特許 7447126 光学積層体の堆積及び装置内計測

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】光学積層体の堆積及び装置内計測

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/52 20060101AFI20240304BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240304BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20240304BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20240304BHJP

   C23C 16/40 20060101ALN20240304BHJP

【ＦＩ】

C23C14/52

H01L21/31 B

H01L21/318 C

C23C16/52

C23C16/40

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021540547

(86)(22)【出願日】2019-10-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-08

(86)【国際出願番号】 US2019058712

(87)【国際公開番号】W WO2020149916

(87)【国際公開日】2020-07-23

【審査請求日】2021-09-16

(31)【優先権主張番号】16/249,653

(32)【優先日】2019-01-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】チュー， ミンウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ヤン， ツーハオ

(72)【発明者】

【氏名】パティバンドラ， ナーグ ビー．

(72)【発明者】

【氏名】ディール， ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】カオ， ヨン

(72)【発明者】

【氏名】ツォン， ウェイミン

(72)【発明者】

【氏名】チョン， レンチン

(72)【発明者】

【氏名】ブディアルト， エドワード

(72)【発明者】

【氏名】グルサミー， スレンダー クマール

(72)【発明者】

【氏名】イーガン， トッド

(72)【発明者】

【氏名】カスギワレ， ニランジャン アール．

【審査官】本多 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－００５２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０３１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１４６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２２６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１０７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２４６６８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２７３３６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／００ －１４／５８

Ｃ２３Ｃ １６／００ －１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５、２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／６７－２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１２－２１／３２

Ｈ０１Ｌ ２１／４７ －２１／４７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理ツールであって、
第１移送チャンバと、
前記第１移送チャンバに連結された第２移送チャンバであって、前記第１移送チャンバ又は前記第２移送チャンバに一又は複数の処理チャンバが連結されている、第２移送チャンバと、
前記第１移送チャンバと前記第２移送チャンバとの間の第１冷却チャンバ内に配置された搭載型計測ユニットとを備え、
前記第１移送チャンバ、前記第２移送チャンバ、前記第１冷却チャンバ及び前記搭載型計測ユニットは閉鎖環境内に配置され、
前記搭載型計測ユニットが、
光学積層体の一又は複数の層の一又は複数の光学特性を測定することと、
前記一又は複数の層にエラーがあればそれを、測定された前記一又は複数の光学特性に基づいて特定することと、
前記処理ツールにリアルタイムの光学応答フィードバックを提供することと、を行うよう構成され、
前記処理ツールは、後続して堆積される層において、測定された層で検出された前記エラーを補償するために、前記搭載型計測ユニットからの前記フィードバックに基づいて、前記処理ツールに配置されたプロセスエンジニアリングノブとハードウェアエンジニアリングノブのうちの少なくとも一方をチューニングするよう構成されている、
処理ツール。

【請求項2】

前記搭載型計測ユニットがリフレクトメータとエリプソメータのうちの一又は複数を含む、請求項１に記載の処理ツール。

【請求項3】

前記一又は複数の光学特性が、厚さ、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力、からなる群から選択される、請求項１に記載の処理ツール。

【請求項4】

前記第１移送チャンバ又は前記第２移送チャンバに連結された前記一又は複数の処理チャンバのうちの、少なくとも１つの処理チャンバが、化学気相堆積チャンバである、請求項１に記載の処理ツール。

【請求項5】

前記第１移送チャンバ又は前記第２移送チャンバに連結された前記一又は複数の処理チャンバのうちの、少なくとも１つの処理チャンバが、物理的気相堆積チャンバである、請求項１に記載の処理ツール。

【請求項6】

光学積層体を形成する方法であって、
第１処理チャンバ内で基板上に第１の層を堆積させることと、
搭載型計測ユニットを使用して、前記第１の層の一又は複数の特性を測定することであって、前記搭載型計測ユニットが、処理ツールにフィードバックを提供するよう構成されている、前記第１の層の一又は複数の特性を測定することと、
後続の層における修正のために、前記第１の層の一又は複数のエラーを特定することと、
前記搭載型計測ユニットからの前記フィードバックに基づいて、前記第１の層で検出された前記エラーを補償するために、前記処理ツールに配置されたプロセスエンジニアリングノブとハードウェアエンジニアリングノブのうちの少なくとも一方をチューニングすることと、
第２処理チャンバ内で前記第１の層上に第２の層を堆積させることと、
前記搭載型計測ユニットを使用して、前記第２の層の一又は複数の特性を測定することとを含み、
前記搭載型計測ユニットが、第１冷却チャンバ内に配置され、
前記第１処理チャンバ、前記第２処理チャンバ、前記第１冷却チャンバ及び前記搭載型計測ユニットが閉鎖環境内に配置されている、
方法。

