專利名稱:施行最后臨界尺寸控制的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般而言涉及一種半導(dǎo)體制造,更特別地涉及一種在半導(dǎo)體晶片中最后臨界尺寸的自動校正誤差用的方法及裝置。
半導(dǎo)體元件的制造,需要多數(shù)分開的工藝步驟,以從原始的半導(dǎo)體材料產(chǎn)生經(jīng)封裝的半導(dǎo)體元件。從半導(dǎo)體材料的最初成長、半導(dǎo)體晶體的切片為個別晶片、制作階段(蝕刻、摻雜、離子布植,或其它階段),以至完成的元件的封裝及最后測試,各種工藝是如此互異而特殊,以致使該工藝有可能在含不同控制方案的不同制造位置上施行。
因制造問題所導(dǎo)致的晶片至晶片的變動是影響半導(dǎo)體元件制造的因素之一,該制造問題包括制造機(jī)器工具的激活效應(yīng)、制造室的記憶效應(yīng)、第一晶片效應(yīng),以及制造設(shè)備中工藝模塊的失配。由如此的因素所不利地影響的其中的一個工藝步驟是光刻法臨界尺寸的形成。臨界尺寸控制是在半導(dǎo)體制造的光刻法領(lǐng)域中的若干重要步驟的其中的一個。臨界尺寸控制包括測量與半導(dǎo)體元件表面上的實際電路特征尺寸相較所希望的臨界電路特征尺寸。一般而言,為確保半導(dǎo)體元件的多層為連接并有作用,將對不準(zhǔn)的誤差最小化則是重要的。隨著技術(shù)有助于半導(dǎo)體元件有更小臨界尺寸,減低對不準(zhǔn)的誤差的需求則急遽地增加。
一般而言,現(xiàn)今工藝工程師每月分析工藝誤差數(shù)次。工藝誤差的分析結(jié)果則用來手動更新工藝工具的設(shè)定。一般而言,是將工藝模型用來控制工藝。與現(xiàn)有方法相關(guān)的一些問題包括每月僅更新工藝工具設(shè)定數(shù)次這件事。此外,現(xiàn)今工藝工具的更新一般以手動施行。許多時候,半導(dǎo)體制造中的誤差未經(jīng)組織化而報告給品管人員。工藝模型本身則經(jīng)常遭受到會損害制造品質(zhì)的偏值誤差。在所制造的半導(dǎo)體元件的適當(dāng)性能,半導(dǎo)體元件內(nèi)次區(qū)段的適當(dāng)形成系為重要的。該次區(qū)段的臨界尺寸譬如多晶硅柵極,通常須在預(yù)定可接受的誤差界限內(nèi),以用于在可接受的制造品質(zhì)內(nèi)的半導(dǎo)體元件。
一般而言,在稱為曝露工具或步進(jìn)器或掃描儀的半導(dǎo)體工藝工具上,對眾多晶片施行一組處理步驟,接而在蝕刻工具中處理該等半導(dǎo)體晶片。該工藝工具系與制造結(jié)構(gòu)或處理模塊網(wǎng)絡(luò)相溝通。工藝工具通常連接到設(shè)備接口。該設(shè)備接口連接到與步進(jìn)機(jī)相連接的機(jī)器接口,因而有助于步進(jìn)機(jī)與制造結(jié)構(gòu)的溝通。機(jī)器接口一般可為先進(jìn)工藝控制(APC)系統(tǒng)的一部份。該APC系統(tǒng)激活基于制造模型的控制描述語言程序(script),該APC系統(tǒng)可為自動檢索執(zhí)行工藝所需數(shù)據(jù)的軟件程序。經(jīng)常,對于多個工藝,半導(dǎo)體元件經(jīng)由多重工藝的多數(shù)工藝工具來分階段,而生成與所處理的半導(dǎo)體元件品質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)。許多時候,在半導(dǎo)體元件處理期間會發(fā)生誤差。這些誤差會造成經(jīng)處理的半導(dǎo)體元件里多數(shù)參數(shù)的臨界尺寸中顯著地不一致。此外,減少誤差以使經(jīng)處理的半導(dǎo)體元件的參數(shù)的臨界尺寸,尤其是最后臨界尺寸,處于可接受的容許誤差范圍之內(nèi)則是重要的。
本發(fā)明所指涉的,是要克服或者至少減小上述一個或多個問題的效應(yīng)。
在本發(fā)明的另一型態(tài)中,提供一種在半導(dǎo)體晶片工藝內(nèi)控制最后臨界尺寸用的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)包含金屬沉積工藝工具,其能在半導(dǎo)體晶片的表面之上沉積金屬基底;光刻法工具,其能在該半導(dǎo)體晶片表面上界定金屬線;蝕刻工藝工具,其能蝕刻由該光刻法工具處理的半導(dǎo)體晶片所產(chǎn)生過剩的材料;至少一個機(jī)器接口,其電耦合到該金屬沉積工藝工具、光刻法工具及蝕刻工藝工具的每一個,其中該機(jī)器接口能發(fā)送至少一個控制輸入?yún)?shù)給該金屬沉積工藝工具、光刻法工具及蝕刻工藝工具的每一個;電耦合到機(jī)器接口的計算機(jī)系統(tǒng),該計算機(jī)系統(tǒng)能控制機(jī)器接口;至少一個計量工具,其與金屬沉積工藝工具、光刻法工具及蝕刻工藝工具中的每一個耦合,而該計量工具能獲取計量數(shù)據(jù);以及與計量工具和計算機(jī)系統(tǒng)相耦合的最后臨界尺寸控制算法單元,該最后臨界尺寸控制算法單元能使計算機(jī)系統(tǒng)在響應(yīng)計量數(shù)據(jù)之下,修正至少一個控制輸入?yún)?shù)。
