KR20100098290A - 주입공정 제어방법 및 그 시스템 - Google Patents
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Abstract
주입 균일성을 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 반도체 웨이퍼의 임계치수(CD)의 변화를 결정하는 단계, 주입공정 동안 2차원 모드로 반도체 웨이퍼를 이동시키는 단계; 및 반도체 웨이퍼에 주입되는 주입량이 CD의 변화를 기준으로 변화하도록 반도체 웨이퍼의 이동 속도를 제어하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 제조기술에서 주입공정을 제어하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조기술에서, 마스크(mask) 또는 웨이퍼의 임계치수(CD, critical dimension)는 공정 기술을 위해 계속적으로 작아지고 있다. 다양한 패턴(예를 들면, 선 폭 또는 선 간격)을 위한 임계치수의 균일성은 - CD 균일성(CD uniformity)이라 칭해진다 - 수용 가능한 수준을 유지하는 것이 중요하다. 그러나, CD 변화(variation)이 여전히 다음 공정에 역효과를 미칠 수 있다. 예를 들면, 트랜지스터의 가볍게 도핑된 소스/드레인 피처들(features)과 같은 다양한 도핑 피처들(doped features)을 형성하는 주입공정(implantation process)은 게이트 폭의 CD 변화 때문에 반도체 웨이퍼 전체에 걸쳐 일정하지 않을 수 있다. 따라서, 경계전압(threshold voltage)과 같은 트랜지스터들의 성능 특성이 다이에서 다이까지(from die to die) 변동하여 장치 성능이 나빠지고 수율이 낮아질 수 있다.
본 발명의 더욱 넓은 형태들 중의 하나는 주입공정을 제어하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 반도체 웨이퍼의 임계치수(CD)의 변화량을 결정하는 단계; 주입공정 동안 상기 반도체 웨이퍼를 이동시키는 단계; 및 반도체 웨이퍼에 주입되는 주입량이 CD의 변화를 기준으로 변화하도록 상기 반도체 웨이퍼의 이동 속도를 제어하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다른 더 넓은 형태들은 주입공정을 제어하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 복수 개의 피처가 형성된 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계; 상기 반도체 웨이퍼의 제1존에 위치하는 피처의 제1임계치수(CD)와 상기 반도체 웨이퍼의 제2존에 위치한 피처의 제2임계치수(CD)를 결정하는 단계; 상기 반도체 웨이퍼가 2차원 모드로 스캔되는 동안 상기 반도체 웨이퍼로 이온을 주입하는 단계;를 포함한다. 상기 이온이 상기 제1존에 주입될 때에는 상기 반도체 웨이퍼는 제1속도로 스캔되고, 상기 이온이 상기 제2존에 주입될 때에는 상기 반도체 웨이퍼는 상기 제1속도와 다른 제2속도로 스캔된다.
본 발명의 또 다른 더 넓은 형태들은 주입공정을 제어하는 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 반도체 웨이퍼를 고정할 수 있도록 동작하는 테이블; 상기 테이블에 연결되며 상기 반도체 웨이퍼를 이동시킬 수 있도록 동작하는 기구; 상기 반도체 웨이퍼가 이동할 때 상기 반도체 웨이퍼에 이온을 주입하기 위해 이온 빔을 제공하는 주입공구; 및 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 반도체 웨이퍼의 임계치수(CD)의 변화에 관련된 정보를 받으며, 상기 CD의 변화에 관련된 정보를 기준으로 상기 반도체 웨이퍼에 주입되는 주입량이 변화하도록 상기 반도체 웨이퍼의 이동속도를 제어한다.
본 발명의 여러 측면들은 첨부된 도면과 함께 아래의 상세한 설명으로부터 최고로 이해될 것이다. 업계의 표준적인 관행에 따라 여러 피처들은 축척대로 도시되지 않았다는 것이 강조된다. 사실 여러 피처들의 치수는 논의의 명확성을 위해 임의로 크게하거나 작게 할 수 있다.
