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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-19
(54)【発明の名称】半導体プロセスを監視するためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20230512BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20230512BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20230512BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/302 101G
C23C16/44 J
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022552971
(86)(22)【出願日】2021-03-02
(85)【翻訳文提出日】2022-10-17
(86)【国際出願番号】 US2021020560
(87)【国際公開番号】W WO2021178464
(87)【国際公開日】2021-09-10
(31)【優先権主張番号】62/984,516
(32)【優先日】2020-03-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520435429
【氏名又は名称】インフィコン インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100165157
【弁理士】
【氏名又は名称】芝 哲央
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100185269
【弁理士】
【氏名又は名称】小菅 一弘
(72)【発明者】
【氏名】マタン ラピドット
(72)【発明者】
【氏名】マホメッド ブハリー リンザン
(72)【発明者】
【氏名】チュンフア ソン
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030DA06
4K030HA12
4K030KA39
4K030KA41
4K030KA47
5F004AA01
5F004BA04
5F004BD03
5F004BD04
5F004CA09
5F004CB01
5F045AA06
5F045AA08
5F045AD01
5F045AE01
5F045BB02
5F045DP03
5F045DQ10
5F045EH13
5F045EK07
5F045GB09
5F045GB15
(57)【要約】
半導体プロセスを監視するためのシステム及び方法は、複数のセンサとマイクロコントローラを含む。複数のセンサは、プロセスチャンバ内に配置される。マイクロコントローラは、複数のセンサからデータを受信し、複数のセンサから受信したデータに基づいて、半導体プロセスの均一性を測定する。複数のセンサはそのそれぞれに近接して生じる材料プロセスを示すプロセス信号を発するように構成され、第一のセンサはプロセスチャンバ内の第一の空間位置を規定し、第二のセンサはプロセスチャンバ内の第二の空間位置を規定し、第一の空間位置は第二の空間位置とは異なる角度方向を有する。
【選択図】図１Ｂ
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体プロセスを監視するためのシステムであって、プロセスチャンバ内に選択的に配置された複数のセンサであって、前記複数のセンサはそのそれぞれに近接して生じる材料プロセスを示すプロセス信号を発するように構成され、第一のセンサは前記プロセスチャンバ内の第一の空間位置を規定し、第二のセンサは前記プロセスチャンバ内の第二の空間位置を規定し、前記第一の空間位置は前記第二の空間位置とは異なる角度方向を有する、複数のセンサと、
前記プロセス信号に応答して、前記第一のセンサ及び前記第二のセンサによって感知された前記材料プロセスを現プロセスチャンバ内で発生する半導体プロセスと相関させ、現プロセスチャンバ及び関連プロセスチャンバのうちの１つ内で行われる半導体プロセスの実施に有用な情報を取得するためのマイクロコントローラと、
を備える、システム。
【請求項2】
前記半導体プロセスは、基板への堆積プロセス又は基板からの除去プロセスに関する、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記半導体プロセスは、基板の材料厚さプロファイルに関する、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記マイクロコントローラは、前記材料厚さプロファイルの均一性を決定する、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
少なくとも２つのセンサによって発せられたプロセス信号が、前記少なくとも２つのセンサの間の領域で発生する半導体プロセスに関する情報を取得するために相関される、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記複数のセンサが基板のエッジ付近に配置され、前記マイクロコントローラが基板エッジ均一性を維持するために半導体プロセスを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記プロセスチャンバ内の基板が二次元平面を規定し、前記第一のセンサ及び前記第二のセンサの少なくとも１つが前記二次元平面に対して位置ずれしており、前記マイクロコントローラが前記基板に関連して三次元厚さプロファイルデータを展開する、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記複数のセンサは、微小電子機械（ＭＥＭ）センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサと微小電子機械（ＭＥＭ）センサのうちの１つ以上を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
半導体プロセスを監視するためのシステムであって、プロセスチャンバ内に選択的に配置された複数のセンサであって、前記複数のセンサは前記プロセスチャンバ内の異なる位置における堆積又は除去プロセスを監視するように構成され、前記複数のセンサの第一のセンサは前記プロセスチャンバ内に第一の角度方向及び第一の位置を有し、前記複数のセンサの第二のセンサは前記プロセスチャンバ内に第二の角度方向及び第二の位置を有する、複数のセンサと、
前記複数のセンサからデータを受信するためのマイクロコントローラであって、前記マイクロコントローラは、前記複数のセンサから受信したデータに基づいて前記半導体プロセスの均一性を測定し、前記第一のセンサの前記第一の角度方向及び前記第一の位置と前記第二のセンサの前記第二の角度方向及び前記第二の位置とは、前記半導体プロセスの前記均一性の測定を容易にする、マイクロコントローラと、
を備える、システム。
【請求項12】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記複数のセンサは、微小電子機械（ＭＥＭ）センサを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサと微小電子機械（ＭＥＭ）センサのうちの１つ以上を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項15】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスであり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料堆積の均一性を測定する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項16】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスからなり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項17】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスからなり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料除去の均一性を測定することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項18】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスからなり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項19】
半導体プロセスを監視する方法であって、プロセスチャンバ内に複数のセンサを提供するステップであって、前記複数のセンサの第一のセンサは前記プロセスチャンバ内に第一の角度方向及び第一の位置を有し、前記複数のセンサの第二のセンサは前記プロセスチャンバ内に第二の角度方向及び第二の位置を有する、ステップと、
前記プロセスチャンバ内の異なる位置で堆積プロセス又は除去プロセスを監視するステップと、
前記監視するステップの間に前記複数のセンサから受信したデータに基づいて前記半導体プロセスの均一性を測定するステップであって、前記第一のセンサの前記第一の角度方向及び前記第一の位置と前記第二のセンサの前記第二の角度方向及び前記第二の位置とは、前記半導体プロセスの前記均一性の測定を容易にする、ステップと、
を含む、方法。
【請求項20】
前記複数のセンサは、複数の水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記複数のセンサは、微小電子機械（ＭＥＭ）センサを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項22】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサと微小電子機械（ＭＥＭ）センサのうちの１つ以上を備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項23】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスであり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料堆積の均一性を測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項24】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスであり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項25】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスであり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料除去の均一性を測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項26】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスであり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項27】
プロセスチャンバ内の半導体プロセスを監視するための方法であって、受入プロファイルを満たす厚さプロファイルを有するベースライン基板を提供するステップと、
前記プロセスチャンバ内に複数のセンサを配置し、前記複数のセンサのそれぞれに近接して生じる材料プロセスデータを測定するステップであって、第一のセンサは前記プロセスチャンバ内の第一の空間位置を規定し、第二のセンサは前記プロセスチャンバ内の第二の空間位置を規定し、前記第一の空間位置は前記第二の空間位置とは異なる角度方向を有する、ステップと、
測定された前記材料プロセスデータを、前記プロセスチャンバ内で製造されたテスト基板の厚さプロファイルと相関させるステップと、
前記テスト基板の前記厚さプロファイルを前記ベースライン基板と比較して、前記テスト基板が前記ベースライン基板の前記受入プロファイルによって確立された受入基準を満たすかどうかを決定し、前記テスト基板の前記受入基準が満たされたときに前記センサの測定された前記材料プロセスデータを記録するステップと、
記録された前記材料プロセスデータに従って後続して製造される基板を処理するステップと、
を含む、方法。
【請求項28】
前記プロセスチャンバ内の前記基板が二次元平面を規定し、前記第一のセンサ及び前記第二のセンサの少なくとも１つが二次元平面に対して位置ずれしており、前記マイクロコントローラが前記基板に関連して三次元厚さプロファイルデータを展開する、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサを動的に取り付けて、前記少なくとも１つのセンサを初期位置から最終位置に再配置するステップと、前記初期位置及び前記最終位置における前記少なくとも１つのセンサの前記材料プロセスデータを測定するステップと、
測定した前記材料プロセスデータを前記テスト基板の前記厚さプロファイルに相関させるステップと、
をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願）
本出願は、米国特許法第１１１条及び米国特許法施行規則１．５３の関連部分に基づき出願された仮出願である。
本出願は、米国特許法第１１１条及び米国特許法施行規則１．５３の関連部分に基づき出願された仮出願である。
【0002】
本開示は、半導体製造制御を含む半導体製造の分野に関する。より詳細には、一例において、センサシステムは、半導体製造プロセスツールを監視し、具体的には、堆積及びエッチングプロセスにおけるチャンバ内でのプロセス均質性を直接監視する。
【背景技術】
【0003】
半導体製造工場における堆積及びエッチングプロセスは、半導体集積回路（ＩＣ）産業におけるデバイス製造の間に広く一般的に使用されている。従来、二次元構造のリソグラフィー解像度によって制限されていた寸法を縮小しようとする半導体産業の努力は、三次元構造（例えば、３Ｄゲート及び３Ｄ ＮＡＮＤ）の堆積及びエッチングプロセス制御に移行している。デバイスの臨界寸法は、堆積及びエッチングプロセスの制御能力によって、より大きな影響を受ける。そのため、エッチング及び堆積プロセスにおいて、より厳密なプロセス制御を可能にする新しい技術が必要とされている。
【0004】
プラズマエッチングプロセスは、プラズマ状態（化学反応の活性化エネルギーを駆動する）の点火ガスによって誘電体、半導体、又は金属層を除去するためによく使用される。また、反応ガスを流して（非プラズマ状態）、あるいはウェットエッチ（液体状態）ステーションを介して材料除去を行うことも可能である。チャンバ部品及び処理済み基板への堆積は、プラズマ強化（ＰＥ）化学気相成長法（ＣＶＤ）、亜大気圧ＣＶＤ、熱ＣＶＤ、原子層堆積法（ＡＬＤ）、プラズマ強化原子層堆積法等の様々な方法で行うことができる。エッチング及び堆積プロセスは、プロセスステップに応じて、等方性又は異方性（反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等）にすることができる。
