專利名稱：面向半導體制造設備功能仿真的參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種面向半導體制造裝備功能仿真的 運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)。
背景技術：
在集成電路制造裝備功能仿真過程中，面臨著很多種不同類型的設備模型，而每 種模型內部又有多種屬性參數(shù)，其中整型與浮點型屬性參數(shù)在仿真運行過程中可能有很多 種不同類型的變化規(guī)律。在集成電路制造裝備功能仿真過程中，最為常見的屬性參數(shù)變化 規(guī)律為PID(比例-積分-微分)控制曲線變化規(guī)律，這就涉及PID控制算法的設計問題。 在實際的制造設備中，工藝環(huán)境復雜多變，要想設計出一種通用可配置的屬性參數(shù)變化規(guī) 律模擬子系統(tǒng)，除了 PID、PI算法外，還需要用戶根據(jù)設備實際運行情況配置特定的參數(shù)屬 性變化規(guī)律。在實際的集成電路制造裝備運行環(huán)境中，參數(shù)的變化規(guī)律可以分為如下面列舉的 幾種類型。1、PID 類型PID控制算法是工業(yè)界用途最為廣泛的變量控制算法。PID控制器問世已經(jīng)有70 年，它以結構簡單、穩(wěn)定性好、調節(jié)方便、工作可靠成為工業(yè)控制的主要技術之一。當控制對 象的結構和參數(shù)不能確定，或不能得到精確的屬性模型，控制理論的其它方法都難以使用 時，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須通過經(jīng)驗和現(xiàn)場調試來確定，這時PID控制技術最為方 便。即當我們不了解一個系統(tǒng)和控制對象，或不能通過有效的技術手段獲得系統(tǒng)的參數(shù)時， 最適合使用PID控制。它能夠快速地使參數(shù)變化到目標值并在一定的精度范圍內上下波 動。在實際使用中，也有使用PD或PI控制的。P控制，即控制器的輸出信號與輸入誤差信 號成比例關系；I控制，輸出信號與控制器輸入誤差信號的積分成比例關系；D控制，輸出信 號與控制器的輸入誤差信號的微分成比例關系。PID三個系數(shù)需要在實際的機臺運行過程 中通過進行整定過程來確定。2、用戶自定義變化規(guī)律設備的屬性參數(shù)值按一定的規(guī)律變化，用戶可以根據(jù)公式配置出設備屬性參數(shù)的 多種的變化規(guī)律。其中有大致有以下幾種類型1)、比例變化，設備的屬性參數(shù)按照一定的比例系數(shù)進行變化。定義一定的時間步 長，設備的屬性參數(shù)值每經(jīng)過一個步長就會變成原值乘以比例系數(shù)。2)、指數(shù)變化，設備的屬性參數(shù)跟隨時間按照指數(shù)規(guī)律進行變化，定義一定的時間 步長，設備的屬性參數(shù)值每經(jīng)過一個時間步長就會變?yōu)樵党艘砸粋€指數(shù)。3)、復合變化，設備的屬性參數(shù)的變化規(guī)律是由指數(shù)、乘法和加法運算組合起來的 構成的復合變化規(guī)律。是由比例變化與指數(shù)變化組成形成的復合變化規(guī)律。因此，基于以上的變化規(guī)律，設備屬性參數(shù)變化規(guī)律模擬子系統(tǒng)應該具有以下幾 個特點
1、實時性，設備的屬性值必須跟隨變化規(guī)律同步變化與更新，并在界面上顯示出 來，不能有太多的延時。2、準確性，設備的屬性值在定義的時候已經(jīng)規(guī)定的屬性值的最大值與最小值，如 果屬性值超過了這個大小范圍，系統(tǒng)就會自動報警，因此設備屬性參數(shù)變化規(guī)律的模擬過 程中，必須要準確地模擬出設備實際運轉過程中的變化規(guī)律，不能有太大的誤差。如果誤差 太多，設備的仿真便無法就行下去，這樣實際設備的情況是不相符的。3、近似性，半導體設備的工藝運行環(huán)境復雜多變，變化規(guī)律并沒有一個準確的公 式可以描述出來，因此，仿真子系統(tǒng)對變化規(guī)律的仿真只能抓住主要的變化，對一些影響不 大的變化不會考慮。

發(fā)明內容
