TW201523761A - 在蒸鍍期間避免金噴濺及光阻交聯之電子輻射監視系統及相關方法 - Google Patents

在蒸鍍期間避免金噴濺及光阻交聯之電子輻射監視系統及相關方法 Download PDF

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Abstract

提供用於電子束金屬蒸鍍/沈積系統中所利用之金屬塊上之雜質的原位量測及用於增加利用電子束金屬蒸鍍/沈積系統之半導體製造程序之生產良率的系統及方法。監視及使用安置於一電子束金屬蒸鍍/沈積系統之一沈積腔室中的一電極上之一電壓及/或一電流位準來量測該金屬塊的污染。倘若該電壓或電流達到某一位準，則完成該沈積且檢驗該系統的污染。

Description

在蒸鍍期間避免金噴濺及光阻交聯之電子輻射監視系統及相關方法
本發明大體上係關於金屬沈積系統，且更特定言之係關於用於偵測及/或調整在電子束金屬蒸鍍/沈積中所使用之金屬蒸鍍源中的雜質所引起之情況的系統及方法。
本申請案主張於2010年2月10日申請之題為「在揮發過程中避免金噴濺及阻擋交聯之電子輻射監視系統(ELECTRON RADIATION MONITORING SYSTEM TO PREVENT GOLD SPITTING AND RESIST CROSS LINKING DURING EVAPORATION)」之美國臨時申請案第61/303,040號的優先權，其全部內容以引用的方式併入本文中。
在用以形成用於電子器件中之微晶片的半導體晶圓處理中的各種步驟涉及在該等半導體晶圓上沈積一或多個金屬層。此等金屬薄膜用以形成(例如)金屬觸點或傳導通路。一般經由使用化學氣相沈積(CVD)系統抑或物理氣相沈積(PVD)系統來在半導體晶圓上沈積金屬薄膜。一般將PVD系統劃分為濺鍍系統與蒸鍍系統。
在濺鍍系統中，在真空腔室中將高能離子束(例如，氬離子)指引於金屬目標處。該等高能離子自該目標碰撞出金屬原子。該等所釋放 之金屬原子行進通過真空腔室，且沈積於亦存在於該真空腔室中之一或多個晶圓上。
在蒸鍍系統(本文中亦稱作蒸鍍/沈積系統)中，在真空腔室中加熱金屬源(本文中亦稱作金屬塊)(在一些系統中維持在約10-7托)，直至金屬熔融且原子自金屬源蒸鍍為止。可藉由多個方法中的任一者來加熱金屬源，該等方法包括(例如)電阻加熱或藉由將電子束指引至金屬源中。自金屬源所蒸鍍之金屬原子行進通過真空腔室，且沈積於亦存在於該真空腔室中的一或多個半導體晶圓上。
在將金屬沈積至半導體晶圓上期間，根據一些半導體製造程序，可在不需要形成金屬薄膜的晶圓區域上藉由按照慣例稱作「光罩」之阻斷材料來覆蓋半導體晶圓。可由(例如)經圖案化之光阻劑(本文中亦稱作「光阻」)層來形成光罩。光罩中之需要將金屬薄膜沈積至晶圓上的開放區域得以形成。可藉由(例如)將光阻劑層塗覆至晶圓及將該光阻劑曝露至光來形成此等開放區域，該光已通過包括需要形成於光阻劑中之圖案的微影光罩。曝露至光之光阻劑變得聚合。後續顯影步驟以化學方式移除未聚合之光阻劑。將剩餘光阻劑烘烤以移除揮發性化學物。合乎需要地，剩餘光阻劑得以聚合，但未交聯(亦即，硬化)。本文中所揭示之方法及裝置的態樣及實施例不限於使用任何特定光罩形成製程的半導體製造程序。
在沈積金屬薄膜之後，移除光罩，在稱為金屬起離之製程中將在該光罩上所沈積之任何金屬與該光罩一起帶走。所留下者為在半導體晶圓上未由該光罩阻斷的區域中所形成的金屬薄膜。
在一些半導體製造程序中，經由濕式剝離製程將金屬化晶圓置於諸如N甲基吡咯啶酮(NMP)或乙二醇之溶劑中，以溶解用作光罩以界定所要之金屬化圖案的光阻劑、起離該(等)不合需要之金屬，及形成電路之所要部分。 或硬化之光阻劑將不會在一些製造程序中所使用之正常濕式剝離化學物中完全溶解。因此，若晶圓上之光阻劑在剝離製程之前變得交聯，則在剝離製程之後在該晶圓上仍保留光阻劑殘餘物。儘管通常可藉由使用更具侵蝕性的濕式及/或乾式剝離製程重工來移除光阻劑殘餘物，但額外重工步驟不利地影響生產流程及製造排程。
此外，若未在半導體晶圓上偵測到存在於該晶圓上之污染(諸如，光阻劑殘餘物或下文所論述的來自金屬「噴濺」之結節)，則此污染可導致下游處理步驟的另外問題。此等問題可包括(例如)後續沈積層之不良的黏著或平面度。此等問題可導致生產線良率(在製造期間未廢棄之晶圓的量)及/或晶粒良率(在製造程序中所形成之每晶圓之功能性器件的量)之減少。未偵測到之污染亦可導致可靠性問題，包括在該領域中的器件之故障。
提供此發明內容來以簡化形式介紹下文在實施方式中進一步描述的概念之選擇。此發明內容既不意欲識別所主張標的之關鍵特徵或本質特徵，亦不意欲限制所主張標的之範疇。
申請者已發現，不僅可藉由曝露至熱或光且亦可藉由使用來自用以在蒸鍍器中加熱金屬塊的電子束之背向散射電子之轟擊來使一些光阻劑交聯。此外，申請者已發現，交聯及金屬「噴濺」之量與金屬塊中之雜質的量相關。
根據本發明之一實施例，提供一種在一電子束金屬蒸鍍/沈積製程期間偵測在安置於一電子束蒸鍍器中之一金屬塊中的雜質之方法。該方法包含：在該電子束金屬蒸鍍/沈積製程期間監視由一電極所提供之一第一電信號，該電極位於該電子束蒸鍍器之一沈積腔室中且自該金屬塊實體移位；在該電子束金屬蒸鍍/沈積製程期間偵測該第一電信號之一改變；及回應於該第一電信號之該所偵測到的改變，指示 在該金屬塊中之一增加的雜質濃度。
根據一些態樣，該偵測動作包含：比較該第一電信號與一臨限值；及回應於該第一電信號超出該臨限值大於一預定量而判定高於一所定義濃度之雜質存在於該金屬塊中。
根據一些態樣，藉由在該電子束金屬蒸鍍/沈積製程之一時間週期內監視由該電極所提供的一第二電信號來判定該臨限值，其中自該第二電信號來判定該臨限值。
根據一些態樣，監視該第一電信號及該第二電信號中之至少一者包含監視一電壓之一讀數及監視一電流之一讀數中的至少一者。根據另外態樣，監視該第一電信號及該第二電信號中之至少一者包含分別監視第一系列之週期性讀數及第二系列之週期性讀數中的至少一者。根據另外態樣，該方法進一步包含針對該第二系列之週期性讀數建立一基線平均值及一基線標準偏差。根據該方法之另外態樣，判定高於該所定義濃度之雜質以高於一所定義濃度之一濃度存在於該金屬塊中包含：回應於來自該電極之該第一系列之週期性讀數具有自該基線平均值移位大於一預定量的一平均值的一觀測及來自該電極之該第一系列之週期性讀數具有自該基線標準偏差移位大於一預定量的一標準偏差的一觀測中之至少一者來作出該判定。根據另外態樣，該方法進一步包含將該第一系列之週期性讀數及該第二系列之週期性讀數提供至一電腦系統，該電腦系統經程式化以回應於該第一系列之週期性讀數違反基於該第二週期性讀數集合所建立之一統計製程控制(SPC)規則集合而產生一警報。
