JP5416329B2 - 一体型計測を使用して誘電体エッチング効率を改善する方法及び装置 - Google Patents
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Description
Claims (39)
- 半導体ウェハを処理する方法において、
(a)上記ウェハ上に形成された誘電体の基底層の厚みを、上記ウェハ上の複数の異なる所定の位置で測定するステップと、
(b)上記基底層上に形成されたパターン化された層のパターンの寸法を上記複数の異なる所定の位置で測定するステップと、
(c)上記寸法及び厚みの測定に基づいて、上記ウェハ上で実行されるべきエッチングプロセスに対する第1組のプロセスパラメータ値を選択するステップと、
(d)上記第1組のプロセスパラメータ値を使用して処理ツールにおいて上記ウェハに上記エッチングプロセスを実行するステップと、
(e)上記エッチングプロセスにより上記基底層に形成された構造体の寸法を上記所定の位置で測定するステップと、
を備えた方法。 - 上記構造体の測定を使用して、その後に処理されるウェハに対する第2組のプロセスパラメータ値を選択するステップを更に備えた、請求項1に記載の方法。
- 上記パターンの臨界寸法(CD)及びプロフィールを測定するステップを更に備えた、請求項1に記載の方法。
- 上記処理ツールにおいて上記ウェハにエッチングプロセスを実行するステップを更に備えた、請求項3に記載の方法。
- 上記第1組のプロセスパラメータ値は、ガス流量、磁界強度及び磁界プロフィールを含む、請求項4に記載の方法。
- 上記エッチングプロセスを実行した後であって上記構造体の寸法を測定する前に、上記ウェハを清掃するステップを更に備えた、請求項4に記載の方法。
- 上記パターン化された層を形成する上記ステップは、ホトレジストマスクをホトリソグラフィック的に形成する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 上記基底層を形成する上記ステップは、窒化シリコン層を形成する段階を含む、請求項7に記載の方法。
- 上記パターンのCD及びプロフィール、上記基底層の厚み、上記構造体のCD及び深さを光学的に測定するステップを更に備えた、請求項3に記載の方法。
- 上記構造体の寸法を測定する上記ステップは、上記構造体のCD及び深さを測定する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 上記第1組のプロセスパラメータ値を選択する上記ステップは、
上記寸法及び厚み測定を使用してCDマップ及び厚みマップを発生する段階と、
上記処理ツールの動作特性に関する情報を与える段階と、
上記CD及び厚みマップと上記動作特性とを使用して上記第1組のプロセスパラメータ値を決定する段階と、
を備えた、請求項3に記載の方法。 - 上記処理ツールの上記動作特性の変化を、上記処理ツールにより実行された処理サイクルの量の関数として決定することにより、プロセスドリフトを決定するステップと、
上記プロセスドリフトを使用して、その後に処理されるウェハに対する上記第2組のプロセスパラメータ値を選択するステップと、
を更に備えた、請求項2に記載の方法。 - 半導体ウェハを処理する装置において、
上記ウェハ上に形成された誘電体の基底層の厚みを上記ウェハ上の複数の異なる所定の位置で測定するための第1測定ツールと、
上記基底層上に形成されたパターン化された層のパターンの寸法を上記ウェハ上の上記複数の異なる所定の位置で測定するための第2測定ツールと、
第1組のプロセスパラメータ値を使用して上記ウェハにエッチングプロセスを実行するための処理ツールと、
上記第1測定ツールが上記厚みを上記複数の異なる所定の位置で測定するように制御し、上記第2測定ツールが上記寸法を上記複数の異なる所定の位置で測定するように制御し、上記寸法及び厚みの測定に基づいて上記第1組のプロセスパラメータ値を選択するように構成されたプロセッサと、
