CN112725769B - 利用电子凸轮控制的气相沉积方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用电子凸轮控制的气相沉积方法及装置。沉积方法包括步骤：在晶圆变速旋转的情况下进行气相沉积以于晶圆表面形成薄膜；收集整理气相沉积过程中的相关数据，并进行表征分析得到原始薄膜均匀性数据分布曲线和原始晶圆旋转速度曲线；以提高薄膜均匀性为目的设计目标薄膜均匀性数据分布曲线，根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系，得到控制晶圆变速旋转的电子凸轮；以得到的电子凸轮控制驱动装置带动晶圆变速旋转以进行气相沉积。本发明基于得到的电子凸轮控制驱动装置以调整晶圆的转速，以在沉积快的区域加快晶圆旋转速度而在沉积慢的区域减缓旋转速度，由此可进一步提高薄膜沉积均匀性。

Description

利用电子凸轮控制的气相沉积方法及装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种利用电子凸轮控制的气相沉积方法及装置，即利用电子凸轮控制旋转机构变速旋转以进行晶圆的气相沉积，由此实现均匀沉积。
背景技术
气相沉积是半导体芯片制造中用于形成薄膜的常用技术。随着半导体器件特征尺寸的日益缩小以及器件集成度的日益提高，对沉积薄膜的均匀性提出了越来越高的要求。气相沉积设备虽经多次更新换代，性能得到极大提升，但在薄膜沉积均匀性方面仍存在诸多不足，尤其是随着晶圆尺寸日益增大，现有的气相沉积方法和设备已难以满足薄膜的均匀性要求。
气相沉积设备通常包括PVD（物理气相沉积）设备和CVD（化学气相沉积）设备。CVD设备包括反应腔和晶圆加热基座，薄膜沉积过程中，各种工艺条件，包括但不限于反应气体流动的方向和分布情况、反应腔内的压力分布情况、晶圆的加热温度场情况、反应腔排出气体的流动方向、反应腔中外加等离子体场的强度和作用范围分布情况等，都会对晶圆表面上沉积薄膜的速度、沉积薄膜的组分和沉积薄膜的性质造成影响。如果反应腔内各处的工艺条件不完全一致，会使晶圆表面上沉积的薄膜产生厚度不均匀、组分不均匀、物理特性不均匀等不良现象。而造成反应腔内各处的工艺条件不一致的原因，包括机械设计上的，比如晶圆的传送通道及排气通道仅位于腔体上的某一个局部位置，导致排气不均匀；以及制造和安装上的，如反应腔内的各个零部件的中心在实际安装中不可能完全对准等。
在薄膜沉积的过程中，由于待沉积薄膜的晶圆是放在基座上的，因此若基座能够沿着中心轴自转，则晶圆在基座的带动下一同旋转，理论上在晶圆的圆周方向上可获得薄膜沉积的平均效果，由此可改善（减弱甚至消除）反应腔内部各处在局部状况上的差异所造成的薄膜沉积不均匀的问题。事实上，在薄膜沉积过程中，通过基座带动晶圆旋转，是较为有效的提高晶圆沉积薄膜均匀性的办法。但是现有技术中，基座通常是以恒定速度旋转，由于机械装配等原因不可能完全保证反应气体喷射面或物理溅射的靶材面与晶圆待覆膜表面的绝对平行，且实际操作过程中，反应气体或离子溅射沉积速度不均匀等问题，仍会导致晶圆表面沉积薄膜的不均匀。
因此，现有公开的通过基座的恒速（静止或匀速，下同）旋转带动晶圆恒速旋转并进行气相沉积的设备方案或工艺方法仍需做进一步改进以进一步提高沉积薄膜的均匀性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用电子凸轮控制的气相沉积方法及装置，用于解决现有技术中静止状态沉积或通过基座的匀速旋转带动晶圆匀速旋转并进行气相沉积的设备方案或工艺方法中，由于机械装配等原因不可能完全保证反应气体喷射面或物理溅射的靶材面与晶圆待覆膜表面绝对平行，且实际操作过程中的反应气体或离子溅射沉积速度不均匀等因素导致晶圆表面沉积的薄膜均匀性差等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用电子凸轮控制的气相沉积方法，其包括步骤：
在晶圆静止或匀速旋转的情况下进行气相沉积以于晶圆表面形成薄膜；
