TW202208069A - 用於液體分配及覆蓋率控制的系統及方法 - Google Patents

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馬可 胡可米克
丹尼爾 富爾福德
安東 J 德維利耶
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Abstract

可使用光來監視基板上之液體的塗佈。藉由將該光指向位於基板上的地點,當該液體通過該地點時,某些光將會被反射,而某些光將會被散射。監視此行為可指示是否已成功地使用該液體來塗佈基板,並且確認缺陷。又,可監視塗佈時間而做出製程調整。

Description

用於液體分配及覆蓋率控制的系統及方法
本揭露內容係關於半導體製造,且尤其係關於在基板上的材料分配。
[共同申請案之交互參照] 本申請案主張美國臨時專利申請案第63/019,017號(申請於2020年5月1日)以及美國非臨時專利申請案第17/196,189號(申請於2021年3月9日)之優先權,該等優先權基礎案之內容乃藉由參考文獻方式合併於此。
半導體製造包含數個處理步驟,其涉及在基板上沉積液體或流體。除此之外,這些處理步驟尚包含對晶圓進行塗佈、對潛在圖案(latent pattern)進行顯影、對晶圓上的材料進行蝕刻、以及對晶圓進行清理/沖洗。
在一常規的微加工製程中,將例如光阻(即,抗蝕劑)之光敏感性材料的薄層塗佈在基板的工作表面(上表面)上。接著經由光微影,將光敏感性材料圖案化,以界定出藉由蝕刻並且藉由使用經圖案化之抗蝕劑作為蝕刻遮罩而轉印到下伏層的遮罩圖案。光敏感性材料的圖案化一般包含塗佈、曝光、以及顯影的步驟。以光敏感性材料的薄膜塗佈基板的工作表面。使用例如微微影(micro-lithography)系統,透過光罩(以及相關之光學元件),將光敏感性材料的薄膜曝露至輻射源。在圖案化曝光之後進行顯影製程,於顯影製程期間使用顯影溶劑來進行光敏感性材料之可溶區域的移除。根據所使用之光阻與顯影劑的類型,可溶區域可為經照射或未經照射的區域。
在塗佈製程期間,將基板安置在基板支架上,並且在將抗蝕劑溶液分配於基板的上表面上時,使基板以高速旋轉。高旋轉速度可為數千每分鐘旋轉數(rpm,revolutions per minute)。當例如將抗蝕劑溶液分配在基板的中心時,抗蝕劑溶液會因為基板旋轉所施加的離心力而在徑向上散佈橫越基板。濕蝕刻與清理製程可以相似之方式加以執行。在一顯影製程中,將溶劑顯影劑(solvent developer)沉積在以高速進行旋轉的基板上。溶劑顯影劑溶解光阻的可溶部分,且之後,顯影劑與被溶解的光阻會因為離心力而在橫越基板的徑向上被移除。濕蝕刻製程、清理製程、以及沖洗製程係以與顯影製程相似的方式加以執行,因為液體係被沉積在旋轉中的晶圓上並且藉由離心力加以移除而清除或去除一特定的材料或殘留物。
本揭露內容提出一種用以將液體分配在基板上的方法。該方法包含下列步驟:使一基板在一基板支架上繞著一軸旋轉;在該基板正於該基板支架上旋轉時,將一液體分配在該基板的一工作表面上,該基板的旋轉使該液體從該基板之一中心部分進展到該基板之一邊緣而塗佈該基板的該工作表面;將一雷射束指向該基板之該工作表面上的一邊緣位置;監視來自該基板之該邊緣位置的光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置的所監視之光的型態;確認該液體的一實際塗佈時間,該實際塗佈時間始於該液體開始分配在該工作表面上並直到該液體到達該工作表面之邊緣為止;以及將該液體的該實際塗佈時間與該液體的一預期塗佈時間進行比較。
在一實施例中,監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自該雷射束的散射光。
在一實施例中,監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自該雷射束的反射光。
在一實施例中,監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自該雷射束的散射光與來自該雷射束的反射光兩者。
在一實施例中,該方法更包含基於該液體之該實際塗佈時間與該液體之該預期塗佈時間的比較,調整既定之分配操作。
在一實施例中,該方法更包含對確認出該實際塗佈時間與該預期塗佈時間之間的差異大於一預定閾值做出響應而調整既定之分配操作。
在一實施例中,調整該既定之分配操作的步驟能夠包含分配更多的該液體。
在一實施例中,調整該既定之分配操作的步驟能夠包含增加該基板的旋轉速度。
在一實施例中,該方法更包含對確認出該實際塗佈時間與該預期塗佈時間之間的差異大於一預定閾值做出響應而指示一誤差。
在一實施例中,該方法更包含監視多個旋塗(spin-on)膜的多個分配並且將各沉積之膜的實際塗佈時間與預期塗佈時間進行比較。
在一實施例中,該方法更包含監視來自該基板之該邊緣位置的光,以確認表示由該液體形成之一膜具有一缺陷的所監視之光的型態。
在一實施例中,監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自多個光源的光。
本揭露內容亦提出一種用以將液體分配在基板上的系統,該系統包含:一基板支架,其經設置以固持一基板並且使該基板繞著一軸旋轉;一分配單元,其經設置以在該基板正於該基板支架上旋轉時,將液體分配在該基板的一工作表面上;一雷射,其經設置以將一雷射束指向該基板之該工作表面上的一邊緣位置;一第一偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的散射光;一處理器,其經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的散射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之散射光的型態;以及該處理器經進一步設置以確認該液體的一實際塗佈時間,並且將該液體的該實際塗佈時間與該液體的一預期塗佈時間進行比較,該實際塗佈時間始於該液體開始既定分配在該工作表面上並直到該液體到達該工作表面之邊緣為止。
在一實施例中,該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的散射光,以確認表示由該液體形成之一膜具有一覆蓋缺陷之散射光的型態。
在一實施例中,該系統更包含:一第二偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的反射光;以及該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的反射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之反射光的型態。