【請求項7】

前記搭載型計測ユニットがリフレクトメータとエリプソメータのうちの一又は複数を含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記一又は複数の特性が、厚さ、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力、からなる群から選択される、請求項６に記載の方法。

【請求項9】

前記第１の層の材料が、前記第２の層の材料とは異なる屈折率を有する、請求項６に記載の方法。

【請求項10】

前記第１処理チャンバ又は前記第２処理チャンバ内で、前記第２の層の上に一又は複数の追加の層を堆積させることを更に含み、
追加の層が堆積されるたびに、前記追加の層の一又は複数の特性が前記搭載型計測ユニットを使用して測定され、前記追加の層の一又は複数のエラーが、後続の追加の層における修正のために特定される、請求項６に記載の方法。

【請求項11】

後続の層における修正のために、前記第２の層の一又は複数のエラーを特定することと、
第３処理チャンバ内で前記第２の層上に第３の層を堆積させることと、
前記搭載型計測ユニットを使用して、前記第３の層の一又は複数の特性を測定することとを更に含む、請求項６に記載の方法。

【請求項12】

処理ツールであって、
一又は複数の前面開口型統一ポッドに連結されたファクトリインターフェースと、
前記ファクトリインターフェースに連結された第１移送チャンバであって、ロボットアームの第１のセットを備える第１移送チャンバと、
前記第１移送チャンバに連結された第２移送チャンバであって、ロボットアームの第２セットを備える第２移送チャンバと、
前記第１移送チャンバ又は前記第２移送チャンバに連結された複数のチャンバであって、第１の複数の処理チャンバ及び複数のサポートチャンバを含む複数のチャンバと、
前記第１移送チャンバと前記第２移送チャンバとの間の第１冷却チャンバ内に配置された搭載型計測ユニットとを備え、
前記第１移送チャンバ、前記第２移送チャンバ、前記第１冷却チャンバ及び前記搭載型計測ユニットは真空環境内に配置され、
前記搭載型計測ユニットが、
光学積層体の一又は複数の層の一又は複数の光学特性を測定することと、
前記一又は複数の層にエラーがあればそれを、測定された前記一又は複数の光学特性に基づいて特定することと、
前記測定された一又は複数の光学特性に基づいて、前記処理ツールにリアルタイムの光学応答フィードバックを提供することと、を行うよう構成され、
前記処理ツールは、後続して堆積される層において、測定された層で検出された前記エラーを補償するために、前記搭載型計測ユニットからの前記フィードバックに基づいて、前記処理ツールに配置されたプロセスエンジニアリングノブとハードウェアエンジニアリングノブのうちの少なくとも一方をチューニングするよう構成されている、
処理ツール。

【請求項13】

前記搭載型計測ユニットがリフレクトメータとエリプソメータのうちの一又は複数を含む、請求項１２に記載の処理ツール。

【請求項14】

前記一又は複数の光学特性が、厚さ、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力、からなる群から選択される、請求項１２に記載の処理ツール。

【請求項15】

前記第１の複数の処理チャンバ若しくは第２の複数の処理チャンバのうちの、少なくとも１つの処理チャンバが、物理的気相堆積チャンバであるか、又は
前記第１の複数の処理チャンバ若しくは前記第２の複数の処理チャンバのうちの、少なくとも１つの処理チャンバが、化学気相堆積チャンバである、請求項１２に記載の処理ツール。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

技術分野
［０００１］本開示の実施形態は概して、処理ツール内で光学積層体の層を堆積させ、測定することに関する。

【0002】

関連技術の説明
［０００２］処理ツールは、光学積層体を形成するために基板上に材料（誘電体層や膜など）を堆積させるのに使用される、様々な堆積チャンバを含みうる。光学積層体を形成する場合、一般に、膜は可能な限り均一かつ精密に堆積される。膜が均一かつ精密に堆積されたかどうかを判定するために、積層体は、堆積チャンバから取り出されて外部計測法を使用して測定される。しかし、外部計測アセンブリを利用することで、膜が空気に曝露され、膜の特性に望ましくない変化が生じる。膜の特性が変化することにより、様々なエラー又は不具合（膜の表面若しくは界面が劣化するか、又は不規則になるなど）が生じうる。更に、膜を測定するために処理ツール環境から積層体を取り出すことには時間がかかることがあり、これにより、生産時間が短くなり、スループットが低下する。

