CN102605351B - Lpcvd保养后复机方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LPCVD保养后复机方法，包括：S1：将实验片放入LPCVD设备的反应腔中，在所述实验片上沉积膜层，并测试所述实验片的膜层的实际膜厚；S2：利用一数据分析系统根据所述实验片的膜层的实际膜厚判断是否需要补正；如果不需要补正的话，所述LPCVD设备直接复机进行制品生产；如果需要补正的话，所述数据分析系统输出补正值，并根据所述补正值设定所述LPCVD设备工艺值，接着，重复步骤S1和S2，直到完成制品的生产。提高了保养复机的效率，同时也减少了因为调整所需要的实验片和反应气体等生产材料的浪费。

Description

LPCVD保养后复机方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种LPCVD保养后复机方法。
背景技术
CVD是大规模集成电路和超大规模集成电路以及半导体光电器件工艺领域里主要工艺，CVD工艺主要用于半导体薄膜的制备。CVD设备大致可以分为一下几类：低压化学气相沉积(Low pressure CVD)、常压化学气相沉积(Atmospheric pressure CVD，APCVD)、PECVD(Plasma Enhanced CVD，PECVD)和金属化学气相沉积(Metal CVD，M-CVD)。LPCVD技术因为可以调高沉积薄膜的质量，使膜层具有均匀性好、缺陷密度低，台阶覆盖性好等优点，成为制备半导体薄膜的主要方法。
LPCVD装置是通过导入反应室内的半导体材料气体在晶片上进行化学反应，在晶片上生长半导体膜的装置。但是，由于在原理上不能是所有材料气体在晶片上反应，所以在反应器内壁面各处会附着副生长物。长期生产后，这种副生长物会以异物颗粒的形式影响膜的生长，妨碍良好品质的膜的形成。为此必须进行反应室内壁面的清洗保养作业。在生长厚膜的LPCVD装置中，必须定期进行保养。但是，在保养后，由于清洗后装置内部的水分浓度以及反应室的整个氛围都会发生变化。
在半导体膜的生长中，如果气氛中存在水气，因为水分有可能与某些半导体气体发生反应，生成杂质或者异物微粒，使膜品质恶化。另外，因为装置在保养前后的整体状况会发生轻微变化，由此导致在膜的实际生长过程中，其品质会发生一些变化。保养前后，同样的工艺条件可能无法达到相同的膜质要求。为此，每次设备保养以后，在生产正常产品前，都需要先生产实验片，根据实验片的品质调整工艺条件，反复调整直到得到制品水平的膜。在反复调整的过程中，都是操作人员根据各自经验进行调试的，再加上LPCVD装置工艺条件繁多，因此保养到复机生产的调整时间会很长，普遍的调整水平都在1-2小时，有时甚至需要更长的调整时间。因为长时间的调整，带来了由此引起的实验片、时间以及维持设备运转的水电的浪费。
为了缩短LPCVD设备保养后到重新复机生产的时间，有必要开发一种新的高效节约的保养复机方法。
发明内容
本发明提供一种方法LPCVD保养后复机方法，可以有效提高LPCVD装置保养后的复机效率，同时可以有效降低因为复机前的确认实验片的数量和其他生产材料的数量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种LPCVD保养后复机方法，包括：
S1：将实验片放入LPCVD设备的反应腔中，在所述实验片上沉积膜层，并测试所述实验片的膜层的实际膜厚；
S2：利用一数据分析系统根据所述实验片的膜层的实际膜厚判断是否需要补正；
如果不需要补正的话，所述LPCVD设备直接复机进行制品生产；
如果需要补正的话，所述数据分析系统输出补正值，并根据所述补正值设定所述LPCVD设备工艺值，接着，重复步骤S1和S2，直到完成制品的生产。
可选的，在所述步骤S1之前，还包括：对所述LPCVD设备进行干燥预处理。
可选的，所述LPCVD设备包括等间距设置于反应腔外的n组加热单元，所述实验片被等间距的放置在反应腔内与所述加热单元对应的位置，其中，n为大于等于3小于等于9的奇数。
可选的，所述步骤S1中所采用的实验片的数量为大于等于3小于等于9的奇数。
优选的，所述步骤S2中，所述补正值满足以下条件：
Δt＝(Li+Ht-Hm)/DR
ΔTi＝(Ht+Hi-Δt*DR)/TR
ΔTm＝0
其中，Δt为沉积时间的补正值，ΔTi为位于两侧的第i组加热单元温度的补正值，ΔTm为最中间一组的加热单元温度的补正值，i为小于等于n的整数；
Li为放置在第i段的负载效果因子，Ht为制品的目标膜厚，Hi为放置在两侧的第i个实验片的实际膜厚，Hm为放置在最中间的实验片的实际膜厚；
DR为所述LPCVD设备的的沉积速率，TR为所述LPCVD设备的温度沉积速率。
可选的，当|Δt|≥1Sec或者|ΔTi|≥0.1℃时，需要进行补正。
可选的，当|Δt|＜1Sec且|ΔTi|＜0.1℃时，不需要进行补正。