本揭露內容亦提出一種用以將液體分配在基板上的系統,該系統包含:一基板支架,其經設置以固持一基板並且使該基板繞著一軸旋轉;一分配單元,其經設置以在該基板正於該基板支架上旋轉時,將液體分配在該基板的一工作表面上;一雷射,其經設置以將一雷射束指向該基板之該工作表面上的一邊緣位置;一第一偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的反射光;一處理器,其經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的反射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之反射光的型態;以及該處理器經進一步設置以確認該液體的一實際塗佈時間,並且將該液體的該實際塗佈時間與該液體的一預期塗佈時間進行比較,該實際塗佈時間始於該液體開始既定分配在該工作表面上並直到該液體到達該工作表面之邊緣為止。
在一實施例中,該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的反射光,以確認表示由該液體形成之一膜具有一覆蓋缺陷之反射光的型態。
在一實施例中,該系統更包含:一第二偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的散射光;以及該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的散射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之散射光的型態。
吾人注意到,本發明內容段落並非具體載明本揭露內容或所請發明之每一實施例及/或所增加的新穎態樣。相反地,本發明內容僅提供不同實施例及優於習知技術之對應新穎性的初步論述。關於本發明及實施例的額外細節及/或可行態樣,讀者可將注意力轉向如下所進一步論述之本揭露內容的實施方式段落與對應之圖式。
此處之技術包含以即時之覆蓋率與移除控制將液體分配於基板上的系統與方法。此處之技術可應用在各種製造操作,其包括基板(例如半導體晶圓)的塗佈、膜的顯影、材料的濕蝕刻、以及基板的清理與沖洗。各種實施例係使用指向在基板上之一或更多預定位置的雷射束光線,以監視來自這些一或更多預定位置之散射光及/或反射光的行為。監視此種散射/反射光行為可指示當既定之液體與雷射束交互作用時之該液體位於基板之工作表面上的位置,接著可將基板標註為具有缺陷,或者產生例如藉由增加/減少所分配之流體體積或增加/減少基板之旋轉速度而即時改變對應之分配操作的回饋資料。監視可為手動或自動。
雖然存在包含分配於旋轉中之基板上之液體材料的各種製造操作,但為了方便說明此處之技術,示範實施例的說明內容將主要聚焦在基板的塗佈上。常規、習知的微加工技術包含光微影,於其中,膜(光阻)被塗佈在基板上、被曝露至光化輻射(actinic radiation)的圖案、然後被顯影以移除可溶材料。
照慣例係分配比用以完全覆蓋基板所需者更多的光阻(即,抗蝕劑)。分配額外或過多的抗蝕劑以確保整個基板被均勻地塗佈。使基板(一般為半導體晶圓)以相對高的速度(旋轉速度)進行旋轉,並且同時將液體抗蝕劑分配到晶圓的工作表面上。旋轉中的晶圓之後使用離心力將抗蝕劑推向基板(一般為圓形晶圓)的邊緣。既定之抗蝕劑、顯影劑、或其他流體具有一進展線,其並非總是具有均勻的邊緣。亦即,光阻不具有在徑向上均勻散佈的外緣或外彎液面,例如均勻展開的完美圓形。而是,光阻的外緣並不均勻,且光阻的某些區域可比其他區域在先到達基板的邊緣。此結果可在基板的邊緣處顯現出光阻的鋸齒狀邊緣。當基板正在旋轉時,看不見此種不完整覆蓋。反而,因為液體的模糊,所以旋轉中的基板在旋轉時可顯現出被完全塗佈。
用於覆蓋率控制的一種方法為例如以閃光儀(stroboscope)或攝影機,在視覺上監視橫越基板之塗佈液體的進展。在視覺上的監視對於某些液體與膜厚度而言可以係有效的,但對於其他液體與膜厚度而言則不太有效。例如,某些光阻與膜具有大約數十奈米的覆蓋厚度。具有此厚度的膜係相對薄的,並且可造成實質上透明。因此,變得難以在視覺上判定何時以既定的膜完全塗佈晶圓。對散射/反射光進行監視可克服此種問題。
對於許多應用而言,在基板之工作表面上的光阻之均勻與完全塗佈係需要的。為了符合此種需求,額外的抗蝕劑被分配,以使旋轉中的基板可被完全塗佈。額外的抗蝕劑從晶圓的邊緣落下並且為被浪費的抗蝕劑。照慣例,製造者可沉積多達400%或更多之額外量的光阻與其他液體化學品以作為一安全性因素,以將可能影響完全覆蓋的數個不同變數納入考量。一個因素為分配系統本身的分配能力。例如,某些光阻組成物可以大約0.2 cc的抗蝕劑來塗佈基板。因為分配變數,所以通常係分配大約0.8 cc的抗蝕劑。
存在導致過剩之被分配流體的各種因素或變數。某些因素係與分配系統本身的能力有關。此包括閥回應、管路、量測手段等等的可變性。另一個因素為既定之光阻或液體化學品的性能。就光阻組成物的微小變異而言,即使係在相同的化學式之內,在任何既定的分配,既定數量之被分配的液體可具有較大或較小的黏度。黏度的變異必須被解決,且其通常會因為分配更多的化學品而導致安全存量之數量的增加。影響覆蓋的另一個因素為基板表面本身的物理性質。在晶圓上之半導體元件的加工期間,存在有於不同加工階段所使用的不同材料。此外,根據加工階段以及被加工之元件的類型(例如,記憶體對邏輯),表面形貌可不同。既定之材料及/或形貌可能會增加散佈橫越此表面之光阻的黏度。因為可能存在液體與基板之交互作用的實質變異,所以基板的濕潤度係一個重要的因素。此種交互作用照例會引起橫越基板之液體流的偏差。當這些安全性因素複合時,則製造者可使用實質上比完全覆蓋而實際所需者更多的化學品。相較於實際所需者,某些製造者可用到四倍或更多的額外體積。
注意到,因為塗佈基板的既定之光阻係以不同的速率到達基板邊緣,所以一般會存在針對完整覆蓋所需的安全存量的數量。此種最小額外光阻通常為大約2-20%的額外量。因此,經由計算,可使用針對完全覆蓋實際所需沉積的102-120%之抗蝕劑來完全塗佈既定之基板。然而,因為各種性能因素,所以製造者照例會沉積比實際所需者多300%到500%的光阻(或顯影劑)。該額外量僅為安全存量。其為無需塗佈/沖洗基板而僅被包含以確保基板絕不發生部分塗佈的量。
在此之技術包含旋塗式分配製程感測器與缺陷監視器,其用於將旋塗膜沉積在基板(例如半導體晶圓)上的覆蓋率控制。各基板的特徵可在於來自指向基板上之一預定位置之雷射束(當其與液體交互作用時)的散射光及/或反射光的行為。例如,為了偵測液體已完全覆蓋基板,可將雷射指向基板的邊緣。已分配在旋轉中之基板的中心附近的液體,當其朝向雷射/基板之邊緣而往外流動時,將逐漸開始覆蓋基板。當液體的邊緣與雷射束交互作用時,將會存在散射與反射光之行為的瞬間變化,此可被用以偵測散射光及/或反射光的一或更多光學偵測器所偵測,並且表示液體的進展/基板的覆蓋率。為了進一步的進展/覆蓋率資訊,額外的雷射或其他類型之光源可以基板的其他區域為目標。若基板不具有適當的液體覆蓋率,則該系統可將基板標註為具有缺陷,或者該系統可使用回饋控制迴路(例如先進製程控制(APC,Advanced Process Control))而確保沉積準確數量的體積,此顯著降低所分配之安全存量的體積。因此,替代具有比所需者多300%或400%或500%的安全存量,在此的系統與方法可沉積具有比50%、20%、或甚至2%額外量更少之過多量的光阻、顯影劑或其他液體。此可消除浪費,降低對於腔室清理的需求,並且降低工具停機時間。可使用用以偵測反射光及/或散射光的一或更多光學偵測器來即時監視藉由液體沉積所處理的各基板,並且每當液體與雷射束交互作用時,可及時沿著移動橫越基板之液體的邊緣映射出點。此邊緣可為塗佈基板之液體的外緣、或從基板清除掉之液體的內緣。
