特表 2024-544219 モデルトレーニングに使用可能な走査ラジカルセンサ

(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】2024-11-28

(54)【発明の名称】モデルトレーニングに使用可能な走査ラジカルセンサ

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20241121BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20241121BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20241121BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 A

H01L21/302 103

H01L21/205

H01L21/31 C

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024533976

(86)(22)【出願日】2022-11-08

(85)【翻訳文提出日】2024-08-01

(86)【国際出願番号】 US2022049322

(87)【国際公開番号】W WO2023107228

(87)【国際公開日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】17/545,618

(32)【優先日】2021-12-08

(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】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】モファット， スティーヴン

(72)【発明者】

【氏名】ヒルケン， マーティン

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA05

2G084AA12

2G084AA13

2G084HH15

2G084HH20

2G084HH23

2G084HH28

2G084HH29

2G084HH30

2G084HH35

2G084HH36

2G084HH43

5F004AA16

5F004BD04

5F004CB01

5F004CB06

5F004CB12

5F004DA24

5F004DA26

5F045AA08

5F045AC11

5F045GB04

5F045GB05

5F045GB06

5F045GB08

5F045GB17

(57)【要約】

実施形態では、延長可能なプローブを有するプラズマ処理ツールが記載される。実施形態では、プラズマ処理ツールは、チャンバ、及び基板を支持するためのペデスタルを備える。実施形態では、ペデスタルの外周の周りにエッジリングがある。更に、プローブの端部にセンサが提供される。実施形態では、プローブはペデスタルの上に伸長するように構成される。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理ツールであって、
チャンバと、
基板を支持するためのペデスタルと、
前記ペデスタルの外周の周りのエッジリングと、
プローブの端部のセンサと
を備え、前記プローブが前記ペデスタルの上に伸長するように構成されている、プラズマ処理ツール。

【請求項2】

前記プローブの端部が、前記エッジリングに連結されている、請求項１に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項3】

前記プローブが、伸縮プローブである、請求項１に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項4】

前記プローブが、前記センサによって検出されるパラメータの２次元マップを提供するために、走査を行うように構成されている、請求項１に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項5】

前記検出されるパラメータが、ラジカル濃度である、請求項４に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項6】

前記２次元マップが、前記プラズマ処理ツールのデジタルツインを訓練するために使用される、請求項４に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項7】

前記プラズマ処理ツールの前記デジタルツインが、前記プラズマ処理ツール内の処理パラメータを制御するために使用される、請求項６に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項8】

前記センサが、ピラニゲージセンサである、請求項１に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項9】

前記ピラニゲージセンサが、
第１の触媒ワイヤと、
非触媒材料で覆われた第２の触媒ワイヤと
を備える、請求項８に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項10】

前記第１の触媒ワイヤ及び前記第２の触媒ワイヤが、白金又はニッケルを含み、前記非触媒材料が、ケイ素及び酸素、又はアルミニウム及び酸素を含む、請求項９に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項11】

複数のプローブの端部に複数のセンサを更に備え、前記複数のプローブのそれぞれが、前記ペデスタルの上に伸長するように構成されている、請求項１に記載のプラズマ処理ツール。

【請求項12】

プラズマ挙動モデルを訓練する方法であって、
プラズマプロセス中に２次元ラジカルマップを生成するために、プラズマチャンバ内のセンサで走査を行うことと、
前記プラズマプロセスのプラズマパラメータを取得することと、
前記プラズマ挙動モデルを訓練するために、前記２次元ラジカルマップを前記プラズマパラメータと結合することと
を含む、方法。

【請求項13】

前記センサが、基板を保持するための支持体の上方で走査を行う、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

プラズマパラメータが、ＲＦ電力、マイクロ波電力、ＶＳＷＲ、反射した電力、及びマッチ設定のうちの一又は複数を含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記プラズマ挙動モデルが、プロセス均一性を予測及び／又は制御するために使用される、請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記プロセス均一性が、層厚さ均一性及び／又は素子ドーズ均一性を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記プラズマ挙動モデルが、酸化プロセス、窒化プロセス、又は基板の任意の他の表面処理に使用される、請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

