(57)【要約】相互接続レベルでのプロセス制御を実行する方法および装置。ワークに対するプロセス工程が実行される。ワーク上の相互接続部位に関連する製造データが取得される。この製造データに基づいて、相互接続特性制御プロセスが実行される。相互接続特性制御プロセスでは、相互接続部位に関連する特性を制御するために、ワーク上の相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御する。
2006501676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにプロセス工程を実行するステップと、
前記ワーク上の相互接続部位に関連する製造データを取得するステップと、
前記製造データに基づいて相互接続特性制御プロセスを実行するステップとを有し、
前記相互接続特性制御プロセスは、前記ワーク上の前記相互接続部位に関連する特性を制御するために、前記相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御するステップを含む方法。
【請求項２】
前記ワークに前記プロセス工程を実行する前記ステップは、半導体ウェハ（１０５）に前記プロセス工程を実行するステップをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワークに前記プロセス工程を実行する前記ステップは、前記半導体ウェハ（１０５）に相互接続部位を形成するステップを有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記半導体ウェハ（１０５）に相互接続部位を形成する前記ステップは、前記半導体ウェハ（１０５）にビア（７５０）を形成するステップを有する請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記半導体ウェハ（１０５）に相互接続部位を形成する前記ステップは、前記半導体ウェハ（１０５）にコンタクト領域を形成するステップを有する請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ワーク上の相互接続部位に関連する製造データを取得する前記ステップは、処理済みの前記半導体ウェハ（１０５）に関連するウェハ電気的試験データを取得するステップをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
相互接続特性制御プロセスを実行する前記ステップは、バリヤ層プロセス、層間絶縁体（ＩＬＤ）層プロセス、プリメタル絶縁層（ＰＭＤ）プロセス、および金属成膜プロセスのうちの少なくとも１つを制御するステップをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
相互接続特性制御プロセスを実行する前記ステップは、前記相互接続部位の抵抗率を変えるステップをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ワークを処理するための処理装置（９１０）と、
前記処理装置に動作可能に結合されたプロセスコントローラ（３１０）と、を備え、前記プロセスコントローラ（３１０）は前記ワークに関連する製造データに基づいて相互接続特性制御プロセスを実行し、前記相互接続特性制御プロセスは、前記ワーク上の前記相互接続部位に関連する特性を制御するために、前記相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御することを特徴とする相互接続レベル処理を実行するためのシステム。
【請求項１０】
命令で符号化されたコンピュータ可読プログラム記憶装置であって、コンピュータによって実行されると、
ワークにプロセス工程を実行するステップと、
前記ワーク上の相互接続部位に関連する製造データを取得するステップと、
前記製造データに基づいて相互接続特性制御プロセスを実行するステップと、を有し、前記相互接続特性制御プロセスは、前記ワーク上の前記相互接続部位に関連する特性を制御するために、前記相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御する方法を実行するプログラム記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に半導体製造に関し、より詳細には、ワーク上の相互接続レベルにおいてプロセス制御を実行するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造業における技術の爆発的な進歩により、新しい革新的な製造プロセスが数多く生み出された。今日の製造プロセス、とりわけ半導体製造プロセスでは、多くの重要な工程が必要とされる。一般に、このような工程は不可欠なものであり、このため、通常は多くの入力を微調整して、生産を適切に制御する必要がある。
【０００３】
