專利名稱：在蒸發(fā)期間防止金噴濺且抗蝕劑交聯(lián)的電子輻射監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及金屬沉積系統(tǒng)，特別是，涉及用于檢測和/或糾正由電子束金屬蒸發(fā)/沉積中采用的金屬蒸發(fā)源中的雜質(zhì)引起的條件的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
為了形成用于電子裝置的微芯片，處理半導(dǎo)體晶片中的各種步驟涉及在半導(dǎo)體晶片上沉積一層或多層金屬。例如，這些金屬膜用于形成金屬接觸或?qū)щ娡ǖ?。金屬膜通常通過采用化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)或物理氣相沉積(PVD)系統(tǒng)沉積在半導(dǎo)體晶片上。PVD系統(tǒng)通常分成濺射系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)。在濺射系統(tǒng)中，有能量的離子束，例如，氬離子，定向在真空室中的金屬目標。有能量的離子撞擊金屬原子使其從目標釋放。釋放的金屬原子傳播通過真空室且沉積在也呈現(xiàn)在真空室中的一個或多個晶片上。在蒸鍍系統(tǒng)(這里也稱為蒸發(fā)/沉積系統(tǒng))中，金屬源(這里也稱為小金屬塊metalslug)在真空室中加熱，在某些系統(tǒng)中保持在約10_7Torr，直到該金屬熔化且原子從金屬源蒸發(fā)。金屬源可通過很多方法的任何一個加熱，例如包括電阻加熱，或者通過定向電子束在金屬源中。從金屬源蒸發(fā)的金屬原子傳播通過真空室，并且沉積在也呈現(xiàn)在真空室中的一個或多個半導(dǎo)體晶片上。在半導(dǎo)體晶片上沉積金屬期間，根據(jù)某些半導(dǎo)體制造工藝，半導(dǎo)體晶片可由阻擋材料覆蓋，傳統(tǒng)上稱為“掩?！?，阻擋材料覆蓋在晶片中不希望形成金屬膜的區(qū)域上。例如，掩模可由光致抗蝕劑(這里也稱為“抗蝕劑”)的圖案化層形成。掩模中的開口區(qū)域形成在其中希望金屬膜沉積在晶片上的區(qū)域。這些開口區(qū)域例如通過施加一層光致抗蝕劑到晶片且曝光該光致抗蝕劑而形成，曝光的光通過光刻掩模，其包括希望形成在光致抗蝕劑中的圖案。曝光的光致抗蝕劑發(fā)生聚合。隨后的顯影步驟化學(xué)地去除非聚合的光致抗蝕劑。其余的光致抗蝕劑被烘焙以去除揮發(fā)的化學(xué)藥劑。所希望的是，其余的光致抗蝕劑被聚合，而不交聯(lián)，即硬化。這里公開的方法和設(shè)備的方面和實施例不限于采用任何特定掩模形成工藝的半導(dǎo)體制造工藝。在沉積金屬膜后，在稱為金屬剝離的工藝中，去除掩模以及沉積在掩模上的任何金屬。所留下的是半導(dǎo)體晶片上沒有被掩模阻擋的區(qū)域中形成的金屬膜。在某些半導(dǎo)體制造工藝中，金屬化的晶片放在溶劑中進行濕剝離工藝，溶劑例如為N-甲基吡咯烷酮(NMP)或乙二醇，以溶解用作掩模的光致抗蝕劑，以限定所希望的金屬化圖案，剝離不希望要的金屬，并且形成電路的所希望部分。如果暴露于過分的熱或光，大部分可用的光致抗蝕劑可能交聯(lián)。交聯(lián)或硬化的光致抗蝕劑在某些制造工藝中常規(guī)使用的濕剝離化學(xué)藥劑中不完全溶解。因此，如果晶片上的光致抗蝕劑在剝離工藝前變?yōu)榻宦?lián)，則在剝離工藝后，光致抗蝕劑殘留物將保留在晶片上。盡管光致抗蝕劑殘留物通?？赏ㄟ^采用更激進(aggressive)的濕和/或干剝離工藝再處理而去除，但是附加的再處理步驟負面地影響生產(chǎn)流程和制造日程。此外，如果存在于半導(dǎo)體晶片上的污染物，例如，如下面討論的來自金屬“噴濺”的光致抗蝕劑殘留物或節(jié)結(jié)，沒有在晶片上被檢測到，則該污染物可能導(dǎo)致下游工藝步驟的進一步問題。這樣的問題例如可包括后續(xù)沉積層的不佳粘合性或平面性。這些問題可導(dǎo)致線產(chǎn)率(制造期間沒有報廢的晶片量)和/或芯片產(chǎn)率(制造工藝中形成的每個晶片的有效裝置量)上的降低。沒有檢測的污染物還可能導(dǎo)致可靠性問題，包括在場中的裝置失 效。

發(fā)明內(nèi)容
該發(fā)明內(nèi)容提供為以簡化的方式引入概念的選擇，在下面的具體實施方式
中進一步描述。該發(fā)明內(nèi)容不意味著確定權(quán)利要求的主題事項的關(guān)鍵特征或基本特征，也不意圖限制權(quán)利要求的主題事項的范圍。申請人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，某些光致抗蝕劑不僅通過暴露于熱或光可交聯(lián)，而且通過來自用于加熱蒸發(fā)器中小金屬塊的電子束的背散射電子束的轟擊也可交聯(lián)。此外，申請人發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)以及金屬“噴濺”的量與小金屬塊中雜質(zhì)量相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明實施例，提供了在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝期間檢測電子束蒸發(fā)器中設(shè)置的小金屬塊中雜質(zhì)的方法。該方法包括在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝期間監(jiān)測由在電子束蒸發(fā)器的沉積室中設(shè)置且與小金屬塊物理地分開的電極提供的第一電信號，在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝期間檢測第一電子信號的改變，以及響應(yīng)于檢測的第一電子信號的改變，指示小金屬塊中增加的雜質(zhì)濃度。根據(jù)某些方面，檢測的動作包括將第一電子信號與閾值比較，并且響應(yīng)于第一電子信號超過閾值大于預(yù)定量，確定限定濃度之上的雜質(zhì)存在于小金屬塊中。根據(jù)某些方面，閾值通過在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝的時間周期上監(jiān)測由電極提供的第二電信號而確定，其中閾值從第二電子信號確定。根據(jù)某些方面，監(jiān)測第一電信號和第二電信號的至少一個包括監(jiān)測電壓讀數(shù)和監(jiān)測電流讀數(shù)的至少一個。根據(jù)進一步方面，監(jiān)測第一電子信號和第二電子信號的至少一個分別包括監(jiān)測第一系列周期讀數(shù)和第二系列周期讀數(shù)的至少一個。根據(jù)進一步方面，該方法還包括建立用于第二系列周期讀數(shù)的基線平均值和基線標準偏差。根據(jù)方法的進一步方面，確定在限定濃度之上的雜質(zhì)存在于小金屬快中包括響應(yīng)于觀察到具有從基線平均值偏移超過預(yù)定量的均值的來自電極的第一系列周期讀數(shù)，以及觀察到具有從基線標準偏差偏移超過預(yù)定量的標準偏差的來自電極的第一系列周期讀數(shù)，進行確定。根據(jù)其他方面，該方法還包括提供第一系列周期讀數(shù)和第二系列周期讀數(shù)到計算機系統(tǒng)，該計算機系統(tǒng)被編程為響應(yīng)于違反一套統(tǒng)計過程控制(SPC)規(guī)則的第一系列周期讀數(shù)而產(chǎn)生警報，根據(jù)第二系列周期讀數(shù)建立所述一套統(tǒng)計過程控制(SPC)規(guī)則。根據(jù)某些方面，該方法還包括響應(yīng)于確定雜質(zhì)以超過預(yù)定濃度的濃度存在于小金屬塊中，而給生產(chǎn)控制系統(tǒng)提供電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)不適合于處理半導(dǎo)體產(chǎn)品晶片的指不。