DE102004009516B4

DE102004009516B4 - Verfahren und System zum Steuern eines Produktparameters eines Schaltungselements

Info

Publication number: DE102004009516B4
Application number: DE102004009516A
Authority: DE
Inventors: Andre Holfeld; Jan Raebiger; Lutz Herrmann
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: GlobalFoundries Inc
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2024-02-28
Also published as: US7299105B2; US20050192700A1; DE102004009516A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Transistorelements, wobei das Verfahren umfasst:
Durchführen eines ersten gesteuerten Herstellungsprozesses zur Herstellung einer Gateelektrode auf der Grundlage erster Prozessmessdaten, die die Gatelänge angeben, und eines ersten Sollwertes, um eine erste Vorstufe des Schaltungselements zu bilden;
Durchführen eines zweiten gesteuerten Herstellungsprozesses in Form eines schnellen thermischen Ausheizschritts (RTA) auf der Grundlage zweiter Prozessmessdaten und eines zweiten Sollwertes, um aus der ersten Vorstufe eine zweite Vorstufe des Schaltungselements zu bilden; wobei
Durchführen des zweiten gesteuerten Herstellungsprozesses umfasst: Einstellen des zweiten Sollwertes auf der Grundlage der ersten Prozessmessdaten und einer Korrelation zwischen den ersten und zweiten Prozessmessdaten und einem Produktparameter, der als eine elektrische Eigenschaft des Schaltungselements zumindest die Schaltgeschwindigkeit enthält.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Halbleiterherstellung, wobei die Halbleiter Schaltungselemente, etwa Feldeffekttransistoren (FET's) enthalten, und betrifft insbesondere ein Verfahren und ein System zur verbesserten Steuerung des Herstellungsprozesses von Transistoren, um zuverlässiger eine elektrische Eigenschaft des fertiggestellten Bauteils zu stabilisieren.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Die Abmessungen moderner integrierter Schaltungen nehmen ständig ab, wobei gleichzeitig ein verbessertes Bauteilverhalten und eine erhöhte Schaltungsdichte geboten wird. Beide Vorteile werden hauptsächlich durch ein ständiges Schrumpfen der Strukturgrößen der einzelnen Feldeffekttransistorelemente, etwa der MOS-Transistoren, erreicht, wobei kritische Abmessungen, d. h. minimale Strukturgrößen, die reproduzierbar auf dem Substrat aufgebracht werden können, sich gegenwärtig dem Bereich von 0.1 μm annähern, und weitere Größenreduzierungen werden in der nahen Zukunft erwartet. Die Herstellung moderner integrierter Schaltungen mit äußerst hoher Packungsdichte kann ungefähr 500 einzelne Prozessschritte erfordern, wobei einer der kritischsten Schritte die Herstellung der Gateelektrode der Feldeffekttransistoren ist. Die Gateelektrode steuert beim Anlegen einer geeigneten Steuerspannung, etwa von 2 bis 3 Volt oder sogar weniger in modernen CPU's, den Stromfluss zwischen einem Kanal, der sich unter einer dünnen Gateisolationsschicht ausbildet, die die Gateelektrode von dem darunter liegenden Halbleitergebiet trennt. Im Allgemeinen ist die Gateelektrode so gestaltet, dass sie eine Breitenabmessung in der Größenordnung vom Mikrometern und weniger und eine Längenabmessung, die auch als die Gatelänge bezeichnet wird, in der Größenordnung von gegenwärtig 0.1 μm aufweist. Diese Gatelänge, die den Abstand zwischen den stark dotierten Source- und Draingebieten des Feldeffekttransistors bildet, beeinflusst signifikant das Bauteilverhalten in Bezug auf die Signalausbreitungszeit und dem Stromfluss zwischen dem Source und dem Drain. Das Reduzieren der Gatelänge auf eine Größe von ungefähr 0.1 μm erfordert einen hohen Aufwand, um eine geeignete Lithographietechnik und hoch entwickelte Schrumpfätzverfahren zu entwickeln, wobei eine Abweichung von einem Sollwert der Gatelänge deutlich zu einer Änderung der elektrischen Eigenschaften des fertiggestellten Transistorelements beiträgt. Insbesondere der Durchlassstrom und der Leckstrom, d. h. der Strom, der fließt, wenn ein leitenden Kanal zwischen dem Source und dem Drain ausgebildet ist, und der Strom, der fließt, wenn der leitende Kanal nicht ausgebildet ist, sowie die Schaltgeschwindigkeit werden deutlich von der Gatelänge beeinflusst.
Im Allgemeinen führt eine reduzierte Gatelänge zu einem erhöhten Durchlassstrom und zu einer erhöhten Schaltgeschwindigkeit des Transistorelements. Gleichzeitig steigt jedoch auch der Sperr-Strom, d. h. der ungewünschte Leckstrom, bei einer kleineren Gatelänge auf Grund eines erhöhten elektrischen Feldes in der Nähe der Gateelektrode an. Daher kann eine reduzierte Gatelänge im Vergleich zum Sollwert – obwohl dadurch die Geschwindigkeit des Transistorelements erhöht wird – zu einer geringeren Ausbeute bei den fertiggestellten Transistorelementen auf Grund des erhöhten und damit nicht akzeptablen Leckstromes führen. Andererseits verbessert eine größere Gatelänge im Vergleich zum Sollwert die Transistoreigenschaften im Hinblick auf den Leckstrom, zieht aber einen geringeren Durchlassstrom und eine geringere Geschwindigkeit des Transistors nach sich. Folglich müssen Schaltungsplaner die Variation der elektrischen Eigenschaften der einzelnen Transistorelemente auf Grund Herstellungstoleranzen bei der Ausbildung von Elementen mit kritischen Abmessungen in Betracht ziehen, wodurch dem Leistungsverhalten der gesamten Schaltung gewisse Einschränkungen auferlegt werden.
Als Folge davon treiben Prozessingenieure einen hohen Aufwand, um Prozesssteuerungsstrategien zu entwickeln, um Schwankungen der einzelnen Prozessschritte weitestgehend zu reduzieren, um damit ein hohes Leistungsvermögen des Endprodukts zu erreichen. Dazu werden sogenannte fortschrittliche Prozesssteuerungs-(APC)Verfahren (Advanced Process Control) ständig entworfen und verbessert, in denen typischerweise dem Prozess vorgeschaltete linieninterne Daten und dem Prozess nachgeschaltete linieninterne Daten analysiert und verwendet werden, um den interessierenden Prozess mit einer minimalen Zeitverzögerung – vorzugsweise von Durchlauf zu Durchlauf – zu steuern. Zumindest einige wichtige Bauteileigenschaften, etwa die Arbeitsgeschwindigkeit, hängen von einer Vielzahl von Prozessschritten ab, wobei eine geringe Abweichung in einigen der Prozesse – obwohl diese deutlich innerhalb eines engen Prozessfensters für jeden Prozess liegen – zu einer deutlichen Abweichung des gewünschten Verhaltens des Bauelements, beispielsweise in Hinblick auf Geschwindigkeit, Ausbeute, Zuverlässigkeit und dergleichen, führen kann.
