KR20180034658A - 하이브리드 보정 프로세싱 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
워크피스의 보정 프로세싱을 수행하는 시스템 및 방법이 기재된다. 시스템 및 방법은, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제1 부분과 진단적으로 관련된 제1 소스로부터 제1 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하고, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제2 부분과 진단적으로 관련된, 제1 소스와는 상이한 제2 소스로부터, 제2 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하는 것을 포함한다. 그 후에, 보정 프로세스가 생성되고, 마이크로전자 워크피스의 타겟 영역은 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 제2 세트의 파라메트릭 데이터의 조합을 사용하여 타겟 영역에 보정 프로세스를 적용함으로써 처리된다.
Description
37 C.F.R. § 1.78(a)(4)에 따라, 본 출원은 2015년 8월 21일 출원된 공동 계류중인 미국 가출원 번호 제62/208,362호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 그 전체가 참조에 의해 여기에 명확하게 포함된다.
본 발명의 기술분야는 일반적으로 재료 공정 및 반도체 집적 회로 제조 분야에 관한 것이며, 전적으로는 아니지만 보다 상세하게는 다양한 워크피스(workpiece) 속성의 공간 보정(spatial correction)에 관한 것이다.
하나의 기술 노드로부터 다음 기술 노드로 반도체 디바이스 제조에 있어서의 기판 크기 및 피처 스케일의 발전 뿐만 아니라, 평면에서 비평면으로 변천하는 디바이스의 증가하는 복잡도로 인해, 대구경 기판에 걸친 피처 속성의 고도의 정밀도 제어에 대한 필요성이 급격하게 증가하고 있다. 빔 프로세싱 시스템 뿐만 아니라, 공간 제어된 플라즈마 및 비(non)-플라즈마 프로세싱 시스템과 같은 비(non)-빔 프로세싱 시스템을 포함한 현행 방법들이, 고도의 보정 프로세싱(corrective processing) 방식에 고려되고 있다.
예로서, 가스 클러스터 이온 빔(GCIB; gas cluster ion beam)에 의한 위치 특정의(specific) 프로세싱은 피처 속성의 기판에 걸친 비균일도를 보정하기 위한 매우 정밀한 방법이다. 기판 상의 복수의 자리에서 측정된 피처 높이 또는 두께와 같은 공간 분해된 피처 속성 데이터가 제공된다면, 위치 특정의 프로세싱 방식은 허용가능 또는 수락가능한 한계 내로 피처 속성 데이터에서의 변형을 보정하도록 적용될 수 있다. 그러나, 이들 방식은 보정 측정에 입력을 제공하는 소스 또는 측정 기술의 데이터 컨텐츠에 의해 제한된다. 예를 들어, 기판의 주변 에지에서 이용가능한 측정 커버리지의 양이 부족할 수 있다. 그리고, 이러한 일은 특히 패터닝된 다이 패드 측정 방식을 고려할 때 사실이다.
본 발명의 실시예는 일반적으로 재료 공정 및 반도체 집적 회로 제조 분야에 관한 것이며, 전적으로는 아니지만 보다 상세하게는 다양한 워크피스 속성의 공간 보정에 관한 것이다. 특히, 빔 및 비-빔 시스템을 사용하는 보정 프로세싱을 위한 하이브리드 시스템 및 방법이 기재된다.
하나의 실시예에 따르면, 워크피스의 보정 프로세싱을 수행하는 방법이 기재된다. 방법은, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제1 부분과 진단적으로 관련된 제1 소스로부터 제1 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하는 단계, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제2 부분과 진단적으로 관련된, 제1 소스와는 상이한 제2 소스로부터, 제2 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하는 단계, 마이크로전자 워크피스를 보정 프로세싱 시스템에 배치하는 단계, 보정 프로세스를 생성하는 단계, 및 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 제2 세트의 파라메트릭 데이터의 조합을 사용하여 마이크로전자 워크피스의 타겟 영역에 보정 프로세스를 적용함으로써 타겟 영역을 처리하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 마이크로전자 워크피스에 대해 보정 프로세싱을 수행하도록 구성된 프로세싱 시스템이 기재된다. 시스템은, 보정 프로세스로 워크피스를 처리하도록 구성된 보정 프로세싱 시스템, 및 멀티프로세스 컨트롤러를 포함하고, 멀티프로세스 컨트롤러는, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제1 부분과 진단적으로 관련된 제1 소스로부터 제1 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하고, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제2 부분과 진단적으로 관련된, 제1 소스와는 상이한 제2 소스로부터, 제2 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하고, 보정 프로세스를 생성하고, 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터의 조합을 사용하여 마이크로전자 워크피스의 타겟 영역에 보정 프로세스를 적용함으로써 타겟 영역을 처리하도록, 프로그램가능하게 구성된다.
도 1은 실시예에 따라 워크피스를 처리하기 위한 방법을 예시한 플로우차트이다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 따라 처리될 워크피스 상의 상이한 파라메트릭 데이터 영역들을 예시한다.
