TW202043543A - 針對多重圖案化製程使用多區加熱基板支座的修整與沉積輪廓控制 - Google Patents

針對多重圖案化製程使用多區加熱基板支座的修整與沉積輪廓控制 Download PDF

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麥可 菲利浦 羅伯茨
普爾基特 艾嘉沃
艾里恩 拉芙依
拉维 庫馬爾
楊諾亞
陳 美雅 美雅 索依
阿希什 沙烏拉布
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Abstract

提供一種基板處理系統，其包括基板支座、記憶體、及校準、操作參數與求解模組。基板支座支撐基板並包括溫度控制元件。記憶體儲存用於溫度控制元件之溫度校準值及靈敏度校準值。校準模組在溫度控制元件之校準期間執行第一校準製程以確定溫度校準值，或執行第二校準製程以確定靈敏度校準值。靈敏度校準值將修整量或沉積量之至少一者關聯至溫度變化。操作參數模組根據溫度及靈敏度校準值來確定溫度控制元件之操作參數。在溫度控制元件之校準之後，求解模組基於操作參數而在修整或沉積步驟之至少一者期間控制溫度控制元件的操作。

Description

針對多重圖案化製程使用多區加熱基板支座的修整與沉積輪廓控制
本揭露內容係關於原子層沉積基板處理腔室中之雙重圖案化製程，尤其是修整與沉積輪廓控制。 [相關申請案之交互參照]
本申請案主張2019年2月15日申請之美國臨時專利申請案第62/806,000號及2019年7月3日申請之美國臨時專利申請案第62/870,150號的優先權。上述參考申請案之全部揭示內容皆藉由參考併入此處。
本文所提供的先前技術描述係為了概述本揭示內容背景之目的。本案發明人的成果(在此先前技術段落中所述之範圍內)、以及在申請時可能未以其他方式適格為先前技術之描述態樣，並未明示或默示地被承認為是相對於本發明的先前技術。
基板處理系統可用以處理例如半導體晶圓的基板。基板處理的示例包括蝕刻、沉積、光阻去除等。在處理期間，基板係佈設於例如靜電卡盤之基板支座上，且一或更多製程氣體可引入處理腔室中。
該一或更多製程氣體可透過氣體輸送系統輸送至處理腔室。在一些系統中，氣體輸送系統包括一歧管，其連接至位於處理腔室中之一噴淋頭。在一些示例中，該製程使用原子層沉積(ALD)在基板上沉積薄膜。
提供一基板處理系統，其包括一基板支座、一記憶體、一校準模組、一操作參數模組及一求解模組。基板支座配置成支撐一第一基板並包括溫度控制元件。記憶體配置成儲存用於該等溫度控制元件之溫度校準值及靈敏度校準值。校準模組配置成在溫度控制元件之校準期間執行：第一校準製程，以確定溫度校準值；或第二校準製程，以確定靈敏度校準值。靈敏度校準值進行以下之至少一者：將修整量關聯至溫度變化或將沉積量關聯至溫度變化。操作參數模組配置成基於溫度校準值及靈敏度校準值來確定用於溫度控制元件之操作參數。求解模組配置成在溫度控制元件之校準後，基於操作參數而於修整步驟或沉積步驟之至少一者期間控制溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該基板支座包括溫度受控區。溫度受控區之每一者包含該等溫度控制元件之一或更多者。於其他特徵中，該求解模組配置成執行該等溫度受控區之每一者的開迴路或閉迴路控制之至少一者。於其他特徵中，該等溫度受控區或該等溫度控制元件之至少一者係以開迴路或閉迴路實施。於其他特徵中，該求解模組配置成執行溫度控制元件之開迴路或閉迴路控制之至少一者。
於其他特徵中，該第一校準製程包含 : 以一預定量調整該等溫度控制元件之一參數；確定響應於該調整參數之該第一基板或基板支座之溫度變化；以及基於該預定量及該等確定的溫度變化，產生該等溫度校準值。
於其他特徵中，該第二校準製程包含 : 確定一第二基板之一基線臨界尺寸輪廓，其係由於該等溫度控制元件處於在該第二基板上所執行之修整操作的第一設定而提供；將該等溫度控制元件之至少一者的一參數由該等第一設定之一者調整至一第二設定；於一第三基板上執行該修整操作；測量該第三基板之一修整後臨界尺寸輪廓；以及基於該基線臨界尺寸輪廓、該修整後臨界尺寸輪廓以及該等第一設定之一者與該第二設定之間的差，來確定該等靈敏度校準值之一者。
於其他特徵中，該第二校準製程包含 : 確定一第二基板的一基線臨界尺寸輪廓，其係由於該等溫度控制元件處於在該第二基板上所執行之沉積操作的第一設定而提供；將該等溫度控制元件之至少一者的一參數由該等第一設定之一者調整至一第二設定；於一第三基板上執行該沉積操作；測量該第三基板之一沉積後臨界尺寸輪廓；以及基於該基線臨界尺寸輪廓、該沉積後臨界尺寸輪廓以及該等第一設定之該一者與該第二設定之間的差，來確定該等靈敏度校準值之一者。
於其他特徵中，該基板處理系統更包括一使用者介面，其配置成接收一目標輪廓。該求解模組配置成基於該目標輪廓而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成分析用於一預定製程之該等靈敏度校準值及參數變化性，以確定徑向調修參數。該求解模組配置成基於該等徑向調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成分析用於一預定製程之該等靈敏度校準值及方位角變化性，以確定方位角調修參數。該求解模組配置成基於該等方位角調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成 : 確定對應於該第一基板之一特徵部之臨界尺寸的值；基於該等值來確定修整、預修整值及沉積值；基於該等修整、預修整值及沉積值來確定總修正值；以及分析用於一預定製程之該等靈敏校準值、參數變化性及該總修正值，以確定徑向調修參數。該求解模組配置成基於該等徑向調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成 : 確定臨界尺寸不平衡；以及析用於一預定製程之該等靈敏校準值、參數變化性及該臨界尺寸不平衡，以確定徑向調修參數。該求解模組配置成基於該等徑向調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，提供一基板處理系統，其包括一基板支座、一校準模組、一操作參數模組及一求解模組。該基板支座包括溫度控制元件。該校準模組配置成 : 確定一第一基板的一基線臨界尺寸，其係由於該複數溫度控制元件之一者處於在第一基板上所執行之修整操作的一第一設定而提供；將該等溫度控制元件之該一者的一參數由該第一設定調整至一第二設定；於一第二基板上執行該修整操作；測量該第二基板之一修整後臨界尺寸；以及基於該基線臨界尺寸、該修整後臨界尺寸以及該第一設定與該第二設定之間的差，來確定一第一靈敏度校準值。該操作參數模組配置成基於該第一靈敏度校準值來確定用於該等溫度控制元件之該一者之一第一操作參數。該求解模組配置成在該等溫度控制元件之該一者之校準後，基於該操作參數而在修整步驟期間控制該等溫度控制元件之該一者之操作。
於其他特徵中，該校準模組配置成確定該第一基板的一基線臨界尺寸輪廓，其係由於該等溫度控制元件處於在該第一基板上所執行之該修整操作的第一設定而提供。該基線臨界尺寸輪廓包含該基線臨界尺寸。該等第一設定包含該等溫度控制元件之該一者之該第一設定。該校準模組配置成，在一第二基板上執行該修整操作後，測量該第二基板之一修整後臨界尺寸輪廓。該修整後臨界尺寸輪廓包含該修整後臨界尺寸。該校準模組配置成基於該基線臨界尺寸輪廓、該修整後臨界尺寸輪廓及該等第一設定之該一者與該第二設定之間的差，來確定一或更多靈敏度校準值。該一或更多靈敏度校準值包含該第一靈敏度校準值。該操作參數模組配置成基於該一或更多靈敏度校準值以確定用於該等溫度控制元件之一或更多操作參數。該一或更多操作參數包含該第一操作參數。該求解模組配置成在該等溫度控制元件之校準後，基於該一或更多操作參數而在修整步驟期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該校準模組配置成 : 針對該等溫度控制元件之該一者確定該基線臨界尺寸與該修整後臨界尺寸之間的第一差；確定該第一設定與該第二設定之間的第二差；以及基於該第一差及該第二差來確定針對該等溫度控制元件之該一者的該靈敏度校準值。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成 : 接收一目標臨界尺寸；計算該目標臨界尺寸與該基線臨界尺寸及該修整後臨界尺寸之至少一者之間的差；以及基於該差，確定該等溫度控制元件之該一者的溫度設定，以達到該目標臨界尺寸。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成 : 接收一目標修整臨界尺寸；計算該目標修整臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該修整後臨界尺寸之至少一者之間的差；以及基於該靈敏度校準值及該目標修整臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該修整後臨界尺寸之至少一者之間的差來確定溫度設定，以達到該目標修整臨界尺寸。該求解模組配置成在該等溫度控制元件之該一者之校準後，基於該溫度設定而在修整步驟期間控制該等溫度控制元件之該一者的操作。
於其他特徵中，提供一基板處理系統，其包括一基板支座、一校準模組、一操作參數模組及一求解模組。該基板支座包括溫度控制元件。該校準模組配置成 : 確定一第一基板的一基線臨界尺寸，其係由於該等溫度控制元件之一者處於在第一基板上所執行之沉積操作的一第一設定而提供；將該等溫度控制元件之該一者的一參數由該第一設定調整至一第二設定；於一第二基板上執行該沉積操作；測量該第二基板之一沉積後臨界尺寸；以及基於該基線臨界尺寸、該沉積後臨界尺寸以及該第一設定與該第二設定之間的差，來確定一第一靈敏度校準值。該操作參數模組配置成基於該第一靈敏度校準值來確定用於該等溫度控制元件之該一者之一第一操作參數。該求解模組配置成在該等溫度控制元件之該一者之校準後，基於該操作參數而在沉積步驟期間控制該等溫度控制元件之該一者之操作。
於其他特徵中，該校準模組配置成確定該第一基板的一基線臨界尺寸輪廓，其係由於該等溫度控制元件處於在該第一基板上所執行之該沉積操作的第一設定而提供。該基線臨界尺寸輪廓包含該基線臨界尺寸。該等第一設定包含該等溫度控制元件之該一者之該第一設定。該校準模組配置成在一第二基板上執行該沉積操作後，測量該第二基板測量之一沉積後臨界尺寸輪廓。該沉積後臨界尺寸輪廓包含該沉積後臨界尺寸。該校準模組配置成基於該基線臨界尺寸輪廓、該沉積後臨界尺寸輪廓以及該第一設定之該一者與該第二設定之間的差，來確定一或更多靈敏度校準值。該一或更多靈敏度校準值包含該第一靈敏度校準值。該操作參數模組配置成基於該一或更多靈敏度校準值來確定用於該等溫度控制元件之一或更多操作參數。該一或更多操作參數包含該第一操作參數。該求解模組配置成在該等溫度控制元件之校準後，基於該一或更多操作參數而在沉積步驟期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該校準模組配置成 : 針對該等溫度控制元件之該一者確定該基線臨界尺寸與該沉積後臨界尺寸之間的第一差；確定該第一設定與該第二設定之間的第二差；以及 基於該第一差及該第二差來確定針對該等溫度控制元件之該一者的該靈敏度校準值。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成 : 接收一目標臨界尺寸；計算該目標臨界尺寸與該基線臨界尺寸及該沉積後臨界尺寸之至少一者之間的差；以及基於該差，確定該等溫度控制元件之該一者的溫度設定，以達到該目標臨界尺寸。
於其他特徵中，該操作參數模組配置成 : 接收一目標沉積臨界尺寸；計算該目標沉積臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該沉積後臨界尺寸之至少一者之間的差；基於該靈敏度校準值及該目標沉積臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該沉積後臨界尺寸之至少一者之間的差來確定溫度設定，以達到該目標沉積臨界尺寸；以及該求解模組配置成在該等溫度控制元件之該一者之校準後，基於該溫度設定而在沉積步驟期間控制該等溫度控制元件之該一者的操作。
於其他特徵中，提供一基板處理系統，其包括一製程腔室、一記憶體及一控制器。該製程腔室包括站，其中該等站之每一者具有一相應基板支座。該等基板支座包括溫度控制元件。該記憶體配置成儲存用於該等溫度控制元件之溫度校準值。該控制器配置成反覆地執行一校準製程，以校準該等溫度控制元件。該校準製程之每一重複係針對該等站之相應者並包含 : 將該製程腔室及基板支座設定至一第一預定溫度；根據多個配方之一者來運行該製程腔室；等待直到該製程腔室中存在一穩態條件；將一熱電偶基板裝載於該等站之該相應者；確定該熱電偶基板之溫度是否大於或等於一第二預定溫度；在該熱電偶基板之該溫度大於或等於該第二預定溫度後等待一預定時段；以及透過該熱電偶基板收集溫度數據。該溫度控制器配置成 : 基於對該等站所收集之該溫度數據，分別對該等站計算A-矩陣，其中該等A-矩陣包含該等溫度校準值；以及基於該等A-矩陣而在修整步驟或沉積步驟之至少一者期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該控制器配置成 : 確定該等站之該相應者中之該製程腔室或該基板支座的至少一者是否大於或等於該第一預定溫度；若該等站之該相應者中之該製程腔室或該基板支座的至少一者大於或等於該第一預定溫度，則確定是否存在該穩態條件；以及若存在該穩態條件，將該熱電偶基板裝載於該複數站之該相應者中。
於其他特徵中，對於每一該等重複，該溫度控制器配置成將該熱電偶基板裝載於該等站之一者，並將虛擬基板裝載於該等站之其他者中。於其他特徵中，該控制器配置成將每一該等站之該收集到的溫度數據鏈接至該等重複每一者之該熱電偶基板之位置。
於其他特徵中，該等A-矩陣每一者係針對該等基板支座之一者及該複數配方之一相應者。於其他特徵中，該控制器配置成基於以下來確定該等A-矩陣 : 在該製程腔室及基板支座設定為該第一預定溫度時所提供至該等溫度控制元件之功率信號的初始工作週期；針對當前配方而提供至該等溫度控制元件之功率信號的目標工作週期；該熱電偶基板或該等基板支座之初始溫度；以及該熱電偶基板或該等基板支座之目標溫度。於其他特徵中，該控制器配置成基於對該熱電偶基板或該等基板支座之區域進行不同加權之加權矩陣以確定該等A-矩陣。
