CN117637554B - 晶圆刻蚀或沉积及模型获取方法、半导体工艺设备 - Google Patents

晶圆刻蚀或沉积及模型获取方法、半导体工艺设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种晶圆刻蚀或沉积及模型获取方法、半导体工艺设备，具体涉及用于多温区静电卡盘或加热基座的各个温度控制区的控温方法，该控温方法结合了温度敏感度和刻蚀副产物或沉积物随温度梯度的扩散分布对于刻蚀或沉积速率的影响，能够更加准确地预测在各个温度控制区的任意目标温度下，晶圆上的各个位置的刻蚀或沉积速率分布数据，或是根据目标刻蚀或沉积速率分布数据，通过调节各个温度控制区的目标温度控制值，以提升晶圆刻蚀或沉积的均一性，或是使晶圆表面得到期望的形貌。

Description

晶圆刻蚀或沉积及模型获取方法、半导体工艺设备
技术领域
本发明属于半导体技术领域，具体属于多温区静电卡盘或加热基座的温度控制技术领域，更具体地涉及一种晶圆刻蚀或沉积方法、用于获取刻蚀或沉积速率预测模型的方法及半导体工艺设备。
背景技术
集成电路先进工艺制程一般由上千道工艺程序组成，包括：刻蚀、沉积、清洗等环节。其中刻蚀作为关键环节，决定了半导体器件的关键尺寸，最终影响半导体器件性能。刻蚀速率和刻蚀均一性是半导体工艺的重点关注参数，当前通常通过调整晶圆承载装置的各个温度控制区的温度值来调节刻蚀速率，以保障晶圆的刻蚀均一性。
在相关技术中，当晶圆承载装置的某个温度控制区的温度值发生改变时，根据温度敏感度和改变前后的温度差值来预测改变后的刻蚀速率，然而该方法预测得到的刻蚀速率分布数据与实际测量的刻蚀速率分布数据存在较大偏差。
发明内容
本发明实施例公开了一种晶圆刻蚀或沉积方法、用于获取刻蚀或沉积速率预测模型的方法及半导体工艺设备，以解决相关技术中刻蚀或沉积速率分布数据的预测值与实测值存在较大偏差的问题。
为了解决上述技术问题，根据第一方面，本发明实施例公开了一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个主温度控制区和多个辅温度控制区，多个所述主温度控制区在所述晶圆承载面的径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的所述主温度控制区环绕位于径向方向内侧的所述主温度控制区设置，多个所述辅温度控制区沿所述晶圆承载装置的角向设置，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述主温度控制区的基本温度下，沿径向方向的第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用预设的第一刻蚀或沉积速率预测模型，根据第一目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述主温度控制区的目标温度控制值；其中，所述第一刻蚀或沉积速率预测模型与刻蚀或沉积工艺过程中产生的径向方向的刻蚀副产物或沉积物扩散相关联，所述第一刻蚀或沉积速率预测模型用于表征所述晶圆承载面上径向方向的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系，所述第一目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
根据第二方面，本发明实施例公开了一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区的基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用预设的刻蚀或沉积速率预测模型，根据目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述温度控制区的目标温度控制值；其中，所述刻蚀或沉积速率预测模型与刻蚀或沉积工艺过程中产生的刻蚀副产物或沉积物扩散相关联，所述刻蚀或沉积速率预测模型用于表征所述晶圆承载面上的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系，所述目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
根据第三方面，本发明实施例公开了一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区的基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用预设的刻蚀或沉积速率预测模型，根据目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度分布数据，获取各个所述温度控制区的目标温度控制值；其中，所述刻蚀或沉积速率预测模型用于表征任意所述温度控制区的温度控制值发生改变时，所述晶圆承载面上的所有位置均受所改变的温度控制区的影响，各个位置改变后的刻蚀或沉积速率与相应位置的对应关系，所述目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
根据第四方面，本发明实施例公开了一种用于获取刻蚀或沉积速率预测模型的方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区均处于基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
改变所述温度控制区中的一个温度控制区的温度控制值，并保持其余温度控制区仍为所述基本温度，获取改变后的刻蚀或沉积速率分布数据；
获取所改变的温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，所述刻蚀或沉积速率预测子模型与所述基本刻蚀或沉积速率分布数据、所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本温度、所改变的温度控制区的温度控制值以及所述温度敏感度值相关；
重复改变所述温度控制区中的另一个温度控制区的温度控制值，并保持其余温度控制区仍为基本温度，获取改变后的刻蚀或沉积速率分布数据，并获取所改变的温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，直至获取全部所述温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型；
根据各个所述温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型得到所述刻蚀或沉积速率预测模型。
根据第五方面，本发明实施例公开了一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，其特征在于，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区的基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用根据上述第四方面所述的方法得到的刻蚀或沉积速率预测模型，根据目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述温度控制区的目标温度控制值；其中，所述目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
根据第六方面，本发明实施例公开了一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个主温度控制区和多个辅温度控制区，多个所述主温度控制区在所述晶圆承载面的径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的所述主温度控制区环绕位于径向方向内侧的所述主温度控制区设置，多个所述辅温度控制区沿所述晶圆承载装置的角向设置，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述主温度控制区的基本温度下，沿径向方向的第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用根据上述第四方面所述的方法得到的第一刻蚀或沉积速率预测模型，根据第一目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述主温度控制区的目标温度控制值；其中，所述第一目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
根据第七方面，本发明实施例公开了一种半导体工艺设备，包括：
工艺腔室；
晶圆承载装置，设置在所述工艺腔室内，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区；
