JP6063872B2 - ツール操作パラメータ及び材料測定と分光情報を関連付けることによるツール性能の改良 - Google Patents
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Description
本出願は、2011年1月19日に提出された、発明の名称「分光情報をツール動作パラメータおよび材料情報にリンクすることによるツールパーフォーマンスの改良(IMPROVING TOOL PERFORMANCE BY LINKING SPECTROSCOPIC INFORMATION WITH TOOL OPERATIONAL PARAMETERS AND MATERIAL INFORMATION)」の特許出願シリアル番号13/009,685の利点を享受するものである。上記出願の全部は、ここに引用したものとする。
背景に記載されているように、種々の情報は、半導体製造ツールから集積され得る。ここで、半導体製造ツールは、製造設備、製造機械、半導体処理設備、半導体製造設備、ツール、又は前述から得られる他の同様の用語とも称される。このような情報は、ツール操作データ、すなわちツールを監視及び/又はツールと一体化したセンサからのデータと、装置測定データ、すなわちウェハの物理的及び構造的特徴と、分光データ、すなわちツール内の種々のガス化合物の濃度に起因する波長の強度又はスペクトル線と、を含み得る。慣例的に、個別の種類の情報は、異なる目的のために、独立して、解析され、利用される。その結果、異なるタイプの情報の間の興味深い関係が、気づかれないでいる。
前述のように、種々の実施形態では、半導体製造ツールは、トレーニングデータの1つのマトリクス中へ異なるタイプの情報を統合するために学習エンジンを利用できる。学習エンジンは、トレーニングデータのマトリクスに基づいて、マトリクスに含まれる他のパラメータに関係するマトリクスのパラメータを示す少なくとも1つの関係を自律的に生成できる。少なくとも1つの関係は、”what−if“分析、設備調整又は設定、生成性能に影響する状態の確認、及びこれらに類似するものを利用され得る。
前述のように、半導体製造設備に関係する、分光情報、センサ情報、及び測定情報は、異なるデータの間の関係を記述する学習される式の生成を促進するための統合データ構造中に集約される。さらに、半導体製造設備の動作及び性能の把握を可能にするために、学習される式は、自律的な最適化、形態化、又は設備の調整を可能にする。結果的に、図5は、統合情報からの学習された式に基づいて確認された最適なパラメータを含む方法を生成するための例示的な、限定されない実施形態のフローチャートを示す。500で、種々の情報が得られる。情報は、異なる情報に関するウェハ出力特性を示す一連の式、ガス流量に関する固有の波長でのスペクトル線の強度の特性を示す一連のスペクトル強度式、半導体製造ツールの設定可能なパラメータの範囲及び分解能を供給する一連の制御可能なパラメータ式、及び一連の目標値を含む。
Gas(1):最小:10; 最大:12; 分解能0.1sccm
...
上部のRFパワー:最小:1400; 最大:1600; 分解能:1ワット
ここで、ここで最小は、パラメータの最小の設定可能な値を示し、最大はパラメータの最大の設定可能な値を示し、分解能は、半導体製造ツールによって支援されるパラメータでの最小の変化量を示す。
前述のように、統合されたスペクトル情報、センサ情報、及び測定情報から生成される学習される式は、半導体生成ツールの最適な形態の確認を容易にする。しかし、状況次第で逆の状況が起こる。例えば、一連の半導体製造ツール又は複合処理チャンバを有する与えられた半導体製造ツールにおいて、1以上のツール又はチャンバが常に他のツール又はチャンバより効率がよい場合が、観測され得る。他のチャンバより効率が良いために個別のチャンバ能力に影響を与える状況の確認は、再構成され、最適化されるために性能より低く実行するチャンバを可能にする。
