TW202236474A - 用於控制引物施加氣體中引物量的系統 - Google Patents

Abstract

一種用於控制引物施加氣體中引物量的系統包括：第一感測器，該第一感測器用於偵測饋送至含有半導體晶圓的腔室中的引物施加氣體中的第一含量；第二感測器，該第二感測器用於偵測自腔室排出的排出氣體中的第二含量；以及流動控制裝置，該流動控制裝置基於來自第一感測器的第一感測器訊號及來自第二感測器的第二感測器訊號而控制引物施加氣體中引物量。

Description

用於控制引物施加氣體中引物量的系統和方法

無

在製造半導體裝置時，使用光刻法來將圖案(諸如，電路圖案)的影像轉移至在晶圓上形成的裝置。通常，光刻法製程需要將光阻劑沉積在裝置之上，將支承圖案的遮罩在光阻劑之上對準，暴露穿過遮罩或由遮罩反射的光源(諸如，紫外光)並且至光阻劑層上，以及顯影所暴露的光阻劑層以移除光阻劑的選定(暴露或非暴露)部分，藉此圖案化光阻劑層。

光刻法製程可以額外地包括沉積引物(例如，六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane, HMDS))及一或多個烘烤製程。引物沉積製程可以經執行以改善光阻劑至裝置(或裝置的中間層)的黏著。烘烤製程可以經執行以在將光阻劑沉積至裝置之上之前自裝置移除水分或有機溶劑。

無

以下揭示案提供用於實施本揭露的不同特徵的許多不同實施例或實例。下文描述部件及配置的具體實施例或實例以簡化本揭示案。當然，這些僅僅是實例且並非意欲限制。舉例而言，元件的尺寸並不限於所揭示的範圍或值，但是可以視裝置的製程條件及/或期望性質而定。此外，在以下描述中，在第二特徵之上或在其上形成第一特徵可以包括將第一特徵及第二特徵形成為直接接觸的實施例，且亦可以包括可在第一特徵與第二特徵之間夾置形成額外特徵以使得第一特徵與第二特徵可以不直接接觸的實施例。出於簡單與清晰的目的，各種特徵可以以不同比例繪製。

此外，本文中可以使用空間相對術語，諸如「之下」、「下方」、「下」、「之上」、「上」等，以便於描述，以描述一個元件或特徵與另一(些)元件或特徵的關係，如附圖中所例示。空間相對術語意欲涵蓋裝置使用時或操作時除附圖中所描繪的定向以外的不同定向。可以以其他方式來定向設備(旋轉90度或以其他定向)，並且可以同樣相應地解釋本文所使用的空間相對描述詞。

在半導體製造中，在裝置表面被塗覆光阻劑之前，裝置表面(包括加工期間的中間裝置表面)可以經「打底」。引物或打底為可以增強光阻劑至裝置表面的黏著的一些材料的預蝕劑塗層。引物可以減小可能在加工製程期間發生的側向蝕刻或底切量。光阻劑至晶圓及遮罩表面的黏著依賴於光阻劑與其所施加至的表面之間的分子間鍵合量。

除此基本黏著力(本質上為化學力(分子及原子轟炸))之外，可能存在影響光阻劑層承受側向蝕刻的能力的「外」力及因素。這些因素包括：裝置表面的水分含量、光阻劑在裝置表面上的濕式特徵、所使用引物的類型、引物的施加方法、光阻劑化學性、在光阻劑及裝置表面的界面處發生的表面缺陷污染。

當光阻劑施加至含水裝置表面之上時，光阻劑至裝置表面的黏著減弱。水在裝置表面上的存在可能會允許蝕刻劑，特別是濕式蝕刻劑，輕鬆滲入至光阻劑與裝置表面之間。滲入蝕刻劑可能會蝕刻位於光阻劑下方的氧化物，此舉使氧化物圖案變小，因此導致「底切」問題。較小的較不準確的氧化物圖案可能會致使最終裝置發生故障，並且改變後續加工的裝置的參數。

要自裝置表面/光阻劑界面移除水分，可以在裝置表面之上形成光阻劑層之前向裝置表面施加引物。引物可以與任何本揭露的水分反應，以「綁縛(tie up)」水分，以使得光阻劑黏著可以增強。例如，可以使用諸如六甲基二矽氮烷(HMDS)的引物與裝置-氧化物表面反應，以使得綁縛分子水。然而，在施加光阻劑之前引物在裝置表面上的積聚(或打底液滴)亦可能會影響光阻劑覆蓋範圍，並且致使後續形成的光阻劑圖案中存在缺陷。

已經使用許多習知解決方案來促進光阻劑至晶圓及其他半導體表面的黏著。可以例如在半導體、氧化物(例如，二氧化矽)、金屬以及玻璃表面上使用黏著促進劑，諸如，六甲基二矽氮烷(HMDS)、三氯苯基矽烷(Trichlorophenylsilane, TCPS)、雙三甲基矽基乙醯胺(bistrimethylsilylacetimide, BSA)以及二甲苯。在這些黏著促進劑中，HMDS可能是最常用的。

