(57)【要約】【課題】  チャンバのクリーニング及びシーズニングの影響を考慮に入れたプラズマ・エッチ・ツールにおけるエッチング線寸法制御のための方法及びシステムを提供する。【解決手段】  エッチングされた構造部（１５０）の寸法を制御するための方法及びシステムである。この方法は、マスク構造部寸法値を得るために、基板（１００）上の層（１１０）の上面に形成されたマスク構造部（１４５）を測定するステップと、マスク構造部寸法値、マスク構造部寸法目標値（２５５）、層をプラズマ・エッチングする（２７５）ためのプラズマ・エッチ・ツール（１８０）の１つ又は複数のチャンバに生じた事象以降の、プラズマ・エッチ・ツールの選択された無線周波数電源投入時間の合計、及び、層のプラズマ・エッチ（２７５）の間にマスク構造部によって保護されていない層から形成されることになる層構造部についてのエッチ・バイアス目標に基づいて、マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する（２６５）ステップと、を含む。【選択図】      図１５
2008541445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク構造部寸法値を得るために、基板（１００）上の層（１１０）の上面に形成されたパターン形成マスク層（１１５）のマスク構造部（１４５）を測定する（２５０）ステップと、
前記マスク構造部寸法値と、マスク構造部寸法目標値（２５５）と、前記層をプラズマ・エッチングする（２７５）ためのプラズマ・エッチ・ツール（１８０）の１つ又は複数のプラズマ・エッチ・チャンバに生じた事象以降の、前記プラズマ・エッチ・ツールの選択された無線周波数電源投入時間の合計（２６０）と、前記層のプラズマ・エッチの間に前記マスク構造部によって保護されていない前記層から形成されることになる層構造部についてのエッチ・バイアス目標とに基づいて、前記パターン形成マスク層のためのマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する（２６５）ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間にわたって前記パターン形成マスク層のマスク・トリム・プラズマ・エッチを実行する（２７０）ステップと、
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチを実行する前記ステップの後で、前記層の前記プラズマ・エッチングを実行する（２７５）ステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する（２６５）前記ステップは、１つ又は複数の基板のロットにおける第１の基板（１００）に対して実行され、前記１つ又は複数の基板のロットの全ての基板が、前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間にわたってマスク・トリム・プラズマ・エッチングされ（２７０）、同じ層プラズマ・エッチ時間にわたって層プラズマ・エッチングされる（２７５）、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する（２６５）前記ステップは、基板の各々について固有のマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を生成するために、１つ又は複数の基板のロットにおける各々の基板（１００）に対して実行され、前記１つ又は複数の基板のロットの各々の基板が、対応する固有のマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間にわたってマスク・トリム・プラズマ・エッチングされ（２７０）、同じ層プラズマ・エッチ時間にわたって層プラズマ・エッチングされる（２７５）、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記事象は、前記プラズマ・エッチ・ツール（１８０）の前記プラズマ・エッチ・チャンバのクリーニング、又は、クリーニング及びシーズニングの両方であり、前記選択された無線周波数電源投入時間の合計は、前記事象の各々の後でゼロにリセットされる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記選択された無線周波数電源投入時間（２６０）は、層プラズマ・エッチ・プロセス（２７５）の全ての無線周波数電源投入時間、又は、層プラズマ・エッチ・プロセスの全ての無線周波数電源投入時間とマスク・トリム・プラズマ・エッチ・プロセス（２７０）の全ての無線周波数電源投入時間との両方を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
マスク構造部を測定する（２５０）前記ステップは、基板のロットの１つ又は複数の基板（１００）上の１つ又は複数のマスク構造部（１４５）に対して実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記層構造部（１５０）についての前記エッチ・バイアス目標は、適用されたマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間と結果として生じるエッチ・バイアスの測定値との間の経験的に求められた関係に基づくものである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間は、経験的関係
【数１】
2008541445.tif 000004
によって計算され（２６５）、
ここで、
ＷＴ１＝前記マスク構造部寸法目標値、単位はミクロン、
ＴＴＲＩＭ＝ＷＴ１の値に基づく範囲にわたる前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間、単位は秒、
ＴＢＩＡＳ＝ＷＴ１の前記値に基づく範囲にわたる前記エッチ・バイアス目標、単位は秒、
Ｗ１＝ＷＴ１の前記値に基づく範囲にわたる前記マスク構造部寸法値、単位はミクロン、
