CN117305793A - 靶材原位监控方法、系统、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种靶材原位监控方法、系统、计算机设备和存储介质，将靶材和溅射设备首次配合使用时采集到的电压电流参数和靶材厚度间的对应关系进行记录，建立监测反馈机制。靶材原位监控方法包括：在溅射设备中建立自检程序，所述自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；在所述靶材和所述溅射设备配合使用的过程中，当需要对所述靶材的厚度进行检测时，启动所述溅射设备执行所述自检程序，在分别获取到多个所述沉积阶段的电压电流参数后，根据该多个所述沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定所述靶材的厚度。

Description

靶材原位监控方法、系统、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及磁控溅射技术领域，特别是涉及靶材原位监控方法、系统、计算机设备和存储介质。

背景技术

磁控溅射，是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种，也是半导体芯片制备领域应用最广泛的薄膜沉积方法之一。它的基本原理是在高真空下，利用电场将Ar、Kr、Xe等大质量气体分子电离，阳离子被电场加速后将靶材原子轰击到晶圆上不断累积形成薄膜。磁控溅射通过在阴极靶表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的束缚来提高离化率(即等离子体的密度)以增加沉积速率。

在磁控溅射系统中，靶材的使用方法是一项直接影响沉积薄膜质量的关键因素。由于溅射工艺的持续进行，靶材会在等离子体的轰击下逐渐减薄，直至被打穿，所以为了保持工艺稳定性，使用过程中需要在靶材被打穿前更换靶材。过早更换会造成靶材浪费，增加镀膜成本；过晚更换又有靶材击穿，背板材料污染晶圆或腔体的风险。因而对磁控溅射系统中的靶材厚度进行有效监测是十分必要的。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种靶材原位监控方法、系统、计算机设备和存储介质，它能够对靶材定期监控，预防靶材击穿，提高靶材利用率，保证镀膜系统稳定性，进而提高生产效率。

其技术方案如下：一种靶材原位监控方法，所述靶材原位监控方法包括：

在溅射设备中建立自检程序，所述自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

在所述靶材和所述溅射设备配合使用的过程中，当需要对所述靶材的厚度进行检测时，启动所述溅射设备执行所述自检程序，在分别获取到多个所述沉积阶段的电压电流参数后，根据该多个所述沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定所述靶材的厚度。

在其中一个实施例中，所述电压电流参数与靶材厚度的对应关系的获取方法包括：当靶材和所述溅射设备首次配合使用时，启动所述溅射设备，执行所述自检程序对所述靶材进行溅射处理；当所述靶材的厚度损耗程度为第一设置范围时，获取所述自检程序执行过程中电压电流参数和所述靶材的厚度，得到电压电流参数与靶材厚度的对应关系。

在其中一个实施例中，在所述靶材和所述溅射设备配合使用的过程中，当所述靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，启动所述溅射设备执行所述自检程序。

在其中一个实施例中，所述第一预设范围为不小于70％，和/或，不大于95％。

在其中一个实施例中，当所述靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，每隔第一设定时间启动所述溅射设备执行所述自检程序；和/或，按照预设时间启动所述溅射设备执行所述自检程序；和/或，多次启动所述溅射设备执行所述自检程序。

在其中一个实施例中，当所述靶材的厚度损耗程度大于第一预设范围时，阻止晶圆进入所述溅射设备的制程腔室进行溅射处理。

在其中一个实施例中，当所述靶材的厚度损耗程度为第二预设范围，所述第二预设范围大于所述第一预设范围且不大于97％时，对所述靶材进行至少一次黏附处理直至所述靶材的厚度损耗程度为97％。

在其中一个实施例中，当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于97％时，将所述靶材进行报废处理。

在其中一个实施例中，当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于所述第二预设范围时，进行提示动作。

在其中一个实施例中，多个所述沉积阶段的溅射功率依次增大或依次减小。

在其中一个实施例中，相邻两个所述沉积阶段的溅射功率的差值为不小于50W。

在其中一个实施例中，所述沉积阶段为至少5个。

在其中一个实施例中，多个所述沉积阶段过程中，所述溅射设备的制程腔室内部的气压保持一致。

在其中一个实施例中，所述自检程序还包括位于多个所述沉积阶段之前的稳定气压阶段，在所述稳定气压阶段，向所述溅射设备的制程腔室中通入惰性气体，并使所述制程腔室的气压到达稳定状态。

