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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Simulator und insbesondere einen Simulator für einen chemisch/mechanischen
Poliervorgang (CMP = chemical mechanical polishing), der bei der
Herstellung von Halbleitervorrichtungen angewendet wird.
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Die Miniaturisierung und hohe Integration von
integrierten Schaltkreisen großer
Abmessungen (LSIs) hat zu der Tendenz geführt, daß Schaltkreismuster auf den
LSIs eine minimale Musterabmessung von 0,1 μm haben. Ein Schaltkreismuster
auf einem LSI kann auf eine Art und Weise gebildet werden, bei der
ein Designschaltkreis auf eine Übertragungsmaske
durch Laser oder einen Elektronenstrahl geschrieben wird, wobei
die Maske bei einem Halbleitersubstrat angewendet wird, und wobei
dann mittels einer Projektionsübertragungsvorrichtung eine
komplette optische Übertragung
(batch optical transfer) des Übertragungsmaskenmusters
auf das Halbleitersubstrat erfolgt.
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Eine Auflösung R der Übertragungsvorrichtung ergibt
sich durch den folgenden Ausdruck: R = k1 λ / NAwobei
k1 eine Prozeßkonstante
ist, λ eine
Wellenform bzw. Wellenlänge
angibt und NA eine numerische Apertur bezeichnet.
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Das Schaltkreismuster wird gemäß obiger Beschreibung
durch ein optisches Übertragungsverfahren
ausgebildet und eine Übertragung
in einem defokussierten Zustand führt zu einem unscharfen Bild,
was wiederum zu einer schlechten Bildausbildungsleistung führt. Hierbei
ist ein Fokussie rungsbetrag, innerhalb dem eine bestimmte Bildausbildungsleistung
beibehalten werden kann, als "Fokustiefe" (DOF = depth of
focus) bezeichnet und läßt sich durch
den folgenden Ausdruck wiedergeben: DOF = k2 λ / NA2,wobei k2 einen Prozeßfaktor
darstellt.
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Bei dem Zustand, bei dem sich die
Herstellungsabmessungen 0,1 μm
annähern,
beträgt
die Fokustiefe, welche auf optischem Weg sichergestellt werden kann,
theoretisch nur ungefähr
0,3 μm.
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Andererseits werden wiederholte Vorgänge, beispielsweise
selektives Ätzen
und eine Filmausbildung, an dem Halbleitersubstrat durchgeführt und Unregelmäßigkeiten
(Substratunregelmäßigkeiten) treten
auf der Oberfläche
des Halbleitersubstrats auf.
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Das Auftreten von Substratunregelmäßigkeiten
war bei derartigen Halbleitervorrichtungen bislang kein ernsthaftes
Problem, bei welchen der Integrationsgrad niedrig ist und die Substratunregelmäßigkeiten
kleiner als die Fokustiefe waren. Wenn jedoch die Herstellungsabmessungen
kleiner werden, werden letztendlich die Substratunregelmäßigkeiten größer als
die Fokustiefe, was es schwierig macht, eine bestimmte Bildausbildungsleistung
zu erhalten.
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Substratunregelmäßigkeiten können beispielsweise durch die
folgenden Verfahren beseitigt werden: bei einem Verfahren werden
einige sog. Dummy-Muster, welche für das tatsächliche Schaltkreismuster keine
Auswirkung haben, geeignet angeordnet, um die Menge von niedrigeren
Abschnitten zu erhöhen
(d.h. das Dummy-Musterverfahren); und ein weiteres Verfahren beinhaltet
das Einebnen des Halbleitersubstrats durch einen Poliervorgang,
so daß die
Unregelmäßigkeiten,
die sich hierauf gebildet haben, abgetragen werden, was durch chemisch/mechanisches
Polieren (CMP) erfolgt.
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Eine allgemeine Beschreibung einer
Einebnungstechnik durch ein CMP-Verfahren oder einen CMP-Prozeß ist beispielsweise
enthalten in "ULSI
Lithography Technical Innovation," Seiten 71-86, herausgegeben am 10.
November 1994 durch die Science Forum Corporation.
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Mit der Miniaturisierung und hohen
Integration von LSIs gemäß obiger
Beschreibung wird ein CMP-Prozeß zunehmend
kritisch. Um effektiv den CMP-Prozeß durchführen zu können, besteht eine Notwendigkeit
zur Simulation unter Berücksichtigung verschiedener
Parameter. Bislang gibt es jedoch noch keinen effektiven derartigen
Simulator.
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Von daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Simulator zu schaffen, der Simulationen unter Berücksichtigung
verschiedener Parameter in einem CMP-Prozeß durchführen kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt
durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale; die Unteransprüche haben
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen zum Inhalt.
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Die vorliegende Erfindung richtet
sich auf einen Simulator für
einen chemisch/mechanischen Polierprozeß zum Einebnen eines Halbleitersubstrats. Der
Simulator empfängt
Musterdichtedaten, welche Informationen über eine Musterdichte pro Einheitsbereich
eines Herstellungsmusters bei einem Musterausbildungsprozeß für die Halbleitervorrichtung
enthalten und erste und zweite Meßdaten über Höhenverteilungen von Unregelmäßigkeiten
auf dem Halbleitersubstrat, welche vor und nach einem chemisch/mechanischen
Polierprozeß gemessen
werden, der bezüglich
des Musterausbildungsprozesses durchgeführt wird. Die ersten gemessenen
Daten werden mit ersten berechneten Daten über eine zweidimensionale Verteilung
von Unregelmäßigkeiten
auf dem Halbleitersubstrat vor dem chemisch/mechanischen Polierprozeß verglichen,
wobei diese zweidimensionale Verteilung aus den Musterdichtedaten
berechnet wird. Eine Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate
wird durchgeführt, um
einen ersten Korrelationskoeffizienten zu erhalten und eine Parameteranpassung
wird so durchgeführt, daß das Quadrat
des ersten Korrelationskoeffizienten ein Maximum erreicht. Weiterhin
werden die zweiten gemessenen Daten mit zweiten berechneten Daten
bezüglich
einer zweidimensionalen Verteilung von Unregelmäßigkeiten auf dem Halbleitersubstrat nach
dem chemisch/mechanischen Polierprozeß verglichen, wobei die zweidimensionale
Verteilung aus den Musterdichtedaten berechnet wird. Eine Analyse
nach der Methode der kleinsten Quadrate wird durchgeführt, um
einen zweiten Korrelationskoeffizienten zu erhalten und eine Parameteranpassung
wird so durchgeführt,
daß das
Quadrat des zweiten Korrelationskoeffizienten maximal wird.
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Eine Parameteranpassung wird durchgeführt durch
Vergleichen der ersten berechneten Daten bezüglich der zweidimensionalen
Verteilung von Unregelmäßigkeiten
auf dem Halbleitersubstrat vor dem chemisch/mechanischen Polierprozeß mit den
ersten gemessenen Daten bezüglich
der Höhenverteilung der
Unregelmäßigkeiten
auf dem, Halbleitersubstrat vor dem chemisch/mechanischen Polierprozeß. Eine andere
Parameteranpassung erfolgt durch Vergleich der zweiten berechneten
Daten bezüglich
der zweidimensionalen Verteilung von Unregelmäßigkeiten auf dem Halbleitersubstrat
nach dem chemisch/mechanischen Poliervorgang mit den zweiten gemessenen Daten
nach dem chemisch/mechanischen Polierprozeß.
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Von daher kann die Einstellung von
Parametern vor dem chemisch/mechanischen Polierprozeß streng
von der Einstellung von Parametern nach dem chemisch/mechanischen
Polierprozeß getrennt
werden, was zu einem Simulator führt,
der verschiedene Parameter berücksichtigen
kann. Dies schafft den Vorteil, daß, wenn sich Prozeßbedingungen ändern, oder
eine neue Vorrichtung hinzugefügt
wird, die Einstellung alleine durch Feineinstellung der Parameter bewerkstelligt
werden kann.
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Weitere Einzelheiten, Aspekte und
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die
beigefügte
Zeichnung.
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Es zeigt:
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1 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
eines Verfahrens zur Simulierung eines CMP-Prozesses gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung des
Aufbaus eines Simulators für
einen CMP-Prozeß der
ersten bevorzugten Ausführungsform;
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3(a) bis 3(c) Darstellungen zur Erläuterung
eines Maschen- oder Gittereinstellvorgangs;
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4 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
eines Mascheneinstellvorgangs;
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5 und 6 schematische Darstellungen
zur Erläuterung
der Beziehung zwischen der Musterdichte und der Höhe von Unregelmäßigkeiten
auf einer Herstellungs-Objektoberfläche;
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7 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
eines Verfahrens zum Simulieren eines CMP-Prozesses gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung des
Aufbaus eines Simulators für
einen CMP-Prozeß in
der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
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9 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung
eines Verfahrens zum Simulieren eines CMP-Prozesses gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung des
Aufbaus eines Simulators für
einen CMP-Prozeß in
der dritten bevorzugten Ausführungsform;
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11 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung des
Vorgangs zum Erhalt eines CMP-Bildes;
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12 eine
schematische Darstellung des Zustandes, bei welchem ein Polierkissen
gegen die Herstellungsobjektoberfläche vor dem CMP gedrückt wird;
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13 ein
Flußdiagramm
zur Erläuterung eines
Verfahrens zur Simulation eines CMP-Prozesses gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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14 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung des
Aufbaus eines Simulators für
einen CMP-Prozeß in
der vierten bevorzugten Ausführungsform.
