專利名稱：用于監(jiān)測—蝕刻工藝的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于半導(dǎo)體基底工藝系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于用于監(jiān)測一蝕刻工藝的一方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了增加運算速度，許多積體微電子電路中的電子裝置(例如晶體管、電容器等等)變的越來越小。制造此種裝置的方法包括在一基底上的一材料層上形成一圖案化罩幕(例如光阻罩幕)，接著使用該圖案化罩幕作為一蝕刻罩幕蝕刻該材料層。蝕刻罩幕通常為其下方的材料層(或是其它層)的所欲形成的結(jié)構(gòu)(亦即被蝕刻的結(jié)構(gòu))的一重復(fù)結(jié)構(gòu)(replica)。因此蝕刻罩幕與其下的層所欲形成的結(jié)構(gòu)具有相同的圖案尺寸(topographic dimension)。
傳統(tǒng)上，一蝕刻罩幕的圖形，例如線(line)、行(column)、開口(opening)、線與線之間的間距(space)等等的最小寬度(width)需要被測量。此最小寬度經(jīng)常被稱為“關(guān)鍵尺寸”(critical dimension，CD)。在先進超大規(guī)模集成電路(advanced ultra large scale integrated circuit，ULSI circuit)中，關(guān)鍵尺寸通常為次微米級(sub-micron)，例如約為20nm到200nm之間。此外，被蝕刻的材料層的厚度測量也是必須的。蝕刻工藝配方(recipe)的參數(shù)(parameter)，通常是通過晶圓上形成的圖案化罩幕的關(guān)鍵尺寸測量，以及蝕刻的材料層的厚度測量選擇的統(tǒng)計結(jié)果來選擇。
當(dāng)使用一圖案化罩幕來蝕刻一材料層時，精確的蝕刻工藝的監(jiān)測是關(guān)鍵的。特別是，用于蝕刻工藝上的工藝變動會降低所形成的組件的尺寸的精確度，并且對于形成于基底上的一群(group)或一組(batch)組件的尺寸會造成一較寬的統(tǒng)計分布(statistical distribution)(亦即較大的標(biāo)準(zhǔn)差σ)。
因此，在集成電路的制造過程中，蝕刻工藝的監(jiān)測是需要加以改善的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關(guān)于用于監(jiān)測一蝕刻工藝的方法與系統(tǒng)。該蝕刻工藝可以使用量測信息(例如，關(guān)鍵尺寸(CD)或?qū)?layer)的厚度等)被監(jiān)測。該量測信息是通過在該蝕刻工藝中所實施的關(guān)于該蝕刻工藝的離位(ex-situ)與在位(in-situ)監(jiān)測(例如，光譜分析、干涉測量法、散射測量法，與反射測量法等)所提供。離位量測信息與在位監(jiān)測可以被用于監(jiān)測，例如蝕刻工藝的一終點、形成于一基底的蝕刻縱深分布(depth profile)的一特征(feature)，以及一集成電路工藝的錯誤檢測(fault detection)等。
離位量測信息在該蝕刻工藝之前或之后被實施。離位量測信息被提供到一蝕刻反應(yīng)器，并且被使用于蝕刻工藝與在位監(jiān)測中。離位(ex-situ)測量可以使用與蝕刻反應(yīng)器(例如與蝕刻系統(tǒng)相同的模塊)整合的測量儀器被執(zhí)行，或是通過未與蝕刻反應(yīng)器(例如與獨立機臺(stand alone equipment))整合的測量儀器所提供。在位監(jiān)測可以使用連接到蝕刻反應(yīng)器的測量儀器來執(zhí)行。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的用于監(jiān)測一蝕刻工藝的一方法的一流程圖。
圖1A繪示一在位量測工具，其中具有干涉與/或光譜測量組件與一光學(xué)電磁發(fā)射(optical electromagnetic emission，OES)監(jiān)測組件。
圖1B為一工藝腔體的一示意圖，繪示用于從工藝腔體中的一晶圓到一光收集(light collecting)裝置的反射光的一路徑。
圖2A與圖2B為依據(jù)本發(fā)明的一實施例所繪示的用于監(jiān)測一罩幕移除工藝的一方法的一流程圖。
圖3A與圖3B繪示具有被移除的一圖案化罩幕的一基底的剖面示意圖。
圖4繪示在一罩幕移除工藝中，垂直蝕刻率與水平蝕刻率之間的相關(guān)性的一圖形。
圖5A與圖5B為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例所繪示用于監(jiān)測一罩幕移除工藝的一方法的一流程圖。
圖6A與圖6B為一系列的圖形，繪示在一罩幕移除工藝中從一基底反射的輻射的光譜強度的改變。
圖7為一圖形，繪示反射的輻射的光譜的最小值的光譜位置，與被移除的圖案化罩幕的特征的寬度之間的相關(guān)性。
圖8A與圖8B為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例所繪示的監(jiān)測一材料層蝕刻工藝的一方法的一流程圖。
圖9A與圖9B為剖面示意圖，繪示具有被蝕刻材料層的一基底。
圖9C繪示在穩(wěn)定的強度周期中一干涉條紋的強度對時間的一圖形。
圖9D繪示一干涉條紋的強度對頻率的一圖形。
圖9E繪示在逐漸減少的強度周期中一干涉條紋的強度對時間的一圖形。
圖9F繪示在圖9E中之時間T10到T11之間一干涉條紋的強度對頻率的一圖形。
圖9G繪示在圖9E中的時間T10到T12之間一干涉條紋的強度對頻率的一圖形。
圖9H繪示在圖9E中之時間T10到T13之間一干涉條紋的強度對頻率的一圖形。
圖10繪示被用于執(zhí)行部分的本發(fā)明的具有一在位監(jiān)測模塊的一蝕刻反應(yīng)器的一示意圖。
圖11繪示一種被用于實施本發(fā)明的某一部分的示范的工藝系統(tǒng)一示意圖。
10程序11、12、13、14、15、16、18步驟50量測模塊54光纖55信號收集裝置56、73信號線59光譜儀60處理器61控制器71窗口72反射之光74光線形成光學(xué)組件75晶圓76等離子100程序101、102、104、105、106、108、110、112、114、116、118、120、122步驟R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9光線200基底202層203區(qū)域205表面
206、207、216、218寬度209箭號210圖案化罩幕214、215、224高度220、230、250結(jié)構(gòu)221、205表面275深度300圖形304、306位置314角度316箭號400程序401、402、404、406、408步驟510、520圖形511光譜位置513、515波長518最小值600圖形606、608、610、612測量616箭號650程序651、652、654、656、658、660、662、664、666、668、670步驟800TRANSFORMATM系統(tǒng)801主體802工藝腔體803轉(zhuǎn)移腔體804機器手臂805工廠接口806工具T1、T2、T3、T4、T5、T10、T11、T12、T13、T14時間t1、t2、t6、t7、t8、t9周期f1、f2頻率I3、I4、I5、I6波峰強度304、305、306、307波峰1000蝕刻反應(yīng)器1006固定組件1007支持系統(tǒng)1010工藝腔體1012天線1012a、1012b組件1014晶圓1015邊環(huán)1016基底底座
1018等離子電源1019、1024匹配網(wǎng)絡(luò)1020介電蓋板1022偏壓電源1026、1028入口1029環(huán)狀氣體通道1030器壁1032加熱組件1034電性接地1036真空泵浦1037、1039導(dǎo)管1038氣體面板1040控制器1042存儲器1044中央處理器1046支持電路1049氣體導(dǎo)管1050混合物1053反應(yīng)體積1055等離子1062升降機械1063節(jié)流閥
1066散熱片1060靜電吸盤1072升降柱1076、1078電源供應(yīng)器1080限制電極1088導(dǎo)孔具體實施方式
本發(fā)明是有關(guān)于用于監(jiān)測一蝕刻工藝的一方法與一系統(tǒng)。該蝕刻工藝可以使用量測信息(例如，關(guān)鍵尺寸(CD)，或?qū)拥暮穸鹊?被監(jiān)測。該量測信息是通過在該蝕刻工藝中所實施的關(guān)于該蝕刻工藝的離位(ex-situ)與在位(in-situ)監(jiān)測(例如，光譜分析、干涉測量法、散射測量法，與反射測量法等)所提供。離位量測信息與在位監(jiān)測可以被用于監(jiān)測，例如蝕刻工藝的一終點、形成于一基底的蝕刻縱深分布的一特征(feature)，以及一集成電路工藝的錯誤檢測(fault detection)等。一集成電路工藝的錯誤檢測，可以包括，例如監(jiān)測該蝕刻工藝，以決定當(dāng)被蝕刻的特征(feature)的關(guān)鍵尺寸(CD)落在一預(yù)設(shè)的范圍之外時，來終止該工藝。
離位(ex-situ)量測在蝕刻工藝之前或之后被實施。離位量測信息被提供到一蝕刻反應(yīng)器，并且被使用于蝕刻工藝與在位(in-situ)監(jiān)測中。離位(ex-situ)測量可以使用與蝕刻反應(yīng)器(例如與蝕刻系統(tǒng)相同的模塊)整合的測量儀器被執(zhí)行，或是通過未與蝕刻反應(yīng)器(例如，與獨立機臺整合的測量儀器所提供。在位監(jiān)測可以使用連接到蝕刻反應(yīng)器的測量儀器來執(zhí)行。
圖1繪示本發(fā)明用于監(jiān)測一蝕刻工藝的程序(程序)10的方法的一流程圖。程序10包括用于測試與生產(chǎn)基底的方法的一系列的工藝步驟。
程序10從步驟11開始，接著執(zhí)行步驟12。在步驟12中，量測信息是通過離位(ex-situ)的方式提供給蝕刻工藝。在一實施例中，該離位量測信息包括，例如關(guān)鍵尺寸(CD)信息，亦即該結(jié)構(gòu)的寬度，以及例如一圖案化罩幕的高度。離位量測信息通常被提供給一組基底中的每一基底。此離位測量可以使用與蝕刻反應(yīng)器(例如與蝕刻系統(tǒng)相同的模塊)整合的測量儀器被執(zhí)行，或是通過未與蝕刻反應(yīng)器(例如，與獨立機臺整合的測量儀器所提供。