【0005】
ＩＣ製造プロセスのような基板堆積プロセスでは、ウェーハ（基板である）上の多くの異なる層の堆積は、異なる反応及び様々なプロセス物質状態を通じて達成され得る。例となる技術には、プラズマ（ＰＥＣＶＤ及び高密度プラズマ（ＨＤＰ））、ガス亜大気圧ＣＶＤ（ＳＡＣＶＤ）及び液体（電気メッキ）が含まれる。堆積層及びデバイスの製造特性を制御するための主要なパラメータのいくつかの例には、厚さ、応力、質量、抵抗、粒子、屈折率がある。これらのパラメータは、平均値（ウェーハ又はウェーハバッチ全体）だけでなく、ウェーハのばらつき及びウェーハ間のばらつきも測定され、制御される。プロセスのばらつきを小さくすることは、ＥＯＬ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）プロセスにおける製造歩留まりの向上に寄与する。
【0006】
例えば、基板エッチングでは、以下のステップ、すなわち、製造されたデバイスに（リソグラフィーのステップと組み合わせて）パターンを適用するためのウェーハエッチングステップ、ウェーハを汚染から洗浄するステップ、トランジスタ間に溝を作るステップ、コンタクトとアイソレータ間の分離を可能にするステップ、堆積前にフォトレジストを除去するためにウェーハ表面を反応させるステップが用いられる。ウェーハ上のエッチングプロセスを制御するための主要なパラメータは、エッチング速度、厚さ、応力、粒子及び欠陥の制御、並びに他の電気及び光学パラメータのような、規定された特徴のための臨界寸法である。
【0007】
基板エッチング及び堆積は、同じプロセスチャンバ内で、チャンバ内で連続して、チャンバ内で連続せずに、又は異なるチャンバ内で、同時プロセスであってもよいし、そうでなくてもよい（例えば、ＨＤＰプロセスのいくつかでは、エッチング及び堆積は連続しても、同時に発生してもよい）。
【0008】
基板堆積シーケンスの間、プロセスからの副産物は、チャンバ部品の上に堆積され得る。このプロセスは、プロセスステップ又は条件に応じて、不均一になる（チャンバ位置が異なれば異なる）可能性がある。チャンバ堆積は、プロセスチャンバ内に基板がない状態で行われる。チャンバ部品をコーティングする（「アンダーコート」、「プレコート」、「シーズニング」等と呼ばれることもある）この堆積は、ウェーハの均一性、制御性を向上させることができる。ウェーハプロセスに影響を与える基板間の堆積の例としては、アンダーコート層でパーティクルを「密着」させることによるウェーハ上での粒子性能の向上、チャンバ部品にプレコート層を適用することによるウェーハプロセスの均一性の向上、チャンバをシーズニングすることによる堆積速度の制御の向上がある。
【0009】
チャンバエッチング（基板エッチング／洗浄プロセスの間）は、チャンバ内に基板がない場合に行われ、チャンバ部品からコーティングを除去し、副産物からチャンバを洗浄する。このプロセスは、粒子性能とプロセス制御を向上させる。このプロセスでは、チャンバ部品から材料がエッチングされる。
【0010】
プロセスステップのいくつかは、（ウェーハ上への）堆積ステップの前又は後に、ウェーハ表面をエッチングするための前処理又は後処理を含むことができる。例えば、前処理（堆積前）は、堆積層のより良い接着を促進するようにウェーハ表面から汚染物質を除去することを含み、後処理は、堆積層をアニール、又は「収縮」させることを含む。これらのプロセス中に、基板から除去された副産物がチャンバ部品に付着し、堆積したりすること、及び／又は異なるチャンバ部品をエッチングすることがある。例えば、基板のプラズマ前処理中に、副産物はチャンバ壁に堆積することもあるが、チャンバチャック（ウェーハが着座する場所）から除去されることがある。
【0011】
プロセスチャンバの事後予防保全又は故障後保全を含む事後保全の堆積及びエッチングで、基板あり、及び／又は基板なしの堆積及びエッチングサイクルは、より良い粒子性能、プロセス均一性（基板内又は／及び基板間）、プロセス制御及び速度制御を可能にするために適用される。このプロセスでは、副産物は、異なるチャンバ部品から堆積又は除去（エッチング）されることもある。
【0012】
ウェーハの堆積及びエッチングの間、チャンバ内及び基板に沿った異なる部品間のクロスインパクトは、例えば、流れ、局所温度、プラズマ密度、圧力等のプロセスパラメータに起因して発生し、チャンバ部品の状態の結果として変化することがある。クロスインパクトは、基板の条件とチャンバプロセス（チャンバ部品上のエッチング又は堆積）の両方に影響を及ぼす。
【0013】
チャンバ部品と処理済み基板との間のクロスインパクトの一例は、クリーンなチャンバ（基板入口の前に堆積がない）を通して処理された基板を含む。基板上の堆積速度及び厚さの均一性は、例えば、プレシーズニング等の既にコーティング材料を含むチャンバで処理された基板と比較して異なることがある。
【0014】
クロスインパクトの他の例は、ハードマスクゲートエッチングに関するもので、チャンバ壁に蓄積された副産物は、基板上のエッチング速度及び臨界寸法に影響を与える。
【0015】
このため、生産歩留まりに悪影響を及ぼし、ウェーハ生産時の蓄積窓を制限する。その後、プラズマ洗浄プロセスを使用して、プロセスチャンバから残留物を洗浄する必要がある。
【0016】
ＱＣＭを用いた局所的かつ直接的なプロセス測定という用語は、ＱＣＭ表面に加えられた質量、又はＱＣＭ表面から取り除かれた質量がＱＣＭ周波数（圧電結晶の発振周波数の変化をその表面に堆積した質量と相関させるＳａｕｅｒｂｒｅｙ方程式に記載されている）を変化させる方法に関するものである。膜応力の影響は、基本的なＳａｕｅｒｂｒｅｙ方程式では明示的に記述されないが、ＱＣＭ周波数に影響を与え、実効剪断弾性率に影響を与える可能性がある。ＱＣＭの「直接測定」という用語は、圧電結晶の結晶表面に堆積された膜又はそこから除去された膜の測定を含む。ＱＣＭの「局所測定」という用語は、局所的に、又は近接的に、特定の場所に堆積された膜の測定を意味する。
【0017】
統合型センサを用いたプロセス監視のための既知の方法には、質量分析器、光学分光器、ＲＦセンサ、及び真空計がある。しかしながら、このような方法は、局所的ではなく、異なるチャンバ位置において蓄積又は除去された膜に関する詳細な情報を与えることができない。非局所的なプロセス制御の一例として、発光分光分析、残留ガス分析器、チャンバインピーダンス測定等のプラズマ洗浄法がある。しかしながら、これらの方法は全て、チャンバ全体からの畳み込まれた信号を測定し、異なるチャンバ位置におけるプロセス材料の均一性又は均質性を特定するものではない。温度センサのような他の既知のセンサは、様々なチャンバ部品の表面に沿って測定を局所化し読み取ることができるが、これらの表面のコーティングに関連する膜状態に関する詳細な情報を提供することはない。
【0018】
特許文献１（Ｗａｊｉｄ）は、膜のコーティング又はエッチングに関する情報を提供するＱＣＭを開示しているが、１つの場所を採用しているため、異なるチャンバの場所でのプロセスの均一性や均質性に関する情報を提供することができない。そこでは、チャンバのサイズが大きくなるにつれて、プロセスデータの精度及び値が低下する。
【0019】
特許文献２（Ｍａｒｔｉｎｓｏｎ、他）は、異なるチャンバ位置の間を移動するＱＣＭプローブを記載している。しかしながら、この解決策は、研究室に限定され、生産に真空が必要な生産環境にのみ適合する。さらに、この解決策は、異なるチャンバ位置においてＱＣＭセンサを同時に監視することは容易でない。
【0020】
したがって、化学気相成長（ＣＶＤ）及びエッチチャンバ内のプロセスの均一性／均質性監視のための直接的で局所的なアプローチは存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0021】
【特許文献1】国際公開第２０１２／０２０１９５４号
