CN113678237A - 针对多重图案化工艺使用多区加热衬底支撑件的修整与沉积轮廓控制 - Google Patents

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迈克尔·菲利普·罗伯茨
普尔凯特·阿加瓦尔
阿德里安·拉沃伊
拉维·库马尔
杨诺亚
苏陈妙妙
阿施施·索拉卜
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Abstract

提供衬底处理系统，其包括衬底支撑件、存储器、校准模块、操作参数模块和求解模块。衬底支撑件支撑衬底并且包括温度控制元件。存储器存储用于所述温度控制元件的温度校准值和灵敏度校准值。校准模块在所述温度控制元件的校准期间执行：第一校准过程，其用于确定所述温度校准值，或第二校准过程，其用于确定所述灵敏度校准值。所述灵敏度校准值用于将修整量或将沉积量中的至少一者关联至温度变化。操作参数模块基于所述温度校准值和所述灵敏度校准值来确定用于所述温度控制元件的操作参数。求解模块在所述温度控制元件的所述校准后，基于所述操作参数而在修整步骤或沉积步骤中的至少一者期间控制所述温度控制元件的操作。

Description

针对多重图案化工艺使用多区加热衬底支撑件的修整与沉积 轮廓控制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月15日申请的美国临时申请No.62/806,000以及于2019年7月3日申请的美国临时申请No.62/870,150的优先权。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。
技术领域
本公开内容涉及原子层沉积衬底处理室中的双重图案化工艺，尤其是涉及修整与沉积轮廓控制。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可用于处理衬底，例如半导体晶片。衬底处理的示例包含蚀刻、沉积、光致抗蚀剂去除等等。在处理期间，衬底被布置在衬底支撑件上，例如静电卡盘上，且一或多种处理气体可导入处理室。
该一或多种处理气体可通过气体输送系统输送至处理室。在一些系统中，气体输送系统包含歧管，其连接至位于该处理室中的喷头。在一些示例中，该工艺利用原子层沉积(ALD)以在衬底上沉积薄膜。
发明内容
提供衬底处理系统，其包括衬底支撑件、存储器、校准模块、操作参数模块和求解模块。衬底支撑件被配置成支撑第一衬底并且包括温度控制元件。存储器被配置成存储用于所述温度控制元件的温度校准值和灵敏度校准值。校准模块被配置成在所述温度控制元件的校准期间执行：第一校准过程，其用于确定所述温度校准值，或第二校准过程，其用于确定所述灵敏度校准值。所述灵敏度校准值将修整量关联至温度变化或将沉积量关联至温度变化中的至少一者。操作参数模块被配置成基于所述温度校准值和所述灵敏度校准值来确定用于所述温度控制元件的操作参数。求解模块被配置成在所述温度控制元件的所述校准后，基于所述操作参数而在修整步骤或沉积步骤中的至少一者期间控制所述温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述衬底支撑件包括温度受控区域。所述多个温度受控区域中的每一者包含所述多个温度控制元件中的一或更多者。在其他特征中，所述求解模块被配置成执行所述多个温度受控区域中的每一者的开回路或闭回路控制中的至少一者。在其他特征中，所述多个温度受控区域或所述多个温度控制元件中的至少一者以开回路或闭回路实现。在其他特征中，所述求解模块被配置成执行所述温度控制元件的开回路或闭回路控制中的至少一者。
在其他特征中，所述第一校准过程包含：以预定量调整所述温度控制元件的参数；响应于经调整的所述参数确定所述第一衬底或衬底支撑件的温度变化；以及基于所述预定量及所确定的温度变化，产生所述温度校准值。
在其他特征中，所述第二校准过程包含：确定第二衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述温度控制元件处于在所述第二衬底上所执行的修整操作的第一设定而提供；将所述多个温度控制元件中的至少一者的参数由所述第一设定中的一者调整至第二设定；在第三衬底上执行所述修整操作；测量所述第三衬底的修整后关键尺寸轮廓；以及基于所述基线关键尺寸轮廓、所述修整后关键尺寸轮廓以及所述第一设定的所述一者与所述第二设定之间的差，来确定所述灵敏度校准值中的一者。
在其他特征中，所述第二校准过程包含：确定第二衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述温度控制元件处于在所述第二衬底上所执行的沉积操作的第一设定而提供；将所述温度控制元件中的至少一者的参数由所述第一设定中的一者调整至第二设定；在第三衬底上执行所述沉积操作；测量所述第三衬底的沉积后关键尺寸轮廓；以及基于所述基线关键尺寸轮廓、所述沉积后关键尺寸轮廓以及所述第一设定的所述一者与所述第二设定之间的差，来确定所述灵敏度校准值中的一者。
在其他特征中，所述衬底处理系统还包括用户接口，其配置成接收目标轮廓。所述求解模块被配置成基于所述目标轮廓而在所述修整步骤或所述沉积步骤的至少一者期间控制所述温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值以及参数变化性，以确定径向调节参数。所述求解模块被配置成基于所述径向调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值以及方位角变化性，以确定方位角调节参数。所述求解模块被配置成基于所述方位角调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成：确定对应于所述第一衬底的特征的关键尺寸的值；基于所述多个值来确定修整值、预修整值以及沉积值；基于所述修整值、预修整值及沉积值来确定总校正值；以及分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值、参数变化性以及所述总校正值，以确定径向调节参数。所述求解模块被配置成基于所述径向调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成：确定关键尺寸不平衡；以及分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值、参数变化性以及所述关键尺寸不平衡，以确定径向调节参数。所述求解模块被配置成基于所述径向调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
在其他特征中，提供了一种衬底处理系统，其包括衬底支撑件、校准模块、操作参数模块以及求解模块。该衬底支撑件包括温度控制元件。校准模块被配置成：确定第一衬底的基线关键尺寸，其是由于所述温度控制元件的一者处于在所述第一衬底上所执行的修整操作的第一设定而提供；将所述多个温度控制元件中的所述一者的参数由所述第一设定调整至第二设定；在第二衬底上执行所述修整操作；测量所述第二衬底的修整后关键尺寸；以及基于所述基线关键尺寸、所述修整后关键尺寸、以及在所述第一设定与所述第二设定之间的差来确定第一灵敏度校准值。操作参数模块被配置成基于所述第一灵敏度校准值来确定用于所述温度控制元件中的所述一者的第一操作参数。求解模块被配置成在所述温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述操作参数而在修整步骤期间控制所述温度控制元件中的所述一者的操作。
在其他特征中，所述校准模块被配置成：确定所述第一衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述温度控制元件处于在所述第一衬底上所执行的所述修整操作的第一设定而提供。所述基线关键尺寸轮廓包含所述基线关键尺寸。所述第一设定包含所述温度控制元件中的所述一者的所述第一设定。所述校准模块被配置成：在第二衬底上执行所述修整操作后，测量所述第二衬底的修整后关键尺寸轮廓。所述修整后关键尺寸轮廓包含所述修整后关键尺寸。所述校准模块被配置成：基于所述基线关键尺寸轮廓、所述修整后关键尺寸轮廓、以及所述第一设定中的所述一者与所述第二设定之间的差来确定一或更多个灵敏度校准值。所述一或更多个灵敏度校准值包含所述第一灵敏度校准值。所述操作参数模块被配置成基于所述一或更多个灵敏度校准值以确定用于所述温度控制元件的一或更多操作参数。所述一或更多操作参数包含所述第一操作参数。所述求解模块被配置成在所述温度控制元件的所述校准后，基于所述一或更多操作参数而在修整步骤期间控制所述温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述校准模块被配置成：针对所述温度控制元件中的所述一者确定所述基线关键尺寸与所述修整后关键尺寸之间的第一差；确定所述第一设定与所述第二设定之间的第二差；以及基于所述第一差和所述第二差来确定针对所述温度控制元件中的所述一者的所述灵敏度校准值。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成：接收目标关键尺寸；计算所述基线关键尺寸和所述修整后关键尺寸中的至少一者与所述目标关键尺寸之间的差；以及基于所述差，确定所述温度控制元件的所述一者的温度设定，以达到所述目标关键尺寸。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成：接收目标修整关键尺寸；计算所述目标修整关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述修整后关键尺寸中的至少一者之间的差；并且基于所述灵敏度校准值、以及所述目标修整关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述修整后关键尺寸中的至少一者之间的差来确定温度设定，以达到所述目标修整关键尺寸。所述求解模块被配置成在所述多个温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述温度设定而在修整步骤期间控制所述温度控制元件中的所述一者的操作。
在其他特征中，提供了一种衬底处理系统，其包括衬底支撑件、校准模块、操作参数模块以及求解模块。衬底支撑件包括多个温度控制元件。校准模块被配置成：确定第一衬底的基线关键尺寸，其是由于所述温度控制元件的一者处于在所述第一衬底上所执行的沉积操作的第一设定而提供；将所述多个温度控制元件中的所述一者的参数由所述第一设定调整至第二设定；在第二衬底上执行所述沉积操作；测量所述第二衬底的沉积后关键尺寸；以及基于所述基线关键尺寸、所述沉积后关键尺寸、以及在所述第一设定与所述第二设定之间的差来确定第一灵敏度校准值。操作参数模块被配置成基于所述第一灵敏度校准值来确定用于所述温度控制元件中的所述一者的第一操作参数。求解模块被配置成在所述温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述操作参数而在修整步骤期间控制所述温度控制元件中的所述一者的操作。
在其他特征中，所述校准模块被配置成：确定所述第一衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述温度控制元件处于在所述第一衬底上所执行的所述沉积操作的第一设定而提供。所述基线关键尺寸轮廓包含所述基线关键尺寸。所述第一设定包含所述温度控制元件中的所述一者的所述第一设定。所述校准模块被配置成：在第二衬底上执行所述沉积操作后，测量所述第二衬底的沉积后关键尺寸轮廓。所述沉积后关键尺寸轮廓包含所述沉积后关键尺寸。所述校准模块被配置成：基于所述基线关键尺寸轮廓、所述沉积后关键尺寸轮廓、以及所述第一设定中的所述一者与所述第二设定之间的差来确定一或更多个灵敏度校准值。所述一或更多个灵敏度校准值包含所述第一灵敏度校准值。所述操作参数模块被配置成基于所述一或更多个灵敏度校准值以确定用于所述多个温度控制元件的一或更多操作参数。所述一或更多操作参数包含所述第一操作参数。所述求解模块被配置成在所述温度控制元件的所述校准后，基于所述一或更多操作参数而在修整步骤期间控制所述温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述校准模块被配置成：针对所述温度控制元件中的所述一者确定所述基线关键尺寸与所述沉积后关键尺寸之间的第一差；确定所述第一设定与所述第二设定之间的第二差；以及基于所述第一差和所述第二差来确定针对所述温度控制元件中的所述一者的所述灵敏度校准值。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成：接收目标关键尺寸；计算所述目标关键尺寸与所述基线关键尺寸和所述沉积后关键尺寸中的至少一者之间的差；以及基于所述差，确定所述温度控制元件中的所述一者的温度设定，以达到所述目标关键尺寸。
在其他特征中，所述操作参数模块被配置成：接收目标沉积关键尺寸；计算所述目标沉积关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述沉积后关键尺寸中的至少一者之间的差；基于所述灵敏度校准值、以及所述目标沉积关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述沉积后关键尺寸中的至少一者之间的差来确定温度设定，以达到所述目标沉积关键尺寸；以及所述求解模块被配置成在所述温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述温度设定而在沉积步骤期间控制所述温度控制元件中的所述一者的操作。
在其他特征中，提供了一种衬底处理系统，其包括处理室、存储器和控制器。处理室包括多个站，其中所述多个站中的每一者具有相应的衬底支撑件。所述衬底支撑件包括多个温度控制元件。存储器被配置成存储用于所述温度控制元件的温度校准值。控制器被配置成反复地执行校准过程，以校准所述温度控制元件。所述校准过程的每一重复是针对所述多个站中的相应站并且包含：将所述处理室和衬底支撑件设定至第一预定温度；根据多个配方中的一者来运行所述处理室；等待直到所述处理室中存在稳态条件；将热电偶衬底装载于所述多个站中的所述相应站；确定所述热电偶衬底的温度是否大于或等于第二预定温度；在所述热电偶衬底的所述温度大于或等于所述第二预定温度后等待预定时段；以及通过所述热电偶衬底收集温度数据。所述温度控制器被配置成：基于对所述多个站所收集的所述温度数据，分别对所述站计算A-矩阵，其中所述A-矩阵包含所述温度校准值；以及基于所述A-矩阵而在修整步骤或沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述控制器被配置成：确定所述多个站中的所述相应站中的所述处理室或所述衬底支撑件中的至少一者是否大于或等于所述第一预定温度；如果所述多个站中的所述相应站中的所述处理室或所述衬底支撑件的至少一者大于或等于所述第一预定温度，则确定是否存在所述稳态条件；以及如果存在所述稳态条件，则将所述热电偶晶片装载于所述多个站中的所述相应站中。
