JP7482910B2 - 半導体製造プロセスにおいて堆積モデルを適用する方法 - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照
本願は、2019年7月3日付で出願された米国特許出願第62/870,432号の優先権を主張するものであり、この特許出願は、その全体が参照により本明細書に援用される。
[0048] 本明細書の説明は、一般的にはマスク製造及びパターニングプロセスに関する。より具体的には、本説明は、堆積モデルを半導体製造プロセスにおいて適用することに関する。装置又は方法は、単なる一例として、アライメント及び/又はオーバーレイメトロロジターゲット設計の堆積モデルに基づいて、又は他の動作において堆積プロファイルを予測又は他の方法で決定するように構成されたシミュレーションシステムを含み得るか、又は関連し得る。より詳細に後述するように、オーバーレイ及び/又はアライメントは、基板(例えばウェーハ)の現在の層と前の層との間の相対シフト及び/又は互いに対する2つ以上の設計フィーチャの相対位置の指標である。オーバーレイ及び/又はアライメントは多くの場合、スクライブライン及び/又は他のロケーションに含まれるメトロロジマークの光学応答に基づいて決定される。オーバーレイ及び/又はアライメントは、任意の適したメトロロジシステム、例えば、スキャトロメトリシステム、回折ベースのオーバーレイシステム、暗視野又は明視野顕微鏡、像ベースのオーバレイメトロロジシステム、光学メトロロジシステム、及び/又は電子ビームメトロロジシステム(例えばCD-SEM)によって測定することができる。メトロロジマーク及び光学応答は典型的には、デザインフォーコントロール(design for control)プログラム及びメトロロジシステム等のソフトウェアツールを使用してモデリングされて、半導体デバイスが物理的に製造される前、基板(例えばウェーハ)製造レシピ及びメトロロジマーク設計の最適化(例えば、オーバーレイの低減、アライメントの強化、及び/又は他の目的で)を促進する。
- 放射ビームB(例えば、UV放射、DUV放射、又はEUV放射)を調整するように構成された照明システム(イルミネータ)ILと、
- パターニングデバイス(例えばマスク)MAを支持し、特定パラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第1のポジショナPMに接続されるように構築される支持構造(例えばマスクテーブル)MTと、
- 基板(例えばレジストコートウェーハ)Wを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第2のポジショナPWに結合される基板テーブル(例えばウェーハテーブル)WT(例えば、WTa、WTb、又は両方)と、
- パターニングデバイスMAによって放射ビームに付与されたパターンを基板Wのターゲット部C(例えば、1つ又は複数のダイスを含み、フィールドと呼ばれることが多い)に投影するように構成される投影システム(例えば、屈折投影レンズ系)PSと、
を備える。投影システムは基準フレーム(RF)上に支持される。
1.ステップモードでは、一度に放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Cに投影される間、支持構造MT及び基板テーブルWTは基本的に静止した状態に保たれる(すなわち、単一静的露光)。基板テーブルWTは次いで、異なるターゲット部分Cを露光することができるようにX及び/又はY方向でシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光で結像されるターゲット部分Cのサイズを制限する。
2.スキャンモードでは、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Cに投影される間、支持構造MT及び基板テーブルWTは同期してスキャンされる(すなわち、単一動的露光)。支持構造MTに対する基板テーブルWTの速度及び方向は、投影システムPSの縮小及び像反転特性によって決定し得る。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光でのターゲット部分の幅(非スキャン方向での)を制限し、一方、スキャン動作の長さはターゲット部分の高さ(スキャン方向での)を決める。
3.別のモードでは、放射ビームに付与されるパターンがターゲット部分Cに投影されている間、支持構造MTは基本的にプログラマブルパターニングデバイスを保持したまま静止した状態に保たれ、基板テーブルWTは移動又はスキャンされる。このモードでは、一般的にパルス放射源が利用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルWTの各移動後又はスキャン中の連続放射パルス間、必要に応じて更新される。この動作モードは、上記参照したタイプのプログラマブルミラーアレイ等のプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
