CN1515030A - 用于判定加工层膜均匀性的方法及装置 - Google Patents
用于判定加工层膜均匀性的方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1515030A CN1515030A CNA028115279A CN02811527A CN1515030A CN 1515030 A CN1515030 A CN 1515030A CN A028115279 A CNA028115279 A CN A028115279A CN 02811527 A CN02811527 A CN 02811527A CN 1515030 A CN1515030 A CN 1515030A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- process layer
- layer film
- reflectance profile
- uniformity
- profile
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 90
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 25
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 25
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 21
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 20
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 7
- MEYZYGMYMLNUHJ-UHFFFAOYSA-N tunicamycin Natural products CC(C)CCCCCCCCCC=CC(=O)NC1C(O)C(O)C(CC(O)C2OC(C(O)C2O)N3C=CC(=O)NC3=O)OC1OC4OC(CO)C(O)C(O)C4NC(=O)C MEYZYGMYMLNUHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N pyriproxyfen Chemical compound C=1C=CC=NC=1OC(C)COC(C=C1)=CC=C1OC1=CC=CC=C1 NHDHVHZZCFYRSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/956—Inspecting patterns on the surface of objects
- G01N21/95684—Patterns showing highly reflecting parts, e.g. metallic elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
一种用于判定加工层膜的均匀性的方法包含提供具有栅格结构及形成于该栅格结构表面上的加工层膜的晶片；以光源照射至少部分于该栅格结构上层的加工层膜；测量来自于该栅格结构及该加工层膜的照射的部分的光线以产生反射轮廓；以及基于该反射轮廓判定该加工层膜的均匀性。一种适用于接收具有栅格结构及形成于该栅格结构表面上的加工层膜的晶片的测量机台包含光源、侦测器及数据处理单元。该光源适用于照射至少部分于该栅格结构上层的加工层膜。该侦测器适用于测量来自于该栅格结构及该加工层膜的照射的部分反射的光线以产生反射轮廓。该资处理单元基于该产生的反射轮廓而适用于判定该加工层膜的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体组件制造领域，尤其涉及用于判定加工层膜(process layer)一致性的方法及装置。
背景技术
半导体集成电路组件使用于许多应用上，包含微处理器。通常，半导体组件的效能依赖于在该半导体组件内所形成的组件的密度及速度两者。在该组件上具有极大影响的半导体组件的共同要件为晶体管。为了达到较高的封装密度及改善组件效能地、设计特征，诸如闸极长度及通道长度，正持续不断地缩减。场效应晶体管设计的快速提升已经造成在电子领域内的活动的大量变化，其中该晶体管是在二元切换模式下进行运作。尤其，复杂的数字电路，诸如微处理器及类似组件，需要快速切换晶体管。因此，当切换闸极电压施加时，场效晶体管的位于漏极区域与源极区域之间的距离，一般称为通道长度或门极长度尺寸，已经过缩减，以尽快加速在源极电极与漏极电极之间的传导通道的形成，并且更可减少该通道的电阻。
该晶体管的纵向尺寸，一般称为宽度尺寸，延伸至20微米的晶体管构造已经制造出来，而在该漏极及源极区域之间的距离，意即该通道长度，可能必须缩减至0.2微米或更小。当该通道长度缩减以获得该源极一漏极线路之所需的切换特性时，闸极电极的长度亦需缩减。
晶体管通过一系列步骤而形成。一个晶体管构造100的例子参考图1A及图1B的说明。起初，浅沟槽绝缘区域105通过蚀刻沟槽进入至基板110而该形成于基板110内，并且之后以适当的绝缘材料(例如二氧化硅)装填该沟槽。接着，闸极绝缘层115形成于位于该构槽绝缘区域105之间的基板110表面上。此闸极绝缘层115可以包括各种材料，但是通常包括二氧化硅的热成长层。之后，用于该晶体管100的闸极电极120通过形成一层闸极电极材料而形成，通常为位于该闸极绝缘层115之上的复晶硅，并且使用已知的光学微影及蚀刻技术图案摹制(patterning)该层闸极电极材料，借以定义该闸极电极120。当然，数百万个此类闸极电极120在此图案摹制期间横跨在该基板110的整个表面上而形成。
为了形成该晶体管100的主动区域，则执行一系列植入，因此各种掺杂原子可以植入至该基板内。通常，会执行高倾斜角度掺杂(halodoping)以减少由该晶体管的小尺寸所产生的短通道效应并且会执行低掺杂漏极(lightly doped drain，LDD)或扩展植入(extension implant)以减少该晶体管100的接面电容。之后，相对高浓度的掺杂原子可以植入至该基板以完成该源极/漏极区域的形成。后续的植入有时称为源极/漏极植入。为了控制一些植入区域的位置，间隔物125形成于该闸极电极120周围。为了形成该间隔物125，一层绝缘材料130(例如二氧化硅)形成于该基板110与门极电极120上方。该绝缘层130经非等向性蚀刻直到该基板110显露出来，而留下部分未受损的该绝缘层130邻接于该闸极电极120以形成该间隔物125。接着，第二组间隔物(未显示)可以形成于该间隔物125表面上以定义用于该源极/漏极植入的边界。通常，该第二组间隔物(未显示)用一层氮化硅以相同方法来形成。
