KR20180014837A - 작업물 프로세싱 기술 - Google Patents

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Abstract

작업물을 프로세싱하기 위한 방법들이 개시된다. 프로세싱 레이트 프로파일로도 지칭되는 이온 빔의 상이한 부분들이 작업물을 프로세싱할 수 있는 실제 레이트는, 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔에 의해 작업물로부터 제거되거나 또는 작업물에 부가되는 재료의 양을 측정함으로써 결정된다. 프로세싱될 작업물의 초기 두께 프로파일이 결정된다. 초기 두께 프로파일, 목표 두께 프로파일, 및 이온 빔의 프로세싱 레이트 프로파일에 기초하여 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트가 결정된다. 그런 다음 작업물은 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 프로세싱된다. 일부 실시예들에 있어서, 제 1 프로세스 이후에 갱신된 두께 프로파일이 결정되며, 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트가 결정된다. 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 제 2 프로세스가 수행된다. 스루풋을 개선하기 위한 최적화들이 또한 개시된다.

Description

작업물 프로세싱 기술
본 개시의 실시예들은 작업물을 선택적으로 프로세싱하는 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 반도체 작업물 상에서 에칭, 증착 또는 비정질화 프로세스를 선택적으로 수행하기 위한 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스들에 대한 수율의 개선이 지속적인 목표이다. 개선될 수 있는 하나의 영역은 작업물에 걸친 균일성 제어이다. 특정 프로세스들에 있어서, 작업물은 하나의 영역, 예컨대 작업물의 중심 근처에서 다른 영역들보다 더 많은 처리를 받을 수 있다.
예를 들어, 증착 프로세스는 작업물의 에지(edge) 근처에서 보다 작업물의 중심 근처에서 더 많은 재료를 증착할 수 있다. 이는 증착 챔버의 중심 근처의 증가된 플라즈마 밀도에 기인할 수 있다.
다른 예에 있어서, 스핀(spin) 코팅 프로세스는 작업물의 중심에 비하여 작업물의 외부 에지 근처에서 더 많은 재료를 남길 수 있다. 이는 작업물의 외부 에지를 향해 코팅을 밀어내는 구심력에 기인할 수 있다.
이러한 예들의 각각에 있어서, 이러한 프로세스 비-균일성은 반도체 작업물의 수율에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 일부 경우들에 있어서, 프로세스의 균일성을 개선하기 위한 노력들이 이루어졌다. 그러나, 달성될 수 있는 균일성의 정도에 한계가 존재할 수 있다.
예를 들어, 이러한 비-균일성을 정정하기 위해 반도체 작업물을 프로세싱하기 위해 사용되는 이온 빔은 그 자체가 비-균일할 수 있다. 이온 빔의 이러한 비-균일성은 작업물의 상이한 프로세싱 레이트(rate)들을 야기할 수 있다. 이온 빔의 균일성을 측정하고 수량화하거나 또는 정정하는 것을 시도하기 위해 사용될 수 있는 몇몇 기술들이 존재한다. 그러나, 이러한 툴(tool)들의 세분성(granularity)이 이러한 선택적 영역 프로세스들에 대하여 불충분할 수 있다. 추가로, 프로세스는 이온 빔 전류와 직접적으로 관련되지 않을 수 있다. 예를 들어, 산소와 같은 종의 배경 가스 레벨들이 에칭, 비정질화 또는 증착 레이트를 변화시킬 수 있다. 따라서, 이온 빔의 상이한 부분들이 작업물을 프로세싱할 수 있는 레이트를 더 정밀하게 수량화하고 그 후에 하나 이상의 작업물들을 프로세싱하기 위하여 이러한 정보를 사용하는 방법이 존재하는 경우 유익할 것이다. 추가로, 이러한 수량화가 프로세싱 장비의 스루풋(throughput)에 영향을 주지 않는 경우 유익할 것이다.
작업물을 프로세싱하기 위한 방법들이 개시된다. 프로세싱 레이트 프로파일로도 지칭되는 이온 빔의 상이한 부분들이 작업물을 프로세싱할 수 있는 실제 레이트는, 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔에 의해 작업물로부터 제거되거나 또는 작업물에 부가되는 재료의 양을 측정함으로써 결정된다. 그 후에, 프로세싱될 작업물의 초기 두께 프로파일이 결정된다. 초기 두께 프로파일, 목표 두께 프로파일, 및 이온 빔의 프로세싱 레이트 프로파일에 기초하여 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트가 결정된다. 그런 다음 작업물은 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 프로세싱된다. 일부 실시예들에 있어서, 제 1 프로세스 이후에 갱신된 두께 프로파일이 결정되며, 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트는 갱신된 두께 프로파일, 목표 두께 프로파일 및 이온 빔의 프로세싱 레이트 프로파일에 기초하여 결정된다. 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 제 2 프로세스가 수행된다. 스루풋을 개선하기 위한 최적화들이 또한 개시된다.
