專利名稱：用于在刻蝕處理中集成計(jì)量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在多腔室工藝系統(tǒng)中集成計(jì)量工具的方法和裝置。更具體 地，本發(fā)明涉及一種用于為刻蝕工藝監(jiān)控所用的集成計(jì)量測(cè)量的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在微電子器件的制造過(guò)程中，通常包含有需要在半導(dǎo)電的、電介質(zhì)和導(dǎo)電 的襯底上執(zhí)行數(shù)百個(gè)獨(dú)立歩驟的復(fù)雜工藝順序。這些工藝步驟的實(shí)例包括氧 化、擴(kuò)散、離子注入、薄膜沉積、凈化、刻蝕和光刻。使用光刻和刻蝕(常稱 為圖案轉(zhuǎn)移歩驟)，將所需的圖案轉(zhuǎn)移至如光刻膠這樣的光敏材料層，并隨后 在后續(xù)刻蝕期間將其轉(zhuǎn)移至光敏材料層下面的材料層。在光刻步驟中，覆蓋的 光刻膠層通過(guò)包含圖案的掩模版或光掩模暴露于輻射源使圖案的圖像形成在 光刻膠中。通過(guò)在適宜的化學(xué)溶液中顯影光刻膠，其中部分光刻膠被去除，由 此形成構(gòu)圖的光刻膠層。使用該光刻膠圖案作為掩模，將該掩模下面的材料層 暴露于反應(yīng)性環(huán)境中，例如利用濕刻或干刻，以使圖案轉(zhuǎn)移至所述掩模下面的 材料層。
光掩模上的圖案，其一般形成于支撐在玻璃或石英襯底上的含金屬層中， 也可由經(jīng)過(guò)光刻膠圖案刻蝕而產(chǎn)生。然而，在這種情形下，與通過(guò)掩模版暴露 光刻膠的做法不同，光刻膠圖案是通過(guò)直接寫入技術(shù)，例如，使用電子束或其 他適合的輻射束來(lái)產(chǎn)生的。采用構(gòu)圖的光刻膠作為掩模，使用等離子體刻蝕將 該圖案轉(zhuǎn)移至所述光刻膠掩模下面的含金屬層?？梢再?gòu)買市售的適合在高級(jí)器
件制造中使用的光掩?？涛g設(shè)備的示例是Tetra 光掩?？涛g系統(tǒng)，也可從 Santa Clara, California (加利福尼亞的圣克拉拉)的Applied Materials, Inc.(應(yīng)
用材料有限公司)購(gòu)得。
隨著器件尺寸的不斷減小，用于現(xiàn)代技術(shù)的光掩模的設(shè)計(jì)和制造變得越來(lái) 越復(fù)雜，并且臨界尺寸和工藝均勻性的控制變得越來(lái)越重要。因此，在光掩模 制造中，需要不斷地改進(jìn)對(duì)于工藝的監(jiān)控和控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面涉及一種包含一具有傳送腔室、刻蝕腔室和計(jì)量腔室的多 腔室系統(tǒng)。在傳送腔室中設(shè)置有機(jī)械手并用于在刻蝕腔室和計(jì)量腔室之間傳送 襯底。機(jī)械手包括附接到機(jī)械臂的板和附接到該板的葉片。該葉片具有至少一 個(gè)可調(diào)構(gòu)件，用于改變?nèi)~片相對(duì)于板的位置，和限定開(kāi)口的外圍部分。外圍部 分具有用于將襯底支撐在外圍部分上方預(yù)定高度的支撐構(gòu)件。
本發(fā)明的另一方面涉及一種處理襯底的方法。該方法包括提供包含傳送腔 室、刻蝕腔室、計(jì)量腔室和可操作地連接至該計(jì)量腔室的計(jì)量工具的多腔室系 統(tǒng)。使用設(shè)置在傳送腔室內(nèi)的機(jī)械手將所處理的襯底傳送至計(jì)量腔室。使用計(jì) 量工具在所處理的襯底上執(zhí)行至少一個(gè)光學(xué)測(cè)量，同時(shí)將所處理的襯底在計(jì)量 腔室內(nèi)的預(yù)定位置支撐在機(jī)械手的葉片上。


可參照附圖中所示的實(shí)施方式對(duì)以上簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描 述。然而，應(yīng)該注意，附圖中只示出了本發(fā)明典型的實(shí)施例，因此不能認(rèn)為是 對(duì)本發(fā)明范圍的限定，本發(fā)明可以涉及其他等同的諸多有效實(shí)施例。
