本发明涉及一种PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法。包括以下步骤:同时获取PVD溅射工艺中当前薄膜沉积速率和当前靶材的使用寿命值;根据当前的薄膜沉积速率,利用靶材寿命计算公式得出该靶材的实际使用寿命值;将实际使用寿命值与当前靶材的使用寿命值进行比较计算步骤,并判断经过该比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内;若经过比较计算步骤后的值在容许误差范围内,则不触发报警机制;若经过比较计算步骤的值在容许误差范围内,则触发报警机制,以对PVD溅射监控系统中的当前靶材的使用寿命值的校准工艺。本发明能够形成报警机制,从而使得系统出现故障时能够第一时间发出警报告,避免靶材被击穿。
1.一种PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,应用于采用靶材进行的PVD溅射工艺中,其特征在于,包括以下步骤:同时获取所述PVD溅射工艺中当前薄膜沉积速率和当前所述靶材的使用寿命监测值;根据所述当前薄膜沉积速率,利用靶材寿命计算公式得出该靶材的实际使用寿命值;将所述实际使用寿命值与当前所述靶材的使用寿命监测值进行比较计算步骤,并判断经过该比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内;若所述经过比较计算步骤后的值在所述容许误差范围内,则不触发报警机制;若所述经过比较计算步骤的值不在所述容许误差范围内,则触发所述报警机制,以对PVD溅射监控系统中的当前所述靶材的使用寿命监测值进行校准工艺;其中,所述靶材寿命计算公式为y=ax+b,y表示所述实际使用寿命,x表示所述薄膜沉积速率,a和b为常数。
2.如权利要求1所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,通过比值法来判断所述经过比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内。
3.如权利要求2所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,通过采用公式K=y/Y进行所述比较计算步骤,其中,y表示所述实际使用寿命,Y表示所述靶材的使用寿命监测值,K表示所述实际使用寿命和所述靶材的使用寿命监测值的比值,且当K的值在[1-c,1+c]内,则表明所述实际使用寿命值是在所述容许误差范围内,其中c为容差值。
4.如权利要求3所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,所述容差值为0.05。
5.如权利要求1所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,通过差值法来判断所述经过比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内。
6.如权利要求1所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,采用生产自动化系统获取所述薄膜沉积速率。
7.如权利要求1所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,采用生产自动化系统获取所述靶材的使用寿命监测值。
8.如权利要求1所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,采用生产自动化系统进行所述比较计算步骤。
9.如权利要求1所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其特征在于,所述靶材的材质为铝。技术领域
本发明涉及半导体器件制造工艺的检测方法,尤其涉及一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法。
背景技术
在半导体技术中,物理气相沉积(Physicalxa0Vaporxa0Deposition,PVD)技术在薄膜制备领域里被广泛应用,其方法包括真空蒸镀工艺、溅射镀膜工艺、分子束外延工艺等。在这其中,溅射镀膜是被最广泛应用于金属薄膜制程的工艺。溅射镀膜的基本原理是在充氩(Ar)气的真空条件下,使氩气进行辉光放电,这时氩(Ar)原子电离成氩离子(Ar+),在电场力的作用下,加速轰击以镀料制作的阴极靶材,靶材粒子被溅射出来而沉积到晶圆(wafer)表面。在实际的生产中,每个靶材会被反复使用多次,靶材不断被消耗,其厚度不断减薄,当厚度减薄到一定的值时,就极易出现靶材被击穿的事故情况,从而导致生产中产品的失效,造成晶圆的报废。这就使得对靶材的检查和监控成为了生产过程中一个十分重要的环节。常规的对于靶材的检测方法是通过超声波或者射线来进行探测。中国专利(公开号:CN101639461B)公开了一种靶材的检测方法,包括:提供扩散焊后的靶材,所述靶材为铜或铜合金;对所述靶材进行超声波检测,以检测所述铜靶材的扩散焊接质量,其中,所述超声波的频率为2-8MHz,还包括:在对所述靶材进行超声波检测前,用超声波探伤仪对所述靶材的标准试样进行检测,所述标准试样具有焊接缺陷,所述用超声波探伤仪对所述靶材的标准试样进行检测包括:计算所述靶材的标准试样的缺陷率;在计算所得的缺陷率超出预设范围时调整超声波探伤仪的感度,所述标准试样的缺陷率的预设范围设定为7-10%,所述超声波探伤仪的感度为31-33dB。