向裝置表面施加黏著促進劑可以藉由以下三種形成技術中的一種來執行：(1)晶圓旋塗，(2)浸塗，或(3)蒸汽塗覆。蒸汽打底是使用引物蒸汽來提供表面污染物(諸如，二氧化矽)的轉換。蒸汽打底具有減少固體顆粒的污染的優勢，因為僅蒸汽接觸晶圓。典型的蒸汽打底系統由以下各項組成：引物源、晶圓灌注腔室以及將氣泡物連接至晶圓灌注腔室的管道。在操作中，HMDS蒸汽及氮氣自源流動穿過管道至晶圓灌注腔室，在該晶圓灌注腔室中HDMS蒸汽及氮氣跨晶圓流動。以此方式，晶圓可以塗覆有HMDS引物層。

本揭露的實施例包括HMDS自動反饋系統，該HMDS自動反饋系統可以用於例如在半導體光刻法製程中向半導體晶圓施加引物(例如，打底晶圓)的方法中。在一些實例中，各種施加引物(例如，HMDS)的方法可以設置載流氣體(例如，氮氣)的流率(例如，恆定流率)，並且可以使用不具有用於偵測腔室中的條件(例如，反應條件)的感測器的處理腔室。此外，在添加載流氣體的點與處理腔室之間可能會存在顯著長度的管道(例如，五(5)米或更長)。在上述距離可能會發生未偵測到的載流氣體漏泄，以使得可能無法僅基於添加至管道的所量測載流氣體量而準確地判定進入處理腔室的載流氣體量。因此，此種方法可能無法在晶圓灌注腔室中提供準確且穩定的HMDS反應濃度。因此，在打底晶圓之後施加至裝置表面的光阻劑層的剝離可能會發生。

在打底晶圓的製程中，HMDS可以根據以下反應與氫氧化矽(SiOH)及水反應： 2SiOH + [(CH3)3Si]2NH → 2SiOSi(CH3)3 + NH3。 H2O + [(CH3)3Si]2NH → [(CH3)3Si]2OH + NH3。

在本揭露的一個實施例中，入口側感測器可以提供在晶圓灌注腔室的入口處，以偵測載流氣體/HMDS的流動/循環中的氨氣(NH3)量。入口側感測器可以用以對載流氣體/HMDS執行安裝測試，並且判定供應至晶圓灌注腔室的引物的供應濃度。量測例如氨氣、氮氣、氧氣、氫氣的出口側感測器可以提供在晶圓灌注腔室排氣中，並且用以限定化學反應效果(例如，判定供應至腔室的HMDS中有多少反應了)。入口側感測器及出口側感測器可以提供資料以對載流氣體/HMDS的流動以及載流氣體/HMDS中HMDS的濃度執行瞬時改變。亦即，來自入口側感測器及出口側感測器的資料可以饋送回(例如，自動反饋)至系統中，並且用以判定閥開口(例如，打開閥以增大載流氣體/HMDS中HMDS的濃度，以及關閉閥以減小載流氣體/HMDS中HMDS的濃度)。

特別地，入口側感測器及出口側感測器訊號(例如，機器訊號)可以串聯連接，以使得提供反饋以控制及/或調節自動反饋系統中適當的HMDS濃度及適當流率。實施例系統可以基於由入口側感測器及出口側感測器提供的反饋值而判定化學反應的程度，並且判定是否加強(或減弱)引入至晶圓灌注腔室中的HDMS的流動。藉由控制HDMS的濃度及流動，系統可能能夠提供HMDS在晶圓灌注腔室中的穩定反應濃度，藉此防止光阻劑剝離。特別地，系統可能更甚在加載流氣體的點與處理腔室之間的管道中存在未偵測到的載流氣體漏泄的情況下還能夠提供HMDS在晶圓灌注腔室中的穩定反應濃度。

第1圖例示根據一或多個實施例的用於處理晶圓上的半導體裝置的設備100。設備100包括晶圓灌注腔室110，以及在晶圓灌注腔室110中形成的板112 (例如，加熱板)。待處理(例如，藉由施加引物至半導體晶圓113、圖案化半導體晶圓113的表面等)的半導體晶圓113可以定位在板112上。設備100可以進一步包括排出管線115，排出管線115用於將晶圓灌注腔室110內部拉吸為真空，並且自晶圓灌注腔室110排出排出氣體。

設備100亦可以包括第一載流氣體管線120，第一載流氣體管線120用於傳送載流氣體(例如，氮氣、氬氣等)。第一載流氣體管線120可以具有在其中形成的流量計122 (例如，質量流量計(mass flow meter, MFM))，流量計122用於量測載流氣體在第一載流氣體管線120中的流率，並且具有流動控制裝置124 (例如，流動控制閥)，流動控制裝置124用於控制(例如，增大及減小)載流氣體在第一載流氣體管線120中的流率。

設備100亦可以包括第二載流氣體管線120a，第二載流氣體管線120a可以自第一載流氣體管線120形成。第二載流氣體管線120a可以具有在其中形成的流量計122a (例如，質量流量計(MFM))，流量計122a用於量測載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率，並且具有流動控制裝置124a，流動控制裝置124a用於控制(例如，增大及減小)載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率。

設備100亦可以包括引物容器130 (例如，氣泡物)，引物容器130含有液體引物(例如，液體HMDS)。第二載流氣體管線120a可以插入至引物容器130中，以使得生成引物蒸汽(例如，引物/載流氣體)，該引物蒸汽為引物及載流氣體的氣體混合物。特別地，載流氣體管線120a可以具有在液體引物中形成的開口，以便將載流氣體引入至液體引物中。

設備100亦可以包括引物蒸汽管線140，引物蒸汽管線140用於將引物蒸汽傳送出引物容器130。傳送引物蒸汽的引物蒸汽管線140可以與傳送載流氣體的第一載流氣體管線120組合，並且組合的引物蒸汽/載流氣體作為引物施加氣體引入至引物施加氣體管線150，引物施加氣體管線150傳送引物施加氣體(例如，組合的載流氣體及引物蒸汽)至腔室110中。設備100亦可以包括出於易於解釋的目的而並未在第1圖中展示的額外閥、壓力計、減壓閥、過濾器、泵以及感測器。

設備100可以用以例如施加引物容器130中所含有的引物至腔室110中的半導體晶圓113的表面上。在實施例中，一種施加引物至半導體晶圓113的方法可以藉由將待藉由引物(例如，HMDS)打底的半導體晶圓113定位至晶圓灌注腔室110中以及關閉晶圓灌注腔室110而開始。然後，可以藉由在排出管線115上將晶圓灌注腔室110拉吸為真空而排空晶圓灌注腔室110。可以例如藉由使用真空泵，或藉由使用連接至排出管線115及至清潔乾燥空氣源的文丘里管(venturi)來拉吸真空。

然後，可以在晶圓灌注腔室110內執行脫水烘烤。脫水烘烤可以執行達約3至7秒之間的時間(例如，約5秒)，儘管可以使用更短或更長的脫水烘烤時間。脫水烘烤可以在晶圓灌注腔室110內在約115℃至125℃之間的溫度(例如，約120℃)下執行，儘管可以使用更低或更高的溫度。脫水烘烤可以在晶圓灌注腔室110內在約-12至-17吋H ₂O之間的壓力(例如，約-15吋H ₂O)下執行，儘管可以使用更大或更小的壓力。

流動控制裝置124可以打開以允許載流氣體在第一載流氣體管線120中流動。流動控制裝置124a亦可以打開以允許載流氣體在第二載流氣體管線120a中流動並且流至引物容器130 (例如，氣泡物)中。流至引物容器130中的載流氣體可以致使引物容器130內所含有的液體引物汽化為引物蒸汽。引物蒸汽可以藉由引物蒸汽管線140自引物容器130傳送至晶圓灌注腔室110中。

引物蒸汽管線140中的引物蒸汽可以與第一載流氣體管線120中的載流氣體組合以形成引物施加氣體。引物施加氣體可以穿過引物施加氣體管線150傳送至晶圓灌注腔室110中。引物施加氣體可以施加至已定位於晶圓灌注腔室110內的半導體晶圓113的表面達約35秒的留置時間，以便提供光阻劑至半導體晶圓113的表面的充分位準的黏著，儘管可以使用更長或更短的留置時間段。半導體晶圓113的表面可以包括各種材料，各種材料可以包含在半導體晶圓113上形成的半導體裝置。例如，在半導體晶圓113上形成的半導體裝置可以包括表面，該表面包含半導體(例如，矽、鍺)、二氧化矽、氧化鋁、氮化矽等。

引物蒸汽可以自引物容器130牽引穿過引物蒸汽管線140及引物施加氣體管線150 (例如，作為引物施加氣體)，並且藉由連接至排出管線115的真空泵或排氣文丘里管而牽引至晶圓灌注腔室110中。引物施加氣體(包括引物蒸汽)可以在半導體晶圓113的表面之上流動，並且向半導體晶圓113塗覆一致的引物層。

在半導體晶圓113的打底期間，晶圓灌注腔室110的內部可以固持在740托(torr)至780托的範圍內的壓力(例如，約760托)下，以及117℃至123℃的範圍內的溫度(例如，約120℃)下，儘管可以使用更大或更小的壓力及/或更高或更低的溫度。引物施加氣體在引物施加氣體管線150中的流率可以介於例如每分鐘約3.5至4.5升的範圍內(例如，每分鐘約4升)，儘管可以使用更大或更小的流率。

在半導體晶圓113的表面的打底完成之後，可以在約19℃下將打底的半導體晶圓113放置在乾淨的層流清潔空氣冷卻板模組(未展示)中達約60秒。光阻劑材料可以在打底半導體晶圓113的表面的約六十分鐘內施加至打底的半導體晶圓113的表面。

