TWI438576B - 多腔室排出調控方法與設備 - Google Patents

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Ming-Kuei Tseng
Natarajan Ramanan
Tetsuya Ishikawa
Sudhir R Gondhalekar
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Sokudo Co Ltd
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Description

多腔室排出調控方法與設備
本發明涉及半導體處理設備之領域，特別是一種包括多腔室排出系統之多腔室半導體處理系統。
現今半導體電路係含有數百萬計的獨立元件，該些元件係藉由將多個層(包括，矽、金屬及/或介電層)經過圖案化而形成。半導體業中普遍用於形成該些圖案的技術為光微影術(photolithography)。一般的光微影製程順序通常包括：將一或多個均一的光阻層沉積在基材表面上；使該沉積的光阻層乾燥並硬化；藉由將光阻層暴露在電磁照射下而圖樣化基板；以及使經過圖案化而暴露的層進行顯影。
在半導體業中，與光微影製程相關聯之多個步驟通常在多腔室處理系統中進行。舉例來說，群集式工具(cluster tool)具有在一受控方式下連續處理半導體晶圓之能力。群集式工具之一實例為用於塗覆光阻材料並使其顯影之群集式工具，一般稱之為軌道式微影工具(track lithography tool)。
軌道式微影工具通常包括主框架，其容納用於執行與微影製程相關的多個工作之多腔室/或多處理站。在軌道式微影工具中包括濕式及乾式處理室，濕式處理室包括塗覆及顯影槽(bowl)，而乾式處理室包括容納有烘烤及/或冷卻板的熱控單元。
軌道式微影工具通常包括有：一或多個晶圓盒(pod)/晶圓匣(cassette)裝載裝置，例如工業標準之前開式晶圓盒(front opening unified pod：FOUP)，係用以自無塵室接收基材並將基材傳送回無塵室；多基材傳輸手臂，用以將基材傳輸於軌道式微影工具的多腔室/處理站之間；以及一介面，係使工具操作性的耦合至微影暴露工具，用以將基材傳輸進入暴露工具，並在基材於暴露工具中處理之後，將基材自暴露工具傳輸出。
於多腔室處理系統中，基材可以在一受控的處理環境下以可重複的方式進行處理。受控的環境具有許多優點，包括使得基材在傳輸過程中以及在多個基材處理步驟完成時，對於基材表面之污染最小化。因此在一受控環境下進行之處理可降低所產生缺陷之數目並增進元件產量。
一般來說，包含在軌道式微影工具中的二種處理室為塗覆模組及基材顯影模組，統稱為塗覆/顯影模組(coat/develop module)。於塗覆模組中，旋轉塗覆製程係用於在基材的上表面上形成光阻層或其他塗覆層。一方法係將基材裝載在一旋轉吸座上，而該吸座以高達數千RPMs(revolutions per minute；每分鐘轉速)之轉速旋轉。將數毫升的液體(例如光阻)施加在基材的中央區域，而旋轉吸座的旋轉動作則將液體分散在基材表面上。塗覆操作則在接續步驟中進行，以在基材上形成特徵結構，如該技術領域之人士所熟知者。
於顯影模組中，在將光阻置於光罩之下而暴露於電磁照射後，則將顯影劑施加在基材的表面。塗覆/顯影模組包括數個相似處以及差異處，包括相應於分散流體之多變黏性的不同噴嘴設計，以及其他因素。
塗覆/顯影製程對於各腔室中的周圍溫度及壓力係為敏感的。軌道式微影工具中所包括的半導體處理室通常係利用耦接式的排出系統以維持各腔室中的所需壓力層級，並將腔室中不期望存在的物質排出。
在該些塗覆/顯影腔室中可能發生的問題是腔室的槽區域中之廢氣流變化會造成晶圓之間所量測的壓力差異。而該些暫時性的壓力差異通常會造成接續晶圓之間的微影術均一性的問題。另外，針對多腔室處理系統，各腔室之廢氣流的變化會造成腔室之間壓力及/或溫度的差異(即，串音；cross－talk)，因而導致腔室之間微影術的非均一性。因此，該技術係需要改良之多腔室排出設計，以提供通過各個槽區域以及跨越數個腔室之均一的腔室廢氣流。
根據本發明而提供涉及半導體處理設備之領域的技術。更特別的，本發明係涉及包括多腔室排出系統的多腔室半導體處理系統。本發明亦具有較廣範圍之應用性。
根據本發明之一實施例，係提供一種操作多腔室模組之方法，且該多腔室模組包括一第一腔室、一第二腔室以及一設置在第一腔室與第二腔室之間的分配臂區域。該方法包括：將一製程氣體流入第一腔室、第二腔室及分配臂區域；利用一與一共用排氣裝置為流體連通的第一排氣通道而將一第一氣體自第一腔室排出；以及利用一與該共用排氣裝置為流體連通的第二排氣通道而將一第二氣體自第二腔室排出。本方法更包括：利用一與該共用排氣裝置為流體連通的分配臂區域排氣裝置而將一第三氣體自分配臂區域排出；以及監控在第一腔室中的一第一腔室壓力、在第二腔室中的一第二腔室壓力，以及在分配臂區域中的一分配壓力。本方法又包括：調整流經第一排氣通道、第二排氣通道及分配臂區域排氣裝置至少其中之一者的一流速，以使第一腔室壓力與第二腔室壓力維持在高於該分配壓力的一數值。