圖1是描述具有集成的計(jì)量腔室的多腔室工藝系統(tǒng)的示意圖2是連接至傳送腔室的計(jì)量腔室的透視示意圖3是圖2的計(jì)量腔室內(nèi)的襯底的剖視示意圖4A-4B是制造過(guò)程中，光掩模襯底結(jié)構(gòu)的橫截面示意視圖5A是適合于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中使用的機(jī)械手葉片的示意說(shuō)明；
圖5B是圖5A的機(jī)械手葉片的局部剖視示意圖6說(shuō)明可使用本發(fā)明裝置執(zhí)行的方法。
為了便于理解，盡可能使用相同標(biāo)記表示附圖中共同的相同元件。還可預(yù) 期一個(gè)實(shí)施方式的元件可有利地結(jié)合在其他實(shí)施方式中而不進(jìn)一步敘述。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種用于將計(jì)量工具與多腔室工藝系統(tǒng)(或集束設(shè)備)集成的 方法和裝置。通過(guò)在集束設(shè)備中提供計(jì)量能力，可明顯地便于對(duì)工藝的監(jiān)控和 控制。圖1是描述具有圍繞傳送腔室105設(shè)置的多個(gè)工藝腔室102、 104、 106 和110的多腔室工藝系統(tǒng)或集束設(shè)備100。傳送腔室105連接至用于提供降壓 條件的真空系統(tǒng)(未示出)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，工藝腔室110其中之一是計(jì)量腔室，以及另 一工藝腔室104是刻蝕腔室。傳送腔室105容納機(jī)械手140，其用于將襯底從 腔室102、 iG4、 106和ilO來(lái)回傳送。計(jì)量腔室liO可操作地連接至計(jì)量工具 180，該計(jì)量工具在計(jì)量腔室110內(nèi)的襯底上執(zhí)行測(cè)量。例如，計(jì)量工具180 可用于在刻蝕腔室104中己經(jīng)過(guò)處理的襯底上執(zhí)行光學(xué)測(cè)量。從該光學(xué)測(cè)量中 提取關(guān)于襯底特征的信息，并由此可以決定是否需要對(duì)襯底進(jìn)行進(jìn)一步的處 理，或決定是否應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)刻蝕腔室中的工藝條件。雖然與刻蝕腔室104的計(jì)量 集成是作為整個(gè)討論的實(shí)施例，但可以理解同樣可與對(duì)其他工藝腔室的工藝監(jiān) 控和控制集成，例如，計(jì)量測(cè)量也可以與在腔室104中的刻蝕之前用于在襯底 上沉積材料的沉積腔室集成。沉積腔室可以是系統(tǒng)100的一部分，或單獨(dú)的處 理系統(tǒng)。
系統(tǒng)控制器190連接并控制多腔室系統(tǒng)100中的每個(gè)腔室或模塊。通常， 系統(tǒng)控制器190可以利用對(duì)系統(tǒng)100的各個(gè)腔室和裝置的直接控制來(lái)控制系統(tǒng) IOO操作的所有方面，或者，也可以通過(guò)與這些腔室和裝置相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)來(lái) 控制系統(tǒng)100操作的所有方面。而且，控制器190還將建立和與計(jì)量工具180 相關(guān)聯(lián)的控制單元之間的通信聯(lián)系。例如，通過(guò)系統(tǒng)控制器190來(lái)控制如機(jī)械 手140的運(yùn)動(dòng)，將襯底在工藝腔室102、 104和06和計(jì)量腔室110中來(lái)回傳送， 執(zhí)行工藝順序，協(xié)調(diào)計(jì)量工具180與多腔室系統(tǒng)100的不同部件的操作等等的 各項(xiàng)操作。