根據一些態樣，該方法進一步包含回應於雜質以高於一所定義濃度之一濃度存在於該金屬塊中的該判定而將一指示提供至一生產控制系統，該指示為該電子束金屬蒸鍍/沈積系統不適合處理半導體產品晶圓。
根據一些態樣，該方法進一步包含將一電子束指引至該金屬塊之一表面，其中監視該第一電信號及該第二電信號之該動作包括監視來自該電子束與該金屬塊中之雜質之一衝擊的背向散射電子。根據另外態樣，該方法進一步包含藉由提供該等背向散射電子以衝擊該電極來提供該電極之一電壓及自該電極流動的一電流中之至少一者的一變更。
根據一些態樣，該方法進一步包含回應於高於一所定義濃度之雜質存在於該金屬塊中的一判定而替換該金屬塊。
根據本發明之另一實施例，提供一種方法。該方法包含：在一電子束金屬蒸鍍/沈積製程期間在一電子束金屬蒸鍍/沈積系統之一真空腔室中將自一金屬塊所獲得之金屬沈積於一半導體晶圓上；在該電子束金屬蒸鍍/沈積製程期間監視由位於該真空腔室中之一電極所提供的一電信號；在該電子束金屬蒸鍍/沈積製程期間偵測該電信號之一改變；及回應於該電信號之指示在該金屬塊中之一增加的雜質濃度之該所偵測到的改變而進行以下兩個動作中之至少一者：停止處理該電子束金屬蒸鍍/沈積系統上之半導體晶圓，及對該電子束金屬蒸鍍/沈積系統執行預防性維護。
根據一些態樣，該方法進一步包含在該電信號之該所偵測到的改變之時間檢驗正在該電子束金屬蒸鍍/沈積系統中處理之半導體晶圓。根據另外態樣，該方法進一步包含在該電信號之該所偵測到的改變之時間重工正在該電子束金屬蒸鍍/沈積系統中處理之該等半導體晶圓。
根據一些態樣，該方法進一步包含將該電極與接地電隔離。
根據一些態樣，執行預防性維護包含替換該金屬塊。
根據一些態樣，在該電子束金屬蒸鍍/沈積製程期間監視由該電極所提供之該電信號包含監視藉由自該電極上之該金屬塊中的雜質背 向散射之電子所產生的一電信號。
根據一些態樣，藉由減少包含在該電子束金屬蒸鍍/沈積系統中之處理期間交聯之光阻劑的半導體晶圓之數目來達成一良率增加。
根據一些態樣，藉由減少包含在該電子束金屬蒸鍍/沈積系統中之處理期間由金屬噴濺所產生之金屬結節的半導體晶圓之數目來達成一良率增加。
根據本發明之另一實施例，提供一種電子束金屬蒸鍍/沈積系統。該電子束金屬蒸鍍/沈積系統包含：一電極，其經組態以定位於該電子束金屬蒸鍍/沈積系統之一真空腔室內且與接地隔離，該電極經組態以定位以使得在該電子束金屬蒸鍍/沈積系統之操作期間在該電極之一部分與金屬塊之一表面之間存在一無阻礙直線路徑，該電極進一步經組態以定位以不阻礙在該金屬塊之該表面與經定位以用於在該電子束金屬蒸鍍/沈積系統中之處理之一晶圓之間的一直路徑；及一電錶，其耦接至該電極。
根據一些態樣，該電錶為一電壓錶及一電流錶中之至少一者。
根據一些態樣，該裝置進一步包含一控制器，該控制器經組態以自該電錶接收一信號，偵測該信號自一基線的一改變，及將該信號之該改變警示給一操作者。
10‧‧‧光阻劑殘餘物
505‧‧‧蒸鍍器沈積腔室
510‧‧‧電極
515‧‧‧蒸鍍器之內表面
520‧‧‧絕緣支座
530‧‧‧坩堝
535‧‧‧電子槍
537‧‧‧電子束(e束)
540‧‧‧晶圓支撐結構
550‧‧‧接地
551‧‧‧路徑
600‧‧‧控制器/電腦系統
602‧‧‧處理器
604‧‧‧記憶體器件
606‧‧‧互連機制
608‧‧‧輸入器件
610‧‧‧輸出器件
612‧‧‧儲存器
614‧‧‧電感測器
616‧‧‧可讀及/或可寫之非揮發性記錄媒體
618‧‧‧記憶體
620‧‧‧處理器
710‧‧‧高阻抗伏特錶
圖1為在半導體晶圓之表面上的光阻劑殘餘物之掃描電子顯微鏡(SEM)影像；圖2為在半導體晶圓之橫截面中的光阻劑殘餘物之SEM影像；圖3為習知半導體製造程序流程之一部分的流程圖；圖4為根據本發明之實施例的包括電極之電子束金屬蒸鍍/沈積系統的橫截面說明；圖5為安裝於電子束金屬蒸鍍/沈積系統之沈積腔室中的圖4之電 極的等角說明；圖6為根據本發明之實施例的電耦接至電極之電錶的示意圖；圖7說明可在本發明之一或多個實施例中利用的電腦化控制系統；圖8說明根據本發明之一或多個實施例的可供圖7之電腦化控制系統使用的儲存系統；圖9為根據本發明之實施例的半導體製造程序流程之一部分的流程圖；圖10為來自在電子束金屬蒸鍍/沈積系統中所安裝的根據本發明之實施例之電極的測試之電子束功率及電壓讀數之圖表；圖11為來自在電子束金屬蒸鍍/沈積系統中所安裝的根據本發明之實施例之電極的另一測試之電子束功率及電壓讀數之圖表；及圖12為來自在電子束金屬蒸鍍/沈積系統中所安裝的根據本發明之實施例之電極的另一測試之電子束功率及電壓讀數之圖表。
不欲按比例繪製隨附圖式。在該等圖式中，在各個圖式中所說明之每一相同的或幾乎相同的組件由類似數字來表示。出於清晰之目的，可能並未在每一圖式中標註每一組件。
本發明不限於其在以下描述中所闡述或在該等圖式中所說明之組件的構造及配置之細節方面的應用。本發明能夠具有其他實施例，且能夠以各種方式實踐或執行本發明。又，本文中所使用之措詞及術語係出於描述之目的且不應視為限制性的。「包括」、「包含」，或「具有」、「含有」、「涉及」及其變體之使用意謂包含此後所列出之項目及其等效物以及額外項目。
本發明大體上係針對用於偵測在電子束(e束)金屬蒸鍍/沈積系統(本文中亦稱作「蒸鍍器」、「e束蒸鍍器」或「金屬蒸鍍器」)中所使 用之金屬塊中的雜質之系統及方法。需要在經由裝配有受污染的金屬塊之蒸鍍器來處理許多晶圓之前偵測到此等金屬塊中的雜質。該等雜質可引起眾多形式之缺陷，可能在經由e束金屬蒸鍍/沈積系統所處理之晶圓上觀測到該等缺陷，或可能無法立即觀測到該等缺陷，但該等缺陷可在後續處理步驟期間或在該領域中導致故障。
舉例而言，諸如碳之雜質可存在於金塊中。在油用作潤滑劑之金塊製造之拉製及型鍛製程期間可併有碳。在於蒸鍍器中替換金塊的同時之不良的無塵室實踐及不恰當的處置技術亦可將碳引入至金塊。
