多層/多輸入/多輸出(mlmimo)模型和使用方法

專利名稱：多層/多輸入/多輸出(mlmimo)模型和使用方法
技術領域：
本發明涉及襯底處理，更具體地，使用優化的多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型、工序和子系統來改進襯底處理。

背景技術：
蝕刻處理行為固有地是非線性和互相作用的從步驟到步驟(層)或者伴隨著處理堆疊被編譯(蝕刻/CVD/注入)。利用基于Tokyo ElectronLimited(TEL)室和基本處理的物理建模與來自處理細化的英制數據和測量并調節臨界尺寸(CD)的控制相互作用的知識，可以使用多輸入多輸出非線性模型以遞歸的方式計算和優化側壁角度(SWA)、深度、膜厚度、過蝕刻、底切、表面清潔和損壞控制。當前低成本產品使用塊硅技術。由于晶體管持續收縮，通道深度的影響正變成臨界(超淺源/漏極延伸)。隨著SOI膜收縮，柵和/或者間隔的厚度以及SOI膜的厚度的更小的變化可以影響晶體管的性能。當蝕刻工序沒有受到控制時，去除柵附近的材料影響電氣性能。
當前高性能微處理器使用PD SOI(部分耗盡的硅絕緣體膜上硅)-假定閾值電壓為0.2伏特。在柵和/或者間隔減少量可以是總柵/或者間隔厚度的大百分比(10％)的同時PD SOL膜約為50nm。未來一代的SOI膜將稱為FD SOL(全耗盡，假定閾值電壓為0.08伏特并且厚度為～25nm)。當前，這些膜由于厚度控制均勻性的限制和缺陷不沒有生產。通道的移動性隨著SOI的厚度降低而下降。利用更薄的SOI膜，柵和/或者間隔隔壁厚度的控制變得更關鍵。


發明內容
本發明可以提供一種設備和方法，其使用多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)處理程序MLMIMO和評估庫實時處理襯底，以控制柵和/或者間隔的厚度以控制柵和/或者間隔的均勻性，并消除對晶體管結構的損壞。
本發明的其它方面將從以下描述和從附圖中變得明顯。



現在將參照示意性附圖僅僅通過示例描述本發明的實施例，其中相應的參考標號表示相應的部件，其中 圖1示出根據本發明實施例的處理系統的示例性框圖； 圖2A-2F示出了根據本發明實施例的蝕刻子系統的示例性框圖； 圖3A-3F示出了根據本發明實施例的附加蝕刻子系統的示例性框圖； 圖4圖示了根據本發明實施例的負通道場效應晶體管(nFET)結構和正通道場效應晶體管(pFET)結構的示例性視圖； 圖5示出了根據本發明實施例的示例性多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型優化和控制方法的簡化框圖； 圖6圖示了根據本發明實施例的多層處理程序的簡化框圖； 圖7圖示了根據顯影根據本發明實施例的多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)的工序的示例性流程圖； 圖8圖示了根據本發明實施例的示例性實驗設計(DOE)表； 圖9圖示了用于使用根據本發明實施例的MLMIMO的工序的運行流程圖；以及 圖10圖示了與圖9的運行流程圖有關的示例性模型。

具體實施例方式 本發明提供了一種用于處理其上具有大量半導體器件并具有更大量的晶體管柵和/或者間隔結構的襯底的設備和方法。在各種實施例中，提供設備和方法，用于形成和/或者使用MLMIMO評估庫，執行可以包括一個或者多個測量工序、一個或者多個沉積工序、一個或者多個局部蝕刻(局部蝕刻)工序、一個或者多個全蝕刻(多蝕刻)工序的MLMIMO處理程序、以及/或者用于驗證MLMIMO模型和相關處理程序。
一個或者多個特征可以設置在襯底的各個位置處并可以用來評估和/或者驗證MLMIMO模型和相關處理程序。襯底可以具有與其相關的襯底數據，并且襯底數據可以包括實時和歷史的數據。此外，襯底可以具有與其相關的其它數據，并且其它數據可以包括柵結構數據、所需位置號、訪問位置號、用于一個或者多個位置的置信數據和/或者風險數據、位置排列數據、轉移程序數據或者有關處理數據或者評估/驗證有關數據或者它們的任何組合。與MLMIMO有關襯底相關的數據可以包括可以用來建立轉移襯底的時間和地點的轉移程序數據，并且可以使用操作狀態數據改變轉移程序。
MLMIMO模型可以基于應用需要分成間隔尺寸有限的層。每層可以是物理材料，且層分開由材料變化或者層尺寸界線來表示。各層可以是各層的層組合，諸如金屬柵堆疊層，隨后對覆蓋金屬柵層的層進行間隔沉積和蝕刻。
各層可以利用時間或者用來分開步驟的端點數據(EPD)映射到蝕刻步驟。此外，持續實時控制器可以以來自計量數據、傳感器和蝕刻模型的組合的實時更新來運行。
在一些實施例中，二次編程(QP)能用于一個或者多個模型。例如，二次編程能用來如下所示建模中心蝕刻偏差(CEB)； CEB＝0.480832332*DI(CD)-1.1216477*PhotoSWA+0.173238994*u(1) +0.00448732*U(1)2-0.04*U(2)2-1.99*u(3)+1.3*u(4)+81.935 其中，u(1)是局部蝕刻時間，u(2)是用于局部步驟的O2流量，并且u(3)是用于蝕刻步驟的O2流量，u(4)是用于局部蝕刻步驟的邊緣襯底溫度。
當使用二次編程時，如下所示確定目標函數和約束
其中[w1，w2，w3，w4＝
] 并且，以下示出不等式約束 5≤u(1)≤50 5≤u(2)≤20 2≤u(3)≤10 45≤u(4)≤65 在一些實施例中，可以執行DOE’s以建模每個潛在控制旋紐的處理增益和每層的輸入和輸出的相互作用，以及處理控制環層到層的相互作用和增益。確定每個控制旋紐和輸出之間的相互作用的方法能用來評估和優化諸如相對增益陣列的模型穩定性。此信息還可以驅動非相互作用的個別反饋環。
例如，MATLAB能用來計算一個或者多個相對增益陣列(RGA)(Skogestad and Postlethwaite，2005)，其中并且

表示項與項相乘。此外，可以使用以下配對規則 (1)選擇RGA項以使其最接近1，并且 (2)避免負RGA項上的配對。
基于單環控制與多變量控制的比較，在處理控制多變量應用中使用分析裝置；其表示為輸入輸出變量對之間的的單環行為的測量與在一些多變量控制的理想化的情況下相同輸入輸出對的行為的有關測量的比率的陣列(對于所有可能的輸入輸出對)。
針對一組目標(或者目標輸出)使用MLMIMO建模來計算最佳輸入。約束可以是諸如時間、氣體流量和層溫度的處理參數的范圍。對于MLMIMO，可以在給定的時間應用一組權重以引導優化器用最值將輸出進行區分優先次序到當前處理計算。可以在方程式應用到權重計算的情況下使用目標權重，目標可以是中心目標或者限制目標(例如，對于SWA，高于給定值)。
反饋可以采取多環的形式，反饋用于每個目標輸出，且基于實際較小的預定誤差來計算反饋誤差。對于MLMIMO，每個預定輸出誤差需要被計算并與反饋測量匹配以確定實際誤差。可以使用反饋濾波方法(諸如指數權重移動均值(EWMA)或者卡爾曼濾波器)來濾去噪聲。層控制器的輸出可以包括適合度(goodness of fit，GOF)，并且此GOF然后用作層疊層控制器的輸入。
襯底可以被分割到一個或者多個上邊緣區域、一個或者多個中心區域和一個或者多個下邊緣區域。
隨著處理步驟被執行，層控制器可以包括不同時間點的更新，這允許控制器基于過去的計算、計算的誤差、工具狀態或者材料狀態的改變進行新的更新，然后結合到最近的更新中。
在一些示例中，接收到的襯底可以具有通過之前的處理或者外部系統而沉積在上面的圖案化光刻膠層，并且MLMIMO處理程序可以包括一個或者多個轉移工序、一個或者多個計量工序、一個或者多個局部蝕刻工序、一個或者多個全蝕刻工序、一個或者多個數據評估工序以及一個或者多個建模程序。例如，可以基于需要局部蝕刻處理的襯底的數量、需要全蝕刻處理的襯底的數量、可用處理元件的數量以及需要評估的襯底的數量、可用評估元件的數量以及用于一個或者多個轉移子系統的加載數據來建立轉移程序。
隨著特征尺寸下降到65nm節點以下，精確的處理和/或者測量數據變得更重要和更難以獲得。MLMIMO模型和相關處理程序可以用來更精確地處理和/或者測量這些超小器件和特征。來自MLMIMO工序的數據可以與告警和/或者控制限制比較，當違反運行規則時，產生警報以表示處理問題，并且可以實時地處理校正工序。
圖1示出了根據本發明實施例的處理系統的示例性框圖。在圖示性實施例中，處理系統100包括光刻子系統110、掃描器子系統120、蝕刻子系統130、沉積子系統140、檢測子系統150。計量子系統160、轉移子系統170、制造執行子系統(MES)180、系統控制器190和存儲/數據庫195。單個子系統(110、120、130、140、150、160和170)示出在圖示的實施例中，但是這不是本發明必需的。在一些實施例中，多個子系統(110、120、130、140、150、160和170)可以用在處理系統100中。此外，子系統(110、120、130、140、150、160和170)中的一個或者多個可以包括一個或者多個可以用在MLMIMO模型和相關處理程序中的處理元件。
系統控制器190可以使用數據轉移子系統191連接到光刻系統110、掃描器子系統120、蝕刻子系統130、沉積子系統140、檢測子系統150、計量子系統160和轉移子系統170。系統控制器190可以使用數據轉移子系統181連接到MES180。可選地，可以使用其它構造。例如，蝕刻子系統130、沉積子系統140、計量子系統160和一部分轉移子系統170可以是從Tokyo Electron Limited購買的TactrasTM的部件。
光刻子系統110可以包括一個或者多個轉移/存儲元件112、一個或者多個處理元件113、一個或者多個控制器114以及一個或者多個評估元件115。轉移/存儲元件112中的一個或者多個可以連接到處理元件113中的一個或者多個以及/或者評估元件115中的一個或者多個，并且可以連接111到轉移子系統170。轉移子系統170可以連接111到光刻子系統110，并且一個或者多個襯底105可以實時在轉移子系統170和光刻子系統110之間轉移。例如，轉移子系統170可以連接到轉移/存儲元件112中的一個或者多個、連接到處理元件113中的一個或者多個，以及/或者連接到評估元件115中的一個或者多個。控制器114中的一個或者多個可以連接到轉移/存儲元件112中的一個或者多個、連接到處理元件113中的一個或者多個、以及/或者評估元件115中的一個或者多個。
