(57)【要約】この発明は、スキャタロメータ測定法を用いてフィードバックおよびフィードフォワード制御を実行するための方法および装置を提供する。半導体デバイスの処理操業が実行される。処理された半導体デバイスからの計測学データが取得される。取得された計測学データを分析することによって、エラーデータが取得される。エラーデータが半導体デバイスの処理への修正に値するかどうかについて判定がなされる。エラーデータは半導体デバイスの処理への修正に値するという判定に応答して、半導体デバイスの処理のフィードバック修正が実行される。エラーデータは半導体デバイスの処理への修正に値するという判定に応答して、半導体デバイスの処理のフィードフォワード修正が実行される。
2004503940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
半導体デバイスの処理操業を実行するステップと、
前記処理された半導体デバイスから計測学データを取得するステップと、
前記取得された計測学データを分析することによってエラーデータを取得するステップと、
前記エラーデータが半導体デバイスの前記処理への修正に値するかどうかを判定するステップと、
前記エラーデータが半導体デバイスの前記処理への修正に値するという前記判定に応答して、半導体デバイスの前記処理のフィードバック修正を実行するステップと、
前記エラーデータが半導体デバイスの前記処理への修正に値するという前記判定に応答して、前記半導体デバイスの前記処理のフィードフォワード修正を実行するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記処理された半導体デバイスから計測学データを取得するステップは、スキャタロメータ測定法データを取得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】
前記エラーデータが半導体デバイスの前記処理への修正に値するかどうかを判定するステップは、
計測学データの前記分析からエラーデータを取得するステップと、
前記エラーデータがデッドバンド内にあるかどうかを判定するステップと、
前記エラーデータが前記デッドバンド内にないという判定に基づいて、少なくとも１つの制御入力パラメータを修正するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
半導体デバイスの前記処理のフィードバック修正を実行するステップは、フォトリソグラフィプロセスにおける露光量を修正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５】
半導体デバイスの前記処理のフィードバック修正を実行するステップは、エッチングプロセスにおけるエッチングレシピを修正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６】
前記半導体デバイスの前記処理のフィードフォワード修正を実行するステップは、スペーサ堆積プロセスおよびエッチングプロセスのうちの１つの間に、堆積期間を修正してスペーサ幅およびエッチング幅のうちの１つを調節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７】
前記半導体デバイスの前記処理のフィードフォワード修正を実行するステップは、イオン注入プロセス中にイオン注入量に対して調節を行なうステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
プロセス制御を実行するための装置であって、
コンピュータシステム（１３０）と、
前記コンピュータシステム（１３０）と結合された製造モデル（１４０）とを含み、前記製造モデル（１４０）は少なくとも１つの制御入力パラメータ信号を生成し、修正することが可能であり、前記装置はさらに、
前記製造モデル（１４０）と結合されたマシンインターフェイス（１１５、１１７）を含み、前記マシンインターフェイス（１１５、１１７）は前記製造モデル（１４０）からプロセスレシピを受取可能であり、前記装置はさらに、
半導体ウェハを処理可能で、前記マシンインターフェイス（１１５、１１７）と結合された処理ツール（１１０、１１２）を含み、前記第１の処理ツール（１１０、１１２）は前記マシンインターフェイス（１１５、１１７）から少なくとも１つの制御入力パラメータ信号を受取可能であり、前記装置はさらに、
前記第１の処理ツール（１１０、１１２）および前記第２の処理ツール（１１０、１１２）と結合された計測学ツール（１５０）を含み、前記計測学ツール（１５０）は計測学データを取得可能であり、前記装置はさらに、
前記計測学ツール（１５０）と結合された計測学データ処理ユニット（１４５）を含み、前記計測学データ処理ユニット（１４５）は前記取得された計測学データをまとめることが可能であり、前記装置はさらに、
前記計測学ツール（１５０）および前記コンピュータシステム（１３０）と結合されたフィードバック／フィードフォワードコントローラ（１６０）を含み、前記フィードバック／フィードフォワードコントローラ（１６０）は、フィードバックおよびフィードフォワード調節データを生成し、それらを前記制御システムパラメータの修正のために前記コンピュータシステム（１３０）へ送ることが可能であることを特徴とする、装置。
【請求項９】
前記計測学ツール（１５０）はスキャタロメータ（２４０）である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
