TW201923941A - 晶圓處理系統 - Google Patents

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謝文傑
葉書佑
高克斌
鍾佳宏
吳立仁
陳俊佑
陳宏銘
吳泳鋌
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

本揭露一些實施例提供一種晶圓處理系統，包括處理腔室、排放導管、採樣管、防護元件、及氣體感測器。排放導管連接到處理腔室。採樣管位在排放導管中並沿延伸方向所延伸。防護元件位在採樣管的上游端(靠近製程腔室處)，且從上游端觀察，採樣管被防護元件所覆蓋。氣體感測器連接到採樣管，且配置以監測排放導管中之氣體狀況。

Description

晶圓處理系統
本揭露實施例係關於一種晶圓處理系統及監測晶圓處理系統中氣體的方法。
半導體積體電路(integrated circuit，IC)工業經歷了指數增長。積體電路材料及設計的技術改進已產生了數個世代的積體電路，每一世代的積體電路都具有比上一世代更小及更複雜的電路。在積體電路進化過程中，功能密度(單位晶片面積的互聯裝置數量)通常隨著幾何尺寸(使用製造製程可以創建的最小元件或線)下降而增加。這種微縮化的過程通常可提高生產效率和降低相關成本。這種微縮化亦增加了製造及生產積體電路的複雜度。
積體電路通常係藉由使用一系列的晶圓製造工具(即“處理工具”)而”批次”處理一或多個晶圓所製造。每個處理工具通常係在給定批次中的晶圓上執行製造單個晶圓的任務。舉例來說，特定的處理工具可以執行層疊、圖案化、摻雜操作或熱處理。 層疊操作通常係將一層所需材料添加到露出的晶圓表面。 圖案化操作通常係去除藉由層疊操作所形成的一或多層的選定部分。 摻雜操作通常係將摻雜劑通過晶圓表面直接摻入矽中，以產生p-n接面(p-n junction)。 熱處理通常係藉由加熱晶圓以獲得特定結果(例如驅入摻雜劑(dopant drive-in)或退火)。
儘管用於操作處理工具的現有方法和裝置通常已經足夠用於它們的預期目的，但是它們並非在所有方面都完全令人滿意。 因此，需要用以控制半導體製造操作製程的解決方案。
本揭露一些實施例提供一種晶圓處理系統。晶圓處理系統包括處理腔室以及連接到處理腔室的排放導管。晶圓處理系統更包括採樣管，位在排放導管中並沿延伸方向所延伸。上述晶圓處理系統亦包括防護元件，位在採樣管的上游端(靠近製程腔室處)，且從上游端觀察，採樣管被防護元件所覆蓋。此外，晶圓處理系統包括氣體感測器，連接到採樣管，且配置以監測排放導管中之氣體狀況。
本揭露一些實施例提供一種晶圓處理系統。晶圓處理系統包括排放導管，配置以引導排放流。排放導管具有通孔，且通道軸通過通孔。晶圓處理系統更包括防護元件，位在排放導管中且包括沿通道軸延伸之外管道，外管道具有設置在通道軸上之外開口。晶圓處理系統亦包括採樣管，位在外管道中且包括沿通道軸延伸之內管道。採樣管具有設置在通道軸上之內開口，且外開口比內開口遠離通孔。此外，晶圓處理系統包括氣體感測器，連接到採樣管且配置以監測排放導管中之氣體狀況。
本揭露一些實施例提供一種監測晶圓處理系統中氣體的方法，包括從處理腔室之排放導管中製造排放流。此方法更包括藉由採樣管將氣體感測器與排放導管中之感測點流體連通，採樣管通過形成在排放導管上之通孔，且感測點遠離通孔。此方法亦包括使用氣體感測器在感測點感測氣體狀況。氣體感測器連接到位在排放導管中的採樣管，且採樣管的上游端(靠近製程腔室處)被防護元件所覆蓋。此外，此方法亦包括分析氣體感測器所感測之氣體狀況，以確定排放導管中之氣體狀況是否在數值範圍內。
應理解的是，以下公開許多不同的實施方法或是範例來實行所提供之標的之不同特徵，以下描述具體的元件及其排列的實施例以闡述本揭露。當然這些實施例僅用以例示，且不該以此限定本揭露的範圍。舉例來說，在說明書中提到第一特徵部件形成於第二特徵部件之上，其包括第一特徵部件與第二特徵部件是直接接觸的實施例，另外也包括於第一特徵部件與第二特徵部件之間另外有其他特徵的實施例，亦即，第一特徵部件與第二特徵部件並非直接接觸。為了簡單和清楚起見，可以不同比例任意繪製各種特徵部件。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示，這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。