在其他特征中，对于所述重复中的每一者，所述温度控制器被配置成将所述热电偶衬底装载于所述多个站中的一个站中，并且将虚拟衬底装载于所述多个站中的其他站中。在其他特征中，所述控制器被配置成将针对所述多个站中的每一站的所述收集到的温度数据链接至所述重复中的每一者的所述热电偶衬底的位置。
在其他特征中，所述A-矩阵中的每一者针对所述衬底支撑件中的一者和所述多个配方中的相应配方。在其他特征中，所述控制器被配置成基于以下项来确定所述A-矩阵：在所述处理室和衬底支撑件设定为所述第一预定温度时所提供至所述多个温度控制元件的功率信号的初始工作周期；针对当前配方而提供至所述多个温度控制元件的功率信号的目标工作周期；所述热电偶衬底或所述衬底支撑件的初始温度；以及所述热电偶衬底或所述衬底支撑件的目标温度。在其他特征中，所述控制器被配置成基于对所述热电偶衬底或所述衬底支撑件的区域进行不同加权的加权矩阵以确定所述A-矩阵。
在其他特征中，提供了一种衬底处理系统，其包括：处理室、存储器和控制器。处理室包括多个站，其中所述多个站中的每一者具有相应的衬底支撑件。所述衬底支撑件包括多个温度控制元件。存储器被配置成存储计量数据以及灵敏度校准值。所述灵敏度校准值中的每一者是基于衬底关键尺寸和对应的温度。控制器被配置成反复地执行校准过程，以确定所述灵敏度校准值。所述校准过程的每一重复是针对所述多个站中的相应站并且包含：将所述处理室和衬底支撑件设定至第一预定温度；根据多个配方中的一者来运行所述处理室；等待直到所述处理室中存在稳态条件；将一或更多个空白衬底分别装载于所述多个站中的选定的一或更多个站；根据目标工艺来运行所述处理室；以及执行所述一或更多个空白衬底的计量扫描，以获得所述计量数据。所述温度控制器被配置成：基于所述校准过程的所述重复的计量数据，分别针对所述站计算S-矩阵，其中所述S-矩阵包含所述灵敏度校准值；以及基于所述S-矩阵而在修整步骤或沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
在其他特征中，所述控制器被配置成在启动所述目标工艺的所述运行后等待预定时段以执行所述计量扫描。在其他特征中，所述控制器配置成：在启动所述目标工艺的所述运行后执行所述计量扫描；在启动所述目标工艺的所述运行前执行另一计量扫描以收集额外的计量数据；以及基于所述额外计量数据来计算所述S-矩阵。
在其他特征中，所述S-矩阵中的每一者是针对所述衬底支撑件中的一者以及所述多个配方中的相应配方。在其他特征中，对于所述校准过程的所述重复中的每一者，所述控制器将两个或更多个空白衬底装载于所述多个站中的相应站。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步的范围将变得显而易见。详细描述和具体示例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1为根据本公开内容的实施方案的包括温度控制系统的衬底处理系统的一示例的功能框图；
图2A至2K显示了双重图案化原子层沉积工艺的一个示例；
图3A至3D显示了自对准双重图案化工艺的一个示例性修整步骤；
图4示出了衬底的表面上蚀刻量的径向和方位角不均匀性的示例；
图5是图1的温度控制系统的功能框图；
图6是根据本公开内容的实施方案的包含有说明X轴和Y轴调节的调节图的示例性调节图；
图7A是根据本公开内容的实施方案的衬底的示例性目标厚度轮廓；
图7B是根据本公开内容的实施方案的衬底的示例性目标温度轮廓；
图8示出了相应站中衬底的示例性校正温度轮廓，其显示了修整和沉积期间的工具上的伪影；
图9示出根据本公开内容的实施方案的修整和沉积控制方法；
图10A是根据本公开内容的实施方案的显影检测后(ADI)相对衬底半径图的示例；
图10B是根据本公开内容的实施方案的显影修整后(ADT)相对衬底半径图的示例；
图10C是根据本公开内容的实施方案的间隔物沉积后(ASD)相对衬底半径图的示例；
图11示出了根据本公开内容的实施方案的修整校准方法；
图12示出了根据本公开内容的实施方案的沉积校准方法；
图13是根据本公开内容的实施方案的示例性基线温度轮廓图；
图14是根据本公开内容的实施方案的示例性基线沉积轮廓图；
图15是根据本公开内容的实施方案的示例性目标沉积轮廓图；
图16是根据本公开内容的实施方案的厚度差与温度变化的关系的示例性灵敏度图；
图17是根据本公开内容的实施方案的示例性目标温度轮廓图；
图18是包括11个加热器区的衬底支撑件的示例性俯视图；
图19是包括7个加热器区的衬底支撑件的示例性俯视图；
图20是包括6个加热器区的衬底支撑件的示例性俯视图；
图21是包括4个同心加热器区的衬底支撑件的示例性俯视图；
图22示出了用于衬底支撑件的温度校准方法；
图23示出了用于衬底支撑件的另一温度校准方法；
图24是根据本公开内容的实施方案的示例性校准和处理系统的功能框图；
图25示出了根据本公开内容的实施方案的示例性温度校准方法；
图26A至26J是在图25的温度校准方法期间所收集的温度分布轮廓图的示例；以及
图27示出了根据本公开内容的实施方案的示例性灵敏度校准方法。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
在诸如原子层沉积(ALD)之类的膜沉积工艺中，所沉积的膜的各种特性在空间(即，水平面的x-y坐标)分布上变化。例如，衬底处理工具可具有膜厚度不均匀性(NU)的相应规格，其可作为测量值集合的全范围、半范围和/或标准偏差来计量，该测量值集合是在半导体衬底的表面上的预定位置处测得。可通过例如解决NU的直接原因和/或引入抵消性NU以补偿和消除现有NU而使NU减小。可特意在工艺的某些步骤中不均匀地沉积和/或移除材料，以补偿在工艺中的其他上游或者下游步骤的已知不均匀性。
例如双重图案化(DPT)ALD工艺(例如，自对准双重图案化工艺)之类的多重图案化工艺可包括一或更多光刻步骤、修整步骤和/或牺牲间隔层沉积步骤。多重图案化用于改善光刻系统中的特征密度。多重图案化工艺中的每一步骤可具有影响整个关键尺寸(CD)NU和不平衡的相关NU。作为示例，关键尺寸可以指修整和/或沉积在特征上的间隔层后的特征的宽度。修整减小特征的宽度。在特征上施加间隔层则增加特征的整体宽度。由于执行修整步骤而导致的不均匀性可能会造成不均匀的双重图案化，其增加CD不平衡并且导致较低的良率。修整和沉积NU可表征为径向NU和方位角NU。多重图案处理中的挑战是最小化和/或控制关键尺寸NU和不平衡的晶片内(WiW)与晶片间(WTW)变化性。WiW与WTW关键尺寸NU的主要原因在于多重图案化工艺期间所执行的光刻和ALD步骤。
本文阐述的示例包括经由修整和沉积温度轮廓的热调控的径向与方位角调节，以将多重图案化工艺中的最终关键尺寸NU以及不平衡最小化，并且改善良率。这些示例包括在修整和沉积步骤期间控制衬底各处的温度，以匹配目标温度轮廓，并且符合修整和沉积轮廓。这包括将径向与方位角NU最小化。提供工艺控制方法，以实现前馈和反馈关键尺寸控制。
现在参考图1，其示出了根据本公开内容的衬底处理系统100的示例，其包括一或更多个衬底支撑件(示出了一个衬底支撑件104)，例如ALD基座。衬底支撑件104布置于处理室108内。每一衬底支撑件可被构造且操作成类似于衬底支撑件104。在处理期间，衬底112被布置于衬底支撑件104上。
气体输送系统120包含气体源122-1、122-2、...、和122-N(统称为气体源122)，其被连接至阀124-1、124-2、…、和124-N(统称为阀124)和质量流量控制器126-1、126-2、...、和126-N(统称为MFC 126)。MFC 126控制由气体源122至歧管128的气体流动，在歧管128处气体进行混合。歧管128的输出被供应气体分配设备，例如多注入器喷头140。
衬底处理系统100包括温度控制系统150，其用于控制衬底支撑件104的温度，并因此控制衬底112的温度。温度控制系统100包括温度控制元件(例如，电阻加热器)160、温度检测器161和温度控制器162。温度控制器162控制在至少修整和沉积步骤期间的衬底支撑件104的温度。这可基于由温度检测器(例如，红外线相机)161所检测到的衬底112各处的温度。
衬底支撑件104可包含冷却剂通道164。冷却流体从流体贮存装置168和泵170供应至冷却剂通道164。阀178和泵180可用于将反应物从处理室108中排空和/或控制处理室108内的压力。
衬底处理系统100包括控制器182，例如温度控制器162。控制器182控制来自气体输送系统120的气体输送。控制器182使用阀178和泵180来控制处理室中的压力和/或反应物的排出。温度控制器162基于来自温度检测器161和/或其他温度传感器(其可以在衬底支撑件内)的温度反馈来控制衬底支撑件104和衬底112的温度。可以包括温度传感器，其用于测量通过冷却剂通道164循环的冷却剂的温度。
机械手190可用于将衬底传送至衬底支撑件104和/或对应处理室的其他衬底支撑件上，以及将衬底从这些衬底支撑件移开。例如，机械手190可以在衬底支撑件104和/或其他衬底支撑件与装载锁192之间传送衬底。控制器182中的任一者可控制机械手190以将衬底装载至衬底支撑件以及从衬底支撑件卸除衬底。
现在参照图2A-2K，其描述了示例性的SADP处理。图2A显示了衬底200，其包含例如形成于其上的硬掩模层204。仅举例而言，衬底200包含硅(Si)衬底，且硬掩模层204由氮化硅(SixNy)制成，其中X和Y为整数，但也可使用其他材料。多个核心层(例如心轴层)208、212和216被沉积于硬掩模层204上(例如利用化学气相沉积，或CVD)。核心层208、212和216的材料可相同或不同。核心层208、212和216中的两者或更多者可由相同的一或更多种材料形成。核心层208、212和216中的一或更多者可由与核心层208、212和216中的其他一或更多者不同的一或更多种材料形成。仅举例而言，核心层208、212和216可包含非晶硅(a-Si)。在一些示例中，核心层208、212和216可具有约50-150nm(例如100nm)的高度。图案化层(例如图案化光致抗蚀剂层或掩模)220被形成于核心层216上并利用光刻技术图案化。
将包含硬掩模层204、核心层208、212和216以及掩模220的衬底200设置于处理室(例如蚀刻工具的感应耦合式等离子体室)内。如图2B所示，对核心层216进行蚀刻(例如利用各向异性蚀刻或其他处理)以形成心轴224。在蚀刻核心层216期间，掩模220保护核心层216的对应于心轴224的部分。如果掩模220为光致抗蚀剂掩模，则可利用含氧等离子体将掩模220移除。如果掩模220是由与如下述的间隔层228相似的材料制成，则掩模220可保留在心轴224上，并且可在蚀刻间隔层228期间对掩模220进行蚀刻。
在图2C中，间隔层228被沉积于衬底200上(即，核心层212和心轴224上)。仅举例而言，可利用ALD以保形地沉积间隔层228，例如氧化物型沉积(例如，使用包括四氯化硅(SiCl4)、硅烷(SiH4)等的前体)、氮化物型沉积(使用包括分子氮、氨(NH3)等的前体)和/或基于碳的沉积(使用包括甲烷(CH4)、氟甲烷(CH3F)等的前体)。
在一示例中，在存在O2的情况下利用SiCl4前体以沉积间隔层228。执行间隔层228的沉积的其他示例性工艺参数包含在低于10℃的最小温度至120℃之间的温度变化、介于200至1800W之间的等离子体功率、从0至约1000伏特的偏压、以及介于2mTorr至2000mTorr之间的室压强。
在一些示例中，在沉积间隔层228之前，可在心轴224上执行修整步骤。例如，在修整步骤中，可对心轴224进行蚀刻以调整心轴224的宽度以及间隔层228的尺寸。
在图2D中，对间隔层228进行蚀刻(例如利用各向异性蚀刻处理)以将间隔层228的部分从核心层212和心轴224的上表面移除，并且同时使得间隔层228的侧壁部分232能够保留。在一些示例中，在图2D中所述蚀刻之后，可执行穿透步骤(例如含氟化物等离子体处理)。此外，根据间隔层228的材料，可在含氟化物等离子体处理之前执行含氧等离子体处理。在图2E中，将心轴224移除(例如利用各向异性蚀刻)。因此，侧壁部分232保持形成于衬底200上。
如图2F所示，对核心层212进行蚀刻(例如利用各向异性蚀刻或其他处理)，以形成心轴236。在蚀刻核心层212期间，侧壁部分232用作掩模以保护核心层212的对应于心轴236的部分。可在额外的等离子体蚀刻步骤中、在如下述的间隔层240的蚀刻期间等将侧壁部分232移除。
在图2G中，间隔层240被沉积于衬底200上(即，核心层208和心轴236上)。仅举例而言，可以类似于间隔层228的方式而利用ALD来保形地沉积间隔层240。在一些示例中，在沉积间隔层240之前，可在心轴236上执行修整步骤。
在图2H中，对间隔层240进行蚀刻(例如利用各向异性蚀刻处理)以将间隔层240的部分从核心层208和心轴236的上表面移除，并且同时使得间隔层240的侧壁部分244能够保留。在一些示例中，在图2H中所述蚀刻之后，可以执行穿透步骤(例如含氟化物等离子体处理)。另外，根据间隔层240的材料，可以在含氟化物等离子体处理之前执行含氧等离子体处理。在图2I中，将心轴236移除(例如利用各向异性蚀刻)。因此，侧壁部分244保持形成于衬底200上。
如图2J所示，对核心层208进行蚀刻(例如利用各向异性蚀刻或其他处理)，以形成多个心轴248。在蚀刻核心层208期间，侧壁部分244用作掩模以保护核心层208的对应于心轴248的部分。可以在例如额外的等离子体蚀刻步骤中将侧壁部分244移除，如图2K所示。
如图2K所示，SADP处理造成在衬底200上(例如在硬掩模层204上)以间隔图案形成的心轴248。心轴248之间的间距是根据图2I中所示的侧壁部分244之间的间距而确定，侧壁部分244之间的间距进而根据图2E中所示的侧壁部分232之间的间距而确定。心轴236和侧壁部分232的宽度确定侧壁部分244之间和侧壁部分232之间的各自的间距，并因此确定心轴248之间的间距。因此，可在心轴236和心轴236上执行修整步骤，以确保心轴248之间的均匀间距。例如，可对心轴232和心轴236的各自宽度进行修整以实现均匀的间距，使得a＝b＝c，如图2K所示。
现参照图3A、3B、3C和3D，描述了SADP处理的示例性修整步骤。为了简单起见，仅显示了单一的核心层300和心轴304。在图3A中，显示在修整步骤之前的心轴304(例如在用于在核心层300上形成心轴304的蚀刻步骤之后，例如图2B中所示)。心轴304的宽度对应于关键尺寸CD1。如图3B所示而对心轴304进行修整，以调整心轴304的宽度。因此，将心轴304的关键尺寸减小至CD2。在图3C中，将间隔层308沉积(例如利用如上述的ALD而保形地沉积)在核心层300和心轴304上。等离子体可以在间隔层308的沉积开始时侵蚀光致抗蚀剂，因而进一步减小心轴304的尺寸和/或宽度，使得心轴304的关键尺寸减小至CD3。
