JP6019043B2 - 光学計測及びセンサ装置を用いるエッチングプロセス制御 - Google Patents
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Description
これらの波長は、導入される反応性ガスから生成される特定の化学種に関連付けられ、前記ウェハ上及びチャンバ表面上での反応と同様に気相反応からの結果でもある。前記光学的発光スペクトルの波長はまた、前記ウェハの表面組成が定常状態からエッチング材料の完全除去へ移行する場合に変動し得る。この変動の検出は、エッチング終点検出を可能にし、これは必要なエッチングが完了したことを指示し、及びまた、過剰エッチングが起こる前にエッチングプロセスを停止することを可能にする。しかし、エッチング終点を決定するために利用可能なOES周波数又は波長の数は、複雑な、かつ時間のかかるOES波長の選択という問題を生じる。
実際のエッチング段階データは、SEM、AFM又は東京エレクトロン株式会社及びケーエルケー・テンコール株式会社からのAcuShape(商標)などの光学デジタル形状測定装置などの標準測定システムを用いて得ることができる。前記のように、前記エッチング段階データは、基板の1又は複数の層のエッチングプロセスの完了パーセントで表される。ひとつの実施態様では、エッチング段階測定値と実際のエッチング段階データとの関連付けは、線形方程式の形であり得る。他の実施態様では、前記関連付けは、より一般的に表され、例えば二次多項式であり、これにより、異なる光学計測装置を用いて測定されたいくつかのエッチング段階測定値を、異なるエッチングセンサー装置を用いて測定されたセンサー測定値にフィッティングされ得る。
前記のように、非線形関数関係は、任意の関数、複合関数などを含み得る。
多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形フィッティング方法、探索パラメータ空間方法、グリッド探索方法、勾配探索方法、拡張方法、マルクアルト(Marquardt)方法などを含む。
さらに他の実施態様では、前記2以上のエッチング段階測定目標値は、精度、測定−導出時間及び繰り返し係数で表された繰り返し性を含み、ここで2以上の繰り返し試験結果が同じになる確率が95%以上となる。
例えば、図13Bで、9の光学計測装置を持つ例示的エッチングシステム1350が、示される配置に設けられる。光学計測装置の具体的な数及び構成は、前記エッチング段階測定システムにより測定される予定の半導体応用の範囲での知識及び経験にもとづいて決定される。
Claims (10)
- 製造クラスタを制御するシステムであり、当該システムは:
基板を処理するための第1製造クラスタであって、
前記基板上の1又は複数の層をエッチングするように構成されるエッチングプロセスツールを含み、前記エッチングプロセスツールは、エッチングチャンバ、計測ビューポート、制御装置、及び1又は複数のエッチングプロセスパラメータ
を有する、第1製造クラスタと、
エッチング段階を測定し、2以上のエッチング段階測定目標値に合致させるように構成されるエッチング段階測定システムであって、
前記エッチングプロセスツールに結合され、前記エッチングチャンバからの電磁波エネルギーを測定するように構成された第1光学計測装置、
前記エッチングプロセスツールに接続され、前記基板の1又は複数の位置に照射し、前記照射された1又は複数の位置からの回折信号を測定するように構成された、第2光学計測装置、
前記エッチングプロセスツールに結合され、前記1又は複数のエッチングプロセスパラメータの1つのプロセスパラメータを測定するように構成される、エッチングセンサ装置、ならびに
前記エッチングプロセスツール、前記第1光学計測装置及び前記第2光学計測装置に結合されたプロセッサー、
を有する、エッチング段階測定システムと、
を有し、
前記プロセッサーは、前記第1及び第2光学計測装置、ならびに前記エッチングセンサ装置からの前記測定されたプロセスパラメータから、実際のエッチング段階データに対する、前記測定された電磁波エネルギーの相関アルゴリズムを確立するように構成され、
前記第1光学計測装置及び前記第2光学計測装置からのエッチング段階測定値、ならびに実際のエッチング段階データに対するエッチング段階測定値の相関を用いて、エッチング段階値が導出され、