在金金屬塊中的諸如碳之雜質將在藉由e束加熱該金屬塊來使金蒸鍍時使高能量背向散射電子產生。此等背向散射電子可能撞擊在正在e束金屬蒸鍍/沈積系統中處理之晶圓上的光阻劑區域，且使該光阻劑交聯。如上文所描述，在後續光阻劑剝離製程中可能無法完全移除交聯光阻劑，從而留下需要重工及/或額外的晶圓清潔來移除之光阻劑殘餘物。在圖1及圖2中說明根據此機制之在半導體晶圓上所形成的光阻劑殘餘物10之實例。
撞擊熔融金屬塊之電子束亦將產生來自該金屬塊之二次電子的發射。由以下電子來形成二次電子：在自金屬塊中之原子碰撞出電子之電子束中的電子，或正被吸收且接著自該金屬塊中的原子再發射之電子束中的電子。二次電子通常具有遠低於背向散射電子之能量的能量，且由此不會與背向散射電子同等地有助於光阻劑交聯(若有的話)。
在熔融金塊中之碳雜質浮動至熔融塊之表面，從而形成「皮膚」。當指引至金塊之表面的電子束遇到碳時，來自該電子束的電子中之一些電子有彈性地背向散射。背向散射電子無法將其能量有效地傳送至金塊以使金熔融。背向散射電子通常保留大多數(若非全部)在電子束之形成中賦予該等背向散射電子之能量。在典型e束金屬蒸鍍 器系統中，背向散射電子之能量為約10千伏。若背向散射電子以足夠之數目到達正在e束金屬蒸鍍/沈積系統中處理之晶圓上的光阻劑之一部分，則該等背向散射電子可將足夠之能量賦予該光阻劑，以使該光阻劑部分變得交聯。
尚未完全理解在熔融金塊中之碳粒子傾向於自所施加的電子束背向散射電子之確切原因。然而，已發現，當受電子束撞擊時，在固相中的材料比其在液相中時產生顯著更多的自由電子。當電子束打擊固體源時，其產生許多高能電子。當該源熔融時，發射等級下降。由於碳之極高熔點，在通常在e束金屬蒸鍍/沈積系統中所使用的溫度下，碳以固體形式保留於熔融金塊中，且由此可有效地阻斷電子束而使其無法到達該塊及使該塊中的金熔融，從而使電子有彈性地背向散射而非吸收至金塊中。
在整個沈積製程期間曝露用作用於金屬沈積製程之光罩的圖案化光阻劑之側壁，而隨著金屬沈積製程繼續進行，光阻劑之表面由於其變得被金屬覆蓋而被遮蔽。一旦沈積第一批幾百埃之金屬，則在大的金屬化特徵下之光阻劑將受遮蔽而免受背向散射電子的進一步轟擊。該等光阻劑側壁將由此比該光阻劑之表面更為交聯。如圖1中所說明，在以化學方式剝離剩餘光阻劑之後，此情形產生線狀或長條圖案的光阻劑殘餘物。
金塊中之碳雜質亦可有助於金「噴濺」，其中自熔融金屬塊噴出液體金之小液滴。此等熔融小液滴可沈積至正在e束金屬蒸鍍/沈積系統中處理之晶圓上，且可能在一些狀況下引起正在該晶圓上形成的器件上之鄰近金屬線路或其他結構之間的短路。舉例而言，在金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器之電極之內表面上的金「濺點」可引起可靠性問題。藉由金「噴濺」所沈積之金粒子亦可損壞在微晶片電路之測試中所使用的探針或昂貴的膜探針。
在一些半導體製造程序中，嘗試藉由將鉭添加至在金蒸鍍器中所使用之金塊來減少由該金塊中的碳雜質所引起的缺陷。鉭對碳吸氣，藉此減少在熔融塊之表面上形成薄膜且引起「噴濺」或電子背向散射之自由碳的量。然而，此方法並非無問題的。通常由諸如鉬、鎢、碳化矽或碳之材料來形成在e束蒸鍍器中用於固持金(或其他金屬)塊的坩堝。將鉭添加至金塊可誘發固持該金塊之坩堝的濕化。若坩堝由於熔融金而變得濕化，則在冷卻後該坩堝即可歸因於在坩堝之材料與金之間的差動熱收縮而碎裂。此外，將鉭添加至金塊並非在所有例子中均產生無濺點製程。因此，將需要在受污染之塊在大量晶圓上引起缺陷之前提供對該受污染之塊的識別，而非嘗試藉由(例如)將吸氣材料添加至金屬塊來減輕可能污染物之效應。
典型半導體製造程序一般將包括與在圖3之流程圖中所說明的程序步驟類似之一系列程序步驟。金屬沈積製程通常包括圖3中之動作410至450。在步驟410中，藉由(例如)將晶圓浸入於諸如鹽酸之酸溶液中來清潔該等晶圓。在沈積前的清潔之後，將該等晶圓裝載至金屬蒸鍍器中(動作420)且執行金屬沈積配方(動作430)。在完成金屬沈積後，即自金屬蒸鍍器移除該等晶圓(動作440)，且將另一批次之經預先清潔的晶圓引入至該蒸鍍器中(動作450)。
接收金屬沈積之晶圓經受起離製程(動作460)，其中自該等晶圓移除可能用過的光阻劑及/或另一金屬沈積光罩，連同沈積於該光罩上之金屬。該等晶圓接著通常繼續進行至檢驗操作(動作470)，在該檢驗操作中藉由(例如)自動化光學檢驗工具來執行該等晶圓中之一部分(或在一些製程中，該等晶圓中之全部)的檢驗。在一些製程中，手動執行該檢驗操作。在檢驗操作470期間，判定諸如光阻殘餘物或金屬「濺點」結節之缺陷是否存在於經處理之晶圓上(動作480)。若觀測到小於預定量之缺陷，則將經處理之晶圓轉送至進一步處理操作， 且在蒸鍍器中的晶圓之處理繼續(動作490)。
然而，若在所檢驗之晶圓上觀測到不可接受之數目個缺陷，則停止使用蒸鍍器(動作500)且進行故障診斷(動作520)。在被發現包括具有來自金屬沈積製程之缺陷的晶圓之批次後的經由金屬蒸鍍器所處理之晶圓將受到懷疑。若在第一不良批次中所發現之缺陷確實由諸如蒸鍍器中之金屬塊的污染之問題所引起，則在所發現之第一不良批次後的所處理之批次將非常可能亦表現出歸因於受污染之金屬塊的缺陷。此等批次將由此亦很可能需要被重工或廢棄。由此檢驗在於動作480中被判定具有不可接受之高量缺陷之晶圓後的經由蒸鍍器所處理的晶圓之樣本(或在一些例子中，所有晶圓)(動作510)。
若此等隨後執行之晶圓亦表現出不可接受的程度之缺陷，則作出判定(動作530)。若該等晶圓顯現為可接受的，則轉送該等晶圓以供正常的進一步處理(動作540)。然而，若此等晶圓展示不可接受的高程度之缺陷，則作出是否可藉由(例如)額外清潔操作移除所觀測到的光阻殘餘物來重工該等晶圓之判定(動作550)。
若判定該等晶圓為可重工的，則重工該等晶圓(動作560)，且接著轉送該等晶圓以供進一步處理(動作540)。在一些例子中，將在轉送經重工的晶圓以供進一步處理之前再次檢驗該等晶圓。若在動作560中判定該等晶圓不可重工(例如，若該等晶圓具有不可接受的高程度之不可移除之金屬「濺點」)，則廢棄該等晶圓(動作570)。