도 1은 임계치수의 변화를 갖는 반도체 웨이퍼를 나타내는 평면도;
도 2는 변화하는 임계치수를 갖는 반도체 웨이퍼에 수행되는 주입공정을 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 여러 측면에 따라 주입공정을 제어하는 방법을 나타내는 순서도;
도 4는 도 3의 방법을 실행하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 도면;
도 5는 주입공정에 사용될 수 있는 스캐닝 기구를 나타내는 개략도이다.
도 1은 임계치수의 변화를 갖는 반도체 웨이퍼를 나타내는 평면도;
도 2는 변화하는 임계치수를 갖는 반도체 웨이퍼에 수행되는 주입공정을 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 여러 측면에 따라 주입공정을 제어하는 방법을 나타내는 순서도;
도 4는 도 3의 방법을 실행하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 도면;
도 5는 주입공정에 사용될 수 있는 스캐닝 기구를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 다른 특징들을 구현하기 위해 아래의 명세(disclosure)는 많은 다른 실시예들 또는 예들을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세를 단순화하기 위해 아래에서 부품과 배열의 특정한 예들이 개시된다. 물론 이들은 단지 예일 뿐이며 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 또한, 본 명세는 여러 예에서 참조번호 및/또는 기호가 반복될 수 있다. 이러한 반복은 단순화와 명확성을 위한 것이며, 그 자체가 논의되는 여러 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다. 또한, 아래의 설명에서 제2피처 위에 제1피처를 형성한다는 것은 제1 및 제2피처가 직접 접촉하도록 형성된 실시예를 포함할 수 있으며, 또한 추가적인 피처가 제1 및 제2피처 사이에 형성되어 제1 및 제2피처가 직접 접촉하지 않는 실시예를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 패터닝 공정 후의 반도체 웨이퍼(100)의 임계치수(critical dimension; CD)의 변화(variation)가 도시되어 있다. 반도체 웨이퍼(100)는 실리콘을 포함하는 반도체 기판을 포함한다. 도핑 영역(doped rigion)(예를 들면, n-웰(n-well) 또는 p-웰(p-well)), 절연 구조(isolation structure), 및 유전체층(dielectric layer)과 같은 여러 피처들이 형성될 수 있으나 단순함과 명료함을 위해 도시되지 않았음이 양해되어야 한다. 반도체 웨이퍼(100)는 복수 개의 다이(dies)를 포함하며, 각 다이는 그 속에 형성된 집적회로가 있다. 본 실시예에서, 반도체 웨이퍼(100)는 각 다이에 대해 트랜지스터의 복수 개의 게이트 구조(gate structure)를 형성하는 선(line) 패턴을 형성하기 위해 처리되었다.
게이트 구조는 게이드 유전체(gate dielectric)와 게이트 전극(gate electrode)을 포함한다. 게이트 구조는 임의의 적절한 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 게이트 구조는 종래 기술에 의한 증착(deposition), 포토리소그래피 패터닝(photolithography patterning), 및 에칭(etching) 공정(게이트 패터닝)에 의해 형성될 수 있다. 포토리스그래피 패터닝 공정은 포토레지스트 코팅(photoresist coating) 단계(예를 들면 스핀 온 코팅(spin-on coating), 소프트 베이킹(soft baking) 단계, 마스크 정렬(mask aligning) 단계, 노광(exposure)단계, 노광 후 베이킹(post-exposure baking) 단계, 포토레지스트 현상단계, 세척(rinsing) 단계, 건조(drying) 단계, 다른 적절한 공정 및/또는 이들의 조합단계를 포함할 수 있다. 노광 공정은 또한 무마스크 포토리소그래피(maskless photolithography), 전자빔 라이팅(electron-beam writing), 이온 빔 라이팅(ion-beam writing), 및 분자인쇄(molecular imprint)와 같은 다른 적절한 방법에 의해 실행되거나 대치될 수 있다. 에칭 공정은 건식 에칭, 습식 에칭 및/또는 다른 에칭 방법들(예를 들면, 반응 이온(reactive ion) 에칭)을 포함할 수 있다. 또한, 에칭 공정은 순수한 화학적(플라즈마(plasma) 에칭), 순수한 물리적(이온 밀링(ion milling)), 및/또는 이들의 조합 중 하나일 수 있다. 게이트 구조는 여기에서 설명된 공정들을 임의로 조합하여 형성할 수 있다.