本發(fā)明專利的主要目的是為了解決集成電路制造裝備仿真過程中設備屬性參數(shù) 變化規(guī)律的模擬問題，提出一種通用可配置的設備屬性參數(shù)變化規(guī)律模擬子系統(tǒng)。本發(fā)明 模擬子系統(tǒng)主要基于傳統(tǒng)的PID、PI算法和一個通用的組合計算公式，將設備的屬性參數(shù) 變化規(guī)律集成到一個統(tǒng)一的描述公式中。因此本發(fā)明具有配置簡單、適應性強、貼近實際的 特點，而且克服了同一個設備屬性參數(shù)在不同的變化規(guī)律之間進行切換的問題。為達到上述目的，本發(fā)明一方面提出了一種面向半導體制造裝備功能仿真的運行 參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)，包括系統(tǒng)界面接口，所述系統(tǒng)界面接口向其他仿真系統(tǒng)提供統(tǒng)一 界面以使其他仿真系統(tǒng)對所述運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)進行調用；PID變化規(guī)律模塊， 所述PID變化規(guī)律模塊包括保存PID配置參數(shù)的結構體，其中的PID類提供PID調用接口， 其中，其他仿真系統(tǒng)通過所述傳遞合適的參數(shù)調用該函數(shù)以求取設備屬性參數(shù)下一時刻的 數(shù)值；用戶自定義變化規(guī)律模塊，所述用戶自定義變化規(guī)律模塊包括保存用戶自定義變化 規(guī)律的配置參數(shù)的結構體，其中，Custom類對外提供調用接口，用戶傳遞合適的參數(shù)給所述 調研接口以獲得設備屬性參數(shù)下一時刻的數(shù)值；和變化規(guī)律線程管理模塊，所述變化規(guī)律 線程管理模塊針對一個參數(shù)變化規(guī)律開啟一個線程，并在變化條件滿足后自動結束所述線 程，以及根據(jù)哈希表對所述線程進行管理以開啟或結束變化規(guī)律線程。在本發(fā)明的一個實施例中，所述PID配置參數(shù)包括P\I\D系統(tǒng)以及PID算法公式， 且每個參數(shù)以字符串的形式保存在所述結構體中。在本發(fā)明的一個實施例中，所述用戶自定義變化規(guī)律的配置參數(shù)包括變化時間、 變化步長和變化公式，且每個參數(shù)以字符串的形式保存在所述結構體中。在本發(fā)明的一個實施例中，變化規(guī)律線程管理模塊將每個參數(shù)變化線程均加入到 所述哈希表中進行統(tǒng)一管理，其中，所述哈希表的鍵為參數(shù)的名稱，哈希表的值為參數(shù)變化 的線程。在本發(fā)明的一個實施例中，該運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)還包括切換模塊，所述 切換模塊提供變化規(guī)律列表以實現(xiàn)各變化規(guī)律之間的切換，其中，更改變化規(guī)律為在所述 變化規(guī)律列表中添加變化規(guī)律，并更改變化規(guī)律執(zhí)行的索引標記序號。在本發(fā)明的一個實施例中，該運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)還包括讀寫與保存模 塊，所述讀寫與保存模塊保存每個變化規(guī)律的配置數(shù)據(jù)，并將其保存在變化規(guī)律庫中。在本發(fā)明的一個實施例中，該運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)還包括XML文檔索引模塊，在每次保存一個新的XML文檔時，所述XML文檔索引模塊在索引文件中進行記錄，以 及在索引框中拖動滾動條時，將索引文件中的條目動態(tài)地加載到哈希表中，并始終保持所 述哈希表中的索引項數(shù)量不變以控制所述索引所占用的內存空間。在本發(fā)明的一個實施例中，該運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)還包括數(shù)學公式解析 模塊，所述數(shù)學公式解析模塊查找數(shù)學函數(shù)名稱，并根據(jù)函數(shù)名分解字符串，在子字符串中 查找參數(shù)和運算符，之后根據(jù)所述參數(shù)和運算符分析子字符串以獲得最后的變化規(guī)律數(shù)學 表達式。通過本發(fā)明能夠獲得以下技術效果1、實時性在本發(fā)明仿真軟件運行過程中，界面上的參數(shù)值按照預定的時間步長在不斷更 新，實時性可靠，能夠仿真出設備硬件之間的實時效果。2、準確性在本發(fā)明中，設備的屬性值按照變化規(guī)律不斷變化，由于為浮點型運算，誤差不可 避免，但由于程序中對屬性值與誤差范圍做出規(guī)范，仿真系統(tǒng)可以比較準確地仿真出設備 的變化規(guī)律。3、近似性由于半導體設備的變化規(guī)律多種多樣，在仿真過程中有些變化規(guī)律是不能用公式 描述的，因此需要仿真人員通過合理的近似描述出復雜的變化規(guī)律，在整體功能上可以達 到變化規(guī)律的目標值要求。