【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體領域，尤其涉及一種半導體cvd工藝熱控制方法及其陶瓷加熱器。
技術介紹
1、化學氣相沉積（chemical?vapor?deposition，cvd）是一種常用重要的半導體器件制作工藝，將電介質和金屬按照需求依次沉淀在晶圓上，從而在晶圓表面形成層疊的若干電介質薄膜層和若干金屬薄膜層。其中化學氣相沉積技術具體包括等離子增強化學氣相沉積（pecvd）、高密度等離子化學氣相沉積（hdp-cvd）、低壓化學氣相沉積（lpcvd）等。特別地，溫度是半導體器件制作的一個重要參數，為了確保半導體器件制作的良品率和半導體器件的性能，需要對在半導體器件制作過程中進行嚴格精確的溫度控制。
2、對于化學氣相沉積工藝而言，在薄膜沉積過程中需要將晶圓溫度始終維持在相應范圍內，晶圓溫度過高或過低都不利于電介質微粒和金屬微粒在晶圓表面的沉積結合，從而降低電介質薄膜層和金屬薄膜層的致密性和膜厚均勻性，為此現有技術已經利用陶瓷加熱器對晶圓進行加熱和保溫。但是考慮到晶圓具有一定厚度與面積較大、化學氣相沉積過程中cvd室內氬氣等離子體形成的氣流和晶圓表面已沉積薄膜層等因素的影響，僅僅控制陶瓷加熱器自身的發熱狀態無法對晶圓溫度進行持續精確的穩定控制。因此，如何從晶圓自身的物理特征、cvd室內部的氣流環境特征、已沉積薄膜層與晶圓之間的熱交互特征出發，控制陶瓷加熱器對晶圓進行預加熱和保溫等不同階段操作，對于精確持續穩定晶圓的溫度具有十分重要的意義。
技術實現思路
1、為了從晶圓自身的物理特征、
2、獲取晶圓的表面初始溫度數據，基于所述表面初始溫度數據與期望表面目標溫度，確定陶瓷加熱部件對所述晶圓進行預加熱操作的操作參數；基于所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的物理關系特征，構建所述預加熱操作過程中所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的熱傳輸模型，以此調整所述預加熱操作的施加狀態；
3、當所述晶圓被加熱到所述期望表面目標溫度時，獲取所述晶圓所在的cvd室的氣流特征數據，對所述氣流特征數據進行分析，確定所述晶圓與所述cvd室內部空氣之間的熱交換特征；基于所述熱交換特征，預測所述晶圓發生溫度漂移的區域位置信息；
4、獲取所述晶圓進行化學氣相沉積初始階段中的表面溫度動態變化數據，對所述表面溫度動態變化數據進行分析，預測所述晶圓在整個化學氣相沉積過程中的熱量傳輸趨勢特征；基于所述區域位置信息和所述熱量傳輸趨勢特征，確定所述陶瓷加熱部件對所述晶圓進行保溫操作的目標區域；再基于所述目標區域，對所述陶瓷加熱部件進行熱控制調整。
5、優選地，獲取晶圓的表面初始溫度數據，基于所述表面初始溫度數據與期望表面目標溫度，確定陶瓷加熱部件對所述晶圓進行預加熱操作的操作參數；基于所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的物理關系特征，構建所述預加熱操作過程中所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的熱傳輸模型，以此調整所述預加熱操作的施加狀態，具體為：
6、對晶圓表面進行全局熱紅外檢測，得到所述晶圓的表面初始溫度數據；其中，所述表面初始溫度數據包括所述晶圓的上表面初始溫度數據和下表面初始溫度數據；基于所述上表面初始溫度數據與期望表面目標溫度，確定所述晶圓上表面所有子區域的實際溫度與所述期望表面目標溫度之間的溫度差值；再基于所述下表面初始溫度數據和所述溫度差值，確定陶瓷加熱部件對所述晶圓下表面進行預加熱操作對應于所述下表面所有子區域各自的熱量傳輸平均速率；
7、基于所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的接觸面積以及所述陶瓷加熱部件內部的發熱元件在所述晶圓下表面的投影位置，構建所述預加熱操作過程中所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的熱傳輸模型；基于所述熱傳輸模型，對所述預加熱操作進行施加時域調整，使得所述晶圓上表面所有子區域能夠在預設時間期限內達到所述期望表面目標溫度。
8、優選地，當所述晶圓被加熱到所述期望表面目標溫度時，獲取所述晶圓所在的cvd室的氣流特征數據，對所述氣流特征數據進行分析，確定所述晶圓與所述cvd室內部空氣之間的熱交換特征；基于所述熱交換特征，預測所述晶圓發生溫度漂移的區域位置信息，具體為：
9、當所述晶圓上表面全局被加熱到所述期望表面目標溫度時，對所述晶圓所在cvd室內部進行氣流檢測，得到氣流方向分布數據和氣流速率分布數據；對氣流方向分布數據和所述氣流速率分布數據進行建模分析，得到所述cvd室內部的氣流循環運動特征；基于所述氣流循環運動特征和所述晶圓在所述cvd室內部的位置與姿態特征，確定所述晶圓與所述cvd室內部空氣之間的熱交互特征；其中，所述熱交互特征包括所述晶圓自身所有區域各自的熱量吸收特征和熱量發散特征；
10、對所述熱量吸收特征和所述熱量發散特征進行時間演變分析，預測所述晶圓自身所有區域各自在預設未來時間段內的熱量流失趨勢；基于所述熱量流失趨勢，確定所述晶圓發生溫度下降漂移的區域位置信息。
11、優選地，獲取所述晶圓進行化學氣相沉積初始階段中的表面溫度動態變化數據，對所述表面溫度動態變化數據進行分析，預測所述晶圓在整個化學氣相沉積過程中的熱量傳輸趨勢特征，具體為：
12、對所述晶圓上表面在化學氣相沉積初始階段進行熱紅外檢測，得到所述晶圓上表面的溫度動態變化數據；對所述溫度動態變化數據以及所述晶圓上表面的化學氣相沉積膜層厚度和化學氣相沉積膜層物質導熱特征進行關聯分析，得到所述晶圓上表面與化學氣相沉積膜層之間的熱量傳輸規律信息；