收集整理气相沉积过程中选取的不同旋转角度共计k处、不同旋转角度的排列序列i、对应的晶圆旋转角度值Ci、原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0、对应的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，对收集的数据进行分析，得到原始薄膜均匀性数据分布曲线 f(Ci , THK0i)和原始晶圆旋转速度曲线e(Ci , VR0)，其中，f表示原始薄膜均匀性特征参数THK0i和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，e表示原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，k为大于1的整数；基于得到的原始薄膜均匀性数据分布曲线f(Ci , THK0i)和薄膜均匀性分布目标值设计目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)，其中，F为目标薄膜均匀性特征参数THKi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系，使用运动控制类软件的凸轮曲线生成工具得到控制晶圆变速旋转的电子凸轮，电子凸轮也即目标晶圆旋转速度曲线E(Ci , VRi)，其中，E表示目标晶圆旋转速度值VRi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；
以得到的电子凸轮控制驱动装置带动晶圆变速旋转以进行气相沉积。
可选地，选取共计k处的不同旋转角度的方式包括在圆周内均匀选取和非均匀选取中的任意一种；不同旋转角度的排列序列i为从 1到k的正整数。
可选地，薄膜的均匀性特征参数包括厚度、应力、光学折射率、导电率和电阻率中的一种或多种。
可选地，所述气相沉积包括物理气相沉积和化学气相沉积中的任意一种。
可选地，所述驱动装置包括伺服电机和步进电机中的一种或两种，驱动装置带动基座旋转，晶圆在沉积过程中被固定于基座上，以和基座同步旋转。
可选地，记录原始薄膜均匀性特征参数前，须在晶圆达到匀速旋转后再进行气相沉积，且记录晶圆旋转完整一周或多周时的相关数据。
可选地，得到电子凸轮的方法包括步骤：
基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，得到其平均值
Figure 156872DEST_PATH_IMAGE001
，也即目标薄膜均匀性特征参数THKi=THKAVG，由此进一步得到目标 薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)；
基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i及目标薄膜均匀性特征参数THKi，计算出相对偏差值ΔTHKi= (THK0i-THKi) / THKi×100%，根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系（目标晶圆旋转速度曲线或速度值与原始薄膜均匀性数据分布曲线或特征参数具有相同的变化趋势，即目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数具有相同的相对偏差值），基于薄膜均匀性分布目标值等效求得圆周上不同旋转角度处目标晶圆旋转速度值VRi相对于原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0的相对偏差值ΔVRi=ΔTHKi；
基于薄膜均匀性分布目标值，采用拟合法等效生成同样趋势走向的目标晶圆旋转速度曲线，也即晶圆旋转速度的电子凸轮E(Ci , VRi)，其中VRi=(1+ΔVRi)·VR0。
可选地，所述拟合法包括5次曲线拟合法和正余弦曲线拟合法中的一种或两种。
本发明还提供一种气相沉积装置，所述气相沉积装置包括气相沉积腔室以及控制器，所述控制器与所述气相沉积腔室相连接，用于控制所述气相沉积腔室执行如上述任一方案中所述的气相沉积方法。
本发明还提供一种控制模块，所述控制模块包括处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述控制模块执行如上述任一方案中所述的气相沉积方法。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行如上述任一方案中所述的气相沉积方法。
如上所述，本发明的利用电子凸轮控制的气相沉积方法及装置，具有以下有益效果：本发明经改善的流程设计，基于预先采集的静止或匀速旋转方式下薄膜沉积的均匀性分布数据与目标均匀性分布数据的差异得到调整控制晶圆变速旋转的电子凸轮来控制伺服电机或步进电机等驱动装置以调整晶圆的转速，以在沉积快的区域加快晶圆旋转速度而在沉积慢的区域减缓旋转速度，相较于现有技术中的恒速旋转（静止或匀速），本发明可进一步提高薄膜沉积均匀性。且相较于晶圆间歇性旋转的沉积方式及方法，本发明可避免间歇性旋转造成的薄膜分层，更加适用于对覆膜分层要求比较高的沉积作业。
附图说明
图1显示为本发明提供的利用电子凸轮控制的气相沉积方法的流程图。
图2显示为本发明的实施例的步骤2）中的旋转角度、恒速下的旋转速度和厚度均匀性数据图。
