1.本揭露关于一种用于处理半导体晶圆的设备以及用于控制引物施加气体中引物量的系统和方法。
背景技术：2.在制造半导体装置时，使用光刻法来将图案(诸如，电路图案)的影像转移至在晶圆上形成的装置。通常，光刻法制程需要将光阻剂沉积在装置之上，将支承图案的遮罩在光阻剂之上对准，暴露穿过遮罩或由遮罩反射的光源(诸如，紫外光)并且至光阻剂层上，以及显影所暴露的光阻剂层以移除光阻剂的选定(暴露或非暴露)部分，借此图案化光阻剂层。
3.光刻法制程可以额外地包括沉积引物(例如，六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane,hmds))及一或多个烘烤制程。引物沉积制程可以经执行以改善光阻剂至装置(或装置的中间层)的粘着。烘烤制程可以经执行以在将光阻剂沉积至装置之上之前自装置移除水分或有机溶剂。
技术实现要素：4.根据本揭露的一些实施例，一种用于控制引物施加气体中引物量的系统包含：一第一感测器，其用于侦测馈送至一晶圆灌注腔室中的该引物施加气体中的一第一含量，其中该晶圆灌注腔室用以收纳一半导体晶圆；一第二感测器，其用于侦测自该晶圆灌注腔室排出的一排出气体中的一第二含量；以及一流动控制装置，其基于来自该第一感测器的一第一感测器信号及来自该第二感测器的一第二感测器信号而控制该引物施加气体中该引物量。
5.根据本揭露的一些实施例，一种控制引物施加气体中引物量的方法包含以下步骤：通过一第一感测器侦测馈送至含有一半导体晶圆的一晶圆灌注腔室中的该引物施加气体中的一第一含量；通过一第二感测器侦测自该晶圆灌注腔室排出的一排出气体中的一第二含量；以及基于来自该第一感测器的一第一感测器信号及来自该第二感测器的一第二感测器信号而控制该引物施加气体中该引物量。
6.根据本揭露的一些实施例，一种用于处理半导体晶圆的设备包含：一晶圆灌注腔室，用以收纳该半导体晶圆；一引物施加气体管线，用于供应一引物施加气体至该晶圆灌注腔室；一排出管线，用于自该晶圆灌注腔室排出一排出气体；以及一系统，用于控制该引物施加气体中一引物量，该系统包含：一第一感测器，用于侦测该引物施加气体中的一第一含量；一第二感测器，用于侦测该排出气体中的一第二含量；以及一流动控制装置，基于来自该第一感测器的一第一感测器信号及来自该第二感测器的一第二感测器信号而控制该引物施加气体中该引物量。
附图说明
7.当结合附图理解时，根据以下详细描述最佳理解本揭示案的态样。应当强调，根据业界的标准实践，各种特征并未按比例绘制，并且仅用于例示的目的。事实上，出于论述清楚的目的，可以任意地增大或缩小各种特征的尺寸。
8.图1例示根据各种实施例的用于处理半导体晶圆的设备100；
9.图2例示可以根据各种实施例使用的流动控制装置124a；
10.图3例示可以在一些实施例中用于设备100中的流动控制器210；
11.图4例示可以存储在流动控制器210的记忆体装置216中的查找表410及计算表420；
12.图5为例示根据各种实施例的控制引物施加气体中引物量的方法的操作的流程图。
13.【符号说明】
14.100:设备
15.110:晶圆灌注腔室
16.112:板
17.113:半导体晶圆
18.115:排出管线
19.120:载流气体管线
20.120a:载流气体管线
21.122:流量计
22.122a:流量计
23.124:流动控制装置
24.124a:流动控制装置
25.130:引物容器
26.140:引物蒸汽管线
27.150:引物施加气体管线
28.180:系统
29.181:第一感测器
30.182:第二感测器
31.185:感测器信号线
32.185a:第一感测器信号线区段
33.185b:第二感测器信号线区段
34.185c:第三感测器信号线区段
35.210:流动控制器
36.212:a/d转换器
37.214:处理单元
38.216:记忆体装置
39.218:d/a转换器
40.220:阀定位器
41.230:控制阀
42.240:载流气体流率信号线
43.242:阀控制信号线
44.250:操作器控制信号线
45.410:表
46.420:表
47.510:步骤
48.520:步骤
49.530:步骤
具体实施方式
