專利名稱：用于判定加工層膜均勻性的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體組件制造領(lǐng)域，尤其涉及用于判定加工層膜(process layer)一致性的方法及裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路組件使用于許多應(yīng)用上，包含微處理器。通常，半導(dǎo)體組件的效能依賴于在該半導(dǎo)體組件內(nèi)所形成的組件的密度及速度兩者。在該組件上具有極大影響的半導(dǎo)體組件的共同要件為晶體管。為了達(dá)到較高的封裝密度及改善組件效能地、設(shè)計(jì)特征，諸如閘極長(zhǎng)度及通道長(zhǎng)度，正持續(xù)不斷地縮減。場(chǎng)效應(yīng)晶體管設(shè)計(jì)的快速提升已經(jīng)造成在電子領(lǐng)域內(nèi)的活動(dòng)的大量變化，其中該晶體管是在二元切換模式下進(jìn)行運(yùn)作。尤其，復(fù)雜的數(shù)字電路，諸如微處理器及類似組件，需要快速切換晶體管。因此，當(dāng)切換閘極電壓施加時(shí)，場(chǎng)效晶體管的位于漏極區(qū)域與源極區(qū)域之間的距離，一般稱為通道長(zhǎng)度或門極長(zhǎng)度尺寸，已經(jīng)過縮減，以盡快加速在源極電極與漏極電極之間的傳導(dǎo)通道的形成，并且更可減少該通道的電阻。
該晶體管的縱向尺寸，一般稱為寬度尺寸，延伸至20微米的晶體管構(gòu)造已經(jīng)制造出來，而在該漏極及源極區(qū)域之間的距離，意即該通道長(zhǎng)度，可能必須縮減至0.2微米或更小。當(dāng)該通道長(zhǎng)度縮減以獲得該源極一漏極線路之所需的切換特性時(shí)，閘極電極的長(zhǎng)度亦需縮減。
晶體管通過一系列步驟而形成。一個(gè)晶體管構(gòu)造100的例子參考圖1A及圖1B的說明。起初，淺溝槽絕緣區(qū)域105通過蝕刻溝槽進(jìn)入至基板110而該形成于基板110內(nèi)，并且之后以適當(dāng)?shù)慕^緣材料(例如二氧化硅)裝填該溝槽。接著，閘極絕緣層115形成于位于該構(gòu)槽絕緣區(qū)域105之間的基板110表面上。此閘極絕緣層115可以包括各種材料，但是通常包括二氧化硅的熱成長(zhǎng)層。之后，用于該晶體管100的閘極電極120通過形成一層閘極電極材料而形成，通常為位于該閘極絕緣層115之上的復(fù)晶硅，并且使用已知的光學(xué)微影及蝕刻技術(shù)圖案摹制(patterning)該層閘極電極材料，借以定義該閘極電極120。當(dāng)然，數(shù)百萬個(gè)此類閘極電極120在此圖案摹制期間橫跨在該基板110的整個(gè)表面上而形成。
為了形成該晶體管100的主動(dòng)區(qū)域，則執(zhí)行一系列植入，因此各種摻雜原子可以植入至該基板內(nèi)。通常，會(huì)執(zhí)行高傾斜角度摻雜(halodoping)以減少由該晶體管的小尺寸所產(chǎn)生的短通道效應(yīng)并且會(huì)執(zhí)行低摻雜漏極(lightly doped drain，LDD)或擴(kuò)展植入(extension implant)以減少該晶體管100的接面電容。之后，相對(duì)高濃度的摻雜原子可以植入至該基板以完成該源極/漏極區(qū)域的形成。后續(xù)的植入有時(shí)稱為源極/漏極植入。為了控制一些植入?yún)^(qū)域的位置，間隔物125形成于該閘極電極120周圍。為了形成該間隔物125，一層絕緣材料130(例如二氧化硅)形成于該基板110與門極電極120上方。該絕緣層130經(jīng)非等向性蝕刻直到該基板110顯露出來，而留下部分未受損的該絕緣層130鄰接于該閘極電極120以形成該間隔物125。接著，第二組間隔物(未顯示)可以形成于該間隔物125表面上以定義用于該源極/漏極植入的邊界。通常，該第二組間隔物(未顯示)用一層氮化硅以相同方法來形成。
該間隔物125的最后寬度至少有部分是通過配置于該閘極電極120的側(cè)壁135表面上的部分該絕緣層130所判定。欲完成該蝕刻過程以形成該間隔物125所需的時(shí)間視配置該基板110及該閘極電極的上表面140上的部分絕緣層130而定。
層膜的均勻性(conformality)，諸如該絕緣層130，定義為在該側(cè)壁沉積厚度″X″(意即垂直于該基板110)對(duì)該平坦區(qū)域沉積厚度″Y″(意即平行于該基板110)的比例。沉積的層膜的均勻性隨著待沉積的特定材料及該位于下層電路結(jié)構(gòu)特微(features)的密度而變化。沉積于低密度地形的加工層膜通常呈現(xiàn)較高程度的均勻性。該層膜的均勻性最終將影響該間隔物125的寬度。通常，均勻性是在過程特征鑒定期間進(jìn)行研究，而非在該組件制造的實(shí)際生產(chǎn)行程中進(jìn)行。一般經(jīng)使用以判定沉積膜均勻性的檢查技術(shù)為破壞性的、剖面技術(shù)。
