JP2023502873A - 分注システムを監視、制御及び同期するための方法及びシステム - Google Patents

分注システムを監視、制御及び同期するための方法及びシステム Download PDF

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Abstract

本明細書では、処理システムのための分注システムを監視及び同期するための実施形態が記載される。一実施形態では、圧力センサ及び流量センサは、流れ変化イベントと流量の増大との間の遅延を判定するために使用され、及びこの遅延は、分注システム内の欠陥又は状態を検出するために使用される。一実施形態では、分注システムの動作は、流れセンサを使用して同期される。一実施形態では、組み合わされた圧力／流れ／スピン／濃度センサデータに基づくシミュレーションモデル又は複雑な分注プロファイルは、複雑な処理レシピを可能にするために使用される。一実施形態では、分注間の圧力及び／又は流量測定値は、分注パラメータ及び欠陥を検出するために使用される。一実施形態では、カメラ及び画像処理は、分注ノズルからの流量を検出するために使用され、及び分注間の測定値は、分注パラメータ及び欠陥を検出するために使用される。開示される実施形態の１つ以上は、マイクロ電子ワークピースのための処理システムにおいて使用され得る。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その開示が参照により全体として本明細書に明示的に組み込まれる、２０１９年１１月４日に出願された「ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＴＯ ＭＯＮＩＴＯＲ，ＣＯＮＴＲＯＬ，ＡＮＤ ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＥ ＤＩＳＰＥＮＳＥ ＳＹＳＴＥＭＳ」という名称の米国仮特許出願第６２／９３０，０９０号明細書に対する優先権を主張する。
本開示は、マイクロ電子ワークピース上のパターン構造の形成を含むマイクロ電子ワークピースの製造のための方法に関する。
マイクロ電子ワークピース内のデバイス形成には、通常、基板上の多くの材料層の形成、パターニング及び除去に関連する一連の製造技術を伴う。現在及び次世代の半導体デバイスの物理的及び電気的仕様を満足するために、処理フローは、様々なパターニング処理に対する構造的完全性を維持する一方、形体の寸法を低減させることが要求されている。
膜厚及び限界寸法（ＣＤ）のバジェットが縮小し続けるにつれて、マイクロ電子ワークピースの製造に使用される処理システムのための分注システムから分注されるコーティング液に対してより一層の厳密な均一性制御が必要とされている。例えば、スピンコート処理では、コーティング液は、多くの場合、フィルタ及びポンプを通過し、次いでノズルを通過して、通常、回転している基板ホルダ上でスピンしている半導体ウェーハなどのマイクロ電子ワークピース上に到達する。分注システムは、バルブ、リザーバ、供給タンク及び／又は他の構成要素も含む。液体の清浄度及び所与の時間において液体がウェーハ上に分注される流量は、欠陥を最小限に抑え、ＣＤを良好に制御するために重要である。例えば、フィルタに導入された気体又は粒子は、液体がフィルタ膜を通過するために利用可能なチャネルを減少させ、且つフィルタにわたる圧力降下の変動を増大又は引き起こすことになる。
気泡を有しない分注システムでは、液体は、比較的非圧縮性であり、圧力変化は、ほぼ瞬時に流量の変化を引き起こすことになる。所与の圧力での流量も粘度に関連し、粘度は、液体中のポリマー含有量又は逆に液体中の溶媒濃度の指標である。対照的に、分注システムのいずれかに存在する気泡は、圧力の増大下で圧縮することになる。そのように、液体中の気泡の存在は、印加された圧力と流量変化との間に遅延を引き起こす。これらの流量遅延は、分注速度の安定性を低下させる。気泡は、膜チャネルを遮断することによってフィルタ性能も阻害し、より小さい粒子がより大きい粒子に凝集するための核形成部位となり得、且つ液体のポリマー成分が溶液から脱落する原因となり得る。
基板上の分注液のコーティング厚さも制御するための重要なパラメータである。マイクロ電子ワークピースのためのスピンしている基板にわたる分注された液体の最終的なコーティング厚さは、時間の経過に伴う回転プロファイル、時間の経過に伴う流量プロファイル及び時間の経過に伴う溶媒濃度を含む多くの変数の複雑な関数である。より高度な処理フローで分注量が減少すると、均一な厚さを提供するためのこれらの変数の許容可能な組み合わせも減少する。更に、分注システムと基板の回転との間の同期の重要性が増大する。
図１Ａ（従来技術）は、気泡などの状態が生じて欠陥を引き起こす可能性がある分注システム１０２を含む、処理システム１００の例示的な実施形態の図である。分注システム１０２は、フィルタ１０４、圧力センサ１１６を備えたポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４を含む。供給タンク１２０は、液体１２２を分注システム１０２に供給する。分注システム１０２内において、液体１２２は、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４を通過する。液体１２２は、次いで、ノズル１１４からマイクロ電子ワークピースのための基板１０９に分注される。基板１０９は、真空チャックなどの基板ホルダ１０８上に保持される。基板ホルダ１０８は、スピンモータ１１０によって制御された速度で回転されて、基板１０９の表面上での液体１２２の分注を容易にする。液体１２２は、フォトレジスト（ＰＲ）又は他の所望の液体であり得る。
動作中、分注システム１０２は、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２及びノズル１１４を使用して、回転する基板１０９上に液体１１２を分注する。利用可能な感知装置には、圧力センサ１１６及び流れセンサ１１８並びにスピンモータ１１０の回転を追跡するエンコーダ（図示せず）が含まれる。液体１２２の典型的な分注の場合、圧力は、バルブ１１２が開放される前に、ポンプ１０６を使用して選択された設定点に導かれる。この制御された圧力は、ノズル１１４を介した液体１２２の一貫した分注を維持するのに役立つ。この分注の品質及び量は、圧力設定値及びバルブ１１２の開閉速度に対する調整によって制御される。
分注量を制御するために、分注システム１０２のプロセスエンジニアは、圧力センサ１１６を監視することによってポンプ１０６の圧力を調整する。加えて、プロセスエンジニアは、バルブ１１２を調整して、滴り及び不規則な始動を有しない分注など、視覚的に許容可能な分注を生成する。流れセンサ１１８は、多くの場合、バルブ１１２とノズル１１４との間に含まれるが、流れセンサ１１８は、多くの場合、分注制御のために使用されない。
図１Ｂ（従来技術）は、図１Ａ（先行技術）に示される分注システム１０２を使用する分注に対する図表１５０の例示的な実施形態である。示されるように、液体の圧力１５２は、選択された設定点において一定になるように制御される。スピンモータ１１０のスピン回転速度１５６は、液体の分注前に選択レベルに設定される。次いで、バルブ１１２が開放され、流量１５４は、好ましくは、分注のための同じレベルに留まる。
圧力制御に加えて、プロセスエンジニアが分注の品質を視覚的に検査できるように、ビデオ監視も提供されている。例えば、分注システム１０２は、（例えば、１２０フレーム／秒で動作する）カメラを使用して、ノズル角度及び位置、ノズルの汚染、分注の存在（オン／オフ）、分注タイミング（開始遅延、終了遅延）、気泡の存在、サックバックの位置並びにサックバックのセットアップ及びノズルセンタリングのためのメンテナンスサポートの監視を可能にすることができる。
しかしながら、以前の分注技術では、気泡が液体中に形成され、欠陥の性能及び分注の一貫性に悪影響を与える可能性がある。例えば、気泡は、フィルタ１０４内に形成され、液体１２２が分注システム１０２を通して移動するときに液体１２２内に留まる可能性がある。
図１Ｃ（従来技術）は、ノズル１１４を通して流れる液体１２２に対して、気泡が形成されないか又は存在しない第１のケース１７２及び気泡が形成されるか又は存在する第２のケース１７４でのノズル１１４における流量を示す、図表１７０の例示的な実施形態である。第１のケース１７２の場合、気泡は、形成されていないか、又はフィルタ１０４内の液体１２２若しくは分注システム１０２のためのチューブ内に存在しない。そのように、分注システム１０２に圧力が印加された後、０．１秒以内にノズル１１４を通して流れる液体１２２に対して、高流量で完全な層流プロファイルが達成される。例えば、ノズル１１４を通して流れる液体１２２の中心では、０．０８メートル／秒（ｍ／秒）の高流量を達成することができる。第２のケース１７４とは対照的に、気泡は、形成されているか、又はフィルタ１０４内の液体又は分注システム１０２のためのチューブ内に存在し、分注システム１０２に圧力が印加された後、ノズル１１４を通して流れる液体１２２の流量の減少が生じる。例えば、圧力が印加された０．１秒後、この第２のケースの流量は、液体１２２内に気泡が存在するために、第１のケース１７２と比較して遅延されて大幅に減少する。一例では、第１のケース１７２の０．０８ｍ／秒と比較して、ノズル１１４を通して流れる液体１２２の流量は、０．０３ｍ／秒であり得る。
