用于单层沉积的方法和装置

摘要

给出了一种包括多变量控制器的适应性实时热处理系统。该方法包括创建单层沉积(MLD)处理系统的动态模型并在动态模型中结合虚拟传感器。该方法包括使用包括智能设置点、动态模型和/或虚拟传感器的工艺方案。

主权项

一种操作单层沉积(MLD)处理系统的方法，包括：在处理室中定位多个晶片；执行第一前驱体工艺，其中所述第一前驱体工艺由具有第一组智能设置点的第一工艺方案控制，所述第一组智能设置点建立了第一时间段期间第一含前驱体气体的第一流率和第二时间段期间所述第一含前驱体气体的第二流率中的至少一个，其中所述执行第一前驱体工艺还包括：创建所述第一前驱体工艺的动态模型，所述动态模型具有模型分量M1、M2、M3和M4、控制输入U、干扰输入D、调控输出Z和测量输出Y，并且具有包括Z＝M1U+M3D和Y＝M2U+M4D的模型结构；其中所述控制输入U包括所述第一含前驱体气体的第一流率、所述第一含前驱体气体的第二流率、流时间、前驱体浓度、前驱体类型、化学吸附速率、反应速率、压强和温度中的至少一个；其中所述干扰输入D包括工艺漂移、室污染和晶片温度差中的至少一个；其中所述测量输出Y包括输入晶片温度、输入晶片组分、输入晶片厚度、输入晶片均匀性、输出流率、室输出处的前驱体浓度、前驱体层组分和前驱体层均匀性中的至少一个；并且其中所述调控输出Z包括前驱体浓度值、前驱体浓度均匀性值、饱和状态和饱和状态均匀性值中的至少一个；执行第一净化工艺，其中所述第一净化工艺由具有第二组智能设置点的第二工艺方案控制，所述第二组智能设置点建立了所述第一净化工艺的第一时间段期间第一净化气体的第一流率和所述第一净化工艺的第二时间段期间第二净化气体的第二流率中的至少一个，其中所述执行第一净化工艺还包括：创建所述第一净化工艺的动态模型，所述动态模型具有模型分量M1、M2、M3和M4、控制输入U、干扰输入D、调控输出Z和测量输出Y，并且具有包括Z＝M1U+M3D和Y＝M2U+M4D的模型结构；其中所述控制输入U包括所述第一净化气体的第一流率、所述第二净化气体的第二流率、流时间、净化气体组分、前驱体类型、化学吸附速率、反应速率、压强和温度中的至少一个；其中所述干扰输入D包括工艺漂移、室污染和晶片温度差中的至少一个；其中所述测量输出Y包括输入晶片温度、输入晶片组分、输入晶片厚度、输入晶片均匀性、输出流率、室输出处的净化气体浓度、室输出处的前驱体浓度、前驱体层组分和前驱体层均匀性中的至少一个；并且其中所述调控输出Z包括污染状态、未反应前驱体分子的污染水平、工艺副产物的污染水平、前驱体浓度值、前驱体浓度均匀性值和污染状态均匀性值中的至少一个；执行第二前驱体工艺，其中所述第二前驱体工艺由具有第三组智能设置点的第三工艺方案控制，所述第三组智能设置点建立了第三时间段期间第二含前驱体气体的第三流率和第四时间段期间所述第二含前驱体气体的第四流率中的至少一个，其中所述执行第二前驱体工艺还包括：创建所述第二前驱体工艺的动态模型，所述动态模型具有模型分量M1、M2、M3和M4、控制输入U、干扰输入D、调控输出Z和测量输出Y，并且具有包括Z＝M1U+M3D和Y＝M2U+M4D的模型结构；其中所述控制输入U包括所述第二含前驱体气体的第三流率、所述第二含前驱体气体的第四流率、流时间、前驱体浓度、前驱体类型、化学吸附速率、反应速率、压强和温度中的至少一个；其中所述干扰输入D包括工艺漂移、室污染和晶片温度差中的至少一个；其中所述测量输出Y包括输入晶片温度、输入晶片组分、输入晶片厚度、输入晶片均匀性、输出流率、室输出处的前驱体浓度、前驱体层组分和前驱体层均匀性中的至少一个；并且其中所述调控输出Z包括前驱体浓度值、前驱体浓度均匀性值、饱和状态值、饱和状态均匀性值、反应状态值和反应状态均匀性值中的至少一个；执行第二净化工艺，其中所述第二净化工艺由具有第四组智能设置点的第四工艺方案控制，所述第四组智能设置点建立了所述第二净化工艺的第一时间段期间第一净化气体的第一流率和所述第二净化工艺的第二时间段期间第二净化气体的第二流率中的至少一个，其中所述执行第二净化工艺还包括：创建所述第二净化工艺的动态模型，所述动态模型具有模型分量M1、M2、M3和M4、控制输入U、干扰输入D、调控输出Z和测量输出Y，并且具有包括Z＝M1U+M3D和Y＝M2U十M4D的模型结构；其中所述控制输入U包括所述第一净化气体的第一流率、所述第二净化气体的第二流率、流时间、净化气体组分、前驱体类型、化学吸附速率、反应速率、压强和温度中的至少一个；其中所述干扰输入D包括工艺漂移、室污染和晶片温度差中的至少一个；其中所述测量输出Y包括输入晶片温度、输入晶片组分、输入晶片厚度、输入晶片均匀性、输出流率、室输出处的净化气体浓度、室输出处的前驱体浓度、前驱体层组分和前驱体层均匀性中的至少一个；并且其中所述调控输出Z包括污染状态、未反应第二前驱体分子的浓度水平、已反应第二前驱体分子的浓度水平、工艺副产物的浓度水平、前驱体浓度值、前驱体浓度均匀性值和污染状态均匀性值中的至少一个；以及重复所述执行步骤，直到在所述多个晶片上沉积了具有期望厚度的膜为止。