在生產(chǎn)過程期間于該沉積過程內(nèi)的正常變化可以影響該沉積層膜的均勻性。因?yàn)樵诰€均勻性監(jiān)測(cè)無法獲得，該變化通過其它過程步驟而擴(kuò)展。例如，該絕緣層130在均勻性上的變化，可以造成該間隔物125在寬度上的變化以及該植入?yún)^(qū)域在尺寸及間隔上的相對(duì)應(yīng)變化。在該植入?yún)^(qū)域的變化可以產(chǎn)生該完成的組件在效能上的變化。通常，增加的變化將減少生產(chǎn)量、良品率及利潤(rùn)。
本發(fā)明意在克服或者至少減少于上文所提出的一個(gè)或一個(gè)以上的問題的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于判定加工層膜的均勻性的方法。該方法包含提供具有柵格(grating)結(jié)構(gòu)的晶片(wafer)及形成于該柵格結(jié)構(gòu)表面上的加工層膜；以光源照射至少部分覆蓋于該柵格結(jié)構(gòu)上的加工層膜；測(cè)量由該柵格結(jié)構(gòu)及該加工層膜的照射部分所反射的光線以產(chǎn)生反射輪廓(reflection profile)；以及依據(jù)該反射輪廓判定該加工層膜的均勻性。
本發(fā)明的另一目的在于提供對(duì)應(yīng)的測(cè)量機(jī)臺(tái)以接收具有柵格結(jié)構(gòu)的晶片及形成于該柵格結(jié)構(gòu)表面上的加工層膜。該測(cè)量機(jī)臺(tái)包含光源、偵測(cè)器及數(shù)據(jù)處理單元。該光源經(jīng)調(diào)整以照射至少部分覆蓋于該柵格結(jié)構(gòu)上的加工層膜。該偵測(cè)器經(jīng)調(diào)整以測(cè)量由該柵格結(jié)構(gòu)及該加工層膜的照射部分所反射的光線以產(chǎn)生反射輪廓。該數(shù)據(jù)處理單元經(jīng)調(diào)整而依據(jù)該生成的反射輪廓以判定該加工層膜的均勻性。


本發(fā)明在參考下列說明并結(jié)合隨附之圖后將可以了解，其中相似的圖標(biāo)號(hào)意指相似的組件，并且其中圖1A及1B為示例性半導(dǎo)體組件的截面圖，其中加工層膜沉積于該半導(dǎo)體組件的柵格結(jié)構(gòu)的表面上；圖2為依據(jù)本發(fā)明的其中一項(xiàng)說明的實(shí)施例的用于加工晶片的說明加工路線的簡(jiǎn)化圖；圖3為包含用于測(cè)量加工層膜的均勻性的測(cè)試柵格結(jié)構(gòu)的示例性半導(dǎo)體組件的截面圖；圖4為加載包含圖2的柵格結(jié)構(gòu)的晶片的該散射測(cè)量(scatterometry)機(jī)臺(tái)的簡(jiǎn)化視圖；圖5A、5B及5C說明所使用的示例性散射測(cè)量曲線的數(shù)據(jù)庫(kù)(library)以表示圖4的散射測(cè)量機(jī)臺(tái)所測(cè)量的晶片的特性。
圖6為依據(jù)本發(fā)的另一項(xiàng)說明的實(shí)施例的用于判定在加工層膜上的均勻性的方法的簡(jiǎn)化流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明作為說明的實(shí)施例描述如下。為了明確起見，并非所有真正實(shí)現(xiàn)的特征皆描述于此說明書內(nèi)。當(dāng)然將可以了解的是在任何此類真正實(shí)施例的發(fā)展內(nèi)、各種特定實(shí)現(xiàn)的判定皆必須實(shí)施以達(dá)到該發(fā)展者的特定目標(biāo)，諸如與系統(tǒng)相關(guān)及商業(yè)相關(guān)的限制的調(diào)整，該目標(biāo)將隨著不同的實(shí)現(xiàn)而變化。再者，將可以了解的是此類發(fā)展的努力可能是復(fù)雜及耗時(shí)的，但是盡管如此對(duì)于一般本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在得知本揭露的益處得將是一項(xiàng)例行性的事務(wù)。
參考圖2，該圖為提供依據(jù)本發(fā)明的說明的實(shí)施例的用于加工晶片205的說明加工路線(processing line)200的簡(jiǎn)化圖。該加工路線200包含用于在晶片205上沉積加工層膜的沉積機(jī)臺(tái)210。在說明的實(shí)施例中，該加工層膜可以是一層絕緣層(例如二氧化硅或氮化硅)，該絕緣層形成于柵格結(jié)構(gòu)(例如閘極電極)表面上。用于沉積各種組成的加工層膜的特定技術(shù)對(duì)于熟習(xí)該項(xiàng)技藝的人士而言是眾所周知的。適合作為該沉積機(jī)臺(tái)210的示例性機(jī)臺(tái)為電漿加強(qiáng)式化學(xué)氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PE-CVD)機(jī)臺(tái)，諸如由Novellus System公司，為加州圣荷西(San Jose)的公司，所提供的Concept 2。如先前的說明，在該沉積機(jī)臺(tái)210的沉積操作上的變化及形成于該加工層膜下層的晶片205上的特征的幾何形狀可能造成該加工層膜在均勻性上的變化。
