CN114944352A - 一种校准值确定方法和半导体工艺设备 - Google Patents

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CN114944352A CN202210490450.8A CN202210490450A CN114944352A CN 114944352 A CN114944352 A CN 114944352A CN 202210490450 A CN202210490450 A CN 202210490450A CN 114944352 A CN114944352 A CN 114944352A
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Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明实施例提供了一种校准值确定方法，应用于半导体工艺设备，半导体工艺设备包括目标工艺腔室、上射频电源和下射频电源，目标工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，上射频电源用于激发目标工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，下射频电源用于向基座加载射频偏压，该方法包括：获取在预设工艺条件下，多个共同激励CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数；根据连续函数，确定CEX锁相角度的校准值，校准值为在预设工艺条件下晶圆表面的VDC值最小时对应的CEX锁相角度值。根据本发明的实施例，可以提升校准值确定的准确性。

Description

一种校准值确定方法和半导体工艺设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种校准值确定方法和半导体工艺设备。
背景技术
随着半导体加工工艺的不断发展，对机台中所有工艺腔室的工艺结果的一致性提出了更高的要求。目前，对于不同的工艺腔室而言，由于受到上、下电极回路中匹配器、线圈及相关的分布寄生参数的影响，无法保证不同的工艺腔室之间的相移的一致性，从而无法保证不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。
其中，半导体工艺设备中包括锁相电缆，其两端分别与半导体工艺设备中的上射频电源和下射频电源电连接，目前，可以通过调节上射频电源和下射频电源输出波形的相位差，即通过调节共同激励(Common Exciter，CEX)锁相角度可以改变设备中加工的晶圆的刻蚀速率，即CEX锁相角度的变化可直接影响工艺结果。因此，找到CEX锁相角度的校准值对于工艺结果一致性的作用重大。
基于当工艺腔室的上下电极在晶圆终端的容性耦合相位差为0时对应测量得到的VDC为最小值的理论基础。目前，通常可以通过逐个调节CEX锁相角度进行测试，得到偏压值(Voltage of Direct Current，VDC)的实测值，并从多个实测值中找到VDC的最小值对应的CEX锁相角度值，并将其作为校准值。但是，在实际的测试中，可能会测出多个数值一致的VDC的最小值时，每个VDC的最小值对应的CEX锁相角度值又各不相同，这时无法确定哪一个VDC的最小值对应的CEX锁相角度值是校准值。由此，目前校准值确定的准确性和效率低。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是目前校准值确定的准确性和效率低。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种校准值确定方法，应用于半导体工艺设备，半导体工艺设备包括目标工艺腔室、上射频电源和下射频电源，目标工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，上射频电源用于激发目标工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，下射频电源用于向基座加载射频偏压，方法包括：
获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；
对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数；
