JP2008147645A - 計測法とエッチング処理を統合する方法及び装置 - Google Patents

計測法とエッチング処理を統合する方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】計測とエッチング処理を統合する装置の提供。
【解決手段】装置は、移送チャンバ１０５と、エッチングチャンバと、計測チャンバ１１０と、エッチングチャンバと計測チャンバとの間で基板を移送するように構成されたロボット１４０とを有するマルチチャンバシステム１００を備える。また、基板を処理し、この装置を用いて計測測定を実行する方法も開示されている。
【選択図】図１

Description

発明の背景
発明の分野
[0001]本発明は、マルチチャンバプロセスシステムにおける計測ツールを統合する方法及び装置に関する。より具体的には、本発明は、エッチングプロセスのモニタリングのための計測測定値を統合する方法及び装置に関する。
関連技術の背景
[0002]マイクロエレクトロニクスデバイスの製造は、典型的には、半導電性、絶縁性及び導電性の基板に対して実行される数百の個別のステップを必要とする複雑なプロセスシーケンスを伴う。これらのプロセスステップの実例は、酸化、拡散、イオン注入、薄膜成膜、洗浄、エッチング及びリソグラフィーを含む。（多くの場合、パターン転写ステップと呼ばれる）リソグラフィー及びエッチングを用いて、所望のパターンがまず、感光材料層、例えば、フォトレジストに転写された後、後のエッチング中に、下にある材料物質層に転写される。リソグラフィーステップにおいては、ブランケットフォトレジスト層が、パターンのイメージがフォトレジスト中に形成されるようにパターンを含有するレチクル又はフォトマスクを介して照射源に曝される。フォトレジストを適当な化学溶液で現像することにより、フォトレジストの一部が除去され、それに伴って、パターン化されたフォトレジスト層が得られる。このフォトレジストパターンをマスクとして作用させた状態で、下にある材料物質層が、例えば、ウェットエッチング又はドライエッチングを用いて反応性環境に曝され、それにより、パターンが下にある材料物質層に転写される。
[0003]典型的には、ガラス又は石英基板上に支持された金属含有層内に形成される、フォトマスク上のパターンも、フォトレジストパターンを介したエッチングによって生成される。しかし、この場合、フォトレジストパターンは、フォトレジストをレチクルを介して曝すのとは対照的に、例えば、電子ビーム又は他の適当な照射ビームを使用した直接書き込み法により作られる。パターン化されたフォトレジストをマスクとして使用して、パターンは、プラズマエッチングを用いて、下にある金属含有層に転写することができる。高度なデバイス製造での使用に適した市販のフォトマスクエッチング機器の実例は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＴｅｔｒａ（商標）Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ Ｅｔｃｈ Ｓｙｓｔｅｍである。
[0004]これまでのデバイス寸法の減少に伴って、高度な技術のためのフォトマスクのデザイン及び製造は、ますます複雑になり、また、クリティカルディメンジョン及びプロセス均一性の制御は、ますますより重要になっている。従って、フォトマスク製造における改善されたプロセス監視及び制御に対する継続的な要求がある。
発明の概要
[0005]本発明の一態様は、移送チャンバ、エッチングチャンバ及び計測チャンバを備えるマルチチャンバシステムを備える装置に関する。ロボットは、移送チャンバの内部に提供されており、エッチングチャンバと計測チャンバの間で基板を移送するように構成されている。ロボットは、ロボットアームに取り付けられたプレートと、プレートに取り付けられたブレードとを備える。ブレードは、ブレードの位置をプレートに対して変化させる少なくとも１つの調節可能部材と、開口を画成する周辺部とを有する。周辺部は、基板を、周辺部の上の所定の高さで支持する支持部材を有する。