基於液體進展或行為的分析,可對分配系統做出某些行動或改變。例如,在某些分配中,吾人可觀察到,光阻相對快速地進展並且在基板的邊緣之上移動而進行提早的塗佈。在該系統追蹤塗佈的進展並且確認塗佈何時完成(或者藉由確認進展的速率而確認塗佈何時將會完成)的情況下,該系統可指示(提供回饋)完全塗佈在何時或在哪個時點被達到或將被達到,以終止液體的分配。若該系統觀測到或判定抗蝕劑的邊緣變慢並且移動緩慢,則可採取行動以加速基板支架的旋轉及/或將額外的抗蝕劑分配到基板上而達到完全塗佈或濕潤。
照慣例,塗佈性能的分析係在塗佈製程之後進行。基本上,使基板停止旋轉或將其自處理腔室移除,以檢查塗佈覆蓋率。對肉眼而言,由於不均勻度因高速旋轉而變得模糊,所以塗佈的進展可能看起來係均勻的。然而,在此之技術藉由查看關於散射或反射光之資料並且可選地將該等資料應用為即時回饋以例如確認分配或旋轉停止點,俾提供對基板塗佈之前景及該塗佈之能力的即時查看。處理器可連接至散射或反射光偵測器,並且可分析散射光/反射光,以確定既定之分配是否可被接受、確定塗佈是否被需要、收集製程統計資料(例如,良率統計資料)、或對旋轉速度及分配速度/量做出調整。此種控制可即時對可變的製程條件進行調整。因此,替代估計基板之濕潤度與光阻之黏度以計算出安全分配量與旋轉時間,吾人可在最初不知道停止點的情況下,將光阻沉積在旋轉中的基板上。當光阻散佈橫越基板時,接收關於此進展之散射及/或反射光資料的處理器可將進展速率確認為時間的函數,然後可準確地指示停止點。因此,不需要知道基板濕潤度以及光阻黏度,因為當基板被完全塗佈時,該系統可停止既定的塗佈操作。換言之,替代估計停止時間以及估計待分配之液體的體積,可基於表示液體進展的散射/反射光觀測,即時計算出精確的分配體積與停止時間。
在某些實施例中,初始基板可具有分配於其上的流體,而散射/反射光資料之後可被用來確認完全塗佈所需的旋轉與分配時間。此分配時間與體積資料接著可被用於後續的分配。
在某些實施例中,可收集關於作為製程條件(包括分配體積、旋轉速度範圍、以及其他者)之函數的沉積良率的統計資料。可基於統計資料以及期望的製程良率來界定分配製程。在生產期間,針對製程漂移,沉積良率統計資料可持續被收集並且監視。在生產(包括大量製造(HVM,high volume manufacturing))中,沉積良率可持續被監視,並且調整該製程以確保塗佈製程落在規格內,從而持續校正製程或環境漂移。當在HVM中偵測到缺陷時,基板可立即被傳送而進行重工。經由覆蓋良率的製程匹配允許該系統將變異納入考量並且抵消工具可變性(例如製程缽(process bowls)、分配系統等等)、環境影響(晶圓廠溫度、濕度)、化學可變性、漂移(瓶對瓶或保存時間影響)等等的效應。
在此之技術量測來自基板的散射光及/或反射光,並且偵測散佈之液體之前端的遷移。其亦可偵測徑向條紋式缺陷。該感測器因此可判定特定的沉積是否成功。
現在將就隨附圖式來說明在此之技術。參考圖1,系統100係用以將液體117分配在基板105上的一系統。基板支架122經設置以固持基板105並且使基板105繞著一軸旋轉。馬達123可用以使基板支架122以可選擇的旋轉速度進行旋轉。分配單元118經設置以在基板105正藉由基板支架122所旋轉時,將液體分配在基板105的工作表面上。分配單元118可直接安置在基板支架之上,或者可安置在另一位置。若安置遠離基板支架,則管路112可用以將流體輸送至基板。該流體可透過噴嘴111而離開。圖1例示液體117被分配到基板105的工作表面上。收集系統127接著可用以接住或收集在既定之分配操作期間旋轉脫離基板105的過剩之液體117。
分配構件可包含噴嘴臂113以及支撐部件115,其可用以使噴嘴111的位置移動橫越基板105、或移動遠離基板支架122而到達例如在完成分配操作時用於停留的一停留位置。或者,分配單元118可被實施為噴嘴本身。此種噴嘴可具有與系統控制器160通信的一或更多閥。分配單元118可具有用以控制在基板上之可選擇體積之流體之分配的各種實施例。
可使用各種技術來實施分配單元118。可使用各種閥、流量控制器、過濾器、噴嘴等等。選用的各種分配技術可提供各種等級的體積控制與延遲。在此之技術可得益於藉由使用以囊為基礎之分配單元的精確體積控制,此種以囊為基礎之分配單元係描述於美國專利申請公開案第2018/0046082號(申請號US 15/675,376)中,其發明名稱為『High-Purity Dispense Unit』。然而,不需要此種精確分配系統。因此,在此可以習知分配系統來實現技術。
分配單元可經設置以基於來自系統控制器的輸入,將具選擇性之數量的光阻、負型顯影劑、或其他液體分配在基板上。分配單元可包含安置在基板之工作表面上方的分配噴嘴。
系統100包含至少一雷射130,其經設置以將雷射束131發射至基板105上的一預定位置(即,目標)。雷射130可為具有束形成光學元件的雷射二極體或發光二極體。該預定位置可為想要知道液體117之覆蓋進展或缺陷偵測之處。在此可使用各種預定位置。例如,為了要知道整個基板105是否已被液體117所覆蓋,雷射130可經設置以將雷射束131指向基板105的邊緣(或在該邊緣的幾個毫米之內)。在另一實施例中,可使用多於一個的雷射130。例如,可將第二雷射束指向基板105的邊緣與中心部分之間,以監視液體117的中間進展。在另一實施例中,替代雷射束131或除了該雷射束以外,可使用不同的光源。可使用任何雷射(例如綠光或紅光),只要其不活化所分配之既定光阻即可。
反射光偵測器132經安置以擷取來自雷射束131的反射光。當雷射束131擊中基板105上的預定位置並且自預定位置反射時,若預定位置為平滑的話,則大部分的雷射束131將會被反射並且被反射光偵測器132(而非散射光偵測器133)所偵測。為平滑的預定位置可表示位置尚未被液體117所覆蓋,或者表示位置已被液體117成功地覆蓋。注意到,可使用多於一個的反射光偵測器。例如,若將第一雷射束指向基板的邊緣,則第一反射光偵測器可用以偵測來自基板之邊緣的反射光。若將第二雷射束指向基板的內部部分,則第二反射光偵測器可用以偵測來自基板之內部部分的反射光。
散射光偵測器133經安置以擷取來自雷射束131的散射光。當液體117的邊緣與雷射束131進行交互作用時,較多的光將會被散射,而較少的光將會被反射。液體117的此種邊緣可為在徑向上散佈的液體或者為在基板105上尚未以液體117所覆蓋的邊餘部分(slivers)(老鼠咬痕(mouse bites))。偵測到散射光的增加(或反射光的減少)可表示液體117已到達基板105上的預定位置,或者表示基板105具有缺陷。注意到,可使用多於一個的散射光偵測器。例如,若將第一雷射束指向基板的邊緣,則第一散射光偵測器可用以偵測來自基板之邊緣的散射光。若將第二雷射束指向基板的內部部分,則第二散射光偵測器可用以偵測來自基板之內部部分的散射光。