Angesichts der obigen Probleme besteht ein Bedarf für ein verbessertes Steuerungsschema, um Produktparameter und elektrische Eigenschaften, etwa den Durchlassstrom und den Leckstrom, die Schaltgeschwindigkeit und dergleichen während der Herstellung der Feldeffekttransistoren wirkungsvoller zu steuern.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik, die eine Reduktion von Prozessschwankungen in einer Prozesssequenz ermöglicht, indem ein „übergeordnetes” Steuerungsschema bereitgestellt wird, das den Steuerungsprozess in einem oder mehreren Prozessen der Prozesssequenz nachjustieren kann. Das übergeordnete Steuerungsschema kann Informationen beinhalten, die einen oder mehrere Produktparameter mit linieninternen Messdaten, die zur Steuerung einzelner Prozesse verwendet werden, in Beziehung setzen, so dass das übergeordnete Steuerungsschema selbst geringe Schwankungen der Prozesssequenz auf der Grundlage dieser Informationen kompensieren kann, wodurch die Möglichkeit zur Festlegung enger Grenzen für einen oder mehrere Schlüsselproduktparameter geboten wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst mit Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 15 und mit einem System gemäß dem Anspruch 21.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird;
Es zeigen:
1a schematisch einen Prozessablauf bei der Herstellung eines Feldeffekttransistors;
1b schematisch ein Steuerungsschema gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
2 Messergebnisse, die die Beziehung zwischen der Gatelänge und der Arbeitsgeschwindigkeit von Feldeffekttransistoren darstellen;
3 schematisch das grundlegende Konzept zum Steuern einer elektrischen Eigenschaft eines Feldeffekttransistors gemäß einer anschaulichen Ausführungsform;
4 einen Graphen, der eine spezielle Ausführungsform eines Mehrschritt-Steuerungsschemas zeigt;
5 Messergebnisse eines Produktparameters für Substrate mit einem Schaltungselement, das in konventioneller Weise und entsprechend anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und
6 Messergebnisse eines weiteren Produktparameters für Substrate mit einem Schaltungselement, das in konventioneller Weise und in Übereinstimmung mit anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Wesentlichen beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis der Erfinder, dass ein Schwankung der Gatelänge während der komplexen Prozessschritte zur Herstellung einer Gateelektrode eines Feldeffekttransistors zumindest teilweise durch einen oder mehrere nachfolgende Prozessschritte, in denen Prozessparameter zuverlässig und reproduzierbar neu justiert werden können, kompensiert werden kann.
Mit Bezug zu 1a werden die einzelnen Prozessschritte in einem typischen Prozessablauf zur Herstellung eines Schaltungselements, etwa eines Feldeffekttransistors, beispielsweise in Form eines MOS-Transistors kurz erläutert.
In 1a beschreibt ein erster Prozessschritt 110, der auch als STI (Flachgrabenisolation) bezeichnet wird, einen Herstellungsabschnitt, in welchem flache Grabenisolationen 111, beispielsweise aus Siliziumdioxid aufgebaut, in einem Halbleitersubstrat 112 gebildet werden, um ein aktives Gebiet 113 zu definieren, in welchem ein Feldeffekttransistor herzustellen ist.
Als nächstes bezeichnet ein Prozessschritt 120, der auch als Kanalimplantation bezeichnet wird, einen Herstellungsabschnitt, in welchem das Substrat 112 einem Strahl aus Ionen 121 ausgesetzt wird, um eine spezifizierte Dotierstoffkonzentration in das aktive Gebiet 113 zu implantieren, wobei die Konzentration geeignet ist, die erforderlichen Kanaleigenschaften in Hinblick auf die Ladungsträgerkonzentration, Beweglichkeit und dergleichen des herzustellen Feldeffekttransistors zu erreichen.
Anschließend wird im Schritt 130, der auch als Gateherstellung bezeichnet wird, eine Gateisolationsschicht 131 auf dem aktiven Gebiet 113 gebildet, und eine Gateelektrode 132 wird auf der Gateisolationsschicht 131 aus einer Polysiliziumschicht strukturiert. Die Gateelektrode 132 definiert eine Breitenrichtung (nicht gezeigt), die senkrecht zur Zeichenebene aus 1a steht, und eine Längsrichtung in der Zeichenebene und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des aktiven Gebiets 113. Eine Abmessung der Gateelektrode 132 in der Längsrichtung, wie sie durch die Pfeile 133 gekennzeichnet ist, wird auch als Gatelänge bezeichnet.
Anschließend wird in einem Prozessschritt 140 ein Abstandselement 141, das häufig auch als Abstandselement 0 bezeichnet wird, benachbart zu der Gateelektrode 132 an dessen Seitenwänden gebildet. Das Abstandselement 141 ist aus einem dielektrischen Material, etwa Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid aufgebaut. Typischerweise beinhaltet das Herstellen des Abstandselements 141 die ganzflächige Abscheidung des dielektrischen Materials und das nachfolgende Entfernen des dielektrischen Materials durch einen selektiven anisotropen Ätzprozess, wobei die anfängliche Schichtdicke des dielektrischen Materials und/oder die Stufenbedeckung des dielektrischen Materials über der Gateelektrode 132 und/oder die Überätzzeit, d. h. die Ätzzeit, nachdem das dielektrische Material im Wesentlichen vollständig von der Oberseite der Gateelektrode 132 und den Oberflächenbereichen des aktiven Gebiets 113, die von der Gateelektrode 132 beabstandet sind, entfernt wurde, eine endgültige maximale Ausdehnung 142 des Abstandselements 141, d. h. in 1a eine Bodenabmessung des Abstandselements 141 in der Längsrichtung bestimmen. Für gewöhnlich sind die Prozessparameter zum Abscheiden des dielektrischen Materials, die die Stufenbedeckung bestimmen, und zum Ausführen des anisotropen Ätzprozesses relativ gut bekannt und gut steuerbar, so dass die maximale Ausdehnung 142 des Abstandselements 141 gut steuerbar ist.
Als nächstes wird im Schritt 150 eine Ionenimplantation ausgeführt, die durch die Pfeile 151 gekennzeichnet ist, mit einer moderaten Dosis und mit einer geeigneten Ionengattung, um dotierte Gebiete 152, die auch als Erweiterungsgebiete bezeichnet werden, benachbart zu der Gateelektrode 132 zu bilden. Dies wird manchmal als eine Erweiterungsgebietsimplantation bezeichnet. Es sollte beachtet werden, dass das Abstandselement 141 als eine Implantationsmaske während des Implantationsschrittes dient und damit das Implantationsprofil der leicht dotierten Gebiete 152 beeinflusst. Ferner ist anzumerken, dass, obwohl das Abstandselement 141 als eine Implantationsmaske dient, es nicht verhindert, dass keine Ionen in das Gebiet unterhalb des Abstandselements 141 wandern, wie dies in 1a gezeigt ist. Der Grund dafür besteht darin, dass die Ionen der Diffusion unterliegen, wenn sie in das aktive Gebiet 113 eingedrungen sind, insbesondere da eine Wärmebehandlung später ausgeführt wird, um implantierte Ionen zu aktivieren und um teilweise die Gitterstruktur des Substrats zu rekristallisieren.