装置であって、
半導体デバイスの処理操業を実行するための手段と、
前記処理された半導体デバイスから計測学データを取得するための手段と、
前記取得された計測学データを分析することによってエラーデータを取得するための手段と、
前記エラーデータが半導体デバイスの前記処理への修正に値するかどうかを判定するための手段と、
前記エラーデータが半導体デバイスの前記処理への修正に値するという前記判定に応答して、半導体デバイスの前記処理のフィードバック修正を実行するための手段と、
前記エラーデータが半導体デバイスの前記処理への修正に値するという前記判定に応答して、前記半導体デバイスの前記処理のフィードフォワード修正を実行するための手段とを含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は一般に半導体製造に関し、特に、ウェハごとの処理に対する自動エラー訂正のための方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
製造業における技術爆発は、多くの新しく革新的な製造プロセスをもたらしてきた。今日の製造プロセス、特に半導体製造プロセスは、多数の重要なステップを要する。これらのプロセスステップは通常必要不可欠であり、したがって、一般に微調整されて適切な製造制御を維持する数々の入力を必要とする。
【０００３】
半導体デバイスの製造は、半導体原材料からパッケージングされた半導体デバイスを作り出すために、数々の別個のプロセスステップを必要とする。半導体材料の初期成長、半導体結晶の個々のウェハへのスライシング、製作段階（エッチング、ドーピング、イオン注入など）から完成されたデバイスのパッケージングおよび最終検査に至るさまざまなプロセスは、互いに非常に異なり、特化されているため、プロセスは、異なる制御方式を含む異なる製造場所で実行されてもよい。
【０００４】
半導体デバイスの製造に影響を与える要因の中には、ウェハ間のばらつきが含まれ、それは、製造機械ツールの始動効果、製造チャンバのメモリ効果、および最初のウェハの効果を含む製造問題によって引き起こされる。そのような要因によって悪影響を受けるプロセスステップの１つは、フォトリソグラフィプロセスである。オーバーレイは、半導体製造におけるいくつかの重要なステップのうちの１つである。線幅、または限界寸法は、フォトリソグラフィプロセスの品質に関連する重要な測定値である。半導体製造における線幅制御は、処理されるべき半導体ウェハの上にパターニングされた線／スペースの特徴的な寸法を測定することを伴う。一般に、目標とされる線幅に対するパターニングされた線幅のずれを最小限に抑えることは、半導体デバイスの多数の層が接続され機能することを確実にするために重要である。技術が半導体デバイスに対するより小さな限界寸法を容易にするにつれ、目標からずれた線幅はより少ないことを求める要求が劇的に増加している。
【０００５】
一般に、フォトリソグラフィの技術者たちは現在、フォトリソグラフィ（または次のエッチング）プロセスの直後に、１ロットにつき１回、線幅を測定する。測定された線幅エラーを用いて、露光ツール設定に対し手動または自動更新を行なうことができる。現在の方法に関連する問題のいくつかは、露光ツール設定が一般に１ロットにつき１回しか更新できないということを含む。
【０００６】
一般に、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、一式の処理ステップが実行される。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ている。設備インターフェイスは、ステッパが接続されているマシンインターフェイスに接続されており、したがってステッパと製造フレームワークとの通信を容易にする。マシンインターフェイスは一般に、先進的プロセス制御（ＡＰＣ）システムの一部であり得る。ＡＰＣシステムは、製造プロセスを実行するために必要な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り得る制御スクリプトを起動する。製造プロセスを制御する入力パラメータは、周期的に手動で改訂される。より高精密の製造プロセスに対する要求が高まるにつれ、製造プロセスを制御する入力パラメータを、より自動化され適時に行なわれる態様で改訂するために、改良された方法が必要とされている。さらに、ウェハ間の製造ばらつきは、半導体デバイスの不均一な品質を招くおそれがある。
【０００７】
フォトリソグラフィプロセスの許容性を評価するための公知の手法は、フォトレジストが現像された後に限界寸法または他のパラメータを測定することを伴う。現像されたウェハを評価するために用いられる１つの方法は、スキャタロメータ測定法を用いて、ウェハ上のパターンを示す強度測定値を生成することである。現像されたフォトレジストにおけるパターンは、一連のトレンチとして出現する。光は、トレンチのある区域とトレンチのない区域とでは異なって反射し、結果として特徴的な散乱パターンをもたらす。スキャタロメータ測定法の測定値を用いて、露光時間、露光後焼締め、現像時間などのフォトレジスト動作パラメータを変更し、次のウェハ上に形成されるパターンに影響を及ぼしてもよい。現像後測定手法（走査型電子顕微鏡測定法［ＳＥＭ］など）の限界は、測定と訂正措置との間にかなりの時間が経過し、潜在的に多数の使用不能なウェハをもたらしてしまうということである。さらに、これらの手法を用いる場合に必要とされる測定時間のため、半導体ウェハの各製造ロットのほんの一部しか測定できない。業界には今日、処理された半導体ウェハにおけるばらつきを減少させるためにスキャタロメータ測定手法を利用する効率のよいやり方が欠如している。
