TW202229843A - 監測及量測在溶液中的聚合物特性之設備及方法 - Google Patents

Abstract

本文中之技術包含用於量測和監測半導體製程中所消耗的流體之特性的設備及方法。該設備包含具有中空腔室之流通槽，中空腔室的第一腔室側壁平分流通槽的長度，該第一腔室側壁與來自第一光源的光之入射方向成一預定角度；設置一折射率感測器以偵測來自第一光源透射通過流通槽中空腔室並通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽的光；以及設置第一光感測器以偵測來自第一光源且從中空腔室中之流體散射的光。

Description

監測及量測在溶液中的聚合物特性之設備及方法

本揭露內容係關於用於監測及量測半導體製程中所使用之典型化合物的關鍵特性之設備以及方法。 [共同申請案之交互參照]

本申請案主張美國非臨時專利申請案第17/034,724號(申請於2020年9月28日)之優先權，該等優先權基礎案之整體內容乃藉由參考文獻方式合併於此。

此處所提供之先前技術說明係為了大體上介紹本發明之背景。在此先前技術章節所敘述之範圍內之本案列名之發明人的成果、以及在申請時不適格作為先前技術之說明書的實施態樣，皆非有意地或暗示地被承認為對抗本發明之先前技術。

半導體晶圓製程可涉及將各種類型的液態溶液沉積於晶圓基板上以形成具有所需特性的薄膜以用於下游處理，例如元件製造。範例包括光阻、抗反射硬遮罩、以及旋塗碳。一旦包含溶劑的液態溶液沉積，即可讓溶劑蒸發，溶劑中溶解的物質便形成薄膜。確保液態溶液中溶解的物質之濃度係介於預定的範圍與公差內，以及該物質本身具有適當的物理與化學性質是有利的。例示的特性包括：分子大小、分子量、黏滯性、擴散係數…等等。在液態溶液不具有最優的特性之情況，例如一劣化的光阻，單批不良的光阻可能導致製造商高昂的財務成本與產品運送延後。因此，需要一方法和設備以監測及量測上述液態溶液的劣化。

本揭露內容係關於用於量測流體中聚合物分子之特性的一設備，包含：流通槽，包括至少六流通槽側壁，其安排為長方體形狀，並設置以通過至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁接收來自第一光源的光，來自第一光源的光通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽，該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁係配置成相對並平行於至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自第一光源的光具有第一預定波長；用以接收流體的入口；用以排出流體的出口；以及流體耦合至入口與出口的中空腔室，第一腔室側壁平分流通槽的長度，第一腔室側壁與來自第一光源的光之入射方向成一預定角度；折射率感測器，設置以偵測來自第一光源且透射通過流通槽中空腔室並通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽的光；第一光感測器，設置以偵測來自第一光源且從中空腔室中之流體散射的光；以及電連接至折射率感測器和第一光源感測器的處理電路。

本揭露內容額外地與量測流體中聚合物分子之特性的一方法相關， 包含：以光照射流過流通槽的流體，流通槽包含至少六流通槽側壁，其安排為長方體形狀並設置以通過至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁接收來自第一光源的光，來自第一光源的光通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽，將至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁配置成相對並平行於至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自第一光源的光具有第一預定波長；用以接收流體的入口；用以排出流體的出口；以及流體耦合至入口與出口的中空腔室，第一腔室側壁平分流通槽的長度，第一腔室側壁與來自第一光源的光之入射方向成一預定角度；藉由處理電路和折射率感測器(設置以偵測來自第一光源且透射通過流通槽之中空腔室並通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽的光)，測定流體的溶劑中聚合物的濃度，流體包括具有折射率之聚合物和具有折射率之溶劑的混合物；並且藉由處理電路和第一光感測器(設置以偵測來自第一光源且從中空腔室中之流體散射的光)測定流體中聚合物分子的粒子大小。

應注意，本發明內容段落並非具體載明本揭露內容或所請發明之每一實施例及/或所增加的新穎態樣。相反地，本發明內容僅提供不同實施例及對應新穎性之點的初步論述。關於本發明及實施例的額外細節及/或可行態樣，讀者可將注意力轉向如下所進一步論述之本揭露內容的實施方式段落與對應之圖式。 【圖示簡單說明】