【0003】

［０００３］したがって、均一な層を有する光学積層体を形成し、この光学積層体層内のエラー又は不具合を最小化するために、処理ツール内に統合された、信頼性があり、精密かつ正確な計測のための装置及び手順が必要とされている。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］均一かつ精密な層を有する光学積層体を形成するための方法及び装置が提供される。光学積層体を形成するために使用される処理ツールは、閉鎖環境内に、第１移送チャンバと、搭載型計測ユニットと、第２移送チャンバとを備える。第１の複数の処理チャンバが、第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結される。搭載型計測ユニットは、第１移送チャンバと第２移送チャンバとの間に配置される。搭載型計測ユニットは、層を大気環境に曝露することなく、光学積層体の個々の層の一又は複数の光学特性を測定するよう構成される。

【0005】

［０００５］一実施形態では、処理ツールは、第１移送チャンバと、第１移送チャンバに連結された第２移送チャンバと、第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結された一又は複数の処理チャンバと、第１移送チャンバと第２移送チャンバとの間に配置された搭載型計測ユニットとを備える。第１移送チャンバ、第２移送チャンバ、及び搭載型計測ユニットは閉鎖環境内に配置される。

【0006】

［０００６］別の実施形態では、光学積層体を形成する方法は、第１処理チャンバ内で基板上に第１の層を堆積させることと、搭載型計測ユニットを使用して、第１の層の一又は複数の特性を測定することと、後続の層における修正のために、第１の層の一又は複数のエラーを特定することと、第２処理チャンバ内で第１の層上に第２の層を堆積させることと、を含む。この方法は、搭載型計測ユニットを使用して、第２の層の一又は複数の特性を測定することを更に含む。第１処理チャンバ、第２処理チャンバ、及び搭載型計測ユニットは閉鎖環境内に配置される。

【0007】

［０００７］更に別の実施形態では、処理ツールは、一又は複数の前面開口型統一ポッドに連結されたファクトリインターフェースと、ファクトリインターフェースに連結された第１移送チャンバとを備える。第１移送チャンバは、ロボットアームの第１のセットを備える。処理ツールは、第１移送チャンバに連結された第２移送チャンバを更に備える。第２移送チャンバは、ロボットアームの第２のセットを備える。処理ツールは、第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結された複数のチャンバを更に備える。この複数のチャンバは、第１の複数の処理チャンバと、複数のサポートチャンバとを含む。処理ツールは、第１移送チャンバと第２移送チャンバとの間に配置された、搭載型計測ユニットを更に備える。第１移送チャンバ、第２移送チャンバ、及び搭載型計測ユニットは真空環境内に配置される。

【0008】

［０００８］ 本開示の上述の特徴を詳しく理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、一部の実施形態は付随する図面に示されている。しかし、付随する図面は、例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容しうることに、留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】［０００９］一実施形態による、光学積層体を形成するために使用される処理ツールを示す。

【図2】［００１０］一実施形態による、搭載型計測ユニットを利用して光学積層体を形成する方法を示す。

【図3A】［００１１］一実施形態による、外部計測法を利用して形成された光学積層体の図を示す。

【図3B】一実施形態による、外部計測法を利用して形成された光学積層体の図を示す。

【図4A】［００１２］別の実施形態による、搭載型計測ユニットを利用して形成された光学積層体の図を示す。

【図4B】別の実施形態による、搭載型計測ユニットを利用して形成された光学積層体の図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［００１３］ 理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号を使用した。一実施形態の要素及び特徴は、更なる記載がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうると想定される。

【0011】

［００１４］均一かつ精密な層を有する光学積層体を形成するための方法及び装置が提供される。光学積層体を形成するために使用される処理ツールは、閉鎖環境内に、第１移送チャンバと、搭載型計測ユニットと、第２移送チャンバとを備える。第１の複数の処理チャンバが、第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結される。搭載型計測ユニットは、第１移送チャンバと第２移送チャンバとの間に配置される。搭載型計測ユニットは、層を大気環境に曝露することなく、光学積層体の個々の層の一又は複数の光学特性を測定するよう構成される。