【特許文献2】国際公開第２０１４／００５３７７９号
【発明の概要】
【0022】
したがって、本開示の一実施形態では、半導体プロセスを監視するためのシステムが提供される。このシステムは、複数のセンサと、マイクロコントローラとを備え、複数のセンサは、様々な所定の位置でプロセスチャンバ内に配置される。マイクロコントローラは、複数のセンサからデータを受信し、複数のセンサから受信したデータに基づいて、半導体プロセスの均一性を測定する。センサの少なくとも１つは、別のセンサの角度方向と異なる角度方向を規定する。さらに別の実施形態では、センサの少なくとも２つは、それぞれ、１つのセンサ表面の角度方向が別のセンサ表面の角度方向と異なる角度方向を規定するセンサ面を含む。
【0023】
本開示の別の実施形態では、半導体プロセスを監視するためのシステムが提供され、このシステムは、プロセスチャンバ内に選択的に配置され、複数のセンサのそれぞれに近接して生じる材料プロセスを示すプロセス信号を発行するように構成された複数のセンサを備える。第一のセンサ及び第二のセンサは、それぞれプロセスチャンバ内の第一の空間位置及び第二の空間位置を規定し、第一の空間位置は、第二の空間位置とは異なる角度方向を有する。マイクロコントローラは、プロセス信号に応答して、第一及び第二のセンサによって感知された材料プロセスを、現プロセスチャンバ内で発生する半導体プロセスと相関させる。センサは、現プロセスチャンバと関連プロセスチャンバのうちの１つ内で行われる半導体プロセスの実施に有用な情報を取得する。
【0024】
さらに別の実施形態では、半導体プロセスを監視するための方法が提供される。この方法は、プロセスチャンバ内の異なる位置に複数のセンサを配置するステップと、プロセスチャンバ内に配置された基板へのプロセス材料の堆積又は除去を測定するステップと、を含む。複数のセンサの第一のセンサは、プロセスチャンバ内に第一の角度方向と第一の位置とを有し、複数のセンサの第二のセンサは、プロセスチャンバ内に第二の角度方向と第二の位置とを有する。この方法は、また、プロセスチャンバ内の異なる位置におけるプロセス材料の堆積又は除去を監視するステップと、監視するステップの間に複数のセンサから受信したデータに基づいて、半導体プロセスの均一性を測定するステップと、を含む。第一のセンサの第一の角度方向及び第一の位置と、第二のセンサの第二の角度方向及び第二の位置とによって、半導体プロセスの均一性を測定することが容易になる。
【0025】
さらに別の実施形態では、プロセスチャンバ内の半導体プロセスを監視するための方法が提供され、この方法は、（ｉ）受入プロファイルを満たす厚さプロファイルを有するベースライン基板を提供するステップと、（ｉｉ）プロセスチャンバ内に複数のセンサを配置し、複数のセンサのそれぞれに近接して生じる材料プロセスデータを測定するステップと、（ｉｉｉ）測定された材料プロセスデータを、プロセスチャンバ内で製造されたテスト基板の厚さプロファイルと相関させるステップと、（ｉｖ）テスト基板の厚さプロファイルをベースライン基板と比較し、テスト基板がベースライン基板の受入プロファイルによって確立された受入基準を満たすかどうかを決定するステップと、（ｖ）テスト基板の受入基準が満たされたときにセンサの測定された材料プロセスデータを記録するステップと、（ｖｉ）記録された材料プロセスデータに従って後続して製造される基板を処理するステップと、を含む。
【0026】
上記の実施形態は、例示的なものでしかない。本明細書に記載されるような他の実施形態は、開示された主題の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【0027】
本開示の特徴を理解できるように、特定の実施形態を参照することによって、詳細な説明を述べることができ、そのいくつかを添付の図面に例示する。しかしながら、図面は、特定の実施形態のみを例示するもので、したがって、開示された主題の範囲が他の実施形態を同様に包含するため、その範囲を限定的に考慮するものではないことに留意されたい。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、一般に、特定の実施形態の特徴を説明することに重点が置かれている。図面において、同様の数字は、様々な図を通して同様のパーツを示すために使用される。
【0028】
【図1A】本明細書に規定される１つ以上の態様に従って、半導体処理用のチャンバを示す図である。
【図1B】本明細書に規定される１つ以上の態様に従って、半導体処理用のチャンバを示す図である。
【図2】本明細書に規定される１つ以上の態様に従って、プロセスチャンバ内に配置された複数のセンサからの測定値を示す。
【0029】
対応する参照文字は、いくつかの図を通して対応するパーツを示す。本明細書に記載される例は、いくつかの実施形態を示すが、決して範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本開示は、半導体製造制御を含む半導体製造の分野に関する。より詳細には、一例において、センサシステムは、半導体製造プロセスツールを監視し、具体的には、堆積及びエッチングプロセスにおけるチャンバプロセスの均質性を直接監視する。例えば、本明細書に開示されるのは、プロセスチャンバ内の１つ以上の位置でプロセスの均質性を局所的に監視することを可能にするセンサを使用して、薄膜堆積及びエッチングの直接測定のための独自の方法である。これにより、基板と異なるチャンバパーツの状態間の局所的な交差影響に関する洞察が得られる。有利なことに、異なるチャンバ位置にセンサを配備することにより、プロセスチャンバ内のプロセス（堆積及び／又はエッチング）の非均質性に起因する、異なる膜特性（質量密度及び応力）の測定が可能になる。
【0031】
本開示では、多くの異なるタイプのセンサを採用することができる。例えば、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサ又は微小電子機械（ＭＥＭ）センサが配備されてもよい。本開示で使用するＭＥＭセンサの一例は、表面弾性波センサである。当業者であれば、ＱＣＭセンサ及びＭＥＭセンサがどのように作られ、使用されるかを容易に理解することができる。本開示は、プロセスチャンバ内の異なる位置に配置された様々なそのようなセンサを利用する。ＱＣＭセンサを論じる任意の実施形態において、ＭＥＭセンサ等の任意の他のセンサが採用され得る。
【0032】
１つ以上の実施形態において、以下のセンサタイプのいずれかの組み合わせが、センサとして使用されてもよい。それらのタイプは、コンデンサセンサ、光電陰極、光検出器センサ、マイクロ加工超音波トランスデューサ、エネルギー又は質量変化を測定するように構成された発振器デバイス、共振電気／光学デバイス、抵抗測定センサ、プラズモン反応を生成するのに適した金属層又は金属パターンと接触する誘電導波路を有するセンサ、発光デバイス、電子ビーム源、超音波源、光共振器、マイクロリング共振器、フォトニック結晶構造共振器、温度センサである。
【0033】
一実施形態では、システムは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサの局所感度を使用して、（既知のプロセス条件において）水晶の共振周波数を採用する堆積及びエッチングプロセス（ＱＣＭの上に、又はからの質量又は／及び膜応力を追加又は除去）を実行する。本開示の一実施形態は、また、局所的なプロセス条件を監視するために、既知の厚さと応力の蓄積で、温度、流量、圧力等のプロセス条件を監視するためにＱＣＭセンサを使用することができる。ＱＣＭセンサの代わりに、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0034】
