[發(fā)明專利]利用電子凸輪控制的氣相沉積方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110358752.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112725769B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔海紅;宋維聰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海陛通半導(dǎo)體能源科技股份有限公司
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52;C23C14/54;C23C16/458;C23C14/50
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種利用電子凸輪控制的氣相沉積方法及裝置。沉積方法包括步驟：在晶圓變速旋轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行氣相沉積以于晶圓表面形成薄膜；收集整理氣相沉積過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行表征分析得到原始薄膜均勻性數(shù)據(jù)分布曲線和原始晶圓旋轉(zhuǎn)速度曲線；以提高薄膜均勻性為目的設(shè)計(jì)目標(biāo)薄膜均勻性數(shù)據(jù)分布曲線，根據(jù)目標(biāo)晶圓旋轉(zhuǎn)速度值與原始薄膜均勻性特征參數(shù)相對應(yīng)的變化趨勢關(guān)系，得到控制晶圓變速旋轉(zhuǎn)的電子凸輪；以得到的電子凸輪控制驅(qū)動裝置帶動晶圓變速旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行氣相沉積。本發(fā)明基于得到的電子凸輪控制驅(qū)動裝置以調(diào)整晶圓的轉(zhuǎn)速，以在沉積快的區(qū)域加快晶圓旋轉(zhuǎn)速度而在沉積慢的區(qū)域減緩旋轉(zhuǎn)速度，由此可進(jìn)一步提高薄膜沉積均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用電子凸輪控制的氣相沉積方法及裝置，即利用電子凸輪控制旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變速旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行晶圓的氣相沉積，由此實(shí)現(xiàn)均勻沉積。

背景技術(shù)

氣相沉積是半導(dǎo)體芯片制造中用于形成薄膜的常用技術(shù)。隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的日益縮小以及器件集成度的日益提高，對沉積薄膜的均勻性提出了越來越高的要求。氣相沉積設(shè)備雖經(jīng)多次更新?lián)Q代，性能得到極大提升，但在薄膜沉積均勻性方面仍存在諸多不足，尤其是隨著晶圓尺寸日益增大，現(xiàn)有的氣相沉積方法和設(shè)備已難以滿足薄膜的均勻性要求。

氣相沉積設(shè)備通常包括PVD（物理氣相沉積）設(shè)備和CVD（化學(xué)氣相沉積）設(shè)備。CVD設(shè)備包括反應(yīng)腔和晶圓加熱基座，薄膜沉積過程中，各種工藝條件，包括但不限于反應(yīng)氣體流動的方向和分布情況、反應(yīng)腔內(nèi)的壓力分布情況、晶圓的加熱溫度場情況、反應(yīng)腔排出氣體的流動方向、反應(yīng)腔中外加等離子體場的強(qiáng)度和作用范圍分布情況等，都會對晶圓表面上沉積薄膜的速度、沉積薄膜的組分和沉積薄膜的性質(zhì)造成影響。如果反應(yīng)腔內(nèi)各處的工藝條件不完全一致，會使晶圓表面上沉積的薄膜產(chǎn)生厚度不均勻、組分不均勻、物理特性不均勻等不良現(xiàn)象。而造成反應(yīng)腔內(nèi)各處的工藝條件不一致的原因，包括機(jī)械設(shè)計(jì)上的，比如晶圓的傳送通道及排氣通道僅位于腔體上的某一個(gè)局部位置，導(dǎo)致排氣不均勻；以及制造和安裝上的，如反應(yīng)腔內(nèi)的各個(gè)零部件的中心在實(shí)際安裝中不可能完全對準(zhǔn)等。

在薄膜沉積的過程中，由于待沉積薄膜的晶圓是放在基座上的，因此若基座能夠沿著中心軸自轉(zhuǎn)，則晶圓在基座的帶動下一同旋轉(zhuǎn)，理論上在晶圓的圓周方向上可獲得薄膜沉積的平均效果，由此可改善（減弱甚至消除）反應(yīng)腔內(nèi)部各處在局部狀況上的差異所造成的薄膜沉積不均勻的問題。事實(shí)上，在薄膜沉積過程中，通過基座帶動晶圓旋轉(zhuǎn)，是較為有效的提高晶圓沉積薄膜均勻性的辦法。但是現(xiàn)有技術(shù)中，基座通常是以恒定速度旋轉(zhuǎn)，由于機(jī)械裝配等原因不可能完全保證反應(yīng)氣體噴射面或物理濺射的靶材面與晶圓待覆膜表面的絕對平行，且實(shí)際操作過程中，反應(yīng)氣體或離子濺射沉積速度不均勻等問題，仍會導(dǎo)致晶圓表面沉積薄膜的不均勻。

因此，現(xiàn)有公開的通過基座的恒速（靜止或勻速，下同）旋轉(zhuǎn)帶動晶圓恒速旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行氣相沉積的設(shè)備方案或工藝方法仍需做進(jìn)一步改進(jìn)以進(jìn)一步提高沉積薄膜的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種利用電子凸輪控制的氣相沉積方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中靜止?fàn)顟B(tài)沉積或通過基座的勻速旋轉(zhuǎn)帶動晶圓勻速旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行氣相沉積的設(shè)備方案或工藝方法中，由于機(jī)械裝配等原因不可能完全保證反應(yīng)氣體噴射面或物理濺射的靶材面與晶圓待覆膜表面絕對平行，且實(shí)際操作過程中的反應(yīng)氣體或離子濺射沉積速度不均勻等因素導(dǎo)致晶圓表面沉積的薄膜均勻性差等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種利用電子凸輪控制的氣相沉積方法，其包括步驟：

在晶圓靜止或勻速旋轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行氣相沉積以于晶圓表面形成薄膜；