y=D(x,p0)
によって記述し得、式中、Dは堆積モデルを表し、p0は較正されたモデル(例えば堆積)パラメータを表し、xは堆積前のジオメトリ(例えば、ウェーハの層の)であり、yは予測されたジオメトリ(例えば、堆積後のウェーハ層プロファイル)である。一実施形態では、較正されたモデルの予測力を使用して、堆積後、センサによって測定されたメトロロジターゲットの信号強度を最大化するメトロロジターゲット(xによって記述される)(のジオメトリ)を設計することができる。
として公式化し得る。上記式中、Sはセンサモデルを表し得、OVLはオーバーレイ信号を表し得、argmaxxは最大化すべき費用関数の一例であり得、xoは最適な下部格子設計であり得る。メトロロジマークトポグラフィからの信号の信号強度は、例えば、この式を使用して最大化し得る。最適な下部格子設計xoは、最大信号強度と関連付けられ得る。argmxは、argmx後に続く式の最大化を示し、その式を最大化する下付きのパラメータ(この場合、x)の値を返す表記を含み得る。これらの例は限定を意図しない。例えば、これらの同じ原理は、アライメントメトロロジマーク最適化及び/又は堆積、エッチング、及び/又は他のリソグラフィプロセスを経た任意の他のウェーハフィーチャの他の設計に適用し得る。
ypred=D(x,p0)
に従って、任意の可能な非対称性を含め、堆積後の最終メトロロジターゲットジオメトリ(例えば堆積プロファイル)を予測するように構成され、式中、ypredは堆積後の予測ジオメトリである。予測ターゲットジオメトリypredは、入力としてセンサモデルに提供されて、式:
zasym=S(ypred)=S(D(x,p0))
に従って予測非対称性フィンガープリントを取得し得、式中、zasymは非対称性フィンガープリントである。非対称性フィンガープリントは測定信号zmeasから減算(例えば)されて、式:
zcorr=zmeas-zasym
に従って補正信号を取得し得,式中、zcorrは補正信号である。この例は限定を意図せず、この手法が、スキャナ内のアライメントセンサ、オーバーレイセンサ、及び/又は他のセンサ等の任意の非対称性高感度センサに適用可能であり得ることに留意されたい。
- 放射ビームBを調整する照明システムIL。この特定の事例では、照明システムは放射源SOも備える。
- パターニングデバイスMA(例えばレクチル)を保持するパターニングデバイスホルダが提供され、アイテムPSに関してパターニングデバイスを正確に位置決めする第1のポジショナに接続された第1のオブジェクトテーブル(例えばパターニングデバイステーブル)MT。
- 基板W(例えばレジストコートされたシリコンウェーハ)を保持する基板ホルダが提供され、アイテムPSに関して基板を正確に位置決めする第2のポジショナに接続された第2のオブジェクトテーブル(基板テーブル)。
- パターニングデバイスMAの照射された部分を基板Wのターゲット部分C(例えば、1つ又は複数のダイを含む)に結像する投影システム(「レンズ」)PS(例えば、屈折、反射光、又は反射屈折光学システム)。
-ステップモードでは、パターニングデバイステーブルMTは基本的に静止した状態に保たれ、全体パターニングデバイス像は、ターゲット部分C上に1回(すなわち、1回の「フラッシュ」)で投影される。基板テーブルWTは次いでx及び/又はy方向にシフトされ、それにより、異なるターゲット部分CをビームPBで照射することができる。
-スキャンモードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、所与のターゲット部分Cは1回の「フラッシュ」で露光されない。その代わり、パターニングデバイステーブルMTは、速度vで所与の方向(いわゆる「スキャン方向」、例えばy方向)に移動可能であり、それにより、投影ビームBにパターニングデバイス像にわたりスキャンさせ、それと同時に、基板テーブルWTは同時に速度V=Mvで同じ又は逆の方向に移動し、ここで、MはレンズPLの倍率である(典型的にはM=1/4又は1/5)。このようにして、分解能を損なう必要なく、比較的大きなターゲット部分Cを露光することができる。
1.半導体製造プロセスのモデリング方法であって、
堆積モデルに基づいて基板の堆積プロファイルを予測することと、
予測堆積プロファイルを使用して、メトロロジターゲット設計を強化することと、
強化されたメトロロジターゲット設計に基づいて、1つ又は複数のフォトリソグラフィプロセスパラメータを予測することと、
1つ又は複数の決定されたフォトリソグラフィプロセスパラメータに基づいて、フォトリソグラフィ装置の調整を決定することと、
を含む方法。
2.1つ又は複数の決定されるフォトリソグラフィプロセスパラメータは、基板の1つ又は複数の層に関連付けられたオーバーレイ又はアライメントの1つ又は複数を含む、条項1に記載の方法。
