CN107968042B - 一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法和装置 - Google Patents

一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法和装置，选取至少一个影响工艺结果的因素，获取因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，调节因子使因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值与输入值的差值在预设精度范围内，基于调节因子，设定因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配。

Description

一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法和装置
技术领域
本公开涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法和装置。
背景技术
在集簇式半导体设备中，一个机台通常带多个(2到6个)反应腔室。这些反应腔室的硬件结构相同，使用同一传输平台进行硅片传输，使用相同软件进行控制，可以运行不同或相同工艺。
在生产过程中，为保证产品的质量，需要不同腔室在运行相同工艺情况下，生产出的产品具有相同的结果。不同腔室的硬件结构及硬件安装会存在细微的差别，这些因素结合起来，就使不同腔室之间匹配调节变得比较复杂困难。
在实际装机调整过程中，参见图1所示，不同腔室的调节都是通过运行相同的工艺，查看工艺结果，调整硬件结构及硬件器件设置，通过多次工艺及测试，调整工艺结果，使腔室之间大致匹配。在这样的调整过程中，会花费较多的时间，需要使用较多的测试用生产片，并且测试片工艺结束后还要测量结果，然后调节修改硬件参数，这样花费大量的时间及人力物力。
申请人在实现本公开的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：
1、半导体设备对精度要求非常高，调整不同腔室硬件结构，对硬件的要求非常高，并且因为硬件部分非常多，硬件组装的误差也会比较复杂，这样差异性在所难免，因此通过调整硬件结构的方法比较困难。
2、通过使用工艺测试片运行工艺，调节工艺结果的方法，会花费较多的时间及人力物力。而且在变换工艺时，经常会需要重新调试不同腔室的匹配。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法，包括：选取至少一个影响工艺结果的因素；获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，所述调节因子使所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值与输入值的差值在预设精度范围内；基于所述调节因子，设定所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配。
在本公开的一些实施例中，所述因素包括射频功率、工艺气体流量和腔室温度。
在本公开的一些实施例中，所述获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子包括：设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，获取所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值；根据所述输入值与真实值之间的差值，通过拟合的方式获取所述调节因子。
在本公开的一些实施例中，所述拟合为线性拟合或曲线拟合。
在本公开的一些实施例中，所述基于所述调节因子，设定所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配包括：基于所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，不同反应腔室基于所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值运行同一工艺；判断所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值是否匹配；如果匹配，则保存所述调节因子，用于使不同反应腔室的工艺结果匹配；如果不匹配，则返回执行获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子的步骤，调整所述调节因子，直至不同反应腔室的工艺结果匹配。
在本公开的一些实施例中，在所述获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子之前还包括：调整反应腔室的硬件结构和硬件配置参数。
根据本公开的另一个方面，提供了一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配装置，包括：选取模块，用于选取至少一个影响工艺结果的因素；获取模块，用于获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，所述调节因子使所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值与输入值的差值在预设精度范围内；匹配模块，用于基于所述调节因子，设定所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配。
在本公开的一些实施例中，所述因素包括射频功率、工艺气体流量和腔室温度。
在本公开的一些实施例中，所述获取模块包括：真实值获取子模块，用于设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，获取所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值；调节因子获取子模块，用于根据所述输入值与真实值之间的差值，通过拟合的方式获取所述调节因子。
在本公开的一些实施例中，所述拟合为线性拟合或曲线拟合。
在本公开的一些实施例中，所述匹配模块包括：工艺运行子模块，用于基于所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，不同反应腔室基于所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值运行同一工艺；判断子模块，用于判断所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值是否匹配，若是，则触发保存子模块，否则触发循环执行子模块；保存子模块，用于保存所述调节因子，用于使不同反应腔室的工艺结果匹配；循环执行子模块，用于触发获取模块，调整所述调节因子，直至不同反应腔室工艺结果匹配。
在本公开的一些实施例中，还包括：调整模块，用于调整反应腔室的硬件结构和硬件配置参数。
附图说明
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是现有技术的反应腔室匹配调节方法流程图。
图2是本公开实施例不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法流程图。
图3是本公开实施例不同反应腔室之间工艺结果的匹配装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
半导体领域的刻蚀、沉积等工艺都是以nm为单位的，对精度要求非常高，影响工艺结果的条件非常多，如RF(射频)功率、工艺气体流量、温度等，本公开的匹配方法和装置通过对这些因素的调节，以改善反应腔室的匹配效果。
本公开实施例提供了一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法，包括：
步骤S101：调整反应腔室的硬件结构和硬件配置参数。
集簇式半导体设备通常带多个(2到6个)相同的反应腔室，在集簇式半导体设备的控制装置的控制下，传输装置在各个反应腔室之间传输待加工工件，各个反应腔室可以运行相同或不同的工艺，这些工艺包括预清洗、刻蚀、沉积等工艺，从而完成各种工艺任务。
