TWI845852B - 沉積方法、沉積缺陷偵測方法及沉積系統 - Google Patents

Abstract

提供一種沉積系統，其能夠測量在沉積系統中之至少一種薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)。依照本揭露之沉積系統包含基材處理腔室。依照本揭露之沉積系統包含在基材處理腔室中之基材底座，基材底座係配置以支承基材；和封閉基材處理腔室之靶材。提供包含有原位(in situ)量測裝置的遮盤。

Description

沉積方法、沉積缺陷偵測方法及沉積系統

本揭露之實施方式是關於沉積方法、沉積缺陷偵測方法和沉積系統。

為了生產半導體元件，半導體元件之原料的半導體基材，例如：矽晶圓，必須經過一連串複雜且精確的製程步驟，例如：擴散、離子植入、化學氣相沉積、微影、蝕刻、物理氣相沉積、化學機械研磨和電化學鍍覆。

物理氣相沉積(PVD)通常用來沉積一或多個層(例如：薄膜)於半導體基材上。舉例而言，化學氣相沉積之一種形式的濺鍍，通常用於半導體製造製程中，以沉積複雜的合金及金屬於基材上，例如：銀、銅、黃銅、鈦、氮化鈦、矽、氮化矽和氮化碳。濺鍍包含靶材(源)及彼此平行位於真空封閉空間(腔室)中之適當位置的基材(晶圓)。當基材(陽極)具有正電位時，靶材(陰極)電性接地。相對重且為化學惰性氣體的氬氣通常用作濺鍍製程中的濺鍍離子種類。將氬氣導入腔室時，與從陰極釋放之電子發生碰 撞。這使得氬氣失去其外層電子，而變成帶正電之氬離子。帶正電之氬離子被陰極靶材之負電位強烈吸引。當帶正電之氬離子撞擊靶材表面時，帶正電之氬離子的動量轉移至靶材材料，以從靶材材料逐出最終會沉積於基材上之一或多個原子。

為了維持半導體元件的品質，在沉積製程期間，使用多個量測機台來測量沉積於基材上之層的厚度、均勻度、及其他特性。

依照本揭露之一或多個實施方式，一種增加基材上之薄膜之均勻度的方法包含沉積薄膜在基材上。使用任意適合的方法來沉積薄膜在基材上，例如：濺鍍。此方法包含安置基材以進行原位測量。為了安置基材以進行原位測量，支承基材之基材底座改變其位置至原位測量位置(例如：下位置)。此方法包含當基材底座位於測量位置時，在複數個位置上測量基材上之薄膜的厚度。此方法包含基於在不同位置處之測量，來決定基材上之薄膜的平均厚度。基於來自原位量測裝置之量測資料，控制器決定基材上之薄膜的平均厚度。此方法包含決定複數個位置中之至少一個位置，在此至少一個位置上之薄膜的厚度小於薄膜的平均厚度。基於平均厚度，控制器決定應沉積更多靶材材料之一或多個位置。此方法包含基於平均厚度在至少一個位置上施加額外沉積，在此至少一個位置上應沉積更多靶材材 料。

依照本揭露之一或多個實施方式，一種偵測沉積腔室中之沉積缺陷的方法包含沉積薄膜在基材上。此方法包含安置基材以進行原位測量。為了安置基材置以進行原位測量，支承基材之基材底座改變其位置至原位測量位置(例如：下位置)。此方法包含當基材底座位於原位測量位置時，測量基材上之薄膜的厚度。此方法包含當基材底座位於原位測量位置時，測量基材上之薄膜的組成。此方法包含當基材底座位於原位測量位置時，測量基材上之薄膜的電阻。此方法包含透過將製程規格與所測量之薄膜的厚度、所測量之薄膜的組成和所測量之薄膜的電阻做比較，來決定缺陷。此方法包含發送回應所決定之缺陷的警示訊號，以停止沉積腔室。

依照本揭露之一或多個實施方式，提供一種沉積系統，其能夠測量在沉積系統中之至少一種薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)。依照本揭露之沉積系統包含基材處理腔室。依照本揭露之沉積系統包含基材處理腔室中的基材底座，基材底座係配置以支承基材；和封閉基材處理腔室之靶材。提供包含原位量測裝置之遮盤。

100:沉積系統

200:基材處理腔室

202:基材底座

203:鰭片

204:靶材

206:磁鐵構件

207:可伸縮手臂

208:覆蓋環

209:旋轉機構

300:控制器

302:輸入電路

304:記憶體

306:處理器

308:輸出電路

402:永久磁鐵構件

404:電磁鐵構件

700:製程屏蔽

800:遮盤

802:可拆式遮蓋

804:紋理化表面

810:原位監測和/或量測裝置、原位量測裝置

812:遮盤儲存器

820:電阻量測裝置

822:探針

824:探針

826:探針

828:探針

830:x光量測裝置

832:x光源

834:x光偵測器

840:光學量測裝置

842:光源

843:雷射

844:濾波器

845:偏振器

846:四分之一波片

848:光偵測器

849:分析儀

850:偵測器

851:光濾波器

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:步驟

S200:步驟

S300:步驟

S400:步驟

S500:步驟

S600:步驟

S1000:步驟

S1100:步驟

S1200:步驟

S1300:步驟

S1400:步驟

S1500:步驟

S1600:步驟

θ:反射角

下列詳細的描述配合附圖閱讀可使本揭露的態樣獲得最佳的理解。需注意的是，依照業界的標準實務，許多特徵並未按比例繪示。事實上，可任意增加或減少各特 徵的尺寸，以使討論清楚。

第1圖係繪示依照本揭露中之一或多個實施方式之沉積系統100的剖視圖。

第2圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的剖面視圖，原位量測裝置810包含一個以上的光學量測裝置840。

第3圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的下視圖，原位量測裝置810包含一個以上的光學量測裝置840。

第4圖繪示係依照本揭露中之一或多個實施方式之使用遮盤800來測量薄膜904之厚度的沉積系統100的剖視圖。

第5圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之第二沉積(例如：再沉積)後之沉積系統100的例示結果的剖視圖。

第6圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的剖面視圖，原位量測裝置810包含一個以上的x光量測裝置830。

第7圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的下視圖，原位量測裝置810包含一個以上的x光量測裝置830。

第8圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的剖面視圖，原位量測裝置810包含一個以上的電阻量測裝置820。

第9圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800 與原位量測裝置810一起的下視圖，原位量測裝置810包含一個以上的電阻量測裝置820。

第10圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的下視圖，原位量測裝置810包含一個電阻量測裝置820、一個x光量測裝置830和一個光學量測裝置840。

第11圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的剖面視圖，原位量測裝置810包含一個電阻量測裝置820、一個x光量測裝置830和一個光學量測裝置840。

第12圖係繪示第11圖中之遮盤800從儲存位置(準備位置)移動到測量位置的示意圖。

第13圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與可拆式遮蓋802一起的剖面視圖。

第14圖係繪示遮盤800如何覆蓋基材底座202之上表面的示意圖。

第15圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之增加基材902上之薄膜904均勻性的方法的流程圖。

第16圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之偵測在基材處理腔室200中被沉積之薄膜904中之沉積缺陷的方法的流程圖。

以下揭露提供許多不同實施方式或例子，以實施所 提供之標的之不同特徵。以下描述組件及排列的特定例子以簡化本揭露。這些當然僅為例子，而非作為限制。舉例而言，在描述中，形成第一特徵於第二特徵之上的製程可包含第一特徵與第二特徵以直接接觸形成的實施方式，亦可包含額外特徵形成於第一特徵與第二特徵之間，而使得第一特徵和第二特徵可非直接接觸的實施方式。除此之外，本揭露可在多個例子中重複參考符號和/或字母。此重複為簡明與清楚之目的，並非在本質上規定所討論之多個實施方式和/或配置之間的關係。

此外，可在此使用空間關係的用語，例如：「下方(beneath)」、「在…之下(below)」、「低於(lower)」、「在…之上(above)」、「高於(upper)」和相似用語，以簡明描述如圖式所繪示之一元件或特徵與另一(另一些)元件或特徵之關係的敘述。這些空間關係的用語，除了在圖中所描繪的方向外，意欲包含元件在使用上或操作時的不同方向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或其他方向)，而本文使用的空間關係描述詞也可依此解讀。

依照在此所述之實質內容的實施方式包含沉積系統，其能夠沉積薄膜(或層)在基材上(例如：晶圓)，並在相同的腔室或至少在相同的系統中蒐集基材上的薄膜的量測資料(例如：在物理氣相沉積(PVD)機台、化學氣相沉積(CVD)機台、及配備有物理氣相沉積腔室或化學氣相沉積腔室之至少一者的機台中)量測資料。依照本揭露中所揭露之一或多個實施方式的原位監測和/或量測裝置能夠測量 基材上之薄膜的多個特性(例如：厚度、電阻和組成)。

