监控系统、薄膜沉积系统和相移薄膜产品的制造方法技术方案

本发明专利技术提供一种监控系统、薄膜沉积系统和相移薄膜产品的制造方法，该监控系统，通过在线监控相移薄膜产品(例如空白相移掩模版等)表面上的反射率和/或透射率，以及，在线监控相移薄膜产品的相移量，并将在线监控到的反射率、透射率和相移量之一用于在线调整制造相移薄膜产品的沉积工艺参数，进而能够提高相移薄膜产品的良率和生产效率，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
监控系统、薄膜沉积系统和相移薄膜产品的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种监控系统、薄膜沉积系统和相移薄膜产品的制造方法。

技术介绍

[0002]光刻技术的进步使得器件的特征尺寸不断减小，芯片的集成度和性能不断提高。在摩尔定律的引领下，光学光刻技术经历了接触/接近、等倍投影、缩小步进投影、步进扫描投影等曝光方式的变革。
[0003]提高光刻分辨率是光刻技术的核心。光刻分辨率是指通过光刻机在硅片表面能曝光的最小特征尺寸，它是决定光刻机性能的核心技术指标。光刻分辨率R的计算公式为R＝K1*λ/NA，其中，λ为光刻机的曝光光源的波长(即曝光波长)，K1为工艺系数因子，NA为光刻投影物镜数值孔径。提高光刻分辨率R可以通过缩短曝光波长λ、降低工艺系数因子K1和提高光刻物镜数值孔径NA等来实现。
[0004]曝光波长缩短是光刻技术发展的一个重要方面，已从436nm(h线)、365nm(i线)的紫外与近紫外光，248nm(KrF)、193nm(ArF)深紫外(DUV)，发展到现在的13.5nm的极紫外光(EUV)。曝光波长的缩短可以使光刻分辨率线性提高，但同时会使焦深(DOF)线性减小。这是因为DOF的计算公式为K2*λ/NA2，其中，λ为曝光波长(即光刻机的曝光光源的波长)，K2为工艺系数因子，NA为光刻投影物镜数值孔径。由于焦深DOF与数值孔径NA的平方成反比，因此增大投影物镜的数值孔径NA，会导致在提高光刻分辨率的同时使投影物镜的焦深急剧减小。
[0005]由于硅片平整度误差、胶厚不均匀、调焦误差以及视场弯曲等因素的限制，投影物镜必须具备足够的焦深DOF。因此在一定曝光波长情况下，为保持有足够的焦深，通常采用光刻分辨率增强(Resolution Enhancement Technique，RET)技术，以降低工艺因子k1、提高工艺因子k2。
[0006]现有的光刻分辨率增强技术主要有离轴照明技术(Off Axis Illumination，OAI)、相移掩模(Phase Shift Mask，PSM)、光学邻近效应校正(Optical Proximity Correcttion，OPC)以及亚分辨率辅助图形(Sub
‑
Resolution Assist Feature，SRAF)。
[0007]其中，相移掩模技术为先进光刻技术中常选用技术，它克服了光通过二元掩模版(Binary Mask，BIM)上的小图案时发生衍射的有关问题。如图1所示，该相移光掩模技术的基本原理是：利用光干涉原理成像，在传统掩模(即普通二元掩模版)的某些透光区上增加一层透明的相移层Shifter，使在相移层Shifter上透过的光相移180
°
，与旁边相邻且没有相移层的透光区透过的非相移光进行干涉，形成相消干涉，从而提高硅晶圆wafer上转移图像的对比度。
[0008]相移掩模PSM中，通过相移层Shifter的相位移量φ(rad)依赖于相移层Shifter的复数折射率实部n和相移层厚d，且φ＝2πd(n
‑
1)/λ，这里，λ为曝光光源的波长(即曝光波长)。从而，在设计相移掩模PSM时，要使相位偏移180
°
，应有相移层厚d＝λ/[2(n
‑
1)]。
[0009]目前设计的相移掩模根据形成掩模图案的相移部的透光特性大致在实用性上分为：完全透过性型(Levenson)相移掩模和半色调型(Half Tone)相移掩模。前者完全透过性型的相移部的透光率与非图案部(透光部)相同，是对曝光波长几乎透明的掩模，该类型的相移掩模一般对线宽(Line)与间距(Space)L/S图案的转移有效。后者半色调型的相移部(半透光部)的透光率只有非图案部(透光部)的百分之几到百分之几十程度，该类型的相移掩模对接触孔或孤立空隙图案的非常有效。
[0010]半色调型相移掩模又分为单层和双层两种结构。单层型结构简单，且制造容易，因而在目前成为主流，通常是由MoSiN或MoSiON单层膜构成。而双层型结构是由主要控制透过率的层和主要控制相移量的层组合构成，从而能够独立控制以透过率为代表的分光特性和相移量(相位角)。
[0011]目前相移掩模无论采用哪种结构，工业界均用PVD(溅射)法大规模生产空白相移掩模版，通过控制设备的工艺参数来保证空白相移掩模版的透过率和相移量，且空白相移掩模版最终的性能通常是在其出腔后，通过QC测试，来确认是否符合要求。但是实际情况下，由于腔体真空度、各种反应气体流量、靶材使用率等等各种因素均会影响空白相移掩模版的膜层的质量和特性，但是，目前空白相移掩模版的制造工艺中没有在线监控(又称为“实时监控”或“在位监控”)，只依赖于设备的控制稳定性来控制生产的空白相移掩模版的性能，严重限制了空白相移掩模版的良率和生产效率。
[0012]上述问题也存在于现有的其他相移薄膜产品的制造中。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种监控系统、薄膜沉积系统和相移薄膜产品的制造方法，能够对相移薄膜产品的沉积工艺进行在线监控，并根据在线监控结果在线调整沉积工艺参数，进而提高相移薄膜产品的良率和生产效率。