【０００８】
この発明は、上述の問題のうちの１つまたはそれ以上を克服し、または少なくともその問題の影響を減少させることを目的としている。
【０００９】
【発明の開示】
この発明の一局面では、スキャタロメータ測定法を用いてフィードバックおよびフィードフォワード制御を実行するための方法が提供されている。半導体デバイスの処理操業が実行される。処理された半導体デバイスからの計測学データが取得される。取得された計測学データを分析することによって、エラーデータが取得される。エラーデータが半導体デバイスの処理への修正に値するかどうかについて判定がなされる。エラーデータは半導体デバイスの処理への修正に値するという判定に応答して、半導体デバイスの処理のフィードバック修正が実行される。エラーデータは半導体デバイスの処理への修正に値するという判定に応答して、半導体デバイスの処理のフィードフォワード修正が実行される。
【００１０】
この発明の別の局面では、スキャタロメータ測定法を用いてフィードバックおよびフィードフォワード制御を実行するための装置が提供されている。この発明の装置は、コンピュータシステムと、コンピュータシステムと結合された製造モデルとを含み、製造モデルは少なくとも１つの制御入力パラメータ信号を生成し、修正することが可能であり、装置はまた、製造モデルと結合されたマシンインターフェイスを含み、マシンインターフェイスは製造モデルからプロセスレシピを受取可能であり、装置はまた、半導体ウェハを処理可能でマシンインターフェイスと結合された処理ツールを含み、第１の処理ツールはマシンインターフェイスから少なくとも１つの制御入力パラメータ信号を受取可能であり、装置はまた、第１の処理ツールおよび第２の処理ツールと結合された計測学ツールを含み、計測学ツールは計測学データを取得可能であり、装置はまた、計測学ツールと結合された計測学データ処理ユニットを含み、計測学データ処理ユニットは取得された計測学データをまとめることが可能であり、装置はまた、計測学ツールおよびコンピュータシステムと結合されたフィードバック／フィードフォワードコントローラを含み、フィードバック／フィードフォワードコントローラは、フィードバックおよびフィードフォワード調節データを生成し、それらを制御システムパラメータの修正のためにコンピュータシステムへ送ることが可能である。
【００１１】
添付図面とともに以下の説明を参照することにより、この発明は理解されるであろう。同じ参照符号は、同じ要素を特定する。
【００１２】
この発明はさまざまな変形および代替の形をとることができるが、その特定の実施例は図面における例示として示され、ここに詳細に説明される。しかしながら、特定の実施例のここにおける説明は、この発明を開示された特定の形状に限定するようには意図されておらず、むしろ反対に、この発明は、特許請求の範囲によって規定されるようにこの発明の精神および範囲内に入るあらゆる変形、均等物、および代替物を網羅するものであるということが理解されるべきである。
【００１３】
【発明を実行するための形態】
この発明の例示的な実施例を以下に説明する。わかりやすくするため、実際の実現化例の特徴がすべてこの明細書で説明されているわけではない。そのような実際の実施例の開発において、システムに関連した、および事業に関連した制約の順守といった開発者の特定の目標を達成するために、実現化例に特有の決定が多数下されなければならず、これが実現化例により異なるであろうということは、もちろん理解されるであろう。さらに、そのような開発努力は複雑で時間がかかる場合があるにもかかわらず、この開示の恩恵を有する当業者にとっては日常的な業務となるであろうということも、理解されるであろう。
【００１４】
半導体製造に関わる別個のプロセスは数多くある。何度も、半導体デバイスは多数の製造プロセスツールを通過して進められる。ウェハ間のばらつきは、不均一な半導体デバイスの出力を招き得る。影響を受ける１つのプロセスが、フォトリソグラフィオーバーレイプロセスである。オーバーレイプロセスは、半導体の製造において重要なステップである。特に、オーバーレイプロセスは、製造プロセス中の半導体層間の整合不良エラーの測定を伴う。オーバーレイプロセスにおける改良は、半導体製造プロセスにおいて、品質および効率の点で実質的な向上をもたらし得る。この発明は、ウェハ間のばらつきに対し自動エラー訂正を実施する方法を提供する。
【００１５】
半導体デバイスは、製造環境において、数々の入力制御パラメータを用いて処理される。図１を参照すると、この発明の一実施例が示されている。一実施例では、半導体ウェハなどの半導体製品１０５は、処理ツール１１０、１１２の上で、配線１２０上の複数の制御入力信号を用いて処理される。一実施例では、配線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、１１７を介して処理ツール１１０、１１２へ送られる。一実施例では、第１および第２のマシンインターフェイス１１５、１１７は、処理ツール１１０、１１２の外部に配置される。代替的な一実施例では、第１および第２のマシンインターフェイス１１５、１１７は、処理ツール１１０、１１２内に配置される。