Anschließend wird im Schritt 160 ein zweites Abstandselement 161, das auch als Abstandselement 1 bezeichnet wird, benachbart zu den Seitenwänden der Gateelektrode 132 gebildet, wobei das zweite Abstandselement 161 aus dem gleichen Material wie das Abstandselement 141 gebildet sein kann oder aus einem anderen Material, und wobei die Herstellung des zweiten Abstandselements 161 im Wesentlichen die gleichen Prozessschritte enthalten kann, wie dies zuvor in Bezug auf das Abstandselement 141 erläutert ist.
Im Schritt 170, der auch als SD-Implantation bezeichnet wird, wird eine Ionenimplantation ausgeführt, die durch die Pfeile 171 gekennzeichnet ist, um Source- und Draingebiete 172 in dem aktiven Gebiet 113 auszubilden. Ebenso wie das Abstandselement 141 dient auch das zweite Abstandselement 161 als eine Implantationsmaske, um die Anzahl der Ionen zu reduzieren, die in das Gebiet unterhalb des zweiten Abstandselements 161 eindringen.
Im Schritt 180 wird, wie zuvor erläutert ist, eine Wärmebehandlung ausgeführt, um die implantierten Ionen in den Erweiterungsgebieten 152 und dem Drain- und Sourcegebiet 172 zu aktivieren.
Danach schließen sich weitere Prozesse, etwas das Herstellen eines Metallsilizids auf der Gateelektrode 132 und den Drain- und Sourcegebieten 172, an, um einen vollständigen Feldeffekttransistor 182 zu erhalten.
Zum Bewerten der Produktparameter einschließlich der elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors 182 kann zumindest eine der folgenden Eigenschaften gemessen werden: die Produktionsausbeute, die Zuverlässigkeit, d. h. die Lebensdauer während spezifizierter Belastungsbedingungen, der Durchlassstrom (Treiberstrom), der Leckstrom, die Anstiegs- und Abfallzeiten, wenn ein entsprechendes Signal an die Gateelektrode angelegt wird, d. h. die Schaltzeit, und die Frequenz eines Oszillators, wobei einer oder mehrere der Feldeffekttransistoren 182 einen Teil des Oszillators bilden. In dieser Hinsicht sollte erwähnt werden, dass bezüglich der zuvor bezeichneten elektrischen Eigenschaften und anderer Produkteigenschaften, etwa Ausbeute und Zuverlässigkeit, PMOS-Transistoren im Wesentlichen das gleiche Verhalten wie NMOS-Transistoren zeigen, mit der Ausnahme, dass der Transistordurchlassstrom des PMOS-Transistors kleiner als jener eines NMOS-Transistors mit vergleichbarer Transistorgröße auf Grund der unterschiedlichen Art der Ladungsträger ist. Obwohl der Prozessablauf in 1a und in den folgenden Figuren in Bezug auf einen NMOS-Transistor beschrieben ist, ist somit die Erläuterung auch für PMOS-Transistoren und komplementäre Transistorpaare gültig, wenn der Unterschied im Durchlassstrom der diversen Transistortypen berücksichtigt wird. Beispielsweise können experimentelle Daten für komplementäre Transistorpaare durch Definieren einer Schaltgeschwindigkeit bewertet werden, die die minimale Geschwindigkeit des NMOS-Transistors und des PMOS-Transistors repräsentiert.
In konventionellen Prozessstrategien werden typischerweise Messschritte an ausgewählten Punkten in der oben beschriebenen Herstellungssequenz 100 ausgeführt. Beispielsweise kann der Schritt 130 zur Herstellung der Gateelektrode einen vorausgehenden Messschritt enthalten, um beispielsweise Messwerte hinsichtlich eines Lackstrukturelements zu erhalten, das zum Ätzen der Gateelektrode 132 verwendet wird. Nach dem Ätzen der Gateelektrode 132 kann eine dem Ätzen nachgeschaltete Messung ausgeführt werden, um die tatsächliche Gatelänge 133 zu bestimmen. Auf der Grundlage dieser Messergebnisse und eines geeigneten Steuerungsmodells kann der Schritt 130 mittels eines APC-Schemas so gesteuert werden, um eine hohe Ausbeute im Prozessschritt 130 selbst für ständig geringer werdende Grenze des Prozessfenster sicherzustellen. Entsprechende Prozesssteuerungsstrategien werden für mindestens einige der Prozesse der Sequenz 100 eingesetzt. Es zeigt sich jedoch, dass selbst geringe Abweichungen von den Sollwerten in zumindest einigen äußerst sensiblen Prozessen der einzelnen Prozesse der Sequenz 100 zu merklichen Abweichungen in Produktparametern und in abschließenden elektrischen Testdurchgängen führen können. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Konzept, dass Abweichungen elektrischer oder anderer Produktparameter kompensiert werden können oder zumindest reduziert werden können auf Grundlage von Messdaten eines ersten gesteuerten Prozesses und auf der Grundlage von Messdaten eines zweiten gesteuerten Prozesses in Form eines schellen thermischen Ausheizprozesses, der dem ersten Prozess nachgeschaltet ist, wobei zusätzlich entsprechende Sensitivitätsdaten, die eine Korrelation zwischen Messdaten und elektrischen oder anderen Produktparametern repräsentieren, verwendet werden, um zumindest den zweiten gesteuerten Prozess „in übergeordneter Weise” zu steuern.
1b zeigt schematisch ein entsprechendes Steuerungsschema 190, das in Form eines Systems realisiert werden kann, das geeignete Hardwarekomponenten, etwa Computer, Steuerungen, Mikroprozessoren, Kommunikationsleitungen und dergleichen aufweisen kann, wobei ein erster Prozess durch den Schritt 130 repräsentiert sein kann und ein zweiter dem ersten Prozess nachgeschalteter Prozess durch den RTA-Schritt 180 repräsentiert sein kann. Es sollte jedoch bedacht werden, dass das Steuerungsschema 190 in Verbindung mit beliebigen anderen Prozessen als erstem Prozess verwendet werden kann, die als effizient erachtet werden, produktspezifische Parameterschwankungen zu verringern. Insbesondere kann das Steuerungsschema 190 mehr als zwei einzelne Prozesse beinhalten. Es sei nun auf das anschauliche Ausführungsbeispiel verwiesen, das eine Reduzierung einer Parameterschwankung durch Steuern eines RTA-Parametersollwertes (Rapid Thermal Annealing) auf der Grundlage von Gatelängenvariationen und geeigneten Sensitivitätsdaten beschreibt; das Steuerungsschema 190 umfasst somit den Gateherstellungsprozess 130 und den RTA-Prozess 180, wobei insbesondere der Prozess 130 einen prozessnachgeschalteten Messschritt 135 enthält, der prozessnachgeschaltete Messdaten 135a liefert. Der Prozess 130 kann ferner einen prozessvorgeschalteten Messschritt 136 beinhalten, der entsprechende prozessvorgeschaltete Messdaten 136a erzeugt. Der Prozess 130 kann durch eine APC-Anwendung 137 gesteuert sein.