此外，其中可能用到與空間相關用詞，例如“在…下方”、“下方”、“較低的”、“上方”、“較高的” 及類似的用詞，這些空間相關用詞係為了便於描述圖示中一個(些)元件或特徵與另一個(些)元件或特徵之間的關係，這些空間相關用詞包括使用中或操作中的裝置之不同方位，以及圖式中所描述的方位。當裝置被轉向不同方位時(旋轉90度或其他方位)，則其中所使用的空間相關形容詞也將依轉向後的方位來解釋。應理解的是，可以在上述方法前、中、後提供額外的操作，並且對於上述方法的其他實施例來說，可以取代或去除所描述的一些操作。
參考第1圖，其係根據一些實施例的晶圓處理系統1的示意圖。在一些實施例中，晶圓處理系統1包括一或多個處理設備，例如晶圓處理設備50a、50b和50c、流體導管組件60、流動控制組件70和氣體處理設備80。應理解的是，晶圓處理設備50a、50b和50c的數量可以根據不同的製造程序而變化。
晶圓處理設備50a、50b和50c係配置以執行與處理一或多個晶圓有關的製造過程。由晶圓處理設備50a、50b和50c所處理的晶圓可包括半導體層、導體層及/或絕緣層。在一些實施例中，上述晶圓包括層疊半導體(layered semiconductor)。在絕緣體上的層疊半導體層例如係用於製造絕緣體上矽(silicon-on-insulator，SOI)晶圓、藍寶石上矽(silicon-on-sapphire)晶圓或絕緣體上矽鍺(silicon-germanium-on-insulator)晶圓、或在玻璃上層疊半導體以製造薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)。晶圓可以在形成完整的晶粒之前經歷許多處理步驟，例如微影、蝕刻及/或摻雜。
根據晶圓處理設備50a、50b和50c所執行的不同製造過程，晶圓處理設備50a、50b和50c可包括不同的特徵。舉例來說，如第2圖所示，根據一些實施例，晶圓處理設備50a包括處理模組51、負載鎖定模組52、界面模組53、一或多個負載埠54、以及一或多個晶圓傳送模組55。應理解的是，在晶圓處理設備50a的其他實施例中，可以取代或去除隨後所描述特徵。
在一些實施例中，處理模組51係配置以執行光阻分配製程。在這種實施例中，處理模組51包括處理腔室510、晶圓承載座511、機械手臂512和分配噴嘴513。晶圓承載座511係配置以固持、定位、移動和以其他方式操縱晶圓10。晶圓10可藉由夾持機構(例如使用真空夾持或靜電吸座夾持)而固定在晶圓承載座511上。此外，晶圓承載座511可以設計和配置成可操作的，以進行平移和旋轉運動。分配噴嘴513安裝在機械手臂512上並連接到來源單元(圖中未示出)以從來源單元接收化學溶液。機械手臂512係配置以驅動分配噴嘴513的徑向和旋轉移動，分配噴嘴513係用於將化學溶液(例如光阻)施加到晶圓10。
然而應理解的是，可對本揭露的實施例進行許多變化和修改。處理模組51可配置為在晶圓10上執行任何製造過程。在一些其他實施例中，處理模組51係配置以執行包括如物理氣相沉積(physical vapor deposition，PVD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)、電漿增強化學氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)及/或其他沉積製程的製造過程。
在一些其他實施例中，處理模組51係配置以執行包括如濕蝕刻、乾蝕刻或離子束磨蝕(ion beam milling)的蝕刻製程的製造過程。在其他實施例中，處理模組51係配置以執行包括微影曝光、離子佈植、熱處理、清潔製程、測試、任何關於晶圓10的製程的過程、及/或這種過程的任何組合的製造過程。
負載鎖定模組52係設置在處理模組51和界面模組53間。負載鎖定模組52係配置以藉由將處理模組51與界面模組53分離來保持處理模組51內的環境。當將晶圓10插入負載鎖定模組52時，負載鎖定模組52會被密封。負載鎖定模組52能夠根據所承載的晶圓10的下一步而創建與處理模組51或界面模組53相容的環境。這可藉由例如添加氣體或產生真空的機構，而改變負載鎖定模組52的氣體含量、以及用於調整負載鎖定模組52中的環境的其他合適的裝置來執行。當到達正確環境時便可允許晶圓10進入。