於其他特徵中，提供一基板處理系統，其包括一製程腔室、一記憶體及一控制器。該製程腔室包括站，其中該等站之每一者具有一相應基板支座。該基板支座包括溫度控制元件。該記憶體配置成儲存計量數據及靈敏度校準值。該等靈敏度校準值之每一者係基於一基板臨界尺寸及一對應溫度。該控制器配置成反覆地執行一校準製程，以確定該等靈敏度校準值。該校準製程之每一重複係針對該等站之相應者並包含 : 將該製程腔室及基板支座設定至一第一預定溫度；根據多個配方之一者來運行該製程腔室；等待直到該製程腔室中存在一穩態條件；將一或更多空白基板分別裝載於該等站之選定的一或更多者；根據一目標製程來運行該製程腔室；以及執行該一或更多空白基板之計量掃描，以獲得該計量數據。該溫度控制器配置成 : 基於該校準製程之該等重複之計量數據，分別對該等站計算S-矩陣，其中該等S-矩陣包含該等靈敏度校準值；以及基於該等S-矩陣而在修整步驟或沉積步驟之至少一者期間控制該等溫度控制元件之操作。
於其他特徵中，該控制器配置成在啟動該目標製程之該運行後等待一預定時段以執行該計量掃描。在其他特徵中，該控制器配置成 : 在啟動該目標製程之該運行後執行該計量掃描；在啟動該目標製程之該運行前執行另一計量掃描以收集額外的計量數據；以及基於該額外計量數據來計算該等S-矩陣。
於其他特徵中，該等S-矩陣每一者係針對該等基板支座之一者及該等配方之一相應者。於其他特徵中，對於該校準製程之該等重複每一者，該控制器將兩個或更多空白基板裝載於該等站之相應者。
根據詳細描述、申請專利範圍及圖式，本發明之其他應用領域將變得顯而易見。詳細描述及特定示例僅為了說明目的，而非意圖限制本發明之範疇。
在例如原子層沉積(ALD)之膜沉積製程中，沉積膜之諸多特性橫跨空間(即，水平面的x-y坐標)分佈而變化。例如，基板處理工具對膜厚不均勻性(NU)可具有各自的規格，膜厚不均勻性可被測為在半導體基板之表面上預定位置處進行之測量集(measurement set)之全範圍、半範圍及/或標準差。NU可透過例如解決NU之直接原因及/或引入抵消NU以補償並消除存在的NU來降低。於製程之某些步驟期間，可能會故意不均勻地沉積及/或去除材料，以補償製程中其他上游或下游步驟中所發生之已知不均勻性。
例如雙重圖案化（DPT）ALD製程(例如，自對準雙重圖案化製程)之多重圖案化製程可包括一或更多微影步驟、修整步驟及/或犧牲間隔層沉積步驟。多重圖案化係用以改善微影系統中之特徵部密度。多重圖案化製程中之每一步驟可具有影響整個臨界尺寸(CD) NU及不平衡之相關NU。作為示例，臨界尺寸可指修整及/或沉積間隔層於特徵部上後之特徵部的寬度。修整減小特徵部之寬度。在特徵部上施加間隔層則增加特徵部的整體寬度。由於執行修整步驟而導致之不均勻性可能會造成不均勻之雙重圖案化，其增加CD不平衡並導致不佳良率。修整及沉積NU可表徵為徑向NU及方位角NU。多重圖案處理中的挑戰是最小化及/或控制臨界尺寸NU及不平衡之晶圓內(WiW)與晶圓間(WTW)變化性。WiW與WTW臨界尺寸NU之主要原因在於多重圖案化製程期間所執行之微影及ALD步驟。
本文闡述之示例包括經由修整及沉積溫度輪廓之熱調控的徑向與方位角調修，以將多重圖案化製程中之最終臨界尺寸NU及不平衡最小化，並改善良率。該等示例包括在修整及沉積步驟期間控制基板各處之溫度，以匹配目標溫度輪廓，並符合修整及沉積輪廓。此包括將徑向與方位角NU最小化。提供製程控制方法，以實現前饋及反饋臨界尺寸控制。
現參考圖1，其示出根據本揭露內容之基板處理系統100示例，其包括一或更多基板支座(示出一個基板支座104)，例如ALD基座。基板支座104佈設於處理腔室108內。每一基板支座可被構造且操作成類似基板支座104。在處理期間，基板112係佈設於基板支座104上。
氣體輸送系統120包括連接至閥124-1、124-2、... 及124-N(統稱為閥124)及質量流量控制器126-1、126-2、...及126-N(統稱為MFC 126)之氣體源122-1、122-2、...及122-N(統稱為氣體源122)。MFC 126控制氣體從氣體源122至歧管128(氣體於此混合)的流動。歧管128之輸出係供應至氣體分佈裝置，例如多噴射器噴淋頭140。
基板處理系統100包括溫度控制系統150，用於控制基板支座104的溫度，並因此控制基板112的溫度。溫度控制系統150包括溫度控制元件(例如，電阻加熱器)160、溫度檢測器161及溫度控制器162。溫度控制器162控制至少修整及沉積步驟期間之基板支座104的溫度。此可基於由溫度檢測器(例如，紅外線相機)161所檢測到之基板112各處的溫度。
基板支座104可包括冷卻劑通道164。冷卻流體自流體儲存器168及泵170供應至冷卻劑通道164。閥178及泵180可用以自處理腔室108排出反應物及/或控制處理腔室108內的壓力。
基板處理系統100包括控制器182，例如溫度控制器162。控制器182控制來自氣體輸送系統120之氣體輸送。控制器182使用閥178及泵180控制處理腔室中的壓力及/或反應物的排出。溫度控制器162基於來自溫度檢測器161及/或其他溫度感測器(其可於基板支座內)之溫度反饋，來控制基板支座104及基板112的溫度。可包括溫度感測器，用於測量通過冷卻劑通道164循環之冷卻劑的溫度。
機器人190可用以將基板傳送至基板支座104及/或對應製程腔室的其他基板支座上，以及將基板從該等基板支座移開。例如，機器人190可在基板支座104及/或其他基板支座與裝載室192之間傳送基板。控制器182中之任一者可控制機器人190以將基板裝載至基板支座並自基板支座卸載基板。
現參考圖2A-2K，其描述示例SADP製程。圖2A示出基板200，其包括例如形成在其上之硬遮罩層204。僅作舉例，基板200包括矽(Si)基板，且硬遮罩層204係由氮化矽(SiX NY )製成，其中X及Y為整數，但亦可使用其他材料。複數芯層(例如，心軸層)208、212及216係沉積於硬遮罩層204上(例如，使用化學氣相沉積或CVD)。芯層208、212及216的材料可相同或不同。芯層208、212及216中之兩者或更多者可由相同之一或更多材料形成。芯層208、212及216中之一或更多者可由與芯層208、212及216中之其他一或更多者不同之一或更多材料形成。僅作舉例，芯層208、212及216可包括非晶矽(a-Si)。在一些示例中，芯層208、212及216可具有約50-150 nm(例如100 nm)的高度。圖案化層(例如，圖案化光阻層或遮罩)220形成於芯層216上，並使用光微影進行圖案化。
包括硬遮罩層204、芯層208、212、216、以及遮罩220之基板200係佈設於處理腔室(例如，蝕刻工具之感應耦合式電漿腔室)內。如圖2B所示，蝕刻芯層216(例如，使用非等向性蝕刻或其他製程)以形成心軸224。遮罩220在蝕刻芯層216期間保護芯層216對應於心軸224的部分。若遮罩220為光阻遮罩，則可用含氧電漿去除遮罩220。若遮罩220係由類似於如下所述之間隔層228的材料製成，則遮罩220可保留於心軸224上，並可於間隔層228之蝕刻期間被蝕刻。
在圖2C中，間隔層228沉積於基板200上方(即，於芯層212及心軸224上)。僅作舉例，可使用ALD來保形地沉積間隔層228，例如氧化物型沉積(例如，使用包括四氯化矽(SiCl4 )、矽烷(SiH4 )等之前驅物)、氮化物型沉積(使用包括分子氮、氨(NH3 )等之前驅物)及/或碳基沉積(使用包括甲烷(CH4 )、氟甲烷(CH3 F)等之前驅物)。
在一示例中，間隔層228係在O2 存在下使用SiCl4 前驅物來沉積。用於執行間隔層228沉積之其他示例製程參數包括最低溫度低於10°C至120°C之間的溫度變化、200至1800 W之間的電漿功率、自0至約1000伏特的偏壓、以及2毫托耳(mTorr)至2000 mTorr之間的腔室壓力。
在一些示例中，可在沉積間隔層228之前在心軸224上執行修整步驟。例如，在修整步驟中，可蝕刻心軸224以調控心軸224之寬度及間隔層228的尺寸。
在圖2D中，對間隔層228進行蝕刻(例如，使用非等向性蝕刻製程)，以從芯層212及心軸224之上表面去除間隔層228之一部分，並使間隔層228之側壁部分232得以保留。在一些示例中，可在圖2D中描述之蝕刻之後執行穿破(breakthrough)步驟(例如，含氟化物之電漿處理)。此外，取決於間隔層228之材料，可在含氟化物之電漿處理之前進行含氧電漿處理。在圖2E中，移除心軸224(例如，使用非等向性蝕刻)。據此，側壁部分232保持形成在基板200上。
如圖2F所示，蝕刻芯層212(例如，使用非等向性蝕刻或其他製程)，以形成心軸236。側壁部分232用作遮罩，以在芯層212之蝕刻期間保護芯層212對應於心軸236之部分。可在如下所述之間隔層240的蝕刻期間等等，於額外電漿蝕刻步驟中去除側壁部分232。
在圖2G中，間隔層240沉積於基板200上方(即，芯層208與心軸236上)。僅作舉例，可依類似於間隔層228之方式，利用ALD保形地沉積間隔層240。在一些示例中，可在沉積間隔層240之前在心軸236上執行修整步驟。
在圖2H中，對間隔層240進行蝕刻(例如，使用非等向性蝕刻製程)，以從芯層208及心軸236的上表面去除間隔層240之一部分，並使間隔層240 之側壁部分244得以保留。在一些示例中，可在圖2H中描述之蝕刻之後執行穿破步驟(例如，含氟化物之電漿處理)。此外，取決於間隔層240之材料，可在含氟化物之電漿處理之前進行含氧電漿處理。在圖2I中，心軸236被去除(例如，使用非等向性蝕刻)。因此，側壁部分244保持形成在基板200上。
如圖2J所示，對芯層208進行蝕刻(例如，使用非等向性蝕刻或其他製程)，以形成複數心軸248。側壁部分244用作遮罩，以在芯層208之蝕刻期間保護芯層208對應於心軸248之部分。側壁部分244可在例如圖2K所示之額外電漿蝕刻步驟中被去除。
如圖2K所示，SADP製程導致心軸248以間隔圖案形成於基板200(例如，硬遮罩層204)上。心軸248之間的間隔係根據如圖2I所示之側壁部分244之間的間隔來確定，而側壁部分244之間的間隔又根據如圖2E所示之側壁部分232之間的間隔來確定。心軸236及側壁部分232的寬度確定了側壁部分244及側壁部分232之間的相應間隔，並因此確定了心軸248之間的間隔。據此，可在側壁部分232及心軸236上執行修整步驟，以確保心軸248之間一致的間隔。例如，側壁部分232及心軸236之各自寬度可修整成達到一致的間隔，使得a = b = c，如圖2K所示。
現參考圖3A、3B、3C及3D，其描述SADP製程之示例修整步驟。為簡化，僅示出單個芯層300及心軸304。在圖3A中，示出修整步驟之前的芯軸304 (例如，於用以形成心軸304於芯層300上之蝕刻步驟之後，例如圖2B所示)。心軸304的寬度對應於臨界尺寸CD1。如圖3B所示，修整(例如，蝕刻)心軸304，以調整心軸304的寬度。據此，心軸304的臨界尺寸減小到CD2。在圖3C中，間隔層308沉積(例如，如上所述使用ALD保形地沉積)於芯層300及心軸304上方。電漿可在間隔層308之沉積開始時侵蝕光阻，因而進一步減小心軸304的尺寸及/或寬度，使得心軸304的臨界尺寸減小至CD3。
圖3D示出執行一或更多蝕刻步驟以去除間隔層308之一部分及心軸304後而保留在芯層300上之間隔層308的側壁部分312。側壁部分312之間的空間(例如，S1、S2等)對應於心軸304之相應寬度(例如，CD3)。據此，側壁部分312的間距可被定義為S1 + S2 + 2L，其中L對應於線寬(即，側壁部分312之一者的寬度)。
諸多不均勻性影響處理期間沉積(例如，在ALD步驟期間)及去除(例如，在蝕刻步驟期間)的材料量。例如，與修整步驟相關之蝕刻不均勻性包括徑向不均勻性及方位角不均勻性。徑向不均勻性對應於離基板中心之徑向距離增加時之蝕刻量的差異。反之，方位角不均勻性對應於環繞基板之角度方向上之蝕刻量的差異。圖4示出基板400表面上之蝕刻量的示例性徑向與方位角不均勻性。在圖4中，其示出可具有不同蝕刻量之不同區域401、403、405、407及409。該等區域401、403、405、407及409被示為示例，並可具有不同的形狀及/或尺寸。可能包含與所示數量不同的區域。又，對於區域401、403、405、407及409之每一者，蝕刻量可在區域各處呈相同或可變化。作為示例，蝕刻量(即，從基板400之表面蝕刻的量)範圍可為160埃(Å)至175 Å，或15Å的範圍。如示例徑向方向上之徑向線404所示，蝕刻量的範圍可從基板400之中心區域408中的165 Å至基板400之邊緣412處的170 Å。反之，如在示例方位角方向上之弧線416所示，沿邊緣412之蝕刻量範圍可自170 Å至160 Å。
可使用諸多方法來調修徑向不均勻性，包括但不限於，注入邊緣調修氣體、調整邊緣環高度、控制基板400各處之溫度、調整壓力等。
圖5示出溫度控制系統150。該溫度控制系統包括溫度控制器162、使用者介面500、主機控制器502、計量裝置504及記憶體506。溫度控制器162包括求解模組520、校準(或預求解器)模組522及操作參數(或求解器)模組524。在一實施例中，模組520、522及524是由溫度控制器162執行之實行的軟體演算法。在另一實施例中，每一模組520、522、524係實施為獨立處理器。在另一實施例中，模組520、522、524中之一或更多者係由與溫度控制器162分開之一或更多處理器實施。記憶體506可儲存目標值530、測量值531、製程參數記錄532及包括溫度校準值536及靈敏度校準值538之校準(或預求解器)庫534。
使用者介面500可包括觸控螢幕、鍵盤、滑鼠及/或其他使用者輸入裝置。使用者介面500可使主機控制器502、使用者與溫度控制器162及/或模組520、522、524中之一或更多者之間得以通信。使用者介面500可接收目標輸入值，包括目標溫度、臨界尺寸、沉積值、修整值、溫度輪廓、臨界尺寸輪廓、沉積輪廓、修整輪廓、壓力、材料、組成、配方、時序值等。該等輪廓可指基板支座及/或基板之輪廓。每一輪廓可指基板支座或基板之表面各處上預定數量之點及/或區域的值。例如，基板支座之溫度輪廓可包括與基板相對的基板支座之表面各處上預定數量之點及/或區域的溫度值。每一輪廓可為正在執行之製程的某些操作及時間段加以提供。例如，沉積輪廓可包括層(例如，間隔層)沉積期間基板各處上預定數量之點及/或區域的沉積量(或沉積之材料層的厚度)。
主機控制器502可收集及/或用以測量製程靈敏度結果。計量裝置504可包括例如光譜儀、掃描電子顯微鏡(SEM)裝置、光學計量機器及/或其他測量裝置。計量裝置504可用以在執行修整或沉積步驟之後測量例如基板之臨界尺寸。測量值可透過使用者介面500作為輸入提供至溫度控制器162，或可直接提供至溫度控制器162。溫度控制器162可將目標值及測量值儲存於記憶體506中作為目標值530及測量值531。主機控制器502可在下述溫度輪廓佈標及基板輪廓佈標模式期間改變徑向設定點。