在一實施例中，此離位量測信息，例如可通過使用應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的CENTURATM工藝系統(tǒng)的TRANSFORMATM量測模塊來測定。TRANSFORMATM量測模塊使用一或多種非破壞性(non-destructive)光學(xué)測量技術(shù)，例如光譜分析、干涉測量法、散射測量法、反射測量法，以及橢圓率測量法等。測得的參數(shù)包括，例如基底上所制造的結(jié)構(gòu)的圖案尺寸(topographicdimension)與分布(profile)，以及已圖案化或毯覆式(blanket)介電與導(dǎo)電膜的一厚度。用于結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸的測量，公知上會測量該基底上多數(shù)個區(qū)域，例如統(tǒng)計學(xué)上有效的多數(shù)個區(qū)域(例如5個到9個，或是更多個區(qū)域)，然后加以平均。
或者是，量測信息可以從未與蝕刻反應(yīng)器整合的測量儀器(例如獨立機臺)，被提供到蝕刻反應(yīng)器。獨立機臺可以使用，例如掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscopy，SEM)、原子力量測方法(atomic force metrology，AFM)、光學(xué)量測，以及表面分布(表面profling)等方式提供量測信息。
離位量測信息可以包括，例如有關(guān)基底上所制造的結(jié)構(gòu)的圖案尺寸(topographic dimension)與分布(profile)的信息。此外，毯覆式(blanket)膜或已圖案化膜(例如介電與導(dǎo)電膜)的膜厚度，以及關(guān)于形成于該基底上的膜厚度均勻度(uniformity)的圖案(topographic)結(jié)構(gòu)的圖像(mapping)信息(例如該基底上所測量的位置)也可以被提供。
因為離位測量被用以設(shè)定其后的工藝的參數(shù)，因此所測得資料中任何異常會引起工藝參數(shù)不正確的設(shè)定，而獲得不正確處理的基底。該些異?？梢詠碜?，例如不良的光阻圖案化結(jié)果，或是由局部(local)晶圓表面狀況或缺陷(defect)造成的測量誤差。為了避免具有使用不正確的測量資料所建立的工藝參數(shù)，一光學(xué)偏離濾除器(optional outlierfilter)可以被用以從該資料組移除任何不正確的離位資料測量。在步驟13(繪示于虛線框格中以表示此步驟不一定是必須的(optional))，一偏離濾除器被用于離位測量資料，以移除任何偏離值資料點。偏離濾除器也可以檢查測量結(jié)果之，例如平均值(means)、最大值(maximum)、最小值(minimum)、標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation)，以及配適度(goodness of fit)等，以決定是否基底已具有良好的光阻圖案。步驟14通過詢問(query)基底是否通過“良好”圖案化的基準(zhǔn)(criteria)，以決定基底是否該接受步驟15中所敘述的蝕刻工藝。若步驟14中的結(jié)果并未通過“良好”圖案化的基準(zhǔn)，基底并不會接受蝕刻工藝，而將會被系統(tǒng)加上標(biāo)記(marked)以便被再測量(remeasurement)、再檢查(re-examination)，或是再加工(rework)。
在步驟15中，蝕刻工藝被執(zhí)行。用以執(zhí)行蝕刻工藝的蝕刻反應(yīng)器包括，例如被用于實時測量與蝕刻工藝相關(guān)的一在位監(jiān)測設(shè)備的計量(metrics)。在蝕刻工藝中執(zhí)行在位實時(real time)監(jiān)測，有助于決定，例如，與蝕刻率無關(guān)的蝕刻工藝的終點。此外，此在位監(jiān)測可以提供與蝕刻工藝相關(guān)的錯誤檢測(例如，蝕刻工藝中偏離一預(yù)定范圍之外的不均勻度(non-uniformity))，以及提供相關(guān)于使用基底的離位圖像(mapping)所確認的元素的特定關(guān)鍵尺寸(CD)信息。
在一實施例中，在位量測工具可以包括，例如應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的EyeDTM量測模塊。如圖1A所示，EyeDTM腔體模塊50，包括，例如二部分。其中一部分包括，例如一干涉(interferometric)與/或光譜(spectrometric)測量組件，用以測量結(jié)構(gòu)的膜厚度與/或?qū)挾?。另一部份包括，例如一光學(xué)電磁發(fā)射(optical electromagnetic emission，OES)監(jiān)測組件，以監(jiān)測該腔體等離子狀態(tài)。
干涉與/或光譜測量組件可以被用以執(zhí)行，例如一干涉監(jiān)測技術(shù)(例如，計算時域(time domain)中的干涉條紋(interference fringe)，以及測量條紋的頻域(frequency domain)的位置等)，以實時測量形成于基底上的結(jié)構(gòu)的蝕刻縱深分布。從一晶圓75反射的光72被光線形成光學(xué)組件(beam-forming optics)74所收集，并且該信號通過一信號線73被傳輸?shù)揭还庾V儀59。該信號被光譜儀59與一處理器60所分析。分析結(jié)果可以被用以產(chǎn)生控制指令，以通過控制器61來控制反應(yīng)器腔體。若該組件被用以控制一蝕刻工藝的終點，該終點被稱為“干涉終點”(interferometric endpoint，IEP)。從寬頻(broadband)光源58，例如水銀燈(mercury lamp)、氘氣燈(deuterium lamp)或是氡氣燈(xenon lamp)來的外部光線，可以通過光纖(fiber optic cable)54作為入射到晶圓的光線。此光源可以被用于作為或取代等離子的光源。通過EyeDTM的膜厚度測量與控制(或終點)的詳細說明，例如已經(jīng)揭露于美國專利號6,413,867的專利中(其標(biāo)題為“使用光譜干涉測量法的膜厚度控制”，公開于2002年7月2日)，以及美國專利申請?zhí)?0/286,402的申請案(其標(biāo)題為“基底蝕刻工藝的干涉終點決定”，申請于2002年11月1日)。該組件也可以使用一或多種非破壞性光學(xué)測量技術(shù)，例如光譜分析、散射測量法、反射測量法等，以測量結(jié)構(gòu)的寬度。如圖1B所示，從晶圓75表面與接口反射的光72通過一窗口71，被光線形成光學(xué)組件74與信號線73所收集。該信號可通過一光譜儀(spectrometer)59與一處理器60來分析(繪示于圖1A)，以決定結(jié)構(gòu)的寬度。以下，如何決定結(jié)構(gòu)的寬度將會被詳細說明敘述。圖1A與1B中的圖標(biāo)并不是以實際大小等比例繪制，而是被簡化了來用于舉例說明。若想更加了解本發(fā)明，請同時參考圖3A與圖3B。
另一EyeDTM腔體模塊，包括一光學(xué)電磁發(fā)射(OES)用以監(jiān)測腔體等離子狀態(tài)。光學(xué)電磁發(fā)射(OES)監(jiān)視器可以被用以決定腔體匹配(chamber matching)程度，以及工藝與/或系統(tǒng)錯誤的來源。從等離子76發(fā)出的光學(xué)電磁發(fā)射(OES)信號，通過一信號收集裝置55來收集，并且該信號通過一信號線56來傳輸，并通過光譜儀59與處理器60來分析信號。分析結(jié)果可以被用以產(chǎn)生控制指令，以及通過控制器61被用來控制該反應(yīng)器腔體。此應(yīng)用的詳細說明已被揭露于美國專利申請?zhí)?0/628,001的申請案(其標(biāo)題為“通過全面(comprehensive)等離子監(jiān)測的半導(dǎo)體等離子腔體匹配與錯誤來源的自動化決定方法”，申請于2003年7月25日)。
在圖1的步驟16中，程序10會詢問是否該組基底中所有基底都已經(jīng)被處理過。若步驟16的詢問的答案為否，在程序10中會接著進行步驟12。若步驟16的詢問的答案為是，在程序10中會接著進行步驟18。程序10終止于步驟18。
在一蝕刻工藝的實施例中，通過在移除工藝中，執(zhí)行離位關(guān)鍵尺寸(CD)量測信息與在位監(jiān)測，可以監(jiān)測光阻移除工藝的一終點。在一實施例中，在位監(jiān)測使用了移除工藝的一垂直蝕刻率與一水平蝕刻率之間的一相關(guān)性的計量法(metric)來實施。在另一實施例中，在位監(jiān)測使用了從基底反射的輻射的光譜的最小值的一光譜位置，以及圖案化罩幕的結(jié)構(gòu)的寬度之間的一相關(guān)性的計量法來實施。
可用于簡化移除工藝的一工藝系統(tǒng)包括，例如用于測量圖案化罩幕的結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵尺寸(CD)(例如寬度)的一量測模塊，以及用于執(zhí)行蝕刻工藝(例如移除工藝)的一蝕刻反應(yīng)器。蝕刻反應(yīng)器包括，例如用于監(jiān)測被蝕刻的結(jié)構(gòu)的一計量法的一在位模塊(例如從基底反射的輻射的光譜強度，或垂直蝕刻率與水平蝕刻率之間的一相關(guān)性)。
圖2A與圖2B繪示用于監(jiān)測程序100的罩幕移除工藝的終點的一蝕刻工藝實施例的一流程圖。程序100包括，例如一系列可用以測試與生產(chǎn)基底的工藝步驟。
圖3A與圖3B繪示使用本發(fā)明方法移除罩幕的基底的剖面示意圖。圖3A與圖3B中的圖標(biāo)并不是以實際大小等比例繪制，而是被簡化了來用于舉例說明。若想更加了解本發(fā)明，請同時參考圖2A與圖2B以及圖3A與圖3B。
程序100從步驟101開始，接著執(zhí)行步驟102。在步驟102中，例如于圖3A的基底200(例如硅晶圓)上形成一層202與一圖案化罩幕210。為了方便起見，此處相關(guān)的示意圖、剖面圖以及各別的參考數(shù)字是有關(guān)于一測試或生成的(product)基底200。
