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GEBIET DER VORLIEGENDEN
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen das Gebiet der Herstellung von Massenprodukten, etwa
von integrierten Schaltungen, wobei mehrere Herstellungs- und Messschritte
durch entsprechende Prozessanlagen und Messanlagen ausgeführt werden.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Substrathantierung
in einer Produktionslinie mit mindestens einer Cluster-Anlage mit
mehreren Prozessmodulen zur Steigerung des Durchsatzes.
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Bei der Herstellung von Massenprodukten
sind typischerweise mehrere Prozessschritte ertorderlich, wobei
Kontrollmessungen regelmäßig durchzuführen sind,
um die Produktqualität
sicherzustellen. Ein typisches Beispiel für eine technologisch fortgeschrittene
Massenproduktion ist die Herstellung integrierter Schaltungen, wobei
eine große
Anzahl äußerst komplexer
Prozesse ausgeführt
werden, die von entsprechenden Messschritten davor oder danach begleitet
sind, um die Qualität
der entsprechenden Prozesssequenzen genau zu überwachen. Die Prozessqualität ist jedoch
lediglich ein Punkt, der von den Halbleiterherstellern berücksichtigt
werden muss. Ein weiteres wichtiges Kriterium für den wirtschaftlichen Erfolg
eines Produktes ist der Gesamtdurchsatz, der in der Halbleiterproduktionslinie
erreicht wird. Aus diesem Grunde werden verstärkt sogenannte Cluster-Anlagen
verwendet, die mehrere im Wesentlichen gleiche Prozessmodule aufweisen
können,
um mehrere Substrate in im Wesentlichen paralleler Weise zu bearbeiten.
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1 zeigt
eine vereinfachte schematische Ansicht einer typischen Cluster-Anlage,
die zum Ätzen von
Halbleitersubstraten verwendet werden kann. In 1a umfasst eine Cluster-Anlage 100 eine
Substrathantierplattform 101, die auch als Basiselement
bezeichnet wird. An dem Basiselement 101 sind Substrateingangsbereiche 102 und
ein Substratausgangsbereich 103 befestigt. Typischerweise
sind die Bereiche 102, 103 so gestaltet, um eine
vordefinierte Anzahl von Substraten, die in einem entsprechenden
Substratträger (nicht
gezeigt) bereit gestellt werden, aufzunehmen. Eine typische Anzahl
von Substraten innerhalb eines Trägers, die auch als Los bzw.
Charge bezeichnet wird, beträgt
25. Die Cluster-Anlage 100 umfasst ferner mehrere Prozessmodule 104,
die in dem vorliegendem Beispiel im Wesentlichen identische Ätzkammern
sind, die durch a, b, c und d bezeichnet sind. Es sollte jedoch
beachtet werden, dass die Cluster-Anlage 100 zusätzliche Prozessmodule
aufweisen kann, die nicht identisch zu den Modulen 104 sein
müssen.
Derartige zusätzliche Prozessmodule
können
beispielsweise eine Reinigungs- oder Spülstation repräsentieren,
die prozessablaufmäßig vor
und/oder nach dem Prozessmodul 104 angeordnet sein können.
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Der Betrieb der Cluster-Anlage 100 wird
mit Bezug zur Herstellung von Kontaktlöchern beschrieben, was in technisch
fortschrittlich integrierten Schaltungen das Ätzen von Öffnungen mit großem Aspektverhältnis mit
einem Durchmesser von 0,1 μm
oder sogar darunter erfordert. Ein typischer Prozessablauf zum Ätzen der Kontaktlöcher mit
den damit verknüpften
Messschritten wird nunmehr mit Bezug zu 2 beschrieben.
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In 2 ist
eine Prozesssequenz 200 in vereinfachter Form zur Herstellung
von Löchern
mit einer spezifizierten kritischen Entwurfsabmessung (CD), d.h.
mit einem spezifizierten Durchmesser, gezeigt. Der Einfachheit halber
sind in 2 lediglich
die relevanten Schritte der Prozesssequenz 200 dargestellt.
Im Schritt 201 wird eine Maske auf den Substraten durch fortschrittliche
fotolithografische Verfahren geschaffen, so dass die Löcher in
die darunter liegende Materialschicht oder Schichten unter Verwendung
dieser Maske geätzt
werden können.
Im Schritt 202 werden die kritische Abmessung, d.h. der Durchmesser
der Öffnungen
der Maske beispielsweise unter Verwendung von Messanlagen, z.B.
mittels optischer Messinstrumente, etwa von Streumessern und dergleichen,
gemessen. Danach werden im Schritt 203 die Löcher durch Ätzen der Substrate gebildet.