图3及图4显示为本发明的实施例的步骤2）中的恒速下的旋转速度曲线图和厚度均匀性曲线图。
图5显示为本发明的实施例的步骤2）中的旋转角度、目标厚度均匀性、电子凸轮旋转速度和实测厚度均匀性数据图。
图6-8分别显示为本发明的实施例的步骤3）中设计的目标厚度均匀性曲线图、电子凸轮旋转速度曲线图和实测厚度均匀性曲线图。
图9及图10分别显示为本发明的对比例中的步骤1）、步骤2）及步骤3）过程中所收集到的薄膜厚度均匀性实验数据对比图及对应曲线的对比图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
现有的气相沉积工艺中，晶圆通常处于恒速旋转状态（包括静止和匀速旋转的情况），但由于机械装配等原因不可能完全保证反应气体喷射面或物理溅射的靶材面与晶圆待覆膜表面的绝对平行，以及实际操作过程中，反应气体或离子溅射沉积速度不均匀等问题，仍会导致晶圆表面沉积的薄膜不均匀。
基座带动晶圆恒速旋转的速度越快，单位时间内晶圆局部位置薄膜沉积越薄；基座带动晶圆恒速旋转的速度越慢，单位时间内晶圆局部位置薄膜沉积越厚。因此，在圆周运动中，可通过控制晶圆旋转速度值（即作变速运动）来控制单位时间内晶圆局部位置薄膜沉积的厚度：在薄膜均匀性数据分布曲线上，薄膜厚度较大处可适当提高晶圆旋转速度值，厚度较小处可适当降低晶圆旋转速度值。发明人通过实验数据分析发现，目标晶圆旋转速度曲线（速度值）与原始薄膜均匀性数据分布曲线（特征参数）具有相同的变化趋势，即目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数具有相同的相对偏差值。基于此，本发明提出了一种改善前述问题的对策。
具体地，如图1所示，本发明提出一种利用电子凸轮控制的气相沉积方法，包括步骤：
S1：在晶圆静止或匀速旋转的情况下进行气相沉积以于晶圆表面形成薄膜；
S2：收集整理气相沉积过程中选取的不同旋转角度共计k处、不同旋转角度的排列序列i、对应的晶圆旋转角度值Ci、原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0、对应的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，对收集的数据进行分析，得到原始薄膜均匀性数据分布曲线 f(Ci ,THK0i)和原始晶圆旋转速度曲线e(Ci , VR0)，其中，f表示原始薄膜均匀性特征参数THK0i和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，e表示原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，k为大于1的整数。
作为示例，选取共计k处的不同旋转角度的方式包括在圆周内均匀选取和非均匀选取中的任意一种；不同旋转角度的排列序列i为从 1到k的正整数，较佳地k大于等于3。在一示例中，角度排列序列可以晶圆的切口（notch）为起算点，即将晶圆的切口所在位置的角度定义为零度角（但并不以此为限，可以另外设定参照物），按逆时针或顺时针方向以每n（n为正整数常量）度角区间为一个单位进行排序，比如0~5°区间为序列1，5~10°区间为序列2，如此依次排序；也可以任意m（为正整数变量）度角区间为一个单位进行排序，比如0~6°区间为序列1，6~15°区间为序列2，如此依据实际需要向后排序。向后的转速调整是以每个区间为单位进行调整（每个区间可以称之为调整区间），即在单个调整区间内的转速是一样的，因而理论上每个调整区间的角度数越小，调整越精细，越有利于提高均匀性，但考虑到实际上薄膜厚度分布差异以及太频繁的调整可能对设备造成损伤等原因，因而每个调整区间不宜过小（当然也不能过大）。较优地，调整区间对应的晶圆旋转角度优选大于等于5°，更优地为10°~30°，比如为15°；
S3：基于得到的原始薄膜均匀性数据分布曲线f(Ci , THK0i)和薄膜均匀性分布目标值设计目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)，其中，F为目标薄膜均匀性特征参数THKi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系，使用运动控制类软件的凸轮曲线生成工具得到控制晶圆变速旋转的电子凸轮，也即目标晶圆旋转速度曲线E(Ci , VRi)，其中，E表示目标晶圆旋转速度值VRi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；薄膜均匀性分布目标值是指最终沉积的薄膜所希望达到的均匀性分布值，通常是希望各处的薄膜均匀性完全一致，即希望沉积的薄膜在各点的特性（包括但不限于厚度）完全一致；