根據(jù)某些方面，該方法還包括定向電子束到小金屬塊的表面，其中監(jiān)測第一和第二電子信號的動作包括監(jiān)測來自電子束與小金屬塊中的雜質(zhì)撞擊的背散射電子。根據(jù)進一步方面，該方法還包括通過提供背散射電子束以撞擊電極而提供電極的電壓和流經(jīng)電極的電流至少一個的改變。根據(jù)某些方面，該方法還包括響應(yīng)于在限定濃度之上的雜質(zhì)存在于小金屬塊中的判定而更換小金屬塊。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供一種方法。該方法包括在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝期間在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的真空室中沉積從小金屬塊獲得的金屬在半導(dǎo)體晶片上，在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝期間監(jiān)測真空室中設(shè)置的電極提供的電信號，在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝期間檢測電信號上的改變，以及響應(yīng)于指示小金屬塊中增加的雜質(zhì)濃度的電信號上的改變、進行停止在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)上處理半導(dǎo)體晶片和 在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)上執(zhí)行預(yù)防性維護中的至少一個。根據(jù)某些方面，該方法還包括在檢查電信號上改變時檢查電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中正在處理的半導(dǎo)體晶片。根據(jù)進一步方面，該方法還包括在檢測到電信號的改變時再處理電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中正在處理的半導(dǎo)體晶片。根據(jù)某些方面，該方法還包括將電極與接地電隔離。根據(jù)某些方面，執(zhí)行預(yù)防性維護包括更換小金屬塊。根據(jù)某些方面，在電子束金屬蒸發(fā)/沉積工藝期間監(jiān)測電極提供的電信號包括監(jiān)測從小金屬塊中的雜質(zhì)背散射在電極上的電子產(chǎn)生的電信號。根據(jù)某些方面，產(chǎn)率上的提高通過在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中的處理期間降低包括交聯(lián)的光致抗蝕劑的半導(dǎo)體晶片數(shù)而實現(xiàn)。根據(jù)某些方面，產(chǎn)率上的提高通過在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中的處理期間減少包括由金屬噴濺產(chǎn)生的金屬節(jié)結(jié)的半導(dǎo)體晶片數(shù)實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供一種電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)。該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)包括電極和聯(lián)接到電極的電氣儀表，該電極構(gòu)造為設(shè)置在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的真空室內(nèi)且與接地隔開，該電極構(gòu)造為設(shè)置成在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)運行期間電極的一部分和小金屬塊的表面之間具有無障礙直線路徑，該電極還構(gòu)造為設(shè)置成不妨礙小金屬塊的表面以及電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中處理的晶片之間的電子路徑。根據(jù)某些方面，電氣儀表是電壓計和電流計的至少一個。根據(jù)某些方面，該設(shè)備還包括控制器，該控制器構(gòu)造為接收來自電氣儀表的信號，以檢測信號相對于基線的改變，并且向操作者報警該信號的改變。


附圖不意圖按比例示出。在附圖中，不同圖中示出的每個相同或近似相同的部件由相同的標號表示。為了清楚起見，并未在每個附圖中標出每個部件。在附圖中圖I是半導(dǎo)體晶片的表面上的光致抗蝕劑殘留的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；
圖2是半導(dǎo)體晶片的截面中的光致抗蝕劑殘留的SEM圖像；圖3是傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝流程的部分流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例包括電極的電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的截面圖；圖5是在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的沉積室中安裝的圖4的電極的等距例視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的電聯(lián)接至電極的電器儀表的示意圖；圖7示出了在本發(fā)明一個或多個實施例中可用的計算機控制系統(tǒng)；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個或多個實施例可用于圖7中的計算機化控制系統(tǒng)的存儲系統(tǒng)；圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的一半導(dǎo)體制造工藝流程的一部分的流程圖；圖10是電子束功率和電壓讀數(shù)的圖線，來自電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中安裝的根據(jù)本發(fā)明實施例的電極的試驗；圖11是電子束功率和電壓讀數(shù)的圖線，來自電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中安裝的根據(jù)本發(fā)明實施例的電極的另一個試驗；以及圖12是電子束功率和電壓讀數(shù)的圖線，來自電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中安裝的根據(jù)本發(fā)明實施例的電極的又一個試驗。