【００１６】
一実施例では、コンピュータシステム１３０は、配線１２０上の制御入力信号を、第１および第２のマシンインターフェイス１１５、１１７へ送る。コンピュータシステム１３０は製造モデル１４０を採用して、配線１２０上の制御入力信号を生成する。一実施例では、製造モデル１４０は、配線１２０上を送られる複数の制御入力パラメータを決定するレシピを含む。
【００１７】
一実施例では、製造モデル１４０は、特定の製造プロセスを実施するプロセススクリプトおよび入力制御を規定する。配線１２０上の処理ツールＡ　１１０向けの制御入力信号は、第１のマシンインターフェイス１１５によって受取られて処理される。配線１２０上の処理ツールＢ　１１２向けの制御入力信号は、第２のマシンインターフェイス１１７によって受取られて処理される。半導体製造プロセスにおいて用いられる処理ツール１１０、１１２の例は、ステッパ、スキャナ、ステップおよびスキャンツール、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Ａ　１１０はステッパなどのフォトリソグラフィツールであり、処理ツールＢ　１１２はエッチングプロセスツールである。
【００１８】
処理ツール１１０、１１２によって処理される半導体ウェハのうちの１つまたはそれ以上は一般に、計測学データ取得のため計測学ツール１５０へ送られる。一実施例では、計測学ツール１５０は、スキャタロメータ測定法データ取得ツール、つまりスキャタロメータである。計測学ツール１５０からのデータは、計測学データ処理ユニット１４５によって処理され、まとめられる。一実施例では、計測学データ処理ユニット１４５は、計測学データを処理された半導体ウェハの特定の製造ロットに相関させる。一実施例では、計測学データ処理ユニット１４５はコンピュータシステム１３０に一体化されている。一実施例では、計測学データ処理ユニット１４５は、コンピュータシステム１３０に組込まれたコンピュータソフトウェアプログラムで、コンピュータシステム１３０はＡＰＣフレームワーク内に一体化されている。
【００１９】
計測学データ処理ユニット１４５からの処理された計測学データ、一実施例ではスキャタロメータ測定法データは、配線１５５上のフィードバック／フィードフォワードコントローラ１６０へ送られる。一実施例では、フィードバック／フィードフォワードコントローラ１６０は、スキャタロメータ測定法データを処理し、当業者には公知のフィードバックおよびフィードフォワード調節データを生成する。以下に説明するフィードバックおよびフィードフォワード調節データは、配線１７０を介してコンピュータシステム１３０へ送られる。コンピュータシステム１３０はフィードバックおよびフィードフォワード調節データを利用して、製造モデル１４０において修正を行ない、それは配線１２０上の制御入力パラメータに適切な変更をもたらす。一実施例では、フィードバック／フィードフォワードコントローラ１６０は、コンピュータシステム１３０内に一体化されている。一実施例では、フィードバック／フィードフォワードコントローラ１６０は、コンピュータシステム１３０内に組込まれたコンピュータソフトウェアプログラムである。
【００２０】
配線１２０上の制御入力信号を修正するための基盤の中には、スキャタロメータ測定法の測定値など、処理された半導体ウェハに対して実行された計測学測定値が含まれる。計測学測定値は、制御入力信号のフィードバック修正およびフィードフォワード修正を実行するために用いられる。一般に、配線１２０上の制御入力信号のフィードバック修正は、光露光量を用いた線幅調節、露光焦点修正を用いた線プロファイル調節などのフォトリソグラフィプロセスに対して実行される。配線１２０上の制御入力信号のフィードバック修正はまた、エッチングレシピ修正を用いたエッチング線形状調節などのエッチングプロセスに対しても実行可能である。
【００２１】
配線１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正は、半導体ウェハに対する次のプロセスの訂正を実行するために使用可能である。配線１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正は、スキャタロメータ測定手法を用いて半導体ウェハ上の精密形状の効果的な線幅が調節できるエッチングプロセスまたはスペーサ堆積プロセスにおいて使用可能である。一実施例では、スペーサ堆積プロセスにおいて、スキャタロメータ測定法の測定値を用いて堆積時間を調節することができ、それはスペーサの幅に影響を及ぼし、それは次に半導体ウェハ上の配線の効果的な線幅に影響を及ぼすかもしれない。
【００２２】
ステッパプロセスなどの製造プロセスという状況では、処理ツール１１０を動作させるために使用される配線１２０上の制御入力は、露光量信号を含む。この発明によって教示される主な特徴のうちの１つは、外部変数の分析に応答して配線１２０上の制御入力信号を更新する方法である。
【００２３】
図２を参照すると、フォトリソグラフィパターニングを実行するための例示的な処理ライン２００の簡略図が描かれている。処理ライン２００は、フォトレジスト堆積ユニット２１０、ステッパ２１５、炉２２０、冷却ステーション２３０、現像器２５０、スキャタロメータ２４０、およびエッチャー２６０を含む。フォトレジスト堆積ユニット２１０は半導体ウェハ２０５を受取り、ウェハ２０５の表面上へ予め定められた厚さのフォトレジスト材料を堆積させる。ステッパ２１５が次にウェハ２０５（または半導体ウェハのロット）を受取り、ウェハ２０５をパターニングするためにレチクルを用いてウェハ２０５を光源に晒す。ウェハ２０５は炉２２０に移され、そこで露光後焼締めが行なわれる。露光後焼締めに続き、ウェハ２０５は冷却ステーション２３０へ移され、次に、ウェハ２０５が十分に冷めた後で、現像器２５０へ移される。現像器２５０は、露光されたフォトレジスト材料をウェハ２０５から除去する。
