(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハのラインの臨界寸法を予め定められた許容可能な誤差の範囲内に制御するための方法であって、
前記半導体ウェハの表面上にハードマスクとして働く反射防止被覆を施した後にフォトリソグラフィプロセスを行なうステップと、
前記半導体ウェハに第１の処理ツールにて標準エッチングプロセスを行なうステップと、
前記標準エッチングプロセスによりエッチング処理された半導体ウェハのラインの臨界寸法を得るために前記標準エッチングプロセス後のラインの幅を測定するステップと、
前記臨界寸法として測定されたラインの幅が予め定められた臨界寸法の仕様内にあるかどうかの判断を行なうステップと、
前記臨界寸法として測定されたラインの幅が、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にあるという判断が行なわれるとエッチングプロセスを終了し、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にはないという判断が行なわれると第２の処理ツールにて前記半導体ウェハに二次的エッチングプロセスを行なうステップとを含み、前記二次的エッチングプロセスを行なうステップは、前記半導体ウェハの標準エッチングプロセスにおけるエッチング処理とは異なる少なくとも１つの局面で、エッチングプロセスを実施し、前記異なる少なくとも１つの局面は、プロセスガスの流量、プロセスの電力、プロセスの圧力、または、プロセスの温度の少なくとも１つであって、さらに
前記二次的エッチングプロセスを行なうステップは、半導体ウェハに前記標準エッチングプロセスで形成されたハードマスク下の被エッチング部材の側壁を、さらにエッチングする等方性エッチングプロセスを行なうステップを含む、方法。
【請求項２】
前記ラインの幅を測定するステップは、ポリシリコンゲートの臨界寸法を測定するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ラインの幅を測定するステップは、ポリシリコンラインの幅を測定するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記二次的エッチングプロセスを行なうステップは、
前記半導体ウェハに行なわれるべき臨界寸法の調整の量を決定するステップと、
前記二次的エッチングプロセスを制御するために、少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップとを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスのプロセスガスの流量を制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスのエッチング時間を制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスの電流レベルを制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスの圧力レベルを制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項４〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセス中に温度設定を制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項４〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
半導体ウェハのラインの臨界寸法を予め定められた許容可能な誤差の範囲内に制御するための装置であって、
前記半導体ウェハの表面上にハードマスクとして働く反射防止被覆を施した後にフォトリソグラフィプロセスを行なうフォトリソグラフィプロセスツールと、
前記フォトリソグラフィプロセスツールに結合されたフォトリソグラフィ測定ツールとを含み、前記フォトリソグラフィ測定ツールはフォトリソグラフィ測定データを取得することができ、前記装置はさらに、
前記半導体ウェハを前記フォトリソグラフィ測定ツールから受取ることのできる標準エッチング処理プロセスツールと、
前記標準エッチング処理プロセスツールに結合された標準エッチング処理測定ツールとを含み、前記標準エッチング処理測定ツールは半導体ウェハのラインの臨界寸法として測定したラインの幅を標準エッチング処理測定データとして取得し、前記装置はさらに、
