CN101846891A - 集成的曝光后烘烤轨道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成的曝光后烘烤的轨道，还公开了用以处理晶片的系统和方法，组合的曝光后烘烤和冷却单元，以及接口。示例性系统包括光刻工具、本地轨道、传送装置、传送装置处理机、接口单元和用于规划处理过程的控制器。示例性的组合的曝光后烘烤和冷却单元包括在其侧面上有开口的外壳，以及外壳中的烘烤单元和冷却单元。示例性的接口包括多个设置在机械手周围的外壳，其中机械手用以在外壳间传送晶片，多个外壳中的一个是集成的烘烤和冷却单元。

Description

集成的曝光后烘烤轨道
本申请为2008年6月6日递交的、申请号为200810215429.7的发明名称为“集成的曝光后烘烤轨道”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明主要涉及半导体制造工艺。更具体地，本发明涉及光刻晶片系统。
背景技术
在半导体制造中，在净化室环境中使用具有多个加工步骤的处理方案，在半导体衬底上制造特征。在半导体衬底制造中通常使用集群系统，该集群系统整合多个工艺室，以在不将衬底移出高度控制处理环境的情况下进行连续的处理步骤。
在半导体集成电路制造中使用的许多光刻集群系统，当前结合有集成晶片轨道和光刻系统。晶片光刻集群之内的各种模块执行特定功能，所述功能包括给下面的半导体晶片衬底涂覆称为光敏抗蚀剂或抗蚀剂的感光性膜。在当前轨道系统中，典型地，光刻工具直接连接到顾及输入工艺(例如，应用抗蚀剂)也顾及输出工艺(例如，曝光后烘烤/冷却和显影)的轨道。
电子器件的制造商往往花费大量的时间试图优化工艺序列以及室处理时间，以在可能的给定集群工具体系限制和室处理时间的情况下获得最大的衬底吞吐量。通常，最长的工艺方案步骤限制工艺序列的吞吐量。
另外，特定工艺步骤具有严格的时间变化要求。两个这样的示例性工艺步骤包括曝光后烘烤(PEB)步骤和PEB后冷却步骤。在曝光后，使用PEB步骤以立即加热衬底以激励感光化合物的扩散和减小光刻胶层中驻波效应。PEB后冷却步骤通常在PEB步骤后冷却衬底至环境温度或接近环境温度的温度，以确保衬底处于所定义温度，并且典型地被控制以致每个衬底经历相同时间-温度分布以将工艺变化减到最小。典型地，因为光刻步骤的曝光工艺和PEB步骤间的时间变化对最终产品的临界尺寸一致性(CDU)有影响，所以PEB步骤必须紧紧与光刻步骤相接。
相似地，输入或输出支路上最慢的晶片决定了轨道中每批(即，以相同方式处理的一组晶片)的处理时间。例如，在一些情况下，如果快的批次后面跟着慢批次，该慢批次后面跟着快批次，则从慢批次进入轨道的时间开始直到慢批次离开轨道，每批次都以慢批次的速度运行。相似地，在其它例子中，轨道的进度围绕最慢的批次进行。结果，轨道让快批次正常运行，等待慢批次(部分地)腾空轨道。其后，轨道等待开始快批次，直到慢批次不延迟随后的快批次晶片。在这种情况下，整个轨道光刻集群的吞吐量被降低。
发明内容
本发明描述了一种晶片处理系统。在一个实施例中，晶片处理系统包括：光刻工具；与该光刻工具连接的本地轨道；传送装置处理机，所述传送装置处理机用于操作传送装置以及从传送装置至光刻工具和/或本地轨道传送晶片，或者从光刻工具和/或本地轨道至传送装置传送晶片；接口单元，所述接口单元用于在传送装置和光刻工具和/或本地轨道间传送晶片；以及控制器，所述控制器用于在光刻工具、本地轨道、接口单元和传送装置处理机中规划工序。
传送装置处理机可以手动或自动操作传送装置。
本地轨道可执行从温度稳定、检验、干燥(在曝光后)、曝光后烘烤、冷却和他们的组合构成的组中选择的处理步骤。可以理解，本地轨道还可执行不同的和/或附加的处理步骤，包括，例如，显影步骤。
接口单元可将本地轨道与光刻工具连接。
接口单元可将光刻工具和本地轨道中的一个或两个，与传送装置连接。
传送装置可将光刻工具和本地轨道中的一个或两个，与远程轨道连接。
传送装置可以是前端开口盒(FOUP)、开放片架或标准机械接口(SMIF)盒。