根據本發明之另一實施例，係提供一種操作一多腔室模組之方法，該多腔室模組包括一第一腔室以及一第二腔室。該方法包括：將一包括控溫空氣或控濕空氣至少其中之一者的第一製程氣體流入第一腔室；以及將一包括控溫空氣或控濕空氣至少其中之一者的第二製程氣體流入第二腔室。本方法亦包括使第一製程氣體的一第一部分通過一第一槽排氣裝置(bowl exhaust)而自第一腔室排出；以及使第一製程氣體的一第二部分通過一第一腔室區排氣裝置而自第一腔室排出。其中第一槽排氣裝置和第一腔室區排氣裝置係與第一排氣通道為流體連通，且該第一排氣通道又與一共用排氣裝置為流體連通。本方法更包括使第二製程氣體的一第一部分通過第二槽排氣裝置而自第二腔室排出；以及使第二製程氣體的一第二部分通過第二腔室區排氣裝置而自第二腔室排出。其中第二槽排氣裝置和第二腔室區排氣裝置係與第二排氣通道為流體連通，且第二排氣通道又與該共用排氣裝置為流體連通。另外，該方法包括：量測在第一排氣通道中的一廢氣流速；量測在第二排氣通道中的一廢氣流速；調整在第一排氣通道中的廢氣流速；以及調整在第二排氣通道中的廢氣流速，以使在第一排氣通道中的廢氣流速以及在第二排氣通道中的廢氣流速維持在一預定流速之一預定百分比範圍內。
根據本發明之又另一實施例，係提供一種在半導體基材處理操作期間操作一多腔室模組之方法，該多腔室模組包括具有一共用排氣裝置之一第一腔室以及一第二腔室。該方法包括：將一包括控溫空氣或控濕空氣至少其中之一者的製程氣體流入第一腔室及第二腔室；使製程氣體通過一第一槽排氣通道而自第一腔室排出，且第一槽排氣通道係與該共用排氣裝置為流體連通；以及使製程氣體通過一第二槽排氣通道而自第二腔室排出，且第二槽排氣通道係與該共用排氣裝置為流體連通。本方法亦包括：量測通過第一槽排氣通道的一第一廢氣流速；量測通過第二槽排氣通道的一第二廢氣流速；以及調整耦接至第一槽排氣通道的一閥組件以及耦接至第二槽排氣通道的一閥組件，使第一廢氣流速與第二廢氣流速維持在一實質恆定的廢氣流速下。
根據本發明之一選擇性實施例，係提供一種半導體處理系統。該半導體處理系統包括：一第一處理室，其係包括一第一槽排氣裝置以及一第一腔室區排氣裝置，而第一槽排氣裝置與第一腔室區排氣裝置係形成一第一腔室排氣裝置。該半導體處理系統亦包括：一第二處理室，包括一第二槽排氣裝置以及一第二腔室區排氣裝置，而第二槽排氣裝置與第二腔室區排氣裝置係形成一第二腔室排氣裝置。該半導體處理系統更包括：一分配臂區域，係位於第一處理室與第二處理室之間，且該分配臂區域包括一分配臂區域排氣裝置。另外，該半導體處理系統包括：一第一流量計，係適以量測通過第一腔室排氣裝置的一第一總廢氣流速；一第二流量計，係適以量測通過第二腔室排氣裝置的一第二總廢氣流速；以及一第一控制閥，係耦接至第一流量計與第一腔室區排氣裝置。其中第一控制閥係適以控制通過第一腔室區排氣裝置的一流速。再者，該半導體處理系統包括：一第二控制閥，係耦接至第二流量計與第二腔室區排氣裝置。其中第二控制閥係適以控制通過第二腔室區排氣裝置的一流速。根據實施例，該半導體處理系統包括一控制器，其係適以控制第一控制閥與第二控制閥，以使第一總廢氣流速與第二總廢氣流速維持在一設定點之一預定百分比範圍內。
根據本發明之另一選擇性實施例，係提供一種半導體處理系統，其具有共用一共有排氣裝置的二或多個腔室。該半導體處理系統包括：一第一處理室，係與一第一槽區域排氣裝置、一耦接至該第一槽區域排氣裝置的一第一槽控制閥、一耦接至該第一槽控制閥的第一槽流量感測器、一第一腔室區排氣裝置，以及一耦接至該第一腔室區排氣裝置的第一腔室區控制閥為流體連通。該半導體處理系統亦包括：一第二處理室，係與一第二槽區域排氣裝置、一耦接至該第二槽區域排氣裝置的一第二槽控制閥、一耦接至該第二槽控制閥的第二槽流量感測器、一第二腔室區排氣裝置，以及一耦接至該第二腔室區排氣裝置的第二腔室區控制閥為流體連通。該半導體處理系統更包括：一第一處理室流量感測器，係適以量測來自與第一腔室區控制閥耦接之第一處理室的一第一總廢氣流速；一第二處理室流量感測器，係適以量測來自與第二腔室區控制閥耦接之第二處理室的一第二總廢氣流速；以及一控制器，係耦接至第一槽控制閥、第二槽控制閥、第一腔室區控制閥以及第二腔室區控制閥。
相對於習知技術，藉由本發明之實施例可達到許多優點。舉例來說，本發明之實施例係將通過處理室之一槽區域的廢氣流速維持恆定，以使得能夠在半導體晶圓上形成一均一膜塗層。其他實施例則提供來自處理室(耦接至共有排氣裝置)之實質相同廢氣流速、降低處理室之間的串音(cross－talk)，以及在處理室中形成均一膜塗層。視實施例而可達成上述之一或多個優點(及其他優點)。該些或其他實施例將在整篇說明書中並特別參照下方的圖式而更詳細說明之。
根據本發明而提供涉及半導體處理設備之領域的技術。更特別的，本發明係涉及多腔室半導體處理系統，其中腔室排出之整體情況係受到監視及控制，以提供跨越複數個腔室之均一腔室排出情況。本發明係應用於多腔室排出控制(僅作為示例性)，然而，應了解本發明之應用性可更廣。
「第1圖」係為軌道式微影工具100之實施例的簡要平面視圖，而本發明之實施例係應用於其內。如「第1圖」所示，軌道式微影工具100包含前端模組110及製程模組111。在其他實施例中，軌道式微影工具100包含後端模組(圖中未示)，有時稱之為掃描器介面(scanner interface)。前端模組110通常包含一或多個晶圓盒組件或是FOUPS以及前端機械手臂組件115，該機械手臂組件115又包括水平移動組件116以及前端機械手臂117。前端模組110亦可包括前端處理架(圖中未示)。一或多個晶圓盒組件105A~D係通常適以承接一或多個晶圓匣106，而其含有一或多個待於軌道式微影工具100中進行處理的基材或是晶圓W。前端模組110亦可含有一或多個傳遞位置(圖中未示)以連接前端模組110以及製程模組111。