前記半導体ウェハを前記標準エッチング処理測定ツールから受取ることのできる二次的エッチング処理ツールを含み、前記二次的エッチング処理ツールは、前記標準エッチング処理プロセスツールによるエッチング処理とは異なる少なくとも１つの局面を実施することができ、前記異なる少なくとも１つの局面は、プロセスガスの流量、プロセスの電力、プロセスの圧力、または、プロセスの温度の少なくとも１つであり、前記装置はさらに、
前記二次的エッチング処理ツールに結合された二次的エッチング処理測定ツールを含み、前記二次的エッチング処理測定ツールは二次的エッチング処理測定データを取得することができ、前記装置はさらに、
前記フォトリソグラフィ測定データ、前記標準エッチング処理測定データ、および前記二次的エッチング処理測定データのうちの少なくとも標準エッチング処理測定データを受取る制御アルゴリズムを含み、前記制御アルゴリズムは、前記フォトリソグラフィ測定ツール、前記標準エッチング処理プロセスツール、および前記二次的エッチング処理ツールのうちの少なくとも前記二次的エッチング処理ツールを制御し、
前記標準エッチング処理測定データが予め定められた臨界寸法の仕様内にあるかどうかの判断を行い、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にあるという判断が行なわれるとエッチングプロセスを終了し、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にはないという判断が行なわれると第２の処理ツールにて前記半導体ウェハに二次的エッチングプロセスを行なわせる制御を少なくとも含み、
前記二次的エッチング処理ツールは、半導体ウェハに標準エッチングプロセスで形成されたハードマスク下の被エッチング部材の側壁を、さらにエッチングするために、前記半導体ウェハに等方性エッチングプロセスを行なう、装置。
【請求項１１】
前記制御アルゴリズムは、プロセス制御システムに統合される、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセス制御システムは、高度プロセス制御フレームワークである、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
半導体ウェハのラインの臨界寸法を予め定められた許容可能な誤差の範囲内に制御するための装置であって、
前記半導体ウェハの表面上にハードマスクとして働く反射防止被覆を施した後にフォトリソグラフィプロセスを行なう手段と、
前記半導体ウェハに第１の処理ツールにて標準エッチングプロセスを行うための手段と、
前記標準エッチングプロセスによりエッチング処理された半導体ウェハのラインの臨界寸法を得るために前記標準エッチングプロセス後のラインの幅を測定するための手段と、
前記臨界寸法として測定されたラインの幅が予め定められた臨界寸法の仕様内にあるかどうかの判断を行なうための手段と、
前記臨界寸法として測定されたラインの幅が、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にあるという判断が行なわれるとエッチングプロセスを終了し、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にはないという判断が行なわれると前記半導体ウェハに二次的エッチングプロセスを行なうための手段とを含み、前記二次的エッチングプロセスは、前記半導体ウェハの標準エッチングプロセスにおけるエッチング処理とは異なる少なくとも１つの局面で、エッチングプロセスを実施するためのものであり、前記異なる少なくとも１つの局面は、プロセスガスの流量、プロセスの電力、プロセスの圧力、または、プロセスの温度の少なくとも１つであって、さらに
前記二次的エッチングプロセスは、前記半導体ウェハに前記標準エッチングプロセスで形成されたハードマスク下の被エッチング部材の側壁を、さらにエッチングする等方性エッチングプロセスを行なう処理を含む、装置。
【請求項１４】
ソフトウェアプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行すると、半導体ウェハのラインの臨界寸法を予め定められた許容可能な誤差の範囲内に制御するための方法を実施し、前記方法は、
前記半導体ウェハの表面上にハードマスクとして働く反射防止被覆を施した後にフォトリソグラフィプロセスを行なうステップと、
前記半導体ウェハに第１の処理ツールにて標準エッチングプロセスを行なうステップと、
前記標準エッチングプロセスによりエッチング処理された半導体ウェハのラインの臨界寸法を得るために前記標準エッチングプロセス後のラインの幅を測定するステップと、
前記臨界寸法として測定されたラインの幅が予め定められた臨界寸法の仕様内にあるかどうかの判断を行なうステップと、