在其中一个实施例中，所述稳定气压阶段的气压范围为1mtorr-10mtorr；所述稳定气压阶段的时间为不大于10S。

在其中一个实施例中，所述自检程序还包括位于多个所述沉积阶段之前的点火起辉阶段，所述点火起辉阶段位于所述稳定气压阶段之后；在所述点火起辉阶段，开启直流电压或射频电压，所述靶材开始溅射处理；所述点火起辉阶段的时间控制为1S-3S。

一种靶材原位监控系统，所述靶材原位监控系统包括：

自检程序建立模块，所述自检程序建立模块用于在溅射设备中建立自检程序；其中，所述自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

数据采集模块，所述数据采集模块用于在所述溅射设备执行所述自检程序过程中，分别采集多个所述沉积阶段的电压电流参数；

计算模块，所述计算模块用于根据该多个所述沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定所述靶材的厚度。

在其中一个实施例中，所述靶材原位监控系统还包括对应关系获取模块，所述对应关系获取模块用于当所述靶材和所述溅射设备首次配合使用时，所述溅射设备执行所述自检程序对所述靶材进行溅射处理过程中，获取电压电流参数和所述靶材的厚度，并得到电压电流参数与靶材厚度的对应关系。

在其中一个实施例中，所述的靶材原位监控系统还包括停止供货模块，所述停止供货模块用于当所述靶材的厚度损耗程度大于第一预设范围时，阻止晶圆进入所述溅射设备的制程腔室进行溅射处理。

在其中一个实施例中，所述的靶材原位监控系统还包括黏附处理模块，所述黏附处理模块用于当所述靶材的厚度损耗程度为第二预设范围，所述第二预设范围大于所述第一预设范围且不大于97％时，对所述靶材进行至少一次黏附处理直至所述靶材的厚度损耗程度为97％。

在其中一个实施例中，所述的靶材原位监控系统还包括报废模块，所述报废模块用于当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于97％时，将所述靶材进行报废处理。

在其中一个实施例中，所述的靶材原位监控系统还包括提示模块，所述提示模块用于当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于所述第二预设范围时，进行提示动作。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的方法的步骤。

上述的靶材原位监控方法、系统、计算机设备和存储介质，运行自检程序，系统会对特定功率和压强下的电流和电压与采集的数据对比，自行判断靶材剩余厚度的大小，即，获取不同沉积阶段的电流电压参数，并结合于其关于靶材厚度的对应关系得到靶材的厚度，工作效率较高，无需将靶材从制程腔室内取出；同时检测结果较为准确。此外，本申请中由于包括多个沉积阶段的溅射功率互不相同，即在多种溅射功率下判断电压电流的检测数据是否出现异常，目的是消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定，且能够在预防靶材被击穿的前提下，提高靶材利用率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例的靶材原位监控方法的流程示意图；

图2为本申请另一实施例的靶材原位监控方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

经过对传统的靶材厚度监控方法进行总结分析，申请人发现传统的靶材厚度监控方法主要通过以下几种方式实现：

1)第一种方法：待溅射设备的制程腔室破真空后将靶材从制程腔室内取出，采用目测，卡尺或超声波等方式测量厚度。这种方法能够直接监控靶材剩余厚度，但是这需要溅射设备从真空到大气的切换，增加时间成本，大大降低生产效率，同时靶材容易被空气的氧气及水气污染，影响工艺稳定性。

2)第二种方法：将溅射工艺过程已使用的千瓦时的量(即功率与时间的乘积)与靶材出厂寿命(即总千瓦时)进行对比，计算得到剩余可以使用的量。靶材寿命一般为经验值，会在首次使用该类靶材的时候进行标定。这种方法不需要破真空即可监测靶材剩余厚度，也是目前普遍使用的方法。但是，一方面，靶材刻蚀速率不仅取决于溅射功率和时间，还与其它因素比如气体流量等有关，无法保证每种溅射工艺均可准确监测靶材剩余寿命；另一方面，更新靶材需要将使用量复位为0，可能会出现忘记复位的情况，造成靶材浪费，甚至存在没有更换靶材也误归0，这极易造成靶材打穿污染晶圆和腔体，增加人工操作失误成本。