根据连续函数，确定CEX锁相角度的校准值，校准值为在预设工艺条件下晶圆表面的VDC值最小时对应的CEX锁相角度值。
本发明实施例公开了一种半导体工艺设备，半导体工艺设备包括目标工艺腔室、上射频电源、锁相电缆和下射频电源，目标工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，上射频电源用于激发目标工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，下射频电源用于向基座加载射频偏压，锁相电缆的两端分别与上射频电源和下射频电源电连接，半导体工艺设备还包括：
控制器，用于获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；
对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数；
根据连续函数，确定CEX锁相角度的校准值，校准值为在预设工艺条件下晶圆表面的VDC值最小时对应的CEX锁相角度值。
根据本发明的实施例，通过获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数，由此，可以将离散点归纳为一个连续函数的曲线，然后可以在确定的连续函数中，明确地找到VDC的最小值，并得到更为准确的VDC的最小值对应的CEX锁相角度的校准值。由此，根据本发明实施例，可以快速准确地得到校准值。
附图说明
图1示出了本实施例提供的一种半导体设备示意图；
图2示出了本实施例提供的一种校准值确定方法的流程图；
图3示出了本实施例提供的一种连续函数的示意图；
图4示出了本实施例提供的一种校准前的关系曲线的示意图；
图5示出了本实施例提供的一种校准后的关系曲线的示意图；
图6示出了本实施例提供的一种半导体工艺设备结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
首先，结合图1对发明中涉及到的半导体工艺设备进行简要说明。本发明中涉及到的
半导体工艺设备如图1所示，其包括工艺腔室13、上射频电源1和下射频电源5，其中，在工艺腔室13中设置有用于承载晶圆9的基座10(比如静电卡盘)，下射频电源5通过下匹配器4与该基座10电连接，用以向基座10加载偏压功率。
并且，工艺腔室13的顶部设置有介质窗8，且在该介质窗8的上方设置有上电极，该上电极包括电感耦合线圈的外线圈6和内线圈7，二者均与电流分配单元3电连接。
上射频电源1通过上匹配器2与该电流分配单元3电连接，用于通过匹配器2和电流分配单元3将射频功率加载至外线圈6和内线圈7，射频能量通过介质窗8耦合至工艺腔室13中。
此外，在介质窗8上还设置有喷嘴12，用于向工艺腔室13中通入工艺气体。上述射频能量能够激发工艺气体产生等离子体11。
另外，上述电感耦合等离子体设备还包括锁相电缆14，其两端分别与上射频电源1和下射频电源5电连接，在这种情况下，通常将上射频电源1和下射频电源5中的一者定义为主电源(Master)，另一者定义为从电源(Slave)。通过调节上射频电源1和下射频电源5输出波形的相位差，即CEX锁相角度，可以调节工艺腔室13的上电极和下电极之间在晶圆9表面的耦合相位差，从而影响晶圆9上方的离子能量和鞘层电势，进而改变晶圆9的刻蚀速率以及Map分布，也就是说，CEX锁相角度的变化可直接影响以及Map分布。
其中，等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。其中，上射频电源(SourceRF，SRF)用于激发目标工艺腔室中的工艺气体形成等离子体150，下射频电源(Bias RF，BRF)用于向基座加载射频偏压。
通过调节上射频电源和下射频电源输出波形的相位差，即调节CEX锁相角度，可以调节工艺腔室的上电极和下电极之间在晶圆表面的耦合相位差，从而影响晶圆上方的离子能量和鞘层电势，进而改变晶圆的刻蚀速率以及分布，也就是说，CEX锁相角度的变化影响工艺产品的产出效果。
本发明实施例提供的校准值确定方法至少可以应用于下述应用场景中，下面进行说明。
反映至图1中的调节因素由Y部分的调节(电源自动调节)，由于锁相电缆其两端分别与上射频电源和下射频电源电连接且电缆长度确定，即可以保证X、Y及Z三部分(如图1所标记)的相移一致性。其中，X用于指代上射频电源1与上匹配器2的输入端之间的相移，其大小与二者之间的线缆有关，Y用于指代下射频电源5与下匹配器4的输入端之间的相移，其大小与二者之间的线缆有关，Z用于指代上射频电源1与下射频电源5之间的锁相电缆的长度以及二者之间的CEX锁相角度的叠加相移。