在一個實施例中，設備100可以包括系統180，系統180用於控制引物施加氣體中引物量(例如，濃度)。如第1圖所例示，系統180可以包括第一感測器181，第一感測器181用於偵測可以引入至晶圓灌注腔室110的引物施加氣體中的第一含量(例如，氨氣(NH3))。第一感測器181可以形成於晶圓灌注腔室110的外壁上的引物施加氣體管線150中。第一感測器181可以產生第一感測器訊號(例如，4-20 mA訊號)，該第一感測器訊號指示引物施加氣體中的第一含量(例如，引物施加氣體中的NH3量)。第一感測器181可以包括例如紅外感測器、化學吸附感測器、電化學感測器或固態電荷載子注入感測器。第一感測器181可以定位於晶圓灌注腔室110的入口處，因此用作入口側感測器。

系統180亦可以包括第二感測器182，第二感測器182用於偵測可以藉由排出管線115自晶圓灌注腔室110排出的排出氣體中的第二含量(例如，氨氣(NH3)、氮氣、氧氣及/或氫氣)。第二感測器182可以形成於腔室110的外壁上的排出管線115中，並且可以產生第二感測器訊號(例如，4-20 mA訊號)，該第二感測器訊號指示排出氣體中的第二含量(例如，排出氣體中的氨氣、氮氣、氧氣及/或氫氣量)。第二感測器182可以包括例如紅外感測器、化學吸附感測器、電化學感測器或固態電荷載子注入感測器。第二感測器182可以定位於晶圓灌注腔室110的排出或出口處，因此用作排出側感測器。

應當指出，儘管第一感測器181及第二感測器182可以形成於晶圓灌注腔室110的外壁上，本揭露的實施例並不限於這個配置。亦即，第一感測器181可以形成於另一位置中，只要第一感測器181可以準確地偵測引物施加氣體中的第一含量，並且第二感測器182可以形成於另一位置中，只要第二感測器182可以準確地偵測排出氣體中的第二含量。

系統180亦可以包括流動控制裝置124a，流動控制裝置124a可以形成於第二載流氣體管線120a中。流動控制裝置124a可以至少部分地基於來自第一感測器181的第一感測器訊號及來自第二感測器182的第二感測器訊號而控制引物施加氣體中引物量。亦即，流動控制裝置124a可以使用其他訊號或資料來控制引物施加氣體中引物量。

系統180亦可以包括感測器訊號線185 (例如，有線感測器訊號線)用於傳輸第一感測器181訊號及第二感測器182訊號至流動控制裝置124a。感測器訊號線185可以包括自第一感測器181傳輸第一感測器訊號的第一感測器訊號線區段185a、自第二感測器182傳輸第二感測器訊號的第二感測器訊號線區段185b，以及將第一感測器訊號及第二感測器訊號(例如，串聯)傳輸至流動控制裝置124a的第三感測器訊號線區段185c。或者，第一感測器訊號線區段185a及第二感測器訊號線區段185b可以各自連接(例如，直接地連接)至流動控制裝置124a，藉此消除對第三感測器訊號線區段185c的需要。另外，第一感測器181及第二感測器182中的每一者可以藉由無線技術(諸如，Bluetooth®、Zigbee®或其他近場通訊技術)無線地連接至流動控制裝置124a。亦即，第一感測器訊號及第二感測器訊號中的每一者可以為無線訊號，這樣可以消除對流動控制裝置124a、第一感測器181與第二感測器182之間的有線連接的需要。

如上文所指出，流動控制裝置124a可以形成於第二載流氣體管線120a中，並且控制載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率。自引物容器130輸出至引物蒸汽管線140的引物蒸汽量可以視載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率而定。因此，引物施加氣體中引物蒸汽量可以視載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率而定。因此，引物施加氣體中引物量(例如，濃度)亦可以視載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率而定。

因此，引物施加氣體中引物量(例如，濃度)可以藉由使用流動控制裝置124a來控制，以便控制載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率。例如，流動控制裝置124a可以包括控制閥，該控制閥形成於第二載流氣體管線120a中並且具有尺寸可變的開口。流動控制裝置124a可以增大開口的尺寸以增大載流氣體的流率，這繼而可以增大引物施加氣體中引物量。相反，流動控制裝置124a可以減小開口的尺寸以減小載流氣體的流量，並且繼而減小最終流動穿過引物蒸汽管線140至晶圓灌注腔室110中的引物施加氣體中引物量。

因此，系統180可以包括反饋控制迴路，其中由第一感測器181偵測的引物施加氣體的特徵及由第二感測器182偵測的排出氣體的特徵可以反饋回至流動控制裝置124a。基於那些特徵，流動控制裝置124a可以致使控制閥打開或關閉(例如，自動地打開或關閉而無需任何直接人類交互)以將載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率控制為生成引物施加氣體中期望引物量(例如，濃度)的期望流率。引物施加氣體中期望引物量可以限定為例如在施加引物(例如，引物施加氣體中引物)至定位於晶圓灌注腔室110中的半導體晶圓113期間維持晶圓灌注腔室110中穩定引物濃度所需要的引物量。

第2圖例示可以在一些實施例中使用的流動控制裝置124a。如第2圖所例示，流動控制裝置124a可以包括流動控制器210、可以由流動控制器210控制的閥定位器220，以及可以由閥定位器220定位的控制閥230。