注意到,在一實施例中,系統100具有用以擷取反射光的至少一偵測器。在另一實施例中,系統100具有用以擷取散射光的至少一偵測器。系統100可具有散射光偵測器133與反射光偵測器132兩者,但此不一定係必要的。
反射光偵測器132與散射光偵測器133可使用習知技術來偵測光。例如,反射光偵測器132與散射光偵測器133可具有用以偵測光的光偵測器。再者,可將額外的構件放置於系統100中,以將雷射束131、散射光、及/或反射光指向其各自之目標位置。此種構件的範例可包括反射鏡、橢圓形集光器、四分之一波長板、偏光分光器、聚焦透鏡、準直器/圓柱透鏡等等。在一實施例中,偏光分光器係用以將反射光指向反射光之光偵測器,而主反射鏡將散射光指向副反射鏡,且副反射鏡將散射光指向散射光之光偵測器。
所偵測到之散射光及/或反射光資訊可被傳輸至處理器150或被其所收集。處理器150經設置以檢查自散射光偵測器133及/或反射光偵測器132所接收的散射光及/或反射光資訊。若基板具有缺陷(例如,邊餘部分)的話,則處理器150可對其進行標註。處理器150亦可監視塗佈時間。處理器150可確認液體117的實際塗佈時間,該實際塗佈時間始於液體117開始分配在基板105之工作表面上並直到液體到達工作表面之預定位置(例如,邊緣、內部部分)為止。又,處理器150可將液體117的實際塗佈時間與預期塗佈時間進行比較。處理器150亦可經設置以在基板105與其上之液體117一起旋轉時產生回饋資料。藉由分析散射光及/或反射光,處理器150可判定流體的邊緣傳播有多完整,或者除了別的以外,可決定去濕潤(de-wetting)條件。此種邊緣進展資料之後可被送至系統控制器160。系統控制器160係連接至基板支架122並且連接至分配單元118。系統控制器160可經設置以基於在基板與其上之液體117一起旋轉時的回饋資料,調整分配到基板之工作表面上之液體的體積。例如,連接至系統控制器160的特製或APC控制迴路或回饋控制迴路經配置以控制對應的分配系統及/或基板旋轉機構。
一或更多散射光偵測器及/或反射光偵測器經安置以分別偵測散射光以及反射光。處理器150係連接至系統100或可被其所使用,並且經設置以分析從其各自之偵測器所接收的散射光及/或反射光。處理器150可經設置以在基板105與其上之液體117一起旋轉時產生回饋資料。亦可在分配操作之後產生並提供回饋資料。處理器150亦可經設置以基於散射光及/或反射光的檢查,監視橫越基板105之工作表面之光阻的塗佈進展,並且產生表示何時已針對基板105之工作表面的完全覆蓋分配足夠之光阻的回饋資料。此種表示可以係基於進展速率而為預先的。
處理器150可經設置以確認表示液體117已到達基板105上之目標位置或表示由液體117所形成之膜具有覆蓋缺陷之散射光及/或反射光的型態。散射與反射光的穩態行為可表示液體117尚未到達目標位置(即,雷射束131的位置),或表示目標位置已被成功覆蓋。散射或反射光的尖峰(spikes)/非穩態行為可表示液體117的邊緣正好已到達目標位置,或表示存在覆蓋缺陷。稍後將會在本揭露內容中顯示此種行為的範例。
系統控制器160係連接至基板支架122並且連接至分配單元118。系統控制器160經設置以基於在基板105與其上之液體117一起旋轉時的回饋資料,調整分配到基板105之工作表面上之液體117的體積。系統控制器160可經進一步設置以基於回饋資料,調整基板支架122的旋轉速度。
系統控制器160可經設置以將初始體積的液體117分配在基板的工作表面上,之後將額外體積的液體117分配在基板105的工作表面上,該額外體積的液體117係足以完成在基板105之工作表面上之液體117的完全覆蓋。換言之,當判定完全覆蓋晶圓需要更多的流體時,可分配更多的流體。
系統控制器160可經設置以基於表示在基板105之工作表面上之液體117之不充分覆蓋的回饋資料,增加基板支架122的旋轉速度。此種旋轉速度的增加可幫助膜散佈橫越基板105。或者,系統控制器160可基於表示例如在基板105之工作表面上之液體117之紊流狀態或自基板105甩出之過剩抗蝕劑的回饋資料,減少基板支架122的旋轉速度。系統控制器160可基於表示在基板105之工作表面上之液體117之不充分覆蓋的回饋資料,增加分配在基板105之工作表面上之液體117的體積。
處理器150可具有許多功能。處理器150可經設置以在基板105與其上之液體117一起旋轉時產生回饋資料,且在基板105與其上之液體117一起旋轉時可調整既定之分配操作。當液體117塗佈基板105的工作表面時,基於表示液體117之位置/移動的散射或反射光的檢查,處理器150可監視液體117之外彎液面的進展。當液體117旋轉脫離基板105的工作表面時,處理器150亦可監視液體117之內彎液面的進展。液體117的塗佈進展可被監視,以產生表示待分配而造成分配之最小體積(其造成基板105之工作表面被完全塗佈)的較多或較少體積之液體117的回饋資料、及/或確認基板105的工作表面何時被完全覆蓋。
系統控制器160可經設置以採取各種行動。例如,系統控制器160可基於在基板105旋轉時的回饋資料,調整分配到基板105之工作表面上之液體117的體積。可基於該回饋資料來調整基板支架122的旋轉速度。基於表示液體117之移動的收集資料,所分配之液體117的體積可少於完全覆蓋基板105之工作表面所需之覆蓋體積的百分之150。系統控制器160可基於表示在基板105之工作表面上之液體117之紊流狀態的回饋資料,減少基板支架122的旋轉速度,此可防止基板105受損。系統控制器160亦可對接收到表示基板105之工作表面被完全塗佈的回饋資料做出響應而停止分配流體。
可藉由處理器150來監視在基板105之工作表面上之初始體積之液體117的塗佈進展,然後產生表示基板105之工作表面之不充分覆蓋的回饋資料。基於表示適當覆蓋之散射光及/或反射光的檢查,處理器150可計算出分配在基板105上之液體117的總體積,而以少於百分之五十之過剩體積來覆蓋基板105。處理器150亦可監視並且產生表示去濕潤狀態、以及當已針對基板105之完全覆蓋分配足夠之光阻時的回饋資料。對接收到表示當已針對基板105之完全覆蓋分配足夠之光阻時的回饋資料做出響應,系統控制器160可停止分配操作。可分析散射光及/或反射光的行為,以監視當液體117塗佈基板時之液體117之外彎液面的進展、或當液體117旋轉脫離基板時之液體117之內彎液面的進展。
一實施例包含用以將液體分配在基板上的系統。該系統包含基板支架,其經設置以固持基板並且使基板繞著一軸旋轉。當基板於基板支架上旋轉時,分配單元經設置以將液體分配在基板的工作表面上。散射光偵測器與反射光偵測器之其中至少一者經安置以偵測來自指向基板之邊緣之雷射束的散射或反射光。
