用于沉積之監(jiān)控系統(tǒng)及其操作方法
【專利摘要】一種監(jiān)控系統(tǒng)及其操作方法包括：提供基板于平臺(tái)上；執(zhí)行掃描基板；沉積材料層于基板上；監(jiān)控材料層的沉積厚度；及基于沉積厚度的誤差產(chǎn)生警報(bào)。
【專利說(shuō)明】
用于沉積之監(jiān)控系統(tǒng)及其操作方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交互引用
[0002] 本申請(qǐng)要求享有2013年12月22日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/919,776號(hào)的優(yōu)先權(quán) 權(quán)益，該案的內(nèi)容全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)，且更特定為關(guān)于一種用于遠(yuǎn)紫外光光刻中的沉積 系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004] 背景
[0005] 遠(yuǎn)紫外光光刻(EUVL，也被稱為軟X光投射光刻)為取代用于制造 0.13微米及更小 的最小特征尺寸半導(dǎo)體裝置的深紫外光光刻的競(jìng)爭(zhēng)者。
[0006] 然而，遠(yuǎn)紫外光線（通常在5至40納米的波長(zhǎng)范圍）實(shí)際上會(huì)被所有材料強(qiáng)烈地吸 收?；诖嗽颍\(yùn)作遠(yuǎn)紫外光系統(tǒng)是通過(guò)光反射而非光穿透。通過(guò)使用一系列的鏡子、或 透鏡元件，與反射元件、或掩?？瞻祝╩ask blank)，涂布以非反射吸收劑掩模圖案，圖案化 的光化光被反射至涂布光刻膠的半導(dǎo)體晶片上。
[0007]遠(yuǎn)紫外光光刻系統(tǒng)的透鏡元件與掩?？瞻妆煌坎挤瓷涠鄬油繉硬牧?，例如鉬與 硅。通過(guò)使用涂布多層涂層的基板，此涂層本質(zhì)上強(qiáng)烈地反射在極窄的紫外光帶通(例如13 納米紫外光線的12至14納米帶通）內(nèi)的單一波長(zhǎng)的光，已經(jīng)得到每個(gè)透鏡元件或掩模空白 有約65 %的反射值。
[0008] 在半導(dǎo)體處理技術(shù)中有許多種類的缺陷會(huì)造成掩模問(wèn)題。不透明缺陷通常是由多 層涂層的頂部的粒子或應(yīng)該反射光線的掩模圖案卻吸收光線所造成。透光缺陷通常是由于 穿過(guò)在多層涂層的頂部的掩模圖案中的針孔的光線應(yīng)該被吸收，但卻被反射所造成。
[0009] 相缺陷的原因通常是由于多層涂層下方的刮痕與表面變異所造成，而該刮痕與表 面變異造成反射光的相轉(zhuǎn)變。這些相轉(zhuǎn)變?cè)斐晒獠ǜ缮嫘?yīng)，其扭曲或改變曝光于半導(dǎo)體 晶片表面上的光刻膠的圖案。因?yàn)樵谛∮?.13微米最小特征尺寸時(shí)，必須使用較短的照射 波長(zhǎng)，使之前是無(wú)關(guān)緊要的刮痕與表面變異，現(xiàn)在變得無(wú)法接受。
[0010] 盡管已經(jīng)進(jìn)行降低及消除粒子缺陷的處理與修復(fù)掩模中的不透光及透光缺陷的 作業(yè)，迄今仍未處理相缺陷問(wèn)題。對(duì)于深紫外光光刻，表面已被處理以維持相轉(zhuǎn)變小于60 度。用于遠(yuǎn)紫外光光刻的類似的處理仍然在發(fā)展中。
[0011] 對(duì)于光化波長(zhǎng)13納米而言，在下層表面小至3納米深度的刮痕使得由多層涂層反 射的光會(huì)發(fā)生180度的相轉(zhuǎn)變。越短的波長(zhǎng)會(huì)有越淺的深度。類似地，在相同波長(zhǎng)下，表面變 異陡哨的程度大于一（1)納米提升超過(guò)一百（100)納米時(shí)，可造成類似的相轉(zhuǎn)變。這些相轉(zhuǎn) 變會(huì)造成在半導(dǎo)體晶片表面的相缺陷與半導(dǎo)體裝置不可修復(fù)的損害。
[0012] 在過(guò)去，用于深紫外光光刻的掩?？瞻淄ǔ椴ＡВ杌驑O低熱膨脹材料已被 提議可作為用于遠(yuǎn)紫外光光刻中的選擇。不管此掩?？瞻资遣Ａ?、極低熱膨脹材料、或硅， 此掩?？瞻椎谋砻嫱ㄟ^(guò)使用研磨劑的機(jī)械拋光被制成盡可能的平滑。這樣處理后所遺留的 刮痕有時(shí)被稱為"刮痕-凹洞(scratch-dig)標(biāo)記"，且其深度與寬度取決于用以拋光此掩模 空白的研磨劑中的粒子尺寸。在可見(jiàn)光與深紫外光光刻，這些刮痕太小而不造成在半導(dǎo)體 晶片上圖案中的相缺陷。然而，在遠(yuǎn)紫外光光刻，刮痕-凹洞標(biāo)記是重大的問(wèn)題，因?yàn)槠鋾?huì)以 相缺陷形式出現(xiàn)。
[0013] 由于用于EUV光刻的短照明波長(zhǎng)，使用的圖案掩模必須是反射式掩模，而非現(xiàn)行光 刻所使用的穿透式掩模。反射式掩模是以鉬及硅的交替薄層的精確堆疊所制成，其創(chuàng)造出 布拉格折射器或鏡子。因?yàn)槎鄬佣询B的本質(zhì)與小特征尺寸，多層堆疊沉積于其上的基板表 面中的任何瑕疵會(huì)被放大且影響最終產(chǎn)品。在幾個(gè)納米尺度的瑕疵會(huì)在最終掩模上顯露為 可印缺陷，且需要在多層堆疊沉積前從掩模空白的表面消除。