3)第三种方法：靶材初次使用时，建立一个标准测试程序，在这个程序中，溅射功率和气体压强设为固定值。当采用直流溅射时，由于靶材材质、气体压强、靶间距、溅射功率都为固定值，影响电流和电压的就只有磁场强度。而靶面磁场强度越大，等离子体密度越大，相应溅射电压越低，电流越大。而随着直流溅射的不断进行，靶面被腐蚀，厚度变薄，靶面磁场强度越来越接近位于靶材后面的永磁体，即磁场越来越强。因此建立磁场大小与靶材剩余厚度的联系，并通过标准程序的电流电压实现监测。同理在射频溅射时可以通过直流偏压实现对靶材厚度的监测。第三种方法实现了不同工艺条件下真空环境中的靶材厚度的监测。但是申请人大量研究发现，第三种方法仅存在理论上的可行性，由于溅射设备在检测过程中，溅射功率固定不变，导致溅射设备各项参数在实际生产中会发生不可避免的偏移，电流电压的变化可能不仅仅是靶材刻蚀造成的，还有可能是随着溅射过程的进行，溅射设备本身积累所产生的变化。

为了解决以上问题，且更加接近实际生产情况，本申请特提出一种靶材原位监控方法，从多个方面尽可能消除溅射设备本身的影响，能够对靶材厚度更加实时准确的测量，预防靶材击穿造成设备和晶圆污染，提高靶材利用率，保证镀膜系统稳定性，进而提高生产效率。

参阅图1，图1示出了本申请一实施例中的靶材原位监控方法的流程示意图，本申请一实施例提供的一种靶材原位监控方法，靶材原位监控方法包括：

步骤S110、在溅射设备中建立自检程序，自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

经过发明人研究发现，溅射设备异常引起的电压电流跳变一般不会在所有功率点都存在，因而采用溅射功率互不相同的多个沉积阶段可以排除此类因素的影响，电流电压发生的变化只能够由靶材的厚度引起。

步骤S120、在靶材和溅射设备配合使用的过程中，当需要对靶材的厚度进行检测时，启动溅射设备执行自检程序，在分别获取到多个沉积阶段的电压电流参数后，根据该多个沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定靶材的厚度。

上述的靶材原位监控方法，运行自检程序，获取不同沉积阶段的电流电压参数，并结合于其关于靶材厚度的对应关系得到靶材的厚度，工作效率较高，无需将靶材从制程腔室内取出；同时检测结果较为准确。此外，本申请中由于包括多个沉积阶段的溅射功率互不相同，即在多种溅射功率下判断电压电流的检测数据是否出现异常，目的是消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定，且能够在预防靶材被击穿的前提下，提高靶材利用率。

请参阅图2，图2示出了本申请另一实施例中的靶材原位监控方法的流程示意图，本申请一实施例提供的一种靶材原位监控方法，靶材原位监控方法还包括：

步骤S210、在溅射设备中建立自检程序，自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

步骤S220、当靶材和溅射设备首次配合使用时，启动溅射设备，执行自检程序对靶材进行溅射处理；当靶材的厚度损耗程度为第一设置范围时，获取自检程序执行过程中电压电流参数和靶材的厚度，得到电压电流参数与靶材厚度的对应关系；

需要说明的是，靶材和溅射设备首次配合使用是指，溅射设备还并未对该靶材执行过溅射工艺，其中，有可能是因为更换了新的溅射设备但仍沿用原有相同的靶材，也可能是因为更换了新的靶材但仍沿用旧的溅射设备，还有可能是同时更换了新的溅射设备和新的靶材。在溅射设备相同的情况下，当靶材不同时，由于不同靶材(target source)的粘结比(bonding ratio)，密集(density)等参数都不同，所以每种新的靶材(new source)第一次使用都需要重新采集机台输出数据，得到电压电流参数和靶材的厚度之间的对应关系。