半導体処理ツールであって、
チャンバと、
基板を支持するためのペデスタルと、
前記ペデスタルの外周の周りのエッジリングと、
プローブの端部のセンサであって、前記プローブが前記ペデスタルの上に伸長するように構成された、センサと、
プラズマ挙動モデルであって、前記プラズマ挙動モデルが、プロセスであって、
プラズマプロセス中に２次元ラジカルマップを生成するために、前記ペデスタルにわたって前記センサを走査させることと、
前記プラズマプロセスのプラズマパラメータを取得することと、
前記プラズマ挙動モデルを訓練するために、前記２次元ラジカルマップを前記プラズマパラメータと結合することと
を含むプロセスによって訓練される、プラズマ挙動モデルと
を備える、半導体処理ツール。

【請求項19】

前記プローブが、伸縮プローブである、請求項１８に記載の半導体処理ツール。

【請求項20】

前記センサが、第１の触媒ワイヤと第２の触媒ワイヤとを備え、前記第２の触媒ワイヤが非触媒材料で覆われる、請求項１８に記載の半導体処理ツール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０２１年１２月８日出願の米国特許出願第１７／５４５，６１８号の優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に援用される。

【0002】

実施形態は、半導体製造の分野に関し、具体的には、プラズマプロセスにおけるラジカルを測定し、記録された情報を使用してデジタルツインのプラズマモデルを構築する方法及び装置に関する。

【0003】

関連技術の記載
半導体デバイスがより小さな特徴サイズに縮小し続けるにつれて、半導体ウエハ処理の複雑さは増している。特定のプロセスには、ウエハ上で所望の結果を提供するために個別に制御され得る多くの異なる処理パラメータ（すなわち、ノブ）が含まれ得る。例えば、ウエハ上の所望の結果とは、特徴プロファイル、層の厚さ、層の化学組成物などを指す場合がある。ノブの数が増加するにつれて、プロセスを調整及び最適化するために利用できる理論的なプロセス空間が非常に大きくなる。

【0004】

更に、最終的な処理レシピが生成されると、異なるウエハに対するプロセスの多くの反復中にチャンバドリフトが発生し、ウエハの結果が変化する可能性がある。チャンバドリフトは、チャンバの消耗部分の侵食、構成要素（例えば、センサ、ランプ等）の劣化、表面への副生成物膜の堆積などの結果であり得る。したがって、広範なレシピ生成プロセスの後でも、更なる調整が必要である。

【発明の概要】

【0005】

実施形態では、延長可能なプローブを有するプラズマ処理ツールが記載される。実施形態では、プラズマ処理ツールは、チャンバ、及び基板を支持するためのペデスタルを備える。実施形態では、ペデスタルの外周の周りにエッジリングがある。更に、プローブの端部にセンサが提供される。実施形態では、プローブはペデスタルの上に伸長するように構成される。

【0006】

実施形態では、本明細書に開示の方法は、プラズマ挙動モデルを訓練する方法を含む。実施形態では、本方法は、プラズマプロセス中２次元ラジカルマップを生成するために、プラズマチャンバ内のセンサで走査を行うことを含む。本方法は、プラズマプロセスのプラズマパラメータを取得することと、プラズマ挙動モデルを訓練するために、２次元ラジカルマップをプラズマパラメータと結合することとを更に含み得る。

【0007】

実施形態では、本明細書に開示の処理ツールは、チャンバ、及び基板を支持するためのペデスタルを更に備え得る。処理ツールは、ペデスタルの外周の周りにエッジリングを更に備え得る。実施形態では、プローブの端部にセンサが提供される。実施形態では、プローブはペデスタルの上に伸長するように構成される。ツールは、プラズマ挙動モデルを更に含み得る。実施形態では、プラズマ挙動モデルは、プラズマプロセス中２次元ラジカルマップを生成するために、ペデスタルをセンサで走査することと、プラズマプロセスのプラズマパラメータを取得することとを含むプロセスによって訓練される。実施形態では、本方法は、プラズマ挙動モデルを訓練するために、２次元ラジカルマップをプラズマパラメータと結合することを更に含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】実施形態に係る、基板の上のプローブの端部にセンサを有する伸縮プローブを有するチャンバの一部分の斜視図である。