前述のように、従来の製造工程では、分光データ(すなわち、スペクトル強度情報)はエッチのエンドポイント状態を確認し、規定するためにプロセスエンジニアによって検討される。エッチングの綿密な管理は、ウェハ上でのより好適な成形形態をもたらし、その結果、ウェハ毎の高収率をもたらす。材料に空洞を形成することを意図するエッチついて、空洞の深さは、エッチング時間及び既知のエッチ速度を通して制御される。幾つかのエッチは、マスキング層の下部を切り取り、下部の材料で傾斜側壁を有する空洞を形成する。下部の切り取り(undercutting)の距離は、エッチバイアス、又は単純に、バイアスと参照される。従来の製造工程では、プロセスエンジニアは、可能な限りバイアスを減らして、所望の限界寸法での形態が形成されるエッチングすることを目的とするエッチングのための好適なエンドポイントを確認するために分光データを検討する。しかし、注意深く検討しても、エンドポイント検出に使用される波長を常に確認できるわけではない。
以下に、本出願の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]データ構造中で半導体製造ツールに関係する異なる情報を統合することであって、前記異なる情報は、スペクトル強度情報、センサ情報、及び測定情報の少なくとも1つを有することと、前記データ構造において1以上の異なる変数の値に関する前記データ構造の第1の変数の値の特性を示す少なくとも1つの関係を学習することと、前記少なくとも1つの関係を有する前記半導体製造ツールの性能を最適化することと、を具備する計算処理システムの少なくとも1つのプロセッサによって容易にされる方法。
[2]前記センサ情報は、物理量の測定値と保全情報の測定値とを有し、
前記物理量の測定値は、圧力、ガス流量、又は出力の少なくとも1つの測定値を有し、前記保全情報の測定値は、仕上げの湿式洗浄のときの経過時間及びツール部品の寿命の測定値を有する、[1]の方法。
[3]個別のガスに対応する一連のガス流量の関数としてスペクトル線の強度の式を生成することと、スペクトル強度の予測値がスペクトル強度の測定値に一致しないときに質量流量制御(MFC)ドリフト及びシフトエラーを確認することと、をさらに具備する前記少なくとも1つの関係を学習する、[1]の方法。
[4]前記1以上の異なる変数の関数として前記第1の変数の式を生成することをさらに具備し、前記第1の変数は、ウェハ出力特性であり、前記1以上の異なる変数は、1以上のツールセンサ測定値、スペクトル強度測定値、又はウェハ入力特性に関連する、前記少なくとも1つの関係を学習する、[1]の方法。
[5]前記データ構造の前記第1の変数を選択することをさらに具備する[1]の方法。
[6]前記少なくとも1つの関係を学習することは、前記少なくとも1つの関係を生成するための遺伝子アルゴリズムを利用することをさらに具備する、[1]の方法。
[7]前記半導体製造ツールの性能を最適化することは、一連の制御可能なパラメータ式を受けることであって、前記一連の制御可能なパラメータ式の中の制御可能なパラメータ式が制御可能なパラメータの最小値、前記制御可能なパラメータの最大値、及び前記制御可能なパラメータが変更できる極小値を規定することと、一連の目標値を受けることであって、前記一連の目標値の中の目標値がウェハ出力特性に対して値を規定することと、前記少なくとも1つの関係、前記一連の制御可能なパラメータ式、および前記一連の目標値に基づいて前記半導体製造ツールのためのパラメータを確認することと、を具備する
[1]の方法。
[8]前記確認されたパラメータを含むレシピを生成することをさらに具備し、前記パラメータを確認することは、さらに逆問題解法を利用することを有する、[7]の方法。
[9]好ましいウェハ収率のために寄与する前記データ構造の1以上の影響変数を確認することをさらに具備する、[1]の方法。
[10]ステータス情報を受けることであって、前記ステータス情報が良好なチャンバ又は好ましくないチャンバの1つとして前記半導体製造ツールの各チャンバのステータスを規定することと、前記データ構造中に前記ステータス情報を統合することと、をさらに具備する[9]の方法。
[11]前記データ構造の前記スペクトル強度情報又は前記データ構造の前記センサ情報のうちの少なくとも1つに基づいて前記半導体製造ツールのチャンバの前記ステータスを予測するブール値関数を自律的に学習することをさらに具備する[10]の方法。
[12]前記ブール値関数を自律的に学習することは、複数のパラメータに関して、固定されたサイズに前記ブール値関数を制限することをさらに具備する、[11]の方法。