ＴＲＦ＝ＷＴ１の前記値に基づく範囲にわたる、最後のクリーニング及びシーズニング以降の前記選択された無線周波数電源投入時間の合計、単位は時、
であり、Ｃ１及びＣ２が、ＷＴ１の値に基づいて経験的に求められる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間は、経験的関係
【数２】
2008541445.tif 000005
によって計算され（２６５）、
ここで、
ＴＴＲＩＭ＝約２２秒から約３５秒までの範囲にわたる前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間、単位は秒、
ＴＢＩＡＳ＝約１８秒から約２７秒までの範囲にわたる前記エッチ・バイアス目標、単位は秒、
Ｗ１＝ミクロン単位の前記マスク構造部寸法値であって、Ｃ１＝１及びＣ２＝１のときには約０．１１２ミクロンから約０．１１８ミクロンまでの範囲にわたるマスク構造部寸法値であり、Ｃ１＝０．１及びＣ２＝１．５のときには約０．０８２ミクロンから約０．０８８ミクロンまでの範囲にわたるマスク構造部寸法値である、
ＷＴ１＝前記マスク構造部寸法目標値であって、Ｃ１＝１及びＣ２＝１のときには約０．１１５ミクロンであり、Ｃ１＝０．１及びＣ２＝１．５のときには約０．０８５ミクロンである、
ＴＲＦ＝約４時間から約４５０時間の範囲にわたる、最後のクリーニング及びシーズニング以降の前記選択された無線周波数電源投入時間の合計、単位は時、
である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記マスク構造部（１４５）はフォトレジストを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記層（１１０）及び前記層構造部（１５０）はいずれもポリシリコンを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
マイクロプロセッサ（２０６）と、前記プロセッサと通信するように結合されたメモリ・ユニット（２０７）とを含むプロセス制御システムであって、前記メモリ・ユニットは、実行されたときにプラズマ・エッチ・プロセスを制御するための方法を実施する命令を格納しており、前記方法は、
基板（１００）上の層（１１０）の上面に形成されたパターン形成マスク層（１１５）のマスク構造部（１４５）のマスク構造部寸法値を求め（２５０）、
前記マスク構造部寸法値と、マスク構造部寸法目標値（２５５）と、前記層をプラズマ・エッチングするためのプラズマ・エッチ・ツール（１８０）の１つ又は複数のプラズマ・エッチ・チャンバに生じた事象以降の、前記プラズマ・エッチ・ツールの選択された無線周波数電源投入時間の合計と、前記層のプラズマ・エッチの間に前記マスク構造部によって保護されていない前記層から形成されることになる層構造部（１５０）についてのエッチ・バイアス目標とに基づいて、前記パターン形成マスク層のためのマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する（２６５）、
マイクロプロセッサによって実施されるステップを含む、プロセス制御システム。
【請求項１４】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間にわたって前記パターン形成マスク層（１１５）のマスク・トリム・プラズマ・エッチ（２７０）を実行するように前記プラズマ・エッチ・ツール（１８０）に命令するステップと、
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチの完了後に、前記層（１１０）の前記プラズマ・エッチ（２７５）を実行するように前記プラズマ・エッチ・ツールに命令するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する（２６５）前記ステップは、１つ又は複数の基板のロットにおける第１の基板（１００）に対して実行される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する（２６５）前記ステップは、１つ又は複数の基板のロットにおける各々の基板（１００）に対して実行される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記事象は、前記プラズマ・エッチ・ツール（１８０）の前記プラズマ・エッチ・チャンバのクリーニング、又は、クリーニング及びシーズニングの両方である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記選択された無線周波数電源投入時間（２６０）は、層プラズマ・エッチ・プロセスの全ての無線周波数電源投入時間、又は、層プラズマ・エッチ・プロセスの全ての無線周波数電源投入時間とマスク・トリム・プラズマ・エッチ・プロセスの全ての無線周波数電源投入時間とを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記層構造部（１５０）についての前記エッチ・バイアス目標は、適用されたマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間と結果として生じるエッチ・バイアスの測定値との間の経験的に求められた関係に基づくものである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間は、経験的関係
【数３】
2008541445.tif 000006
によって計算され（２６５）、
ここで、
ＷＴ１＝前記マスク構造部寸法目標値、単位はミクロン、
ＴＴＲＩＭ＝ＷＴ１の値に基づく範囲にわたる前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間、単位は秒、
ＴＢＩＡＳ＝ＷＴ１の前記値に基づく範囲にわたる前記エッチ・バイアス目標、単位は秒、
Ｗ１＝ＷＴ１の前記値に基づく範囲にわたる前記マスク構造部寸法値、単位はミクロン、
ＴＲＦ＝ＷＴ１の前記値に基づく範囲にわたる、最後のクリーニング及びシーズニング以降の前記選択された無線周波数電源投入時間の合計、単位は時、
