(57)【要約】【課題】  大面積基板処理チャンバを監視及び制御する装置及び方法の実施形態を提供する。【解決手段】  処理チャンバ内で基板処理した後の膜特性を測定するために基板処理システムにおいて複数のタイプの計測ツールを取り付けることができる。処理チャンバ内で基板処理した後の膜特性を測定するために基板処理システムにおいて数種の具体的なタイプの計測ツールを取り付けることもできる。計測チャンバ、プロセスチャンバ、搬送チャンバ、又はロードロック内に計測ツールを取り付けることができる。【選択図】  図２
2007107093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理モジュールの計測チャンバであって、該基板処理モジュールの少なくとも１つの基板処理チャンバを監視及び/又は制御するように適合された前記計測チャンバであって、
少なくとも１つの第１タイプの計測ツールと、
少なくとも１つの第２タイプの計測ツールと、
を備えた前記計測チャンバ。
【請求項２】
該少なくとも１つの第１タイプの計測ツールが膜厚測定ツールである、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項３】
少なくとも２つの膜厚測定ツールがあり、該膜厚ツールの一方が該少なくとも１つの基板処理チャンバの１つのチャンバ内で処理された基板の中心付近の膜厚を測定するために配置され、もう一方の膜厚測定ツールが該基板の中心から離れた膜厚を測定するために配置される、請求項２記載の計測チャンバ。
【請求項４】
該少なくとも１つの第２タイプの計測ツールがパーティクルカウント測定ツールである、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項５】
該少なくとも１つの第２タイプの計測ツールがシート抵抗測定ツールである、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項６】
該少なくとも１つの基板処理チャンバの１つがＰＶＤチャンバである、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項７】
該少なくとも１つの基板処理チャンバの１つがＣＶＤチャンバである、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項８】
該基板処理チャンバの１つがエッチングチャンバである、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項９】
該基板の表面積が７５０ｃｍ２を超える、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項１０】
該計測チャンバと該基板処理チャンバ双方が該基板処理システムの搬送チャンバに結合されている、請求項１記載の計測チャンバ。
【請求項１１】
基板処理モジュールの少なくとも１つの基板処理チャンバを、該基板処理モジュールの計測チャンバの計測ツールを用いることにより監視及び/又は制御する方法であって、
該基板処理モジュールの該少なくとも１つの基板処理チャンバの１つのチャンバ内で基板を処理するステップと、
該計測チャンバに該基板を移動するステップと、
該計測チャンバの少なくとも１つの第１タイプの計測ツールによって該基板の第１特性を測定するステップと、
該計測チャンバの少なくとも１つの第２タイプの計測ツールによって該基板の第２特性を測定するステップと、
を含む前記方法。
【請求項１２】
該少なくとも１つの第１タイプの計測ツールが膜厚測定ツールである、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも２つの膜厚測定ツールがあり、該膜厚測定ツールの一方が該基板の中心近くの膜厚を測定するように配置され、もう一方の膜厚測定ツールが該基板の中心から離れた膜厚を測定するように配置される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
該少なくとも１つの第２タイプの計測ツールがパーティクルカウント測定ツールである、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
該少なくとも１つの第２タイプの計測ツールがシート抵抗測定ツールである、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
該少なくとも１つの基板処理チャンバの１つがＰＶＤチャンバである、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
該少なくとも１つの基板処理チャンバの１つがＣＶＤチャンバである、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
該基板処理チャンバの１つがエッチングチャンバである、請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
該基板の表面積が７５０ｃｍ２を超える、請求項１１記載の方法。
【請求項２０】
該計測チャンバと該基板処理チャンバ双方が該基板処理システムの搬送チャンバに結合されている、請求項１１記載の方法。
【請求項２１】
該計測チャンバの少なくとも１つの第１タイプの計測ツールによって収集された該第１特性の測定に基づいて、該測定が収集された後で該第２特性測定が収集される前に該基板処理チャンバを制御するステップ、
を更に含む、請求項１１記載の方法。
【請求項２２】
該計測チャンバの少なくとも１つの第２タイプの計測ツールによって収集された該第２特性の測定に基づいて、該測定が収集された後に該基板処理チャンバを制御するステップ、
を更に含む、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
大面積基板処理モジュールの装置であって、該大面積基板処理モジュールの少なくとも１つの大面積基板処理チャンバを監視及び/又は制御するように適合された前記装置であって、
表面積が７５０ｃｍ２を超える該大面積基板の第１基板特性を測定するように適合された少なくとも１つの第１タイプの計測ツール、
を備えている前記装置。
【請求項２４】
該大面積基板の第２基板特性を測定するように適合された少なくとも１つの第２タイプの計測ツール、
を更に備えている、請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
該少なくとも１つの基板処理チャンバがＰＶＤチャンバである、請求項２３記載の装置。
【請求項２６】
該少なくとも１つの基板処理チャンバがＣＶＤチャンバである、請求項２３記載の装置。
【請求項２７】