本發(fā)明可有各種修正及替代形式,雖然其特定實施例是以附圖來舉例顯示且詳述于本文之中。然而,應(yīng)了解的是,本文的特定實施例的說明并不意欲限制本發(fā)明于所揭露的特別形式,反之,本發(fā)明涵蓋在權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)所有的修正、等效及替代實施例。
具體實施方式
以下說明本發(fā)明所顯示的實施例。為清楚起見,本專利說明書并不說明實際實施過程的全部特征。當(dāng)然應(yīng)了解地是,在任何如此實際的實施例的發(fā)展中,為達(dá)成發(fā)展者的特定目標(biāo)而必須做出的許多特有實施過程的決定,諸如依從系統(tǒng)及業(yè)務(wù)的有關(guān)約束;其將隨實施過程而變動。還有,應(yīng)了解,如此的研制計劃可能既復(fù)雜且耗時,但對于熟知本領(lǐng)域技術(shù)而獲益于本揭露內(nèi)容的人來說,卻是例行的任務(wù)。
在半導(dǎo)體制造中,包括許多分開的工藝。許多時候,半導(dǎo)體元件經(jīng)由多個工藝工具來分段排列。晶片至晶片的變動會造成不均勻的半導(dǎo)體元件輸出。光刻法臨界尺寸工藝乃是受到影響的一個工藝。臨界尺寸的形成是在半導(dǎo)體制造中的重要步驟。尤其是,臨界尺寸的形成包括在制造過程中測量半導(dǎo)體層上的實際臨界尺寸相較之下令人希望的臨界尺寸。臨界尺寸工藝的改良,可導(dǎo)致半導(dǎo)體制造過程中,品質(zhì)與效率上的實質(zhì)增強(qiáng)。本發(fā)明提供一種對于晶片至晶片的變動而實施自動校正誤差的方法。
半導(dǎo)體元件,在使用多數(shù)輸入控制參數(shù)的制造環(huán)境中處理?,F(xiàn)在看到
圖1,圖1是顯示本發(fā)明的一個實施例。在一個實施例中,在使用線120上多個控制輸入信號的工藝工具110、112上處理半導(dǎo)體105,譬如半導(dǎo)體晶片。在一個實施例中,將線120上的該控制輸入信號從計算機(jī)系統(tǒng)130,經(jīng)由機(jī)器接口115、117,而發(fā)送至工藝工具110、112。在一個實施例中,第一及第二機(jī)器接口115、117位于工藝工具110、112之外。在一替代的實施例中,第一及第二機(jī)器接口115、117則位于工藝工具110、112之內(nèi)。
在一個實施例中,計算機(jī)系統(tǒng)130在線120上發(fā)送控制輸入信號至第一及第二機(jī)器接口115、117。該計算機(jī)系統(tǒng)130應(yīng)用制造模型140以在線120上產(chǎn)生控制輸入信號。在一個實施例中,制造模型140包含決定多個在線120上發(fā)送的控制輸入?yún)?shù)的方法。
在一個實施例中,制造模型140界定實施特定工藝的工藝描述語言程序及輸入控制。供工藝工具A110用的線120上的控制輸入信號,是由第一機(jī)器接口115所接收及處理。供工藝工具B112用的線120上的控制輸入信號,是由第二機(jī)器接口117所接收及處理。在半導(dǎo)體制造過程中所用的工藝工具110、112的例子有金屬沉積工具、步進(jìn)器、掃描儀、步進(jìn)暨掃描工具及蝕刻工藝工具。
由工藝工具110、112所處理的一個或更多個半導(dǎo)體晶片105一般發(fā)送至測定計量數(shù)據(jù)用的計量工具150。在一個實施例中,該計量工具150為金屬沉積工藝數(shù)據(jù)測定工具。在另一實施例中,該計量工具150為光刻法工藝數(shù)據(jù)測定工具。在又一實施例中,該計量工具150為蝕刻工藝數(shù)據(jù)測定工具。來自度量衡工具150的數(shù)據(jù)系由計量數(shù)據(jù)處理單元145所處理及組織化。在一個實施例中,計量數(shù)據(jù)處理單元145將計量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)于特別生產(chǎn)的一批經(jīng)處理的半導(dǎo)體晶片。在一個實施例中,計量數(shù)據(jù)處理單元145予以整合入計算機(jī)系統(tǒng)130。在一個實施例中,計量數(shù)據(jù)處理單元145為嵌入計算機(jī)系統(tǒng)130的計算機(jī)軟件程序,其中計算機(jī)系統(tǒng)130整合于APC結(jié)構(gòu)內(nèi)。