半導体デバイスの製造においては、半導体の原材料からパッケージング済みの半導体デバイスを製造するまでに、別個のプロセス工程が数多く要求される。半導体材料を成長させる最初の工程から、半導体結晶を切断して個々のウェハを製造する工程、製造段階（エッチング、ドーピング、イオン注入等）、パッケージング、完成したデバイスの最終検査に至るまでの各種プロセスはそれぞれ非常に異なり、特化されているため、これらのプロセスは、異なる制御方式を採用している別の製造現場で実施されることがある。
【０００４】
一般に、プロセス工程の組が、時にロットと呼ばれる半導体ウェハの集合体全体に実行される。例えば、各種材料から構成され得るプロセス層が、半導体ウェハ全体に形成され得る。続いて、公知のフォトリソグラフィ技術によって、このプロセス層全体にパターニングしたフォトレジスト層が形成され得る。通常はこの後に、パターニングしたフォトレジスト層をマスクとして使用して、プロセス層にわたってエッチングプロセスが実施される。このエッチングプロセスによって、プロセス層にさまざまな構造（feature）すなわち物体が形成される。このような構造は、トランジスタのゲート電極構造として使用することができる。多くの場合、半導体ウェハに電気的領域を分離するために、トレンチアイソレーション構造も半導体ウェハの基板にわたって形成される。使用することができるアイソレーション構造の一例として、浅部トレンチアイソレーション（ＳＴＩ：shallow trench isolation）構造がある。
【０００５】
通常は、半導体製造施設にある製造装置（manufacturing tool）は、製造フレームワークすなわち処理の構成要素のネットワークと相互に通信を行っている。各製造装置は、通常は装置インタフェースと接続されている。装置インタフェースは、製造ネットワークが接続されているマシンインタフェースに接続されており、製造装置と製造フレームワークとの間の通信が可能となっている。マシンインタフェースは、一般に高度プロセス制御（ＡＰＣ）システムの一環をなすことがある。ＡＰＣシステムは、制御スクリプトを起動する。この制御スクリプトは、製造プロセスの実行に必要とされるデータを自動的に取得するソフトウェアプログラムであり得る。
【０００６】
図１に、代表的な半導体ウェハ１０５を示す。通常、ウェハ１０５は、格子１５０に配置された個々の半導体ダイ１０３を複数含んでいる。公知のフォトリソグラフィのプロセスおよび装置を用いて、パターニング対象の１層以上のプロセス層にわたって、パターニングされたフォトレジスト層が形成され得る。使用するフォトマスクによって異なるが、フォトリソグラフィプロセスの一環として、ステッパにより、一度に約１〜４のダイ１０３位置に対して露光プロセスが実施される。パターンニングされたフォトレジスト層は、その下のポリシリコン、金属または絶縁材料の層などの１層以上の材料層に対して実施されるウェットエッチングまたはドライエッチングのプロセス中にマスクとして使用され、下地層に所望のパターンが転写される。パターニングされたフォトレジスト層は、複数の特徴（例えば下層のプロセス層に複製しようとしている線状の特徴や開口状の特徴）から構成される。
【０００７】
次に、図２に、従来技術のプロセスフローのフローチャート図を示す。製造システムが、１バッチ／ロットに関連する複数の半導体ウェハ１０５を処理し得る（ブロック２１０）。製造システムは、半導体ウェハ１０５に各種プロセスを実行したら、処理済みの半導体ウェハ１０５に最終電気的試験を実施し得る（ブロック２２０）。最終電気的試験では、半導体ウェハ１０５にある１つ以上の部位に関連する抵抗測定など、複数の電気的パラメータの測定が実施され得る。電気的試験で得たデータが製造システムによって使用され、半導体ウェハ１０５に形成された各種コンタクトおよび／またはビアの相互接続特性が求められる（ブロック２３０）。
【０００８】
相互接続抵抗などの各種相互接続特性を求めたら、製造システムは、他のプロセスの調整を行って、後続の半導体ウェハ１０５の相互接続特性を変更するための調整を計算し得る（ブロック２４０）。システムは、計算で得た調整に基づいて、後続の半導体ウェハ１０５に実行するプロセス工程を調整し得る（ブロック２５０）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現在の方法にまつわる問題に、一般に、相互接続パラメータの特性が、半導体ウェハ１０５に多数のプロセスが実行された後に求められるという事実がある。通常、相互接続特性は、半導体ウェハ１０５を実質的に処理した後にしか正確に求められない。このため、残りのプロセス工程がほとんどない状態で相互接続の処理が実質的に完了するため、現在の方法は本来的にフィードバック修正機能を欠いている。現在の処理技術を使用する場合、半導体ウェハ１０５を実質的に処理してから相互接続特性が求められるという事実により、相互接続特性を制御することは困難であり、非効率的となり得る。さらに、相互接続を形成してからウェハの最終電気的試験が終了するまでタイムラグが発生することがあり、このため相互接続の不良を補正できる可能性が低下する。