【００２４】
ウェハ２０５は次に、測定のためスキャタロメータ２４０へ移される。以下により詳細に説明されるように、スキャタロメータ２４０はウェハ２０５を測定して、前に実行されたフォトリソグラフィプロセスの許容性および／または均一性を判定し、ウェハ測定値をフィードバック／フィードフォワードコントローラ１６０へ伝達する。ウェハ２０５は次に、エッチング処理のためエッチャー２６０へ送られる。ＡＰＣフレームワークと一体化されたコンピュータシステム１３０は、ウェハ測定値に基づき、次のウェハのためにステッパ２１５のレシピを調節する。また、測定値をコンピュータシステム１３０が使用して、測定された半導体ウェハのためにエッチングツール２６０のレシピを調節することができる。この開示に鑑みて当業者には認識されるように、処理ライン２００は、ここに記載された処理ステップを実行するための別個のまたは一体化された処理ツールを含んでいてもよい。スキャタロメータ２４０によって取得されるデータは、処理ツール１１０、１１２を制御する配線１２０上の制御入力信号のフィードバックおよびフィードフォワード修正を実行するために用いられる。
【００２５】
図３を参照すると、ウェハ２０５が装着されたスキャタロメータ２４０の簡略図が与えられている。ウェハ２０５は基材３０５を有する。フォトレジスト層３１０は、前の露光、焼締め、および現像ステップの結果基材３０５に形成された開いた（または現像された）領域３１５を有する（つまり、パターニングされたウェハ２０５として言及される）。開いた領域３１５は一般に、フォトレジスト層３１０の露光されていない部分のものとは異なる屈折率を有する。
【００２６】
一実施例では、スキャタロメータ２４０は、ウェハ２０５の近傍に位置づけられた光源３２０と検出器３２５とを含む。スキャタロメータ２４０の光源３２０はウェハ２０５の少なくとも一部を照らし、検出器３２５は反射された光の強度などの光学測定を行なう。この発明は、反射された光の強度を測定するよう設計されたスキャタロメータ２４０を用いて説明されるが、エリプソメータ、反射率計、分光計、または他の光測定装置など、他の測定ツールを用いてもよいということが予想される。また、スキャタロメータ２４０は、特定の実現化例に依存して、単色性の光、白光、または他の波長もしくは波長の組合せを用いてもよいということも予想される。光の入射角も、特定の実現化例に依存して変わってもよい。
【００２７】
フォトレジスト層３１０の開いた領域３１５と露光されていない部分との屈折率の違いは光の散乱を招き、線幅、側壁角度、およびレジスト厚さなどのパターン特性に直接関連する、角度に依存する強度パターンをもたらす。スキャタロメータ２４０はこの強度パターンをウェハ２０５上の異なる位置、たとえば周辺上および中央などで測定する。さまざまな位置間の光強度パターンの差は、開いた領域３１５の線幅における変動などの不適合を示す。スキャタロメータ２４０によって分析された光は通常、反射された構成要素と散乱された構成要素とを含む。反射された構成要素は、入射角が反射された角度に等しい場合の光構成要素に対応する。散乱された構成要素は、入射角が反射された角度と等しくない場合の光構成要素に対応する。以下の説明のため、「反射された」光という用語は、反射された構成要素と散乱された構成要素の両方を含むこととする。
【００２８】
コンピュータシステム１３０は、製造モデル１４０とともに、ステッパ２１５のレシピを調節して目標からの測定された不適合またはずれを訂正する。たとえば、ウェハ２０５の周辺上の強度測定値が中央の強度測定値よりも大きい場合、線幅はおそらくより小さい。なぜなら、より小さな線幅はより少ない散乱をもたらすためである。線幅のずれを訂正するため、コンピュータシステム１３０は、線幅がより小さい露光場所（たとえば個々のダイ）がエネルギが増加された露光または持続時間が長い露光を受けるように、ステッパ２１５のレシピを変更する。
【００２９】
ウェハがステッパモジュールを離れる前にずれを検出してステッパ２１５のレシピを調節することにより、より迅速な訂正措置応答が可能となる。１ロット内の全ウェハ２０５を検査してもよく、または、そのロット内の選択されたウェハ２０５のみを検査してもよいということが予想される。ずれを早めに識別することにより、同じロット内のウェハ２０５の訂正ですら可能になる。より安定したステッパ２１５に対しては、特定の実現化例に依存して、スキャタロメータ２４０は１シフトにつき１回のみ、または週１回のみ使用されてもよい。
【００３０】
図４を参照すると、この発明によって教示される方法の一実施例のフローチャート描写が示されている。図４のブロック４１０に記載されるように、半導体ウェハの製造操業が処理される。処理された半導体ウェハは、図４のブロック４２０に記載されるように、スキャタロメータ測定法データの取得のため、スキャタロメータ２４０などの計測学ツール１５０へ送られる。スキャタロメータ測定法データは当業者に公知の手法で分析され、処理された半導体ウェハにおけるエラーおよび不整合性が定量化される。図４のブロック４３０に記載されるように、スキャタロメータ測定法データを用いて制御パラメータ修正分析が実行され、配線１２０上の制御パラメータを修正すべきかどうかが決定される。図５は、スキャタロメータ測定法データ分析から取得されたエラーデータに対して制御パラメータ修正分析を実行する方法の一実施例を示している。
