DE112016003809T5 - Hybrides korrektiv-bearbeitungssystem und verfahren - Google Patents

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Joshua LaRose
Brian D. Pfeifer
Vincent Lagana-Gizzo
Noel Russell
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TEL Epion Inc
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Abstract

Ein System und ein Verfahren zum Ausführen einer korrektiven Bearbeitung eines Werkstücks sind beschrieben. Das System und das Verfahren umfassen das Empfangen eines ersten Satzes von Parameterdaten von einer ersten Quelle, die diagnostisch auf wenigstens einen ersten Teil eines mikroelektronischen Werkstücks bezogen ist, und das Empfangen eines zweiten Satzes von Parameterdaten von einer zweiten Quelle, die eine andere als die erste Quelle ist, die diagnostisch auf wenigstens einen zweiten Teil des mikroelektronischen Werkstücks bezogen ist. Dann wird ein Korrekturprozess erzeugt, und ein Zielbereich des mikroelektronischen Werkstücks wird bearbeitet, indem der Korrekturprozess auf den Zielbereich unter Verwendung einer Kombination des ersten Satzes von Parameterdaten und des zweiten Satzes von Parameterdaten angewandt wird.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Application Nr. 62/208,362 vom 21. August 2015, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Das Gebiet der Erfindung betrifft im Allgemeinen Gebiete der Materialbearbeitung und die Herstellung integrierter Halbleiterschaltkreise und spezieller, jedoch nicht ausschließlich, die räumliche Korrektur verschiedener Werkstück-Attribute.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Mit dem Fortschreiten von Substratgrößen und Merkmalsskalierung bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen von einem Technologieknoten zum nächsten sowie mit der zunehmenden Komplexität der Bauteile, die von planarer in nicht planare Architektur übergehen, ist der Bedarf an fortschrittlicher Präzisionssteuerung der Merkmalsattribute auf Substraten mit großem Durchmesser stark angestiegen. Heutige Verfahren, einschließlich Strahlen-Bearbeitungssysteme sowie Nicht-Strahlen-Bearbeitungssysteme, sowie räumlich gesteuerte Plasma- und Nicht-Plasma-Bearbeitungssysteme werden für fortschrittliche korrektive Bearbeitungsansätze in Erwägung gezogen.
  • Als ein Beispiel ist die ortsspezifische Bearbeitung durch Gascluster-Ionenstrahl (GCIB; gas cluster ion beam) ein hochpräzises Verfahren zum Korrigieren von Unregelmäßigkeiten von Merkmalsattributen über einem Substrat. Auf der Grundlage von räumlich aufgelösten Merkmals-Attributdaten, wie Merkmalshöhe oder - dicke, die an verschiedenen Stellen auf einem Substrat gemessen werden, kann ein raumspezifisches Bearbeitungsverfahren angewandt werden, um Variationen in den Merkmals-Attributdaten innerhalb von Toleranzen oder annehmbaren Grenzen zu korrigieren. Diese Ansätze sind jedoch durch den Dateninhalt der Messtechnik oder - quelle begrenzt, welche die Eingangsdaten für Korrekturmaßnahmen liefern. Beispielsweise kann die verfügbare Messabdeckung an dem Umfangsrand eines Substrats mangelhaft sein. Dies gilt insbesondere, wenn ein Messverfahren für ein strukturiertes Die-Pad betrachtet wird.
  • ABRISS DER ERFINDUNG
  • Ausgestaltungen der Erfindung betreffen allgemein das Gebiet der Materialbearbeitung und der Herstellung integrierter Halbleiterschaltkreise und spezieller, jedoch nicht ausschließlich, die räumliche Korrektur verschiedener Werkstückattribute. Insbesondere wird ein hybrides System und Verfahren zur korrektiven Bearbeitung unter Verwendung von Strahlen und Nicht-Strahlen-Systemen beschrieben.
  • Gemäß einer Ausgestaltung wird ein Verfahren zum Ausführen einer korrektiven Bearbeitung eines Werkstücks beschrieben. Das Verfahren umfasst: Empfangen eines ersten Satzes von Parameterdaten von einer ersten Quelle, die sich diagnostisch auf wenigstens einen ersten Teil eines mikroelektronischen Werkstücks bezieht; Empfangen eines zweiten Satzes von Parameterdaten von einer zweiten Quelle, die eine andere ist als die erste Quelle, die sich diagnostisch auf wenigstens einen zweiten Teil des mikroelektronischen Werkstücks bezieht; Positionieren des mikroelektronischen Werkstücks in einem korrektiven Bearbeitungssystem; Erzeugen eines Korrekturprozesses; und Bearbeiten eines Zielbereichs des mikroelektronischen Werkstücks durch Anwenden des Korrekturprozesses auf den Zielbereich unter Verwendung einer Kombination des ersten Satzes von Parameterdaten und des zweiten Satzes von Parameterdaten.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung wird ein Bearbeitungssystem beschrieben, das dazu konfiguriert ist, eine korrektive Bearbeitung an einem mikroelektronischen Werkstück auszuführen. Das System umfasst einen korrektives Bearbeitungssystem, das dazu konfiguriert ist, ein Werkstück mit einem Korrekturprozess zu behandeln, und einen Multi-Process-Controller, der durch ein Programm dazu konfiguriert ist: einen ersten Satz von Parameterdaten von einer ersten Quelle zu empfangen, die sich diagnostisch auf wenigstens einen Teil eines mikroelektronischen Werkstücks bezieht; einen zweiten Satz von Parameterdaten von einer zweiten Quelle, die eine andere ist als die erste Quelle, zu empfangen, die sich diagnostisch auf wenigstens einen zweiten Teil des mikroelektronischen Werkstücks bezieht; einen Korrekturprozess zu erzeugen; und einen Zielbereich des mikroelektronischen Werkstücks durch Anwenden des Korrekturprozesses auf den Zielbereich unter Verwendung einer Kombination des ersten Satzes von Parameterdaten und des zweiten Satzes von Parameterdaten zu bearbeiten.
  • Figurenliste
  • In den Figuren zeigen:
    • 1 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einer Ausgestaltung;
    • 2A bis 2C verschiedene Parameterdaten-Bereiche auf einem zu bearbeitenden Werkstück gemäß einer Ausgestaltung;
    • 3 eine Darstellung eines korrektiven Bearbeitungssystems gemäß einer Ausgestaltung;
    • 4 eine Darstellung eines Strahlen-Bearbeitungssystems gemäß einer Ausgestaltung; und
    • 5A und 5B Darstellungen eines Nicht-Strahlen-Bearbeitungssystems gemäß einer anderen Ausgestaltung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERSCHIEDENER AUSGESTALTUNGEN
  • Verfahren und Systeme zur Durchführung einer korrektiven Bearbeitung eines Werkstücks sind in verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben. Der Fachmann wird erkennen, dass die verschiedenen Ausgestaltungen mit einem oder mehreren der speziellen Details oder mit anderen Details und/oder weiteren Verfahren, Materialien oder Komponenten ausgeführt werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Strukturen, Materialien oder Vorgänge nicht gezeigt oder im Einzelnen beschrieben, um zu verhindern, dass verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung verschleiert werden. Zum Zweck der Erläuterung sind auf ähnliche Weise bestimmte Zahlen, Materialien und Konfigurationen angegeben, um ein vollständiges Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Gleichwohl kann die Erfindung ohne bestimmte Einzelheiten ausgeführt werden. Ferner wird man verstehen, dass die verschiedenen Ausgestaltungen, die in den Figuren gezeigt sind, beispielhafte Darstellungen und nicht notwendig maßstäblich sind.
  • In der folgenden Beschreibung bezeichnet die Bezugnahme auf „eine Ausgestaltung“, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur, ein Material oder eine Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausgestaltung beschrieben ist, in wenigstens einer Ausgestaltung der Erfindung enthalten ist, diese müssen aber nicht in allen Ausgestaltungen enthalten sein. Der Ausdruck „in einer Ausgestaltung“ an verschiedenen Stellen dieser Beschreibung bezieht sich daher nicht notwendig auf dieselbe Ausgestaltung der Erfindung. Die speziellen Merkmale, Strukturen, Materialien oder Eigenschaften können auf geeignete Weise in einer oder mehreren Ausgestaltungen kombiniert werden. Verschiedene zusätzliche Schichten und/oder Strukturen können vorgesehen und/oder beschriebene Merkmale können in anderen Ausgestaltungen weggelassen werden.
  • Ein „Werkstück“ bezeichnet in diesem Kontext den Gegenstand, der erfindungsgemäß bearbeitet wird. Das Werkstück kann jegliche Materialabschnitte oder Strukturen eines Bauteils umfassen, insbesondere eines Halbleiters oder eines anderen elektronischen Bauteils, und kann z.B. eine Basis-Werkstückstruktur sein, wie ein Halbleiterwafer oder eine Schicht auf oder über einer Basis-Werkstückstruktur, wie ein Dünnfilm. Das Werkstück soll somit nicht auf irgendeine bestimmte Basisstruktur, eine untere Schicht oder eine obere Schicht, strukturiert oder unstrukturiert, begrenzt werden, sondern es soll all solche Schichten und Basisstrukturen und alle Kombinationen aus Schichten und/oder Basisstrukturen umfassen. Die folgende Beschreibung kann sich auf bestimmte Arten von Werkstücken beziehen, dient jedoch nur der Erläuterung, nicht der Begrenzung der Erfindung.
  • Wie oben teilweise beschrieben, sind bei der Korrektur oder Einstellung von Variationen von Merlanalsattributen über einem Werkstück die Korrekturansätze durch den Dateninhalt der Messtechnik oder -quelle begrenzt, welche Eingangssignale für die Korrekturmaßnahme liefern. Der Umfang der Messabdeckung, die an der Umfangskante eines Substrats vorhanden ist, kann z.B. mangelhaft sein. Dies gilt insbesondere, wenn ein Messverfahren für ein strukturiertes Die-Pad betrachtet wird.
  • Um die Korrekturfähigkeit zu verbessern, werden Verfahren und Systeme zum Durchführen einer korrektiven Bearbeitung eines Werkstücks mit verbesserter Korrekturfähigkeit in verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben. Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, zeigt 1 ein Flussdiagramm 100, das ein Verfahren zum Durchführen einer korrektiven Bearbeitung eines Werkstücks gemäß einer Ausgestaltung darstellt, und 2A zeigt eine Darstellung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche.
  • Das in dem Flussdiagramm 100 gezeigte Verfahren beginnt bei 110 mit dem Empfang eines ersten Satzes von Parameterdaten von einer ersten Quelle 215, die sich diagnostisch auf wenigstens einen ersten Teil 210 eines mikroelektronischen Werkstücks 200 bezieht, das z.B. mehrere Dies 205 aufweist. Das mikroelektronische Werkstück 200 kann z.B. ein Halbleitersubstrat oder eine Flachbildschirmanzeige oder ein entsprechendes Bauteil umfassen.
  • Bei 111 wird ein zweiter Satz Parameterdaten von einer zweiten Quelle 225 empfangen, die eine andere ist als die erste Quelle 215, die sich diagnostisch auf einen zweiten Teil 220 des mikroelektronischen Werkstücks 200 bezieht. In einer Ausgestaltung umfasst der erste Teil 210 des mikroelektronischen Werkstücks 200 einen zentralen Bereich des mikroelektronischen Werkstücks 200, und der zweite Bereich 220 des mikroelektronischen Werkstücks 200 umfasst einen Randbereich des mikroelektronischen Werkstücks 200. In einer anderen Ausgestaltung umfasst der erste Satz von Parameterdaten Daten, die sich auf ein Werkstückattribut des mikroelektronischen Werkstücks 200 beziehen, das jenseits eines vorgegebenen Abstands von dem Werkstückrand liegt (siehe 2B; Datenstellen, die als Rauten dargestellt sind), und der zweite Satz von Parameterdaten umfasst Daten, die sich auf einem Werkstückattribut des mikroelektronischen Werkstücks 200 innerhalb eines vorgegebenen Abstandes von der Werkstückkante beziehen (siehe 2C; Datenstellen, die als Rechtecke dargestellt sind). Der zweite Satz von Parameterdaten umfasst z.B. Daten bezüglich eines Werkstückattributs des mikroelektronischen Werkstücks 200 innerhalb von 20% des Werkstückdurchmessers von der Werkstückkante oder innerhalb von 10% des Werkstückdurchmessers von der Werkstückkante oder sogar innerhalb von 5% des Werkstückdurchmessers von der Werkstückkante.
  • Die erste Quelle 215, welche den ersten Satz von Parameterdaten liefert, kann Daten liefern, die auf dem mikroelektronischen Werkstück 200 oder einem anderen mikroelektronischen Werkstück der Produktion gemessen sind. Der erste Satz von Parameterdaten umfasst z.B. Daten von einem Messsatz eines strukturierten Dies. Der erste Satz von Parameterdaten, einschließlich des gemessenen Attributs, kann mit einem Mess-System erhalten werden, das mit einem korrektiven Bearbeitungssystem in-situ oder ex-situ gekoppelt ist. Das Mess-System kann jede Art von Werkstück-Diagnosesystem umfassen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf geometrische, mechanische, optische und/oder elektrische Test/Mess-Systeme. Das Messsystem kann z.B. optische digitale Profilometrie (ODP; Vermessung von Oberflächentopographien), Scatterometrie (Streustrahlungsmessung), Ellipsometrie, Reflektrometrie oder Reflexionsmessung, Interferometrie, Röntgenstrahlen-Fluoreszenz-Spektroskopie, Scannen de Elektronen-Mikroskopie (SEM), Tunnel-Elektronen-Mikroskopie (TEM), Atomkraft-Mikroskopie (AFM), eine Vier-Punkt-Sondenmessung oder jede Kombination von zwei oder mehr dieser Verfahren nutzen.
  • Das Mess-System kann z.B. ein optisches Scatterometrie-System oder Streustrahlungs-Mess-System umfassen. Das Scatterometrie-System kann ein Scatterometer umfassen, einschließlich ein Strahlenprofil-Ellipsometer und ein Strahlenprofil-Reflektometer, welche im Handel erhältlich sind von Therma-Wave, Inc. (1250 Reliance Way, Fremont, CA 94539) oder Nanometrics, Inc. (1550 Buckeye Drive, Milpitas, CA 95035). Zusätzlich kann z.B. das in-situ-Mess-System ein integriertes optisches digitales Profilometer (iODP; zur Vermessung von Oberflächentopographien)-Scatterometermodul umfassen, das zum Messen von Messdaten auf einem Werkstück konfiguriert ist.
  • Der erste Satz von Parameterdaten kann an zwei oder mehr Stellen des mikroelektronischen Werkstücks 200 gemessen werden. Diese Daten können ferner für ein oder mehrere Werkstücke erfasst und gesammelt werden. Das eine oder die mehreren Werkstücke können z.B. eine Kassette mit Werkstücken umfassen. Der erste Satz von Parameterdaten wird an zwei Stellen auf wenigstens einem der Werkstücke gemessen und kann z.B. an mehreren Stellen auf jedem der Werkstücke erfasst werden. Danach werden die mehreren Stellen auf jedem der mehreren Werkstücke von den gemessenen Stellen auf nicht gemessene Stellen mit Hilfe einer Ausgleichsrechnung (Data Fitting) ausgedehnt. Die Ausgleichsrechnung kann z.B. eine Interpolation (linear oder nicht linear) oder eine Extrapolation (linear oder nicht linear) oder eine Kombination der beiden umfassen.
  • Die zweite Quelle 225, die den zweiten Satz von Parameterdaten liefert, kann z.B. simulierte Daten, empirisch bestimmte Daten oder gemessene Daten unabhängig von dem ersten Parameterdatensatz bereitstellen. Die simulierten Daten können z.B. durch ein Computermodell erzeugte Daten umfassen. Zusätzlich können die empirisch ermittelten Daten Daten umfassen, die aufgrund vergangener Erfahrungen, Experimente, Betrachtungen, Simulationen oder Messungen erzeugt oder erfasst wurden. Der zweite Satz von Parameterdaten kann interpolierte oder extrapolierte Daten aus einer anderen Datenquelle als der erste Satz von Parameterdaten umfassen. Die Erfinder haben erkannt, dass die Interpolation oder Extrapolation des ersten Satzes von Parameterdaten bei der Vorhersage des Verhaltens oder der Attribute des zweiten Teils 220 des mikroelektronischen Werkstücks 200 nicht präzise ist.
  • Der erste und der zweite Satz von Parameterdaten können geometrische, mechanische, elektrische und/oder optische Parameter in Bezug auf das mikroelektronische Werkstück 200, einer auf dem mikroelektronischen Werkstück 200 gebildeten Schicht oder Unterschicht und/oder jedes Teils eines Bauteils auf dem mikroelektronischen Werkstück 200 umfassen. Das gemessene Attribut kann z.B. eine Filmdicke, eine Oberflächen- und/oder Grenzflächen-Rauigkeit, eine Oberflächenverunreinigung, eine Merkmalstiefe, eine Grabentiefe, eine Durchkontaktierungstiefe, eine Merkmalsbreite, eine Grabenbreite, eine Durchkontaktierungsbreite, eine kritische Abmessung (CD; Critical Dimension), eine Oberflächenrauigkeit oder einen elektrischen Widerstand oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Merkmale umfassen.
  • Im Schritt 112 wird dann das mikroelektronische Werkstück 200 in ein korrektives Bearbeitungssystem eingebracht. In Schritt 113 wird ein Korrekturprozess erzeugt, und in Schritt 114 wird ein Zielbereich des mikroelektronischen Werkstücks 200 bearbeitet, indem der Korrekturprozess auf den Zielbereich unter Verwendung einer Kombination des ersten Satzes von Parameterdaten und des zweiten Satzes von Parameterdaten angewandt wird. Der Zielbereich des mikroelektronischen Werkstücks 200 kann die gesamte freiliegende Oberfläche des mikroelektronischen Werkstücks 200 oder einen Teil der freiliegenden Oberfläche des mikroelektronischen Werkstücks umfassen.
  • In verschiedenen Ausgestaltungen ist das korrektive Bearbeitungssystem ein Strahlen-Bearbeitungssystem, und der Korrekturprozess erzeugt einen Bearbeitungsstrahl, wobei das Anwenden des Korrekturprozesses das Bestrahlen eines Strahlen-Scanmusters auf dem Zielbereich mit dem Bearbeitungsstrahl umfasst. Die Bearbeitung kann das Scannen des mikroelektronischen Werkstücks 200 mit dem Bearbeitungsstrahl oder das Scannen des Bearbeitungsstrahls über das mikroelektronische Werkstück 200 umfassen. Der Bearbeitungsstrahl kann ferner einen neutralen Strahl, einen Strahl geladener Partikel, einen Gascluster-Strahl (GCB) oder einen Gascluster-Ionenstrahl (GCIB) oder jeden Teil hiervon oder jede Kombination hiervon umfassen.
  • In alternativen Ausgestaltungen ist das korrektive Bearbeitungssystem ein Nicht-Strahlen-Bearbeitungssystem. Das korrektive Bearbeitungssystem ist z.B. ein Ätzsystem und der Korrekturprozess umfasst das Erzeugen einer Gasphasen-Umgebung, wobei das Anwenden des Korrekturprozesses das Einbringen des mikroelektronischen Werkstücks 200 in die Gasphasen-Bearbeitungsumgebung und das Aussetzen des Zielbereichs dieser Umgebung umfasst. Zusätzlich ist das Ätzsystem z.B. ein Plasma-Ätzsystem.
  • Durch Verwenden des korrektiven Bearbeitungssystems kann eine Eigenschaft des Korrekturprozesses räumlich moduliert werden, gestützt auf wenigstens teilweise die Parameterdaten, als eine Funktion der Position auf dem mikroelektronischen Werkstück 200, um ein Zielprofil eines Werkstückattributs zu erhalten. Der Korrekturprozess kann einen Ätzprozess, einen Abscheidungsprozess, einen Aufwachsprozess, einen Glättungsprozess, einen Dotierungsprozess, einen Modifikationsprozess, oder jede Kombination von zwei oder mehr dieser Prozesse umfassen, um ein Zielprofil eines Werkstückattributs auf dem mikroelektronischen Werkstück 200 zu erhalten.
  • Wenn der erste und der zweite Satz von Parameterdaten erhalten und kombiniert wurde, um einen Übersatz (oder eine Übermenge; superset) der Parameterdaten zu erzeugen, wird der Übersatz der Parameterdaten an einen Controller zum Berechnen von Korrekturdaten und zum Erzeugen des Korrekturprozesses geliefert. Der Übersatz von Parameterdaten kann zwischen dem Messsystem und dem Controller über eine physische Verbindung (z.B. ein Kabel) oder über eine drahtlose Verbindung oder eine Kombination hieraus übertragen werden. Die Parameterdaten können ferner über ein Intranet oder eine Internetverbindung kommuniziert werden. Der Übersatz der Parameterdaten kann ferner zwischen dem Messsystem und dem Controller über ein computerlesbares Medium übertragen werden.
  • Korrekturdaten für die korrektive Bearbeitung des Werkstücks werden berechnet. Spezieller können die Korrekturdaten unter Verwendung des Anfangsprofils und Zielprofils für das gemessene Attribut berechnet werden. Die Korrekturdaten für ein gegebenes Werkstück können eine Prozessbedingung zur Modulation einer Eigenschaft des korrektiven Bearbeitungssystems umfassen, wie die Dosis oder einen Prozessparameter (z.B. Temperatur), als eine Funktion der Position auf dem Werkstück, um eine Änderung zwischen den Parameterdaten des eingehenden Anfangsprofils und des Zielprofils für das gegebene Werkstück zu erreichen. Die Korrekturdaten für ein gegebenes Werkstück können z.B. das Ermitteln einer Prozessbedingung für den Einsatz des korrektiven Bearbeitungssystems umfassen, um eine Ungleichmäßigkeit der Parameterdaten für das gegebene Werkstück zu korrigieren. Alternativ können die Korrekturdaten für ein gegebenes Werkstück z.B. das Ermitteln einer Prozessbedingung für den Einsatz des korrektiven Bearbeitungssystems umfassen, um eine bestimmte beabsichtigte Ungleichmäßigkeit der Parameterdaten für das gegebene Werkstück zu erzeugen.
  • Mit Bezug auf 3 wird ein Bearbeitungssystem 300 gemäß verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben, das dazu konfiguriert ist, eine korrektive Bearbeitung an einem mikroelektronischen Werkstück auszuführen. Das Bearbeitungssystem 300 umfasst ein korrektives Bearbeitungssystem 310, das dazu konfiguriert ist, ein mikroelektronisches Werkstück mit einem Korrekturprozess zu behandeln, und einen Multi-Process-Controller 320 mit einer Datenschnittstelle 330, die programmierbar dazu konfiguriert ist: einen ersten Satz von Parameterdaten von einer ersten Quelle 331 zu erhalten, die diagnostisch auf wenigstens einen ersten Teil eines mikroelektronischen Werkstücks bezogen ist; einen zweiten Satz von Parameterdaten von einer zweiten Quelle 332 zu erhalten, die eine andere ist als die erste Quelle 331, die diagnostisch auf wenigstens einen zweiten Teil des mikroelektronischen Werkstücks bezogen ist; einen Korrekturprozess zu erzeugen; und einen Zielbereich des mikroelektronischen Werkstücks durch Anwenden des Korrekturprozesses auf den Zielbereich unter Verwendung einer Kombination des ersten Satzes von Parameterdaten und des zweiten Satzes von Parameterdaten zu bearbeiten. Der Multi-Process-Controller 320 kann auch eine Schnittstelle zu weiteren Datenquellen 333, 334 aufweisen.
  • Das Bearbeitungssystem 300 kann ein räumliches Modulationssystem umfassen, das dazu konfiguriert ist, eine angewandte Eigenschaft des Korrekturprozesses räumlich zu modulieren, gestützt auf wenigstens teilweise den ersten und den zweiten Satz von Parameterdaten, als eine Funktion der Position auf dem mikroelektronischen Werkstück, um ein Zielprofil eines Werkstückattributs zu erhalten. Das Bearbeitungssystem 300 kann ferner ein Messsystem umfassen, das dazu konfiguriert ist, wenigstens den ersten Satz von Parameterdaten für ein oder mehrere mikroelektronische Werkstücke zu erfassen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung umfasst das korrektive Bearbeitungssystem 310 ein Strahlen-Bearbeitungssystem. Wie in 4 gezeigt, ist ein Gascluster-Ionenstrahl (GCIB)-Bearbeitungssystem 400 gemäß einer Ausgestaltung beschrieben. Das GCIB-Bearbeitungssystem 400 umfasst insbesondere eine GCIB-Quelle 401 mit einer Düsenanordnung 410, die dazu konfiguriert ist, ein Primärgas durch die Düsenanordnung 410 in ein Vakuumgefäß 402 einzuführen, um einen Gascluster-Strahl zu erzeugen. Ein Ionisator 412 ist stromabwärts der Düsenanordnung 410 angeordnet und dazu konfiguriert, den Gascluster-Strahl zu ionisieren, um einen GCIB zu erzeugen.
  • Das GCIB-Bearbeitungssystem 400 umfasst ferner eine Werkstück-Haltevorrichtung 450, auf der ein Werkstück 452, das bearbeitet werden soll, befestigt und innerhalb des Vakuumgefäßes 402 gescannt wird. Das Vakuumgefäß 402 umfasst drei miteinander verbundene Kammern, nämlich eine Quellenkammer 404, eine Ionisierungs/Beschleunigungs-Kammer 406 und eine Prozesskammer 408, um ein Gehäuse mit reduziertem Druck vorzusehen. Die drei Kammern werden auf geeignete Betriebsdrücke durch eine oder mehrere Vakuum-Pumpensysteme evakuiert. In den drei verbundenen Kammern 404, 406, 408 kann ein Gascluster-Strahl in der ersten Kammer (Quellenkammer 404) erzeugt werden, während ein GCIB in der zweiten Kammer (Ionisierungs/Beschleunigungs-Kammer 406) gebildet wird, in der der Gascluster-Strahl ionisiert und beschleunigt wird. Dann kann der beschleunigte GCIB in der dritten Kammer (Prozesskammer 408) verwendet werden, um das Werkstück 452 zu behandeln. Das Vakuumgefäß 402 kann auch eine Druckzellenkammer 455 umfassen. Die Druckzellenkammer 455 ist mit einem inerten Gasversorgungssystem (in 4 nicht gezeigt) gekoppelt, das ein Hintergrundgas in die Druckzellenkammer 455 führt, um den Druck in der Druckzellenkammer 455 anzuheben.
  • Das GCIB-Bearbeitungssystem 400 kann ferner eine Sekundärgas-Quelle 425, 435, 445 umfassen, wobei die Sekundärgas-Quelle 425, 435, 445 ein Sekundärgasversorgungssystem 422, 432, 442 umfasst, welches ein Sekundärgas zuführt, sowie eine Sekundärgas-Steuereinrichtung 420, 430, 440, die die Strömung des Sekundärgases steuert, welches stromabwärts der Düsenanordnung 410 in das GCIB-Bearbeitungssystem 400 eingespritzt wird. In einer Ausgestaltung ist die Sekundärgas-Quelle 425 so angeordnet, dass sie das Sekundärgas in die Quellenkammer 404 stromabwärts des Ausgangs 411 der Düsenanordnung 410 zuführt. In einer anderen Ausgestaltung ist die Sekundärgas-Quelle 435 so angeordnet, dass sie das Sekundärgas in die Ionisierungs/Beschleunigungs-Kammer 406 stromabwärts eines Skimmers 412 zuführt. In einer anderen Ausgestaltung ist die Sekundärgas-Quelle 445 so angeordnet, dass sie das Sekundärgas in die Prozesskammer 408 stromabwärts einer Endöffnung 460 zuführt. In einer anderen Ausgestaltung kann jede Kombination der Sekundärgas-Quellen 425, 435, 445 verwendet werden.
  • In einer anderen Ausgestaltung ist die Sekundärgas-Quelle 445 so angeordnet, dass sie das Sekundärgas in die Prozesskammer 408 stromabwärts der Endöffnung 460 und entlang eines Weges zuführt, der den GCIB an einer Stelle schneidet, welche um einen Abstand 470 von der freiliegenden Oberfläche des Werkstücks 452 entfernt ist (das Sekundärgas wird z.B. bei oder in der Nähe eines Auftreffbereichs des GCIB auf das Substrat in die Prozesskammer 408 gerichtet). Der Abstand 470 kann ein Abstand von weniger als 10 mm, weniger als 5 mm, weniger als 2 mm oder im Wesentlichen null sein (das Sekundärgas kann ein Strahl sein, der den GCIB auf der freiliegenden Oberfläche des Substrats schneidet).
  • Die Sekundärgas-Steuervorrichtung 420, 430, 440 kann mit einem oder mehreren Strömungssteuerventilen, Strömungssensoren oder Drucksensoren gekoppelt sein. Die Sekundärgas-Steuervorrichtung 420, 430, 440 kann auch einen Druck (z.B. einen Gesamtdruck oder Staudruck), mit dem das Sekundärgas eingespritzt wird, oder eine Strömungsrate des Sekundärgases oder eine Kombination hiervor steuern.
  • Weitere Details hinsichtlich des Aufbaus des Gascluster-Ionenstrahl-Systems finden sich in der US-Patentanmeldung Nr. 2010/0193701A1 mit dem Titel „Multiple Nozzle Gas Cluster Ion Beam System“ vom 23. April 2009 und in der US-Patentanmeldung 2010/0193472A1 mit dem Titel „Multiple Nozzle Gas Cluster Ion Beam Processing System and Method of Operating“ vom 26. März 2010; der Inhalt dieser Anmeldung wird hierin ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst das korrektive Bearbeitungssystem 310 ein Nicht-Strahlen-Bearbeitungssystem. In den 5A und 5B ist ein korrektives Bearbeitungssystem 500 für die Gasphasen-Behandlung eines mikroelektronischen Werkstücks 525 gezeigt. Das System 500 umfasst eine Prozesskammer 510 zum Bearbeiten eines Werkstücks 525 in einer Nicht-Plasma- oder Plasma-Vakuumumgebung, eine Werkstück-Haltevorrichtung 520, die in der Prozesskammer 510 angeordnet und dazu eingerichtet ist, das Werkstück 525 zu halten, ein Temperatur-Steuersystem 550, das mit der Werkstück-Haltevorrichtung 520 gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, die Temperatur der Werkstück-Haltevorrichtung 520 auf einer oder mehreren vorgegebenen Temperaturen zu halten, ein Gas-Verteilungssystem 530, das mit der Prozesskammer 510 gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, ein oder mehrere Prozessgase in die Prozesskammer 510 zuführen, und eine Steuereinrichtung 560, die mit dem Temperatur-Steuersystem 550 operativ gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, die Temperatur der Werkstück-Haltevorrichtung 520 zu steuern.
  • Während dies nicht gezeigt ist, kann die Prozesskammer 510 eine oder mehrere Elektroden umfassen, an die Hochfrequenz (RF; Radio Frequency)-Energie angelegt wird, um ein Plasma zu erzeugen und zu verändern. Das Gas-Verteilungssystem 530 kann z.B. in eine obere Elektrode eingebettet sein, und die Werkstück-Haltevorrichtung 520 kann als eine Vorspannungs-Elektrode dienen. Ein Energie-Koppelelement kann auch vorgesehen werden, einschließlich einer induktiv gekoppelten Antenne und einer Mikrowellen-Frequenz-betriebenen Antenne.
  • Die Prozesskammer 510 kann eine Vakuumpumpe 540 zum Evakuieren von Prozessgasen aus der Prozesskammer 510 umfassen. Die Prozesskammer 510 kann ferner einen entfernt angeordneten Plasmagenerator oder einen entfernt angeordneten Radikalen-Generator umfassen, die dazu eingerichtet sind, die Prozesskammer mit angeregten, radikalen oder metastabilen Spezies oder Kombinationen hiervon zu versorgen.
  • Die Werkstück-Haltevorrichtung 520 kann verschiedene Funktionen zum thermischen Steuern und Bearbeiten von Werkstücken 525 bereitstellen. Die Werkstück-Haltevorrichtung 520 umfasst ein oder mehrere Temperatursteuerelemente, die dazu eingerichtet sind, eine Temperatur des Werkstücks 520 einzustellen und/oder zu erhöhen.
  • Wie in 5B gezeigt, kann die Werkstück-Haltevorrichtung 520 wenigstens einen Fluidkanal 522 umfassen, um ein Wärmeübertragungsfluid hindurchzuleiten und eine Temperatur der Werkstück-Haltevorrichtung 520 zu verändern. Die Werkstück-Haltevorrichtung 520 kann ferner wenigstens ein Widerstands-Heizelement 524 umfassen. Multi-Zonen-Kanäle und/oder -Heizelemente können verwendet werden, um die räumliche Gleichmäßigkeit des Heizens und Kühlens des Werkstücks 525 einzustellen und zu steuern. Wenigstens ein Widerstands-Heizelement 524 kann z.B. mehrere Heizelement-Zonen mit einer Auflösung entsprechend einem Die oder einer kleineren Auflösung umfassen.
  • Eine Energiequelle 558 ist mit dem wenigstens einen Widerstands-Heizelement 524 zur Zuführung von elektrischem Strom gekoppelt. Die Energiequelle 558 kann eine Gleichstrom-Energiequelle oder eine Wechselstrom-Energiequelle umfassen. Das wenigstens eine Widerstands-Heizelement 524 kann ferner in Reihe oder parallel geschaltet sein.
  • Ein Wärmeübertragungsfluid-Verteiler 552 ist angeordnet, um die Strömung des Wärmeübertragungsfluids durch den oder die mehreren Fluidkanäle 522 zu pumpen und zu überwachen. Der Wärmeübertragungsfluid-Verteiler 552 kann Wärmeübertragungsfluid aus einem ersten Wärmeübertragungsfluid-Vorratsbad 554 bei einer ersten Wärmeübertragungsfluid-Temperatur und/oder aus einem zweiten Wärmeübertragungsfluid-Vorratsbad 556 bei einer zweiten Wärmeübertragungsfluid-Temperatur ziehen. Der Verteiler 552 kann Wärmeübertragungsfluid aus dem ersten und dem zweiten Fluidbad 554, 556 mischen, um eine Zwischentemperatur zu erhalten. Der Wärmeübertragungsfluid-Verteiler 552 kann ferner eine Pumpe, eine Ventilanordnung, eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung und einen Fluidtemperatursensor umfassen, um Wärmeübertragungsfluid bei einer vorgegebenen Temperatur zuzuführen, zu verteilen und zu mischen.
  • Die Werkstück-Haltevorrichtung 520 kann ferner ein Werkstück-Klemmsystem 550 umfassen, um das Werkstück mit einer Klemmelektrode 525 an die Werkstück-Haltevorrichtung zu klemmen, sowie ein rückwärtiges Gasversorgungssystem zum Zuführen eines Wärmeübertragungsgases zur Rückseite des Werkstücks.
  • Die Werkstück-Haltevorrichtung 520 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Temperatursensoren überwacht werden. Das Temperatursteuersystem 550 der Substrat-Haltevorrichtung kann ferner die Temperaturmessung als Feedback verwenden, um die Temperatur der Werkstück-Haltevorrichtung 520 zu steuern. Wenigstens eines der folgenden kann eingestellt werden, um eine Änderung der Temperatur der Werkstück-Haltevorrichtung 520 und/oder der Temperatur des Werkstücks 525 zu erreichen: eine Fluidströmungsrate, eine Fluidtemperatur, ein Wärmeübertragungsgas-Typ, eine Wärmeübertragungsgas-Druck, eine Klemmkraft, ein Strom oder eine Spannung durch das Widerstands-Heizelement, ein Strom oder eine Polarität eines thermoelektrischen Bauteils etc.
  • Obwohl nur bestimmte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben wurden, wird der Fachmann leicht verstehen, dass viele Modifikationen der Ausgestaltungen möglich sind, ohne von der Lehre und den Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. All diese Modifikationen sollen somit vom Gegenstand der Erfindung umfasst sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • US 2010/0193701 A1 [0034]
    • US 2010/0193472 A1 [0034]

Claims (20)

  1. Verfahren zum Ausführen einer korrektiven Bearbeitung eines Werkstücks, das Verfahren umfassend: Empfangen eines ersten Satzes von Parameterdaten von einer ersten Quelle, die sich diagnostisch auf wenigstens einen ersten Teil eines mikroelektronischen Werkstücks bezieht; Empfangen eines zweiten Satzes von Parameterdaten von einer zweiten Quelle, die eine andere ist als die erste Quelle, die sich diagnostisch auf wenigstens einen zweiten Teil des mikroelektronischen Werkstücks bezieht; Anordnen des mikroelektronischen Werkstücks in einem korrektiven Bearbeitungssystem; Erzeugen eines Korrekturprozesses; und Bearbeiten eines Zielbereichs des mikroelektronischen Werkstücks durch Anwenden des Korrekturprozesses auf den Zielbereich unter Verwendung einer Kombination des ersten Satzes von Parameterdaten und des zweiten Satzes von Parameterdaten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mikroelektronische Werkstück ein Halbleitersubstrat oder eine Flachbildschirmanzeige oder ein entsprechendes Bauteil umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das korrektive Bearbeitungssystem ein Strahlen-Bearbeitungssystem ist und der Korrekturprozess das Erzeugen eines Prozessstrahls umfasst und wobei das Anwenden des Korrekturprozesses das Bestrahlen des Zielbereichs mit dem Bearbeitungsstrahl entlang eines Strahl-Scan-Musters umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bearbeiten umfasst: Scannen des mikroelektronischen Werkstücks mit dem Bearbeitungsstrahl; oder Scannen des Bearbeitungsstrahls über das mikroelektronische Werkstück.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Bearbeitungsstrahl einen neutralen Strahl, einen Strahl geladener Partikel, einen Gascluster-Strahl (GCB) oder einen Gascluster-Ionenstrahl (GCIB) oder einen Teil hiervon oder Kombinationen hiervon umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das korrektive Bearbeitungssystem ein Ätzsystem ist und der Korrekturprozess das Erzeugen einer Gasphasen-Bearbeitungsumgebung umfasst und wobei das Anwenden des Korrekturprozesses das Einbringen des mikroelektronischen Werkstücks in die Gasphasen-Bearbeitungsumgebung und das Aussetzen des Zielbereichs dieser Umgebung umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Ätzsystem ein Plasma-Ätzsystem ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Teil des mikroelektronischen Werkstücks einen zentralen Bereich des mikroelektronischen Werkstücks umfasst und der zweite Teil des mikroelektronischen Werkstücks einen Randbereich des mikroelektronischen Werkstücks umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Parameterdaten Daten in Bezug auf ein Werkstückattribut des mikroelektronischen Werkstücks jenseits eines vorgegebenen Abstands von der Werkstückkante umfasst und der zweite Satz von Parameterdaten Daten in Bezug auf ein Werkstückattribut des mikroelektronischen Werkstücks innerhalb des vorgegebenen Abstands von der Werkstückkante umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Parameterdaten Daten umfasst, die auf dem mikroelektronischen Werkstück oder einem anderen mikroelektronischen Werkstück der Produktion gemessen wurden und wobei der zweite Satz von Parameterdaten simulierte Daten, empirisch ermittelte Daten oder unabhängig von dem ersten Satz von Parameterdaten gemessene Daten umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Parameterdaten Daten von einem Messsatz eines strukturierten Dies umfasst und der zweite Satz von Parameterdaten mit dem ersten Satz von Parameterdaten aus einer alternativen Quelle kombiniert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: räumliches Modulieren einer angewandten Eigenschaft des Korrekturprozesses gestützt auf wenigstens teilweise die Parameterdaten, als eine Funktion der Position auf dem mikroelektronischen Werkstück, um ein Zielprofil eines Werkstückattributs zu erhalten.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der erste Satz von Parameterdaten oder der zweite Satz von Parameterdaten oder beide Werkstückattributdaten sind, einschließlich eine Filmdicke, eine Oberflächenrauigkeit, eine Oberflächenverunreinigung, eine Merkmalstiefe, eine Grabentiefe, eine Durchkontaktierungstiefe, eine Merkmalsbreite, eine Grabenbreite, eine Durchkontaktierungsbreite, eine kritische Abmessung (CD), eine Oberflächenrauigkeit oder ein elektrischer Widerstand oder eine Kombination von zwei oder mehr dieser.
  14. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Korrekturprozess einen Ätzprozess, einen Abscheidungsprozess, einen Aufwachsprozess, einen Glättungsprozess, einen Dotierprozess, einen Modifikationsprozess oder eine Kombination aus zwei oder mehr dieser umfasst, um ein Zielprofil eines Werkstückattributs des mikroelektronischen Werkstücks zu erhalten.
  15. Bearbeitungssystem, das konfiguriert ist zum Ausführen einer korrektiven Bearbeitung an einem mikroelektronischen Werkstück, umfassend: ein korrektives Bearbeitungssystem, das zum Behandeln eines Werkstücks mit einem Korrekturprozess konfiguriert ist; und ein Multi-Prozess-Controller, der durch Programmierung dazu konfiguriert ist: einen ersten Satz von Parameterdaten von einer ersten Quelle zu erhalten, die sich diagnostisch auf wenigstens einen ersten Teil eines mikroelektronischen Werkstücks bezieht; einen zweiten Satz von Parameterdaten von einer zweiten Quelle zu erhalten, die eine andere als die erste Quelle ist und die sich diagnostisch auf wenigstens einen zweiten Teil des mikroelektronischen Werkstücks bezieht; einen Korrekturprozess zu erzeugen; und einen Zielbereich des mikroelektronischen Werkstücks durch Anwenden des Korrekturprozesses auf den Zielbereich unter Verwendung einer Kombination des ersten Satzes von Parameterdaten und des zweiten Satzes von Parameterdaten zu bearbeiten.
  16. System nach Anspruch 15, wobei das korrektive Bearbeitungssystem ein Strahlen-Bearbeitungssystem ist und der Korrekturprozess das Erzeugen eines Bearbeitungsstrahls umfasst und wobei das Anwenden des Korrekturprozesses das Bestrahlen des Zielbereichs mit dem Bearbeitungsstrahl entlang eines Strahl-Scan-Musters umfasst.
  17. System nach Anspruch 15, wobei das korrektive Bearbeitungssystem ein Ätzsystem ist und der Korrekturprozess das Erzeugen einer Gasphasen-Bearbeitungsumgebung umfasst und wobei das Anwenden des Korrekturprozesses das Einbringen des mikroelektronischen Werkstücks in die Gasphasen-Bearbeitungsumgebung und das Aussetzen des Zielbereichs gegenüber dieser Umgebung umfasst.
  18. System nach Anspruch 15, wobei der erste Satz von Parameterdaten Daten umfasst, die an dem mikroelektronischen Werkstück oder einem anderen mikroelektronischen Werkstück der Produktion gemessen wurden und wobei der zweite Satz von Parameterdaten simulierte Daten, empirisch ermittelte Daten oder unabhängig von dem ersten Satz von Parameterdaten gemessene Daten umfasst.
  19. System nach Anspruch 16, wobei das korrektive Bearbeitungssystem umfasst: ein räumliches Modulationssystem, das dazu konfiguriert ist, eine angewandte Eigenschaft des Korrekturprozesses räumlich zu modulieren, gestützt auf wenigstens teilweise den ersten und den zweiten Satz von Parameterdaten als eine Funktion der Position auf dem mikroelektronischen Werkstück, um ein Zielprofile eines Werkstückattributs zu erhalten.
  20. System nach Anspruch 15, ferner umfassend: ein Messsystem, das dazu konfiguriert ist, wenigstens den ersten Satz von Parameterdaten von einem oder mehreren mikroelektronischen Werkstücken zu erfassen.
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