在操作中，系統(tǒng)控制器190激活來(lái)自各個(gè)腔室和裝置的反饋，從而優(yōu)化襯 底產(chǎn)量。系統(tǒng)控制器190包括中央處理單元(CPU) 192、存儲(chǔ)器194和輔助 電路196。 CPU192可以是一種可在工業(yè)配套設(shè)備中使用的任意形式的多用途 計(jì)算機(jī)處理器。輔助電路196常規(guī)地耦合至CPU192并可包括緩存器、時(shí)鐘電 路、輸入/輸出系統(tǒng)、電源等。軟件程序，當(dāng)通過(guò)CPU293執(zhí)行時(shí)，將CPU轉(zhuǎn) 變成特定用途計(jì)算機(jī)(控制器)190。軟件程序還可通過(guò)距離系統(tǒng)100遠(yuǎn)程設(shè) 置的第二控制器(未示出)存儲(chǔ)和/或執(zhí)行。
圖2是耦合至計(jì)量腔室110的傳送腔室105的透視示意圖。計(jì)量腔室110
包括腔體210和蓋子212。觀察口或窗口 214設(shè)置在蓋子212上以允許光進(jìn)入 計(jì)量腔室110。蓋子212具有設(shè)置在其中的O型環(huán)的凹槽(如圖3所示的凹槽 302)。窗口 214通過(guò)法蘭216固定于蓋子212上，并且0型環(huán)提供窗口214 和蓋子212之間的真空密封。如圖2所示的機(jī)械手140是雙葉片機(jī)械手的示例， 其具有兩個(gè)機(jī)械臂240，如圖所示，其中一個(gè)機(jī)械臂，具有附接到肘板242的 機(jī)械手葉片250。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，機(jī)械手葉片250適于在不同腔 室中來(lái)回傳送襯底，并還適于為執(zhí)行測(cè)量在計(jì)量腔室110內(nèi)支撐襯底。
在襯底光測(cè)量期間，計(jì)量腔室110和傳送腔室105可維持在普通的減壓條 件下。在一個(gè)實(shí)施方式中，腔室可維持在約200毫托的壓力下。也可采用其他 壓力，例如，低于約1托，更低的壓力極限約IO毫托，如通過(guò)用于腔室抽空 的真空泵所確定的。部件(未示出)，諸如門或柵閥，可設(shè)置在傳送腔室105 和計(jì)量腔室IIO之間以便視需要可使腔室彼此隔離。例如，當(dāng)襯底在任意的工 藝腔室102、 104或106中來(lái)回傳送時(shí)，尤其是如果腔室壓力條件明顯不同于 其他不同腔室時(shí)，可能優(yōu)選地將計(jì)量腔室IIO與傳送腔室隔離。
圖3是計(jì)量腔室110的剖視示意圖，其說(shuō)明了機(jī)械手葉片250和襯底300 相對(duì)于計(jì)量工具180的相對(duì)位置。觀察口或窗戶224設(shè)置在計(jì)量腔體210的底 部用于使光進(jìn)入。由熔融硅石或其他適合材料形成的窗口 224通過(guò)法蘭226 附接到腔體210的外表面。與頂窗口 214相似，窗口 224和腔室表面之間的真 空密封通過(guò)使用設(shè)置在腔體210的表面上的凹槽內(nèi)的0型環(huán)或其他適合的密 封材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，計(jì)量工具180用于在刻蝕腔室104內(nèi)已經(jīng)過(guò)處 理的光掩模襯底300上的光測(cè)量。適宜的計(jì)量工具的一個(gè)實(shí)施例是N&K光掩 模工具，其可執(zhí)行諸如反射率和/或透射率等的測(cè)量。來(lái)自其他制造商的計(jì)量 工具也可適合結(jié)合本發(fā)明的多腔室系統(tǒng)使用。雖然計(jì)量測(cè)量和分析的詳細(xì)內(nèi)容 取決于采用的特定計(jì)量工具，該方法一般如以下所述執(zhí)行。
來(lái)自計(jì)量工具180的入射光束182通過(guò)底部窗口 224引入計(jì)量腔室110 內(nèi)，并聚焦到襯底300上(如果合適的話)。典型地，將一個(gè)或多個(gè)測(cè)試圖案， 例如，包括可能或可能不是周期性的線路/空間結(jié)構(gòu)，提供在襯底的不同位置。 優(yōu)選地，每個(gè)測(cè)試圖案具有比入射光束尺寸大的尺寸，并且還應(yīng)足夠大以考慮 來(lái)自機(jī)械手的定位誤差。入射光束182的點(diǎn)尺寸視特定的應(yīng)用和測(cè)量類型而不