在典型半導體製造程序中，可能在不良塊開始引起在經由該塊所處理之晶圓上顯現缺陷之時間與在下游檢驗步驟處發現此等缺陷之時間之間經由金屬蒸鍍器處理許多批次的晶圓。在發現金屬塊之問題之前，許多批次的晶圓可能受影響。受污染之塊可由此引起在用以重工晶圓來(例如)移除光阻殘餘物之時間及生產能力方面所招致的大成本。若無法藉由重工製程來矯正在該等晶圓上所發現之缺陷且必須廢 棄該等受影響的晶圓，則亦可招致大成本。
為促進減少此等可能損失，已開發一種方法及裝置來在蒸鍍器之操作期間以比在先前已知之製程中少的時間(且在一些實施例為即時)偵測受污染之金屬塊在蒸鍍器中的存在。已發現，藉由製造電極510(見圖4及圖5)以裝配於蒸鍍器沈積腔室505內部，可監視在蒸鍍器之操作期間自金屬塊(例如，金塊)出現的總電子輻射。在一些實施例中，電極510藉由一或多個絕緣支座520而與蒸鍍器之內表面515及接地550電隔離。在一些實施例中，該電極電耦接至高阻抗伏特表710及/或電流錶(見圖6)。
在一些實施例中，在常規排程之預防性維護操作期間將電極510及/或絕緣支座520連同蒸鍍器遮蔽之其他各種零件一起清潔或替換。
在操作期間，藉由電子槍535產生e束537，且將e束537指引至坩堝530中的金屬塊。藉由撞擊金屬塊之e束537所產生的電子將背向散射且衝擊電極510，從而自該電極誘發負電壓及/或電流。所量測之電壓將與所產生的背向散射電子之量成比例，且由此與金屬塊中之雜質的量成比例(例如，金塊中的碳雜質)。金塊中之碳濃度愈高，則在電極上之電壓愈負。類似地，金塊中之碳濃度愈高，則有愈多的背向散射電子衝擊電極，且所產生的電流愈大。當金塊上之碳的量達到臨限值(如由電極之電壓及/或由該電極所產生的電流所指示)時，光阻交聯及/或金噴濺將發生。因此，可監視該電極上之電壓及/或自該電極所產生的電流，且在電壓及/或電流接近或超出臨限值時斷開蒸鍍器以替換金屬塊。在該電極上所產生之電壓在一些實施例中將為負電壓，因此超出臨限電壓將顯示比臨限負電壓更負的電壓。
如上文所描述，在於金屬沈積製程期間不對金屬塊中之(多種)雜質進行偵測之情況下，可能在多次執行中未偵測到問題(例如，金噴濺及/或光阻交聯)，直至受影響的晶圓到達在該製造程序中較靠後的 檢驗。此情形可導致許多廢棄的批次及損失的收入。本發明之一些實施例可在此等問題開始顯現時即識別其來由。
本發明之實施例可將何時改變蒸鍍器中之金屬源的指示提供給操作者。在一些實施例中，在諸如光阻交聯及/或金屬噴濺之問題發生之前提供此指示。藉由監視電極電位(或在一些實施例中，監視電流)，可建立恰當的臨限電壓或電流，該臨限電壓或電流可指示對於迅速替換受污染之金屬塊的合意性。
如圖4及圖5中所說明，在一實施例中，以鍍銅環之形式製造電極510。對於使用銅作為電極材料存在兩個原因。第一，銅為極好的導體。第二，銅為與高真空系統相容之金屬。然而，由於本發明不限於特定類型之電極材料，因此真空相容之任何傳導金屬(例如，不鏽鋼)可用於商業系統中。
在一實施例中，由氧化鋁(絕緣陶瓷材料)來建構將電極510與蒸鍍器之內表面515及接地隔離之絕緣支座520。在其他實施例中，絕緣支座520係由諸如二氧化鈦、二氧化矽(石英)或習知玻璃之其他陶瓷建構。在其他實施例中，由諸如PVDF之塑膠材料來形成支座520。可利用真空相容且具有足夠機械強度來支撐電極之任何非傳導材料以用於支座520。
在圖4及圖5中所說明之實施例中，將電極510置放於蒸鍍器沈積腔室505中，以使得在蒸鍍器處於操作中時在該蒸鍍器內於電極510與坩堝530內所含有之金屬塊之間存在無阻礙路徑。電極510亦經定位，以使得電極510不阻礙在蒸鍍器中在金屬塊與在晶圓支撐結構540上之在金屬沈積期間安裝晶圓的位置之間的路徑551。此電極定位提供該電極以收集來自金屬塊之背向散射(及二次)電子，但不阻斷金屬沈積於晶圓上。
儘管說明為鍍銅環，但在替代實施例中可以任何數目個形狀及組 態來形成電極。舉例而言，在一實施例中，電極呈一或多個導線環之形式。在另一實施例中，由蒸鍍器沈積腔室內之複數個板來形成電極。在另外一實施例中，由金屬篩形成電極510。熟習此項技術者將能夠以多個形狀及大小中之任一者來形成電極510，以裝配於任何特定型號之蒸鍍器內。
在操作中，監視在使用已知良好之(亦即，最小程度污染的)金屬塊之蒸鍍器的操作期間在電極510上所產生之電壓及/或電流，以針對該電壓及/或電流建立基線位準。在給定頻率下隨時間取多個電壓及/或電流資料點(例如，每半秒取一資料點，或在一些實施例中，每秒取一資料點)。其他實施例可使用在為便利的或在結合該電極所利用之資料記載設備之性能內的任何速率下之資料取樣頻率。此等資料點用以針對在具有已知良好之金屬塊的蒸鍍器之操作期間自該電極所產生的電壓及電流中之一者或兩者產生基線平均值、基線範圍或標準偏差(或在一些實施例中，基線平均值及標準偏差或範圍兩者)。
可利用本發明之實施例來偵測在多個類型之金屬塊(例如，金、鋁、鈦，或可用於金屬蒸鍍器中之任何其他金屬)中的雜質。當受e束撞擊時，此等不同金屬將產生不同量的背向散射及二次電子。所產生之背向散射及二次電子之量亦將取決於所使用的特定型號之蒸鍍器及施加至金屬塊的e束之強度而變化。此外，特定電極之特定設計、形狀、定位及構造的(多種)材料將影響該電極將俘獲的電子之量。因此，針對在具有特定電極組態之特定蒸鍍器上的特定類型之金屬塊所產生的電壓及/或電流之基線將一般不與在具有不同類型之金屬塊及/或電極組態的不同蒸鍍器上所產生之基線相同。然而，不管所建立之(多個)基線參數的(多個)特定值如何，可偵測到在針對清潔金屬塊所產生的電壓及/或電流中之所建立基線與在此基線中的指示受污染塊之移位之間的差。
所建立基線亦可在同一蒸鍍器上的不同金屬塊間變化，此係歸因於(例如)在該電極上的隨時間之金屬累積，或不同金屬塊在大小、形狀或表面性質上的差別。在一些實施例中，隨著蒸鍍器中之金屬塊歸因於蒸鍍而損失質量(或在此之後)，週期性地重新校準針對蒸鍍器中之電極之所建立的電壓及/或電流基線，藉此隨著電極積累沈積金屬(或在此之後或兩者)增加非蒸鍍污染材料的濃度。