具體實施例方式本發(fā)明不限于其下面的描述中闡述或附圖中示出的部件詳細結(jié)構(gòu)和設(shè)置方案的應(yīng)用。本發(fā)明可具有其它的實施例，并且可以各種方式實施或?qū)崿F(xiàn)。再者，這里所用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，而不應(yīng)解釋為限制?！鞍ā?、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”及其變化意味著包括其后所列項目及其等同物以及附加項目。本發(fā)明總體上針對于檢測電子束(e-束)金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)(這里也稱為“蒸發(fā)器”、“e_束蒸發(fā)器”或“金屬蒸發(fā)器”)中采用的小金屬塊中雜質(zhì)的系統(tǒng)和方法。所希望的是在通過裝配有污染小金屬塊的蒸發(fā)器處理很多晶片前檢測這些小金屬塊中的雜質(zhì)。該雜質(zhì)可引起很多形式的缺陷，其可在通過e-束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)處理的晶片上觀察到，或者不可能立即觀察到，而導(dǎo)致后續(xù)工藝步驟期間或工作中的失效。例如，諸如碳的雜質(zhì)可能存在于小金塊中。在小金塊制造的拉制和鍛造過程中可能與碳結(jié)合，這里油用作潤滑劑。在蒸發(fā)器中取出小金塊時不佳的超凈間操作和不適當?shù)奶幚砑夹g(shù)也可能將碳引入小金塊。在由e_束加熱小金屬塊以蒸發(fā)金時,金的小金屬塊中諸如碳的雜質(zhì)引起產(chǎn)生高能量背散射電子束。這些背散射電子束可能撞擊e-束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)要處理的晶片上的光致抗蝕劑區(qū)域，并且引起光致抗蝕劑交聯(lián)。如上所述的交聯(lián)的光致抗蝕劑可能在后續(xù)的光致抗蝕劑剝離工藝中不被完全去除，留下光致抗蝕劑殘留物，這要求重新處理和/或另外清洗晶片以去除。根據(jù)該機理的半導(dǎo)體晶片上形成的光致抗蝕劑殘留物10的示例如圖I和2所示。撞擊熔化的小金屬塊的電子束還從小金屬塊產(chǎn)生二次電子發(fā)射。該二次電子由電子束中的電子形成，該電子束將電子碰撞出小金屬塊中的原子，或者該二次電子由電子束中被吸收然后從小金屬塊中的原子再發(fā)射出的電子形成。二次電子典型地具有遠低于背散射電子的能量，并且因此即使有也不像背散射電子束那樣貢獻于光致抗蝕劑交聯(lián)，如果其有貢獻的話。熔化的小金塊中的碳雜質(zhì)漂浮到該熔化的小塊的表面，形成“皮膚(skin)”。當定向到小金塊的表面的電子束遇到碳時，來自電子束的一些電子被彈性地背散射。背散射電子束不能有效地傳輸它們的能量到小金塊以熔化小金塊。則背散射電子束保持大部分(如果不是全部的話)在電子束形成時賦予其的能量。背散射電子束的能量在典型e-束(e-beam)金屬蒸發(fā)器系統(tǒng)中約為10千伏。如果背散射電子束以足夠的量達到e_束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中要處理的晶片上的一部分光致抗蝕劑，則它們可能賦予光致抗蝕劑足夠的能量以弓I起該部分光致抗蝕劑變?yōu)榻宦?lián)。熔化的小金塊中的碳粒子傾向于從施加的電子束背散射電子的準確原因不完全清楚。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)被電子束撞擊時固相材料產(chǎn)生的自由電子顯著大于該材料處于液相時。當電子束碰撞固體源時，它產(chǎn)生很多有能量的電子。當固體源熔化時，發(fā)射水平下降。由于其非常高的熔點，碳以固相形式保持在處于e-束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中通常采用的溫度上的熔化的小金塊，并且因此可有效阻擋電子束到達小塊中的金并將其熔化，導(dǎo)致電子彈性地背散射而不被吸收進入小金塊中。
用作金屬沉積工藝掩模的圖案化的光致抗蝕劑的側(cè)壁在整個沉積工藝中暴露，而在進行金屬沉積工藝時由于光致抗蝕劑的表面變?yōu)楸唤饘俑采w而被遮蔽。在沉積了首批幾百埃的金屬后，在大的金屬化結(jié)構(gòu)部下的光致抗蝕劑將受到遮蔽而免于背散射電子束的進一步轟擊。因此，光致抗蝕劑側(cè)壁比光致抗蝕劑的表面更多地交聯(lián)。這導(dǎo)致在化學(xué)剝離殘留光致抗蝕劑后光致抗蝕劑殘留物的線狀或條狀圖案，如圖I所示。小金塊中的碳雜質(zhì)還可貢獻于金“噴濺”，其中液態(tài)金的小滴從熔化的小金屬塊排出。這些熔化的小滴可沉積在e-束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中要處理的晶片上，并且在某些情況下可能導(dǎo)致晶片上要形成的裝置上相鄰金屬線或其它結(jié)構(gòu)之間的短路。例如，金屬-絕緣體-金屬(MM)電容器的電極內(nèi)側(cè)表面上的金“濺潰(spit)”可導(dǎo)致可靠性問題。通過金“噴濺”沉積的金粒子也可損壞微芯片電路試驗中所用的探針尖或者昂貴的隔膜探針。在一些半導(dǎo)體制造工藝中，通過加鉭到小金塊，進行了減小金蒸發(fā)器中采用的小金塊中的碳雜質(zhì)造成的缺陷的努力。鉭吸附碳，因此減少了不受約束而在金屬小塊的表面形成膜、且造成“噴濺”或電子背散射的碳的量。然而，該方法并非沒有問題。e-束蒸發(fā)器中采用的用于保持金(或其它金屬)小塊的坩堝典型地由諸如鑰、鎢、碳化硅或碳的材料形成。給小金塊加鉭可能誘導(dǎo)保持小金塊的坩堝的潤濕(wetting)。如果坩堝被熔化的金潤濕，則坩堝可能由于冷卻時坩堝材料和金之間的不同的熱收縮而開裂。此外，給小金塊加鉭不是在所有的情況下都導(dǎo)致無噴濺的工藝(spit-free process).因此，所希望的是在被污染的小塊導(dǎo)致大量晶片上的缺陷之前提供污染小塊的識別，而不是試圖通過例如給小金屬塊加吸附材料來減輕可能污染物的作用。典型的半導(dǎo)體制造工藝通常包括一系列的工藝步驟，類似于圖3的流程圖所示。金屬沉積工藝典型地包括圖3中的動作410-450。在步驟410中，晶片例如通過將它們浸潰在諸如鹽酸的酸溶液中而清洗。在預(yù)沉積清洗后，晶片加載在金屬蒸發(fā)器中(動作420)并且運行金屬沉積配方(動作430)。在完成金屬沉積時，晶片從金屬蒸發(fā)器去除(動作440)，并且另外的一批預(yù)清洗后的晶片引入蒸發(fā)器中(動作450)。
接受金屬沉積的晶片經(jīng)受剝離工藝(動作460)，其中可能已經(jīng)使用的光致抗蝕劑和/或另外的金屬沉積掩模以及沉積在掩模上的金屬一起從晶片上去除。然后，晶片通常進行到檢查操作(動作470)，在這里一部分晶片的檢查，或者在某些工藝中所有晶片的檢查，例如通過自動光學(xué)檢查工具進行。在某些工藝中，檢查操作手動執(zhí)行。在檢查操作470期間，確定諸如抗蝕劑殘留物或者金屬“濺潰”節(jié)結(jié)的缺陷是否存在于處理的晶片上(動作480)。如果觀察到低于預(yù)定量的缺陷，則處理后的晶片傳送到后續(xù)處理操作，并且晶片在蒸發(fā)器中的操作繼續(xù)(動作490)。然而，如果在檢查的晶片上觀察到不可接受量的缺陷，則蒸發(fā)器不再服役(動作500)且進行故障檢測(動作520)。在被發(fā)現(xiàn)包括具有來自金屬沉積工藝的缺陷的一批晶片之后通過金屬蒸發(fā)器處理的晶片將會受到懷疑。如果在第一個壞批次中發(fā)現(xiàn)的缺陷確實由諸如蒸發(fā)器中小金屬塊的污染的問題引起，則很可能在第一個發(fā)現(xiàn)的壞批次后處理的批次也會具有由被污染的小金屬塊引起的缺陷。因此，這些批次也很可能需要重新處理或廢棄。在動作480中確定為具有不可接受的大量缺陷的晶片之后通過蒸發(fā)器處理的晶片的樣本，或者在某些情況下所有的晶片因此被檢查(動作510 )。