具体而言，第一设置范围可以为不大于90％-95％，如此，一方面，能避免靶材的损耗程度过大导致出现的击穿现象，从而能保证设备安全。另一方面，靶材的损耗程度足够大，得到电压电流参数和靶材的厚度之间的对应关系较为准确，为后期靶材的损耗程度达到极限值时作为有效参考。具体而言，第一设置范围为不大于90％、91％、92％、93％、94％、95％等等，可以根据实际需求灵活地调整与设置，在此不进行限定。当然，当电压电流参数和靶材的厚度之间的对应关系为具有规律的函数线性关系时，第一设置范围的上限值还可以选取90％-95％以外的数据，同样能实现较为准确地得到电压电流参数和靶材的厚度之间的对应关系即可。

可选地，第一设置范围不小于70％-80％。如此，能够对靶材的损耗程度在70％-80％时的电流电压参数进行重点参考，从而能有利于防止靶材出现击穿现象。具体而言，第一设置范围为不小于70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％等等，可以根据实际需求灵活地调整与设置，在此不进行限定。当然，当电压电流参数和靶材的厚度之间的对应关系为具有规律的函数线性关系时，第一设置范围的下限值还可以选取70％-80％以外的数据，同样能实现较为准确地得到电压电流参数和靶材的厚度之间的对应关系即可。

在一个具体实施例中，第一设置范围例如为0％-95％。并当靶材的损耗程度越小时，对靶材的电流电压参数的检测评率越小，当靶材的损耗程度越大时，对靶材的电流电压参数的检测评率越大。例如，对于靶材放入到溅射设备的初始阶段，靶材的损耗程度非常小，损耗程度例如为40％以内，此时不用考虑到靶材被击穿，比如1周运行一次自检程序；随着靶材的使用时间越久，靶材将被逐渐消耗，靶材的损耗程度逐渐增大，例如当靶材的损耗程度为40％-70％，相应增加靶材的自检频率，比如每天运行一次自检程序；当靶材的损耗程度非常大，即有可能存在被击穿的可能时，损耗程度例如为70％-95％，自检频率进一步增大，例如每加工20块-30块晶圆时，便相应运行一次自检程序。

在一个具体实施例中，第一设置范围例如为70％-95％。

步骤S230、在靶材和溅射设备再次配合使用的过程中，当需要对靶材的厚度进行检测时，启动溅射设备执行自检程序，在分别获取到多个沉积阶段的电压电流参数后，根据该多个沉积阶段的电压电流参数和对应关系确定靶材的厚度。

需要说明的是，在溅射设备和靶材再次配合使用的过程中，在溅射设备所执行的溅射工艺下直接获取电压电流参数，然后根据该电压电流参数以及预先得到的对应关系确定靶材当前的厚度即可。靶材和溅射设备再次配合使用即指的是第二次配合使用、第三次配合使用或其它次的配合使用。

上述的靶材原位监控方法，获取靶材和溅射设备首次配合使用时电压电流参数和靶材的厚度，并得到电压电流参数与靶材的厚度的对应关系，建立监测反馈机制。运行自检程序，系统会对特定功率和压强下的电流和电压与采集的数据对比，自行判断靶材剩余厚度的大小，工作效率较高，无需将靶材从制程腔室内取出；同时检测结果较为准确。此外，本申请中由于包括多个沉积阶段的溅射功率互不相同，即在多种溅射功率下判断电压电流的检测数据是否出现异常，目的是消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定，且能够在预防靶材被击穿的前提下，提高靶材利用率。

在一个实施例中，本实施例中的靶材例如为导电靶材，包括但不限于为Cu，W，Co，Al，Ti等金属及金属化合物。

在一个实施例中，在靶材和溅射设备再次配合使用的过程中，当靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，启动溅射设备执行自检程序。如此，当靶材的厚度损耗程度小于第一预设范围时，无需启动溅射设备执行自检程序，从而能避免造成因为检测而导致靶材浪费。

需要说明的是，靶材的厚度损耗程度应该做如下理解，将靶材的初始厚度(也即在使用前的厚度)定义为D，将靶材的当前厚度(也即使用一段时间后的厚度)定义为d，靶材的厚度损耗程度相应为(D-d)/D。