であり、Ｃ１及びＣ２が、ＷＴ１の値に基づいて経験的に求められる、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２１】
前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間は、経験的関係
【数４】
2008541445.tif 000007
によって計算され（２６５）、
ここで、
ＴＴＲＩＭ＝約２２秒から約３５秒までの範囲にわたる前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間、単位は秒、
ＴＢＩＡＳ＝約１８秒から約２７秒までの範囲にわたる前記エッチ・バイアス目標、単位は秒、
Ｗ１＝ミクロン単位の前記マスク構造部寸法値であって、Ｃ１＝１及びＣ２＝１のときには約０．１１２ミクロンから約０．１１８ミクロンまでの範囲にわたるマスク構造部寸法値であり、Ｃ１＝０．１及びＣ２＝１．５のときには約０．０８２ミクロンから約０．０８８ミクロンまでの範囲にわたるマスク構造部寸法値である、
ＷＴ１＝前記マスク構造部寸法目標値であって、Ｃ１＝１及びＣ２＝１のときには約０．１１５ミクロンであり、Ｃ１＝０．１及びＣ２＝１．５のときには約０．０８５ミクロンである、
ＴＲＦ＝約４時間から約４５０時間の範囲にわたる、最後のクリーニング及びシーズニング以降の前記選択された無線周波数電源投入時間の合計、単位は時、
である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２２】
マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を生成する（２６５）ように適合され、フィード・フォワード・コントローラ（３０５）に連結されたマスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ（３００）であって、前記フィード・フォワード・コントローラが前記マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間をプラズマ・エッチ・ツール・プロセス・レシピに組み込むように適合された、マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ（３００）と、
プラズマ・エッチ・ツールの無線周波数電源投入時間を収集し、かつ、無線周波数電源投入時間の全合計を格納するように適合され、前記無線周波数電源投入時間の全合計を格納するように適合されたデータ記憶ユニットに連結された、無線周波数電源投入時間コレクタ（３１０）と、
前記データ記憶ユニットと前記マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバとの間に連結され、前記無線周波数電源投入時間の全合計を前記マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバに転送するように適合された、マスク・トリム・エッチ・アルゴリズム・アップデータ（３２０）と、
を含む、プロセス制御システム。
【請求項２３】
前記マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ（３００）に連結され、選別されたマスク構造部測定値の組を前記マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバに転送するように適合された、異常値フィルタ（２９５）をさらに含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記異常値フィルタ（２９５）は、統計分析又は予めプログラムされた基準に基づいて、マスク構造部測定値の組から個々のマスク構造部測定値を除去する、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記無線周波数電源投入時間の全合計は、層プラズマ・エッチ・プロセス（２７５）の全ての無線周波数電源投入時間、又は、特定の事象後に行われた層プラズマ・エッチ・プロセスの全ての無線周波数電源投入時間と、特定の事象後に行われたマスク・トリム・プラズマ・エッチ・プロセス（２７０）の全ての無線周波数電源投入時間との両方を含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記特定の事象は、プラズマ・エッチ・ツール（１８０）のプラズマ・エッチ・チャンバのクリーニング、又は、クリーニング及びシーズニングの両方である、請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路製造の分野に関し、より詳細には、プラズマ・エッチ・ツールにおけるエッチング線寸法制御のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の製造に用いられるプロセス・ステップの１つは、プラズマ・エッチングである。プラズマ・エッチングにおいては、パターン形成マスクが、エッチングされる（半導体基板上の）層の上に形成され、パターン形成マスクによって保護されていない層を除去するプラズマ・エッチ・ツール内で生成されるエッチ種に晒される。そのようにしてエッチングされる構造体の寸法の制御は、集積回路の適正な性能のために重要であり、プラズマ・エッチ・ツールのチャンバ及びチャンバ内部の付属設備をコーティングするエッチング副生成物ポリマーの量に影響される。しかしながら、ツール内で基板がエッチングされ、チャンバが過剰な量のポリマーで覆われるようになるにつれて、エッチ寸法制御が低下する。したがって、プラズマ・エッチ・ツールは、過剰な量のポリマーを除去するために周期的にクリーニングされ、エッチ寸法制御のために必要な最小限のポリマー量に戻すためにシーズニングされなければならない。しかしながら、クリーニング及びシーズニング自体が、線寸法制御に影響を及ぼすこともある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、チャンバのクリーニング及びシーズニングの影響を考慮に入れた、プラズマ・エッチ・ツールにおけるエッチング線寸法制御のための方法及びシステムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、第１のプラズマ・エッチ・ツール又は反応性イオン・エッチ（ＲＩＥ）ツールのプラズマ・チャンバの最後に行われたクリーニング及びシーズニング以降の無線周波数（ＲＦ）電源投入時間の合計を追跡することによって、第２のプラズマ・エッチ又はＲＩＥによって下層により形成される構造部の構造部サイズを制御するために、下層の第２のプラズマ・エッチ又はＲＩＥの前のマスク構造部トリム・プロセスのエッチ時間を調節する。
