薄膜制备腔室及薄膜制备方法技术

本发明专利技术提供一种薄膜制备腔室及薄膜制备方法，用于在被加工工件的表面上制备薄膜，包括用于承载被加工工件的基座、光学传感器和控制单元，其中，光学传感器用于实时检测沉积在被加工工件上的当前薄膜厚度，并将其发送至控制单元；控制单元用于计算当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值实时调节沉积速率或者工艺时间，以使完成工艺获得的薄膜厚度与目标厚度一致。本发明专利技术提供的薄膜制备腔室，其不仅可以提高工作效率和设备的使用效率，而且可以降低人力成本和设备的使用成本。

Thin film preparation chamber and thin film preparation method

The invention provides a thin film preparation chamber and film preparation method, used in the film preparation by the workpiece surface, including the base, is used for bearing the optical sensor and a control unit, wherein the workpiece, the optical sensor for real-time detection of the machined workpiece deposited on the thin film thickness, and the sent to the control unit; the control unit is used to calculate the difference between the film thickness and the thickness of the preset target, and according to the difference between the real-time adjustment of the deposition rate or process time, in order to complete the process of the film thickness and target thickness. The film preparation chamber provided by the invention not only can improve the working efficiency and the use efficiency of the equipment, but also can reduce the labor cost and the use cost of the equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子加工
，具体地，涉及一种薄膜制备腔室及薄膜制备方法。
技术介绍
物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)技术或溅射(Sputtering)沉积技术是半导体工业中最广为使用的一类薄膜制造技术，泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺，该技术是生产集成电路、液晶显示器、薄膜太阳能电池及LED等产品的重要手段之一，在工业生产和科学领域发挥着极大的作用。近年来，市场对高质量产品日益增长的需求，促使企业对薄膜沉积设备进行不断地改进。图1为现有的薄膜沉积设备的结构示意图。如图1所示，薄膜沉积设备包括反应腔室10和溅射电源14。其中，在反应腔室10的顶部设置有靶材11，溅射电源14与靶材11电连接。而且，在反应腔室10的内部，且位于靶材11的下方设置有基座12，用以承载基片晶片13，在溅射过程中，溅射电源14向靶材11输出溅射功率，以使在反应腔室10内形成的等离子体轰击靶材11，自靶材11溅射出的材料会沉积在晶片13表面上形成薄膜。在实际应用中，为了确保薄膜厚度和目标厚度一致，生产人员通常根据经验，在经过一定的工艺周期之后，首先沉积一片测试片，并人工检测出该测试片的薄膜厚度，然后计算测得的薄膜厚度和目标厚度的差值，并根据该差值修改工艺配方，以使薄膜厚度和目标厚度趋于一致。最后，再利用修改工艺配方之后的薄膜沉积设备再沉积一片测试片，并在工艺后检测该测试片的薄膜厚度是否与目标厚度一致，若一致，则可以使用修改后的工艺配方进行正常的薄膜沉积工艺。然而，这在实际应用中不可避免地存在以下问题：其一，上述薄膜厚度的检测方法无法在进行工艺的过程中实时进行，而只能在完成工艺之后进行试验，从而具有滞后性，降低了设备的使用效率。其二，由于需要至少两次以上的试验才能最终确定合适的工艺配方，以使薄膜厚度是否与目标厚度一致，导致需要大量的人力和设备使用率，从而造成人力成本和设备的使用成本较高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种薄膜制备腔室及薄膜制备方法，其不仅可以提高工作效率和设备的使用效率，而且可以降低人力成本和设备的使用成本。为实现本专利技术的目的而提供一种薄膜制备腔室，用于在被加工工件的表面上制备薄膜，包括用于承载所述被加工工件的基座，还包括光学传感器和控制单元，其中，所述光学传感器用于实时检测沉积在所述被加工工件上的当前薄膜厚度，并将其发送至所述控制单元；所述控制单元用于计算所述当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值实时调节沉积速率或者工艺时间，以使完成工艺获得的薄膜厚度与所述目标厚度一致。优选的，所述光学传感器包括发射端和接收端，二者相对设置在所述基座的两侧，其中，所述发射端用于沿所述基座的径向方向朝所述接收端发射平行于所述基座表面的光束，所述光束的位置和宽度满足：所述光束中的一部分光线被所述基座、被加工工件和沉积在所述被加工工件上的薄膜遮挡，其余光线分别自所述薄膜上方和所述基座下方穿过，并由所述接收端接收；所述接收端用于将接收到的所述其余光线转换为电信号，并发送至所述控制单元；所述控制单元根据所述电信号计算被遮挡光线的数量，并根据该数量获得所述当前薄膜厚度。优选的，在所述薄膜制备腔室的侧壁上分别相对设置有两个观察窗，所述发射端和接收端分别设置在所述两个观察窗的外侧。优选的，所述薄膜制备腔室还包括靶材和溅射电源，其中，所述靶材设置在所述薄膜制备腔室内，且位于所述基座上方；所述溅射电源用于向所述靶材施加溅射功率；所述控制单元通过调节所述溅射功率的大小来调节所述沉积速率。