射频功率监测方法、半导体工艺腔室及设备与流程

allin2026-02-20  22


本申请涉及半导体,具体涉及一种射频功率监测方法、半导体工艺腔室及设备。


背景技术:

1、在半导体领域,预清洗模块是真空物理气相沉积设备中的一个重要组成部分,预清洗模块主要由偏压系统及射频系统组成,偏压系统在镀膜工艺流程中提供负(或正)偏压,保证等离子体对晶圆的有效刻蚀,射频系统则保证高场强射频能量为等离子吸收,使得真空等离子体内的能量得以提高,实现高密度均匀的等离子体。射频系统由射频发生器及匹配器组成,二者通过产生的射频功率给予等离子能量,高能真空等离子在撞击镀件表面后,镀件能获得崭新的表层,从而使镀件在后续的沉积膜层工艺中具备更高的结合力。但是,过高能量的等离子轰击晶圆表面,会导致硅片表面损伤,能量不够,又不能达到良好的清洁效果,因此保持射频系统功率稳定输出在预清洗工艺中尤为重要,可见射频功率的准确监控很大地影响了工艺结果。

2、发明人对射频功率监测方案进行研究发现,有些方案中,射频功率超出软硬容差监控值时(即通常认为的功率异常),可能不是持续异常,比如处于异常范围极短时间后,射频功率即恢复到软硬容差卡控值范围内。这种非持续性的极短时间的异常,未达到用于识别异常的相关设置值,不会有报警抛出,而在工艺过程中,若此类型异常累计时间达到一定值,也会影响工艺结果,导致晶圆成膜效果不理想。还有的射频功率监测方案中,射频功率从产生到稳定存在一定时间,若将到达稳定的这段时间也计算入异常发生时间,存在误报警可能,导致工艺无法正常完成,影响产能。可见,传统的射频功率监测方案难以对射频功率进行准确监测。


技术实现思路

1、鉴于此,本申请提供一种射频功率监测方法、半导体工艺腔室及设备,以解决传统的射频功率监测方案难以对射频功率进行准确监测的问题。

2、本申请提供一种射频功率监测方法,应用于半导体工艺设备,包括:

3、在射频功率开始输出时,获取所述射频功率处于异常范围的持续时间;

4、若当前获取的所述持续时间小于或等于预设的第一阈值,则清除获取的所述持续时间,若当前获取的所述持续时间大于所述第一阈值,则进一步获取此次处于异常范围的第一时长;所述第一阈值用于表征所述射频功率在产生时趋于稳定所需消耗的时长;

5、若所述第一时长小于预设的第二阈值,则将所述第一时长累加至第二时长;所述第二时长用于累计当前工艺中所述射频功率处于异常范围的总时长;

6、若所述第二时长大于或者等于预设的累计限制值,则判定所述射频功率异常,若所述第二时长小于所述累计限制值,则判定所述射频功率正常;

7、在判定所述射频功率正常之后,继续监测所述射频功率是否处于异常范围,并在所述射频功率处于异常范围时,获取此次处于异常范围的第一时长,返回执行若所述第一时长小于预设的第二阈值,则将所述第一时长累加至第二时长的步骤。

8、可选地,所述射频功率监测方法还包括:在所述射频功率处于异常范围时,若处于异常范围的所述持续时间时长大于或者等于所述第二阈值时,则判定所述射频功率异常。

9、可选地,所述射频功率处于异常范围的判定方法包括:若所述射频功率的大小大于预设的异常上限值或者小于预设的异常下限值,则判定所述射频功率处于异常范围。

10、可选地,所述射频功率监测方法还包括:若所述射频功率的大小大于或者等于预设的异常下限值,且小于或者等于预设的异常上限值,则判定所述射频功率恢复正常。

11、可选地,所述异常上限值的确定公式包括:a1=(1+k)*b,所述异常下限值的确定公式包括:a2=(1-k)*b;式中,a1表示异常上限值,a2表示异常下限值,k表示极限设定百分比,b表示射频输出功率设定值,符号“*”表示相乘。

12、可选地,所述第一时长的获取方法包括:在所述射频功率进入异常范围时,确定此次处于异常范围的起始时间;在当前的所述射频功率恢复正常时,确定此次处于异常范围的结束时间;根据所述起始时间和所述结束时间确定所述第一时长。