中国专利(公开号:CN102759578A)公开了一种溅镀靶材检测机构,其主要在液体储槽上装设可三维空间移动的移动装置带动超声波检测组件位移,另外,液体储槽中枢设多个并列的滚轴,该多个滚轴由滚轴驱动组件所驱动而同向旋转,通过利用该多个滚轴于液体储槽中承载待检溅镀靶材,对超声波检测组件进行检测,并可利用滚轴带动溅镀靶材旋转,使该溅镀靶材检测机构可以一机适于平面型、圆筒形或异型等多种不同类型的溅镀靶材检测工作。通过超声波检测靶材剩余厚度的方法在实际生产中实用性不高,因为其无法进行实时的监控。而对于具有实时监控功能的检测设备来说,常规的做法是在系统中预设靶材的目标寿命(targetxa0life)的上限值,然后系统根据监测的实际目标寿命判断其是否在设定范围之内,如果检测的实际寿命在设定范围之内,就认为是靶材是安全的;反之,如果检测的实际寿命超过了设定范围,则认为靶材需要进行更换。对于该系统来说有很多的缺陷,由于该系统仅通过累加的实际寿命来判断靶材的可靠度,在实际使用中十分容易出现系统监测计算出的实际目标寿命位于设定的范围内,但是,实际的靶材已经不再能够使用,造成这种情况的原因有很多,比如,目标寿命的检测值在日常维护中被人错改了;没将靶材进行更换却将目标寿命清零了;其它人为的误操作。因此,完全依靠目标寿命这一参数来管控靶材使用量存在着较大的不确定性。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提供一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法。本发明解决技术问题所采用的技术方案为:一种PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,应用于采用靶材进行的PVD溅射工艺中,其中,包括以下步骤:同时获取所述PVD溅射工艺中当前薄膜沉积速率和当前所述靶材的使用寿命监测值;根据所述当前薄膜沉积速率,利用靶材寿命计算公式得出该靶材的实际使用寿命值;将所述实际使用寿命值与当前所述靶材的使用寿命监测值进行比较计算步骤,并判断经过该比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内;若所述经过比较计算步骤后的值在所述容许误差范围内,则不触发报警机制;若所述经过比较计算步骤的值在所述容许误差范围内,则触发所述报警机制,以对PVD溅射监控系统中的当前所述靶材的使用寿命监测值进行校准工艺;其中,所述靶材寿命计算公式为y=ax+b,y表示所述实际使用寿命,x表示所述薄膜沉积速率,a和b为常数。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,通过比值法来判断所述经过比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,通过采用公式K=y/Y进行所述比较计算步骤,其中,y表示所述实际使用寿命,Y表示所述靶材的使用寿命监测值,K表示所述实际使用寿命和所述靶材的使用寿命监测值的比值,且当K的值在[1-c,1+c]内,则表明所述实际使用寿命值是在所述容许误差范围内,其中c为容差值。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,所述容差值为0.05。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,通过差值法来判断所述经过比较计算步骤后的值是否在设定的容许误差范围内。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,采用生产自动化系统获取所述薄膜沉积速率。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,采用生产自动化系统获取所述靶材的使用寿命监测值。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,采用生产自动化系统进行所述比较计算步骤。所述的PVD溅射工艺中预防靶材被击穿的方法,其中,所述靶材的材质为铝。上述技术方案具有如下优点或有益效果:本发明从PVD溅射工艺中薄膜沉积速率和靶材使用寿命存在特定的关系这一客观条件为基础,通过生产自动化系统获取实时的薄膜沉积速率,并将该薄膜沉积速率和原本PVD溅射系统中反应靶材使用寿命的基本参数进行比较,从而来设定相应的报警机制。因此,通过本发明能够实现,当系统自带的反应靶材使用寿命的基本参数由于人为或者是其他原因而导致的与实际使用寿命不符的情况发生时,立即启动预警机制,能够有效避免PVD系统中靶材使用寿命读数和实际使用情况不符的情况发生,从而提高了PVD溅射系统的准确性和可靠性。
附图说明
参考所附附图,以更加充分的描述本发明的实施例。然而,所附附图仅用于说明和阐述,并不构成对本发明范围的限制。图1是本发明方法实施例的步骤图;图2是本发明方法实施例中铝薄膜沉积速率和铝靶材实际使用寿命之间的关系图。
具体实施方式