求解模組520及/或校準模組522可執行溫度校準製程，以確定溫度校準值536(或溫度矩陣，亦稱為A-矩陣)。溫度校準值可指相對於溫度控制元件(TCE)之工作週期、功率位準、電流位準及/或電壓之差異的溫度差。溫度校準值可指對於工作週期、功率位準、電流位準及/或電壓之給定變化的溫度變化率。溫度校準值可包括對應於TCE之設定工作週期、功率位準、電流位準及/或電壓的校準溫度。確定溫度校準值之示例方法示於圖22-23中。溫度校準製程可基於自使用者介面500及/或記憶體506接收之目標值530來執行。
校準模組522可收集輸入值、測量值及表徵當前製程腔室、基板支座、基板及製程條件的值。此可包括自使用者介面500及/或記憶體506接收目標值及測量值。校準模組522可確定靈敏度校準值538及/或用於修整及沉積之輪廓。修整靈敏度校準值可指針對設定溫度或溫度變化之修整量(或臨界尺寸的減小)。沉積靈敏度校準值可指針對設定溫度或溫度變化之沉積量(或臨界尺寸的增加)。關於圖11及圖12描述了用於確定此等靈敏度校準值538(其可作為矩陣儲存於記憶體506中)之示例方法。靈敏度校準值538可提供至使用者介面500、操作參數模組524及/或求解模組520。校準模組522執行計算，以將目標臨界尺寸值及/或基板輪廓值轉換為修整及沉積值，並使用靈敏度校準值(或靈敏度矩陣，亦稱為S-矩陣)來產生目標設定點。該等目標設定點可指一或更多基板支座之特定點及/或區域的設定點。目標設定點可指TCE之目標溫度及/或對應工作週期、功率位準、電流位準及/或電壓。
在校準期間，操作參數模組524確定得以達到溫度之製程操作參數，以確定溫度校準值536及靈敏度校準值538。操作參數模組524實施演算法，以將使用者輸入轉換為硬體輸入並考量硬體靈敏度。在校準之後且於後續基板之處理期間，操作參數模組524確定了製程操作參數，以達到目標參數。操作參數可被儲存為製程參數記錄532。此可包括例如確定圖1之TCE 160的工作週期、功率位準、電流位準及/或電壓設定，以達到基板支座及被處理之基板各處上的目標溫度。操作參數可基於目標值、測量值、溫度校準值及/或靈敏度校準值來確定。
在校準期間，求解模組520設定並調整例如TCE的功率位準、電流位準及/或電壓，以確定溫度校準值536及靈敏度校準值538。在校準之後且於後續基板之處理期間，求解模組520基於目標值530、溫度校準值536、靈敏度校準值538及製程參數記錄532來處理基板。此包括設定修整及沉積步驟期間之TCE的工作週期、功率位準、電流位準及/或電壓，以對每一此等步驟提供目標臨界尺寸。作為示例，求解模組520可具有用於被控制之每一基板支座的多個管道，其在預定時間段內供應設定量之功率至每一管道。求解模組520可自使用者介面500及/或記憶體506接收目標值530及/或測量值531。
溫度控制器162及/或求解模組520可在溫度輪廓佈標模式或基板輪廓佈標模式中操作。處於溫度輪廓佈標模式中時，控制操作參數，以使基板的溫度與目標溫度輪廓之目標溫度相匹配或在目標溫度輪廓之目標溫度的預定範圍內。溫度輪廓佈標包括將已知的溫度靈敏度用於基板支座及基板的點及/或區域。溫度靈敏度是指所關注之參數(例如，臨界尺寸)及溫度的變化。處於溫度輪廓佈標模式中時，使用者可透過使用者介面500輸入徑向設定點溫度以進行佈標。接著，溫度控制器162可基於徑向設定點溫度、溫度靈敏度值(例如，以Å/˚C為單位的臨界尺寸)、來自先前循環及/或計算之溫度校準值、及方位角校正因子來調整TCE的參數。TCE的參數可包括工作週期、功率、電流、電壓及/或其他TCE參數。
求解模組520可執行每一溫度被控區及/或一或更多TCE之開迴路及/或閉迴路控制。溫度被控區及/或TCE可以開迴路或閉迴路實施。
在基板輪廓佈標模式期間，目標修整輪廓及/或目標沉積輪廓係用以提供設為目標之臨界尺寸值。基板輪廓佈標包括使用校準模組522以輔助目標修整、沉積及相關溫度設定點。此可用於多軸實施中的修整及/或沉積。在基板輪廓佈標模式期間，使用者可輸入或選擇目標修整輪廓、沉積輪廓及/或組合之修整與沉積輪廓。使用者可進一步輸入或選擇ADI、ASD及ACE值以進行佈標。溫度控制器162可基於以下來調整TCE的參數 : 一或更多輪廓；ADI值；ASD值；ACE值；先前確定之修整靈敏度及/或校準值；及/或沉積靈敏度及/或校準值。
圖6示出包含有說明X軸及Y軸調修之調修圖的調修圖。基線圖600係加以顯示。執行本文揭示用於修整及沉積步驟之調修，以於x及y軸兩者上調整修整及沉積量，分別如圖602及604所示。修整步驟期間之蝕刻量及/或沉積步驟期間沉積之材料量可徑向增加，使得在基板的邊緣附近，發生增加的蝕刻及沉積量。
圖7A示出基板之示例目標厚度輪廓700。目標輪廓可為一修整輪廓、一沉積輪廓，或修整與沉積輪廓的組合。目標輪廓可包括例如離基板中心之不同徑向距離的目標臨界尺寸。圖7A示出不同的區域701、703、705、707、709及711，其可具有不同的目標厚度。可包含與所示不同數量的區域。區域701、703、705、707、709及711係顯示為示例並可具有不同的形狀及/或尺寸。區域701、703、705、707、709及711之每一者中的厚度在該區域各處可為相同或可以變化。
圖7B示出基板之示例目標溫度輪廓702。目標溫度輪廓包括離基板中心之不同徑向距離的目標溫度。圖7B示出不同區域713、715、717、719、721、723及725，其可具有不同的目標溫度。可包含與所示不同數量的區域。區域713、715、717、719、721、723及725係顯示為示例並可具有不同的形狀及/或尺寸。區域713、715、717、719、719、721、723及725中每一區域中的目標溫度在該區域各處可為相同或可以變化。
圖8示出相應站810、812、814、816中基板的校正溫度輪廓800、802、804、806，其顯示修整及沉積期間之工具上偽影（on-tool artifact）。校正溫度輪廓800、802、804、806顯示基板之某些區域比其他區域被加熱得更多，以提供徑向及方位角校正。本文所述之揭示系統及方法執行溫度校正，以將徑向及方位角不均勻性最小化。徑向調修允許輪廓調修，而方位角調修允許工具上偽影的校正。
每一校正溫度輪廓800、802、804、806具有對應區域820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842、844、848、850、852，其可具有不同溫度。可包含與所示不同數量的區域。區域820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842、844、848、850及852係顯示為示例並可具有不同的形狀及/或尺寸。區域820、822、824、826、828、830、832、834、836、838、840、842、844、848、850及852之每一者中的溫度在該區域各處可為相同或可以變化。
圖9示出修整及沉積控制方法。圖9之方法是數據流程，其中沉積及修整之靈敏度校準值及溫度校準值係藉此用於控制臨界尺寸。確定靈敏度並控制第一組基板之臨界尺寸，以對後續被處理之基板提供輸入(或預定值)。雖然下述操作主要係相對於圖1及圖5之實施方式進行描述，但可輕易地修改該等操作，以應用於本發明之其他實施方式。該等操作可反覆地執行。
該方法可於900開始。在902，執行第一校準製程，以確定一或更多站之溫度校準值536。示出第一校準製程之示例，並相對於圖22-25進行描述。在904，執行第二校準製程，以確定一或更多站之修整靈敏度校準值。第二校準製程之示例於圖11中示出。在905，執行第三校準製程，以確定一或更多站之沉積靈敏度校準值。第三校準製程之示例於圖12中示出。作為另一示例，修整及/或沉積靈敏度校準值可使用圖27之方法來確定。可將圖11-12之方法修改成包括圖27之方法。操作902、904及905可由校準模組522執行。在校準操作期間，熱電偶(TC)基板可用於檢測基板溫度。可將校準製程期間測量之確定校準值及臨界尺寸儲存於記憶體506中，並於隨後操作中使用。雖然第二及第三校準製程係描述為分別用於校準修整及沉積步驟之分開製程，但校準及/或測量值可在執行修整及沉積步驟之組合後並作為其結果而加以取得。操作902、904、905可依所示順序、或以不同順序、或並行地執行。
作為在904、905執行修整及沉積校準製程之替代方案，可提供用於修整及沉積步驟之溫度輪廓，以達到目標臨界尺寸。可在912使用溫度輪廓，且操作參數模組524可基於溫度輪廓來確定TCE之溫度設定。
在906，操作參數模組524可分析(i)溫度校準值、修整靈敏度校準值及沉積靈敏度校準值，(ii)給定製程之臨界尺寸、參數及徑向變化性，以及(iii) 站之間的臨界尺寸、參數及徑向變化性，以確定徑向調修參數。此可包括針對基板支座之不同半徑以及針對在912執行的每一修整及沉積步驟確定TCE 160之溫度設定及/或參數。可基於在918確定之一或更多總校正值來確定徑向調修參數。
在908，溫度控制器162分析方位角變化性，以產生用於每一站之方位角校正值。此可包括確定用於TCE之溫度設定調整值及/或參數調整值。方位角變化性的分析可基於在912執行之每一修整及沉積步驟之確定的溫度值、溫度校準值及/或靈敏度校準值。
在910，操作參數模組524係基於一或更多目標輪廓、溫度校準值、修整及/或沉積步驟之對應靈敏度校準值、徑向調修參數及方位角校正值來確定製程(或操作)參數。記憶體506可儲存表、方程式、演算法及/或將操作參數關聯至操作參數模組524所利用之所述值及參數的其他項目。該一或更多目標輪廓可包括本文所揭示之任何目標輪廓，例如溫度輪廓、修整輪廓、沉積輪廓、臨界尺寸輪廓等。
在912，求解模組520執行與處理一基板相關之一或更多製程操作，並將可能已在910提供之一或更多所提供之輪廓設為目標。此可包括執行修整及/或沉積操作。基板之處理可在一或更多重複的操作906、908、910、912、914、916、917、918、920、926上發生。該處理可包括執行多圖案化製程，如上所述。在914，求解模組520及/或操作參數模組524可監控感測器之參數，並調整溫度及/或TCE參數之設定點。
在916，求解模組520可獲得多個值，其對應於基板之特徵部的臨界尺寸(於操作912期間所執行之一或更多修整及/或沉積步驟之後加以測量)。例如，在904、905執行之校準製程期間，該等值可預先已測量並儲存於記憶體中，及/或可在顯影期間被測量。該等值中之一或更多者可為預定之輸入的要求。在一實施例中，求解模組520確定間隔層沉積後(ASD, after spacer deposition)值、顯影修整後(ADT, after develop trim)值及碳蝕刻後(ACE, after carbon etch)值。ASD值可為修整及沉積步驟後的臨界尺寸，例如CD3與2和L乘積之總和((或CD3 + 2L))，其為心軸的寬度加上左及右間隔物側壁部分之寬度(示於圖3C及3D中)。該ADT值是修整後之心軸寬度或CD2。ACE值可為在沉積步驟開始時修整並去除一部分心軸(包括任何過度蝕刻)後之心軸的寬度。亦可確定臨界尺寸不平衡值。臨界尺寸不平衡可指同一基板之不同特徵部及/或心軸之臨界尺寸的差異。臨界尺寸不平衡亦可指同一站或不同站之不同基板(或晶圓間)之相同特徵部之間的差異。
在917，求解模組520可計算多個值，其對應於操作912期間所執行之一或更多修整及/或沉積步驟之後的基板特徵部的臨界尺寸。此可能包括計算 : 修整步驟期間特徵部之每一側上的蝕刻量(或去除的材料寬度) TRIM、沉積開始時從心軸之每一側去除的材料量(或材料的寬度)Pretrim、沉積步驟期間沉積在心軸之每一側的材料量(或材料的寬度)DEP。TRIM、Pretrim及DEP值可為未知值，其係基於ASD、ADT及ACE值來確定。此可利用例如方程式1-3來實現，其中ADI是顯影檢測後(ADI)值，例如圖3A中所示之上述CD1，且其中OVRE是過蝕刻量。OVRE值可為預定及/或估計的。ASD=ADI-2TRIM-2Pretrim+2DEP (1)ADT=ADI-2TRIM (2)ACE=ADI-2TRIM-2Pretrim-OVRE (3)
若有4個未知值，則可使用另一方程式，例如方程式4，其將間隔物打開後(ASO, after spacer open)值關聯至ADI、TRIM及Pretrim值。透過有與未知數相同數量的方程式，即能夠為提供之每組已知值確定單個唯一解。ASO=ADI-2TRIM-2Pretrim (4) 亦可使用包括S1、S2、L及間距的其他方程式。
當基板暴露於電漿時，預修整(或寄生修整)可能在沉積步驟開始時發生。在預修整期間進一步蝕刻特徵部(例如心軸)。修整及預修整往往比沉積對溫度變化更加敏感。對於給定的溫度變化，(i)修整及預修整期間去除的材料量與(ii)沉積期間沉積的材料量之間可有一個數量級的差異。
圖10A-10C示出ADI相對於基板半徑的圖、ADT相對於基板半徑的圖以及ASD相對於基板半徑的圖之示例。ADI相對於基板半徑的圖包括三條曲線，一條上範圍曲線1000，一條目標曲線1002及一條下範圍曲線1004。上及下範圍輪廓1000、1004提供修整及沉積步驟前ADI(或CD1)可能的範圍。由於修整步驟期間本文所揭示之溫度控制及補償，ADT相對於基板半徑的圖呈現均勻的修整。由於沉積步驟期間本文所揭示之溫度控制及補償，ASD相對於基板半徑的圖示呈現均勻的沉積。進行光阻修整及沉積步驟，並在基板各處保持後微影(post-lithography)臨界尺寸輪廓(例如，標稱平坦輪廓)，而未在蝕刻或後續沉積期間引起方位角變化性。
在918，求解模組520及/或操作參數模組524可確定該一或更多總校正值。此可基於一或更多臨界尺寸不平衡值及/或輸入及/或確定的ADI值。總校正值可包括及/或直接與ASD、ADT、ADD值及/或一或更多臨界尺寸不平衡值有關。
在920，求解模組520可確定是否將執行另一修整或沉積步驟。若將執行另一修整或沉積操作，則可執行操作926，否則可執行操作922。在922，求解模組520可確定是否將處理另一基板。若將處理另一基板，則可執行操作926，否則該方法可於924結束。
在926，求解模組520可確定是否正執行顯影製程。若正執行顯影製程，則可執行操作906，否則執行操作910。返回操作906提供反饋迴路。可在大量製造期間執行操作910。
上述方法將進入輪廓鏈接至修整及沉積步驟的輸出結果。此鏈接可能發生而作為啟動例程的一部分。該方法提供一序列，以完全表徵並儲存基板之靈敏度。該方法允許使用者與包括輸入目標及/或基板輪廓(其接著將被用以提供最終的臨界尺寸)之對應處理系統介接。此允許基於進入及輸出製程(例如，微影及/或蝕刻製程)之變化在每批及各晶圓基礎上調整設定及條件。