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明配置設備屬性參數(shù)PID變化規(guī)律的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例的配置設備屬性參數(shù)PID變化規(guī)律的流程圖；圖3為本發(fā)明實施例的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬 系統(tǒng)結構圖；圖4為本發(fā)明變化規(guī)律模擬系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)的接口示意圖；圖5為本發(fā)明開啟變化線程函數(shù)的流程圖；圖6為本發(fā)明變化規(guī)律執(zhí)行函數(shù)流程；圖7為本發(fā)明操作文件進行配置數(shù)據(jù)編輯的過程；圖8為本發(fā)明詞法解析過程示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
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本發(fā)明是基于Windows XP操作系統(tǒng)，采用Visual studio2008實現(xiàn)的。本發(fā)明實 現(xiàn)了集成電路制造裝備領域設備仿真過程中設備屬性參數(shù)變化規(guī)律的模擬功能。另外，本 發(fā)明還在配置界面實現(xiàn)的多種變化規(guī)律的統(tǒng)一配置界面，以及靈活選擇變化方式等功能。 本發(fā)明所涉及的變化規(guī)律模擬子系統(tǒng)，需要考慮跨集成電路制造裝備中屬性參數(shù)實際變化 規(guī)律，該子系統(tǒng)實現(xiàn)了變化規(guī)律的可配置與變化規(guī)律的針對性問題，不考慮集成的電路制 造裝備之外其他系統(tǒng)的變化規(guī)律。在本發(fā)明中，配置設備屬性參數(shù)變化規(guī)律的仿真人員必須在工藝工程師的配置下 抽象出設備的各種主要變化規(guī)律，用數(shù)學表達式表述出來，然后根據(jù)本系統(tǒng)提供的接口進 行變化規(guī)律的配置工作。雖然系統(tǒng)可以解析出任意復雜的屬性公式，但是這樣會增加系統(tǒng) 的運行開銷，并且對半導體制造裝備系統(tǒng)來說也是沒有必要的。針對PID、PI參數(shù)變化規(guī)律的特點，本發(fā)明的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)集成了 一個PID算法與PI算法供用戶直接使用，同時也允許用戶自定義自己的PID算法。最后不 管是系統(tǒng)默認的PID算法還是用戶自定義的PID算法，都會在用戶保存操作之后保存到PID 算法庫，供用戶以后直接調用。另外，針對PID算法的三個系數(shù)的設定，該子系統(tǒng)也提供了 一個默認的PID系數(shù)，用戶也可根據(jù)實際情況在界面上直接輸入PID算法系數(shù)。如圖1所 示，為本發(fā)明配置設備屬性參數(shù)PID變化規(guī)律的流程圖，包括以下步驟步驟S101，選擇變化的參數(shù)。步驟S102，選擇變化的類型。步驟S103，選擇PID變化規(guī)律。步驟S104，判斷是否選擇默認PID算法。如果判斷選擇默認PID算法，則執(zhí)行步驟 S106。步驟S105，如果判斷不選擇默認PID算法，則編輯PID算法。步驟S106，配置目標值。步驟S107，配置步長。步驟S108，配置步長單位。步驟S109，保存變化規(guī)律。考慮到實際情況的復雜性，設備屬性參數(shù)的變化規(guī)律不可能只有PID，PI等少數(shù) 幾個算法，本發(fā)明的系統(tǒng)還提供了用戶自定義數(shù)學表達式的功能。編輯的數(shù)學表達式中自 變量可以為參數(shù)值、時間或者二者的組合。變化的形式也可以分為參數(shù)按比例進行變化、參 數(shù)按照指數(shù)規(guī)律隨時間進行變化或者參數(shù)的變化規(guī)律為比例與指數(shù)的數(shù)學組合一加法 和乘法。如圖2所示，為本發(fā)明實施例的配置設備屬性參數(shù)PID變化規(guī)律的流程圖，包括以 下步驟步驟S201，選擇變化的參數(shù)。步驟S202，選擇變化的類型步驟S203，自定義變化規(guī)律。步驟S204，編輯變化公式。步驟S205，生成公式。步驟S206，配置變化總時間。步驟S207，配置變化時間步長。
