载至监控装置，实现了对射频监控阈值的动态更新与实时调整，使得监控装置能够始终基于与当前工艺状态匹配的阈值进行动态调整，显著提高了射频监控的准确性。

4、在一种可能的实施例中，所述基于所述第二射频监控阈值，确定所述监控装置的当前射频监控阈值，包括：获取所述晶圆的晶圆信息和在所述工艺腔室中的加工工艺参数；判断第二射频监控阈值与所述晶圆信息和所述加工工艺参数是否匹配；若匹配，将所述第二射频监控阈值确定为所述监控装置的当前射频监控阈值；若不匹配，将所述第一射频监控阈值确定为所述监控装置的当前射频监控阈值。

5、通过获取晶圆的晶圆信息和加工工艺参数；判断第二射频监控阈值与晶圆信息和加工工艺参数是否匹配；若匹配则将第二射频监控阈值确定为当前射频监控阈值，若不匹配则将第一射频监控阈值确定为当前射频监控阈值，可以引入晶圆身份与工艺参数作为匹配条件，从而能够根据具体批次和工艺条件智能选择阈值，避免因工艺偏移或不同晶圆差异导致误报或漏报、提升阈值适用性。

6、在一种可能的实施例中，所述表征所述射频参量的信号包括在加工所述晶圆的过程中的光谱信号、顶针运动耗时以及与所述射频参量相关的电流信号。

7、由于表征射频参量的信号包括光谱信号、顶针运动耗时以及与射频参量相关的电流信号，可以提供多维度的射频状态表征信息，从而能够从光学、机械和电学等多个角度全面反映腔内射频参量变化，提升阈值调整的准确性。

8、在一种可能的实施例中，所述对所述表征所述射频参量的信号进行处理，得到第二射频监控阈值，包括：对所述表征所述射频参量的信号进行数据统计，得到相应的当前数据分布特征；基于所述当前数据分布特征对所述第一射频监控阈值进行更新，得到第二射频监控阈值。

9、本实施例中，通过数据统计的方式可高效利用表征所述射频参量的信号确定第二射频监控阈值，可以基于实时数据的统计特性进行自适应调整，从而能够使阈值随工艺波动变化，提高了监控的稳健性。

10、在一种可能的实施例中，所述基于所述当前数据分布特征对所述第一射频监控阈值进行更新，得到第二射频监控阈值，包括：对所述当前数据分布特征进行计算，并基于预设权重系数对相应的计算结果和所述第一射频监控阈值进行加权计算，得到第二射频监控阈值。

11、本实施例中，更新射频监控阈值时设置相关的权重系数，可以结合历史基准与当前统计结果的权重调节，能够在保持阈值稳定性的同时引入实时修正，兼顾了阈值平滑与快速响应能力。

12、在一种可能的实施例中，所述对所述表征所述射频参量的信号进行处理，得到第二射频监控阈值，包括：通过在线学习的方式，基于所述表征所述射频参量的信号对所述第一射频监控阈值进行自适应调整，得到第二射频监控阈值。

13、本实施例中，可采用在线学习的方式利用表征所述射频参量的信号对第一射频监控阈值进行自适应更新，可实时优化监控阈值，从而能够自动捕捉工艺中的非平稳变化和长期趋势，无需人工干预即可实现阈值自我更新。

14、在一种可能的实施例中，所述第一射频监控阈值的确定过程，包括：确定历史工艺数据中与所述晶圆的加工工艺参数相匹配的目标工艺数据，并将所述目标工艺数据对应的射频监控阈值确定为第一射频监控阈值。

15、本实施例中，基于历史工艺数据中与所述晶圆的加工工艺参数相匹配的目标工艺数据初始化第一射频监控阈值，能够为新批次晶圆提供合理的起始监测基准，提升初始监控的有效性。

16、在一种可能的实施例中，所述将所述当前射频监控阈值加载至所述监控装置之后，还包括：获取所述晶圆在加工过程中的实时加工数据；基于所述实时加工数据与所述当前射频监控阈值之间的匹配关系生成射频监控结果。

17、本实施例中，进行射频监控的过程中，通过监控到的实时加工数据与当前射频监控阈值的匹配关系生成相应的射频监控结果，可以实现实时数据与动态阈值的比对判定，能够及时识别射频异常状态，提升加工过程实时监控与故障报警能力。

18、在一种可能的实施例中，所述基于所述实时加工数据与所述当前射频监控阈值之间的匹配关系生成射频监控结果，包括：基于所述实时加工数据与所述当前射频监控阈值之间的匹配关系，以及所述晶圆的加工工艺参数与所述当前射频监控阈值对应的加工工艺参数之间的匹配关系，生成射频监控结果。

19、本实施例中，生成射频监控结果的过程中，不仅考虑实时加工数据与当前射频监控阈值之间的匹配关系，还考虑加工工艺参数之间的匹配关系，可以同时对数据匹配和工艺匹配进行双重验证，从而能够区分正常工艺波动与真实异常，降低误报率、提高监控结果的可信度。