In ähnlicher Weise kann der Prozess 180 in einigen Ausführungsformen einen prozessnachgeschalteten Messschritt 185 beinhalten, in welchem prozessnachgeschaltete Messdaten 185a erzeugt werden. Der Prozess 180 kann ferner einen prozessvorgeschalteten Messschritt 186 beinhalten, der prozessvorgeschaltete Messdaten 186a erzeugt. Der Prozess 180 kann durch eine zweite APC-Anwendung 187 gesteuert sein. Es sollte beachtet werden, dass die Messschritte 135 und/oder 136 und/oder 185 und/oder 186 und damit die entsprechend erzeugten Messdaten sich nicht notwendigerweise direkt auf das betrachtete Schaltungselement beziehen, d. h. in dem vorliegenden Beispiel auf die Gateelektrode 132 und den fertiggestellten Transistor 182, sondern diese können alternativ oder zusätzlich anlagenspezifische Parameter und dergleichen betreffen. Beispielsweise kann die zweite APC-Anwendung 187 sich im Wesentlichen auf Anlagenparameter hinsichtlich der Temperatur und der Umgebungsbedingungen als prozessvorgeschaltete und prozessnachgeschaltete Messdaten 186a, 185a stützen, um das gewünschte Diffusionsverhalten zu erreichen. Ferner ist zu beachten, dass prozessvorgeschaltete und prozessnachgeschaltete Messdaten mittels einem oder mehreren zusätzlichen Prozessschritten ermittelt werden können, die zwischen der Messungen und dem eigentlichen Prozess, der auf der Grundlage der Messdaten gesteuert wird, ausgeführt werden.
Ferner umfasst das Schema 190 eine „Mehrschritt”-APC-Anwendung 191, die mit der Anwendung 137 kommuniziert und die die prozessnachgeschalteten Messdaten 136a empfängt. Die APC-Anwendung 191 ist ferner so gestaltet, um mit der Anwendung 187 zu kommunizieren und die Anwendung 187 zu steuern. In einer speziellen Ausführungsform wird das Steuern der Anwendung 187 erreicht, indem ein aktualisierter Sollwert erstellt und dieser der Anwendung 187 zugeleitet wird. Die Mehrschritt-Anwendung 191 kann ferner mit anderen APC-Anwendungen oder mit externen Quellen kommunizieren, wie dies durch 192 gezeigt ist. Insbesondere kann die Mehrschritt-Anwendung 191 über die Kommunikation 192 Sensitivitätsdaten oder Daten, die die Beziehung zwischen einem oder mehreren Produktparametern und einem oder mehreren Prozessparametern der Prozesse 130 und 180 kennzeichnen, empfangen. In anderen Ausführungsformen können entsprechende Sensitivitätsdaten in der Mehrschrittanwendung 191 gespeichert sein oder darin erzeugt werden.
Das Funktionsprinzip der Mehrschrittanwendung 191 beruht auf dem Konzept, dass ein Satz aus Produktparametern P → mit elektrischen Parametern mit einem Satz aus prozesslinieninternen Messdaten p →, etwa einem oder mehreren der prozessvorgeschalteten und prozessnachgeschalteten Messdaten 135a, 136a, 185a, 186a, durch Sensitivitäten S → in Beziehung stehen, die die Abhängigkeit der Messdaten von den Produktparametern quantifizieren. Die Parameter, die Messdaten und die Sensitivitäten können mathematisch als Vektoren und Matrizen behandelt werden und die obige Beziehung kann durch die folgende Gleichung 1 ausgedrückt werden:
P → = P(1..n) ... Produktparameter
p → = p(1..m) ... prozesslinieninterne Messdaten
S →.. ... Sensitivitäten der prozesslinieninternen Messungen auf Produktparameter P = S·p Gleichung 1
Auf der Grundlage der Gleichung 1 kann eine erwartete Abweichung P →_Delta der Produktparameter P → kann durch einen Vergleich der prozesslinieninternen Messdaten p → mit entsprechenden Sollwerten p →_T der prozesslinieninternen Messdaten p → erhalten werden. Dies wird durch die folgende Gleichung 2 ausgedrückt:
p →_T = P →_T (1..m) ... prozesslinieninterne Sollwerte P →Delta = S →·(p → – p →T) = S →·p →Delta Gleichung 2
Somit kann die Abweichung der Messdaten p → von den Sollwerten p →_T durch Anwendung der Gleichung 2 erhalten werden. Somit können neue kompensierte oder aktualisierte Sollwerte p →_{T,compensated} als eine Funktion f der Sensitivitäten S →, der prozesslinieninternen Sollwerte p →_T und der prozesslinieninternen Messdaten p → bestimmt werden, wie dies in der folgenden Gleichung 3 ausgedrückt ist:
p →_Delta = S →^–1·P → / Delta p →T,compensated = p →T – p →Delta = f (S →, p →T, p →) Gleichung 3
Die kompensierten Sollwerte p →_{T,compensated} können dann verwendet werden, um die nachgeschaltete APC-Anwendung so zu steuern, um Schwankungen der betrachteten Produktparameter zu kompensieren oder zu reduzieren. Die Sensitivitäten S → und die Funktion f können experimentell und/oder theoretisch unter Anwendung allgemeiner Kenntnisse, Erfahrung und zuvor gewonnener Messdaten bestimmt werden.
2 zeigt repräsentative Messergebnisse, die von mehreren Feldeffekttransistoren, etwa dem Transistor 182 erhalten wurden und die auf mehreren unterschiedlichen Substraten hergestellt wurden. In 2 repräsentiert die vertikale Achse die Schaltgeschwindigkeit der Feldeffekttransistoren, während die horizontale Achse die Gatelänge der entsprechenden Feldeffekttransistoren darstellt. Für das Beispiel aus 2 wurden zwei unterschiedliche Sollwerte A und B für die Gatelänge 132 entsprechend den Prozessschwankungen ermittelt, um „Hochgeschwindigkeits-”(heiße)Substrate zu erhalten, wodurch ein Verlust an Ausbeute und Zuverlässigkeit in Kauf genommen wird, und um Kandidaten mit „geringer” Geschwindigkeit (kalt) mit verbesserter Ausbeute und Zuverlässigkeit zu erhalten, wobei ein Verlust an Leistung in Kauf genommen wird. Aus 2 kann man erkennen, dass die Gatelänge der diversen Feldeffekttransistoren bei den verarbeiteten Substraten stark variiert, wobei es deutliche Ansammlungen an dem kalten Sollwert B und dem heißen Sollwert A gibt. Die Abhängigkeit der Schaltgeschwindigkeit, die hier einen elektrischen Parameter repräsentiert, von der Gatelänge 132 kann als eine lineare Funktion C beschrieben werden, obwohl andere Abhängigkeiten benutzt werden können, wenn dies als geeignet erachtet wird. Ein Ziel des Steuerungsschemas 191 in dieser anschaulichen Ausführungsform kann somit darauf abzielen, den „Abstand” im Leistungsverhalten der durch die Sollwerte A und B repräsentierten Produkte zu reduzieren, oder zumindest die Abweichung des elektrischen Parameters und anderer Parameter „heißer” und „kalter” Produkte zu verringern. D. h., Bauelemente im Gebiet D, d. h. Bauteile, die eine hohe Zuverlässigkeit, aber eine reduzierte Geschwindigkeit zeigen, können in dem RTA-Prozess 180 mit einem kompensierten Sollwert bearbeitet werden, um damit diese Bauelemente schneller zu machen. Die Bauelemente in dem Gebiet E, die eine hohe Geschwindigkeit, aber eine deutlich reduzierte Zuverlässigkeit und Ausbeute aufweisen, können in der RTA-Behandlung 180 mit einem entsprechenden Sollwert so bearbeitet werden, um die Bauelemente langsamer zu machen. Bauelemente im Gebiet F können so „verschoben” werden, um in Abhängigkeit von den Prozesserfordernissen „heiße” Bauelemente oder „kalte” Bauelemente zu erhalten.