일 실시예에 따르면, 작업물을 프로세싱하는 방법이 개시된다. 방법은, 제 1 작업물의 초기 두께 프로파일을 측정하는 단계; 미리 결정된 시간 또는 도우즈(dose) 동안 제 1 작업물을 향해 이온 빔을 보내는 단계; 보내는 단계 이후에 제 1 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 측정하는 단계; 초기 두께 프로파일과 갱신된 두께 프로파일 사이의 차이에 기초하여 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 에칭 레이트 프로파일을 결정하는 단계; 및 이온 빔의 에칭 레이트 프로파일에 기초하여 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계는 복수의 패스(pass)들을 사용하여 수행되며, 여기에서 이온 빔은 각각의 패스 동안 제 2 작업물에 걸쳐 스캐닝(scan)되고, 여기에서 에칭 레이트 프로파일은 각각의 패스 동안 사용되는 동작 파라미터들 및 복수의 패스들로 구성된 그룹으로부터 선택된 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 결정하기 위하여 사용된다. 동작 파라미터들은, 스캔 속도 프로파일, 이온 빔의 듀티 사이클, 추출 전류 또는 전압, 및 공급 가스의 압력으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 초기 두께 프로파일 및 갱신된 두께 프로파일은 반사계를 사용하여 측정된다. 제 2 작업물의 프로세싱은 에칭 프로세스, 증착 프로세스 또는 비정질화 프로세스를 포함할 수 있다.
제 2 실시예에 따르면, 작업물을 프로세싱하는 방법이 개시된다. 방법은, 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 프로세싱 레이트 프로파일을 결정하는 단계; 작업물의 초기 두께 프로파일을 결정하는 단계; 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 계산하기 위하여 프로세싱 레이트 프로파일, 초기 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 및 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 방법은, 프로세싱하는 단계 이후에 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 결정하는 단계; 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 계산하기 위하여 프로세싱 레이트 프로파일, 갱신된 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 및 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 작업물을 프로세싱하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 프로세싱 레이트 프로파일은 희생 작업물의 초기 두께 프로파일을 측정하는 단계; 미리 결정된 시간 또는 도우즈 동안 이온 빔을 희생 작업물을 향해 보내는 단계; 보내는 단계 이후에 희생 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 측정하는 단계; 및 초기 두께 프로파일과 갱신된 두께 프로파일 사이의 차이에 기초하여 프로세싱 레이트 프로파일을 결정하는 단계에 의해 결정된다. 특정 실시예들에 있어서, 프로세싱 레이트 프로파일은 에칭 레이트 프로파일을 포함한다. 다른 실시예들에 있어서, 프로세싱 레이트 프로파일은 증착 레이트 프로파일을 포함한다.
제 3 실시예에 따르면, 로트(lot)로부터 복수의 작업물을 프로세싱하는 방법이 개시된다. 방법은, 희생 작업물을 사용하여 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 에칭 레이트 프로파일을 결정하는 단계; 로트의 제 1 작업물의 초기 두께 프로파일을 결정하는 단계; 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 계산하기 위하여 에칭 레이트 프로파일, 제 1 작업물의 초기 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 로트의 제 1 작업물을 프로세싱하는 단계; 및 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 로트의 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 방법은, 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계 이전에, 제 1 작업물을 프로세싱하는 단계 이후의 로트의 제 1 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 결정하는 단계; 제 1 작업물에 대한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 계산하기 위하여 에칭 레이트 프로파일, 제 1 작업물의 갱신된 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 제 1 작업물에 대한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 로트의 제 1 작업물을 프로세싱하는 단계를 더 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 방법은, 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계 이후에 제 2 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 결정하는 단계; 제 2 작업물에 대한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 계산하기 위하여 에칭 레이트 프로파일, 제 2 작업물의 갱신된 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 제 2 작업물에 대한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 로트의 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 더 양호한 이해를 위하여, 본원에 참조로서 포함되는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 대표적인 이온 주입 시스템이다.
도 2는 이온 빔의 프로세싱 레이트 프로파일을 결정하기 위하여 사용될 수 있는 순서도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 시퀀스를 사용하여 계산된 대표적인 에칭 레이트 프로파일이다.
도 4는 작업물을 프로세싱하기 위해 사용될 수 있는 순서도를 도시한다.
도 5는 작업물들의 로트를 프로세싱하기 위해 사용될 수 있는 순서도를 도시한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 프로세스는 흔히 비-균일하며, 이는 반도체 웨이퍼에 걸친 상이한 특성들로 이어진다. 추가로, 특정 프로세스들에 있어서, 이러한 비-균일성의 제거가 어려울 수 있다. 예를 들어, 증착 프로세스들은 중심 근처와 같은 작업물의 특정 부분들 상에 이러한 영역의 증가된 플라즈마 밀도에 기인하여 더 많은 재료를 증착할 수 있다. 작업물에 걸쳐 완전히 균일한 플라즈마의 생성은 난제가 될 수 있다.
특정 실시예들에 있어서, 작업물의 균일성은 선택적 프로세스를 수행함으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 미리 결정된 허용 오차 이내로 작업물에 걸쳐 일정한 두께를 갖는 작업물을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 달성하기 위하여 공지된 두께 프로파일을 갖는 작업물은, 작업물에 걸친 두께가 미리 결정된 허용 오차 이내가 될 때까지 작업물로부터 재료를 제거하기 위한 선택적 에칭 프로세스를 겪을 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 작업물의 균일성은 선택적 증착 프로세스 또는 선택적 비정질화 프로세스를 수행함으로써 개선될 수 있다.