还描述了处理晶片的方法。在一个实施例中，该方法包括步骤：在传送装置和光刻工具之间传送晶片；在光刻工具和连接到光刻工具的本地轨道之间传送晶片；以及在本地轨道和传送装置之间传送晶片。
该方法还包括从在本地轨道中的稳定晶片温度、干燥(在曝光后)晶片、曝光后烘烤和冷却构成的组中选择的一个或多个步骤。
该方法还包括安排晶片的传送和处理。
还公开了组合的曝光后烘烤和冷却单元。在一个实施例中，组合的曝光后烘烤和冷却单元包括外壳，该外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度大于该第二长度，该外壳在第一相对侧面上具有开口以容纳晶片；烘烤单元在该外壳中；并且冷却单元在该外壳中。
该冷却单元包括夹钳。
该烘烤单元可以在该外壳之内被隔离。
还可在该外壳中提供机械手，以在该外壳内传送晶片。
还描述了晶片处理系统的接口。在一个实施例中，该接口包括：机械手，用于运送晶片；多个外壳，所述外壳被设置在机械手周围，每个外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度等于或大于该第二长度，该外壳在第一相对侧面上具有开口以容纳晶片，该开口面对该机械手，至少多个外壳中的一个是集成的烘烤和冷却单元。
该接口可包括多个机械手以运送晶片，多个外壳被设置在多个机械手的至少一个周围。
至少多个外壳中的一个可以是均热单元。
该机械手可从光刻工具中收集晶片并传送晶片至集成的烘烤和冷却单元。
机械手可在光刻工具，均热单元和集成的烘烤和冷却单元间传送晶片。
该接口还可包括设置在该机械手周围的多个第二外壳，每个第二外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度大于该第二长度，该外壳在第三相对侧面上具有开口以容纳晶片，该开口面对该机械手。
该接口可包括多个机械手，其中多个第二外壳设置在多个机械手的至少一个周围。
该接口还可包括分离的机械手以从连接在集成轨道上的外部接口传送晶片至曝光单元。
附图说明
通过参考附图，以示例的方式表述本发明，其中：
图1是图示根据本发明实施例的光刻晶片系统的示意性侧视图；
图2A、2B和2C是图示根据本发明实施例的光刻晶片系统的方块图；
图3是图示根据本发明实施例的组合的烘烤和冷却单元的透视图；
图4是进一步图示根据本发明实施例的图3的组合的烘烤和冷却单元的剖视图；
图5是图示根据本发明实施例的本地轨道部分的主透视图；
图6是图示图5的本地轨道部分的后透视图；以及
图7是图示图5的本地轨道部分的侧视图。
具体实施方式
本发明公开了用以处理晶片的系统和方法。示例性系统包括：光刻工具；与该光刻工具连接的本地轨道；传送装置，用于从传送装置处理机和至传送装置处理机传送晶片；传送装置处理机，用于操作传送装置；在传送装置和光刻工具和/或本地轨道间传送晶片的接口单元；以及在光刻工具、本地轨道和接口单元中规划工序的控制器。结果，可将关键工艺设置得相互更近，并且/或者光刻工具的性能可不依赖于抗蚀剂和显影工艺(远程轨道与光刻工具相关联)。
还公开了组合的曝光后烘烤和冷却单元。示例性的组合的曝光后烘烤和冷却单元包括较长边具有用于容纳和提供晶片的开口的外壳，并且烘烤和冷却单元在外壳内。
还公开了晶片处理系统的接口。示例性接口包括多个设置在一个或多个机械手周围的外壳，该机械手在外壳之间运送晶片，其中至少多个外壳中的一个是集成的烘烤和冷却单元。结果，PEB步骤可与曝光单元紧紧相接以更好地控制PEB的时序，引发更好的CDU控制。接口还解决了在轨道接口常见的各种时序的冲突。另外，输出路径上的缓冲可增大，其使得传送装置时序安排与PEB轨道时序安排的紧密的连接得以放松。另外，允许分离的涂覆和显影环节。
图1示出了晶片光刻集群10。晶片光刻集群10可并入多个处理步骤，包括，例如，抗蚀剂涂覆、曝光前和曝光后烘烤、曝光、显影、清洗、冷却、预调节等步骤中的一个或多个。
晶片光刻集群10包括光刻工具12、本地轨道部件14、接口单元16以及远程轨道部件18。在一个实施例中，晶片光刻集群10还包括一个或多个传送装置20。集群10还包括传送装置处理机21。
在一个实施例中，本地轨道部件14直接连接光刻工具12。就是说，晶片可直接从光刻工具12传送到本地轨道部件14。
