TW202135185A - 監測基板一或多個特性的系統及方法 - Google Patents

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Abstract

設置基板檢測系統以在基板安置於液體分配基板處理系統之處理單元之內(或傳送進入/離開其)的同時監測基板之特性。該檢測系統被整合在液體分配基板處理系統之內,並且包含配置以自基板獲得頻譜資料的反射計(例如頻譜儀或雷射基礎收發器)之一或多光學感測器。控制器被耦合以自該光學感測器接收該頻譜資料。該一或多光學感測器(或者耦合至該光學感測器硬體之其餘者的一或多光纖)被耦合於該基板處理系統內之位置處。該控制器分析接收自該光學感測器的該頻譜資料,以偵測該基板之特性,包含但不限於膜厚度(FT)、折射係數改變、以及相關臨界尺度(CD)改變。

Description

監測基板一或多個特性的系統及方法
[相關申請案的交互參照] 此申請案主張以下優先權:美國臨時專利申請案第62/915210號,發明名稱「SYSTEMS AND METHODS FOR MONITORING ONE OR MORE CHARACTERISTICS OF A SUBSTRATE」,申請於西元2019年10月15日;在此,藉由引用將該揭露案全部明確地納入於此。
本揭露關聯於基板之處理。特別是,其提供用於監測基板之一或多個特性的新穎系統及方法。在一實施例之中,當處理半導體基板時,可利用在此揭露的該系統及方法。
傳統的基板處理系統利用包含光阻塗佈、曝光、及光阻顯影步驟之光微影製程。在這些步驟之中利用的材料及製程可能皆影響基板上的膜厚度、臨界尺度目標、線粗糙度、及均勻度。當基板處理之中的幾何結構持續微縮,在基板之上形成結構的技術挑戰增加。
在習用基板處理系統之中,晶圓檢測系統(WIS)時常用於在實施一或多處理步驟期間或之後檢測基板(例如半導體基板)。舉例而言,在晶圓經受後塗佈烘烤(PAB)程序以固化或硬化層或膜之後,習用的WIS可決定施用於一晶圓之表面的一層或膜之膜厚度(FT)。在另一示例之中,在晶圓被顯影以形成結構之後,習用的WIS可決定形成在該晶圓之上的一結構之臨界尺度(CD)。如此的資料可提供至先進製程控制(APC)系統。APC系統可使用統計及/或分析技術以處理接收自晶圓檢測系統的FT或CD值,並且決定如何操作在處理工具之上的製程控制參數以及/或者輸入,俾以改善輸出品質。舉例而言,APC可使用由WIS決定的平均FT值以控制安置於基板處理系統之液體處理單元(例如塗佈單元或顯影單元)內之旋轉卡盤的速度。在另一示例之中,APC可使用由WIS決定的平均CD值以控制基板處理系統之烘烤單元(例如後曝光烘烤(PEB)單元)之中的溫度。再者,多數的晶圓檢測系統目前被提供為在該基板處理系統之內或與該基板處理系統耦合的分離模組。如此,對該基板處理系統增加複雜度並且促使該APC系統成為回饋系統。
用於監測基板之一或多個特性的系統與方法之各種不同實施例揭露於此。更具體而言,本揭露提供基板檢測系統(在一例示性實施例之中,晶圓檢測系統)之各種不同實施例,以及在基板安置於基板處理系統之處理單元(例如,液體分配單元、烘烤單元或者組合的烘烤模組)之內時、或者在被傳送進入/離開處理單元的製程之中時,用於監測基板之一或多個特性的方法。被該晶圓檢測系統及本文揭露的方法所監測的特性可包含膜厚度(FT)、折射率改變、及相關的臨界尺度(CD)改變,但不限於此。
在該揭露實施例之中,整合在基板處理系統之內的基板檢測系統通常包含耦合以自基板獲得頻譜資料(對給定的一波長或者波長範圍)的一或多光學感測器、以及耦合以接收來自該光學感測器的該頻譜資料的控制器。適合用於在此揭露的該基板檢測系統之內的光學感測器包含但不限於任何與反射計一起使用的光學感測器。所使用的該反射計可係多種反射計的任何一者。本文之敘述提供特定例示反射計,其係頻譜儀以及雷射基礎收發器。然而,將理解到,頻譜儀及雷射基礎收發器之使用僅係例示性反射計,並且本文敘述的技術不限於這些類型的反射計。該一或多光學感測器可耦合至該基板處理系統內之各種不同位置處。如在此使用,光學感測器對該基板處理系統內之特定位置的耦合可藉由提供整個光學感測器單元於該位置或者藉由提供光輸入(例如光纖)於該基板處理系統內之特定位置處加以達成。舉例而言,光纖可提供光至可能位在他處的其他光學感測器硬體。因此,該整個光學感測器器材(或者連接至其餘該光學感測器硬體的一輸入)可配置以在該基板安置於該基板處理系統之處理單元之內或者在被傳送進入/離開該基板處理系統之處理單元的該製程之中時,自該基板獲得頻譜資料。該控制器對接收自該光學感測器的該頻譜資料進行分析以偵測基板的一或多個特性。
根據一實施例,在此提供的系統通常可包含用於處理基板的至少一處理單元以及用於在該基板安置於該至少一處理單元之內的同時、或者在被傳送進入或離開該至少一處理單元的製程之中時,監測該基板之一或多個特性的基板檢測系統(或晶圓檢測系統)。該基板檢測系統可包含一或多光學感測器以及控制器,該一或多光學感測器耦合以自該基板獲得頻譜資料,該控制器耦合以接收來自該一或多光學感測器的該頻譜資料並且配置為分析該頻譜資料以偵測該基板的一或多個特性。在若干實施例之中,該一或多光學感測器可係反射計之感測器。在若干實施例之中,該反射計可係頻譜儀。在其他實施例之中,該反射可係雷射基礎收發器。
根據一實施例,用於在基板上分配液體的系統被提供。該系統可包含複數的處理單元,其中該複數處理單元包含至少一液體分配單元以及至少一烘烤單元,該液體分配單元配置以在該基板之上分配該液體。該系統進一步包含基板檢測系統,其配置以在該基板安置於該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元之內時,或者在被傳送進入或離開該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元的製程之中時,監測該基板之一或多個特性。該基板檢測系統包含一或多個反射計以及控制器,該一或多個反射計耦合以獲得來自該基板的頻譜資料,該控制器耦合以接收來自該一或多個反射計的該頻譜資料,並且配置以分析該頻譜資料俾以偵測該基板之一或多個特性。
在若干實施例之中,該一或多個光學感測器可配置為當該基板被傳送進入或離開該至少一處理單元時獲得來自該基板的該頻譜資料。在一實施例之中,該系統可包含二或多個處理單元,並且該一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的更多個輸入可耦合至主手臂機構之一端,該主手臂機構佈置在該二或多處理單元之間,用於將該基板傳送進入及離開該二或多個處理單元。在另一實施例之中,該一或多光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的更多個輸入係耦合至該至少一處理單元,並且定位於該至少一處理單元之負載/卸載開口的上方。
在若干實施例之中,該一或多光學感測器可配置為當該基板在該至少一處理單元之內處理時或者緊接在該處理完成之後,自該基板獲得該頻譜資料。在這些實施例之中,該一或多個光學感測器可安置於該至少一處理單元之內。
在若干實施例之中,一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的一或多個輸入可耦合至安置於該至少一處理單元之內的至少一手臂。在若干實施例之中,該至少一手臂可能在至少一方向之中係可移動的。在一實施例之中,該至少一處理單元可係液體分配單元,其中包含旋轉卡盤以支撐及轉動該基板,並且該一或多光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的一或多個輸入可定位在該旋轉卡盤上方的該至少一手臂之上。在另一實施例之中,該至少一處理單元可係烘烤單元,其中包含烘烤板以熱處理該基板,並且該一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的一或多個輸入可定位在該烘烤板上方的該至少一手臂之上。
在若干實施例之中,該一或多光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的一或多個輸入可耦合至該至少一處理單元之頂棚。在一實施例之中,該至少一處理單元可係液體分配單元,其中包含旋轉卡盤以支撐並且轉動該基板,並且該一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的一或多個輸入可耦合至該液體分配單元之該頂棚並且定位於該旋轉卡盤上方。在另一實施例之中,該至少一處理單元可係組合烘烤模組,其包含配置以熱處理該基板的處理室以及配置以冷卻該基板的冷卻室,並且其中該一或多光學感測器、或者對該一或多光學感測器的一或多個輸入係耦合至在該處理室及該冷卻室之間的該組合烘烤模組之頂棚。
如上所述,該控制器通常可配置為對接收自該一或多個光學控制器的該頻譜資料進行分析,俾以監測基板的一或多個特性。舉例而言,在若干實施例之中,該控制器可使用接收自一或多個頻譜儀的寬頻頻譜資料、或者接收自一或多個雷射基礎收發器的更窄頻頻譜資料,俾以藉由測量一或多波長的反射率而決定施用於該基板之表面的膜或層之膜厚度。在其他實施例之中,該控制器可將接收自一或多個頻譜儀的該寬頻頻譜資料與黃金頻譜或者平均頻譜進行比較以偵測用於波前偵測或塗佈錯誤偵測的頻譜之中的不同。在其他實施例之中,該控制器可將接收自一或多個頻譜儀或者一或多個雷射基礎收發器的該頻譜資料與獲得自該基板之上一或多位置的額外厚度資訊結合以將頻譜/波長相關於該一或多位置處的厚度。