特別地，流動控制器210可以連接至感測器訊號線185 (或無線地連接至第一感測器181及第二感測器182)，其中流動控制器210藉由感測器訊號線185接收第一感測器訊號及第二感測器訊號(例如，組合的感測器訊號包括第一感測器訊號及第二感測器訊號)。流動控制器210亦可以連接至載流氣體流率訊號線240，其中流動控制器210藉由載流氣體流率訊號線240自流量計122a接收載流氣體流率訊號(例如，4-20 mA訊號)。載流氣體流率訊號指示載流氣體在第二載流氣體管線120a中的流率。

流動控制器210亦可以連接至操作器控制訊號線250，其中流動控制器210藉由操作器控制訊號線250自操作器控制台(例如，電腦終端)接收操作器控制訊號。操作器控制訊號可以包括例如數位訊號，該數位訊號由操作器控制台發射以用於調整流動控制器210中的操作條件(例如，流率設置點)。

流動控制器210可以基於第一感測器訊號、第二感測器訊號以及載流氣體流率訊號而產生閥位置訊號(例如，4-20 mA訊號)，並且藉助閥位置訊號線242而傳輸閥位置訊號至閥定位器220 (例如，壓電致動式閥定位器、空氣致動式閥定位器)。閥定位器220可以根據閥位置訊號來定位(例如，調整)控制閥230。

控制閥230可以包括例如球閥、蝶閥、螺旋閥等。控制閥230可以形成於第二載流氣體管線120a中並且具有尺寸可變的開口。閥定位器220可以「定位」控制閥230，以便改變尺寸可變的開口的尺寸。亦即，基於閥位置訊號，閥定位器220可以增大控制閥230中開口的尺寸以增大載流氣體在第二載流氣體管線120a中流動穿過至引物容器130的流動，並且最終增大流動穿過引物蒸汽管線140並且至晶圓灌注腔室110中的引物施加氣體中引物量。相反，基於閥位置訊號，閥定位器220可以減小控制閥230中開口的尺寸以減小載流氣體在第二載流氣體管線120a中流動穿過至引物容器130的流動，並且最終減小流動穿過引物蒸汽管線140並且至晶圓灌注腔室110中的引物施加氣體中引物量。

第3圖例示可以在一些實施例中用於設備100中的流動控制器210。如第3圖所例示，流動控制器210可以包括A/D轉換器212，A/D轉換器212可以連接至感測器訊號線185，其中A/D轉換器212藉由感測器訊號線185接收第一感測器訊號及第二感測器訊號(例如，組合的感測器訊號包括第一感測器訊號及第二感測器訊號)。A/D轉換器212亦可以連接至載流氣體流率訊號線240，其中A/D轉換器212藉由載流氣體流率訊號線240自流量計122a接收載流氣體流率訊號(例如，4-20 mA訊號)。

流動控制器210亦可以包括處理單元214 (例如，中央處理單元(central processing unit, CPU)及記憶體裝置216 (例如，隨機存取記憶體(random access memory, RAM))，記憶體裝置216可以存儲待由處理單元214執行的指令、待由處理單元214在執行指令時使用的資料(例如，查找表)，以及可以包括由處理單元214產生的資料的其他資料(例如，歷史資料)。處理單元214亦可以連接至操作器控制訊號線250，其中處理單元214藉由操作器控制訊號線250接收操作器控制訊號以調整流動控制器210中的操作條件(例如，流率設置點)。

流動控制器210亦可以包括D/A轉換器218，D/A轉換器218轉換來自處理單元214的閥控制訊號(例如，數位閥控制訊號)，並且在耦接至閥定位器220的閥控制訊號線242上輸出閥控制訊號(例如，類比4-20 mA訊號)。

第4圖例示可以存儲在流動控制器210的記憶體裝置216中的查找表410及計算表420。表410、420可以例如由處理單元214存取，並且由處理單元214使用以產生閥控制訊號242。

表410為提供針對給定第一含量值(例如，第一感測器181訊號)及給定第二含量值(例如，第二感測器182訊號)的期望流率(To)的查找表。或者，表410可以包括針對第一含量值及第二含量值的給定組合的期望流率(To)。期望流率為可能已經判定(例如，藉由實驗)以提供引物施加氣體中期望引物量(例如，濃度)以便提供光阻劑層與半導體晶圓113的表面之間的良好黏著的流率。在一些實施例中，引物施加氣體中期望引物量可以經判定(例如，藉由實驗)為提供光阻劑層的良好黏著所需要的至少引物量。在一些實施例中，引物施加氣體中期望引物量可以經判定(例如，藉由實驗)為足以提供良好黏著而並不留存任何過量(例如，未反應)引物(例如，在排出氣體中、在晶圓灌注腔室110中等)的引物量。處理單元214可以使用表410來基於由第一感測器訊號指示的第一含量值及基於由第二感測器訊號指示的第二含量值而判定期望流率(To)。

表410可以例如藉由以下步驟產生：進行一系列實驗，其中晶圓打底在光阻劑層施加之後執行；同時記錄可以包括第一含量值、第二含量值、量測流率、在打底之後剩餘(例如，在排出氣體中、在晶圓灌注腔室110中等)的引物量，以及光阻劑層的黏著品質的資料。對於在打底之後剩餘可接受(例如，低)引物量以及光阻劑層的可接受(例如，良好)黏著的那些實驗而言，引物施加氣體中引物量可以經判定為期望量，並且量測流率可以因此確立為表410中對應的第一含量值和第二含量值的期望流率(To)。表410中期望流率(To)的其他值可以例如基於藉由實驗判定的期望流率(To)值而藉由內插或外插來判定。

作為流動控制裝置124a可以如何基於第一感測器訊號及第二感測器訊號而判定載流氣體在載流氣體管線中的期望流率的一個實例，假定藉由實驗判定出針對50 ppm的第一含量值及100 ppm的第二含量值，載流氣體的期望流率為1升/秒。這些值可以作為許多條目中的一個條目包括在記憶體裝置216中所存儲的表410中。稍後，在晶圓打底期間，第一感測器181偵測到氨氣的50 ppm的第一含量值，並且第二感測器182偵測到氨氣的100 ppm的第二含量值。這些值藉助感測器訊號線185作為第一感測器訊號及第二感測器訊號傳輸至流動控制器210。然後，流動控制器210的處理單元214存取記憶體裝置216中的表410，以查找50 ppm的第一含量值及100 ppm的第二含量值的期望流率(To)，並且發現指示期望流率(To)的一個條目為1升/秒。因此，在此實例中，藉由參照表410，流動控制裝置124a將基於第一感測器訊號及第二感測器訊號而判定期望流率(To)為1升/秒。

表420為包括比較值的計算表，該些比較值可以由處理單元214計算。比較值可以藉由比較自表410獲得的期望流率(To)與由載流氣體流率訊號指示的量測流率(Tm)來計算。處理單元214可以使用計算的比較值(To-Tm)來產生待在閥控制訊號線242上傳輸至閥定位器220的閥控制訊號。例如，若計算的比較值(To-Tm)具有正值，則處理單元214可以產生正閥控制訊號，該正閥控制訊號指示閥定位器220應將閥230的開口增大預定量。相反，若計算的比較值(To-Tm)具有負值，則處理單元214可以產生負閥控制訊號，該負閥控制訊號指示閥定位器220應將閥230的開口減小預定量。

應當指出，實施例並不限於第4圖中表410、420中的使用。亦即，處理單元214判定閥控制訊號的其他適當方法在本揭示案的涵蓋範疇內。例如，處理單元214可以組合第一感測器訊號及第二感測器訊號以產生反應程度值，該反應程度值指示引物在晶圓灌注腔室110中的反應程度(例如，引物與水在晶圓灌注腔室110中的反應程度，以及引物與氫氧化矽(SiOH)在晶圓灌注腔室110中的反應程度)。

然後，處理單元214可以比較反應程度值與參照值(例如，存儲在記憶體裝置216中)。響應於判定出反應程度值小於參照值，處理單元214可以產生正閥控制訊號以增大閥230的開口，從而增大載流氣體在載流氣體管線120a中的流率。此舉可以最終增大引物施加氣體中引物濃度。相反，響應於判定出反應程度值大於參照值，處理單元214可以產生負閥控制訊號以減小閥230的開口，從而減小載流氣體在載流氣體管線120a中的流率。此舉可以最終減小引物施加氣體中引物濃度。

第5圖例示根據一些實施例的控制引物施加氣體中引物量的方法。方法包括步驟510，步驟510為如下步驟：藉由第一感測器181偵測可以在晶圓灌注腔室110的入口處流至晶圓灌注腔室110中的引物施加氣體中的第一含量。晶圓灌注腔室110中可以定位有等待引物的半導體晶圓113。方法亦可以包括步驟520，步驟520包括如下步驟：藉由第二感測器182偵測自晶圓灌注腔室110排出的排出氣體中的第二含量。方法亦可以包括步驟530，步驟530包括如下步驟：基於來自第一感測器181的第一感測器訊號及來自第二感測器182的第二感測器訊號而控制引物施加氣體中引物量。

在一些實施例中，一種用於控制引物施加氣體中引物量的系統180包括：第一感測器181用於偵測饋送至晶圓灌注腔室110中的引物施加氣體中的第一含量，其中晶圓灌注腔室110用以收納半導體晶圓113；第二感測器182用於偵測自晶圓灌注腔室110排出的排出氣體中的第二含量；以及流動控制裝置124a，基於來自第一感測器181的第一感測器訊號及來自第二感測器182的第二感測器訊號而控制引物施加氣體中引物量。第一含量可以包括引物施加氣體中的氨氣(NH3)量，並且第二含量可以包括排出氣體中氨氣(NH3)、氮氣、氧氣以及氫氣中的至少一者的量。引物施加氣體可以包括作為引物的六甲基二矽氮烷(HMDS)以及作為載流氣體的氮氣。流動控制裝置124a可以包括控制閥230，控制閥230定位於載流氣體管線120a中，載流氣體管線120a供應載流氣體至含有引物的引物容器130。流動控制裝置124a可以藉由控制載流氣體在載流氣體管線120a中的流率來控制引物施加氣體中引物量。流動控制裝置124a可以基於第一感測器訊號及第二感測器訊號的查找表值而提供載流氣體在載流氣體管線120a中的期望流率。流動控制裝置124a可以根據載流氣體在載流氣體管線120a中的期望流率而調整控制閥230中開口的尺寸。第一感測器181及第二感測器182中的每一者可以包括以下各項中的一項：紅外感測器、化學吸附感測器、電化學感測器以及固態電荷載子注入感測器。系統180可以進一步包括感測器訊號線185，感測器訊號線185用於傳輸第一感測器訊號及第二感測器訊號至流動控制裝置124a。第一感測器訊號及第二感測器訊號中的每一者可以包括無線訊號。系統180可以包括反饋控制迴路系統，反饋控制迴路系統在施加引物至半導體晶圓113期間維持引物在晶圓灌注腔室110中的穩定濃度。

