TW202401476A - 包括溫度調節板之真空腔室系統 - Google Patents

Abstract

一種真空腔室系統，其包含：一支撐結構，其經組態以支撐待熱穩定之一物件；一板，其具有面向該物件之一第一表面，其經定位以使得當該物件置放於該支撐結構上時，該第一表面位於距該物件一預定距離內，該板熱耦合至一熱傳導源；及一腔室，其圍封該支撐結構及該板。

Description

包括溫度調節板之真空腔室系統

本文中所提供之實施例揭示一種真空腔室系統，且更特定言之，一種包括溫度調節板之真空腔室系統。

在積體電路(IC)之製造程序中，檢測未完成或已完成的電路組件以確保其係根據設計而製造且無缺陷。可使用利用光學顯微鏡或帶電粒子(例如電子)束顯微鏡，諸如掃描電子顯微鏡(SEM)的檢測系統。

SEM可具有各種真空腔室。快速抽氣程序可用於SEM之真空腔室以增強系統產出量。然而，快速抽氣程序可能導致急劇溫度變化或真空腔室中之所得低溫，此可導致晶圓上之熱漂移問題或損壞SEM之精密組件。

本文中所提供之實施例揭示一種真空腔室系統，且更特定言之，一種包括一溫度調節板之真空腔室系統。

一些實施例提供一種真空腔室系統。該系統包含：一支撐結構，其經組態以支撐待熱穩定之一物件；一板，其具有面向該物件之一第一表面，其經定位以使得當該物件置放於該支撐結構上時，該第一表面位於距該物件一預定距離內，該板熱耦合至一熱傳導源；及一腔室，其圍封該支撐結構及該板。

一些實施例提供一種用於在一抽氣程序期間使一裝載鎖定系統中之一晶圓上之一溫度變化衰減的設備。該設備包含：一晶圓固持器，其經組態以支撐該晶圓；一板，其具有面向該晶圓之一第一表面，其經定位以使得當該晶圓置放於該晶圓固持器上時，該第一表面位於距該晶圓一預定距離內，該板熱耦合至一熱傳導源；及一腔室，其圍封該晶圓固持器及該板。

本發明之實施例之其他優點將自結合隨附圖式進行之以下描述變得顯而易見，在該等圖式中藉助於繪示及實例闡述了本發明之某些實施例。

現在將詳細參考實例實施例，在隨附圖式中說明該等實施例之實例。以下描述參考隨附圖式，其中除非另外表示，否則不同圖式中之相同編號表示相同或類似元件。實例實施例之以下描述中所闡述之實施並不表示符合本發明的所有實施。取而代之，其僅為符合關於如所附申請專利範圍中所敍述之主題之態樣的設備及方法之實例。在不限制本發明之範疇的情況下，一些實施例可在利用電子束(「electron beam/e-beam」)之系統中提供偵測系統及偵測方法之內容背景下進行描述。然而，本發明不限於此。可類似地施加其他類型之帶電粒子束(例如，包括質子、離子、緲子或攜載電荷之任何其他粒子)。此外，用於偵測之系統及方法可用於其他成像系統中，諸如光學成像、光子偵測、x射線偵測、離子偵測，或用於使用輻射技術來產生表面或次表面結構之影像的任何系統。

電子裝置係由形成於被稱為基板之半導體材料塊上的電路構成。該半導體材料可包括例如矽、砷化鎵、磷化銦、矽鍺或具有介於導體與絕緣體的電屬性之間的電屬性的任何材料。許多電路可一起形成於同一矽塊上且被稱為積體電路或IC。此等電路之大小已顯著地減小，使得電路中之許多電路可安裝於基板上。舉例而言，智慧型手機中之IC晶片可如拇指甲一樣小且仍可包括超過20億個電晶體，每一電晶體之大小不到人類毛髮之大小的1/1000。

製造具有極小結構或組件之此等極小IC為常常涉及數百個個別步驟之複雜、耗時且昂貴之程序。甚至一個步驟中之錯誤亦有可能導致成品IC中之缺陷，該等缺陷使得成品IC為無用的。因此，製造程序之一個目標為避免此類缺陷以使在程序中製造之功能性IC的數目最大化，亦即改良程序之總體良率。

改良良率之一個組分為監測晶片製造程序，以確保其正生產足夠數目個功能積體電路。監測該程序之一種方式為在晶片電路結構形成之各個階段檢測晶片電路結構。可使用掃描帶電粒子顯微鏡(「SCPM」)來進行檢測。舉例而言，SCPM可為掃描電子顯微鏡(SEM)。SCPM可用以實際上將此等極小結構進行成像，從而獲取晶圓之結構之「圖像」。影像可用以判定結構是否適當形成於適當位置中。若結構為有缺陷的，則程序可經調整，使得缺陷不大可能再現。

雖然在IC晶片製造設施中高程序良率係合乎需要的，但維持高晶圓產出量(被定義為每小時處理晶圓之數目)亦為必需的。高程序良率及高晶圓產出量可受缺陷之存在影響，尤其當存在審查缺陷之操作者干預時。因此，藉由檢測工具(例如SCPM)對微米及奈米大小缺陷進行高產出量偵測及識別對於維持高良率及低成本係必需的。

SEM可經組態以除了具有檢測晶圓之主腔室以外亦具有各種真空腔室，諸如裝載鎖定腔室、MEMS腔室或二次電子偵測腔室。真空腔室可自大氣壓力(例如約760托)快速抽氣至某一程度之壓力(例如約0.01托)以改良總系統效率。舉例而言，快速抽氣程序可藉由加速晶圓交換而顯著有益於系統產出量，或可藉由減少用於維護或故障處理操作之系統停工時間而增加系統可用性。隨著壓力在快速抽氣程序期間在真空腔室中快速下降，真空腔室中之氣體之溫度亦可在短時段內下降(例如，大於20克耳文)。為了恢復熱平衡，可經由例如腔室壁將熱能引入至真空腔室中。真空腔室之腔室壁具有相當大的熱質量，此使得該壁能夠維持相當恆定的溫度，即使當腔室中之氣體之溫度波動時亦如此。然而，由於經由腔室壁之相對較慢熱傳導速率，由抽氣程序引起的氣體之熱損失可能未經完全回收。因此，快速抽氣程序可導致真空腔室中之急劇溫度下降，該急劇溫度下降又可引起在抽氣程序期間與冷卻之氣體接觸的物件之相當大的溫度下降。此溫度變化或下降可造成晶圓上之熱漂移問題，此可導致晶圓在大小上充分擴展或收縮以增加判定缺陷之位置的難度，或可損壞對溫度變化或低溫敏感的精密組件。急劇溫度下降可進一步增加真空腔室中由冷凝及冷凝誘發之粒子形成引起的粒子污染風險。