도 3은 실시예에 따른 보정 프로세싱 시스템의 예시를 제공한다.
도 4는 실시예에 따른 빔 프로세싱 시스템의 예시를 제공한다.
도 5a 및 도 5b는 또다른 실시예에 따른 비-빔 프로세싱 시스템의 예시를 제공한다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예에 따라 처리될 워크피스 상의 상이한 파라메트릭 데이터 영역들을 예시한다.
도 3은 실시예에 따른 보정 프로세싱 시스템의 예시를 제공한다.
도 4는 실시예에 따른 빔 프로세싱 시스템의 예시를 제공한다.
도 5a 및 도 5b는 또다른 실시예에 따른 비-빔 프로세싱 시스템의 예시를 제공한다.
워크피스의 보정 프로세싱을 수행하기 위한 방법 및 시스템이 다양한 실시예에서 기재된다. 관련 기술분야에서의 숙련자라면, 다양한 실시예들이 구체적인 세부사항들 중의 하나 이상의 세부사항 없이도 실시될 수 있거나 또는 다른 대체물 및/또는 추가의 방법, 재료, 또는 컴포넌트로 실시될 수 있다는 것을 알 것이다. 다른 경우로, 잘 알려져 있는 구조물, 재료, 또는 동작은 본 발명의 다양한 실시예의 양상을 모호하게 하는 것을 피하기 위하여 도시되거나 상세하게 기재되지 않는다. 마찬가지로, 설명을 위한 목적으로, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위하여 특정 수치, 재료, 및 구성이 서술된다. 그러나, 본 발명은 구체적인 세부사항 없이도 실시될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예들은 예시를 위한 표현인 것이며 반드시 실축척대로 도시된 것은 아님을 이해하여야 한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 “하나의 실시예” 또는 “실시예”의 인용은, 이 실시예와 관련하여 기재된 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미하지만 모든 실시예에 존재함을 나타내는 것은 아니다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서 문구 “하나의 실시예에서” 또는 "실시예에서”의 출현은, 반드시 본 발명의 동일 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 다른 실시예에서 다양한 추가의 층 및/또는 구조가 포함될 수 있고 그리고/또는 기재된 특징이 생략될 수도 있다.
여기에서 사용되는 “워크피스”는 일반적으로 본 발명에 따라 처리되고 있는 물체를 지칭한다. 워크피스는 디바이스, 구체적으로 반도체 또는 기타 전자 디바이스의 임의의 재료 부분 또는 구조물을 포함할 수 있고, 예를 들어 반도체 웨이퍼와 같은 베이스 워크피스 구조물이거나, 박막과 같이 베이스 워크피스 구조물 위에 있거나 이를 덮는 층일 수 있다. 따라서, 워크피스는 임의의 특정 베이스 구조물, 아래의 층 또는 위의 층, 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 것에 한정되도록 의도되지 않으며, 오히려 임의의 이러한 층 또는 베이스 구조물 그리고 층 및/또는 베이스 구조물의 임의의 조합을 포함하는 것으로 고려된다. 아래의 기재는 특정 유형의 워크피스를 참조할 수 있지만, 이는 단지 설명을 위한 목적인 것이며 한정하는 것이 아니다.
상기에 부분적으로 기재된 바와 같이, 워크피스에 걸친 피처 속성의 변형을 보정하거나 조정할 때, 보정 방식은 보정 측정에 입력을 제공하는 소스 또는 측정 기술의 데이터 컨텐츠에 의해 제한된다. 예를 들어, 기판의 주변 에지에서 이용가능한 측정 커버리지의 양이 부족할 수 있다. 그리고, 이러한 일은 특히 패터닝된 다이 패드 측정 방식을 고려할 때 사실이다.
보정 능력을 개선하기 위해, 향상된 보정 능력으로 워크피스의 보정 프로세싱을 수행하는 방법 및 시스템이 다양한 실시예에 따라 기재된다. 이제 도면을 참조하는데, 여러 도면들에 걸쳐 유사한 참조 번호는 대응하는 부분을 지정하며, 도 1은 실시예에 따라 워크피스의 보정 프로세싱을 수행하는 방법을 예시한 플로우차트(100)를 제공하고, 도 2a는 처리될 워크피스 표면의 예시를 제공한다.
플로우차트(100)에 예시된 방법은, 예를 들어 복수의 다이(205)를 갖는 마이크로전자 워크피스(200)의 적어도 제1 부분(210)과 진단적으로(diagnostically) 관련된 제1 소스(215)로부터 제1 세트의 파라메트릭(parametric) 데이터를 수신하는 110에서 시작된다. 마이크로전자 워크피스(200)는 예를 들어 반도체 기판이나 평판 패널 디스플레이 또는 디바이스를 포함할 수 있다.