对于同样的反应腔室，这些反应腔室的硬件结构理论上应完全相同。但实际上，由于反应腔室的零部件数量和种类众多，这些零部件结构之间存在细微差别，安装零部件的过程也会带来误差，使得各个反应腔室的硬件结构并不能完全一致。因此，本实施例的方法首先调整各个反应腔室的硬件结构和硬件配置参数。硬件结构为本领域技术人员所熟知，包括但不限于腔室本体、下电极结构、上电极结构等反应腔室的各个组成部分。调整硬件结构通常包括调整硬件的装配位置，以使硬件的位置精度达到要求。调整硬件配置参数包括调节硬件的输入和输出，以满足工艺条件要求。通过调整硬件结构和硬件配置参数提高反应腔室硬件结构的一致性，这样可以尽量减小硬件结构及硬件结构安装误差对工艺结果的影响，有利于各个反应腔室工艺结果的一致性。
步骤S201：选取至少一个影响工艺结果的因素。
所谓因素是指反应腔室在工艺过程中的若干工艺参数，由于硬件结构不一致及硬件结构安装误差，输入反应腔室的工艺参数值(以下称输入值) 与反应腔室中真实的工艺参数值(以下称真实值)之间存在差异，从而对工艺结果造成影响。
在本实施例中，因素例如可以是射频功率、工艺气体流量、以及腔室温度等工艺参数。射频功率可以包括下电极施加于待加工工件的射频功率、激励工艺气体的射频功率、上电极施加于靶材的射频功率，只要对工艺结果有影响的都包括在内。工艺气体可以是氩气等气体。这些工艺参数构成了反应腔室的工艺运行条件，工艺运行条件表示如下：S＝ P1+P2+P3+...+Pn，其中S为反应腔室的工艺运行条件，P1、P2、P3、Pn 为工艺结果的因素。
步骤S301：获取因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，调节因子使因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值与输入值的差值在预设精度范围内。
该步骤包括：
子步骤S301a：设置因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，获取因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值。
在该步骤中，工艺时设置各个反应腔室的因素输入值，响应于输入值，各个反应腔室达到与其输入值对应的工艺运行条件，并检测各个反应腔室中因素的真实值。
具体来说，对于射频功率这一因素，设置其在各个反应腔室的输入值，各个反应腔室接收到输入值后，其射频功率组件向反应腔室提供输入值的射频功率，并检测各个反应腔室内射频功率的真实值。
对于工艺气体流量这一因素，设置其在各个反应腔室的输入值，各个反应腔室接收到输入值后，气源向反应腔室提供输入值流量的工艺气体，检测各个反应腔室内气体压强变化，由此计算出工艺气体流量的真实值。对于其他因素，该过程与此类似。可以通过在反应腔室内设置对应的传感器对各个因素进行检测。
子步骤S301b：根据所述输入值与真实值之间的差值，通过拟合的方式获取所述调节因子。
在该步骤中，根据因素的输入值与真实值之间的偏差，以拟合的方式计算出因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子。
该拟合方式可以是线性拟合，该调节因子为一调节系数。例如，对于射频功率，其输入值为P1，真实值为P1’，则调节系数K1为P1/P1’。假设射频功率的输入值为100w，真实值为90w，则K1＝100/90，调节系数 K1为1.11。类似地，对于工艺气体流量，通过线性拟合的方式计算出调节系数K2。在一些复杂的情况下，输入值与真实值不是线性拟合关系，而是例如抛物线等复杂函数关系。此时可以使用非线性拟合方法，例如曲线拟合，拟合出函数关系作为调节因子。对于其他因素也是如此，从而得到所有因素的调节因子K1、K2、...、Kn，反应腔室调节后的工艺运行条件表示为：S＝K1P1+K2P2+K3P3+...+KnPn。另外，由于反应腔室间硬件结构及硬件安装误差的影响，同一因素在各个反应腔室工艺时的调节因子会有所不同，利用该调节因子调节对应反应腔室的因素，当对各个反应腔室的因素设置相同输入值时，各个反应腔室的真实值也相同、或者至少非常接近，即因素在各个反应腔室的真实值与输入值的差值达到预设精度范围。该预设精度范围更多地取决于拟合精度，不同因素的预设精度范围也会有所不同，预设精度范围可以是小于0.5，优选小于0.1。
步骤S401：基于所述调节因子，设定所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配。
该步骤包括：
子步骤S401a：基于所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，不同反应腔室基于所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值运行同一工艺。
子步骤S401b：判断所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值是否匹配，如果是，则执行子步骤S401c，否则执行子步骤S401d。
子步骤S401c：保存所述调节因子，用于使不同反应腔室的工艺结果匹配。
例如对于射频功率，若调节系数K1为1.11，正常工艺时向反应腔室输入100w的射频功率值，控制装置调用调节系数K1，将输入值100w乘以调节系数K1，得到111w并输入给反应腔室，则反应腔室内的射频功率真实值为99.9w，基本达到输入值100w，保证各个反应腔室工艺结果的一致性。
子步骤S401d：返回步骤301执行，调整所述调节因子，直至不同反应腔室的工艺结果匹配。
本公开另一实施例提供了一种不用反应腔室之间工艺结果的匹配装置，包括：调整模块、选取模块、获取模块和匹配模块，其中，
调整模块，用于调整反应腔室的硬件结构和硬件配置参数。
选取模块，用于选取至少一个影响工艺结果的因素。
获取模块：用于获取因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，调节因子使因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值与输入值的差值在预设精度范围内。
验证模块：用于基于调节因子，设定因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配。
在本实施例中，调整模块包括：结构调整子模块和参数调整子模块。结构调整子模块用于调整硬件的装配位置，以使硬件的位置精度达到要求。参数调整子模块用于调节硬件的输入和输出，以满足工艺条件要求。
选取模块选取的因素例如可以是射频功率、工艺气体流量、以及腔室温度等工艺参数。
获取模块包括：真实值获取子模块和调节因子获取子模块。真实值获取子模块用于设置因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，获取因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值。调节因子获取子模块用于根据输入值与真实值之间的差值，通过拟合的方式获取调节因子。
匹配模块包括：工艺运行子模块、判断子模块、保存子模块和循环执行子模块。
工艺运行子模块，用于基于因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，设置因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，不同反应腔室基于因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值运行同一工艺。
判断子模块用于判断因素在不同反应腔室工艺时的真实值是否匹配，若是，则触发保存子模块，否则触发循环执行子模块。
保存子模块，用于保存调节因子，用于使不同反应腔室的工艺结果匹配。
循环执行子模块，用于触发获取模块，调整调节因子，直至不同反应腔室工艺结果匹配。
由此可见，本实施例不同反应腔室之间工艺结果的匹配方式由直接调整工艺结果，变为首先调整影响工艺结果的因素。在调整硬件结构及硬件器件配置参数基础上，通过设置调整因子，调整因素的输入值与真实值。因素及其调整因子相关联，并作为反应腔室配置参数保存，在反应腔室运行工艺时，根据因素及其调整因子设置工艺参数，实现各个反应腔室工艺结果的一致性。
本实施例的不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法和装置，通过影响对因素的调整，调整效果更精确；比调整整个工艺效果简单高效；通过对各个因素施加调整因子，可以减少硬件调整的工作量；通用性好，调节因子适用于各种工艺，在运行不同工艺时，不需再重新调整。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意含及代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