來自計量數(shù)據(jù)處理單元145的經(jīng)處理的計量數(shù)據(jù),予以發(fā)送到在線155上的最后臨界尺寸控制算法單元160。在一個實施例中,最后臨界尺寸控制算法單元160利用該計量數(shù)據(jù)并施行最后的臨界尺寸控制調(diào)整工藝。由最后臨界尺寸控制算法單元160所產(chǎn)生的最后臨界尺寸控制調(diào)整數(shù)據(jù),經(jīng)由線170而發(fā)送至計算機(jī)系統(tǒng)130。來自最后臨界尺寸控制算法單元160的最后臨界尺寸控制調(diào)整,用以產(chǎn)生成本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的反饋及前饋調(diào)整數(shù)據(jù)。該計算機(jī)系統(tǒng)130利用該反饋及前饋調(diào)整數(shù)據(jù),來修正制造模型140,該計算機(jī)系統(tǒng)130適當(dāng)?shù)馗淖兙€120上的控制輸入?yún)?shù)。在一個實施例中,最后臨界尺寸控制算法單元160整合入計算機(jī)系統(tǒng)130。在一個實施例中,最后臨界尺寸控制算法元1160為嵌入計算機(jī)系統(tǒng)130的計算機(jī)軟件程序。
一般而言,線120上控制輸入信號的反饋修正實施于光刻法工藝,譬如使用曝光劑量來調(diào)整線寬,以及修正曝光焦距來調(diào)整線形。線120上控制輸入信號的反饋修正也可實施于蝕刻工藝,譬如修正蝕刻方法來做蝕刻線形調(diào)整,以及做蝕刻終點調(diào)整。做反饋及前饋調(diào)整,為減小經(jīng)處理的半導(dǎo)體晶片的最后臨界尺寸誤差。
在工藝的范圍里,諸如步進(jìn)工藝,用以操作工藝工具110的線120上的控制輸入信號包括曝光劑量信號、焦距偏移信號、數(shù)值孔徑信號、部份相干信號及晶片機(jī)臺高度信號。一般而言,伴隨曝光劑量信號及焦距偏移信號而產(chǎn)生的誤差是涉及曝光工具中所正處理的晶片的表面上的一個特定曝光工藝。本發(fā)明所授的一個主要特征,乃是一種在響應(yīng)外部變量分析之下更新線120上控制輸入信號的方法。
當(dāng)結(jié)束在工藝工具110中的工藝步驟時,在復(fù)查站里檢查于工藝工具110里予以處理的半導(dǎo)體晶片105。此等復(fù)查站,其一為KLA復(fù)查站。由復(fù)查站的操作而導(dǎo)出的一組數(shù)據(jù),為由先前曝光工藝所引起的臨界尺寸誤差(CD誤差)的定量測量。在一個實施例中,CD誤差量是關(guān)于半導(dǎo)體晶片現(xiàn)有層上所發(fā)生的工藝的曝光過度或曝光不足。在一個實施例中,所發(fā)生的CD誤差量可歸因于至一特定曝光工藝的控制輸入。該控制輸入一般影響在半導(dǎo)體晶片上的曝光工具所施行的工藝步驟的準(zhǔn)確度。該控制輸入信號影響正予以處理的半導(dǎo)體晶片所予以測量的臨界尺寸及位置??衫每刂戚斎氲男拚齺砀纳破毓夤ぞ咧兴玫降墓に嚥襟E的性能。在一個實施例中,對線120上控制輸入信號的修正,是基于處理中的半導(dǎo)體元件上外部變量的效果。
現(xiàn)在看到圖2,該圖顯示用以實施本發(fā)明教示的裝置的較詳細(xì)實施例的方塊圖。將晶片205,譬如半導(dǎo)體晶片,送至金屬沉積工藝工具210。該金屬沉積工藝工具210在晶片205表面之上,沉積至少一層金屬,譬如鋁。由金屬沉積工藝所產(chǎn)生的制造數(shù)據(jù)或者計量數(shù)據(jù),系由計量工具150所獲取。然后將該金屬沉積工藝計量數(shù)據(jù)送至最后臨界尺寸控制算法單元160。
而后將晶片205送至光刻法工藝工具220,以用于光刻法工藝,譬如在晶片205上做出金屬線圖案。光刻法工藝所產(chǎn)生的計量數(shù)據(jù),是由計量工具150所獲取。由相關(guān)于微影工藝工具220的計量工具150所獲取的計量數(shù)據(jù),可包含譬如CD誤差的數(shù)據(jù)。而后將該光刻法工藝計量數(shù)據(jù)發(fā)送至最后臨界尺寸控制算法單元160。繼而,將晶片205送至蝕刻工藝工具230,做蝕刻處理。在一個實施例中,蝕刻工藝包含反應(yīng)性離子蝕刻階段。而由蝕刻工藝所產(chǎn)生的計量數(shù)據(jù),是由計量工具150所獲取。相關(guān)于蝕刻工藝工具230而為計量工具150所獲取的計量數(shù)據(jù),可包含譬如晶片205上金屬線寬厚度的最后臨界尺寸的數(shù)據(jù)。然后將該蝕刻工藝計量數(shù)據(jù)送至最后臨界尺寸控制算法單元160,以用于進(jìn)一步分析。
現(xiàn)在參考圖3,描繪用于施行微影圖案的工藝路線300的簡化圖解。工藝路線300包括光阻沉積單元310、步進(jìn)器315、三個烤箱311、320、351、三個冷卻站312、330、352、顯影器350,以及計量工具,譬如散射計340。光阻沉積單元310接收晶片205,并在晶片205表面之上沉積預(yù)定厚度的光阻材料。而后將晶片205送至烤箱311做熱處理。繼而,將晶片205送至冷卻站312,于發(fā)送至步進(jìn)器315之前做冷卻。然后,步進(jìn)器315接收晶片205(或整批半導(dǎo)體晶片),且用一標(biāo)線(reticle)將晶片205曝于光源以對晶片205做圖案。將晶片205傳送至烤箱320,在此進(jìn)行后曝光烘焙。繼該曝光烘焙之后,將晶片205傳送至冷卻站330,而于該晶片205已經(jīng)充分冷卻之后,將該晶片傳送至顯影器350。顯影器350將曝光的光阻材料從晶片205移除。而后將晶片205送至烤箱351做熱處理,并且在冷卻站352中冷卻。