该间隔物125的最后宽度至少有部分是通过配置于该闸极电极120的侧壁135表面上的部分该绝缘层130所判定。欲完成该蚀刻过程以形成该间隔物125所需的时间视配置该基板110及该闸极电极的上表面140上的部分绝缘层130而定。
层膜的均匀性(conformality)，诸如该绝缘层130，定义为在该侧壁沉积厚度″X″(意即垂直于该基板110)对该平坦区域沉积厚度″Y″(意即平行于该基板110)的比例。沉积的层膜的均匀性随着待沉积的特定材料及该位于下层电路结构特微(features)的密度而变化。沉积于低密度地形的加工层膜通常呈现较高程度的均匀性。该层膜的均匀性最终将影响该间隔物125的宽度。通常，均匀性是在过程特征鉴定期间进行研究，而非在该组件制造的实际生产行程中进行。一般经使用以判定沉积膜均匀性的检查技术为破坏性的、剖面技术。
在生产过程期间于该沉积过程内的正常变化可以影响该沉积层膜的均匀性。因为在线均匀性监测无法获得，该变化通过其它过程步骤而扩展。例如，该绝缘层130在均匀性上的变化，可以造成该间隔物125在宽度上的变化以及该植入区域在尺寸及间隔上的相对应变化。在该植入区域的变化可以产生该完成的组件在效能上的变化。通常，增加的变化将减少生产量、良品率及利润。
本发明意在克服或者至少减少于上文所提出的一个或一个以上的问题的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供用于判定加工层膜的均匀性的方法。该方法包含提供具有栅格(grating)结构的晶片(wafer)及形成于该栅格结构表面上的加工层膜；以光源照射至少部分覆盖于该栅格结构上的加工层膜；测量由该栅格结构及该加工层膜的照射部分所反射的光线以产生反射轮廓(reflection profile)；以及依据该反射轮廓判定该加工层膜的均匀性。
本发明的另一目的在于提供对应的测量机台以接收具有栅格结构的晶片及形成于该栅格结构表面上的加工层膜。该测量机台包含光源、侦测器及数据处理单元。该光源经调整以照射至少部分覆盖于该栅格结构上的加工层膜。该侦测器经调整以测量由该栅格结构及该加工层膜的照射部分所反射的光线以产生反射轮廓。该数据处理单元经调整而依据该生成的反射轮廓以判定该加工层膜的均匀性。
附图说明
本发明在参考下列说明并结合随附之图后将可以了解，其中相似的图标号意指相似的组件，并且其中：
图1A及1B为示例性半导体组件的截面图，其中加工层膜沉积于该半导体组件的栅格结构的表面上；
图2为依据本发明的其中一项说明的实施例的用于加工晶片的说明加工路线的简化图；
图3为包含用于测量加工层膜的均匀性的测试栅格结构的示例性半导体组件的截面图；
图4为加载包含图2的栅格结构的晶片的该散射测量(scatterometry)机台的简化视图；
图5A、5B及5C说明所使用的示例性散射测量曲线的数据库(library)以表示图4的散射测量机台所测量的晶片的特性。
图6为依据本发的另一项说明的实施例的用于判定在加工层膜上的均匀性的方法的简化流程图。
具体实施方式
本发明作为说明的实施例描述如下。为了明确起见，并非所有真正实现的特征皆描述于此说明书内。当然将可以了解的是在任何此类真正实施例的发展内、各种特定实现的判定皆必须实施以达到该发展者的特定目标，诸如与系统相关及商业相关的限制的调整，该目标将随着不同的实现而变化。再者，将可以了解的是此类发展的努力可能是复杂及耗时的，但是尽管如此对于一般本领域普通技术人员在得知本揭露的益处得将是一项例行性的事务。
参考图2，该图为提供依据本发明的说明的实施例的用于加工晶片205的说明加工路线(processing line)200的简化图。该加工路线200包含用于在晶片205上沉积加工层膜的沉积机台210。在说明的实施例中，该加工层膜可以是一层绝缘层(例如二氧化硅或氮化硅)，该绝缘层形成于栅格结构(例如闸极电极)表面上。用于沉积各种组成的加工层膜的特定技术对于熟习该项技艺的人士而言是众所周知的。适合作为该沉积机台210的示例性机台为电浆加强式化学气相沉积(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PE-CVD)机台，诸如由Novellus System公司，为加州圣荷西(San Jose)的公司，所提供的Concept 2。如先前的说明，在该沉积机台210的沉积操作上的变化及形成于该加工层膜下层的晶片205上的特征的几何形状可能造成该加工层膜在均匀性上的变化。
该加工路线200包含散射测量机台220，该机台适用于测量形成于该晶片205上的加工层膜。通常，该散射测量机台220包含光学硬件，诸如椭圆测试仪(ellipsometer)或反射分析仪(reflectometer)，并且数据处理单元加载散射测量机台软件应用以处理由该光学硬件所收集的资料。例如，该光学硬件可包含由加州佛利蒙(Freemont)的Thermawave公司所提供的具有椭圆光谱偏光仪(spectroscopic ellipsometer)的机型OP5230或OP5240。该数据处理单元可包括由得克萨斯州奥士汀(Austin)的Tokyo Electron America公司的全资附属公司(a fully ownedsubsidiary)的Timbre Technologies所制造以及由Thermawave公司所销售的轮廓应用服务器。
该散射测量机台220可以是外装的沉积机台210，或者另外该散射测量机台220可以是安装于原位置的配置。加工控制器230基于所测量的该已沉积的加工层膜的均匀性于加工路线内提供用于控制其它机台的操作。该加工路线亦包含用于该加工层膜上执行额外的加工步骤的蚀刻机台240，诸如间隔物蚀刻过程。适合用来作为蚀刻机台240的示例性机台是由加州佛利蒙的Lam Research公司所提供的Rainbow蚀刻系统。
该加工控制器230可提供回馈数据给该沉积机台210并且调整本身的操作程序以改善后续加工的晶片205的沉积过程的均匀性。该加工控制器可提供前馈数据给该蚀刻机台240，用以控制由该散射测量机台220正在测量的目前的晶片205的蚀刻操作。这些回馈及前馈控制技术将于下文中有更详细的描述。
