[發明專利]通過優化分配多角度分步沉積時間提升薄膜均勻性的方法

有效

• 申請號: 202110754381.2
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113186507B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 葉青;林越山;宋維聰
• 申請（專利權）人: 上海陛通半導體能源科技股份有限公司
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54;C23C16/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種通過優化分配多角度分步沉積時間提升薄膜均勻性的方法。該方法包括步驟，S1：將晶圓調整至n個不同的預設角度，在調整至各預設角度時，在保持晶圓靜止的狀態下進行氣相沉積，以于晶圓表面沉積薄膜，并收集各角度下薄膜的特征參數以得到對應各角度的薄膜均勻性分布數據，其中，n為大于1的整數；S2：基于得到的所有角度下的薄膜均勻性分布數據，采用擬合分析得到最優的角度組合以及在各角度的最佳沉積時間分配配比；S3：依最優的角度組合對晶圓的角度進行調整，在調整至相應的各角度后，按對應各角度的最佳沉積時間分配配比對晶圓進行相應時長的氣相沉積，以于晶圓表面沉積薄膜。本發明有助于提高薄膜沉積均勻性。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別是涉及薄膜沉積技術，尤其涉及一種通過優化分配多角度分步沉積時間提升薄膜均勻性的方法。

背景技術

氣相沉積工藝是半導體芯片制造技術中用于形成薄膜層的最常用的方法，而薄膜均勻性是衡量氣相沉積工藝優劣的重要指標。沉積薄膜的不均勻將導致晶圓不同位置上的器件結構存在差異，影響器件性能的一致性，最終造成嚴重的良率問題。因而，提高沉積薄膜的均勻性一直是半導體技術人員孜孜以求的目標。氣相沉積工藝中的各項參數，包括氣體流量、射頻電源功率、工藝溫度、氣體噴淋均勻度、等離子體濃度分布等，都可能對最終形成的薄膜品質，尤其是對薄膜的均勻性產生重要影響。當上述這些工藝參數在時間和空間上出現不穩定或不均勻時，就可能導致薄膜的均勻性下降。在實際的生產過程中，電學系統的控制精度無法保證射頻電源的輸出絕對穩定一致，而由于機械設計的誤差以及加工的精度限制，晶圓加熱盤的溫度在各個位置上難以避免地存在著細小的偏差，氣體噴淋時的分布也可能不均勻。因而會導致氣體在反應腔內形成的等離子體濃度出現空間上的不均勻性以及對應沉積時間的不一致性，這些因素最終導致沉積薄膜的不均勻。

為改善薄膜沉積均勻性，晶圓在沉積過程中通常會處于旋轉狀態。通過旋轉的方法，目的是使晶圓在同一圓周上的各點在空間上經歷同樣的參數條件變化過程，從而提升薄膜的均勻性。現有技術中的旋轉方式通常是采用周向的連續旋轉，在旋轉過程中對晶圓進行沉積，或平均分配時間的對稱角度旋轉后的分步沉積。然而，對于連續旋轉，由于氣體流量、氣體噴淋均勻度、各點溫度、射頻功率乃至等離子體濃度分布等參數在時間上也存在波動，這就造成了晶圓的不同位置，經過同一個工藝環境點時所經歷的工藝參數情況不一致，導致薄膜在連續旋轉模式下，依然存在著不均勻性。而對于平均分配時間的對稱角度分步沉積，由于工藝參數的不一致性不完全遵循空間對稱互補規律，譬如溫度、氣體、射頻功率的不一致性在0度與180度，90度與270度之間并不能完美互相補償，因而這種方式也并不能消除工藝參數的不一致性對薄膜均勻性的影響。所以上述兩種旋轉方式也無法達到最優化的薄膜均勻性沉積效果。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種通過優化分配多角度分步沉積時間提升薄膜均勻性的方法，用于解決現有技術中的連續旋轉方式存在的無法克服時間上各點工藝條件在短時間內波動等問題，和/或平均分配時間的對稱角度分步沉積時，空間上對稱角度的工藝條件無法互相完美補償等問題，以進一步提高沉積薄膜的均勻性。

具體地，本發明提供一種通過優化分配多角度分步沉積時間提升薄膜均勻性的方法，包括步驟，

S1：將晶圓調整至n個不同的預設角度，調整過程中不進行氣相沉積，在調整至各預設角度時，在保持晶圓靜止的狀態下進行氣相沉積，以于晶圓表面沉積薄膜，并收集各角度下薄膜的特征參數以得到對應各角度的薄膜均勻性分布數據，其中，n為大于1的整數；

S2：基于得到的所有角度下的薄膜均勻性分布數據，采用擬合分析得到最優的角度組合以及在各角度的最佳沉積時間分配配比；

S3：依最優的角度組合對晶圓的角度進行調整，調整過程中不進行氣相沉積，在調整至相應的各角度后，在保持晶圓靜止的狀態下，按對應各角度的最佳沉積時間分配配比對晶圓進行相應時長的氣相沉積，以于晶圓表面沉積薄膜；