如果這些隨后加工的晶片也顯示出不可接受水平的缺陷則進行確定(動作530)。如果晶片呈現(xiàn)為可接受，則它們轉(zhuǎn)送常規(guī)的后續(xù)處理(動作540)。然而，如果這些晶片顯示不可接受的高水平缺陷，則確定它們是否例如可通過附加的清洗操作而再處理(動作550)，以去除觀察到的抗蝕劑殘留物。如果晶片決定為可再處理，則它們被再處理(動作560)，然后轉(zhuǎn)送后續(xù)處理(動作540)。在一些情況下，再處理后的晶片在送到后續(xù)處理前可能被再一次檢查。如果在動作560中確定晶片不可再處理，例如，如果它們具有不可接受的高水平的不可去除的金屬“濺潰”，則該晶片被廢棄(動作570)。在典型的半導(dǎo)體制造工藝中，在不好的小金屬塊開始引起通過其處理的晶片上的缺陷出現(xiàn)與這些缺陷在下游檢查步驟被發(fā)現(xiàn)的時間之間，可能通過金屬蒸發(fā)器處理了很多批次的晶片。在小金屬塊的問題被發(fā)現(xiàn)前，很多批次的晶片可能受影響。被污染的小金屬塊因此可能引起例如為了去除抗蝕劑殘留物而再處理晶片的時間和生產(chǎn)量上的大量成本。如果晶片上發(fā)現(xiàn)的缺陷不能通過再處理工藝補救，則也可能引起顯著的成本，并且受到影響的晶片必須廢棄。為了便于減小這些可能的損失，已經(jīng)開發(fā)了以小于此前已知工藝中的時間檢測(并且在某些實施例中，在蒸發(fā)器運行期間實時檢測)蒸發(fā)器中被污染的小金屬塊存在的方法和設(shè)備。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過制造電極510 (見圖4和5)以配合在蒸發(fā)器沉積室505內(nèi)，可監(jiān)測在蒸發(fā)器運行期間由小金屬塊(例如，小金塊)產(chǎn)生的總電子輻射。在一些實施例中，電極510通過一個或多個絕緣體520與蒸發(fā)器的內(nèi)表面515以及接地550電隔離。在某些實施例中，電極電聯(lián)接到高阻抗伏特計710和/或電流計(見圖6)。在某些實施例中，電極510和/或絕緣體520在定期計劃的預(yù)防性維護操作期間與蒸發(fā)器遮蔽件的其它各件一起清洗或更換。在操作期間，e-束537由電子槍535產(chǎn)生，并且定向到坩堝530中的小金屬塊。e-束537撞擊小金屬塊產(chǎn)生的電子將背散射且撞擊電極510,導(dǎo)致來自電極的負電壓和/或電流。測得的電壓與產(chǎn)生的背散射電子束量成比例，并且因此與小金屬塊中的雜質(zhì)量，例如，小金塊中的碳雜質(zhì)成比例。小金塊中的碳濃度越高，電極上的負電壓越大。類似地，小金塊中的碳濃度越高，撞擊電極的背散射電子越多，并且產(chǎn)生的電流越大。當小金塊上的碳量達到閾值時，如電極產(chǎn)生的電流和/或電極的電壓所示，將發(fā)生抗蝕劑交聯(lián)和/或金噴濺。因此，電極上的電壓和/或電極產(chǎn)生的電流可被監(jiān)測，并且當電壓和/或電流達到或超過閾值時，關(guān)閉蒸發(fā)器以更換小金屬塊。電極上產(chǎn)生的電壓在某些實施例中可能是負電壓，從而超過閾值可為顯示比閾值負電壓更負的電壓。如上所述，在金屬沉積工藝期間不檢測小金屬塊中雜質(zhì)(或多種雜質(zhì))的情況下，對于很多批次可能沒有檢查出問題(例如，金噴濺和/或抗蝕劑交聯(lián))，直到受影響的晶片到達制造工藝中晚得多的檢查。這可能導(dǎo)致很多的廢品量和損失的收入。本發(fā)明的一些實施例可在這些問題開始出現(xiàn)時即識別出其原因。本發(fā)明的實施例可向操作者提供合適更換蒸發(fā)器中的金屬源的提示。在某些實施例中，該提示在諸如抗蝕劑交聯(lián)和/或金屬噴濺的問題發(fā)生前給出。通過監(jiān)測電極電壓，或者在某些實施例中，通過監(jiān)測電極電流，可建立適當?shù)拈撝惦妷夯螂娏?，該閾值電壓或電流標示立刻更換被污染的小金屬塊的希望。
如圖4和5所示，在一個實施例中，電極510制作成鍍銅環(huán)的形式。采用銅作為電極材料有兩個原因。第一，銅是非常好的導(dǎo)體。第二，銅是與高真空系統(tǒng)兼容的金屬。然而，任何真空兼容的導(dǎo)電金屬(例如，不銹鋼)可用在商業(yè)系統(tǒng)中，這是因為本發(fā)明不限于特定類型的電極材料。在一個實施例中，隔離電極510于蒸發(fā)器的內(nèi)部表面515以及與接地的絕緣體520由氧化鋁、絕緣陶瓷材料構(gòu)成。在其它實施例中，絕緣體520由其它陶瓷構(gòu)造，例如，二氧化鈦、二氧化硅(石英)或傳統(tǒng)的玻璃。在其它實施例中，絕緣體520由諸如PVDF的塑料材料形成。任何真空兼容且具有足夠機械強度以支撐電極的非導(dǎo)電材料可用于絕緣體520。在圖4和5所不的實施例中，電極510設(shè)置在蒸發(fā)器沉積室505中，從而,在蒸發(fā)器運行時，存在蒸發(fā)器的坩堝530內(nèi)的小金屬塊和電極510之間的無障礙路徑。電極510還設(shè)置為使其不阻礙小金屬塊和蒸發(fā)器中金屬沉積期間晶片支撐結(jié)構(gòu)540上可能安裝晶片的位置之間的路徑551。電極的這樣的定位允許電極收集來自小金屬塊的背散射(以及二次)電子，而不阻擋金屬沉積在晶片上。盡管示出為鍍銅環(huán)，但是在替換實施例中電極可形成為任何的形狀和構(gòu)造。例如，在一個實施例中，電極為一個或多個電線環(huán)的形式。在另一個實施例中，電極510由蒸發(fā)器沉積室內(nèi)的多個板形成。在又一實施例中，電極510由金屬網(wǎng)形成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以任何形狀和尺寸形成電極510以配合在任何特定型號的蒸發(fā)器內(nèi)。在運行中，監(jiān)測在采用已知的良好(即污染最小化)的小金屬塊的蒸發(fā)器的運行中在電極510上產(chǎn)生的電壓和/或電流，以建立電壓和/或電流的基線水平。在時間上以給定的頻率(例如，每半秒一個數(shù)據(jù)點，或者在某些實施例中，每秒一個數(shù)據(jù)點)取樣多個電壓和/或電流數(shù)據(jù)點。其它實施例可采處于用任何方便速率上或者位于與電極結(jié)合使用的數(shù)據(jù)記錄設(shè)備的能力內(nèi)的數(shù)據(jù)采樣頻率。這些數(shù)據(jù)點用于產(chǎn)生基線平均值、基線范圍或標準偏差，或者在一些實施例中，在具有已知良好小金屬塊的蒸發(fā)器的運行期間由電極產(chǎn)生的電壓和電流之一或二者的基線平均值和標準偏差或范圍二者。本發(fā)明的實施例可用于檢查多種類型小金屬塊中的雜質(zhì)，例如，金、鋁、鈦或金屬蒸發(fā)器中可用的任何其它金屬。在由e-束撞擊時,這些不同的金屬產(chǎn)生不同量的背散射和二次電子。所產(chǎn)生的背散射和二次電子量還根據(jù)所采用的特定類型的蒸發(fā)器和施加給小金屬塊的e-束的強度而變化。此外，特定電極的結(jié)構(gòu)的特定設(shè)計、形狀、定位和材料(或多種材料)影響電極捕獲的電子量。因此，具有特定電極構(gòu)造的特定蒸發(fā)器上特定類型小金屬塊產(chǎn)生的電壓和/或電流的基線與具有不同類型的小金屬塊和/或電極構(gòu)造的蒸發(fā)器上產(chǎn)生的基線不同。然而，清潔小金屬塊產(chǎn)生的電壓和/或電流中建立的基線與表示污染小塊的該基線的偏離之差可被檢測出，而與所建立的基線參數(shù)(或多個參數(shù))的特定值(或多個特定值)無關(guān)。所建立的基線也可例如因時間上金屬在電極上的累積或者不同小金屬塊的尺寸、形狀或表面性質(zhì)而在相同的蒸發(fā)器上從一個小金屬塊到另一個變化。在一些實施例中，為蒸發(fā)器中電極所建立的電壓和/或電流基線在蒸發(fā)器中的小金屬塊因蒸發(fā)而損耗質(zhì)量時(或之后)被周期性地校準，因此在電極累積沉積金屬時(或之后)或二者，增加了非蒸發(fā)污染材料的濃度。