在一些實施例中，界面模組53是設施的界面。在一些實施例中，界面模組53包括設備前端模組(equipment front end module，EFEM)。界面模組53可包括風扇組件56和位於頂部531處的過濾組件57。風扇組件56配置以藉由形成在頂部531上的流孔(orifice)來致動進入界面模組53的氣流，並且藉由形成在底部532上的流孔將上述氣流排出界面模組53。過濾組件57去除氣流中的顆粒。
在一些實施例中，負載埠54鄰接界面模組53。在一些實施例中，懸吊式起重運輸(overhead hoist transport，OHT)(圖中未示出)將具有晶圓10的前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod，FOUP) 或載體20(例如標準機械界面(standard mechanical interface，SMIF))從儲料器(圖中未示出)運送到負載埠54。當載體20位於負載埠54上時，載體20中的晶圓10藉由晶圓傳送模組55而被傳送到界面模組53。
再次參考第1圖，根據一些實施例，流體導管組件60包括主導管61、區域導管63、一或多個排放導管(例如排放導管65a、65b和65c)。
主導管61提供氣體處理設備80和區域導管63間的流體連接。主導管61允許氣體從區域導管63流到氣體處理設備80。根據製造要求，氣體處理設備80可以包含過濾能力以及移動空氣的能力。舉例來說，氣體處理設備80包括風扇、用於清潔氣體的過濾組件、和用於冷卻氣體的氣體冷卻組件。
在一些其他實施例中，晶圓處理系統1包括多個區域導管63(第1圖中僅示出一個區域導管63)。區域導管63流體連接到主導管61，並且來自每個區域導管63的氣流藉由主導管61而移動到氣體處理設備80。主導管61和區域導管63可位於設置有晶圓處理設備50a、50b和50c的製造樓層的下方。
排放導管65a、65b和65c分別提供在區域導管63和晶圓處理設備50a、50b和50c之間的流體連接。排放導管65a、65b和65c物理連接到晶圓處理設備50a、50b和50c的真空環境。舉例來說，如第2圖所示，排放導管65a連接到晶圓處理設備50a的處理腔室510的底壁。
可根據需要而改變排放導管的數量。在一些實施例中，排放導管的數量對應於晶圓處理設備的數量。在一些其他實施例中，排放導管的數量大於或小於晶圓處理設備的數量。可將一些晶圓處理設備連接到一或多個排放導管，並且一些晶圓處理設備可不連接到排放導管。
根據一些實施例，流動控制組件70包括流動致動元件71和一或多個流動控制元件(例如流動控制元件73a、73b和73c)。流動致動元件71位於區域導管63中，並配置成在區域導管63和排放導管65a、65b和65c中產生排放流F，如第1圖中的箭號所示。因此，晶圓處理設備50a、50b和50c中的氣體藉由排放導管65a、65b和65c、區域導管63和主導管61排放到氣體處理設備80。流動致動元件71可包括例如風扇、鼓風機或幫浦。
流動控制元件73a、73b和73c配置成控制來自相應的晶圓處理設備50a、50b和50c的排放流量。在一些實施例中，流動控制元件73a、73b和73c分別安裝在排放導管65a、65b和65c中。流動控制元件73a、73b和73c可包括節流閥(throttle valve)、質量流量控制器(mass flow controller，MFC)、電比例閥(electronic proportional valve)或電磁比例閥(solenoid proportional valve)。
晶圓處理系統1更包括氣體感測器40a、40b和40c，配置以分別感測排放導管65a、65b和65c中的氣體狀況，並且分別將與排放導管65a、65b和65c中氣體狀況相關的數據發送到流動控制元件73a、73b和73c，以執行封閉迴路流量控制(closed-loop flow-control)。在一些實施例中，氣體感測器40a、40b和40c分別安裝在排放導管65a、65b和65c中。氣體感測器40a、40b和40c可位於相應的流動控制元件73a、73b和73c的上游側。
