TWI403454B - 用於監視與控制光阻分散系統之倒吸量的設備及方法 - Google Patents

Description

用於監視與控制光阻分散系統之倒吸量的設備及方法

本發明大體上是關於基材處理設備的領域。更特別地，本發明是關於用於監視與控制半導體處理流體的方法及設備。舉例來說，本發明之方法及設備可用來監視與控制光微影塗佈系統的流體，例如光阻。方法及設備也可應用到其他半導體基材處理製程，包括化學機械研磨。

近代積體電路含有數百萬個藉由圖案化諸如矽、金屬和介電層等材料而形成的獨立元件，其組成次微米級的積體電路。整個產業形成此類圖案的技術為光微影。典型的光微影程序一般包括沉積一或多個均勻光阻層於基材表面、乾燥和固化沉積層、利用適合改質暴露層的照光曝照光阻層以圖案化基材、然後顯影經圖案化的光阻層。

半導體產業中許多與光微影製程相關的步驟常施行於多室處理系統(如群集工具)，其可按管控方式依序處理半導體晶圓。用來沉積(即塗佈)及顯影光阻材料的群集工具一例通常是指自動化塗佈顯影(track)的微影工具。

自動化塗佈顯影的微影工具一般包括主架構來放置多個腔室(在此有時稱為站)，用以執行各種與微影製程前後相關的任務。自動化塗佈顯影的微影工具內通常同時設有濕式與乾式處理室。濕式處理室包括塗佈碗件(bowl)及/或顯影碗件，而乾式處理室包括設有烘烤盤及/或冷卻盤的熱控單元。自動化塗佈顯影的微影工具還常包括一或多個盒/匣架設裝置，例如前開式晶圓盒(front opening uniform pod；FOUP)，用以接收來自潔淨室的基材及將基材送回潔淨室，其並包括多個基材傳送機械裝置來傳送基材於自動化塗佈顯影工具的各站之間、和操作耦接工具與微影曝光工具的介面，以將基材傳入曝光工具及接收經曝光工具處理的基材。

過去幾年，半導體產業已急速微縮半導體裝置尺寸。特徵尺寸縮小使得產業對製程變異的容忍度減低，導致半導體製造規格對製程均一性與再現性的要求越益嚴苛。降低自動化塗佈顯影之微影程序之製程變異的重要因素之一為確保經自動化塗佈顯影之微影工具特殊處理的每一基材具有同樣的”晶圓歷史”。基材的晶圓歷史一般由製程工程師監控，以確認後續可能影響裝置性能的裝置製程變異均加以控制，使同批基材永遠以相同的方式處理。

”晶圓歷史”的構成要素為厚度、均一性、再現性、和光微影化學品的其他特性，化學品包括光阻、顯影劑和溶劑，但不以此為限。一般在光微影製程期間，如半導體晶圓的基材為位於旋轉座上以預定轉速轉動；諸如溶劑、光阻、顯影劑等流體和氣體則分配至基材表面。晶圓歷史通常與光微影製程相關的製程參數有關。

舉例來說，塗佈過程中分配的光阻量不當一般會影響基材上之塗層的均一性和厚度。此外，光阻分配速度一般會影響膜層性質，包括光阻於基材平面的側向散開情形。在一些例子中，期同時控制光阻施加於基材的量與分配速度，其與精確度(例如每次分配的總量)和再現性(例如一連串分配的分配量差異)有關。

傳統用於監視與控制半導體處理流體之分配操作的技術並不理想。例如，手動校準施加於基材的光阻分配量已用來改善分配製程的精確度和再現性。手動校準分配量的方法可為分配管制量至預先秤重的小杯子及將杯子移到磅秤上，或者為分配管制量至量筒中。然這些手動校準方法不具彈性、無法自動化、且不符目前與未來自動化塗佈顯影之微影工具的速度需求。另外，手動校準不能解決製程期間的意外漂移和誤差問題。故此技藝需要改善的方法及設備來監視與控制光微影系統的流體。

根據本發明一實施例，提出監視分配噴嘴中半導體處理流體介面位置的設備。設備包括：一延伸光源，其用以提供沿著一光學路徑行進的光束。光束的特徵在於以對準分配方向之第一方向測量的路徑寬度。設備還包括：一光學偵測器，其耦接光學路徑且用來偵測至少部分光束；以及一分配噴嘴，其沿著光學路徑設在延伸光源與光學偵測器之間的一地點。設備更包括：一噴嘴定位構件，其耦接分配噴嘴且以第一方向轉移分配噴嘴。

根據本發明另一實施例，提出提供半導體處理模組之分配噴嘴中一預定流體分配量的方法。方法包括a)提供一沿著光學路徑行進的光束，其中光束是由一光源提供、以及b)沿著光學路徑放置分配噴嘴於光源與光學偵測器間的第一地點，其中光學偵測器耦接光學路徑。第一地點的特徵在於以對準分配方向之第一方向測量的第一位置，並使光束照射分配噴嘴。方法還包括c)確立自分配噴嘴尖端下凹第一距離的第一流體量、d)使用光學偵測器測量第一光學訊號、以及e)確立自分配噴嘴尖端下凹第二距離的第二流體量。第二距離大於第一距離。方法更包括f)使用光學偵測器測量第二光學訊號、以及g)重複進行步驟e)與f)，直到分配流體的液面與預定流體量有關。