111에서, 마이크로전자 워크피스(200)의 적어도 제2 부분(220)과 진단적으로 관련된, 제1 소스(215)와는 상이한 제2 소스(225)로부터 제2 세트의 파라메트릭 데이터가 수신된다. 하나의 실시예에서, 마이크로전자 워크피스(200)의 제1 부분(210)은 마이크로전자 워크피스(200)의 중심 영역을 포함하고, 마이크로전자 워크피스(200)의 제2 부분(220)은 마이크로전자 워크피스(200)의 에지 영역을 포함한다. 또다른 실시예에서, 제1 세트의 파라메트릭 데이터는 워크피스 에지로부터 미리 정해진 거리 너머의 마이크로전자 워크피스(200)의 워크피스 속성과 관련된 데이터를 포함하고(도 2b 참조: 데이터 자리가 “다이아몬드”로서 식별됨), 제2 세트의 파라메트릭 데이터는 워크피스 에지로부터 미리 정해진 거리 내의 마이크로전자 워크피스(200)의 워크피스 속성과 관련된 데이터를 포함한다(도 2c 참조: 데이터 자리가 “정사각형”으로서 식별됨). 예를 들어, 제2 세트의 파라메트릭 데이터는, 워크피스 에지로부터 워크피스 직경의 20% 내의, 또는 워크피스 에지로부터 워크피스 직경의 10% 내의, 또는 심지어는 워크피스 에지로부터 워크피스 직경의 5% 내의 마이크로전자 워크피스(200)의 워크피스 속성과 관련된 데이터를 포함한다.
제1 세트의 파라메트릭 데이터를 포함하는 제1 소스(215)는 마이크로전자 워크피스(200) 또는 또다른 생산 마이크로전자 워크피스에 대해 측정된 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 세트의 파라메트릭 데이터는 패터닝된 다이 측정 세트로부터의 데이터를 포함한다. 측정된 속성을 포함한 제1 세트의 파라메트릭 데이터는, 인시추(in-situ) 또는 엑스시추(ex-situ)로 보정 프로세싱 시스템에 연결된 계측(metrology) 시스템을 사용하여 획득될 수 있다. 계측 시스템은 기하학적, 기계적, 광학적, 및/또는 전기적 테스트/계측 시스템을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 임의의 다양한 워크피스 진단 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 계측 시스템은, ODP(optical digital profilometry), 산란 측정법, 타원 편광법, 반사 측정법, 간섭 측정법, X-레이 형광 분석법, SEM(scanning electron microscopy), TEM(tunneling electron microscopy), AFM(atomic force microscopy), 또는 4포인트 프로브 감지, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들어, 계측 시스템은 광학 산란측정 시스템을 구성할 수 있다. 산란측정 시스템은, Therma-Wave, Inc. (1250 Reliance Way, Fremont, CA 94539) 또는 Nanometrics, Inc. (1550 Buckeye Drive, Milpitas, CA 95035)로부터 상업적으로 입수 가능한 빔 프로파일 타원편광법(타원편광계) 및 빔 프로파일 반사측정법(반사측정계)을 통합한 산란측정계를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 인시추 계측 시스템은 워크피스에 대해 계측 데이터를 측정하도록 구성된 iODP(integrated Optical Digital Profilometry) 산란측정 모듈을 포함할 수 있다.
마이크로전자 워크피스(200) 상의 둘 이상의 위치에서 제1 세트의 파라메트릭 데이터가 측정될 수 있다. 또한, 이 데이터는 하나 이상의 워크피스에 대하여 획득되어 수집될 수 있다. 하나 이상의 워크피스는 예를 들어 워크피스의 카세트를 포함할 수 있다. 제1 세트의 파라메트릭 데이터는 하나 이상의 워크피스 중 적어도 하나의 워크피스 상의 둘 이상의 위치에서 측정되고, 예를 들어 하나 이상의 워크피스 각각 상의 복수의 위치에서 획득될 수 있다. 그 후에, 복수의 워크피스 각각 상의 복수의 위치는 데이터 피팅 알고리즘을 사용하여 측정된 자리로부터 측정되지 않은 자리로 확장될 수 있다. 예를 들어, 데이터 피팅 알고리즘은 보간(선형 또는 비선형) 또는 외삽(선형 또는 비선형) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 제2 세트의 파라메트릭 데이터를 포함하는 제2 소스(225)는 시뮬레이트된 데이터, 경험적으로 결정된 데이터, 또는 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 독립적으로 측정된 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이트된 데이터는 컴퓨터 모델 발생 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 경험적으로 결정된 데이터는 과거의 경험, 실험, 관찰, 측정 또는 시뮬레이션으로부터 발생되거나 조립된 데이터를 포함할 수 있다. 제2 세트의 파라메트릭 데이터는, 제1 세트의 파라메트릭 데이터와는 다른 데이터 소스로부터의 보간 또는 외삽된 데이터를 포함할 수 있다. 본 발명자는, 제1 세트의 파라메트릭 데이터의 보간 또는 외삽이 마이크로전자 워크피스(200)의 제2 부분(220)의 거동 또는 속성을 예측하는데 있어서 부정확하다는 것을 관찰하였다.
