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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Erzeugung eines Plasmas
und insbesondere die Steuerung von Plasmaparametern.
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Elektronikhersteller
und insbesondere Halbleiterhersteller verwenden die Plasmatechnologie
für verschiedene
Oberflächenmodifikationen
und Ätzanwendungen.
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Ein
Plasma ist eine Mischung aus elektrisch geladenen und neutralen
Partikeln einschließlich
von Elektronen, Atomen, Ionen und freien Radikalen, die nur unter
bestimmten Umgebungsumständen
auftritt. Es reagiert mit vielen verschiednen Substanzen und kann
verwendet werden, um beinahe alle Oberflächen zu reinigen, zu ätzen oder
zu beschichten, ohne dass hierfür
aufwändige
Sicherheitsvorkehrungen zu treffen sind oder ein großer Flüssigkeitsverbrauch entsteht,
wie es bei anderen Prozessen der Fall ist.
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Bei
einem Plasmaätzprozesses
ist es wichtig, die Ätztiefe
genau zu bestimmen und stabile Prozessbedingungen vorzusehen. Die Überwachung
der Ätztiefe
kann in ihrer einfachsten Form das Kalibrieren eines Prozesses und
dann einfach das zeitliche Steuern des Ätzlaufs umfassen. Bei diesem
Verfahren ist jedoch mit Ätzratenvariationen
von bis 10% zu rechnen. Eine genauere Ätztiefe kann erhalten werden,
in dem für
drei Viertel der vorausbestimmten Ätzzeit geätzt wird, wobei dann die Ätztiefe
gemessen wird und die zum Fertigstellen der Ätzung erforderliche Zeitdauer
vorausbestimmt wird. Dies ist jedoch nachteilig, weil es zeitaufwändig und
somit kostspielig ist.
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DE 198 21 993 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung, die eine selbsttätige Anpassung
der Speisung an den Zustand ei nes Plasmas ermöglichen, um das Plasma gezielt
in seinem Zustand aufrechtzuerhalten oder das Plasma gezielt ändernd zu
beeinflussen. Das Plasma einer Plasmaeinheit wirkt im Wesentlichen
als ein kapazitives Element, wobei das kapazitive Element in Verbindung mit
einer induktiven Energiequelle einen Schwingkreis bildet. Um stabile
Bedingungen für
das Plasma zu gewährleisten,
werden Energiepulse unter Verwendung einer induktiven Leistungskopplung
dem Plasma durch Leistungsschalter zugeführt. Ein Rückkopplungspfad ist vorgesehen,
der ein Rückkopplungssignal
aus dem Schwingkreis auskoppelt. Das Rückkopplungssignal wird von
einem Filter empfangen, wobei ein folgender Komparator ein Schwingkreis-geführtes Orientierungssignal
bildet. Das Schwingkreis-geführte
Orientierungssignal wird einem Verzögerungsglied zugeführt. Das
Verzögerungsglied
verzögert
gegebenenfalls das digitale Orientierungssignal, wobei nach dem
Verzögern
ein Leistungspuls durch einen Schaltkreis erzeugt wird. Der Schaltkreis
ist ausgebildet, die Pulsbreite des Leistungspulses zu modifizieren.
Der Leistungspuls wird dann den Leistungsschaltern übertragen,
um dem Plasma der Plasmaeinheit Versorgungspulsenergie zuzuführen und
damit den Resonanzschwingkreis zu weiteren Schwingungen anzuregen.
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DE 199 41 542 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Anordnung zum automatischen Abstimmen eines
Anpassungsnetzwerkes im Taktbetrieb. Zur optimalen Abstimmung des
Anpassungsnetzwerks werden HF-Signale aufgenommen und die notwendigen Korrekturen
bestimmt. Diese Korrekturen werden nicht ausgeführt, sondern gespeichert, wobei
das Anpassungsnetzwerk über
eine Einschaltzeit unverändert
bleibt. Während
einer Ausschaltzeit zwischen zwei Prozessen wird die erforderliche
Verstellung zur Korrektur des Anpassungsnetzwerkes durchgeführt. Somit
werden Änderungen
der Prozessparameter und Drifterscheinungen von Zyklus zu Zyklus
automatisch kompensiert.