Dazu wird eine vordefinierte Anzahl von Substraten, beispielsweise
eine Charge, zu dem Eingangsbereich 102 zugeführt und
wird unter den mehreren Prozessmodulen 104 aufgeteilt.
Obwohl die Module a, b, c und d im Wesentlichen identisch sind,
können
die Prozessparameter und damit die Prozessbedingungen in jedem der
Module mehr oder weniger variieren, woraus eine unterschiedliche
Produktqualität
und eine geringfügig
unterschiedliche Prozesszeit resultieren kann. Für eine optimale Anlagenausnutzung
ist die Cluster-Anlage 100 typischerweise so gestaltet,
um eine maximale Anzahl prozes sierter Substrate pro Zeiteinheit
zu erreichen, wozu eine Entscheidung auf der Grundlage des aktuellen
Status der einzelnen Prozessmodule 104 erforderlich ist,
welches Substrat zu welchem Prozessmodul zuzuführen ist. Somit kann kaum vorhergesagt werden,
welche Scheibe in welches Prozessmodul eingeladen wird, ohne deutlich
den Durchsatz der Cluster-Anlage 100 zu verringern.
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Nach Abschluss des Löcherätzens im
Schritt 204 kann eine sogenannte Defektabtastung durchgeführt werden,
um den Grad an Defekten zu überwachen,
die durch Nebenprodukte bewirkt werden, die in einem der Prozessmodul 104 erzeugt
werden. Im Schritt 205 wird die kritische Abmessung des
eigentlichen Loches beispielsweise mittels eines Streuungsmessers
und dergleichen gemessen, wodurch Abweichungen von Parametern während des
Lochätzvorganges
in Schritt 203 detektiert werden, die beispielsweise durch eine Druckänderung
oder dergleichen hervorgerufen werden. Eine erhöhte Messempfindlichkeit auf
Parameterabweichungen während
der Prozesssequenz 200 kann erreicht werden, indem die
Differenz der kritischen Abmessung der Lochmaske, die im Schritt 202 erhalten
wird, und die kritische Abmessung des eigentlichen Loches, die im
Schritt 205 erhalten wird, bestimmt wird.
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Wie zuvor angemerkt ist, können die
Prozessmodule a, b, c und d im Wesentlichen identisch sein, wobei
diese Prozessmodule jedoch größtenteils
unabhängig
betrieben werden, so dass Variationen in der Prozesssequenz
200 durch
einige der Prozessmodule
104 bewirkt werden können, wohingegen
andere dennoch innerhalb der streng festgelegten Prozessbedingungen
arbeiten. Ein anschauliches Beispiel für eine Betriebssequenz von
zwei Substratchargen, die jeweils 25 Substrate enthalten, kann wie
folgt sein. Für
eine Charge
1 können
die Substrate durch die Module a, b, c und d gemäß Tabelle 1 bearbeitet sein. TABELLE
1
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Eine Charge II kann von den Modulen
a, b, c und d gemäß Tabelle
2 bearbeitet sein, wobei als ein Beispiel Modul b nach dem Ätzen von
Substrat
6 abgeschaltet worden ist, aufgrund beispielsweise
eines Messereignisses, das einen in Modul b erzeugten hohen Defektpegel
anzeigt. Tabelle
2
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Aus ökonomischen Gründen werden
nicht alle bearbeiteten Substrate in den Prozessüberwachungsmessschritten 202, 204 und 205 gemessen.
Statt dessen wird eine sogenannte Chargenabtastrate definiert, die
einen gewissen Anteil aller Chargen kennzeichnet, der den Messvorgängen zu
unterziehen ist. Typischerweise werden lediglich einige wenige Substrate
aus jeder für
die Messung ausgewählten
Charge tatsächlich gemessen
und diese können
zufällig
oder entsprechend häufig
verwendeter Auswahlschemata gewählt
werden, wie beispielsweise: Messen von Substraten aus definierten
Plätzen
des Substratträgers,
beispielsweise den Plätzen 5, 10 und 15;
Messen des ersten und des letzten Substrats der Charge; oder Messen
jeweils des gleichen Substrats über
die gesamte Prozesssequenz 200 hinweg, d.h. im Schritt
202 und im Schritt 204 wird das gleiche Substrat oder die gleichen
Substrate gemessen.
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Diese Schemata zum Auswählen der
zu messenden Substrate erlauben nicht, dass die Betriebsbedingungen
in jedem der Module a, b, c und d regelmäßig überwacht werden, da die Zuordnung
eines Prozessmoduls zu einem Substrat von der Cluster-Anlage 100 abhängt. Dies
bedeutet, dass das Erkennen einer Parameterabweichung in einem Prozessmodul über die
streng festgelegten Prozessbedingungen hinaus möglicherweise ungebührlich lange
verzögert
wird, wodurch die Ausbeute der Prozesssequenz 200 deutlich
nachteilig beeinflusst wird. Dieses Problem wird durch das folgende
Beispiel dargestellt. Es wird angenommen, dass die Chargenabtastung
auf 25 % festgelegt ist, d.h. jede vierte Charge erhält eine
CD-Messung 202 und 205 und eine Defektabtastung 204.