本明細書では、処理システムのための分注システムを監視及び同期するための実施形態が記載される。異なる又は追加の特徴、変形形態及び実施形態も実施することができ、関連するシステム及び方法も同様に利用することができる。
一実施形態では、圧力及び流れセンサを使用して、圧力の印加又はバルブの開放などの流れ変化イベントと、流量の増大との間の遅延を判定し、この遅延を使用して、分注システム内の気体を検出及び定量化し、異なるモジュールのパフォーマンスを一致させ、且つ／又は分注システム内の他の欠陥若しくは状態を検出する。
一態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注するシステムが開示され、システムは、分注される液体を受け取るように結合されたポンプと、ポンプから液体を受け取り、且つマイクロ電子ワークピース上に液体を分注するように結合されたノズルと、液体中の圧力を感知するように結合された圧力センサと、液体の流量を感知するように結合された流れセンサと、圧力センサからの圧力情報及び流れセンサからの流量情報を受信するように結合され、且つ流れ変化イベントと流量の増大との間の遅延に基づいてシステム内の１つ以上の状態を判定するように構成されたコントローラとを含む。
追加の実施形態では、圧力センサは、ポンプとノズルとの間に結合され、及び流れセンサは、ポンプとノズルの間に結合される。更なる実施形態では、流れ変化イベントは、圧力の変化を含む。更なる実施形態では、システムは、バルブを含み、及び流れ変化イベントは、バルブの開放を含む。なおも更なる実施形態では、バルブは、ポンプとノズルとの間に結合される。更なる実施形態では、１つ以上の状態は、システム内の気泡、システム内のフィルタの状態又は液体の粘度変化の少なくとも１つを含む。更なる実施形態では、１つ以上の状態は、ポンプの再装填に関連付けられた状態を含む。
別の態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法が開示され、方法は、分注システムで分注される液体を受け取ることと、分注システム内の液体の流れ変化イベントを引き起こすことと、流れ変化イベントを引き起こした後の液体の流量を感知することと、流れ変化イベントと流量の変化との間の遅延に基づいて、分注システム内の１つ以上の状態を判定することとを含む。
追加の実施形態では、流れ変化イベントは、分注システム内の液体に圧力を印加することを含み、及び判定することは、圧力の印加と流量の増大との間の遅延に基づいて、分注システム内の１つ以上の状態を判定することを含む。更なる実施形態では、流れ変化イベントは、分注システム内の液体の流れを可能にするためにバルブを開放することを含み、及び判定することは、バルブの開放と流量の変化との間の遅延に基づいて、分注システム内の１つ以上の状態を判定することを含む。更なる実施形態では、１つ以上の状態は、分注システム内の気泡、分注システム内のフィルタの状態又は液体の粘度変化の少なくとも１つを含む。
一実施形態では、分注システムの動作は、流れセンサを使用して同期される。例えば、基板のスピン速度は、流量と同期され得る。
一態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注するシステムが開示され、システムは、液体を受け取り、且つマイクロ電子ワークピース上に液体を分注するように結合されたノズルと、液体の流量を感知するように結合された流れセンサと、マイクロ電子ワークピースのための基板ホルダと、基板ホルダをスピン速度で回転させるように結合されたスピンモータと、流れセンサからの流量情報及びスピンモータからのスピン速度情報を受信するように結合され、且つ流量及びスピン速度を同期するように構成されたコントローラとを含む。
追加の実施形態では、コントローラは、マイクロ電子ワークピースに適用される液体の厚さにおける目標均一性を達成するように構成される。更なる実施形態では、コントローラは、５０ミリ秒以下ごとに少なくとも１つのサンプルのサンプル速度で流量情報及びスピン速度情報を取得するように構成される。更なる実施形態では、コントローラは、後続のマイクロ電子ワークピースを処理するために使用されるスピン速度を調整することによるフィードバック調整又は後の処理ステップで同じマイクロ電子ワークピースを処理するために使用されるスピン速度を調整することによるフィードフォワード調整の少なくとも１つを実行するように更に構成される。
別の態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法が開示され、方法は、分注システムで分注される液体を受け取ることと、マイクロ電子ワークピース上に液体を分注することと、分注中にマイクロ電子ワークピースをスピン速度で回転させることと、分注中に液体の流量を感知することと、流量及びスピン速度を同期することとを含む。
追加の実施形態では、同期することは、マイクロ電子ワークピース上に液体を分注するための厚さにおける目標均一性を達成する。
一実施形態では、組み合わされた圧力／流量／スピン／濃度センサデータに基づくシミュレーションモデル又は複雑な分注プロファイルを使用して、より複雑な処理レシピを可能にし、ボトルの変更を識別し、厚さ仕様のより厳密な制御及び／又は他の目的を可能にする。フィルタの寿命、化学的粘度変化及び／又は他の動作パラメータも、記載される技術で監視され得る。
一態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注するシステムが開示され、システムは、分注される液体を受け取るように結合されたポンプと、ポンプから液体を受け取り、且つマイクロ電子ワークピース上に液体を分注するように結合されたノズルと、液体中の圧力を感知するように結合された圧力センサと、液体の流量を感知するように結合された流れセンサと、マイクロ電子ワークピースのための基板ホルダと、基板ホルダをスピン速度で回転させるように結合されたスピンモータと、コントローラとを含む。コントローラは、圧力センサからの圧力情報、流れセンサからの流量情報及びスピンモータからのスピン速度情報を受信するように結合され、及びコントローラは、圧力、流量又はスピン速度の少なくとも１つを調整して、目標パラメータを達成するように更に構成される。
追加の実施形態では、圧力センサは、ポンプとノズルとの間に結合され、及び流れセンサは、ポンプとノズルの間に結合される。更なる実施形態では、コントローラは、１つ以上の処理モデルを適用して、圧力、流量又はスピン速度を調整するように更に構成される。更なる実施形態では、ポンプは、コントローラによって制御されるピストンを有する油圧ポンプを含み、及び油圧ポンプからの変位読み取りは、圧力センサとして使用される。更なる実施形態では、システムは、ポンプとノズルとの間に結合され、且つ液体を１つ以上の溶媒と混合するように構成されたミキサを含み、及びコントローラは、１つ以上の処理モデルに基づいてミキサによる溶媒混合を調整するように構成される。なおも更なる別の実施形態では、コントローラは、流量、スピン速度又は溶媒混合の他の少なくとも１つの検出された変化に基づいて、流量、スピン速度又は溶媒混合の少なくとも１つを調整するように構成される。
別の態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法が開示され、方法は、分注システムで分注される液体を受け取ることと、分注システム内の液体に圧力を印加することと、マイクロ電子ワークピース上に液体を分注することと、分注中にマイクロ電子ワークピースをスピン速度で回転させることと、分注中に液体の流量を感知することと、圧力、流量又はスピン速度の少なくとも１つを調整して目標パラメータを達成することとを含む。
追加の実施形態では、方法は、１つ以上の処理モデルを適用して、圧力、流量又はスピン速度を調整することを含む。更なる実施形態では、方法は、分注前に液体を１つ以上の溶媒と混合して、液体中に溶媒濃度を生成することと、流量、スピン速度又は溶媒濃度の少なくとも１つの変化を検出することと、検出に基づいて、流量、スピン速度又は溶媒混合の少なくとも１つを調整することとを含む。
一実施形態では、分注間の圧力及び／又は流量の測定値を使用して、気泡、粘度変化、粒子及び／又は他のパラメータなどの分注パラメータを検出する。
一態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注するシステムが開示され、システムは、分注される液体を受け取るように結合されたフィルタと、フィルタから液体を受け取るように結合されたポンプ、ポンプから液体を受け取り、且つマイクロ電子ワークピース上に液体を分注するように結合されたノズルと、システム内の液体の圧力を感知するように結合された圧力センサと、システム内の液体の流量を感知するように結合された流れセンサと、コントローラとを含む。コントローラは、圧力センサからの圧力情報及び流れセンサからの流量情報を受信するように結合され、及びコントローラは、複数の分注にわたる圧力若しくは流量又は圧力及び流量の比較に基づいて、システム内の１つ以上の状態を判定するように構成される。