[0006]本発明の別の態様は、基板を処理する方法に関する。方法は、移送チャンバと、エッチングチャンバと、計測チャンバと、計測チャンバに作動可能に結合された計測ツールとを備えるマルチチャンバシステムを設けるステップを備える。正方形又は矩形形状であってもよい基板は、エッチングチャンバ内で処理される。処理された基板は、移送チャンバ内に提供されたロボットを用いて、計測チャンバに移送される。少なくとも１つの光学測定が、計測ツールを用いて、処理された基板に対して実行され、その間、処理された基板は、計測チャンバ内部の所定の位置で、ロボットのブレード上に支持される。
[0007]このように簡潔に要約した本発明のより具体的な説明は、添付図面に図示されている本発明の実施形態を参照して行うことができる。しかし、添付図面は、この発明の単に典型的な実施形態を図示しているため、その範囲を限定するものと見なすべきではなく、本発明は、他の同様に有効な実施形態に対して認めることができる。
[0015]理解を容易にするために、図面に共通している同一の要素を指し示すのに、可能な限り、同一の参照符号が用いられている。また、一実施形態の要素を、さらなる詳述を要することなく、他の実施形態に有利に組み入れることができることが意図されている。
詳細な説明
[0016]本発明は、計測ツールとマルチチャンバプロセスシステム（又は、クラスタツール）とを統合する方法及び装置に関する。クラスタツールに計測機能を提供することにより、プロセスの監視及び制御を大幅に容易にすることができる。図１は、移送チャンバ１０５の周りに配置された複数のプロセスチャンバ１０２、１０４、１０６及び１１０を有するマルチチャンバプロセスシステム又はクラスタツール１００の平面図を示す概略図である。移送チャンバ１０５は、限定された雰囲気条件を提供する真空システム（図示せず）に結合されている。
[0017]本発明の一実施形態によれば、プロセスチャンバ１１０の一方は計測チャンバであり、他方のプロセスチャンバ１０４はエッチングチャンバである。移送チャンバ１０５は、チャンバ１０２、１０４、１０６及び１１０へ、及びこれらのチャンバから基板を移送するのに用いられるロボット１４０を収容する。計測チャンバ１１０は、計測チャンバ１１０内部の基板に対して測定を実行する計測ツール１８０に作動可能に結合されている。例えば、計測ツール１８０は、エッチングチャンバ１０４内で処理されている基板に対して光学測定を実行するのに用いることができる。基板の特性に関する情報は、光学測定から抽出することができ、当該基板に対して、追加的な処理が必要であるか否か、又は、エッチングチャンバ内のプロセス条件を調節すべきか否かに関して、判断を行うことができる。計測即とエッチングチャンバ１０４の統合は、この議論全体を通して実施例として用いられるが、計測測定も、他のプロセスチャンバ、例えば、チャンバ１０４内でのエッチングの前に、基板上に材料物質を堆積するのに用いられる堆積チャンバに対するプロセスの監視及び制御と統合することができることが理解されよう。堆積チャンバは、システム１００の一部、又は、独立した処理システムとすることができる。
[0018]システムコントローラ１９０は、マルチチャンバシステム１００の各チャンバ又はモジュールに結合されており、チャンバを制御する。一般的に、システムコントローラ１９０は、システム１００のチャンバ及び装置の直接制御を用いて、又は、代替として、これらのチャンバ及び装置と関連付けられたコンピュータを制御することにより、システム１００の動作の全ての態様を制御する。さらに、コントローラ１９０は、計測ツール１８０と関連付けられた制御ユニットと通信するようにも構成されている。例えば、ロボット１４０の動き、基板を、プロセスチャンバ１０２、１０４及び１０６及び計測チャンバ１１０へ、及びこれらのチャンバから移送するステップ、プロセスシーケンスを実行するステップ、計測ツール１８０の動作を、マルチチャンバシステム１００の様々なコンポーネントと協調させるステップ等は、システムコントローラ１９０によって制御される。
