TWI712775B

TWI712775B - 半導體製程及半導體設備

Info

Publication number: TWI712775B
Application number: TW107119434A
Authority: TW
Inventors: 陳俊志; 鍾嘉麒; 楊文豪; 黃鏢浚; 林宏銘
Original assignee: 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2020-12-11
Also published as: TW202001200A

Abstract

一種半導體製程，適於使用半導體設備對半導體晶圓進行顯影製程。半導體製程至少包括下列步驟。在化學溶液經由半導體設備的噴嘴提供至半導體晶圓上的期間，藉由半導體設備的攝影裝置依序擷取噴嘴的第一影像及第二影像。計算第一影像及第二影像的分析區域中化學溶液所佔的比例，以判斷半導體設備是否異常。另提供一種適於對半導體晶圓進行顯影製程的半導體設備。

Description

半導體製程及半導體設備

本發明是有關於一種半導體製程及半導體設備，且特別是有關於一種適於對半導體晶圓進行顯影的半導體製程及半導體設備。

目前半導體裝置已使用於多種電子上的應用，例如個人電腦、手機、數位相機及其他電子設備。半導體裝置基本上依序經由沉積絕緣層或介電層、導電層及半導體層之材料至晶圓上，並使用微影(lithography)技術圖案化多種材料層，以在晶圓上形成電路元件。在半導體積體電路的製程中，微影製程是非常關鍵性的步驟。一般而言，微影製程包括塗佈(coating)光阻、曝光(exposure)、顯影(development)及去除光阻等幾個主要步驟，其中顯影步驟的目的是將預期部分的光阻層藉由顯影液的化學反應予以清除，藉此形成光阻圖案。因此顯影的條件必須嚴密的控制，以免非預期部分的光阻層也被顯影液所侵蝕，而影響轉移圖案的精確性。

另外，當半導體設備對晶圓執行顯影製程時，由於顯影液流量監測系統無法即時地偵測到管線是否有破損的情況，若管線破損會導致於晶圓上形成一些缺陷，而使圖案轉移異常則必須重作。因此，需要經常性地維護半導體設備(例如檢測管線是否破損、監測系統是否異常等)，而降低了晶圓的製造效率。因此，需要提供一種降低晶圓缺陷以及減少維護半導體設備所需時間的解決方案。

本發明實施例的半導體製程適於使用半導體設備對半導體晶圓進行顯影製程。半導體製程至少包括下列步驟。在化學溶液經由半導體設備的噴嘴提供至半導體晶圓上的期間，藉由半導體設備的攝影裝置依序擷取噴嘴的第一影像及第二影像。計算第一影像及第二影像的分析區域中化學溶液所佔的比例，以判斷半導體設備是否異常。

本發明實施例的半導體製程適於使用半導體設備對半導體晶圓進行顯影製程。半導體製程至少包括下列步驟。在化學溶液經由半導體設備的噴嘴提供至半導體晶圓上的期間，藉由半導體設備的攝影裝置拍攝化學溶液、噴嘴及半導體晶圓的影像。分析影像中噴嘴浸入化學溶液的程度，以判斷化學溶液是否足夠進行顯影製程。

本發明的實施例的半導體設備適於對半導體晶圓進行顯影製程。半導體設備包括顯影機台、攝影裝置、照明裝置以及影像處理器。顯影機台包括噴嘴，其中噴嘴設置於半導體晶圓上方，以提供化學溶液至半導體晶圓上。攝影裝置拍攝噴嘴與化學溶液的影像。照明裝置照射噴嘴與化學溶液。影像處理器耦接至攝影裝置，以接收攝影裝置所拍攝的影像並分析影像中噴嘴浸入化學溶液的程度。

10:微影製程

20:顯影設備

200:處理腔

202:晶圓座

210:顯影機台

212:液體供應系統

212a:噴嘴

212b:固持裝置

212c:管線

212d:流量監控裝置

212ds:流量偵測器

212dv:閥件

212e:暫存桶

220:攝影裝置

230:照明裝置

240:影像處理器

30:半導體製程

A:虛線方框

ABN:異常

AMP:流量偵測放大器

AR:分析區域

BL:基線

DR:化學溶液

END:結束分配

IMG:影像

LS:光源

M:光罩

PR:光阻層

PR’:光阻圖案

PRa:經曝光的光阻層

PRb:未經曝光的光阻層

PT:準備期間

S110、S120、S130、S140、S150、S310、S320、S330、S340: 步驟

STR:開始分配

W:半導體晶圓

圖1是依照本發明實施例的一種微影製程的流程圖。

圖2A至圖2E是依照本發明實施例的一種微影製程各階段的剖面示意圖。

圖3A及圖3B是微影製程中具有異常情形的顯影製程與其所產生的光阻圖案的剖面示意圖。

圖4是依照本發明實施例的一種半導體設備的示意圖。

圖5A及圖5B是依照本發明實施例的一種半導體設備的流量偵測器於關閉及開啟狀態下的示意圖。

圖6是依照本發明實施例的一種半導體製程的流程圖。

圖7A至圖7C是圖4的半導體設備的虛線方框A於不同狀態下的放大示意圖。

圖8是依照本發明實施例的半導體設備的攝影裝置所拍攝的影像時序示意圖。

以下揭露內容提供用於實施所提供標的物的不同特徵的許多不同實施例或實例。下文描述組件以及配置的特定實例以簡化本發明。當然，此等組件以及配置僅僅為實例且不意欲為限制性的。舉例而言，在以下描述中，第一特徵在第二特徵上方或上的形成可包含第一特徵以及第二特徵直接接觸地形成的實施例，且還可包含額外特徵可在第一特徵與第二特徵之間形成使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本發明可在各種實例中重複圖式元件符號以及/或字母。此重複是出於簡化以及清楚的目的，且本身並不指示所論述的各種實施例以及/或組態之間的關係。

另外，為易於描述，本文中可使用諸如「在...之下」、「在...下方」、「下部」、「在...上方」、「上部」以及其類似者的空間相對術語，以描述如諸圖中所說明的一個元件或特徵相對於另一元件或特徵的關係。除了諸圖中所描繪的定向之外，空間相對術語意欲涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他定向)，且本文中所使用的空間相對描述詞同樣可相應地進行解釋。

圖1是依照本發明實施例的一種微影製程10的流程圖，圖2A至圖2E是依照本發明實施例的一種微影製程各階段的剖面示意圖，圖3A及圖3B是微影製程中具有異常情形的顯影製程與其所產生的光阻圖案的剖面示意圖。圖1的製程流程圖搭配圖2A至圖2E及圖3A與圖3B的剖面示意圖進行說明，請同時參照圖1及圖2A至圖2E，首先，可提供半導體晶圓W，如圖2A所示。舉例來說，半導體晶圓W可由晶體矽、晶體鍺、矽鍺及/或例如GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs或類似物之III-V化合物半導體而形成。在一些實施例中，半導體晶圓W也可以是塊狀矽晶圓(bulk silicon wafer)或絕緣體覆矽(Silicon-On-Insulator，SOI)晶圓。在一些實施例中，半導體晶圓W可以是包含積體電路裝置(未繪示)的裝置晶圓，積體電路裝置可包括電晶體、電阻器、電容器、二極體及/或類似物。在一些實施例中，半導體晶圓W可以是包含主動裝置的中介晶圓(interposer wafer)，並且可包含或可不包含被動裝置。本發明並不限制半導體晶圓W的類型。

在步驟S110，可以於半導體晶圓W上形成光阻層PR。舉例來說，可以將半導體晶圓W放置於真空吸盤(未繪示)上，並將液態的光阻材料施加於半導體晶圓W並同時旋轉真空吸盤，藉由離心力使光阻材料均勻地散佈於半導體晶圓W的表面上。在一些實施例中，執行步驟S110之前，可以先清洗半導體晶圓W，以去除半導體晶圓W上的污染物及微粒。在清洗之後可選擇性地進行脫水烘烤，以去除半導體晶圓W表面上的濕氣。在一些實施例中，執行步驟S110之前，可在半導體晶圓W上塗底(priming)，例如塗覆六甲基二矽氮烷(hexa methyl disilazane；HMDS)，以提升後續所形成的光阻層PR的附著力。應當理解的是，雖然圖式是以正型光阻為例，在其他實施例中，也可選用負型光阻來進行微影製程，本發明的實施例並不限制光阻的類型。