本發明之實施例可提供用於真空腔室系統之改良之設計。根據本發明之一些實施例之真空腔室系統可包括溫度調節板，該溫度調節板熱耦合至熱傳導源，該熱傳導源位於距真空腔室中之溫度敏感物件預定距離內。根據一些實施例，藉由接近溫度敏感物件定位溫度調節板，物件上之溫度變化可在快速抽氣程序期間衰減，且藉此物件可經熱穩定。根據一些實施例，溫度調節板之面向溫度敏感物件之表面可包括經組態以增強表面與位於表面與溫度敏感物件之間的氣體之間的熱轉移之結構。藉由最佳化溫度調節板與溫度敏感物件之間的距離，可在抽氣程序期間達成物件上之所要溫度衰減效應。

出於清楚起見，圖式中之組件的相對尺寸可被誇示。在以下圖式描述內，相同或類似參考編號係指相同或類似組件或實體，且僅描述關於個別實施例之差異。

如本文中所使用，除非另外特定陳述，否則術語「或」涵蓋所有可能組合，除非不可行。舉例而言，若陳述組件可包括A或B，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或A及B。作為第二實例，若陳述組件可包括A、B或C，則除非另外特定陳述或不可行，否則組件可包括A，或B，或C，或A及B，或A及C，或B及C，或A及B及C。

圖1A繪示符合本發明之實施例的實例帶電粒子束檢測系統100。系統100可用於成像。如圖1A中所展示，EBI系統100包括主腔室101、裝載鎖定腔室102、射束工具104及設備前端模組(EFEM) 106。射束工具104位於主腔室101內，且可為單射束系統或多射束系統。EFEM 106包括裝載埠106a及106b。EFEM 106可包括額外裝載埠。裝載埠106a及106b可收納含有待檢測之晶圓(例如，半導體晶圓或由其他材料製成之晶圓)或樣本(晶圓及樣本可互換使用)的晶圓前開式單元匣(FOUP)。一「批次」為可被裝載以作為批量進行處理的複數個晶圓。EFEM 106中之一或多個機器人臂(圖1A中未繪示)可將晶圓輸送至裝載鎖定腔室102。

控制器109電子地連接至射束工具104。控制器109可為經組態以執行系統100之各種控制的電腦。雖然控制器109在圖1A中被展示為在包括主腔室101、裝載鎖定腔室102及EFEM 106之結構外部，但應瞭解，控制器109可為該結構之部分。

在一些實施例中，控制器109可包括一或多個處理器(圖中未繪示)。處理器可為能夠操控或處理資訊之通用或特定電子裝置。舉例而言，處理器可包括任何數目個中央處理單元(或「CPU」)、圖形處理單元(或「GPU」)、光學處理器、可程式化邏輯控制器、微控制器、微處理器、數位信號處理器、智慧財產(IP)核心、可程式化邏輯陣列(PLA)、可程式化陣列邏輯(PAL)、通用陣列邏輯(GAL)、複合可程式化邏輯裝置(CPLD)、場可程式化閘陣列(FPGA)、系統單晶片(SoC)、特殊應用積體電路(ASIC)以及能夠進行資料處理之任何類型電路的任何組合。處理器亦可為虛擬處理器，其包括橫越經由網路耦接之多個機器或裝置而分佈的一或多個處理器。

在一些實施例中，控制器109可進一步包括一或多個記憶體(圖中未繪示)。記憶體可為能夠儲存可由處理器存取(例如經由匯流排)之程式碼及資料的通用或特定電子裝置。舉例而言，記憶體可包括任何數目個隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、光碟、磁碟、硬碟機、固態硬碟、快閃隨身碟、安全數位(SD)卡、記憶棒、緊湊型快閃(CF)卡或任何類型之儲存裝置的任何組合。程式碼可包括作業系統(OS)及用於特定任務之一或多個應用程式(或「app」)。記憶體亦可為虛擬記憶體，其包括橫越經由網路耦接之多個機器或裝置而分佈的一或多個記憶體。

圖1B為繪示符合本發明之實施例的圖1A之系統100中之實例晶圓裝載序列的示意圖。在一些實施例中，帶電粒子束檢測系統100可包括位於EFEM 106中之機器人臂108及位於主腔室101中之機器人臂110。裝載鎖定腔室102可經由閘閥105附接至EFEM 106，且可藉由閘閥107附接至主腔室101。在一些實施例中，EFEM 106亦可包括預對準器112，其經組態以在輸送晶圓至裝載鎖定腔室102之前準確地定位晶圓。

在一些實施例中，裝載埠106a及106b可收納FOUP。EFEM 106中之機器人臂108可將晶圓自裝載埠106a或106b中之任一者輸送至預對準器112以用於輔助定位。預對準器112可使用機械或光學對準方法來定位晶圓。在預對準之後，機器人臂108可經由閘閥105將晶圓輸送至裝載鎖定腔室102。

裝載鎖定腔室102可包括可固持一或多個晶圓之樣本固持器(例如，支撐結構，圖中未繪示)。在將晶圓輸送至裝載鎖定腔室102之後，裝載鎖定真空泵(圖中未繪示)可移除裝載鎖定腔室102中之氣體分子以達到低於大氣壓力之第一壓力。在達到第一壓力之後，機器人臂110可經由閘閥107將晶圓自裝載鎖定腔室102輸送至主腔室101中之射束工具104之晶圓載物台114。主腔室101連接至主腔室真空泵系統(圖中未繪示)，該主腔室真空泵系統可移除主腔室101中之氣體分子以達到低於第一壓力之第二壓力。在達到第二壓力之後，晶圓可經受射束工具104之檢測。

在一些實施例中，主腔室101可包括經組態以在檢測之前暫時儲存晶圓之停放台116。例如，當完成對第一晶圓之檢測時，可自晶圓載物台114卸載第一晶圓，且接著機器人臂110可將第二晶圓自停放台116輸送至晶圓載物台114。之後，機器人臂110可將第三晶圓自裝載鎖定腔室102輸送至停放台116以暫時儲存第三晶圓直至對第二晶圓之檢測完成為止。