[0019]動作中、システムコントローラ１９０は、それぞれのチャンバ及び装置からのフィードバックが、基板スループットを最適化することを可能にする。システムコントローラ１９０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１９２と、メモリ１９４と、サポート回路１９６とを備える。ＣＰＵ１９２は、工業環境に用いることができる汎用コンピュータプロセッサのいずれかの構造のうちの１つとすることができる。サポート回路１９６は、従来どおりにＣＰＵ１９２に結合され、キャッシュ、クロック回路、入力／出力サブシステム、電源等を備えることができる。ソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１９２によって実行された場合、ＣＰＵを特定用途コンピュータ（コントローラ）１９０に変換する。また、ソフトウェアルーチンは、システム１００から遠く離れて配設されている第２のコントローラ（図示せず）によって格納及び／又は実行することもできる。
[0020]図２は、計測チャンバ１１０に結合された移送チャンバ１０５の概略斜視図である。計測チャンバ１１０は、チャンバ本体２１０と、蓋２１２とを備える。覗窓又はウィンドウ２１４は、計測チャンバ１１０への光学的アクセスを可能にするために、蓋２１２に設けられている。蓋２１２は、その中にＯリングが配置された状態の溝を有する（溝３０２は、図３に示す）。ウィンドウ２１４は、Ｏリングが、ウィンドウ２１４と蓋２１２との間に真空シールを形成した状態で、フランジ２１６によって蓋２１２に固定されている。図２に示すロボット１４０は、一方が、図に示すように、リストプレート２４２に取り付けられたロボットブレード２５０を有する２つのロボットアーム２４０を有するデュアルブレードロボットの実例である。本発明の一実施形態によれば、ロボットブレード２５０は、基板を様々なチャンバへ、及びチャンバから移送するように、及びまた、実行する測定のために、基板を計測チャンバ１１０内部に支持するように適合されている。
[0021]基板の光学測定中、計測チャンバ１１０及び移送チャンバ１０５は、通常の限定された圧力条件下で維持することができる。一実施形態において、これらのチャンバは、約２００ミリトールの圧力で維持される。他の圧力、例えば、約１トール未満を、チャンバの排気に用いられる真空ポンプの種類によって決まる約１０ミリトールの低圧制限と共に用いてもよい。必要に応じて、これらのチャンバを互いに隔離するために、ドア又はゲートバルブ等のパーティション（図示せず）を、移送チャンバ１０５と計測チャンバ１１０との間に提供されてもよい。例えば、基板がプロセスチャンバ１０２、１０４又は１０６のいずれかへ、及びチャンバのいずれかから移送される際、特に、チャンバ雰囲気条件が、様々なチャンバと著しく異なる場合には、計測チャンバ１１０と移送チャンバを隔離することが好ましい。
[0022]図３は、ロボットブレード２５０及び基板３００の計測ツール１８０に対する相対位置を示す計測チャンバ１１０の概略断面図である。覗窓又はウィンドウ２２４は、光学アクセスのために、計測チャンバ本体２１０の底部に設けられている。石英ガラス又は他の適当な材料物質で作製されているウィンドウ２２４は、フランジ２２６によってチャンバ本体２１０の外面に取り付けられている。上部ウィンドウ２１４と同様に、ウィンドウ２２４とチャンバ面との間の真空シーリングは、チャンバ本体２１０の表面の溝の内部に配置されたＯリング又は他の適当なシーリング材によって実現されている。
[0023]例示的な一実施形態においては、計測ツール１８０は、エッチングチャンバ１０４内で処理されているフォトマスク基板３００に対する光学測定に用いられる。適当な計測ツールの一例では、特に反射率及び／又は透過率等の測定を実行することができるＮ＆Ｋフォトマスクツールである。他のメーカーからの計測ツールも、本発明のマルチチャンバプロセスシステムとの使用に適している。計測測定及び分析の詳細は、利用する特定の計測ツールによるが、方法は、一般的に、以下のように進行する。
[0024]計測ツール１８０からの入射光ビーム１８２が、底部ウィンドウ２２４を介して計測チャンバ１１０内部へ向けられ、（適切な場合）基板３００上に焦点が合わされる。典型的には、例えば、周期的であってもなくてもよいライン／スペース構造を備える１つ以上のテストパターンが、基板の異なる位置に設けられる。好ましくは、各テストパターンは、入射ビームのサイズよりも大きい寸法を有し、また、ロボットからの位置決めエラーを考慮して、十分に大きくなっている。入射ビーム１８２のスポットサイズは、測定の特定の用途及び種類によって変化する。例えば、石英エッチング用途の場合、トレンチの深さの測定は、直径が約１ｍｍのビームサイズで実行することができる。