根據另一實施例,在此提供監測基板之一或多個特性的方法。大致而言,該方法可包含將該基板傳送進入基板處理系統之處理單元、在該處理單元之內處理該基板、以及一旦處理完成將該基板傳送離開該處理單元。再者,該方法可包含在該基板安置於該處理單元之內的同時或者在被傳送進入或離開該處理單元之製程之中時,自該基板獲得頻譜資料,並且分析該頻譜資料以監測該基板之一或多個特性。在該揭露方法之中,該頻譜資料可藉由反射計之一或多個光學感測器而自該基板獲得。例示的反射計包含但不限於頻譜儀及雷射基礎收發器。
根據另一方法實施例,對配置以在基板上分配液體的液體分配基板處理系統之中的基板之一或多個特性進行監測的一種方法被提供。該方法可包含將該基板傳送進入該液體分配基板處理系統之處理單元,該處理單元係液體分配單元或烘烤單元。該方法進一步包含處理在該處理單元之內的該基板,並且一旦處理完成,將該基板傳送離開該處理單元。該方法進一步包含在該基板安置於該處理單元之內同時或者在被傳送進入或離開該處理單元之製程之中時,自該基板獲得頻譜資料,其中該頻譜資料係使用反射計而獲得。該方法亦包含分析該頻譜資料以監測該基板之一或多個特性。
在若干實施例之中,當該基板傳送進入或離開該處理單元時,該頻譜資料可被獲得。在一示例之中,該基板處理系統包含二或多個處理單元,並且藉由耦合至主手臂機構的一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器之一或多個輸入而可自該基板獲得該頻譜資料,該主手臂機構佈置在該二或多個處理單元之間而用於將該基板傳送進入及離開該二或多個處理單元。在另一示例之中,藉由耦合至該處理單元並且定位於該處理單元之負載/卸載開口上方的一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器之一或多個輸入,可自該基板獲得該頻譜資料。在另一實施例之中,藉由耦合至安置於該處理單元內之至少一手臂的一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的一或多個輸入,可自該基板獲得該頻譜資料。
在其他實施例之中,可在該基板安置於該處理單元之內的同時獲得該頻譜資料。在一示例之中,藉由耦合至該處理單元之頂棚的一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器之一或多個輸入,可自該基板獲得該頻譜資料。在另一示例之中,藉由耦合至安置於該處理單元內之至少一手臂的一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器之一或多個輸入,可自該基板獲得該頻譜資料。
在若干實施例之中,在該基板於該處理單元之內轉動的同時,可在該基板之上的一或多徑向位置處獲得該頻譜資料。在若干實施例之中,可藉由將包含一或多個光學感測器、或者對該一或多個光學感測器的一或多個輸入的手臂在該基板之上表面上方移動以收集該頻譜資料,替代地或額外地獲得該頻譜資料。在若干實施例之中,當該基板自一處理室傳送至該處理單元內之另一處理室時,可獲得該頻譜資料。
用於監測基板一或多個特性的系統及方法之各種不同實施例揭露於本文。更具體而言,本揭露提供基板檢測系統(在一例示性實施例之中,晶圓檢測系統)之各種不同實施例,以及在基板安置於基板處理系統之處理單元(例如液體分配單元、烘烤單元或組合烘烤模組)之內時或者在被傳送進入/離開處理單元之製程之中時用於監測基板一或多個特性的方法。被本文揭露之該晶圓檢測系統及方法所監測的特性可能包含但不限於膜厚度(FT)、折射率改變、以及相關的臨界尺度(CD)改變。
在所揭露實施例之中,整合在基板處理系統之內的晶圓檢測系統(WIS)通常包含耦合以自基板獲得頻譜資料的一或多個光學感測器、以及耦合以自該光學感測器接收該頻譜資料的控制器。適合用於本文揭露之基板檢測系統之內的光學感測器包含但不限於任何與反射計一起使用的光學感測器。所使用的反射計可係多種反射計的任何一者。本文的敘述提供特定之例示反射計係頻譜儀以及雷射基礎收發器。然而,將理解到頻譜儀以及雷射基礎收發器之使用僅係例示反射計,並且在此敘述的技術不限於那些類型的反射計。該一或多個光學感測器可能耦合在該基板處理系統內之各種不同位置。如在此使用,光學感測器對該基板處理系統內之特定位置的耦合可能藉由在如此的位置提供該整個光學感測器、或者藉由提供一光輸入(例如光纖)於該基板處理系統內之該特定位置加以達成。舉例而言,光纖可提供光至可能位在其他處的其他光學感測器硬體。因此,該整個光學感測器器材(或者連接至該光學感測器之其餘者的一輸入)可配置以在該基板安置於該基板處理系統之處理單元之內時或者被傳送進入/離開該基板處理系統之處理單元之製程之中的同時,自該基板獲得頻譜資料。該控制器將接收自該光學感測器的該頻譜資料進行分析,以偵測基板之一或多個特性。
在若干實施例之中,該光學感測器(或光學感測器輸入)可耦合至主手臂機構之一端,該主手臂機構配置於基板處理系統之二或更多處理單元之間,用於將基板傳送進入/離開該處理單元。在其他實施例之中,該光學感測器(或者光學感測器輸入)可耦合至並且定位於基板處理系統之至少一處理單元(例如,液體分配單元及/或烘烤單元)之負載/卸載開口上方。在如此的實施例之中,當基板傳送進入/離開處理單元時,該光學感測器可自基板獲得頻譜資料。
在若干實施例之中,該光學感測器(或光學感測器輸入)可安置於基板處理系統之至少一處理單元(例如液體分配單元、烘烤單元或組合烘烤模組)之內。在一例示實施例之中,該光學感測器(或光學感測器輸入)可耦合至安置於液體分配單元(例如塗佈單元或顯影單元)內之至少一手臂(例如分配手臂及/或獨立手臂)。在另一例示實施例之中,該光學感測器(或光學感測器輸入)可耦合至安置於熱處理單元(例如烘烤單元)內之手臂。在另一例示實施例之中,該光學感測器(或者光學感測器輸入)可耦合至基板處理系統之處理單元(例如液體分配單元、烘烤單元或者組合烘烤模組)之頂棚。在如此的實施例之中,當基板在該處理單元之內被處理時以及/或者在所述處理完成之後立即,該光學感測器可自基板獲得頻譜資料。
首先敘述圖1-3(先前技術),並且提供例示基板處理系統,其中描述於此的監測技術可被納入。如圖1-3所顯示,基板處理系統1可包含用於處理基板(例如半導體晶圓)的各種不同構件,該構件包含配置以將液體溶液施用於基板、熱處理(亦即烘烤)基板以及顯影基板的構件。
應注意到,在圖1-3之中顯示的基板處理系統1僅係一例示處理系統,其中在此敘述的監測技術可加以使用。因此,圖1-3之中顯示的該處理系統之揭露不意在限制性的,毋寧僅係其內可能使用在此敘述的監測技術之一例示處理系統之代表。進一步,儘管圖1-3之該處理系統係參考用於處理基板的系統加以敘述,該處理系統可能在若干實施例之中係半導體晶圓,讀者將認識到在此敘述的技術可在處理其他類型之基板時加以使用。因此,將理解到,在此敘述的監測技術可能在施用流體溶液、熱處理及/或顯影基板的廣範圍基板處理系統之內加以利用。
參考圖1-3,基板處理系統1可通常包含負載/卸載區10、處理區11、以及介面區12。負載/卸載區10具有卡匣桌20,在其上卡匣13(每一者儲存複數半導體晶圓(W)14(例如25片))加以負載及卸載自基板處理系統1。處理區11具有各種不同的單晶圓處理單元,用於逐一地處理晶圓14。這些處理單元被佈置在複數階段之預定位置之中,舉例而言,在第一(G1)、第二(G2)、第三(G3)、第四(G4)及第五(G5)處理單元群組31、32、33、34、35之內。介面區12插入在處理區11及一或多個曝光系統(未顯示)之間,並且配置以在該處理區之間傳送光阻塗佈的晶圓。該一或多個曝光系統可包含光阻圖案化系統,例如將電路或構件之圖像自遮罩轉印或者轉印至該晶圓表面之上的光阻之上的光微影工具。
如圖1之中顯示,負載/卸載區10包含複數凸出部20a,其形成在卡匣桌20之上並且用以相對於處理區11將複數卡匣13之每一者取向。安裝在卡匣桌20之上的卡匣13每一者具有面向處理區11的負載/卸載開口9。負載/卸載區10進一步包含第一子手臂機構21,其係負責將該晶圓W負載/卸載進/出該卡匣13每一者。該第一子手臂機構21具有用於固持晶圓14的固持器部分、用於在X軸方向移動該固持器部分的X軸移動機構(未顯示)、用於在Y軸方向移動該固持器部分的Y軸移動機構(未顯示)、用於在Z軸方向移動該固持器部分的Z軸移動機構(未顯示)、以及用於圍繞該Z軸轉動該固持器部分的θ(theta)轉動機構(未顯示)。如在圖3之中顯示並且進一步於以下敘述,第一子手臂機構21可接取至屬於第三(G3)處理單元群組33的對準(ALIM)單元41與延伸(EXT)單元42。
如在圖1及3之中顯示,主手臂機構22係可上升地佈置於處理區11之中心以在該處理單元群組G1-G5之間傳送晶圓14,該處理單元群組G1-G5係佈置在主手臂機構22周圍。主手臂機構22係佈置在處理區11之圓柱支撐體49之內並且具有可上升的晶圓傳送系統46。該圓柱支撐體49連接至馬達之驅動軸(未顯示)。該驅動軸與可上升的晶圓傳送系統46同步地繞Z軸轉動角度θ。晶圓傳送系統46具有複數固持器部份48,其在傳送基礎桌47的前方向及後方向上係可移動。
如在圖1之中顯示,可移動的拾取卡匣(PCR)15以及不可移動的緩衝卡匣(BR)16佈置於在介面區12之前側處的二階段之中。在介面區12之背側,佈置有周邊曝光系統23。周邊曝光系統23可包含例如微影工具。替代地,該微影工具可遠離並且合作地耦合至基板處理系統1。在介面區12之中心部份,設有第二子手臂機構24,其可在X及Z方向之中獨立移動,並且能夠接取至卡匣(PCR)15及(BR)16二者以及周邊曝光系統23。再者,第二子手臂機構24繞Z軸轉動角度θ並且設計為能夠不僅接取至位在第四(G4)處理單元群組34的延伸(EXT)單元42,亦接取至靠近遠端曝光系統(未顯示)的晶圓傳送桌(未顯示)。
