TWI493649B - 具有垂直配置方式之烤盤與冷卻盤的整合式熱單元 - Google Patents

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Description

具有垂直配置方式之烤盤與冷卻盤的整合式熱單元
本發明大體上有關於基板處理設施之領域。更特別地，本發明有關於控制基板(例如半導體基板)之溫度的方法與設備，其中該基板係用以形成積體電路。
先進的積體電路包含有數百萬個別構件，該些構件是藉由將構成積體電路之材料(例如矽、金屬、與/或介電質層)圖案化至微米以下尺寸來形成。此工業中所使用以形成這樣圖案的技術為光微影(photolithography)。通常，典型的光微影製程包括：沉積一或多個均勻光阻劑(阻劑)層至基板表面上；乾燥且硬化經沉積層；藉由將光阻劑層暴露至電磁輻射(其適用以將經暴露的層改質)以將基板圖案化；以及接著顯影經圖案化的光阻劑層。
在一多腔室處理系統(例如一叢集式工具)內執行許多涉及光微影製程之步驟在半導體工業中是普遍的，其中該多腔室處理系統具有以經控制方式依序處理半導體晶圓的能力。用來沉積(即塗覆)且顯影光阻劑材料之叢集式工具的實例係一般地被稱為軌徑微影工具(track lithograph tool)。
典型地，軌徑微影工具包括容納多個腔室之主框架(其有時候會被稱為站)，該些主框架用以執行涉及預及後微影處理之各種工作。通常，軌徑微影工具內具有濕式與乾式 處理腔室兩者。濕式腔室包括塗覆與/或顯影碗，而乾式腔室包括熱控制單元，其中該熱控制單元係容納有烤盤與/或冷卻盤。軌徑微影工具也時常包括：一或多個艙/匣盒承載裝置，例如一工業標準的前開式整合艙(front opening unified pod,FOUP)，以接收來自清潔室的基板且將基板返回至清潔室；多個基板傳送機械手臂，以傳送基板於軌徑工具之各種腔室/站之間；以及一界面，其允許工具操作性地連接至一微影曝光工具，以傳送基板進入曝光工具，且在基板於曝光工具內被處理之後接收來自曝光工具的基板。
多年以來，半導體工業具有使半導體元件之尺寸縮小的強烈趨勢。縮小的特徵結構尺寸使得對於製程變化性的工業容忍度減少，進而造成半導體製造規格對於製程均一性及重複性有更嚴格的要求。在軌徑微影處理順序期間將製程變化性最小化的一重要因素是為了確保在軌徑微影工具內針對特定應用所處理的每一基板具有相同「晶圓歷史」。通常，製程工程師會監視與控制一基板之晶圓歷史，以確保控制爾後會影響元件效能之所有元件製造處理變數，因此在相同批次內之所有基板係以相同方式被處理。
為了確保每一基板具有相同「晶圓歷史」，每一基板係經歷相同的可重複基板處理步驟(例如一致的塗覆製程、一致的硬烤製程、一致的冷卻製程等等)，並且每一基板在各種處理步驟之間的時間點係相同。微影型式元件製造製程對於製程程式變數的變動及程式步驟之間的時間點(其會 直接地影響製程變化性與最終的元件效能)特別敏感。
鑑於這些要求，半導體工業持續地在研究方法並發展工具及技術，其可以改善用在軌徑微影與其他型式叢集式工具之晶圓歷史均一性。
根據本發明，本發明係提供有關於半導體製造設施之方法與設備。更特別地，本發明之實施例係有關於以高度可控制方式來加熱與/或冷卻基板之方法與設備。本發明之實施例係根據以高度可控制方式之相同加熱與冷卻順序而構想多個正被處理之基板，因而有助於確保每一基板之一致晶圓歷史。雖然本發明之一些實施例特別地用以加熱與/或冷卻一軌徑微影工具之腔室或站中的基板，本發明之其他實施例可以被用在欲以高度可控制方式來加熱與冷卻基板的其他應用中。
根據本發明之一實施例，本發明揭示一種整合式熱單元。整合式熱單元至少包含：一殼體；一烤站，其設置在該殼體內；一冷卻站，其設置在該殼體內；以及一基板接收站，其設置在該殼體內；其中該烤站、該冷卻站與該基板接收站在該殼體內被配置成一垂直堆疊形式。烤站包含一烤盤，該烤盤用以加熱被支撐在烤盤表面上之一基板，冷卻站包含一冷卻盤，該冷卻盤用以冷卻被支撐在冷卻盤表面上之一基板，並且基板接收站用以固持住一基板。整合式熱單元可以更包含一基板傳送梭件，其設置在該殼體 內，該梭件適用以在整合式熱單元內從烤盤傳送基板至冷卻盤。
在一些實施例中，基板傳送梭件具有一溫控表面，該溫控表面可以冷卻被烤盤所加熱的基板。此外，在一些實施例中，烤盤在整合式熱單元內被配置在垂直堆疊體中而位在冷卻盤上方；在其他實施例中，冷卻盤在整合式熱單元內被配置在垂直堆疊體中而位在烤盤上方。
本發明之特定其他實施例係有關於一種軌徑微影工具，其至少包含：複數個艙組件，其適用以接收容納有多個晶圓之一或多個匣盒；一或多個機械手臂，其適用以將該些晶圓從一或多個艙組件傳送至該軌徑微影工具內之多個處理模組，其中至少一處理模組包括根據前述任一實施例之一整合式熱單元。
本發明之又其他實施例係有關於一種處理一整合式熱單元中一基板之方法。根據一這樣的實施例，該整合式熱單元具有被配置成一垂直堆疊形式之一烤站、一冷卻站與一基板接收站，該方法至少包含：將上方貼附有一液態阻劑材料之一基板傳送進入該整合式熱單元，並且設置在該基板接收站上；利用一基板傳送裝置將該基板從該基板接收站傳送至該烤站；在該烤站內之一烤盤上加熱該基板；利用該基板傳送裝置將該基板從該烤站傳送至該冷卻站；在該冷卻站內之一冷卻盤上冷卻該基板；以及將該基板從該冷卻站傳送離開該整合式熱單元。在一些實施例中，當第一基板正被烤盤加熱時，一第二基板可以被傳送進入該 整合式熱單元，並且被設置在基板接收站之基板支撐表面上。
相對於傳統技術，本發明可以得到許多益處。例如，將烤盤與冷卻盤包括在一整合式熱單元中可以將經烘烤晶圓傳送至冷卻盤的延遲最小化。此外，具有經溫控基板固持表面之梭件(其在烤盤與冷卻盤之間傳送晶圓)提供了每一晶圓熱歷史之額外控制度，因而在多個晶圓之間具有更均一的熱歷史。再者，本發明之實施例藉由減少軌徑微影工具之主要中心機械手臂之負載而增加了腔室產能，並且若主要中心機械手臂故障時提供了安全的避難處。其他實施例藉由減少需要以改變烤盤之設定點溫度從第一溫度至第二溫度(其低於該第一溫度)的時間而增加了晶圓產能。取決於實施例，本發明可以得到一或多個這些益處，以及其他益處。參照附圖，這些與其他益處將在以下本文中被詳細地敘述。