이러한 프로세스들을 수행하기 위하여 흔히 이온 빔들이 사용된다. 에칭 프로세스의 경우에 있어서, 특정 종의 이온 빔에 대한 작업물의 노출은 작업물로부터 재료를 제거할 수 있다. 그러나, 에칭 레이트로도 지칭되는 재료가 제거되는 레이트는 작업물에 걸쳐 변화할 수 있다. 이는 다수의 인자들에 기인할 수 있다. 예를 들어, 에칭 레이트는 이온 빔 전류와 관계되지만; 그러나 이온 빔 자체가 균일하지 않을 수 있다. 이온 빔의 더 높은 전류 부분들에 노출되는 작업물의 영역들은 다른 영역들보다 더 높은 레이트로 에칭될 수 있다. 추가로, 에칭 레이트는 또한 이온 빔을 생성하기 위하여 사용되는 종 및 작업물의 조성의 함수일 수 있다. 다른 인자들이 또한 작업물의 에칭 레이트에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 산소와 같은 종의 배경 가스 레벨들이 에칭 레이트를 변화시킬 수 있다. 유사하게, 증착 및 비정질화 레이트가 또한 이온 빔 전류, 증착되는 종 및 다른 인자들에 기초하여 변화할 수 있다.
도 1은 이온 주입기(100)의 예시적인 개략도를 도시한다. 이온 주입기(100)는 하나 이상의 공급 가스들로부터 이온들을 생성하기 위하여 사용되는 이온 소스(110)를 포함한다. 이온들은 전형적으로 이온 소스(110)의 추출 개구 근처에 배치된 전기적으로 바이어싱된 전극들(120)을 사용하여 이온 소스(110)로부터 추출된다. 그런 다음 이온들은 일련의 빔 라인 컴포넌트들(130)에 의해 조작되며, 이들은 이온 빔(140)을 성형하고 포커싱한다. 빔 라인 컴포넌트들은 가속기들, 감속기들, 질량 분석기들 및 콜리메이팅(collimating) 자석들을 포함할 수 있다. 이온 빔(140)은, 이온 빔(140)의 하나의 치수가 다른 치수보다 훨씬 더 큰 리본 빔일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 이온 빔(140)은 거의 원형 형상일 수 있는 스팟(spot) 빔일 수 있다.
그런 다음, 이온 빔(140)은 플래튼(platen)(150)에 클램핑(clamp)될 수 있는 작업물(10)을 향해 보내진다. 플래튼(150)은 수평, 수직 및 회전 방향들로 움직일 수 있다.
작업물(10)을 프로세싱하기 위하여, 이온 빔(140)이 작업물(10)을 향해 보내질 수 있다. 그런 다음, 플래튼(150)은 이온 빔(140)이 작업물(10)의 다양한 영역들에 충돌하는 것을 가능하게 하기 위하여 복수의 방향들로 병진이동될 수 있다.
반사계(160)와 같은 광학적 시스템이 작업물들(10)의 두께를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 반사계(160)로부터의 정보는 이온 소스(110) 또는 플래튼(150)의 파라미터들을 조정하기 위하여 제어기(170)에 의해 사용될 수 있다. 제어기(170)는 저장 엘리먼트(172)와 함께 사용되는 프로세싱 유닛(171)을 포함한다. 저장 엘리먼트(172)는, 프로세싱 유닛(171)에 의해 실행될 수 있는 명령어들을 저장하기 위하여 사용되는 비-일시적인 매체를 포함할 수 있다. 따라서, 제어기(170)는 본원에서 설명되는 시퀀스들을 수행할 수 있다.
특정 실시예들에 있어서, 목표 두께 프로파일을 갖는 작업물을 생성하기 위하여 재료가 작업물로부터 제거된다. 이러한 실시예에 있어서, 이온 주입기(100)는 작업물(10)로부터 선택적으로 재료를 제거하기 위하여 사용될 수 있다. 작업물(10)로부터 제거될 재료의 양의 결정은, 작업물(10)의 초기 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일에 기초하여 제어기(170)에 의해 이루어질 수 있다. 작업물(10)의 초기 두께 프로파일은 반사계(160)를 사용하여 결정될 수 있다. 목표 두께 프로파일은 제어기(170)에 입력된 알려진 수량일 수 있다. 이러한 계산은 3 차원 맵을 야기하며, 여기에서 작업물 상의 각각의 위치는 2 차원, 예컨대 (x,y)로 표현되고, 그 위치에 증착될 또는 그 위치로부터 제거될 두께는 그 위치에서의 값이다. 이러한 매트릭스는 재료 수정 매트릭스로서 지칭될 수 있으며, 제어기(170)의 저장 엘리먼트(172)에 저장될 수 있다. 에칭 프로세스의 경우에 있어서, 이러한 매트릭스는 작업물 상의 각각의 위치로부터 제거될 재료의 양을 나타낼 수 있다. 대안적으로, 증착 프로세스의 경우에 있어서, 이러한 매트릭스는 작업물 상의 각각의 위치 상에 증착될 재료의 양을 나타낼 수 있다.