根據本發明又一實施例，提出控制半導體處理流體分配操作的系統。系統包括一延伸光源，用以提供沿著一光學路徑行進的光束。光束的特徵在於以對準分配方向之第一方向測量的路徑寬度。系統還包括一光學偵測器，耦接光學路徑且用來偵測至少部分光束及提供光學訊號、且包括一分配噴嘴，沿著光學路徑設在延伸光源與光學偵測器之間。分配噴嘴是用來支撐半導體處理流體。系統更包括一倒吸閥，耦接分配噴嘴且用來調整分配噴嘴中半導體處理流體介面的位置、及包括一處理器，耦接光學偵測器和倒吸閥。處理器是用來回應光學偵測器提供的光學訊號而調整半導體處理流體介面的位置。

相較於傳統技術，本發明可達成許多好處。例如，本發明實施例提出的方法及系統有助於監視(如即時監視)分配系統的流體量。再者，在此所述之實施例可回應監視資料而控制流體分配量。如此可增進系統穩定性及提早偵測警訊，故可避免系統故障。視實施例可達成一或多個好處和其他優點。這些好處與其他優點將特別配合以下圖式詳述於整份說明書中。

根據本發明，提出與半導體製程設備領域相關的技術。更特別地，本發明包括用於監視與控制半導體處理流體的方法及設備。舉例來說，本發明之方法及設備已用來監視與控制光微影塗佈系統的分配流體，例如光阻。方法及設備也可應用到其他半導體基材處理製程，包括化學機械研磨。

第1圖為可用於本發明之一自動化塗佈顯影之微影工具實施例的平面圖。如第1圖所示，自動化塗佈顯影之微影工具包含前端模組110(有時稱為工作介面)和處理模組111。在其他實施例中，自動化塗佈顯影之微影工具包括背面模組(未繪示)，其有時稱為掃描器介面。前端模組110一般包含一或多個盒件或FOUP(如細項105A－D)和包括水平移動構件116與前端機械裝置117的前端機械構件115。前端模組110還可包括前端處理架(未繪示)。一或多個盒件105A－D通常是用來接收一或多個卡匣106，卡匣106可容納一或多個待自動化塗佈顯影之微影工具處理的基材或晶圓“W”。前端模組110亦可包含一或多個送入位置(未繪示)，用以連結前端模組110和處理模組111。

處理模組111通常包含一些處理架120A、120B、130、136。如第1圖所示，處理架120A、120B各自包括共用分配件124的塗佈/顯影模組。共用分配件124的塗佈/顯影模組包括二塗佈碗件121，置於共用分配組122的對側，其包含一些分配噴嘴123來供應處理流體(如底部抗反射塗層(BARC)液體、光阻、顯影劑等)至放置在塗佈碗件121中基材支撐件127上的晶圓。在第1圖的實施例中，沿著軌道126滑動的噴嘴定位構件125可拾起共用分配組122的分配噴嘴123，並將選擇之分配噴嘴123放到晶圓上方，以進行分配操作。另一實施例提出具專用分配組的塗佈碗件。

處理架130包括整合式熱單元134，其包括烘烤盤131、冷卻盤132、和運輸裝置133。烘烤盤131和冷卻盤132為用於加熱處理操作，包括曝光後烘烤(PEB)、光阻形成後烘烤等。在一些實施例中，運輸裝置133順著x方向移動晶圓於烘烤盤131與冷卻盤132之間，且在離開烘烤盤131後及在放到冷卻盤132前，經冷卻以準備開始冷卻晶圓。再者，在其他實施例中，運輸裝置133可順著z方向移動，故可於不同的z方向高度上使用烘烤盤與冷卻盤。處理架136包括整合式烘烤與冷卻單元139，具有二烘烤盤137A、137B和共用的單一冷卻盤138。

一或多個機械構件(機械裝置)140用來進入前端模組110、處理架120A、120B、130、136中的各處理模組或處理室、和掃瞄器150。藉著傳送基材於各組件間，可施行預定的程序處理基材。第1圖的二機械構件140配置成平行的處理構造，且沿著水平移動構件142的x方向行進。利用桅杆結構(未繪示)，機械構件140亦可沿著垂直傳送方向的方向移動。利用三維方向的移動能力，機械構件140可放入晶圓、傳送晶圓於處理架中的各處理室間，其中處理架沿著傳送方向排列。

參照第1圖，第一機械構件140A和第二機械構件140B用來傳送基材於處理架120A、120B、130、136中的各處理室間。在一實施例中，為傳送自動化塗佈顯影之微影工具內的基材，機械構件140A和機械構件140B具有相仿的結構，且包括至少一水平移動構件142、垂直移動構件144、和支撐機械葉片145的機械硬體構件143。機械構件140連接控制系統的控制器160。第1圖的實施例尚包括背面機械構件148。