在说明的实施例中，该加工控制器230是使用软件的计算机程序化以实现所描述的功能。然而，对于本领域普通技术人员将会了解的是，用以实现该特定功能所设计的硬件控制器亦可能使用。再者，于此所描述的由该加工控制器230所执行的功能可以通过分布于整个系统的多重控制器组件来执行。此外，该加工控制器230可以是一个单独(stand-alone)的控制器，该控制器可以整合进入机台内，诸如该沉积机台210或该散射测量机台220，或者该控制器可以是在集成电路制造设备内的系统控制操作的一部分。
部分本发明及相对应的详细说明以软件，或在计算机内存内的数据位上的运算的算法及符号象征方式来呈现。这些说明或象征是通过一般本领域普通技术人员通过该表示有效地传递该他们的工作的实质给其它一般本领域普通技术人员。一种算法，如本文所使用的用语，以及一般所使用的用语，在于构想成能引导至需求结果的自我一致的步骤顺序。该步骤为需要物理量的实体操控的步骤。通常但并非必须，这些数据量采取光学、电性或磁性讯号的形式而能够储存、传送、结合、比较及其它不同的处理。为了方便起见，原则上是为了共同的习惯用法，有时这些讯号指的是位、值、元素、符号、字符、项目、数字或其它类似表示。
然而需要留意的是，所有这些及类似的用语是在于与适当的物理量结合并且仅只是适用于这些数量的方便的标记。除非是其它特定的描述或是如同由该讨论中所显而易见的，诸如″加工″(processing)或″计算″(computing)或″计算″(calculating)或″判定″(determining)或″显示″(displaying)或其它类似的用语，意指计算机系统或类似的电子计算组件的动作及程序，该组件处理及传送在该计算机系统的暂存区及内存内以物理、电子量表示的数据而形成在该计算机系统内存或暂存区或其它此类信息储存器、传输或显示装置内以物理量表示的其它资料。
能够经由调整以执行该加工控制器230的功能的示例性软件系统为KLA-Tencor公司所提供的Catalyst系统。该Catalyst系统使用半导体设备及材料组织(Semiconductor Equipment and MaterialsInternational，SEMI)计算机整合制造(Computer IntegratedManufacturing，CIM)架构兼容系统技术并且以先进过程控制(Advanced Process Control，APC)架构为基础。CIM(用于CIM架构领域硬件的SEMI E81-0699-临时申请案说明书)及APC(用于CIM架构先进过程控制构件的SEMI E93-0999-临时申请案说明书)说明书可由SEMI公开取得。
在一项实施例中，该散射测量机台220如同所发现的形成于生产组件内的特征来测量该加工层膜的均匀性。例如，该散射测量机台220可测量为了形成绝缘间隔物于该闸极电极周围的目的而沉积于闸极电极表面上的绝缘层(例如二氧化硅或氮化硅)的均匀性。在某些例子中，该特征的几何或下层构造的存在可能抑制了散射测量的测量。因此，可以采用具有相同的一般性形状的测试构造，例如使用形成于该晶片205表面上的特征(例如闸极电极)。该测试构造可能于该晶片205的非正常使用于形成组件(例如在识别码通常刻划或在生产晶粒之间的刻划线的周围区域内)的区域内形成。
主要参考图3，该图显示在晶片250上可用来作为测试构造的示例性栅格结构300。该栅格结构300如同形成于该晶片205上而包含于生产组件内的特征，具有相同的一般性结构(例如几何、材料、间距等)。加工层膜310形成于该栅格结构300表面上。在说明的实施例中，该栅格结构300包含形成于基板330上的沉积320。该沉积320包含闸极绝缘层340及复晶硅闸极电极350，该绝缘层与门极电极通过图案摹制所使用的相同的加工层膜而形成以在该晶片205上的组件内产生实际晶体管的闸极电极。
见图4，该图提供加载具有栅格结构400的晶片205及覆盖在该栅格结构上的加工层膜410的散射测量机台220的简化图。该栅格结构400可以是形成于晶片205(意即STI构造并未显示于图4中)上的生产组件内的特征，或者另外，该栅格结构400可以是类似依据图3的上文所讨论的栅格结构300的测试构造。该散射测量机台220包含光源222及定位于接近该栅格结构400及加工层膜410的侦测器224。该散射测量机台220的光源222照射至少部分覆盖在该栅格结构400上的加工层膜410，并且该侦测器224从事光学测量，诸如该反射光源的相位强度。数据处理单元225由该侦测器224接收该光学测量并且处理该数据以判定该加工层膜300的均匀性。
该散射测量机台220可使用单色光、白光或一些其它波长或混合波长，视该特定实现而定。该入射光线的角度亦可以改变，视该特定实现而定。通过该散射测量机台220所分析的光源通常包含反射组件(意即入射角等于反射角)及折射组件(意即入射角不等于反射角)。在此为了讨论的目的，该专有名词″反射″光线意指包含该两者。
相较于将存在于完全地均匀加工层膜410内，或至少具有可接受的均匀性的加工层膜410的光线散射轮廓，在该加工层膜410的均匀性的变化造成由该散射测量机台220所测量的反射轮廓上的改变(例如强度对波长一tan(δ)，相位对波长一sin(ψ)，其中δ及ψ对于一般本领域普通技术人员而言为已知的共同散射测量输出)。
图5A、5B及5C图说明基于该所测量的反射轮廓可以包含于参考反射轮廓数据库232(见图2)内而由该数据处理单元225所使用的示例性的反射轮廓500、510及520以表示该加工层膜410的均匀性的特征。用于任何构造所期望的该特定的反射轮廓视该栅格结构400的特定的几何、该加工层膜410的均匀性及由该散射测量机台220(例如光线频宽、入射角度等)所采用的测量技术而定。在该参考反射轮廓数据库232内的轮廓基于该加工层膜410的特性及该栅格结构400的形态及几何通常是通过使用Maxwell方程式做理论性地计算。散射测量数据库可以由Timbre Technologies公司购得。在该参考反射轮廓数据库232内的轮廓可以通过测量样本晶片的反射轮廓并且接着特征化由破坏性或非破坏性检测技术所测量的晶片的均匀性而凭经验来产生。
图5A的反射轮廓500表示用于加工层膜410具有本质上完整的均匀性(意即相等的侧壁及平坦的表面厚度)的期望的轮廓。图5B的该反射轮廓510表示用于加工层膜410的期望的轮廓，该层膜具有些微缩减的侧壁厚度(意即低均匀性)，并且第5C图的反射轮廓520表示用于加工层膜410的期望的轮廓，该层膜在均匀性上具有明显缩减。具有变化的均匀性数值的加工层膜410的反射轮廓可包含于参考反射轮廓数据库232内。
该数据处理单元225将该测量的反射轮廓与该参考反射轮廓数据库232进行比较。每个参考轮廓具有相关联的均匀性尺度，该尺度例如可以通过个别的侧壁及平坦表面实际厚度或通过在侧壁厚度及平坦表面厚之间的比例来表示。该数据处理单元225判定出与该测量的反射轮廓具有最接近相符的该参考反射轮廓。用于使该测量的反射轮廓与该最接近的参考反射轮廓相配的技术对于一般本领域普通技术人员而言是众所周知的，因此该技术于此并未有较详细的描述。
