CN101824647B - 一种pecvd薄膜沉积的自动化制程控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，包括：测机流程，生产流程；上述测机流程包括：步骤1：确定沉积厚度与沉积秒数的关系式；步骤2：用PECVD机台根据指定厚度在测机控片上进行沉积；步骤3：沉积完成后，对测机控片进行厚度测量得到测机厚度；步骤4：将测机沉积秒数、测机厚度上传至自动化制程控制系统；上述生产流程包括：步骤1：确定产品沉积厚度；步骤2：自动化制程控制系统利用上述测机流程步骤1所述关系式，根据测机厚度、测机秒数及产品沉积厚度，计算出沉积秒数；步骤3：将上述沉积秒数反馈给沉积机台，完成沉积过程。本发明可以准确的沉积指定厚度，提高制程能力，以及达到节省测机所需成本的目的。

Description

一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法

技术领域

本发明涉及PECVD薄膜沉积领域，特别是涉及一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法。

背景技术

在半导体领域中，传统的介电质层结构如图1所示：硅基底10；金属线12；第一层介电质14为阻挡层，可以是氧化物或氮化物；第二层介电质16，一般为未掺杂氧化硅(USG)或掺杂氟、硼、磷的氧化硅(FSG，BPSG，PSG)；第三层介电质18，一般为PECVD沉积的氧化物，原料可以为SIH4和TEOS，经化学机械研磨工艺(CMP)，以达到介电质层的平坦化；第四层介电质20，补沉积的介电质氧化物，厚度由CMP研磨后的厚度与介电质层目标厚度差值决定，一般在500A～3000A，由PECVD设备沉积，可以减小CMP造成的厚度之间的差异，并保证介电质层的最终厚度与目标厚度尽量接近。

其中，第三层介电质18和第四层介电质20一般为PECVD沉积。

传统的PECVD薄膜沉积方式为产品沉积前加测欲沉积程式，确认测机程式各参数后，进行沉积。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提出一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，该方法可准确沉积指定厚度，提高制程能力。

为了达到本发明的上述目的，本发明提出一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，包括：测机流程，生产流程；

上述测机流程包括：

步骤1：确定沉积厚度与沉积秒数的关系式；

步骤2：用PECVD机台根据指定厚度在测机控片上进行沉积；

步骤3：沉积完成后，对测机控片进行厚度测量得到测机厚度；

步骤4：将测机沉积秒数、测机厚度上传至自动化制程控制系统；

上述生产流程包括：

步骤1：确定产品沉积厚度；

步骤2：自动化制程控制系统利用上述测机流程步骤1所述关系式，根据测机厚度、测机秒数及产品沉积厚度，计算出沉积秒数；

步骤3：将上述沉积秒数反馈给沉积机台，完成沉积过程。

作为上述方案的优选，上述测机流程步骤2中的指定厚度为所需沉积薄膜的最大厚度、最小厚度及最大厚度与最小厚度区间内的厚度。

作为上述技术方案的优选，每个区间内分别确定沉积厚度与沉积秒数的关系式。

作为上述技术方案的优选，自动化制程控制系统利用产品沉积厚度所在区间的关系式，根据区间两端沉积厚度的测机厚度、测机秒数及产品沉积厚度，计算出沉积秒数。

本发明提出一种利用自动化制程控制(Advanced process control，APC)的方法，根据测机厚度及相应的测机秒数，结合所要沉积的厚度，计算出沉积时间，反馈给沉积机台，成沉积过程。其优势在于可以准确的沉积指定厚度，提高制程能力，以及达到节省测机所需成本的目的。

附图说明

图1为传统的介电质层结构示意图；

图2为本发明的一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法的测机流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易理解，下面结合本发明一优选实施例，作详细说明如下：

如图2所示，本发明的一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法的较佳实施例，需沉积图1中的第三层介电质18，如厚度为7KA的氧化物，包括以下步骤；

步骤1：确定产品沉积厚度的范围：500A～10KA，确定测机程式为500A、3000A、5000A、10KA，将厚度区间分为300A～500A、500A～3000A、3000A～5000A、5000A～10KA三个区间；