在相同的腔室中完成沉積製程後，此種具有原位監測和/或測量裝置之沉積系統的實施方式可監測基材上的沉積層(例如：薄膜)的至少一種薄膜特性。在本揭露之一些實施方式中，基於沉積系統中之原位監測和/或量測裝置所蒐集的量測資料，沉積系統能夠在基材仍位於沉積系統中時再沉積額外的靶材材料在基材上。在一些實施方式中，基於沉積系統中之原位監測和/或測量裝置所蒐集的量測資料，沉積系統可在產生具有缺陷(例如：厚度缺陷、電阻缺陷和組成缺陷)的額外基材前，在早期就與生產離線，以調整硬體及製程。此種沉積系統的實施方式包含遮盤，此遮盤具有至少一種型式的量測裝置，其蒐集從基材上之沉積層的至少一種薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)。

如以上所討論，在濺鍍製程期間，帶正電之氬離子撞擊靶材表面，而帶正電之氬離子的動量轉移至靶材材料，以從靶材材料逐出最終會沉積在基材上的一或多個原子。然而，並非所有的靶材材料原子都被沉積在基材上。一些靶材材料原子可沉積在靶材與基材之間的表面上，例如：在覆蓋物理氣相沉積腔室內壁之製程屏蔽的上表面上，和在覆蓋基材底座與製程屏蔽間之間隙之覆蓋環的上表面上。在濺鍍製程期間，沉積在靶材與基材間之表面上的一些靶材材料原子可能會從表面剝落，並再沉積在基材上。

為避免這些表面上的靶材材料再被沉積於物理氣相沉積腔室中的基材上，沉積系統常被程式化，以進行週 期性的腔室調整(Conditioning)配方，此週期性的腔室調整配方意圖形成覆蓋這些表面上之靶材材料原子的塗佈層，以使這些表面上的靶材材料留在表面上，直到製程屏蔽及覆蓋環基於週期性的維護製程被更換為止。在腔室調整製程期間，遮盤被用來覆蓋基材底座，以將基材底座與塗佈層隔離，而使基材底座保持清潔。

額外地，遮盤係用以在腔室清洗製程期間覆蓋基材底座，以防止基材底座之上表面在腔室清潔製程期間遭電漿蝕刻，此腔室清洗製程使用電漿以自例如製程屏蔽之內表面的表面去除汙染物(例如：氧化物)。

第1圖係繪示依照本揭露中之一或多個實施方式之沉積系統100的剖視圖。

請參照第1圖，沉積系統100包含基材處理腔室200、基材底座202、靶材204、磁鐵構件206、遮盤800和遮盤儲存器812，基材底座202支承在基材處理腔室200中之基材902(例如：晶圓)；靶材204封閉基材處理腔室200；磁鐵構件206附接至可伸縮手臂207，可伸縮手臂207係配置以基於來自控制器300之位置控制訊號而在靶材204上方之不同位置上轉動(例如：靠近靶材204中心的位置及靠近靶材204邊緣的位置)；遮盤儲存器812係在遮盤800未使用時儲存遮盤800。依照本揭露之一或多個實施方式，遮盤800包含原位監測和/或量測裝置810(以下稱為「原位量測裝置810」)，期能夠測量沉積在基材902上之薄膜904的至少一種薄膜特性(例如：厚 度、電阻和組成)。

第1圖所示之實施方式繪示在濺鍍製程期間，基材底座202位於支承基材902的處理位置(例如：上位置)。此時，以來自靶材204的材料(及被供應至基材處理腔室200的反應氣體)來形成薄膜904在基材902上。在濺鍍製程期間，遮盤800及現場量測裝置810被儲存於遮盤儲存器812中。

在一些實施方式中，磁鐵構件206能夠基於原位量測裝置810所蒐集之量測，來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邊緣的位置)。在一些實施方式中，磁鐵構件206包含永久磁鐵構件402。在一些實施方式中，磁鐵構件206包含電磁鐵構件404。在一些實施方式中，磁鐵構件206包含永久磁鐵構件402及電磁鐵構件404二者。

永久磁鐵構件402係由可長期維持磁化而不改變其磁性，且對外部磁場所引起之衰退有抗性的任意適合材料所構成。舉例而言，永久磁鐵構件402可由鋁鎳鈷合金、肥粒鐵及類似物、釹/鐵/硼/的合金、或其組合物所構成。永久磁鐵構件402並不受限於由上述例示材料所構成，但可由可長期維持磁化而不改變其磁性且對外部磁場所引起之衰退有抗性的任意適合材料所組成。

電磁鐵構件404係由當施加電流時可保持磁化，且對外部磁場所致之衰退有抗性之任意適合的材料所構成。舉例而言，電磁鐵構件404可由銅線之線圈、或其他電性 導線纏繞當電流流經電性導線時產生磁場之材料的核心所構成。適合作為電磁鐵之核心之材料的例子包含鐵、鎳、或鈷。電磁鐵構件404不限由上述例示材料所構成，且可由可長期維持磁化而不改變其磁性，且對外部磁場所致之衰退有抗性之任意適合的材料所組成。

如以上所討論，在本揭露之一些實施方式中，磁鐵構件206能夠基於從原位量測裝置810所蒐集的量測，來重新安排其在靶材204上的位置。在一些實施方式中，透過改變在靶材204上方精準轉動之磁鐵構件206的位置，將由磁鐵構件206所產生之磁場從靶材204上之第一位置重新導向至第二位置。因此，施加於靶材204之磁場的大小在第一位置上減少，而在第二位置上增加。換言之，依照在此描述之一些實施方式之沉積系統100可選擇地調整施加於靶材204上之特定區域之磁場的數量或大小。透過使用磁鐵構件206來增加施加於靶材204上之特定區域之磁場的數量，在靶材204上之特定區域上的離子轟擊亦增加。較高或增加之離子轟擊意謂著更多的靶材材料(例如：金屬原子)從靶材204之特定位置被逐出。從靶材204之特定位置被逐出的材料終究被沉積在基材902上的對應位置上。依照本揭露之一些實施方式，沉積系統100配置以沉積薄膜904在基材902上，並基於從原位量測裝置810所接收的量測資料(例如：在基材902上之薄膜904的厚度)在基材902仍位於沉積系統100中時，再沉積更多靶材材料在基材902上。原位量測裝置810之細節將後續在 本揭露中提供。

控制器300控制可伸縮手臂207之移動(例如：伸長、收縮和/或轉動)及流向磁鐵構件206中之電磁鐵構件404的電流。可伸縮手臂207之第一末端耦合至旋轉機構209(例如：馬達)，旋轉機構209精確地轉動可伸縮手臂207於靶材204上方。依照本揭露之一或多個實施方式，控制器300包含輸入電路302、記憶體304、處理器306和輸出電路308。控制器300包含(電腦)處理器306，處理器306配置以執行在此描述之多個功能及操作，包含透過輸入電路302從多個資料源(例如：來自原位量測裝置810之量測資料)接收資料，以及透過輸出電路308來發送輸出資料(例如：基於來自原位量測裝置810之量測資料之對電磁鐵構件404的電流控制訊號、可伸縮手臂207及旋轉機構209的位置控制訊號、及用以指出薄膜904之缺陷偵測的警示訊號)。輸入電路302接收由原位量測裝置810在薄膜904上所測量到的厚度、組成和/或薄片電阻量測。在本揭露之一些實施方式中，在基材902上之一個位置或複數個(預設)位置上取得薄膜厚度、組成和/或薄片電阻量測。在一些實施方式中，輸入電路302亦從操作員或自動材料處理系統(AMHS)接收製程規格資訊，例如：目標薄膜厚度、目標薄片電阻、和/或目標薄膜組成。輸入電路302、記憶體304、輸出電路308、及原位量測裝置810之細節將後續在本揭露中提供。

在一些實施方式中，處理器306亦決定在至少一 區域或位置(例如：中心區域、晶圓邊緣區域、及中心區域與晶圓邊緣區域之間的區域)上之薄膜的厚度是超出或在製程規格內，例如：與平均厚度的差異為小於或大於平均厚度。在一些實施方式中，處理器306決定在至少一區域(或位置)上之薄膜的薄片電阻是小於或大於製程規格，例如：小於或大於薄片電阻之範圍。在一些實施方式中，處理器306決定在至少一區域(或位置)上之薄膜組成是超出或在製程規格內，例如：小於或大於目標組成之範圍。記憶體304儲存透過輸入電路302所接收的資訊和被處理的資料(如來自處理器306之所決定的位置(區域)資訊)。記憶體304可為或包含任何電腦可讀取儲存媒體，其包含例如：唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、快閃記憶體、硬碟機、光碟儲存元件、磁碟儲存元件、電性可抹除可編碼唯讀記憶體(EEPROM)、有機儲存媒體、或類似儲存媒體。輸出電路308基於量測資料發送針對施加於磁鐵構件206之電流的電流控制訊號、可伸縮手臂207及旋轉機構209的位置控制訊號(例如：伸長位置、收縮位置、或伸長位置與收縮位置間的位置)和用以指示薄膜904之缺陷偵測的警示訊號。