[13]前記ブール値関数のパラメータについて、前記パラメータの対応する値によって前記半導体製造ツールの前記チャンバを順序付けることと、収率性能によって前記半導体製造ツールの前記チャンバを順序付けることと、前記パラメータの値による前記チャンバの前記順序付けが収率性能による前記チャンバの前記順序付けに一致するときに、影響変数として前記パラメータを確認することと、をさらに具備する[11]の方法。
[14]自律的なエンドポイント検出で使用するための一組の波長を確認することをさらに具備する、[1]の方法。
[15]前記スペクトル強度情報の対応する強度が前記半導体製造ツールによって実行されるエッチ工程の間に増大する第1の一連の波長を確認することと、前記スペクトル強度情報の対応する強度が前記エッチ工程の間に減少する第2の一連の波長を確認することと、前記第1の一連の波長から第1の波長と、前記第2の一連の波長から第2の波長とを選択することと、をさらに具備し、前記第1の波長及び前記第2の波長が自律的なエンドポイント検出に使用される、[14]の方法。
[16]複数のウェハの各々のステータスを規定するステータス情報を有する前記第1の波長及び前記第2の波長に対応する、前記スペクトル強度情報からの、前記複数のウェハに関連付けされる強度値を増やすことと、前記ウェハに関連付けされ、前記第1の波長及び前記第2の波長に対応する強度値に基
づいて前記ウェハのステータスを予測するブール値関数を自律的に学習することと、をさらに具備する[15]の方法。
[17]前記ブール値関数が好ましくない状態から好ましい状態へ前記ウェハの前記ステータスの変更を予測するときに、前記半導体製造ツールの前記エッチ工程を中止することをさらに具備する[16]の方法。
[18]センサ情報、スペクトル強度情報、及び前記半導体製造ツールに関係する装置測定情報を受けるように構成され、統合されたトレーニングマトリクス中に前記受けられた情報を統合するように構成され、かつ、前記センサ情報、スペクトル強度情報、又は装置測定情報に含まれる1以上の異なる値に基づいて前記半導体製造ツールによって処理されるウェハの出力特性の値を予測する式を生成するための前記統合されたトレーニングマトリクスを利用するように構成される学習エンジンを具備する、半導体製造ツールのためのシステム。
[19]一連の制御可能なパラメータ式を取得するように構成され、前記一連の制御可能なパラメータ式の中の制御可能なパラメータ式は、制御可能なパラメータの最小値、前記制御可能なパラメータの最大値、及び前記制御可能なパラメータが変更できる極小値を規定し、一連の目標値を取得するように構成され、前記一連の目標値の中の目標値は、前記ウェハ出力特性の値を規定し、前記制御可能なパラメータ式に従う前記制御可能なパラメータのための値を選択するように構成され、前記選択された値は、前記学習エンジンによって生成される前記式に従い、前記一連の目標値の中の前記目標値を達成する、調整エンジンをさらに具備する、[18]のシステム。
[20]コンピュータが実行可能な命令を記録するコンピュータが読み込み可能なストレージ媒体であって、少なくとも1つのプロセッサによって実行されるときに、データ構造中に半導体製造ツールに関連する異なる情報を集約し、前記異なる情報は、スペクトル強度情報、センサ情報、及び測定情報の少なくとも1つを有し、前記データ構造の1以上の異なる変数の値に関する前記データ構造の第1の変数の値を特徴付ける少なくとも1つの関係を生成し、前記少なくとも1つの関係によって前記半導体製造ツールの性能を最適化することをコンピュータにもたらすコンピュータが実行可能な命令を記録するストレージ媒体。
Claims (19)
- システムの少なくとも1つのプロセッサによって容易にされる方法であって、
少なくとも3つのフィールドを有するデータ構造中で半導体製造ツールに関係する異なる情報を統合することであって、前記少なくとも3つのフィールドは、スペクトル強度情報を包含する第1フィールド、ツール操作情報を包含する第2フィールド、及びウェハ測定情報を包含する第3フィールドを少なくとも有することと、
識別された出力として前記少なくとも3つのフィールドのフィールドを選出することと
、
1以上の前記少なくとも3つのフィールドの他のフィールドに関する前記フィールドの特性を示す少なくとも1つの関係を、前記データ構造に基づく学習エンジンによって、学習することであって、前記スペクトル強度情報は、規定された波長の光の強度、又はスペクトルスコープによって検出されたスペクトル線の少なくとも1つを有することと、を備え、