製程模組111通常包括數個處理架120A、120B、130、136。如「第1圖」所示，處理架120A及120B各包括一具有共用的分配器124之塗覆器/顯影器模組，而該具有共用的分配器124之塗覆器/顯影器模組係包括二塗覆槽121，其設置於共用之分配庫122的相反側，且分配庫122包括數個噴嘴123，係用以提供流體至裝設於基材支撐件127(位於塗覆槽121內)上的晶圓W上。在「第1圖」所示之實施例中，沿著軌道126滑動的分配臂125能夠自共用的分配庫122中拾取一噴嘴123，並將所選噴嘴123置放在晶圓上以供分配操作。當然，在一選擇性實施例中，係提供具有專用的分配庫之塗覆槽。處理架120A或120B之概要透視圖及概要平面圖係繪示於「第2A及2B圖」中。
處理架130包括一整合式熱單元134，其又包括一烘烤板131、冷卻板132以及一運輸器133。烘烤板131及冷卻板132係用於熱處理操作中，包括暴露後烘烤(PEB)、光阻後烘烤等。於部分實施例中，運輸器133係將晶圓於x方向移動於烘烤板131和冷卻板132之間，並在將晶圓自烘烤板131移出且放置在冷卻板132之前，運輸器133會進行冷卻以提供晶圓之初始冷卻。再者，於其他實施例中，運輸器133係適於在z方向移動，以使得在不同的z高度下使用烘烤及冷卻板。處理架136包括一整合式烘烤及冷卻單元139，其具有單一冷卻板138以及二烘烤板137A、137B。
一或多個機械手臂組件(機械手臂)140係適於進出前端模組110、維持在處理架120A、120B、130、136中的多個處理模組或腔室，以及掃描器150。藉由將基材傳送於該些組件之間，則可在基材上進行期望之製程順序。如「第1圖」中所示之二機械手臂140係設置為平行處理配置方式，並沿著水平移動組件142而於x方向運動。利用一桿結構(圖中未示)，機械手臂140則適於在垂直(z方向)及水平方向移動，意即是傳輸方向(x方向)及正交於傳輸方向之方向(y方向)。利用一或多個該些方向性移動能力，機械手臂140則可將晶圓置放在處理架之多個處理室中，並將其傳輸在該些處理室(其係沿著傳輸方向對準)之間。
參照「第1圖」，第一機械手臂組件140A以及第二機械手臂組件140B係適於將基材傳送至處理架120A、120B、130、136中的多個處理室。於一實施例中，為了在軌道式微影工具100中傳送基材，機械手臂組件140A、140B係具有相同之配置，並包括至少一水平移動組件142、垂直移動組件144以及機械手臂設備組件143(係支撐一機械手臂葉片145)。機械手臂組件140係與系統控制器160為通訊連通。在「第1圖」所示之實施例中，亦提供後端機械手臂組件148。
掃描器150係購自加州聖荷西的Canon USA公司、加州貝蒙的Nikon Precision公司或亞利桑那州天普的ASML US公司，其係例如為用於積體電路(ICs)製造之微影投射設備。掃描器150係將在群集式工具中沉積於基材上的感光材料(光阻)暴露在某些形式之電磁照射下，以產生相應於待形成在基材表面之積體電路之特有層的電路圖案。
各個處理架120A、120B、130、136包含有呈垂直堆疊配置的多個處理模組，也就是說，各個處理架可包含：具有共用之分配器124的多個堆疊之塗覆器/顯影器模組；多個堆疊之整合式熱單元134；多個堆疊之整合式烘烤及冷卻單元139；或是適於進行軌道式微影工具所需之多個處理步驟的其他模組。舉例來說，具有共用之分配器124之塗覆器/顯影器模組可用於沉積一底部抗反射塗層(BARC)及/或沉積及/或顯影光阻層。整合式熱單元134與整合式烘烤及冷卻單元139係執行(在施加或暴露之後的)與BARC及/或光阻層之硬化相關聯之烘烤及冷卻操作。
「第2A圖」係為多腔室半導體處理室之簡要透視圖，其包括根據本發明之實施例的流體分配設備。繪示於「第2A圖」中的處理室係用作於例如「第1圖」所示之軌道式微影工具之處理架120A或120B。如「第2A圖」所示，流體分配設備200包含二處理室210、211以及一中央流體分配庫212。在部分實施例中，中央流體分配庫212係稱為分配臂區域212，於下方會再詳述之。基於清楚描述之目的，並不會在圖中繪示出所有組件。舉例來說，氣體吸入及排出孔並未繪示於「第2A圖」中。關於部分組件之其他細節則於「第2B及3圖」中提供。
參照「第2A圖」，二處理室210、211係位於框架205中，而處於中央流體分配庫212之左右兩側。於部分之塗覆/顯影模組中，處理室210、211係稱為處理站或處理模組。在此，係交替地使用處理室、處理站及處理模組。
僅作為示例用，本發明係應用於具有一對塗覆/顯影槽的塗覆/顯影模組200，該些槽係設置於中央流體分配庫212的水平兩側。塗覆模組係為一光阻模組，其具有不同的光阻以及結合不同濃度之溶劑的光阻。熟悉該技術領域之人士應清楚了解，由中央流體分配庫所分配之流體可以為液體、蒸氣、霧狀或水滴狀之形式而傳送。
參照「第2A圖」，中央流體分配庫212係包含數個分配噴嘴214。各個旋轉吸座230、231係透過軸桿(圖中未示)而耦接至馬達(圖中未示)，並適以沿著垂直於旋轉吸座表面之軸而旋轉。且提供有一控制器(圖中未示)，其係連接至馬達，因此旋轉吸座的時間安排及旋轉速度可以採取一預定的方式控制之。分配臂組件218則藉由馬達而在三維中被致動。馬達經選擇而可提供具有預定速度、精確性及再現性的分配臂組件運動。