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DE 197 21 676 A1 beschreibt
eine RF-Messsonde für
eine Plasmakammer, wobei die Messsonde Strom und Spannungsabtastwerte
einer RF-Energie abgreift, die einer RF-Plasmakammer zugeführt wird.
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DE 42 42 633 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Durchführung
von stabilen Niederdruck-Glimmprozessen. Um einen Bogen einer Bogenentladung bereits
im Vorfeld der Entstehung zu verhindern und um den Glimmprozess über längere Zeit
stabil zu halten, wird der Glimmprozess durch eine Regenerierphase
unterbrochen. Der Zeitpunkt für
den Beginn und das Ende der Regenerierphase wird durch Messung eines
Wertes, der mit einem ermittelten Sollwert des Plasmazustandes verglichen
wird, bestimmt. Das Verfahren kann bei der Plasmabehandlung von Oberflächen, Abscheidungen
von Schichten auf dem Plasma und der Plasmagestützten Oberflächenreinigung
angewendet werden.
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DE 43 24 683 C1 beschreibt
ein Verfahren zur Anpassung eines Generators bei bipolaren Niederdruck-Glimmprozessen.
Es wird eine Wirkzeit für den
Glimmprozess während
einer positiven und/oder negativen Halbwelle so gesteuert, dass
mindestens für
die Zeit eines Teiles einer negativen und/oder positiven Halbwelle
der Glimmeinrichtung keine Energie zugeführt wird. Das Verfahren findet
bei der Plasmabehandlung von Oberflächen, der Abscheidung von Schichten
aus dem Plasma und der Plasmagestützten Oberflächenreinigung
Anwendung.
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US 6,198,616 B1 beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung eines elektrostatischen
Chucks mit einer Spannung in einem Halbleiterscheibenverarbeitungssystem.
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US 4,407,709 A beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung eines Oxidüberzuges
auf einem Träger
nach dem reaktiven Zerstäubungsverfahren.
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DE 197 56 445 C2 beschreibt
ein Verfahren zur Überwachung
des Verschleißzustandes
einer Plasmabrennerdüse.
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Andere übliche Techniken
zur Überwachung der Ätztiefe
beruhen auf der Tatsache, dass in den meisten Fällen eine Änderung der Spektralzusammensetzung
des durch das Plasma emittierten Lichtes gegeben ist, wenn das Plasma
während
des Ätzprozesses
mit einer darunter liegenden Oberfläche in Kontakt kommt. Grundlegend
reagiert die optische Plasmaemission auf die Änderung der chemischen Zusammensetzung
und/oder der elektrischen Eigenschaften der Entladung aufgrund des
Kontaktes mit einer Zwischenschicht.
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Stabile
Prozessbedingungen sind ausschlaggebend, um stabile Prozessergebnisse
zu erhalten. Aktuelle und herkömmliche
Plasmaverarbeitungsaufbauten stellen nur die Grenzwerteinhaltungen
von direkt gesteuerten Prozessparametern wie beispielsweise der
Leistung, der Gasflüssen
oder der Drücken
fest. Andere Abweichungen von Parametern, die enger auf den Plasmaprozess
bezogen sind, werden gewöhnlich
nicht während
eines Prozesslaufs beobachtet und analysiert.
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Wegen
der oben genannten Probleme sieht eine zunehmend hohe Anzahl von
herkömmlichen Plasmaverarbeitungsaufbauten
keine zuverlässige Feststellungsleistung
vor und kann keine stabilen Prozessergebnisse garantieren. 1 zeigt
eine herkömmliche
Plasmaätzvorrichtung 100,
die im wesentlichen zwei Elektroden 110, 140 umfasst,
die in einem Plasmaerzeugungsreaktor 100 angebracht sind,
wobei eine Elektrode 140 mit der Erde verbunden ist und
die andere Elektrode 110 mit einem Hochfrequenzerzeuger 170 verbunden
ist. Der Hochfrequenzerzeuger 170 kann eine Hochfrequenzleistung erzeugen,
um ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 110 und 140 anzulegen.