이온 빔 위치의 함수로서의 재료의 실제 에칭 레이트는 작업물(10)을 프로세싱하기 위해 사용되는 프로세싱 파라미터들을 결정하기 위하여 제어기(170)에 의해 재료 수정 매트릭스와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 동안, 작업물(10)은 이온 빔(140)의 복수의 패스들을 겪을 수 있다. 각각의 패스 동안, 이온 빔(140)은 작업물(10) 전체 또는 작업물의 일 부분을 스캐닝한다. 이온 빔(140)에 대한 플래튼(150)의 속도는, 작업물(10)의 특정 부분들이 다른 부분들보다 더 많이 프로세싱되는 것을 가능하게 하기 위하여 스캔 동안 변화할 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 복수의 패스들이 수행된다. 예를 들어, 제 1 패스는 이온 빔(140)을 작업물(10)의 상단으로부터 작업물(10)의 하단으로 수직 방향으로 이동시킴으로써 수행될 수 있다. 이러한 제 1 패스가 완료된 이후에, 작업물은 플래튼(150)에 의해 360/N 도만큼 회전될 수 있으며, 여기에서 N은 수행될 패스들의 수이다. 회전이 완료된 이후에, 이온 빔(140)은 다시 작업물(10)의 상단으로부터 작업물(10)의 하단까지, 또는 작업물(10)의 하단으로부터 작업물(10)의 상단까지 스캐닝할 수 있다. 이는, N개의 패스들이 수행될 때까지 반복된다. 이상에서 언급된 바와 같이, 각각의 패스의 속도는 변화할 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 빔 전류가 이온 빔의 듀티 사이클 또는 추출 전류 또는 전압을 변화시킴으로써 수정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 공급 가스의 압력, 또는 플래튼과 이온 소스 사이의 거리와 같은 다른 동작 파라미터가 각각의 패스 및/또는 회전에 대하여 변화할 수 있다. 추가로, 속도 및 다른 동작 파라미터들이 각각의 개별적인 패스 동안 변화할 수 있다. 패스들의 수, 및 각각의 패스 동안의 스캔 속도 프로파일 및 각각의 패스 동안 사용되는 다른 동작 파라미터들은 제어기(170)에 의해 결정될 수 있다.
에칭 레이트를 계산하는 것은 간접적으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 이온 빔의 빔 전류가 결정될 수 있으며, 이러한 값이 예상되는 에칭 레이트를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시에 있어서, 프로세싱 레이트 프로파일로도 또한 지칭되는 작업물이 이온 빔에 기인하여 프로세싱되는 레이트는 직접적으로 측정된다.
도 2는 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 실제 에칭 레이트 프로파일을 결정하기 위해 사용될 수 있는 프로세스를 도시한다. 이러한 프로세스는 제어기(170)를 사용하여 수행될 수 있거나, 또는 상이한 제어기를 사용할 수 있다. 첫째로, 프로세스(200)에 도시된 바와 같이, 작업물(10)의 두께 프로파일이 결정된다. 이는, 작업물(10)에 걸쳐 스캐닝하는 반사계(160)를 사용하여 수행될 수 있다. 송신된 광과 반사된 광 사이의 시간 차이에 기초하여, 작업물(10)의 초기 두께 프로파일이 결정될 수 있다. 반사계(160)는 복수의 위치들에서 작업물(10)의 두께를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 두께 측정은 두 방향들 모두에서 0.5 mm마다 수행될 수 있다. 이는, 2 차원 위치에서의 작업물의 두께 및 작업물 상의 2 차원 위치로서 정의되는 3 차원 어레이를 산출한다.
그런 다음, 프로세스(210)에 도시된 바와 같이, 이온 빔(140)이 그 후에 작업물(10)을 향해 보내진다. 이러한 시간 동안, 이온 빔(140)은 작업물(10)에 대하여 스캐닝되지 않는다. 오히려, 이온 빔(140)은 미리 결정된 시간 또는 미리 결정된 도우즈 동안 작업물(10)에 대해 고정된 채로 남아 있는다. 미리 결정된 시간 또는 도우즈 이후에, 이온 빔(140)은 프로세스(220)에 도시된 바와 같이 디세이블(disable)된다. 프로세스(230)에서, 그런 다음 이러한 프로세싱된 작업물의 두께가 프로세스(200)에서 이상에서 설명된 기술을 사용하여 결정된다.
그런 다음, 프로세스(240)에 도시된 바와 같이, 실제 에칭 레이트 프로파일을 산출하기 위하여 프로세싱된 두께 프로파일이 초기 두께 프로파일로부터 빼진다. 따라서, 에칭 레이트 프로파일은 초기 두께 프로파일과 프로세싱된 두께 프로파일 사이의 차이에 기초하여 결정된다. 실제 에칭 레이트 프로파일의 일 예가 도 3에 도시된다. 이러한 도면은 작업물(10) 상의 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔(140)의 효과를 도시한다. x-축은 리본 빔일 수 있는 이온 빔(140)의 긴 치수를 따르며, 이는 이온 빔(140)의 중심을 기준으로 한다. 따라서, x-축은 0에 중심이 맞추어진다. y-축은 리본 빔의 짧은 치수를 따르며, 유사하게 이온 빔(140)의 중심을 기준으로 한다. z-축은 프로세스(210) 동안 이온 빔(140)에 의해 작업물(10)로부터 제거되는 재료의 양을 나타낸다. 특정 실시예들에 있어서, z-축은 프로세스(210)에서 작업물(10)로부터 제거된 옹스트롬 단위로 측정된 재료의 실제 양을 나타낸다. 다른 실시예들에 있어서, z-축은 단위 시간 당 또는 옹스트롬/초의 두께로 측정되는 에칭 레이트를 나타낼 수 있다. 예를 들어, z-축은 프로세스(210)에서 사용된 미리 결정된 시간에 의해 나누어진 옹스트롬 단위로 측정되는 제거되는 재료의 실제 양을 나타낼 수 있다.
이온 빔(140)이 작업물(10) 내에 비-균일 패턴을 생성한다는 것을 주의해야 한다. 예를 들어, 이러한 예에 있어서, 도 3에서 (0,0)으로 언급되는 이온 빔(140)의 중심이 이온 빔(140)의 다른 부분들보다 훨씬 더 많은 재료를 작업물(10)로부터 에칭한다. 도 3의 프로파일은 반사계를 사용하여 복수의 스캔들을 취함으로써 생성될 수 있으며, 여기에서 각각의 스캔은 이전의 스캔으로부터 0.5 mm로 수행될 수 있다. 그런 다음, 이러한 복수의 스캔들이 도 3에 도시된 에칭 레이트 프로파일을 형성하기 위하여 프로세싱된다.
이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 실제 에칭 레이트가 알려진 경우, 작업물의 선택적 프로세싱이 수행될 수 있다. 도 4는 작업물을 선택적으로 프로세싱하기 위해 사용될 수 있는 프로세싱 시퀀스를 도시한다. 이러한 프로세스는 제어기(170)를 사용하여 수행될 수 있다. 첫째로, 프로세스(400)에 도시된 바와 같이, 이온 빔의 실제 에칭 레이트 프로파일이 희생 작업물을 사용하여 경험적으로 결정된다. 다른 실시예들에 있어서, 실제 에칭 레이트 프로파일은 프로세싱될 작업물을 사용하여 결정된다. 이는 도 2에 도시된 시퀀스를 사용하여 이루어질 수 있다.
다음으로, 프로세스(410)에 도시된 바와 같이, 프로세싱될 작업물(10)의 초기 두께 프로파일이 측정된다. 초기 두께 프로파일 및 (제어기(170)에 입력될 수 있는) 목표 두께에 기초하여, 프로세스(420)에 도시된 바와 같이 제 1 재료 수정 매트릭스가 생성될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 제 1 재료 수정 매트릭스는 작업물(10)의 초기 두께 프로파일과 목표 두께 프로파일 사이의 차이이다. 제 1 재료 수정 매트릭스는 저장 엘리먼트(172)에 저장될 수 있다. 제 1 재료 수정 매트릭스는 작업물(10) 상의 각각의 위치로부터 제거될 또는 각각의 위치에 증착될 재료의 양을 결정하기 위하여 사용된다.
프로세스(430)에 도시된 바와 같이, 제 1 재료 수정 매트릭스 및 이온 빔의 실제 에칭 레이트 프로파일에 기초하여, 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트가 제어기(170)에 의해 결정될 수 있다. 이러한 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트는 수행될 패스들의 수뿐만 아니라 각각의 패스 동안 사용될 동작 파라미터들 및 스캔 속도 프로파일을 포함한다. 예를 들어, 제 1 재료 수정 매트릭스가 작업물의 특정 영역에서 더 많은 재료가 제거되어야 한다는 것을 나타내는 경우, 이러한 영역의 더 많은 프로세싱을 가능하게 하기 위하여 작업물의 이러한 영역이 이온 빔(140)에 노출될 때 패스들 중 하나 이상이 스캔 속도를 느리게 할 수 있다. 유사하게, 작은 재료가 제거되어야 하는 영역들은 이러한 영역들에 대해 이온 빔을 더 빠르게 스캐닝함으로써 가볍게 프로세싱될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 작업물의 선택적 프로세싱을 가능하게 하기 위하여 듀티 사이클, 추출 전류 또는 전압 또는 다른 동작 파라미터들이 변화될 수 있다.
그런 다음, 프로세스(440)에 도시된 바와 같이, 작업물(10)은 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 프로세싱된다. 특정 실시예들에 있어서, 이러한 프로세싱은 에칭 프로세싱을 포함할 수 있다. 이러한 에칭이 완료된 이후에, 프로세스(450)에 도시된 바와 같이, 그런 다음 프로세싱된 작업물의 갱신된 두께 프로파일이 반사계(160)를 사용하여 측정된다.