步骤2：确定各区间沉积厚度与沉积秒数的关系式：

区间300A～500A：Y＝129×X+48

其余各区间： $\frac{X-X_1}{X_1-X_2}=\frac{Y-Y_1}{Y_1-Y_2}$

上述X表示沉积秒数，Y表示沉积厚度，X₁、X₂分别表示区间两端点的测机秒数，Y₁、Y₂分别表示区间两端点的测机厚度。

步骤3：准备测机控片；

步骤4：对步骤1中所述测机程式进行测机；

步骤5：沉积完成后将测机沉积秒数上传至APC系统；

步骤6：沉积完成的测机控片进行厚度测量，并将测机厚度上传至APC系统；

此时APC系统具有500A、3000A、5000A、10KA等程式的测机厚度、测机沉积秒数等数据。

步骤7：确定产品沉积厚度为7KA；

步骤8：APC系统利用5000A～10KA区间相应的关系式：

$\frac{X-X_1}{X_1-X_2}=\frac{Y-Y_1}{Y_1-Y_2}$

再根据5000A、10KA的测机厚度、测机秒数及产品沉积厚度7KA，即表达式中的X₁、X₂、Y₁、Y₂、Y均已知，计算出的X即为沉积秒数，将计算出的沉积秒数反馈给沉积机台，沉积机台根据沉积秒数完成沉积过程。

若需沉积图1中的第四层介电质，假定需使介电质层的总厚度(包括介电质层14、16、18、20)达到目标厚度6000A，而且，经过CMP之后的总厚度经测量得出为4350A。

步骤7：APC系统根据CMP后厚度4350A和沉积目标厚度6000A，计算出差值1650A；

步骤8：APC系统利用500A～3000A区间相应的关系式

$\frac{X-X_1}{X_1-X_2}=\frac{Y-Y_1}{Y_1-Y_2}$

再根据500A、3000A的测机厚度、测机秒数及产品沉积厚度1650A，即表达式中的X₁、X₂、Y₁、Y₂、Y均已知，计算出的X即为沉积秒数，APC系统将沉积秒数反馈给沉积机台，沉积机台根据沉积秒数完成沉积过程。

本发明所述方法中厚度和沉积秒数适用于所有可以有确定关系的结果和影响因素，包括如沉积厚度与温度、压力等。

本发明所述方法中的关系式可以为任何形式的数学表达式，包括多项式、指数、对数等。

本发明所述方法中的测机程式的确定可根据实际情况作相应的变更。

在使用本发明方法时，测机厚度、测机秒数及产品沉积秒数均需界定在合理的范围内，如下表所示：

表1

表2

当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明之精神及实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变，但这些相应的改变都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，包括：测机流程，生产流程；

上述测机流程包括：

步骤1：确定产品沉积厚度与产品沉积秒数的关系式；

步骤2：用PECVD机台根据指定厚度在测机控片上进行沉积；

步骤3：沉积完成后，对测机控片进行厚度测量得到测机厚度；

步骤4：将测机沉积秒数、测机厚度上传至自动化制程控制系统；

上述生产流程包括：

步骤1：确定产品沉积厚度；

步骤2：自动化制程控制系统利用上述测机流程步骤1所述关系式，根据测机厚度、测机秒数及产品沉积厚度，计算出产品沉积秒数；

步骤3：将上述产品沉积秒数反馈给沉积机台，完成沉积过程。

2.根据权利要求1所述的一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，上述测机流程步骤2中的指定厚度为所需沉积薄膜的最大厚度、最小厚度及最大厚度与最小厚度区间内的厚度。

3.根据权利要求2所述的一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，在确定沉积厚度与沉积秒数的关系式前，确定产品沉积厚度的范围：500A-10KA，将厚度区间分为300A-500A、500A-3000A、3000A-5000A、5000A-10KA，每个区间内分别确定产品沉积厚度与产品沉积秒数的关系式。

4.根据权利要求3所述的一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，500A～10KA区间内的产品沉积厚度Y、产品沉积秒数X及区间两端点的测机秒数X₁、X₂，区间两端点的测机厚度Y₁、Y₂的关系式为： $\frac{X-X_1}{X_1-X_2}=\frac{Y-Y_1}{Y_1-Y_2}.$

5.根据权利要求3所述的一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，300A～500A区间内的产品沉积厚度Y与产品沉积秒数X的关系式为：Y＝129×X+48。

6.根据权利要求4或5所述的一种PECVD薄膜沉积的自动化制程控制方法，其特征在于，自动化制程控制系统利用产品沉积厚度所在区间的关系式，根据区间两端点的测机厚度、测机秒数及产品沉积厚度，计算出产品沉积秒数。

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