通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法技术

本发明专利技术提供一种通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法。该方法包括步骤，S1：将晶圆调整至n个不同的预设角度，在调整至各预设角度时，在保持晶圆静止的状态下进行气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜，并收集各角度下薄膜的特征参数以得到对应各角度的薄膜均匀性分布数据，其中，n为大于1的整数；S2：基于得到的所有角度下的薄膜均匀性分布数据，采用拟合分析得到最优的角度组合以及在各角度的最佳沉积时间分配配比；S3：依最优的角度组合对晶圆的角度进行调整，在调整至相应的各角度后，按对应各角度的最佳沉积时间分配配比对晶圆进行相应时长的气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜。本发明专利技术有助于提高薄膜沉积均匀性。

【技术实现步骤摘要】
通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别是涉及薄膜沉积技术，尤其涉及一种通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法。
技术介绍
气相沉积工艺是半导体芯片制造技术中用于形成薄膜层的最常用的方法，而薄膜均匀性是衡量气相沉积工艺优劣的重要指标。沉积薄膜的不均匀将导致晶圆不同位置上的器件结构存在差异，影响器件性能的一致性，最终造成严重的良率问题。因而，提高沉积薄膜的均匀性一直是半导体技术人员孜孜以求的目标。气相沉积工艺中的各项参数，包括气体流量、射频电源功率、工艺温度、气体喷淋均匀度、等离子体浓度分布等，都可能对最终形成的薄膜品质，尤其是对薄膜的均匀性产生重要影响。当上述这些工艺参数在时间和空间上出现不稳定或不均匀时，就可能导致薄膜的均匀性下降。在实际的生产过程中，电学系统的控制精度无法保证射频电源的输出绝对稳定一致，而由于机械设计的误差以及加工的精度限制，晶圆加热盘的温度在各个位置上难以避免地存在着细小的偏差，气体喷淋时的分布也可能不均匀。因而会导致气体在反应腔内形成的等离子体浓度出现空间上的不均匀性以及对应沉积时间的不一致性，这些因素最终导致沉积薄膜的不均匀。为改善薄膜沉积均匀性，晶圆在沉积过程中通常会处于旋转状态。通过旋转的方法，目的是使晶圆在同一圆周上的各点在空间上经历同样的参数条件变化过程，从而提升薄膜的均匀性。现有技术中的旋转方式通常是采用周向的连续旋转，在旋转过程中对晶圆进行沉积，或平均分配时间的对称角度旋转后的分步沉积。然而，对于连续旋转，由于气体流量、气体喷淋均匀度、各点温度、射频功率乃至等离子体浓度分布等参数在时间上也存在波动，这就造成了晶圆的不同位置，经过同一个工艺环境点时所经历的工艺参数情况不一致，导致薄膜在连续旋转模式下，依然存在着不均匀性。而对于平均分配时间的对称角度分步沉积，由于工艺参数的不一致性不完全遵循空间对称互补规律，譬如温度、气体、射频功率的不一致性在0度与180度，90度与270度之间并不能完美互相补偿，因而这种方式也并不能消除工艺参数的不一致性对薄膜均匀性的影响。所以上述两种旋转方式也无法达到最优化的薄膜均匀性沉积效果。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法，用于解决现有技术中的连续旋转方式存在的无法克服时间上各点工艺条件在短时间内波动等问题，和/或平均分配时间的对称角度分步沉积时，空间上对称角度的工艺条件无法互相完美补偿等问题，以进一步提高沉积薄膜的均匀性。具体地，本专利技术提供一种通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法，包括步骤，S1：将晶圆调整至n个不同的预设角度，调整过程中不进行气相沉积，在调整至各预设角度时，在保持晶圆静止的状态下进行气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜，并收集各角度下薄膜的特征参数以得到对应各角度的薄膜均匀性分布数据，其中，n为大于1的整数；S2：基于得到的所有角度下的薄膜均匀性分布数据，采用拟合分析得到最优的角度组合以及在各角度的最佳沉积时间分配配比；S3：依最优的角度组合对晶圆的角度进行调整，调整过程中不进行气相沉积，在调整至相应的各角度后，在保持晶圆静止的状态下，按对应各角度的最佳沉积时间分配配比对晶圆进行相应时长的气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜。可选地，薄膜的特征参数包括厚度、应力、光学折射率、导电率和电阻率中的一种或多种。可选地，所述气相沉积包括物理气相沉积和化学气相沉积中的任意一种。可选地，所述方法基于带周向自转的沉积平台、带角度调整功能的传片系统的单一固定沉积平台及带角度调整功能的传片系统的多个固定沉积平台中的任意一种进行。可选地，步骤S1和步骤S3在不同的晶圆上进行。