포토레지스트 층(photoresist layer)은 에칭 공정 후에 제거된다. 반도체 웨이퍼(100)의 임계치수(CD)를 결정하기 위해 게이트 구조가 검사된다(예를 들면, 스트리핑 검사 후(after stripping inspection (ASI)). 본 실시예에서, 결정된 임계치수는 게이트 구조의 선 폭(line width)을 포함한다. 상기 선 폭의 크기는 선 패턴을 형성하기 위해 실행되는 공정 기술(예를 들면 90nm, 65nm, 45nm 등)에 의해 결정된다. 상기 선 폭은 공지된 CD-스캐닝 전자 현미경 측정기(CD-scanning electron microscopy(CD-SEM) 같은 적절한 CD 측정기구를 사용하여 반도체 웨이퍼(100)의 여러 지점에서 측정된다. 선 패턴의 이미지(image)는 CD-SEM 공구(tool)에 의해 이 공정 전 또는 이 공정에서 얻어진다. 다른 방법으로, 측정기구는 단면 SEM(X-SEM), 투과형 전자 현미경(TEM; Transmission Electron Microscopy), 원자 힘 현미경(AFM; Atomic Force Microscopy) 또는 다른 적절한 공구를 선택적으로 포함할 수 있다. 샘플의 수와 샘플의 위치는 변할 수 있다. 평균, 편차(예를 들면 3 시그마 표준편차), 범위와 같은 선 폭을 특징화시키기 위한 여러 측정 기준이 이미지로부터 결정될 수 있다. 선폭의 측정에서 얻어지는 정보는 레시피(recipe)를 조절하거나 또는 다음 처리될 웨이퍼의 패터닝 및/또는 에칭 공정을 조절하기 위해 피드백될 수 있다. 또한 다이에서 다이까지(from die to die)를 포함하는 반도체 웨이퍼(100) 전체에 걸쳐 임계치수(CD)의 변화를 결정하기 위해 상기 정보가 평가된다.
예를 들면, 반도체 웨이퍼(100)의 복수 개의 영역(110,120,130,140,150)에서 임계치수(CD)의 변화를 나타내는 지도(map)가 생성될 수 있다. 웨이퍼(100) 상의 각 영역(110,120,130,140,150)은 측정기구에 의해 정해진 것과 유사한 선 폭을 갖는 게이트 구조를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 지도는 특별한 경향이 없는 랜덤(random)한 임계치수(CD)의 변화를 나타낸다. 상기 지도가 듀얼 사이드 트렌드(dual side trend)(웨이퍼 왼쪽의 CD의 변화가 오른쪽 사이드의 CD의 변화와 유사하다), 틸트 트렌드(tilt trend)(CD의 변화가 웨이퍼의 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 그 반대로 증가한다), 링 타입 트렌드(ring-type trend)(CD의 변화가 웨이퍼의 동심의 링 내에 있다)과 같은 경향들을 나타내고 있는 것이 관측되어 왔다. 상기 지도에서 영역들(110,120,130,140,150)의 개수, 크기, 형상 및 위치는 변할 수 있음이 이해된다.