【００１０】
本発明は、上記の問題の１つ以上を解決するか少なくとも軽減することを狙ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様では、相互接続レベルでのプロセス制御を実行するための方法が提供される。ワークに対するプロセス工程が実行される。ワーク上の相互接続部位に関連する製造データが取得される。この製造データに基づいて、相互接続特性制御プロセスが実行される。相互接続特性制御プロセスでは、相互接続部位に関連する特性を制御するために、ワーク上の相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御する。
【００１２】
本発明の別の態様では、相互接続レベルでのプロセス制御を実行するためのシステムが提供される。システムは、ワークを処理するための処理装置を備える。システムは、処理装置に動作可能に結合されたプロセスコントローラも備える。プロセスコントローラは、ワークに関連する製造データに基づいて相互接続特性制御プロセスを実行することができる。相互接続特性制御プロセスでは、相互接続部位に関連する特性を制御するために、ワーク上の相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御する。
【００１３】
本発明の別の態様では、相互接続レベルでのプロセス制御を実行するための装置が提供される。この装置は、ワークに関連する製造データに基づいて相互接続特性制御プロセスを実行するように適合されたプロセスコントローラを備える。相互接続特性制御プロセスでは、相互接続部位に関連する特性を制御するために、ワーク上の相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御する。
【００１４】
本発明のさらに別の態様では、相互接続レベルでのプロセス制御を実行するために、命令で符号化されたコンピュータ可読プログラム記憶装置が提供される。命令で符号化されたコンピュータ可読プログラム記憶装置は、コンピュータによって実行されると、ワークにプロセス工程を実行するステップと、ワーク上の相互接続部位に関連する製造データを取得するステップと、製造データに基づいて相互接続特性制御プロセスを実行するステップとを有する方法を実行する。相互接続特性制御プロセスでは、相互接続部位に関連する特性を制御するために、ワーク上の相互接続部位に付随する構造に関連するプロセスを制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付の図面と併せて下記の説明を読めば、本発明が理解できるであろう。添付の図面においては、同一の参照符号は同じ要素を参照している。
【００１６】
本発明は、種々の変形および代替形態を取り得るが、その特定の実施形態が、図面に例として図示され、ここに詳細に記載されているに過ぎない。しかし、この説明は、本発明を開示した特定の実施形態に限定することを意図するものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨ならびに範囲に含まれる全ての変形例、均等物および代替例を含むことを理解すべきである。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態を下記に記載する。簡潔を期すために、実際の実装の特徴を全て本明細書に記載することはしない。当然、実際の実施形態の開発においては、システム上の制約およびビジネス上の制約に適合させるなど、開発の具体的な目的を達するために、実装に固有の判断が数多く必要とされ、この判断は実装によって変わるということが理解される。さらに、この種の開発作業は複雑かつ時間がかかるものであるが、本開示の利益を受ける当業者にとって日常的な作業であるということが理解されよう。
【００１８】
半導体製造には、数多くの別個のプロセスが関わっている。多くの場合、ワーク（例えば半導体ウェハ１０５、半導体デバイスなど）が、複数の製造プロセス装置によって段階的に処理される。本発明の各種実施形態は、コンタクトおよび／またはビアなど、半導体ウェハ１０５上の複数の部位の相互接続特性に作用するためにプロセス制御を実行するものである。本発明の各種実施形態は、例えば、バリアライナの形成の制御、ＩＬＤ層の膜厚の制御、相互接続部位の形態（geometry）の制御、プリメタル絶縁物層の制御、バリヤ層の制御など、半導体ウェハ１０５に対する各種プロセス工程を制御する数個のパラメータを調整するものである。本発明の各種実施形態は、半導体ウェハ１０５にある相互接続部位の抵抗率を決定するためにウェハ電気的試験を実施して、相互接続部位の電気的特性を変えるために制御の調整を行うものである。