依照本揭露之一或多個實施方式，處理器306基於從原位量測裝置810接收之量測資料來發送位置控制資訊至可伸縮手臂207及旋轉機構209。在一非限制性的例子中，基於來自原位量測裝置810之量測資料，處理器306基於製程規格決定在基材902上的一個位置(例如：中心 區域、邊緣區域和中心與邊緣區域間的區域)，在基材902上的此位置上所沉積的靶材材料少於製程配方所欲沉積的靶材材料。處理器306發送位置控制訊號，以控制可伸縮手臂207及旋轉機構209，藉以調整磁鐵構件206在靶材204上的位置。舉例而言，若處理器306決定沉積在基材902之邊緣上的靶材材料少於製程配方所欲沉積的靶材材料，則處理器306發送位置控制訊號，以伸長可伸縮手臂207至靠近靶材204之邊緣。因此，對靶材204之邊緣施加更多來自磁鐵構件206的磁場。此增加了靶材204之邊緣上的離子轟擊，因此沉積了更多靶材材料於基材902之邊緣上。

換言之，依照在此描述之一些實施方式，沉積系統100可選擇地調整施加於靶材204上之特定區域之磁場的數量或大小。透過使用磁鐵構件206來增加施加於特定位置之磁場的數量，在靶材204上之特定位置上的離子轟擊亦增加。較高或增加之離子轟擊意謂著從靶材204之特定位置逐出更多的靶材材料(例如：金屬原子)。從靶材204之特定位置所逐出的材料終究會沉積在基材902上之對應位置上，例如：基材上的位置，其位於靶材上之特定區域的正下方，此靶材上的靶材材料係被逐出。

輸出電路308可為或包含一或多個輸出端，此一或多個輸出端通訊耦合至沉積系統100之任意所需數量的組件，例如：可伸縮手臂207及旋轉機構209。原位量測裝置810的細節將後續在本揭露中提供。

第2圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800及原位量測裝置810的剖面視圖，原位量測裝置810包含一個以上的光學量測裝置840。

第3圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800及原位量測裝置810的下視圖，原位量測裝置810包含一個以上的光學量測裝置840。

請參照第2圖及第3圖，依照本揭露之一或多個實施方式，每個光學量測裝置840包含光源842配置以發射線性偏振光(例如：線性偏振雷射)至基材902上之薄膜904；和光偵測器848配置以偵測從薄膜904反射的光(例如：被反射的橢圓)。基於被反射的橢圓的形狀及反射角θ，可決定基材902上之薄膜904的厚度。

在第2圖及第3圖之例示實施方式中，將遮盤800置於基材902上方之特定距離處，以測量基材902上之薄膜904的厚度。如以上所討論，光學量測裝置840包含光源842配置以發射線性偏振光(例如：線性偏振雷射)至基材902上之薄膜904；和光偵測器848配置以偵測從薄膜904反射的光(例如：被反射的橢圓)。基於被反射的橢圓的形狀及反射角θ，可決定基材902上之薄膜904的厚度。依照本揭露之一或多個實施方式，為了產生線性偏振光，光源842包含雷射843及偏振器845。除雷射843及偏振器845外，光源842包含濾波器844及四分之一波片846，以從雷射843產生線性偏振光，如第2圖之例示實施方式所示。在本揭露之一些實施方式中，包含分析儀849 及偵測器850之光偵測器848接收及偵測被反射的橢圓的形狀。如以上所討論，基於被反射的橢圓的形狀及反射角θ，可決定基材902上之薄膜904的厚度。

請參照第2圖及第3圖，遮盤800包含一個以上的光學量測裝置840，以測量在基材902上之複數個位置上之薄膜904的厚度。在第2圖及第3圖之例示實施方式中，四個光學量測裝置840位於遮盤800之底部上，以測量薄膜904上之對應位置的厚度。以非限制性例子為例，位於遮盤800上之位置A上的光學量測裝置840係配置以測量在位置AA上之薄膜904的厚度；位於遮盤800上之位置B上的光學量測裝置840係配置以測量在位置BB上之薄膜904的厚度；位於遮盤800上之位置C上的光學量測裝置840係配置以測量在位置CC上之薄膜904的厚度；且位於遮盤800上之位置D上的光學量測裝置840係配置以測量在位置DD上之薄膜904的厚度。

在一些實施方式中，使用在各別位置A、B、C和D上之對應的光學量測裝置840，以預設順序依序取得在位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的厚度。

在一些實施方式中，為了增加生產產能(例如：減少測量時間)，在位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的厚度同時由在位置A、B、C和D上之對應的光學量測裝置840所取得。為了透過減少因同時測量所致之干涉來增加厚度測量的準確度，對應之光學量測裝置840之每一者具有產生與其他者不同之不同波長之光(例如：雷射光) 的光源842。在一非限制性的例子中，在位置A上之光學量測裝置840的光源842發射具有第一波長的光至薄膜904上的位置AA，在位置A上之光學量測裝置840的光偵測器848係配置以偵測第一波長中的光，其偵測來自位置AA之第一波長中被反射的橢圓。在本揭露之一些實施方式中，在位置A上之光學量測裝置840的光偵測器848包含光濾波器851，以阻擋其他不同波長的光，因而只有在第一波長中被反射的橢圓被光偵測器848偵測到。

類似於在位置A上之光學量測裝置840的光源842，在位置B上之光學量測裝置840的光源842發射具有第二波長的光至薄膜904上之位置BB，在位置B上之光學量測裝置840的光偵測器848係配置以偵測第二波長的光，其偵測來自位置BB之第二波長中被反射的橢圓。在本揭露之一些實施方式中，在位置B上之光學量測裝置840的光偵測器848包含光濾波器851，以阻擋其他不同波長的光，因而只有在第二波長中被反射的橢圓被光偵測器848偵測到。

類似於在位置A上之光學量測裝置840的光源842，在位置C上之光學量測裝置840的光源842發射具有第三波長的光至薄膜904上之位置CC，在位置C上之光學量測裝置840的光偵測器848係配置以偵測第三波長的光，其偵測來自位置CC之第三波長中被反射的橢圓。在本揭露之一些實施方式中，在位置C上之光學量測裝置840的光偵測器848包含光濾波器851，以阻擋其他不同 波長的光，因而只有第三波長中被反射的橢圓被光偵測器848偵測到。

類似於在位置A上之光學量測裝置840的光源842，在位置D上之光學量測裝置840的光源842發射具有第四波長的光至薄膜904上之位置DD，在位置D上之光學量測裝置840的光偵測器848係配置以偵測第四波長的光，其偵測來自位置DD之第四波長中被反射的橢圓。在本揭露之一些實施方式中，在位置D上之光學量測裝置840的光偵測器848包含光濾波器851，以阻擋其他不同波長的光，因而只有第四波長中被反射的橢圓被光偵測器848偵測到。

在本揭露之一些實施方式中，若光源842相距有預設距離或預設數量之光源842，則由光源842所產生之一些光係在相同的波長中。在一非限制性的例子中，在位置A及C上之每一個光源842發射相同波長的光。類似地，在位置B及D上之每一個光源842發射相同波長的光。

在第2圖及第3圖中之例示實施方式中，遮盤800包含四個光學量測裝置840，以測量沿一方向排列在基材902上之位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的厚度。然而，本揭露並未限制包含在原位量測裝置810中之光學量測裝置840的數量。在一非限制性的例子中，用以進行精準的均勻度量測的原位測量裝置810包含多於四個的光學量測裝置840。在一些實施方式中，原位量測裝置810包含少於四個的光學量測裝置840。除此之外，在一些實 施方式中，光學量測裝置840係置放在圓形圖案(或部分圓形的圖案)中，以測量在基材902上之對應位置上之薄膜904的厚度。在一些實施方式中，光學量測裝置840係均勻地(和/或不均勻地)分佈。在一些實施方式中，光學量測裝置840係置放在任何適合的圖案中，以測量在基材902上之多個位置上之薄膜904的厚度。

