CN114921760A - 沉积方法、沉积缺陷侦测方法及沉积系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种沉积方法、沉积缺陷侦测方法及沉积系统，沉积系统能够测量在沉积系统中的至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。依照本揭露的沉积系统包含基材处理腔室。依照本揭露的沉积系统包含在基材处理腔室中的基材底座，基材底座是配置以支承基材；和封闭基材处理腔室的靶材。提供包含有原位(in situ)量测装置的遮盘。

Description

沉积方法、沉积缺陷侦测方法及沉积系统
技术领域
本揭露的实施方式是关于沉积方法、沉积缺陷侦测方法和沉积系统。
背景技术
为了生产半导体元件，半导体元件的原料的半导体基材，例如：硅晶圆，必须经过一连串复杂且精确的制程步骤，例如：扩散、离子植入、化学气相沉积、微影、蚀刻、物理气相沉积、化学机械研磨和电化学镀覆。
物理气相沉积(PVD)通常用来沉积一或多个层(例如：薄膜)于半导体基材上。举例而言，化学气相沉积的一种形式的溅镀，通常用于半导体制造制程中，以沉积复杂的合金及金属于基材上，例如：银、铜、黄铜、钛、氮化钛、硅、氮化硅和氮化碳。溅镀包含靶材(源)及彼此平行位于真空封闭空间(腔室)中的适当位置的基材(晶圆)。当基材(阳极)具有正电位时，靶材(阴极)电性接地。相对重且为化学惰性气体的氩气通常用作溅镀制程中的溅镀离子种类。将氩气导入腔室时，与从阴极释放的电子发生碰撞。这使得氩气失去其外层电子，而变成带正电的氩离子。带正电的氩离子被阴极靶材的负电位强烈吸引。当带正电的氩离子撞击靶材表面时，带正电的氩离子的动量转移至靶材材料，以从靶材材料逐出最终会沉积于基材上的一或多个原子。
为了维持半导体元件的品质，在沉积制程期间，使用多个量测机台来测量沉积于基材上的层的厚度、均匀度、及其他特性。
发明内容
依照本揭露的一或多个实施方式，一种增加基材上的薄膜的均匀度的方法包含沉积薄膜在基材上。使用任意适合的方法来沉积薄膜在基材上，例如：溅镀。此方法包含安置基材以进行原位测量。为了安置基材以进行原位测量，支承基材的基材底座改变其位置至原位测量位置(例如：下位置)。此方法包含当基材底座位于测量位置时，在多个位置上测量基材上的薄膜的厚度。此方法包含基于在不同位置处的测量，来决定基材上的薄膜的平均厚度。基于来自原位量测装置的量测数据，控制器决定基材上的薄膜的平均厚度。此方法包含决定多个位置中的至少一个位置，在此至少一个位置上的薄膜的厚度小于薄膜的平均厚度。基于平均厚度，控制器决定应沉积更多靶材材料的一或多个位置。此方法包含基于平均厚度在至少一个位置上施加额外沉积，在此至少一个位置上应沉积更多靶材材料。
依照本揭露的一或多个实施方式，一种侦测沉积腔室中的沉积缺陷的方法包含沉积薄膜在基材上。此方法包含安置基材以进行原位测量。为了安置基材置以进行原位测量，支承基材的基材底座改变其位置至原位测量位置(例如：下位置)。此方法包含当基材底座位于原位测量位置时，测量基材上的薄膜的厚度。此方法包含当基材底座位于原位测量位置时，测量基材上的薄膜的组成。此方法包含当基材底座位于原位测量位置时，测量基材上的薄膜的电阻。此方法包含透过将制程规格与所测量的薄膜的厚度、所测量的薄膜的组成和所测量的薄膜的电阻做比较，来决定缺陷。此方法包含发送回应所决定的缺陷的警示信号，以停止沉积腔室。
依照本揭露的一或多个实施方式，提供一种沉积系统，其能够测量在沉积系统中的至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。依照本揭露的沉积系统包含基材处理腔室。依照本揭露的沉积系统包含基材处理腔室中的基材底座，基材底座是配置以支承基材；和封闭基材处理腔室的靶材。提供包含原位量测装置的遮盘。
附图说明
下列详细的描述配合附图阅读可使本揭露的态样获得最佳的理解。需注意的是，依照业界的标准实务，许多特征并未按比例绘示。事实上，可任意增加或减少各特征的尺寸，以使讨论清楚。
图1是绘示依照本揭露中的一或多个实施方式的沉积系统100的剖视图；
图2是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的剖面视图，原位量测装置810包含一个以上的光学量测装置840；
图3是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的下视图，原位量测装置810包含一个以上的光学量测装置840；
图4绘示是依照本揭露中的一或多个实施方式的使用遮盘800来测量薄膜904的厚度的沉积系统100的剖视图；
图5是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的第二沉积(例如：再沉积)后的沉积系统100的例示结果的剖视图；
图6是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的剖面视图，原位量测装置810包含一个以上的x光量测装置830；
图7是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的下视图，原位量测装置810包含一个以上的x光量测装置830；
图8是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的剖面视图，原位量测装置810包含一个以上的电阻量测装置820；
图9是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的下视图，原位量测装置810包含一个以上的电阻量测装置820；
图10是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的下视图，原位量测装置810包含一个电阻量测装置820、一个x光量测装置830和一个光学量测装置840；
图11是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的剖面视图，原位量测装置810包含一个电阻量测装置820、一个x光量测装置830和一个光学量测装置840；
图12是绘示图11中的遮盘800从储存位置(准备位置)移动到测量位置的示意图；
图13是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与可拆式遮盖802一起的剖面视图；
图14是绘示遮盘800如何覆盖基材底座202的上表面的示意图；
图15是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的增加基材902上的薄膜904均匀性的方法的流程图；
图16是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的侦测在基材处理腔室200中被沉积的薄膜904中的沉积缺陷的方法的流程图。
【符号说明】
100:沉积系统
200:基材处理腔室
202:基材底座
203:鳍片
204:靶材
206:磁铁构件
207:可伸缩手臂
208:覆盖环
209:旋转机构
300:控制器
302:输入电路
304:记忆体
306:处理器
308:输出电路
402:永久磁铁构件
404:电磁铁构件
700:制程屏蔽
800:遮盘
802:可拆式遮盖
804:纹理化表面
810:原位监测和/或量测装置、原位量测装置
812:遮盘储存器
820:电阻量测装置
822:探针
824:探针
826:探针
828:探针
830:x光量测装置
832:x光源
834:x光侦测器
840:光学量测装置
842:光源
843:激光
844:滤波器
845:偏振器
846:四分之一波片
848:光侦测器
849:分析仪
850:侦测器
851:光滤波器
852:凹口、第一凹口
854:凹口、第二凹口
855:凹口、第三凹口
856:凹口、第四凹口
857:凹口、第五凹口
902:基材
904:薄膜
A:位置
AA:位置
B:位置
BB:位置
C:位置
CC:位置
D:位置
DD:位置
S100:步骤
S200:步骤
S300:步骤
S400:步骤
S500:步骤
S600:步骤
S1000:步骤
S1100:步骤
S1200:步骤
S1300:步骤
S1400:步骤
S1500:步骤
S1600:步骤
θ:反射角
具体实施方式