步驟S208，配置變化步長單位。步驟S209，保存變化規(guī)律。如圖3所示，為本發(fā)明實施例的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī) 律模擬系統(tǒng)結構圖。該運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)包括系統(tǒng)界面接口 100、PID變化規(guī)律模 塊200、用戶自定義變化規(guī)律模塊300、變化規(guī)律線程管理模塊400、切換模塊500、讀寫與保 存模塊600、XML文檔索引模塊700和數(shù)學公式解析模塊800。以下就對這些模塊進行詳細 介紹。1、系統(tǒng)界面接口 100本發(fā)明作為仿真系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，為了便于與其他仿真系統(tǒng)集成，本發(fā)明系統(tǒng) 對外提供了一個統(tǒng)一的界面，界面提供了公式編輯，參數(shù)輸入，模擬時間，模擬步長，目標值 等功能接口 ；本發(fā)明系統(tǒng)對外提供了統(tǒng)一的調用接口，方便其他系統(tǒng)對本發(fā)明系統(tǒng)的調用。 對變化規(guī)律調用之前需要進行變化規(guī)律的參數(shù)配置。首先需要選擇變化規(guī)律的類型，然編 輯變化公式，最后再配置界面配置變化規(guī)律的時間步長、總時間長度、目標值等變化參數(shù)。 本發(fā)明變化規(guī)律模擬系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)的其他子系統(tǒng)的接口如下圖4所示。2、PID變化規(guī)律模塊200PID變化規(guī)律在設計實現(xiàn)時定義了一個結構體保存PID的各種配置參數(shù)，比如 P\I\D系統(tǒng)以及PID算法公式等，每個參數(shù)都以字符串的形式保存在結構體中，其中的PID 類提供一個PID調用接口，外部程序可以直接通過傳遞合適的參數(shù)調用這個函數(shù)求取設備 屬性參數(shù)下一時刻的數(shù)值。3、用戶自定義變化規(guī)律模塊300用戶自定義變化規(guī)律在設計實現(xiàn)中也是用一個結構體保存各種配置參數(shù)，比如變 化時間，變化步長，以及變化公式等，每個參數(shù)以字符串的形式保存在結構體中，設計實現(xiàn) 的Custom類對外提供了一個調研接口，用戶傳遞合適的參數(shù)給接口，會得到設備屬性參數(shù) 下一時刻的數(shù)值。 4、變化規(guī)律線程管理模塊400本發(fā)明的設備屬性參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)需要與其他系統(tǒng)一起使用才有實際的 價值，但是本發(fā)明系統(tǒng)的引入調用不能影響調用者的工作線程。因此本發(fā)明系統(tǒng)內部針對 一個參數(shù)變化規(guī)律會開啟一個線程，當變化條件滿足后該線程會自動結束，一個參數(shù)一個 線程，不同的參數(shù)之間相互沒有影響。線程在哈希表中進行管理，可以隨時結束與開啟該變 化規(guī)律線程。開啟變化線程函數(shù)的流程圖如下圖5所示。對于每個參數(shù)變化線程，都會被加進哈希表中進行統(tǒng)一的管理，哈希表的鍵為參 數(shù)的名稱，哈希表的值為參數(shù)變化的線程。5、設備屬性參數(shù)變化規(guī)律之間的切換模塊500由于本發(fā)明考慮到實際設備運行過程中設備的屬性參數(shù)變化不可能按照一個變 化規(guī)律一直變化下去，因此本發(fā)明的模擬系統(tǒng)可以為設備屬性參數(shù)提供一個變化規(guī)律序 列，并且實現(xiàn)了各變化規(guī)律之間的切換問題。變化規(guī)律為一個線程，進行變化規(guī)律切換時如 果中斷此線程而重新啟動一個變化規(guī)律線程，這樣的切換過程可能使得設備的變化有所暫 停的情況，因此本發(fā)明的實現(xiàn)方案中實現(xiàn)了在線程內部進行變化規(guī)律切換的功能。
權利要求