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Es wird ferner angenommen, dass die
Substrate in den Plätzen 5, 10 und 15 für diese
Messungen auszuwählen
sind, Es können
mehrere Chargen, die durch L1, L2, L3,... bezeichnet sind, in der
Cluster-Anlage 200 prozessiert werden, wobei die Scheiben
der zu messenden Charge L1 von den Prozessmodulen a, b und d prozessiert
wurden. Beim Bearbeiten der Charge L2 möge dann das Prozessmodul d
beginnen, die Substrate mit Teilchen aufgrund irgendwelcher Nebenprodukte,
die in dieser Kammer erzeugt werden, zu kontaminieren. Da die Chargenabtastrate
auf 25 % festgelegt ist, werden L2, L3 und L4 nicht gemessen und
lediglich L5 wird wieder gemessen. Die in der Charge L5 gemessenen
und in den Plätzen 5, 10 und 15 angeordneten Substrate
können
die Prozessmodule c, a und b repräsentieren. Somit wird der erhöhte Defektpegel,
der von dem Prozessmodul erzeugt wird, nicht detektiert. Anschließend werden
die Chargen L6, L7 und L8 prozessiert aber nicht gemessen. Die drei
Substrate aus der Charge L9 können
beispielsweise die Module b, c und a repräsentieren, so dass wiederum
die von dem Modul d hervorgerufene erhöhte Defektrate nicht detektiert
wird. Die nächste
zu messende Charge ist L13, während
die Charge L14 bereits von der Cluster-Anlage 100 geätzt wird,
wobei schließlich
eines der in dem Prozessmodul d prozessierten Substrate an einem
der Plätze 5, 10 und 15 sein
kann, die der Messung unterzogen werden. Der hohe Defektpegel wird
nun detektiert und das Modul d kann abgeschaltet werden.
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In diesem anschaulichen Beispiel
wurden 13 Chargen nach dem ersten Auftreten eines nicht
akzeptablen Defektpegels im Modul d prozessiert, bis schließlich erkannt
wurde, dass das Modul d Substrate produziert, die die Spezifikationen
nicht erfüllen,
wobei im Vergleich dazu lediglich 31 Substrate (5 Chargen)
idealerweise unter der vorgegebenen Chargenabtastrate betroffen
wären.
Zu beachten ist, dass das zuvor beschriebene anschauliche Beispiel
einen vernünftigen
Durchschnittswert für
die "Treffer"-Wahrscheinlichkeit
repräsentiert.
In anderen Fällen
kann die Anzahl der Substrate, die die Spezifikation nicht erfüllen, größer oder kleiner
sein, aber auf lange Sicht ist diese deutlich höher als die Anzahl der unter
idealen Messbedingungen erzeugten defekten Substrate. Da typischerweise
die Chargenabtastrate so gewählt
ist, um einen vernünftigen Kompromiss
zwischen ökonomischen
Kriterien und einem akzeptierbaren Risiko für das Auftreten defekter Substrate
zu liefern, muss bei der Verwendung von Cluster-Anlagen in einer Herstellungssequenz
die Chargenabtastrate ausreichend hoch gewählt werden, so dass damit der
Durchsatz reduziert wird.
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Angesichts der zuvor beschriebenen
Probleme ist es daher äußerst wünschenswert,
Verfahren und Systeme bereit zu stellen, die eine effiziente Nutzung
von Cluster-An lagen ermöglichen,
ohne unnötig
die Anzahl der Substrate zu erhöhen,
die die Prozessspezifikation nicht erfüllen.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende
Erfindung an ein Verfahren und ein System, um jedes Prozessmodul
einer Cluster-Anlage regelmäßig zu überwachen,
so dass für
eine vorgegebene Chargenabtastrate die Gefahr zur Erzeugung von
Werkstücken,
etwa von Substraten, die nicht die Prozesserfordernisse erfüllen, nur
durch die Chargenabtastrate gegeben ist, unabhängig von dem Schema zum Auswählen eines
zu messenden Substrats innerhalb einer Charge.