如圖1之中顯示,屬於第一(G1)及第二(G2)處理單元群組31、32的處理單元係佈置在基板處理系統1的前部份2。屬於第三(G3)處理單元群組33的處理單元佈置在負載/卸載區10旁邊。屬於第四(G4)處理單元群組34的處理單元佈置在介面區12旁邊。屬於第五(G5)處理單元群組35的處理單元佈置於基板處理系統1的後部份3之中。如上所載,主手臂機構22置中地佈置於處理單元群組G1-G5之間,並且配置為在處理單元群組G1-G5內之各種不同處理單元之間傳送晶圓14。
具體參照圖2,第一(G1)處理單元群組31以及第二(G2)處理單元群組32每一者包含二個旋轉器型處理單元(亦即液體分配單元),用於對晶圓14施用預定處理,該二個旋轉器型處理單元每一者係安裝於杯體(CP)38內之旋轉卡盤(未顯示於圖2之中)之上。舉例而言,如圖2所示,第一(G1)處理單元群組31以及第二(G2)處理單元群組32每一者可包含自該底部依序堆疊於二階段之中的光阻塗佈單元(COT)36以及顯影單元(DEV)37。顯示於圖2的該例示系統之中,光阻塗佈單元(COT)36係設於較顯影單元(DEV)37低的階段,因為用於光阻廢棄溶液的排放管路(未顯示於圖2)被期望為比用於顯影廢棄溶液的排放管路(未顯示於圖2)來得短,其原因係光阻廢棄溶液比顯影廢棄溶液來得更難排出。然而,如果有必要,光阻塗佈單元(COT)36可佈置於相對於顯影單元(DEV)37而言較高的階段。
具體參照圖3,第三(G3)處理單元群組33具有冷卻(COL)單元39、對準(ALIM)單元41、延伸(EXT)單元42、附著(AD)單元40、二個預烤(PREBAKE)單元43、以及二個後烤(POBAKE)單元44,自該底部依序堆疊。相似地,第四(G4)處理單元群組34具有冷卻(COL)單元39、延伸冷卻(EXTCOL)單元45、延伸(EXT)單元42、另一冷卻(COL)單元39、二個預烤(PREBAKE)單元43、以及二個後烤(POBAKE)單元44,自該底部依序堆疊。儘管僅顯示二個預烤單元43及二個後烤單元44,但第三(G3)處理單元群組33以及第四(G4)處理單元群組34本質上可包含任何數量的預烤單元43及後烤單元44。更甚者,預烤單元43及後烤單元44任一者或全部者可配置以實施烘烤製程,例如後塗佈烘烤(PAB)製程、後曝光烘烤(PEB)製程、靜電後曝光烘烤(EPEB)製程、後顯影烘烤(PDB)製程等等。
在若干實作之中,冷卻(COL)單元39以及延伸冷卻(EXTCOL)單元45係在低處理溫度中作業並且佈置於較低階段,而預烤(PREBAKE)單元43、後烤(POSTBAKE)單元44及附著(AD)單元40係在高溫中作業並且配置於較高階段。儘管在單元之間的熱干擾可使用此佈置加以減少,但在其他實作之中這些單元可能具有不同的佈置。在一例示性實作之中,預烤(PREBAKE)單元43、後烤單元(POBAKE)44、以及附著(AD)單元40每一者可包含烘烤單元,在其中晶圓14被加熱至高於室溫的溫度。
具體參照圖1,第五(G5)處理單元群組35可佈置於主手臂機構22之背側的後部份3。第五(G5)處理單元群組35可係沿導引軌25在Y軸方向之中可滑動偏移的。因為第五(G5)處理單元群組35可如提及地偏移,可自該背側輕易地對主手臂機構22進行維修作業。
如以上所述,圖1-3之系統僅係例示性的並且在此敘述的監測技術可施用於廣範圍的基板處理系統,全如本領域中通常知識者將理解到。在若干實施例之中,顯示於圖2並且敘述於上文的光阻塗佈(COT)單元36及顯影(DEV)單元37可被利用以將層或者膜塗佈於晶圓之表面,諸如旋裝式硬遮罩、影像層(例如光阻)、抗反射塗層(例如矽抗反射塗層(SiARC)、頂塗佈抗反射(TARC)層、底部抗反射塗佈(BARC)層)等等。在若干實施例之中,可提供額外的塗佈單元及/或顯影單元,以塗佈在光微影製程之中利用的其他層。在若干實施例之中,顯示於圖2並且於上文敘述的預烤單元43及後烤單元44可被利用於烘烤、固化或者硬化塗佈於該晶圓的該層或膜。在若干實施例之中,可提供額外的烘烤單元,用於將在光微影製程之中利用的其他層進行熱處理。
本揭露提供利用可用於監測基板之特性的基板檢測系統及方法的基板處理系統之各種不同實施例。在本文揭露的實施例之中,該基板檢測系統(在一例示性實施例之中,一晶圓檢測系統,WIS)整合在基板處理系統之內並且包含一或多個光學感測器及控制器。適合用於在此揭露的該基板檢測系統內之光學感測器包含但不限於與反射計一起使用的任何光學感測器。所利用的該反射計可係多種反射計的任何一者。在此的敘述提供之具體例示性反射計係頻譜儀以及雷射基礎收發器。然而,將認識到頻譜儀及雷射基礎收發器之使用僅係例示性的反射計,並且在此敘述的技術不限於這些類型的反射計。
不類似於習用的晶圓檢測系統,反射計(例如頻譜儀或雷射收發器)係包含於所揭露WIS之內並且配置為在該基板安置於基板處理系統之處理單元(例如液體分配單元、烘烤單元或者組合烘烤模組)之內的同時、或者在被傳送進入/離開該基板處理系統之處理單元的製程之中時,自基板獲得頻譜資料。藉由將該反射計(或者反射計輸入)定位於該基板處理系統之內的各種不同位置處,可在基板被處理的同時、或者在處理完成之後立刻(例如在基板拾回期間)藉由頻譜儀或雷射基礎收發器收集可觀數量的頻譜資料。在該基板處理系統內之各種不同位置獲得頻譜資料以外,由頻譜儀及雷射基礎收發器提供的快速整合時間使得高空間解析度頻譜資料能夠被提供至該控制器。
包含在所揭露WIS之內的該控制器自該頻譜儀或雷射基礎收發器接收該頻譜資料,並且分析該頻譜資料以監測該基板之一或多個特性。儘管未嚴格限制於如此,由該控制器監測的特性可包含施用於該基板之表面的層之膜厚度(FT)、膜的折射係數改變、以及/或者形成在該基板之上的結構之相關臨界尺度(CD)改變。再者,藉由在該基板安置於處理單元之內、或者被傳送進入/離開處理單元之製程之中的同時分析該頻譜資料,該控制器能夠實時地將檢測結果向前饋送至錯誤偵測或者APC系統。
在本揭露之若干實施例之中,一或多個頻譜儀或者雷射基礎收發器(或者頻譜儀/收發器輸入)可耦合於基板處理系統內之各種不同位置,該位置包含該基板處理系統之一或多個處理單元(例如,液體分配單元、烘烤單元、或者組合烘烤模組)之內以及/或者之外的位置。
在若干實作之中,適合與所揭露WIS一起使用的頻譜儀可能包含複數的頻譜感測器,該複數的頻譜感測器係在這些位置其中一者以上與各種光源(例如,可見光、紫外光(UV)、雷射二極體、以及紅外光(IR)LED)一起加以安裝一起安裝於沿著多種光源。頻譜儀能以如此方式加以耦合之一示例係藉由SparkFun提供的Triad Spectroscopy Sensor。然而應注意到,本文揭露的頻譜儀不限於如此的示例,並且可替代地在其他實施例之中實作。
在此揭露的若干監測技術(例如膜厚度監測,特別係對於大於2.5um 厚的材料)可獲益自頻譜範圍縮減,並且因此小的雷射基礎收發器可能較頻譜儀更為理想。在若干實施例之中,適合與所揭露WIS一起使用的雷射基礎收發器可包含可見光或紅外雷射光源(亦即如雷射二極體的雷射基礎發射器),該雷射基礎收發器係與可見光或紅外光接收器一起安裝於上文提及的一或多個位置。可能以如此方式耦合的雷射基礎收發器之一示例係由Keyence提供的LV系列雷射感測器,其可能發送及接收在可見紅光(例如大約700-635nm)及紅外光(例如大約700nm-1mm)波長範圍之內的窄頻雷射光。然而應注意到,在此揭露的雷射基礎收發器不限於如此的示例並且可替代地在其他實施例之中實作。
在本揭露之其他實施例之中,一或多條光纖(用作頻譜儀/收發器輸入)可在基板處理系統內之各種不同位置加以耦合,包含該基板處理系統之一或多個處理單元(例如,液體分配單元、烘烤單元或組合烘烤模組)之內及/或之外的位置。在如此實施例之中,該光纖可能通信耦合至位於他處的其餘頻譜儀/收發器硬體。可能以如此方式耦合的頻譜儀之一示例係由Ocean Optics提供的模組型通用串列匯流排(USB)頻譜儀。模組型USB頻譜儀係多功能的泛用型UV-可見光-NIR頻譜儀,可用於吸收、透射、反射、放射、及顏色應用。由於它們的小型尺寸及光纖部件組合,模組型USB頻譜儀可被整合進入狹小的空間之中。可能以如此方式耦合的雷射基礎收發器之一示例係由Keyence提供的LV系列一般用途數位雷射感測器。然而應注意到,在此揭露的頻譜儀/收發器不限於如此的示例並且可替代地在其他實施例之中實作。
圖4A係繪示根據本揭露的晶圓檢測系統(WIS)之第一實施例的透視圖。圖4B係顯示於圖4A之中的WIS之頂視圖,並且圖4C係顯示於圖4A之中的WIS之側視圖。顯示於圖4A-4B之中的WIS包含耦合以自基板(未顯示)獲得頻譜資料的一或多個光學感測器50、以及耦合以自該頻譜儀接收該頻譜資料的控制器52。在圖4A-4B顯示的特定實施例之中,光學感測器50被耦合至主手臂機構55之一端(例如,基板拾回端),該主手臂機構55係用於在基板處理系統之二或多個處理單元之間傳送基板。如上所討論,在圖4A-4B之中顯示的光學感測器50可使用頻譜儀或雷射基礎收發器實作。
在若干實施例之中,顯示於圖4A-4B的主手臂機構55可被用以實現在圖1及3顯示的基板處理系統1之中的主手臂機構22。如以上所載,主手臂機構22係置中地佈置在複數的處理單元群組G1-G5之間,並且配置為在包含於處理單元群組G1-G5內之二或多處理單元之間傳送基板。然而應注意到,主手臂機構55不限於圖1及3顯示的主手臂機構22,並且可被用於實現在基板處理系統1內之其他處理手臂、或者在其他基板處理系統內之處理手臂。