3.メトロロジターゲット設計を強化することは、オーバーレイ又はアライメントに基づいて、第1のメトロロジターゲット設計から第2のメトロロジターゲット設計にメトロロジターゲット設計を調整することを含む、条項2に記載の方法。
4.メトロロジターゲット設計は、アライメントメトロロジターゲット設計又はオーバーレイメトロロジターゲット設計を含む、条項1に記載の方法。
5.予測堆積プロファイルは、非対称性によって生じるターゲットプロファイルからの予測堆積プロファイルのずれを特定するのに使用され、ずれは、非対称誘導性スキャナオフセットを補正するのに使用される、条項1に記載の方法。
6.決定された調整に基づいてフォトリソグラフィ装置を調整することを更に含み、調整することは、フォトリソグラフィ装置のドーズ、フォーカス、又は瞳孔の1つ又は複数を調整することを含む、条項1に記載の方法。
7.フォトリソグラフィ装置のドーズ、フォーカス、又は瞳孔の1つ又は複数を調整することは、メトロロジターゲット設計の形状を改善し、及び/又は非対称性によって生じるターゲット堆積プロファイルからの予測堆積プロファイルのずれを低減するように、放射のソースビームの強度を調整すること、投影システムレンズの位置を調整すること、又は投影システムアパーチャのサイズを調整することの1つ又は複数を含む、条項6に記載の方法。
8.物理的ウェーハの層からの実験的断面プロファイル情報を使用して堆積モデルを較正することを更に含む、条項1に記載の方法。
9.堆積プロファイルを予測することは、堆積前基板プロファイル及び堆積レシピパラメータを受信することと、堆積レシピパラメータに基づいて堆積前基板プロファイルで堆積プロセスをシミュレートして、予測される堆積プロファイルを生成することとを含む、条項1に記載の方法。
10.非対称性は、基板にわたる対応するフィーチャの寸法差を含む、条項1に記載の方法。
11.半導体製造プロセスにおいて堆積モデルを適用する方法であって、
堆積モデルを使用して基板の堆積プロファイルを予測することと、
予測堆積プロファイルを使用して、メトロロジターゲット設計を強化することと、
を含む方法。
12.物理的ウェーハの層からの実験的断面プロファイル情報を使用して堆積モデルを較正することを更に含む条項11に記載の方法。
13.堆積モデルは機械学習モデルであり、堆積モデルを較正することは、機械学習モデルをトレーニングすることを含む、条項12に記載の方法。
14.実験的断面プロファイル情報は、基板の電子像とモデルを使用して生成された基板の対応する電子図との間の視覚的又は寸法比較を含む、条項12に記載の方法。
15.メトロロジターゲット設計は、アライメントメトロロジターゲット設計又はオーバーレイメトロロジターゲット設計を含む、条項11~14の何れかに記載の方法。
16.予測堆積プロファイルを使用して、メトロロジターゲット設計を強化することは、アライメントメトロロジターゲット設計の信号強度を予測することと、予測された信号強度に基づいてアライメントメトロロジターゲット設計を強化することとを含む、条項11~15の何れかに記載の方法。
17.アライメントメトロロジターゲット設計を強化することは、予測される信号強度を最大化するように、アライメントメトロロジターゲット設計の1つ又は複数の寸法及び/又はパターンを調整し、及び/又は堆積材料を調整することを含む、条項16に記載の方法。
18.予測堆積プロファイルを使用して、メトロロジターゲット設計を強化することは、オーバーレイメトロロジターゲット設計の信号強度を予測することと、予測された信号強度に基づいてオーバーレイメトロロジターゲット設計を強化することとを含む、条項11~15の何れかに記載の方法。
19.オーバーレイメトロロジターゲット設計を強化することは、予測される信号強度を最大化するように、オーバーレイメトロロジターゲット設計の1つ又は複数の寸法及び/又はパターンを調整し、及び/又は堆積材料を調整することを含む、条項18に記載の方法。
20.予測堆積プロファイルを使用して、非対称性によって生じるターゲットプロファイルからの予測堆積プロファイルのずれを特定することと、ずれを使用して、測定メトロロジターゲット信号の非対称成分を予測することとを更に含む条項11~19の何れかに記載の方法。
21.ずれを使用して、非対称誘導性スキャナオフセットを補正することを更に含む条項20に記載の方法。
22.補正することは、測定メトロロジターゲット信号の非対称成分を除去することを含む、条項21に記載の方法。
23.測定メトロロジターゲット信号の非対称成分を除去することは、非対称成分を測定メトロロジターゲット信号から減算することを含む、条項22に記載の方法。
24.メトロロジターゲット信号の非対称成分は、ターゲットプロファイルからの予測堆積プロファイルのずれに基づいて予測される、条項20~23の何れかに記載の方法。
25.強化されたメトロロジターゲット設計に基づいてオーバーレイ及び/又はアライメントを予測することを更に含む条項11に記載の方法。