在其它实施例中，该加工控制器230或其它外接控制器(未显示)可以经由调整而对该测量反射输廓图与该参考反射轮廓数据库232做比较。在这类例子中，该散射测量机台220将输出该相匹配的参考反射轮廓，并且该加工控制器230可将该参考反射轮廓连结至相关联的均匀性尺度上。
在其它实施例中，该测量的反射轮廓可以与来自具有已知的及所需的均匀性特征(例如图1的均匀性)的加工层膜410的该参考反射轮廓数据库232所选择的标的反射轮廓做比较。例如，标的反射轮廓可以使用Maxwell方程式而计算成为具有理想的或可接受的均匀性轮廓，并且该标的反射轮廓可以储存于该参考反射轮廓数据库232内。因此，具有未知的均匀性的程度的加工层膜410的测量的反射轮廓将与该标的反射轮廓做比较。基于这种比较，该均匀性的相对粗略的近似将可以判定。意即，通过比较该测量的反射轮廓与该标的反射轮廓，该加工层膜410的均匀性可以做估计，使得该测量的反射轮廓与来自该参考反射轮廓数据库232的额外的参考反射轮廓的更进一步的比对是不需要的。使用此技术，可以依据该加工层膜410的均匀性而做出初始判定。当然，如同上文的描述，除了测量的反射轮廓与来自该参考反射轮廓数据库232的比对或相关性外，此步骤亦可以执行。
在接收该散射测量机台220的均匀性尺度后，该加工控制器230可以采取各种自动化动作。在本发明的一项实施例中，该加工控制器230基于该均匀性尺度经由调整以修正该沉积机台210的操作方法而控制后续由该沉积机台210所加工的晶片的沉积操作。在本发明的其它实施例中，该加工控制器230基于该均匀性尺度经由调整以修正该蚀刻机台240的操作方法而控制该加工层膜410的蚀刻。当然，该两者实施例可以结合并且该加工控制器230可以同时地控制该沉积机台210及该蚀刻机台240的操作方法。
该沉积机台210的各种操作方法参数可以经由控制以影响该沉积的过程薄膜410的均匀性。例如，一般已知的影响均匀性的方法参数为电浆产生器的RF偏压、该沉积过程所控制下的压力，以及于沉积前(意即一般指的是浸渍时间(soak time)及浸渍温度(soak temperature))标准化该晶片205所使用的时间及温度。
该加工控制器230可使用该沉积机台210的控制模型以改变本身操作方法。例如，该加工控制器230可使用该测量均匀性与特定操作方法有关联的控制模型以控制该RF偏压、压力或持续参数以修正均匀性偏差。该控制模型可以使用一般性已知的线性或非线性的技术而依经验发展。该控制模型基于模型(例如线性、指数、加权平均等等)可以是相对地简单的方程式或较为复杂的模型，诸如类神经网络模型、主成分分析(principal component analysis，PCA)模型或映像至隐藏结构模型(projection to latent structures，PLS)。该模型的特定的实现可视该所选择的建模技术而做变化。
均匀性模型可以通过该加工控制器230来产生，或者另外可以通过不同的加工资源(未显示)来产生并且于发展后储存于加工控制器230上。该均匀性模型可以使用沉积机台210或使用具有相类似的操作特性的不同的机台(未显示)来发展。为了说明的目的，假设该均匀性由该加工控制器230或其它基于该沉积机台210依据散射测量机台220所测量的实际效能来产生及更新。该均匀性模型可以依据由该沉积机台210的各种加工行程所搜集的历史资料来训练。
基于该加工层膜410的测量的均匀性，该加工控制器230可修正该蚀刻机台240的操作方法以控制后续的蚀刻过程。形成于闸极电极周围的间隔物的宽度依照该加工层膜410的侧壁厚度而判定为较大的范围。然而，该蚀刻后间隔物宽度亦可以通过控制该蚀刻机台240的蚀刻时间来控制。例如，若该加工层膜410的侧壁厚度较厚于所需的标的间隔物宽度，该蚀刻过程在该硅基板已经裸露出来之后可以持续一个时间周期以缩减该间隔物宽度使得该宽度接近该标的间隔物宽度。类似于上文所说明的用于控制该沉积机台210的均匀性模型，间隔物宽度模型基于该均匀性测量可以产生以控制该蚀刻机台240的蚀刻时间。该间隔物蚀刻模型，如上文的说明，可以是简单、依据方程式的控制模型，或更多先进的预测模型。
本发明的另一项实施例中，该加工控制器230可在该加工层膜410的形成前，视下层栅格结构400的轮廓来存取预先储存的度量数据以供使用，以判定该加工层膜410的均匀性。例如，该栅格结构400的轮廓对于该表面上的均匀性可能具有影响。若该闸极构造400的轮廓为内凹状(re-entrant)，所显现的侧壁厚度将小于实际的厚度。同样地，若该栅格结构400的轮廓为正凸起(positive)，该侧壁厚度将呈现大于实际厚度。通过计算该栅格结构400的轮廓，该加工控制器230可修正该均性测量。
现参考图6，该图依据本发明的另一项说明的实施例提供用于判定于加工层膜内的均匀性的流程图。在步骤600内，该方块提供具有栅格结构400的晶片及加工层膜410形成于该栅格结构的表面上。在步骤610内，至少部分在该栅格结构400上的加工层膜410受到光源照射。在步骤620内，光线由该照射的部分栅格结构400反射并且加工层膜410经由测量以产生反射轮廓。在步骤630内，该加工层膜410的均匀性基于该反射轮廓来判定。
如上文的说明，基于由该散射测量机台220的回馈的监测均匀性具有各种的好处。该沉积机台210可以经由控制以增加该加工层膜410的均匀性。该蚀刻机台240可以经由控制以缩减该蚀刻后间隔物宽度的变化。减少的变化同时增加产生于该加工路线200的组件的品质及该加工路线200的效率。
上文所揭露的特定的实施例仅为示例性的，如同对于本领域普通技术人员于此在了解本说明书所教导的益处后本发明将可以以不同但等同的方式做修正及实施。再者，本文于此并非意在限定架构或设计的细节，该限定应于下文的申请专利范围内。因此显而易见的是上文所揭露的该特定的实施例可以做变更或修正，并且所有的变化皆应视为在本发明的范围及精神内。因此，于此所请求的保护应当为下文的申请专利范围内的内容。
本发明的特定的实施例已经通过图及于此详细描述的例子而呈现，然而本发明适用于各种修正及变换形式。然而需要了解的是特定实施例于此的说明并非意在限定本发明于所揭露的特定的形式，相反地，本发明意在涵括落在附加申请专利范围所定义的本发明的精神及范畴内的所有修正、等同及变换。
Claims (10)
1.一种用于判定加工层膜(410)的均匀性的方法，包括：
提供具有栅格结构(400)的晶片(205)及形成于该栅格结构(400)表面上的加工层膜(410)；