在圖4A-4B顯示的簡化版本之中,主手臂機構55包含至少一基板固持器54、子組件56及托架58。耦合至子組件56的至少一基板固持器54可配置為在基板處理系統之二或多個處理單元之間拾取並且傳送一或多片基板。在若干實施例之中,如圖4A-4B之中顯示,僅一基板固持器54可耦合至子組件56,以一次傳送傳送一基板。在其他實施例之中,複數的基板固持器(未顯示)可能耦合至子組件56並且垂直堆疊在Z方向之中,以便能夠一次傳送複數的基板。
子組件56使得基板固持器54能夠在線性方向(例如X方向)之中移動,使得該基板固持器可拾取並且傳送基板。在若干實施例之中,如圖4C的示例顯示,基板固持器54可沿著安置於子組件56內之線性導引軌57滑動。在其他實施例之中,替代的機構可安置於子組件56之內或者耦合至子組件56,以提供基板固持器54線性移動的能力。
托架58係靠近主手臂機構55之一端(例如,基板拾回端)而耦合至子組件56。在圖4A-4C之中顯示的該實施例之中,一或多光學感測器50耦合至托架58。將理解到,替代地,一或多個光學感測器輸入(例如光纖)可耦合至托架58。因此,在本文顯示的實施例每一者之中,光學感測器或僅光學感測器輸入可耦合至該基板處理系統之各種不同位置。因此,所顯示的該等實施例不旨在侷限於整個光學感測器單元、或者對如此單元的輸入,而僅旨在作為任一選項的示例。在若干實施例之中(參見例如圖4A),單一光學感測器50可耦合至托架58,使得該光學感測器沿著基板拾回軸51定心並,且定位成使得自該頻譜儀或雷射收發器放出的光在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中向下導引。當以如此方式定位下,在基板負載進入該基板處理系統之處理單元(例如液體分配單元、烘烤單元或者組合烘烤模組)或者自其拾回時,單一光學感測器50可用以自基板之上表面獲得頻譜資料之線掃描。頻譜資料之線掃描可為了處理而提供至控制器52。
在其他實施例之中(參見例如圖4B),複數光學感測器50可沿著垂直於基板拾回軸51的軸53佈置,並且定位成使得自該光學感測器放出的光被向下導引在垂直於該基板表面的方向(例如Z方向)之中。當基板負載進入處理單元(例如液體分配單元、烘烤單元或者組合烘烤模組)或者自其拾回時,複數光學感測器50之每一者可用於自該基板之上表面獲得頻譜資料之線掃描。藉由將來自複數光學感測器50的該線掃描組合,頻譜資料之網格(就基板拾回軸51及垂直軸53二者)可為了處理而提供至控制器52。
在其他實施例之中,一或多條光纖(未顯示)可耦合至托架58,替代顯示於圖4A-4C的一或多個光學感測器50。如上所載,該一或多條光纖可通信耦合至位在遠端的其他頻譜儀及/或雷射基礎收發器硬體,以在其他光學感測器硬體以及該基板表面之間發送光。如果單光纖被使用,該光纖可沿著基板拾回軸51定心,並且定位成使得自該光纖放出的光向下導引在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中。如果使用複數光纖,該等光纖可沿著垂直於該基板拾回軸51的軸53佈置,並且定位成使得自該等光纖放出的光向下導引在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中。當基板係裝載進入處理單元(例如液體分配單元、烘烤單元或者組合烘烤模組)或自其拾回時,自該光纖放出的光反射自在該基板之上表面並且與位在遠端的至少一光學感測器通信,該至少一光學感測器可耦合至或不耦合至主手臂機構55。該至少一光學感測器自傳播經過該光纖的光獲得頻譜資料,並且為了處理而提供該頻譜資料至控制器52。
圖5A係繪示根據本揭露的基板檢測系統之第二實施例之側視圖。圖5B及5C係繪示根據本揭露的基板檢測系統之第三實施例之側視圖及頂視圖。相似於圖4A-4C顯示並且於前文敘述的先前實施例,圖5A-5C顯示的該實施例通常可包含一或多個光學感測器50(以及/或者一或多條光纖80)、以及控制器52,該一或多光學感測器50(以及/或者一或多條光纖80)被耦合以自基板(例如晶圓W)獲得頻譜資料,該控制器52被耦合以接收來自該頻譜儀的該頻譜資料。如上所討論,顯示於圖5A-5C之中的光學感測器50可藉頻譜儀或雷射基礎收發器加以實現。
在圖5A顯示的該實施例之中,一或多個光學感測器50被耦合至基板處理系統之處理單元(例如液體分配單元60)之負載/卸載開口63並且定位於其上方。在圖5B-5C顯示的該實施例之中,一或多條光纖80被耦合至液體分配單元60之負載/卸載開口63並且定位於其上方。儘管係液體分配單元(例如塗佈單元或顯影單元)顯示於圖5A-5C之中,但應注意到一或多個光學感測器50(或者一或多條光纖80)可替代地耦合至其他處理單元(例如烘烤單元、組合烘烤模組、電漿模組等等)之負載/卸載開口63並且定位於其上方。
圖5A-5C繪示例示性液體分配單元60,其可能為了處理之目的而被使用於在其內液體被施用於基板的各種不同液體分配站(例如光阻塗佈單元(COT)36及/或顯影單元(DEV)37)。應理解到,顯示於圖5A-5C的液體分配單元60僅係其內可應用本文敘述之監測技術的處理單元之一示例。因此,本文揭露的技術可應用於其他液體分配單元及/或其他處理單元。
基板係在液體分配單元60之中以各種不同處理液體塗佈,舉例而言,液體分配單元60可能係光阻塗佈單元(COT)36、顯影單元(DEV)37或其他液體分配單元(例如旋塗式硬遮罩單元、旋塗抗反射塗佈單元等等)之部份。如顯示於圖5A-5C之中,液體分配單元60包含由室壁62界定的處理室。安置於室壁62之內的旋轉卡盤64提供對於基板的支撐,在若干實施例之中,該基板可能係半導體晶圓(W)。更具體而言,該旋轉卡盤64具有水平上表面,在處理期間該基板被支撐於其上。吸取埠(未顯示)可設於旋轉卡盤64之該水平上表面之中,使用吸引將該基板固定於該旋轉卡盤。旋轉卡盤64以及由旋轉卡盤64支撐的該基板,可藉由驅動機構66(可能係步進馬達等等)以可變化的角速度轉動。針對在該基板之上的該液體材料之施用以及該液體材料之流動,驅動機構66可在各種不同的角速度下操作。
噴嘴68適於以特定速率將一或多種液體溶液分配至該基板之上,以施用一或多層或膜在該基板的上表面之上。可施用於該基板表面的典型的層或膜包含但不限於:上塗(TC)障礙層、上塗抗反射(TARC)層、底部抗反射(BARC)層、圖像層(例如光阻)以及用於阻止蝕刻的犧牲及障礙層(硬遮罩)。噴嘴68經由液體供給線路70被耦合至液體供給單元(未顯示)。在若干實施例之中,噴嘴68可藉由噴嘴固持器74附接於噴嘴掃描手臂72之導引端。噴嘴掃描手臂72安裝於垂直支撐件76之上端部份,該垂直支撐件76係在可於一方向(例如在Y方向)之中於導引軌78之上水平移動。儘管未顯示於圖5A之中,驅動機構(未顯示)可耦合至噴嘴掃描手臂72、垂直支撐件76或導引軌78,以在Y方向之中移動噴嘴68。其他機構(亦未顯示)可用於在Z方向及/或X方向之中移動噴嘴68。
提供杯體(CP)以捕捉及收集在轉動期間由旋轉卡盤64所產生離心力而自該基板噴出的多數液體材料。旋轉卡盤64支撐該基板並且相對於該杯體繞其中心法向軸轉動(即旋轉),該杯體係靜止的。自該基板噴出並且由該杯體收集的液體材料係藉由排放管路65及排放單元(未顯示)排放。在若干實施例之中,排氣管路67及排氣單元(未顯示)(例如真空泵或者其他負壓產生裝置)亦可用於自該杯體內之該處理空間移除氣態物種(包含但不限於在處理期間自基板層釋放的蒸汽)。
旋轉卡盤64及驅動機構66係安置於該杯體(CP)中之開口之內。在若干實施例之中,可在驅動機構66之內提供抬升機構,如汽缸以及上下導引單元,使得旋轉卡盤64可相對於室壁62垂直移動。該基板可藉由處理手臂61傳遞至旋轉卡盤64,該處理手臂61可能形成基板傳送機構(未顯示於圖5A-5C)之部份。在若干實施例之中,處理手臂61可被包含在顯示於圖1及3的主手臂機構22以及/或者顯示於圖4A-4C的主手臂機構55之內。在其他實施例之中,處理手臂61可被包含在其他基板處理系統之內。在若干實施例之中,該抬升機構可將驅動機構66及/或旋轉卡盤64向上抬起以接收基板。替代地,該杯體(CP)可配置為上下移動、或者可配置為分離並且加寬的,以允許基板放置於旋轉卡盤64之上。
在圖5A顯示的該實施例之中,一或多個光學感測器50耦合至液體分配單元60之負載/卸載開口63,並且配置於其上方。在若干實施例之中,單一光學感測器50可耦合在負載/卸載開口63上方,使得該光學感測器沿基板拾回軸51定心並且定位成俾使放出自該光學感測器的光向下導向在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中。在其他實施例之中,複數的光學感測器50可沿垂直於基板拾回軸51的軸(未顯示)佈置。當單一光學感測器50如圖5A顯示地加以定位時,該光學感測器可用於在基板藉由處理手臂61裝載進入液體分配單元60或者自其拾回時自基板之上表面獲得頻譜資料之線掃描。當包含複數的光學感測器,在處理手臂61裝載/卸載該基板進入/離開液體分配單元60時,頻譜資料之網格(就基板拾回軸51及該垂直軸二者)可獲得自該基板之上表面。為了處理,獲得自光學感測器50的該頻譜資料可提供至控制器52。
在圖5B-5C顯示的該實施例之中,一或多條光纖80定位於液體分配單元60之負載/卸載開口63的上方並且通信耦合至位在遠端的光學感測器50之較小子組,俾以在該光學感測器及該基板表面之間傳輸光。當單一光纖80定位於負載/卸載開口63上方時,該光纖可沿基板拾回軸51定心並且定位,使得放出自該光纖的光被向下導引在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中。如果包含複數的光纖80(參見例如圖5C),則該光纖可沿垂直於基板拾回軸51的軸53佈置,並且定位成使得自該光纖放出的光被向下導引在垂直於該基板平面的方向(例如Z軸)之中。當基板被裝載進入或者拾回自液體分配單元60時,自光纖80放出的光自該基板之上表面反射並且通信至光學感測器50。光學感測器50自傳播經過光纖80的該光獲得頻譜資料,並且為了處理而提供該頻譜資料至控制器52。