該加工路線200包含散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220，該機(jī)臺(tái)適用于測(cè)量形成于該晶片205上的加工層膜。通常，該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220包含光學(xué)硬件，諸如橢圓測(cè)試儀(ellipsometer)或反射分析儀(reflectometer)，并且數(shù)據(jù)處理單元加載散射測(cè)量機(jī)臺(tái)軟件應(yīng)用以處理由該光學(xué)硬件所收集的資料。例如，該光學(xué)硬件可包含由加州佛利蒙(Freemont)的Thermawave公司所提供的具有橢圓光譜偏光儀(spectroscopic ellipsometer)的機(jī)型OP5230或OP5240。該數(shù)據(jù)處理單元可包括由得克薩斯州奧士汀(Austin)的Tokyo Electron America公司的全資附屬公司(a fully ownedsubsidiary)的Timbre Technologies所制造以及由Thermawave公司所銷售的輪廓應(yīng)用服務(wù)器。
該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220可以是外裝的沉積機(jī)臺(tái)210，或者另外該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220可以是安裝于原位置的配置。加工控制器230基于所測(cè)量的該已沉積的加工層膜的均勻性于加工路線內(nèi)提供用于控制其它機(jī)臺(tái)的操作。該加工路線亦包含用于該加工層膜上執(zhí)行額外的加工步驟的蝕刻機(jī)臺(tái)240，諸如間隔物蝕刻過程。適合用來作為蝕刻機(jī)臺(tái)240的示例性機(jī)臺(tái)是由加州佛利蒙的Lam Research公司所提供的Rainbow蝕刻系統(tǒng)。
該加工控制器230可提供回饋數(shù)據(jù)給該沉積機(jī)臺(tái)210并且調(diào)整本身的操作程序以改善后續(xù)加工的晶片205的沉積過程的均勻性。該加工控制器可提供前饋數(shù)據(jù)給該蝕刻機(jī)臺(tái)240，用以控制由該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220正在測(cè)量的目前的晶片205的蝕刻操作。這些回饋及前饋控制技術(shù)將于下文中有更詳細(xì)的描述。
在說明的實(shí)施例中，該加工控制器230是使用軟件的計(jì)算機(jī)程序化以實(shí)現(xiàn)所描述的功能。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)了解的是，用以實(shí)現(xiàn)該特定功能所設(shè)計(jì)的硬件控制器亦可能使用。再者，于此所描述的由該加工控制器230所執(zhí)行的功能可以通過分布于整個(gè)系統(tǒng)的多重控制器組件來執(zhí)行。此外，該加工控制器230可以是一個(gè)單獨(dú)(stand-alone)的控制器，該控制器可以整合進(jìn)入機(jī)臺(tái)內(nèi)，諸如該沉積機(jī)臺(tái)210或該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220，或者該控制器可以是在集成電路制造設(shè)備內(nèi)的系統(tǒng)控制操作的一部分。
部分本發(fā)明及相對(duì)應(yīng)的詳細(xì)說明以軟件，或在計(jì)算機(jī)內(nèi)存內(nèi)的數(shù)據(jù)位上的運(yùn)算的算法及符號(hào)象征方式來呈現(xiàn)。這些說明或象征是通過一般本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過該表示有效地傳遞該他們的工作的實(shí)質(zhì)給其它一般本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。一種算法，如本文所使用的用語，以及一般所使用的用語，在于構(gòu)想成能引導(dǎo)至需求結(jié)果的自我一致的步驟順序。該步驟為需要物理量的實(shí)體操控的步驟。通常但并非必須，這些數(shù)據(jù)量采取光學(xué)、電性或磁性訊號(hào)的形式而能夠儲(chǔ)存、傳送、結(jié)合、比較及其它不同的處理。為了方便起見，原則上是為了共同的習(xí)慣用法，有時(shí)這些訊號(hào)指的是位、值、元素、符號(hào)、字符、項(xiàng)目、數(shù)字或其它類似表示。