前記臨界寸法として測定されたラインの幅が、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にあるという判断が行なわれるとエッチングプロセスを終了し、前記予め定められた臨界寸法の仕様内にはないという判断が行なわれると第２の処理ツールにて前記半導体ウェハに二次的エッチングプロセスを行なうステップとを含み、前記二次的エッチングプロセスを行なうステップは、前記半導体ウェハの標準エッチングプロセスにおけるエッチング処理とは異なる少なくとも１つの局面で、エッチングプロセスを実施し、前記異なる少なくとも１つの局面は、プロセスガスの流量、プロセスの電力、プロセスの圧力、または、プロセスの温度の少なくとも１つであって、さらに
前記二次的エッチングプロセスを行なうステップは、半導体ウェハに前記標準エッチングプロセスで形成されたハードマスク下の被エッチング部材の側壁を、さらにエッチングする等方性エッチングプロセスを行なうステップを含む、コンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１５】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記ラインの幅を測定するステップは、ポリシリコンゲートの臨界寸法を測定するステップをさらに含む、請求項１４に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１６】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記ラインの幅を測定するステップは、ポリシリコンラインの幅を測定するステップをさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１７】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記二次的エッチングプロセスを行なうステップは、
前記半導体ウェハに行なわれるべき臨界寸法の調整の量を決定するステップと、
前記二次的エッチングプロセスを制御するために、少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップとを含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１８】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスのプロセスガスの流量を制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項１７に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１９】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスのエッチング時間を制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項１７または１８に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項２０】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスの電流レベルを制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項２１】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセスの圧力レベルを制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項２２】
前記コンピュータが前記ソフトウェアプログラムを実行することで実施される方法において、前記少なくとも１つの制御入力信号を変更するステップは、前記二次的エッチングプロセス中に温度設定を制御する信号を変更するステップをさらに含む、請求項１７〜２１のいずれか１項に記載のコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、一般に、半導体製品の製造に関し、より特定的には、二次的エッチングプロセスを用いて半導体素子に臨界寸法の制御を行なうための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  製造産業における技術の急進展により、多くの新規で革新的な製造プロセスが生み出された。今日の製造プロセス、特に半導体製造プロセスは、多数の重要な工程を必要とする。これらのプロセス工程は、通常、極めて重要であるため、一般には微調整されて適切な製造制御を維持する、多くの入力を必要とする。