一種面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)界面接口，所述系統(tǒng)界面接口向其他仿真系統(tǒng)提供統(tǒng)一界面以使其他仿真系統(tǒng)對所述運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)進行調用；PID變化規(guī)律模塊，所述PID變化規(guī)律模塊包括保存PID配置參數(shù)的結構體，其中的PID類提供PID調用接口，其中，其他仿真系統(tǒng)通過所述傳遞合適的參數(shù)調用該函數(shù)以求取設備屬性參數(shù)下一時刻的數(shù)值；用戶自定義變化規(guī)律模塊，所述用戶自定義變化規(guī)律模塊包括保存用戶自定義變化規(guī)律的配置參數(shù)的結構體，其中，Custom類對外提供調用接口，用戶傳遞合適的參數(shù)給所述調研接口以獲得設備屬性參數(shù)下一時刻的數(shù)值；和變化規(guī)律線程管理模塊，所述變化規(guī)律線程管理模塊針對一個參數(shù)變化規(guī)律開啟一個線程，并在變化條件滿足后自動結束所述線程，以及根據(jù)哈希表對所述線程進行管理以開啟或結束變化規(guī)律線程。
2.如權利要求1所述的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)， 其特征在于，所述PID配置參數(shù)包括P\I\D系統(tǒng)以及PID算法公式，且每個參數(shù)以字符串的 形式保存在所述結構體中。
3.如權利要求1所述的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)， 其特征在于，所述用戶自定義變化規(guī)律的配置參數(shù)包括變化時間、變化步長和變化公式，且 每個參數(shù)以字符串的形式保存在所述結構體中。
4.如權利要求1所述的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)， 其特征在于，變化規(guī)律線程管理模塊將每個參數(shù)變化線程均加入到所述哈希表中進行統(tǒng)一 管理，其中，所述哈希表的鍵為參數(shù)的名稱，哈希表的值為參數(shù)變化的線程。
5.如權利要求1所述的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)， 其特征在于，還包括切換模塊，所述切換模塊提供變化規(guī)律列表以實現(xiàn)各變化規(guī)律之間的切換，其中，更改 變化規(guī)律為在所述變化規(guī)律列表中添加變化規(guī)律，并更改變化規(guī)律執(zhí)行的索引標記序號。
6.如權利要求1所述的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)， 其特征在于，還包括讀寫與保存模塊，所述讀寫與保存模塊保存每個變化規(guī)律的配置數(shù)據(jù)，并將其保存在 變化規(guī)律庫中。
7.如權利要求1所述的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)， 其特征在于，還包括XML文檔索引模塊，在每次保存一個新的XML文檔時，所述XML文檔索引模塊在索引文 件中進行記錄，以及在索引框中拖動滾動條時，將索引文件中的條目動態(tài)地加載到哈希表 中，并始終保持所述哈希表中的索引項數(shù)量不變以控制所述索引所占用的內存空間。
8.如權利要求1所述的面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)， 其特征在于，還包括 數(shù)學公式解析模塊，所述數(shù)學公式解析模塊查找數(shù)學函數(shù)名稱，并根據(jù)函數(shù)名分解字 符串，在子字符串中查找參數(shù)和運算符，之后根據(jù)所述參數(shù)和運算符分析子字符串以獲得最后的變化規(guī)律數(shù)學表達式。
全文摘要
本發(fā)明提出一種面向半導體制造裝備功能仿真的運行參數(shù)變化規(guī)律模擬系統(tǒng)，包括系統(tǒng)界面接口，PID變化規(guī)律模塊，所述PID變化規(guī)律模塊包括保存PID配置參數(shù)的結構體，用戶自定義變化規(guī)律模塊，所述用戶自定義變化規(guī)律模塊包括保存用戶自定義變化規(guī)律的配置參數(shù)的結構體，和變化規(guī)律線程管理模塊，所述變化規(guī)律線程管理模塊針對一個參數(shù)變化規(guī)律開啟一個線程，并在變化條件滿足后自動結束所述線程，以及根據(jù)哈希表對所述線程進行管理以開啟或結束變化規(guī)律線程。本發(fā)明具有配置簡單、適應性強、貼近實際的特點，而且克服了同一個設備屬性參數(shù)在不同的變化規(guī)律之間進行切換的問題。
文檔編號G06F17/50GK101957879SQ20101029026
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權日2010年9月25日
發(fā)明者徐華, 李壘, 王巍 申請人:清華大學