控制装置，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述第一至第六方面任一项所述的方法。
根据第八方面，本发明实施例公开了一种半导体工艺设备，包括：
工艺腔室；
晶圆承载装置，设置在所述工艺腔室内，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区；
控制装置，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有上述第四方面所述的方法得到的刻蚀或沉积速率预测模型。
在本发明实施例的晶圆刻蚀或沉积方法中，通过采用与刻蚀或沉积工艺过程中产生的刻蚀副产物或沉积物扩散相关联的刻蚀或沉积速率预测模型，与相关技术中仅与温度敏感度相关联的刻蚀速率预测模型相比，能够补偿刻蚀副产物或沉积物扩散对于刻蚀或沉积速率分布所造成的影响，因此能够更加精确地预测在各个温度控制区的任意目标温度下，晶圆上的各个位置的刻蚀或沉积速率分布数据，或者是能够根据目标刻蚀或沉积速率分布数据来更加精确地计算各个温度控制区的目标温度控制值。也即，采用本发明实施例的晶圆刻蚀或沉积方法对晶圆承载装置的各个温度控制区的温度进行控制，能够提升晶圆刻蚀或沉积的均一性，或是使晶圆表面得到期望的形貌。
附图说明
图1和图2分别示出了本发明实施例的晶圆承载装置的俯视示意图；
图3A和图3B分别示出了本发明另一实施例的晶圆承载装置的截面和俯视示意图；
图4示出了通过相关技术预测得到的刻蚀速率分布数据与实际测量的刻蚀速率分布数据；
图5示出了本发明实施例的刻蚀副产物扩散机理示意图；
图6示出了本发明实施例的晶圆刻蚀方法的流程图；
图7示出了本发明实施例的用于获取刻蚀速率预测模型的方法的流程图；
图8示出了第一温度控制区的采用平滑曲线拟合的刻蚀速率预测子模型；
图9示出了通过本发明实施例的刻蚀速率预测模型预测得到的刻蚀速率分布数据与实际测量的刻蚀速率分布数据；
图10示出了本发明另一实施例的晶圆刻蚀方法的流程图；
图11示出了本发明另一实施例的用于获取刻蚀速率预测模型的方法的流程图；
图12示出了本发明实施例的半导体工艺设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应当理解，本发明实施例仅是对可以以各种形式来实施本发明所请求保护的结构和方法的说明。此外，结合各种实施例给出的每个示例旨在是说明性的，而不是限制性的。此外，附图不一定按比例绘制，一些特征可能被夸大以显示特定组件的细节。因此，本发明实施例中的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明实施例的方法和结构的代表性基础。 还应注意,相同和对应的元素由相同的附图标记表示。
在下文的描述中，阐述了许多具体细节，例如特定结构、组件、材料、尺寸、处理步骤和技术，以便提供对本发明的各种实施例的理解。然而，本领域技术人员应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的各种实施例。 在其他情况下，未详细描述众所周知的结构或处理步骤，以避免混淆本发明。
出于下文描述的目的，术语“上”、“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词应与说明书附图所公开的结构和方法中的定向有关。应当理解，当作为层、区域或衬底的元素被称为在另一元素上时，该元素可以直接在另一元素上，或者也可以存在中间元素。相反,当一个元素被称为直接在另一元素上时,两者之间不存在中间元素。还应当理解,当一个元素被称为在另一元素下时，该元素可以直接在另一元素下，或者可以存在中间元素。相反。当一个元素被称为直接在另一元素下时，两者之间不存在中间元素。
图1和图2分别示出了本发明实施例的晶圆承载装置的俯视示意图，该晶圆承载装置例如可以是多区静电卡盘或加热基座，其晶圆承载面可以具有多个温度控制区，在图1的示例中，该晶圆承载装置具有4个温度控制区，即径向方向上从内到外依次设置的第一温度控制区11、第二温度控制区12、第三温度控制区13和第四温度控制区14，第一温度控制区11为位于晶圆承载面中心的圆形区域，第二温度控制区12、第三温度控制区13和第四温度控制区14为由内至外顺次环绕第一温度控制区11设置的环形区域，即第二温度控制区12环绕第一温度控制区11设置，第三温度控制区13环绕第二温度控制区12设置，第四温度控制区14环绕第三温度控制区13设置。在图2的示例中，该晶圆承载装置具有9个温度控制区，即位于晶圆承载面中心的第一温度控制区21，环绕第一温度控制区21分布的第二温度控制区22、第三温度控制区23、第四温度控制区24和第五温度控制区25，以及环绕第二至第四温度控制区分布的第六温度控制区26、第七温度控制区27、第八温度控制区28和第九温度控制区29。
图3A和图3B示出了本发明另一实施例的晶圆承载装置的示意图，该晶圆承载装置例如可以包括基座31、加热层32和静电卡盘33。其中，加热层32包括多个主温度控制区34对应的主加热器和多个辅温度控制区35对应的辅加热器，多个主温度控制区34在径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的主温度控制区34环绕位于径向方向内侧的主温度控制区34设置，多个辅温度控制区35沿晶圆承载装置的角向设置，以对晶圆承载面上的温度进行局部调整，例如用于调节晶圆承载面角向上的均一性。在图3A和图3B的示例中，主温度控制区34所对应的主加热器位于辅温度控制区35所对应的辅加热器上方，然而本发明并不限于此，主温度控制区34所对应的主加热器也可以位于辅温度控制区35所对应的辅加热器下方。静电卡盘33包括吸附电极36，以对晶圆承载面上的晶圆提供静电吸附力，吸附电极36可以设置为单极性或双极性电极，或者其他合适的设置，本发明对此不做任何限定。
本领域技术人员应当理解，图1、图2、图3A和图3B仅仅只是作为示例，更多或更少的温度控制区都是可行的，温度控制区可以规则地布设在晶圆承载面上，也可以不规则地布设在晶圆承载面上，本发明对此不做任何限定。对于温度敏感的刻蚀工艺，由于种种原因可能导致射频源激发产生的等离子体分布不均匀，需要调节晶圆承载装置的各个温度控制区的温度，以补偿由于等离子体分布的不均匀所带来的刻蚀速率差异，从而保障晶圆刻蚀的均一性。
在相关技术中，首先分别获取晶圆承载装置的各个温度控制区的温度处于高温TH和低温TL下，所刻蚀的晶圆的各个位置的刻蚀速率分布数据[ER]H和[ER]L，需要说明的是，本文中采用[ER]H和[ER]L来表征刻蚀速率分布数据，其中的括号[]仅意在表明包括多个与位置相关联的刻蚀速率值，例如对于半径为150 mm的晶圆，如果在径向方向上每间隔10 mm采集一个点，则可以得到16个与径向位置相对应的刻蚀速率值，例如[ER]H=[ER0, ER1,…,ER15]，其中ER0表示自圆心为原点的位置0 mm处的刻蚀速率值，ER1表示自圆心为原点的位置10 mm处的刻蚀速率值，以此类推，在下文中将会沿用这种表述方式。本领域技术人员应当理解，所采集的点并不限于径向方向，而可以是晶圆上的任意点。
然后，获取温度敏感度值[Sen]=([ER]H-[ER]L)/( TH-TL)，也即计算多个与位置相关联的刻蚀速率随温度的变化率。最后，可以根据该温度敏感度值预测任意目标温度[T]target下的刻蚀速率分布数据[ER]target，或者是根据该公式，根据目标刻蚀速率分布数据来计算各个温度控制区的目标温度控制值。其中，，[ER]base为在晶圆承载装置的各个温度控制区的温度均处于基本温度Tbase下各个位置的刻蚀速率分布数据，[T]target-[T]base表示对应的温度控制区的温度值相减，例如图1或图2或图3A和图3B中所示的各个温度控制区，在下文中将会沿用这种表述方式。
本发明的发明人在实施上述相关技术的过程中发现，通过上述相关技术预测得到的刻蚀速率分布数据与实际测量的刻蚀速率分布数据存在较大偏差，如图4所示，为简化起见，以晶圆径向方向上的分布数据为例，收取工艺在基本温度[T]base=[60, 60, 60, 60]下径向方向上的基本刻蚀速率分布数据[ER]base，同时收取工艺的温度敏感度值，采用相关技术的刻蚀速率预测模型预测[T]target=[60, 63, 65, 58]下径向方向上的刻蚀速率分布数据与实测的刻蚀速率分布数据相对比，图中的空心圆点表示预测值，实心圆点表示实测值，两者之间存在较大偏差。因此，采用上述相关技术不能准确预测刻蚀速率分布数据，相应地，也不能根据目标刻蚀速率分布数据来准确得到各个温度控制区的目标温度控制值。
为解决上述技术问题，本发明的发明人对于等离子体刻蚀机理进行了深入研究，在等离子体刻蚀过程中，会不断产生各种刻蚀副产物，当刻蚀副产物堆积较多时，会加重沉积效果，使得刻蚀速率降低；当刻蚀副产物堆积较少时，沉积效果减弱，更容易产生刻蚀，增加刻蚀速率。本发明的发明人发现，当晶圆承载装置表面温度不同时，刻蚀副产物会随着温度梯度由高温区向低温区扩散，如图5所示，即高温区堆积的刻蚀副产物会少于低温区堆积的刻蚀副产物，这样会使得整体的刻蚀速率发生变化。上述相关技术并未考虑到刻蚀副产物扩散的影响，因此预测得到的刻蚀速率分布数据会与实际测量的刻蚀速率分布数据存在偏差。