【０００３】  半導体素子の製造は、多くの個別のプロセス工程を必要とし、半導体原材料からパッケージされた半導体素子を形成する。最初の半導体材料の成長、個々のウェハへの半導体結晶のスライシング、製造段階（エッチング、ドーピング、イオン注入等）から、完成した素子のパッケージングおよび最終試験に至るまでのさまざまなプロセスは、互いに大きく異なって専門化されているために、これらのプロセスは、異なった制御スキームを有する異なった製造場所で実施される場合がある。【０００４】  半導体素子製造の重要な局面にはＲＴＡ制御、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）制御、エッチング、およびオーバーレイ制御がある。一般に、半導体素子にフォトリソグラフィプロセスが行なわれた後に半導体素子にエッチングプロセスが行なわれ、半導体素子内にゲート等の複数のサブセクションを形成する。技術によって半導体素子により小さな臨界寸法を与えることが容易になるにつれ、誤差を減じる必要性が劇的に高まっている。【０００５】  一般に、プロセスエンジニアは、現在１ヵ月に数回、プロセス誤差を分析する。プロセス誤差の分析結果を用いてプロセスツールの設定を手動で更新する。一般に、製造プロセスを制御するために製造モデルが使用される。現在の方法に関連する問題のいくつかには、プロセスツールの設定が１ヵ月に数回しか更新されないという事実が含まれる。さらに、現在、プロセスツールの更新は一般に手動で行なわれている。多くの場合、半導体製造における誤差は系統化されておらず、品質管理者に報告されていない。しばしば、製造モデル自体が、製造品質を損なうおそれのある偏り誤差を被る。半導体素子内でサブセクションを適切に形成することは、製造された半導体素子の適切な性能に重要である。ポリシリコンゲート等のサブセクションの臨界寸法は、半導体素子が容認可能な製造品質内にあるためには、予め定められた、容認可能な誤差の範囲内になくてはならない。【０００６】  一般に、１組の処理工程は、露光ツールまたはステッパと呼ばれる半導体製造ツール上の１ロットのウェハに行なわれ、その後、エッチングツールでの半導体ウェハの処理が続く。製造ツールは製造フレームワークまたは処理モジュールのネットワークと通信する。製造ツールは一般に、設備インターフェイスに接続される。設備インターフェイスはエッチャーが接続されるマシンインターフェイスに接続され、それにより、ステッパと製造フレームワークとの間の通信を容易にする。マシンインターフェイスは一般に、高度プロセス制御（ＡＰＣ）システムの一部であり得る。ＡＰＣシステムは、製造モデルに基づいた制御スクリプトを開始させるが、このスクリプトは、製造プロセスを実行するのに必要とされるデータを自動的に検索するソフトウェアプログラムであってよい。しばしば、半導体素子は多数のプロセスのための多数の製造ツール��段階を経て、処理された半導体素子の品質に関するデータを生成する。多くの場合、半導体素子の処理の間に誤差が生じ得る。これらの誤差により、処理された半導体素子において多数のパラメータの臨界寸法にかなりの不整合が生じ得る。さらに、処理された半導体素子のパラメータの臨界寸法が容認可能な許容範囲内に収まるよう、誤差を減じることが重要である。【０００７】  この発明は、上述の、１つ以上の問題の影響を克服するか、少なくとも減じることに向けられる。
【発明の開示】
【０００８】  この発明の一局面では、臨界寸法を制御するための方法を提供する。少なくとも１つのランの半導体素子が処理される。処理された半導体素子の少なくとも１つに臨界寸法の測定が行なわれる。この臨界寸法の測定値の分析が行なわれる。臨界寸法の分析に応答して、半導体素子に二次的プロセスが行なわれる。
【０００９】  この発明の他の局面では、臨界寸法を制御するための装置を提供する。この発明の装置は、半導体素子にフォトリソグラフィプロセスを行なうことのできるフォトリソグラフィプロセスツールと、フォトリソグラフィプロセスツールに結合されたフォトリソグラフィ測定ツール（４２０）とを含み、フォトリソグラフィ測定ツールはフォトリソグラフィ測定データを取得することができ、この装置はさらに、半導体素子をフォトリソグラフィ測定ツールから受取ることのできる標準エッチング処理ツールと、標準エッチング処理プロセスツールに結合された標準エッチング処理測定ツールとを含み、標準エッチング処理測定は標準エッチング処理測定データを取得することができ、この装置はさらに、半導体素子を標準エッチング処理測定ツールから受取ることのできる二次的エッチング処理ツールと、二次的エッチング処理ツールに結合された二次的エッチング処理測定ツールとを含み、二次的エッチング処理測定ツールは二次的エッチング処理測定データを取得することができ、この装置はさらに、フォトリソグラフィ測定データ、標準エッチング処理測定データ、および二次的エッチング処理測定データのうちの少なくとも１つを受取ることのできる制御アルゴリズムを含み、この制御アルゴリズムは、フォトリソグラフィ測定ツール、標準エッチング処理ツール、および二次的エッチング処理ツールのうちの少なくとも１つを制御することができる。