【００１９】
図３に、本発明の各種実施形態によるシステム３００のブロック図を示す。システム３００のプロセスコントローラ３１０は、処理装置９１０に関連する各種操作を制御することができる。システム３００は、処理された半導体ウェハ１０５に関連する計測データ、装置状態データなど、製造に関連するデータを取得することができる。システム３００は、処理された半導体ウェハ１０５に関連する計測データを取得する計測装置９５０も備え得る。
【００２０】
システム３００は、データベースユニット３４０も備え得る。データベースユニット３４０は、複数のタイプのデータを記憶するために設けられたものであり、このようなデータには、例えば、製造に関連するデータ、システム３００の動作に関連するデータ（例えば処理装置９１０の状態、半導体ウェハ１０５の状態など）がある。データベースユニット３４０は、処理装置９１０が実行する複数のプロセスラン（process run）に関する装置状態データを記憶し得る。データベースユニット３４０は、装置状態データおよび／または半導体ウェハ１０５の処理に関連するその他のデータをデータベース記憶ユニット３４５に記憶するためのデータベースサーバ３４２を備え得る。
【００２１】
システム３００は、半導体ウェハ１０５上の各種相互接続部位（例えばコンタクトおよび／またはビア）の電気的特性に関連するデータを提供する複数の電気的試験を行うことができるウェハ電気的試験（ＷＥＴ）ユニット３３０も備える。システム３００は、半導体ウェハ１０５に実行される各種プロセス工程を制御することができるサブコントローラ３５０を複数備え得る。例えば、プロセスコントローラ３１０は、所定の電気的特性値（例えば特定の相互接続部位の所定の抵抗率）を提供し得、この値が、半導体ウェハ１０５に実行される各種制御プロセス工程の制御調整を算出するためにサブコントローラ３５０によって使用され得る。サブコントローラ３５０に関する詳細な説明ならびに記載は、図４およびこれに関する下記の説明に示す。
【００２２】
さらに、システム３００は、半導体ウェハ１０５にある、ビアおよびコンタクトなどの相互接続部位の特性を制御することができる相互接続制御ユニット３６０を備え得る。相互接続制御ユニット３６０に関する詳細な説明ならびに記載は、図８およびこれに関する下記の説明に示す。システム３００は、ビアおよび／またはコンタクトの抵抗率を制御するなど、半導体ウェハ１０５上の各種相互接続部位の特性に作用するために、各種制御調整を行うことができる。
【００２３】
プロセスコントローラ３１０、サブコントローラ３５０および／または相互接続制御ユニット３６０は、ソフトウェアユニット、ハードウェアユニット、またはファームウェアユニットであり得、これらはスタンドアロンのユニットであるか、システム３００に関連付けられたコンピュータシステムに統合されている。また、ブロックによって表される図３の各種構成要素は、システム通信回線３１５を介して相互に通信してもよい。システム通信回線３１５は、コンピュータバスリンク、専用ハードウェア通信リンク、電話システム通信リンク、無線通信リンク、あるいは本開示の利益を得る当業者によって実装され得るその他の通信リンクであり得る。
【００２４】
次に、図４に、本発明の各種実施形態によるサブコントローラ３５０のより詳細なブロック図を示す。サブコントローラ３５０は、各種の制御ユニットを備え得、その例には、バリアライナ制御ユニット４１０、相互接続形態制御ユニット４２０、金属配線間層内絶縁体配線（ＩＬＤ：inner-layer dielectric between metal lines）層制御ユニット４３０、プリメタル絶縁体（ＰＭＤ）層制御ユニット４４０、および／または半導体ウェハ１０５に実行する各種プロセス工程を制御するその他の制御ユニットなどがある。半導体ウェハ１０５の各種部分（バリアライナ、ＩＬＤ層、形態層およびＰＭＤ層など）を制御するために、ＷＥＴユニット３３０からのデータと、プロセスコントローラ３１０が予め決定している相互接続特性が、サブコントローラ３５０によって使用され得る。
【００２５】
次に、図５〜７に、トレンチおよび／またはビアを有する半導体ウェハ１０５の断面図を示す。図５は、基板層５３０に堆積されたＩＬＤ層５２０を示す。ＩＬＤ層５２０内にトレンチ５４０が形成され得る。トレンチ５４０は各種構造の形成に使用される。一実施形態では、トレンチ５４０は、コンタクトを形成するために使用され得る。一実施形態では、トレンチ５４０を使用して、金属配線、コンタクトおよび／またはビアを作成するために使用することができるダマシンプロセスが実行され得るが、金属配線、コンタクトおよび／またはビアを作成するために本開示の利益を得る当業者にとって公知のその他のプロセスを使用してもよい。トレンチ５４０をＩＬＤ層５２０から隔離するために、トレンチ５４０にバリヤ層５１０が形成され得る。通常、トレンチ５４０にタングステンまたは銅などの金属が埋め込まれて、相互接続部位が形成され得る。