在其他實施例中，對於具有類似或相同的真空腔室及電極組態之不同蒸鍍器，電壓及/或電流基線之參數(例如，平均值、範圍及/或標準偏差)將實質上相同。因此，在一些實施例中，在一蒸鍍器上所建立之電壓及/或電流基線之參數可適用於其他類似組態之蒸鍍器。因此，在一些實施例中，將不需要針對每一個別蒸鍍器之特定類型之金屬塊建立電壓及/或電流基線。實情為，在一代表性蒸鍍器上使用已知良好之金屬塊(且在一些實施例中，使用已知受污染金屬塊)所建立的電壓及/或電流基線將提供資料以針對電極電壓及/或電流之參數建立可接受臨限值及/或控制極限，可利用該等可接受臨限值及/或控制極限來監視可能受污染金屬塊在類似組態的蒸鍍器之群組中之任一者中的存在。在一些實施例中，蒸鍍器之製造者將校準該等蒸鍍器，以在執行良好及受污染的金屬塊時產生電極電壓及/或電流的特定參數。在一些實施例中，此製造者校準可減少或消除蒸鍍器之使用者執行基線量測以針對在該電極上所量測之電參數建立控制圖表的需要，該等控制圖表可用以在良好的金屬塊與受污染的金屬塊之間進行區分。
一旦建立電壓及/或電流之基線，則此基線之參數的偏差指示金屬塊之可能污染。舉例而言，在蒸鍍器之操作期間電壓之向下移位及/或至或來自電極的電流之增加可指示正在產生的背向散射電子之數目的可能增加，及由此指示可能的受污染塊。類似地，在一些實施例 中，讀數之標準偏差或範圍之增加亦指示受污染之金屬塊。在一些實施例中，具有特定基線平均值及標準偏差的來自蒸鍍器中之電極之所觀測到的電壓信號在金屬塊之表面受污染後即展示平均值之向下移位及標準偏差的增加兩者。
在電極上所量測之電信號中之多個其他改變中的任一者可用以提供可能的受污染金屬塊之指示。舉例而言，若電壓抑或電流讀數之趨勢(亦即，自一系列資料點所形成之曲線的一階導數)具有在統計上不大可能被提供讀數之自然變化的量值，則該趨勢可指示可能的受污染塊。在其他實施例中，一系列電壓及/或電流讀數(例如，連續的三個或五個讀數)之在統計上不大可能被提供讀數之自然變化的移動平均值的改變可指示可能的受污染塊。在另外實施例中，針對一系列資料點所觀測到的在統計上不大可能被提供讀數之自然變化的範圍(例如，與一系列先前讀數相比連續的最後三個或五個讀數)之改變可指示可能的受污染塊。
一般熟習製程控制之技術者將能夠圍繞一組基線電壓及/或電流讀數設定控制極限(例如，統計製程控制極限)，該等控制極限在被違反時將為可能的受污染之金屬塊之指示。在一些實施例中，將建立針對來自電極之電壓及/或電流讀數的控制圖表，且在此等控制圖表上繪製針對電壓及/或電流讀數的資料點。若所繪製之資料點違反一或多個統計製程控制(SPC)規則，則此情形將指示可能的受污染之金屬塊。
在一些實施例中，可建立控制圖表，且可針對Western Electric SPC規則中之一或多者的違反來監視所繪製之資料點。此等規則如下：
1)一點在控制上限或控制下限之外
在來自平均值之三個標準偏差處設定控制上限及控制下限。若點 處於此等極限中之任一者之外，則此情形僅存在0.3%的機率係由正常製程所引起。
2)八個點在平均值之同一側
對於任何給定點存在相等的機率將落入平均值以上或以下。一點落入平均值之與前一點相同的側之機率為二分之一。下一點亦落入平均值之同一側的幾率為四分之一。獲得在平均值之同一側的八個點之可能性僅為大約1%。
3)八個點增加或減小
此處使用與「八個點在平均值之同一側」相同的邏輯。有時將此 規則改變為七個點上升或下降。
4)三個點中之兩點在警告極限之外
通常在來自平均值之兩個標準偏差(亦即，兩個σ)處設定警告極限。任何點將落入警告極限之外的可能性僅為5%。連續的三個點中之兩點落入警告極限之外的機率僅為約1%。
5)五個點中之四個點落入一σ之外
在正常處理中，68%之點落入平均值之一σ內，且32%落入該σ之外。5個點中之4個點落入一σ之外的可能性僅為約3%。
6)十四個點方向交替
此規則將每一對鄰近點視為一個單位。對於所有七對點，第二點總是高於(或總是低於)前一點的機率僅為約1%。
7)連續的十五個點在一σ內
在正常操作中，68%之點將落入平均值之一σ內。連續的15個點將出現此情形之可能性小於1%。
8)連續的八個點在一σ之外
由於68%之點處於平均值之一σ內，因此連續的八個點落入該一σ線之外的可能性小於1%。
在其他實施例中，可利用控制圖表，其中對惠勒(Wheeler)或納爾遜(Nelson)SPC規則(此二者為熟悉統計製程控制者所熟知)中之一或多者的違反可用作可能的受污染之金屬塊之指示符。
在一些實施例中，藉由伏特錶及/或電流錶來自動地週期性量測在正在操作的蒸鍍系統中來自電極之電壓及/或電流，且若所量測之(多個)參數浮動高於或低於臨限值、浮動超出認為可接受的範圍之外或違反一或多個SPC規則，則將量測值饋入至經程式化以發佈警告的監視電腦或控制器中。在一些實施例中，藉由執行對來自使用所監視的特定金屬塊之特定蒸鍍器上之電極的基線量測來先行判定針對所量測之參數的可接受臨限值或範圍。
在不同實施例中，可以眾多形式中之任一者來具體化用於監視來自電極510之電參數的監視電腦或控制器。在一實例中，使用如圖7中例示性展示之一或多個電腦系統600來實施針對本文中所揭示之系統的實施例之電腦化控制器。電腦系統600可為(例如)通用電腦，諸如基於Intel PENTIUM®或CoreTM處理器、Motorola PowerPC®處理器、Sun UltraSPARC®處理器、Hewlett-Packard PA-RISC®處理器，或任何其他類型之處理器或其組合的通用電腦。或者，該電腦系統可包括經特殊程式化之專用硬體，例如，意欲特定用於半導體晶圓處理設備之特殊應用積體電路(ASIC)或控制器。
電腦系統600可包括一或多個處理器602，該一或多個處理器602通常連接至一或多個記憶體器件604，該一或多個記憶體器件604可包含(例如)磁碟機記憶體、快閃記憶體器件、RAM記憶體器件或用於儲存資料的其他器件中之任何一或多者。記憶體604通常用於在控制器及/或電腦系統600之操作期間儲存程式及資料。舉例而言，記憶體604可用於儲存關於電極510之所量測之電參數的在一時間週期內之歷史資料，以及電流電感測器量測資料。可將包括實施本發明之實施例 的程式設計碼的軟體儲存於電腦可讀及/或可寫的非揮發性記錄媒體上(進一步關於圖8所論述)，且接著將該軟體複寫至記憶體604中，其中可接著藉由處理器602來執行該軟體。可用複數種程式設計語言中之任一者來撰寫此程式設計碼，例如，Java、Visual Basic、C、C#、或C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBAL，或其多種組合中的任一者。