接著，在步驟S120，對光阻層PR進行曝光，如圖2C所示，可提供適當的曝光光源LS作為入射光。光源LS通過具有圖案的光罩M，可將設計圖案曝在半導體晶圓W上，以使未被遮蓋的部分光阻層PR吸收來自光源LS的能量而進行光化轉換，而形成經曝光的光阻層PRa。被光罩M所遮蓋的部分則視為未經曝光的光阻層PRb。在一些實施例中，在執行曝光製程之前，可對形成在半導體晶圓W上的光阻層PR進行曝光前烘烤，以去除光阻層PR中的溶劑。在一些實施例中，在執行曝光製程之後，可對形成在半導體晶圓W上的光阻層PR進行曝光後烘烤，以減輕光阻層PR上的駐波效應並改善解析度。

隨後，在步驟S130，藉由顯影設備20(圖式僅繪示部分的顯影設備20)提供化學溶液DR至光阻層PR上進行顯影，如圖2D所示。在一些實施例中，經由顯影設備20的噴嘴噴灑或分配(dispense)化學溶液DR，以藉由化學反應移除經曝光的光阻層PRa(在正型光阻的情況下)或未經曝光的光阻層PRb(在負型光阻的情況下)。可視光阻類型而選用適當的化學溶液DR作為顯影劑。舉例來說，化學溶液DR可包括氫氧化四甲基氨(tetra methyl ammonium hydroxide；TMAH)、氫氧化鉀、氫氧化鈉、二甲苯(Xylene)或其他適合的溶劑來作為顯影劑。

在一些實施例中，在執行顯影製程之後，若判斷在半導體晶圓W上所形成的光阻圖案PR’與設計圖案相符(如圖2E)，則進行步驟S140，執行下一處理程序例如離子植入製程或蝕刻製程、剝除光阻圖案PR’等步驟，以在半導體晶圓W上形成圖案化的絕緣層、圖案化的金屬層等結構。在一些實施例中，在執行顯影製程之後，若在半導體晶圓W上所形成的光阻圖案PR’與設計圖案不符(如圖3B)，則進行修改並去除光阻圖案PR’，即步驟S150。舉例來說，可藉由判斷執行顯影製程的半導體設備是否產生異常，來判定在半導體晶圓W上所形成的光阻圖案PR’能否符合設計圖案。

在一些實施例中，如圖3A及圖3B所示，在執行顯影製程時，半導體設備發生異常ABN(例如化學溶液的輸送管線破損或噴嘴破損等)而使得施加於光阻層PR上的化學溶液DR不足以對光阻層PR進行顯影，則會使得經顯影後的光阻圖案PR’與設計圖案不符。顯影製程的半導體設備之判斷異常的方式將於後續搭配圖式詳細闡述。在其他實施例中，也可以在顯影製程之後，透過疊對、微距量測及/或顯影後檢視(After Development Inspection；ADI)來判斷在半導體晶圓W上所形成的光阻圖案PR’是否與設計圖案相符。當檢測後為正常標準者，則執行下一處理程序，若光阻圖案PR’具有異常情形則須重作(Rework)，例如去除異常的光阻圖案PR’之後，再回到流程開始之後執行上述各步驟。

圖4是依照本發明實施例的一種半導體設備的示意圖，圖5A及圖5B是依照本發明實施例的一種半導體設備的流量偵測器於關閉及開啟狀態下的示意圖。請參照圖4、圖5A及圖5B，本發明實施例的半導體設備例如是適於對半導體晶圓W進行顯影製程的顯影設備20。在一些實施例中，半導體設備可以是包括光阻塗佈、曝光與顯影等製程的整合系統，也就是說，圖4所繪示的顯影設備20可以是半導體設備的一部分。顯影設備20可包括處理腔200、顯影機台210、攝影裝置220、照明裝置230、影像處理器240等。處理腔200可包括晶圓座202，以在顯影過程中固持及/或旋轉半導體晶圓W。晶圓座202例如是靜電晶圓座或是其他適合的晶圓座，本發明的實施例並不限於此。顯影機台210可設置於處理腔200中，也可視實際需求，而將顯影機台210的部分裝置設置於處理腔200外。