제1 및 제2 세트의 파라메트릭 데이터는 마이크로전자 워크피스(200), 마이크로전자 워크피스(200) 상에 형성된 임의의 층 또는 부층, 및/또는 마이크로전자 워크피스(200) 상의 디바이스의 임의의 부분과 연관된 기하학적, 기계적, 전기적, 및/또는 광학적 파라미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정된 속성은, 막 두께, 표면 및/또는 계면 거칠기, 표면 오염, 피처 깊이, 트렌치 깊이, 비아 깊이, 피처 폭, 트렌치 폭, 비아 폭, 임계 치수(CD; critical dimension), 표면 거칠기, 또는 전기 저항, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
그 후에, 112에서, 마이크로전자 워크피스(200)가 보정 프로세싱 시스템에 배치된다. 113에서, 보정 프로세스가 생성되고, 114에서, 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 제2 세트의 파라메트릭 데이터의 조합을 사용하여 타겟 영역에 보정 프로세스를 적용함으로써 마이크로전자 워크피스(200)의 타겟 영역이 처리된다. 마이크로전자 워크피스(200)의 타겟 영역은, 마이크로전자 워크피스(200)의 전체 노출된 표면 또는 마이크로전자 워크피스(200)의 노출된 표면의 일부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 보정 프로세싱 시스템은 빔 프로세싱 시스템이고, 보정 프로세스는 프로세싱 빔을 발생시키는 것을 포함하며, 보정 프로세스를 적용하는 것은 타겟 영역에 빔 스캔 패턴을 따라 프로세싱 빔을 조사하는 것을 포함한다. 처리하는 것은, 프로세싱 빔을 통해 마이크로전자 워크피스(200)를 스캔하거나 또는 마이크로전자 워크피스(200)에 걸쳐 프로세싱 빔을 스캔하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 프로세싱 빔은 중성 빔, 대전 입자 빔, 가스 클러스터 빔(GCB; gas cluster beam), 또는 가스 클러스터 이온 빔(GCIB; gas cluster ion beam), 또는 이의 임의의 일부, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
대안의 실시예에서, 보정 프로세싱 시스템은 비-빔 프로세싱 시스템이다. 예를 들어, 보정 프로세싱 시스템은 에칭 시스템이고, 보정 프로세스는 기체상(gas-phase) 프로세싱 환경을 생성하는 것을 포함하며, 보정 프로세스를 적용하는 것은 기체상 프로세싱 환경 내에 마이크로전자 워크피스(200)를 침지시키고 기체상 프로세싱 환경에 타겟 영역을 노출시키는 것을 포함한다. 또한, 예를 들어, 에칭 시스템은 플라즈마 에칭 시스템이다.
보정 프로세싱 시스템을 사용하여, 보정 프로세스의 적용되는 특성은 워크피스 속성의 타겟 프로파일을 달성하도록 마이크로전자 워크피스(200) 상의 위치의 함수로서 파라메트릭 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 공간 변조될 수 있다. 보정 프로세스는 마이크로전자 워크피스(200)의 워크피스 속성의 타겟 프로파일을 달성하도록 에칭 프로세스, 증착 프로세스, 성장 프로세스, 스무딩 프로세스, 도핑 프로세스, 개질 프로세스, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
파라메트릭 데이터의 수퍼세트(superset)를 생성하도록 제1 및 제2 세트의 파라메트릭 데이터가 검색되어 조합되면, 보정 데이터를 계산하고 보정 프로세스를 생성하기 위해 컨트롤러에 파라메트릭 데이터의 수퍼세트가 제공된다. 파라메트릭 데이터의 수퍼세트는 계측 시스템과 컨트롤러 사이에 물리적 접속(예컨대, 케이블), 또는 무선 접속, 또는 이들의 조합을 통해 전달될 수 있다. 또한, 파라메트릭 데이터는 인트라넷 또는 인터넷 접속을 통해 전달될 수 있다. 대안으로서, 파라메트릭 데이터의 수퍼세트는 컴퓨터 판독가능한 매체를 통하여 계측 시스템과 컨트롤러 사이에 전달될 수 있다.