在一些實施例中，一種控制引物施加氣體中引物量的方法可以包括：藉由第一感測器181偵測饋送至含有半導體晶圓113的晶圓灌注腔室110中的引物施加氣體中的第一含量；藉由第二感測器182偵測自晶圓灌注腔室110排出的排出氣體中的第二含量；以及基於來自第一感測器181的第一感測器訊號及來自第二感測器181的第二感測器訊號而控制引物施加氣體中引物量。第一含量可以包括引物施加氣體中的氨氣(NH3)量，並且第二含量可以包括排出氣體中氨氣(NH3)、氮氣、氧氣以及氫氣中的至少一者的量。引物施加氣體可以包括作為引物的六甲基二矽氮烷(HMDS)以及作為載流氣體的氮氣。控制引物施加氣體中引物量可以包括控制載流氣體在載流氣體管線120a中的流率，載流氣體管線120a供應載流氣體至含有引物的引物容器130。控制引物施加氣體中引物量可以包括控制控制閥230，控制閥230定位於載流氣體管線120a中。控制引物施加氣體中引物量可以包括基於第一感測器訊號及第二感測器訊號的查找表值而提供載流氣體在載流氣體管線120a中的期望流率。控制引物施加氣體中引物量可以進一步包括根據載流氣體在載流氣體管線120a中的期望流率而調整控制閥230中開口的尺寸。

在一些實施例中，一種用於處理半導體晶圓113的設備100可以包括：晶圓灌注腔室110，晶圓灌注腔室110用以收納半導體晶圓113；引物施加氣體管線150，引物施加氣體管線150用於供應引物施加氣體至晶圓灌注腔室110；排出管線115，排出管線115用於自晶圓灌注腔室110排出排出氣體；以及系統180，系統180用於控制引物施加氣體中引物量，系統180包括：第一感測器181，第一感測器181用於偵測引物施加氣體中的第一含量；第二感測器182，第二感測器182用於偵測排出氣體中的第二含量；以及流動控制裝置124a，流動控制裝置124a基於來自第一感測器181的第一感測器訊號及來自第二感測器182的第二感測器訊號而控制引物施加氣體中引物量。流動控制裝置124a可以包括控制閥230，控制閥230藉由控制供應至含有引物的引物容器130的載流氣體的流率來控制引物施加氣體中引物量。

前述概述了若干實施例或實例的特徵，使得熟習此項技術者可以更好地理解本揭示案的諸態樣。熟習此項技術者應當理解，他們可以容易地將本揭示案用作設計或修改其他製程與結構的基礎，以用於實施與本文介紹的實施例或實例相同的目的及/或達成相同的優點。熟習此項技術者亦應當認識到，此類等效構造並不偏離本揭示案的精神及範疇，而是可以在不偏離本揭示案的精神及範疇的情況下進行各種改變、替換及更改。

100:設備 110:晶圓灌注腔室 112:板 113:半導體晶圓 115:排出管線 120:載流氣體管線 120a:載流氣體管線 122:流量計 122a:流量計 124:流動控制裝置 124a:流動控制裝置 130:引物容器 140:引物蒸汽管線 150:引物施加氣體管線 180:系統 181:第一感測器 182:第二感測器 185:感測器訊號線 185a:第一感測器訊號線區段 185b:第二感測器訊號線區段 185c:第三感測器訊號線區段 210:流動控制器 212:A/D轉換器 214:處理單元 216:記憶體裝置 218:D/A轉換器 220:閥定位器 230:控制閥 240:載流氣體流率訊號線 242:閥控制訊號線 250:操作器控制訊號線 410:表 420:表 510:步驟 520:步驟 530:步驟

當結合附圖理解時，根據以下詳細描述最佳理解本揭示案的態樣。應當強調，根據業界的標準實踐，各種特徵並未按比例繪製，並且僅用於例示的目的。事實上，出於論述清楚的目的，可以任意地增大或縮小各種特徵的尺寸。 第1圖例示根據各種實施例的用於處理半導體晶圓的設備100。 第2圖例示可以根據各種實施例使用的流動控制裝置124a。 第3圖例示可以在一些實施例中用於設備100中的流動控制器210。 第4圖例示可以存儲在流動控制器210的記憶體裝置216中的查找表410及計算表420。 第5圖為例示根據各種實施例的控制引物施加氣體中引物量的方法的操作的流程圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

