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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere das Gebiet das Abscheidens
von Materialien mittels eines Zweischrittabscheideprozesses oder
eines Mehrschrittabscheideprozesses.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Während des
Vorgangs zur Herstellung moderner Halbleiterbauelemente, etwa moderner
CPU's, werden eine
Vielzahl unterschiedlicher Materialschichten aufeinander abgeschieden
und strukturiert, um die gewünschten
Strukturelemente zu bilden. Im Allgemeinen sollen aufeinanderfolgende
Materialschichten eine gute Haftung zueinander aufweisen, wobei
gleichzeitig die Integrität
jeder einzelnen Schicht bewahrt bleibt, d. h. eine chemische Reaktion
benachbarter Schichten und/oder eine Diffusion von Atomen von einer
Schicht in die andere Schicht sollte vermieden werden. Um diese
Erfordernisse zu erfüllen,
ist häufig
eine Zwischenschicht erforderlich, um eine gute Haftung bereitzustellen
und um die Diffusion und damit eine unerwünschte Störung zwischen benachbarten
Materialien während
der Bearbeitung und des Betriebs zu unterdrücken. Ein typisches Beispiel
für derartige
Erfordernisse bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist
die Ausbildung von Verbindungspfropfen und Metallverbindungen, wobei Öffnungen
und Gräben,
die ein unteres Gebiet und ein Seitenwandgebiet aufweisen, mit einer
entsprechenden Zwischenschicht versehen werden müssen, d. h. einer leitenden
Barrierenschicht, so dass ein nachfolgend abgeschiedenes leitendes
Material eine gute Haftung zu der umgebenden dielektrischen Schicht
aufweist und eine unerwünschte
Wechselwirkung während der
Bearbeitung und des Betriebs vermieden wird. In modernen Halbleiterbauelementen
können
die Verbindungspfropfen aus Metall auf Wolframbasis hergestellt
werden, das in einem dielektrischen Material vorgesehen wird, das
typischerweise aus Siliziumdioxid aufgebaut ist und eine untenliegende Ätzstoppschicht
besitzt, die aus Siliziumnitrid hergestellt ist.
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Andere
Beispiele für
die Herstelldung von Kontaktpfropfen betreffen kupferbasierte Techniken.
Beispielsweise wird in modernen integrierten Schaltungen häufig Kupfer
als leitendes Material zur Herstellung elektrischer Verbindungen
zwischen den Schaltungselementen eingesetzt. Zu diesem Zweck werden
eine oder mehrere Verdrahtungsebenen oder Schichten vorgesehen,
die Metallleitungen und Metallgebiete aufweisen, die die elektrischen
Verbindungen bilden. Obwohl Aluminium ein gut erprobtes Metall in
der Halbleiterindustrie ist, werden in modernen integrierten Schaltungen
gut leitende Metalle, etwa Kupfer und Legierungen davon, zunehmend
eingesetzt, um den hohen Stromdichten Rechnung zu tragen, die während des
Betriebs der Bauelemente angetroffen werden, da die ständig fortschreitende
Reduzierung der Strukturgrößen auch
zu geringeren Abmessungen der Metallleitungen und Kontaktdurchführungen
führt.
Folglich enthalten die Metallisierungsschichten Metallleitungen
und Kontaktdurchführungen,
die aus Kupfer und Kupferlegierungen aufgebaut sind. Um die erforderliche
Haftung und die diffusionsblockierenden Eigenschaften im Hinblick
auf das Kupfer bereitzustellen, wird typischerweise eine leitende
Barrierenschicht vorgesehen. Typische Materialien für die Barrierenschicht
sind Tantal, Tantalnitrid, Titan, Titannitrid und dergleichen. Die
Kupfermetallisierungsschicht kann auf der Grundlage gut etablierter
Einzeldamaszener- oder Dual-Damaszener- oder Einlegetechniken hergestellt
werden, in denen eine dielektrische Schicht zunächst abgeschieden und nachfolgend
so strukturiert wird, dass Kontaktlochöffnungen oder Gräben ausgebildet
sind, die dann gemeinsam oder separat mit dem kupferbasierten Material
gefüllt
werden. Die Gräben
und Kontaktlocher werden nachfolgend mit einem geeigneten Barrierenmaterial
bedeckt, wobei daraufhin Kupfer eingefüllt wird mittels Elektroplattieren
oder anderen geeigneten Abscheideverfahren. In anderen Damaszener-Abläufen wird
eine Kontaktlochschicht gebildet und nachfolgend wird das Zwischenschichtdielektrikumsmaterial
in einer geeigneten Dicke so abgeschieden, dass darin Gräben gebildet
werden, um die entsprechenden Metallleitungen aufzunehmen. Anschließend wird
die Barrierenschicht auf der Grundlage gut etablierter Verfahren
hergestellt, beispielsweise mittels Sputter-Techniken oder CVD-Verfahren.
Auf der Barrierenschicht wird eine Kupfersaatschicht vorgesehen,
was beispielsweise durch Sputtern erfolgt. Das Auffüllen mit
dem kupferbasierten Metall kann dann durch Sputter-Abscheideverfahren
oder Plattierungsverfahren, beispielsweise in Form von Elektroplattieren
oder stromlosen Plattieren, erfolgen. Nach dem Einfüllen des
kupferbasierten Metalls zur Herstellung der Metallleitungen wird überschüssiges Material,
etwa überschüssiges Kupfer
und überschüssiges Barrierenmaterial
durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP), elektrochemisches Polieren,
und dergleichen entfernt.
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Im
Allgemein ist der elektrische Widerstand des Barrierenschichtmetalls
deutlich höher
als der Widerstand des wolframbasierten Materials, das den Kontaktpfropfen
bildet, so dass die Dicke der Barrierenmetallschicht möglichst
klein gewählt
wird, um einen unerwünschten
Anstieg des Gesamtwiderstands des Kontaktpfropfens zu vermeiden.
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In
modernen integrierten Schaltungen werden Öffnungen (sogenannte Vias oder
Kontaktlochöffnungen)
hergestellt, die ein Aspektverhältnis
aufweisen, das bis zu ungefähr
8:1 oder größer sein
kann, wobei die Öffnung
einen Durchmesser von 0,1 μm
oder kleiner aufweist. Das Aspektverhältnis derartiger Öffnungen
ist im Allgemeinen als das Verhältnis
der Tiefe der Öffnung
zur Breite der Öffnung
definiert. Daher ist es äußerst schwierig,
eine dünne
gleichmäßige Barrierenmetallschicht
an den gesamten Seitenwänden
und insbesondere an den unteren Ecken zu bilden, um damit in effizienter
Weise einen direkten Kontakt des Metalls mit dem umgebenden dielektrischen
Material zu verhindern. Anders ausgedrückt, es ist schwierig, eine
Barrierenmetallschicht zu bilden, die in geeigneter Weise alle Oberflächen der Öffnungen
abdeckt, während
sie andererseits möglichst
dünn ist.