13、基于整個化學氣相沉積過程中所述晶圓上表面需要沉積膜層的厚度和物質導熱特征以及所述熱量傳輸規律信息，預測所述晶圓在整個化學氣相沉積過程中自身內部的熱量傳輸趨勢特征；其中，所述熱量傳輸趨勢特征包括所述晶圓上表面向化學氣相沉積膜層凈傳輸的熱量速率變化趨勢特征。
14、優選地，基于所述區域位置信息和所述熱量傳輸趨勢特征，確定所述陶瓷加熱部件對所述晶圓進行保溫操作的目標區域；再基于所述目標區域，對所述陶瓷加熱部件進行熱控制調整，具體為：
15、基于所述晶圓發生溫度下降漂移的區域位置信息和所述熱量速率變化趨勢特征，確定所述晶圓自身所有區域各自的溫度下降變化至小于預設溫度閾值對應的發生時間信息；基于所述發生時間信息，確定所述陶瓷加熱部件對所述晶圓進行保溫操作的目標區域；
16、基于所述目標區域在所述陶瓷加熱部件的投影區域范圍，確定所述陶瓷加熱部件內部對所述目標區域進行最近距離加熱對應的發熱元件；基于所述目標區域的熱量流失速率，調整流經所述發熱元件的電流值。
17、另一方面，本專利技術提供了一種半導體cvd工藝熱控制的陶瓷加熱器，所述陶瓷加熱器包括以下模塊：
18、溫度檢測與分析模塊，用于獲取晶圓的表面初始溫度數據，基于所述表面初始溫度數據與期望表面目本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種半導體CVD工藝熱控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲取晶圓的表面初始溫度數據，基于所述表面初始溫度數據與期望表面目標溫度，確定陶瓷加熱部件對所述晶圓進行預加熱操作的操作參數；基于所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的物理關系特征，構建所述預加熱操作過程中所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的熱傳輸模型，以此調整所述預加熱操作的施加狀態，具體為：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述晶圓被加熱到所述期望表面目標溫度時，獲取所述晶圓所在的CVD室的氣流特征數據，對所述氣流特征數據進行分析，確定所述晶圓與所述CVD室內部空氣之間的熱交換特征；基于所述熱交換特征，預測所述晶圓發生溫度漂移的區域位置信息，具體為：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲取所述晶圓進行化學氣相沉積初始階段中的表面溫度動態變化數據，對所述表面溫度動態變化數據進行分析，預測所述晶圓在整個化學氣相沉積過程中的熱量傳輸趨勢特征，具體為：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述區域位置信息和
6.一種半導體CVD工藝熱控制的陶瓷加熱器，其特征在于，所述陶瓷加熱器包括以下模塊：
7.根據權利要求6所述的陶瓷加熱器，其特征在于，所述溫度檢測與分析模塊獲取晶圓的表面初始溫度數據，基于所述表面初始溫度數據與期望表面目標溫度，確定陶瓷加熱部件對所述晶圓進行預加熱操作的操作參數，具體為：
8.根據權利要求6所述的陶瓷加熱器，其特征在于，所述氣流檢測與熱交換分析模塊，用于當所述晶圓被加熱到所述期望表面目標溫度時，獲取所述晶圓所在的CVD室的氣流特征數據，對所述氣流特征數據進行分析，確定所述晶圓與所述CVD室內部空氣之間的熱交換特征，具體為：
9.根據權利要求6所述的陶瓷加熱器，其特征在于，所述熱量傳輸趨勢預測模塊獲取所述晶圓進行化學氣相沉積初始階段中的表面溫度動態變化數據，對所述表面溫度動態變化數據進行分析，預測所述晶圓在整個化學氣相沉積過程中的熱量傳輸趨勢特征，具體為：
10.根據權利要求9所述的陶瓷加熱器，其特征在于，所述保溫操作區域確定模塊基于所述區域位置信息和所述熱量傳輸趨勢特征，確定所述陶瓷加熱部件對所述晶圓進行保溫操作的目標區域，具體為：
...【技術特征摘要】
1.一種半導體cvd工藝熱控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲取晶圓的表面初始溫度數據，基于所述表面初始溫度數據與期望表面目標溫度，確定陶瓷加熱部件對所述晶圓進行預加熱操作的操作參數；基于所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的物理關系特征，構建所述預加熱操作過程中所述陶瓷加熱部件與所述晶圓之間的熱傳輸模型，以此調整所述預加熱操作的施加狀態，具體為：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述晶圓被加熱到所述期望表面目標溫度時，獲取所述晶圓所在的cvd室的氣流特征數據，對所述氣流特征數據進行分析，確定所述晶圓與所述cvd室內部空氣之間的熱交換特征；基于所述熱交換特征，預測所述晶圓發生溫度漂移的區域位置信息，具體為：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲取所述晶圓進行化學氣相沉積初始階段中的表面溫度動態變化數據，對所述表面溫度動態變化數據進行分析，預測所述晶圓在整個化學氣相沉積過程中的熱量傳輸趨勢特征，具體為：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，基于所述區域位置信息和所述熱量傳輸趨勢特征，確定所述陶瓷加熱部件對所述晶圓進行保溫操作的目標區域；再基于所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宋飛田，趙豪，葛興非，
申請(專利權)人：杭州正豐半導體科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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