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Technische Idee, welche
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt:
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Bei der Herstellung von integrierten
Schaltkreisen großer
Abmessung (LSIs) wird eine Mehrzahl von LSIs, welche "sub-chips" genannt werden und eine
TEG (test element group) und einen Prozeßüberwacher beinhalten ebenfalls
zusätzlich
zu einem Ziel-LSI, genannt "main
chip" auf einem
Halbleitersubstrat ausgebildet. Die Mehrzahl von subchips ist in
einem Bereich unterschiedlich zu dem Bereich ausgebildet, wo der
main chip ausgebildet wird.
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Nicht nur eine Schaltkreismusterung
oder ein Schaltkreisaufbau des main chips, sondern auch Schaltkreismuster
der Mehrzahl von sub-chips werden in einer Übertragungsmaske gebildet,
welche in den einzelnen Prozessen zur Ausbildung von main chip und
sub-chips auf dem Halbleitersubstrat verwendet wird.
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Zur Herstellung der Übertragungsmaske
ist es möglich,
dies in dem Zustand anzuwenden, wo die Designdaten von main chip
und den sub-chips bereits synthetisiert sind. Bevorzugt erfolgt
jedoch eine aufgespaltene oder verteilte Verarbeitung, da das tatsächliche
LSI-Design beziehungsweise die entsprechenden Designdaten außerordentlich
groß sind. Von
daher werden die Designdaten oftmals in Einheiten von sub-chips
aufgeteilt und diese aufgeteilten Daten werden sequentiell verwendet.
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Das Aufteilen von Designdaten in
Einheiten von sub-chips
vereinfacht die Handhabung der großen Menge an Designdaten. In
der vorliegenden Erfindung wird die techni sche Idee angewendet,
daß die
Handhabung von Designdaten weiter erleichtert werden kann, in dem
die Designdaten in Einheiten von sub-chips in Musterdichtedaten
geringen Maßstabs
umgewandelt werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen eines Simulationsverfahrens
und eines Simulators für
einen CMP-Prozeß basierend
auf dieser technischen Idee werden nachfolgend beschrieben.
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In der nachfolgenden Beschreibung
sind die "Musterdichtedaten" wie folgt definiert:
Eine
Mustergraphik wird durch die Designdaten einer Halbleitervorrichtung
bestimmt. Die Musterdichte ist der Prozentsatz des Bereiches graphischer
Komponenten, d. h. Musterkomponenten, welche in einem Einheitsbereich
der Mustergraphik enthalten sind. Wenn beispielsweise die Musterungskomponenten oder
Musterkomponenten eine Hälfte
des Einheitsbereiches einnehmen, der ein rechteckförmiger Bereich
von 100 μm
im Quadrat ist, beträgt
die Musterdichte 50%.
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Der nachfolgend verwendete Begriff "Einheitsbereich" bezeichnet einen
rechteckförmigen
Bereich entsprechend einem Maschen- oder Gitterbereich zum Erhalt
zweidimensionaler Verteilungsdaten einer Musterdichte. Durch eine
UND-Logik mit dem Bereich einer Masche wird ein UND-Vorgang mit
dem Maschenbereich durchgeführt,
so daß der
Bereich der Musterkomponente berechnet wird, um die Musterdichte
zu erhalten. Somit ist die pro Bereich einer Masche erhaltene Musterdichte
als Musterdichtedatenwert ausdrückbar.
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Auf den gesamten Bereich eines einzelnen sub-chips
wird eine derartige Berechnung für
jeden der Prozesse ge macht, um Musterdichtedaten zu erhalten, welche
einem entsprechenden Prozeß des einzelnen
sub-chips zugehörig
sind.
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Die nachfolgenden ersten bis vierten
Ausführungsformen
setzen voraus, daß eine
Simulation eines CMP-Prozesses unter Verwendung der Musterdichtedaten
pro Prozeß durchgeführt wird,
wie oben beschrieben.
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Der Simulator gemäß der vorliegenden Erfindung
kann durch ein Computersystem realisiert werden und die Software
hierzu kann unter Verwendung eines Algorithmus des Simulationsverfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugt werden.
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A. Erste bevorzugte Ausführungsform
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Eine Beschreibung für ein Simulationsverfahren
und einen Simulator für
einen CMP-Prozeß gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend aufgeführt.
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A-1. Simulationsverfahren
und Simulator für
den CMP-Prozeß
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Ein Verfahren zur Simulierung eines CMP-Prozesses
wird nachfolgend unter Bezug auf die Ausgestaltung eines Simulators 1 für einen CMP-Prozeß gemäß 2 unter Verwendung des Flußdiagrammes
von 1 beschrieben.
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Gemäß 2 erhält
der Simulator 1 für
einen CMP-Prozeß Musterdichtedaten
D1 pro Prozeß von
einer Musterdichtedatenspeichervorrichtung 10 und empfängt Meßdaten D2
bezüglich
der Höhenverteilungen
vor und nach dem CMP-Proprozeß von einer
Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20.
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Die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 kann
beispielsweise unter Verwendung einer Autofocus-Funktion einer Belichtungsvorrichtung
bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen realisiert werden.
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Mit anderen Worten, die Belichtungsvorrichtung
hat die Funktion, Laserlicht schräg auf ein Halbleitersubstrat
abzustrahlen und das hiervon reflektierte Licht zu überwachen,
um die Höhe
des Substrates zu messen. Die Verwendung dieser Funktion ermöglicht es,
eine zweidimensionale Verteilung in der Höhe eines hergestellten Musters
aufzunehmen, welches auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet worden
ist.
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Es sei festzuhalten, daß die Beispiele
der Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 nicht
auf die Autofocus-Funktion einer Belichtungsvorrichtung beschränkt sind.
Beispielsweise kann auch ein Atomkraftmikroskop (AFM) verwendet
werden.
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Wie voranstehend beschrieben, wird
bei dem Herstellungsvorgang einer Halbleitervorrichtung eine Bearbeitung,
beispielsweise ein selektives Ätzen
und eine Filmausbildung wiederholt an einem Halbleitersubstrat durchgeführt, so
daß sich
in jedem Prozeßablauf
Unregelmäßigkeiten
auf der Oberfläche
des Halbleitersubstrats ergeben. Eine Technik der Beseitigung derartiger
Substratunregelmäßigkeiten
ist der CMP-Prozeß.
Somit wird ein CMP-Prozeß jedes
Mal dann durchgeführt,
wenn ein Bearbeitungsprozeß durchgeführt werden
soll.
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Die Höhenverteilung von Unregelmäßigkeiten
auf der Halbleitervorrichtung ist unterschiedlich vor und nach der
Durchführung
eines CMP-Prozesses. Die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 mißt die Höhenverteilung
von Unregelmäßigkeiten
auf der Halbleitervorrichtung vor der Durchführung eines CMP-Prozesses und
nach der Durchführung
des CMP-Prozesses und liefert die Meßdaten an den Simulator 1.
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Im Simulator 1 dehnt ein
Berechnungsteil 111 für
die zweidimensionale Verteilung der Musterdichte die Musterdichtedaten
auf der Grundlage von Koordinatendaten, welche in Musterdichtedaten
D1 enthalten sind, so aus, daß Maschendaten
("mesh data") in zwei Dimensionen
feldartig ("array") vorliegen, um ein
zweidimensionales Bild zu erhalten. Dies schafft pro Prozeß ein zweidimensionales
Verteilungsbild DP der Musterdichte (Schritt S1).
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Die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 liefert
Meßdaten
D2 bezüglich
der Höhenverteilung
von Unregelmäßigkeiten
auf dem Halbleitersubstrat vor und nach der Durchführung des
CMP-Prozesses. Die Meßdaten
D2 sind gegeben als zweidimensionales Verteilungsbild des Zustandes
der Unregelmäßigkeiten
auf dem Halbleitersubstrat. Die Maschengröße des zweidimensionalen Verteilungsbildes
DP der Musterdichte ist nicht immer identisch mit derjenigen der
Meßdaten
D2 der Höhenverteilung.
Für eine
Einstellung derart, daß das
Verteilungsbild DP und die Meßdaten
D2 die gleiche Maschengröße haben, führt im Schritt
S2 ein Mascheneinstellteil 112 eine Mascheneinstellung
durch.
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Der Ablauf der Mascheneinstellung,
die von dem Mascheneinstellteil 112 durchgeführt wird,
wird unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 3C und 4 beschrieben.
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Die 3A bis 3C sind schematische Darstellungen
der Verarbeitung in dem Mascheneinstellteil 112.
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Ein Fourier-Bild F in einem Fourier-Raum
gemäß 3A wird einer umgekehrten
Fourier-Transformation unterworfen, um ein umgekehrtes Fourier-Bild
R in einem realen Raum gemäß 3B zu erhalten. wenn eine
gewisse Maschen- oder Gittergröße in den
Fourier-Raum hinzuaddiert wird, wie durch die gestrichelte Linie
in 3A dargestellt und dann
ein Null-Wert den Bilddaten auf dem hinzugeordneten Maschengitter
hinzuaddiert wird, wie in 3C gezeigt,
hat das sich ergebende umgekehrte Fourier-Bild R eine höhere Dichte
als das Bild von 3B.
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Wenn beispielsweise neue Maschen
einem Fourier-Raum hinzuaddiert werden, um die Anzahl von Maschen
des Gitters auf 2m × 2n Maschen
in zwei Dimensionen zu erhöhen,
bewirkt eine umgekehrte Fourier-Transformation in einen realen Raum
ein Hochgehen auf 2m × 2n Maschen
in zwei Dimensionen. Die Anstiegsrate der Anzahl von Maschen kann für gewöhnlich auf
jeden gewünschten
Wert gesetzt werden. Es ist bevorzugt, eine derartige Rate, beispielsweise
2m × 2n zu setzen, bei der es möglich ist, eine FFT zu verwenden.
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Das Mascheneinstellteil 112 führt den
Vorgang der Mascheneinstellung unter Verwendung einer derartigen
Mascheninterpolation durch.