第4圖係依照本揭露之一或多個實施方式之使用遮盤800來測量薄膜904之厚度的沉積系統100的剖視圖。

請參照第1圖，在例示實施方式中，沉積系統100係藉由執行製程配方來沉積薄膜904在基材902上。製程配方包含數個製程條件，用以沉積薄膜904在基材902上並在厚度的目標範圍中，例如：沉積時間、腔室壓力、和氬氣流率。在第1圖中，因為在基材902之邊緣上之薄膜904的厚度小於在薄膜904之中心區域所示之厚度的目標範圍，故在基材902上之所示的薄膜904不具有均勻厚度。

請參照第4圖，在第1圖所示之沉積製程後，支承基材902之基材底座202接著帶著基材902移動至測量位置(例如：下位置)，以使基材902被安置更靠近基材處理腔室200之下內表面。當基材底座202位於測量位置時，將未使用時通常儲存於遮盤儲存器812中之遮盤800置於基材902上方之特定距離處，以從基材902上之薄膜904測量至少一種薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)。

在第4圖之例示實施方式中，安置遮盤800於基材902上方，以測量在基材902上之複數個位置上(例如：位置AA、BB、CC和DD)之薄膜904的厚度。在第4圖之例示實施方式中，在遮盤800上之原位量測裝置810包含第2圖及第3圖所示之複數個光學量測裝置840。如以上所討論，使用在各別位置A、B、C和D上之對應的光學量測裝置840，以預設順序依序或同時測量在位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的厚度。

如以上所討論，本揭露並未限制原位量測裝置810中之光學量測裝置840的數量。因此，在本揭露之一些實施方式中，原位量測裝置810包含少於四個的光學量測裝置840或多於四個的光學量測裝置840。舉例而言，遮盤800可包含一個、二個、三個、五個、六個、七個、或更多個光學量測裝置840。

在本揭露之一些實施方式中，遮盤800可包含128個光學量測裝置840，以測量對應於128個光學量測裝置840之128個位置上之薄膜904的厚度。

如以上所討論，可基於使用光學量測裝置840之厚度量測來測量薄膜904的厚度均勻性。第5圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之第二沉積(例如：再沉積)後之沉積系統100的例示結果的剖視圖。

請參照第5圖，沉積系統100之控制器300從現場量測裝置810接收厚度量測資料。基於量測資料，控制器300決定一或多個位置，在此一或多個位置上之基材 902上的薄膜904的厚度小於目標範圍的厚度。在第5圖所示之例子中，控制器300決定基材902之邊緣上的薄膜904具有小於厚度之目標範圍的厚度。基於基材902上之決定的位置，控制器300使用以下所述之方法的任意組合，來調整由磁鐵構件206所產生之磁場，以增加用於第二沉積之基材902上之決定之位置上方或正上方之靶材204之表面上的離子轟擊。舉例而言，在本揭露之一或多個實施方式中，控制器300發送位置控制訊號至可伸縮手臂207及旋轉機構209，以調整磁鐵構件206在靶材204上的位置，藉以增加基材902上之決定之位置上方或正上方之靶材204之表面上的離子轟擊。在本揭露之一些實施方式中，除發送控制磁鐵構件206的位置的位置控制訊號外，若磁鐵構件206包含電磁鐵構件404，則控制器300提供更多電流至磁鐵構件206(例如：發送電流控制訊號)，以增加基材902上之決定之位置上方或正上方之靶材204之表面上的離子轟擊。換句話說，控制器300基於原位量測裝置810所蒐集之量測資料，使用以上所述之方法的任意組合，來調整用於基材902上之第二沉積的磁場。

如第5圖所示，在依照本揭露之一或多個實施方式之沉積系統100中，控制器300基於來自原位量測裝置810之量測，發送位置控制訊號至可伸縮手臂207及旋轉機構209，透過將更多磁場導向目標204的邊緣，來增加目標204之邊緣上的離子轟擊。因此，在基材902上之薄膜904的均勻度透過再沉積更多靶材材料在基材902的邊 緣上而增加。

具有原位量測裝置810的優點之一是具有不必將基材902傳送至量測機台而監控和/或驗證之沉積製程之結果的能力，原位量測裝置810能夠測量沉積系統100中之至少一種薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)。具有監測和/或驗證相同腔室中之結果的能力，沉積系統100產生較少缺陷的基材。舉例而言，在本揭露之一些實施方式中，基於原位量測裝置810之量測，在基材902仍在基材處理腔室200中時，沉積系統100之控制器300能夠調整第二沉積(或額外的沉積)之磁鐵構件206的位置，以改善厚度均勻度。在一些實施方式中，基於沉積系統100中之原位量測裝置810所蒐集的量測資料，沉積系統100在產生具有缺陷(例如：厚度缺陷、電阻缺陷和組成缺陷)的額外基材前，可在早期就與生產離線，以調整硬體及製程。

在本揭露之一些實施方式中，控制器300從原位量測裝置810接收厚度量測。控制器300基於此量測決定基材902上之薄膜904的平均厚度。控制器300決定一或多個位置，在此一或多個位置上之薄膜904的厚度小於所決定的平均厚度。控制器300基於基材902上之所決定的位置，來調整磁場以增加位於所決定的位置上方或正上方之靶材204之表面上的離子轟擊。

如以上所討論，控制器300能夠發送位置控制訊號至可伸縮手臂207及旋轉機構209，以調整磁鐵構件206在靶材204上的位置，藉以增加靶材204的表面上的 離子轟擊，此離子轟擊可能會影響在所決定的位置上的薄膜厚度。在本揭露之一些實施方式中，除發送控制磁鐵構件206的位置的位置控制訊號外，若磁鐵構件206包含電磁鐵構件404，則控制器300能夠供應較多電流至磁鐵構件206，以增加靶材204的表面上的離子轟擊，此離子轟擊可能會影響在所決定位置上的薄膜厚度。

具有控制器300的優點之一是節省在基材902上形成均勻薄膜904的時間及成本，控制器300能夠基於所決定之薄膜904的平均厚度來控制在基材902上之薄膜904的均勻度。

第6圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800及原位量測裝置810的剖面視圖，原位量測裝置810包含一個以上的x光量測裝置830。

第7圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800及原位量測裝置810的下視圖，原位量測裝置810包含一個以上的x光量測裝置830。

請參照第6圖及第7圖，每個x光量測裝置830包含至少一個x光源832配置以發射x光至基材902上之薄膜904；和至少一個x光偵測器834配置以偵測從薄膜904所釋放之螢光(和/或其他材料)，此螢光(和/或其他材料)係因x光發射至基材902上之薄膜904所致。基於所偵測之螢光(和/或其他材料)呈現的能量，可決定在基材902上之薄膜904的組成。

在第6圖及第7圖之例示實施方式中，將遮盤800 置於基材902上方之特定距離處，以測量在基材902上之薄膜904的組成。如以上所討論，x光量測裝置830包含x光源832配置以發射x光至基材902上之薄膜904；和x光偵測器834配置以偵測從薄膜904釋放之螢光(和/或其他材料)。基於所偵測之螢光(和/或其他材料)呈現的能量，可決定在基材902上之薄膜904的組成。

請參照第6圖及第7圖，遮盤800包含一個以上的x光量測裝置830，以測量在基材902上之複數個位置上之薄膜904的組成。在第6圖及第7圖之例示實施方式中，四個x光量測裝置830位於遮盤800的底部，以測量薄膜904上之對應位置上的組成。在一非限制性的例子中，在遮盤800上之位置A上的x光量測裝置830係配置以測量在位置AA處之薄膜904的組成；在遮盤800上之位置B上的x光量測裝置830係配置以測量在位置BB上之薄膜904的組成；在遮盤800上之位置C處的x光量測裝置830配置以測量在位置CC上之薄膜904的組成；且在遮盤800上之位置D處的x光量測裝置830配置以測量在位置DD上之薄膜904的組成。

在一些實施方式中，使用在各別位置A、B、C、及D上之對應的x光量測裝置830，以預設順序依序取得在位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的組成。在一些實施方式中，使用在各別位置A、B、C和D上之對應的x光量測裝置830，同時取得在位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的組成。