在一些實施例中，光刻子系統110可以使用各工序和/或者各工序在一個或者多個襯底上執行涂覆工序、熱處理工序、測量工序、檢測工序、對準工序和/或者存儲工序。例如，可以使用一個或者多個光刻有關處理來沉積一個或者多個掩膜層，該掩膜層可以包括光刻膠材料和/或者抗反射涂覆(ARC)材料，并可以使用一個或者多個光刻有關處理來對掩膜層中的一個或者多個進行熱處理(烘焙)。此外，可以使用光刻子系統110來在襯底中的一個或者多個上顯影、測量和/或者檢測圖案化的掩膜層中的一個或者多個。
掃描器子系統120可以包括一個或者多個轉移/存儲元件122、一個或者多個處理元件123、一個或者多個控制器124以及一個或者多個評估元件125。轉移/存儲元件122中的一個或者多個可以連接到處理元件123中的一個或者多個，并且/或者連接到評估元件125中的一個或者多個，并可以連接121到轉移子系統170。轉移子系統170可以連接121到掃描器子系統170，并且一個或者多個襯底105可以實時地在轉移子系統170和掃描器子系統120之間轉移121。例如，轉移子系統170可以連接到轉移/存儲元件122中的一個或者多個，連接到處理元件123中的一個或者多個以及連接到評估元件125中的一個或者多個。控制器124中的一個或者多個可以連接到轉移/存儲元件122中的一個或者多個、連接到處理元件123中的一個或者多個以及連接到評估元件125中的一個或者多個。
在一些實施例中，掃描器子系統120可以用來執行濕式和/或者干式暴露工序，并且在其它情況下，掃描器子系統120可以用來執行超紫外(EUV)暴露工序。
蝕刻子系統130可以包括一個或者多個轉移/存儲元件132、一個或者多個處理元件133、一個或者多個控制器134以及一個或者多個評估元件135。轉移/存儲元件132中的一個或者多個可以連接到處理元件133中的一個或者多個，并且/或者連接到評估元件135中的一個或者多個，并可以連接131到轉移子系統170。轉移子系統170可以連接131到蝕刻子系統130，并且一個或者多個襯底105可以實時在轉移子系統170和蝕刻子系統130之間轉移。例如，轉移子系統170可以連接到轉移/存儲元件132中的一個或者多個、連接到處理元件133中的一個或者多個、以及/或者連接到評估元件135中的一個或者多個。控制器134中的一個或者多個可以連接到轉移/存儲元件132中的一個或者多個、連接到處理元件133中的一個或者多個以及/或者連接到評估元件135中的一個或者多個。例如，處理元件133中的一個或者多個可以用來執行等離子體或者非等離子體蝕刻、灰化和清潔工序或者等離子體或者非等離子體蝕刻工序。評估工序和/或者檢測工序可以用來測量和/或者檢測襯底的一個或者多個表面和/或者層。蝕刻子系統130可以如圖2A-2F和圖3A-3F中所描述的構造。
沉積子系統140可以包括一個或者多個轉移/存儲元件142、一個或者多個處理元件143、一個或者多個控制器144和一個或者多個評估元件145。轉移/存儲元件142中的一個或者多個可以連接到處理元件143中的一個或者多個，并且/或者連接到評估元件145中的一個或者多個，并連接連接141到轉移子系統170。轉移子系統170可以連接141到沉積子系統140，并且一個或者多個襯底105可以實時在轉移子系統170和沉積子系統140之間轉移141。例如，轉移子系統170可以連接到轉移/存儲元件142中的一個或者多個、連接到處理元件143中的一個或者多個、以及/或者連接到評估元件145中的一個或者多個。控制器144中的一個或者多個可以連接到轉移/存儲元件142中的一個或者多個、連接到處理元件143中的一個或者多個、以及/或者連接到評估元件145中的一個或者多個。例如，處理元件143中的一個或者多個可以用來執行物理蒸氣沉積(PVD)工序、化學氣相沉積(CVD)工序、離子化物理蒸氣沉積(iPVD)工序個/或者等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)工序。評估工序和/或者檢測工序可以用來測量和/或者檢測襯底中的一個或者多個。
檢測子系統150可以包括一個或者多個轉移/存儲元件152、一個或者多個處理元件153、一個或者多個控制器154以及一個或者多個評估元件155。轉移.存儲元件152中的一個或者多個可以連接到處理元件153中的一個或者多個，并且/或者連接到評估元件155中的一個或者多個，并且可以連接151到轉移子系統170。轉移子系統170可以連接151到檢測子系統150，并且一個或者多個襯底105可以實時在轉移子系統170和檢測子系統150之間轉移151。例如，轉移子系統170可以連接到轉移/存儲元件152中的一個或者多個、連接到處理元件153中的一個或者多個、以及/或者連接到評估元件155中的一個或者多個。控制器154中的一個或者多個可以連接到轉移/存儲元件152中的一個或者多個、連接到處理元件153中的一個或者多個、以及/或者連接到評估元件155中的一個或者多個。
計量子系統160可以包括一個或者多個轉移/存儲元件162、一個或者多個處理元件163、一個或者多個控制器164以及一個或者多個評估元件165。轉移/存儲元件162中的一個或者多個可以連接到處理元件163中的一個或者多個，以及/或者連接到評估元件165中的一個或者多個，并且可以連接161到轉移子系統170。轉移子系統170可以連接到計量子系統160，并且一個或者多個襯底105可以實時在轉移子系統170和計量子系統160之間轉移。例如，轉移子系統170可以連接到轉移/存儲元件162中的一個或者多個、連接到處理元件163中的一個或者多個、以及/或者評估元件165中的一個或者多個。控制器164中的一個或者多個可以連接到轉移/存儲元件162中的一個或者多個、連接到處理元件163中的一個或者多個、以及/或者評估元件165中的一個或者多個。計量子系統160可以包括一個或者多個處理元件163，還處理元件163可以用來執行實時光學計量工序，該實時光學計量工序可以用來使用基于庫的或者基于回歸的技術在襯底上的一個或者多個位置處測量目標結構。例如，襯底上的位置可以包括MLMIMO位置、目標位置、覆蓋位置、對準位置、測量位置、驗證位置、檢測位置或者損壞評定位置、或者它們的任何組合。例如，一個或者多個“金色襯底”或者基準芯片可以被周期性地存儲和使用以驗證處理元件163中的一個或者多個元件和/或者評估元件165中的一個或者多個元件的性能。
在一些實施例中，計量子系統160可以包括集成光學數字輪廓測定(iODP)元件(未示出)，并且iODP元件/系統可從Tombre TechnologiesInc.(TEL公司)購得。可選地，可以使用其它計量系統。例如，可以使用iODP技術來獲得實時數據，該實時數據可以包括臨界尺寸(CD)數據、柵結構數據和厚度數據，并且用于iODP數據的波長范圍可以從小于約200nm到大于約900nm。示例性iODP元件可以包括ODP輪廓庫元件、輪廓應用服務器(PAS)元件和ODP輪廓軟件元件。ODP輪廓庫元件可以包括光譜的特定應用數據庫和器相應的半導體輪廓、CD和膜厚度。PAS元件可以包括至少一個計算機，該計算機與光學硬件和計算機網絡連接。PAS元件可以被構造成提供數據通信、ODP庫操作、測量處理、結果產生、結果分析和結果輸出。ODP輪廓軟件元件可以包括安裝在PAS元件上以管理測量管理配方、ODP輪廓庫元件、ODP輪廓數據、ODP輪廓搜索/匹配結果、ODP輪廓計算/分析結果、數據通信以及到各種計量元件和計算機網絡的PAS接口的軟件。
計量子系統160可以使用極化反射計、光譜分析橢圓測量計、反射計、或者其它光學測量技術以測量精確的器件輪廓、精確的CD和襯底的多層膜厚度。可以執行集成計量處理(iODP)作為集成組的子系統的集成處理。此外，集成處理消除了損壞襯底的需要以為來自外部系統的數據執行分析或者等待長的時段。可以將iODP技術用于現有的薄膜計量系統以進行成線輪廓(inline profile)和CD測量，并且能與TEL處理系統和/或者光刻系統集成以提供實時處理監視和控制。可以通過應用麥克斯維爾方程式和使用數值分析技術來求解麥克斯維爾方程式來產生模擬計量數據。
轉移子系統170可以包括轉移元件174，該轉移元件174連接到可以用來接收襯底、轉移襯底、對準襯底、存儲襯底和/或者延遲襯底的的轉移軌道(175、176和177)。例如，轉移元件174可以支撐兩個或者更多個襯底。可選地，可以使用其它轉移裝置。轉移子系統170可以基于MIMIMO模型、MLMIMO有關處理程序、轉移程序、操作狀態、襯底和/處理狀態、處理時間、當前時間、襯底數據、襯底上位置號、襯底上位置的類型、所需位置號、完成位置號。剩余位置號或者置信數據或者它們的任何組合來加載、轉移、存儲和/或者卸載襯底。
在一些示例中，轉移子系統170可以使用加載數據來確定轉移襯底的時間和地點。在其它示例中，轉移系統可以使用MLMIMO建模數據來確定轉移襯底的時間和地點。可選地，可以使用其它工序。例如，當襯底的第一數量小于或者等于可用處理元件的第一數量時，可以使用轉移系統170將第一數量的子系統轉移到子系統中的一個或者多個子系統中的第一數量的可用處理元件。當襯底的第一數量大于可用處理元件的第一數量時，使用轉移/存儲元件(112、122、132、142、152和162)中的一個或者多個以及/或者轉移子系統170來存儲和/或者延遲一些襯底。
此外，當執行光刻有關工序、掃描器有關工序、檢測有關工序、測量有關工序、評估有關工序、蝕刻有關工序、沉積有關工序、熱處理有關工序、涂覆有關工序、對準有關工序、研磨有關工序、存儲有關工序、轉移工序、清潔有關工序、再加工有關工序、氧化有關工序、氮化有關工序或者外部處理元件或者它們的任何組合時使用一個或者多個子系統(110、120、130、140、150、160和170)。