本發明大體上提供一種以高度可控制方式來加熱且冷卻基板的方法及設備。應當瞭解的是，本發明之實施例對於有助於確保複數個基板(其係根據一軌徑微影工具內之一特定熱程式而被加熱且冷卻)的每一基板有一致晶圓歷史係特別有用，本發明之其他實施例可以被使用在欲以高度可控制方式來加熱且冷卻基板之其他應用中。值得注意的是，字詞「基板」與「晶圓」在本文有時候是可交換， 且有時候特別是被用在形成有積體電路之半導體晶圓。熟習此技術領域之人士將可以瞭解的是，本發明並沒有被限制於處理半導體晶圓，且可以被用以處理任何可以經高度控制熱處理之基板。
參照第1與2圖，其分別為根據本發明之一整合式熱單元10實施例之簡化截面圖及俯視圖。整合式熱單元10包括一烤站12、一冷卻站14、一基板接收站16與一梭件18，其皆位在一密封之殼體20內。烤站12、冷卻站14與基板接收站16都被配置在殼體20之部份20b中的一垂直堆疊體中。梭件18可以沿著x與z軸兩者移動，以依需要在基板接收站16、烤站12與冷卻站14之間傳送基板。烤站12包括一烤盤22、一圍壁24與一冷卻盤(未顯示於第1或2圖中)。烤盤22可以移動於一晶圓裝載位置(顯示於第1圖中)、一密閉加熱位置(在此位置時，烤盤藉由一機動化舉升件被迫使朝向且位在鉗罩圍壁24內)、與一冷卻位置(在此位置時，烤盤接觸於冷卻底座)之間。冷卻底座係接合地耦接至烤盤，藉此在例如切換至一新的熱程式時，可以使烤盤之設定點溫度可以從一相當高的烘烤溫度快速地改變至一較低的烘烤溫度。
冷卻站14包括一冷卻盤30(其在基板於烤站12被處理之後可以精確地且快速地冷卻基板)，以及多個舉升梢32(其可以延伸穿過冷卻盤30表面)。基板接收站16係接收被導入至熱單元10之基板接收表面上的基板，其中該基板接收表面在第1與2圖所顯示的實施例中係為靜止的舉 升梢38的頂部。舉升梢32係被操作性地連接，以將基板上升離開冷卻盤30，因此基板可以梭件18抓取且被傳送至下一站(如第10圖之相關說明所述)。一微粒屏蔽件36將冷卻站14與基板接收站16分開，且保護冷卻站處一正被處理晶圓不受微粒污染，其中該些微粒可能會隨著梭件18移動而進入冷卻盤上方的基板接收站16。
如第1與2圖所示，整合式熱單元10包括一外殼體20，外殼體20由鋁或其他適當材料製成。殼體20之形狀大體上為矩形，並且其尺寸可以使得烤站12、冷卻站14與基板接收站16垂直地被堆疊在彼此頂部上，且使得一軌徑微影工具中多個整合式熱單元被堆疊在彼此頂部上(如下文參照第11與12圖所述)。在一特定實施例中，殼體20之高度稍微低於40公分。
殼體20包括兩個狹長開口40、42，以允許基板被傳送進入且離開熱單元。冷卻站14與基板接收站16之每一者係水平地被設置成鄰近於狹長開口40、42。開口40係操作性地連接而被沿著軌道44a滑動的檔門44(顯示於第3圖中)所關閉且密封，並且開口42係操作性地連接而被沿著軌道46a滑動的檔門46(也顯示於第3圖中)所關閉且密封。檔門44與46將整合式熱單元遮蔽開外界環境(例如一軌徑微影工具之內部機械手臂傳送區域)。殼體20可以包括多個冷卻劑通道(未顯示)，冷卻劑通道可以允許一冷卻劑流體經由通道被循環，以控制殼體溫度且將整合式熱單元10內之溫度差異最小化。
如第2圖所示，一罩體52係容納一梭件馬達與各種控制電路，其中該控制電路用以控制烤站12之精確烘烤操作與冷卻站14之精確冷卻操作。控制電路也控制熱單元中梭件馬達沿著熱單元長度線性移動與垂直移動之操作(下文將詳細討論)。在一實施例中，控制電路被設置靠近站12與14(例如在三呎內)，以能更精確地且回應地控制關於每一站之溫度調整機構。一內部分隔壁51將罩體52與其內馬達及控制電路分離開熱單元10之區域20a、20b，其中基板會通過區域20a、20b。
第3圖為第1與2圖所繪示整合式熱單元10的簡化立體圖。在第3圖中，可以看見烤站12、冷卻站14、基板接收站16與梭件18。雖然梭件18被設置在熱單元10之區域20a內，梭件18可以藉由罩體52內馬達沿著z軸線性地移動，以抵達烤站12、冷卻站14與基板接收站16之不同層。一旦梭件18抵達適當的垂直高度時，馬達可以沿著x軸線性地移動梭件18以適當地設置梭件，而舉升或置放基板於適當的站。在一些情況中(例如在冷卻站14)，藉由上升或下降適當的舉升梢，基板可以而被舉升離開或被置放至梭件18上。在舉升梢為靜止之其他情況中，於梭件被適當地設置在單元10之部份20b內時藉由沿著z軸稍微地上升或下降梭件，基板可以而被舉升離開或被置放至梭件上。應當注意的是，第1圖顯示梭件18位在四個不同位置，包括有第一位置18h(其位在整合式熱單元之部份20a內，而梭件在整合式熱單元之部份20a內可以被垂直地移 動)、第二位置18i(在此位置梭件18已經被移動進入烤站12)、第三位置18j(在此位置梭件18已經被移動進入基板接收站16)、以及第四位置18k(在此位置梭件18已經被移動進入冷卻站14)。
請參照第4-6圖，其中第4圖為根據本發明一實施例之第1圖所顯示烤站12的立體圖，第5圖為第4圖所顯示烤站12的剖面立體圖，以及第6圖為烤站12的截面圖。如第4-6圖所示，烤站12具有三個分離的恆溫加熱構件，即烤盤20、頂加熱盤60與側加熱盤62，其每一者是由高導熱性材料(例如鋁或其他適當的材料)所製成。每一盤20、60、62具有一加熱構件(例如電阻式加熱構件)內嵌在盤內。烤站12也包括側頂與底加熱屏蔽件64、66，以及一底杯68(其圍繞烤盤22)與一蓋件70(僅顯示於第6圖)。加熱屏蔽件64、66、杯68與蓋件70之每一者係由鋁製成。蓋件70藉由八個螺絲貼附至頂加熱盤60，其中該些螺絲係螺旋穿過螺紋化孔72。
烤盤22係操作性地連接至一機動化舉升件28，因而烤盤可以被上升進入一鉗罩圍壁24且被下降進入一晶圓接收位置。典型地，當晶圓被上升至圍壁24內之一烘烤位置時(第6圖中虛線71所指示者)，晶圓在烤盤22上被加熱。當位在烘烤位置時，杯68係環繞住側加熱盤62之底部而形成了一鉗罩配置，鉗罩配置有助於將烤盤22產生的熱限制在由烤盤22及圍壁24構成的內凹腔中。在一實施例中，烤盤22之上表面包括8個晶圓穴鈕與17個鄰梢， 其類似於下文將討論有關於梭件18及冷卻盤30者。在本文中，任何置放晶圓於烤盤、冷卻盤或梭件之表面上的討論係包含直接地置放晶圓在該表面上，或置放晶圓在支撐梢上，其中該支撐梢可以維持晶圓稍微高於該表面。此外，在一實施例中，烤盤22包括複數個真空埠，該些真空埠操作性地連接至一真空夾盤以在烘烤製程期間將晶圓固持至烤盤。
在烘烤製程期間，一面板74被設置在烤盤20之晶圓支撐表面20a上方，且在晶圓支撐表面20a對面。面板74可以由鋁與其他適當的材料製成，並且包括複數個孔或通道74a，通道74a可以允許氣體及污染物被烘烤離開在烤盤22上正被烘烤之晶圓的表面，以漂移穿過面板74且進入一徑向向內的氣體流76，其中該氣體流76被建立在面板74與頂加熱盤60之間。
來自徑向向內氣體流76之氣體係起初地在一環狀氣體岐管78被導入烤站12，其中該氣體岐管78係藉由一氣體入口線80環繞頂加熱盤60之外部。氣體岐管78包括許多個小氣體入口82(在一實施例中為128個)，氣體入口82允許氣體從岐管78流動進入頂加熱盤60下表面與面板74上表面之間的凹腔84。氣體徑向向內地流動朝向站中心而通過一擴散板86，擴散板86包括複數個氣體出口孔88。在流動通過擴散板86之後，氣體經由氣體出口線90離開烤站12。
本發明之一些實施例的一態樣係在下文被描述而參照 第7圖，該態樣可以減少任何涉及從一熱程式切換至另一熱程式之延遲，且可以確保整合式熱單元10之高晶圓產能。第7圖為第4-6圖所顯示烤站12之底視立體圖。如第7圖所示，在本發明之一實施例中，烤站12包括複數個可接合散熱體92。每一可接合散熱體92是由適當的散熱材料(例如鋁、銅、不銹鋼或其他金屬)製成。
如前所述，烤盤22根據一特定熱程式加熱晶圓。典型地，熱程式之一要素為設定點溫度，烤盤被設定在該設定點溫度以加熱晶圓。在烘烤製程期間，晶圓溫度常規地被測量，並且烤盤之一或多個區域可以被調整以確保基板之均勻加熱。典型地，烤盤被加熱至希望的設定點溫度，同時一大批次之晶圓係根據相同的熱程式被處理。因此，例如若一特定熱程式需要175℃之設定點溫度且該程式欲被實施在100個接續的晶圓上，在處理這100個接續的晶圓的期間，烤盤22將被加熱至175℃。然而，若欲根據不同的熱程式(例如其需要130℃之設定點溫度)來處理一隨後批次之200個晶圓，在處理第100片與第101片晶圓之間，烤盤22之設定點溫度必須快速地從175℃被改變至130℃。
本發明之一些實施例藉由以馬達28將烤盤下降至較低的冷卻位置而能夠快速地降低烤盤22之設定點溫度，其中該冷卻位置係低於晶圓接收位置。在冷卻位置，烤盤之底表面接觸於每一散熱體92之上表面。散熱體與烤盤之間的接觸是有可能的，這是因為底杯68包括對應至複數個複數個散熱體92之複數個孔94，該些孔94允許散熱體延伸 穿過底杯68以接觸於烤盤20。可接合散熱體92之進一步詳細敘述與其操作係公開於西元2005年7月5日申請之美國專利申請案號11/174,988而標題為“An Integrated Thermal Unit Having a Shuttle With a Temperature Controlled Surface”，其在此被併入本文以作為參考。
本發明之其他實施例使得在切換熱程式時可以快速地降低烤盤22之設定點溫度，這是藉由在烤盤22表面上方移動梭件18(通常是沒有晶圓設置在梭件上)，因此烤盤22及梭件18可以緊密地間隔(例如烤盤上表面與下表面彼此間隔小於10毫米，且較佳為小於5毫米)。如以下所述，梭件18具有多個通道形成於其內，冷卻流體在該些通道內循環以將梭件維持在恆定的相當冷溫度。藉由導入或注入氦或其他熱傳送氣體進入烤站，此溫度差異可以促進烤盤之快速冷卻。
參照第8圖，其為根據本發明一實施例之冷卻盤30的立體圖，冷卻盤30包括一冷卻劑入口95與出口96，其允許冷卻劑流體(例如去離子水)被循環通過冷卻劑通道(未顯示)以冷卻被支撐在晶圓支撐表面30a上之晶圓。冷卻盤30也包括許多晶圓穴鈕98與小接觸區域鄰近梢100(其類似於鈕112)，以及鄰近梢114(下文將參照第9圖敘述)。在一特定實施例中，冷卻盤30包括八個穴鈕98與七個鄰近梢100。此外，如第8圖所示，第8圖顯示有三個舉升梢孔85，其允許舉升梢32被一驅動機構(例如一氣動馬達)上升以延伸穿過冷卻盤之表面30a。在梭件18 從烤站12輸送一基板至冷卻站14以進行冷卻之後，舉升梢用以將基板舉升離開梭件18。在基板被上升至梭件表面上方之後，梭件被移動離開冷卻站14，並且舉升梢被下降而置放基板至冷卻盤之表面30a上。再者，雖然第8圖沒有顯示，冷卻盤30可以包括複數個真空埠，且操作性地連接至一真空夾盤以在冷卻製程期間將晶圓固持至冷卻盤。
本發明之另一態樣係為梭件18之設計，其可以確保每一晶圓之熱處理的超高度均一性。如第9圖所示，第9圖為梭件18之簡化立體圖，梭件18包括一晶圓接收區域18a，在梭件從一站傳送晶圓至另一站時，半導體晶圓被置放在晶圓接收區域18a上。在一實施例中，梭件18是由鋁製成，且晶圓接收區域18a及梭件上表面之其他部份是被冷卻劑(例如去離子水)所極度地冷卻，其中該冷卻劑係流動通過梭件中之冷卻劑通道(未顯示)。
冷卻劑經由連接至入口/出口102的管子而被輸送至冷卻劑通道，其中管子進而連接至梭件18之部份104內的岐管(未顯示)，岐管有助於將流體均勻地散佈在梭件。當梭件18橫越整合式熱單元長度時，流體管子至少部份地被管子支撐機構108之指部106支撐住。當晶圓位在熱單元10內時，極度地冷卻晶圓接收區域18a有助於在任何時候維持住水溫度之精確熱控制。極度地冷卻梭件18也使得晶圓冷卻製程比這樣極度冷卻沒有發生時更快開始，直到晶圓被傳送至冷卻站為止，這進而可以減少晶圓之整體熱預算。
如第9圖所示，第9圖顯示有溝槽110a、110b、晶圓穴鈕112與小接觸區域鄰近梢114。溝槽110a、110b允許梭件被設置或被移動於晶圓下方，其中該晶圓被舉升梢固持住。例如，在冷卻站14，晶圓在冷卻步驟之前及之後被固持在冷卻盤上方而位在一組配置成三角形的三個舉升梢上(見第8圖，其顯示有允許舉升梢延伸穿過冷卻盤30之孔85)。溝槽110a被對齊以允許梭件18滑動經過三個舉升梢中兩個舉升梢，且溝槽110b被對齊以允許梭件18滑動經過三個舉升梢。穴鈕112螺旋進入梭件上表面的螺紋化孔，且在該表面上方延伸，以助於晶圓中心位在晶圓接收區域18a內。穴鈕112可以由任何適當的軟材料(例如熱塑形材料)製成，其展現強的疲乏阻抗性與熱穩定性。在一實施例中，鈕112是由聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)製成。
鄰近梢114被散佈在梭件18之上表面18a，且由低摩擦係數的材料(例如藍寶石(sapphire))製成。鄰近梢114允許正被梭件18傳送之晶圓可以非常靠近溫控表面18a。晶圓與溫控表面18a之間的小空間有助於在晶圓整個表面區域上造成均勻冷卻，同時可以將晶圓下側及梭件之接觸最小化以減少因為這樣接觸而產生微粒或污染物的可能性。鄰近梢114之進一步詳細敘述係公開於西元2005年4月20日申請之美國專利申請案號11/111,155而標題為“Purged Vacuum Chuck with Proximity Pins”，其在此被併入本文以作為參考。在一特定實施例中，梭件18包括四個 穴鈕112與十七個鄰近梢114。梭件18也包括一托架116，托架116使得梭件可以被裝設至一馬達，其中該馬達係在殼體20內移動梭件沿著x軸與z軸(如前所述)。
為了更加知悉且瞭解整合式熱單元10之一般操作，請參照第10圖。第10圖為一簡化的方塊圖，其繪示根據本發明方法實施例之被熱單元10執行以熱處理晶圓的一連串事件。例如在一軌徑工具之適當塗覆站沉積一光阻劑層在晶圓上之後，晶圓可以根據第10圖製程被處理。雖然下文討論係著重在單元10內處理單一晶圓，熟習此技術領域之人士將可以瞭解的是，熱單元10常常可以被用來同時處理兩或三個晶圓。例如，當一晶圓正被烤站12加熱時，熱單元10可以在冷卻站14進行冷卻另一晶圓之製程，且在基板接收站16傳送又另一晶圓至熱單元內。
如第10圖所示，在熱單元10中之晶圓歷史係如以下步驟開始，即經由晶圓傳送溝槽40傳送晶圓進入熱單元10且置放晶圓在梭件站16之舉升梢38(第1圖)上(參照第10圖之步驟150)。晶圓可以藉由例如一中心機械手臂被傳送進入熱單元10以及一軌徑微影工具(未顯示)中之一或多個塗覆或顯影站，其中該中心機械手臂係服務晶圓傳送溝槽40與42兩者。典型地，晶圓傳送溝槽40被檔門44關閉，是以步驟150也包括移動檔門44以開啟溝槽40。在晶圓適當地被設置在舉升梢38之後，機械手臂退出熱單元且檔門44被關閉。接著，梭件18可以被移動進入站16之一晶圓接收位置(在該位置時舉升梢38可以延伸穿過梭 件18之溝槽110a與110b)，並且被上升以將晶圓舉升離開靜止的舉升梢38(參照第10圖之步驟151)。然後，梭件18可以線性地被移出熱單元10之部份20b而進入部份20a。一旦位在部份20a內，梭件可以垂直地被移動至一適當高度以傳送晶圓至烤站12，且接著線性地回到部份20a以傳送晶圓至烤站12(參照第10圖之步驟152)。
在烤站12，晶圓被置放在舉升梢38上，且梭件18可以自由地執行另一任務或返回至初始位置(例如站16)(參照第10圖之步驟153)。當梭件正被返回至初始位置時，烤站22被機動化舉升件28上升，藉此使晶圓離開靜止的舉升梢34且使晶圓進入其在鉗罩圍壁24內之烘烤位置(參照第10圖之步驟154)。一旦位在鉗罩圍壁24內，晶圓係根據欲求的熱程式被加熱或烘烤(參照第10圖之步驟155)。
在完成烘烤步驟155之後，烤盤20被下降至其晶圓接收位置而將晶圓置放在舉升梢34上(參照第10圖之步驟156)。其次，梭件18返回至烤站12且抓取晶圓離開舉升梢34(參照第10圖之步驟157)，並且將晶圓輸送至冷卻站14(參照第10圖之步驟158)。移動至冷卻站14之路徑包括移動梭件至熱單元10之部份20a(在該處梭件18被下降至冷卻站14之高度)且移動梭件至冷卻站14。一旦位在冷卻站14，舉升梢32被一氣動舉升件上升，以將晶圓舉升離開梭件(參照第10圖之步驟159)。然後，梭件18可以自由地執行另一任務或返回至其在站16之原始位置(參照 第10圖之步驟160)，並且舉升梢32被下降以將晶圓置放在冷卻盤30之表面30a上(參照第10圖之步驟161)。
接著，晶圓根據預定的熱程式在冷卻盤30上被冷卻(參照第10圖之步驟162)。在完成冷卻製程之後，舉升梢32被上升以抓取晶圓離開冷卻盤(參照第10圖之步驟163)，並且晶圓藉由例如在步驟150時將晶圓傳送進入熱單元之同一機械手臂而經由狹長溝槽42被傳送出整合式熱單元(參照第10圖之步驟164)。典型地，狹長溝槽42被檔門46關閉，是以步驟64也包括開啟檔門46以開啟溝槽42以及在晶圓被傳送出熱單元之後關閉檔門46。
本發明之實施例允許一製程(如前述製程)以高度可控制且可重複的方式被施行。是以，本發明之實施例有助於確保每一晶圓之熱處理的高度均一性，其中該晶圓係在整合式熱單元10內根據一特定熱程式被處理。
第11圖為一軌徑微影工具200之實施例的平面圖，其中本發明之實施例可以被使用在工具中。如第11圖所示，軌徑微影工具200包含一前端模組210(其有時候被稱為一工廠界面(factory interface,FI))與一製程模組211。在其他實施例中，軌徑微影工具200包括一後端模組(未顯示)，其有時候被稱為一掃瞄機界面。前端模組210大體上包含一或多個艙組件或FOUP(例如部件205A-D)以及一前端機械手臂組件215，前端機械手臂組件215包括一水平運動組件216及一水平端機械手臂217。前端模組210也包括前端處理架(未顯示)。艙組件205A-D大致上適用以接 收一或多個匣盒206，匣盒206容納有一或多個欲在軌徑微影工具200中被處理之基板或晶圓“W”。前端模組210也包含一或多個貫穿位置(未顯示)，以連接前端模組210與製程模組211。
製程模組211大體上包含多個處理架220A、220B、230與236。如第11圖所示，處理架220A與220B之每一者包括一具有共用配送器224之塗覆器/顯影器模組。一具有共用配送器224之塗覆器/顯影器模組係包括兩個塗覆碗221，該兩塗覆碗221位在共用配送器堤222之相對側，共用配送器堤222包含許多噴嘴223，噴嘴223可以提供處理流體(例如底部抗反射塗層(bottom antireflection coating,BARC)液體、阻劑、顯影劑等等)至被裝設在塗覆碗221之基板支撐件227上之晶圓。在第1圖之實施例中，一沿著軌道226滑動之配送臂225可以從共用配送器堤222抓取一噴嘴223，且設置所選擇的噴嘴在晶圓上方以進行配送操作。當然，具有配送器堤之塗覆碗可以被提供在替代性實施例中。
處理架230包括一整合式熱單元134，例如根據本發明之整合式熱單元10。整合式熱單元被應用在熱處理操作(其包括後曝光烘烤(post exposure bake,PEB)、後阻劑烘烤等等)。處理架236包括一整合式烘烤及冷卻單元239，其具有兩個烤盤237A與237B以及一單一冷卻盤238。
一或多個機械手臂組件240係適用以接取前端模組210、各種處理模組、或處理架220A、220B、230、236內 之腔室、以及掃瞄機250。藉由在這些各種構件之間傳送基板，可以在基板上執行希望的處理程序。第11圖繪示之兩個機械手臂240係被配置成平行處理結構，且可以沿著水平運動組件242行進於x方向。透過使用一主結構(未顯示)，機械手臂240也可以移動於垂直方向(z方向)與水平方向，即傳送方向(x方向)及正交於傳送方向之方向(y方向)。經由此三方向運動能力，機械手臂240可以置放晶圓在各個處理腔室中且在該些處理腔室之間傳送晶圓，其中該些處理腔室係被容納在沿著傳送方向對齊之處理架中。