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Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Handhabung von
Werkstücken
bereit gestellt, wobei das Verfahren das Zuführen mehrerer Werkstücke zu einer
Cluster-Anlage mit mehreren Prozessmodulen umfasst. Die Werkstücke werden
dann in zumindest einigen der Prozessmodule verarbeitet und eine
Prozessinformation wird gespeichert, die für jedes verarbeitete Werkstück das Prozessmodul
kennzeichnet, in der das Werkstück
jeweils verarbeitet wurde. Ferner werden einige der verarbeiteten
Werkstücke
für die
Messung in einer Messanlage auf der Grundlage der Prozessinformation ausgewählt.
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Gemäß einer weiteren anschaulichen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer
Cluster-Anlage in einer Produktionslinie bereit gestellt, wobei
die Cluster-Anlage mehrere im Wesentlichen identische Prozessmodule
aufweist. Das Verfahren umfasst ferner das Empfangen mehrerer Werkstücke und
das Verarbeiten der Werkstücke
mit wenigstens einigen der mehreren Prozessmodule so, dass ein Durchsatz
der Cluster-Anlage optimiert ist. Eine Prozessinformation wird gespeichert,
die für
jedes der Werkstücke
das entsprechende Prozessmodul bezeichnet, in dem jedes der Werkstücke bearbeitet
wurde. Des Weiteren werden Messdaten von Werkstücken, die zur Messung auf der
Grundlage der Prozessinformation ausgewählt sind, empfangen, wobei
die Messdaten verwendet werden, um ein statistisches Prozesssteuerungsprotokoll
für jedes
Prozessmodul zu erstellen.
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In einer noch weiteren anschaulichen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zum Bearbeiten von
Werkstücken
in einer Produktionslinie eine Cluster-Anlage mit mehreren Prozessmodulen
und eine Messanlage. Es ist eine Steuerungseinheit vorgesehen, die
mit der Cluster-Anlage und der Messanlage in Verbindung steht, wobei
die Steuerungseinheit so ausgebildet ist, um eine Prozessinformation, die
für jedes
Werkstück
das Prozessmodul bezeichnet, das zur Verarbeitung des jeweiligen
Werkstückes
verwendet wurde, zu empfangen, zu speichern und bereit zu stellen.
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Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
sind in den angefügten
Patentansprüchen
definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird; es zeigen:
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1 schematisch
eine Cluster-Anlage wie sie bei der Herstellung integrierter Schaltungen
verwendet wird;
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2 schematisch
eine Prozesssequenz zur Herstellung von Kontaktlöchern in Hableitersubstraten;
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3 schematisch
ein System mit einer Cluster-Anlage und einer Messanlage gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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4 schematisch
eine typische Prozesssequenz gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn diese auf die Herstellung von Kontaktlöchern in
Halbleitersubstraten angewendet wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Es ist zu beachten, dass, obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt
sind, diese Beschreibung nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung
auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern
die beschriebenen Ausführungsformen
stellen lediglich beispielhaft diverse Aspekte der vorliegenden
Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Im Folgenden werden weitere anschauliche
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben. In diesen
Ausführungsformen
wird Bezug genommen auf die Herstellung oder Herstellungssequenzen,
die bei der Herstellung integrierter Schaltungen beteiligt sind.
Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als auf diese Fälle eingeschränkt betrachtet
werden. Viel mehr ist die vorliegende Erfindung auf einen beliebigen
Prozess zur Herstellung von Massenprodukten anwendbar, insbesondere
in Herstellungssequenzen, die das Bilden und Strukturieren von Materialschichten
mit hoher Präzision
erfordern. Somit ist die vorliegende Erfindung auch auf das Gebiet
der Mikromechanik, der Oberflächenbehandlung
von Produkten, der Nanotechnolgie, und dergleichen anwendbar. Ferner
wird in den nachfolgend erläuterten
anschaulichen Ausführungsformen
auf eine Cluster-Anlage Bezug genommen, die mehrere im Wesentlichen
identische Prozessmodule aufweist, die als Ätzkammern für das anisotrope Strukturieren
von Schaltungselementen ausgebildet sind. Es sollte jedoch selbstverständlich sein,
dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf eine beliebige
Art einer Cluster-Anlage,
die zumindest zwei Prozessmodule aufweist, die die gleiche Aufgabe
für dazu
zugeführte
Substrate ausführt,
anwendbar ist.
