TW201715633A - 微影設備 - Google Patents

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黃獻茂
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Abstract

微影設備包括至少一處理腔室、至少一前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod；FOUP)平台、至少一移動機構，及影像感測器。此移動機構經配置以將晶圓從處理腔室移動至FOUP平台。此影像感測器經配置以擷取在移動機構上之晶圓的影像。

Description

微影設備
本案係關於微影設備。
體積電路之製造(IC)可藉由增加在半導體元件中形成之IC的密度而推動。此舉可通常藉由實施較為先進的設計規則以容許形成較大密度IC元件來達成。儘管如此，諸如電晶體之IC元件的增加之密度，亦已增加了處理具有縮小的特徵尺寸之半導體元件的複雜性。
在一些實施方式中，提供一種微影設備，包括至少一處理腔室、至少一前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod；FOUP)平台、至少一移動機構及影像感測器。移動機構配置以將至少一晶圓從處理腔室移動至前開式晶圓傳送盒平台。影像感測器配置以擷取在移動機構上之晶圓的影像。
100‧‧‧微影設備
102‧‧‧處理腔室
104‧‧‧前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod；FOUP)平台
106‧‧‧運輸空間
110‧‧‧移動機構
112‧‧‧固持器
114‧‧‧晶圓
116‧‧‧偵測器
118‧‧‧致動器
120‧‧‧影像感測器
122‧‧‧光源
130‧‧‧伺服器電腦系統
132‧‧‧處理單元
S10、S20、S30、S40、S50、S60、S100、S110、S120、S130‧‧‧操作
當結合隨附圖式閱讀時，本揭露內容之態樣將自以下詳細描述最佳地理解。應注意，根據工業中的標準實務，各特徵並非按比例繪製。事實上，出於論述清晰之目的，可任意增加或減小各特徵之尺寸。
圖1A係根據本案的一些實施例之微影設備透視圖。
圖1B係根據本案的一些實施例之微影設備及其運輸空間之透視圖。
圖2係根據本案的一些實施例之在微影設備中的晶圓上進行之操作流程圖。
圖3係根據本案的一些實施例之在微影設備運輸空間中之組態的示意圖。
圖4係根據本案的一些實施例之影像感測器、伺服器電腦系統，及處理單元的示意方塊圖。
圖5係根據本案的一些實施例之在微影設備中的晶圓上進行之操作流程圖。
以下揭示內容提供許多不同實施例或實例，以便實施所提供標的之不同特徵。下文描述元件及排列之特定實例以簡化本揭露內容。當然，此等實例僅為實例且並不意欲為限制性。舉例而言，以下描述中在第二特徵上方或第二特徵上形成第一特徵可包括以直接接觸形成第一特徵及第二特徵的實施例，且亦可包括可在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵及第二特徵可不處於直接接 觸的實施例。另外，本揭露內容可在各實例中重複元件符號及/或字母。此重複係出於簡明性及清晰之目的，且本身並不指示所論述之各實施例及/或配置之間的關係。