第一機械手臂組件240A與第二機械手臂組件240B適用以傳送基板至容納在處理架220A、220B、230、236內之各個處理腔室。在一實施例中，為了在軌徑微影工具200中傳送基板，機械手臂組件240A與機械手臂組件240B係被建構成類似，並且包括至少一水平運動組件242、一垂直運動組件244、與一機械手臂硬體組件243，其中該機械手臂硬體組件243係支撐一機械手臂葉片245。機械手臂組件240溝通於一系統控制器260。在第11圖繪示之實施例中，工具也包括有一後機械手臂組件248。
掃瞄機250可以購自美國加州San Jose之Canon USA,Inc.公司、美國加州Belmont之Nikon Precision Inc.公司、或美國亞利桑那州Tempe之ASML US,Inc.公司，掃瞄機250為一種用在例如積體電路(IC)製造之微影投射設備。掃瞄機250將在叢集式工具中被沉積於基板上的光敏感性材料(阻劑)曝光於電磁輻射形式，以產生一電路圖案，其 中該電路圖案係對應於欲被形成在基板表面上之積體電路(IC)元件的一個別層。
每一處理架220A、220B、230、236包含多個被垂直堆疊配置之處理模組。換句話說，每一處理架包含多個具有共用配送器224之堆疊塗覆器/顯影器模組、多個堆疊整合式熱單元234、多個堆疊整合式烘烤及冷卻單元239、或適用以執行各種軌徑光微影工具所需要之處理步驟的其他模組。例如，具有共用配送器224之塗覆器/顯影器模組係用以沉積一底部抗反射塗層(bottom antireflective coating,BARC)，以及/或沉積與/或顯影光阻劑層。整合式熱單元234與整合式烘烤及冷卻單元239可以執行在塗覆或曝光之後與硬化BARC與/或光阻劑層有關之烘烤及冷卻操作。
在一實施例中，一系統控制器260用以控制所有部件與在叢集式工具200中執行的製程。控制器260大體上適用以溝通於掃瞄機250、監視及控制在叢集式工具200中執行的製程，並且適用以控制整個基板操作順序。控制器160-260(其典型地為一微處理器為主之控制器)係被建構以接收來自一使用者與/或任一處理腔室中之各種感測器之輸入，並且根據各種輸入及控制器的記憶體內軟體指令而適當地控制處理腔室部件。控制器240大體上包含記憶體與CPU(未顯示)，其被控制器利用以保留各種程式、處理程式、以及在需要時執行程式。記憶體(未顯示)連接至CPU，並且可以是一或多種能夠輕易獲得的記憶體(例如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)軟碟、硬碟、或 任何其他型式之數位儲存件，無論是位在當地或遠端)。軟體指令與資料可以被編碼及儲存在記憶體內，以指示CPU。支援電路(未顯示)也連接至CPU，以透過傳統方式支援處理器。支援電路可以包括、快取、電源、時脈電路、輸入/輸出電路、子系統等等，其在此技術領域都是所熟知。可以被控制器260讀取的一程式(或電腦指令)係決定在處理腔室中可以執行何種任務。較佳地，該程式為可以被控制器260讀取的軟體，並且包括根據所定義規則及輸入資料而監視且控制製程的指令
必須瞭解的是，本發明之實施例不被限制成與例如第11圖所繪示之軌徑微影工具一起使用。進而，本發明之實施例可以被用在任何軌徑微影工具中，其包括如美國專利申請案號11/315,984(其於西元2005年12月22日申請且標題為“Cartesian Robot Cluster Tool Architecture”，在此被併入本文以作為參考)所敘述之許多不同工具組態及包括上文沒有述及之組態。
第12圖為一流程圖，其繪示在軌徑微影工具200內處理一半導體基板之示範性處理順序。熟習此技術領域之人士將可以瞭解的是，下文討論之第12圖各種製程步驟係對於本發明欲施行方法呈現了許多不同機會。熟習此技術領域之人士也將可以瞭解的是，本發明方法之各種實施例不被限制在第12圖揭示之特定處理順序，並且可以被用在任何製程步驟順序中或根據特定製程程式展現複數基板熱處理高度控制之任何應用中。
第12圖繪示一連串方法步驟300之實施例，其可以被用來沉積、曝光且顯影形成在一基板表面上之光阻劑材料。微影製程大體上包含下述步驟：一基板傳送至塗覆模組之步驟310、一底部抗反射塗層(bottom antireflective coating,BARC)塗覆步驟312、一後BARC烘烤步驟314、一後BARC冷卻步驟316、一光阻劑塗覆步驟318、一後光阻劑烘烤步驟320、一後光阻劑冷卻步驟322、一光學邊緣珠移除(optical edge bead removal,OEBR)步驟324、一曝光步驟326、一後曝光烘烤(post exposure bake,PEB)步驟328、一後曝光烘烤冷卻步驟330、一顯影步驟332、一基板潤濕步驟334、一後顯影冷卻步驟336、與一傳送基板至艙之步驟338。在其他實施例中，在不脫離本發明基本範圍下，可以重新排列、改變方法步驟300之順序，可以移除一或多個步驟，可以將額外步驟或兩或更多步驟結合成單一步驟。
在步驟310，一半導體基板被傳送至一塗覆模組。參照第11圖，傳送基板至塗覆模組310之步驟係大體上被定義成使前端機械手臂217從一匣盒206(其停置在艙組件205A-D之一者中)移除基板的製程。容納有一或多個基板“W”之匣盒206是藉由使用者或特定外部裝置(未顯示)被置放在艙組件205A-D上，因而基板可以藉由一使用者定義之基板處理順序被處理在叢集式工具200中，其中該使用者定義之基板處理順序是被控制器260中之軟體所控制。
BARC塗覆步驟312係為一步驟，其用以沉積一有機材料於基板表面上。BARC層通常為一有機塗層，其在光阻劑層吸收光之前被貼附至基板，其中該光是在步進機/掃瞄機150執行的曝光步驟326期間從基板表面反射至阻劑中。若沒有避免這些反射，阻劑層中會產生駐波，駐波使得每一位置之特徵結構尺寸都不相同(其取決於阻劑層之局部厚度)。BARC層也可以被用來水平化(或平坦化)基板表面拓樸，其中該基板表面拓樸在完成多個電子元件製造步驟之後通常會存在。BARC材料填充在特徵結構之周圍與上方，以建立較平坦表面以用於光阻劑貼附且減少阻劑厚度之局部變化。