追加の実施形態では、１つ以上の状態は、システムに導入された気泡、液体の粘度変化又はフィルタの状態の少なくとも１つを含む。更なる実施形態では、圧力センサは、ポンプに関連付けられるか又はフィルタに関連付けられる。
別の態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法が開示され、方法は、分注システムで分注される液体を受け取ることと、マイクロ電子ワークピース上に液体を分注することと、分注中に液体の圧力を感知することと、分注中に液体の流量を感知することと、液体の複数の分注にわたり、受け取ること、分注すること及び感知することを繰り返すことと、複数の分注にわたる圧力若しくは流量又は圧力及び流量の比較に基づいて、システム内の１つ以上の状態を判定することとを含む。
追加の実施形態では、１つ以上の状態は、システムに導入された気泡、液体の粘度変化又はフィルタの状態の少なくとも１つを含む。
一実施形態では、カメラ及び画像処理を使用して、分注ノズルからの流量を検出し、この流量検出値を分注間で比較して、気泡、粘度変化、粒子及び／又は他のパラメータなどの分注パラメータを検出する。
一態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注するシステムが開示され、システムは、分注される液体を受け取るように結合されたポンプと、ポンプから液体を受け取り、且つマイクロ電子ワークピース上に液体を分注するために結合されたノズルと、ノズルを介して分注される液体の画像をキャプチャするように結合されたカメラであって、５００フレーム／秒以上で画像データをキャプチャするように構成されたカメラと、画像データを受信し、且つ画像データに基づいて液体の流量を判定するように結合されたコントローラとを含む。コントローラは、複数の分注にわたる流量の比較に基づいて、システム内の１つ以上の状態を判定するようにも構成される。
追加の実施形態では、１つ以上の状態は、システムに導入された気泡、液体の粘度変化又はフィルタの状態の少なくとも１つを含む。更なる実施形態では、カメラは、２０００フレーム／秒以上で画像データをキャプチャするように構成される。
別の態様では、マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法が開示され、方法は、分注システムで分注される液体を受け取ることと、ノズルを介してマイクロ電子ワークピース上に液体を分注することと、ノズルを介した液体の分注の画像を５００フレーム／秒以上でキャプチャすることと、キャプチャに基づいて分注中に液体の流量を生成することと、液体の複数の分注にわたり、受け取ること、分注すること、キャプチャすること及び生成を繰り返すことと、複数の分注にわたる流量の比較に基づいて、システム内の１つ以上の状態を判定することとを含む。
追加の実施形態では、１つ以上の状態は、システムに導入された気泡、液体の粘度変化又はフィルタの状態の少なくとも１つを含む。更なる実施形態では、キャプチャは、２０００フレーム／秒以上で生じる。
異なる又は追加の特徴、変形形態及び実施形態も実施することができ、関連するシステム及び方法も同様に利用することができる。
本発明及びその利点のより詳細な理解は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって得ることができ、図面では、同様の参照番号が同様の特徴を示す。しかしながら、添付の図面は、開示される概念の例示的な実施形態のみを示し、従って範囲を限定するものと見なすべきではなく、開示される概念を他の同等に効果的な実施形態にも適用できることに留意されたい。
（従来技術）気泡などの状態が生じて欠陥を引き起こす可能性がある分注システムを含む、処理システムの例示的な実施形態を提供する。 （従来技術）気泡などの状態が生じて欠陥を引き起こす可能性がある分注システムを含む、処理システムの例示的な実施形態を提供する。 （従来技術）気泡などの状態が生じて欠陥を引き起こす可能性がある分注システムを含む、処理システムの例示的な実施形態を提供する。 圧力センサ及び流量センサが、圧力の印加又はバルブの開放などの流れ変化イベントと、流量の増大との間の遅延を判定するために使用され、この遅延が、欠陥の検出、状態の検出又は分注システムの他の動作の詳細の検出若しくは調整に使用される、第１の例示的な実施形態を提供する。 圧力センサ及び流量センサが、圧力の印加又はバルブの開放などの流れ変化イベントと、流量の増大との間の遅延を判定するために使用され、この遅延が、欠陥の検出、状態の検出又は分注システムの他の動作の詳細の検出若しくは調整に使用される、第１の例示的な実施形態を提供する。 圧力センサ及び流量センサが、圧力の印加又はバルブの開放などの流れ変化イベントと、流量の増大との間の遅延を判定するために使用され、この遅延が、欠陥の検出、状態の検出又は分注システムの他の動作の詳細の検出若しくは調整に使用される、第１の例示的な実施形態を提供する。 分注システムの動作が流れセンサを使用して同期される、第２の例示的な実施形態を提供する。 分注システムの動作が流れセンサを使用して同期される、第２の例示的な実施形態を提供する。 組み合わされた圧力／流量／スピン／濃度センサデータに基づくシミュレーションモデル又は複雑な分注プロファイルを使用して高度で複雑な処理レシピを可能にする、第３の例示的な実施形態を提供する。 組み合わされた圧力／流量／スピン／濃度センサデータに基づくシミュレーションモデル又は複雑な分注プロファイルを使用して高度で複雑な処理レシピを可能にする、第３の例示的な実施形態を提供する。 分注間の圧力及び／又は流量測定値が分注パラメータ及び欠陥を検出するために使用される、第４の例示的な実施形態を提供する。 カメラ及び画像処理が分注ノズルからの流量を検出するために使用され、分注間の測定値が分注パラメータ及び欠陥を検出するために使用される、第５の例示的な実施形態を提供する。 本明細書で説明されるこれらの実施形態及び技術の１つ以上を利用することができる、マイクロ電子ワークピースのための処理システムの例示的な実施形態を提供する。
本明細書では、処理システムのための分注システムを監視及び同期するための実施形態が記載される。本明細書において説明される処理技術を活用しながら、様々な利点及び実装形態を実現することができる。
図２Ａ～図２Ｃは、圧力及び流れセンサが圧力の印加と流量の増大との間の遅延を判定するために使用され、この遅延が分注システム内の欠陥又は状態を検出するために使用される、第１の例示的な実施形態を提供する。図３Ａ～図３Ｂは、分注システムの動作が流れセンサを使用して同期される、第２の例示的な実施形態を提供する。図４Ａ～図４Ｂは、組み合わされた圧力／流量／スピン／濃度センサデータに基づくシミュレーションモデル又は複雑な分注プロファイルを使用して高度で複雑な処理レシピを可能にする、第３の例示的な実施形態を提供する。図５は、分注間の圧力及び／又は流量測定値が分注パラメータ及び欠陥を検出するために使用される、第４の例示的な実施形態を提供する。図６は、カメラ及び画像処理が分注ノズルからの流量を検出するために使用され、分注間の測定値が分注パラメータ及び欠陥を検出するために使用される、第５の例示的な実施形態を提供する。図７は、本明細書で説明されるこれらの実施形態及び技術の１つ以上を利用することができるマイクロ電子ワークピースのための処理システムの例示的な実施形態を提供する。
特定の態様では、開示される実施形態は、流れセンサ及び／又は圧力若しくは変位センサを使用して、分注システムを監視、制御及び／又は同期する。例えば、開示される実施形態が使用されて、（１）残りの気体がフィルタからいつ押し出されるか又は溶解されるかを識別することにより、始動又はフィルタ交換に必要な時間を改善し、（２）欠陥密度及び膜厚均一性に悪影響を与え得るシステムに少量の気泡が導入されたかどうかを判定し、（３）ボトルの交換により液体の固形分がいつ変化し、処理レシピに対する補正を行うべき必要があるかどうかを判定し、（４）異なるコートモジュールに一致するように分析され得る、時間の経過に伴う流量のプロファイルを作成し、流れをスピンモータに同期し、コート処理のモデルによって判定されたスピンモータへのフィードフォワード補正を行い、且つ／又は（５）分注システムの動作に対する他の改善を達成する。特定の実施形態の場合、時間プロファイルを介した流れ遅延及び／又は流量の測定値を使用して、再現性の懸念のために現在の解決策で不可能である分注速度及び回転／スピン速度の複雑で制御された組み合わせを可能にする。開示される実施形態は、最小分注量の更なる減少を可能にするためにも使用され得、開示される実施形態によって達成された増大した再現性により、処理システムで使用されている現在の分注量レベルを下回る分注量が使用されることを可能にし得る。
実施形態１ － 流れ／圧力プロファイル
非圧縮性流体の場合、圧力が印加されるか又はバルブの開放などの他の流れ変化イベントが生じると、流量は、ほぼ瞬時に変化することになる。そのため、遅延は、分注システム内の気泡の指標であると見なすことができる。これらの気泡は、欠陥を引き起こす傾向があり、特にフィルタがシステムに含まれる場合、分注の一貫性が低下させることになる。流れ変化イベント（例えば、圧力の印加又はバルブの開放）と流量変化との間の遅延を調べることにより、気泡の存在及び量並びにツール性能を監視することができる。
