一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法技术

本发明专利技术涉及一种PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法。包括以下步骤：同时获取PVD溅射工艺中当前薄膜沉积速率和当前靶材的使用寿命值；根据当前的薄膜沉积速率，利用靶材寿命计算公式得出该靶材的实际使用寿命值；将实际使用寿命值与当前靶材的使用寿命值进行比较计算步骤，并判断经过该比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内；若经过比较计算步骤后的值在容许误差范围内，则不触发报警机制；若经过比较计算步骤的值在容许误差范围内，则触发报警机制，以对PVD溅射监控系统中的当前靶材的使用寿命值的校准工艺。本发明专利技术能够形成报警机制，从而使得系统出现故障时能够第一时间发出警报告，避免靶材被击穿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造工艺的检测方法，尤其涉及一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法。
技术介绍
在半导体技术中，物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)技术在薄膜制备领域里被广泛应用，其方法包括真空蒸镀工艺、溅射镀膜工艺、分子束外延工艺等。在这其中，溅射镀膜是被最广泛应用于金属薄膜制程的工艺。溅射镀膜的基本原理是在充氩(Ar)气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+)，在电场力的作用下，加速轰击以镀料制作的阴极靶材，靶材粒子被派射出来而沉积到晶圆(wafer)表面。在实际的生产中，每个靶材会被反复使用多次，靶材不断被消耗，其厚度不断减薄，当厚度减薄到一定的值时，就极易出现靶材被击穿的事故情况，从而导致生产中产品的失效，造成晶圆的报废。这就使得对靶材的检查和监控成为了生产过程中一个十分重要的环节。常规的对于靶材的检测方法是通过超声波或者射线来进行探测。中国专利(公开号:CN101639461B)公开了一种靶材的检测方法，包括:提供扩散焊后的靶材，所述靶材为铜或铜合金；对所述靶材进行超声波检测，以检测所述铜靶材的扩散焊接质量，其中，所述超 声波的频率为2-SMHz，还包括:在对所述靶材进行超声波检测前，用超声波探伤仪对所述靶材的标准试样进行检测，所述标准试样具有焊接缺陷，所述用超声波探伤仪对所述靶材的标准试样进行检测包括:计算所述靶材的标准试样的缺陷率；在计算所得的缺陷率超出预设范围时调整超声波探伤仪的感度，所述标准试样的缺陷率的预设范围设定为7-10%，所述超声波探伤仪的感度为31-33dB。中国专利(公开号:CN102759578A)公开了一种溅镀靶材检测机构，其主要在液体储槽上装设可三维空间移动的移动装置带动超声波检测组件位移，另外，液体储槽中枢设多个并列的滚轴，该多个滚轴由滚轴驱动组件所驱动而同向旋转，通过利用该多个滚轴于液体储槽中承载待检溅镀靶材，对超声波检测组件进行检测，并可利用滚轴带动溅镀靶材旋转，使该溅镀靶材检测机构可以一机适于平面型、圆筒形或异型等多种不同类型的溅镀靶材检测工作。通过超声波检测靶材剩余厚度的方法在实际生产中实用性不高，因为其无法进行实时的监控。而对于具有实时监控功能的检测设备来说，常规的做法是在系统中预设靶材的目标寿命(target life)的上限值，然后系统根据监测的实际目标寿命判断其是否在设定范围之内，如果检测的实际寿命在设定范围之内，就认为是靶材是安全的；反之，如果检测的实际寿命超过了设定范围，则认为靶材需要进行更换。对于该系统来说有很多的缺陷，由于该系统仅通过累加的实际寿命来判断靶材的可靠度，在实际使用中十分容易出现系统监测计算出的实际目标寿命位于设定的范围内，但是，实际的靶材已经不再能够使用，造成这种情况的原因有很多，比如，目标寿命的检测值在日常维护中被人错改了 ；没将靶材进行更换却将目标寿命清零了 ；其它人为的误操作。因此，完全依靠目标寿命这一参数来管控靶材使用量存在着较大的不确定性。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案为:一种PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，应用于采用靶材进行的PVD溅射工艺中，其中，包括以下步骤: 同时获取所述PVD溅射工艺中当前薄膜沉积速率和当前所述靶材的使用寿命监测值；根据所述当前薄膜沉积速率，利用靶材寿命计算公式得出该靶材的实际使用寿命值；将所述实际使用寿命值与当前所述靶材的使用寿命监测值进行比较计算步骤，并判断经过该比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内；若所述经过比较计算步骤后的值在所述容许误差范围内，则不触发报警机制；若所述经过比较计算步骤的值在所述容许误差范围内，则触发所述报警机制，以对PVD溅射监控系统中的当前所述靶材的使用寿命监测值进行校准工艺；其中,所述祀材寿命计算公式为y=ax+b, y表示所述实际使用寿命，x表示所述薄膜沉积速率，a和b为常数。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，通过比值法来判断所述经过比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内。 所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，通过采用公式K=y/Y进行所述比较计算步骤，其中，y表示所述实际使用寿命，Y表示所述靶材的使用寿命监测值，K表示所述实际使用寿命和所述靶材的使用寿命监测值的比值，且当K的值在[l-c，l+c]内，则表明所述实际使用寿命值是在所述容许误差范围内，其中c为容差值。