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Ein
Beispiel eines Kontaktpfropfens, wie er zuvor beschrieben ist, ist
ein Zwischenverbindungspfropfen zur Herstellung einer Verbindung
zu einem Schaltungselement, etwa einem Transistor, der über einem
geeigneten Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Das Schaltungselement
kann aus einem oder mehreren Kontaktgebieten, etwa einer Gateelektrode
und Drain- und Sourcegebieten aufgebaut sein. Das Schaltungselement ist
von einem dielektrischen Material bedeckt, das eine Kontaktätzstoppschicht,
die aus Siliziumnitrid hergestellt sein kann, und ein Zwischenschichtdielektrikumsmaterial
aufweist, das typischerweise Siliziumdioxid ist. In dem dielektrischen
Material werden Kontaktöffnungen
so gebildet, dass diese eine Verbindung zu den entsprechenden Kontaktgebieten
des Schaltungselements herstellen. In den Kontaktöffnungen
wird eine leitende Barrierenschicht, beispielsweise eine Titanbeschichtung
und eine Titannitridschicht in einer Wolframkontakttechnologie innerhalb
der Kontaktöffnungen
gebildet. Die Titanbeschichtung und die Titannitridschicht werden so
gebildet, dass die Zuverlässigkeit
des nachfolgenden Abscheideprozesses eines wolframbasierten Materials
verbessert wird.
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Wie
bereits zuvor erwähnt
ist, können
die Beschichtungen und die Barrierenschichten, die zuvor beschrieben
sind, auf der Grundlage einer ionisierten physikalischen Dampfabscheidung,
etwa der Sputter-Abscheidung hergestellt werden. Der Begriff „Sputtern” oder „Sputter-Abscheidung” beschreibt
einen Mechanismus, in welchem Atome von einer Oberfläche eines
Zielmaterials herausgeschleudert werden, wenn dieses von Teilchen
mit ausreichend hoher Energie getroffen wird. Das Sputtern wurde
zu einer vorherrschenden Technik für das Abscheiden von Titan,
Titannitrid und dergleichen. Obwohl im Prinzip eine verbesserte
Stufenbedeckung durch Verwendung von CVD-Verfahren erreicht werden
kann, wird die Sputter-Abscheidung häufig das Abscheiden einer Beschichtung
aus den folgenden Gründen
angewendet.
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Die
Sputter-Abscheidung ermöglicht
eine relativ gleichmäßige Abscheidung
von Schichten über
großflächige Substrate
hinweg, da das Sputtern auf der Grundlage großflächiger Zielmaterialien bewerkstelligt
werden kann. Die Steuerung der Schichtdicke durch die Sputter-Abscheidung ist relativ
einfach im Vergleich zur CVD-Abscheidung und kann erreicht werden,
indem ein konstanter Satz an Betriebsbedingungen ausgewählt wird,
wobei dann die Abscheidezeit so eingestellt wird, dass die gewünschte Schichtdicke
erreicht wird. Ferner kann die Zusammensetzung von Verbindungen,
etwa Titannitrid, einfacher und präziser in Sputter-Abscheideprozessen
im Vergleich zu CVD (chemische Dampfabscheidung) gesteuert werden.
Des weiteren können
die Oberflächen
der zu bearbeitenden Substrate durch Sputtern vor dem eigentlichen
Abscheiden der Schicht gereinigt werden, so dass eine Kontamination
der Oberfläche
effizient entfernt werden kann und eine erneute Kontamination vor
dem eigentlichen Abscheideprozess effizient unterdrückt werden
kann. Für
eine effiziente Abscheidung eines moderat dünnen Materials innerhalb der
Kontaktöffnungen,
die ein moderat hohes Aspektverhältnis
aufweisen, werden sogenannte ionisierende Sputter-Abscheideverfahren
eingesetzt, in denen die Zielatome, die aus dem Zielmaterial freigesetzt
werden, effizient mittels einer entsprechenden Plasmaumgebung ionisiert
werden, während
diese sich in Richtung auf das Substrat bewegen. Auf der Grundlage
einer Gleichstrom-(DC) oder Hochfrequenz-(RF)Vorspannung kann die
Richtungstreue der sich bewegenden Zielatome deutlich verbessert
werden, wodurch das Abscheiden des Zielmaterials an der Unterseite
der Kontaktöffnungen
selbst bei hohen Aspektverhältnissen
ermöglicht
wird.
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Abhängig von
den jeweiligen Prozessparametern kann die Schichtdicke an der Unterseite
der Kontaktöffnung
deutlich größer sein
im Vergleich zu einer Dicke an den Seitenwänden der Kontaktöffnungen.
Insbesondere an unteren Seitenwandbereichen kann die entsprechende
Materialdicke kleiner sein im Vergleich zur Dicke an der Unterseite
der Kontaktöffnung.
Es ist jedoch eine zuverlässige
und damit minimale Schichtdicke erforderlich, insbesondere an den
unteren Seitenwandbereichen, um damit eine nachteilige Wechselwirkung des
nachfolgend abgeschiedenen Wolframs und der dielektrischen Schicht
im Wesentlichen zu verhindern.
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Wie
zuvor beschrieben ist, kann eine Abscheidung von Materialien innerhalb
von Kontaktlöchern
mit großem
Aspektverhältnis
durch chemische Dampfabscheideprozesse oder physikalische Dampfabscheideprozesse
ausgeführt
werden. Wie jedoch zuvor angegeben ist, gibt es gewisse Konfigurationen,
in denen es wünschenswert
ist, die physikalische Dampfabscheidung einzusetzen, obwohl chemische
Dampfabscheideprozesse eine größere Fähigkeit
aufweisen, die Oberfläche
der Löcher
mit großem
Aspektverhältnis
gleichförmiger
zu bedecken. Ein wesentliches Verfahren zum Abscheiden von Schichten
mittels der physikalischen Dampfabscheidung ist das Sputtern. Ein
Problem, das mit dem Erhalten einer guten Abdeckung an der Unterseite
unter Anwendung der physikalischen Dampfabscheidung verknüpft ist,
ist der Materialüberhang
an der Schulter, d. h. an der Ecke der Seitenwände und der oberen Fläche der
Kontaktöffnungen.