Da die Gatelänge 132 und andere Parameter in der Produktionslinie gemessen werden können, kann die in den Messergebnissen enthaltene Information in nachfolgenden Prozessschritten verwendet werden, um andere Prozessparameter einzustellen, um damit Schwankungen elektrischer Eigenschafen der Feldeffekttransistoren zu kompensieren, die durch Änderungen der Gatelänge hervorgerufen werden. Entsprechend der zuvor beschriebenen Mehrschritt-APC-Anwendung 191 können Prozessparameter von Prozessschritten, die auf den Gateherstellungsschritt 130 folgen, so gesteuert werden, dass in dem entgültigen Bauteil die interessierenden Produktparameter innerhalb eines spezifizierten Bereichs bleiben. Dies gilt für beliebige miteinander verknüpfte, gesteuerte Prozesse, in denen die Wirkung eines Prozesses in Bezug auf einen interessierenden Produktparameter zumindest in gewissem Maße in einem oder mehreren nachgeschalteten Prozessen beeinflusst werden kann.
Ein grundlegender Mechanismus einer anschaulichen Ausführungsform, die sich auf die Prozessschritte 130 und den RTA-Schritt 180 bezieht, die zum Verringern der Schwankung der elektrischen Eigenschaft des Feldeffekttransistors verwendet werden kann, wird mit Bezug zu 3 erläutert.
In 3 ist eine schematische Querschnittsansicht dreier Variationen eines Feldeffekttransistors 182 dargestellt. Der Einfachheit halber wird die gleiche Nummerierung wie in 1a beibehalten. In dem linken Teil aus 3 ist eine erste Variation des Feldeffekttransistors 182 dargestellt. Die Gateelektrode 132 besitzt die Gatelänge 133 und der Abstand zwischen den Erweiterungsgebieten 152 definiert eine Kanallänge oder eine effektive Gatelänge 134. Im Allgemeinen ist die effektive Gatelänge 134 kleiner als die Gatelänge 133 auf Grund eines Überlapps 138 der Erweiterungsgebiete 152 mit der Gateelektrode 132. Jedoch ist es die effektive Gatelänge 134, die u. a. einen deutlichen Einfluss auf die elektrischen Eigenschaften des Feldeffekttransistors 182 ausübt. Es ist somit möglich, eine Schwankung der effektiven Gatelänge 134 zu steuern, die entsprechend dem konventionellen Prozessablauf 100, der in 1a gezeigt ist, entsprechend einer Änderung der Gatelänge 133 erhalten wird, wenn der RTA-Prozess 180 ohne Steuerung auf der Grundlage der prozessnachgeschalteten Messdaten 135a ausgeführt wird.
In dem konventionellen Prozessablauf, wie er mit Bezug zu 1 beschrieben ist, wird die maximale Ausdehnung 142 des Abstandselements 141 im Wesentlichen konstant gehalten, d. h. es tritt im Wesentlichen eine zufällig verteilte geringe Schwankung auf. Wie zuvor erläutert sind, sind die Prozessparameter und damit die gesamten Prozessschritte zur Herstellung des Abstandselements 141 gut etabliert und die Herstellung des Abstandselements 141 ist folglich gut reproduzierbar mit lediglich moderaten Schwankungen. Folglich zeigt der Überlapp 138 der Erweiterungsgebiete 152 mit der Gateelektrode 132 näherungsweise die gleichen geringen Schwankungen wie die maximale Ausdehnung 142 des Abstandselements 141, da diese maximale Ausdehnung 142 im Wesentlichen den maskierenden Effekt des Abstandselements 141 während der Implantation 150 bestimmt. Die effektive Gatelänge 138 kann signifikant durch den RTA-Schritt 180 beeinflusst werden, indem beispielsweise die Temperatur so variiert wird, um die durchschnittliche Diffusionsstrecke der Dotierstoffe der lateralen (und natürlich auch in der vertikalen) Richtung zu steuern. In der in dem linken Teil aus 2 gezeigten Variation ist die gemessene Gatelänge 133 kleiner als ein vordefinierter Sollwert der Gatelänge und folglich kann die RTA-Temperatur entsprechend reduziert werden, um im Wesentlichen eine gewünschte effektive Gatelänge 134 zu erhalten.
Im mittleren Teil aus 3 ist eine zweite Variation des Feldeffekttransistors 182 gezeigt, wobei die gemessene Gatelänge 133 im Wesentlichen gleich der gewünschten Gatelänge ist, und somit ist die effektive Gatelänge 134 im Wesentlichen gleich einem gewünschten Sollwert für einen spezifizierten Sollwert des RTA-Prozesses 180.
Der rechte Teil aus 3 zeigt eine dritte Variation des Feldeffekttransistors 182, wobei die Gatelänge 133 die gewünschte Gatelänge nach dem Gateherstellungsschritt 130 in 1 überschreitet. Folglich wird die RTA-Temperatur in dem RTA-Prozess 180 entsprechend erhöht, so dass die effektive Gatelänge 134 im Wesentlichen gleich der gewünschten effektiven Gatelänge ist, wodurch jedoch auch der Überlapp 138 vergrößert wird.
Auf Grund des variierenden Überlapps 138 kann beim Anpassen des RTA-Prozesses 180 auf die Prozessschwankungen des Schritts 130 in einigen Ausführungsformen die Sensitivität des RTA-Prozessparameters durch Simulation und/oder experimentelle Daten bestimmt werden, wobei auch der variierende Überlapp 138 berücksichtigt wird, da der Überlapp 138 eine parasitäre Kapazität in dem Transistor 182 hervorruft, die das Transistorverhalten beeinflusst. Somit kann das Variieren des RTA-Sollwertes derart, dass eine im Wesentlichen konstante effektive Gatelänge 134 erreicht wird, in einigen Ausführungsformen geeignet sein, wohingegen in anderen Ausführungsformen eine komplexere nicht-lineare Beziehung zwischen der Gatelänge 133 und der effektiven Gatelänge 134 verwendet werden kann. D. h., in 3 kann für den Transistor 182 auf der rechten Seite die effektive Gatelänge 134 so reduziert werden, dass die größere parasitäre Kapazität, die durch den vergrößerten Überlapp 138 hervorgerufen wird, berücksichtigt wird.
Somit kann mit Bezug zu 1a und 1b ein typischer Prozessablauf für das Steuerungsschema 190 auf der Grundlage der Prozesse 130 und 180 die folgenden Schritte aufweisen. Nach dem Bilden der Gateelektrode 132 werden die Gatelängen 133 zumindest einiger der Gateelektroden, die im Schritt 130 hergestellt werden, durch Messung bestimmt und werden in die APC-Anwendung 137 und dem Mehrschritt-APC-Anwendung 191, die funktionsmäßig mit den Prozessanlagen (nicht gezeigt), die im Schritt 130 verwendet werden, verbunden ist, eingespeist. Bekanntlich kann die Gatelänge beispielsweise optisch mittels eines Streumessers oder durch andere geeignete Mittel gemessen werden, die für gewöhnlich in der Produktionslinie bereitgestellt sind. Die Messergebnisse der Gatelänge werden dann als die prozessnachgeschalteten Messdaten 135a in die Mehrschritt-APC-Anwendung 191 eingespeist, die ausgebildet ist, kompensierte Sollwerte für einen oder mehrere Prozessparameter zum Einstellen von Prozessanlagen, die beim Ausführen des RTA-Prozesses 180 beteiligt sind, auszugeben. Z. B. kann der Sollwert für die maximale RTA-Temperatur der APC-Anwendung 187 zusammen mit substratspezifischen Informationen zugeführt werden, so dass die APC-Anwendung 187 das eine oder die mehreren Substrate erkennen kann, die die entsprechenden prozessnachgeschalteten Messdaten 135a hervorgebracht haben.