또한, 도 2를 참조하면, 변화하는 임계치수를 갖는 반도체 웨이퍼에 대해 수행되는 주입공정의 단면도가 도시되어 있다. 단순함과 명료함을 위해 다른 임계치수를 갖는 2개의 게이트 구조(210, 220)를 갖는 반도체 웨이퍼가 도시되어 있다. 상기 게이트 구조(210, 220)는 도 1의 반도체 웨이퍼(100)에 형성된 게이트 구조를 도시한 것이다. 게이트 구조들(210, 220)은 다른 다이(die)에 형성될 수 있고 또는 동일한 다이 내에 형성될 수 있다. 게이트 구조(210)는 게이트 구조(220)의 폭(W2)보다 좁은 폭(W1)을 갖는다. 포토레지스트 층을 제거한 후에 이온 주입공정(ion implantation process)(230)이 반도체 웨이퍼(100)에 수행되어 게이트 구조(210, 220)의 양측에 가볍게 도핑된 소스/드레인 지역(lightly doped source/drain rigion)(215,225)을 형성한다. 주입공정(230)은 붕소(boron) 또는 BF2와 같은 p형 도펀트(p-type dopant); 인(phosphorus) 또는 비소(arsenic) 같은 n형 도펀트; 및/또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 주입공정이 경계전압(threshold voltage)과 같은 여러 성능 특성에 영향을 주며, 상기 경계전압은 게이트 구조의 다른 폭들(CD의 변화) 때문에 변동한다는 것이 관측되었다. 따라서, 게이트 구조(210)를 갖는 트랜지스터는 게이트 구조(220)를 갖는 트랜지스터에 비교하여 다른 경계전압에서 동작할 수 있다. 반도체 산업이 칩을 생산하기 위해 더 큰 웨이퍼(예를 들면, 450mm)를 향해 이동함에 따라, CD 변화에 관한 문제들이 악화될 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르는 주입공정 제어방법(300)의 순서도가 도시되어 있다. 상기 방법(300)은 반도체 웨이퍼가 제공되는 블록 302로 시작한다. 반도체 웨이퍼는 도 1의 반도체 웨이퍼(100)와 유사하다. 반도체 웨이퍼는 복수 개의 게이트 구조를 위한 선 패턴을 형성하기 위해 처리된다. 상기 방법(300)은 반도체 웨이퍼의 임계치수(CD)의 변화가 결정되는 블록 304로 계속된다. 반도체 웨이퍼는 스트리핑 후 검사(after stripping inspection)(ASI)를 수행하여 웨이퍼 전체에 걸쳐 게이트 구조의 선 폭인 임계치수를 측정한다. 각 점의 임계치수의 (x,y) 웨이퍼 맵핑(wafer mapping)은 도 1에서 상술한 것처럼 CD의 변화를 나타낸다.
상기 방법(300)은 주입공정 동안에 반도체 웨이퍼가 이차원 모드(two-dimensional mode)로 스캔되는 블록 306으로 계속된다. 반도체 웨이퍼는 처리를 위해 주입공구(implantation tool)로 이송된다. 지도 상의 CD 변화와 관련이 있는 정보는 고등 공정 제어(APC; Advanced Process Control) 시스템에 제공된다. 상기 APC 시스템은 정보를 처리하여 주입공구와 주입공정 동안 반도체 웨이퍼를 스캔하는 스캐닝 기구(mechanism)를 제어한다. 스캐닝은 측정공구에 의해 제공된 CD 지도를 기준으로 2차원 모드로 수행된다. 상기 방법(300)은 스캐닝 속도를 제어하여 반도체 웨이퍼로의 주입량(implant dose)이 CD 변화를 기준으로 변화하도록 하는 블록 308로 계속된다. APC 시스템은 스캐닝 기구의 속도를 제어하여 여러 스캔 위치에서 반도체 웨이퍼로 주입되는 주입량을 조절한다. 속도는 아래에서 논의하는 바와 같이 지도 상에 표시된 CD의 변화를 기준으로 한다. 뒤에 논의하는 것과 같이 속도는 반도체 웨이퍼로 들어가는 주입량에 반비례한다. 따라서, 속도가 증가하면 주입량은 감소하고, 속도가 감소하는 경우에는 주입량이 증가한다. 그래서 반도체 웨이퍼가 2차원 모드에서 스캔되는 것에 따라 속도를 제어하는 것은 게이트 구조의 CD 변화를 보상할 수 있다. 따라서 장치 성능과 웨이퍼 수율을 향상시킬 수 있다. 블록 306과 308에 대해서는 도 5를 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명한다.