舉例來說，顯影機台210包括液體供應系統212。液體供應系統212可包括設置於半導體晶圓W上方的噴嘴212a，以提供化學溶液DR至半導體晶圓W上。在一些實施例中，液體供應系統212還可包括固持裝置212b、連接於噴嘴212a的管線212c、連接於管線212c的流量監控裝置212d及容納化學溶液DR的暫存桶212e。應當理解的是，圖4中所繪示的三組暫存桶212e、流量監控裝置212d及管線212c僅為示例，可視實際需求進行調整，本發明的實施例並不以此為限。

在一些實施例中，流量監控裝置212d可以監測並調控化學溶液DR的供輸狀態。舉例來說，噴嘴212a可設置於固持裝置 212b上，並經由管線212c連接於暫存桶212e。流量監控裝置212d可調控儲存在暫存桶212e中的化學溶液DR，使其經由管線212c輸送至噴嘴212a。在一些實施例中，暫存桶212e可以容納多種溶液，例如清洗液或顯影液等化學液，以在顯影製程期間提供不同的功用。在一些實施例中，暫存桶212e可以配置液位偵測器(未繪示)。在一些實施例中，暫存桶212e可耦接至氣體供應源(未繪示)，藉由氣體加壓將化學溶液DR供應至噴嘴212a。

進一步來說，可藉由流量監控裝置212d可以控制化學溶液DR進入噴嘴212a的流速及流量。舉例來說，流量監控裝置212d可包括閥件212dv及/或泵浦(未繪示)等。閥件212dv可包括電磁閥、氣動閥或其他適合的開關閥件，以決定化學溶液DR的回吸調整。在一些實施例中，流量監控裝置212d可選擇性地設置流量偵測器212ds及流量偵測放大器AMP，以進行流量偵測與控制。在一些實施例中，流量偵測器212ds可包括浮球液位感測器，利用浮球(floating cone)FC作為偵測液位及/或液位開關的控制元件。舉例來說，如圖5A所示，當流量偵測器212ds未偵測到流量時(即浮球未升起)流量偵測放大器AMP可亮起一個燈號，當偵測到流量時(即浮球升起)流量偵測放大器AMP可同時亮起兩個燈號，藉此判斷流量監控裝置212d的運作狀態是否正常。

請再參考圖4，在一些實施例中，顯影設備20的攝影裝置220可拍攝噴嘴212a的影像。舉例來說，攝影裝置220可以設置在處理腔200的腔壁上，以側向地拍攝噴嘴212a狀態。在其他實施例中，攝影裝置220可以設置在顯影機台210上，以拍攝噴嘴212a、化學溶液DR及半導體晶圓W的狀態。本發明的實施例並不限制攝影裝置220的設置方式與設置位置，只要能在顯影過程中清楚的拍攝噴嘴212a、化學溶液DR及半導體晶圓W的狀態即可。攝影裝置220可包括電荷藕合元件(charge coupled devices；CCD)的攝影機，可將攝影機的鏡頭配置成朝向噴嘴212a，透過鏡頭在顯影製程期間拍攝噴嘴212a、化學溶液DR及半導體晶圓W，以取得影像訊號。影像處理器240可耦接至攝影裝置220，以接收攝影裝置220所拍攝的影像並分析影像中噴嘴212a浸入化學溶液DR的程度。在一些實施例中，影像處理器240例如是可進行影像辨識或比對的影像感測器。在一些實施例中，影像處理器240可對取得的影像訊號進行分析及計算判斷，判斷標準可以儲存在記憶體裝置(未繪示)中。舉例來說，影像處理器240的判斷標準可用指令操作來調整或者影像處理器240可耦接至顯影機台210，藉由顯影機台210的控制器中所儲存的製程參數來決定判斷標準。