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Genauergesagt, gemäß 2 führt das Mascheneinstellteil 112 eine
Fourier-Transformation an dem zweidimensionalen Verteilungsbild
DP der Musterdichte, bereitgestellt von dem Berechnungsteil 111 für die zweidimensionale
Verteilung der Musterdichte, und den Meßdaten D2 der Höhenverteilung,
bereitgestellt von der Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20,
durch (Schritt S211).
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Dies schafft die entsprechenden Fourier-Bilder
in dem Fourier-Raum, wie in 3A gezeigt.
Zu diesem Zeitpunkt werden die jeweiligen Anzahlen von Maschen und
die Größen der
Maschen herausgefunden und das Fourier-Bild mit einer geringeren Anzahl
von Maschen wird eingestellt, um eine größere Anzahl von Maschen zu
haben.
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Allgemein gesagt, die gemessenen
Daten D2 haben eine geringere Anzahl von Maschen. Von daher wird
eine Mascheninterpolation derart durchgeführt, daß die Anzahl von Maschen in
den Meßdaten
D2 auf diejenige in dem zweidimensionalen Verteilungsbild DP der
Musterdichte eingestellt wird.
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Mit anderen Worten, neue Maschen
werden um das Fourier-Bild in den Meßdaten D2 herum angeordnet
(Schritt S212).
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Die Werte der neuen Maschen werden
dann im Schritt S213 auf "0" gesetzt.
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Nachfolgend wird das Fourier-Bild
einer umgekehrten Fourier-Transformation unterworfen (Schritt S
214), um ein umgekehrtes Fourier-Bild zu erhalten und die Meßdaten D2
nach der Mascheneinstellung und dem zweidimensionalen Verteilungsbild DP
der Musterdichte werden rekonstruiert (Schritt S215).
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Mit dem voranstehenden Einstellvorgang werden
die Maschen des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der Musterdichte
in Übereinstimmung mit
den Höhenverteilungsmeßdaten D2
gebracht und diese beiden Daten können dann miteinander verglichen
werden.
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Zurückkehrend zu den 1 und 2, wenn im Schritt S2 die Mascheneinstellung
abgeschlossen ist, werden die gemessenen Daten nach der Mascheneinstellung
gemessene Daten vor dem CMP-Prozeß (d.h. vor dem Polieren),
werden sie als gemessene Daten D21 einem Höhenverteilungsberechnungsteil 113 zusammen
mit dem zweidimensionalen Vertei lungsbild DP der Musterdichte zugeführt. Wenn
die gemessenen Daten nach der Mascheneinstellung gemessene Daten
nach dem CMP-Prozeß (nach dem
Polieren) sind, werden sie als gemessene Daten D22 einem Fourier-Berechnungsteil 114 zusammen mit
dem zweidimensionalen Verteilungsbild DP der Musterdichte zugeführt.
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Das Höhenverteilungsberechnungsteil 113 berechnet
die Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der Musterdichte,
um Höhenverteilungsdaten
DP1 bezüglich
einer Bearbeitungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß zu
erhalten (Schritt S3).
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Ein Verfahren zur Berechnung einer
Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der
Musterdichte wird schematisch unter Verwendung der 5 und 6 beschrieben.
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5 zeigt
den Zustand, in welchem ein bereits hergestelltes Schaltkreismuster
PT und eine Mehrzahl von Schaltkreismustern PT2 auf einem Halbleitersubstrat
SB angeordnet ist. In 5 bezeichnet
der Bereich R1 den Bereich, wo das Schaltkreismuster P1 angeordnet
ist; Bereich R2 bezeichnet den Bereich, wo die Mehrzahl von Schaltkreismustern
PT2 angeordnet ist und der Bereich R3 bezeichnet den Bereich, in
welchem sich kein Schaltkreismuster befindet.
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Im Bereich R1 wird das Schaltkreismuster PT1
so gebildet, daß es
den gesamten Bereich abdeckt, so daß die Musterdichte 100% beträgt. Im Bereich
R2 wird 50% des Gesamtbereiches von den Schaltkreismuster PT2 überdeckt,
so daß die
Musterdichte 50% beträgt.
Die Musterdichte im Bereich R3 beträgt 0%.
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Bei den Herstellungsvorgängen von
LSIs werden der Vorgang des Ausbildens eines Isolierfilmes und eines
Metallfilmes und der Vorgang des Musterns dieser Filme wiederholt
durchgeführt.
Von daher wird der isolierende Film oder Metallfilm (nachfolgend
als "laminierter
Film" bezeichnet)
auf bereits hergestellten Schaltkreismustern ausgebildet. Beim Ausbilden
eines laminierten Films wird das Material pro Einheitsfläche nahezu
gleichförmig über die
gesamte Halbleitersubstratoberfläche
hinweg aufgebracht.
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6 zeigt
den Zustand, bei welchem ein laminierter Film SFM auf dem Halbleitersubstrat
SB aufgebracht ist und es ergibt sich eine Höhenverteilung des laminierten
Films SFM aufgrund einer Differenz der Musterdichte zwischen den
einzelnen Schaltkreismustern.
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d1 sei die Ausbildungsdicke des laminierten Films
SFM und d2 sei die Dicke der Schaltkreismuster PT1 oder PT2. Im
Bereich R1 mit einer Musterdichte von 100% ergibt sich die Gesamthöhe H1 des laminierten
Films SFM und des Schaltkreismusters PT1 durch die folgende Gleichung:
H1 = d1 + d2 × 1,0.
Im Bereich R2 mit einer Musterdichte von 50% füllen Reflow- und Tempervorgänge Vertiefungen, um
eine Einebnung (der Einebnungseffekt während der Filmausbildung) zu
erleichtern, so daß die
Gesamthöhe
H2 des laminierten Films SFM und des Schaltkreismusters PT2 sich
durch den folgenden Ausdruck ergibt: H2 = d1 + d2 × 0,5. Im
Bereich R3 mit einer Musterdichte von 0% ist die Gesamthöhe H3 des
laminierten Films SFM und des Schaltkreismusters PT2 durch die folgende
Gleichung ausgedrückt
: H3 = d1 + d2 × 0.
In den obigen drei Ausdrücken
oder Gleichungen sind die Faktoren "1,0", "0,5" und "0" Musterdichten.
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Da die Ausbildungsdicke d1 des laminierten Films
SFM in allen Bereichen gleich ist, ist sie relativ bedeutungslos
und kann beseitigt werden. Somit läßt sich die Höhe in jedem
Bereich durch den folgenden Ausdruck angegeben: d2 × (Musterdichte).
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Die Dicke d2 der Schaltkreismuster
PT1 oder PT2 ist ein Prozeßparameter,
der sich abhängig
von dem Musterungstyp ändert.
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Somit kann das Höhenverteilungsberechnungsteil 113 eine
Höhenverteilung
der Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP Prozeß durch
den einfachen arithmetischen Vorgang des Multiplizierens des zweidimensionalen
Verteilungsbildes DP der Musterdichte mit der Dicke des laminierten
Films berechnen, der in dem nachfolgenden nächsten Prozeß ausgebildet
wird.
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Zurück zu den 1 und 2 wird
zunächst
der Vorgang der Parameterfestlegung vor dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Nach Ermitteln der Höhenverteilungsdaten DP1
der Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß im
Schritt S3 werden die gemessenen Daten vor dem CMP-Prozeß D21 und
die Höhenverteilungsdaten
DP1 einem Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 118 zugeführt.
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In dem Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 118 werden
die gemessenen Daten D21 und die Höhenverteilungsdaten DP1 einer
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate unterworfen, um
einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen (Schritt S4).
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Die Bezeichnung "Analyse nach der Methode der kleinsten
Quadrate" bezieht
sich auf die nachfolgende Technik, daß zwei Höhenverteilungsdaten miteinander
verglichen werden und ihre Ähnlichkeit durch
die Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate analysiert wird.
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Es folgt eine kurze Beschreibung
der Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate. In den Daten
x und den Daten y lassen sich die jeweiligen Probenvarianten oder
-streuungen durch die folgende Gleichung (1) beziehungsweise Gleichung
(2) ausdrücken:
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Die Proben-Kovarianz kann durch die
folgende Gleichung (3) ausgedrückt
werden:
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In den obigen Gleichungen (1) bis
(3) sind x und y ein Mittelwert der Daten x beziehungsweise der Daten
y und n gibt die Anzahl von Daten wieder. Ein Korrelationskoeffizient
r, der durch die folgende Gleichung (4) gegeben ist, kann aus den
oben genannten Probenvarianzen und Proben-Covarianzen definiert werden:
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Der im Schritt S4 berechnete Korrelationscoeffizient
hat einen Wert von –1
bis 1. Für
eine positive Korrelation bedeutet "1" eine
komplette Übereinstimmung.
Bei einer negativen Korrelation bedeuet "–1" eine komplette Übereinpassung.
Infolgedessen kann gesagt werden, daß in den positiven und negativen Korrelationen
ein größerer Quadratwert
den Übereinstimmungsgrad
zwischen Daten x und Daten y erhöht,
nämlich
zwischen der Höhenverteilung
in den gemessenen Daten D21 und der Höhenverteilung in den Verteilungsdaten
DP1. Das maximale Quadrat des Korrelationskoeffizienten zeigt an,
daß die
vorherige Höhenverteilung
annähernd
gleich wie die letztere ist.
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Unter Verwendung des wertes des Quadrates
des Korrelationskoeffizienten als Index führt ein Parameteranpassungsteil 119 eine
Parameteranpassung derat durch, daß das Quadrat des Korrelationskoeffizienten
sich dem Maximum annähert
(Schritt S10).