【0012】

［００１５］図１は、本開示の実行形態による、光学積層体を形成するために使用される例示的な処理ツール１００の上面図を示している。

【0013】

［００１６］処理ツール１００は一般に、ファクトリインターフェース１０２を含み、ファクトリインターフェース１０２は、前面開口型統一ポッド（ＦＯＵＰ）１２２から、処理される基板（例えば３００ｍｍ直径のウェハ）の一又は複数のカセットを受容するよう適合している。ＦＯＵＰ１２２は、一時的に持ち運びできる状態で基板を格納するよう構成された、一又は複数の基板キャリアを有する。ファクトリインターフェース１０２は、図示していない様々な構成要素（周囲ロボット、一又は複数のロードポート、保持ステーション、ロックロードチャンバ、及び／又はバッチ硬化チャンバなどであるがその他も含む）を備えうる。ファクトリインターフェース１０２は、工場の大気環境と、複数の処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇを備える処理ツール１００の内部閉鎖環境との間の変遷部（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を提供する。処理ツール１００の内部閉鎖環境は、真空環境又は加圧環境でありうる。処理ツール１００の内部閉鎖環境は、空気を含む周囲の大気環境から分離されている。

【0014】

［００１７］ファクトリインターフェース１０２は、基板がファクトリインターフェース１０２を出入りするように搬送される際に処理済み基板及び未処理基板を支持するよう構成されている、一又は複数のバッファ１０４に連結される。ロボットアームの第１のセット１１２は、一又は複数の未処理基板がバッファ１０４上に載置されると、この基板を第１移送チャンバ１０６に搬送するよう構成される。ロボットアームの第１のセット１１２は一又は複数のアームを備えることができる。第１移送チャンバ１０６は、一又は複数の処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｂに連結されうる。第１移送チャンバ１０６は、一又は複数のサポートチャンバ１２４にも更に連結される。一又は複数のサポートチャンバ１２４は、ガス抜きチャンバ、格納チャンバ、バッファチャンバ、加熱及び／又は冷却用のチャンバ（複数可）などを含みうる。ロボットアームの第１のセット１１２は、第１移送チャンバ１０６から一又は複数の処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｂ及びサポートチャンバ１２４に、及びその逆に、基板を搬送するよう構成される。

【0015】

［００１８］ロボットアームの第１のセット１１２は、第１移送チャンバ１０６から、第１冷却チャンバ１２０の上部又は下部に装着された搭載型計測（ＯＢＭ）ユニット１１０に基板を搬送するよう、更に構成される。ＯＢＭユニット１１０の上方又は下方に配置された第１冷却チャンバ１２０に隣り合って、第２冷却チャンバ１１４が配置される。ＯＢＭユニット１１０、第１冷却チャンバ１２０、及び第２冷却チャンバ１１４は、第１移送チャンバ１０６と第２移送チャンバ１１６との間に配置される。ＯＢＭ１１０、第１冷却チャンバ１２０、及び第２冷却チャンバ１１４は、第１移送チャンバ１０６と第２移送チャンバ１１６とを接続するパススルーチャンバ内に配置されることもある。第１移送チャンバ１０６、第２移送チャンバ１１６、第１冷却チャンバ１２０、及び第２冷却チャンバ１１４は、一体である。一実施形態では、ＯＢＭユニット１１０は、第１移送チャンバ１０６と第２移送チャンバ１１６のいずれかに連結された別個のチャンバ内に配置される（例えば、サポートチャンバ１２４又は処理チャンバ１０８Ｃと置き換えられる）。

【0016】

［００１９］第２移送チャンバ１１６は、ロボットアームの第２のセット１１８を備える。ロボットアームの第２のセット１１８は一又は複数のアームを備えうる。ロボットアームの第２のセット１１８は、第１冷却チャンバ１２０及び／又は第２冷却チャンバ１１４から第２移送チャンバ１１６に、及びその逆に、基板を搬送するよう構成される。ロボットアームの第２のセット１１８は、第２移送チャンバ１１６から、第２移送チャンバ１１６に連結された一又は複数の処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｂに、及びその逆に、基板を搬送するよう、更に構成される。一又は複数の処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇのうちの一又は複数は、第１移送チャンバ１０６と第２移送チャンバ１１６の一方のみに連結されることもある。

【0017】

［００２０］処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇは、光学積層体を形成するために、基板上に層（誘電体膜など）を堆積させるよう構成される。処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇは、光学積層体を形成するために、高い光透過性を有する光学膜を堆積させうる。例えば、膜は、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、アモルファス又はポリのＳｉ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、ＩＴＯ、及びそれ以外のものを含みうる。膜の各々は、約５ｎｍと５００ｎｍとの間の厚さを有しうる。