然后將晶片205傳送至散射計340做測量。如以下所更詳細(xì)的說明,散射計340測量晶片205,以測定先前所施行的微影工藝的接受度以及/或者均勻性,并將晶片測量交給最后臨界尺寸控制算法單元160。與APC結(jié)構(gòu)整合的計算機(jī)系統(tǒng)130,以晶片測量為基礎(chǔ),而于必要時調(diào)整步進(jìn)器315的方法。誠如一般根據(jù)本揭露內(nèi)容而本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)知的,工藝路線300可包括施行本文所述的工藝步驟用的分開或整合工藝工具。由散射計340所獲取的數(shù)據(jù)用以施行線120上控制輸入信號的反饋及前饋修正,該數(shù)據(jù)控制著工藝工具110、112。最后臨界尺寸控制算法單元160從圖3所述的微影工藝獲取計量數(shù)據(jù),并生成影響后續(xù)的半導(dǎo)體晶片光刻法工藝的控制調(diào)整。
現(xiàn)在看到圖4,其是顯示本發(fā)明所授方法的一個實施例的流程圖。所處理的是半導(dǎo)體晶片的制造試驗,如圖4的方塊410所述。半導(dǎo)體晶片工藝所產(chǎn)生的計量數(shù)據(jù),是由至少一個計量工具所獲取,如圖4的方塊420所述。在圖5中,則更詳細(xì)地說明如圖4的方塊410及420所述處理半導(dǎo)體晶片及獲取所產(chǎn)生的計量數(shù)據(jù)的步驟。
現(xiàn)在看到圖5,如方塊510所說明的,是在至少一個半導(dǎo)體晶片上施行金屬沉積工藝。在一個實施例中,金屬沉積工藝包含鋁沉積階段,為熟知此項技術(shù)并獲益于本揭露內(nèi)容者所知。反映著金屬沉積工藝準(zhǔn)確度的測量數(shù)據(jù),是由計量工具所獲取,如圖5的方塊520所述。從金屬沉積工藝所獲取的計量數(shù)據(jù)可包含譬如沉積金屬的厚度、沉積金屬的薄膜電阻率(sheetresistively)及沉積金屬的頂部電阻率(topresistively)的數(shù)據(jù)。
于金屬沉積工藝之后,則在半導(dǎo)體晶片上施行光刻法工藝,如圖5的方塊530所述。該光刻法工藝包含在半導(dǎo)體晶片上產(chǎn)生成金屬線圖案。一旦在半導(dǎo)體晶片上施行光刻法工藝,則獲取相關(guān)的計量數(shù)據(jù),如圖5的方塊540所述。該獲取的計量數(shù)據(jù)包括與特定光劑量有關(guān)的線形、電路臨界尺寸、斜度及類似數(shù)據(jù)。繼而,在半導(dǎo)體晶片上施行蝕刻工藝步驟,如圖5的方塊550所述。在一個實施例中,反應(yīng)性離子蝕刻工藝用來自半導(dǎo)體晶片蝕刻鋁材料。如圖5的方塊560所述,獲取蝕刻工藝所產(chǎn)生的計量數(shù)據(jù)。該獲取的計量數(shù)據(jù)可包含譬如與特定蝕刻終點時間的相關(guān)的金屬線厚的數(shù)據(jù)。
往回看到圖4,一旦處理了一批制造中的半導(dǎo)體晶片且獲取相關(guān)的計量數(shù)據(jù),則施行最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝,如圖4的方塊430所述。圖6顯示施行最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝步驟的較為詳細(xì)的實施例。
現(xiàn)在看到圖6,相關(guān)于特定數(shù)批制造中的半導(dǎo)體晶片,而將金屬沉積工藝計量數(shù)據(jù)予以關(guān)聯(lián)及組織,然后送至最后臨界尺寸控制算法單元160,如方塊610所述。該金屬沉積工藝計量數(shù)據(jù)可包含諸如沉積金屬的厚度、沉積金屬的薄膜電阻率及沉積金屬的頂部電阻率的數(shù)據(jù)。相關(guān)于特定數(shù)批制造中的半導(dǎo)體晶片,將光刻法工藝計量數(shù)據(jù)予以關(guān)聯(lián)及組織,然后送至最后臨界尺寸控制算法單元160,如圖6的方塊620所述。該光刻法工藝計量數(shù)據(jù)可包含諸如與特定光劑量有關(guān)的線形、電路臨界尺寸、斜度及類似數(shù)據(jù)。繼而,相關(guān)于特定的數(shù)批制造中的半導(dǎo)體晶片,將蝕刻工藝計量數(shù)據(jù)予以關(guān)聯(lián)及組織,然后送至最后臨界尺寸控制算法單元160,如圖6的方塊630所述。該蝕刻工藝計量數(shù)據(jù)可包含諸如與特定蝕刻終點時間有關(guān)的金屬線厚的數(shù)據(jù)。
然后,最后臨界尺寸控制算法單元160計算經(jīng)處理的半導(dǎo)體晶片的最后臨界尺寸,并使用計量數(shù)據(jù)公式化修正的控制輸入?yún)?shù),以減小最后臨界尺寸的誤差且趨近一目標(biāo)最后臨界尺寸,如圖6的方塊640所述。最后臨界尺寸控制算法單元160所使用的計量數(shù)據(jù)可包含譬如與特定光劑量有關(guān)的沉積金屬厚度、沉積金屬薄膜電阻率、沉積金屬頂部電阻率、重合失調(diào)(misregistration)、線厚度及類似數(shù)據(jù),以及與特定蝕刻終點時間相關(guān)的金屬線厚度。最后臨界尺寸控制算法單元160基于在最后臨界尺寸所檢測到的誤差數(shù)量,而決定修正后續(xù)工藝步驟的控制輸入?yún)?shù),譬如調(diào)整光刻法工藝所用的光劑量,及蝕刻工藝所用的終點時間。圖7顯示用來決定最后臨界尺寸的誤差是否成為修正后續(xù)工藝的控制輸入?yún)?shù)的流程圖算法。