可选地，基于得到的所有角度下的薄膜均匀性分布数据，采用拟合分析得到最优的角度组合以及在各角度的最佳沉积时间分配配比包括步骤：设定拟合参数，所述拟合参数包括Pitch值及角度数量N，其中，Pitch值代表每次调整时增加的沉积时间占总沉积时间的比值，N为大于1的整数；依设定的拟合参数，对对应各角度的薄膜均匀性分布数据进行拟合分析，并基于拟合分析结果得到各角度下的薄膜均匀性分布数据的标准差，并由此得到所有角度下的最小标准差；将最小标准差对应的角度组合及在各角度的沉积时间作为最优的角度组合以及在各角度的最佳沉积时间分配配比。可选地，所述方法还包括采用高斯牛顿算法和二项式差值算法将对应各标准差时的平均值和膜厚均匀性数据显示为热等高线图。本专利技术还提供一种气相沉积装置，所述气相沉积装置包括气相沉积腔室以及控制器，所述控制器与所述气相沉积腔室相连接，用于控制所述气相沉积腔室执行如上述任一方案中所述的方法。本专利技术还提供一种控制模块，所述控制模块包括处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述控制模块执行如上述任一方案中所述的方法。本专利技术还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行如上述任一方案中所述的方法。如上所述，本专利技术的通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法，具有以下有益效果：本专利技术经改善的流程设计，基于预先收集的多角度薄膜沉积均匀性的数据，通过采用拟合分析进行拟合，得到最优的角度组合以及在各个沉积角度上的最佳沉积时间分配配比以进行薄膜沉积，可达到最优化薄膜均匀性的目的。该方法既不局限于空间上各角度的对称性，也不局限于在各沉积角度上沉积时间的一致性，有着广泛的应用范围。附图说明图1显示为本专利技术提供的通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法的一例示性流程图。图2显示为本专利技术中对对应各角度的薄膜均匀性分布数据进行拟合分析的一例示性流程图。图3显示为本专利技术实施例中步骤1的一例示性49点膜厚等高实验数据图。图4显示为本专利技术实施例中步骤2的一例示性49点膜厚等高实验数据图。图5显示为本专利技术实施例中步骤3的一例示性49点膜厚等高实验数据图。图6显示为采用不同沉积方法得到的49点膜厚等高对比实验数据图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。现有的采用周向的连续旋转，或平均分配时间的对称角度旋转后的分步沉积方式，由于各种原因，仍然无法达到最优化的薄膜均匀性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法，其特征在于，包括步骤，/nS1：将晶圆调整至n个不同的预设角度，调整过程中不进行气相沉积，在调整至各预设角度时，在保持晶圆静止的状态下进行气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜，并收集各角度下薄膜的特征参数以得到对应各角度的薄膜均匀性分布数据，其中，n为大于1的整数；/nS2：基于得到的所有角度下的薄膜均匀性分布数据，采用拟合分析得到最优的角度组合以及在各角度的最佳沉积时间分配配比；/nS3：依最优的角度组合对晶圆的角度进行调整，调整过程中不进行气相沉积，在调整至相应的各角度后，在保持晶圆静止的状态下，按对应各角度的最佳沉积时间分配配比对晶圆进行相应时长的气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过优化分配多角度分步沉积时间提升薄膜均匀性的方法，其特征在于，包括步骤，
S1：将晶圆调整至n个不同的预设角度，调整过程中不进行气相沉积，在调整至各预设角度时，在保持晶圆静止的状态下进行气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜，并收集各角度下薄膜的特征参数以得到对应各角度的薄膜均匀性分布数据，其中，n为大于1的整数；
S2：基于得到的所有角度下的薄膜均匀性分布数据，采用拟合分析得到最优的角度组合以及在各角度的最佳沉积时间分配配比；
S3：依最优的角度组合对晶圆的角度进行调整，调整过程中不进行气相沉积，在调整至相应的各角度后，在保持晶圆静止的状态下，按对应各角度的最佳沉积时间分配配比对晶圆进行相应时长的气相沉积，以于晶圆表面沉积薄膜。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，薄膜的特征参数包括厚度、应力、光学折射率、导电率和电阻率中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气相沉积包括物理气相沉积和化学气相沉积中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法基于带周向自转的沉积平台、带角度调整功能的传片系统的单一固定沉积平台及带角度调整功能的传片系统的多个固定沉积平台中的任意一种进行。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1和步骤S3在不同的晶圆上进行。


6.根据权利要求1-5任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶青，林越山，宋维聪，
申请(专利权)人：上海陛通半导体能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31