を備えた装置。 - 上記第2測定ツールは、上記プロセスにより上記基底層に形成された構造体の寸法を上記所定の位置で測定するものであり、更に、上記プロセッサは、上記構造体の測定を使用して、その後に処理されるウェハに対する第2組のプロセスパラメータ値を選択するように構成される、請求項13に記載の装置。
- 上記第2測定ツールは、上記パターン化された層のパターンのCD及びプロフィールを測定すると共に、上記基底層の上記構造体のCD及び深さを測定するものである、請求項
14に記載の装置。 - 上記処理ツールは、エッチング装置を含み、更に、上記第1及び第2のプロセスパラメータ値の各々は、エッチングレシピを含む、請求項14に記載の装置。
- 上記第1及び第2組のプロセスパラメータ値は、ガス流量、磁界強度及び磁界プロフィールを含む、請求項16に記載の装置。
- 上記第1及び第2の測定ツールは、単一の光学的測定ツールに含まれる、請求項13に記載の装置。
- 上記光学的測定ツールは、散乱計測又は反射計測を使用するものである、請求項18に記載の装置。
- 上記プロセッサは、
上記パターン寸法及び厚み測定を使用してCDマップ及び厚みマップを発生し、
上記処理ツールの動作特性に関する情報を記憶し、更に、
上記CD及び厚みマップと上記動作特性とを使用して上記第1組のプロセスパラメータ値を決定する、
というように構成された請求項15に記載の装置。 - 上記プロセッサは、
上記処理ツールの上記動作特性の変化を、上記処理ツールにより実行された処理サイクルの量の関数として決定することにより、プロセスドリフトを決定し、更に、
上記プロセスドリフトを使用して、その後に処理されるウェハに対する上記第2組のプロセスパラメータ値を選択する、
というように構成された請求項14に記載の装置。 - 半導体ウェハを処理する装置において、
上記ウェハ上に形成された誘電体の基底層の厚みと、該基底層上に形成されたパターン化された層のパターンのプロフィール及びCDとを、上記ウェハ上の複数の異なる所定の位置で測定するための測定ツールと、
第1組のプロセスパラメータ値を使用して上記ウェハにエッチングプロセスを実行するための処理ツールと、
上記測定ツールと上記処理ツールとの間で上記ウェハを移送するための移送メカニズムと、
上記移送メカニズムを包囲すると共に、清潔な環境において上記移送メカニズムと上記測定ツールと上記処理ツールとの間の連通を許すためのチャンバーと、
上記測定ツールが上記厚みを上記複数の異なる所定の位置で測定するように制御し、上記測定ツールが上記プロフィール及びCDを上記複数の異なる所定の位置で測定するように制御し、上記パターンのCD及びプロフィールと上記基底層の厚みとの測定に基づいて上記第1組のプロセスパラメータ値を選択するように構成されたプロセッサと、
を備え、
上記測定ツールは、上記エッチングプロセスにより上記基底層に形成された構造体のCDを上記所定の位置で測定するものであり、更に、上記プロセッサは、上記構造体のCD測定を使用して、その後に処理されるウェハに対する第2組のプロセスパラメータ値を選択する、
というように構成された装置。 - 上記構造体はトレンチを含み、上記測定ツールは、上記構造体のトレンチ深さを上記所定の位置で測定するものであり、更に、上記プロセッサは、上記構造体の上記トレンチ深さ測定を使用して、上記第2組のプロセスパラメータ値を選択するように構成された、請求項22に記載の装置。
- 上記測定ツールは光学測定ツールである、請求項22に記載の装置。
- 上記測定ツールは散乱計測又は反射計測を使用する、請求項24に記載の装置。
- 上記チャンバーは、
第1処理ツールを含む複数の処理ツールを取り付けるためのメインフレームと、
ウェハカセットを取り付けるためのファクトリインターフェイスと、
上記メインフレームと上記ファクトリインターフェイスとの間にあって、それらに連通する移送チャンバーと、
を備え、