前記方法は、学習エンジンによって利用する前に前記スペクトル強度情報を規格化する
ことをさらに備え、
前記規格化することは、前記スペクトル強度情報を測定することと、
参照に基づいて前記スペクトル強度情報の全強度を決定することであって、前記全強度は、波長範囲に亘る前記スペクトル強度情報の範囲内の値の分解能の関数として決定されることと、を具備するシステムの少なくとも1つのプロセッサによって容易にされる方法。 - 前記ツール操作情報は、物理量又は保全情報の測定値の少なくとも1つを有し、
前記物理量の測定値は、圧力、ガス流量、又は出力の少なくとも1つの個別の測定値を有し、
前記保全情報は、最も近い湿式洗浄のときの経過時間又はツール部品の寿命の少なくとも1つを有する、請求項1の方法。 - 個別のガスに対応する一連のガス流量の関数としてスペクトル線の強度の式を生成することと、
式に基づいて、スペクトル強度の予測値が前記スペクトル強度の測定値に一致しない決定に応じて質量流量制御(MFC)ドリフト又はシフトエラーの少なくとも1つを確認することと、を具備する前記少なくとも1つの関係を学習する、請求項1の方法。 - 前記1以上の他のフィールドの関数として前記フィールドの式を生成することを具備し
、
前記フィールドは、ウェハ出力特性であり、前記1以上の他のフィールド、ツールセンサ測定値、スペクトル強度測定値、又はウェハ入力特性の1以上に関連する、前記少なくとも1つの関係を学習する、請求項1の方法。 - 前記少なくとも1つの関係が学習されたことである前記フィールドの選択を容易にする選択入力を受けることを具備する請求項1の方法。
- 前記少なくとも1つの関係を学習することは、前記少なくとも1つの関係を生成するための遺伝子アルゴリズムを利用することを具備する、請求項1の方法。
- 前記半導体製造ツールの前記操作を調整することをさらに具備し、
前記調整することは、
一連の制御可能なパラメータ式を受けることであって、前記一連の制御可能なパラメータ式の制御可能なパラメータ式が制御可能なパラメータの最小値、前記制御可能なパラメータの最大値、及び前記制御可能なパラメータが変更を許容される極小値を規定することと、
一連の目標値を受けることであって、前記一連の目標値の中の目標値がウェハ出力特性を示していることと、
前記少なくとも1つの関係、前記一連の制御可能なパラメータ式、および前記一連の目標値に基づいて前記半導体製造ツールのための操作パラメータを決定することと、を具備する請求項1の方法。 - 前記操作パラメータを含むレシピを生成することを具備し、
前記操作パラメータを決定することは、逆問題解法を利用して前記操作パラメータを決定することを有する、請求項7の方法。 - 許容可能なウェハ収率のために寄与するように決定された前記データ構造の1以上の影響変数を確認することをさらに具備する、請求項1の方法。
- ステータス情報を受けることであって、前記ステータス情報が良好なチャンバ又は好ましくないチャンバの1つとして前記半導体製造ツールのチャンバの個別のステータスを規定することと、
前記データ構造中に前記ステータス情報を統合することと、をさらに具備する請求項1の方法。 - 前記データ構造の前記スペクトル強度情報又は前記データ構造の前記ツール操作情報のうちの少なくとも1つに基づいて前記半導体製造ツールのチャンバの前記ステータスを予測するブール値関数を学習することをさらに具備する請求項10の方法。
- 前記ブール値関数のパラメータについて、
第1順序を得るために前記パラメータの対応する値によって前記半導体製造ツールの前記チャンバを順序付けることと、
第2順序を得るために収率性能によって前記半導体製造ツールの前記チャンバを順序付けることと、
前記第1順序が第2順序に一致する決定に応じて、影響変数として前記パラメータを確認することと、をさらに具備する請求項11の方法。 - 前記半導体製造ツールによって実行されるエッチ工程の間に増加する前記スペクトル強度情報の第1の一連の強度と関連する第1の一連の波長を確認することと、
前記エッチ工程の間に減少する前記スペクトル強度情報の第2の一連の強度と関連する第2の一連の波長を確認することと、
エンドポイントの検出に前記第1の一連の波長から第1の波長と、前記第2の一連の波長から第2の波長とを選択することと、をさらに具備する、
請求項1の方法。 - 複数のウェハの前記ウェハの個別のステータスを規定するステータス情報を有する前記第1の波長及び前記第2の波長に対応する、前記スペクトル強度情報からの、前記複数のウェハに関連付けされる第1強度値を増やすことと、