圖2繪示根據本發明之實施例之實例成像系統200。圖2之電子束工具104可經組態以用於系統100。電子束工具104可為單射束設備或多射束設備。如圖2中所展示，電子束工具104包括機動樣本載物台201，及由機動樣本載物台201支撐以固持待檢測之晶圓203的晶圓固持器202。電子束工具104進一步包括物鏡總成204、電子偵測器206 (其包括電子感測器表面206a及206b)、物鏡孔徑208、聚光透鏡210、射束限制孔徑212、槍孔徑214、陽極216及陰極218。在一些實施例中，物鏡總成204可包括經修改擺動接物鏡延遲浸潤透鏡(SORIL)，其包括磁極片204a、控制電極204b、偏轉器204c及勵磁線圈204d。電子束工具104可另外包括能量色散X射線光譜儀(EDS)偵測器(圖中未繪示)以特性化晶圓203上之材料。

藉由在陽極216與陰極218之間施加加速電壓而自陰極218發射初級電子束220。初級電子束220穿過槍孔徑214及射束限制孔徑212，此兩者可判定進入駐存於射束限制孔徑212下方之聚光透鏡210之電子束的大小。聚光透鏡210在射束進入物鏡孔徑208之前聚焦初級電子束220，以設定電子束在進入物鏡總成204之前的大小。偏轉器204c偏轉初級電子束220以促進晶圓上之射束掃描。舉例而言，在掃描程序中，可控制偏轉器204c以在不同時間點使初級電子束220依序偏轉至晶圓203之頂部表面之不同位置上，以提供用於晶圓203之不同部分之影像重建構的資料。此外，亦可控制偏轉器204c以在不同時間點使初級電子束220偏轉至特定位置處之晶圓203之不同側上，以提供用於彼位置處的晶圓結構之立體影像重建構之資料。另外，在一些實施例中，陽極216及陰極218可產生多個初級電子束220，且電子束工具104可包括複數個偏轉器204c以同時將多個初級電子束220投影至晶圓之不同部分/側，以提供用於晶圓203之不同部分的影像重建構之資料。

勵磁線圈204d及磁極片204a產生在磁極片204a之一端處開始且在磁極片204a之另一端處終止的磁場。正由初級電子束220掃描之晶圓203之一部分可浸潤於磁場中且可帶電，此又產生電場。該電場減少在初級電子束220與晶圓203碰撞之前使初級電子束220照射在晶圓203之表面附近的能量。與磁極片204a電隔離之控制電極204b控制晶圓203上之電場，以防止晶圓203之微拱起且確保適當射束聚焦。

在接收到初級電子束220後，可自晶圓203之部分發射二次電子束222。二次電子束222可在電子偵測器206之感測器表面206a及206b上形成射束點。電子偵測器206可產生表示射束點之強度之信號(例如，電壓、電流或指示電屬性之任何信號)且將該信號提供至影像處理系統250。二次電子束222及所得射束點之強度可根據晶圓203之外部或內部結構而變化。此外，如上文所論述，初級電子束220可投影至晶圓之頂部表面的不同位置或特定位置處之晶圓之不同側上，以產生不同強度的二次電子束222 (及所得射束點)。因此，藉由將射束點之強度與晶圓203之位置映射，處理系統可重建構反映晶圓203之內部或表面結構之影像。

成像系統200可用於檢測機動樣本載物台201上之晶圓203且包括電子束工具104，如上文所論述。成像系統200亦可包括影像處理系統250，該影像處理系統包括影像獲取器260、儲存器270及控制器109。影像獲取器260可包括一或多個處理器。舉例而言，影像獲取器260可包括電腦、伺服器、大型電腦主機、終端機、個人電腦、任何種類之行動計算裝置及其類似者，或其組合。影像獲取器260可經由諸如電導體、光纖纜線、攜帶型儲存媒體、IR、藍牙、網際網路、無線網路、無線電或其組合之媒體與電子束工具104之偵測器206連接。影像獲取器260可自偵測器206接收信號且可建構影像。影像獲取器260可因此獲取晶圓203之影像。影像獲取器260亦可執行各種後處理功能，諸如產生輪廓、疊加指示符於所獲取影像上，及其類似者。影像獲取器260可執行對所獲取影像之亮度及對比度或任何影像屬性之調整。儲存器270可為儲存媒體，諸如硬碟、雲端儲存器、隨機存取記憶體(RAM)、其他類型之電腦可讀記憶體及其類似者。儲存器270可與影像獲取器260耦接，且可用於保存經掃描原始影像資料作為原始影像，及後處理影像。影像獲取器260及儲存器270可連接至控制器109。在一些實施例中，影像獲取器260、儲存器270及控制器109可一起整合為一個控制單元。

在一些實施例中，影像獲取器260可基於自偵測器206接收之成像信號獲取樣本之一或多個影像。成像信號可對應於用於進行帶電粒子成像之掃描操作。所獲取影像可為包括複數個成像區域之單一影像。單一影像可儲存於儲存器270中。單一影像可為可劃分成複數個區之原始影像。該等區中之每一者可包括含有晶圓203之特徵的一個成像區域。

帶電粒子束檢測系統(例如圖1A之帶電粒子束檢測系統100)可經組態以除了具有主腔室以外亦具有各種真空腔室，諸如裝載鎖定腔室、MEMs腔室或二次電子偵測腔室。在操作系統的同時，可對真空腔室執行降壓(「抽氣」)或加壓(「排氣」)操作。如本文中所使用之「降壓」可指用於減小封閉空間(例如，腔室)中之氣體壓力的程序或工序，諸如藉由將氣體抽汲出封閉空間。如本文中所使用之亦可稱作「再加壓」之「加壓」，可指用於增大封閉空間(例如，腔室)中之氣體壓力的程序或工序，諸如藉由將氣體抽汲至封閉空間中。在不限制本發明之範疇的情況下，可在帶電粒子束檢測系統中之真空腔室之內容背景中描述一些實施例。然而，應瞭解，本發明不限於此且可應用於包括溫度敏感物件之任何類型之真空腔室。一個此類實例為微影系統之真空腔室。