本文所使用之術語係僅出於描述特殊實施例之目的且並非意欲限制本揭露內容。如本文所使用，除非上下文另作明確指定，否則此單數形式「一(a)」、「一(an)」及「此(the)」亦意欲包括複數形式。應進一步瞭解，當在說明書中使用術語「包含(comprises)」及/或「包含(comprising)」、或「包括(includes)」及/或「包括(including)」或「具有(has)」及/或「具有(having)」時，指定所述特徵、區域、整數、操作、元件，及/或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、區域、整數、操作、元件、組件，及/或其群組之存在或添加。
進一步地，為了便於描述，本文可使用空間相對性術語，諸如「在……之下(beneath)」、「在……下方(below)」、「下部(lower)」、「在……上方(above)」、「上部(upper)」及類似術語，來描述諸圖中所示之一個元件或特徵與另一元件(或多個元件)或特徵(或多個特徵)之關係。除了諸圖所描繪之定向外，空間相對性術語意欲包含在使用或操作中之裝置之不同定向。設備可經其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)且因此可同樣相應解讀本文所使用之空間相對性描述詞。
除非另有定義，否則本文所使用之全部術語(包括技術及科學術語)具有與本揭露內容所屬技術領域中的一 般技術人員通常理解的相同含義。應將進一步理解，諸如常用詞典中所定義之術語應解讀為具有與相關技術情境及本揭露內容中的上下文一致的含義，且除非本文存在明確定義，否則不應以理想化或過於正式的意義來解讀此等術語。
參考圖1A及圖1B。圖1A係根據本案的一些實施例之微影設備100之透視圖。圖1B係根據本案的一些實施例之微影設備100及其運輸空間106之透視圖。微影設備100包括至少一處理腔室102、至少一前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod；FOUP)平台104、至少一運輸空間106、至少一移動機構110及影像感測器120。運輸空間106連通前開式晶圓傳送盒平台104與處理腔室102。移動機構110存在於運輸空間106中並經配置以將至少一晶圓114從處理腔室102移動至前開式晶圓傳送盒平台104。影像感測器120存在於運輸空間106中並經配置以擷取在移動機構110上的晶圓114之影像。
在一些實施例中，微影設備110之處理腔室102的數量為複數個，以使得在位於微影設備110中之晶圓114上進行各種處理。因此，位於微影設備100中之晶圓114由在相應處理腔室102中之各種處理來處理。在各個實施例中，影像感測器120經配置以擷取在晶圓114由一或多個各種處理加工後之晶圓114之影像，來判定在晶圓114上進行之處理是否為可接受的。換言之，藉由擷取晶圓114之影像，判定在晶圓114上進行之處理是否為可接受的。
因此，繼擷取晶圓影像並判定在此晶圓上進行之處理是否為可接受的操作之後，若判定此處理為可接受，則將此晶圓移動至後續處理設備或腔室，由此改良此晶圓製造之良率。此外，在一些實施例中，將任何判定為不可接受之晶圓移出此製程，以使得由於在此等視為不可接受之晶圓上不再進行後續過程而降低製造成本。
此外，在一些實施例中，當將晶圓114從處理腔室102移動至前開式晶圓傳送盒平台104時，進行擷取晶圓114影像之操作。因此，可同時進行將晶圓114從處理腔室102移動至前開式晶圓傳送盒平台104及擷取晶圓114影像之操作。藉由同時進行移動晶圓114及擷取晶圓114影像之操作，進行於晶圓114的處理時間得以降低，例如可降低判定所進行處理的晶圓114是否係可接受的處理時間，由此改良處理效率。
