物理气相沉积设备、物理气相沉积工艺的控制方法与流程

allin2025-12-31  21


本发明涉及半导体制造领域,具体地,涉及一种物理气相沉积设备、物理气相沉积工艺的控制方法和装置、计算机可读介质。


背景技术:

1、物理气相沉积(physical vapor deposition,以下简称pvd)技术广泛应用于大规模集成电路制造,其可以用于沉积纯金属膜(如铝、铜等),还可用于沉积化合物膜(如氮化钛、氮化铝、氧化钽等)。pvd设备的工艺腔室中通常设置有屏蔽组件(kits),该屏蔽组件(kits)设置于靶材、腔室壁与基座之间,通常包含内衬(shield)、遮挡环(cover ring)、沉积环(dep ring)、屏蔽盘(shutter disk)等。这些部件用于承接从靶材上溅射下来的大角度粒子,避免这些大角度粒子沉积到腔室壁上造成污染,同时还要保证沉积在屏蔽组件的表面上的粒子不再脱落,这些粒子一旦脱落极有可能造成晶圆表面的颗粒问题,降低良率,而且当化合物膜层(例如氮化物膜层、氧化物膜层)在屏蔽组件表面沉积到一定厚度时,由于聚集的电荷无法释放,极易引起打火现象(arcing),因此,屏蔽组件的表面状态是至关重要的。

2、目前,避免屏蔽组件上的粒子脱落以及打火现象的一种方法是为屏蔽组件设定一个较小的使用寿命(life time),当屏蔽组件达到其使用寿命末期的时候,就要把它替换下来进行表面清洗和再利用的过程,但是这种方法存在屏蔽组件实际未达到使用寿命末期仍然被替换下来的情况,导致使用成本增加。还有一种方法是在连续执行一定数量的化合物膜层沉积工艺之后,执行金属膜层沉积工艺,以增加屏蔽组件表面的导电性和粘附性,但是这种方法存在过多执行金属膜层沉积工艺的情况,导致机台的使用效率降低。


技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提出了一种物理气相沉积设备、物理气相沉积工艺的控制方法和装置、计算机可读介质,其可以更准确地确定屏蔽组件的表面状态,从而可以在避免屏蔽组件上的粒子脱落以及打火现象的基础上,降低使用成本,提高机台的使用效率。

2、为实现本发明的目的而提供一种物理气相沉积设备,包括工艺腔室,所述工艺腔室中还设置有屏蔽组件,还包括阻抗监测装置和控制装置,其中,

3、所述阻抗监测装置分别与所述屏蔽组件和所述控制装置电连接,用于检测所述屏蔽组件的对地阻抗信息,并向所述控制装置发送;

4、所述控制装置用于根据所述对地阻抗信息,获得所述屏蔽组件的表面状态,并根据所述屏蔽组件的表面状态,判断下一沉积工艺是执行化合物膜层沉积工艺,还是执行金属膜层沉积工艺。

5、可选的,所述阻抗监测装置为电压检测装置,所述电压检测装置用于检测所述屏蔽组件的表面的偏压信号,用作所述对地阻抗信息;所述偏压信号的大小为所述屏蔽组件表面上的正弦波射频信号的波峰电压与波谷电压的差值。

6、可选的,所述屏蔽组件包括内衬,所述内衬环绕设置于所述工艺腔室的侧壁内侧;

7、所述阻抗监测装置与所述内衬的外壁面上的指定位置电连接,所述指定位置位于所述内衬的厚度增加最快的位置。

8、可选的,所述内衬与所述工艺腔室的侧壁绝缘连接;或者,所述内衬与所述工艺腔室的侧壁电导通,且所述工艺腔室的侧壁接地。

9、可选的,所述控制装置,包括:

10、比较模块,用于将所述偏压信号与预设电压阈值进行比较,并将比较结果向控制模块发送;

11、所述控制模块,用于在所述偏压信号大于所述预设电压阈值时,确定下一沉积工艺执行金属膜层沉积工艺;在所述偏压信号小于等于所述预设电压阈值时,确定下一沉积工艺执行化合物膜层沉积工艺。

12、可选的,所述控制装置,还包括:

13、计数模块,用于累计当前工艺数量,所述当前工艺数量为执行最近一次所述金属膜层沉积工艺之后,连续执行所述化合物膜层沉积工艺的总次数;

14、所述控制模块还用于在所述偏压信号大于所述预设电压阈值时,将所述当前工艺数量与预设阈值进行比较;在所述当前工艺数量小于等于所述预设阈值时,确定下一沉积工艺执行化合物膜层沉积工艺,并提示更换所述屏蔽组件,且将所述当前工艺数量置零;在所述当前工艺数量大于等于所述预设阈值时,确定下一沉积工艺执行金属膜层沉积工艺,并在该金属膜层沉积工艺结束后将所述当前工艺数量置零。

15、作为另一个技术方案,本发明还提供一种物理气相沉积工艺的控制方法,包括:

16、在进行当前的化合物膜层沉积工艺的过程中,检测物理气相沉积设备的工艺腔室中的屏蔽组件的对地阻抗信息;

17、根据所述对地阻抗信息,获得所述屏蔽组件的表面状态;