同。例如，對(duì)于石英刻蝕應(yīng)用，可采用具有約lmm直徑的光束尺寸執(zhí)行隧道 深度測(cè)量。對(duì)于采用lmm光束點(diǎn)尺寸的測(cè)量，襯底300約0.25的定位重復(fù)精 度將是足夠的。該光束可以入射到測(cè)試圖案上或具有至少約5%的特征覆蓋率 (即，不是覆蓋的金屬層或石英層)的襯底300的區(qū)域上。對(duì)于橫向或水平方 向上的臨界尺寸(CD)的測(cè)量，可使用較小尺寸例如，約50"m的光束。而 且，由于CD測(cè)量通常使用干涉測(cè)量方法進(jìn)行，需要至少約入射光束尺寸一樣 大尺寸的測(cè)試圖案。較大的測(cè)試圖案將便于對(duì)準(zhǔn)和定位程序，并且減小對(duì)于機(jī) 械手定位所需的精確度。例如，適宜的測(cè)試圖案可以是從約200 w m到約5mm 的線性尺寸。
在襯底300由機(jī)械手葉片250支撐并定位在計(jì)量腔室110內(nèi)的預(yù)定位置的 情形下，入射光束182引導(dǎo)至襯底300的適宜區(qū)域，例如，引至測(cè)試圖案上。 返回光束184，例如，由入射光束182和測(cè)試圖案結(jié)構(gòu)之間相互作用產(chǎn)生，通 過(guò)計(jì)量工具180中的光檢測(cè)器檢測(cè)。返回光束184可能來(lái)源于光束反射、折射、 散射、干涉或其組合，并且所檢測(cè)的信號(hào)的特點(diǎn)將隨著特定的膜結(jié)構(gòu)和測(cè)試圖 案而變化。
結(jié)果為一般通過(guò)軟件，例如一種與計(jì)量工具相關(guān)的軟件來(lái)分析，以獲得關(guān) 于襯底特征，諸如臨界尺寸、層厚度、刻蝕深度、相移等的信息。在特定的情 形下，在襯底300的一個(gè)位置執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量可滿足工藝監(jiān)控目的要 求?？蛇x地，襯底300可通過(guò)機(jī)械手140移動(dòng)到其他預(yù)定位置以使得在襯底 300的不同位置執(zhí)行額外的測(cè)量。這些額外的測(cè)量，例如，可提供關(guān)于工藝均 勻性的信息。基于這些結(jié)果，可根據(jù)任何工藝控制或參數(shù)調(diào)整而做出決定。例 如，測(cè)得的襯底特征或工藝結(jié)果諸如中心到邊緣均勻性(沿x/y方向)可與參 考值相比較來(lái)決定其是否在可接受極限，以及襯底是否應(yīng)當(dāng)返回至刻蝕腔室用 于進(jìn)一歩處理。可選地，如果該結(jié)果不滿意，還可在另一襯底處理之前改變刻 蝕腔室中的一個(gè)或多個(gè)工藝條件。
雖然計(jì)量工具180的入射光束顯示為通過(guò)底部窗口 224耦合至計(jì)量腔室 110中，從而提供從襯底300的背面的測(cè)量，還可將光束182通過(guò)頂部窗口 214 在襯底300的頂部上入射用于其他測(cè)量。另外，還可采用透射模式來(lái)進(jìn)行測(cè)量 即，監(jiān)測(cè)通過(guò)部分襯底300透射的光，以替代如圖3所示的反射模式的操作。 用于透射模式的光源可以是任一環(huán)境光，來(lái)自計(jì)量工具180或其他光源的光束182。
計(jì)量工具180—般還具有控制單元186，用于控制工具的操作，例如執(zhí)行 計(jì)量測(cè)量、獲取存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，分析結(jié)果等等。該控制單元186可配置為與系統(tǒng)控 制器190進(jìn)行通信，以允許在可調(diào)方式下執(zhí)行不同的操作。
