監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法
2023-05-03 21:09:51 1
專利名稱：監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法
技術領域：
本發明涉及一種用來監控半導體器件製造設備參數變化的方法，尤其 涉及一種監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法。
背景技術：
鍺矽外延工藝和普通的外延工藝不一樣，採用的是低溫工藝。而低溫 狀態下的鍺矽工藝對溫度特別敏感，溫度的微小波動都會引起工藝的明顯 變化。另外，鍺矽外延工藝與普通外延工藝相比，引入了一種新的氣體鍺 垸。鍺垸氣體的變化，除對鍺矽薄膜的鍺含量產生影響，對其它工藝特性 也有明顯影響(例如，鍺烷的摻入對鍺矽工藝的澱積速率影響很大)，進 而影響半導體器件的工作性能。
由於半導體器件工作的需要，實際產品製造時的工藝程序比較複雜， 溫度的變化和鍺垸摻雜量的變化比較大而且多。換言之， 一旦測量後發現 工藝參數飄掉後，我們無法直接判斷是什麼原因導致結果的異常。鑑於鍺 矽工藝的這些特性，對設備溫度和鍺烷流量變化的監控就顯得非常重要。 而鍺矽外延反應腔設備本身和常用的軟體對設備關鍵參數的監控也達不 到工藝的要求，故只能通過大量工藝實驗調試程序，使調試後的程序澱積 出我們需要的膜。這種情況下，我們可以通過工藝調試將膜厚調到目標值， 但是往往比較難査出導致膜厚變化的根本原因
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種監控鍺矽外延反應腔設備參數 變化的方法，利用鍺矽澱積程序和膜厚測試程序的配合，對設備溫度和鍺 烷流量的變化及時監控，通過膜厚的變化反映出設備參數的變化，利於發 現工藝參數變化的根本原因，以恢復設備的初始狀態。
為解決上述技術問題,本發明提供一種監控鍺矽外延反應腔設備參數 變化的方法，包括如下步驟(l)編輯鍺矽澱積程序時將澱積分為不同的 步數，每一步澱積的每一層膜不一樣，或摻入鍺垸，或不摻入鍺烷；(2) 編輯對應的膜厚測量程序，不摻鍺烷的層次監控設備溫度，摻鍺烷的層次 監控鍺垸流量；(3)對設備溫度、鍺烷流量拉偏，畫出不同層膜厚隨溫度、 鍺烷流量的變化曲線；(4)當測量結果異常時，根據上述膜厚隨溫度、鍺
垸流量的變化曲線更改溫度、鍺烷流量參數，將每一層膜厚調整至目標值。 步驟(1)中，編輯鍺矽澱積程序時將澱積分為三步，第一步不摻入 鍺烷，第二步摻入鍺垸，第三步不摻入鍺垸。
在步驟(3)和步驟(4)中，測量膜厚時只測中間點的數據。 用來監控的矽片選用的是裸矽襯底片。
和現有技術相比，本發明具有以下有益效果本發明利用鍺矽外延工
藝本身對溫度和鍺垸流量這些參數的敏感性開發一種方法來監控設備參 數的變化，並且可利用測量設備對鍺矽膜不同層分別進行測量的特點，在 程序開發時編輯不同層次分別對溫度和鍺烷流量進行監控。通過對鍺矽外 延工藝的監控對設備的參數實施監控，及時發現導致工藝參數漂移的根本 原因，及時掌握設備的變化情況，從而保證工藝的穩定性。
圖1是本發明監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法中矽的膜厚 隨設備溫度的變化曲線圖2是本發明監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法中鍺矽膜厚 隨鍺烷流量的變化曲線圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
以下實施例所採用的鍺矽外延設備為應用材料公司生產的Centura 200，測量設備為KLA F5X。
本發明監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法，具體包括如下步
驟
1、 編輯鍺矽澱積程序時將澱積分為三步，第一步不摻入鍺烷，第二 步慘入鍺烷，第三步不摻入鍺烷。