Ein der Plasmaätzung
zu unterziehender Wafer 130 wird auf der Elektrode 140 platziert.
Die Plasmaätzvorrichtung 100 umfasst
weiterhin ein Gaseinlassventil 160 und ein Gasauslassventil 150,
um einen Gasfluss zum Herstellen einer Gaskonzentration und eines
Drucks in dem Plasmaerzeugungsreaktor 100 vorzusehen.
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Die
herkömmliche
Plasmaätzvorrichtung 100 von 1 kann
unter Umständen
nur die Grenzwerteinhaltung der direkt gesteuerten Prozessparameter feststellen,
wobei eine Grenzwerteinhaltung eine Situation ist, in der die Prozessparameter
die vordefinierten Werte von Prozessparametern nicht überschreiten.
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Aufgrund
von Prozessvariationen und langfristigen Verschiebungen der Prozesseigenschaften ist
es schwierig, die Parameter anzupassen und stabile Prozessbedingungen
vorzusehen. Wenn weiterhin ein Substrat zum Beispiel hinsichtlich
der Dicke variiert, werden eine Fehlverarbeitung und ein Ausbeuteverlust
zunehmend wahrscheinlich, weil bei der Prozessverarbeitung nicht
alle Prozessbedingungen angepasst werden können, um den Prozess stabil
zu halten.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Plasmasteuervorrichtung,
eine Plasmaätzvorrichtung
und ein Verfahren zum Steuern von Plasmaparametern anzugeben, um
die Stabilität
von Plasmaprozessbedingungen zu verbessern.
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Diese
Aufgabe ist durch die Gegenstände der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
definiert.
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In
einer Ausführungsform
ist eine Plasmasteuervorrichtung zum Steuern von wenigstens einem Plasmaparameter
in einem Herstellungsprozess vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst
eine Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung zum Durchführen von Echtzeitmessungen,
die auf wenigstens eine physikalische oder chemische Eigenschaft
eines Plasmas bezogen sind. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Plasmaparameter-Steuereinrichtung,
die verbunden ist, um Prozesslaufdaten während des Herstellungsprozesses
zu empfangen. Die Prozesslaufdaten geben aktuelle Werte des wenigstens
einen Plasmaparameters an. Die Plasmaparameter-Steuereinrichtung
ist weiterhin mit der Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung verbunden,
um Lerndaten zu empfangen. Die Lerndaten geben wenigstens einen
erwarteten Bereich für
die Prozesslaufdaten an. Die Plasmaparameter-Steuereinrichtung kann
den wenigstens einen Plasmaparameter des Herstellungsprozesses auf
der Basis der Prozessparameterlaufdaten und der Lerndaten steuern.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist ein Plasmaätzsystem
zum Herstellen einer Halbleiterstruktur vorgesehen. Das Plasmaätzsystem
umfasst eine Ätzplasma- Verarbeitungseinrichtung,
die zum Erzeugen eines Ätzplasmas
ausgebildet ist. Das Plasmaätzsystem
umfasst weiterhin eine Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung zum Durchführen von Echtzeitmessungen,
die auf wenigstens eine physikalische oder chemische Eigenschaft
eines Ätzplasmas
bezogen sind, sowie eine Ätzplasmaparameter-Steuereinrichtung,
die verbunden ist, um während des
Herstellungsprozesses Ätzprozesslaufdaten
zu empfangen. Die Ätzprozesslaufdaten
gehen aktuelle Werte des wenigstens einen Ätzplasmaparameters an. Die Ätzplasmaparameter-Steuereinrichtung
ist weiterhin mit der Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung verbunden,
um Lerndaten zu empfangen. Die Lerndaten geben wenigstens einen
erwarteten Bereich für
die Ätzprozesslaufdaten
an. Die Ätzplasmaparameter-Steuereinrichtung
ist dafür
ausgebildet, den wenigstens einen Ätzplasmaparameter des Herstellungsprozesses
auf der Basis der Ätzprozessparameterlaufdaten
und der Lerndaten zu steuern.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist ein Verfahren zum Steuern von Plasmaparametern in einem Herstellungsprozess
vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Durchführen von Echtzeitmessungen,
die auf wenigstens eine physikalische oder chemische Eigenschaft
eines Plasmas bezogen sind, um Lerndaten zu erzeugen, die wenigstens
einen erwarteten Bereich für
die Prozesslaufdaten angegeben. Das Verfahren umfasst weiterhin
das Empfangen von Prozessdaten während
des Herstellungsprozesses. Die Prozesslaufdaten geben aktuelle Werte
des wenigstens einen Plasmaparamters an. Das Verfahren umfasst weiterhin
das Steuern des wenigstens einen Plasmaparameters des Herstellungsprozesses
auf der Basis der empfangenen Prozesslaufdaten und der Lerndaten.