請參照第6圖，沉積系統100之控制器300從原位量測裝置810接收組成量測資料。基於量測資料，控制器300決定基材902上之薄膜904之組成的平均(例如：鈦/氮化物比率)。在一情況下，平均組成比率不在製程規格所需之組成比率中，基於平均組成比率，控制器300產生及發送警示薄膜904中之缺陷的警示訊號。在一非限制性的例子中，若薄膜904由來自反應式濺鍍製程中之鈦(Ti)靶材及氮(N₂)反應氣體的材料所組成，基於來自原位量測裝置810之測量，沉積系統100之控制器300決定薄膜904之平均鈦/氮化物比率。當控制器300決定平均鈦/氮化物比率不在製程規格所需之組成比率中時，控制器300發送警示訊號至操作員或自動材料處理系統的控制器。因此，沉積系統100在產生具有組成缺陷的額外晶圓之前與生產離線，因而可在早期進行必要之硬體調整(例如：重新校正和/或取代反應及惰性氣體，如氮氣及氬氣之質量流量控制器)或製程調整(調整控制製程配方中之質量流量控制器的數值)。本揭露並未限制原位量測裝置810中之x光量測裝置830的數量。因此，在本揭露之一些實施方式中，原位量測裝置810包含四個以下的x光量測裝置830或四個以上的x光量測裝置830。舉例而言，遮盤800可包含一個、二個、三個、五個、六個、七個、或更多的x光量測裝置830。

除此之外，在一些實施方式之中，x光量測裝置830係置放在圓形圖案(或部分圓形的圖案)中，以測量在 基材902上之對應位置上之薄膜904的組成。在一些實施方式中，x光量測裝置830係均勻地(和/或不均勻地)分佈。在一些實施方式中，x光量測裝置830係置放在任何適合的圖案中，以測量在基材902上之多個位置上之薄膜904的組成。

如以上所討論，具有原位量測裝置810的優點之一是具有不必將基材902傳送至量測機台而監控和/或驗證沉積製程之結果的能力，原位量測裝置810能夠測量沉積系統100中的薄膜組成。換言之，藉由辨識及校正沉積系統100所具有的問題，製造操作員可早期回應組成比率缺陷，以節省生產成本。

第8圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的剖面視圖，原位量測裝置810包含位於測量位置之一個以上的電阻量測裝置820。

第9圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的下視圖，原位量測裝置810包含位於摺疊位置上之一個以上的電阻量測裝置820。

請參照第8圖及第9圖，每個電阻量測裝置820(例如：四點探針)包含彼此等距間隔並排的四個探針822、824、826和828。當薄片電阻被量測時，所有的並排探針822、824、826和828係安排在單一檔案設定中，並配置以接觸薄膜904的表面。二個外探針822及824耦合至在外探針822與824間流通的電流源。二個內 探針826與828間的電位差被量測。基於探針822、824、826和828之間的(多個)間距(s)；在外探針822與824間流通的電流(I)；和內探針826與828間的電位差(V)，使用式1來計算薄片電流。

在第8圖及第9圖之例示實施方式中，將遮盤800置於基材902上方之特定距離處，以測量在基材902上之薄膜904的薄片電阻。如以上所討論，電阻量測裝置820包含彼此等距間隔之四個並排探針822、824、826和828。在第8圖及第9圖之例示實施方式中，當使用四個並排探針822、824、826和828來測量薄片電阻時，四個並排探針822、824、826和828為未摺疊的，以接觸薄膜904的表面。

請參照第8圖及第9圖，遮盤800包含一個以上的電阻量測裝置820，以測量在基材902上之複數個位置上之薄膜904的薄片電阻。在第8圖及第9圖之例示實施方式中，四個電阻量測裝置820位於遮盤800之底部，以測量薄膜904之對應部分的薄片電阻。在一非限制性的例子中，在遮盤800上之位置A上的電阻量測裝置820係配置以測量在位置AA上之薄膜904的薄片電阻；在遮盤800上之位置B上的電阻量測裝置820係配置以測量在位置BB上之薄膜904的薄片電阻；在遮盤800上之位置C上的電阻量測裝置820係配置以測量在位置CC上之薄膜904的薄片電阻；在遮盤800上之位置D上的電阻量測裝 置820係配置以測量在位置DD上之薄膜904的薄片電阻。

在一些實施方式中，使用在各別位置A、B、C和D上之對應的電阻量測裝置820，以預設順序依序取得在位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的薄片電阻。在一些實施方式中，使用在各別位置A、B、C和D上之對應的電阻量測裝置820，同時取得在位置AA、BB、CC和DD上之薄膜904的薄片電阻。

請參照第8圖，沉積系統100之控制器300從原位量測裝置810接收薄片電阻量測資料。基於量測資料，控制器300決定基材902上之薄膜904之薄片電阻的平均。當控制器300決定平均薄片電阻不在製程規格所要求之薄片電阻範圍中時，基於平均薄片電阻量測，控制器300產生及發送警示薄膜904中之缺陷的警示訊號。因此，沉積系統100在產生具有薄片電阻缺陷的額外基材之前與生產離線，因而可在早期進行必要的硬體調整或製程調整。

本揭露並未限制原位量測裝置810中之電阻量測裝置820的數量。因此，在本揭露之一些實施方式中，原位量測裝置810包含四個以下的電阻量測裝置820或四個以上的電阻量測裝置820。舉例而言，遮盤800可包含一個、二個、三個、五個、六個、七個、或更多的電阻量測裝置820。

由於基材902之表面上的刮傷考量，在一些實施方式中，可最小化(例如：減少至一個或更少)遮盤800中 之電阻量測裝置820的數量。

然而，在一些實施方式中，基於基材902上之測試點(例如：有意保留給接觸測量的位置)，安置電阻量測裝置820以減少刮傷考量。換言之，在一些實施方式中，將每個電阻量測裝置820安置於遮盤800上，如此在測量期間，每個電阻量測裝置820之四個並排探針822、824、826和828配置以接觸基材902上的測試點。

除此之外，在一些實施方式中，電阻量測裝置820係置放在圓形圖案(或部分圓形的圖案)中，以測量在基材902上之對應位置上之薄膜904的薄片電阻。在一些實施方式中，電阻量測裝置820係均勻地(和/或不均勻地)分佈。在一些實施方式中，電阻量測裝置820係置放在任何適合的圖案中，以測量在基材902上之多個位置上之薄膜904的薄片電阻。

如以上所討論，具有原位量測裝置810的優點之一是具有不必將基材902傳送至量測機台而監控和/或驗證沉積製程之結果的能力，原位量測裝置810能夠測量沉積系統100中之薄膜片電阻。換言之，藉由辨識及校正沉積系統100所具有的問題，製造操作員可早期回應薄片電阻缺陷，以節省生產成本。

第10圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800及原位量測裝置810一起的下視圖，現場量測裝置810包含一個電阻量測裝置820、一個x光量測裝置830和一個光學量測裝置840。

如以上所討論，電阻量測裝置820包含彼此等距間隔之四個並排探針822、824、826和828。當薄片電阻被測量時，排列在單一檔案中的所有並排探針822、824、826和828係配置以接觸薄膜904的表面。x光量測裝置830包含至少一個x光源832配置以發射x光至薄膜904；和至少一個對應的x光偵測器834配置以偵測從薄膜904釋放的螢光(和/或其他材料)，此螢光(和/或其他材料)係因x光發射至薄膜904所致。光學量測裝置840包含光源842配置以發射線性偏振光(例如：線性偏振雷射)至基材902上之薄膜904；和光偵測器848配置以偵測從薄膜904反射的光(例如：被反射的橢圓)。

第11圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800與原位量測裝置810一起的剖面視圖，原位量測裝置810包含一個電阻量測裝置820、一個x光量測裝置830和一個光學量測裝置840。

在第11圖之例示實施方式中，遮盤800包含形成於遮盤800之底部上的複數個凹口852、854、855、856和857。第一凹口852提供在未使用電阻量測裝置820時可儲存電阻量測裝置820的空間。如第11圖所示，在將不使用電阻量測裝置820時(例如：將使用另一量測裝置時或當遮盤800用來覆蓋基材底座202之上表面，以清洗和/或調整腔室時)，將四個並排探針822、824、826和828之每一者摺疊至第一凹口852中。

如第11圖所示，光源842位於第二凹口854中， 光偵測器848位於第三凹口855中。在一些實施方式中，光源842包含雷射843、濾波器844、偏震器845和四分之一波片846，以產生線性偏振的光(例如：雷射光)。在一些實施方式中，光偵測器848包含光分析儀849及偵測器850，以決定在基材902上之薄膜904的厚度。

在一些實施方式中，第二凹口854提供遮盤800之底部上的空間，因而光源842可位於底部上，不會凸出於表面上。這提供了遮盤800之平坦的下表面，其中在以上討論之腔室清洗和/或調整製程期間，底面與基材底座202之上表面相接。

在一些實施方式中，第二凹口854以相對於平行於遮盤800之上表面的虛擬水平線之介於0°與90°之間的角度形成。如第11圖所示，以此角度形成之第二凹口854使光源842可以特定角度朝薄膜904發射光。

在一些實施方式中，第三凹口855提供遮盤800之底部上的空間，因而光偵測器848可位於底部上，不會凸出於表面上。這提供了遮盤800之平坦的下表面，其中在以上討論之腔室清洗和/或調整製程期間，底面與基材底座202之上表面相接。

