DE10208044B4 - Method and device for monitoring a manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum rechnergestützten Überwachen
eines Herstellungsprozesses,
– bei dem eine Vielzahl von
Messgrößen während des
Herstellungsprozesses erfasst wird,
– bei dem ein erster Zeitbereich
ausgewählt
wird, der vor Eintreten eines vorgegebenen Ereignisses liegt,
– bei dem
ein zweiter Zeitbereich ausgewählt
wird, der nach Eintreten des vorgegebenen Ereignisses liegt,
– bei dem
unter Verwendung der Vielzahl von Messgrößen zumindest eine Linearkombination
gebildet wird, wobei die Gewichte der Linearkombination derart gewählt sind,
dass die Kurvenform der Linearkombination in dem ersten Zeitbereich
eine vorgegebene erste Kurvenform und in dem zweiten Zeitbereich
eine vorgegebene zweite Kurvenform aufweist,
– bei dem
aus der Linearkombination zumindest eine den Herstellungsprozess
charakterisierende Kenngröße ermittelt
wird, und
– bei
dem unter Verwendung der Kenngröße der Herstellungsprozess überwacht
wird.Method for computer-aided monitoring of a production process,
In which a large number of measured variables is detected during the production process,
In which a first time range is selected, which is before the occurrence of a predetermined event,
In which a second time range is selected, which is after the occurrence of the predetermined event,
In which at least one linear combination is formed using the plurality of measured variables, the weights of the linear combination being selected such that the curve shape of the linear combination has a predetermined first waveform in the first time domain and a predetermined second waveform in the second time domain,
In which at least one characteristic characterizing the production process is determined from the linear combination, and
- In which is monitored using the characteristic of the manufacturing process.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen eines Herstellungsprozesses.The The invention relates to a method and an arrangement for monitoring a manufacturing process.
Im Rahmen der industriellen Produktion wird der Grad der Automatisierung immer weiter erhöht. Insbesondere bei der Fertigung von Halbleitern, allgemein in der Halbleiterindustrie, ist ein hoher Automatisierungsgrad von erheblicher Bedeutung, um die internationale Wettbewerbsfähigkeit gewährleisten zu können.in the The scope of industrial production is the degree of automation always increased. Especially in the production of semiconductors, generally in the Semiconductor industry, is a high degree of automation of considerable Importance to ensure international competitiveness.
Bei der Herstellung und Bearbeitung von Halbleitersubstraten zur Bildung von integrierten Halbleiterschaltungen wird eine Vielzahl von Herstellungsprozessen und Bearbeitungsprozessen, oftmals von einigen 100 Herstellungsprozessen und Bearbeitungsprozessen, eingesetzt.at the manufacture and processing of semiconductor substrates for formation of semiconductor integrated circuits is a variety of manufacturing processes and machining processes, often from a few 100 manufacturing processes and machining processes used.
Beispiele für solche Herstellungsprozesse oder Bearbeitungsprozesse sind Prozesse zum Aufbringen von Material auf das Halbleitersubstrat, beispielsweise Verfahren zum epitaktischen Aufwachsen von Material auf einem Substratmaterial, Abscheideprozesse wie beispielsweise Abscheideprozesse aus der Gasphase wie Chemical Vapour Deposition (CVD) oder Physical Vapour Deposition (PVD), oder auch Ätzprozesse, allgemein Prozesse zum Strukturieren von Materialschichten. Diese Prozesse sind sehr komplex und es können unbemerkt auftretende Störungen beziehungsweise schlecht angepasste Prozessbedingungen leicht zu fehlerhaft hergestellten Halbleiterschaltungen führen. Aus diesem Grund müssen die Herstellungsprozesse sehr genau überwacht werden.Examples for such Manufacturing processes or processing processes are processes for Applying material to the semiconductor substrate, for example Method for epitaxially growing material on a substrate material, Separation processes such as deposition processes from the gas phase such as Chemical Vapor Deposition (CVD) or Physical Vapor Deposition (PVD), or etching processes, general processes for structuring material layers. These Processes are very complex and can occur unnoticed disorders or poorly adapted process conditions easily too lead incorrectly manufactured semiconductor circuits. For this reason, the Manufacturing processes monitored very closely become.
Der Herstellungsprozess wird üblicherweise durch die Analyse von während des Herstellungsprozesses ermittelten Messgrößen, welche den Herstellungsprozess charakterisieren, durchgeführt. Bei ausreichend genauer Auswertung der ermittelten Messgrößen beziehungsweise der entsprechend genauen Analyse der ermittelten Messgrößen ist es somit möglich, aufgrund der analysierten Daten gegebenenfalls regelnd in den Herstellungsprozess oder den Bearbeitungsprozess eingreifen zu können.Of the Manufacturing process becomes common through the analysis of during of the manufacturing process, which determines the manufacturing process characterize, performed. With sufficiently accurate evaluation of the determined measured quantities or the correspondingly accurate analysis of the measured quantities determined it is thus possible possibly based on the analyzed data in the manufacturing process or to intervene in the editing process.
Insbesondere im Rahmen eines Ätzprozesses ist ein entscheidender Parameter die Ätzzeit, das heißt die Zeit, während der eine Strukturierung der jeweiligen Materialschicht erfolgt.Especially as part of an etching process a crucial parameter is the etching time, that is the time, while the structuring of the respective material layer takes place.
Nur bei sehr genauer und korrekter Einhaltung der Ätzzeit ist es möglich, ein qualitativ hochwertiges Halbleiterprodukt zu fertigen.Just with very accurate and correct adherence to the etching time, it is possible to produce high quality semiconductor product.
Ist die Ätzzeit nämlich zu gering, so wird die zu ätzende Schicht nur unvollständig entfernt.is the etching time namely too low, then the one to be etched Layer only incomplete away.
Wird das Ätzen jedoch zu lange durchgeführt, das heißt anders ausgedrückt, ist die Ätzzeit zu lang, können beispielsweise aktive Gebiete eines Transistors oder eines anderen aktiven Bauelements angeätzt werden oder es kann zu einem Unterätzen von Halbleiterstrukturen kommen.Becomes the etching but done too long, this means in other words, is the etching time too long, can For example, active areas of one transistor or another be etched active component or it can become an undercutting come from semiconductor structures.
Es ist somit von entscheidender Bedeutung für die Qualität eines gefertigten Halbleiterprodukts, die Ätzzeit exakt zu bestimmen. Anders ausgedrückt ist es von erheblicher Bedeutung, den richtigen Endzeitpunkt, das heißt den Zeitpunkt, zu dem das Ätzen beendet werden soll, möglichst exakt bestimmen zu können.It is therefore crucial for the quality of a manufactured semiconductor product to determine the etching time exactly. In other words it is of considerable importance, the right end time, the is called the time at which the etching should be ended, if possible to be able to determine exactly.