以下揭露提供许多不同实施方式或例子，以实施所提供的标的的不同特征。以下描述组件及排列的特定例子以简化本揭露。这些当然仅为例子，而非作为限制。举例而言，在描述中，形成第一特征于第二特征之上的制程可包含第一特征与第二特征以直接接触形成的实施方式，亦可包含额外特征形成于第一特征与第二特征之间，而使得第一特征和第二特征可非直接接触的实施方式。除此之外，本揭露可在多个例子中重复参考符号和/或字母。此重复为简明与清楚的目的，并非在本质上规定所讨论的多个实施方式和/或配置之间的关系。
此外，可在此使用空间关系的用语，例如：“下方(beneath)”、“在…之下(below)”、“低于(lower)”、“在…之上(above)”、“高于(upper)”和相似用语，以简明描述如附图所绘示的一元件或特征与另一(另一些)元件或特征的关系的叙述。这些空间关系的用语，除了在图中所描绘的方向外，意欲包含元件在使用上或操作时的不同方向。设备可以其他方式定向(旋转90度或其他方向)，而本文使用的空间关系描述词也可依此解读。
依照在此所述的实质内容的实施方式包含沉积系统，其能够沉积薄膜(或层)在基材上(例如：晶圆)，并在相同的腔室或至少在相同的系统中搜集基材上的薄膜的量测数据(例如：在物理气相沉积(PVD)机台、化学气相沉积(CVD)机台、及配备有物理气相沉积腔室或化学气相沉积腔室的至少一者的机台中)量测数据。依照本揭露中所揭露的一或多个实施方式的原位监测和/或量测装置能够测量基材上的薄膜的多个特性(例如：厚度、电阻和组成)。
在相同的腔室中完成沉积制程后，此种具有原位监测和/或测量装置的沉积系统的实施方式可监测基材上的沉积层(例如：薄膜)的至少一种薄膜特性。在本揭露的一些实施方式中，基于沉积系统中的原位监测和/或量测装置所搜集的量测数据，沉积系统能够在基材仍位于沉积系统中时再沉积额外的靶材材料在基材上。在一些实施方式中，基于沉积系统中的原位监测和/或测量装置所搜集的量测数据，沉积系统可在产生具有缺陷(例如：厚度缺陷、电阻缺陷和组成缺陷)的额外基材前，在早期就与生产离线，以调整硬件及制程。此种沉积系统的实施方式包含遮盘，此遮盘具有至少一种型式的量测装置，其搜集从基材上的沉积层的至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。
如以上所讨论，在溅镀制程期间，带正电的氩离子撞击靶材表面，而带正电的氩离子的动量转移至靶材材料，以从靶材材料逐出最终会沉积在基材上的一或多个原子。然而，并非所有的靶材材料原子都被沉积在基材上。一些靶材材料原子可沉积在靶材与基材之间的表面上，例如：在覆盖物理气相沉积腔室内壁的制程屏蔽的上表面上，和在覆盖基材底座与制程屏蔽间之间隙的覆盖环的上表面上。在溅镀制程期间，沉积在靶材与基材间的表面上的一些靶材材料原子可能会从表面剥落，并再沉积在基材上。
为避免这些表面上的靶材材料再被沉积于物理气相沉积腔室中的基材上，沉积系统常被程序化，以进行周期性的腔室调整(Conditioning)配方，此周期性的腔室调整配方意图形成覆盖这些表面上的靶材材料原子的涂布层，以使这些表面上的靶材材料留在表面上，直到制程屏蔽及覆盖环基于周期性的维护制程被更换为止。在腔室调整制程期间，遮盘被用来覆盖基材底座，以将基材底座与涂布层隔离，而使基材底座保持清洁。
额外地，遮盘是用以在腔室清洗制程期间覆盖基材底座，以防止基材底座的上表面在腔室清洁制程期间遭电浆蚀刻，此腔室清洗制程使用电浆以自例如制程屏蔽的内表面的表面去除污染物(例如：氧化物)。
图1是绘示依照本揭露中的一或多个实施方式的沉积系统100的剖视图。
请参照图1，沉积系统100包含基材处理腔室200、基材底座202、靶材204、磁铁构件206、遮盘800和遮盘储存器812，基材底座202支承在基材处理腔室200中的基材902(例如：晶圆)；靶材204封闭基材处理腔室200；磁铁构件206附接至可伸缩手臂207，可伸缩手臂207是配置以基于来自控制器300的位置控制信号而在靶材204上方的不同位置上转动(例如：靠近靶材204中心的位置及靠近靶材204边缘的位置)；遮盘储存器812是在遮盘800未使用时储存遮盘800。依照本揭露的一或多个实施方式，遮盘800包含原位监测和/或量测装置810(以下称为“原位量测装置810”)，期能够测量沉积在基材202上的薄膜904的至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。
图1所示的实施方式绘示在溅镀制程期间，基材底座202位于支承基材902的处理位置(例如：上位置)。此时，以来自靶材204的材料(及被供应至基材处理腔室200的反应气体)来形成薄膜904在基材902上。在溅镀制程期间，遮盘800及现场量测装置810被储存于遮盘储存器中812中。
在一些实施方式中，磁铁构件206能够基于原位量测装置810所搜集的量测，来重新安排其本身在靶材204上的位置(例如：靠近靶材204中心的位置、或靠近靶材204边缘的位置)。在一些实施方式中，磁铁构件206包含永久磁铁构件402。在一些实施方式中，磁铁构件206包含电磁铁构件404。在一些实施方式中，磁铁构件206包含永久磁铁构件402及电磁铁构件404二者。
永久磁铁构件402是由可长期维持磁化而不改变其磁性，且对外部磁场所引起的衰退有抗性的任意适合材料所构成。举例而言，永久磁铁构件402可由铝镍钴合金、肥粒铁及类似物、钕/铁/硼/的合金、或其组合物所构成。永久磁铁构件402并不受限于由上述例示材料所构成，但可由可长期维持磁化而不改变其磁性且对外部磁场所引起的衰退有抗性的任意适合材料所组成。
电磁铁构件404是由当施加电流时可保持磁化，且对外部磁场所致的衰退有抗性的任意适合的材料所构成。举例而言，电磁铁构件404可由铜线的线圈、或其他电性导线缠绕当电流流经电性导线时产生磁场的材料的核心所构成。适合作为电磁铁的核心的材料的例子包含铁、镍、或钴。电磁铁构件404不限由上述例示材料所构成，且可由可长期维持磁化而不改变其磁性，且对外部磁场所致的衰退有抗性的任意适合的材料所组成。
如以上所讨论，在本揭露的一些实施方式中，磁铁构件206能够基于从原位量测装置810所搜集的量测，来重新安排其在靶材204上的位置。在一些实施方式中，透过改变在靶材204上方精准转动的磁铁构件206的位置，将由磁铁构件206所产生的磁场从靶材204上的第一位置重新导向至第二位置。因此，施加于靶材204的磁场的大小在第一位置上减少，而在第二位置上增加。换言之，依照在此描述的一些实施方式的沉积系统100可选择地调整施加于靶材204上的特定区域的磁场的数量或大小。透过使用磁铁构件206来增加施加于靶材204上的特定区域的磁场的数量，在靶材204上的特定区域上的离子轰击亦增加。较高或增加的离子轰击意谓着更多的靶材材料(例如：金属原子)从靶材204的特定位置被逐出。从靶材204的特定位置被逐出的材料终究被沉积在基材902上的对应位置上。依照本揭露的一些实施方式，沉积系统100配置以沉积薄膜90在于基材902上，并基于从原位量测装置810所接收的量测数据(例如：在基材902上的薄膜904的厚度)在基材902仍位于沉积系统100中时，再沉积更多靶材材料在基材902上。原位量测装置810的细节将后续在本揭露中提供。
控制器300控制可伸缩手臂207的移动(例如：伸长、收缩和/或转动)及流向磁铁构件206中的电磁铁构件404的电流。可伸缩手臂207的第一末端耦合至旋转机构209(例如：马达)，旋转机构209精确地转动可伸缩手臂207于靶材204上方。依照本揭露的一或多个实施方式，控制器300包含输入电路302、记忆体304、处理器306和输出电路308。控制器300包含(计算机)处理器306，处理器306配置以执行在此描述的多个功能及操作，包含透过输入电路302从多个数据源(例如：来自原位量测装置810的量测数据)接收数据，以及透过输出电路308来发送输出数据(例如：基于来自原位量测装置810的量测数据的对电磁铁构件404的电流控制信号、可伸缩手臂207及旋转机构209的位置控制信号、及用以指出薄膜904的缺陷侦测的警示信号)。输入电路302接收由原位量测装置810在薄膜904上所测量到的厚度、组成和/或薄片电阻量测。在本揭露的一些实施方式中，在基材902上的一个位置或多个(预设)位置上取得薄膜厚度、组成和/或薄片电阻量测。在一些实施方式中，输入电路302亦从操作员或自动材料处理系统(AMHS)接收制程规格信息，例如：目标薄膜厚度、目标薄片电阻、和/或目标薄膜组成。输入电路302、记忆体304、输出电路308、及原位量测装置810的细节将后续在本揭露中提供。
