[发明专利]通过表面动力学模型优化进行蚀刻轮廓匹配的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体处理领域，更具体地涉及通过表面动力学模型优化进行蚀刻轮廓匹配的方法和装置。

背景技术

等离子体辅助蚀刻工艺的性能对于半导体处理工作流程的成功通常是关键的。然而，优化蚀刻工艺可能是困难的且耗时的，通常涉及工艺工程师以特定方式手动地调整蚀刻工艺参数以试图产生所期望的目标特征轮廓。目前根本没有足够精度的自动化程序，工艺工程师可以依靠该程序来确定将导致给定的所期望的蚀刻轮廓的工艺参数的值。

一些模型试图模拟在蚀刻工艺期间发生在半导体衬底表面上的物理化学过程。实例包括M.Kushner和同事的蚀刻轮廓模型以及Cooperberg和同事的蚀刻轮廓模型。前者在Y.Zhang,“Low Temperature Plasma Etching Control through Ion Energy Angular Distribution and 3-Dimensional Profile Simulation,”Chapter 3,dissertation,University of Michigan(2015)中描述，后者在Cooperberg,Vahedi,and Gottscho,“Semiempirical profile simulation of aluminum etching in a Cl₂/BCl₃plasma,”J.Vac.Sci.Technol.A 20(5),1536(2002)中描述，其各自为了所有目的通过引用整体并入本文。M.Kushner和同事的蚀刻轮廓模型的另外的描述可以在J.Vac.Sci.Technol.A 15(4),1913(1997),J.Vac.Sci.Technol.B 16(4),2102(1998),J.Vac.Sci.Technol.A 16(6),3274(1998),J.Vac.Sci.Technol.A 19(2),524(2001),J.Vac.Sci.Technol.A 22(4),1242(2004),J.Appl.Phys.97,023307(2005)中找到，其各自也出于所有目的通过引用整体并入本文。尽管开发这些模型所做的大量工作，但是它们还不具有期望程度的在半导体加工工业中发现有实质性用途的精确度和可靠性。

发明内容

公开了优化计算机化模型的方法，其通过使用多个模型参数将半导体器件上的蚀刻特征轮廓与成组的独立输入参数相关联。所述方法可以包括为所选定的待优化的成组的所述模型参数确定成组的值以及为所选定的成组的独立输入参数确定多组成组的值以进行优化。对于待优化的每组成组的值，所述方法可以包括接收从使用所述成组的值执行的试验蚀刻工艺得到的试验蚀刻轮廓，并且还结合为待优化的模型参数所确定的成组的值，从这些值中的每一组生成计算蚀刻轮廓。所述方法然后可以包括：修改待优化的所述成组的模型参数的成组的值中的一个或多个，并用经修改的成组的值生成另一计算蚀刻轮廓，以便对于所选定的独立输入参数的所有成组的值，减小指示所述试验蚀刻轮廓和对应的计算蚀刻轮廓之间的组合差的尺度(metric)。

在一些实施方式中，所述方法还可以包括重复上述的所述值的修改和上述的生成另一计算蚀刻轮廓，以便进一步减小前述的指示在试验蚀刻轮廓和对应的计算蚀刻轮廓之间的组合差的尺度。在一些实施方式中，可以继续前述的重复，直到获得关于所述模型参数的误差的基本上局部的最小值。

在一些实施方式中，计算通过修改成组的(待优化的)模型参数的值而减小的尺度包括将计算蚀刻轮廓和对应的试验蚀刻轮廓投射(project)到经降维的子空间上；以及计算投射到所述子空间上的所述轮廓之间的差。在一些实施方式中，计算通过修改成组的(待优化的)模型参数的值而减小的尺度包括求计算蚀刻轮廓和对应的试验蚀刻轮廓的差；以及将该差投射到经降维的子空间上。

在一些实施方式中，试验蚀刻轮廓各自包括用于一系列蚀刻轮廓坐标的一系列试验值，并且计算蚀刻轮廓各自包括用于一系列蚀刻轮廓坐标的一系列生成的值。在一些实施方式中，确定经降维的子空间包括由蚀刻轮廓坐标的值表示的试验蚀刻轮廓的主成分分析(PCA)。在一些实施方式中，尺度(其通过修改成组的待优化的模型参数的值而减小)是用于每个试验蚀刻轮廓的所述一系列的蚀刻轮廓坐标的所述一系列试验值和相应的计算蚀刻轮廓的所述一系列的蚀刻轮廓坐标的所述一系列生成值之间的差的平方的和。