但是，由于SRF的输入端和BRF的输入端至电极不是通过电缆连接的，所以无法保证自SRF和BRF输入端至电极的移相差异，即M、N部分(如图1所标记)的相位差异。其中，M用于指代上匹配器2的输入端与介质窗8的下表面之间的相移，N用于指代下匹配器4的输入端与基座10的上表面之间的相移。
由于上下电极系统间的硬件差异不同也会造成M、N部分不同的相移差异。其中，硬件差异可以包括：电极和电缆材料的差异，和电缆长度的差异。
基于上述原因，导致M、N部分会存在相移差异，即无法保持相移一致性，从而也无法保证不同的工艺腔室之间的工艺结果的一致性。
目前，校准时基于理论原则主要包括：当工艺腔室的上下电极在晶圆终端的容性耦合相位差为0时，所对应的电场强度幅度最小，此时对应测量得到的VDC为最小值。
其中，相位差是两个作周期变化的物理量的相之间的差值，它为正值时称前者超前于后者，为负值时则滞后于后者。电场强度是用来表示电场的强弱和方向的物理量。
通过在静电卡盘(Electro static chuck，ESC)下方安装偏置电压控制传感器(Bias voltage control Sensor)，其中，静电卡盘位于等离子体与下匹配器之间。此电压控制传感器sensor连接直流电(Direct Current，DC)的负电极，可直接测量等离子体鞘层电压，测量的数据精确。
其中，等离子体鞘层是指等离子体与器壁或电极接触时,在两者之间形成的过渡区。由于电子跑向器壁的速率比离子大得多,使绝缘器壁相对于等离子体具有负电位，有当到达绝缘器壁的电子流等于离子流时，达到准稳状态，这时器壁的电位约为粒子的动能的量级。
目前，通过VDC最小值来确定相位容差0值点所对应的CEX锁相角度值作为目前RFPA方案。具体地，先后将上射频电源和下射频电源打开，将CEX锁相角度的初始测试值设置为0°，测量并记录当前CEX锁相角度值对应的VDC值，然后以此将使用的CEX锁相角度的测试值加5°，分别测量并记录CEX锁相角度值(即5°、10°，15°，……，360°)对应的VDC值。直至CEX锁相角度达到360°，最后从记录的VDC值找到最小值对应的CEX锁相角度作为零点校准值。
基于上述现有的校准方案，测试中可能会存在多个数值一致的最小值时，比如多个最小值都是3.28。这时无法确定哪一个VDC值对应的CEX锁相角度值作为的校准值，即无法实现上下电极系统相位差的精确校准，而且通过这种方法上下电极系统相位差的校准完全精度由BRF的CEX锁相角度调节间隔决定，当采取间隔较大时，校准误差也随之变大。另外，这种采用离散点取VDC最小值的方式，在获取对应BRF的CEX锁相角度值上具有局限性，只能在设置的离散点中获取对应CEX锁相角度值，无法得到任意VDC值所对应的CEX锁相角度值，校准缺乏灵活性。
通过对上述共同激励锁相角度的设定值进行上述校准，每个工艺腔室都可以确定其对应的校准值。对于任一个工艺腔室来说，可以保证工艺腔室的上电极和下电极之间在晶圆表面的耦合相位差趋于一致，从而可以提高不同批次产出的工艺结果一致性。
基于上述应用场景，下面对本发明实施例提供的校准值确定方法进行详细说明。
图2为本发明实施例提供的一种校准值确定方法的流程图。
如图2所示，该校准值确定方法可以包括步骤210-步骤230，该方法应用于半导体工艺设备，半导体工艺设备包括目标工艺腔室、上射频电源和下射频电源，目标工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，上射频电源用于激发目标工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，下射频电源用于向基座加载射频偏压，具体如下所示：
步骤210，获取在预设工艺条件下，多个CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值。
步骤220，对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数。
步骤230，根据连续函数，确定CEX锁相角度的校准值，校准值为在预设工艺条件下晶圆表面的VDC值最小时对应的CEX锁相角度值。