トレンチ５４０に形成される相互接続の特定の特性（抵抗率など）がバリアライナ制御ユニット４１０に影響を与え得、バリアライナ制御ユニット４１０はバリヤ層５１０の形成に作用する制御パラメータを調整し得る。図６に、バリヤ層５１０をさらに詳細に示す。バリヤ層５１０は、タンタル層６１０、窒化タンタル層６２０およびＰＭＤ層６３０を備え得る。窒化タンタル層６２０は、タンタル層６１０とＰＭＤ層６３０の間に設けられ得る。ＰＭＤ層６３０に対して調整が行われると、バリヤ層５１０が影響を受ける可能性があり、これがトレンチ５４０から形成されるコンタクトの特性に影響を及ぼし得る。ＩＬＤ層制御ユニット４３０は、バリヤ層５１０に影響し得るＰＭＤ層６３０の処理を制御することができ、これによってトレンチ５４０の特性に影響する。バリヤ層５１０の組成（例えばタンタル／窒化タンタル／タンタルの組合せなど）を調整すれば、相互接続の特性（例えば抵抗率）に作用することができる。さらに、バリヤ層５１０（図６を参照）を構成する各層の膜厚の比率を調整することで、相互接続の特性（例えば抵抗率）に作用することができる。本発明の各種実施形態では、他の金属成膜プロセスを使用して、相互接続の特性（例えば抵抗率）に作用してもよい。
【００２６】
図６に戻ると、トレンチ５４０から形成されるビアの特性に作用するために、トレンチ５４０の周囲の構成（formation）が制御され得る。例えば、ＩＬＤ層５２０を制御して、トレンチ５４０から形成されるビアの特性に作用することができる。ＩＬＤ層制御ユニット４３０は、ＩＬＤ層５２０の特性を制御することで、トレンチ５４０の特性に作用してもよい。さらに、相互接続形態制御ユニット４２０は、トレンチ５４０の形態を制御してもよく、これが、相互接続を形成するためにトレンチ５４０に堆積される金属の分量に影響を及ぼし得る。このため、サブコントローラ３５０を使用して、ビアを形成するために金属が埋め込まれるトレンチ５４０などの相互接続部位の電気的特性に作用してもよい。
【００２７】
図７は、ビア７５０が形成されている半導体ウェハ１０５の断面図である。一実施形態では、基板層５３０上に誘電体層７２０が堆積されており、その上に金属層７３０が形成されている。金属層７３０はアルミニウムおよび／または銅を含み得る。一実施形態では、ダマシンプロセスを使用して、金属配線７０５が形成され得る。一般に、ビア７５０は、２層の金属表面（図７に示す２層の金属配線７０５など）を電気的に接続するために形成される。２層の金属配線７０５は誘電体層７４０によって分離され得る。このため、ビア７５０を使用して、誘電体層７４０によって分離された２層の金属配線７０５が相互接続され得る。ビア７５０は、金属の埋め込み物質７６０（例えば銅）が埋め込まれたトレンチ５４０（図５参照）から形成され得る。ビア７５０は、バリアライナ７１０によって誘電体層７４０から分離され得る。
【００２８】
ビア７５０および／またはその他のコンタクトの抵抗率は、処理された半導体ウェハ１０５から製造されるデバイスの動作に影響を与え得る。このため、抵抗率を所定の許容差内に入るように制御すれば、半導体ウェハ１０５から、より正確に処理されたデバイスを製造できるようになる。バリアライナ制御ユニット４１０は、バリアライナ７１０の特性を制御することができ、これが金属層７３０に堆積されるビア７５０の特性に影響を与え得る。このため、サブコントローラ３５０を使用して、コンタクトやビアなどの相互接続部位の電気的特性に作用するフィードバックおよび／またはフィードフォワード制御を実現することができる。本発明の各種実施形態を使用して、相互接続の特性（例えば抵抗率）を調整するために相互接続に付随する１つ以上の構造（例えば、ＩＬＤ層５２０、ＰＭＤ層６３０、バリヤ層５１０、ラバリアイナ７１０、トレンチ５４０、ビア７５０、金属配線７０５など）に関わるプロセスの制御を実行することができる。
【００２９】
次に、図８に、相互接続制御ユニット３６０のより詳細なブロック図を示す。相互接続制御ユニット３６０は、処理された半導体ウェハ１０５に関連する計測データを入力し得る。計測データは、相互接続部位の形成に使用されたバリヤ層５１０、ＩＬＤ層６３０、ＰＭＤ層５２０および／またはトレンチの形成に関連する測定値を含み得る。また、相互接続制御ユニット３６０は、サブコントローラ３５０から制御データも入力し得、このデータは、プロセスコントローラ３１０によって規定されている相互接続特性の影響を受けた制御データに関連し得る。相互接続制御ユニット３６０は、計測データおよび／または制御データを使用して、半導体ウェハ１０５に形成された相互接続部位の特性（例えば、半導体ウェハ１０５に形成されたコンタクトまたはビアの抵抗率）に作用するため、半導体ウェハ１０５に対して実行される複数のプロセス工程を調整させ得る。
【００３０】