基于本发明的发明人的上述研究工作，本发明实施例提供了一种晶圆刻蚀方法，该方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，该晶圆承载装置具有的晶圆承载面具有多个温度控制区，该晶圆承载装置例如可以是多温区静电卡盘或加热基座，该方法可以由半导体工艺设备的控制装置来执行，该控制装置例如可以是半导体工艺设备的上位机或下位机。如图6所示，该方法可以包括如下步骤：
S11. 获取待刻蚀晶圆在各个温度控制区的基本温度下的基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值。
在本实施例中，该基本刻蚀速率分布数据包括多个与晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀速率值，该温度敏感度值用于表征刻蚀速率随温度的变化率。在本实施例中，基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值可以预先保存在半导体工艺设备的控制装置的存储器内，基本刻蚀速率分布数据与晶圆承载面的二维平面上的各个位置相关联，当各个温度控制区的基本温度为Tbase时，可以收取到多个与晶圆承载面上的位置相关联的基本刻蚀速率[ER]base；温度敏感度值可以是单个数值，也可以是多个与晶圆承载面上的位置相关联的值，下文中还将对此进行详细说明。
S12. 利用预设的刻蚀速率预测模型，根据目标刻蚀速率分布数据、基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值，获取各个温度控制区的目标温度控制值。
可以采用如下函数来表征上述关系：
其中，[ER]target表示目标刻蚀速率分布数据，[M]表示刻蚀速率预测模型，[ER]base表示基本刻蚀速率分布数据，[Sen]表示温度敏感度值，[T]target表示各个温度控制区的目标温度控制值，Tbase表示基本温度。在上述函数关系中，[M]、[ER]base、[Sen]、Tbase均为已知值，当需要预测在各个温度控制区的任意目标温度下，晶圆上的各个位置的刻蚀速率分布数据时，[T]target为已知值，根据上述函数关系可以得到[ER]target；当需要根据目标刻蚀速率分布数据计算各个温度控制区的目标温度控制值，以实现刻蚀均一性或者使晶圆表面得到期望的形貌时，[ER]target为已知值，根据上述函数关系可以得到[T]target。
在本实施例中，刻蚀速率预测模型[M]与刻蚀工艺过程中产生的刻蚀副产物扩散相关联，刻蚀速率预测模型[M]用于表征晶圆承载面上的各个位置的刻蚀速率与相关联位置的对应关系，目标刻蚀速率分布数据[ER]target包括多个与晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀速率值。
同样地，刻蚀速率预测模型[M]可以预先保存在半导体工艺设备的控制装置的存储器内。在本发明实施例的一种可选实施方式中，刻蚀速率预测模型[M]相对于温度敏感度值进行归一化处理，从而可以对各种待刻蚀晶圆具有通用性，也就是说，本发明实施例的刻蚀速率预测模型可以适用于单晶硅、多晶硅、氧化硅等各种材料的刻蚀，对于不同的刻蚀工艺，无需更换模型。下文中还将对刻蚀速率预测模型进行详细说明。
如上文所述，相关技术中的晶圆承载装置的温度控制方法中，当某一个温度控制区的温度发生变化时，仅考虑到该温度控制区的刻蚀速率变化，而并未意识到该温度控制区的温度发生变化时，刻蚀过程中产生的刻蚀副产物会随温度梯度由高温区向低温区扩散，从而会影响晶圆承载面上的所有位置的刻蚀速率。在本发明实施例的晶圆刻蚀方法中，通过采用与刻蚀工艺过程中产生的刻蚀副产物扩散相关联的刻蚀速率预测模型，与相关技术中仅与温度敏感度相关联的刻蚀速率预测模型相比，能够补偿刻蚀副产物扩散对于刻蚀速率分布所造成的影响，因此能够更加精确地预测在各个温度控制区的任意目标温度下，晶圆上的各个位置的刻蚀速率分布数据，或者是能够根据目标刻蚀速率分布数据来更加精确地计算各个温度控制区的目标温度控制值。也即，采用本发明实施例的晶圆刻蚀方法对晶圆承载装置的各个温度控制区的温度进行控制，能够提升晶圆刻蚀的均一性，或是使晶圆表面得到期望的形貌。
本发明的发明人进一步发现，本发明实施例的多个温度控制区的温度控制方法不仅可以适用于刻蚀工艺，还可以适用于沉积工艺。对于温度敏感的沉积工艺而言，当晶圆承载装置表面温度不同时，沉积物会随着温度梯度由高温区向低温区扩散，即高温区堆积的沉积物会少于低温区堆积的沉积物，因而当某一个温度控制区的温度发生变化时，不仅会影响到温度改变的温度控制区的沉积速率，还会影响晶圆承载面上的所有位置的沉积速率。与上文所述的晶圆刻蚀方法相对应，本发明实施例还提供了一种晶圆沉积方法，可以包括如下步骤：
S11’. 获取待沉积晶圆在各个温度控制区的基本温度下的基本沉积速率分布数据以及温度敏感度值，该基本沉积速率分布数据包括多个与晶圆承载面上的位置相关联的沉积速率值，该温度敏感度值用于表征沉积速率随温度的变化率。
S12’. 利用预设的沉积速率预测模型，根据目标沉积速率分布数据、基本沉积速率分布数据以及温度敏感度值，获取各个温度控制区的目标温度控制值；其中，该沉积速率预测模型与沉积工艺过程中产生的沉积物扩散相关联，该沉积速率预测模型用于表征晶圆承载面上的各个位置的沉积速率与相关联位置的对应关系，该目标沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的目标沉积速率值。
在本发明实施例的晶圆沉积方法中，通过采用与沉积工艺过程中沉积物扩散相关联的沉积速率预测模型，与相关技术中仅与温度敏感度相关联的沉积速率预测模型相比，能够补偿沉积物扩散对于沉积速率分布所造成的影响，因此能够更加精确地预测在各个温度控制区的任意目标温度下，晶圆上的各个位置的沉积速率分布数据，或者是能够根据目标沉积速率分布数据来更加精确地计算各个温度控制区的目标温度控制值。
在下文中，将详细描述本发明实施例的刻蚀速率预测模型。该刻蚀速率预测模型与各个温度控制区的刻蚀速率预测子模型相关联，各个刻蚀速率预测子模型分别用于表征对应的温度控制区的温度控制值发生改变时，晶圆承载面上的各个位置的刻蚀速率与相关联位置的对应关系。
如图7所示，本发明实施例提供的一种用于获取该刻蚀速率预测模型的方法可以包括如下步骤：
S21. 获取待刻蚀晶圆在各个温度控制区均处于基本温度Tbase下的基本刻蚀速率分布数据[ER]base以及温度敏感度值。
本领域技术人员应当理解，为了得到更为全面的刻蚀速率预测模型，以便能够提升整个晶圆平面上的刻蚀均一性，需要收取整个晶圆平面上的各个位置的分布数据，所获取的分布数据可以与二维平面上的各个位置相关联。
在晶圆承载装置具有如图1所示的4个温度控制区的情况下，当基本温度Tbase为60℃时，晶圆承载装置的各个温度控制区的温度从内至外顺序可以采用[T]base=[60, 60,60, 60]来表征，当然，在晶圆承载装置具有如图2所示的9个温度控制区的情况下，各个温度控制区的温度依序可以采用[T]base=[T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9]来表征，在下文中将会沿用这种表述方式。
S22. 改变温度控制区中的一个温度控制区的温度控制值为T1，并保持其余温度控制区仍为基本温度Tbase，获取改变后的刻蚀速率分布数据[ER]1。
例如，将最内侧的第一温度控制区11的温度控制值改变为65℃，其余温度控制区仍为60℃，此时的晶圆承载装置的温度为[65, 60, 60, 60]，在此情况下检测得到晶圆承载面上的各个位置改变后的刻蚀速率分布数据。
S23. 获取所改变的温度控制区的刻蚀速率预测子模型[M]1，该刻蚀速率预测子模型[M]1与基本刻蚀速率分布数据[ER]base、改变后的刻蚀速率分布数据[ER]1、基本温度Tbase、所改变的温度控制区的温度控制值T1以及温度敏感度值[Sen]相关。
更具体地，刻蚀速率预测子模型[M]sub可以由下式表示：
（1）
温度敏感度值[Sen]可以由下式表示：
（2）
其中，[ER]2表示晶圆承载装置的全部温度控制区的温度控制值均为T2时的刻蚀速率分布数据。
例如，可以将最内侧的第一温度控制区11的温度控制值改变为大于基本温度的65℃，在其他示例中，也可以将温度值改变为小于基本温度的温度控制值，例如为55℃。
为了得到温度敏感度值，例如可以将晶圆承载装置的温度控制区的温度控制值全部设置为T2=65℃，在此状态下检测出刻蚀速率分布数据[ER]2，同样也将刻蚀速率分布数据[ER]2进行归一化处理，以得到[Sen]。同样地，在其他示例中，可以将晶圆承载装置的温度控制区的温度控制值全部设置为低于60℃的温度控制值，例如为55℃，同样也可以依据上式（2）得到温度敏感度值。