【０００５】
本発明の第１の態様は、マスク構造部寸法値を得るために、基板上の層の上面に形成されたパターン形成マスク層のマスク構造部を測定するステップと、マスク構造部寸法値、マスク構造部寸法目標値、層をプラズマ・エッチングするためのプラズマ・エッチ・ツールの１つ又は複数のチャンバに生じた事象以降の、プラズマ・エッチ・ツールの選択された無線周波数電源投入時間の合計、及び、層のプラズマ・エッチの間にマスク構造部によって保護されていない層から形成されることになる層構造部についてのエッチ・バイアス目標に基づいて、パターン形成マスク層のためのマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算するステップと、を含む方法である。
【０００６】
本発明の第２の態様は、マイクロプロセッサと、プロセッサと通信するように結合されたメモリ・ユニットとを含むプロセス制御システムであって、メモリ・ユニットは、実行されたときにプラズマ・エッチ・プロセスを制御するための方法を実施する命令を格納しており、その方法は、基板上の層の上面に形成されたパターン形成マスク層のマスク構造部のマスク構造部寸法値を求め、マスク構造部寸法値、マスク構造部寸法目標値、層をプラズマ・エッチングするためのプラズマ・エッチ・ツールの１つ又は複数のチャンバに生じた事象以降の、プラズマ・エッチ・ツールの選択された無線周波数電源投入時間の合計、及び、層のプラズマ・エッチの間にマスク構造部によって保護されていない層から形成されることになる層構造部についてのエッチ・バイアス目標に基づいて、パターン形成マスク層のためのマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を計算する、マイクロプロセッサによって実施されるステップを含む、プロセス制御システムである。
【０００７】
本発明の第３の態様は、マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間を生成するように適合され、フィード・フォワード・コントローラに連結されたマスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバであって、フィード・フォワード・コントローラがマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間をプラズマ・エッチ・ツール・プロセス・レシピに組み込むように適合された、マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバと、プラズマ・エッチ・ツールの無線周波数電源投入時間を収集し、かつ、無線周波数電源投入時間の全合計を格納するように適合され、無線周波数電源投入時間の全合計を格納するように適合されたデータ記憶ユニットに連結された、無線周波数電源投入時間コレクタと、データ記憶ユニットとマスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバとの間に連結され、無線周波数電源投入時間の全合計をマスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバに転送するように適合された、マスク・トリム・エッチ・アルゴリズム・アップデータと、を含むプロセス制御システムである。
【０００８】
本発明の特徴は、請求項に記載される。しかしながら、本発明自体は、添付の図面と組み合わせて読んだときに、例示となる実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、最も良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
プラズマ・エッチという用語は、本発明の説明全体を通して用いられる。プラズマ・エッチ及びプラズマ・エッチングという用語は、限定されるものではないが前述のＲＩＥ及びケミカル・ダウンストリーム・エッチング（ＤＣＥ）などのプロセスを含む、エッチングされる材料の表面に向けられる帯電種又は中性ラジカル種を生成する全てのプロセスを含むように理解されるべきである。プラズマ・エッチ・プロセスは、プラズマが低圧で生成され、エッチャントがプラズマに導入され、エッチャントがイオン化又はラジカル化され、イオン種又はラジカル種がエッチングされる材料と反応させられるものである。
【００１０】
本発明は、本発明が半導体基板上のポリシリコン・ゲート構造体をエッチングすることに適用されるものとして説明されるが、本発明はプラズマ・エッチ・プロセスにおいてエッチング可能なあらゆる材料層をエッチングすることにも適用できることを理解すべきである。
【００１１】
本発明の発明者らは、チャンバのクリーニング（ウェット・クリーニング又はウェット・ストリッピングと呼ばれることが多い）及びシーズニング後にポリシリコン・プラズマ・エッチ・ツールを通る最初の（約１０以下の）ロットについて、プラズマ・ツールでエッチングされた初期の幾つかの製品ロットの構造部サイズ制御は、あまり良好ではなく、多数の製品ロットがエッチングされた後になって初めて向上することを発見した。チャンバのクリーニングは、プラズマ・エッチ・チャンバ内に含まれる壁及び構成部品上のポリマー集積物を除去して、微粒子汚染を防止し、エッチ速度を安定化させるために行われる。シーズニングは、一般に、公知のポリマー層でチャンバ及び構成部品を再コーティングし、エッチ速度を安定化させるために、チャンバ・クリーニングの後で行われる。さらに、発明者らは、本発明が、この初期ロットのエッチング構造部サイズ制御問題を解決するだけでなく、次のチャンバ・クリーニング及びシーズニングの直前に処理される、後期に処理された製品ロットであっても、ツールを通して処理される全ての製品ロットのエッチング構造部サイズ制御を改善することになることを発見した。
