JP2023052695A - 製品ユニットの製造プロセスのシーケンスの最適化 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023052695000001
【課題】製品ユニットの製造のための一連のプロセスを最適化するための方法を提供する。
【解決手段】方法は、パフォーマンスパラメータ（フィンガープリント）の測定結果を記録されたプロセス特性（コンテキスト）と関連付け（４０６）、製品ユニット上で既に実行されたシーケンス内の前のプロセス特性（コンテキスト）を取得し（４０８）、製品ユニットで実行されるシーケンスの後続プロセス特性（コンテキスト）を取得し（４１０）、得られた特性を使用して、一連の以前及び後続のプロセスに関連付けられた製品ユニットの予測性能パラメータを決定し（４１２）、決定された予測性能パラメータに基づいて、製品ユニットに対して実行されるシーケンスの第１の将来のプロセスに対する第１の修正を決定する（４１４、４１６）。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えばリソグラフィ技術による半導体デバイスウエハの製造に使用可能な、製品ユニットの製造のための一連のプロセスを最適化する方法に関する。本発明は、関連するコンピュータープログラム及びコンピュータープログラム製品、ならびに装置にも関する。
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その場合、代わりにマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成される回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、１つ、又はいくつかのダイを含む）に転写することができる。パターンの転写は、典型的には、基板上に設けられた放射線感受性材料（レジスト）の層への画像化によるものである。一般に、単一の基板には、連続的にパターン化された隣接するターゲット部分のネットワークが含まれる。これらのターゲット部分は、一般に「フィールド」と呼ばれる。ウェーハは、半導体製造施設（ファブ）のさまざまな装置を介して、バッチ又はロットで処理される。集積回路は、各層でリソグラフィ装置によって実行されるリソグラフィステップと、リソグラフィステップの間に実行される他の製造プロセスにより、層ごとに構築される。
画像化ステップの前に、さまざまな化学的及び／又は物理的処理ステップを使用して、パターニングのために層を形成し、準備する。画像化ステップがパターンを定義した後、さらなる化学的及び／又は物理的処理ステップがパターンを介して機能し、集積回路の機能的フィーチャを作成する。イメージングと処理のステップは、集積回路を構築するために多層プロセスで繰り返される。
基板上のパターンの正確な配置は、リソグラフィによって生成される可能性のある回路コンポーネントやその他の製品のサイズを縮小するための主要な課題である。特に、既に配置された基板上のフィーチャを正確に測定するという課題は、高い歩留まりで作業デバイスを製造するために十分な精度でフィーチャの連続層を正確に重ね合わせるための重要なステップである。いわゆるオーバーレイは、一般に、今日のサブミクロン半導体デバイスでは数十ナノメートル以内、最も重要な層では数ナノメートルまで達成する必要がある。
その結果、最新のリソグラフィ装置は、ターゲット位置で基板を実際に露光又はパターン化するステップの前に、広範な測定又は「マッピング」操作を伴う。いわゆる高度な位置合わせモデルは、処理ステップ及び／又はリソグラフィ装置自体によって引き起こされるウェーハ「グリッド」の非線形歪みをより正確にモデリング及び修正するために開発され続けている。ただし、露光中にすべてのディストーションを修正できるわけではなく、そのようなディストーションの原因を可能な限り追跡して排除することが重要である。
最新の多層リソグラフィプロセスと製品は非常に複雑であるため、処理に起因する問題を根本原因までさかのぼることは困難である。従って、ウェーハの完全性の監視と適切な修正戦略の設計は、時間と労力を要する作業である。
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際特許出願ＷＯ２０１５０４９０８７は、工業プロセスに関する診断情報を取得する方法を開示している。リソグラフィプロセスの実行中の段階で位置合わせデータ又は他の測定が行われ、位置ずれを表すオブジェクトデータ又は各ウェーハ全体に空間的に分布するポイントで測定される他のパラメータが取得される。オーバーレイ及びアライメントの残留物は、通常、フィンガープリントとして知られるウェーハ全体にわたるパターンを示す。このオブジェクトデータは、多変量解析を実行して多次元空間内のウェーハを表すベクトルのセットを１つ以上のコンポーネントベクトルに分解することにより、診断情報を取得するために使用される。産業プロセスに関する診断情報は、成分ベクトルを使用して抽出される。後続のウェーハの工業プロセスのパフォーマンスは、抽出された診断情報に基づいて制御できる。
半導体製造では、単純な制御ループを使用して、クリティカルディメンション（ＣＤ）性能パラメータのフィンガープリントを修正できる。通常、フィードバック機構は、スキャナー（リソグラフィ装置の一種）をアクチュエータとして使用して、ウェーハあたりのドーズ量を制御する。同様に、オーバーレイパフォーマンスパラメータオーバーレイの場合、処理ツールによって誘発されるフィンガープリントは、スキャナーアクチュエーターを調整することで修正できる。
しかしながら、このようなアプローチの欠点は、修正の粒度に制限があることである。ロットの各ウェーハは同じ修正を取得する、即ち、ロットレベルの修正がある。さらに、利用可能なアクチュエーター（スキャナーやエッチャーなど）の中で最も適切なものだけが、擾乱フィンガープリントの修正に使用される。
ウェーハ間のばらつきはロット内に存在し、リソプロセス全体（ＣＭＰ／蒸着／コーティング／露光／現像／エッチング／蒸着／など）の最適化は、利用可能なセンサ、計測データ、及び修正を行うためのアクチュエータの自由度の観点から最善ではない。
本発明者らは、一連のプロセスを最適化する方法を考案した。例えば、リソグラフィ技術によるデバイスの製造に使用して、エッチング後のＣＤに対する堆積厚さの変化やエッチャーのフィンガープリントなどのフィンガープリントの悪影響を低減し、それによって上記の関連する課題の１つ以上を回避又は少なくとも緩和しながら歩留まりを向上させることができる。
第１の態様における本発明は、製品ユニットの製造のためのプロセスのシーケンスを最適化する方法を提供し、この方法は：
（ａ）製品ユニット上で既に実行された前記シーケンス内の前のプロセスの特性を取得することと、
（ｂ）前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内の後続プロセスの特性を取得することと、
（ｃ）取得された特性を使用して、前記シーケンスの前記前のプロセス及び前記後続プロセスに関連付けられた前記製品ユニットの予測性能パラメータを決定することと、
（ｄ）決定された予測性能パラメータに基づいて、前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内の第１の将来のプロセスに対する第１の修正を決定することと（４１４）、を含む。
前記予測性能パラメータを決定するステップ（ｃ）は、
（ｃ１）複数の製品ユニット上で実行される前記シーケンス内のプロセスの記録された特性を取得するステップと、
（ｃ２）前記複数の製品ユニットから各製品ユニットの性能パラメータの測定結果を取得するステップと、
（ｃ３）前記性能パラメータの測定結果をそれぞれの記録された特性に関連付けるステップと、
（ｃ４）前記取得された特性を使用して、前記記録された特性に対応する前記性能パラメータの測定結果を取得することにより、前記シーケンスの前記前のプロセス及び前記後続プロセスに関連付けられた前記製品ユニットの前記予測性能パラメータを決定するステップと、を含む。
第２の態様における本発明は、適切なコンピュータ装置で実行されると、コンピュータ装置に第１の態様の方法を実行させるコンピュータ可読命令を含むコンピュータープログラムを提供する。
第３の態様の本発明は、第２の態様のコンピュータープログラムを含むコンピュータープログラム製品を提供する。
第４の態様の本発明は、第１の態様の方法のステップを実行するように特に適合された装置を提供する。
ここで、添付図面を参照して、例として本発明の実施形態を説明する。
半導体デバイスの生産設備を形成する他のツールとリソグラフィ装置を示す。
本発明の実施形態による、一連のプロセスの記録された特性に関連付けられている性能パラメータの測定結果の高レベルのフロー図を示している。
本発明の実施形態による、図２のシーケンス内の２つのプロセスに対する修正を決定及び適用する高レベルのフロー図を示す。
本発明の実施形態による方法のフローチャートである。
本明細書で開示される方法を実施するのに有用なコンピューティング装置を示す。
本発明の実施形態を詳細に説明する前に、本発明の実施形態を実施することができる例示的な環境を提示することは有益である。
図１の１００は、大量のリソグラフィ製造プロセスを実施する産業施設の一部としてのリソグラフィ装置ＬＡを示している。本実施例では、製造プロセスは、半導体ウェーハなどの基板上の半導体製品（集積回路）の製造に適合している。当業者は、このプロセスの変形で異なるタイプの基板を処理することにより、多種多様な製品を製造できることを理解するであろう。半導体製品の生産は、純粋に今日の商業的重要性の高い例として使用されている。
リソグラフィ装置（又は略して「リソツール」１００）内では、測定ステーションＭＥＡが１０２で示され、露光ステーションＥＸＰが１０４で示されている。制御ユニットＬＡＣＵは１０６で示されている。この例では、各基板が測定ステーションと露光ステーションを訪れ、パターンが適用される。例えば、光学リソグラフィ装置では、投影システムを使用して、調整された放射及び投影システムを使用して、パターニングデバイスＭＡから基板に製品パターンを転写する。これは、放射線感受性レジスト材料の層にパターンの画像を形成することにより行われる。
本明細書で使用される「投影システム」という用語は、屈折、反射、反射屈折、磁気、電磁気、及び静電光学システム、又は使用される露光放射又は液浸液の使用や真空の使用など、その他の要因の場合に適切なそれらの組み合わせを含む、あらゆるタイプの投影システムを包含すると広く解釈されるべきである。パターニングＭＡデバイスは、パターニングデバイスによって透過又は反射される放射ビームにパターンを付与するマスク又はレチクルであってもよい。よく知られている動作モードには、ステッピングモードとスキャンモードがある。よく知られているように、投影システムは、さまざまな方法で基板及びパターニングデバイスの支持及び位置決めシステムと協力して、基板全体の多くのターゲット部分に所望のパターンを適用することができる。固定パターンを持つレチクルの代わりに、プログラム可能なパターニングデバイスを使用することができる。放射線は、例えば、深紫外線（ＤＵＶ）又は極紫外線（ＥＵＶ）波帯の電磁放射線を含んでもよい。本開示は、他のタイプのリソグラフィプロセス、例えばインプリントリソグラフィ、及び例えば電子ビームによる直接描画リソグラフィにも適用可能である。
リソグラフィ装置制御ユニットＬＡＣＵは、様々なアクチュエータ及びセンサのすべての動き及び測定を制御し、装置に基板Ｗ及びレチクルＭＡを受け入れさせ、パターニング動作を実施させる。ＬＡＣＵは、装置の動作に関連する所望の計算を実施するための信号処理及び計算能力も含む。実際には、制御ユニットＬＡＣＵは多くのサブユニットのシステムとして実現され、各サブユニットは、装置内のサブシステム又はコンポーネントのリアルタイムのデータ取得、処理、及び制御を処理する。
パターンが露光ステーションＥＸＰで基板に適用される前に、基板は測定ステーションＭＥＡで処理され、さまざまな準備ステップが実行される。準備ステップには、レベルセンサを使用して基板の表面高さをマッピングし、アライメントセンサを使用して基板上のアライメントマークの位置を測定することが含まれる。アライメントマークは、通常、規則的なグリッドパターンで配置される。ただし、マークの作成が不正確であり、処理中に発生する基板の変形により、マークは理想的なグリッドから外れる。従って、装置が非常に高い精度で正しい位置に製品の特徴を印刷する場合、基板の位置と向きの測定に加えて、実際にアライメントセンサは基板領域全体の多くのマークの位置を詳細に測定する必要がある。
リソグラフィ装置ＬＡは、それぞれが制御ユニットＬＡＣＵによって制御される位置決めシステムを備えた２つの基板テーブルを有する、いわゆるデュアルステージタイプのものであってもよい。１つの基板テーブル上の１つの基板が露光ステーションＥＸＰで露光されている間に、別の基板を測定ステーションＭＥＡで他の基板テーブルにロードして、さまざまな準備ステップを実行できる。従って、アライメントマークの測定は非常に時間がかかり、２つの基板テーブルを用意することで、装置のスループットを大幅に向上させることができる。位置センサＩＦが測定ステーション及び露光ステーションにある間、基板テーブルの位置を測定できない場合、両方のステーションで基板テーブルの位置を追跡できるようにするために、第２の位置センサが提供されてもよい。リソグラフィ装置ＬＡが、２つの基板テーブルを有するいわゆるデュアルステージタイプである場合、露光ステーションと測定ステーションは、基板テーブルを交換できる別個の場所であり得る。ただし、これは可能な配置の１つに過ぎず、測定ステーションと露光ステーションをそれほど明確にする必要はない。例えば、前露光測定段階中に測定ステージが一時的に結合される単一の基板テーブルを有することが知られている。本開示は、どちらのタイプのシステムにも限定されない。
製造施設内で、装置１００は、装置１００によるパターニングのために感光性レジスト及び他のコーティングを基板Ｗに塗布するコーティング装置１０８（ＣＯＡ）も含む「リソセル」又は「リソクラスター」の一部を形成する。装置１００の出力側には、露光されたパターンを物理的レジストパターンに現像するためのベーキング装置１１０及び現像装置１１２が設けられている。これらのすべての装置間で、基板ハンドリングシステムが基板を支持し、それらをある装置から次の装置に移す。「トラック」と総称されることが多いこれらの装置は、それ自体がリソグラフィ制御装置ＬＡＣＵを介してリソグラフィ装置を制御する監視制御システムＳＣＳによって制御されるトラック制御装置の制御下にある。従って、異なる装置を操作して、スループットと処理効率を最大化できる。監視制御システムＳＣＳは、各パターン基板を作成するために実行するステップの定義を詳細に提供するレシピ情報Ｒを受け取る。
リソセルでパターンが適用及び現像されると、パターン化された基板１２０は、１２２、１２４、１２６に示されているような他の処理装置に移される。広範囲の処理ステップが、典型的な製造施設のさまざまな装置によって実装されている。例示の目的として、この実施形態の装置１２２はエッチングステーション（ＥＴＣ）であり、装置１２４はエッチング後熱アニーリングステップ（ＡＮＮ）を実行する。さらなる物理的及び／又は化学的処理ステップは、さらなる装置１２６などに適用される。実際のデバイスを作成するには、材料の堆積（ＤＥＰ）、表面材料特性の変更（酸化、ドーピング、イオン注入など）、化学機械研磨（ＣＭＰ）など、多くの種類の操作が必要になる場合がある。装置１２６は、実際には、１つ以上の装置で実行される一連の異なる処理ステップを表してもよい。
よく知られているように、半導体デバイスの製造では、適切な材料とパターンを使用してデバイス構造を基板上に層ごとに構築するために、このような処理を何度も繰り返す。従って、リソクラスターに到着する基板１３０は、新たに準備された基板であってもよく、又はこのクラスタ又は別の装置全体で以前に処理された基板であってもよい。同様に、必要な処理に応じて、装置１２６を離れる基板１３２は、同じリソグラフィクラスタでの後続のパターニング動作のために戻されるか、異なるクラスタでのパターニング動作のために運ばれるか、又はダイシングとパッケージングのために送られる完成品であり得る。
製品構造の各層には、異なる一連のプロセスステップが必要であり、各層で使用される装置１２６はタイプが完全に異なっていてもよい。さらに、装置１２６によって適用される処理ステップが名目上同じ場合でも、大規模施設では、異なる基板上でステップ１２６を実行するために並行して動作するいくつかの同一と思われる機械があり得る。これらのマシン間のセットアップ又は障害のわずかな違いは、異なる基板に異なる方法で影響を与えることを意味する。エッチング（装置１２２）などの各層に比較的共通のステップでさえ、名目上は同一であるがスループットを最大化するために並行して動作するいくつかのエッチング装置によって実施することができる。実際には、さらに、異なる層は、エッチングされる材料の詳細に応じた異なるエッチングプロセス、例えば化学エッチング、プラズマエッチング、及び例えば異方性エッチングなどの特別な要件を必要とする。
前のプロセス及び／又は後続のプロセスは、前述のように他のリソグラフィ装置で実行されてもよく、異なるタイプのリソグラフィ装置で実行されてもよい。例えば、解像度やオーバーレイなどのパラメータが非常に要求されるデバイス製造プロセスの一部のレイヤーは、要求の少ない他のレイヤーよりも高度なリソグラフィーツールで実行できる。従って、一部の層は液浸型リソグラフィーツールで露光され、他の層は「ドライ」ツールで露光される。ＤＵＶ波長で動作するツールで露光される層もあれば、ＥＵＶ波長放射を使用して露光される層もある。
リソグラフィ装置によって露光される基板が正しく一貫して露光されるように、露光された基板を検査して、後続の層間のオーバーレイエラー、線の太さ、限界寸法（ＣＤ）などの特性を測定することが望ましい。従って、リソセルＬＣが配置される製造施設は、リソセルで処理された基板Ｗの一部又はすべてを受け取る計測システムＭＥＴも含む。計測結果は、直接又は間接的に監視制御システム（ＳＣＳ）１３８に提供される。エラーが検出された場合、特に同じバッチの他の基板がまだ露光されるのに十分な速度で測定をすぐに実行できる場合、後続の基板の露光に対して調整が行われる可能性がある。また、すでに露光している基板は、歩留まりを改善するために剥がして再加工するか、廃棄することができ、それにより欠陥があることが知られている基板のさらなる処理の実行を回避する。基板の一部のターゲット部分のみに欠陥がある場合、良好なターゲット部分のみにさらされる。
図１には、製造プロセスの所望の段階で製品のパラメータの測定を行うために提供されるメトトロジ装置１４０（ＭＥＴ）も示されている。現代のリソグラフィ製造設備におけるメトトロジ装置の一般的な例は、散乱計、例えば角度分解散乱計又は分光散乱計であり、装置１２２でのエッチングの前に１２０で現像された基板の特性を測定するために適用され得る。メトトロジ装置１４０を使用して、例えば、オーバーレイ又はクリティカルディメンション（ＣＤ）などの重要な性能パラメータが、現像されたレジストの特定の精度要件を満たさないことが決定され得る。エッチングステップの前に、現像されたレジストを剥離し、リソクラスターを通して基板１２０を再処理する機会が存在する。これもよく知られているように、監視制御システムＳＣＳ及び／又は制御ユニットＬＡＣＵ１０６が経時的に小さな調整１６６を行うことにより、装置１４０からの計測結果１４２を使用して、リソクラスターのパターニング動作の正確な性能を維持でき、これにより製品が仕様から外れ、再作業が必要になるリスクを最小限に抑える。もちろん、メトトロジ装置１４０及び／又は他のメトトロジ装置（図示せず）を適用して、処理済み基板１３２、１３４、及び入ってくる基板１３０の特性を測定することができる。
従来、半導体メーカーはプロセススレッドを作成し、そのプロセススレッドでウェーハを保持しようとしていた。スレッドとは、ファブ内の一連のプロセスを進行するときにウェーハが処理される特定のツールのシーケンスである。その後、すべてのウェーハが一定のフィンガープリントを取得し、ロットごとの修正を行ってフィンガープリントを制御できる。最高のスループットを得るには、プロセスフローを一切使用しないことが最適である。実際には、すべてのウェーハを同じツールで処理することはできない。特に、エッチングツールの各チャンバを個別のツールと見なす場合は、ロット内のウェーハを、例えば６つのエッチングチャンバに分割できるため、それはできない。各チャンバはわずかに異なるフィンガープリントを引き起こす場合がある。例えば、スループットが非常に重要な半導体メモリデバイスの処理では、ロット内のさまざまなウェーハを、さまざまなエッチングツール及び１つのエッチングツールのさまざまなチャンバで処理できる。
本発明の実施形態は、個々のプロセスの性能パラメータ（例えば、エッチング後のオーバーレイ及びＣＤフィンガープリント）への寄与を切り離す。これは、多くの異なるスレッドについて得られたパフォーマンスパラメータの結果（フィンガープリント）を記録することによって行われる。パフォーマンスパラメータの結果（フィンガープリント）は、安定性プロセスよりも短い時間スケールで生成される。この方法は、統計的方法を使用して、パフォーマンスモデルのコンテキストを取得できる。例えば、スレッド：コートツール＃１＋スキャナーツール＃３＋エッチングツール＃１＋デポジットツール＃１２は、ＣＤ均一性最適化アプリケーションによって使用され、フィンガープリントを予測するパフォーマンスモデルＣＤ（１，３，１，１２）を取得する。
コンテキスト（ウェーハごとのスレッドなど）にさまざまなバリエーションがある場合、パフォーマンス測定（オーバーレイ／ＣＤフィンガープリント）を特定のコンテキストパラメーター（ツールＩＤ（＃）、ツールパラメーターなど）に関連付けることができる。特定のコンテキストから、リソグラフィプロセス全体の（エッチング後の）予測されたパフォーマンスを引き出すことができるコンテキストパフォーマンスモデルが作成される。このようなモデルの作成については、図２を参照して以下で説明する。
このようなコンテキストからパフォーマンスへのモデルは、後続のプロセスステップ（次のレイヤーなど）でプロセス（スキャナーやエッチングなど）を修正できるため、非常に有用である。
モデルが作成されると、ファブで進行中のウェーハ上のフィンガープリントを修正するために使用できる。ウェーハの前のスレッドを記録し、露光後プロセスを含むプロセスの寄与を予測すると、ａ）基板の履歴及びｂ）後の処理のＣＤ／オーバーレイへの寄与を考慮して露光修正を計算することができる。
例えば、プロセスＮ－１までのコンテキストがわかっていれば、プロセスＮ＋１によるオーバーレイフィンガープリントデルタを予測でき、次に、予測されたオーバーレイフィンガープリントデルタとプロセスＮ＋Ｍ（エッチング）に適用される予想される修正に基づいてプロセスＮ（露光）を修正できる。
従って、プロセスごとに修正を適用する作動は、ウェーハの履歴と将来のプロセス特性に基づいて進化する。すべての修正はウェーハごとに行われ、ウェーハ間のばらつきが最小限に抑えられる。この戦略を採用すると、マルチツール修正の可能性を最大限に活用することができる（ウェーハごと、同様のコンテキストを持つウェーハのグループごと）。
図２は、製品ユニットの製造プロセスのシーケンスの記録された特性に関連付けられているパフォーマンスパラメータの測定結果の高レベルのフロー図を示す。図２及び３に示すこの例では、製品ユニットは半導体デバイスのウェーハである。プロセスの特性はコンテキストデータである。コンテキストデータは、ツール識別子や測定されたプロセスパラメーターなど、製品ユニットの処理に関する１つ以上のパラメータを表す。また、この例では、パフォーマンスパラメータの測定結果は測定されたフィンガープリントである。従って、性能パラメータは、ウェーハ全体で測定された１つ又は複数のパラメータを表すオブジェクトデータのウェーハ全体での変動のフィンガープリントを含む。
図２を参照すると、一連のプロセス２０２がウェーハ上で実行される。プロセスには、２０４で、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）、堆積（ＤＥＰ）、熱アニール（ＡＮＮ）及びレジストコート（ＣＯＡ）が含まれる。このプロセスには、２０６で、複数のスキャナーツールでの露光（ＥＸＰ）、２０８で、複数のエッチングツール（異なるエッチングチャンバを含む）でのエッチング（ＥＴＣ）、２１０で、ＣＤ及びオーバーレイ測定のエッチング後検査（ＡＥＩ）などのメトロロジ（ＭＥＴ）が含まれる。これらのプロセスは、同じ参照ラベル（ＣＯＡ、ＥＸＰ、ＥＴＣなど）を持つ図１に示されているプロセスに対応する。
セットアップアプリケーション２１２は、多くのウェーハ上で実行されるシーケンス２０２のプロセス２０４（例えば、ＣＭＰ／ＤＥＰ／ＡＮＮ／ＣＯＡ）、２０６（ＥＸＰ）、２０８（ＥＴＣ）の記録された特性を取得する。例えば、堆積コンテキストはプロセス２０４から取得され、露光コンテキストはプロセス２０６から取得され、エッチングコンテキストはプロセス２０８から取得される。堆積フィンガープリントは、フィルムの厚さが利用できないため、本発明の用途の例として使用される。堆積されるアモルファスカーボン層は、ウェーハ全体及び堆積チャンバごとに厚さが異なってもよい。測定ツールは、屈折率（ｎ）と消衰係数（ｋ）の薄膜光学特性に関連する厚さと硬度を区別できない。
セットアップアプリケーション２１２は、コンテキストが記録された多くのウェーハから各ウェーハの性能パラメータの測定結果を取得する。例えば、エッチング後検査ＣＤ（ＡＥＩ ＣＤ）は、メトトロジツール２１０から取得される。
セットアップアプリケーション２１２は、それぞれの記録されたコンテキストでＡＥＩ ＣＤを取得する。例えば、これは、デポジション、スキャナ、及びエッチングのフィンガープリントを計算し、１つ又は複数のデータベースにコンテキストごとにフィンガープリントを保存することによって行われる。従って、２１４はＣＭＰ／ＤＥＰ／ＡＮＮ／ＣＯＡコンテキストごとのＣＤフィンガープリントを含むデータベースであり、２１６は露光コンテキストごとのＣＤフィンガープリントを含むデータベースであり、２１８は露光コンテキストごとのエッチングチャンバーフィンガープリントを含むデータベースである。３つの個別のデータベースとして示されているが、１つのデータベース又はコンピューターメモリのマトリックスに格納するなど、他の適切なストレージスキームを使用してもよい。
図３は、図２のシーケンス２０２におけるウェーハの製造のための２つのプロセスに対する修正を決定及び適用する高レベルのフロー図を示している。修正の決定は、ウェーハ上で実行された前のプロセス３０４と実行される将来のプロセス３０６、３０８の両方の特性に基づく。
ＣＤ均一性（ＣＤＵ）最適化アプリケーション３２０は、シーケンス３０２において既にウェーハに実行された前のプロセス３０４（例えば、ＤＥＰ）の特性（例えば、堆積コンテキスト）を取得する。
ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０は、ウェーハ上で実行されるシーケンス３０２の後続プロセス３０６（ＥＸＰ）の特性（露光コンテキスト）を取得する。この例では、エッチング最適化アプリケーション３３４は、ウェーハ上で実行されるシーケンス２０２の別の後続プロセス３０８（ＥＴＣ）の特性（エッチングコンテキスト）も取得する。ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０は、使用可能ないくつかの露光及びエッチングツールのコンテキストを取得し、特定のツールセットを介してスケジュールされる可能性のあるいくつかの潜在的なプロセススレッドのフィンガープリントを予測することができる。修正は、予測されるフィンガープリントが最も少ない潜在的なプロセススレッドに対して決定できる。あるいは、潜在的なプロセススレッドごとに異なる修正を決定し、最も実用的又は効果的な修正を選択できる。
ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０は、取得された特性を使用して、前のプロセス３０４及び後続のプロセス３０６、３０８のシーケンスに関連付けられたウェーハの予測性能パラメータ（この例ではフィンガープリント）を決定する。この実施形態では、これは、取得されたコンテキストを使用して、記録されたコンテキストに対応する測定されたフィンガープリントを取得することにより行われる。次に、ウェーハ上で既に実行されているプロセスと、将来実行される後続のプロセスを考慮して、取得された測定フィンガープリントを組み合わせて、予測フィンガープリントを生成する。
この例では、ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０は、堆積コンテキストを使用して、データベース２１４を照会（３２０から２１４に向かう矢印で表される）する。クエリに応答して、堆積フィンガープリントがデータベース２１４から取得（２１４から３２０に戻る矢印で表される）される。
ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０は、露光コンテキストを使用して、データベース２１６を照会（３２０から２１６に向かう矢印によって表される）する。クエリに応じて、露光フィンガープリントがデータベース２１６から取得（２１６から３２０に戻る矢印で表される）される。
エッチング最適化アプリケーション３３４は、エッチングコンテキストを使用して、データベース２１８を照会（３３４から２１８に向かう矢印で表される）する。クエリに応じて、データベース２１８から露光フィンガープリントが取得（２１８から３３４に戻る矢印で表される）される。
ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０及びエッチング最適化アプリケーション３３４は別個のアプリケーションとして説明されているが、それらは１つのアプリケーションの一部であってもよく、又はそれ自体がいくつかのソフトウェアアプリケーション又はプログラムに分割されてもよい。
ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０は、前のプロセス３０４及び後続のプロセス３０６、３０８のシーケンス３０２に関連するウェーハの予測されたフィンガープリント（すなわち、性能パラメータ）を決定する。アプリケーション３２０は、堆積フィンガープリント３２２及び露光フィンガープリント３３０を評価する。予測されたフィンガープリントは、堆積フィンガープリントと露光フィンガープリントの線形組み合わせ３２４である。予測されたフィンガープリントは、線量感度３３２と組み合わされ（３２６）、スキャナ線量修正が計算される（３２８）。このようにして、ＣＤＵ最適化アプリケーション３２０は、決定された予測フィンガープリントに基づいて、ウェーハ上で実行されるシーケンス３０２内の第１将来プロセス３０６（ＥＸＰ）に対する第１修正を決定する。修正は、３２０から３０６に向かう矢印で表されるように、ウェーハがそのプロセスにさらされたときに露光プロセス３０６に適用される。
エッチング最適化アプリケーション３３４は、前のプロセス３０４及び後続のプロセス３０６、３０８のシーケンス３０２に関連するウェーハの予測されたフィンガープリント（すなわち、性能パラメータ）を決定する。アプリケーション３３４は、エッチングフィンガープリント３３６を評価する。予測されたフィンガープリントは、将来のエッチングプロセスのための修正３３８を計算するために使用される。このようにして、エッチング最適化アプリケーション３３４は、決定された予測されたフィンガープリントに基づいて、ウェーハ上で実行されるシーケンスの最初の将来プロセス（ＥＸＰ）に続く第２の将来プロセス３０８（ＥＴＣ）に対する第２の修正を決定する。３３４から３０８に向かう矢印によって表されるように、エッチングレシピをエッチングツールに送信することにより、ウェーハがそのプロセスにかけられるとき、修正がエッチングプロセス３０８に適用される。
図４は、本発明の実施形態による、製品ユニットの製造のための一連のプロセスを最適化する方法のフローチャートである。
図４に加えて図２及び３を参照すると、この方法には以下のステップがある：
４０２：メトトロジツール２１０から、多くのウェーハに実行されたプロセス２０４（例：ＣＭＰ／ＤＥＰ／ＡＮＮ／ＣＯＡ）、２０６（ＥＸＰ）、２０８（ＥＴＣ）で記録されたコンテキストを取得する。
４０４：メトロロジツール２１０から、多くのウェーハのうちの各ウェーハの測定されたフィンガープリント（すなわち、性能パラメータの測定結果）を取得する。
４０６：測定されたフィンガープリントをそれぞれの記録されたコンテキストに関連付ける。ステップ４０２～４０６は、図２に関連して上記で説明されている。結果は、データベース２１４、２１６、２１８である。
４０８：ウェーハに既に実行されているシーケンスの前のプロセス３０４のコンテキストを取得する（例：ＤＥＰ）。
４１０：ウェーハ上で実行されるシーケンス内の１つ又は複数の後続プロセス３０６、３０８（ＥＸＰ、ＥＴＣ）のコンテキストを取得する。
４１２：得られたコンテキストを使用して、前後のプロセスのシーケンスに関連付けられたウェーハの予測されたフィンガープリントを決定する。この実施形態では、これは、取得されたコンテキストを使用して、記録されたコンテキストに対応する測定されたフィンガープリントを取得することにより行われる。このステップは、シーケンス内のプロセスの複数のコンテキストのフィンガープリントの統計分析からモデルを導出することを含み得る。
４１４：決定された予測されたフィンガープリントに基づいて、ウェーハ上で実行されるシーケンス３０２内の将来のプロセス３０６（ＥＸＰ）に対する第１の修正３２８を決定する。
４１６：この例では、決定された予測フィンガープリントに基づいて、ウェーハ上で実行されるシーケンス３０２で、第１の将来プロセス３０６（ＥＸＰ）に続く第２の将来プロセス３０８（ＥＴＣ）に対する第２の修正３３８を決定する。第１の修正３２８は、第２の将来のプロセス３０８（ＥＴＣ）に関連する予測フィンガープリントの複数のツール（例えば平均）にわたる変動に関係し、第２の修正３３８は特定のツール３０８（例えばエッチングチャンバ）の変動に関係する。従って、修正は、個々のツールレベル（ここではスキャナとエッチャーを使用）で最適に分散された修正に基づいている。例えば、スキャナは平均エッチングフィンガープリントを修正するが、エッチャーの修正はチャンバ間の変動をゼロに近づける。
４１８：決定された第１の修正３２８及び第２の修正３３８をウェーハ上のシーケンスのプロセス３０６、３０８に適用する。ステップ４０８～４１８は、図３に関連して上述されている。
スキャナとエッチャーの間で修正を分割することの利点は、より多くの自由度が得られることである。エッチング段階と前のスキャナ段階の両方で特定のフィンガープリントを補償することは有利である。最後のステップであるエッチャーを補償することもできるが、これらのフィンガープリントの一部はエッチャーでは補償できないことがわかる。エッチャーは何を補償でき、スキャナは何を補償できるかを検討する必要がある。スキャナにはほとんどの自由度がある。特定のフィンガープリントについては、エッチャーが補償に優れている。幸いなことに、修正されるフィンガープリントの種類を引き起こしているのは、エッチャーでもある。エッチャーが引き起こしているフィンガープリントがわかっている場合、それはエッチャーでのフィンガープリントを修正でき、フィンガープリントはゼロになる傾向がある。
エッチャーを作動させる例は、エッチチャックの温度プロファイルを変更することである。ＣＤの場合、チャックに温度プロファイルを設定している。オーバーレイの場合、外側のリングを上下に移動させる。これは、ウェーハのエッジでの電界の方向に影響する。従って、事実上、ウェーハのエッジはリングで延長され、これもエッチングされる。リングの高さは、ウェーハの上部に合わせて調整できる。リングを上下に動かすと、ウェーハのエッジのオーバーレイが影響を受ける。
従って、実施形態は、スキャナ及びエッチングツールの両方をアクチュエータとして使用し、特定のウェーハルーティングを必要とせずにエッチング後のフィンガープリントを最小化するように、個々の作動努力を共同最適化する。例えば。平均的なエッチャーの寄与は、スキャナの作動時に考慮される。エッチングプロセスをどれだけ変更できるかという制約により、エッチャーの作動が制限要因となり、スキャナでの平均エッチャーの寄与が考慮される場合、エッチャーは、平均エッチング寄与に対するチャンバ依存デルタのみを修正すればよい。
実施形態は、層の厚さを明示的に測定することなく、エッチング後のＣＤに関する堆積ツール層の厚さの変化を推定することを可能にする。
粒度の修正は、ロットレベルではなくウェーハレベルで可能になる。
実施形態は、エッチャー、ＣＭＰ、ＲＴＡ、レジストスピン、コートなどの複数のファブ処理ツールからのコンテキスト情報を使用する。これらのツールによってレジスト層に生成されたオーバーレイフィンガープリントは、フィンガープリントの原因となっているツール又はツールチャンバーごとに正確に測定できる。
実施形態の利点には、より高い歩留まり、利用可能な情報の効率的な集約による計測時間の短縮、より効率的な作動、及び専用のウェーハルーティングの必要性が含まれる。
このアプローチのさらなる利点は、専用のウェーハルーティングの必要がないことである。
本発明の実施形態は、上述のように、製品ユニットの製造プロセスのシーケンスを最適化する方法を記述する機械可読命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータープログラムを使用して実装され得る。このコンピュータープログラムは、図１の制御ユニットＬＡＣＵ又は他の何らかのコントローラなどのコンピューティング装置内で実行することができる。そのようなコンピュータープログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気又は光ディスク）も提供され得る。
本開示のさらなる実施形態は、以下の番号付き条項のリストに開示されている：
１．製品ユニットの製造のためのプロセスのシーケンスを最適化するための方法であって、
（ａ）製品ユニット上で既に実行された前記シーケンス内の前のプロセスの特性を取得することと（４０８）、
（ｂ）前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内の後続プロセスの特性を取得することと（４１０）、
（ｃ）取得された特性を使用して、前記シーケンスの前記前のプロセス及び前記後続プロセスに関連付けられた前記製品ユニットの予測性能パラメータを決定することと（４１２）、
（ｄ）決定された予測性能パラメータに基づいて、前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内の第１の将来のプロセスに対する第１の修正を決定することと（４１４）、を含む方法。
２．前記予測性能パラメータを決定するステップ（ｃ）は、前記シーケンス内のプロセスの複数の特性に対する性能パラメータの複数の測定結果の統計分析からモデルを導出することを含む、条項１に記載の方法。
３．前記予測性能パラメータを決定するステップ（ｃ）は、
（ｃ１）複数の製品ユニット上で実行される前記シーケンス内のプロセスの記録された特性を取得するステップと（４０２）、
（ｃ２）前記複数の製品ユニットから各製品ユニットの性能パラメータの測定結果を取得するステップと（４０４）、
（ｃ３）前記性能パラメータの測定結果をそれぞれの記録された特性に関連付けるステップと（４０６）、
（ｃ４）前記取得された特性を使用して、前記記録された特性に対応する前記性能パラメータの測定結果を取得することにより、前記シーケンスの前記前のプロセス及び前記後続プロセスに関連付けられた前記製品ユニットの前記予測性能パラメータを決定するステップと（４１２）、を含む、条項１に記載の方法。
４．前記特性は、製品ユニットの処理の１つ以上のパラメータを表すコンテキストデータを含む、条項１～３のいずれかに記載の方法。
５．前記性能パラメータは、製品ユニットにわたって測定された１つ以上のパラメータを表すオブジェクトデータの製品ユニットにわたる変動のフィンガープリントを含む、条項１～４のいずれかに記載の方法。
６．前記製品ユニット上の前記シーケンス内のプロセスに、決定された第１の修正を適用するステップをさらに含む、条項１～５のいずれかに記載の方法。
７．決定された予測性能パラメータに基づいて、前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内の第２の将来のプロセスに対する第２の修正を決定するステップ（４１６）をさらに含む、条項１～６のいずれかに記載の方法。
８．前記製品ユニット上の前記シーケンス内のプロセスに、決定された第２の修正を適用するステップをさらに含む、条項７に記載の方法。
９．前記第１の修正は、前記第２の将来のプロセスに関連する前記決定された予測性能パラメータの複数のツールにわたる変動に関連し、
前記第２の修正は、特定のツールの変動に関連する、条項７又は８に記載の方法。
１０．製品ユニットが基板である、条項１～９のいずれかに記載の方法。
１１．前記前のプロセスは、プロセス：化学機械研磨、堆積、熱アニール、及びレジストコートから選択される製品ユニットに対するプロセスを含む、条項１～１０のいずれかに記載の方法。
１２．前記第１又は第２の将来のプロセスは、製品ユニットの露光を含む、条項１～１１のいずれかに記載の方法。
１３．前記第１又は第２の将来のプロセスは、製品ユニットのエッチングを含む、条項１～１２のいずれかに記載の方法。
１４．適切なコンピュータ装置で実行されると、コンピュータ装置に条項１～１３のいずれかに記載の方法を実行させるコンピュータ可読命令を含むコンピュータープログラム。
１５．条項１４に記載のコンピュータープログラムを含むコンピュータープログラム製品。
この制御ユニットＬＡＣＵには、図５に示すコンピュータアセンブリを含めることができる。コンピュータアセンブリは、本発明による装置の実施形態における制御ユニットの形態の専用コンピュータであってもよく、あるいは、リソグラフィ装置を制御する中央コンピュータであってもよい。コンピュータアセンブリは、コンピュータ実行可能コードを含むコンピュータープログラム製品をロードするために配置されてもよい。これにより、コンピュータープログラム製品がダウンロードされるときに、コンピュータアセンブリが、レベルセンサ及びアライメントセンサＡＳ、ＬＳの実施形態を備えたリソグラフィ装置の前述の使用を制御することが可能になり得る。
プロセッサ５２７に接続されたメモリ５２９は、ハードディスク５６１、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）５６２、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）５６３、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５６４などのいくつかのメモリコンポーネントを備えてもよい。前述のすべてのメモリコンポーネントが存在する必要はない。さらに、前述のメモリコンポーネントがプロセッサ５２７又は互いに物理的に近接していることは必須ではない。それらは離れた場所にある場合がある。
プロセッサ５２７はまた、例えばキーボード５６５又はマウス５６６などのある種のユーザインターフェースに接続されてもよい。タッチスクリーン、トラックボール、音声変換器、又は当業者に知られている他のインターフェースも使用することができる。
プロセッサ５２７は、読み取りユニット５６７に接続することができ、読み取りユニット５６７は、例えば、データを読み取るように構成される。コンピュータ実行可能コードの形式で、状況によっては、ソリッドステートドライブ５６８やＣＤＲＯＭ５６９などのデータキャリアにデータを保存する。また、当業者に知られているＤＶＤ又は他のデータキャリアを使用してもよい。
プロセッサ５２７は、紙に出力データを印刷するためにプリンタ５７０に接続されてもよく、ディスプレイ５７１、例えば、当該分野の当業者に知られている他のタイプのディスプレイのモニタ又はＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に接続されてもよい。
プロセッサ５２７は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）に関与する送信機／受信機５７３により、例えば公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などの通信ネットワーク５７２に接続されてもよい。プロセッサ５２７は、通信ネットワーク５７２を介して他の通信システムと通信するように構成されてもよい。本発明の一実施形態では、外部オペレータ（図示せず）、例えばオペレータのパーソナルコンピュータは、通信ネットワーク５７２を介してプロセッサ５２７にログインすることができる。
プロセッサ５２７は、独立したシステムとして、又は並列に動作する多数の処理ユニットとして実装することができ、各処理ユニットは、より大きなプログラムのサブタスクを実行するように構成される。処理ユニットは、いくつかのサブ処理ユニットを備えた１つ又は複数のメイン処理ユニットに分割することもできる。プロセッサ５２７のいくつかの処理ユニットは、他の処理ユニットから距離を置いて配置されてもよく、通信ネットワーク５７２を介して通信してもよい。モジュール間の接続は、有線又は無線で行うことができる。
コンピュータシステムは、ここで説明した機能を実行するように配置されたアナログ及び／又はデジタル及び／又はソフトウェア技術を備えた任意の信号処理システムであり得る。
特定の実施形態の前述の説明は、本発明の一般的性質を十分に明らかにするので、当業者は、当業者が、そのような特定の実施形態の様々な用途に、過度の実験なしに、本発明の一般的な概念から逸脱することなく容易に修正及び／又は適応できる。従って、そのような適応及び変更は、本明細書に提示された教示及びガイダンスに基づいて、開示された実施形態の等価物の意味及び範囲内にあることを意図している。本明細書の用語又は用語は、本明細書の用語又は用語が教示及びガイダンスに照らして当業者によって解釈されるように、限定ではなく例による説明の目的のためであることを理解されたい。
本発明の広さ及び範囲は、上記の例示的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきである。

Claims (15)

  1. 製品ユニットの製造のためのプロセスのシーケンスを最適化するための方法であって、製品ユニットは半導体製造プロセスにおける基板を備え、前記方法は、
    （ａ）製品ユニット上で既に実行された前記シーケンス内の前のプロセスの特性を取得することと（４０８）、
    （ｂ）前記前のプロセスに後続して実行される前記シーケンス内の後続プロセスが前記製品ユニット上で実行される前に、前記後続プロセスの特性を取得することと（４１０）、
    （ｃ）ステップ（ａ）および（ｂ）から取得された特性を使用して、前記シーケンスの前記前のプロセス及び前記後続プロセスに関連付けられた前記製品ユニットの予測性能パラメータを決定することと（４１２）、
    （ｄ）決定された予測性能パラメータに基づいて、前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内の第１の将来のプロセスに対する第１の修正を決定することと（４１４）、を含む方法。
  2. 前記予測性能パラメータを決定するステップ（ｃ）は、前記シーケンス内のプロセスの複数の特性に対する性能パラメータの複数の測定結果の統計分析からモデルを導出することを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記予測性能パラメータを決定するステップ（ｃ）は、
    （ｃ１）複数の製品ユニット上で実行される前記シーケンス内のプロセスの記録された特性を取得するステップと（４０２）、
    （ｃ２）前記複数の製品ユニットから各製品ユニットの性能パラメータの測定結果を取得するステップと（４０４）、
    （ｃ３）前記性能パラメータの測定結果をそれぞれの記録された特性に関連付けるステップと（４０６）、
    （ｃ４）前記取得された特性を使用して、前記記録された特性に対応する前記性能パラメータの測定結果を取得することにより、前記シーケンスの前記前のプロセス及び前記後続プロセスに関連付けられた前記製品ユニットの前記予測性能パラメータを決定するステップと（４１２）、を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記取得された特性は、製品ユニットの処理の１つ以上のパラメータを表すコンテキストデータを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記予測性能パラメータは、製品ユニットにわたって測定された１つ以上のパラメータを表すオブジェクトデータの製品ユニットにわたる変動のフィンガープリントを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内のプロセスに、決定された第１の修正を適用するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
  7. 決定された予測性能パラメータに基づいて、前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内の第２の将来のプロセスに対する第２の修正を決定するステップ（４１６）をさらに含む、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記製品ユニット上で実行される前記シーケンス内のプロセスに、決定された第２の修正を適用するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記第１の修正は、前記第２の将来のプロセスに関連する前記決定された予測性能パラメータの複数のツールにわたる変動に関連し、
    前記第２の修正は、特定のツールの変動に関連する、請求項７又は８に記載の方法。
  10. 製品ユニットが基板である、請求項１に記載の方法。
  11. 前記前のプロセスは、プロセス：化学機械研磨、堆積、熱アニール、及びレジストコートから選択される製品ユニットに対するプロセスを含む、請求項１に記載の方法。
  12. 前記第１又は第２の将来のプロセスは、製品ユニットの露光を含む、請求項７に記載の方法。
  13. 前記第１又は第２の将来のプロセスは、製品ユニットのエッチングを含む、請求項７に記載の方法。
  14. 適切なコンピュータ装置で実行されると、コンピュータ装置に請求項１から１３のいずれかに記載の方法を実行させるコンピュータ可読命令を含むコンピュータープログラム。
  15. 請求項１４に記載のコンピュータープログラムを含むコンピュータープログラム記憶媒体。
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