Aus
In
Üblicherweise werden an industriellen Anlagen in Abhängigkeit der im Plasma ablaufenden chemischen Reaktion optische Filter eingesetzt, um in fest vorgegebenen Wellenlängenbereichen den zeitlichen Verlauf der Intensitäten der Signale der jeweiligen Wellenlängen verfolgen zu können. Diese Vorgehensweise ist jedoch gerade an Prozesskammern, an den wechselnde Produkte mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen hergestellt werden, nicht praktikabel.Usually optical filters are used in industrial plants depending on the chemical reaction taking place in the plasma in order to determine the temporal Ver in fixed wavelength ranges to be able to track the intensities of the signals of the respective wavelengths. However, this procedure is impractical in process chambers where alternating products with different chemical compositions are produced.
Die Detektion des Endpunktes in verschiedenen optischen Bereichen erfordert einen hohen mechanischen und zeitlichen Aufwand zum Wechseln der Filter. Ferner liegt die Auswahl der Wellenlängenbereiche in der Verantwortung des Prozessingenieurs. Die Auswahl ungünstiger Wellenlängenbereiche zur Endpunktdetektion ist aus diesem Grund nicht ausgeschlossen.The Detection of the endpoint in different optical fields requires a high mechanical and temporal effort to change the Filter. Furthermore, the selection of the wavelength ranges is the responsibility of the process engineer. The selection of unfavorable wavelength ranges for endpoint detection is not excluded for this reason.
Ferner
ist aus
Weiterhin
ist es aus
In
Weiterhin
ist es aus
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Herstellungsprozess zu überwachen, wobei unter Verwendung ermittelter Messgrößen in vereinfachter Weise die den Prozess charakterisierenden wesentlichen Informationen, das heißt wichtige Kenngrößen, gebildet werden.Of the Invention is based on the problem, a manufacturing process to monitor using simplified measures in a simplified manner the essential information characterizing the process, this means important parameters formed become.
Das Problem wird durch das Verfahren und die Anordnung zum Überwachen eines Herstellungsprozesses mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The Problem is posed by the method and arrangement for monitoring a manufacturing process with the features solved according to the independent claims.
Bei einem Verfahren zum rechnergestützten Überwachen eines Herstellungsprozesses wird eine Vielzahl von Messgrößen während des Herstellungsprozesses erfasst. Ein erster und ein zweiter Zeitbereich werden ausgewählt. Der erste Zeitbereich wird derart ausgewählt, dass er vor Eintreten eines vorgegebenen Ereignisses, beispielsweise vor dem eigentlichen Endpunkt eines Plasmaätzprozesses, liegt. Der zweite Zeitbereich wird derart ausgewählt, dass er sicher nach Eintreten des vorgegebenen Ereignisses liegt. Unter Verwendung der Vielzahl von Messgrößen wird zumindest eine Linearkombination gebildet, wobei die Gewichte der Linearkombination derart gewählt sind, dass die Kurvenform der Linearkombination in dem ersten Zeitbereich eine vorgegebene erste Kurvenform und in dem zweiten Zeitbereich eine vorgegebene zweite Kurvenform aufweist. Aus der Linearkombination wird zumindest eine den Herstellungsprozess charakterisierende Kenngröße ermittelt und unter Verwendung der Kenngröße wird der Herstellungsprozess überwacht.at a method for computer-aided monitoring A manufacturing process will produce a variety of metrics during the Manufacturing process recorded. A first and a second time range are selected. The first time range is selected to be before entry a given event, for example, before the actual event End point of a plasma etch process, lies. The second time range is selected to be safe upon entry the given event. Using the variety of measured variables formed at least one linear combination, wherein the weights of the linear combination chosen like that are that the waveform of the linear combination in the first time range a predetermined first waveform and in the second time range a having predetermined second waveform. From the linear combination At least one characteristic characterizing the manufacturing process is determined and using the characteristic supervised the manufacturing process.
Eine Anordnung zum Überwachen eines Herstellungsprozesses weist zumindest einen Sensor zum Erfassen von Messgrößen während eines Herstellungsprozesses auf. Ferner ist in der Anordnung ein Prozessor vorgesehen, der derart eingerichtet ist, dass unter Verwendung der von dem mindestens einen Sensor ermittelten Messgrößen zumindest eine Linearkombination gebildet wird, wobei die Gewichte der Linearkombination derart gewählt sind, dass die Kurvenform der Linearkombination in einem ausgewählten ersten Zeitbereich, der vor Eintreten eines vorgegebenen Ereignisses liegt, eine vorgegebene erste Kurvenform und in einem zuvor ausgewählten zweiten Zeitbereich, welcher nach Eintreten des vorgegebenen Ereignisses liegt, eine vorgegebene zweite Kurvenform aufweist. Aus der mindestens einen Linearkombinationen wird zumindest eine den Herstellungsprozess charakterisierende Kenngröße ermittelt. Ferner ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, welche unter Verwendung der Kenngröße den Herstellungsprozess überwacht.A Arrangement for monitoring a manufacturing process has at least one sensor for detecting of measurands during a Manufacturing process on. Further, in the arrangement is a processor provided, which is arranged such that using the at least one of the measured variables determined by the at least one sensor a linear combination is formed, wherein the weights of the linear combination chosen like that are that the waveform of the linear combination in a selected first Time range that precedes the occurrence of a given event, a predetermined first waveform and in a previously selected second Time range, which after the occurrence of the given event has a predetermined second waveform. From the at least A linear combination will at least one the manufacturing process characterizing characteristic determined. Furthermore, a monitoring device provided, which monitors the production process using the characteristic.
Anschaulich kann die Erfindung darin gesehen werden, dass durch sehr einfache Vorgabe eines Vor-Endpunktbereichs, das heißt dem ersten Zeitbereich, und eines Nach-Endpunktbereichs, das heißt dem zweiten Zeitbereich, welche sehr einfach und fehlertolerant unter Verwendung des Fachwissens, das heißt unter Verwendung von Erfahrungen nach Probedurchläufen des jeweiligen Prozesses in der Prozesskammer ermittelt werden können, die Linearkombination gebildet werden kann, ohne dass ein explizites mathematisches Endpunktmodell mit dessen notwendiger komplexer und aufwendiger Parametrisierung durch einen Benutzer erforderlich ist.clear the invention can be seen in that by very simple Specification of a pre-endpoint range, ie the first time range, and a post-endpoint area, this means the second time range, which is very simple and fault tolerant using the expertise, that is, using experience after trial runs of the respective process can be determined in the process chamber, the Linear combination can be formed without being an explicit mathematical endpoint model with its necessary complex and complicated parameterization by a user is required.
Aus diesem Grund ist die Überwachung eines Herstellungsprozesses, insbesondere eines Halbleiter-Herstellungsprozesses, nunmehr erheblich weniger rechenaufwändig und kann auf sehr einfache Weise durchgeführt werden, ohne dass die Genauigkeit der Endpunktbestimmung des jeweiligen Herstellungsprozesses, insbesondere eines Plasmaätzprozesses, wesentlich verringert wird.Out This is the reason for monitoring a manufacturing process, in particular a semiconductor manufacturing process, now much less computationally and can be very simple Manner performed without the accuracy of the endpoint determination of each Manufacturing process, in particular a plasma etching process, significantly reduced becomes.