可选的，所述数据分析系统包括数据接收模块、数据分析模块以及数据输出模块，所述数据接收模块用于接收输入的膜厚数据，所述数据分析模块根据所述膜厚数据判断是否需要补正，所述数据输出模块输出所述判断结果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用本发明的LPCVD保养后复机方法，在整个调整过程中，所有分析过程都由数据分析系统自动完成，保证了分析过程的科学性和可重复性，避免了人为调整的随意性和不同调试人员之间的个体差异性，从而可以减少了复机前的调整次数，提高了保养复机的效率，同时也减少了因为调整所需要的实验片和反应气体等生产材料的浪费。
附图说明
图1为本发明一种LPCVD保养后复机方法的流程图；
图2为本发明一实施例的实验片放置在反应腔内的示意图；
图3为本发明中数据分析系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明一种LPCVD保养后复机方法的流程图，该方法包括：
S1：将实验片放入LPCVD设备的反应腔中，在所述实验片上沉积膜层，并测试所述实验片的膜层的实际膜厚；
S2：利用一数据分析系统根据所述实验片的膜层的实际膜厚判断是否需要补正；
如果不需要补正的话，所述LPCVD设备直接复机进行制品生产；
如果需要补正的话，所述数据分析系统输出补正值，并根据所述补正值设定所述LPCVD设备工艺值，接着，重复步骤S1和S2，直到所述数据分析系统判断不需要补正后，复机完成制品的生产。
下面对LPCVD保养后复机方法中的各步骤进行详细说明。
首先，LPCVD保养后复机生产制品要求的目标膜厚为Ht，LPCVD的沉积速率为DR，温度沉积速率为TR。所述LPCVD设备包括等间距设置于反应腔外的n组加热单元，其中，n为大于等于3小于等于9的奇数。
LPCVD设备保养清洗结束后，对所述LPCVD设备做干燥预处理，干燥预处理过程可以采用高温烘焙同时抽气泵从反应腔内向外抽气。干燥预处理持续到LPCVD设备的反应腔的基准压强和漏气率等条件能够达到工艺需求为止。
接着，如图2所示，向反应腔001内送入实验片，所述实验片的数量为大于等于3小于等于9的奇数，所述实验片被等间距的放置在反应腔内与所述加热单元对应的位置。在本实施例中，反应腔001的外部两侧等间距的设置有5组加热单元，分别为加热单元011、012、013、014和015，实验片的数量为5片，分别为实验片021、022、023、024和025。将5片实验片送入反应腔001内，所述晶片021、022、023、024和025被等间距的放置在腔内与腔外加热单元对应的5个位置，关闭腔门，在所述实验片表面进行薄膜沉积。在所述实验片首次生产过程中，LPCVD设备采用保养前的工艺条件。
接着，使用椭圆偏振仪测量设备，测量所述实验片021、022、023、024和025的膜厚，分别得到各实验片的膜厚数据H1、H2、H3、H4和H5。根据不同产品的图形密度以及在反应腔内的不同位置，可以设定出不同的负载效果因子Li，所述产品图形密度越大其效果系数Li越大，在反应腔内的位置越往上其效果系数Li越大。对于在反应腔内等间距放置的实验片021、022、023、024和025，可以确定相应的效果系数分别为：L1、L2、L3、L4和L5。将所述实验片的膜厚数据H1、H2、H3、H4、H5以及所述效果系数L1、L2、L3、L4、L5输入到数据分系统100。
如图3所示，所述数据分析系统100，包括数据接收模块101、数据分析模块102以及数据输出模块103。所述数据接收模块101用于接收到所述实验片的膜厚数据H1、H2、H3、H4、H5，所述数据分析模块102根据所述膜厚数据判断是否需要补正，所述数据输出模块103输出所述判断结果和沉积时间的补正值Δt和所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi。
所述沉积时间的补正值Δt满足下面关系：
Δt＝(Li+Ht-Hm)/DR；
所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi满足下面关系：
ΔTi＝(Ht+Hi-Δt*DR)/TR；
ΔTm＝0；
其中，Δt为沉积时间的补正值，ΔTi为位于两侧的第i组加热单元温度的补正值，ΔTm为最中间一组的加热单元温度的补正值，i为小于等于n的整数；Li为放置在第i段的负载效果因子，Ht为制品的目标膜厚，Hi为放置在两侧的第i个实验片的实际膜厚，Hm为放置在最中间的实验片的实际膜厚；在本实施例中由于共有5片实验片，因此Hm为H3；DR为所述LPCVD设备的沉积速率，TR为所述LPCVD设备的温度沉积速率。
当所述沉积时间的补正值Δt的绝对值|Δt|≥1Sec或者所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi的绝对值|ΔTi|≥0.1℃时，需要进行补正，所述数据输出模块103会输出禁止复机的判断，并输出沉积时间的补正值Δt和所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi。