圖4A—4B是制造期間光掩模襯底的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。光掩模襯底300 包括含氧化硅層310、含金屬層320和構(gòu)圖的光刻膠層330。含氧化硅層310 通常是玻璃或石英(熔融硅石)板，其可透過(guò)來(lái)自不同光刻工具的UV發(fā)射波 長(zhǎng)的光。含金屬層320 —般可以是含鉻或含鉬層，或它可包括適合用于光掩模 的其他金屬。可用于含金屬層320的材料的示例包括鉻、氧化鉻、鉻氧氮化物、 鉬、鉬硅化物、鉬鎢硅化物等和這些所述物質(zhì)的組合?？狗瓷鋵?ARC) 325 通常提供在含金屬層320和光刻膠層330之間以改善光刻工藝。光刻膠層330 可包括適合與本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的不同光刻技術(shù)或設(shè)備使用的多種光刻膠 材料。含金屬層330通常可具有從約250A到約IOOOA的厚度，ARC層可具 有從約250A到約550A的厚度，同時(shí)光刻膠層的厚度可以是從約2000A到約 5000A的范圍。雖然含金屬層320表示為如圖4A的單層， 一般地，取決于制 造的特定的掩模，還可具有不同材料的多膜或多層。
通過(guò)將圖4A的結(jié)構(gòu)暴露于刻蝕腔室104內(nèi)的反應(yīng)性環(huán)境，光刻膠層330 的圖案轉(zhuǎn)移至光刻膠層下面的ARC層325和含金屬層320。例如，諸如含氯 氣體(例如，Cl2)或含氟氣體(例如，SF6或CF4)的刻蝕氣體，諸如氧氣的 氧化氣體和諸如氦的惰性氣體的等離子體都可用于刻蝕含金屬層320。適宜的 終點(diǎn)檢測(cè)方案可用于監(jiān)控含金屬層320的刻蝕。取決于特定的應(yīng)用， 一旦下方 的含氧化硅層310暴露時(shí)，就停止刻蝕工藝，如圖4B所示，或者可執(zhí)行刻蝕 到含氧化硅層310中的特定預(yù)定深度，如可能特定類型的相移掩模所要求的。
雖然刻蝕工藝的監(jiān)控和控制可在光掩模襯底300的刻蝕期間使用原位終 點(diǎn)檢測(cè)來(lái)進(jìn)行，但集成計(jì)量腔室中的非原位測(cè)量提供可能不易于與刻蝕環(huán)境結(jié) 合的更大測(cè)量能力。對(duì)于非原位測(cè)量，機(jī)械手葉片250傳輸來(lái)自刻蝕腔室104 的襯底300，以及支撐并適當(dāng)?shù)貙⑵浞胖迷谟?jì)量腔室110內(nèi)。機(jī)械手葉片250 設(shè)計(jì)為允許相對(duì)于計(jì)量工具180定位襯底300，更具體地，具有足夠的精度以 使得入射光束182和襯底300上的測(cè)試圖案對(duì)齊從而在襯底300由機(jī)械手葉片 250支撐時(shí)可執(zhí)行計(jì)量測(cè)量。例如，除襯底300的橫向定位外，機(jī)械手140還
配置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)可調(diào)構(gòu)件提供機(jī)械手葉片250的高度和/或水準(zhǔn)調(diào)整，
以及掩模襯底300的高度和/或水準(zhǔn)調(diào)整。
圖5A是適用于本發(fā)明的實(shí)施的機(jī)械手葉片250的一個(gè)實(shí)施方式的示意 圖，以及圖5B是說(shuō)明由機(jī)械手葉片250支撐的襯底300的部分剖面圖(以虛 線5B-5B所示)。機(jī)械手葉片250具有附接到機(jī)械手140的肘板242的第一 端510，以及支撐光掩模襯底300，或更具體地，支撐具有正方形或矩形形狀 的襯底的第二端520。特別地，機(jī)械手葉片250的第二端520具有一限定開(kāi)口 525的外圍部分524，例如x-y平面的水平框架，以及用于在x-y平面保持襯 底300在適當(dāng)位置(橫向)的多個(gè)突出部分。圖5A的實(shí)施方式示出用于將襯 底300相對(duì)于葉片250保持在預(yù)定方向的五個(gè)突出部分530、 532、 534、 536 和538。如圖5B所示，突出部分530和538從葉片250向上延伸并包圍襯底 300的兩側(cè)。水平框架和突出部分的其他配置或設(shè)計(jì)也是可以的，包括，例如， 設(shè)置在水平框架524的兩個(gè)中心處的兩個(gè)L型突出部分(未示出)。
圖5B還示出分別與突出部分530和538相鄰的臺(tái)階530A和538A支撐的 襯底300。與突出部分532 (參見(jiàn)圖5A)相鄰設(shè)置的另一臺(tái)階532a同樣作為 掩模300的支撐表面。圍繞外圍部分524的諸如多個(gè)臺(tái)階或位置的其他變型是 可以的，雖然該臺(tái)階應(yīng)當(dāng)在襯底外圍接觸該襯底300。在一個(gè)實(shí)施方式中，機(jī) 械手葉片250設(shè)計(jì)具有適合于支撐6英寸乘6英寸面積和約0.25英寸厚的襯 底300的臺(tái)階高度和尺寸。應(yīng)當(dāng)理解可以修改葉片尺寸來(lái)容納其他尺寸的光掩 模。