可以高準確度來追蹤液體117的邊緣。此可幫助確認不充分覆蓋(有時稱為『老鼠咬痕』發生)或其他不均勻邊緣進展的區域,以確保基板105被完全覆蓋。例如,關於用以覆蓋基板105的光阻沉積,非覆蓋形成可在光阻進展的邊緣處發生。於是在形成之前,此非覆蓋區域及其形成可被追蹤而作為時間的函數。此種追蹤可幫助確保完整塗佈並且將過剩之液體117的材料降至最少。藉由追蹤光阻傳播的前緣(當其正在基板105的邊緣之上移動時),此種進展可在光阻旋轉期間被追蹤而作為時間的函數。處理器150之後可計算出此時間之函數的位置,並且接著判定光阻邊緣所在之處以及既定之邊緣與實際發生老鼠咬痕之情況接近的程度。之後,確認未塗佈部分可自動觸發響應,例如將基板105標註為具有缺陷、增量地沉積更多的光阻、或使旋轉速度加速以達到完全覆蓋。此種邊緣追蹤亦可用以即時計算進展的速率。進展的速率可用以確認或計算光阻何時完全覆蓋(或將會完全覆蓋)基板105,故此覆蓋速率可用以指示何時停止在基板上分配光阻。
因為液體化學品的非均勻傳播,所以需要某數量的液體117之過多量來完全覆蓋既定的基板105。然而,以準確的控制,此過多量可低至2-50%所分配之額外材料。
圖2例示一基板區段的俯視圖,其顯示基板105的工作表面。以相對高的速度,例如2-3千每分鐘旋轉數,使基板105進行旋轉。對於半導體晶圓而言,在基板的一位置處,通常具有缺口126或直緣(straight edge)。此缺口126有時候為V形,而有時候其為其他圓形晶圓之短的、平坦的邊緣。若缺口126與雷射束131進行交互作用的話,可引起散射光與反射光行為的改變。應知道,雷射束131可被指引而遠離缺口126,或處理器150可預先考慮到由缺口126所引起的散射光/反射光並且將其濾除。
在圖2中,顯示液體117係在基板105的工作表面上。此可為例如被沉積位在或靠近基板105之中心點的光阻。當以高速使基板105旋轉時,液體117會在徑向上散佈。圖3例示液體117的連續徑向進展。注意到,外彎液面129具有非均勻邊緣。換言之,液體117並非均勻或完全均勻地散佈。
圖4顯示在液體117的部分已到達基板的外緣後的液體117的進展。注意到,存在尚未以液體117覆蓋的數個邊餘部分(老鼠咬痕)區域。若塗佈操作在此時點停止的話,將會存在不充分覆蓋(即,具有缺陷)。每當雷射束131擊中邊餘部分時,散射與反射光的行為就會變得不規則。藉由對此行為進行監視,可指示覆蓋不完整。此可觸發將基板105標註為具有缺陷,或者若液體117仍正朝外散佈的話,則使基板105繼續旋轉。其他行動可包括增加基板105的旋轉速度、或在基板105上沉積更多的液體117。因為可基於散射或反射光資料的評估而準確地計算或估計非覆蓋區域的整體表面積,所以可準確地決定待分配的額外體積。系統控制器160之後可接收來自處理器150的此種回饋或指令,然後控制分配單元118以分配足以使用所分配之最小額外體積來完成完全塗佈覆蓋的額外增量體積。結果例示於圖5中。因此,可以所分配之最小量的額外液體117來完全塗佈既定之基板105。
注意到,某些塗佈製程並非係在完全平坦的基板上進行塗佈,而係在具有結構(溝槽、孔洞、台面(mesa)等等)的基板上進行塗佈。這些圖案化結構可改變光的反射與散射。即使基板已被適當地覆蓋,散射/反射光仍可能會表現得不規則。因此,結構可藉由下列方式被加以考量:將其散射/反射光信號與來自被認為無缺陷之參考/目標基板的散射/反射光信號進行比較。可將散射及/或反射光行為與來自此種參考基板的結果進行比較,以判定基板何時已被膜合意地覆蓋並且判定是否存在任何缺陷。基本上,來自目標基板之散射/反射光行為的任何偏差可表示液體之邊緣的存在。或者或此外,來自未覆蓋之基板的偵測光可被使用作為對在已被液體覆蓋後之同一基板的參考。若基板在被液體覆蓋之前與之後具有相似的反射與散射光型態,則可表示基板已被合意地覆蓋。在另一實施例中,圖案化結構可被處理器或軟體所考量並且加以濾除。
吾人可明白,在此之實施例並不限於在晶圓上塗佈光阻,而係可應用在使用旋轉中之基板上所沉積之液體的許多額外微加工技術。例如,在此的散射/反射光分析可有益於顯影劑分配。在光阻層已曝露至圖案化的光化輻射之後,可溶部分需要被顯影。對於膜顯影而言,目的並非僅係塗佈基板,而係溶解並且完全移除可溶材料。就顯影來說,相較於光阻,一般係分配較大體積的流體。可藉由分析散射/反射光來監視基板。偵測光行為的不規則變化可表示可溶材料的完整溶解、流動動態等等。
在此之技術可有益於使用包含負型顯影劑之不同顯影劑的顯影。在實務上,通常係分配大約6-8 ccs的負型顯影劑,並且可分配大約30-50 ccs的其他顯影劑。與所使用的顯影劑無關,在顯影期間,尤其係在晶圓的邊緣上,去濕潤可能會係一個問題。顯影比光阻沉積更為緩慢。在顯影期間,溶解物可被拾起而造成稀光阻溶液。相較於橫越其他區域,此溶液可沿著切割道(scribe lanes)更快地移動。若溶液變成飽和的話,則光阻可被沉積在基板上而再次引起缺陷。同樣地,若顯影劑溶液在所溶解之光阻被帶離基板之前於一區域中乾掉的話,則光阻可被再沉積(re-deposited)於基板上。因此,在此之技術可監視自基板之顯影劑的清除。可監視前緣與後緣兩者。若氣體亦被用於清理晶圓的話,則可即時監視後緣的噴氣(air jet)交互作用(氮噴吐(nitrogen puff))。
這些技術和監視可以相似的方式應用於濕蝕刻。基板之流體的散射/反射光監視可用以確保顯影劑的分配及含量不會因為界面活性劑變化的情況而改變。可經由所偵測到之散射/反射光的型態識別而確認蝕刻速率及顯影劑消耗。藉由使用此種光偵測技術以確認特定條件(完成的、紊流的),分配系統可採取對應的行動以例如停止分配顯影劑/蝕刻劑、或響應紊流狀態而減慢旋轉速度。將所使用的顯影劑或蝕刻劑的量最小化可減少整體浪費而有益於環保性處理倡議。某些顯影劑可能係昂貴的,因此使所分配的體積最小化亦為經濟上有益的。
在此之實施例相似地應用於清理和沖洗。各種沖洗或清理操作可使用食人魚溶液(piranha)、SC1、SC2、去離子水等等。知道沖洗或清理進展可具有包含良率和產量上的好處。與抗蝕劑和顯影劑相比,一些沖洗液體(例如去離子水)係相對經濟實惠的,且因此使用比所需實質上更多者可不具有大的環境或材料成本。但良率和產量可得益於即時回饋。與需要用到安全存量或旋轉時間以確保完全清理或蝕刻既定基板的習知技術相比,藉由知道精確的完成點,可更早地停止沖洗和蝕刻。關於缺陷減少,進行微加工中的若干結構在某些階段可能相對地脆弱。若沖洗液體從層流變成紊流,則此紊流具有損壞或破壞正產生之結構的可能性。因此,監視紊流狀態可改善良率。藉由確切知道何時完成沖洗或清理可增加產量。若既定的沖洗或清理製程被完成並且接著基於散射及/或反射光回饋的分析而被立即停止,則可增加每小時所處理之晶圓的數量。對於某些沖洗操作而言,系統可體現為具有噴嘴陣列,以例如在基板上噴灑液體。
圖6-9例示一示範顯影、蝕刻、或沖洗操作。在圖6中,液體117已停止分配。作為沖洗液或顯影劑,此流體持續在徑向上移動至基板105的邊緣。此可造成向外移動的內彎液面121 (圖7)。可監視此內彎液面121,以例如尋找可能損壞其上元件之不期望的流動條件。若確認出此種條件,則控制器可降低旋轉速度。在圖8中,可確認幾乎所有的液體117已被旋轉脫離。處理器可計算或確認液體117何時確實全部離開基板(圖9),且作為響應而停止對應的分配操作。可執行其他操作。舉例而言,若散射/反射光偵測分析顯示材料的再沉積,則可分配更多的液體以溶解/移除此種材料。
