从光谱的时间序列进行特征提取以控制工艺结束点的方法技术

本发明专利技术涉及从光谱时间序列进行特征提取以控制工艺结束点的方法。方法包括访问从在训练操作期间收集的用于蚀刻工艺的光谱时间序列产生的虚拟毯。在制造晶片上运行制造蚀刻工艺，使得执行制造蚀刻工艺时，为制造蚀刻工艺产生由光谱时间序列定义的毯的部分。将制造蚀刻工艺的毯的部分与虚拟毯比较。当比较指示已达到制造晶片的期望指标时，处理制造蚀刻工艺的结束指示。一示例中，毯的部分包括当前捕获的光谱帧和至少一先前捕获的光谱帧。制造蚀刻工艺的毯的部分拟合至虚拟毯以识别在相关中使用的虚拟帧号与相关联的浮动参数来预测该指标的值。在训练期间产生的每个毯和虚拟毯由多项式定义。在训练中产生的毯的系数是虚拟毯的多项式的系数的子集。

【技术实现步骤摘要】
从光谱的时间序列进行特征提取以控制工艺结束点的方法
本专利技术的实施方式涉及用于检查在蚀刻处理操作的处理期间提取的光谱信息的时间序列以便控制蚀刻结束点操作的方法和计算机实现的工艺。这些方法和系统利用训练过程来生成三维强度曲面轮廓，在此被称为毯(carpet)。然后将在训练期间生成的毯转换成虚拟毯，虚拟毯在晶片的实时处理期间被用于预测或识别在当前时间点的有效的蚀刻深度，该蚀刻深度然后用于确定蚀刻结束点是否已经达到。
技术介绍
长期以来，等离子体已被用于处理衬底(例如晶片或平板)以形成电子产品(例如，集成电路或平板显示器)。通常将半导体晶片放置在蚀刻室中，半导体晶片具有掩模层以引导下伏的材料的蚀刻。蚀刻工艺去除未被掩模覆盖的下伏的材料。尽管已经很好地研究了蚀刻工艺，并且精确的配方通常已被定义用于特定结构、材料和/或材料堆，但仍然会发生蚀刻性能的变化。其原因是在实时制造环境中的蚀刻工艺是在不同的蚀刻室中进行的。这些室虽然经常多次进行调整和匹配，但在物理方面或电气方面仍然不是相同的。此外，正在处理的晶片会在晶片与晶片之间或在批次与批次之间存在差异。更进一步地，可以通过将晶片放置到每个室中的方式(例如晶片偏移变化、晶片倾斜、晶片厚度等等)而引入变化。结果，晶片蚀刻工艺通常利用至少一种类型的结束指示(pointing)技术。这样的技术可以根据制造者不同而变化，但是最常用的结束指示可以包括基于时间的结束指示或光学结束指示。基于时间的结束指示依赖于使用对特定蚀刻工艺何时应该结束的预校准估计，例如以便去除预定量的材料。光学结束指示系统设计用于监测等离子体的光谱发射或离开晶片的光谱反射，以试图识别何时光谱发射的变化指示蚀刻材料的变化。例如，如果蚀刻已经去除了所有的一定量的材料，或者当不同的材料开始被去除，那么在该时间点的光谱发射将会改变。不幸的是，目前的技术在准确性方面仍然存在问题，随着特征尺寸的不断缩小，这种技术受到的挑战甚至更大。就目前的光学结束指示而言，使用光学条件的变化依赖于时间上的一个特定点的光谱条件。本专利技术的实施方式就是在这个背景下产生的。
技术实现思路
一些方法和系统用于检查在蚀刻处理操作的处理期间提取的光谱信息的时间序列以便控制蚀刻结束点操作。这些方法和系统利用训练过程来生成三维强度曲面轮廓，其在本文被称为毯。毯是指由多个强度光谱信息的采样帧(frame)构成的模型，使得不仅对当前帧而且对一个或多个先前帧的时间信息进行采样。结果，毯定义了一系列时间(t)样本的模型，并且每个时间样本具有其相关联的强度光谱信息(I(λ)，例如波长)。因此，毯不仅提供在一个特定时间点的光谱信息，而且还提供给定晶片的在其整个过程中的光谱信息变化的历史。在训练阶段，多个晶片被处理(例如蚀刻)，并且对于每个晶片，产生毯。对于每个毯，采样的最后的帧可以与通常来自计量系统的实际测得的蚀刻深度相关联。每个毯都是通过具有系数值的多项式在数学上进行描述性定义的。