为了简化起见，仅以晶圆径向方向上的分布数据为例，实际上，所获取的分布数据应与二维平面上的各个位置相关联，而并非仅与径向位置相关联。根据上述公式（1）计算得到的径向方向的数据如图8中的圆点所示，从而得到了最内侧的第一温度控制区11的刻蚀速率预测子模型[M]1，该刻蚀速率预测子模型用于表征对应的第一温度控制区11的温度控制值发生改变时，晶圆承载面上的各个位置的刻蚀速率与相关联位置的对应关系。为了得到任意位置对应的刻蚀速率，可以如图8所示采用平滑曲线来拟合上述公式（1）计算得到数据，从而可以根据该平滑曲线得到任意位置对应的刻蚀速率。如图8所示，当最内侧的第一温度控制区11的温度值发生改变时，由于刻蚀副产物扩散的影响，径向方向上的各个位置的刻蚀速率都会发生改变。
需要说明的是，若将最内侧的第一温度控制区11的温度控制值改变为低于基本温度的温度值，则所得到的曲线会是相对于横轴对称的曲线。为了便于计算机处理，进一步地可以采用分段函数来表征上述平滑曲线，从而半导体设备的控制装置可以根据该分段函数便利地得到任意位置对应的刻蚀速率。在其他可选实施方式中，还可以通过上述公式（1）计算得到数据来训练得到神经网络模型，从而半导体设备的控制装置可以根据该神经网络模型便利地得到任意位置对应的刻蚀速率。
S24. 判断是否已经获取全部温度控制区的刻蚀速率预测子模型，当未获取全部温度控制区的刻蚀速率预测子模型时，返回至步骤S22，以获取下一温度控制区的刻蚀速率预测子模型；当已获取全部温度控制区的刻蚀速率预测子模型时，执行步骤S25。
按照同样的方法，可以得到全部温度控制区的刻蚀速率预测子模型。
S25. 根据各个温度控制区的刻蚀速率预测子模型得到刻蚀速率预测模型。
具体而言，当晶圆承载装置包括n个温度控制区，n为大于或等于2的整数，该刻蚀速率预测模型可以由下式表示：
（3）
其中，[ER]target表示晶圆承载装置的各个温度控制区处于相应的目标温度控制值时的目标刻蚀速率分布数据，[ER]base表示晶圆承载装置的全部温度控制区的温度控制值均为Tbase时的基本刻蚀速率分布数据，[Sen]表示温度敏感度值；
Ttarget1表示第一温度控制区的目标温度控制值，Ttarget2表示第二温度控制区的目标温度控制值，直至Ttargetn表示第n温度控制区的目标温度控制值，[M]1表示第一温度控制区的刻蚀速率预测子模型，[M]2表示第二温度控制区的刻蚀速率预测子模型，直至[M]n表示第n温度控制区的刻蚀速率预测子模型。
更具体地，对于图1所示的晶圆承载装置包括4个温度控制区的示例来说，上述公式（3）可以表示为：
（4）
在上述公式（4）中，[Sen]、[M]1、[M]2、[M]3、[M]4、Tbase均为已知数据，可以预先存储在半导体工艺设备的控制装置中。当需要预测在各个温度控制区的任意目标温度下的刻蚀速率分布数据时，Ttarget1、Ttarget2、Ttarget3、Ttarget4均为已知值，将这些已知值代入到公式（4）中就可以得到[ER]target的值，也即得到各个温度控制区处于目标温度控制值下的目标刻蚀速率分布数据。当需要根据目标刻蚀速率分布数据来计算各个温度控制区的目标温度控制值时，[ER]target为已知数据，将[ER]target代入到公式（4）中就可以计算得到Ttarget1、Ttarget2、Ttarget3、Ttarget4的值，也即得到各个温度控制区的目标温度控制值。
以图1所示的晶圆承载装置包括4个温度控制区的情况为例，收取工艺在基本温度[T]base=[60, 60, 60, 60]下径向方向上的基本刻蚀速率分布数据[ER]base，同时收取温度敏感度值[Sen]，采用本发明实施例的刻蚀速率预测模型预测[T]target=[60, 63, 65, 58]下径向方向上的刻蚀速率分布数据与实测的刻蚀速率分布数据相对比，如图9所示，图中的空心圆点表示预测值，实心圆点表示实测值，可见两者基本重合，预测的偏差度在2%以内，远优于图4所示的相关技术。
相应地，对于图2所示的包括9个温度控制区的晶圆承载装置而言，同样可以得到9个温度控制区的刻蚀速率预测子模型，从而当需要预测在各个温度控制区的任意目标温度下的刻蚀速率分布数据时，可以得到各个温度控制区的预定目标温度下的刻蚀速率分布数据；当需要根据目标刻蚀速率分布数据来计算各个温度控制区的目标温度控制值时，可以得到各个温度控制区的目标温度控制值，以提高晶圆刻蚀的均一性或是得到期望的形貌。
对应地，本发明实施例的沉积速率预测模型与各个温度控制区的沉积速率预测子模型相关联，各个沉积速率预测子模型分别用于表征对应的温度控制区的温度控制值发生改变时，晶圆承载面上的各个位置的沉积速率与相关联位置的对应关系。进一步的细节可以对应参阅上文中的相关描述，此处不再赘述。
本发明另一实施例公开了一种晶圆刻蚀方法，该方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，该晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，该晶圆承载装置例如可以是多温区静电卡盘或加热基座，该方法可以由半导体工艺设备的控制装置来执行，该控制装置例如可以是半导体工艺设备的上位机或下位机。该方法可以包括如下步骤：
S31’. 获取待刻蚀晶圆在各个温度控制区的基本温度下的基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值。
S32’. 利用预设的刻蚀速率预测模型，根据目标刻蚀速率分布数据、基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值，获取各个温度控制区的目标温度控制值。
在本实施例中，刻蚀速率预测模型用于表征任意温度控制区的温度控制值发生改变时，晶圆承载面上的所有位置均受所改变的温度控制区的影响，各个位置改变后的刻蚀速率与相应位置的对应关系。
在本发明实施例的晶圆刻蚀方法中，所采用的刻蚀速率预测模型用于表征任意温度控制区的温度控制值发生改变时，晶圆承载面上的所有位置均受所改变的温度控制区的影响，各个位置改变后的刻蚀速率与相应位置的对应关系，也就是说，本发明实施例的刻蚀速率预测模型中的某一个或者某几个温度控制区的温度控制值发生改变时，不仅会影响到所改变的温度控制区的刻蚀速率值，还会影响到其他温度控制区的刻蚀速率值。这正是基于本发明的发明人发现当晶圆承载装置表面温度不同时，刻蚀副产物会随着温度梯度由高温区向低温区扩散，高温区堆积的刻蚀副产物会少于低温区堆积的刻蚀副产物，使得整个晶圆的刻蚀速率发生变化。而相关技术中仅与温度敏感度相关联的刻蚀速率预测模型则只考虑到温度的影响，对于温度未发生改变的温度控制区，由于温度未变，会认为其刻蚀速率也不变。由于相关技术中的刻蚀速率预测模型未考虑到刻蚀副产物扩散的影响，因此预测得到的刻蚀速率分布数据会与实际测量的刻蚀速率分布数据存在偏差。本发明实施例的晶圆刻蚀方法所采用的刻蚀速率预测模型考虑到某一个或者某几个温度控制区的温度控制值发生改变时还会影响到其他温度控制区的各个位置的刻蚀速率值，能够补偿刻蚀副产物扩散对于刻蚀速率分布所造成的影响，因此能够更加精确地预测在各个温度控制区的任意目标温度下，晶圆上的各个位置的刻蚀速率分布数据，或者是能够根据目标刻蚀速率分布数据来更加精确地计算各个温度控制区的目标温度控制值。
有关本实施例的进一步的详细内容，可以对应参考上一实施例中的相应描述，在此不再赘述。对应地，本实施例中的温度控制方法也可以适用于沉积工艺，具体细节可以对应参考上文中的相应描述，此处亦不再赘述。
在上文的实施例中，刻蚀速率预测模型可以与晶圆承载面的二维平面上的各个位置相关联，然而这样的刻蚀速率预测模型较为复杂，不利于快速预测晶圆上的各个位置的刻蚀速率分布数据，或是计算各个温度控制区的目标温度控制值。为了简化刻蚀速率预测模型，本发明实施例还提供了一种晶圆刻蚀方法，该方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，如图3A和图3B所示，该晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个主温度控制区34和多个辅温度控制区35，多个主温度控制区34在晶圆承载面的径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的主温度控制区34环绕位于径向方向内侧的主温度控制区34设置，多个辅温度控制区35沿晶圆承载装置的角向设置，该晶圆承载装置例如可以是多温区静电卡盘或加热基座，该方法可以由半导体工艺设备的控制装置来执行，该控制装置例如可以是半导体工艺设备的上位机或下位机。如图10所示，该方法可以包括如下步骤：
S31. 获取待刻蚀晶圆在各个主温度控制区的基本温度下，沿径向方向的第一基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值。