修整步驟通常於微影步驟與間隔物沉積步驟之間執行，以減小臨界尺寸。雖然修整步驟的主要目的是減小例如光阻心軸的臨界尺寸，但修整步驟亦可用於補償WiW及WTW NU，並改善空間不平衡。空間不平衡主要受修整步驟影響，因此本文描述在基板各處調修修整步驟及NU的能力，以滿足WiW NU的規格要求。熱控制元件係以多區方式使用，以於修整步驟期間控制臨界尺寸NU，以沿徑向及方位角兩者調整溫度。此是透過先確定相對於溫度的修整靈敏度並相應地調整溫度以提供目標臨界尺寸而完成。此基於溫度的補償可針對臨界尺寸變化性WTW及/或批次間(lot-to-lot)來實施，以補償蝕刻引起的線臨界尺寸NU。所述補償亦可用以補償腔室不對稱引起的NU(例如，沉積輪廓傾向於主軸)。
圖11示出修整校準方法，其可反覆地執行，以確定每一TCE及/或用於調整基板支座溫度之其他裝置的修整靈敏度校準值。可針對每一TCE、TCE組、溫度受控區及/或針對所執行之每一修整步驟來執行該方法。該方法可於1100開始。在1102，將基板佈設於基板支座(例如，基板支座104)上。
在1104，校準模組522獲得基線設定，其包括用於修整步驟之基線溫度設定及基線臨界尺寸輪廓。基線設定可能包括基線壓力、流速、氣體混合物等。基線溫度設定可包括TCE設定，例如工作週期、功率位準、電流位準及電壓。基線臨界尺寸輪廓可包括使用基線設定執行修整步驟後對第一(或基線)基板所先前量得之特徵部的臨界尺寸。在一實施例中，基線溫度設定於基板支座各處提供均勻的溫度。
在1106，校準模組522將腔室操作參數設定為基線設定，除了將一或更多之溫度設定(或TCE參數)調整一預定量之外。此作法是為了執行一或更多TCE之修整靈敏度校準測試。
在1108，操作參數模組524及求解模組520在第二基板上執行修整操作，其中腔室操作參數設定為基線設定，而如操作1106所述之調整後的一或更多溫度設定除外。
在1110，校準模組522可啟動計量操作，以獲得修整後臨界尺寸輪廓。作為示例，此可包括發信號至主機控制器502及/或計量裝置504，以執行計量操作，得以獲得第二基板之特徵部的臨界尺寸。該等臨界尺寸可儲存為修整後臨界尺寸輪廓。在1112，校準模組522基於基線臨界尺寸與修整後臨界尺寸(在1110確定)之間的差，來確定修整靈敏度校準值。此提供修整期間所去除的材料量(或厚度)。修整靈敏度校準值可指溫度之每度變化下的修整量變化，其可以每攝氏度之埃(Å/℃)為單位進行測量。
在1114，校準模組522可從使用者介面500、求解模組520及/或記憶體506接收具有目標臨界尺寸之目標修整臨界尺寸輪廓。在1116，校準模組522可計算目標修整臨界尺寸輪廓之臨界尺寸值與基線及/或後臨界尺寸輪廓之對應臨界尺寸值之間的差。
在1118，校準模組522基於修整靈敏度校準值(或相對於溫度的修整速率)以及基線修整臨界尺寸輪廓與目標臨界尺寸輪廓之間的差，來確定修整溫度設定，以達到目標修整臨界尺寸輪廓。在1120，校準模組522將修整靈敏度校準值及修整溫度設定儲存於例如記憶體506中。該方法可在1122結束。
在圖9及11之方法期間所執行之修整校準及步驟有助於減小芯的臨界尺寸(例如，圖3D中的臨界尺寸S1)及間隙臨界尺寸(例如，圖3D中的臨界尺寸S2)。空間S1是沉積期間修整與光阻消耗的函數。線寬L是ALD間隔層厚度與蝕刻後對應厚度的函數。空間S2是空間S1與線寬L的函數。可將空間臨界尺寸不平衡設定為等於S1減去S2的絕對值。空間臨界尺寸不平衡取決於修整後犧牲芯輪廓及均勻性。因此，修整輪廓之徑向及方位角的可調修性係在圖9及11之方法中執行，以達到目標基板輪廓。所述之方法改善了CD3、S1及S2 NU，以補償光微影引起以及蝕刻NU。所述之調修對徑向及方位角溫度設定提供精細控制，以提供目標臨界尺寸。
雙重圖案化製程中的挑戰是對線寬之臨界尺寸、及線之間的空間臨界尺寸之不平衡取得嚴格控制。臨界尺寸NU及不平衡是微影NU與間隔層NU兩者所導致。線的臨界尺寸受間隔層沉積的影響。執行圖9及圖12的方法，以控制基板各處之間隔層沉積及NU的調修，以滿足對WiW線臨界尺寸的規格要求。該等方法包括在沉積步驟期間控制TCE之參數設定，包括徑向及方位角兩者上的溫度控制。此是透過先確定對溫度的沉積靈敏度並相應地調整溫度以達到目標臨界尺寸結果來完成。此基於溫度的補償可對臨界尺寸變化性WTW及批次間來實施，以補償蝕刻引起的線臨界尺寸NU。基於溫度的補償亦可用以補償腔室不對稱性引起的NU(例如，沉積輪廓傾向於主軸)。
圖12示出沉積校準方法，其可反覆地執行，以確定每一TCE及/或用於調整基板支座溫度之其他裝置的沉積靈敏度校準值。可針對每一TCE、TCE組、溫度受控區及/或針對所執行的每一沉積步驟來執行該方法。該方法可在1200開始。在1202，將基板佈設於基板支座(例如，基板支座104)上。
在1204，校準模組522獲得基線設定，其包括用於沉積步驟之基線溫度設定及基線臨界尺寸輪廓。基線設定可包括壓力、流速、氣體混合物等。基線溫度設定可包括TCE參數，例如工作週期、功率位準、電流位準及電壓。基線臨界尺寸輪廓可包括使用基線設定執行沉積步驟後對第一基板所先前量得之特徵部的臨界尺寸。在一實施例中，基線溫度設定於基板支座各處提供均勻的溫度。
在1206，校準模組522將腔室操作參數設定為基線設定，除了將一或更多之溫度設定(或TCE參數)調整一預定量之外。此作法是為了執行一或更多TCE之沉積靈敏度校準測試。
在1208，操作參數模組524及求解模組520在第二基板上執行沉積操作，其中腔室操作參數設定為基線設置，而如操作1206所述之調整後的一或更多溫度設定除外。
在1210，校準模組522可啟動計量操作，以獲得沉積後臨界尺寸輪廓。作為示例，此可包括發信號至主機控制器502及/或計量裝置504，以執行計量操作，得以獲得基板之特徵部的臨界尺寸。該等臨界尺寸可儲存為沉積後臨界尺寸輪廓。在1212，校準模組522基於在1210所確定之基線臨界尺寸與沉積後臨界尺寸之間的差異，來確定沉積靈敏度值。此提供沉積期間所沉積之材料量(或厚度)。
在1214，校準模組522可從使用者介面500、求解模組520及/或記憶體506接收具有目標臨界尺寸之目標沉積臨界尺寸輪廓。在1216，校準模組522可計算目標沉積臨界尺寸輪廓之臨界尺寸值與基線及/或後臨界尺寸輪廓之對應臨界尺寸值之間的差。
在1218，校準模組522基於沉積靈敏度校準值(或相對於溫度的沉積速率)、以及基線沉積臨界尺寸輪廓與目標臨界尺寸輪廓之間的差，來確定沉積溫度設定，以達到目標沉積臨界尺寸輪廓。在1220，校準模組522將沉積靈敏度校準值及沉積溫度設定儲存於例如記憶體506中。該方法可在1222結束。
圖9及11-12之上述操作旨在作為說明性示例。取決於應用，可在重疊時間段期間或以不同順序，按序地、同步地、同時地、連續地執行操作。又，取決於事件之實施及/或次序，可能不執行或跳過任何操作。
所述之方法提供局部臨界尺寸NU控制及對臨界尺寸變化性WiW、WtW及批次間的補償，其不能透過簡單地控制及調整氣體流、壓力及/或閥定時來提供。該等方法提供了微調修整及沉積輪廓，其減小了臨界尺寸NU及不平衡。
圖13示出對應於基線溫度設定之示例性基線溫度輪廓圖1300，如以上圖11-12之操作1104、1204所述。基線溫度輪廓圖1300示出基板支座各處的溫度。基線溫度輪廓圖1300包括區域1302、1304、1306、1308、1310及1312，其可具有不同溫度。可能會包含與所示不同數量的區域。區域1302、1304、1306、1308、1310及1312顯示為示例並可具有不同的形狀及/或尺寸。區域1302、1304、1306、1308、1310及1312之每一者中的溫度在該區域各處可為相同或可以變化。
圖14示出基線沉積臨界尺寸輪廓圖1400，其係提供作為圖12之操作1204、1212及1216提及之基線沉積臨界尺寸輪廓的示例。基線沉積臨界尺寸輪廓圖1400呈現基板支座各處之沉積量。基線沉積臨界尺寸輪廓圖1400包括區域1402、1404及1406，其可具有不同的沉積量。可能會包含與所示數量不同的區域。區域1402、1404及1406係顯示為示例並可具有不同的形狀及/或尺寸。區域1402、1404及1406之每一者中的沉積量在該區域各處上可為相同或可以變化。
圖15示出目標沉積輪廓圖1500，其係提供作為圖12之操作1214、1216及1218提及之目標沉積輪廓的示例。目標沉積輪廓圖1500示出基板支座各處之目標沉積。目標沉積輪廓圖1500包括區域1502、1504、1506、1508、1510及1512，其可具有不同的沉積量。可能會包含與所示數量不同的區域。區域1502、1504、1506、1508、1510及1512係顯示為示例並可具有不同的形狀及/或尺寸。區域1502、1504、1506、1508、1510及1512之每一者中的沉積量在該區域各處上可為相同或可以變化。圖16示出沉積厚度的差異對上溫度變化之示例靈敏度圖。靈敏度圖是呈現在圖12之1212所確定之靈敏度校準值的示例。
圖17示出目標溫度輪廓圖1700，其為目標溫度輪廓的示例，可用於執行修整或沉積步驟時，以提供某些臨界尺寸。此目標溫度輪廓1700可於例如圖9之操作912期間使用。目標溫度輪廓圖1700示出基板支座各處之目標溫度。目標溫度輪廓圖1700包括區域1702、1704、1706、1708、1710及1712，其可具有不同的溫度。可能會包含與所示數量不同的區域。區域1702、1704、1706、1708、1710及1712係顯示為示例並可具有不同的形狀及/或尺寸。區域1702、1704、1706、1708、1710及1712之每一者中的溫度在該區域各處中可為相同或可以變化。
圖18示出包括11個加熱器區之基板支座1800。如所示，基板支座1800包括中心區域1802、內中半徑區域1804、四個外中半徑區域(即，包括四節段1806-1、1806-2、1806-3及1806-4之外中半徑區域1806)、及四個外邊緣區域(即，包括四節段1808-1、1808-2、1808-3及1808-4之外邊緣區域1808)。外邊緣區域1808之節段偏離(即，相對其旋轉) 外中半徑區域1806之節段(例如，偏離45°)。在一些示例中，基板支座1800可包括外邊緣區域1808之徑向外側的第二外邊緣區域1810。例如，第二外邊緣區域1810的內徑可大於基板的直徑。基板支座1800之溫度可透過使用佈設於區域1802、1804、1806、1808、1810之相應者的獨立可控電阻加熱器160來控制。
在一些示例中，外邊緣區域1808重疊及/或延伸超過(即，沿徑向)基板的外邊緣。例如，對於300 mm基板，外邊緣區域1808的半徑可大於300 mm。此外，外邊緣區域1808的寬度(即，從內半徑到外半徑的距離)小於內中半徑區域1804及外中半徑區域1806的寬度。例如，外邊緣區域1808的寬度可約為10 mm(例如，+ /-2mm)，且內中半徑區域1804及外中半徑區域1806之各自寬度可約為40 mm (例如+/- 2 mm)。外邊緣區域1808之相對窄的寬度有助於基板之外邊緣處的微調。
區域的佈設允許補償徑向厚度NU及方位角厚度NU兩者，以及補償基板之狹窄外邊緣區域處的NU。僅作舉例，圖19-21示出其他示例區域佈設。在其他示例中，基板支座可包括其他佈置及徑向與方位角區域的組合。例如，基板支座可包括更少(例如兩個)或更多(例如20個或更多)區域，且每一徑向區域可被分割成2至8個或更多獨立可控徑向及方位角區域，以增加可調性。
區域的溫度可根據用於已知NU輪廓之預定溫度控制輪廓來控制。例如，一或更多溫度控制輪廓可被儲存(例如，在溫度控制器162中及/或在控制器162可存取之記憶體中)、被使用者輸入等。每一溫度控制輪廓可與預定NU輪廓相關(例如，用於給定的製程或配方、處理腔室等)。據此，在ALD製程期間，可各別控制並調整加熱器區，以補償沉積NU。溫度控制輪廓對應於基板支座之每一區的目標溫度，並可根據給定基板支座之區域的預期溫度輸出進行校準。在一些示例中，溫度控制輪廓將膜特性(例如厚度、沉積速率等)及/或區域之溫度關聯至一或更多加熱器區控制參數(例如，工作週期、輸出百分比等)。據此，可根據所欲溫度分佈、膜厚度及/或其他膜特性來擷取預定溫度控制輪廓，並基於所擷取之溫度控制輪廓中的加熱器區控制參數來控制加熱器區。
各個加熱器區域的溫度可根據一或更多類型的反饋來控制。在一示例中，每一區域可包括各自的溫度感測器。在另一示例中，可計算每一區域的溫度。例如，可測量電阻加熱器的電壓及電流(例如，使用電壓及電流感測器)，以確定電阻加熱器的電阻。由於電阻加熱器的電阻特性為已知，因此可基於由相關溫度變化引起之電阻變化來計算各個區域的溫度。在一些示例中，可使用溫度感測器的組合及使用其他感測或測量參數(例如電壓及電流)之計算來提供反饋。
圖22示出用於基板支座之溫度校準方法。該方法包括計算輸入至基板支座之一或更多TCE的功率。該方法可在2200開始。在2202，求解模組520將一或更多TCE設定為第一預定功率位準。在2204，溫度檢測器161檢測一或更多TCE之第一溫度或空間溫度響應模式。
在2206，求解模組520將一或更多TCE設定為一或更多第二預定功率位準。在2208，溫度檢測器161檢測一或更多TCE之第二溫度或空間溫度響應模式。
在一實施例中，於第一預定功率位準之設定期間，將每一TCE設定為相同的功率位準，並於第二預定功率位準之設定期間，每一TCE不被供電。在另一實施例中，第一預定功率位準是用於TCE之最大功率位準。
在2210，求解模組520分別對TCE計算第一溫度與第二溫度之間的差異。因此，對每一TCE進行兩次測量。取代在最大功率位準及在斷電狀態時測量TCE的溫度，替代方法包括將TCE設定為中間功率位準並在中間功率位準時測量對應溫度。可同時對多個TCE供電。
在2212，求解模組520係基於在2210算得的差來計算一或更多TCE之系統響應。在一實施例中，所計算之系統響應為一演算法，以確定一或更多TCE之供應功率與所得溫度之間的關係。在一實施例中，所計算之系統響應是包括向量之矩陣。該矩陣可為單元響應矩陣。在2214，求解模組520可反轉系統響應。
在2216，求解模組520係基於反轉的系統響應來校準一或更多TCE。在一實施例中，圖22之方法亦可包括驗證此校準。在一實施例中，該方法可包括操控至少一熱圖像溫度檢測器161，以執行基板支座及/或被處理基板之二維溫度預測。類似地，該方法可包括基於熱圖像來確定基板支座之熱能輸出。該方法可在2218結束。
圖23示出用於基板支座之另一溫度校準方法，其類似於圖22之方法。該方法可於2300開始。在2302，TCE不被供電，且TCE的第一溫度係加以測量。在2304，第一溫度被儲存在記憶體中。
在2306，求解模組520將TCE設定為大於零(或第一功率位準)之更新的(或第二)功率位準。在2308，測量供電之TCE的第二溫度。在2310，第二溫度被儲存在記憶體中。