[0014] 一般瑕疵包括凹痕、刮痕及粒子。一般清潔技術(shù)去除許多粒子，但產(chǎn)生新凹痕或放 大存在的凹痕。這些凹痕可來(lái)自拋光或清潔處理，或可來(lái)自基板材料本身的夾雜物或瑕疵， 其在切割與拋光處理時(shí)被暴露出來(lái)。進(jìn)一步的拋光可用以移除表面的凹痕，但其也有在處 理中造成或暴露出新的凹痕的風(fēng)險(xiǎn)，其限制單獨(dú)使用拋光以光滑及平坦基板表面的效用。 用于基板光滑的另一方法是激光或等離子體退火。這些技術(shù)熔化與重流(reflow)玻璃基板 的一薄表面層，移除局部缺陷。問(wèn)題在于其誘使在基板表面中的較長(zhǎng)范圍粗糙度或波動(dòng)，且 因而不能提供EUV掩模所需的基板平坦度。
[0015] 由于電子部件的更小特征尺寸的需求不斷增加，找到這些問(wèn)題的解答越來(lái)越關(guān) 鍵。由于持續(xù)上升的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力，及成長(zhǎng)的消費(fèi)者期望，找到這些問(wèn)題的解答是重點(diǎn)。此 外，降低成本、改善效率及效能、與應(yīng)付競(jìng)爭(zhēng)壓力的需求增加了更大的急迫性于找尋這些問(wèn) 題的解答的關(guān)鍵必要性。
[0016] 這些問(wèn)題的解答已被長(zhǎng)期探索，但先前發(fā)展并末教示或建議任何解答，且因此這 些問(wèn)題的解答已長(zhǎng)期困惑著本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0017] 概述
[0018] 本發(fā)明提供一種操作監(jiān)控系統(tǒng)的方法，包含以下步驟:提供基板于平臺(tái)上;執(zhí)行基 板的掃描;沉積材料層于基板上;監(jiān)控材料層的沉積厚度；以及基于沉積厚度的誤差產(chǎn)生警 報(bào)。
[0019] 本發(fā)明提供一種監(jiān)控系統(tǒng)，包含：用于支撐基板的平臺(tái)；用于沉積材料層于基板上 的沉積系統(tǒng)；用于檢測(cè)材料層中的誤差的傳感器組件；以及用于沉積另一材料層于基板上 的第二沉積系統(tǒng)。
[0020] 本發(fā)明的某些實(shí)施方式具有上述之外或取代其的其他步驟或元件。這些步驟與元 件對(duì)于閱讀以下的具體描述并參照隨附附圖的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。
[0021] 附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0022] 圖1是整體遠(yuǎn)紫外光掩模生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的用于沉積及度量(metrology)的監(jiān)控系統(tǒng)的 例視圖。
[0024] 圖3是傳感器組件的示例性硬件方塊圖。
[0025] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的用于沉積及度量的監(jiān)控系統(tǒng)的例視圖。
[0026] 圖5是在中間沉積相的圖2中的結(jié)構(gòu)。
[0027] 圖6是圖2所示的受監(jiān)控基板的頂視圖。
[0028] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的圖2的監(jiān)控系統(tǒng)操作的方法。
[0029] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式的圖2的監(jiān)控系統(tǒng)操作的方法。
[0030] 圖9是EUV光刻系統(tǒng)。
[0031] 具體描述
[0032]下列實(shí)施方式被充分詳細(xì)地說(shuō)明，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能制造及使用本發(fā)明。應(yīng)了 解到基于本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容，其他的實(shí)施方式是顯而易見(jiàn)的，且在不背離本發(fā)明的范圍下， 可進(jìn)行本發(fā)明的系統(tǒng)、處理或機(jī)械的改變。
[0033]在下列的說(shuō)明中，給出許多明確細(xì)節(jié)以提供完整地了解本發(fā)明。然而，很明顯地， 本發(fā)明可在沒(méi)有這些明確細(xì)節(jié)下被實(shí)行。為了避免混淆本發(fā)明，不詳細(xì)公開(kāi)某些熟知的部 件與電路、系統(tǒng)設(shè)置、及處理步驟。
[0034]顯示系統(tǒng)的實(shí)施方式的附圖是半概略式的，且不照尺寸繪制，及更特定地，某些維 度是為了說(shuō)明的明確性而在附圖中被夸大表示。類似地，雖然附圖中的視圖為了便于說(shuō)明 通常表示為相似的定向，但附圖中的描繪在大部分的情況下是隨意的。大體上，本發(fā)明可以 任何定向操作。
[0035]當(dāng)被公開(kāi)與說(shuō)明的多個(gè)實(shí)施方式具有共通的相同特征時(shí)，為了顯示、說(shuō)明及理解 的明確性與簡(jiǎn)易性，類似與相像特征將以類似的附圖標(biāo)記說(shuō)明。
[0036] 為了說(shuō)明目的，本文中使用用語(yǔ)"平行的"是定義為一平面平行于掩?？瞻谆蚧?的平面或表面，而無(wú)視其定向。用語(yǔ)"垂直的"視為正交于方才定義的平行的方向。用語(yǔ)像是 "之上"、"之下"、"底部"、"頂部"、"側(cè)邊(像是"側(cè)壁""更高"、"更低"、"上方"、"越過(guò)"及 "下方"是參考平行的平面而定義的，如附圖中所示。用語(yǔ)"上"表示在元件之間有直接接觸。