【００３１】
図５を参照すると、ブロック５１０に記載されるように、処理された半導体ウェハに関するスキャタロメータ測定法データからのエラーデータが取得される。エラーデータは、当業者には公知の複数の方法のうちの１つから取得される。エラーデータが一旦取得されると、図５のブロック５２０に記載されるように、エラーデータがデッドバンド内にあるかどうかについて判定がなされる。ブロック５２０に記載されたステップは、エラーが配線１２０上の制御入力における変更を正当化するのに十分重大であるかどうかを判定するために実行される。デッドバンドを規定するため、検討ステーションなどの製品分析ステーション（図示せず）から取得されたエラーが、予め定められた一式のしきい値パラメータと比較される。一実施例では、デッドバンドは、一般にコントローラの動作を阻止するための一式の対応する予め定められた目標値の近傍を中心とした制御入力信号に関連するエラー値の幅を含む。製品分析ステーションから取得されたエラーのうち１つでもその対応する予め定められたしきい値より小さい場合、その特定のエラーはデッドバンド内にあると考えられる。デッドバンドの主な目的のうちの１つは、配線１２０上の制御入力信号への変更に起因する過度の制御動作が、半導体製造プロセスを過度に神経過敏にしないようにすることである。
【００３２】
ブロック５２０に示されるように、制御入力信号に対応するエラーがデッドバンド内にあると判定されると、その特定のエラーは、図５のブロック５３０に記載されるように無視される。したがって、制御入力信号に対応するエラーの値が予め定められたデッドバンド内にあることがわかった場合、その特定のエラーはその対応する制御入力信号を更新するのに使用されない。一実施例では、エラーデータがデッドバンド内にあると判定されると、その特定のエラーデータに基づいた制御パラメータへの変更はされない。図５のブロック５４０に記載されるように、新しいエラーデータが次に取得され、分析される。一実施例では、上述のステップは、得られる新しいエラーデータに対して繰返される。
【００３３】
ブロック５２０に示されるように、制御入力信号に対応するエラーがデッドバンド内にないと判定されると、図５のブロック５５０に記載されるように、エラーを補償するよう制御入力パラメータを修正するなどのさらなる処理が実行される。制御入力信号に対応するエラーの値を用いて、図４のブロック４３０に記載される制御パラメータ修正分析を実行するステップを完了させる次の製造プロセスステップのために、配線１２０上の制御入力パラメータが更新される。
【００３４】
図４を再度参照すると、配線１２０上の制御パラメータを修正すべきであるという判定が一旦なされると、ブロック４４０に記載されるように、フィードバック修正が行なわれ、半導体ウェハの次の処理におけるエラーおよび不適合の可能性を減少させる。一般に、配線１２０上の制御入力信号のフィードバック修正は、光露光量を用いた線幅調節、露光焦点修正を用いた線プロファイル調節などのフォトリソグラフィプロセスに対して実行される。配線１２０上の制御入力信号のフィードバック修正はまた、エッチングレシピ修正を用いたエッチング線形状調節などのエッチングプロセスに対しても実行可能である。一実施例では、フィードバック調節は、コンピュータシステム１３０および製造モデル１４０によって行なわれる。
【００３５】
配線１２０上の制御パラメータを修正すべきであるとの判定がなされると、ブロック４５０に記載されるように、フィードフォワード修正も行なわれ、半導体ウェハの次の処理におけるエラーおよび不適合の可能性を減少させる。配線１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正は、半導体ウェハの次のプロセスの訂正を実行するために使用可能である。配線１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正は、半導体ウェハに対する次のプロセスの訂正を実行するために使用可能である。配線１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正は、スキャタロメータ測定手法を用いて半導体ウェハ上の精密形状の効果的な線幅が調節できるエッチングプロセスまたはスペーサ堆積プロセスのために使用可能である。一実施例では、スペーサ堆積プロセスにおいて、スキャタロメータ測定法の測定値を用いて堆積時間を調節することができ、それはスペーサの幅に影響を及ぼし、それは次に半導体ウェハ上の配線の効果的な線幅に影響を及ぼすかもしれない。さらに、スキャタロメータ測定法の測定値を用いて、イオン注入パラメータを測定し、次のイオン注入プロセスにおけるイオン注入量を調節できる。一実施例では、フィードバック調節は、コンピュータシステム１３０および製造モデル１４０によって行なわれる。半導体ウェハの製造のためにこの発明によって教示される原理を実現することに加え、この発明で教示される原理は、製造の他の分野において利用可能である。
【００３６】
