专利名称：钨生长控制设备及方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制造领域，更具体地说，本发明涉及一种钨生长控制设备及相应的钨生长控制方法。
背景技术：
在化学气相沉积金属钨过程中，成核层的形成是至关重要的，其反应的化学关系式如下2WF6+3SiH4 — 2ff+6H2+3SiF4由于钨成膜中的反应气体WF6 (六氟化钨)具有很强的侵蚀性，一旦WF6先进入腔室与硅片反应，WF6将击穿阻挡层，与前层的硅Si/钛Ti等反应，造成器件失效，WF6流量越大，时间越长侵蚀越严重。另一方面，如果让SiH4(四氢硅)先进腔室，就会有空气形核的情况发生，造成颗粒的问题。且此时间控制只有零点几秒，所以控制需要非常精确。由于气体流量控制器(Mass Flow Controller，简称MFC)在实际使用过程中，在开的过程中，有一定延迟/稳定的时间，一旦WF6和SiH4两者的气体流量控制器的延迟时间异常，就会造成严重后果。在一般的化学气相沉积金属钨过程中，通常不对WF6/SiH4气体开始的时间做精确控制。对WF6的气体流量控制器和/或SiH4的气体流量控制器的反应时间有很高的技术要求，一旦WF6的气体流量控制器和/或SiH4的气体流量控制器的反应时间有延迟，发生问题后更换气体流量控制器。在现有技术的改进方案中，提出了一种在腔口安装转向阀(divert valve)的方案。在该改进方案中，当气体流量控制器开启后，所有WF6/SiH4气体都排入废气处理管道； 然后切换转向阀(divert valve)，气体同时进入腔室。但是，此方法会造成气体浪费，而且存在切换阀容易堵塞不工作等严重问题。因此，希望能够提出一种技术方案，其在确保产品无侵蚀和颗粒问题产生的同时不会造成气体浪费及切换阀容易堵塞不工作等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种在确保产品无侵蚀和颗粒问题产生的同时不会造成气体浪费及切换阀容易堵塞不工作等问题的钨生长控制方法及相应的钨生长控制设备。根据本发明的第一方面，提供了一种钨生长控制设备，其包括=WF6的气体流量控制器、SiH4的气体流量控制器以及检测控制仪器；其中WF6的气体流量控制器控制WF6气体的流量，SiH4的气体流量控制器控制SiH4气体的流量；检测控制仪器检测WF6的气体流量控制器的反应时间以及SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间。由此可以尽量以确保SiH4和WF6气体同时进入腔室。优选地，对于SiH4的气体流量控制器的反应时间大于WF6的气体流量控制器的反应时间的情况，检测控制仪器执行控制使得在开放WF6气体流之前，让SiH4先流一段时间； 对于SiH4的气体流量控制器的反应时间小于WF6的气体流量控制器的反应时间的情况，检测控制仪器执行控制使得在开放SiH4气体流之前，让WF6先流一段时间。优选地，所述钨生长控制设备利用从SiH4的气体流量控制器开启到SiH4气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且利用从 WF6的气体流量控制器开启到1&气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示WF6的气体流量控制器的反应时间。优选地，检测控制仪器对SiH4的气体流量控制器的延迟时间和WF6的气体流量控制器的延迟时间的差值进行实时监控；并且，如果该差值超过预定阈值，则检测控制仪器停止WF6的气体流量控制器MFCl以及SiH4的气体流量控制器MFC2的操作。优选地，所述预定阈值是0. 2s或0. 3s。根据本发明的第二方面，提供了一种钨生长控制方法，其包括利用WF6的气体流量控制器控制WF6气体的流量；利用SiH4的气体流量控制器控制SiH4气体的流量；利用检测控制仪器检测WF6的气体流量控制器的反应时间以及SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间。由此可以尽量以确保SiH4和WF6气体同时进入腔室。优选地，所述钨生长控制方法还包括对于SiH4的气体流量控制器的反应时间大于WF6W气体流量控制器的反应时间的情况，利用检测控制仪器执行控制使得在开放WFf^ 体流之前，让SiH4先流一段时间；对于SiH4的气体流量控制器的反应时间小于WF6的气体流量控制器的反应时间的情况，利用检测控制仪器执行控制使得在开放SiH4气体流之前， 让WF6先流一段时间。优选地，所述钨生长控制方法还包括将从SiH4的气体流量控制器开启到SiH4气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且将利用从WF6的气体流量控制器开启到WF6气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示WF6的气体流量控制器的反应时间。优选地，所述钨生长控制方法还包括利用检测控制仪器对SiH4的气体流量控制器的延迟时间和WF6W气体流量控制器的延迟时间的差值进行实时监控；并且，如果该差值超过预定阈值，则检测控制仪器停止WF6的气体流量控制器MFCl以及SiH4的气体流量控制器MFC2的操作。优选地，所述预定阈值是0. 2s或0. 3s。根据本发明，由于可以简单地利用检测控制仪器来尽量以确保SiH4和WF6气体同时进入腔室，所以在确保产品无侵蚀和颗粒问题产生的同时不会造成气体浪费及切换阀容易堵塞不工作等问题。