Anzumerken ist, dass die gemessenen Gatelängen, d. h. die prozessnachgeschalteten Messdaten 135a, die im Schritt 130 erhalten wurden, nicht notwendigerweise direkt mit dem kompensierten Sollwert für die RTA-Tempreratur korreliert sein müssen, sondern dass in einer anschaulichen Ausführungsform diese mit den Anlageparametern, die den RTA-Prozess 180 steuern, direkt korreliert sein können. D. h., die Vorwärtskopplungssteuerung, die durch die Mehrschritt-APC-Anwendung 191 erreicht wird, kann ein Steuersignal zu der entsprechenden Prozessanlage, etwa eine Laseranlage, einen RTA-Ofen und dergleichen senden, wobei eine spezifizierte Art eines Steuersignals einem gemessen Gatelängenwert oder einem gewissen Bereich an Messwerten zugeordnet ist. Eine entsprechende Korrelation kann beispielsweise in Form einer oder mehrerer Tabellen und/oder durch Berechnung bereitgestellt werden, wenn eine mathematische Darstellung der Korrelation erstellt wurde. Ferner kann in anderen Ausführungsformen die Korrelation zwischen den prozessnachgeschalteten Messdaten 135a und der schließlich verwendeten Soll-RTA-Temperatur so gewählt werden, dass, wie in 2 dargestellt ist, ein zulässiger Bereich an Gatelängen im Voraus definiert wird für eine Änderung der Soll-RTA-Temperatur. Beispielsweise wird für die prozessnachgeschalteten Messdaten 135a innerhalb der Bereiche, die um die „heiße” Sollgatelänge A und die „kalte” Sollgatelänge B gruppiert sind, keine Änderung der Soll-RTA-Temperatur bestimmt, während für Messdaten 135a innerhalb der Bereiche E, F und D kompensierte Sollwerte auf der Grundlage der zuvor etablierten Sensitivitäten erhalten werden können, wie dies auch mit Bezug zu 1b erläutert ist. Eine anschauliche Ausführungsform zum Bestimmen kompensierter Sollwerte für die Bereiche D, E und F ist nachfolgend mit Bezug zu 4 beschrieben. Die Verwendung eines Bereiches der prozessnachgeschalteten Messdaten 135a ohne die Bereitstellung kompensierter Sollwerte für die RTA-Temperatur kann vorteilhaft sein in Hinblick auf die Regelschleifenstabilisierung, da die Werte für den bzw. die betrachteten Produktparameter – in dem vorliegenden Beispiel die Bauteilgeschwindigkeit – eine gewisse Schwankung für eine gegebene Gatelänge aufweisen können, wie man aus 2 entnehmen kann. In anderen Ausführungsformen können jedoch andere Steuerungsstrategien ausgewählt werden, etwa das in Beziehung setzen des Betrags der Änderung der Soll-RTA-Temperatur zu weiteren prozessvorgeschalteten und nachgeschalteten Messdaten, die von vorgeschalteten und/oder nachgeschalteten Prozessen des Prozesses 130 gewonnen werden. Z. B. können entsprechende Sensitivitäten mit Bezug zu der Korrelation zwischen dem bzw. den betrachteten Produktparametern und den Prozess nachgeschalteten Messdaten der Kanalimplantation 120 und/oder der Erweiterungsimplantation 150 und/oder dem Abstandselement 0-Prozess 140 und dergleichen erstellt werden. In diesem Falle können die Schwankungen des betrachteten Produktparameters, d. h. in 2 die Transistorgeschwindigkeit, zumindest zu einen gewissen Grade als von einem oder mehreren der anderen Prozesse hervorgerufen gedacht werden, so dass der betrachtete Produktparameter effizienter auf einen gewünschten Wert hin eingeschränkt werden kann, wie dies beispielsweise durch die Fit-Kurve C in 2 dargestellt ist.
In einer speziellen Ausführungsform können die Sensitivität der prozessnachgeschalteten Messdaten 135a, d. h. der Gatelängenmessdaten, und die Sensitivität des RTA-Prozesses in Bezug auf die Transistorgeschwindigkeit als lineare Funktionen gewählt werden. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass die Sensitivität des RTA als in Übereinstimmung liegend mit der oben angegebenen Definition der Sensitivität S betrachtet werden kann, wenn diese von den Messdaten 185a und/oder 186a abhängt. D. h., die tatsächlich verwendete Temperatur oder die tatsächlich ausgewählte Temperatur an der RTA-Anlage kann als die prozessnachgeschalteten Messdaten bzw. die prozessvorgeschalteten Messdaten betrachtet werden, so dass die entsprechende Sensitivität eine entsprechende lineare Korrelation in dieser speziellen Ausführungsform zwischen der tatsächlich angewendeten RTA-Temperatur, den prozessnachgeschalteten Messdaten 185a oder der an der RTA-Anlage eingestellten Temperatur und den prozessvorgeschalteten Messdaten 186a beschreiben können. Ferner kann das Steuerungsschema 190 in der Mehrschritt-APC-Anwendung 191 in einer Ausführungsform in Hinblick auf eine verbesserte Steuerungsstabilität auf der Bedingung beruhen, dass der RTA-Prozess 180 innerhalb eines vordefinierten Bereichs gesteuert wird. D. h., es kann ein maximaler und minimaler Schwellwert für den Betrag der Änderung der Soll-RTA-Temperatur, die die APC-Anwendung 187 durch die Mehrschrittanwendung 191 zugeleitet wird, ausgewählt werden. In einer weiteren Ausführungsform wird ein stufenweises konstantes Modell zum Bestimmen eines kompensierten RTA-Sollwertes in Reaktion auf die prozessnachgeschalteten Messdaten 135a ausgewählt, wobei die Schrittweite und die Stufenhöhe empirisch erhalten werden können und in einigen Ausführungsformen in Überstimmung mit Messergebnissen des betrachteten Produktparameters eingestellt werden können. In ähnlicher Weise können die entsprechenden Sensitivitäten und der funktionale Zusammenhang zum Bestimmen des kompensierten Sollwertes (vergleiche Gleichung 3) angepasst oder aktualisiert werden auf der Grundlage derartiger Messdaten. In einigen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, die Steuerungsaktivität der Mehrschritt-Anwendung 191 auf die APC-Anwendung 187 zu „dämpfen”, indem beispielsweise ein entsprechender Dämpfungsfaktor oder eine Dämpfungsfunktion eingeführt wird.