【0018】

［００２１］処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇは、任意の種類の処理チャンバ（例えば化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、イオン金属注入（ＩＭＰ）チャンバ、プラズマエッチングチャンバ、アニーリングチャンバ、その他のファーネス（ｆｕｒｎａｃｅ）チャンバなど）でありうる。一実行形態では、処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇは、基板上で、流動性誘電体膜を堆積させ、アニーリングし、硬化させ、かつ／又はエッチングするように構成される。一構成において、処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇのうちの一又は複数は、基板上に流動性誘電体材料を堆積させるために使用されうる。応用の際に、（もしそれが望まれるのであれば）かかる処理チャンバ１０８Ａ～１０８Ｇのいずれか又は一又は複数の追加の処理チャンバが、第１移送チャンバ及び第２移送チャンバ１０６、１１６に連結されて、その他の従来的な半導体デバイス製造プロセス（例えば酸化、膜堆積、エッチング、加熱、ガス抜き、灰化、イオン注入、計測など）を実施するよう構成されうる。

【0019】

［００２２］ロボットアームの第１及び第２のセット１１２、１１８は、光学積層体上への膜又は層の堆積に続いて、堆積物の一又は複数の特性を測定するために第１冷却チャンバ１２０上のＯＢＭユニット１１０の下方又は上方に積層体を載置するよう構成される。ＯＢＭ１１０は、堆積層に対して光を照射し、堆積層から戻る反射光を収集することによって、堆積層の一又は複数の特性を測定するよう構成される。ＯＢＭ１１０は内部閉鎖環境内に封入されてよく、これにより、環境を損なうことも破壊することもなく、堆積層の特性が測定されうる。

【0020】

［００２３］一実施形態では、ＯＢＭユニット１１０は、リフレクトメータとエリプソメータの少なくとも一方を含む。ＯＢＭユニット１１０は複数の光学プローブを備えることもある。ＯＢＭユニット１１０は、堆積層の各々の光反射率スペクトルを測定するよう構成される。ＯＢＭユニット１１０は、基板の処理の前及び／又は後に、様々な膜特性（膜厚、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力など）を測定するよう、更に構成される。処理ツール１００に配置された様々なのプロセス及びハードウェアのエンジニアリングノブ（図示せず）は、ＯＢＭユニット１１０の結果に応じて、個別の各層の均一性、密度、平滑度、光透過性、応力、及び粒子数を、精密に制御するようチューニングされうる。

【0021】

［００２４］ＯＢＭユニット１１０は、リアルタイムの光応答フィードバックを提供するよう更に構成され、測定された層で検出されたエラーがあればそれを後続の層が補償することを可能にする。ＯＢＭユニット１１０からの結果は、フィードフォワード厚さ修正のためのアルゴリズムを実現して最適な光スペクトル性能を確保するために、更に使用されうる。例えば、測定された層が不均一な厚さ又はその他の厚さエラーを有すると判定された場合、測定された層の不均一な厚さを勘案して、その後に追加される層がかかるエラーを補償することが可能になる。ゆえに、その後に追加される層は、先に追加された層における厚さエラーを修正しうる。

【0022】

［００２５］堆積層の各々を測定するためにＯＢＭユニット１１０を利用することによって、各層の様々な特性（個々の層の厚さ、表面粗さ、層の均一性、光反射率スペクトル、及びその他の光学特性など）が、正確かつ精密に制御されうる。更に、ＯＢＭユニット１１０は処理ツール１００と一体化されているので、様々な層の特性を測定するために内部閉鎖環境が損なわれることも、破壊されることもない。そのため、層は空気又はその他の大気環境に曝露されず、粒子の問題／汚染及び表面／界面の劣化が低減される。加えて、ＯＢＭユニット１１０が処理ツール１００内に配置されていることにより、光学積層体を形成し、厚さの精度及び均一性を改善し、かつスループットを向上させると共に、リアルタイムのフィードバックを得ることが可能になる。

【0023】

［００２６］図２は、一実施形態による、均一な層を有する光学積層体を形成する方法２００を示している。方法２００は、図１の処理ツール１００と共に利用されうる。

【0024】

［００２７］工程２０２において、基板が処理ツールの処理チャンバ内に載置される。処理チャンバは、任意の種類の処理チャンバ（例えばＣＶＤチャンバ、ＡＬＤチャンバ、ＰＶＤチャンバ、ＩＭＰチャンバ、プラズマエッチングチャンバ、アニーリングチャンバ、別のファーニスチャンバなど）でありうる。

【0025】

［００２８］工程２０４において、光学積層体を形成するために、基板上に一又は複数の層が堆積される。この一又は複数の層は、高い光透過性を有する材料（例えばＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、アモルファス又はポリのＳｉ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、ＩＴＯ、及びそれ以外のもの）を含みうる。一又は複数の層の各々は、約５ｎｍと５００ｎｍとの間の厚さを有しうる。