プロセスチャンバ内の異なる位置でＱＣＭセンサを使用し、異なるプロセスシーケンス（例えば、異なる堆積及びエッチングステップ）の間にＱＣＭセンサをサンプリングすることによって、チャンバのリアルタイムプロセス均質性を反映した重要な情報を得ることができる。ＱＣＭセンサの代わりに、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0035】
上記のプロセスは、チャンバとツールのマッチングを実施するために複数のチャンバで使用することができ、（チャンバとツールとの間の）プロセスの変動監視に使用することができる。別の利点は、多重センサを使用して堆積速度を測定することにより、特定のプロセスチャンバを生産に移す時間の短縮に関するものである。ウェーハエッジの均一性は、ウェーハエッジ周辺のチャンバ半径に複数のセンサを使用することによっても取得できる。ＨＤＰ堆積チャンバ内の異なるシーケンスに対するプロセス均質性には、プレコート堆積均質性、ウェーハ堆積均質性、プラズマ洗浄均質性等を監視することを含んでもよい。
【0036】
プロセス均質性の測定は、堆積シーケンスの開始で始まり、プラズ洗浄シーケンスで終わるＱＣＭ周波数値の測定によって取得できる（所定の製造レシピについて）。さらに、異なる実行間の周波数の差又はデルタ（開始から終了）は、所定の場所でのプロセスの安定性に関する情報を与えることができる。
【0037】
プロセス均質性の測定の別の例は、（同じレシピの）異なるウェーハ間のウェーハ堆積の開始と終了の間の周波数差に関連する。次いで、（ＱＣＭ位置に基づく）特定の相関パラメータ又は方程式を計算して、ウェーハの厚さ及び厚さの変動を予測することができる。これは、厚さ測定のためにテストウェーハを使用することを避けるのに役立ち、又は基板堆積前又は堆積後の異なるプロセス操作を制御するためのフィードフォワード又はフィードバック情報として使用することができる。ＱＣＭセンサの代わりに、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0038】
プロセス均質性は、異なるＱＣＭ位置からプラズマ洗浄中の最大周波数を得ることによっても測定することができ、これにより、特定の位置でアンダーエッチング又はオーバーエッチングで膜が蓄積されたのかをユーザは知ることができる。プロセスエンドポイントを決定するためのアルゴリズムは、異なる場所に分散された複数のＱＣＭセンサからの周波数情報を使用することができ、洗浄のプロセスエンドポイント（ＥＰ）を最適化するために使用することができる。例えば、閾値に達するまで、すなわち、洗浄のエンドポイントに達すると、周波数の微分がはるかに低くなるまで、周波数の微分の移動平均を監視することができる。例えば、異なるパーツに対するこのオーバーエッチング又はアンダーエッチングは、意図的に到達又は達成することができる。同様又は類似のアプローチは、アンダーコート、プレコート等のように、材料の追加又は除去を用いる他の時間ベースのプロセスにも適用することができる。
【0039】
プラズマ又は熱（前処理又はベークアウト）を使用する、堆積、エッチング、緻密化、及び汚染除去等のウェーハベースのプロセスのエンドポイント検出は、異なる位置に分散された複数のＱＣＭセンサからの信号入力を使用して実現することも可能である。プロセスチャンバ内の異なる場所にあるＱＣＭセンサは、プロセスの均一性に関する情報を与えるために、異なる堆積及びエッチング速度を測定することができる。例えば、（ＨＤＰチャンバで）ノズルが詰まった場合、この特定のノズルに関連するＱＣＭクローザは、異なるプロセス速度を測定することができる。ＱＣＭセンサの代わりに、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0040】
さらに、それぞれが異なる角度方向（ウェーハ平面に対して）を有する少なくとも２つのＱＣＭセンサを実装することによって、ウェーハ上の異なる角度におけるプロセス速度を測定及び／又は計算し、ウェーハ平面におけるプロセス及びプロセス速度に関する三次元情報を与えることが可能である。また、ＱＣＭにチャンバグラウンドに対して可変ＤＣバイアスを印加することにより、ＱＣＭ上でウェーハ上の堆積／スパッタ比をツーリングファクターで生成することができる。
【0041】
プロセスの均一性の制御は、異なるプロセスを統合するための鍵であり、ダイ歩留まりに直接影響する。図１Ａは、半導体処理用のチャンバ１００、例えば、ＰＥＣＶＤチャンバを示す。複数のＱＣＭセンサ１０２が、チャンバ１００内又はその近くの様々な位置、例えば、側壁、底部、又は頂部に配備される。基板１０８（すなわち、ウェーハ）を支持する加熱テーブル１０４がチャンバ内に配備され、１つ以上のＱＣＭセンサ１０２が加熱テーブル１０４に配備されてもよい。チャンバ１００は、頂部電極１０６とガス入口１１０を含み、ここでも追加のＱＣＭセンサ１０２によって監視されてもよい。次に、チャンバは、プロセスガスを除去するためのポンプ１１２を含み、それらのポンプ１１２もまた、追加のＱＣＭセンサ１０２で監視されてもよい。この具体例ではＱＣＭセンサを使用しているが、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0042】
図１Ｂは、半導体処理用の別のチャンバ１０１を示す。図１Ｂの実施形態では、複数のＱＣＭセンサ１０２が、プロセスチャンバ内の異なる位置で、かつ基板に対して異なる位置及び又は異なる角度で配備される。有利なことに、複数のＱＣＭセンサ１０２によって、プロセスチャンバ上の異なる位置の内部及び異なるチャンバパーツにおけるプロセス（及びプロセス速度）均質性の監視が可能になる。複数のＱＣＭセンサ１０２から収集されたデータに基づいて、プロセスが最適化され、プロセスチャンバの内部でプロセス均質性の問題が検出される場合がある。例えば、このシステムは、異なる角度及び位置で複数のＱＣＭセンサ１０２を使用するので、基板上でプロセス及びプロセス速度を監視して制御することが可能になる。さらに、そのデータを用いて、プロセス均質性の３Ｄマップを作成することができる。この具体例ではＱＣＭセンサを使用しているが、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0043】
図２に示すように、２つの異なる位置にあるＱＣＭセンサ（堆積チャンバ内）によって測定された堆積（又はウェーハ上の基本周波数のデルタ）は、ウェーハ間の変動に対して異なる。センサ２（ＦＦ２）のデータではウェーハ間が安定しているのに対し、センサ１はウェーハ間のより高いプロセス変動を反映している。
【0044】
例えば、チャンバ壁の清浄エンドポイントは、チャンバ内の単一のＱＣＭセンサによって決定されてもよい。異なる洗浄レシピは、チャンバ壁をそのエンドポイントまで洗浄することが期待される。不利なことに、単一のＱＣＭを使用しても、チャンバ壁全体の清浄度を適切に決定できない。ＱＣＭの活性領域は、大きく分散したチャンバ壁の領域と比較して、非常に小さいことが理解されよう。したがって、複数のＱＣＭセンサを選択した場所で使用することで、チャンバの平均的な清浄度状態を公正に表すことができる。これは、チャンバ壁が十分に清浄であると結論付けるのに役立つだけでなく、エッチング周波数の勾配を使用してエッチング速度の不均一性を理解することができ、その後、それを使用して、チャンバを許容可能な状態にすることができる。
【0045】
複数のセンサを使用することの別の利点は、アンダーエッチング条件とオーバーエッチング条件との間の正しいトレードオフを決定することに関連する。例えば、チャンバ内の非均質なエッチングは、チャンバの一部を過剰に洗浄し、他の一部を完全に洗浄しないままで残す可能性があり、一定のチャンバ壁のオーバーエッチング（チャンバ材料が粒子になること）又は／及び漸進的な膜の蓄積（最終的に応力緩和による粒子の剥離）を引き起こす可能性がある。そのため、複数のＱＣＭセンサを有することで、このような非均質性に関する情報をリアルタイムで利用することができる。さらに、恒久的な解決策が見つかるまで、満足のいく妥協点を生み出すためにプロセスを変更することもできる。これは、また、所与のチャンバを金色のチャンバの状態に微調整するのにも役立つ。