層202可以包括一單一材料膜(single material film)，例如，介電膜、金屬膜，或其它任何用于集成電路的膜，或是未圖案化(如圖所示)或是已圖案化的一多層膜堆(multi-layered film stack)。在接下來的蝕刻工藝中，層202可以使用圖案化罩幕210作為一蝕刻罩幕被蝕刻。層202可以通過使用任何公知的薄膜沉積技術(shù)，例如原子層沉積(ALD)、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)，以及等離子輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)等，加上，例如CENTURATM、ENDURATM中各別的工藝反應(yīng)器，或是其它應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的工藝系統(tǒng)來形成。
圖案化罩幕210包括，例如一光阻罩幕、一非晶碳(amorphouscarbon，α-carbon)罩幕、一硬罩幕(hard mask)，或是應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的一先進圖案化膜(advanced patterning film，APFTM)等。在一實施例中，圖案化罩幕210包括一光阻罩幕。請參照圖3A，圖案化罩幕210具有一高度214，并包括各自具有寬度206與218的結(jié)構(gòu)220與230(例如線(line)、壁(wall)、行(column)等)。寬度206小于寬度218，或是圖案化罩幕210中任何其它結(jié)構(gòu)的一寬度。因此，結(jié)構(gòu)220具有最小寬度(亦即關(guān)鍵尺寸(CD))，因此通常為圖案化光罩的結(jié)構(gòu)中最難制造之處。
光阻罩幕210可以使用，例如一微影工藝來制造，其中被形成的裝置的一特征(feature)的圖案以光學(xué)方式被轉(zhuǎn)換到一光阻層上。隨后光阻被顯影(developed)，然后光阻未曝光(expose)的部分被移除，而剩下的光阻則形成圖案化罩幕210。當(dāng)圖案化罩幕210為一光阻罩幕時，層202可以選擇性地更包括，例如一抗反射涂布(optionalanti-reflective coating，ARC)。隨著圖案化罩幕的結(jié)構(gòu)的尺寸日益縮小，圖案轉(zhuǎn)換工藝中的不準(zhǔn)確度(inaccuracy)會受限于微影工藝固有(inherent)的光學(xué)限制(optical limitation)，例如光的反射而有增加的趨勢。通過控制用于暴露光阻的光的反射，光學(xué)抗反射涂布(ARC)可以增加微影工藝的分辨率(resolution)。在一實施例中，微影工藝形成的結(jié)構(gòu)220，具有的最小寬度206大約在80nm到120nm之間。形成圖案化罩幕210的工藝被敘述于，例如美國專利申請?zhí)?0/218,244的申請案(申請于2002年8月12日，代理人案號為7454)，在此一并列入?yún)⒖肌?br> 在步驟104中，基底200被檢測(inspect)，并且圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)的圖案尺寸(topographic dimension)被測量。在一實施例中，測得的尺寸包括，例如關(guān)鍵尺寸，亦即結(jié)構(gòu)220的寬度206，以及圖案化罩幕210的高度214。通常一測試基底組(batch)中的每一測試基底200的寬度206與高度214會被測量。此測量可以使用例如蝕刻反應(yīng)器相關(guān)的一離位量測工具來執(zhí)行。在一實施例中，此光學(xué)測量工具包括，例如應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的CENTURATM工藝系統(tǒng)的TRANSFORMATM量測模塊。TRANSFORMATM量測模塊可以使用一或多種非破壞性(non-destructive)光學(xué)測量技術(shù)，例如光譜分析、干涉測量法、散射測量法、反射測量法，以及橢圓率測量法等。測得的參數(shù)包括，例如基底上所制造的結(jié)構(gòu)的圖案尺寸(topographic dimension)與分布(profile)，以及已圖案化或毯覆式(blanket)介電與導(dǎo)電膜的一厚度。用于結(jié)構(gòu)220的關(guān)鍵尺寸(CD)的測量，公知上會測量該基底200上多數(shù)個區(qū)域，例如統(tǒng)計學(xué)上有效的多數(shù)個區(qū)域(例如5個到9個，或是更多個區(qū)域)，然后加以平均。
因為微影工藝本身的光學(xué)限制(optical limitation)，傳統(tǒng)上，光阻圖案化罩幕210，包括了其下方的層，例如，層202中將被蝕刻的特征的結(jié)構(gòu)的放大后的圖像(scaled-up image)(例如結(jié)構(gòu)220與230等)。因此，在微影工藝之后，以及在該罩幕可以用作為蝕刻罩幕之前，光阻罩幕210必須經(jīng)由移除被減少到結(jié)構(gòu)的寬度。
在步驟105中，一偏離濾除器(outlier filter)可以被選擇性地(optionally)用于高度值與寬度值，因此偏離值的資料點可以從資料組中被移除。此偏離值可能由，例如不良的局部晶圓表面狀況或是缺陷(defect)所引起。若偏離值沒有移除，則可能會導(dǎo)致所建立的基底工藝參數(shù)有錯誤。
在步驟106中，圖案化罩幕210被移除以減少結(jié)構(gòu)220與230的寬度到一默認值。如圖3B所示，步驟106將結(jié)構(gòu)220移除到一預(yù)設(shè)的寬度216。同時，步驟106中會以相同于寬度206被減少的比例(ratio)，減少圖案化罩幕210中任何其它結(jié)構(gòu)(例如，結(jié)構(gòu)230的寬度218)的寬度。一移除(trim)工藝包括，例如一等向性(isotropic)蝕刻工藝(例如等向性等離子蝕刻工藝)，其具有一高側(cè)邊(lateral)蝕刻率，并且對于圖案化罩幕210的材料(例如光阻)與下方的層202的材料之間具有一高選擇比(selectivlty)。傳統(tǒng)上，在移除工藝后，圖案化罩幕210的特征的寬度(例如結(jié)構(gòu)220與230等)會縮減大約35％到80％之間。通過得知圖案化罩幕210的寬度與高度，本方法會在等向性蝕刻被執(zhí)行時設(shè)立一移除時間(trim time)。移除時間的值與被移除的總量有關(guān)。
步驟106可以使用一蝕刻反應(yīng)器被執(zhí)行，例如，CENTURATM系統(tǒng)中的分立等離子源DPS II(decoupled plasma source，DPS)模塊。分立等離子源DPS II模塊(以下將會參考圖10被敘述)使用一感應(yīng)源(inductive source)(亦即天線)來產(chǎn)生一高密度等離子。
在一實施例中，光阻罩幕210可以通過以下方式被移除。使用分立等離子源DPS II模塊，以流率(flow rate)為2sccm到200sccm之間的溴化氫(hydrogen bromide，HBr)、流率為5sccm到100sccm之間的氧氣(oxygen，O2)(因此，例如溴化氫∶氧氣的流量比為1∶10到10∶1)、流率為10sccm到200sccm之間的氬氣(argon，Ar)。施加大約200W到1000W之間的電源到一感應(yīng)耦接天線(inductively connected antenna)，并施加0W到300W之間的一陰極偏壓電源(cathode bias power)。將晶圓底座(wafer pedestal)的溫度保持于0℃到80℃之間，并將工藝腔體的壓力維持于2mTorr到30mTorr之間。在一工藝的實施例中，溴化氫(HBr)的流率為60sccm，氧氣(O2)的流率為28sccm(亦即溴化氫∶氧氣的流量比大約為2∶1)，而氬氣(Ar)的流率為60sccm。并且施加600W的電源到一感應(yīng)耦接天線，陰極偏壓電源為100W。并保持晶圓底座的溫度為60℃，壓力為4mTorr。
在一實施例中，蝕刻反應(yīng)器，更包括一在位量測工具，用以實時測量關(guān)于被蝕刻的基底的結(jié)構(gòu)的高度(例如，結(jié)構(gòu)220的高度214)之一計量。在移除工藝中，在位量測工具使用一寬頻輻射源(broadbandradiation source)來產(chǎn)生波長范圍在紫外光(ultra-violet)與深紫外光之間(大約在200nm到800nm之間)的輻射(亦即發(fā)射輻射)來照射基底200。通常，此輻射實質(zhì)上垂直于基底200，并且照射的區(qū)域的圖案尺寸(topographic dimension)一般大約小于1mm。此外，在位測量工具照射基底200上與具有關(guān)鍵尺寸，例如寬度206的結(jié)構(gòu)(例如結(jié)構(gòu)220)的一區(qū)域。
為了增加測量的準(zhǔn)確度(accuracy)，入射輻射的強度可以選擇性地被調(diào)變(modulate)與/或被脈沖化，并且輻射可以選擇性地被極化。入射輻射的頻率的調(diào)變大約為10Hz。入射輻射可以使用一截波器(chopper)被脈沖化。在一實施例中，可以得到使用入射輻射，在大約垂直于結(jié)構(gòu)220的側(cè)壁(sidewall)的方向(如圖3B中箭號209所示)線性極化(linearly polarized)的結(jié)果。通常，在位測量工具可用以執(zhí)行干涉與/或光譜測量(以下將參考圖10被敘述)。在一實施例中，此在位測量工具包括，例如應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的EyeDTM。
例如，由在位(in-situ)測量工具發(fā)出的入射輻射(光線(ray)R1)照射到結(jié)構(gòu)220后，部分(光線R3)從表面221被反射回去，而部份(光線R5)則進入結(jié)構(gòu)220。部份的光線R5接著穿過表面205下方結(jié)構(gòu)進入層202(光線R6)而被其吸收，部分則陷于(trapped in)(光線R7)結(jié)構(gòu)220(例如光阻)的材料中而被其吸收，而部分則被反射回去(光線R4)。相對地，一部份的入射輻射(光線R2)會照射到接近結(jié)構(gòu)220的區(qū)域203，其中一部分會進入層202(光線R8)而被吸收，而一部分則會從層202反射回去(光線R9)。