在其它實施例中，電壓和/或電流基線的參數(shù)(例如，平均值、范圍和/或標準偏差)對于具有類似或相同真空室和電極構(gòu)造的蒸發(fā)器可基本上相同。因此，在某些實施例中，一個蒸發(fā)器上建立的電壓和/或電流基線的參數(shù)可應(yīng)用于其它的類似構(gòu)造的蒸發(fā)器。因此，在一些實施例中，沒必要為每個單個蒸發(fā)器的特定類型的小金屬塊建立電壓和/或電流基線。相反，在一個有代表性的蒸發(fā)器上采用已知的良好小金屬塊(并且，在一些實施例中，已知污染的小金屬塊)建立的電壓和/或電流基線可提供該數(shù)據(jù)，以建立可接受的電極電壓和/或電流參數(shù)的閾值和/或控制極限，其可用于監(jiān)測具有類似構(gòu)造的蒸發(fā)器的組中的任意一個中可能的污染的小金屬塊的存在。在一些實施例中，蒸發(fā)器的制造者將校準蒸發(fā)器，以在運行良好和污染的小金屬塊時產(chǎn)生電極電壓和/或電流的特定參數(shù)。該制造者校準在某些實施例中可減小或消除蒸發(fā)器的使用者執(zhí)行基線測量的需求，以建立用于在電極上測量的電氣參數(shù)的控制圖表，從而可用于區(qū)別良好的小金屬塊與污染的小金屬塊?！┙⒘穗妷汉?或電流中的基線，該基線的參數(shù)上的偏差就表示小金屬塊的可能的污染。例如，在蒸發(fā)器運行期間電壓的下移和/或到電極或來自電極的電流上的增加將表示產(chǎn)生的背散射電子的數(shù)量上的可能增加，并且因此表示可能的污染的小金屬塊。類似地，標準偏差或讀數(shù)范圍上的增加在某些實施例中將可表示污染的小金屬塊。在一些實施例中，在具有特定基線平均值和標準偏差的蒸發(fā)器中從電極觀察的電壓信號可表示小金屬塊的表面污染時平均值的下移和標準偏差增加二者。電極上測量的電信號的很多其它改變中的任何一個都可用于提供可能的污染小金屬塊的指示。例如，如果該傾向的大小在考慮到讀數(shù)的固有變動時統(tǒng)計學(xué)地不可能時，電壓或電流讀數(shù)的傾向(即一些列數(shù)據(jù)點形成的曲線的一階導(dǎo)數(shù))可表示可能的污染的小金屬塊。在其它實施例中，考慮到讀數(shù)的固有變動時統(tǒng)計學(xué)地不可能的一系列電壓和/或電流讀數(shù)(例如，連續(xù)的三個或五個讀數(shù))的移動平均值上的改變可表示可能的污染的小金屬塊。在進一步實施例中，考慮到讀數(shù)的固有變動時統(tǒng)計學(xué)地不可能的一系列數(shù)據(jù)點的范圍上的改變(例如，最后的連續(xù)的三個或五個讀數(shù)與一系列此前的讀數(shù)相比)可表示可能的污染的小金屬塊。工藝控制領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠設(shè)定在一套基線電壓和/或電流讀數(shù)周圍的控制極限(例如，統(tǒng)計程序控制極限)，當違反時，將表示可能的污染的小金屬塊。在一些實施例中，將建立用于來自電極的電壓和/或電流讀數(shù)的控制圖表，并且用于電壓和/或電流讀數(shù)的數(shù)據(jù)點繪制在這些控制圖表上。如果繪制的數(shù)據(jù)點違反了一個或多個統(tǒng)計程序控制(SPC)規(guī)則，則這將表示可能的污染的小金屬塊。在一些實施例中，控制圖表可建立和繪制用于監(jiān)測違反一個或多個西部電氣SPC規(guī)則(Western Electric SPC rules)的數(shù)據(jù)點。這些規(guī)則如下I) —點在上控制極限或下控制極限外上控制極限和下控制極限設(shè)定在距平均值三個標準偏差處。如果一個點位于這些極限的任何一個之外，則僅有O. 3%的機會其由正常的過程引起。2)八點在平均值的相同側(cè)任意給定的點落入平均值之上或之下的機會相等。一個點與之前的一個落入平均 值相同側(cè)的機會為二分之一。后續(xù)點也落入平均值相同側(cè)的幾率為四分之一。八點在平均值的相同側(cè)的可能性僅為約1%。3)八點增加或減小此處使用的邏輯和“平均值相同側(cè)”上的八點所用的相同。有時，該規(guī)則變動為七點上升或下降。4)三個點中的兩個在警告極限外警告極限通常設(shè)定在距離平均值兩個標準偏差(即兩個Σ )處。任何點落入警告極限外的可能性僅為5%。連續(xù)的三個點中兩個點落入警告極限外的機會僅為約1%。5)五個點中的四個落入一個Σ之外在通常的處理中，68%的點落入平均值的一個Σ內(nèi)，并且32%的點落入它之外。五個點中的四個點落入一個Σ之外的可能性僅為約3%。6)十四個點交替方向該規(guī)則將每對相鄰點當作一個單元。對于全部七對，第二點總是高于(或總是低于)前點的機會僅為約I %。7)連續(xù)十五個點位于一個Σ內(nèi)在常規(guī)操作中，68%的點落入平均值的一個Σ內(nèi)。連續(xù)15個點都這樣的可能性小于1%。8)連續(xù)八個點位于一個Σ外因為68%的點位于平均值的一個Σ內(nèi)，所以連續(xù)八個點落入一個Σ線之外的可能性小于1%。在其它實施例中，可采用這樣的控制圖表，其中違反一個或多個Wheeler或Nelson SPC規(guī)則(這對熟悉統(tǒng)計程序控制的人士來說是知名的)可用作可能的污染小金屬塊的指示器。在一些實施例中，在操作蒸發(fā)系統(tǒng)中來自電極的電壓和/或電流由伏特計和/或電流計自動地周期性地測量，并且測量的結(jié)果提供給監(jiān)測計算機或控制器，該計算機或控制器編程為如果測量的一個或多個參數(shù)偏離至閾值之上或之下、偏離在可接受范圍之外或者違反一個或多個SPC規(guī)則，則發(fā)出警報。在一些實施例中，測量參數(shù)的可接受閾值或范圍通過在來自被監(jiān)測的特定小金屬塊的特定蒸發(fā)器上的電極執(zhí)行基線測量事先決定。
在不同實施例中，用于監(jiān)測來自電極510的電參數(shù)的監(jiān)測計算機或控制器可實施為許多形式的任何一個。在一個示例中，用于這里公開的系統(tǒng)的實施例的計算機化的控制器采用如圖7示范性示出的一個或多個計算機系統(tǒng)600實現(xiàn)。計算機系統(tǒng)600例如可為通用目的計算機，例如，基于Intel PENTIUM 或Core 處理器、Motorola PowerPC*處理器、Sun UltraSPARC 處理器、Hewlett-Packard PA-RISC 處理器或任何其它類型處理器或其結(jié)合的那些計算機。替換地，計算機系統(tǒng)可包括特別編程的、特別目的的硬件，例如，特定用途集成電路(ASIC)或?qū)Ｓ糜诎雽?dǎo)體晶片處理設(shè)備的控制器。計算機系統(tǒng)600可包括一個或多個處理器602，其典型地連接到一個或多個存儲裝置604，例如，可包括一個或多個磁盤驅(qū)動存儲器、閃存裝置、RAM存儲裝置或其它用于存儲數(shù)據(jù)的裝置的任何一個。存儲器604典型地用于在控制器和/或計算機系統(tǒng)600操作期間存儲程序和數(shù)據(jù)。例如，存儲器604可用于存儲與一段時間上電極510的測量電氣參數(shù)相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)以及電流傳感器測量數(shù)據(jù)。軟件，包括實施本發(fā)明實施例的程序代碼，可存儲在計算機可讀和/或可寫非易失性記錄介質(zhì)(參考圖8進一步描述)上，然后復(fù)制在存儲器604中，其中它可由處理器602執(zhí)行。這樣的編程代碼可以多個編程語言的任何一個寫入，例如，Java、Visual Basic、C、C# 或 C++、Fortran、Pascal、Eiffel、Basic、COBAL 或其 組合的任何種類。計算機系統(tǒng)600的部件可由互連機構(gòu)606連接，該互連機構(gòu)可包括一個或多個總線(例如，在相同裝置內(nèi)集成的各部件之間)和/或網(wǎng)絡(luò)(例如，在位于各噴濺裝置的部件之間)。該互連機構(gòu)典型地能使信息(例如，數(shù)據(jù)、指令)在系統(tǒng)600之間交換。計算機系統(tǒng)600還可包括一個或多個輸入裝置608，例如，鍵盤、鼠標、軌跡球、麥克風、觸摸屏，以及一個或多個輸出裝置610，例如，打印裝置、顯示屏或揚聲器。計算機系統(tǒng)可電連接或其它方式連接到電氣傳感器614,例如可包括一個或多個電流計和伏特計,該電流計和伏特計構(gòu)造為測量電極510的電氣參數(shù)。