現(xiàn)在看到圖7,獲取最后臨界尺寸,并計算與最后臨界尺寸有關(guān)的誤差數(shù)據(jù),如方塊710所述。以下說明一個計算最后臨界尺寸及相關(guān)誤差的示范方法。誤差數(shù)據(jù)是由本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的多個方法的其中的一個所獲取。一旦獲取該誤差數(shù)據(jù),則決定該誤差數(shù)據(jù)是否在靜區(qū)之內(nèi),如圖7方塊720所述。施行方塊720所述步驟,以決定誤差是否充分顯著以成為線120上控制輸入里的改變的依據(jù)。為了界定靜區(qū),將諸如復(fù)查站的產(chǎn)品分析站(未示出)所獲取的誤差,與一組預(yù)定的閥值參數(shù)相比較。在一個實施例中,靜區(qū)包含與前后緊接集中在一組對應(yīng)預(yù)定目標(biāo)值的控制輸入信號有關(guān)的誤差值范圍,控制器的作用一般據(jù)此而鎖上。假如任何一個由產(chǎn)品分析站所獲取的誤差小于其所對應(yīng)的預(yù)定閥值,則此誤差將視為在靜區(qū)之內(nèi)。靜區(qū)的一個主要目的,是要避免過多起因于線120上控制輸入?yún)?shù)改變的控制作用造成半導(dǎo)體工藝過度地不穩(wěn)定。
如方塊720所示而做判定,當(dāng)控制輸入信號的對應(yīng)誤差在靜區(qū)之內(nèi),則忽略該特定誤差,如圖7方塊730所述。此即,當(dāng)控制輸入信號的對應(yīng)誤差值出現(xiàn)在預(yù)定的靜區(qū)內(nèi)時,則不使用該特定誤差來更新其所對應(yīng)的控制輸入信號。在一個實施例中,當(dāng)判定誤差數(shù)據(jù)系在靜區(qū)之內(nèi)時,則不依據(jù)該特定誤差數(shù)據(jù)來改變控制參數(shù),如圖7的方塊730所述。然后獲得并分析新誤差數(shù)據(jù),如圖7方塊740所述。在一個實施例中,重復(fù)上述步驟以用于所獲得的新誤差數(shù)據(jù)。
如方塊720所示而做判定,當(dāng)控制輸入信號的對應(yīng)誤差不在靜區(qū)之內(nèi),則如圖7方塊750所述而施行進(jìn)一步的工藝,譬如修正控制輸入?yún)?shù)以補(bǔ)償該誤差。對于后續(xù)的工藝步驟,使用控制輸入信號的對應(yīng)誤差值,來更新線120上控制輸入?yún)?shù)。
現(xiàn)在看到圖8,是顯示計算最后臨界尺寸及相關(guān)誤差數(shù)據(jù)的一個實施例。以下為光阻蝕刻器工藝用的施行多晶硅柵極(多晶柵極)CD測量的控制策略的一個實施例。圖8是顯示該多晶柵極CD用的控制策略。已發(fā)展出的控制「球塊(knob)」為標(biāo)準(zhǔn)多晶柵極蝕刻作業(yè)之前的附加蝕刻步驟。該附加步驟為光阻的蝕刻,結(jié)果使得光阻線寬減小。增加或減少光阻蝕刻時間,則造成較大或較小的最后檢查臨界尺寸(FICDs805)。因為FICDs805只能以此方法減小,所以進(jìn)來的晶片必須大于標(biāo)定的DICDs820。目前標(biāo)定曝光的減少,會使多晶CD變化的正常范圍處于目標(biāo)值之上。從一批晶片取一組“n”個晶片樣品,并先行發(fā)送經(jīng)過蝕刻器810。這些先行發(fā)送的晶片承受著標(biāo)定的光阻蝕刻時間,而該標(biāo)定的光阻蝕刻時間系起因于先前處理的晶片批中所見的特征光阻微調(diào)時間。將樣品晶片去光阻,并測量其FICDs805。而工藝控制器,諸如APC控制器,會自動讀取這些FICDs805測量值。工藝控制器過濾此數(shù)據(jù)以減小干擾,并決定正確的光阻微調(diào)時間以驅(qū)動該批晶片中的剩余晶片至FICDs805目標(biāo)值。下載該方法,自動調(diào)整微調(diào)時間,并在一新的微調(diào)時間下蝕刻該批中的剩余晶片。工藝控制器也決定是否需要來自后續(xù)晶片批的先行發(fā)送的晶片。若無先行發(fā)送的樣品,則工藝控制器使用先前蝕刻的晶片批的FICDs805測量值來更新光阻微調(diào)時間。
本控制方法的優(yōu)點在其所改良的批次平均FICDs805控制,以下將以數(shù)量來表示。此外,可制造性也獲改良,因為在照相(如,追蹤PM’s)及蝕刻(如,濕室洗滌)兩者的變動現(xiàn)都由光阻微調(diào)時間所自動補(bǔ)償,此明顯不同于往昔修正曝光劑量而重做光刻法的工程密集控制的方法。
在此提出控制算法的要點,因為它將應(yīng)用在達(dá)到相同箱室中所處理的多晶柵極蝕刻的一系列相同范圍的晶片批,或者是“線”。該晶片批用的范圍包括產(chǎn)品型態(tài),也包括以光刻法中,譬如維修活動的步驟改變事件所產(chǎn)生的“隔離”卷標(biāo)。
