[发明专利]薄膜厚度的控制方法以及半导体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种薄膜厚度的控制方法以及半导体加工设备。 

背景技术

物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）作为一种薄膜沉积技术，主要用于各种功能薄膜的沉积，并被广泛应用于集成电路、太阳能电池、LED、平板显示等的半导体领域。在生产应用的过程中，一般通过调节沉积时间来控制沉积薄膜的厚度，但是，由于薄膜的沉积速率会在工艺过程中随着靶材的消耗而发生变化，这使得在使用同一工艺配方的条件下，对不同晶片沉积的薄膜厚度不同，从而造成工艺的重复性较低。 

为此，现有的一种物理气相沉积工艺是采用下述薄膜厚度的控制方法来使各个晶片的薄膜厚度均能够满足工艺要求，即：定期检测薄膜厚度，并根据检测结果适当地调整工艺配方，以使在进行后续的沉积工艺时，获得的薄膜厚度能够满足工艺要求。具体地，预先根据经验设定检测薄膜厚度的周期（通常为每间隔24小时或者48小时进行一次检测）；在检测时，首先在一片测试片上沉积薄膜，并在完成沉积之后检测该薄膜的厚度；然后，计算检测获得的薄膜厚度与目标厚度（即，满足工艺要求的理想薄膜厚度）的差值，并根据该差值调整工艺配方（例如，调整下一次沉积的工艺时间）；最后，重复进行一次上述沉积薄膜和检测薄膜厚度的过程，以确认调整后的工艺配方能否获得理想的薄膜厚度。 

然而，上述薄膜厚度的控制方法在实际应用中不可避免地存在以下问题： 

其一，由于上述控制方法每经过一个周期才能进行一次薄膜厚 度的检测，具有滞后性，导致无法检测周期内的薄膜厚度，并及时进行调整，从而无法保证周期内的所有晶片的薄膜厚度均能够满足工艺要求。 

其二，由于上述控制方法需要人工定期进行薄膜厚度的检测和调整，这不仅增加了人力和使用成本，而且还降低了设备的使用效率。 

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种薄膜厚度的控制方法以及半导体加工设备，其可以在线检测薄膜厚度，从而不仅可以在薄膜厚度未达到工艺要求时及时地调整工艺配方，以使各个被加工工件的薄膜厚度均能够满足工艺要求，而且还可以降低人力和使用成本、提高设备的使用效率。 

为实现本发明的目的而提供一种薄膜厚度的控制方法，包括以下步骤： 

S1，将完成薄膜沉积工艺的被加工工件在其后续的传输路径上暂停，并检测该被加工工件的薄膜厚度； 

S2，计算检测到的薄膜厚度与预设的目标厚度的差值，并根据该差值调整对下一个被加工工件进行薄膜沉积工艺的工艺配方，以使下一个被加工工件的薄膜厚度达到预设的目标厚度。 

优选的，所述步骤S2还包括以下步骤： 

S21，计算检测到的薄膜厚度与预设的目标厚度的差值，并判断该差值是否超出预设的厚度范围内，若是，则进行步骤S22； 

S22，根据该差值调整对下一个被加工工件进行薄膜沉积工艺的工艺配方，以使下一个被加工工件的薄膜厚度达到预设的目标厚度。 

优选的，所述进行薄膜沉积工艺的工艺配方包括工艺时间和/或溅射功率。 

优选的，在所述步骤S2中，在保持所述溅射功率不变的前提下，调节所述工艺时间。 

优选的，在所述步骤S2中，在保持所述工艺时间不变的前提下，调节所述溅射功率。 

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括用于对被加工工件进行薄膜沉积工艺的工艺模块，其特征在于，还包括检测单元、计算单元和控制单元，其中所述检测单元设置在被加工工件的传输路径上，且位于所述工艺模块的下游，用于在完成薄膜沉积工艺之后的被加工工件到达所述检测单元所在位置处，并暂停时，检测该被加工工件的薄膜厚度，且将该薄膜厚度发送至所述计算单元；所述计算单元用于计算来自所述检测单元的薄膜厚度与预设的目标厚度的差值，并将该差值发送至所述控制单元；所述控制单元用于根据所述差值调整对下一个被加工工件进行薄膜沉积工艺的工艺配方，以使下一个被加工工件的薄膜厚度达到预设的目标厚度。 

优选的，所述薄膜沉积工艺所沉积的薄膜材料为透明薄膜；所述检测单元包括光学传感器。 

优选的，所述薄膜沉积工艺所沉积的薄膜材料为非透明的金属薄膜；所述检测单元包括超声波传感器。 

优选的，所述半导体加工设备包括物理气相沉积设备或者化学气相沉积设备。 

本发明具有以下有益效果：