도 4를 참조하면, 도 3의 방법(300)을 수행할 수 있도록 구현될 수 있는 시스템(400)의 일 실시예를 나타낸다. 상기 시스템(400)은 통신 네트워크(402)에 의해 연결된 복수 개의 실체(entity)를 포함한다. 네트워크(402)는 한 개의 네트워크이거나 또는 인트라넷(intranet)과 인터넷(internet)과 같은 여러 개의 다른 네트워크일 수 있으며, 유선 및 무선 통신채널을 둘 다 포함할 수 있다. 각 실체는 다른 실체들과 상호 작용할 수 있으며, 다른 실체에 서비스를 제공하거나 다른 실체로부터 서비스를 받거나 상호 서비스를 주고 받을 수 있다. 본 실시예에서, 실체는 APC 시스템(404), ASI CD 측정공구(406), 주입공구(implantation tool)(408) 및 데이터 베이스(410)를 포함한다. 포토레지스트를 벗겨낸 후, 반도체 웨이퍼는 ASI CD 측정공구(406)로 임계치수를 측정하는 검사를 수행한다. 웨이퍼의 임계치수(CD)와 관련된 정보는 다음의 웨이퍼에 대한 주입공정을 제어하도록 앞쪽으로 전달된다. 예를 들면, 상기 CD 정보는 APC 시스템(404)에 의해 수집되거나 APC 시스템(404)에 제공되며, 데이터 베이스(410)에 저장된다. 본 발명의 측면은 ASI CD 측정공구(406) 또는 데이터 베이스(410)로부터의 정보를 분석하는 것이 APC 시스템(404) 내에서 실행될 수 있다. 반도체 웨이퍼는 주입공정을 위해 주입공구(408)로 이송된다. 주입공구(408)는 그 기술분야에서 알려져 있는 것처럼 이온 빔을 통해 이온을 주입하도록 작동한다. APC 시스템(404)은 CD 정보를 기초로 웨이퍼가 스캔되고 이온이 웨이퍼의 다른 위치에 주입될 때 주입공구(408)와 연계하여 사용되는 스캐닝 기구의 속도를 제어한다. 본 발명의 측면들은 APC 시스템(404) 또는 다른 데이터처리 시스템 내에서 실행되는 소프트웨어 응용으로써 실행될 수 있다는 것을 유의해야 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 주입공정에 사용될 수 있는 스캐닝 기구(500)가 도시되어 있다. 스캐닝 기구(500)는 테이블(502)과 스캔 암(504)을 포함한다. 또한, 스캐닝 기구(500)는 모터, 커플러, 제어부, 센서 및 다른 구성요소들을 포함하나 명확성을 위해 단순화하였다는 것이 이해되어야 한다. 테이블(502)은 공정 진행 동안 반도체 웨이퍼(510)를 잡아 고정하도록 작동한다. 테이블(502)은 진공력 또는 다른 적절한 기술에 의해 웨이퍼(510)를 잡을 수 있다. 반도체 웨이퍼(510)는 반지름(r)(512)을 갖는다. 스캔 암(504)은 길이 R(514)을 가지며, 일단은 테이블(502)의 중심 부분에 연결되고 타단은 도/초(degrees/sec)로 표시되는 각속도로 스캔 암(504)을 회전시키는 모터(미도시)에 연결된다. 본 실시예에서, 길이(R)(514)는 약 90cm이다. 스캐닝 기구(500)는 APC 시스템(도 4의 APC 시스템에 유사)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. APC 시스템은 스캔 암(504)의 각속도와 주입공구(미도시)에 의해 제공된 이온 빔에 대해 반도체 웨이퍼(510) 상의 위치를 제어한다. 반도체 웨이퍼(510)의 각속도는 아래에서 논의할 선 속도(linear velocity)로부터 결정될 수 있다. 따라서, APC 시스템은 주입공정 동안 2차원 모드에서 반도체 웨이퍼(510)를 스캔하여 반도체 웨이퍼 전체에 걸쳐 CD의 변화를 보상한다.
