[发明专利]应用于CVD成膜工艺的膜厚流量建模方法及膜厚调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备CVD成膜工艺技术领域，特别涉及应用于CVD成膜工艺的膜厚流量建模方法及膜厚调节方法，以及相应的处理系统。 

背景技术

半导体硅片是一种重要的半导体材料，目前普遍采用自动化程度更高、工艺性能更优异的立式炉设备，对硅片进行批处理工艺，如淀积、氧化和扩散等加工工艺。对于上述批处理工艺，需要对立式炉内每个硅片的成膜量进行高精度的控制，以使得在工艺结束后硅片能够达到目标膜厚，满足对应的工艺制程。 

在实际的批处理CVD成膜工艺过程中，每个硅片的膜厚依赖主工艺时设定温度，工艺气体流量，压力，工艺时间等，膜厚的变化对这些工艺条件的改变十分敏感。而由于影响因素众多，若每次只根据经验改变某些工艺参数，需做大量的工艺实验，才能实现目标膜厚。因此，根据经验改变工艺参数来调节膜厚具有相当的盲目性。若进行机台调试，则延长了调试时间，若进行新工艺研发，则延长了研发时间，均耗费了大量的人力、物力，带来不可估计的经济损失，不利于同型机台的工艺扩展复用。 

发明内容

本发明的主要目的旨在提供一种通过模型计算气体流量变化值以实现CVD成膜工艺目标膜厚的调节方法以及模型的建模方法。 

为达成上述目的，本发明提供一种应用于CVD成膜工艺的膜厚与气体流量的建模方法，所述CVD成膜工艺为通过导入工艺气体在多个半导体硅片的表面形成薄膜，所述建模方法包括以下步骤： 

S1：在基础工艺条件下获取所述多个半导体硅片中测试硅片的基准膜厚； 

S2：进行多组可信的膜厚调节实验以获得不同实验条件下所述测试硅片的膜厚，其中每组所述膜厚调节实验的实验条件为仅改变所述基础工艺条件的工艺气体的气体流 量；以及 

S3：根据多组可信的所述膜厚调节实验所得到的多个所述测试硅片的膜厚相对于所述基准膜厚的多个膜厚变化值，以及多个所述测试硅片的膜厚所对应的气体流量相对于所述基础工艺条件的气体流量的多个流量变化值计算得到膜厚流量变化关系模型。 

优选地，步骤S3进一步包括： 

S31：设定所述膜厚变化值与所述气体流量变化值为线性关系，表达为： 

ΔTK＝ΔFL·C，其中ΔTK为膜厚变化值，ΔFL为工艺气体的流量变化值，C为膜厚变化值与气体流量变化值的关系矩阵； 

S32：利用最小二乘法设定以所述关系矩阵为变量的目标函数；以及 

S33：根据所述多个可信的实验所获得的膜厚变化值以及其对应的所述流量变化值对所述目标函数求解得到所述关系矩阵，以计算出所述膜厚流量变化关系模型。 

优选地，所述测试硅片的数量为m，所述工艺气体通过n路进气导入所述多个半导体硅片的表面，其中m和n均为正整数且m≤n；第i组可信的实验的流量变化值ΔFL_i表达为：ΔFL_i＝[Δflow_i，1...Δflow_i，n]；第i组可信的实验所获得的所述测试硅片的膜厚变化值ΔTK_i表达为：ΔTK_i＝[Δthk_i，1...Δthk_i，m]。