控制模型界定控制變量間的關(guān)系、一條件調(diào)節(jié)的FICDs805測量(FICD_bar),及經(jīng)處理的光阻蝕刻時間變量。此關(guān)系由一多項式函數(shù)(見方程式1)所定義FICD_bar=c-a*t2-b*t,方程式1
其中a及b為實驗數(shù)據(jù)所決定的模型參數(shù),且為本工藝用的正式規(guī)格的一部份。將這種正式規(guī)格予以改型,而且它需要得到承認(rèn)以改變。這些常數(shù),與工藝規(guī)格的工藝制法及其它參數(shù),同在制法管理系統(tǒng)(RMS)之中。變量t為光阻蝕刻時間,而c為適于蝕刻工藝的目前狀態(tài)的參數(shù)。
初始時,工藝控制器的輸出為光阻蝕刻時間t0用的固定默認(rèn)值。此值與依據(jù)模型方程式(見方程式2)的c的初始值及FICD805目標(biāo)值,同在RMS之中FICD_target=c0-a*t02-b*t0。方程式2初始條件稱為“重設(shè)”,此乃可由操作者輸入或自動作用來實行的條件。重設(shè)條件需要一個或更多個樣品晶片的先行發(fā)送子批,以在初始時間t0作業(yè)。在對該初始子批測量其FICDs805之前,不可作業(yè)額外批的晶片。
將該FICDs805數(shù)據(jù)設(shè)定條件,以產(chǎn)生如以下測量估計算法部份所說明的FICD_bar。由修正參數(shù)c,而使該模型適于現(xiàn)行的操作(見方程式3)c1=FICD_bar-a*t02-b*t0。方程式3父批晶片用的,預(yù)測時間t1系由最小化方程式4所給予的誤差函數(shù)來決定error=(FICD_target-FICD_predicted)2方程式4在如由tmin及tmax的RMS值所決定的分開組別的可行光阻蝕刻時間(見方程式5)t=[tmin,tmin+1,tmin+2,…tmax]。
方程式5FICD預(yù)測系由使用更新參數(shù)c1,于該組時間t的模型方程式所定義(方程式6)FICD_predicted=c1-a*t2-b*t。方程式6以光阻蝕刻時間t1來蝕刻該父批晶片,測量所產(chǎn)生的FICD_bar值,更新參數(shù)c,并產(chǎn)生用于下一批晶片的新蝕刻時間,如此疊代的循環(huán)會無限地持續(xù)。
在一個實施例中,系由稱為Opal的臨界尺寸測量工具來在整個晶片的9個位置上測量FICDs805。就產(chǎn)品型態(tài)、蝕刻室及隔離卷標(biāo)的給定范圍而言,將這些FICDs805測量值設(shè)定條件,來改善真實FICDs805值的估計。
在一個實施例中,由決定任何個別測量是否落在“正常”的變動范圍來檢查每組九個的測量值是否有“廢值”??捎扇舾刹煌姆椒▉頉Q定此正常范圍,而結(jié)果僅有些微的變化。在一個實施例中使用者“盒式繪圖”(Box plot)方法。除了廢值之外,零值亦予以揚(yáng)棄。剩余的測量值數(shù)目必須大于最小-良好-測量的RMS值。如果所剩余的測量值太少,則產(chǎn)生例外的條件。將來自個別晶片數(shù)據(jù)的中值及標(biāo)準(zhǔn)偏差值予以決定。比較這些值與中值的界限,以及標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大容許值。例外條件的產(chǎn)生用于這些規(guī)定的RMS值之外的值。相同界限檢查的施行用于來自樣品組的各晶片的中值FICD805值的平均值與范圍。
產(chǎn)生的單一值為FICD_avg,是表征此批晶片的晶片中值FICD805測量值的平均值。FICD_avg現(xiàn)為指數(shù)加權(quán)移動平均(EWMA),其系對照目前基于父批測量值的EWMA平均值而過濾(方程式7)FICD_barn+1=lambda*FICD_avg+(1-lambda)*FICD_barn方程式7其中l(wèi)ambda為一RMS規(guī)定值。將此值與產(chǎn)品型態(tài)范圍等,送至工藝控制器(未示出),用以決定該批晶片用的光阻蝕刻時間。以上述的方法,來實施經(jīng)處理的半導(dǎo)體元件的臨界尺寸測量。
往回看到圖4,一旦完成最后臨界尺寸測量及誤差計算,則用熟習(xí)此項技藝而獲益于本揭露內(nèi)容者所知的方法來計算修正數(shù)據(jù),而方塊430所述的最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝的施行步驟乃告完成。然后使用該修正數(shù)據(jù)來修正線120上控制輸入?yún)?shù),并施行半導(dǎo)體晶片的后續(xù)工藝用的反饋及前饋,如圖4的方塊440所述。在一個實施例中,修正控制輸入?yún)?shù)系包含在一間隔物(spacer)沉積工藝期間,修正沉積時期以調(diào)整間隔物寬度。在實施本發(fā)明所授原理以用于制造半導(dǎo)體晶片以外,也可于其它制造領(lǐng)域利用本發(fā)明所授的原理。