스캐닝의 선 속도(V)는 아래의 식에 의해 결정될 수 있다.
상기 식(1)에서 선 속도(V)는 cm/sec로, 이온 빔 전류(ion beam current)(I)는 암페어(A) 또는 coulombs/sec, 전하 상태(charge state)(n)은 /ion으로, 전자 전하(electron charge)(e)는 1.6E-19 coulombs로, 레시피 용량(recipe dose)(D)은 ions/㎠로, 스텝 크기(step size)(Y) 는 cm로 표시될 수 있다. 이온 빔 전류와 스텝 크기와 같은 일부 변수는 특별한 주입공구/주입공정을 위해 최적화될 수 있다. 식(1)에서 선 속도(V)는 레시피 용량(D)에 대해 반비례한다. 따라서, 선 속도(V)가 증가하면 레시피 용량(D)이 감소하거나 또는 선 속도(V)가 감소하면 레시피 용량(D)이 증가할 수 있다. 일 실시예에서, LDD 지역을 형성하기 위한 레시피 용량은 1E 13 ions/㎠ 내지 5E 14 ions/㎠의 범위일 수 있다. 그래서, 선 속도를 제어함으로써 주입공정의 레시피 용량(D)을 조절할 수 있으며, 웨이퍼 전체에 걸쳐 CD의 변화를 보상할 수 있다. 일 실시예에서, 선 속도(V)를 각속도(w)로 변환하는 것은 아래에서 논의된다.
각속도는 아래의 식에 의해 선 속도의 항으로 표시될 수 있다.
선 속도(V)*1/(R)*(180/pi) (2)
상기 식(2)에서, 각속도(w)는 도/초(degrees/sec)로, R은 스캔 암 길이(514)로 표시된다.
만일 식(2)가 반도체 웨이퍼(510)의 중심에서의 각속도(wcenter)를 나타내면(스캔 암(504)의 일단이 반도체 웨이퍼(510)의 중심과 실질적으로 일치한다고 가정하면), 다른 스캔 위치에서의 각속도는 수정인자(correction factor)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(510)의 바닥 부분(520)에서 각속도(wbottom)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
wcenter * (R-r)/R (3)
여기서, r은 반도체 웨이퍼(510)의 반지름(512)을 나타낸다. r의 값은 스캔 위치가 반도체 웨이퍼(510)의 중심으로 접근함에 따라 감소할 수 있다는 것을 유의해야 한다.
반도체 웨이퍼(510)의 상단 부분(530)에서 각속도(wtop)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
wcenter * (R+r)/R (4)
여기서, r은 반도체 웨이퍼(510)의 반지름(512)을 나타낸다. r의 값은 스캔 위치가 반도체 웨이퍼(510)의 중심으로 접근함에 따라 감소할 수 있다는 것을 유의해야 한다.
따라서, 상기의 식(1)-(4)를 실행함으로써, APC 시스템은 반도체 웨이퍼(510) 상의 스캔 위치와 관련하여 스캐닝 기구(500)의 각속도(w)를 제어함으로써 주입량(implant dose)을 조절하고 웨이퍼 전체에 걸쳐 CD의 변화를 보상할 수 있다. 또한, 국부적 주입 용량 제어 알고리즘(implant-localize dose control algorithm)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
실 스캔 속도(Actual-Scan-Speed)=Nom-Scan-Speed*(1/R)*(측정 빔 전류/초기 빔 전류)
이 식은 존투존 주입량(zone to zone implant dose)을 제어하기 위해 (1/R)인자를 사용한다, 또한, APC 시스템은 도펀트 보상 존 영역(dopant compensation zone area)을 더 조절하고 고정하기 위해 주입공정의 이온 빔 피크 크기(ion beam peak size)를 제어할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 예를 들면, APC 시스템은 빔의 주입영역(implant area)을 증가/감소시키기 위해 이온 빔 프로파일(ion beam profile)의 폭을 증가/감소시킬 수 있다. 추가적으로, APC 시스템은 전기장 또는 다른 적절한 기술을 사용하여 이온 빔을 더 제어할 수 있다.