照明裝置230與攝影裝置220可設置於晶圓座202的周圍，藉由照明裝置230照射噴嘴212a與化學溶液DR來增強攝影裝置220所拍攝或擷取的影像品質。在一些實施例中，照明裝置230與攝影裝置220可分別地設置在噴嘴212a的相對兩側，以照射噴嘴212a與化學溶液DR。在一些實施例中，照明裝置230與攝影裝置220可配置在噴嘴212a的同側或鄰側，只要照明裝置230 能夠在攝影裝置220拍攝期間提供充足的光源，使攝影裝置220所擷取的影像得以進行分析辨識，本發明的實施例的配置方式並不限於此。在一些實施例中，照明裝置230也可同時照射到半導體晶圓W上，使攝影裝置220能接收由半導體晶圓W的處理表面上所反射出來的影像訊號。

圖6是依照本發明實施例的一種半導體製程30的流程圖，半導體製程30例如是使用顯影設備20對半導體晶圓W進行顯影製程時，判斷顯影設備20是否異常的步驟流程，圖7A至圖7C是圖4的半導體設備的虛線方框A於不同狀態下的放大示意圖。請同時參照圖4的顯影設備20、圖5的流程圖及圖7A至圖7C顯影設備20的放大示意圖，在步驟S310，在化學溶液DR經由顯影設備20的噴嘴212a提供至半導體晶圓W上的期間，藉由攝影裝置220依序擷取噴嘴212a的第一影像及第二影像。在一些實施例中，可藉由影像處理器240設定在這些影像IMG中的分析區域。在一些實施例中，藉由影像處理器240定義這些影像IMG中的基線BL，此基線BL例如是足量的化學溶液DR需覆蓋噴嘴212a的長度。在一些實施例中，可在定義基線BL之後，依據基線BL而進一步設定這些影像IMG中的分析區域，此分析區域例如是基線BL至半導體晶圓W之間須被化學溶液DR覆蓋的區域。可依據製程參數(例如光阻層PR的類型、厚度或顯影劑的類型等)搭配噴嘴212a的參數(例如長度及/或管徑等)來決定這些影像IMG中化學溶液DR需覆蓋噴嘴212a的基線BL。舉例來說，在這些影像IMG中至少包括化學溶液DR及噴嘴212a的影像。在一些實施例中，這些影像IMG中可包括化學溶液DR、噴嘴212a及半導體晶圓W處理表面的影像。

在步驟S320，計算第一影像及第二影像的分析區域中化學溶液DR所佔的比例，以判斷顯影設備20是否異常。舉例來說，可以藉由影像處理器240分析這些影像IMG中噴嘴212a浸入化學溶液DR的程度，以判斷化學溶液DR是否足夠進行顯影製程。在一些實施例中，可藉由影像處理器240設定這些影像IMG的分析區域，並計算分析區域中噴嘴212a浸入化學溶液DR的比例及/或噴嘴212a未浸入化學溶液DR的比例。

舉例來說，當經分析的影像IMG的分析區域中，噴嘴212a浸入化學溶液DR的程度達設定值時，也就是，化學溶液DR佔噴嘴212a的比例達設定值時，表示顯影設備20無異常，化學溶液DR足夠進行顯影，便可關閉閥件212dv以停止提供化學溶液DR至半導體晶圓W上，待化學溶液DR移除半導體晶圓W上經曝光的光阻層PRa或未經曝光的光阻層PRb後，則完成顯影製程，即步驟S330。當經分析的影像IMG的分析區域中顯示化學溶液DR所佔的比例未達設定值時，表示化學溶液DR供應不足，顯影設備20可能產生異常，則執行異常排除，即步驟S340。異常排除例如包括檢測顯影設備20的液體供應系統212的運作與修復液體供應系統212。在一些實施例中，當經分析的影像IMG的分析區域中顯示化學溶液DR所佔的比例未達設定值時，可對產生異常的半導體晶圓W進行清洗，去除半導體晶圓W上的化學溶液DR，並剝除光阻層PR進行重作。

