[发明专利]薄膜沉积方法及设备

说明书

本发明提供了一种薄膜沉积方法及设备，方法包括：对圆晶进行多个分步沉积；在分步沉积之间，进行多点的前步沉积厚度检测，得到多点的前步沉积厚度；根据多点的前步沉积厚度分析前步沉积均匀度；判断前步沉积均匀度是否满足要求，若不满足则根据不均匀点分布情况，调整检测的后步沉积的各点局部沉积速率，在检测后继续进行的后步沉积中进行沉积厚度的均匀度补偿。设备包括PVD沉积腔体、光学测试腔体和控制器；用以采用前述方法进行圆晶沉积工艺。本发明通过将同一沉积层薄膜的沉积工艺分为多个分步沉积，在分步沉积之间，进行多点的前步沉积厚度检测及均匀度补偿，使得沉积后的沉积层薄膜厚度均匀，简化后续生产流程，提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体器件制备中的沉积工艺及设备技术领域，特别涉及一种薄膜沉积方法及设备。

背景技术

圆晶沉积工艺是半导体器件制备中最常用的工艺之一，目前，用于圆晶沉积工艺的薄膜沉积机台，如图1所示，都是无区别地在晶圆上一次性沉积一定厚度(设计厚度)的薄膜。

但是，传统沉积方式的弊端是：受制于机台硬体设备，随着设备使用时间的增长，设备会存在耗损，或者受到其它因素影响，会导致沉积的薄膜均匀度变差，导致硅片上厚度不均匀，对圆晶的加工产生不利影响，使得产品的品质下降，降低了产品的良品率；为了防止这种情况发生往往需要在后续的工艺中增加圆晶的表面修复或者补偿工序，使得后续生产流程复杂化，降低了生产效率，提高了生产成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种薄膜沉积方法，包括以下步骤：

S100对圆晶进行多个分步沉积；

S200在分步沉积之间，进行多点的前步沉积厚度检测，得到多点的前步沉积厚度；

S300根据多点的前步沉积厚度分析前步沉积均匀度；

S400判断前步沉积均匀度是否满足要求，若不满足则执行S500步骤；

S500根据不均匀点分布情况，调整检测的后步沉积的各点局部沉积速率，在检测后继续进行的后步沉积中进行沉积厚度的均匀度补偿。

可选的，在S200步骤中，沉积厚度检测采用光学测量方式，以光束照射各点，采集各点的表面反射率和折射率；

在S300步骤中，根据各点的表面反射率和折射率计算得到各点的前步沉积厚度，再计算各点前步沉积厚度的标准方差，标准方差等于各点前步沉积厚度的最大值与最小值之差除以检测点数，标准方差越小则表示沉积越均匀。

可选的，在S400步骤中，若计算得到的标准方差大于设定阈值，则表示前步沉积均匀度不满足要求。

可选的，在S500步骤中，调整检测的后步沉积的各点局部沉积速率的方式包括气体流量调节、托盘的水平调节、靶材的高低调节以及传送装置的步进马达步数调节中的一种或者多种；

所述气体流量调节采用控制不同管路的气体流量方式改变局部沉积速率；

所述托盘的水平调节通过调节托盘的水平度方式改变局部沉积速率；

所述靶材的高低调节通过改变靶材悬挂高度方式改变局部沉积速率；

所述传送装置的步进马达步数调节，从而控制晶圆在托盘上的位置改变局部沉积速率。

可选的，在S200步骤中，进行49点或者128点的前步沉积厚度检测，各点均匀分布为圆晶表面。

可选的，在S300步骤中，通过设置圆晶检测点模型，根据检测点的对应关系，将实时检测的各点厚度数据导入圆晶检测点模型；

在S500步骤中，依据各点厚度绘制形成圆晶表面形貌图，然后根据圆晶表面形貌图确定各点局部沉积速率，在检测后继续进行的后步沉积进行沉积厚度的均匀度补偿。