S4：以得到的电子凸轮控制驱动装置带动晶圆变速旋转以进行气相沉积，该步骤中晶圆优选连续旋转一周及以上以连续进行薄膜沉积（步骤S4和S1仅转速不同，其他工艺条件均相同）。
需要特别说明的是，步骤S1和S4优选在不同的晶圆上进行，比如在同一批次的不同晶圆上进行，或者步骤S1可以使用伪片（dummy wafer）进行沉积，以调试出最优的工艺参数，而步骤S4为实际的产品，在调试出的工艺参数下可以连续进行薄膜沉积，避免薄膜分层。
本发明经改善的流程设计，基于预先采集的静止或匀速旋转方式下薄膜沉积的均匀性分布数据与目标均匀性分布数据的差异得到调整控制晶圆变速旋转的电子凸轮来控制伺服电机或步进电机等驱动装置以调整晶圆的转速，以在沉积快的区域加快晶圆的旋转速度而在沉积慢的区域减缓旋转速度，相较于现有技术中晶圆转速保持恒定不变的沉积方式， 本发明可进一步提高沉积薄膜的均匀性。且相较于晶圆间歇性旋转的沉积方式及方法，本发明可避免间歇性旋转造成的薄膜分层，更加适用于对覆膜分层要求比较高的沉积作业。
作为示例，薄膜的均匀性特征参数包括但不限于厚度、应力、光学折射率、导电率和电阻率中的一种或多种，对薄膜的表征方法依选定的均匀性特征参数而定，具体不做详细展开。由于薄膜的厚度对薄膜的应力、光学折射率、电阻率和导电率等其他参数都有非常重要的影响，故而本实施例中，薄膜的均匀性特征参数优选至少包括薄膜的厚度。薄膜可通过物理气相沉积和化学气相沉积中的任意一种沉积而成。较优地，当在晶圆匀速旋转的情况下进行薄膜沉积时，需确保晶圆旋转完整的一周或多周，比如2周，3周或其他整数周时再对薄膜的均匀性特征参数进行记录和表征分析。更优地，待晶圆旋转一周时再对沉积的薄膜进行表征分析，这样可以更全面地掌握薄膜在每个角度上对应的沉积特性。
驱动晶圆旋转的方式可以依沉积设备的不同而不同。在较优的示例中，所述驱动装置包括伺服电机和步进电机中的一种或两种，驱动装置带动基座旋转，晶圆在沉积过程中被固定于基座上，以和基座同步旋转，比如通过静电吸附固定于基座上。当然，在其他示例中，也可以通过其他方式使晶圆相对旋转一周，比如如果沉积过程是在物理气相沉积设备内进行，可通过使靶材旋转一周而实现晶圆的相对旋转（如果是此种情况，则后续的电子凸轮相应改变靶材的旋转速度），但通过基座带动晶圆的旋转是一种更简单有效的方法。
在一示例中，得到电子凸轮的方法包括步骤：
基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，得到其平均值
Figure 260963DEST_PATH_IMAGE002
，也即目标薄膜均匀性特征参数THKi=THKAVG，由此进一步 得到目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)；
基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i及目标薄膜均匀性特征参数THKi，计算出其相对偏差值ΔTHKi= (THK0i-THKi) / THKi×100%，根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系（目标晶圆旋转速度曲线或速度值与原始薄膜均匀性数据分布曲线或特征参数具有相同的变化趋势，即目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数具有相同的相对偏差值），基于薄膜均匀性分布目标值（该目标值为以提高薄膜均匀性为目的，通常是以薄膜均匀性一致为目标时得到的数值）等效求得圆周上不同旋转角度处目标晶圆旋转速度值VRi相对于原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0的相对偏差值ΔVRi=ΔTHKi；
基于薄膜均匀性分布目标值，采用拟合法等效生成同样趋势走向的目标晶圆旋转速度曲线，也即晶圆旋转速度的电子凸轮E(Ci , VRi)，其中VRi=(1+ΔVRi)·VR0。比如使用运动控制类软件的凸轮曲线生成工具，采用包括但不限于5次曲线拟合法和正余弦曲线拟合法中的一种或两种生成电子凸轮。
生成电子凸轮实际是形成一种反馈和补偿机制。比如，如果晶圆在某一区域沉积较快，那晶圆在该区域的沉积速度大于平均沉积速度，因而在该区域的沉积速度与平均沉积速度的差异值为正值，采用差异值进行调整后，在该区域的目标沉积速度将放慢，晶圆在该区域的旋转速度将加快以使晶圆在该区域的停留时间缩短；反之，在沉积慢的区域放慢旋转速度，同时保证整个旋转时间内，在步骤S1和S4中的积分面积相等，即按生成的电子凸轮运行与步骤S1的恒速旋转一样，都恰好走完一周。