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Konkret, wenn ein Film auf einem
Halbleitersubstrat einer Herstellungsobjektoberfläche mit
einer gewissen Musterung ausgebildet wird, ist die Dicke des ausgebildeten
Films ein Anpassungsparameter. Es gibt natürlich andere Anpassungsparameter
als die Dicke des laminierten Films.
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Hierbei wird eine Höhenverteilung
nach Ausbildung des obigen Films auf dem Halbleitersubstrat durch
die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 gemessen
und das Meßergebnis
sind die gemessenen Daten D21. Ein berechneter Wert auf der Grundlage der
Musterdichtedaten bei Ausbildung des obigen Films ist der Höhenverteilungsdatenwert
DP1 auf der Herstellungsobjektoberfläche vor dem CMP-Prozeß.
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Von daher wird die Ausbildungsdicke
d2 des laminierten Films SFM, welche im Schritt S3 gesetzt worden
ist, geändert,
um sich den gemessenen Daten T21 anzunähern, daß heißt der Korrelationskoeffizient
wird erhöht.
Dies ist eine der Parameteranpassungen vor dem CMP-Prozeß.
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Nachfolgend wird der Ablauf der Parameteranpassung
nach dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Das zweidimensionale Verteilungsbild
DP der Musterdichte, welches dem Fourier-Berechnungsteil 114 zugeführt wird,
wird dann einer Fourier-Transformation unterworfen, um ein zweidimensionales
Fourierbild zu erhalten. Diese Fourier-Transformation bewirkt eine
Projektion von einem realen Raum in einen Frequenzraum ("frequency space"), so daß ein zweidimensionales
Bild in dem realen Raum in ein zweidimensionales Fourierbild transformiert
wird, welches durch die Größe der Raumfrequenzen
(Schritt S5) wiedergegeben wird.
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Hierbei entspricht eine Komponente
mit einer geringen Raumfrequenz einem Bereich im realen Raum, wo
viele isolierte Muster vorhanden sind und eine Komponente mit einer
hohen Raumfrequenz entspricht einem Bereich im realen Raum, wo viele dichte
Muster vorhanden sind.
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Nachfolgend wird in einem Ortsfrequenzfilter 115 das
zweidimensionale Fourierbild mit einem Ortsfilter behandelt, welcher
nur Komponenten durchläßt, welche
eine geringe Raumfrequenz haben. Im Ergebnis werden die Komponenten
mit kleiner Raumfrequenz ausgewählt
und Komponenten mit großer
Raumfrequenz werden zurückgewiesen (Schritt
S6). Die Technik von Ortsfrquenzfiltern ist allgemein bekannt.
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Hierbei entspricht die Komponente
mit einer kleinen Raumfrequenz einer Komponente, welche ein Faktor
ist, der zu dem Phenomen einer langen Korrelationsdistanz beiträgt. Die
Komponente mit einer hohen Raumfrequenz ent spricht einer Komponente,
welche ein Faktor ist, der zu dem Phenomen mit der kurzen Korrelationsdistanz
beiträgt.
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Daher entfernt der Ortsfrequenzfilter
die Komponenten hoher Raumfrequenz und läßt die Komponenten geringer
Raumfrequenz übrig,
d. h. die Komponenten, welche der Faktor sind, der zu dem Phenomen
mit der langen Korrelationsdistanz beiträgt.
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Wenn Muster gleicher Größe in unterschiedlichen
Dichten bei einem CMP-Prozeß vorliegen,
tritt das Phenomen auf, daß die
Poliergeschwindigkeit sich abhängig
vom Ort ändert.
Dieses Phenomen hat eine extrem lange Korrelationsdistanz, in manchen Fällen 10 μm bis 100 μm.
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Nachfolgend führt ein Umkehrfourierberechnungsteil 116 eine
Umkehr-Fouriertransformation an dem zweidimensionalen Fourierbild
durch, wobei nur die Komponenten geringer Ortsfrequenz gehalten werden,
wodurch ein umgekehrtes Fourierbild erhalten wird, d. h. ein zweidimensionales
Verteilungsbild DPX der Musterdichte im realen Raum (Schritt S7).
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Dieses zweidimensionale Verteilungsbild DPX
der Musterdichte zeigt nur die Komponenten, welche ein Faktor sind,
der zu dem Phenomen mit der langen Korrelationsdistanz beiträgt. Dies
ist ein zweidimensionales Verteilungsbild, welches geignet ist,
das Phenomen mit der langen Korrelationsdistanz zu analysieren.
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Das oben erwähnte zweidimensionale Verteilungsbild
DPX und die gemessenen Daten D22 nach dem CMP-Prozeß werden
dann dem Höhenverteilungsberechnungsteil 117 zugeführt. Auf
der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DPX der Musterdichte,
berechnet das Höhenverteilungsberechnungsteil 117 eine
Höhenverteilung,
um Hö henverteilungsdaten
DP2 zu erhalten, welche nur Faktoren enthalten, welche das Phenomen
mit einer langen Korrelationsdistanz bewirken können (Schritt S8).
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Dieses Höhenverteilungsberechnungsverfahren
muß hier
nicht beschrieben werden, da es das gleiche Verfahren ist, wie das
Verfahren zur Berechnung der Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der
Musterdichte, welches voranstehend unter Bezug auf die 5 und 6 beschrieben wurde.
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Nachdem die Höhenverteilungsdaten DP2 im
Schritt S8 erhalten worden sind, werden die Daten DP2 und die gemessenen
Daten nach dem CMP-Prozeß D22
dem Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 118 zugeführt.
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Das Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 118 führt eine
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den gemessenen
Daten D22 und den Höhenverteilungsdaten
DP2 durch, um einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen (Schritt S9).
Der Ablauf vom Schritt S9 muß hier
nicht beschrieben werden, da er der gleiche wie bei dem Analysenvorgang
im Schritt S4 ist.
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Unter Verwendung des im Schritt 59 erhaltenen
Korrelationskoeffizienten als Index führt das Parameteranpassungsteil 119 eine
Parameteranpassung so durch, daß das
Quadrat des Korrelationskoeffizienten sich dem Maximum annähert (Schritt S10).
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Es sei angenommen, daß ein Film
auf einem Halbleitersubstrat (einer Herstellungsobjektoberfläche) mit
einem gewissen Muster ausgebildet wird. Die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 mißt eine Höhenverteilung
in einer Stufe (einem Herstellungsschritt), wo dieser Film bereits
durch CMP poliert ist. Das Meßergebnis
stellt die gemes senen Daten D22 dar. Anderseits ergibt eine Höhenverteilung,
welche auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes
erhalten wurde, das nur die Komponenten angibt, welche das Phenomen
mit der langen Korrelationsdistanz bewirken können, die Höhenverteilungsdaten DP2.
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Von daher wird die Ausbildungsdicke
d2 des laminierten Films SFM, welche im Schritt S8 gesetzt wurde,
geändert,
um sich den gemessenen Daten D22 anzunähern, daß heißt, um den Korrelationskoeffizienten
zu erhöhen.
Dies ist eine der Parameteranpassungen nach dem CMP-Prozeß.
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Beispielsweise erlaubt die Verwendung
von zweidimensionalen Verteilungsdaten nach der Fourieranalyse es,
eine elastische Verformung vor Beginnen des Poliervorganges mit
einem Polierkissen des CMP zu berücksichtigen, welches auf Unregelmäßigkeiten
des Halbleitersubstrates gedrückt
wird. Dies erlaubt eine Analyse frei von irgendwelchen Einflüssen seitens
von Parametern, beispielsweise Polierzeit und Drehzahl des Polierkissens.
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Die voranstehenden Abläufe in den
Schritten S1 bis S10 werden bei allen eingegebenen Herstellungsprozessen
an den gemessenen Daten vor und nach den CMP-Prozessen wiederholt.
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A-2. Auswirkungen
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Bei dem Verfahren zur Simulierung
eines CMP-Prozesses und bei dem Simulator für einen CMP-Prozeß gemäß der ersten
bevorzugten Ausführungsform
werden vor und nach einem CMP-Prozeß gemessene Daten und Simulationsdaten
verglichen, um eine Korrelation zu erhalten. Von daher kann die Einstellung
von Parametern vor dem CMP-Prozeß klar von der Einstellung
von Parametern nach dem CMP-Prozeß getrennt werden, was zu einem
Simulator führt,
der verschiedene Parameter berücksichtigen
kann.
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Dies schafft das charakteristische
Merkmal; daß,
wenn Prozeßbedingungen
geändert
werden oder eine neue Vorrichtung hinzugefügt wird, eine Einstellung alleine
durch eine Feineinstellung von Parametern bewerkstelligt werden
kann.
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Es ist auch möglich, den Grad zu wissen,
mit dem die elastische Verformung eines Polierkissens die gemessenen
Daten D22 beinflussen, in dem die Korrelation zwischen den gemessenen
Daten D22 nach dem CMP-Prozeß und
der Höhenverteilungsdaten
DP2, erhalten auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes,
das nur Faktoren anzeigt, welche das Phenomen mit einer langen Korrelationsdistanz
bewirken, überwacht
wird.
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B. Zweite bevorzugte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur
Simualtion eines CMP-Prozesses und ein Simulator für einen CMP-Prozeß gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ähnliche Bezugszeichen werden
in den nachfolgenden Figuren verwendet, um ähnliche Teile, welche den gleichen
Aufbau wie in den 1 und 2 haben, zu beschreiben,
und eine nochmalige Beschreibung erfolgt nicht.
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B-1. Simulationsverfahren
und Simulator für
den CMP-Prozeß
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Ein Verfahren zur Simulation eines CMP-Prozesses
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Ausgestaltung eines Simulators 2 für einen
CMP-Prozeß gemäß 8 unter Verwendung des Flußdiagramms
von 7 beschrieben.