【００１２】
図１から図５までは、本発明に係るエッチング線の例示的な作成を示す断面図である。図１においては、基板１００の上にゲート誘電体層１０５が形成され、ゲート誘電体層１０５の上にポリシリコン層１１０が形成される。ポリシリコン層は、ｎ型及びｐ型ドーパントを用いて全体的に又は部分的にドープされてもよい。ポリシリコン層１１０の上には、フォトレジスト層１１５が形成される。多くのタイプのフォトマスクが存在するが、この例においては、（化学線１２０に対して）透過性の基板１３５の上に形成された（化学線１２０に対して）不透明な領域１３０を有するフォトマスク１２５を通して、化学線１２０がフォトレジスト層１１５に向けられる。露光プロセスによって、フォトレジスト層１１５に潜像１４０が形成される。
【００１３】
図２においては、現像プロセス後に、化学線１２０（図１参照）に露光されたフォトレジスト層１１５（図１参照）の領域を除去することによって、ポリシリコン層１１０上にフォトレジスト構造部１４５が形成される。この例においては、フォトレジスト層１１５（図１参照）は、ポジ型フォトレジストである。ネガ型、デュアル・トーン及び多層フォトレジスト系を含む他のフォトレジスト系を用いてもよい。フォトレジスト構造部１４５は、フォトレジスト構造部１４５の制御寸法を測定する前に、加熱する（現像後ベーキング）か又は紫外光に露光する（ＵＶ硬化）ことによってさらに処理してもよい。図２においては、フォトレジスト構造部１４５は、測定された寸法（又は幅）Ｗ１を有する。
【００１４】
図３においては、寸法（又は幅）Ｗ２を有するフォトレジスト構造部１４５Ａを作るために、図２のフォトレジスト構造部１４５に対してプラズマ・エッチ・マスク・トリム・プロセスが実行される。プラズマ・エッチ・マスク・トリム・プロセスは、フォトレジスト構造部１４５（図２参照）の全ての露出面（上部及び側部）からフォトレジストの薄層を除去して、フォトレジスト構造部１４５Ａを作る。フォトレジスト構造部１４５Ａの寸法Ｗ２は、フォトレジスト構造部１４５の寸法Ｗ１（図２参照）より小さい。
【００１５】
図４においては、フォトレジスト構造部１４５Ａに保護されていない全てのポリシリコン層１１０（図３参照）を除去することによってポリシリコン構造部１５０を形成するために、プラズマ・ポリシリコン・エッチ・プロセスが実行される。前述のプラズマ・エッチ・マスク・トリム・プロセスと、プラズマ・ポリシリコン・エッチ・プロセスは、ＲＦ電源がオンの状態の間に反応種を変えることによって、同じプラズマ・エッチ・チャンバ内で順に行うことができる。しかしながら、１つがプラズマ・エッチ・マスク・トリム・プロセス用であり、１つがプラズマ・ポリシリコン・エッチ・プロセス用である、２つの別個のチャンバを設けてもよい。
【００１６】
図５においては、フォトレジスト構造部１４５Ａ（図４参照）が除去され、ポリシリコン構造部１５０の寸法（又は幅）Ｗ３が測定される。ポリシリコン構造部１５０の寸法Ｗ３は、フォトレジスト構造部１４５Ａの寸法Ｗ２（図３参照）より小さい。したがって、ポリシリコン構造部１５０の測定された寸法Ｗ３は、フォトレジスト構造部１４５の測定された寸法Ｗ１（図２参照）より小さい。Ｗ３とＷ１との間の差は、ポリシリコン・プラズマ・エッチ・プロセスのエッチ・バイアスである。
【００１７】
図６から図９までは、本発明のもう１つの実施形態に係るエッチング線の作成を示す断面図である。図６においては、基板１００の上にゲート誘電体層１０５が形成され、ゲート誘電体層１０５の上にポリシリコン層１１０が形成され、ポリシリコン層１１０の上にハードマスク層１５５が形成される。１つの例においては、ハードマスク層１５５は誘電体層である。
【００１８】
図７においては、図１を参照しながら前述したものと同様のリソグラフィ・プロセスが実行され、その後、ハードマスク層１５５のエッチング及びフォトレジスト層の除去が行われて、測定された寸法（又は幅）Ｗ１を有するハードマスク構造部１５８が形成される。
【００１９】
図８においては、寸法（又は幅）Ｗ２を有するハードマスク構造部１５８Ａを作るために、図７のハードマスク構造部１５８に対してプラズマ・エッチ・マスク・トリム・プロセスが実行される。プラズマ・エッチ・マスク・トリム・プロセスは、ハードマスク構造部１５８（図７参照）の全ての露出面（上部及び側部）からハードマスク材料の薄層を除去して、ハードマスク構造部１５８Ａを作る。ハードマスク構造部１５８Ａの寸法Ｗ２は、ハードマスク構造部１５８の寸法Ｗ１（図７参照）より小さい。
【００２０】
図９においては、ポリシリコン・プラズマ・エッチ・プロセス後に、ハードマスク構造部１５８Ａ（図８参照）が除去され、ポリシリコン構造部１５０の寸法（又は幅）Ｗ３が測定される。第３の実施形態においては、図１０に示されるように、ハードマスク構造部１５８Ａは除去されず、Ｗ３は、ポリシリコン・エッチ・プロセスに晒された後のハードマスク構造部の寸法（又は幅）の測定値である。
【００２１】
図１１は、本発明に係る作成の際の半導体基板の上面図である。図１１においては、製造中の半導体基板（又はウェハ）は、（カーフ又はストリートとも呼ばれる）ダイシング・チャネル１７０によって分離された集積回路チップ１６５のアレイを含む。ダイシング・チャネル１７０内には、多数の測定構造体（measurement structures）１７５がある。ポリシリコン構造部１５０（図５参照）の測定された寸法Ｗ３とフォトレジスト構造部１４５（図２参照）の測定された寸法Ｗ１は、測定構造体１７５の構造部上で測定される。もう１つの方法として、Ｗ１及びＷ３は、集積回路チップ１６５内の構造部の測定によって求めることができる。
【００２２】