【図1B】実施形態に係る、センサを有する複数の伸縮プローブを有するチャンバの一部分の斜視図である。

【図1C】実施形態に係る、基板の表面にわたってスイープするのに変位可能な伸縮プローブを有するチャンバの一部分の斜視図である。

【図2】実施形態に係る、上述のチャンバで使用され得るセンサの概略である。

【図3】実施形態に係る、異なるプラズマ設定で、図２のセンサの触媒ワイヤの温度のグラフである。

【図4】実施形態に係る、処理ツールのデジタルツインの一部としてのプラズマ挙動モデルを有するプラズマ処理ツールの構造のブロック図である。

【図5】実施形態に係る、プラズマ挙動モデルを訓練するためのプロセスを示すフロー図である。

【図6】実施形態に係る、処理ツールと併せて使用され得る例示的なコンピュータシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書に記載のシステムは、プラズマプロセスにおけるラジカルを測定し、記録された情報を使用してデジタルツインのプラズマモデルを構築する方法及び装置を含む。以下の記載では、実施形態の網羅的な理解を提供するために多数の具体的な詳細事項が明記される。当業者には、これらの具体的な詳細がなくとも実施形態が実施され得ることが明らかであろう。他の事例では、実施形態が不必要に不明瞭にならないように、周知の態様については詳細に記載していない。更に、添付の図に示す様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれないことを理解されたい。

【0010】

上述のように、半導体処理環境には、半導体ウエハなどの基板上で所望の結果を取得するために調整され得る多くの異なるノブが含まれる。更に問題を複雑にしていることに、プロセスドリフトは、所望の均一性仕様を満たしつつ基板を処理することの困難さを増している。したがって、本明細書に開示の実施形態には、基板の処理を支援するためにデジタルツインの使用が含まれる。デジタルツインは、プロセスドリフトをモニタリングし、チャンバ内のドリフト状態に対抗するために一又は複数の処理ノブに変更するために使用され得る。デジタルツインは、プロセスドリフトを修正するために計画メンテナンス（ＰＭ）が必要な場合を特定するためにも使用され得る。

【0011】

実施形態では、デジタルツインには、統計モデルと物理モデルとが含まれ得る。プラズマプロセスを含む実施形態では、プラズマ挙動モデルもデジタルツインの一部として含められる場合がある。実施形態では、プラズマ挙動モデルは、ラジカル及び／又はイオンマップを提供するために、チャンバ内の一又は複数のセンサを使用することによって訓練され得る。例えば、チャンバ内のラジカル濃度を特定するためにピラニ型センサが使用され得る。一実施形態では、センサが伸縮プローブの端部にある。かかる実施形態は、基板の幅にわたるラジカル濃度の１次元マップを可能にする。別の実施形態では、複数の伸縮プローブを使用して、基板上のラジカル濃度の２次元マップを提供する。更に別の実施形態では、ラジカル濃度の２次元マップを提供するために、基板の表面にわたってスイープできる伸縮センサが使用される。

【0012】

ここで図１Ａを参照すると、実施形態による、プラズマチャンバ１６０の一部分の斜視図が示されている。実施形態では、基板１６１は、チャンバ１６０内に支持される。例えば、基板１６１は、シリコンウエハなどの半導体基板であり得る。エッジリング１６３が、基板１６１の外周を囲み得る。チャンバ壁１６４が、エッジリング１６３の外周を囲み得る。

【0013】

実施形態では、プローブ１６２がエッジリング１６３に取り付けられ得る。プローブ１６３は、基板１６１の表面上に伸長するように構成され得る。基板１６１の上のプローブ１６２の端部には、センサ１１０が提供され得る。プローブ１６２はエッジリング１６３に取り付けられているように示されているが、プローブ１６２はプラズマチャンバ１６０内の任意の表面に連結され得ることを理解されたい。

【0014】

特定の実施形態では、センサ１１０は触媒ワイヤを備える。触媒ワイヤは、幾つかの実施形態では、白金ワイヤ又はニッケルワイヤであってもよい。実施形態では、プローブ１６２は、ＳｉＯ_２又はＡｌ_２Ｏ_３などの非触媒層で覆われた第２の触媒ワイヤ（図示せず）を更に備え得る。被覆された第２の触媒ワイヤは、別のプローブ（図１Ａには示されていない）上に代替的に提供され得る。より詳細に後述するように、触媒ワイヤは、チャンバ１６０内のラジカル種の濃度を測定するために使用され得る。例えば、触媒ワイヤはラジカル種の再結合を開始し得る。再結合により触媒ワイヤの温度が上昇する。温度の上昇は、測定可能な触媒ワイヤの抵抗と相関し得る。他の実施形態には、チャンバ１６０内のイオンエネルギー分布を測定するためのセンサ１１０が含まれ得る。触媒ワイヤを有するセンサ１１０が示されているが、このセンサは、チャンバ１６０内のプラズマのパラメータを測定するのに適した任意のセンサであり得ることを理解されたい。例えば、幾つかの他の実施形態では、センサ１１０は光センサであり得る。