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Gemäß 8 empfängt der Simulator 2 Musterdichtedaten
D1 pro Prozeß von
einer Musterdichtedatenspeichervorrichtung 10 und empfängt gemessene
Daten D3 bezüglich
einer Höhenverteilung einer
unteren Schicht und Höhenverteilungen
vor und nach CMP pro Prozeß von
einer Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20.
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Nachfolgend bezeichnet der Ausdruck "Höhenverteilung der unteren Schicht" oder "Höhenverteilung der unteren abgelegten
Schicht" die Höhenverteilung
der unteren Schicht eines auszubildenden Herstellungsmusters. Insbesondere
werden bei den Herstellungsprozessen einer Halbleitervorrichtung bestimmte
Prozesse, beispielsweise selektives Ätzen und eine Filmausbildung
wiederholt unter Verwendung von ungefähr 30 Maskentypen durchgeführt. Infolgedessen
kann die Halbleitersubstratoberfläche vor der Musterung als flach
nur zum Zeitpunkt dieses Ausgangsprozesses betrachtet werden. In den
darauffolgenden Prozessen sind bereits irgendwelche Unebenheiten
auf der Halbleitersubstratobefläche
vor Durchführung
einer Musterung vorhanden. Derartige Unregelmäßigkeiten auf dem Halbleitersubstrat
werden als Höhenverteilung
einer unteren abgelegten Schicht definiert.
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Im Simulator 2 expandiert
auf der Grundlage von Koordinatendaten, welche in den Musterdichtedaten
D1 vorhanden sind, ein zweidimensionales Verteilungsberechnungsteil 211 für die Musterdichte die
Musterdichtedaten so, daß Maschendaten
in zwei Dimensionen aufgereit werden, um ein zweidimensionales Bild
zu erhalten. Dies schafft pro Prozeß ein zweidimensionales Verteilungsbild
DP (Schritt S21).
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In den gemessenen Daten D3 bezüglich der Höhenverteilung
von Unregelmäßigkeiten
der unteren abgelegten Schicht und der Höhenverteilungen von Unregelmäßigkeiten
auf der Halbleitervorrichtung vor und nach der Durchführung eines
CMP-Prozesses, welche von der Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 geliefert
werden, wird der Zustand der Unregelmäßigkeiten auf der Halbleitervorrichtung
als zweidimensionales Verteilungsbild erzeugt. Jedoch ist die Maschengröße des zweidimensionalen
Verteilungsbildes DP der Musterdichte nicht immer identisch zu derjenigen
der gemessenen Daten D3 für
die Höhenverteilung.
Um eine Einstellung derart vorzunehmen, daß das zweidimensionale Verteilungsbild DP
und die gemessenen Daten D3 gleiche Maschengröße haben, führt ein Mascheneinstellteil 212 eine Mascheneinstellung
(Schritt S22) durch.
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Während
des genannten Einstellvorgangs gelangt die Maschengröße des zweidimensionalen Verteilungsbildes
DP der Musterdichte in Übereinstimmung
mit der Maschengröße der Höhenverteilungsmeßdaten D3
und diese beiden Daten können dann
miteinander verglichen werden.
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Der Mascheneinstellvorgang in dem
Mascheneinstellteil 212 ist gleich wie bei dem Mascheneinstellteil 112 von 2 und benötigt keine
nochmalige Beschreibung.
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Nach Abschluß der Mascheneinstellung im Schritt
S22 werden die sich ergebenden gemessenen Daten vor dem CMP-Prozeß (d. h.
vor dem Polieren) als gemessene Daten D31 einem Höhenverteilungsberechnungsteil 213 zusammen
mit dem zweidimensionalen Verteilungsbild DP der Musterdichte zugeführt.
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Die gemessenen Daten nach dem CMP-Prozeß (nach
dem Polieren) werden als Meßdaten
D32 einem Fourier-Berechnungsteil 215 zusammen mit dem
zweidimensionalen Verteilungsbild DP der Musterdichte zugeführt.
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Das Höhenverteilungsberechnungsteil 213 berechnet
eine Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der Musterdichte,
um Höhenverteilungsdaten
DP1 bezüglich
einer Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß zu
erhalten (Schritt S23). Das Verfahren zur Berechnung der Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der
Musterdichte wurde bereits unter Bezug auf die 5 und 6 beschrieben
und eine nochmalige Beschreibung erfolgt nicht.
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Ein Meßdatenaddierungsteil 214 addiert
Daten der Höhenverteilung
der unteren abgelegten Schicht zu den Höhenverteilungdaten DP1 bezüglich der
Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß,
um Höhenverteilungdaten
DP11 zu erhalten (Schritt S24).
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Nachfolgend wird der Ablauf bei der
Parameteranpassung vor dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Nachdem Schritt S24 die Höhenverteilungsdaten
DP11 bezüglich
der Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß erhalten
hat, welche die Höhenverteilungsdaten
bezüglich
der unteren abgelegten Schicht beinhalten, werden die gemessenen Daten
D31 vor dem CMP-Prozeß und
die Höhenverteilungsdaten
DP11 einem Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 220 zugeführt.
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Das Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 220 führt eine
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den gemessenen
Daten D21 und den Höhenverteilungsdaten
DP11 durch, um einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen (Schritt S25).
Der Analysevorgang von Schritt S25 ist gleich wie derjenige von
Schritt S4 in 1 und
wird nicht nochmal beschrieben.
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Es sei angenommen, daß ein Film
auf einem Halbleitersubstrat (einer Herstellungsobjektoberfläche) mit
einem gewissen Muster aufgebracht wird; die Dicke des ausgebildeten
Films ist ein Anpassungsparameter. Die Höhenverteilung nach Ausbildung
des Films auf dem Halbleitersubstrat wird durch die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 gemessen und
das Meßergebnis
stellt die gemessenen Daten D31 dar. Der auf der Grundlage von Musterdichtedaten
berechnete Wert, wenn dieser Film ausgebildet wird, stellt die Höhenverteilungsdaten
DP11.
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Daher wird die Ausbildungsdicke d2
eines laminierten Films SFM, welche in Schritt S23 festgesetzt wurde,
so geändert,
daß sie
sich an den gemessenen Datenwert D31 annähert, d.h. der Korrelationskoeffizienten
erhöht
wird. Dies ist eine der Parameteranpassungen vor dem CMP-Prozeß.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise
der Parameteranpassung nach dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Das zweidimensionalen Verteilungsbild
DP der Musterdichte, welches dem Fourier-Berechnungsteil 215 zugeführt wird,
wird einer Fourier-Transformation unterworfen (Schritt S26) und dann
in einem Ortsfrequenzfilterteil 216 einer Ortsfrequenzfilterung
unterworfen (Schritt S27). Das sich ergebende Bild wird einer Umkehr-Fourier-Transformation in
einem Umkehr-Fourier-Berechnungsteil 217 unterworfen, um
ein Umkehr-Fourier-Bild zu erhalten, d.h. ein zweidimensionalen
Verteilungsbild DPX der Musterdichte in einem realen Raum (Schritt
S28).
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Das genannte zweidimensionalen Verteilungsbild
DPX und die gemessenen Daten D32 nach dem CMP-Prozeß werden
dann dem Höhenverteilungsberechnungsteil 218 zugeführt. Auf
der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DPX der Musterdichte
berechnet das Berechnungsteil 218 eine Höhenverteilung,
um Höhenverteilungsdaten DP2
zu erhalten, welche nur Faktoren enthalten, welche das Phänomen mit
einer langen Korrelationsdistanz bewirken (Schritt S29).
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Das Verfahren zur Berechnung der
Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DPX der
Musterdichte muß hier nicht
beschrieben werden, da es das gleiche Verfahren zur Berechnung der
Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der
Musterdichte ist, welches bereits unter Bezug auf die 5 und 6 beschrieben wurde.
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Ein Meßdatenaddierungsteil 219 addiert
Daten der Höhenverteilung
einer unteren abgelegten Schicht zu dem zweidimensionalen Verteilungsbild DPX
der Musterdichte, um Höhenverteilungsdaten DP21
zu erhalten, welche Daten der Höhenverteilung der
unteren abgelegten Schicht enthalten (Schritt S30).
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Nachdem Schritt S30 die Höhenverteilungsdaten
DP21 erhalten hat, werden diese Daten DP21 und die Meßdaten D32
nach dem CMP-Prozeß einem
Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 220 zugeführt.
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Das Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 220 führt eine
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den Meßdaten D32
und den Höhenverteilungsdaten
D21 durch, um einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen (Schritt
S31). Der Analysevorgang von Schritt S31 ist der gleiche wie derjenige
von Schritt S25.
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Unter Verwendung des in Schritt S31
erhaltenen Korrelationskoeffizienten als ein Index führt ein Parameteranpaßteil 221 eine
Parameteranpassung in der Art durch, daß das Quadrat des Korrelationskoeffizienten
sich dem Maximum annähert
(Schritt S32).
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Wird hier angenommen, daß ein Film
auf einem Halbleitersubstrat (einer Fabrikationsobjektoberfläche) mit
einem gewissen Muster ausgebildet wird, mißt die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 eine
Höhenverteilung
in einer Stufe, in der der Film bereits durch CMP poliert ist. Das
Meßergebnis
sind die gemessenen Daten D32. Andererseits gibt eine Höhenverteilung,
welche auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes
erhalten wurde, nur Faktoren an, welche das Phänomen der langen Korrelationsdistanz
bewirken können
und stellt die Höhenverteilungsdaten
DP21 dar.
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Die Ausbildungsdicke D2 des laminierten Film
SFM, welche im Schritt S29 gesetzt wurde, wird daher geändert, um
sich den gemessenen Daten D32 anzunähern, d.h. der Korrelationskoeffizient
wird erhöht.
Dies ist eine der Parameteranpassungen nach dem CMP-Prozeß.