在一些實施例中，如第1圖所示，氣體感測器40a、40b和40c位於排放導管65a、65b和65c的外部，並且排放導管65a、65b和65c中的氣體係由直接連接到排放導管65a、65b和65c的氣體收集結構30所收集。氣體感測器40a、40b和40c可包括感測儀，以感測氣流的排放壓力、氣流的溫度、排放流的污染顆粒的濃度等。
接著根據一些實施例描述其中一個氣體收集結構30的結構特徵。
第3圖示出根據一些實施例的氣體收集結構30的示意圖。在一些實施例中，氣體收集結構30包括緊固座31、卡合元件32、防護元件33和採樣管34。
在一些實施例中，緊固座31包括在兩側上具有前表面311和後表面312的圓柱塊(cylinder block)。凹槽313形成在緊固座31的前表面311上。此外，孔洞314形成在緊固座31的後表面312上。孔洞314將後表面312連接到凹槽313的底表面315。因此孔洞314與凹槽313連通。
卡合元件32配置為將防護元件33固定到緊固座31上。卡合元件32可具有與緊固座31的凹槽313相容的形狀，並且外螺紋可以形成在卡合元件32的外表面上，以與形成在凹槽313的內壁上的內螺紋卡合。此外，在卡合元件32中形成有通道320(第6圖更清楚地示出此特徵)。通道320的寬度大於採樣管34的寬度，以允許採樣管34通過。
防護元件33配置成防止採樣管34被排放導管65a(第2圖)中的排放流中的顆粒所污染。在一些實施例中，防護元件33包括連接部35和延伸部36。延伸部36藉由連接部35而一體地連接到卡合元件32。連接部35具有板狀的主體，上述板狀的主體具有相關於通道320所形成的通道350(第6圖更清楚地顯示此特徵)。通道350可以具有與通道320相同的寬度。
延伸部36從連接部35的外邊緣沿延伸方向E突出。在一些實施例中，如第4圖所示，延伸部36的剖面具有弧形的形狀，上述弧形的形狀具有在頂部交點360處彼此連接的兩個腿部361和362。兩個腿部361和362從頂部交點360延伸並分別終止於兩個下邊緣363和364。延伸部36的弧角Ѳ大於180度。
另外，延伸部36具有形成在延伸部36中的外管道37。外管道37可具有扇形的剖面。扇形剖面的邊界位於延伸部36的內表面366和兩個下邊緣363和364的連接線CL上。如第3圖所示，外管道37具有開口371，其形成在延伸部36上相反於連接部35的一側。長切口365形成在兩個下邊緣363和364之間，並與外管道37連通。長切口365沿延伸方向E延伸，並連接到開口371。長切口365的寬度W1可大於採樣管34的外徑。
應理解的是，延伸部36的形狀不應限於上面所示的實施例。只要不會引起通過延伸部36的氣流的亂流(turbulence)，就可以改變延伸部36的形狀。舉例來說，在第5圖所示的實施例中，延伸部分36'具有三角形剖面，並具有在頂部交點360'處彼此連接的兩個腿部361'和362'。兩個腿部361'和362'從頂部交點360'向下和向外延伸，並分別終止於兩個下邊緣363'和364'。
在第5圖所示的實施例中，延伸部36'具有外管道37'。外管道37'的邊界位於延伸部36'的內表面366'和連接線CL上，連接線CL在兩個下邊緣363'和364'之間連接下邊緣363'和364'。外管道37'可具有三角形剖面。此外，延伸部36'具有形成在兩個下邊緣363'和364'之間並與外管道37'連通的長切口365'。
再次參照第3圖，在一些實施例中，採樣管34沿延伸方向E延伸，且採樣管34的長度大於緊固座31的凹槽313的深度。內管道38藉由在延伸方向E中在採樣管34的兩端所形成的兩個開口381和382而通過採樣管34(第6圖更清楚地示出此特徵)。採樣管34的一端連接到緊固座31，使得開口381與緊固座31的孔洞314連通。採樣管34可垂直於凹槽313的底表面315。採樣管34可以與緊固座31一體成形。或者，採樣管34係藉由合適的方法(例如旋緊)而連接到孔洞314。
隨後描述根據一些實施例用於組裝氣體收集結構30的方法。