Damit wird die Anwendung der Endpunktmustergenerierung unter Prozessbedingungen mit üblichen Personal Computern ermöglicht.In order to becomes the application of endpoint pattern generation under process conditions with usual staff Enabled computers.
Insbesondere ist auch auf die einfache Bedienbarkeit der Software-Überwachungs-Werkzeuge durch einen Prozessingenieur hinzuweisen, da der Prozessingenieur nicht mehr ein sehr komplexes Endpunktmodell verstehen, warten und überwachen muss, sondern einfach zwei fehlertolerante Zeitbereiche halbautomatisch unter Verwendung des Personal Computers definiert, welche Zeitbereiche als Basis für die Überwachung eingesetzt werden. Der Prozessingenieur kann somit aufgrund seines Fachwissens und seiner Erfahrung über den jeweiligen Herstellungsprozess unter Verwendung von bekannten Endpunktsignalverläufen, welche eine grobe Endpunktbestimmung, d. h. die Bestimmung eines Endpunktbereichs, ermöglichen, sehr einfach die beiden Zeitbereiche angeben, welche die Basis für die weiteren Berechnungen darstellen.Especially is also due to the ease of use of the software monitoring tools to point out by a process engineer as the process engineer no longer understand, maintain and monitor a very complex endpoint model must, but semi-automatically two fault-tolerant time ranges under Using the personal computer defines what time ranges as a basis for The supervision be used. The process engineer can thus due to his Expertise and his experience in the respective manufacturing process using known endpoint waveforms which a rough endpoint determination, d. H. the determination of an endpoint range, enable, very simply specify the two time ranges, which are the basis for the others Represent calculations.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass der natürliche Verlauf der Endpunktlinie im Übergangsbereich des Endpunktes erhalten bleibt und nicht, wie bei dem Verfahren aus [6] zwangsweise an einen Verlauf eines mathematischen vorgegebenen Endpunktmodells angepasst wird.One additional Advantage of the invention is the fact that the natural history the endpoint line in the transition area the endpoint and not, as in the case of the procedure from [6] compulsorily to a course of a mathematical predetermined Endpoint model is adjusted.
Somit wird anschaulich insbesondere im Vergleich zu dem Verfahren gemäß [6] die explizite Modellvorgabe für den Verlauf eines Endpunktesignals ersetzt durch die Auswahl eines Vor-Endpunktbereichs und eines Nach-Endpunktbereichs.Consequently is descriptive in particular in comparison to the method according to [6] the explicit model specification for the course of an end point signal replaced by the selection of a Pre-endpoint range and post-endpoint range.
Im Rahmen dieser Erfindung wird unter dem Begriff Linearkombination nicht nur der Vorgang des linearen Kombinierens von Messgrößen, sondern auch das auf diese Weise gewonnene Signal verstanden.in the The scope of this invention is the term linear combination not just the process of linearly combining measures, but understood the signal obtained in this way.
Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass bei einer Änderung des Herstellungsprozesses die erforderliche Anpassung zur Extraktion der Kenngröße nur durch Anpassung der entsprechenden Auswertungssoftware zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgenommen werden kann und keine manuellen Arbeitsschritte, wie beispielsweise der Austausch optischer Filter, erforderlich sind.One additional Advantage of the invention is the fact that in a change of the manufacturing process the required adjustment for extraction the characteristic only by Adaptation of the corresponding evaluation software for the implementation of the inventive method can be made and no manual steps, such as For example, the replacement of optical filters are required.
Auf diese Weise wird insbesondere die Wartung des Überwachungssystems beziehungsweise der Anordnung zum Überwachen des Herstellungsprozesses erheblich kostengünstiger durchführbar.On This way, in particular, the maintenance of the monitoring system or the arrangement for monitoring the manufacturing process considerably cheaper feasible.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die im Weiteren beschriebenen Ausgestaltungen betreffen sowohl das Verfahren als auch die Anordnung zum Überwachen eines Herstellungsprozesses.The Embodiments described below relate both to the method as well as the arrangement for monitoring a manufacturing process.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden nur Messgrößen verwendet, welche zu Zeitpunkten erfasst worden sind, welche in dem ersten Zeitbereich und/oder in dem zweiten Zeitbereich liegen.According to one Embodiment of the invention, only measured variables are used, which detects at times which are in the first time range and / or in the second Time range are.
Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird der zum Überwachen des jeweiligen Herstellungsprozesses erforderliche Rechenzeitbedarf weiter reduziert.By This embodiment of the invention is for monitoring the respective manufacturing process required computing time required further reduced.
Bei einem Verfahren zum rechnergestützten Überwachen eines Herstellungsprozesses wird eine Vielzahl von Messgrößen während des Herstellungsprozesses erfasst.at a method for computer-aided monitoring A manufacturing process will produce a variety of metrics during the Manufacturing process recorded.
Gemäß einer zusätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die vorgegebene erste Kurvenform von einem vorgegebenen konstanten ersten Funktionswert gebildet wird, beispielsweise von dem Funktionswert "0".According to one additional Embodiment of the invention, it is provided that the predetermined first waveform of a predetermined constant first function value is formed, for example, the function value "0".
Die vorgegebene zweite Kurvenform kann von einem vorgegebenen konstanten zweiten Funktionswert gebildet werden, vorzugsweise von dem Funktionswert "1".The predetermined second waveform can be of a predetermined constant second function value are formed, preferably of the function value "1".
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden als Messgrößen die Intensitäten von unterschiedlichen Wellenlängen in einem Emissionsspektrum verwendet. Emissionsspektren beinhalten in der Regel sehr detaillierte Informationen über den der Strahlungsemission zugrunde liegenden Prozess, beispielsweise einer chemischen Reaktion. Bei der Aufnahme derartiger Spektren fallen jedoch sehr große Datenmengen an, aus denen mit herkömmlichen Methoden die entscheidenden Informationen nur mit großen Schwierigkeiten extrahiert werden können. Erfindungsgemäß ist es jedoch nunmehr möglich, die Daten eines Emissionsspektrums so aufzubereiten, dass die entscheidenden Informationen, das heißt anders ausgedrückt die Kenngrößen, auf sehr einfache Weise ohne Verwendung eines Gesamt-Modells und somit nahezu in Echtzeit beziehungsweise in Echtzeit aus den Daten ermittelt werden können. Dementsprechend können Emissionsspektren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Anordnung zur online-Überwachung von Herstellungsprozessen beziehungsweise Bearbeitungsprozessen eingesetzt werden.According to one Another embodiment of the invention are as measured variables the intensities of different wavelengths used in an emission spectrum. Emission spectra include usually very detailed information about the radiation emission underlying process, such as a chemical reaction. When recording such spectra, however, very large amounts of data are lost from which come with conventional Methods the crucial information only with great difficulty can be extracted. It is according to the invention but now possible, to process the data of an emission spectrum in such a way that the decisive Information, that is in other words the characteristics, on very simple way without using an overall model and thus determined in real time or in real time from the data can be. Accordingly, you can Emission spectra with the inventive method and the inventive arrangement for online monitoring of manufacturing processes or machining processes be used.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Herstellungsprozess auch ein Bearbeitungsprozess zu verstehen ist, da dieser zur Herstellung eines Zwischenproduktes im Rahmen eines Gesamtherstellungsprozesses eingesetzt wird.In In this context, it should be noted that under this Description under a manufacturing process also a machining process to understand, since this for the production of an intermediate product used in an overall manufacturing process.