实施例
发明人对本发明的气相沉积方法进行了验证，该验证过程在陛通公司带旋转沉积平台的Jupiter3100 PECVD设备上进行，且以SiON薄膜的沉积为例，具体验证过程如下：
步骤1）：在匀速旋转的情况下对晶圆进行薄膜沉积（晶圆旋转一周）；步骤2）：收集步骤1）中旋转沉积平台在匀速旋转的情况下做薄膜沉积的所有相关数据，具体包括选取的不同旋转角度共计k=22处、不同旋转角度的排列序列i（从1到22），对应的晶圆旋转角度值Ci、原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0、对应的原始薄膜均匀性特征参数THK0i（如图2所示），对收集的数据进行表征分析得到原始薄膜均匀性数据分布曲线 f(Ci , THK0i)（如图4所示）和原始晶圆旋转速度曲线e(Ci , VR0) （如图3所示），其中，f表示原始薄膜均匀性特征参数THK0i和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，e表示原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；
步骤3）：对步骤2）测得的原始薄膜均匀性数据分布曲线f(Ci , THK0i)进行分析，基于薄膜均匀性分布目标值设计目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)（如图6所示），根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系，使用运动控制类软件的凸轮曲线生成工具得到控制晶圆变速旋转的电子凸轮，即目标晶圆旋转速度曲线E(Ci , VRi) （如图7所示），其中，E表示目标晶圆旋转速度值VRi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；该步骤中，生成电子凸轮的具体步骤为：3-1）按工艺时间生成一条恒速的晶圆旋转一周的速度曲线（如图3所示），基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，得到其平均值THKAVG=
Figure 712804DEST_PATH_IMAGE003
=304.3811661，也即目标薄膜均匀性特征参数THKi=THKAVG=304.3811661，由此进一步得到目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi) （如图6所示）；3-2）基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i及目标薄膜均匀性特征参数THKi，计算出其相对偏差值ΔTHKi= (THK0i-THKi) / THKi×100%，根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系（目标晶圆旋转速度曲线或速度值与原始薄膜均匀性数据分布曲线或特征参数具有相同的变化趋势，即目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数具有相同的相对偏差值），基于薄膜均匀性分布目标值等效求得圆周上不同旋转角度处目标晶圆旋转速度值VRi相对于原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0的相对偏差值ΔVRi=ΔTHKi；3-3）参照沉积的均匀性数据调整步骤3-1）的速度曲线，在沉积快的区域加快旋转速度，沉积慢的区域减慢旋转速度，同时保证整个旋转时间内，步骤3-3）与步骤3-2）的积分面积相等，基于薄膜均匀性分布目标值采用拟合法等效生成同样趋势走向的目标晶圆旋转速度曲线，也即晶圆旋转速度的电子凸轮E(Ci , VRi)（如图7所示），其中VRi=(1+ΔVRi)·VR0；
步骤4）：使用步骤3）中设计的电子凸轮控制伺服电机或步进电机驱动旋转机构带动晶圆旋转以进行气相沉积，收集对应的厚度均匀性数据（如图5所示）并绘制对应的厚度均匀性曲线（如图8所示）。
对比例
对比例同样在陛通公司的带旋转沉积平台的Jupiter3100 PECVD设备上进行，且同样以SiON薄膜的沉积为例，具体过程如下：
步骤1）：连续周向匀速旋转一周进行气相沉积工艺，旋转一周所用的时间为T，收集对应的薄膜厚度均匀性数据；
步骤2）：以保持和步骤1）设备环境不变的条件下，保持晶圆在静止（非旋转）状态下进行气相沉积工艺，沉积时间为T，收集对应的薄膜厚度均匀性数据；