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Die
beigefügten
Zeichnungen sind Bestandteil der Beschreibung und dienen dazu, das
Prinzip der Erfindung zu erläutern.
Die Zeichnungen beschränken
die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Beispiele
für die
Umsetzung der Erfindung. Weitere Merkmale und Vorteile werden durch
die folgende und ausführlichere
Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
verdeutlicht.
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1 zeigt
eine herkömmliche
Plasmaätzvorrichtung;
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Plasmasteuervorrichtung zum Steuern von
Plasmaparametern gemäß einer
Ausführungsform;
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3 ist
ein Flussdiagramm, das einen Plasmaparameter-Steuerprozess gemäß einer anderen Ausführungsform
zeigt, und
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4 ist
ein Blockdiagramm, das eine Plasmasteuervorrichtung zum Steuern
von Plasmaparametern gemäß einer
weitern Ausführungsform
zeigt.
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Im
Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei entsprechende
Elemente und Strukturen durch gleiche Bezugzeichnen angegeben werden.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer Plasmasteuervorrichtung gemäß einer
Ausführungsform.
Die Plasmasteuervorrichtung umfasst eine Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 und
eine Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210. Die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 ist
mit einer Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 verbunden
und kann Echtzeitmessungen durchführen, die auf physikalische
und/oder chemische Eigenschaften eines Plasmas bezogen sind, das
in der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 erzeugt wird.
Die Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 der vorliegenden
Ausführungsform
kann im wesentlichen wie in 1 gezeigt
angeordnet sein.
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Die
physikalischen oder chemischen Eigenschaften des Plasmas 120 können z.B.
ein optisches Emissionsspektrum, ein Gasflussparameter oder eine
Zusammensetzung und ein elektrischer Parameter wie beispielsweise
eine Vorspannung sein. Die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 kann
weiterhin Lerndaten erzeugen. Die Lerndaten umfassen Lerndatenelemente,
die erwartete Bereiche der oben genannten physikalischen und/oder
chemischen Plasmaeigenschaften angeben, wobei die auf die physikalischen
oder chemischen Eigenschaften des Plasmas bezogenen Messwerte als
Plasmaparameter betrachtet werden können.
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Die
Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 ist mit der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 verbunden,
um Prozesslaufdaten während
eines Herstellungsprozesses zu empfangen und eine Steuereinrichtungsreaktion
zu der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 zu übertragen,
wobei die Prozesslaufdaten aktuelle Werte von Plasmaparametern der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 angeben.