この発明によって教示される原理は、先進的プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークにおいて実現可能である。ＡＰＣフレームワークは、この発明によって教示される線幅制御方策を実施するのに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フレームワークは工場全体のソフトウェアシステムであり得る。したがって、この発明によって教示される制御方策は、工場の床に載った事実上どの半導体製造ツールにも適用可能である。ＡＰＣフレームワークはまた、プロセス性能の遠隔アクセスおよびモニタリングを可能にする。さらに、ＡＰＣフレームワークを利用することによって、データ保存はローカルドライブよりもより便利で、より柔軟性があり、より費用がかからなくなる。ＡＰＣプラットフォームは、必要なソフトウェアコードを書く上で著しい量の柔軟性を提供するので、より高度な種類の制御を可能とする。
【００３７】
この発明によって教示される制御方策のＡＰＣフレームワーク上への展開は、数々のソフトウェア構成要素を必要とし得る。ＡＰＣフレームワーク内の構成要素に加え、制御システムに関わる半導体製造ツールの各々に対し、コンピュータスクリプトが書かれる。制御システムにおける半導体製造ツールが半導体製造製作において開始されると、それは一般に、線幅コントローラなどのプロセスコントローラによって必要とされる動作を起動するスクリプトを必要とする。制御方法は一般に、これらのスクリプトにおいて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かなりの部分を含み得る。この発明によって教示される原理は、他の種類の製造フレームワークに実現可能である。
【００３８】
上に開示された特定の実施例は単に例示的なものであって、この発明は、ここの教示の恩恵を有する当業者には明らかな、異なるものの同等の態様で修正および実行されてもよい。さらに、特許請求の範囲に記載の内容以外は、ここに示された構成または設計の詳細に対して限定は意図されていない。したがって、上に開示された特定の実施例は変更または修正されてもよく、このような変更態様はすべてこの発明の範囲および精神に包含されると考えられることが明らかである。したがって、ここで求められる保護は特許請求の範囲に記載されるとおりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によって教示される方法の一実施例を示す図である。
【図２】フォトリソグラフィパターニングを実行するための処理ラインの簡略図である。
【図３】半導体ウェハが装着されたスキャタロメータの簡略図である。
【図４】この発明によって教示される方法のフローチャート表示を示す図である。
【図５】制御パラメータ修正分析の一実施例をより詳細に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月18日(2002.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
半導体ウェハ上の半導体デバイス（１０５）の処理操業を実行するステップと、
前記処理された半導体デバイス（１０５）から計測学データを取得するステップと、
前記取得された計測学データを分析することによってエラーデータを取得するステップとを含み、エラーデータを取得する前記ステップは、前記半導体ウェハの少なくとも２つの部分間の測定差を判定するステップと、前記部分の各々に対して調節データを計算するステップとを含み、前記方法はさらに、
前記エラーデータが半導体デバイス（１０５）の前記処理への修正に値するかどうかを判定するステップと、
前記エラーデータが半導体デバイス（１０５）の前記処理への修正に値するという前記判定に応答して、前記調節データに基づき、半導体デバイス（１０５）の前記処理のフィードバック修正およびフィードフォワード修正のうちの少なくとも１つを実行するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記処理された半導体デバイス（１０５）から計測学データを取得するステップは、スキャタロメータ測定法データを取得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】
前記エラーデータが半導体デバイス（１０５）の前記処理への修正に値するかどうかを判定するステップは、
計測学データの前記分析からエラーデータを取得するステップと、
前記エラーデータがデッドバンド内にあるかどうかを判定するステップと、
前記エラーデータが前記デッドバンド内にないという判定に基づいて、少なくとも１つの制御入力パラメータを修正するステップとをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
半導体デバイス（１０５）の前記処理のフィードバック修正を実行するステップは、フォトリソグラフィプロセスにおける露光量を修正するステップをさらに含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
【請求項５】