图3D显示了在执行一或更多蚀刻步骤以移除间隔层308的部分和心轴304之后残留在核心层300上的间隔层308的侧壁部分312。侧壁部分312之间的间隔(例如S1、S2等)对应于心轴304的各自宽度(例如CD3)。因此，可将侧壁部分312的节距定义为S1+S2+2L，其中L对应于线宽(即，侧壁部分312中的一个的宽度)。
多种不均匀性影响处理期间沉积(例如，在ALD步骤期间)以及去除(例如，在蚀刻步骤期间)的材料量。例如，与修整步骤相关的蚀刻不均匀性包括径向不均匀性和方位角不均匀性。径向不均匀性对应于随离衬底中心的径向距离增加的蚀刻量的差异。反之，方位角不均匀性对应于环绕衬底的角度方向上的蚀刻量的差异。图4示出了衬底400表面上的蚀刻量的示例性径向与方位角不均匀性。在图4中，示出了可以具有不同蚀刻量的不同区域401、403、405、407和409。这些区域401、403、405、407和409被示为示例，并且可以具有不同的形状和/或尺寸。可能包含与所示数量不同的区域。此外，对于区域401、403、405、407和409中的每一者，蚀刻量在区域各处可以是相同的或可以变化。作为示例，蚀刻量(即，从衬底400的表面开始蚀刻的量)范围可以是
Figure BDA0003287828170000151
至
Figure BDA0003287828170000152
或
Figure BDA0003287828170000153
的范围。如由示例性的径向方向上的径向线404所示，蚀刻量的范围可以从衬底400的中心区域408中的
Figure BDA0003287828170000154
至衬底400的边缘412处的
Figure BDA0003287828170000155
反之，如由示例性的方位角方向上的弧线416所示，沿边缘412的蚀刻量的范围可以是从
Figure BDA0003287828170000156
至
Figure BDA0003287828170000157
可以使用多种方法来调节径向不均匀性，包括但不限于，注入边缘调节气体、调整边缘环高度、控制衬底400各处的温度、调整压力等。
图5示出了温度控制系统150。该温度控制系统包括温度控制器162、用户接口500、主机控制器502、计量装置504和存储器506。温度控制器162包括求解模块520、校准(或预求解器)模块522以及操作参数(或求解器)模块524。在一实施方案中，模块520、522和524是由温度控制器162执行的实现的软件算法。在另一实施方案中，每一模块520、522、524被实施为独立处理器。在另一实施方案中，模块520、522、524中的一或更多个由与温度控制器162分开的一或更多个处理器实施。存储器506可存储目标值530、测量值531、工艺参数记录532，并且包括温度校准值536和灵敏度校准值538的校准(或预求解器)库534。
用户接口500可以包括触控屏幕、键盘、鼠标和/或其他用户输入装置。用户接口500可以使主机控制器502、用户与温度控制器162和/或模块520、522、524中的一或更多个之间能够通信。用户接口500可以接收目标输入值，包括目标温度、关键尺寸、沉积值、修整值、温度轮廓、关键尺寸轮廓、沉积轮廓、修整轮廓、压力、材料、组成、配方、时序值等。这些轮廓可以指衬底支撑件和/或衬底的轮廓。轮廓中的每一个可以指衬底支撑件或衬底的表面各处上的预定数量的点和/或区域的值。例如，衬底支撑件的温度轮廓可包括与衬底相对的衬底支撑件的表面各处上的预定数量的点和/或区域的温度值。轮廓中的每一个可以是针对正在执行的工艺的某些操作和时间段提供。例如，沉积轮廓可以包括层(例如，间隔层)沉积期间衬底各处上的预定数量的点和/或区域的沉积量(或沉积的材料层的厚度)。
主机控制器502可收集和/或用于测量工艺灵敏度结果。计量装置504可包括例如光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)装置、光学计量机器和/或其他测量装置。计量装置504可用于在执行修整或沉积步骤之后测量例如衬底的关键尺寸。测量值可通过用户接口500作为输入提供至温度控制器162，或可直接提供至温度控制器162。温度控制器162可将目标值和测量值存储于存储器506中作为目标值530和测量值531。主机控制器502可以在下述温度轮廓定标(targeting)以及衬底轮廓定标模式期间改变径向设定点。
求解模块520和/或校准模块522可执行温度校准过程，以确定温度校准值536(或温度矩阵，也称为A-矩阵)。温度校准值可以指相对于温度控制元件(TCE)的工作周期、功率电平、电流电平和/或电压的差异的温度差。温度校准值可指针对工作周期、功率电平、电流电平和/或电压的给定变化的温度变化率。温度校准值可包括对应于TCE的设定工作周期、功率电平、电流电平和/或电压的校准温度。确定温度校准值的示例性方法示于图22-23中。温度校准过程可基于可从用户接口500和/或存储器506接收的目标值530来执行。
校准模块522可以收集输入值、测量值以及表征当前处理室、衬底支撑件、衬底和工艺条件的值。这可以包括从用户接口500和/或存储器506接收目标值和测量值。校准模块522可以确定灵敏度校准值538和/或用于修整以及沉积的轮廓。修整灵敏度校准值可指针对设定温度或温度变化的修整量(或关键尺寸的减小)。沉积灵敏度校准值可指针对设定温度或温度变化的沉积量(或关键尺寸的增加)。参照图11和图12描述了用于确定这些灵敏度校准值538(其可作为矩阵存储于存储器506中)的示例方法。灵敏度校准值538可提供至用户接口500、操作参数模块524和/或求解模块520。校准模块522执行计算，以将目标关键尺寸值和/或衬底轮廓值转换为修整和沉积值，并且使用灵敏度校准值(或灵敏度矩阵，也称为S-矩阵)来产生目标设定点。这些目标设定点可以指一或更多个衬底支撑件的特定点和/或区域的设定点。目标设定点可以指TCE的目标温度和/或对应工作周期、功率电平、电流电平和/或电压。
在校准期间，操作参数模块524确定用于达到温度的工艺操作参数，以确定温度校准值536和灵敏度校准值538。操作参数模块524实施演算法，以将用户输入转换为硬件输入并且考虑硬件灵敏度。在校准之后且于后续衬底的处理期间，操作参数模块524确定了工艺操作参数，以达到目标参数。操作参数可被作为工艺参数记录532存储。这可以包括例如确定图1的TCE160的工作周期、功率电平、电流电平和/或电压设定，以达到衬底支撑件以及被处理的衬底各处的目标温度。操作参数可基于目标值、测量值、温度校准值和/或灵敏度校准值来确定。
在校准期间，求解模块520设定并调整例如TCE的功率电平、电流电平和/或电压，以确定温度校准值536和灵敏度校准值538。在校准之后且于后续衬底的处理期间，求解模块520基于目标值530、温度校准值536、灵敏度校准值538以及工艺参数记录532来处理衬底。这包括设定修整和沉积步骤期间的TCE的工作周期、功率电平、电流电平和/或电压，以对这些步骤中的每一步骤提供目标关键尺寸。作为示例，求解模块520可以具有用于被控制的每一衬底支撑件的多个管道，其在预定时间段内供应设定量的功率至每一管道。求解模块520可从用户接口500和/或存储器506接收目标值530和/或测量值531。
温度控制器162和/或求解模块520可以在温度轮廓定标模式或衬底轮廓定标模式中操作。处于温度轮廓定标模式中时，控制操作参数，以使衬底的温度与目标温度轮廓的目标温度相匹配或在目标温度轮廓的目标温度的预定范围内。温度轮廓定标包括将已知的温度灵敏度用于衬底支撑件以及衬底的点和/或区域。温度灵敏度是指所关注的参数(例如，关键尺寸)以及温度的变化。处于温度轮廓定标模式中时，用户可通过用户接口500向目标输入径向设定点温度。接着，温度控制器162可基于径向设定点温度、温度灵敏度值(例如，以
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为单位的关键尺寸)、来自先前循环和/或计算的温度校准值、以及方位角校正因子来调整TCE的参数。TCE的参数可包括工作周期、功率、电流、电压和/或其他TCE参数。
求解模块520可执行对每一温度被控区和/或一或更多TCE的开回路和/或闭回路控制。温度被控区和/或TCE可以开回路或闭回路实施。
在衬底轮廓定标模式期间，目标修整轮廓和/或目标沉积轮廓用于提供设为目标的关键尺寸值。衬底轮廓定标包括使用校准模块522以辅助目标修整、沉积以及相关温度设定点。这可以用于多轴实现中的修整和/或沉积。在衬底轮廓定标模式期间，用户可输入或选择目标修整轮廓、沉积轮廓和/或组合的修整与沉积轮廓。用户可以进一步输入或选择ADI、ASD以及ACE值以确定目标。温度控制器162可基于以下来调整TCE的参数：一或更多个轮廓；ADI值；ASD值；ACE值；先前确定的修整灵敏度和/或校准值；和/或沉积灵敏度和/或校准值。
图6示出了包含有说明X轴和Y轴调节的调节图的调节图。示出了基线图600。执行本文公开的用于修整和沉积步骤的调节，以在x和y轴两者上调整修整和沉积量，分别如图602和604所示。修整步骤期间的蚀刻量和/或沉积步骤期间沉积的材料量可径向增加，使得在衬底的边缘附近，发生增加的蚀刻以及沉积量。
图7A示出了衬底的示例性目标厚度轮廓700。目标轮廓可以是修整轮廓、沉积轮廓，或修整与沉积轮廓的组合。目标轮廓可以包括例如离衬底中心的不同径向距离的目标关键尺寸。图7A示出了不同的区域701、703、705、707、709和711，其可具有不同的目标厚度。可包含与所示不同数量的区域。区域701、703、705、707、709和711被显示作为示例并且可以具有不同的形状和/或尺寸。区域701、703、705、707、709和711中的每一者中的厚度在该区域各处可以是相同的或可以变化。
图7B示出了衬底的示例性目标温度轮廓702。目标温度轮廓包括针对离衬底中心的不同径向距离的目标温度。图7B示出不同区域713、715、717、719、721、723和725，其可以具有不同的目标温度。可以包含与所示不同数量的区域。区域713、715、717、719、721、723和725被显示作为示例并且可以具有不同的形状和/或尺寸。区域713、715、717、719、719、721、723和725中每一区域中的目标温度在该区域各处可以是相同的或可以变化。
图8示出了相应站810、812、814、816中衬底的校正温度轮廓800、802、804、806，其显示了修整和沉积期间的工具上的伪影(on-tool artifact)。校正温度轮廓800、802、804、806显示了衬底的某些区域比其他区域被加热得更多，以提供径向以及方位角校正。本文所述的公开的系统和方法执行温度校正，以将径向以及方位角不均匀性最小化。径向调节允许轮廓调节，而方位角调节允许工具上伪影的校正。
每一校正温度轮廓800、802、804、806具有对应区域820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842、844、848、850和852，其可具有不同温度。可包含与所示不同数量的区域。区域820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842、844、848、850和852被显示作为示例并且可以具有不同的形状和/或尺寸。区域820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842、844、848、850和852的每一者中的温度在该区域各处可以是相同的或可以变化。
图9示出了修整以及沉积控制方法。图9的方法是数据流处理，通过该处理，沉积以及修整的灵敏度校准值及温度校准值用于控制关键尺寸。确定灵敏度并控制第一组衬底的关键尺寸，以对后续被处理的衬底提供输入(或预定值)。虽然下述操作主要相对于图1及图5的实现方案进行描述，但可轻易地修改这些操作，以应用于本公开的其他实现方案。这些操作可以反复地执行。
该方法可以在900开始。在902，执行第一校准过程，以确定一或更多个站的温度校准值536。示出了第一校准过程的示例，并且相对于图22-25进行描述。在904，执行第二校准过程，以确定一或更多个站的修整灵敏度校准值。第二校准过程的示例于图11中示出。在905，执行第三校准过程，以确定一或更多个站的沉积灵敏度校准值。第三校准过程的示例于图12中示出。作为另一示例，修整和/或沉积灵敏度校准值可以使用图27的方法来确定。可将图11-12的方法修改成包括图27的方法。操作902、904以及905可由校准模块522执行。在校准操作期间，热电偶(TC)衬底可用于检测衬底温度。可以将校准过程期间测量的确定校准值以及关键尺寸存储于存储器506中，并于随后操作中使用。虽然第二和第三校准过程被描述为分别用于校准修整以及沉积步骤的分开的过程，但校准和/或测量值可以在执行修整以及沉积步骤的组合后并且作为其结果而取得。操作902、904、905可按所示顺序、或以不同顺序、或并行地执行。
作为在904、905执行修整以及沉积校准过程的替代方案，可提供用于修整以及沉积步骤的温度轮廓，以实现目标关键尺寸。可在912使用温度轮廓，且操作参数模块524可基于温度轮廓来确定TCE的温度设定。
在906，操作参数模块524可分析(i)温度校准值、修整灵敏度校准值及沉积灵敏度校准值，(ii)给定工艺的关键尺寸、参数及径向变化性，以及(iii)站之间的关键尺寸、参数及径向变化性，以确定径向调节参数。这可以包括针对衬底支撑件的不同半径以及针对在912执行的每一修整以及沉积步骤确定TCE160的温度设定和/或参数。可基于在918确定的一或更多个总校正值来确定径向调节参数。
在908，温度控制器162分析方位角变化性，以产生用于每一站的方位角校正值。这可以包括确定用于TCE的温度设定调整值和/或参数调整值。方位角变化性的分析可基于在912执行的每一修整以及沉积步骤的确定的温度值、温度校准值和/或灵敏度校准值。
在910，操作参数模块524基于一或更多个目标轮廓、温度校准值、修整和/或沉积步骤的对应灵敏度校准值、径向调节参数以及方位角校正值来确定工艺(或操作)参数。存储器506可存储表、方程式、算法和/或将操作参数关联至操作参数模块524所利用的所述值以及参数的其他项目。该一或更多个目标轮廓可以包括本文所公开的任何目标轮廓，例如温度轮廓、修整轮廓、沉积轮廓、关键尺寸轮廓等。
在912，求解模块520执行与处理衬底相关的一或更多个工艺操作，并将可能已在910提供的一或更多个所提供的轮廓设为目标。这可以包括执行修整和/或沉积操作。衬底的处理可通过操作906、908、910、912、914、916、917、918、920、926的一或更多个重复来进行。该处理可包括执行多图案化工艺，如上所述。在914，求解模块520和/或操作参数模块524可监控传感器的参数，并且调整温度和/或TCE参数的设定点。