可藉由互連機制606來耦接電腦系統600之多個組件，互連機制606可包括一或多個匯流排(例如，在整合於同一器件內之組件之間)及/或網路(例如，在駐留於單獨之離散器件上的組件之間)。該互連機制通常使得通信(例如，資料、指令)能夠在系統600之組件之間交換。
電腦系統600亦可包括一或多個輸入器件608(例如，鍵盤、滑鼠、軌跡球、麥克風、觸控螢幕)，及一或多個輸出器件610(例如，列印器件、顯示螢幕或揚聲器)。該電腦系統可以電方式或其他方式鏈接至電感測器614，電感測器614可包含(例如)經組態以量測電極510之電參數之電流錶及電壓錶中的一或多者。另外，電腦系統600可含有一或多個介面(未圖示)，該一或多個介面可將電腦系統600連接至通信網路(除可藉由系統600之組件中之一或多者所形成的網路之外或作為其替代)。在一些實施例中，此通信網路形成用於半導體生產線之製造程序控制系統的一部分。
根據一或多個實施例，該一或多個輸出器件610耦接至另一電腦系統或組件，以便經由通信網路與電腦系統600通信。此組態准許一感測器位於與另一感測器相距大的距離處，或允許任何感測器位於與任何子系統及/或控制器相距大的距離處，同時仍在該等組件之間提供資料。
如圖8中例示性展示，控制器/電腦系統600可包括一或多個電腦 儲存媒體，諸如可讀及/或可寫之非揮發性記錄媒體616，定義待由一或多個處理器620(諸如，處理器602)執行之程式的信號可儲存於媒體616中。媒體616可為(例如)磁碟或快閃記憶體。在典型操作中，處理器620可使資料(諸如，實施本發明之一或多個實施例的程式碼)自儲存媒體616讀取至記憶體618中，記憶體618允許該一或多個處理器比媒體616更快地存取資訊。記憶體618通常為揮發性隨機存取記憶體，諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態記憶體(SRAM)，或促進至及來自處理器620之資訊傳送的其他合適器件。
儘管藉由實例將電腦系統600展示為可在其上實踐本發明之各種態樣的一類型之電腦系統，但應瞭解，本發明不限於以軟體實施或在如例示性展示之電腦系統上實施。實際上，可或者實施為專用系統或專用可程式化邏輯控制器(PLC)或實施於散佈式控制系統中，而非實施於(例如)通用電腦系統、控制器，或組件或其子區段上。此外，應瞭解，可以軟體、硬體，或韌體或其任何組合來實施控制系統之一或多個特徵或態樣。舉例而言，可在單獨之電腦中執行演算法可執行電腦系統600之一或多個片段，該等電腦又可經由一或多個網路通信。
在圖9中說明根據本發明之一實施例的用於操作包括電極之蒸鍍器的程序。在圖9之程序中，沈積操作包括動作810至870。動作810至830及860至870分別與上文所描述的圖3之動作410至430及440至450實質上相同。與圖3之程序對比，圖9之程序另外包括監視電極之電特性的動作(動作840)。在一實施例中，監視來自電極之電壓，且計算所監視電壓之平均值及標準偏差。在另一實施例中，監視來自電極之電流，且計算所監視電流的平均值及標準偏差。在動作850中，比較所監視之電參數與先前針對彼參數所建立之基線，且作出關於所量測之參數是否落入可接受容限極限內之判定。
若判定所量測之參數在容限內，則完成金屬化配方，卸載晶圓 (動作860)，且轉送該等晶圓以供正常的下游處理(動作880)，且將新一批次的經預先清潔之晶圓引入至蒸鍍器中(動作870)。或者，若在動作850中發現所量測之參數在容限之外，則在卸載該等晶圓後(動作890)即發送該等晶圓以供檢驗(動作900)。若判定諸如金屬濺點及/或光阻殘餘物之缺陷以不可接受之程度存在於該等晶圓上(動作910)，則可廢棄該等晶圓(若可能，則在一些實施例中重工該等晶圓)(動作930)。產生超出容限之信號及有缺陷晶圓的蒸鍍器將停止生產且將經受故障診斷(動作940)。若發現蒸鍍器中之金屬塊受到污染，則在將該蒸鍍器帶回至生產線上以供繼續處理之前替換該金屬塊(動作940)。
若在動作910中發現來自顯示超出容限之參數之蒸鍍器的晶圓具有可接受的低缺陷密度，則轉送該等晶圓以供進一步處理，但作為預防性措施，該蒸鍍器將經受故障診斷且在經由該蒸鍍器處理額外的產品晶圓之前替換任何受污染之金屬塊(動作940)。
應理解，圖9中所說明之各種動作僅為例示性的。在不同實施例中，以不同次序執行此等動作中之各種一或多者。在其他實施例中，在此程序中包括額外動作，且在另外實施例中，省略或替代所說明動作中之一或多者。
一般熟習此項技術者將顯而易見如本文中所描述的包括電極之蒸鍍器之操作的方法之額外實施例。在一替代實施例中，向該電極施加正電壓。此正電壓將吸引電子，由此增加由該電極所俘獲之電子的量，從而使得裝置對背向散射電子的存在更敏感。該電極上之正電壓亦將使背向散射電子朝向沈積腔室之壁且遠離在晶圓支撐件中的晶圓偏轉(至少在一定程度上)。偏轉量將隨著施加至該電極之電壓的量變化。在利用加正偏壓之電極之一些實施例中，可利用來自該電極的電流之平均值及/或標準偏差作為所監視之電參數，以使得可在該電極 上維持恆定電壓。在其他實施例中，使得或允許施加至該電極之電壓隨時間變化。如在上文所描述之實施例中，來自針對所監視的電流及/或電壓之基線值的平均值或標準偏差之改變指示可能的受污染之金屬塊。在自用以監視蒸鍍器之控制器或其他系統接收到指示可能的受污染電極之信號後，操作者即可對該蒸鍍器故障診斷，且若認為有必要，則替換可疑金屬塊。
在另一實施例中，可對電極510施加電荷(正電荷抑或負電荷)。可在蒸鍍器之操作期間隨時間量測在該電極上的電荷。在該電極上所量測的電荷之改變或電荷之改變速率的改變可指示可能的受污染之金屬塊。
實例
為調查背向散射電子輻射之來源，進行一系列實驗以比較在e束金屬蒸鍍/沈積系統中之蒸鍍製程期間由不同材料所產生的高能自由電子之量。電極經製造以裝配於e束金屬蒸鍍/沈積系統之真空腔室內部。此電極經提供以用於由打擊不同材料之電子束所產生的高能電子之數目的比較。由彎曲成環的銅板形成該電極。銅電極板係藉由在真空腔室中之陶瓷支座而與接地電隔離。利用銅導線來將該電極連接至具有資料記載性能之高阻抗伏特錶(Keithley 2420電源電錶)，在該錶處監視來自該電極之電壓信號且將該等電壓信號記載於資料檔案中。由於並未相對於任何有證標準來校準該設置，因此所量測之電位不可與在該電極上之實際電荷量相關。