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图1示意性地示出根据本发明实施例的钨生长控制设备的框图。图2示意性地示出了 SiH4气体的反应时间。
图3示意性地示出了 WF6气体的反应时间。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。图1示意性地示出根据本发明实施例的钨生长控制设备A的框图。如图1所示， 根据本发明实施例的钨生长控制设备A包括=WF6的气体流量控制器MFCl、SiH4的气体流量控制器MFC2以及检测控制仪器M。WF6的气体流量控制器MFCl控制WF6气体的流量，SiH4的气体流量控制器MFC2 控制SiH4气体的流量。检测控制仪器M检测WF6的气体流量控制器MFCl的反应时间以及 SiH4的气体流量控制器MFC2的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间，以确保SiH4和WF6气体同时进入腔室。根据本发明实施例的钨生长控制设备A通过监控工艺程序中WF6 (六氟化钨)和 SiH4(四氢硅)实际进入腔室的时间，有效控制WF6的侵蚀。具体地说，由于在生产过程中，WF6的气体流量控制器MFCl和SiH4的气体流量控制器MFC2都有一定的反应时间，此时间决定了气体进入腔室的实际时间。工艺中需要严格控制WF6和SiH4进腔室的时间。如WF6先进入腔室，会造成WF6强侵蚀，而SiH4先进腔室会有空气形核，造成颗粒的问题。所以，可以通过检测控制仪器M检测WF6的气体流量控制器 MFCl的反应时间以及SiH4的气体流量控制器MFC2的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间；更具体地说，保证SiH4和WF6气体同时进入腔室。 并且，在后续生产中，检测控制仪器M执行实时监控，一旦WF6的气体流量控制器 MFCl和/或SiH4的气体流量控制器MFC2发生变化，可立刻停机检修，确保产品无侵蚀和颗粒问题产生，同时不会造成气体浪费及切换阀容易堵塞不工作等问题。根据上述方案，能精确监控和控制WF6和SiH4到达腔室的时间，防止WF6侵蚀的发生。在本发明的一个具体示例中，可采用气体的延迟时间来表示气体的反应时间。具体地说，图2示意性地示出了 SH4气体的反应时间。在启动命令下达后，理想上，希望SiH4气体流量立刻到达设置的流量值(如“理论值”所示)。但是，实际上，SiH4W 气体流量控制器MFC2开始工作，旦需要一定时间才可稳定到理论值(如“实际值”所示)。 因此，通过实际流量值的时间点(以到达50%流量为例，但是也可以是60%、70%等其它任意适当比例)减去理论值的时间点可以得到Tsih4(SiH4的气体流量控制器MFC2的延迟时间)，如双向箭头部分所示。也就是说，利用从SiH4的气体流量控制器MFC2开启到SiH4 气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示SiH4的气体流量控制器MFC2的反应时间。相应地，图3示意性地示出了 WF6气体的反应时间。即，在启动命令下达后，理想上，希望WF6气体流量立刻到达设置的流量值(如“理论值”所示)。但是，实际上，WF6的气体流量控制器MFCl开始工作，旦需要一定时间才可稳定到理论值(如“实际值”所示)。因此，通过实际流量值的时间点(以到达50%流量为例，但是也可以是60%、70%等其它任意适当比例)减去理论值的时间点可以得到Twf6 (WF6的气体流量控制器MFCl的延迟时间)， 如双向箭头部分所示。也就是说，利用从WF6的气体流量控制器MFCl开启到WF6气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示WF6的气体流量控制器MFCl的反应时间。在该具体示例中，检测控制仪器M检测形WF6的气体流量控制器MFCl的延迟时间 Twf6以及SiH4的气体流量控制器MFC2的延迟时间Tsih4，作为实际反应时间。在本发明实施例的另一个具体示例中，可通过调整工艺程序中补偿步骤的时间来控制气体进入腔室时间，以确保SiH4和WF6气体同时进入腔室。具体地说，在该具体示例中，对于SiH4的气体流量控制器MFC2的反应时间(例如延迟时间Tsih4)大于WF6的气体流量控制器MFCl的反应时间(例如延迟时间Twf6)的情况，检测控制仪器M执行控制使得在开放WF6气体流之前，相应慢的让SiH4先流一段时间 (即增加一步让SiH4先流)。对于以延迟时间作为反应时间的情况，可设置程序以补偿步骤流SiH4,具体程序如下Setp name :SiH4Time :Tsih4-Twf6Gas :SiH4由此，在开放WF6气体流之前，相应慢的让SiH4先流一段时间(即增加一步让SiH4 先流)。相反，对于SiH4的气体流量控制器MFC2的反应时间(例如延迟时间Tsih4)小于 WF6的气体流量控制器MFCl的反应时间(例如延迟时间Twf6)的情况，检测控制仪器M执行控制使得在开放SH4气体流之前，相应慢的让WF6先流一段时间(即增加一步让WF6先流)。对于以延迟时间作为反应时间的情况，可设置程序以补偿步骤流WF6,具体程序如下Setp name :WF6Time :Twf6-Tsih4Gas :WF6由此，在开放SiH4气体流之前，相应慢的让WF6先流一段时间(即增加一步让WF6 先流)。