然后处理用于训练毯的多项式拟合，以利用浮动系数定义虚拟毯，从而描述在训练期间产生的所有毯。使用虚拟毯的多项式系数，在虚拟毯上获得每个晶片的最后的帧的虚拟帧号(framenumber)。这些帧号与测得的蚀刻深度的相关性被进一步优化以获得良好的准确度。在训练结束时，优化的多项式系数被下载作为用于运行时执行(run-timeexecution)的配方参数。在晶片的实时处理期间，虚拟毯的多项式系数可以被蚀刻系统的控制器利用，以检查结束点。在一个实施方式中，控制器从实时处理中生成毯。当正在生成毯的帧时，可以将成组的连续帧(例如毯小片(patch))拟合到虚拟毯上以便识别当前的虚拟帧号。虚拟帧号与预测指标预先相关。在一个实施方式中，除了虚拟帧号之外，浮动参数也被用于映射到指标的预测值。指标的预测值在与期望的指标基本匹配时指示达到了蚀刻结束点。使用该工艺，可以操作结束点指示，使得当达到预测的蚀刻点时，蚀刻工艺可以结束。以下将参考附图更详细地描述关于用于生成训练毯、生成虚拟毯以及实时使用虚拟毯的处理的其他细节。在一些实施方式中，公开了一种用于使用光谱的时间序列来识别蚀刻工艺的结束点的方法。该方法包括：访问从在训练操作期间收集的用于所述蚀刻工艺的光谱的时间序列产生的虚拟毯。并且，在制造晶片上运行制造蚀刻工艺，使得当执行所述制造蚀刻工艺时，为所述制造蚀刻工艺产生由光谱的时间序列定义的毯的部分。然后，将所述制造蚀刻工艺的所述毯的所述部分与所述虚拟毯进行比较。当所述比较指示已经达到所述制造晶片的期望的蚀刻深度时，处理所述制造蚀刻工艺的结束指示。在一个示例中，所述毯的所述部分包括当前捕获的光谱帧和至少一个先前捕获的光谱帧。所述制造蚀刻工艺的所述毯的所述部分拟合至所述虚拟毯，以识别与所述蚀刻工艺的预测的所述蚀刻深度相关的虚拟帧号。在一些实施方式中，所述训练操作包括在多个晶片上执行所述蚀刻工艺，并且针对每个晶片在单独采样的帧时间处捕获光谱的时间序列。在所述单独采样的帧时间处的所述捕获的光谱的时间序列定义相应的毯，并且每个相应的毯以具有相应的系数的多项式表征，所述系数以不同值描述虚拟毯。在一些实施方式中，在训练期间产生的每个毯的所述相应多项式的系数通过降维算法处理以产生所述虚拟毯。在一些实施方式中，具有若干处理降维的方式(例如，逐步法，主成分分析法等等)。所述虚拟毯由具有相应的系数的标准化多项式定义，所述相应的系数作为所述训练操作的所有系数的超集。在一些实施方式中，将所述制造蚀刻工艺的所述毯的部分与所述虚拟毯进行比较包括将所述毯的所述部分拟合到所述虚拟毯以便从所述虚拟毯识别虚拟帧号。所述虚拟帧号被映射到预测的蚀刻深度，并且所述预测的蚀刻深度当基本上与所述期望的蚀刻深度匹配时表示蚀刻结束点。在一些实施方式中，所述训练操作包括：从在蚀刻衬底期间产生的采样光谱数据产生多个毯，其中每个毯由正被蚀刻的衬底产生。然后，测量或接收针对每个被蚀刻的所述衬底的关于蚀刻深度的数据。该过程还包括从所述多个毯中的每个毯生成所述虚拟毯。所述虚拟毯由具有系数的多项式定义，所述多项式通过拟合所述多个毯中的每个毯的具有相应的系数的多个多项式产生。在一实施方式中，所述虚拟毯的所述多项式系数中的一些可以是浮动的，并且其他参数是固定的或耦合到所述浮动参数，使得所述多个毯中的每个毯的所述相应系数的所有所述多项式是虚拟毯的所述系数的子集。在一实施方式中，除了所述虚拟帧号之外的所述浮动参数也被用于映射到所述蚀刻深度的预测值，并且所述蚀刻深度的预测值当与期望的蚀刻深度基本匹配时表示蚀刻结束点。在一实施方式中，所述时间序列光谱是与宽带原位反射测量法相关联的光谱强度数据，或者是与光学发射光谱法(OES)相关联的光谱强度数据，或者是与宽带原位椭圆光度学相关联的椭偏光谱数据，其中所述光谱数据是正在晶片上蚀刻特征时从用于蚀刻的室收集的。