在本实施例中，第一基本刻蚀速率分布数据包括多个与晶圆承载面上径向方向的位置相关联的刻蚀速率值，温度敏感度值用于表征刻蚀速率随温度的变化率。进一步细节可以参考步骤S11中的相应描述。
S32. 利用预设的第一刻蚀速率预测模型，根据第一目标刻蚀速率分布数据、第一基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值，获取各个主温度控制区的目标温度控制值。
在本实施例中，第一刻蚀速率预测模型与刻蚀工艺过程中产生的径向方向的刻蚀副产物扩散相关联，第一刻蚀速率预测模型用于表征晶圆承载面上径向方向的各个位置的刻蚀速率与相关联位置的对应关系，第一目标刻蚀速率分布数据包括多个与晶圆承载面上径向方向的位置相关联的目标刻蚀速率值。进一步细节可以参考步骤S12中的相应描述。
在本实施例中，第一刻蚀速率预测模型仅与晶圆承载面上径向方向的各个位置相关联，模型较为简单，能够快速预测晶圆径向方向上的各个位置的刻蚀速率分布数据，或是计算各个主温度控制区的目标温度控制值，以实现晶圆径向方向上的刻蚀均一性，或是得到径向方向上的期望形貌。
S33. 获取待刻蚀晶圆在各个辅温度控制区的基本温度下，沿角向方向的第二基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值。
在本实施例中，第二基本刻蚀速率分布数据包括多个与晶圆承载面上角向方向的位置相关联的刻蚀速率值。
S34. 利用预设的第二刻蚀速率预测模型，根据第二目标刻蚀速率分布数据、第二基本刻蚀速率分布数据以及温度敏感度值，获取各个辅温度控制区的目标温度控制值。
在本步骤中用于调整晶圆角向方向上的均一性，在图3B的示例中有3个主温度控制区，每个主温度控制区均有多个辅温度控制区，因此需要3个第二刻蚀速率预测模型，对应于内侧区域中的4个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测模型用于调节内侧区域的角向均一性，对应于中间区域中的8个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测模型用于调节中间区域的角向均一性，对应于外侧区域中的16个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测模型用于调节外侧区域的角向均一性。
在本实施例中，第二刻蚀速率预测模型与刻蚀工艺过程中产生的角向方向的刻蚀副产物扩散相关联，第二刻蚀速率预测模型用于表征晶圆承载面上角向方向的各个位置的刻蚀速率与相关联位置的对应关系，第二目标刻蚀速率分布数据包括多个与晶圆承载面上角向方向的位置相关联的目标刻蚀积速率值。
在本实施例中，第二刻蚀速率预测模型仅与晶圆承载面上角向方向的各个位置相关联，模型较为简单，能够快速预测晶圆角向方向上的各个位置的刻蚀速率分布数据，或是计算各个辅温度控制区的目标温度控制值，以实现晶圆角向方向上的刻蚀均一性，或是得到角向方向上的期望形貌。
在图10所示的实施例的晶圆刻蚀方法中，通过第一阶段，即步骤S31和S32，获取各个主温度控制区的目标温度控制值，从而能够调节晶圆径向方向上的刻蚀均一性，或是得到径向方向上的期望形貌；然后通过第二阶段，即步骤S33和S34，获取各个辅温度控制区的目标温度控制值，从而能够调节晶圆角向方向上的刻蚀均一性，或是得到角向方向上的期望形貌。上述晶圆刻蚀方法通过这两个阶段实现了整个晶圆平面上的刻蚀均一性，或是得到整个晶圆平面上的期望形貌，这两个阶段所采用的第一和第二刻蚀速率预测模型仅与晶圆承载面上一个方向的各个位置相关联，相较于与晶圆承载面的二维平面上的各个位置相关联刻蚀速率预测模型，本实施例所采用的模型较为简单，从而能够实现快速温度控制。
本发明实施例的进一步细节可以对应参阅上文中的相关描述，此处不再赘述。本领域技术人员应当理解，本实施例中的温度控制方法也可以适用于沉积工艺，具体细节可以对应参考上文中的相应描述，此处亦不再赘述。
本发明另一实施例还公开了一种用于获取刻蚀速率预测模型的方法，该方法例如可以应用于具有如图3A和图3B所示的晶圆承载装置的工艺腔室，晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，如图11所示，该方法可以包括如下步骤：
S41. 获取待刻蚀晶圆在各个主温度控制区均处于基本温度下，沿径向方向的第一基本刻蚀速率分布数据，其中，第一基本刻蚀速率分布数据包括多个与晶圆承载面上径向方向的位置相关联的刻蚀速率值。进一步细节可以参考步骤S21中的相应描述。
S42. 改变主温度控制区中的一个主温度控制区的温度控制值，并保持其余主温度控制区仍为基本温度，获取径向方向的改变后的刻蚀速率分布数据。进一步细节可以参考步骤S22中的相应描述。
S43. 获取所改变的主温度控制区的第一刻蚀速率预测子模型，第一刻蚀速率预测子模型与第一基本刻蚀速率分布数据、改变后的刻蚀速率分布数据、基本温度、所改变的主温度控制区的温度控制值以及温度敏感度值相关。进一步细节可以参考步骤S23中的相应描述。
S44. 重复改变主温度控制区中的另一个主温度控制区的温度控制值，并保持其余主温度控制区仍为基本温度，获取径向方向的改变后的刻蚀速率分布数据，并获取所改变的主温度控制区的刻蚀速率预测子模型，直至获取全部主温度控制区的刻蚀速率预测子模型。
S45. 获取待刻蚀晶圆在各个辅温度控制区均处于基本温度下，沿角向方向的第二基本刻蚀速率分布数据，其中，第二基本刻蚀速率分布数据包括多个与晶圆承载面上角向方向的位置相关联的刻蚀速率值。
S46. 改变辅温度控制区中的一个辅温度控制区的温度控制值，并保持其余辅温度控制区仍为基本温度，获取角向方向的改变后的刻蚀速率分布数据。
S47. 获取所改变的辅温度控制区的第二刻蚀速率预测子模型，第二刻蚀速率预测子模型与第二基本刻蚀速率分布数据、改变后的刻蚀速率分布数据、基本温度、所改变的辅温度控制区的温度控制值以及温度敏感度值相关。
S48. 重复改变辅温度控制区中的另一个辅温度控制区的温度控制值，并保持其余主温度控制区仍为基本温度，获取径向方向的改变后的刻蚀速率分布数据，并获取所改变的主温度控制区的刻蚀速率预测子模型，直至获取全部主温度控制区的刻蚀速率预测子模型。
S49. 根据各个主温度控制区的第一刻蚀速率预测子模型得到第一刻蚀速率预测模型，根据各个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测子模型得到第二刻蚀速率预测模型。
在图3B的示例中，有3个主温度控制区和28个辅温度控制区，每个主温度控制区均有多个辅温度控制区，这28个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测子模型例如可以得到3个第二刻蚀速率预测模型，对应于内侧区域中的4个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测模型用于调节内侧区域的角向均一性，对应于中间区域中的8个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测模型用于调节中间区域的角向均一性，对应于外侧区域中的16个辅温度控制区的第二刻蚀速率预测模型用于调节外侧区域的角向均一性。进一步细节可以参考步骤S25中的相应描述。
本实施例的进一步细节可以对应参阅上文中的相关描述，此处不再赘述。本领域技术人员应当理解，本实施例中的用于获取刻蚀速率预测模型的方法也可以适用于沉积工艺，具体细节可以对应参考上文中的相应描述，此处亦不再赘述。
本发明另一实施例还提供了一种晶圆刻蚀或沉积方法，该方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，该晶圆承载装置具有的晶圆承载面具有多个温度控制区，该晶圆承载装置例如可以是多温区静电卡盘或加热基座，该方法可以由半导体工艺设备的控制装置来执行，该控制装置例如可以是半导体工艺设备的上位机或下位机，该方法可以包括如下步骤：
S51. 获取待刻蚀或沉积晶圆在各个温度控制区的基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，温度敏感度值包括多个与晶圆承载面上的位置相关联的温度敏感度值；
S52. 利用上文用于获取刻蚀或沉积速率预测模型的方法实施例所述的方法得到的刻蚀或沉积速率预测模型，根据目标刻蚀或沉积速率分布数据、基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值，获取各个温度控制区的目标温度控制值；其中，目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀速率值。
有关本实施例的进一步的具体描述可以对应参考上文中的相关内容，在此不再赘述。