【００１０】  同じ参照番号が同じ要素を特定する添付の図面とともに扱われる以下の説明を参照することにより、この発明を理解することができる。
【００１１】  この発明はさまざまな変更および代替的形態が可能であるが、その特定の実施の形態が図面で例として示され、この明細書で詳細に説明される。しかしながら、この明細書における特定の実施例の説明は、開示された特定の形態にこの発明を限定するよう意図されず、反対に、その意図は、前掲の請求項によって規定されるように、発明の精神および範囲内にあるすべての変更物、等価物、および代替物を包含すべきであることが理解されるべきである。
【発明を実施するためのモード】
【００１２】  この発明の例示的な実施例を以下に示す。不明瞭にならないよう、実際の実現化例の特徴のすべてをこの明細書中では説明しない。任意のこのような実施例の開発において、開発者の特定の目標、たとえば、実現化例ごとに異なるシステム関連およびビジネス関連の制約との整合を達成するために、実現化例に特有の判断を多数行なわなければならないことが当然ながら理解されるであろう。さらに、このような開発努力は複雑で時間を消費するものであるが、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては慣例の業務であることが理解されるであろう。
【００１３】  半導体の製造には、多くの個別のプロセスが含まれる。多くの場合、半導体素子は多数の製造プロセスツールの工程を経る。半導体素子が製造ツールを介して処理されるにつれ、生産データまたは製造データが生成される。この生産データを用いて故障検出分析を行なうことができ、その分析によって、製造結果の改善を導くことができる。半導体製造における重要な群のプロセス工程の中にエッチングプロセスがある。特に、フォトリソグラフィおよびフォトレジストエッチングプロセス等の製造プロセスの後、臨界寸法の測定値が形成される。この臨界寸法データを用い、半導体ウェハ等の半導体素子の、後続の製造ラン用の製造プロセスに対して調整を行なうことができる。半導体ウェハの臨界寸法の適切な測定は、後続の製造プロセスに調整を行なう際に重要である。フォトリソグラフィおよびエッチングプロセスは、半導体素子が製造される際に、ポリシリコンゲート構造等のサブセクションの臨界寸法に影響を及ぼす。
【００１４】  製造データ、または生産データの最も重要な部分の１つが臨界寸法測定値である。製造プロセスにおける臨界寸法データのフィードバックを用いることにより、ポリシリコンゲート構造等の、処理された半導体ウェハの部分の臨界寸法を改善することができる。ポリシリコンゲート臨界寸法の制御は、マイクロプロセッサ、メモリ等の半導体製品の生産品質に影響を及ぼす。多くの場合、臨界寸法は半導体素子の性能と直接相関する。たとえば、半導体素子の臨界寸法は半導体素子の機能性の速度に影響を及ぼす。その結果、臨界寸法制御の過剰な変化は、容認できないほど遅い半導体素子、高収益の高速部分、および容認できないほど高速の半導体素子から多数の欠陥製品を生じるおそれがある。
【００１５】  しかしながら、容認可能な臨界寸法値を達成するために、ほぼ最適のプロセス制御を行なうことは、主として、フォトリソグラフィおよびエッチングのツールで生じる連続したドリフトおよび工程の変化のために、複雑な作業である。高度プロセス制御（ＡＰＣ）システム等のプロセスコントローラ（図示せず）は、臨界寸法測定値を用いて製造プロセスに調整を行ない、この調整の結果、半導体素子により整合性のある臨界寸法をもたらす。臨界寸法測定値の精度は、臨界寸法値の効果的な制御を行なうのに重要である。形成される臨界寸法測定値の１つは、処理されている半導体ウェハにおけるポリシリコンラインの幅の測定値である。
【００１６】  臨界寸法を制御する際の１つの工程は、半導体ウェハの臨界寸法を測定するツールの性能においてシフトおよび他の変化をたどることである。臨界寸法データを用いて複数の変更を行ない、後続のプロセス工程の入力を制御することができ、このことにより、製造されている半導体素子のサブセクションにおいて臨界寸法特徴のより正確な構成を行なうことができる。一実施例では、臨界寸法データを用いて、標準エッチングプロセスが完了した後に二次的エッチングプロセスを行ない、より正確な臨界寸法特徴を有する半導体素子を生産することができる。代替的実施例では、半導体素子のサブセクションにおいて、特徴の臨界寸法を意図的に縮小または拡大して標準エッチングプロセスを行なうことができ、このプロセスの後に、半導体素子の特徴の臨界寸法を微調整するための二次的エッチングプロセスが続く。