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3 zeigt
schematisch in einer sehr vereinfachten Weise ein System 300 zum
Ausführen
eines Prozesses oder einer Prozesssequenz, die zur Herstellung einer
integrierten Schaltung erforderlich ist. Das System 300 umfasst
eine Cluster-Anlage 310 mit vier Prozessmodulen 304,
die in einem Grundgehäuse 301 enthalten
sind. Die Prozessmodule – in
dem vorliegenden Beispiel repräsentieren
diese Ätzkammern – sind ebenso
mit a, b, c und d bezeichnet und sind so ausgebildet, um im Wesentlichen
unabhängig
voneinander betrieben zu werden. Die Prozessmodule 304 sind
ferner so ausgestaltet, um ein Substrat 309, das in einem
Substratträger 311 enthalten
ist, aufzunehmen, wobei die Zufuhr des Substrats 309 zu
jeweils den Prozessmodulen 304 von einer Steuerungseinheit 305 gesteuert
wird, die typischerweise so gestaltet ist, um den Durchsatz der
Cluster-Anlage 310 zu optimieren.
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Die Steuerungseinheit 305 ist
mit einer Datenbankeinheit 306 verbunden, die so gestaltet
ist, um Prozessinformationen aus den Prozessmodulen a, b, c und
d zu empfangen, wie dies durch die Pfeile 307 angedeutet
ist. Die von der Datenbankeinheit 306 gesammelte Prozessinformation
umfasst zumindest die Information, welches Substrat in welchem der
Module 304 verarbeitet wurde.
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Ferner ist eine Messanlage 320 vorgesehen,
die zum Ausführen
der erforderlichen Messungen geeignet ist. Wenn beispielsweise der
Defektpegel der Substrat 309, die von den Modulen a, b,
d und c prozessiert werden, zu überwachen
ist, kann die Messanlage 320 ein optisches Instrument,
beispielsweise mit einem Mikroskop, aufweisen. In anderen Fällen kann
die Messanlage 320 ein Ellipsometer oder ein Streuungsmesser oder
ein Elektronenmikroskop sein.
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Im Betrieb wird eine vordefinierte
Anzahl von Substraten 309, die beispielsweise in dem Substratträge 311 enthalten
sind, zu der Cluster-Anlage 310 zugeführt. Typischerweise werden
die Substrate 309 in gewissen "Mengen", etwa 25 pro Substratträger 311,
angeliefert, aber jede andere Art und Weise, die Substrate 309 bereit
zu stellen, ist ebenso geeignet. Beispielsweise können die
Substrate 309 im Wesentlichen "kontinuierlich" zugeführt werden,
indem mehrere Substratträger
bereit gestellt werden, die insgesamt die vordefinierte Anzahl an
Substraten enthalten, ohne dass es notwendig ist, die Substrate
in "Chargen" aufzuteilen. Bei Ankunft der Substrate 309 bewirkt
die Steuerungseinheit 305 ein Einladen des Substrats 309 in
ein entsprechendes Prozessmodul 304 mittels eines Substrathantierers
(nicht gezeigt). Da die Steuerungseinheit 305 so gestaltet
ist, um einen optimalen Durchsatz in der Cluster-Anlage 310 zu erhalten, hängt die
Reihenfolge des Zuführens
von Substraten 309 zu einem speziellen Prozessmodul, beispielsweise
zum Modul a, von den Prozessbedingungen der mehreren Prozessmodule
ab und kann deutlich von einer regelmäßigen Sequenz abweichen, insbesondere
wenn eines oder mehrere der Prozessmodule 304 abgeschaltet
werden müssen,
oder wenn diese für
eine gewisse Zeitdauer abgeschaltet werden müssen. Eine entsprechende Zuordnung
von Prozessmodulen zu Substraten kann eine Form annehmen, wie sie
zuvor mit Bezug zu Tabelle 2 beschrieben ist. Somit kann das Bestimmen
von beispielsweise vier Plätzen
in dem Substratträger 311 als
"Kontroll"-Substrate zur Durchführung
von Messungen in der Messanlage 320 gemäß der Chargenabtastrate, die
im Voraus festgelegt ist, höchstwahrscheinlich
zu einer Situation führen,
wie sie zuvor mit Bezug zu den 1 und 2 erläutert ist. Zu diesem Zweck
wird die Prozessinformation 307 an die Datenbankeinheit 306 zugeführt, um
aufzuzeichnen, welches Substrat in welchem Modul ver arbeitet worden
ist. Die Prozessinformation kann in Form einer Tabelle, etwa den
Tabellen 1 und 2, die zuvor beschrieben ist, bereit
gestellt werden. Wenn beispielsweise die Chargenabtastrate auf 20
% festgelegt ist, d.h. jede fünfte
Charge ist zu Messen, können
dann die Steuerungseinheit 305 oder die Datenbankeinheit 306 automatisch
vier Substrate auswählen,
die durch die entsprechenden Prozessmodule a, b, c und d prozessiert
worden sind.