Claims (10)

1.一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法，包括：
选取至少一个影响工艺结果的因素；
获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，所述调节因子使所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值与输入值的差值在预设精度范围内；
基于所述调节因子，设定所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配；
所述基于所述调节因子，设定所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配包括：
基于所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，不同反应腔室基于所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值运行同一工艺；
判断所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值是否匹配；
如果匹配，则保存所述调节因子，用于使不同反应腔室的工艺结果匹配；
如果不匹配，则返回执行获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子的步骤，调整所述调节因子，直至不同反应腔室的工艺结果匹配。
2.如权利要求1所述的匹配方法，所述因素包括射频功率、工艺气体流量和腔室温度。
3.如权利要求1所述的匹配方法，所述获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子包括：
设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，获取所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值；
根据所述输入值与真实值之间的差值，通过拟合的方式获取所述调节因子。
4.如权利要求3所述的匹配方法，所述拟合为线性拟合或曲线拟合。
5.如权利要求1所述的匹配方法，在所述获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子之前还包括：调整反应腔室的硬件结构和硬件配置参数。
6.一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配装置，包括：
选取模块，用于选取至少一个影响工艺结果的因素；
获取模块，用于获取所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，所述调节因子使所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值与输入值的差值在预设精度范围内；
匹配模块，用于基于所述调节因子，设定所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，以使所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值匹配，从而使不同反应腔室的工艺结果匹配；
所述匹配模块包括：
工艺运行子模块，用于基于所述因素在不同反应腔室工艺时所对应的调节因子，设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，不同反应腔室基于所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值运行同一工艺；
判断子模块，用于判断所述因素在不同反应腔室工艺时的真实值是否匹配，若是，则触发保存子模块，否则触发循环执行子模块；
保存子模块，用于保存所述调节因子，用于使不同反应腔室的工艺结果匹配；
循环执行子模块，用于触发获取模块，调整所述调节因子，直至不同反应腔室工艺结果匹配。
7.如权利要求6所述的匹配装置，所述因素包括射频功率、工艺气体流量和腔室温度。
8.如权利要求6所述的匹配装置，所述获取模块包括：
真实值获取子模块，用于设置所述因素在其对应的反应腔室工艺时的输入值，获取所述因素在其对应的反应腔室工艺时的真实值；
调节因子获取子模块，用于根据所述输入值与真实值之间的差值，通过拟合的方式获取所述调节因子。
9.如权利要求8所述的匹配装置，所述拟合为线性拟合或曲线拟合。
10.如权利要求6所述的匹配装置，还包括：调整模块，用于调整反应腔室的硬件结构和硬件配置参数。
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