另外，計算機系統(tǒng)600可包含一個或多個接口(未示出)，其可連接計算機系統(tǒng)600到通訊網(wǎng)絡(luò)(附加地或替換可由系統(tǒng)600的一個或多個部件形成的網(wǎng)絡(luò))。在一些實施例中，該通訊網(wǎng)絡(luò)形成半導(dǎo)體生產(chǎn)線的工藝控制系統(tǒng)的一部分。根據(jù)一個或多個實施例，一個或多個輸出裝置610聯(lián)接到另一個計算機系統(tǒng)或部件，以在通訊網(wǎng)絡(luò)上與計算機系統(tǒng)600通訊。這樣的構(gòu)造允許一個傳感器設(shè)置為遠離另一個傳感器，或者允許任何傳感器設(shè)置為距離任何的子系統(tǒng)和/或控制器以任意顯著的距離，而仍在其間提供數(shù)據(jù)。如圖8示范性所示，控制器/計算機系統(tǒng)600可包括一個或多個計算機存儲介質(zhì)，例如，可讀和/或可寫的非易失性記錄介質(zhì)616，其中可存儲限定出一個或多個處理器620(例如處理器602)所執(zhí)行的程序的信號。介質(zhì)616例如可為磁盤存儲器或閃存器。在典型的操作中，處理器620可導(dǎo)致數(shù)據(jù)(例如，實施本發(fā)明的一個或多個實施例的編碼)從存儲介質(zhì)616讀入存儲器618，該存儲器允許比介質(zhì)616更快地由一個或多個處理器存取信息。存儲器618典型地為易失性隨機存取存儲器，例如，動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)或靜態(tài)存儲器(SRAM)或利于信息傳輸?shù)教幚砥?20和從其傳輸信息的其它合適的裝置。盡管計算機系統(tǒng)600示例性地示出為一種計算機系統(tǒng)，其上可實施本發(fā)明的各方面，但是應(yīng)當理解的是本發(fā)明不限于示范性示出的軟件或計算機系統(tǒng)中實施。實際上，不同于例如實施在通用目的的計算機系統(tǒng)上，控制器或其部件或部分上可替換地實施為專用的系統(tǒng)或?qū)Ｓ玫目删幊踢壿嬁刂破?PLC)或分布式控制系統(tǒng)。此外，應(yīng)當理解的是，控制系統(tǒng)的一個或多個特征或方面可實施在軟件、硬件或軟硬件組合或其任何組合中。例如，計算機系統(tǒng)600可執(zhí)行的一段或多段運算法則可在分立的計算機中執(zhí)行，這些分立的計算機繼而可通過一個或多個網(wǎng)絡(luò)通訊。圖9示出了用于操作包括根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電極的蒸發(fā)器的程序。在圖9的程序中，沉積操作包括動作810-870。動作810-830和860-870分別與上述圖3的動作410-430和440-450基本上相同。與圖3不同，圖9的程序另外包括監(jiān)測電極的電氣特性的動作(動作840)。在一個實施例中，監(jiān)測來自電極的電壓，并且計算監(jiān)測電壓的平均值和標準偏差。在另一個實施例中，監(jiān)測來自電極的電流，并且計算監(jiān)測電流的平均值和標準偏差。在動作850中,監(jiān)測的電氣參數(shù)與事先針對該參數(shù)建立的基線比較,為此確定測量 的參數(shù)是否落入可接受的容限極限內(nèi)。如果確定測量的參數(shù)在容限內(nèi)，則完成了金屬化的配方，晶片被卸下(動作860)，并且輸送至正常的下游工藝(動作880)，且新一批次的預(yù)清洗晶片引入到蒸發(fā)器中(動作870)。替換地，如果在動作850中，測量的參數(shù)被發(fā)現(xiàn)在容限之外，則在卸下晶片(動作890)時，它們被送去檢查(動作900)。如果確定為諸如金屬濺潰和/或抗蝕劑殘留物的缺陷以不可接受的水平存在于晶片中(動作910)，則晶片可被廢棄，或在一些實施例中，如果可能，被再處理(動作930)。產(chǎn)生容限外信號和有缺陷晶片的蒸發(fā)器將停止生產(chǎn)，并且經(jīng)受故障調(diào)查(動作940)。如果發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器中的小金屬塊被污染，則它在使蒸發(fā)器返回到生產(chǎn)線繼續(xù)工作前被更換(動作940)。如果在動作910中發(fā)現(xiàn)來自顯示出容限外參數(shù)的蒸發(fā)器的晶片具有可接受的低缺陷密度，則它們被傳送以進一步處理，但是作為預(yù)防性的措施，蒸發(fā)器會經(jīng)受故障調(diào)查，并且任何被污染的小金屬塊在通過蒸發(fā)器處理額外的晶片前被更換(動作940)。應(yīng)當理解的是，圖9所示的各種動作僅為示范性的。在不同實施例中，不同的動作或更多的這些動作以不同的順序執(zhí)行。在其它實施例中，該程序中包括附加的動作，并且在進一步實施例中，省略或取代一個或多個所示的動作。包括這里所述電極的蒸發(fā)器的操作方法的其它實施例對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。在一個替換性實施例中，正電壓施加給電極。該正電壓可吸引電子，因此增加了電極捕獲電子的量，使設(shè)備對背散射電子束的存在更加敏感。電極上的正電荷還可將背散射電子束朝著沉積室的側(cè)壁且遠離晶片支架中的晶片偏轉(zhuǎn)(至少在一定程度上)。偏轉(zhuǎn)量將隨著施加給電極的電壓量變化。在利用正偏壓電極的某些實施例中，來自電極的電流的平均值和/或標準偏差可用作監(jiān)測的電氣參數(shù)，從而可在電極上保持不變的電壓。在其它實施例中，施加給電極的電壓可被使得或允許為隨時間變化。與前述實施例一樣，監(jiān)測電流和/或電壓平均值或標準偏差相對于基線值的改變可表示可能的污染的小金屬塊。在接收來自控制器或其它用于監(jiān)測蒸發(fā)器表示可能的污染電極的系統(tǒng)的信號時，操作者可對蒸發(fā)器故障調(diào)查，且如果確實需要則更換嫌疑小金屬塊。在另一個實施例中，電荷(正電荷或負電荷)可施加給電極510。電極上的電荷可在蒸發(fā)器的運行期間隨時測量。電極上測量的電荷的改變或電荷的改變率的改變可表示可能的污染的小金屬塊。
示例為了研究背散射電子輻射源，進行了一系列的實驗，以比較e_束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中蒸發(fā)工藝期間從不同材料產(chǎn)生的有能量的自由電子的量。電極制造為裝配在e-束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的真空室內(nèi)。該電極提供為比較由撞擊不同材料產(chǎn)生的電子束產(chǎn)生的有能量的電子的數(shù)量。電極由彎成環(huán)的銅板形成。銅電極板與接地通過真空室中的陶瓷絕緣體電隔離。利用銅線連接電極到具有數(shù)據(jù)邏輯能力的高阻抗伏特計(Keithley 2420電源電表)，其中來自電極的電壓信號被監(jiān)測且寫入數(shù)據(jù)文檔。因為該裝置沒有針對一定的標準進行校準，所以測量的電位與電極上的實際電荷量不能關(guān)聯(lián)。具有15KW電源的Temescal FC2700蒸發(fā)器用于該實驗。產(chǎn)生這樣的配方，30秒上升到45%不變功率輸送周期用于熔化小金屬塊，并且30秒上升到50%不變功率輸送周期用于保持熔化的小金屬塊在金屬蒸發(fā)的溫度。兩個不變功率周期的保持時間都是30秒。從不同的小金塊熔化的不同金采用該配方運行，且記載電極上收集的電壓。第一實驗采用小金塊進行，該小金塊在表面上被估計Ippm的碳污染。從該實驗獲 得的數(shù)據(jù)示于圖10中。在該圖中，電子束功率由“束功率”數(shù)據(jù)點表示，并且電極上觀察的電壓由“電極電位”數(shù)據(jù)點表示。導(dǎo)通IOKV高壓且發(fā)射器閑置時，電極電位相對于接地為OV (“A”點處標示的點左側(cè)的圖表的部分)。