13、可选地,在若所述第一时长小于预设的第二阈值,则将所述第一时长累加至第二时长之后,所述射频功率监测方法还包括:将用于记录所述第一时长的变量清零。

14、可选地,所述射频功率监测方法还包括:在判定所述射频功率异常之后,输出报警信号并暂停当前工艺。

15、本申请还提供一种半导体工艺腔室,包括射频系统及控制器,所述控制器与所述射频系统连接,用于执行上述任一种射频功率监测方法。

16、本申请还提供一种半导体工艺设备,包括上述任一种半导体工艺腔室。

17、本申请上述射频功率监测方法、半导体工艺腔室及设备,在射频功率开始输出时,若射频功率处于异常范围的持续时间小于或等于第一阈值,则清除获取的持续时间,避免将射频功率开始输出时达到稳定所需的持续时间计入第二时长,能够预防发生误报警;若当前获取的持续时间大于第一阈值,则进一步获取此次处于异常范围的第一时长,在第一时长小于第二阈值时将第一时长累加至第二时长,以依据第二时长判定射频功率是否异常,而不是直接将此次处于异常范围的情况判定为射频功率异常,能够避免错误认定射频功率异常这类状况的发生,从而可以进一步避免误报警;若第二时长大于或者等于累计限制值,则判定射频功率异常,以更为准确地识别射频功率的异常情况;本申请在判定射频功率正常之后,还可以持续监测射频功率是否处于异常范围,并在射频功率处于异常范围时,继续获取此次处于异常范围的第一时长,返回执行若所述第一时长小于预设的第二阈值,则将第一时长累加至第二时长的步骤,以在第二时长大于或者等于累计限制值时,快速准确地判定射频功率异常,实时对预清洗工艺过程中,射频系统极短时间且多次发生的异常情况进行监测,能够提升射频功率监测过程的准确性,达到精准且全面地监测射频系统异常状况的目的,还能够从多个角度预防误报警发生,使预清洗工艺能够更为顺利地进行。



技术特征:

1.一种射频功率监测方法,应用于半导体工艺设备,其特征在于,所述射频功率监测方法包括:

2.根据权利要求1所述的射频功率监测方法,其特征在于,所述射频功率监测方法还包括:

3.根据权利要求1所述的射频功率监测方法,其特征在于,所述射频功率处于异常范围的判定方法包括:

4.根据权利要求1所述的射频功率监测方法,其特征在于,所述射频功率监测方法还包括:

5.根据权利要求3或4所述的射频功率监测方法,其特征在于,所述异常上限值的确定公式包括:a1=(1+k)*b,所述异常下限值的确定公式包括:a2=(1-k)*b;式中,a1表示异常上限值,a2表示异常下限值,k表示极限设定百分比,b表示射频输出功率设定值,符号“*”表示相乘。

6.根据权利要求1所述的射频功率监测方法,其特征在于,所述第一时长的获取方法包括:

7.根据权利要求1所述的射频功率监测方法,其特征在于,在若所述第一时长小于预设的第二阈值,则将所述第一时长累加至第二时长之后,所述射频功率监测方法还包括:

8.根据权利要求1所述的射频功率监测方法,其特征在于,所述射频功率监测方法还包括:

9.一种半导体工艺腔室,其特征在于,包括射频系统及控制器,所述控制器与所述射频系统连接,用于执行如权利要求1-8中任一项所述的射频功率监测方法。

10.一种半导体工艺设备,其特征在于,包括如权利要求9所述的半导体工艺腔室。


技术总结
本申请公开一种射频功率监测方法、半导体工艺腔室及设备,方法包括:在射频功率开始输出时,获取射频功率处于异常范围的持续时间;若持续时间小于或等于第一阈值,则清除持续时间,否则获取此次处于异常范围的第一时长;若第一时长小于第二阈值,则将第一时长累加至第二时长;若第二时长大于或者等于累计限制值,则判定射频功率异常,否则判定射频功率正常;在判定所述射频功率正常之后,继续监测射频功率是否处于异常范围,并在射频功率处于异常范围时,获取处于异常范围的第一时长,返回执行若第一时长小于预设的第二阈值,则将第一时长累加至第二时长的步骤。本申请能够提升射频功率监测过程的准确性,精准且全面地监测射频系统异常状况。

技术研发人员:马雪婷
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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