在一个实施例中，本地轨道部件14包括与光刻工艺相连的时间关键(time-critical)步骤。时间关键步骤是那些具有严格时间变化要求的步骤。在一个实施例中，由于CDU对最终产品有影响，所以时间关键步骤紧紧相连。包含在本地轨道部件14中的示例性工艺包括，但不限于，例如，检验、温度稳定化、干燥(在曝光后)、曝光后烘烤、冷却和它们的组合。在一个实施例中，本地轨道14是曝光后烘烤轨道。在一个实施例中，本地轨道14是用于晶片从传送装置处理机到光刻工具12、或者从光刻工具12到传送装置处理机的传送路径。
远程轨道部件18还可与本地轨道部件14相隔离，如图1中所示。远程轨道部件18可分成多个单元。
在一个实施例中，接口单元16用于从传送装置至光刻工具12和/或本地轨道部件14传送晶片，反之亦然。接口单元16还可用于从传送装置20传送晶片和将晶片传送到传送装置20。传送装置20可为放置晶片用以传送的盒或片架。
在一个实施例中，接口单元16包括一个或多个用于在光刻工具12和本地轨道部件14之间传送晶片的机械手(未示出)。一个或多个机械手典型地每个都包括致动机制和一个或多个晶片保持器。
在一个实施例中，接口单元16包括一个或多个传送装置处理机。该传送装置处理机可以是自动的或手动的。一个或多个机械手可用以从传送装置中拾取晶片并且将他们送入系统以及将它们向后送入传送装置。
接口单元16可以是任何本领域公知的分度器，用于传送和处理晶片。接口单元16是可移动的。
传送装置20可用于在光刻工具12和/或本地轨道部件14与远程轨道部件18之间传送晶片。在一个实施例中，传送装置20是前端开口盒(FOUP)、开放片架或标准机械接口(SMIF)盒。传送装置20可以是任何其他本领域公知的用以存储和传送晶片的运输盒。
典型地，传送装置20自动接收和发送、以及打开和关闭。可以理解，传送装置20的操作可以选择手动方式。接口单元16可包括一个或多个传送装置。例如，接口单元16可以包括四个或五个传送装置。可以理解，可以使用少于四个或多于五个传送装置。
晶片光刻集群10还包括中央控制器或调度机(未示出)，所述中央控制器或调度机对光刻工具12和本地轨道部件14中的处理进行安排。中央控制器还可以对光刻工具12和本地轨道部件14间的和/或经过接口16的晶片传送进行控制。中央控制器可以包括一个或多个独立的控制器。
在使用中，晶片从输入路径移动至光刻工具12。在一个实施例中，输入路径位于远程轨道18中，并且晶片从远程轨道18移动至传送装置20，以及从传送装置20至接口单元16。从接口单元16，晶片移动至光刻工具12。在一个实施例中，本地轨道14中的机械手用以移动晶片。在一个实施例中，接口单元16中的机械手用以移动晶片。在光刻工具12中完成光刻工艺后，晶片可以从光刻工具12传送至本地轨道部件14或传送装置20，用于另外的处理。在本地轨道部件14中处理晶片后，处理过程可以完成。可选择地，晶片可从本地轨道部件14传送至远程轨道部件18，用于另外的处理。在一个实施例中，传送装置20可用于从本地轨道部件14至远程轨道部件18传送晶片。
在一个实施例中，时间关键工艺可借助于包括在本地轨道部件14中的此类时间关键工艺紧密地在一起，以简化基于关键参数的控制，其包括，例如，晶片温度和PEB时间变化。光刻中的非关键或较不关键(less-critical)工艺可设置在远程轨道部件18中。从而，通过将这样的工艺相互邻近定位，可最小化时间关键工艺的影响。
作为典型时间关键工艺的曝光后烘烤的性能取决于烘烤位置的数量和所需烘烤时间。可在本地轨道部件14中设置烘烤步骤，以使得它实质上与光刻工具12集成。此外，本地轨道部件14例如可包括所有的烘烤单元，以提供任何数量的必要烘烤位置。
通过在本地轨道部件14中将烘烤工序与其它更不关键的时间关键工艺分隔开，并通过根据需要安排烘烤位置，集群的总生产率可增大，而不必增加占地空间。
在一个实施例中，晶片光刻集群10与传统晶片光刻集群尺寸相同或更小，并且各部件是相互独立的。结果，在不对整个制造工艺产生大的影响的情况下，实现生长路径和更新环节。