圖3為習知真空腔室系統之繪示。在圖3中，真空腔室系統300包括腔室310，該腔室包括物件320。腔室310可圍封一或多個支撐結構(圖中未繪示)。支撐結構可用於支撐物件320。腔室310可由腔室壁330圍封。雖然圖3將腔室壁330繪示為在腔室310之上部側上，但腔室壁330可環繞腔室310之整個周邊。腔室壁腔室310可進一步包括排氣孔(圖中未繪示)。排氣孔可用於將氣體排放至腔室310中(例如在加壓操作中)。

真空腔室系統300可連接至真空泵系統，諸如渦輪泵(圖中未繪示)，其以高流動速率將氣體移出腔室310 (例如，在降壓操作中)。在快速抽氣程序期間，氣體340流出腔室310，如由圖3A中之氣流311所指示。藉此腔室310之氣體壓力可快速下降，此意謂在快速抽氣程序期間可自腔室310損失氣體攜載之大量氣體及能量。此壓降可導致腔室310中之急劇溫度下降。隨著腔室310中之氣體340之溫度下降，來自腔室壁330之熱能經由如由熱箭頭331指示之熱傳導而轉移至氣體340以恢復熱平衡。可假定腔室壁330之溫度可維持處於接近恆定值(例如，接近恆定環境值)，而不會受腔室310中之溫度變化影響。因為通過腔室壁330之熱傳導速度相對緩慢且物件320與腔室壁330之間的氣體340之氣體質量相對較大，所以自腔室壁330轉移之熱能可能不足以補償在抽氣程序期間氣體340之熱損失。因此，來自物件320之熱能亦轉移至氣體340，如由熱箭頭321所指示，以恢復熱平衡，此又在抽氣程序期間使物件320之溫度下降。物件320之此溫度下降可隨著抽氣速度增加而加劇。另外，物件320之溫度下降可隨著真空腔室之大小減小而加劇。

如關於圖3所論述，至真空腔室之快速抽氣程序可導致腔室310內部之急劇溫度下降，此可引起與藉由抽氣程序而冷卻之氣體340直接接觸的物件310之表面之相當大的溫度下降。當物件320溫度敏感時，諸如晶圓、系統之溫度精密組件等，物件320之此溫度下降可造成不可修復或嚴重的損害。舉例而言，相當大的溫度變化或低溫可在稍後程序中導致晶圓上出現熱漂移問題、損壞對溫度變化敏感之精密組件(例如SEM之孔徑陣列)，或由於急劇溫度下降及擾流聚結而經由水蒸氣冷凝形成微粒污染物。實務上，減緩抽氣程序之速度已被認為緩解了諸如溫度變化或所得低溫之冷卻效應，但此類措施將使由較長抽氣時間引起的總系統產出量降級。

圖4為符合本發明之實施例的包括溫度調節板之實例真空腔室系統的繪示。根據本發明之一些實施例，真空腔室系統400包括腔室410、物件420及板450。

根據本發明之一些實施例，腔室410可進一步圍封支撐結構(圖中未繪示)。支撐結構可用於支撐物件420。在一些實施例中，物件420可為待熱穩定或待保護免於溫度變化或低溫的物件。在一些實施例中，物件420可包括溫度敏感或溫度變化敏感物件，諸如晶圓。在一些實施例中，物件420可包括溫度敏感或溫度變化敏感之組件(例如，在圖1A之帶電粒子束檢測系統中)，諸如電子感測器、電子偵測器、孔徑陣列、任何溫度敏感組件等。在一些實施例中，物件420可具有與待在抽氣程序期間冷卻之氣體440直接接觸的表面421。當物件420為晶圓時，表面421為形成有電路之晶圓的前表面。應注意，儘管為了易於解釋，圖4中展示了物件420，但真空腔室系統400可包括或可不包括物件420。

根據本發明之一些實施例，當物件420置放於腔室410中之支撐結構上時，板450經安裝成位於距物件420預定距離內。在一些實施例中，板450可由具有高熱導率之材料製成。舉例而言，板450可用諸如銅之金屬製成。在一些實施例中，板450可為金屬板。在一些實施例中，板450經組態以熱耦合至熱傳導源430。在一些實施例中，熱傳導源430可定位於腔室410外部且與接近恆定溫度之環境接觸。在一些實施例中，熱傳導源430可為真空腔室系統400之與腔室410外部之環境接觸的組件。在一些實施例中，熱傳導源430可具有接近恆定溫度，而不受在抽氣程序期間腔室410內部之溫度變化影響。在一些實施例中，熱傳導源430可具有大的熱質量，使得可假定當熱能自熱傳導源430轉移至板450時，熱傳導源430維持處於接近恆定的溫度。在一些實施例中，腔室410可由腔室壁圍封，且腔室壁可用作用於板450之熱傳導源430。雖然圖4將腔室壁繪示為腔室410之上部側上之熱傳導源430，但腔室壁可環繞腔室410之整個周邊或腔室410之部分周邊。

根據本發明之一些實施例，真空腔室系統400可進一步包括熱傳導塊體431。在一些實施例中，熱傳導塊體431經組態以將板450與熱傳導源430熱耦合，如圖4中所展示。在一些實施例中，熱傳導塊體431可由具有高熱導率之材料製成。舉例而言，熱傳導塊體431可用諸如銅之金屬製成。在一些實施例中，熱傳導塊體431可包括嵌入其中之熱傳導結構。舉例而言，熱傳導塊體431可包括熱管，該(該等)熱管之兩個末端端子分別經組態以接觸板450及熱傳導源430。在一些實施例中，熱傳導塊體431除了連接至熱傳導源630以外亦可藉由諸如加熱器(圖中未繪示)之主動熱源進一步加熱。舉例而言，熱傳導塊體431連接至其在腔室410外部之外部末端上的主動熱源。

根據一些實施例，板450可具有實質上覆蓋物件420之表面421的大小。在一些實施例中，板450可具有與如圖4中所展示之物件之表面421相同的大小。例如，板450之邊沿可在一定正或負誤差容限內自物件420之邊沿偏離。在一些實施例中，板450具有對應於物件420之表面421之形狀的形狀。舉例而言，當表面421具有圓形形狀時，板450可經組態為具有圓形形狀。在一些實施例中，板450可經安裝成實質上平行於物件420之表面421。藉由將板450安裝成實質上平行於物件420之表面421，可將熱均勻地轉移至表面421之區域。