在一些实施方式中，处理器306亦决定在至少一区域或位置(例如：中心区域、晶圆边缘区域、及中心区域与晶圆边缘区域之间的区域)上的薄膜的厚度是超出或在制程规格内，例如：与平均厚度的差异为小于或大于平均厚度。在一些实施方式中，处理器306决定在至少一区域(或位置)上的薄膜的薄片电阻是小于或大于制程规格，例如：小于或大于薄片电阻的范围。在一些实施方式中，处理器306决定在至少一区域(或位置)上的薄膜组成是超出或在制程规格内，例如：小于或大于目标组成的范围。记忆体304储存透过输入电路302所接收的信息和被处理的数据(如来自处理器306的所决定的位置(区域)信息)。记忆体304可为或包含任何计算机可读取储存媒体，其包含例如：只读记忆体(ROM)、随机存取记忆体(RAM)、快闪记忆体、硬盘机、光盘储存元件、磁盘储存元件、电性可抹除可编码只读记忆体(EEPROM)、有机储存媒体、或类似储存媒体。输出电路308基于量测数据发送针对施加于磁铁构件206的电流的电流控制信号、可伸缩手臂207及旋转机构209的位置控制信号(例如：伸长位置、收缩位置、或伸长位置与收缩位置间的位置)和用以指示薄膜904的缺陷侦测的警示信号。
依照本揭露的一或多个实施方式，处理器306基于从原位量测装置810接收的量测数据来发送位置控制信息至可伸缩手臂207及旋转机构209。在一非限制性的例子中，基于来自原位量测装置810的量测数据，处理器306基于制程规格决定在基材902上的一个位置(例如：中心区域、边缘区域和中心与边缘区域间的区域)，在基材902上的此位置上所沉积的靶材材料少于制程配方所欲沉积的靶材材料。处理器360发送位置控制信号，以控制可伸缩手臂207及旋转机构209，借以调整磁铁构件206在靶材204上的位置。举例而言，若处理器306决定沉积在基材902的边缘上的靶材材料少于制程配方所欲沉积的靶材材料，则处理器306发送位置控制信号，以伸长可伸缩手臂207至靠近靶材204的边缘。因此，对靶材204的边缘施加更多来自磁铁构件206的磁场。此增加了靶材204的边缘上的离子轰击，因此沉积了更多靶材材料于基材902的边缘上。
换言之，依照在此描述的一些实施方式，沉积系统100可选择地调整施加于靶材204上的特定区域的磁场的数量或大小。透过使用磁铁构件206来增加施加于特定位置的磁场的数量，在靶材204上的特定位置上的离子轰击亦增加。较高或增加的离子轰击意谓着从靶材204的特定位置逐出更多的靶材材料(例如：金属原子)。从靶材204的特定位置所逐出的材料终究会沉积在基材902上的对应位置上，例如：基材上的位置，其位于靶材上的特定区域的正下方，此靶材上的靶材材料是被逐出。
输出电路308可为或包含一或多个输出端，此一或多个输出端通讯耦合至沉积系统100的任意所需数量的组件，例如：可伸缩手臂207及旋转机构209。原位量测装置810的细节将后续在本揭露中提供。
图2是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800及原位量测装置810的剖面视图，原位量测装置810包含一个以上的光学量测装置840。
图3是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800及原位量测装置810的下视图，原位量测装置810包含一个以上的光学量测装置840。
请参照图2及图3，依照本揭露的一或多个实施方式，每个光学量测装置840包含光源842配置以发射线性偏振光(例如：线性偏振激光)至基材902上的薄膜904；和光侦测器848配置以侦测从薄膜904反射的光(例如：被反射的椭圆)。基于被反射的椭圆的形状及反射角θ，可决定基材902上的薄膜904的厚度。
在图2及图3的例示实施方式中，将遮盘800置于基材902上方的特定距离处，以测量基材902上的薄膜904的厚度。如以上所讨论，光学量测装置840包含光源842配置以发射线性偏振光(例如：线性偏振激光)至基材902上的薄膜904；和光侦测器848配置以侦测从薄膜904反射的光(例如：被反射的椭圆)。基于被反射的椭圆的形状及反射角θ，可决定基材902上的薄膜904的厚度。依照本揭露的一或多个实施方式，为了产生线性偏振光，光源842包含激光843及偏振器845。除激光843及偏振器845外，光源842包含滤波器844及四分之一波片846，以从激光843产生线性偏振光，如图2的例示实施方式所示。在本揭露的一些实施方式中，包含分析仪849及侦测器850的光侦测器848接收及侦测被反射的椭圆的形状。如以上所讨论，基于被反射的椭圆的形状及反射角θ，可决定基材902上的薄膜904的厚度。
请参照图2及图3，遮盘800包含一个以上的光学量测装置840，以测量在基材902上的多个位置上的薄膜904的厚度。在图2及图3的例示实施方式中，四个光学量测装置840位于遮盘800的底部上，以测量薄膜904上的对应位置的厚度。以非限制性例子为例，位于遮盘800上的位置A上的光学量测装置840是配置以测量在位置AA上的薄膜904的厚度；位于遮盘800上的位置B上的光学量测装置840是配置以测量在位置BB上的薄膜904的厚度；位于遮盘800上的位置C上的光学量测装置840是配置以测量在位置CC上的薄膜904的厚度；且位于遮盘800上的位置D上的光学量测装置840是配置以测量在位置DD上的薄膜904的厚度。
在一些实施方式中，使用在各别位置A、B、C和D上的对应的光学量测装置840，以预设顺序依序取得在位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的厚度。
在一些实施方式中，为了增加生产产能(例如：减少测量时间)，在位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的厚度同时由在位置A、B、C和D上的对应的光学量测装置840所取得。为了透过减少因同时测量所致的干涉来增加厚度测量的准确度，对应的光学量测装置840的每一者具有产生与其他者不同的不同波长的光(例如：激光)的光源842。在一非限制性的例子中，在位置A上的光学量测装置840的光源842发射具有第一波长的光至薄膜904上的位置AA，在位置A上的光学量测装置840的光侦测器848是配置以侦测第一波长中的光，其侦测来自位置AA的第一波长中被反射的椭圆。在本揭露的一些实施方式中，在位置A上的光学量测装置840的光侦测器848包含光滤波器851，以阻挡其他不同波长的光，因而只有在第一波长中被反射的椭圆被光侦测器848侦测到。
类似于在位置A上的光学量测装置840的光源842，在位置B上的光学量测装置840的光源842发射具有第二波长的光至薄膜904上的位置BB，在位置B上的光学量测装置840的光侦测器848是配置以侦测第二波长的光，其侦测来自位置BB的第二波长中被反射的椭圆。在本揭露的一些实施方式中，在位置B上的光学量测装置840的光侦测器848包含光滤波器851，以阻挡其他不同波长的光，因而只有在第二波长中被反射的椭圆被光侦测器848侦测到。
类似于在位置A上的光学量测装置840的光源842，在位置C上的光学量测装置840的光源842发射具有第三波长的光至薄膜904上的位置CC，在位置C上的光学量测装置840的光侦测器848是配置以侦测第三波长的光，其侦测来自位置CC的第三波长中被反射的椭圆。在本揭露的一些实施方式中，在位置C上的光学量测装置840的光侦测器848包含光滤波器851，以阻挡其他不同波长的光，因而只有第三波长中被反射的椭圆被光侦测器848侦测到。
类似于在位置A上的光学量测装置840的光源842，在位置D上的光学量测装置840的光源842发射具有第四波长的光至薄膜904上的位置DD，在位置D上的光学量测装置840的光侦测器848是配置以侦测第四波长的光，其侦测来自位置DD的第四波长中被反射的椭圆。在本揭露的一些实施方式中，在位置D上的光学量测装置840的光侦测器848包含光滤波器851，以阻挡其他不同波长的光，因而只有第四波长中被反射的椭圆被光侦测器848侦测到。
在本揭露的一些实施方式中，若光源842相距有预设距离或预设数量的光源842，则由光源842所产生的一些光是在相同的波长中。在一非限制性的例子中，在位置A及C上的每一个光源842发射相同波长的光。类似地，在位置B及D上的每一个光源842发射相同波长的光。