本发明另一实施例还公开了一种半导体工艺设备，如图12所示，该半导体工艺设备可以包括：工艺腔室41、晶圆承载装置42和控制装置43。晶圆承载装置42例如可以是多温区静电卡盘或加热基座，设置在工艺腔室41内，晶圆承载装置42的晶圆承载面具有多个温度控制区；控制装置43包括至少一个处理器和至少一个存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上文各个实施例所述的方法。在其他实施例中，存储器中存储有上文中用于获取刻蚀或沉积速率预测模型的方法的实施例所得到的刻蚀或沉积速率预测模型。
示例性地，控制装置43可以是上位机，也可以是下位机。其中，控制装置43除了可以用于控制晶圆承载面的各个温度控制区的目标控制温度之外，还可以通过控制半导体工艺设备的进气组件的阀门开启，以向工艺腔室41内通入相应的工艺气体；控制装置43还可以控制进气组件的阀门的开合度来控制工艺气体的流量。控制装置43还可以通过控制抽气组件对工艺腔室的内部进行抽气，例如控制抽气组件的阀门开度或抽气泵转速等，实现控制工艺腔室41内部的压强，排出反应副产物等。该半导体工艺设备还可以包括射频线圈，控制装置43还用于控制射频电源向射频线圈提供射频功率，激发工艺腔室41内部的工艺气体产生等离子体。控制装置43还用于控制射频电源向晶圆承载装置42提供射频功率，以提供射频偏压。由此，半导体工艺设备可以实现对晶圆承载装置42上的晶圆进行加工。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (24)

1.一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个主温度控制区和多个辅温度控制区，多个所述主温度控制区在所述晶圆承载面的径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的所述主温度控制区环绕位于径向方向内侧的所述主温度控制区设置，多个所述辅温度控制区沿所述晶圆承载装置的角向设置，其特征在于，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述主温度控制区的基本温度下，沿径向方向的第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用预设的第一刻蚀或沉积速率预测模型，根据第一目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述主温度控制区的目标温度控制值；其中，所述第一刻蚀或沉积速率预测模型与刻蚀或沉积工艺过程中产生的径向方向的刻蚀副产物或沉积物扩散相关联，所述第一刻蚀或沉积速率预测模型用于表征所述晶圆承载面上径向方向的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系，所述第一目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
2.根据权利要求1所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述辅温度控制区的基本温度下，沿角向方向的第二基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值；其中，所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上角向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值；
利用预设的第二刻蚀或沉积速率预测模型，根据第二目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述辅温度控制区的目标温度控制值；其中，所述第二刻蚀或沉积速率预测模型与刻蚀或沉积工艺过程中产生的角向方向的刻蚀副产物或沉积物扩散相关联，所述第二刻蚀或沉积速率预测模型用于表征所述晶圆承载面上角向方向的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系，所述第二目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上角向方向的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
3.根据权利要求2所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，所述第一刻蚀或沉积速率预测模型与各个所述主温度控制区的第一刻蚀或沉积速率预测子模型相关联，各个第一刻蚀或沉积速率预测子模型分别用于表征对应的所述主温度控制区的温度控制值发生改变时，所述晶圆承载面上径向方向的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系；或者
所述第二刻蚀或沉积速率预测模型与各个所述辅温度控制区的第二刻蚀或沉积速率预测子模型相关联，各个第二刻蚀或沉积速率预测子模型分别用于表征对应的所述辅温度控制区的温度控制值发生改变时，所述晶圆承载面上角向方向的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系。
4.根据权利要求3所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，获取所述第一刻蚀或沉积速率预测子模型的步骤包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆的所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值；
改变所述主温度控制区中的一个主温度控制区的温度控制值，并保持其余主温度控制区仍为所述基本温度，获取沿径向方向的改变后的刻蚀或沉积速率分布数据；
获取所改变的主温度控制区的第一刻蚀或沉积速率预测子模型，所述第一刻蚀或沉积速率预测子模型与所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据、所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本温度、所改变的主温度控制区的温度控制值以及所述温度敏感度值相关。
5.根据权利要求3所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，获取所述第二刻蚀或沉积速率预测子模型的步骤包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆的所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值；
改变所述辅温度控制区中的一个辅温度控制区的温度控制值，并保持其余辅温度控制区仍为所述基本温度，获取沿角向方向的改变后的刻蚀或沉积速率分布数据；
获取所改变的辅温度控制区的第二刻蚀或沉积速率预测子模型，所述第二刻蚀或沉积速率预测子模型与所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据、所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本温度、所改变的辅温度控制区的温度控制值以及所述温度敏感度值相关。
6.一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，其特征在于，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区的基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用预设的刻蚀或沉积速率预测模型，根据目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述温度控制区的目标温度控制值；其中，所述刻蚀或沉积速率预测模型与刻蚀或沉积工艺过程中产生的刻蚀副产物或沉积物扩散相关联，所述刻蚀或沉积速率预测模型用于表征所述晶圆承载面上的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系，所述目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
7.一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，其特征在于，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区的基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用预设的刻蚀或沉积速率预测模型，根据目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度分布数据，获取各个所述温度控制区的目标温度控制值；其中，所述刻蚀或沉积速率预测模型用于表征任意所述温度控制区的温度控制值发生改变时，所述晶圆承载面上的所有位置均受所改变的温度控制区的影响，各个位置改变后的刻蚀或沉积速率与相应位置的对应关系，所述目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