該計測チャンバと該基板処理チャンバ双方が該基板処理システムの搬送チャンバに結合されている、請求項２３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的には、大面積基板を処理するための装置及び方法に関する。特に、本発明は、大面積基板処理チャンバを監視及び制御するための総合計測ツールを用いることに関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]半導体集積回路（ＩＣ）、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）デバイス、ソーラーパネルデバイスの製造は、基板上にデバイス、導体、絶縁体を作るための多層膜スタックの処理を必要とする。多層膜スタックの一例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイスを製造するのに有用な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造である。図１（従来の技術）は、共通のバックチャネルエッチング（ＢＣＥ）インバーテッドスタガード（又はボトムゲート）型ＴＦＴ構造である、薄膜トランジスタ構造を示す概略断面図である。基板１０１は、ガラス又は透明プラスチックのような、可視スペクトルにおいて実質的に光学的に透明な材料を含むことができる。典型的には、ＴＦＴ応用の場合、基板は大面積を持った、即ち、約７５０ｃｍ２を超えるガラス基板である。ゲート電極層１０２は基板１０１上に形成される。ゲート電極層１０２は、ＴＦＴ内の電荷キャリアの移動を制御する導電層を備えている。基板１０１とゲート電極層１０２の間に、任意の絶縁材料があってもよい。ゲート誘電体層１０３はゲート電極層１０２上に形成される。バルク半導体層１０４はゲート絶縁層１０３上に形成される。ドープ半導体層１０５は半導体層１０４の上面上に形成される。バルク半導体層１０４とドープ半導体層１０５は、リソグラフィ技術によりパターン形成され、記憶キャパシタ誘電体として働く、ゲート誘電絶縁体上のこれらの２つの膜のメサを画成するために従来の技術を用いてエッチングされる。ドープ半導体層１０５は、バルク半導体層１０４の一部と直接接触し、半導体接合部が形成される。その後、導電層１０６は露出した表面上に堆積される。導電層１０６とドープ半導体層１０５の双方は、ＴＦＴのソースコンタクトとドレインコンタクトを画成するためにリソグラフィ技術によりパターン形成することができる。その後、不動態化層１０７を堆積することができる。その後、透明な導体層１０８が堆積され、導電層１０６とコンタクトを作るようにパターン形成される。
【０００３】
[0003]一般に、デバイス製造のための基板は、その上に金属とシリコンを含有する膜の層を処理するために個々の多段製造シーケンスにおいて、スパッタリング、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）、リソグラフィ、エッチング、イオン注入、アッシング、洗浄、加熱、アニーリング等の種々のプロセスに供される。例えば、基板は堆積ステップ、パターン形成ステップ、リソグラフィステップ、エッチングステップが複数回繰り返すことにより処理される。典型的には、プロセスチャンバは、通常は基板上に単一層を堆積するように構成されている。更に、多くのプロセスチャンバは、クラスタツールのようなマルチ基板処理プラットフォームにおいてマルチ基板処理のための中央搬送チャンバに共に結合することもでき、その例は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＡＫＴＰＥＣＶＤ、ＰＲＯＤＵＣＥ(登録商標)、ＣＥＮＴＵＲＡ(登録商標)、ＥＮＤＵＲＡ(登録商標)の処理プラットフォームの系列である。
【０００４】
[0004]物理気相堆積法（ＰＶＤ）、又はスパッタリングは、デバイス製造において最も一般的に用いられるプロセスの１つである。ＰＶＤは、チャンバ本体又は接地されたスパッタシールドに対して負のバイアスが掛けられたターゲットが、不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ））のようなガスを含むガス混合物のプラズマにさらされる真空プロセスチャンバ内で行われるプラズマプロセスである。不活性ガスのイオンによるターゲットの衝突は、ターゲット材の原子の電子を生じさせる。一部の場合には、電子をトラップすると共にプラズマ密度とスパッタ速度を増加させるように、ターゲットの正面に平行な磁場を作り出すためにマグネトロンがターゲットの裏面に配置される。放出された原子はプロセスチャンバ内に配置された基板ペデスタル上に載置された基板上に堆積した膜として蓄積する。
【０００５】
[0005]プラズマ増強型化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）は、一般的には、フラットパネルディスプレイの透明な基板或いは半導体ウエハのような基板上に薄膜を堆積させるために使われる。ＰＥＣＶＤは、一般的には、基板を含む真空チャンバに前駆ガス又はガス混合物を導入することによって達成される。前駆ガス又はガス混合物は、典型的には、チャンバ上部付近に位置する分配プレートによって下向きに送られる。チャンバ内の前駆ガス又はガス混合物は、チャンバに結合された１つ以上のＲＦ電源からチャンバに高周波（ＲＦ）電力を加えることによりプラズマに活性化（例えば、励起）させる。励起したガス又はガス混合物は、反応して、温度制御された基板支持体上に配置された基板の表面上に材料層を形成する。反応中に生成される揮発性副生成物は、排気システムによってチャンバからポンプで送られる。
【０００６】
[0006]半導体、フラットパネル、ソーラーパネルデバイスの要求が増加し続けるにつれて、大規模製造の基板のサイズを増大させることによってコストを下げる傾向がある。例えば、コンピュータモニタ、大型スクリーンテレビ、ＰＤＡや携帯電話のディスプレイの製造に使われるもの等のフラットパネル製造に使われるガラス基板は、ここわずか数年でサイズが５５０ｍｍ×６５０ｍｍから１５００ｍｍ×１８００ｍｍに増大し、近い将来には４平方メートルを超えると予想される。プロセスチャンバ又はマルチ基板処理プラットフォームの寸法は非常に大型になってきた。
【０００７】
[0007]処理チャンバの故障により基板に誤った処理することは、多くの前処理ステップを通過することができた基板を廃棄することになる。プロセスチャンバの故障を適時に検出しないと、多くの基板が誤った処理をされ、廃棄されることを必要とする。大面積基板の場合、これら基板の廃棄コストは相当なものとなってしまう。それ故、目標とした基板処理が基板上で適切に行われて基板の誤った処理のリスクを減少させることを確実にするために基板処理チャンバを監視及び制御することが望ましい。
【０００８】
[0008]結果として、大面積基板処理チャンバを監視及び/又は制御する装置及び方法が求められている。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]大面積基板処理チャンバを監視及び制御する装置及び方法の実施形態が提供される。一実施形態においては、基板処理モジュールの少なくとも１つの基板処理チャンバを監視及び/又は制御するように適合された基板処理モジュールの計測チャンバは、少なくとも１つの第１タイプの計測ツールと少なくとも１つの第２タイプの計測ツールを備えている。
【００１０】
[0010]他の実施形態においては、基板処理モジュールの計測チャンバの計測ツールを用いることにより基板処理モジュールの少なくとも１つの基板処理チャンバを監視及び/又は制御する方法は、基板処理モジュールの少なくとも１つの基板処理チャンバにおいて基板を処理するステップと、計測チャンバに基板を移動させるステップと、計測チャンバの少なくとも１つの第１タイプの計測ツールによって基板の第１特性を測定するステップと、計測チャンバの少なくとも１つの第２タイプの計測ツールによって基板の第２特性を測定するステップを含む。
【００１１】
[0011]更に他の実施形態においては、大面積基板処理モジュールの少なくとも１つの大面積処理チャンバを監視及び/又は制御するように適合された大面積基板処理モジュールの装置は、表面積が７５０ｃｍ２を超える大面積基板の第１基板特性を測定するように適合された少なくとも１つの第１タイプの計測ツールを備えている。
【００１２】
[0012]本発明の上記特徴が詳細に理解され得るように、上で簡単にまとめた本発明のより詳細な説明は、一部が添付の図面に示される実施形態によって参照することができる。しかしながら、添付された図面は本発明の典型的な実施形態のみを示し、それ故、本発明の範囲を制限するものとみなされず、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができる。
【詳細な説明】
【００１３】
[0024]本発明の実施形態は、大面積基板処理システムを監視及び制御する装置及び方法を提供する。本発明の概念は７５０ｃｍ２を超えるターゲット、好ましくは２０００ｃｍ２を超えるターゲット、より好ましくは１５０００ｃｍ２を超えるターゲット、最も好ましくは４００００ｃｍ２を超えるターゲットに適用することができる。
【００１４】
[0025]図１のシリコン含有層と金属含有層は、異なるタイプのプロセスチャンバ、例えば、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバやスパッタリングチャンバ、イオン金属注入（ＩＭＰ）チャンバ、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、原子層堆積（ＡＬＤ）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、他の炉チャンバ、洗浄ステーション等によって大容量且つ高スループットで処理することができる。基板処理システムは、基板が１以上のガス相物質又はプラズマにさらされる堆積チャンバを含むことができる。一実施形態においては、少なくとも１つの物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスチャンバを含むクラスタ型基板処理システムは、１つ又は複数の金属層の堆積を備えている。他の実施形態においては、少なくとも１つの物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスチャンバと少なくとも１つの化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスチャンバを含むハイブリッドクラスタ型基板処理システムは、同様の基板処理システムにおいて膜スタックの金属層とシリコン含有層の堆積を備えている。更に他の実施形態においては、基板処理システムは、異なるエッチング、堆積、アニーリング、洗浄のプロセスを行うために種々のタイプのプロセスチャンバを含むように構成される。
【００１５】
[0026]ＰＶＤ及び/又はＣＶＤ処理チャンバにおけるシステムの場合、ＰＶＤ及び/又はＣＶＤ処理チャンバの性能又は条件は、基板処理後の膜厚、膜組成、シート抵抗、膜応力、パーティクルカウント等の後処理膜情報を収集する計測ツールを用いることによって監視及び制御することができる。膜応力のような一部の測定には、後堆積応力値を求めるために前測定が必要である。後処理測定情報は、例えば、厚さの傾向、膜応力の傾向、膜濃度の傾向、導電膜シート抵抗の傾向、パーティクルカウントの傾向を監視するために用いることができる。測定情報は、測定されたデータが所定の制御範囲から突然外れることがあり、測定されたデータの傾向が通常のデータ傾向と異なっている、システムの故障を検出するために用いることができる。一旦故障が検出されると、システムは１つ又は複数の故障原因が確認又は修正されるまで、それ以後の基板処理を止めるように設定することができる。
【００１６】
[0027]測定は処理チャンバ内でするインサイチュ、又は処理チャンバの外側でするエクスサイチュで行うことができる。一実施形態においては、クラスタ型基板処理システムは、図２に示されるように、基板上に第１金属材料層を堆積するように構成された少なくとも１つの第１物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスチャンバ、例えば、チャンバ４１０と、システムから基板を移動することなく基板の表面上の第１金属材料層の上に第２金属材料層を堆積するための少なくとも１つの第２物理気相堆積（ＰＶＤ）プロセスチャンバ、例えば、チャンバ４１２を含んでいる。他の実施形態においては、基板処理システムは、また、追加のエッチング、堆積、アニーリング、洗浄のプロセスを行うために、他のタイプのプロセスチャンバ、例えば、チャンバ４１４を含むように構成される。
【００１７】
[0028]図２は、基板４２２上に多層の金属膜をスパッタ付着するのに適した例示的基板処理システム４００を示す平面図である。基板処理システム４００は、典型的には、ロードロックチャンバ４０４を経てファクトリインタフェース４０２に結合された搬送チャンバ４０８を含む。ファクトリインタフェース４０２は、一般的には、その中に保管された１以上の基板又は基板ストレージカセットを含む。基板ストレージカセットは、典型的には、ファクトリインタフェース４０２の内側に形成される複数のストレージベイ/コンパートメントに取り外し可能に配置される。ファクトリインタフェース４０２は、また、デュアルブレード大気ロボットのような大気ロボットを含むことができる。大気ロボットは、１つ以上の基板ストレージカセットとロードロックチャンバ４０４との間に１つ以上の基板を搬送するように適合されている。典型的には、ファクトリインタフェース４０２は大気圧で又はわずかに超えて維持され、ロードロックチャンバ４０４は搬送チャンバ４０８の真空環境とファクトリインタフェース４０２のほぼ周囲環境との間の基板搬送を容易にするように配置される。基板処理システムによって処理された基板４２２は、基板４２２がシステム４００に残ることなく、１つ以上の基板４２２上に２つ以上の金属層堆積を含む製造シーケンスの処理のためにファクトリインタフェース４０２からロードロックチャンバ４０４に搬送することができる。搬送ロボット４３０は、搬送チャンバ４０８、プロセスチャンバ４１０、４１２、４１４、計測チャンバ４１８間に基板を搬送することができる。
【００１８】
[0029]測定は、搬送チャンバ４０８、ロードロックチャンバ４２２、プロセスチャンバ４１０、４１２、４１４で、又は分離計測チャンバ、例えば、チャンバ４１８で行うことができる。大面積基板を処理するＰＶＤ及び/又はＣＶＤシステムの場合、搬送チャンバ４０８、ロードロック４２２、プロセスチャンバ４１０、４１２、４１２、分離計測チャンバ４１８は、全て大面積基板を収容するために極めて大きい。基板上の前処理データと後処理データを収集するための複数の計測ツールを取り付けるために、計測チャンバには多くの部屋がある。
【００１９】
[0030]プロセス制御を改善するために、プロセスチャンバにおける堆積後に、膜厚、膜組成、シート抵抗、パーティクルカウント、膜応力のような膜特性を測定することが望ましい。測定したデータが制御範囲から外れる場合には、プロセスドリフトの原因が確認されるまで、システムはその後の基板処理を保留する制御信号を受け取ることができる。例えば、基板４２２は第１金属膜を堆積するためにＰＶＤチャンバ４１０に配置される。膜堆積後、基板４２２の後堆積膜特性はＰＶＤチャンバ４１０、又は４１２、搬送チャンバ４０８、計測チャンバ４１８、又はロードロック４２２に配置された計測ツールによって測定することができる。一実施形態においては、第１金属膜が基板４２２上に堆積された後、基板４２２は後堆積特性を測定するために計測チャンバ４１８内に配置される。後堆積膜特性は、膜厚、膜含量、シート抵抗、パーティクルカウント、膜応力のような特性を含むが、それらに限定されない。膜特性が測定された後、基板４２２は第２金属膜を堆積するために他のＰＶＤチャンバ４１２に配置することができる。第２膜堆積後、基板４２２の後堆積膜特性がＰＶＤチャンバ４１０、又は４１２、搬送チャンバ４０８、計測チャンバ４１８、又はロードロック４２２に配置された計測ツールによって測定することができる。少なくとも１つの膜特性が測定される。測定は、双方のチャンバを監視及び制御するために双方の層について行うことができる。測定は唯一のチャンバを監視及び制御するために唯一の層で行うことができる。１つ以上のプロセスチャンバが用いられる場合、監視及び制御すべき唯一のチャンバを選ぶことが可能である。典型的には、非常に薄い膜の均一性のような膜特性がより重要である膜を堆積するチャンバが監視されるように選ばれる。基板処理システム４００は、１つ又は複数のコントローラと、１つ又は複数のコンピュータと、１つのメモリ（或いは複数のメモリ）を含むことができる、システム制御ユニット４９０によって制御される。
【００２０】
[0031]図３は、基板がシステムに残ることなく処理システムにおいて膜スタックを高スループット処理する方法２００を示すフローチャートである。膜スタックは、種々の厚さの異なる材料の複数の層を含むことができる。ステップ２１０で、基板処理システムの第１のＰＶＤチャンバにおいて第１金属材料層を基板上に堆積させる。第１金属材料層は薄膜トランジスタ構造に用いることができ、１つ以上のゲート金属層、導電層、又はゲート電極層を含むことができる。他の実施形態においては、基板上に堆積される第１金属材料、即ち、示された第１のＰＶＤチャンバにおける第１ターゲット材料は、基板の表面上の下にある層と基板上に堆積させることを必要としてもよい、続いてのあらゆる材料層との間でのあらゆる化学反応を防止するバリヤ材料として選ばれる。一実施例として、シリコン含有物質が基板表面上で露出している場合、純粋なアルミニウム層は基板表面と反応する傾向があり、純粋なアルミニウム層が基板表面上に堆積される前に基板上に堆積されるチタン層のようなバリヤ層を必要とする。
【００２１】
[0032]更に、第１金属材料は、続いての異なる金属材料のために金属材料又は合金材料の１つ以上の層を含むことができ、続いての金属材料のバリヤ材料として働くことができる。一実施例においては、窒化モリブデン層はバリヤ層として働くように続いてのモリブデン層堆積の前に堆積させることができる。適した第１材料としては、ネオジムアルミニウム（ＡｌＮｄ）、窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙ）、窒化モリブデン（ＭｏｘＮｙ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、他の金属窒化物、それらの合金、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛及びそれらの化合物が挙げられるが、それらに限定されない。
【００２２】
[0033]ステップ２１３で、基板は基板処理システムの真空環境から基板を取り出すことなく同一基板処理システムの計測チャンバに搬送される。ステップ２１５で、基板上の第１金属材料層の膜厚のような第１膜特性が、計測チャンバ内の膜厚測定計測ツールのような少なくとも１つの第１タイプの測定ツールによって測定される。ステップ２１７で、基板上の第１金属材料層のパーティクルカウントのような第２膜特性が、計測チャンバにおいてパーティクルカウント測定計測ツールのような少なくとも１つの第２タイプの計測ツールによって任意に測定される。
【００２３】
[0034]ステップ２２０で、基板は基板処理システムの真空環境から取り出すことなく基板処理のために同一基板処理システムの第２のＰＶＤチャンバに搬送される。ステップ２３０で、第２ターゲットを有する第２のＰＶＤチャンバにおいて基板の表面上の第１金属材料層の上に第２金属材料層を堆積させる。第２のＰＶＤチャンバの第２ターゲットは、第２金属材料層をスパッタ付着させる第２金属材料を含み、構造的な支持体として他の材料又は成分を含むこともできる。一実施形態においては、第１ターゲットと第２ターゲットを有する第１のＰＶＤチャンバと第２のＰＶＤチャンバは、基板処理中に基板上に２つ以上の金属材料の連続堆積するためにかさばった重いターゲットの交換を必要としないように示されている。
【００２４】
[0035]一実施形態においては、第２金属材料は第１金属材料とは異なる材料である。他の実施形態においては、第２金属材料は、第１及び第２金属材料を含む膜スタックの導電性を高めるために準備される。例えば、単一ネオジムアルミニウム層をゲート電極層として用いるには導電性が十分高くないので、モリブデンの第１層とネオジムアルミニウムの第２層を有する最終的な膜スタックの導電性を増大させるために基板表面上のネオジムアルミニウムの上にモリブデンを堆積させることができる。適した第２金属材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、ネオジムアルミニウム（ＡｌＮｄ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙ）、窒化モリブデン（ＭｏｘＮｙ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、他の金属窒化物、それら合金、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、及びそれら組合わせが挙げられるが、それらに限定されない。第２金属材料は、ゲート金属層、導電層、ゲート電極層、及びそれらの組合わせとして用いることができる。
【００２５】
[0036]ステップ２３３で、基板は、基板処理システムの真空環境から基板を取り出すことなく、同一基板処理システムの計測チャンバに搬送される。ステップ２３５で、基板上の第２金属材料層の膜厚のような第１膜特性は、計測チャンバ内の膜厚測定計測ツールのような少なくとも１つの第１タイプの計測ツールによって測定される。ステップ２３７で、基板上の第２金属材料層のパーティクルカウントのような第２膜特性は、計測チャンバ内の膜厚測定計測ツールのような少なくとも１つの第１タイプの計測ツールによって任意に測定される。
【００２６】
[0037]本発明の１つ以上の態様によれば、図３の方法２００は、同一基板処理システムの第３ＰＶＤチャンバを用いて第３層の堆積を含むことができ、示された３つのＰＶＤチャンバが基板上に連続して堆積される３層膜スタックに用いることができる。第３ＰＶＤチャンバは、一般的には、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、ネオジムアルミニウム（ＡｌＮｄ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙ）、窒化モリブデン（ＭｏｘＮｙ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、他の金属窒化物、それらの合金、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、及びそれらの組合わせを含むが、それらに限定されない第３材料を含む、第３ターゲットを含む。
【００２７】
[0038]図２に戻って参照すると、本発明の一態様によれば、基板処理システム４００は、一般的には、第１のＰＶＤチャンバ４１０と第２のＰＶＤチャンバ４１２を含む。一実施形態においては、第１のＰＶＤチャンバ４１０は図３の方法２００において記載される第１金属材料層の基板処理を支持するように構成され、第２のＰＶＤチャンバ４１２は、フラットパネルディスプレイ適用の場合、寸法が大抵大きいので、非常に重い、異なるターゲット又はリッドアセンブリに交換することを必要とせず異なる金属材料層の基板処理を支持するように構成される。本発明は、追加のＰＶＤチャンバ、イオン金属注入（ＩＭＰ）、ＣＶＤ、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマエッチング、アニーリング、洗浄及び他の炉チャンバ等の、基板処理システム４００に他のプロセスシステムを結合することを企図する。
【００２８】
[0039]図４Ａは、基板処理チャンバにおいて材料層を堆積した監視された基板について膜厚監視及び制御の例示的な制御チャートを示す図である。膜厚は特定の位置で測定された値又は複数の位置で測定された値の平均値とすることができる。最初の９枚の監視された基板の膜厚は、全て制御上限（ＵＣＬ）と制御下限（ＬＣＬ）の範囲内にある。基板“Ａ”（又は１０番目の基板）上の膜の膜厚が制御上限（ＵＣＬ）を超える場合、基板のその後の誤った処理を防止するために問題の原因が確認され収集されるまで、基板処理システムは基板処理チャンバ内のその後の処理を停止させる制御信号を受け取ることができる。図４Ｂは、膜厚監視及び制御のための他の例示的な制御チャートを示す図である。膜厚は特定の位置で測定された値又は複数の位置で測定された値の平均値である。膜厚が基板“Ｂ”の後に減少し始める場合、システムコントローラはデータを分析し、システムを監視し続け、傾向が、例えば、連続した基板“Ｂ”、“Ｂ＋１”、“Ｂ＋２”の複数の基板が続く場合、その後の処理を保留する。基板の厚さは制御下限（ＬＣＬ）より下に落ちないが、基板処理システムは、過去の傾向とは異なるパターンを示す、厚さのデータ傾向に基づいて基板処理チャンバにおけるその後の基板処理を保留する制御信号を受け取る。
【００２９】
[0040]図５は金属膜堆積を示す他のフローチャートである。ステップ５０１で、金属層が大面積基板処理システムの物理気相堆積チャンバ内で大面積基板上に堆積される。金属膜堆積後、基板はステップ５０２で基板処理システムの真空環境から基板を取り出すことなく、同一基板処理システムの計測チャンバに搬送される。ステップ５０３で、大面積基板の複数の金属膜特性（又は１つの特性）は、同じ大面積基板処理システムの計測チャンバにおいて測定される。一旦複数の膜特性（又は１つの特性）が測定されると、測定された複数の膜特性のいずれか（又は１つの特性）がステップ５０４で制御限界（又は単一特性の限界）を外れているかを、基板処理システムコントローラ（又はコンピュータ）が決定する。測定された膜特性のいずれかが制御限界を外れている場合には、システムはステップ５０６でプロセスチャンバのその後の基板処理を保留する。測定された膜特性が制御限界内にある場合には、システムコントローラ（又はコンピュータ）は、測定された膜特性がステップ５０５で異常に高いか或いは異常に低い傾向にあるかを更に決定することができる。答えが“ｙｅｓ”である場合には、システムはその後の基板処理を保留する（ステップ５０６で）。答えが“Ｎｏ”である場合には、システムは、基板処理システムに基板処理を続けさせる（ステップ５０７で）。基板の膜特性の測定及び監視は処理された全ての基板について行う必要はない。測定及び監視は選ばれた数の基板が処理された後に行うことができる。
【００３０】
[0041]金属膜の場合、金属膜厚は、ニュージャージー州フランダースのＲｕｄｏｌｐｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙによって製造されたＭｅｔａｌＰＵＬＳＥシステムのような金属膜厚測定ツールによって測定することができる。ＭｅｔａｌＰＵＬＳＥシステムは、金属膜厚を測定するために用いることができる金属膜厚測定ツールの１つに過ぎない。他のタイプの金属膜厚測定ツールも使用できる。１つ以上のＭｅｔａｌＰＵＬＳＥシステムを計測チャンバ４１８に取り付けることができる。基板表面上の１つの位置で厚さ情報を測定すると、厚さの傾向を調べるため厚さ情報を得ることができる。典型的には、唯一の厚さ測定ツールが用いられる場合には、計測ツールは基板の中心付近に配置される。一連の基板上に堆積した厚さが徐々に制御限界を外れていき、制御限界からも突然落ちる場合には、システムコントローラは他の基板のその後の処理を停止させるためにチャンバに情報を送ることができる。１つを超える位置で厚さを測定すると、厚さの均一性情報を得ることができる。
【００３１】
[0042]金属膜厚に加えて、金属のシート抵抗は堆積した金属膜の品質と厚さを検出するために測定することができる。金属のシート抵抗は、有害なものとなり得ない“４ポイントプローブ”によって測定することができる。金属膜厚測定と同様に、１つ以上の金属シート抵抗測定ツール（又はプローブ）は、データ収集のために、プロセスチャンバ、計測チャンバ、搬送チャンバ、又はロードロックであり得る測定チャンバに取り付けることができる。シート抵抗が過度に高い或いは過度に低い場合には（制御範囲から外れて）、プロセスチャンバ内の問題の信号が送られ、その後の誤った基板処理を防止するためにその後の処理を停止することができる。シート抵抗に加えて、基板表面上のパーティクル測定も重要である。カリフォルニア州サンノゼのＫＬＡＴｅｎｃｏｒで製造されたＳＵＲＦＳＣＡＮのような基板表面パーティクル測定ツールは、基板表面上の局部的な領域おけるパーティクルカウントを検出するために、計測ツールに取り付けることができる。パーティクルカウントが制御限界を超えるか又は大きく逸れ始める場合には、プロセスチャンバ内の潜在的な問題の信号が送られる。膜応力も測定し得る膜特性であり、その値は膜特性の表示として働くことができる。しかしながら、膜応力を測定するには、典型的には、後堆積測定値から引かれる前堆積測定値が必要である。一実施形態においては、複数のタイプの薄膜計測ツールが、後堆積膜特性を測定するために計測チャンバに取り付けられる。一実施形態においては、多くの具体的なタイプの計測ツールが後堆積膜特性を測定するために計測チャンバに取り付けられる。
【００３２】
[0043]図６Ａは、本発明の一実施形態を示す図である。少なくとも２つのタイプの測定ツール“Ｘ”と“Ｙ”の測定ツールがある。例えば、“Ｘ”の計測ツールは厚さの測定ツールであり得、“Ｙ”の計測ツールはパーティクル測定ツールである。２つの“Ｘ”計測ツールがあり、一方は基板の中心近く、一方は基板の隅近くに配置される。例えば、“Ｘ”計測ツールが厚さの測定ツールである場合には、基板の中心とエッジ付近を測定した厚さは、堆積膜厚という点でチャンバの性能に良好な指示を与えることができる。もう一方のタイプの計測ツール“Ｙ”がパーティクルカウント測定ツールである場合には、パーティクルカウント測定もチャンバのパーティクル性能を示すことができる。厚さとパーティクルカウントの測定ツールは一実施例として用いられるだけである。“Ｘ”と“Ｙ”はあらゆるタイプの計測ツールである。パーティクルカウント測定ツールのような計測ツールの場合、測定は基板上のどこかであり、基板の中心付近に限定されない。点線の円内の“Ｙ”ツールは他の可能な位置を示す。他の膜特性を測定するために計測チャンバ内に第３、第４、又は追加のタイプの計測ツールを有することも可能である。図６Ａにおいては、他の膜特性を測定するために使用し得る少なくとも１つの他の計測ツール“Ｚ”（点線の円）がある。シート抵抗プローブのような１つ以上の計測ツール“Ｚ”は、基板上のどこにでも配置することができる。
【００３３】
[0044]図６Ｂは、本発明の実施形態を示す図である。５つの“Ｘ”計測ツールは、基板の対角線に沿って配置される。“Ｘ”計測ツールの実施例としては、厚さ測定ツール、シート抵抗測定ツールが挙げられる。基板表面に多くの同じタイプの計測ツールを配置すると、膜特性の均一性を測定することができる。わずかの又は３、９以上のような追加された数の計測ツールを、膜特性の均一性を測定するように配置することができる。また、２タイプ以上の２を超える計測ツールを計測チャンバ内に配置することができる。専用の計測チャンバを用いると、計測ツールの数とタイプを配置するのに可撓性が可能になる。透明な基板の場合、膜厚を測定するために基板の下に厚さの測定計測ツールを配置することも可能である。
【００３４】
[0045]図７は、本発明の実施形態に従って種々の堆積技術を用いた、基板７２２上に異なるタイプの金属とシリコンの含有膜を処理するのに適した例示的な基板処理システム７００を示す平面図である。基板処理システム７００は、ロードロックチャンバ７０４、７０６を経てファクトリインタフェース７０２に結合した２つの搬送チャンバ７０８Ａ、７０８Ｂを含む。
【００３５】
[0046]ファクトリインタフェース７０２は、デュアルブレード大気ロボットのような大気ロボットも含むことができる。大気ロボットは、１以上の基板ストレージカセットとロードロックチャンバ７０４との間に１以上の基板を搬送するように適合されている。典型的には、ファクトリインタフェース７０２は大気圧で、又はわずかに大気圧を超えて維持され、ロードロックチャンバ７０４は、搬送チャンバ７０８の真空環境とファクトリインタフェース７０２のほぼ周囲環境との間での基板搬送を容易にするように配置される。第２ロードロックチャンバの使用は、信頼性のある基板処理システム、高基板処理スループット、異なるタイプの処理チャンバとプロセスモジュールとの間を通る基板の流れ、異なるタイプの処理チャンバとプロセスモジュールと間の真空緩衝領域を与える。例えば、異なるタイプのプロセスチャンバと処理モジュールの真空圧の要求は、異なってもよい（例えば、ＰＶＤプロセスはより低い真空圧レベル、従って、ＣＶＤプロセスより高い程度の真空を必要とすることがある）。更に、基板処理システム７００における搬送チャンバ７０８Ａ、搬送チャンバ７０８Ｂ、第２ロードロックチャンバの使用は、ドライポンプ、粗引きポンプ、ターボポンプ、低音ポンプ等のポンプの異なるタイプのポンプが装置コスト、寿命、メンテナンスを援助するために使用し得るように、異なる真空圧レベル或いは段階的な真空レベルの使用を可能にする。例えば、第１搬送チャンバ７０８Ａ、第２搬送チャンバ７０８Ｂ、及び/又は第２ロードロックチャンバ７０６は、通常のドライポンプ又は種々のチャンバに結合した共有ポンプのようなあまり高価でないポンプを用いて中間真空環境を保持することができ、プロセスチャンバは、低温ポンプのようなより高価なポンプを用いて高真空の環境を保持することができる。
【００３６】
[0047]搬送チャンバ７０８Ａ又は７０８Ｂは、搬送チャンバ７０８Ａ、又は７０８Ｂが１つ以上のプロセスチャンバ７１０、７１２、７１４、７１６、７１８、７２０と１つ以上のロードロックチャンバ７０４、７０６によって囲まれるように、複数の処理チャンバ７１０、７１２、７１４、７１６、７１８、７２０と、１つ以上のロードロックチャンバ７０４、７０６の間に基板を移動させるように適合されている。搬送チャンバ７０８Ａ、７０８Ｂを真空条件に維持して、各基板搬送後の搬送チャンバ４０８と個々のプロセスチャンバ７１０、７１２、７１４、７１６、７１８、７２０間の圧力差を取り除くか又は最小限にする。
【００３７】
[0048]本発明の一態様によれば、基板処理システム７００は、一般的には、プロセスモジュール７５０とプロセスモジュール７６０を含む。一実施形態においては、プロセスモジュール７５０は個々のタイプの処理チャンバを含むように適合され、プロセスモジュール７６０は異なるタイプのプロセスチャンバを含むように適合されている。例えば、プロセスモジュール７５０は１つ以上のＣＶＤを含むことができる。他の実施例として、プロセスモジュール７６０は１つ以上のＰＶＤチャンバを含むことができる。本発明は、他のタイプのプロセスチャンバを、プロセスモジュール７５０とプロセスモジュール７６０、例えば、ＰＶＤチャンバ、イオン金属注入（ＩＭＰ）チャンバ、ＣＶＤチャンバ、原子層堆積（ＡＬＤ）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、洗浄チャンバ、他の炉チャンバ等に結合することを企図する。エッチングチャンバ、アッシングチャンバ、イオン注入チャンバ、加熱チャンバ等の追加のプロセスチャンバは、プロセスモジュール７６０の堆積プロセスシステムによって処理された後、基板７２２上で追加のプロセスを行うために搬送チャンバ７０８Ｂに接続することもできる。
【００３８】
[0049]図７の実施形態においては、基板処理システム７００が提供される。図７においては、ロードロックチャンバ７０４がプロセスモジュール７６０に結合されて、処理すべき基板７２２が最初にロードロックチャンバ７０４に装填され、プロセスモジュール７６０の搬送チャンバ７０８Ｂを通って搬送され、搬送ロボット７３０Ｂを用いてロードロックチャンバ７０６上に配置される。
【００３９】
[0050]搬送チャンバ７０８Ｂとロードロックチャンバ７０６を通って搬送チャンバ７０８Ａへ搬送された後、１つ以上の層が基板７２２上に堆積されるように搬送ロボット７３０Ａによってプロセスモジュール７５０の１つ以上のプロセスチャンバへ基板７２２が搬送される。その後、基板４２２はロードロックチャンバ７０６を通って搬送され、搬送ロボット７３０Ａによりプロセスモジュール７６０の１つ以上のプロセスチャンバへ分配されるように搬送チャンバ７０８Ｂに戻される。基板処理システム７００は、１つ又は複数のコントローラと、１つ又は複数のコンピュータと、１つのメモリ（又は複数のメモリ）とを含み得る、システム制御ユニット７９０によって制御される。基板処理システム７００は、１つ又は複数のコントローラと、１つ又は複数のコンピュータと、１つのメモリ（又は複数のメモリ）を含み得る、システム制御ユニット７９０によって制御される。
【００４０】
[0051]図８Ａ及び図８Ｂは、ＣＶＤ-ＰＶＤハイブリッド堆積システムを用いて、基板８０１上に多層膜スタックを堆積する一実施形態を示す図である。この薄膜スタックのタイプは、４つのマスク基板処理とパターン形成技術に適用することができる。本発明は、全ての堆積ステップを単一基板処理システムで完了させることができる便宜を与え、それにより不要な基板搬送と真空破壊を減少させ排除する。
【００４１】
[0052]図８Ａにおいては、ゲート絶縁層８０３はゲート電極層８０２の上に堆積され、分離処理システムにより基板８０１の上に堆積、パターン形成される。ゲート絶縁層８０３は、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、又は窒化シリコン（ＳｉＮ）であってもよい。例えば、ゲート絶縁層８０３は、処理チャンバ７１０、７１２、７１４、７１６のような本発明のプロセスチャンバのいずれかを用いて堆積することができる。その後、バルク半導体層８０４は、ゲート絶縁層８０３を堆積するために用いられる同様の処理システムの基板処理チャンバを用いてゲート絶縁層８０３の上に堆積される。バルク半導体層８０４は、多結晶シリコン（ポリシリコン）又はアモルファスシリコン（α-Ｓｉ）を含むことができる。一実施形態においては、ゲート絶縁層８０３とバルク半導体層８０４は、本発明のＰＥＣＶＤプロセスチャンバのような２つの層を堆積する同じプロセスチャンバを用いた単一基板処理システムにおいて、又は連続して２つの処理チャンバ（例えば、プロセスチャンバ７１０、７１２、７１４、７１６）内で堆積される。
【００４２】
[0053]バルク半導体層８０４の堆積後、ゲート絶縁層８０３とバルク半導体層８０４を堆積させるために用いられる同一処理システムの基板処理チャンバを用いてバルク半導体層８０４の上にドープ半導体層８０５が堆積される。ドープ半導体層８０５は、ｎ型（ｎ＋）又はｐ型（ｐ＋）ドープ多結晶（ポリシリコン）又はアモルファスシリコン（α-Ｓｉ）を含むことができる。８０３、８０４、８０５層は、同一プロセスチャンバ内で又は連続して２つ以上のプロセスチャンバ（例えば、プロセスチャンバ７１０、７１２、７１４、７１６）内で堆積させることができる。
【００４３】
[0054]導電層８０６は、ゲート絶縁層８０３、バルク半導体層８０４、ドープ半導体層８０５を堆積するために用いられる同一処理システムの基板処理チャンバを用いてドープ半導体層８０５の上に堆積される。導電層８０６は、例えば、特に、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、それらの組合わせの金属を含むことができる。基板の表面を洗浄するために基板処理システムから基板を取り出すことなく、第１プロセスモジュール７５０と第２プロセスモジュール７６０に構成される異なる２つのタイプのプロセスチャンバを用いて、本発明の単一基板処理システムにおいてドープ半導体層８０５上に導電層１０６が堆積される。このことは、導電層８０６のような金属含有材料層が通常はＰＶＤプロセスによって堆積され、また、半導体層８０５のようなシリコン含有材料層がＣＶＤプロセスによって通常は堆積される場合に、特に望ましい。本発明は、これらの２つの異なるタイプの材料層が、たとえ異なるタイプのＣＶＤとＰＶＤプロセスチャンバを必要としても、汚染の表面の洗浄又は真空破壊を必要としないように、単一の基板処理システムにおいて堆積させることができることを提供する。
【００４４】
[0055]一実施形態においては、基板処理システムによって堆積される導電層８０６は、プロセスチャンバ７１８、７２０のような本発明の一プロセスチャンバを用いて堆積されるように単一材料である。他の実施形態においては、基板処理システムによって堆積される導電層８０６には、１つ以上のＰＶＤプロセスチャンバのような、本発明の１つ以上の処理チャンバによって堆積される異なる導電材料の多層が含まれる。例えば、導電層８０６は、モリブデン含有ＰＶＤターゲットを含むように構成することができるプロセスチャンバ７１８によって堆積されるようにモリブデン層を有する３つの層を含むことができる。アルミニウム層は、アルミニウム含有ＰＶＤターゲットを含むように構成されたプロセスチャンバ７２０に基板を搬送することによってモリブデン層上に堆積させることができる。第２モリブデン層は、モリブデン含有ＰＶＤターゲットを有するプロセスチャンバ７１８に基板を戻すことによってアルミニウム層の上に堆積させることができる。従って、提供された本発明の方法及び基板処理システムは、ＰＶＤプロセスの多層薄膜堆積の間のプロセスチャンバの上のＰＶＤターゲットの交換も、ＰＶＤプロセス前後の基板表面の洗浄処理も必要としない。
【００４５】
[0056]図８Ｂにおいては、図８Ａの膜スタックが、チャネルにおける活性領域８２０、ドープ半導体層８０５におけるソース領域８７０ａとドレイン領域８７０ｂ、導電層８０６におけるソースコンタクト領域８８０ａとドレインコンタクト領域８８０ｂを含むようにパターン形成される。
【００４６】
[0057]膜層８０３、８０４、８０５、８０６の連続堆積の間、プロセス制御を改善するために膜堆積の品質を監視することが望ましい。ＣＶＤシステム７５０において行われる層８０３、８０４、８０５のプロセスを監視するために、計測ツールが搬送チャンバ７０８Ａ、ロードロック７０６、又は搬送チャンバ７０８Ａに接続される一計測チャンバに取り付けることができる。一実施形態においては、計測ツールは搬送チャンバ７０８Ａに接続される計測チャンバに取り付けられる。計測チャンバはチャンバ７１１であり得る。計測チャンバにおける計測ツールは、層８０３、８０４、８０５の膜堆積の品質を監視するために用いることができる。監視された基板は、処理された又は選択された基板であるすべての基板である。監視される層は、堆積したすべての層８０３、８０４、８０５、又は堆積した層より選ばれた選択された１つ又は複数の層である。
【００４７】
[0058]層８０３はゲート誘電体層であり、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、又は窒化シリコン（ＳｉＮ）のような膜である。誘電膜が監視される膜特性としては、基板処理後の膜厚、膜含量、膜応力、パーティクルカウント等が含まれる。膜組成は、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いることによって求めることができる。例えば、ＳｉＮの水素含量はＳｉＮ膜の質を示すことができ、ＳｉＮの水素含量はＦＴＩＲによって測定することができる。金属膜と同様に、誘電膜の膜応力の定量にも、前堆積値を後堆積値から差し引くことを可能にするために、前堆積測定が必要である。
【００４８】