Mit Bezug zu den Gleichungen 4 wird eine anschauliche Steuerungsstrategie, wie sie in die Mehrschrittanwendung 191 implementiert werden kann, bereitgestellt, in denen einige der zuvor ausgeführten Merkmale kombiniert sind, um eine hohe Stabilität in der durch das Steuerungsschema 190 etablierten Vorwärtskopplungsschleife zu erreichen.
Hierbei repräsentiert die DF die Abweichung der prozessnachgeschalteten Messdaten 135a, die hier als CD bezeichnet sind, von dem entsprechenden Sollwert CDTarget, d. h. die DF entspricht p →_Delta in Gleichung 3. CD_Deadband repräsentiert einen Bereich von Messdaten 135a, für die in der vorliegenden Ausführungsform keine Kompensation der RTA-Solltemperatur gewünscht wird, wie dies zuvor erläutert ist. CD_Damping repräsentiert einen Dämpfungsfaktor, wie dies zuvor erläutert ist, um die Wirkung der zusätzlichen Steuerung der Mehrschritt-Anwendung 191 anzupassen. S_CD und S_RTA repräsentieren die entsprechenden Sensitivitäten der Messdaten 135a und 185a und/oder 186a. In dieser Ausführungsform sind die Sensitivitäten als einzelne Zahlen vorgesehen DT_exakt repräsentiert den kompensierten Sollwert und entspricht damit p →_{T,compensated} aus Gleichung 3. Somit repräsentiert DT_exakt die Funktion f (S →, p →_T, p →) der Gleichung 3. Im nächsten Schritt der Gleichung 4 wird der kompensierte Sollwert DT_exakt in eine Form umgewandelt, die vorteilhaft in Bezug auf die Steuerungsstabilität und die praktische Durchführung ist. In dieser Ausführungsform wird die lineare Funktion DT_exakt mit Ausnahme des Totbandes, in diskrete Schritte unterteilt, wie dies zuvor erläutert ist, um die Funktion DT_round zu erhalten, wobei die Schrittweite durch den Wert RTA_Discretization bestimmt ist.
Im letzten Schritt aus Gleichung 4 kann ein maximaler Steuerungseffekt definiert werden, was in der folgenden Ausführungsform durch das Einführen einer oberen und einer unteren Grenze für die Kompensation des Sollwertes des RTA bewerkstelligt wird. Dabei repräsentiert RTA_Max_Adjust eine maximale Abweichung von einem nicht kompensierten Sollwert, d. h. von einem Sollwert, wie er von der APC-Anwendung 187 ohne Steuerung durch die übergeordnete Mehrschrittanwendung 191 bereitgestellt wird. Somit wird der Wert DT_used erhalten, der den der APC-Anwendung 187 zugeleiteten kompensierten Sollwert repräsentiert.
4 ist ein Graph, der das oben beschriebene Steuerungsschema 190 darstellt, wobei DT_used auf der vertikalen Achse in Abhängigkeit der Differenz CD der prozessnachgeschalteten Messdaten 135a und des entsprechenden Sollwerts aufgetragen ist.
Auf der Grundlage des Steuerungsschemas 190, wie es in Gleichung 4 beschrieben und in 4 gezeigt ist, wurden mehrere Substrate entsprechend der Prozesssequenz 100 bearbeitet, wobei die Prozesssteuerung eines Teils der Substrate in konventioneller Weise ausgeführt wurde, d. h. ohne das Vorsehen der Mehrschrittanwendung 191, während der andere Teil dem Steuerungsschema 190 unterworfen wurde.
5 zeigt Ergebnisse von Messungen in Bezug auf einen Produktparameter – in dem vorliegenden Beispiel die Arbeitsgeschwindigkeit der Transistoren –, wobei die Kurven C_old und H_ot die konventionell prozessierten Substrate darstellen, wohingegen die Kurven MC_old und MH_ot die Substrate repräsentieren, die unter Anwendung der Mehrschrittanwendung 191 prozessiert wurden. Wie aus den Daten ersichtlich wird, ist die Geschwindigkeitsverteilung deutlich kompakter für die Kurven MC_old und MH_ot, d. h. die Schwankung um eine mittlere Geschwindigkeit (HOT oder COLD) ist enger und die Mittelwerte der entsprechenden Verteilungen MH_ot und MC_old liegen näher an den entsprechenden Sollwerten A und B.
6 zeigt schematisch einen weiteren Produktparameter, d. h. die Produktausbeute für die beiden unterschiedlichen Geschwindigkeitssollwerte HOT und COLD. Hierbei wird deutlich, dass die Produktionsausbeute für die mit dem Schema 191 (MC_old) gesteuerten Substrate lediglich eine geringe Beeinträchtigung in der Ausbeute zu Gunsten einer höheren Geschwindigkeit aufweisen im Vergleich zu den konventionell bearbeiteten Substraten (C_old), während die Substrate (MH_ot) eine deutliche erhöhte Produktionsausbeute im Vergleich zu den konventionellen Substraten (H_ot) zu zeigen.
Somit wird eine deutlichere Verbesserung im Vergleich zu der konventionellen APC-Steuerungsstrategie erreicht. Man kann leicht erkennen, dass das Steuerungsschema 190 in einer beliebigen gewünschten Form eingerichtet werden kann, beispielsweise als eine Einzelanlage, die mit den APC-Anwendungen, die in der Sequenz 100 enthalten sind, in einer beliebigen Hardware- und/oder Softwarerepräsentation verbunden ist. In anderen Fällen können die APC-Anwendungen und die Mehrschritt-Anwendung 191 als eine kombinierte Hardware- und/oder Softwareanwendung bereitgestellt werden, beispielsweise als ein Teil eines übergeordneten Fabrikmanagementsystems. Ferner kann das Steuerungsschema 190 auf Einzelsubstratbasis angewendet werden, d. h. der kompensierte Sollwert für die APC-Zielanwendung kann für jedes Substrat auf der Grundlage entsprechender Messdaten, die mit diesem Substrat in Beziehung stehen, bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen können Messdaten von einem oder mehreren Substraten gewonnen werden und können in der Gesamtheit, beispielsweise durch Mittelwertbildung, angewendet werden, um mehrere nachfolgende Substrate auf der Grundlage der Gesamtheit der Daten zu steuern, wodurch ein gemeinsamer kompensierter Sollwert für die mehreren Substrate bereitgestellt wird.
Des weiteren können die verwendeten Sensitivitäten in komplexeren Beziehungen vorgesehen werden als durch das Annehmen einer linearen Abhängigkeit. Beispielsweise können gut bekannte Fit-Algorithmen eingesetzt werden, um eine Relation zwischen Messdaten des betrachteten elektrischen Parameters und den prozessnachgeschalteten Messdaten zu erhalten. Die gewonnene Fit-Kurve kann dann diskretisiert werden, um eine Vektordarstellung zu definieren, die ein verbessertes Handhaben der Sensitivität in dem Steuerungsschema 190 ermöglicht.