另外根據圖2詳細描述在微影設備中之晶圓上進行之操作。圖2係根據本案一些實施例之在微影設備中之晶圓上進行之操作S10至S60的流程圖。如先前描述，微影設備100之處理腔室102(參見圖1A)之數量係複數個，且晶圓在這些處理腔室102上進行各個處理。在一些實施例中，各個處理之組合係微影方法且此各個處理至少包括塗覆處理、曝光處理，及顯影處理，其中在顯影處理後進行上文描述之擷取晶圓影像之操作。此外，在各個實施例中，此各個處理進一步包括在塗覆處理前之預處理。在此等其中各個處理進一步包括在塗覆處理前之預處理的實施例中，此預處 理製程包括清洗處理及準備處理。此清洗處理、準備處理、塗覆處理、曝光處理、顯影處理，及擷取晶圓影像之操作係如在圖2中之操作S10至S60所顯示。
在操作S10中，進行晶圓清洗處理，其中使用濕化學處理來移除在晶圓表面存在之有機或無機污染物。例如，使用基於含過氧化氫溶液的RCA洗淨法，其中此RCA洗淨法係一組在高溫處理步驟之前進行的晶圓清洗步驟。在此等其中使用濕化學處理之實施例中，可使用由三氯乙烯、丙酮或甲醇製備之其他溶液進行清洗。
在操作S20中，進行晶圓準備處理，其中起初將此晶圓加熱至足夠移除在晶圓表面上存在之水分的溫度。在一些實施例中，施加液體或氣體助黏劑(諸如雙(三甲基矽烷基)胺(亦成為六甲基二矽氮烷，或HMDS))以促進光阻劑黏附至此晶圓。在此晶圓上之二氧化矽表層與HMDS反應以形成防水劑層，三甲基化二氧化矽。此防水劑層防止含水顯像劑穿過光阻劑與晶圓表面間，因此防止在(顯像)圖案中所謂小光阻劑結構之提升。在各個實施例中，為確保顯像此圖案，將具有助黏劑之晶圓放置在加熱板上方並加熱以乾燥。
在操作S30中，進行晶圓塗覆處理，其中此塗覆處理包括根據一些實施例在晶圓上形成光阻劑。在一些實施例中，在晶圓上形成光阻劑之操作進一步包括將此光阻劑施加在晶圓上。在此等包括將此光阻劑施加在晶圓上之實施例中，藉由旋塗法使用光阻劑塗覆此晶圓。因此，將此光阻 劑之黏著液體溶液分配在晶圓上，並快速旋轉此晶圓以產生均勻薄層。旋塗法在其上產生均勻薄層。此均勻性可由詳細流體-機械模型解釋，此模型顯示光阻劑與底部相比在此層頂部更快移動，其中黏性力將光阻劑黏合在晶圓表面。換言之，光阻劑頂層從晶圓邊緣快速脫離而底層沿著此晶圓緩慢且徑向爬行。此外，光阻劑之最終厚度亦由從此光阻劑蒸發之液體溶劑決定。在各個實施例中，隨後預焙經光阻劑塗覆之晶圓以移除加熱板上過量之光阻劑。
在操作S40中，進行晶圓曝光處理，其中此曝光處理包括根據一些實施例使光阻劑暴露於光圖案。在此等包括使光阻劑暴露於光圖案的實施例中，在預焙後使光阻劑暴露於強光圖案。曝光可導致化學變化，且所導致的化學變化可使一部分的光阻劑對液體具有可移除性，其中所使用的液體可以是顯像劑。藉由此等操作，正性光阻劑變得當曝光時可溶於此顯像劑。另一方面，具有未曝光區域之負性光阻劑溶於此顯像劑。在一些實施例中，在顯像前進行後曝光烘焙以減少由入射光之破壞及建設性干涉圖案引發之駐波現象。在一些實施例中，在深紫外線微影中使用化學放大之抗蝕劑化學。
在操作S50中，進行晶圓顯像處理，其中此顯像處理包括使此經曝光之光阻劑顯像。在此等包括使此經曝光之光阻劑顯像的實施例中，將顯像劑運送在旋轉器上，如同光阻劑。在各個實施例中，此顯像劑包括氫氧化鈉，且使用金屬自由離子顯像劑，諸如氫氧化四甲銨。此外，在一些 實施例中，繼顯像過程後使用後焙處理，其中此後焙處理用於加固光阻劑之最終光阻圖案。在此後焙處理中，將光阻劑中之樹脂聚合物在高溫下加工至交聯。於其開始流動之溫度與玻璃轉變溫度有關並係此光阻劑熱穩定性之量度。除交聯外，後焙處理移除餘留溶劑、水，及氣體，並改良光阻劑對晶圓之黏著性。
在操作S60中，進行擷取晶圓影像之操作，其中根據一些實施例在顯像處理之後進行擷取晶圓影像之操作。在一些實施例中，在進行顯像處理後，藉由影像感測器進行擷取晶圓影像之操作以判定經各個處理加工之晶圓或其上光阻劑是否為可接受的。提供以下描述以解釋經各個處理加工之晶圓或其上光阻劑是否為可接受的之判定。