程序100使用在位測量工具以執(zhí)行一干涉測量技術(shù)(例如計算時域(time domain)中的干涉條紋(interference fringe)，以及測量條紋的頻域(frequency domain)的位置等)，以測量圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)220的高度。在一實施例中，在位測量工具在移除工藝中使用由光線R9、R4與R3形成的干涉圖像(interference pattern)，來測量并決定結(jié)構(gòu)220的高度215相對于結(jié)構(gòu)的一預(yù)選擇的高度(例如起始(starting)高度214)的改變。在該些測量中，一部份的入射輻射也可以作為參考輻射(reference radiation)。在一實施例中，干涉測量使用輻射的光譜中至少一波長來執(zhí)行。
在一實施例中，當(dāng)移除工藝進行時，在位測量工具周期性地實時測量圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)220的一過渡(intermediate)高度(亦即高度215)(例如，每100毫秒執(zhí)行一次測量)。移除工藝與測量會持續(xù)到過渡寬度207等于或小于預(yù)設(shè)的寬度216時才會終止。為了增加測量高度215與寬度207的準(zhǔn)確度，可以通過使用一些測試基底200重復(fù)該些測量，并且被統(tǒng)計地處理(例如平均)。
在步驟108中，移除工藝的介于垂直蝕刻率與水平蝕刻率之間的相關(guān)性被定義。此相關(guān)性可以使用步驟106中執(zhí)行的測量結(jié)果來定義。在本發(fā)明的一實施例中，在移除工藝中水平移除(亦即蝕刻)率會正比于垂直移除率。因此，任何移除工藝配方(recipe)可以通過介于水平蝕刻率與垂直蝕刻率之間的一相對固定比例被描述。此處“水平移除率”與“垂直移除率”各別是有關(guān)于圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)在移除工藝中的一側(cè)邊(lateral)蝕刻率以及結(jié)構(gòu)的高度的減少率。
請參照圖3B，水平移除率例如，是有關(guān)于結(jié)構(gòu)220的寬度206的減少率，而垂直移除率是有關(guān)于結(jié)構(gòu)220的高度214的減少率。在移除工藝中，使用在位測量的結(jié)果于被移除的圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)220的垂直尺寸(亦即高度215)，此結(jié)構(gòu)的寬度(亦即寬度207)可以被計算。程序100使用具有預(yù)移除(pre-trimmed)高度214與起始寬度206的結(jié)構(gòu)220的所計算得的目標(biāo)高度224與預(yù)設(shè)的寬度216之間的相關(guān)性，于該移除工藝之終點的閉回路(close-loop)控制。因此，結(jié)構(gòu)220可以被控制移除到預(yù)設(shè)的寬度216。
在步驟110中，提供各別具有圖案化罩幕210(例如光阻罩幕)之一組生成的基底。在移除工藝之前，每一生成的基底結(jié)構(gòu)220的寬度206與高度214會被測量。在一實施例中，可以使用相同的測量工具(例如TRANSFORMATM量測模塊)，以及依照上述步驟104中有關(guān)測試基底的相同的方法來執(zhí)行該些測量。
在步驟112中，使用上述(在步驟108中)所定義的，介于被移除的結(jié)構(gòu)的起始寬度206(在步驟110中被測量)、移除工藝的垂直移除率，以及被移除的結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)的目標(biāo)寬度216之間的相關(guān)性，每一生成的基底的結(jié)構(gòu)220的目標(biāo)高度224可以被計算。
在步驟114中，生成的基底的圖案化罩幕210，可以使用具有用以實時測量罩幕210的結(jié)構(gòu)的高度的在位測量工具的一蝕刻反應(yīng)器被移除。在移除工藝中，在位測量工具實時測量被移除的圖案化罩幕210(例如光阻罩幕)的結(jié)構(gòu)220的過渡高度(亦即高度215)，并且傳輸測量結(jié)果到蝕刻反應(yīng)器的一處理器(或控制器)。在一實施例中，移除工藝可通過使用包括上述步驟106中所描述的在位測量工具的分立等離子源DPS II模塊來實施。
在步驟116中，若結(jié)構(gòu)220的高度(亦即過渡高度215)已經(jīng)被移除到在上述步驟112中被計算的目標(biāo)高度224，則程序100會終止。若有關(guān)步驟116的詢問的回答為否，程序100則接著進行步驟114以繼續(xù)移除工藝，以及實時在位測量結(jié)構(gòu)220的過渡高度。若有關(guān)步驟116的詢問的回答為是，則程序100之后會接著進行一選擇性(optional)步驟116。
在步驟118中，層202可以通過使用移除工藝后剩下的圖案化罩幕210作為一蝕刻罩幕被在位蝕刻。在步驟120中，程序100會詢問是否該組基底中所有生成的基底都已經(jīng)被處理過。若步驟120的詢問的答案為否，在程序100中會接著進行步驟110。若步驟120的詢問的答案為是，在程序100中會接著進行步驟122。程序100終止于步驟122。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的一實施例，繪示在步驟106中，在測試基底200上執(zhí)行的測量結(jié)果的一圖形300。其中，圖形300繪示移除工藝中，圖案化罩幕210的一結(jié)構(gòu)(例如結(jié)構(gòu)220)的一寬度(y軸302)與該結(jié)構(gòu)的一高度(x軸304)的關(guān)系。在圖形300中，角度314與水平移除率與垂直移除率之間的一比率有關(guān)。測量306與308各別是有關(guān)于被移除的結(jié)構(gòu)220的寬度206與高度214。綜上所述，測量310與312是有關(guān)于被移除的結(jié)構(gòu)220的預(yù)設(shè)的寬度216與目標(biāo)高度224。使用圖形300(被簡化繪示為一線性圖形)，在步驟106中，目標(biāo)高度224可以如圖所示使用箭號316被計算。
圖5A-5B為依據(jù)本發(fā)明的另一實施例所繪示用于一罩幕移除工藝的終點偵測的程序400的一方法的一流程圖。
程序400包括一系列的工藝步驟，用于測試與生成的基底以完成該方法。在圖2A與圖2B以及圖5A與圖5B中，相同的參考數(shù)字被使用于相似的工藝步驟中。若想更加了解本發(fā)明，請同時參考圖5A與圖5B以及圖3A與圖3B。
程序400從步驟401開始，執(zhí)行步驟102，接著執(zhí)行步驟402。在步驟402中，測試基底200被傳輸?shù)?，例如包括在位光學(xué)測量工具的一蝕刻反應(yīng)器(例如CENTURATM系統(tǒng)的分立等離子源DPS II模塊)，此處可參考前述程序100的步驟104的敘述。程序400使用在位測量工具以執(zhí)行光譜測量。步驟402使用，例如參考上述步驟106所述的移除工藝，以及配合同時執(zhí)行從基底200反射的一部份的輻射的光譜強度的測量，來移除圖案化罩幕210。此處“光譜強度”被用以描述輻射光譜中能量的分布。
在一實施例中，在位測量工具使用從基底200上具有結(jié)構(gòu)220的區(qū)域反射的一部份的輻射執(zhí)行該些測量。移除工藝周期性地被終止(例如每100毫秒一次)，以測量被移除的結(jié)構(gòu)220的過渡寬度207。該些測量可以使用，例如參考上述程序100的步驟104所敘述的EyeDTM量測模塊被在位(in-situ)執(zhí)行。
在移除工藝中，從表面221、205與區(qū)域203反射回來的輻射的光譜強度(亦即光線R3、R4與R9)并沒有明顯的改變。然而，結(jié)構(gòu)220選擇性地陷住(trap)并吸收波長與結(jié)構(gòu)的過渡寬度207符合的輻射(亦即光線R7)。此外，具有一寬度D，并且從具有一折射系數(shù)N的材料被形成的結(jié)構(gòu)220，會選擇性地陷住(trap)并吸收具有一波長λMIN正比于λD＝N×D的輻射。應(yīng)當(dāng)注意，關(guān)于具有波長λMIN的輻射被陷在結(jié)構(gòu)220中的現(xiàn)象，與共振(resonance)現(xiàn)象以及該輻射在結(jié)構(gòu)中內(nèi)部全反射(internal reflection)有關(guān)。
為了測量圖案化罩幕210所照射的結(jié)構(gòu)(例如結(jié)構(gòu)220)的寬度，程序400使用在位測量工具以執(zhí)行一光譜測量技術(shù)(亦即輻射強度對一波長的測量)，在移除工藝的一實施例中，在位測量工具定義關(guān)于一預(yù)選擇的參考波長的從基底200反射的輻射的光譜的一最小值的光譜位置λMIN。
選擇性地陷住入射輻射的一部分(光線R7)的結(jié)果是，從具有結(jié)構(gòu)220的區(qū)域反射的輻射(光線R3、R4與R9)，在波長λMIN具有一低光譜強度(亦即被反射的輻射的光譜的一最小值)。在移除工藝進行中，結(jié)構(gòu)220的寬度D減少，并且較短的波長被陷在結(jié)構(gòu)220中，以及被吸收。因此，在移除工藝中，反射的輻射的光譜的最小值的光譜位置(亦即波長λMIN)會往更短波長的方向改變。
在一實施例中，當(dāng)移除工藝進行時，在位測量工具周期性地實時測量圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)220的一過渡(intermediate)高度(亦即高度215)(例如，每100毫秒執(zhí)行一次測量)。移除工藝與測量會持續(xù)到過渡寬度207等于或小于預(yù)設(shè)的寬度216時才會終止。為了增加測量高度215與寬度207的準(zhǔn)確度，可以通過使用一些測試基底200重復(fù)該些測量，并且被統(tǒng)計地處理(例如平均)。
在一實施例中，在移除工藝中，在位測量工具實時測量反射的輻射的光譜的最小值λMIN的光譜位置，以及結(jié)構(gòu)220的過渡寬度207。移除工藝與在位測量會持續(xù)到過渡寬度207等于或小于預(yù)設(shè)的目標(biāo)寬度216時才會終止。為了增加測量寬度207的準(zhǔn)確度，可以通過使用一些測試基底200重復(fù)該些測量，并且被統(tǒng)計地處理(例如平均)。