不同的機(jī)構(gòu)可用于調(diào)節(jié)機(jī)械手葉片250和支撐于其上的襯底300的位置。 在圖5A的示例性實(shí)施方式中，可調(diào)構(gòu)件，例如，固定螺絲540、 542和544 提供用于調(diào)節(jié)機(jī)械手葉片250的高度和水準(zhǔn)。如圖5B所示，固定螺絲540設(shè) 置在機(jī)械手葉片250的螺紋孔中且具有穿過(guò)葉片250的底部突出的一端并擱在 肘板242的頂表面上。固定螺絲540的調(diào)節(jié)(以及圖5A的固定螺絲543、 544) 允許相對(duì)于肘板242將機(jī)械手葉片250的高度和水準(zhǔn)設(shè)定為預(yù)定位置，其后， 機(jī)械手葉片250可使用多個(gè)螺栓，其中之一表示為螺栓560固定于或附接到機(jī) 械臂240的肘板242。螺栓560配合穿過(guò)葉片250的第一端510上的栓孔，并 固定于肘板242上的螺紋孔中。如圖5A所示，額外的栓孔59K 592、 593、 594和595設(shè)置在葉片250上，并且在肘板242上具有對(duì)應(yīng)的螺絲孔以容納其
他螺栓。在一個(gè)實(shí)施方式中，六個(gè)螺栓用于將葉片250固定在肘板242上，雖
然其他變型(例如，螺栓的不同數(shù)量和位置)也是可以的。優(yōu)選地，在相對(duì)于
葉片250的中心縱軸LL'(沿著x方向)對(duì)稱設(shè)置一對(duì)螺栓，例如，在栓孔590 和593處；591和594處；或592和595處。
一般地，在計(jì)量腔室的操作之前，調(diào)節(jié)機(jī)械手葉片250以提供用于在襯底 300上執(zhí)行不同的光測(cè)量所需的公差范圍內(nèi)的適當(dāng)調(diào)整(高度/距離和水準(zhǔn))。 例如，可使用一個(gè)或多個(gè)固定螺絲540、 542和544調(diào)節(jié)葉片250相對(duì)于肘板 242的高度，同時(shí)可使用固定螺絲540或544圍繞葉片250的中心縱軸LL'的 旋轉(zhuǎn)或水準(zhǔn)，所述固定螺絲設(shè)置在縱軸LL'的相對(duì)側(cè)面。
襯底300由外圍部分524的臺(tái)階(例如，530A、 532A和538A)支撐。 在一個(gè)實(shí)施方式中，可調(diào)整葉片250相對(duì)于肘板242的高度上達(dá)約0.12英寸 (約3mm)，以及調(diào)整葉片的端部相對(duì)于由肘板242的平面限定的x/y平面傾 斜角上達(dá)約15度。為相對(duì)于光束調(diào)平襯底的目的，高度調(diào)整約0.005英寸的 精度對(duì)于大部分計(jì)量測(cè)量是足夠的。雖然在所示的實(shí)施方式中機(jī)械手葉片250 和襯底300的高度和傾斜的調(diào)整是人工執(zhí)行，視需要它們也可通過(guò)經(jīng)由 CPU192提供電動(dòng)控制自動(dòng)進(jìn)行。
在圖3所示的實(shí)施例中，計(jì)量腔室110的熔融硅石窗口 224允許來(lái)自計(jì)量 工具180的光束182引導(dǎo)至襯底300上。如圖4B所示，部分入射光束182， 在穿過(guò)石英層310之后，作為部分返回光束184，通過(guò)含金屬層320反射回去。 其他部分入射光束182可在襯底300的結(jié)構(gòu)的其他部分上反射、散射或衍射， 形成部分返回光束184，其通過(guò)計(jì)量工具180的光檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)。基 于光測(cè)量的結(jié)果，可以確定諸如臨界尺寸、刻蝕深度、相移等等的襯底特征。 如果發(fā)現(xiàn)這些特征在特定的預(yù)定極限之外，則掩模可轉(zhuǎn)移至刻蝕腔室用于附加 的處理，工藝條件可隨著需要或采取的其他矯正措施而調(diào)整。系統(tǒng)控制器190 用于控制計(jì)量工具180的全部操作和多腔室工藝系統(tǒng)100的不同部件的控制和 調(diào)節(jié)。
圖6示出了可使用本發(fā)明的裝置實(shí)施的方法的步驟。歩驟601中，提供包 括傳送腔室、工藝腔室和計(jì)量腔室的多腔室系統(tǒng)。在步驟603，計(jì)量工具可操 作地連接至計(jì)量腔室。在正方形或矩形形狀的襯底在工藝腔室中處理之后(步 驟605)，使用設(shè)置在傳送腔室中的機(jī)械手傳輸至計(jì)量腔室(歩驟607)。在
步驟609，使用計(jì)量工具在襯底上執(zhí)行至少一個(gè)光測(cè)量，同時(shí)所處理的襯底在 處理腔室內(nèi)的預(yù)定位置通過(guò)機(jī)械手的葉片支撐。在步驟611，襯底特征由至少 一個(gè)光測(cè)量確定。根據(jù)特定的處理需要，可使用本文所述的裝置實(shí)施用于工藝 監(jiān)控或控制的額外的方法步驟或變型。
雖然前述針對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但在不偏離本發(fā)明的基本范圍下可 設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他和進(jìn)一步實(shí)施方式，并且本發(fā)明的范圍由以下權(quán)利要求書(shū)所 確定。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括包括由傳送腔室、刻蝕腔室和計(jì)量腔室組成的多腔室系統(tǒng)；機(jī)械手，設(shè)置在所述傳送腔室中并配置為可在所述刻蝕腔室和所述計(jì)量腔室之間傳送襯底；該機(jī)械手包括機(jī)械臂；具有附接到所述機(jī)械臂的第一部分的板；以及附接到所述板的第二部分的葉片，該葉片具有至少一個(gè)可調(diào)構(gòu)件，用于改變所述葉片相對(duì)于所述板的位置，和限定開(kāi)口的外圍部分，該外圍部分具有用于將襯底支撐在該外圍部分上方的預(yù)定高度的支撐構(gòu)件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)可調(diào)構(gòu)件配 置為調(diào)整所述葉片和所述板之間的高度和角度的至少其中之一。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)可調(diào)構(gòu)件包 括設(shè)置在所述葉片的中心縱軸的相對(duì)側(cè)上的螺絲孔中的兩個(gè)固定螺絲，所述兩 個(gè)固定螺絲中的每一個(gè)都具有與所述板的頂表面接觸的端部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述葉片的外圍部分進(jìn)一 步包括限定襯底的橫向位置相對(duì)于所述外圍部分的突出構(gòu)件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括可操作地連接 至所述計(jì)量腔室的計(jì)量工具。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)量工具從所述計(jì)量 腔室的底側(cè)連接至所述計(jì)量腔室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 與所述機(jī)械手和所述計(jì)量工具通信連接的控制器，其中所述控制器配置為可提供信號(hào)用于結(jié)合所述計(jì)量工具的操作使所述葉片相對(duì)于所述葉片移動(dòng)至 預(yù)定位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述葉片配置為用于在處 理腔室內(nèi)在充分精確對(duì)準(zhǔn)情形下支撐襯底，用于使用所述計(jì)量工具執(zhí)行襯底上 的測(cè)量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述計(jì)量腔室配置為在減壓條件下操作。