典型地，BARC塗覆步驟312是使用傳統的旋塗阻劑配送製程而被執行，其中BARC材料之一量係被沉積在基板表面，同時基板正在被旋轉以使得BARC材料內的溶劑揮發且因而改變所沉積BARC材料之材料性質。BARC處理腔室中之空氣流與廢氣流速率時常被控制，以控制溶劑蒸發製程及形成在基板表面上的層性質。
後BARC烘烤步驟314係為一步驟，其用以確保所有溶劑從BARC塗覆步驟312所沉積BARC層移除，且在一些情況中用以促進BARC層對基板表面之黏著性。後BARC烘烤步驟314之溫度取決於沉積在基板表面上的BARC材料類型，但是通常低於約250℃。需要以完成後BARC烘烤步驟314之時間取決於後BARC烘烤步驟期間之基板溫度，但是通常小於約60秒。
後BARC冷卻步驟316係為一步驟，其用以控制且確保基板高於環境溫度之時間係一致而使得每一基板具有相同的時間-溫度曲線且因而將製程變化性最小化。BARC製程時間-溫度曲線中(其為基板晶圓歷史之一要素)之變化性會影響所沉積膜層之性質，且因此時常被控制以將製程變化性最小化。典型地，後BARC冷卻步驟316是用以在後BARC烘烤步驟314之後冷卻基板至環境溫度或接近環境溫度的溫度。需要以完成後BARC冷卻步驟316之時間取決於基板離開後BARC烘烤步驟的溫度，但是通常小於約30秒。
光阻劑塗覆步驟318係為一步驟，其用以沉積一光阻劑層於基板表面上。典型地，在光阻劑塗覆步驟318期間沉積之光阻劑層為一光敏感性有機塗層，其貼附至基板上且而後在步進機/掃瞄機5內被曝光，以在基板表面上形成多個圖案化特徵。典型地，光阻劑塗覆步驟318是使用傳統的旋塗阻劑配送製程而被執行，其中光阻劑材料之一量係被沉積在基板表面，同時基板正在被旋轉以使得光阻劑材料內的溶劑揮發且因而改變所沉積光阻劑層之材料性質。光阻劑處理腔室中之空氣流與廢氣流速率係被控制，以控制溶劑蒸發製程及形成在基板表面上的層性質。在一些情況中，有必要的是，藉由控制廢棄流速率與/或藉由在基板表面附近注入溶劑來控制基板表面上方之溶劑分壓，以控制在光阻塗覆步驟期間從阻劑之溶劑蒸發。參照第11圖，在一示範性光阻劑塗覆製程中，基板首先被設置在塗 覆器/顯影器224中之一晶圓夾盤上。一馬達係旋轉晶圓夾盤與基板，同時光阻劑被配送至基板中心上。此旋轉施加一角扭矩至光阻劑上，其迫使光阻劑徑向向外移動以最終地覆蓋住基板。
光阻劑烘烤步驟320係為一步驟，其用以確保所有溶劑從光阻劑塗覆步驟320所沉積光阻劑層移除，且在一些情況中用以促進光阻劑層對BARC層之黏著性。後光阻劑烘烤步驟320之溫度取決於沉積在基板表面上的光阻劑材料類型，但是通常低於約350℃。需要以完成後光阻劑烘烤步驟320之時間取決於後光阻劑烘烤步驟期間之基板溫度，但是通常小於約60秒。
後光阻劑冷卻步驟322係為一步驟，其用以控制基板高於環境溫度之時間而使得每一基板具有相同的時間-溫度曲線且因而將製程變化性最小化。時間-溫度曲線中之變化性會影響所沉積膜層之性質，且因此時常被控制以將製程變化性最小化。是以，後光阻劑冷卻步驟322是用以在後光阻劑烘烤步驟320之後冷卻基板至環境溫度或接近環境溫度的溫度。需要以完成後光阻劑冷卻步驟322之時間取決於基板離開後光阻劑烘烤步驟的溫度，但是通常小於約30秒。
光學邊緣珠移除(optical edge bead removal,OEBR)步驟324係為一製程，其用以將所沉積光敏感性光阻劑層(例如光阻劑塗覆步驟318期間形成的層與BARC塗覆步驟312期間形成的BARC層)曝光於一輻射源(未顯示)，因此 任一或此兩層可以從基板邊緣移除，且所沉積層之邊緣去除可以更均一性地被控制。用來將基板表面曝光之輻射的波常與強度取決於BARC類型與沉積在基板表面上的光阻劑層。OEBR工具可以購買自美國加州Cypress之USHIO America,Inc.公司。
曝光步驟326係為一微影投射步驟，其是被一微影投射設備(例如步進機掃瞄機250)利用以形成用來製造積體電路(IC)之圖案。藉由將光敏感性材料(例如在光阻劑塗覆步驟318期間形成的光阻劑層與在BARC塗覆步驟312期間形成的BARC層)曝光於電磁輻射形式，曝光步驟326形成對應於基板表面上積體電路(IC)元件之個別層的電路圖案。
後曝光烘烤(post exposure bake,PEB)步驟328係為一步驟，其用以在曝光步驟之後立即加熱基板，以促進光活性化合物之擴散且減少阻劑層中之駐波效應。對於一化學放大型阻劑，PEB步驟也引起會改變阻劑溶解度之一觸媒催化之化學反應。典型地，PEB期間之溫度控制對於臨界尺寸(critical dimension,CD)控制很重要。PEB步驟328之溫度取決於沉積在基板表面上的光阻劑材料類型，但是通常低於約250℃。需要以完成PEB步驟328之時間取決於PEB步驟期間的基板溫度，但是通常小於約60秒。
後曝光烘烤(PEB)冷卻步驟330係為一步驟，其用以控制且確保基板高於環境溫度之時間係被控制而使得每一基板具有相同的時間-溫度曲線且因而將製程變化性最小 化。PEB製程時間-溫度曲線中之變化性會影響所沉積膜層之性質，且因此時常被控制以將製程變化性最小化。是以，PEB冷卻步驟330之溫度是用以在PEB步驟328之後冷卻基板至環境溫度或接近環境溫度的溫度。需要以完成PEB冷卻步驟330之時間取決於基板離開PEB步驟的溫度，但是通常小於約30秒。
顯影步驟332係為一製程，其中一溶劑被用來對經曝光或未曝光之光阻劑與BARC層引起化學或物理變化，以暴露出曝光製程步驟326期間形成的圖案。顯影製程可以是一噴灑或沈浸或攪混形式製程，其用來配送顯影溶劑。在一些顯影製程中，基板在施用顯影溶劑之前被塗覆以一流體層(典型地為去離子水)，並且在顯影製程期間被旋轉。後續施用顯影溶劑在基板表面上造成顯影溶劑之均一塗覆。在步驟334，一潤濕溶液被提供至基板表面，終止了顯影製程。僅作為範例的是，潤濕溶液可以是去離子水。在替代性實施例中，去離子水與界面活性劑結合之潤濕溶液係被提供。熟習此技術領域之人士將可以瞭解許多變化、變更與替代物。
在步驟336，基板在顯影與潤濕步驟332與334之後被冷卻。在步驟338，基板被傳送至艙，因此完成了處理順序。大致上，傳送基板至艙之步驟338需要使前端機械手臂218將基板返回至停置在任一艙組件216的匣盒230。