図１２は、本発明に係る例示的なプラズマ・エッチ・ツール１８０の概略図である。図１２において、プラズマ・エッチ・ツール１８０は、チャンバ１８５、任意の磁石１９０、排気真空ポンプ１９５、及び、ＲＦ電源及びＤＣバイアス回路２００を含む。プラズマ・エッチ・システムは、自動プロセス制御（ＡＰＣ）モジュール２０５によって制御される。ＡＰＣモジュール２０５は、製造実行システム（ＭＥＳ）２１０を通じてＳＰＣデータベースに連結され、かつ、ガス入口弁２１５に連結される。チャンバ１８５には、プラズマ及びエッチャント・ガスをチャンバの中に導入するために、ソレノイド式ガス入口弁２１５（１つだけ図示されている）が取り付けられる。チャンバ１８５内には、上側プレート２２０及び下側プレート２２５がある。上側プレート２２０及び下側プレート２２５にＲＦ電源及びＤＣバイアス回路２００が結合される。上側プレートと下側プレートとの間に加えられるＲＦ信号が、プラズマ２３０を発生させる。エッチングされる基板２３５が、エッチングされる面がプラズマ２３０に向いた状態で、下側プレート２２５上に配置される。磁石１９０は、プラズマ２３０を発生させ、形成し、維持するのを助ける。
【００２３】
ＡＰＣモジュール２０５は、マイクロプロセッサ２０６及びメモリ記憶装置２０７を含む。メモリ記憶装置２０７は、プラズマ・エッチ・システム１８０の動作を制御するための命令と、（ＲＦ電源投入時間の全合計などの）ツール情報及び（エッチング構造部目標寸法値などの）製品情報と、マスク・トリム・プラズマ・エッチ時間などの特定のパラメータを計算するための命令としてのパラメータ設定リストを含むエッチ・レシピとを格納する。レシピは、エッチ時間、ガス選択、チャンバ圧力、ガス流速、ポンプ・スロットル位置、ＲＦ電源、ＲＦ電源立ち上がり速度、ＤＣバイアス電圧などのエッチ・パラメータの値、及び、各々のエッチ・プロセスについての他のパラメータの値、並びに、マスク・トリム・プラズマ・エッチ及びポリシリコン・プラズマ・エッチなどの２つの異なるエッチ・プロセスが順に実行されるときのリンク情報を含む。マイクロプロセッサ２０６は、処理されているロットについてのマスク構造部寸法Ｗ１の測定データを取得し、取得されたデータ、格納されたデータ及び格納された命令に基づいて計算を実行し、レシピを決定し、基板又は基板のグループのためのマスク・トリム・エッチ時間についてのレシピを調節するために、ＭＥＳシステム２１０にアクセスすることができる。ＡＰＣモジュール２０５は、図１５に示されており、後でより詳細に説明される。１つの例においては、プラズマ・エッチ・ツール１８０は、チャンバ１８５内で一度に１つの基板のみがエッチングされるため、単一基板（ウェハ）ツールである。しかしながら、本発明は、同時に２つ以上の基板（ウェハ）がエッチングされるバッチ・プラズマ・エッチ・ツールにも適用可能である。
【００２４】
図１３は、本発明に係る例示的なＳＰＣチャート２４０である。図１３においては、各々のロットについて測定されたマスク構造部寸法Ｗ１から測定されたポリシリコン構造部寸法Ｗ３を引いたもの（Ｗ１−Ｗ３）であるポリシリコン・エッチ・バイアス２４５が、同じプラズマ・エッチ・システムを通して時系列でプロットされる。１つの例においては、各々のロットについてのエッチ・バイアスのプロット値は、基板のロットごとの４つの基板の各々に対して１２の測定が行われる場合に、マスク構造部寸法Ｗ１の４８の測定値からポリシリコン構造部寸法Ｗ３の４８の測定値を引いたものの平均である。１つの例において、基板のロットは２５の基板である。１つの例においては、ポリシリコン構造部の４８の寸法Ｗ３の各々は、マスク構造部の４８の寸法Ｗ１が測定されたのと同じ基板上の同一の測定構造体に関して測定されるが、４つの基板の各々の上の１２の測定構造体の位置は、固有であってもよい。チャート２４０には、目標値、制御上限（ＵＣＬ；upper control limit）、制御下限（ＬＣＬ；lower controllimit）、処理上限（ＵＡＬ；upper action limit）及び処理下限（ＬＡＬ；lower action limit）が示されている。
【００２５】
図１４は、本発明に係るプラズマ・エッチ・ツールにおけるエッチング線寸法制御のための方法のフローチャートである。ステップ２５０において、プラズマ・エッチングされるロットのマスク構造部寸法（Ｗ１）が測定される。ステップ２５５において、マスク構造部の目標寸法（ＷＴ１）がＳＰＣデータベースから取得される。ステップ２６０において、現在のロットをエッチングするのに用いられるプラズマ・エッチ・システムの最後のチャンバ・クリーニング及び／又はシーズニング以降のＲＦ電源投入時間の合計が求められる。
【００２６】
ステップ２６２において、ＲＦ電源投入時間は、クリーニング後に０時間にリセットされ、クリーニングに続くシーズニング後に約４時間にリセットされる。１つの例において、クリーニングは、４５０ＲＦ電源投入時間の終了毎に行われる。一般に、ステップ２６２は、開始されたいずれかのロットの全てのウェハのエッチングが完了するまで禁止される。
【００２７】
ステップ２６５において、マスク・トリム・エッチ・プロセスのエッチ時間は、異なる最小グラウンド・ルール技術についての異なる特定の変数範囲にわたって支配される経験的関係、すなわち、
【数１】
2008541445.tif 000003
に基づいて計算され、ここで、
ＷＴ１＝マスク構造部寸法目標、単位はミクロン、
ＴＴＲＩＭ＝ＷＴ１の値に基づく範囲にわたるマスク・トリム・プラズマ・エッチ時間、単位は秒、
ＴＢＩＡＳ＝ＷＴ１の値に基づく範囲にわたるエッチ・バイアス目標、単位は秒、
Ｗ１＝ＷＴ１の値に基づく範囲にわたるマスク構造部寸法、単位はミクロン、
ＴＲＦ＝ＷＴ１の値に基づく範囲にわたる、最後のクリーニング及びシーズニング以降の選択された無線周波数電源投入時間の合計、単位は時、
であり、Ｃ１及びＣ２は、ＷＴ１の値に基づいて経験的に求められる。
【００２８】
第１の例においては、
ＴＴＲＩＭ＝マスク・トリム・プロセスを実行する時間（約２２秒から約３５秒までの範囲、単位は秒）、