掃瞄器150為微影投射設備，用以例如製造積體電路。掃瞄器150使某類型的輻射光曝照已沉積在群集工具內之基材上的感光材料，進而產生對應待形成於基材表面之積體電路裝置各層的電路圖案。

每一處理架120A、120B、130、136包含多個垂直堆疊排列的處理模組。即，處理架各自可包含多個堆疊之共用分配件124的塗佈/顯影模組、多個堆疊之整合式熱單元134、多個堆疊之整合式烘烤與冷卻單元139、或其他適合執行自動化塗佈顯影之微影工具所需處理步驟的模組。例如，共用分配件124的塗佈/顯影模組可用來沉積底部抗反射塗層(bottom antireflective coating；BARC)、及/或沉積及/或顯影光阻層。整合式熱單元134和整合式烘烤與冷卻單元139可在曝光後，進行硬化BARC及/或光阻層相關的烘烤和冷卻操作。

在一實施例中，控制器160是用來控制所有組件和群集工具進行的所有製程。控制器160一般用於聯繫掃瞄器150、監視及控制群集工具進行的製程、和控制基材處理程序的完成。典型的控制器160為微處理器型控制器，其可接收使用者及/或處理室之各種感測器提供的輸入值，並依據不同的輸入值與儲存在控制器記憶體的軟體指令適當控制處理室組件。控制器160一般包含記憶體和中央處理單元(CPU)(未繪示)，控制器可利用其來保留各種程式、處理程式、和依需求執行程式。記憶體(未繪示)連接CPU，且可為一或多種容易取得的記憶體，例如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟、或其他近端或遠端的數位儲存器。軟體指令與資料可加以編碼及儲存於記憶體，用以指示CPU。支援電路(未繪示)亦可連接CPU，以藉由傳統方式支援處理器。支援電路可包括高速緩衝儲存器、電源供應器、時鐘電路、輸入/輸出電路、次系統等，這些皆為此技藝所熟知。控制器160可讀取的程式(或電腦指令)決定處理室執行的任務。較佳地，程式為控制器160可讀取的軟體，其包括依據預定規則與輸入資料來監視及控制處理製程的指令。

應理解的是，本發明實施例不侷限用於如第1圖所示的自動化塗佈顯影之微影工具，而可用於任一不同構造的自動化塗佈顯影之微影工具，其可進一步參見美國專利申請案號11/112,281、名稱「用於處理基材的群集工具構造(Cluster Tool Architecture for Processing a Subatrate)」、西元2005年4月22日申請的申請案、和美國專利申請案號11/315,984、名稱「笛卡兒機械裝置群集工具的構造(Cartesian robot cluster tool architecture)」、西元2005年12月22日申請的申請案，二者一併引用於此供作參考。另外，本發明實施例可應用到其他半導體製程設備。

自動化塗佈顯影的微影工具一般是用於精確分配昂貴的微影化學品至基材上，以形成均勻的薄塗層。就目前微影製程而言，每次分配的化學品(例如光阻)分配量很少，例如約0.5毫升(ml)至約5.0毫升。分配微影化學品時會控制分配期間的化學品分配量與流速和其他變量。較佳地，控制自動化塗佈顯影之微影工具的分配操作可使實際分配量的精確度為±0.02毫升、且各次分配的再現性為3σ<0.02毫升。

根據本發明實施例，許多種光微影化學品可用於自動化塗佈顯影的微影工具。例如，光阻、底部抗反射塗層(BARC)、頂部抗反射塗層(top anti－reflective coating；TARC)、頂部塗層(top coat；TC)、Safier等可分配到基材上。在一些實施例中，分配選用的化學品後，旋轉基材以形成均勻的薄塗層於基材表面。一般為了達到光微影製程預期的均勻度，分配之初為使用化學品的固態圓柱狀物。流速通常設為適合特定化學品輸送製程的預定流速。例如，流體的流速為選擇大於第一流速，以免流體在分配前變乾。同時，流速為選擇小於第二流速，以保持流體撞擊基材的作用低於一門檻值。

分配結束時，流體通常會吸回至分配噴嘴中，有時是指利用倒吸閥的倒吸過程。在一些自動化塗佈顯影之微影工具中，流體被帶回分配噴嘴內自分配噴嘴末端起約1－－2毫米處而形成相反的液面。此倒吸過程可防止微影化學品滴到基材上，且可避免分配噴嘴中的化學品變乾。監視及控制倒吸量可用來減少每次分配的流體分配量差異。

第2圖為根據本發明一實施例之光微影化學品分配設備的簡化示意圖。壓力閥210耦接來源瓶212，來源瓶212含有待分配至基材表面的光微影化學品。來源瓶212耦接控流閥214，用以調節流動管線216中的光微影化學品流量。緩衝容器220繪示於第2圖，其包括入口222、出口224、和排放口226。緩衝容器220的入口222耦接流動管線216。如第2圖所示，緩衝容器220包括一些液位感測器，例如液位感測器LS1(230)與液位感測器LS2(232)。如同以下所述，液位感測器是用來調節緩衝容器220內的光微影化學品量。

