[发明专利]一种MOCVD设备生长结果异常溯源方法及系统

说明书

本发明公开了一种MOCVD设备生长结果异常溯源方法及系统，该方法包括：对MOCVD反应腔进行CFD建模，生成CFD模型；确定工艺参数取值范围并利用CFD模型进行模拟仿真实验，得到模拟仿真工艺参数和模拟仿真结果；根据模拟仿真工艺参数和模拟仿真结果进行建模，生成神经网络模型；基于神经网络模型将异常生长结果与工艺参数进行匹配，得到异常工艺参数。该系统包括：CFD构建模块、模拟仿真模块、神经网络构建模块和匹配模块。通过使用本发明，能够快速精准地找出异常工艺参数且提高效率。本发明作为一种MOCVD设备生长结果异常溯源方法及系统，可广泛应用于MOCVD异常检测领域。

技术领域

本发明涉及MOCVD异常检测领域，尤其涉及一种MOCVD设备生长结果异常溯源方法及系统。

背景技术

金属有机化学气相沉积(MOCVD)是一种将金属有机物和反应气体输运至高温衬底表面进行热分解和化学反应，最终形成薄膜的过程。在薄膜外延生长过程，MOCVD腔体内部多学科知识交叉，工艺参数较多且相互影响，内部气体流动状态复杂。

CFD(计算流体力学)是一种通过有限元分析方法，结合多学科知识进行计算分析的计算机辅助研究方法。通过数值模拟计算可以得到反应腔体内部气体流动，温度分布，以及与化学反应相结合得到薄膜外延生长速率和均匀性，CFD技术已经成为MOCVD设备研发的主要手段，且国外设备生产商都利用此种方法进行研究设计。目前通过精确的反应腔建模和计算模型，搭配完善的化学反应路径，能够实现对MOCVD薄膜生长速率和均匀性的精确预测，当前CFD已广泛应用于对MOCVD反应腔的设计和生长工艺参数的研究。

在实际MOCVD外延生长过程中，尤其是工业化量产中，其生长工艺参数确定后都是固定的，一旦生长结果出现异常，如薄膜的生长速率和均匀性发生变化，会导致产品批量报废，造成损失。一般都是通过工程师的经验来进行判断，如果无法找出问题则需要重新调整工艺参数，耗时耗力，成本上升，效率下降。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种MOCVD设备生长结果异常溯源方法及系统，能够快速精准地找出异常工艺参数且提高效率。

本发明所采用的第一技术方案是：一种MOCVD设备生长结果异常溯源方法，包括以下步骤：

对MOCVD反应腔进行CFD建模，生成CFD模型；

确定工艺参数取值范围并利用CFD模型进行模拟仿真实验，得到模拟仿真工艺参数和模拟仿真结果；

根据模拟仿真工艺参数和模拟仿真结果进行建模，生成神经网络模型；

基于神经网络模型将异常生长结果与工艺参数进行匹配，得到异常工艺参数。

进一步，确定工艺参数取值范围并基于实验设计方法利用CFD模型进行模拟仿真实验，得到模拟仿真工艺参数和模拟仿真结果这一步骤，具体包括：

确定工艺参数取值范围；

在工艺参数取值范围内利用实验设计方法设置多组模拟仿真实验，得到模拟仿真工艺参数；

根据模拟仿真工艺参数利用CFD模型进行模拟仿真实验，得到模拟仿真结果。

进一步，所述基于神经网络模型将异常生长结果与工艺参数进行匹配，得到异常工艺参数这一步骤，具体包括：

基于控制变量法设置多组工艺参数值；

将工艺参数值依次输入神经网络模型，得到预测结果；

基于均方误差公式将预测结果与异常生长结果进行比较，得到最小均方误差值；

基于概率公式对不同工艺参数的最小均方误差值进行计算，得到异常工艺参数。

进一步，所述概率公式具体如下：