그런 다음, 프로세스(460)에 도시된 바와 같이, 제 2 재료 수정 매트릭스를 생성하기 위하여 이러한 갱신된 두께 프로파일이 목표 두께 프로파일과 비교된다. 이전과 같이, 이러한 제 2 재료 수정 매트릭스가 저장 엘리먼트(172)에 저장될 수 있다. 그런 다음, 프로세스(470)에 도시된 바와 같이, 제어기(170)는 제 2 재료 수정 매트릭스에 기초하여 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 계산한다. 프로세스(480)에 도시된 바와 같이, 그런 다음, 작업물(10)이 프로세스(470)에서 결정된 프로세스 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 제 2 프로세싱을 겪는다. 프로세스(480) 다음에, 작업물(10)은 목표 두께 프로파일과 유사한 두께 프로파일을 가질 수 있으며, 플래튼(150)으로부터 제거될 수 있다. 새로운 작업물이 플래튼(150) 상에 위치될 수 있으며, 프로세스들(410-480)이 이러한 새로운 작업물에 대하여 반복될 수 있다.
도 4가 2개의 프로세스들을 겪는 작업물(10)을 도시하지만, 다른 실시예들에 또한 가능하다. 예를 들어, 특정 실시예들에 있어서, 프로세스들(450-480)은 개선될 결과들을 달성하기 위하여 각각의 작업물에 대해 복수 회 반복될 수 있다. 다시 말해서, 프로세싱된 작업물의 두께 프로파일이 복수 회 측정될 수 있으며, 각각의 측정된 두께 프로파일에 기초하여 갱선된 재료 수정 매트릭스가 생성될 수 있고, 작업물이 각각의 갱신된 재료 수정 매트릭스에 기초하여 프로세싱될 수 있다.
다른 실시예들에 있어서, 프로세스(440)가 완료된 이후에, 작업물(10)의 두께 프로파일은 목표 두께 프로파일에 충분히 가까울 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 프로세스들(450-480)이 수행되지 않을 수 있으며, 작업물(10)은 프로세스(440)가 완료된 이후에 플래튼(150)으로부터 제거될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 각각의 작업물은 오로지 프로세스들(410-440)만을 겪을 수 있다.
도 4가 에칭 프로세스를 사용하는 것으로서 설명되지만, 다른 실시예들이 또한 가능하다. 예를 들어, 프로세스(400)에서 결정된 에칭 레이트 프로파일은 또한 이온 빔의 증착 또는 비정질화 레이트 프로파일들을 나타낼 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 것과 같이 에칭 레이트 프로파일을 생성하기 위하여 사용될 수 있는 도 2에 도시된 시퀀스는 그런 다음 후속 증착 또는 비정질화 프로세스들에 대하여 사용될 수 있다. 따라서, 특정 실시예들에 있어서, 프로세스(440) 및 프로세스(480)는 증착 또는 비정질화 프로세스들일 수 있다.
추가로, 증착의 경우에 있어서, 도 2에 도시된 시퀀스가 수정될 수 있다. 예를 들어, 에칭 종을 포함하는 이온 빔을 작업물을 향해 보내는 대신에, 이온 빔은 증착 종을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 작업물로부터 재료를 제거하는 것이 아니라, 이온 빔이 재료를 증착한다. 프로세스(200)에서 결정된 바와 같은 초기 두께 프로파일과 프로세스(230)에서 결정된 프로세싱된 두께 프로파일 사이의 차이는 이온 빔 위치의 함수로서 작업물 상에 증착된 재료의 양일 것이다. 따라서, 프로세스(240)는 이온 빔에 대한 증착 레이트 프로파일을 결정하기 위해 사용될 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 그러면 이러한 증착 레이트 프로파일은 프로세스(400)에서 결정될 수 있으며, 도 4에 도시된 시퀀스 전체에 걸쳐 사용될 수 있다. 본 개시에 있어서, 에칭 또는 증착 중 하나를 통해 이온 빔에 기인하여 작업물이 프로세싱되는 레이트는 프로세싱 레이트 프로파일로서 지칭될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 도 2의 시퀀스 동안 에칭 프로세스가 수행되는 실시예들에 있어서, 프로세싱 레이트 프로파일은 에칭 레이트 프로파일이다. 도 2의 시퀀스 동안 증착 프로세스가 수행되는 실시예들에 있어서, 프로세싱 레이트 프로파일은 증착 레이트 프로파일이다.
도 4는 목표 두께 프로파일에 충분히 가까운 두께 프로파일을 갖는 작업물은 산출할 수 있는 하나의 시퀀스를 도시한다. 그러나, 스루풋을 개선하기 위하여, 이러한 시퀀스에 대한 수정들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 작업물들은 흔히 로트들로 프로세싱된다. 주어진 로트 내의 모든 작업물들은 서로 매우 유사한 속성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 단일 로트 내의 모든 작업물들의 초기 두께가 서로 매우 유사할 수 있다. 이는 도 4의 프로세스를 최적화하기 위하여 사용될 수 있다.