[0037] 當(dāng)在需要形成說(shuō)明的結(jié)構(gòu)時(shí)，本文所用用語(yǔ)"處理"包括沉積材料或光刻膠、圖案 化、曝光、顯影、蝕刻、清潔、及/或移除材料或光刻膠。
[0038] 本發(fā)明的實(shí)施方式是用于監(jiān)控及創(chuàng)造本說(shuō)明書(shū)中的層裝置。層裝置可包括掩?？?白、鏡子、及電子裝置，其包括薄膜的多層疊層。例如，層裝置可包括磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (MRAM)、遠(yuǎn)紫外光(EUV)掩?？瞻住⑦h(yuǎn)紫外光光刻(EUVL)、X光鏡子、或其他多層反射式裝置。 本發(fā)明包括在制造上述裝置期間，用于監(jiān)控均勻薄膜厚度與界面質(zhì)量的系統(tǒng)與方法。
[0039] 沉積系統(tǒng)可包括用于監(jiān)控層裝置中的各薄膜層的厚度、均勻度、平坦度、及界面質(zhì) 量的傳感器組件。傳感器組件可包括單一傳感器、在單一組件外殼中的多個(gè)傳感器、或在沉 積與制造系統(tǒng)內(nèi)的不同位置的多個(gè)傳感器。
[0040] 傳感器組件也可包括電荷耦合裝置(CXD)、X光反射器、EUV反射器、激光散射技術(shù)、 激光陰極傳感器、或上述的組合以監(jiān)控薄膜層的厚度、界面清晰度、平坦度、及均勻度。傳感 器組件的傳感器的精確度可包括埃(A)的〇. 1。
[0041]帶有傳感器組件的沉積系統(tǒng)可監(jiān)控與顯示關(guān)于各材料層的薄膜厚度、薄膜均勻 度、界面清晰度、及表面平坦度的實(shí)時(shí)信息。傳感器組件也可用于監(jiān)控薄膜層之間的交互擴(kuò) 散與薄膜層內(nèi)的缺陷。傳感器組件也可監(jiān)測(cè)缺陷與粒子，例如:在各層之內(nèi)與之上的圓槽、 溝、刮痕、捆束、變形、結(jié)石、卵石、及凹痕。
[0042]例如，傳感器組件可使用X光反射、UV反射、與激光散射技術(shù)以監(jiān)控及分析厚度均 勻度、界面粗糙度、薄膜組成的特性，及使用對(duì)于每一單獨(dú)沉積層的原位或一列式檢測(cè)而檢 測(cè)粒子。在形成或制造階段期間，本發(fā)明的實(shí)施方式可監(jiān)控不同組成物或元件的各層。傳感 器組件可提供關(guān)于各層的規(guī)格的立即回饋。
[0043]上述一個(gè)重要的創(chuàng)新方面在于完全制造好的EUVL掩模是不能修復(fù)，且如果在基板 或沉積層上有誤差就必須廢棄。EUVL掩模制造所需的精確性使得無(wú)缺陷掩模有非常高的售 價(jià)。用于層裝置(像是EUVL掩模)的制造的逐層監(jiān)控或逐步監(jiān)控的系統(tǒng)改善生產(chǎn)良好掩模的 產(chǎn)率且消除用于制造缺陷掩模的浪費(fèi)。
[0044] 現(xiàn)在參照?qǐng)D1，顯示有整體遠(yuǎn)紫外光掩模生產(chǎn)系統(tǒng)100。此整體EUV掩模生產(chǎn)系統(tǒng) 100包括一個(gè)基板104或多個(gè)基板被裝載入基板裝載與承載操作系統(tǒng)102其中。氣匣106提供 進(jìn)出口至晶片傳送真空腔室108。所示的實(shí)施方式中，晶片傳送真空腔室108包含第一真空 腔室110與第二真空腔室112的兩個(gè)真空腔室。在第一真空腔室110內(nèi)是第一晶片傳送系統(tǒng) 114及在第二真空腔室112內(nèi)是第二晶片傳送系統(tǒng)116。
[0045] 晶片傳送真空腔室108具有圍繞其周圍而用于附接各種其他系統(tǒng)的多個(gè)端口。第 一真空腔室110具有除氣系統(tǒng)118、第一物理氣相沉積系統(tǒng)120、第二物理氣相沉積系統(tǒng)122、 檢查腔室111、及預(yù)清潔系統(tǒng)124。在基板104的沉積之后，基板104可被傳送至檢查腔室111 以檢測(cè)缺陷與誤差。
[0046] 第二真空腔室112具有連接至第二真空腔室112的第一多陰極源126、可流動(dòng)式化 學(xué)氣相沉積(FCVD)系統(tǒng)128、固化系統(tǒng)130、及第二多陰極源132。
[0047] 第一晶片傳送系統(tǒng)114能在連續(xù)真空下于氣匣106與圍繞第一真空腔室100周圍的 各種系統(tǒng)中移動(dòng)晶片(例如晶片134)及穿過(guò)狹縫閥。第二晶片傳送系統(tǒng)116在維持晶片于連 續(xù)真空下時(shí)，移動(dòng)晶片(例如晶片136)環(huán)繞第二真空腔室112。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此整體EUV掩模生產(chǎn) 系統(tǒng)100提供用于制造 EUV掩模的理想環(huán)境。
[0048]現(xiàn)在參照?qǐng)D2,顯示有根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的用于沉積及度量的監(jiān)控系統(tǒng) 200的例視圖。監(jiān)控系統(tǒng)200可監(jiān)控用于制造 EUVL掩模、磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)部件、或 其他層裝置的受監(jiān)控基板202的沉積處理與度量。
[0049] 監(jiān)控系統(tǒng)200可被并入圖1的整體遠(yuǎn)紫外光掩模生產(chǎn)系統(tǒng)100中。例如，圖1的第一 真空腔室110與圖1的第二真空腔室112可包括監(jiān)控系統(tǒng)200。監(jiān)控系統(tǒng)200可安置在各種子 腔室中，例如圖1的第一物理氣相沉積系統(tǒng)120、圖1的第二物理氣相沉積系統(tǒng)122、圖1的第 一多陰極源126、圖1的可流動(dòng)式化學(xué)氣相沉積(FCVD)系統(tǒng)128、及圖1的檢查腔室111，做為 范例。