在另一实施方式中，提供了一种用于从在室中的蚀刻工艺期间产生的时间序列光谱产生训练数据的方法。该方法包括：在一个或多个室中蚀刻多个衬底，其中在所述蚀刻被处理的同时，捕获光谱帧的多个样本。捕获的每个光谱帧识别作为波长的函数的光谱强度。然后，在所述蚀刻完成之后，通过将所测得的指标与所述相应的衬底的最后的光谱帧相关联来使指标(例如蚀刻深度)与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用光谱的时间序列来识别蚀刻工艺的结束点的方法，其包括：访问从在训练操作期间收集的用于所述蚀刻工艺的光谱的时间序列产生的虚拟毯；在制造晶片上运行制造蚀刻工艺，使得当执行所述制造蚀刻工艺时，为所述制造蚀刻工艺产生由光谱的时间序列定义的毯的部分；将所述制造蚀刻工艺的所述毯的所述部分与所述虚拟毯进行比较；以及当所述比较指示已经达到所述制造晶片的期望指标时，处理所述制造蚀刻工艺的结束指示。

【技术特征摘要】
2016.12.23 US 15/389,4511.一种用于使用光谱的时间序列来识别蚀刻工艺的结束点的方法，其包括：访问从在训练操作期间收集的用于所述蚀刻工艺的光谱的时间序列产生的虚拟毯；在制造晶片上运行制造蚀刻工艺，使得当执行所述制造蚀刻工艺时，为所述制造蚀刻工艺产生由光谱的时间序列定义的毯的部分；将所述制造蚀刻工艺的所述毯的所述部分与所述虚拟毯进行比较；以及当所述比较指示已经达到所述制造晶片的期望指标时，处理所述制造蚀刻工艺的结束指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述期望指标与预定义蚀刻深度、预定义关键尺寸值、预定义晶片翘曲值、预定线宽值、预定义特征节距值、预定义特征间隔值或预定的可测量值中的至少一个关联。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述毯的所述部分包括当前捕获的光谱帧和至少一个先前捕获的光谱帧，其中所述毯的每个部分包括至少两个帧，并且每个部分是所述毯的小片。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制造蚀刻工艺的所述毯的所述部分拟合至所述虚拟毯，以识别与所述指标的预测值相关的虚拟帧号。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述训练操作包括在多个晶片上执行所述蚀刻工艺，并且针对每个晶片在单独采样的帧时间处捕获光谱的时间序列，在所述单独采样的帧时间处的所述捕获的光谱的时间序列定义相应的毯，并且每个相应的毯以具有相应的系数的多项式表征，其中所述虚拟毯具有从所述多项式和在所述训练操作期间产生的所述毯的相应的系数导出的具有系数的对应的多项式。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在训练期间产生的每个毯的所述相应多项式的所述系数通过降维算法处理以产生所述虚拟毯，所述虚拟毯由具有相应的系数的标准化多项式定义，所述相应的系数是从所述训练操作期间产生的毯获得的所有系数的超集。7.根据权利要求6所述的方法，其中将所述制造蚀刻工艺的所述毯的部分与所述虚拟毯进行比较包括将所述毯的所述部分拟合到所述虚拟毯以便从所述虚拟毯识别虚拟帧号，所述虚拟帧号被映射到所述指标的预测值，并且所述指标的所述预测值当基本上与期望指标匹配时表示蚀刻结束点。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯野，普拉尚斯·库马尔，安德鲁·D·贝利三世，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US