【0046】
本開示の一実施形態は、複数のＱＣＭセンサを備えるシステムを採用して、リアルタイムでチャンバプロセスの均質性を監視し、学習し、制御する。このシステムは、また、異なる又は同じタイムスタンプで、異なるチャンバパーツの位置への基板処理（エッチングと堆積）間のクロスインパクトに関する洞察を提供する。同じタイムスタンプで異なるチャンバ位置を監視することにより、プロセス均質性を（異なる位置のＱＣＭ信号を比較することで）測定することができる。異なるプロセスシーケンス（例えば、アンダーコート、堆積、エッチング、洗浄等）でＱＣＭを監視することにより、プロセス均質性をプロセスシーケンスごとに、又は異なるプロセスチャンバで後続のプロセスに対して監視することができる。
【0047】
本開示の一実施形態によって、異なる材料、異なる層応力、及び異なる密度で構成され得る層のスタック（複数の層）に対する堆積及びエッチングの均質性の監視が可能になる。一例として、３Ｄ ＮＡＮＤ技術で使用される窒化物上に酸化物をスタックした多層堆積が挙げられる。現在、プロセス制御をその場で行えるような直接的な測定は行われていない。ＱＣＭセンサをスタック堆積チャンバ内の複数の場所に設置することで、リアルタイムの監視が可能になる。ＱＣＭデータはプロセスパラメータとしてレシピにフィードバックすることができ、例えば、スタック内の単一層の堆積時間はＱＣＭセンサデータに基づいてリアルタイムで変更することができる。
【0048】
本開示のシステムは、複数のチャンバで使用して比較し、より良好なチャンバマッチングを達成し、全体的なプロセス変動を低減することができる。複数のセンサは、ウェーハ間の均質性の再現性、所与のウェーハの空間的均質性を検証する利点を提供する。また、データは、周波数シフトをビン化することによって、プロセスステップ間でどのような特定のステップがばらつきを引き起こすかを理解することにより、（根本原因分析の目的で）ステップ間の均質性分析を可能にする。
【0049】
一実施例では、システムは、それぞれのセンサに近接するチャンバ壁上の薄膜の堆積及び／又はエッチングの変化を監視するために、プロセスチャンバの慎重に選択された位置に取り付けられた複数のシングル又はデュアルＱＣＭセンサを備える。このような条件には、特に、ＱＣＭセンサ上の質量、応力、密度、又は材料組成が含まれる場合がある。また、ＱＣＭデータは、他のプロセス条件（流量、圧力、温度、プラズマ均一性等）を関連付けるためにも使用できる。その理由は、これらの変化は、測定されたＱＣＭ基本周波数（異なる高調波において）に、また場合によっては、基本周波数変化率に影響を与えるからである。この具体例ではＱＣＭセンサを使用しているが、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0050】
そのような場合、ソフトウェアは、プロセスツール及びＱＣＭセンサと通信する。ＳＷは、おそらくプロセスツールから、生産レシピ名、ロットＩＤ、スロットＩＤ、ウェーハＩＤ（ＷＩＤ）、シーケンスＩＤ等のロジスティック情報、さらに、ステップ番号、ＲＦパワー、圧力等の他の変数を受信する。装置データとＱＣＭセンサとを組み合わせることで、異なるプロセスステップ間及びプロセスステップ内の局所的なプロセス均質性を測定することができる。
【0051】
別の例では、ソフトウェアは、同じプロセス操作で複数のチャンバと通信してもよく、異なるチャンバ間の比較とマッチングを達成することができる。ソフトウェアは、プロセス内の異なる操作で複数のチャンバと通信してもよい。すなわち、特定の操作から収集された情報を異なる操作にフィードフォワード又はフィードバックし、プロセスの安定性を向上させ、ばらつきを低減させることができる。
【0052】
ＱＣＭデータを使用して予測されるウェーハ厚さを測定することにより、そのデータは、後の操作に流れ、ＣＭＰ操作におけるエンドポイント時間を計算するために使用できる。プロセスチャンバのためのリアルタイム３Ｄ厚さウェーハマップ又は他の任意の計測は、本開示の方法及びシステムによって開発することができる。ＱＣＭシステムは、最初に、ウェーハ上の各Ｘ／Ｙ位置におけるウェーハ厚さ（又は他の任意の計測測定値）に対するＱＣＭセンサデータの相関係数を「学習」する。これは、外部のスタンドアロン計測装置（又は他のその場計測）の厚さ計測マップを使用して、プロセスチャンバ内の異なる位置（又は／及び角度）におけるＱＣＭセンサデータの、ウェーハ上の異なるＸ／Ｙ位置（座標）への相関を使用してＱＣＭセンサを「学習」することによって行うことができる。相関係数に基づいて、ウェーハの厚さ、応力マップ、又は関心のある他の測定値が、リアルタイムでＱＣＭセンサシステムデータによって導出され得る。
【0053】
この方法は、プロセスチャンバ内に複数のＱＣＭセンサを提供するステップと、ＱＣＭデータを記録しながら堆積チャンバ上の材料厚さを監視できるプロセス監視を実行するステップも含むことができる。ウェーハの厚さは、基板又はウェーハ上の複数の位置について外部計測ツールによって測定することができる。ＱＣＭデータ又はＱＣＭデータの数学的変換を入力として、基板又はウェーハ上の異なる位置における基板厚さプロファイルデータ（又はこのデータの数学的変換）を出力として使用して、統計モデルを開発することができる。計算されたデータに基づいて、ＱＣＭデータをリアルタイムで使用して、三次元（Ｘ／Ｙ位置、Ｚ＝厚さ）表面プロファイルを展開することができる。最後に、基板厚さプロファイル又は他の計測測定値をＱＣＭセンサシステムに自動的にインポートし、ＱＣＭデータを自動的に最適化することができる。
【0054】
図３Ａ及び図３Ｂは、図１のプロセスチャンバ上の異なる位置における２つのＱＣＭセンサ間の相関マップを示す。例えば、図３Ａ及び図３Ｂは、どの領域がＱＣＭセンサの結果と強く相関するかを決定するために、外部計測ツールによって測定された４９箇所の厚さマップを示す。ＦＦ１はセンサ１を、ＦＦ２はセンサ２を表す。ある領域は相関が強く、他の領域は相関が弱いことを表す。
【0055】
図３Ａは、ＱＣＭセンサＳ１が基板又はウェーハに対してほぼ１１時の位置に配置された相関マップを示す。図３Ｂは、ＱＣＭセンサＳ２が基板又はウェーハに対してほぼ６時の位置に配置された相関マップを示す。このように、少なくとも２つのセンサＳ１、Ｓ２に関してデータを組み合わせれば、基板又はウェーハの厚さプロファイルをより良く理解することができる。例えば、センサデータの加重平均を使用することができ、センサが関心領域に近いほど、そのセンサにより多くの重みを与えることができる。この具体例ではＱＣＭセンサを使用しているが、ＭＥＭセンサを同様に使用することもできる。
【0056】
ウェーハ上のＸ／Ｙ位置に対して隣接するセンサの間でより高い相関係数（センサデータに対するＸ／Ｙ位置の厚さデータの間）を得ることも可能であり得る。例えば、センサＳ１は、センサの近くに配置された場合、厚さデータに対してより高い相関を表し、センサＳ２についても同様である。使用される複数のＱＣＭシステムは、所定のＱＣＭセンサの位置に応じて温度又は圧力の影響を最小化するように選択された同じ結晶学的カット、又は異なるカットの組み合わせのいずれかとすることができる。
【0057】
ＱＣＭタイプの選択は、異なるプロセスステップのために同じ場所に複数のカットが存在し得るという点で、プロセスステップにも基づいている。ＱＣＭセンサは、プロセスチャンバ内の異なる角度及び異なる位置で異なるプロセス条件（質量除去、質量堆積、緻密化、温度、圧力、膜応力）を捕捉するために、チャンバに堅固に取り付けるか、（モータを用いて）動的に伸縮、傾斜又は／及び回転させることが可能である。