【００１７】  次に、図１を参照すると、この発明の一実施例が示される。一実施例では、ライン１２０上の複数の制御入力信号を用い、半導体ウェハ等の半導体製品１０５が処理ツール１１０および１１２上で処理される。一実施例では、ライン１２０上の制御入力信号は、コンピュータシステム１３０からマシンインターフェイス１１５および１１７を介して処理ツール１１０および１１２に送られる。一実施例では、第１のマシンインターフェイス１１５および第２のマシンインターフェイス１１７は処理ツール１１０および１１２の外に置かれる。代替的実施例では、第１のマシンインターフェイス１１５および第２のマシンインターフェイス１１７は処理ツール１１０および１１２内に置かれる。
【００１８】  一実施例では、コンピュータシステム１３０はライン１２０上の制御入力信号を第１のマシンインターフェイス１１５および第２のマシンインターフェイス１１７に送る。コンピュータシステム１３０は製造モデル１４０を用い、制御入力信号をライン１２０上に生成する。制御アルゴリズム１３５は、一実施例ではコンピュータソフトウェアプログラムであり、コンピュータシステム１３０に用いられ、処理ツール１１０および１１２によって行なわれる製造プロセスを制御する。一実施例では、制御アルゴリズム１３５はコンピュータシステム１３０内に統合される。
【００１９】  一実施例では、製造モデル１４０は、特定の製造プロセスを実現するプロセススクリプトおよび入力制御を規定する。処理ツールＡ１１０に向けられる、ライン１２０上の制御入力信号は、第１のマシンインターフェイス１１５に受信されて処理される。処理ツールＢ１１２に向けられる、ライン１２０上の制御入力信号は、第２のマシンインターフェイス１１７に受信されて処理される。半導体製造プロセスで用いられる処理ツール１１０および１１２の例は、ステッパおよびエッチングプロセスツールである。一実施例では、処理ツールＡ１１０は標準エッチングプロセスツールであり、処理ツールＢ１１２は二次的エッチングプロセスツールである。
【００２０】  図１に示される半導体素子製造システムにおいて、臨界寸法測定ツール等の測定ツール１５０が用いられる。一実施例では、測定ツール１５０は、処理ツール１１０および１１２によって処理される半導体製品１０５に臨界寸法の測定を行なうことができる。一実施例では、測定ツール１５０からのデータはライン１５５上でコンピュータシステム１３０に送られる。このシステムは、一実施例では、ＡＰＣシステム等のプロセス制御システム（図示せず）の一部である。一実施例では、コンピュータシステム１３０は制御アルゴリズム１３５を用い、測定ツール１５０によって取得されたデータに応答して、処理ツール１１０および１１２によって実施される製造プロセスに調整を行なうことができる。
【００２１】  次に、図２を参照すると、この発明によって教示される、半導体ウェハ等の半導体素子の処理において臨界寸法を制御する１つの方法のフローチャートが示される。一実施例では、図２のブロック２１０に示されるように、半導体ウェハに最初のプロセスが行なわれる。一実施例では、半導体ウェハに実施される最初のプロセスは、フォトリソグラフィのプロセスである。最初のプロセスが完了すると、図２のブロック２２０に示されるように、測定ツール１５０を用い、処理された半導体ウェハに測定データの取得手続が行なわれる。この測定データは、半導体ウェハに行なわれるべき後続のプロセス工程の、後の調整のために、コンピュータシステム１３０に送られる。
【００２２】  次に、図２のブロック２３０に示されるように、半導体ウェハに標準エッチングプロセスが行なわれる。一実施例では、標準エッチングプロセスは、ポリシリコンゲート構造等の半導体ウェハのサブセクションにターゲット臨界寸法が得られるよう、行なわれる。代替的実施例では、標準エッチングプロセスは、ターゲット臨界寸法が達成されない代わりにより大きな臨界寸法を備えたサブセクションが生成されるよう、行なわれる。標準エッチングプロセスが完了すると、図２のブロック２４０に示されるように、標準エッチングプロセス測定データの取得が行なわれる。標準エッチングプロセス測定データを取得するための方法の一実施例が図３に示される。
【００２３】  標準エッチングプロセス測定データが取得されると、図２のブロック２５０に示されるように、フォトリソグラフィ測定データと標準エッチングプロセス測定データとを用い、臨界寸法の分析が半導体ウェハで行なわれる。半導体ウェハに行なわれる臨界寸法の分析は、半導体ウェハ上の信号線の幅およびスペーシングを測定することを含む、当業者には公知の複数の方法の１つ以上を用いて行なうことができる。
