一种半导体沉积装置的制作方法

本技术涉及半导体制造，尤其涉及一种半导体沉积装置。

背景技术：

1、在半导体工艺制造过程中，所述半导体工艺通常在相应的腔室内进行，在进行半导体工艺的过程中，易在腔室的内侧壁产生副产物。当副产物的量累积到一定量时，将发生跌落，对待处理基底造成缺陷，使得待处理基底的性能较差。对于半导体沉积设备清洁过程一般会采用沉积后再通入清扫气体的方式来清洁腔体，有效控制腔体膜层沉积厚度，从而防止膜层剥落以及颗粒物的产生。但是这样有可能会造成过度清洁，过度清洁会严重影响机台的吞吐量，对腔体产生伤害。虽然传统方式也有借助光感/膜厚检测探测器检测副产物的厚度，但是在膜层不断累加的情况下，对膜厚检测的干扰加剧，导致检测结果不够精确，可见现有半导体装置难以对副产物的膜厚量进行精准检测。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种半导体沉积装置，用以对副产物的膜厚量进行精准检测，实现及时清洁，降低副产物跌落对晶圆带来的缺陷。

2、第一方面，本实用新型提供一种半导体沉积装置，包括：反应腔室、至少一个探测器和控制单元，所述至少一个探测器设置在所述反应腔室的内部，用于利用高频趋肤效应电性测量所述反应腔室的内侧壁附着的副产物的膜厚；控制单元，用于在副产物的膜厚大于预设阈值的情况下，控制半导体沉积装置执行清扫副产物的操作，在副产物的膜厚小于所述预设阈值的情况下，控制半导体沉积装置执行工艺处理。

3、一种可能的实施例中，所述探测器包括高频恒压源、电信号检测器，以及电连接所述高频恒压源和电信号检测器的膜厚检测导线；所述高频恒压源，用于输出设定频率的高频电压；当所述高频恒压源输出的高频电压通过膜厚检测导线时，在膜厚检测导线内产生变化的电流，以及在膜厚检测导线外产生变化的磁场；所述电信号检测器，用于测量所述膜厚检测导线的电压、电流或电阻，根据所述膜厚检测导线的电压、电流或电阻的变化值，检测副产物的膜厚。

4、一种可能的实施例中，所述电信号检测器包括高频整流器，所述高频整流器用于将高频电压转换成直流电压。

5、在另一种可能的实施例中，所述反应腔室底部设有用于承载待沉积晶圆的基座；在所述基座的至少一处设置至少一个探测器，用于实时监测沉积在基座上的膜层厚度。

6、其它可能的实施例中，所述高频恒压源的输出频率范围介于100khz至1ghz之间。

7、再一种可能的实施例中，所述膜厚检测导线的材料与反应腔室的内壁部分的材料相同。

8、其它可能的实施例中，所述至少一个探测器设置在所述反应腔室的内侧壁，所述控制单元控制半导体沉积装置执行清扫副产物的操作之后，所述探测器还用于继续利用高频趋肤效应电性测量所述反应腔室的内侧壁附着的副产物的实时膜厚；所述控制单元还用于：在副产物的实时膜厚低于所述预设阈值的情况下，控制半导体沉积装置停止执行清扫副产物的操作。

9、还有一种可能的实施例中，上述装置还包括气体源，用于向所述反应腔室内输入反应气体或清扫气体，所述反应气体用于对所述待沉积晶圆进行工艺处理，所述清扫气体用于清除内侧壁上附着的副产物；所述反应腔室顶部设有进气口，其中，进气口可以通入反应气体或者清扫气体，以及底部设有出气口，所述出气口用于排出所述副产物；所述控制单元控制半导体沉积装置执行清扫副产物的操作，包括：所述控制单元控制气体源向腔室内输入清扫气体，以清除内侧壁上附着的副产物。

10、一种可能的实施例中，所述工艺处理包括化学气相沉积工艺处理、物理气相沉积工艺处理或者原子层沉积工艺处理。

11、本实用新型提供的半导体沉积装置的有益效果在于：借助高频趋肤效应测量副产物的膜厚，原理简单，电性测量方式稳定；而且基于趋肤效应，对表面薄膜的探测灵敏度高；在不断膜层累加的情况下，相比于传统的光感/膜厚检测探测器，电性测量反馈更精准，能够实时监测内壁沉积的膜厚，能够准确的判定清理内壁沉积物的终点；本案设计的探测器体积小，可灵活放置，有利于防止膜层剥落以及颗粒物的产生，有利于降低副产物跌落对晶圆带来的缺陷。

技术特征：

1.一种半导体沉积装置，其特征在于，包括：反应腔室、至少一个探测器和控制单元；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测器包括高频恒压源、电信号检测器，以及电连接所述高频恒压源和电信号检测器的膜厚检测导线；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电信号检测器包括高频整流器，所述高频整流器用于将高频电压转换成直流电压。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应腔室底部设有用于承载待沉积晶圆的基座；在所述基座的至少一处设置至少一个探测器，用于监测沉积在基座上的膜层厚度。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高频恒压源的输出频率范围介于100khz至1ghz之间。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述膜厚检测导线的材料与反应腔室内壁部分的材料相同。

7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个探测器设置在所述反应腔室的内侧壁，所述控制单元控制半导体沉积装置执行清扫副产物的操作之后，所述探测器还用于继续利用高频趋肤效应电性测量所述反应腔室的内侧壁附着的副产物的实时膜厚；

8.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，还包括气体源，用于向所述反应腔室内输入反应气体或清扫气体，所述反应气体用于对待沉积晶圆进行工艺处理，所述清扫气体用于清除内侧壁上附着的副产物；所述反应腔室顶部设有进气口，其中，进气口可以通入反应气体或清扫气体，以及底部设有出气口，所述出气口用于排出所述副产物；

9.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述工艺处理包括化学气相沉积工艺处理、物理气相沉积工艺处理或者原子层沉积工艺处理。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述基座为具有加热处理单元的加热基座，所述加热处理单元用于加热待沉积晶圆。

技术总结
本技术提供了一种半导体沉积装置，包括：反应腔室、至少一个探测器和控制单元，所述至少一个探测器设置在所述反应腔室的内部，用于利用高频趋肤效应电性测量所述反应腔室的内侧壁附着的副产物的膜厚；所述控制单元，用于在副产物的膜厚大于预设阈值的情况下，控制半导体沉积装置执行清扫副产物的操作；还用于在副产物的膜厚小于所述预设阈值的情况下，控制半导体沉积装置执行工艺处理。该装置能够对副产物的膜厚量进行精准检测，实现及时清洁，降低副产物跌落对晶圆带来的缺陷。

技术研发人员：郝润润,吴海林,魏晓平
受保护的技术使用者：芯恩（青岛）集成电路有限公司
技术研发日：20230804
技术公布日：2024/2/29