ＴＢＩＡＳ＝（Ｗ１−Ｗ３）とＴＢＩＡＳとの間の経験的関係に基づく、（Ｗ１−Ｗ３）の目標値に適合するようにマスク・トリム・エッチ・プロセスを実行する時間（約１８秒から約２７秒までの範囲、単位は秒）、
Ｗ１＝測定されたマスク構造部寸法（約０．１１２ミクロンから約０．１１８ミクロンまでの範囲、単位はミクロン）、
Ｗ３＝測定されたエッチング・ポリシリコン構造部寸法（約０．０５７ミクロンから約０．０６１ミクロンまでの範囲、単位はミクロン）、
ＷＴ１＝マスク構造部測定値Ｗ１についての目標値０．１１５ミクロン、
（Ｗ１−ＷＴ１）は、約０−０．００３ミクロンから約＋０．００３ミクロンまでの範囲であり、
Ｃ１＝１（無次元）、
Ｃ２＝１（無次元）、
である。
【００２９】
第２の例においては、
ＴＴＲＩＭ＝マスク・トリム・プロセスを実行する時間（約２２秒から約３５秒までの範囲、単位は秒）、
ＴＢＩＡＳ＝（Ｗ１−Ｗ３）とＴＢＩＡＳとの間の経験的関係に基づく、（Ｗ１−Ｗ３）の目標値に適合するようにマスク・トリム・エッチ・プロセスを実行する時間（約１８秒から約２７秒までの範囲、単位は秒）、
Ｗ１＝測定されたマスク構造部寸法（約０．０８２ミクロンから約０．０８８ミクロンまでの範囲、単位はミクロン）、
Ｗ３＝測定されたエッチング・ポリシリコン構造部寸法（約０．０５７ミクロンから約０．０６１ミクロンまでの範囲、単位はミクロン）、
ＷＴ１＝マスク構造部測定値Ｗ１についての目標値０．０８５ミクロン、
（Ｗ１−ＷＴ１）は、約０−０．００３ミクロンから約＋０．００３ミクロンまでの範囲であり、
Ｃ１＝０．１（無次元）、
Ｃ２＝１．５（無次元）、
である。
【００３０】
第１及び第２の例の両方において、
ＴＲＦ＝最後のプラズマ・チャンバ・クリーニング及び／又はシーズニング以降に経過したＲＦ電源投入時間の合計（クリーニング後約０時間及びシーズニング後約４時間から約４５０時間までの範囲、単位は時）であり、経過したＲＦ電源投入時間の合計は、ポリシリコン・エッチのためのＲＦ電源投入時間、又は、マスク・トリム・プラズマ・エッチとポリシリコン・プラズマ・エッチの両方のためのＲＦ電源投入時間を含む。ＲＦ電源投入時間の合計は、両方のプロセスについて単一のチャンバが用いられたときにのみ、マスク・トリム・プラズマ・エッチとポリシリコン・プラズマ・エッチの両方のためのＲＦ電源投入時間を含むことになる。ＲＦ電源投入時間の合計は、両方のプロセスについて単一のチャンバが用いられるか、マスク・トリム・プラズマ・エッチとポリシリコン・プラズマ・エッチについて異なるチャンバが用いられるかにかかわらず、ポリシリコン・プラズマ・エッチのためのＲＦ電源投入時間のみを含むものとなる場合がある。
あらゆる所与の最小グラウンド・ルール技術において、Ｃ１又はＣ２のいずれもゼロにはならない。
【００３１】
１つの例において、エッチ・バイアスとトリム時間との間の関係は、以下の式、すなわち、
（式２）
ＴＢＩＡＳ＝Ａ（Ｗ１−Ｗ３）＋Ｂ      （２）
の線形関係であり、ここで、Ａ及びＢは経験的に求められる定数である。
【００３２】
ステップ２７０において、マスク・トリム・エッチが、先ほど計算されたトリム時間を用いてロットの最初／次の基板に対して行われる。ステップ２６８において、ステップ２５０、２５５、２６０及び２６５が実行されたロットが、プラズマ・エッチ・ツールにおいて開始される。ステップ２７５において、標準ポリシリコン・エッチ・レシピ及び時間を用いて、基板がエッチングされる。ステップ２８０において、ポリシリコンＲＦ電源投入時間及び／又はマスク・トリムＲＦ電源投入時間が記録され、最後のチャンバ・クリーニング及び／又はシーズニング以降のＲＦ電源投入時間の全合計に加えられる。ステップ２８５において、ロットの次の基板が選択される。それ以上のロットが存在しない場合には、本方法は、ステップ２６８において別のロットの処理が再び開始されるまで、ステップ２８７において完了される。ステップ２９０において、本発明を適用するモードが選択される。本発明は、ロットにおける全ての基板が同じマスク・トリム・エッチ時間を用いてエッチングされることになるロット・モードで実行することができ、その場合には、本方法のループはステップ２７０に戻る。本発明は、各々の基板についてマスク・トリム・エッチ時間が再計算される単一基板モードで実行することもでき、その場合には、本方法のループはステップ２６０に戻る。ＲＦ電源投入時間の全合計は、クリーニング及び／又はシーズニング後にゼロにリセットされることを理解されたい。
【００３３】
図１５は、本発明に係るプラズマ・エッチ・ツールにおけるエッチング線寸法制御のためのシステム・アーキテクチャのシステム図である。図１５において、ＡＰＣモジュール２０５（図１２参照）は、異常値フィルタ２９５、マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ３００、ＡＰＣフィード・フォワード・コントローラ３０５、ＲＦ電源投入時間コレクタ３１０、ＲＦ電源投入合計時間データ記憶ユニット３１５、及び、マスク・トリム・エッチ・アルゴリズム・アップデータ３２０を含む。
【００３４】
ＡＰＣモジュール２０５の作動の前に、リソグラフィ・ツール３２５によって処理された後の製品ロットが測定され（前述のマスク構造部Ｗ１）、測定データがＳＰＣシステム２１０に格納される。異常値フィルタ２９５は、マスク・トリム・エッチ及びポリシリコン・エッチ・ツール１８０によって処理されるように現在のスケジュールに組み入れられたロットについて、ＳＰＣシステム２１０から生の測定データ（すなわち前述の例を続ければ、測定された４８のマスク構造部寸法Ｗ１の４８の個々の測定値の全て）を取得する。次に、異常値フィルタ２９５は、４８の測定値の組の統計分析、及び／又は、固定値を上回るか又は下回るあらゆる測定値を破棄するといった予めプログラムされた基準に基づいて、個々の高い測定値又は低い測定値のすべてを除去する。次に、異常値フィルタは、（Ｗ１）の単一の値を生成して、マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ３００に送る。
【００３５】