在图2及图3中的例示实施方式中，遮盘800包含四个光学量测装置840，以测量沿一方向排列在基材902上的位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的厚度。然而，本揭露并未限制包含在原位量测装置810中的光学量测装置840的数量。在一非限制性的例子中，用以进行精准的均匀度量测的原位测量装置810包含多于四个的光学量测装置840。在一些实施方式中，原位量测装置810包含少于四个的光学量测装置840。除此之外，在一些实施方式中，光学量测装置840是置放在圆形图案(或部分圆形的图案)中，以测量在基材902上的对应位置上的薄膜904的厚度。在一些实施方式中，光学量测装置840是均匀地(和/或不均匀地)分布。在一些实施方式中，光学量测装置840是置放在任何适合的图案中，以测量在基材902上的多个位置上的薄膜904的厚度。
图4是依照本揭露的一或多个实施方式的使用遮盘800来测量薄膜904的厚度的沉积系统100的剖视图。
请参照图1，在例示实施方式中，沉积系统100是通过执行制程配方来沉积薄膜904在基材902上。制程配方包含数个制程条件，用以沉积薄膜904在基材902上并在厚度的目标范围中，例如：沉积时间、腔室压力、和氩气流率。在图1中，因为在基材902的边缘上的薄膜904的厚度小于在薄膜904的中心区域所示的厚度的目标范围，故在基材902上的所示的薄膜904不具有均匀厚度。
请参照图4，在图1所示的沉积制程后，支承基材902的基材底座202接着带着基材902移动至测量位置(例如：下位置)，以使基材902被安置更靠近基材处理腔室200的下内表面。当基材底座202位于测量位置时，将未使用时通常储存于遮盘储存器812中的遮盘800置于基材902上方的特定距离处，以从基材902上的薄膜904测量至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。
在图4的例示实施方式中，安置遮盘800于基材902上方，以测量在基材902上的多个位置上(例如：位置AA、BB、CC和DD)的薄膜904的厚度。在图4的例示实施方式中，在遮盘800上的原位量测装置810包含图2及图3所示的多个光学量测装置840。如以上所讨论，使用在各别位置A、B、C和D上的对应的光学量测装置840，以预设顺序依序或同时测量在位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的厚度。
如以上所讨论，本揭露并未限制原位量测装置810中的光学量测装置840的数量。因此，在本揭露的一些实施方式中，原位量测装置810包含少于四个的光学量测装置840或多于四个的光学量测装置840。举例而言，遮盘800可包含一个、二个、三个、五个、六个、七个、或更多个光学量测装置840。
在本揭露的一些实施方式中，遮盘800可包含128个光学量测装置840，以测量对应于128个光学量测装置840的128个位置上的薄膜904的厚度。
如以上所讨论，可基于使用光学量测装置840的厚度量测来测量薄膜904的厚度均匀性。图5是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的第二沉积(例如：再沉积)后的沉积系统100的例示结果的剖视图。
请参照图5，沉积系统100的控制器300从现场量测装置810接收厚度量测数据。基于量测数据，控制器300决定一或多个位置，在此一或多个位置上的基材902上的薄膜904的厚度小于目标范围的厚度。在图5所示的例子中，控制器300决定基材902的边缘上的薄膜904具有小于厚度的目标范围的厚度。基于基材902上的决定的位置，控制器300使用以下所述的方法的任意组合，来调整由磁铁构件206所产生的磁场，以增加用于第二沉积的基材902上的决定的位置上方或正上方的靶材204的表面上的离子轰击。举例而言，在本揭露的一或多个实施方式中，控制器300发送位置控制信号至可伸缩手臂207及旋转机构209，以调整磁铁构件206在靶材204上的位置，借以增加基材902上的决定的位置上方或正上方的靶材204的表面上的离子轰击。在本揭露的一些实施方式中，除发送控制磁铁构件206的位置的位置控制信号外，若磁铁构件206包含电磁铁构件404，则控制器300提供更多电流至磁铁构件206(例如：发送电流控制信号)，以增加基材902上的决定的位置上方或正上方的靶材204的表面上的离子轰击。换句话说，控制器300基于原位量测装置810所搜集的量测数据，使用以上所述的方法的任意组合，来调整用于基材902上的第二沉积的磁场。
如图5所示，在依照本揭露的一或多个实施方式的沉积系统100中，控制器300基于来自原位量测装置810的量测，发送位置控制信号至可伸缩手臂207及旋转机构209，透过将更多磁场导向目标204的边缘，来增加目标204的边缘上的离子轰击。因此，在基材902上的薄膜904的均匀度透过再沉积更多靶材材料在基材902的边缘上而增加。
具有原位量测装置810的优点的一是具有不必将基材902传送至量测机台而监控和/或验证的沉积制程的结果的能力，原位量测装置810能够测量沉积系统100中的至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。具有监测和/或验证相同腔室中的结果的能力，沉积系统100产生较少缺陷的基材。举例而言，在本揭露的一些实施方式中，基于原位量测装置810的量测，在基材902仍在基材处理腔室200中时，沉积系统100的控制器300能够调整第二沉积(或额外的沉积)的磁铁构件206的位置，以改善厚度均匀度。在一些实施方式中，基于沉积系统100中的原位量测装置810所搜集的量测数据，沉积系统100在产生具有缺陷(例如：厚度缺陷、电阻缺陷和组成缺陷)的额外基材前，可在早期就与生产离线，以调整硬件及制程。
在本揭露的一些实施方式中，控制器300从原位量测装置810接收厚度量测。控制器300基于此量测决定基材902上的薄膜904的平均厚度。控制器300决定一或多个位置，在此一或多个位置上的薄膜904的厚度小于所决定的平均厚度。控制器300基于基材902上的所决定的位置，来调整磁场以增加位于所决定的位置上方或正上方的靶材204的表面上的离子轰击。
如以上所讨论，控制器300能够发送位置控制信号至可伸缩手臂207及旋转机构209，以调整磁铁构件206在靶材204上的位置，借以增加靶材204的表面上的离子轰击，此离子轰击可能会影响在所决定的位置上的薄膜厚度。在本揭露的一些实施方式中，除发送控制磁铁构件206的位置的位置控制信号外，若磁铁构件206包含电磁铁构件404，则控制器300能够供应较多电流至磁铁构件206，以增加靶材204的表面上的离子轰击，此离子轰击可能会影响在所决定位置上的薄膜厚度。
具有控制器300的优点的一是节省在基材902上形成均匀薄膜904的时间及成本，控制器300能够基于所决定的薄膜904的平均厚度来控制在基材902上的薄膜904的均匀度。
图6是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800及原位量测装置810的剖面视图，原位量测装置810包含一个以上的x光量测装置830。
图7是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800及原位量测装置810的下视图，原位量测装置810包含一个以上的x光量测装置830。
请参照图6及图7，每个x光量测装置830包含至少一个x光源832配置以发射x光至基材902上的薄膜904；和至少一个x光侦测器834配置以侦测从薄膜904所释放的荧光(和/或其他材料)，此荧光(和/或其他材料)是因x光发射至基材902上的薄膜904所致。基于所侦测的荧光(和/或其他材料)呈现的能量，可决定在基材902上的薄膜904的组成。
在图6及图7的例示实施方式中，将遮盘800置于基材902上方的特定距离处，以测量在基材902上的薄膜904的组成。如以上所讨论，x光量测装置830包含x光源832配置以发射x光至基材902上的薄膜904；和x光侦测器834配置以侦测从薄膜904释放的荧光(和/或其他材料)。基于所侦测的荧光(和/或其他材料)呈现的能量，可决定在基材902上的薄膜904的组成。
请参照图6及图7，遮盘800包含一个以上的x光量测装置830，以测量在基材902上的多个位置上的薄膜904的组成。在图6及图7的例示实施方式中，四个x光量测装置830位于遮盘800的底部，以测量薄膜904上的对应位置上的组成。在一非限制性的例子中，在遮盘800上的位置A上的x光量测装置830是配置以测量在位置AA处的薄膜904的组成；在遮盘800上的位置B上的x光量测装置830是配置以测量在位置BB上的薄膜904的组成；在遮盘800上的位置C处的x光量测装置830配置以测量在位置CC上的薄膜904的组成；且在遮盘800上的位置D处的x光量测装置830配置以测量在位置DD上的薄膜904的组成。
