半导体 CIM系统R2R 的知识概述

01、R2R的概念

R2R（Run-to-run）控制技术是半导体工业中广泛用于保证产品品质的一类算法。它通过在批次开始之前，基于之前在该机台加工过的晶圆质量信息和待加工晶圆的信息，以输出偏差最小为目标，计算求得该机台操作的最佳配方，从而使待加工晶圆通过该机台的处理达到期望的质量指标。

        (R2R)控制是一种基于自适应模型的过程控制形式，可以根据过程是离散的、动态的和高度不可观察的环境进行定制；这是半导体制造业过程的特点。它通常在根源上有一个相当简单的基于自适应模型的控制方法，例如一阶线性工厂模型，应用移动平均加权来适应模型中的(零阶)常数项。        

        R2R控制科学的大部分复杂性在于并将持续在于扩展，以支持未来半导体制造设施中R2R控制的实际应用；这些扩展包括对参数的加权和边界的支持，对大量干扰类型的运行时建模，并将虚拟计量和成品率预测等预测信息纳入控制解决方案。

此外，R2R控制有如下特点：

1. 采用了离散反馈控制机制，在批次过程中保持配方不变。
2. 允许异位测量。
3. 以更新机台实时控制器设定点为目标。
4. 可以组成多入多出控制器。
5. 在小批次或模型不准确时需要仔细调整参数。

02、R2R控制器的本质

主要是确定工艺配方如何更新的法则，而R2R控制设计的一类基本算法是指数加权滑动平均 (EWMA)，其形式与内模控制相仿。

批次间控制器(Run-to-run Controller)

        以应对高混合生产的挑战。将最优配方参数与各种工业特征相关联的模型是根据历史数据离线训练的。预测的最优配方参数在线用于调整工艺条件。

批次控制(R2R control)

        是一种先进的工艺控制技术，可在运行(如批次或晶圆)之间自动调整配方参数，以补偿工艺变化。R2R 算法最初针对特定的产品-工具，但在高混合生产环境中已不再适用，因为在这种环境中，工艺变化仍然是整个生产环境的函数。因此，经典的指数加权移动平均法(EWMA)得到了扩展，以解决控制系统内的多种变化来源。例如，有人提出了一种采用自适应k均值聚类算法的方法，从具有相似特征的产品中创建 EWMA 控制器。此外，还提出了卡尔曼滤波器、