【0015】

図１Ａに示したように、プローブ１６２は伸縮プローブ１６２であり得る。つまり、プローブ１６２は基板１６１の端から端まで延在し得、プローブ１６２又はセンサ１１０のどの部分も基板１６１の上方にないようにプローブが完全に格納し得る。かかる実施形態では、センサ１１０は、ラジカル濃度及び／又はイオンエネルギー分布の１次元マップを提供するために使用され得る。つまり、センサ１１０が基板１６１の表面を線形に横切るときに、センサ１１０の読み取りが提供され得る。特定の実施形態では、プローブ１６２は基板の直径にわたって伸長する（すなわち、センサ１１０は基板１６１の中心点の上を通過する）。

【0016】

実施形態では、プローブ１６２は、データを記憶し、及び／又はセンサを制御する外部コンピューティングシステムに連結され得る。エッジリング１６３に取り付けられたプローブの端部にある一又は複数のワイヤは、チャンバ壁１６４を通る真空フィードスルーを通過するか、チャンバリッド（図示せず）とチャンバ壁１６４との間のＯリング（図示せず）を通過することができる。他の実施形態では、無線通信を使用して、センサ１１０を外部コンピューティングデバイスに連結することができる。

【0017】

ここで図１Ｂを参照すると、更なる実施形態による、プラズマチャンバ１６０の斜視図が示されている。プラズマチャンバ１６０は、図１Ａのプラズマチャンバ１６０の類似であり得るが、更なるプローブ１６２及びセンサ１１０が追加されている。例えば、図１Ｂには３つのプローブ１６２Ａ～１６２Ｃが示されている。しかし、ラジカル密度及び／又はイオンエネルギー分布の所望の空間分解能を提供するために、任意の数のプローブ１６２が使用され得ることを理解されたい。つまり、プローブ１６２のそれぞれは基板１６１にわたってラインスキャンを提供し得、複数のラインスキャンを組み合わせて、プラズマプロセス中のプラズマチャンバ１６０内のラジカル及び／又はイオンの２次元マップを提供することができる。

【0018】

ここで図１Ｃを参照すると、更なる実施形態による、プラズマチャンバ１６０の斜視図が示されている。伸縮プローブ１６２であることに加えて、破線矢印で示されるように、プローブ１６２で基板１６１の表面を走査することができる。例えば、幾つかの実施形態では、プローブ１６２は、ワイパと同様に基板１６１の表面にわたってスイープされてもよい。基板１６１全体を覆うために、スイープ動作をプローブ１６２の伸縮と結合させてもよい。かかる実施形態は、単一のプローブ１６２及びセンサ１１０を用いて、ラジカル密度及び／又はイオンエネルギー分布の２次元マップ全体を生成することを可能にし得る。

【0019】

更に別の実施形態では、変位可能な構造上に複数のセンサ１１０を設けることができる。使用時には、変位可能な構造により、複数のセンサ１１０を基板１６１の表面上（又はダミー基板上、又は基板のない基板ホルダ上）に移動させることができる。実施形態では、複数のセンサ１１０は、ラジカル密度及び／又はイオンエネルギー分布の１次元又は２次元マップを提供するように配置され得る。使用しないときは、基板１６１の上に構成要素が提供されないように構造を移動させることができる。このようにして、センサ１１０は、走査プロセスなしで１次元又は２次元マップを提供することができる。

【0020】

ここで図２を参照すると、実施形態による、センサ２００の概略図が示されている。センサ２００は、より詳しく上述した図１Ａ～１Ｃのプローブ１６２の端部にあるセンサ１１０として使用され得る。実施形態では、センサ２００はホイートストンブリッジ構造を含む。つまり、４つの抵抗器２１０、２１２、２１４、及び２１６のセットは、リング構造で互いに電気的に連結され得る。実施形態では、第１の抵抗器２１０及び第２の抵抗器２１２は、触媒ワイヤによって形成され得る。例えば、触媒ワイヤは、ラジカルイオンの再結合において支援する材料であり得る。例えば、水素及び酸素ラジカルイオンの場合、第１の触媒ワイヤには白金又はニッケルが含まれ得る。もちろん、異なる種のプラズマには、他のタイプの触媒ワイヤが含まれ得る。