[0050] 受監(jiān)控基板202可包括用于形成EUV掩?？瞻椎幕拷Y(jié)構(gòu)。受監(jiān)控基板202可等同 于圖1的基板104。受監(jiān)控基板202可包括石英、硅、玻璃陶瓷、或其他極低膨脹玻璃材料。受 監(jiān)控基板202可包括基板頂表面204。
[00511受監(jiān)控基板202可被安置于平臺(tái)206或沉積夾盤(pán)之上。平臺(tái)206在沉積或EUVL掩模 空白制造處理期間可固持受監(jiān)控基板202。平臺(tái)206在沉積處理期間可以是靜止的，但平臺(tái) 206也可包括旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以旋轉(zhuǎn)受監(jiān)控基板202。平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)可助于受監(jiān)控基板202上的沉積 的均勻度。
[0052] 監(jiān)控系統(tǒng)200可包括傳感器組件208。傳感器組件208是用于一個(gè)傳感器或一組傳 感器的外殼或封裝。傳感器組件208內(nèi)的傳感器可包括主動(dòng)式與被動(dòng)式傳感器、電荷耦合組 件(CCD)攝像機(jī)、可見(jiàn)光傳感器、暗視野與明視野顯微鏡、X光反射系統(tǒng)、UV-EUV光線反射系 統(tǒng)、激光散射系統(tǒng)、或上述的組合。所示的傳感器組件208為單一外殼，但可理解到監(jiān)控系統(tǒng) 200也可包括用于容納多個(gè)傳感器的多個(gè)組件。
[0053] 例如，傳感器組件208可包括第一傳感器210或主要傳感器及第二傳感器212。第一 傳感器210與第二傳感器212可做為用于傳輸U(kuò)V或X光光束以監(jiān)控的點(diǎn)源(source)、燈、光纖 源、散射器、指向光纖、投射系統(tǒng)、或前述的組合。
[0054]傳感器組件208的傳感器系統(tǒng)可被固定以靜止不動(dòng)于整體遠(yuǎn)紫外光掩模生產(chǎn)系統(tǒng) 100的沉積腔室內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在傳感器組件208內(nèi)傳感器的固定布置會(huì)減少產(chǎn)生粒子與碎肩 于腔室中的可動(dòng)部件。
[0055]例如，傳感器組件208可包括直接安置在受監(jiān)控基板202上方的第一傳感器210且 可包括筒體、光纖、陣列、準(zhǔn)直管、或前述的組合，其定位與基板頂表面204成正交或90度角 以發(fā)射輻射。第一傳感器210可被定位越過(guò)中央?yún)^(qū)218,其為基板頂表面204的中央點(diǎn)。
[0056] 第二傳感器212可安置鄰近于第一傳感器210。所示第二傳感器212的點(diǎn)源設(shè)置成 與基板頂表面204成45度角，然而第二傳感器212也可定位為與基板頂表面204成正交的角 度。例如，輻射可從點(diǎn)源發(fā)射而與基板頂表面204成45度角。
[0057]為了說(shuō)明目的，第二傳感器212可被調(diào)整朝向或?qū)?zhǔn)在基板頂表面204的邊緣區(qū) 220,其為接近基板頂表面204的邊緣或末端的點(diǎn)。然而，第二傳感器212可被調(diào)整朝向中央 區(qū)218以監(jiān)控來(lái)自中央?yún)^(qū)218的鏡反射。
[0058] 傳感器組件208也可包括第三傳感器214及第四傳感器216,其可為檢測(cè)器。例如， 檢測(cè)器可接收來(lái)自點(diǎn)源(例如第一傳感器210與第二傳感器212)的發(fā)射或輻射。檢測(cè)器傳感 器陣列（例如第三傳感器214與第四傳感器216)可包括CCD式光譜計(jì)、攝像機(jī)、及顯微鏡。第 三傳感器214及第四傳感器216可測(cè)量自表面反射光束與福射的波長(zhǎng)的振蕩。
[0059]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)傳感器組件208可用于在制造期間實(shí)時(shí)地監(jiān)控EUVL掩模內(nèi)的部件的缺 陷、誤差、及規(guī)格的特征。傳感器組件208內(nèi)的傳感器可用以分析表面、薄膜、與多層的特性。 例如，顯微鏡、反射系統(tǒng)、及攝像機(jī)可安裝在傳感器組件208的中以監(jiān)控基板頂表面204的凹 痕、表面粗糙度、粒子、及其他缺陷。
[0060] 再者，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)200可被一列式或原位實(shí)施于物理氣相沉積(PVD)、原子 層沉積(ALD)、及可流動(dòng)式CVD(FCVD)系統(tǒng)或其的組合中。例如，監(jiān)控系統(tǒng)200可被一列式或 原位結(jié)合在沉積腔室內(nèi)，例如第一物理氣相沉積系統(tǒng)120。監(jiān)控系統(tǒng)200在完整沉積處理期 間可實(shí)時(shí)監(jiān)控表面與層厚度。
[0061] 監(jiān)控器可包括電荷耦合組件（CXD)攝像機(jī)、可見(jiàn)光傳感器、暗視野與明視野顯微 鏡、X光反射系統(tǒng)、UV-可見(jiàn)光反射系統(tǒng)、激光散射系統(tǒng)、或其的組合。光譜計(jì)可用于分析傳感 器讀數(shù)，例如散射異常與波長(zhǎng)調(diào)變。在受控制或預(yù)測(cè)試樣信號(hào)中的異常會(huì)指示出表面上的 缺陷及規(guī)格層厚度階層。