在步驟404中，反射的輻射的光譜的最小值λMIN的光譜位置與結(jié)構(gòu)220的過渡寬度207之間的相關(guān)性，可以使用在步驟402中執(zhí)行的測量結(jié)果來定義。此相關(guān)性可用于實時計算起始寬度206，以及使用在移除工藝中執(zhí)行的最小值λMIN的光譜位置的在位測量結(jié)果來偵測結(jié)構(gòu)220的目標(biāo)寬度216。
在步驟406中，一組基底中生成的基底的圖案化罩幕210，可以使用包括用以實時測量反射的輻射的光譜的最小值λMIN的光譜位置的在位測量工具的蝕刻反應(yīng)器被移除。在一實施例中，步驟406使用的分立等離子源DPS II模塊，包括了參考上述步驟402所述的在位測量工具。在位測量工具被調(diào)整，以照射在具有被移除的圖案化罩幕210(例如光阻罩幕)的結(jié)構(gòu)220的區(qū)域的生成的基底上。在移除工藝中，在位測量工具實時測量最小值λMIN的光譜位置，并且傳輸該些測量結(jié)果到蝕刻反應(yīng)器的一處理器(或控制器)。
在步驟408中，若結(jié)構(gòu)220的高度(亦即過渡高度215)已經(jīng)被移除到在上述步驟112中被計算的目標(biāo)高度224，則程序100會終止。若有關(guān)步驟408的詢問的回答為否，程序400則接著進行步驟406以繼續(xù)移除工藝，以及實時在位測量結(jié)構(gòu)220的過渡寬度207。若有關(guān)步驟408的詢問的回答為是，則程序100之后會接著進行一選擇性(optional)步驟118。
在步驟118中，層202可以使用移除后剩下的圖案化罩幕210作為一蝕刻罩幕被在位蝕刻。在步驟120中，程序400會詢問是否該組基底中所有基底都已經(jīng)被處理過。若步驟120的詢問的答案為否，在程序400中會接著進行步驟406。若步驟120的詢問的答案為是，在程序400中會接著進行步驟122。程序400終止于步驟122。
圖6A-6B為一系列的圖形，繪示在移除工藝中的基底200反射的輻射的光譜強度的改變，依據(jù)本發(fā)明的一實施例。第一個圖形510繪示入射輻射的強度(y軸502)相對于一波長(x軸504)的關(guān)系。第二個圖形520繪示在移除工藝中，具有結(jié)構(gòu)220之基底200上的一區(qū)域反射的輻射的強度(y軸522)對波長(x軸514)的改變。請參照圖6B，在時間T1時，在開始移除工藝之前，反射的輻射的光譜強度包括，一最小值518具有對應(yīng)于結(jié)構(gòu)220的起始寬度206的一光譜位置(亦即波長λMIN)511。當(dāng)移除工藝繼續(xù)(如圖6B中虛線部分所示)，在時間T2時，結(jié)構(gòu)220的寬度減少到過渡寬度207，并且最小值518的光譜位置改變到小于波長511的波長513。在時間T3時，結(jié)構(gòu)220被移除到目標(biāo)寬度516，因此最小值518的光譜位置減少到波長515。
圖7為依據(jù)本發(fā)明的一實施例，繪示在步驟402中，在測試基底200上執(zhí)行的測量結(jié)果的一圖形600。此外，圖形600繪示圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)的一寬度(y軸602)，與從具有此結(jié)構(gòu)的基底200上的區(qū)域反射的輻射的光譜的最小值的光譜位置(亦即波長λMIN)(x軸604)的關(guān)系。在圖形600中，測量608與606是有關(guān)于波長511與結(jié)構(gòu)220的起始寬度206，并且測量612與610各別是有關(guān)于波長515與結(jié)構(gòu)220的目標(biāo)寬度(波長511與515在參考上述圖5B中被敘述)。使用圖形600(被簡化繪示為一線性圖形)，在步驟408中，目標(biāo)高度216可以如圖所示使用箭號616被計算。
圖8A與圖8B繪示一蝕刻工藝的實施例中，用于監(jiān)測在一材料層中被蝕刻的特征的一程序650的一流程圖。程序650包括一系列可用以測試與生產(chǎn)基底的工藝步驟。
圖9A與圖9B為使用本發(fā)明方法所繪示之，具有在一材料層中被蝕刻的特征的一基底的剖面示意圖。圖9A與圖9B中的圖標(biāo)并不是以實際大小等比例繪制，而是被簡化了來用于舉例說明。若想更加了解本發(fā)明，請同時參考圖8A與圖8B以及圖9A與圖9B。
程序650從步驟651開始，接著執(zhí)行步驟652。在步驟652中，例如于圖9A的基底200(例如硅晶圓)上形成一層202與一圖案化罩幕210。為了方便起見，此處相關(guān)的示意圖、剖面圖以及各別的參考數(shù)字是有關(guān)于一測試或生成的基底200。
層202可以包括一單一材料膜，例如，介電膜、金屬膜，或其它任何用于集成電路的膜，或是未圖案化(如圖所示)或是已圖案化的一多層膜堆(multi-layered film stack)。在接下來的蝕刻工藝中，層202可以使用圖案化罩幕210作為一蝕刻罩幕被蝕刻。層202可以通過使用任何公知的薄膜沉積技術(shù)，例如原子層沉積(ALD)、物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)，以及等離子輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)等，加上，例如CENTURATM、ENDURATM中各別的工藝反應(yīng)器，或是其它應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的工藝系統(tǒng)來形成。
圖案化罩幕210包括，例如一光阻罩幕、一非晶碳(amorphouscarbon，α-carbon)罩幕、一硬罩幕(hard mask)，或是應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的一先進圖案化膜(advanced patterning film，APFTM)等。在一實施例中，圖案化罩幕210包括一光阻罩幕。請參照圖9A，圖案化罩幕210具有開口(opening)，其中一寬度206之一結(jié)構(gòu)250被定義。
光阻罩幕210可以使用，例如一微影工藝來制造，其中被形成的裝置的一特征的圖案以光學(xué)方式被轉(zhuǎn)換到一光阻層上。隨后光阻被顯影，然后光阻未曝光的部分被移除，而剩下的光阻則形成圖案化罩幕210。當(dāng)圖案化罩幕210為一光阻罩幕時，層202可以選擇性地更包括，例如一光學(xué)抗反射涂布(ARC)。隨著圖案化罩幕的結(jié)構(gòu)的尺寸日益縮小，圖案轉(zhuǎn)換工藝中的不準(zhǔn)確度(inaccuracy)會受限于微影工藝固有(inherent)的光學(xué)限制，例如光的反射而有增加的趨勢。通過控制用于暴露光阻的光的反射，光學(xué)抗反射涂布(ARC)可以增加微影工藝的分辨率。在一實施例中，微影工藝形成的結(jié)構(gòu)220，具有的最小寬度206大約在80nm到120nm之間。形成圖案化罩幕210的工藝被敘述于，例如美國專利申請?zhí)?0/218,244的申請案(申請于2002年8月12日)，在此一并列入?yún)⒖肌?br> 在步驟654中，基底200被檢測(inspect)，并且圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)的圖案尺寸被測量。在一實施例中，測得的尺寸包括，例如關(guān)鍵尺寸(CD)，亦即圖案化罩幕210的結(jié)構(gòu)250的寬度206，以及被蝕刻的層202的一厚度。通常一測試基底組(batch)中的每一測試基底200的寬度206會被測量。此測量可以使用例如蝕刻反應(yīng)器相關(guān)的一離位量測工具來執(zhí)行。在一實施例中，此光學(xué)測量工具包括，例如應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的CENTURATM工藝系統(tǒng)的TRANSFORMATM量測模塊。TRANSFORMATM量測模塊可以使用一或多種非破壞性(non-destructive)光學(xué)測量技術(shù)，例如光譜分析、干涉測量法、散射測量法、反射測量法，以及橢圓率測量法等。測得的參數(shù)包括，例如基底上所制造的結(jié)構(gòu)的圖案尺寸與分布(profile)，以及已圖案化或毯覆式(blanket)介電與導(dǎo)電膜的一厚度。用于結(jié)構(gòu)220的關(guān)鍵尺寸(CD)的測量，公知上會測量該基底200上多數(shù)個區(qū)域，例如統(tǒng)計學(xué)上有效的多數(shù)個區(qū)域(例如5個到9個，或是更多個區(qū)域)，然后加以平均。
在步驟656中，材料層被蝕刻到一預(yù)設(shè)的深度。如圖9B所示，步驟656中，材料層202被蝕刻到一預(yù)設(shè)的深度275。通常蝕刻工藝包括，例如具有高垂直蝕刻率，以及對于材料層202(例如氧化硅)的材料比上罩幕210的材料有高選擇比(selectivity)的一非等向性(anisotropic)蝕刻工藝(例如，非等向性等離子蝕刻工藝)。
步驟656可以使用一蝕刻反應(yīng)器被執(zhí)行，例如，CENTURATM系統(tǒng)中的分立等離子源DPS II模塊。分立等離子源DPS II模塊(以下將會參考圖10被敘述)使用一感應(yīng)源(inductive source)(亦即天線)來產(chǎn)生一高密度等離子。
在一實施例中，包括二氧化硅的材料層202可以通過以下方式被蝕刻。使用分立等離子源DPS II模塊，以流率(flow rate)為2sccm到200sccm之間的四氟化碳(carbon tetrafluoride，CF4)、流率為10sccm到200sccm之間的氬氣(argon，Ar)。施加大約200W到1000W之間的電源到一感應(yīng)耦接天線(inductively connected antenna)，并施加0W到300W之間的一陰極偏壓電源(cathode bias power)。將晶圓底座(waferpedestal)的溫度保持于0℃到80℃之間，并將工藝腔體的壓力維持于2mTorr到30mTorr之間。在一工藝的實施例中，四氟化碳(CF4)的流率為60sccm，而氬氣(Ar)的流率為60sccm。并且施加600W的電源到一感應(yīng)耦接天線，陰極偏壓電源為100W。并保持晶圓底座的溫度為50℃，壓力為4mTorr。