当所述沉积时间的补正值Δt的绝对值大于沉积时间的10％或者所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi的绝对值|ΔTi|≥2℃时，所述数据输出模块103会输出禁止复机的判断，并输出预警提示，要求确认LPCVD的设备状态以及所有工艺条件。
当所述沉积时间的补正值Δt的绝对值|Δt|＜1Sec或者所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi的绝对值|ΔTi|＜0.1℃时，不需要进行补正，所述数据输出模块103会输出允许复机的判断。
所述数据输出模块103输出允许复机的判断时，可以采用保养后的设备进行制品生产。所述数据输出模块103输出禁止复机判断时，会同时输出沉积时间的补正值Δt和所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi。如果Δt的绝对值大于沉积时间的10％或者所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi的绝对值|ΔTi|≥2℃时，所述数据输出模块103会输出预警提示，要求确认LPCVD的设备状态以及所有工艺条件，接着，重复步骤S1、S2，直到所述数据输出模块103输出允许复机判断后，复机完成制品的生产。如果所述沉积时间的补正值Δt的绝对值|Δt|≥1Sec或者所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi的绝对值|ΔTi|≥0.1℃时，需要进行补正，根据沉积时间的补正值Δt和所述第i组加热单元的温度补正值ΔTi重新设定所述LPCVD设备的沉积时间和第i组加热单元的温度，接着，重复步骤S1、S2，直到所述数据输出模块103输出允许复机判断后，复机完成制品的生产。
利用本发明的技术方案中，LPCVD设备在保养后复机调试时，先进行实验片流片生产并收集其膜厚实际数据，采用数据分析系统对所述膜厚数据进行准确分析后，判断是否需要补正同时输出相应的补正值，然后根据分析结果和相应的补正值确定是否需要继续补正还是直接复机。在上述调整过程中，所有分析过程都有数据分析系统完成，保证了分析过程的科学性和可重复性，避免了认为调整的随意性和不同调试人员之间的个体差异性，从而可以减少了复机前的调整次数，提高了保养复机的效率同时也减少了因为调整所需要的实验片和反应气体等生产材料的浪费。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种LPCVD保养后复机方法，包括：
S1：对LPCVD设备进行干燥预处理，将实验片放入LPCVD设备的反应腔中，在所述实验片上沉积膜层，并测试所述实验片的膜层的实际膜厚；其中所述LPCVD设备包括等间距设置于反应腔外的n组加热单元，所述实验片被等间距的放置在反应腔内与所述加热单元对应的位置，其中，n为大于等于3小于等于9的奇数；
S2：利用一数据分析系统根据所述实验片的膜层的实际膜厚判断是否需要补正；所述补正值满足以下条件：
Δt＝(Li+Ht-Hm)/DR
ΔTi＝(Ht+Hi-Δt×DR)/TR
ΔTm＝0
其中，Δt为沉积时间的补正值，ΔTi为位于两侧的第i组加热单元温度的补正值，ΔTm为最中间一组的加热单元温度的补正值，i为小于等于n的整数；
Li为放置在第i段的负载效果因子，Ht为制品的目标膜厚，Hi为放置在两侧的第i个实验片的实际膜厚，Hm为放置在最中间的实验片的实际膜厚；
DR为所述LPCVD设备的的沉积速率，TR为所述LPCVD设备的温度沉积速率；
如果不需要补正的话，所述LPCVD设备直接复机进行制品生产；
如果需要补正的话，所述数据分析系统输出补正值，并根据所述补正值设定所述LPCVD设备工艺值，接着，重复步骤S1和S2，直到完成制品的生产。
2.如权利要求1所述的LPCVD保养后复机方法，其特征在于，所述步骤S1中所采用的实验片的数量为大于等于3小于等于9的奇数。
3.如权利要求1所述的LPCVD保养后复机方法，其特征在于，所述步骤S2中，要求3所述的LPCVD保养后复机方法，其特征在于，当│Δt│≥1Sec或者│ΔTi│≥0.1℃时，需要进行补正。
4.如权利要求1所述的LPCVD保养后复机方法，其特征在于，当│Δt│<1Sec且│ΔTi│<0.1℃时，不需要进行补正，所述LPCVD设备直接复机进行制品生产。
5.如权利要求1所述的LPCVD保养后复机方法，其特征在于，所述数据分析系统包括数据接收模块、数据分析模块以及数据输出模块，所述数据接收模块用于接收输入的膜厚数据，所述数据分析模块根据所述膜厚数据判断是否需要补正，所述数据输出模块输出所述判断结果。
6.如权利要求5所述的LPCVD保养后复机方法，其特征在于，当│Δt│大于沉积时间的10％或者所述│ΔTi│≥2℃时，所述数据输出模块输出禁止复机的判断，并输出预警提示。
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