보정 데이터는 워크피스의 보정 프로세싱을 위해 계산된다. 보다 구체적으로, 보정 데이터는 측정된 속성에 대한 초기 프로파일 및 타겟 프로파일을 사용하여 계산될 수 있다. 소정의 워크피스에 대한 보정 데이터는, 소정의 워크피스에 대한 인커밍 초기 프로파일 및 타겟 프로파일과 연관된 파라메트릭 데이터 간의 변화를 이루기 위하여 워크피스 상의 위치의 함수로서 도즈 또는 프로세스 파라미터(예컨대, 온도)와 같은 보정 프로세싱 시스템 특성의 변조를 위한 프로세스 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 워크피스에 대한 보정 데이터는, 소정의 워크피스에 대하여 파라메트릭 데이터의 비균일도를 보정하도록 보정 프로세싱 시스템을 사용하는 프로세스 조건을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로서, 예를 들어, 소정의 워크피스에 대한 보정 데이터는, 소정의 워크피스에 대하여 파라메트릭 데이터의 특별히 의도한 비균일도를 만들도록 보정 프로세싱 시스템을 사용하는 프로세스 조건을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
이제 도 3으로 가면, 다양한 실시예에 따라 마이크로전자 워크피스에 대해 보정 프로세싱을 수행하도록 구성된 프로세싱 시스템(300)이 기재된다. 프로세싱 시스템(300)은, 보정 프로세스로 마이크로전자 워크피스를 처리하도록 구성된 보정 프로세싱 시스템(310), 및 데이터 인터페이스(330)를 갖는 멀티프로세스 컨트롤러(320)를 포함하며, 멀티프로세스 컨트롤러(320)는, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제1 부분과 진단적으로 관련된 제1 소스(331)로부터 제1 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하고, 마이크로전자 워크피스의 적어도 제2 부분과 진단적으로 관련된, 제1 소스(331)와는 상이한 제2 소스(332)로부터, 제2 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하고, 보정 프로세스를 생성하고, 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 제2 세트의 파라메트릭 데이터의 조합을 사용하여 타겟 영역에 보정 프로세스를 적용함으로써 마이크로전자 워크피스의 타겟 영역을 처리하도록 프로그램가능하게 구성된다. 멀티프로세스 컨트롤러(320)는 또한, 추가의 데이터 소스(333, 334)와도 인터페이스할 수 있다.
프로세싱 시스템(300)은, 워크피스 속성의 타겟 프로파일을 달성하도록 마이크로전자 워크피스 상의 위치의 함수로서 제1 및 제2 세트의 파라메트릭 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 보정 프로세스의 적용되는 특성을 공간적으로 변조하도록 구성된 공간 변조 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 프로세싱 시스템(300)은, 하나 이상의 마이크로전자 워크피스에 대하여 적어도 제1 세트의 파라메트릭 데이터를 수집하도록 구성된 계측 시스템을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에 따르면, 보정 프로세싱 시스템(310)은 빔 프로세싱 시스템을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 클러스터 이온 빔(GCIB) 프로세싱 시스템(400)이 실시예에 따라 기재된다. 구체적으로, GCIB 프로세싱 시스템(400)은 가스 클러스터 빔을 생성하기 위하여 노즐 어셈블리(410)를 통해 진공 베셀(402)로 일차 가스를 도입하도록 구성되는 노즐 어셈블리(410)를 갖는 GCIB 소스(401)를 포함한다. 이오나이저(412)가 노즐 어셈블리(410)의 하류에 위치되고 GCIB를 생성하기 위해 가스 클러스터 빔을 이온화하도록 구성된다.
GCIB 프로세싱 시스템(400)은 워크피스 홀더(450)를 더 포함하며, 워크피스 홀더(450) 위에는 처리될 워크피스(452)가 진공 베셀(402) 내에서 고정되어 스캔된다. 진공 베셀(402)은 감압 인클로저를 제공하도록 3개의 연결 챔버, 즉 소스 챔버(404), 이온화/가속 챔버(406) 및 프로세싱 챔버(408)를 포함한다. 3개의 챔버는 하나 이상의 진공 펌핑 시스템에 의해 적합한 동작 압력으로 배기된다. 3개의 연결 챔버(404, 406, 408)에서, 가스 클러스터 빔이 제1 챔버(소스 챔버(404))에서 형성될 수 있고, GCIB가 제2 챔버(이온화/가속 챔버(406))에서 형성될 수 있으며, 가스 클러스터 빔이 이온화 및 가속화된다. 그 다음, 제3 챔버(프로세싱 챔버(408))에서, 가속화된 GCIB가 워크피스(452)를 처리하도록 이용될 수 있다. 진공 베셀(402)은 또한 압력 셀 챔버(455)를 포함할 수 있다. 압력 셀 챔버(455)는, 압력 셀 챔버(455) 내의 압력을 높이기 위해 압력 셀 챔버(455)로 배경 가스를 공급하는 비활성 가스 공급 시스템(도 4에 도시되지 않음)에 연결된다.
GCIB 프로세싱 시스템(400)은 이차 가스 소스(425, 435, 445)를 더 포함할 수 있으며, 이차 가스 소스(425, 435, 445)는 이차 가스를 전달하는 이차 가스 공급 시스템(422, 432, 442), 및 GCIB 프로세싱 시스템(400)으로 주입된 이차 가스의 흐름을 노즐 어셈블리(410)의 하류로 동작가능하게 제어하는 이차 가스 컨트롤러(420, 430, 440)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 이차 가스 소스(425)는 노즐 어셈블리(410)의 출구(411)의 하류로 소스 챔버(404) 안으로 이차 가스를 전달하도록 배열된다. 또다른 실시예에서, 이차 가스 소스(435)는 스키머(412)의 하류로 이온화/가속 챔버(406) 안으로 이차 가스를 전달하도록 배열된다. 또다른 실시예에서, 이차 가스 소스(445)는 최종 개구(460)의 하류로 프로세싱 챔버(408) 안으로 이차 가스를 전달하도록 배열된다. 또다른 실시예에서, 이차 가스 소스(425, 435, 445)의 임의의 조합이 사용될 수 있다.