步骤3）：以保持和步骤1）设备环境不变的条件下，根据步骤1）和步骤2）收集的对应的薄膜厚度均匀性数据设计对应的调整控制晶圆非匀速旋转（变速旋转）的电子凸轮，使用设计的电子凸轮控制伺服电机或步进电机驱动旋转机构带动晶圆旋转以进行气相沉积工艺过程，沉积时间为T，收集对应的薄膜厚度均匀性数据；
步骤4）：对比分析步骤1）、2）及3）过程中所收集到的薄膜厚度均匀性数据（具体可以参考图9及图10所示），由此可以得出利用电子凸轮控制旋转机构非匀速旋转（变速旋转）的气相沉积方法所收集到的对应薄膜厚度均匀性数据的均匀性最好，因而该试验证明了采用本发明的气相沉积方法可以有效提高薄膜均匀性。
本发明还提供一种气相沉积装置，所述气相沉积装置包括气相沉积腔室以及控制器，所述控制器与所述气相沉积腔室相连接，用于控制所述气相沉积腔室执行如上述任一方案中所述的气相沉积方法。对所述气相沉积方法的详细介绍还请参考前述内容，出于简洁的目的不赘述。采用本发明的气相沉积装置进行薄膜沉积，可以有效提高薄膜的均匀性。
本发明还提供一种控制模块，所述控制模块包括处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述控制模块执行如上述任一方案中所述的气相沉积方法。
具体地，所述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
所述存储器包括ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，应理解以上模块的各个功能单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分通过处理元件调用软件的形式实现，部分通过硬件的形式实现。例如，所述控制模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在某一个芯片中实现，此外，也可以程序代码的形式存储于存储器中，由某一个处理元件调用并执行以上控制模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行如上述任一方案中所述的气相沉积方法。
具体地，所述存储介质包括ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本发明提供一种利用电子凸轮工作的气相沉积方法及装置。该沉积方法包括步骤：在晶圆静止或匀速旋转的情况下进行气相沉积以于晶圆表面形成薄膜；收集整理气相沉积过程中选取的不同旋转角度共计k处、不同旋转角度的排列序列i、对应的晶圆旋转角度值Ci、原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0、对应的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，对收集的数据进行表征分析得到原始薄膜均匀性数据分布曲线 f(Ci , THK0i)和原始晶圆旋转速度曲线e(Ci , VR0)，其中，f表示原始薄膜均匀性特征参数THK0i和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，e表示原始晶圆旋转速度值（恒速）VR0和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；基于得到的原始薄膜均匀性数据分布曲线f(Ci , THK0i)和薄膜均匀性分布目标值设计目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)，其中，F为目标薄膜均匀性特征参数THKi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系，使用运动控制类软件的凸轮曲线生成工具得到控制晶圆变速旋转的电子凸轮，即目标晶圆旋转速度曲线E(Ci , VRi)，其中，E表示目标晶圆旋转速度值VRi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；以得到的电子凸轮控制驱动装置带动晶圆变速旋转以进行气相沉积。本发明经改善的流程设计，基于预先采集的静止或匀速旋转方式下薄膜沉积的均匀性分布数据与目标均匀性分布数据的差异得到调整控制晶圆变速旋转的电子凸轮来控制伺服电机或步进电机等驱动装置以调整晶圆的转速，以在沉积快的区域加快晶圆旋转速度而在沉积慢的区域减缓旋转速度，相较于现有技术中的恒速旋转（静止或匀速），本发明可进一步提高薄膜沉积均匀性。且相较于晶圆间歇性旋转的沉积方式及方法，本发明可避免间歇性旋转造成的薄膜分层，更加适用于对覆膜分层要求比较高的沉积作业，故而本发明尤其适用于厚膜沉积，可以提高沉积薄膜的均匀性和致密性。本发明不仅适用于化学气相沉积，还适用于物理气相沉积，不仅适用于沉积金属薄膜，还适用于沉积非金属薄膜。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种利用电子凸轮控制的气相沉积方法，其特征在于，包括步骤：