只要有束發(fā)射電流而功率上升且束開始呈現(xiàn)在金熔體上，SMU測量為約-I. 25V (“A”表示的點)。隨著功率繼續(xù)上升到最大值的45% (“A”表示的點和“B”表示的點之間的數(shù)據(jù)點)時，電壓保持相對不變。當小金塊開始熔化時，電壓突然下降到-O. 5V (“B”表示的點緊前方的點)。進一步增加功率到50%導(dǎo)致電極電壓下降到-0.4V (大約在“C”表示的點開始)。在點“D”，在Ippm碳污染樣品試驗中使用的施加給小金塊的束功率突然截止，并且電極電壓恢復(fù)到0V。在圖10中，用于“束功率”的數(shù)據(jù)點表示束在點“D”處仍在50%功率上，然而，這是數(shù)據(jù)收集方法論的假象。用于Ippm碳污染樣品試驗和用于30ppm碳污染樣品試驗的數(shù)據(jù)(下面參考圖11描述)在不同的輪次取得然后合并。“束功率”數(shù)據(jù)點在時間上更緊密對應(yīng)于30ppm碳污染樣品試驗的“電極電位”數(shù)據(jù)點，這就是30ppm碳污染樣品試驗數(shù)據(jù)點在圖表右手側(cè)不顯不為返回到OV的原因；束功率在圖表的右手側(cè)米集30ppm碳污染樣品試驗數(shù)據(jù)點期間仍然接通。采用圓形電子束的熔化配方掃描了 2Hz的圖案，并且數(shù)據(jù)記載采樣率為I秒。束的圓形掃描運動對應(yīng)于圖10和11記錄且示出的電壓峰值。當束掃過小金屬塊表面的不同部分時束焦改變。在各自通過小金屬塊時，當通過沒有污染的金時束焦縮小，而通過高碳區(qū)域時束擴散，導(dǎo)致背散射電子輻射變化。當束通過包括碳污染的熔化的金的部分時，被散射的電子量大于束通過沒有污染的區(qū)域的熔化的金時。當電子束通過熔化的金的“臟”區(qū)域與“清潔”區(qū)域時背散射電子量上的改變反應(yīng)在圖10和11中的數(shù)據(jù)點上觀測到的電壓水平上的改變。對于Ippm碳污染的熔化的金的數(shù)據(jù)點(圖10)，當電子束通過熔化的金的“清潔”區(qū)域與“臟”區(qū)域時獲得的數(shù)據(jù)點之間觀察到約O. 5V的電壓差。對于30ppm碳污染的熔化的金的數(shù)據(jù)點(圖11)，該電壓差約為IV，是對于Ippm碳污染的熔化的金的數(shù)據(jù)點觀測的電壓差的約兩倍。當實驗用靜態(tài)束和Ippm碳污染的小金塊重復(fù)時，電壓沒有波動，盡管觀察到如圖10所示的類似的數(shù)據(jù)上的傾向。該靜態(tài)束試驗中獲得的數(shù)據(jù)示于圖12中。在圖12中，點“A”、“B”、“C”和“D”表示圖10示出的類似點。圖12還包括點“E”，其中，隨著電子束功率的下降，熔化的金固化，并且來自電極的電壓降至約-I. 6V。觀測的電壓上的波動沒有發(fā)生，因為電子束保持聚焦在小金塊的單個部分上而不是掃過小金塊的“清潔”和“臟”區(qū)域。利用與2Hz圓形束掃描圖案相同的配方參考圖10描述的實驗米用具有表面上約30ppm的碳的熔化的金重復(fù)。來自該重復(fù)實驗的數(shù)據(jù)示于圖11中。圖10和圖11之間的比較示出了 “清潔”的Ippm碳污染的小塊和“臟”的30ppm碳污染的小塊之間觀察到的電壓差。當束在點“A”處撞擊30ppm碳污染的小塊時，接地的電極電位為-2. 2V，是對于Ippm碳污染的小塊觀測到的值的約兩倍。熔化30ppm碳污染的小塊比熔化Ippm碳污染的小塊需要更大的功率和更長的時間(注意圖11中的點“B”和“C”從圖10中的點“B”和“C”向右方偏移)。在采用30ppm碳污染的小塊的上升和不變功率周期的整個過程中，電極上產(chǎn)生的電壓伴隨著與采用Ippm碳污染的小塊的實驗相同的傾向，盡管整個曲線朝著更負的電壓偏移，表示更多的電子被電極采集。當30ppm碳污染的小金塊成為熔體時，電壓下降，但是它停留在比觀察到的Ippm碳污染的熔化的小塊高的總負電壓。來自熔化的30ppm碳污染 的小金塊的電壓讀數(shù)的范圍和標準偏差顯著地大于Ippm碳污染的小金塊，如由圖10與圖11的比較可見。發(fā)現(xiàn)表面碳大于約30ppm的小金塊將不會完全熔化，即使在電子束處在從15KW電源提供的90%的束功率時。這表示該碳污染的水平足以從小金塊的表面反射或背散射如此多的電子，以至于沒有足夠的電子可達到小金塊以賦予足夠的能量來完全熔化小塊。盡管Ippm和30ppm碳污染的小金塊二者呈現(xiàn)為光學(xué)地清潔和閃光,但是30ppm碳污染的小塊的SEM檢測顯示出表面上的碳粒子斑點。由低碳含量材料(〈lppm)制成的熔化的金在SEM檢查中沒有發(fā)現(xiàn)碳粒子。30ppm碳污染的小金塊的EDX測量顯示出很強的碳信號，表示小塊上的碳污染。〈lppm碳污染的小金塊的EDX檢測與30ppm碳污染小金塊的EDX檢測相比顯示出碳峰值大大被削弱。采用電極電位作為基準，觀測到的電壓-O. 4V確定為良好清潔的熔化的金的基線電壓，而小于-O. 8V的電壓確定為表示碳污染的熔化的金。根據(jù)該數(shù)據(jù)，-O. 8伏特的電壓可建立為利用在該實驗中使用的蒸發(fā)器構(gòu)造的閾值電壓水平。如果電壓數(shù)據(jù)點峰值觀測為低于-O. 8伏特，則這表示在該實驗中采用的特定蒸發(fā)器中可能的污染的小金塊。應(yīng)當理解的是，其它的金屬和/或蒸發(fā)器可具有不同的電壓閾值。然而，申請人已經(jīng)確定清潔和污染的小金屬塊之間關(guān)于e-束蒸發(fā)器的沉積室中設(shè)置的電極上觀測到的電壓數(shù)據(jù)點的平均值和標準偏差或范圍上的偏移的差別將表現(xiàn)出和在該實驗中觀察到的類似的結(jié)果。該試驗還顯示，在金屬蒸發(fā)器中，具有相對低碳污染的第一小金塊顯示出的金屬蒸發(fā)器的沉積室中設(shè)置的電極上的電壓下降幅度低于具有較高量碳污染的小金塊的電壓降。此外，對于使用較臟的小金塊運行的金屬蒸發(fā)器，其電極上的電壓讀數(shù)波動顯著地大于采用較清潔的小金塊時電壓讀數(shù)的波動。這里已經(jīng)描述了本發(fā)明至少一個實施例的幾個方面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地進行各種替換、修改和改進。這樣的替換、修改和改進旨在是本公開的一部分，并且旨在落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前面的描述和附圖僅為示例的方式。
權(quán)利要求
1.一種在電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝期間檢測電子束蒸發(fā)器中設(shè)置的小金屬塊中雜質(zhì)的方法，該方法包括 在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝期間監(jiān)測第一電子信號，該第一電子信號由該電子束蒸發(fā)器的沉積室中設(shè)置的電極提供，且該電極從該小金屬塊物理地隔開； 在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝期間檢測該第一電子信號的改變；以及 響應(yīng)于該第一電子信號上檢測到的改變，指示該小金屬塊中增加的雜質(zhì)濃度。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中檢測的動作包括 比較該第一電子信號與閾值；以及 響應(yīng)于該第一電子信號以預(yù)定的量超過閾值，確定該小金屬塊中存在位于限定濃度之上的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該閾值通過在電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝的一段時間上監(jiān)測該電極提供的第二電子信號而確定；其中該閾值從該第二電子信號決定。