以光源(222)照射至少部分位于该栅格结构(400)上层的加工层膜(410)；
测量由该栅格结构(400)的被照射的部分及加工层膜(410)所反射的光线以产生反射轮廓；以及
基于该反射轮廓判定该加工层膜(410)的均匀性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判定该加工层膜(410)的均匀性进一步包括：
比较该生成的反射轮廓与参考反射轮廓数据库(232)，每个参考反射轮廓具有相关联的均匀性尺度；
选择最接近于该生成的反射轮廓的参考反射轮廓；以及
基于与该选择的参考反射轮廓相关联的均匀性尺度判定该加工层膜(410)的均匀性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生成该反射轮廓包括基于该反射光线的强度和相位的其中至少一者，生成该反射轮廓。
4.根据权利要求1所述的方法，其中判定该加工层膜(410)的均匀性进一步包括：
比较该生成的反射轮廓与标的反射轮廓；以及
基于该生成的反射轮廓与该标的反射轮廓的比较判定该加工层膜(410)的均匀性。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括基于该判定的均匀性判定加工机台(210、240)的操作方法的至少其中一项参数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该栅格结构(400)包含基板及位于该基板上的沉积侧壁，并且判定该均匀性更包括判定配置于该侧壁表面上的加工层膜(410)的厚度与配置于该基板表面上的加工层膜(410)的厚度之间的比例。
7.一种测量机台(220)，该机台可适用于接收具有栅格结构(400)的晶片(205)及形成于该栅格结构(400)表面上的加工层膜(410)的加工机台，包括：
适用于照射至少部分在该栅格结构(400)上层的加工层膜的光源(222)；
适用于测量来自该照射的部分栅格结构(400)及加工层膜所反射的光线以产生反射轮廓的侦测器(224)；以及
基于该生成的反射轮廓而适用于判定该加工层膜的均匀性的数据处理单元(225)。
8.根据权利要求7所述的测量机台(220)，其特征在于，该数据处理单元更适用于对该生成的反射轮廓与参考反射轮廓数据库(232)进行比较，每个参考反射轮廓具有相关的均匀性尺度、选择最接近于该生成的反射轮廓的参考反射轮廓，以及基于与该选择的参考反射轮廓相关联的均匀性尺度以判定该加工层膜(410)的均匀性。
9.根据权利要求7所述的测量机台(220)，其特征在于，该侦测器(224)基于该反射的光线的至少其中一种强度及相位而更适用于生成该反射轮廓。
10.根据权利要求7所述的测量机台(220)，其特征在于，该数据处理单元(225)更适用于对该生成的反射轮廓与标的反射轮廓进行比较并且基于该生成的反射轮廓与该标的反射轮廓的比较判定该加工层膜(410)的均匀性。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/865,286 US6479309B1 (en) | 2001-05-25 | 2001-05-25 | Method and apparatus for determining process layer conformality |
| US09/865,286 | 2001-05-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1515030A true CN1515030A (zh) | 2004-07-21 |
| CN1254863C CN1254863C (zh) | 2006-05-03 |
Family
ID=25345132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB028115279A Expired - Fee Related CN1254863C (zh) | 2001-05-25 | 2002-04-02 | 用于判定加工层膜均匀性的方法及装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6479309B1 (zh) |
| EP (1) | EP1393365B1 (zh) |
| JP (1) | JP4505786B2 (zh) |
| KR (1) | KR100970492B1 (zh) |
| CN (1) | CN1254863C (zh) |
| AU (1) | AU2002307499A1 (zh) |
| TW (1) | TW557474B (zh) |
| WO (1) | WO2002097878A2 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112729133A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639663B1 (en) * | 2001-05-23 | 2003-10-28 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for detecting processing faults using scatterometry measurements |
| US6785638B2 (en) * | 2001-08-06 | 2004-08-31 | Timbre Technologies, Inc. | Method and system of dynamic learning through a regression-based library generation process |
| US6660539B1 (en) * | 2001-11-07 | 2003-12-09 | Advanced Micro Devices, Inc. | Methods for dynamically controlling etch endpoint time, and system for accomplishing same |
| US6451621B1 (en) * | 2002-01-16 | 2002-09-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Using scatterometry to measure resist thickness and control implant |