根据本发明的实施例，通过获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数，由此，可以将离散点归纳为一个连续函数的曲线，然后可以再确定的连续函数中，明确地找到VDC的最小值，并得到更为准确的VDC的最小值对应的CEX锁相角度的校准值。
由此，根据本发明实施例，可以快速准确地得到校准值，由于当晶圆表面CEX变化时，该偏压值VDC的大小也随之变化，耦合相位差为0°时，对应的偏压值VDC为最小值，对应的刻蚀速率(Etch Rate，ER)为最小值。
基于此，通过将上述校准值设置为与VDC的最小值对应的CEX锁相角度的值，在采用相同的预设工艺条件和相同的设定值执行工艺步骤时，可以使不同的工艺腔室在晶圆表面的偏压值为VDC的最小值时的耦合相位差均为0°，从而可以实现不同工艺腔室的耦合相位差趋于一致，进而可以提高不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。
下面，对步骤210-步骤230的内容分别进行描述：
涉及步骤210。
其中，半导体工艺设备，还包括锁相电缆，锁相电缆的两端分别与上射频电源和下射频电源电连接。
步骤210具体可以包括：采用预设工艺条件对目标工艺腔室分别进行多次测试，并在进行多次测试的过程中，按时间先后顺序依次设定多个所述预设值，并在每次设定之后采集对应的VDC的实测值。
其中，多个预设值满足等差数列，即随时间推移，预设值比前一次时间的预设值增加指定差值(如5°)，且第一次设定的所述测试值为0°，最后一次设定的所述测试值为360。即多个预设值为：5°、10°，15°，……，360°。
具体地，在获取VDC的实测值之前，可以在静电卡盘(Electro static chuck，ESC)下方安装偏置电压控制传感器(Bias voltage control Sensor)，此传感器sensor连接直流电(Direct Current，DC)的负电极，可直接测量等离子体鞘层电压，测量的数据精确。
在一种可能的实施例中，在步骤210之前，还可以包括以下步骤：
将上射频电源与下射频电源中的一者输出波形的相位角维持为0°，并按时间先后顺序依次调节上射频电源与下射频电源中的另一者输出波形的相位角，以用于控制CEX锁相角度值以5°为间隔，从0°依次调整至360°。
比如，固定SRF的输出波形的相位角为0°，并按时间先后顺序调节BRF输出波形的相位角，进而改变CEX锁相角度值，使CEX锁相角度值以5°为间隔，从0°依次调整至360°。
涉及步骤220。
对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数。连续函数就是当输入值的变化足够小的时候，输出的变化也会随之足够小的函数。
具体地，步骤220中，具体可以包括以下步骤：
在本发明一个可选的实施例中，步骤220，包括：
对预设值和实测值进行数据拟合，建立拟合函数，拟合函数为傅里叶一次展开级数函数，拟合函数包括待定参数；
根据多组预设值和实测值的数据对，求解得到待定参数的参数值；
将参数值代入拟合函数，得到连续函数。
拟合函数选择，通过把BRF的CEX锁相角度值从0°到360°，且以5°。这里采用5°作为间隔值是基于采样数量和精确度的需求。将对应采集到的VDC的实测值画出散点图，其近似为周期性的三角函数。因此选择傅里叶级数作为拟合函数。
傅里叶级数，法国数学家傅里叶发现，任何周期函数都可以用正弦函数和余弦函数构成的无穷级数来表示，选择正弦函数与余弦函数作为基函数是因为它们是正交的。后世称傅里叶级数为一种特殊的三角级数，根据欧拉公式，三角函数又能化成指数形式，也称傅立叶级数为一种指数级数。
傅里叶级数
Figure BDA0003630410490000091
可将任何函数展开为三角函数的累加，所以选择傅里叶级数作为拟合函数。
具体地，可以采用Matlab工具，筛选傅里叶一次展开级数作为拟合函数，即f(x)＝α0+α1 cos(wx)+α2sin(wx)。函数拟合效果如图3所示。其中X轴为CEX锁相角度的预设值(0°～360°)，Y轴为VDC的实测值。
由此，通过采用傅里叶级数拟合的方式，对预设值和实测值进行数据拟合，建立傅里叶一次展开级数函数的拟合函数，根据多组预设值和实测值的数据对，求解得到待定参数的参数值；将参数值代入拟合函数，得到连续函数。由此，可以将离散点归纳为一个连续函数曲线，通过获取函数曲线的最小值点，得到更为准确的CEX锁相角度校准值。可以帮助高效地寻找到相位差相对零点所在的位置，以实现上下电极间相位差零点更为准确的校准。