图2A、2B和2C是具有控制器120的图1中的晶片光刻集群的方块图。控制器120可与光刻工具12、本地轨道部件14以及接口单元16独立，如图2A中所示。可选择地，如图2B中所示，控制器120可位于光刻工具中。可选择地，如图2C中所示，控制器120可位于本地轨道中。
图3是图示组合的曝光后烘烤和冷却单元200的透视图。单元200包括外壳202，该外壳202包括具有第一长度α的第一侧面204，以及具有第二长度β的第二侧面206。在一个实施例中，第二长度β大于第一长度α。该单元还包括在第二侧面206上的开口208。
可以理解，开口208可位于第二侧面206上的几乎任何位置。由于开口208位于第二侧面206中，如其后表述的，更紧凑的集群系统是可能的。
如图4中所示，单元200包括机械手210、夹钳212和烘烤单元214。在一个实施例中，单元200还包括缓冲位置216。在一个实施例中，单元200还包括隔离元件218。
机械手210包括允许晶片传送到外壳202之内各个位置的致动机制。可以理解，单元200可包括多于一个的机械手和/或夹钳。
夹钳212可包括用于支撑晶片的保持器，所述保持器与机械手210连接。夹钳212还包括冷却功能。例如，夹钳212可以是水冷的和可控制的。
烘烤单元214可以是任何为本领域技术人员所公知的传统烘烤单元。烘烤单元214应该位于距离夹钳212的冷却位置充分远的地方。
缓冲位置216位于或接近单元的第二侧面206的开口208的位置。缓冲位置216可包括冷却部分。
使用隔离元件218隔离烘烤单元214与缓冲位置216。在一个实施例中，隔离元件在烘烤单元214的所有侧面上隔离烘烤单元214。
在使用中，晶片放置在单元200的第二侧面206的开口208中。晶片位于缓冲位置216上。机械手210用夹钳212从缓冲位置216取晶片至烘烤单元214。当在烘烤单元214中完成所需烘烤工艺时，机械手210用夹钳212将晶片移出烘烤单元214。激活夹钳212的冷却功能以冷却晶片。当冷却工艺完成时，机械手210使晶片返回缓冲位置216。当晶片返回缓冲位置216时，可使用另一机械手(未示出)将晶片从单元200中移出。
图5-7图示了用于晶片光刻集群的接口300。
在一个实施例中，在晶片光刻集群10中使用接口300，如上面参考图1所示。在一个实施例中，接口300是接口16，如上面分别在参考图1和2中表示的。
如图5中所示，接口300包括第一导轨302、第一机械手304和第一夹钳306。接口300还可包括第二导轨308、第二机械手310和第二夹钳312。可以理解，接口300可以包括多于两个的机械手和多于两个的夹钳。例如，接口300可包括三个、四个或五个机械手。可以理解，可使用多于五个机械手。类似地，，接口300可包括三个、四个、五个或甚至更多的夹钳。
接口300还包括设置在机械手310周围的多个单元。在示例性实施例中，多个单元包括多个处理单元，例如，均热单元314和曝光后烘烤单元316。冷却板也可包括在曝光后烘烤单元316中。在这样的实施例中，曝光后烘烤单元316可以是组合的曝光后烘烤和冷却单元200，如上面参考图3和4表述的。冷却板也可附加地或可选择地包括在夹钳306和/或夹钳312中。接口300可任选包括输入和/或输出缓冲器318。可以理解，接口300可包括任何数量或类型的单元，依赖于处理方案和设计约束。
多个单元设置在机械手304和310周围，以使得可通过机械手304和/或机械手310访问每个单元的开口。如上面所表述，曝光后烘烤单元316可以是如上面参考图3和4所表述的组合的曝光后烘烤和冷却单元200。由于图示单元316的开口位于其最长的侧面面，所以多个单元能够更紧凑布置。就是说，大量单元能够被并入接口300中。如图6和7中所示，不包括开口的单元316的多个部分能设置于其他单元后面，例如其他曝光后烘烤单元316、均热单元314或输出缓冲器318。