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1a zeigt
schematisch ein Beispiel eines Kontaktlochs 10 in einer
dielektrischen Schicht 12, wobei das Kontaktloch Seitenwände 13 und
eine Unterseite 14 aufweist. 1b zeigt
das Kontaktloch 10 aus 1a in
einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium, wobei eine Materialschicht 16 auf
der dielektrischen Schicht 12 und in dem Kontaktloch 10 abgeschieden
ist. An oberen Ecken 18 ist ein Materialüberhang 20 ausgebildet.
Ein derartiger Materialüberhang 20 behindert
die geeignete Füllung
des Kontaktlochs 10 und behindert ferner das Abscheiden
von Material 16 an den Seitenwänden 13 des Kontaktlochs 10.
Ein weiteres Problem ist das Erreichen einer angemessenen Stufenbedeckung
an der Unterseite. Insbesondere ist die Schichtdicke der Materialschicht 16 an
Seitenwänden 13 in
der Nähe
der Unterseite 14 des Kontaktlochs 10 kleiner im
Vergleich zur Dicke der Materialschicht auf der dielektrischen Schicht 12,
wie dies in 1b gezeigt ist. Um dieses Problem
zu lösen,
wurde vorgeschlagen, einen zweistufigen bzw. einen Zweischrittsputterprozess
auszuführen,
wobei während
eines ersten Schrittes ein gewünschtes
Material in dem Kontaktloch abgeschieden wird. Während dieses Abscheideprozesses
kann sich eine Schulter an dem oberen Rand des Kontaktlochs bilden,
wie in 1b gezeigt ist. Nachfolgend
wird in einem Rück-Sputter-Schritt
die Schulter entfernt oder zumindest verringert. Das Rücksputtern
kann ausgeführt
werden, indem eine Vorspannung an das Substrat angelegt wird und/oder
indem eine Änderung
im Arbeitsgas herbeigeführt
wird, beispielsweise im Hinblick auf den Druck und/oder die Zusammensetzung.
Die Zeitdauer für
diesen Rück- Sputter-Schritt kann
im Bereich von weniger als 60 Sekunden liegen. Das Rück-Sputtern
führt ferner
zu einer Umverteilung der zurück-gesputterten Atome,
wovon ein Teil tiefer in dem Kontaktloch wieder abgeschieden wird,
wodurch die Stufenbedeckung verbessert wird. Durch geeignetes Wählen von
Prozessparametern kann eine relativ gleichmäßige Schichtdicke der Materialschicht 16 entlang
den Seitenwänden 13 des
Kontaktlochs 10 erreicht werden, indem ein Rücksputter-Schritt
ausgeführt
wird, wie in 1c angegeben ist. Ferner wird
ein abgeschrägter
oberer Rand 22 der Materialschicht 16 an der Ecke 18 für gewöhnlich erreicht,
was vorteilhaft ist für
das nachfolgende Auffüllen des
verbleibenden Loches 24.
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Im
Allgemeinen zeichnen sich Metallsputter-Abscheideprozesse durch
eine Abnahme der Abscheiderate bei fortschreitender Gebrauchsdauer
des Sputter-Zielmaterials aus. Die Abnahme und Inkonsistenzen in der
Abscheiderate werden durch zahlreiche Gründe hervorgerufen. Es kann
sich Material auf den Kammerabschirmelementen aufbauen, beispielsweise
einem Kollimator. Ferner kann eine Erosion des Zielmaterials die Sputter-Gleichmäßigkeit über dem
Zielmaterial beeinflussen. Es kann die dem Zielmaterial zugeführte Leistung
variieren und somit zu Schwankungen in der Sputter-Abscheiderate
führen.
Fluktuationen im Gasdurchfluss und Druck können ebenso zu Schwankungen
in der Abscheiderate führen.
Bei einem Zweischrittmetallsputterabscheideprozess und/oder einem
Mehrschrittmetallsputterabscheideprozess ist es schwierig die Abnahme
der Abscheiderate zu kompensieren. Ein übliches Verfahren einer Kompensation
mittels einer offenen Regelschleife, wie es typischerweise intern
in der Sputter-Anlage eingesetzt wird, ist auf einfache Einzelschrittprozesse
begrenzt.
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Die
US 2005/0233582 A1 offenbart
einen Dreifachabscheideprozess, der einen Sputter-Schritt, einen Rück-Sputter-Schritt
und einen Flash-Sputter-Schritt umfasst. In einer Ausführungsform
wird die Dicke der abgeschiedenen Schicht an einer kritischen Position
gemessen, um einen gewünschten
Wert für
mindestens einen spezifizierten Prozessparameter des Flash-Sputter-Schrittes
auf der Basis des gemessenen Wertes zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen
können
die Parameter des Flash-Abscheideschrittes im Voraus ausgewählt werden,
z. B. um eine spezifizierte Abscheiderate zu erhalten. Ein entsprechender
Parametersatz kann durch Testläufe
und anschließende
Dickenmessungen erhalten werden.
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Die
US 2004/0137714 A1 offenbart
ein Abscheideverfahren in dem eine Bodenbarrierenschicht und weitere
Barrierenschichten abgeschieden werden, so dass gewünschte Haftbedingungen
sowohl im Boden als auch im Seitenwandbereich der Kontaktdurchführungen
erreicht werden. Der Abscheideprozess kann Sputter- und Rück-Sputter-Schritte
umfassen, wobei eine Vorspannung für eine spezifizierte Abscheideanlage
und einen gegebenen Prozessparametersatz vor der Abscheidung bestimmt
werden kann.
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Die
DE 10 2005 046 972
A1 offenbart ein Verfahren für eine fortschrittliche Prozesssteuerung
unter Anwendung einer Kombination aus gewichteten relativen Voreinstellungswerten,
um Beschränkungen
durch die Abtastrate in einem APC-Steuerungsschema effektiv zu kompensieren.
Die Steuerung kann zum Steuern einer Fertigungsumgebung, die mehrere
Prozessanlagen, wie Abscheideanlagen, Implantationsanlagen, Ätzanlagen,
CMP-Anlagen oder Photolithographieanlagen aufweist, eingesetzt werden.