根據本發明之一些實施例，板450具有第一表面451及第二表面452。如圖4中所展示，板450之第一表面451可為面向物件420之表面421的表面。在一些實施例中，板450之第一表面451可經組態為具有結構453，該等結構可促進在第一表面451與在板450之第一表面451與物件420之表面421之間的氣體440之間的熱轉移。在一些實施例中，結構453可為鰭片、導柱、有槽條帶或凸起條帶，或可增大第一表面452之表面積的任何其他三維結構。圖5A為符合本發明之實施例的圖4之板450之第一表面451的繪示。如圖5A中所展示，第一表面451包括結構453，該等結構可增強自板450之熱轉移。在圖5A中，結構453具有徑向或渦旋延伸之條帶，該等條帶可增大第一表面451之表面積且因此可增強自板450至與第一表面451接觸之氣體之熱轉移。雖然圖5A將第一表面451繪示為具有徑向或渦旋延伸之條帶之結構453，但應瞭解，結構453之形狀不限於圖5B中所說明之結構453。增大第一表面451上之表面積的任何結構皆可適用於本發明之一些實施例。

返回參看圖4，板450之第二表面452可為背離物件420之表面421的表面。在一些實施例中，板450可經由第二表面452熱耦合至熱傳導源430，如圖4中所展示。圖5B為符合本發明之實施例的圖4之板450之第二表面452的繪示。如圖5B中所展示，板450之第二表面452可經組態為具有用於將板450連接或固定至熱傳導塊體431之接受器454。在一些實施例中，接受器454可經組態以容納熱傳導塊體431並將板430固定至熱傳導塊體431。雖然圖5B繪示了第二表面452上之三個接受器454，應瞭解，任何數目個接受器454皆可適用於本發明之一些實施例。

返回參看圖4，根據本發明之一些實施例，當物件420置放於腔室410中之支撐結構上時，板450可經安裝成位於距物件420預定距離內。在一些實施例中，板450可接近表面421而定位。根據本發明之一些實施例，板450與物件420之間的分離間隙(例如，預定距離)可根據物件420之表面421上的可接受溫度變化程度來判定。圖5C為符合本發明之實施例的在板450與物件420之間的分離間隙之繪示。如圖5C中所展示，板450與物件420之間的分離間隙441可為板450之第一表面451與物件420之表面421之間的距離。藉由接近表面421置放板450，板450與物件420之間的氣體440之氣體質量可減小，此又暗示在抽氣程序期間，較少熱量可補償氣體440之熱損失。在一些實施例中，板450與物件420之間的一定程度之分離間隙441可經維持以便達成表面421之一定程度之溫度變化衰減效應。在一些實施例中，板450與物件420之間的分離間隙441可維持小於大致15 mm以便在表面421上達成小於7克耳文/秒(Kevin/sec，K/s)之溫度變化。在一些實施例中，分離間隙441可維持小於大致10 mm以便在表面421上達成小於5 K/s之溫度變化。在一些實施例中，分離間隙441可維持小於大致5 mm以便在保護表面421上達成小於2 K/s之溫度變化。應瞭解，分離間隙與溫度變化衰減效應之間的關係可取決於真空腔室大小、抽氣速度、板450之材料、熱傳導塊體431之材料、板450與熱傳導源430之間的距離、熱傳導源430之熱傳導率等而改變。

返回參看圖4，真空腔室系統400可連接至真空泵系統，諸如渦輪泵(圖中未繪示)，其以高流動速率將氣體移出腔室410 (例如，在降壓操作中)。根據一些實施例，藉由在腔室410內部安裝板450，如圖4中所展示，可緩解在真空腔室400之快速抽氣程序期間的急劇溫度變化或低溫。在一些實施例中，由於板450連接至溫度不受抽氣程序影響的熱傳導源430，因此板450之溫度亦可經由熱傳導塊體431而維持處於接近恆定之溫度。在一些實施例中，由於板450在面向表面421之第一表面451上具有大的表面積，因此可促進自板450至介於板450與表面421之間的氣體440之熱對流。此外，由於板450接近表面421安裝，因此板450與物件420之間的氣體440之氣體質量與圖3之氣體340之氣體質量相比可減小，此又意謂較少熱量可補償在抽氣程序期間氣體440之熱損失。根據本發明之一些實施例，由於氣體440可經由熱傳導塊體431及熱傳導源430由板450快速地加熱，因此自表面421至氣體440之熱轉移可減少或最小化。根據本發明之一些實施例，物件420之表面421可被保護免於急劇溫度變化/下降或由快速抽氣程序引起之所得低溫。

應瞭解，圖4中所展示之真空腔室系統400可適用於具有任何溫度敏感物件之任何真空腔室。本發明可適用於裝載鎖定系統(例如，包括圖1A之裝載鎖定腔室102)，此係由於快速抽氣程序可用於裝載鎖定腔室以便加速晶圓交換程序。晶圓可為溫度敏感物件，此係因為晶圓可取決於溫度而擴展或收縮。當晶圓大小歸因於熱膨脹或收縮而改變時，難以將晶圓準確地映射至參考設計或參考晶圓，此情形在偵測晶圓上之缺陷方面或在量測關鍵尺寸方面導致誤差。因此，較佳地，針對後續程序最小化晶圓上之溫度變化。

圖6為符合本發明之實施例的包括熱調節板之實例裝載鎖定系統的繪示。在圖6中，裝載鎖定系統600包括腔室610，該腔室包括頂部602及底面604。腔室610可圍封配置於底面604上之一或多個支撐結構(例如，晶圓底座)，包括支撐結構622。支撐結構622可用於支撐晶圓620。應注意，儘管為了易於解釋，圖6中展示了晶圓620，但裝載鎖定系統600可包括或可不包括晶圓620。

根據本發明之一些實施例，裝載鎖定系統600進一步包括板650、熱傳導源630及熱傳導塊體631。在一些實施例中，板650可為圖4之板450。熱傳導源630可為圖4之熱傳導源430，且熱傳導塊體631可為圖4之熱調節塊體431。此處將省略關於包括板450、熱傳導源430及熱傳導塊體431之圖4所描述的板650、熱傳導源630及熱傳導塊體之描述。