【0026】

［００２９］工程２０６において、積層体は処理チャンバから取り出され、処理ツールの中のパススルーチャンバ内に配置されたＯＢＭユニットに搬送される。ＯＢＭユニットは処理ツール内に配置されているので、処理チャンバとＯＢＭユニットとの間で積層体を搬送する時に、内部閉鎖環境が損なわれることも、破壊されることもない。ゆえに、積層体の層は空気又はその他の大気環境に曝露されず、粒子の問題／汚染及び表面／界面の劣化が低減される。

【0027】

［００３０］工程２０８において、積層体の一又は複数の層の一又は複数の特性が、ＯＢＭユニットを使用して測定される。ＯＢＭユニットは、一又は複数の層に対して光を照射し、一又は複数の層から戻る反射光を収集することによって、一又は複数の層の一又は複数の特性を測定するよう構成される。測定される一又は複数の特性は、厚さ、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力を含みうる。

【0028】

［００３１］工程２１０において、測定された一又は複数の層にエラーがあればそれが、後続の層の修正のために、測定された特性に基づいて特定される。このエラーは、リアルタイムで特定され、後続の層（複数可）が、一又は複数の測定された層でエラーが検出されればそれを補償することが可能になる。エラーは、フィードフォワード厚さ修正のためのアルゴリズムを実現して最適な光スペクトル性能を確保するために使用されうる。

【0029】

［００３２］工程２１２において、積層体は、ＯＢＭユニットから取り出され、処理ツールにおける別の処理チャンバ内に載置される。この処理チャンバは、工程２０２で使用されるのと同じチャンバであっても、処理ツール内の異なるチャンバであってもよい。処理チャンバは、任意の種類の処理チャンバ（例えば、ＣＶＤチャンバ、ＡＬＤチャンバ、ＰＶＤチャンバ、ＩＭＰチャンバ、プラズマエッチングチャンバ、アニーリングチャンバ、別のファーネスチャンバなど）でありうる。

【0030】

［００３３］工程２１４において、積層体の測定された一又は複数の層の上に一又は複数の層が堆積され、工程２１０において特定されたエラーがあればそれを補償する。一実施形態では、堆積される一又は複数の層の材料は、測定された一又は複数の層の材料とは異なる屈折率を有する。一又は複数の層は、高い光透過性を有する材料（例えばＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、アモルファス又はポリのＳｉ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、ＩＴＯ、及びそれ以外のもの）を含みうる。一又は複数の層の各々は、約５ｎｍと５００ｎｍとの間の厚さを有しうる。

【0031】

［００３４］工程２１６において、光学積層体が完全に形成されるまで、層を測定し、追加するために、工程２０６～２１４が１回又は複数回反復される。一又は複数の層が積層体に追加されるたびに、積層体は、追加された層の一又は複数の特性を測定するためにＯＢＭユニットに載置される。次いで、測定された層のエラーがあればそれは、後続の層における修正のために、測定された特性に基づいて特定される。積層体は次いで、別の堆積チャンバ（又は前の堆積チャンバ）内に載置され、一又は複数の層が測定された層の上に更に追加され、先に特定されたエラーがあればそれを補償する。ゆえに、処理ツールは、連続的に、積層体の層の特性を測定し、層のエラーがあればそれを特定し、積層体に追加の層を追加して、全てのエラーを補償する。工程２０６～２１４を繰り返す時に、工程２０６～２１０はオプションであり、省略されることもある。そのため、追加の層は、ＯＢＭユニットによって毎回測定されなくとも、積層体に追加されうる。光学積層体が完全に形成されると、方法２００は終了し、光学積層体は処理ツールから取り出される。

【0032】

［００３５］図３Ａ～３Ｂは、一実施形態による、外部計測アセンブリを利用して形成された光学積層体３００の様々な図を示している。図３Ａ～図３Ｂの光学積層体３００を形成するために、第１の層３０４が基板３０２上に堆積され、外部計測アセンブリを使用して第１の層３０４の特性を測定するために、積層体３００は処理ツールから取り出された。第１の層３０４を測定した後に、積層体３００は処理ツールの内部環境に再度入れられ、第２の層３０６が第１の層３０４上に堆積された。積層体３００は次いで、外部計測アセンブリを使用して第２の層３０６の特性を測定するために、処理ツールから取り出された。第２の層３０６を測定した後に、積層体３００は処理ツールの内部環境に再度入れられ、第３の層３０８が第２の層３０６上に堆積された。積層体３００は次いで、外部計測アセンブリを使用して第３の層３０８の特性を測定するために、処理ツールから取り出された。層３０４、３０６、３０８のうちの１つが測定されるたびに、内部環境は損なわれるか又は破壊され、層３０４、３０６、３０８は空気又はその他の大気環境に曝露された。