在一些實施方式中，第三凹口855以相對於平行於遮盤800之上表面的虛擬水平線之介於0°與90°之間的角度形成。如第11圖所示，以此角度形成之第三凹口855使光偵測器848可偵測和/或分析從薄膜904反射的光。

在一些實施方式中，第四凹口856提供遮盤800之底部上的空間，因而x光源832可位於底部上，不會凸出於表面上。這提供了遮盤800之平坦的下表面，其中在以上討論之腔室清洗和/或調整製程期間，底面與基材底座202之上表面相接。

在一些實施方式中，第四凹口856以相對於平行於遮盤800之上表面的虛擬水平線之介於0°與90°之間的角度形成。如第11圖所示，以此角度形成之第三凹口855使x光源832可以特定角度朝薄膜904輻射x光。

在一些實施方式中，第五凹口857提供遮盤800之底部上的空間，因而x光偵測器834可位於底部上，不會凸出於表面上。這提供了遮盤800之平坦的下表面，其中在以上討論之腔室清洗和/或調整製程期間，底面與基材底座202之上表面相接。

在一些實施方式中，第五凹口857以相對於平行於遮盤800之上表面的虛擬水平線之介於0°與90°之間的角度形成。如第11圖所示，以此角度形成之第五凹口857使x光偵測器834可偵測和/或分析從薄膜904所釋放之螢光(和/或其他材料)，此螢光(和/或其他材料)係因x光發射至薄膜904所致。如以上所討論，基於所偵測之螢光(和/或其他材料)呈現的能量，可決定層之組成。

請參照第11圖，沉積系統100之控制器300從原位量測裝置810接收薄片電阻量測資料、厚度量測資料和組成量測資料。

在本揭露之一些實施方式中，當控制器300決定薄膜904之厚度小於製程規格所要求之厚度時，控制器300產生及發送額外沉積之訊號。在一些實施方式中，當控制器300決定薄膜904之厚度大於製程規格所要求之厚度時，控制器300產生及發送硬體調整或製程調整之警示訊號。

在本揭露之一些實施方式中，當控制器300決定薄膜904之組成(例如：組成比率)未滿足製程規格所要求之組成比率時，控制器300產生及發送硬體調整或製程調整之警示訊號。

在本揭露之一些實施方式中，當控制器300決定薄膜904之薄片電阻不在製程規格所要求之範圍中時，控制器300產生及發送硬體調整或製程調整之警示訊號。

如以上所討論，具有原位量測裝置810的優點之一是具有不必將基材902傳送至量測機台而監測和/或驗證沉積製程之結果的能力，原位量測裝置810能夠測量沉積系統100中之薄膜特性。換句話說，藉由辨識及校正沉積系統100所具有的問題，製造操作員可早期回應缺陷，以節省生產成本。

第12圖係繪示第11圖之800從儲存位置(準備位置)移動到測量位置的示意圖。

請參照第12圖之步驟1，其係繪示濺鍍製程期間，基材底座202在支承基材902的上位置。此時，以來自靶材204(及被供應至基材處理腔室200之反應氣體)之材料 形成薄膜904在基材902上。在濺鍍製程期間，遮盤800及原位量測裝置810被儲存於遮盤儲存器812中。

請參照第12圖之步驟2，步驟2係繪示支承基材902之基材底座202帶著基材902移動至下位置，以使基材902被安置更靠近基材處理腔室200之下內表面。

請參照第12圖之步驟3，步驟3係繪示使用遮盤手臂或機械手臂(未示出)來將遮盤800從遮盤儲存器812移動至測量位置(基材902上方的位置)。如以上所描述，在本揭露之多個實施方式中，沉積系統100之控制器300從原位量測裝置810接收薄片電阻量測資料、厚度量測資料和組成資料。

第12圖所示之遮盤800的移動不限於第11圖中之遮盤800。可將遮盤800之相同移動用於配有不同原位量測裝置810之其他的遮盤800。

第13圖係依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800及可拆式遮蓋802一起的剖面視圖。

在第13圖之例示實施方式中，遮盤800包含可拆式遮蓋802。在本揭露之一些實施方式中，可拆式遮蓋802由或塗佈有基材處理腔室200意圖沉積在基材902上之相同材料所製成。在一非限制性的例子中，對於沉積氮化鈦薄膜在基材902上的基材處理腔室200而言，可拆式遮蓋802塗佈有氮化鈦。

如以上所討論，為了防止基材處理腔室200之表面上的靶材材料(例如：靶材材料與反應氣體反應)再沉積 在基材處理腔室200中之基材902上，將沉積系統100程式化，以進行意圖形成覆蓋這些表面上之靶材材料之塗佈層的週期性腔室調整配方，因而這些表面上的靶材材料留在表面上，直到製程屏蔽700及覆蓋環208基於週期性的維護程序被更換為止。在此腔室調整製程期間，遮盤800被用來覆蓋基材底座202，以將基材底座202(其位於處理位置)與用來形成塗佈層之材料隔離，以及防止形成塗佈層於基材底座202上。透過具有由或塗佈有與靶材材料相同之材料所製成的可拆式遮蓋802，不論溫度變化，沉積在可拆式遮蓋802上之塗佈層可與可拆式遮蓋802之表面完整接合。具有可拆式遮蓋802與塗佈層間之好的接合，有利於防止塗佈層剝落及再沉積在基材902上。舉例而言，在週期性的腔室調整期間，由或塗佈有與靶材材料相同之材料(或意圖被沉積在基材902上之材料)所製成的可拆式遮蓋802可與沉積於可拆式遮蓋802上之塗佈層完整接合，因為可拆式遮蓋802及塗佈層均以相同速率膨脹及收縮。這防止塗佈層在經歷突然的溫度變化時從可拆式遮蓋802剝落。

如第13圖所示，可拆式遮蓋802及800之每一者具有比基材底座202之上表面的直徑大的直徑，以在清洗製程期間保護基材底座202之上表面的邊緣遭蝕刻。在一些實施方式中，可拆式遮蓋802具有比基材底座202之上表面的直徑大的直徑。這有利於保護基材底座202之上表面不受清洗製程期間所產生之電漿影響，因而可將基材 902平穩置於基材底座上，而不會傷害基材902之下表面。

在一些實施方式中，可拆式遮蓋802及遮盤800配置以配合沉積環(未示出)，而覆蓋基材底座202之上表面的邊緣(例如：可拆式遮蓋802及遮盤800具有比沉積環之內環的直徑小的直徑)。

在本揭露之一些實施方式中，可拆式遮蓋802包含紋理化(Texturized)表面804。透過具有包含紋理化表面804之可拆式遮蓋802，沉積在可拆式遮蓋802或遮盤800上的塗佈材料更容易與可拆式遮蓋802之紋理化表面804接合。

在本揭露之一些實施方式中，可拆式遮蓋802包含紋理化表面804，紋理化表面804由或塗佈有基材處理腔室200意圖沉積於基材902上之相同材料所製成。

具有能夠從剩下的遮盤800拆開的可拆式遮蓋802的優點之一是讓遮盤800之翻新/清洗製程更簡單及更快速。

在第13圖之例示實施方式中，可拆式遮蓋802以二個插銷耦合至遮盤800。然而，本揭露並未限制以插銷將可拆式遮蓋802耦合至遮盤800的方法。在一非限制性的例子中，可使用任何適合的方法，來將可拆式遮蓋802耦合至遮盤800，例如：磁性耦合機構或夾合式機構。

第14圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之遮盤800如何覆蓋基材底座202之上表面的示意圖。

請參照第14圖之步驟1，步驟1係繪示濺鍍製程期間，基材底座202在上位置支承基材902。此時，以來自靶材204之材料(以及被供應至基材處理腔室200之反應氣體)形成薄膜904在基材902上。在濺鍍製程期間，遮盤800及原位量測裝置810被儲存於遮盤儲存器812中。

請參照第14圖之步驟2，步驟2係繪示支承基材902之基材底座202帶著基材902移動至下位置，以使基材902被安置更靠近基材處理腔室200之下內表面。

請參照第14圖之步驟3，步驟3係繪示使用複數個鰭片203來將基材902從基材底座202之上表面撐高，以使晶圓轉移手臂(未示出)可透過持定基材902的底部來將基材902移出基材處理腔室200。

請參照第14圖之步驟4，步驟4係繪示將複數個鰭片203收回至基材底座202。

請參照第14圖之步驟5，步驟5係繪示透過遮盤手臂或機械手臂(未示出)來將遮盤800從遮盤儲存器812移出及置於基材底座202上方。當遮盤800位於基材底座202之上表面上方時，複數個鰭片203豎起以支承遮盤800。當複數個鰭片203固定遮盤800時，將快門手臂收回。在收回快門手臂後，收回複數個鰭片203，將遮盤800降低至基材底座202之上表面上。