510:步驟

520:步驟

530:步驟

Claims (20)

1. 一種用於控制引物施加氣體中引物量的系統，包含： 一第一感測器，用於偵測饋送至一晶圓灌注腔室中的該引物施加氣體中的一第一含量，其中該晶圓灌注腔室用以收納一半導體晶圓； 一第二感測器，用於偵測自該晶圓灌注腔室排出的一排出氣體中的一第二含量；以及 一流動控制裝置，基於來自該第一感測器的一第一感測器訊號及來自該第二感測器的一第二感測器訊號而控制該引物施加氣體中該引物量。
2. 如請求項1所述的系統，其中該第一含量包含該引物施加氣體中的一氨氣量，並且該第二含量包含該排出氣體中的氨氣、氮氣、氧氣或氫氣中的至少一者的一量。
3. 如請求項1所述的系統，其中該引物施加氣體中的該引物包含六甲基二矽氮烷，並且該引物施加氣體中的該載流氣體包含氮氣。
4. 如請求項3所述的系統，其中該流動控制裝置包含一控制閥，該控制閥定位於一載流氣體管線中，該載流氣體管線供應該載流氣體至含有該引物的一引物容器。
5. 如請求項4所述的系統，其中該流動控制裝置藉由控制該載流氣體在該載流氣體管線中的一流率來控制該引物施加氣體中該引物量。
6. 如請求項5所述的系統，其中該流動控制裝置基於該第一感測器訊號及該第二感測器訊號的查找表值而提供該載流氣體在該載流氣體管線中的一期望流率。
7. 如請求項6所述的系統，其中該流動控制裝置根據該載流氣體在該載流氣體管線中的該期望流率而調整該控制閥中一開口的一尺寸。
8. 如請求項1所述的系統，其中該第一感測器及該第二感測器中的每一者包含以下各項中的一項：一紅外感測器、一化學吸附感測器、一電化學感測器或一固態電荷載子注入感測器。
9. 如請求項1所述的系統，進一步包含： 一第一感測器訊號線，用於傳輸該第一感測器訊號至該流動控制裝置；以及 一第二感測器訊號線，用於傳輸該第二感測器訊號至該流動控制裝置。
10. 如請求項1所述的系統，其中該第一感測器訊號及該第二感測器訊號中的每一者包含一無線訊號。
11. 如請求項1所述的系統，進一步包含一反饋控制迴路系統，該反饋控制迴路系統在施加該引物至該半導體晶圓期間維持該引物在該晶圓灌注腔室中的一穩定濃度。
12. 一種控制引物施加氣體中引物量的方法，包含以下步驟： 藉由一第一感測器偵測饋送至含有一半導體晶圓的一晶圓灌注腔室中的該引物施加氣體中的一第一含量； 藉由一第二感測器偵測自該晶圓灌注腔室排出的一排出氣體中的一第二含量；以及 基於來自該第一感測器的一第一感測器訊號及來自該第二感測器的一第二感測器訊號而控制該引物施加氣體中該引物量。
13. 如請求項12所述的方法，其中該第一含量包含該引物施加氣體中的一氨氣量，並且該第二含量包含該排出氣體中的氨氣、氮氣、氧氣及氫氣中的至少一者的一量。
14. 如請求項12所述的方法，其中該引物施加氣體中的該引物包含六甲基二矽氮烷，並且該引物施加氣體中的該載流氣體包含氮氣。
15. 如請求項14所述的方法，其中該控制該引物施加氣體中該引物量包含控制該載流氣體在一載流氣體管線中的一流率，該載流氣體管線供應該載流氣體至一引物容器。
16. 如請求項15所述的方法，其中該控制該引物施加氣體中該引物量進一步包含控制一控制閥，該控制閥定位於該載流氣體管線中。
17. 如請求項16所述的方法，其中該控制該引物施加氣體中該引物量包含基於該第一感測器訊號及該第二感測器訊號的查找表值而提供該載流氣體在該載流氣體管線中的一期望流率。
18. 如請求項17所述的方法，其中該控制該引物施加氣體中該引物量進一步包含根據該載流氣體在該載流氣體管線中的該期望流率而調整該控制閥中一開口的一尺寸。
19. 一種用於處理半導體晶圓的設備，包含： 一晶圓灌注腔室，用以收納該半導體晶圓； 一引物施加氣體管線，用於供應一引物施加氣體至該晶圓灌注腔室； 一排出管線，用於自該晶圓灌注腔室排出一排出氣體；以及 一系統，用於控制該引物施加氣體中一引物量，該系統包含： 一第一感測器，用於偵測該引物施加氣體中的一第一含量； 一第二感測器，用於偵測該排出氣體中的一第二含量；以及 一流動控制裝置，基於來自該第一感測器的一第一感測器訊號及來自該第二感測器的一第二感測器訊號而控制該引物施加氣體中該引物量。
20. 如請求項19所述的設備，其中該流動控制裝置包含一控制閥，該控制閥藉由控制供應至一引物容器的載流氣體的一流率來控制該引物施加氣體中該引物量。

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