| US6960416B2 (en) * | 2002-03-01 | 2005-11-01 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for controlling etch processes during fabrication of semiconductor devices |
| US7225047B2 (en) * | 2002-03-19 | 2007-05-29 | Applied Materials, Inc. | Method, system and medium for controlling semiconductor wafer processes using critical dimension measurements |
| US6862545B1 (en) * | 2003-04-03 | 2005-03-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Linewidth measurement tool calibration method employing linewidth standard |
| US6911399B2 (en) * | 2003-09-19 | 2005-06-28 | Applied Materials, Inc. | Method of controlling critical dimension microloading of photoresist trimming process by selective sidewall polymer deposition |
| US7094613B2 (en) * | 2003-10-21 | 2006-08-22 | Applied Materials, Inc. | Method for controlling accuracy and repeatability of an etch process |
| US6980873B2 (en) | 2004-04-23 | 2005-12-27 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | System and method for real-time fault detection, classification, and correction in a semiconductor manufacturing environment |
| US7437404B2 (en) | 2004-05-20 | 2008-10-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | System and method for improving equipment communication in semiconductor manufacturing equipment |
| US20060154388A1 (en) * | 2005-01-08 | 2006-07-13 | Richard Lewington | Integrated metrology chamber for transparent substrates |
| US7601272B2 (en) * | 2005-01-08 | 2009-10-13 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for integrating metrology with etch processing |
| DE102005049365A1 (de) | 2005-03-18 | 2006-09-21 | BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung | Kalibriereinrichtung und Farbstoffkit sowie ihre Verwendung zur Charakterisierung von Lumineszenzmesssystemen |
| US7962113B2 (en) * | 2005-10-31 | 2011-06-14 | Silicon Laboratories Inc. | Receiver with multi-tone wideband I/Q mismatch calibration and method therefor |
| US7469164B2 (en) * | 2006-06-26 | 2008-12-23 | Nanometrics Incorporated | Method and apparatus for process control with in-die metrology |
| US20080248598A1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-09 | Rohit Pal | Method and apparatus for determining characteristics of a stressed material using scatterometry |
| US7663766B2 (en) * | 2007-09-05 | 2010-02-16 | Advanced Micro Devices, Inc. | Incorporating film optical property measurements into scatterometry metrology |
| US7598099B2 (en) * | 2007-11-07 | 2009-10-06 | Tokyo Electron Limited | Method of controlling a fabrication process using an iso-dense bias |
| KR20170138207A (ko) | 2016-06-07 | 2017-12-15 | 삼성전자주식회사 | 표면 검사 방법 |
