具有集成计量的衬底加工工具及其使用方法技术

一种被配置用于执行集成的衬底加工和衬底计量的衬底加工工具以及加工衬底的方法。该衬底加工工具包括衬底搬送室、耦接至该衬底搬送室的多个衬底加工室、以及耦接至该衬底搬送室的衬底计量模块。一种衬底加工方法包括：在衬底加工工具的第一衬底加工室中加工衬底，将该衬底从该第一衬底加工室通过衬底搬送室搬送到该衬底加工工具中的衬底计量模块，在该衬底计量模块中对该衬底执行计量，将该衬底从该衬底计量模块通过该衬底搬送室搬送到第二衬底加工室，以及在该第二衬底加工室中加工该衬底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成计量的衬底加工工具及其使用方法相关申请的交叉引用本申请涉及并要求2018年3月20日提交的美国临时专利申请序列号62/645,685的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及衬底加工，并且更具体地涉及一种被配置用于执行集成的衬底加工和衬底计量的衬底加工工具及其使用方法。
技术介绍
随着生产较小的晶体管，图案化特征的临界尺寸(CD)或分辨率变得越来越难以生产。需要自对准图案化来替换套刻驱动(overlay-driven)的图案化，以便即使在引入EUV之后也可以继续进行具有成本效益的缩放。需要使得能够减少可变性、扩展缩放以及增强CD和过程控制的图案化选项，然而以适当低的成本生产经缩放器件变得极其困难。选择性沉积可以显著降低与高级图案化相关联的成本。薄膜的选择性沉积(诸如间隙填充)、电介质和金属在特定衬底上的区域选择性沉积以及选择性硬掩模是大规模技术节点中图案化的关键步骤。
技术实现思路
本专利技术的实施例描述了一种被配置用于执行集成衬底加工和衬底计量的衬底加工工具以及加工衬底的方法。根据一个实施例，一种衬底加工工具包括衬底搬送室、耦接至该衬底搬送室的多个衬底加工室、以及耦接至该衬底搬送室的衬底计量模块。根据一个实施例，一种衬底加工方法包括：在衬底加工工具的第一衬底加工室中加工衬底，将该衬底从该第一衬底加工室通过衬底搬送室搬送到该衬底加工工具中的衬底计量模块，在该衬底计量模块中对该衬底执行计量，将该衬底从该衬底计量模块通过该衬底搬送室搬送到第二衬底加工室，以及在该第二衬底加工室中加工该衬底。附图说明参考以下尤其是在结合附图考虑时的具体实施方式，对本专利技术的实施例及其许多附带优点的更完整的理解将变得非常明显，在附图中：图1是根据本专利技术的实施例的被配置用于执行集成的衬底加工和衬底计量的衬底加工工具的示意图；图2A至图2E通过示意性截面视图示出了根据本专利技术的实施例的区域选择性膜形成的方法；图3是根据本专利技术的实施例的用于执行集成的衬底加工和衬底计量的过程流程图；以及图4是根据本专利技术的另一实施例的用于执行集成的衬底加工和衬底计量的过程流程图。具体实施方式本专利技术的实施例描述了一种被配置用于执行集成的衬底加工和衬底计量的衬底加工工具以及加工衬底的方法。本专利技术的实施例涉及集成的衬底加工和对在集成的衬底加工期间执行衬底计量的需要。在一个示例中，在衬底加工工具中进行区域选择性膜沉积期间，可以在膜沉积步骤之后在加工工具中执行衬底计量，以测量和表征沉积选择性的损失，并基于衬底计量数据执行对不期望膜核的去除以实现选择性膜形成。可以使用来自衬底计量步骤的结果来基于膜沉积步骤中的变化调整膜核去除步骤。进一步地，可以使用人工智能(AI)来分析衬底计量结果并预测未来的膜厚度和膜沉积选择性。图1是根据本专利技术的实施例的被配置用于执行集成的衬底加工和衬底计量的衬底加工工具的示意图。衬底加工工具100包含衬底(晶片)搬送系统101，该衬底搬送系统包括盒式模块101A、101B和101C以及衬底对准模块101D。加载闭锁室102A和102B以及衬底计量模块102C耦接到衬底搬送系统101。衬底搬送系统101维持在大气压，但是通过用惰性气体进行吹扫来提供清洁的环境。加载闭锁室102A和102B耦接到衬底搬送室103，并且可以用于将衬底从衬底搬送系统101搬送到衬底搬送室103。衬底搬送室103可以维持在非常低的基准压力(例如，5×10-8托或更低)或者可以用惰性气体不断地吹扫。衬底计量模块102C可以在大气压下操作或者在真空条件下操作，并且可以包括一个或多个分析工具，该一个或多个分析工具能够测量衬底的和/或在衬底上沉积的薄膜和层的一个或多个材料特性和电子特性。该一个或多个分析工具的一些或全部部件可以位于衬底计量模块102C中的真空环境中。在一个示例中，光源可以被定位在衬底计量模块102C的外部，并且来自光源的光可以通过窗口透射到衬底计量模块102C中并且透射到衬底上。可替代地，光源可以被定位在衬底计量模块102C的内部。示例性分析工具可以包括：用于测量材料的元素组成、经验公式、化学状态和电子状态的X射线光电子能谱(XPS)分析；用于表征表面、薄膜和多层膜的X射线反射(XRR)测量；用于材料的元素分析和化学分析的X射线荧光光谱(XRF)分析；用于表征材的料傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析；用于测量薄膜的厚度和光学特性的紫外/可见(UV/Vis)光谱分析；用于表征表面、薄膜和多层膜的光学散射测量；用于表征薄膜的成分、粗糙度、厚度(深度)、晶体性质、掺杂浓度、电导率和其他材料特性的椭圆偏振技术；以及用于测量衬底弯曲和翘曲的分析工具。耦接到衬底搬送室103的是被配置用于加工诸如Si晶片等衬底的衬底加工室106A至106D。Si晶片的直径可以为例如150mm、200mm、300mm、450mm或大于450mm。根据本专利技术的一个实施例，第一衬底加工室106A可以对衬底执行处理工艺，并且第二衬底加工室106B可以在衬底上形成自对准单层(SAM)。第三衬底加工室106C可以刻蚀或清洁衬底，并且第四衬底加工室106D可以通过诸如原子层沉积(ALD)、等离子体增强ALD(PEALD)、化学气相沉积(CVD)或等离子体增强CVD(PECVD)等气相沉积来在衬底上沉积膜。衬底搬送室103被配置用于在衬底加工室106A至106D中的任何衬底加工室之间搬送衬底，以及将该衬底搬送到衬底计量模块102C中。图1进一步示出了在相邻加工工具部件之间提供隔离的闸阀G1至G9。如图1的实施例中所描绘的，衬底加工室106A至106D和衬底计量模块102C可以通过闸阀G5、G7、G8、G9和G10直接耦接到衬底搬送室103。这种直接耦接可以大大提高衬底的吞吐量。衬底加工工具100包括控制器110，该控制器可以耦接到图1中所描绘的任何或所有工具部件并且在集成的衬底加工和衬底计量期间控制该任何或所有工具部件。可替代地或另外地，控制器110可以耦接到一个或多个附加控制器/计算机(未示出)，并且控制器110可以从附加控制器/计算机获得设置和/或配置信息。控制器110可以用于配置任何或所有衬底加工室和处理元件，并且控制器110可以收集、提供、处理、存储和显示来任何或所有工具部件的数据。控制器110可以包括用于控制任何或所有工具部件的多个应用程序。例如，控制器110可以包括图形用户界面(GUI)部件，该GUI部件可以提供使得用户能够监视和/或控制一个或多个工具部件的易于使用的界面。控制器110可以包括微处理器、存储器和数字I/O端口，该数字I/O端口能够生成足以与衬底加工工具100通信、激活输入、和交换信息并且足以监测来自衬底加工工具100的输出的控制电压。例如，可以利用存储在存储器中的程序根据工艺配方来激活衬底加工工具100的输入，以执行集成的衬底加工。控制器110可以被实施为通用计算机系统，该通用计算机系统响应于处理器执行存储器中包含的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衬底加工工具，包括：/n衬底搬送室；/n多个衬底加工室，该多个衬底加工室耦接至该衬底搬送室；以及/n衬底计量模块，该衬底计量模块耦接至该衬底搬送室。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180320 US 62/645,6851.一种衬底加工工具，包括：
衬底搬送室；
多个衬底加工室，该多个衬底加工室耦接至该衬底搬送室；以及
衬底计量模块，该衬底计量模块耦接至该衬底搬送室。