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Es
ist die deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Abscheideprozess
von Materialschichten in Kontaktlöchern zu verbessern.
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Überblick über die Erfindung
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik
zum Steuern einer Mehrschritt-Abscheidetechnik, die mindestens zwei
Teilprozesse aufweist, in denen unterschiedliche Prozessparametersätze angewendet
werden. Die Prozessparameter der mindestens zwei Teilprozesse enthalten
mindestens einen Prozessparameter, der im Weiteren als ein erster
Prozessparameter bezeichnet wird, für den ein tatsächlicher
Wert erzeugt wird, indem mindestens ein vorhergehender Wert des
entsprechenden ersten Prozessparameters berücksichtigt wird.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch das Verfahren gemäß Anspruch
1 und das Abscheidesystem gemäß Anspruch
9 gelöst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
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, in denen:
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1a bis 1c schematisch
Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während der
Herstellung einer Materialschicht 16 mittels eines Sputter-Prozesses
und eines Rück-Sputter-Prozesses
zeigen;
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2 schematisch
ein Abscheidesystem gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 schematisch ein Verfahren gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der Erfindung und ein entsprechendes Modell für einen Abscheideprozess zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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2 zeigt
ein Abscheidesystem 100 gemäß anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Das Abscheidesystem 100 umfasst
eine Scheibenaufnahmeeinheit 102, die ausgebildet ist,
eine Scheibe 104 aufzunehmen. Die Scheibenaufnahmeeinheit 102 kann
in beliebiger geeigneter Weise ausgebildet sein, um die Scheibe 104 aufzunehmen.
Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Scheibenaufnahmeeinheit 102 eine Scheibenrückhalteeinheit
(nicht gezeigt), um die Scheibe 104 auf der Scheibenaufnahmeeinheit 102 gemäß gut etablierter
Techniken zu fixieren. Z. B. kann eine Scheibenrückhalteeinheit me chanische Halter
oder einen Ansaugeinlass (nicht gezeigt) aufweisen, um einen Druck
zwischen der Scheibe 104 und der Scheibenaufnahmeeinheit 102 zu
reduzieren.
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Das
Abscheidesystem 100 umfasst ferner eine Abscheideeinheit 106.
Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
ist die Abscheideeinheit 106 eine Sputter-Abscheideeinheit
mit einer Zielmaterialhalterung 108 und einem Zielmaterial
bzw. einem Target 110. Das Zielmaterial 110 ist
so positioniert, dass es der Scheibe zugewandt ist. Ein Plasma 112 wird
mittels einem Plasmagenerator (nicht gezeigt) erzeugt. Beispielsweise
enthält
der Plasmagenerator eine Anodenelektrode, von der beim Anlegen einer
geeigneten Spannung (beispielsweise 600 Volt) zwischen einer Anodenelektrode
und dem Zielmaterial Elektronen von dem Ziel abgegeben werden, die
in Richtung der Anodenelektrode wandern, wobei sie das Arbeitsgas 114 ionisieren
und damit das Plasma 112 erzeugen. Gemäß anderen Ausführungsformen
werden andere Arten an Plasmageneratoren eingesetzt, beispielsweise
Plasmageneratoren unter Anwendung von RF-Sendern. Durch Anlegen
einer Spannung zwischen der Substrataufnahmeeinheit 102 und
dem Zielmaterial 110 werden Ionen des Plasmas 112 in Richtung
des Zielmaterials 110 beschleunigt und treffen auf das
Zielmaterial 110, um damit Zielmaterial herauszulösen, das
sich in Richtung der Scheibe 104 bewegt, um darauf eine
gewünschte
Materialschicht 116 des Zielmaterials zu bilden. Wenn die
gewünschte
Materialschicht 116 eine Zusammensetzung ist, beispielsweise
einer Legierung, kann bereits das Zielmaterial aus der Zusammensetzung
aufgebaut sein. In anderen Ausführungsformen
werden mehrere Zielmaterialien vorgesehen, die gleichzeitig oder
abwechselnd in dem Sputterbetrieb verwendet werden. Es sollte beachtet
werden, dass 2 und insbesondere die Dicke
der Materialschicht 116 und der Scheibe 104 nicht
maßstabsgetreu
sind, sondern zum Zwecke der Darstellung übertrieben dargestellt sind.
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Das
Abscheidesystem umfasst ferner eine Steuereinheit 118,
die ausgebildet ist, die Abscheideeinheit 106 so zu steuern,
das diese Teilprozesse ausführt,
beispielsweise die Materialschicht 116 auf der Scheibe 104,
die in der Scheibenaufnahmeeinheit 102 fixiert ist, mittels
eines Abscheideprozesses abzuscheiden. Beispielsweise ist die Steuereinheit 118 ausgebildet,
die Abscheideeinheit 106 so zu steuern, dass ein Sputter-Prozess
ausgeführt
wird, wie dies zuvor beschrieben ist. Der Abscheideprozess besitzt
mindestens zwei Prozessschritte, in denen unterschiedliche Parametersätze angewendet
werden. Ein Satz aus Prozessparametern bzw. ein Prozessparametersatz
umfasst eine Reihe von Prozessparametern, beispielsweise einen Prozessparameter
oder zwei oder mehr Prozessparameter.
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Ein
Prozessparameter kann ein beliebiger Parameter sein, der den Abscheideprozess
beeinflusst, beispielsweise eine Temperatur, oder der ein Ergebnis
anderer Prozessparameter ist, beispielsweise eine Abscheiderate.
Z. B. kann ein Prozessparameter des zuvor erläuterten Sputter-Prozesses ein
beliebiger Parameter, der mit dem Plasmagenerator in Verbindung
steht, die Vorspannung zwischen dem Zielmaterial 110 und der
Scheibe 104, der Abstand zwischen dem Zielmaterial 110 und
dem Substrat 104, die Temperatur des Arbeitsgases 114,
der Druck des Arbeitsgases 114, eine Durchflussrate des
Arbeitsgases 114 in der Kammer 120, die die Abscheideeinheit 106 und
die Scheibe 104 aufnimmt, eine effektive Abscheiderate
für das
Abscheiden bzw. Entfernen von Material 116, etc., sein.
Es sollte beachtet werden, dass obwohl einige der zuvor genannten
Prozessparameter, beispielsweise die Parameter, die mit dem Plasmagenerator
in Beziehung stehen, mit einem Sputter-Abscheideprozess verknüpft sind,
andere der zuvor genannten Prozessparameter geeignete Prozessparameter
für andere
Abscheideverfahren sein können,
beispielsweise die Temperatur, der Druck und die Durchflussrate
der Arbeitsgase.