緩衝容器排放口226耦接排放閥234和液位感測器LS3(236)。液位感測器LS3用來監視流過排放閥234的流體量。緩衝容器出口224耦接分配幫浦240的入口242。如第2圖所示，濾器250結合分配幫浦240，分配幫浦出口244則耦接濾器250的入口252。濾器250上設有排放口256和出口254；如第2圖所示，排放閥260耦接排放口256。控流閥262耦接倒吸閥268。自濾器出口254起的流動管線266耦接控流閥262。倒吸閥和控流閥一般為單一裝置。光微影化學品從倒吸閥268流經流動管線266而達分配噴嘴264的鄰近末端。分配噴嘴264末端包括位在遠處末端的噴嘴尖端286，其中自遠處末端流體流(stream)278流向基材270。熟諳此技藝者將可理解，為便於清楚說明，用於供應光微影化學品的附加分配系統(例如多噴嘴系統)並未繪出。

控流閥262和倒吸閥268可購自數個製造業者，且通常取得其單一套裝。倒吸閥(suck back valve；SV)一般包括具隔板的氣動倒吸閥。氣體供應至隔板而施壓移動隔板。在一些實施例中，倒吸閥包括數位倒吸閥。控流閥一般包括空氣操縱控流閥(airoperated flow valve；AV)，當施壓至控流閥時會打開控流閥。第一電子操縱閥(electronic valve；EV)用來控制流向控流閥的氣體，藉以控制打開及關閉控流閥。當氣體施壓至控流閥時會打開控流閥。當氣體排出時會關閉控流閥。第二電子操縱閥(electronic valve；EV)用來控制流向倒吸閥的氣體。當氣體施壓至倒吸閥時，隔板會移到重設位置。當供應至隔板的氣體排出時，隔板將移到倒吸位置。因此倒吸閥會伴隨氣體壓力啟動以進行重設，且排出氣體以進行倒吸。隔板返回重設位置可增進流動管線的流動能力，藉此可倒吸管線中的流體。

噴嘴定位構件290放置分配噴嘴264。感測器套裝件280包括光源282和光學偵測器284。根據本發明一實施例，支撐件292將感測器套裝件280牢牢裝在噴嘴定位構件290上。光學偵測器284可於噴嘴定位構件290上調整，且可視需求調整來偵測光源282提供的光束320。在另一實施例中，感測器套裝件280在校準階段乃位於固定位置，且噴嘴定位構件290將分配噴嘴264放置在光源282與光學偵測器284之間，用以監視及控制分配噴嘴264內的流體介面位置。精確地放置分配噴嘴264於光源282與光學偵測器284間的確切位置可正確判斷分配噴嘴264中的處理流體位置。比較光學偵測器284測得的光學訊號和基線光學訊號資料可判定分配噴嘴264內的處理流體介面位置。分配噴嘴264放置位置的差異通常會導致不正確地判斷分配噴嘴264內的處理流體位置，因而無法準確判定分配期間的流體分配量。

第3圖為根據本發明一實施例，用於控制處理流體分配操作之系統的簡化示意圖。處理器302透過控制線307連接光源282，故處理器302可控制光源282產生的光強度。處理器302透過感測線308連接光學感測器284，且感測線308將光學感測器284的光學訊號傳送至處理器302。處理器302比較光學訊號和基線光學訊號資料，其對應分配噴嘴264內的處理流體位置。處理器302透過控制線304連接倒吸閥268，且處理器302依據光學訊號與基線光學訊號資料的比較結果產生輸出訊號於控制線304上。倒吸閥268用來調整分配噴嘴264中的處理流體介面位置，以回應處理器302的指令。處理器302連接至其他不同的閥和幫浦(未繪示)，且處理器302產生輸出訊號來控制閥和幫浦，進而調整分配狀況。

應理解處理器302可為任一修改電子訊號或執行指令與資料的裝置。在一些實施例中，處理器302可包含專用硬體，例如特定功能積體電路(ASIC)。在他些實施例中，處理器302可包含軟體與硬體的組合物。舉例來說，處理器包括專屬電路、ASIC、組合邏輯、其他可程式處理器、其組合物等。此外，處理器302常包含至少一儲存指令用的實體媒體。實體媒體包含隨機存取記憶體(RAM)，且可包含唯讀記憶體(ROM)、唯讀光碟(CD－ROM)、快閃RAM等。在一些實施例中，處理器302可包含分散式電腦網路，例如區域網路、企業內部網路或網際網路。處理器302連接上述控制器160；在一些實施例中，控制器160包含處理器302。用於進行至少部分所述技術的機器可讀取指令儲存於實體媒體。例如，處理器302接收感測線上的輸入訊號，並經程式化產生輸出訊號於控制線上，以自動調整分配操作。