【0058】
異なるプロセスシーケンス中にＱＣＭセンサの位置及び角度をその場での動的な調整を使用することによって、チャンバの異なる部分における異なるプロセス／プロセス速度条件又はエンドポイントを測定及び場合によっては制御すること、またウェーハ面における異なる角度及び位置に対して異なるプロセスシーケンスを監視及び／又は制御することが可能になる。
【0059】
また、上述した１つ以上の実施形態は、以下のように変更されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ＱＣＭ（又はＭＥＭ）センサは、有線電源、無線電力充電、バッテリ、コンデンサ、又はいわゆるスーパーキャパシタ又は任意の他の熱電供給源のうちの１つ以上の電源を使用してもよい。さらに、他の実施形態では、ＱＣＭセンサからの信号送信を、有線で、あるいはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）もしくはＲＦのような他の任意の無線方式で送信してもよい。
【0060】
例えば、円形基板と円筒形プロセスチャンバとの間の相関方法は、以下の方法で実行されてもよい。この例では、円筒形プロセスチャンバは、それぞれが実質的にパイ型の形状、すなわち、チャンバの中心から発する２つの半径、プロセスチャンバの円筒形内壁の外側弧及び垂直高さを有する８つ以上のセクタに分割されてもよい。各セクタについて、ＱＣＭ又はＭＥＭセンサがセクタ内の所定の位置に配置され、センサ上に蓄積された質量の感知値を取得する。ＱＣＭセンサによって提供される信号は、蓄積された質量値を示す周波数又はデルタ周波数値の変化である。円形基板がプロセスチャンバ内の中央に位置する場合、８つのセクタが８つのパイ型領域を規定することになる。
【0061】
厚さ値のような関心のある任意のプロセスパラメータは、基板の各領域に対して規定され、厚さ値Ｔ１～Ｔ８として示されることがある。次に、センサ読み取り値Ｓ１～Ｓ８の値は、Ｔｉ＝Ｆ（ｆＳ１，・・・，ｆＳ８）という形式の数学的方程式によって厚さ値Ｔ１～Ｔ８に数学的に関連付けられることがあり、ここで、ｆＳｉはセンサ値Ｓ１～Ｓ８の関数であり、ＦはｆＳｉの全ての関数である。当業者であれば理解できるように、関数Ｆは、次に、センサ値のそれぞれと基板の厚さ値とを相関させる８ｘ８の行列によって表すことができる。この相関は、Ｔ＝Ｃ（ｆ）の形をとり、ここで、Ｔは８つの厚さ値Ｔ１～Ｔ８のベクトル、Ｃは定数の８ｘ８行列、ｆはセンサ値Ｓ１～Ｓ８のベクトルである。
【0062】
出願人は、Ｃ行列が、圧力、流量、プラズマパワー等の所定のプロセスパラメータのセットに対して時間的に不変であることを発見した。したがって、特定の時間におけるＣ行列を決定するために、１つ以上の較正を実行することができる。その後、Ｃ行列の値を使用して、プロセスの後続の実行のためにプロセスパラメータを測定することができる。例えば、較正用又はベースライン用ウェーハ基板は、上記のように配置された８つのセンサを備えたチャンバ内で所与のプロセスレシピに暴露することができる。その後、エリプソメトリ等の様々な技術のいずれかを使用して較正用ウェーハを測定することができる。これらの測定値から、Ｃ行列を決定することができる。生産ウェーハ基板上でのプロセスの後続の実行は、厚さ等のプロセスパラメータを決定するために、上記の行列式を用いて、設計公差への順守を定期的にチェックすることができる。
【0063】
追加の実施形態は、上述の実施形態のうちの任意の１つを含み、そこで、その構成要素、機能性又は構造の１つ以上が、上述の異なる実施形態の構成要素、機能性又は構造の１つ以上と交換、置換又は増強される。
【0064】
本明細書に記載された実施形態に対する様々な変更及び修正は、当業者には明らかであることを理解されたい。そのような変更及び修正は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、かつその意図する利点を減少させることなく、行うことができる。したがって、そのような変更及び修正は、添付の特許請求の範囲によってカバーされることが意図される。
【0065】
本開示のいくつかの実施形態が前述の明細書に開示されているが、当業者には、本開示が関係し、上述の説明及び関連する図面に示される教示の利益を有する多くの変更及び他の実施形態が思い浮かぶであろうことが理解される。したがって、本開示は、本明細書で上記に開示された特定の実施形態に限定されず、多くの修正及び他の実施形態が、添付の特許請求の範囲内に含まれることを意図することが理解される。さらに、特定の用語が本明細書、及びそれに続く特許請求の範囲において採用されているが、それらの用語は、一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、本開示、及びそれに続く特許請求の範囲を限定する目的はない。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【手続補正書】
【提出日】2022-01-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体プロセスを監視するためのシステムであって、プロセスチャンバ内に選択的に配置された複数のセンサであって、前記複数のセンサはそのそれぞれに近接して生じる材料プロセスを示すプロセス信号を発するように構成され、第一のセンサは前記プロセスチャンバ内の第一の空間位置を規定し、第二のセンサは前記プロセスチャンバ内の第二の空間位置を規定し、前記第一の空間位置及び前記第二の空間位置は前記プロセスチャンバに対して固定され、前記第一の空間位置は前記第二の空間位置とは異なる角度方向を備える、複数のセンサと、
前記プロセス信号に応答して、前記第一のセンサ及び前記第二のセンサによって感知された前記材料プロセスを現プロセスチャンバ内で発生する半導体プロセスと相関させ、現プロセスチャンバ及び関連プロセスチャンバのうちの１つ内で行われる半導体プロセスの実施に有用な情報を取得するためのマイクロコントローラと、
を備える、システム。
【請求項2】
前記半導体プロセスは、基板への堆積プロセス又は基板からの除去プロセスに関する、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記半導体プロセスは、基板の材料厚さプロファイルに関する、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記マイクロコントローラは、前記材料厚さプロファイルの均一性を決定する、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
少なくとも２つのセンサによって発せられたプロセス信号が、前記少なくとも２つのセンサの間の領域で発生する半導体プロセスに関する情報を取得するために相関される、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記複数のセンサが基板のエッジ付近に配置され、前記マイクロコントローラが基板エッジ均一性を維持するために半導体プロセスを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記プロセスチャンバ内の基板が二次元平面を規定し、前記第一のセンサ及び前記第二のセンサの少なくとも１つが前記二次元平面に対して位置ずれしており、前記マイクロコントローラが前記基板に関連して三次元厚さプロファイルデータを展開する、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記複数のセンサは、微小電子機械（ＭＥＭ）センサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサと微小電子機械（ＭＥＭ）センサのうちの１つ以上を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