１ｍｍのビームスポットサイズを使用した測定の場合、約０．２５ｍｍの基板３００の配列繰り返し性で十分である。ビームは、テストパターン、又は、形状構成範囲の少なくとも約５％を有する基板３００の領域（すなわち、ブランケット金属又は石英層ではない）上に入射することができる。横方向又は水平方向におけるクリティカルディメンジョン（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ；ＣＤ）の測定の場合、より小さなビームサイズ、例えば、約５０μｍを用いてもよい。さらに、ＣＤ測定は、典型的には、干渉法を用いて行われるため、少なくとも入射ビームサイズ程度の大きさの寸法を有するテストパターンが必要である。より大きなテストパターンは、アラインメント及び位置決め手順を容易にし、また、ロボット配置に必要な精度を低減する。例えば、適当なテストパターンは、約２００μｍ〜約５ｍｍの線寸法を有する正方形とすることができる。
[0025]基板３００をロボットブレード２５０によって支持し、かつ計測チャンバ１１０内部の所定の位置に位置決めした状態で、入射ビーム１８２は、基板３００の適当な領域、例えば、テストパターン上に向けられる。例えば、入射ビーム１８２とテストパターン構造との相互作用から生じるリターンビーム１８４は、計測ツール１８０内の光検知器によって検出される。リターンビーム１８４は、ビーム反射、回折、散乱、干渉、又はこれらの組合せから発生し、検出した信号の性質は、特定の膜構造及びテストパターンにより変化することになる。
[0026]クリティカルディメンジョン、層の厚さ、エッチング深さ、位相シフト等の基板特性に関連する情報を得るために、結果は、通常、ソフトウェア、例えば、計測ツールに付随するソフトウェアによって分析される。ある状況においては、基板３００の１つの位置で実行された１つ以上の測定は、プロセスモニタリングにとって十分である。代替として、基板３００は、追加的な測定を基板３００の様々な位置で実行できるように、ロボット１４０によって他の所定位置へ移動させることができる。それらの追加的な測定は、例えば、プロセス均一性に関する情報を提供することができる。これらの結果に基づいて、何らかのプロセス制御又はパラメータの調整の必要性に関する判断を行うことができる。例えば、（ｘ／ｙ方向における）センター・エッジ間の均一性等の測定した基板特性又はプロセス結果は、許容限界内にあるか否か、及び基板を、さらなる処理のためにエッチングチャンバへ戻すべきかを決定するために基準値と比較することができる。代替として、結果が満足できるものではない場合、別の基板を処理する前に、エッチングチャンバ内の１つ以上のプロセス条件を変えてもよい。
[0027]計測ツール１８０の入射ビーム１８２は、底部ウィンドウ２２４を介して計測チャンバ１１０内に結合され、それによって、基板３００の裏面からの測定を可能にしているように示されているが、上部ウィンドウ２１４を介してビーム１８２を結合して、他の測定のために、基板３００の上面に入射させることもできる。加えて、測定は、図３に図示するような反射モードで作動させる代わりに、透過モードで、すなわち、基板３００の一部を透過する光をモニタリングすることで行うこともできる。透過測定に用いる光源は、周辺光、計測ツール１８０からのビーム１８２、又は他の光源のいずれであってもよい。
[0028]一般に、計測ツール１８０は、ツールの動作を制御、例えば、データを取得及び記憶し、結果を分析する等の計測測定を実施する制御ユニット１８６も有する。この制御ユニット１８６は、様々な動作を状況に合わせて実行できるようにするために、システムコントローラ１９０と通信するように構成することができる。
[0029]図４Ａ、図４Ｂは、製造中のフォトマスク基板の構造の概略断面図である。フォトマスク基板３００は、酸化シリコン含有層３１０と、金属含有層３２０と、パターン化されたフォトレジスト層３３０とを備える。酸化シリコン含有層３１０は、典型的には、様々なリソグラフィーツールからのＵＶ照射波長に対して透過的であるガラス又は石英（石英ガラス）プレートである。金属含有層３２０は、一般的に、クロム含有又はモリブデン含有層とすることができ、あるいは、金属含有層は、フォトマスクに適している他の金属を含んでもよい。