然而需要留意的是，所有這些及類似的用語是在于與適當(dāng)?shù)奈锢砹拷Y(jié)合并且僅只是適用于這些數(shù)量的方便的標(biāo)記。除非是其它特定的描述或是如同由該討論中所顯而易見的，諸如″加工″(processing)或″計(jì)算″(computing)或″計(jì)算″(calculating)或″判定″(determining)或″顯示″(displaying)或其它類似的用語，意指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算組件的動(dòng)作及程序，該組件處理及傳送在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的暫存區(qū)及內(nèi)存內(nèi)以物理、電子量表示的數(shù)據(jù)而形成在該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存或暫存區(qū)或其它此類信息儲(chǔ)存器、傳輸或顯示裝置內(nèi)以物理量表示的其它資料。
能夠經(jīng)由調(diào)整以執(zhí)行該加工控制器230的功能的示例性軟件系統(tǒng)為KLA-Tencor公司所提供的Catalyst系統(tǒng)。該Catalyst系統(tǒng)使用半導(dǎo)體設(shè)備及材料組織(Semiconductor Equipment and MaterialsInternational，SEMI)計(jì)算機(jī)整合制造(Computer IntegratedManufacturing，CIM)架構(gòu)兼容系統(tǒng)技術(shù)并且以先進(jìn)過程控制(Advanced Process Control，APC)架構(gòu)為基礎(chǔ)。CIM(用于CIM架構(gòu)領(lǐng)域硬件的SEMI E81-0699-臨時(shí)申請(qǐng)案說明書)及APC(用于CIM架構(gòu)先進(jìn)過程控制構(gòu)件的SEMI E93-0999-臨時(shí)申請(qǐng)案說明書)說明書可由SEMI公開取得。
在一項(xiàng)實(shí)施例中，該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220如同所發(fā)現(xiàn)的形成于生產(chǎn)組件內(nèi)的特征來測(cè)量該加工層膜的均勻性。例如，該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220可測(cè)量為了形成絕緣間隔物于該閘極電極周圍的目的而沉積于閘極電極表面上的絕緣層(例如二氧化硅或氮化硅)的均勻性。在某些例子中，該特征的幾何或下層構(gòu)造的存在可能抑制了散射測(cè)量的測(cè)量。因此，可以采用具有相同的一般性形狀的測(cè)試構(gòu)造，例如使用形成于該晶片205表面上的特征(例如閘極電極)。該測(cè)試構(gòu)造可能于該晶片205的非正常使用于形成組件(例如在識(shí)別碼通?？虅澔蛟谏a(chǎn)晶粒之間的刻劃線的周圍區(qū)域內(nèi))的區(qū)域內(nèi)形成。
主要參考圖3，該圖顯示在晶片250上可用來作為測(cè)試構(gòu)造的示例性柵格結(jié)構(gòu)300。該柵格結(jié)構(gòu)300如同形成于該晶片205上而包含于生產(chǎn)組件內(nèi)的特征，具有相同的一般性結(jié)構(gòu)(例如幾何、材料、間距等)。加工層膜310形成于該柵格結(jié)構(gòu)300表面上。在說明的實(shí)施例中，該柵格結(jié)構(gòu)300包含形成于基板330上的沉積320。該沉積320包含閘極絕緣層340及復(fù)晶硅閘極電極350，該絕緣層與門極電極通過圖案摹制所使用的相同的加工層膜而形成以在該晶片205上的組件內(nèi)產(chǎn)生實(shí)際晶體管的閘極電極。
見圖4，該圖提供加載具有柵格結(jié)構(gòu)400的晶片205及覆蓋在該柵格結(jié)構(gòu)上的加工層膜410的散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220的簡(jiǎn)化圖。該柵格結(jié)構(gòu)400可以是形成于晶片205(意即STI構(gòu)造并未顯示于圖4中)上的生產(chǎn)組件內(nèi)的特征，或者另外，該柵格結(jié)構(gòu)400可以是類似依據(jù)圖3的上文所討論的柵格結(jié)構(gòu)300的測(cè)試構(gòu)造。該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220包含光源222及定位于接近該柵格結(jié)構(gòu)400及加工層膜410的偵測(cè)器224。該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220的光源222照射至少部分覆蓋在該柵格結(jié)構(gòu)400上的加工層膜410，并且該偵測(cè)器224從事光學(xué)測(cè)量，諸如該反射光源的相位強(qiáng)度。數(shù)據(jù)處理單元225由該偵測(cè)器224接收該光學(xué)測(cè)量并且處理該數(shù)據(jù)以判定該加工層膜300的均勻性。