圖6係繪示根據本揭露的基板檢測系統之第四實施例的側視圖。類似顯示於圖4A-5C的先前實施例,顯示於圖6的該基板檢測系統通常可包含一或多個光學感測器50(以及/或者一或多條光纖80)以及控制器52,該一或多個光學感測器50(以及/或者一或多光纖80)耦合以自基板(例如晶圓W)獲得頻譜資料,該控制器52耦合以接收來自該頻譜儀的該頻譜資料。如上所討論,顯示於圖6的光學感測器50可使用頻譜儀或雷射基礎收發器實現。
在圖6顯示的該例示性實施例之中,一或多條光纖80被耦合至噴嘴掃描手臂72,該噴嘴掃描手臂72可被包含在液體分配單元60之內以將噴嘴68在至少一方向(例如Y方向)之中移動。替代地,光纖80可耦合至安置於基板處理系統之另一液體分配單元內之另一分配手臂。在又另一替代方案之中,未使用光纖,並且全頻譜儀或雷射基礎收發器可耦合至該系統之手臂。
在圖6顯示的該實施例之中,耦合至噴嘴掃描手臂72的一或多個光纖80被定位於旋轉卡盤64上方,使得自光纖放出的光被向下導引在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中。當基板(如晶圓W)被安置於旋轉卡盤64之上時,自光纖80放出的光自該基板之上表面反射並且通信至光學感測器50。在若干實施例之中(未顯示),一或多個光學感測器可被耦合至噴嘴掃描手臂72以替代顯示於圖6的一或多條光纖80。
在圖6顯示的實施例之中,可在處理期間或之後立即自基板收集頻譜資料。當複數的光纖80(或複數的光學感測器)被耦合至噴嘴掃描手臂72,在旋轉卡盤64轉動時,光學感測器50可自基板的各種不同徑向位置獲得頻譜資料。當單一光纖80(或者光學感測器)被耦合至噴嘴掃描手臂72時,與旋轉卡盤轉動結合的該噴嘴掃描手臂之線性移動可使得光學感應50能夠以多種不同方式(例如線掃描、螺旋、複數輻條、複數同心環等等)收集頻譜資料。為了處理,由光學感測器50收集的該頻譜資料可提供至控制器52。
圖7係繪示根據本揭露的基板檢測系統之第五實施例的頂視圖。相似於圖4A-6顯示的先前實施例,顯示於圖7的該系統通常可包含一或多個光學感測器50(以及/或者一或多光纖)以及控制器52,該一或多個光學感測器50(以及/或者一或多光纖)被耦合以自基板(例如晶圓W)獲得頻譜資料,該控制器52被耦合以自該頻譜儀接收該頻譜資料。如上所討論,顯示於圖7的光學感測器50可使用頻譜儀或雷射基礎收發器實現。
於圖7顯示的特定實施例之中,一或多個光學感測器50被耦合至手臂82,該手臂82安置於液體分配單元60之內,且不同於用以移動噴嘴68的噴嘴掃描手臂72。替代地,一或多光纖(未顯示)可被耦合至手臂82以替代顯示於圖7的光學感測器50。當光纖被耦合至手臂82,該光纖可通信耦合至位在遠端的其他光學感測器硬體,以在該光學感測器及基板表面之間傳輸光。
在圖7顯示的該實施例之中,一或多光學感測器50係靠近於手臂82之遠端部份而加以耦合。如圖7之中顯示,手臂82安裝於垂直支撐件86之上端部份,該垂直支撐件86可在導引軌88之上的一方向(例如在X方向之中)之中水平移動。儘管未顯示於圖7之中,可將驅動機構耦合至手臂82、垂直支撐件86或者導引軌88,以在X方向之中平移、移動手臂82。在若干實施例之中,另一驅動機構(未顯示)可被用於沿手臂82之縱軸(例如在Y方向之中)移動光學感測器50(例如例示頻譜儀及/或雷射基礎收發器)。
於圖7顯示的該實施例之中,可在該基板正被處理時或之後立即,自該基板收集頻譜資料。當基板(如晶圓W)被定位於參考圖5A-5C的旋轉卡盤64之上時,自光學感測器50放出的光係自該基板之上表面反射並且由光學感測器50收集。獲得自該反射光的該頻譜資料可以多種不同方式(例如線掃描、螺旋、複數輻條、複數同心環等等)加以測量,取決於例如光學感測器50沿手臂82之移動、手臂82自身之移動、以及旋轉卡盤64的轉動。
圖8係繪示根據本揭露的基板檢測系統之第六實施例的側視圖。相似於圖4A至圖7之中顯示的該先前實施例,在圖8之中顯示的該系統通常可包含一或多光學感測器50(以及/或者一或多光纖)以及控制器52,該一或多光學感測器50(以及/或者一或多光纖)被耦合以自基板(例如晶圓W)獲得頻譜資料,該控制器52被耦合以自光學感測器50接收該頻譜資料。如上所討論,顯示於圖8之中的光學感測器50可能以頻譜儀或雷射基礎收發器實現。
於圖8顯示的特定顯示例之中,一或多光學感測器50被耦合至液體分配單元60之頂棚。替代地,一或多光纖(未顯示)可被耦合至液體分配單元60之頂棚以替代顯示於圖8的光學感測器50。當光纖被耦合至液體分配單元60之頂棚時,該光纖可通信耦合至位在遠端的其他光學感測器硬體,以在光學感測器50及該基板表面之間傳輸光。
在圖8顯示的該實施例之中,一或多光學感測器50被耦合至液體分配單元60之頂棚並且定位於旋轉卡盤64上方,使得自該光學感測器放出的光被向下導向在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中。在若干實施例之中,單一光學感測器50可被耦合至液體分配單元60之頂棚並且定心於旋轉卡盤64上方。如果複數的光學感測器50(或光纖)被包含,則複數的光學感測器50可沿基板拾回軸51或沿垂直於基板拾回軸51的軸(未顯示)佈置。替代地,只要光學感測器50(或光纖)係定位於該旋轉卡盤上方並且朝向該基板平面加以導向,複數的光學感測器50(或光纖)可以基本上任何配置而加以布置。
在圖8顯示的實施例之中,可在基板被處理的同時或之後立即,自該基板收集頻譜資料。當基板(例如晶圓W)定位於旋轉卡盤64之上時,自光學感測器50放出的光自該基板之上表面反射並且由光學感測器50收集。獲得自該反射光的該頻譜資料可以多種不同方式(例如線掃描、螺旋、複數輻條、複數同心環等等)測量,取決於光學感測器50之配置以及旋轉卡盤64的轉動。不相似於圖6及7顯示的該先前實施例,將一或多光學感測器(或光纖)耦合至液體分配單元60之頂棚使得光學感測器50之視野(FOV)增加。
圖9係繪示根據本揭露的基板檢測系統之第七實施例的側視圖。相似於圖4A至圖8顯示的該先前實施例,顯示於圖9的該系統通常可包含耦合以自基板(例如晶圓W)獲得頻譜資料的一或多光學感測器50(以及/或者一或多光纖80)、以及耦合以自光學感測器50接收該頻譜資料的控制器52。如上討論,圖9顯示的光學感測器50可以頻譜儀或雷射基礎收發器實現。在圖9顯示的特定實施例之中,一或多光纖80耦合至安置於基板處理系統之烘烤單元90內之手臂108。替代地,一或多光學感測器(未顯示)可耦合至手臂108,替代顯示於圖9的光纖80。
圖9繪示例示性烘烤單元90,其可配置以實施烘烤製程,例如PAB、PEB、EPEB、或者PDB製程。在若干實施例之中,顯示於圖9的烘烤單元90可能係顯示於圖1-3的基板處理系統1之預烤單元(PREBAKE)43、後烤單元(POBAKE)44、及/或附著單元(AD)40。替代地,烘烤單元90可係獨立式烘烤模組,或者可納入於替代地配置的基板處理系統之內。應理解到,烘烤單元90僅係其內可施用在此敘述的監測技術的處理單元之一示例。因此,在此揭露的技術可施用於其他烘烤單元及/或其他處理單元。
如圖9之中所顯示,烘烤單元90通常可包含處理室92、安置於處理室92內之烘烤板94、以及形成處理室92之部份的烘烤室蓋96。一或多加熱器(未顯示)可嵌於烘烤板94之內以產生熱,所產生的熱係用於對安裝於烘烤板94之上表面之上的基板進行熱處理(亦即烘烤)。再者,一或多溫度感測器(未顯示)可嵌於烘烤板94之內,以測量烘烤板94之溫度。
顯示於圖9的烘烤單元90係以一或多外壁98為界並且包含至少一水平屏蔽板100、一或多內壁102及支撐板104。該至少一水平屏蔽板100及一或多內壁102每一者可耦合至烘烤單元90之外壁98。支撐板104可耦合在一或多內壁102之間,從而為烘烤板94形成安裝區域。儘管未顯示於圖9之中,烘烤板94及支撐板104可每一者包含複數通孔,上升銷(未顯示於圖9)可經由該複數通孔插入,並且用於將基板(例如晶圓W)上升離開烘烤板94之上表面,或者將該基板下降至烘烤板94之上表面之上。
當烘烤單元90配置於晶圓傳送模組之中時,該上升銷可向上推以允許基板加以傳送進入/離開烘烤單元90。如顯示於圖9之中,藉由形成在外壁98之至少一者之中的負載/卸載開口106,處理手臂61(例如顯示於圖1及3的主手臂機構22、或者顯示於圖4A-4C的主手臂機構55)可將基板傳送進入及離開烘烤單元90。在若干實施例之中,處理手臂61可將基板定位於該上升銷(未顯示)之上,該上升銷被下降以將該基板佈置於烘烤板94之上表面之上。在其他實施例之中,安置於烘烤單元90之內的另一手臂(例如手臂108)可在該上升銷(未顯示)被下降以將該基板佈置於烘烤板94之上之前,自處理手臂61接收該基板並且將該基板定位於該上升銷之上。當自烘烤單元90拾回基板時,該上升銷被抬升,使得處理手臂61及/或手臂108可自烘烤板94拾回該基板,並且經由負載/卸載開口106將該基板卸載。