在一个实施例中，第一预设范围为不小于70％。如此，发明人研究发现，当靶材的厚度损耗程度超过70％时，容易被击穿，由于将第一预设范围设置成不小于70％，从而能及时地进行检测并判断靶材是否被击穿，同时由于在靶材的厚度损耗程度低于70％时不开展自检程序，能减小靶材在自检程序过程中产生的损耗。

在一个实施例中，第一预设范围为不大于95％。如此，发明人研究发现，溅射设备执行自检程序直到靶材的损耗程度达到95％，即当判断到靶材的损耗程度在95％以内时仍然供货，即将晶圆进入溅射设备的制程腔室进行溅射处理，这样能提高靶材的利用率，当靶材的损耗程度大于95％时，便不再供货，相应例如提示更换新的靶材。

需要说明的是，第一预设范围不限于是70％至95％，还可以根据实际需求灵活地调整第一预设范围，例如第一预设范围为不小于60％，和/或，不大于90％；再例如，第一预设范围为不小于80％，和/或，不大于90％；又例如，第一预设范围为不小于65％，和/或，不大于98％。又例如，第一预设范围为不小于5％，和/或，不大于95％。又例如第一预设范围为0至95％。

在一个实施例中，当靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，每隔第一设定时间启动溅射设备执行自检程序。其中，可选地，第一设定时间例如为10S、20S、60S、200S、300S等等。第一设定时间具体根据实际需求灵活地调整与设置，在此不进行限定。

在一个实施例中，当靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，按照预设时间启动溅射设备执行自检程序。

需要说明的是，预设时间也根据实际需求灵活地调整与设置，在此不进行限定。

在一个实施例中，当靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，多次启动溅射设备执行自检程序。如此，当处于第一预设范围，自检程序启动的次数越多时，将越有利于准确确定出靶材的当前厚度。

需要说明的是，自检程序启动的次数也根据实际需求灵活地调整与设置，在此不进行限定。

在一个实施例中，当靶材的厚度损耗程度大于第一预设范围时，阻止晶圆进入溅射设备的制程腔室进行溅射处理。

在一个实施例中，当靶材的厚度损耗程度为第二预设范围，第二预设范围大于第一预设范围且不大于97％时，对靶材进行至少一次黏附处理直至靶材的厚度损耗程度为97％。

具体而言，可以根据实际需求进行例如10-15次循环黏附处理(又称cyclepaste)。在每一次黏附处理过程中，即在高电压下将靶材原子溅镀到制程腔室的腔壁上，从而能改善腔体颗粒物状况。使腔壁上有机会掉落颗粒物的部分得到黏附，从而不会轻易掉落。

可选地，第二预设范围例如为95％到96％，或者95％到97％，或者根据实际需求灵活地设置成其它数值范围。

在一个实施例中，当靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，第三预设范围大于第二预设范围，将靶材报废处理。

可选地，第三预设范围包括但不限于为大于96％-97％的数值范围，或者根据实际需求设置成其它数值范围。

如此，一方面，通过黏附处理(cycle paste处理)改善腔体内的颗粒物状况；另一方面，靶材在剩下3％-4％部分时，将进行报废处理，能防止靶材被击穿而造成腔体污染。

在一个实施例中，当靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，第三预设范围大于第二预设范围，进行提示动作。具体而言，提示包括但不限于语音提示、振动提示、灯光提示等等方式。如此，当判断到靶材的厚度损耗程度达到第三预设范围时，说明靶材即将被击穿，及时地提醒工作人员进行相应更换靶材操作。

在一个实施例中，多个沉积阶段的溅射功率依次增大或依次减小。如此，一方面，申请人研究发现若设备异常引起的跳变一般不会在所有功率点都存在，因此多个沉积阶段的溅射功率采用梯度功率，便可以排除设备异常引起的跳变导致电流电压发生变化，使得电流电压的变化主要是因靶材的厚度大小发生变化所引起，那么根据检测的电流电压便能有利于准确地得到靶材的厚度大小；另一方面，将多个沉积阶段的溅射功率设置成依次增大或依次减小的梯度功率，能有利于消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定。