以下に説明されるように、流量と圧力との差を使用して、分注システム内の気体の存在のメトリックを表示することができる。更に、流量と印加された圧力との差を使用して、フィルタが適切にパージされたとき又は交換する必要があるときを判定することもできる。なおも更に、流量と印加された圧力との差を使用して、供給ボトルの変更が粘度変化を引き起こした場合など、液体の粘度変化がいつ発生したかを判定することができる。一実施形態では、供給タンクとポンプとの間に含まれる流れセンサを使用して、ポンプの再装填中の経時的な流量と圧力との差を監視することもできる。
以下にまた説明されるように、他の流れ変化イベントと流量変化との間の遅延を使用して、分注システム内の気泡を判定し、且つ／又は他の目的のために使用することもできる。例えば、分注システムがバルブを開放する前に制御された圧力を維持して分注を引き起こす場合、バルブ開放と、流れセンサからの流れ信号との間の遅延を使用して、分注システム内の気泡の存在を判定することができる。更に、現在の流れプロファイルを、圧力の印加又はバルブの開放などの流れ変化イベント後の所望の流れプロファイルと比較して、気泡の存在を判定することができる。更に、そのような遅延又は流れプロファイルを検出及び使用して、特定の分注システムの異なる実行間又は異なる分注システムの実行間での複数の異なる分注動作間の一貫性を維持することができる。本明細書に記載される技術を依然として利用しながら、他の利点も達成することができる。
図２Ａは、圧力センサ１１６を備えたポンプ１０６、供給タンク１２０の間に配置された流量センサ２０４及びポンプ１０６とノズル１１４との間に配置された流れセンサ１１８を有する分注システム１０２を含む処理システム２００の例示的な実施形態のブロック図である。流れセンサ１１８は、供給タンク１２０とポンプ１０６との間などの他の場所にも配置され得ることに留意されたい。コントローラ２０２は、圧力センサ１１６及び流れセンサ１１８／２０４からのこの圧力及びセンサ情報を受信し、分注システム１０２を制御する。分注システム１０２は、フィルタ１０４及びバルブ１１２も含む。フィルタ１０４は、他の場所に配置され得るが、流れセンサ２０４とポンプ１０６との間に配置される。供給タンク１２０は、分注システム１０２に液体１２２を供給する。分注システム１０２内において、液体１２２は、流れセンサ２０４、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４を通過する。液体１２２は、次いで、ノズル１１４から、マイクロ電子ワークピースのための基板１０９に分注される。基板１０９は、真空チャックなどの基板ホルダ１０８上に保持される。基板ホルダ１０８は、スピンモータ１１０によって制御された速度で回転されて、基板１０９の表面上での液体１２２の分注を容易にする。液体１２２は、フォトレジスト（ＰＲ）又は他の所望の液体であり得る。
図２Ｂは、気体が分注システム１０２内に存在する場合の、図２Ａのシステムを使用する分注に対する図表２５０の例示的な実施形態である。示されるように、ポンプ１０６による圧力の印加又はバルブ１１２の開放などの流れ変化イベント２５２は、分注システム１０２内で生じる。しかしながら、対応する流量２５４は、ランプダウンが後に続く、ピークに対する遅延ランプを示している。流れ変化イベント２５２と比較した流量２５４の変化における遅延は、分注システム１０２内の気体の存在を示している。そのため、この遅延を使用して、システム内の気泡を検出及び定量化することができる。
図２Ｃは、気体が分注システム１０２に存在しない場合の、図２Ａのシステムを使用する分注に対する図表２７０の例示的な実施形態である。示されるように、ポンプ１０６による圧力の印加又はバルブ１１２の開放などの流れ変化イベント２５２は、図２Ａで行われたように、分注システム１０２内で生じる。しかしながら、図２Ｃでの流量２７４のランプは、この流れ変化イベント２５２に応じて、遅延がほとんどないか又はまったくない。流れ変化イベント２５２と比較して、流量２７４の変化におけるこの遅延の欠如は、分注システム１０２内に気泡が存在しないことを示している。
一実施形態では、分注される液体は、バルブ１１２が開放する前にポンプ１０６で予圧され、流れ変化イベント２５２は、バルブ１１２からコントローラ２０２に送られるバルブ開放信号を表す。このバルブ開放信号と流量２５４の変化との間の遅延をコントローラ２０２が使用して、分注される液体中の気泡の存在を判定することができる。対照的に、このバルブ開放信号と流量２７４での変化との間の遅延の欠如をコントローラ２０２が使用して、分注される液体中の気泡の欠如を判定することができる。
一実施形態では、圧力／流量プロファイルの比較を使用して、欠陥を増大させる可能性のあるシステム内の気体の存在及び量を判定する。追加の実施形態では、制御された圧力における流れの大きさを使用して、流体の粘度又はフィルタの状態に関する情報を提供することができ、この情報を分注システムのユーザに提供することができる。加えて、開示される実施形態によって可能になる制御を使用して、多くの従来の解決策で必要とされる、分注中の一定の圧力を必要とすることなく、均一及び／又は繰り返し可能な分注を達成することができる。一定の圧力には分注システムが平衡状態になるまでの時間がかかるため、この制限を取り除くことにより、より速いスループット又は通常、ろ過結果を改善させるより遅いろ過のための追加の時間が可能になる。
一実施形態では、圧力及び流量は、ポンプ１０６が再充填されるときに分注システム１０２の分注サイクルの一部分中に監視され、この監視は、再装填が正常に完了したときなどにポンプの状態を判定するために使用される。更に、所与の印加圧力における流量は、（１）ボトル交換のタイミング、（２）粘度がシフトしたかどうかを判定すること、（３）フィルタ交換のタイミング、（４）フィルタの寿命を理解すること、（５）フィルタのプライミングを理解し、フィルタ膜を十分に活用するために十分な気体が除去されているかどうかを理解すること、（６）欠陥性能の潜在的な差を理解するためのモジュール番号、及び／又は（７）分注システム１０２の他の状態などの動作に関連し得る情報を提供する。
一実施形態では、フィルタ１０４内の気体に関する情報は、ポンプ１０６の再装填中の圧力対流れ信号のタイミングを比較することによって得られる。これらの比較を提供するために、流れセンサ２０４は、供給タンク１２０によって提供される化学源とポンプ１０６との間に含まれる。更なる一実施形態では、圧力は、圧力を事前調整されたレベルのままにする代わりに、ポンプの再装填ステップ中にランプアップされる。次いで、流量及び圧力が比較され得る。
一実施形態では、圧力／流量の比較を使用して、フィルタ１０４の状態を判定する。これらの比較により、フィルタの性能を比較し、フィルタの寿命（例えば、圧力は、経時的に増大するはずである）をよりよく理解することができる。フィルタが古くなるにつれて、フィルタ膜を通る利用可能な経路を遮断する、より多くの粒子を収集することになり、この粒子の増大は、フィルタ１０４にわたる圧力降下を増大させ、フィルタ１０４の残りのチャネルを通る流量を増大させる。これらの影響の両方は、多くの場合、欠陥の増大と相関する。例えば、液体１２２内に存在する任意の気体は、欠陥の核形成部位になり得る。下流の圧力によって引き起こされる流れを理解することにより、フィルタの性能が低下し、予知メンテナンスが必要になる時期が分かることになる。更に、所与の圧力での平均流量を追跡し、モジュールごと、フィルタ交換後の時間ごと又はボトル交換後の時間ごとに比較することができる。
一実施形態では、印加された圧力での流量の変化を使用して、液体１２２の粘度が変化したことを示す。例えば、粘度が変化した場合、スピンモータ１１０の乾燥回転速度を調整する必要があり得る。
圧力／流れの比較及びプロファイルを使用して、分注システム１０２の他の状態を検出することもできる。
実施形態２ － 流れ／スピン同期
図２Ａに示されるように、流れセンサ１１８は、ポンプとノズル１１４との間に含まれ得る。この流れセンサ１１８及びスピンモータ１１０のスピン速度を監視するセンサ（図示せず）を（例えば、数十ミリ秒の時間増分で）使用して、流量をスピン速度に相関させるセンサプロファイルを作成することができる。これらの流れ／スピンセンサプロファイルを使用して、処理レシピ内の流量に対するスピンモータ１１０の回転速度を調整して、分注された液体１２２に対する一貫した又は同一の厚さの均一性を達成することができる。
