[發(fā)明專利]CVD成膜工藝的膜厚調(diào)節(jié)優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410730080.6
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104404479B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林偉華;翟立君;王艾
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 陶金龍;張磊

本發(fā)明公開一種應(yīng)用于CVD成膜工藝的膜厚調(diào)節(jié)優(yōu)化方法，包括進(jìn)行基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)以獲取基準(zhǔn)膜厚；僅改變基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的工藝氣體流量進(jìn)行多組測試實(shí)驗(yàn)以獲取測試硅片的膜厚；以相對于基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)氣體流量的流量變化值以及該流量變化值造成的相對于基準(zhǔn)膜厚的膜厚變化值為變量建立目標(biāo)函數(shù)，并確定該目標(biāo)函數(shù)的約束條件為膜厚變化值與流量變化值呈線性關(guān)系；根據(jù)多組測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果及約束條件計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的值最小時的最優(yōu)流量變化值；以最優(yōu)流量變化值調(diào)節(jié)基準(zhǔn)流量作為最優(yōu)氣體流量并獲取測試硅片的最優(yōu)膜厚；以及判斷最優(yōu)膜厚與目標(biāo)膜厚的膜厚差值大于預(yù)定值時以最優(yōu)氣體流量作為基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的工藝氣體流量，并重復(fù)上述步驟。本發(fā)明可提高膜厚調(diào)節(jié)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝設(shè)備CVD成膜工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于CVD成膜工藝的膜厚調(diào)節(jié)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體硅片是一種重要的半導(dǎo)體材料，目前普遍采用自動化程度更高、工藝性能更優(yōu)異的立式爐設(shè)備，對硅片進(jìn)行批處理工藝，如淀積、氧化和擴(kuò)散等加工工藝。對于上述批處理工藝，需要對立式爐內(nèi)每個硅片的成膜量進(jìn)行高精度的控制，以使得在工藝結(jié)束后硅片能夠達(dá)到目標(biāo)膜厚，滿足對應(yīng)的工藝制程。

在實(shí)際的CVD批處理工藝，在低壓環(huán)境下，會因?yàn)楣に嚉怏w濃度的不均勻，導(dǎo)致片間均勻性不能滿足批處理工藝要求。為解決上述問題，CVD工藝設(shè)備自上而下，采用多路工藝氣體進(jìn)入反應(yīng)腔室(TUBE)，通過調(diào)整不同管路的進(jìn)氣量，實(shí)現(xiàn)片間均勻性的調(diào)節(jié)。CVD淀積的膜厚對工藝氣體流量十分敏感，由于需調(diào)整多路工藝氣體的進(jìn)氣量，CVD工藝后硅片上沉積的薄膜難以同時調(diào)到目標(biāo)膜厚。若每次只根據(jù)經(jīng)驗(yàn)改變工藝氣體流量，需做大量的工藝實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)膜厚。因此，對于CVD批處理成膜工藝而言，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)改變工藝參數(shù)來調(diào)節(jié)膜厚具有相當(dāng)?shù)拿つ啃?，較難實(shí)現(xiàn)。若進(jìn)行機(jī)臺調(diào)試，則延長了調(diào)試時間，若進(jìn)行新工藝研發(fā)，則延長了研發(fā)時間，均耗費(fèi)了大量的人力、物力，帶來不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失，不利于同型機(jī)臺的工藝擴(kuò)展復(fù)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的旨在提供一種CVD批處理工藝膜厚調(diào)節(jié)的在線優(yōu)化方法。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種CVD成膜工藝的膜厚調(diào)節(jié)優(yōu)化方法，所述CVD成膜工藝為通過導(dǎo)入工藝氣體在多個半導(dǎo)體硅片的表面形成薄膜，所述膜厚調(diào)節(jié)優(yōu)化方法包括以下步驟：

S1：進(jìn)行基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)以獲取所述多個半導(dǎo)體硅片中測試硅片的基準(zhǔn)膜厚，其中所述基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)采用的工藝氣體流量為基準(zhǔn)流量；

S2：進(jìn)行多組測試實(shí)驗(yàn)以獲取所述測試硅片的膜厚，其中每組所述測試實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件為僅改變基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的工藝氣體流量；

S3：以相對于所述基準(zhǔn)流量的流量變化值以及該流量變化值所造成的相對于所述基準(zhǔn)膜厚的膜厚變化值為變量建立目標(biāo)函數(shù)，并確定該目標(biāo)函數(shù)的約束條件，其中所述約束條件為所述膜厚變化值與所述流量變化值呈線性關(guān)系；

S4：根據(jù)所述多組測試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及所述約束條件計(jì)算所述目標(biāo)函數(shù)的值最小時的最優(yōu)解以得到相對于所述基準(zhǔn)氣體流量的最優(yōu)流量變化值；

S5：以所述最優(yōu)流量變化值調(diào)節(jié)所述基準(zhǔn)流量為最優(yōu)氣體流量并獲取所述測試硅片的最優(yōu)膜厚；以及

S6：判斷所述最優(yōu)膜厚與目標(biāo)膜厚的膜厚差值，若大于預(yù)定范圍則將所述最優(yōu)氣體流量作為所述基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)采用的工藝氣體流量，并重復(fù)進(jìn)行步驟S1至步驟S5直至所述最優(yōu)膜厚與目標(biāo)膜厚的膜厚差值處于所述預(yù)定范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，步驟S3中該目標(biāo)函數(shù)的約束條件表達(dá)為：ΔX·W-ΔY＝0，其中ΔX為相較于所述基準(zhǔn)膜厚的膜厚變化值，ΔY為相較于所述基準(zhǔn)流量的流量變化值，W為所述膜厚變化值與所述氣體流量變化值的關(guān)系矩陣。