本公開涉及半導(dǎo)體處理，尤其涉及具有異常監(jiān)控的工藝進(jìn)流系統(tǒng)、監(jiān)控方法及工藝設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體加工工藝中在做到小尺寸高深寬比孔（如cd<0.2um，深寬比>7:1）的鎢薄膜沉積填充時(shí)，需要用到脈沖成核的工藝。脈沖成核能大大提高鎢薄膜沉積的填孔能力，芯片加工的許多先進(jìn)制程都會(huì)選用脈沖成核鎢填孔。

2、脈沖成核過程中需要頻繁切換閥門，如果某一個(gè)閥門工作異常將會(huì)導(dǎo)致工藝結(jié)果出現(xiàn)問題，而當(dāng)前的半導(dǎo)體工藝設(shè)備中并未能提供對(duì)設(shè)備故障及反應(yīng)流體的脈沖進(jìn)流情況進(jìn)行監(jiān)控的機(jī)制，往往在大量晶圓報(bào)廢后才發(fā)現(xiàn)問題。含鎢氣體的液化也會(huì)導(dǎo)致工藝結(jié)果異常。

3、因此，如何找到一種對(duì)脈沖成核工藝過程監(jiān)控是否異常的方案，已成為業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本公開的目的在于提供具有異常監(jiān)控的工藝進(jìn)流系統(tǒng)、監(jiān)控方法及工藝設(shè)備，解決相關(guān)技術(shù)中的問題。

2、本公開第一方面提供一種具有異常監(jiān)控的工藝進(jìn)流系統(tǒng)，包括：第一管路單元，包括用于向反應(yīng)腔輸送第一還原流體的第一管路；所述第一管路從輸入端至輸出端依次設(shè)置有第一質(zhì)量流量控制器、第一管路閥及第一流量監(jiān)測(cè)器；第二管路單元，包括用于向反應(yīng)腔輸送供與所述第一還原流體反應(yīng)以形成薄膜沉積的沉積反應(yīng)流體；第二管路從輸入端向輸出端依次設(shè)置有第二質(zhì)量流量控制器、第二管路閥及第二流量監(jiān)測(cè)器；控制單元，用于控制預(yù)設(shè)工藝流程中的進(jìn)流，所述預(yù)設(shè)工藝流程包括沉積流程，所述沉積流程包括循環(huán)執(zhí)行的成核工藝步驟，在每個(gè)所述成核工藝步驟中，第一管路單元及第二管路單元之間交替地執(zhí)行第一還原流體和沉積反應(yīng)流體對(duì)反應(yīng)腔的脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作；監(jiān)控單元，與所述第一質(zhì)量流量控制器、第一流量監(jiān)測(cè)器、第二質(zhì)量流量控制器、第二流量監(jiān)測(cè)器通信連接，用于執(zhí)行以下監(jiān)測(cè)方式：根據(jù)所獲得的流量信號(hào)，執(zhí)行以下監(jiān)測(cè)方式：在循環(huán)執(zhí)行的成核工藝步驟中，從第一質(zhì)量流量控制器和第二質(zhì)量流量控制器所感測(cè)的實(shí)際流量的流量信號(hào)中分別識(shí)別與脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作的流量變化特征相符的第一流量特征曲線波形和第二流量特征曲線波形；根據(jù)第一流量特征曲線波形及第二流量特征曲線波形的時(shí)序分布確定是否存在進(jìn)流異常；在循環(huán)執(zhí)行的成核工藝步驟中，從所述第一流量監(jiān)測(cè)器和第二流量監(jiān)測(cè)器所監(jiān)測(cè)的進(jìn)入反應(yīng)腔流量的流量信號(hào)中識(shí)別對(duì)應(yīng)第一還原流體的脈沖式進(jìn)流動(dòng)作的第一流量脈沖、及對(duì)應(yīng)第一還原流體的脈沖式進(jìn)流動(dòng)作的第二流量脈沖，根據(jù)第一流量脈沖和第二流量脈沖的時(shí)序分布確定是否存在進(jìn)流異常；在所述沉積流程中，根據(jù)進(jìn)流的流體所在管路的質(zhì)量流量控制器和/或流量監(jiān)測(cè)器所得到的流量信號(hào)的波動(dòng)幅值的穩(wěn)定性，確定是否存在對(duì)應(yīng)流體的進(jìn)流異常。