具体而言，多个沉积阶段的溅射功率依次均匀增大或依次均匀减小。

当然，作为一些可选的方案，多个沉积阶段的溅射功率设置成先增大后减小的形式，或者先减小后增大的形式，或者其它规则与不规则的形式，在此不进行具体限定，可以根据实际需求灵活地调整与设置。

在一个实施例中，相邻两个沉积阶段的溅射功率的差值为不小于50W。如此，能有利于消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定。

在一个实施例中，相邻两个沉积阶段的溅射功率的差值为50W至500W。如此，能有利于消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定。

进一步地，经发明人研究发现，当相邻两个沉积阶段的溅射功率的差值控制为90W、100W或110W时，电压电流的检测数据最为准确，从而能较为准确地得到靶材的厚度大小。

在一个实施例中，沉积阶段为至少5个。如此，当沉积阶段设置数量不至于过少，能有利于消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定。作为一个示例，沉积阶段设置为5个至15个。

在一个实施例中，沉积阶段例如为8个，溅射功率分别为100W、200W、300W、400W、500W、600W、700W、800W。

在另一个实施例中，沉积阶段例如为10个，溅射功率分别为80W、160W、240W、320W、400W、480W、560W、640W。

在另一个实施例中，沉积阶段例如为6个，溅射功率分别为120W、240W、360W、480W、600W、720W。

在一个实施例中，每个沉积阶段的时长控制为10S-20S。具体包括但不限于设置为10S、12S、14S、15S、16S、18S与20S等等。

在一个实施例中，多个沉积阶段过程中，溅射设备的制程腔室内部的气压保持一致。如此，能避免制程腔室内部的气压不同而对电流电压的检测造成影响，使得电流电压的变化主要是因靶材的厚度大小发生变化所引起，那么根据检测的电流电压便能有利于准确地得到靶材的厚度大小。

在一个实施例中，自检程序还包括位于多个沉积阶段之前的稳定气压阶段，在稳定气压阶段，向溅射设备的制程腔室中通入惰性气体，并使制程腔室的气压到达稳定状态。如此，在进入到多个沉积阶段前，由于具有稳定气压阶段，通过稳定气压阶段便能实现将制程腔室的气压调整到稳定状态，当制程腔室内部的气压稳定后便进入下一阶段，这样沉积阶段中的气压与稳定阶段稳定后的气压相同，实现对沉积阶段的气压较好的控制。

其中，往溅射设备的制程腔室中通入的惰性气体包括但不限于为Ar、Kr等等，具体还可以根据实际需求灵活地设置成其它种类气体。

在一个实施例中，稳定气压阶段的气压范围为1mtorr-10mtorr。

在一个实施例中，稳定气压阶段的时间为不大于10S。具体而言，稳定气压阶段的时间控制为5S-10S，包括但不限于为5S、6S、7S、8S、9S、10S或者设置成其它数值。

在一个实施例中，自检程序还包括位于多个沉积阶段之前的点火起辉阶段，点火起辉阶段位于稳定气压阶段之后；在点火起辉阶段(点火起辉是指加电压后Ar气体被电离，开始产生等离体的过程。起辉即开始产生辉光放电。)，开启直流电压或射频电压，靶材开始溅射工作。

在一个实施例中，点火起辉阶段的时间控制为1S-3S。

在一个实施例中，靶材原位监控方法还包括步骤：安装靶材，将需要使用的靶材安装到薄膜沉积腔室并抽高真空(10E-8torr)，将靶材表面上的不纯物去除。

需要说明的是，针对于手动溅射设备来说，在需要对靶材厚度进行检测时由人工操作溅射设备执行自检程序；针对于自动化溅射设备来说，可以预先在主控系统中设置靶材厚度的检测时间以及检测频率，并在相应的检测时间由主控系统自动触发溅射设备执行自检程序。

在一个实施例中，一种靶材原位监控系统，靶材原位监控系统包括：

自检程序建立模块，自检程序建立模块用于在溅射设备中建立自检程序；其中，自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