在916，求解模块520可获得多个值，其对应于衬底的特征的关键尺寸(于操作912期间所执行的一或更多个修整和/或沉积步骤之后进行测量)。例如，在904、905执行的校准过程期间，这些值可预先已测量并且存储于存储器中，和/或可以在显影期间进行测量。这些值中的一或更多个可以是预定的输入的要求。在一实施方案中，求解模块520确定间隔层沉积后(ASD)值、显影修整后(ADT)值和碳蚀刻后(ACE)值。ASD值可以是修整以及沉积步骤后的关键尺寸，例如CD3加上2和L的乘积的总和(或CD3+2L)，其为心轴的宽度加上左以及右间隔物侧壁部分的宽度(示于图3C及3D中)。该ADT值是修整后的心轴宽度或CD2。ACE值可以是在沉积步骤开始时修整并去除一部分心轴(包括任何过度蚀刻)后的心轴的宽度。还可确定关键尺寸不平衡值。关键尺寸不平衡可以指同一衬底的不同特征和/或心轴的关键尺寸的差异。关键尺寸不平衡还可以指同一站或不同站的不同衬底(或晶片间)的相同特征之间的差异。
在917，求解模块520可以计算多个值，其对应于操作912期间所执行的一或更多个修整和/或沉积步骤之后的衬底特征的关键尺寸。这可以包括计算：修整步骤期间特征的每一侧上的蚀刻量(或去除的材料宽度)TRIM、沉积步骤开始时从心轴的每一侧去除的材料量(或材料的宽度)Pretrim、沉积步骤期间沉积在心轴的每一侧的材料量(或材料的宽度)DEP。TRIM、Pretrim和DEP值可以是未知值，其基于ASD、ADT及ACE值来确定。这可以利用例如方程式1-3来实现，其中ADI是显影检测后(ADI)值，例如图3A中所示的上述CD1，且其中OVRE是过度蚀刻的量。可以预先确定和/或估计OVRE值。
ASD＝ADI-2TRIM-2Pretrim+2DEP (1)
ADT＝ADI-2TRIM (2)
ACE＝ADI-2TRIM-2Pretrim-OVRE (3)
如果有4个未知值，则可使用另一方程式，例如方程式4，其将间隔层打开后(ASO)值关联至ADI、TRIM以及Pretrim值。通过有与未知数相同数量的方程式，即能够为提供的每组已知值确定单个唯一解。
ASO＝ADI-2TRIM-2Pretrim (4)
也可以使用包括S1、S2、L和间距的其他方程式。
当衬底暴露于等离子体时，预修整(或寄生修整)会在沉积步骤开始时发生。在预修整期间进一步蚀刻特征(例如心轴)。修整及预修整往往比沉积对温度变化更加敏感。对于给定的温度变化，(i)修整和预修整期间去除的材料量与(ii)沉积期间沉积的材料量之间可能有一个数量级的差异。
图10A-10C示出ADI相对于衬底半径的图、ADT相对于衬底半径的图以及ASD相对于衬底半径的图的示例。ADI相对于衬底半径的图包括三条曲线，一条上范围曲线1000，一条目标曲线1002以及一条下范围曲线1004。上及下范围轮廓1000、1004提供修整以及沉积步骤前ADI(或CD1)的可能的范围。由于修整步骤期间本文所公开的的温度控制及补偿，ADT相对于衬底半径的图呈现均匀的修整。由于沉积步骤期间本文所公开的的温度控制及补偿，ASD相对于衬底半径的图示呈现均匀的沉积。进行光致抗蚀剂修整以及沉积步骤，并且在衬底各处保持后光刻(post-lithography)关键尺寸轮廓(例如，标称平坦轮廓)，而未在蚀刻或后续沉积期间引起方位角变化性。
在918，求解模块520和/或操作参数模块524可确定该一或更多个总校正值。这可以基于一或更多个关键尺寸不平衡值和/或输入和/或确定的ADI值。总校正值可包括和/或直接相关于ASD、ADT、ADD值和/或一或更多关键尺寸不平衡值。
在920，求解模块520可确定是否将执行另一修整或沉积步骤。如果将执行另一修整或沉积操作，则可执行操作926，否则可执行操作922。在922，求解模块520可确定是否将处理另一衬底。如果将处理另一衬底，则可执行操作926，否则该方法可以在924结束。
在926，求解模块520可确定是否正执行显影工艺。如果正执行显影工艺，则可执行操作906，否则执行操作910。返回操作906提供反馈回路。可在大量制造期间执行操作910。
上述方法将进入轮廓链接至修整以及沉积步骤的输出结果。此链接可能发生而作为启动例程的一部分。该方法提供序列，以完全表征并存储衬底的灵敏度。该方法允许用户与包括输入目标和/或衬底轮廓(其接着将被用于提供最终的关键尺寸)的对应处理系统对接。这使得能基于进入和输出工艺(例如，光刻和/或蚀刻工艺)的变化在每批及各晶片基础上调整设定及条件。
修整步骤通常在光刻步骤与间隔物沉积步骤之间执行，以减小关键尺寸。虽然修整步骤的主要目的是减小例如光致抗蚀剂心轴的关键尺寸，但修整步骤也可用于补偿WiW以及WTW NU，并且改善空间不平衡。空间不平衡主要受修整步骤的影响，因此本文描述在衬底各处调节修整步骤及NU的能力，以满足WiW NU的规格要求。热控制元件以多区方式使用，以在修整步骤期间控制关键尺寸NU，从而沿径向和方位角两者调整温度。这是通过先确定相对于温度的修整灵敏度并相应地调整温度以提供目标关键尺寸而实现的。该基于温度的补偿可针对关键尺寸变化性WTW和/或批次间(lot-to-lot)来实现，以补偿蚀刻引起的线关键尺寸NU。所述补偿也可以用于补偿室不对称引起的NU(例如，沉积轮廓倾向于主轴)。
图11示出了修整校准方法，其可反复地执行，以确定每一TCE和/或用于调整衬底支撑件温度的其他装置的修整灵敏度校准值。可针对每一TCE、TCE组、温度受控区域和/或针对所执行的每一修整步骤来执行该方法。该方法可在1100开始。在1102，将衬底布置在衬底支撑件(例如，衬底支撑件104)上。
在1104，校准模块522获得基线设定，其包括用于修整步骤的基线温度设定及基线关键尺寸轮廓。基线设定可能包括基线压力、流速、气体混合物等。基线温度设定可包括TCE设定，例如工作周期、功率电平、电流电平及电压。基线关键尺寸轮廓可包括使用基线设定执行修整步骤后先前针对第一(或基线)衬底所测得的特征的关键尺寸。在一实施方案中，基线温度设定在衬底支撑件各处提供均匀的温度。
在1106，校准模块522将室操作参数设定为基线设定，除了将一或更多的温度设定(或TCE参数)调整预定量之外。这样进行以执行一或更多个TCE的修整灵敏度校准测试。
在1108，操作参数模块524以及求解模块520在第二衬底上执行修整操作，其中室操作参数设定为基线设定，而如针对操作1106所述的调整后的一或更多温度设定除外。
在1110，校准模块522可启动计量操作，以获得修整后的关键尺寸轮廓。作为示例，这可以包括发信号至主机控制器502和/或计量装置504，以执行计量操作，以获得第二衬底的特征的关键尺寸。这些关键尺寸可存储为修整后的关键尺寸轮廓。在1112，校准模块522基于基线关键尺寸与修整后的关键尺寸(在1110确定)之间的差来确定修整灵敏度校准值。这提供修整期间所去除的材料量(或厚度)。修整灵敏度校准值可指温度的每度变化下的修整量变化，其可以埃/摄氏度
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为单位进行测量。
在1114，校准模块522可从用户接口500、求解模块520和/或存储器506接收具有目标关键尺寸的目标修整关键尺寸轮廓。在1116，校准模块522可计算目标修整关键尺寸轮廓的关键尺寸值与基线和/或后关键尺寸轮廓的对应关键尺寸值之间的差。
在1118，校准模块522基于修整灵敏度校准值(或相对于温度的修整速率)以及基线修整关键尺寸轮廓与目标关键尺寸轮廓之间的差来确定修整温度设定，以实现目标修整关键尺寸轮廓。在1120，校准模块522将修整灵敏度校准值以及修整温度设定存储于例如存储器506中。该方法可以在1122结束。
在图9和11的方法期间所执行的修整校准及步骤有助于减小芯的关键尺寸(例如，图3D中的关键尺寸S1)和间隙关键尺寸(例如，图3D中的关键尺寸S2)。空间S1是沉积期间修整与光致抗蚀剂消耗的函数。线宽L是ALD间隔层厚度与蚀刻后对应厚度的函数。空间S2是空间S1与线宽L的函数。可以将空间关键尺寸不平衡设定为等于S1减去S2的绝对值。空间关键尺寸不平衡取决于修整后牺牲芯轮廓和均匀性。因此，修整轮廓的径向和方位角的可调节性在图9及11的方法中执行，以达到目标衬底轮廓。所述的方法改善了CD3、S1和S2 NU，以补偿光刻引起的NU以及蚀刻NU。所述的调节对径向和方位角温度设定提供精细控制，以提供目标关键尺寸。
双重图案化工艺中的挑战是实现对线宽的关键尺寸和线之间的空间关键尺寸的不平衡的严格控制。关键尺寸NU和不平衡是光刻NU与间隔层NU两者所导致。线的关键尺寸受间隔层沉积的影响。执行图9和图12的方法，以控制衬底各处的间隔层沉积和NU的调节，以满足对WiW线关键尺寸的规格要求。这些方法包括在沉积步骤期间控制TCE的参数设定，包括径向和方位角两者上的温度控制。这是通过先确定对温度的沉积灵敏度并且相应地调整温度以达到目标关键尺寸结果来完成。该基于温度的补偿可对关键尺寸变化性WTW和批次之间来实施，以补偿蚀刻引起的线关键尺寸NU。基于温度的补偿也可用于补偿室不对称性引起的NU(例如，沉积轮廓倾向于主轴)。
图12示出了沉积校准方法，其可反复地执行，以确定每一TCE和/或用于调整衬底支撑件温度的其他装置的沉积灵敏度校准值。可针对每一TCE、TCE组、温度受控区域和/或针对所执行的每一沉积步骤来执行该方法。该方法可在1200开始。在1202，将衬底布置在衬底支撑件(例如，衬底支撑件104)上。
在1204，校准模块522获得基线设定，其包括用于沉积步骤的基线温度设定和基线关键尺寸轮廓。基线设定可包括压力、流速、气体混合物等。基线温度设定可包括TCE参数，例如工作周期、功率电平、电流电平以及电压。基线关键尺寸轮廓可以包括使用基线设定执行沉积步骤后先前对第一衬底所测得的特征的关键尺寸。在一实施方案中，基线温度设定在衬底支撑件各处提供均匀的温度。
在1206，校准模块522将室操作参数设定为基线设定，除了将一或更多的温度设定(或TCE参数)调整预定量之外。这样做是为了执行一或更多TCE的沉积灵敏度校准测试。
在1208，操作参数模块524和求解模块520在第二衬底上执行沉积操作，其中室操作参数设定为基线设置，而如针对操作1206所述的调整后的一或更多温度设定除外。
在1210，校准模块522可启动计量操作，以获得沉积后关键尺寸轮廓。作为示例，这可以包括发信号至主机控制器502和/或计量装置504，以执行计量操作，从而获得衬底的特征的关键尺寸。这些关键尺寸可存储为沉积后关键尺寸轮廓。在1212，校准模块522基于在1210所确定的基线关键尺寸与沉积后关键尺寸之间的差异，来确定沉积灵敏度值。这提供沉积期间所沉积的材料量(或厚度)。
在1214，校准模块522可从用户接口500、求解模块520和/或存储器506接收具有目标关键尺寸的目标沉积关键尺寸轮廓。在1216，校准模块522可计算目标沉积关键尺寸轮廓的关键尺寸值与基线和/或后关键尺寸轮廓的对应关键尺寸值之间的差。
在1218，校准模块522基于沉积灵敏度校准值(或相对于温度的沉积速率)以及基线沉积关键尺寸轮廓与目标关键尺寸轮廓之间的差来确定沉积温度设定，以实现目标沉积关键尺寸轮廓。在1220，校准模块522将沉积灵敏度校准值和沉积温度设定存储于例如存储器506中。该方法可以在1222结束。
图9和11-12的上述操作意在作为说明性示例。可在重叠时间段期间或以不同顺序，按序地、同步地、同时地、连续地执行操作，具体取决于应用。此外，可以不执行或跳过任何操作，具体取决于事件的实施和/或次序。
所述的方法提供局部关键尺寸NU控制及对关键尺寸变化性WiW、WtW以及批次之间的补偿，其不能通过简单地控制以及调整气体流、压力和/或阀定时来提供。这些方法提供了微调节修整以及沉积轮廓，其减小了关键尺寸NU以及不平衡。
图13示出了对应于基线温度设定的示例性基线温度轮廓图1300，如上文针对图11-12的操作1104、1204所述。基线温度轮廓图1300示出衬底支撑件各处的温度。基线温度轮廓图1300包括区域1302、1304、1306、1308、1310和1312，其可具有不同温度。可能会包含与所示不同数量的区域。区域1302、1304、1306、1308、1310以及1312显示作为示例并且可以具有不同的形状和/或尺寸。区域1302、1304、1306、1308、1310以及1312中的每一者中的温度在该区域各处可以是相同的或可以变化。
图14示出了基线沉积关键尺寸轮廓图1400，其被提供作为图12的操作1204、1212和1216提及的基线沉积关键尺寸轮廓的示例。基线沉积关键尺寸轮廓图1400示出衬底支撑件各处的沉积量。基线沉积关键尺寸轮廓图1400包括区域1402、1404和1406，其可具有不同的沉积量。可能会包含与所示不同数量的区域。区域1402、1404和1406被显示作为示例并且可以具有不同的形状和/或尺寸。区域1402、1404和1406中的每一者中的沉积量在该区域各处上可以是相同的或可以变化。
图15示出了目标沉积轮廓图1500，其被提供作为图12的操作1214、1216和1218提及的目标沉积轮廓的示例。目标沉积轮廓图1500示出了衬底支撑件各处的目标沉积。目标沉积轮廓图1500包括区域1502、1504、1506、1508、1510和1512，其可具有不同的沉积量。可能会包含与所示不同数量的区域。区域1502、1504、1506、1508、1510和1512被显示作为示例并且可以具有不同的形状和/或尺寸。区域1502、1504、1506、1508、1510和1512中的每一者中的沉积量在该区域各处上可以是相同的或可以变化。图16示出了沉积厚度的差异对上温度变化的示例性灵敏度图。灵敏度图是示出了图12的1212处所确定的灵敏度校准值的示例。
图17示出了目标温度轮廓图1700，其为目标温度轮廓的示例，其可以在执行修整或沉积步骤时使用，以提供某些关键尺寸。该目标温度轮廓1700可以在例如图9的操作912期间使用。目标温度轮廓图1700示出了衬底支撑件各处的目标温度。目标温度轮廓图1700包括区域1702、1704、1706、1708、1710和1712，其可以具有不同的温度。可能会包含与所示不同数量的区域。区域1702、1704、1706、1708、1710和1712被显示作为示例并且可以具有不同的形状和/或尺寸。区域1702、1704、1706、1708、1710和1712中的每一者中的温度在该区域各处中可以是相同的或可以变化。
图18示出了包括11个加热器区的衬底支撑件1800。如图所示，衬底支撑件1800包括中心区域1802、内中半径区域1804、四个外中半径区域(即，包括四节段1806-1、1806-2、1806-3以及1806-4的外中半径区域1806)、以及四个外边缘区域(即，包括四节段1808-1、1808-2、1808-3以及1808-4的外边缘区域1808)。外边缘区域1808的节段偏离(即，相对其旋转)外中半径区域1806的节段(例如，偏离45°)。在一些示例中，衬底支撑件1800可包括外边缘区域1808的径向外侧的第二外边缘区域1810。例如，第二外边缘区域1810的内径可大于衬底的直径。衬底支撑件1800的温度可通过使用布置于区域1802、1804、1806、1808、1810中的相应区域中的独立可控电阻加热器160来控制。