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中監(jiān)測該第一電子信號和該第二電子信號的至少ー個包括監(jiān)測電壓讀數(shù)和監(jiān)測電流讀數(shù)的至少之一。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中監(jiān)測該第一電子信號和該第二電子信號的至少ー個分別包括監(jiān)測第一系列周期讀數(shù)和第二系列周期讀數(shù)的至少之一。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括建立該第二系列周期讀數(shù)的基線平均值和基線標準偏差。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中確定該限定濃度之上的雜質(zhì)存在于該小金屬塊中包括響應(yīng)于觀察到來自該電極的該第一系列周期讀數(shù)的平均值從該基線平均值偏移超過預(yù)定的量和觀察到來自該電極的該第一系列周期讀數(shù)的標準偏差從該基線標準偏差偏移超過預(yù)定的量的至少之一而進行確定。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括提供該第一系列周期讀數(shù)和該第二系列周期讀數(shù)到計算機系統(tǒng)，該計算機系統(tǒng)編程為響應(yīng)于該第一系列周期讀數(shù)違反了根據(jù)該第二套周期讀數(shù)建立的一套統(tǒng)計程序控制(SPC)標準而產(chǎn)生警報。
9.如權(quán)利要求1-8任何一項所述的方法，還包括響應(yīng)于確定超過限定濃度的雜質(zhì)存在于該小金屬塊中，向生產(chǎn)控制系統(tǒng)提供該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)不適合于處理半導(dǎo)體廣品晶片的指不。
10.如權(quán)利要求1-8任何一項所述的方法，還包括 定向電子束到該小金屬塊的表面； 其中監(jiān)測該第一電子信號的動作包括監(jiān)測來自與該小金屬塊中的雜質(zhì)撞擊的電子束的背散射電子。
11.如權(quán)利要求1-8任何一項所述的方法，還包括響應(yīng)于確定在限定濃度之上的雜質(zhì)存在于該小金屬塊中而更換該小金屬塊。
12.—種方法,包括 在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的真空室中沉積在電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝期間從小金屬塊獲得的金屬在半導(dǎo)體晶片上； 在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝期間，監(jiān)測由該真空室中設(shè)置的電極提供的電信號； 在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝期間檢測該電信號上的改變；響應(yīng)于檢測到的指示該小金屬塊中雜質(zhì)濃度増加的該電信號的改變，進行停止在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)上處理半導(dǎo)體晶片和在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)上執(zhí)行預(yù)防性維護中的至少ー個。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，還包括在檢測到該電信號的改變時檢查該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中處理的半導(dǎo)體晶片。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在檢測到該電信號改變時再處理該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中處理的該半導(dǎo)體晶片。
15.如權(quán)利要求12-14任何一項所述的方法，還包括將該電極與接地電隔離。
16.如權(quán)利要求12-14任何一項所述的方法，其中執(zhí)行預(yù)防性維護包括更換該小金屬塊。
17.如權(quán)利要求12-14任何一項所述的方法，其中在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積エ藝期間監(jiān)測該電極提供的該電信號包括監(jiān)測由從該小金屬塊中的雜質(zhì)背散射在該電極上的電子產(chǎn)生的電信號。
18.如權(quán)利要求12-14任何一項所述的方法，其中產(chǎn)率上的提高通過在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中的處理期間減少包括光致抗蝕劑交聯(lián)的半導(dǎo)體晶片的數(shù)量而實現(xiàn)。
19.如權(quán)利要求12-14任何一項所述的方法，其中產(chǎn)率上的提高通過在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中的處理期間減少包括由金屬噴濺產(chǎn)生的金屬節(jié)結(jié)的半導(dǎo)體晶片的數(shù)量實現(xiàn)。
20.—種電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng),包括 電極，構(gòu)造為設(shè)置在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的真空室內(nèi)且與接地隔離，該電極構(gòu)造為設(shè)置成在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的運行期間在該電極的一部分和該小金屬塊的表面之間具有沒有阻礙的直線路徑，該電極還構(gòu)造為設(shè)置成在該電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中不阻礙該小金屬塊的表面和設(shè)置為用于處理的晶片之間的直線路徑；以及 電氣儀表，聯(lián)接到該電極。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中該電氣儀表是伏特計和電流計中的至少ー個。
22.如權(quán)利要求20或21所述的系統(tǒng)，還包括控制器，該控制器構(gòu)造為接收來自該電氣儀表的信號，以檢測該信號相對于基線的改變，并且向操作者報警該信號的改變。
全文摘要
提供用于在電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)中采用的小金屬塊上原位測量雜質(zhì)以及增加使用電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的半導(dǎo)體制造工藝的產(chǎn)率的系統(tǒng)和方法。監(jiān)測電子束金屬蒸發(fā)/沉積系統(tǒng)的沉積室中設(shè)置的電極上的電壓和/或電流水平，并且將該電壓和/或電流水平用于測量小金屬塊的污染。如果電壓和電流達到一定水平，則完成沉積，并且檢查系統(tǒng)的污染。
文檔編號C23C14/24GK102834542SQ201180018439
公開日2012年12月19日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者鄭芥子 申請人:天工方案公司