図３Ａは、スピンモータ１１０のスピン速度を流れセンサ１１８を使用して検出された流量に同期するように構成されたコントローラ３０２を有する分注システム１０２を含む、処理システム３００の例示的な実施形態のブロック図である。この同期を適用することにより、コントローラ３０２は、部分的に、マイクロ電子ワークピースの基板１０９に適用される液体１２２の厚さにおける目標均一性を達成することができる。分注システム１０２は、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２及びノズル１１４も含む。供給タンク１２０は、分注システム１０２に液体１２２を供給する。分注システム１０２内において、液体１２２は、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４を通過する。液体１２２は、次いで、ノズル１１４から、マイクロ電子ワークピースのための基板１０９に分注される。基板１０９は、真空チャックなどの基板ホルダ１０８上に保持される。基板ホルダ１０８は、スピンモータ１１０によって制御された速度で回転されて、基板１０９の表面上での液体１２２の分注を容易にする。液体１２２は、フォトレジスト（ＰＲ）又は他の所望の液体であり得る。
動作中、ポンプ１０６とノズル１１４との間に配置された流れセンサ１１８によって検出された流量は、コントローラ３０２により、スピンモータ１１０からのスピン速度に関する詳細な情報と組み合わされる。流れセンサ情報及びスピン速度情報は、以前に得られているが、図３の実施形態では、この情報を高速で（例えば、５０ミリ秒（ミリ秒）以下、好ましくは１０ミリ秒以下ごとに少なくとも１つのサンプルのサンプル速度で）サンプリングし、次いで各センサからのサンプリング値のプロファイルを経時的に一致させる。２つのプロファイルのデルタにおけるシフトがウェーハ間又はモジュール間で発生した場合、このシフトにより、厚さの均一性が低下する可能性がある。プロファイル一致を介してコントローラ３０２によってシフトが観察された場合、コントローラ３０２は、フィードバック又はフィードフォワード制御ループを使用して、厚さの均一性を維持することができる。例えば、フィードバックループでは、スピンモータ１１０のタイミングは、次のウェーハ又はマイクロ電子ワークピースに対して調整され得る。そのように、フィードバック実施の場合、スピンモータ１１０は、流れに一致するように調整される。フィードフォワードループでは、スピンレシピでの後のステップを調整して、同じウェーハ又はマイクロ電子ワークピース上の厚さの均一性を改善することができる。そのため、フィードフォワード実施では、同じウェーハのためのその後の処理ステップに対する鋳造速度及び／又はリフローステップは、同じウェーハ上の目標厚さに良好に一致するように調整される。
図３Ｂは、流量及びスピン速度を同期するためにフィードバック及び／又はフィードフォワードループが適用される場合の、図３Ａのシステムを使用する分注に対する図表３４０の例示的な実施形態である。分注３５０の場合、液体１２２の流量３５２及びスピンモータ１１０のスピン速度３５４がサンプリングされ、コントローラ３０２に提供される。例えば、このサンプリングは、５０ミリ秒以下、好ましくは１０ミリ秒以下ごとに少なくとも１つのサンプルのサンプル速度で発生し得る。コントローラ３０２は、ベースプロファイルと比較して又は以前のウェーハ若しくはプロセス実行と比較して、電流流量／スピン速度において何らかの変化が存在するかどうかを判定する。フィードバック実施の場合、この流れ／スピン速度の比較は、コントローラ３０２によって使用されて、処理される次のウェーハ又はマイクロ電子ワークピースのための流れ／スピンパラメータに対して１つ以上の調整を行う。例えば、コントローラ３０２は、開始タイミングの調整３５６、終了タイミングの調整３５８及び／又は別の調整を行うことができる。フィードフォワード実施の場合、この流量／スピン速度の比較は、コントローラ３０２によって使用されて、同じウェーハ又はマイクロ電子ワークピースに適用される後の処理ステップのパラメータに対して１つ以上の調整を行う。例えば、後の処理ステップ２６０では、スピンモータ１１０のスピン速度は、開始タイミングに対する調整３６４、スピン速度の大きさに対する調整３６２及び／又は別の調整など、コントローラ３０２によって調整することができる。
実施形態３ － 圧力／流れ／スピン／濃度プロファイル
図２Ａ～図２Ｃ及び図３Ａ～図３Ｂの実施形態に加えて、圧力、流量、スピン及び／又は濃度の情報を使用して、現在の解決策では不可能な再現性を備えたより複雑な分注レシピを制御することができる。例えば、圧力／流れ／スピン／濃縮のタイミングに対して敏感な分注レシピを実施し、開示される技術に使用することができる。
図４Ａは、油圧ポンプ４０４並びにフィードフォワード及び／又はフィードバック制御を適用するように構成されたコントローラ４０２を有する、分注システム１０２を含む処理システム４００の例示的な実施形態のブロック図である。分注システム１０２は、フィルタ１０４、流れセンサ１１８及びノズル１１４も含む。供給タンク１２０は、分注システム１０２に液体１２２を供給する。分注システム１０２内において、液体１２２は、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４を通過する。加えて、分注システム１０２は、ノズル１１４を通して分注される前に、液体１２２の１つ以上の溶媒との溶媒混合を提供するように構成されたミキサ４０８を含み得る。次いで、液体１２２は、ノズル１１４からマイクロ電子ワークピースのための基板１０９に分注される。基板１０９は、真空チャックなどの基板ホルダ１０８上に保持される。基板ホルダ１０８は、スピンモータ１１０によって制御された速度で回転されて、基板１０９の表面上での液体１２２の分注を容易にする。液体１２２は、フォトレジスト（ＰＲ）又は他の所望の液体であり得る。
コントローラ４０２は、油圧ポンプ４０４、ミキサ４０８のための溶媒混合、スピンモータ１１０のためのスピン速度及び／又は他の構成要素を制御する。コントローラ４０２は、油圧ポンプ４０４に関連付けられた圧力センサ１１６からの圧力データ、流れセンサ１１８からの流量データ、スピンモータ１１０からのスピン速度データ及び／又は他の動作データも受信する。コントローラ４０２は、１つ以上のモデル４１０を使用して、分注システム１０２の動作を制御することもできる。例えば、コートシミュレーションモデルを使用して、化学的及び表面接触角の理想的な分注プロファイル及び／又はレシピの組み合わせを判定することができ、これらのコートシミュレーションモデルは、コントローラ４０２によって適用されて、分注システム１０２の構成要素を制御することができる。
油圧ポンプ４０４は、圧力の正確な制御を容易にし、可変の分注速度を提供する。油圧ポンプ４０４のためのピストンは、油圧流体の変位を制御するためにコントローラ４０２によって調整される。液体１２２の圧力及び流量は、コントローラ４０２によって制御されるようにこの変位に依存する。油圧ポンプ４０４は、実施形態４００がバルブなしで実施されることも可能にする。
コントローラ４０２は、フィードフォワード及び／又はフィードバック制御を提供することができる。例えば、フィードフォワード調整は、圧力の印加後の流量の遅延に基づいて、油圧ポンプ４０４及び／又はスピンモータ１１０を調整するためにコントローラ４０２によって行われ得る。加えて、コントローラ４０２によって提供される改善された再現性及び同期は、複雑な分注プロファイルを使用することを可能にする。例えば、コントローラ４０２は、圧力センサ１１６からの圧力情報、流れセンサ１１８からの流量情報及びスピンモータ１１０からのスピン速度情報を受信することができ、コントローラ４０２は、この情報を使用して、圧力、流量及びスピン速度を調整して、目標パラメータを達成することができる。例えば、これらの技術を使用して、ウェーハ間で同一の分注を実行することができる。加えて、分注は、最小量及び／又は圧力安定性のために最適化され得る。
動作中、時間による流量、時間による回転速度及び時間による濃度の任意の所望の組み合わせを、コントローラ４０２を使用して適用することができる。更に、例えば気泡、モジュール間の差及び／又は他の圧力ベースの分析に対してシステムを監視する場合、油圧ポンプ４０４を使用することにより、ポンプ４０４からの変位読み取りを図２Ａ及び図３Ａの圧力センサ１１６に置き換えることが可能になる。例えば、ピストンの変位を自動的に調整して、リアルタイムで目的の流量プロファイルを達成することができる。流量プロファイルは、スピンモータ１１０の回転速度及び／又はミキサ４０８によって提供されるコーティング液１２２の溶媒／ポリマー混合物に同期させることもできる。コーティング処理のシミュレーションベースモデルをモデル４１０の１つとして使用して、分注された液体１２２によって形成される膜の所望の厚さの均一性を達成及び維持することができる。特定の実施形態では、シミュレーションモデルは、化学的特性に基づく計算流体力学シミュレーションであり得、経験的データの回帰に基づく単純化されたモデル及び／又は他のモデルであり得る。なおも更に、３つの流れ／スピン／濃度プロファイルの１つに回避できない変化などの変化が存在する場合、他のプロファイルを調整して補償することができる。分注システム１０２の内外の他のセンサが厚さの均一性に対する変化を示す場合、３つのプロファイルの１つ以上を調整して、均一性を維持することもできる。
図４Ｂは、複雑なプロファイルがコントローラ４０２によって適用される場合の、図４Ａのシステムを使用する分注に対する図表４５０の例示的な実施形態である。示されるように、液体１２２のための複雑な流量４５２は、スピンモータ１１０のための複雑なスピン速度４５６と共に適用される。加えて、ミキサ４０８によって提供される溶媒混合のための濃度４５４も経時的に調整される。他の分注パラメータも、実施形態４００内のコントローラ４０２によって提供される追加の制御に基づく複雑なプロファイルを使用して調整され得る。