圖3係根據本案的一些實施例之在微影設備100之運輸空間106中的組態示意圖。根據圖1B及圖3，在一些實施例中，繼藉由一或多個各種處理加工晶圓114之後，藉由移動機構110將晶圓114從一處理腔室102(參見圖1A)移動至前開式晶圓傳送盒平台104。在一些實施例中，此移動機構110係機械臂，且此移動機構110包括經配置以固持晶圓114的固持器112。在一些實施例中，由於微影設備100包括連通前開式晶圓傳送盒平台104與處理腔室102(參見圖1A)的運輸空間106，藉由移動機構110移動晶圓114經過運輸空間106。
在一些實施例中，影像感測器120係區域影像感測器。因此，繼顯像處理後，由影像感測器120經由區域 掃描處理擷取晶圓114之影像。在區域掃描處理中，由影像感測器120擷取晶圓114之影像之複數個部分，隨後藉由根據一些實施例組合晶圓114影像之此等部分形成晶圓全部影像。在藉由區域掃描處理擷取影像之其他實施例中，由影像感測器120在一個鏡頭中擷取完整晶圓114之影像。在此情況下，降低擷取晶圓114影像之時間，由此改良處理效率。此外，在一些實施例中，影像感測器120為電荷耦合元件(CCD)或主動像素感測器(APS)。
在一些實施例中，微影設備100進一步包括經配置以照明在移動機構110上的晶圓114的光源122。在此等其中光源122經配置以照明在移動機構110上的晶圓114的實施例中，光源122存在於運輸空間106中。在運輸空間106中移動晶圓114期間，由影像感測器120擷取晶圓114之影像，且當根據一些實施例進行擷取此影像之操作時照明晶圓114。換言之，擷取晶圓114影像之操作與照明晶圓114之操作係同時進行。在一些實施例中，光源122經配置以提供具有大於約365nm波長之光，以便減少光對晶圓114之破壞。在此等其中光波長大於約365nm的實施例中，此光之波段係在包括近紅外線(NIR)帶、中紅外線(MIR)帶，及遠紅外線(FIR)帶的紅外線頻帶中。在其他實施例中，此光之波段係在可見光譜範圍內。
在一些實施例中，微影設備100進一步包括偵測器116及致動器118。偵測器116經配置以偵測晶圓114是否存在於影像感測器122之視野內。在一些實施例中，偵測 器116係經配置以偵測移動機構110的高度之高度位準偵測器。致動器118係經配置以當偵測到晶圓114存在於影像感測器122的視野內時致動影像感測器122以擷取晶圓114之影像。此外，致動器118亦經配置以致動光源122來照明在移動機構110上之晶圓114。此外，偵測器116係電性連接至致動器118，且致動器118經電性連接至影像感測器122。在其中使用偵測器116與致動器118之實施例中，偵測器116位於運輸空間106中，且影像感測器122之視野係運輸空間106中之預定位置。藉由此組態，當將晶圓114從一處理腔室102(參見圖1A)移動至運輸空間106時，偵測器116偵測到晶圓114，並從偵測器116發送信號至致動器118。在接收到此信號後，致動器118致動影像感測器122以擷取晶圓114之影像。因此，偵測器116、致動器118，及影像感測器122之組合進行偵測晶圓114是否離開處理腔室102(參見圖1A)或進入運輸空間106之操作，其中在偵測到晶圓114已離開處理腔室102(參見圖1A)或已進入運輸空間106後進行擷取晶圓114影像之操作。