根據一些實施例，板650經安裝成位於距晶圓620預定距離內。在一些實施例中，板650經組態以熱耦合至熱傳導源630。在一些實施例中，熱傳導源630可定位於腔室610外部且與接近恆定溫度之環境接觸。如圖6中所展示，腔室610可由腔室壁圍封，且腔室壁可用作用於板650之熱傳導源630。在圖6中，頂部602定位於腔室610與熱傳導源630之間。應注意，頂部602與腔室610接觸且可受腔室610內部之溫度變化影響。

根據本發明之一些實施例，熱傳導塊體631經組態以將板650與熱傳導源630熱耦合，如圖6中所展示。在一些實施例中，熱傳導塊體431可由具有高熱導率之材料製成。在一些實施例中，裝載鎖定系統600可進一步包括經組態以加熱熱傳導塊體631之主動熱源632。在一些實施例中，主動熱源632可為加熱器且可連接至腔室610外部之熱傳導塊體塊631的外部末端。

根據一些實施例，板650可具有實質上覆蓋晶圓620之晶圓表面的大小。在一些實施例中，板650可具有與如圖6中所展示之晶圓620相同的大小。舉例而言，板650之邊沿可在一定正或負誤差容限內自晶圓620之邊沿偏離。在一些實施例中，板650具有對應於晶圓620之形狀的形狀。舉例而言，當晶圓620具有圓形形狀時，板650可經組態為具有圓形形狀。在一些實施例中，板650可安裝成實質上平行於晶圓620，如圖6中所展示。藉由將板650安裝成平行於晶圓620，熱可均勻地轉移至晶圓620之表面。

根據本發明之一些實施例，板650具有第一表面651及第二表面652。如圖6中所展示，板650之第一表面651可為面向晶圓620之表面。在一些實施例中，板650之第一表面651可經組態為具有可促進第一表面651與介於板650之第一表面651與晶圓620之間的氣體之間的熱轉移的結構。增大第一表面651上之表面積的任何結構皆可適用於本發明之一些實施例。如圖6中所展示，板650之第二表面652可為背離晶圓620之表面。在一些實施例中，板650可經由第二表面652熱耦合至熱傳導源630，如圖6中所展示。在一些實施例中，板650之第二表面652可經組態為具有接受器(例如，圖5B中之接受器454)以用於將板650連接至熱傳導塊體631。

在一些實施例中，板650可接近晶圓620而定位。根據本發明之一些實施例，板650與晶圓620之間的分離間隙641 (例如，預定距離)可根據晶圓620上之可接受溫度變化程度予以判定。如圖6中所展示，板650與晶圓6420之間的分離間隙641可為板650之第一表面651與晶圓620之晶圓表面之間的距離。在一些實施例中，板650與晶圓620之間的一定程度之分離間隙641可經維持以便達成晶圓620上之一定程度之溫度變化衰減效應。在一些實施例中，板650與晶圓620之間的分離間隙641可維持小於大致15 mm以便在晶圓620上達成小於7 克耳文/秒(Kevin/sec，K/s)之溫度變化。在一些實施例中，分離間隙641可維持小於大致10 mm以便在晶圓620上達成小於5 K/s之溫度變化。在一些實施例中，分離間隙641可維持小於大致5 mm以便在晶圓620上達成小於2 K/s之溫度變化。

如圖6中所展示，裝載鎖定系統600可進一步包括在頂部602處之排氣孔633。排氣孔633可用於將氣體排放至腔室610中(例如在加壓操作中)。

根據一些實施例，裝載鎖定系統600可連接至真空泵系統，諸如渦輪泵(圖中未繪示)，其以高流動速率將氣體移出腔室610 (例如，在降壓操作中)。根據一些實施例，藉由在腔室610內部安裝板650，如圖6中所展示，可緩解在快速抽氣程序期間腔室621中的急劇溫度變化或低溫。根據本發明之一些實施例，晶圓620可被保護免於急劇溫度變化/下降或由快速抽氣程序引起之所得低溫。

圖7A為繪示在具有及不具有溫度調節板(例如圖4之板450)之真空腔室中待熱穩定之保護表面(例如圖4之表面421)上的熱通量變化的曲線圖。在曲線圖700中，x軸表示自真空腔室之抽氣程序開始之經過時間，且y軸表示保護表面上之熱通量。在圖7A中，線701指示在無溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移在保護表面上量測的熱通量。線701係藉由在以下環境下模型化抽氣程序來獲得：使用晶圓作為待保護之物件、晶圓具有300 mm直徑之大小、空氣用作真空腔室中之氣體且腔室壁與保護表面之間的距離為20 mm。線702指示根據本發明之一些實施例的在具有溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移在保護表面上所量測之熱通量。線702係藉由在用於線701之相同環境下模型化抽氣程序來獲得，惟以下情況除外：真空腔室包括溫度調節板，溫度調節板與保護表面之間的分離間隙為10 mm，且面向保護表面的溫度調節板之表面積與背離保護表面的溫度調節板之表面積的比率為約2.23。如圖7A中所展示，在具有溫度調節板之真空腔室中保護表面上之熱通量(例如由線702指示)與不具有溫度調節板之真空腔室中之熱通量(例如由線701指示)相比較小。自圖7A應注意，藉由在真空中使用溫度調節板，保護表面上之熱通量之峰值振幅減小約70%。

圖7B為繪示在具有及不具有溫度調節板(例如圖4之板450)之真空腔室中待熱穩定之保護表面(例如圖4之表面421)上的溫度變化的曲線圖。在曲線圖710中，x軸表示自真空腔室之抽氣程序開始之經過時間，且y軸表示保護表面上之溫度。在圖7B中，線711指示在無溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移在保護表面上量測的溫度。線711係藉由在用於獲得圖7A中之曲線圖701之相同的環境下模型化抽氣程序來獲得。線712指示根據本發明之一些實施例的在包括溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移在保護表面上量測之溫度。線712係藉由在用於獲得圖7A中之線702之相同的環境下模型化抽氣程序來獲得。如圖7B中所展示，在具有溫度調節板之真空腔室中保護表面上之溫度變化(例如由線712指示)與不具有溫度調節板之真空腔室中之溫度變化(例如由線711指示)相比較小。自圖7B應注意，藉由在真空中使用溫度調節板，保護表面上之溫度變化減小約70%。自圖7B亦應注意，藉由在真空中使用溫度調節板，在抽氣程序期間保護表面上之最低溫度增加。