8.根据权利要求6或7所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，所述刻蚀或沉积速率预测模型与各个所述温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型相关联，各个刻蚀或沉积速率预测子模型分别用于表征对应的所述温度控制区的温度控制值发生改变时，所述晶圆承载面上的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系。
9.根据权利要求6或7所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，获取所述刻蚀或沉积速率预测子模型的步骤包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区均处于基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；
改变所述温度控制区中的一个温度控制区的温度控制值，并保持其余温度控制区仍为所述基本温度，获取改变后的刻蚀或沉积速率分布数据；
获取所改变的温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，所述刻蚀或沉积速率预测子模型与所述基本刻蚀或沉积速率分布数据、所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本温度、所改变的温度控制区的温度控制值以及所述温度敏感度值相关。
10.根据权利要求9所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，所述刻蚀或沉积速率预测子模型由下式表示：
（1）
其中，Tbase表示基本温度，T1表示所改变的温度控制区的温度控制值，[ER]1表示所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据，[ER]base表示所述晶圆承载装置的全部所述温度控制区的温度控制值均为Tbase时的基本刻蚀或沉积速率分布数据，表示温度敏感度值；
所述温度敏感度值由下式表示：
（2）
其中，[ER]2表示所述晶圆承载装置的全部所述温度控制区的温度控制值均为T2时的刻蚀或沉积速率分布数据。
11.根据权利要求10所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，获取所述刻蚀或沉积速率预测子模型还包括：
采用平滑曲线来拟合所述公式（1）计算得到的数据，并采用分段函数来表征所述平滑曲线；或者
通过所述公式（1）计算得到的数据来训练得到神经网络模型。
12.根据权利要求9所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，所述晶圆承载装置包括n个温度控制区，n为大于或等于2的整数，所述刻蚀或沉积速率预测模型由下式表示：
其中，[ER]target表示所述晶圆承载装置的各个所述温度控制区处于相应的目标温度控制值时的目标刻蚀或沉积速率分布数据，[ER]base表示所述晶圆承载装置的全部所述温度控制区的温度控制值均为Tbase时的基本刻蚀或沉积速率分布数据，[Sen]表示温度敏感度值；
Ttarget1表示第一温度控制区的目标温度控制值，Ttarget2表示第二温度控制区的目标温度控制值，直至Ttargetn表示第n温度控制区的目标温度控制值，[M]1表示第一温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，[M]2表示第二温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，直至[M]n表示第n温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型。
13.根据权利要求10或11所述的晶圆刻蚀或沉积方法，其特征在于，所述晶圆承载装置包括n个温度控制区，n为大于或等于2的整数，所述刻蚀或沉积速率预测模型由下式表示：
其中，[ER]target表示所述晶圆承载装置的各个所述温度控制区处于相应的目标温度控制值时的目标刻蚀或沉积速率分布数据，[ER]base表示所述晶圆承载装置的全部所述温度控制区的温度控制值均为Tbase时的基本刻蚀或沉积速率分布数据，[Sen]表示温度敏感度值；
Ttarget1表示第一温度控制区的目标温度控制值，Ttarget2表示第二温度控制区的目标温度控制值，直至Ttargetn表示第n温度控制区的目标温度控制值，[M]1表示第一温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，[M]2表示第二温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，直至[M]n表示第n温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型。
14.一种用于获取刻蚀或沉积速率预测模型的方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，其特征在于，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区均处于基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
改变所述温度控制区中的一个温度控制区的温度控制值，并保持其余温度控制区仍为所述基本温度，获取改变后的刻蚀或沉积速率分布数据；
获取所改变的温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，所述刻蚀或沉积速率预测子模型与所述基本刻蚀或沉积速率分布数据、所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本温度、所改变的温度控制区的温度控制值以及所述温度敏感度值相关；
重复改变所述温度控制区中的另一个温度控制区的温度控制值，并保持其余温度控制区仍为基本温度，获取改变后的刻蚀或沉积速率分布数据，并获取所改变的温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，直至获取全部所述温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型；
根据各个所述温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型得到所述刻蚀或沉积速率预测模型。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述刻蚀或沉积速率预测子模型由下式表示：
（1）
其中，Tbase表示基本温度，T1表示所改变的温度控制区的温度控制值，[ER]1表示改变后的刻蚀或沉积速率分布数据，[ER]base表示所述晶圆承载装置的全部所述温度控制区的温度控制值均为Tbase时的基本刻蚀或沉积速率分布数据，表示温度敏感度值；
所述温度敏感度值由下式表示：
（2）
其中，[ER]2表示所述晶圆承载装置的全部所述温度控制区的温度控制值均为T2时的刻蚀或沉积速率分布数据。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，获取所述刻蚀或沉积速率预测子模型还包括：
采用平滑曲线来拟合所述公式（1）计算得到的数据，并采用分段函数来表征所述平滑曲线；或者
通过所述公式（1）计算得到的数据来训练得到神经网络模型。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述晶圆承载装置包括n个温度控制区，n为大于或等于2的整数，所述刻蚀或沉积速率预测模型由下式表示：
其中，[ER]target表示所述晶圆承载装置的各个所述温度控制区处于相应的目标温度控制值时的目标刻蚀或沉积速率分布数据，[ER]base表示所述晶圆承载装置的全部所述温度控制区的温度控制值均为Tbase时的基本刻蚀或沉积速率分布数据，[Sen]表示温度敏感度值；