提出作為範例之本揭露內容的各種實施例，將參考以下隨附圖式而詳細說明，其中相似的參考符號代表相似的元件，且其中：

圖1A係依據本揭露內容之實施例，一流體監測設備的示意圖。

圖1B係依據本揭露內容之實施例，一流通槽的示意圖。

圖2A係依據本揭露內容之實施例，在各種不同角度之複數光散射情況的示意圖。

圖2B係依據本揭露內容之實施例，實行於監測設備中之複數光感測器的示意圖。

圖3係依據本揭露內容之實施例，監測流體之方法的流程圖。

圖4係依據本揭露內容之例示實施例，用於控制系統元件之電腦的硬體描述。

以下揭示之發明內容提供許多不同的實施例或範例，用以施行本文標的之不同特徵。以下說明元件與配置的特定實例以簡化本發明。當然，其僅為範例且意不在限制本發明。例如，在隨後的描述中，在第二特徵部之上或上方形成第一特徵部可包含第一和第二特徵部直接接觸形成的實施例，並且亦可包含可在第一和第二特徵部之間形成額外特徵部(使得第一和第二特徵部可為未直接接觸)的實施例。此外，本發明在各種實例中可重覆參考標號及/或字母。此重覆係基於簡化與清晰的目的，其本身並不代表所討論之各種實施例及/或配置之間的關係。再者，在文中可為了說明便利性而使用空間相關的詞，如「頂部」、「底部」、「在…之下」、「在…下方」、「較低」、「在…上方」、「較高」等，以說明圖中所示之一元件或特徵部與另一元件或特徵部之間的關係。空間相關的詞彙意在包含除了圖中所示的位向外，裝置於使用中或操作時的不同位向。設備可具有其他位向(旋轉90度或其他位向)，因此文中所用的空間相關詞彙可以類似方式解釋。

如本文所述之不同步驟的討論順序已基於清楚目的來呈現。一般而言，此些步驟可依任何合適的順序來執行。另外，雖然本文之每一不同特徵、技術、配置等可能在本發明不同地方進行討論，但其用意為每一概念可彼此獨立地或彼此組合來執行。據此，可以許多不同方式來具體實施並概觀本發明。

本文中之技術包括用於追蹤半導體製程中所使用之液態溶液中常見的化學物之所需特性的方法及設備。流體監控設備可包含使用與液態溶液輸送子系統(例如旋轉塗布機和顯影器)結合的稜狀流通槽之內嵌光學感測器。該光學感測器可包括：動態光散射通道、靜態光散射通道、以及折射率通道。可將光學感測器設置以偵測組成用於塗布半導體晶圓的溶液之物質的一或更多的物理性質、化學性質、或上述組合。該等物質可包括(但不限於)：光阻、旋塗介電質、顯影劑、蝕刻劑、清洗液、以及抗反射塗布化合物。可設置光學感測器，以在溶液物質被塗布工具消耗並塗布在半導體晶圓上之前，偵測其組成及一或更多特性的變化。在一實施例中，流體監測設備的光學感測器可使用於追蹤溶劑中聚合物分子(例如丙二醇甲醚醋酸酯，PGMEA)的組成與濃度。可理解「組成」之用語可指涉聚合物分子量、大小、型態、以及其他相關特性的分布。

簡言之，動態光散射(DLS)通道可使用於量測聚合物分子的流體動力學半徑分布，包括平均半徑以及分布的分散情形。DLS和靜態光散射(SLS)通道的組合可使用於量測聚合物分子重量分布，包含平均分子量和分布的分散情形。值得注意的是，DLS和SLS通道可共用同一個感測器。折射率通道可使用於量測溶液之溶劑中聚合物分子的濃度。此外，監測設備可包括額外的輔助通道，以用於量測黏滯性、密度、電泳移動性、以及電動電位…等。

圖1A是依據本揭露內容之實施例的流體監測設備100之示意圖。在一實施例中，流體監測設備100包括：流通槽105、光源110、折射率感測器115、第一光感測器120、以及處理電路199。值得注意的是，第一光感測器120可結合DLS以及SLS的量測與監測。

圖1B是依據本揭露內容之實施例之流通槽105的示意圖。在一實施例中，流通槽105包括至少六流通槽側壁，安排為長方體形狀並且設置以接收來自光源110且通過至少六流通槽105側壁的第一流通槽側壁105a的光。例如，可以60º和120º之間、或75º和105º之間、或85º和95º之間的角度、或基本上正交的角度接受光。可將至少六流通槽側壁光學地拋光，並可包括一抗反射塗層，以最小化光的損失、散射和多重反射。來自光源110的光可通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁105b離開流通槽105，其中可將至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁105b配置成相對並平行於至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁105a。流通槽105可包括用以接收流體的入口以及用以排出流體的出口。可將一中空腔室107流體耦合至入口與出口，其中流體由入口流過中空腔室107，並由出口流出。可理解將流體流動的方向反轉，會使得入口的功能切換為出口的功能，且相似地，會使得出口的功能切換為入口的功能。為了允許流體流動，可將入口和出口設置在流通槽105的任何位置，但較佳地設置在流通槽105的相反末端，以最小化由入口到出口路徑中的彎曲和轉彎。如此可讓流體流動中的亂流和顫動減少，從而改善由流體所得到的量測結果。可理解可在流通槽105設計中施行多於一的入口及/或多於一的出口，以調節並改善流體的流動。

在一實施例中，中空腔室107包括平分流通槽105長度的第一腔室側壁125。此範例中的長度可為沿著由入口到出口流動的方向，較佳地是在細長的流通槽105中(如圖1B所示)。第一腔室側壁125可以相對於來自光源110的光之入射方向之預定角度平分流通槽105的長度。因此，可將第一腔室側壁125設置以散射光的第一部分，同時透射過光的第二部分。此於下文進一步描述。用以平分第一腔室側壁125之預定角度的範圍，可介於例如下列角度之間：17º至75º、或20º至60º、或較佳地25º至50º。值得注意的是，可選擇預定的角度以避免全內反射(total internal reflection)，並且最大化光束在折射率感測器115上的偏移。值得注意的是，若樣品的折射率大於流通槽105之材料的折射率，則如圖1B所示之安排，光通過表面105a進入流通槽105可為較佳的。然而，在樣品的折射率小於流通槽105之材料的折射率之情形下，則在一實施例中，光可由相反方向進入流通槽105，例如，通過表面105b，以避免在側壁125全內反射。