Die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 ist weiterhin
verbunden, um Lerndaten aus der Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 über eine
Verbindung 260 zu empfangen, wobei die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 angeordnet
ist, um einen statistischen Algorithmus zur Erzeugung der Lerndaten
anzuwenden. Die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 kann
die Prozesslaufdaten mit den Lerndaten vergleichen und Plasmaparameter-Steuersignale
auf der Basis des Vergleichsergebnisses erzeugen. Wenn das Vergleichsergebnis
angibt, dass die Prozesslaufdaten nicht in den entsprechenden erwarteten
Bereich fallen, überträgt die Plasmaparameter-Steuereinrichtung
Steuereinrichtungs-Reaktionssignale an die Plasmaverarbeitungseinrichtung 220,
um vor langfristigen Verschiebungen der Prozesseigenschaften oder
einer Fehlfunktion der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 zu
warnen.
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Gemäß einer
andern Ausführungsform
umfasst die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 ein Datenverarbeitungssystem,
das die Prozesslaufdaten und Lerndaten verarbeiten kann, um die
Steuereinrichtungs-Reaktionssignale
zum Steuern der Plasmaparameter zu erzeugen. Das Datenverarbeitungssystem
kann weiterhin die Lerndaten speichern und aktualisieren, wobei
die Lerndaten statistische Daten sind, die Werte eines erwarteten
Plasmaprozessparameters umfassen, die über eine vorbestimmte Zeitperiode
des Herstellungsprozesses gesammelt wurden.
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Aus
dem Vorstehenden wird deutlich, dass die vorliegende Erfindung ein
Datenverarbeitungssystem umfasst, wobei das Datenverarbeitungssystem
ein neuronales Netzwerk gemäß einer
weiteren Ausführungsform
umfasst.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 weiterhin einen
Plasmaparameter-Korrekturprozess einleiten, wenn die Prozesslaufdaten
nicht in einen entsprechenden erwarteten Bereich fallen. Wenn die
Prozesslaufdaten nicht in den entsprechenden erwarteten Bereich
fallen, sendet die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 eine
Warnmeldung, die eine langfristige Verschiebung der Prozesseigenschaften
oder eine Fehlfunktion der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 angibt.
In einer weiteren Ausführungsform
leitet der Plasmaparameter-Korrekturprozess eine Stoppprozedur ein,
um den Betrieb der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 zu
beenden.
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In
den vorstehenden Erläuterungen
umfasst die Plasmasteuervorrichtung die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 und
die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210, wobei eine
Plasmaätzvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
jedoch weiterhin die Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 umfassen
kann. Wie in 2 gezeigt weist die Plasmaätzvorrichtung
mehrere Verbindungen auf, wobei die Verbindung 230 vorgesehen
ist, um Prozesslaufdaten zu der Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 zu senden,
und wobei die Verbindung 240 vorgesehen ist, um eine durch
die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 erzeugte
Steuereinrichtungsreaktion zu der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 zu geben.
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Weiterhin
sieht die Plasmaätzvorrichtung 200, 210, 220 eine
Verbindung 250 vor, die die Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 mit
der Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 verbindet.
Wie weiter oben genannt, führt
die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 Echtzeitmessungen durch,
die auf die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des
in der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 erzeugten Plasmas 120 bezogen
sind. Die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 kann
angeordnet werden, um einen statistischen Algorithmus zum Erzeugen
von Lerndaten auf die statistischen Daten anzuwenden, die zu der
Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 gesendet werden, wofür die Verbindung 260 zwischen
der Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 und der Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 verwendet
wird.
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Die
Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 der Plasmaätzvorichtung
kann einen Plasmaparameter-Korrekturprozess
einleiten, der das Senden einer Steuereinrichtungsreaktion zu der
Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 für jeden Prozessschritt in einer vordefinierten
Zeitauflösung
umfasst.
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Dementsprechend
kann die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 angeordnet
werden, um die Lerndaten während
einer spezifischen Lernperiode zu erzeugen, bevor der Erzeugungsprozess startet.
In einer anderen Ausführungsform
werden die Lerndaten kontinuierlich durch die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 während des
Herstellungsprozesses erzeugt.