| US11189614B2 (en) | 2018-03-16 | 2021-11-30 | Intel Corporation | Process etch with reduced loading effect |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4600597A (en) * | 1984-10-29 | 1986-07-15 | Rca Corporation | Method and device for determining the contour of spin-coated thin films of material on substrate topography |
| US5393624A (en) | 1988-07-29 | 1995-02-28 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for manufacturing a semiconductor device |
| JP3993888B2 (ja) * | 1993-12-28 | 2007-10-17 | ウォレス ティー．ワイ． タング | 薄膜を監視するための方法および装置 |
| US5880838A (en) | 1996-06-05 | 1999-03-09 | California Institute Of California | System and method for optically measuring a structure |
| JP2970555B2 (ja) * | 1996-10-28 | 1999-11-02 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
| US5867276A (en) | 1997-03-07 | 1999-02-02 | Bio-Rad Laboratories, Inc. | Method for broad wavelength scatterometry |
| JPH10303262A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-13 | Sony Corp | 多層膜の膜厚測定方法及び測定装置 |
| JPH1180974A (ja) * | 1997-09-03 | 1999-03-26 | Matsushita Electron Corp | エッチング速度測定方法 |
| JP3037922B2 (ja) * | 1997-11-07 | 2000-05-08 | 松下電子工業株式会社 | シリコン含有層の評価方法及びシリサイド層の形成工程の管理方法 |
| JPH11162954A (ja) * | 1997-12-01 | 1999-06-18 | Sony Corp | 光学的手段による薄膜測定方法及び装置並びに成膜装置 |
| JP2000241126A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-09-08 | Nikon Corp | 測定装置及び測定方法 |
| US6245584B1 (en) | 1999-07-01 | 2001-06-12 | Advanced Micro Devices | Method for detecting adjustment error in photolithographic stepping printer |
| US6051348A (en) | 1999-08-17 | 2000-04-18 | Advanced Micro Devices | Method for detecting malfunction in photolithographic fabrication track |
| JP2002093871A (ja) | 2000-09-20 | 2002-03-29 | Hitachi Ltd | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
| JP2002198410A (ja) | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法及び製造システム |
-
2001
- 2001-05-25 US US09/865,286 patent/US6479309B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-04-02 EP EP02774099A patent/EP1393365B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-04-02 JP JP2003500963A patent/JP4505786B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-02 CN CNB028115279A patent/CN1254863C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-04-02 KR KR1020037015073A patent/KR100970492B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-04-02 WO PCT/US2002/012827 patent/WO2002097878A2/en active Application Filing
- 2002-04-02 AU AU2002307499A patent/AU2002307499A1/en not_active Abandoned
- 2002-04-30 TW TW091108912A patent/TW557474B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112729133A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-30 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 |
| CN112729133B (zh) * | 2020-12-18 | 2023-02-24 | 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 | 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2002307499A1 (en) | 2002-12-09 |
| WO2002097878A3 (en) | 2003-10-16 |