相互接続制御ユニット３６０は、半導体ウェハ１０５に形成しようとしているビアのとり得る電気的特性（例えば抵抗率）を予測するか求めることができるビア電気的特性算出ユニット８１０を備え得る。相互接続制御ユニット３６０は、半導体ウェハ１０５に形成されるコンタクトのとり得る電気的特性を予測するか求めることができるコンタクト電気的特性算出ユニット８２０も備え得る。次に、ビアおよび／またはその他のコンタクトに関連する電気的特性データが、相互接続処理制御ユニット８３０によって検査され得る。相互接続処理制御ユニット８３０は、金属配置プロセス、相互接続領域のバリヤ層５１０の処理、ＰＭＤ層６３０の処理および／またはＰＭＤ層５２０の処理など各種プロセス工程を調整することができ、これらは、サブコントローラ３５０の動作を制御するために調整データによって調整され得るプロセス工程である。換言すれば、相互接続処理制御ユニット８３０は、相互接続部位の取り得る電気的特性を算出して、相互接続部位の制御の補正を行うために、システム３００の各種構成要素に補正のための適切なデータを提供することができる。
【００３１】
次に、図９に、本発明の一実施形態によるシステム３００のより詳細なブロック図を示す。回線またはネットワーク９２３を介して提供される複数の制御入力信号または製造パラメータを使用して、半導体ウェハ１０５が処理装置９１０ａ，９１０ｂによって処理される。回線９２３の制御入力信号または製造パラメータは、マシンインタフェース９１５ａ，９１５ｂを介してコンピュータシステム９３０から処理装置９１０ａ，９１０ｂに送信される。第１マシンインタフェース９１５ａおよび第２マシンインタフェース９１５ｂは、通常、処理装置９１０ａ，９１０ｂの外部に存在する。別の実施形態では、第１マシンインタフェース９１５ａおよび第２マシンインタフェース９１５ｂは処理装置９１０ａ，９１０ｂ内に存在する。半導体ウェハ１０５が複数の処理装置９１０に供給されて、そこから搬出される。一実施形態では、半導体ウェハ１０５は、処理装置９１０に手動で供給される。別の実施形態では、半導体ウェハ１０５は、処理装置９１０に自動で（例えば、ロボットによる半導体ウェハ１０５の移送などにより）供給される。一実施形態では、複数の半導体ウェハ１０５がロット単位で（例えば、カセット内に並べて）処理装置９１０に搬送される。
【００３２】
一実施形態では、コンピュータシステム９３０は、回線９２３を介して、第１マシンインタフェース９１５ａおよび第２マシンインタフェース９１５ｂに制御入力信号すなわち製造パラメータを送信する。コンピュータシステム９３０は、処理操作を制御することができる。一実施形態では、コンピュータシステム９３０はプロセスコントローラである。コンピュータシステム９３０は、コンピュータ記憶装置９３２に結合されており、コンピュータ記憶装置９３２は、複数のソフトウェアプログラムおよびデータの組を有し得る。コンピュータシステム９３０は、本明細書に記載の操作を実行することができるプロセッサ（図示なし）を少なくとも１つ備え得る。コンピュータシステム９３０は、製造モデル９４０を使用して、回線９２３に制御入力信号を生成する。一実施形態では、製造モデル９４０は、回線９２３を介して処理装置９１０ａ，９１０ｂに送信される複数の制御入力パラメータを決定する製造レシピを有している。
【００３３】
一実施形態では、製造モデル９４０は、特定の製造プロセスを実現する処理スクリプトおよび入力制御を定義する。処理装置Ａ  ９１０ａに宛てた回線９２３の制御入力信号（または制御入力パラメータ）は、第１マシンインタフェース９１５ａによって受理され処理される。処理装置Ｂ  ９１０ｂに宛てた回線９２３の制御入力信号は、第２マシンインタフェース９１５ｂによって受理され処理される半導体製造プロセスにおいて使用される処理装置９１０ａ，９１０ｂの例として、ステッパやエッチングプロセス装置、成膜装置などがある。
【００３４】
処理装置９１０ａ，９１０ｂによって処理された１枚以上の半導体ウェハ１０５も、計測装置９５０に送信されて、計測データが取得され得る。計測装置９５０は、光波散乱計測（scatterometry）データ取得装置、オーバーレイ誤差測定装置、微小寸法測定装置（critical dimension measurement tool）などであり得る。一実施形態では、計測装置９５０は１枚以上の処理済み半導体ウェハ１０５を検査する。計測データ解析ユニット９６０は、計測装置９５０からのデータを収集、編成および解析し得る。計測データは、半導体ウェハ１０５にわたって形成されたデバイスのさまざまな物理的特性または電気的特性に関するものである。例えば、ライン幅の測定値、トレンチの深さ、側壁の角度、厚さ、抵抗などに関して計測データが取得され得る。計測データは、処理済みの半導体ウェハ１０５にわたって存在する可能性のある欠陥を決定するために使用されてもよく、これが処理装置９１０の性能を定量化するために使用されてもよい。
【００３５】