Es gilt also: die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Steuerungstechnik bereit, in der konventionelle APC-Steuerungsstrategien einzelner Prozesse durch eine übergeordnete APC-Anwendung verbessert werden können, die einen oder mehrere einzelne Prozesse steuert, um eine synergetische Wirkung in Bezug auf einen oder mehrere Produktparameter, etwa Geschwindigkeit, Ausbeute, Zuverlässigkeit und dergleichen zu erreichen. Die übergeordnete APC-Anwendung steuert auf der Grundlage von Messdaten mindestens eines zuvor ausgeführten Prozesses mindestens einen nachgeordneten RTA-Prozess, um Schwankungen des zumindest einen zuvor ausgeführten Prozesses zu reduzieren. Der mindestens eine zuvor ausgeführte Prozess enthält die Herstellung einer Gateelektrode.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Transistorelements, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen eines ersten gesteuerten Herstellungsprozesses zur Herstellung einer Gateelektrode auf der Grundlage erster Prozessmessdaten, die die Gatelänge angeben, und eines ersten Sollwertes, um eine erste Vorstufe des Schaltungselements zu bilden; Durchführen eines zweiten gesteuerten Herstellungsprozesses in Form eines schnellen thermischen Ausheizschritts (RTA) auf der Grundlage zweiter Prozessmessdaten und eines zweiten Sollwertes, um aus der ersten Vorstufe eine zweite Vorstufe des Schaltungselements zu bilden; wobei Durchführen des zweiten gesteuerten Herstellungsprozesses umfasst: Einstellen des zweiten Sollwertes auf der Grundlage der ersten Prozessmessdaten und einer Korrelation zwischen den ersten und zweiten Prozessmessdaten und einem Produktparameter, der als eine elektrische Eigenschaft des Schaltungselements zumindest die Schaltgeschwindigkeit enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Korrelation eine Sensitivität der ersten und zweiten Messdaten in Bezug auf eine Werteänderung des Produktparameters repräsentiert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die ersten Messdaten prozessnachgeschaltete Prozessdaten enthalten, die eine Eigenschaft der ersten Vorstufe spezifizieren.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei die ersten Messdaten prozessvorgeschaltete Messdaten aufweisen und wobei der erste Herstellungsprozess auf der Grundlage der prozessvorgeschalteten und der prozessnachgeschalteten Prozessdaten gesteuert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern des zweiten gesteuerten Herstellungsprozesses Bestimmen eines kompensierten Sollwertes für den zweiten gesteuerten Herstellungsprozess umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schaltungselement auf einem ersten Substrat gebildet wird, die ersten Messdaten für das erste Substrat erhalten werden und der zweite gesteuerte Herstellungsprozess auf der Grundlage der ersten Messdaten für das erste Substrat gesteuert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schaltungselement auf mehreren Substraten gebildet wird und wobei der zweite gesteuerte Herstellungsprozess für die mehreren Substrate auf der Grundlage der ersten Messdaten, die von den mehreren Substraten gewonnen werden, gesteuert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweiten Prozessmessdaten zweite prozessnachgeschaltete Messdaten aufweisen und der zweite Herstellungsprozess auf der Grundlage der zweiten prozessnachgeschalteten Messdaten gesteuert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweiten Prozessmessdaten zweite prozessvorgeschaltete Messdaten aufweisen und wobei der zweite Herstellungsprozess auf der Grundlage der zweiten prozessvorgeschalteten Messdaten gesteuert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite gesteuerte Herstellungsprozess APC-Anwendungen sind, die auf der Grundlage der ersten bzw. zweiten Messdaten und dem ersten bzw. zweiten Sollwert für den ersten bzw. zweiten Herstellungsprozess bestimmen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei Steuern des zweiten gesteuerten Herstellungsprozesses das Bestimmen einer kompensierten Solltemperatur für den RTA-Prozess und das Steuern des RTA-Prozesses auf der Grundlage der kompensierten Solltemperatur umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bestimmen des kompensierten Sollwertes Erstellen einer oberen und einer unteren Grenze für den kompensierten Sollwert umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei Bestimmen des kompensierten Sollwertes das Bestimmen eines Wertebereichs für die ersten Prozessmessdaten umfasst, für die der kompensierte Sollwert im Wesentlichen gleich einem Sollwert ist, der in dem zweiten gesteuerten Herstellungsprozess verwendet wird.
Das Verfahren nach Anspruch 11, wobei Bestimmen des kompensierten Sollwertes das Bestimmen eines Gewichtungsfaktors zur Einstellung eines Steuerungseffekts des kompensierten Sollwerts umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Transistorselements, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen eines ersten Herstellungsprozesses, der mittels einer ersten APC-Anwendung gesteuert wird, um eine Gateelektrode des Schaltungselements zu bilden; Durchführen eines schnellen thermischen Ausheizprozesses (RTA), der von einer zweiten APC-Anwendung gesteuert wird, um aus der ersten Vorstufe eine zweite Vorstufe des Transistorelements zu bilden; wobei Durchführen des schnellen Ausheizprozesses auf der Grundlage der ersten APC-Anwendung umfasst: Einstellen eines Sollwertes der zweiten APC-Anwendung auf der Grundlage der ersten APC-Anwendung und der zweiten APC-Anwendung und einer Korrelation zwischen Produktmessdaten, die den Produktparameter kennzeichnen, und Messdaten der ersten und zweiten APC-Anwendung, wobei der Produktparameter als eine elektrische Eigenschaft des Transistorelements zumindest dessen Schaltgeschwindigkeit enthält.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Steuern des schnellen thermischen Ausheizprozesses umfasst: Bestimmen einer Korrelation, die eine Sensitivität von Messdaten, die in der ersten und/oder der zweiten APC-Anwendung angewendet werden, auf eine Änderung in den Produktmessdaten quantitativ ausdrückt.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei die erste APC-Anwendung auf zumindest ersten prozessnachgeschalteten Messdaten basiert und das Steuern des schnellen thermischen Ausheizprozesses auf der Grundlage der ersten prozessnachgeschalteten Messdaten ausgeführt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei Steuern des schnellen thermischen Ausheizprozesses Bestimmen eines kompensierten Sollwertes für die zweite APC-Anwendung umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 15, das ferner umfasst: Ausführen eines dritten Herstellungsprozesses zur Herstellung einer dritten Vorstufe des Schaltungselements, wobei der dritte Herstellungsprozess durch eine dritte APC-Anwendung gesteuert wird, wobei das Verfahren ferner das Steuern des dritten Herstellungsprozesses auf der Grundlage der ersten, der zweiten und der dritten APC-Anwendung umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die ersten Messdaten, die in der ersten APC-Anwendung verwendet werden, kennzeichnend sind für eine Gatelänge der Gateelektrode.
Mehrschritt-APC-Steuerungssystem mit: einer ersten APC-Steuerung, die ausgebildet ist, einen ersten Herstellungsprozess zur Herstellung einer Gateelektrode eines Transistorelements zu steuern; einer zweiten APC-Steuerung, die ausgebildet ist, einen schnellen thermischen Ausheizschritt (RTA) zu steuern; einer Steuereinheit, die mit der ersten und der zweiten APC-Steuerung verbunden ist, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, einen kompensierten Sollwert für die zweite APC-Steuerung auf der Grundlage von Messdaten, die von der ersten APC-Steuerung verwendet werden, und Sensitivitätsinformationen, die die Messdaten mit einem Produktparameter des durch mindestens den ersten und Herstellungsprozess und den schnellen thermischen Ausheizprozess zu bildenden Transistorelements in Beziehung setzen, zu steuern, wobei der Produktparameter als eine elektrische Eigenschaft zumindest die Schaltgeschwindigkeit des Transistorelements enthält.