根據本發明敘述，熟習此技藝之人士將可以瞭解的是，本發明之實施例能夠有利地被用以在後BARC烘烤步 驟314與後BARC冷卻步驟316期間、後光阻劑烘烤步驟320與後光阻劑冷卻步驟322期間、後曝光烘烤步驟328與後曝光冷卻步驟330期間、以及後顯影冷卻步驟336期間來加熱與/或冷卻一基板。熟習此技藝之人士也將可以瞭解的是，前述一些烘烤與冷卻順序組係具有不同的烘烤與冷卻需求。是以，熟習此技藝之人士將可以瞭解的是，整合式熱單元中特定烤盤22與/或冷卻盤30之功能性規格將取決於烤盤22與/或冷卻盤30所欲分別加熱及冷卻的材料。例如，BARC材料能夠以一低溫、低精確性烤盤(例如最大250℃之單一區域加熱器)而適當地被加熱，而光阻劑材料需要一高溫、中等精確性烤盤(例如最大350℃之三區域加熱器)，並且後曝光烘烤製程需要一低溫、高精確性烤盤(例如最大250℃之十五區域加熱器)。是以，本發明之實施例不被限制在任何特定的烤盤22或冷卻盤30型式或組態。進而，每一烤盤22與冷卻盤30係大致上被設計成符合本發明需求之效能標準，如同熟習此技藝之人士所能決定者。
雖然已經參照特定實施例與特定範例敘述本發明，應當瞭解的是，其他實施例可以落入本發明之精神與範圍內。例如，雖然第1-3圖係顯示出烤站12垂直地被設置在冷卻站14上方，本發明之其他實施例係使得冷卻站14垂直地被設置在烤站12上方。所以，本發明之範圍應該藉由參照隨附申請專利範圍及其均等物所有範圍來決定。
10‧‧‧整合式熱單元
12‧‧‧烤站
14‧‧‧冷卻站
16‧‧‧基板接收站
18‧‧‧梭件
18a‧‧‧晶圓接收區域
18h‧‧‧第一位置
18i‧‧‧第二位置
18j‧‧‧第三位置
18k‧‧‧第四位置
20‧‧‧殼體
20a‧‧‧部份
20b‧‧‧部份
22‧‧‧烤盤
24‧‧‧圍壁
28‧‧‧機動化舉升件
30‧‧‧冷卻盤
30a‧‧‧晶圓支撐表面
32‧‧‧舉升梢
36‧‧‧微粒屏蔽件
38‧‧‧舉升梢
40‧‧‧狹長開口
42‧‧‧狹長開口
44‧‧‧檔門
44a‧‧‧軌道
46‧‧‧檔門
46a‧‧‧軌道
51‧‧‧內部分隔壁
52‧‧‧罩體
60‧‧‧頂加熱盤
62‧‧‧側加熱盤
64‧‧‧側頂加熱屏蔽件
66‧‧‧側底加熱屏蔽件
68‧‧‧底杯
70‧‧‧蓋件
71‧‧‧虛線
72‧‧‧螺紋化孔
74‧‧‧面板
74a‧‧‧通道
76‧‧‧氣體流
78‧‧‧氣體岐管
80‧‧‧氣體入口線
82‧‧‧氣體入口
84‧‧‧凹腔
85‧‧‧舉升梢孔
86‧‧‧擴散板
88‧‧‧氣體出口孔
90‧‧‧氣體出口線
92‧‧‧可接合散熱體
94‧‧‧孔
95‧‧‧冷卻劑入口
96‧‧‧冷卻劑出口
98‧‧‧晶圓穴鈕
100‧‧‧鄰近梢
102‧‧‧入口/出口
104‧‧‧部份
106‧‧‧指部
108‧‧‧管子支撐機構
110a‧‧‧溝槽
110b‧‧‧溝槽
112‧‧‧晶圓穴鈕
114‧‧‧鄰近梢
116‧‧‧托架
150‧‧‧傳送晶圓進入熱單元
151‧‧‧以梭件抓取晶圓
152‧‧‧傳送晶圓至烤站
153‧‧‧將梭件返回至初始位置
154‧‧‧上升烤盤以抓取晶圓且移動至烘烤位置
155‧‧‧烘烤晶圓
156‧‧‧下降烤盤至接收位置
157‧‧‧以梭件抓取晶圓
158‧‧‧傳送晶圓至冷卻站
159‧‧‧上升舉升梢以抓取晶圓
160‧‧‧將梭件返回至初始位置
161‧‧‧下降舉升梢以置放晶圓在冷卻盤上
162‧‧‧冷卻晶圓
163‧‧‧上升舉升梢以抓取晶圓
164‧‧‧傳送晶圓離開熱單元
200‧‧‧軌徑微影工具
205A-D‧‧‧艙組件或FOUP
206‧‧‧匣盒
210‧‧‧前端模組
211‧‧‧製程模組
215‧‧‧前端機械手臂組件
216‧‧‧水平運動組件
217‧‧‧水平端機械手臂
220A‧‧‧處理架
220B‧‧‧處理架
221‧‧‧塗覆碗
222‧‧‧共用配送器堤
223‧‧‧噴嘴
224‧‧‧共用配送器
225‧‧‧配送臂
226‧‧‧軌道
227‧‧‧基板支撐件
230‧‧‧處理架
234‧‧‧多個堆疊整合式熱單元
236‧‧‧處理架
237A‧‧‧烤盤
237B‧‧‧烤盤
238‧‧‧單一冷卻盤
239‧‧‧整合式烘烤及冷卻單元
240‧‧‧機械手臂組件
240‧‧‧機械手臂
242‧‧‧水平運動組件
243‧‧‧機械手臂硬體組件
244‧‧‧垂直運動組件
245‧‧‧機械手臂葉片
248‧‧‧後機械手臂組件
250‧‧‧掃瞄機
260‧‧‧系統控制器
300‧‧‧一連串方法步驟
310‧‧‧傳送半導體基板至塗覆模組
312‧‧‧將基板塗覆以底部抗反射塗層(BARC)
314‧‧‧在BARC步驟之後烘烤基板(後BARC烘烤)
316‧‧‧在後BARC烘烤步驟之後冷卻基板(後BARC冷卻)
318‧‧‧將基板塗覆以光阻劑
320‧‧‧在光阻劑塗覆步驟之後烘烤基板(後PR烘烤)
322‧‧‧在後PR烘烤步驟之後冷卻基板(後PR冷卻)
324‧‧‧從基板移除邊緣珠(OEBR)
326‧‧‧在掃瞄機中曝光基板
328‧‧‧在曝光步驟之後烘烤基板(PEB)
330‧‧‧在PEB步驟之後冷卻基板(PEB冷卻)
332‧‧‧顯影在基板上之圖案
334‧‧‧潤濕基板以終止顯影製程
336‧‧‧在顯影步驟之後冷卻基板(後顯影冷卻)
338‧‧‧傳送基板至艙
第1圖為根據本發明之一整合式熱單元實施例的簡化傑面圖。
第2圖為第1圖所繪示整合式熱單元的簡化俯視圖。
第3圖為第1圖所繪示整合式熱單元的簡化立體圖。
第4圖為第1圖所顯示烤站12的立體圖。
第5圖為第4圖所顯示烤站12的剖面立體圖。
第6圖為第4圖所顯示烤站12的截面圖。
第7圖為第4圖所顯示烤站12的底視立體圖。
第8圖為根據本發明一實施例之冷卻盤30的立體圖。
第9圖為根據本發明一實施例之梭件18的立體圖。
第10圖為一簡化的方塊圖，其繪示根據本發明方法實施例之被熱單元執行以熱處理晶圓的一連串事件。
第11圖為根據本發明一實施例之一軌徑微影工具200實施例的平面圖。
第12圖為一流程圖，其繪示被第11圖之軌徑微影工具200處理一半導體基板之示範性處理順序。
10‧‧‧整合式熱單元
12‧‧‧烤站
14‧‧‧冷卻站
16‧‧‧基板接收站
18‧‧‧梭件
18h‧‧‧第一位置
18i‧‧‧第二位置
18j‧‧‧第三位置
18k‧‧‧第四位置
20‧‧‧殼體
20a‧‧‧部份
20b‧‧‧部份
22‧‧‧烤盤
24‧‧‧圍壁
28‧‧‧機動化舉升件
30‧‧‧冷卻盤
32‧‧‧舉升梢
36‧‧‧微粒屏蔽件
38‧‧‧舉升梢
40‧‧‧狹長開口
42‧‧‧狹長開口
44‧‧‧檔門
46‧‧‧檔門

Claims (13)