在一些示例中，外边缘区域1808重叠和/或延伸超过(即，沿径向方向)衬底的外边缘。例如，对于300mm衬底，外边缘区域1808的半径可以大于300mm。此外，外边缘区域1808的宽度(即，从内半径到外半径的距离)小于内中半径区域1804和外中半径区域1806的宽度。例如，外边缘区域1808的宽度可以为约10mm(例如，+/-2mm)，且内中半径区域1804和外中半径区域1806的各自宽度可以为约40mm(例如+/-2mm)。外边缘区域1808的相对窄的宽度有助于衬底的外边缘处的微调。
区域的布置使得能补偿径向厚度NU和方位角厚度NU两者，以及补偿衬底的狭窄外边缘区域处的NU。仅举例而言，图19-21示出了其他示例区域布置。在其他示例中，衬底支撑件可以包括其他布置以及径向与方位角区域的组合。例如，衬底支撑件可以包括更少(例如两个)或更多(例如20个或更多)区域，且每一径向区域可以被分割成2至8个或更多独立可控径向和方位角区域，以增加可调性。
区域的温度可以根据用于已知NU轮廓的预定温度控制轮廓来控制。例如，一或更多温度控制轮廓可被存储(例如，在温度控制器162中和/或在控制器162可存取的存储器中)、被用户输入等。每一温度控制轮廓可以与预定NU轮廓相关(例如，用于给定的工艺或配方、处理室等)。因此，在ALD工艺期间，可个别地控制并调整加热器区域，以补偿沉积NU。温度控制轮廓对应于衬底支撑件的每一区域的目标温度，并且可以根据给定衬底支撑件的区域的预期温度输出进行校准。在一些示例中，温度控制轮廓将膜特性(例如厚度、沉积速率等)和/或区域的温度关联至一或更多加热器区域控制参数(例如，工作周期、输出百分比等)。因此，可以根据所期望的温度分布、膜厚度和/或其他膜特性来检索预定温度控制轮廓，并基于所检索到的温度控制轮廓中的加热器区控制参数来控制加热器区域。
各个加热器区域的温度可以根据一或更多类型的反馈来控制。在一示例中，每一区域可以包括各自的温度传感器。在另一示例中，可计算每一区域的温度。例如，可测量电阻加热器的电压和电流(例如，使用电压及电流感测器)，以确定电阻加热器的电阻。由于电阻加热器的电阻特性是已知的，因此这可以基于由相关温度变化引起的电阻变化来计算各个区域的温度。在一些示例中，可以使用温度传感器的组合以及使用其他感测或测量参数(例如电压及电流)的计算来提供反馈。
图22示出了用于衬底支撑件的温度校准方法。该方法包括计算输入至衬底支撑件的一或更多个TCE的功率。该方法可以在2200开始。在2202，求解模块520将一或更多个TCE设定为第一预定功率电平。在2204，温度检测器161检测一或更多个TCE的第一温度或空间温度响应模式。
在2206，求解模块520将一或更多个TCE设定为一或更多第二预定功率电平。在2208，温度检测器161检测一或更多个TCE的第二温度或空间温度响应模式。
在一实施方案中，在第一预定功率电平的设定期间，将每一TCE设定为相同的功率电平，并且在第二预定功率电平的设定期间，每一TCE不被供电。在另一实施方案中，第一预定功率电平是用于TCE的最大功率电平。
在2210，求解模块520分别对TCE计算第一温度与第二温度之间的差异。因此，对每一TCE进行两次测量。取代在最大功率电平以及在断电状态时测量TCE的温度，替代方法包括将TCE设定为中间功率电平并且在中间功率电平时测量对应温度。可同时对多个TCE供电。
在2212，求解模块520基于在2210算得的差来计算一或更多个TCE的系统响应。在一实施方案中，所计算的系统响应为一种算法，以确定一或更多个TCE的供应功率与所得温度之间的关系。在一实施方案中，所计算的系统响应是包括向量的矩阵。该矩阵可以是单元响应矩阵。在2214，求解模块520可以反转系统响应。
在2216，求解模块520基于反转的系统响应来校准一或更多个TCE。在一实施方案中，图22的方法还可以包括验证该校准。在一实施方案中，该方法可包括操控至少一热图像温度检测器161，以执行衬底支撑件和/或被处理衬底的二维温度预测。类似地，该方法可以包括基于热图像来确定衬底支撑件的热能输出。该方法可以在2218结束。
图23示出了用于衬底支撑件的另一温度校准方法，其类似于图22的方法。该方法可以在2300开始。在2302，TCE不被供电，且测量TCE的第一温度。在2304，第一温度被存储在存储器中。
在2306，求解模块520将TCE设定为大于零(或第一功率电平)的更新的(或第二)功率电平。在2308，测量被供电的TCE的第二温度。在2310，第二温度被存储在存储器中。
在2312，求解模块520确定第一与第二功率电平之间的差，且确定第一与第二温度之间的差。在2314，求解模块520存储功率电平以及温度的差。在2316，求解模块520确定是否执行另一功率电平更新。如果是，则执行操作2306，否则执行操作2320。
在2320，求解模块520确定这些差值是否符合先前确定的函数。如果否，则执行操作2322，并将函数拟合至差值。这可以针对每一TCE来执行。如果差值确实符合先前确定的函数，则基于功率电平、温度以及差而在2324计算系统响应。在2326，系统响应可被反转。该方法可以在2328结束。
图22-23的上述方法确定用于所提供的功率电平的系统响应，并且通过反转系统响应提供目标温度轮廓的功率需求。红外图像以及功率设定点的向量化使得能使用矩阵方程式的问题求解。
现在参考图1、5以及24，其示出了示例性校准和处理系统2400。该校准和处理系统2400包括图1的温度控制器162、校准/求解模块2401(例如，图5的校准模块522或求解模块520)、驱动控制器2402、多区域衬底支撑件2404、温度传感器2406、计量装置504以及热电偶衬底2410。多区域衬底支撑件2404可类似于衬底支撑件104进行构造及操作。
温度校准系统2400包括多个反馈回路2420、2422、2424。反馈回路通过下列方式来提供：(i)从温度传感器2406提供至校准/求解模块2401和/或驱动控制器2402的温度传感器信号；(ii)从热电偶衬底2410提供至校准/求解模块2401和/或驱动控制器2402的温度传感器信号；以及(iii)从计量装置504提供至校准/求解模块2401的计量信号。反馈回路中的一者可以用于校准、修整或被执行的沉积工艺。多个反馈回路可以在执行多于一次的校准、修整和/或沉积工艺时使用。例如，第一反馈回路可以在执行第一修整工艺时执行，而第二反馈回路可以在执行第二修整工艺时执行。作为另一示例，第一反馈回路可以在执行沉积操作时使用，而第二反馈回路可以在沉积工艺后执行修整工艺时执行。
反馈回路2420和2422分别用于多区域衬底支撑件2404和热电偶衬底2410的硬件微调校准。反馈回路2424用于对处理室(或处理模块)的特定站内的衬底轮廓匹配进行工艺微调。作为一示例，处理室(或处理模块)可以包括预定数量的站(例如4个站)，其中每一站包括各自的多区域衬底支撑件。温度控制器162可以控制每一站的校准和处理。
在操作期间，校准/求解模块2401可以接收目标轮廓。目标轮廓可以通过用户加载和/或可从网络装置接收。目标轮廓可以是目标衬底温度轮廓、目标衬底支撑件温度轮廓、目标功率轮廓、目标衬底厚度轮廓等等。每一轮廓可包括衬底各处的目标温度、衬底支撑件各处的目标温度、目标关键尺寸(例如，衬底各处的目标厚度)等。目标轮廓可以在准备执行例如关键尺寸、修整或沉积工艺时加载。
校准/求解模块2401除了执行上述操作及功能外，还可以接收：衬底的温度校准期间来自热电偶衬底2410的温度信号；多区域衬底支撑件2404的温度校准期间来自温度传感器2406的温度信号；以及灵敏度衬底轮廓校准期间，从计量装置504提供的计量信号。校准/求解模块2401(基于接收到的温度信号和计量信号)产生控制信号，以控制驱动控制器2402。该驱动控制器2402可以：操作为比例积分微分(PID)控制器；调整功率设定(例如，电流电平、电压电平、工作周期等)，以调整多区域衬底支撑件2404中的温度控制元件的功率和/或温度；和/或调整供应至多区域衬底支撑件2404的冷却剂的温度和/或流速。驱动控制器2402可以产生功率信号，其被提供至多区域衬底支撑件中的温度控制元件以及使冷却剂循环通过多区域衬底支撑件的泵。驱动控制器2402还可以产生用于图1的泵170的泵控制信号和/或其他温度控制信号。
在一实施方案中，热电偶衬底2410各处的温度被校准为工作周期设定点的函数。用户可以提供目标轮廓，其包括用于热电偶衬底2410的某些温度设定点组。接着，校准/求解模块2401可以确定用于多区域衬底支撑件2404的温度控制元件的对应工作周期设定点。在另一实施方案中，多区域衬底支撑件2404各处的温度被校准为工作周期设定点的函数。使用者可提供用于多区域衬底支撑件2404的包括某些温度设定点组的目标轮廓。接着，校准/求解模块2401可确定用于多区域衬底支撑件2404的温度控制元件的对应工作周期设定点。作为几个替代实施方案，使用者可以提供用于热电偶衬底2410和多区域衬底支撑件2404的工作周期轮廓。接着，校准/求解模块2401可确定目标温度，并且产生用于驱动控制器2402的对应控制信号，以提供目标温度。对于这些示例性实施方案，可以在提供工作周期设定点之前，如上所述地确定包括温度校准值的各个A-矩阵。图25提供确定A-矩阵的另一示例。
在另一实施方案中，用户可以提供目标轮廓，其包括目标衬底厚度和/或指示表面和层尺寸的其他物理尺寸轮廓。尺寸可以包括热电偶衬底2410的物理特征的厚度、深度、高度以及宽度。校准/求解模块2401可以基于所提供的目标轮廓确定成组的目标工作周期和/或温度。这可以基于具有灵敏度校准值的S-矩阵，例如相对于温度变化的厚度变化。图27提供了确定S-矩阵的另一示例。
校准和处理系统2400可以根据图25和27的方法来操作。图25示出了温度校准方法。以下操作可以反复执行。以下操作可以通过温度控制器162和/或校准/求解模块2401来执行。
该方法可以在2500开始。在2502，将预定的配方和热电偶(TC)衬底流程要求加载至例如温度控制器162中。配方可以包括例如物质、压力、流速等。配方可以包括其他参数，例如时序值、温度等。TC衬底流程要求可指多站将被校准的顺序，其对应于TC衬底将被放置在每站中以获得与TC衬底及每站相关的校准值的顺序。例如，如果有四站，则可针对每一配方和/或被执行的工艺确定四组校准值。所述的加载可以包括如上所述从用户或网络装置接收的目标轮廓。
在2504，温度控制器162和/或校准/求解模块2401将处理室及对应衬底支撑件设定为预定的初始温度。这可以包括设定温度控制元件的预定初始功率参数以及衬底支撑件的冷却剂温度、压力和/或流速。
在2506处，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可(i)根据第一或下一制备配方来运行处理室达至少预定时间段，以获得稳态，以及(ii)初始化一或更多控制器(若尚未完成)。第一制备配方可以与用于将处理室和衬底支撑件设定为预定初始温度的配方相同或不同。这可以包括增加衬底支撑件的一或更多个区域的温度。下表1提供通过重复此方法实施的一系列制备配方的示例。在第一重复期间，初始条件可以是未知的，且第一制备配方可标识为E0，其具有在2509实施的R1分钟的等待时间段。在下一重复期间，初始条件为已知的且与制备配方E0(或最后执行的制备配方)相关或称为制备配方E0，并执行下一制备配方。初始条件可以指处理室和衬底支撑件的温度以及因执行最后制备配方而导致的处理室和衬底支撑件的其他状态。制备配方可以是长时间的以产生技术数据管理流(TDMS)档案数据，以确认TC衬底的电阻温度检测器(RTD)稳定性。
Figure BDA0003287828170000331
Figure BDA0003287828170000341
表1
在2508，温度控制器162和/或校准/求解模块2401确定处理室和衬底支撑件(或衬底支撑件的顶板)的温度是否大于或等于预定温度(例如，预定初始温度)。如果是，则执行操作2509。
在2509，温度控制器162和/或校准/求解模块2401确定是否已达到稳态条件。这可以包括例如确定第一预定时间段是否已经过去，和/或处理室以及衬底支撑件的温度是否稳定达第一预定时间段(例如10-60分钟)。温度控制器162和/或校准/求解模块2401可以避免对处理室内的化学品(或物质)充电。
第一预定(或等待)时间段用于效率目的。这使得能执行与每一配方相关的校准，同时等待足够长的时间，以使该方法的每次重复达到稳态。通过得知初始条件及新条件(或当前制备配方)，达到稳态的时间量可通过温度控制器162和/或校准/求解模块2401来确定。可基于所确定的达到稳态的时间量来确定第一预定时间段。可基于初始以及新条件来设定等待时间。等待时间可能增加，例如，如果失去一或更多温度控制元件的电源、运行错误配方、实验进行失败和/或检测到其他故障。等待时间可能会增加一段安全的时间(例如60分钟)。
在2510，将TC衬底和虚拟衬底装载至处理室的相应站中以及相应衬底支撑件上。TC衬底被装载至一个站中，而虚拟衬底则装载至其他站中。执行衬底在衬底支撑件上的自动居中。TC衬底可以包括凹痕或其他参考点。记录参考点的位置，以指示TC衬底在对应站中的角位置。TC衬底的位置以及方位、TC衬底的标识(ID)、衬底支撑件的ID、站的ID以及处理室的ID可存储于存储器中，并链接至操作2512期间所收集的数据。在该方法的多次重复期间，将TC衬底放置在每一站中。当在每一站中时，TC衬底的参考点可以在不同的角位置。
在2511，温度控制器162和/或校准/求解模块2401确定TC衬底的温度是否大于或等于预定温度。如果是，则执行操作2512。在2512，温度控制器162和/或校准/求解模块2401在进行至操作2513之前等待第二预定时间段(例如300秒)。等待时间可能增加，例如，如果失去一或更多温度控制元件的电源、运行错误配方、实验进行失败和/或检测到其他故障。等待时间可能会增加一段安全的时间(例如60分钟)。
在2513，温度控制器162和/或校准/求解模块2401是以第三预定时间段(例如10秒)和预定频率(例如4Hz)收集温度数据。数据可以包括辨识当前配方、TC衬底、站、TC衬底位置和方位、功率参数、和/或其他相关参数。针对TC衬底而收集的温度数据的示例图示于图26A-J中。图中的每一区域具有各自的温度范围。图26A的图的区域标记为A1-A11。每一图的温度范围是不同的，且通常，对于这种示例图而言，区域越小，区域就越热。图26A-D以及26F-J的每一张图可指特定区域中的温度升高时针对特定配方所收集的温度。图26E可指初始温度或不增加特定区域时的温度。在2514，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可以输出和/或存储所收集的温度数据以及对应信息，例如，TDMS档案。
在2516，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可确定是否将对另一站进行校准。如果是，则可执行操作2518，否则可执行操作2520。
