用于透明基材的整合式测量室制造技术

本发明专利技术的实施例是关于一种在一半导体光罩制程系统中测量一交替式相位移光罩的蚀刻间的蚀刻深度的方法及设备。用来在一蚀刻制程系统中测量一基材的蚀刻深度的设备包含一种与该蚀刻制程系统的主架构连接的量测单元，以及一种与该量测单元底部连接的蚀刻深度量测工具，其中位于该量测单元底部的开口使光束可以穿通过该蚀刻深度量测工具和该基材间。本发明专利技术的实施例也关于制备一种交替相位移光罩的方法，其是藉由部分蚀刻该石英基材至一起始蚀刻深度，接着以一整合式量测工具测量该蚀刻深度。然后蚀刻该基材并重复测量直到达到目标蚀刻深度为止。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于可用于积体电路制造的光罩的制造。
技术介绍
微影技术运用光图案(light patterns)及沉积在基材表面上的光阻材料，在蚀刻制程前于该基材表面上显影精确的图案。在习知微影制程中，一光阻是经施加在欲蚀刻的层上，而欲蚀刻在该层中的特征，例如接触、介层洞、或内连线等，是通过与预期特征配置相应的微影光罩将该光阻暴露在光图案中而界定出。可使用诸如发射紫外光(UV)的光源来曝光该光阻以改变该光阻的成分。一般来说，会利用化学制程除去曝光的光阻材料，以暴露出下方的基材材料。然后蚀刻暴露出的下方的基材材料，以在该基材表面中形成该等特征，而保留下来的光阻材料仍然做为未暴露出的下方的基材材料的保护涂层。因为光罩是经重复使用来产生元件图案，因此光罩制造的品质控管是非常重要的。微影光罩，或标线片(reticles)，包含二元(或习知)光罩及相位移光罩(PSM)，其可用于小于0.13微米技术中。二元(或习知)光罩通常包含由诸如石英(即二氧化硅，SiO2)等透光硅基材料所制成的基材，且在该基材表面上具有不透明的金属阻光层，例如铬。相位移光罩利用相位移来改善空间影像的解析度。相位移光罩的原理在Prentice Hall于2000年出版的Plummer、Deal和Griffin的「硅超大型积体电路技术的基础、实践及模式(Silicon VLSITechnology Fundamentals，Practice and Modeling)」的第230-234页中有所描述。相位移光罩可以是衰减式相位移或交替式相位移光罩。衰减式相位移光罩一般包含由透光的硅基材料，例如石英，所制成的基材，其上具有半透明材料层，例如硅化钼或氮氧化硅钼(MoSiON)。当诸如248纳米波长等微影光线照射通过被该半透明层所覆盖的图案化光罩表面时，相较于该照射通过未被该半透明层覆盖的图案化光罩表面的微影光线而言，该半透明层的的穿透率(例如，在248纳米波长时为6％)及厚度创造出相位移，例如180°。一交替式相位移光罩一般包含由诸如石英等透光硅基材料所制成的基材，其是经蚀刻至一定深度，以在该微影光线照射通过图案化光罩时，与未经蚀刻的透明基材间产生相位移。其也具有与该石英拥有相同图案的铬层。还有另一种相位移光罩，无铬相位微影(CPL)光罩，其将铬层除去。光罩让光线以一准确图案通过其间而至该基材表面上。该光罩基材上的金属层是经图案化以对应欲转移至该基材的特征。该光罩上的图案可以是将图案化在该晶圆基材上的图案尺寸的一倍、两倍或四倍。通常，一微影步进机将该光罩的影像缩减四倍，并且将图案转印在覆盖该晶圆表面的光阻上。习知光罩的制造是取决于欲形成在含有诸如石英等透光的硅基材料的基材上的光罩类型而先沉积一至两层可以是不透明或半透明的金属薄层，然后在基材上沉积光阻层。接着利用习知雷射或电子束图案设备图案化该光罩，以在该光阻中界定出关键尺寸。然后蚀刻该上金属层(通常是不透明的)，以除去未被该图案化的光阻保护的金属材料，因此暴露出下方的硅基材料。对于二元光罩来说，光罩是在金属蚀刻步骤后形成。而对于衰减式和交替式相位移光罩来说，需要透明基材或半透明金属层的额外的光阻图案化和蚀刻以形成光罩。因为光罩是经重复使用来产生元件图案，关键尺寸的精确和紧密分布以及相位移角度和其在基材上的均匀度是二元和相位移光罩的主要要求。对于交替式相位移光罩而言，相位角度受到透明材料(例如石英)影响深远。因为准确控制相位移是非常重要的，该透明材料(例如石英)的蚀刻常在多次蚀刻制程和多次蚀刻深度量测后完成，以确保光罩的相位移在控制范围内。若蚀刻深度量测在非与该蚀刻系统整合的系统中执行，制程周期时间会非常长，而该方法可能会增加总缺陷数。因此，技艺中仍然有对于整合式量测工具的需要，以在半导体光罩制程系统中测量光罩的蚀刻深度(或相位移角度)。
技术实现思路