第4A－4D圖為根據本發明一實施例之分配噴嘴264和光學系統280的簡化示意圖。第4A圖繪示處理流體312流過分配噴嘴264且流經光束320的部分路徑。在一些實施例中，光源282為包括延伸光學陣列428的延伸光源。延伸光學陣列428為矩形，其長邊為垂直方向。延伸光學陣列428可包括數個具排成直列之發光末端的光纖，且可發射光線呈延伸光束320。延伸光束320為薄片形垂直向光線。在另一實施例中，延伸光學陣列428包含數個排成直列的發光二極體(LED)。應可理解光源282不限於光纖或LED，其當可包含其他光源或組合物。

光源282提供傳遞至光學感測器284的光束320。光束320的特徵在於，約等於延伸光學陣列428寬度的路徑寬度。在一些實施例中，光學感測器284包括含有數個光纖的光接收陣列430。光接收陣列430的光纖接光末端排成直列且對準光束320。光接收陣列430的光纖數量與間距通常類似延伸光學陣列428。光接收陣列430的光纖發光末端耦接感光裝置。感光裝置的例子包括光電二極體和感光換能器。在其他實施例中，光接收陣列430包含排成直列的光電二極體或電荷耦合裝置(CCD)。應可理解光接收陣列430不限於光纖、光電二極體或CCD，其當可包含其他感光裝置或組合物。

根據本發明一實施例，分配噴嘴264設置在光源282與光學感測器284之間，使得分配噴嘴264延伸通過部分光束320。如第4A圖所示，噴嘴尖端286以上的部分光束320定義為光束320的第一部分，噴嘴尖端286以下的部分則定義為光束320的第二部分。第一部分的光束320照射分配噴嘴264。分配噴嘴264包括部分穿透光束320的透光材料。第二部分的光束320不照射分配噴嘴264且傳遞至光接收陣列430。在第4A圖的配置中，第一部分的光束320與分配噴嘴264內的流體312相互作用，而第二部分的光束320與流體流278相互作用。光學感測器284測得的光束320強度受光束320與流體312和流體流278相互作用的影響。

第4B圖繪示液滴410伸入噴嘴尖端286以下的第二部分光束320。如同前述第4A圖，分配噴嘴264乃放置延伸通過第一部分的光束320。第二部分光束320的上半部照射液滴410，下半部則無礙傳遞到光學感測器284。第一部分的光束320與流體312相互作用，而第二部分光束320的上半部與液滴410相互作用。光學感測器284測得的光束320強度受其與流體312和液滴410相互作用的影響，但因光束320遭流體撞擊作用的影響較小，故測得的光強度會大於第4A圖。

如整份說明書和以下所述，第4A－4D圖的實施例提出用於監視及控制分配噴嘴264之流體與伸出噴嘴尖端286之流體的方法及設備。例如，方法及設備可監視及控制分配噴嘴264中的流體介面高度、和監視及控制不當的分配狀況，例如液滴自噴嘴尖端286垂下、分配後細細滴流、和分配後形成微滴。微滴為分配後流體流崩解期間形成的小液滴。利用第4A－4D圖實施例的方法及系統可偵測100微米(μm)大小的微滴。方法及系統包括軟體和硬體，其經程式化來自動調整系統變量，以控制分配狀況。

第4C圖繪示的流體齊平噴嘴尖端286。第4D圖繪示的流體吸回至分配噴嘴264中或倒吸遠離噴嘴尖端286，因而形成吸至噴嘴尖端286上方一高度408的液面416。氣體414仍留在液面416下方的分配噴嘴264中。在第4C及4D圖的配置中，照射流體312的部分光束320與流體312相互作用，並影響光學感測器284測得的光束320強度。在第4D圖中，對偵測強度的影響將視液面416距噴嘴尖端286上方的高度408而定。

第5A－5B圖為根據本發明一實施例，側向放置分配噴嘴之方法的簡化示意圖。如同前述，精確地放置分配噴嘴264於光源282與光學偵測器284間的確切位置可正確判斷分配噴嘴264中的處理流體介面位置。分配噴嘴264一般側向置於光束320路徑的中心，且垂直設來偵測分配噴嘴264內的流體量和超出噴嘴尖端286的流體量。

為側向放置分配噴嘴264，分配噴嘴264先放在使分配噴嘴264與光源282之間距小於分配噴嘴264與光學偵測器284之間距的位置。如第5B圖側視圖所示，分配噴嘴264亦先設來阻擋大多數的光束320。如第5A圖上視圖所示，分配噴嘴264設置在光束320的一側，然後沿著方向502移動通過光束320路徑而達光束320的對側位置。在一些實施例中，半透明濾器504和半透明濾器高度506不用於側向放置，但可用於下述之垂直放置。

第5C圖為根據本發明一實施例側向放置分配噴嘴264期間，光學偵測器284之光學訊號隨時間變化的圖形。參照第5A圖，光學訊號506與分配噴嘴264於光束320一側的初始位置有關。光學訊號508與分配噴嘴264沿著方向502移動通過光束320路徑有關。光學訊號510與分配噴嘴264於光束320對側的位置有關。在第5C圖的時間t₁ 與時間t₂ 期間，分配噴嘴264以與方向502相反的方向移動到約為光束320路徑中心的位置。此位置一般可由光學訊號508的最高點判斷。時間t₂ 之後，分配噴嘴264為固定在中心位置，此以光學訊號512表示。

