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公開番号2025118997
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2025085354,2022508765
出願日2025-05-22,2020-08-11
発明の名称半導体製造における動的プロセス制御
出願人ラムリサーチコーポレーション,LAM RESEARCH CORPORATION
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H01L 21/02 20060101AFI20250805BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】原子層堆積(ALD)プロセスにおける高度な監視及び機械学習のためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】ALDプロセスにおけるステップ又はサイクルの監視方法500は、ALDサイクルの時間基準(開始)(例えば、特定のドーズバルブの開放)を定義することと、ある収集頻度(例えば、1Hz、10Hz、100Hz、又は1000Hz)に基づいて規則的な間隔で(例えば、いわゆるトリガポイントにおいて)パラメータデータを収集することと、チャンバ圧、前駆体マニホールド圧、パージ圧、RF反射電力及びRF順方向電力などの様々なパラメータについてのデータを比較することと、カーブフィッティングの出力を生成するか又は変動性レポートを生成することと、を含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
製造プロセスにおける処理サイクルを監視するためのシステムであって、
前記製造プロセスのための処理チャンバ、及び
プロセス監視動作を実行するように構成された１つ又は複数のコントローラを含み、
前記動作は、
前記製造プロセスのパラメータを識別し、
前記製造プロセスの第１のサイクルに基づいて、第１のパラメータ値を含むパラメータ値の第１の曲線を生成することを含み、前記パラメータ値は、前記処理チャンバを供給するラインのガスライン充填時間を含む、
システム。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記動作は、
前記処理チャンバを供給する前記ライン内のバルブの開放とその後の一定の圧力増加の確立との間の圧力ランプアップ時間に基づいて、前記ガスライン充填時間を計算することをさらに含む、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、前記動作は、
前記第１のサイクルについて生成された前記曲線に基づいて、
前記製造プロセスの第２のサイクルについての前記パラメータの第２の値を識別すること、
前記製造プロセスの前記第２のサイクルから導出された複数のパラメータ値を含む第２の曲線を生成すること、及び
パラメータ値の前記第２の曲線をパラメータ値の前記第１の曲線とカーブフィッティングさせること
をさらに含む、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、前記カーブフィッティングの動作は、
前記製造プロセスの第３及び後続のサイクルに基づくか又はそれらから導出された一連のパラメータ値の曲線を、前記第１又は第２の曲線にあてはめて、前記製造プロセスについての黄金パラメータ値のセットを定義する黄金曲線を生成すること
を含む、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、前記製造プロセスの各サイクルは、ＡＬＤプロセスにおける複数のステップを含み、
前記動作は、
前記ＡＬＤプロセスの各ステップにおけるパラメータ値を前記黄金パラメータ値のセットにおけるパラメータ値と一致させること
をさらに含む、システム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムであって、前記黄金曲線は前記ＡＬＤプロセスの各ステップに対する黄金パラメータ値を含む、システム。
【請求項７】
請求項５に記載のシステムであって、前記識別されたパラメータは、前記製造プロセスの制御変数と関連付けられており、
前記動作は、
前記第１及び第２のパラメータ値を直接的又は間接的に使用して、前記第２のサイクルにおける前記制御変数の値と前記第１のサイクルにおける前記制御変数の値との整合値を識別すること、及び
前記第１のパラメータ値を前記第２のパラメータ値と一致させるように前記製造プロセスを調整すること
をさらに含む、システム。
【請求項８】
製造プロセスにおける処理サイクルを監視するための方法であって、
前記製造プロセスのパラメータを識別し、
前記製造プロセスの第１のサイクルに基づいて、第１のパラメータ値を含むパラメータ値の第１の曲線を生成することを含み、パラメータ値は、前記処理チャンバを供給するラインのガスライン充填時間を含む、
方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記動作は、
前記処理チャンバを供給する前記ライン内のバルブの開放とその後の一定の圧力増加の確立との間の圧力ランプアップ時間に基づいて、前記ガスライン充填時間を計算すること
をさらに含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記動作は、
前記第１のサイクルについて生成された前記曲線に基づいて、
前記製造プロセスの第２のサイクルについての前記パラメータの第２の値を識別すること、
前記製造プロセスの前記第２のサイクルから導出された複数のパラメータ値を含む第２の曲線を生成すること、及び