| EP1393365B1 (en) | 2012-01-11 |
| KR20040004632A (ko) | 2004-01-13 |
| CN1254863C (zh) | 2006-05-03 |
| KR100970492B1 (ko) | 2010-07-16 |
| JP2004528722A (ja) | 2004-09-16 |
| US6479309B1 (en) | 2002-11-12 |
| JP4505786B2 (ja) | 2010-07-21 |
| EP1393365A2 (en) | 2004-03-03 |
| TW557474B (en) | 2003-10-11 |
| WO2002097878A2 (en) | 2002-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1254863C (zh) | 用于判定加工层膜均匀性的方法及装置 | |
| US7525673B2 (en) | Optimizing selected variables of an optical metrology system | |
| JP5563803B2 (ja) | 回折構造体、広帯域、偏光、エリプソメトリおよび下地構造の測定 | |
| KR102035376B1 (ko) | 통계적 모델 기반 계측 | |
| US7526354B2 (en) | Managing and using metrology data for process and equipment control | |
| US7495781B2 (en) | Optimizing selected variables of an optical metrology model | |
| US7667858B2 (en) | Automated process control using optical metrology and a correlation between profile models and key profile shape variables | |
| US20180232630A1 (en) | Automated Accuracy-Oriented Model Optimization System for Critical Dimension Metrology | |
| WO2013169816A1 (en) | Measurement model optimization based on parameter variations across a wafer | |
| US20080049214A1 (en) | Measuring Diffractive Structures By Parameterizing Spectral Features | |
| Germer et al. | Developing an uncertainty analysis for optical scatterometry | |
| US20230074398A1 (en) | Metrology method and system | |
| US7596422B2 (en) | Determining one or more profile parameters of a structure using optical metrology and a correlation between profile models and key profile shape variables | |
| US6660543B1 (en) | Method of measuring implant profiles using scatterometric techniques wherein dispersion coefficients are varied based upon depth | |
| US7663766B2 (en) | Incorporating film optical property measurements into scatterometry metrology | |
| US20220310356A1 (en) | Tem-based metrology method and system | |
| US6875622B1 (en) | Method and apparatus for determining electromagnetic properties of a process layer using scatterometry measurements | |
| US6989900B1 (en) | Method of measuring implant profiles using scatterometric techniques | |
| Krupinski et al. | Optical characterization of three-dimensional structures within a DRAM capacitor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ADVANCED MICRO DEVICES INC Free format text: FORMER OWNER: ADVANCED MICRO DEVICES INC. Effective date: 20100708 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: CALIFORNIA, USA TO: GRAND CAYMAN ISLAND RITISH CAYMAN ISLANDS |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20100708 Address after: Grand Cayman, Cayman Islands Patentee after: Globalfoundries Semiconductor Inc. Address before: American California Patentee before: Advanced Micro Devices Inc. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20060503 Termination date: 20160402 |