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《江苏大学》 2012年
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半导体/TFT-LCD制程统计建模与批间控制研究

盛碧琦  
【摘要】:随着现代工业的发展,半导体/液晶面板(Thin film transistor liquid crystal display, TFT-LCD)生产过程日趋大型化、复杂化,制造流程越来越精密,所使用的设备也越来越昂贵,导致提升产品的良率非常不易。本文针对半导体/TFT-LCD加工控制过程中的难点问题,从加工过程的输入输出数据出发,借助于统计学理论、数据挖掘方法,以及批间控制算法,分析和了解半导体/TFT-LCD加工子过程的相关特性,实现了对晶圆/玻璃基片品质的即时估计与实时控制。 本文主要内容包括: 1.在获得先进过程控制数据的基础上,直接从输入输出数据的相关性出发,提出一种基于动态典型相关分析的虚拟测量方法。该方法直接选取输入与输出向量中若干具有代表性的综合指标(变量的线性组合),用这些指标的最大相关关系表示原始输入输出向量之间的关系,将高维空间的过程变量投影到低维空间;同时,利用均值与协方差矩阵,给出一种递归的辨识算法,可大大减少算法的在线计算量,增强算法的自适应能力,并克服加工过程的非线性与预防性维护所造成模型参数变化。通过数值仿真,对比传统的主成分分析与偏最小二乘算法的结果,定性的分析了本文算法的优点。最后,以实际TFT-LCD的溅镀制程为例,验证本文算法的有效性。 2.随着生产技术的发展,半导体/TFT-LCD制程已经由单一产品的生产模式发展为多产品共线的生产模式。本文利用统计学理论,针对高度混合制程,提出一种基于多变量变异数分析(MANCOVA)的虚拟测量方法。首先,采用逐步回归算法,找出影响产品品质的关键变量;在此基础上,依据共变异数分析结果辨识出混合制程中各产品的产品效应(product-effect);并以滑动平均时间序列分析(IMA(1,1))追踪先进过程控制所无法测量的过程变量变化与噪声影响,提高算法的预测精度;TFT-LCD蚀刻制程验证了本文算法的有效性。 3.针对生产工艺约束条件的可调整性以及控制目标的区间特性,提出一种带区域控制的EWMA算法(z-EWMA)。首先,针对生产工艺约束条件的可调整性,将系统的区域性目标转化为系统不等式约束条件,并以模型输出误差为变量,给出一种具有积分特点的指标函数,在保证产品品质的前提下,可节约生产成本,TFT-LCD蚀刻制程的逆向工程研究表明:在控制动作相对稳定的情况下,z-EWMA控制器可以改善蚀刻线宽的制程能力(Cpk),节约生产成本与时间,提升系统的产能。 4.针对并行机台的性能差异,提出一种机台操作变量性能匹配算法。首先,在分析操作变量随时间分布特性的基础上,给出一种机台状态变量提取方法,降低变量的维度;其次,分析各机台加工产品的性能差异,用F检验辨识出优/劣机台;在多元统计分析的基础上,提出“R2与p-value分布图”概念,并诊断出影响机台性能的关键变量,从而实现对机台相应的控制器参数进行调整。在半导体的电镀制程中的实际应用验证了本文算法的有效性。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN873.93

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【参考文献】
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