可以針對子系統(110、120、130、140、150、160和170)建立操作狀態數據，并且可以通過MLMIMO有關處理程序使用和/或者更新操作狀態數據。此外，可以針對轉移/存儲元件(112、122、132、142、152和162)、處理元件(113、123、133、143、153和163)和評估元件(115、125、135、145、155和165)建立操作狀態數據并可以通過MLMIMO有關工序來更新操作狀態數據。例如，用于處理元件的操作狀態數據可以包括可用數據、用于處理元件的匹配數據、用于一些處理步驟和/或者位置的預期處理時間、用于處理元件的置信數據和/或者風險數據或者用于一個或者多個MLMIMO有關工序的置信數據和/或者風險數據。可以通過實時查詢一個或者多個處理元件和/或者一個或者多個子系統獲得更新的操作狀態。可以通過實時查詢一個或者多個轉移元件和/或者一個或者多個轉移子系統來獲得更新的加載數據。
控制器(114、124、134、144、154和164)中的一個或者多個可以使用數據轉移子系統191連接到系統控制器190，并且/或者連接到彼此。可選地，可以使用其它連接構造。控制器可以串聯和/或者并聯連接，并可以具有一個或者多個輸入端口和/或者一個或者多個輸出端口。例如，控制器可以包括具有一個或者多個核心處理元件的微處理器。
此外，子系統(110、120、130、140、150、160和170)可以使用企業內部互聯網、互聯網、有線和/或者無線連接來連接到彼此和連接到其它器件。控制器(114、124、134、144和190)可以根據需要連接到外部器件。
當執行實時MLMIMO有關工序時可以使用控制器(114、124、134、144、154、164和190)中的一個或者多個。控制器可以從MLMIMO模型接收實時數據以更新子系統、處理元件、處理、配方、輪廓、圖像、圖案、模擬、程序數據和/或者模型數據。控制器(114、124、134、144、154、164和190)中的一個或者多個可以用來與管理執行系統(MES)180或者其它系統(未示出)交換一個或者多個半導體設備通信標準(SECS)信息、讀取和/或者去除信息、正向輸出和/或者反饋信息和/或者發送作為SECS信息的信息。格式化的信息中的一個或者多個可以在控制器之間交換，并且控制器可以實時處理信息并提取新的數據。當新的數據可用時，可以實時地使用新的數據以更新模型和/或者當前被用于襯底的工序和/或者批次。例如，當在查看當前布局之前可以更新模型和/或者工序時，可以使用更新的模型和/或者工序來查看當前布局。當在處理當前布局之前未執行更新時，可以使用未更新的模型和/或者工序來查看當前布局。此外，當改變光刻膠時，當改變光刻膠模型時，當改變處理程序時，當改變設計規則時或者當改變布局時，可以使用格式化信息。
在一些示例中，MES180可以被構造成實時監視一些子系統和/或者系統處理，工廠水平干涉和/或者判斷規則可以用來確定監視哪個處理以及可以使用哪個數據。例如，工廠水平干涉和/或者判斷規則可以用來判斷當發生MLMIMO有關錯誤條件時如何管理數據。MES180可以提供建模數據、處理程序數據和/或者襯底數據。
此外，控制器(114、124、134、144、154、164和190)可以根據需要包括存儲器(未示出)。例如，存儲器(未示出)可以用于要由控制器執行的信息和指令，并且可以用于在處理系統100中的各種計算機/處理器執行指令過程中存儲暫時變量或者其它中間信息。控制器(114、124、134、144、154、164和190)或者其它系統部件中的一個或者多個可以包括用于從計算機可讀介質讀取數據和/或者指令的裝置，并可以包括用于將數據和/或者指令寫到計算機可讀介質的裝置。
處理系統100可以響應于處理系統中的計算機/處理器執行包含在存儲器中并且/或者接收在信息中的一個或者多個指令中的一個或者多個程序來執行本發明的處理步驟的一部分或者所有部分。這樣的指令可以從另一計算機、計算機可讀介質或者網絡連接中接收。
在一些實施例中，使用來自Tokyo Electron Limited(TEL)的系統部件構造集成系統，并且外部子系統和/或者工具可以包括在內。例如，測量元件可以設置成可以包括CD掃描電子顯微鏡檢測(CDSEM)系統、傳輸電子顯微鏡檢測(TEM)系統、聚焦離子束(FIB)系統、光學數字輪廓測定(ODP)系統、原子力顯微鏡檢測(AFM)系統或者另一光學計量系統。子系統和/或者處理元件可以具有不同的接口要求，并且控制器可以被構造成滿足這些不同的接口要求。
子系統(110、120、130、140、150、160和170)中的一個或者多個可以執行控制應用、圖形使用者接口(GUI)應用、和/或者數據庫應用。此外，子系統(110、120、130、140、150、160和170)和/或者控制器(114、124、134、144、154、164和190)中的一個或者多個可以包括實驗設計(DOE)應用、先進的處理控制(APC)應用、缺陷檢測和分類(FDC)應用和/或者從運行到運行(R2R)應用。
來自MLMIMO建模工序的輸出數據和/或者信息可以用在隨后工序以優化處理精度和準確度。數據可以實時傳遞到MLMIMO有關工序作為實時變量參數，覆蓋當前模型值并簡化DOE表。實時數據可以用于基于庫的系統、或者基于回歸的系統或者它們的任何組合以優化MLMIMO有關工序。
當使用基于回歸的庫形成工序時，可以將測量的MLMIMO模型有關數據與模擬的MLMIMO模型有關數據進行比較。可以基于處理有關參數組迭代產生模擬MLMIMO數據以獲得用于該組處理有關參數的收斂值，與測量的MLMIMO模型有關數據相比，該組處理有關參數產生最接近匹配的模擬MLMIMO模型有關數據。當使用基于庫的處理時，可以使用MLMIMO模型有關工序、配方、輪廓和/或者模型來產生和/或者增強MLMIMO模型有關庫。例如，MLMIMO模型有關庫可以包括模擬和/或者測量的MLMIMO有關數據和相應組的處理程序數據。可以實時執行基于回歸和/或者基于庫的處理。用于產生用于MLMIMO有關庫的數據的可選工序可以包括使用機械學習系統(MLS)。例如，在產生MLMIMO有關庫之前數據之前，可以使用公知的輸入和輸出數據訓練MLS，并且可以用MLMIMO有關庫數據的子集訓練MLS。
MLMIMO模型可以包括遇到匹配情形的任何時候都執行的干涉和/或者判斷規則。可以基于歷史工序、基于客戶的經驗或者處理知識建立或者從主機計算機獲得干涉和/或者判斷規則和/或者限制。在缺陷檢測和分類(FDC)工序中可以使用規則以確定如何響應警報情況、錯誤情況、缺陷情況和/或者警告情況。基于規則的FDC工序對缺陷區分優先程序和分類、預測系統性能、預測預防性維護安排、降低停修時間和延長系統中消耗部件的工作壽命。響應于警報/缺陷可以發生各種作用，并且在警報/缺陷上發生的作用可以是基于情形的，并且情形數據可以由規則、系統/處理配方、室類型、識別號、負載端口號、盒子號、批次號、控制任務ID、處理任務ID、槽號和/或者數據的類型來指定。
當超過限制時，不成功的工序或者處理程序可以報告失敗，并且當正接近限制時，成功的工序可以形成警告信息。用于工序錯誤的預指定失敗動作可以存儲在數據庫中，并且當發生錯誤時可以從數據庫恢復。例如，當測量工序失敗時，MLMIMO有關工序可以拋棄用于襯底的一個或者多個位置的數據。
MLMIMO模型可以用來在不同的時間和/或者位置形成、修改和/或者評估隔離的和/或者嵌套的結構。例如，柵堆疊尺寸和襯底厚度數據可以在隔離和/或者嵌套結構附近不同，并且柵堆疊尺寸和襯底厚度數據可以在開口區域和/或者溝槽陣列區域附近不同。MLMIMO模型可以為隔離和/或者嵌套結構形成優化數據以更新和/或者優化處理配方和/或者處理時間。
MLMIMO模型可以使用端點檢測(EPD)數據和處理時間數據以改進精度。當EPD數據用來停止蝕刻工序時，EPD時間數據和處理率數據可以用來估計蝕刻量和/或者用來估計厚度。
在各種示例中，MLMIMO模型有關限制，可以通過在“金色”處理室執行MLMIMO模型有關工序來獲得，可以是存儲在庫中的歷史數據，可以通過執行驗證的沉積工序來獲得，可以從MES180獲得，可以是模擬數據，并且可以是預測的數據。局部蝕刻工序限制，可以通過在“金色”處理室中執行局部蝕刻工序來獲得，可以是存儲在庫中的歷史數據，可以通過執行驗證的局部蝕刻工序來獲得，可以從MES180獲得，可以是模擬數據并且可以是預測的數據。局部蝕刻工序限制，可以通過在“金色”處理室中執行COR蝕刻工序來獲得，可以是存儲在庫中的歷史數據，可以通過執行驗證的局部蝕刻工序來獲得，可以從MES180來獲得，可以是模擬數據，并且可以是預測的數據。
圖2A-2F示出了根據本發明實施例的蝕刻子系統的示例性框圖。
第一示例性蝕刻子系統200A在圖2A中示出，并且圖示的蝕刻子系統200A包括等離子體處理室210、襯底保持器220，要被處理的襯底225附著在該襯底保持器220上、氣體噴射系統240以及真空泵送系統257。例如，襯底保持器220可以使用基體229連接到等離子體處理室210，并從等離子體處理室210隔離。襯底225可以例如是半導體襯底、工作件或者液晶顯示器(LCD)。例如，等離子體處理室210可以被構造成促進在襯底225的表面鄰近的處理區域245中產生等離子體，在那里等離子體經由加熱的電子和可電離的氣體之間的碰撞而形成。可電離的氣體或者氣體混合物經由氣體噴射系統240引入，并且處理壓力得到調節。期望地，利用等離子體來形成預定材料處理專用的材料，并且輔助該材料沉積到襯底225或者材料從暴露的襯底225的表面去除。例如，控制器255可以用來控制真空泵送系統257和氣體噴射系統240。
襯底225可以例如通過槽閥(未示出)和室給進孔(chamber feed-through)(未示出)經由機械手轉移系統轉移進出等離子體處理室210，在機械手轉移系統，襯底被容納在襯底保持器220內的襯底升降銷(未示出)接收并由容納在其中的裝置以機械的方式平移。在襯底225從轉移系統接收之后，襯底降低到襯底保持器220的上表面。
例如，襯底225可以經由靜電夾持系統(未示出)附著到襯底保持器220。此外，襯底保持器220還可以包括溫度控制系統228。此外，氣體可以經由雙(中心/邊緣)背側氣體系統226輸送到襯底的背側以提高襯底225和襯底保持器220之間間隙-間隙導熱性。當在升高或者降低的溫度下需要附加的襯底溫度控制時，利用雙(中心-邊緣)背側氣體系統。例如，襯底的溫度控制可以在溫度超過由于從等離子體輸送到襯底225的熱通量和通過到襯底保持器220的傳導而從襯底225移開的熱通量之間的平衡而實現的穩態溫度時有用。在其它實施例中，諸如電阻加熱元件的加熱元件或者熱電加熱器/冷卻器可以包括在內。