10. —種處理襯底的方法，包括(a) 提供包括傳送腔室、刻蝕腔室和計(jì)量腔室的多腔室系統(tǒng)；(b) 提供可操作連接至所述計(jì)量腔室的計(jì)量工具；(c) 在所述刻蝕腔室中處理襯底，所述襯底為一種正方形或矩形形狀；(d) 使用提供在所述傳送腔室內(nèi)的機(jī)械手將所處理的襯底傳送至所述計(jì) 量腔室；(e) 使用所述計(jì)量工具在所處理的襯底上執(zhí)行至少一個(gè)光測(cè)量，同時(shí)所 處理的襯底在計(jì)量腔室內(nèi)的預(yù)定位置支撐在機(jī)械手的葉片上；(f) 從所述至少一個(gè)光測(cè)量確定襯底特征。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述襯底特征包括臨界 尺寸、刻蝕深度、層厚度或相移其中之一。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括(g) 在整個(gè)歩驟(d)和(e)中維持所述計(jì)量腔室和所述傳送腔室在減 壓條件下。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述襯底包括含氧化硅 層、含金屬層或光刻膠層的其中之一。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述含氧化硅層是石英。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述含金屬層包括鉻、 氧化鉻、鉻氧氮化物、鉬、鉬硅化物、鉬鎢硅化物或其組合。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟(e)進(jìn)一歩包括(el)將來(lái)自所述計(jì)量工具的入射光束引導(dǎo)至所述處理的襯底上；以及 (e2)檢測(cè)來(lái)自所述處理的襯底的返回光束。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，在步驟(e)之前，調(diào)整 所述襯底的方向以使得所述入射光束引3至所述襯底上的測(cè)試圖案以及所述 返回光束通過(guò)所述計(jì)量工具檢測(cè)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括(g) 提供與所述多腔室系統(tǒng)和所述計(jì)量工具通信連接的控制器；(h) 響應(yīng)于從所述光測(cè)量獲得的信息將來(lái)自所述控制器的指令發(fā)送給所述多腔室系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括(g) 將歩驟(f)中所確定的所述襯底特征與參考值相比較；以及(h) 基于來(lái)自步驟(g)的結(jié)果，執(zhí)行以下步驟其中之一(hl)將所述處理的襯底傳送至所述刻蝕腔室用于額外處理；或者 (h2)在處理另外襯底之前改變所述刻蝕腔室中的至少一個(gè)工藝條件。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于在刻蝕處理中集成計(jì)量的方法和裝置。本發(fā)明的裝置包括具有傳送腔室、刻蝕腔室和計(jì)量腔室的多腔室系統(tǒng)，以及配置為可在所述刻蝕腔室和所述計(jì)量腔室之間傳送襯底的機(jī)械手。本發(fā)明還公開(kāi)了一種使用該裝置處理襯底和執(zhí)行計(jì)量測(cè)量的方法。本發(fā)明的方法和裝置可用于在襯底處理過(guò)程中，更為便利地測(cè)量和監(jiān)控襯底的多種特性，由此可極大地提高襯底處理的精確度。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101188192SQ20071018771
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者吉姆·K·尼古恩, 理查德·萊溫頓 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司