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Die
Steuerung 118 ist ausgebildet, um die Materialschicht 116 gemäß dem Abscheideprozess
abzuscheiden, indem ein aktueller Wert für mindestens einen ersten Prozessparameter
der Prozessparameter erzeugt wird, indem der entsprechende erste
Prozessparameter mit mindestens einem vorhergehenden Wert, der in
einem Speicher 122 gespeichert ist, berücksichtigt wird. Beispielsweise
ist die Steuereinheit 118 ausgebildet, die letzten 5 Werte
eines ersten Prozessparameters in dem Speicher 122 abzulegen
und diese letzten 5 Werte des entsprechenden ersten Prozessparameters
zu berücksichtigen,
um einen tatsächlichen
Wert bzw. einen aktuellen Wert des entsprechenden Prozessparameters
zu erzeugen. Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
wird für
jeden ersten Prozessparameter die gleiche Anzahl an vorhergehenden
Werten in dem Speicher 122 abgelegt. Gemäß anderer
Ausführungsformen
wird für
jeden der ersten Prozessparameter eine individuelle Anzahl an vorhergehenden
Werten in dem Speicher 122 abgelegt. Die Anzahl der vorhergehenden Werte,
die in dem Speicher 122 abgelegt sind, kann auf der Grundlage
von beispielsweise üblichen
Schwankungen der Werte des jeweiligen Parameters ausgewählt werden.
Die Steuereinheit 118 kann ausgebildet sein, die Anzahl
der vorhergehenden Werte automatisch auszuwählen. In anderen Ausführungsformen
ist eine Anwenderschnittstelle 124 mit der Steuereinheit 118 in
Verbindung 126, so dass ein Anwender eine Anzahl vorhergehender
Werte für
einen oder mehrere erste Prozessparameter auswählen kann.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
umfasst das System 100 einen ersten Prozessparametersatz,
der einen Abscheideteilprozess definiert, wobei Material 116 auf
einer Scheibe 104 abgeschieden wird, und es ist ferner
ein zweiter Prozessparametersatz enthalten, in welchem ein Abtragungsteilprozess
definiert ist, wobei ein Teil des abgeschiedenen Materials 116 von
der Scheibe 104 entfernt wird. Z. B. ist der Abscheideteilprozess
ein Sputter-Prozess und der Abtragungsteilprozess ist ein Rück-Sputter-Prozess.
Beispielsweise wird im Gegensatz zu einem normalen Sputter-Prozess
ein Rücksputter-Prozess
erzeugt, indem eine entsprechende Vorspannung zwischen dem Zielmaterial 110 und
der Scheibenaufnahmeeinheit 102 angelegt wird, so dass
Ionen des Plasmas 112 in Richtung der Scheibe 104 beschleunigt
werden und auf die Scheibe 104 treffen, woraus eine Materialherauslösung aus
der bereits abgeschiedenen Materialschicht 116 resultiert. Gemäß Ausführungsformen
wird ein Rück-Sputter-Prozess
durch beliebige andere Mittel hervorgerufen, beispielsweise durch Ändern des
Arbeitsgasdruckes und/oder der Zusammensetzung. Zu diesem Zweck
können ein
oder mehrere Steuerelemente, beispielsweise Ventile 117,
vorgesehen werden, um einen Fluss des Arbeitsgases 114 durch
eine Zufuhrleitung 119 in die Kammer 120 zu steuern.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
ist die Steuereinheit 118 ausgebildet, Steuersignale 121 zu
Prozessparametereinstellkomponenten zuzuleiten, etwa einer Spannungsquelle 123 zum
Erzeugen der Vorspannung zwischen dem Zielmaterial und der Scheibenaufnahmeeinheit 102,
oder das mindestens eine Arbeitsgasventil 117, etc.
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Gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
ist die Abscheideeinheit 106 ausgebildet, den Abscheideteilprozess
und den Abtragungsteilprozess auszuführen. Gemäß anderer Ausführungsformen
werden unterschiedliche Prozesseinheiten für jeden oder einen Teil der
mindestens zwei Abscheideprozesse vorgesehen.
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Gemäß anderer
anschaulicher Ausführungsformen
ist die Steuereinheit 118 ausgebildet, einen gewichteten
Mittelwert mindestens zweier vorhergehender Werte des entsprechenden
ersten Prozessparameters zu bestimmen, d. h. es werden die mindestens
zwei vorhergehenden Werte berücksichtigt,
um den aktuellen Wert des entsprechenden Prozessparameters zu erzeugen.
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Gemäß anderer
anschaulicher Ausführungsformen
ist die Steuereinheit 118 ausgebildet, um entsprechende
Gewichtungswerte für
die mindestens zwei vorhergehenden Werte zu erzeugen, wobei die
entsprechenden Gewichtungswerte umgekehrt proportional zur Zeitdauer
zwischen dem aktuellen Wert und dem entsprechenden vorhergehenden
Wert sind. Gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
nehmen die Gewichtungsfaktoren exponentiell mit der Zeitdauer zwischen
dem eigentlichen bzw. aktuellen Wert und dem entsprechenden vorhergehenden
Wert ab, d. h. gemäß dieser
Ausführungsform
ist der gewichtete Mittelwert ein exponentiell gewichteter Mittelwert.
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Gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
ist der eine oder die mehreren ersten Prozessparameter eine effektive
Abscheiderate eines der Teilprozesse.
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Gemäß anderer
anschaulicher Ausführungsformen
ist die Steuereinheit 118 ausgebildet, einen eigentlichen
Wert mindestens eines zweiten Prozessparameters zu erzeugen, indem
mindestens ein erster Prozessparameter berücksichtigt wird. Beispielsweise
werden alle ersten Prozessparameter oder ein Teil der ersten Prozessparameter
verwendet, um den eigentlichen bzw. tatsächlichen Wert zu erzeugen.
Beispielsweise kann ein zweiter Prozessparameter ein Prozessparameter
sein, der von mindestens einem der ersten Prozessparameter abgeleitet
wird. Z. B. wird ein Modell zum Beschreiben des Abscheideprozesses
vorgesehen, das das Bestimmen des zweiten Prozessparameters aus
ersten Parametern ermöglicht.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
ist mindestens einer der ersten Prozessparameter, der zum Ableiten
des zweiten Prozessparameters verwendet wird, eine effektive Abscheiderate
eins entsprechenden Prozesses der Teilprozesse. Gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
ist die Steuereinheit 118 ausgebildet, für jede effektive
Abscheiderate eine entsprechende Abscheidezeit als den zweiten Parameter
zu erzeugen.