如圖2A所示，襯底保持器220包括下電極221，射頻(RF)功率可以通過下電極221耦合到處理區域245中的等離子體。例如，下電極221可以在RF電壓下經由從RF產生器230通過電抗匹配網絡232到下電極221的RF功率的傳輸而被電氣偏置。RF偏置可以用于加熱電子以形成和維持等離子體。用于RF偏置的通常的頻率可以從1MHz到100MHz的范圍，并且優選為13.56MHz。
可選地，RF功率可以多重頻率施加到下電極221。此外，電抗匹配網絡232用于通過使反射的功率最小化來使RF功率到處理室210中的等離子體的傳輸最大化。可以利用各種匹配網絡拓撲和自動控制方法。
繼續參照圖2A，處理氣體可以通過氣體噴射系統240引入到處理區域245中的一個或者多個區域。處理氣體例如可以包括諸如氬、CF4和O2或者用于氧化蝕刻應用的氬、C4F8和O2的氣體或者諸如例如O2/CO/Ar/C4F8、O2/CO/Ar/C5F8、O2/CO/Ar/C4F6、O2/Ar/C4F6、N2/H2、Hbr的其它化學物質的混合物。氣體噴射系統240可以被構造使引入到襯底225的污染物降低或者最小化，并可以包括氣體噴射增壓室241和多孔噴頭氣體噴射板242。例如，處理氣體可以從氣體輸送系統(未示出)供應。氣體噴射系統240可以提供不同的流率到處理區域245的不同區域。可選地，氣體噴射系統240可以提供不同的處理氣體到處理區域245的不同的區域。
例如，真空泵送系統257可以包括渦輪分子真空泵(TMP)258，其能具有每秒高達5000升的泵送速度(和更大)，還包括用于控制室壓力的門閥259。在用于干燥等離子體蝕刻處理的傳統等離子體處理裝置中，通常采用每秒1000至3000升TMP。TMP用于低壓處理，通常低于50mTorr。在更高的壓力，TMP泵送速度急劇下降。對于高壓處理(即，大于100mTorr)，可以使用機械增壓泵和干燥初級泵。此外，用于監視室壓力(未示出)的裝置可以連接到處理室210。壓力測量裝置例如可以是從MKS Instruments，Inc.(Andover，MA)購買的628B Baraton類型的絕對電容壓力計。
如圖2A所述，蝕刻子系統200A可以包括連接到等離子體處理室210以獲得性能數據的一個或者多個傳感器250以及連接到傳感器250以接收性能數據的控制器255。傳感器250可以包括等離子體處理室210內部的傳感器和等離子體處理室210內部的傳感器兩者。內部的傳感器可以包括屬于等離子體處理室210的功能(諸如，氦背側氣體壓力、氦背側流量、靜電夾持(ESC)電壓、ESC電流、襯底保持器220溫度(或者下電極(LEL)溫度)、冷卻劑溫度、上電極(UEL)溫度、正向RF功率、反射RF功率、RF自感應DC偏置、RF峰對峰電壓、室壁溫度、處理氣體流率、處理氣體起始壓力、室壓力、電容器設定(即，C1和C2的位置)、聚焦環厚度、RF小時、聚焦環RF小時和它們的任何統計的測量)的那些傳感器。可選地，外部的傳感器可以包括用于監視從圖2A所示的處理區域245中的等離子體發射的光的一個或者多個光學裝置234和/或者用于監視圖2A所示的等離子體處理室210的電氣系統的一個或者多個電氣測量裝置236。光學裝置234可以包括能用作端點檢測器(EPD)并能提供EPD數據的光學傳感器。例如，可以使用光學發射光譜(OES)傳感器。
電氣測量裝置236可以包括電流和/或者電壓探針、功率計或者光譜分析儀。例如，電氣測量裝置236可以包括RF電抗分析儀。此外，諸如電壓或者電流的時間軌跡的電氣信號的測量允許使用離散的傅立葉系列表示將該信號轉換成頻域(假定周期信號)。此后，傅立葉光譜(或者對于時間變化的信號，頻率光譜)可以被監視和分析以表征等離子體的狀態。在可選的實施例中，電氣測量裝置236可以包括用于測量等離子體處理室210外部的輻射RF場的寬帶RF天線。
控制器255可以包括微處理器、存儲器和數字I/O端口(潛在地包括D/A和/或者A/D轉換器)，I/O端口能產生足以通信和啟動到蝕刻子系統200的輸入以及監視來自蝕刻子系統200的輸出的控制電壓。如圖2A所示，控制器255可以連接到第一RF產生器230、電抗匹配網絡232、氣體噴射系統240、真空泵送系統257、背側輸送系統226、溫度控制系統228、光學裝置234、電氣測量裝置236和傳感器250，并與它們交換信息。存儲在存儲器中的程序被用來根據存儲的處理配方與蝕刻子系統200的前述部件互相作用。
在圖2B所示的示例性實施例中，蝕刻子系統200B可以類似于圖2A的實施例，并且除了參照圖2A描述的那些部件之外還包括靜止的以機械方式或者電氣方式旋轉的磁場系統260，以為了潛在地增大等離子體密度和/或者提高等離子體處理均勻性。此外，控制器255可以連接到磁場系統260以為了調節旋轉的速度和場強度。旋轉磁場的設計和實施對本領域的技術人員是公知的。
在圖2所示的實施例中，蝕刻子系統200C可以類似于圖2A或者圖2B的實施例，并且還可以包括上電極270，RF功率可以從RF產生器272通過可選的電抗匹配網絡274耦合到上電極270。用于RF功率施加到上電極的頻率可以從約0.1MHz到約200MHz的范圍。此外，用于功率施加到下電極221的頻率可以從約0.1MHz到約100MHz的范圍。此外，控制器255可以耦合到RF產生器272和電抗匹配網絡274，以為了控制RF功率施加到上電極170。上電極的設計和實施對本領域的技術人員是公知的。上電極270和氣體分配系統240可以如所示連接到彼此。
在圖2D所示的實施例中，蝕刻子系統200D可以類似于圖2A混入圖2B的實施例，并且還可以包括感應線圈280，RF功率可以經由RF產生器282通過可選的電抗匹配網絡284耦合到感應線圈280。RF功率從感應線圈280通過介電窗(未示出)感應耦合到等離子體處理區域245。用于RF功率施加到感應線圈280的頻率可以在從約10MHz到約100MHz的范圍。類似地，用于功率施加到下電極221的頻率可以在從約0.1MHz到約100MHz的范圍。此外，可以采用槽形法拉第屏蔽(未示出)來降低感應線圈280和等離子體之間的電容耦合。此外，控制器255可以連接到RF產生器282和電抗匹配網絡284，以為了控制功率施加到感應線圈280。
在可選的實施例(未示出)中，“螺旋”線圈或者“扁平”線圈構造可以用于感應線圈。感應耦合等離子體(ICP)源或者變壓器耦合等離子體(TCP)源的設計和實施對于本領域的技術人員是公知的。
在圖2E所示的實施例中，蝕刻子系統200E可以例如類似于圖2A、圖2B、圖2C和圖2D的實施例，并且還可以包括構造成將RF功率通過另一可選的電抗匹配網絡237耦合到襯底保持器220的第二RF產生器235。用于RF功率施加到襯底保持器220的通常頻率是在從約0.1MHz到約200MHz的范圍以用于第一RF產生器230或者第二RF產生器235或者兩者。用于第二RF產生器235的RF頻率可以比用于第一RF產生器230的RF頻率比較大。此外，從第一RF產生器230到襯底保持器220的RF功率可以被幅度調制，從第二RF產生器235到襯底保持器220的RF功率可以被幅度調制，或者兩個RF功率可以被幅度調制。期望地，更高RF頻率處的RF功率被幅度調制。此外，控制器255可以連接到第二RF產生器235和電抗匹配網絡237，以為了控制RF功率施加到襯底保持器220。用于襯底保持器的RF系統的設計和實施對本領域的技術人員是公知的。
在圖2F所示的實施例中，蝕刻子系統200F可以類似于圖2A和圖2E的實施例，并且還包括表面波等離子體(SWP)源285。SWP源285可以包括諸如徑向線槽縫天線(RLSA)的槽縫天線，微波功率經由微波產生器286通過可選的電抗匹配網絡287耦合到槽縫天線。
圖3A至圖3F示出了用于根據本發明實施例的蝕刻子系統的附加實施例。圖3A至圖3F圖示了類似于圖2A至圖2F所示的示例性蝕刻子系統200A-200F的示例性蝕刻子系統300A-300F，但是蝕刻子系統300A-300F包括至少一個DC電極305和至少一個DC源306。
在圖案化蝕刻過程中，通常利用干式等離子體蝕刻處理，并且通過將諸如射頻(RF)功率的電磁(EM)能量耦合到處理氣體以為了加熱電子并造成隨后的處理氣體的原子和/或者分子的成分的電離化和分裂來從處理氣體形成等離子體。此外，負高壓直流(DC)電力可以耦合到等離子體處理系統中以為了形成在RF循環的一部分(即，耦合RF功率的正半個循環)期間撞擊襯底表面的高能(彈道的)電子束。已經觀測到，彈道的電子束可以通過例如提高下覆的薄膜(要被蝕刻)和掩膜層之間的蝕刻選擇性，降低諸如電子遮蔽損失的充電損失等來增強干式等離子體蝕刻處理的性能。關于彈道電子束的產生的附加細節在序列號為11/156,559、題為“Plasma processing apparatus and mehod”并作為美國專利申請號2006/0037701A1出版的審查未決的美國專利中公開；其全部內容通過引用全部結合于此。一般地，彈道電子束可以用如圖3A至圖3F所示的各種類型的等離子體處理系統來實現。
DC電極305可以包括含硅材料和/或者摻雜含硅材料。DC源306可以包括可變DC電源。附加地，DC源306可以包括雙極DC電源。DC源306還可以包括構造成執行監視、調節或者控制極性、電流、電壓和/或者DC電源306的開/關狀態中至少一者的系統。一旦形成等離子體，DC源306促進彈道電子束的形成。可以利用電濾波器來從DC源306對RF功率解耦合。
例如，DC源306施加到DC電極305的DC電壓可以在從約-2000伏特(V)到約1000V的范圍。期望地，DC電壓的絕對值具有等于或者大于約100V的值，并且更期望地，DC電壓的絕對值具有等于或者大于約500V的值。附加地，期望地，DC電壓具有負極性。此外，期望地，DC電壓是具有大于自偏置電壓的絕對值的負壓。