3、在第一方面的實(shí)施例中，所述第一管路單元包括與第一管路輸出端連接的第一輸出干路、以及第三管路；第二管路單元包括與第二管路的輸出端連接的第二輸出干路、以及第四管路；第一輸出干路和第二輸出干路連接反應(yīng)腔進(jìn)口；第一管路的輸入端和第二管路的輸入端分別通入用于反應(yīng)的第一還原流體和沉積反應(yīng)流體；第一管路從輸入端向輸出端依次設(shè)置有第一質(zhì)量流量控制器、第一管路閥及第一流量監(jiān)測(cè)器；第二管路從輸入端向輸出端依次設(shè)置有第二質(zhì)量流量控制器、第二管路閥及第二流量監(jiān)測(cè)器；第三管路的輸入端連接在第一質(zhì)量流量控制器及第一管路閥之間，并設(shè)有第三管路閥；第四管路的輸入端連接在第二質(zhì)量流量控制器及第二管路閥之間，并設(shè)有第四管路閥。

4、在第一方面的實(shí)施例中，所述第一還原流體的脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作，包括：控制第三管路閥導(dǎo)通及第一管路閥關(guān)閉以令第一管路處于預(yù)流狀態(tài)；控制第三管路閥及第一管路閥關(guān)閉以令第一管路處于充壓狀態(tài)；保持第一輸出干路導(dǎo)通，控制第一管路閥打開以執(zhí)行第一還原流體的脈沖輸出；先后控制第一管路閥的關(guān)閉及第三管路打開，以供吹掃并為下一次脈沖輸出作準(zhǔn)備；所述沉積反應(yīng)流體的脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作，包括：控制第四管路閥導(dǎo)通及第二管路閥關(guān)閉以令第二管路處于預(yù)流狀態(tài)；控制第四管路閥及第二管路閥關(guān)閉以令第二管路處于充壓狀態(tài)；保持第二輸出干路導(dǎo)通，控制第二管路閥打開以執(zhí)行沉積反應(yīng)流體的脈沖輸出；先后控制第二管路閥的關(guān)閉及第四管路打開，以供吹掃并為下一次脈沖輸出作準(zhǔn)備。

5、在第一方面的實(shí)施例中，在脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作中，所述第一管路及第二管路依次經(jīng)預(yù)流狀態(tài)、充壓狀態(tài)、脈沖輸出狀態(tài)及預(yù)流狀態(tài)間的狀態(tài)切換，所述流量變化特征基于所述狀態(tài)切換所確定。

6、在第一方面的實(shí)施例中，所述識(shí)別與脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作的流量變化特征相符的第一流量特征曲線波形和第二流量特征曲線波形，包括：識(shí)別符合脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作的流量變化趨勢(shì)特征和/或流量波動(dòng)幅值特征的第一流量特征曲線波形和第二流量特征曲線波形；和/或，所述根據(jù)第一流量特征曲線波形及第二流量特征曲線波形的時(shí)序分布確定是否存在進(jìn)流異常，包括：確定第一流量特征曲線波形及第二流量特征曲線波形之間是否出現(xiàn)未交替出現(xiàn)的第一事件、或者出現(xiàn)第一事件的統(tǒng)計(jì)信息是否滿足預(yù)設(shè)條件；其中，所述統(tǒng)計(jì)信息包括：次數(shù)、頻率、維持時(shí)長(zhǎng)及增長(zhǎng)趨勢(shì)中的一種或多種；若是，則確定存在進(jìn)流異常。

7、在第一方面的實(shí)施例中，所述根據(jù)第一流量脈沖和第二流量脈沖的時(shí)序分布確定是否存在進(jìn)流異常，包括：確定第一流量脈沖及第二流量脈沖之間是否出現(xiàn)未交替出現(xiàn)的第二事件、或者出現(xiàn)第二事件的統(tǒng)計(jì)信息是否滿足預(yù)設(shè)條件；其中，所述統(tǒng)計(jì)信息包括：次數(shù)、頻率、維持時(shí)長(zhǎng)及增長(zhǎng)趨勢(shì)中的一種或多種；若是，則確定存在進(jìn)流異常。

8、在第一方面的實(shí)施例中，所述根據(jù)進(jìn)流的流體所在管路的質(zhì)量流量控制器和/或流量監(jiān)測(cè)器所得到的流量信號(hào)的波動(dòng)幅值的穩(wěn)定性，確定是否存在對(duì)應(yīng)流體的進(jìn)流異常，包括：確定流量信號(hào)在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的波動(dòng)幅值是否超出預(yù)設(shè)波動(dòng)范圍的第三事件、或者第三事件的統(tǒng)計(jì)信息是否滿足預(yù)設(shè)條件；若是，則確定對(duì)應(yīng)流體存在進(jìn)流異常。

9、在第一方面的實(shí)施例中，所述第一質(zhì)量流量控制器在第一還原流體的脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作中脈沖輸出完成前保持出氣，并在第一還原流體的脈沖輸出完成后停止出氣，直至沉積反應(yīng)流體的脈沖輸出完成后恢復(fù)出氣；和/或，所述第二質(zhì)量流量控制器被配置成與第一質(zhì)量控制器之間的出氣狀態(tài)相反。