當烘烤單元90被配置於作業模式之中時,該上升銷可被拉下以將該基板佈置於烘烤板94之上並且在處理室92之中開始熱處理(例如烘烤製程)。在烘烤製程(例如PAB、PEB、EPEB、或者PDB製程)期間,烘烤板94之溫度被提升以熱處理該基板。舉例而言,烘烤板94之溫度可增加至大約80℃及大約250℃之間的溫度範圍,以將先前施用於或沉積於該基板之上的一或多層或膜進行熱處理(或烘烤)。典型的層或膜包含但不限於:上塗(TC)障礙層、上塗抗反射(TARC)層、底部抗反射(BARC)層、圖像層(例如光阻)以及用於蝕刻停止的犧牲及障礙層(硬遮罩)。該烘烤製程時間及溫度係用以驅除在塗佈的膜之中的溶劑以固化或硬化該膜。在該烘烤製程期間,在該烘烤製程之前、期間、及/或之後自該基板之表面產生的氣體可能經由形成在烘烤室蓋96之中的排氣埠95排出,並且經由排氣管線97及排氣單元99自處理室92排出。
在圖9顯示的實施例之中,一或多光纖80被耦合至安置於烘烤單元90內之手臂108。在若干實施例之中,手臂108可係可移動手臂,其配置為在處理手臂61及烘烤板94之間傳送基板。在其他實施例之中,當基板佈置於烘烤板94之上時,處理手臂61可將基板傳送至/自烘烤板94,並且手臂108可用於將該一或多光纖80定位及/或移動在基板(例如晶圓W)上方。在其他實施例之中,手臂108可係固定手臂,其配置為當基板佈置在烘烤板94之上時將一或多光纖80以固定位置固持於基板上方。
在圖9顯示的該實施例之中,手臂108係安裝於垂直支撐件110之上端部份處,該垂直支撐件110係在導引軌114之上的一方向(例如在Y方向之中)之中可水平移動的。儘管未顯時於圖9之中,驅動機構可耦合至手臂108、垂直支撐件110或者導引軌114,以在Y方向之中移動手臂108。其他機構亦可用於將手臂108在Z方向及/或X方向之中移動。在若干實施例之中,舉例而言,垂直支撐件110可耦合至上升機構112,以在Z方向之中將手臂108上/下移動。
在圖9顯示的該實施例之中,一或多光纖80被耦合至手臂108並且定位於烘烤板94上方,使得放出自光纖的光被向下導引在垂直於該基板平面的方向之中(例如Z方向)。當基板(例如晶圓W)定位於烘烤板94之上時,自光纖80放出的光係自該基板之上表面反射並且與光學感測器50通信。在若干實施例之中(未顯示),一或多光學感測器可耦合至手臂108,替代圖9之中顯示的光纖80。
在圖9顯示的該實施例之中,可在處理期間或之後立即,自基板收集頻譜資料。在若干實施例之中,可在處理基板的同時藉由在一或多方向之中移動手臂108以橫跨該基板之表面而掃描由光纖80放出的光而收集頻譜資料。在其他實施例之中,頻譜資料可在處理基板之後立即被收集,例如,當基板自烘烤板94拾回時。在後處理實施例之中,可藉由移動手臂108以橫跨該基板之表面而掃描由光纖80放出的光、或者藉由在處理手臂61自烘烤板94拾回該基板的同時將手臂108固持為固定的,進而收集頻譜資料。該頻譜資料可以多種不同方式(例如線掃描、螺旋、複數輻條、複數同心環等等)收集,取決於處理手臂61之移動以及/或者手臂108之移動。該頻譜資料可為了處理而提供至控制器52。
圖10A係繪示根據本揭露的基板檢測系統之第八實施例的頂視圖。相似於顯示在圖4A至圖9的先前實施例,顯示於圖10A的系統通常可包含耦合以自基板(例如晶圓W)獲得頻譜資料的一或多光學感測器50(以及/或者一或多光纖80)、以及耦合以自光學感測器50接收該頻譜資料的控制器52。在圖10A顯示的特定實施例之中,一或多光學感測器50被耦合至處理單元之頂棚,該處理單元提供烘烤功能以及冷卻功能(亦即組合烘烤模組)。圖10B係圖10A顯示的該系統及該組合烘烤模組之側視圖。如上所討論,顯示於圖10A-10B的光學感測器50可以頻譜儀或雷射基礎收發器實現。
圖10A-10B繪示例示性組合烘烤模組120,其可配置以實施烘烤製程(例如PAB、PEB、EPEB、或者PDB製程)及冷卻製程二者。在若干實施例之中,顯示於圖10A-10B的組合烘烤模組120可包含在圖1-3顯示的基板處理系統1之內所包含的預烤單元(PREBAKE)43以及後烤單元(POBAKE)44其中一或多者。替代地,組合烘烤模組120可係獨立模組、或者可納入替代地配置的基板處理系統之內。應理解到,組合烘烤模組120僅係在此敘述的監測技術可施用於其中的處理單元之一示例。因此,在此揭露的技術可被施用於提供烘烤及/或冷卻功能的其他模組及/或其他處理單元。
如圖10A-10B顯示,組合烘烤模組120通常可包含處理室122、安置於處理室122之內的烘烤板124、以及形成處理室122之部份的烘烤室蓋126。一或多加熱器(未顯示)可嵌於烘烤板124之內以產生熱,所產生的熱係用於對安裝於烘烤板124之上表面之上的基板進行熱處理(或烘烤)。再者,一或多溫度感測器(未顯示)可嵌於烘烤板124之內,以測量烘烤板124之溫度。
如以上所載,許多的不同烘烤製程(例如PAB、PEB、EPEB、或PDB製程)可實施在組合烘烤模組120之處理室122之內,以對先前塗佈或沉積在基板(例如晶圓W)之上的一或多層或者膜進行熱處理(或烘烤)。典型的層或膜包含但不限於:上塗(TC)障礙層、上塗抗反射(TARC)層、底部抗反射(BARC)層、圖像層(例如光阻)以及用於蝕刻停止的犧牲及障礙層(硬遮罩)。該烘烤製程時間及溫度可被選擇以驅除在塗佈的膜之中的溶劑以固化或硬化該膜,或者在PEB的情況下誘發化學活性、去保護反應以及擴散。
顯示於圖10A-10B的組合烘烤模組120係以一或多外壁128為界。如圖10B之中顯示,烘烤室蓋126耦合至形成組合烘烤模組120之頂棚的一外壁128之內表面,同時烘烤板124被耦合至形成組合烘烤模組120之地板的另一外壁128之內表面。在若干實施例之中,例如顯示於圖9之中,烘烤板124可耦合在形成於支撐板及一或多內壁之間的安裝區域之內。在若干實施例之中,烘烤板124可包含複數通孔,上升銷132(參見例如圖10A)可經由該複數通孔插入並且用於將基板(例如晶圓W)上升離開、或者將該基板下降至烘烤板124之上表面之上。
如圖10A-10B之中顯示,冷卻手臂134安置於組合烘烤模組120之冷卻室142之內。冷卻室142及/或冷卻手臂134可配置為對已在處理室122之內熱處理或烘烤的基板實施冷卻製程。為了實施冷卻製程,冷卻手臂134可自烘烤板124之上表面拾回基板並且將該基板傳送至冷卻室142。在若干實施例之中(參見例如圖10A),冷卻手臂134可在冷卻室142之中的第一位置(以實線顯示)至處理室122之中的第二位置(以虛線顯示)之間線性平移(例如在X方向之中),以自烘烤板124拾回基板。當拾回該基板時,形成於冷卻手臂134之內的複數槽孔136可容納上升銷132,該上升銷132係用於將該基板抬升離開烘烤板124之上表面。
冷卻可以多種不同方式實施。在若干實施例之中,冷卻手臂134可包含用於將該晶圓之溫度下降的冷卻機制(未顯示)。在若干實施例之中,該冷卻手臂具有流動經過其以吸走熱的處理冷卻水。在其他實施例之中,冷卻可能藉由主動溫度控制(      帕耳帖(Peltier))冷卻板加以達成。這些冷卻板可設置為獨立單元。
冷卻手臂134可用於將基板傳送至及自烘烤板124。舉例而言,當裝載基板進入組合烘烤模組120時,冷卻手臂134可自基板處理系統之處理手臂(例如在圖1及3顯示的主手臂機構22,或者在圖4A-4C顯示的主手臂機構55)接收該基板,並且可在該上升銷下降之前將該基板定位於上升銷132之上以將該基板佈置於烘烤板124之上表面之上。當實施冷卻製程時,上升銷132可加以抬升以允許冷卻手臂134自烘烤板124拾回已熱處理基板並且將該基板傳送至冷卻室142。當自組合烘烤模組120卸載基板時,冷卻手臂134可提供已熱處理基板以及/或者已冷卻基板至基板處理系統之處理手臂(例如顯示於圖1及3的主手臂機構22或者顯示於圖4A-4C的主手臂機構55)。
在若干實施例之中,如圖10B之中顯示,冷卻手臂134可耦合至線性導引件138以使得該冷卻手臂能夠為了基板拾回及傳送而在線性方向(例如X方向)之中移動。在若干實施例之中(未顯示),線性導引件138可耦合至組合烘烤模組120之地板。
顯示於圖10A-10B的該實施例之中,一或多光學感測器50被耦合至組合烘烤模組120之頂棚並且定位於處理室122及冷卻室142之間,使得自該光學感測器放出的光向下導向在垂直於該基板平面的方向(例如Z方向)之中。替代地,一或多光纖(未顯示)可耦合至組合烘烤模組120之頂棚以替代圖10A-10B之中顯示的光學感測器50。當光纖被耦合至頂棚時,光纖可通信耦合至用於在光學感測器及基板表面之間傳輸光的位在遠端的光學感測器之較小子組。
在若干實施例之中,單一光學感測器50(或光纖)可耦合至組合烘烤模組120之頂棚並且沿基板拾回軸51定心。在其他實施例之中,複數光學感測器50(或光纖)可耦合至組合烘烤模組120之頂棚。如果包含複數光學感測器50(或光纖),則複數光學感測器50可沿基板拾回軸51及/或沿垂直於基板拾回軸51的軸53佈置。替代地,只要當基板在處理室122及冷卻室142之間傳送時、或者在基板被安置於冷卻室142之內的同時,該光學感測器之視野(FOV)能捕捉該基板平面,複數光學感測器50(或光纖)基本上可以任何配置而加以布置。
在圖10A-10B顯示的實施例之中,可在基板被處理的同時或之後立即,自基板收集頻譜資料。當基板(例如晶圓W)在處理室122及冷卻室142之間傳送時,自光學感測器50放出的光係自基板之上表面反射並且由光學感測器50收集。取決於與組合烘烤模組120之頂棚耦合的光學感測器之數量,自被反射光獲得的該頻譜資料可被收集為頻譜資料之線掃描(如果使用單一光學感測器)或者網格(如果使用複數光學感測器)。不類似於圖6、7及9顯示的先前實施例,將光學感測器耦合至組合烘烤模組120之頂棚使得光學感測器之視野增加。顯示於圖4A至圖10B的實施例每一者包含控制器52,其接收來自所揭露晶圓檢測系統之一或多光學感測器50的頻譜資料。控制器52通常可配置以分析接收自光學感測器50的該頻譜資料,以監測基板的一或多個特性,例如但不限於膜厚度(FT)及臨界尺度(CD)。舉例而言,在若干實施例之中,控制器52可使用獲得自一或多頻譜儀(光學感測器50)的寬頻頻譜資料、或者由雷射基礎收發器(光學感測器50)收集的較窄頻頻譜資料,以藉由測量一或多波長之反射率決定塗佈於基板之表面的膜或層之膜厚度。多波長法可能係使用對於藉由頻譜儀(光學感測器50)觀察到的層之折射率的假定值,基於理論值對量測反射率之最小平方擬合。