在可選的實施例中，化學氧化去除(COR)子系統(未示出)可以用來去除或者修整氧化的多硅材料。此外，COR子系統可以用來去除或者修整氧化物掩膜層。例如，COR子系統可以包括化學處理模組(未示出)，其用于在襯底上化學處理暴露表面層(諸如氧化表面層)，由此在暴露的表面上處理化學的吸收影響表面層的化學性質的改變。附加地，COR子系統可以包括熱處理模組(未示出)，其用于熱處理襯底，由此襯底溫度被升高，以解除吸收(或者蒸發)襯底上化學性質被改變的暴露表面層。
圖4圖示了根據本發明的實施例負通道場效應晶體管(nFET)結構和正通道場效應晶體管(pFET)結構的示例性視圖。圖4示出了用于nFET結構400a的示例性柵堆疊和用于pFET結構400b的示例性柵堆疊。用于nFET結構400a的示例性柵堆疊可以包括塊硅層405a、埋入氧化層410a、硅絕緣體(SOI)層415a、柵氧化層420a、第一多硅柵結構430a、摻雜多硅層440a、氮化物帽層445a、氧化層450a和底部抗反射涂覆(BARC)層455a。第一多硅柵結構430a可以具有第一側壁角431a和與之關聯的第一底部CD432a，并且第一底部CD432a可以與柵長度參數和/或者柵寬度參數相關聯。可選地，第一柵結構可以不同，層的數量可以不同，并且可以使用其它材料。用于pFET結構400b的示例性柵堆疊可以包括塊硅層405b、埋入氧化層410b、硅絕緣體(SOI)層415b、柵氧化層420b、第二多硅柵結構430b、氮化物帽層445b、氧化層450b和底部抗反射涂覆(BARC)層455b。第二多硅柵結構430b可以具有第二側壁角431b和與之關聯的第二底部CD432b，并且第二底部CD432b可以與柵長度參數和/或者柵寬度參數相關聯。可選地，第一柵結構可以不同，層的數量可以不同，并且可以使用其它材料。在一些實施例中，可以針對MLMIMO程序建立預處理數據，并且可以在執行MLMIMO程序之前測量示例性柵堆疊。在其它實施例中，可以使用一個或者多個圖案化掩膜層針對MLMIMO工序建立預處理數據，并且可以在生產柵堆疊之前測量一個或者多個圖案化掩膜層。
側壁角(431a和541b)可以從約八度變化到約九十度，并且底部CD(432a和432b)可以在約25nm和60nm之間變化。柵氧化層(450a和450b)的寬度可以在約25nm和60nm之間變化，氮化物帽層(445a和445b)的厚度可以在約1nm和10nm之間變化。柵結構(400a和400b)的高度可以在約125nm和160nm之間變化。
圖5示出了根據本發明實施例的示例性多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型優化和控制方法的簡化框圖。在圖示的MLMIMO模型方法中，示出了圖案化的光刻膠(PR)堆疊1和處理后的柵堆疊5的一部分的示例性圖像。PR堆疊1的“PR”層可以包括一個或者多個PR層CD2和一個或者多個PR層側壁角(SWA)3。可以使用第一組參數4來表征PR堆疊1，第一組參數可以包括中心和邊緣光刻膠(PRC/E)數據項、中心和邊緣厚度(厚度C/E)數據項、CD中心數據項、CD邊緣數據項、SWA中心數據項和SWA邊緣數據項。可選地，可以使用不同組的參數。柵堆疊5的“多”層可以包括一個或者多個多層CD6和一個或者多個多層SWA7。可以使用第二組參數8來表征柵堆疊5，第二組參數8可以包括中心和邊緣“多”(多C/E)數據項、中心和邊緣BARC(BARCC/E)數據項、CD中心數據項、CD邊緣數據項、SWA中心數據項和SWA邊緣數據項。可選地，可以使用不同組參數。
在圖示的方法中，第一集成計量(IM)工具(第一ODP-IM)控制器/模型10可以連接到一個或者多個蝕刻工具控制器/模型20，并且蝕刻控制器/模型20中的一個或者多個可以連接到一個或者多個第二計量工具(第二ODP-IM)控制器/模型30。第一計量工具(第一ODP-IM)控制器/模型10可以接收CD數據11和SWA數據12，并且可以提供正向饋送數據15。第二計量工具(第一ODP-IM)控制器/模型30可以發送CD數據31和SWA數據32，并且可以提供反饋數據35。在一些示例中，從晶片間的反饋數據(W2WFB)35可以與第二ODP-IM控制器/模型30相關聯。此外，蝕刻控制器/模型20中的一個或者多個可以用來25基于從晶片間(WAW)控制柵堆疊輪廓吧基于晶片內(WiW)控制柵堆疊輪廓。
數據項16可以發送到第一計算元件40，第一計算元件40可以用來計算襯底中心處和襯底邊緣處的蝕刻偏差。第一計算元件40可以用來計算襯底中心處和襯底邊緣處的SWA偏差。第一組目標參數41可以提供到第一計算元件40，并且第二組濾波輸出71可以提供到第一計算元件40。來自第一計算元件40的輸出數據項42可以提供到一個或者多個MLMIMO模型優化器50。
MLMIMO模型優化器50中的一個或者多個可以設置有一個或者多個約束參數51，該約束參數51可以包括工具限制、配方限制和/或者時間限制。在所示出的示例中，約束參數51可以包括基于步驟的處理氣體限制。MLMIMO模型優化器50中的一個或者多個可以確定可以發送到蝕刻工具控制器/模型20中一個或者多個的一組或者多組配方參數21。
蝕刻工具控制器.模型20中的一個或者多個可以用來計算預測的數據項27，該預測的數據項27可以包括一個或者多個預測的蝕刻偏差、一個或者多個預測的SWA偏差、針對一個或者多個蝕刻配方的一個或者多個預測的步驟時間、以及針對一個或者多個蝕刻配方的一個或者多個預測的處理氣體流量。
第二ODP-IM控制器/模型30中的一個或者多個可以向一個或者多個比較元件60提供一個或者多個實際輸出33，并且實際輸出33的一個或者多個可以與預測的數據項27中的一個或者多個比較。來自比較元件60中的一個或者多個的誤差值65中的一個或者多個可以向EWWA濾波器70中的一個或者多個提供。
EWMA濾波器70中的一個或者多個可以向第一計算元件40提供一個或者多個第一濾波的輸出71，并且EWMA濾波器70中的一個或者多個可以向權重控制器/模型80中一個或者多個提供一個或者多個第二濾波的輸出72。EWMA濾波器70的每個可以濾波和提供用于單個參數或者誤差值的反饋數據，可選地，EWMA濾波器70的每個可以濾波和提供多個參數或者誤差值。權重控制器/模型80中的一個或者多個可以從MLMIMO模型優化器50中的一個或者多個接收一個或者多個目標數據項45和一個或者多個反饋數據項55。此外，權重控制器/模型80中的一個或者多個可以向MLMIMO模型優化器50中的一個或者多個提供一個或者多個動態變化的權重輸出81。基于反饋誤差使用動態權重的原理是以更好地控制最重要的CV-在運行時間控制系統的手動調節的自動化為目標強制優化器對權重(再平衡)區分優先次序。
圖6圖示了根據本發明實施例的多層處理程序的簡化框圖。圖6示出了多層處理程序和監視和控制預測量工序、局部蝕刻(P-E)工序、最終蝕刻(F-E)工序和測量后工序所需的許多關鍵測量的簡化視圖。例如，柵CD控制已經發展到包括如分別示出的CRPR和θR的多輸入參數，諸如光刻膠的CD和側壁角(SWA)，并且隨著半導體期間繼續收縮，CDPR和θR將變小。
隨著器件收縮，處理窗變小，并且諸如之前假定彼此獨立的SWA、膜厚度和CD的變化現在正在彼此互相作用，并且此互相作用需要多元的處理控制方法和模型。可以為等離子體蝕刻建立先進的基于模型的多元控制技術，并且在處理顯影過程中顯影蝕刻處理的穩態和動態數學模型。模型可以基于與蝕刻處理相關的物理和化學，并可以提供對直接影響器件的電氣性能的多層中的處理變量當中復雜的互相作用提供有價值的見識。對于多層處理，一個或者多個控制變量(CV)可以涉及一個或者多個測量參數(CD、SWA、深度等)。例如，一些CV可以用來維持襯底的均勻性和線密度敏感性。控制蝕刻輪廓和線寬要求參照用于中心和邊緣輪廓控制操縱變量(MV)調節超過一個的配方參數(步驟時間、氣體流量、壓力等)。為了解決輪廓和均勻性控制，系統要求多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)方法，其包括用于CV、干擾變量(DV)和MV的互相作用項。
當MLMIMO模型和相關閉環蝕刻處理控制器正在顯影時，可以執行進入的數據的分析。可以使用與圖案化光刻膠特征有關的第一組參數(包括厚度、標稱CD和側壁角)來查看來自光刻工具的輪廓變量的源。此外，其它組參數可以包括光學數據、反射數據、傳輸數據、折射數據、下覆層等。
在一些示例中，光刻膠厚度(高度)TPR可以足夠厚以提供所需的抗蝕能力，并且足夠薄以提供良好的成像品質。CD擺動曲線效應還可以使操作控制限制的光刻膠的厚度變窄。此外，圖案化特征的高度可以依賴于未圖案化光刻膠厚度減去來自顯影器暗損失和低水平暴光強度的腐蝕。涂覆器旋轉速度調節可以用來校正平均的光刻膠厚度變化。集成的計量工具可以用來監視圖案化的光刻膠高度TPR和BARC厚度TB。
光刻后顯影檢測CD(DICD)控制可以用來確保后蝕刻最終檢測CD(FICD)控制，并且通常局部地、在場上和整體地監視。在一些情況下，局部和場上CD變化可以由掩膜和暴露的效果支配，并且整體CD變化可以由掃描器、軌道和蝕刻工具引起。執行周期工具優化以形成均勻劑量圖和暴露后烘焙(PEB)溫度輪廓以確保襯底上DICD的低變化。此外，場場劑量調節圖可以用來校正蝕刻后CD均勻性，并且多區域PEB偏差調節可以用來優化CD均勻性的晶片內(WiW)和晶片間(W2W)水平控制。此外，光刻膠SWA可以影響FICD，并且SWA變化可以有助于暴露工具聚焦變化。
圖7圖示了用于顯影根據本發明實施例的多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型的工序的示例性流程圖。在圖示的實施例中，工序700示出具有步驟號。可選地，可以使用不同的交替步驟號。
在710，一個或者多個多層處理程序可以識別為用于多層/多輸入/多輸出建模分析工序的候補。在一些示例中，一個或者多個MLMIMO模型可以建立以形成一個或者多個多層柵結構(400a和400b，圖4)。
在715中，可以確定第一組控制輸出變量(CV)和與CV相關的范圍。CV中的一個或者多個由末端使用者或者客戶指定。CV可以包括一個或者多個臨界尺寸(CD)和/或者與多層柵結構(400a和400b)中的一個或者多個相關的一個或者多個側壁角。在一些示例中，可以執行最終蝕刻程序，其包括一個或者多個局部蝕刻(PE)工序和一個或者多個最終蝕刻(FE)工序。例如，可以執行最終蝕刻程序以最后確定柵堆疊中的一個或者多個，并且可以針對pFET器件、nFET器件、Ti柵器件和FinFET器件執行不同的最終蝕刻程序。