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Das
Flussdiagramm von 3 zeigt einen Plasmaparameter-Steuerprozess gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie hier beschrieben, umfasst der beispielhafte
Plasmaparameter-Steuerprozess in Schritt 300 das Durchführen der
Messungen, die auf die physikalischen oder chemischen Eigenschaften
des in der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 erzeugten Plasmas
bezogen sind. Die aus dem oben beschriebenen Prozessschritt 300 resultierenden
Messwerte können
von dem zu verarbeitenden Substrat, dem verwendeten Prozess und
dem Messzeitpunkt während
des Prozesslaufs abhängen.
Der Schritt 310 des Plasmaparameter-Steuerprozesses umfasst
das Erzeugen der Lerndaten-während
einer Lernperiode gemäß der vorliegenden.
Ausführungsform.
Wie weiter oben genannt ist gemäß einer
anderen Ausführungsform
die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 angeordnet,
um die Lerndaten gleichzeitig zu dem Herstellungsprozess zu erzeugen.
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Wie
weiterhin in 3 gezeigt umfasst der Schritt 320 des
Plasmaparameter-Steuerprozesses das Empfangen der Echtzeitprozesslaufdaten,
wobei die Echtzeitprozesslaufdaten aktuelle Werte des Plasmaparameters
angeben, die von dem zu verarbeiteten Substrat, dem verwendeten
Prozess, dem aktuellen Zustand der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 und
dem Zeitpunkt im Prozesslauf abhängen
können.
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Wie
oben beschrieben kann die Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 einen
oder mehrere Plasmaparameter des Herstellungsprozesses auf der Basis
der Prozessparameterlaufdaten und der Lerndaten steuern. In Entsprechung
hierzu umfasst der Schritt 330 des Plasmaparameter-Steuerprozesses
einen Schritt zum Steuern des Plasmaparameters auf der Basis der
empfangenen Prozesslaufdaten und der erzeugten Lerndaten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfasst der Schritt 330 zum Steuern des Plasmaparameters weiterhin
das Einleiten eines Plasmaparameter-Korrekturprozesses, der eine
Stoppprozedur zum Beenden des Betriebs der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 umfasst,
wenn die Prozesslaufdaten nicht in einen entsprechenden erwarteten
Bereich der statistischen Daten fallen.
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Gemäß einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann 3 zwei Phasen
umfassen. Die zwei Phasen können eine
Lernphase und eine Ausführungsphase
sein, wobei die Lernphase die gegebenen Schritte 300 und 310 umfassen
kann und wobei die Ausführungsphase
die gegebenen Schritte 320 und 330 wie in 3 gezeigt
umfassen kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
der Plasmaparameter-Steuerprozess eine Lernphase umfassen, wobei
ein Schritt zum Erfassen des Plasmaparameters in Übereinstimmung
mit einer repräsentativen
Prozesssequenz durchgeführt
werden kann, um ein Prozessmodell zum Modellieren eines Plasmaprozesses
auf der Basis von Lerndaten zu erzeugen.
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Der
Plasmaparameter-Steuerproezss kann weiterhin eine Ausführungsphase
umfassen, wobei die Messdaten in einem Echtzeitprozess ausgewertet
werden können,
wobei die Position der Messdaten in Bezug auf einen zulässigen Messdatenbereich
betrachtet werden, um einen Korrekturprozess einzuleiten. Der Korrekturprozess
kann eine Korrektur von Werten einleiten, die einen Einfluss auf
die Leistung des Herstellungsprozesses aufweisen können, falls eine
Prozesseigenschaft verschoben wird und/oder falls der Herstellungsprozess
gestoppt wird, wobei in beiden Fällen
das oben genannte Prozessmodell angepasst werden kann.
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4 ist
ein Blockdiagramm eines Plasmasystems gemäß einer anderen Ausführungsform. Das
System von 4 kann sich von der Plasmasteuervorrichtung
von 2 darin unterscheiden, dass keine Verbindung 230 vorgesehen
ist, um Prozesslaufdaten zu der Plasmaparameter-Steuereinrichtung 200 zu
senden. Statt dessen erlaubt die Verbindung 400 des Plasmasteuervorrichtung
von 4 das Senden der gemessenen Echtzeitprozesslaufdaten
von der Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 zu
der Plasmaparameter-Steuereinrichtung 210 während des
Prozesslaufs, wobei zusätzlich
Lerndaten während
der Lernmethode gesendet werden.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass alle beschriebenen
Ausführungsformen
in vorteilhafter Weise stabile Plasmaprozessbedingungen zur Erreichung
von stabilen Plasmaprozessergebnissen vorsehen können.