在2518，将虚拟衬底中的一者从下一站移除以进行校准，并且将TC衬底装载至该站中。将虚拟衬底装载至TC衬底从中移除的站中。对TC衬底以及装载的虚拟衬底执行自动衬底居中。记录TC衬底的位置和方位以及站ID。
在2520，温度控制器162和/或校准/求解模块2401确定是否将针对另一配方执行校准。如果是，则执行操作2522，否则执行操作2526。
在2522，抽空处理室。在2524，将衬底从处理室移开。可以在操作2524之后执行操作2506。
在2526，校准/求解模块2401可以基于所收集的温度数据及其他相关信息(其包括和/或链接至TC衬底的位置及方位)，来确定一或更多包括每一站的温度校准值的A-矩阵。作为示例，可使用方程式5-6中的一或更多者来确定TC衬底的A-矩阵以及所述站中的一站，其中[T]为包含目标温度的nx1列向量(column vector)矩阵，[WT]为nxn对角逐点加权矩阵，[An]为区域校准A-矩阵，[DC]为工作周期列向量矩阵，[T0]为初始温度的矩阵，Tsubstrate为衬底温度，△Tsubstrate为衬底温度的变化，Pset指工作周期的特定设定值，POWER为一般(或实际)工作周期，Tbp为衬底支撑件的特定底板(或设定点)温度，且Tbaseplate为衬底支撑件的一般(或实际)温度，其中n是大于或等于2的整数，并且可以表示多个测量点。所述温度中的每一温度可以指TC衬底的温度或对应衬底支撑件的温度，具体取决于TC衬底或衬底支撑件是否被校准。可重新布置方程式5，以对区域校准A-矩阵[An]求解。作为示例，工作周期列向量矩阵[DC]可以是包括工作周期目标值的10×1矩阵。
Figure BDA0003287828170000361
Figure BDA0003287828170000362
可插入传感器阵列校准A-矩阵[Acal]，以提供区域校准A-矩阵[An]。作为示例，传感器阵列校准A-矩阵可以是65×10矩阵，并且是指TC衬底的传感器阵列的温度检测点。区域校准A-矩阵[An]可为n×10矩阵。区域校准A-矩阵[An]的校准值可以分别对应于衬底支撑件和/或TC衬底的区域。
在校准之后并且作为示例，提供列矩阵[T]作为输入，并且使用方程式5以基于所确定的区域校准A-矩阵[An]确定工作周期矩阵[DC]。工作周期矩阵[DC]可能最符合列矩阵[T]。作为另一示例，提供工作周期矩阵[DC]作为输入，并且使用方程式5以基于所确定的区域校准A-矩阵[An]确定列矩阵[T]。列矩阵[T]可能最符合工作周期矩阵[DC]。可以使用最小均方或最小平方回归算法来确定工作周期矩阵[DC]。
如果A-矩阵中的点不均匀(例如，由于系统正为该位置提供更高分辨率，则在某个位置中有高的点密度)，则可以使用权重来确定某些点的值的优先级。这些值可以基于例如使用者输入来优先排序。该加权可能在对工作周期提供最小平方回归解法时产生影响。当某个位置有较高点密度时，可能会导致“过度拟合”情况。术语“过度拟合”是指当传感器阵列校准A-矩阵[Acal]中有多于温度区域的点时。该方法可在2528结束。
在执行上述方法之后，将利用所收集的数据以及针对重复和制备配方中的每一者的对应信息所产生的TDMS档案进行收集，所确定的A-矩阵(或多个A-矩阵)可以进行验证。这可以包括将一或更多个A-矩阵加载至校准/求解模块2401。制备配方在温度模式中操作时如上所述地运行，其中处理室和/或衬底支撑件的温度被设定为预定温度(例如50℃)。接着，校准/求解模块2401如上所述地等待预定时间段(例如60分钟)。然后，将TC衬底按衬底流程顺序一次一个地装载至站中，以检测温度。如果数据点(即测得的温度)在预定温度的预定范围内(例如，±0.5℃)，则对一或更多A-矩阵进行验证。如果数据点在预定温度的预定范围外(例如，±0.5℃)，则重复图25的校准过程和/或可报告校准错误。
图27示出了示例性灵敏度校准方法。该方法可以在执行图25的方法后和/或产生A-矩阵后执行。以下操作可反复地执行。以下操作可通过温度控制器162和/或校准/求解模块2401来执行。
该方法可以在2700开始。在2702，将预定配方以及目标衬底流程要求加载至例如温度控制器162中。配方可以包括例如物质、压力、流速等。配方可包括其他参数，例如时序值、温度等。目标衬底流程要求可以指多组的站将被校准的顺序，其对应于一或更多目标衬底放置在站中以获得与目标衬底及站相关的灵敏度校准值的顺序。例如，对于四站模块，两站可以是用于该方法的第一重复的目标站，而其他两站可以是用于该方法的第二重复的目标站。在每次重复期间，分别为目标站收集成组的校准值。所述的加载可以包括如上所述的来自用户或网络装置的目标轮廓的接收。
在2704，温度控制器162和/或校准/求解模块2401将处理室以及衬底支撑件设定为预定初始温度。这可以包括设定温度控制元件的预定初始功率参数；以及衬底支撑件的冷却剂温度、压力以及流速。
在2706，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可(i)根据第一或下一制备配方来运行处理室达到至少预定时间段，以实现稳态，以及(ii)初始化一或更多个控制器(如果尚未完成)。第一制备配方可以与用于将处理室以及衬底支撑件设定为预定初始温度的配方相同或不同。这可以包括增加衬底支撑件的一或更多个区域的温度。下表2提供通过重复该方法实施的一系列制备配方的示例。在第一重复期间，初始条件可以是未知的，且第一制备配方可能标识为S0，其具有在2509实施的W1分钟的等待时间段。在下一重复期间，初始条件是已知的且与制备配方S0(或最后执行的制备配方)相关或称为制备配方S0，并实施下一制备配方。初始条件可以指处理室和衬底支撑件的温度以及因实施最后制备配方而导致的处理室及衬底支撑件的其他状态。
初始条件 制备配方 等待时间段
未知/任何 S0 W1分钟
S0 S1 W1分钟
S1 S2 W2分钟
S2 S3 W3分钟
S3 S4 W4分钟
S4 S5 W5分钟
S5 S6 W6分钟
S6 S7 W7分钟
S7 S8 W8分钟
S8 S9 W9分钟
S9 S10 W10分钟
表2
在2708，温度控制器162和/或校准/求解模块2401确定处理室和衬底支架(或衬底支撑件的顶板)的温度是否大于或等于预定温度(例如，预定初始温度)。如果是，则执行操作2709。
在2709，温度控制器162和/或校准/求解模块2401确定是否已达到稳态条件。这可以包括例如确定第一预定时间段是否已经过去和/或处理室以及衬底支撑件的温度是否已稳定达到第一预定时间段(例如10-60分钟)。第一预定(或等待)时间段用于效率目的。这使得能执行与每一配方相关的校准，并等待足够长的时间以使该方法的每次重复达到稳态。通过得知初始条件(或与最后制备配方相关的条件)及新条件(或与当前制备配方相关的条件)，用于达到稳态的时间量可通过温度控制器162和/或校准/求解模块2401来确定。可基于所确定的达到稳态的时间量来确定第一预定时段。可基于初始及新条件来设定等待时间。等待时间可能增加，例如，如果失去对一或更多个温度控制元件的电源、运行错误配方、实验进行失败和/或检测到其他故障。等待时间可能会增加一段安全的时间(例如60分钟)。
在2710，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可对处理室内的化学品(或物质)充电。在2712，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可确定哪些目标站以确定灵敏度值。
在2714，将空白衬底装载至相应目标站中以及处理室的相应衬底支撑件上。虚拟衬底可装载至非目标站中。如果有该方法的第二或更多重复，且在执行此操作之前有衬底放置于站中，则每一先前装载的衬底可(i)从处理室中移除，并且用另一衬底替换，或者(ii)移动至另一站。零个或更多站可能为非目标站。如果虚拟晶片未装载于非目标站中，则执行验证以确定每站的搬运顺序与预定搬运顺序匹配。该验证可以包括确定空白以及虚拟衬底是否具有：正确的运行路径、轨迹以及放置；正确的持温时间(soak time)；在各个站内正确的角位置；和/或正确的装载顺序。
执行空白衬底在对应衬底支撑件上的自动居中。空白衬底可以包括凹痕或其他参考点。记录参考点的位置，以指示站中空白衬底的角位置。可将空白衬底的位置以及方位、空白衬底的ID、对应衬底支撑件的ID、对应站的ID、以及处理室的ID存储于存储器中，并链接至在操作2716以及2720期间所收集的数据。
在2716，计量装置504可执行预扫描，并进行空白衬底的物理关键尺寸测量和/或其他测量，以提供第一测量数据。第一测量数据可以包括椭偏测量数据。
在2718，可针对每一站运行预定目标工艺。这可以为如上所述的修整或沉积工艺。该目标工艺可在所有站或站的子集上运行。在一实施方案中，目标工艺在所有站上运行，直到确定站之间有一致性，或前站和后站之间有一致性。目标工艺可以在两个或更多站上同时运行。
在2719，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可等待与当前配方相关的预定时间段，等待时间段的示例示于表2中。等待时间可能增加，例如，如果失去对一或更个温度控制元件的电源、运行错误的配方、实验进行失败和/或检测到故障。等待时间可能会增加一段安全的时间(例如60分钟)。
在2720，计量装置504可执行后扫描，并且进行空白衬底的物理关键尺寸测量和/或其他测量，以提供可以与第一测量数据相比较的第二测量数据。第二测量数据可包括椭偏测量数据。
在2722，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可以输出和/或存储所收集的第一测量数据和第二测量数据以及对应信息，例如，TDMS档案。第一和第二测量数据以及对应信息可存储于存储器中，其可以被温度控制器162和校准/求解模块2401取得。
在2724，温度控制器162和/或校准/求解模块2401可确定是否有另一组的一或更多目标站将使用当前配方进行处理。若是，则可执行操作2714，否则执行操作2726。
在2728，抽空处理室。在2730，空白和虚拟衬底从处理室移除。可在操作2730之后执行操作2706。
每站评估的衬底数量可小于或等于该方法的重复次数，具体取决于每次重复期间作为目标(或测试)的站数。每站评估的衬底数量可等于配方的数量。
在2726，温度控制器162和/或校准/求解模块2401确定是否将对另一配方执行校准。如果是，则可执行操作2728，否则执行操作2732。
在2732，校准/求解模块2401可基于所收集的计量数据(第一测量数据和第二测量数据)以及其他相关信息(其包括和/或链接至衬底的位置和方位)，来确定一或更多个包括用于空白衬底的灵敏度校准值的S-矩阵。作为示例，可使用方程式7来确定衬底的S-矩阵以及这些站中的一者，其中DTC是指修整或沉积工艺所导致的目标关键尺寸(例如，层厚度或特征深度或宽度)，△Parametersubstrate是衬底参数的变化(例如，关键尺寸的变化)，△Tsubstrate是衬底温度，而△Tsubstrate是衬底温度的变化。
Figure BDA0003287828170000411
该方法可在2734结束。衬底参数的变化△Parametersubstrate可等于第一与第二测量数据的对应值之间的差，例如，衬底的特征尺寸的第一测量值与在2718运行目标工艺后的衬底的特征尺寸的第二测量值之间的差。温度的变化△Tsubstrate可以指在运行目标工艺前的特征(或衬底支撑件的对应部分)的温度以及目标工艺后的特征(或衬底支撑件的对应部分)的温度。
图25和27的上述操作意在作为说明性示例。可按顺序地、同步地、同时地、连续地在重叠时间段期间或以不同顺序执行操作，具体取决于应用。另外，可以不执行或跳过任何操作，具体取决于事件的实现和/或顺序。
上述方法提供了用于评估稳态衬底温度作为输入(例如衬底支撑件的温度控制元件的功率电平、电流电平、电压、工作周期等)的函数的示例实现方案。利用由S-矩阵提供且用于工艺调节以控制例如衬底的膜厚和/或其他温度灵敏参数的灵敏度模型，使稳态衬底温度与工艺结果相关。监测和/或估测衬底各处(或内部)的温度，并将其用于精确调节衬底的温度。这包括使用A-矩阵所提供的温度模型。温度模型的校准数据使用TC衬底来收集。校准数据可提供至控制器(例如，温度控制器162)和/或校准模块522，其接着可对所测量的温度数据相对于对应输入执行线性回归，以提供A-矩阵，因而提供温度模型。
接着，求解模块520可基于任何给定输入的A-矩阵和/或温度模型来估测处理期间的衬底温度。作为替代方案，温度模型可进行反转，以基于所提供的或目标衬底温度来确定建议的工艺输入值(例如，衬底支撑件的温度控制元件的功率电平、电流电平、电压、工作周期等)。在一实施方案中，调节是通过提供特定温度或输入参数轮廓的用户以及提供包括温度控制元件参数、衬底温度或衬底支撑件温度的最佳拟合解的控制器来执行。在轮廓调节模式中，计算特定工艺的灵敏度轮廓，且用户提供所要求的衬底的膜特性轮廓(例如，厚度轮廓)。求解模块520将灵敏度模型以及温度模型两者反转，以计算最佳拟合温度控制元件输入轮廓，以满足所要求的膜特性轮廓。
所公开的求解模块520的使用减少了工艺开发时间，并使得基于算法的硬件及工艺微调能够将工具与工具之间及站与站之间的变化进行校正。微调是关于衬底关键尺寸轮廓，例如，将膜厚度微调至
Figure BDA0003287828170000421
该微调节省了工艺时间，并且不需要工艺工程师在众多衬底上执行试错工艺来寻找提供最佳温度轮廓以满足工艺要求的最佳温度控制元件输入。这可以节省时间以及资源，以找到最佳的温度控制元件输入。微调也节省了与在每一站以及处理室中复制试错工艺相关的时间以及资源，因为可轻易地确定每一站及处理室的最佳温度控制元件输入。衬底温度模型可用于：使多站与处理室各处的目标衬底温度相匹配；对工具与工具之间的变化性进行校正；并且快速调节可能需要不同膜特性轮廓的新衬底工艺层。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方案在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方案描述的那些特征中的任何一个或多个，可以在任何其它实施方案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
在本申请中，包含下列定义，术语“模块”或术语“控制器”可利用术语“电路”替换。术语“模块”可以意指以下项、是其中的一部分或包含以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟、或混合模拟/数字的离散电路；数字、模拟、或混合模拟/数字的集成电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用、或群组)；存储器电路(共享、专用、或群组)，其存储通过处理器电路执行的程序代码；其他合适的硬件组件，其提供已描述的功能；或以上部分或所有的组合，例如芯片上系统(system-on-chip)。