Es ist insbesondere bevorzugt, wenn die Intensitäten von unterschiedlichen Wellenlängen in einem Spektralbereich zwischen 200 nm und 950 nm verwendet werden.It is particularly preferred when the intensities of different wavelengths in a spectral range between 200 nm and 950 nm can be used.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird das Emissionsspektrum eines Plasmaprozesses, insbesondere eines Plasmaätzprozesses verwendet.According to one Another embodiment of the invention, the emission spectrum of a Plasma process, in particular a plasma etching process used.
Plasmaätzprozesse zum Strukturieren von Materialschichten spielen in der Halbleiterfertigung eine bedeutende Rolle. Die Dimensionen der erzeugten Strukturen hängen entscheidend von der Qualität des verwendeten Ätzprozesses ab. Das Emissionsspektrum des Plasmas enthält eine Vielzahl von Informationen, die zur Kontrolle des Plasmaätzprozesses notwendig sind. Hochentwickelte Sensorsysteme wie beispielsweise die sogenannte "Optical Emission Spectroscopy (OES)" oder die sogenannte "Residual Gas Analysis (RGA)" können zur Aufnahme der Spektren verwendet werden.plasma etching for structuring material layers play in semiconductor manufacturing a significant role. The dimensions of the structures created hang decisive of the quality the etching process used from. The emission spectrum of the plasma contains a lot of information, to control the plasma etch process necessary. Sophisticated sensor systems such as the so-called "Optical Emission Spectroscopy (OES) "or the so-called "Residual Gas Analysis (RGA) "can be used for Recording the spectra can be used.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass als Kenngröße der Endpunkt des Plasmaprozesses, das heißt der Zeitpunkt, zu dem der Plasmaprozess beziehungsweise der Plasmaätzprozess beendet werden soll, bestimmt wird.It It is particularly preferred that the parameter used is the end point of the plasma process. that is the one Time at which the plasma process or the plasma etching process is to be terminated is determined.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zur Ermittlung der Gewichte der Linearkombination die zu den vorgegebenen Zeitpunkten ermittelten Messgrößen in einer Matrix angeordnet und es wird auf Basis der Matrix eine Hauptkomponentenanlayse (Principal Component Analysis, PCA) durchgeführt. Die Hauptkomponentenanalyse ist eine Methode, eine Matrix A durch ihre Hauptvektoren, auch als Eigenvektoren bezeichnet, beziehungsweise Hauptkomponenten, auch als Eigenwerte bezeichnet, auszudrücken. Zum Berechnen der Hauptkomponenten können eine Reihe unterschiedlicher Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Singulärwertzerlegung (Singular Value Decomposition, SVD) der Matrix A berechnet werden. Als eine Alternative können auch die Eigenwerte sowie Eigenvektoren der Korrelationsmatrix (A T A) der Matrix A berechnet werden. Darüber hinaus können auch andere Verfahren zur Zerlegung einer Matrix wie die sogenannten "Non-linear partial least squares" einer Matrix A verwendet werden.According to another preferred embodiment of the invention, to determine the weights of the linear combination, the measured variables determined at the predetermined times are arranged in a matrix and a principal component analysis (PCA) is carried out on the basis of the matrix. The principal component analysis is a method of expressing a matrix A by its main vectors, also called eigenvectors, or principal components, also called eigenvalues. A number of different methods can be used to calculate the main components. For example, the Singular Value Decomposition (SVD) of the matrix A can be calculated. As an alternative, the eigenvalues as well as eigenvectors of the correlation matrix ( A T A ) of the matrix A can also be calculated. In addition, other methods for decomposing a matrix, such as the so-called "non-linear partial least squares" of a matrix A can be used.
Bevorzugt wird die Hauptkomponentenanalyse unter Verwendung einer Singulärwertzerlegung realisiert, so dass die Matrix A mxn in zwei orthogonale Matrizen U mxm und V nxn und eine diagonal besetzte Matrix Σ mit den Singulärwerten σi zerlegt wird, wobei gilt: Preferably, the principal component analysis is realized using a singular value decomposition, such that the matrix A mxn is decomposed into two orthogonal matrices U mxm and V nxn and one diagonally mapped matrix Σ with the singular values σ i , where:
Die sogenannten "linken" Eigenvektoren u i bilden die Matrix U mxm. Die sogenannten "rechten" Eigenvektoren v i bilden die Matrix V nxn. Üblicherweise sind die Singulärwerte (Eigenwerte) σi der Größe nach geordnet und repräsentieren den Anteil, den das zugehörige dyadische Produkt u i·v i T an der Bildung der Gesamtmatrix A besitzt. Die dyadischen Produkte u i·v i T, welche nur kleine Singulärwerte σi besitzen, enthalten üblicherweise keine bzw. nur sehr wenig Information über den zu überwachenden Prozess. Dementsprechend werden real gemessene Matrizen von Messgrößen in der Regel durch die dyadischen Produkte u i·v i T mit den 3 bis 15 größten Singulärwerten auf σi ausreichend gut repräsentiert.The so-called "left" eigenvectors u i form the matrix U mxm . The so-called "right" eigenvectors v i form the matrix V nxn . Usually, the singular values (eigenvalues) σ i are ordered in magnitude and represent the proportion that the associated dyadic product u i · v i T has at the formation of the total matrix A. The dyadic products u i · v i T , which have only small singular values σ i , usually contain no information or only very little information about the process to be monitored. Accordingly, real measured matrices of measured variables are generally sufficiently well represented by the dyadic products u i · v i T with the 3 to 15 largest singular values on σ i .
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird zur Ermittlung der Gewichte der Linearkombination ein parameterlineares Schätzproblem unter Verwendung der vorgegebenen ersten Kurvenform und der vorgegebenen zweiten Kurvenform sowie der Linearkombination minimiert beziehungsweise maximiert.According to one another embodiment The invention is used to determine the weights of the linear combination a parameter-linear estimation problem using the given first waveform and the given one second waveform and the linear combination minimized or maximized.
Es ist insbesondere bevorzugt, wenn durch die Minimierung beziehungsweise Maximierung des parameterlinearen Schätzproblems, allgemein durch dessen Lösung, die wesentlichen Hauptkomponenten der Messgrößenmatrix bestimmt werden. Durch die Minimierung beziehungsweise Maximierung des parameterlinearen Schätzproblems lassen sich auf sehr einfache Weise diejenigen Hauptkomponenten ermitteln, die berücksichtigt werden müssen, um die vorgegebenen Kurvenformen, das heißt die vorgegebene erste Kurvenform und die vorgegebene zweite Kurvenform, mit ausreichender Genauigkeit approximieren zu können.It is particularly preferred if by minimizing or Maximization of the parameter-linear estimation problem, generally by its solution, the essential main components of the measured variable matrix are determined. By minimizing or maximizing the parameter-linear estimation problem can be very easily those main components determine which are considered Need to become, around the given waveforms, that is, the predetermined first waveform and the predetermined second waveform, with sufficient accuracy to be able to approximate.