因此,可提供即時控制以供準確的塗佈、顯影、蝕刻、沖洗、以及清理。
將不論述結果的範例。回顧就液體覆蓋而言,為液體之移動邊緣的液體前端當與雷射束交互作用時可能會引起反射/散射光的暫時變化。圖10例示表示成功液體塗佈之型態的一範例,其中,雷射束131指向基板105的邊緣。反射光1001與散射光1002隨著時間被其各自的偵測器所偵測並且被以圖表表示。最初,如在時期10a之期間所示,反射光1001與散射光1002顯示相當穩態行為,其可表示液體117的移動邊緣尚未觸及雷射束131/尚未與該雷射束交互作用。接著,如在時期10b之期間所示,反射光1001與散射光1002係偏離其先前的行為,而顯示不規則、非穩定的行為,其可表示液體117的移動邊緣已觸及雷射束131並且與該雷射束交互作用。與其在時期10a之期間的各自量值相比,反射光1001的量暫時減少,而散射光1002的量則暫時增加。最後,如時期10c所示,若液體117已適當地覆蓋基板105的邊緣,散射光1002與反射光1001的行為將會再次穩定。時期10a與時期10b內的時間可被處理器150所合計以獲得實際塗佈時間並且與預期塗佈時間進行比較。若預期塗佈時間與實際塗佈時間具有大於一預定閾值的差異,則可指示一誤差或進行系統操作調整。
圖11例示受監視之型態的一範例,於其中,基板105已被不適當地塗佈而留下條紋。設置光偵測器以擷取來自指向基板105之邊緣的雷射束131的反射光1101與散射光1102。最初,如在時期11a之期間所示,反射光1101與散射光1102顯示穩態行為,其可表示液體117的移動邊緣尚未觸及雷射束131/尚未與該雷射束交互作用。接著,如在時期11b之期間所示,反射光1101與散射光1102顯示不規則、非穩定的行為,其可表示液體117的移動邊緣已觸及雷射束131/正在與該雷射束交互作用。最後,在時期11c中(如圖10所示,時期10c),若液體117已適當地覆蓋基板105的邊緣,散射光1102與反射光1101的行為將會穩定。而在基板105的各旋轉期間,條紋與雷射束131進行交互作用,從而引起反射光1101的向下尖峰以及散射光1102的向上尖峰,以表示未成功塗佈的基板105。此可被處理器150所識別並且觸發後續的行動,例如將基板105標記為具有缺陷、或調整系統操作。
在此之另一實施例為用以將液體分配在基板上的方法。使基板在基板支架上繞著一軸旋轉。在基板正於基板支架上旋轉時,將液體分配在基板的工作表面上。基板的旋轉可使液體從基板的中心部分進展到基板的邊緣而塗佈基板的工作表面。將雷射束指向基板之工作表面上的邊緣位置。監視來自基板之邊緣位置的光,以確認表示液體已到達基板上之邊緣位置的所監視之光的型態。確認液體的實際塗佈時間,該實際塗佈時間始於液體開始分配在工作表面上並直到液體到達工作表面之邊緣為止。將液體的實際塗佈時間與預期塗佈時間進行比較。對確認出實際塗佈時間與預期塗佈時間之間的差異大於一預定閾值做出響應,可調整分配操作,或者可指示一誤差。可監視多個旋塗膜的多個分配,並且可進行各沉積之膜的實際塗佈時間對預期塗佈時間的比較。
將液體分配在基板之工作表面上的步驟可包含將液體分配在基板的中心部分,而基板的旋轉使液體朝外散佈。該朝外散佈可為塗佈基板的液體、或散佈離開基板的液體。在另一實施例中,可在基板於基板支架上旋轉之前,將液體分配在基板的工作表面上。
將雷射束指向基板之工作表面上的邊緣位置的步驟可包含將雷射束直接指向基板的邊緣,或者將其指向大約在該邊緣附近,例如在該邊緣內側的幾個毫米處。因為基板正在旋轉,所以基板周圍的整個邊緣在散射/反射光監視期間將被考量。在其他實施例中,可使用額外或替代的光源。可使用任何雷射(例如綠光或紅光),只要其不活化所分配之既定光阻即可。
雷射束所指向的位置係於其中覆蓋進展將被監視且缺陷被偵測的半徑範圍。因此,可將額外的雷射束指引於基板的工作表面上。可將其指向基板的內部部分。可監視來自此內部位置的光,以指示液體何時已到達該內部位置、或者指示缺陷存在於該內部位置。針對該內部位置,實際塗佈時間可被確認並且與預期塗佈時間相比。此實際塗佈時間可用以預測整個基板何時將被塗佈。可基於許多不同因素而做出該預測,這些因素例如為基板已經被覆蓋了多少、基板仍需要被覆蓋多少、基板旋轉的速度、液體的特性(例如黏度)等等。再者,若此預測提醒基板將不被適當地塗佈,則此預測可調整系統操作。例如,若期望內部部分被塗佈1-2秒,但卻被塗佈3秒,則此可提醒覆蓋係延遲而落後於目前的操作設定。因此,操作設定可被調整,例如將額外的液體分配在基板上或增加基板的旋轉速度。
監視光的步驟可包含監視來自邊緣位置處之雷射束的散射光。若散射光的量短暫地增加,則此可提醒液體已到達基板上的邊緣位置。若散射光的量週期性地向上產生尖峰,則此可提醒位在基板上之邊緣位置的缺陷,例如條紋。
監視光的步驟可包含監視來自邊緣位置處之雷射束的反射光。若反射光的量短暫地減少,則此可提醒液體已到達基板上的邊緣位置。若反射光的量週期性地向下產生尖峰,則此可提醒位在基板上之邊緣位置的缺陷,例如條紋。
監視光的步驟可包含監視來自邊緣位置處之雷射束的反射光與散射光兩者。雖然散射光或反射光的行為可足以指示覆蓋率及/或誤差,但兩者皆可被監視,其中散射光與反射光的行為可幫助驗證彼此的觀測。
監視光的步驟可包含監視來自對準基板之內部部分之任何額外雷射束的反射光、散射光、或兩者。
確認表示液體已到達基板上之邊緣位置的所監視之光的型態的步驟可包含確認所監視之光的行為何時從大致穩態改變成非穩態。一般而言,當光與液體的邊緣進行交互作用時,反射光的量將會減少,以及散射光的量將會減少。又,確認表示液體已適當地覆蓋基板上之邊緣位置(即,未留下任何缺陷)的所監視之光的型態的步驟可包含確認所監視的光何時回到穩態。此外,確認表示缺陷(例如條紋)的所監視之光的型態的步驟可包含確認所監視的光何時週期性地產生尖峰。一般而言,條紋將會使散射光向上產生尖峰,並且使反射光向下產生尖峰。假設基板按照一固定速度進行旋轉,該等尖峰將為週期性的。
確認實際塗佈時間的步驟可包含量測在液體開始分配於基板之工作表面上到液體已到達工作表面之目標位置時之間的時間。此目標位置可為邊緣或內部部分,並且係藉由將雷射束指向該目標位置而設定。若使用多個目標位置,則可量測多個塗佈時間。
將實際塗佈時間與預期塗佈時間進行比較的步驟可包含,對確認出實際塗佈時間與預期塗佈時間之間的差異大於一預定閾值做出響應而調整既定之分配操作及/或指示一誤差。預期塗佈時間與預定閾值可基於在相似操作條件下的先前成功塗佈時間、或在本技術中為人所知的任何其他習知技術。期望的製程良率可為在決定預定閾值時的一個因素。
調整分配操作的步驟可包含選擇性地改變分配在基板之工作表面上之液體的體積。調整分配操作的步驟可包含選擇性地改變基板支架的旋轉速度。調整在基板之工作表面上之液體的分配操作的步驟可包含分配一額外體積,該額外體積被最小化至足以完成基板之工作表面之完全塗佈覆蓋的量。
指示誤差的步驟可包含對基板進行標註。基板可為了重工而被標記。例如基板旋轉速度、實際塗佈時間、所分配之液體量等等的操作條件可為了將來的分析與故障排除而被記錄。
監視多個旋塗膜的多個分配的步驟可包含將各沉積之膜的實際塗佈時間與預期塗佈時間進行比較。此資訊可被儲存而進行分析,以例如產生對於將來之預期塗佈時間的更準確預測、最佳之預定閾值、最佳之操作條件等等。
可監視多個光源。例如,可使用任何雷射(例如綠光或紅光),只要其不活化所分配之既定光阻即可。因此,監視來自邊緣部分之光的步驟可包含監視來自多個光源的光。
在先前的說明內容中已提出具體細節,例如處理系統的特殊幾何以及其中所使用的各種構件與製程的描述。然而,應理解,在此之技術可在背離這些具體細節的其他實施例中實施,且此等細節係以解釋而非限制為目的。在此所揭露的實施例已參考隨附圖式加以說明。同樣地,為了解釋之目的,已提出具體的數量、材料、及配置以提供完整的理解。儘管如此,實施例可在不具有此等具體細節的情況下加以實施。具有實質上相同功能性結構的構件係藉由類似的參考符號加以表示,因此可省略任何多餘的描述。
為了促進理解各種實施例,已將各種技術描述成多個分離的操作。不應將描述的順序理解成暗示這些操作必定為順序相依。這些操作的確不需以所呈現的順序執行。所述之操作可以與所述之實施例不同的順序加以執行。在額外的實施例中,可執行各種額外操作及/或可省略所述之操作。
根據本發明,如在此所使用的「基板」或「目標基板」一般係指受到處理的物件。基板可包括元件(尤其係半導體或其他電子元件)的任何材料部分或結構,並且例如可為基底基板結構,如半導體晶圓、光罩、或在基底基板結構上或覆蓋於其上的層(例如薄膜)。因此,基板不限於圖案化或未圖案化的任何特定基底結構、下伏層或覆蓋層,而係考量包括任何此種層或基底結構、以及層及/或基底結構的任何組合。本說明內容或許參照特定種類的基板,但這僅係為了例示性之目的。
熟習本技術者亦將理解,可對以上所解釋之技術的操作做出諸多變化並且仍同時達到本發明之相同目的。此種變化係意欲由本揭露內容的範圍所涵蓋。就此而論,本發明之實施例的上述說明內容並非意欲限制。本發明之實施例的任何限制反而係呈現在下列請求項中。
100:系統 105:基板 111:噴嘴 112:管路 113:噴嘴臂 115:支撐部件 117:液體 118:分配單元 121:內彎液面 122:基板支架 123:馬達 126:缺口 127:收集系統 129:外彎液面 130:雷射 131:雷射束 132:反射光偵測器 133:散射光偵測器 150:處理器 160:系統控制器 10a:時期 10b:時期 10c:時期 1001:反射光 1002:散射光 11a:時期 11b:時期 11c:時期 1101:反射光 1102:散射光
參考以下偕同隨附圖式所考量的詳細說明內容,本發明之各種實施例的較完善理解及其伴隨的諸多優點將輕易變得明顯。圖式不一定按照比例,其重點在於說明特徵、原理以及概念。
依照在此所揭露之實施例,圖1係一示範分配系統的橫剖面示意圖。
依照在此所揭露之實施例,圖2係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範塗佈製程的流程。
依照在此所揭露之實施例,圖3係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範塗佈製程的流程。
依照在此所揭露之實施例,圖4係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範塗佈製程的流程。
依照在此所揭露之實施例,圖5係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範塗佈製程的流程。
依照在此所揭露之實施例,圖6係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範移除製程的流程。
依照在此所揭露之實施例,圖7係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範移除製程的流程。
依照在此所揭露之實施例,圖8係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範移除製程的流程。
依照在此所揭露之實施例,圖9係一示範基板區段的俯視圖,其顯示一示範移除製程的流程。
圖10例示針對當液體在基板之上散開時(尤其係,液體未到達基板之邊緣時、液體位在基板之邊緣時、以及液體已順利覆蓋基板之邊緣後)之指向平坦基板之邊緣的光的反射光與散射光隨著時間的行為。
圖11例示針對當液體在基板之上散開時(尤其係,液體未到達基板之邊緣時、液體位在基板之邊緣時、以及液體已覆蓋基板之邊緣後,但留下缺陷)之指向平坦基板之邊緣的光的反射光與散射光隨著時間的行為。
100:系統
105:基板
111:噴嘴
112:管路
113:噴嘴臂
115:支撐部件
117:液體
118:分配單元
122:基板支架
123:馬達
127:收集系統
130:雷射
131:雷射束
132:反射光偵測器
133:散射光偵測器
150:處理器
160:系統控制器

Claims (18)

  1. 一種用以將液體分配在基板上的方法,該方法包含下列步驟: 使一基板在一基板支架上繞著一軸旋轉; 在該基板正於該基板支架上旋轉時,將一液體分配在該基板的一工作表面上,該基板的旋轉使該液體從該基板之一中心部分進展到該基板之一邊緣而塗佈該基板的該工作表面; 將一雷射束指向該基板之該工作表面上的一邊緣位置; 監視來自該基板之該邊緣位置的光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置的所監視之光的型態; 確認該液體的一實際塗佈時間,該實際塗佈時間始於該液體開始分配在該工作表面上並直到該液體到達該工作表面之邊緣為止;以及 將該液體的該實際塗佈時間與該液體的一預期塗佈時間進行比較。
  2. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,其中監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自該雷射束的散射光。
  3. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,其中監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自該雷射束的反射光。
  4. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,其中監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自該雷射束的散射光與來自該雷射束的反射光兩者。
  5. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,更包含: 基於該液體之該實際塗佈時間與該液體之該預期塗佈時間的比較,調整一既定之分配操作。
  6. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,更包含: 對確認出該實際塗佈時間與該預期塗佈時間之間的差異大於一預定閾值做出響應而調整一既定之分配操作。