請參照第14圖之步驟6，步驟6係繪示清洗製程期間，基材底座202位於上位置，其中遮盤800覆蓋基材 底座202之上表面。

第15圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之增加基材902上之薄膜904之均勻度的方法的流程圖。

請參照第15圖，增加基材902上之薄膜904之均勻度的方法包含：沉積薄膜904在基材902上之步驟S100；安置基材902以進行原位測量的步驟S200；在複數個位置上原位測量基材902上之薄膜904之厚度的步驟S300；基於在複數個位置上之測量，來決定基材902上之薄膜904之平均厚度的步驟S400；決定複數個位置中之至少一個位置上之薄膜904之厚度小於薄膜904之平均厚度的步驟S500；和施加額外沉積之步驟S600。

沉積薄膜904在基材902上之步驟S100包含沉積薄膜904在基材902上之步驟。如以上所討論，在濺鍍期間，帶正電之氬離子轟擊靶材204，且帶正電之氬離子的動量轉移至靶材材料，以逐出最終落在(沉積在)基材902上之一或多個原子。

安置基材902以進行原位測量的步驟S200包含安置基材902於遮盤800下方以進行原位測量的步驟。遮盤800包含進行原位測量之原位量測裝置810。

在複數個位置上測量基材902上之薄膜904之厚度的步驟S300包含使用原位量測裝置810在多個位置上測量薄膜904之厚度的步驟。原位量測裝置810直接或間接發送量測資料至沉積系統100之控制器300。

基於在複數個位置上之測量，來決定基材902上 之薄膜904之平均厚度的步驟S400包含基於所接收之量測資料來決定薄膜904之平均厚度的步驟。如以上所討論，控制器300之輸入電路302從原位量測裝置810接收量測資料。基於量測資料，控制器300之處理器306決定平均厚度。在替代實施方式中，原位量測裝置800包含處理器，基於量測資料，此處理器決定平均厚度，並發送所決定之平均厚度至控制器300。

決定在複數個位置中之至少一個位置上之薄膜904的厚度小於薄膜904之平均厚度的步驟S500包含決定基材902上之至少一個位置上之薄膜904的厚度小於所決定之薄膜904之平均厚度的步驟。如以上所討論，控制器300之處理器306決定基材902上之至少一個位置上之薄膜904的厚度小於薄膜904之平均厚度。在替代實施方式中，原位量測裝置810包含處理器，此處理器決定基材902上之至少一個位置上之薄膜904的厚度小於所決定之薄膜904的平均厚度。

施加額外沉積之步驟600包含在所決定之位置上施加額外沉積之步驟。在本揭露之一些實施方式中，步驟S600更包含基於所決定之位置，發送訊號至磁鐵構件206的步驟，此訊號調整由第一磁鐵構件所提供之磁場(電磁場)。如以上所討論，控制器300發送位置控制訊號至磁鐵構件206，以增加所決定之位置上之磁場的大小，這增加了所決定之位置上的離子轟擊。在依照本揭露之一些實施方式中，控制器300供應較多電流至磁鐵構件206中之 電磁鐵構件404，以增加磁場的大小，藉以增加所決定之位置上的離子轟擊。

第16圖係繪示依照本揭露之一或多個實施方式之偵測被沉積在基材處理腔室200中之薄膜904中之沉積缺陷的方法的流程圖。

請參照第16圖，偵測被沉積於基材處理腔室200中之薄膜904中之沉積缺陷的方法包含：沉積薄膜904在基材902上的步驟S1000；安置基材902以進行原位測量步驟S1100；測量位於原位測量位置之基材902上之薄膜904的厚度的步驟S1200；測量位於原位測量位置之基材902上之薄膜904的組成的步驟S1300；測量位於原位測量位置之基材902上之薄膜904的電阻的步驟S1400；基於所測量之薄膜904的厚度、所測量之薄膜904的組成和所測量之薄膜904的電阻，來決定缺陷的步驟S1500；和發送警示訊號，以防止產生具有缺陷之額外基材的步驟S1600。

沉積薄膜904在基材902上之步驟S1000包含使用任何適合的方法(例如：物理氣相沉積及化學氣相沉積)來沉積薄膜904在基材902上之步驟。若如以上所討論使用為物理氣相沉積之一種形式的濺鍍，在濺鍍期間，帶正電之氬離子轟擊靶材204，且帶正電之氬離子的動量轉移至靶材材料，以逐出最終落在(沉積在)基材902上之一或多個原子。

安置基材902以進行原位測量的步驟S1100包含 安置基材902於遮盤800下方以進行原位測量的步驟。遮盤800包含進行原位測量之原位量測裝置810。

在本揭露之一些實施方式中，原位量測裝置810包含一或多個光學量測裝置840(例如：第2圖所示之遮盤800)。在一些實施方式中，原位量測裝置810包含一或多個x光量測裝置830(例如：第6圖所示之遮盤800)。在一些實施方式中，原位量測裝置810包含一或多個電阻量測裝置820(例如：第8圖所示之遮盤800)。在一些實施方式中，原位量測裝置810包含二種以上的量測裝置(例如：第10圖所示之遮盤800)。

在本揭露之一些實施方式中，基材處理腔室200包含遮盤儲存器812中之一個遮盤800。在一些實施方式中，二或更多個遮盤800被儲存在遮盤儲存器812中。在一非限制性的例子中，遮盤儲存器812係配置以儲存多個遮盤800，每個遮盤800可從基材902上之薄膜904測量不同的特性(例如：厚度、電阻和組成)。在一些實施方式中，可將不同的遮盤800安置在基材902上方以進行不同測量(例如：厚度測量、電阻測量和組成測量)。

如以上所討論，在沉積製程後，支承基材902之基材底座202接著帶著基材902移動至原位測量位置(例如：下位置)，以使基材902被安置更靠近基材處理腔室200之下內表面。當基材底座202位於測量位置時，將未使用時通常被儲存在遮盤儲存器812中之遮盤800安置在基材902上方離基材902特定距離處，以測量在基材902 上之薄膜904之至少一種薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)。

測量薄膜904之厚度的步驟S1200包含使用在遮盤800上之光學量測裝置840來測量基材902(位於原位測量位置)上之薄膜904之厚度的步驟。

在一些實施方式中，當基材處理腔室200未配備有可測量基材902上之薄膜904之厚度的遮盤800時，可將基材902轉移至具有包含光學量測裝置840之遮盤800的其他基材處理腔室200中(例如：配置有相同機台之其他基材處理腔室200)。在一些實施方式中，在其他基材處理腔室200處完成測量後，基材902從其他基材處理腔室200返回。在一些實施方式中，基材902並未從其他基材處理腔室200返回，且在其他基材處理腔室200進行其餘的製程(例如：測量、沉積和再沉積)。

測量薄膜904之組成的步驟S1300包含使用在遮盤800上之x光量測裝置830來測量在基材902(位於測量位置)上之薄膜904之組成的步驟。

在一些實施方式中，當基材處理腔室200未配備有可測量基材902上之薄膜904之組成的遮盤800時，可將基材902轉移至具有包含x光量測裝置830之遮盤800的其他基材處理腔室200中(例如：配置在相同機台中其他基材處理腔室200)。在一些實施方式中，在其他基材處理腔室200中完成量測後，基材902從其他基材處理腔室200返回。在一些實施方式中，基材902並未從其他 基材處理腔室200返回，且在其他基材處理腔室200進行剩下的製程(例如：測量、沉積和再沉積)。

測量薄膜904之電阻的步驟S1400包含使用在遮盤800上的電阻量測裝置820來測量在基材902(位於測量位置)上之薄膜904的電阻的步驟。

在一些實施方式中，當基材處理腔室200未配備有可測量基材902上之薄膜904之電阻的遮盤800時，可將基材902轉移至具有包含電阻量測裝置820之遮盤800的其他基材處理腔室200中(例如：配置在相同機台中之其他基材處理腔室200)。在一些實施方式中，當在其他基材處理腔室200中完成量測後，基材902從其他基材處理腔室200返回。在一些實施方式中，基材902並未從其他基材處理腔室200返回，而在其他基材處理腔室200進行其餘的製程(例如：測量、沉積和再沉積)。

步驟S1500係基於所測量之薄膜904的厚度、所測量之薄膜904的組成和所測量之薄膜904的電阻來決定缺陷，步驟S1500包含比較所測量之薄膜904的特性與製程規格，來決定薄膜904中之缺陷的步驟。