在720，可以使用一個或者多個候補配方為與MLMIMO相關的操縱變量(MV)確定第一組候補。MV可以包括WiW操縱變量(WiW-MV)，并且WiW-MV可以包括“快的”MV，其可以在襯底正被處理的同時受到控制。MV可以包括W2W操縱變量(W2W-MV)，并且W2W-MV可以包括“慢的”MV，其當一批次晶片正被處理時受到控制。可以針對候補配方中的每個步驟查看用于MV的范圍。
在725，可以執行實驗設計(DOE)工序以分析MLMIMO模型。使用物理分析和工程經驗，可以執行實驗設計(DOE)工序以建立能將MV與每個CV連接的統計模型。如果實驗量增大，可以獲得更精確的模型，但是是以附加的材料和時間為代價的。因而，成本和可獲得能力可用限制DOE襯底的數量。為了盡可能減小它們并防止不精確，設計優良的DOE是至關重要的。對于這種DOE的最關鍵因素是預測的模型的格式。可以選擇一個或者多個模型類型，并且可以為CV和MV提供范圍，并且諸如

(來自SAS研究院的統計軟件)可以用來建立DOE表格(圖8)中的一個或者多個。DOE數據的示例性組在圖8中示出，包括與第一蝕刻工序相關的第一組操縱變量(MV-11、MV-12和MV-13)、與第二蝕刻工序相關的第二組操縱變量(MV-21、MV-22和MV-23)以及第一組控制變量(CV-01、CV-02、CV-03、CV-04、CV-05和CV-06)。在其它分析工序中，可以使用其它MV和CV。處理建模假定室狀態在襯底和批次之間是穩定的。
在一些實施例中，圖2C所示的蝕刻子系統200c可以用來產生蝕刻等離子體。例如，頂部源272可以在60MHz下操作，并且底部源230可以在13.56MHz下操作。此外，在第一局部蝕刻工序和第一最終蝕刻(F-E)工序期間，頂部源272功率可以從約100瓦特變化到約700瓦特，并且底部源230功率可以從約10瓦特變化到約170瓦特。在局部蝕刻(局部蝕刻)步驟期間，可以使用CF4/O2等離子體，并且在最終蝕刻(多硅蝕刻)步驟期間，可以使用HBr/O2等離子體。使用DOE工序，獲得多硅CD和SWA以理解各種處理參數(氣體流量、壓力。溫度、功率等)的效果和示出光刻膠的SWA對多硅的SWA具有顯著效果的數據。例如，光刻膠中更高SWA角度導致更高的SWA偏置。在局部蝕刻(局部蝕刻)處理期間，一旦清除PR/ARC的腳部的邊緣，多硅的蝕刻開始。在最終蝕刻(多硅蝕刻)期間，處理光刻膠輪廓(SWA)轉移到多硅。例如，在最終蝕刻(多硅蝕刻)處理期間，O2流率可以從約2sccm變化到約10sccm，在局部蝕刻(局部蝕刻)處理期間，O2流率可以從約3sccm變化到約20sccm。此外，在局部蝕刻(局部蝕刻)處理和最終蝕刻(多硅蝕刻)處理期間，室壓力可以從約5mTorr變化到約40mTorr，并且在局部蝕刻(局部蝕刻)處理和最終蝕刻(多硅蝕刻)處理期間，中心和邊緣溫度可以從約45攝氏度變化到約66攝氏度。
在局部蝕刻(局部蝕刻)處理期間，CF4分離和產生CFx基和氟原子。CF2基響應于在PR表面上的聚合物沉積，并輔助各向異性蝕刻。O2分離以形成氧原子，使原子氧和氟原子各向同性蝕刻PR。在此步驟期間，底部電極功率保持較低，使得離子不會有助于PR的物理濺射。由于中性物種(氧和氟)具有寬角度分布，局部蝕刻率(由原子氧和氟通量引起)在特征的“頂部”高于在特征的“底部”。在局部蝕刻(局部蝕刻)步驟期間，特征的頂部與特征的底部相比接收更中性的原子，造成PR線的漸縮。在這些蝕刻工序期間，局部蝕刻率(CD損失/CD偏差)和側壁的漸縮(SWA偏差)隨著O2的流率而增大。在局部蝕刻期間，通過轟擊氧和氟原子從所有方向蝕刻線。隨著O2的流率隨著CF4的流率保持恒定而增大，原子氧的濃度增大，造成到襯底的氧通量增大。原子氧和氟與PR的反應率隨著溫度升高而增大，這直接導致更高的PR蝕刻率，并且結果造成CD損失。
在雙頻電容耦合的等離子體中，在襯底上的離子轟擊能量受到較低頻率的控制，并且等離子體密度受到較高頻率的控制。當底部電極的功率低于頂部電極功率時，離子和中性通量主要依靠頂部電極的功率。由于離子撞擊襯底的速度是各相異性，大多數離子轟擊特征的底部和特征的頂部，非常少的離子撞擊PR的側壁。由于PR蝕刻基本上是各相同性蝕刻，CD損失部依賴于底部電極的功率。然而，暴露于等離子體的特征底部和特征頂部的蝕刻率受到離子的轟擊。特征的這些區域的豎直蝕刻率隨著底部電極功率而增大。同時，更多材料濺射離開特咱了底部，并再次沉積在PR的側壁上。這導致PR側壁漸縮。SWA偏差隨著底部電極功率而增大。
在最終蝕刻(多硅蝕刻)步驟期間，可以使用HBr/O2化學劑，并且富溴氧化物狀鈍化膜可以形成在側壁上以及形成在特征的底部上。離子轟擊特征的底部，將鈍化膜從底部去除，同時留下側壁上的鈍化層完整無缺(各相異性蝕刻)。在此步驟中所使用的O2的濃度影響SWA和CD兩者，這可以歸因于濺射離開特征底部的鈍化膜的再沉積。增大SWA還導致底部CD變窄。
在最終蝕刻(多硅蝕刻)步驟期間，原子氧的濃度隨著壓力而增大，并且原子氧可以鈍化特征的側壁。鈍化膜的厚度隨著氧的濃度而增大。在多硅蝕刻期間，CD損失隨著壓力而降低。鈍化層可以濺射離開特征的底部，并可以再次沉積在側壁上。因而，在多硅蝕刻期間，SWA偏差隨著壓力而增大。
此外，用于P-E工序的處理時間可以從約30秒變化到約60秒，并且用于F-E工序的處理時間可以從約30秒變化到約300秒。
在730，在執行填入一個或者多個DOE表所需的蝕刻工序之后，通過使用最小平方技術和統計軟件可以形成具有二次和相互作用項的非線性模型。在一些模型中，可以刪除具有與之相關的極其小的系數的項。
在735，可以使用DOE數據形成一個或者多個線性增益矩陣(G)。
例如， 其中，i＝1，2，......，n和j＝1，2......，n。符號

表示用除了MVj以外的所有操縱變量保持不變而評估的局部求導，并且該項是CVi和MVj之間的開環增益。此外，符號

可以理解為表示當所有的控制環關閉時CVi和MVj的影響的閉環增益。
如果我們開始非方形矩陣，一個目標是消除一些MV和CV以形成方形矩陣。許多時候，我們具有比CV更多的MV，因而我們具有非方形矩陣。我們使用非方形RGA。例如， 使用偽倒數G+來代替通常的倒數G-1。NRGA提供了用于選擇方形系統的若干標準，但是它們的標準在一些非方形系統中不總是有效，因而需要考慮子系統的方形配對的所有組合。將一個子系統與其它RGA配對規則比較可以用作矩陣。這形成然后可以為最佳方形矩陣而比較的子組合。
在740，可以使用線性增益矩陣(G)中的一個或者多個來計算一個或者多個相對增益陣列(RGA)。例如， 在745，為了調查最佳MV組合，RGA分析可以用于測量的模型參數選擇，并且可以使用RGA中的配對規則針對每個CV確定最佳的MV。例如，可以選擇RGA項，使得它們之和最接近一。此外，可以避免負項上的配對。此外，RGA分析可以用于確定一些候補模型和用于識別最佳情況解決。
在745，如果你具有比MV更多的CV，則RGA分析可以用于選擇最可控制的CV(CV對MV的選擇性的分析)。
在750，可以確定系統穩定性和條件。例如，Niederlinski穩定性定理陳述如果 則由于對角配對造成的閉環系統不穩定。
其中，G是增益矩陣，并且gii是增益矩陣的對角項。使用以下G＝USVT可以確定增益矩陣(G)的條件。
其中，G、U、S和V是使用單值分解(SVD)確定的矩陣。此外，可以使用S矩陣中較大的值與較小的值的比率來確定條件號(CN)。可以在由Jean Pierre Corriou所著的題為“Process ControlTheory andApplications”的書(ISBN 1852337761)中發現與Niederlinski定理有關的附加信息，其全部結合于此。例如，當CN大于五十時，系統幾乎是單一的并將具有差的控制性能。
在755，可以使用實際設備和/或者性能約束來優化MLMIMO模型。在一些示例中，可以查看和選擇測量位置以優化性能，可以建立預和/或者后測量的數量以優化性能，可以查看多室程序以優化產量。通過調節EWMA濾波器可以優化反饋。可以確定用于MV的時間常數，并且時間參數的更新頻率可以基于批次到批次(L2L)、W2W、WiW和處理步驟值。此外，可以查看處理中心點、CV中心點和MV中心點以優化性能。可以使用歷史數據以執行模擬。
襯底可以包括一個或者多個層，該層可以包括半導體材料、碳材料、介電材料、玻璃材料、陶瓷材料、金屬材料、氧化材料、掩膜材料或者平整化材料或者它們的組合。
在其它實施例中，可以使用驗證的MLMIMO模型處理一個或者多個襯底。當使用驗證的MLMIMO模型時，可以在襯底(“金色晶片”)上形成一個或者多個驗證的結構。當查看襯底時，可以從襯底上許多驗證結構選擇測試基準結構。在查看期間，可以從測試基準結構獲得查看數據。可以從測試基準結構獲得最佳估計結構和相關的最佳估計數據。可以從包括驗證結構和相關數據的MLMIMO庫選擇最佳估計結構和相關最佳估計數據。在測試基準結構和來自庫的最佳估計結構之間計算一個或者多個差值，該差值可以與匹配標準、形成標準或者產品要求或者它們的組合比較。當使用匹配標準時，如果匹配標準被滿足或者超過，則測試基準結構可以識別為MLMIMO庫的構件，并且當前襯底可以識別為基準“金色”襯底。當使用形成標準時，如果形成標準被滿足，則測試基準結構可以識別為MLMIMO庫的新的構件，并且當前的襯底可以識別為驗證的基準襯底。當使用產品要求時，如果一個或者多個產品要求沒有被滿足，則測試基準結構可以識別為驗證的結構，并且襯底可以識別為驗證的產品襯底。如果標準或者產品要求中的一個或者多個沒有被滿足，則可以施加校正作用。可以使用測試基準結構數據和最佳估計結構數據針對測試基準結構建立MLMIMO有關置信數據和/或者風險數據。
當生產和/或者查看MLMIMO有關結構時，可以使用精度和/或者公差限制。當沒有校正這些限制時，可以執行細化工序。可選地，可以執行其它工序，可以使用其它位置或者可以使用其它襯底。當使用細化工序時，細化工序可以利用雙直線細化、多二次細化、雙立方細化、Turran細化、微波細化、Hermite細化、牛頓除差細化、密切細化或者Thiele細化算法或者它們的組合。
在一些實施例中，MLMIMO評估庫數據可以包括適合度(GOF)數據、形成規則數據、測量數據、檢測數據、驗證數據、圖數據、置信數據、精度數據、處理數據或者均勻性數據或者它們的任何組合。
圖9圖示了用于使用根據本發明實施例的MLMIMO的工序的運行時間流程圖。當校正數據時，可以使用許多襯底，并且可以識別候補干擾變量。在數據校正期間，與一個或者多個CV有關的變量可以被最小化，并且校正的數據可以用于模擬。模擬可以執行與在生產中使用的柵蝕刻處理相同的程序。
在910中，在集成計量室中測量一個或者多個襯底，并且可以獲得用于第一數量(I)的干擾變量D(I)的值。此外，可以接收和分析其它傳感器數據。IM數據可以包括來自每個進入的襯底上的圖案化掩膜層中多個位置的CD和SWA數據。可以建立第二數量(m)的操縱變量MV(m)。
在一些實施例中，可以使用IM工具測量與襯底狀態有關的進入的干擾變量，并且IM數據可以包括襯底上多個位置處的輪廓數據、CD數據、SWA數據和BARC膜厚度。例如，可以選擇8-10個能代表襯底的中心的中心位置，并且可以選擇半徑相同的8-10個能代表邊緣半徑特性并且對于每個控制為最佳的邊緣位置。可以針對襯底的每個區域選擇相同數量的位置以將相同的權重的精度賦予所有的區域。應該選擇柵密度和晶體管類型以與最關鍵的芯片水平性能度量(諸如P或者N通道晶體管類型)相關聯，因為每個晶體管結構具有可以與蝕刻輪廓控制需要相關的一些變化。
CD DV可以是臨界DV，并且可以具有相關的DV，其在局部蝕刻(P-E)工序期間由于處于工作的機構而修改測量。SWA可以是主要修改器，其隨著角度變成低于九十度而靈敏度增大。此外，可以使用中等CD，因為它給予了與最終CD最精確的相關。在簡單方面，中等CD執行最佳，因為它將頂部和底部的CD測量平均化。
CD的第二修改器可以是襯底上和從晶片間上的BARC厚度變化。如果厚度由于在BARC蝕刻期間光刻膠正持續要被蝕刻而非均勻性，則BARC厚度可以影響CD。更薄的BARC可以給予更短的蝕刻時間，并且更厚的BARC可以給予更長的蝕刻時間，并且更長的蝕刻時間將造成更小的CD。因而，BARC的非均勻性可以直接對邊緣CD變化造成增大的中心，在局部和最終蝕刻期間，需要為了控制而修改邊緣CD變化。
在顯影工序之后可以獲得IM數據，并且可以使用光刻子系統中的IM單元、蝕刻子系統中的IM單元或者單獨的IM單元來獲得IM數據。
此外，傳感器和狀態數據可以用于表示預測的等離子體室狀態的DV。例如，當批次(襯底)在沒有使用溫度調節的襯底的情況下正被處理時，可以通過漂移影響室狀態。有助于室狀態正向饋送的變化可以包括諸如室清潔、部件更換、化學改變、空閑時間、溫度調節襯底、室停機、手動調節、晶片襯底材料改變和產品密度改變的事件。
在915，接收到的數據可以被濾波和/或者限定。例如，可以使用boxand whisker算法對測量DV進行濾波，box and whisker算法消除在統計上不出現為具有相同數目的位置，并且其余位置可以被平均以代表襯底的物理區域。
在920，可以計算CV中的一個或者多個，并且可以確定CD、SWA、均勻性值和/或者輪廓變化。在一些示例中，可以使用以下 CV(n)＝fn{MV(1)，......MV(m-1)，MV(m)，DV(1)，......DV(l-1)，DV(l)}+offsetn 建立第三數量(n)的控制變量。
其中，l、m和n是大于二的整數。
例如，當如圖10所示識別四個CV、六個MV和四個DV時，具有更高階和相互作用項的四個非線性模型可以識別如下 CV(1)＝f1{MV(1)，MV(2)，MV(3)，MV(4)，MV(5)，MV(6)，DV(1)，DV(2)，DV(3)，DV(4)}+offset1 CV(2)＝f2{MV(1)，MV(2)，MV(3)，MV(4)，MV(5)，MV(6)，DV(1)，DV(2)，DV(3)，DV(4)}+offset2 CV(3)＝f3{MV(1)，MV(2)，MV(3)，MV(4)，MV(5)，MV(6)，DV(1)，DV(2)，DV(3)，DV(4)}+offset3 CV(4)＝f4{MV(1)，MV(2)，MV(3)，MV(4)，MV(5)，MV(6)，DV(1)，DV(2)，DV(3)，DV(4)}+offset4 在925，可以使用二次目標函數計算優化的處理設定，并且目標偏差CV可以限定為 t(n)＝{DV(1}-targetCV(n)} 當n＝4并且l＝4時，可以獲得以下公式 t(1)＝{DV(1}-targetCV(1)} t(2)＝{DV(2}-targetCV(2)} t(3)＝{DV(3}-targetCV(3)} t(4)＝{DV(4}-targetCV(4)} 使用模型和目標項，可以用于非線性編程的二次目標函數可以限定為 公式1 并且當n＝4時，可以獲得以下簡化的公式 公式1a 并且Wj是權重因子。此外，操縱變量MV(l)可以具有上和下極限，其可以包括為不等式，并且當l＝4時，建立以下 a≤MV(1)≤b c≤MV(2)≤d公式2 e≤MV(3)≤f g≤MV(4)≤h 其中，a-h是取決于設備約束的常數。可以由優化器來使用測量的CD和SWA值以計算MV，并且優化器可以通過使用非線性編程將公式1a和公式2最小化來確定蝕刻配方。例如，MATLAB優化工具箱可以用于此模擬。
在930，使用由優化器建立的MV中的一個或者多個來限定處理配方，并且可以使用用于MV的新值來調節處理配方。非線性優化可以用來處理非線性關系和與蝕刻處理相關的約束以通過每個運行之后調節配方來使多步驟處理的性能最大化。
IM數據可以正向饋送到優化器以計算操縱變量(MV)的值。與每個控制的變量(CV)相關的非線性模型公式可以用于每個CV目標值。二次目標函數可以利用權重因子來對目標函數的每個CV項區分優先次序，并且MLMIMO中的優化器可以用來通過使用非線性編程使具有MV約束的目標函數最小化或者最大化來確定蝕刻配方。
在935，可以使用調節的配方處理襯底中的一個或者多個。例如，調節配方可以包括從優化器優化的MV。
在940，可以針對處理襯底中的一個或者多個獲得測量數據。例如，在襯底上的一個或者多個位置可以進行測量。在每個蝕刻處理之后，可以使用IM工具測量輸出CV。
在945，可以對所獲得的數據濾波和評定。
在950，可以計算處理誤差。例如，可以針對每個CV計算誤差(實際輸出減去模型輸出)。
在955，可以計算反饋數據項。例如，可以使用指數權重運動均值(EWWA)濾波器來用誤差更新MLMIMOI模型CV偏差。
在960，可以更新新的模型偏差。這些偏差值可以提供到優化器單元以用于為下次運行補償干擾。使用該偏差直到出現新的更新。可以執行此工序，直到處理最終襯底。
當需要新的和/或者附加測量數據、檢測數據和/或者評估數據時，可以從襯底上的一個或者多個位置獲得附加的MLMIMO數據。例如，可以在一個或者多個位置處測量在襯底上諸如周期柵、周期陣列和/或者其它周期結構的測量結構。
在一些實施例中，歷史和/或者實時數據可以包括MLMIMO圖。襯底有關圖、處理有關圖、損壞評價圖、基準圖、測量圖、預測圖、風險圖、檢測圖、驗證圖、評估圖、顆粒圖和/或者針對一個或者多個襯底的置信圖。此外，一些MLMIMO工序可以使用襯底圖，該襯底圖可以包括一個或者多個適合度(GOF)圖、一個或者多個厚度圖、一個或者多個柵有關圖、一個或者多個臨界尺寸(CD)圖、一個或者多個CD輪廓圖、一個或者多個材料有關圖、一個或者多個結構有關圖、一個或者多個側壁角圖、一個或者多個不同寬度圖或者它們的組合。
當形成和/或者修改襯底圖時，對于整個襯底該值可以不計算和/或者要求，并且襯底圖可以包括用于一個或者多個位置、一個或者多個芯片/管芯、一個或者多個不同區域、以及一個或者多個不同形狀區域的數據。例如，處理室可以具有獨特的特性，其可以影響在襯底的特定區域中處理結果的品質。此外，制造商可以允許在襯底的一個或者多個區域中對芯片/管芯進行較低精度的處理和/或者評估數據以使產量最大化。當圖中的值接近限制時，置信值可以低于當圖中的值沒有接近限制時的值。此外，可以針對不同的芯片/管芯和/或者襯底的不同的區域對精度值進行權重。例如，更高的置信權重可以被分配到與之前使用的評估位置中的一個或者多個有關的精度計算和/或者精度數據中。
此外，可以使用與一個或者多個處理有關的處理結果、測量、檢測、驗證、評估和/或者預測圖來計算用于襯底的置信圖。例如，可以使用來自另一圖的值作為權重因子。
盡管以上已經詳細地描述了本發明僅僅某些實施例，但是本領域的技術人員容易理解到在不實質上脫離本發明的新型性的教導和優點的情況下本實施例的許多修改是可行的。因而，所有這樣的修改意欲包括在本發明的范圍內。
因而，此描述不意在限制本發明，并且在給定此處的詳細水平理解到本實施例的修改和變化是可行的情況下來描述本發明的構造、操作和行為。因而，前述詳細的描述不意味著或者不意在以任何方式限制本發明一相反，本發明的范圍由權利要求限定。
權利要求
1.一種用于建立多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型的方法，包括
確定第一多層處理程序以在一個或者多個多層柵結構中形成一個或者多個最終多柵結構，其中，所述第一多層處理程序包括一個或者多個第一測量工序、一個或者多個局部蝕刻(PE)工序、一個或者多個最終蝕刻(F-E)工序以及一個或者多個第二測量工序，其中，最終多柵結構包括至少一個側壁角度(SWA)和至少一個柵寬度，所述側壁角度在約八十五度和約九十二度之間，并且所述柵寬度在約二十納米和約五十納米之間；
選擇第一多層/多輸入/多輸出模型，其被構造成模擬所述第一多層處理程序，所述第一多層/多輸入/多輸出包括多個控制變量(CV)、多個操縱變量(MV)和多個干擾變量(DV)；
確定與所述第一多層/多輸入/多輸出相關的第一組干擾變量，其中，所述第一測量工序中的一個或者多個被構造成提供所述干擾變量中的一個或者多個，所述干擾變量中的一個或者多個由前述工序或者層確定；
確定與所述第一多層/多輸入/多輸出相關的第一組控制變量和與所述控制變量相關的范圍，其中，所述控制變量包括與所述最終多柵結構相關的一個或者多個臨界尺寸(CD)和與所述最終多柵結構相關的一個或者多個側壁角度，其中，所述第二測量工序中的一個或者多個被構造成提供所述第一組控制變量中的一個或者多個；
使用一個或者多個候補配方(recipe)建立與所述第一多層/多輸入/多輸出相關的第一組操縱變量，其中，所述第一組操縱變量包括被構造成在襯底正被處理的同時變化的一個或者多個晶片內操縱變量(WiW-MV)和被構造成在所述襯底已經被處理之后變化的一個或者多個晶片間操縱變量(W2W-MV)；
分析所述建立多層/多輸入/多輸出模型，其中，選擇一個或者多個統計模型，為所述控制變量和所述操縱變量提供一個或者多個范圍，并且執行一個或者多個統計分析工序以建立實驗設計(DOE)數據，其中，所述統計模型被構造成將一個或者多個操縱變量與一個或者多個控制變量相關聯；
通過使用最小平方技術和統計軟件建立具有二次和互相作用項的一個或者多個非線性模型；
使用所述實驗設計數據形成一個或者多個穩態線性增益矩陣(G)，其中，每個增益矩陣包括第一數量的操縱變量和第二數量的控制變量；
使用所述穩態線性增益矩陣(G)計算一個或者多個相對增益陣列(RGA)，其中，和
表示項與項相乘；
使用一個或者多個配對規則優化一組或者多組操縱變量；
為所述多層/多輸入/多輸出確定一個或者多個穩定條件；以及
使用與第一組處理工具相關的性能參數優化所述多層/多輸入/多輸出，所述第一組處理工具被構造成執行所述第一多層處理程序。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一測量工序包括
其中，i＝1，2，......，n和j＝1，2......，n，并且其中，
是CVi和MVj之間的開環增益，
是閉環增益。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，使用Niederlinski穩定性定理確定所述一個或者多個穩定條件，其中
其中，G是增益矩陣，并且gii是增益矩陣的對角項。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，可以使用G＝USVT確定增益矩陣(G)的條件，其中，G、U、S和V是使用單值分解(SVD)確定的矩陣。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一測量工序包括
使用第一計量子系統獲得用于第一評估襯底的第一計量數據，所述第一計量數據包括用于與所述最終多柵結構相關的光刻膠層中的第一光刻膠特征的集成計量(IM)數據。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一計量數據包括用于中心區域中的一個或者多個第一光刻膠特征和用于邊緣區域中的一個或者多個第二光刻膠特征的厚度數據、頂部臨界尺寸數據、底部臨界尺寸數據、側壁角度數據或者光學數據。
7.根據權利要求1所述的方法，還包括
使用連接到所述第一蝕刻子系統的轉移子系統將第一襯底轉移到第一蝕刻子系統的第一蝕刻室，其中，所述轉移子系統被構造成在轉移過程中阻止氧化層形成在所述第一襯底上；
在第一局部蝕刻工序過程中建立第一襯底保持器溫度，所述第一襯底保持器溫度在約40攝氏度和70攝氏度之間，并且其中，所述第一蝕刻子系統包括溫度控制系統，其被構造成在所述第一局部蝕刻工序期間控制所述第一襯底保持器溫度；并且
在第一局部蝕刻工序期間建立第二襯底保持器溫度，所述第二襯底保持器溫度在約40攝氏度和70攝氏度之間，并且其中，所述溫度控制系統被構造成在所述第一最終蝕刻工序期間控制所述第二襯底保持器溫度。
8.根據權利要求7所述的方法，還包括
在所述第一局部蝕刻工序期間和在所述第一最終蝕刻工序期間，在從約0.1MHz到約200MHz的第一頻率范圍和在從約100瓦特到約700瓦特的第一功率范圍操作第一射頻(RF)源，其中，所述第一RF源連接到所述第一蝕刻室中的上電極；并且
在所述第一局部蝕刻工序期間和在所述第一最終蝕刻工序期間在從約0.1MHz到約100MHz的第二頻率范圍和在從約10瓦特到約170瓦特的第二功率范圍操作第二RF源，其中，所述第二RF源連接到所述第一蝕刻室中的下電極。
9.根據權利要求7所述的方法，還包括
在所述第一局部蝕刻工序期間將第一處理氣體提供到所述第一蝕刻室中，其中，所述第一處理氣體包括CF4和O2，CF4流率在約10sccm和約50sccm之間變化，O2流率在約3sccm和約20sccm之間變化，其中，所述第一蝕刻子系統包括氣體供應系統，其被構造成在所述第一局部蝕刻工序期間向所述第一蝕刻室提供所述第一處理氣體；并且
在所述第一最終蝕刻工序期間將第二處理氣體提供到所述第一蝕刻室中，其中，所述第二處理氣體包括HBr和O2，HBr的流率在約20sccm和約600sccm之間變化，第二O2流率在約2sccm和約70sccm之間變化，其中，所述氣體供應系統被構造成在所述第一最終蝕刻工序期間向所述第一蝕刻室提供所述第二處理氣體。
10.根據權利要求7所述的方法，還包括
在所述第一局部蝕刻工序期間將所述第一蝕刻室中的第一壓力控制在約5mTorr和約40mTorr之間；并且
在所述第一最終蝕刻工序期間將所述第一蝕刻室中的第二壓力控制在約5mTorr和約40mTorr之間，其中，所述第一蝕刻子系統包括被構造成控制所述第一蝕刻室中的所述第一壓力和所述第二壓力的真空泵送系統。
11.根據權利要求1所述的方法，其中，所述實驗設計數據包括來自等離子體處理室內部的傳感器和所述等離子體處理室外部的傳感器的性能數據，其中，所述性能數據包括氦背側氣體壓力數據、氦背側流量數據、靜電夾持(ESC)電壓數據、靜電夾持電流數據、襯底保持器溫度數據、冷卻劑溫度數據、上電極(UEL)溫度數據、正向RF功率數據、反射RF功率數據、RF自感應DC偏置數據、RF峰-峰電壓數據、室壁溫度數據、處理氣體流率數據、處理氣體局部壓力數據、室壓力數據、匹配網絡數據、聚焦環厚度數據、RF小時數據或者聚焦環RF小時數據或者它們的任何組合。
12.根據權利要求1所述的方法，其中，所述實驗設計數據包括性能光學數據、端點檢測器(EPD)數據、電流和/或者電壓探針數據、功率計數據、光譜分析儀數據、RF電抗分析儀數據、時間域數據或者頻率域數據或者它們的任何組合。
13.根據權利要求1所述的方法，其中，所述多層柵結構包括pPET結構、nFET結構、Tri柵結構和FinFET結構。
14.一種用于使用多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型以在多個襯底上形成柵結構的方法，所述方法包括
a)接收第一組襯底和相關的襯底數據，所述襯底數據包括實時和歷史數據；
b)使用與一個或者多個進入的襯底上的圖案化光刻膠層相關的實時集成計量(IM)數據建立第一數量(I)的干擾變量DV(I)，其中，所述實時集成計量數據包括臨界尺寸(CD)數據、側壁角度(SWA)數據、厚度數據、光刻膠數據、BARC數據、晶片襯底數據和來自每個進入的襯底上的所述圖案化光刻膠層中的多個位置的折射信號，其中，I是大于二的第一整數；
c)建立第二數量(m)的操縱變量MV(m)，其中，m是大于二的第二整數；
d)建立第三數量(n)的控制變量CV(n)，其中，n是大于二的第三整數，并且CV(n)限定為
CV(n)＝fn{MV(1)，......MV(m-1)，MV(m)，DV(1)，......DV(l-1)，DV(l)}+offsetn
e)使用二次目標函數計算優化的處理設定，并且目標偏差t(n)限定為
t(n)＝{DV(1}-t arg etCV(n)}
f)計算多個操縱變量MV(l)；
g)使用在非線性編程過程中建立的所計算出的操縱變量MV(l)中的一個或者多個限定調節處理配方；
h)使用所述調節處理配方處理所述第一組襯底中的一個或者多個；
i)獲得用于所述處理襯底中的一個或者多個的附加測量數據，其中，獲得并濾波新的控制變量(CV)；
j)使用測量的控制變量數據和預測的控制變量數據之間的差值計算一個或者多個處理誤差；
k)計算反饋數據項，其中，使用指數權重移動均值(EWMA)濾波器來用誤差更新所述offsetn，
l)更新優化器單元中的所述模型offsetn；并且
m)使用所述第一組襯底中的每個襯底重復步驟a)-1)。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，通過使用如下限定的二次目標函數執行非線性編程來計算所述多個操作變量MV(l)，
其中，Wj是權重因子，并且，操縱變量MV(l)可以具有限定為以下不等式約束的上限值和下限值，
lower_threshold_value(l)≤MV(l)≤upper_threshold_value(l)
并且，可以使用多個設備約束確定
lower_threshold_value(l)≤MV(l)≤upper_threshold_value(l)。
16.根據權利要求14所述的方法，其中，基于每個控制變量項的反饋誤差動態更新所述權重Wj。
17.根據權利要求14所述的方法，其中，當一個或者多個操縱變量在可允許的處理窗之外時對一個或者多個控制目標區分優先次序。
18.根據權利要求14所述的方法，其中，使用處理狀態數據限定所述調節的處理配方。
19.根據權利要求14所述的方法，其中，使用室狀態數據限定所述調節處理配方。
全文摘要
本發明公開一種多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型和使用方法。本發明提供的方法使用多層處理程序和多層/多輸入/多輸出(MLMIMO)模型和庫處理襯底，該方法可以包括一個或者多個掩膜層形成工序、一個或者多個預處理測量工序、一個或者多個局部蝕刻(P-E)工序、一個或者多個最終蝕刻(F-E)工序以及一個或者多個后處理測量工序。
文檔編號G06F17/50GK101551834SQ200910133608
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月31日 優先權日2008年3月31日
發明者麥里特·法克, 拉哈·桑達拉拉簡, 李俊華, 丹尼爾·帕格, 山下朝夫 申請人:東京毅力科創株式會社