또다른 실시예에서, 이차 가스 소스(445)는 최종 개구(460)의 하류로 프로세싱 챔버(408) 안으로 그리고 분리 거리(470) 만큼 워크피스(452)의 노출된 표면으로부터 떨어져 있는 위치에서 GCIB와 교차하는 경로를 따라 이차 가스를 전달하도록 배열된다(예를 들어, 이차 가스는 기판과 GCIB의 충돌 영역 또는 그 근방에서 프로세싱 챔버(408)로 향함). 분리 거리(470)는 10 mm 미만, 5 mm 미만, 2 mm 미만, 또는 실질적으로 닐(nil)의 거리일 수 있다(이차 가스는 기판의 노출된 표면에서 GCIB와 교차하는 젯 또는 빔일 수 있음).
이차 가스 컨트롤러(420, 430, 440)가 하나 이상의 유동 제어 밸브, 유동 센서, 또는 압력 센서에 연결될 수 있다. 그리고, 이차 가스 컨트롤러(420, 430, 440)는 이차 가스가 주입되는 압력(예컨대, 총/정체 압력), 또는 이차 가스의 유속, 또는 이들의 조합을 제어할 수 있다.
가스 클러스터 이온 빔 시스템의 설계에 관한 추가적인 세부사항은, 발명의 명칭이 “Multiple Nozzle Gas Cluster Ion Beam System”이고 2009년 4월 23일 출원된 미국 특허 출원 공보 제2010/0193701A1호, 및 발명의 명칭이 “Multiple Nozzle Gas Cluster Ion Beam Processing System and Method of Operating”이고 2010년 3월 26일 출원된 미국 특허 출원 공보 제2010/0193472A1호에서 제공되며, 이들의 내용은 그 전체가 참조에 의해 여기에 포함된다.
또다른 실시예에 따르면, 보정 프로세싱 시스템(310)은 비-빔 프로세싱 시스템을 포함한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 마이크로전자 워크피스(525)의 기체상 처리를 위한 보정 프로세싱 시스템(500)이 도시되어 있다. 시스템(500)은, 비플라즈마 또는 플라즈마 진공 환경에서 워크피스(525)를 처리하기 위한 프로세스 챔버(510), 프로세스 챔버(510) 내에 배열되며 워크피스(525)를 지지하도록 구성된 워크피스 홀더(520), 워크피스 홀더(520)에 연결되며 워크피스 홀더(520)의 온도를 하나 이상의 설정점 온도로 제어하도록 구성된 온도 제어 시스템(550), 프로세스 챔버(510)에 연결되며 하나 이상의 프로세스 가스를 프로세스 챔버(510) 안으로 공급하도록 배열된 가스 분산 시스템(530), 및 온도 제어 시스템(550)에 동작가능하게 연결되며 워크피스 홀더(520)의 온도를 제어하도록 구성된 컨트롤러(560)를 포함한다.
도시되지 않았지만, 프로세스 챔버(510)는, 플라즈마를 생성하고 조작하기 위해 무선 주파수(RF; radio frequency) 전력이 결합되는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 예로서, 가스 분산 시스템(530)은 상부 전극 내에 매립될 수 있고, 워크피스 홀더(520)는 바이어스 전극으로서 더 기능할 수 있다. 유도 결합 안테나 및 마이크로파 주파수 전력 안테나를 포함하는 다른 전력 결합 요소도 또한 생각해볼 수 있다.
프로세스 챔버(510)는 프로세스 챔버(510)로부터 프로세스 가스를 배기하도록 진공 펌프(540)를 포함할 수 있다. 프로세스 챔버(510)는 여기, 라디칼 또는 준안정 종, 또는 이들의 조합을 프로세스 챔버에 공급하도록 배열된 원격 플라즈마 발생기 또는 원격 라디칼 발생기를 더 포함할 수 있다.
워크피스 홀더(520)는 워크피스(525)를 열적으로 제어 및 처리하기 위한 여러 가지 조작 기능을 제공할 수 있다. 워크피스 홀더(520)는 워크피스(520)의 온도를 조정 및/또는 높이도록 구성된 하나 이상의 온도 제어 요소를 포함한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 워크피스 홀더(520)는 그를 통한 열 전달 유체의 유동을 가능하게 하며 워크피스 홀더(520)의 온도를 변경하도록 적어도 하나의 유체 채널(522)을 포함할 수 있다. 워크피스 홀더(520)는 적어도 하나의 저항성 가열 소자(524)를 더 포함할 수 있다. 멀티존 채널 및/또는 가열 소자가 워크피스(525)의 가열 및 냉각의 공간 균일도를 조정 및 제어하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 저항성 가열 소자(524)는 다이 분해능 이하로 구획화된 복수의 가열 소자를 포함할 수 있다.