20、第二方面，本技术提供了一种射频监控阈值的加载装置，包括：

21、信号获取模块，用于在加工所述晶圆的过程中，将第一射频监控阈值加载至所述监控装置，并利用所述监控装置获取表征所述射频参量的信号；

22、信息处理模块，用于对所述表征所述射频参量的信号进行处理，得到第二射频监控阈值；

23、阈值确定模块，用于基于所述第二射频监控阈值，确定所述监控装置的当前射频监控阈值；

24、阈值加载模块，用于将所述当前射频监控阈值加载至所述监控装置。

25、本实施例中，由于在加工所述晶圆的过程中，信号获取模块可以将第一射频监控阈值加载至所述监控装置，并利用所述监控装置获取表征所述射频参量的信号，信息处理模块可以对所述表征所述射频参量的信号进行处理，得到第二射频监控阈值，阈值确定模块可以基于所述第二射频监控阈值，确定所述监控装置的当前射频监控阈值、阈值加载模块可以将所述当前射频监控阈值加载至所述监控装置，因此模块化地实现射频监控阈值的动态获取、处理、决策和加载，使得监控装置能够始终基于与当前工艺状态匹配的阈值进行动态调整，显著提高了射频监控的准确性。

26、第三方面，本技术提供了一种半导体设备，用于加工晶圆，包括：

27、工艺腔室，所述工艺腔室用于通过所述射频激发所述工艺气体产生等离子体，利用所述等离子体对所述晶圆表面进行加工；

28、射频产生装置，连接所述工艺腔室，所述射频产生装置用于在工艺腔室内产生射频；

29、监控装置，设置于所述工艺腔室或与所述工艺腔室通信连接，所述监控装置用于监控所述工艺腔室内的射频参量，并输出表征所述射频参量的信号；

30、处理器，与所述监控装置通信连接，所述处理器用于执行以下步骤：

31、对所述表征所述射频参量的信号进行处理，得到第二射频监控阈值；

32、基于所述第二射频监控阈值，确定所述监控装置的当前射频监控阈值；

33、将所述当前射频监控阈值加载至所述监控装置。

34、本实施例中，由于半导体设备包括工艺腔室、射频产生装置、监控装置和处理器，工艺腔室通过所述射频激发所述工艺气体产生等离子体，利用所述等离子体对所述晶圆表面进行加工，射频产生装置连接所述工艺腔室，能够在工艺腔室内产生射频，监控装置设置于所述工艺腔室或与所述工艺腔室通信连接，能够监控所述工艺腔室内的射频参量，并输出表征所述射频参量的信号；处理器执行对表征射频参量的信号进行处理得到第二射频监控阈值，基于第二射频监控阈值确定当前射频监控阈值，并将当前射频监控阈值加载至监控装置，可以使半导体设备具备在线自优化射频监控阈值的能力，从而能够根据实际工艺状况自适应调整监控参数，使得监控装置能够始终基于与当前工艺状态匹配的阈值进行动态调整，显著提高了射频监控的准确性。

35、在一种可能的实施例中，所述处理器还用于：

36、接收实时传感器数据，所述实时传感器数据包括光学传感器信号、射频输出功率值及电流值；

37、利用离群值过滤条件处理所述数据并存储至数据库。

38、本实施例中，处理器可以接收实时传感器数据（包括光学传感器信号、射频输出功率值及电流值），利用离群值过滤条件处理数据并存储至数据库，可以对多源传感数据进行预处理和质量过滤，从而能够剔除瞬时噪声或异常值，提高输入数据纯净度、为后续阈值计算提供可靠的数据基础。

39、在一种可能的实施例中，所述光学传感器信号包括反射光谱信号和衍射光谱信号；所述处理器用于将所述光学传感器信号与射频电流信号进行多维交叉验证，生成射频健康度判断。

40、本实施例中，由于处理器用于将光学信号与射频电流信号进行多维交叉验证，生成射频健康度判断，可以实现光学与电学信号的联合分析，从而能够从不同物理维度相互校验，提高射频健康评估的准确性。

41、在一种可能的实施例中，所述处理器设置于与所述半导体设备连接的服务器中。

42、本实施例中，由于处理器设置于与半导体设备连接的服务器中，可以将计算任务部署在远端服务器，从而能够借助服务器更强的计算能力和存储资源进行复杂阈值计算，降低设备端负载、便于集中管理和算法升级。

43、在一种可能的实施例中，所述半导体设备还包括上位机，所述上位机与所述处理器通信连接；所述监控装置集成于所述半导体设备的上位机软件中，所述上位机软件通过交互接口配置监控参数。

44、本技术中，由于监控装置集成于半导体设备的上位机软件中，上位机与处理器通信连接，上位机软件通过交互接口配置监控参数，可以将监控功能软件化并配置在用户界面上，从而能够方便操作人员直观查看和调整监控参数，提高人机交互友好性和设备配置灵活性。