「第2B圖」係為示於「第2A圖」之多腔室半導體處理室的簡要平面視圖。如「第2B圖」中所示，各個處理室210、211包括分配臂進出傳輸器222、223，其係設置於旋轉吸座230、231以及中央流體分配庫212之間。
參照「第2B圖」，氣流分配系統係適於傳送均一的氣流至處理室210、211。此外，氣流分配系統係適於傳送額外的氣流至中央流體分配庫212。如將參照「第3圖」而詳細描述者，包括在本發明之實施例的氣流分配系統係提供穿過設置於各腔室上部之複數個供應口的控溫及/或控濕的空氣(temperature and/or humidity controlled air)。
「第2B圖」係繪示用於將控溫及/或控濕的空氣或其他氣體提供至處理室210、211的數個入口及排出孔。「第2B圖」係繪示四個供應孔260。根據「第2B圖」所示之實施例，四個多腔室半導體處理室係以垂直堆疊之配置而提供。因此，在適當之垂直位置中，四個供應孔260之其中之一者係與四個處理室210其中之一者為流體連通。各個相應之處理室中亦設置有四個腔室區排氣裝置262及四個杯狀排水設備264。由於「第2B圖」僅繪示簡要的示意圖，因此為了清楚表示之，並不會繪示出所有細節。
第一腔室區排氣裝置262係提供而用於自處理室210的第一部分(稱之為腔室區)移除空氣及/或蒸氣，第一槽排氣裝置(圖中未示)則提供而用於自第一槽區域230移除空氣及/或蒸氣。如「第2B圖」所示，匹配供應孔261、腔室區排氣裝置263及槽排氣裝置(圖中未示)係提供於處理室211中。如下將詳細描述者，來自各個供應及排氣孔之供應流及廢氣流係經監視及控制，以提供適於進行微影處理操作之腔室條件。
「第3圖」係繪示多腔室處理模組之簡要剖面視圖，其具有根據本發明之共用排氣裝置。參照「第3圖」，多腔室處理模組300包括處理室303、304、槽排氣裝置310、313以及腔室區排氣裝置307、312。
如上所述，在部分實施例中，多腔室處理模組300係為數個垂直堆疊模組其中之一。也就是說，參照「第1圖」，各個處理架120A/120B可包含多個堆疊的旋轉/塗覆模組、多個堆疊且具有共用分配器(圖中未示)的塗覆/顯影模組、或其他適於進行由軌道式光微影工具所提供之各個處理步驟的模組。舉例來說，旋轉/塗覆模組可沉積一底部抗反射塗層，其他的塗覆/顯影模組可用於沉積光阻層及/或使其顯影，如上參照「第1圖」所解釋者。
參照「第3圖」，控溫及/或控濕的空氣係經由與處理室為流體連通之供應管線325而提供至處理室303、304。如「第3圖」所示，例如高效率微粒空氣過濾器(HEPA filter)之過濾器302係用於自流經供應管線325而到處理室的空氣中移除微粒。將了解，微粒之移除係期望用於減少形成在晶圓W(於處理室303、304中進行處理)上之塗層中的微粒污染。藉由多個排出孔而可將廢氣自處理室303、304中移除。存在於槽區域305、308中的廢氣係利用槽排氣裝置310、313移除。存在於除了槽區域305、308以外的腔室部分之廢氣則利用腔室區排氣裝置307、312移除。因此，針對處理室303、304之至少二部分係提供獨立之排氣通路。分配臂區域301係藉由耦接至閥326的進入孔而提供有控溫及/或控濕的空氣，並藉由耦接至閥組件319的排氣管路321而排氣。輔助風扇324係用於自各個處理室303、304以及分配臂區域323抽吸出總廢氣流322。
流量計317、318係用於量測流經槽排氣裝置310、313的空氣流速。閥組件315係耦接至槽排氣裝置310，另一閥組件316則耦接至槽排氣裝置313。在一實施例中，各個閥組件315、316包括一控制器及一閥，例如，由控制器所控制之節流閥。如下將詳細描述者，由流量計317所量測之流速係利用於一反餽迴圈以調整流經閥組件315的流速，並再藉以調整來自處理室303之槽區域的廢氣流速。相似地，由流量計318所量測之流速係利用於一反餽迴圈以調整流經閥組件316的流速，並再藉以調整來自處理室303之槽區域的廢氣流速。本發明之實施例係調整來自槽區域的廢氣流速，以維持一實質恆定的槽廢氣流速。本發明之發明人的研究發現，相較於變化之槽廢氣流速，實質恆定之槽廢氣流速可增進塗層的均一性。在不限制本發明之範圍的前提下，發明人深信維持通過槽排氣裝置310、313的實質恆定流速係促成在晶圓處理期間的改良之晶圓間的厚度均一性，此乃因為暫時性不穩定的廢氣流速會影響槽區域中例如溫度、濕度等製程參數。
在本發明之其他實施例中，來自各處理室303、304之總廢氣流速係經監視及控制，以預防處理室之間的串音產生。參照「第3圖」，來自處理室303之總廢氣流速Qnet1 以及來自處理室304之第二總廢氣流速Qnet2 係分別以流量計311、320量測。閥組件309係耦接至腔室區排氣裝置307，另一閥組件314則耦接至腔室區排氣裝置312。在一實施例中，各個閥組件309、314包括一控制器及一閥，例如由控制器所控制的節流閥。
在一實施例中，由流量計311所量測之流速係利用於一反餽迴圈以調整流經閥組件309的流速，並再藉以調整來自處理室304之腔室區的廢氣流速。相似地，由流量計320所量測之流速係利用於一反餽迴圈以調整流經閥組件314的流速，並再藉以調整來自處理室304之腔室區的廢氣流速。因此，來自各處理室303、304的總廢氣流速Qnet1 、Qnet2 係經控制以維持實質平衡的廢氣流速，亦即Qnet1 Qnet2 。在一特定實施例中，Qnet1 、Qnet2 係維持在預定之流速設定點的10%內，以預防處理室303、304之間的串音產生。熟悉此技藝之人士應了解更多的變化、修改或選擇。