參考圖3及圖4。圖4係根據本案的一些實施例之影像感測器120、伺服器電腦系統130，及處理單元132的示意方塊圖。在一些實施例中，微影設備100進一步包括電耦合至影像感測器120的伺服器電腦系統130。在一些實施例中，將由影像感測器120擷取之晶圓114影像上載至伺服器電腦系統130，且伺服器電腦系統130經配置以儲存其中由影像感測器120擷取之晶圓114的影像。在其中將影像 上載至伺服器電腦系統130的此等實施例中，影像感測器120包括傳送器(未圖示)且伺服器電腦系統130包括接收器(未圖示)，其中此傳送器與接收器彼此耦合。在一些實施例中，藉由無線通訊網路將由影像感測器120擷取之晶圓114影像上載至伺服器電腦系統130。此外，在一些實施例中，將各個晶圓中之複數個影像存放在伺服器電腦系統130中。因此，將在顯像處理後之各個晶圓之每一者的狀態記錄在伺服器電腦系統130中。
在一些實施例中，微影設備100進一步包括電性連接至影像感測器120之處理單元132。處理單元132經配置以比較晶圓114之影像與參考影像，並基於晶圓114影像與參考影像間之比較判定晶圓114是否為可接受的。換言之，繼已進行擷取晶圓114影像之操作後，處理單元132經程式化以比較晶圓114之影像與參考影像，隨後處理單元132判定晶圓114是否為可接受的。
在一些實施例中，參考影像包括具有可接受效能之晶圓影像。在各個實施例中，使用在約15%至約25%的範圍中之比率將晶圓114之影像與具有可接受效能之參考影像比較。即，若在晶圓114影像與具有可接受效能之參考影像間的相似率大於在約75%至約85%範圍之比率，認為經處理之晶圓114係可接受。在一些實施例中，影像感測器120包括傳送器(未圖示)且處理單元132包括接收器(未圖示)，其中此傳送器及接收器彼此耦合。在一些實施例中，藉由無線通訊網路將由影像感測器120擷取之晶圓114影像上載至 處理單元132。或者，處理單元132經安置以藉由資料線電性連接至影像感測器120或經安置於影像感測器120中。
在一些實施例中，參考影像包括另一晶圓(即，與正經歷可接受判定處理之晶圓114不同的晶圓)之影像。例如，當處理複數個晶圓時，處理單元132比較在經相同操作處理之晶圓(或在相同條件下處理之晶圓)間的區別。此外，在一些實施例中，處理單元132經電性連接至伺服器電腦系統130。在一些實施例中，複數個處理單元132電性連接至影像感測器120或伺服器電腦系統130，以改良比較效率。因此，快速有效進行比較晶圓114影像與參考影像之操作及判定晶圓114是否為可接受之操作。因此，藉由複數個處理單元132，在晶圓114到達前開式晶圓傳送盒平台104(參見圖1B)之前完成判定晶圓114是否為可接受之操作。
參考圖5。圖5係根據本案的一些實施例之在微影設備中的晶圓上進行之操作S100至S130的流程圖。在一些實施例中，在位於微影設備中的晶圓上進行操作S100至S130。操作S100包括在晶圓上進行各個處理。操作S110包括將晶圓從一處理腔室移動至運輸空間。操作S120包括擷取晶圓之影像。操作S130包括將晶圓從運輸空間移動至前開式晶圓傳送盒平台。將在下文詳細描述操作S100至S130中之各者。
在操作S100中，將位於微影設備中之晶圓移動至處理腔室中之一者。在一些實施例中，藉由預處理製程、塗覆處理、曝光處理，及顯像處理依次加工此晶圓，其中此 預處理製程包括清洗處理及準備處理。因此，繼操作S100之後，在晶圓上形成具有圖案之光阻劑。
在操作S110中，藉由移動機構將晶圓從一處理腔室移動至運輸空間。在一些實施例中，將其上具有圖案化光阻劑之晶圓從顯像腔室移動至前開式晶圓傳送盒平台，其中在離開顯像腔室後此晶圓在運輸空間中。