Es ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass das erfindungsgemäß zu lösende parameterlineare Schätzproblem auf erheblich einfachere Weise zu lösen ist als das komplexe nicht-lineare Optimierungsproblem zur Bestimmung der Gewichte der Linearkombination zur Minimierung des Gütemaßes gemäß [6].It It should be pointed out in this connection that the parameter linear to be solved according to the invention estimation problem in a much simpler way than the complex non-linear one Optimization problem for determining the weights of the linear combination to minimize the quality measure according to [6].
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass das parameterlineare Schätzproblem eine eindeutige und explizit angebbare Lösung besitzt, wohingegen das bei Lösung des Optimierungsproblems gemäß [6] nicht möglich ist.Further It should be noted that the parameter linear estimation problem has a unique and explicitly specifiable solution, whereas the at solution of the optimization problem according to [6] is possible.
Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird somit die mathematische Berechnung, das heißt das Lösen des Schätzproblems erheblich vereinfacht und beschleunigt.By This embodiment of the invention thus becomes the mathematical calculation, this means the release the estimation problem considerably simplified and accelerated.
Ferner kann zur Bestimmung der Kenngröße eine Glättung der Linearkombination durchgeführt werden. Üblicherweise weisen die Messgrößen einen Rauschanteil auf, der sich auch bei einer Linearkombination der Messgrößen niederschlägt. Um zu vermeiden, dass aufgrund des Rauschens eine Fehlbewertung der ermittelten Messgrößen vorgenommen wird, ist es bevorzugt, den Rauschanteil durch eine Glättung der Linearkombination soweit zu unterdrücken, dass die Kenngröße korrekt bestimmt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Glättung der Linearkombination unter Verwendung eines Nullphasen-Filters erzielt wird. Durch Unterdrückung des Rauschanteils können qualitative Kriterien, wie das Auftreten eines lokalen Maximums oder das Auftreten eines Wendepunktes zur Bestimmung der Kenngröße herangezogen werden. Qualitative Kriterien haben gegenüber quantitativen Kriterien, wie das Überschreiben bestimmter Schwellwerte, den Vorteil, dass sie in weit geringerem Maße von der jeweiligen Absolutgröße der Messwerte abhängen und somit störunanfälliger über einen größeren Wertebereich eingesetzt werden können.Further can for determining the characteristic a smoothing performed the linear combination become. Usually have the measured variables one Noise on, which is also in a linear combination of Measurements reflected. In order to avoid that due to the noise a misjudgment of the determined Measured variables made It is preferred, the noise component by smoothing the Suppress linear combination so far that the characteristic is correct can be determined. In this context, it is particular preferred when smoothing the linear combination using a zero-phase filter is achieved. By suppression of the noise component can qualitative criteria, such as the occurrence of a local maximum or the occurrence of a turning point used to determine the characteristic become. Qualitative criteria have opposite quantitative criteria, like overwriting certain Thresholds, the advantage that they are far less of the respective absolute size of the measured values depend and thus störunanfälliger about one larger value range can be used.
Zur Erhöhung der Robustheit der Überwachung kann es sinnvoll sein, die Ergebnisse mehrerer Probeläufe beziehungsweise Produktionsläufe in die Festlegung der Gewichte, anders ausgedrückt der Koeffizienten für die Linearkombination, einfließen zu lassen. Daher werden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Ermittlung der Gewichte der Linearkombination die Messgrößen mehrerer Probe- und/oder Produktionsläufe verwendet. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Messgrößen mehrere Probe- und/oder Produktionsläufe in einer Matrix (Block-Matrix) angeordnet werden und auf Basis dieser Matrix eine Hauptkomponentenanalyse durchgeführt wird.to increase the robustness of the surveillance It may be useful to compare the results of several trial runs respectively production runs in the determination of the weights, in other words the coefficients for the linear combination, flow in allow. Therefore, according to a another preferred embodiment the invention for determining the weights of the linear combination the measured variables of several Trial and / or production runs used. It is particularly preferred if the measured variables more Trial and / or production runs be arranged in a matrix (block matrix) and based on this matrix a principal component analysis is performed.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the figures and will be discussed below explained in more detail.
Es zeigenIt demonstrate
Die
Anordnung weist eine Prozesskammer
Das
Plasma
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
dient das Plasma
Zu
diesem Zweck ist der Silizium-Wafer
Zum
Bestimmen des richtigen Endpunktes, auch als Endzeitpunkt bezeichnet,
des Plasmaätzens
ist an einem Fenster der Reaktionskammer
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
wird ein Mehrkanalspektrometer
Wird eine Kontaktlochätzung durchgeführt, so werden die Intensitäten von unterschiedlichen Wellenlängen (im vorliegenden Fall 1024 unterschiedliche Wellenlängen) über einen Zeitraum von etwa 3 Minuten aufgenommen. Die resultierenden Messwerte, das heißt Messgrößen, werden in Form einer Matrix Λ(λ, t) angeordnet. Der Zeitverlauf einer bestimmten Wellenlänge entspricht genau einer Zeile der Matrix Λ(λ, t). Dementsprechend ist das Emissionsspektrum zu einem bestimmten Zeitpunkt durch genau eine Spalte der Matrix Λ(λ, t) gegeben. Diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend, so können beispielsweise die Zeitverläufe der Wellenlängen auch als die Spalten der Matrix Λ(λ, t) angeordnet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Matrix Λ(λ, t) 1024 Zeilen und 100 Spalten.When a contact hole etch is performed, the intensities of different wavelengths (1024 different wavelengths in the present case) are recorded over a period of about 3 minutes. The resulting measured values, that is to say measured variables, are arranged in the form of a matrix Λ (λ, t). The time course of a specific wavelength corresponds exactly to one row of the matrix Λ (λ, t). Accordingly, the emission spectrum at any given time is given by exactly one column of the matrix Λ (λ, t). However, this arrangement is not mandatory, for example, the time courses of the wavelengths as the columns of the matrix Λ (λ, t) can be arranged. In the present embodiment, the matrix Λ (λ, t) has 1024 rows and 100 columns.
Zur Ermittlung der Gewichte für die Linearkombination aus den Intensitäten der gemessenen Wellenlängen wird auf Basis der Matrix Λ(λ, t) eine Hauptkomponentenanalyse durchgeführt. Dazu werden einmal eine Matrix Λ 0(λ, t) bei einer Probeätzung erstellt und die Gewichte bestimmt, welche dann für nachfolgende Ätzungen verwendet werden. Die Hauptkomponentenanalyse wird unter Verwendung einer Singulärwertzerlegung durchgeführt, so dass die Matrix Λ 0(λ, t) in zwei orthogonale Matrizen U 0 und V 0 sowie eine diagonal besetzte Matrix Σ 0 mit den Singulärwerten σ 0 / i zerlegt wird.In order to determine the weights for the linear combination from the intensities of the measured wavelengths, a principal component analysis is carried out on the basis of the matrix Λ (λ, t). For this purpose, once a matrix Λ 0 (λ, t) is created in a sample etching and determines the weights, which are then used for subsequent etching. The principal component analysis is performed using singular value decomposition, such that the matrix Λ 0 (λ, t) is decomposed into two orthogonal matrices U 0 and V 0, and a diagonally occupied matrix Σ 0 is decomposed with the singular values σ 0 / i.