針對包括二個以上腔室(例如N個腔室)之多腔室系統，來自各個腔室之總廢氣流速係以上述方法進行監視及控制，以使腔室間維持實質相同的廢氣流速，可以藉由下式表示之：Qnet1 ＝Qnet2 ＝Qnet3 ＝...＝QnetN 。
參照「第3圖」，腔室301係為中央流體分配庫所在之處(參考「第2B圖」之元件符號212)，而其係藉由分配臂進出傳輸器323而與處理室303、304分隔開。腔室301在此亦稱為分配臂區域301。處理室303、304中的壓力係通常受到分配臂進出傳輸器323的開啟及/或關閉所影響，而分配臂進出傳輸器323係用於提供分配臂218(如「第2A圖」所示)之運輸空間。作為維持腔室間實質相同廢氣流速之技術的一部分，流經分配臂進出傳輸器323的空氣流速要對下述現象負責：閥組件309、315、316、314之調整、維持槽廢氣流速隨著時間而始終一致，以及使腔室區之排出保持平衡，藉以維持來自各處理室之總廢氣流速在一實質相同層級。
將控溫及/或控濕的空氣(例如空氣)提供至處理室通常可供各個空氣流動參數的監視與控制。處理室的環境係經監視，而包括溶劑分壓、蒸氣濃度、空氣流速、空氣流率、壓差(differential pressure)等之參數則經控制，以達到處理室中所欲之空氣壓力、溫度及濕度。在一實施例中，各個處理室303、304以及分配臂區域301內部的壓力係利用壓力感測器306來監控之。處理室中的壓力(Pc )以及分配臂區域中的壓力(Pd )係經監視，並利用本說明書中所述之空氣引入及排出系統的組合來將上述二壓力維持在一預定關係。
在一特定實施例中，分配臂區域中的壓力(Pd )以及槽區域中的壓力(Pc )係利用例如壓力感測器306之一或多個感測器來量測之。通過分配臂區域之排氣管路321的廢氣流速係利用控制閥組件319來做調整，以將處理室(在特定實施例中，係在槽區域)之壓力(Pc1 、Pc2 )維持在高於分配臂區域301中的壓力(Pd )之壓力下。而分配臂區域301中的壓力(Pd )則維持在高於大氣壓力的壓力之下。因此，本發明之實施例提供的處理室以及分配臂區域之壓力係以下式表示之：Pc >Pd >Patm 。將處理室(在特定實施例中，係在槽區域)之壓力維持在高於分配臂區域之壓力下，係可預防通過分配臂區域之空氣中所存在的任何微粒進而通向處理室303、304。
「第4A圖」係為根據本發明之實施例而操作具有共用排氣裝置的多腔室處理模組之簡要流程圖。第一製程氣體係供應至第一處理室、第二製程氣體係供應至第二處理室，以及第三製程氣體係供應至分配臂區域(步驟402)。在一實施例中，第一、第二及第三製程氣體為控溫及/或控濕的空氣。第一製程氣體與第二製程氣體係由第一及第二處理室排出(步驟404、406)，第三製程氣體則由分配臂區域排出(步驟408)。量測在第一與第二處理室以及分配臂區域中的壓力(步驟410)。調整來自分配臂區域之廢氣流，而使第一處理室及第二處理室相對於分配臂區域而維持在較高之壓力下(步驟412)。因此，該些方法及技術可預防來自分配臂區域之微粒進入處理室中。
上方之步驟順序係提供操作根據本發明之實施例的多腔室處理模組之方法。如圖所示，該方法係利用步驟之組合，而該些步驟包括根據本發明之實施例而量測及維持腔室壓力的方式。亦可根據本發明之選擇性實施例而進行其他步驟順序。再者，於「第4A圖」中所示之單獨步驟可包含多個次步驟，該些次步驟係可採用相稱於單獨步驟之各種順序來進行。另外，亦可提供其他選擇例，包括增加步驟、移除一或多個步驟或在不偏離下方申請專利範圍之情形下改變一或多個步驟之順序。熟悉此技藝之人士應了解更多的變化、修改或選擇。
「第4B圖」係為根據本發明之另一實施例而操作具有共用排氣裝置的多腔室處理模組之簡要流程圖。第一製程氣體係供應至第一處理室、第二製程氣體係供應至第二處理室，以及第三製程氣體係供應至分配臂區域(步驟422)。在一實施例中，第一、第二及第三製程氣體為控溫及/或控濕的空氣。第一製程氣體係通過第一槽排氣裝置和第一腔室區排氣裝置而由第一處理室排出(步驟424)。第二製程氣體則通過第二槽排氣裝置和第二腔室區排氣裝置而由第二處理室排出(步驟426)。量測通過第一槽排氣裝置的第一製程氣體之廢氣流速(步驟428)。量測通過第二槽排氣裝置的第二製程氣體之廢氣流速(步驟430)。部分基於所量測之第一及第二製程氣體之廢氣流速而調整連接至第一槽排氣裝置及第二槽排氣裝置的閥，以使第一製程氣體流速與第二製程氣體流速維持在一實質恆定速率下(步驟432)。
上方之步驟順序係提供操作根據本發明之另一實施例的多腔室處理模組之方法。如圖所示，該方法係利用步驟之組合，而該些步驟包括根據本發明之實施例而量測及維持腔室壓力的方式。亦可根據本發明之選擇性實施例而進行其他步驟順序。再者，於「第4B圖」中所示之單獨步驟可包含多個次步驟，該些次步驟係可採用相稱於單獨步驟之各種順序來進行。另外，亦可提供其他選擇例，包括增加步驟、移除一或多個步驟或在不偏離下方申請專利範圍之情形下改變一或多個步驟之順序。熟悉此技藝之人士應了解更多的變化、修改或選擇。