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Eine
effektive Abscheiderate des Abtragungsteilprozesses kann in der
Steuereinheit 118 als eine Überlagerung einer positiven
Abscheideteilrate und einer negativen Ätzteilrate dargestellt werden.
Gemäß einer
Ausführungsform
ist die negative Ätzteilrate
ein erster Prozessparameter, dessen tatsächlicher Wert erzeugt wird,
indem mindestens ein vorhergehender Wert der negativen Ätzteilrate
berücksichtigt
wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Steuereinheit 118 eine Schnittstelle 128 zum
Erstellen einer Datenverbindung 129 mit einer Messanlage 130.
Beispielsweise wird die Messanlage 130 vorgesehen, um eine
Eigenschaft der Materialschicht 116, die auf der Scheibe 104 abgeschieden
ist, zu bestimmen. Eine Eigenschaft dieser Art kann mit einer Dicke
der Materialschicht 116 verknüpft sein, beispielsweise einer
abschließenden
mittleren Dicke der Materialschicht 116, einer Dickengleichmäßigkeit
der Materialschicht, insbesondere entlang den Wänden eines Kontaktlochs in
Richtung zunehmender Tiefe, eine Beziehung zwischen der Dicke der
Materialschicht 116 an der Unterseite eines Kontaktlochs
in eine dielektrischen Schicht und der Dicke der Materialschicht 116 an
der Oberseite der dielektrischen Schicht, etc. Gemäß anderer
Ausführungsformen wird
die Messanlage vorgesehen, um andere Eigenschaften der Materialschicht
zu bestimmen, etwa eine Zusammensetzung oder eine Gleichmäßigkeit
der Zusammensetzung über
einen Scheibenbereich der Scheibe hinweg oder entlang einer Dicke
der Materialschicht 116.
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Gemäß einer
Ausführungsform
werden Prozessparameter des Abscheideprozesses variiert, beispielsweise
automatisch bei Anforderung, oder manuell, in Reaktion auf das Ergebnis,
das von der Messanlage erhalten wird. Prozessparameter, die in Reaktion
auf Messergebnisse geändert
werden, können
erste Prozessparameter sein oder können keine ersten Prozessparameter
sein, d. h. Prozessparameterwerte, die ohne Berücksichtigung mindestens eines
vorhergehenden Wertes des jeweiligen Prozessparameters erzeugt werden.
Die Messanlage 120 kann die mindestens eine Eigenschaft
der Materialschicht 116 der Steuereinheit 118 zuführen. Die
Steuereinheit ist ausgebildet, einen tatsächlichen bzw. aktuellen Wert
eines Prozessparameters aus der Eigenschaft zu erzeugen. Wenn ein
Modell für
den Abscheideprozess vorgesehen ist, um einen zweiten Prozessparameter
zu bestimmen, kann die mindestens eine Eigenschaft der Materialschicht
verwendet werden, um das Modell zu modifizieren oder um Eingangswerte
für das
Modell bereitzustellen.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
ist die Steuereinheit 118 ein Teil einer fortschrittlichen Prozesssteuerung
(APC) eines Fertigungsprozesses für integrierte Halbleiterbauelemente.
Während
in konventionellen Prozesssteuerungen Prozessparameter eines Fertigungsprozesses
lediglich in Abhängigkeit
von relativ wenigen beispielhaften Messprozessen modifiziert werden,
ist beispielsweise das Bereitstellen eines Modells, das in der Lage
ist, den Fertigungsprozess bis zu einem gewissen Grade zu beschreiben,
dahingehend vorteilhaft, dass für
jeden Prozessdurchlauf Sollwerte für die beteiligten Prozesspa rameter
bereitgestellt werden können,
wodurch eine präzisere
und zuverlässigere
Steuerung möglich
ist. Ferner kann auf diese Weise die Ausbeute des Fertigungsprozesses
verbessert werden.
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Im
Hinblick auf die statistische Prozesssteuerung (SPC) sind anschauliche
Ausführungsformen
der Erfindung in der Lage, einen größeren Prozesskapazitätsindex
(Cpk) bereitzustellen.
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3 zeigt ein Verfahren gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der Erfindung. Hier ist ein Abscheideprozess 200 vorgesehen,
der mindestens zwei Teilprozesse 202, 204 aufweist,
in denen unterschiedliche Prozessparametersätze r1, dt1; r2, r3, r4, dt2,
angewendet werden, wobei jeder Prozessparametersatz mindestens einen
Prozessparameter r1, dt1; r2, r3, r4, dt2 besitzt. Das Verfahren
umfasst das steuerbare Erzeugen für mindestens einen ersten Prozessparameter
r1, r2, r3, r4 eines aktuellen Wertes, der erzeugt wird, indem mindestens
ein vorhergehender Wert des entsprechenden ersten Prozessparameters
r1, r2, r3, r4 berücksichtigt
wird. Jeder erste Prozessparameter ist ein Prozessparameter der
mindestens zwei Prozessparametersätze.
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Sofern
auf Elemente eines erfindungsgemäßen Abscheidesystems
verwiesen wird, sind die Bezugszeichen der jeweiligen Elemente des
Abscheidesystems 100, das in 1 gezeigt
ist, dafür
stellvertretend benutzt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass
diese Bezugszeichen lediglich anschaulichen Zwecken dienen und nicht
als einschränkend
betrachtet werden sollen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
enthalten die mindestens zwei Prozessparametersätze einen ersten Satz an Prozessparametern
r1, dt1, die einen Abscheideteilprozess 202 definieren,
in welchem Material 116 auf einer Scheibe 104 abgeschieden
wird. Ein zweiter Satz an Prozessparametern r2, r3, r4, dt2 definiert
einen Abtragungsteilprozess 204, in welchem ein Teil des
abgeschiedenen Materials 116 von der Scheibe 104 entfernt
wird. In Bezug auf 3 sind nur Bezugszeichen
der ersten Prozessparameter r1, r2, r3, r4 und der zweiten Parameter
dt1, dt2 der speziellen in 3a gezeigten
Ausführungsform
angegeben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Prozessparametersätze, die
die jeweiligen Teilprozesse definieren, weitere Prozessparameter
zusätzlich
zu den ersten Prozessparametern und den zweiten Prozessparametern
aufweisen kön nen.