半導体デバイス（１０５）の前記処理のフィードバック修正を実行するステップは、エッチングプロセスにおけるエッチングレシピを修正するステップをさらに含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記半導体デバイス（１０５）の前記処理のフィードフォワード修正を実行するステップは、スペーサ堆積プロセスおよびエッチングプロセスのうちの１つの間に、堆積期間を修正してスペーサ幅およびエッチング幅のうちの１つを調節するステップをさらに含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記半導体デバイス（１０５）の前記処理のフィードフォワード修正を実行するステップは、イオン注入プロセス中にイオン注入量に対して調節を行なうステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
プロセス制御を実行するための装置であって、
コンピュータシステム（１３０）と、
前記コンピュータシステム（１３０）と結合された製造モデル（１４０）とを含み、前記製造モデル（１４０）は、製造中の半導体ウェハの少なくとも２つの部分からの光強度測定値に基づいて、少なくとも１つの制御入力パラメータ信号を生成し、修正することが可能であり、前記装置はさらに、
前記製造モデル（１４０）と結合されたマシンインターフェイス（１１５、１１７）を含み、前記マシンインターフェイス（１１５、１１７）は前記製造モデル（１４０）からプロセスレシピを受取可能であり、前記装置はさらに、
半導体ウェハ（１０５）を処理可能で、前記マシンインターフェイス（１１５、１１７）と結合された処理ツール（１１０、１１２）を含み、前記第１の処理ツール（１１０、１１２）は前記マシンインターフェイス（１１５、１１７）から少なくとも１つの制御入力パラメータ信号を受取可能であり、前記装置はさらに、
前記第１の処理ツール（１１０、１１２）および前記第２の処理ツール（１１０、１１２）と結合された計測学ツール（１５０）を含み、前記計測学ツール（１５０）は計測学データを取得可能であり、前記装置はさらに、
前記計測学ツール（１５０）と結合された計測学データ処理ユニット（１４５）を含み、前記計測学データ処理ユニット（１４５）は前記取得された計測学データをまとめることが可能であり、前記装置はさらに、
前記計測学ツール（１５０）および前記コンピュータシステム（１３０）と結合されたフィードバック／フィードフォワードコントローラ（１６０）を含み、前記フィードバック／フィードフォワードコントローラ（１６０）は、フィードバックおよびフィードフォワード調節データを生成し、それらを前記制御システムパラメータの修正のために前記コンピュータシステム（１３０）へ送ることが可能である、装置。
【請求項９】
前記計測学ツール（１５０）はスキャタロメータ（２４０）である、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
装置であって、
半導体ウェハ上の半導体デバイス（１０５）の処理操業を実行するための手段（１１０、１１２）と、
前記処理された半導体デバイス（１０５）から計測学データを取得するための手段（１５０）と、
前記取得された計測学データを分析することによってエラーデータを取得するための手段（１４５）とを含み、エラーデータの前記取得は、前記半導体ウェハの少なくとも２つの部分間の測定差の判定と、前記部分の各々に対する調節データの計算とを含み、前記装置はさらに、
前記エラーデータが半導体デバイス（１０５）の前記処理への修正に値するかどうかを判定するための手段（１６０）と、
前記エラーデータが半導体デバイス（１０５）の前記処理への修正に値するという前記判定に応答して、前記調節データに基づき、半導体デバイス（１０５）の前記処理のフィードバック修正およびフィードフォワード修正のうちの少なくとも１つを実行するための手段（１３０）とを含む、装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【背景技術】
ＵＳ−Ａ−６　０５１　３４９は、半導体基板上にレジストをコーティングし、次にレジストを現像するための方法および装置を開示している。この方法は、基板の表面上にレジストをコーティングし、フォトリソグラフィ露光によってレジストをパターニングすることを伴う。レジストコーティングの上に形成された潜像の線幅を測定するために、線幅測定ステップが次に実行される。パターニングされたレジストを次に現像した後、潜像の線幅の値が許容可能な範囲内に入るかどうかを判定するステップが実行される。測定された線幅が許容可能な範囲外にある場合、この方法は、測定された値と目標値との差を計算し、処理条件における訂正量を決定する。次に訂正ステップが、初期または後期の処理ステップにおいて実行されてもよい。
ＵＳ−Ａ−５　９００　６３３は、半導体デバイスのパターニングされたサンプルを分析する方法を開示している。この方法は、スキャタロメータ測定法の測定値の使用を伴い、その結果はデバイスの次の管理を決定するために用いられる。
ＵＳ−Ａ−５　５１１　００５は、模擬ステップにおいて識別されたずれに基づいて、製作処理ステップのフィードバックおよびフィードフォワード訂正の使用を伴うウェハ取扱いおよび処理システムを開示している。
製造業における技術爆発は、多くの新しく革新的な製造プロセスをもたらしてきた。今日の製造プロセス、特に半導体製造プロセスは、多数の重要なステップを要する。これらのプロセスステップは通常必要不可欠であり、したがって、一般に微調整されて適切な製造制御を維持する数々の入力を必要とする。




【国際調査報告】
2004503940.tif 000026
2004503940.tif 000027
2004503940.tif 000028