在2312，求解模組520確定第一與第二功率位準之間的差，且第一與第二溫度之間的差係加以確定。在2314，求解模組520儲存功率位準及溫度的差。在2316，求解模組520確定是否執行另一功率位準更新。若是，則執行操作2306，否則執行操作2320。
在2320，求解模組520確定該等差值是否符合先前確定的函數。若否，則執行操作2322，並將函數擬合至差值。此可針對每一TCE來執行。若差值確實符合先前確定的函數，則基於功率位準、溫度及差而在2324計算系統響應。在2326，系統響應可被反轉。該方法可在2328結束。
圖22-23之上述方法確定用於所提供之功率位準的系統響應，並透過反轉系統響應提供目標溫度輪廓之功率需求。紅外圖像及功率設定點的向量化允許使用矩陣方程式的問題解決。
現參考圖1、5及24，其示出示例校準及處理系統2400。該校準及處理系統2400包括圖1之溫度控制器162、校準/求解模組2401(例如，圖5之校準模組522或求解模組520)、驅動控制器2402、多區基板支座2404、溫度感測器2406、計量裝置504及熱電偶基板2410。多區基板支座2404可被構造及操作成類似於基板支座104。
溫度校準系統2400包括多個反饋迴路2420、2422、2424。反饋迴路係透過下列來提供 : (i)從溫度感測器2406提供至校準/求解模組2401及/或驅動控制器2402之溫度感測器信號； (ii)從熱電偶基板2410提供至校準/求解模組2401及/或驅動控制器2402之溫度感測器信號；及(iii)從計量裝置504提供至校準/求解模組2401之計量信號。反饋迴路之一者可用於校準、修整或被執行之沉積製程。多個反饋迴路可被利用於執行多於一次的校準、修整及/或沉積製程時。例如，第一反饋迴路可於執行第一修整製程時執行，而第二反饋迴路可於執行第二修整製程時執行。作為另一示例，第一反饋迴路可於執行沉積操作時使用，而第二反饋迴路可於沉積製程後執行修整製程時執行。
反饋迴路2420及2422分別用於多區基板支座2404及熱電偶基板2410之硬體微調校準。反饋迴路2424用於對製程腔室(或處理模組)之特定站內的基板輪廓匹配進行製程微調。作為一示例，製程腔室(或處理模組)可包括預定數量的站(例如4站)，其中每一站包括各自的多區基板支座。溫度控制器162可控制每一站的校準及處理。
在操作期間，校準/求解模組2401可接收目標輪廓。目標輪廓可透過使用者加載及/或可從網路裝置接收。目標輪廓可為目標基板溫度輪廓、目標基板支座溫度輪廓、目標功率輪廓、目標基板厚度輪廓或其類似者。每一輪廓可包括基板各處之目標溫度、基板支座各處之目標溫度、目標臨界尺寸(例如，基板各處之目標厚度)等。目標輪廓可在準備執行例如臨界尺寸、修整或沉積製程時加載。
校準/求解模組2401除了執行上述操作及功能之外，亦可接收 : 基板之溫度校準期間來自熱電偶基板2410之溫度信號；多區基板支座2404之溫度校準期間來自溫度感測器2406之溫度信號；以及靈敏度基板輪廓校準期間，從計量裝置504提供之計量信號。校準/求解模組2401(基於接收到的溫度信號及計量信號)產生控制信號，以控制驅動控制器2402。該驅動控制器2402可以 : 操作為比例積分微分(PID)控制器；調整功率設定(例如，電流位準、電壓位準、工作週期等)，以調整多區基板支座2404中之溫度控制元件的功率及/或溫度；及/或調整供應至多區基板支座2404之冷卻劑的溫度及/或流速。驅動控制器2402可產生功率信號，其係提供至多區基板支座中之溫度控制元件以及使冷卻劑循環通過多區基板支座之泵。驅動控制器2402亦可產生用於圖1之泵170的泵控制信號及/或其他溫度控制信號。
在一實施例中，熱電偶基板2410各處之溫度被校準為工作週期設定點的函數。使用者可提供目標輪廓，其包括用於熱電偶基板2410之某些溫度設定點組。接著，校準/求解模組2401可確定用於多區基板支座2404之溫度控制元件的對應工作週期設定點。在另一實施例中，多區基板支座2404各處之溫度被校準為工作週期設定點之函數。使用者可提供用於多區基板支座2404之包括某些溫度設定點組的目標輪廓。接著，校準/求解模組2401可確定用於多區基板支座2404之溫度控制元件的對應工作週期設定點。作為幾個替代實施例，使用者可提供用於熱電偶基板2410及多區基板支座2404之工作週期輪廓。接著，校準/求解模組2401可確定目標溫度，並產生用於驅動控制器2402之對應控制信號，以提供目標溫度。對於此等示例實施例，可在提供工作週期設定點之前，如上所述地確定包括溫度校準值之各個A-矩陣。圖25提供確定A-矩陣之另一示例。
在另一實施例中，使用者可提供目標輪廓，其包括目標基板厚度及/或指示表面及層尺寸之其他物理尺寸輪廓。尺寸可包括熱電偶基板2410之物理特徵的厚度、深度、高度及寬度。校準/求解模組2401可基於所提供之目標輪廓確定一組目標工作週期及/或溫度。此可基於具有靈敏度校準值之S-矩陣，例如相對於溫度變化之厚度變化。圖27提供確定S-矩陣的另一示例。
校準及處理系統2400可根據圖25及27之方法來操作。圖25示出溫度校準方法。以下操作可反覆執行。以下操作可透過溫度控制器162及/或校準/求解模組2401來執行。
該方法可在2500開始。在2502，將預定的配方及熱電偶(TC)基板流程要求加載至例如溫度控制器162中。配方可包括例如物種、壓力、流速等。配方可包括其他參數，例如時間值、溫度等。TC基板流程要求可指多站將被校準的順序，其對應於TC基板將被放置在每站中以獲得與TC基板及每站相關之校準值的順序。例如，若有四站，則可針對每一配方及/或被執行的製程確定四組校準值。所述之加載可包括如上所述從使用者或網路裝置接收之目標輪廓。
在2504，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401將製程腔室及對應基板支座設定為預定的初始溫度。此可包括設定溫度控制元件之預定初始功率參數及基板支座之冷卻劑溫度、壓力及/或流速。
在2506處，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可(i)根據第一或下一製備配方來運行製程腔室達至少一預定時間段，以獲得穩態，以及(ii )初始化一或更多控制器(若尚未完成)。第一製備配方可與用於將製程腔室及基板支座設定為預定初始溫度之配方相同或不同。此可包括增加基板支座之一或更多區域的溫度。下表1提供透過重複此方法實施之一系列製備配方的示例。在第一重複期間，初始條件可為未知，且第一製備配方可標識為E0，其具有在2509實施之R1分鐘的等待時間段。在下一重複期間，初始條件為已知且與製備配方E0(或最後執行的製備配方)相關或稱為製備配方E0，並執行下一製備配方。初始條件可指製程腔室及基板支座的溫度以及因執行最後製備配方而導致之製程腔室及基板支座的其他狀態。製備配方可為長時間的以產生技術數據管理流(TDMS)檔案數據，以確認TC基板之電阻溫度檢測器(RTD)穩定性。
初始條件 製備配方 等待時間段
未知/任意 E0 R1分鐘
E0 E1 R1分鐘
E1 E2 R2分鐘
E2 E3 R3分鐘
E3 E4 R4分鐘
E4 E5 R5分鐘
E5 E6 R6分鐘
E6 E7 R7分鐘
E7 E8 R8分鐘
E8 E9 R9分鐘
E9 E10 R10分鐘
[表1]
在2508，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401確定製程腔室及基板支座(或基板支座的頂板)的溫度是否大於或等於預定溫度(例如，預定初始溫度)。若是，則執行操作2509。
在2509，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401確定是否已達到穩態條件。此可包括例如確定第一預定時間段是否已經過去及/或製程腔室及基板支座的溫度是否穩定達第一預定時間段(例如10-60分鐘)。溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可避免對製程腔室內之化學物質(或物種)充電。
第一預定(或等待)時間段係用於效率目的。此允許執行與每一配方相關之校準，並等待足夠長的時間，以使此方法之每次重複達到穩態。透過得知初始條件及新條件(或當前製備配方)，達到穩態的時間量可藉由溫度控制器162及/或校準/求解模組2401來確定。可基於所確定之達到穩態的時間量來確定第一預定時間段。可基於初始及新條件來設定等待時間。等待時間可能增加，例如，若失去一或更多溫度控制元件的電源、運行錯誤配方、實驗進行失敗及/或檢測到其他故障。等待時間可能會增加一段安全的時間(例如60分鐘)。
在2510，將TC基板及虛擬基板裝載至製程腔室之相應站中及相應基板支座上。TC基板係裝載至一站中，而虛擬基板則裝載至另一站中。執行基板在基板支座上之自動置中。TC基板可包括凹痕或其他參考點。記錄參考點的位置，以指示TC基板在對應站中的角位置。TC基板的位置及方位、TC基板的標識 (ID)、基板支座的ID、站的ID及製程腔室的ID可儲存於記憶體中，並鏈接至操作2512期間所收集之數據。在此方法之多次重複期間，將TC基板放置在每一站中。當在每一站中時，TC基板之參考點可在不同的角位置。
在2511，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401確定TC基板的溫度是否大於或等於預定溫度。若是，則執行操作2512。在2512，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401在進行至操作2513之前等待第二預定時間段(例如300秒)。等待時間可能增加，例如，若失去一或更多溫度控制元件的之電源、運行錯誤配方、實驗進行失敗及/或檢測到其他故障。等待時間可能會增加一段安全的時間(例如60分鐘)。
在2513，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401係以第三預定時間段(例如10秒)及預定頻率(例如4 Hz)收集溫度數據。數據可包括辨識當前配方、TC基板、站、TC基板位置及方位、功率參數、及/或其他相關參數。針對TC基板而收集之溫度數據的示例圖示於圖26A-J中。圖中之每一區域具有各自溫度範圍。圖26A之圖的區域標記為A1-A11。每一圖的溫度範圍為不同，且通常，對於此等示例圖而言，區域越小，區域就越熱。圖26A-D及26F-J之每一張圖可指特定區域中之溫度升高時針對特定配方所收集之溫度。圖26E可指初始溫度或不增加特定區域時的溫度。在2514，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可輸出及/或儲存所收集之溫度數據及對應資訊，例如，TDMS檔案。
在2516，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可確定是否將對另一站進行校準。若是，則可執行操作2518，否則可執行操作2520。
在2518，將虛擬基板之一者從下一站移開以進行校準，並將TC基板裝載至該站中。將虛擬基板裝載至TC基板從中移開的站中。對TC基板及裝載之虛擬基板執行自動基板置中。記錄TC基板的位置及方位以及站ID。
在2520，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401確定是否將針對另一配方執行校準。若是，則執行操作2522，否則執行操作2526。
在2522，抽空製程腔室。在2524，將基板自製程腔室移開。可在操作2524之後執行操作2506。
在2526，校準/求解模組2401可基於所收集之溫度數據及其他相關資訊(其包括及/或鏈接至TC基板之位置及方位)，來確定一或更多包括每一站之溫度校準值的A-矩陣。作為示例，可使用方程式5-6中之一或更多者來確定TC基板之A-矩陣及其中一站，其中 [T ]為包含目標溫度之nx1行向量（column vector）矩陣， [WT ]為nxn對角逐點加權矩陣， [An ]為區域校準A-矩陣， [DC ]為工作週期行向量矩陣， [T0 ]為初始溫度的矩陣，Tsubstrate 為基板溫度，ΔTsubstrate 為基板溫度的變化，Pset 指工作週期的特定設定值，POWER 為一般(或實際)工作週期，Tbp 為基板支座的特定底板(或設定點)溫度， 且Tbaseplate 為基板支座的一般(或實際)溫度，其中n是大於或等於2的整數，並可表示若干測量點。每一所述溫度可指TC基板之溫度或對應基板支座之溫度，其取決於TC基板或基板支座是否被校準。可重新佈設方程式5，以對區域校準A-矩陣  [An ]求解。作為示例，工作週期行向量矩陣[DC ]可為包括工作週期目標值之10×1矩陣。
Figure 02_image001
(5)
Figure 02_image003
(6)
可插入感測器陣列校準A-矩陣 [Acal ]，以提供區域校準A-矩陣 [An ]。作為示例，感測器陣列校準A-矩陣可為65×10矩陣，並且是指TC基板的感測器陣列的溫度檢測點。區域校準A-矩陣[An ]可為n×10矩陣。區域校準A-矩陣 [An ]之校準值可分別對應於基板支座及/或TC基板的區域。
在校準之後並作為示例，提供行矩陣 [T ]作為輸入，並使用方程式5以基於所確定的區域校準A-矩陣 [An ]確定工作週期矩陣 [DC ]。工作週期矩陣  [DC ]可能最符合行矩陣 [T ]。作為另一示例，提供工作週期矩陣 [DC ]作為輸入，並使用方程式5以基於所確定的區域校準A-矩陣 [An ]確定行矩陣 [T ]。行矩陣 [T ]可能最符合工作週期矩陣 [DC ]。可使用最小均方或最小平方迴歸演算法來確定工作週期矩陣[DC ]。
若A-矩陣中的點不均勻(例如，由於系統正為該位置提供更高解析度，則在某個位置中有高的點密度)，則可使用加權來優先化某些點的值。該等值可基於例如使用者輸入進行優先化。此加權可能在對工作週期提供最小平方迴歸解法時產生影響。當某個位置有較高點密度時，可能會導致“過度擬合”情況。術語“過度擬合”是指當感測器陣列校準A-矩陣 [Acal ]中有多於溫度區域的點時。該方法可在2528結束。
執行上述方法之後，將利用所收集之數據及每一重複及製備配方之對應資訊所產生的TDMS檔案加以收集，所確定的A-矩陣(或複數A-矩陣)可加以驗證。此可包括將一或更多A-矩陣加載至校準/求解模組2401。製備配方係於溫度模式中操作時如上所述地運行，其中製程腔室及/或基板支座的溫度被設定為預定溫度(例如50℃)。接著，校準/求解模組2401如上所述地等待一預定時間段(例如60分鐘)。爾後，TC基板按基板流程順序一次一個地裝載至站中，以檢測溫度。若數據點(即測量的溫度)在預定溫度之預定範圍內(例如，±0.5˚C)，則一或更多A-矩陣係受到驗證。若數據點在預定溫度之預定範圍外(例如，±0.5˚C)，則重複圖25的校準製程及/或可報告校準錯誤。