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，所述容差值为0.05。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，通过差值法来判断所述经过比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，采用生产自动化系统获取所述薄膜沉积速率。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，采用生产自动化系统获取所述靶材的使用寿命监测值。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，采用生产自动化系统进行所述比较计算步骤。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其中，所述靶材的材质为铝。上述技术方案具有如下优点或有益效果:本专利技术从PVD溅射工艺中薄膜沉积速率和靶材使用寿命存在特定的关系这一客观条件为基础，通过生产自动化系统获取实时的薄膜沉积速率，并将该薄膜沉积速率和原本PVD溅射系统中反应靶材使用寿命的基本参数进行比较，从而来设定相应的报警机制。因此，通过本专利技术能够实现，当系统自带的反应靶材使用寿命的基本参数由于人为或者是其他原因而导致的与实际使用寿命不符的情况发生时，立即启动预警机制，能够有效避免PVD系统中靶材使用寿命读数和实际使用情况不符的情况发生，从而提高了 PVD溅射系统的准确性和可靠性。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。图1是本专利技术方法实施例的步骤图；图2是本专利技术方法实施例中铝薄膜沉积速率和铝靶材实际使用寿命之间的关系图。具体实施例方式本专利技术是一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法，更具体的说是一种通过监控沉积速率预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法，本专利技术方法的具体实施方式如下:图1是本专利技术方法实施例的步骤图。如图1所示，在实际的生产过程中通过日常的监测获得靶材的使用寿命与薄膜沉积速率的之间的对应关系，其中，以薄膜沉积速率为纵坐标，以靶材使用寿命为横坐标建立直角坐标系。其中，坐标系中的每一个点表示在该薄膜沉积速率下的靶材实际使用寿命。首先，根据多次的实验，记录靶材在若干个不同沉积速率下的靶材实际使用寿命，并且在薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命的坐标系中标出对应的点。将这些点进行连接能够得到薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命的关系曲线图。该图能够反应同一类型的靶材在使用过程中的薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命之间的普遍关系。由于通过实验测试得出的靶材沉积速率和靶材实际使用寿命之间的数值是有限的，所以不可能完全通过实验来获取靶材在所有沉积速率下的靶材实际使用寿命，因此，需要在测试得出一部分的关系数据后，进行函数关系的确定。根据薄膜沉积速率和靶材实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，应用于采用靶材进行的PVD溅射工艺中，其特征在于，包括以下步骤：同时获取所述PVD溅射工艺中当前薄膜沉积速率和当前所述靶材的使用寿命监测值；根据所述当前薄膜沉积速率，利用靶材寿命计算公式得出该靶材的实际使用寿命值；将所述实际使用寿命值与当前所述靶材的使用寿命监测值进行比较计算步骤，并判断经过该比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内；若所述经过比较计算步骤后的值在所述容许误差范围内，则不触发报警机制；若所述经过比较计算步骤的值在所述容许误差范围内，则触发所述报警机制，以对PVD溅射监控系统中的当前所述靶材的使用寿命监测值进行校准工艺；其中，所述靶材寿命计算公式为y=ax+b，y表示所述实际使用寿命，x表示所述薄膜沉积速率，a和b为常数。

【技术特征摘要】
1.一种PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，应用于采用靶材进行的PVD溅射工艺中，其特征在于，包括以下步骤: 同时获取所述PVD溅射工艺中当前薄膜沉积速率和当前所述靶材的使用寿命监测值； 根据所述当前薄膜沉积速率，利用靶材寿命计算公式得出该靶材的实际使用寿命值； 将所述实际使用寿命值与当前所述靶材的使用寿命监测值进行比较计算步骤，并判断经过该比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内； 若所述经过比较计算步骤后的值在所述容许误差范围内，则不触发报警机制； 若所述经过比较计算步骤的值在所述容许误差范围内，则触发所述报警机制，以对PVD溅射监控系统中的当前所述靶材的使用寿命监测值进行校准工艺； 其中，所述祀材寿命计算公式为y=ax+b, y表示所述实际使用寿命，X表示所述薄膜沉积速率，a和b为常数。2.如权利要求1所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其特征在于，通过比值法来判断所述经过比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内。3.如权利要求2所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡彬彬，陈建维，张旭升，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：