金属含有層３２０に用いることのできる材料物質の実例は、特に、クロム、酸化クロム、酸窒化クロム、モリブデン、ケイ化モリブデン、ケイ化モリブデンタングステン、及びこれらの組合せを含む。多くの場合、リソグラフィープロセスを改善するために、金属含有層３２０とフォトレジスト層３３０との間に、反射防止層（ＡＲＣ）３２５が設けられる。フォトレジスト層３３０は、当業者には公知である様々なリソグラフィー技術又はツールとの使用に適したいろいろなフォトレジスト材料物質を備えてもよい。典型的には、金属含有層３２０は、約２５０Å〜約１０００Åの厚さを有することができ、ＡＲＣ層は、約２５０Å〜約５５０Åの厚さを有することができ、一方、フォトレジスト層の厚さは、約２０００Å〜約５０００Åの範囲とすることができる。金属含有層３２０は、図４Ａにおいて、単一の層として示されているが、一般に、製造する特定のマスクにより、層は、異なる材料物質からなる多数の膜又は層を有することもできる。
[0030]フォトレジスト層３３０中のパターンは、図４Ａの構造を、エッチングチャンバ１０４内部の反応性環境に曝すことにより、下にあるＡＲＣ層３２５及び金属含有層３２０に転写される。例えば、塩素含有ガス（例えば、Ｃｌ２）又はフッ素含有ガス（例えば、ＳＦ６又はＣＦ４）等のエッチングガス、酸素等の酸化ガス、及び不活性ガスのプラズマを、金属含有層３２０をエッチングするのに用いることができる。適切な終点検出スキームを、金属含有層３２０のエッチングを監視するのに用いることができる。特定の用途により、エッチングプロセスは、図４Ｂに示すように、下にある酸化シリコン含有層３１０が露出したらすぐに停止することができる、又は、エッチングは、ある種の位相シフトマスクに必要な場合には、酸化シリコン含有層３１０の所定の深さまで進めることができる。
[0031]エッチングプロセスのモニタリング及び制御は、フォトマスク基板３００のエッチング中に、イン・シトゥでの終点検出を用いて行うことができるが、統合された計測チャンバ内での装置外測定は、エッチングチャンバ環境に容易に組み込むことができない拡張された計測機能を提供する。装置外測定の場合、ロボットブレード２５０がエッチングチャンバ１０４から基板３００を運び出し、基板を計測チャンバ１１０内部に支持し、かつ正確に位置決めする。ロボットブレード２５０は、計測ツール１８０に対する基板３００の位置決めを可能にするように、及びより具体的には、計測測定を、基板３００がロボットブレード２５０によって支持されている間に実行できるような、入射ビーム１８２と、基板３００上のテストパターンとの間のアラインメントを可能にするような十分な精度で設計される。例えば、基板３００の横方向の位置決めは別として、ロボット１４０は、ロボットブレード２５０の高さ及び／又はレベリングの調節、及び１つ以上の調節可能部材を介したマスク基板３００の高さ及び／又はレベリングを可能にするようにも構成されている。
[0032]図５Ａは、本発明を実施するのに適したロボットブレード２５０の一実施形態の概略説明図であり、図５Ｂは、ロボットブレード２５０によって支持された基板３００を示す（点線５Ｂ−５Ｂで指し示されている）部分断面図である。ロボットブレード２５０は、ロボット１４０のリストプレート２４２に取り付けられている第１の端部５１０と、フォトマスク基板３００、又はより一般的には、正方形又は矩形形状を有する基板を支持する第２の端部５２０とを有する。具体的には、ロボットブレード２５０の第２の端部５２０は、開口５２５を画成する周辺部５２４、例えば、基板３００をｘ−ｙ平面における定位置に（横方向に）保持する多数の突出部を有する、ｘ−ｙ平面における水平フレームを有する。図５Ａの実施形態は、ブレード２５０に対して所定方向に基板３００を維持する５つの突出部５３０、５３２、５３４、５３６及び５３８を示す。図５Ｂに示すように、突出部５３０及び５３８は、ブレード２５０から上方へ伸びており、基板３００の２つの側部と隣接する。例えば、水平フレーム５２４の２つの角部に配置された２つのＬ字状突出部（図示せず）を含む、水平フレーム及び突出部の他の構成又はデザインも可能である。