上記したように、計測データ解析ユニット９６０からの解析済みの計測データ、ウェハ電気的試験ユニット３３０からの電気的特性データ、および／またはデータベースユニット３４０からのデータが、相互接続制御ユニット３６０に入力され得る。相互接続制御ユニット３６０は、ビアおよび／またはコンタクトのとり得る電気的特性および／または実際の電気的特性を求め得る。相互接続制御ユニット３６０は、この値を求めたら、プロセスの調整に関連するデータをサブコントローラ３５０に提供し得る。サブコントローラ３５０は、半導体ウェハ１０５に各種プロセスを実行する際に実施すべきフィードバックおよび／またはフィードフォワード補正を計算し得る。次に、サブコントローラ３５０によって、フィードバックおよび／またはフィードフォワード補正に関連するデータがコンピュータシステム９３０に送信され得る。これを受けて、コンピュータシステム９３０は、システム３００によって実行される後続のプロセスに対し、制御の調整を行い得る。
【００３６】
次に、図１０に、本発明の各種実施形態のフローチャート図を示す。システム３００は、半導体ウェハ１０５にプロセスを実行する（ブロック１０１０）。一般に、半導体ウェハ１０５のプロセス中に、計測データおよび／またはウェハ試験データなどの製造データが取得される。システム３００は、処理された半導体ウェハ１０５に関連する計測データを取得し得る（ブロック１０２０）。次に、計測データが解析されて、バリヤ層の特性、ＰＭＤ層の電子的特性、ＩＬＤ層の特性、トレンチの特性などの複数の特性が決定される（ブロック１０３０）。また、システム３００は、半導体ウェハ１０５上の各種相互接続部位の電気的特性に関連するウェハ電気的試験データも取得し得る（ブロック１０４０）。システム３００は、このウェハ電気的試験データを解析して、半導体ウェハ１０５に形成された特定のコンタクトおよび／またはビアにおける抵抗などの各種特性を決定し得る（ブロック１０５０）。
【００３７】
システム３００は、計測データおよび／またはＷＥＴデータを解析したら、半導体ウェハ１０５にある相互接続部位（例えばビア、コンタクトなど）の特性に作用するために相互接続特性制御プロセスを実施し得る（ブロック１０６０）。半導体ウェハ１０５に形成された相互接続の特性を制御するために、フィードバックおよび／またはフィードフォワード補正を使用することができる。相互接続特性制御プロセスを実施するステップのより詳細な説明については、図１１およびこれに関する下記の説明に示す。コンタクトおよび／またはビアの特性が許容できる所定の許容差内に入るように、相互接続特性制御プロセスのデータを使用して、以降の半導体ウェハ１０５への処理が実行され得る（ブロック１０７０）。
【００３８】
次に、図１１に、図１０のブロック１０６０に示した相互接続特性制御プロセスを実施するステップのより詳細なフローチャート図を示す。システム３００は、ビアおよび／またはコンタクトに関連する関連パラメータを計算する（ブロック１１１０）。例えば、システム３００は、半導体ウェハ１０５に形成されたコンタクトまたはビアに関するＩＬＤ層の膜厚、バリヤ層の特性、バリアライナの特性および／またはトレンチの形態特性を計算し得る。システム３００は、半導体ウェハ１０５に形成された相互接続構造に関連するＷＥＴデータ、相互接続パラメータ特性および／または記憶済みのデータを使用して、相互接続部位の特性を求める（ブロック１１２０）。相互接続特性は、半導体ウェハ１０５に形成された相互接続部位の実際の特性または特性の予測に関連したものであり得る。次に、システム３００は、半導体ウェハ１０５にある相互接続部位の実際の電気的特性または電気的特性の予測が所定の許容差内に入っているかどうかを判定する（ブロック１１３０）。アプリケーションの特性が所定の許容差内に入っていると判定した場合、システム３００は、プロセスを大きく修正または変更せずに半導体ウェハ１０５の処理を続ける（ブロック１１４０）。
【００３９】
相互接続部位の実際の特性または予測された特性が所定の許容範囲から外れていると判定された場合、相互接続特性を変えるために、制御の変更が行われる（ブロック１１５０）。この制御調整には、ＩＬＤ層の膜厚、ＰＭＤ層の特性、バリヤ層の膜厚、バリアライナの特性、トレンチの特性などの調整が含まれ得る。サブコントローラ３５０は相互接続制御ユニット３６０からデータを受け取り、このデータが使用されて、相互接続部位の特性に作用するため、半導体ウェハ１０５に実行されるプロセス工程が変更され得る。図１１に記載したステップが終了すると、図１０のブロック１０６０に記載した相互接続特性制御プロセスの実行を行うプロセスが実質的に行われたことになる。
【００４０】
本発明の各種実施形態を使用して、相互接続部位の特性に作用するための制御調整を実行し、半導体ウェハ１０５の処理中に形成されるデバイスの動作の精度を向上させることができる。プロセス制御技術を使用して、半導体ウェハ１０５に形成される相互接続部位のとらえ難い（subtle）特性に作用することで、半導体ウェハ１０５から製造されるデバイスの性能を向上させることができる。