Dabei gilt: Where:
Die sogenannten "linken" Eigenvektoren u 0 / i bilden die Matrix U 0 und die sogenannten "rechten" Eigenvektoren v 0 / i bilden die Matrix V 0.The so-called "left" eigenvectors u 0 / i form the matrix U 0 and the so-called "right" eigenvectors v 0 / i form the matrix V 0 .
Die
Die
Die Spalten u 0 / i der Matrix U 0 können als Basiswellenlängenmuster interpretiert werden, während die Spalten v 0 / i der Matrix V 0 als Basiszeitsignale interpretiert werden können.The columns u 0 / i of the matrix U 0 can be interpreted as a basic wavelength pattern, while the columns v 0 / i of the matrix V 0 can be interpreted as basic time signals.
Zur Bestimmung einer geeigneten Linearkombination der Messgrößen wird folgender Ansatz verwendet: wobei mit dem Index i die wichtigsten linken Hauptkomponenten u 0 / i der Matrix Λ 0(λ, t) indiziert werden. Wie viele und welche der wichtigsten Hauptkomponenten u 0 / i tatsächlich berücksichtigt werden, wird durch die im Weiteren beschriebene Minimierung eines parameterlinearen Schätzproblems bestimmt.The following approach is used to determine a suitable linear combination of the measured variables: where the index i indicates the most important left main components u 0 / i of the matrix Λ 0 (λ, t). How many and which of the main components u 0 / i are actually taken into account is determined by the minimization of a parameter-linear estimation problem described below.
Auch die noch unbekannte Koeffizienten ci werden im Rahmen des im Weiteren erläuterten Lösens des parameterlinearen Schätzproblems festgelegt. Sind die wichtigsten Hauptkomponenten u 0 / i festgelegt und sind die Koeffizienten ci bestimmt, dann ist dadurch auch die Linearkombination der Messgrößen festgelegt. Aufgrund der Orthogonalität der linken Hauptkomponenten u 0 / i kann die Funktion y0(t) auch in folgender Form geschrieben werden: The as yet unknown coefficients c i are also defined in the context of the solution of the parameter-linear estimation problem explained below. If the most important main components u 0 / i are fixed and if the coefficients c i are determined, then the linear combination of the measured quantities is determined as well. Due to the orthogonality of the left main components u 0 / i, the function y 0 (t) can also be written in the following form:
Die Funktion y0(t) ist eine Funktion der Zeit, welche unter Verwendung der Koeffizienten ci an eine vorgegebene Kurvenform angepasst werden kann.The function y 0 (t) is a function of time which can be adjusted to a given waveform using the coefficients c i .
Die vorgegebene Kurvenform wird erfindungsgemäß in lediglich zwei vorgegebenen ausgewählten Zeitbereichen vorgegeben, gemäß diesen Ausführungsbeispielen in Form eines jeweils in dem Zeitbereich konstanten Funktionswerts.The predetermined waveform is selected according to the invention in only two predetermined Given time ranges, according to these embodiments in the form of a constant in each case in the time domain function value.
An
den CN-Linien
Es ist nur eine grobe Bestimmung eines Bereichs, der vor Erreichen des Endpunktes liegt, möglich, dies jedoch dafür auf sehr einfache, anschauliche Weise. Gleiches gilt für den Bereich, der nach dem Erreichen des Endpunktes liegt.It is just a rough definition of an area that is before reaching the endpoint is possible, this but for that in a very simple, vivid way. The same applies to the area which lies after reaching the end point.
Erfindungsgemäß werden
anhand der von dem Mehrkanalspektrometer
Ferner
wird ein zweiter Zeitbereich
Anschaulich
werden durch den Benutzer somit manuell, alternativ auch automatisch
durch einen Rechner, nach erfolgter Auswertung der CN-Linien
Anders
ausgedrückt
ergibt sich eine vorgegebene Gesamt-Kurvenform, die lediglich in dem ersten Zeitbereich
Es ergibt sich somit für die Gesamt-Kurvenform folgende Funktion: wobei mit
- • t1 ein Startzeitpunkt des ersten Zeitbereichs
405 , - • t2 ein Endzeitpunkt des ersten Zeitbereichs
405 , - • t3 ein Startzeitpunkt zweiten Zeitbereichs
406 , und - • t4 ein Endzeitpunkt des zweiten Zeitbereichs
406 ,
- T 1 is a start time of the first time range
405 . - T 2 is an end time of the first time range
405 . - • t 3 a start time second time range
406 , and - T 4 is an end time of the second time range
406 .
Anschaulich
wird somit ein virtueller Modellausgang, das heißt ein gewünschtes Endpunktesignal, definiert,
der während
des festgelegten Vor-Endpunktzeitraums, das heißt in dem ersten Zeitbereich
Es
werden für
das weitere Verfahren lediglich Intensitätsdaten aus diesen beiden Zeiträumen
Als (regularisierte Lösung) dieses parameterlinearen Schätzproblems erhält man das gewünschte Endpunktmuster.When (regularized solution) this parameter-linear estimation problem receives you get the desired endpoint pattern.
Es wird somit das Parameter-Schätzproblem gemäß folgender Funktion aufgebaut: Thus, the parameter estimation problem is constructed according to the following function:
Das
parameterlineare Schätzproblem
wird auf folgende Weise gelöst,
wobei es gilt, die Gewichte einer Überlagerung der Spalten von X zu bestimmen, um yMO möglichst
gut zu approximieren, d. h. es soll gelten:
Unter
Verwendung des Gütekriteriums
Q (entspricht gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der quadratischen Norm des Approximationsfehlers), das gemäß folgender
Vorschrift gebildet wird:
Für die spezielle
Anwendung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ergibt sich gemäß Vorschrift
(4):
Diese an sich bekannte Lösung führt beim Vorhandensein vieler Parameter zu überparametrierten Lösungen, die durch stark oszillierende und verrauschte Lösungen gekennzeichnet sind.These known solution leads at Presence of many parameters for over-parameterized solutions, which are characterized by strongly oscillating and noisy solutions.
Als
Alternative bietet sich erstens an, die Anzahl der Komponenten,
die in die Inversion von (X T·X)–1 eingehen,
direkt zu begrenzen und die Berechnung von ci für i = 1..n
vorzunehmen und ci = 0 für
i > n zu setzen.
Alternativ kann die allgemeine Lösung entsprechend regularisiert werden.Alternatively, the general solution may be appropriate be regularized.
Speziell
ergibt sich dann wiederum mit
Die Lösung ist nun von Regularisierungsparameter ρ abhängig, dessen Variation des Einstellen eines Kompromisses zwischen Endpunktsignalschärfe (Annäherung an die gewünschte 0-1-Modellfunktion) und EP-Robustheit (Glattheit des spektralen Musters/Langzeitstabilität) gestattet.The solution is now dependent on the regularization parameter ρ, whose variation of the Set a compromise between endpoint signal sharpness (approach to the desired 0-1-model function) and EP robustness (smoothness of the spectral pattern / long-term stability).