  1. 一種整合式熱單元，其包含：一殼體；一烤站，其設置在該殼體內，該烤站包含一烤盤，該烤盤用以加熱被支撐在烤盤表面上之一基板；一冷卻站，其設置在該殼體內，該冷卻站包含一冷卻盤，該冷卻盤用以冷卻被支撐在冷卻盤表面上之一基板；一基板接收站，其設置在該殼體內，該基板接收站用以固持住一基板；以及一基板傳送梭件，其設置在該殼體內，該梭件適用以在該基板接收站、該烤站與該冷卻站之間傳送基板；其中該殼體包含一第一接取溝槽與一第二接取溝槽，該第一接取溝槽與該第二接取溝槽僅對應至該冷卻站與該基板接收站，該第一接取溝槽與該第二接取溝槽之每一者的尺寸允許一半導體基板被傳送進入或離開該殼體，該第一接取溝槽與該第二接取溝槽藉由不同於該基板傳送梭件之一機械手臂被接取；其中該第一接取溝槽係水平地鄰近於該基板接收站，而使得一基板可以經由該第一接取溝槽被傳送進入該整合式熱單元且被置放在該基板接收站上，並且其中該第二接取溝槽係水平地鄰近於該冷卻站，而使得一基板可以經由該第二接取溝槽從該冷卻站被傳送離開該整合式熱單元； 其中在將基板從該烤站傳送至該冷卻站之同時，該基板傳送梭件用以強烈地冷卻基板；以及該烤站、該冷卻站與該基板接收站在該殼體內被配置成一垂直堆疊形式。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之整合式熱單元，其中該基板傳送梭件適用以在該殼體內沿著x軸與z軸線性地移動，其中沿著z軸移動係發生在一殼體部份中，該殼體部份係橫向地鄰近於該烤站、該冷卻站與該基板接收站被垂直地堆疊之殼體部份。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之整合式熱單元，其中該基板傳送梭件包含位在一基板接收表面下方之複數個冷卻劑通道。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之整合式熱單元，其中該基板傳送梭件包含第一與第二狹長溝槽，其中該些狹長溝槽越過該梭件之基板接收表面的厚度，並且在該基板接收表面之一端為開放，但是沒有越過該基板接收表面之整個長度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之整合式熱單元，其中該烤站被設置在該冷卻站上方。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之整合式熱單元，其中該冷卻站被設置在該烤站上方。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之整合式熱單元，更包含：一第一接取檔門，其操作性地在一開啟位置與一關閉位置之間移動，其中該開啟位置使得基板經由該第一接取溝槽被傳送，且該關閉位置阻止基板經由該第一接取溝槽被傳送；以及一第二接取檔門，其操作性地在一開啟位置與一關閉位置之間移動，其中該開啟位置使得基板經由該第二接取溝槽被傳送，且該關閉位置阻止基板經由該第二接取溝槽被傳送。
  8. 一種處理一整合式熱單元中一基板之方法，該整合式熱單元具有被配置成一垂直堆疊形式之一烤站、一冷卻站與一基板接收站，該方法包含：提供一第一接取溝槽與一第二接取溝槽，該第一接取溝槽與該第二接取溝槽僅對應至該冷卻站與該基板接收站；將上方貼附有一液態阻劑材料之一基板通過該第一接取溝槽傳送進入該整合式熱單元，並且設置在該基板接收站上； 利用整合式熱單元殼體內之一基板傳送裝置將該基板從該基板接收站傳送至該烤站；在該烤站內之一烤盤上加熱該基板；利用該基板傳送裝置將該基板從該烤站傳送至該冷卻站；在該冷卻站內之一冷卻盤上冷卻該基板；以及將該基板通過該第二接取溝槽從該冷卻站傳送離開該整合式熱單元，其中該基板傳送裝置包含一基板傳送梭件，其適用以沿著x軸與z軸線性地移動；該第一接取溝槽與該第二接取溝槽藉由不同於該基板傳送梭件之一機械手臂被存取；將該基板傳送進入該整合式熱單元之步驟係包含將該基板置放在複數個舉升梢上，其中該些舉升梢配置在該基板接收站；以及將該基板從該烤站傳送至該冷卻站之步驟係包含以一溫控表面來冷卻該基板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該基板傳送梭件沿著z軸之移動係發生在一殼體部份中，該殼體部份係橫向地鄰近於該烤站、該冷卻站與該基板接收站被垂直地堆疊之殼體部份。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中將該基板從該烤站傳送至該冷卻站之步驟係沿著z軸向上移動基材。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中將該基板從該烤站傳送至該冷卻站之步驟係沿著z軸向下移動基材。
  12. 一種軌徑微影工具，其至少包含：複數個艙組件，其適用以接收容納有多個晶圓之一或多個匣盒；一或多個機械手臂，其適用以將該些晶圓從一或多個艙組件傳送至該軌徑微影工具內之多個處理模組，其中至少一處理模組包括一整合式熱單元，該整合式熱單元包含：一殼體；一烤站，其設置在該殼體內，該烤站包含一烤盤，該烤盤用以加熱被支撐在烤盤表面上之一基板；一冷卻站，其設置在該殼體內，該冷卻站包含一冷卻盤，該冷卻盤用以冷卻被支撐在冷卻盤表面上之一基板；一基板接收站，其設置在該殼體內，該基板接收站用以固持住一基板；以及一基板傳送梭件，其設置在該殼體內，該梭件適用以在該基板接收站、該烤站與該冷卻站之間傳送基板；其中該殼體包含一第一接取溝槽與一第二接取溝槽，該第一接取溝槽與該第二接取溝槽僅對應至該冷卻站 與該基板接收站，該第一接取溝槽與該第二接取溝槽之每一者的尺寸允許一半導體基板被傳送進入或離開該殼體，該第一接取溝槽與該第二接取溝槽藉由不同於該基板傳送梭件之一機械手臂被接取；其中該第一接取溝槽係水平地鄰近於該基板接收站，而使得一基板可以經由該第一接取溝槽被傳送進入該整合式熱單元且被置放在該基板接收站上，並且其中該第二接取溝槽係水平地鄰近於該冷卻站，而使得一基板可以經由該第二接取溝槽從該冷卻站被傳送離開該整合式熱單元；其中在將基板從該烤站傳送至該冷卻站之同時，該基板傳送梭件用以強烈地冷卻基板；以及其中該烤站、該冷卻站與該基板接收站在該殼體內被配置成一垂直堆疊形式。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之軌徑微影工具，更包含複數個被配置成垂直堆疊形式之整合式熱單元。
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