前記ウェハに関連付けされ、前記第1の波長及び前記第2の波長に対応する強度値に基づいて前記ウェハのステータスを予測するブール値関数を自律的に学習することと、をさらに具備する請求項13の方法。 - 前記ブール値関数が規定された好ましくない状態から規定された好ましい状態へ前記ウェハの前記ステータスの変更を予測する決定に応じて、前記半導体製造ツールの前記エッチ工程を中止することをさらに具備する請求項14の方法。
- 半導体製造ツールのためのシステムであって、
統合されたトレーニングデータ構造の各々に、第1フィールド、第2フィールド、及び第3フィールドの中に、ツール操作情報、スペクトル強度情報、及び前記半導体製造ツールに関係する装置測定情報を集約し、
前記第1フィールド、前記第2フィールド、又は前記第3フィールドの識別されたフィールドの選択に基づいて、前記第1フィールド、前記第2フィールド、又は前記第3フィールドの個別の1以上の他のフィールドの1以上の第2値に基づく識別されたフィールドの第1値の予測の式を生成するための前記統合されたトレーニングデータ構造を利用する、ように構成された学習エンジンを具備し、
前記スペクトル強度情報は、規定された波長の光の強度、又はスペクトルスコープによって検出されたスペクトル線の少なくとも1つを有し、規格化処理を通して学習エンジンによって利用する前に規格化され、
前記規格化処理は、前記スペクトル強度情報を測定し、
参照に基づいて前記スペクトル強度情報の全強度を決定することであって、前記全強度は、波長範囲に亘る前記スペクトル強度情報の範囲内の値の分解能の関数として決定される、ことを具備する半導体製造ツールのためのシステム。 - 一連の制御可能なパラメータ式を取得するように構成され、
前記一連の制御可能なパラメータ式の制御可能なパラメータ式は、制御可能なパラメータの最小値、前記制御可能なパラメータの最大値、及び前記制御可能なパラメータが変更を許容される極小値を規定し、
一連の目標値を取得するように構成され、
前記一連の目標値の中の目標値は、ウェハ出力特性を示し、
前記一連の制御可能なパラメータ式の少なくとも1つの制御可能なパラメータ式に従う前記制御可能なパラメータのための制御可能なパラメータ値を選択するように構成され、
前記制御可能なパラメータ値は、前記学習エンジンによって生成される前記式に従い、前記目標値を達成するように決定される、調整エンジンをさらに具備する、請求項16のシステム。 - 少なくとも1つのプロセッサによって実行されるときに、システムに操作を実行させるコンピュータが実行可能な命令を記録するコンピュータが読み込み可能なストレージ媒体であって、
一連のフィールドを有するデータ構造中に半導体製造ツールに関連する異なる情報を集約することと、
前記一連のフィールドは、スペクトル強度情報を記録する第1フィールド、ツール操作情報を記録する第2フィールド、及びウェハ測定情報を記録する第3フィールドを少なくとも有し、
前記一連のフィールドのフィールドの選択を受けることと、
1以上の前記一連のフィールドの他のフィールドの1以上の第2値に関する前記フィールドの第1値を特徴付ける少なくとも1つの関係を、前記データ構造に基づく学習エンジンによって、生成することと、
を備え、
前記スペクトル強度情報は、規定された波長の光の強度、又はスペクトルスコープによって検出されたスペクトル線の少なくとも1つを有することと、を備え、
前記操作は、学習エンジンによって利用する前に前記スペクトル強度情報を規格化することをさらに備え、
前記規格化することは、前記スペクトル強度情報を測定することと、
参照に基づいて前記スペクトル強度情報の全強度を決定することであって、前記全強度は、波長範囲に亘る前記スペクトル強度情報の範囲内の値の分解能の関数として決定されることと、を具備する、少なくとも1つのプロセッサによって実行されるときに、システムに操作を実行させるコンピュータが実行可能な命令を記録するコンピュータが読み込み可能なストレージ媒体。 - 前記操作は、前記少なくとも1つの関係に基づいて前記半導体製造の操作を変更することをさらに具備する、請求項18のコンピュータが読み込み可能なストレージ媒体。
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