在一些实施方式中，使用在各别位置A、B、C、及D上的对应的x光量测装置830，以预设顺序依序取得在位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的组成。在一些实施方式中，使用在各别位置A、B、C和D上的对应的x光量测装置830，同时取得在位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的组成。
请参照图6，沉积系统100的控制器300从原位量测装置810接收组成量测数据。基于量测数据，控制器300决定基材902上的薄膜904的组成的平均(例如：钛/氮化物比率)。在一情况下，平均组成比率不在制程规格所需的组成比率中，基于平均组成比率，控制器300产生及发送警示薄膜940中的缺陷的警示信号。在一非限制性的例子中，若薄膜940由来自反应式溅镀制程中的钛(Ti)靶材及氮(N2)反应气体的材料所组成，基于来自原位量测装置810的测量，沉积系统100的控制器300决定薄膜904的平均钛/氮化物比率。当控制器300决定平均钛/氮化物比率不在制程规格所需的组成比率中时，控制器300发送警示信号至操作员或自动材料处理系统的控制器。因此，沉积系统100在产生具有组成缺陷的额外晶圆之前与生产离线，因而可在早期进行必要的硬件调整(例如：重新校正和/或取代反应及惰性气体，如氮气及氩气的质量流量控制器)或制程调整(调整控制制程配方中的质量流量控制器的数值)。本揭露并未限制原位量测装置810中的x光量测装置830的数量。因此，在本揭露的一些实施方式中，原位量测装置810包含四个以下的x光量测装置830或四个以上的x光量测装置830。举例而言，遮盘800可包含一个、二个、三个、五个、六个、七个、或更多的x光量测装置830。
除此之外，在一些实施方式之中，x光量测装置830是置放在圆形图案(或部分圆形的图案)中，以测量在基材902上的对应位置上的薄膜904的组成。在一些实施方式中，x光量测装置830是均匀地(和/或不均匀地)分布。在一些实施方式中，x光量测装置830是置放在任何适合的图案中，以测量在基材902上的多个位置上的薄膜904的组成。
如以上所讨论，具有原位量测装置810的优点的一是具有不必将基材902传送至量测机台而监控和/或验证沉积制程的结果的能力，原位量测装置810能够测量沉积系统100中的薄膜组成。换言之，通过辨识及校正沉积系统100所具有的问题，制造操作员可早期回应组成比率缺陷，以节省生产成本。
图8是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的剖面视图，原位量测装置810包含位于测量位置的一个以上的电阻量测装置820。
图9是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的下视图，原位量测装置810包含位于折叠位置上的一个以上的电阻量测装置820。
请参照图8及图9，每个电阻量测装置820(例如：四点探针)包含彼此等距间隔并排的四个探针822、824、826和828。当薄片电阻被量测时，所有的并排探针822、824、826和828是安排在单一文件设定中，并配置以接触薄膜904的表面。二个外探针822及824耦合至在外探针822与824间流通的电流源。二个内探针826与828间的电位差被量测。基于探针822、824、826和828之间的(多个)间距(s)；在外探针822与824间流通的电流(I)；和内探针826与828间的电位差(V)，使用式1来计算薄片电流。
Figure BDA0003183754740000181
在图8及图9的例示实施方式中，将遮盘800置于基材902上方的特定距离处，以测量在基材902上的薄膜904的薄片电阻。如以上所讨论，电阻量测装置820包含彼此等距间隔的四个并排探针822、824、826和828。在图8及图9的例示实施方式中，当使用四个并排探针822、824、826和828来测量薄片电阻时，四个并排探针822、824、826和828为未折叠的，以接触薄膜904的表面。
请参照图8及图9，遮盘800包含一个以上的电阻量测装置820，以测量在基材902上的多个位置上的薄膜904的薄片电阻。在图8及图9的例示实施方式中，四个电阻量测装置820位于遮盘800的底部，以测量薄膜904的对应部分的薄片电阻。在一非限制性的例子中，在遮盘800上的位置A上的电阻量测装置820是配置以测量在位置AA上的薄膜904的薄片电阻；在遮盘800上的位置B上的电阻量测装置820是配置以测量在位置BB上的薄膜904的薄片电阻；在遮盘800上的位置C上的电阻量测装置820是配置以测量在位置CC上的薄膜904的薄片电阻；在遮盘800上的位置D上的电阻量测装置820是配置以测量在位置DD上的薄膜904的薄片电阻。
在一些实施方式中，使用在各别位置A、B、C和D上的对应的电阻量测装置820，以预设顺序依序取得在位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的薄片电阻。在一些实施方式中，使用在各别位置A、B、C和D上的对应的电阻量测装置820，同时取得在位置AA、BB、CC和DD上的薄膜904的薄片电阻。
请参照图8，沉积系统100的控制器300从原位量测装置810接收薄片电阻量测数据。基于量测数据，控制器300决定基材902上的薄膜904的薄片电阻的平均。当控制器300决定平均薄片电阻不在制程规格所要求的薄片电阻范围中时，基于平均薄片电阻量测，控制器300产生及发送警示薄膜904中的缺陷的警示信号。因此，沉积系统100在产生具有薄片电阻缺陷的额外基材之前与生产离线，因而可在早期进行必要的硬件调整或制程调整。
本揭露并未限制原位量测装置810中的电阻量测装置820的数量。因此，在本揭露的一些实施方式中，原位量测装置810包含四个以下的电阻量测装置820或四个以上的电阻量测装置820。举例而言，遮盘800可包含一个、二个、三个、五个、六个、七个、或更多的电阻量测装置820。
由于基材902的表面上的刮伤考量，在一些实施方式中，可最小化(例如：减少至一个或更少)遮盘800中的电阻量测装置820的数量。
然而，在一些实施方式中，基于基材902上的测试点(例如：有意保留给接触测量的位置)，安置量测装置820以减少刮伤考量。换言之，在一些实施方式中，将每个电阻量测装置820安置于遮盘800上，如此在测量期间，每个电阻量测装置820的四个并排探针822、824、826和828配置以接触基材902上的测试点。
除此之外，在一些实施方式中，电阻量测装置820是置放在圆形图案(或部分圆形的图案)中，以测量在基材902上的对应位置上的薄膜904的薄片电阻。在一些实施方式中，电阻量测装置820是均匀地(和/或不均匀地)分布。在一些实施方式中，电阻量测装置820是置放在任何适合的图案中，以测量在基材902上的多个位置上的薄膜904的薄片电阻。
如以上所讨论，具有原位量测装置810的优点的一是具有不必将基材902传送至量测机台而监控和/或验证沉积制程的结果的能力，原位量测装置810能够测量沉积系统100中的薄膜片电阻。换言之，通过辨识及校正沉积系统100所具有的问题，制造操作员可早期回应薄片电阻缺陷，以节省生产成本。
图10是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800及原位量测装置810一起的下视图，现场量测装置810包含一个电阻量测装置820、一个x光量测装置830和一个光学量测装置840。
如以上所讨论，电阻量测装置820包含彼此等距间隔的四个并排探针822、824、826和828。当薄片电阻被测量时，排列在单一文件中的所有并排探针822、824、826和828是配置以接触薄膜904的表面。x光量测装置830包含至少一个x光源832配置以发射x光至薄膜904；和至少一个对应的x光侦测器834配置以侦测从薄膜904释放的荧光(和/或其他材料)，此荧光(和/或其他材料)是因x光发射至薄膜904所致。光学量测装置840包含光源842配置以发射线性偏振光(例如：线性偏振激光)至基材902上的薄膜904；和光侦测器848配置以侦测从薄膜904反射的光(例如：被反射的椭圆)。
图11是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800与原位量测装置810一起的剖面视图，原位量测装置810包含一个电阻量测装置820、一个x光量测装置830和一个光学量测装置840。