26.命令を記録した非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令は、コンピュータによって実行されると、条項1~25の何れかに記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
27.半導体製造プロセスのモデリング方法であって、
基板の堆積プロファイルを取得することと、
堆積プロファイルを使用してメトロロジターゲット設計を調整することと、
を含む方法。
28.調整されたメトロロジターゲット設計に基づいて1つ又は複数のフォトリソグラフィプロセスパラメータを予測することを更に含む条項27に記載の方法。
29.1つ又は複数の決定されたフォトリソグラフィプロセスパラメータに基づいて、フォトリソグラフィ装置の調整を決定することを更に含む条項27に記載の方法。
30.堆積プロファイルを取得することは、堆積モデルを使用することによって予測される堆積プロファイルを生成することを含む、条項27に記載の方法。
31.メトロロジターゲット設計は、アライメントメトロロジターゲット設計又はオーバーレイメトロロジターゲット設計を含み、
1つ又は複数の決定されるフォトリソグラフィプロセスパラメータは、基板の1つ又は複数の層に関連付けられたオーバーレイ又はアライメントの1つ又は複数を含む、条項29に記載の方法。
32.メトロロジターゲット設計を調整することは、
メトロロジターゲット設計の信号強度を予測することと、
予測された信号強度に基づいてメトロロジターゲット設計を変更することと、
を含む、条項27に記載の方法。
33.メトロロジターゲット設計を変更することは、予測される信号強度を最大化するように、メトロロジターゲット設計の1つ又は複数の寸法及び/又はパターンを調整し、及び/又は堆積材料を調整することを含む、条項32に記載の方法。
34.予測される堆積プロファイルは、非対称性によって生じるターゲットプロファイルからの前記予測される堆積プロファイルのずれを特定するのに使用され、前記ずれは、非対称誘導性スキャナオフセットを補正するのに使用される、条項30に記載の方法。
35.決定される調整は、フォトリソグラフィ装置のドーズ、フォーカス、又は瞳孔の1つ又は複数の調整を含み、フォトリソグラフィ装置のドーズ、フォーカス、又は瞳孔の1つ又は複数の調整は、メトロロジターゲット設計の形状を改善し、及び/又は非対称性から生じるターゲット堆積プロファイルからの予測される堆積プロファイルのずれを低減するような放射線のソースビームの強度の1つ又は複数の調整、投影システムレンズの位置の調整、又は投影システムアパーチャのサイズの調整を含む、条項29に記載の方法。
36.予測される堆積プロファイルを生成することは、物理的ウェーハのプロセス層からの実験的断面プロファイル情報を使用して、堆積モデルを較正することを含む、条項30に記載の方法。
37.予測される堆積プロファイルを生成することは、堆積前基板プロファイル及び堆積レシピパラメータを受信することと、堆積レシピパラメータに基づいて堆積前基板プロファイルで堆積プロセスをシミュレートして、予測される堆積プロファイルを生成することとを含む、条項30に記載の方法。
38.非対称性は、基板にわたる対応するフィーチャの寸法差を含む、条項34に記載の方法。
39.堆積モデルは機械学習モデルであり、堆積モデルを較正することは、機械学習モデルをトレーニングすることを含む、条項36に記載の方法。
40.予測される堆積プロファイルを使用して、非対称性によって生じるターゲットプロファイルからの予測される堆積プロファイルのずれを特定することと、ずれを使用して、測定されるメトロロジターゲット信号の非対称成分を予測することと、非対称誘導性スキャナオフセットを補正することとを更に含み、補正することは、測定されるメトロロジターゲット信号の非対称成分を除去することを含む、条項30に記載の方法。
41.前記メトロロジターゲット設計の調整は、オーバーレイ若しくはアライメント測定信号又は他のスキャナメトロロジマーク信号の応答をシミュレートすることを含む、条項27に記載の方法。
42.命令が記録された非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品であって、命令は、コンピュータによって実行されると、条項27~41の何れかに記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
Claims (13)
- 命令が記録された非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、1つ又は複数のプロセッサによって実行されると、
基板の堆積プロファイルを取得することであって、パターン設計を堆積モデルに入力することによって予測堆積プロファイルを生成することを含む、取得することと、