[0062] 再者，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)傳感器組件208可用于監(jiān)控沉積在受監(jiān)控基板202之上的層的厚度 均勻度、界面粗糙度、及組成。在受監(jiān)控基板202的掃描及可能的清潔后，Mo及Si層可被沉積 在受監(jiān)控基板202上，且各層可被單獨(dú)地掃描出在層表面的頂部上的缺陷。在建構(gòu)中的各層 可被掃描以確保平坦度、厚度、及均勻度在規(guī)格之內(nèi)。
[0063]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)200可監(jiān)控與記錄在受監(jiān)控基板202上的各沉積層的特性。由傳 感器組件208得到的數(shù)據(jù)與信息可用于調(diào)整后續(xù)生產(chǎn)循環(huán)的沉積處理及模式。
[0064] 傳感器208可包括X光反射系統(tǒng)或X光反射計(jì)(XRR)。類似于紫外光-可見(jiàn)光光譜，X 光光束也可在基板頂表面204上反射以測(cè)量反射光束的強(qiáng)度。如果頂表面204是在規(guī)格之 外，反射強(qiáng)度將會(huì)偏離預(yù)測(cè)密度輪廓。X光反射及XRR可用于測(cè)定1至2埃的規(guī)格寬度。
[0065] 取代在EUVL掩模空白或MRAM完成后的測(cè)定缺陷，各沉積層可被連續(xù)地掃描或在沉 積各層之后被掃描。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)消除花費(fèi)在具有缺陷的完成掩模的浪費(fèi)的時(shí)間及 材料，制造 EUVL掩模與MRAM部件的產(chǎn)率可被提升。例如，EUVL掩?？删哂?5至90層不同沉積 層，其需要數(shù)小時(shí)的沉積時(shí)間。在耗時(shí)與昂貴沉積處理開(kāi)始前，起始缺陷基板可被移除或清 潔。通過(guò)監(jiān)控受監(jiān)控基板202上的各沉積層，如果發(fā)現(xiàn)缺陷，沉積處理可被中止，而可保存更 多的時(shí)間及材料。
[0066] 再者，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)連續(xù)或逐層監(jiān)控的方法由使用綠光或495nm至570nm的波長(zhǎng)提供各 沉積層精準(zhǔn)且精確的掃描。綠光可用于僅監(jiān)控各沉積表面，其可確切地指出哪一層或?qū)挾?包括缺陷。此提供了相較于其他波長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)在于更深的穿透，由于缺陷可發(fā)生在穿透深度 的一般區(qū)的任何層中。
[0067] 也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)連續(xù)或逐層監(jiān)控可用于調(diào)節(jié)或調(diào)整沉積處理。監(jiān)控可用于檢測(cè)沉積機(jī) 器的歷史沉積趨勢(shì)且用于調(diào)整各沉積層的沉積時(shí)間。
[0068] 現(xiàn)在參照?qǐng)D3,顯示有傳感器組件208的示例硬件方塊圖。傳感器組件208可包括多 個(gè)檢查工具，例如光反射系統(tǒng)302、X光系統(tǒng)304、激光系統(tǒng)306、及攝像機(jī)系統(tǒng)308。為了說(shuō)明 目的，檢查工具與傳感器組件208的傳感器系統(tǒng)被說(shuō)明為分離系統(tǒng)，然而理解到這些系統(tǒng)彼 此可鏈接運(yùn)作且利用相同的硬件。
[0069] 光反射系統(tǒng)302為可使用紫外光或可見(jiàn)光于分析表面、薄膜、及多層的特征的系 統(tǒng)。例如，當(dāng)反射光離開(kāi)基板或?qū)拥谋砻鏁r(shí)，光反射系統(tǒng)302可用于檢測(cè)振幅位移及相位移。 光反射系統(tǒng)302可包括使用波長(zhǎng)為10納米(nm)至600nm，包括綠光與EUV光。
[0070] 光反射系統(tǒng)302可包括光譜方法及例如紫外光-可見(jiàn)光光譜或紫外光-可見(jiàn)光分光 亮度法的系統(tǒng)。例如，光反射系統(tǒng)302可包括操作于暗視野的具有EUV產(chǎn)生等離子體源的基 于物鏡的顯微鏡(objective base microscope)。
[0071] 光反射系統(tǒng)302可使用圖2的第一傳感器210、圖2的第二傳感器212、圖2的第三傳 感器214、圖2的第四傳感器216、或前述的組合做為點(diǎn)源與檢測(cè)器部件。例如，第一傳感器 210可為紫外光-可見(jiàn)光光譜系統(tǒng)的點(diǎn)源且第三傳感器214可為檢測(cè)器。
[0072] X光系統(tǒng)304包括利用X光反射或X光反射計(jì)的傳感器。X光光束被投射或反射由點(diǎn) 源至表面，例如圖2的基板頂表面204。反射X光的強(qiáng)度被測(cè)量分析。例如，如果表面不是鮮明 及平滑的，那么反射強(qiáng)度將偏離由菲涅耳(Fresnel)反射定律所預(yù)測(cè)的。偏離量之后可被分 析以獲得正交于表面的界面的強(qiáng)度輪廓。
[0073] X光系統(tǒng)304使用被傳感器組件208包裝的傳感器可投射及檢測(cè)傳感器讀數(shù)。例如， X光系統(tǒng)304可使用第一傳感器210、第二傳感器212、第三傳感器214、第四傳感器216、或前 述的組合做為點(diǎn)源或傳感器部件。