도 5는 하나의 이러한 최적화를 도시한다. 이러한 시퀀스에 있어서, 프로세스(500)에 도시된 바와 같이, 이온 빔(140)의 실제 에칭 레이트 프로파일이 희생 작업물을 사용하여 결정된다. 다른 실시예들에 있어서, 실제 에칭 레이트 프로파일은 프로세싱될 작업물을 사용하여 결정된다. 이상에서 설명된 바와 같이, 특정 실시예들에 있어서, 증착 레이트 프로파일이 프로세스(500)에서 결정될 수 있다. 다음으로, 로트의 제 1 작업물의 초기 두께 프로파일이 반사계(160)를 사용하여 결정된다. 이러한 정보는, 프로세스(510)에 도시된 바와 같이, 제 1 재료 수정 매트릭스를 생성하기 위하여 사용될 수 있으며, 이는 저장 엘리먼트(172)에 저장될 수 있다. 그런 다음, 프로세스(520)에 도시된 바와 같이, 이러한 제 1 재료 수정 매트릭스는 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 결정하기 위해 제어기(170)에 의해 사용된다. 그런 다음, 프로세스(530)에 도시된 바와 같이, 이러한 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트가 이러한 제 1 작업물을 프로세싱하기 위해 사용된다. 이러한 프로세스가 완료된 이후에, 작업물은 도 4의 프로세스들(450-480)에 따라 제조된다. 다시 말해서, 프로세스(450)에 도시된 바와 같이, 프로세싱된 작업물의 갱신된 두께 프로파일이 결정된다. 프로세스(460)에 도시된 바와 같이 제 2 재료 수정 매트릭스가 계산되며, 이는 프로세스(470)에 도시된 바와 같이 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 결정하기 위해 사용된다. 마지막으로, 프로세스(480)에 도시된 바와 같이, 작업물은 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 프로세싱된다. 그런 다음 작업물이 플래튼으로부터 제거되고, 그 로트로부터 새로운 작업물이 도입된다.
이러한 실시예에 있어서, 도 4의 실시예와는 달리, 프로세스들(510-520)이 동일한 로트의 후속 작업물들에 대하여 수행되지 않는다. 오히려, 로트 내의 각각의 작업물의 초기 두께 프로파일이 충분히 유사하여 제 1 작업물이 그 로트 내의 모든 작업물들에 대한 두께 모델로서 사용될 수 있는 것으로 가정된다. 따라서, 로트의 모든 작업물들이 동일한 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 프로세싱된다. 그러나, 특정 실시예들에 있어서, 그 로트로부터의 각각의 작업물은, 특정 작업물의 갱신된 두께 프로파일에 기초하여 결정된 고유한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 프로세싱된다. 다른 실시예들에 있어서, 그 로트로부터의 각각의 작업물은 그 로트 내의 제 1 작업물에 기초하여 결정된 동일한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 프로세싱된다.
도 5에 도시된 시퀀스에 대한 다른 최적화가 또한 가능하다. 특정 실시예들에 있어서, 프로세스(530) 이후의 작업물들의 두께 프로파일은 목표 두께 프로파일에 충분히 가까울 수 있으며, 이는 추가적인 프로세싱이 요구되지 않을 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, 프로세스(530) 이후에 작업물이 플래튼으로부터 제거될 수 있고, 새로운 작업물이 플래튼 상에 위치될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 프로세스들(510-530)이 로트의 제 1 작업물에 대하여 수행될 수 있지만, 오로지 프로세스(530)만이 그 로트의 후속 작업물들에 대하여 수행된다. 이러한 시퀀스는 달성될 수 있는 최대 스루풋을 나타낼 수 있다.
본 출원에서 이상에서 설명된 실시예들은 다수의 이점들을 가질 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 이온 빔들은 전형적으로 빔 전류와 관련하여 비-균일성을 나타낸다. 이러한 비-균일성은 이온 빔의 상이한 부분들에 의해 실제로 달성되는 프로세싱 레이트 프로파일에 영향을 준다. 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 실제 프로세싱 레이트 프로파일을 측정함으로써, 작업물들의 개선된 프로세싱이 달성될 수 있다. 특히, 프로세싱 이후에 작업물이 예컨대 25 옹스트롬 이내의 균일한 두께를 가지도록 다양한 두께 프로파일들을 갖는 작업물을 에칭하는 것이 가능할 수 있다. 추가적으로, 이러한 기술은 증착 및 비정질화와 같은 다른 프로세스들에도 적용될 수 있다. 이에 더하여, 본 기술은 실제 프로세싱 레이트 프로파일을 측정하며, 따라서 이온 빔 전류를 측정하고 그 측정으로부터 에칭 레이트 프로파일을 보간하는 다른 방법들보다 더 정확할 수 있다.
본 개시는 본원에서 설명된 특정 실시예에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본원에서 설명된 실시예들에 더하여, 본 개시의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 수정예들이 이상의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자들에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정예들이 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 추가로, 본 개시가 본원에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현예의 맥락에서 설명되었지만, 당업자들은 이의 유용함이 이에 한정되지 않으며, 본 개시가 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들은 본원에서 설명된 바와 같은 본 개시의 완전한 폭과 사상의 관점에서 해석되어야만 한다.