前記堆積プロファイルを使用して、メトロロジターゲット設計を調整することと、の方法を実施し、
前記メトロロジターゲット設計を調整することは、
前記メトロロジターゲット設計の測定信号強度を予測することと、
前記予測される信号強度に基づいて前記メトロロジターゲット設計を変更することと、
を含み、
前記予測される堆積プロファイルを前記生成することは、物理的ウェーハのプロセス層からの実験的断面プロファイル情報を使用して較正される前記堆積モデルを使用することを含み、
前記実験的断面プロファイル情報は、前記物理的ウェーハの前記プロセス層の電子像と、前記堆積プロファイルの対応する電子図との間の視覚的又は寸法的比較を含む、媒体。 - 前記方法は、前記調整されたメトロロジターゲット設計に基づいて1つ又は複数のフォトリソグラフィプロセスパラメータを予測することを更に含む、請求項1に記載の媒体。
- 前記方法は、前記1つ又は複数の決定されたフォトリソグラフィプロセスパラメータに基づいて、フォトリソグラフィ装置の調整を決定することを更に含む、請求項2に記載の媒体。
- 前記メトロロジターゲット設計は、アライメントメトロロジターゲット設計又はオーバーレイメトロロジターゲット設計を含み、
前記1つ又は複数の決定されたフォトリソグラフィプロセスパラメータは、前記基板の1つ又は複数の層に関連するオーバーレイ又はアライメントの1つ又は複数を含む、請求項3に記載の媒体。 - 前記メトロロジターゲット設計を変更することは、前記予測される信号強度を最大化するように、前記メトロロジターゲット設計の1つ又は複数の寸法及び/又はパターンを調整し、及び/又は堆積材料を調整することを含む、請求項1に記載の媒体。
- 前記予測される堆積プロファイルは、非対称性によって生じるターゲットプロファイルからの前記予測される堆積プロファイルのずれを特定するのに使用され、前記ずれは、非対称誘導性スキャナオフセットを補正するのに使用される、請求項1に記載の媒体。
- 前記決定される調整は、前記フォトリソグラフィ装置のドーズ、フォーカス、又は瞳孔の1つ又は複数の調整を含み、前記フォトリソグラフィ装置の前記ドーズ、前記フォーカス、又は前記瞳孔の1つ又は複数の前記調整は、前記メトロロジターゲット設計の形状を改善し、及び/又は非対称性から生じるターゲット堆積プロファイルからの前記予測される堆積プロファイルのずれを低減するような放射線のソースビームの強度の1つ又は複数の調整、投影システムレンズの位置の調整、又は投影システムアパーチャのサイズの調整を含む、請求項3に記載の媒体。
- 前記予測される堆積プロファイルを生成することは、堆積前基板プロファイル及び堆積レシピパラメータを受信することと、前記堆積レシピパラメータに基づいて前記堆積前基板プロファイルで堆積プロセスをシミュレートして、前記予測される堆積プロファイルを生成することとを含む、請求項4に記載の媒体。
- 前記非対称性は、回折スペクトルの対向部分の寸法差を含む、請求項6に記載の媒体。
- 前記堆積モデルは機械学習モデルであり、前記堆積モデルを較正することは、前記機械学習モデルをトレーニングすることを含む、請求項9に記載の媒体。
- 前記予測される堆積プロファイルを使用して、非対称性によって生じるターゲットプロファイルからの前記予測される堆積プロファイルのずれを特定することと、前記ずれを使用して、測定されるメトロロジターゲット信号の非対称成分を予測することと、前記非対称誘導性スキャナオフセットを補正することとを更に含み、前記補正することは、前記測定されるメトロロジターゲット信号の前記非対称成分を除去することを含む、請求項4に記載の媒体。
- 前記メトロロジターゲット設計の調整は、オーバーレイ若しくはアライメント測定信号又は他のスキャナメトロロジマーク信号の応答をシミュレートすることを含む、請求項1に記載の媒体。
- 基板の堆積プロファイルを取得することであって、パターン設計を堆積モデルに入力することによって予測堆積プロファイルを生成することを含む、取得することと、
前記堆積プロファイルを使用して、メトロロジターゲット設計を調整することであって、前記メトロロジターゲット設計の調整は、オーバーレイ若しくはアライメント測定信号又は他のスキャナメトロロジマーク信号の応答をシミュレートすることを含む、調整することと、
を含み、
前記メトロロジターゲット設計を調整することは、
前記メトロロジターゲット設計の測定信号強度を予測することと、
前記予測される信号強度に基づいて前記メトロロジターゲット設計を変更することと、
を含み、
前記予測される堆積プロファイルを前記生成することは、物理的ウェーハのプロセス層からの実験的断面プロファイル情報を使用して較正される前記堆積モデルを使用することを含み、
前記実験的断面プロファイル情報は、前記物理的ウェーハの前記プロセス層の電子像と、前記堆積プロファイルの対応する電子図との間の視覚的又は寸法的比較を含む、方法。
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