【００２４】  処理されている半導体ウェハに臨界寸法の分析が行なわれると、図２のブロック２６０に示されるように、この半導体ウェハの臨界寸法が予め定められた仕様内にあるかどうかの判断が行なわれる。臨界寸法データは、処理されている特定の半導体ウェハの標準エッチングプロセス測定データとフォトリソグラフィ測定データとに基づいており、１組の予め定められた最小寸法および１組の予め定められた最大寸法と比較される。この予め定められた最小寸法の組およびこの予め定められた最大寸法の組は、一般に、製造されている半導体素子の特定のタイプ用にカスタマイズされており、当業者には既知である。半導体ウェハの臨界寸法が予め定められた１組の最小寸法より小さいか、予め定められた１組の最大寸法より大きいという判断が行なわれると、この半導体ウェハの臨界寸法は許容可能な範囲の外にある。
【００２５】  標準エッチングプロセス工程のもとで処理されたウェハの臨界寸法が、予め定められた仕様内にあるという判断が行なわれると、図２のブロック２７０に示されるように、エッチングプロセスは終了する。標準エッチングプロセス工程のもとで処理されたウェハの臨界寸法が、予め定められた仕様内にはないという判断が行なわれると、図２のブロック２８０に示されるように、半導体ウェハに二次的エッチングプロセスが行なわれる。二次的エッチングを行なう方法の、より詳細な説明のフローチャートが図３に示される。
【００２６】  次に、図３を参照すると、図３のブロック３１０に示されるように、二次的エッチングプロセスのための制御設定に必要とされる調整の量に関して決定が行なわれる。一実施例では、二次的エッチングプロセスのための制御設定に必要とされる調整の量は、図２に示される臨界寸法の分析からのデータを用いて決定され、このことは、当業者によって行なわれ得る。図３のブロック３２０に示されるように、この制御設定は、臨界寸法の分析に基づいて、二次的エッチングプロセス用に変更される。変更される制御設定には、四フッ化炭素（ＣＦ4）の流量等のプロセスガス流量を変更する信号、エッチング時間を変更する信号、電流を変更する信号、エッチングプロセスの圧力を変更する信号、およびエッチングプロセス中の動作温度を変更する信号が含まれる。
【００２７】  二次的エッチングプロセスのための制御設定が決定されると、一実施例では、図３のブロック３３０に示されるように、二次的エッチングプロセスが始まる前に、半導体ウェハの表面上に被覆があるかどうかの判断が行なわれる。一実施例では、フォトリソグラフィプロセスに先立ち、反射防止被覆が半導体ウェハの表面上に置かれる。半導体ウェハの表面上に適用された被覆はハードマスクとしてはたらき、エッチングがポリシリコンラインの上面上で行なわれることを防ぐ。一実施例では、半導体ウェハ上に十分な被覆がないという判断が行なわれると、被覆が半導体ウェハ上に形成される。一般に、二次的エッチングプロセスは、ポリシリコンゲート構造の側壁等の、半導体ウェハのサブセクションの側壁にさらなるエッチングを行なうよう設計される。
【００２８】  半導体ウェハの表面上に十分なエッチング防止被覆があるという判断が行なわれると、図３のブロック３４０に示されるように、等方性二次的エッチングプロセスが行なわれる。図２に戻り、二次的エッチングプロセスが終了すると、ブロック２９０に示されるように、処理された半導体ウェハにおいて二次的エッチング測定データの取得が行なわれる。一実施例では、図２に示されるように、さらなる臨界寸法の分析が行なわれ、さらに、予め定められた仕様との比較が行なわれて、さらなる二次的エッチングプロセスが行なわれるべきかどうかを判断する。二次的エッチングプロセスは選択的エッチングプロセスである。すなわち、二次的エッチングプロセスは、一般に、半導体ウェハの側壁を除去するために用いられ、半導体ウェハ上において、下にあるゲート酸化物領域または上にある反射防止被覆は除去しない。
【００２９】  次に、図４を参照すると、この発明によって教示される方法を実施するための装置の一実施例が示される。一実施例では、フォトリソグラフィプロセスツール４１０を用いて、半導体ウェハ等の半導体素子を処理する。次に、この半導体ウェハはフォトリソグラフィ測定ツール４２０に送られて、フォトリソグラフィ測定データが取得される。一実施例では、フォトリソグラフィ測定データはライン４３０上の制御アルゴリズム１３５に送られる。一実施例では、制御アルゴリズム１３５はコンピュータシステム１３０と統合される。