[0014]为实现上述目的，本专利技术提供一种监控系统，设置在沉积腔室的外部并用于在线监控相移膜沉积工艺，其包括：
[0015]第一监控组件，用于将相应的第一探测光束入射到所述沉积腔室内正在制造的相移薄膜产品的表面上，并测量所述相移薄膜产品对所述第一探测光束的反射率和/或透射率；
[0016]第一分束器，用于将第二探测光束分成第三探测光束和第四探测光束，并将所述第三探测光束入射到所述相移薄膜产品的表面上；
[0017]第二监控组件，用于使所述第四探测光束与所述相移薄膜产品透射的第三探测光束发生干涉，并根据干涉结果测量所述相移薄膜产品上的相移量；
[0018]其中，所述第一监控组件监测到的反射率和/或透射率以及所述第二监控组件监测到的相移量中的至少一个，用于在线调整所述沉积腔室的沉积工艺参数。
[0019]可选地，所述第一监控组件包括第一反射单元，用于将所述第一探测光束反射到所述相移薄膜产品的表面上。
[0020]可选地，所述第一监控组件还包括反射率监测单元，用于接收所述相移薄膜产品的表面上反射的第一探测光束，以测量所述相移薄膜产品对所述第一探测光束的反射率。
[0021]可选地，所述第一监控组件还包括第二反射单元，所述第二反射单元用于将所述
相移薄膜产品的表面上反射的第一探测光束反射到所述反射率监测单元中。
[0022]可选地，所述第一监控组件还包括透射率监测单元，用于接收所述相移薄膜产品透射的第一探测光束，以测量所述相移薄膜产品对所述第一探测光束的透射率。
[0023]可选地，所述第一监控组件还包括第三反射单元，用于将所述相移薄膜产品透射的第一探测光束反射到所述透射率监测单元。
[0024]可选地，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种监控系统，设置在沉积腔室的外部并用于在线监控相移膜沉积工艺，其特征在于，包括：第一监控组件，用于将相应的第一探测光束入射到所述沉积腔室内正在制造的相移薄膜产品的表面上，并测量所述相移薄膜产品对所述第一探测光束的反射率和/或透射率；第一分束器，用于将第二探测光束分成第三探测光束和第四探测光束，并将所述第三探测光束入射到所述相移薄膜产品的表面上；第二监控组件，用于使所述第四探测光束与所述相移薄膜产品透射的第三探测光束发生干涉，并根据干涉结果测量所述相移薄膜产品上的相移量；其中，所述第一监控组件监测到的反射率和/或透射率以及所述第二监控组件监测到的相移量中的至少一个，用于在线调整所述沉积腔室的沉积工艺参数。2.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述第一监控组件包括第一反射单元，用于将所述第一探测光束反射到所述相移薄膜产品的表面上。3.权利要求2所述的监控系统，其特征在于，所述第一监控组件还包括反射率监测单元，用于接收所述相移薄膜产品的表面上反射的第一探测光束，以测量所述相移薄膜产品对所述第一探测光束的反射率。4.权利要求3所述的监控系统，其特征在于，所述第一监控组件还包括第二反射单元，所述第二反射单元用于将所述相移薄膜产品的表面上反射的第一探测光束反射到所述反射率监测单元中。5.权利要求2
‑
4中任一项所述的监控系统，其特征在于，所述第一监控组件还包括透射率监测单元，用于接收所述相移薄膜产品透射的第一探测光束，以测量所述相移薄膜产品对所述第一探测光束的透射率。6.权利要求5所述的监控系统，其特征在于，所述第一监控组件还包括第三反射单元，用于将所述相移薄膜产品透射的第一探测光束反射到所述透射率监测单元。7.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述第二监控组件包括：相位补偿器，用于对所述第四探测光束进行相位补偿；干涉单元，用于使所述相移薄膜产品透射的第三探测光束和相位补偿后的第四探测光束相汇并发生干涉；相移监测单元，用于根据所述干涉单元输出的干涉结果来测量所述相移薄膜产品上的相移量。8.如权利要求7所述的监控系统，其特征在于，所述第二监控组件还包括：第四反射单元，用于将所述相位补偿器相位补偿后的第四探测光束反射到所述干涉单元中；和/或第五反射单元，用于将所述相移薄膜产品透射的第三探测光束反射到所述干涉单元中。9.如权利要求7所述的监控系统，其特征在于，所述第二监控组件还包括第二分束器，所述相移监测单元包括第一光电探测器和第二光电探测器；所述第二分束器用于将所述干涉单元输出的干涉光分束为两路，一路进入所述第一光电探测器以收集干涉图像信息，另一路进入所述第二光电探测器以测量相移量。10.如权利要求9所述的监控系统，其特征在于，所述干涉单元包括分束棱镜；所述第一
光电探测器包括CCD图像传感器或CMOS图像传感器，所述第二光电探测器包括PMT光电倍增管。11.如权利要求9所述的监控系统，其特征在于，所述第二监控组件还包括设置在所述第二分束器和所述第二光探测器之间的光路上的针孔光阑。12.如权利要求1所述的监控系统，其特征在于，所述第一探测光束和所述第三探测光束入射到所述相移薄膜产品相对的两个表面上；其中，所述第一监控组件和所述第二监控组件共用同一探测光源，所述的监控系统还包括第三分束器，用于将所述同一探测光源发出的光分束成所述第一探测光束和第二探测光束，所述第一探测光...

【专利技术属性】
技术研发人员：林岳明，
申请(专利权)人：上海传芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：