在图11的例示实施方式中，遮盘800包含形成于遮盘800的底部上的多个凹口852、854、855、856和857。第一凹口852提供在未使用电阻量测装置820时可储存电阻量测装置820的空间。如图11所示，在将不使用电阻量测装置820时(例如：将使用另一量测装置时或当遮盘800用来覆盖基材底座202的上表面，以清洗和/或调整腔室时)，将四个并排探针822、824、826和828的每一者折叠至第一凹口852中。
如图11所示，光源842位于第二凹口854中，光侦测器848位于第三凹口855中。在一些实施方式中，光源842包含激光843、滤波器844、偏震器845和四分的一波片846，以产生线性偏振的光(例如：激光)。在一些实施方式中，光侦测器848包含光分析仪849及侦测器850，以决定在基材902上的薄膜904的厚度。
在一些实施方式中，第二凹口854提供遮盘800的底部上的空间，因而光源842可位于底部上，不会凸出于表面上。这提供了遮盘800的平坦的下表面，其中在以上讨论的腔室清洗和/或调整制程期间，底面与基材底座202的上表面相接。
在一些实施方式中，第二凹口854以相对于平行于遮盘800的上表面的虚拟水平线的介于0°与90°之间的角度形成。如图11所示，以此角度形成的第二凹口854使光源842可以特定角度朝薄膜904发射光。
在一些实施方式中，第三凹口855提供遮盘800的底部上的空间，因而光侦测器848可位于底部上，不会凸出于表面上。这提供了遮盘800的平坦的下表面，其中在以上讨论的腔室清洗和/或调整制程期间，底面与基材底座202的上表面相接。
在一些实施方式中，第三凹口855以相对于平行于遮盘800的上表面的虚拟水平线的介于0°与90°之间的角度形成。如图11所示，以此角度形成的第三凹口855使光侦测器848可侦测和/或分析从薄膜904反射的光。
在一些实施方式中，第四凹口856提供遮盘800的底部上的空间，因而x光源832可位于底部上，不会凸出于表面上。这提供了遮盘800的平坦的下表面，其中在以上讨论的腔室清洗和/或调整制程期间，底面与基材底座202的上表面相接。
在一些实施方式中，第四凹口856以相对于平行于遮盘800的上表面的虚拟水平线的介于0°与90°之间的角度形成。如图11所示，以此角度形成的第三凹口855使x光源832可以特定角度朝薄膜904辐射x光。
在一些实施方式中，第五凹口857提供遮盘800的底部上的空间，因而x光侦测器834可位于底部上，不会凸出于表面上。这提供了遮盘800的平坦的下表面，其中在以上讨论的腔室清洗和/或调整制程期间，底面与基材底座202的上表面相接。
在一些实施方式中，第五凹口857以相对于平行于遮盘800的上表面的虚拟水平线的介于0°与90°之间的角度形成。如图11所示，以此角度形成的第五凹口857使x光侦测器834可侦测和/或分析从薄膜904所释放的荧光(和/或其他材料)，此荧光(和/或其他材料)是因x光发射至薄膜904所致。如以上所讨论，基于所侦测的荧光(和/或其他材料)呈现的能量，可决定层的组成。
请参照图11，沉积系统100的控制器300从原位量测装置810接收薄片电阻量测数据、厚度量测数据和组成量测数据。
在本揭露的一些实施方式中，当控制器300决定薄膜904的厚度小于制程规格所要求的厚度时，控制器300产生及发送额外沉积的信号。在一些实施方式中，当控制器300决定薄膜904的厚度大于制程规格所要求的厚度时，控制器300产生及发送硬件调整或制程调整的警示信号。
在本揭露的一些实施方式中，当控制器300决定薄膜904的组成(例如：组成比率)未满足制程规格所要求的组成比率时，控制器300产生及发送硬件调整或制程调整的警示信号。
在本揭露的一些实施方式中，当控制器300决定薄膜904的薄片电阻不在制程规格所要求的范围中时，控制器300产生及发送硬件调整或制程调整的警示信号。
如以上所讨论，具有原位量测装置810的优点的一是具有不必将基材902传送至量测机台而监测和/或验证沉积制程的结果的能力，原位量测装置810能够测量沉积系统100中的薄膜特性。换句话说，通过辨识及校正沉积系统100所具有的问题，制造操作员可早期回应缺陷，以节省生产成本。
图12是绘示图11的800从储存位置(准备位置)移动到测量位置的示意图。
请参照图12的步骤1，其是绘示溅镀制程期间，基材底座202在支承基材902的上位置。此时，以来自靶材204(及被供应至基材处理腔室200的反应气体)的材料形成薄膜904在基材902上。在溅镀制程期间，遮盘800及原位量测装置810被储存于遮盘储存器812中。
请参照图12的步骤2，步骤2是绘示支承基材902的基材底座202带着基材902移动至下位置，以使基材902被安置更靠近基材处理腔室200的下内表面。
请参照图12的步骤3，步骤3是绘示使用遮盘手臂或机械手臂(未示出)来将遮盘800从遮盘储存器812移动至测量位置(基材902上方的位置)。如以上所描述，在本揭露的多个实施方式中，沉积系统100的控制器300从原位量测装置810接收薄片电阻量测数据、厚度量测数据和组成数据。
图12所示的遮盘800的移动不限于图11中的遮盘800。可将遮盘800的相同移动用于配有不同原位量测装置810的其他的遮盘800。
图13是依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800及可拆式遮盖802一起的剖面视图。
在图13的例示实施方式中，遮盘800包含可拆式遮盖802。在本揭露的一些实施方式中，可拆式遮盖802由或涂布有基材处理腔室200意图沉积在基材902上的相同材料所制成。在一非限制性的例子中，对于沉积氮化钛薄膜在基材902上的基材处理腔室200而言，可拆式遮盖802涂布有氮化钛。
如以上所讨论，为了防止基材处理腔室200的表面上的靶材材料(例如：靶材材料与反应气体反应)再沉积在基材处理腔室200中的基材902上，将沉积系统100程序化，以进行意图形成覆盖这些表面上的靶材材料的涂布层的周期性腔室调整配方，因而这些表面上的靶材材料留在表面上，直到制程屏蔽700及覆盖环208基于周期性的维护程序被更换为止。在此腔室调整制程期间，遮盘800被用来覆盖基材底座202，以将基材底座202(其位于处理位置)与用来形成涂布层的材料隔离，以及防止形成涂布层于基材底座202上。透过具有由或涂布有与靶材材料相同的材料所制成的可拆式遮盖802，不论温度变化，沉积在可拆式遮盖802上的涂布层可与可拆式遮盖802的表面完整接合。具有可拆式遮盖802与涂布层间的好的接合，有利于防止涂布层剥落及再沉积在基材902上。举例而言，在周期性的腔室调整期间，由或涂布有与靶材材料相同的材料(或意图被沉积在基材902上的材料)所制成的可拆式遮盖802可与沉积于可拆式遮盖802上的涂布层完整接合，因为可拆式遮盖802及涂布层均以相同速率膨胀及收缩。这防止涂布层在经历突然的温度变化时从可拆式遮盖802剥落。
如图13所示，可拆式遮盖802及800的每一者具有比基材底座202的上表面的直径大的直径，以在清洗制程期间保护基材底座202的上表面的边缘遭蚀刻。在一些实施方式中，可拆式遮盖802具有比基材底座202的上表面的直径大的直径。这有利于保护基材底座902的上表面不受清洗制程期间所产生的电浆影响，因而可将基材902平稳置于基材底座上，而不会伤害基材902的下表面。
在一些实施方式中，可拆式遮盖802及遮盘800配置以配合沉积环(未示出)，而覆盖基材底座202的上表面的边缘(例如：可拆式遮盖802及遮盘800具有比沉积环的内环的直径小的直径)。
在本揭露的一些实施方式中，可拆式遮盖802包含纹理化(Texturized)表面804。透过具有包含纹理化表面804的可拆式遮盖802，沉积在可拆式遮盖802或遮盘800上的涂布材料更容易与可拆式遮盖802的纹理化表面804接合。
在本揭露的一些实施方式中，可拆式遮盖802包含纹理化表面804，纹理化表面804由或涂布有基材处理腔室200意图沉积于基材902上的相同材料所制成。
具有能够从剩下的遮盘800拆开的可拆式遮盖802的优点之一是让遮盘800的翻新/清洗制程更简单及更快速。
在图13的例示实施方式中，可拆式遮盖802以二个插销耦合至遮盘800。然而，本揭露并未限制以插销将可拆式遮盖802耦合至遮盘800的方法。在一非限制性的例子中，可使用任何适合的方法，来将可拆式遮盖802耦合至遮盘800，例如：磁性耦合机构或夹合式机构。
图14是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的遮盘800如何覆盖基材底座202的上表面的示意图。
请参照图14的步骤1，步骤1是绘示溅镀制程期间，基材底座202在上位置支承基材902。此时，以来自靶材204的材料(以及被供应至基材处理腔室200的反应气体)形成薄膜904在基材902上。在溅镀制程期间，遮盘800及原位量测装置810被储存于遮盘储存器812中。
请参照图14的步骤2，步骤2是绘示支承基材902的基材底座202带着基材902移动至下位置，以使基材902被安置更靠近基材处理腔室200的下内表面。
请参照图14的步骤3，步骤3是绘示使用多个鳍片203来将基材902从基材底座202的上表面撑高，以使晶圆转移手臂(未示出)可透过持定基材902的底部来将基材902移出基材处理腔室200。
请参照图14的步骤4，步骤4是绘示将多个鳍片203收回至基材底座202。
请参照图14的步骤5，步骤5是绘示透过遮盘手臂或机械手臂(未示出)来将遮盘800从遮盘储存器812移出及置于基材底座202上方。当遮盘800位于基材底座202的上表面上方时，多个鳍片203竖起以支承遮盘800。当多个鳍片203固定遮盘800时，将快门手臂收回。在收回快门手臂后，收回多个鳍片203，将遮盘800降低至基材底座202的上表面上。
请参照图14的步骤6，步骤6是绘示清洗制程期间，基材底座202位于上位置，其中遮盘800覆盖基材底座202的上表面。
图15是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的增加基材902上的薄膜904的均匀度的方法的流程图。
请参照图15，增加基材902上的薄膜904的均匀度的方法包含：沉积薄膜904在基材902上的步骤S100；安置基材902以进行原位测量的步骤S200；在多个位置上原位测量基材902上的薄膜904的厚度的步骤S300；基于在多个位置上的测量，来决定基材902上的薄膜904的平均厚度的步骤S400；决定多个位置中的至少一个位置上的薄膜904的厚度小于薄膜904的平均厚度的步骤S500；和施加额外沉积的步骤S600。
沉积薄膜904在基材902上的步骤S100包含沉积薄膜904在基材902上的步骤。如以上所讨论，在溅镀期间，带正电的氩离子轰击靶材204，且带正电的氩离子的动量转移至靶材材料，以逐出最终落在(沉积在)基材902上的一或多个原子。
安置基材902以进行原位测量的步骤S200包含安置基材902于遮盘800下方以进行原位测量的步骤。遮盘800包含进行原位测量的原位量测装置810。
在多个位置上测量基材902上的薄膜904的厚度的步骤S300包含使用原位量测装置810在多个位置上测量薄膜904的厚度的步骤。原位量测装置810直接或间接发送量测数据至沉积系统100的控制器300。
基于在多个位置上的测量，来决定基材902上的薄膜904的平均厚度的步骤S400包含基于所接收的量测数据来决定薄膜904的平均厚度的步骤。如以上所讨论，控制器300的输入电路302从原位量测装置810接收量测数据。基于量测数据，控制器300的处理器306决定平均厚度。在替代实施方式中，原位量测装置800包含处理器，基于量测数据，此处理器决定平均厚度，并发送所决定的平均厚度至控制器300。
决定在多个位置中的至少一个位置上的薄膜904的厚度小于薄膜904的平均厚度的步骤S500包含决定基材902上的至少一个位置上的薄膜904的厚度小于所决定的薄膜904的平均厚度的步骤。如以上所讨论，控制器300的处理器306决定基材902上的至少一个位置上的薄膜904的厚度小于薄膜904的平均厚度。在替代实施方式中，原位量测装置810包含处理器，此处理器决定基材902上的至少一个位置上的薄膜904的厚度小于所决定的薄膜904的平均厚度。
施加额外沉积的步骤600包含在所决定的位置上施加额外沉积的步骤。在本揭露的一些实施方式中，步骤S600还包含基于所决定的位置，发送信号至磁铁构件206的步骤，此信号调整由第一磁铁构件所提供的磁场(电磁场)。如以上所讨论，控制器300发送位置控制信号至磁铁构件206，以增加所决定的位置上的磁场的大小，这增加了所决定的位置上的离子轰击。在依照本揭露的一些实施方式中，控制器300供应较多电流至磁铁构件206中的电磁铁构件404，以增加磁场的大小，借以增加所决定的位置上的离子轰击。
图16是绘示依照本揭露的一或多个实施方式的侦测被沉积在基材处理腔室200中的薄膜904中的沉积缺陷的方法的流程图。
请参照图16，侦测被沉积于基材处理腔室200中的薄膜904中的沉积缺陷的方法包含：沉积薄膜904在基材902上的步骤S1000；安置基材902以进行原位测量步骤S1100；测量位于原位测量位置的基材902上的薄膜904的厚度的步骤S1200；测量位于原位测量位置的基材902上的薄膜904的组成的步骤S1300；测量位于原位测量位置的基材902上的薄膜904的电阻的步骤S1400；基于所测量的薄膜904的厚度、所测量的薄膜904的组成和所测量的薄膜904的电阻，来决定缺陷的步骤S1500；和发送警示信号，以防止产生具有缺陷的额外基材的步骤S1600。
沉积薄膜904在基材902上的步骤S1000包含使用任何适合的方法(例如：物理气相沉积及化学气相沉积)来沉积薄膜904在基材902上的步骤。若如以上所讨论使用为物理气相沉积的一种形式的溅镀，在溅镀期间，带正电的氩离子轰击靶材204，且带正电的氩离子的动量转移至靶材材料，以逐出最终落在(沉积在)基材902上的一或多个原子。
安置基材902以进行原位测量的步骤S1100包含安置基材902于遮盘800下方以进行原位测量的步骤。遮盘800包含进行原位测量的原位量测装置810。
在本揭露的一些实施方式中，原位量测装置810包含一或多个光学量测装置840(例如：图2所示的遮盘800)。在一些实施方式中，原位量测装置810包含一或多个x光量测装置830(例如：图6所示的遮盘800)。在一些实施方式中，原位量测装置810包含一或多个电阻量测装置820(例如：图8所示的遮盘800)。在一些实施方式中，原位量测装置810包含二种以上的量测装置(例如：图10所示的遮盘800)。
在本揭露的一些实施方式中，基材处理腔室200包含遮盘储存器812中的一个遮盘800。在一些实施方式中，二或更多个遮盘800被储存在遮盘储存器812中。在一非限制性的例子中，遮盘储存器812是配置以储存多个遮盘800，每个遮盘800可从基材902上的薄膜904测量不同的特性(例如：厚度、电阻和组成)。在一些实施方式中，可将不同的遮盘800安置在基材902上方以进行不同测量(例如：厚度测量、电阻测量和组成测量)。
如以上所讨论，在沉积制程后，支承基材902的基材底座202接着带着基材202移动至原位测量位置(例如：下位置)，以使基材902被安置更靠近基材处理腔室200的下内表面。当基材底座202位于测量位置时，将未使用时通常被储存在遮盘储存器812中的遮盘800安置在基材902上方离基材902特定距离处，以测量在基材902上的薄膜904的至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。
测量薄膜904的厚度的步骤S1200包含使用在遮盘800上的光学量测装置840来测量基材902(位于原位测量位置)上的薄膜904的厚度的步骤。
在一些实施方式中，当基材处理腔室200未配备有可测量基材902上的薄膜904的厚度的遮盘800时，可将基材902转移至具有包含光学量测装置840的遮盘800的其他基材处理腔室200中(例如：配置有相同机台的其他基材处理腔室200)。在一些实施方式中，在其他基材处理腔室200处完成测量后，基材902从其他基材处理腔室200返回。在一些实施方式中，基材902并未从其他基材处理腔室200返回，且在其他基材处理腔室200进行其余的制程(例如：测量、沉积和再沉积)。
测量薄膜904的组成的步骤S1300包含使用在遮盘800上的x光量测装置830来测量在基材902(位于测量位置)上的薄膜904的组成的步骤。
在一些实施方式中，当基材处理腔室200未配备有可测量基材902上的薄膜904的组成的遮盘800时，可将基材902转移至具有包含x光量测装置830的遮盘800的其他基材处理腔室200中(例如：配置在相同机台中其他基材处理腔室200)。在一些实施方式中，在其他基材处理腔室200中完成量测后，基材902从其他基材处理腔室200返回。在一些实施方式中，基材902并未从其他基材处理腔室200返回，且在其他基材处理腔室200进行剩下的制程(例如：测量、沉积和再沉积)。
测量薄膜904的电阻的步骤S1400包含使用在遮盘800上的电阻量测装置820来测量在基材902(位于测量位置)上的薄膜904的电阻的步骤。
在一些实施方式中，当基材处理腔室200未配备有可测量基材902上的薄膜904的电阻的遮盘800时，可将基材902转移至具有包含电阻量测装置820的遮盘800的其他基材处理腔室200中(例如：配置在相同机台中的其他基材处理腔室200)。在一些实施方式中，当在其他基材处理腔室200中完成量测后，基材902从其他基材处理腔室200返回。在一些实施方式中，基材902并未从其他基材处理腔室200返回，而在其他基材处理腔室200进行其余的制程(例如：测量、沉积和再沉积)。
步骤S1500是基于所测量的薄膜904的厚度、所测量的薄膜904的组成和所测量的薄膜904的电阻来决定缺陷，步骤S1500包含比较所测量的薄膜904的特性与制程规格，来决定薄膜904中的缺陷的步骤。
发送警示信号的步骤S1600包含当控制器300决定至少一种所测量的薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)未符合制程规格时，产生并发送警示信号的步骤。
通过不必将基材902转移至量测机台而监测和/或验证沉积制程的结果，使用原位量测装置810将产生实质成本节省。换言之，通过辨识及校正沉积系统100所具有的问题，制造操作员可早期回应薄膜904中的缺陷，以节省生产成本。
依照本揭露的一或多个实施方式，一种增加基材上的薄膜的均匀度的方法包含沉积薄膜在基材上。使用任意适合的方法来沉积薄膜在基材上，例如：溅镀。此方法包含安置基材以进行原位测量。为了安置基材以进行原位测量，支承基材的基材底座改变其位置至原位测量位置(例如：下位置)。此方法包含当基材底座位于测量位置时，在多个位置上测量基材上的薄膜的厚度。此方法包含基于在不同位置处的测量，来决定基材上的薄膜的平均厚度。基于来自原位量测装置的量测数据，控制器决定基材上的薄膜的平均厚度。此方法包含决定多个位置中的至少一个位置，在此至少一个位置上的薄膜的厚度小于薄膜的平均厚度。基于平均厚度，控制器决定应沉积更多靶材材料的一或多个位置。此方法包含基于平均厚度在至少一个位置上施加额外沉积，在此至少一个位置上应沉积更多靶材材料。
依照一些实施例，安置基材以进行原位测量包含将基材排列于遮盘下方。依照一些实施例，遮盘包含具有光源及光侦测器的至少一个光学元件，光侦测器是被安置以侦测从光源发射且由薄膜反射的光。依照一些实施例，对至少一个位置施加额外沉积包含安排磁铁构件于对应于所决定的至少一个位置的靶材上。依照一些实施例，对至少一个位置施加额外沉积包含施加较多电流至磁铁构件和增加位于所决定的至少一个位置的上方的靶材上的区域的离子轰击大小。
依照本揭露的一或多个实施方式，一种侦测沉积腔室中的沉积缺陷的方法包含沉积薄膜在基材上。此方法包含安置基材以进行原位测量。为了安置基材置以进行原位测量，支承基材的基材底座改变其位置至原位测量位置(例如：下位置)。此方法包含当基材底座位于原位测量位置时，测量基材上的薄膜的厚度。此方法包含当基材底座位于原位测量位置时，测量基材上的薄膜的组成。此方法包含当基材底座位于原位测量位置时，测量基材上的薄膜的电阻。此方法包含透过将制程规格与所测量的薄膜的厚度、所测量的薄膜的组成和所测量的薄膜的电阻做比较，来决定缺陷。此方法包含发送回应所决定的缺陷的警示信号，以停止沉积腔室。
依照一些实施例，安置基材以进行原位测量包含排列基材于遮盘下方。依照一些实施例，遮盘包含至少一个x光量测装置，此至少一个x光量测装置具有x光源及x光侦测器的，x光侦测器是被安置以侦测从薄膜释放的荧光，此荧光是回应x光源发射至薄膜的x光。依照一些实施例，遮盘包含至少一个光学量测装置，至少一个光学量测装置此具有光源及光侦测器，光侦测器是被安置以侦测从光源发射且被薄膜反射的光。依照一些实施例，遮盘包含至少一个电阻量测装置，此至少一个电阻量测装置具有彼此等距间隔的四个并排探针。
依照本揭露的一或多个实施方式，提供一种沉积系统，其能够测量在沉积系统中的至少一种薄膜特性(例如：厚度、电阻和组成)。依照本揭露的沉积系统包含基材处理腔室。依照本揭露的沉积系统包含基材处理腔室中的基材底座，基材底座是配置以支承基材；和封闭基材处理腔室的靶材。提供包含原位量测装置的遮盘。
依照一些实施例，原位量测装置包含至少一个x光量测装置，此至少一个x光量测装置具有x光源及x光侦测器，x光侦测器是被安置以侦测从薄膜释放的荧光，此荧光是回应x光源发射至薄膜的x光。依照一些实施例，原位量测装置包含至少一个光学量测装置，此至少一个光学量测装置具有光源及光侦测器，光侦测器是被安置以侦测由光源发射且被基材上的薄膜所反射的光。依照一些实施例，原位量测装置包含至少一个电阻量测装置，此至少一个电阻量测装置具有彼此等距间隔的四个并排探针。依照一些实施例，遮盘包含可拆式遮盖。依照一些实施例，可拆式遮盖的上表面包含纹理化表面。依照一些实施例，可拆式遮盖涂布有与靶材的材料实质类似的材料。依照一些实施例，彼此等距间隔的四个并排探针为可折叠的或可收回的。依照一些实施例，四个并排探针在运作时接触基材上的薄膜，并测量薄膜的薄片电阻。依照一些实施例，原位量测装置包含至少一个x光量测装置、至少一个电阻量测装置和至少一个光学量测装置，其中这些量测装置的每一者依序测量设于基材上的薄膜的不同特性。
上述揭露概述数个实施方式的特征，使熟悉此技艺者可更佳地理解本揭露的态样。熟悉此技艺者应理解，他们可轻易地利用本揭露作为基础来设计或修饰其他制程及结构，以实现与在此所介绍的实施方式相同的目的和/或达成相同优势。熟悉此技艺者也应了解这种均等的架构并未脱离本揭露的精神与范畴，且他们可在不偏离本揭露的精神与范畴下在此做出各种改变、替换和变动。

Claims (10)

1.一种沉积方法，借以在一基材处理腔室中沉积来自一靶材的一材料至一基材上，其特征在于，该沉积方法包含：
沉积由该材料所组成的一薄膜于该基材上；
安置该基材，以进行在该基材处理腔室中的一原位测量；
在多个位置上测量该基材上的该薄膜的一厚度，其中该基材位于一原位测量位置；
基于在所述多个位置上的测量，来决定该基材上的该薄膜的一平均厚度；以及
决定所述多个位置中的至少一位置，其中在该至少一位置上的该薄膜的该厚度不同于该薄膜的该平均厚度。
2.如权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，该沉积方法还包含施加一额外沉积至该至少一位置，施加该额外沉积包含：
施加较多电流至一磁铁构件；以及
增加位于所判定的该至少一位置正上方的该靶材上的一区域上的一离子轰击的大小。
3.一种沉积缺陷侦测方法，借以侦测一沉积腔室中的一沉积缺陷，其特征在于，该沉积缺陷侦测方法包含：
沉积一薄膜于一基材上；
安置该基材以进行一原位测量；
测量该基材上的该薄膜的一厚度，其中该基材是位于一原位测量位置；
测量该基材上的该薄膜的一组成，其中该基材是位于该原位测量位置；
测量该基材上的该薄膜的一电阻，其中该基材是位于该原位测量位置；
基于所测量的该薄膜的该厚度、所测量的该薄膜的该组成和所测量的该薄膜的该电阻的一或多者，来决定一缺陷；以及
发送一警示信号，以回应所决定的该缺陷。
4.一种沉积系统，其特征在于，该沉积系统包含：
一基材处理腔室；
一基材底座，位于该基材处理腔室中，该基材底座配置以支承一基材；
一靶材，封闭该基材处理腔室；以及
一遮盘，包含一原位量测装置，该原位量测装置设于该遮盘的一底部。
5.如权利要求4所述的沉积系统，其特征在于，该原位量测装置包含至少一x光量测装置，该至少一x光量测装置具有一x光源及一x光侦测器，该x光侦测器是被安置以侦测从该基材上的一薄膜释放的一荧光，该荧光是回应该x光源发射至该薄膜的x光。
6.如权利要求4所述的沉积系统，其特征在于，该原位量测装置包含至少一光学量测装置，该至少一光学量测装置包含一光源及一光侦测器，该光侦测器是被安置以侦测从该光源发射且被该基材上的一薄膜所反射的光。
7.如权利要求4所述的沉积系统，其特征在于，该原位量测装置包含至少一电阻量测装置，该至少一电阻量测装置具有彼此等距间隔的四个并排探针。
8.如权利要求4所述的沉积系统，其特征在于，该遮盘包含一可拆式遮盖。
9.如权利要求8所述的沉积系统，其特征在于，该可拆式遮盖的一上表面包含一纹理化表面。
10.如权利要求7所述的沉积系统，其特征在于，该四个并排探针在运作时接触该基材上的一薄膜，并测量该薄膜的一薄片电阻。
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