在一個實施例中,是利用控制線來控制工藝。一種使用線120上更新控制輸入信號的方法,系由控制線來實施。控制線可藉重疊(overlay)控制器及蝕刻工藝工具來實施??刂凭€乃是譬如曝光工具的半導(dǎo)體工藝工具控制計畫的重要部份。各不同控制線如分隔的控制器般在作用,且由各種不同的工藝條件來區(qū)分。就重疊控制而言,控制線系藉不同條件的組合來分別,包括目前處理晶片批的半導(dǎo)體工藝工具(如,步進(jìn)器)、半導(dǎo)體產(chǎn)品、半導(dǎo)體制造操作,以及在先前的晶片層上處理半導(dǎo)體晶片批的半導(dǎo)體工藝工具。對于控制線的修正,則以本發(fā)明所授的原理來施行。
本發(fā)明所授原理可在先進(jìn)工藝控制(APC)結(jié)構(gòu)下施行。以本發(fā)明所授的最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝策略來說,該APC結(jié)構(gòu)乃是實施該策略的較佳平臺。在一些實施例中,該APC結(jié)構(gòu)可為一全廠性軟件系統(tǒng),因而本發(fā)明所授的控制策略可實際地應(yīng)用于廠地上的任何半導(dǎo)體工藝工具。該APC結(jié)構(gòu)也容許遠(yuǎn)程訪問及對工藝性能的監(jiān)視。此外,由利用該APC結(jié)構(gòu),則數(shù)據(jù)儲存可比局域驅(qū)動方式更方便、更具彈性且更便宜。該APC平臺容許更繁復(fù)的控制型態(tài),因其提供在寫入必要的軟件碼時的可觀彈性。
由本發(fā)明所授的控制策略至APC結(jié)構(gòu)上的配置,需要多數(shù)的軟件元件。除了在APC結(jié)構(gòu)內(nèi)的元件以外,將計算機(jī)描述語言程序?qū)懭耄杂糜诎诳刂葡到y(tǒng)的各半導(dǎo)體工藝工具。當(dāng)控制系統(tǒng)中的半導(dǎo)體工藝工具在半導(dǎo)體制造廠中激活時,其通常要求描述語言程序來起始工藝控制器,譬如重疊控制器所需的作用??刂品椒ㄒ话闶且赃@些描述語言程序來界定與施行。這些描述語言程序的發(fā)展可包含控制系統(tǒng)發(fā)展的重要部份。本發(fā)明所授原理也可在其它型態(tài)的制造結(jié)構(gòu)中施行。
以上所揭露的特定實施例僅做例示,此乃因本發(fā)明可通過熟知此項技藝且獲益于本揭露內(nèi)容者所知悉的不同但等效的方式,來做修正及實行。此外,除了所附的權(quán)利要求書,本發(fā)明并不欲受限于本文所示的構(gòu)造或設(shè)計的細(xì)節(jié)。因而,以上所揭露的特定實施例顯然是可變更或修正的,且所有如此的變動是在本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)而予以考慮。據(jù)此,本文所尋求的專利保護(hù)乃陳述于權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種方法,包含處理半導(dǎo)體晶片(105)的制造作業(yè);從該經(jīng)處理的半導(dǎo)體晶片(105),獲取計量數(shù)據(jù);用該獲取的計量數(shù)據(jù),施行最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝;以及在響應(yīng)該最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝之下,施行一反饋/前饋修正工藝。
2.如權(quán)利要求2所述的方法,其中,處理半導(dǎo)體晶片(105)進(jìn)一步包含在該半導(dǎo)體晶片(105)上,施行金屬沉積工藝;在繼該金屬沉積工藝后的一段時期中,在該半導(dǎo)體晶片上,施行光刻法工藝;以及在繼該光刻法工藝后的一段時期中,在該半導(dǎo)體晶片(105)上,施行蝕刻工藝;以及獲取計量數(shù)據(jù),其進(jìn)一步包含獲取與各該金屬沉積工藝、該光刻法工藝及該蝕刻工藝一有關(guān)的計量數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其中,施行最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝進(jìn)一步包含計算使用與該金屬沉積工藝、該光刻法工藝及該蝕刻工藝中每一個有關(guān)的該計量數(shù)據(jù)的最后臨界尺寸誤差數(shù)據(jù);判定該最后臨界尺寸誤差數(shù)據(jù)是否在靜區(qū)之外;以及基于判定該最后臨界尺寸誤差數(shù)據(jù)于該靜區(qū)之外,而修正至少一個控制輸入?yún)?shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,修正至少一個控制輸入?yún)?shù)進(jìn)一步包含,在微影工藝中,修正曝光劑量。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其中修正至少一個控制輸入?yún)?shù)進(jìn)一步包含,在蝕刻工藝中,修正蝕刻制法。