第6A－6B圖為根據本發明一實施例，垂直放置分配噴嘴之方法的簡化示意圖。在垂直放置期間，分配噴嘴264通常保持側向置於光束320的路徑中心，如同前述和如第6A圖上視圖所示。如第6B圖側視圖所示，分配噴嘴264先垂直設在光束320路徑上方的位置，然後沿著方向602向下移動通過光束320路徑。

第6C圖為根據本發明一實施例垂直放置分配噴嘴264期間，光學偵測器284之光學訊號隨時間變化的圖形。參照第6B圖，第6C圖的時間t₁ 代表分配噴嘴264開始向下移動時，分配噴嘴264進入光束320路徑的時間。當分配噴嘴264完全插進光束320時，光學訊號轉變成以光學訊號606表示且具固定斜率的區域。點608代表噴嘴尖端286進入行經半透明濾器504之光束320之路徑的時間。半透明濾器504為濾光器，其可降低光強度，並且使光束320行經半透明濾器504會減少其對光學偵測器284測得之光學訊號的影響。光學訊號610代表分配噴嘴264移動通過行經半透明濾器504之光束320之路徑的時間。時間t₂ 代表噴嘴尖端286離開光束320路徑底的時間。

根據本發明之實施例，分配噴嘴264是在光學訊號606與光學訊號610的轉換點608垂直設置。此時設置分配噴嘴264將沿著光束320路徑放置噴嘴尖端286於約與半透明濾器504上緣等高的位置。在一些實施例中，半透明濾器504的高度506為預定高度，藉以偵測分配噴嘴264內與伸出噴嘴尖端286的流體量。在一特定實施例中，預定高度為約5.0毫米。在其他實施例中，預定高度為約0毫米至約20毫米，其視特殊應用而定。一般技藝者將可理解而得各種變形實例、改良實例、和替代實例。

第7A圖為根據本發明一實施例，脈衝輸送分配噴嘴中之流體的方法簡示圖。在一些應用中，分配噴嘴264內的處理流體位置將利用校準方法來確保特定位置的光學訊號與基線光學訊號資料相配、或者收集最初的光學訊號資料來制定基線。分配噴嘴264中的流體以脈衝輸送或流過一系列的位置而得到處理流體位置相關的光學訊號資料。第7A圖繪示脈衝輸送程序，其中流體沿著方向702從分配噴嘴264內移向噴嘴尖端286。在一些實施例中，脈衝輸送程序包括使流體超出噴嘴尖端286。

第7B圖為脈衝輸送期間，光學偵測器284之光學訊號隨時間變化的圖形。光學訊號704與伸出噴嘴尖端286之液滴有關。光學訊號706與吸回或倒吸至噴嘴尖端286之液滴有關。點710與齊平噴嘴尖端286之流體有關。光學訊號708與自噴嘴尖端286倒吸回分配噴嘴264中之流體有關。故採行本發明之實施例，可利用第7B圖的光學訊號和適當的電子控制裝置等來控制噴嘴內的流體位置。一般技藝者將可理解而得各種變形實例、改良實例、和替代實例。

第8圖為根據本發明一實施例，提供分配噴嘴264中一預定流體量之方法的簡化流程圖。步驟802包括提供光束320，其沿著光源282與光學偵測器284間的光學路徑行進。步驟804為同前述將分配噴嘴264放置在光源282與光學偵測器284之間。步驟806為測量第一光學訊號，接著進行步驟808以依據第一光學訊號調整流體位置。步驟810為測量第二光學訊號，接著進行步驟812以依據第二光學訊號再次調整流體位置。藉由比較光學訊號與基線光學訊號資料，若流體介面高度與預定流體量相稱，則終止此流程。未然，則重複進行步驟810和步驟812。

應理解第8圖的特定步驟乃是根據本發明一實施例，提供分配噴嘴中一預定流體量的特殊方法。其他步驟程序亦可根據替代實施例進行。例如，本發明其他實施例可以不同順序進行上述步驟。再者，第8圖的各個步驟可包括多個相當於個別步驟且可以不同順序進行的子步驟。另外，可視特殊應用來增減附加步驟。一般技藝者將可理解而得各種變形實例、改良實例、和替代實例。

第9圖為根據本發明一實施例，光學偵測器284之光學訊號對應不同流體介面位置和流體流動特性的圖形。對應光學訊號的流體介面位置包括液滴伸出分配噴嘴尖端(光學訊號902)、流體齊平分配噴嘴尖端(光學訊號906)、液滴倒吸至分配噴嘴尖端(光學訊號910)、和流體自尖端倒吸回分配噴嘴中(光學訊號912)。對應光學訊號的流動特性包括分配流體為連續流動(光學訊號904)、和細細滴流或間斷流動(光學訊號908)。利用本發明之實施例可監視及控制這些位置和其他位置與特性。此外，可全程監視位置和特性，以預測製程漂移或偵測即將發生故障的徵兆。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