其中，待定参数包括第一参数、第二参数和第三参数，根据多组预设值和实测值的数据对，求解得到待定参数的参数值，包括：
基于最小二乘法，确定拟合函数对应的误差函数；
分别对误差函数中的第一参数、第二参数和第三参数求偏导，得到误差函数的偏导函数；
通过误差函数的偏导函数，分别确定第一参数的参数值、第二参数的参数值和第三参数的参数值。
确立拟合函数f(x)＝α0+α1 cos(wx)+α2sin(wx)后，为了减少程序实现过程中的计算量，根据VDC值与BRF的CEX锁相角度值变化成周期性(0°～360°)变化的规律，可将参数
Figure BDA0003630410490000092
确定，则需要通过离散数据点计算的只剩下a0～a2三个参数，即第一参数、第二参数和第三参数。
为了使用离散数据点确定傅里叶一次展开级数方程的三个参数a0～a2，可以基于最小二乘法理论进行计算，确定拟合函数对应的误差函数：
Figure BDA0003630410490000101
其中，xi为CEX锁相角度的预设值，xi＝0,5,10,15,…；
yi为VDC的实测值；
基于拟合函数计算得到的VDC的计算值：f(xi)＝α0+α1 cos(wxi)+a2sin(wxi)。
然后，分别对误差函数中的第一参数、第二参数和第三参数求偏导，得到误差函数的偏导函数。
通过误差函数的偏导函数，分别确定第一参数a0的参数值、第二参数a1的参数值和第三参数a2的参数值。具体可以为分别对a0～a2分别求一阶偏导，并令其(a0～a2对应的误差函数的一阶偏导函数)等于0，可以逐个求出a0～a2，从而得到测量离散点对应的傅里叶一次展开级数方程的各个参数，从而确定了连续函数。
其中，最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。
由此，通过将容性耦合相位差为0时，VDC值最小的原则，作为寻找上下电极间的相位差相对零点对应CEX锁相角度值的依据。在此基础上，固定SRF的输出波形的相位，并按时间先后顺序调节BRF输出波形的相位，进而改变CEX的锁相角度值，在获取多个CEX锁相角度的预设值对应的VDC的实测值之后，可以利用VDC值与CEX锁相角度值变化成周期性(0°～360°)变化的规律，选择傅里叶级数作为函数拟合工具，实现将离散测量点归纳为连续函数曲线，能够得到准确的实测值随预设值变化的连续函数。在建立了连续函数之后，还可以得到任意VDC值所对应的CEX锁相角度值，灵活性高。
涉及步骤230。
将离散测量点归纳为连续函数曲线后，取其周期中最小值点对应的CEX锁相角度值作为校准结果。
在本发明一个可选的实施例中，步骤230，包括：
将多个CEX锁相角度的预设值分别代入连续函数中，得到多个计算值；
确定多组相对应的计算值与实测值的绝对差值之和，每组相对应的计算值与实测值对应同一预设值；
在绝对差值之和小于预设阈值的情况下，将多个计算值中的最小计算值对应的CEX锁相角度值，确定为校准值。
将xi＝0,5,10,15,…逐个输入确定的连续方程中，得到对应连续方程计算值yi，即VDC计算值；然后，将所有xi对应的VDC计算值和实测值比较，计算两者之间的绝对差值，并对所有点的绝对差值求和，得到多组相对应的计算值与实测值的绝对差值之和；若绝对差值之和大于预设阈值，则应重新测量拟合以确定连续函数，若所有点的两者绝对差值之和小于预设阈值，则可以取其中连续方程计算得到的最小计算值(即SRF和BRF相位容差0值点)对应的xn，确定为校准值。
由此，通过将多个CEX锁相角度的预设值分别代入连续函数中，得到多个计算值；在多组相对应的计算值与实测值的绝对差值之和小于预设阈值的情况下，将多个计算值中的最小计算值对应的CEX锁相角度值，确定为校准值可以满足计算量小的校准需求。
在本发明一个可选的实施例中，步骤230，包括：
确定连续函数的极值；
根据连续函数的极值对应的CEX锁相角度值，确定校准值。
极值是一个函数的极大值或极小值。如果一个函数在一点的一个邻域内处处都有确定的值，而以该点处的值为最大，这函数在该点处的值就是一个极大值。
由于，一个测量周期内可能只包括极小值，可以根据连续函数的极值对应的CEX锁相角度值，确定校准值。具体可以根据连续方程的一阶偏导原理，即一阶偏导为连续方程的斜率方程，令连续函数的偏导函数等于0所求得点xi为对应VDC最小值点，作为CEX锁相角度校准值点。
由此，根据连续函数的极值对应的CEX锁相角度值，确定的校准值可以满足准确性高的校准需求。
其中，上述涉及到的根据连续函数的极值对应的CEX锁相角度值，确定校准值的步骤中，具体可以包括以下步骤：