[0033]また、図５Ｂは、それぞれ突出部５３０及び５３８に近接したステップ５３０Ａ及び５３８Ａ上に支持されている基板３００を示す。突出部５３２に近接して提供されている別のステップ５３２ａも（図５Ａを参照）、マスク３００のための支持面として機能する。周辺部５２４の周りのステップ又は位置の数等の他の変形例も許容可能であるが、ステップは、周辺部５２４の周辺で基板３００に接触していなければならない。一実施形態において、ロボットブレード２５０は、６インチ×６インチ四方で厚さが約０．２５インチの基板３００を支持するのに適したステップ高さ及び寸法で設計される。ブレード寸法は、他の寸法のフォトマスクに適合するように変更することができることは理解されよう。
[0034]異なる機構を、ロボットブレード２５０及びブレード上に支持された基板３００の位置を調節するのに用いることができる。図５Ａの図示した実施形態においては、ロボットブレード２５０の高さ及びレべリングを調節するために、調節可能部材、例えば、位置決めねじ５４０、５４２及び５４４が設けられている。図５Ｂに示すように、位置決めねじ５４０は、ロボットブレード２５０のねじ穴内部に配置されており、一端部が、ブレード２５０の底部を貫通して突出し、リストプレート２４２の上面に載っている。位置決めねじ５４０（及び図５Ａにおける位置決めねじ５４２、５４４）の調節は、ロボットブレード２５０の高さ及びレべリングを、その後、ロボットブレード２５０を、そのうちの１つがボルト５６０として示されている多数のボルトを用いて、ロボットアーム２４０のリストプレート２４２に固定又は取り付けることができる、リストプレート２４２に対する所望の位置に位置決めできるようにする。ボルト５６０は、ブレード２５０の第１の端部５１０のクリアランスホール５９０中に嵌合し、リストプレート２４２のねじ穴までねじ込まれる。図５Ａに示すように、追加的なクリアランスホール５９１、５９２、５９３、５９４及び５９５が、リストプレート２４２上の対応するねじ穴が他のボルトを収容する状態で、ブレード２５０上に設けられている。一実施形態においては、６個のボルトが、リストプレート２４２上にブレード２５０を固定するために用いられているが、他の変形例（例えば、異なる数及び配置のボルト）も許容可能である。好ましくは、ボルトは、ブレード２５０の（ｘ方向に沿った）中心長手方向軸ＬＬ’に対して対称的に配置されたペアで、例えば、クリアランスホール５９０と５９３、５９１と５９４、又は、５９２と５９５に提供されている。
[0035]一般に、上記計測チャンバの動作の前に、ロボットブレード２５０は、基板３００に対して実行される様々な光学測定に必要な許容範囲内で正確なアラインメント（高さ／距離ならびにレべリング）を提供できるように調節される。例えば、リストプレート２４２に対するブレード２５０の高さは、１つ以上の位置決めねじ５４０、５４２及び５４４を用いて調節することができ、一方、ブレード２５０の中心長手方向軸ＬＬ’周りの回転又はレべリングは、長手方向軸ＬＬ’の対向する両側に配置されている位置決めねじ５４０又は５４４を用いて調節することができる。
[0036]基板３００は、周辺部５２４のステップ（例えば、５３０Ａ、５３２Ａ及び５３８Ａ）によって支持される。一実施形態において、ブレード２５０は、リストプレート２４２の面によって画成されるｘ／ｙ面に対して約１５度までのブレードの端部の傾斜角で、高さをリストプレート２４２に対して約０．１２インチ（約３ｍｍ）まで調節することができる。光ビームに対して基板をレべリングするために、ほとんどの計測測定に対しては、（例えば、位置決めねじによる）高さ調節において、約０．００５インチの精度で十分である。ロボットブレード２５０及び基板３００に対する高さ及び傾斜の調節は、図示した実施形態においては、手動で実行されるが、必要に応じて、ＣＰＵ１９２を介した電動式制御を可能にすることにより、自動化することもできる。
[0037]図３の実施例において、計測チャンバ１１０の石英ガラス製ウィンドウ２２４は、計測ツール１８０からの光ビーム１８２が、基板３００上に向けられることを可能にする。図４Ｂに示すように、入射光ビーム１８２の一部が、石英層３１０を横断した後、リターンビーム１８４の一部として、金属含有層３２０によって反射されて戻ってくる。入射ビーム１８２の他の部分は、基板３００上の構造の他の部分から反射し、散乱し、又は回折して、計測ツール１８０の光検出器（図示せず）によって検出されるリターンビーム１８４の一部を形成する。この光学測定の結果に基づいて、クリティカルディメンジョン、エッチング深度、位相シフト等の基板特性を判断することができる。特性が、幾つかの所定の限界から外れていることが分かった場合には、マスクを追加的な処理のためにエッチングチャンバへ移送することができ、プロセス条件は、必要に応じて調節してもよく、又は、他の改善措置をとってもよい。システムコントローラ１９０は、計測ツール１８０及びマルチチャンバプロセスシステム１００の様々なコンポーネントの動作全体を制御し、かつ協調させるのに用いられる。