Beispielsweise kann der Satz aus Prozessparametern dem Druck eines
Arbeitsgases in einer Sputter-Abscheideanlage als einen Prozessparameter
beinhalten. Somit sollte die Aussage „ein zweiter Satz an Prozessparametern
r2, r3, r4, dt2 definiert einen Abtragungsteilprozess” nicht
als Einschränkung
des zweiten Satzes an Prozessparametern auf r2, r3, r4 und dt2 bedeuten.
Vielmehr geben die Referenzzahlen nur Prozessparameter an, die in 3a gezeigt
sind. Das gleiche gilt auch für
die Patentansprüche.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
ist der Abscheideteillprozess 202 ein Sputter-Prozess und
der Abtragungsteilprozess 204 ist ein Rück-Sputter-Prozess. In dieser
Hinsicht zeigt 3b ein Beispiel einer Materialschicht 116 auf
einer dielektrischen Schicht 140 eines integrierten Halbleiterbauelements 142 nach
dem Ausführen
des Abscheideteilprozesses 202. Hierbei entspricht die 3b der 1b,
wobei die diesbezügliche
Beschreibung hier nicht wiederholt ist. 3c zeigt
ein Beispiel einer Materialschicht 116 auf einem Dielektrikum 140 nach
dem Ausführen
des Abtragungsteilprozesses 204. Dabei entspricht die 3c der 1c,
deren Beschreibung wiederum hier nicht wiederholt ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst das Berücksichtigen
mindestens eines vorhergehenden Wertes des jeweiligen ersten Prozessparameters
das Bilden eines gewichteten Mittelwerts von mindestens zwei vorhergehenden
Werten des jeweiligen ersten Prozessparameters. Gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
des Verfahrens wird das Gewicht des jeweiligen Wertes reduziert,
beispielsweise exponentiell reduziert, mit zunehmender Zeitdauer
zwischen dem tatsächlichen
Wert bzw. aktuellen Wert und dem jeweiligen vorhergehenden Wert.
Wie mit Bezug zu 1 beschrieben ist,
können „mindestens
zwei vorhergehende Werte” eine
entsprechende Anzahl von jüngsten
vorhergehenden Werten sein. Dabei schreitet das Mittelungsfenster um
eins weiter, sobald das Mitteln ausgeführt ist. In diesem Sinne ist
eine derartige Ausführungsform
der Mittelwertbildung ein gleitender Mittelwert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist mindestens ein erster Prozessparameter eine effektive Abscheiderate
eines der Teilprozesse. Beispielsweise ist gemäß einer anschaulichen Ausführungsform
die effektive positive Abscheiderate R1 des Abscheideteilprozesses 202 ein
erster Prozessparameter, wovon ein tatsächlicher Wert erzeugt wird,
indem mindestens ein vorhergehender Wert der effektiven Abscheiderate
r1 des Abscheideteilprozesses 202 berücksichtigt wird. Gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
ist die effektive negative Abscheiderate r3 des Abtragungsteilprozesses 202 ein
erster Prozessparameter, dessen tatsächlicher Wert erzeugt wird,
indem mindestens ein vorhergehender Wert der effektiven Abscheiderate
r3 des Abtragungsteilprozesses 204 berücksichtigt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
eines Verfahrens gemäß der Erfindung
wird ein tatsächlicher
Wert mindestens eines zweiten Prozessparameters erzeugt, indem mindestens
ein erster Prozessparameter berücksichtigt
wird. Beispielsweise umfasst das Verfahren das Erzeugen einer entsprechenden
Abscheidezeitdauer dt1, dt2 für
jede effektive Abscheiderate r1, r3 als den zweiten Parameter.
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Eine
noch weitere anschauliche Ausführungsform
umfasst das Behandeln einer effektiven Abscheiderate r3 des Abtragungsteilprozesses 204 als
eine Überlagerung
einer positiven Abscheideteilrate r2 und einer negativen Ätzteilrate
r4. Beispielswiese wird im Fall des Rücksputterns Material des Ziels 110 auf
der Scheibe 104 mit der positiven Abscheideteilrate r2
abgeschieden und gleichzeitig wird Material 116 von der
Scheibe 104 mit der negativen Ätzteilrate r4 gesputtert. Die
effektive Abscheiderate r3, d. h. die Netto-Abscheiderate des Abtragungsteilsprozesses 204 ist
in dem Abtragungsteilprozess 204 negativ, wie in 3a gezeigt
ist.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
ist die negative Ätzteilrate
ein erster Prozessparameter, dessen aktueller Wert erzeugt wird,
indem mindestens ein vorhergehender Wert der negativen Ätzteilrate
berücksichtigt
wird.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
wird ein beispielhaftes Modell bereitgestellt, das das Bestimmen
der Abscheidezeit dt1 und dt2 in dem oben genannten Beispiel ermöglicht.
Für eine
genaue Steuerung der Dicke der Materialschicht 116 sollten
die effektiven Abscheideraten sowie die entsprechenden Abscheidezeiten
bekannt sein. Gemäß einer
Ausführungsform
sind die effektive Abscheideteilrate r1 des Abscheideteilprozesses,
die effektive Abscheideteilrate des Abtragungsteilprozesses r2 und
die Ädtzteilrate
r4 beteiligt und werden als erste Prozessparameter ausgewählt, deren
aktuelle Werte erzeugt werden, indem mindestens ein vorhergehender
Wert der entsprechenden ersten Prozessparameter r1, r2, r4 berücksichtigt wird.
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Wie
in 3a gezeigt ist, beginnt der Abscheideteilprozess 202 mit
einer Abstandsdicke os. Gemäß anderer
Ausführungsformen
ist die Abstandsdicke 0. Das Ausführen des Abscheideteilprozesses 202 mit
einer effektiven Abscheideteilrate r1 führt zu einer Dicke thk1. Das
Ausführen
des Abtragungsteilprozesses 204 mit einer effektiven Abscheideteilrate
r3 führt
zu einer Dicke thk3. Wie jedoch zuvor ausgeführt ist, kann der Abtragungsteilprozess
als eine Überlagerung
einer positiven Abscheideteilrate r2 und einer negativen Ätzteilrate r4
betrachtet werden. Das Ausführen
eines Abscheideprozesses mit der Abscheideteilrate r2 würde zu einer (hypothetischen)
Dicke thk2 führen.