2、 編輯對應的膜厚測量程序，由於第一步澱積出的實際上是單晶矽， 與襯底連為一體，測量設備無法測出這一層的膜厚；第二步摻入鍺烷氣 體，其晶格常量和單晶矽不同，測出的厚度變化同時反映了鍺烷流量和 溫度的變化；第三步不慘入鍺垸，生長出的是單晶，反映的是設備溫度 的變化。
3、 故意對設備溫度拉偏，畫出第二層和第三層膜厚隨溫度的變化曲 線(線性關係)，如圖l所示；故意對鍺烷流量拉偏，畫出第二層隨鍺烷 流量的變化曲線(線性關係)，如圖2所示；由圖1和圖2可以看出，Si 的厚度與鍺矽外延反應腔設備腔體的溫度設定以及鍺矽厚度與鍺烷流量
均呈線性關係，當工藝發生漂移時，可根據此曲線調整工藝參數。4、 當測量結果異常時，先看第三層膜厚有無異常，若無則說明溫度 無異常，若有則根據膜厚與溫度的關係更改溫度參數，將第三層厚度調 到目標值，再判斷第二層膜厚有無異常，若無則說明鍺垸流量無異常， 若有則根據膜厚與鍺垸流量的關係更改鍺垸流量參數，可採用類似方法 將膜厚調整至目標值。
5、 不管是在拉偏找膜厚與溫度和鍺垸流量的關係，還是在通過這個
關係調整參數，利用的都只是中間點的數據(即測量膜厚時只測中間點 的數據)。
本發明利用鍺矽外延工藝本身對溫度和鍺垸流量這些參數的敏感性 開發一種方法來監控設備參數的變化，並且可利用測量設備對鍺矽膜不同 層分別進行測量的特點，在程序開發時編輯不同層次分別對溫度和鍺烷流 量進行監控。
考慮到成本問題，用來監控的矽片選用的是裸矽襯底片，可同樣因為 對溫度的敏感，裸矽襯底片表面的膜厚均勻性要比帶圖形的矽片差很多， 所以測量時只測中間一點，這樣可排除工藝的影響，更利於直接監控設備 的狀態。
本發明可在鍺矽外延工藝日常的監控過程中，利用開發的新方法對設 備的溫度和鍺烷的流量進行監控，及時掌握設備的變化情況，從而保證工 藝的穩定性。
權利要求
1、一種監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)編輯鍺矽澱積程序時將澱積分為不同的步數，每一步澱積的每一層膜不一樣，或摻入鍺烷，或不摻入鍺烷；(2)編輯對應的膜厚測量程序，不摻鍺烷的層次監控設備溫度，摻鍺烷的層次監控鍺烷流量；(3)對設備溫度、鍺烷流量拉偏，畫出不同層膜厚隨溫度、鍺烷流量的變化曲線；(4)當測量結果異常時，根據上述膜厚隨溫度、鍺烷流量的變化曲線更改溫度、鍺烷流量參數，將每一層膜厚調整至目標值。
2、如權利要求1所述的監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法， 其特徵在於，步驟(1)中，編輯鍺矽澱積程序時將澱積分為三步，第一 步不摻入鍺垸，第二步摻入鍺烷，第三步不摻入鍺烷。
3、 如權利要求1所述的監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法， 其特徵在於，在步驟(3)和步驟(4)中，測量膜厚時只測中間點的數據。
4、 如權利要求1所述的監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法， 其特徵在於，用來監控的矽片選用的是裸矽襯底片。
全文摘要
本發明公開了一種監控鍺矽外延反應腔設備參數變化的方法，包括如下步驟(1)編輯鍺矽澱積程序時將澱積分為不同的步數，每一步澱積的每一層膜不一樣，或摻入鍺烷，或不摻入鍺烷；(2)編輯對應的膜厚測量程序，不摻鍺烷的層次監控設備溫度，摻鍺烷的層次監控鍺烷流量；(3)對設備溫度、鍺烷流量拉偏，畫出不同層膜厚隨溫度、鍺烷流量的變化曲線；(4)當測量結果異常時，根據上述膜厚隨溫度、鍺烷流量的變化曲線，將每一層膜厚調整至目標值。本發明利用鍺矽澱積程序和膜厚測試程序的配合，對設備溫度和鍺烷流量的變化及時監控，通過膜厚的變化反映出設備參數的變化，利於發現工藝參數變化的根本原因，以恢復設備的初始狀態。
文檔編號C30B25/16GK101418466SQ200710094160
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月23日 優先權日2007年10月23日
發明者偉 季 申請人:上海華虹Nec電子有限公司