[0074]激光系統(tǒng)306包括可利用激光反射干涉計(jì)及光譜以測(cè)定表面的厚度及光滑度的傳 感器。激光系統(tǒng)306在操作上可類似于光反射系統(tǒng)302及X光系統(tǒng)304。例如，激光系統(tǒng)306可 包括405nm激光二極管做為點(diǎn)源以被反射到檢測(cè)器之上。
[0075]攝像機(jī)系統(tǒng)308可包括被包括在傳感器組件208中的未被其他系統(tǒng)利用的其他檢 查工具。攝像機(jī)系統(tǒng)308可包括CCD攝像機(jī)、CXD式顯微鏡、離子束/掃描式電子顯微鏡(FIB/ SEM)、明視野或暗視野設(shè)置、穿透式電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、或前述的組合。
[0076] 光反射系統(tǒng)302、X光系統(tǒng)304、激光系統(tǒng)306、及攝像機(jī)系統(tǒng)308可被并合在相同腔 室或不同腔室中。例如，光反射系統(tǒng)302可被并合在沉積腔室中，例如圖1的第一物理氣相沉 積系統(tǒng)120 d光系統(tǒng)304可被并合在檢查腔室111內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)圖1的基板104可被移出沉積 腔室及傳送入圖1的檢查腔室，以X光系統(tǒng)304監(jiān)控各沉積層。
[0077] 現(xiàn)在參照?qǐng)D4,顯示有根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的用于沉積及度量的監(jiān)控系統(tǒng) 400的例視圖。此例視圖可包括來(lái)自應(yīng)用或沉積處理的材料層402。
[0078]材料層402可包括沉積在受監(jiān)控基板202上及平臺(tái)206上方的薄膜或材料。例如，材 料層40 2可包括平坦化層、鉬(Mo )、硅(S i )、或用于制造 EUVL掩模的其他材料。材料層40 2的 第一層可直接沉積于基板頂表面204上。
[0079]材料層402可包括層頂表面404及沉積厚度406。層頂表面404是沉積在受監(jiān)控基板 202上的材料層402的最上方試樣的頂表面。例如，層頂表面404是沉積在受監(jiān)控基板202上 的第一層的頂表面。
[0080]為了說(shuō)明目的，如果受監(jiān)控基板202上的第九十層是最上層，可理解到層頂表面 404會(huì)是第九十層當(dāng)前的頂表面。沉積厚度406是材料層402的寬度或厚度。例如，受監(jiān)控基 板202上的硅層的沉積厚度406會(huì)是3-4nm厚。
[0081] 監(jiān)控系統(tǒng)400可包括定向于與層頂表面404及基板頂表面204成45度角的傳感器組 件408。例如，傳感器組件408可包括位在腔室左側(cè)的點(diǎn)源410及位在腔室右側(cè)的檢測(cè)器。此 例示圖顯示輻射呈45度角由層頂表面404反射且被檢測(cè)器412接收。
[0082] 現(xiàn)在參照?qǐng)D5，顯示有在中間沉積相的圖2中的結(jié)構(gòu)。此例視圖可顯示沉積在受監(jiān) 控基板202上的多層堆疊。此例視圖可包括受監(jiān)控基板202、材料層402、層頂表面404、內(nèi)部 硅層502、與內(nèi)部鉬層504、及第二材料層507。
[0083]第二材料層507沉積在材料層402的頂部上。因?yàn)榈诙牧蠈?07是最上層沉積層， 層頂表面404是第二材料層507的頂表面。此例視圖可包括包裝在單一組件內(nèi)的點(diǎn)源506與 檢測(cè)器508,例如圖2的傳感器組件208所示。點(diǎn)源506與檢測(cè)器508可定向?yàn)榉瓷渑c接收與層 頂表面404成45度角的輻射。
[0084] 現(xiàn)在參照?qǐng)D6,顯示有圖2所示的受監(jiān)控基板202的頂視圖。受監(jiān)控基板202可被圖2 的平臺(tái)206所支撐。為了說(shuō)明目的，受監(jiān)控基板202被顯示為方形，然而可理解到受監(jiān)控基板 202可由圓形晶片所生產(chǎn)。
[0085] 此頂視圖可包括圖2所示的邊緣區(qū)220。圖2的傳感器組件208可接收來(lái)自邊緣區(qū) 220的光譜特性與密度輪廓信息。受監(jiān)控基板202在沉積處理期間可被安置在旋轉(zhuǎn)靜電夾盤(pán) 上。
[0086]此頂視圖可包括基于來(lái)自旋轉(zhuǎn)靜電夾盤(pán)上的邊緣區(qū)220的傳感器讀數(shù)的外周圍 602。由于旋轉(zhuǎn)的關(guān)系，外周圍602可提供受監(jiān)控基板202或圖4的材料層402的周圍的光譜特 性與密度輪廓信息。
[0087]現(xiàn)在參照?qǐng)D7,顯示有本發(fā)明的實(shí)施方式中的圖2的監(jiān)控系統(tǒng)200操作的方法700。 方法700可包括在方塊702提供圖2的受監(jiān)控基板202。受監(jiān)控基板202可放置在圖2的平臺(tái) 206上，平臺(tái)206可包括旋轉(zhuǎn)靜電夾盤(pán)。
[0088]在方塊704,受監(jiān)控基板202可被圖2的傳感器組件208掃描。此掃描可包括任何主 動(dòng)式、被動(dòng)式、或圖3所述的反射系統(tǒng)，以檢測(cè)缺陷與粒子、例如在圖2之基板頂表面204上的 圓槽、溝、刮痕、捆束、變形、結(jié)石、卵石、及凹痕。如果檢測(cè)到任何缺陷，受監(jiān)控基板202在方 塊706可被清潔或替換。此處理可回到方塊702以重新使用無(wú)缺陷基板。