数据采集模块，数据采集模块用于在溅射设备执行自检程序过程中，分别采集多个沉积阶段的电压电流参数；

计算模块，计算模块用于根据该多个沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定靶材的厚度。

上述的靶材原位监控系统，运行自检程序，获取不同沉积阶段的电流电压参数，并结合于其关于靶材厚度的对应关系得到靶材的厚度，工作效率较高，无需将靶材从制程腔室内取出；同时检测结果较为准确。此外，本申请中由于包括多个沉积阶段的溅射功率互不相同，即在多种溅射功率下判断电压电流的检测数据是否出现异常，目的是消除或降低由于溅射设备本身在溅射工艺中产生的数据偏移，避免溅射设备出现误判，从而使检测数据更加真实可靠，有利于制程的稳定，且能够在预防靶材被击穿的前提下，提高靶材利用率。

关于靶材原位监控系统的具体限定可以参见上文中对于靶材原位监控方法的限定，在此不再赘述。上述靶材原位监控系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

在一个实施例中，靶材原位监控系统还包括对应关系获取模块，对应关系获取模块用于当靶材和溅射设备首次配合使用时，溅射设备执行自检程序对靶材进行溅射处理过程中，获取电压电流参数和靶材的厚度，并得到电压电流参数与靶材厚度的对应关系。

在一个实施例中，靶材原位监控系统还包括停止供货模块，停止供货模块用于当靶材的厚度损耗程度大于第一预设范围时，阻止晶圆进入溅射设备的制程腔室进行溅射处理。

在一个实施例中，靶材原位监控系统还包括黏附处理模块，黏附处理模块用于当靶材的厚度损耗程度为第二预设范围，第二预设范围大于第一预设范围且不大于97％时，对靶材进行至少一次黏附处理直至靶材的厚度损耗程度为97％。

在一个实施例中，靶材原位监控系统还包括报废模块，报废模块用于当靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，第三预设范围大于97％时，将靶材进行报废处理。

在一个实施例中，靶材原位监控系统还包括提示模块，提示模块用于当靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，第三预设范围大于第二预设范围时，进行提示动作。

在一个实施例中，一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

步骤S110、在溅射设备中建立自检程序，自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

步骤S120、在靶材和溅射设备配合使用的过程中，当需要对靶材的厚度进行检测时，启动溅射设备执行自检程序，在分别获取到多个沉积阶段的电压电流参数后，根据该多个沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定靶材的厚度。

在一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

步骤S110、在溅射设备中建立自检程序，自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

步骤S120、在靶材和溅射设备配合使用的过程中，当需要对靶材的厚度进行检测时，启动溅射设备执行自检程序，在分别获取到多个沉积阶段的电压电流参数后，根据该多个沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定靶材的厚度。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (20)

1.一种靶材原位监控方法，其特征在于，所述靶材原位监控方法包括：

在溅射设备中建立自检程序，所述自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

在所述靶材和所述溅射设备配合使用的过程中，当需要对所述靶材的厚度进行检测时，启动所述溅射设备执行所述自检程序，在分别获取到多个所述沉积阶段的电压电流参数后，根据该多个所述沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定所述靶材的厚度。

2.根据权利要求1所述的靶材原位监控方法，其特征在于，所述电压电流参数与靶材厚度的对应关系的获取方法包括：当靶材和所述溅射设备首次配合使用时，启动所述溅射设备，执行所述自检程序对所述靶材进行溅射处理；当所述靶材的厚度损耗程度为第一设置范围时，获取所述自检程序执行过程中电压电流参数和所述靶材的厚度，得到电压电流参数与靶材厚度的对应关系。

3.根据权利要求1所述的靶材原位监控方法，其特征在于，在所述靶材和所述溅射设备配合使用的过程中，当所述靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，启动所述溅射设备执行所述自检程序。

4.根据权利要求3所述的靶材原位监控方法，其特征在于，所述第一预设范围为不小于70％，和/或，不大于95％。

5.根据权利要求3所述的靶材原位监控方法，其特征在于，当所述靶材的厚度损耗程度处于第一预设范围时，每隔第一设定时间启动所述溅射设备执行所述自检程序；和/或，按照预设时间启动所述溅射设备执行所述自检程序；和/或，多次启动所述溅射设备执行所述自检程序。