圖27示出示例性靈敏度校準方法。此方法可在執行圖25之方法後及/或產生A-矩陣後執行。以下操作可反覆地執行。以下操作可透過溫度控制器162及/或校準/求解模組2401來執行。
該方法可在2700開始。在2702，將預定配方及目標基板流程要求加載至例如溫度控制器162中。配方可包括例如物種、壓力、流速等。配方可包括其他參數，例如時間值、溫度等。目標基板流程要求可能指多組的站將被校準的順序，其對應於一或更多目標基板放置在站中以獲得與目標基板及站相關之靈敏度校準值的順序。例如，對於四站模組，兩站可為用於此方法之第一重複的目標站，而其他兩站可為用於此方法之第二重複的目標站。在每次重複期間，分別為目標站收集校準值組。所述之加載可包括如上所述從使用者或網路裝置之目標輪廓的接收。
在2704，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401將製程腔室及基板支座設定為預定初始溫度。此可包括設定溫度控制元件之預定初始功率參數；以及基板支座之冷卻劑溫度、壓力及流速。
在2706，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可(i)根據第一或下一製備配方來運行製程腔室達至少一預定時間段，以獲得穩態，以及(ii) 初始化一或更多控制器(若尚未完成)。第一製備配方可與用於將製程腔室及基板支座設定為預定初始溫度之配方相同或不同。此可包括增加基板支座之一或更多區域的溫度。下表2提供透過重複此方法實施之一系列製備配方的示例。在第一重複期間，初始條件可為未知，且第一製備配方可能標識為S0，其具有在2509實施之W1分鐘的等待時間段。在下一重複期間，初始條件是已知且與製備配方S0(或最後執行的製備配方)相關或稱為製備配方S0，並實施下一製備配方。初始條件可指製程腔室及基板支座的溫度以及因實施最後製備配方而導致之製程腔室及基板支座的其他狀態。
初始條件 製備配方 等待時間段
未知/任意 S0 W1分鐘
S0 S1 W1分鐘
S1 S2 W2分鐘
S2 S3 W3分鐘
S3 S4 W4分鐘
S4 S5 W5分鐘
S5 S6 W6分鐘
S6 S7 W7分鐘
S7 S8 W8分鐘
S8 S9 W9分鐘
S9 S10 W10分鐘
[表2]
在2708，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401確定製程腔室及基板支架(或基板支座的頂板)的溫度是否大於或等於預定溫度(例如，預定初始溫度)。若是，則執行操作2709。
在2709，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401確定是否已達到穩態條件。此可包括例如確定第一預定時間段是否已經過去及/或製程腔室及基板支座的溫度是否已穩定達第一預定時間段(例如10-60分鐘)。第一預定(或等待)時間段係用於效率目的。此允許執行與每一配方相關之校準，並等待足夠長的時間以使此方法之每次重複達到穩態。透過得知初始條件(或與最後製備配方相關的條件)及新條件(或與當前製備配方相關的條件)，用以達到穩態的時間量可藉由溫度控制器162及/或校準/求解模組2401來確定。可基於所確定之達到穩態的時間量來確定第一預定時段。可基於初始及新條件來設定等待時間。等待時間可能增加，例如，若失去對一或更多溫度控制元件的電源、運行錯誤配方、實驗進行失敗及/或檢測到其他故障。等待時間可能會增加一段安全的時間(例如60分鐘)。
在2710，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可對製程腔室內之化學物質(或物種)充電。在2712，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可確定哪些目標站得以確定靈敏度值。
在2714，將空白基板裝載至相應目標站中及製程腔室之相應基板支座上。虛擬基板可裝載至非目標站中。若有此方法之第二或更多重複，且在執行此操作之前有基板放置於站中，則每一先前裝載的基板可(i)從製程腔室中移出，並用另一基板替換，或者ii)移至另一站。零個或更多站可能為非目標站。若虛擬晶圓未裝載於非目標站中，則執行驗證以確定每站之搬運順序與預定搬運順序匹配。該驗證可包括確定空白及虛擬基板是否具有 : 正確的運行路徑、軌跡及放置；正確的持溫時間(soak time)；在各個站內正確的角位置；及/或正確的裝載順序。
執行空白基板在對應基板支座上的自動置中。空白基板可包括凹痕或其他參考點。記錄參考點的位置，以指示站中空白基板的角位置。可將空白基板的位置及方位、空白基板的ID、對應基板支座的ID、對應站的ID、以及製程腔室的ID儲存於記憶體中，並鏈接置操作2716及2720期間所收集的數據。
在2716，計量裝置504可執行預掃描，並進行空白基板的物理臨界尺寸測量及/或其他測量，以提供第一測量數據。第一測量數據可包括橢圓偏振數據。
在2718，可針對每一站運行預定目標製程。此可為如上所述之修整或沉積製程。該目標製程可在所有站或站的子集上運行。在一實施例中，目標製程在所有站上運行，直到確定站之間有一致性，或前後站之間有一致性。目標製程可在兩個或更多站上同時運行。
在2719，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可等待與當前配方相關之一預定時間段，等待時間段的示例示於表2中。等待時間可能增加，例如，若失去對一或更個溫度控制元件的電源、運行錯誤的配方、實驗進行失敗及/或檢測到故障。等待時間可能會增加一段安全的時間(例如60分鐘)。
在2720，計量裝置504可執行後掃描，並進行空白基板之物理臨界尺寸測量及/或其他測量，以提供可與第一測量數據相比較的第二測量數據。第二測量數據可包括橢圓偏振數據。
在2722，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可輸出及/或儲存所收集之第一測量數據及第二測量數據以及對應資訊，例如，TDMS檔案。第一及第二測量數據以及對應資訊可儲存於記憶體中，其可被溫度控制器162及校準/求解模組2401取得。
在2724，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401可確定是否有另一組之一或更多目標站將使用當前配方進行處理。若是，則可執行操作2714，否則執行操作2726。
在2728，抽空製程腔室。在2730，空白及虛擬基板從製程腔室移開。可在操作2730之後執行操作2706。
每站評估之基板數量可小於或等於此方法之重複數，其取決於每次重複期間作為目標(或測試)的站數。每站評估之基板數量可等於配方的數量。
在2726，溫度控制器162及/或校準/求解模組2401確定是否將對另一配方執行校準。若是，則可執行操作2728，否則執行操作2732。
在2732，校準/求解模組2401可基於所收集的計量數據(第一及第二測量數據)及其他資訊(其包括及/或鏈接至基板的位置及方位)，來確定一或更多包括用於空白基板之靈敏度校準值的S-矩陣。作為示例，可使用方程式7來確定基板之S-矩陣及該等站之其中一者，其中DTC 是指修整或沉積製程所導致之目標臨界尺寸(例如，層厚度或特徵部深度或寬度)，ΔParametersubstrate 是基板參數的變化(例如，臨界尺寸的變化)，Tsubstrate 是基板溫度，而 ΔTsubstrate 是基板溫度的變化。
Figure 02_image005
(7) 該方法可在2734結束。基板參數的變化ΔParametersubstrate 可等於第一與第二測量數據之對應值之間的差，例如，基板之特徵部尺寸的第一測量值與在2718運行目標製程後之基板之特徵部尺寸的第二測量值之間的差。溫度變化ΔTsubstrate 可指在運行目標製程前之特徵部(或基板支座之對應部分)的溫度以及目標製程後之特徵部(或基板支座之對應部分)的溫度。
圖25及27之上述操作旨在作為說明性示例。取決於應用，可按序地、同步地、同時地、連續地在重疊時間段期間或以不同順序執行操作。又，取決於事件之實施及/或次序，可能不執行或跳過任何操作。
上述方法提供用於評估穩態基板溫度作為輸入(例如基板支座之溫度控制元件的功率位準、電流位準、電壓、工作週期等)之函數的示例實施方式。利用由S-矩陣提供且用於製程調修以控制例如基板的膜厚及/或其他溫度靈敏參數之靈敏度模型，對穩態基板溫度與製程結果取相關性。監測及/或估測基板各處(或內部)之溫度，並將其用於精確調修基板的溫度。此包括使用A-矩陣所提供的溫度模型。溫度模型的校準數據係使用TC基板來收集。校準數據可提供至控制器(例如，溫度控制器162)及/或校準模組522，其接著可對所測量的溫度數據相對於對應輸入執行線性回歸，以提供A-矩陣，因而提供溫度模型。
接著，求解模組520可基於任何給定輸入之A-矩陣及/或溫度模型，來估測處理期間的基板溫度。作為替代方案，溫度模型可加以反轉，以基於所提供或目標基板溫度來確定建議的製程輸入值(例如，基板支座之溫度控制元件的功率位準、電流位準、電壓、工作週期等)。在一實施例中，調修係藉由提供特定溫度或輸入參數輪廓的使用者及提供包括溫度控制元件參數、基板溫度或基板支座溫度之最佳擬合解的控制器來執行。在輪廓調修模式中，計算特定製程之靈敏度輪廓，且使用者提供所要求之基板的膜特性輪廓(例如，厚度輪廓)。求解模組520將靈敏度模型及溫度模型兩者反轉，以計算最佳擬合溫度控制元件輸入輪廓，以滿足所要求之膜特性輪廓。
所揭示之求解模組520的使用減少製程開發時間，並使基於演算法之硬體及製程微調得以校正工具間及站間的變化。微調係關於基板臨界尺寸輪廓，例如，將膜厚度微調至±3Å。此微調節省了製程時間，並省去需要製程工程師在眾多基板上執行試錯製程來尋找提供最佳溫度輪廓以滿足製程要求之最佳溫度控制元件輸入。此可節省時間及資源，以找到最佳的溫度控制元件輸入。微調亦節省了與在每一站及製程腔室中複製試錯製程相關的時間及資源，因為可輕易地確定每一站及製程腔室之最佳溫度控制元件輸入。基板溫度模型可用於 : 使多站及製程腔室各處之目標基板溫度相匹配；對工具間之變化性施予校正；並快速調修可能需要不同膜特性輪廓之新基板製程層。
上所述在本質上僅用以說明且絕非意欲限制本揭示內容、其應用、或使用。本揭示內容的廣泛教示可以多種方式加以執行。因此，雖然本揭示內容包含特殊示例，但本揭示內容之真實範圍應不被如此限制，因為其他的變化將在研讀圖式、說明書及以下申請專利範圍後變得顯而易見。應理解方法中之一或更多步驟可以不同順序(或同時)加以執行而不改變本發明之原理。此外，雖然各個實施例係如上所述為具有某些特徵，但關於本揭示內容之任何實施例描述的此等特徵中之任何一或更多者可結合任何其他實施例的特徵加以執行，即使並未明確描述該結合。換句話說，描述的實施例並非互斥，且一或更多實施例彼此的置換仍在此揭示內容的範圍內。
元件之間(例如 : 模組、電路元件、半導體層等之間)的空間及功能關係是使用諸多術語加以描述，包含 :「連接」、「接合」、「耦接」、「相鄰」、「旁邊」、「在上方」、「上方」、「下方」、及「設置」。當於上述揭示內容中描述第一與第二元件之間的關係時，除非明確描述為「直接」，否則該關係可為沒有其他中介元件存在於該第一與第二元件之間的直接關係，但亦可為有一或更多中介元件(空間地或功能地)存在於該第一與第二元件之間的間接關係。如本文中所使用，片語「A、B、及C之至少一者」應被理解為意指使用非排他邏輯「或」之邏輯(A或B或C)，且不應理解為意指「A之至少一者、B之至少一者、及C之至少一者」。
在某些實施態樣中，控制器為系統之一部分，其可為上述示例之一部分。此等系統可包括半導體處理設備，而其包含一處理工具或複數工具、一腔室或複數腔室、一處理平台或複數平台、及/或特定處理構件(晶圓座、氣流系統等)。該些系統可與電子設備整合，以控制半導體晶圓或基板處理前、處理期間及處理後之操作。此等電子設備可指「控制器」，且可控制該系統或複數系統之諸多構件或次部件。決定於處理需求及/或系統類型之控制器可加以程式化，以控制本文所揭示之任何製程，包括處理氣體之傳送、溫度設定(如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、射頻匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體傳送設定、位置及操作設定、晶圓轉移(進出與特定系統相連接或相接合之工具及其他轉移工具、及/或裝載室)。
廣泛地講，控制器可定義為具有用以接收指令、發佈指令、控制操作、啟動清洗操作、啟動終點量測以及類似者之諸多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含：儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP，digital signal processor)、定義為特殊應用積體電路(ASIC，application specific integrated circuit)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以不同的單獨設定(或程式檔案)之形式而傳送至控制器或系統的指令，該單獨設定(或程式檔案)為實行(半導體晶圓上，或針對半導體晶圓，或對系統之)特定的製程而定義操作參數。在一些實施例中，操作參數可為由製程工程師為了在一或更多以下者的製造期間實現一或更多處理步驟而定義之配方的一部分：層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒。
在一些實施態樣中，控制器可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他網路的方式接至系統、或其組合。舉例而言，控制器可在能容許遠端存取晶圓處理之「雲端」或廠房主機電腦系統的全部、或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造操作的目前進度、檢查過去製造操作的歷史、自複數的製造操作而檢查其趨勢或效能度量，以改變目前處理的參數、設定目前處理之後的處理步驟、或開始新的製程。在一些示例中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路而提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含能夠進行參數及/或設定的輸入或程式設計之使用者介面，接著該參數及/或設定可自遠端電腦傳送至系統。在一些示例中，控制器接收數據形式指令，該指令為即將於一或更多操作期間進行之每一處理步驟指定參數。應當理解，參數可特定針對待執行之製程類型、及控制器與之接合或加以控制之工具類型。因此，如上所述，控制器可為分散式，例如藉由包含以網路方式接在一起、且朝向共同目的(例如，本文所描述之製程及控制)運作之一或更多分離的控制器。用於此目的之分散式控制器舉例為，腔室上與位於遠端的一或更多積體電路(例如，於平臺水平處、或作為遠端電腦的一部分)進行通訊的一或更多積體電路，兩者相結合以控制腔室上的製程。