在一些實施例中，可在化學溶液DR經由噴嘴212a開始分配至半導體晶圓W的處理表面(如光阻層PR)上後，藉由攝影裝置220擷取影像IMG並傳送至影像處理器240，利用影像處理器240判斷所擷取的影像IMG中化學溶液DR在噴嘴212a中的液位是否達到基線BL。以圖7A至圖7C為例，首先，在預備期間或剛開始分配化學溶液DR的狀態下，所擷取的影像IMG(如圖7A的虛線方框)中尚無化學溶液。接下來，在開始分配化學溶液DR後(如約0.4秒左右)，所擷取的影像IMG(如圖7B的虛線方框)中存在些許化學溶液DR，但化學溶液DR在噴嘴212a中的液位尚未達到基線BL，表示化學溶液DR還不足夠進行顯影，此時化學溶液DR的流動可能處於不穩定狀態。隨後，例如在開始分配的約0.4秒至約1.7秒左右，當化學溶液DR的液位穩定後，所擷取的影像IMG(如圖7C的虛線方框)中，化學溶液DR在噴嘴212a中的液位達到基線BL，表示存在足量的化學溶液DR可進行顯影。

圖8是依照本發明實施例的半導體設備的攝影裝置所拍攝的影像時序示意圖。請參照圖8，於開始分配STR至結束分配END期間，形成在半導體晶圓W上的光阻層PR逐漸地被化學溶液DR移除，以在半導體晶圓W上形成光阻圖案。舉例來說，噴嘴212a於開始時間T1分配化學溶液DR至半導體晶圓W上，並於停止時間Tn停止分配化學溶液DR至半導體晶圓W上。攝影裝置220可被設置成拍攝欲移除光阻層PR的位置，以在開始分配STR至結束分配END期間擷取噴嘴212a、化學溶液DR及半導體晶圓W的影像IMG，藉此可依據半導體晶圓W上化學溶液DR的厚度及/或光阻層PR的厚度，來判斷光阻層PR被移除的程度。在開始分配STR至結束分配END期間，攝影裝置220可連續拍攝或依序擷取多個影像IMG並傳送至影像處理器240，並藉由影像處理器240對這些影像IMG中的分析區域AR進行處理及計算。

在一些實施例中，每一個影像IMG可以對應於一拍攝時間，於開始時間T1至停止時間Tn期間，攝影裝置220依序擷取多個影像(例如至少包括第一影像IMG1及第二影像IMG2)。在一些實施例中，第一影像IMG1例如是攝影裝置220於在開始時間T1所擷取的。在其他實施例中，第一影像IMG1可以是攝影裝置220於開始時間T1至停止時間Tn期間的任一時間點所擷取的。在一些替代的實施例中，第一影像IMG1可以是攝影裝置220於準備期間PT的任一時間點所擷取的。第二影像IMG2例如是攝影裝置220於停止時間Tn所擷取的。在其他實施例中，第二影像IMG2例如是攝影裝置220於停止時間Tn前，化學溶液DR於噴嘴212a中的液面達到穩定狀態時所擷取的。

在一些實施例中，可藉由影像處理器240計算上述這些影像IMG的分析區域AR中，噴嘴212a浸入化學溶液DR的像素數量及/或計算這些影像IMG的分析區域AR中噴嘴212a未浸入化學溶液DR的像素數量。舉例來說，經影像處理器240計算，第二影像IMG2的分析區域AR中的像素數量約為0時，表示分析區域AR中噴嘴212a已沒入化學溶液DR中，並達到設定值，則可停止分配化學溶液DR。在其他實施例中，經影像處理器240計算，第二影像IMG2的分析區域AR中的像素數量達到設定值(可為大於或等於0)時，表示化學溶液DR足夠進行顯影，則可停止分配化學溶液DR。應當理解的是，像素數量的判斷標準可視分析區域AR的面積大小決定。