該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220可使用單色光、白光或一些其它波長(zhǎng)或混合波長(zhǎng)，視該特定實(shí)現(xiàn)而定。該入射光線的角度亦可以改變，視該特定實(shí)現(xiàn)而定。通過該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220所分析的光源通常包含反射組件(意即入射角等于反射角)及折射組件(意即入射角不等于反射角)。在此為了討論的目的，該專有名詞″反射″光線意指包含該兩者。
相較于將存在于完全地均勻加工層膜410內(nèi)，或至少具有可接受的均勻性的加工層膜410的光線散射輪廓，在該加工層膜410的均勻性的變化造成由該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220所測(cè)量的反射輪廓上的改變(例如強(qiáng)度對(duì)波長(zhǎng)一tan(δ)，相位對(duì)波長(zhǎng)一sin(ψ)，其中δ及ψ對(duì)于一般本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言為已知的共同散射測(cè)量輸出)。
圖5A、5B及5C圖說明基于該所測(cè)量的反射輪廓可以包含于參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232(見圖2)內(nèi)而由該數(shù)據(jù)處理單元225所使用的示例性的反射輪廓500、510及520以表示該加工層膜410的均勻性的特征。用于任何構(gòu)造所期望的該特定的反射輪廓視該柵格結(jié)構(gòu)400的特定的幾何、該加工層膜410的均勻性及由該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220(例如光線頻寬、入射角度等)所采用的測(cè)量技術(shù)而定。在該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232內(nèi)的輪廓基于該加工層膜410的特性及該柵格結(jié)構(gòu)400的形態(tài)及幾何通常是通過使用Maxwell方程式做理論性地計(jì)算。散射測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)可以由Timbre Technologies公司購(gòu)得。在該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232內(nèi)的輪廓可以通過測(cè)量樣本晶片的反射輪廓并且接著特征化由破壞性或非破壞性檢測(cè)技術(shù)所測(cè)量的晶片的均勻性而憑經(jīng)驗(yàn)來產(chǎn)生。
圖5A的反射輪廓500表示用于加工層膜410具有本質(zhì)上完整的均勻性(意即相等的側(cè)壁及平坦的表面厚度)的期望的輪廓。圖5B的該反射輪廓510表示用于加工層膜410的期望的輪廓，該層膜具有些微縮減的側(cè)壁厚度(意即低均勻性)，并且第5C圖的反射輪廓520表示用于加工層膜410的期望的輪廓，該層膜在均勻性上具有明顯縮減。具有變化的均勻性數(shù)值的加工層膜410的反射輪廓可包含于參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232內(nèi)。
該數(shù)據(jù)處理單元225將該測(cè)量的反射輪廓與該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232進(jìn)行比較。每個(gè)參考輪廓具有相關(guān)聯(lián)的均勻性尺度，該尺度例如可以通過個(gè)別的側(cè)壁及平坦表面實(shí)際厚度或通過在側(cè)壁厚度及平坦表面厚之間的比例來表示。該數(shù)據(jù)處理單元225判定出與該測(cè)量的反射輪廓具有最接近相符的該參考反射輪廓。用于使該測(cè)量的反射輪廓與該最接近的參考反射輪廓相配的技術(shù)對(duì)于一般本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是眾所周知的，因此該技術(shù)于此并未有較詳細(xì)的描述。
在其它實(shí)施例中，該加工控制器230或其它外接控制器(未顯示)可以經(jīng)由調(diào)整而對(duì)該測(cè)量反射輸廓圖與該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232做比較。在這類例子中，該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220將輸出該相匹配的參考反射輪廓，并且該加工控制器230可將該參考反射輪廓連結(jié)至相關(guān)聯(lián)的均勻性尺度上。
在其它實(shí)施例中，該測(cè)量的反射輪廓可以與來自具有已知的及所需的均勻性特征(例如圖1的均勻性)的加工層膜410的該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232所選擇的標(biāo)的反射輪廓做比較。例如，標(biāo)的反射輪廓可以使用Maxwell方程式而計(jì)算成為具有理想的或可接受的均勻性輪廓，并且該標(biāo)的反射輪廓可以儲(chǔ)存于該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232內(nèi)。因此，具有未知的均勻性的程度的加工層膜410的測(cè)量的反射輪廓將與該標(biāo)的反射輪廓做比較?；谶@種比較，該均勻性的相對(duì)粗略的近似將可以判定。意即，通過比較該測(cè)量的反射輪廓與該標(biāo)的反射輪廓，該加工層膜410的均勻性可以做估計(jì)，使得該測(cè)量的反射輪廓與來自該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232的額外的參考反射輪廓的更進(jìn)一步的比對(duì)是不需要的。使用此技術(shù)，可以依據(jù)該加工層膜410的均勻性而做出初始判定。當(dāng)然，如同上文的描述，除了測(cè)量的反射輪廓與來自該參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)232的比對(duì)或相關(guān)性外，此步驟亦可以執(zhí)行。
在接收該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220的均勻性尺度后，該加工控制器230可以采取各種自動(dòng)化動(dòng)作。在本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例中，該加工控制器230基于該均勻性尺度經(jīng)由調(diào)整以修正該沉積機(jī)臺(tái)210的操作方法而控制后續(xù)由該沉積機(jī)臺(tái)210所加工的晶片的沉積操作。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，該加工控制器230基于該均勻性尺度經(jīng)由調(diào)整以修正該蝕刻機(jī)臺(tái)240的操作方法而控制該加工層膜410的蝕刻。當(dāng)然，該兩者實(shí)施例可以結(jié)合并且該加工控制器230可以同時(shí)地控制該沉積機(jī)臺(tái)210及該蝕刻機(jī)臺(tái)240的操作方法。
該沉積機(jī)臺(tái)210的各種操作方法參數(shù)可以經(jīng)由控制以影響該沉積的過程薄膜410的均勻性。例如，一般已知的影響均勻性的方法參數(shù)為電漿產(chǎn)生器的RF偏壓、該沉積過程所控制下的壓力，以及于沉積前(意即一般指的是浸漬時(shí)間(soak time)及浸漬溫度(soak temperature))標(biāo)準(zhǔn)化該晶片205所使用的時(shí)間及溫度。
該加工控制器230可使用該沉積機(jī)臺(tái)210的控制模型以改變本身操作方法。例如，該加工控制器230可使用該測(cè)量均勻性與特定操作方法有關(guān)聯(lián)的控制模型以控制該RF偏壓、壓力或持續(xù)參數(shù)以修正均勻性偏差。該控制模型可以使用一般性已知的線性或非線性的技術(shù)而依經(jīng)驗(yàn)發(fā)展。該控制模型基于模型(例如線性、指數(shù)、加權(quán)平均等等)可以是相對(duì)地簡(jiǎn)單的方程式或較為復(fù)雜的模型，諸如類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、主成分分析(principal component analysis，PCA)模型或映像至隱藏結(jié)構(gòu)模型(projection to latent structures，PLS)。該模型的特定的實(shí)現(xiàn)可視該所選擇的建模技術(shù)而做變化。
均勻性模型可以通過該加工控制器230來產(chǎn)生，或者另外可以通過不同的加工資源(未顯示)來產(chǎn)生并且于發(fā)展后儲(chǔ)存于加工控制器230上。該均勻性模型可以使用沉積機(jī)臺(tái)210或使用具有相類似的操作特性的不同的機(jī)臺(tái)(未顯示)來發(fā)展。為了說明的目的，假設(shè)該均勻性由該加工控制器230或其它基于該沉積機(jī)臺(tái)210依據(jù)散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220所測(cè)量的實(shí)際效能來產(chǎn)生及更新。該均勻性模型可以依據(jù)由該沉積機(jī)臺(tái)210的各種加工行程所搜集的歷史資料來訓(xùn)練。
