SiC同質(zhì)外延爐溫序列的統(tǒng)計(jì)過(guò)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(wèn)題，因此，保證外延層薄膜良好的厚度均勻性對(duì)于SiC器件而言具有十分重要的意義。在實(shí)際的SiC同質(zhì)外延生長(zhǎng)過(guò)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(jìn)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(zhǎng)質(zhì)量。在溫度反饋控制系統(tǒng)的影響下，爐溫?cái)?shù)據(jù)之間不再滿(mǎn)足相互獨(dú)立的條件，而是彼此之間存在一

2、定的相關(guān)性。此時(shí)由于爐溫序列不滿(mǎn)足IIND條件而無(wú)法直接使用常規(guī)SPC控制圖直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過(guò)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(duì)自相關(guān)工藝過(guò)程參數(shù)的控制圖分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)SiC同質(zhì)外延爐溫序列的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)實(shí)際SiC同質(zhì)外延工藝線(xiàn)上采集而來(lái)的爐溫序列進(jìn)行傳統(tǒng)休哈特控制圖控制，結(jié)果顯示出大量失控點(diǎn)，與實(shí)際情況不符，從控制結(jié)果上說(shuō)明自相關(guān)過(guò)程下常規(guī)控制圖不再適用。然后對(duì)爐溫序

3、列做自相關(guān)檢驗(yàn)，分析自相關(guān)特性。⑵針對(duì)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(shí)序模型——ARMA模型，計(jì)算爐溫?cái)M合值序列，進(jìn)而求得殘差序列，實(shí)現(xiàn)了原始自相關(guān)序列的去自相關(guān)。經(jīng)過(guò)白噪聲檢驗(yàn)，此時(shí)的殘差序列是滿(mǎn)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(dòng)極差控制圖對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行控制。采用單值移動(dòng)極差控制圖對(duì)殘差序列進(jìn)行分析，監(jiān)測(cè)工藝過(guò)程是否存在異常。⑶針對(duì)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(yùn)行長(zhǎng)度，包括 ARL0和ARL1分析。通過(guò)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(jìn)行對(duì)比，分析殘差控制圖的性能。殘差控制圖可以有效檢測(cè)出過(guò)程均值發(fā)生的偏移，但是其監(jiān)測(cè)能力要弱于常規(guī)休哈特控制圖。⑷鑒于使用Minitab軟件對(duì)自相關(guān)時(shí)間序列建立模型時(shí)操作過(guò)程太過(guò)繁瑣，本文使用MATLAB及其相關(guān)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了從模型類(lèi)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(duì)比分析；然后計(jì)算出殘差序列并對(duì)其進(jìn)行白噪聲檢驗(yàn)，最后使用單值移動(dòng)極差控制圖對(duì)殘差序列進(jìn)行控制，將控制結(jié)果與先前Minitab建模控制結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而在模型結(jié)果與控制結(jié)果兩方面證明此算法實(shí)現(xiàn)的可行性。⑸數(shù)據(jù)量大小的不同，一定程度上會(huì)導(dǎo)致ARMA建模結(jié)果的不同，這可能會(huì)進(jìn)一步影響最終控制結(jié)果的準(zhǔn)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(wèn)題，結(jié)果表明對(duì)于部分模型，只需幾十個(gè)數(shù)據(jù)就可以