요약하면, 여기에 기재된 방법들과 시스템들은 주입공정에서 반도체 웨이퍼의 CD 변화를 보상하는데 효과적이고 다루기 쉬운 접근법을 제공한다. CD 변화를 기초로 웨이퍼 상의 다른 스캔 위치에서의 스캔 속도를 제어함으로써 주입량(implant dose)을 조절할 수 있다. 게이트 폭(gate width)의 CD는 ASI CD 공구로 측정되고, 각 점 임계치수(point to point critical dimension)의 웨이퍼 맵핑(wafer mapping)(x,y)이 수행된다. 맵핑과 관련된 정보는 앞으로 전달되어 다음의 주입공정을 위해 사용된다. 따라서, 스캐닝은 맵핑과 대응하는 2차원 모드로 수행되고, 스캐닝 속도가 증가/감소되면 주입량이 감소/증가되어 CD의 변화를 보상한다. 여기에 기재된 실시예들은 듀얼 사이드 맵(dual side map), 틸트 트렌드 맵(tilt trend map), 링 타입 맵(ring type map), 및 랜덤 타입 맵(random type map)과 같은 여러 가지의 CD 맵을 보상하는데 이용될 수 있다. 여기에 기재된 다른 실시예들은 다른 이점을 제공하고, 모든 실시예들에 대해 필수적으로 요구되는 특별한 이점이 없다는 것이 양해된다.
이상에서 본 발명의 몇 가지 실시예만이 상세하게 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 신규한 가르침과 이점을 실질적으로 벗어나지 않고 많은 수정들이 실시예들에서 가능하다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 상기에 리스트된 단계들의 여러가지 다른 조합은 다양한 순서나 또는 병렬로 수용될 수 있으며, 불가결하며 요구되는 특별한 단계는 없다는 것이 이해된다. 또한, 일부 실시예들에 관해 상기에서 도시되고 논의된 특징들은 다른 실시예에 대해 위에서 예시하고 논의한 특징들과 결합될 수 있다. 따라서, 그러한 모든 수정은 본 발명의 범위 내에 포함된다.
Claims (15)
- 반도체 웨이퍼의 임계치수(CD)의 변화를 결정하는 단계;
주입공정 동안 2차원 모드로 상기 반도체 웨이퍼를 이동시키는 단계; 및
상기 반도체 웨이퍼에 주입되는 주입량이 CD의 변화를 기준으로 변화하도록 상기 반도체 웨이퍼의 이동 속도를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 이동 속도를 제어하는 단계는,
상기 반도체 웨이퍼로 주입되는 주입량을 감소시키기 위해 상기 속도를 증가시키는 단계; 및
상기 반도체 웨이퍼로 주입되는 주입량을 증가시키기 위해 상기 속도를 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 속도는 선 속도(V)이고, 상기 선 속도는 실질적으로 다음 식과 동일한 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 반도체 웨이퍼를 이동시키는 단계는,
상기 반도체 웨이퍼의 중심 부분이 테이블의 중심 부분과 실질적으로 일치되도록 상기 반도체 웨이퍼를 상기 테이블에 고정하는 단계;
상기 테이블의 중심 부분에 연결되며, 길이 R인 암을 제공하는 단계; 및
주입되는 상기 반도체 웨이퍼의 부분을 기준으로 상기 암의 각속도를 조절하는 단계;를 포함하며,
상기 반도체 웨이퍼의 바닥 부분이 주입되고 있을 때 상기 암의 각속도는 인자 (R-r1)/R에 의해 조절되며, 상기 바닥 부분은 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부분으로부터 제1반지름방향으로 제1거리(r1) 연장되며,
상기 반도체 웨이퍼의 상단 부분이 주입되고 있을 때 상기 암의 각속도는 인자 (R+r2)/R에 의해 조절되며, 상기 상단 부분은 상기 반도체 웨이퍼의 중심부분으로부터 상기 제1반지름방향과 반대인 제2반지름방향으로 제2거리(r2) 연장되는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 CD의 변화를 결정하는 단계에서 얻어진 정보는 상기 반도체 웨이퍼의 이동속도를 제어하도록 고등공정제어 시스템(Advanced Process Control(APC) system)으로 제공되는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법 - 제 5 항에 있어서,
