SiC同質(zhì)外延爐溫序列的統(tǒng)計過程控制研究.pdf

1、SiC同質(zhì)外延工藝作為SiC器件制造的關(guān)鍵工藝，直接關(guān)系到SiC器件的性能以及質(zhì)量可靠性等相關(guān)問題，因此，保證外延層薄膜良好的厚度均勻性對于SiC器件而言具有十分重要的意義。在實際的SiC同質(zhì)外延生長過程中，爐內(nèi)溫度，作為影響外延層厚度均勻性的關(guān)鍵因素，其溫度值并非一成不變，而是隨著外延工藝的進行不斷變化，爐內(nèi)溫度的變化情況直接影響到SiC外延層生長質(zhì)量。在溫度反饋控制系統(tǒng)的影響下，爐溫數(shù)據(jù)之間不再滿足相互獨立的條件，而是彼此之間存在一

2、定的相關(guān)性。此時由于爐溫序列不滿足IIND條件而無法直接使用常規(guī)SPC控制圖直接進行統(tǒng)計過程控制。本文以SiC同質(zhì)外延爐溫序列的自相關(guān)特性為背景，主要研究針對自相關(guān)工藝過程參數(shù)的控制圖分析，進而實現(xiàn)SiC同質(zhì)外延爐溫序列的統(tǒng)計過程控制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對實際SiC同質(zhì)外延工藝線上采集而來的爐溫序列進行傳統(tǒng)休哈特控制圖控制，結(jié)果顯示出大量失控點，與實際情況不符，從控制結(jié)果上說明自相關(guān)過程下常規(guī)控制圖不再適用。然后對爐溫序

3、列做自相關(guān)檢驗，分析自相關(guān)特性。⑵針對自相關(guān)爐溫序列，采用殘差控制圖的控制方法，根據(jù)爐溫序列建立時序模型——ARMA模型，計算爐溫擬合值序列，進而求得殘差序列，實現(xiàn)了原始自相關(guān)序列的去自相關(guān)。經(jīng)過白噪聲檢驗，此時的殘差序列是滿足IIND條件的白噪聲序列，可以使用傳統(tǒng)SPC控制圖----單值移動極差控制圖對工藝過程進行控制。采用單值移動極差控制圖對殘差序列進行分析，監(jiān)測工藝過程是否存在異常。⑶針對SiC同質(zhì)外延爐溫序列的ARMA模型，分析

4、該模型下殘差控制圖的平均運行長度，包括 ARL0和ARL1分析。通過將殘差控制圖的 ARL分析結(jié)果與常規(guī)休哈特控制圖的ARL結(jié)果進行對比，分析殘差控制圖的性能。殘差控制圖可以有效檢測出過程均值發(fā)生的偏移，但是其監(jiān)測能力要弱于常規(guī)休哈特控制圖。⑷鑒于使用Minitab軟件對自相關(guān)時間序列建立模型時操作過程太過繁瑣，本文使用MATLAB及其相關(guān)函數(shù)，實現(xiàn)了從模型類型的確定，到模型階數(shù)的確定，再到模型參數(shù)的確定的全部流程，得到爐溫序列的ARM

5、A模型，與Minitab建立模型對比分析；然后計算出殘差序列并對其進行白噪聲檢驗，最后使用單值移動極差控制圖對殘差序列進行控制，將控制結(jié)果與先前Minitab建模控制結(jié)果進行對比，從而在模型結(jié)果與控制結(jié)果兩方面證明此算法實現(xiàn)的可行性。⑸數(shù)據(jù)量大小的不同，一定程度上會導(dǎo)致ARMA建模結(jié)果的不同，這可能會進一步影響最終控制結(jié)果的準確性。本文使用蒙特·卡羅方法分析建立ARMA模型所需最小數(shù)據(jù)量的問題，結(jié)果表明對于部分模型，只需幾十個數(shù)據(jù)就可以