基于該加工層膜410的測(cè)量的均勻性，該加工控制器230可修正該蝕刻機(jī)臺(tái)240的操作方法以控制后續(xù)的蝕刻過程。形成于閘極電極周圍的間隔物的寬度依照該加工層膜410的側(cè)壁厚度而判定為較大的范圍。然而，該蝕刻后間隔物寬度亦可以通過控制該蝕刻機(jī)臺(tái)240的蝕刻時(shí)間來控制。例如，若該加工層膜410的側(cè)壁厚度較厚于所需的標(biāo)的間隔物寬度，該蝕刻過程在該硅基板已經(jīng)裸露出來之后可以持續(xù)一個(gè)時(shí)間周期以縮減該間隔物寬度使得該寬度接近該標(biāo)的間隔物寬度。類似于上文所說明的用于控制該沉積機(jī)臺(tái)210的均勻性模型，間隔物寬度模型基于該均勻性測(cè)量可以產(chǎn)生以控制該蝕刻機(jī)臺(tái)240的蝕刻時(shí)間。該間隔物蝕刻模型，如上文的說明，可以是簡(jiǎn)單、依據(jù)方程式的控制模型，或更多先進(jìn)的預(yù)測(cè)模型。
本發(fā)明的另一項(xiàng)實(shí)施例中，該加工控制器230可在該加工層膜410的形成前，視下層?xùn)鸥窠Y(jié)構(gòu)400的輪廓來存取預(yù)先儲(chǔ)存的度量數(shù)據(jù)以供使用，以判定該加工層膜410的均勻性。例如，該柵格結(jié)構(gòu)400的輪廓對(duì)于該表面上的均勻性可能具有影響。若該閘極構(gòu)造400的輪廓為內(nèi)凹狀(re-entrant)，所顯現(xiàn)的側(cè)壁厚度將小于實(shí)際的厚度。同樣地，若該柵格結(jié)構(gòu)400的輪廓為正凸起(positive)，該側(cè)壁厚度將呈現(xiàn)大于實(shí)際厚度。通過計(jì)算該柵格結(jié)構(gòu)400的輪廓，該加工控制器230可修正該均性測(cè)量。
現(xiàn)參考圖6，該圖依據(jù)本發(fā)明的另一項(xiàng)說明的實(shí)施例提供用于判定于加工層膜內(nèi)的均勻性的流程圖。在步驟600內(nèi)，該方塊提供具有柵格結(jié)構(gòu)400的晶片及加工層膜410形成于該柵格結(jié)構(gòu)的表面上。在步驟610內(nèi)，至少部分在該柵格結(jié)構(gòu)400上的加工層膜410受到光源照射。在步驟620內(nèi)，光線由該照射的部分柵格結(jié)構(gòu)400反射并且加工層膜410經(jīng)由測(cè)量以產(chǎn)生反射輪廓。在步驟630內(nèi)，該加工層膜410的均勻性基于該反射輪廓來判定。
如上文的說明，基于由該散射測(cè)量機(jī)臺(tái)220的回饋的監(jiān)測(cè)均勻性具有各種的好處。該沉積機(jī)臺(tái)210可以經(jīng)由控制以增加該加工層膜410的均勻性。該蝕刻機(jī)臺(tái)240可以經(jīng)由控制以縮減該蝕刻后間隔物寬度的變化。減少的變化同時(shí)增加產(chǎn)生于該加工路線200的組件的品質(zhì)及該加工路線200的效率。
上文所揭露的特定的實(shí)施例僅為示例性的，如同對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員于此在了解本說明書所教導(dǎo)的益處后本發(fā)明將可以以不同但等同的方式做修正及實(shí)施。再者，本文于此并非意在限定架構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，該限定應(yīng)于下文的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。因此顯而易見的是上文所揭露的該特定的實(shí)施例可以做變更或修正，并且所有的變化皆應(yīng)視為在本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)。因此，于此所請(qǐng)求的保護(hù)應(yīng)當(dāng)為下文的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)的內(nèi)容。
本發(fā)明的特定的實(shí)施例已經(jīng)通過圖及于此詳細(xì)描述的例子而呈現(xiàn)，然而本發(fā)明適用于各種修正及變換形式。然而需要了解的是特定實(shí)施例于此的說明并非意在限定本發(fā)明于所揭露的特定的形式，相反地，本發(fā)明意在涵括落在附加申請(qǐng)專利范圍所定義的本發(fā)明的精神及范疇內(nèi)的所有修正、等同及變換。
權(quán)利要求