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In einer Ausführungsform kann die Steuerungseinheit 305 oder
die Datenbankeinheit 306 so gestaltet sein, um ein Prozessrezept
zu empfangen oder zumindest einen Teil des Prozessrezepts, der sich
auf die Chargenabtastraten, die für die betrachtete Prozesssequenz
erforderlich sind, bezieht. Die Steuerungseinheit 305 oder
die Datenbankeinheit 306 kann dann so gestaltet sein, um
auf der Grundlage des Prozessrezepts oder eines Teils davon anzuzeigen,
welche Substrate einem nachfolgenden Messvorgang, der von der Messanlage 320 auszuführen ist,
zu unterziehen sind.
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In anderen Ausführungsformen können die
Substrate 309 kontinuierlich der Cluster-Anlage 310 zugeführt werden
und die Chargenabtastrate kann durch eine Substratabtastrate ersetzt
werden, und die entsprechenden Kontrollsubstrate werden gemäß der Substratabtastrate
ausgewählt,
so dass jedes der Prozessmodule 304 durch die gleiche Anzahl
an Kontrollsubstraten innerhalb einer gewissen Zeitdauer "abgedeckt"
ist. Obwohl das Ausführen
der Prozesssequenz auf einer Chargenbasis vorteilhaft hinsichtlich
der Anlagenausnutzung ist – z.B.
erfordert das Bereitstellen lediglich eines Substrats aus einer
Charge ein hohes Maß an
Belade- und Entladeaktivität
an der Messanlage 302 – liefert
das Ausführen
der Messprozedur auf einer Substratbasis eine kontinuierlichere Überwachung
der Cluster-Anlage 310. Beispielsweise kann eine gegebene Substratabtastrate
die Messung jedes 30. Substrats erfordern. Die Steuerungseinheit 305 oder
die Datenbankeinheit 306 kann dann ein geeignetes Substrat
auswählen,
das in der "Nähe"
des 30. Substrats liegt, so dass jedes ausgewählte Substrat der Reihe nach
einem der Prozessmodule 304 zugeordnet ist. Somit ist jedes
Prozessmodul nach ungefähr 120 Substraten
repräsentiert.
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In einer Ausführungsform ist die Datenbankeinheit 306 funktionsmäßig mit
der Messanlage 320 gekoppelt, wobei die Prozessinformation
und/oder eine Identifizierung des zu messenden Substrats 309 direkt zu
der Messanlage 320 geliefert wird, so dass das ge eignete
Substrat für
die Messung automatisch gewählt wird.
In einigen Ausführungsformen
kann die Datenbankeinheit 306 mit der Steuerungseinheit 305 und/oder der
Messanlage 320 mittels eines lokalen Netzwerkes verbunden
sein, wohingegen in noch anderen Ausführungsformen ein Fabrikmanagementsystem
bereit gestellt sein kann, das die Prozessinformation 307 empfängt und
die zu messenden Substrate auf der Grundlage dieser Prozessinformation 307 und
der erforderlichen Abtastrate auswählt. Ferner kann in anderen
Ausführungsformen
die Abtastrate auf der Grundlage der Messergebnisse, die aus der
Messanlage 320 gewonnen werden, aktualisiert werden. Wenn
beispielsweise die Messergebnisse eine Parameterverschiebung andeuten,
die noch innerhalb der Toleranzen liegt, kann die Abtastrate erhöht werden,
um genauer die weitere Entwicklung dieser Verschiebung zu beobachten.
In anderen Ausführungsformen
kann die Abtastrate in Übereinstimmung
mit weiteren Messergebnissen oder Prozessbedingungen, die in Prozessrichtung
vor oder nach dem System 300 vorliegen und von einem Fabrikmanagementsystem
erfasst werden, aktualisiert werden, um somit das "Maß" an Prozessüberwachung
an die tatsächlichen
Prozessbedingungen eines größeren Teils
oder des gesamten Prozessablaufs, von dem das System 300 einen
Teil repräsentiert,
anzupassen. Beispielsweise können
Messergebnisse Prozessschwankungen in einem vorhergehenden Prozess – z.B. ein
Abscheideprozess – offengelegt
haben, so dass eine genauere Kontrolle des Ätzprozesses in der Cluster-Anlage 310 erforderlich
ist. Folglich kann das Fabrikmanagementsystem die Abtastrate erhöhen, um
eine genauere "Regelschleife" bereit zu stellen.
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4 zeigt
schematisch einen Prozessablauf, der ähnlich zu dem in 2 gezeigten Ablauf ist,
wobei der Einfachheit halber die gleichen Referenzzeichen für gleiche
oder ähnliche
Prozessschritte verwendet sind. Der Prozessablauf 200 umfasst
den Kontaktlochätzschritt 203,
der mit einer Cluster-Anlage, etwa der Cluster-Anlage 310 aus 3, ausgeführt werden
kann. In anderen Ausführungsformen
können
zwei oder mehrere Cluster-Anlagen bereit gestellt sein, um die Kontaktlochätzung auszuführen, und/oder
Prozessschritte vor der Kontaktlochätzung 203 können mit
einer weiteren Cluster-Anlage
ausgeführt
worden sein. Zum Beispiel kann die technisch äußerst anspruchsvolle Fotolithografie,
die der Kontaktlochätzung
vorausgeht, mit zwei oder mehr im Wesentlichen identischen Fotolithografieanlagen
ausgeführt
werden, so dass diese Fotolithografieanlagen als eine Cluster-Anlage
betrachtet werden können.
Prozessinformationen 407, die während der Kontaktlochätzung 203 gewonnen
wird und die möglicherweise während vorhergehender
Prozessschritte, etwa dem Fotolithografieschritt, gewonnen werden,
werden zu einer Datenbank 406 geliefert, die in einem unabhängigen Computer
implementiert sein kann, der mit der Cluster-Anlage oder Anlagen
und mit beliebigen Messanlagen, die für die anschließende Messung
der Substrate erforderlich sind, verbunden ist. Die Datenbank 406 kann ferner
in einem Fabrikmanagementsystem vorgesehen sein, wie dies zuvor
erläutert
ist, oder kann in der Cluster-Anlage 310 oder in einer
der Messanlagen 320 vorgesehen sein. Anschließend wird
während
der via Ätzdefektmessung 204 die
Prozessinformation aus der Datenbank 406 abgerufen und
wird für
die entsprechende Messanlage bereit gestellt, so dass Substrate
für die
Messung so gewählt
werden können,
dass alle Prozessmodule der einen oder der mehreren Cluster-Anlagen repräsentiert
sind. In einer Ausführungsform
werden Messergebnisse zu der Datenbank 406 als Messinformation 408 zurückgeführt, die
dann für
die individuelle Bewertung der entsprechenden Prozessmodule verwendbar
ist. Die Messinformation 408 kann dann in die Prozessinformation 407 miteinbezogen
werden.
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Anschließend wird die Kontaktlochätzungs-CD-Messung 205 ausgeführt, wobei,
wie im vorhergehenden Schritt, die Prozessinformation 407,
die möglicherweise
die Messinformation 408 enthält, an die entsprechende Messanlage
geliefert wird, um die geeigneten Substrate so auszuwählen, um
alle Prozessmodule zu repräsentieren.
Ferner können
die Messergebnisse an die Datenbank 406 als Messinformation 409 zurückgeführt werden,
die dann zur separaten Bewertung der beteiligten Prozessmodule verwendbar
ist. Beim Bewerten der Prozessmodule können die Messinformation 408 und/oder
die Messinformation 409 oder relevante Bereiche davon benutzt
werden, um individuell ein statistisches Prozesskontrollprotokoll
für jedes
der Prozessmodule zu erstellen, so dass eine Parameterverschiebung
eines der Prozessmodule zuverlässiger
und deutlich früher
detektiert werden kann, als wenn die Cluster-Anlage als Ganzes überwacht
wird. Wie zuvor beschrieben ist, können ferner die Messinformationen 408 und/oder
409 genutzt werden, um die Abtastrate in automatischer Weise zu
aktualisieren, solange eine Anlagenausnutzung der Messanlage 320 kleiner
als 100 % ist.