10、在第一方面的實(shí)施例中，所述第一管路單元還包括：至少一個(gè)第一副管路，其輸出端與第一管路輸出端匯集地同所述第一輸出干路連接；所述第二管路單元還包括：至少一個(gè)第二副管路，其輸出端與第二管路輸出端匯集地同所述第二輸出干路連接；每個(gè)所述第一副管路和第二副管路分別設(shè)有第一副管路閥和第二副管路閥；至少一個(gè)所述第一副管路和至少一個(gè)所述第二副管路的輸入端用于輸入其它流體；其中，會(huì)與所述沉積反應(yīng)流體發(fā)生不期望的反應(yīng)且與第一還原流體不反應(yīng)的其它流體通過第一副管路輸送，會(huì)與所述第一還原流體發(fā)生不期望的反應(yīng)且與沉積反應(yīng)流體不反應(yīng)的其它流體通過第二副管路輸送。

11、在第一方面的實(shí)施例中，所述第一管路單元還包括：用于向反應(yīng)腔輸送第二還原流體的一個(gè)第一副管路；所述第一副管路從輸入端至輸出端依次設(shè)置第三質(zhì)量流量控制器以及第一副管路閥；所述監(jiān)控單元還通信連接所述第三質(zhì)量流量控制器，用于在成核工藝步驟之后的主沉積步驟中，根據(jù)所述第三質(zhì)量流量控制器所感測(cè)的流量信號(hào)的波動(dòng)幅值確定是否存在第二還原流體的進(jìn)流異常。

12、本公開第二方面提供一種工藝進(jìn)流監(jiān)控方法，應(yīng)用于第一方面中任一項(xiàng)所述的工藝進(jìn)流系統(tǒng)，所述工藝進(jìn)流監(jiān)控方法包括：獲取第一質(zhì)量流量控制器和第二質(zhì)量流量控制器所感測(cè)的實(shí)際流量的流量信號(hào)，以及獲取第一流量監(jiān)測(cè)器和第二流量監(jiān)測(cè)器所監(jiān)測(cè)的進(jìn)入反應(yīng)腔流量的流量信號(hào)；根據(jù)所獲得的流量信號(hào)，執(zhí)行以下監(jiān)測(cè)方式：根據(jù)所獲得的流量信號(hào)，執(zhí)行以下監(jiān)測(cè)方式：在循環(huán)執(zhí)行的成核工藝步驟中，從第一質(zhì)量流量控制器和第二質(zhì)量流量控制器所感測(cè)的實(shí)際流量的流量信號(hào)中分別識(shí)別與脈沖式的進(jìn)流動(dòng)作的流量變化特征相符的第一流量特征曲線波形和第二流量特征曲線波形；根據(jù)第一流量特征曲線波形及第二流量特征曲線波形的時(shí)序分布確定是否存在進(jìn)流異常；在循環(huán)執(zhí)行的成核工藝步驟中，從所述第一流量監(jiān)測(cè)器和第二流量監(jiān)測(cè)器所監(jiān)測(cè)的進(jìn)入反應(yīng)腔流量的流量信號(hào)中識(shí)別對(duì)應(yīng)第一還原流體的脈沖式進(jìn)流動(dòng)作的第一流量脈沖、及對(duì)應(yīng)第一還原流體的脈沖式進(jìn)流動(dòng)作的第二流量脈沖，根據(jù)第一流量脈沖和第二流量脈沖的時(shí)序分布確定是否存在進(jìn)流異常；在所述沉積流程中，根據(jù)進(jìn)流的流體所在管路的質(zhì)量流量控制器和/或流量監(jiān)測(cè)器所得到的流量信號(hào)的波動(dòng)幅值的穩(wěn)定性，確定是否存在對(duì)應(yīng)流體的進(jìn)流異常。

13、本公開第三方面提供一種半導(dǎo)體工藝設(shè)備，包括：反應(yīng)腔；如第一方面中任一項(xiàng)所述的具有異常監(jiān)控的工藝進(jìn)流系統(tǒng)。

14、如上所述，本公開涉及半導(dǎo)體處理技術(shù)領(lǐng)域，提供具有異常監(jiān)控的工藝進(jìn)流系統(tǒng)、監(jiān)控方法及工藝設(shè)備。系統(tǒng)包括第一和第二管路單元、控制單元和監(jiān)控單元，第一管路和第二管路分別設(shè)置管路閥、質(zhì)量流量控制器及流量監(jiān)測(cè)器。工藝進(jìn)流系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)設(shè)工藝流程中的進(jìn)流。監(jiān)控單元基于質(zhì)量流量控制器及流量監(jiān)測(cè)器的流量信號(hào)的時(shí)序分布情況、波動(dòng)幅值的分析確定成核工藝步驟和主沉積步驟中的進(jìn)流異常。由此，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常情況的及時(shí)監(jiān)控，提升工藝可靠性及產(chǎn)品良率。