[發明專利]物理氣相薄膜沉積工藝中控制薄膜沉積速率的模型補償方法

有效

• 申請號: 201110412686.1
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號: CN102492931A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王向華;呂國強;熊賢風
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，具體涉及一種物理氣相沉積工藝的薄膜沉積速率的控制方法。

背景技術

物理氣相薄膜沉積工藝通常用于制備高質量導電薄膜材料，對薄膜厚度和材料性質都需要精確控制。但是薄膜的沉積速率會隨著靶材的消耗發生明顯偏移，從而影響到對薄膜厚度的精確控制，同時造成材料的內在性能及其器件特性偏離設計要求。已有技術中，對于薄膜的沉積速率進行實時監測和動態補償是獲得穩定薄膜沉積速率的一種有效方法，但是這種動態反饋補償系統成本較高，而且在線測量薄膜的厚度不僅影響機器生產效率，還可能給產品帶來無法修復的破壞。公知的采用定期離線測機和調整鍍膜時間參數的方法來校正薄膜厚度，也會造成機器使用效率的下降和工藝成本的上升。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種物理氣相薄膜沉積工藝中控制薄膜沉積速率的模型補償方法，在不降低機器使用效率的前提下，提高薄膜的厚度均勻性和薄膜性能的穩定性，減小不同批次產品之間性能的差異。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明物理氣相薄膜沉積工藝中控制薄膜沉積速率的模型補償方法的特點是按以下步驟進行：

步驟一：按以下測機方法獲得薄膜沉積速率R；

選定工藝程式，設置所述工藝程式中包括鍍膜時間t和靶材距離d在內的可調工藝參數為基準值，其中鍍膜時間t的基準值取值為t₀，補償對象工藝參數X取值為X_i，記錄X_i和與靶材消耗相關的歷史記錄參數T的數值T_i；把測量基片導入鍍膜機，執行所述工藝程式，在測量基片上沉積薄膜材料；使用離線薄膜厚度測試裝置測量薄膜厚度D_i，計算與X_i和T_i相對應薄膜沉積速率R_i的數值為D_i/t₀；

步驟二：按照步驟一所述的測機方法，每測機一次得到一個包含測機條件和測機結果的測機數據點，其中測機條件記錄為(X_i，T_i)，測機結果記錄為R_i，測機數據點以三維行向量形式記錄為(X_i，T_i，R_i)；改變測機條件，在不同的靶材消耗情況下測機，記錄對應的歷史記錄參數T_j，并改變補償對象工藝參數X的取值為X_j，得到一組測機條件，重復執行步驟一所述的測機方法n次，相應得到n個測機數據點，其中數值n不少于25；

步驟三：由所述步驟二得到的測機結果是一個由n個行向量組成的向量組，記錄為：(X_i，T_i，R_i)|_{i＝1，2，...n}，以所述向量組按式(1)建立數學模型；

R＝aX+p₃T³+p₂T²+p₁T+R₀????????????????????????????????????????????(1)

式(1)中a，p₃，p₂，p₁和R₀為待定的模型常數，其數值的計算方法為兩步最小二乘法回歸擬合：第一步是線性回歸獲得自變量X的模型常數a；第二步是3階多項式回歸，獲得模型常數p₃，p₂，p₁和R₀；

步驟四：根據步驟三得到的數學模型，按式(2)計算補償系數k₃、k₂和k₁，