[0089]在掃描無(wú)缺陷基板后，在方塊708或沉積處理時(shí)，材料層402可形成或施加在受監(jiān) 控基板202上方。材料層402的沉積可包括CVD、PLD、ALD、及FCVD方法，以將材料層402沉積在 受監(jiān)控基板202上方。
[0090] 在方塊710中的沉積處理期間，材料層402可被監(jiān)控。在方塊710時(shí)的監(jiān)控可包括連 續(xù)掃描或沉積層完成后的掃描。材料層402的監(jiān)控可在整個(gè)沉積處理期間為連續(xù)的。材料層 402的連續(xù)掃描或逐層掃描可產(chǎn)生各層的光譜特性715與密度輪廓。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)各材料層402 的光譜特性715與密度輪廓可被記錄以分析及調(diào)整沉積機(jī)器。
[0091] 或者，材料層402可在各層完成后被掃描與監(jiān)控。例如，材料層402可在硅層、鉬層、 或Mo/Si對(duì)完成后被掃描。在另一材料層402沉積之后，圖4的層頂表面404可被掃描，且依照 沉積在受監(jiān)控基板202上的層的數(shù)目持續(xù)地掃描。
[0092]在沉積時(shí)監(jiān)控材料層402期間，在方塊712可檢測(cè)誤差711。誤差711定義為材料層 402中的缺陷。誤差711可為在厚度均勻度、表面粗糙度、界面粗糙度、組成的特定情況下的 結(jié)果與在單一層沉積處理期間發(fā)現(xiàn)的任何粒子。
[0093]基于材料層402的誤差711的警報(bào)713可產(chǎn)生在方塊714。警報(bào)713可包括具有材料 層402的密度輪廓與光譜特性信息的報(bào)告，其由誤差711所產(chǎn)生。
[0094]缺陷基板或掩?？瞻自嚇涌稍诜綁K716被廢棄。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)缺陷的沉積基板或掩模 空白試樣可在單一層的沉積誤差的時(shí)候被廢棄，而非在整個(gè)掩模完成之后。通過(guò)降低浪費(fèi) 在缺陷試樣的時(shí)間與材料，監(jiān)控系統(tǒng)200提供的逐層監(jiān)控增加無(wú)缺陷EUVL掩?？瞻椎漠a(chǎn)率。 [0095] 如果監(jiān)控處理在沉積期間沒(méi)有檢測(cè)到任何缺陷或誤差，沉積處理可在方塊718結(jié) 束。沉積處理完成后的試樣可被傳送至另一腔室以進(jìn)行方塊720中的進(jìn)一步沉積或制造步 驟。EUVL掩模試樣也可被傳送至圖1的檢查腔室111以進(jìn)行方塊722中之后完全掃描。
[0096]現(xiàn)在參照?qǐng)D8,顯示有本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式的圖2的監(jiān)控系統(tǒng)200操作的方法 800。方法800可包括在方塊802提供圖2的受監(jiān)控基板202。受監(jiān)控基板202可放置在圖2的平 臺(tái)206上，其包括旋轉(zhuǎn)靜電夾盤(pán)。
[0097]在方塊804,受監(jiān)控基板202可以圖2的傳感器組件208掃描。此掃描可包括任何圖3 所述的反射系統(tǒng)，以檢測(cè)缺陷與粒子、例如在圖2的基板頂表面204上之圓槽、溝、刮痕、捆 束、變形、結(jié)石、卵石、及凹痕。如果檢測(cè)到任何缺陷，受監(jiān)控基板在方塊806可被清潔或替 換。此處理可回到方塊802以重新使用無(wú)缺陷基板。
[0098]在掃描無(wú)缺陷基板后，在方塊808或沉積處理時(shí)，材料層402可形成或施加在受監(jiān) 控基板202上方。材料層的沉積可包括CVD、PLD、ALD、及FCVD方法，以將材料層402沉積在受 監(jiān)控基板202上方。
[0099]在材料層402的沉積或一對(duì)層(例如S i與Mo)的沉積后，基板試樣在方塊810可被傳 送至檢查腔室。材料層402或Si/Mo層對(duì)在方塊812可被掃描缺陷與誤差。
[0100]在沉積時(shí)監(jiān)控材料層402期間，在方塊814可檢測(cè)誤差811。誤差811定義為材料層 402中的缺陷。誤差811可為在厚度均勻度、表面粗糙度、界面粗糙度、組成的特定情況下的 結(jié)果與在單一層沉積處理期間發(fā)現(xiàn)的任何粒子。
[0101]在誤差811的檢測(cè)之后，在方塊816可產(chǎn)生基于誤差811的警報(bào)813。警報(bào)813可包括 具有材料層402的密度輪廓與光譜特性信息的報(bào)告，其由誤差811所產(chǎn)生。缺陷基板或掩模 空白試樣可在方塊818被廢棄。
[0102] 材料層402可通過(guò)掃描，其指示出厚度均勻度、表面粗糙度、界面粗糙度、組成與任 何粒子是在規(guī)格內(nèi)且在方塊820的預(yù)定的容忍等級(jí)內(nèi)。如果通過(guò)規(guī)格參數(shù)，受監(jiān)控基板202 或EUVL掩模試樣可回到沉積腔室以在方塊822連續(xù)沉積多層的其他層。
[0103] 現(xiàn)在參照?qǐng)D9,顯示有EUV光刻系統(tǒng)900 JUV光刻系統(tǒng)900包括EUV光源區(qū)902、掩模 平臺(tái)（reticle stage)904與晶片平臺(tái)906。由圖1的整體遠(yuǎn)紫外光掩模生產(chǎn)系統(tǒng)100與監(jiān)控 系統(tǒng)200所制造的EUVL掩?？墒褂迷贓UV光刻系統(tǒng)900。