[0059]多結晶シリコン（ポリシリコン）又はアモルファスシリコン（α-Ｓｉ）のようなバルク半導体層８０４は、膜厚、膜含量、膜応力、パーティクルカウント等によって監視することができる。ｎ型（ｎ＋）又はｐ型（ｐ＋）ドープ多結晶シリコン（ポリシリコン）又はアモルファスシリコン（α-Ｓｉ）のようなドープ半導体層８０５も、膜厚、膜含量、膜応力、パーティクルカウント等によって監視することができる。
【００４９】
[0060]以前の計測チャンバ４１８の説明と同様に、１つ以上のタイプの計測ツールと各タイプの計測ツールの１つ以上のツールがある。
【００５０】
[0061]導電層８０６は、処理システム７６０のプロセスチャンバ内で堆積される。層８０６の特性を監視するために用いられる計測ツールは、搬送チャンバ７０８Ｂ、ロードロック７０４、又は計測チャンバ７１９に取り付けることができる。一実施形態においては、計測ツールは計測チャンバ７１９に取り付けられる。以前の計測チャンバ４１８の説明と同様に、１つ以上のタイプの計測ツールと各タイプの計測ツールの１つ以上のツールがある。
【００５１】
[0062]プロセスチャンバを監視し且つ故障検出時に基板処理を保留することに加えて、測定された基板の特性は、プロセスチャンバのプロセスパラメータを変化させるためにも使用できる。例えば、測定された膜厚が徐々に減少している場合には、反応性ガスのガス流量を増加させて、堆積速度を上げることができる。後処理測定は、１つ又は複数のエクスサイチュ計測ツールにおいて行うこともできる。１つ又は複数のエクスサイチュ計測ツールのデータは、プロセスチャンバを監視し且つ制御するために処理システムに（手動で又は電気的に）フィードバックさせることができる。
【００５２】
[0063]上記は本発明の実施形態に関するが、本発明の更に多くの実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成されてもよく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１（従来の技術）は、例示的なボトムゲート型薄膜トランジスタを示す概略断面図である。
【図２】図２は、例示的なＰＶＤ処理システムを示す図である。
【図３】図３は、ＰＶＤ基板処理システムにおいて金属の複数の層を堆積するためのフローチャートを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、例示的な膜厚制御チャートを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、他の例示的な膜厚制御チャートを示す図である。
【図５】図５は、金属膜堆積の例示的なフローチャートを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、複数のタイプと複数の測定ツールをもった例示的な計測チャンバを示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは５つの測定ツールをもった他の例示的な計測チャンバを示す図である。
【図７】図７は、例示的なＰＶＤ-ＣＶＤ処理システムを示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ＰＶＤ-ＣＶＤ処理システムを用いた例示的なボトムゲート型薄膜トランジスタを製造する中間段階を示す概略断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａのパターン形成膜スタックを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１…基板、１０２…ゲート電極層、１０３…ゲート誘電体層、１０４…半導体層、１０５…ドープ半導体層、１０６…導電層、１０７…不動態化層、１０８…透明な導体層、２００…プロセス法、２１０…第１物理堆積チャンバ内で基板上に第１金属材料層を堆積させる、２１３…計測チャンバに基板を搬送する、２１５…計測チャンバ内の少なくとも１つの第１タイプの計測ツールによって基板上の第１金属材料層の第１膜特性を測定する、２１７…計測チャンバ内の少なくとも１つの第２タイプの計測ツールによって基板上の第１金属材料層の第２膜特性を測定する、２２０…第２物理気相堆積チャンバに基板を搬送する、２３０…第２物理気相堆積チャンバ内で基板の表面上の第１金属材料層の上に第２金属材料層を堆積させる、２３３…計測チャンバに基板を搬送する、２３５…計測チャンバ内の少なくとも１つの第１タイプの計測ツールによって基板上の第２金属材料層の第１膜特性を測定する、２３７…計測チャンバ内の少なくとも１つの第２タイプの計測ツールによって基板上の第２金属材料層の第２膜特性を測定する、４００…基板処理システム、４０２…ファクトリインタフェース、４０４…ロードロックチャンバ、４０８…搬送チャンバ、４１０…プロセスチャンバ、４１２…プロセスチャンバ、４１４…プロセスチャンバ、４１８…計測チャンバ、４２２…ロードロック、４３０…搬送ロボット、４６０…プロセスモジュール、４９０…システム制御ユニット、５０１…大面積基板処理システムの物理堆積チャンバ内で大面積基板上に金属層を堆積させる、５０２…同一大面積基板処理システムの計測チャンバに大面積基板を搬送する、５０３…計測チャンバ内の１つ又は複数の計測ツールによって金属膜特性を測定する、５０４…測定した膜特性のいずれかが１つ又は複数の制御限界の外にあるかを決定する、５０５…測定した膜特性のいずれかが異常に高い又は低い傾向があるかを決定する、５０６…故障原因を調べるために更に基板処理を保留する、５０７…気相堆積チャンバ内で基板処理を続ける、７００…基板処理システム、７０２…ファクトリインタフェース、７０４…ロードロックチャンバ、７０６…ロードロックチャンバ、７０８ａ…搬送チャンバ、７０８ｂ…搬送チャンバ、７１０…プロセスチャンバ、７１１…計測チャンバ、７１２…プロセスチャンバ、７１４…プロセスチャンバ、７１６…プロセスチャンバ、７１８…プロセスチャンバ、７１９…計測チャンバ、７２０…プロセスチャンバ、７２２…基板、７３０Ａ…搬送ロボット、７３０Ｂ…搬送ロボット、７５０…プロセスモジュール、７６０…プロセスモジュール、７９０…システム制御ユニット、８０１…基板、８０２…ゲート電極層、８０３…ゲート誘電体層、８０４…バルク半導体層、８０５…ドープ半導体層、８０６…導電層、８２０…活性領域、８７０ａ…ソース領域、８７０ｂ…ドレイン領域、８８０ａ…ソースコンタクト領域、８８０ｂ…コンタクト領域。
【図１】
2007107093.tif 000003
【図２】
2007107093.tif 000004
【図３】
2007107093.tif 000005
【図４Ａ】
2007107093.tif 000006
【図４Ｂ】
2007107093.tif 000007
【図５】
2007107093.tif 000008
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2007107093.tif 000010
【図７】
2007107093.tif 000011
【図８Ａ】
2007107093.tif 000012
【図８Ｂ】
2007107093.tif 000013
【外国語明細書】
2007107093000001.pdf