在一實施例中，蝕刻反應(yīng)器，更包括一在位(in-situ)量測工具，用以實時測量關(guān)于被蝕刻的材料層一蝕刻深度(depth)(例如蝕刻深度275)之一計量(metric)。在蝕刻工藝中，在位量測工具使用一寬頻輻射源(broadband radiation source)來產(chǎn)生波長范圍在可見光(visible)與深紫外光之間(大約在200nm到800nm之間)的輻射(亦即發(fā)射輻射)來照射基底200。通常，此輻射實質(zhì)上垂直于基底200，并且照射的區(qū)域的圖案尺寸(topographic dimension)一般大約小于1mm。此外，在位測量工具照射基底200上與具有關(guān)鍵尺寸，例如寬度206的結(jié)構(gòu)(例如結(jié)構(gòu)250)的一區(qū)域。通過EyeDTM的膜厚度測量與控制(或終點)的詳細說明，例如已經(jīng)揭露于美國專利號6,413,867的專利中(其標(biāo)題為“使用光譜干涉測量法的膜厚度控制”，公開于2002年7月2日)，以及美國專利申請?zhí)?0/286,402的申請案(其標(biāo)題為”基底蝕刻工藝的干涉終點決定”申請于2002年11月1日)。
如上述參考資料中所述，蝕刻深度與蝕刻工藝終點可以通過計算反射的光線從晶圓(或基底)表面的建設(shè)性(constructive)或破壞性干涉條紋(強度為最大或最小)被決定。一范例干涉條紋趨勢(trend)信號圖形繪示于圖9C中。波峰301到波峰302之間的周期t1(或底部到底部)，會等于波峰302到波峰303之間的周期t2。在周期t1(或t2)中被蝕刻的材料厚度等于λ/2(λ為被監(jiān)測的波長)。相同的周期表示一穩(wěn)定的(steady)蝕刻率與固定的(constant)波峰301、302與303的波峰強度I1代表固定的信號強度。繪示于圖9C中介于時間T3到T4之間的信號，可以使用一離散傅利葉變換(discrete fourier transformation，DFT)將強度對時間的圖形轉(zhuǎn)換成一強度對頻率的圖形被處理。如圖9D所示，若強度對時間的為正弦曲線的圖形，所轉(zhuǎn)換成的強度對頻率的圖形是為一垂直線C1在頻率f1。若圖9C的強度圖不為正弦曲線，所轉(zhuǎn)換成的圖形會像圖9D中的曲線C2一樣，具有一波峰在頻率f1。f1為時間t1的倒數(shù)(1/t1)，其為監(jiān)測波長的一半(λ/2)的蝕刻時間。因為強度對時間曲線對時間是較寬廣的，因此不容易準(zhǔn)確的決定波峰301與302的位置以決定時間T3與T4。若沒有精確決定T3與T4，t1(蝕刻時間)值不能被精確計算。相反的，離散傅利葉變換(DFT)強度對時間的曲線是較窄的，而可用以產(chǎn)生該圖形較精確的波峰308，以精確的決定f1，其為t1的倒數(shù)(1/t1)。因為周期t1等于周期t2，時間T3到時間T5(在時間T4之下)所選擇的一延續(xù)時間(duration time)，將只會產(chǎn)生一波峰頻率f1。
然而，在許多情形中，干涉(interference)趨勢信號圖形并不像圖9C一樣理想。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，一干涉條紋強度對時間的非理想的圖形被繪示于圖9E中。介于波峰304到波峰305之間的周期t7，大于介于波峰305到波峰306之間的周期t8。周期的減少代表蝕刻率的增加，可能是由于蝕刻負載效應(yīng)(etch loading effect)所引起。波峰304、305、306與307的波峰強度I3、I4、I5與I6，也會隨著蝕刻時間而減少，其代表反射的信號亦隨著時間減少。蝕刻率隨著時間的增加，伴隨著信號的變小，可以在接觸點(contact)、孔(via)與溝渠(trench)蝕刻中被觀察到。圖9F中繪示了，圖9E的圖形介于時間T10與T11之間的部分，經(jīng)由離散傅利葉變換(DFT)的結(jié)果。因為介于周期T10與T11之間的周期t6，小于全部的(full)強度周期(峰對峰(peak to peak))，離散傅利葉變換(DFT)的結(jié)果并不會導(dǎo)致如圖9D所示的一頻率最大值。若對時間T10與T12之間的信號執(zhí)行離散傅利葉變換(DFT)，得到的強度對頻率圖形會具有一最大值f2(1/t7)，而可以對周期t7提供一精確的測量。然而，若對時間T10與T12之間的信號執(zhí)行離散傅利葉變換(DFT)，得到的強度對頻率圖形不會只具有單一最大值，而會得到如圖9H所示的由兩個波峰所加成之一曲線的一組合結(jié)果。因此，如何選擇適當(dāng)?shù)臅r間窗來執(zhí)行離散傅利葉變換是相當(dāng)重要的。對于圖9E中所示的強度曲線，使用一適當(dāng)?shù)臅r間窗寬度來執(zhí)行離散傅利葉變換以精確地決定蝕刻時間是相當(dāng)重要的。對于具有逐漸增加的蝕刻率的工藝，用于離散傅利葉變換的時間窗需要隨著時間縮短。同樣地，對于具有逐漸減少的蝕刻率的工藝，用于離散傅利葉變換的時間窗需要隨著時間增加。
在一實施例中，在蝕刻工藝中，在位測量工具周期性地實時測量在材料層202中被蝕刻的結(jié)構(gòu)250的一過渡(intermediate)蝕刻深度(亦即蝕刻深度265)(例如，每100毫秒執(zhí)行一次測量)。蝕刻工藝與測量會持續(xù)到過渡深度等于預(yù)設(shè)的深度275時才會終止。
在步驟658中，用于該蝕刻工藝的垂直蝕刻率被定義。此蝕刻率通過在步驟656中所執(zhí)行的測量結(jié)果來定義。蝕刻深度與蝕刻率可以通過追綜(track)在一時間序列(time serie)中一特定波長(λ)下的反射條紋(reflectance fringe)被測量。例如，當(dāng)反射圖案(reflectance pattern)符合一波周期(wave cycle)時，該蝕刻深度等于波長的一半(λ/2)。因此，通過將蝕刻深度與延續(xù)時間相除，可以得到蝕刻率。
在步驟660中，提供各別具有圖案化罩幕210(例如光阻罩幕)的一組生成的基底。在蝕刻工藝之前，每一生成的基底的寬度206與層202厚度會被測量。在一實施例中，可以使用相同的測量工具(例如TRANSFORMATM量測模塊)，以及依照上述步驟654中有關(guān)測試基底的相同的方法來執(zhí)行該些測量。
在步驟662中，每一生成的基底的結(jié)構(gòu)250的目標(biāo)蝕刻率可以通過使用上述(在步驟108中)定義的，介于被蝕刻的結(jié)構(gòu)的起始寬度206(在步驟660中被測量)、蝕刻工藝的垂直蝕刻率，以及被蝕刻結(jié)構(gòu)的預(yù)設(shè)的目標(biāo)蝕刻深度265之間的相關(guān)性被計算。
在步驟664中，生成的基底的圖案化罩幕210，可以使用具有用以實時測量罩幕210的結(jié)構(gòu)的高度的在位測量工具的一蝕刻反應(yīng)器被移除。在蝕刻工藝中，在位測量工具實時測量被蝕刻的圖案化罩幕210(例如光阻罩幕)的結(jié)構(gòu)250的過渡高度(亦即高度275)，并且傳輸測量結(jié)果到蝕刻反應(yīng)器的一處理器(或控制器)。在一實施例中，蝕刻工藝可通過使用包括上述步驟656中所描述的在位測量工具的分立等離子源DPS II模塊來實施。
在步驟664中，結(jié)構(gòu)250，通過使用包括在位測量工具用以實時測量結(jié)構(gòu)250的蝕刻縱深分布的一蝕刻反應(yīng)器，被形成于生成的基底的材料層202中。在蝕刻工藝中，在位測量工具實時測量被蝕刻的結(jié)構(gòu)250的過渡高度(亦即高度275)，并且傳輸測量結(jié)果到蝕刻反應(yīng)器的一處理器(或控制器)。在一實施例中，在一實施例中，蝕刻工藝可通過使用包括上述步驟656中所描述的在位測量工具的分立等離子源DPS II模塊來實施。
在步驟666中，程序650會詢問是否結(jié)構(gòu)250的蝕刻深度(例如過渡深度265)已經(jīng)被蝕刻到上述步驟662中所計算的目標(biāo)深度275。若步驟666的詢問的答案為否，程序650會接著進行步驟664，以繼續(xù)蝕刻工藝與實時在位測量結(jié)構(gòu)250的過渡高度275。若步驟666的詢問的答案為是，程序650終止于步驟668。
在步驟668中，程序650會詢問是否該組基底中所有生成的基底都已經(jīng)被處理過。若步驟668的詢問的答案為否，在程序650中會接著進行步驟660。若步驟668的詢問的答案為是，在程序650中會接著進行步驟670。程序650終止于步驟670。
圖10為依據(jù)本發(fā)明的一實施例，繪示用以實施本發(fā)明的一分立等離子源DPS II蝕刻反應(yīng)器1000的一示意圖。分立等離子源DPS II反應(yīng)器1000包括，例如應(yīng)用材料公司(Applied Material of Santa Clara，California)的一與半導(dǎo)體晶圓工藝系統(tǒng)整合的CENTURATM的一工藝模塊。在本實施例中所繪示的反應(yīng)器1000只是作為一實施例，并不能用以限制本發(fā)明的范圍。
反應(yīng)器1000通常包括，例如一工藝腔體1010，其中具有在一導(dǎo)電體(conductive body)(例如器壁(wall))1030中的一基底底座1016，以及一控制器1040。
腔體1010包括，例如一實質(zhì)上平坦的介電蓋板(ceiling)1020。在本發(fā)明其它實施例中，腔體1010可以具有其它形式的蓋板。例如，一圓頂狀(dome-shaped)蓋板。在蓋板1020上配置有一天線1012，包括一或多個感應(yīng)線圈(inductive coil)組件(圖中繪示了兩個同軸(co-axial)組件1012a與1012b)可以被選擇性地控制。天線1012通過一第一匹配網(wǎng)絡(luò)1019，連接到一等離子電源1018。傳統(tǒng)上，等離子電源1018可以產(chǎn)生最大3000W、具有一可調(diào)(tunable)頻率范圍為50kHz到13.56MHz的電源。
基底底座(陰極)1016通過一第二匹配(matching)網(wǎng)絡(luò)1024，被連接到一偏壓電源1022。偏壓電源1022通常包括，例如可以產(chǎn)生頻率約為13.56MHz、最大功率約為500W的連續(xù)或脈沖電源。在其它實施例中。電源1022包括，例如一直流(DC)或脈沖直流(pulsed DC)電源。