在其他實施例之中,控制器52可將藉由頻譜儀(光學感測器50)收集的寬頻頻譜資料與黃金頻譜或者平均頻譜進行比較,使得比較結果(例如頻譜之中的不同)可被用於波前偵測或塗佈錯誤偵測。在其他實施例之中,控制器52可將藉由頻譜儀或雷射基礎收發器(光學感測器50)收集的該頻譜資料與收集自該基板上一或多位置的額外厚度資訊(例如習用獲得的厚度資訊)結合,以將頻譜/波長相關於一或多位置處的厚度。
應注意到,在此敘述的控制器可以多種方式加以實現。在一示例之中,顯示於圖4A至圖10B的控制器52可係電腦。在另一示例之中,控制器52可包含被程式化為提供在此敘述之功能性的一或多可程式積體電路。舉例而言,一或多處理器(例如微處理器、微控制器、中央處理單元等等)、可程式邏輯裝置(例如,複合可程式邏輯裝置(CPLD)、場可程式閘陣列(FPGA)等等)、及/或其他可程式積體電路,可以軟體或其他程式指令加以程式化以將在此敘述的用於控制器52的功能性實現。應進一步注意到,該軟體或其他程式指令可儲存在一或多非瞬態電腦可讀取媒體(例如,記憶體儲存裝置、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM)、可再程式化儲存裝置、硬碟、軟性磁碟、DVD、CD-ROM等等)之中,並且當藉由該可程式化積體電路執行時,該軟體或其他程式化指令使得可程式積體電路實施在此敘述的製程、功能、及/或能力。其他改變亦可加以實現。
圖11繪示實現在此敘述之監測技術的方法之一實施例。更具體而言,圖11繪示方法200之一實施例,該方法200可被用於監測基板之一或多個特性。儘管未嚴格限制為如此,顯示於圖11的方法可被用於顯示於圖1-3的基板處理系統1之內以及/或者在顯示於圖5A至圖10B的處理單元之內。更具體而言,該基板處理系統可能係液體分配基板處理系統以及如此系統之液體分配處理單元或烘烤處理單元。然而,將理解到,顯示於圖11的方法僅係例示性的並且額外的方法可利用在此敘述的技術。進一步而言,額外的處理步驟可加入圖11之中顯示的方法,而所敘述的步驟不旨在為侷限性的。而且,步驟之順序不限於圖11顯示的順序,因為不同的順序可能發生並且/或者各種不同步驟可能組合或在相同時間加以實施。
如圖11顯示,方法200將基板傳送進入基板處理系統之處理單元之中(在步驟210)、對該處理單元內之該基板進行處理(在步驟220)、並且一旦處理完成則將該基板傳送離開該處理單元(在步驟230)。在步驟240之中,方法200係在該基板安置於該處理單元之內的同時(例如,在基板於步驟220之中處理的同時)或者在傳送進入或離開該處理單元之製程之中的同時(在步驟210或230之中),自該基板獲得頻譜資料。在步驟250之中,方法200分析該頻譜資料以監測該基板之一或多個特性。
在若干實施例之中,當該基板被傳送進入或離開該處理單元時,該頻譜資料可被獲得(在步驟240之中)。在一示例之中,藉由被耦合至佈置於用於將該基板傳送進入及離開該處理單元的該基板處理系統之二或多處理單元之間的主手臂機構,一或多反射計(例如頻譜儀或雷射基礎收發器)、或者對一或多反射計之輸入(例如對頻譜儀/收發器的輸入),該頻譜資料可獲得自該基板。在另一示例之中,藉由耦合至該處理單元並且定位於該處理單元之負載/卸載開口上方的一或多反射計(例如頻譜儀或者雷射基礎收發器)、或者對一或多反射計的輸入(例如,對頻譜儀/收發器的輸入),該頻譜資料可獲得自該基板。在另一示例之中,藉由耦合至安置於該處理單元內之至少一手臂的一或多反射計(例如頻譜儀或雷射基礎收發器)、或對一或多反射計的輸入(例如頻譜儀/收發器),該頻譜資料可獲得自該基板。
在其他實施例之中,在該基板安置於該處理單元內的同時,該頻譜資料可能被獲得(在步驟240之中)。在一示例之中,藉由耦合至該處理單元之頂棚的一或多反射計(例如頻譜儀或雷射基礎收發器)、或者對一或多反射計的輸入(例如對頻譜儀/收發器的輸入),可自該基板獲得頻譜資料。在另一示例之中,藉由耦合至安置於該處理單元內之至少一手臂的一或多反射計(例如頻譜儀或雷射基礎收發器)、或者對一或多反射計的輸入(例如對頻譜儀/收發器的輸入),可自該基板獲得頻譜資料。
在若干實施例之中,在該基板於該處理單元之內轉動的同時,在該基板之上的一或多徑向位置處,可獲得該頻譜資料(在步驟240之中)。在若干實施例之中,藉由將包含一或多頻譜儀或雷射基礎收發器的手臂、或者對一或多頻譜儀/收發器的輸入加以移動在該基板之上表面上方以收集該頻譜資料,可能替代地或額外地獲得該頻譜資料(在步驟240之中)。在若干實施例之中,當該基板自一處理室傳送至該處理單元內之另一處理室時,可獲得該頻譜資料(在步驟240之中)。
如以上所討論,廣範圍的光源及光學感測器硬體可被利用於實施在此敘述的技術。在一示例之中(例如以上由Keyence所製的上述的該雷射基礎收發器),光源及光學感測器可一起被設於一整合單元之中。在若干實施例之中,該整合單元可設為提供光至正交或幾乎正交的基板,並且在沒有使用中介光學元件的情況下自該基板接收回。替代地,非法線入射角可能結合額外光學元件加以使用。舉例而言,如圖12之中顯示,光源及光學感測器被提供作為如收發器1205之整合單元。如圖12之中顯示,來自收發器1205的光以非法線入射角導向該基板(晶圓W),接著至光學元件1210,接著再次回到該基板並且接著由收發器1205接收。在一實施例之中,光學元件1210可能係鏡子。而在另一實施例之中,當提供正交入射光時,可使用額外的光學元件。因此,如圖13之中顯示,舉例而言,光源及光學感測器被提供為如收發器1205的整合單元。如圖13之中顯示,來自收發器1205的光係首先導向光學元件1210,其又將光以法線入射角度再導引至該基板(晶圓W),接著光自該基板回到光學元件1210,並且接著由收發器1205接收光。在一實施例之中,光學元件1210可能係鏡子。
將認識到,儘管描述於前文的針對正交及其他的入射角度的至少若干示例已在前文參考形成為整合單元的光源及光學感測器(例如收發器1205)加以敘述,但該光源及該光學感測器可替代地形成為獨立硬體,其可能定位為緊密靠近或者替代地顯著間隔開。
將理解到在此揭露的方法實施例可在廣範圍之基板已在處理單元之中加以處理之前、期間或之後加以利用,例如液體分配單元、烘烤單元或組合烘烤模組。該基板可能係任何對於該基板之圖案化而言係理想的基板。舉例而言,在一實施例之中,該基板可能係具有一或多半導體處理層(這些半導體處理層可能全部一起構成基板)形成於其上的半導體基板。因此,在一實施例之中,該基板可能係已經受產生多種結構及層的複數半導體處理步驟的半導體基板,所有這些結構及層在半導體處理技藝之中係習知的,並且可能被認為是該基板之部份。舉例而言,在一實施例之中,該基板可能係具有一或多半導體處理層形成於其上的半導體晶圓。儘管在此揭露的觀念可能被利用於該基板處理流程之任何階段,但在此敘述的監測技術通常可在基板經受塗佈製程、烘烤製程、冷卻製程或顯影製程之前、期間、或之後加以實施。
本發明之進一步修改及替代實施例對參照此實施方法章節的本領域中通常知識者而言將係顯而易見的。因此,此實施方法章節應被理解為僅係說明性的,並且係以教示本領域中通常技藝者執行本發明之方式為目的。應理解到在此顯示及敘述的本發明之形式及方法將被認為係目前優選的實施例。等效的技術可能代替在此繪示及敘述者,並且本發明之特定特徵可獨立於其他特徵之使用加以利用,全如本領域中通常知識者在受益於本發明之實施方法章節之後所顯而易見者。
1:基板處理系統 2:前部份 3:後部份 9:負載/卸載開口 10:負載/卸載區 11:處理區 12:介面區 13:卡匣 14:晶圓 15:拾取卡匣 16:緩衝卡匣 20:卡匣桌 20a:凸出部 21:第一子手臂機構 22:主手臂機構 23:周邊曝光系統 24:第二子手臂機構 25:導引軌 31:第一處理單元群組 32:第二處理單元群組 33:第三處理單元群組 34:第四處理單元群組 35:第五處理單元群組 36:光阻塗佈單元 37:顯影單元 38:杯體 39:冷卻單元 40:附著單元 41:對準單元 42:延伸單元 43:預烤單元 44:後烤單元 45:延伸冷卻單元 46:晶圓傳送系統 47:傳送基礎桌 48:固持器部份 49:圓柱支撐體 50:光學感測器 51:基板拾回軸 52:控制器 53:軸 54:基板固持器 55:主手臂機構 56:子組件 57:導引軌 58:托架 60:液體分配單元 61:處理手臂 62:室壁 63:負載/卸載開口 64:旋轉卡盤 65:排放管路 66:驅動機構 67:排氣管路 68:噴嘴 70:液體供給線路 72:噴嘴掃描手臂 74:噴嘴固持器 76:垂直支撐件 78:導引軌 80:光纖 82:手臂 86:垂直支撐件 88:導引軌 90:烘烤單元 92:處理室 94:烘烤板 95:排氣埠 96:烘烤室蓋 97:排氣管線 98:外壁 99:排氣單元 100:水平屏蔽板 102:內壁 104:支撐板 106:負載/卸載開口 108:手臂 110:垂直支撐件 112:上升機構 114:導引軌 120:組合烘烤模組 122:處理室 124:烘烤板 126:烘烤室蓋 128:外壁 132:上升銷 134:冷卻手臂 136:槽孔 138:線性導引件 142:冷卻室 1205:收發器 1210:光學元件