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Die voranstehenden Abläufe in den
Schritten S21 bis S32 werden an den Meßdaten vor und nach dem CMP-Prozeß in allen
eingegebenen Herstellungsprozessen wiederholt.
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B-2. Auswirkungen
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Bei dem Verfahren zum Simulieren
eines CMP-Prozesses und dem Simulator für einen CMP-Prozeß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
werden vor und nach dem CMP-Prozeß Meßdaten und Simulationsdaten
vorbereitet, um eine Korrelation durchführen zu können. Infolgedessen kann die
Einstellung von Parametern vor dem CMP-Prozeß klar von der Einstellung
von Parametern nach dem CMP-Prozeß getrennt werden, was zu einem
Simulator führt,
der verschiedene Parameter berücksichtigen
kann.
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Dies schafft das Merkmal, daß, wenn
Prozeßbedingungen
geändert
werden oder eine neue Vorrichtung hinzugefügt wird, eine Einstellung alleine durch
Durchführung
einer Feineinstellung von Parametern durchgeführt werden kann.
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Zusätzlich ist es bei der Konfiguration,
bei der die gemessenen Daten der Höhenverteilung der unteren abgelegten
Schicht in dem jeweiligen Prozeß den
Musterdichtedaten hinzuaddiert werden, möglich, den Einfluß des vorhergehenden
Prozesses mit zu berücksichtigen,
so daß eine
Simulation möglich ist,
welche geeignet ist zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen
mit laminierter Struktur.
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C. Dritte bevorzugte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur
Simulierung eines CMP-Prozesses und ein Simulator für einen
CMP-Prozeß gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche Bezugszeichen, welche
in den voranstehenden Figuren verwendet wurden bezeichnen gleiche
Teile und werden nicht noch einmal beschrieben.
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C-1. Simulationsverfahren
und Simulator für
einen CMP-Prozeß
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Ein Verfahren zur Simulierung eines CMP-Prozesses
wird unter Bezugnahme auf die Ausgestaltung eines Simulators 3 für einen CMP-Prozeß gemäß 10 unter Verwendung des Flußdiagrammes
von 9 beschrieben.
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Gemäß 10 empfängt der Simulator 3 Musterdichtedaten
D1 pro Prozeß von
einer Musterdichtedatenspeichervorrichtung 10 und empfängt Meßdaten D2
bezüglich
der Hö henverteilungen
vor und nach CMP pro Prozeß von
einer Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20.
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Im Simulator 3 werden auf
der Grundlage von Koordinatendaten, die in den Musterdichtedaten D1
vorhanden sind, die Musterdichtedaten von einem Berechnungsteil 311 der
zweidimensionalen Verteilung der Musterdichte so expandiert, daß Maschendaten
in zwei Dimensionen in einem Feld liegen, um ein zweidimensionales
Bild zu erhalten. Dies schafft ein zweidimensionales Verteilungsbild
DP pro Prozeß (Schritt
S41.
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In den gemessenen Daten D2 bezüglich der Höhenverteilungen
von Unregelmäßigkeiten
auf einer unteren abgelegten Schicht vor und nach der Durchführung eines
CMP-Prozesses, welche von der Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 erhalten
werden, wird der Zustand der Unregelmäßigkeiten auf der Halbleitervorrichtung
als zweidimensionales Verteilungsbild erzeugt. Die Maschengröße des zweidimensionalen
Verteilungsbildes DP der Musterdichte ist jedoch nicht immer identisch
zu derjenigen der Höhenverteilungsmeßdaten D2.
Um somit das zweidimensionale Verteilungsbild DP und die gemessenen Daten
D2 so einzustellen, daß sie
gleiche Maschengröße haben,
führt ein
Mascheneinstellteil 312 eine Mascheneinstellung durch (Schritt
S42).
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Der Mascheneinstellvorgang in dem
Mascheneinstellteil 312 ist der gleiche wie bei dem Mascheneinstellteil
von 2 und wird nicht
nochmals beschrieben.
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Aufgrund des vorangenannten Mascheneinstellvorganges
paßt die
Maschengröße des zweidimensionalen
Verteilungsbildes DP der Musterdichte mit der Maschengröße der Höhenverteilungsmeßdaten D2 überein und
diese beiden Daten können
miteinander verglichen werden.
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Nach Abschluß der Mascheneinstellung im Schritt
S42 werden die sich ergebenden Meßdaten D21 vor dem CMP-Prozeß (vor dem
Polieren) und Meßdaten
D22 nach dem CMP-Prozeß (nach
dem Polieren) einem Höhenverteilungsberechnungsteil 313 zusammen
mit dem zweidimensionalen Verteilungsbild DP der Musterdichte zugeführt.
-
Das Höhenverteilungsberechnungsteil 313 berechnet
eine Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der Musterdichte,
um Höhenverteilungsdaten
DP1 bezüglich
einer Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß zu
erhalten (Schritt S43). Das Verfahren zur Berechnung der Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der
Musterdichte wurde voranstehend unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben und wird nicht nochmals
erläutert.
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Die Höhenverteilungsdaten DP1 der
Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß und
die gemessenen Daten D21 vor dem CMP-Prozeß werden dann einem Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 315 zugeführt und
diese Daten und die Meßdaten
D22 nach dem CMP-Prozeß werden
einem CMP-Bildberechnungsteil 314 zugeführt.
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Nachfolgend wird der Vorgang der
Parameteranpassung vor dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Das Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 315 führt eine
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den gemessenen
Daten D21 und den Höhenverteilungsdaten
DP1 durch, um einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen (Schritt S44).
Der Analysevorgang im Schritt S44 ist der gleiche wie im Schritt
S4 von 1 und wird nicht
nochmals beschrieben.
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Nachfolgend wird in dem Parameteranpassungsteil 316 die
Ausbildungsdicke d2 eines laminierten Films SFM, welche im Schritt
S43 gesetzt worden war, geändert,
um eine Annäherung
an die Meßdaten
D22 zu haben, d. h. der Korrelationskoeffizient wird erhöht (Schritt
S47). Dies ist eine der Parameteranpassungen nach dem CMP-Prozeß.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise
der Parameteranpassung nach dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Das CMP-Bildberechnungsteil 314 berechnet
zweidimensionale Verteilungsdaten nach dem Polieren, welche durch
den CMP-Prozeß erhalten wurden,
nämlich
ein CMP-Bild aus den Höhenverteilungsdaten
DP1 der Herstellungsobjektoberfläche vor
dem CMP-Prozeß,
sowie mechanische Parameter wie E-Modul und Elastizitätskoeffizienten
eines Polierkissens, welches im CMP-Prozeß verwendet wird (Schritt S45).
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Der Vorgang der Aufnahme eines CMP-Bildes
wird unter Bezug auf die 11 und 12 beschrieben. Bezugnehmend
auf 11 berechnet zunächst im
Schritt S451 das CMP-Bildberechnungsteil 314 die
Form eines Polierkissens PAD, wenn dieses gegen eine Herstellungsobjektoberfläche gedrückt wird, und
zwar auf der Grundlage der Höhenverteilungsdaten
DP1 der Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß.
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12 zeigt
schematisch den Zustand, bei dem ein Polierkissen PAD gegen die
Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß gedrückt wird. Ähnliche
Bezugszeichen werden in 12 verwendet,
um ähnliche
Teile mit dem gleichen Aufbau wie in 6 zu
bezeichnen und die Teile werden nicht nochmals beschrieben.
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Wenn gemäß 12 das Polierkissen PAD gegen die Herstellungsobjektoberfläche gedrückt wird,
tritt ein charakteristisches Phenomen an den Grenzabschnitten zwischen
Bereichen R1 und R2 und zwischen Bereichen R2 und R3 auf. Genauer
gesagt, daß Polierkissen
PAD wird in Kontakt mit dem laminierten Film SFM an Stellen gebracht,
welche an diesen Grenzabschnitten durch das Zeichen "A" bezeichnet sind, so daß diese
Stellen einer hohen Belastung unterworfen sind und der laminierte
Film SFM gut poliert wird. Andererseits ist an Stellen, welche durch
das Zeichen "C" bezeichnet sind,
das Polierkissen PAD entfernt von dem laminierten Film SFM und diese
Stellen werden einer geringeren Belastung unterworfen, was zu einem
schlechten Polieren des laminierten Films SFM führt. Die Höhenverteilung des laminierten
Films SFM vor dem Polieren, d. h. die Form des laminierten Films
SFM ergibt sich als Produkt der zweidimensionalen Verteilung der
Musterdichte und der Dicke d2 eines Schaltkreismusters PT1 oder
PT2. Das zweidimensionale Verteilungsmuster des Polierkissens PAD
ist erhaltbar durch das Produkt eines umgekehrten Fourierbildes
und der Dicke d2.
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Zurückkehrend zu 11, so wird nach Berechnung des zweidimensionalen
Verteilungsbildes der Unregelmäßigkeiten
des Polierkissens (d. h. der Kissenform) eine zweidimensionale Verteilung
von auf das Polierkissen einwirkender Belastung berechnet (Schritt
S452).
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Die auf das Polierkissen PAD einwirkende Belastung
wird unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
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Bezugnehmend auf 12, wenn das Polierkissen PAD gegen die
Herstellungsobjektoberfläche
gedrückt
wird, wird das Polierkissen PAD in Kontakt mit dem laminierten Film
SFM an Stellen gebracht, welche durch das Zeichen "A" an diesen Grenzabschnitten bezeichnet
ist, wohingegen an Stellen, welche mit dem Zeichen "C" bezeichnet sind, eine geringere Belastung
vorliegt, was zu einem schlechten Poliervorgang des laminierten
Films SFM führt.
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Genauer gesagt, da eine hohe Belastung
auf die Bereiche aufgebracht wird, beispielsweise im Bereich R1
und R2, wo der Verformungsbetrag oder Änderungsbetrag des Polierkissens
PAD hoch ist, werden diese Bereiche rasch poliert. Im Gegensatz
hierzu, im Bereich frei von irgendwelchen Verformungen, beispielsweise
im Bereich R3, und im Fall, daß eine Verformung
in eine entgegengesetzte Richtung im Bereich zwischen vorstehenden
Mustern auftritt, ist die Belastung Null, was es schwierig macht,
diese Bereiche zu polieren. Selbst vorspringende Muster der gleichen
Größe werden
unterschiedlichen Belastungen unterworfen, sowie unterschiedlichen
Poliergeschwindigkeiten, abhängig
davon, ob es ein anderes Vorspringen des Musters gibt, welches benachbart
den genannten vorspringenden Mustern eine tragende Funktion übernimmt.
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Im Schritt S452 wird eine derartige
Belastung, welche sich abhängig
von der Lage des Polierkissens PAD ändert, berechnet, um ein zweidimensionales
Verteilungsbild der Belastung zu erhalten.
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Das zweidimensionale Verteilungsbild
der Belastung, welche auf das Polierkissen PAD einwirkt, kann aus
einer Differenz zwischen der Form des laminierten Films SFM und
der Form des Polierkissens PAD (d. h. dem zweidimensionalen Bild
der Unregelmäßigkeiten)
herausgefunden werden.
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Mit anderen Worten, das zweidimensionale Verteilungsbild
der auf das Polierkissen PAD einwirkenden Belastung wird erhalten,
indem ein numerischer Wert, der durch Subtrahieren der numerischen Daten
der Form des Polierkissens PAD von den numerischen Daten der Form
des laminier ten Films SFM erhalten wird, mit dem Elastizitätsmodul
(Elastizitätskoeffizienten)
multipliziert wird.
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Im Schritt S453 werden zweidimensionale Daten
DP3 bezüglich
der Unregelmäßigkeiten
auf der Herstellungsobjektoberfläche
nach dem Polieren auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes
der Belastung an dem Polierkissen PAD berechnet.
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Die Höhe der Herstellungsobjektoberfläche nach
dem Polieren kann wie folgt ermittelt werden: zunächst wird
ein Polierbetrag (Ångström) eines
Berechnungsobjektbereiches durch Multiplizieren der folgenden Werte
erhalten: (i) einer Polierrate (Ångström/sec), bestimmt durch das
Material der Herstellungsobjektoberfläche, dem Material des Polierkissens
und der Drehzahl des Polierkissens, etc; (ii) eines Belastungswertes
(Pascal), ausgeübt
auf das Polierkissen in dem Berechnungsobjektbereich; und (iii)
einer Polierzeit (sec). Nachfolgend wird der erhaltene Polierbetrag
von der Höhe
des Berechnungsobjektbereiches der Herstellungsobjektoberfläche vor dem
Poliervorgang subtrahiert.
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Da im Schritt S453 der Bereich, der
der höchsten
Belastung unterliegt, nämlich
der am weitesten vorstehende Bereich der Herstellungsobjektoberfläche, eine
hohe Polierrate hat, ist es möglich,
die Situation auszudrücken,
in der das Substrat eingeebnet ist. Dies schafft eine zweidimensionale
Verteilungsdatenaufstellung DP3 der Unregelmäßigkeiten der Herstellungsobjektoberfläche nach
dem Poliervorgang.
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Zurückkehrend auf die 9 und 10, so werden die zweidimensionalen Verteilungsdaten
DP3 und die gemessenen Daten D22 nach dem CMP-Prozeß dem Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 315 zugeführt.
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Das Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 315 führt eine
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den gemessenen
Daten D22 und den zweidimensionalen Daten DP3 durch, um einen Korrelationskoeffizienten
zu berechnen (Schritt S46). Der Analysevorgang von Schritt S46 ist
der gleiche wie der von Schritt S4 in 1 und
wird nicht nochmal beschrieben.
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Unter Verwendung des im Schritt S46
erhaltenen Korrelationskoeffizienten als Index führt das Parameteranpassungsteil 316 eine
Parameteranpassung derart durch, daß das Quadrat des Korrelationskoeffizienten
sich dem Maximum annähert
(Schritt S47).
-
Es sie hier angenommen, daß auf dem
Halbleitersubstrat (einer Herstellungsobjektoberfläche) ein
Film mit einem gewissen Muster ausgebildet ist, wobei die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 eine Höhenverteilung
in einer Stufe durchführt,
in der der Film bereits durch CMP poliert ist. Das Meßergebnis sind
die gemessenen Daten D22. Andererseits sind die berechneten zweidimensionalen
Verteilungsdaten der Unregelmäßigkeiten
der Herstellungsobjektoberfläche
nach dem CMP-Prozeß die
zweidimensionalen Verteilungsdaten EP3.
-
Beispielsweise werden die Polierrate
(Ångström/sec),
bestimmt durch das Material des Polierkissens, der Drehzahl des
Polierkissens etc., der Belastungswert (Pascal), der auf das Polierkissen
in dem Berechnungsobjektbereich ausgeübt wird und die Polierzeit
(sec), gesetzt im Schritt S453, so geändert, daß eine Annäherung an die gemessenen Daten
D22 erfolgt, d. h. der Korrelationskoeffizient erhöht wird.
Dies ist einer der Parameteranpassungsvorgänge nach dem CMP-Prozeß.
-
C-2. Auswirkungen
-
Bei dem Verfahren zur Simulierung
eines CMP-Prozesses und dem Simulator für einen CMP-Prozeß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
werden vor und nach dem CMP-Prozeß gemessene Daten und Simulationsdaten
verglichen, um eine Korrelation zu erhalten. Infolgedessen kann
die Einstellung von Parametern vor dem CMP-Prozeß klar von der Einstellung
von Parametern nach dem CMP-Prozeß getrennt werden, was zu einem
Simulator führt,
der verschiedene Parameter berücksichtigen
kann.
-
Dies schafft das charakteristische
Merkmal, daß,
wenn Prozeßbedingungen
geändert
werden, oder eine neue Vorrichtung hinzugefügt wird, eine Einstellung alleine
durch Durchführung
einer Feineinstellung von Parametern bewerkstelligt werden kann.
-
Zusätzlich können verschiedene Parameter, beispielsweise
Polierrate, auf das Polierkissen einwirkende Kräfte und die Polierzeit, welche
zur Berechnung beim Poliervorgang verwendet werden, überwacht
werden, indem die Korrelation zwischen den gemessenen Daten D22
nach dem CMP-Prozeß und der
berechneten zweidimensionalen Verteilungsdaten DP3 bezüglich der
Unregelmäßigkeiten
der Herstellungsobjektoberfläche
nach dem CMP-Prozeß überwacht
werden.
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D. Vierte bevorzugte Ausführungsform
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Nachfolgend wird ein Verfahren zur
Simulierung eines CMP-Prozesses und wird ein Simulator für einen
CMP-Prozeß gemäß einer
vierten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ähnliche oder gleiche Bezugszeichen, welche
in den nachfolgenden Figuren verwendet werden, bezeichnen ähnliche
Teile wie in den 1 und 2 und diese Teile werden
nicht nochmals beschrieben.
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D-1. Simulationsverfahren
und Simulator für
den CMP-Prozeß
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Ein Verfahren zur Simulierung eines CMP-Prozesses
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Ausbildung eines Simulators 4 für einen CMP-Prozeß gemäß 14 und unter Verwendung des
Flußdiagramms
von 13 beschrieben.
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Bezunehmend auf 14, so empfängt der Simulator 4 Musterdichtedaten
D1 pro Prozeß von
einer Musterdichtedatenspeichervorrichtung 10 und empfängt gemessene
Daten D3 bezüglich
einer Höhenverteilung
einer unteren abgelegten Schicht und von Höhenverteilungen vor und nach
CMP pro Prozeß von
einer Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20.
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Auf der Grundlage von Koordinatendaten, welche
in den Musterdichtedaten D1 enthalten sind, dehnt ein zweidimensionales
Verteilungsberechnungsteil 411 der Musterdichte die Musterdichtedaten
in der Art aus, daß Maschendaten
in zwei Dimensionen feldartig angeordnet werden, um ein zweidimensionales
Bild zu erhalten. Dies schafft ein zweidimensionales Verteilungsbild
DP pro Prozeß (Schritt S51).
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In den gemessenen Daten D3 bezüglich der Höhenverteilung
der Unregelmäßigkeiten
auf der unteren abgelegenen Schicht und der Höhenverteilungen der Unregelmäßigkeiten
der Halbleitervorrichtung vor und nach der Durchführung des
CMP-Prozesses, geliefert von der Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20,
ist der Zustand der Unregelmäßigkeiten auf
der Halbleitervorrichtung als ein zweidimensionales Verteilungsbild
erzeugt. Die Maschengröße des zweidimen sionalen
Verteilungsbildes DP der Musterdichte ist jedoch nicht immer identisch
zu derjenigen der Meßdaten
D3 bezüglich
der Höhenverteilung. Um
eine Einstellung derart vorzunehmen, daß das zweidimensionale Verteilungsbild
DP und die gemessenen Daten D3 die gleiche Maschengröße haben, führt ein
Mascheneinstellteil 412 eine Mascheneinstellung durch (Schritt
S52).
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Durch den genannten Mascheneinstellvorgang
paßt die
Maschengröße des zweidimensionalen
Verteilungsbildes DP der Musterdichte mit der Maschengröße der gemessenen
Daten D3 der Höhenverteilung überein und
diese beiden Daten können
miteinander verglichen werden.
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Der Mascheneinstellvorgang in dem
Mascheneinstellteil 412 ist der gleiche wie in dem Mascheneinstellteil 112 von 2 und wird nicht nochmals
beschrieben.
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Nach Beendigung der Mascheneinstellung im
Schritt S52 werden die sich ergebenden Meßdaten D31 vor dem CMP-Prozeß (vor dem
Polieren), die gemessenen Daten D32 nach dem CMP-Prozeß (nach
dem Polieren) und das zweidimensionale Verteilungsbild DP der Musterdichte
einem Höhenverteilungsberechnungsteil 413 zugeführt.
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Das Höhenverteilungsberechnungsteil 413 berechnet
eine Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der Musterdichte,
um Höhenverteilungsdaten
DP1 bezüglich
der Herstellungsobjektoberfläche
vor dem CMP-Prozeß (Schritt
S53) zu erhalten. Das Verfahren zur Berechnung der Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes DP der
Musterdichte wurde bereits unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben
und eine nochmalige Wiederholung erfolgt nicht.
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Nachfolgend addiert ein Meßdatenberechnungsteil 414 Daten
der Höhenverteilung
einer unteren abgelegten Schicht zu den Höhenverteilungsdaten DP1 bezüglich der
Herstellungsobjektoberfläche vor
dem CMP-Prozeß,
um Höhenverteilungsdaten DP11
zu erhalten, welche die Höhenverteilungsdaten der
unteren abgelegten Schicht enthalten (Schritt S54).
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Die Höhenverteilungsdaten DP11 und
die gemessenen Daten D31 vor dem CMP-Prozeß werden einem Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 416 zugeführt und
diese Daten und die gemessenen Daten D32 nach dem CMP-Prozeß werden
einem CMP-Bildberechnungsteil 415 zugeführt.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise
der Parameteranpassung vor dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Das Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 416 führt eine
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den gemessenen
Daten D31 vor dem CMP-Prozeß und
den Höhenverteilungsdaten
DP11 durch, um einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen (Schritt
S55). Der Analysevorgang im Schritt S55 ist der gleiche wie im Schritt
S4 von 1 und wird nicht
nochmals beschrieben.
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Es sei nun angenommen, daß auf einem Halbleitersubstrat
(einer Herstellungsobjektoberfläche)
ein Film mit einer gewissen Musterung ausgebildet ist, wobei die
Dicke des ausgebildeten Films ein Anpassungsparameter ist. Die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 mißt eine
Höhenverteilung
in der Stufe (dem Herstellungsschritt), in der der Film auf dem
Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Das Meßergebnis sind die gemessenen
Daten D31. Andererseits ist ein berechneter Wert auf der Grundlage
der Musterdichtedaten, wenn der Film ausgebildet wird, die Höhenverteilungsdaten
DP11.
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Von daher wird in einem Parameteranpassungsteil 417 die
Ausbildungsdicke d2 eines laminierten Films SFM, welche im Schritt
S53 gesetzt wurde, geändert,
um sich an die gemessenen Daten D31 anzunähern, d. h., um den Korrelationskoeffizienten
zu erhöhen
(Schritt S58). Dies ist eine der Parameteranpassungen vor dem CMP-Prozeß.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise
der Parameteranpassung nach dem CMP-Prozeß beschrieben.
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Das CMP-Bildberechnungsteil 415 berechnet
zweidimensionale Verteilungsdaten DP4 nach dem Polieren, welche
durch den CMP-Prozeß erhalten
worden sind, und zwar aus den Höheverteilungsdaten
DP11 der Herstellungsobjektoberfläche vor dem CMP-Prozeß, welche
die Höhenverteilungsdaten
der unteren abgelegten Schicht enthalten, sowie aus mechanischen
Parametern, wie beispielsweise Elastizitätsmodul und Elastizitätskoeffizienten
eines Polierkissens, welches im CMP-Prozeß verwendet wird (Schritt S56).
Die Arbeitsweise zur Aufnahme eines CMP-Bildes im Schritt S56 ist
die gleiche welche unter Bezug auf die 11 und 12 beschrieben
worden ist und wird nicht nochmals beschrieben.
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Die zweidimensionalen Verteilungsdaten DP4
und die Meßdaten
D32 nach dem CMP-Prozeß werden
dann dem Korrelationskoeffzientenberechnungsteil 416 zugeführt.
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Das Korrelationskoeffizientenberechnungsteil 416 führt eine
Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den gemessenen
Daten D32 und den zweidimensionalen Verteilungsdaten DP4 durch,
um einen Korrelationskoeffizienten zu berechnen (Schritt S57). Der
Analysevorgang im Schritt S57 ist der gleiche wie im Schritt S4
und er wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Unter Verwendung des im Schritt S57
erhaltenen Korrelationskoeffizienten als Index führt das Parameteranpassungsteil 417 eine
Parameteranpassung derart durch, daß sich das Quadrat des Korrelationskoeffizienten
dem Maximum annähert
(Schritt S58).
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Es sei hier angenommen, daß ein Film
auf einem Halbleitersubstrat (einer Herstellungsobjektoberfläche) mit
einem gewissen Muster ausgebildet wird, so daß die Höhenverteilungsmeßvorrichtung 20 eine
Höhenverteilung
an der Stufe (in dem Herstellungsschritt) mißt, zu der der Film bereits
durch CMP poliert worden ist. Das gemessene Ergebnis sind die gemessenen
Daten D32. Andererseits sind die berechneten zweidimensionalen Verteilungsdaten
der Unregelmäßigkeiten
an der Herstellungsobjektoberfläche
nach dem CMP-Prozeß die
zweidimensionalen Verteilungsdaten DP4.
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Daher werden beispielsweise einige
Parameter, beispielsweise die Polierrate (Å/sec), bestimmt durch das
Material des Polierkissens, der Drehzahl des Polierkissens etc.,
der Belastungswert (Pascal), der auf das Polierkissen in dem Berechnungsobjektbereich
ausgeübt
wird und die Polierzeit (sec), geschätzt im Schritt S453 ( 11) so geändert, daß eine Annäherung an
die gemessenen Daten D32 erfolgt, d.h. daß der Korrelationskoeffizient erhöht wird.
Dies ist einer der Parameteranpassungsvorgänge nach dem CMP-Prozeß.
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D-2. Auswirkungen
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Bei dem Verfahren zur Simulierung
eines CMP-Prozesses und dem Simulator für einen CMP-Prozeß in der
vierten bevorzugten Ausführungsform
werden vor und nach dem CMP-Prozeß gemessene
Daten und Simulationsdaten verglichen, um eine Korrelation zu erhalten.
Infolgedessen kann die Einstellung von Parametern vor dem CMP-Prozeß klar von
der Einstellung von Parametern nach dem CMP-Prozeß getrennt
werden, was zu einem Simulator führt,
der verschiedene Parameter berücksichtigen
kann.
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Dies schafft das charakteristische
Merkmal, daß,
wenn Prozeßbedingungen
geändert
werden oder eine neue Vorrichtung hinzugefügt wird, eine Einstellung alleine
durch Durchführen
einer Feineinstellung von Parametern bewerkstelligt werden kann.
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Zusätzlich können verschiedene Parameter wie
Polierrate, auf das Polierkissen ausgeübte Belastungen und Polierzeit,
welche zur Berechnung hinsichtlich des Poliervorganges verwendet
werden, dadurch überwacht
werden, daß die
Korrelation zwischen den gemessenen Daten D22 nach dem CMP-Prozeß und die
berechneten zweidimensionalen Verteilungsdaten DP3 bezüglich der
Unregelmäßigkeiten
auf der Herstellungsobjektoberfläche
nach dem CMP-Prozeß überwacht
werden.
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Weiterhin wird durch die Ausgestaltung,
daß die
gemessenen Daten der Höhenverteilung
der unteren abgelegten Schicht in dem jeweiligen Prozeß den Musterdichtedaten
hinzuaddiert werden, es möglich,
den Einfluß vorangehender
Prozesse mit zu berücksichtigen,
so daß eine
Simulation ermöglicht wird,
die zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit laminierter
Struktur geeignet ist.
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Beschrieben wurde ein Simulator,
der einen CMP-Prozeß unter
Berücksichtigung
verschiedener Parameter simulieren kann. Ein Berechnungsteil für eine zweidimensionale
Verteilung einer Musterdichte empfängt ein zweidimensionales Verteilungsbild
der Musterdichte. Ein Mascheneinstellteil führt eine Mascheneinstellung
der gemessenen Daten durch.
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Ein Höhenverteilungsberechnungsteil
berechnet eine Höhenverteilung
auf der Grundlage des zweidimensionalen Verteilungsbildes der Musterdichte.
Ein Korrelationskoeffizientenberechnungsteil berechnet einen Korrelationskoeffizienten
durch Durchführung
einer Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den gemessenen
Daten und den Höhenverteilungsdaten.
Nach Durchlauf durch ein Fourier-Berechnungsteil, ein Ortsfrequenzfilterteil und
ein Umkehr-Fourier-Berechnungsteil wird das zweidimensionale Verteilungsbild
der Musterdichte zu einem zweidimensionalen Verteilungsbild der Musterdichte.
Dieses Verteilungsbild läuft
weiterhin durch ein Höhenverteilungsberechnungsteil,
was zu Höhenverteilungsdaten
führt.
Der Korrelationskoeffizientenberechnungsteil berechnet einen Korrelationskoeffizienten
durch Durchführung
einer Analyse nach der Methode der kleinsten Quadrate an den Höhenverteilungsdaten
und den gemessenen Daten nach dem CMP-Prozeß.
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Die Erfindung wurde voranstehend
im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung dargestellt und
beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß im Rahmen der Erfindung eine
Vielzahl von Modifikationen und Abwandlungen möglich ist, ohne vom Umfang
der Erfindung abzuweichen, wie in den nachfolgenden Ansprüchen und
deren Äquivalenten definiert
ist.