Die Dicke thk2 entspricht einem „Abtragungs”-Teilprozess
ohne Rück-Sputtern,
beispielsweise durch Ausführen
des Abtragungsteilprozesses ohne eine entsprechende Vorspannungsleistung.
Das Ausführen
eines Abtragungsprozesses mit der Ätzteilrate r4 würde zu der
Dicke thk3 führen,
die erreicht wird, indem die effektive Abscheiderate r3 berücksichtigt
wird.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
werden die entsprechenden Prozessparameter wie folgt bestimmt:
Ein
abgeschätzter
Wert der Ätzteilrate
r4 für
einen neuen Abscheidedurchgang kann aus einem exponentiell gewichteten
gleitenden Mittelwert mindestens zweier vorhergehender Ätzteilratenwerte
ermittelt werden. Ein abgeschätzter
Wert der effektiven Abscheiderate r1 des Abscheidteilprozesses 202 für einen
neuen Abscheidevorgang kann aus einem exponentiell gewichteten gleitenden
Mittelwert mindestens zweier vorhergehender Abscheideteilratenwerte
ermittelt werden. Ein abgeschätzter
Wert der effektiven Abscheiderate r3 des Abtragungsteilprozesses 204 für einen
neuen Abscheidedurchgang kann aus einem exponentiell gewichteten
gleitenden Mittelwert mindestens zweier vorhergehender Abscheideteilratenwerte
ermittelt werden.
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Der
beispielhafte Algorithmus zeichnet sich durch zwei Sollparameter
aus:
| thk3 | ist die gewünschte Gesamtdicke |
| thk-ätzen-Sollwert = thk2 – thk3 | ist die gewünschte Dickendifferenz,
die den Rück-Sputter-Anteil kennzeichnet |
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Die
jeweiligen Abscheidezeiten können
dann aus den folgenden Modellgleichungen berechnet werden:
| Aus
Fig. 3a wird erhalten: | | |
| Ätzteilrater | 4
= (thk2 – thk3)/dt2; | (1) |
| damit
wird | dt2
= thk-ätzen-Sollwert/Ätzteilrate | (2) |
| Aus
Fig. 3a wird ferner erhalten: | | |
| effektive
Abscheideteilrate | r3
= (thk1 – thk3)/dt2; | (3) |
| somit
wird | thk1
= r3 × dt2
+ thk3 | (4) |
| Aus
Fig. 3a: | | |
| effektive
Abscheiderate | r1
= (thk1 – os)/dt1 | (5) |
| somit
gilt | dt1
= (thk1 – os)/r1 | (6) |
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Unter
Anwendung der Formeln (1) und (2) wird ein neuer dt2-Wert berechnet.
Wie diese Formeln anzeigen, wird der neue dt2-Wert berechnet, um
damit dem thk-Ätzsollwert
und damit dem gewünschten Rück-Sputtern
möglichst
gut zu entsprechen.
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Mit
dem neuen dt2 und den Formeln (3), (4), (5) und (6) wird der neue
Wert für
dt1 bestimmt. Die Formeln (3), (4), (5) und (6) sind so gewählt, dass
die gewünschte
Gesamtdicke möglichst
gut getroffen wird. In der dargestellten Ausführungsform dient der Wert thk1
aus der Formel (4) als ein Hilfswert und wird daher nicht als ein
Sollwert betrachtet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist der mindestens eine vorhergehende Wert ein Wert eines entsprechenden
vorhergehenden Abscheideprozesses, d. h. die Steuerung der Prozessparameter
ist eine Steuerung von Durchlauf zu Durchlauf. Die vorliegende Erfindung
und Ausführungsformen
davon sind in der Lage, die Fertigung zu vereinfachen, die Herstellungs kosten
zu reduzieren, die Genauigkeit und Präzision zu verbessern und neue
Funktionen bereitzustellen.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Technik
bereit, die das Steuern eines Mehrschritt-Abscheideprozesses ermöglicht.
Zu diesem Zweck wird ein tatsächlicher
Wert mindestens eines ersten Prozessparameters steuerbar erzeugt,
indem mindestens ein vorhergehender Wert des entsprechenden ersten
Prozessparameters berücksichtigt
wird. Ausführungsformen
beinhalten das Bereitstellen eines zweiten Prozessparameters, indem
mindestens ein erster Prozessparameter berücksichtigt wird. Der zweite Prozessparameter
wird erzeugt, indem ein Modell für
den Abscheideprozess verwendet wird. Ein beispielhaftes Modell für einen
Sputter/Rück-Sputter-Prozess
ist in der Lage, Abscheidezeiten auf der Grundlage von Abscheideraten
als erste Parameter zur Verfügung
zu stellen.
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Das
vorgeschlagene Modell für
einen Zwei-Schritt-Prozess ist in 3a dargestellt
und zeichnet sich durch drei Dickenparameter aus:
- thk1
- = Dicke nach der Prozesszeit
dt1 in dem Abscheideteilprozess 202
- thk2
- = Dicke nach der Prozesszeit
dt2 in dem Abtragungsteilprozess 204 und ohne Rücksputtern
(keine Vorspannungsleistung)
- thk3
- = Gesamtdicke nach
der Prozesszeit dt2 mit Rück-Sputtern
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Im
Vergleich zur Kompensation mit offener Regelungsschleife kann die
Qualität
und die Produktivität deutlich
erhöht
werden. Die Qualität
kann anhand eines besseren Prozesskapazitätsindex (Cpk) und durch eine
ausgezeichnete Konvergenz der Steuerungslisten erkannt werden. Die
Produktivitätsverbesserungen
betreffen eine Ersparnis der Zeit, die Verfügbarkeit der Anlagen und geringere
Kosten.
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Obwohl
ein Sputter-Prozess und ein Rück-Sputter-Prozess
so beschrieben sind, dass diese in der gleichen Kammer lediglich
durch Verändern
der Prozessparameter ausgeführt
werden, sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht darauf
eingeschränkt
ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen eines Abscheideprozesses
wird der Abscheideteilprozess und der Abtragungsteilprozess in jeweils
anderen räumlich getrennten
Bereichen ausgeführt.
Ferner können
der Abscheideteilprozess und der Abtragungsteilprozess unterschiedliche
Prozessarten sein. Beispielsweise kann der Abscheideteilprozess
als ein CVD-Prozess oder ein Plattierungsprozess ausgeführt werden,
wohingegen der Abtragungsteilprozess ein Rück-Sputter-Prozess oder ein Ätzprozess
sein kann.