Ttarget1表示第一温度控制区的目标温度控制值，Ttarget2表示第二温度控制区的目标温度控制值，直至Ttargetn表示第n温度控制区的目标温度控制值，[M]1表示第一温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，[M]2表示第二温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型，直至[M]n表示第n温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，多个所述温度控制区包括多个主温度控制区和多个辅温度控制区，多个所述主温度控制区在所述晶圆承载面的径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的所述主温度控制区环绕位于径向方向内侧的所述主温度控制区设置，多个所述辅温度控制区沿所述晶圆承载装置的角向设置；所述刻蚀或沉积速率预测模型包括第一刻蚀或沉积速率预测模型，所述第一刻蚀或沉积速率预测模型用于表征所述晶圆承载面上径向方向的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系；
所述获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区均处于基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据包括：获取所述待刻蚀或沉积晶圆在各个所述主温度控制区均处于基本温度下，沿径向方向的第一基本刻蚀或沉积速率分布数据，其中，所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值；
所述获取改变后的刻蚀或沉积速率分布数据包括：改变所述主温度控制区中的一个主温度控制区的温度控制值，并保持其余主温度控制区仍为所述基本温度，获取沿径向方向的改变后的刻蚀或沉积速率分布数据；
所述获取所改变的温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型包括：获取所改变的主温度控制区的第一刻蚀或沉积速率预测子模型，所述第一刻蚀或沉积速率预测子模型与所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据、所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本温度、所改变的主温度控制区的温度控制值以及所述温度敏感度值相关；
所述根据各个所述温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型得到所述刻蚀或沉积速率预测模型包括：根据各个所述主温度控制区的第一刻蚀或沉积速率预测子模型得到所述第一刻蚀或沉积速率预测模型。
19.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，多个所述温度控制区包括多个主温度控制区和多个辅温度控制区，多个所述主温度控制区在所述晶圆承载面的径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的所述主温度控制区环绕位于径向方向内侧的所述主温度控制区设置，多个所述辅温度控制区沿所述晶圆承载装置的角向设置；
所述刻蚀或沉积速率预测模型还包括第二刻蚀或沉积速率预测模型，所述第二刻蚀或沉积速率预测模型用于表征所述晶圆承载面上角向方向的各个位置的刻蚀或沉积速率与相关联位置的对应关系；
所述获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区均处于基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据还包括：获取所述待刻蚀或沉积晶圆在各个所述辅温度控制区均处于基本温度下，沿角向方向的第二基本刻蚀或沉积速率分布数据，其中，所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上角向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值；
所述获取改变后的刻蚀或沉积速率分布数据还包括：改变所述辅温度控制区中的一个辅温度控制区的温度控制值，并保持其余辅温度控制区仍为所述基本温度，获取沿角向方向的改变后的刻蚀或沉积速率分布数据；
所述获取所改变的温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型还包括：获取所改变的辅温度控制区的第二刻蚀或沉积速率预测子模型，所述第二刻蚀或沉积速率预测子模型与所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据、所述改变后的刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本温度、所改变的辅温度控制区的温度控制值以及所述温度敏感度值相关；
所述根据各个所述温度控制区的刻蚀或沉积速率预测子模型得到所述刻蚀或沉积速率预测模型包括：根据各个所述辅温度控制区的第二刻蚀或沉积速率预测子模型得到所述第二刻蚀或沉积速率预测模型。
20.一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区，其特征在于，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述温度控制区的基本温度下的基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用根据权利要求14至19中任一项所述的方法得到的刻蚀或沉积速率预测模型，根据目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述温度控制区的目标温度控制值；其中，所述目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
21.一种晶圆刻蚀或沉积方法，所述方法应用于具有晶圆承载装置的工艺腔室，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个主温度控制区和多个辅温度控制区，多个所述主温度控制区在所述晶圆承载面的径向方向上依次设置，位于径向方向外侧的所述主温度控制区环绕位于径向方向内侧的所述主温度控制区设置，多个所述辅温度控制区沿所述晶圆承载装置的角向设置，其特征在于，所述方法包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述主温度控制区的基本温度下，沿径向方向的第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用根据权利要求18所述的方法得到的第一刻蚀或沉积速率预测模型，根据第一目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述第一基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述主温度控制区的目标温度控制值；其中，所述第一目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上径向方向的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括：
获取待刻蚀或沉积晶圆在各个所述辅温度控制区的基本温度下，沿径向方向的第二基本刻蚀或沉积速率分布数据以及温度敏感度值；其中，所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上角向方向的位置相关联的刻蚀或沉积速率值，所述温度敏感度值用于表征刻蚀或沉积速率随温度的变化率；
利用根据权利要求19所述的方法得到的第二刻蚀或沉积速率预测模型，根据第二目标刻蚀或沉积速率分布数据、所述第二基本刻蚀或沉积速率分布数据以及所述温度敏感度值，获取各个所述辅温度控制区的目标温度控制值；其中，所述第二目标刻蚀或沉积速率分布数据包括多个与所述晶圆承载面上角向方向的位置相关联的目标刻蚀或沉积速率值。
23.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：
工艺腔室；
晶圆承载装置，设置在所述工艺腔室内，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区；
控制装置，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现根据权利要求1至22中任一项所述的方法。
24.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：
工艺腔室；
晶圆承载装置，设置在所述工艺腔室内，所述晶圆承载装置的晶圆承载面具有多个温度控制区；
控制装置，包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有根据权利要求14至19中任一项所述的方法得到的刻蚀或沉积速率预测模型。
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