第6圖示出根據一些實施例連接到排放導管65a和氣體感測器40a的氣體收集結構30的剖面圖。在一些實施例中，氣體收集結構30連接到排放導管65a。排放導管65a在流動軸FA上延伸，來自處理腔室510的排放流F沿著流動軸FA流動。
在排放導管65a具有圓形剖面的情況下，流動軸FA位於圓形剖面的中心。通孔68形成在排放導管65a的側壁上，並且通道軸PA通過通孔68的中心。通道軸PA可以大致垂直於流動軸FA。通孔68可以形成為直徑略大於卡合元件32的外徑的圓形。
在組裝氣體收集結構30時，先將採樣管34固定到緊固座31。然後，採樣管34藉由通孔68向內(從外壁651往內壁652)插入排放導管65a，並且緊固座31的前表面311抵接排放導管65a的外壁651。
在將採樣管34插入排放導管65a之後，藉由排放導管65a的開口端650將卡合元件32和防護元件33移動到排放導管65a中(在組裝氣體收集結構30的期間，流動控制元件73a係從開口端650卸載)。然後，將卡合元件32藉由通孔68向外(從內壁652往外壁651)插入緊固座31的凹槽313。
在一些實施例中，在將卡合元件32插入凹槽313的期間，卡合元件32的通道320和連接部35的通道350對準採樣管34，以允許採樣管34通過通道320及通道350。在將卡合元件32插入凹槽313之後，卡合元件32藉由螺紋接合而固定在緊固座31上，從而完成氣體收集結構30的組裝。
繼續參考第6圖，在一些實施例中，採樣管34的中心C1和延伸部36的剖面的中心C2可與通道軸PA對準。此外，外管道37的開口372和內管道38的開口382係設置在通道軸PA上。再者，採樣管34和延伸部36的延伸方向E可以大致平行於通道軸PA並且大致垂直於流動軸FA。
在一些實施例中，從採樣管34的上游側(位在排放導管65a中之處)觀察時，採樣管34被防護元件33所覆蓋。但若從採樣管34的下游側(遠離處理腔室510處)觀察時，採樣管34從防護元件33露出。
具體來說，當氣體收集結構30固定到排放導管65a時，採樣管34具有段部341。防護元件33的延伸部36位於段部341的上游側(靠近處理腔室510處)，防護元件33的長切口365位於段部341的下游側。也就是說，延伸部36、段部341和長切口365係沿著大致上平行於流動軸FA的對準軸線AA而依序設置。因此，來自上游側的污染顆粒可被防護元件33阻擋，並且保護採樣管34免於污染。
在一些實施例中，採樣管34的段部341位於防護元件33的外管道37中，並且與開口372和長切口365隔開一段距離。
舉例來說，如第6圖所示，在採樣管34的延伸方向E中，採樣管34的段部341可以具有比防護元件33的延伸部36的長度L2短的長度L1。換句話說，外管道37的開口372比內管道38的開口382更遠離通孔68。在下文描述中，為了簡潔起見，外管道37的開口372係稱為 “外開口”，內管道38的開口382係稱為“內開口”。在一特定實施例中，長度L2小於排放導管65a的寬度的一半，使得排放流F可以平順地通過防護元件33而不產生亂流或產生較少的亂流。
然而，應理解的是，可以對本揭露的實施例進行各種變化和修改。長度L2可以大於排放導管65a的寬度的一半。在排放導管65a中，防護元件33的延伸部分36的端部可根據可使大部分排放導管65a通過的位置進行修改。舉例來說，延伸部36的端部與排放導管65a的中心對準，以收集通過排放導管65a的中心的排放流F。
此外，如第4圖所示，採樣管34的中心C1與延伸部36的中心C2對準，並且與下邊緣363和364的連接線CL隔開距離D。距離D係大於採樣管34的外徑的一半，並且因此連接線CL未通過採樣管34。然而，應理解的是，可以對本揭露實施例進行許多變化和修改。在一些其他實施例中，距離D等於或略小於採樣管34的外徑的一半，並且連接線CL通過採樣管34。
將在第6圖和第8圖中更詳細地描述氣體收集結構30基於上述結構特徵的優點。
在一些實施例中，在將氣體收集結構30安裝在排放導管65a上之後，氣體感測器40a藉由氣體管線45連接到氣體收集結構30的緊固座31。此外，流動控制元件73a固定在排放導管65a的開口端650上並電性連接到氣體感測器40a。
隨後描述根據一些實施例的流動控制元件73a的結構特徵。在一些實施例中，流動控制元件73a是節流閥並且包括殼體732、閥體734和控制器736。殼體732藉由合適的方法(例如旋緊或焊接)而連接到排放導管65a。閥體734以可旋轉的方式位在殼體732中。控制器736電性連接到氣體感測器40a，以從氣體感測器40a接收數據。控制器736可以分析來自氣體感測器40a的數據並調整殼體732中的閥體734的旋轉角度。來自相應晶圓處理設備50a的排放流量係藉由適當的裝置(例如馬達)調整流動控制元件73a的閥體734的角度而受到調控。
第7圖示出根據一些實施例的用於監測晶圓處理系統中的氣體的方法S10的流程圖。為了說明，第7圖的流程圖將與第1、4、6、8圖一起描述。對於不同的實施例來說，可以更換或取消所描述的一些步驟。
方法S10包括致動排放導管(例如排放導管65a)中的排放流F的操作S11。在一些實施例中，如第1圖所示，排放流F從晶圓處理設備50a排出，並藉由排放導管65a、區域導管63和主導管61而流到氣體處理設備80。可在一或多個晶圓在晶圓處理設備50a中受到處理時致動排放流F。
方法S10更包括將與感測點DP流體連通的氣體感測器40a藉由採樣管34而設置在排放導管63a中的操作S12。在一些實施例中，如第6圖所示。感測點DP位於採樣管34的內開口382處。感測點DP處的排放流F可以藉由採樣管34而被引導到氣體感測器40a。
方法S10更包括利用氣體感測器40a感測排放導管65a中的排放流F的氣體狀況的操作S13。氣體感測器40a可以感測排放流F的排放壓力、排放流F中的顆粒濃度、排放流F的溫度或排放流F的其他狀況。
在一些實施例中，氣體感測器40a經由氣體管線45和內管道38與排放導管65a流體連通，並且在位於內管道38的內開口382附近的感測點DP處感測排放流F的氣體狀況。由於感測點DP比通孔68更靠近排放導管65a的中間(即流動軸FA)。因此，如第6圖所示，當與在通孔68附近使用氣體感測器來感測氣體的傳統方法相比時，本實施例所述的方法可更精確地感測氣體狀態。
在一些實施例中，排放流F可能會包含顆粒(例如來自處理腔室510的光阻)，並且上述顆粒可能會累積在氣體收集結構30上。然而，因為延伸部36位於採樣管34的上游側，污染物顆粒100會累積在延伸部36上，如第8圖所示。因此，可以減輕內開口382可能被顆粒阻塞的問題，並且可改善排放導管65a中的氣體狀況的感測精度。
此外，將採樣管34與外開口372和長切口365設置成隔開一定距離也可使污染物顆粒遠離採樣管34的內開口382。因此，可以避免或減輕當長時間未清潔排放導管65a時，採樣管34的內開口382被累積在防護元件33上的顆粒所污染的問題。
應注意的是，雖然氣體收集結構30的一部分係位於排放導管65a中，但其對排放流F的擾動相當地小或可忽略不計。這係因為如第4圖所示的延伸部36的剖面的寬度沿著排放流F流動的方向而逐漸增加，因此排放流F可以平順地通過防護元件33。
此外，因為排放流F可以沿著第8圖中所示的箭號指示的方向，藉由外開口372進入外管道37並且藉由長切口365離開外管道37，所以就算採樣管34係收容在外管道37中，氣體感測器40a仍可感測到排放導管65a中真實的氣體狀態。
方法S10還包括分析由氣體感測器40a感測的氣體狀況，以確定排放導管中的氣體狀況是否在預定的數值範圍內的操作S14。在一些實施例中，由氣體感測器40a產生與氣體狀況相關聯的數據，並且此數據被發送到流動控制元件73a的控制器736。控制器736分析所接收的數據以確定與氣體狀況相關的數據是否在數值範圍內。數值範圍可以表示排放導管65a係持續處於正常條件下。舉例來說，當排放導管65a中的排出壓力在數值範圍內時，可從處理腔室510排出對於晶圓來說有害的物質。
在一些實施例中，當由控制器736處理的數據表示出感測到的氣體狀況已經偏離數值範圍時，控制器736會控制閥體734的旋轉角度以調整排放導管65a中氣體的狀況。舉例來說，當排放導管65a中的排放壓力低於數值範圍時，控制器736調整閥體734的旋轉角度以增加排放導管65a中的排放壓力，進而防止晶圓報廢。
在一些實施例中，當排放導管65a中感測到的排放壓力低於數值範圍一段預定時間，並且流動控制元件73a處於完全開啟狀態時(即流動控制元件73a允許最大流量通過)，則控制器736可觸發警報。警報可以表示排放導管65a中的故障(或異常狀況)，例如排放導管65a的內壁被光阻堵塞，這可能會不利地減少排放導管65a中的排放流F的流速，並且會造成處理腔室510中的晶圓報廢。
在觸發警報之後，可以停止由晶圓處理設備50a執行的製程操作，並且可以通知晶圓處理設備50a的操作者識別並補救此問題，以防止過多的晶圓在晶圓處理設備50a中報廢。舉例來說，晶圓處理設備50a的操作者可以執行維護製程以清潔排放導管65a及/或處理腔室510。或者晶圓處理設備50a的操作者也可以換一個新的氣體收集結構30。
本揭露提供用於監測晶圓處理系統中的排放流的方法和系統的實施例，上述方法和系統使用氣體收集結構來允許氣體感測器感測排放流。由於氣體收集結構沿著排放流所流動的方向而向內延伸到排放導管中，因此可以更精確地監測排放導管中的氣體狀況。因此，可以根據感測到的氣體狀況好好控制晶圓處理系統的製程參數，並且可以提高產出的晶圓的良率。此外，由於防護元件適當地保護在氣體感測裝置和排放導管之間進行連通的氣體收集結構的採樣管，因此並不會發生由於採樣管的開口中的堵塞顆粒所引起的誤報，而晶圓處理系統的輸出量也隨之增加。
本揭露一些實施例提供一種晶圓處理系統。晶圓處理系統包括處理腔室以及連接到處理腔室的排放導管。晶圓處理系統更包括採樣管，位在排放導管中並沿延伸方向所延伸。上述晶圓處理系統亦包括防護元件，位在採樣管的上游端(靠近製程腔室處)，且從上游端觀察，採樣管被防護元件所覆蓋。此外，晶圓處理系統包括氣體感測器，連接到採樣管，且配置以監測排放導管中之氣體狀況。
本揭露一些實施例提供一種晶圓處理系統。晶圓處理系統包括排放導管，配置以引導排放流。排放導管具有通孔，且通道軸通過通孔。晶圓處理系統更包括防護元件，位在排放導管中且包括沿通道軸延伸之外管道，外管道具有設置在通道軸上之外開口。晶圓處理系統亦包括採樣管，位在外管道中且包括沿通道軸延伸之內管道。採樣管具有設置在通道軸上之內開口，且外開口比內開口遠離通孔。此外，晶圓處理系統包括氣體感測器，連接到採樣管且配置以監測排放導管中之氣體狀況。
本揭露一些實施例提供一種監測晶圓處理系統中氣體的方法，包括從處理腔室之排放導管中製造排放流。此方法更包括藉由採樣管將氣體感測器與排放導管中之感測點流體連通，採樣管通過形成在排放導管上之通孔，且感測點遠離通孔。此方法亦包括使用氣體感測器對感測點的氣體狀況進行感測。氣體感測器連接到位在排放導管中採樣管，且採樣管的上游端(靠近製程腔室處)被防護元件所覆蓋。此外，此方法亦包括分析氣體感測器所感測之氣體狀況，以確定排放導管中之氣體狀況是否在數值範圍內。
如本揭露一些實施例所述之晶圓處理系統，防護元件包括彼此互相連接且朝向遠離處理腔室之方向延伸之兩個腿部，腿部分別具有兩個下邊緣，在下邊緣間有連接線以連接下邊緣，且連接線係位在遠離採樣管處。在一些實施例中，防護元件之剖面具有弧形，且防護元件之剖面之弧角大於180度。在一些實施例中，採樣管位在排放導管中之段部之長度小於防護元件之長度。在一些實施例中，採樣管沿延伸方向延伸，且延伸方向大致垂直於排放導管所延伸之流動軸。在一些實施例中，晶圓處理系統更包括緊固座以及卡合元件，緊固座位在排放導管外且具有孔洞，孔洞係位在相關於形成在排放導管上之通孔處，採樣管通過通孔且連接到孔洞，卡合元件通過排放導管之通孔，且防護元件藉由卡合元件連接到緊固座。在一些實施例中，晶圓處理系統更包括流動控制元件，配置以根據相關於氣體感測器所偵測到之氣體狀況之資料而調整排放導管中之排放流，採樣管係設置在處理腔室及流動控制元件間。在一些實施例中，晶圓處理系統更包括晶圓承載座以及分配噴嘴，晶圓承載座位在處理腔室中，分配噴嘴位在晶圓承載座上方，以在晶圓承載座上之半導體晶圓上方分配光阻。
如本揭露一些實施例所述之晶圓處理系統，外管道在與通道軸垂直之平面上具有弧型剖面。在一些實施例中，弧形剖面之兩個下邊緣間之連接線在通道軸垂直之平面上未通過內管道。在一些實施例中，弧形剖面之弧角大於180度。在一些實施例中，防護元件部分圍繞採樣管，且長切口係形成在防護元件處，長切口在大致平行通道軸之延伸方向中延伸且與外管道連通。在一些實施例中，通道軸大致垂直排放導管所延伸之流動軸。在一些實施例中，晶圓處理系統更包括緊固座以及卡合元件，緊固座位在排放導管外且具有孔洞，孔洞係位在相關於形成在排放導管上之通孔處，採樣管通過通孔且連接到孔洞，卡合元件通過通孔且圍繞採樣管，卡合元件將緊固座連接到防護元件。在一些實施例中，晶圓處理系統更包括流動控制元件，配置以根據相關於氣體感測器所偵測到之氣體狀況之資料而調整排放導管中之排放流，流動控制元件連接到採樣管之下游側。