実施形態４ － 分注間の監視
特定の点では、開示される実施形態は、追加のセンサシステム及び／又はセンサベースの信号分析方法を通して分注間での改善を提供する。これらの開示される実施形態は、分注パラメータを改善し、分注流量一致を提供し、且つ異常／エクスカーション監視を提供する追加の監視及び／又は分析方法を提供する。開示される実施形態は、以前の解決策と比較してより厳密な分注間の制御及び分注の再現性を達成する。例えば、開示される実施形態は、分注内の流量制御を改善するだけでなく、分注間の経時的な流量制御を改善する。更に、開示される実施形態は、分注流量に影響を与える分注システムのエクスカーションのより迅速な検出を可能にして、再加工を必要とするウェーハの数を減少させる。これらのエクスカーションには、フィルタ若しくはポンプに導入された気泡、粘度の変化、フィルタの目詰まり若しくは汚染の監視及び／又は他のシステムエクスカーションが含まれる。
図５は、システムエクスカーションの検出を容易にするために、１つ以上の圧力センサ５０４を有し、且つ１つ以上の流れセンサ１１８を有する分注システム１０２を含む処理システム５００の例示的な実施形態のブロック図である。例えば、圧力監視システムは、分注システム１０２のためのフィルタ１０４、分注システム１０２のためのポンプ１０６又はその両方にわたって圧力センサ５０４を追加することによって達成される。圧力センサ５０４は、分注システム１０２内の異なる場所又は追加の場所にも追加され得る。流量監視は、バルブ１１２とノズル１１４との間に流れセンサ１１８を追加することによって達成され、流れセンサは、異なる場所又は他の場所に配置され得る。コントローラ５０２は、圧力センサ５０４からの圧力情報及び流量センサ１１８からの流量情報を受信し、コントローラ５０２は、分注システム１０２を制御する。分注システム１０２は、供給タンク１２０とバルブ１１２との間に配置されたフィルタ１０４及びポンプ１０６も含む。供給タンク１２０は、分注システム１０２に液体１２２を供給する。分注システム１０２内において、液体１２２は、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４を通過する。次いで、液体１２２は、ノズル１１４からマイクロ電子ワークピースのための基板１０９に分注される。基板１０９は、真空チャックなどの基板ホルダ１０８上に保持される。基板ホルダ１０８は、スピンモータ１１０によって制御された速度で回転されて、基板１０９の表面上での液体１２２の分注を容易にする。液体１２２は、フォトレジスト（ＰＲ）又は他の所望の液体であり得る。
動作中、圧力信号若しくは流量信号又はその両方の分注間（例えば、Ｄｎ～Ｄｎ－１）の比較を実行して、分注システム１０２に存在し得る気泡を識別することができる。これらの気泡は、ウェーハにおける分注速度制御に瞬時に影響を与えることになる有意な圧力及び／又は流量変動を誘発する可能性がある。例えば、液体対気体の圧縮率の差により、液体１２２中の気泡は、気泡が存在しない場合の分注と比較した、気泡が存在する場合の分注との間で有意な変動を引き起こす。更に、現在の分注の、以前の分注（例えば、Ｄｎ～Ｄｎ－１、Ｄｎ～Ｄｎ－２、Ｄｎ～Ｄｎ－３など）に対する圧力信号及び／又は流量信号の比較を実行して、分注システム１０２において発生した材料の粘度変化を識別することができる。これらの粘度変化は、比較的小さい反復回数にわたり、有意な圧力／流量信号のシフト及び傾向を誘発する可能性がある。なおも更に、現在の分注の、より長い時間枠で生じる以前の分注（例えば、Ｄｎ～Ｄｎ－５００、Ｄｎ～Ｄｎ－１０００、Ｄｎ～Ｄｎ－１５００など）に対する圧力信号及び／又は流量信号の比較を実行して、分注システム１０２のためのフィルタ１０４内の粒子の蓄積を識別することができる。粒子の蓄積は、必然的にフィルタ１０４内で生じることになり、この粒子の蓄積により、分注反復のより長い時間枠にわたって検出可能である有意な圧力信号及び／又は流量の変化若しくは傾向を誘発する可能性がある。これらの変化又は傾向を使用して、フィルタ１０４をいつ洗浄又は交換する必要があるかを判定することができる。
実施形態５ － 画像ベースの分注間の監視
分注ノズルのビデオ監視は、以前の解決策で提供されており、このビデオ監視は、ノズルの角度及び位置、ノズルの汚染、分注の存在（オン／オフ）、分注のタイミング（時間開始遅延、終了遅延）、気泡の存在、サックバックの位置並びにサックバックのセットアップ及びノズルセンタリングのメンテナンスサポートを監視するように動作する。しかしながら、これらの以前のシステムでは、１２０フレーム／秒（ｆｐｓ）以下で動作するカメラが使用されていた。以下に説明されるように、開示される実施形態では、フレーム速度を５００ｆｐｓ以上、好ましくは２０００ｆｐｓ以上に増大させることにより、流量を正確に判定することが可能になることが認識されている。例えば、エッジ検出アルゴリズムを使用して画像処理を適用することにより、液体１２２がノズル１１４からノズル１１４と基板１０９との間のギャップを通して流れるとき、液体１２２の前端部位置を複数のフレームにわたって検出することができる。次いで、流量を、例えばノズル１１４を通る流れの開始時及び流れの終了時に判定することができる。
図６は、他のパラメータに加えて流量の検出を容易にするためのカメラ６０４を有する分注システム１０２を含む処理システム６００の例示的な実施形態のブロック図である。コントローラ６０２は、カメラ６０４からのこの画像データ及び圧力センサ１１６からの圧力情報を受信し、分注システム１０２を制御する。分注システム１０２は、フィルタ１０４、圧力センサ１１６を備えたポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４も含む。供給タンク１２０は、分注システム１０２に液体１２２を供給する。分注システム１０２内において、液体１２２は、フィルタ１０４、ポンプ１０６、バルブ１１２、流れセンサ１１８及びノズル１１４を通過する。次いで、液体１２２は、ノズル１１４からマイクロ電子ワークピースのための基板１０９に分注される。基板１０９は、真空チャックなどの基板ホルダ１０８上に保持される。基板ホルダ１０８は、スピンモータ１１０によって制御された速度で回転されて、基板１０９の表面上での液体１２２の分注を容易にする。液体１２２は、フォトレジスト（ＰＲ）又は他の所望の液体であり得る。
動作中、カメラ６０４は、液体１２２がノズル１１４から分注されるときにその画像をキャプチャし、これらの画像は、５００ｆｐｓ以上及び好ましくは２０００ｆｐｓ以上でキャプチャされる。次いで、コントローラは、カメラ６０４からの画像データを受信して処理し、液体の流量を判定する。例えば、ジオメトリを考慮して、分注開始時及び分注終了時における流量対時間により、ビデオフレーム分析ごとのエッジ検出アルゴリズムを使用して推定することができる。この流量検出は、モジュール間での良好な分注開始及び分注終了の再現性を達成するために部分的に使用され得る。更に、画像データから抽出された流量情報は、圧力情報及び／又はコントローラ６０２によって受信された他の情報と組み合わされて、動作状態の判定を容易にすることができる。更に、初期流量（及び分注流量の終了）対時間の比較を分注間（例えば、Ｄｎ～Ｄｎ－１）で実行して、分注システム１０２に存在し得る気泡を識別することができる。これらの気泡は、ウェーハにおける分注速度制御に瞬時に影響を与えることになる有意な圧力変動を誘発する可能性がある。例えば、液体対気体の圧縮率の差により、液体１２２中の気泡は、気泡が存在しない場合の分注と比較した、気泡が存在する場合の分注との間でこれらの有意な変動を引き起こす。更に、現在の分注の、以前の分注（例えば、Ｄｎ～Ｄｎ－１、Ｄｎ～Ｄｎ－２、Ｄｎ～Ｄｎ－３など）に対する流量の比較を実行して、分注システム１０２において発生した材料の粘度変化を識別することができる。これらの粘度変化は、比較的小さい反復回数にわたり、有意な圧力信号のシフト／傾向を誘発する可能性がある。なおも更に、現在の分注の、より長い時間枠で生じる以前の分注（例えば、Ｄｎ～Ｄｎ－５００、Ｄｎ～Ｄｎ－１０００、Ｄｎ～Ｄｎ－１５００など）に対する流量の比較を実行して、分注システム１０２のためのフィルタ１０４内の粒子の蓄積を識別することができる。粒子の蓄積は、必然的にフィルタ１０４内で生じることになり、この粒子の蓄積により、分注反復のより長い時間枠にわたって検出可能な有意な圧力信号の変化又は傾向を誘発する可能性がある。これらの変化又は傾向を使用して、フィルタ１０４をいつ洗浄又は交換する必要があるかを判定することができる。
実施形態６ － 処理システム環境