具有15KW電源供應器之Temescal FC2700蒸鍍器用於此實驗。產生如下配方：30秒攀升至45%恆定功率輸送循環，其用以使金屬塊熔融；及30秒攀升至50%恆定功率輸送循環，其用以將該熔融塊維持於金屬將蒸鍍之溫度下。對於兩個恆定功率循環，停留時間均為30秒。使用該配方來執行來自不同金塊的不同金熔融物，同時記載在該 電極處所收集之電壓。
使用在表面上具有估計為1ppm的碳之受污染之金塊來執行第一實驗。在圖10中說明自此實驗所獲得之資料。在此圖式中，藉由「電子束功率」資料點來表示電子束功率，且藉由「電極電位」資料點來表示在電極上所觀測到的電壓。在接通10KV高壓且發射器閒置之情況下，電極電位相對於接地為0V(圖表之在指示於「A」處的點之左側的部分)。只要一存在電子束發射電流同時功率攀升且該電子束開始在金熔融物上顯現，則SWU經量測為約-1.25V(標註為「A」的點)。隨著功率繼續攀升至最大功率之45%，電壓保持一定程度的恆定(在標註為「A」之點與標註為「B」之點之間的資料點)。當金塊開始熔融時，電壓突然下降至-0.5V(恰好在標註為「B」之點之前的點)。功率進一步增加至50%使得電極電壓降低至-0.4V(大致在標註為「C」之點處開始)。在點「D」處，突然斷開對在1ppm碳污染樣本測試中所使用之金塊所施加的電子束功率，且電極電壓返回至0V。
在圖10中，針對「電子束功率」之資料點指示在點「D」處該電子束仍處於50%功率下，然而，此為資料收集方法的人為結果。在不同執行期間取得針對1ppm碳污染樣本測試之資料及針對30ppm碳污染樣本測試之資料(下文關於圖11所描述)且接著合併該等資料。對於30ppm碳污染樣本測試，「電子束功率」資料點在時間上更緊密地對應於「電極電位」資料點，此係30ppm碳污染樣本測試資料點未在圖表之右手側展示返回至0V的原因；在圖表之右手側處，在30ppm碳污染樣本測試資料點之收集期間電子束功率仍為接通的。
熔融物配方使用2Hz之循環電子束掃描型樣，且資料日誌之取樣速率為1秒。電子束之循環掃描運動與在圖10及圖11中所記錄及說明之電壓的尖峰相關。隨著該電子束掃描塊表面之不同部分，電子束聚焦改變。在每次掃過該塊時，當掃過未受污染的金時，電子束聚焦收 緊，且在掃過具有高碳之區域之同時，電子束擴散，從而使得背向散射電子輻射變化。當電子束掃過金熔融物之包括碳污染的一部分時，比在電子束掃過金熔融物之未受污染區域時背向散射出更大量的電子。以在圖10及圖11中之資料點中所觀測到的電壓位準之改變反映在電子束掃過金熔融物之「不潔」對「清潔」區域時背向散射電子的量之此改變。對於對應於1ppm碳污染金熔融物之資料點(圖10)，在電子束掃過金熔融物之「清潔」對「不潔」區域時所獲得之資料點之間觀測到大致0.5V的電壓差。對於對應於30ppm碳污染金熔融物之資料點(圖11)，此電壓差約為1V，約兩倍於針對對應於1ppm碳污染金熔融物之資料點所觀測到的電壓差。
當藉由靜態電子束及1ppm碳污染金塊重複實驗時，電壓並未波動，但亦如在圖10中所展示而觀測到資料的類似趨勢。在圖12中說明在此靜態電子束測試中所獲得之資料。在圖12中，點「A」、「B」、「C」及「D」表示在圖10中所標註的類似點。圖12亦包括點「E」，在點「E」處，隨著電子束功率下降，金熔融物固化且來自電極之電壓下降至大致-1.6V。所觀測到之電壓的波動並未發生，此係因為電子束保持聚焦於金塊之單一部分上，而非掃描過該金塊之「清潔」及「不潔」區域。
使用在表面上具有約30ppm碳之金熔融物來重複關於圖10所描述的實驗，該實驗利用具有2Hz之循環電子束掃描型樣之相同配方。在圖11中說明來自此所重複之實驗之資料。在圖10與圖11之間的比較說明在「清潔」1ppm碳污染塊與「不潔」30ppm碳污染塊之間所觀測到的電壓之差。當電子束在點「A」處打擊30ppm碳污染塊時，至接地之電極電位約為針對1ppm碳污染塊所觀測到之電極電位的兩倍，為-2.2V。使30ppm碳污染塊熔融比使1ppm碳污染塊熔融花費更多功率及更長時間(注意圖11中之點「B」及「C」自圖10中之點「B」 及「C」的向右移位)。
遍及使用30ppm碳污染塊之攀升及恆定功率循環，在電極上所產生之電壓遵循與在使用1ppm碳污染塊之實驗中相同的趨勢，但整個曲線朝向更負的電壓移位，從而指示更多電子由電極收集。當30ppm碳污染金塊熔融時，電壓下降，但該電壓保持在比針對具有1ppm碳污染之熔融塊所觀測到的電壓總體上更高的負電壓處。來自熔融之30ppm碳污染金塊之電壓讀數的範圍及標準偏差顯著大於針對1ppm碳污染金塊的電壓讀數之範圍及標準偏差，如藉由比較圖10與圖11可見。
發現，甚至在電子束處於供應自15KW電源供應器之90%電子束功率下時，在表面上具有多於約30ppm碳之金塊仍不會完全熔融。此情形指示，此程度之碳污染足以自金塊之表面反射或背向散射如此多的電子，以致於無足夠的電子可到達金塊來賦予足以完全使該塊熔融的能量。
儘管1ppm及30ppm碳污染金塊兩者在光學上顯現出清潔及有光澤，但30ppm碳污染塊之SEM檢驗揭露出在表面上之碳粒子斑點。由低碳含量材料(<1ppm)所製得之金熔融物在SEM檢驗中不具有可見的碳粒子。30ppm碳污染金塊之EDX量測展示出指示在該塊上之碳污染的強的碳信號。<1ppm碳污染金塊之EDX量測展示出自30ppm碳污染金塊之EDX量測中之碳峰值大幅衰減之碳峰值。
使用電極電位作為參考，判定所觀測到之-0.4V電壓作為針對良好清潔金熔融物的基線電壓，而判定小於-0.8V之電壓指示碳污染金熔融物。
基於此資料，建立-0.8伏特之電壓作為針對在此實驗中所利用之蒸鍍器組態的電壓臨限位準。若觀測到電壓資料點峰值小於-0.8伏特，則此情形可為在此實驗中所使用之特定蒸鍍器中之可能的受污染 金塊之指示。應瞭解，其他金屬及/或蒸鍍器可能具有不同的電壓臨限值。然而，如在此實驗中所觀測到，申請者已判定，在清潔金屬塊與受污染金屬塊之間的類似差別將表現出關於在位於e束蒸鍍器之沈積腔室中之電極上所觀測到的電壓資料點之平均值及標準偏差或範圍之移位的類似結果。