藉由參考以下結合附隨圖示進行的描述,可獲得對本發明及其優勢的更完整理解,其中相同的附圖標記表示相同的特徵。然而,應注意到,附隨圖示僅繪示所揭露概念的例示性實施例,因此不應視為對範圍的限制,因為所揭露概念可允許其他等效實施例。
圖1(先前技術)係基板處理系統之頂視圖。
圖2(先前技術)係圖1顯示的該基板處理系統之前視圖。
圖3(先前技術)係圖1顯示的該基板處理系統沿線3-3剖面的部份剖面後視圖。
圖4A係繪示包含一或多光學感測器及控制器的晶圓檢測系統(WIS)之第一實施例的透視圖,其中該光學感測器被耦合至用於在基板處理系統之處理單元之間傳送基板的主手臂機構。
圖4B係圖4A顯示的該WIS及主手臂機構之頂視圖。
圖4C係顯示於圖4A及4B顯示的該WIS及主手臂機構之側視圖。
圖5A係繪示包含一或多光學感測器及控制器的WIS之第二實施例的側視圖,其中該光學感測器耦合至基板處理系統之處理單元(例如液體分配單元)並且定位於該處理單元之負載/卸載開口上方。
圖5B係繪示包含一或多光學感測器及控制器的WIS之第三實施例的側視圖,其中通信耦合至該光學感測器的一或多條光纖係定位於基板處理系統之處理單元(例如液體分配單元)之負載/卸載開口上方。
圖5C係圖5B顯示的該WIS及處理單元之頂視圖。
圖6係繪示包含一或多光學感測器及控制器的WIS之第四實施例的側視圖,其中通信耦合至該光學感測器的一或多條光纖被耦合至安置於基板處理系統之液體分配單元內之分配手臂。
圖7係繪示包含一或多光學感測器及控制器的WIS之第五實施例的頂視圖,其中該光學感測器被耦合至安置於基板處理系統之液體分配單元內之另一手臂。
圖8係繪示包含一或多光學感測器及控制器的WIS之第六實施例的側視圖,其中該光學感測器被耦合至基板處理系統之液體分配單元之頂棚。
圖9係繪示包含一或多光學感測器及控制器的WIS之第七實施例的側視圖,其中通信耦合至該光學感測器的一或多條光纖被耦合至安置於基板處理系統之烘烤模組內之手臂。
圖10A係繪示包含一或多光學感測器及控制器的WIS之第七實施例的頂視圖,其中該光學感測器被耦合至基板處理系統之組合烘烤模組之頂棚。
圖10B係圖10A顯示的該WIS及組合烘烤模組之側視圖。
圖11係繪示可能被用於監測基板之一或多個特性的方法之一實施例的流程圖。
圖12係繪示整合單元收發器與光學元件一起在光路徑之中使用之一實施例的側視圖。
圖13係繪示整合單元收發器與光學元件一起在光路徑之中使用之另一實施例的側視圖。
1205:收發器
1210:光學元件

Claims (25)

  1. 一種用於分配液體在基板上的系統,該系統包含: 複數處理單元,其中該複數處理單元包含至少一液體分配單元以及至少一烘烤單元,該液體分配單元配置為將該液體分配在該基板之上; 一基板檢測系統,配置為當該基板被配置在該至少一液體分配單元或者該至少一烘烤單元之內、或者在被傳送進入或離開該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元的製程之中,監測該基板之一或多個特性,其中該基板檢測系統包含: 一或多個反射計,配置為自該基板獲得頻譜資料;以及 一控制器,耦合以接收來自該一或多反射計的該頻譜資料,並且配置為分析該頻譜資料以偵測該基板之一或多個特性。
  2. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該一或多個反射計包含一或多個頻譜儀或者包含一或多個雷射基礎收發器。
  3. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該一或多個反射計配置為當該基板被傳送進入或離開該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元時自該基板獲得該頻譜資料。
  4. 如請求項2之用於分配液體在基板上的系統,其中該一或多個反射計、或者對該一或多個反射計的一或多個輸入被耦合至該至少一液體分配單元或者該至少一烘烤單元,並且定位在該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元之一負載/卸載開口上方。
  5. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該一或多個反射計、或者對該一或多個反射計的一或多個輸入被安置在該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元之內,並且其中該一或多個反射計被配置為,在該基板於該至少一液體分配單元或者在該至少一烘烤單元之內被處理時或者緊接在處理完成之後,自該基板獲得該頻譜資料。
  6. 如請求項5之用於分配液體在基板上的系統,其中該一或多個反射計、或者對該一或多個反射計的一或多個輸入被耦合至 (1) 安置在該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元之內的至少一可移動手臂,或者 (2) 該至少一液體分配單元或該至少一烘烤單元之一頂棚。
  7. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該基板檢測系統配置以當該基板被安置於該至少一液體分配單元之內或在被傳送進入或離開該至少一液體分配單元之製程之中,監測該基板之一或多個特性,其中該至少一液體分配單元包含一旋轉卡盤以支撐及轉動該基板。
  8. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該基板檢測系統配置以當該基板被安置於該至少一烘烤單元之內或在被傳送進入或離開該至少一烘烤單元之製程之中,監測該基板之一或多個特性,其中該至少一烘烤單元包含一烘烤板以熱處理該基板。
  9. 如請求項8之用於分配液體在基板上的系統,其中該至少一烘烤單元係一後塗佈烘烤單元。
  10. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該控制器使用接收自該一或多個反射計的該頻譜資料,藉由對波長之頻譜的反射率進行量測,以決定塗佈至該基板之表面的膜或層之膜厚度。
  11. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該控制器將接收自該一或多個反射計的該頻譜資料與黃金頻譜或平均頻譜進行比較,以偵測用於波前偵測或塗佈錯誤偵測的頻譜之差異。
  12. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該控制器將接收自該一或多個反射計的該頻譜資料與取得自該基板上的一或多個位置的額外厚度資訊加以結合,以將頻譜相關於該一或多位置處的厚度。
  13. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,其中該一或多個反射計被提供為單一整合單元,其提供一光源及一光學感測器。
  14. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,進一步包含一光學元件,其將提供至及/或自該基板的光再導向,使得被該一或多個反射計接收的光係以相對於該基板的非法線入射角度加以提供。
  15. 如請求項1之用於分配液體在基板上的系統,進一步包含一光學元件,其將提供至及/或自該基板的光再導向,使得被該一或多個反射計接收的光係以相對於該基板的法線入射角度加以提供。
  16. 一種監測基板一或多個特性的方法,用以在配置以分配液體在該基板之上的液體分配基板處理系統之中監測該基板一或多個特性,該方法包含: 傳送該基板進入該液體分配基板處理系統之一處理單元之中,該處理單元係液體分配單元或者烘烤單元; 在該處理單元之內處理該基板; 一旦處理完成,傳送該基板離開該處理單元; 當該基板被安置於該處理單元之內或者在被傳送進入或離開該處理單元之製程之中,自該基板獲得頻譜資料,其中該頻譜資料係利用一反射計加以獲得;以及 分析該頻譜資料以監測該基板之一或多個特性。
  17. 如請求項16之監測該基板一或多個特性的方法,其中獲得該頻譜資料的步驟包含:當該基板被傳送進入或離開該處理單元時獲得該頻譜資料,其中該頻譜資料係藉由反射計之一或多個光學感測器自該基板獲得。
  18. 如請求項16之監測該基板一或多個特性的方法,其中獲得該頻譜資料的步驟包含:在該基板安置於該處理單元之內的同時獲得該頻譜資料,其中該頻譜資料係藉由反射計之一或多個光學感測器而自該基板獲得。
  19. 如請求項16之監測該基板一或多個特性的方法,其中該反射計包含頻譜儀或雷射基礎收發器。
  20. 如請求項16之監測該基板一或多個特性的方法,其中獲得該頻譜資料的步驟包含:在該基板於該處理單元之內轉動的同時,獲得在該基板之上一或多個徑向位置處的該頻譜資料。
  21. 如請求項20之監測該基板一或多個特性的方法,其中獲得該頻譜資料的步驟包含:藉由將包含該反射計之一或多個光學感測器、或對該反射計之一或多光學感測器的一或多個輸入的手臂在該基板之上表面上方加以移動以收集該頻譜資料,而自該基板獲得該頻譜資料。
  22. 如請求項16之監測該基板一或多個特性的方法,其中該處理單元係液體分配單元,其包含旋轉卡盤以支撐及轉動該基板。
  23. 如請求項16之監測該基板一或多個特性的方法,其中該處理單元係烘烤單元。
  24. 如請求項23之監測該基板一或多個特性的方法,其中該烘烤單元係一後塗佈烘烤單元。
  25. 如請求項17之監測該基板一或多個特性的方法,其中當自該基板獲得該頻譜資料時,利用具有一光源及一光學感測器的單一整合單元。
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