优选的，所述控制单元包括微处理器。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种薄膜制备方法，使用本专利技术提供的上述薄膜制备设备进行沉积工艺，包括以下步骤：S1，实时检测沉积在所述被加工工件上的当前薄膜厚度；S2，计算所述当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值调节沉积速率或者工艺时间，以使工艺完成时获得的薄膜厚度与所述目标厚度一致。优选的，所述步骤S2还包括以下步骤：S21，判断所述当前薄膜厚度是否小于所述目标厚度，若是，则进入步骤S22；若否，则结束所述沉积工艺；S22，计算所述当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值调节沉积速率或者工艺时间，以使完成工艺获得的薄膜厚度与所述目标厚度一致。优选的，所述薄膜制备腔室还包括靶材和溅射电源，其中，所述靶材设置在所述薄膜制备腔室内，且位于所述基座上方；所述溅射电源用于向所述靶材施加溅射功率；在所述步骤22中，通过调节所述溅射功率的大小来调节所述沉积速率。优选的，在所述步骤22中，通过调节所述溅射功率的大小来调节所述沉积速率；并且在所述步骤S22之后，还包括以下步骤：S23，判断所述溅射功率的调整量是否超出所述溅射电源的功率安全波动值；若是，则延长所述工艺时间，直至获得的薄膜厚度与所述目标厚度一致；若否，则进入所述步骤S21。优选的，所述溅射电源的功率安全波动值的取值范围在10～20KW。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的薄膜制备腔室，其通过利用光学传感器实时检测沉积在被加工工件上的当前薄膜厚度，利用控制单元计算当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值实时调节沉积速率，最终可以使完成工艺获得的薄膜厚度与目标厚度一致。这样，薄膜厚度的检测以及沉积速率的调节均可以在线完成，而无需在工艺完成后单独进行多次试验，从而不仅可以提高工作效率和设备的使用效率，而且可以降低人力成本和设备的使用成本。本专利技术提供的薄膜制备方法，其使用上述薄膜制备设备进行沉积工艺，并通过实时检测沉积在被加工工件上的当前薄膜厚度，计算该当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值实时调节沉积速率，最终可以使完成工艺获得的薄膜厚度与目标厚度一致。这样，薄膜厚度的检测以及沉积速率的调节均可以在线完成，而无需在工艺完成后单独进行多次试验，从而不仅可以提高工作效率和设备的使用效率，而且可以降低人力成本和设备的使用成本。附图说明图1为现有的薄膜沉积设备的结构示意图；图2为本专利技术第一实施例提供的薄膜制备设备的剖视图；图3为本专利技术第一实施例中的光线传感器的工作示意图；图4为本专利技术第二实施例提供的薄膜制备设备的剖视图；图5为本专利技术第一实施例提供的薄膜制备方法的流程框图；以及图6为专利技术第二实施例提供的薄膜制备方法的流程框图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的薄膜制备腔室及薄膜制备方法进行详细描述。图2为本专利技术第一实施例提供的薄膜制备设备的剖视图。请参阅图2，薄膜制备腔室20用于在被加工工件22的表面上制备薄膜。该薄膜制备腔室20包括用于承载被加工工件22的基座21、光学传感器(为对射式传感器，包括发射端23和接收端24)和控制单元26。其中，光学传感器用于实时检测沉积在被加工工件22上的当前薄膜厚度，并将其发送至控制单元26；控制单元26用于计算当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值实时调节沉积速率，以使完成工艺获得的薄膜厚度与目标厚度一致。控制单元26可以为诸如计算机、PLC等的微处理器。需要说明的是，所谓目标厚度，是指工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜制备腔室，用于在被加工工件的表面上制备薄膜，包括用于承载所述被加工工件的基座，其特征在于，还包括光学传感器和控制单元，其中，所述光学传感器用于实时检测沉积在所述被加工工件上的当前薄膜厚度，并将其发送至所述控制单元；所述控制单元用于计算所述当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值实时调节沉积速率或者工艺时间，以使完成工艺获得的薄膜厚度与所述目标厚度一致。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜制备腔室，用于在被加工工件的表面上制备薄膜，包括用于承载所述被加工工件的基座，其特征在于，还包括光学传感器和控制单元，其中，所述光学传感器用于实时检测沉积在所述被加工工件上的当前薄膜厚度，并将其发送至所述控制单元；所述控制单元用于计算所述当前薄膜厚度与预设的目标厚度之间的差值，并根据该差值实时调节沉积速率或者工艺时间，以使完成工艺获得的薄膜厚度与所述目标厚度一致。2.根据权利要求1所述的薄膜制备腔室，其特征在于，所述光学传感器包括发射端和接收端，二者相对设置在所述基座的两侧，其中，所述发射端用于沿所述基座的径向方向朝所述接收端发射平行于所述基座表面的光束，所述光束的位置和宽度满足：所述光束中的一部分光线被所述基座、被加工工件和沉积在所述被加工工件上的薄膜遮挡，其余光线分别自所述薄膜上方和所述基座下方穿过，并由所述接收端接收；所述接收端用于将接收到的所述其余光线转换为电信号，并发送至所述控制单元；所述控制单元根据所述电信号计算被遮挡光线的数量，并根据该数量获得所述当前薄膜厚度。3.根据权利要求2所述的薄膜制备腔室，其特征在于，在所述薄膜制备腔室的侧壁上分别相对设置有两个观察窗，所述发射端和接收端分别设置在所述两个观察窗的外侧。4.根据权利要求1所述的薄膜制备腔室，其特征在于，所述薄膜制备腔室还包括靶材和溅射电源，其中，所述靶材设置在所述薄膜制备腔室内，且位于所述基座上方；所述溅射电源用于向所述靶材施加溅射功率；所述控制单元通过调节所述溅射功率的大小来调节所述沉积速率。5.根据权利要求1所述的薄膜制备腔室，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐悦，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11