【００３０】  次に、標準エッチングプロセスツール４４０で半導体ウェハが処理される。この半導体ウェハは標準エッチング処理測定ツール４５０に送られ、標準エッチング処理測定データが取得される。この標準エッチング処理測定データはライン４６０上の制御アルゴリズム１３５に送られる。制御アルゴリズム１３５はまた、ライン４８０上の、１組の予め定められた臨界寸法データを受取る。一実施例では、予め定められた臨界寸法ターゲットデータはコンピュータシステム１３０に入力され、次に、このシステムは、そのデータをライン４８０を介して制御アルゴリズム１３５に経路付ける。制御アルゴリズム１３５は、予め定められた臨界寸法データ、フォトリソグラフィ測定データ、および標準エッチング処理測定データに基づき、半導体ウェハに臨界寸法の分析を行なう。
【００３１】  制御アルゴリズム１３５が、半導体ウェハの臨界寸法が予め定められた許容範囲内にないと判断すると、制御アルゴリズム１３５は二次的エッチングプロセスツール４７５を用いて二次的エッチングプロセスを開始させる。制御アルゴリズム１３５は変更された１組の制御設定を決定し、制御入力信号をライン４８５上の二次的エッチングプロセスツール４７５に送る。二次的エッチングプロセスツール４７５が、微調整されたさらなるエッチングを半導体ウェハに行なうと、この半導体ウェハは二次的エッチングプロセス測定ツール４９０に送られて、二次的エッチングプロセス測定データが取得され、そのデータはライン４９５上の制御アルゴリズムに送られる。次に、この制御アルゴリズムは、さらなるエッチングプロセスが必要とされるかどうか、または半導体ウェハの臨界寸法が予め定められたターゲット仕様内にあるかどうかを判断する。この発明の目標の１つは、半導体ウェハにおいて、ポリシリコンゲート構造等のサブセクションの臨界寸法に整合性のある半導体ウェハを生産することである。
【００３２】  この発明によって教示された原理は、高度プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークで実現することができる。ＡＰＣは、この発明によって教示されるエッチングプロセス制御法を実現する、好ましいプラットフォームである。いくつかの実施例では、ＡＰＣは工場範囲のソフトウェアシステムであると考えられるため、この発明によって教示される制御法は、作業現場の半導体製造ツールの、事実上どのようなものにも適用することができる。ＡＰＣフレームワークはまた、プロセス性能のモニタリングおよび遠隔アクセスを可能にする。さらに、ＡＰＣフレームワークを用いることにより、ローカルドライブに比べ、データ記憶がより便利な、より柔軟性のある、より安価なものとなり得る。ＡＰＣプラットフォームはより複雑なタイプの制御を可能にする。なぜなら、このプラットフォームは必要なソフトウェアコードの書込みの際にかなりの柔軟性をもたらすからである。
【００３３】  この発明によって教示された制御法をＡＰＣフレームワーク上に展開することは、多くのソフトウェア構成要素を必要とする場合がある。ＡＰＣフレームワーク内の構成要素に加え、制御システムに含まれる半導体製造ツールの各々に対してコンピュータスクリプトが書込まれる。制御システム内の半導体製造ツールが半導体製造工場において始動されると、このツールは一般にスクリプトを要求し、エッチングプロセスコントローラ等のプロセスコントローラによって必要とされる動作を開始する。制御方法は一般に、これらのスクリプトで規定され、実行される。これらのスクリプトの開発は、制御システムの開発の重要な部分を含み得る。
【００３４】  上に開示された特定の実施例は例示のみである。なぜなら、この発明は、この明細書の教示の恩恵を受ける当業者にとっては明らかな、異なるが等価の態様によって変更され、実施され得るからである。さらに、前掲の請求項に記載される以外の、この明細書に示された構成または設計の詳細に対し、何ら限定は意図されない。したがって、上に開示された特定の実施例を変更または変形することができ、すべてのこのような変形はこの発明の範囲および精神の内にあると考えられることが明らかである。したがって、この明細書で求められる保護は前掲の請求項に述べられるとおりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例を示す図である。
【図２】  この発明によって教示される、臨界寸法制御を行なう１つの方法のフローチャートを示す図である。
【図３】  図２で説明された二次的エッチングを行なう方法の、より詳細な説明のフローチャートを示す図である。
【図４】  この発明によって教示される装置の一実施例のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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