【0033】

［００３６］図３Ａは、外部計測法を使用して形成された光学積層体３００の、拡大していない図を示す。第１の層３０４、第２の層３０６、及び第３の層３０８が全て別々の材料を含んでも、又は第２の層３０６が第１の層３０４及び第３の層３０８とは異なる材料を含んでもよい。図３Ａに示しているように、各層３０４、３０６、３０８の間の界面３１０は真っ直ぐに見えており、層３０４、３０６、３０８が均一に堆積されていることを示している。

【0034】

［００３７］図３Ｂは、図３Ａで３Ｂと符番されたボックスの中の積層体３００の一部分を拡大した、又はかかる部分に接近した図を示している。積層体３００のこの拡大図は、第１の層３０４の一部分、第３の層３０８の一部分、及び第２の層３０６を示している。図３Ｂに示しているように、層３０４、３０６、３０８の間の界面３１０は不規則であり、真っ直ぐではなく、層３０４、３０６、３０８が実際には均一に堆積されなかったこと、又は粗い表面を有していることを示している。界面３１０の不均一性及び粗さは、外部計測アセンブリを使用して測定された時に空気又はその他の大気環境に曝露されたことによって生じた可能性がある。積層体３００の層３０４、３０６、３０８を空気に曝露することで、層３０４、３０６、３０８又は界面３１０の汚染又は劣化がもたらされることがあり、これにより、界面３１０が不規則又は不均一になる。

【0035】

［００３８］図４Ａ～図４Ｂは、一実施形態による、ＯＢＭユニットを利用して形成された光学積層体４００の様々な図を示している。ＯＢＭユニット１１０を有する処理ツール１００は、積層体４００を形成するために使用されうる。図４Ａ～図４Ｂの光学積層体４００を形成するために、第１の層４０４が基板４０２上に堆積され、第１の層４０４の特性を測定するために積層体４００は処理ツール内でＯＢＭユニットへと移動させられた。第１の層４０４を測定した後に第１の層４０４のエラーがあればそれが特定され、第２の層４０６が第１の層４０４上に堆積されて、特定されたエラーを補償した。層体４００は次いで、第２の層４０６の特性を測定するために、処理ツール内でＯＢＭユニットへと移動させられた。第２の層４０６を測定した後に第２の層４０６のエラーがあればそれが特定され、第３の層４０８が第１の層４０４上に堆積されて、特定されたエラーを補償した。積層体４００は次いで、第３の層４０８の特性を測定するために、処理ツール内でＯＢＭユニットへと移動させられた。第３の層４０８を測定した後に、第３の層４０８のエラーがあればそれを特定した。層４０４、４０６、４０８のうちの１つが測定されるたびに、積層体４００は処理ツールの内部閉鎖環境の中に留められ、空気に曝露されなかった。

【0036】

［００３９］図４Ａは、ＯＢＭユニットを利用して形成された光学積層体４００の、拡大していない図を示す。第１の層４０４、第２の層４０６、及び第３の層４０８が全て別々の材料を含んでも、又は第２の層４０６が第１の層４０４及び第３の層４０８とは異なる材料を含んでもよい。図４Ａに示しているように、各層４０４、４０６、４０８の間の界面４１０は真っ直ぐに見えており、層４０４、４０６、４０８が均一に堆積され、平滑で平坦な表面を有することを示している。

【0037】

［００４０］図４Ｂは、図４Ａにおいて４Ｂと符番されたボックスの中の積層体４００の一部分の拡大した、又はかかる部分に接近した図を示している。図４Ｂの倍率は図３Ｂと同じである。積層体４００のこの拡大図は、第１の層４０４の一部分、第３の層４０８の一部分、及び第２の層４０６を示している。図４Ｂに示しているように、層４０４、４０６、４０８の間の界面４１０は真っ直ぐであり、不規則性はほとんどないか全くなく、層４０４、４０６、４０８が均一に堆積されたことを示している。処理ツール内のＯＢＭユニットを利用することで、積層体４００が空気又はその他の大気環境に曝露されることが防止され、これにより、層４０４、４０６、４０８及び／又は界面４１０を不規則なものにしうる劣化又は汚染が防止される。