控制器1040包括，例如一中央處理器(CPU)1044、一存儲器1042，以及中央處理器1044的支持電路1046?？刂破?040可用于，例如簡化工藝腔體1010的蝕刻工藝的成分的控制，以下將會有更詳細的說明。
蝕刻氣體(etchant gas)與一鈍化氣體(passivation gas)從一氣體面板1038被提供到工藝腔體1010。傳統(tǒng)上，蝕刻氣體通過一或多個位于基底底座1016上的入口(inlet)1026(圖上繪示了兩個入口)被提供。鈍化氣體從氣體面板1038通過多個入口1028(例如開口、注入器(injector)等)被提供。入口1028(圖上繪示了兩個入口)通常實質(zhì)上等距地環(huán)繞(equidistantly around)于大約與被蝕刻的半導(dǎo)體晶圓1014共平面(coplanar)的基底底座1016旁。入口1028的位置與實施將選擇，以便在晶圓1014的一周邊區(qū)域(例如接近邊緣的環(huán)狀(annular))提供鈍化氣體的濃度的高度控制。
蝕刻氣體與鈍化氣體，各別使用不同的氣體導(dǎo)管(conduit)(導(dǎo)管1037與1039)被傳輸?shù)焦に嚽惑w1010中，并且在二者未被分散在腔體的反應(yīng)體積(reaction volume)1053中之前不會被混合。在所繪示的實施例中，蝕刻氣體通過使用一環(huán)狀氣體通道(channel)1027，被提供到入口1026。類似地，鈍化氣體通過使用一環(huán)狀氣體通道1029被提供到入口1028。氣體通道1027與1029可以被形成于器壁1030中，或是被連接到器壁1030氣體環(huán)(ring)(如圖10所示)。在工藝腔體1010中，蝕刻氣體與鈍化氣體形成一氣狀(gaseous)混合物1050。在蝕刻工藝中，氣狀混合物1050通過從等離子源1018到天線1012施加電源，被游離成一等離子1055。
腔體1010中的氣體壓力，可通過使用一節(jié)流閥(throttle valve)1063與一真空泵浦1036被控制。器壁1030的溫度可以通過使用穿過器壁1030的含液態(tài)(liquid-containing)導(dǎo)管(未繪示)來控制。傳統(tǒng)上，腔體器壁1030包括，例如一金屬(例如鋁(aluminum，Al)、不銹鋼等)，并且被連接到一電性接地1034。
在運作中，晶圓1014的溫度可通過穩(wěn)定基底底座1016的一溫度來控制。在一實施例中，一后側(cè)氣體(例如氦氣(helium，He))從一氣體源極，通過一氣體導(dǎo)管1049，被提供到形成于晶圓1014下的底座表面中的通道。后側(cè)氣體被用以實施底座1016與晶圓1014之間的熱轉(zhuǎn)換(heat transformation)。在工藝中，底座1016可以通過一內(nèi)建電阻加熱器(embedded resistive heater)1032被加熱到一穩(wěn)定態(tài)(steady-state)溫度，然后氦氣可用以均勻加熱晶圓1014。通過此熱控制，晶圓1014可以被保持在介于大約0℃到350℃之間的一溫度。
在一實施例中，基底底座1016包括，例如一靜電吸盤(electrostaticchuck)、一邊環(huán)(edge ring)1015、電阻加熱器1032、一散熱片(heatsink)1066，以及一固定組件1006。靜電吸盤1060包括，例如至少一限制電極(clamping electrode)1080，并且通過一吸盤電源供應(yīng)器1076來控制。電阻加熱器1032通常包括，例如至少一加熱組件1032，并且通過一加熱電源供應(yīng)器1078被調(diào)整。在另一實施例中，基底底座1016包括，例如一底部縮限環(huán)(susceptor damp ring)、一機械吸盤等基底保持機制(retention mechanism)。
在運作中，升降機械(lift mechanism)1062被用以舉起晶圓1014離開基底底座1016，或是降低基底到基底底座上。通常，升降機械1062包括，例如多數(shù)個升降柱(lift pin)1072(圖中繪示了一個升降端)穿過各自的導(dǎo)孔(guide hole)1088。工藝腔體1010也包括，例如傳統(tǒng)的系統(tǒng)，用于工藝控制、內(nèi)部診斷(diagnostic)，以及終點偵測等。此系統(tǒng)被集合繪示成一支持系統(tǒng)1007。
熟悉此技藝者應(yīng)當(dāng)知道，其它蝕刻腔體的設(shè)計包括，例如具有遠程(remote)等離子源的腔體，以及電子回旋共振(electron cyclotronresonance，ECR)等離子腔體等，也可以被用以實施本發(fā)明。
為了更方便地控制工藝腔體1010，控制器1040可以為一任何形式的一般用途的計算機處理器，例如可以被用于工業(yè)設(shè)定，用以控制各個腔體與子處理器。中央處理器(CPU)1044的存儲器或計算機可讀取媒體1042可以被一或多個可讀取存儲器，例如隨機存取存儲器(random access memory，RAM)、只讀存儲器(read only memory，ROM)、軟盤(floppy disk)、硬盤(hard disk)，或是任何其它形式的當(dāng)處(local)或遠程數(shù)字儲存裝置。支持電路1046被連接到中央處理器1044，用以以一傳統(tǒng)的方法支持處理器。該些電路包括快取(cache)、電源供應(yīng)器、時脈(clock)電路、輸入/輸出電路與子系統(tǒng)等。本發(fā)明方法，通?？梢砸砸卉浖绦?routine)儲存于存儲器1042中?；蛘呤牵塑浖绦蛞部梢酝ㄟ^位于中央處理器1044控制的硬件外的一第二中央處理器(未繪示)被儲存與/或執(zhí)行。
在一實施例中，與一離位量測工具整合的一蝕刻系統(tǒng)，而可用以測量關(guān)鍵尺寸(CD)與膜厚度，可以參考應(yīng)用材料(Applied Material)公司的TRANSFORMATM系統(tǒng)800(請參考圖11)。有關(guān)應(yīng)用材料(AppliedMaterial)公司的TRANSFORMATM系統(tǒng)的詳細描述，可參考美國專利申請?zhí)?0/428,145的申請案(其標(biāo)題為“在半導(dǎo)體裝置工藝中用以控制蝕刻工藝的方法與設(shè)備”，申請于2003年5月1日)。該系統(tǒng)包括，一腔體或主體(mainframe)801，例如CENTURATM工藝系統(tǒng)，用以結(jié)合多數(shù)個工藝腔體802，例如，傳統(tǒng)的蝕刻反應(yīng)器，例如分立等離子源DPSIITM模塊、硅蝕刻腔體，以及一或多個轉(zhuǎn)移腔體803(也叫做承載“l(fā)oadlocks”)。在本發(fā)明的一實施例中，4個蝕刻工藝腔體802被固定到主體801。在一實施例中，3個蝕刻工藝腔體802被用于蝕刻，而一個則選擇性地被用于蝕刻后清洗(亦即在蝕刻后，從晶圓上移除光阻聚合物與其它殘余物)。一機器手臂(robot)804，在主體801中用以在工藝腔體802與轉(zhuǎn)移腔體803之間傳輸晶圓。轉(zhuǎn)移腔體803被連接到一工廠接口805，亦稱做一迷你環(huán)境潔凈室(mini environment)，其中維持了一個被控制的環(huán)境。一量測(metrology)(或測量(measurement))工具806，可以被整合在承載區(qū)(load lock area)805中，并具有高速資料收集與分析能力，因此進入系統(tǒng)800的每一晶圓可以在蝕刻處理之前或之后被測量厚度。量測工具806也可以被安裝在工藝系統(tǒng)800中不同的位置。一或多個工藝腔體802也可以是沉積腔體，因為本發(fā)明也可以實施于沉積工藝中。
本發(fā)明以可使用其它蝕刻工藝來實施，其中熟悉此技藝者可以利用此處所揭露的內(nèi)容，在沒有偏離本發(fā)明的范圍下，調(diào)整參數(shù)以獲得可接受的特征。
本發(fā)明以可使用其它半導(dǎo)體晶圓來實施，其中熟悉此技藝者可以利用此處所揭露的內(nèi)容，在沒有偏離本發(fā)明的范圍下，調(diào)整參數(shù)以獲得可接受的特征。
雖然前述的實施例，部分是有關(guān)于在移除圖案化罩幕中的終點偵測，但是本發(fā)明亦可用于該集成電路中的其它裝置與結(jié)構(gòu)的制造。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測一蝕刻工藝的方法，其特征是，該方法包括(a)對一基底執(zhí)行一預(yù)蝕刻測量，以產(chǎn)生一預(yù)蝕刻量測信息；(b)將該基底與該預(yù)蝕刻量測信息提供給一蝕刻反應(yīng)器；(c)在該蝕刻反應(yīng)器中使用一蝕刻工藝來蝕刻該基底，其中以該預(yù)蝕刻量測信息結(jié)合一蝕刻工藝監(jiān)測，來監(jiān)測一蝕刻工藝終點；以及(d)當(dāng)該蝕刻工藝監(jiān)測，確定該蝕刻工藝符合該蝕刻工藝終點時，終止該蝕刻工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，更包括加上一偏離濾除器，以移除該預(yù)蝕刻量測信息中的偏離值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟(d)中的該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括符合該蝕刻工藝的一預(yù)定蝕刻深度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟(d)中的該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括符合在該蝕刻工藝中欲所成的一結(jié)構(gòu)的一預(yù)定圖案尺寸。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該預(yù)蝕刻量測信息，包括至少一材料層厚度測量以及一關(guān)鍵尺寸測量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該預(yù)蝕刻量測，包括光學(xué)量測。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是，該光學(xué)量測，包括干涉測量法、散射測量法、反射測量法與橢圓率測量法至少其中之一。