2.如权利要求1所述的衬底加工工具，其中，该衬底计量模块包括一个或多个分析工具，该一个或多个分析工具测量衬底的或在衬底上形成的薄膜和层的一种或多种材料特性。


3.如权利要求1所述的衬底加工工具，其中，该衬底搬送室包括衬底搬送机械手。


4.如权利要求1所述的衬底加工工具，其中，该多个衬底加工室包括：
第一衬底加工室，该第一衬底加工室被配置用于执行自组装单层(SAM)工艺；
第二衬底加工室，该第二衬底加工室被配置用于执行膜沉积工艺；以及
第三衬底加工室，该第三衬底加工室被配置用于执行刻蚀工艺。


5.如权利要求4所述的衬底加工工具，其中，该第二衬底加工室被配置用于通过原子层沉积(ALD)、等离子体增强ALD(PEALD)、化学气相沉积(CVD)或等离子体增强CVD(PECVD)来执行膜沉积工艺。


6.如权利要求4所述的衬底加工工具，进一步包括
第四衬底加工室，该第四衬底加工室被配置用于使用反应性处理气体、热处理或其组合来执行处理工艺。


7.如权利要求1所述的衬底加工工具，其中，该衬底计量模块通过闸阀直接耦接至该衬底搬送室。


8.一种衬底加工方法，包括：
在衬底加工工具的第一衬底加工室中加工衬底；
将该衬底从该第一衬底加工室通过衬底搬送室搬送到该衬底加工工具中的衬底计量模块；
在该衬底计量模块中对该衬底执行计量；
将该衬底从该衬底计量模块通过该衬底搬送室搬送到第二衬底加工室；以及
在该第二衬底加工室中加工该衬底。


9.如权利要求8所述的衬底加工方法，其中，该衬底计量模块通过闸阀直接耦接至该衬底搬送室。


10.如权利要求8所述的衬底加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：坎达巴拉·塔皮利，罗伯特·克拉克，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP