CN104681465A - 集成系统、集成系统操作方法以及膜处理方法 - Google Patents

集成系统、集成系统操作方法以及膜处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集成系统操作方法，该方法包括以下步骤：通过计量装置测量衬底的膜以获得膜信息。将衬底从计量装置移至邻近转移装置的工艺装置。将膜信息发送至工艺装置。根据膜信息对衬底施加膜处理。本发明还涉及集成系统以及膜处理方法。

Description

集成系统、集成系统操作方法以及膜处理方法
技术领域
本发明涉及集成系统、集成系统操作方法和膜处理方法。
背景技术
随着科学和技术的发展，存在用于施加连续处理的不同种类的工艺设备以制造诸如TFT器件、LED器件和晶圆衬底的半导体产品。
为了控制半导体产品的质量，需要用于测量衬底的沉积膜的计量设备。例如，湿蚀刻设备可以蚀刻形成在衬底上的膜。蚀刻膜之后，可以通过载体将衬底移动至检验台，诸如可以测量衬底的膜厚度的椭圆偏振计。如果膜的厚度太厚，需要设定用于干蚀刻设备或湿蚀刻设备的蚀刻配方以来降低膜的厚度。如果膜的厚度太薄，可以将衬底刮掉或需要通过膜沉积工具升高衬底。
然而，检验台可以远离上述的工艺设备，检查、沉积和蚀刻衬底的膜的循环时间难以减小。而且，需要根据从椭圆偏振计测得的膜信息手动地计算沉积时间或蚀刻时间。因此，由于不同的使用者的经验，不能改进衬底的工艺控制。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种集成系统，包括：工艺装置，用于对衬底施加膜处理；计量装置，直接邻近所述工艺装置以测量所述衬底的膜；以及转移装置，用于在所述工艺装置和所述计量装置之间移动所述衬底。
在上述集成系统中，所述计量装置包括：发送器，用于将光发射至所述衬底的膜；以及接收器，电连接至所述发送器并且接收由所述衬底的膜反射的光以获得膜信息。
在上述集成系统中，还包括：膜分析单元，电连接至所述接收器以根据所述膜信息自动地选择用于所述工艺装置的配方。
在上述集成系统中，所述膜分析单元位于所述计量装置或所述工艺装置内。
在上述集成系统中，所述计量装置包括：工作台，用于支撑所述衬底；以及电动机，连接至所述工作台以使所述工作台旋转。
在上述集成系统中，所述转移装置电连接至所述工艺装置和所述计量装置。
在上述集成系统中，所述工艺装置是化学汽相沉积室、物理汽相沉积室、干蚀刻室或湿蚀刻室。
在上述集成系统中，所述计量装置包括椭圆偏振计或自动光学检查装置。
根据本发明的另一方面，还提供了一种集成系统操作方法，包括：通过计量装置测量衬底的膜以获得膜信息；将所述衬底从所述计量装置移动至邻近转移装置的工艺装置；将所述膜信息发送至所述工艺装置；以及根据所述膜信息对所述衬底施加膜处理。
在上述集成系统操作方法中，测量所述衬底的膜还包括：驱动发送器和接收器以获得所述膜信息。
在上述集成系统操作方法中，测量所述衬底的膜还包括：使支撑所述衬底的工作台旋转。
在上述集成系统操作方法中，还包括：根据所述膜信息自动地选择用于所述工艺装置的配方。
在上述集成系统操作方法中，将所述膜信息发送至所述工艺装置还包括：将所述膜信息发送至与所述工艺装置和所述计量装置电连接的控制系统。
根据本发明的又一方面，还提供了一种膜处理方法，包括：将衬底载入包括计量装置和工艺装置的集成系统中；通过所述集成系统的计量装置测量所述衬底的膜以获得第一膜信息；以及根据所述第一膜信息自动地选择用于所述集成系统的工艺装置的第一配方。
在上述膜处理方法中，还包括：根据所述第一配方通过所述工艺装置对所述衬底施加第一膜处理，从而改进所述膜的厚度。
在上述膜处理方法中，还包括：通过所述计量装置测量所述衬底的改进的膜以获得第二膜信息。
在上述膜处理方法中，还包括：确定所述第二膜信息是否达到目标值。
在上述膜处理方法中，当所述改进的膜达到所述目标值时，所述膜处理方法还包括：卸载所述衬底并且将所述衬底发送至下一个工艺步骤。
在上述膜处理方法中，当所述改进的膜未达到所述目标值时，所述膜处理方法还包括：根据所述第二膜信息自动地选择用于所述工艺装置的第二配方。
在上述膜处理方法中，还包括：根据所述第二配方通过所述工艺装置对所述衬底的改进的膜施加第二膜处理，从而再次改进所述改进的膜以达到所述目标值。
附图说明
通过阅读下面的各个实施例的详细描述、参照如下附图，可以更充分地理解本发明。附图如下：
图1是根据本发明的一些实施例的集成系统的顶部示意图；
图1A是根据本发明的一些实施例的工艺装置、计量装置、转移装置的位置布置的顶部示意图；
图1B是根据本发明的一些实施例的工艺装置、计量装置、转移装置的位置布置的顶部示意图；
图2是图1中所示的计量装置在测量衬底时的侧视图；
图3是电连接至控制系统的图1中所示的集成系统的框图；
图4是传输信息时的图3中所示的框图；
图5是根据本发明的一些实施例的集成系统操作方法的流程图；
图6是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图；
图7是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图；
图8是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图；
图9是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图；以及
图10是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图；
具体实施方式
在以下描述中，呈现具体细节以提供对本发明的实施例的深入的理解。然而，本领域普通技术人员应意识到，在没有一个或多个具体细节或与其他组件结合的情况下可以实行本发明。未详细示出或描述公知的实施方式和操作以避免模糊本发明的各个实施例的各方面。
本说明书中所使用的术语通常具有本领域的普通含义并且每个术语用于特定的环境中。在本说明书中实例的使用，包括本文所讨论的任何术语的实例，并且使用的实例仅是说明性的，并且绝不限制本发明或任何示例性术语的范围和含义。同样地，本发明并不限于本说明书给定的各个实施例。
应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等以描述各个元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语用于区分一个元件与其他元件。例如，在不背离实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括所列举的一个或多个相关部件的任何一个和所有组合。
如本文所使用的，术语“由…组成”、“包括”、“具有”、“包含”“涉及”等要理解为开放式的，意思是包括但不限于。
参考整个说明书，“一个实施例”或“实施例”意思是结合实施例所描述的特定部件、结构、实施方式或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在整个说明书的各个位置处使用的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的不必全部指的是相同的实施例。而且，可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式对特定的部件、结构、实施方式或特性进行组合。
图1是根据本发明的一些实施例的集成系统100的顶部示意图；如图1所示，集成系统100包括工艺装置110、计量装置120和转移装置130。计量装置120直接邻近工艺装置110。此外，转移装置130电连接至工艺装置110和计量装置120。
当集成系统100处于操作状态时，可以将衬底210移动至集成系统100的端口220。随后，转移装置130可以将衬底210从端口220移动至计量装置120，从而使得计量装置120可以测量衬底210的膜(例如，测量衬底210的膜厚度)。接下来，转移装置130将衬底210从计量装置120移动至工艺装置110，从而使得工艺装置110可以对衬底210施加膜处理(例如，沉积膜或蚀刻膜)。
上述的“计量装置120直接邻近工艺装置110”意思是在计量装置120和工艺装置110之间不存在其他工艺配置，除了用于在计量装置120和工艺装置110之间移动衬底210的转移装置130以外。在一些实施例中，计量装置120物理集成至位于共同的外壳内的工艺装置110。
衬底210可以是半导体元件，诸如晶圆、薄膜晶体管(TFT)器件或发光二极管(LED)器件，但是衬底210限制于上述的电子元件。此外，工艺装置110可以是化学汽相沉积(CVD)室、物理汽相沉积(PVD)室、干蚀刻室或湿蚀刻室；计量装置120可以是椭圆偏振计或自动光学检查(AOI)装置；转移装置130可以是自动控制仪器(robot)，但是本发明不限于这些方面。
当工艺装置110是沉积装置时，可以增加衬底210的膜的厚度。当工艺装置110是蚀刻装置时，可以减小衬底210的膜的厚度。此外，当计量装置120是椭圆偏振计时，可以通过计量装置120获得衬底210的膜厚度。
由于衬底210的尺寸可以较大，诸如具有450mm直径晶圆，很多芯片产品可以从衬底210制造。因此，相当大地增大了衬底210的制造成本和价格。如果衬底210在先前的工艺步骤中遭受振动(vibrations)，则在衬底210执行工艺装置110的工艺之前计量装置120可以获得衬底210的膜信息。而且，如果衬底210在工艺装置110的工艺中遭受振动，则在衬底210执行工艺装置110的工艺之后计量装置120可以获得衬底210的膜信息。因此，集成系统100保证并且改进了衬底210的工艺稳定性。
图1A是根据本发明的一些实施例的工艺装置110a、计量装置120a、和转移装置130a的位置布置的顶部示意图。在一些实施例中，转移装置130a位于工艺装置110a和计量装置120a之间。也就是说，工艺装置110a和计量装置120a位于转移装置130a的两个相对侧上。
图1B是图1A中所示的工艺装置110b、计量装置120b、和转移装置130b的位置布置的顶部示意图。在一些实施例中，工艺装置110b和计量装置120b位于相同侧。并且转移装置130b可以沿着工艺装置110b和计量装置120b在D方向上移动。
图1、图1A和图1B中所示的工艺装置、计量装置、和转移装置的上述位置布置仅是实例，并且本发明不限制于这方面。
图2是图1中所示的计量装置120在测量衬底210时的测视图。如图1和图2中所示，在一些实施例中，计量装置120包括发送器122和接收器124。接收器124电连接至发送器122。当衬底210通过转移装置130移动至计量装置120时，可以驱动发送器122和接收器124以测量衬底210的膜从而获得膜信息。例如，发送器122可以将光发射至衬底210的膜，并且接收器124接收通过衬底210的膜反射的光以获得膜信息。
而且，集成系统100可以包括膜分析单元104。膜分析单元104电连接至计量装置120的接收器124。膜分析单元104可以根据由计量装置120测量的膜信息自动地选择用于工艺装置110的配方。膜分析单元104可以位于计量装置120内或工艺装置110内，但本发明不限于这方面。
在一些实施例中，计量装置120还可以包括工作台126和发动机128。工作台126可以支撑衬底210，并且发动机128连接至工作台126。当衬底210位于工作台126上并且通过发送器122和接收器124测量时，可以同时通过发动机128驱动工作台126旋转，从而使得改进膜信息的精密度。发送器122和接收器124可以位于工作台126之上，并且发送器122和接收器124中的每个均可以包括电荷耦合器件(CCD)照相机。
图3是电连接至控制系统200的图1中所示的集成系统100的框图。如图1和图3中所示，控制系统200电连接至集成系统100的工艺装置110和计量装置120，并且工艺装置110电连接至计量装置120。当操作时集成系统100可以是在半导体代工厂(fab)中，控制系统200可以是用于加工衬底210的连续工艺控制系统或代工厂(fab)控制系统。
图4是传输信息时的图3中所示的框图。如图和图4中所示，当衬底210通过转移装置130从端口220载入计量装置120中时，控制系统200可以发送测量信息D1至计量装置120，从而使得计量装置120测量衬底210的膜的物理性能。上述的物理性能可以是膜的厚度、膜的粒子和膜的材料，但是本发明不限于这些方面。
在计量装置120完成测量衬底210的膜后，计量装置120可以发送膜信息D2至控制系统200，并且同步地发送膜信息D2’至工艺装置110。此时，衬底210可以通过转移装置130从计量装置120载入工艺装置110中。结果，衬底210的膜的测量数据可以从控制系统200得知,并且集成系统100的工艺装置110可以根据膜信息D2’来选择合适的配方以对衬底210施加处理(例如，沉积膜、蚀刻膜或清洗膜)。
当工艺装置110根据膜信息D2’对衬底210施加处理时，工艺装置110可以发送工艺信息D3至控制系统200。在工艺装置110完成对衬底210的处理时，控制系统200可以发送工艺信息D3至工艺装置110，从而使得衬底210通过转移装置130从工艺装置110卸载至端口220或计量装置120。随后，衬底210可以从端口220移动至下一个工艺步骤，或可以再次测量以通过计量装置120检查衬底210的改进的膜。
应当注意，以上描述的元件的连接关系在以下描述中将不重复。
图5是根据本发明的一些实施例的集成系统操作方法的流程图。如图5所示，在步骤S1中，通过计量装置测量衬底的膜以获得膜信息。接下来在步骤S2中，将衬底从计量装置移动至与转移装置邻近的工艺装置。随后在步骤S3中，将膜信息发送至工艺装置。最后在步骤S4中，根据膜信息对衬底施加膜处理。
图6是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图。如图6所示，在步骤S1中，将衬底载入集成系统中。接下来在步骤S2中，通过集成系统的计量装置测量衬底的膜以获得第一膜信息。随后在步骤S3中，根据第一膜信息自动地选择用于集成系统的工艺装置的第一配方。接下来在步骤S4中，根据第一配方通过工艺装置对衬底施加第一膜处理，从而改进膜的厚度。之后在步骤S5中，通过计量装置测量衬底的改进的膜以获得第二膜信息。接下来在步骤S6中，膜分析单元确定第二膜信息是否达到目标值。
之后在步骤S7或S7’中，当改进的膜达到目标值时，卸载衬底并且将衬底发送至下一个工艺步骤。然而，当改进的膜未达到目标值时，根据第二膜信息自动地选择用于工艺装置的第二配方。
当改进的膜未达到目标值时，在最终的步骤S8中，根据第二配方通过工艺装置对衬底的改进的膜施加第二膜处理，从而使得改进的膜再次改进以到达目标值。
图7是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图。如图7所示，在步骤S1中，将晶圆载入集成系统中。接下来，在步骤S2中，通过集成系统的椭圆偏振计测量晶圆的膜以获得第一膜信息。此后，在步骤S3中，根据第一膜信息自动地选择第一配方以用于集成系统的蚀刻装置。接下来，在步骤S4中，根据第一配方通过蚀刻装置对晶圆施加第一蚀刻处理，从而改进膜的厚度。此后，在步骤S5中，通过椭圆偏振计测量晶圆的改进的膜以获得第二膜信息。接下来，在步骤S6中，膜分析单元确定第二膜信息是否达到目标值(例如，厚度＝0)。
此后，在步骤S7或S7’中，当改进的膜达到目标值时，卸载晶圆并且将晶圆发送至下一个工艺步骤。然而，当改进的膜未达到目标值(即，厚度>0)时，根据第二膜信息自动地选择用于蚀刻装置的第二配方。
当改进的膜未达到目标值时，最后在步骤S8中，根据第二配方通过蚀刻装置对晶圆的改进的膜施加第二蚀刻处理，从而使得改进的膜被再次蚀刻以完全地去除。
图8是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图。如图8所示，在步骤S1中，将晶圆载入集成系统中。接下来，在步骤S2中，通过集成系统的椭圆偏振计测量晶圆的膜以获得第一膜信息。此后，在步骤S3中，根据第一膜信息自动地选择用于集成系统的蚀刻装置的第一配方。接下来，在步骤S4中，根据第一配方通过蚀刻装置对晶圆施加第一蚀刻处理，从而改进膜的厚度。此后，在步骤S5中，通过椭圆偏振计测量晶圆的改进的膜以获得第二膜信息。接下来，在步骤S6中，膜分析单元确定第二膜信息是否达到目标值(例如，厚度＝100nm)。
此后，在步骤S7或S7’中，当改进的膜达到目标值时，卸载晶圆并且将晶圆发送至下一个工艺步骤。然而，当改进的膜未达到目标值(例如，厚度＝120nm)时，根据第二膜信息自动地选择用于蚀刻装置的第二配方。
当改进的膜未达到目标值时，最后在步骤S8中，根据第二配方通过蚀刻装置对晶圆的改进的膜施加第二蚀刻处理，从而使得改进的膜被再次蚀刻以达到目标值。也就是说，再次蚀刻改进的膜以减小20nm的厚度。
图9是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图。如图9所示，在步骤S1中，将晶圆载入集成系统中。接下来，在步骤S2中，通过集成系统的椭圆偏振计测量晶圆的膜以获得第一膜信息。此后，在步骤S3中，根据第一膜信息自动地选择用于集成系统的沉积装置的第一配方。接下来，在步骤S4中，根据第一配方通过沉积装置对晶圆施加第一沉积处理，从而改进膜的厚度。此后，在步骤S5中，通过椭圆偏振计测量晶圆的改进的膜以获得第二膜信息。接下来，在步骤S6中，膜分析单元确定第二膜信息是否达到目标值(例如，厚度＝100nm)。
此后，在步骤S7或S7’中，当改进的膜达到目标值时，卸载晶圆并且将晶圆发送至下一个工艺步骤。然而，当改进的膜未达到目标值(例如，厚度＝80nm)时，根据第二膜信息自动地选择用于沉积装置的第二配方。
当改进的膜未达到目标值时，最后在步骤S8中，根据第二配方通过沉积装置对晶圆的改进的膜施加第二沉积处理，从而使得改进的膜被再次沉积以达到目标值。也就是说，改进的膜被再次沉积以增大20nm的厚度。
图10是根据本发明的一些实施例的膜处理方法的流程图。如图10所示，在步骤S1中，将晶圆载入集成系统中。接下来，在步骤S2中，通过集成系统的自动光学检查(AOI)装置测量晶圆的膜以获得第一膜信息。此后，在步骤S3中，根据第一膜信息自动地选择用于集成系统的清洗装置的第一配方。接下来，在步骤S4中，根据第一配方通过清洗装置对晶圆施加第一清洗处理，从而减少膜的粒子数。此后，在步骤S5中，通过AOI装置测量晶圆的清洗的膜以获得第二膜信息。接下来，在步骤S6中，膜分析单元确定第二膜信息是否达到目标值(例如，粒子数<50)。
此后，在步骤S7或S7’中，当清洗的膜达到目标值时，卸载晶圆并且将晶圆发送至下一个工艺步骤。然而，当清洗的膜未达到目标值(例如，粒子数＝75)时，根据第二膜信息自动地选择用于清洗装置的第二配方。
当清洗的膜未达到目标值时，最后在步骤S8中，根据第二配方通过清洗装置对晶圆的清洗的膜施加第二清洗处理，从而使得再次清洗该清洗的膜以达到目标值。也就是说，再次清洗清洗的膜以减少至少25个粒子。
与传统的计量装置和工艺装置相比，由于集成系统具有计量装置和工艺装置，所以本发明的集成系统、集成系统操作方法和膜处理方法可以减少衬底的循环时间。例如，可以减少沉积、蚀刻、清洗和测量衬底的膜的循环时间。此外，计量装置和工艺装置可以彼此通信，工艺装置可以根据计量装置120测量的膜信息自动地选择适当的配方。结果，可以改进衬底的工艺控制并且防止人为误差。
在该文件中，术语“接触件”也用于表示术语“通孔”。
在该文件中，术语“耦合”也可以称为“电耦合”，并且术语“连接”可以称为“电连接”。“耦合”和“连接”也可以用于表示两个或多个元件彼此配合或相互作用。
以上说明包括示例性操作，但是操作不必按示出的顺序实施。根据本发明的各个实施例的精神和范围，可以适当地添加、替换、改变顺序和/或消除操作。
在一些实施例中，本发明公开了一种集成系统，包括工艺装置、计量装置和转移装置。工艺装置用于对衬底施加膜处理。计量装置直接邻近工艺装置以测量衬底的膜。转移装置用于在工艺装置和计量装置之间移动衬底。
本发明也公开了一种集成系统操作方法，包括以下操作。通过计量装置测量衬底的膜以获得膜信息。将衬底从计量装置移至邻近转移装置的工艺装置。将膜信息发送至工艺装置。根据膜信息对衬底施加膜处理。
本发明也公开了一种膜处理方法，包括以下操作。将衬底载入包括计量装置和工艺装置的集成系统中。通过集成系统的计量装置测量衬底的膜以获得第一膜信息。根据第一膜信息自动地选择用于集成系统的工艺装置的第一配方。
本领域普通技术人员应该理解，本发明的前述实施例是本发明的说明，而不是限制本发明。本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和类似布置，所附权利要求的范围应该与最广泛的解释一致，以涵盖所有这些修改和类似结构。

Claims (10)

1.一种集成系统，包括：
工艺装置，用于对衬底施加膜处理；
计量装置，直接邻近所述工艺装置以测量所述衬底的膜；以及
转移装置，用于在所述工艺装置和所述计量装置之间移动所述衬底。
2.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述计量装置包括：
发送器，用于将光发射至所述衬底的膜；以及
接收器，电连接至所述发送器并且接收由所述衬底的膜反射的光以获得膜信息。
3.根据权利要求2所述的集成系统，还包括：
膜分析单元，电连接至所述接收器以根据所述膜信息自动地选择用于所述工艺装置的配方。
4.根据权利要求3所述的集成系统，其中，所述膜分析单元位于所述计量装置或所述工艺装置内。
5.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述计量装置包括：
工作台，用于支撑所述衬底；以及
电动机，连接至所述工作台以使所述工作台旋转。
6.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述转移装置电连接至所述工艺装置和所述计量装置。
7.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述工艺装置是化学汽相沉积室、物理汽相沉积室、干蚀刻室或湿蚀刻室。
8.根据权利要求1所述的集成系统，其中，所述计量装置包括椭圆偏振计或自动光学检查装置。
9.一种集成系统操作方法，包括：
通过计量装置测量衬底的膜以获得膜信息；
将所述衬底从所述计量装置移动至邻近转移装置的工艺装置；
将所述膜信息发送至所述工艺装置；以及
根据所述膜信息对所述衬底施加膜处理。
10.一种膜处理方法，包括：
将衬底载入包括计量装置和工艺装置的集成系统中；
通过所述集成系统的计量装置测量所述衬底的膜以获得第一膜信息；以及
根据所述第一膜信息自动地选择用于所述集成系统的工艺装置的第一配方。
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