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Weiterhin
sieht die oben beschriebene Technik den Vorteil vor, dass die Materialgefährdung reduziert
werden kann und dass die Herstellungskosten für entsprechende Einrichtungen
reduziert werden können.
Der Grund hierfür
ist, dass die Anordnungen die Zuverlässigkeit, die Präzision und
die Genauigkeit von Plasmaparametern in dem Herstellungsprozess
verbessern.
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Weiterhin
ist eine Funktion vorgesehen, die kürzere Reaktionszeiten im Fall
einer Fehlfunktion der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 aufweist. Der
Grund hierfür ist,
dass die Anordnungen eine bessere Prozesssteuerung vorsehen und
damit eine Verbesserung der Materialqualität erreichen, die durch die
Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 verarbeitet wird.
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Während gewöhnlich ein
Prozessergebnis nach der Durchführung
eines vollständigen
Prozesslaufs, in dem alle Produkte vollständig verarbeitet werden, bewertet
wird, sehen die oben beschriebenen Ausführungsformen in vorteilhafter
Weise die Möglichkeit
vor, eine Fehlfunktion während
eines Prozesslaufs festzustellen. Dies ermöglicht eine niedrigere Verlustrate
und führt
zu dem weiteren Vorteil, dass Korrekturwerte angewendet werden können, die
einen Einfluss auf den Prozesslauf haben. Weiterhin kann der Prozess
früh genug
gestoppt werden, um eine umfangreiche Fehlproduktion zu verhindern.
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Das
Prinzip der beschriebenen Ausführungsformen
kann auf der Verwendung von Messungen mit einer direkteren Beziehung
zu der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft des Plasmas 120 in
der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 basieren (d.h. auf
Messungen des optischen Emissionsspektrums oder der elektrischen
Parameter wie etwa der Vorspannung sowie auf Messungen durch ein
Plasmadiagnosesystem wie etwa der Self Excited Electron Resonance
Spectroscopy (SEERS)). Der Herstellungsprozess kann anhand des Ergebnisses,
d.h. anhand der Prozesslaufdaten, für jeden Verarbeitungsschritt
mit einer vordefinierten Zeitauflösung analysiert werden. Die
erzeugten Lerndaten können in
den Datenverarbeitungsprozess eingegeben werden, der den Ansatz
eines neuronalen Netzes oder eines entsprechenden Datenanalysesystems
verwendet, um eine statistisch belegte „normale" Reaktion auf einen bestimmten Plasmaparameter
in Beziehung zu dem zu verarbeiteten Substrat, dem verwendeten Prozess
und dem Zeitpunkt im Prozesslauf zu erhalten.