[0038]図６は、本発明の装置を用いて実施することができる方法におけるステップを図示したものである。ステップ６０１において、移送チャンバ、プロセスチャンバ及び計測チャンバを備えるマルチチャンバシステムが設けられる。ステップ６０３において、計測ツールが、計測チャンバに作動可能に結合される。正方形又は矩形形状の基板がプロセスチャンバ内で処理された後（ステップ６０５）、基板は、移送チャンバ内部に設けられたロボットを用いて、計測チャンバへ移送される（ステップ６０７）。ステップ６０９において、少なくとも１つの光学測定が、計測ツールを用いて基板に対して実行され、その間、処理された基板は、計測チャンバ内部の所定位置で、ロボットのブレードによって支持される。ステップ６１１において、基板特性が、少なくとも１つの光学測定から判断される。特定の処理要求により、プロセスのモニタリング又は制御のために、追加的な方法ステップ又は変更を、本願明細書に開示した装置を用いて実施してもよい。
[0039]上述したことは、本発明の好ましい実施形態に注力しているが、本発明の他の及びさらなる実施形態も、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、また、本発明の範囲は、添付クレームによって決まる。
統合された計測チャンバを有するマルチチャンバプロセスシステムを示す概略図である。 移送チャンバに結合された計測チャンバの概略斜視図である。 図２の計測チャンバ内部の基板を示す概略断面図である。 製造中のフォトマスク基板の構造の概略断面図である。 製造中のフォトマスク基板の構造の概略断面図である。 本発明の一実施形態での使用に適したロボットブレードの概略説明図である。 図５Ａのロボットブレードの概略部分断面図である。 本発明の装置を用いて実施することのできる方法を図示したものである。
符号の説明
１００…マルチチャンバプロセスシステム又はクラスタツール、１０２…プロセスチャンバ、１０４…プロセスチャンバ、１０５…移送チャンバ、１０６…プロセスチャンバ、１１０…計測チャンバ、１４０…ロボット、１８０…計測ツール、１９０…システムコントローラ。

Claims (19)

  1. 移送チャンバと、エッチングチャンバと、計測チャンバとを備えるマルチチャンバシステムと、
    前記移送チャンバ内に配置され、かつ前記エッチングチャンバと前記計測チャンバとの間で基板を移送するように構成されたロボットと、
    を備え、
    前記ロボットが、
    ロボットアームと、
    前記ロボットアームに取り付けられた、第１の位置を有するプレートと、
    前記プレートの第２の位置に取り付けられたブレードと、
    を備え、
    前記ブレードが、前記ブレードの前記プレートに対する方向性を変化させる少なくとも１つの調節可能部材と、開口を画成する周辺部とを有し、前記周辺部が、前記基板を、前記周辺部の上の所定の高さに支持する支持部材を有する、装置。
  2. 前記少なくとも１つの調節可能部材が、前記ブレードと前記プレートとの間の高さ及び角度のうちの少なくとも一方を調節するように構成されている、請求項１に記載の装置。
  3. 前記少なくとも１つの調節可能部材が、前記ブレードの中心長手方向軸の両側のねじ穴内に配置された２つの位置決めねじを備え、前記２つの位置決めねじの各々が、端部を前記プレートの上面に接触させている、請求項２に記載の装置。
  4. 前記ブレードの周辺部がさらに、前記基板の前記周辺部に対する横方向位置を規定する突出部材を備える、請求項１に記載の装置。
  5. 前記計測チャンバに作動可能に結合された計測ツールをさらに備える、請求項１に記載の装置。
  6. 前記計測ツールが、前記計測チャンバの底部側から前記計測チャンバに結合されている、請求項５に記載の装置。