圖8A為繪示在不具有溫度調節板(例如圖4之板450)之真空腔室中在抽氣程序期間之氣體之飽和比的曲線圖。在曲線圖800中，x軸表示自真空腔室之抽氣程序開始之經過時間，且y軸表示真空腔室中之氣體之飽和比。曲線圖800係藉由在用於獲得圖7A中之曲線圖701之相同的環境下模型化抽氣程序來獲得。在圖8A中，線801指示在不具有溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移臨界粒子半徑之臨界飽和比。線802指示在不具有溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移之氣體之飽和比。如圖8A中所展示，飽和比至少在時段C內高於臨界飽和比且在時段C周圍較長時段內非常接近於臨界飽和比，此可暗示在真空腔室中很可能有水蒸汽冷凝及冷凝誘發之粒子形成的風險。

圖8B為繪示在不具有溫度調節板(例如圖4之板450)之真空腔室中在抽氣程序期間之氣體之飽和比的曲線圖。在曲線圖810中，x軸表示自真空腔室之抽氣程序開始之經過時間，且y軸表示真空腔室中之氣體之飽和比。曲線圖810係藉由在用於獲得圖7A中之曲線圖702之相同的環境下模型化抽氣程序來獲得。在圖8B中，線811指示在不具有溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移臨界粒子半徑之臨界飽和比。線812指示在不具有溫度調節板之真空腔室中隨著時間推移之氣體之飽和比。如圖8B中所展示，在整個抽氣程序中，飽和比小於臨界飽和比。在圖8B中，飽和比與臨界飽和比之間的間隙與圖8A之曲線圖800之間隙相比較大。應注意，圖8B中之峰值飽和比值為圖8A之峰值飽和值的約25%，此可暗示可藉由在真空腔室中使用溫度調節板來降低冷凝及關聯粒子污染的風險。請注意，圖7A之曲線圖700、圖7B之曲線圖710、圖8A之曲線圖800及圖8B之曲線圖810用以展示相對值而非絕對值。

可使用以下條項進一步描述實施例： 1. 一種真空腔室系統，其包含： 一支撐結構，其經組態以支撐待熱穩定之一物件； 一板，其具有面向該物件之一第一表面，其經定位以使得當該物件置放於該支撐結構上時，該第一表面位於距該物件一預定距離內，該板熱耦合至一熱傳導源；及 一腔室，其圍封該支撐結構及該板。 2. 如條項1之真空腔室系統，其中該板實質上平行於該物件之面向該第一表面的一表面。 3. 如條項1或2之真空腔室系統，其中該板具有實質上覆蓋該物件之一表面之一大小。 4. 如條項1至3中任一項之真空腔室系統，其進一步包含經組態以連接該板與該熱傳導源之一熱傳導塊體。 5. 如條項4中任一項之真空腔室系統，其中該熱傳導塊體係一金屬傳導塊體。 6. 如條項4之真空腔室系統，其進一步包含經組態以將熱能提供至該熱傳導塊體之一加熱器。 7. 如條項1至6中任一項之真空腔室系統，其中該熱傳導源經組態以在該腔室之一抽氣程序期間維持處於一接近恆定之溫度。 8. 如條項1至7中任一項之真空腔室系統，其中該熱傳導源係環繞該腔室之一腔室壁。 9. 如條項1至8中任一項之真空腔室系統，其中該第一表面包括經組態以增強該第一表面與介於該第一表面與該物件之間的一氣體之間的熱轉移之結構。 10.      如條項9之真空腔室系統，其中該等結構包括鰭片、導柱、有槽條帶或凸起條帶。 11.      如條項1至10中任一項之真空腔室系統，其中該板具有背離該物件之一第二表面，且該板經由該第二表面熱耦合至該熱傳導源。 12.      如條項11之真空腔室系統，其中該第一表面具有比該第二表面大的一表面積。 13.      如條項1至12中任一項之真空腔室系統，其中該預定距離為大致15毫米。 14.      如條項1至13中任一項之真空腔室系統，其中該物件在該腔室之一抽氣程序期間具有小於7 K/s之一溫度變化。 15.      如條項1至14中任一項之真空腔室系統，其中該真空腔室系統係一裝載鎖定系統且該物件係一晶圓。 16.      一種用於在一抽氣程序期間使一裝載鎖定系統中之一晶圓上之一溫度變化衰減的設備，其包含： 一晶圓固持器，其經組態以支撐該晶圓； 一板，其具有面向該晶圓之一第一表面，其經定位以使得當該晶圓置放於該晶圓固持器上時，該第一表面位於距該晶圓一預定距離內，該板熱耦合至一熱傳導源；及 一腔室，其圍封該晶圓固持器及該板。 17.      如條項16之設備，其中該板實質上平行於該晶圓之面向該第一表面的一表面。 18.      如條項16或17之設備，其中該板具有實質上覆蓋該晶圓之一表面之一大小。 19.      如條項16至18中任一項之設備，其進一步包含經組態以連接該板與該熱傳導源之一熱傳導塊體。 20.      如條項19之設備，其中該熱傳導塊體係一金屬傳導塊體。 21.      如條項19之設備，其進一步包含經組態以將熱能提供至該熱傳導塊體之一加熱器。 22.      如條項16至21中任一項之設備，其中該熱傳導源經組態以在該腔室之一抽氣程序期間維持處於一接近恆定之溫度。 23.      如條項16至22中任一項之設備，其中該熱傳導源係環繞該腔室之一腔室壁。 24.      如條項16至23中任一項之設備，其中該第一表面包括經組態以增強該第一表面與介於該第一表面與該晶圓之間的一氣體之間的熱轉移之結構。 25.      如條項24之設備，其中該等結構包括鰭片、導柱、有槽條帶或凸起條帶。 26.      如條項16至25中任一項之設備，其中該板具有背離該晶圓之一第二表面，且該板經由該第二表面熱耦合至該熱傳導源。 27.      如條項26之設備，其中該第一表面具有比該第二表面大的一表面積。 28.      如條項16至27中任一項之設備，其中該預定距離為大致15毫米。 29.      如條項16至28中任一項之設備，其中該晶圓在該腔室之一抽氣程序期間具有小於7 K/s之一溫度變化。