本发明是一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法,更具体的说是一种通过监控沉积速率预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法,本发明方法的具体实施方式如下:图1是本发明方法实施例的步骤图。如图1所示,在实际的生产过程中通过日常的监测获得靶材的使用寿命与薄膜沉积速率的之间的对应关系,其中,以薄膜沉积速率为纵坐标,以靶材使用寿命为横坐标建立直角坐标系。其中,坐标系中的每一个点表示在该薄膜沉积速率下的靶材实际使用寿命。首先,根据多次的实验,记录靶材在若干个不同沉积速率下的靶材实际使用寿命,并且在薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命的坐标系中标出对应的点。将这些点进行连接能够得到薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命的关系曲线图。该图能够反应同一类型的靶材在使用过程中的薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命之间的普遍关系。由于通过实验测试得出的靶材沉积速率和靶材实际使用寿命之间的数值是有限的,所以不可能完全通过实验来获取靶材在所有沉积速率下的靶材实际使用寿命,因此,需要在测试得出一部分的关系数据后,进行函数关系的确定。根据薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命的关系曲线图,进行相关的运算,得出满足该曲线的函数关系。得出函数关系的目的是为了可以通过该函数关系来确定靶材在每一个沉积速率下的实际使用寿命。关于从曲线图来确定函数关系的过程中,可以适当增加实验测试的次数,以增加曲线图上点的数量,从而在之后的通过曲线确定函数关系时,能够更加准确得反应薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命之间的函数关系。从而增强本发明方法的准确性和可靠性。在实际的生产过程中,通过生产自动化系统来实现数据的自动收集和进行相应的计算,来获得以上的薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命之间的函数关系。在确定完上述的函数关系后,进行后续的步骤:通过日常监测,同时获取PVD溅射工艺中的当前薄膜沉积速率和反应当前靶材的使用寿命的系统检测值;根据获取的当前薄膜沉积速率,利用薄膜沉积速率和靶材实际使用寿命之间的关系:y=ax+b,得出在当前薄膜沉积速率下的靶材实际使用寿命,其中y表示所述实际使用寿命,x表示所述薄膜沉积速率,a和b为常数;将通过薄膜沉积速率得到的靶材实际使用寿命和之前通过日常监测获取的当前靶材的使用寿命进行比对,以确定靶材实际使用寿命和当前靶材的使用寿命是否在一个容许误差范围内是相等的。在此可采用比值法来进行相应的对比计算步骤,具体为,通过公式K=y/Y进行比较计算过程,其中,y表示所述实际使用寿命,Y表示反应所述靶材的使用寿命的系统参数;将K的标准值设定为1,K值的容差值设定为c,即K值的最大值为1+c,而K值的最小值为1-c,其中,容差c的值可根据实际情况设置相应的值,通常可将c值设定为0~0.05之间,即K的取值区间为[1-c,1+c];设定相应的报警机制,具体为:当K值大于设定的K值的最大值时,达到报警机制的触发条件;当K值小于设定的K值的最小值时,达到报警机制的出发条件,以通知工程师对PVD溅射监控系统中的当前所述靶材的使用寿命监测值进行校准,或者设定某些程序进行自动的校准操作,以防止因为系统参数不正确所可能导致的靶材击穿的生产事故。在上述的步骤一至步骤五中,通过生产自动化系统实现当前薄膜沉积速率和当前靶材的使用寿命值的实时自动采集,以及通过生产自动化系统进行对实际使用寿命的运算,因相关采集过程属于现有技术,故在此不做赘述。下面结合具体实例来对本发明的预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法加以说明。图2是本发明方法实施例中铝薄膜沉积速率和铝靶材实际使用寿命之间的关系图。如图2所示,在该图中纵坐标表示铝薄膜的沉积速率,横坐标表示铝靶材的实际使用寿命,根据图1确定铝薄膜沉积速率x和铝靶材实际使用寿命y之间的函数关系:y=-78.7x+13474根据日常的检测,获取当前铝薄膜沉积速率x,假设此时日常检测的速率x为150时,那么通过函数关系y=-78.7x+13474,可以得出铝靶材实际使用寿命,即y=1669KWH。由于K的标准值为1,如果将K值的容差值c设定为0.05,则得到K的最大值为1.05,K的最小值为0.95。此时,如果获取的反应靶材当前使用寿命的监测值为1590KWH-1757KWH之间,则不满足触发警报机制的条件;相反的,如果获取的反应靶材当前使用寿命的监测值小于1590KWH或者大于1757KWH时,则满足触发警报机制的条件,通过警报通知工程师,工程师就会知晓该系统参数反应的不是当前准确的靶材实际使用寿命,从而对相关的设备进行检测,排除故障。综上所述,本发明提供的一种预防PVD溅射工艺中靶材被击穿的方法是在原本的PVD溅射系统中增加了对原本PVD溅射系统中基本参数的比对过程,使得当PVD溅射系统中反应靶材使用寿命的参数在不能准确反应靶材的实际使用情况时,触发报警机制。相关工程人员在接到该报警后能够及时对PVD系统进行检查,从而及时找出问题,使PVD溅射系统中反应靶材使用寿命的参数值恢复正常。因此,本发明提供的方法使得实际生产过程中的靶材使用情况不完全依赖于单一的参数,避免了PVD溅射系统中的参数和靶材实际使用寿命不相符而造成的靶材击穿的问题的发生。对于本领域的技术人员而言,阅读上述说明后,各种变化和修正无疑将显而易见。因此,所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容,都应认为仍属本发明的意图和范围内。