전원(558)이 전류를 공급하도록 적어도 하나의 저항성 가열 소자(524)에 연결된다. 전원(558)은 직류(DC; direct current) 전원 또는 교류(AC; alternating current) 전원을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 저항성 가열 소자(524)가 직렬로 접속되거나 또는 병렬로 접속될 수 있다.
열 전달 유체 분산 매니폴드(552)가 하나 이상의 유체 채널(522)을 통해 열 전달 유체의 유동을 펌프 및 모니터하도록 배열된다. 열 전달 유체 분산 매니폴드(552)는 제1 열 전달 유체 온도에서 제1 열 전달 유체 공급 욕(554)으로부터 그리고/또는 제2 열 전달 유체 온도에서 제2 열 전달 유체 공급 욕(556)으로부터 열 전달 유체를 끌어낼 수 있다. 매니폴드(552)는 중간 온도를 달성하도록 제1 및 제2 유체 욕(554, 556)으로부터의 열 전달 유체를 혼합할 수 있다. 또한, 열 전달 유체 분산 매니폴드(552)는 미리 정해진 온도로 열 전달 유체를 제어가능하게 공급, 분산 및 혼합하도록 펌프, 밸브 어셈블리, 히터, 쿨러, 및 유체 온도 센서를 포함할 수 있다.
워크피스 홀더(520)는 클램프 전극(525)을 통해 워크피스 홀더에 워크피스를 클램핑하도록 구성된 워크피스 클램핑 시스템(550), 및 워크피스의 배면으로 열 전달 가스를 공급하도록 구성된 배면 가스 공급 시스템을 더 포함할 수 있다.
워크피스 홀더(520)는 하나 이상의 온도 감지 디바이스를 사용하여 모니터될 수 있다. 또한, 기판 홀더 온도 제어 시스템(550)은 워크피스 홀더(520)의 온도를 제어하기 위하여 워크피스 홀더(520)에의 피드백으로서 온도 측정을 이용할 수 있다. 예를 들어, 워크피스 홀더(520)의 온도 및/또는 워크피스(525)의 온도의 변화에 영향을 미치기 위하여, 유체 유속, 유체 온도, 열 전달 가스 유형, 열 전달 가스 압력, 클램핑력, 저항성 가열 소자 전류 또는 전압, 열전 소자 전류 또는 극성 등 중의 적어도 하나가 조정될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예만 상기에 상세하게 기재되었지만, 당해 기술 분야에서의 숙련자라면 본 발명의 신규의 교시 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고서 실시예에서 많은 변형이 가능하다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 모든 이러한 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 워크피스(workpiece)의 보정 프로세싱(corrective processing)을 수행하는 방법에 있어서,
마이크로전자 워크피스의 적어도 제1 부분과 진단적으로(diagnostically) 관련된 제1 소스로부터 제1 세트의 파라메트릭(parametric) 데이터를 수신하는 단계;
상기 마이크로전자 워크피스의 적어도 제2 부분과 진단적으로 관련된, 상기 제1 소스와는 상이한 제2 소스로부터, 제2 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하는 단계;
상기 마이크로전자 워크피스를 보정 프로세싱 시스템에 배치하는 단계;
보정 프로세스를 생성하는 단계; 및
상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터의 조합을 사용하여 상기 마이크로전자 워크피스의 타겟 영역에 상기 보정 프로세스를 적용함으로써 상기 타겟 영역을 처리하는 단계를 포함하는, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로전자 워크피스는 반도체 기판이나 평판 패널 디스플레이 또는 디바이스를 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 보정 프로세싱 시스템은 빔 프로세싱 시스템이고, 상기 보정 프로세스는 프로세싱 빔을 발생시키는 것을 포함하며, 상기 보정 프로세스를 적용하는 것은 상기 타겟 영역에 빔 스캔 패턴을 따라 상기 프로세싱 빔을 조사하는 것을 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 3에 있어서, 상기 처리하는 단계는,
상기 프로세싱 빔을 통해 상기 마이크로전자 워크피스를 스캔하는 단계; 또는
상기 마이크로전자 워크피스에 걸쳐 상기 프로세싱 빔을 스캔하는 단계를 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법. - 청구항 3에 있어서, 상기 프로세싱 빔은 중성 빔, 대전 입자 빔, 가스 클러스터 빔(GCB; gas cluster beam), 또는 가스 클러스터 이온 빔(GCIB; gas cluster ion beam), 또는 이들 중 임의의 부분, 또는 이들 중 임의의 조합을 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 보정 프로세싱 시스템은 에칭 시스템이고, 상기 보정 프로세스는 기체상 프로세싱 환경을 생성하는 것을 포함하며, 상기 보정 프로세스를 적용하는 것은, 상기 마이크로전자 워크피스를 상기 기체상 프로세싱 환경 내에 침지시켜 상기 타겟 영역을 상기 기체상 프로세싱 환경에 노출시키는 것을 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 6에 있어서, 상기 에칭 시스템은 플라즈마 에칭 시스템인 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로전자 워크피스의 제1 부분은 상기 마이크로전자 워크피스의 중심 영역을 포함하고, 상기 마이크로전자 워크피스의 제2 부분은 상기 마이크로전자 워크피스의 에지 영역을 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터는 상기 워크피스 에지로부터 미리 정해진 거리 너머의 상기 마이크로전자 워크피스의 워크피스 