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Nachdem
das System eine Lernperiode durchgeführt hat, kann das System in
vorteilhafter Weise entscheiden, ob sich ein aktueller Plasmaparameter
innerhalb des statistisch erwarteten Bereichs, der durch die Lerndaten
für diesen
Zeitpunkt innerhalb des Prozesslaufs angegeben wird, befindet oder
nicht. Auf der Basis der Analyse kann das System Informationen zu
der Plasmaverarbeitungseinrichtung 220 senden, wenn die
Prozesslaufdaten nicht den Erwartungen entsprechen, um die Verarbeitung
in Folge einer Fehlfunktion der Einrichtungen oder einer gegebenen
Materialveränderung
zu stoppen. Die vorstehend genannten Systeme können also in vorteilhafter
Weise als Echtzeit-Fehlererkennungssystem für die Plasmaverarbeitungseinrichtung
verwendet werden. Weiterhin können
die Systeme auch dazu beitragen, dass die Prozessvariationen vermindert
werden, wobei im Fall von langfristigen Verschiebungen von Prozesseigenschaften
eine Warnung ausgegeben werden kann.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen können im
wesentlichen für
die Durchführung
von Prozess- und Einrichtungsprüfungen
verwendet werden, wobei die Prozess- und Einrichtungsprüfungen Ergebnismessungen
nach der Verarbeitung (z.B. Messungen der Ätztiefe oder der kritischen
Dimensionen) an entsprechenden Produkten sowie Prüfungen auf
Einhaltung von Grenzwerten für
Einrichtungsverarbeitungsparameter während der Verarbeitung (zumeist
allgemein für
einen Prozess, der über Abweichungen
von den Einstellungen definiert ist) umfassen. Es können auch
andere Prüfungen
wie beispielsweise eine Prüfung
der Ätzrate
oder Prüfungen
von Profilen verwendet werden. Weiterhin können die oben beschriebenen
Ausführungsformen
im wesentlichen zur Steuerung eines Ätzprozesses sowie zum Prüfen der
Prozessesintegrität
während
des Laufs verwendet werden, um das Risiko eines Ausbeuteverlusts
aufgrund von mechanischen Verschiebungen und Mängelfunktionen zu reduzieren.
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Wie
oben beschrieben kann ein Plasmaätzsystem
vorgesehen werden, dass eine Plasmaparameter-basierte Verarbeitungseinrichtung,
ein Echtzeitmesssystem und eine Analyseeinrichtung und/oder ein
Auswertungssystem umfasst, wobei das Echtzeitmesssystem verwendet
werden kann, um Plasmaeigenschaftswerte zu bestimmen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
die Echtzeitmessungs-Analyseeinrichtung 210 Ätzplasmadaten
erfassen, die während
einer Lernperiode statistisch durch die Ätzplasmaparameter-Steuereinrichtung 200 ausgewertet
werden können. Durch
die statistische Auswertung können
Daten gewonnen werden, die Datenelemente wie zum Beispiel einen
erwarteten Plasmaparameterwert und einen niedrigeren und/oder höheren Schwellwert
für jeden
entsprechenden Parameter umfassen können. Der Schwellwertbereich
kann bei einem Durchschnittswert zentriert sein und kann eine Breite
aufweisen, die der dreifachen Standardabweichung entspricht. Die
statistische Bewertung kann die Verwendung eines neuronalen Netzwerks
umfassen, wobei eine (korrekte und fehlerhafte) Beispielverarbeitung verwendet
wird. Aufgrund einer gegebenen systematischen Abhängigkeit
(z.B. verschiedene Produkte, unterschiedliche Prozesseinrichtungsbedingungen oder ähnliches)
der Parameter und aufgrund einer allgemeinen Parameterabhängigkeit
einer zu verarbeitenden Eigenschaft müssen die Daten unter Umständen in Übereinstimmung
mit diesen Abhängigkeiten
kategorisiert werden, um separat gehandhabt zu werden. Deshalb müssen nicht
nur die aktuellen Messdaten, sondern auch die Beziehung der aktuellen
Messdaten zu dem Produkt und dem Prozess sowie die zeitliche Struktur
(z.B. die Zeit in einem Prozessschritt in unterschiedlichen Verarbeitungsstufen) ausgewertet
und erfasst werden. Nach der Lernperiode können die aktuell erfassten
Messdaten in einem Echtzeitvergleichsprozess mit den statistisch
ausgewerteten Lerndaten verglichen werden. Wenn die aktuellen Messdaten
aus dem Bereich der oben genannten Schwellwerte austreten, wird
eine vorbestimmte Aktion des Systems eingeleitet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann der Begriff "Plasmaparameter" sowohl für Werte,
die direkt oder indirekt aus die Plasmaeigenschaften bezogen sind,
als auch für
Prozessparameter stehen, die Werte angeben, mit denen der Prozesslauf
gesteuert werden kann.