상기 APC 시스템이 상기 CD의 변화 정보를 기준으로 상기 주입공정의 이온 빔 프로파일을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 복수 개의 피처(features)가 형성된 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계;
상기 반도체 웨이퍼의 제1존(zone)에 위치하는 피처의 제1임계치수(CD)와 상기 반도체 웨이퍼의 제2존에 위치한 피처의 제2임계치수(CD)를 결정하는 단계;
상기 반도체 웨이퍼가 2차원 모드로 스캔되는 동안 상기 반도체 웨이퍼로 이온을 주입하는 단계;를 포함하며,
상기 이온이 상기 제1존에 주입될 때에는 상기 반도체 웨이퍼는 제1속도로 이동하고, 상기 이온이 상기 제2존에 주입될 때에는 상기 반도체 웨이퍼는 상기 제1속도와 다른 제2속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1속도와 제2속도는 상기 제1 CD와 상기 제2 CD 사이의 변화를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 복수 개의 피처는 복수 개의 게이트 구조를 포함하며,
상기 반도체 웨이퍼에 이온을 주입하는 단계는 각 게이트 구조의 양 측면에 가볍게 도핑된 소스/드레인 지역(lightly doped source/drain regions)을 형성하는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1속도와 제2속도를 제어하기 위해 상기 제1 및 제2 임계치수와 관련된 정보를 고등공정제어 시스템(Advanced Process Control(APC) system)으로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주입공정 제어방법. - 반도체 웨이퍼를 고정할 수 있도록 동작하는 테이블;
상기 테이블에 연결되며 상기 반도체 웨이퍼를 2차원 모드로 이동시킬 수 있도록 동작하는 기구;
상기 반도체 웨이퍼가 이동할 때 상기 반도체 웨이퍼에 이온을 주입하기 위해 이온 빔을 제공하는 주입공구; 및
상기 반도체 웨이퍼의 임계치수(CD)의 변화에 관련된 정보를 받으며, 상기 CD의 변화에 관련된 정보를 기준으로 상기 반도체 웨이퍼에 주입되는 주입량이 변화하도록 상기 반도체 웨이퍼의 이동속도를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 CD의 변화를 결정하며, 상기 제어부에 상기 CD의 변화에 관련된 정보를 제공하는 검사공구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 속도는 선 속도(V)이고, 상기 선 속도는 다음 식과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제 13 항에 있어서,
상기 기구는 상기 테이블의 중심 부분에 연결되며 길이 R인 암을 포함하며,
상기 테이블의 중심 부분은 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부분과 실질적으로 일치하며,
상기 제어부는 주입되는 반도체 웨이퍼의 위치를 기준으로 상기 암의 각속도를 조절하며,
상기 반도체 웨이퍼의 바닥 부분이 주입되고 있을 때 상기 암의 각 속도는 인자 (R-r1)/R에 의해 조절되며, 상기 바닥 부분은 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부분으로부터 제1반지름방향으로 제1거리(r1) 연장되며,
상기 반도체 웨이퍼의 상단 부분이 주입되고 있을 때 상기 암의 각 속도(w)는 인자 (R+r2)/R에 의해 조절되며, 상기 상단 부분은 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부분으로부터 상기 제1반지름방향과 반대인 제2반지름방향으로 제2거리(r2) 연장되는 것을 특징으로 하는 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 CD 변화에 관련된 정보를 기준으로 이온 빔의 프로파일을 수정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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