对连续函数的自变量求偏导，得到连续函数的偏导函数；
确定连续函数的偏导函数等于0时对应的至少一个CEX锁相角度值；
将至少一个CEX锁相角度值中的较小值，确定为校准值。
由于，一个测量周期内可能同时包括极大值和极小值，所以可以将获得的连续方程对自变量(x)求一阶偏导，得到连续函数的偏导函数，并令其得到的方程，求解连续函数的偏导方程等于0的方程式，可求得xi，
由于该函数变化的规律是先出现极小值后出现极大值，所以在连续函数的曲线中，极小值对应的CEX锁相角度值在极大值对应的CEX锁相角度值的左边，将至少一个CEX锁相角度值中的较小值，确定为校准值。由此，可以满足准确性高的校准需求。
这里，对连续函数的自变量求偏导，得到连续函数的偏导函数；将至少一个连续函数的偏导函数等于0时对应的至少一个CEX锁相角度值中的较小值，确定为校准值，可以保证VDC最小值的唯一性，可以明确地将最小值对应的CEX锁相角度值确定为校准值，由此可以实现上下电极系统相位差的精确校准，而且在建立了连续函数之后，还可以得到任意VDC值所对应的CEX锁相角度值，灵活性高。
其中，半导体工艺设备包括多个工艺腔室，不同工艺腔室均采用相同的设定值，且通过调用各自的预设的校准值，也就是说，各个工艺步骤对应的设定值是在该半导体工艺方法采用的工艺配方中预先设定的，且不同的工艺腔室均设定相同的设定值；在此基础上，在每个上述工艺步骤开始时，调用各自的校准值，可以自动完成对CEX锁相角度的设定值的校准。
基于所述校准值，对所述多个工艺腔室中除目标工艺腔室之外的CEX锁相角度值进行调整，所述校准值基于所述目标工艺腔室中采集的VDC值确定。示例性地，校准前和校准后的如图4和图5所示。其中，X轴为CEX锁相角度值(0°～360°)，Y轴为VDC的实测值。从图中可以看出，校准后各个腔室的VDC的最小值对应的CEX锁相角度值，基本趋于一致。
由此，可以通过校准值对每个工艺腔室进行调节，可以保证不同的工艺腔室之间的相移的一致性，从而可以保证不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。
其中，目标工艺腔室可以为半导体工艺设备中的任一工艺腔室，也可以为根据历史工艺结果中确定出的标准的工艺结果所在的工艺腔室。
综上，在本发明实施例中，通过获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数，由此，可以将离散点归纳为一个连续函数的曲线，然后可以再确定的连续函数中，明确地找到VDC的最小值，并得到更为准确的VDC的最小值对应的CEX锁相角度的校准值。由此，根据本发明实施例，可以快速准确地得到校准值，进而可以通过校准值对每个工艺腔室进行调节，可以保证不同的工艺腔室之间的相移的一致性，从而可以保证不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
基于上述校准值确定方法，本发明还提供了一种半导体工艺设备中射频电源的校准工艺方法，包括至少一个涉及等离子体激发和射频偏压加载的工艺步骤，具体包括：
对于一个工艺步骤，获取该工艺步骤中上射频电源与下射频电源的共同激励锁相角度的设定值；
根据上述校准值确定方法确认的校准值对CEX锁相角度的设定值进行校准，以确定共同激励锁相角度的实际值。
具体地，在进行校准时，可以基于上述校准值确定方法，提取对应工艺步骤需要的校准值，根据预设的CEX锁相角度的校准值对上述设定值进行校准，以确定该CEX锁相角度的实际值。在经校准之后，是基于上述实际值执行上述工艺步骤。
由此，通过将上述校准值设置为与VDC的最小值对应的共同激励锁相角度的值，在采用相同的预设工艺条件和相同的设定值执行工艺步骤时，可以使不同的工艺腔室在晶圆表面的偏压值为VDC的最小值时的耦合相位差均为0°，从而可以实现不同工艺腔室的耦合相位差趋于一致，进而可以提高不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。
基于上述半导体工艺设备中射频电源的校准工艺方法，本发明还提供了一种半导体工艺方法，包括至少一个涉及等离子体激发和射频偏压加载的工艺步骤，具体包括：
在工艺步骤开始时，采用上述半导体工艺设备中射频电源的校准工艺方法，获得共同激励锁相角度的实际值；基于实际值执行工艺步骤。
