[發明專利]應用于CVD成膜工藝的膜厚流量建模方法及在線優化方法

有效

• 申請號: 201410730097.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104451608B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 王艾;徐冬
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明公開一種應用于CVD成膜工藝的膜厚與氣體流量的建模方法，包括在基礎工藝條件下獲取測試硅片的基準膜厚；進行多組膜厚調節實驗獲得不同實驗條件下測試硅片的膜厚，其中每組實驗的實驗條件為僅改變基礎工藝條件的工藝氣體流量；以及根據得到的多個測試硅片的膜厚相對于基準膜厚的多個膜厚變化值，以及多個測試硅片的膜厚所對應的氣體流量相對于基礎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系模型。本發明還提供了一種膜厚在線優化方法，根據膜厚流量變化關系模型、針對該關系模型設定的限制條件以及目標膜厚與基準膜厚的差值，計算氣體流量的最優變化量。本發明可提高調試效率。

技術領域

本發明涉及半導體工藝設備CVD成膜工藝技術領域，特別涉及應用于CVD成膜工藝的膜厚流量建模方法及在線優化方法。

背景技術

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

在實際的批處理CVD工藝過程中，每個硅片的膜厚依賴主工藝時設定溫度，工藝氣體流量，壓力，工藝時間等，也與工藝重復次數和變化的外部因素相關，膜厚的變化對這些條件的改變十分敏感。而由于影響因素眾多，若每次只根據經驗或直覺去改變某些工藝參數，難以確保工藝的一致性。因此，對于批處理成膜工藝而言，根據經驗改變工藝參數來調節膜厚具有相當的盲目性，較難實現。若進行機臺調試，則延長了調試時間，若進行新工藝研發，則延長了研發時間，均耗費了大量的人力、物力，帶來不可估計的經濟損失，不利于同型機臺的工藝擴展復用。

發明內容

本發明的主要目的旨在提供一種膜厚與氣體流量的建模方法以及基于該模型的膜厚在線優化方法。

為達成上述目的，本發明提供一種應用于CVD成膜工藝的膜厚與氣體流量的建模方法，所述CVD成膜工藝為通過導入工藝氣體在多個半導體硅片的表面形成薄膜，所述建模方法包括以下步驟：

S1：在基礎工藝條件下獲取所述多個半導體硅片中測試硅片的基準膜厚；

S2：進行多組膜厚調節實驗以獲得不同實驗條件下所述測試硅片的膜厚，其中每組所述膜厚調節實驗的實驗條件為僅改變所述基礎工藝條件的工藝氣體的氣體流量；以及

S3：根據得到的多個所述測試硅片的膜厚相對于所述基準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的氣體流量相對于所述基礎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系模型。

優選地，步驟S3中建立的所述線性的膜厚流量變化關系模型表達為：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系矩陣。

優選地，所述膜厚調節實驗的數量為n，則所述關系矩陣表達為：其中ΔTK_i為第i組所述膜厚調節實驗所獲得的膜厚變化值，ΔFL_i為第i組所述膜厚調節實驗所采用的工藝氣體的流量變化值，n為正整數。

優選地，所述測試硅片的數量為n，所述工藝氣體通過n路進氣導入所述多個半導體硅片的表面；第i組所述膜厚調節實驗的流量變化值ΔFL_i表達為：ΔFL_i＝[Δflow_i,1,Δflow_i,2.....Δflow_i,n]；第i組的所述膜厚調節實驗所獲得的所述測試硅片的膜厚變化值ΔTK_i表達為：ΔTK_i＝[Δthk_i,1,Δthk_i,2.....Δthk_i,n]。

優選地，所述基準膜厚與所述CVD成膜工藝的目標膜厚的膜厚差為所述目標膜厚的5％～10％。