6.根据权利要求3所述的靶材原位监控方法，其特征在于，当所述靶材的厚度损耗程度大于第一预设范围时，阻止晶圆进入所述溅射设备的制程腔室进行溅射处理。

7.根据权利要求6所述的靶材原位监控方法，其特征在于，当所述靶材的厚度损耗程度为第二预设范围，所述第二预设范围大于所述第一预设范围且不大于97％时，对所述靶材进行至少一次黏附处理直至所述靶材的厚度损耗程度为97％。

8.根据权利要求7所述的靶材原位监控方法，其特征在于，当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于97％时，将所述靶材进行报废处理。

9.根据权利要求7所述的靶材原位监控方法，其特征在于，当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于所述第二预设范围时，进行提示动作。

10.根据权利要求1所述的靶材原位监控方法，其特征在于，多个所述沉积阶段的溅射功率依次增大或依次减小。

11.根据权利要求10所述的靶材原位监控方法，其特征在于，相邻两个所述沉积阶段的溅射功率的差值为不小于50W。

12.根据权利要求1所述的靶材原位监控方法，其特征在于，所述沉积阶段为至少5个。

13.根据权利要求1所述的靶材原位监控方法，其特征在于，多个所述沉积阶段过程中，所述溅射设备的制程腔室内部的气压保持一致。

14.根据权利要求13所述的靶材原位监控方法，其特征在于，所述自检程序还包括位于多个所述沉积阶段之前的稳定气压阶段，在所述稳定气压阶段，向所述溅射设备的制程腔室中通入惰性气体，并使所述制程腔室的气压到达稳定状态。

15.根据权利要求14所述的靶材原位监控方法，其特征在于，所述稳定气压阶段的气压范围为1mtorr-10mtorr；所述稳定气压阶段的时间为不大于10S。

16.根据权利要求14所述的靶材原位监控方法，其特征在于，所述自检程序还包括位于多个所述沉积阶段之前的点火起辉阶段，所述点火起辉阶段位于所述稳定气压阶段之后；在所述点火起辉阶段，开启直流电压或射频电压，所述靶材开始溅射处理；所述点火起辉阶段的时间控制为1S-3S。

17.一种靶材原位监控系统，其特征在于，所述靶材原位监控系统包括：

自检程序建立模块，所述自检程序建立模块用于在溅射设备中建立自检程序；其中，所述自检程序包括依次进行的多个沉积阶段，多个沉积阶段的溅射功率互不相同；

数据采集模块，所述数据采集模块用于在所述溅射设备执行所述自检程序过程中，分别采集多个所述沉积阶段的电压电流参数；

计算模块，所述计算模块用于根据该多个所述沉积阶段的电压电流参数和电压电流参数与靶材厚度的对应关系确定所述靶材的厚度。

18.根据权利要求17所述的靶材原位监控系统，其特征在于，所述靶材原位监控系统还包括对应关系获取模块，所述对应关系获取模块用于当所述靶材和所述溅射设备首次配合使用时，所述溅射设备执行所述自检程序对所述靶材进行溅射处理过程中，获取电压电流参数和所述靶材的厚度，并得到电压电流参数与靶材厚度的对应关系；和/或

所述的靶材原位监控系统还包括停止供货模块，所述停止供货模块用于当所述靶材的厚度损耗程度大于第一预设范围时，阻止晶圆进入所述溅射设备的制程腔室进行溅射处理；和/或

所述的靶材原位监控系统还包括黏附处理模块，所述黏附处理模块用于当所述靶材的厚度损耗程度为第二预设范围，所述第二预设范围大于所述第一预设范围且不大于97％时，对所述靶材进行至少一次黏附处理直至所述靶材的厚度损耗程度为97％；和/或

所述的靶材原位监控系统还包括报废模块，所述报废模块用于当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于97％时，将所述靶材进行报废处理；和/或

所述的靶材原位监控系统还包括提示模块，所述提示模块用于当所述靶材的厚度损耗程度为第三预设范围，所述第三预设范围大于所述第二预设范围时，进行提示动作。

19.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至16中任一项所述的方法的步骤。

20.一种计算机可读存储介质，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实现权利要求1至16中任一项所述的方法的步骤。