如本揭露一些實施例所述之監測晶圓處理系統中氣體的方法，更包括在氣體狀況在數值範圍外時發出警告。在一些實施例中，監測晶圓處理系統中氣體的方法更包括在位在處理腔室中之半導體晶圓上方進行光阻分配製程。
上述內容概述許多實施例的特徵，因此任何所屬技術領域中具有通常知識者，可更加理解本揭露之各面向。任何所屬技術領域中具有通常知識者，可能無困難地以本揭露為基礎，設計或修改其他製程及結構，以達到與本揭露實施例相同的目的及/或得到相同的優點。任何所屬技術領域中具有通常知識者也應了解，在不脫離本揭露之精神和範圍內做不同改變、代替及修改，如此等效的創造並沒有超出本揭露的精神及範圍。
1‧‧‧晶圓處理系統
10‧‧‧晶圓
100‧‧‧污染物顆粒
20‧‧‧載體
30‧‧‧氣體收集結構
31‧‧‧緊固座
311‧‧‧前表面
312‧‧‧後表面
313‧‧‧凹槽
314‧‧‧孔洞
315‧‧‧底表面
32‧‧‧卡合元件
320‧‧‧通道
33‧‧‧防護元件
34‧‧‧採樣管
341‧‧‧段部
35‧‧‧連接部
350‧‧‧通道
36、36’‧‧‧延伸部
360、360’‧‧‧頂部交點
361、361’、362、362’‧‧‧腿部
363、363’、364、364’‧‧‧下邊緣
365、365’‧‧‧長切口
366、366’‧‧‧內表面
37、37’‧‧‧外管道
371、372‧‧‧開口
38‧‧‧內管道
381、382‧‧‧開口
40a、40b、40c‧‧‧氣體感測器
45‧‧‧氣體管線
50a、50b、50c‧‧‧晶圓處理設備
51‧‧‧處理模組
510‧‧‧處理腔室
511‧‧‧晶圓承載座
512‧‧‧機械手臂
513‧‧‧分配噴嘴
52‧‧‧負載鎖定模組
53‧‧‧界面模組
531‧‧‧頂部
532‧‧‧底部
54‧‧‧負載埠
55‧‧‧晶圓傳送模組
56‧‧‧風扇組件
57‧‧‧過濾組件
60‧‧‧流體導管組件
61‧‧‧主導管
63‧‧‧區域導管
65a、65b、65c‧‧‧排放導管
651‧‧‧外壁
652‧‧‧內壁
68‧‧‧通孔
70‧‧‧流動控制組件
71‧‧‧流動致動元件
73a、73b、73c‧‧‧流動控制元件
732‧‧‧殼體
734‧‧‧閥體
736‧‧‧控制器
80‧‧‧氣體處理設備
AA‧‧‧軸線
C1、C2‧‧‧中心
CL‧‧‧連接線
D‧‧‧距離
DP‧‧‧感測點
E‧‧‧延伸方向
F‧‧‧排放流
FA‧‧‧流動軸
L1、L2‧‧‧長度
PA‧‧‧通道軸
S10‧‧‧方法
S11、S12、S13、S14‧‧‧操作
W1‧‧‧寬度
Ѳ‧‧‧弧角
第1圖示出根據一些實施例的晶圓處理系統的示意圖。 第2圖示出根據一些實施例的晶圓處理設備的示意圖，上述晶圓處理設備具有連接到晶圓處理設備的處理腔室的排氣管道。 第3圖示出根據一些實施例的氣體收集結構的爆炸圖。 第4圖示出根據一些實施例的氣體收集結構的剖面圖，上述氣體收集結構具有位於採樣管上方的弧形防護元件。 第5圖示出根據一些實施例的氣體收集結構的剖面圖，上述氣體收集結構具有位在採樣管上方的矩形防護元件。 第6圖示出根據一些實施例的氣體收集結構的剖面圖，上述氣體收集結構安裝在排放導管上，排放導管連接處理腔室和流動控制元件，流動控制元件具有位於採樣管的上游側的防護元件。 第7圖示出根據一些實施例的用於監測排放導管中的氣體狀況的方法的流程圖。 第8圖示出根據一些實施例的氣體收集結構的剖面圖，其中污染顆粒在使用一段時間後累積在氣體收集結構的上游側。

Claims (1)

  1. 一種晶圓處理系統，包括： 一處理腔室； 一排放導管，連接到該處理腔室； 一採樣管，部分地位在該排放導管中； 一防護元件，位在該採樣管及該處理腔室間；以及 一氣體感測器，連接到該採樣管，且配置以監測該排放導管中之一氣體狀況。
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