在操作S120中，藉由影像感測器擷取運輸空間中之晶圓之影像，其中根據一些實施例同時進行移動晶圓及擷取影像之操作。在各個實施例中，繼將晶圓移動至運輸空間之後，進行偵測此晶圓是否存在於影像感測器視野內之操作，其中由偵測器進行偵測操作。在晶圓存在於影像感測器視野內之情況下，藉由致動器致動影像感測器以擷取晶圓之影像。在一些實施例中，藉由影像感測器同時擷取晶圓之影像及其上經圖案化光阻劑之影像。在一些實施例中，藉由影像感測器擷取晶圓之影像及其上經圖案化光阻劑之影像中之至少一者。繼擷取晶圓影像或其上經圖案化光阻劑之影像之後，藉由處理單元比較晶圓影像與參考影像，隨後處理單元基於在晶圓影像與參考影像間之比較判定此晶圓是否為可接受的。在一些實施例中，判定此晶圓是否為可接受之操作包括判定在晶圓上形成之經圖案化光阻劑是否為可接受的操作。在各個實施例中，依次進行偵測晶圓是否存在於影像感測器視野內之操作、致動影像感測器來擷取晶圓影像之操作、擷取晶圓影像之操作、比較晶圓影像與參考影像之操作，及基於比較處理判定此晶圓是否為可接受之操作。此 外，在一些實施例中，同時進行照明晶圓之操作與擷取晶圓影像之操作。
在操作S130中，繼判定晶圓是否為可接受之後，將此晶圓從運輸空間移動至前開式晶圓傳送盒平台。在一些實施例中，繼判定晶圓為可接受之後，將此晶圓移動至後續過程。例如，後續過程包括蝕刻處理。
如上文描述，藉由影像感測器擷取在各個處理後之晶圓影像，以便判定此晶圓是否為可接受。繼擷取晶圓影像之操作並判定此晶圓是否為可接受之操作後，將判定為可接受之晶圓移動至後續處理設備或腔室，由此改良在後續處理中之晶圓之良率。此外，將判定為不可接受之晶圓移出此製程，以使得由於進行經判定為可接受之晶圓之後續處理而降低製造成本。此外，由於同時進行將晶圓從處理腔室移動至前開式晶圓傳送盒平台之操作及擷取晶圓影像之操作，用於進行微影設備中晶圓各個處理之時間得以降低，由此改良處理效率。
根據本案之各個實施例，提供此微影設備。此微影設備包括處理腔室、前開式晶圓傳送盒平台、移動機構，及影像感測器。此移動機構經配置以將晶圓從處理腔室移動至前開式晶圓傳送盒平台。此影像感測器經配置以擷取在移動機構上的晶圓之影像。
根據本案之各個實施例，提供此微影設備。此微影設備包括處理腔室、前開式晶圓傳送盒平台、連通前開式晶圓傳送盒平台與處理腔室之運輸空間、移動機構，及影 像感測器。此移動機構存在於運輸空間中。此影像感測器存在在於運輸空間中。
根據本案之各個實施例，提供此微影方法。此方法包括在處理腔室中之晶圓上形成光阻劑之操作、將晶圓從處理腔室移動至前開式晶圓傳送盒平台之操作，及當將晶圓從處理腔室移動至前開式晶圓傳送盒平台時擷取此晶圓影像之操作。
上文概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露內容之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭露內容作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或達成相同優點。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭露內容之精神及範疇，且可在不脫離本揭露內容之精神及範疇的情況下進行本文的各種變化、替代及更改。
104‧‧‧前開式晶圓傳送盒平台
106‧‧‧運輸空間
110‧‧‧移動機構
114‧‧‧晶圓
120‧‧‧影像感測器
122‧‧‧光源

Claims (1)

  1. 一種微影設備，包括：至少一處理腔室；至少一前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod；FOUP)平台；至少一移動機構，配置以將至少一晶圓從該處理腔室移動至該前開式晶圓傳送盒平台；以及一影像感測器，配置以擷取在該移動機構上之該晶圓的影像。
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