半導体プロセスを監視するためのシステムであって、プロセスチャンバ内に選択的に配置された複数のセンサであって、前記複数のセンサは前記プロセスチャンバ内の異なる位置における堆積又は除去プロセスを監視するように構成され、前記複数のセンサの第一のセンサは前記プロセスチャンバ内に第一の角度方向及び第一の位置を有し、前記複数のセンサの第二のセンサは前記プロセスチャンバ内に第二の角度方向及び第二の位置を有し、前記第一の位置及び前記第二の位置は前記プロセスチャンバに対して固定される、複数のセンサと、
前記複数のセンサからデータを受信するためのマイクロコントローラであって、前記マイクロコントローラは、前記複数のセンサから受信したデータに基づいて前記半導体プロセスの均一性を測定し、前記第一のセンサの前記第一の角度方向及び前記第一の位置と前記第二のセンサの前記第二の角度方向及び前記第二の位置とは、前記半導体プロセスの前記均一性の測定を容易にする、マイクロコントローラと、
を備える、システム。
【請求項12】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記複数のセンサは、微小電子機械（ＭＥＭ）センサを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサと微小電子機械（ＭＥＭ）センサのうちの１つ以上を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項15】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスであり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料堆積の均一性を測定する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項16】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスからなり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項17】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスからなり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料除去の均一性を測定することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項18】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスからなり、前記マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項19】
半導体プロセスを監視する方法であって、プロセスチャンバ内に複数のセンサを提供するステップであって、前記複数のセンサの第一のセンサは前記プロセスチャンバ内に第一の角度方向及び第一の位置を有し、前記複数のセンサの第二のセンサは前記プロセスチャンバ内に第二の角度方向及び第二の位置を有し、前記第一の位置及び前記第二の位置は前記プロセスチャンバに対して固定される、ステップと、
前記プロセスチャンバ内の異なる位置で堆積プロセス又は除去プロセスを監視するステップと、
前記監視するステップの間に前記複数のセンサから受信したデータに基づいて前記半導体プロセスの均一性を測定するステップであって、前記第一のセンサの前記第一の角度方向及び前記第一の位置と前記第二のセンサの前記第二の角度方向及び前記第二の位置とは、前記半導体プロセスの前記均一性の測定を容易にする、ステップと、
を含む、方法。
【請求項20】
前記複数のセンサは、複数の水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記複数のセンサは、微小電子機械（ＭＥＭ）センサを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項22】
前記複数のセンサは、水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサと微小電子機械（ＭＥＭ）センサのうちの１つ以上を備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項23】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスであり、マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料堆積の均一性を測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項24】
前記半導体プロセスは、材料堆積プロセスであり、マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項25】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスであり、マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料除去の均一性を測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項26】
前記半導体プロセスは、材料除去プロセスであり、マイクロコントローラは、前記チャンバ内の材料厚さを測定する、請求項１９に記載の方法。
【請求項27】
プロセスチャンバ内の半導体プロセスを監視するための方法であって、受入プロファイルを満たす厚さプロファイルを有するベースライン基板を提供するステップと、
前記プロセスチャンバ内に複数のセンサを配置し、前記複数のセンサのそれぞれに近接して生じる材料プロセスデータを測定するステップであって、第一のセンサは前記プロセスチャンバ内の第一の空間位置を規定し、第二のセンサは前記プロセスチャンバ内の第二の空間位置を規定し、前記第一の空間位置及び前記第二の空間位置は前記プロセスチャンバに対して固定され、前記第一の空間位置は前記第二の空間位置とは異なる角度方向を有する、ステップと、
測定された前記材料プロセスデータを、前記プロセスチャンバ内で製造されたテスト基板の厚さプロファイルと相関させるステップと、
前記テスト基板の前記厚さプロファイルを前記ベースライン基板と比較して、前記テスト基板が前記ベースライン基板の前記受入プロファイルによって確立された受入基準を満たすかどうかを決定し、前記テスト基板の前記受入基準が満たされたときに前記センサの測定された前記材料プロセスデータを記録するステップと、
記録された前記材料プロセスデータに従って後続して製造される基板を処理するステップと、
を含む、方法。
【請求項28】
前記プロセスチャンバ内の前記基板が二次元平面を規定し、前記第一のセンサ及び前記第二のセンサの少なくとも１つが二次元平面に対して位置ずれしており、マイクロコントローラが前記基板に関連して三次元厚さプロファイルデータを展開する、請求項２７に記載の方法。
【請求項29】
前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサを動的に取り付けて、前記少なくとも１つのセンサを初期位置から最終位置に再配置するステップと、前記初期位置及び前記最終位置における前記少なくとも１つのセンサの前記材料プロセスデータを測定するステップと、
測定した前記材料プロセスデータを前記テスト基板の前記厚さプロファイルに相関させるステップと、
をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【国際調査報告】