模块可以包含一或多个接口电路，在一些示例中，接口电路可以包含有线或无线接口，其连接至局域网络(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其结合。本公开内容的任何给定模块的功能可以分配到经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以容许负载平衡。在另一示例中，服务器(也被称为远程或云端)模块可代表客户端模块完成部分机能。
术语程序代码，如上面所用，可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含自多模块执行部分或所有程序代码的单处理器电路。术语群组处理器电路包含处理器电路，其与附加处理器电路组合，从一或更多模块执行一些或所有程序代码。参照多处理器电路包含离散晶粒上的多处理器电路、单晶粒上的多处理器电路、单处理器电路的多核心、单处理器电路的多线程或上述的结合。术语共享存储器电路包含单存储器电路，其用于存储来自多个模块的一些或全部程序代码。术语群组存储器电路包含存储器电路，其与附加存储器组合，存储来自一或多个模块的一些或全部程序代码。
术语存储器电路为术语计算机可读取介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质，不包含经由介质(例如在载波上)传导的短暂电信号或电磁信号；因此术语计算机可读介质可被认为是有形且非瞬时的。非暂时性的、有形的计算机可读介质的非限制示例为非挥发性存储器电路(non volatile memory)(例如，快闪存储器电路、擦除可编程只读存储器电路或屏蔽只读存储器电路)、挥发性存储器电路(例如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(例如，模拟或数字磁带或硬磁盘驱动器)以及光学存储介质(例如，CD、DVD或蓝光光盘)。
在该申请中描述的设备以及方法可部分或完全通过配置通用计算机而建立的专用计算机实现，以执行在计算机程序中包含的一或更多特定函数。上述的功能块、流程图部件、以及其他软件用为软件规格，其可通过本领域技术人员或程序员的常规工作转换成计算机程序。
计算机程序包含处理器可执行的指令，其存储在至少一个非暂时的、有形的计算机可读介质上。计算机程序还可以包含或依赖存储的数据。计算机程序可以包含与专用计算机的硬件互动的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置互动的装置驱动器、一或更多操作系统、用户应用程序、背景服务、背景应用程序等。
计算机程序可以包含：(i)待解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)、或JSON(JavaScript对象表示法)，(ii)汇编代码，(iii)由编译程序从原始码产生的对象程序代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可利用来自包含以下项在内的语言的语法撰写：C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、
Figure BDA0003287828170000451
Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、
Figure BDA0003287828170000452
HTML5(超文本标记语言第5版)、Ada、ASP(动态服务器网页(ActiveServer Pages))、PHP(PHP:超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、
Figure BDA0003287828170000461
Visual
Figure BDA0003287828170000462
Lua、MATLAB、SIMULINK、以及
Figure BDA0003287828170000463
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (36)

1.一种衬底处理系统，其包括：
衬底支撑件，其被配置成支撑第一衬底并且包括多个温度控制元件；
存储器，其被配置成存储用于所述多个温度控制元件的温度校准值和灵敏度校准值；
校准模块，其被配置成在所述多个温度控制元件的校准期间执行以下至少一者：
第一校准过程，其用于确定所述温度校准值，
或第二校准过程，其用于确定所述灵敏度校准值，其中所述灵敏度校准值用于将修整量关联至温度变化或将沉积量关联至温度变化中的至少一者；
操作参数模块，其被配置成基于所述温度校准值和所述灵敏度校准值来确定用于所述多个温度控制元件的多个操作参数；以及
求解模块，其被配置成在所述多个温度控制元件的所述校准后，基于所述多个操作参数而在修整步骤或沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
2.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述校准模块被配置成在所述多个温度控制元件的所述校准期间执行所述第一校准过程和所述第二校准过程。
3.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中：
所述衬底支撑件包括多个温度受控区域；以及
所述多个温度受控区域中的每一者包含所述多个温度控制元件中的一或更多者。
4.根据权利要求3所述的衬底处理系统，其中所述求解模块被配置成执行所述多个温度受控区域中的每一者的开回路或闭回路控制中的至少一者。
5.根据权利要求3所述的衬底处理系统，其中所述多个温度受控区域或所述多个温度控制元件中的至少一者以开回路或闭回路实现。
6.根据权利要求3所述的衬底处理系统，其中所述求解模块被配置成执行所述多个温度控制元件的开回路或闭回路控制中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述第一校准过程包含：
以预定量调整所述多个温度控制元件的参数；
响应于所述经调整的参数确定所述第一衬底或衬底支撑件的温度变化；以及
基于所述预定量及所确定的温度变化，产生所述温度校准值。
8.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述第二校准过程包含：
确定第二衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述多个温度控制元件处于在所述第二衬底上所执行的修整操作的第一设定而提供；
将所述多个温度控制元件中的至少一者的参数由所述第一设定中的一者调整至第二设定；
在第三衬底上执行所述修整操作；
测量所述第三衬底的修整后关键尺寸轮廓；以及
基于所述基线关键尺寸轮廓、所述修整后关键尺寸轮廓以及所述第一设定的所述一者与所述第二设定之间的差，来确定所述灵敏度校准值中的一者。
9.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述第二校准过程包含：
确定第二衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述多个温度控制元件处于在所述第二衬底上所执行的沉积操作的第一设定而提供；
将所述多个温度控制元件中的至少一者的参数由所述第一设定中的一者调整至第二设定；
在第三衬底上执行所述沉积操作；
测量所述第三衬底的沉积后关键尺寸轮廓；以及
基于所述基线关键尺寸轮廓、所述沉积后关键尺寸轮廓以及所述第一设定的所述一者与所述第二设定之间的差，来确定所述灵敏度校准值中的一者。
10.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其还包括用户接口，其配置成接收目标轮廓，
其中所述求解模块被配置成基于所述目标轮廓而在所述修整步骤或所述沉积步骤的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
11.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中：
所述操作参数模块被配置成分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值以及参数变化性，以确定径向调节参数；以及
所述求解模块被配置成基于所述径向调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
12.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中：
所述操作参数模块被配置成分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值以及方位角变化性，以确定方位角调节参数；以及
所述求解模块被配置成基于所述方位角调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
13.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中：
所述操作参数模块被配置成
确定对应于所述第一衬底的特征的关键尺寸的多个值，
基于所述多个值来确定修整值、预修整值以及沉积值，
基于所述修整值、预修整值及沉积值来确定总校准值，以及
分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值、参数变化性以及所述总校准值，以确定径向调节参数；以及
所述求解模块被配置成基于所述径向调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
14.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中：
所述操作参数模块被配置成
确定关键尺寸不平衡，以及
分析用于预定工艺的所述灵敏度校准值、参数变化性以及所述关键尺寸不平衡，以确定径向调节参数；以及
所述求解模块被配置成基于所述径向调节参数而在所述修整步骤或所述沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
15.一种衬底处理系统，其包括：
衬底支撑件，其包括多个温度控制元件；
校准模块，其被配置成
确定第一衬底的基线关键尺寸，其是由于所述多个温度控制元件的一者处于在第一衬底上所执行的修整操作的第一设定而提供，
将所述多个温度控制元件中的所述一者的参数由所述第一设定调整至第二设定，
在第二衬底上执行所述修整操作，
测量所述第二衬底的修整后关键尺寸，以及
基于所述基线关键尺寸、所述修整后关键尺寸、以及在所述第一设定与所述第二设定之间的差来确定第一灵敏度校准值；以及
操作参数模块，其被配置成基于所述第一灵敏度校准值来确定用于所述多个温度控制元件中的所述一者的第一操作参数；以及
求解模块，其被配置成在所述多个温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述操作参数而在修整步骤期间控制所述多个温度控制元件中的所述一者的操作。
16.根据权利要求15所述的衬底处理系统，其中：
所述校准模块被配置成
确定所述第一衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述多个温度控制元件处于在所述第一衬底上所执行的所述修整操作的第一设定而提供，其中所述基线关键尺寸轮廓包含所述基线关键尺寸，且其中所述第一设定包含所述多个温度控制元件中的所述一者的所述第一设定，
在第二衬底上执行所述修整操作后，测量所述第二衬底的修整后关键尺寸轮廓，其中所述修整后关键尺寸轮廓包含所述修整后关键尺寸，以及
基于所述基线关键尺寸轮廓、所述修整后关键尺寸轮廓、以及所述第一设定中的所述一者与所述第二设定之间的差来确定一或更多个灵敏度校准值，其中所述一或更多个灵敏度校准值包含所述第一灵敏度校准值；以及
所述操作参数模块被配置成基于所述一或更多个灵敏度校准值以确定用于所述多个温度控制元件的一或更多操作参数，其中所述一或更多操作参数包含所述第一操作参数；以及
所述求解模块被配置成在所述多个温度控制元件的所述校准后，基于所述一或更多操作参数而在修整步骤期间控制所述多个温度控制元件的操作。
17.根据权利要求15所述的衬底处理系统，其中所述校准模块被配置成：
针对所述多个温度控制元件中的所述一者确定所述基线关键尺寸与所述修整后关键尺寸之间的第一差；
确定所述第一设定与所述第二设定之间的第二差；以及
基于所述第一差和所述第二差来确定针对所述多个温度控制元件中的所述一者的所述灵敏度校准值。
18.根据权利要求15所述的衬底处理系统，其中所述操作参数模块被配置成：
接收目标关键尺寸；
计算所述目标关键尺寸与所述基线关键尺寸和所述修整后关键尺寸中的至少一者之间的差；以及
基于所述差，确定所述多个温度控制元件的所述一者的温度设定，以达到所述目标关键尺寸。
19.根据权利要求15所述的衬底处理系统，其中：
所述操作参数模块被配置成
接收目标修整关键尺寸，
计算所述目标修整关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述修整后关键尺寸中的至少一者之间的差，
基于所述灵敏度校准值、以及所述目标修整关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述修整后关键尺寸中的至少一者之间的差来确定温度设定，以达到所述目标修整关键尺寸；以及
所述求解模块被配置成在所述多个温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述温度设定而在修整步骤期间控制所述多个温度控制元件中的所述一者的操作。
20.一种衬底处理系统，其包括：
衬底支撑件，其包括多个温度控制元件；
校准模块，其被配置成
确定第一衬底的基线关键尺寸，其是由于所述多个温度控制元件的一者处于在第一衬底上所执行的沉积操作的第一设定而提供，
将所述多个温度控制元件中的所述一者的参数由所述第一设定调整至第二设定，
在第二衬底上执行所述沉积操作，
测量所述第二衬底的沉积后关键尺寸，以及
基于所述基线关键尺寸、所述沉积后关键尺寸、以及在所述第一设定与所述第二设定之间的差来确定第一灵敏度校准值；以及
操作参数模块，其被配置成基于所述第一灵敏度校准值来确定用于所述多个温度控制元件中的所述一者的第一操作参数；以及
求解模块，其被配置成在所述多个温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述操作参数而在修整步骤期间控制所述多个温度控制元件中的所述一者的操作。
21.根据权利要求20所述的衬底处理系统，其中：