マスク・トリム・エッチ・アルゴリズム・アップデータ３２０は、最後のチャンバ・クリーニング及びシーズニング以降のＲＦ電源投入時間の全合計（ＴＲＦ）の最新値を、マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ３００に送信する。マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ３００は、マスク構造部寸法値（Ｗ１）及びＲＦ電源投入時間値（ＴＲＦ）を前述の式（１）への入力として使用し、現在のロット又は基板についてのマスク・トリム・エッチ時間（ＴＴＲＩＭ）を計算する。マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ３００は、エッチングされる製品のタイプ（又は技術のタイプ、あるいはロット数）に基づいて、マスク・トリム・エッチ・プロセスを実行する時間の目標値（ＴＢＩＡＳ）と、マスク構造部測定値の目標値（ＷＴ１）とを含む（又は、それらの格納された値にアクセスする）。
【００３６】
マスク・トリム・エッチ時間アルゴリズム・ソルバ３００は、マスク・トリム・エッチ時間（ＴＴＲＩＭ）を、ＡＰＣモジュールに格納されるマスク・トリム・エッチ・レシピのマスク・トリム・エッチ時間パラメータを設定するＡＰＣフィード・フォワード・コントローラ３０５に送信し、マスク・トリム・エッチ及びポリシリコン・エッチ・ツール１８０に基板をエッチングするように命令する。
【００３７】
ＲＦ電源投入時間コレクタ３１０は、ちょうどエッチングが終了した基板のポリシリコン・エッチ（及び、必要に応じてマスク・トリム・エッチ）のためのＲＦ電源投入時間を収集し、そのデータをＲＦ電源投入合計時間データ記憶ユニット３１５に送り、ちょうどエッチングが終了した基板についてのＲＦ電源投入時間を既に格納されたＲＦ電源投入時間に加えて、ＲＦ電源投入時間の全合計（ＴＲＦ）を得る。マスク・トリム・エッチ・アルゴリズム・アップデータ３２０は、必要に応じてＲＦ電源投入時間（ＴＲＦ）にアクセスする。
【００３８】
このように、本発明は、チャンバのクリーニング及びシーズニングの影響を考慮に入れたプラズマ・エッチ・ツールにおけるエッチング線寸法制御のための方法及びシステムを提供する。
【００３９】
本発明の実施形態の説明が、本発明の理解のために上述された。本発明は、本明細書で説明された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者には直ちに明らかとなるように種々の修正、再構成及び置換が可能であることを理解されたい。したがって、特許請求の範囲は、全てのそうした修正及び変更を、本発明の真の趣旨及び範囲内に入るものとしてカバーすることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るエッチング線の例示的な作成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るエッチング線の例示的な作成を示す断面図である。
【図３】本発明に係るエッチング線の例示的な作成を示す断面図である。
【図４】本発明に係るエッチング線の例示的な作成を示す断面図である。
【図５】本発明に係るエッチング線の例示的な作成を示す断面図である。
【図６】本発明のもう１つの実施形態に係るエッチング線の作成を示す断面図である。
【図７】本発明のもう１つの実施形態に係るエッチング線の作成を示す断面図である。
【図８】本発明のもう１つの実施形態に係るエッチング線の作成を示す断面図である。
【図９】本発明のもう１つの実施形態に係るエッチング線の作成を示す断面図である。
【図１０】本発明のもう１つの実施形態に係るエッチング線の作成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る製造の際の半導体基板の上面図である。
【図１２】本発明に係る例示的なプラズマ・エッチング・ツールの概略図である。
【図１３】本発明に係る例示的な統計プロセス制御（ＳＰＣ）チャートである。
【図１４】本発明に係るプラズマ・エッチング・ツールにおけるエッチング線寸法制御のための方法のフローチャートである。
【図１５】本発明に係るプラズマ・エッチング・ツールにおけるエッチング線寸法制御のためのシステム・アーキテクチャの系統図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００：基板
１０５：ゲート誘電体層
１１０：ポリシリコン層
１１５：フォトレジスト層
１２０：化学線
１２５：フォトマスク
１３０：不透明領域
１３５：透過性基板
１４０：潜像
１４５：フォトレジスト構造部
【図１】
2008541445.tif 000008
【図２】
2008541445.tif 000009
【図３】
2008541445.tif 000010
【図４】
2008541445.tif 000011
【図５】
2008541445.tif 000012
【図６】
2008541445.tif 000013
【図７】
2008541445.tif 000014
【図８】
2008541445.tif 000015
【図９】
2008541445.tif 000016
【図１０】
2008541445.tif 000017
【図１１】
2008541445.tif 000018
【図１２】
2008541445.tif 000019
【図１３】
2008541445.tif 000020
【図１４】
2008541445.tif 000021
【図１５】
2008541445.tif 000022
2008541445.tif 000023
2008541445.tif 000024
2008541445.tif 000025
2008541445.tif 000026
2008541445.tif 000027
2008541445.tif 000028
2008541445.tif 000029
2008541445.tif 000030
2008541445.tif 000031
【国際調査報告】
2008541445.tif 000032
2008541445.tif 000033