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Somit kann durch Verwenden der Prozessinformationen
und durch Verfolgen, welches Substrat in welchem Prozessmodul prozessiert
worden ist, das Substrat für
eine nachfolgende Messung automatisch ausgewählt werden, so dass alle in
der Prozesssequenz beteiligten Prozessmodule repräsentiert
sind. Folglich ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Prozessfehler
nicht erkannt wird, lediglich durch die Chargenabtastrate oder die
Substratabtastrate anstatt durch die zufällige Verteilung von Substraten
zu Prozessmodulen, die von der Cluster-Anlage ausgeführt wird,
bestimmt. Wie zuvor dargelegt ist, kann, wenn der Prozessablauf
auf Chargenbasis anstatt auf Substratbasis organisiert ist, die
vorliegende Erfindung das Messen einer Reihe von Substraten pro
Charge erforderlich machen, die gleich der Anzahl der verwendeten
Prozessmodule ist. Das heißt, wenn
eine Chargenabtastrate von 20 % erforderlich ist, müssen in
den beschriebenen Beispielen vier Substrate jeder fünften Charge
gemessen werden. In anderen Auswahlschemen, z. B. dem Schema wie
es mit Bezug zu den Tabellen 1 und 2 gezeigt und beschrieben ist,
würden
lediglich drei Substrate pro Charge zu messen sein. Bei Anwendung
der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Chargenabtastrate deutlich
kleiner gewählt
werden, da jedes Prozessmodul in jedem Messzyklus repräsentiert
ist. Im Gegensatz dazu kann in dem bekannten Prozessablauf das Überwachen
des einen oder der mehreren Prozessmodule drastisch verzögert sein,
oder kann sogar "nie" aufgrund der zufälligen Verteilung der Substrate
zu Prozessmodulen in Übereinstimmung
mit der Durchsatzoptimierung, die von der entsprechenden Cluster-Anlage
ausgeführt
wird, abgetastet werden. Selbst wenn daher eine geringfügig höhere Anzahl
an Substraten pro Charge zu messen ist, ist insgesamt die Anzahl
an erforderlichen Messungen aufgrund der geringeren Chargenabtastrate
reduziert, wobei gleichzeitig eine deutlich höhere Prozesskontrollqualität erhalten
wird. In einigen Ausführungsformen
können
die Chargenabtastraten im Hinblick auf die Prozesskontrollqualität und/oder
im Hinblick auf die Messanlagenausnutzung gewählt werden. Das heißt, für eine gegebene
Messanlage mit einem spezifizierten Durchsatz kann die Chargenabtastrate
so gewählt
werden, dass im Wesentlichen der maximale Durchsatz für die erforderliche
Anzahl von Substraten pro Charge erreicht wird. Auf diese Weise
wird eine deutlich größere Anzahl
an Substraten und damit ein merklich "dichteres" Abtasten erreicht
als in einem konventionellen chargenbasierten Prozessablauf, da
wesentlich mehr Zeit für
das Substratbeladen und – entladen
für drei
oder zwei Proben pro Charge verbraucht wird, wodurch eine reduzierte
Prozesskontrollqualität
aufgrund der zufällig
verteilten und damit zufällig
ausgewählten
Testsubstrate und ein weniger dichtes Abtasten für eine gegebene Messanlage – anders
als in der vorliegenden Erfindung – erhalten wird.
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Des Weiteren können die zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
auch mit anderen Substratauswahlschemen, die weiterhin ihre Berechtigung
haben, kombiniert werden.
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Es kann äußerst sinnvoll sein, die kritische
Dimension der Kontaktlochätzung
in den gleichen Substraten zu messen, die auch für die Messung der kritischen
Dimension der Kontaktlochmaske (vgl. 2)
ausgewählt
wurden. Die Auswahl identischer Substrate ermöglicht eine präzisiere
Berechnung der Abweichung der kritischen Dimension, d.h. die Differenz
zwischen den beiden Messungen, so dass eine genauere Information
hinsichtlich des Fotolackprofils und des Ätzvorganges erhalten wird.
Erfindungsgemäß wird bei
der Messung 204 für
die kritische Dimension der Kontaktlochätzung gemäß einer Ausführungsform
zunächst
bestimmt, welches Substrat bei der Messung 202 der kritischen
Dimension der Kontaktlochmaske verwendet wurde. Diese Information
kann dann auch als Teil der Prozessinformation 407 in der
Datenbank 406 gespeichert werden. Als ein anschauliches
Beispiel sei nun angenommen, dass gemäß der Tabelle 1 die Substrate 7, 11 und 18 in der
Messung 202 für
die kritische Dimension der Kontaktlochmaske verwendet wurden, die
zuvor in den Prozessmodulen c, c und b geätzt wurden. Für die nachfolgende
Messung 205 der kritischen Dimension der Kontaktlochätzung bestimmt
das System dann auf der Grundlage der gespeicherten Informationen
jene Substrate, die der Messung unterzogen wurden. Da die Prozessmodule
b und c bereits durch die Substrate 7, 11 und 18 repräsentiert
sind, müssen
lediglich die Prozessmodule a und d durch entsprechende Substrate
repräsentiert werden.
Eine mögliche
Wahl wäre
das Substrat 21 (Prozessmodul a) und das Substrat 16 (Prozessmodul
b). Schließlich
werden die Substrate 7, 11, 16, 18 und 21 für den Messzyklus
des Schritts 205 verwendet, so dass Informationen erhalten werden,
die sich sowohl auf die Qualität
der gesamten Prozesssequenz, die durch die CD-Differenz bestimmt
ist, und auf das Verhalten der einzelnen Prozessmodule der Cluster-Anlage
bezieht. Auf diese Weise erzeugt der Messschritt 205 einen
maximalen Informationsgehalt aus der Anzahl der gemessenen Substrate.
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Weiter Modifikationen und Variationen
der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser
Beschreibung offenkundig. Folglich ist diese Beschreibung lediglich
als anschaulich und für
die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des
Ausführens
der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind
die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als
die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
aufzufassen.