「第4C圖」係為根據本發明之又一實施例而操作具有共用排氣裝置的多腔室處理模組之簡要流程圖。第一製程氣體係供應至第一處理室、第二製程氣體係供應至第二處理室，以及第三製程氣體係供應至分配臂區域(步驟434)。在一實施例中，第一、第二及第三製程氣體為控溫及/或控濕的空氣。第一製程氣體的第一部分係通過第一槽排氣裝置而排出，第一製程氣體的第二部分則通過第一腔室區排氣裝置而排出(步驟436)。在部分實施例中，第一部分與第二部分總計為第一製程氣體的量，反之，第一製程氣體的一部分是通過分配臂區域而排出。
第二製程氣體的第一部分係通過第二槽排氣裝置而排出，第二製程氣體的第二部分則通過第二腔室區排氣裝置而排出(步驟438)。在部分實施例中，第一部分與第二部分總計為第二製程氣體的量，反之，第二製程氣體的一部分是通過分配臂區域而排出。量測通過第一槽排氣裝置及第一腔室區排氣裝置的總廢氣流速(步驟440)，並且量測通過第二槽排氣裝置及第二腔室區排氣裝置的總廢氣流速(步驟442)。
根據本發明之實施例，該技術係如同關於「第4B圖」中示出之步驟428~432所描述者，係將通過槽排氣裝置之氣流維持在一實質恆定速率下。針對該些實施例，來自各處理室之總廢氣流速係部分基於來自第一及第二處理室之總廢氣流速的量測值，並藉由調整連接至第一腔室區排氣裝置與第二腔室區排氣裝置之閥而控制之。根據一特定實施例，來自第一處理室及第二處理室之總廢氣流係控制在一預先設定點的預定百分比範圍內，以預防處理室之間的串音產生。在一特定實施例中，來自第一處理室及第二處理室之總廢氣流係控制在一預先設定點的預定百分比範圍內。在一特殊實施例中(僅作為示例之用)，來自第一處理室及第二處理室之總廢氣流係控制在一預先設定點的10%範圍內。在其他實施例中，預定百分比係小於或等於10%。當然，特殊之預定百分比係取決於特殊之應用。熟悉此技藝之人士應了解更多的變化、修改或選擇。
上方之步驟順序係提供操作根據本發明之又一實施例的多腔室處理模組之方法。如圖所示，該方法係利用步驟之組合，而該些步驟包括根據本發明之實施例而量測及維持腔室壓力的方式。亦可根據本發明之選擇性實施例而進行其他步驟順序。再者，於「第4C圖」中所示之單獨步驟可包含多個次步驟，該些次步驟係可採用相稱於單獨步驟之各種順序來進行。另外，亦可提供其他選擇例，包括增加步驟、移除一或多個步驟或在不偏離下方申請專利範圍之情形下改變一或多個步驟之順序。熟悉此技藝之人士應了解更多的變化、修改或選擇。
惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。
100．．．工具
105A~D．．．晶圓盒組件
106．．．晶圓匣
110．．．前端模組
111．．．製程模組
115．．．組件
116．．．組件
117．．．機械手臂
120A,120B,130,136．．．處理架
121．．．槽
122．．．分配庫
123．．．噴嘴
124．．．分配器
125．．．分配臂
126．．．軌道
127．．．支撐件
131．．．烘烤板
132．．．冷卻板
133．．．運輸器
134．．．熱單元
137A~B．．．烘烤板
138．．．冷卻板
139．．．單元
140．．．機械手臂(組件)
140A~B．．．機械手臂組件
142(A~B)．．．水平移動組件
143(A~B)．．．機械手臂設備組件
144(A~B)．．．垂直移動組件
145(A~B)．．．葉片
148．．．後端機械手臂組件
150．．．掃描器
160．．．控制器
200．．．流體分配設備/模組
205．．．框架
210,211．．．處理室
212．．．流體分配庫/分配臂區域
214．．．噴嘴
218．．．分配臂(組件)
222,223．．．傳輸器
230,231．．．旋轉吸座/區域
260,261．．．供應孔
262,263．．．排氣裝置
264．．．排水設備
300．．．處理模組
301．．．分配臂區域/腔室
302．．．過濾器
303,304．．．處理室
305,308．．．槽區域
306．．．感測器
307,312．．．排氣裝置
309,314．．．閥組件
310,313．．．排氣裝置
311,320．．．流量計
315,316．．．閥組件
317,318．．．流量計
319．．．閥組件
321．．．排氣管路
322．．．總廢氣流
323．．．分配臂區域/傳輸器
324．．．風扇
325．．．供應管線
326．．．閥
402,404,406,408,410,412,422,424,426,428,430,432,434,436,438,440,442,444,446．．．步驟
W．．．晶圓
Qnet1 ,Qnet2 ．．．總廢氣流速
第1圖，繪示根據本發明之實施例的軌道式微影工具之實施例的簡要平面視圖；第2A圖，繪示根據本發明之實施例的多腔室半導體處理室之簡要透視圖，其包括流體分配設備；第2B圖，繪示第2A圖中之多腔室半導體處理室的簡要平面視圖；第3圖，繪示根據本發明之實施例的具有共用排氣裝置之多腔室半導體處理室的簡要剖面視圖；第4A圖，繪示根據本發明之實施例而操作具有共用排氣裝置的多腔室處理模組之方法的簡要流程圖；第4B圖，繪示根據本發明之另一實施例而操作具有共用排氣裝置的多腔室處理模組之方法的簡要流程圖；第4C圖，繪示根據本發明之又一實施例而操作具有共用排氣裝置的多腔室處理模組之方法的簡要流程圖。
Qnet1 ,Qnet2 ．．．總廢氣流速
300．．．處理模組
301．．．分配臂區域/腔室
302．．．過濾器