在本申請案中，包含下列定義，用語「模組(module)」或用語「控制器(controller)」可利用用語「電路(circuit)」替換。用語「模組」可意指以下者其中的一部分或包含以下者：特定應用積體電路(ASIC)；數位、類比、或混合數位/類比之離散電路；數位、類比、或混合數位/類比之離散電路； 組合邏輯電路；場可程式化閘陣列(FPGA)；執行程式碼的處理器電路(共用、專用、或群組)；記憶體電路(共用、專用、或群組)，其儲存藉由處理器電路執行的程式碼；其他適合硬體元件，其提供已描述的功能；或以上部分或所有之組合物，例如系統單晶片(system-on-chip)。
模組可包含一或多個介面電路，在部分示例中，介面電路可包含有線或無線介面，其連接著區域網路(LAN)、網際網路、廣域網路(WAN)或其結合。本揭露的任何既定模組的機能可分配到經由介面電路連接的多個模組之中。例如，多個模組可容許負載平衡。在另一示例中，伺服(也被稱為遠端或雲端)模組可代表客戶端模組完成部分機能。
用語程式碼，如上面所用，可以包含軟體、韌體及/或微代碼，並且可以指程式、常式、函數、類別、資料結構及/或物件。用語共享處理器電路包含自多模組執行部分或所有程式碼之單一處理器電路。用語群組處理器電路包含處理器電路，其與附加處理器電路組合，自一或更多模組執行部分或所有程式碼。 參照多處理器電路包含離散晶粒上的多處理器電路、單晶粒上的多處理器電路、單一處理器電路的多核心、單一處理器電路的多線程或其結合。用語共享記憶體電路包含單記憶體電路，其用於儲存來自多個模組的部分或全部程式碼。 用語群組記憶體電路包含記憶體電路，其與附加記憶體組合，儲存自一或多個模組之部分或全部程式碼。
用語記憶體電路為用語電腦可讀取媒體之子集合。如本文所用，用語電腦可讀取媒體，不包含經由媒介(例如在載波上)傳導的短暫電性或電磁訊號；因此用語電腦可讀取媒體可為有形且非暫態。非暫態、有形之電腦可讀取媒體的非限制示例為非揮發性記憶體電路(nonvolatile memory)(例如，快閃記憶體電路、可抹除可程式化唯讀記憶體電路或是遮罩唯讀記憶體電路)、揮發性記憶體電路(例如，靜態隨機存取記憶體電路或是動態隨機存取記憶體電路)、磁性儲存媒體(例如，類比或數位磁帶或是硬式磁碟機)及光學儲存媒體(例如，CD、DVD或是藍光光碟)。
在此申請案描述之設備以及方法可部分或完全藉由組構一般用途電腦而建立的專門用途電腦實施，以執行在電腦程式中包含的一或更多特定函數。上述之功能方塊、流程圖元件、及其他元件作為軟體說規格，其可藉由所屬技術領域中具有通常知識者或程式設計師轉譯成電腦程式。
電腦程式包含處理器可執行的指令，其儲存在至少一個非暫態、有形之電腦可讀取媒體上。電腦程式亦可包含或依賴儲存的資料。電腦程式可包含與專門用途電腦之硬體互動的基本輸入/輸出系統(BIOS)、與專門用途電腦之特定裝置互動的裝置驅動器、一或更多作業系統、使用者應用軟體、背景服務、背景應用軟體等。
電腦程式應包含：(i) 待解析的描述性文字，例如HTML(超文字標記語言)、XML(可延伸標示語言)、或JSON（JavaScript物件表示法），(ii)組合語言碼，(iii) 由編譯器自原始碼產生之物件程式碼，(iv)供轉譯器執行的原始碼，(v) 供即時編譯器(just-in-time compiler)執行及編譯之原始碼等。僅如示例，原始碼可利用自以下語言之語法撰寫，該等語言包含C、C++, C#, C物件導向語言(Objective C)、Swift 、Haskel、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5(超文件標示語言第5版)、Ada、ASP (主動伺服頁面) 、PHP(PHP : 超文本預處理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK及Python®。
示例性系統可包含，但不限於，電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉清洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜角緣部蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積（PVD）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD）腔室或模組、原子層沉積（ALD）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE）腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、及可在半導體晶圓的製造及/或加工中相關聯的、或使用的任何其他半導體處理系統。
如上所述，取決於待藉由工具而執行之製程步驟或複數步驟，控制器可與半導體製造工廠中的一或更多以下者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、叢集工具、其他工具介面、鄰近的工具、相鄰的工具、遍及工廠而分布的工具、主電腦、另一控制器、或材料輸送中使用之工具，該材料輸送中使用之工具攜帶晶圓容器往返工具位置及/或裝載埠。
100:基板處理系統 104:基板支座 108:處理腔室 112:基板 120:氣體輸送系統 122-1:氣體源 122-2:氣體源 122-N:氣體源 124-1:閥 124-2:閥 124-N:閥 126-1:質量流量控制器 126-2:質量流量控制器 126-N:質量流量控制器 128:歧管 140:噴射器噴淋頭 150:溫度控制系統 160:溫度控制元件（電阻加熱器） 161:溫度檢測器 162:溫度控制器 164:冷卻劑通道 168:流體儲存器 170:泵 178:閥 180:泵 182:控制器 190:機器人 192:裝載室 200:基板 204:硬遮罩層 208:芯層 212:芯層 216:芯層 220:遮罩 224:心軸 228:間隔層 232:側壁部分 236:心軸 240:間隔層 244:側壁部分 248:心軸 300:芯層 304:心軸 308:間隔層 312:側壁部分 400:基板 401:區域 403:區域 404:徑向線 405:區域 407:區域 408:區域 409:區域 412:邊緣 416:弧線 500:使用者介面 502:主機控制器 504:計量裝置 506:記憶體 520:求解模組 522:校準模組 524:操作參數模組 530:目標值 531:測量值 532:製程參數記錄 534:校準庫 536:溫度校準值 538:靈敏度校準值 600:基線圖 602:圖 604:圖 700:目標厚度輪廓 701:區域 702:目標溫度輪廓 703:區域 705:區域 707:區域 709:區域 711:區域 713:區域 715:區域 717:區域 719:區域 721:區域 723:區域 725:區域 800:校正溫度輪廓 802:校正溫度輪廓 804:校正溫度輪廓 806:校正溫度輪廓 810:站 812:站 814:站 816:站 820:區域 822:區域 824:區域 826:區域 828:區域 830:區域 832:區域 834:區域 836:區域 838:區域 840:區域 842:區域 844:區域 848:區域 850:區域 852:區域 900:步驟 902:步驟 904:步驟 905:步驟 906:步驟 908:步驟 910:步驟 912:步驟 914:步驟 916:步驟 917:步驟 918:步驟 920:步驟 922:步驟 924:步驟 926:步驟 1000:上範圍曲線 1002:目標曲線 1004:下範圍曲線 1100:步驟 1102:步驟 1104:步驟 1106:步驟 1108:步驟 1110:步驟 1112:步驟 1114:步驟 1116:步驟 1118:步驟 1120:步驟 1122:步驟 1200:步驟 1202:步驟 1204:步驟 1206:步驟 1208:步驟 1210:步驟 1212:步驟 1214:步驟 1216:步驟 1218:步驟 1220:步驟 1222:步驟 1300:基線溫度輪廓圖 1302:區域 1304:區域 1306:區域 1308:區域 1310:區域 1312:區域 1400:基線沉積臨界尺寸輪廓圖 1402:區域 1404:區域 1406:區域 1500:目標沉積輪廓圖 1502:區域 1504:區域 1506:區域 1508:區域 1510:區域 1512:區域 1700:目標溫度輪廓圖 1702:區域 1704:區域 1706:區域 1708:區域 1710:區域 1712:區域 1800:基板支座 1802:中心區域 1804:內中半徑區域 1806-1:外中半徑區域 1806-2:外中半徑區域 1806-3:外中半徑區域 1806-4:外中半徑區域 1808-1:外邊緣區域 1808-2:外邊緣區域 1808-3:外邊緣區域 1808-4:外邊緣區域 1810:第二外邊緣區域 2200:步驟 2202:步驟 2204:步驟 2206:步驟 2208:步驟 2210:步驟 2212:步驟 2214:步驟 2216:步驟 2218:步驟 2300:步驟 2302:步驟 2304:步驟 2306:步驟 2308:步驟 2310:步驟 2312:步驟 2314:步驟 2316:步驟 2320:步驟 2322:步驟 2324:步驟 2326:步驟 2328:步驟 2400:校準及處理系統 2401:校準/求解模組 2402:驅動控制器 2404:多區基板支座 2406:溫度感測器 2410:熱電偶基板 2420:反饋迴路 2422:反饋迴路 2424:反饋迴路 2500:步驟 2502:步驟 2504:步驟 2506:步驟 2508:步驟 2509:步驟 2510:步驟 2511:步驟 2512:步驟 2513:步驟 2514:步驟 2516:步驟 2518:步驟 2520:步驟 2522:步驟 2524:步驟 2526:步驟 2528:步驟 A1:區域 A2:區域 A3:區域 A4:區域 A5:區域 A6:區域 A7:區域 A8:區域 A9:區域 A10:區域 A11:區域 2700:步驟 2702:步驟 2704:步驟 2706:步驟 2708:步驟 2709:步驟 2710:步驟 2712:步驟 2714:步驟 2716:步驟 2718:步驟 2719:步驟 2720:步驟 2722:步驟 2724:步驟 2726:步驟 2728:步驟 2730:步驟 2732:步驟 2734:步驟 L:線寬 S1:空間 S2:空間 CD1:臨界尺寸 CD2:臨界尺寸 CD3:臨界尺寸
透過詳細描述及隨附圖式，將變得更加全面理解本發明，其中 :
圖1是根據本揭露內容實施例之包括溫度控制系統之基板處理系統示例的功能方塊圖；
圖2A至2K示出雙重圖案化原子層沉積製程之示例；
圖3A至3D示出自對準雙重圖案化製程之示例修整步驟；
圖4示出基板之表面上蝕刻量的徑向及方位角不均勻性示例；
圖5是圖1之溫度控制系統的功能方塊圖；
圖6是根據本揭露內容實施例之包含有說明X軸及Y軸調修之調修圖的調修圖；
圖7A是根據本揭露內容實施例之基板的示例目標厚度輪廓；
圖7B是根據本揭露內容實施例之基板的示例目標溫度輪廓；
圖8示出相應站中基板的示例校正溫度輪廓，其顯示修整及沉積期間之工具上加工品；
圖9示出根據本揭露內容實施例之修整及沈積控制方法；
圖10A是根據本揭露內容實施例之顯影檢測後(ADI)相對基板半徑圖的示例；
圖10B是根據本揭露內容實施例之顯影修整後(ADT) 相對基板半徑圖的示例；
圖10C是根據本揭露內容實施例之間隔物沉積後(ASD) 相對基板半徑圖的示例；
圖11示出根據本揭露內容實施例之修整校準方法；
圖12示出根據本揭露內容實施例之沉積校準方法；
圖13是根據本揭露內容實施例之示例基線溫度輪廓圖；
圖14是根據本發明實施例之示例基線沉積輪輪廓圖；
圖15是根據本揭露內容實施例之示例目標沉積輪廓圖；
圖16是根據本發明實施例之厚度差相對溫度變化的示例靈敏度圖；
圖17是根據本發明實施例之示例目標溫度輪廓圖；
圖18是包括11個加熱器區之基板支座的示例俯視圖；
圖19是包括7個加熱器區之基板支座的示例俯視圖；
圖20是包括6個加熱器區之基板支座的示例俯視圖；
圖21是包括4個同心加熱器區之基板支座的示例俯視圖；
圖22示出用於基板支座之溫度校準方法；
圖23示出用於基板支座之另一溫度校準方法；
圖24是根據本發明實施例之示例校準及處理系統的功能方塊圖；
圖25示出根據本發明實施例之示例溫度校準方法；
圖26A-J是在圖25之溫度校準方法期間所收集之溫度分佈輪廓圖的示例；以及
圖27示出根據本發明實施例之示例靈敏度校準方法。
於圖式中，可重複使用元件符號，以標示相似及/或相同元件。
500:使用者介面
502:主機控制器
504:計量裝置
506:記憶體
520:求解模組
522:校準模組
524:操作參數模組
530:目標值
531:測量值
532:製程參數記錄
534:校準庫
536:溫度校準值
538:靈敏度校準值

Claims (36)

  1. 一種基板處理系統，包括 : 一基板支座，其配置成支撐一第一基板並包括複數溫度控制元件； 一記憶體，其配置成儲存用於該複數溫度控制元件之溫度校準值及靈敏度校準值； 一校準模組，其配置成在該複數溫度控制元件之校準期間執行以下至少一者： 一第一校準製程，用以確定該等溫度校準值，或 一第二校準製程，用以確定該等靈敏度校準值，其中該等靈敏度校準值進行以下至少一者：將修整量關聯至溫度變化，或將沉積量關聯至溫度變化； 一操作參數模組，其配置成基於該等溫度校準值及該等靈敏度校準值來確定用於該複數溫度控制元件之複數操作參數；以及 一求解模組，其配置成在該複數溫度控制元件之該校準後，基於該複數操作參數而於修整步驟或沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  2. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該校準模組係配置成在該複數溫度控制元件之該校準期間執行該第一校準製程及該第二校準製程。