参照图6，示出了本发明实施例的一种半导体工艺设备的结构框图，该半导体工艺设备610，包括目标工艺腔室、上射频电源、锁相电缆和下射频电源，目标工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，上射频电源用于激发目标工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，下射频电源用于向基座加载射频偏压，锁相电缆的两端分别与上射频电源和下射频电源电连接，半导体工艺设备610，还包括：
控制器611，用于获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；
对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数；
根据连续函数，确定CEX锁相角度的校准值，校准值为在预设工艺条件下晶圆表面的VDC值最小时对应的CEX锁相角度值。
在本发明一个可选的实施例中，控制器611，具体用于：
对预设值和实测值进行数据拟合，建立拟合函数，拟合函数为傅里叶一次展开级数函数，拟合函数包括待定参数；
根据多组预设值和实测值的数据对，求解得到待定参数的参数值；
将参数值代入拟合函数，得到连续函数。
在本发明一个可选的实施例中，待定参数包括第一参数、第二参数和第三参数，控制器611，具体用于：
基于最小二乘法，确定拟合函数对应的误差函数；
分别对误差函数中的第一参数、第二参数和第三参数求偏导，得到误差函数的偏导函数；
通过误差函数的偏导函数，分别确定第一参数的参数值、第二参数的参数值和第三参数的参数值。
在本发明一个可选的实施例中，控制器611，具体用于：
将多个CEX锁相角度的预设值分别代入连续函数中，得到多个计算值；
确定多组相对应的计算值与实测值的绝对差值之和，每组相对应的计算值与实测值对应同一预设值；
在绝对差值之和小于预设阈值的情况下，将多个计算值中的最小计算值对应的CEX锁相角度值，确定为校准值。
在本发明一个可选的实施例中，控制器611，具体用于：
确定连续函数的极值；
根据连续函数的极值对应的CEX锁相角度值，确定校准值。
在本发明一个可选的实施例中，控制器611，具体用于：
对连续函数的自变量求偏导，得到连续函数的偏导函数；
确定连续函数的偏导函数等于0时对应的至少一个CEX锁相角度值；
将至少一个CEX锁相角度值中的较小值，确定为校准值。
综上，在本发明实施例中，通过获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；对预设值和实测值进行数据拟合，确定实测值随预设值变化的连续函数，由此，可以将离散点归纳为一个连续函数的曲线，然后可以再确定的连续函数中，明确地找到VDC的最小值，并得到更为准确的VDC的最小值对应的CEX锁相角度的校准值。由此，根据本发明实施例，可以快速准确地得到校准值，进而可以通过校准值对每个工艺腔室进行调节，可以保证不同的工艺腔室之间的相移的一致性，从而可以保证不同的工艺腔室之间的工艺结果一致性。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述一种校准值确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种校准值确定方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种校准值确定方法和一种半导体工艺设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种校准值确定方法，应用于半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括目标工艺腔室、上射频电源和下射频电源，所述目标工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，所述上射频电源用于激发目标所述工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，所述下射频电源用于向所述基座加载射频偏压，所述方法包括：
获取在预设工艺条件下，多个共同激励CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；
对所述预设值和所述实测值进行数据拟合，确定所述实测值随所述预设值变化的连续函数；