机械手304和/或机械手310从光刻工具(未示出)或传送装置(未示出)中收集晶片并且在接口300之内传送晶片。在一个实施例中，一个或多个机械手在光刻工具(未示出)的输出缓冲器和曝光后干燥单元(即，均热单元)314之间传送晶片。在一个实施例中，一个或多个机械手在均热单元314和PEB单元316之间传送晶片。在一个实施例中，一个或多个机械手在PEB单元316和接口300的输出缓冲器318之间传送晶片。一个或多个机械手可以包括冷却板，以在从PEB单元316移出晶片后冷却晶片，和/或PEB单元316可以是其中具有冷却板的结合单元，如上所述。每个机械手顺序从扫描器拾取晶片，对于所有内部处理允许多路控制时间。在一个实施例中，机械手306在光刻工具和均热单元314之间传送晶片。在一个实施例中，第二机械手310在均热单元314和PEB单元316之间，以及，可选择地，在PEB单元316和输出缓冲器318之间传送晶片，如上所述。在一个实施例中，第二机械手310还传送晶片至输出接口322，用以传送至集群的另一部分，例如传送装置20，和/或接口16。
如图6中所示，还可以提供专用机械手320，其顾及所有晶片的输入路径。这减少了机械手304和310的任务。在一个实施例中，输入路径位于输出路径之下。
每个机械手可分别控制并且与光刻工具控制集成，以解决在传统轨道接口中常见的各种时序的冲突。
在使用中，夹钳306通过机械手304拾起晶片，并且移动晶片至曝光后均热单元314或直接至PEB单元316。在均热后，晶片通过机械手310和夹钳312移动至PEB单元316。在晶片冷却后，晶片移动至输出缓冲器318或至输入/输出接口322。
前面的描述与附图一起仅仅说明了所述方法的可能的实施例并且仅仅作了如上的解释。本领域其他的普通技术人员可以理解落入本发明主题的范围和精神之内的许多其他具体实施例。本发明的保护范围是通过所附的权利要求限定的而不是通过前面的说明书限定的。落入所附权利要求的内涵或等价范围之内的任何和全部改进均视为在其保护范围内。

Claims (13)

1.一种组合的曝光后烘烤和冷却单元，包括：
外壳，该外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度大于该第二长度，该外壳在第一相对侧面上具有开口以容纳晶片；
在该外壳中的烘烤单元；并且
在该外壳中的冷却单元。
2.根据权利要求1所述的组合的曝光后烘烤和冷却单元，其中该冷却单元包括至少一个夹钳。
3.根据权利要求1所述的组合的曝光后烘烤和冷却单元，其中该烘烤单元在该外壳之内被隔离。
4.根据权利要求1所述的组合的曝光后烘烤和冷却单元，进一步包括在该外壳中的一个或多个机械手，以在该外壳内传送晶片。
5.根据权利要求1所述的组合的曝光后烘烤和冷却单元，进一步包括在该外壳中的传送装置，以在该外壳内传送晶片。
6.一种晶片处理系统的接口，包括：
机械手，用于运送晶片；
多个外壳，所述多个外壳设置在机械手周围，每个外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度等于或大于该第二长度，该外壳在第一相对侧面上具有开口以容纳晶片，该开口面对该机械手，多个外壳中的至少一个是集成的烘烤和冷却单元。
7.根据权利要求6所述的接口，其中该接口包括用于运送晶片的多个机械手，所述多个外壳排列在多个机械手的至少一个周围。
8.根据权利要求6所述的接口，其中至少多个外壳中的一个是均热单元。
9.根据权利要求6所述的接口，其中该机械手从光刻工具中收集晶片和传送晶片至集成的烘烤和冷却单元。
10.根据权利要求8所述的接口，其中该机械手在该光刻工具、均热单元以及集成的烘烤和冷却单元之间传送晶片。
11.根据权利要求6所述的接口，进一步包括设置在该机械手周围的多个第二外壳，每个第二外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度大于该第二长度，该外壳在第三相对侧面上具有开口以容纳晶片，该开口面对该机械手。
12.根据权利要求11所述的接口，其中该接口包括多个机械手，其中多个第二外壳设置在多个机械手的至少一个周围。
13.根据权利要求6所述的接口，进一步包括分离的机械手，所述机械手用于从与集成轨道连接的外部接口传送晶片至曝光单元。
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