Die Einstellung dieses Parameters kann visuell geeignet unterstützt werden, indem dieser Parameter mit Hilfe eines Schiebereglers die jeweilige dargestellte Funktion variiert wird und die resultierenden EP-Muster und EP-Signale sofort auf einem Bildschirm dem Benutzer dargestellt werden.The Setting this parameter can be visually supported properly, by using this parameter with the aid of a slider shown function is varied and the resulting EP patterns and EP signals are immediately displayed on a screen to the user become.
Beide Varianten sind mathematisch gleichwertig, unterscheiden sich jedoch in den Visualisierungsmöglichkeiten für eine Unterstützung der wahlweisen Einstellung der beiden Parameter Komponentenanzahl oder Regularisierungsparmeter.Both Variants are mathematically equivalent, but differ in the visualization options for one support the optional setting of the two parameters component number or Regularisierungsparmeter.
Nach erfolgter Bestimmung der Koeffizienten ci und der Auswahl der wichtigsten Hauptkomponenten u 0 / i beziehungsweise u 0 / i ist die Probeätzung ausgewertet und die Gewichte der Linearkombination sind aus den Messgrößen festgelegt.After the determination of the coefficients c i and the selection of the most important main components u 0 / i or u 0 / i, the sample etching is evaluated and the weights of the linear combination are determined from the measured quantities.
Aus
den ausgewählten
Hauptkomponenten
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann dem Endpunktmuster u EP eine chemische Interpretation zugeordnet werden.In the present embodiment, the endpoint pattern u EP can be a chemical interpretati be assigned on.
In
Im
Folgenden wird der Endpunkt einer Ätzung, das heißt eines
Plasmaätzprozesses
während
der Herstellung einer integrierten Schaltung bestimmt, indem, wie
in Bezug auf
Aus
den Messgrößen wird
unter Verwendung der Gewichte u EP eine Linearkombination y(t) – das Endpunktsignal – gebildet.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass aus den gemessenen
Werten eine Matrix Λ(λ, t) erstellt
wird und nach jedem Messzeitpunkt das Endpunktmuster u EP mit der transponierten
dieser Matrix Λ(λ, t) multipliziert wird gemäß folgender
Vorschrift:
Es
ergibt sich somit, wie in
Eine
Auswertung der in
Die Vorgabe eines Schwellenwertes ist sehr einfach zu implementieren und liefert für viele Prozesse zufriedenstellende Ergebnisse.The Setting a threshold is very easy to implement and delivers for many processes produce satisfactory results.
Das Verfahren zur Bestimmung der Kenngröße hängt in der Regel von den Absolutgrößen der Messwerte ab. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hängt das Erreichen des Schwellenwertes beispielsweise von der Gesamtintensität der gemessenen Strahlung ab. Die Gesamtintensität der gemessenen Strahlung ist aber a priori nicht bekannt, so dass durch eine Vorgabe eines Schwellenwerts der richtige Endpunkt nicht exakt festlegbar ist.The Method for determining the characteristic value usually depends on the absolute values of the Measured values. In the present embodiment, this depends Achieving the threshold, for example, the total intensity of the measured Radiation off. The total intensity the measured radiation is not known a priori, so that by specifying a threshold, the correct endpoint is not is exactly defined.
Aus diesem Grund wird bevorzugt eine qualitative Signalanalyse durchgeführt. Zur genauen Festlegung des Endpunktes wird daher im Folgenden der Wendepunkt der Linearkombination y(t), das heißt das Maximum der ersten Ableitung der Linearkombination y(t) nach der Zeit, verwendet. Der Wendepunkt ist im Wesentlichen unabhängig von der Gesamtintensität des gemessenen Signals. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Linearkombination y(t) zunächst gefiltert, bevor die erste zeitliche Ableitung gebildet wird. Durch die Filterung wird der Rauschanteil unterdrückt und das eigentliche Signal tritt stärker hervor.Out For this reason, a qualitative signal analysis is preferably performed. to The exact definition of the endpoint will therefore be the turning point in the following the linear combination y (t), that is, the maximum of the first derivative the linear combination y (t) after the time used. The turning point is essentially independent from the total intensity the measured signal. According to the preferred embodiment the invention, the linear combination y (t) is filtered first, before the first time derivative is formed. Through the filtering the noise is suppressed and the actual signal is stronger.
Damit sich bei der Filterung das Maximum der ersten Ableitung der Linearkombination y(t) nicht verschiebt, wird die Filterung mit einem so genannten Null-Phasenfilter durchgeführt. Zur Filterung der Linearkombination y(t) kann eine Reihe von Verfahren beziehungsweise Filtern eingesetzt werden.In order to in the filtering, the maximum of the first derivative of the linear combination y (t) does not move, the filtering is done with a so-called Zero-phase filter performed. For filtering the linear combination y (t), a number of methods or filters are used.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die zeitdiskrete Variante (Tastzeit Ta) eines Butterworth-Filters erster Ordnung (Filterzeit TF) verwendet.In the present embodiment, the discrete-time variant (sampling time T a ) of a first-order Butterworth filter (filter time T F ) is used.
Das Butterworth-Filter besitzt folgende Übertragungsfunktion G: The Butterworth filter has the following transfer function G:
Für die konkrete Anwendung wurde eine Filterzeitkonstante TF von 10 Sekunden bei einer Tastzeit Ta von zwei Sekunden gewählt.For the concrete application, a filter time constant T F of 10 seconds was selected at a sampling time T a of two seconds.
Die konkrete Filterung wird durchgeführt, indem das Filter G zunächst auf das zu filternde Signal, das heißt die Linearkombination y(t) angewendet wird. Das auf diese Weise erzeugte Zwischensignal y* wird zur Kompensation der bei der ersten Filterung erzeugten Phasenverschiebung über ein Null- und Polstellenspiegelung aus dem Filter geschaffenes Filter geleitet. Aufgrund der Instabilität dieses Filters ist es erforderlich, die Implementierung in umgekehrter Zeitrichtung durchzuführen. Dies ist aber gleichbedeutend mit der erneuten Anwendung des originalen Filters G auf das in Zeitrichtung umgekehrte Signal y*. Das Ergebnis dieser Filterung wird dann wiederum in seiner Zeitrichtung umgekehrt, um schließlich das gewünschte gefilterte Signal yF zu erhalten. Durch diese anschaulich zweifache Anwendung des Butterworth-Filters erster Ordnung erhält man einen Null-Phasenfilter, das den Wendepunkt der Funktion y(t) nicht verschiebt. Da man in der Regel mit einer fest vorgegebenen Nachätzzeit, der sogenannten Over-etch-Zeit, arbeitet, kann diese Methode trotz ihres zeitlich akausalen Charakters, der in der Größenordnung der Filterzeitkonstante liegt, angewendet werden.The concrete filtering is carried out by first applying the filter G to the signal to be filtered, that is to say the linear combination y (t). The intermediate signal y * generated in this way is passed to compensate for the phase shift generated in the first filtering via a zero and Polstellenspiegelung filter created by the filter. Due to the instability of this filter, it is necessary to perform the implementation in the reverse time direction. However, this is equivalent to the renewed application of the original filter G to the time reversed signal y *. The result of this filtering is in turn reversed in its time direction to finally obtain the desired filtered signal y F. This two-fold application of the first-order Butterworth filter yields a zero-phase filter that does not shift the inflection point of the function y (t). Since one works usually with a fixed Nachätzzeit, the so-called over-etch time, this method can be applied despite their temporally akausalen character, which is in the order of the filter time constant.
Aus den zeitlichen Ableitungen der gefilterten Signale wird das Maximum ermittelt, was den Wendepunkten der Linearkombination y(t) entspricht.Out the temporal derivatives of the filtered signals become the maximum determines what corresponds to the turning points of the linear combination y (t).
Nach Ablauf einer fest vorgegebenen Over-etch-Zeit, das heißt Nachätzzeit, wird der Plasmaätzprozess mit den vorgestellten Verfahren endpunktgesteuert gestoppt. Insbesondere Kontaktlöcher mit einem sehr geringen Öffnungsverhältnis können auf diese Weise reproduzierbar und mit hoher Qualität erzeugt werden.To Expiration of a fixed over-etch time, that is, after-etching time, becomes the plasma etching process stopped with the presented methods end point controlled. Especially vias with a very low aperture ratio can on be produced reproducibly and with high quality.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde nur eine Probeätzung dazu verwendet, die richtigen Gewichte, das heißt die Koeffizienten für die Linearkombination der Messgrößen festzulegen. Zur Erhöhung der Robustheit des Verfahrens ist es alternativ jedoch vorgesehen, die Ergebnisse mehrerer Probeläufe beziehungsweise Produktionsläufe in die Festlegung der Gewichte für die Linearkombination einfließen zu lassen. So können beispielsweise die gemessenen Spektrenmatrizen mehrere Ätzungen, beispielsweise am Anfang, in der Mitte und am Ende eines sogenannten Wet-clean Zyklus, in die Festlegung der Gewichte einbezogen werden.According to the above described embodiment The invention has used only one trial etch to the right one Weights, that is the coefficients for determine the linear combination of the measured quantities. To increase the robustness of the method, however, it is alternatively provided the results of several test runs or production runs in the determination of weights for incorporate the linear combination allow. So can For example, the measured Spektrenmatrizen multiple etches, for example at the beginning, in the middle and at the end of a so-called wet-clean Cycle, be included in the determination of weights.
Zur Berücksichtigung mehrerer Probeläufe beziehungsweise Produktionsläufe ist es bevorzugt, die Messgrößenmatrizen der einzelnen Prozesse zu einer einzigen, großen Block-Matrix zusammenzuführen. Für das Beispiel einer Kontaktlochätzung bedeutet dies, dass eine große Spektrenmatrix aus n zeitlich aneinandergereihten Spektrenmatrizen gebildet wird. Dies bedeutet, dass für eine feste Wellenlänge (das heißt einer Zeile der Matrix) die zeitlichen Intensitätsverläufe der verschiedenen Ätzprozesse nacheinander in eine Zeile der Matrix eingetragen werden. Sollen beispielsweise drei Probeätzungen entsprechend dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel berücksichtigt werden, so entsteht eine Matrix Λ 0(λ, t) mit 1024 Zeilen (Wellenlängen) und 300 (3·100) Spalten (3 Ätzungen mit je 100 Zeitschritten).In order to take into account a number of trial runs or production runs, it is preferable to combine the measured variable matrices of the individual processes into a single, large block matrix. For the example of contact hole etching, this means that a large spectral matrix is formed from n time-aligned spectral matrices. This means that, for a fixed wavelength (that is to say one row of the matrix), the temporal intensity profiles of the different etching processes are entered one after the other into a row of the matrix. If, for example, three sample etchings are to be taken into account in accordance with the embodiment described above, a matrix Λ 0 (λ, t) with 1024 lines (wavelengths) and 300 (3 × 100) columns is formed (3 etchings with 100 time steps each).
Zur Bestimmung der Gewichte der Linearkombination y(t) kann nun wiederum eine Singulärwertzerlegung auf der Basis der Matrix Λ 0(λ, t), welche mehrere Blockmatrizen Λ n(λ, t) umfasst, durchgeführt werden gemäß folgender Vorschrift: To determine the weights of the linear combination y (t), it is then again possible to carry out a singular value decomposition on the basis of the matrix Λ 0 (λ, t) which comprises a plurality of block matrices Λ n (λ, t) according to the following rule:
In der Matrix U sind wiederum die linear unabhängigen spektralen Basismuster u i(λ) enthalten. Die Vektoren v i(t) verkörpern jetzt allerdings die den spektralen Basismustern zugeordneten zeitlichen Signalkomponenten über mehrere Ätzungen hinweg. Entsprechend werden die Daten aus den Vor- und Nachendpunktbereichen aller in der Analyse verwendeten Ätzungen für die Modellbildung herangezogen. Das dann durch den regularisierten Modellbildungsprozess erzeugte Endpunktmuster u EP besitzt nun zusätzlich die Eigenschaft, die Unterschiede zwischen den einzelnen Ätzungen (Driften, Fensterabsorptionen, ...) in den resultierenden Endpunktsignalen zu kompensieren und führt damit zu langzeitstabileren Endpunktsignalen.The matrix U again contains the linearly independent spectral base patterns u i (λ). However, the vectors v i (t) now embody the temporal signal components associated with the spectral base patterns over several etchings. Accordingly, the data from the pre- and post-end ranges of all etches used in the analysis are used for modeling. The endpoint pattern u EP then generated by the regularized modeling process now additionally has the property of compensating for the differences between the individual etches (drifts, window absorptions,...) In the resulting endpoint signals and thus leads to end-point-stable end-point signals.
- 100100
- Anordnung zum Überwachen eines Herstellungsprozesses bei Zeilearrangement to monitor a manufacturing process at line
- 101101
- Prozesskammerprocess chamber
- 102102
- Einlassinlet
- 103103
- RF-QuelleRF source
- 104104
- Auslassoutlet
- 105105
- Silizium-WaferSilicon wafer
- 106106
- Halterungbracket
- 107107
- MehrkanalspektrometerMultichannel spectrometer
- 108108
- DatenverarbeitungsanlageData processing system
- 109109
- Plasmaplasma
- 110110
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 401401
- CN-LinieCN-line
- 402402
- ZeitTime
- 403403
- Intensität CN-LinieIntensity CN line
- 404404
- Endpunkt-BereichEndpoint range
- 405405
- Erster Zeitbereichfirst time range
- 406406
- Zweiter Zeitbereichsecond time range
- 501501
- Endpunktsignal Zeitbereichendpoint signal time range
- 502502
- Endpunktsignal Spektralbereichendpoint signal spectral
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Legal Events
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Ipc: G05B 19048 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |