JP5299608B2 - 光計測及びプロファイルモデルと重要プロファイル形状との相関を用いた自動プロセス制御 - Google Patents

Description

本願は概して、半導体ウエハ上に形成された構造体の光計測に関する。より具体的には、本願は、光計測及びプロファイルモデルと重要プロファイル形状との相関を用いた自動プロセス制御に関する。

半導体製造では、品質を保証するために、周期回折格子が一般的に用いられる。たとえば周期回折格子に係る一の典型的な利用には、半導体チップの動作構造近傍に周期回折格子を製造する工程が含まれる。続いて周期回折格子は電磁波放射線によって照射される。その周期回折格子によって偏向されるその電磁波放射線は、回折信号として得られる。続いてその回折信号が解析されることで、周期回折格子ひいては半導体チップの動作構造が仕様に従って製造されているか否かが決定される。

一の従来システムでは、周期回折格子を照射することによって得られる回折信号（計測された回折信号）は、シミュレーションによる回折信号のライブラリと比較される。ライブラリ中の各シミュレーションによる回折信号は、仮説プロファイルと関連する。測定された回折信号とライブラリ中の各シミュレーションによる回折信号のうちの１つとが一致するとき、そのシミュレーションによる回折信号と関連する仮説プロファイルは、その周期回折格子の実際のプロファイルを表すものと推定される。
米国特許第６９１３９００号明細書 米国特許第６８９１６２６号明細書 米国特許第１０／６０８３００号明細書 米国特許第１１／０６１３０３号明細書

シミュレーションによる回折信号を生成するのに用いられる仮説プロファイルは、検査される構造体を特徴付けるプロファイルモデルに基づいて生成される。よって光計測を用いてその構造体のプロファイルを正確に決定するためには、その構造体を正確に特徴付けるプロファイルモデルが用いられなければならない。

１以上のプロセス工程及び１以上のプロセスパラメータを有するウエハ成膜では、ウエハ上への構造体の製造のプロセス工程は、１組のプロファイルモデルと１以上の重要プロファイル形状の変数との相関を決定することによって制御される。各プロファイルモデルは、構造体の形状を特徴付ける１組のプロファイルパラメータを用いて定義される。様々なプロファイルパラメータの組が、その組内でプロファイルモデルを定義する。１以上の重要プロファイル形状変数は、１以上のプロファイルパラメータ又は１以上のプロセスパラメータを有する。１のプロファイルモデルは、プロファイルモデルの組から選択される。そのプロファイルモデルの組は、前記相関、及び構造体の製造に用いられるウエハへの応用のプロセスに係る少なくとも１の重要プロファイル形状変数の値に基づく。構造体は、プロセス工程及び少なくとも１の重要プロファイル形状変数の値を用いることによって、第１製造プロセスクラスタ内で製造される。測定回折信号は、構造体を回折したときに得られる。その構造体の１以上のプロファイルパラメータは、測定回折信号及び選択されたプロファイルモデルに基づいて決定される。その１以上の決定されたプロファイルパラメータは、第１製造プロセスクラスタ又は第２製造プロセスクラスへ送られる。

本発明の説明を補助するため、本発明の基本的な考え方を応用したものを図示するのに半導体ウエハが用いられて良い。本方法及びプロセスは、繰り返し構造を有する他の作業部位にも同様に適用される。さらに本願では、特に言及がなければ構造という語は、パターニングされた構造を指す。

図１Ａは、典型的な実施例を図示する概略図である。この実施例では光計測は、半導体ウエハ上の構造のプロファイルを決定するのに用いられて良い。光計測システム４０は計測ビーム源４１を有し、そのビーム源４１はウエハ４７が有する最大の構造５９にビーム４３を照射する。計測ビーム４３は、ターゲット構造５９へ向けて入射角θ_ｉで照射され、回折角θ_ｄで回折される。回折ビーム４９は、計測ビーム受光器５１によって計測される。回折ビームデータ５７は、プロファイル適用サーバー５３へ伝送される。プロファイル適用サーバー５３は、計測された回折ビームデータ５７と、ターゲット構造の限界寸法と解像度との様々な組み合わせを表す、シミュレーションによって得られた回折ビームデータのライブラリ６０とを比較する。一の典型的実施例では、計測された回折ビームデータ５７と最もよく一致するライブラリ６０の事例が選ばれる。たとえ本発明の基本的な考え方及び原理を例示するのに、回折スペクトル又は信号及びそれに関連する仮定プロファイルのライブラリが頻繁に用いられるとしても、本発明は、シミュレーションによる回折信号及びそれに関連するプロファイルパラメータの組を有するデータ空間へも同様に適用される。データ空間とはたとえば、回帰分析、ニューラルネット及びプロファイル抽出に用いられる同様の方法である。仮定プロファイル及びそれに関連する選ばれたライブラリ６０の事例の限界寸法は、ターゲット構造５９に係る部位の実際の断面プロファイル及び限界寸法に対応すると推定される。光計測システム４０は、リフレクトメータ、エリプソメータ、又は回折ビーム又は信号を計測する他の光計測装置を用いて良い。光計測システムは、特許文献１で説明されている。光計測においてライブラリの使用を要しない、本発明の他の典型的な実施例については後述する。

シミュレーションによる回折信号は、マクスウエル方程式を適用して、数値解析手法を用いてマクスウエル方程式を解くことによって生成されて良い。数値解析手法には、厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）のバリエーションを含む様々な手法が用いられて良いことに留意して欲しい。ＲＣＷＡのより詳細な記載については、特許文献２を参照のこと。

シミュレーションによる回折信号はまた、機械学習システム（ＭＬＳ）を用いて生成されても良い。シミュレーションによる回折信号のライブラリを生成する前に、既知の入出力データを用いてＭＬＳが訓練される。一の典型的実施例では、シミュレーションによる回折信号は、たとえば逆誤差伝播法、動径基底関数法、サポートベクタ、カーネル回帰等の機械学習アルゴリズムを用いたＭＬＳを用いて生成されて良い。機械学習システム及びアルゴリズムについては、特許文献３でより詳細に説明されている。

本明細書では“１次元構造”という語は、１次元にのみ変化するプロファイルを有する構造を指す。たとえば図１Ｂは、１次元（つまりｘ方向）に変化するプロファイルを有する周期回折格子を図示している。図１Ｂに図示されている周期回折格子のｚ方向でのプロファイルは、ｘ方向の関数として変化する。しかし図１Ｂに図示された周期回折格子のプロファイルは、ｙ方向では実質的に均一又は連続的であると推定される。

本明細書では“２次元構造”という語は、少なくとも２次元的に変化するプロファイルを有する構造を指す。たとえば図１Ｃは、２次元（つまりｘ方向及びｙ方向）に変化するプロファイルを有する周期回折格子を図示している。図１Ｃに図示されている周期回折格子のプロファイルは、ｙ方向で変化する。

以降での図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃについての議論は、光計測モデル化を行うための２次元繰り返し構造の評価について説明する。図２Ａは、２次元繰り返し構造のユニットセルの典型的な直交グリッドの上面を図示している。仮定的グリッド線は、繰り返し構造の上面で重なる。ここでグリッド線は周期方向に沿って引かれている。仮説グリッド線はユニットセルと呼ばれる領域を形成する。ユニットセルは、直交するように配置されて良いし、又は直交しないように配置されても良い。２次元繰り返し構造は、ユニットセル内部に特徴部位を有して良い。特徴部位とはたとえば、繰り返し柱、コンタクトホール、ビア、又はそれら２以上の形状を組み合わせたものである。さらにその特徴部位は、様々な形状を有して良く、かつ凹面若しくは凸面部位、又は凹面及び凸面部位との結合であって良い。図２Ａを参照すると、繰り返し構造３００は、直交するように備えられている穴を有するユニットセルを有する。ユニットセル３０２は、全ての特徴部位及び部品をその内部に有し、基本的にはユニットセル３０２のほぼ中心に穴３０４を有する。

図２Ｂは２次元繰り返し構造の上面を図示している。ユニットセル３１０は凹面の楕円穴を有する。図２Ｂでは、ユニットセル３１０は、楕円穴を有する部位３２０を有する。その楕円穴の大きさは、その底部へ進むに従って徐々に小さくなる。その構造を特徴付けるのに用いられるプロファイルパラメータは、Ｘ方向のピッチ３１２及びＹ方向のピッチ３１４を有する。それに加えて、部位３２０の上部を表す楕円の主軸３１６、及び部位３２０の底部を表す楕円３１６の主軸３１８は、部位３２０を特徴付けるのに用いられて良い。さらに部位上部と部位底部との間にある中間部の主軸及び上部楕円、中間部楕円又は底部楕円の短軸（図示されていない）が用いられても良い。

図２Ｃは、２次元繰り返し構造の上面を特徴付ける典型的な方法である。ユニットセル３３０は部位３３２及び上から見てピーナッツ形状を有する島を有する。一のモデル化方法は、部位３３２を、変数又は楕円及び多角形の組み合わせによって近似する手順を有する。さらに部位３２２の上面から見た形状の変化を解析した後に、２つの楕円である楕円１、楕円２、及び２つの多角形である多角形１、多角形２が十分に部位３３２を特徴付けるということが分かったと仮定する。よって、２つの楕円及び２つの多角形を特徴付けるのに必要なパラメータは：楕円１についてＴ１及びＴ２；多角形１についてＴ３、Ｔ４及びθ_１；多角形２についてＴ４、Ｔ５及びθ_２；楕円２についてＴ６及びＴ７；の９個である。他多くの形状の組み合わせが、ユニットセル３３０内の部位３３２の上面を特徴付けるのに用いられて良い。２次元繰り返し構造のモデル化についての詳細な説明については、特許文献３を参照のこと。

図３は、ウエハ成膜においてウエハ上に製造される構造体についての１以上のプロファイルパラメータを決定する典型的なフローチャートである。ウエハ成膜は、１以上のプロセス工程及び１以上のプロセスパラメータを有する。

工程３５０では、ウエハ上の積層体の層が特徴付けられる。典型的には、ウエハ構造の積層体の層は、材料の種類、屈折率、及び各層の厚さを特定することによって特徴付けることができる。係る層は、ウエハ構造に属する如何なる薄膜をも含む。層に用いられる材料の種類は一般に、成膜レシピ中で特定される。屈折率ｎ及び消散係数ｋを有する複素屈折率は、経験的データから得られるか、又は散乱計測装置を用いて測定される。工程３５０は、用途によっては、たとえば積層体の層が事前に分かっているようなときには、省略されて良い。

図４Ａは、ウエハ構造の層のデータを取得して統合する工程の典型的なフローチャートである。工程４００では、積層体中の層の経験的データによる厚さが得られる。各層の厚さは一般的に、公称厚さ及び厚さの範囲うちの高い値と低い値で表される。工程４１０では、積層体の層が、たとえばエリプソメータ、リフレクトメータ等の散乱計測装置によって測定される。複数回の層の測定が統計的アルゴリズムを用いて処理されることで、公称厚さ及び厚さの範囲うちの高い値と低い値が決定される。工程４２０では、層のデータは、製造プロセスシミュレータを用いることによって得られて良い。プロセスシミュレータの例には、シルバコ・インターナショナル（Ｓｉｌｖａｃｏ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）のアテナ（Ａｔｈｅｎａ）（商標）、ＫＬＡ−テンコール（Ｔｅｎｃｏｒ）のプロリス（Ｐｒｏｌｉｔｈ）（商標）、シグマ−Ｃ有限会社（Ｓｉｇｍａ−Ｃ Ｇｍｂｈ）のソリッド−Ｃ（Ｓｏｌｉｄ−Ｃ）、及びシノプシス（Ｓｙｎｏｐｓｉｓ）のＴＣＡＤ（商標）が含まれる。工程４３０では、ウエハ成膜用レシピに含まれる仕様を含む様々な情報源が統合されることで、構造体の層が特徴付けられる。

図３を参照すると、工程３５２では、１組のプロファイルモデルと１以上の重要プロファイル形状変数との相関が明らかにされる。各プロファイルモデルが１組のプロファイルパラメータを用いて定義されることで、構造体の形状が特徴付けられて良い。たとえばプロファイルモデルに係るプロファイルパラメータの組は、長方形、台形、２重台形、又は３重台形を特徴付けることが可能である。構造体の形状は、円形上部、Ｔ字上部、アンダーカット又はフーチングの特徴を有して良い。

様々なプロファイルパラメータの組が、その組のプロファイルモデルを定義する。たとえば一のプロファイルモデルを定義する一の組のプロファイルパラメータは、底部の幅に係るパラメータ、上部の幅に係るパラメータ、及び高さに係るパラメータを有して良い。他のプロファイルモデルを定義する他の組のプロファイルパラメータは、底部の幅に係るパラメータ、中間部の幅に係るパラメータ、上部の幅に係るパラメータ、及び高さに係るパラメータを有して良い。

１以上の重要プロファイル形状変数は、１以上のプロファイルパラメータ及び１以上のプロセスパラメータを有する。たとえば１以上の重要プロファイル形状変数は、プロファイルパラメータ（たとえばプロセス工程で用いられるマスクの大きさ、構造体に係る１以上の限界寸法、構造体の高さ及び／若しくは側壁角度、又はコンタクトホールの主軸及び／若しくは短軸）のみを有しても良いし、プロセスパラメータ（たとえばフォトリソグラフィの照射量及び／若しくは焦点、エッチングプロセスのエッチャント、エッチングチャンバ圧力及び／若しくは温度、化学気相成長のチャンバ圧力及び／若しくは先駆体蒸気の種類、又はＣＭＰプロセス中でのＣＭＰ工程を行う時間の長さ）のみを有しても良いし、あるいはプロファイルパラメータとプロセスパラメータの両方を有しても良い。

１組のプロファイルモデルと１以上の重要プロファイル形状変数との相関を明らかにする典型的方法が、図４Ｂに図示されている。図４Ｂを参照すると、工程４５０では、構造体の計測を必要とする製造プロセス工程が特定される。たとえばフォトリソグラフィでの現像、エッチング、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入及び拡散、ＣＭＰ、及びフォトレジスト剥離のように、材料の追加又は削除を行う製造プロセス工程は一般的に、計測を必要とする。たとえば乾燥や熱処理のような工程は一般的に計測を必要としない。

図４Ｂの工程４５５では、プロセス工程後の構造の蓋然的形状を特徴付けるプロファイルモデルの組が決定される。この工程を図示するため、フォトリソグラフィプロセスを含む図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃについて論じる。図５Ａは、フォトリソグラフィ装置５００の典型的な構造図である。構造体の蓋然的形状は、プロセスパラメータの値に関連づけられる。ステッパ（図示されていない）は、集光レンズ５１２を介してビーム５０２をウエハ５０４内の位置に投影する。ウエハ５０４は、上部層であるフォトレジスト５０６、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）５０８、及び基板５１０を有する。ステッパは、後でフォトレジスト５０６を現像するように、フォトレジスト５０６でビーム５０２を集光するように設定される。

図５Ｂは、浅溝素子分離（ＳＴＩ）成膜におけるフォトリソグラフィプロセスでのレジスト露光に用いられるビームプロファイルの典型的拡大図である。フォトレジスト５０６との接触点でのビームプロファイル５２０が、３箇所で示されている。フォトレジスト５０６が位置１でビーム５０２（図５Ａ）に露光される場合、ビーム５０２（図５Ａ）のプロファイルは、逆台形の形状５２２に近似される。露光されたフォトレジスト５０６の現像後、溝の蓋然的形状は、ビームプロファイル５２２、すなわち逆台形と相似になる。

さらに図５Ｂを参照すると、フォトレジスト５０６が位置２でビーム５０２（図５Ａ）に露光される場合、ビーム５０２（図５Ａ）のプロファイルは、長方形の形状５２４に近似される。露光されたフォトレジスト５０６の現像後、溝の蓋然的形状は、ビームプロファイル５２４、すなわち長方形と相似になる。フォトレジスト５０６が位置３でビーム５０２（図５Ａ）に露光される場合、ビーム５０２（図５Ａ）のプロファイルは、台形の形状５２６に近似される。露光されたフォトレジスト５０６の現像後、溝の蓋然的形状は、ビームプロファイル５２６、すなわち台形と相似になる。ビーム５０２（図５Ａ）のプロファイル、ひいては溝の蓋然的形状は、ビーム５０２（図５Ａ）の焦点に関連する。

図５Ｃは、ウエハ５５０内部の位置の関数としての構造体の蓋然的形状の分布を明らかにする焦点露光監視（ＦＥＭ）ウエハ５５０の典型的構造図である。ウエハ５５０は、上から見てウエハ５５０の直径にわたって一連の測定位置５５４を有する。最も左側の測定位置５７０では、対応する溝５６０の形状が、逆台形として図示されている。右から３番目の測定位置５７２でも、溝の形状は依然として逆台形５６２である。しかし逆台形５６２では、平行な２辺のうちの上側の長い辺は、逆台形５６０での上側の長い平行な辺よりも短くなっている。最も右側の位置５７６では、溝のプロファイル形状は台形５６６に対応する。ＦＥＭウエハは、焦点及び露光すなわち照射量が、構造体の形状に大きく影響する重要プロファイル形状変数であることを示している。焦点及び照射量は焦点補正の際に測定され、それぞれμｍ及びｍＪ／ｃｍ^２で表される。

図４Ｂを参照すると、工程４６０では、製造プロセスに関連する重要プロファイル形状変数が決定される。工程４７０では、プロセス工程と、重要プロファイル形状変数と、プロファイルモデルとの相関が明らかとなる。

上述したように、フォトリソグラフィプロセスでは、重要プロファイル形状変数には、照射量及び／又は焦点が含まれると考えられる。フォトリソグラフィプロセスでは、重要プロファイル形状変数には、マスク内での穴の大きさ及び特定のレジストパラメータをも含まれると考えられる。特定のレジストパラメータとは、たとえば抑制因子濃度、拡散係数、Ｄｉｌｌパラメータ、及び現像中での現像速度のようなものである。

エッチングプロセスでは、重要プロファイル形状変数には、エッチャントの種類、エッチングチャンバの圧力及び／又は温度、並びにプロファイルの初期プロファイルパラメータ値が含まれると考えられる。たとえば構造体の上部層のみがエッチングされる場合には、重要プロファイル形状変数には、その構造体の元の形状を特徴付けるプロファイルパラメータが含まれると考えられる。ここでエッチングされていない層の側壁角度及び上部幅は、エッチングが行われた後のその構造体の形状に最も大きな影響を及ぼす。

化学気相成長では、重要プロファイル形状変数には、チャンバの圧力及び／又は種類、並びに用いられた先駆体蒸気の流速が含まれると考えられる。同様にＣＭＰプロセスでは、重要プロファイル形状変数には、ＣＭＰプロセスが実行される時間の長さが含まれると考えられる。

めっきのように単純に層を加えるようなプロセス工程、又は層の除去のようなプロセス工程では、構造体の最終形状でのプロセスパラメータの影響は小さい。よって重要プロファイル形状変数には、プロセス前の構造体の形状を特徴付けるプロファイルパラメータが含まれると考えられる。たとえば成膜中のビアが、めっき初期において長方形又は逆台形である場合には、その構造体の形状はめっき後であっても依然として長方形又は逆台形である。ＣＭＰでは、研磨初期での層直下の構造体の形状が台形である場合には、その形状は一般的に、ＣＭＰの終了時でも台形である。

複雑なエッチングプロセス工程によっては、重要プロファイル形状変数は、プロセスパラメータとプロファイルパラメータとの結合であると考えられる。たとえば構造体の初期形状が２重又は３重台形形状である場合には、エッチング後の最終形状は、エッチング時間、台形の厚さ、及び側壁角度によって決定されると考えられる。

重要プロファイル形状変数には、プロセス工程初期の構造体の形状を特徴付けるプロファイルパラメータが含まれると考えられる。重要プロファイル形状変数の値は、プロセス工程初期でのプロファイルパラメータの値であって良い。以降の例は、どのようにして底部ＣＤ及び側壁角度が、プロセス工程実行後の構造体のプロファイル形状に影響を及ぼすのかを示す。

マスクリソグラフィを用いた金属積層体のパターニング工程での、構造体のプロファイルパラメータからの重要プロファイル形状変数の選択が、図６Ａ及び図６Ｂに図示されている。図６Ａ及び図６Ｂは、重要プロファイル形状変数を明らかにする典型的構造図である。ここでの重要プロファイル形状変数は、金属積層体のパターニング工程前のウエハ構造の形状を特徴付けるプロファイルパラメータを有する。

具体的には、図６Ａは、後続のエッチング工程が行われる前の、ガラス層５８８上の金属積層体５８６上のレジスト５８２を露光及び現像した後の、ウエハ構造５８０の典型的な図を示している。レジスト５８２は、側壁角度α及び底部ＣＤ５８４を有する。底部ＣＤ５８４は、台形形状のレジスト構造５８２の底部に対応する。側壁角度αの値及び底部ＣＤ５８４が、エッチング工程の初期に記録される。エッチング工程後に形成されたウエハ構造５９０が、図６Ｂに図示されている。図６Ｂでは、レジストはすべて除去され、金属積層体層５８６の一部は、レジスト５８２（図６Ａ）底部の両側面から除去される。エッチング後に残る構造体５８６は、エッチングプロセスによって除去されたレジスト５８２（図６Ａ）と同一の側壁角度αを有する台形プロファイルを有する。さらに図６Ａのレジスト５８２の底部ＣＤは、金属パターン５８６の上部ＣＤと同一である。ガラス層５８８は、プロセス工程前と同一のまま残される。図６Ａ及び図６Ｂに図示されたエッチング工程についての選択された重要プロファイル形状変数は、レジスト５８２の底部ＣＤ及びレジスト５８２の側壁角度αである。たとえば側壁角度αが９０°に近い場合には、エッチング工程後の金属パターン５８６の形状は、長方形になりやすい。同様に側壁角度αが、図６Ａに図示されているように９０°よりもはるかに小さい場合には、なりやすい形状は通常の台形である。よってレジスト５８２の底部ＣＤ５８４は、エッチング工程後に形成される金属パターンの上部ＣＤを決定する。

図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、化学機械研磨（ＣＭＰ）成膜での重要プロファイル形状を明らかにする典型的構造図である。図７Ａを参照すると、仮説製造プロセスでは、ウエハ構造６００は、酸化物堆積後であって第１ＣＭＰプロセス工程前には、層内に繰り返し構造６０４を有する。繰り返し構造６０４は、基板６０８上の層内に存在する。また繰り返し構造６０４は、底部に台形を有し、さらに、その台形の上辺よりも短い長辺を有する第１長方形、及びその第１長方形よりもわずかに長い長辺を有する第２長方形をも有する。さらに付加された酸化物６０６及びバンプ６０２が、繰り返し構造６０４の上で、繰り返し構造６０４の各特徴部位の中心に位置する領域を覆う。

ＣＭＰプロセスには、ウエハ構造から材料を連続して除去する複数の段階が存在する。図７Ｂは、繰り返し構造６０４の典型的な図を示している。図７Ｂでは、ＣＭＰプロセスは、繰り返し構造６０４の上に堆積されている酸化物６０６の一部を含むバンプ６０２（図７Ａ）を除去する。繰り返し構造６０４の形状は変化しないため、重要プロファイル形状変数は、ＣＭＰプロセス工程初期の時点と同一である。ＣＭＰプロセス工程初期の時点での重要プロファイル形状変数とは具体的に、台形及び長方形の幅と高さである。図７Ｃに図示されているように後続のＣＭＰプロセス工程後、たとえば堆積された酸化物６０６のような付加された材料が、繰り返し構造６０４の形状を変化させることなく除去される。よって重要プロファイル形状変数は、ＣＭＰプロセス工程初期の時点と同一である。繰り返し構造の形状を変化させない製造プロセス工程は一般的に、計測目的の重要プロファイル形状変数の過去の値及び範囲を用いて良い。

同様に、構造体に材料を加える特定の製造プロセス工程も、繰り返し構造の基本形状を変化させないと考えられる。図８Ａ及び図８Ｂは、めっき及びＣＭＰ成膜における重要プロファイル形状変数を表す典型的構造図である。図８Ａを参照すると、ウエハ構造６６０は、バリヤ層６６６、シード層６６４、及びＣｕ層６６２によって満たされたエッチングされたビア６８０を表している。基板６７２もまた、Ｃｕの相互接続６７４が設けられるようにエッチングされる。めっき工程初期の前に、バリヤ層６６６が基板に加えられ、それに続いてシード層６６４も加えられた。めっきプロセス工程の初期では、重要プロファイル形状変数は、過去の工程で製造されたビア６８４の上部幅である。他の重要プロファイル形状変数は、ビア６８２の下側部分の幅である。図８Ｂを参照すると、余剰Ｃｕめっきを除去するＣＭＰプロセス終了時点では、シード層６６４上に堆積されたＣｕが除去される。上述したように、ＣＭＰプロセスの例では、重要プロファイル形状変数は、ビア６８４の上部幅及びビア６８２の内側の幅である。

図３を参照すると、工程３６０では、構造体の製造に用いられるウエハ成膜のプロセス工程に係る少なくとも１の重要プロファイル形状変数の値が決定される。この値は、測定値、経験値、レシピからのデータ、及び／又は過去のプロセス工程から得られた結果を用いることによって得られてよい。プロセスパラメータである重要プロファイル形状変数の測定値は、適切なセンサを用いたプロセスパラメータの測定によって得られて良い。たとえば露光工程の照射量及び焦点が、現像工程での重要プロファイル形状変数である場合には、露光工程で測定された照射量及び焦点が用いられる。中間部での幅及び側壁角度が重要プロファイル形状変数である場合には、これらのパラメータは、たとえばＡＦＭ、ＳＥＭ等の計測装置を用いて測定されて良い。たとえば同一又は同様のレシピを過去に実行した経験から得られた値のような経験値が用いられても良い。プロファイルパラメータを含む重要プロファイル形状変数はまた、レシピに示されたプロファイルパラメータの公称値をも用いることができる。プロファイルパラメータの値が一般的に、過去のプロセス工程用である、たとえば散乱計測装置のような計測システムを用いて決定される場合には、それらの値が用いられても良い。

工程３６２では、プロファイルモデルの組から１のプロファイルモデルが、工程３５２で決定される相関及び工程３６０で決定される少なくとも１の重要プロファイル形状変数の値に基づいて、選択される。上述したようにフォトリソグラフィの例では、露光焦点の値が構造体の形状を決定する。よってフォトリソグラフィプロセスでは、工程３６０で決定された露光焦点の値について、プロファイルモデルの組の中の、露光焦点の値に関連するプロファイルモデルが選ばれる。ＣＭＰ又は単純エッチングプロセスでは、上部幅及び側壁角度の値が、構造体の最終形状を決定する。よってＣＭＰ又は単純エッチングプロセスでは、工程３６０で決定された上部幅及び側壁角度の値が選択される。

工程３５６では、製造プロセス工程は、構造体の製造における工程３６０で決定された少なくとも１の重要プロファイル形状変数の値を用いて決定される。たとえばフォトリソグラフィプロセスでは、工程３６０で決定された露光焦点の値が、構造体を製造するフォトリソグラフィプロセスの実行に用いられて良い。ＣＭＰ又は単純エッチングプロセスでは、工程３６０で決定された上部幅及び側壁角度の値は、ＣＭＰ又は単純エッチングプロセス初期の対応するパラメータの値である。

工程３５６で構造体が製造された後、工程３５８では、構造体で回折された測定回折信号が得られる。一の典型的実施例では、測定回折信号は、図１Ａに図示された光計測システム４０を用いて測定されて良い。

図３に図示されているように、工程３５６及び工程３５８は、工程３６０及び工程３６２と並行して実行されて良い。

工程３６４では、選択されたプロファイルモデルが最適化されて良い。２次元繰り返し構造のプロファイルモデルの最適化についてのさらなる詳細については、特許文献４を参照のこと。しかし用途によっては、工程３６４は省略されても良いことに留意して欲しい。

工程３６６では、最適化されているといないとに関わらず、構造体のプロファイルパラメータのうちの少なくとも１が、測定回折信号及び選択されたプロファイルモデルを用いて決定される。他の実施例では、積層体のＣＤ及び下地の厚さを含む、構造体の全プロファイルパラメータが決定される。上述したように、構造体の１以上のプロファイルパラメータは、測定回折信号と、選択されたプロファイルモデルを用いて生成されたシミュレーションによる回折信号とを比較することによって決定されて良い。工程３６８では、プロファイルパラメータの範囲は、工程３６６で決定されたプロファイルパラメータの値に基づいて更新される。

図９は、システム９００の典型的構造図である。そのシステム９００は、プロセス工程と、構造体のプロファイルモデルと、重要プロファイル形状変数との相関を明らかにするように備えられている。そのシステム９００は、入力プリプロセッサ９０４、製造プロセスシミュレータ９１４、相関器９２０、計測装置９１２、及びモデル最適化装置９３０を有する。入力プリプロセッサ９０４は、入力を処理する。その入力は、重要プロファイル形状変数８０１、計測を必要とする各製造工程でのレシピデータと構造プロファイルパラメータの範囲８０３、経験的計測データ８０５、及び計測を必要とする各製造工程でのプロファイルモデル８０９を含む。

レシピデータには、ウエハ構造の成膜の特定するものが含まれている。ウエハ構造の成膜の特定するものとは具体的に、浅溝素子分離（ＳＴＩ）、ハードマスク開口部、スペーサを有するゲート、深溝、コンタクトホール、柱、及び、島、ピーナッツ形状の楕円等のような他の３次元繰り返し構造である。さらにレシピデータはまた、１組の工程を特定するものを含んでも良い。１組の工程を特定するものとはたとえば、マスクリソグラフィ、金属積層体パターニング、フォトレジストのスピンオン、ＳＴＩリソグラフィ、ＳＴＩエッチング、酸化物の堆積、及び様々なＣＭＰの段階である。プロファイルパラメータの範囲は典型的に、プロファイルパラメータの公称値、高い値、及び低い値を有する。係るプロファイルパラメータとはたとえば、積層体中の下地膜の厚さ、底部ＣＤ、側壁角度、上部ＣＤ等である。経験的計測データには、たとえば屈折率又は消散係数のような複素屈折率が含まれる。プロファイルモデルは、長方形、通常の台形、逆台形、２重台形、３重台形、又はこれら２以上を結合させた形状を有して良い。プロファイルモデルは、たとえば上部円形、Ｔ字型上部、フーチング、又はアンダーカットのような形状を特徴付けて良い。上述したように、たとえば柱、穴、及び島のような２次元構造は、円形、正方形、又は楕円形状の計測モデルを用いて特徴付けられて良い。断面で見れば、２次元構造は、凹形状、凸形状、又は２以上の形状を結合した形状であって良い。

さらに図９を参照すると、製造プロセスシミュレータ９１４は、プロセス工程をシミュレーションし、かつパラメータ範囲、プロファイルモデル、及び屈折率８１１を供するのに用いられて良い。入力プリプロセッサ９０４は、レシピ中で特定されるプロセスパラメータの範囲を製造プロセスシミュレータ９１４に供して良い。レシピ中で特定されるプロセスパラメータとはたとえば、プロセス工程の照射量及び露光８１３である。プロセスシミュレータ９１４はそのデータを用いて、プロセス工程のシミュレーション完了後にプロファイルモデル及びパラメータを生成及び送信する。上述したように、プロセスシミュレータの例には、たとえばシルバコ・インターナショナル（Ｓｉｌｖａｃｏ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）のアテナ（Ａｔｈｅｎａ）（商標）、ＫＬＡ−テンコール（Ｔｅｎｃｏｒ）のプロリス（Ｐｒｏｌｉｔｈ）（商標）、シグマ−Ｃ有限会社（Ｓｉｇｍａ−Ｃ Ｇｍｂｈ）のソリッド−Ｃ（Ｓｏｌｉｄ−Ｃ）、及びシノプシス（Ｓｙｎｏｐｓｉｓ）のＴＣＡＤ（商標）のようなソフトウエアが、プロセス工程をシミュレーションするのに用いられて良い。

入力プリプロセッサ９０４からのデータ８１５は、相関器９２０へ送られる。ここでプロファイルモデルと重要プロファイル形状変数とは、計測の必要なプロセス工程のために関連づけられる。関連づけの例には、フォトリソグラフィプロセスの現像工程が含まれて良い。ここで重要プロファイル形状変数は、マスクの露光に用いられるステッパの焦点及び照射量、並びにマスク開口部の大きさを含む。関連づけの他の例として、所与の照射量及びマスク開口部の大きさでは、焦点が小さな値では逆台形となる一方で、焦点が大きな値では通常の台形となり、かつ焦点が中程度の値では長方形の形状となるものと推定される。他の例として、露光工程の所与の照射量及び焦点では、ウエハ上の位置は、構造体の形状に影響を及ぼすものと推定される。具体的には、ウエハの一端のある位置では逆台形をとり、そこからそのウエハの中間部分のある位置では通常の長方形をとり、そのウエハの一端とは反対側の端部のある位置では通常の台形をとる。

計測を必要とする各プロセス工程では、相関器９２０は、プロファイルモデルと重要プロファイル形状変数とを関連づける。この重要プロファイル形状変数は、１以上のプロセスパラメータ、１以上のプロファイルパラメータ、又は１以上のプロセスパラメータと１以上のプロファイルパラメータの両方を含んで良い。リソグラフィ及び複雑なエッチングプロセスでは、プロセス変数が構造体の形状を決定する。基本的には材料を構造体に加える、又は材料を構造体から除去するプロセス工程のほとんどでは、重要プロファイル形状変数は、プロセス工程前の構造体の形状のプロファイルパラメータである。ビア又はコンタクトホールは、材料で満たされたときには形状を変化させない。Ｃｕ又は他の金属でのめっきは、大抵の場合形状を変化させない。ＣＭＰ及び洗浄で材料は除去されるが、ほとんど場合において、構造体の形状は同一のままである。よって重要プロファイル形状変数は、プロセス初期の構造体の形状を特徴付けるプロファイルパラメータである。

関連づけは、プロファイルモデルを生成する重要プロファイル形状変数の範囲を用いることによって実行されて良い。たとえば露光工程における低焦点、中焦点、及び高焦点範囲は、逆台形、長方形、又は通常の台形に、それぞれ対応すると考えられる。同様に、側壁角度の範囲は特定の形状に対応すると考えられる。線形方程式又はより複雑な関数を用いた他の関連づけが、２次元構造の形状を取得するのに用いられても良い。その関連づけの結果は、表又はデータベース中のコンピュータメモリ、又は記憶装置内に保存されて良い。

計測装置９１２は、プロセス工程終了後のウエハ構造を測定するのに用いられる。測定回折信号８１９は、モデル最適化装置９３０に送られる。相関器内で生成された相関を利用することで、モデル最適化装置９３０は、得られた重要プロファイル形状変数の値を用いることによって、その工程のプロファイルモデルを選択する。用途によっては、モデル最適化装置９３０は選択されたプロファイルモデルを最適化する。プロファイル形状変数の値は、たとえばＡＦＭ、ＳＥＭ、反射率計、エリプソメータ、ハイブリッド装置等の計測装置を用いることによって得ることができる。あるいはその代わりに、上述したように、プロファイル形状変数の値は、経験的データ、又はプロセス最適化装置内での過去の工程のシミュレーションから得られても良い。モデル最適化装置９３０は、構造体の最適化されたプロファイルモデルを生成する。しかし上述したように、用途によっては、プロファイルモデルの最適化は省略されて良い。

プロファイルモデルを用いることで、計測装置９１２を用いて測定される、構造体で回折する測定回折信号は、その構造体の１以上のプロファイルパラメータを決定するのに用いられる。上述したように、ライブラリベース、又は回帰分析ベースのプロセスが、プロファイルモデル及び測定回折信号に基づいた１以上のプロファイルパラメータを決定するのに用いられて良い。

図１０は、ウエハ構造の特徴部位を決定し、かつプロファイルパラメータ及び先端プロセス制御のプロファイルパラメータを用いる計測プロセッサと接続する製造クラスタシステムに係る典型的構造図である。第１製造システム９４０は、モデル最適化装置９４２、プロファイルサーバー９４６、製造クラスタ９４８、及び計測クラスタ９５０を有する。第１製造システム９４０は計測プロセッサ１０１０と結合する。計測プロセッサ１０１０は、計測データ源１０００、計測データ記憶装置１０４０、及び製造ホストプロセッサ１０２０と結合する。モデル最適化装置９４２は、測定された構造体のプロファイルモデルを選択する論理回路を含む。モデル最適化装置はまた、プロファイルモデルを最適化する論理回路をも有して良い。プロファイルサーバー９４６は、測定回折信号及び選択されたプロファイルモデルに基づいて、測定された構造体の１以上のプロファイルパラメータを決定する論理回路を含む。製造クラスタ９４８は、トラックプロセス、エッチングプロセス、堆積プロセス用装置であって良い。計測クラスタ９５０は、たとえば角度分解分光散乱測定装置のような１組の計測装置を有する。第２製造システム９７０は、モデル最適化装置９７２、プロファイルサーバー９７６、製造クラスタ９７８、及び計測クラスタ９８０を有する。それらの装置は、第１製造システム９４０内の等価な装置と同一の機能を有する。第１製造システム９４０及び第２製造システム９７０は、計測プロセッサ１０１０と結合する。

図１０を参照すると、計測プロセッサ１０１０は、一体化していない又は一体化した計測データ源１０００から計測データ８６４を受け取る。オフラインの計測データ源１０００は、たとえばリフレクトメータ、エリプソメータ、ＳＥＭ等の製造位置に存在する一体化していない計測装置のクラスタであって良い。遠隔計測データ源１０００は、成膜用の計測データを供するリモートデータサーバー又はリモートプロセッサ、又はウエブサイトを有して良い。第１製造システム９４０から計測プロセッサ１０１０へのデータ８６０は、最適化された計測モデルのプロファイルパラメータ範囲及び記憶されたデータを有することで、構造プロファイルパラメータを決定して良い。データ記憶装置１０４０は、シミュレーションによる回折信号とそれに対応するプロファイルパラメータの組との対のライブラリ、又は入力された測定回折信号のプロファイルパラメータの組を生成することができる訓練されたＭＬＳシステムを有して良い。データ記憶装置１０４０から計測プロセッサ１０１０へのデータ８７０は、プロファイルパラメータ及び／又はシミュレーションによる回折信号の組を有する。計測プロセッサ１０１０から計測データ記憶装置１０４０へのデータ８７４は、ライブラリ又は訓練されたＭＬＳ記憶装置内で探索されるデータ空間の一部を特定するための、プロファイルパラメータ、材料の屈折率に関するパラメータ、及び計測装置に関するパラメータの値を計測データ記憶装置１０４０内に有する。第２製造システム９７０へ伝送され、及びそこから計測プロセッサ１０１０へ伝送されるデータ８６２は、第１製造システム９４０へ伝送され、及びそこから伝送されるデータ８６０と同一である。

さらに図１０を参照すると、計測プロセッサ１０１０へ伝送され、及びそこから製造ホストプロセッサ１０２０へ伝送されるデータ８６６は、成膜レシピに関連するデータ、並びに第１製造システム９４０及び第２製造システム９７０内で計測クラスタ９５０及び９８０によってそれぞれ計測されるプロセスデータを有して良い。図１０の計測データ記憶装置１０４０は、計測データを記憶する場所である。計測データは、第１製造システム９４０及び／又は第２製造システム９７０で利用可能となる。上述したように、第１製造システム９４０及び／又は第２製造システム９７０は、フォトリソグラフィ、エッチング、熱処理システム、メタライゼーション、注入、化学気相成長、化学機械研磨、又は他の製造ユニットのうちの１以上を有して良い。

第１製造システム９４０内のプロファイルサーバー９４６によって決定される測定構造体の特徴部位のデータは、製造ホストプロセッサ１０２０に送られて良い。そのデータは製造ホストプロセッサによって用いられることによって、第１製造システム９４０の製造クラスタ９４８内のプロセスパラメータを調節し、又は第２製造システム９７０の製造クラスタ９７８内のプロセスパラメータを調節して良い。たとえば製造クラスタ９４８がフォトリソグラフィユニットで、かつ製造クラスタ９７８がエッチングユニットである場合には、そのデータは、計測クラスタ９５０によって測定される測定構造体の上部限界寸法であって良い。上部限界寸法の値は、製造ホストプロセッサ１０２０がフォトリソグラフィユニットの焦点又は露光を調節するのに用いられて良い。さらに上部限界寸法の値は、製造ホストプロセッサ１０２０が、たとえばエッチャントの流速のようなエッチング変数を調節するのに用いられて良い。同様に、計測クラスタ９８０によって測定され、かつ第２製造システム９７０のプロファイルサーバー９７６によって決定される測定構造体のプロファイルパラメータの値は、製造ホストプロセッサ１０２０へ送られて良い。そのプロファイルパラメータの値は、製造ホストプロセッサによって用いられることによって、第１製造システム９４０の製造クラスタ９４８内のプロセスパラメータを調節し、又は第２製造システム９７０の製造クラスタ９７８内のプロセスパラメータを調節して良い。第２製造システムは、ウエハ製造プロセスに含まれる如何なる製造クラスタを有しても良いことに留意して欲しい。

さらに図１０を参照すると、計測を必要とするプロセス工程では、計測プロセッサ１０１０は、図３、図４Ａ及び４Ｂに図示されているように、プロファイルモデルの組と重要プロファイル形状変数の相関を生成するようにさらに構成されている。レシピデータ、プロファイルパラメータの範囲、測定から得られた経験的計測データ、及びプロセス工程終了後のウエハ構造のプロファイルモデル８７６は、他の電子化された情報源から得られ、又は入力１０６０で手動入力されても良い。その生成された相関は、計測プロセッサ１０１０又は計測データ記憶装置１０４０内のメモリに保存されて良い。その保存された相関は、第１製造システム９４０又は第２製造システム９７０から、接続８６０又は８６２を介して計測プロセッサ１０１０への要求により、モデル最適化装置９４２又は９７２によってアクセスされる。プロセス工程のプロファイルモデルはまた、計測プロセッサにより、プロセスシミュレータ１０５０から接続８６８を介して得られても良い。代替実施例では、レシピデータ、プロファイルパラメータの範囲、測定から得られる経験的計測データ、及びプロセス工程のプロファイルモデルへのアクセスがある限り、設備内の局所又は遠隔プロセッサ内で相関は生成されて良い。上述したように、計測プロセッサの構成は１つの典型例であって、モデル最適化装置９４２と９７２、及びプロファイルサーバー９４６と９７６についての他多くの構成が、独立した遠隔又は局所プロセッサ（図示されていない）内に存在し、又は計測プロセッサ１０１０によって動作するように構成されて良い。

図１１は、自動でプロセス及び装置制御を行うために計測データを管理し、かつ利用する典型的フローチャートである。工程１１００では、ウエハ構造のプロファイルモデルの組と重要プロファイル形状変数の相関が明らかになる。工程１１１０では、プロファイルモデルの組から１のプロファイルモデルが、その相関に基づいて選択される。工程１１２０では、少なくとも１のプロファイルパラメータの値が、プロファイルモデル及び測定回折信号を用いて決定される。

工程１１３０では、その少なくとも１のプロファイルパラメータの値が、現在、過去、又は未来の製造プロセスに送られる。たとえば現在のプロセス工程が、フォトリソグラフィプロセスの現像工程である場合には、構造体の厚さ又はＣＤは、現像装置、露光を実行するステッパ、又はエッチング動作を実行するエッチング装置へ送られて良い。

工程１１４０では、少なくとも１のプロセスパラメータ又は装置設定が、送られたプロファイルパラメータの値に基づいて修正される。上記例で説明を続けると、レジスト現像後の構造体のＣＤは現像装置へ送られて良く、そして現像装置の制御装置は、そのＣＤの値に基づいてプロセスパラメータを調節して良い。同様にＣＤがステッパに送られる場合には、そのステッパは、そのＣＤの値に基づいて、焦点及び／又は照射量を調節して良い。ＣＤがエッチング装置に送られる場合には、そのエッチング装置は、たとえばエッチングチャンバの圧力若しくは温度、又はエッチング時間のようなエッチングプロセスパラメータを調節して良い。

工程１１５０では、プロファイルパラメータについて決定された値及び範囲が保存される。このデータは、たとえばデータベース又はコンピュータメモリのようなコンピュータ記憶装置に保存されて良い。さらに工程１１６０では、たとえば成膜レシピ、ロット番号、ウエハ番号、及びウエハ内のサイト番号のような識別データが、その保存された値及び範囲と関連づけられて良い。製造情報は、傾向及び平均を特定する統計的手法によって処理されて良い。

工程１１７０においてより多くの工程が存在する場合には、その成膜の次のプロセス工程は、工程１１８０で特定される。そのプロセスは、工程１１１０を起点として繰り返される。

典型的実施例について説明されているが、本発明の技術的思想及び／又は技術的範囲から逸脱することなく様々な修正型が可能である。従って本発明は、図及び上述の説明に示された特定の実施形態に限定されるものと解されてはならない。

本発明の典型的な実施例を図示する概略図である。この実施例では光計測は、半導体ウエハ上の構造のプロファイルを決定するのに用いられて良い。 典型的な１次元の繰り返し構造を図示している。 典型的な２次元の繰り返し構造を図示している。 ２次元繰り返し構造のユニットセルに係る典型的な直交グリッドを図示している。 ２次元繰り返し構造の上面図を示している。 ２次元繰り返し構造の上面図を特徴付ける典型的な方法である。 構造体の１以上のプロファイルパラメータを決定する工程の典型的なフローチャートである。 ウエハ構造の層のデータを取得して統合する工程の典型的なフローチャートである。 １組のプロファイルモデルと１以上の重要プロファイル形状変数との相関を決定する典型的フローチャートである。 フォトリソグラフィ装置の典型的な構造図である。ここでは、構造体のプロファイルモデルは、プロセスパラメータの値に関連づけられる。 フォトリソグラフィプロセスでのレジスト露光に用いられるビームプロファイルの典型的拡大図である。 焦点露光監視ウエハの典型的構造図である。 プロファイルパラメータの初期値に基づいて重要プロファイル形状変数を明らかにする典型的構造図である。 プロファイルパラメータの初期値に基づいて重要プロファイル形状変数を明らかにする典型的構造図である。 化学機械研磨（ＣＭＰ）成膜での重要プロファイル形状を明らかにする典型的構造図である。 化学機械研磨（ＣＭＰ）成膜での重要プロファイル形状を明らかにする典型的構造図である。 化学機械研磨（ＣＭＰ）成膜での重要プロファイル形状を明らかにする典型的構造図である。 リソグラフィ、エッチング及びＣＭＰ成膜における重要プロファイル形状変数の効果を表す典型的構造図である。 リソグラフィ、エッチング及びＣＭＰ成膜における重要プロファイル形状変数の効果を表す典型的構造図である。 プロセス工程と、構造体のプロファイルモデルと、重要プロファイル形状変数との相関を明らかにするように備えられたシステム９００の典型的構造図である。 ウエハ構造の特徴部位を決定し、かつプロファイルパラメータ及び先端プロセス制御のプロファイルパラメータを用いる計測プロセッサと接続する製造クラスタシステムに係る典型的構造図である。 自動でプロセス及び装置制御を行うために計測データを管理し、かつ利用する典型的フローチャートである。

符号の説明

４０ 光計測システム
４１ 計測ビーム源
４３ ビーム
４５ 入射角
４７ ウエハ
４９ 回折ビーム
５１ 回折ビーム受光器
５３ プロファイル適用サーバー
５７ 回折信号
５９ ターゲット構造
６０ ライブラリ
５００ フォトリソグラフィ装置
５０２ ビーム
５０４ ウエハ
５０６ フォトレジスト
５０８ 底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）
５１０ 基板
５２０ ビームプロファイル
５２２ 逆台形
５２４ 長方形
５２６ 台形
５５０ ウエハ
５５４ 一連の測定位置
５６０ 逆台形の溝
５６２ 逆台形の溝
５６４ 長方形の溝
５６６ 台形の溝
５７０ 測定位置
５７２ 測定位置
５７４ 測定位置
５７６ 測定位置
５８０ ウエハ構造
５８２ レジスト
５８４ 底部限界寸法
５８６ 金属積層体
５８８ ガラス層
６００ ウエハ構造
６０２ バンプ
６０４ 繰り返し構造
６０６ 酸化物
６０８ 基板
６１０ ウエハ構造
６１５ ウエハ構造
６６０ ウエハ構造
６６２ Ｃｕ層
６６４ シード層
６６６ バリヤ層
６６８ 絶縁層
６６９ エッチストップ
６７０ 絶縁層
６７２ 基板
６７４ 相互接続
６８０ ビア
６８２ ビア
６８４ ビア
６９０ ビア
８０１ 重要プロファイル形状変数
８０３ レシピデータ及びプロファイルパラメータの範囲
８０５ 経験的計測データ
８０９ プロファイルモデル
８１１ データ
８１３ データ
８１５ データ
８１９ 測定回折信号
９００ システム
９０４ 入力プリプロセッサ
９１２ 計測装置
９１４ 製造プロセスシミュレータ
９２０ 相関器
９３０ モデル最適化装置
９４０ 第１製造システム
９４２ モデル最適化装置
９４６ プロファイルサーバー
９４８ 製造クラスタ
９５０ 計測クラスタ
９７０ 第２製造システム
９７２ モデル最適化装置
９７６ プロファイルサーバー
９７８ 製造クラスタ
９８０ 計測クラスタ
１０００ 計測データ源
１０１０ 計測プロセッサ
１０２０ 製造ホストプロセッサ
１０４０ 計測データ記憶装置
１０５０ プロセスシミュレータ
１０６０ レシピデータ、経験的計測データ、及びプロファイルモデル

Claims (26)

1. １以上のプロセス工程及び１以上のプロセスパラメータを有するウエハ成膜において、ウエハ上への構造体の製造に係るプロセス工程を制御する方法であって：
   １組のプロファイルモデルと１以上の重要プロファイル形状変数との相関を決定する工程であって、各プロファイルモデルは前記構造体の形状を特徴付ける１組のプロファイルパラメータを用いて定義され、各異なる組のプロファイルパラメータは前記組内でプロファイルモデルを定義し、かつ前記１以上の重要プロファイル形状変数は１以上のプロファイルパラメータ又は１以上のプロセスパラメータを有する、工程；
   前記相関及び前記構造体の製造に用いられる前記ウエハ成膜プロセスに係る少なくとも１の重要プロファイル形状変数の値に基づいて、プロファイルモデルの前記組から１のプロファイルモデルを選択する工程；
   前記プロセス工程及び前記の重要プロファイル形状変数の値を用いることによって、第１製造プロセスクラスタ内で前記構造体を製造する工程；
   前記構造体で回折される測定回折信号を得る工程；
   前記測定回折信号及び前記の選択されたプロファイルモデルに基づいて、前記構造体の１以上のプロファイルパラメータを決定する工程；及び
   前記の１以上のプロファイルパラメータを、前記第１製造プロセスクラスタ又は第２製造プロセスクラスタへ送る送信工程；
   を有する方法。
2. 前記送信工程で送られた前記の１以上のプロファイルパラメータに基づいて前記第１製造プロセスクラスタのプロセスパラメータを調節する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信工程で送られた前記の１以上のプロファイルパラメータに基づいて前記第２製造プロセスクラスタのプロセスパラメータを調節する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記第２製造プロセスクラスタが、前記第１製造プロセスクラスタに先立ってウエハを処理する、請求項３に記載の方法。
5. 前記第２製造プロセスクラスタが、前記第１製造プロセスクラスタに続いてウエハを処理する、請求項３に記載の方法。
6. 前記の１以上のプロファイルパラメータと関連するウエハ番号、ロット番号、及び成膜の実行を識別するデータを解析することで、精度及び厳密性の統計を決定する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記の１以上のプロファイルパラメータと関連するデータの解析から得られた前記統計を、前記第１又は第２製造プロセスクラスタ内のプロセスパラメータの少なくとも１の調節に利用する工程をさらに有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記の１以上のプロファイルパラメータの値及び範囲を保存する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
9. 識別データを前記の保存された値及び範囲に関連づける工程；及び
   製造情報を解析する工程；
   をさらに有する、請求項８に記載の方法。
10. １以上のプロセス工程及び１以上のプロセスパラメータを有するウエハ成膜において、ウエハ上への構造体の製造に係るプロセス工程を制御するシステムであって：
    １組のプロファイルモデルと１以上の重要プロファイル形状変数との相関を決定するように備えられている計測プロセッサであって、各プロファイルモデルは前記構造体の形状を特徴付ける１組のプロファイルパラメータを用いて定義され、各異なる組のプロファイルパラメータは前記組内でプロファイルモデルを定義し、かつ前記１以上の重要プロファイル形状変数は１以上のプロファイルパラメータ又は１以上のプロセスパラメータを有する、計測プロセッサ；
    前記相関及び前記構造体の製造に用いられる前記ウエハ成膜プロセスに係る少なくとも１の重要プロファイル形状変数の値に基づいて、プロファイルモデルの前記組から１のプロファイルモデルを選択するように備えられているモデル最適化装置；
    前記プロセス工程及び前記の重要プロファイル形状変数の値を用いることによって、前記構造体を製造するように備えられている第１製造プロセスクラスタ；
    前記構造体で回折される測定回折信号を生成するように備えられている計測クラスタ；及び
    前記測定回折信号及び前記の選択されたプロファイルモデルに基づいて、前記構造体の１以上のプロファイルパラメータを決定するように備えられているプロファイルサーバー；
    を有し、
    前記計測プロセッサは、前記の１以上のプロファイルパラメータを、前記第１製造プロセスクラスタ又は第２製造プロセスクラスタへ送る、
    システム。
11. 前記第２製造プロセスクラスタが、前記第１製造プロセスクラスタに先立ってウエハを処理する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第２製造プロセスクラスタが、前記第１製造プロセスクラスタに続いてウエハを処理する、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記の決定されたプロファイルパラメータに基づいて、前記第１製造プロセスクラスタ又は前記第２製造プロセスクラスタを制御するように備えられている、製造ホストプロセッサをさらに有する、請求項１０に記載のシステム。
14. １以上のプロセス工程及び１以上のプロセスパラメータを有するウエハ成膜において、ウエハ上への構造体の製造に係るプロセス工程を制御するシステムであって：
    前記ウエハを処理するように備えられている第１製造システム；及び
    計測プロセッサ；
    を有し、
    前記第１製造システムは：
    ウエハ成膜のために前記ウエハを処理するように備えられている第１製造クラスタ；
    前記第１製造クラスタと結合する１以上の光計測装置を有する第１計測クラスタであって、第１構造で回折される回折信号を測定するように備えられている第１計測クラスタ；及び
    前記第１計測クラスタと結合するプロファイルサーバーであって、当該プロファイルサーバーは、前記測定回折信号及びプロファイルモデルの前記組と１以上の重要プロファイル形状変数との相関に基づいて、１組のプロファイルモデルから選択される第１プロファイルモデルに基づいて、前記第１構造体の１以上のプロファイルパラメータを決定するように備えられ、各プロファイルモデルは前記構造体の形状を特徴付ける１組のプロファイルパラメータを用いて定義され、各異なる組のプロファイルパラメータは前記組内でプロファイルモデルを定義し、かつ前記１以上の重要プロファイル形状変数は１以上のプロファイルパラメータ又は１以上のプロセスパラメータを有する、プロファイルサーバー；
    を有し、
    前記計測プロセッサは前記第１製造システムと結合し、
    当該計測プロセッサは、前記の第１構造体の１以上の決定されたプロファイルパラメータを受け取り、処理し、保存し、かつ送信するように備えられ、かつ
    前記の１以上の決定されたプロファイルパラメータは、前記第１製造クラスタ又は第２製造クラスタを制御するのに用いられる、
    システム。
15. 前記計測プロセッサが、前記第１プロファイルモデル、下地膜厚、プロファイルパラメータ、重要プロファイル形状変数とプロファイルモデルの前記組からの前記第１プロファイルモデルに関連するプロセス工程、限界寸法、材料の屈折率、及び前記第１構造体に係るプロセス変数の組を、受け取り、処理し、保存し、かつ送信するようにさらに備えられている、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記計測プロセッサが、前記１以上の重要プロファイル形状変数の値を、受け取り、処理し、保存し、かつ送信するようにさらに備えられている、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記１以上の重要プロファイル形状変数が製造プロセスパラメータを有する、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記計測プロセッサと結合する計測データ記憶装置であって、前記第１プロファイルモデル、下地膜厚、プロファイルパラメータ、重要プロファイル形状変数とプロファイルモデルの前記組からの前記第１プロファイルモデルに関連するプロセス工程、限界寸法、材料の屈折率、及び前記第１構造体に係るプロセス変数の前記組を、受け取り、処理し、保存し、かつ送信するようにさらに備えられている、計測データ記憶装置をさらに有する、請求項１４に記載のシステム。
19. 前記計測データ記憶装置が：
    シミュレーションによる回折信号及び対応する第１パターニング構造のプロファイルパラメータの対応する組の対を保存し、及び／又は、
    前記第１パターニング構造の機械学習システムの訓練データの組を保存する、
    ように備えられている、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記計測プロセッサが第２製造システムと結合する、請求項１９に記載のシステム。
21. パターニング構造である第２構造体、及びパターニングされていない構造である第３構造体を有する他のウエハを処理するように備えられている前記第２製造システムであって：
    ウエハを処理するように備えられている前記第２製造クラスタ；
    前記第２製造クラスタと結合する１以上の光計測装置を有する第２計測クラスタであって、前記第２及び第３構造体で回折される回折信号を測定するように備えられている第２計測クラスタ；及び
    前記第２計測クラスタと結合する第２プロファイルサーバーであって、当該第２プロファイルサーバーは、前記測定回折信号及び第２プロファイルモデルに基づいて前記第１構造体の１以上のプロファイルパラメータを決定するように備えられ、前記第２プロファイルモデルは、プロファイルモデルの前記組と前記１以上の重要プロファイル形状変数との相関に基づいて、プロファイルモデルの前記組から選択される、第２プロファイルサーバー；
    を有する、
    請求項２０に記載のシステム。
22. 前記の第２構造体の１以上の決定されたプロファイルパラメータが、前記第２製造クラスタのプロセスパラメータのうちの少なくとも１、又は前記第１製造クラスタのプロセスパラメータのうちの少なくとも１を変化させるのに用いられる、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記の第２構造体の１以上の決定されたプロファイルパラメータが、前記第１製造クラスタのプロセスパラメータのうちの少なくとも１を変化させるのに用いられる、請求項２１に記載のシステム。
24. 前記計測プロセッサが、オフライン又は遠隔の計測データ源から計測データを受け取り、前記計測データを処理し、かつ前記オフライン又は遠隔の計測データ源へ前記計測データを送るように備えられている、請求項１４に記載のシステム。
25. 前記計測プロセッサが製造プロセスクラスタと結合する、請求項１４に記載のシステム。
26. 前記計測プロセッサが製造プロセスシミュレータと結合し、
    前記計測プロセッサは、他のデータ源からの計測データを受け取ってかつ処理し、及び／又は、
    前記製造プロセスシミュレータからの計測データを処理し、かつ他の製造システムへ送信する、
    ように備えられ、
    前記計測データは、選択されたプロファイルパラメータ、重要プロファイル形状変数とプロファイルモデルの前記組からの前記第１プロファイルモデルに関連するプロセス工程、限界寸法、材料の屈折率、及び前記第１構造体に係るプロセス変数の前記組が含まれる、
    請求項１４に記載のシステム。

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