在一實施例中，來自光源110的光可具有預定的峰值波長和峰值波長頻寬。可將峰值波長頻寬量測為，例如，峰值波長的半峰全寬(full-width half-maximum)。在一範例中，可選擇來自光源110的光，使得寬闊範圍的波長照射流過流通槽105的流體。亦即，光可為寬頻光，例如白色可見光。在一範例中，可選擇來自光源110的光，使得狹窄範圍的波長照射流體。亦即，來自光源110的光可為窄頻光，例如具有所需峰值波長，且峰值波長頻寬可小於50 nm的雷射(LASER)光。光源110的其他非限制性範例包括以下至少一者：LED、基於光纖的可調式雷射、鎢鹵素、氘、氙、氬、汞燈泡、以及雷射驅動光源(laser-driven light source，LDLS)。

在一實施例中，可將來自光源110的光由流通槽105導向至折射率感測器115以及第一光感測器120，用於同時監測流體。可包括監測設備100作為整合半導體處理模組的一部份，例如TEL CLEAN TRACK產品線，其包括旋塗機模組、曝光模組、顯影模組、蝕刻模組、以及原子層沉積模組…等。可設置處理模組以使流體(例如，光阻)在透過旋塗機模組沉積於半導體晶圓上形成薄膜之前流經流體槽105。值得注意的是，光阻的品質可決定旋塗薄膜的均勻度和後續使用薄膜以圖案化特徵部的能力。對於使用多重沉積以形成多層薄膜的應用尤其如此。因此，任何光阻的劣化可導致半導體晶圓和處理時間的浪費。用於監測的樣品可接著回收至流體或棄置。

再者，由於流通槽105的設計可允許同時的監測，而因此減少了任何樣品的浪費。亦即，不需要為了透過針對折射率、DLS和SLS之分別的光學感測器的量測而收集分別的樣品。反之，可收集單一的樣品，且所有的量測都可由該單一樣品取得。熟悉本技藝者可理解半導體處理材料的成本，例如光阻(尤其是極紫外線(EUV)的應用)可為極度成本密集的，且盡可能地保存或回收該等資源是十分需要的。然而，出於高純度的需求，回收或再利用已消耗的光阻可為具有挑戰性的。

因此，可設置監測設備100以偵測任何流體中的品質問題，其中流體包括溶劑中的聚合物。這可包括，但不限於，流體中聚合物分子的聚集體、流體中的雜質、以及不正確的濃度(例如聚合物分子或溶劑不夠/過多)…等。在一實施例中，監測設備100可透過折射率感測器115測定溶劑中聚合物分子的濃度。監測設備100可透過第一光感測器120測定聚合物分子的流體動力學半徑分布，包含平均半徑(或更通用地，粒子大小)以及溶劑中聚合物分子分布的分散情形。當第一光感測器120包含結合的DLS和SLS感測器時，監測設備100亦可透過第一光感測器120測定聚合物分子的重量分布，包含平均分子量和分布的分散情形。

在一較佳的實施例中，光源110將光導向安裝在反射物鏡的遮光孔徑上的第一稜鏡，其可能是席瓦茲型(Schwarzchild’s type)，如圖1A所示意。如圖所示，第一光感測器120可收集隨後從流經流通槽105的流體背向散射的光。當由第一稜鏡散射後，光可撞擊流通槽105。在較佳的實施例中，光沿著z軸方向(如圖1B所示)撞擊流通槽105，行經第一腔室側壁125，離開流通槽105，並繼續衝擊於折射率感測器115的線路感測器或位置感測器。依據流體的折射率，透射的光束會沿著x軸方向偏離(如圖1B所示)。為了最優的解析度，可設置光源110以在折射率感測器115的平面中產生折射線或折射點。

值得注意的是，流通槽105的稜狀內部形狀，亦即，第一腔室側壁125，可與流體的折射率組合運用，以測定溶劑中聚合物的濃度。基本上，可選擇流通槽105的材料，使其折射率大約在監測與量測下流體折射率之範圍的中間值。亦即，流通槽的材料具有折射率，且流通槽材料的折射率與流體的折射率相近。以典型半導體溶劑和化學物或聚合物而言，該範圍可為，例如， 1.40至1.50 (以650 nm的光)。以此例示的範圍，流通槽105的材料可為，例如，熔融的矽石或石英，或具有折射率介於1.35至1.50之範圍內的材料。本質上，當流通槽105和流體之間的折射率差異導致透射的光束在離開流通槽105而偏離一角度時(其使用折射率感測器量測)，這可允許流通槽105本身充當微差折射儀(differential refractometer)。亦即，由於光從流通槽傳播到流體時折射率不匹配，兩種材料的光學密度差異導致光的路徑改變。該偏差可用於計算流體的濃度並依據該濃度測定流體的品質等級(於下文進一步描述)。在測定品質等級等於或高於預定閾值並且滿足所需標準時，可清除流體以供製程使用。在測定品質等級低於預定閾值並且不滿足所需標準時，可標記流體以移除之，並且可以停止製程，直到加載滿足所需標準的新流體。

在一實施例中，來自光源110的光可分開，且一部分的光沿著z軸方向撞擊到流通槽105上，而剩餘的光被重新導向而沿著正交方向(如圖所示之x軸方向) 撞擊到流通槽105上以最小化兩個光束之間的干涉，並為使用第一光感測器120的量測提供專屬的光束。在如此的配置中，流通槽至少六側壁中被光撞擊的側壁彼此正交。在一實施例中，可在監測設備100中包括附加的光源而非將光分開，且可將附加光源配置為沿著相對於來自光源110的光之正交方向發射光。

圖2A係依據本揭露內容之實施例，在各種不同角度之複數光散射情況的示意圖。圖2B係依據本揭露內容之實施例，實行於監測設備100中之複數光感測器的示意圖。在一實施例中，使用複數感測器配置用之適當的光收集光學元件，側向(例如45º、90º、135º…等) 以及前向散射的光可由附加的感測器(例如，第二光感測器120a、第三光感測器120b…等)而與第一光感測器120同時收集，如圖所示。或者，可將第一光感測器120重新導向到所需角度的位置，例如使用可移動的安裝架。因此，第一光感測器120亦可以用於在所需散射角度的範圍內依序地掃描和收集信號。

為了收集散射的光，可將流通槽105的至少六流通槽側壁切割與拋光以符合光學品質。流通槽105的至少六流通槽側壁可包括適當的聚焦透鏡以促進散射光的收集。

所偵測到折射率感測器115的信號可用以計算樣品流體的折射率。初始校正可包含為至少兩參考樣品在折射率感測器115上記錄折射線或折射點的位置(在此稱為「像素位置」)，接著計算校正函數，該校正函數將像素位置轉換為折射率值。例如，假設像素位置和折射率值之間存在線性相關性，總共兩參考樣品即足夠。可以假設具有折射率「n1」和「n2」的樣品對應於像素位置「p1」和「p2」。接著，對於未知樣品，可以使用以下公式，由其像素位置「p」計算折射率「n」：

像素位置和折射率之間的二階多項式相關性可提示使用三個不同樣品進行量測，以此類推。

一旦建立折射率值，其可轉換為例如溶劑中聚合物的濃度。相似地，針對像素至折射率的轉換，可在初始使用線性近似法。

假設溶劑的折射率「n0」(其中聚合物的濃度c = 0)，以及具有已知聚合物濃度c =「cs」的參考溶液之折射率「ns」，則濃度「c」可由量測的折射率「n」透過下列公式計算：

針對更高階的多項式、指數、以及折射率與濃度之間的其他相關性，可以相應地修改校正公式。

如前所述，第一光感測器120可允許同時監測和量測DLS和SLS兩者。第一光感測器120可包括以下至少一者：光電二極體、光電晶體、累崩光二極體(avalanche photodiode，APD)、蓋革模式操作之APD(亦稱為單光子APD(SPAD))、光電IC、光伏裝置、光電倍增管(photomultiplier tube， PMT)、或另一能夠在光子計數模式下運行的光敏探測器或另一適用於DLS和/或SLS量測的光學感測器。DLS可用於量測聚合物分子的流體動力學半徑分布，包含平均半徑以及分布的分散情形。這可包括用於計算的其他變數，例如黏滯 性、濃度(透過折射率感測器115)、溫度…等，該些變數可以為DLS量測預先量測或控制。SLS亦可用於量測聚合物的半徑，但更具體而言是方均根(RMS)半徑，其與聚合物的分子量成比例。結合DLS和SLS可以測量聚合物分子形狀、重量分布、平均分子量以及分布的分散情形。DLS可以處理原始散射信號對時間(signals-vs-time)的資訊，較佳地但非必須地以光子計數模式收集，以產生自相關函數，其可與例如指數函數擬合。由上述擬合，可計算出衰減常數(見 “ Dynamic Light Scattering: With Applications to Chemistry, Biology, and Physics”, Bruce J. Berne and Robert Pecora, Dover Publications (December 20, 2013), ISBN-13: 978-0486788654)。SLS可平均化原始信號的強度，例如以產生時間平均的波動信號，以建立測試溶劑中聚合物的散射截面。可接著使用自相關函數和衰減常數的擬合以測定聚合物分子的流體動力學半徑。

可將包括SLS和DLS通道的第一光感測器120一起用於估計聚合物分子的分子量，提供分子量大小和重量資訊。結合透過折射率感測器115的濃度/折射率量測，流體監測裝置100可提供追蹤聚合物分子化學組成變化的能力，包含由於溶劑蒸發所引起的不正確濃度、聚合事件、以及聚合物分子的型態和重量變化。

圖3係依據本揭露內容之實施例，量測流體中聚合物分子的特性之方法300的流程圖。在步驟302中，當流體流經流通槽105時，例如通過至少六流通槽105側壁的第一流通槽側壁105a，可用來自光源110的光照射流體。在步驟304中，可測定流體的溶劑中聚合物分子的濃度。如前所述，在一非限制性的範例中，監測設備100可透過折射率感測器115測定溶劑中聚合物分子的濃度。在步驟306中，可測定聚合物分子的大小。如前所述，在一非限制性的範例中，監測設備100可透過第一光感測器120測定聚合物分子的流體動力學半徑分布，包括平均半徑(或更通用地，粒子大小)以及溶劑中聚合物分子分布的分散情形。在步驟308中，可測定聚合物分子的分子量。如前所述，在一非限制性的範例中，當第一光感測器120包括結合的DLS和SLS感測器時，監測設備100透過第一光感測器120亦可以測定聚合物分子重量分布，包括平均分子量以及分散的分布情形。

接著，參照圖4而說明依據例示實施例之控制裝置的硬體描述。在圖4中，控制裝置包括執行上述全部過程的CPU 2000。可將處理數據和指令儲存於記憶體2002內。這些處理和指令亦可以儲存在儲存媒體磁碟2004，例如硬碟(hard drive，HDD)或可攜式儲存媒體或可遠端儲存。再者，所請求的進步性不受限於儲存發明性處理的指令之電腦可讀媒體的形式。例如，指令可儲存於CD、DVD、快閃(FLASH)記憶體、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬碟、或任何其他與控制裝置通訊的數據處理裝置中，例如伺服器或電腦。

此外，所請求的進步性可提供作為實用應用程式、背景常駐程式、或操作系統的元件、或上述組合，與CPU 2000和諸如Microsoft Windows 10、UNIX、Solaris、LINUX、Apple MAC-OS之作業系統、以及其他熟習本技藝者所知的系統一起執行。

用於達成控制裝置的硬體元件可透過熟習本技藝者已知的各種電路元件以實現。例如，CPU 2000可為來自美國Intel的Xenon 或 Core 處理器或來自美國AMD的Opteron處理器， 或可為本領域普通技術者能夠識別的其他處理器類型。或者，CPU 2000可能施行於FPGA、ASIC、PLD、或使用離散邏輯電路，如本領域普通技術者所能識別的。此外，CPU 2000可作為複數處理器施行，其並行地協同工作以執行上述發明性處理的指令。

圖4中控制裝置還包括網路控制器2006，例如來自美國Intel公司的Intel Ethernet PRO網路介面卡，用於連接網路2050。可理解到，網路2050可為公共網路，例如網際網路(Internet)，或私人網路，例如LAN或WAN網路，或任何上述組合，並且還可包括PSTN或ISDN子網路。網路2050亦可為有線的，例如乙太(Ethernet)網路，或可為無線的，例如包括EDGE、3G、以及4G無線蜂巢式系統之蜂巢式網路。無線網路也可為WiFi、藍芽(Bluetooth)、或任何其他已知通訊的無線形式。

控制裝置更包括顯示控制器2008，例如來自美國NVIDIA公司的NVIDIA GeForce GTX或Quadro圖形配接器以用於連接顯示器2010，例如Hewlett Packard HPL2445w LCD顯示器。通用I/O介面2012接合至鍵盤和/或滑鼠2014以及在顯示器2010上或和其分離的觸控螢幕面板2016。通用I/O介面2012亦連接到各種外部裝置2018，包括任何適用於電子顯微鏡的外部裝置。

聲音控制器2020亦提供於控制裝置中，例如來自Creative的Sound Blaster X-Fi Titanium，以連接音響/麥克風2022，從而提供聲音和/或音樂。

通用儲存控制器2024連接儲存媒體磁碟2004和通訊匯流排2026，其可為ISA、EISA、VESA、PCI、或相似的，用於連接控制裝置的所有元件。關於顯示器2010、鍵盤和/或滑鼠2014、以及顯示控制器2008、儲存控制器2024、網路控制器2006、聲音控制器2020、以及通用I/O介面2012的一般特徵及功能，由於這些特徵為已知的，在此為了簡潔而省略描述。

在前述中，已提出特定細節，例如處理系統之特定幾何以及其中所使用之各種元件及處理之敘述。然而，吾人應了解，本文之技術可實行於不同於這些特定細節之其他實施例，且此等細節係用於解釋之目的而非用以設限制。本文揭露之實施例已參照附圖敘述。同樣地，為了作解釋，已提到特定數目、材料、及配置以供徹底理解。然而，在無這些特定細節的情況下，亦可能實行實施例。實質上具有相同功能性結構之元件係由類似的參考符號表示，因此可能省略所有多餘的敘述。

已將各種技術描述為多重的分散操作以協助理解各實施例。不應將描述之順序解釋為隱含有這些操作必須係順序相依之意。這些操作確實並不需依描述之順序執行。所述之操作可依不同於所述之實施例的順序執行。在額外之實施例中，可執行各種額外之操作及/或可省略所述之操作。

本文所提及之「基板」或「目標基板」基本上指涉依據本發明受處理之物體。該基板可包含元件之任何材料部分或結構，特別係半導體或其他電子元件，以及可係例如一基底基板結構，如半導體晶圓、標線片，或是在基底基板結構之上方或覆蓋其上之膜層例如一薄膜。因此，基板並不限於任何特定基底結構、基底層或覆蓋層、經圖案化或未經圖案化，而係考量包含任何此類膜層或基底結構，以及任何膜層及/或基底結構之組合。該敘述可參考基板之特定類型，但僅為了說明之目的。

本揭露內容的實施例也可以如以下括號中所提出。

(1) 用於測量流體中聚合物分子的特性之設備，包含：流通槽，包括至少六流通槽側壁，其安排為長方體形狀，並設置以通過至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁接收來自第一光源的光束，來自第一光源的光束通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽，該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁係配置成相對並平行於至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自第一光源的光束具有第一預定波長；用以接收流體的一入口；用以排出流體的一出口；一中空腔室，流體耦合至入口與出口，第一腔室側壁平分流通槽的長度，第一腔室側壁與來自第一光源的光束之入射方向成一預定角度；一折射率感測器，設置以偵測光束，該光束來自第一光源並透射通過流通槽的中空腔室且通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁而離開流通槽；一第一光感測器，設置以偵測來自第一光源且從中空腔室中之流體散射的光束；以及處理電路，電連接至折射率感測器和第一光源感測器。

(2) (1)的設備，其中該流體包括具有折射率的聚合物分子和具有折射率的一溶劑之混合物；且該處理電路係設置以依據於折射率感測器所偵測的光束，測定溶劑中聚合物分子的濃度。

(3) (2)的設備，其中該折射率感測器係一微差折射儀，透射通過中空腔室的光束依據聚合物分子之折射率以及溶劑之折射率而被第一腔室側壁散射，經散射的光束具有第一散射角度；且該處理電路係設置以依據該第一散射角度，測定該流體之第一折射率。

(4) (1)至(3)的任一設備，其中該流體包括具有一大小的聚合物分子；且該處理電路係設置以依據於第一光感測器所偵測的光束，測定該流體中聚合物分子的大小。

(5) (4)的設備，其中從流體中聚合物分子散射的光束產生一波動信號，其係由第一光感測器所偵測，且該處理電路係設置以依據時間平均波動信號，測定該流體中聚合物分子的大小。

(6) (1)至(5)的任一設備，其中該流體包括具有一分子量的聚合物分子；且該處理電路係設置以依據於第一光感測器所偵測的光束，測定該流體中聚合物分子的分子量。

(7) (6)的設備，其中從流體中聚合物分子散射的光束具有一信號強度其係由第一光感測器所偵測，且該處理電路設置以依據時間平均信號強度，測定該流體中聚合物分子的分子量。

(8) (1)至(7)的任一設備，更包含：第二光感測器，設置以偵測來自第一光源且從該中空腔室中之流體散射的光束，其中將該第一光感測器配置為沿著基本上背向散射方向，並設置以偵測來自第一光源且從該中空腔室中之流體散射的背向散射光束，且將第二光感測器配置為沿著前向散射方向，並設置以偵測來自第一光源且從該中空腔室中之流體散射的前向散射光束。

(9) (1)至(8)的任一設備，更包含：第三光感測器，設置以偵測來自第一光源且從該中空腔室中之流體散射的光束，其中將該第一光感測器配置為沿著背向散射方向，並設置以偵測來自第一光源且從該中空腔室中之流體散射的背向散射光束，且將第三光感測器配置為沿著離軸散射方向，並設置以偵測來自第一光源且從該中空腔室中之流體散射的離軸散射光束。

(10) (1)至(9)的任一設備，其中該第一光感測器包括以下至少一者：光電二極體、光電倍增管、或固態直接電子偵測器。

(11) (1)至(10)的任一設備，其中該流通槽的材料具有折射率，該流通槽材料之折射率與上述流體之第一折射率相似。

(12) (1)至(11)的任一設備，其中該流通槽的材料具有折射率，該流通槽材料之折射率大約在1.35至大約1.5之間。

(13) (1)至(12)的任一設備，其中該流通槽的材料為石英或熔融矽石其中之一。

(14) (1)至(13) 的任一設備，其中該光源為單色的。

(15) (1)至(14) 的任一設備，其中該光源為以下至少一者：雷射(LASER)、LED、基於光纖的可調式雷射、鎢鹵素、氘、氙、氬、汞燈泡、以及雷射驅動光源(laser-driven light source，LDLS)。

(16) (1)至(15)的任一設備，其中選擇該預定的角度以最大化光束對折射率變化的敏感度、或防止內部反射、或兩者兼有。

(17) (1)至(16)的任一設備，其中該預定角度係在大約15至大約75度之間。

(18) 用於塗布流體至基板的半導體處理系統，包含：至少一製造模組，包括塗布設備、顯影設備、以及流體監測設備，該流體監測設備包括一流通槽，包括至少六流通槽側壁，安排為長方體形狀並設置以通過至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁以正交角度接收來自第一光源的一光束，來自第一光源的光束通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽，該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁係配置為相對並平行於至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自第一光源的光束具有第一預定波長；用以接收流體的入口；用以排出流體的出口；以及一中空腔室，流體耦合至入口以及出口，第一腔室側壁平分流通槽的長度，第一腔室側壁與來自第一光源的光束之入射方向成預定角度；折射率感測器，設置以偵測光束，該光束係來自第一光源且透射通過該流通槽之中空腔室並通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁而離開流通槽；第一光感測器，設置以偵測來自第一光源且從該中空腔室中之流體散射的光束；以及處理電路，電連接至折射率感測器和第一光感測器。

(19) 用於量測流體中聚合物分子之特性的方法，包含：以光束照射流過流通槽的流體，流通槽包含至少六流通槽側壁，其安排為長方體形狀並設置以通過至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁以正交角度接收來自第一光源的該光束，來自第一光源的光束通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開流通槽，該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁配置成相對並平行於至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自第一光源的光束具有第一預定波長；用以接收流體的入口；用以排出流體的出口；以及流體耦合至入口與出口的中空腔室，第一腔室側壁平分流通槽的長度，第一腔室側壁與來自第一光源的光束之入射方向成一預定角度；藉由處理電路和折射率感測器測定流體的溶劑中聚合物分子的濃度，該折射率感測器設置以偵測該光束，該光束來自第一光源且透射通過流通槽之中空腔室並通過至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁而離開流通槽，流體包括具有折射率之聚合物分子和具有折射率之溶劑的混合物；並且藉由處理電路和第一光感測器測定流體中聚合物分子的大小，該第一光感測器設置以偵測來自第一光源且從中空腔室中之流體散射的光束。

(20) (19)的方法，更包含：基於該折射率感測器，測定流體的第一折射率，該折射率感測器係一微差折射儀，其設置以偵測透射通過該中空腔室並由第一腔室側壁散射而具有第一散射角度的光束。

(21) (19)或(20)的方法，更包含：當測定聚合物的濃度高於預定閾值時，去除該流體。

(22) (19)或(20)的方法，更包含：當測定第一折射率高於預定閾值時，去除該流體。

(23) (19)或(20)的方法，更包含：依據於第一光感測器所偵測的光束，測定流體中聚合物分子的大小。

(24) (19)或(20)的方法，更包含：依據從流體中聚合物分子散射並由第一光感測器所偵測的光束之時間平均波動信號，測定流體中聚合物分子的大小。

(25)(19)或(20)的方法，更包含：依據於第一光感測器所偵測的光束，測定流體中聚合物分子的分子量。

(26) (19)至(24)的任一方法，其中該中空腔室包含跨越該流通槽長度的直角三角形橫截面。

(27) (19)至(25)的任一方法，其中該流體為光阻、抗反射塗層、旋塗碳、顯影劑、蝕刻劑、清洗液、或旋塗介電層其中一者。

熟悉本技藝者亦將理解，可對前述之該技術之操作做出許多變化，而依然能達到本發明之相同目的。本發明之範圍擬包含此類變化。因此，不擬將本發明之實施例之以上敘述視為限制性者。而擬將對於本發明之實施例的任何限制於以下申請專利範圍說明。

100:監測設備 105:流通槽 105a:第一流通槽側壁 105b:第二流通槽側壁 107:中空腔室 110:光源 115:折射率感測器 120:第一光感測器 120a:第二光感測器 120b:第三光感測器 125:腔室側壁 199:處理電路 2000:CPU 2002:記憶體 2004:儲存媒體磁碟 2006:網路控制器 2008:顯示控制器 2010:顯示器 2012:I/O介面 2014:鍵盤和滑鼠 2016:觸控螢幕面板 2018:外部裝置 2020:聲音控制器 2022:音響 2024:儲存控制器 2026:通訊匯流排 2050:網路 300:方法 302-308:步驟

100:監測設備

105:流通槽

110:光源

115:折射率感測器

120:第一光感測器

120a:第二光感測器

120b:第三光感測器

125:腔室側壁

Claims (20)