在晶圆静止或匀速旋转的情况下进行气相沉积以于晶圆表面形成薄膜；
收集整理气相沉积过程中在圆周内均匀选取或非均匀选取的不同旋转角度共计k处、不同旋转角度的排列序列i、对应的晶圆旋转角度值Ci、原始晶圆旋转速度值VR0、对应的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，对收集的数据进行分析，得到原始薄膜均匀性数据分布曲线f(Ci , THK0i)和原始晶圆旋转速度曲线e(Ci , VR0)，其中，f表示原始薄膜均匀性特征参数THK0i和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，e表示原始晶圆旋转速度值VR0和晶圆旋转角度值Ci的对应关系，k为大于1的整数；
基于得到的原始薄膜均匀性数据分布曲线f(Ci , THK0i)和薄膜均匀性分布目标值设计目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)，其中，F为目标薄膜均匀性特征参数THKi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系，基于薄膜均匀性分布目标值等效求得圆周上不同旋转角度处目标晶圆旋转速度值VRi相对于原始晶圆旋转速度值VR0的相对偏差值ΔVRi=ΔTHKi，得到控制晶圆变速旋转的电子凸轮，电子凸轮的目标晶圆旋转速度曲线E(Ci , VRi)中，E表示目标晶圆旋转速度值VRi和晶圆旋转角度值Ci的对应关系；
以得到的电子凸轮控制驱动装置带动晶圆变速旋转以进行气相沉积，晶圆在沉积过程中被固定于基座上，以和基座同步旋转，其中，得到电子凸轮的方法包括步骤：
基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i，得到平均值
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，由此 得到目标薄膜均匀性数据分布曲线F(Ci , THKi)，其中，目标薄膜均匀性特征参数THKi= THKAVG；
基于得到的原始薄膜均匀性特征参数THK0i及目标薄膜均匀性特征参数THKi，计算相对偏差值ΔTHKi=(THK0i-THKi) / THKi×100%，根据目标晶圆旋转速度值与原始薄膜均匀性特征参数相对应的变化趋势关系，基于薄膜均匀性分布目标值等效求得圆周上不同旋转角度处目标晶圆旋转速度值VRi相对于原始晶圆旋转速度值VR0的相对偏差值ΔVRi=ΔTHKi；
基于薄膜均匀性分布目标值，采用拟合法等效生成同样趋势走向的目标晶圆旋转速度曲线，得到晶圆旋转速度的电子凸轮E(Ci , VRi)，其中，VRi=(1+ΔVRi)·VR0。
2.根据权利要求1所述的气相沉积方法，其特征在于，薄膜的均匀性特征参数包括厚度、应力、光学折射率、导电率和电阻率中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的气相沉积方法，其特征在于，所述气相沉积包括物理气相沉积和化学气相沉积中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的气相沉积方法，其特征在于，所述驱动装置包括伺服电机和步进电机中的一种或两种，驱动装置带动基座旋转。
5.根据权利要求1所述的气相沉积方法，其特征在于，记录原始薄膜均匀性特征参数前，在晶圆达到匀速旋转后再进行气相沉积，且记录晶圆旋转完整一周或多周时的相关数据。
6.根据权利要求1所述的气相沉积方法，其特征在于，所述拟合法包括5次曲线拟合法和正余弦曲线拟合法中的一种或两种。
7.一种气相沉积装置，其特征在于，所述气相沉积装置包括气相沉积腔室以及控制器，所述控制器与所述气相沉积腔室相连接，用于执行所述气相沉积腔室实现如权利要求1-6任一项所述的气相沉积方法。
8.一种控制模块，其特征在于，所述控制模块包括处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述控制模块执行如权利要求1-6任一项所述的气相沉积方法。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行如权利要求1-6任一项所述的气相沉积方法。
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