Claims (15)

  1. 작업물을 프로세싱하는 방법으로서,
    제 1 작업물의 초기 두께 프로파일을 측정하는 단계;
    미리 결정된 시간 또는 도우즈(dose) 동안 상기 제 1 작업물로 이온 빔을 보내는 단계;
    상기 보내는 단계 이후에 상기 제 1 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 측정하는 단계;
    상기 초기 두께 프로파일과 상기 갱신된 두께 프로파일 사이의 차이에 기초하여 이온 빔 위치의 함수로서 상기 이온 빔의 에칭 레이트 프로파일을 결정하는 단계; 및
    상기 이온 빔의 상기 에칭 레이트 프로파일에 기초하여 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계는 복수의 패스(pass)들을 사용하여 수행되며, 상기 이온 빔은 각각의 패스 동안 상기 제 2 작업물에 걸쳐 스캐닝(scan)되고, 상기 에칭 레이트 프로파일은 각각의 패스 동안 사용되는 동작 파라미터들 및 복수의 패스들로 구성된 그룹으로부터 선택된 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 결정하기 위하여 사용되는, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 동작 파라미터들은, 스캔 속도 프로파일, 상기 이온 빔의 듀티 사이클, 추출 전류 또는 전압, 및 공급 가스의 압력으로 구성된 상기 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세싱하는 단계는 에칭 프로세스, 증착 프로세스 또는 비정질화 프로세스를 포함하는, 방법.
  5. 작업물을 프로세싱하는 방법으로서,
    이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 프로세싱 레이트 프로파일을 결정하는 단계;
    상기 작업물의 초기 두께 프로파일을 결정하는 단계;
    프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 계산하기 위하여 상기 프로세싱 레이트 프로파일, 상기 초기 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 및
    상기 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 상기 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 프로세싱하는 단계 이후에 상기 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 결정하는 단계;
    프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 계산하기 위하여 상기 프로세싱 레이트 프로파일, 상기 갱신된 두께 프로파일 및 상기 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 및
    상기 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 상기 작업물을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 프로세싱 레이트 프로파일을 결정하는 단계는,
    희생 작업물의 초기 두께 프로파일을 측정하는 단계;
    미리 결정된 시간 또는 도우즈 동안 상기 희생 작업물로 상기 이온 빔을 보내는 단계;
    상기 보내는 단계 이후에 상기 희생 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 측정하는 단계; 및
    상기 초기 두께 프로파일과 상기 갱신된 두께 프로파일 사이의 차이에 기초하여 상기 프로세싱 레이트 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이온 빔은 상기 희생 작업물로부터 재료를 제거하며, 상기 프로세싱 레이트 프로파일은 에칭 레이트 프로파일을 포함하는, 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 이온 빔은 상기 희생 작업물 상에 재료를 증착하며, 상기 프로세싱 레이트 프로파일은 증착 레이트 프로파일을 포함하는, 방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 프로세싱하는 단계는 복수의 패스들을 사용하여 수행되며, 상기 이온 빔은 각각의 패스 동안 상기 작업물에 걸쳐 스캐닝되고, 상기 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트는 각각의 패스 동안 사용되는 동작 파라미터들 및 복수의 패스들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 프로세싱하는 단계는 에칭 프로세스, 증착 프로세스 또는 비정질화 프로세스를 포함하는, 방법.
  12. 로트(lot)로부터 복수의 작업물들을 프로세싱하는 방법으로서,
    희생 작업물을 사용하여 이온 빔 위치의 함수로서 이온 빔의 에칭 레이트 프로파일을 결정하는 단계;
    상기 로트의 제 1 작업물의 초기 두께 프로파일을 결정하는 단계;
    프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 계산하기 위하여 상기 에칭 레이트 프로파일, 상기 제 1 작업물의 상기 초기 두께 프로파일 및 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계;
    상기 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 상기 로트의 상기 제 1 작업물을 프로세싱하는 단계; 및
    상기 프로세싱 파라미터들의 제 1 세트를 사용하여 상기 로트의 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 방법은, 상기 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계 이전에,
    상기 제 1 작업물을 프로세싱하는 단계 이후에 상기 로트의 상기 제 1 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 결정하는 단계;
    상기 제 1 작업물에 대한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 계산하기 위하여 상기 에칭 레이트 프로파일, 상기 제 1 작업물의 상기 갱신된 두께 프로파일 및 상기 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 및
    상기 제 1 작업물에 대한 상기 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 상기 로트의 상기 제 1 작업물을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계 이후에 상기 로트의 상기 제 2 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 결정하는 단계;
    상기 제 2 작업물에 대한 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 계산하기 위하여 상기 에칭 레이트 프로파일, 상기 제 2 작업물의 상기 갱신된 두께 프로파일 및 상기 목표 두께 프로파일을 사용하는 단계; 및
    상기 제 2 작업물에 대한 상기 프로세싱 파라미터들의 제 2 세트를 사용하여 상기 로트의 상기 제 2 작업물을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 에칭 레이트 프로파일을 결정하는 단계는,
    상기 희생 작업물의 초기 두께 프로파일을 측정하는 단계;
    미리 결정된 시간 또는 도우즈 동안 상기 희생 작업물로 상기 이온 빔을 보내는 단계;
    상기 보내는 단계 이후에 상기 희생 작업물의 갱신된 두께 프로파일을 측정하는 단계; 및
    상기 초기 두께 프로파일과 상기 갱신된 두께 프로파일 사이의 차이에 기초하여 상기 에칭 레이트 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
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