在一些實施例中，攝影裝置220可選擇性地在開始分配STR之前的準備期間PT便拍攝噴嘴212a及半導體晶圓W與形成在半導體晶圓W上光阻層PR的影像IMG。在一些實施例中，影像處理器240可對於在準備期間PT所拍攝的影像IMG中進行處理，以定位噴嘴212a的位置或是一併定位欲移除之光阻層PR的位置，並據此設定影像IMG的判斷標準(例如基線BL的高度及/或分析區域AR的大小)。由於本發明的實施例利用攝影裝置220於顯影製程中監測噴嘴212a與化學溶液DR，因此當在顯影期間，由於液體供應系統212異常而使得半導體晶圓W上可能形成缺陷時，可即時地藉由攝影裝置220之監測及影像處理器240的影像分析而被偵測出來，並予以適當的修正，藉此可縮短尋找導致缺陷產生的原因所需的時間，進而增進晶圓的良率產能。此外，在顯影過程中，藉由攝影裝置220監測噴嘴212a，能夠早期偵測到設備異常，例如化學溶液DR短缺或輸送化學溶液DR的管線212c破損等狀況，這些異常狀況可能會使在第二影像IMG2的分析區域AR中不存在化學溶液DR或存在不足量的化學溶液DR，此時影像處理器240可判定第二影像IMG2為缺失影像。在一些實施例中，在判定第二影像IMG2為缺失影像後，可藉由影像處理器240或是與影像處理器240耦接的處理模組(未繪示)發出警示及/或執行修改程序等。另外，攝影裝置220所拍攝的影像能夠實時的紀錄顯影過程，以供技術人員進行製程參數調整或進一步分析。

根據本發明的實施例，半導體製程適於使用半導體設備對半導體晶圓進行顯影製程。半導體製程至少包括下列步驟。在化學溶液經由半導體設備的噴嘴提供至半導體晶圓上的期間，藉由半導體設備的攝影裝置依序擷取噴嘴的第一影像及第二影像。計算第一影像及第二影像的分析區域中化學溶液所佔的比例，以判斷半導體設備是否異常。在一些實施例中，計算分析區域中化學溶液所佔的比例包括當第二影像的分析區域中，比例達設定值時，停止提供化學溶液至半導體晶圓上。在一些實施例中，計算分析區域中化學溶液所佔的比例包括當第二影像的分析區域中，比例未達設定值時，顯示半導體設備產生異常。在一些實施例中，計算分析區域中化學溶液所佔的比例是計算分析區域中噴嘴浸入化學溶液的像素數量及/或計算分析區域中噴嘴未浸入化學溶液的像素數量。

根據本發明的實施例，半導體製程適於使用半導體設備對半導體晶圓進行顯影製程。半導體製程至少包括下列步驟。在化學溶液經由半導體設備的噴嘴提供至半導體晶圓上的期間，藉由半導體設備的攝影裝置拍攝化學溶液、噴嘴及半導體晶圓的影像。分析影像中噴嘴浸入化學溶液的程度，以判斷化學溶液是否足夠進行顯影製程。在一些實施例中，半導體製程還包括在經分析的影像中，噴嘴浸入化學溶液的程度達設定值時，停止提供化學溶液至半導體晶圓上。在一些實施例中，在藉由攝影裝置拍攝影像期間，藉由半導體設備的照明裝置提供攝影裝置足夠的光源。在一些實施例中，分析影像中噴嘴浸入化學溶液的程度包括設定影像的分析區域，並計算分析區域中噴嘴浸入化學溶液的比例及/或噴嘴未浸入化學溶液的比例。在一些實施例中，半導體製程還包括當經分析的影像顯示化學溶液供應不足時，清洗在半導體晶圓上的化學溶液並進行重作。

根據本發明的實施例，半導體設備適於對半導體晶圓進行顯影製程。半導體設備包括顯影機台、攝影裝置、照明裝置以及影像處理器。顯影機台包括噴嘴，其中噴嘴設置於半導體晶圓上方，以提供化學溶液至半導體晶圓上。攝影裝置拍攝噴嘴與化學溶液的影像。照明裝置照射噴嘴與化學溶液。影像處理器耦接至攝影裝置，以接收攝影裝置所拍攝的影像並分析影像中噴嘴浸入化學溶液的程度。

