[發(fā)明專利]應(yīng)用于CVD成膜工藝的膜厚流量建模方法及在線優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410730097.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104451608B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王艾;徐冬
• 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: 吳世華;陳慧弘

1.一種應(yīng)用于CVD成膜工藝的膜厚在線優(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，其特征在于，所述在線優(yōu)化方法包括以下步驟：

S11：在基礎(chǔ)工藝條件下獲取所述多個半導(dǎo)體硅片中測試硅片的基準(zhǔn)膜厚；

S12：進(jìn)行多組膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗以獲得不同實(shí)驗條件下所述測試硅片的膜厚，其中每組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗的實(shí)驗條件為僅改變所述基礎(chǔ)工藝條件的工藝氣體的氣體流量；

S13：根據(jù)得到的多個所述測試硅片的膜厚相對于所述基準(zhǔn)膜厚的多個膜厚變化值，以及多個所述測試硅片的膜厚所對應(yīng)的氣體流量相對于所述基礎(chǔ)工藝條件的氣體流量的多個流量變化值，計算得到線性的膜厚流量變化關(guān)系模型；其中所述膜厚流量變化關(guān)系模型表達(dá)為：ΔTK＝ΔFL×C，其中ΔTK為膜厚變化值，ΔFL為工藝氣體的流量變化值，C為膜厚變化值與氣體流量變化值的關(guān)系矩陣；

S14：設(shè)定所述膜厚流量變化關(guān)系模型的限制條件，并根據(jù)所述限制條件、所述CVD成膜工藝的目標(biāo)膜厚相對于所述基準(zhǔn)膜厚的目標(biāo)膜厚變化值以及所述膜厚流量變化關(guān)系模型，計算得到相對于所述基礎(chǔ)工藝條件的氣體流量的最優(yōu)流量變化值，其中所述限制條件為所述膜厚變化值所對應(yīng)的膜厚處于以所述目標(biāo)膜厚為中心的區(qū)域D內(nèi)，所述區(qū)域D的半徑小于等于所述CVD成膜工藝的目標(biāo)膜厚的5％；

以步驟S14所得到的所述最優(yōu)流量變化值調(diào)節(jié)所述基礎(chǔ)工藝條件的氣體流量作為新的所述基礎(chǔ)工藝條件的氣體流量，重復(fù)進(jìn)行步驟S12至步驟S14，以不斷迭代更新所述膜厚流量變化關(guān)系模型，并根據(jù)更新的所述膜厚流量變化關(guān)系模型計算對應(yīng)的所述最優(yōu)流量變化值，以得到所述CVD成膜工藝的理論最優(yōu)流量變化值并實(shí)現(xiàn)所述成膜工藝的膜厚在線優(yōu)化調(diào)節(jié)；

其中步驟S14包括：

設(shè)定所述最優(yōu)流量變化值的目標(biāo)函數(shù)，其中所述最優(yōu)流量變化值ΔFL_最優(yōu)為滿足所述限制條件的最小流量變化值，其對應(yīng)的膜厚變化值為最優(yōu)膜厚變化值ΔTK_最優(yōu)，所述目標(biāo)函數(shù)表達(dá)為：||ΔFL_最優(yōu)||＝||ΔTK_最優(yōu)×inv(C)||＝Min||(ΔTK_{目標(biāo)}+δTK)×inv(C)||，其中，||·||表示范數(shù)，ΔFL_最優(yōu)為最優(yōu)流量變化值，ΔTK_最優(yōu)為最優(yōu)膜厚變化值，inv(C)為膜厚流量變化關(guān)系模型矩陣求逆，Min的含義為最小化求解，ΔTK_{目標(biāo)}為目標(biāo)膜厚變化值，變量δTK為所述最優(yōu)膜厚變化值與目標(biāo)膜厚變化值的差值，||δTK||＜r，r為所述區(qū)域D的半徑；以及

對所述目標(biāo)函數(shù)求解得到所述變量δTK，所述最優(yōu)膜厚變化值以及所述最優(yōu)流量變化值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜厚在線優(yōu)化方法，其特征在于，所述關(guān)系矩陣表達(dá)式為：其中inv代表逆矩陣，ΔTK_i為通過第i組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗所獲得的膜厚變化值，ΔFL_i為第i組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗所采用的工藝氣體的流量變化值，n為測試硅片的數(shù)量且為正整數(shù)；

所述工藝氣體通過n路進(jìn)氣導(dǎo)入所述多個半導(dǎo)體硅片的表面；第i組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗的流量變化值ΔFL_i表達(dá)為如下矩陣表達(dá)式：ΔFL_i＝[Δflow_i,1,Δflow_i,2.....Δflow_i,n]；第i組的所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗所獲得的所述測試硅片的膜厚變化值ΔTK_i表達(dá)為如下矩陣表達(dá)式：ΔTK_i＝[Δthk_i,1,Δthk_i,2.....Δthk_i,n]；其中Δflow_i,1,Δflow_i,2.....Δflow_i,n分別代表第i組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗中第1路，第2路，……第n路氣體的氣體流量變化值，根據(jù)第i組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗中每一路氣體采用的氣體流量與所述基礎(chǔ)工藝條件的氣體流量計算得到；Δthk_i,1,Δthk_i,2.....Δthk_i,n分別代表第i組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗中第1個，第2個……第n個測試硅片中每個測試硅片的膜厚變化值，根據(jù)第i組所述膜厚調(diào)節(jié)實(shí)驗中每一個測試硅片的膜厚與其基準(zhǔn)膜厚計算得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜厚在線優(yōu)化方法，其特征在于，所述目標(biāo)膜厚變化值為所述目標(biāo)膜厚的5％～10％。