上記移送メカニズムは、上記測定ツールと上記移送チャンバーと上記ウェハカセットとの間で上記ウェハを移送するための第1ロボットと、上記移送チャンバーと上記処理ツールとの間で上記ウェハを移送するための第2ロボットとを備え、更に、
上記測定ツールは、上記ファクトリインターフェイス又は上記メインフレームに取り付けられる、請求項22に記載の装置。 - 上記処理ツールはエッチング装置を含み、更に、上記第1及び第2のプロセスパラメータ値の各々はエッチングレシピを含む、請求項22に記載の装置。
- 上記プロセッサは、
上記処理ツールの上記動作特性の変化を、上記処理ツールにより実行された処理サイクルの量の関数として決定することにより、プロセスドリフトを決定し、更に、
上記プロセスドリフトを使用して、その後に処理されるウェハに対する上記第2組のプロセスパラメータ値を選択する、
というように構成された請求項22に記載の装置。 - 上記プロセッサは、
上記ウェハに上記プロセスが実行された後に上記処理ツールから上記測定ツールへ上記ウェハを移送するように上記移送メカニズムを制御し、更に、
上記基底層の構造体のCDを測定するように上記測定ツールを制御する、
というように構成された請求項22に記載の装置。 - 上記ウェハに上記プロセスが実行された後に上記ウェハから残留ホトレジストを除去するために上記メインフレームに取り付けられたアッシュ剥離処理ユニットを更に備えた、請求項26に記載の装置。
- 上記第1及び第2組のプロセスパラメータ値は、ガス流量、磁界強度及び磁界プロフィールを含む、請求項27に記載の装置。
- 上記測定ツールは、上記ウェハを像形成して、上記パターンのCD及びプロフィールを表わす波形を得るためのものであり、
上記装置は、更に、基準パターンのCD及びプロフィールを各々表わす複数の基準波形を記憶する記憶媒体を備え、
上記プロセッサは、更に、上記パターンの波形に最も密接に一致する基準波形を識別して、上記パターンのCD及びプロフィールを得る、
というように構成された請求項22に記載の装置。 - 上記プロセッサは、更に、
上記基準波形の1つを黄金波形として選択し、
上記パターンの波形を上記黄金波形と比較し、更に、
上記パターンの波形をライブラリーの他の基準波形と比較して、上記パターンの波形が上記黄金波形から所定のスレッシュホールド量より大きくずれるときに上記パターンの波形に最も密接に一致する基準波形を識別する、
というように構成された請求項32に記載の装置。 - 上記測定ツールは、上記ウェハを像形成して、上記構造体のCDを表わす波形を得るためのものであり、
上記装置は、更に、基準構造体のCDを各々表わす複数の基準波形を記憶する記憶媒体を備え、
上記プロセッサは、更に、上記構造体の波形に最も密接に一致する基準波形を識別して、上記構造体のCDを得る、
というように構成された請求項22に記載の装置。 - 上記プロセッサは、更に、
上記基準波形の1つを黄金波形として選択し、
上記構造体の波形を上記黄金波形と比較し、更に、
上記構造体の波形をライブラリーの他の基準波形と比較して、上記構造体の波形が上記黄金波形から所定のスレッシュホールド量より大きくずれるときに上記構造体の波形に最も密接に一致する基準波形を識別する、
というように構成された請求項34に記載の装置。 - 上記ステップ(b)及び(c)を単一の光学的ツールにおいて実行するステップを更に備えた、請求項1に記載の方法。
- 上記ステップ(b)及び(c)を個別の光学的ツールにおいて実行するステップを更に備えた、請求項1に記載の方法。
- 上記第1及び第2の測定ツールは個別の光学的測定ツールである、請求項13に記載の
装置。 - 上記アッシュ剥離処理ユニットにより残留物が除去された後に上記ウェハを清掃するために上記ファクトリインターフェイスに取り付けられた湿式清掃ツールを更に備えた、請求項30に記載の装置。
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