105A－D．．．盒件

106．．．卡匣

110．．．前端模組

111．．．處理模組

115、140、140A、140B、148．．．機械構件

116、142、144．．．移動構件

117．．．機械裝置

120A、120B、130、136．．．處理架

121．．．碗件

122．．．分配組

123．．．噴嘴

124．．．分配件

125．．．噴嘴定位構件

126．．．軌道

127．．．支撐件

131、137A、137B．．．烘烤盤

132、138．．．冷卻盤

133．．．運輸裝置

134．．．整合式熱單元

139．．．整合式烘烤與冷卻單元

143．．．機械硬體構件

145．．．葉片

150．．．掃瞄器

160．．．控制器

210．．．壓力閥

212．．．來源瓶

214、262．．．控流閥

216、266．．．流動管線

220．．．容器

222、242、252．．．入口

224、244、254．．．出口

226、256．．．排放口

230、232、236．．．液位感測器

234、260．．．排放閥

240．．．幫浦

250．．．濾器

264．．．噴嘴

268．．．倒吸閥

270．．．基材

278．．．流體流

280．．．套裝件/光學系統

282．．．光源

284．．．光學偵測器

286．．．尖端

290．．．噴嘴定位構件

292．．．支撐件

302．．．處理器

304、307．．．控制線

308．．．感測線

312．．．流體

320．．．光束

408．．．高度

410．．．液滴

414．．．氣體

416．．．液面

428．．．光學陣列

430．．．光接收陣列

502、602、702．．．方向

504．．．濾器

506、508、510、512、606、610、704、706、708、902、904、906、908、910、912．．．光學訊號

608、710．．．點

802、804、806、808、810、812、812、814．．．步驟

第1圖為根據本發明一實施例之自動化塗佈顯影之微影工具的簡化平面圖；第2圖為根據本發明一實施例之光微影化學品分配設備的簡化示意圖；第3圖為根據本發明一實施例，用於控制處理流體分配操作之系統的簡化示意圖；第4A－4D圖為根據本發明一實施例之分配噴嘴和光學系統的簡化示意圖；第5A－5B圖為根據本發明一實施例，側向放置分配噴嘴之方法的簡化示意圖；第5C圖為根據本發明一實施例側向放置分配噴嘴期間，光學偵測器之光學訊號隨時間變化的圖形；第6A－6B圖為根據本發明一實施例，垂直放置分配噴嘴之方法的簡化示意圖；第6C圖為根據本發明一實施例垂直放置分配噴嘴期間，光學偵測器之光學訊號隨時間變化的圖形；第7A圖為根據本發明一實施例，脈衝輸送分配噴嘴中之流體的方法簡示圖；第7B圖為根據本發明一實施例脈衝輸送期間，光學偵測器之光學訊號隨時間變化的圖形；第8圖為根據本發明一實施例，提供分配噴嘴中一預定流體量之方法的簡化流程圖；以及第9圖為根據本發明一實施例，光學偵測器之光學訊號對應不同流體介面位置和流體流動特性的圖形。

802．．．提供沿著光學路徑行進的光束

804．．．沿著光學路徑將分配噴嘴放置在光源與光學偵測器之間

806．．．測量第一光學訊號

808．．．確立自分配噴嘴尖端下凹第一距離的第一流體量

810．．．測量第二光學訊號

812．．．確立自分配噴嘴尖端下凹第二距離的第二流體量

814．．．分配流體的液面是否相當於預定流體量？

Claims (20)