パラメータ値の前記第２の曲線をパラメータ値の前記第１の曲線とカーブフィッティングさせること
をさらに含む、方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
［優先権の主張］
本特許出願は、２０１９年８月１２日に出願された、Ｋｕｍａｒらによる「ＤｙｎａｍｉｃＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌＩｎＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題する米国仮特許出願第６２／８８５，６６７号の優先権の利益を主張し、上記の出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 2,000 文字）【０００２】
本開示は、一般に、基板処理における動的プロセス制御に関し、いくつかの例では、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスにおける高度な監視及び機械学習のためのシステム及び方法に関する。いくつかの例は、チャンバ整合のための動的プロセス制御と監視、及びガスラインの充填時間にも関連する。
【背景技術】
【０００３】
現在、基板処理チャンバに関連する、ほとんどではないにせよ多くのパラメータは、構成要素の設定値付近で動作するように監視される。例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）のフローやチャンバ圧は、一定の誤差マージンを含み得る。この誤差に対応するために、パラメータの上限又は下限を、ある値や一定の割合に設定可能とすることが一般的である。例えば、ＡＬＤプロセスでは、バルブの開閉時間を監視し、その時間を適宜監視パラメータに反映させる。
【０００４】
しかしながら、現在のプロセス監視方法は、一般的に、処理チャンバ又はその構成要素の比較的広範囲、又は大まかな不具合を検出することにのみに適している。このような大まかな検出は、例えば化学気相堆積（ＣＶＤ）又はプラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスのような、定常状態又は単一ステップの状況では問題ないが、チャンバ状態がミリ秒で変化するＡＬＤなどの複数ステップのプロセスでの使用又は適用に対しては限界がある。
【０００５】
ここで提供される背景技術の説明は、本開示の文脈を大まかに提示することを目的とする。この背景技術の項で説明される範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、並びに出願の時点で先行技術として別途みなされ得ない説明の態様は、明示又は暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、概して、半導体基板の製造システムにおける動的プロセス制御に関する。いくつかの例では、ＡＬＤプロセスにおける高度な監視及び機械学習のためのシステム及び方法を提供する。いくつかの例は、チャンバ整合のための動的プロセス制御と監視、及びガスラインの充填時間にも関連する。いくつかの例は、半導体処理としての文脈で説明されているが、そのような文脈外の基板処理、例えば、金属やフォトマスクのような誘電体の処理にも同様に適用可能である。
【０００７】
いくつかの例においては、連続するＡＬＤサイクルを個別に監視し、ＡＬＤサイクルのすべてのステップをカーブフィッティング又は定義された誤差マージンを使用して一致させる。すべてのＡＬＤサイクルは、いくつかの例では反復可能となっており、異なる変数の反復性を監視するために、時間基準を定義できる。いくつかの例では、異なる測定変数についての連続したＡＬＤサイクルの比較が行われてもよい。変数の例としては、チャンバ圧、前駆体供給圧（又は前駆体マニホールド圧）、反射高周波（ＲＦ）エネルギー、順方向電力、及びバーストパージ圧などを含み得る。また、これら以外の監視変数やパラメータを使用してもよい。
【０００８】
いくつかの例は、監視値からの偏差に基づくツール警告又はエラーメッセージを提供する。いくつかの例は、これらの目標を実現するためのアルゴリズムやソフトウェアを含む。
【０００９】
実施形態の一例は、原子層堆積（ＡＬＤ）半導体製造プロセスにおける処理サイクルを監視するためのシステムを提供する。システムの一例は、ＡＬＤ製造プロセスのための処理チャンバ、及び、プロセス監視動作を実行するように構成された１つ又は複数のコントローラを含み、前記動作は、製造プロセスにおける反復動作に基づいてＡＬＤサイクルの時間基準を定義すること、時間基準に基づく周期的な時間増分における一連のデータ点に対する一連のパラメータ値を含む黄金曲線にアクセスすること、黄金曲線における各データ点に対する変動性又は公差マージンにアクセスすること、ＡＬＤ製造プロセスにおける１サイクルの周期的な時間増分に基づいてパラメータデータを収集すること、あるデータ点において、パラメータデータのパラメータ値が変動性又は公差マージン内であるかどうかを動的に監視すること、パラメータ値が変動性又は公差マージンから外れたと判断したことに基づいて、後続のサイクルにおけるパラメータ値が黄金曲線における関連するパラメータ値と一致するように前記製造プロセスを調整することを含む。
【００１０】
いくつかの例では、時間基準の基礎を形成する反復動作は、処理チャンバを供給する特定のバルブの開閉を含む。いくつかの例では、パラメータデータは、収集頻度に基づいて規則的な間隔で収集され、収集頻度は、０～１Ｈｚ、１～１０Ｈｚ、１０～１００Ｈｚ、又は１００～１０００Ｈｚの範囲内である。
（【００１１】以降は省略されています）

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