根据所述连续函数，确定所述CEX锁相角度的校准值，所述校准值为在所述预设工艺条件下所述晶圆表面的VDC值最小时对应的CEX锁相角度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述预设值和所述实测值进行数据拟合，确定所述实测值随所述预设值变化的连续函数，包括：
对所述预设值和所述实测值进行数据拟合，建立拟合函数，所述拟合函数为傅里叶一次展开级数函数，所述拟合函数包括待定参数；
根据多组预设值和所述实测值的数据对，求解得到所述待定参数的参数值；
将所述参数值代入所述拟合函数，得到所述连续函数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待定参数包括第一参数、第二参数和第三参数，所述根据多组预设值和所述实测值的数据对，求解得到所述待定参数的参数值，包括：
基于最小二乘法，确定所述拟合函数对应的误差函数；
分别对所述误差函数中的所述第一参数、第二参数和第三参数求偏导，得到所述误差函数的偏导函数；
通过所述误差函数的偏导函数，分别确定所述第一参数的参数值、所述第二参数的参数值和所述第三参数的参数值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述连续函数，确定所述CEX锁相角度的校准值，包括：
将多个所述CEX锁相角度的预设值分别代入所述连续函数中，得到多个计算值；
确定多组相对应的所述计算值与所述实测值的绝对差值之和，每组所述相对应的计算值与所述实测值对应同一所述预设值；
在所述绝对差值之和小于预设阈值的情况下，将所述多个计算值中的最小计算值对应的CEX锁相角度值，确定为所述校准值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述连续函数，确定所述CEX锁相角度的校准值，包括：
确定所述连续函数的极值；
根据所述连续函数的极值对应的CEX锁相角度值，确定所述校准值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述连续函数的极值对应的CEX锁相角度值，确定所述校准值，包括：
对所述连续函数的自变量求偏导，得到所述连续函数的偏导函数；
确定所述连续函数的偏导函数等于0时对应的至少一个CEX锁相角度值；
将所述至少一个CEX锁相角度值中的较小值，确定为所述校准值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取在预设工艺条件下，多个共同激励CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值之前，所述方法还包括：
将所述上射频电源与所述下射频电源中的一者输出波形的相位角维持为0°，并按时间先后顺序依次调节所述上射频电源与所述下射频电源中的另一者输出波形的相位角，以用于控制所述CEX锁相角度值以5°为间隔，从0°依次调整至360°。
8.根据权利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括锁相电缆，所述锁相电缆的两端分别与所述上射频电源和所述下射频电源电连接。
9.一种半导体工艺设备中射频电源的校准方法，包括至少一个涉及等离子体激发和射频偏压加载的工艺步骤，其特征在于，所述半导体工艺方法，具体包括：
对于一个工艺步骤，获取该工艺步骤中上射频电源与下射频电源的共同激励锁相角度的设定值；
根据权利要求1-8任意一项所述的校准值确定方法确认的校准值对CEX锁相角度的设定值进行校准，以确定所述共同激励锁相角度的实际值。
10.一种半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括目标工艺腔室、上射频电源、锁相电缆和下射频电源，所述目标工艺腔室中设置有用于承载晶圆的基座，所述上射频电源用于激发目标所述工艺腔室中的工艺气体形成等离子体，所述下射频电源用于向所述基座加载射频偏压，所述锁相电缆的两端分别与所述上射频电源和所述下射频电源电连接，所述半导体工艺设备还包括：
控制器，用于获取在预设工艺条件下，多个共同激励锁相角度CEX锁相角度的预设值对应的等离子体偏压VDC的实测值；
对所述预设值和所述实测值进行数据拟合，确定所述实测值随所述预设值变化的连续函数；
根据所述连续函数，确定所述CEX锁相角度的校准值，所述校准值为在所述预设工艺条件下所述晶圆表面的VDC值最小时对应的CEX锁相角度值。
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