圖中之方塊圖繪示根據本發明之各種實例實施例之系統、方法及電腦硬體或軟體產品之可能實施的架構、功能性及操作。就此而言，流程圖或方塊圖中之每一區塊可表示模組、區段、或程式碼之部分，其包括用於實施指定邏輯功能之一或多個可執行指令。應理解，在一些替代實施中，區塊中所指示之功能可不按圖中所提及之次序出現。舉例而言，視所涉及之功能性而定，連續展示的兩個區塊可實質上同時執行或實施，或兩個區塊有時可以相反次序執行。亦可省略一些區塊。亦應理解，方塊圖中之每一區塊及該等區塊之組合可由執行指定功能或動作的基於專用硬體之系統或由專用硬體及電腦指令之組合來實施。

應瞭解，本發明之實施例不限於已在上文所描述及在隨附圖式中所繪示之確切構造，且可在不脫離本發明之範疇的情況下作出各種修改及改變。

100:實例帶電粒子束檢測系統/EBI系統 101:主腔室 102:裝載鎖定腔室 104:射束工具 105:閘閥 106:設備前端模組(EFEM) 106a:裝載埠 106b:裝載埠 107:閘閥 108:機器人臂 109:控制器 110:機器人臂 112:預對準器 114:晶圓載物台 116:停放台 200:實例成像系統 201:機動樣本載物台 202:晶圓固持器 203:晶圓 204:物鏡總成 204a:磁極片 204b:控制電極 204c:偏轉器 204d:勵磁線圈 206:電子偵測器 206a:電子感測器表面 206b:電子感測器表面 208:物鏡孔徑 210:聚光透鏡 212:射束限制孔徑 214:槍孔徑 216:陽極 218:陰極 220:初級電子束 222:二次電子束 250:影像處理系統 260:影像獲取器 270:儲存器 300:真空腔室系統 310:腔室 311:氣流 320:物件 321:熱箭頭 330:腔室壁 331:熱傳導 340:氣體 400:真空腔室系統 410:腔室 420:物件 421:表面/保護表面 430:熱傳導源 431:熱傳導塊體/熱調節塊體 440:氣體 441:分離間隙 450:板 451:第一表面 452:第二表面 453:結構 454:接受器 600:裝載鎖定系統 602:頂部 604:底面 610:腔室 620:晶圓 622:支撐結構 630:熱傳導源 631:熱傳導塊體 632:主動熱源 633:排氣孔 641:分離間隙 650:板 651:第一表面 652:第二表面 700:曲線圖 701:線 702:線 710:曲線圖 711:線 712:線 800:曲線圖 801:線 802:線 810:曲線圖 811:線 812:線

本發明之上述及其他態樣自與隨附圖式結合獲取之例示性實施例之描述將變得更顯而易見。

圖1A為繪示符合本發明之實施例的實例帶電粒子束檢測系統之示意圖。

圖1B為繪示符合本發明之實施例的圖1A之帶電粒子束檢測系統中之實例晶圓裝載序列的示意圖。

圖2為繪示符合本發明之實施例的實例電子束工具之示意圖，該電子束工具可為圖1A之帶電粒子束檢測系統之一部分。

圖3為習知真空腔室系統之繪示。

圖4為符合本發明之實施例的包括溫度調節板之實例真空腔室系統的繪示。

圖5A為符合本發明之實施例的圖4之實例溫度調節板之第一表面的繪示。

圖5B為符合本發明之實施例的圖4之實例溫度調節板之第二表面的繪示。

圖5C為符合本發明之實施例的溫度調節板與保護物件之間的分離間隙之繪示。

圖6為符合本發明之實施例的包括溫度調節板之實例裝載鎖定系統的繪示。

圖7A為繪示在具有及不具有溫度調節板之真空腔室中保護物件之熱通量變化的曲線圖。

圖7B為繪示在具有及不具有溫度調節板之真空腔室中保護物件之溫度變化的曲線圖。

圖8A為繪示在不具有溫度調節板之真空腔室中在抽氣程序期間之飽和比的曲線圖。

圖8B為繪示根據本發明之一些實施例的在具有溫度調節板之真空腔室中在抽氣程序期間之飽和比的曲線圖。

400:真空腔室系統

410:腔室

420:物件

421:表面/保護表面

430:熱傳導源

431:熱傳導塊體/熱調節塊體

440:氣體

450:板

451:第一表面

452:第二表面

453:結構

Claims (15)

1. 一種真空腔室系統，其包含： 一支撐結構，其經組態以支撐待熱穩定之一物件； 一板，其具有面向該物件之一第一表面，其經定位以使得當該物件置放於該支撐結構上時，該第一表面位於距該物件一預定距離內，該板熱耦合至一熱傳導源；及 一腔室，其圍封該支撐結構及該板。
2. 如請求項1之真空腔室系統，其中該板實質上平行於該物件之面向該第一表面的一表面。
3. 如請求項1之真空腔室系統，其中該板具有實質上覆蓋該物件之一表面之一大小。
4. 如請求項1之真空腔室系統，其進一步包含經組態以連接該板與該熱傳導源之一熱傳導塊體。
5. 如請求項4之真空腔室系統，其中該熱傳導塊體係一金屬傳導塊體。
6. 如請求項4之真空腔室系統，其進一步包含經組態以將熱能提供至該熱傳導塊體之一加熱器。
7. 如請求項1之真空腔室系統，其中該熱傳導源經組態以在該腔室之一抽氣程序期間維持處於一接近恆定之溫度。
8. 如請求項1之真空腔室系統，其中該熱傳導源係環繞該腔室之一腔室壁。
9. 如請求項1之真空腔室系統，其中該第一表面包括經組態以增強該第一表面與介於該第一表面與該物件之間的一氣體之間的熱轉移之結構。
10. 如請求項9之真空腔室系統，其中該等結構包括鰭片、導柱、有槽條帶或凸起條帶。
11. 如請求項1之真空腔室系統，其中該板具有背離該物件之一第二表面，且該板經由該第二表面熱耦合至該熱傳導源。
12. 如請求項11之真空腔室系統，其中該第一表面具有比該第二表面大的一表面積。
13. 如請求項1之真空腔室系統，其中該預定距離為大致15毫米。
14. 如請求項1之真空腔室系統，其中該物件在該腔室之一抽氣程序期間具有小於7 K/s之一溫度變化。
15. 如請求項1之真空腔室系統，其中該真空腔室系統係一裝載鎖定系統且該物件係一晶圓。