[0104]此公開(kāi)的方法、處理、設(shè)備、裝置、產(chǎn)品、及/或系統(tǒng)是直接的、有成本效益的、不復(fù) 雜的、高度通用的、準(zhǔn)確的、敏感的、及有效的，且可通過(guò)適于已知部件被實(shí)施，以用于就緒、 有效率且經(jīng)濟(jì)的制造、應(yīng)用及利用。
[0105] 本發(fā)明的另一個(gè)重要的態(tài)樣是其有價(jià)值地支持與服務(wù)降低成本、簡(jiǎn)化系統(tǒng)、與提 高效能的歷史潮流。
[0106] 因此，本發(fā)明的這些與其他有價(jià)值的態(tài)樣將此技術(shù)的狀態(tài)至少提升到下一個(gè)等 級(jí)。
[0107] 當(dāng)此發(fā)明與特定最佳模式一同被說(shuō)明時(shí)，應(yīng)理解到由于上述的說(shuō)明，許多的替換、 改良、及變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此，此發(fā)明意于包含落在權(quán)利要求書(shū)范 圍下的所有替換、改良、及變化。在此說(shuō)明或顯示于隨附附圖中的所有對(duì)象是示意的說(shuō)明且 非限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種操作監(jiān)控系統(tǒng)的方法，包含以下步驟： 提供基板于平臺(tái)上； 執(zhí)行所述基板的掃描； 沉積材料層于所述基板上； 監(jiān)控所述材料層的沉積厚度；以及 基于所述沉積厚度的誤差產(chǎn)生警報(bào)。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中監(jiān)控所述沉積厚度的步驟包括:在沉積處理期間，執(zhí) 行連續(xù)掃描。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中監(jiān)控所述沉積厚度的步驟包括：以波長(zhǎng)為495nm至 570nm掃描。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中監(jiān)控所述沉積厚度的步驟包括:監(jiān)控所述材料層的光 譜特性。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含： 沉積第二材料層于所述材料層上;并且 其中：監(jiān)控所述沉積厚度的步驟包括:所述材料層與所述第二材料層的連續(xù)掃描。6. -種監(jiān)控系統(tǒng)，包含： 用于支撐基板的平臺(tái)； 用于沉積材料層于所述基板上的沉積系統(tǒng)； 用于檢測(cè)所述材料層中的誤差的傳感器組件；以及 用于沉積另一所述材料層于所述基板上的第二沉積系統(tǒng)。7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述平臺(tái)可包括:靜電夾盤(pán)、旋轉(zhuǎn)夾盤(pán)、或前述的組 合。8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器組件包括:光反射系統(tǒng)、X光系統(tǒng)、激光系 統(tǒng)、攝像機(jī)系統(tǒng)、或前述的組合。9. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器組件可包括：點(diǎn)源與檢測(cè)器，所述點(diǎn)源與 所述檢測(cè)器被定向?yàn)閷?duì)于所述材料層的頂表面層成45度角。10. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含:在沉積所述材料層后，用于掃描沉積厚度的 檢查腔室。11. 一種操作監(jiān)控系統(tǒng)的方法，包含以下步驟： 提供基板于平臺(tái)上，所述平臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)靜電夾盤(pán)； 執(zhí)行所述基板的掃描； 沉積材料層于所述基板上； 監(jiān)控所述材料層的沉積厚度；以及 基于所述沉積厚度的誤差或所述基板的缺陷產(chǎn)生警報(bào)。12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中執(zhí)行所述基板的掃描的步驟包括：以光反射系統(tǒng)、X 光系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、攝像機(jī)系統(tǒng)、或前述的組合執(zhí)行所述掃描。13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中監(jiān)控所述沉積厚度的步驟包括:傳遞所述基板至檢 查腔室。14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中監(jiān)控所述沉積厚度的步驟包括:掃描中央?yún)^(qū)和邊緣 區(qū)。15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中監(jiān)控所述沉積厚度的步驟包括：以光反射系統(tǒng)掃 描。
【文檔編號(hào)】H01L21/027GK105917453SQ201480073548
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日
【發(fā)明人】馬耶德·A·福阿德
【申請(qǐng)人】應(yīng)用材料公司