속성과 관련된 데이터를 포함하고, 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터는 상기 워크피스 에지로부터 상기 미리 정해진 거리 내의 상기 마이크로전자 워크피스의 워크피스 속성과 관련된 데이터를 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터는 상기 마이크로전자 워크피스 또는 또다른 생산 마이크로전자 워크피스에 대해 측정된 데이터를 포함하고, 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터는 시뮬레이트된 데이터, 경험적으로 결정된 데이터, 또는 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터와는 독립적으로 측정된 데이터를 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터는 패터닝된 다이 측정 세트로부터의 데이터를 포함하고, 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터는 대체 소스로부터 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 조합되는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서,
워크피스 속성의 타겟 프로파일을 달성하도록 상기 마이크로전자 워크피스 상의 위치의 함수로서 상기 파라메트릭 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 보정 프로세스의 적용되는 특성을 공간 변조하는 단계를 더 포함하는, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법. - 청구항 12에 있어서, 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터나 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터, 또는 둘 다는, 막 두께, 표면 거칠기, 표면 오염, 피처 깊이, 트렌치 깊이, 비아 깊이, 피처 폭, 트렌치 폭, 비아 폭, 임계 치수(CD; critical dimension), 표면 거칠기, 또는 전기 저항, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함한 워크피스 속성 데이터인 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 보정 프로세스는, 상기 마이크로전자 워크피스의 워크피스 속성의 타겟 프로파일을 달성하도록 에칭 프로세스, 증착 프로세스, 성장 프로세스, 스무딩 프로세스, 도핑 프로세스, 개질 프로세스, 또는 이들 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는 것인, 워크피스의 보정 프로세싱 수행 방법.
- 마이크로전자 워크피스에 대해 보정 프로세스를 수행하도록 구성된 프로세싱 시스템에 있어서,
보정 프로세스로 워크피스를 처리하도록 구성된 보정 프로세싱 시스템; 및
멀티프로세스 컨트롤러를 포함하고,
상기 멀티프로세스 컨트롤러는,
마이크로전자 워크피스의 적어도 제1 부분과 진단적으로 관련된 제1 소스로부터 제1 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하고;
상기 마이크로전자 워크피스의 적어도 제2 부분과 진단적으로 관련된, 상기 제1 소스와는 상이한 제2 소스로부터, 제2 세트의 파라메트릭 데이터를 수신하고;
보정 프로세스를 생성하고;
상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터와 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터의 조합을 사용하여 상기 마이크로전자 워크피스의 타겟 영역에 상기 보정 프로세스를 적용함으로써 상기 타겟 영역을 처리하도록,
프로그램가능하게 구성된 것인, 프로세싱 시스템. - 청구항 15에 있어서, 상기 보정 프로세싱 시스템은 빔 프로세싱 시스템이고, 상기 보정 프로세스는 프로세싱 빔을 발생시키는 것을 포함하며, 상기 보정 프로세스를 적용하는 것은 상기 타겟 영역에 빔 스캔 패턴을 따라 상기 프로세싱 빔을 조사하는 것을 포함하는 것인, 프로세싱 시스템.
- 청구항 15에 있어서, 상기 보정 프로세싱 시스템은 에칭 시스템이고, 상기 보정 프로세스는 기체상 프로세싱 환경을 생성하는 것을 포함하며, 상기 보정 프로세스를 적용하는 것은, 상기 마이크로전자 워크피스를 상기 기체상 프로세싱 환경 내에 침지시켜 상기 타겟 영역을 상기 기체상 프로세싱 환경에 노출시키는 것을 포함하는 것인, 프로세싱 시스템.
- 청구항 15에 있어서, 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터는 상기 마이크로전자 워크피스 또는 또다른 생산 마이크로전자 워크피스에 대해 측정된 데이터를 포함하고, 상기 제2 세트의 파라메트릭 데이터는 시뮬레이트된 데이터, 경험적으로 결정된 데이터, 또는 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터와는 독립적으로 측정된 데이터를 포함하는 것인, 프로세싱 시스템.
- 청구항 16에 있어서, 상기 보정 프로세싱 시스템은,
워크피스 속성의 타겟 프로파일을 달성하도록 상기 마이크로전자 워크피스 상의 위치의 함수로서 상기 제1 세트 및 제2 세트의 파라메트릭 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 보정 프로세스의 적용되는 특성을 공간 변조하도록 구성된 공간 변조 시스템을 포함하는 것인, 프로세싱 시스템. - 청구항 15에 있어서,
하나 이상의 마이크로전자 워크피스에 대하여 적어도 상기 제1 세트의 파라메트릭 데이터를 수집하도록 구성된 계측 시스템을 더 포함하는, 프로세싱 시스템.
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