図７は、本明細書に記載の実施形態の１つ以上を使用することができるマイクロ電子ワークピースのための、図７の処理システム７００の例示的な実施形態である。本明細書で説明されるように、処理システム７００は、処理システム７００のための処理チャンバ７１０内での材料の分注を容易にするために、分注システム１０２内に圧力センサ、流れセンサ及び／又は流れ検出器を含み得る。基板１０９は、処理チャンバ７１０内に配置される。更に、基板１０９（一例では半導体ウェーハ）は、真空チャックなどの基板ホルダ１０８上に保持される。スピンモータ１１０は、制御された速度で基板ホルダ１０８を回転させて、基板１０９の表面上に膜層の形成を容易にするように構成することができる。回転及び回転速度は、例えば、コントローラ７０２によって制御され得る。供給タンク１２０は、分注システム１０２に液体１２２を供給し、液体１２２は、基板１０９上に分注される。分注システム１０２及び関連する構成要素は、本明細書に記載された実施形態の１つ以上を使用して実施され得る。
コントローラ７０２は、処理システム７００の構成要素からセンサ、制御及び動作情報を受信するように結合され、コントローラは、構成要素を制御し、且つ本明細書に記載された機能を達成するように動作する。コントローラ７０２は、図２Ａのコントローラ２０２、図３Ａのコントローラ３０２、図４Ａのコントローラ４０２、図５Ａのコントローラ５０２及び／又は図６Ａのコントローラ６０２を表す。コントローラ７０２は、様々な方式で実装可能である。例えば、コントローラ７０２は、コンピュータであり得る。別の例において、コントローラ７０２は、本明細書に記述する機能を提供するようにプログラムされた１つ以上のプログラム可能な集積回路を含む。例えば、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、中央処理装置等）、プログラム可能論理素子（例えば、複合のプログラム可能論理素子（ＣＰＬＤ））、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等）及び／又は他のプログラム可能な集積回路は、禁止されたプラズマ処理レシピの機能を実装するようにソフトウェア又は他のプログラム命令によりプログラム可能である。ソフトウェア又は他のプログラム命令が１つ以上の非一時的コンピュータ可読媒体（例えば、メモリ記憶素子、ＦＬＡＳＨメモリ、ＤＲＡＭメモリ、再プログラム可能記憶素子、ハードドライブ、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ等）に保存できることと、ソフトウェア又は他のプログラム命令が、プログラム可能な集積回路により実行された場合、本明細書に記述する処理、機能及び／又は能力をそのプログラム可能な集積回路に実行させることとに更に留意されたい。他の変型形態も実装可能である。
本明細書全体を通して、「一実施形態」又は「実施形態」への言及は、その実施形態に関して記述する特定の特徴、構造、材料又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、それらが全ての実施形態に存在するわけではないことに留意されたい。従って、本明細書全体を通して様々な箇所に出現する語句「一実施形態において」又は「実施形態において」は、必ずしも本発明の同一の実施形態を指すわけではない。更に、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ以上の実施形態で任意の適当な方式において組み合わされ得る。他の実施形態では、様々な追加の層及び／又は構造が含まれ得、且つ／又は説明された特徴が省略され得る。
本明細書で使用される場合、「マイクロ電子ワークピース」は、本発明に従って処理される物体を総称して指す。マイクロ電子ワークピースは、素子、特に半導体又は他の電子素子の任意の材料部分又は構造を含み得、例えば薄膜等のベース基板構造上又は被覆する半導体基板若しくは層等のベース基板構造であり得る。従って、ワークピースを、パターン化された又はパターン化されていない任意の特定のベース構造、下位層又は上位層に限定することは、意図されず、むしろ任意のこのような層若しくはベース構造並びに層及び／又はベース構造の任意の組合せを含むように企図される。以下の記載は、特定の種類の基板を参照し得るが、この記載は、例示を目的としたものに過ぎず、限定を目的としていない。
本明細書で使用される場合、用語「基板」は、材料が上に形成されたベース材料又は構造を意味し、且つそれを含む。基板は、単一の材料、異なる材料の複数の層、異なる材料又は異なる構造の領域を内部に有する１つの層又は複数の層等を含み得ることが理解されるであろう。これらの材料は、半導体、絶縁体、導体又はこれらの組み合わせを含み得る。例えば、基板は半導体基板、支持構造上のベース半導体層、金属電極又は１つ以上の層、構造若しくは領域が上に形成された半導体基板であり得る。基板は、半導材料の層を含む従来のシリコン基板又は他のバルク基板であり得る。本明細書で用いる用語「バルク基板」は、シリコンウェーハだけでなく、絶縁体上シリコン（「ＳＯＩ」）基板、例えばサファイア上シリコン（「ＳＯＳ」）基板、ガラス上シリコン（「ＳＯＧ」）基板、ベース半導体基礎上のシリコンのエピタキシャル層等、及び他の半導体又は光電子材料、例えばシリコンゲルマニウム、ゲルマニウム、ガリウム砒素、窒化ガリウム及びリン化インジウム等も意味し、且つそれを含む。基板には、不純物がドープされていても又はいなくてもよい。
マイクロ電子ワークピースを処理するシステム及び方法について各種の実施形態に記述してきた。当業者は、各種の実施形態が、１つ以上の特定の詳細なしで又は他の代替的及び／若しくは追加的な方法、材料若しくは要素を用いて実施できることを認識するであろう。他の例において、本発明の各種の実施形態の態様が分かり難くなることを避けるため、公知の構造、材料又は動作を図示又は詳述していない。同様に、説明の目的のため、本発明の十分な理解を提供するために特定の数値、材料及び構成を説明している。しかし、本発明は、特定の詳細なしに実施され得る。更に、図に示す各種の実施形態は、説明の目的の表現であり、必ずしも縮尺通りに描画されいないことを理解されたい。
記述するシステム及び方法の更なる変更形態及び代替的実施形態は、この記述から当業者に明らかであろう。従って、記述するシステム及び方法は、これらの例示的構成に限定されないことが認識されるであろう。本明細書に示すシステム及び方法の形式は、例示的実施形態として挙げられたものと解釈すべきであることを理解されたい。実装形態に対する各種の変更形態がなされ得る。従って、本発明を特定の実施形態に関して記述しているが、本発明の範囲から逸脱することなく各種の改良形態及び変更形態がなされ得る。従って、本明細書及び図は、限定的ではなく、例示的な意味で解釈すべきであり、そのような改良形態は、本発明の範囲に含まれるものとする。更に、特定の実施形態に関して本明細書に記述するいかなる利点、効果又は問題の解決策も、請求項のいずれか又は全ての要素の必須の、必要される又は本質的な特徴又は要素として解釈されることを意図しない。

Claims (40)

  1. マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法であって、
    分注システムで分注される液体を受け取るステップと、
    前記分注システム内の前記液体の流れ変化イベントを引き起こすステップと、
    前記流れ変化イベントを引き起こした後の前記液体の流量を感知するステップと、
    前記流れ変化イベントと流量の変化との間の遅延に基づいて、前記分注システム内の１つ以上の状態を判定するステップと、
    を有する、方法。
  2. 前記流れ変化イベントは、前記分注システム内の前記液体に圧力を印加するステップを含み、
    前記判定するステップは、前記圧力の印加と流量の増大との間の遅延に基づいて、前記分注システム内の１つ以上の状態を判定するステップを有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記１つ以上の状態は、前記分注システム内の気泡、前記分注システム内のフィルタの状態又は前記液体の粘度変化の少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
  4. 前記流れ変化イベントは、前記分注システム内の前記液体の流れを可能にするためにバルブを開放するステップを含み、及び前記判定するステップは、前記バルブの前記開放と流量の変化との間の遅延に基づいて、前記分注システム内の１つ以上の状態を判定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記１つ以上の状態は、前記分注システム内の気泡、前記分注システム内のフィルタの状態又は前記液体の粘度変化の少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
  6. 前記１つ以上の状態は、前記分注システム内の気泡、前記分注システム内のフィルタの状態又は前記液体の粘度変化の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記１つ又は１つ以上の状態は、ポンプの再装填に関連付けられた状態を含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記流れ変化イベントは、圧力の変化を含む、請求項１に記載の方法。
  9. 前記液体中の圧力を感知するステップを更に含み、前記流れ変化イベントと流量の変化との間の遅延に基づいて、前記分注システム内の１つ以上の状態を前記判定するステップは、流量情報及び圧力情報を利用して実行される、請求項８に記載の方法。