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，是通過光學(xué)量測所獲得。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，該光學(xué)量測，包括干涉測量法、散射測量法與反射測量法至少其中之一。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括使用一垂直蝕刻率與一水平蝕刻率之間的一相關(guān)性。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括將一輻射入射到該基底上；收集從該基底反射的該輻射的一部份；以及使用一干涉測量技術(shù)，來測量一層的一厚度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征是，該輻射實質(zhì)上垂直于該基底。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征是，入射到該基底的該輻射的一光譜的一波長范圍為200nm到800nm。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征是，該輻射的一強度被調(diào)變在一頻率為10Hz。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測更包括將一輻射入射到該基底上；收集從該基底反射的該輻射的一部份；以及測量從該基底反射的該輻射的各波長的一強度的一光譜。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括使用該光譜的一最小值的一光譜位置，以及形成于該基底上的一結(jié)構(gòu)的一寬度之間的一相關(guān)性。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，該預(yù)蝕刻測量，是通過連接到一工藝系統(tǒng)的一量測模塊其中之一所提供，其中該工藝系統(tǒng)包括該蝕刻反應(yīng)器以及從該工藝系統(tǒng)移除的一量測模塊。
18.一種用于監(jiān)測一罩幕移除工藝的一終點的方法，其特征是，包括(a)對具有一罩幕一基底執(zhí)行一預(yù)蝕刻測量，以產(chǎn)生該罩幕的一預(yù)蝕刻量測信息；(b)將該基底與該預(yù)蝕刻量測信息提供給一蝕刻反應(yīng)器；(c)使用一蝕刻工藝來移除該罩幕，其中以該預(yù)蝕刻量測信息結(jié)合一蝕刻工藝監(jiān)測，來監(jiān)測一移除工藝；以及(d)當(dāng)該蝕刻工藝監(jiān)測，確定該罩幕被移除到一預(yù)定尺寸時，終止該移除工藝。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，更包括加上一偏離濾除器，以移除該預(yù)蝕刻量測信息中的偏離值。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該罩幕包括一光阻圖案化罩幕。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該罩幕是通過使用一等離子工藝來移除。
22.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該預(yù)蝕刻量測信息，包括該罩幕的關(guān)鍵尺寸測量。
23.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該預(yù)蝕刻量測，包括光學(xué)量測。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征是，該光學(xué)量測，包括干涉測量法、散射測量法、反射測量法與橢圓率測量法至少其中之一。
25.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，是通過光學(xué)量測所獲得。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征是，該光學(xué)量測，包括干涉測量法、散射測量法與反射測量法至少其中之一。
27.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括使用一垂直蝕刻率與一水平蝕刻率之間的一相關(guān)性。
28.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括將一輻射入射到該基底上；收集從該基底反射的該輻射的一部份；以及使用一干涉測量技術(shù)，來測量一層的一厚度。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征是，該輻射實質(zhì)上垂直于該基底。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征是，該輻射入射到該基底的該輻射的一光譜的一波長范圍為200nm到800nm。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征是，該輻射的一強度被調(diào)變在一頻率為10Hz。
32.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測更包括將一輻射入射到該基底上；收集從該基底反射的該輻射的一部份；以及測量從該基底反射的該輻射的各波長的一強度的一光譜。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征是，該蝕刻工藝監(jiān)測，更包括使用該光譜的一最小值的一光譜位置，以及形成于該基底上的一結(jié)構(gòu)的一寬度之間的一相關(guān)性。
34.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征是，該預(yù)蝕刻測量，是通過連接到一工藝系統(tǒng)的一量測模塊所提供，其中該工藝系統(tǒng)包括該蝕刻反應(yīng)器以及從該工藝系統(tǒng)移除的一量測模塊。
35.一種用于監(jiān)測一蝕刻工藝的系統(tǒng)，其特征是，包括至少一反應(yīng)器，用以執(zhí)行一蝕刻工藝；至少一量測模塊，用以提供一預(yù)蝕刻量測信息到該至少一蝕刻反應(yīng)器；以及至少一基底機器手臂；其中，該至少一反應(yīng)器，包括一蝕刻工藝測量工具，用以監(jiān)測該蝕刻反應(yīng)器的一蝕刻工藝終點。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征是，該至少一蝕刻反應(yīng)器，包括一等離子反應(yīng)器。
37.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征是，該至少一量測模塊，使用一非破壞性光學(xué)測量技術(shù)。
38.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征是，該蝕刻工藝測量工具使用一干涉測量技術(shù)。
39.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征是，該蝕刻工藝測量工具，更包括一輻射源，用以照射該基底上的一區(qū)域；以及一干涉儀。
40.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征是，該輻射源提供的一輻射，實質(zhì)上垂直于該基底。
41.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征是，該輻射源提供的一輻射的一波長范圍在200nm到800nm之間。
42.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其特征是，該輻射源調(diào)變該輻射的一強度在一頻率為10Hz。
43.一種在位量測工具，其特征是，包括至少一等離子反應(yīng)器用以執(zhí)行一晶圓工藝；至少一測量模塊，連接到該至少等離子反應(yīng)器，用以測量一基底上的一層的至少一厚度以及一關(guān)鍵尺寸；以及至少一等離子狀態(tài)監(jiān)測模塊，連接到該至少一等離子反應(yīng)器，用以監(jiān)測該至少一等離子反應(yīng)器中的一等離子狀態(tài)。
44.如權(quán)利要求43所述的工具，其特征是，該厚度測量模塊使用一干涉測量技術(shù)。
45.如權(quán)利要求43所述的工具，其特征是，該關(guān)鍵尺寸測量模塊使用一非破壞性光學(xué)測量技術(shù)。
46.如權(quán)利要求43所述的工具，其特征是，該等離子狀態(tài)監(jiān)測模塊使用一光學(xué)電磁發(fā)射測量技術(shù)。
47.如權(quán)利要求43所述的工具，其特征是，該等離子反應(yīng)器包括一等離子蝕刻反應(yīng)器。
48.一種處理由一半導(dǎo)體晶圓工藝系統(tǒng)的一在位量測工具所收集的資料的方法，其特征是，包括檢查通過該在位量測工具所收集的表示信號強度對時間的一資料；以及根據(jù)該資料選擇一時間窗，用以對至少一部分的該資料執(zhí)行一離散傅利葉變換。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征是，更包括若表示信號強度對時間的該資料顯示出下降的峰對峰周期，則縮短該時間窗；以及若表示信號強度對時間的該資料顯示出上升的峰對峰周期，則增加該時間窗。
全文摘要
一種用于監(jiān)測一蝕刻工藝的方法與系統(tǒng)。該蝕刻工藝可以使用量測信息，例如關(guān)鍵尺寸或?qū)拥暮穸鹊?，被監(jiān)測。該量測信息是通過在該蝕刻工藝中所實施的關(guān)于該蝕刻工藝的離位與在位監(jiān)測，例如光譜分析、干涉測量法、散射測量法，與反射測量法等所提供。離位量測信息與在位監(jiān)測可以被用于監(jiān)測，例如蝕刻工藝的一終點、形成于一基底的蝕刻縱深分布的一特征，以及一集成電路工藝的錯誤檢測等。
文檔編號H01L21/311GK1619788SQ200410048148
公開日2005年5月25日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者馬修芬頓·岱維司, 約漢M·亞馬提諾, 連雷 申請人:應(yīng)用材料有限公司