  7. 如請求項6所述之用以將液體分配在基板上的方法,其中調整該既定之分配操作的步驟能夠包含分配更多的該液體。
  8. 如請求項6所述之用以將液體分配在基板上的方法,其中調整該既定之分配操作的步驟能夠包含增加該基板的旋轉速度。
  9. 如請求項6所述之用以將液體分配在基板上的方法,更包含: 對確認出該實際塗佈時間與該預期塗佈時間之間的差異大於一預定閾值做出響應而指示一誤差。
  10. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,更包含: 監視多個旋塗膜的多個分配並且將各沉積之膜的實際塗佈時間與預期塗佈時間進行比較。
  11. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,更包含: 監視來自該基板之該邊緣位置的光,以確認表示由該液體形成之一膜具有一缺陷的所監視之光的型態。
  12. 如請求項1所述之用以將液體分配在基板上的方法,其中監視來自該邊緣位置之光的步驟包含監視來自多個光源的光。
  13. 一種用以將液體分配在基板上的系統,該系統包含: 一基板支架,其經設置以固持一基板並且使該基板繞著一軸旋轉; 一分配單元,其經設置以在該基板正於該基板支架上旋轉時,將一液體分配在該基板的一工作表面上; 一雷射,其經設置以將一雷射束指向該基板之該工作表面上的一邊緣位置; 一第一偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的散射光; 一處理器,其經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的散射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之散射光的型態;以及 該處理器經進一步設置以確認該液體的一實際塗佈時間,並且將該液體的該實際塗佈時間與該液體的一預期塗佈時間進行比較,該實際塗佈時間始於該液體開始既定分配在該工作表面上並直到該液體到達該工作表面之該邊緣位置為止。
  14. 如請求項13所述之用以將液體分配在基板上的系統,其中該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的散射光,以確認表示由該液體形成之一膜具有一覆蓋缺陷之散射光的型態。
  15. 如請求項13所述之用以將液體分配在基板上的系統,更包含: 一第二偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的反射光;以及 該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的反射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之反射光的型態。
  16. 一種用以將液體分配在基板上的系統,該系統包含: 一基板支架,其經設置以固持一基板並且使該基板繞著一軸旋轉; 一分配單元,其經設置以在該基板正於該基板支架上旋轉時,將一液體分配在該基板的一工作表面上; 一雷射,其經設置以將一雷射束指向該基板之該工作表面上的一邊緣位置; 一第一偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的反射光; 一處理器,其經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的反射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之反射光的型態;以及 該處理器經進一步設置以確認該液體的一實際塗佈時間,並且將該液體的該實際塗佈時間與該液體的一預期塗佈時間進行比較,該實際塗佈時間始於該液體開始既定分配在該工作表面上並直到該液體到達該工作表面之該邊緣位置為止。
  17. 如請求項16所述之用以將液體分配在基板上的系統,其中該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的反射光,以確認表示由該液體形成之一膜具有一覆蓋缺陷之反射光的型態。
  18. 如請求項16所述之用以將液體分配在基板上的系統,更包含: 一第二偵測器,其經安置以擷取來自指向該基板之該邊緣位置之該雷射束的散射光;以及 該處理器經設置以監視來自指向該基板上之該邊緣位置之該雷射束的散射光,以確認表示該液體已到達該基板上之該邊緣位置之散射光的型態。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3345590B2 (ja) 1998-07-16 2002-11-18 株式会社アドバンテスト 基板処理方法及び装置
JP2000306973A (ja) * 1999-04-19 2000-11-02 Tokyo Electron Ltd 処理システム
JP4090986B2 (ja) * 2003-12-24 2008-05-28 東京エレクトロン株式会社 線幅測定方法,基板の処理方法及び基板の処理装置
JP4426403B2 (ja) * 2004-08-31 2010-03-03 東京エレクトロン株式会社 レーザー処理装置
WO2008089495A2 (en) * 2007-01-19 2008-07-24 Purdue Research Foundation System with extended range of molecular sensing through integrated multi-modal data acquisition
US9645097B2 (en) 2014-06-20 2017-05-09 Kla-Tencor Corporation In-line wafer edge inspection, wafer pre-alignment, and wafer cleaning
JP6352824B2 (ja) * 2015-01-23 2018-07-04 東芝メモリ株式会社 基板処理装置、制御プログラムおよび制御方法
US9653367B2 (en) 2015-06-29 2017-05-16 Globalfoundries Inc. Methods including a processing of wafers and spin coating tool
JP6932597B2 (ja) 2017-09-25 2021-09-08 株式会社Screenホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
WO2019140423A1 (en) 2018-01-15 2019-07-18 Tokyo Electron Limited System and method for fluid dispense and coverage control

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