【0038】

［００４１］各堆積層を測定するために処理ツール内のＯＢＭユニットを利用することによって、各層の様々な特性（個々の層の厚さ、表面粗さ、層の均一性、光反射率スペクトル、及びその他の光学特性など）が正確かつ精密に制御されうる。更に、ＯＢＭユニットは処理ツール内に配置されているので、様々な層の特性を測定するために内部閉鎖環境が損なわれることも、破壊されることもない。そのため、層は空気又はその他の大気環境に曝露されず、粒子の問題／汚染及び表面／界面の劣化が低減される。加えて、ＯＢＭユニットが処理ツール内に配置されていることにより、光学積層体を形成し、厚さの精度及び均一性を改善し、かつスループットを向上させると共に、リアルタイムのフィードバックを得ることが可能になる。

【0039】

［００４２］一実施形態では、処理ツールは、第１移送チャンバと、第１移送チャンバに連結された第２移送チャンバと、第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結された一又は複数の処理チャンバと、第１移送チャンバと第２移送チャンバとの間に配置された搭載型計測ユニットと、を備える。第１移送チャンバ、第２移送チャンバ、及び搭載型計測ユニットは、閉鎖環境内に配置される。

【0040】

［００４３］搭載型計測ユニットはリフレクトメータを含みうる。搭載型計測ユニットはエリプソメータを含みうる。搭載型計測ユニットは、光学積層体の一又は複数の層の一又は複数の光学特性を測定するよう構成されうる。この一又は複数の光学特性は、厚さ、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力からなる群から選択されうる。第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結された一又は複数の処理チャンバのうちの少なくとも１つの処理チャンバは、物理的気相堆積チャンバでありうる。第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結された一又は複数の処理チャンバのうちの少なくとも１つの処理チャンバは、化学気相堆積チャンバでありうる。

【0041】

［００４４］別の実施形態では、光学積層体を形成する方法は、第１処理チャンバ内で基板上に第１の層を堆積させることと、搭載型計測ユニットを使用して、第１の層の一又は複数の特性を測定することと、後続の層における修正のために、第１の層の一又は複数のエラーを特定することと、第２処理チャンバ内で第１の層上に第２の層を堆積させることと、を含む。この方法は、搭載型計測ユニットを使用して、第２の層の一又は複数の特性を測定することを更に含む。第１処理チャンバ、第２処理チャンバ、及び搭載型計測ユニットは、閉鎖環境内に配置される。

【0042】

［００４５］搭載型計測ユニットはリフレクトメータとエリプソメータのうちの一又は複数を含みうる。一又は複数の光学特性は、厚さ、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力からなる群から選択されうる。第１の層の材料は、第２の層の材料とは異なる屈折率を有しうる。方法は、第１処理チャンバ又は第２処理チャンバ内で、第２の層の上に一又は複数の追加の層を堆積させることを更に含みうる。追加の層が堆積されるたびに、追加の層の一又は複数の特性が搭載型計測ユニットを使用して測定されてよく、追加の層の一又は複数のエラーが、後続の追加の層における修正のために特定されうる。

【0043】

［００４６］更に別の実施形態では、処理ツールは、一又は複数の前面開口型統一ポッドに連結されたファクトリインターフェースと、ファクトリインターフェースに連結された第１移送チャンバと、を備える。第１移送チャンバは、ロボットアームの第１のセットを備える。処理ツールは、第１移送チャンバに連結された第２移送チャンバを更に備える。第２移送チャンバは、ロボットアームの第２のセットを備える。処理ツールは、第１移送チャンバ又は第２移送チャンバに連結された複数のチャンバを更に備える。この複数のチャンバは、第１の複数の処理チャンバと、複数のサポートチャンバとを含む。処理ツールは、第１移送チャンバと第２移送チャンバとの間に配置された、搭載型計測ユニットを更に備える。第１移送チャンバ、第２移送チャンバ、及び搭載型計測ユニットは、真空環境内に配置される。

【0044】

［００４７］搭載型計測ユニットはリフレクトメータを含みうる。搭載型計測ユニットはエリプソメータを含みうる。搭載型計測ユニットは、光学積層体の一又は複数の層の一又は複数の光学特性を測定するよう構成されうる。一又は複数の光学特性は、厚さ、光反射率スペクトル、光透過率スペクトル、光吸収スペクトル、屈折率、消衰係数、組成、ウエハの反り、及び応力からなる群から選択されうる。第１の複数の処理チャンバ又は第２の複数の処理チャンバのうちの少なくとも１つの処理チャンバは、物理的気相堆積チャンバでありうる。第１の複数の処理チャンバ又は第２の複数の処理チャンバのうちの少なくとも１つの処理チャンバは、化学気相堆積チャンバでありうる。

【0045】

［００４８］ 上記の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲を逸脱しなければ、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって決まる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】