【0021】

実施形態では、第１の抵抗器２１０及び第２の抵抗器２１２は、互いに実質的に類似であり得る。第１の抵抗器２１０と第２の抵抗器２１２との違いは、第２の抵抗器２１２が非触媒材料２１５によって覆われていることである。例えば、第２の抵抗器２１２は、ケイ素及び酸素（例えば、ＳｉＯ_２）又はアルミニウム及び酸素（例えば、Ａｌ_２Ｏ_３）を含む材料２１５で覆われ得る。実施形態では、コーティング２１５は、任意の適切な堆積プロセスを用いて第２の抵抗器２１２の上に堆積される。特定の実施形態では、コーティング２１５は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを用いて第２の抵抗器２１２上に提供される。第２の抵抗器２１２はコーティング２１５で覆われているため、第２の抵抗器上でのラジカル再結合が防止される。したがって、第２の抵抗器２１２は、第１の抵抗器２１０の温度と比較される基準値として使用され得る。

【0022】

実施形態では、触媒ワイヤはある温度まで加熱される。これを行うために必要な電圧は、ホイートストンブリッジ構造を使用してモニタリングされる。電圧の変化は、ラジカルイオンの再結合によって誘起される触媒ワイヤの温度変化と相関する。実施形態では、触媒ワイヤの温度と抵抗との間には線形関係がある。したがって、温度変化を検出するために抵抗の変化を測定することができる。温度が高いほどラジカル濃度も高くなる。

【0023】

ここで図３を参照すると、実施形態による、第１の触媒ワイヤ２１０の温度の経時的なグラフが示されている。約６２５秒までは、プラズマはアルゴンプラズマのみである。したがって、ラジカルイオンの再結合による加熱はない。例えば、第１の触媒ワイヤ２１０の温度は約１００℃であり得る。約６２５秒で、酸素及び水素などの処理ガスがチャンバに追加され得る。処理ガスはイオン化されてラジカルイオン種を形成する。第１のステップ３２１に示すように、第１の触媒ワイヤ２１０の温度が上昇する。第１のステップ３２１での１ＫＷから第２ステップ３２２での２ＫＷへの電力の増加により、温度が上昇する。更に、第３のステップ３２３で３ＫＷに増加すると、温度が更に上昇する。したがって、触媒ワイヤ２１０の温度の変化（したがって、触媒ワイヤの抵抗の変化）は、ラジカルイオン束（ｆｌｕｘ）の変化と相関し得る。実施形態では、触媒ワイヤ２１０は温度の急速な変化を提供するように構成される。これは、質量の小さいワイヤを有することによって可能になる。したがって、ラジカルイオン束への変化を迅速に検出することが可能になる。

【0024】

図２に記載されるようなセンサを使用して、プラズマ挙動モデルを生成及び訓練することができる。プラズマ挙動モデルは、処理ツールのデジタルツインの１つの構成要素となり得る。デジタルツインは、物理的なチャンバの結果と実質的に一致する結果を示す物理的なチャンバのモデルを指す場合がある。例えば、物理的なチャンバ及びデジタルツインに提供される特定の入力セットについて、物理的なチャンバとデジタルツインの両方が実質的に同じ基板の結果を出力する。デジタルツインと物理的なチャンバとの類似性により、デジタルツインを使用することで、プロセスの最適化、ドリフト検出、計画的なメンテナンススケジュールなどが決定され得る。

【0025】

ここで図４を参照すると、実施形態による、処理ツール４００の概略が示されている。示されるように、データモデルサーバ４２０は、処理ツール４００と統合され得る。例えば、データモデルサーバ４２０は、矢印で示されるように、ネットワーク接続によりフロントエンドサーバ４６０に通信可能に連結され得る。しかし、他の実施形態では、データモデルサーバ４２０は処理ツール４００の外部にある場合がある。例えば、データモデルサーバ４２０は、外部ネットワークなどを介して処理ツール４００と通信可能に連結され得る。

【0026】

幾つかの実施形態では、データモデルサーバ４２０は、処理ツールのデジタルツインと称され得る。つまり、データモデルサーバ４２０の構成要素は、物理的な処理ツールの仮想コピーを表し得る。したがって、データモデルサーバ４２０への入力は、物理的な処理ツールによって示される出力と一致する出力をもたらす。

【0027】

実施形態では、データモデルサーバ４２０は、物理モデル４２７、統計モデル４２５、及びプラズマモデル４２８を含み得る。統計モデル４２５、物理モデル４２７、及びプラズマモデル４２８は、統計モデル４２５、物理モデル４２７、及びプラズマモデル４２８の構築及び／又は更新に使用される入力データ（例えば、センサデータ、モデルデータ、計測データ等）を記憶するためのデータベース４３０に通信可能に連結され得る。

【0028】

実施形態では、統計モデル４２５は、物理的な実験計画（ＤｏＥ）を実装することによって生成され、補間を使用して拡張されたプロセス空間モデルを提供し得る。実施形態では、物理モデル４２７は、現実世界の物理学と化学の関係を使用して生成され得る。例えば、処理チャンバ内の様々な相互作用に関する物理方程式及び化学方程式を使用して、物理モデルを構築することができる。実施形態では、プラズマモデル４２８は、基板上のラジカルイオン濃度を検出するセンサを使用して生成され得る。センサは、より詳しく上述したセンサと類似であり得る。幾つかの実施形態では、プラズマモデル４２８は、１次元のラジカル及び／若しくはイオン濃度マップ、又は２次元のラジカル及び／若しくはイオン濃度マップを使用して生成され得る。

【0029】

実施形態では、処理ツール４００は、フロントエンドサーバ４６０、ツール制御サーバ４５０、及びツールハードウェア４４０を備え得る。フロントエンドサーバ４６０は、データモデルサーバ４２０用のユーザーインターフェース４６５を備え得る。ユーザーインターフェース４６５は、プロセスエンジニアが、レシピドリフトモニタリングなどの様々な動作を実行するために、データモデリングを利用するためのインターフェースを提供する。

【0030】

ツール制御サーバ４５０は、スマートモニタリング及び制御ブロック４５５を備え得る。スマートモニタリング及び制御ブロック４５５は、処理ツール４００の診断及び他のモニタリングを提供するモジュールを備え得る。モジュールには、ヘルスチェック、センサドリフト、欠陥回復、リーク検出が含まれ得るが、これらに限定されるわけではない。スマートモニタリング及び制御ブロック４５５は、ツールハードウェアに実装された様々なセンサからデータを入力として受信し得る。センサには、一般的に半導体製造ツール４００に存在する標準センサ４４７が含まれている場合があり、ツール４００の動作を可能にする。例えば、センサ４４７には制御ループセンサが含まれ得る。制御ループセンサには、基板の処理に使用される処理パラメータのセットを制御するために、フィードバックループの一部であるセンサが含まれ得る。センサには、ツール４００に追加される監視センサ４４５も含まれ得る。監視センサ４４５には、フィードバックループの外側にあるセンサが含まれ得る。つまり、監視センサ４４５からの出力は、チャンバ内の処理を制御するために直接使用されるわけではない。

【0031】

監視センサ４４５は、非常に詳細なデータモデルの構築に必要な更なる情報を提供する。例えば、監視センサには、物理センサ及び／又は仮想センサが含まれ得る。仮想センサは、一般的に物理センサだけでは取得できない更なるセンサデータを提供するために、２つ以上の物理センサから取得したデータを利用し、計算を使用し得る。監視センサ４４５には、圧力センサ、温度センサ、ガス流センサ、及びガス濃度センサなど、あらゆるタイプのセンサが含まれ得るが、これらに限定されるわけではない。実施形態では、監視センサ４４５には、より詳しく上述したセンサと同様に、ラジカル及び／又はイオン濃度を検出するためのセンサも含まれ得る。実施形態では、スマートモニタリング及び制御ブロック４５５は、データモデルサーバ４２０によって使用されるデータを提供し得る。他の実施形態では、様々な監視センサ４４５からの出力データは、データモデルサーバ４２０に直接提供され得る。

【0032】

ここで図５を参照すると、実施形態による、図４のプラズマモデル４２８に類似したプラズマ挙動モデルを生成するプロセス５９０を示すフロー図が示されている。実施形態では、プラズマモデル４２８は、プラズマプロセス中チャンバ内のプラズマ特性を検出するために、一又は複数のセンサを使用して生成される。例えば、センサは、プラズマプロセス中基板の上方のラジカル濃度及び／又はイオン濃度を１次元又は２次元で読み取るように構成され得る。ラジカルマップ及び／又はイオンマップは、プラズマ挙動モデルを生成するために、他のプラズマ特性と組み合わせて使用され得る。