發送警示訊號的步驟S1600包含當控制器300決定至少一種所測量之薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)未符合製程規格時，產生並發送警示訊號的步驟。

藉由不必將基材902轉移至量測機台而監測和/或驗證沉積製程的結果，使用原位量測裝置810將產生實質成本節省。換言之，藉由辨識及校正沉積系統100所具 有的問題，製造操作員可早期回應薄膜904中的缺陷，以節省生產成本。

依照本揭露之一或多個實施方式，一種增加基材上之薄膜之均勻度的方法包含沉積薄膜在基材上。使用任意適合的方法來沉積薄膜在基材上，例如：濺鍍。此方法包含安置基材以進行原位測量。為了安置基材以進行原位測量，支承基材之基材底座改變其位置至原位測量位置(例如：下位置)。此方法包含當基材底座位於測量位置時，在複數個位置上測量基材上之薄膜的厚度。此方法包含基於在不同位置處之測量，來決定基材上之薄膜的平均厚度。基於來自原位量測裝置之量測資料，控制器決定基材上之薄膜的平均厚度。此方法包含決定複數個位置中之至少一個位置，在此至少一個位置上之薄膜的厚度小於薄膜的平均厚度。基於平均厚度，控制器決定應沉積更多靶材材料之一或多個位置。此方法包含基於平均厚度在至少一個位置上施加額外沉積，在此至少一個位置上應沉積更多靶材材料。

依照一些實施例，安置基材以進行原位測量包含將基材排列於遮盤下方。依照一些實施例，遮盤包含具有光源及光偵測器之至少一個光學元件，光偵測器係被安置以偵測從光源發射且由薄膜反射的光。依照一些實施例，對至少一個位置施加額外沉積包含安排磁鐵構件於對應於所決定之至少一個位置之靶材上。依照一些實施例，對至少一個位置施加額外沉積包含施加較多電流至磁鐵構件和增 加位於所決定之至少一個位置之上方之靶材上之區域的離子轟擊大小。

依照本揭露之一或多個實施方式，一種偵測沉積腔室中之沉積缺陷的方法包含沉積薄膜在基材上。此方法包含安置基材以進行原位測量。為了安置基材置以進行原位測量，支承基材之基材底座改變其位置至原位測量位置(例如：下位置)。此方法包含當基材底座位於原位測量位置時，測量基材上之薄膜的厚度。此方法包含當基材底座位於原位測量位置時，測量基材上之薄膜的組成。此方法包含當基材底座位於原位測量位置時，測量基材上之薄膜的電阻。此方法包含透過將製程規格與所測量之薄膜的厚度、所測量之薄膜的組成和所測量之薄膜的電阻做比較，來決定缺陷。此方法包含發送回應所決定之缺陷的警示訊號，以停止沉積腔室。

依照一些實施例，安置基材以進行原位測量包含排列基材於遮盤下方。依照一些實施例，遮盤包含至少一個x光量測裝置，此至少一個x光量測裝置具有x光源及x光偵測器之，x光偵測器係被安置以偵測從薄膜釋放之螢光，此螢光係回應x光源發射至薄膜之x光。依照一些實施例，遮盤包含至少一個光學量測裝置，至少一個光學量測裝置此具有光源及光偵測器，光偵測器係被安置以偵測從光源發射且被薄膜反射的光。依照一些實施例，遮盤包含至少一個電阻量測裝置，此至少一個電阻量測裝置具有彼此等距間隔之四個並排探針。

依照本揭露之一或多個實施方式，提供一種沉積系統，其能夠測量在沉積系統中之至少一種薄膜特性(例如：厚度、電阻和組成)。依照本揭露之沉積系統包含基材處理腔室。依照本揭露之沉積系統包含基材處理腔室中的基材底座，基材底座係配置以支承基材；和封閉基材處理腔室之靶材。提供包含原位量測裝置之遮盤。

依照一些實施例，原位量測裝置包含至少一個x光量測裝置，此至少一個x光量測裝置具有x光源及x光偵測器，x光偵測器係被安置以偵測從薄膜釋放之螢光，此螢光係回應x光源發射至薄膜之x光。依照一些實施例，原位量測裝置包含至少一個光學量測裝置，此至少一個光學量測裝置具有光源及光偵測器，光偵測器係被安置以偵測由光源發射且被基材上之薄膜所反射的光。依照一些實施例，原位量測裝置包含至少一個電阻量測裝置，此至少一個電阻量測裝置具有彼此等距間隔之四個並排探針。依照一些實施例，遮盤包含可拆式遮蓋。依照一些實施例，可拆式遮蓋之上表面包含紋理化表面。依照一些實施例，可拆式遮蓋塗佈有與靶材之材料實質類似的材料。依照一些實施例，彼此等距間隔之四個並排探針為可折疊的或可收回的。依照一些實施例，四個並排探針在運作時接觸基材上之薄膜，並測量薄膜之薄片電阻。依照一些實施例，原位量測裝置包含至少一個x光量測裝置、至少一個電阻量測裝置和至少一個光學量測裝置，其中這些量測裝置之每一者依序測量設於基材上之薄膜的不同特性。

上述揭露概述數個實施方式的特徵，使熟習此技藝者可更佳地理解本揭露的態樣。熟習此技藝者應理解，他們可輕易地利用本揭露作為基礎來設計或修飾其他製程及結構，以實現與在此所介紹之實施方式相同的目的和/或達成相同優勢。熟習此技藝者也應了解這種均等的架構並未脫離本揭露之精神與範疇，且他們可在不偏離本揭露之精神與範疇下在此做出各種改變、替換和變動。

100:沉積系統

200:基材處理腔室

202:基材底座

204:靶材

206:磁鐵構件

207:可伸縮手臂

208:覆蓋環

209:旋轉機構

300:控制器

302:輸入電路

304:記憶體

306:處理器

308:輸出電路

402:永久磁鐵構件

404:電磁鐵構件

700:製程屏蔽

800:遮盤

810:原位監測和/或量測裝置、原位量測裝置

812:遮盤儲存器

902:基材

904:薄膜

Claims (10)

1. 一種沉積方法，藉以在一基材處理腔室中沉積來自一靶材的一材料至一基材上，該沉積方法包含：沉積由該材料所組成的一薄膜於該基材上；安置該基材，以進行在該基材處理腔室中的一原位(in-situ)測量，其中安置該基材以進行該原位測量包含將該基材排列於一遮盤的下方，該遮盤包含一原位量測裝置，該原位量測裝置設於該遮盤之一底部，其中該原位量測裝置包含一線性偏振光源以及包含一光濾波器的一光偵測器，該線性偏振光源配置以發射一線性偏振光至該基材，該光偵測器配置以偵測從該薄膜反射的橢圓，並基於被反射的橢圓的形狀及反射角決定該基材上之該薄膜的厚度；藉由該遮盤的該原位量測裝置，在複數個位置上測量該基材上之該薄膜之一厚度分布，其中該基材位於一原位測量位置；基於在該些位置上的測量，來決定該基材上之該薄膜的一平均厚度；以及決定該些位置中之至少一位置，其中在該至少一位置上之該薄膜的該厚度不同於該薄膜的該平均厚度。
2. 如請求項1所述之沉積方法，更包含施加一額外沉積至該至少一位置，施加該額外沉積包含：施加較多電流至一磁鐵構件；以及增加位於所決定之該至少一位置正上方之該靶材上之一 區域上之一離子轟擊的大小。
3. 如請求項1所述之沉積方法，更包含：發送一警示訊號，以回應所決定之該至少一位置。
4. 如請求項1所述之沉積方法，其中該原位量測裝置設於該遮盤之該底部的一凹口中。
5. 如請求項1所述之沉積方法，其中該原位量測裝置包含至少一x光量測裝置，該至少一x光量測裝置具有一x光源及一x光偵測器，該x光偵測器係被安置以偵測從該基材上之該薄膜釋放之一螢光，該螢光係回應該x光源發射至該薄膜的x光。
6. 如請求項1所述之沉積方法，其中該遮盤包含一可拆式遮蓋。
7. 如請求項1所述之沉積方法，其中該原位量測裝置包含至少一電阻量測裝置，該至少一電阻量測裝置具有彼此等距間隔之四個並排探針。
8. 如請求項6所述之沉積方法，其中該可拆式遮蓋由與該薄膜相同之材料所製成或是塗佈有與該薄膜相同之材料。
9. 如請求項6所述之沉積方法，其中該可拆式遮蓋之一上表面包含一紋理化(Texturized)表面。
10. 如請求項7所述之沉積方法，其中該四個並排探針在運作時接觸該基材上之該薄膜，並測量該薄膜之一薄片電阻。

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