2以上のエッチング段階測定目標値の組と比べて、計算された2以上のエッチング段階測定目標値が合致しない場合には、第1及び第2光学計測装置が修正され、前記相関アルゴリズムが調節され、及び/又は前記測定された電磁波エネルギーのノイズを調節することにより、前記エッチング段階測定値が強化され、前記相関アルゴリズムの確立が繰り返され、
前記2以上のエッチング段階測定目標値が合致するまで、前記エッチング段階値が導出され、前記計算された2以上のエッチング段階測定目標値が、前記2以上のエッチング段階測定目標値の組と比較され、前記第1及び第2光学計測装置が修正され、前記相関アルゴリズムが調節され、及び/又は前記測定された電磁波エネルギーのノイズを調節することにより、前記エッチング段階測定値が強化され、
当該システムは、さらに、
前記第1製造クラスタ及び前記エッチング段階測定システムに結合された第2製造クラスタ
を有し、
前記第2製造クラスタは、1又は複数の装置設定と1又は複数のプロセスパラメータとを有し、少なくとも1つの前記導出されたエッチング段階値に基づいて、前記1又は複数の装置設定及び/又は前記1又は複数のエッチングプロセスパラメータを調節する、システム。 - 請求項1に記載のシステムであり、前記第1の光学計測装置が、前記エッチングチャンバからの前記電磁波エネルギーの強度を測定するために設けられる分光装置を含む、システム。
- 請求項1に記載のシステムであり、前記第2光学計測装置が、前記エッチングチャンバ上に設けられる少なくとも1つの干渉計又は反射計を含み、照明ビームの伝達及び回折ビームの検出をビューポートを用いて可能にする、システム。
- 請求項1に記載のシステムであり、前記第2光学計測装置が、複数の干渉計又は反射計を含み、前記干渉計又は反射計がビューポートを用いて前記エッチングチャンバの上に設けられ、複数の照射ビームの伝達と複数の回折ビームの検出を可能にする、システム。
- 請求項4に記載のシステムであり、前記第2光学計測装置が、5から9の干渉計又は反射計を含む、システム。
- 請求項4に記載のシステムであり、前記複数の照射ビームが、120から190ナノメートルの範囲の波長を持つ分光ビームを含む、システム。
- 請求項1に記載のシステムであり、前記相関アルゴリズムの調節が、前記電磁波エネルギー測定値と前記実際のエッチング段階データとの間の非線形関数関係を用いることを含む、システム。
- エッチングプロセスで基板を処理するための製造クラスタを制御する方法であり、前記製造クラスタは、装置設定値および1又は複数のエッチングプロセスパラメータを有し、
当該方法は:
2以上のエッチング段階測定目標値を選択するステップと;
前記2以上のエッチング段階測定目標値を設定するステップと;
選択された2以上の光学計測装置及び選択されたエッチングプロセスセンサ装置を用いて、エッチング段階測定値を得るステップであって、前記エッチングプロセスセンサ装置は、前記1又は複数のエッチングプロセスパラメータの一つのプロセスパラメータを測定するように構成されるステップと;
1又は複数の標準測定技術を用いて、前記エッチング段階測定値の各々に対する実際のエッチング段階データを得るステップと;
エッチング段階測定値と実際のエッチング段階データとの相関を確立するステップと;
前記確立された相関アルゴリズムを用い、選択された2以上の光学計測装置及び前記選択されたエッチングプロセスセンサ装置を用いて得られるエッチング段階測定値を用いて、エッチング段階値を導出するステップと;
前記エッチング段階値を前記製造クラスタに伝達するステップと;
前記伝達されたエッチング段階データにもとづいて、装置設定及び/又はプロセスパラメータを変更するステップと、
を有する方法。 - 請求項8に記載の方法であり、前記エッチング段階値の導出が、複数の選択されたエッチングプロセスセンサ装置からのエッチング段階測定値を含む、方法。
- 請求項8に記載の方法であり、前記2以上の選択された光学計測装置の第2光学計測装置が、ビューポートを用いてエッチングチャンバの上に配置された複数の干渉計又は反射計を含み、複数の照射ビームの伝達及び複数の回折ビームの検出を可能にする、方法。
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