在实际生产中，例如，可以利用检测控制仪器M对SiH4的气体流量控制器MFC2的延迟时间Tsih4和WF6的气体流量控制器MFCl的Twf6的差值进行实时监控；并且，例如，检测控制仪器M针对每片硅片都可得到一个差值，如果该差值超过预定阈值(即预定规格)， 例如0. 2s,0. 3s等，则检测控制仪器M触发机台报警，并停止WF6的气体流量控制器MFCl以及SiH4的气体流量控制器MFC2的操作，即停止作业检修气体流量控制器MFCl和/或MFC2。可以看出，在本发明实施例的上述具体示例中，检测控制仪器M分别检测WF6的气体流量控制器MFCl的反应时间以及SiH4的气体流量控制器MFC2的反应时间，根据检测结果，通过调整工艺程序中补偿步骤的时间，保证SiH4以及WF6气体同时进入腔室。在后续生产中，可对每枚硅片生产过程进行实时监控，一定超过预定规格，可报警停机检修，达到预防问题产生的目的。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种钨生长控制设备，其特征在于包括=WF6的气体流量控制器、SiH4的气体流量控制器以及检测控制仪器；其中WF6的气体流量控制器控制WF6气体的流量，SiH4的气体流量控制器控制SiH4气体的流量；检测控制仪器检测WF6的气体流量控制器的反应时间以及 SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间。
2.根据权利要求1所述的钨生长控制设备，其特征在于，对于SiH4的气体流量控制器的反应时间大于WF6的气体流量控制器的反应时间的情况，检测控制仪器执行控制使得在开放WF6气体流之前，让SiH4先流一段时间；对于SiH4的气体流量控制器的反应时间小于 WF6的气体流量控制器的反应时间的情况，检测控制仪器执行控制使得在开放SiH4气体流之前，让WF6先流一段时间。
3.根据权利要求1或2所述的钨生长控制设备，其特征在于，所述钨生长控制设备利用从SiH4的气体流量控制器开启到SiH4气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示 SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且利用从WF6的气体流量控制器开启到WF6气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示WF6的气体流量控制器的反应时间。
4.根据权利要求3所述的钨生长控制设备，其特征在于，检测控制仪器对SiH4的气体流量控制器的延迟时间和WF6的气体流量控制器的延迟时间的差值进行实时监控；并且，如果该差值超过预定阈值，则检测控制仪器停止WF6的气体流量控制器MFCl以及SiH4的气体流量控制器MFC2的操作。
5.根据权利要求4所述的钨生长控制设备，其特征在于，所述预定阈值是0.2s或 0. 3s0
6.一种钨生长控制方法，其特征在于包括利用WF6的气体流量控制器控制WF6气体的流量；利用SiH4的气体流量控制器控制SiH4气体的流量；利用检测控制仪器检测WF6的气体流量控制器的反应时间以及SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间。
7.根据权利要求6所述的钨生长控制方法，其特征在于还包括对于SiH4的气体流量控制器的反应时间大于WF6的气体流量控制器的反应时间的情况，利用检测控制仪器执行控制使得在开放WF6气体流之前，让SiH4先流一段时间；对于SiH4的气体流量控制器的反应时间小于WF6的气体流量控制器的反应时间的情况，利用检测控制仪器执行控制使得在开放SiH4气体流之前，让WF6先流一段时间。
8.根据权利要求6或7所述的钨生长控制方法，其特征在于还包括将从SiH4的气体流量控制器开启到SiH4气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且将利用从WF6的气体流量控制器开启到WF6气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示WF6的气体流量控制器的反应时间。
9.根据权利要求8所述的钨生长控制方法，其特征在于还包括利用检测控制仪器对 SiH4的气体流量控制器的延迟时间和WF6的气体流量控制器的延迟时间的差值进行实时监控；并且，如果该差值超过预定阈值，则检测控制仪器停止WF6的气体流量控制器MFCl以及 SiH4的气体流量控制器MFC2的操作。
10.根据权利要求9所述的钨生长控制方法，其特征在于，所述预定阈值是0.2s或 0. 3s0
全文摘要
本发明提供了一种钨生长控制设备及方法。根据本发明的钨生长控制设备包括WF6的气体流量控制器、SiH4的气体流量控制器以及检测控制仪器；其中WF6的气体流量控制器控制WF6气体的流量，SiH4的气体流量控制器控制SiH4气体的流量；检测控制仪器检测WF6的气体流量控制器的反应时间以及SiH4的气体流量控制器的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间。根据本发明的钨生长控制设备在确保产品无侵蚀和颗粒问题产生的同时不会造成气体浪费及切换阀容易堵塞不工作等问题。
文档编号H01L21/205GK102394211SQ20111037986
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者陈建维, 韩晓刚 申请人:上海华力微电子有限公司