6.一種用以處理半導(dǎo)體晶片(105)的系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包含金屬沉積工藝工具(210),能在半導(dǎo)體晶片的表面之上沉積金屬基底;光刻法工具(220),能在該半導(dǎo)體晶片的該表面之上界定金屬線;蝕刻工藝工具(230),能蝕刻由該光刻法工具(220)處理該半導(dǎo)體晶片而產(chǎn)生的材料;至少一個機(jī)器接口(115、117),電耦合到該金屬沉積工藝工具(210)、該光刻法工具(220)及該蝕刻工藝工具(230)中的每一個,其中該機(jī)器接口(115、117)能發(fā)送至少一個控制輸入?yún)?shù)給該金屬沉積工藝工具(210)、該光刻法工具(220)及該蝕刻工藝工具(230)中的每一個;計算機(jī)系統(tǒng)(130),電耦合到該機(jī)器接口(115、117),而該計算機(jī)系統(tǒng)(130)能控制該機(jī)器接口(115、117);至少一個計量工具(150),其與該金屬沉積工藝工具(210)、該光刻法工具(220)及該蝕刻工藝工具(230)中的每一個相耦合,而該計量工具(150)能從由金屬沉積、光刻法及蝕刻工藝工具(230)所處理的半導(dǎo)體晶片獲取計量數(shù)據(jù);以及最后臨界尺寸控制算法單元(160),其與該計量工具(150)及該計算機(jī)系統(tǒng)(130)相耦合,而該最后臨界尺寸控制算法單元(160)能使該計算機(jī)系統(tǒng)(130)在響應(yīng)該計量數(shù)據(jù)之下,使該計算機(jī)系統(tǒng)(130)修正至少一個控制輸入?yún)?shù)。
7.一種計算機(jī)可讀程序儲存裝置,系以指令來編碼,而該指令在由計算機(jī)執(zhí)行時施行一方法,其中該方法包含施行半導(dǎo)體晶片(105)的處理作業(yè);從該經(jīng)處理的半導(dǎo)體晶片(105),獲取計量數(shù)據(jù);用該獲取的計量數(shù)據(jù),施行最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝;以及在響應(yīng)該最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝之下,施行反饋/前饋修正工藝。
8.如權(quán)利要求7所述的計算機(jī)可讀程序儲存裝置,此裝置以指令來編碼,而該指令在由計算機(jī)執(zhí)行時施行如權(quán)利要求7所述的方法,其中,處理半導(dǎo)體晶片(105)以及獲取計量數(shù)據(jù)進(jìn)一步包含在該半導(dǎo)體晶片(105)上,施行金屬沉積工藝;在繼該金屬沉積工藝后的一段時期中,在該半導(dǎo)體晶片(105)上,施行光刻法工藝;在繼該光刻法工藝后的一段時期中,在該半導(dǎo)體晶片(105)上,施行蝕刻工藝;以及獲取計量數(shù)據(jù),進(jìn)一步包含獲取與該金屬沉積工藝、該光刻法工藝及該蝕刻工藝之中每一個有關(guān)的計量數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的計算機(jī)可讀程序儲存裝置,系以指令來編碼,而該指令在由計算機(jī)執(zhí)行時施行如權(quán)利要求8所述的方法,其中,施行最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝進(jìn)一步包含使用該相關(guān)于該金屬沉積工藝、該光刻法工藝及該蝕刻工藝之中每一個的計量數(shù)據(jù),來計算最后臨界尺寸誤差數(shù)據(jù);判定該最后臨界尺寸誤差數(shù)據(jù)是否在靜區(qū)之外;以及基于判定該最后臨界尺寸誤差數(shù)據(jù)在靜區(qū)之外,而修正至少一個控制輸入?yún)?shù)。
10.如權(quán)利要求7所述的計算機(jī)可讀程序儲存裝置,系以指令來編碼,而該指令在由計算機(jī)執(zhí)行時施行如權(quán)利要求7所述的方法,其中,修正至少一個控制輸入?yún)?shù)進(jìn)一步包含,在光刻法工藝中修正曝光劑量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體晶片(105)制造過程期間,控制最后臨界尺寸的方法及裝置。其系處理半導(dǎo)體元件(105)的制造作業(yè)。由所處理的半導(dǎo)體元件(105),獲取計量數(shù)據(jù)。用所獲取的計量數(shù)據(jù),施行最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝。響應(yīng)該最后臨界尺寸控制調(diào)整工藝,施行反饋/前饋修正工藝。
文檔編號H01L21/027GK1449577SQ01814585
公開日2003年10月15日 申請日期2001年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月25日
發(fā)明者G·古德溫 申請人:先進(jìn)微裝置公司