本专利技术的实施例是关于一种在一半导体光罩制程系统中测量一交替式相位移光罩的蚀刻间的蚀刻深度的方法及设备。在一实施例中，用来在一蚀刻制程系统中测量一基材的蚀刻深度的设备包含与该蚀刻制程系统的主架构连接的量测单元，以及与该量测单元底部连接的蚀刻深度量测工具，其中位于该量测单元底部的开口使光束可以穿通过该蚀刻深度量测工具和该基材间。在另一实施例中，用来在一蚀刻制程系统中测量一基材的蚀刻深度的设备包含与该蚀刻制程系统的主架构连接的量测单元，与该量测单元底部连接的蚀刻深度量测工具，其中位于该量测单元底部的开口使光束可以穿通过该蚀刻深度量测工具和该基材间，以及置于该主架构中的基材传送机械手臂，以将基材传送至该量测单元，其中该基材传送机械手臂具有一机械刃部以抓持一基材，并且该机械刃部具有一开口以使光束可以照射在该基材背侧上。在另一实施例中，一种制备一交替式相位移光罩的方法包含a)将一基材置于一蚀刻制程反应室中，其中该基材是由一透光材料制成，并具有一第一图案化不透明层和一第二图案化光阻层在该透光材料上，b)将该石英蚀刻至一第一蚀刻深度，c)将该基材传送至与一基材传送反应室连接的量测单元，d)利用与该量测单元底部连接的蚀刻深度量测工具从该基材背侧测量蚀刻深度，以决定下一蚀刻步骤的蚀刻时间，e)将该基材放回该蚀刻制程反应室中，f)蚀刻一段由该蚀刻深度量测所决定的蚀刻时间，g)将该基材传送至该量测单元，h)利用与该量测单元底部连接的蚀刻深度量测工具从该基材背侧测量蚀刻深度，以决定下一蚀刻步骤的蚀刻时间，以及i)重复步骤e至h直到达到目标蚀刻深度为止。在另一实施例中，用来在一蚀刻制程系统中测量一基材的蚀刻深度的设备包含与该蚀刻制程系统的主架构连接的量测单元，与该量测单元底部连接的蚀刻深度量测工具，其中位于该量测单元底部的开口使光束可以穿通过该蚀刻深度量测工具和该基材间，与该量测单元顶部连接的CD量测工具，其中位于该量测单元顶部的开口使光束可以穿通过该CD量测工具和该基材间，以及置于该主架构中的基材传送机械手臂，以将基材传送至该量测单元，其中该基材传送机械手臂具有一机械刃部以抓持该基材，并且该机械刃部具有一开口以使光束可以照射在该基材上。附图说明因此可以达到并详细了解上述本专利技术的观点的方式，即对本专利技术更明确的描述，简短地在前面概述过，可以藉由参考其实施例来得到，其在附图中示出。但是需要注意的是，附图只示出本专利技术的一般实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本专利技术可允许其他等效实施例。第1A-1F图是示出处理一交替式相位移光罩的蚀刻顺序的剖面图。第2图是一整合式蚀刻系统的关键组件的方块图。第3图是一整合式蚀刻系统的一实施例的图式。第4图是示出一基材、一量测工具、以及在该基材和该量测工具间被阻挡和反射的光束的简要图式。第5A图示出具有一机械刃部的机械手臂末端的简要图式。第5B图示出一量测单元和一蚀刻深度量测工具的简要图式。第5C图示出具有一蚀刻深度量测工具和一CD量测工具的量测单元的简要图式。主要元件符号说明100、400、520 基材110 透光材料120 金属层125 第一开口130 光阻材料 135 第二开口140 第二光阻 145 第三开口155、165 基材表面 175、450 蚀刻深度200 制程系统 210 量测工具220 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在一蚀刻制程系统中测量一基材的蚀刻深度的设备，其至少包含：　　　　一量测单元，与该蚀刻制程系统的主架构连接；以及　　　　一蚀刻深度量测工具，与该量测单元底部连接，其中一位于该量测单元底部的开口允许光束穿通过该蚀刻深度量测工具和该基材间。

【技术特征摘要】
1.一种在一蚀刻制程系统中测量一基材的蚀刻深度的设备，其至少包含一量测单元，与该蚀刻制程系统的主架构连接；以及一蚀刻深度量测工具，与该量测单元底部连接，其中一位于该量测单元底部的开口允许光束穿通过该蚀刻深度量测工具和该基材间。2.如权利要求1所述的设备，更包含一基材传送机械手臂，其置于该主架构中，以将该基材传送至该量测单元，其中该基材传送机械手臂具有一机械刃部以抓持基材，并且该机械刃部具有一开口以允许光束照射在该基材背侧上。3.如权利要求1所述的设备，其中上述位于该量测单元底部的开口是圆形。4.如权利要求2所述的设备，其中上述的机械刃部的开口是方形。5.如权利要求2所述的设备，其中上述的机械刃部含有一校正垫，其是用来校正该蚀刻深度量测工具。6.如权利要求2所述的设备，其中上述的机械刃部具有转动及倾斜功能，以将该基材表面安置成垂直于从该蚀刻深度量测工具射出的光束。7.如权利要求1所述的设备，其中上述的量测单元可处于真空下。8.如权利要求2所述的设备，其中上述的深度量测工具是经配置以检验具有一透光层的基材。9.一种在一蚀刻制程系统中测量一基材的蚀刻深度的设备，其至少包含一量测单元，与该蚀刻制程系统的主架构连接；一蚀刻深度量测工具，与该量测单元底部连接，其中一位于该量测单元底部的开口允许光束穿通过该蚀刻深度量测工具和该基材间；以及一基材传送机械手臂，置于该主架构中，以将基材传送至该量测单元，其中该基材传送机械手臂具有一机械刃部以抓持一基材，并且该机械刃部具有一开口以使光束照射在该基材背侧上。10.如权利要求9所述的设备，其中上述的位于该量测单元底部的开口是圆形。11.如权利要求9所述的设备，其中上述的机械刃部的开口是方形。12.如权利要求9所述的设备，其中上述的机械刃部含有一校正垫，其是用来校正该蚀刻深度量测工具。13.如权利要求12所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：R莱文顿，C科拉德，S安德森，K恩格因，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]