  7. 前記ロボット及び前記計測ツールとつながっているコントローラをさらに備え、前記コントローラが、前記ブレードを前記プレートに対して、前記計測ツールの動作に関して所定の位置に移動させる信号を提供するように構成されている、請求項５に記載の装置。
  8. 前記ブレードが、前記計測ツールを用いて前記基板に対して測定を実行するための十分に正確なアラインメントで、前記計測チャンバ内部に前記基板を支持するように構成されている、請求項５に記載の装置。
  9. 前記計測チャンバが、限定された圧力条件下での動作用に構成されている、請求項１に記載の装置。
  10. 基板を処理する方法であって、
    （ａ）移送チャンバと、エッチングチャンバと、計測チャンバとを備えるマルチチャンバシステムを設けるステップと、
    （ｂ）前記計測チャンバに作動可能に結合された計測ツールを設けるステップと、
    （ｃ）正方形又は矩形形状の一方である基板を、前記エッチングチャンバ内で処理するステップと、
    （ｄ）前記処理された基板を、前記移送チャンバ内部に提供されたロボットを用いて、前記計測チャンバへ移送するステップと、
    （ｅ）前記計測ツールを用いて、前記処理された基板に対して、少なくとも１つの光学測定を実行し、その間、前記処理された基板を、前記計測チャンバ内部の所定位置で前記ロボットのブレード上に支持するステップと、
    （ｆ）前記少なくとも１つの光学測定から、基板の特性を判断するステップと、
    を備える方法。
  11. 前記基板特性が、クリティカルディメンジョン、エッチング深度、層の厚さ又は位相シフトのうちの１つを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. （ｇ）ステップ（ｄ）及び（ｅ）を通して限定された圧力条件下で前記計測チャンバ及び前記移送チャンバを維持するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記基板が、酸化シリコン含有層、金属含有層又はフォトレジスト層のうちの１つを備える、請求項１０に記載の方法。
  14. 前記酸化シリコン含有層が石英である、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記金属含有層が、クロム、酸化クロム、酸窒化クロム、モリブデン、ケイ化モリブデン、ケイ化モリブデンタングステン又はこれらの組合せのうちの１つを備える、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記ステップ（ｅ）が、
    （ｅ１）入射光ビームを前記計測ツールから前記処理した基板上へ向けるステップと、
    （ｅ２）前記処理した基板からのリターン光ビームを検出するステップと、
    をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
  17. ステップ（ｅ）の前に、前記入射光ビームを、前記基板上のテストパターンへ向けることができるように、かつ前記リターン光ビームを、前記計測ツールによって検出できるようにするために、前記基板の方向性を調節するステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
  18. （ｇ）前記マルチチャンバシステム及び前記計測ツールとつながっているコントローラを提供するステップと、
    （ｈ）前記光学測定から得られた情報に応答して、前記コントローラから前記マルチチャンバシステムへ命令を送るステップと、
    をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
  19. （ｇ）（ｆ）で判断された基板の特性を基準と比較するステップと、
    （ｈ）（ｇ）からの結果に基づいて、
    （ｈ１）追加的処理のために、前記処理した基板を前記エッチングチャンバへ移送するステップと、
    （ｈ２）別の基板を処理する前に、前記エッチングチャンバにおける少なくとも１つのプロセス条件を変えるステップと、
    のうちの一方を実行するステップと、
    をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
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