1. 一種用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，包含： 一流通槽，包括 至少六流通槽側壁，其安排為一長方體形狀，並設置以通過該至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁以一正交角度接收來自一第一光源之一光束，來自上述第一光源的該光束通過該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開該流通槽，該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁係配置成相對並平行於該至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自上述第一光源的該光束具有第一預定波長； 用於接收該流體的一入口； 用於排出該流體的一出口；以及 流體耦合至該入口與該出口的一中空腔室，一第一腔室側壁平分該流通槽的長度，該第一腔室側壁與來自上述第一光源的該光束之入射方向成一預定角度； 一折射率感測器，設置以偵測該光束，該光束係來自上述第一光源並透射通過該流通槽的中空腔室且通過該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁而離開該流通槽； 一第一光感測器，設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的該光束；以及 處理電路，電連接至該折射率感測器和第一光感測器。
2. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中 該流體包括具有一折射率的該聚合物分子和具有一折射率的一溶劑之混合物；並且 該處理電路係設置以依據於上述折射率感測器所偵測的該光束，測定該溶劑中該聚合物分子的濃度。
3. 如請求項2之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中 該折射率感測器係一微差折射儀，透射通過該中空腔室的該光束依據該聚合物分子之折射率以及該溶劑之折射率而被該第一腔室側壁散射，經散射的該光束具有一第一散射角度；並且 該處理電路係設置以依據該第一散射角度，測定該流體之第一折射率。
4. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中 該流體包括具有一大小的聚合物分子；並且 該處理電路係設置以依據於上述第一光感測器所偵測的該光束，測定該流體中該聚合物分子的大小。
5. 如請求項4之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中 從該流體中聚合物分子散射的該光束產生一波動信號，其係由上述第一光感測器所偵測，並且 該處理電路係設置以依據一時間平均波動信號，測定該流體中該聚合物分子的大小。
6. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中 該流體包括具有一分子量的聚合物分子；並且 該處理電路係設置以依據於上述第一光感測器所偵測的該光束，測定該流體中該聚合物分子的分子量。
7. 如請求項6之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中 從該流體中聚合物分子散射的光束具有一信號強度，其係由上述第一光感測器所偵測，並且 該處理電路設置以依據時間平均信號強度，測定該流體中該聚合物分子的分子量。
8. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，更包含： 一第二光感測器，設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的該光束，其中 將上述第一光感測器配置為沿著基本上背向散射方向，並設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的一背向散射光束，並且 將該第二光感測器配置為沿著前向散射方向，並設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的一前向散射光束。
9. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，更包含： 一第三光感測器，設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的該光束，其中 將上述第一光感測器配置為沿著一背向散射方向，並設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的一背向散射光束，並且 將該第三光感測器配置為沿著一離軸散射方向，並設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的一離軸散射光束。
10. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中該第一光感測器包括以下至少一者：光電二極體、光電倍增管、或固態直接電子偵測器。
11. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中該流通槽的一材料具有一折射率，該流通槽材料之折射率與上述流體之第一折射率相似。
12. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中該流通槽的一材料具有一折射率，該流通槽材料之折射率大約在1.35至大約1.5之間。
13. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中該流通槽的一材料為石英或熔融矽石其中之一。
14. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中該第一光源為單色的。
15. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中該第一光源為以下至少一者：雷射(LASER)、LED、基於光纖的可調式雷射、鎢鹵素、氘、氙、氬、汞燈泡、以及雷射驅動光源(laser-driven light source，LDLS)。
16. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中選擇該預定角度以最大化該光束對折射率變化的敏感度、或防止內部反射、或兩者兼有。
17. 如請求項1之用於量測一流體中聚合物分子之特性的設備，其中該預定角度係在大約15至大約75度之間。
18. 一種用於塗布一流體至一基板的半導體處理系統，包括： 至少一製造模組，包括一塗布設備、一顯影設備、以及一流體監測設備，該流體監測設備包括 一流通槽，包括 至少六流通槽側壁，安排為一長方體形狀並設置以通過該至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁以一正交角度接收來自一第一光源之一光束，來自上述第一光源的該光束通過該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開該流通槽，該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁係配置成相對並平行於該至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自上述第一光源的該光束具有第一預定波長； 用於接收該流體的一入口； 用於排出該流體的一出口；以及 流體耦合至該入口與該出口的一中空腔室，一第一腔室側壁平分該流通槽的長度，該第一腔室側壁與來自上述第一光源的該光束之入射方向成一預定角度； 一折射率感測器，設置以偵測該光束，該光束係來自上述第一光源並透射通過該流通槽的中空腔室且通過該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁而離開該流通槽； 一第一光感測器，設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的該光束；以及 處理電路，電連接至該折射率感測器和第一光感測器。
19. 一種用於量測一流體中聚合物分子之特性的方法，包含： 以一光束照射流過一流通槽的該流體，該流通槽包含至少六流通槽側壁，其安排為一長方體形狀並設置以通過該至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁以一正交角度接收來自一第一光源之該光束，來自上述第一光源的該光束通過該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁離開該流通槽，該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁配置成相對並平行於該至少六流通槽側壁的第一流通槽側壁，來自上述第一光源的該光束具有第一預定波長；用以接收流體的一入口；用以排出流體的一出口；以及流體耦合至該入口與該出口的一中空腔室，一第一腔室側壁平分該流通槽的長度，該第一腔室側壁與來自上述第一光源的該光束之入射方向成一預定角度； 藉由處理電路和一折射率感測器測定該流體的一溶劑中該聚合物分子的濃度，該折射率感測器設置以偵測該光束，該光束來自上述第一光源且透射通過該流通槽之該中空腔室並通過該至少六流通槽側壁的第二流通槽側壁而離開該流通槽，該流體包括具有一折射率之該聚合物分子和具有一折射率之該溶劑的混合物；並且 藉由該處理電路和一第一光感測器測定該流體中聚合物分子的大小，該第一光感測器設置以偵測來自上述第一光源且從該中空腔室中之該流體散射的該光束。
20. 如請求項19之用於量測一流體中聚合物分子之特性的方法，更包含： 基於該折射率感測器，測定該流體的一第一折射率，該折射率感測器係一微差折射儀，其設置以偵測透射通過該中空腔室並由該第一腔室側壁散射而具有一第一散射角度的該光束。

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