18、根据所述屏蔽组件的表面状态,判断下一沉积工艺是执行化合物膜层沉积工艺,还是执行金属膜层沉积工艺。

19、可选的,所述检测物理气相沉积设备的工艺腔室中的屏蔽组件的对地阻抗信息,包括:

20、检测所述屏蔽组件的表面的偏压信号,用作所述对地阻抗信息;所述偏压信号的大小为所述屏蔽组件表面上的正弦波射频信号的波峰电压与波谷电压的差值。

21、可选的,所述根据所述对地阻抗信息,确定所述屏蔽组件的表面状态,包括:

22、将所述偏压信号与预设电压阈值进行比较;

23、在所述偏压信号大于所述预设电压阈值时,确定下一沉积工艺执行金属膜层沉积工艺;

24、在所述偏压信号小于等于所述预设电压阈值时,确定下一沉积工艺执行化合物膜层沉积工艺。

25、可选的,在所述偏压信号大于所述预设电压阈值时,还包括:

26、将当前工艺数量与预设阈值进行比较,所述当前工艺数量为执行最近一次所述金属膜层沉积工艺之后,连续执行所述化合物膜层沉积工艺的总次数;

27、在所述当前工艺数量小于等于所述预设阈值时,确定下一沉积工艺执行化合物膜层沉积工艺,并发出关于更换所述屏蔽组件的信号,且将所述当前工艺数量置零;

28、在所述当前工艺数量大于所述预设阈值时,确定下一沉积工艺执行金属膜层沉积工艺,并在该金属膜层沉积工艺结束后将所述当前工艺数量置零。

29、作为另一个技术方案,本发明还提供一种物理气相沉积工艺的控制装置,包括:

30、至少一个处理器;

31、存储装置,其上存储有至少一个程序;

32、当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时,使得所述至少一个处理器实现本发明提供的上述物理气相沉积工艺的控制方法。

33、作为另一个技术方案,本发明还提供一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现本发明提供的上述物理气相沉积工艺的控制方法。

34、本发明具有以下有益效果:

35、本发明提供的物理气相沉积设备、物理气相沉积工艺的控制方法和装置、计算机可读介质的技术方案中,利用阻抗监测装置检测屏蔽组件的对地阻抗信息,并利用控制装置根据该对地阻抗信息,获得屏蔽组件的表面状态。上述对地阻抗信息可以反映出屏蔽组件的表面上沉积的膜层厚度、累积电荷等信息,即可以准确地获得屏蔽组件的表面状态,从而可以根据屏蔽组件的表面状态,判断下一沉积工艺是执行化合物膜层沉积工艺,还是执行金属膜层沉积工艺,减少或避免出现屏蔽组件实际未达到使用寿命末期仍然被替换下来,或者过多执行金属膜层沉积工艺的情况,从而可以在避免屏蔽组件上的粒子脱落以及打火现象的基础上,降低使用成本,提高机台的使用效率。


技术特征:

1.一种物理气相沉积设备,包括工艺腔室,所述工艺腔室中还设置有屏蔽组件,其特征在于,还包括阻抗监测装置和控制装置,其中,

2.根据权利要求1所述的物理气相沉积设备,其特征在于,所述阻抗监测装置为电压检测装置,所述电压检测装置用于检测所述屏蔽组件的表面的偏压信号,用作所述对地阻抗信息;所述偏压信号的大小为所述屏蔽组件表面上的正弦波射频信号的波峰电压与波谷电压的差值。

3.根据权利要求1或2所述的物理气相沉积设备,其特征在于,所述屏蔽组件包括内衬,所述内衬环绕设置于所述工艺腔室的侧壁内侧;

4.根据权利要求3所述的物理气相沉积设备,其特征在于,所述内衬与所述工艺腔室的侧壁绝缘连接;或者,所述内衬与所述工艺腔室的侧壁电导通,且所述工艺腔室的侧壁接地。

5.根据权利要求2所述的物理气相沉积设备,其特征在于,所述控制装置,包括:

6.根据权利要求5所述的物理气相沉积设备,其特征在于,所述控制装置,还包括:

7.一种物理气相沉积工艺的控制方法,其特征在于,包括:

8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述检测物理气相沉积设备的工艺腔室中的屏蔽组件的对地阻抗信息,包括:

9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于,所述根据所述对地阻抗信息,确定所述屏蔽组件的表面状态,包括:

10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,在所述偏压信号大于所述预设电压阈值时,还包括:

11.一种物理气相沉积工艺的控制装置,其特征在于,包括:

12.一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现如权利要求7至10中任一所述的物理气相沉积工艺的控制方法。


技术总结
本发明提供一种物理气相沉积设备、物理气相沉积工艺的控制方法和装置、计算机可读介质,包括工艺腔室、阻抗监测装置和控制装置,其中,阻抗监测装置分别与屏蔽组件和控制装置电连接,用于检测屏蔽组件的对地阻抗信息,并向控制装置发送;控制装置用于根据对地阻抗信息,获得屏蔽组件的表面状态,并根据屏蔽组件的表面状态,判断下一沉积工艺是执行化合物膜层沉积工艺,还是执行金属膜层沉积工艺。本发明的方案可以更准确地确定屏蔽组件的表面状态,从而可以在避免屏蔽组件上的粒子脱落以及打火现象的基础上,降低使用成本,提高机台的使用效率。

技术研发人员:杨帆
受保护的技术使用者:北京北方华创微电子装备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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