【0033】

実施形態では、プロセス５９０は工程５９１から開始され、工程５９１は、プラズマプロセス中チャンバ内のセンサで走査を行ってラジカルマップ及び／又はイオンマップを生成することを含む。幾つかの実施形態では、センサはプローブの端部にある。幾つかの実施形態では、プローブは、１次元マップを提供するために、伸縮プローブであり得る。つまり、プローブは、基板の幅にわたってセンサを線形に走査させ得る。幾つかの実施形態では、ラインスキャンは、基板の中心点の上にセンサを渡し得る。他の実施形態では、それぞれ独自のセンサを備えた複数の伸縮プローブを使用して、２次元マップを提供することができる。更に別の実施形態では、ラジカル及び／又はイオンの２次元マップを提供するために、単一の伸縮プローブで（例えば、ワイパパターンで）走査することもできる。更に別の実施形態では、走査プロセスなしでラジカル及び／又はイオンの１次元マップ又は２次元マップを形成するために複数のセンサを備えた構造が使用され得る。かかる実施形態では、構造は、使用されていないときには基板上から格納され得る。

【0034】

実施形態では、工程５９１における一又は複数のセンサは、より詳しく上述したセンサと類似であり得る。例えば、センサにはピラニ型ゲージが含まれ得る。かかる実施形態では、一対の触媒ワイヤがホイートストンブリッジの一部として接続される。第１の触媒ワイヤが比較される基準信号を提供するために、第１の触媒ワイヤが露出され、第２の触媒ワイヤが非触媒コーティングによって囲まれる。

【0035】

実施形態では、プロセス５９０は工程５９２を継続し得、工程５９２は、プラズマプロセスのプラズマパラメータを取得することを含む。実施形態では、プラズマパラメータは、ＲＦ電力、マイクロ波電力、ＶＳＷＲ、反射した電力、及びマッチ設定のうちの一又は複数を含み得る。幾つかの実施形態では、温度、圧力、流量、温度などに関するデータを収集して、かかる特性の２次元マップ及び／又は他の分布を形成し得る。プラズマパラメータは、制御ループセンサ、監視センサ、又は所望のプラズマ結果を提供するために制御される様々なノブの設定を使用して検出され得る。

【0036】

実施形態では、プロセス５９０は工程５９３を継続し得、工程５９３は、ラジカルマップ及び／又はイオンマップをプラズマパラメータと結合してプラズマ挙動モデルを訓練することを含む。実施形態では、ラジカルマップ及び／又はイオンマップをプラズマパラメータと結合することは、プラズマパラメータをラジカルマップ及び／又はイオンマップの値と関連付けることを含み得る。したがって、後続の処理工程におけるプラズマパラメータの知識は、ラジカルセンサ及び／又はイオンセンサを使用する必要なく、ラジカルマップ及び／又はイオンマップを生成するために使用され得る。

【0037】

実施形態では、プラズマ挙動モデルの訓練はＤｏＥを用いて実装され得る。例えば、幾つかの標準的なＤｏＥウエハセットが、学習モデルを開始するのに十分な初期データを提供し得る。かかるモデルは、人間の反復テストよりも迅速かつ緊密にプロセスソリューションに収束することが示されている。初期訓練の後、プローブの端部にあるラジカルセンサ及び／又はイオンセンサを定期的に使用して、プラズマ挙動モデルを再訓練及び／又は改良するためのデータを取得し得る。例えば、訓練はロット毎に１回、チャンバ内の非アクティブ期間の後、スケジュールされた時間間隔で（例えば、１時間に１回、１日に１回等）、又はＰＭイベントの後に行われ得る。

【0038】

実施形態では、プラズマプロセスはプラズマエッチング又はプラズマ堆積プロセスである。他の実施形態では、プラズマプロセスはプラズマ表面処理である。例えば、プラズマプロセスは、窒化、酸化、又は半導体製造プロセスフローで有用な多種多様な表面処理であり得る。

【0039】

ここで図６を参照すると、処理ツールの例示的なコンピュータシステム６００のブロック図が実施形態にしたがって示されている。実施形態において、コンピュータシステム６００は処理ツールに連結され、処理ツールでの処理を制御する。コンピュータシステム６００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネットにおいて、他のマシンに接続され（例えば、ネットワーク化され）得る。コンピュータシステム６００は、クライアント－サーバネットワーク環境においてはサーバ若しくはクライアントマシンの役割で、又は、ピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境においてはピアマシンとして動作し得る。コンピュータシステム６００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ：ｓｅｔ－ｔｏｐ ｂｏｘ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又は、そのマシンによって行われる動作を特定する（連続した又は別様な）命令のセットを実行可能な任意のマシンであり得る。更に、コンピュータシステム６００として単一のマシンのみを示しているが、「マシン」という用語は、本明細書に記載の方法のうちの任意の一又は複数を実行するために、命令のセット（又は複数のセット）を個々に又は連携的に実行するマシン（例えば、コンピュータ）の任意の集合体を含むとも解釈すべきである。

【0040】

コンピュータシステム６００は、命令が記憶された非一過性のマシン読取り可能な媒体を有するコンピュータプログラム製品、又はソフトウェア６２２を含んでよく、これらの命令は、実施形態に係る処理を実行するコンピュータシステム６００（又は、他の電子デバイス）をプログラムするために使用され得る。マシン読取り可能な媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）によって読み出し可能な形態で情報を記憶又は伝送するための、任意の機構を含む。例えば、マシン読取り可能（例えば、コンピュータ読取り可能）な媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）読取り可能な記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス等）、マシン（例えば、コンピュータ）読取り可能な伝送媒体（電気的形態、光学的形態、音響的形態、又はその他の形態による伝播信号（例えば、赤外線信号、デジタル信号等））等を含む。

【0041】

実施形態では、コンピュータシステム６００は、バス６３０を介して互いに通信し合う、システムプロセッサ６０２、メインメモリ６０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ：Ｒａｍｂｕｓ ＤＲＡＭ）等などのダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ：ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））、スタティックメモリ６０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ：ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等）、及び二次メモリ６１８（例えば、データ記憶デバイス）を含む。

【0042】

システムプロセッサ６０２は、マイクロシステムプロセッサ、中央処理装置などの一又は複数の汎用処理デバイスを表す。より詳細には、システムプロセッサは、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ：ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）マイクロシステムプロセッサ、縮小命令セット演算（ＲＩＳＣ：ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）マイクロシステムプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ：ｖｅｒｙ ｌｏｎｇ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｏｒｄ）マイクロシステムプロセッサ、他の命令セットを実装するシステムプロセッサ、又は、命令セットの組み合わせを実装するシステムプロセッサであり得る。システムプロセッサ６０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、デジタル信号システムプロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ネットワークシステムプロセッサなどといった、一又は複数の特殊用途処理デバイスでもあり得る。システムプロセッサ６０２は、本明細書に記載の工程を実行するための処理ロジック６２６を実行するように構成される。

【0043】

コンピュータシステム６００は、他のデバイス又はマシンと通信するためのシステムネットワークインタフェースデバイス６０８を更に含み得る。コンピュータシステム６００は、ビデオディスプレイ装置６１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、又は陰極線管（ＣＲＴ：ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ））、英数字入力装置６１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス６１４（例えば、マウス）、及び信号生成デバイス６１６（例えば、スピーカ）も含み得る。

【0044】

二次メモリ６１８は、本明細書に記載の方法又は機能の任意の一又は複数を具現化する、一又は複数の命令セット（例えば、ソフトウェア６２２）が記憶されたマシンアクセス可能な記憶媒体６３２（又は、より具体的には、コンピュータ読取り可能な記憶媒体）を含み得る。このソフトウェア６２２は、コンピュータシステム６００によって実行されている間、完全に又は少なくとも部分的に、メインメモリ６０４及び／又はシステムプロセッサ６０２の中にも常駐していてよく、メインメモリ６０４及びシステムプロセッサ６０２は、マシン読取り可能な記憶媒体も構成し得る。ソフトウェア６２２は更に、システムネットワークインターフェースデバイス６０８を介してネットワーク６２０上で送信又は受信され得る。実施形態では、ネットワークインターフェースデバイス６０８は、ＲＦ結合、光結合、音響結合、又は誘導結合を使用して動作し得る。

【0045】

例示的な実施形態では、マシンアクセス可能な記憶媒体６３２を単一の媒体として示しているが、「マシン読取り可能な記憶媒体（ｍａｃｈｉｎｅ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）」という用語は、一又は複数の命令セットが記憶された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース若しくは分散データベース、及び／又は、関連キャッシュ及びサーバ）を含むと、解釈すべきである。「マシン読取り可能な記憶媒体」という用語はまた、マシンによって実行される命令のセットを記憶又は符号化することが可能であり、かつ、方法のうちの任意の一又は複数をマシンに実行させる任意の媒体を含むとも解釈すべきである。したがって、「マシン読取り可能な記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体、及び磁気媒体を含むがそれらに限定されないと解釈すべきである。

【0046】

前述の明細書において、特定の例示的な実施形態を記載してきた。以下の特許請求の範囲を逸脱することなく、かかる実施形態に様々な変更を加えられ得ることが明らかとなろう。したがって、本明細書及び図面は、限定を意味するのではなく、例示を意味すると見なすべきである。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】