前文概述若干實施例的特徵，使得所屬領域中具通常知識者可較好地理解本發明的態樣。所屬領域中具通常知識者應瞭解，其可易於使用本發明作為設計或修改用於進行本文中所引入的實施例的相同目的以及/或達成相同優勢的其他製程以及結構的基礎。所屬領域中具通常知識者亦應認識到，此類等效構造並不脫離本發明的精神以及範疇，且其可在不脫離本發明的精神以及範疇的情況下在本文中進行各種改變、替代以及更改。

30‧‧‧半導體製程

S310、S320、S330、S340‧‧‧步驟

Claims

一種半導體製程，適於使用半導體設備對半導體晶圓進行顯影製程，所述半導體製程包括：在化學溶液經由所述半導體設備的噴嘴提供至所述半導體晶圓上的期間，藉由所述半導體設備的攝影裝置依序擷取所述噴嘴的第一影像及第二影像；以及計算所述第一影像及所述第二影像的分析區域中所述化學溶液所佔的比例，以判斷所述半導體設備是否異常，其中計算所述分析區域中所述化學溶液所佔的所述比例是計算所述分析區域中所述噴嘴浸入所述化學溶液的像素數量及/或計算所述分析區域中所述噴嘴未浸入所述化學溶液的像素數量。
如申請專利範圍第1項所述半導體製程，其中計算所述分析區域中所述化學溶液所佔的所述比例包括：當所述第二影像的所述分析區域中，所述比例達設定值時，停止提供所述化學溶液至所述半導體晶圓上。
如申請專利範圍第1項所述的半導體製程，其中計算所述分析區域中所述化學溶液所佔的所述比例包括：當所述第二影像的所述分析區域中，所述比例未達設定值時，顯示所述半導體設備產生異常。
如申請專利範圍第1項所述半導體製程，其中所述分析區域中所述半導體設備的所述噴嘴沒入所述化學溶液中並達到設定值，則停止分配所述化學溶液至所述半導體晶圓。
一種半導體製程，適於使用半導體設備對半導體晶圓進行顯影製程，所述半導體製程包括：在化學溶液經由所述半導體設備的噴嘴提供至所述半導體晶圓上的期間，藉由所述半導體設備的攝影裝置拍攝所述化學溶液、所述噴嘴及所述半導體晶圓的影像；以及分析所述影像中所述噴嘴浸入所述化學溶液的程度，以判斷所述化學溶液是否足夠進行所述顯影製程。
如申請專利範圍第5項所述半導體製程，還包括：在經分析的所述影像中，所述噴嘴浸入所述化學溶液的程度達設定值時，停止提供所述化學溶液至所述半導體晶圓上。
如申請專利範圍第5項所述半導體製程，其中在藉由所述攝影裝置拍攝所述影像期間，藉由所述半導體設備的照明裝置提供所述攝影裝置足夠的光源。
如申請專利範圍第5項所述半導體製程，其中分析所述影像中所述噴嘴浸入所述化學溶液的所述程度包括：設定所述影像的分析區域，並計算所述分析區域中所述噴嘴浸入所述化學溶液的比例及/或所述噴嘴未浸入所述化學溶液的比例。
如申請專利範圍第5項所述半導體製程，還包括：當經分析的所述影像顯示所述化學溶液供應不足時，清洗在所述半導體晶圓上的所述化學溶液並進行重作。
一種半導體設備，適於對半導體晶圓進行顯影製程，包括：顯影機台，包括噴嘴，其中所述噴嘴設置於所述半導體晶圓上方，以提供化學溶液至所述半導體晶圓上；攝影裝置，拍攝所述噴嘴與所述化學溶液的影像；照明裝置，照射所述噴嘴與所述化學溶液；以及影像處理器，耦接至所述攝影裝置，以接收所述攝影裝置所拍攝的所述影像並分析所述影像中所述噴嘴浸入所述化學溶液的程度。