303,304．．．處理室
305,308．．．槽區域
306．．．感測器
307,312．．．排氣裝置
309,314．．．閥組件
310,313．．．排氣裝置
311,320．．．流量計
315,316．．．閥組件
317,318．．．流量計
319．．．閥組件
321．．．排氣管路
322．．．總廢氣流
323．．．分配臂區域/傳輸器
324．．．風扇
325．．．供應管線
326．．．閥

Claims (25)

  1. 一種操作一多腔室模組之方法，該多腔室模組包括一第一處理室、一第二處理室以及設置在該第一處理室與該第二處理室之間的一分配臂區域，該方法包括：將一製程氣體流入該第一處理室、該第二處理室及該分配臂區域；利與一共用排氣裝置為流體連通的一第一排氣通道而將一第一氣體自該第一處理室排出；利用與該共用排氣裝置為流體連通的一第二排氣通道而將一第二氣體自該第二處理室排出；利用與該共用排氣裝置為流體連通的一分配臂區域排氣裝置而將一第三氣體自該分配臂區域排出；監控在該第一處理室中的一第一處理室壓力、在該第二處理室中的一第二處理室壓力，以及在該分配臂區域中的一分配壓力；以及調整流經該第一排氣通道、該第二排氣通道及該分配臂區域排氣裝置至少其中之一者的一流速，以使該第一處理室壓力與該第二處理室壓力維持在高於該分配壓力的一數值，其中該分配壓力係高於一大氣壓力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該製程氣體包括一控溫(temperature controlled)空氣或一控濕(humidity controlled)空氣至少其中之一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該控溫空氣及/或該控濕空氣係通過與該第一處理室和該第二處理室為流體連通之一高效率微粒空氣過濾器(HEPA filter)而提供至該第一處理室與該第二處理室。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中上述之調整該流速的步驟更包括調整與該分配臂區域排氣裝置為流體連通之一控制閥。
  5. 一種操作一多腔室模組之方法，該多腔室模組包括一第一腔室以及一第二腔室，該方法包括：將包括一控溫空氣或一控濕空氣至少其中之一者的一第一製程氣體流入該第一腔室；將包括一控溫空氣或一控濕空氣至少其中之一者的一第二製程氣體流入該第二腔室；使該第一製程氣體的一第一部分通過一第一槽排氣裝置(bowl exhaust)而自該第一腔室排出；使該第一製程氣體的一第二部分通過一第一腔室區排氣裝置而自該第一腔室排出，其中該第一槽排氣裝置和該第一腔室區排氣裝置係與一第一排氣通道為流體連通，而該第一排氣通道又與一共用排氣裝置為流體連通；使該第二製程氣體的一第一部分通過一第二槽排氣裝 置而自該第二腔室排出；使該第二製程氣體的一第二部分通過一第二腔室區排氣裝置而自該第二腔室排出，其中該第二槽排氣裝置和該第二腔室區排氣裝置係與一第二排氣通道為流體連通，而該第二排氣通道又與該共用排氣裝置為流體連通；量測在該第一排氣通道中的一廢氣流速；量測在該第二排氣通道中的一廢氣流速；調整在該第一排氣通道中的該廢氣流速；調整在該第二排氣通道中的該廢氣流速，以使在該第一排氣通道中的該廢氣流速以及在該第二排氣通道中的該廢氣流速維持在一預定流速之一預定百分比範圍內。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該預定百分比係小於或等於10%。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該預定百分比係小於或等於5%。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其更包括：調整在該第一排氣通道中的該廢氣流速；以及調整在該第二排氣通道中的該廢氣流速，以使在該第一排氣通道中的該廢氣流速以及在該第二排氣通道中的該廢氣流速維持在一實質相同流速下。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中調整在該第一排氣通道中的該廢氣流速之步驟係部分地基於該第一排氣通道中的該廢氣流速之量測值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中調整在該第一排氣通道中的該廢氣流速之步驟更包括調整與該第一腔室區排氣裝置為流體連通之一閥。
  11. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其更包括：量測通過該第一槽排氣裝置的一廢氣流速；量測通過該第二槽排氣裝置的一廢氣流速；調整與該第一槽排氣裝置為流體連通的一閥；以及相應於通過該第一槽排氣裝置的該量測廢氣流速以及通過該第二槽排氣裝置的該量測廢氣流速來調整與該第二槽排氣裝置為流體連通的一閥，藉以使通過該第一槽排氣裝置與該第二槽排氣裝置之廢氣維持在一實質恆定的廢氣流速下。