1.一種用于判定加工層膜(410)的均勻性的方法，包括提供具有柵格結(jié)構(gòu)(400)的晶片(205)及形成于該柵格結(jié)構(gòu)(400)表面上的加工層膜(410)；以光源(222)照射至少部分位于該柵格結(jié)構(gòu)(400)上層的加工層膜(410)；測(cè)量由該柵格結(jié)構(gòu)(400)的被照射的部分及加工層膜(410)所反射的光線以產(chǎn)生反射輪廓；以及基于該反射輪廓判定該加工層膜(410)的均勻性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，判定該加工層膜(410)的均勻性進(jìn)一步包括比較該生成的反射輪廓與參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)(232)，每個(gè)參考反射輪廓具有相關(guān)聯(lián)的均勻性尺度；選擇最接近于該生成的反射輪廓的參考反射輪廓；以及基于與該選擇的參考反射輪廓相關(guān)聯(lián)的均勻性尺度判定該加工層膜(410)的均勻性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，生成該反射輪廓包括基于該反射光線的強(qiáng)度和相位的其中至少一者，生成該反射輪廓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中判定該加工層膜(410)的均勻性進(jìn)一步包括比較該生成的反射輪廓與標(biāo)的反射輪廓；以及基于該生成的反射輪廓與該標(biāo)的反射輪廓的比較判定該加工層膜(410)的均勻性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括基于該判定的均勻性判定加工機(jī)臺(tái)(210、240)的操作方法的至少其中一項(xiàng)參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該柵格結(jié)構(gòu)(400)包含基板及位于該基板上的沉積側(cè)壁，并且判定該均勻性更包括判定配置于該側(cè)壁表面上的加工層膜(410)的厚度與配置于該基板表面上的加工層膜(410)的厚度之間的比例。
7.一種測(cè)量機(jī)臺(tái)(220)，該機(jī)臺(tái)可適用于接收具有柵格結(jié)構(gòu)(400)的晶片(205)及形成于該柵格結(jié)構(gòu)(400)表面上的加工層膜(410)的加工機(jī)臺(tái)，包括適用于照射至少部分在該柵格結(jié)構(gòu)(400)上層的加工層膜的光源(222)；適用于測(cè)量來自該照射的部分柵格結(jié)構(gòu)(400)及加工層膜所反射的光線以產(chǎn)生反射輪廓的偵測(cè)器(224)；以及基于該生成的反射輪廓而適用于判定該加工層膜的均勻性的數(shù)據(jù)處理單元(225)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量機(jī)臺(tái)(220)，其特征在于，該數(shù)據(jù)處理單元更適用于對(duì)該生成的反射輪廓與參考反射輪廓數(shù)據(jù)庫(kù)(232)進(jìn)行比較，每個(gè)參考反射輪廓具有相關(guān)的均勻性尺度、選擇最接近于該生成的反射輪廓的參考反射輪廓，以及基于與該選擇的參考反射輪廓相關(guān)聯(lián)的均勻性尺度以判定該加工層膜(410)的均勻性。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量機(jī)臺(tái)(220)，其特征在于，該偵測(cè)器(224)基于該反射的光線的至少其中一種強(qiáng)度及相位而更適用于生成該反射輪廓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)量機(jī)臺(tái)(220)，其特征在于，該數(shù)據(jù)處理單元(225)更適用于對(duì)該生成的反射輪廓與標(biāo)的反射輪廓進(jìn)行比較并且基于該生成的反射輪廓與該標(biāo)的反射輪廓的比較判定該加工層膜(410)的均勻性。
全文摘要
一種用于判定加工層膜的均勻性的方法包含提供具有柵格結(jié)構(gòu)及形成于該柵格結(jié)構(gòu)表面上的加工層膜的晶片；以光源照射至少部分于該柵格結(jié)構(gòu)上層的加工層膜；測(cè)量來自于該柵格結(jié)構(gòu)及該加工層膜的照射的部分的光線以產(chǎn)生反射輪廓；以及基于該反射輪廓判定該加工層膜的均勻性。一種適用于接收具有柵格結(jié)構(gòu)及形成于該柵格結(jié)構(gòu)表面上的加工層膜的晶片的測(cè)量機(jī)臺(tái)包含光源、偵測(cè)器及數(shù)據(jù)處理單元。該光源適用于照射至少部分于該柵格結(jié)構(gòu)上層的加工層膜。該偵測(cè)器適用于測(cè)量來自于該柵格結(jié)構(gòu)及該加工層膜的照射的部分反射的光線以產(chǎn)生反射輪廓。該資處理單元基于該產(chǎn)生的反射輪廓而適用于判定該加工層膜的均勻性。
文檔編號(hào)G01N21/88GK1515030SQ02811527
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2002年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者M·I·賴特, M I 賴特 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司