【００４１】
本発明の原理は、ケー・エル・エー・テンコール・インコーポレイテッド（ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ，Ｉｎｃ．）が提唱しているカタリスト（Ｃａｔａｌｙｓｔ）システムなどの高度プロセス制御（ＡＰＣ：Advanced Process Control）フレームワークに用いることが可能である。カタリストシステムは、半導体製造装置材料協会（ＳＥＭＩ：Semiconductor Equipment and Materials International）のコンピュータ統合生産（ＣＩＭ：Computer Integrated Manufacturing）フレームワークに準拠したシステム技術を用いており、高度プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークをベースとしている。ＣＩＭ（ＳＥＭＩ  Ｅ８１−０６９９：ＣＩＭフレームワークドメインアーキテクチャ暫定仕様）およびＡＰＣ（ＳＥＭＩ  Ｅ９３−０９９９：ＣＩＭフレームワーク高度プロセス制御コンポーネント暫定仕様）の仕様は、ＳＥＭＩから公的に入手可能である。ＡＰＣフレームワークは、本発明が教示する制御方法を実装するための好ましいプラットフォームである。一部の実施形態においては、ＡＰＣフレームワークは工場規模のソフトウェアシステムであり得、このため、本発明が教示する制御方法は、工場に存在するほぼあらゆる半導体製造装置に応用することが可能である。また、ＡＰＣフレームワークによって、プロセスの性能のリモートアクセスと監視とが可能となる。さらに、ＡＰＣフレームワークを使用することによって、ローカルドライブを使用する場合と比べて、データの保管の利便性および柔軟性が向上すると共に、コストを抑えることができる。ＡＰＣフレームワークでは必要なソフトウェアコードを非常に柔軟に記述できるため、ＡＰＣフレームワークによって、一層高度な制御が可能となる。
【００４２】
本発明が教示する制御方法をＡＰＣフレームワークに配置するには、数多くのソフトウェアコンポーネントが必要となる可能性がある。ＡＰＣフレームワーク内のコンポーネントのほかに、制御システムに関わる各半導体製造装置用のコンピュータスクリプトが記述される。半導体製造工場で制御システム内の半導体製造装置が起動されると、通常はこの半導体製造装置がスクリプトを呼び出して、オーバーレイ制御装置などのプロセス制御装置が必要とする動作を開始する。この制御方法は、一般にこれらのスクリプトに定義されて実行される。このようなスクリプトの開発には、制御システムの開発の多くの部分を占める。本発明の原理は、他の種類の製造フレームワークにも実装可能である。
【００４３】
上記に記載した特定の実施形態は例に過ぎず、本発明は、本開示の教示の利益を得る当業者にとって自明の、同等の別法によって変更および実施されてもよい。さらに、ここに記載した構成または設計の詳細が、添付の特許請求の範囲以外によって限定されることない。このため、上記に記載した特定の実施形態を変形または変更することが可能であり、この種の変形例の全てが本発明の範囲ならびに趣旨に含まれることが意図されることが明らかである。したがって、ここに保護を請求する対象は、添付の特許請求の範囲に記載したとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】先行技術による、処理対象の半導体ウェハの略式図である。
【図２】先行技術による半導体ウェハの製造時の処理フローを示すフローチャートである。
【図３】本発明の例示的な一実施形態による、システムのブロック図表現である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態による、図３の１つ以上のサブコントローラのより詳細なブロック図である。
【図５】本発明の例示的な一実施形態による、コンタクトを有する半導体ウェハの断面図である。
【図６】本発明の例示的な一実施形態による、図５の半導体ウェハのバリヤ層の断面図である。
【図７】本発明の例示的な一実施形態による、ビアを有する半導体ウェハの断面図である。
【図８】本発明の例示的な一実施形態による、図３の相互接続制御ユニットのより詳細なブロック図である。
【図９】本発明の例示的な一実施形態による、図３のシステムのより詳細なブロック図である。
【図１０】本発明の例示的な一実施形態による方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の例示的な一実施形態による、図１０に示す相互接続特性制御プロセスの方法のより詳細なフローチャート図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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