此實驗亦展示出，在金屬蒸鍍器中，具有相對低程度之碳污染的第一金塊將展示出在置放於金屬蒸鍍器之沈積腔室中之電極上的電壓下降，該電壓下降具有比針對具有較高量碳污染之金塊的電壓下降小的量值。此外，藉由更不潔之金塊操作的金屬蒸鍍器之電極上之電壓讀數的波動將顯著大於在使用更清潔之金塊時的電壓讀數之波動。
已由此描述本發明之至少一實施例的若干態樣，應瞭解，各種變更、修改及改良將易於為熟習此項技術者所想到。此等變更、修改及改良意欲為本發明之部分，且意欲在本發明之精神及範疇內。因此，前述描述及圖式係僅藉由實例的。
510‧‧‧電極
520‧‧‧絕緣支座

Claims (20)

  1. 一種用於偵測一金屬塊(slug)中之雜質之系統，在該系統中金屬在一電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之操作期間被蒸鍍，該系統包含：一電極，其經組態以定位於該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之一真空腔室內，且收集自該金屬塊背向散射之電子；一或多個絕緣支座(standoff)，其經組態以支持該電極於一位置中，其中該電極之一部分與該金屬塊之一表面之間存在一無阻礙直線路徑，且經組態以提供在該電極塊之一表面與一晶圓之間的一阻礙直線路徑，該晶圓經定位以用於在該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置中進行處理；一電錶，其自該電極接收一第一信號，且回應於接收該第一信號而輸出一第二信號；及一控制器，其經組態以自該電錶接收該第二信號，且回應於該第二信號之一特性而提供該金屬塊中之一雜質濃度之一指示。
  2. 如請求項1之系統，其中該電錶包括一電壓錶及一電流錶中之至少一者。
  3. 如請求項2之系統，其中該控制器經組態以回應於自該電極之一電流量測及一電壓量測中之一者顯示違反一預定義的統計製程控制規則之一特性而提供該金屬塊中之一不希望的雜質濃度之一指示。
  4. 如請求項1之系統，其中該一或多個絕緣支座經組態以將該電極與該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之內部表面及接地電絕緣。
  5. 如請求項1之系統，其中該電極包括一鍍金屬環。
  6. 如請求項1之系統，其中該電極包括一或多個導線環。
  7. 如請求項1之系統，其中該電極包括一金屬篩(screen)。
  8. 如請求項1之系統，其中該電極包括複數個板。
  9. 如請求項1之系統，其中該控制器經組態以產生該第二信號之該特性之一系列量測之一基線平均值及一基線標準偏差中之一者。
  10. 如請求項9之系統，其中該控制器經組態以偵測該第二信號之該特性中自該基線平均值之一移位，及回應於該移位之該偵測而發佈一警告。
  11. 如請求項9之系統，其中該控制器經組態以偵測該第二信號之該特性之一系列量測之一標準偏差中自該基線標準偏差之一改變，及回應於該改變之該偵測而發佈一警告。
  12. 如請求項1之系統，該系統具有偵測該金屬塊中之30ppm碳之一雜質程度。
  13. 一種用於偵測一金屬塊中之雜質之系統，在該系統中金屬在一電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之操作期間被蒸鍍，該系統包含：用於收集自該金屬塊背向散射之電子的構件；一或多個絕緣支座(standoff)，其經組態以支持該用於收集自該金屬塊背向散射之電子的構件於一位置中，其中該電極塊之一表面與一晶圓之間存在一阻礙直線路徑，該晶圓經定位以用於在該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之一真空腔室中進行處理；及一控制器，其經組態以自該用於收集自該金屬塊背向散射之電子的構件接收一信號，且回應於該信號之一特性而提供該金屬塊中之一雜質濃度之一指示。
  14. 如請求項13之系統，其中該一或多個絕緣支座進一步經組態以支持該用於收集自該金屬塊背向散射之電子的構件於一位置中，在該位置中該用於收集自該金屬塊背向散射之電子的構件之一部分與該金屬塊之一表面之間存在一無阻礙直線路徑。
  15. 如請求項13之系統，其中該一或多個絕緣支座進一步經組態以將該用於收集自該金屬塊背向散射之電子的構件與該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之內部表面及接地電絕緣。
  16. 一種利用一電子束金屬蒸鍍及沈積製程增加一半導體製造程序之生產良率之方法，該方法包含：在一電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之一真空腔室內安裝一電極於一位置中，其中在該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之操作期間自一金屬塊背向散射之電子將會影響該電極且產生一信號；及電耦接該電極至一控制器，該控制器經組態以自該電極接收該信號，且回應於該信號之一特性而提供該金屬塊中之一雜質濃度之一指示。
  17. 如請求項16之方法，其中在該真空腔室內安裝該電極包括用一或多個絕緣支座在該真空腔室內安裝該電極，該一或多個絕緣支座經組態以支持該電極於一位置中，在該位置中該電極之一部分與該金屬塊之一表面之間存在一無阻礙直線路徑，且經組態以提供在該電極塊之一表面與一晶圓之間的一阻礙直線路徑，該晶圓經定位以用於在該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置中進行處理。
  18. 如請求項17之方法，其中在該真空腔室內安裝該電極包括將該電極與該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之內部表面及接地電絕緣。
  19. 如請求項16之方法，其進一步包含組態該控制器以回應於該信號之該特性違反一或多個統計製程控制規則而發佈一警告。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包含回應於該警告之該發佈而停止該電子束金屬蒸鍍及沈積裝置之操作。
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