  12. 一種在半導體基材處理操作期間操作一多腔室模組之方法，該多腔室模組包括具有一共用排氣裝置之一第一處理室以及一第二處理室，該方法包括：將包括一控溫空氣或一控濕空氣至少其中之一者的一 製程氣體流入該第一處理室及該第二處理室；使該製程氣體通過一第一槽排氣通道而自該第一處理室排出，且該第一槽排氣通道係與該共用排氣裝置為流體連通；使該製程氣體通過一第二槽排氣通道而自該第二處理室排出，且該第二槽排氣通道係與該共用排氣裝置為流體連通；量測通過該第一槽排氣通道的一第一廢氣流速；量測通過該第二槽排氣通道的一第二廢氣流速；以及調整耦接至該第一槽排氣通道的一閥組件以及耦接至該第二槽排氣通道的一閥組件，使該第一廢氣流速與該第二廢氣流速維持在一實質恆定的廢氣流速下，其中該第一處理室之壓力及該第二處理室之壓力係高於一大氣壓力。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中上述之調整耦接至該第一槽排氣通道的該閥組件以及耦接至該第二槽排氣通道的該閥組件之步驟係相應於該第一廢氣流速與該第二廢氣流速至少其中之一者而進行。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中耦接至該第一槽排氣通道的該閥組件以及耦接至該第二槽排氣通道的該閥組件各包括一控制器及一閥。
  15. 一種半導體處理系統，包括：一第一處理室，包括一第一槽區域及一第一腔室區域，其中該第一槽區域與一第一槽排氣裝置流體連通且該第一腔室區域與一第一腔室區排氣裝置流體連通，並且其中該第一槽排氣裝置與該第一腔室區排氣裝置係形成一第一腔室排氣裝置；一第二處理室，包括一第二槽區域及一第二腔室區域，其中該第二槽區域與一第二槽排氣裝置流體連通且該第二腔室區域與一第二腔室區排氣裝置流體連通，並且其中該第二槽排氣裝置與該第二腔室區排氣裝置係形成一第二腔室排氣裝置；一分配臂區域，係位於該第一處理室與該第二處理室之間，該分配臂區域包括一分配臂區域排氣裝置；一第一流量計，係適以量測通過該第一腔室排氣裝置的一第一總廢氣流速；一第二流量計，係適以量測通過該第二腔室排氣裝置的一第二總廢氣流速；一第一控制閥，係耦接至該第一流量計與該第一腔室區排氣裝置，其中該第一控制閥係適以控制通過該第一腔室區排氣裝置的一流速；一第二控制閥，係耦接至該第二流量計與該第二腔室區排氣裝置，其中該第二控制閥係適以控制通過該第二腔室區排氣裝置的一流速；以及 一控制器，係適以控制該第一控制閥與該第二控制閥，以使該第一總廢氣流速與該第二總廢氣流速維持在一設定點之一預定百分比範圍內。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之半導體處理系統，其中該第一處理室及該第二處理室包括一軌道式微影工具(track lithography tool)的處理室。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之半導體處理系統，其中該分配臂區域係提供一流體分配設備之一處理空間。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之半導體處理系統，其中該流體分配設備包括一光阻分配設備。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之半導體處理系統，其中該預定百分比為10%。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之半導體處理系統，其中該預定百分比為5%。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之半導體處理系統，其中該預定百分比為1%。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之半導體處理系統，其中該控制器係適以利用來自該第一流量計與該第二流量計的數據。
  23. 一種半導體處理系統，係具有共用一共有排氣裝置的二或多個腔室，該半導體處理系統包括：一第一處理室，係與一第一槽區域排氣裝置、耦接至該第一槽區域排氣裝置的一第一槽控制閥、耦接至該第一槽控制閥的一第一槽流量感測器、一第一腔室區排氣裝置，以及耦接至該第一腔室區排氣裝置的一第一腔室區控制閥為流體連通；一第二處理室，係與一第二槽區域排氣裝置、耦接至該第二槽區域排氣裝置的一第二槽控制閥、耦接至該第二槽控制閥的一第二槽流量感測器、一第二腔室區排氣裝置，以及耦接至該第二腔室區排氣裝置的一第二腔室區控制閥為流體連通，其中該共有排氣裝置與該第一槽區域排氣裝置、該第一腔室區排氣裝置、該第二槽區域排氣裝置和該第二腔室區排氣裝置流體連通；一第一處理室流量感測器，係適以量測來自與該第一腔室區控制閥耦接之該第一處理室的一第一總廢氣流速；一第二處理室流量感測器，係適以量測來自與該第二腔室區控制閥耦接之該第二處理室的一第二總廢氣流速；以及 一控制器，係耦接至該第一槽控制閥、該第二槽控制閥、該第一腔室區控制閥以及該第二腔室區控制閥。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之半導體處理系統，其中該控制器係適以提供複數個控制訊號，該些控制訊號係用以使該第一總廢氣流速與該第二總廢氣流速維持在一預定設定點之一預定百分比範圍內。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之半導體處理系統，其更包括一分配臂區域，係共用該共有排氣裝置，並與一分配臂區域控制閥為流體連通。
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