  3. 如請求項1所述之基板處理系統，其中 : 該基板支座包括複數溫度受控區；以及 該複數溫度受控區之每一者包含該複數溫度控制元件之一或更多者。
  4. 如請求項3所述之基板處理系統，其中該求解模組配置成執行該複數溫度受控區之每一者的開迴路或閉迴路控制之至少一者。
  5. 如請求項3所述之基板處理系統，其中該複數溫度受控區或該複數溫度控制元件之至少一者係以開迴路或閉迴路實施。
  6. 如請求項3所述之基板處理系統，其中該求解模組配置成執行該複數溫度控制元件之開迴路或閉迴路控制之至少一者。
  7. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該第一校準製程包含 : 以一預定量調整該複數溫度控制元件之一參數； 確定響應於經調整參數之該第一基板或基板支座之溫度變化；以及 基於該預定量及所確定的溫度變化，產生該等溫度校準值。
  8. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該第二校準製程包含 : 確定一第二基板之一基線臨界尺寸輪廓，其係由於該複數溫度控制元件處於在該第二基板上所執行之修整操作的第一設定而提供； 將該複數溫度控制元件之至少一者的一參數由該等第一設定之一者調整至一第二設定； 於一第三基板上執行該修整操作； 測量該第三基板之一修整後臨界尺寸輪廓；以及 基於該基線臨界尺寸輪廓、該修整後臨界尺寸輪廓以及該等第一設定之該一者與該第二設定之間的差，來確定該等靈敏度校準值之一者。
  9. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該第二校準製程包含 : 確定一第二基板的一基線臨界尺寸輪廓，其係由於該複數溫度控制元件處於在該第二基板上所執行之沉積操作的第一設定而提供； 將該複數溫度控制元件之至少一者的一參數由該等第一設定之一者調整至一第二設定； 於一第三基板上執行該沉積操作； 測量該第三基板之一沉積後臨界尺寸輪廓；以及 基於該基線臨界尺寸輪廓、該沉積後臨界尺寸輪廓以及該等第一設定之一者與該第二設定之間的差，來確定該等靈敏度校準值之一者。
  10. 如請求項1所述之基板處理系統，更包括一使用者介面，其配置成接收一目標輪廓，其中該求解模組配置成基於該目標輪廓而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  11. 如請求項1所述之基板處理系統，其中 : 該操作參數模組配置成分析用於一預定製程之該等靈敏度校準值及參數變化性，以確定徑向調修參數；以及 該求解模組配置成基於該等徑向調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  12. 如請求項1所述之基板處理系統，其中 : 該操作參數模組配置成分析用於一預定製程之該等靈敏度校準值及方位角變化性，以確定方位角調修參數；以及 該求解模組配置成基於該等方位角調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  13. 如請求項1所述之基板處理系統，其中 : 該操作參數模組配置成 確定對應於該第一基板之一特徵部之臨界尺寸的複數值， 基於該複數值來確定修整值、預修整值及沉積值， 基於該等修整值、預修整值及沉積值來確定總修正值，以及 分析用於一預定製程之該等靈敏度校準值、參數變化性及該總修正值，以確定徑向調修參數；以及 該求解模組配置成基於該等徑向調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  14. 如請求項1所述之基板處理系統，其中 : 該操作參數模組配置成 確定臨界尺寸不平衡，以及 分析用於一預定製程之該等靈敏度校準值、參數變化性及該臨界尺寸不平衡，以確定徑向調修參數；以及 該求解模組配置成基於該等徑向調修參數而在該修整步驟或該沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  15. 一種基板處理系統，包括 : 一基板支座，其包括複數溫度控制元件； 一校準模組，其配置成 確定一第一基板的一基線臨界尺寸，其係由於該複數溫度控制元件之一者處於在該第一基板上所執行之修整操作的一第一設定而提供， 將該複數溫度控制元件之該一者的一參數由該第一設定調整至一第二設定， 於一第二基板上執行該修整操作， 測量該第二基板之一修整後臨界尺寸，以及 基於該基線臨界尺寸、該修整後臨界尺寸、以及該第一設定與該第二設定之間的差，來確定一第一靈敏度校準值；以及 一操作參數模組，其配置成基於該第一靈敏度校準值來確定用於該複數溫度控制元件之該一者之一第一操作參數；以及 一求解模組，其配置成在該複數溫度控制元件之該一者之該校準後，基於該操作參數而在修整步驟期間控制該複數溫度控制元件之該一者之操作。
  16. 如請求項15所述之基板處理系統，其中 : 該校準模組配置成 確定該第一基板的基線臨界尺寸輪廓，其係由於該複數溫度控制元件處於在該第一基板上所執行之該修整操作的第一設定而提供，其中該基線臨界尺寸輪廓包含該基線臨界尺寸，且其中該等第一設定包含該複數溫度控制元件之該一者之該第一設定， 在一第二基板上執行該修整操作後，測量該第二基板之一修整後臨界尺寸輪廓，其中該修整後臨界尺寸輪廓包含該修整後臨界尺寸，以及 基於該基線臨界尺寸輪廓、該修整後臨界尺寸輪廓、及該等第一設定之該一者與該第二設定之間的差，來確定一或更多靈敏度校準值，其中該一或更多靈敏度校準值包含該第一靈敏度校準值；以及 該操作參數模組配置成基於該一或更多靈敏度校準值以確定用於該複數溫度控制元件之一或更多操作參數，其中該一或更多操作參數包含該第一操作參數；以及 該求解模組配置成在該複數溫度控制元件之該校準後，基於該一或更多操作參數而在修整步驟期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  17. 如請求項15所述之基板處理系統，其中該校準模組配置成 : 針對該複數溫度控制元件之該一者確定該基線臨界尺寸與該修整後臨界尺寸之間的第一差； 確定該第一設定與該第二設定之間的第二差；以及 基於該第一差及該第二差來確定針對該複數溫度控制元件之該一者的該靈敏度校準值。
  18. 如請求項15所述之基板處理系統，其中該操作參數模組配置成 : 接收一目標臨界尺寸； 計算該目標臨界尺寸與該基線臨界尺寸及該修整後臨界尺寸之至少一者之間的差；以及 基於該差，確定該複數溫度控制元件之該一者的溫度設定，以達到該目標臨界尺寸。
  19. 如請求項15所述之基板處理系統，其中 : 該操作參數模組配置成 接收一目標修整臨界尺寸， 計算該目標修整臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該修整後臨界尺寸之至少一者之間的差， 基於該靈敏度校準值、及該目標修整臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該修整後臨界尺寸之至少一者之間的差來確定溫度設定，以達到該目標修整臨界尺寸；以及 該求解模組配置成在該複數溫度控制元件之該一者之該校準後，基於該溫度設定而在修整步驟期間控制該複數溫度控制元件之該一者的操作。
  20. 一種基板處理系統，包括 : 一基板支座，其包括複數溫度控制元件； 一校準模組，其配置成 確定一第一基板的一基線臨界尺寸，其係由於該複數溫度控制元件之一者處於在該第一基板上所執行之沉積操作的一第一設定而提供， 將該複數溫度控制元件之該一者的一參數由該第一設定調整至一第二設定， 於一第二基板上執行該沉積操作， 測量該第二基板之一沉積後臨界尺寸，以及 基於該基線臨界尺寸、該沉積後臨界尺寸、以及該第一設定與該第二設定之間的差，來確定一第一靈敏度校準值；以及 一操作參數模組，其配置成基於該第一靈敏度校準值來確定用於該複數溫度控制元件之該一者之一第一操作參數；以及 一求解模組，其配置成在該複數溫度控制元件之該一者之該校準後，基於該第一操作參數而在沉積步驟期間控制該複數溫度控制元件之該一者之操作。
  21. 如請求項20所述之基板處理系統，其中 : 該校準模組配置成 確定該第一基板的一基線臨界尺寸輪廓，其係由於該複數溫度控制元件處於在該第一基板上所執行之該沉積操作的第一設定而提供，其中該基線臨界尺寸輪廓包含該基線臨界尺寸，且其中該等第一設定包含該複數溫度控制元件之該一者之該第一設定， 在一第二基板上執行該沉積操作後，測量針對該第二基板測量之一沉積後臨界尺寸輪廓，其中該沉積後臨界尺寸輪廓包含該沉積後臨界尺寸，以及 基於該基線臨界尺寸輪廓、該沉積後臨界尺寸輪廓及該等第一設定之該一者與該第二設定之間的差，來確定一或更多靈敏度校準值，其中該一或更多靈敏度校準值包含該第一靈敏度校準值；以及 該操作參數模組配置成基於該一或更多靈敏度校準值以確定用於該複數溫度控制元件之一或更多操作參數，其中該一或更多操作參數包含該第一操作參數；以及 該求解模組配置成在該複數溫度控制元件之該校準後，基於該一或更多操作參數而在沉積步驟期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  22. 如請求項20所述之基板處理系統，其中該校準模組配置成 : 針對該複數溫度控制元件之該一者確定該基線臨界尺寸與該沉積後臨界尺寸之間的第一差； 確定該第一設定與該第二設定之間的第二差；以及 基於該第一差及該第二差來確定針對該複數溫度控制元件之該一者的該靈敏度校準值。
  23. 如請求項20所述之基板處理系統，其中該操作參數模組配置成 : 接收一目標臨界尺寸； 計算該目標臨界尺寸與該基線臨界尺寸及該沉積後臨界尺寸之至少一者之間的差；以及 基於該差，確定該複數溫度控制元件之該一者的溫度設定，以達到該目標臨界尺寸。
  24. 如請求項20所述之基板處理系統，其中 : 該操作參數模組配置成 接收一目標沉積臨界尺寸， 計算該目標沉積臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該沉積後臨界尺寸之至少一者之間的差， 基於該靈敏度校準值、及介於該目標沉積臨界尺寸與該基線臨界尺寸或該沉積後臨界尺寸之至少一者之間的差來確定溫度設定，以達到該目標沉積臨界尺寸；以及 該求解模組配置成在該複數溫度控制元件之該一者之該校準後，基於該溫度設定而在沉積步驟期間控制該複數溫度控制元件之該一者的操作。
  25. 一種基板處理系統，包括 : 一製程腔室，其包括複數站，其中該複數站之每一者具有一相應基板支座，且其中該基板支座包括複數溫度控制元件； 一記憶體，其配置成儲存用於該複數溫度控制元件之溫度校準值；以及 一控制器，其配置成反覆地執行一校準製程，以校準該複數溫度控制元件，其中該校準製程之每一重複係針對該複數站之相應者並包含： 將該製程腔室及基板支座設定至一第一預定溫度， 根據複數配方之一者來運行該製程腔室， 等待直到該製程腔室中存在一穩態條件， 將一熱電偶基板裝載於該複數站之該相應者， 確定該熱電偶基板之溫度是否大於或等於一第二預定溫度， 在該熱電偶基板之該溫度大於或等於該第二預定溫度後等待一預定時段，以及 透過該熱電偶基板收集溫度數據， 其中該溫度控制器配置成 基於對該複數站所收集之該溫度數據，分別對該等站計算A-矩陣，其中該等A-矩陣包含該等溫度校準值，以及 基於該等A-矩陣而在修整步驟或沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  26. 如請求項25所述之基板處理系統，其中該控制器配置成 : 確定該複數站之該相應者中之該製程腔室或該基板支座的至少一者是否大於或等於該第一預定溫度； 若該複數站之該相應者中之該製程腔室或該基板支座的至少一者大於或等於該第一預定溫度，則確定是否存在該穩態條件；以及 若存在該穩態條件，將該熱電偶基板裝載於該複數站之該相應者中。
  27. 如請求項25所述之基板處理系統，其中對於該等重複每一者，該溫度控制器配置成將該熱電偶基板裝載於該複數站之一者，並將虛擬基板裝載於該複數站之其他者中。
  28. 如請求項25所述之基板處理系統，其中該控制器配置成將該複數站每一者之該收集到的溫度數據鏈接至該等重複每一者之該熱電偶基板之位置。
  29. 如請求項25所述之基板處理系統，其中該等A-矩陣每一者係針對該等基板支座之一者及該複數配方之一相應者。
  30. 如請求項25所述之基板處理系統，其中該控制器配置成基於以下來確定該等A-矩陣 : 在該製程腔室及基板支座設定為該第一預定溫度時所提供至該複數溫度控制元件之功率信號的初始工作週期； 針對當前配方而提供至該複數溫度控制元件之功率信號的目標工作週期； 該熱電偶基板或該等基板支座之初始溫度；以及 該熱電偶基板或該等基板支座之目標溫度。
  31. 如請求項25所述之基板處理系統，其中該控制器配置成基於對該熱電偶基板或該等基板支座之區域進行不同加權之加權矩陣以確定該等A-矩陣。
  32. 一種基板處理系統，包括 : 一製程腔室，其包括複數站，其中該複數站之每一者具有一相應基板支座，且其中該基板支座包括複數溫度控制元件； 一記憶體，其配置成儲存計量數據及靈敏度校準值，其中該等靈敏度校準值之每一者係基於一基板臨界尺寸及一對應溫度；以及 一控制器，其配置成反覆地執行一校準製程，以確定該等靈敏度校準值，其中該校準製程之每一重複係針對該複數站之相應者並包含 將該製程腔室及基板支座設定至一第一預定溫度， 根據複數配方之一者來運行該製程腔室， 等待直到該製程腔室中存在一穩態條件， 將一或更多空白基板分別裝載於該複數站之選定的一或更多者， 根據一目標製程來運行該製程腔室，以及 執行該一或更多空白基板之計量掃描，以獲得該計量數據， 其中該溫度控制器配置成 基於該校準製程之該等重複之計量數據，分別對該等站計算S-矩陣，其中該等S-矩陣包含該等靈敏度校準值，以及 基於該等S-矩陣而在修整步驟或沉積步驟之至少一者期間控制該複數溫度控制元件之操作。
  33. 如請求項32所述之基板處理系統，其中該控制器配置成在啟動該目標製程之該運行後等待一預定時段以執行該計量掃描。
  34. 如請求項32所述之基板處理系統，其中該控制器配置成 : 在啟動該目標製程之該運行後執行該計量掃描； 在啟動該目標製程之該運行前執行另一計量掃描以收集額外的計量數據；以及 基於該額外計量數據來計算該等S-矩陣。
  35. 如請求項32所述之基板處理系統，其中該等S-矩陣每一者係針對該等基板支座之一者及該複數配方之一相應者。
  36. 如請求項32所述之基板處理系統，其中對於該校準製程之該等重複每一者，該控制器將兩個或更多空白基板裝載於該複數站之相應者。
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