所述校准模块被配置成
确定所述第一衬底的基线关键尺寸轮廓，其是由于所述多个温度控制元件处于在所述第一衬底上所执行的所述沉积操作的第一设定而提供，其中所述基线关键尺寸轮廓包含所述基线关键尺寸，且其中所述第一设定包含所述多个温度控制元件中的所述一者的所述第一设定，
在第二衬底上执行所述沉积操作后，测量所述第二衬底的沉积后关键尺寸轮廓，其中所述沉积后关键尺寸轮廓包含所述沉积后关键尺寸，以及
基于所述基线关键尺寸轮廓、所述沉积后关键尺寸轮廓、以及所述第一设定中的所述一者与所述第二设定之间的差来确定一或更多个灵敏度校准值，其中所述一或更多个灵敏度校准值包含所述第一灵敏度校准值；以及
所述操作参数模块被配置成基于所述一或更多个灵敏度校准值以确定用于所述多个温度控制元件的一或更多操作参数，其中所述一或更多操作参数包含所述第一操作参数；以及
所述求解模块被配置成在所述多个温度控制元件的所述校准后，基于所述一或更多操作参数而在修整步骤期间控制所述多个温度控制元件的操作。
22.根据权利要求20所述的衬底处理系统，其中所述校准模块被配置成：
针对所述多个温度控制元件中的所述一者确定所述基线关键尺寸与所述沉积后关键尺寸之间的第一差；
确定所述第一设定与所述第二设定之间的第二差；以及
基于所述第一差和所述第二差来确定针对所述多个温度控制元件中的所述一者的所述灵敏度校准值。
23.根据权利要求20所述的衬底处理系统，其中所述操作参数模块被配置成：
接收目标关键尺寸；
计算所述目标关键尺寸与所述基线关键尺寸和所述沉积后关键尺寸中的至少一者之间的差；以及
基于所述差，确定所述多个温度控制元件的所述一者的温度设定，以达到所述目标关键尺寸。
24.根据权利要求15所述的衬底处理系统，其中：
所述操作参数模块被配置成
接收目标沉积关键尺寸，
计算所述目标沉积关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述沉积后关键尺寸中的至少一者之间的差，
基于所述灵敏度校准值、以及所述目标沉积关键尺寸与所述基线关键尺寸或所述沉积后关键尺寸中的至少一者之间的差来确定温度设定，以达到所述目标沉积关键尺寸；以及
所述求解模块被配置成在所述多个温度控制元件中的所述一者的所述校准后，基于所述温度设定而在沉积步骤期间控制所述多个温度控制元件中的所述一者的操作。
25.一种衬底处理系统，其包括：
处理室，其包括多个站，其中所述多个站中的每一者具有相应的衬底支撑件，且其中所述衬底支撑件包括多个温度控制元件；
存储器，其被配置成存储用于所述多个温度控制元件的温度校准值；以及
控制器，其被配置成反复地执行校准过程，以校准所述多个温度控制元件，其中所述校准过程的每一重复是针对所述多个站中的相应站并且包含：
将所述处理室和衬底支撑件设定至第一预定温度，
根据多个配方中的一者来运行所述处理室，
等待直到所述处理室中存在稳态条件，
将热电偶衬底装载于所述多个站中的所述相应站，
确定所述热电偶衬底的温度是否大于或等于第二预定温度，
在所述热电偶衬底的所述温度大于或等于所述第二预定温度后等待预定时段，以及
通过所述热电偶衬底收集温度数据，
其中所述温度控制器被配置成
基于对所述多个站所收集的所述温度数据，分别对所述站计算A-矩阵，其中所述A-矩阵包含所述温度校准值，以及
基于所述A-矩阵而在修整步骤或沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
26.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中所述控制器被配置成：
确定所述多个站中的所述相应站中的所述处理室或所述衬底支撑件中的至少一者是否大于或等于所述第一预定温度；
如果所述多个站中的所述相应站中的所述处理室或所述衬底支撑件的至少一者大于或等于所述第一预定温度，则确定是否存在所述稳态条件；以及
如果存在所述稳态条件，则将所述热电偶晶片装载于所述多个站中的所述相应站中。
27.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中对于所述重复中的每一者，所述温度控制器被配置成将所述热电偶衬底装载于所述多个站中的一个站中，并且将虚拟衬底装载于所述多个站中的其他站中。
28.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中所述控制器被配置成将针对所述多个站中的每一站的所述收集到的温度数据链接至所述重复中的每一者的所述热电偶衬底的位置。
29.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中所述A-矩阵中的每一者针对所述衬底支撑件中的一者和所述多个配方中的相应配方。
30.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中所述控制器被配置成基于以下项来确定所述A-矩阵：
在所述处理室和衬底支撑件设定为所述第一预定温度时所提供至所述多个温度控制元件的功率信号的初始工作周期；
针对当前配方而提供至所述多个温度控制元件的功率信号的目标工作周期；
所述热电偶衬底或所述衬底支撑件的初始温度；以及
所述热电偶衬底或所述衬底支撑件的目标温度。
31.根据权利要求25所述的衬底处理系统，其中所述控制器被配置成基于对所述热电偶衬底或所述衬底支撑件的区域进行不同加权的加权矩阵以确定所述A-矩阵。
32.一种衬底处理系统，其包括：
处理室，其包括多个站，其中所述多个站中的每一者具有相应的衬底支撑件，且其中所述衬底支撑件包括多个温度控制元件；
存储器，其被配置成存储计量数据以及灵敏度校准值，其中所述灵敏度校准值中的每一者是基于衬底关键尺寸和对应的温度；以及
控制器，其被配置成反复地执行校准过程，以确定所述灵敏度校准值，其中所述校准过程的每一重复是针对所述多个站中的相应站并且包含
将所述处理室和衬底支撑件设定至第一预定温度，
根据多个配方中的一者来运行所述处理室，
等待直到所述处理室中存在稳态条件，
将一或更多个空白衬底分别装载于所述多个站中的选定的一或更多个站，
根据目标工艺来运行所述处理室，以及
执行所述一或更多个空白衬底的计量扫描，以获得所述计量数据，
其中所述温度控制器被配置成
基于所述校准过程的所述重复的计量数据，分别针对所述站计算S-矩阵，其中所述S-矩阵包含所述灵敏度校准值，以及
基于所述S-矩阵而在修整步骤或沉积步骤中的至少一者期间控制所述多个温度控制元件的操作。
33.根据权利要求32所述的衬底处理系统，其中所述控制器被配置成在启动所述目标工艺的所述运行后等待预定时段以执行所述计量扫描。
34.根据权利要求32所述的衬底处理系统，其中所述控制器被配置成：
在启动所述目标工艺的所述运行后执行所述计量扫描；
在启动所述目标工艺的所述运行前执行另一计量扫描以收集额外的计量数据；以及
基于所述额外计量数据来计算所述S-矩阵。
35.根据权利要求32所述的衬底处理系统，其中所述S-矩阵中的每一者是针对所述衬底支撑件中的一者以及所述多个配方中的相应配方。
36.根据权利要求32所述的衬底处理系统，其中对于所述校准过程的所述重复中的每一者，所述控制器将两个或更多个空白衬底装载于所述多个站中的相应站。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11532525B2 (en) * 2021-03-03 2022-12-20 Applied Materials, Inc. Controlling concentration profiles for deposited films using machine learning
US20230195078A1 (en) * 2021-12-21 2023-06-22 Applied Materials, Inc. Methods and mechanisms for adjusting process chamber parameters during substrate manufacturing

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2843487A1 (fr) * 2002-08-12 2004-02-13 Soitec Silicon On Insulator Procede d'elaboration de couche mince comprenant une etape de correction d'epaisseur par oxydation sacrificielle, et machine associee
WO2004015759A2 (en) * 2002-08-12 2004-02-19 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies A method of preparing a thin layer, the method including a step of correcting thickness by sacrificial oxidation, and an associated machine
US20040087042A1 (en) * 2002-08-12 2004-05-06 Bruno Ghyselen Method and apparatus for adjusting the thickness of a layer of semiconductor material
CN101111934A (zh) * 2004-12-02 2008-01-23 蓝姆研究公司 控制空间温度分布的方法和装置
US20080032426A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-07 Sokudo Co., Ltd. Methods and systems for controlling critical dimensions in track lithography tools
TW200818259A (en) * 2006-08-07 2008-04-16 Sokudo Co Ltd Methods and systems for controlling critical dimensions in track lithography tools
CN103123906A (zh) * 2011-11-18 2013-05-29 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 用于处理晶圆的反应装置、静电吸盘和晶圆温度控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112006000327T5 (de) * 2005-03-03 2007-12-27 Applied Materials, Inc., Santa Clara Vorrichtung zur Temperatursteuerung eines Substrats
US7951616B2 (en) * 2006-03-28 2011-05-31 Lam Research Corporation Process for wafer temperature verification in etch tools
US8173450B1 (en) * 2011-02-14 2012-05-08 Tokyo Electron Limited Method of designing an etch stage measurement system
US10582570B2 (en) * 2016-01-22 2020-03-03 Applied Materials, Inc. Sensor system for multi-zone electrostatic chuck
US10725485B2 (en) * 2016-12-15 2020-07-28 Lam Research Corporation System and method for calculating substrate support temperature

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2843487A1 (fr) * 2002-08-12 2004-02-13 Soitec Silicon On Insulator Procede d'elaboration de couche mince comprenant une etape de correction d'epaisseur par oxydation sacrificielle, et machine associee
WO2004015759A2 (en) * 2002-08-12 2004-02-19 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies A method of preparing a thin layer, the method including a step of correcting thickness by sacrificial oxidation, and an associated machine
US20040087042A1 (en) * 2002-08-12 2004-05-06 Bruno Ghyselen Method and apparatus for adjusting the thickness of a layer of semiconductor material
CN101111934A (zh) * 2004-12-02 2008-01-23 蓝姆研究公司 控制空间温度分布的方法和装置
US20080032426A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-07 Sokudo Co., Ltd. Methods and systems for controlling critical dimensions in track lithography tools
TW200818259A (en) * 2006-08-07 2008-04-16 Sokudo Co Ltd Methods and systems for controlling critical dimensions in track lithography tools
CN103123906A (zh) * 2011-11-18 2013-05-29 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 用于处理晶圆的反应装置、静电吸盘和晶圆温度控制方法

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