1. 一種用於監視一分配噴嘴中一半導體處理流體介面之一位置的設備，該設備至少包含：一延伸光源，該延伸光源用以提供一沿著一光學路徑行進的光束，其中該光束的特徵在於一路徑寬度，該路徑寬度呈固定的矩形薄片狀，且該路徑寬度的方向為相對於一第一方向的垂直方向，該第一方向對準一分配方向；一光學偵測器，該光學偵測器耦接於該光學路徑且具有與該光學路徑相同的寬度，且該光學偵測器用來偵測該光束的所有部分；一分配噴嘴的一遠處末端，該分配噴嘴的該遠處末端沿著該光學路徑設在該延伸光源與該光學偵測器間的一地點，藉此該光束的一部分與該半導體處理流體相互作用；以及一噴嘴定位構件，該噴嘴定位構件耦接該分配噴嘴且適於在偵測該光束之前以該第一方向將該分配噴嘴轉移至一精確且預定的位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該噴嘴定位構件更以一第二方向和一第三方向轉移該分配噴嘴，其中該第二方向和該第三方向垂直該第一方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該噴嘴定位構 件用以轉移該分配噴嘴，使該光束的一第一部分照射該分配噴嘴，並使該光束的一第二部分不照射該分配噴嘴。
4. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該分配噴嘴的特徵在於，一鄰近部分與一遠處部分，該鄰近部分鄰接該分配噴嘴的一鄰近末端且該遠處部分鄰接該分配噴嘴的該遠處末端。
5. 如申請專利範圍第4項所述之設備，其中該噴嘴定位構件用以轉移該分配噴嘴，使該分配噴嘴的該鄰近部分沿著該光學路徑設置，該分配噴嘴的該遠處部分沿著該光學路徑設置，且一部分的該光束傳遞至該光學偵測器，而不照射該分配噴嘴。
6. 如申請專利範圍第4項所述之設備，其中該噴嘴定位構件用以轉移該分配噴嘴，使該分配噴嘴的該鄰近部分伸入該光學路徑一第一距離，該分配噴嘴的該遠處部分伸入該光學路徑一第二距離，其中該第一距離與該第二距離的一總和小於該路徑寬度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該延伸光源包含一線性光學發射器陣列。
8. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該光學偵測器包含一線性光學偵測器陣列。
9. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中該線性光學偵測器陣列的特徵在於，沿著該線性陣列測量的一尺寸實質上等於該光束的該路徑寬度。
10. 一種提供一半導體處理模組之一分配噴嘴中一分配流體之一預定流體量的方法，該方法至少包含：a)提供一沿著一光學路徑行進的光束，該光學路徑呈固定的矩形薄片狀，且該光學路徑的方向為相對於一第一方向的垂直方向，該第一方向對準一分配方向，其中該光束是由一光源提供；b)在偵測該光束之前，沿著該光學路徑放置該分配噴嘴的一遠處末端於該光源與一光學偵測器間的一第一地點該第一地點是精確且預定的，且該光學偵測器耦接該光學路徑並具有與該光學路徑相同的寬度，該第一地點的特徵在於：在該第一地點處，該光束的一部分會與該分配流交互作用；c)確立自該分配噴嘴之該遠處末端的一尖端上凹一第一距離的一第一流體量；d)使用該光學偵測器測量一第一光學訊號；e)確立自該分配噴嘴之該尖端上凹一第二距離的一第 二流體量，其中該第二距離大於該第一距離；f)使用該光學偵測器測量一第二光學訊號；以及g)重複進行步驟e)與f)，直到該分配流體的一液面相關於該預定流體量。
11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中確立該第一流體量包含操作一耦接該分配噴嘴的閥。
12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中放置該分配噴嘴包含對準該分配噴嘴，使該光束的一第一部分照射該分配噴嘴，並使該光束的一第二部分不照射該分配噴嘴。
13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該光源包含一線性光學發射器陣列。
14. 一種用於控制一半導體處理流體分配操作的系統，該系統至少包含：一延伸光源，該延伸光源用以提供一沿著一光學路徑行進的光束，其中該光束的特徵在於一路徑寬度，該路徑寬度呈固定的矩形薄片狀，且該路徑寬度的方向為相對於一第一方向的垂直方向，該第一方向對準一分配方向；一光學偵測器，該光學偵測器耦接該光學路徑且具有與該光學路徑相同的寬度，並且用以偵測該光束的所有部分及用以提供一光學訊號； 一分配噴嘴的一遠處末端，該分配噴嘴的該遠處末端沿著該光學路徑設在該延伸光源與該光學偵測器間的一地點，藉此該光束的一部分會與該分配流交互作用，其中該分配噴嘴支撐該半導體處理流體；一倒吸閥，耦接該分配噴嘴，並且用以調整該分配噴嘴中一半導體處理流體介面的一位置；以及一處理器，耦接該光學偵測器和該倒吸閥，其中該處理器是用來回應該光學偵測器提供的該光學訊號而調整該半導體處理流體介面的該位置。
15. 如申請專利範圍第14項所述之系統，其中該分配噴嘴的特徵在於，一鄰近部分與一遠處部分，該鄰近部分鄰接該分配噴嘴的一鄰近末端，且該遠處部分鄰接該分配噴嘴的該遠處末端。
16. 如申請專利範圍第15項所述之系統，其中該處理器包含：一輸入，該輸入用以接收一第一光學訊號；一比較器，該比較器用以比較該第一光學訊號和一基線光學訊號；以及一輸出，該輸出用以：若該光學訊號小於一基線訊號，則提供一第一訊號至該倒吸閥；以及 若該光學訊號大於該基線訊號，則提供一第二訊號至該倒吸閥。
17. 如申請專利範圍第16項所述之系統，其中該第一訊號與該半導體處理流體介面之該位置相距該分配噴嘴之該遠處末端的一間距小於一預定距離有關。
18. 如申請專利範圍第17項所述之系統，其中該第二訊號與該半導體處理流體介面之該位置相距該分配噴嘴之該遠處末端的一間距大於一預定距離有關。
19. 如申請專利範圍第18項所述之系統，其中該預定距離為約1毫米至約2毫米。
20. 如申請專利範圍第14項所述之系統，其中該分配噴嘴沿著該光學路徑放置，使該光束的一第一部分照射該分配噴嘴，並使該光束的一第二部分不照射該分配噴嘴。