  10. マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法であって、
    分注システムで分注される液体を受け取るステップと、
    マイクロ電子ワークピース上に前記液体を分注するステップと、
    前記分注中に前記マイクロ電子ワークピースをスピン速度で回転させるステップと、
    前記分注中に前記液体の流量を感知するステップと、
    前記流量及び前記スピン速度を同期するステップと、
    を有する、方法。
  11. 前記同期するステップは、前記マイクロ電子ワークピース上に前記液体を前記分注するための厚さにおける目標均一性を達成する、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記流量を前記感知するステップは、５０ミリ秒以下ごとに少なくとも１つのサンプルの流量サンプル速度で生じる、請求項１１に記載の方法。
  13. ５０ミリ秒以下ごとに少なくとも１つのサンプルのスピン速度サンプル速度でスピン速度情報を取得するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 後続のマイクロ電子ワークピースを処理するために使用されるスピン速度を調整することによるフィードバック調整又は後の処理ステップで同じマイクロ電子ワークピースを処理するために使用されるスピン速度を調整することによるフィードフォワード調整の少なくとも１つを実行することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
  15. ５０ミリ秒以下ごとに少なくとも１つのサンプルのスピン速度サンプル速度でスピン速度情報を取得するステップを更に含み、前記流量を前記検知することは、５０ミリ秒以下ごとに少なくとも１つのサンプルの流量サンプル速度で生じる、請求項１４に記載の方法。
  16. 後続のマイクロ電子ワークピースを処理するために使用されるスピン速度を調整することによるフィードバック調整又は後の処理ステップで同じマイクロ電子ワークピースを処理するために使用されるスピン速度を調整することによるフィードフォワード調整の少なくとも１つを実行することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
  17. マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法であって、
    分注システムで分注される液体を受け取るステップと、
    マイクロ電子ワークピース上に前記液体を分注するステップと、
    前記分注中に前記液体の圧力を感知するステップと、
    前記分注中に前記液体の流量を感知するステップと、
    前記液体の複数の分注にわたり、前記受け取るステップ、分注するステップ、及び感知するステップを繰り返すことと、
    前記複数の分注にわたる圧力若しくは流量又は圧力及び流量の比較に基づいて、前記システム内の１つ以上の状態を判定するステップと、
    を有する、方法。
  18. 前記１つ以上の状態は、前記システムに導入された気泡、前記液体の粘度変化又はフィルタの状態の少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 圧力を感知することは、ポンプ又はフィルタに関連付けられた圧力センサによって実行される、請求項１８に記載の方法。
  20. 圧力を感知するステップは、ポンプ又はフィルタに関連付けられた圧力センサによって実行される、請求項１７に記載の方法。
  21. マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注する方法であって、
    分注システムで分注される液体を受け取るステップと、
    前記分注システム内の前記液体に圧力を印加するステップと、
    マイクロ電子ワークピース上に前記液体を分注するステップと、
    前記分注中に前記マイクロ電子ワークピースをスピン速度で回転させるステップと、
    前記分注中に前記液体の流量を感知するステップと、
    前記圧力、前記流量又は前記スピン速度の少なくとも１つを調整して目標パラメータを達成するステップと、
    を有する、方法。
  22. １つ以上の処理モデルを適用して、前記圧力、前記流量又は前記スピン速度を調整するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記１つ以上の処理モデルは、１つ以上のコートシミュレーションモデルである、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記目標パラメータは、コートの厚さ及び／又はコートの均一性を含む、請求項２２に記載の方法。
  25. 前記分注前に、前記液体を１つ以上の溶媒と混合して、前記液体中に溶媒濃度を生成するステップと、
    前記処理モデルに基づいて、前記液体を１つ以上の溶媒と前記混合するステップを調整するステップと、
    を更に有する、請求項２２に記載の方法。
  26. 前記目標パラメータは、コートの厚さ及び／又はコートの均一性を含む、請求項２５に記載の方法。
  27. 前記分注前に、前記液体を１つ以上の溶媒と混合して、前記液体中に溶媒濃度を生成するステップと、
    前記流量、前記スピン速度又は前記溶媒濃度の少なくとも１つにおける変化を検出するステップと、
    前記検出に基づいて、前記流量、前記スピン速度又は前記溶媒混合の少なくとも１つを調整するステップと、
    を更に含む、請求項２１に記載の方法。
  28. 前記目標パラメータは、コートの厚さ及び／又はコートの均一性を含む、請求項２７に記載の方法。
  29. 前記目標パラメータは、コートの厚さ及び／又はコートの均一性を含む、請求項２１に記載の方法。
  30. 前記調整するステップは、複数の前記圧力、前記流量又は前記スピン速度を調整して前記目標パラメータを達成するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
  31. マイクロ電子ワークピース処理システムのために液体を分注するシステムであって、
    分注される液体を受け取るように結合されたポンプと、
    前記ポンプから前記液体を受け取り、且つマイクロ電子ワークピース上に前記液体を分注するように結合されたノズルと、
    前記液体中の圧力を感知するように結合された圧力センサと、
    前記液体の流量を感知するように結合された流れセンサと、
    前記マイクロ電子ワークピースのための基板ホルダと、
    前記基板ホルダをスピン速度で回転させるように結合されたスピンモータと、
    前記圧力センサからの圧力情報、前記流れセンサからの流量情報及び前記スピンモータからのスピン速度情報を受信するように結合されたコントローラと、
    を含み、
    前記コントローラは、前記圧力、前記流量又は前記スピン速度の少なくとも１つを調整して目標パラメータを達成するように更に構成される、システム。
  32. 前記圧力センサは、前記ポンプと前記ノズルとの間に結合され、前記流れセンサは、前記ポンプと前記ノズルの間に結合される、請求項３１に記載のシステム。
  33. 前記コントローラは、１つ以上の処理モデルを適用して、前記圧力、前記流量又は前記スピン速度を調整するように更に構成される、請求項３１に記載のシステム。
  34. 前記ポンプは、前記コントローラによって制御されるピストンを有する油圧ポンプを含み、前記油圧ポンプからの変位読み取りは、前記圧力センサとして使用される、請求項３１に記載のシステム。
  35. 前記ポンプと前記ノズルとの間に結合され、且つ前記液体を１つ以上の溶媒と混合するように構成されたミキサを更に含み、前記コントローラは、１つ以上の処理モデルに基づいて前記ミキサによる溶媒混合を調整するように構成される、請求項３１に記載のシステム。
  36. 前記コントローラは、前記流量、前記スピン速度又は前記溶媒混合の他の少なくとも１つにおける検出された変化に基づいて、前記流量、前記スピン速度又は前記溶媒混合の少なくとも１つを調整するように構成される、請求項３５に記載のシステム。
  37. 前記目標パラメータは、コートの厚さ及び／又はコートの均一性を含む、請求項３５に記載のシステム。
  38. 前記ポンプと前記ノズルとの間に結合され、且つ前記液体を１つ以上の溶媒と混合するように構成されたミキサを更に含み、前記コントローラは、前記流量、前記スピン速度又は前記溶媒混合の他の少なくとも１つにおける検出された変化に基づいて、前記流量、前記スピン速度又は前記溶媒混合の少なくとも１つを調整するように構成される、請求項３１に記載のシステム。
  39. 前記目標パラメータは、コートの厚さ及び／又はコートの均一性を含む、請求項３８に記載のシステム。
  40. 前記目標パラメータは、コートの厚さ及び／又はコートの均一性を含む、請求項３１に記載のシステム。
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