50.以下揭示案提供用于实施本揭露的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述部件及配置的具体实施例或实例以简化本揭示案。当然，这些仅仅是实例且并非意欲限制。举例而言，元件的尺寸并不限于所揭示的范围或值，但是可以视装置的制程条件及/或期望性质而定。此外，在以下描述中，在第二特征之上或在其上形成第一特征可以包括将第一特征及第二特征形成为直接接触的实施例，且亦可以包括可在第一特征与第二特征之间夹置形成额外特征以使得第一特征与第二特征可以不直接接触的实施例。出于简单与清晰的目的，各种特征可以以不同比例绘制。
51.此外，本文中可以使用空间相对术语，诸如“之下”、“下方”、“下”、“之上”、“上”等，以便于描述，以描述一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系，如附图中所例示。空间相对术语意欲涵盖装置使用时或操作时除附图中所描绘的定向以外的不同定向。可以以其他方式来定向设备(旋转90度或以其他定向)，并且可以同样相应地解释本文所使用的空间相对描述词。
52.在半导体制造中，在装置表面被涂覆光阻剂之前，装置表面(包括加工期间的中间装置表面)可以经“打底”。引物或打底为可以增强光阻剂至装置表面的粘着的一些材料的预蚀剂涂层。引物可以减小可能在加工制程期间发生的侧向蚀刻或底切量。光阻剂至晶圆及遮罩表面的粘着依赖于光阻剂与其所施加至的表面之间的分子间键合量。
53.除此基本粘着力(本质上为化学力(分子及原子轰炸))之外，可能存在影响光阻剂层承受侧向蚀刻的能力的“外”力及因素。这些因素包括：装置表面的水分含量、光阻剂在装置表面上的湿式特征、所使用引物的类型、引物的施加方法、光阻剂化学性、在光阻剂及装置表面的界面处发生的表面缺陷污染。
54.当光阻剂施加至含水装置表面之上时，光阻剂至装置表面的粘着减弱。水在装置表面上的存在可能会允许蚀刻剂，特别是湿式蚀刻剂，轻松渗入至光阻剂与装置表面之间。渗入蚀刻剂可能会蚀刻位于光阻剂下方的氧化物，此举使氧化物图案变小，因此导致“底切”问题。较小的较不准确的氧化物图案可能会致使最终装置发生故障，并且改变后续加工的装置的参数。
55.要自装置表面/光阻剂界面移除水分，可以在装置表面之上形成光阻剂层之前向装置表面施加引物。引物可以与任何本揭露的水分反应，以“绑缚(tie up)”水分，以使得光阻剂粘着可以增强。例如，可以使用诸如六甲基二硅氮烷(hmds)的引物与装置-氧化物表面
反应，以使得绑缚分子水。然而，在施加光阻剂之前引物在装置表面上的积聚(或打底液滴)亦可能会影响光阻剂覆盖范围，并且致使后续形成的光阻剂图案中存在缺陷。
56.已经使用许多习知解决方案来促进光阻剂至晶圆及其他半导体表面的粘着。可以例如在半导体、氧化物(例如，二氧化硅)、金属以及玻璃表面上使用粘着促进剂，诸如，六甲基二硅氮烷(hmds)、三氯苯基硅烷(trichlorophenylsilane,tcps)、双三甲基硅基乙酰胺(bistrimethylsilylacetimide,bsa)以及二甲苯。在这些粘着促进剂中，hmds可能是最常用的。
57.向装置表面施加粘着促进剂可以通过以下三种形成技术中的一种来执行：(1)晶圆旋涂，(2)浸涂，或(3)蒸汽涂覆。蒸汽打底是使用引物蒸汽来提供表面污染物(诸如，二氧化硅)的转换。蒸汽打底具有减少固体颗粒的污染的优势，因为仅蒸汽接触晶圆。典型的蒸汽打底系统由以下各项组成：引物源、晶圆灌注腔室以及将气泡物连接至晶圆灌注腔室的管道。在操作中，hmds蒸汽及氮气自源流动穿过管道至晶圆灌注腔室，在该晶圆灌注腔室中hdms蒸汽及氮气跨晶圆流动。以此方式，晶圆可以涂覆有hmds引物层。
58.本揭露的实施例包括hmds自动反馈系统，该hmds自动反馈系统可以用于例如在半导体光刻法制程中向半导体晶圆施加引物(例如，打底晶圆)的方法中。在一些实例中，各种施加引物(例如，hmds)的方法可以设置载流气体(例如，氮气)的流率(例如，恒定流率)，并且可以使用不具有用于侦测腔室中的条件(例如，反应条件)的感测器的处理腔室。此外，在添加载流气体的点与处理腔室之间可能会存在显著长度的管道(例如，五(5)米或更长)。在上述距离可能会发生未侦测到的载流气体漏泄，以使得可能无法仅基于添加至管道的所量测载流气体量而准确地判定进入处理腔室的载流气体量。因此，此种方法可能无法在晶圆灌注腔室中提供准确且稳定的hmds反应浓度。因此，在打底晶圆之后施加至装置表面的光阻剂层的剥离可能会发生。
59.在打底晶圆的制程中，hmds可以根据以下反应与氢氧化硅(sioh)及水反应：
60.2sioh+[(ch3)3si]2nh
→
2siosi(ch3)3+nh3。
[0061]
h2o+[(ch3)3si]2nh
→
[(ch3)3si]2oh+nh3。
[0062]
在本揭露的一个实施例中，入口侧感测器可以提供在晶圆灌注腔室的入口处，以侦测载流气体/hmds的流动/循环中的氨气(nh3)量。入口侧感测器可以用以对载流气体/hmds执行安装测试，并且判定供应至晶圆灌注腔室的引物的供应浓度。量测例如氨气、氮气、氧气、氢气的出口侧感测器可以提供在晶圆灌注腔室排气中，并且用以限定化学反应效果(例如，判定供应至腔室的hmds中有多少反应了)。入口侧感测器及出口侧感测器可以提供数据以对载流气体/hmds的流动以及载流气体/hmds中hmds的浓度执行瞬时改变。亦即，来自入口侧感测器及出口侧感测器的数据可以馈送回(例如，自动反馈)至系统中，并且用以判定阀开口(例如，打开阀以增大载流气体/hmds中hmds的浓度，以及关闭阀以减小载流气体/hmds中hmds的浓度)。
[0063]
特别地，入口侧感测器及出口侧感测器信号(例如，机器信号)可以串联连接，以使得提供反馈以控制及/或调节自动反馈系统中适当的hmds浓度及适当流率。实施例系统可以基于由入口侧感测器及出口侧感测器提供的反馈值而判定化学反应的程度，并且判定是否加强(或减弱)引入至晶圆灌注腔室中的hdms的流动。通过控制hdms的浓度及流动，系统可能能够提供hmds在晶圆灌注腔室中的稳定反应浓度，借此防止光阻剂剥离。特别地，系统
可能更甚在加载流气体的点与处理腔室之间的管道中存在未侦测到的载流气体漏泄的情况下还能够提供hmds在晶圆灌注腔室中的稳定反应浓度。
[0064]
图1例示根据一或多个实施例的用于处理晶圆上的半导体装置的设备100。设备100包括晶圆灌注腔室110，以及在晶圆灌注腔室110中形成的板112(例如，加热板)。待处理(例如，通过施加引物至半导体晶圆113、图案化半导体晶圆113的表面等)的半导体晶圆113可以定位在板112上。设备100可以进一步包括排出管线115，排出管线115用于将晶圆灌注腔室110内部拉吸为真空，并且自晶圆灌注腔室110排出排出气体。
[0065]
设备100亦可以包括第一载流气体管线120，第一载流气体管线120用于传送载流气体(例如，氮气、氩气等)。第一载流气体管线120可以具有在其中形成的流量计122(例如，质量流量计(mass flow meter,mfm))，流量计122用于量测载流气体在第一载流气体管线120中的流率，并且具有流动控制装置124(例如，流动控制阀)，流动控制装置124用于控制(例如，增大及减小)载流气体在第一载流气体管线120中的流率。
[0066]
设备100亦可以包括第二载流气体管线120a，第二载流气体管线120a可以自第一载流气体管线120形成。第二载流气体管线120a可以具有在其中形成的流量计122a(例如，质量流量计(mfm))，流量计122a用于量测载流气体在第二载流气体管线120a中的流率，并且具有流动控制装置124a，流动控制装置124a用于控制(例如，增大及减小)载流气体在第二载流气体管线120a中的流率。
[0067]
设备100亦可以包括引物容器130(例如，气泡物)，引物容器130含有液体引物(例如，液体hmds)。第二载流气体管线120a可以插入至引物容器130中，以使得生成引物蒸汽(例如，引物/载流气体)，该引物蒸汽为引物及载流气体的气体混合物。特别地，载流气体管线120a可以具有在液体引物中形成的开口，以便将载流气体引入至液体引物中。
[0068]
设备100亦可以包括引物蒸汽管线140，引物蒸汽管线140用于将引物蒸汽传送出引物容器130。传送引物蒸汽的引物蒸汽管线140可以与传送载流气体的第一载流气体管线120组合，并且组合的引物蒸汽/载流气体作为引物施加气体引入至引物施加气体管线150，引物施加气体管线150传送引物施加气体(例如，组合的载流气体及引物蒸汽)至腔室110中。设备100亦可以包括出于易于解释的目的而并未在图1中展示的额外阀、压力计、减压阀、过滤器、泵以及感测器。
[0069]
设备100可以用以例如施加引物容器130中所含有的引物至腔室110中的半导体晶圆113的表面上。在实施例中，一种施加引物至半导体晶圆113的方法可以通过将待通过引物(例如，hmds)打底的半导体晶圆113定位至晶圆灌注腔室110中以及关闭晶圆灌注腔室110而开始。然后，可以通过在排出管线115上将晶圆灌注腔室110拉吸为真空而排空晶圆灌注腔室110。可以例如通过使用真空泵，或通过使用连接至排出管线115及至清洁干燥空气源的文丘里管(venturi)来拉吸真空。
[0070]
然后，可以在晶圆灌注腔室110内执行脱水烘烤。脱水烘烤可以执行达约3至7秒之间的时间(例如，约5秒)，尽管可以使用更短或更长的脱水烘烤时间。脱水烘烤可以在晶圆灌注腔室110内在约115℃至125℃之间的温度(例如，约120℃)下执行，尽管可以使用更低或更高的温度。脱水烘烤可以在晶圆灌注腔室110内在约-12至-17吋h2o之间的压力(例如，约-15吋h2o)下执行，尽管可以使用更大或更小的压力。
[0071]
流动控制装置124可以打开以允许载流气体在第一载流气体管线120中流动。流动
控制装置124a亦可以打开以允许载流气体在第二载流气体管线120a中流动并且流至引物容器130(例如，气泡物)中。流至引物容器130中的载流气体可以致使引物容器130内所含有的液体引物汽化为引物蒸汽。引物蒸汽可以通过引物蒸汽管线140自引物容器130传送至晶圆灌注腔室110中。
[0072]
引物蒸汽管线140中的引物蒸汽可以与第一载流气体管线120中的载流气体组合以形成引物施加气体。引物施加气体可以穿过引物施加气体管线150传送至晶圆灌注腔室110中。引物施加气体可以施加至已定位于晶圆灌注腔室110内的半导体晶圆113的表面达约35秒的留置时间，以便提供光阻剂至半导体晶圆113的表面的充分位准的粘着，尽管可以使用更长或更短的留置时间段。半导体晶圆113的表面可以包括各种材料，各种材料可以包含在半导体晶圆113上形成的半导体装置。例如，在半导体晶圆113上形成的半导体装置可以包括表面，该表面包含半导体(例如，硅、锗)、二氧化硅、氧化铝、氮化硅等。
[0073]
引物蒸汽可以自引物容器130牵引穿过引物蒸汽管线140及引物施加气体管线150(例如，作为引物施加气体)，并且通过连接至排出管线115的真空泵或排气文丘里管而牵引至晶圆灌注腔室110中。引物施加气体(包括引物蒸汽)可以在半导体晶圆113的表面之上流动，并且向半导体晶圆113涂覆一致的引物层。
[0074]
在半导体晶圆113的打底期间，晶圆灌注腔室110的内部可以固持在740托(torr)至780托的范围内的压力(例如，约760托)下，以及117℃至123℃的范围内的温度(例如，约120℃)下，尽管可以使用更大或更小的压力及/或更高或更低的温度。引物施加气体在引物施加气体管线150中的流率可以介于例如每分钟约3.5至4.5升的范围内(例如，每分钟约4升)，尽管可以使用更大或更小的流率。
[0075]
在半导体晶圆113的表面的打底完成之后，可以在约19℃下将打底的半导体晶圆113放置在干净的层流清洁空气冷却板模块(未展示)中达约60秒。光阻剂材料可以在打底半导体晶圆113的表面的约六十分钟内施加至打底的半导体晶圆113的表面。
[0076]
在一个实施例中，设备100可以包括系统180，系统180用于控制引物施加气体中引物量(例如，浓度)。如图1所例示，系统180可以包括第一感测器181，第一感测器181用于侦测可以引入至晶圆灌注腔室110的引物施加气体中的第一含量(例如，氨气(nh3))。第一感测器181可以形成于晶圆灌注腔室110的外壁上的引物施加气体管线150中。第一感测器181可以产生第一感测器信号(例如，4-20ma信号)，该第一感测器信号指示引物施加气体中的第一含量(例如，引物施加气体中的nh3量)。第一感测器181可以包括例如红外感测器、化学吸附感测器、电化学感测器或固态电荷载子注入感测器。第一感测器181可以定位于晶圆灌注腔室110的入口处，因此用作入口侧感测器。
[0077]
系统180亦可以包括第二感测器182，第二感测器182用于侦测可以通过排出管线115自晶圆灌注腔室110排出的排出气体中的第二含量(例如，氨气(nh3)、氮气、氧气及/或氢气)。第二感测器182可以形成于腔室110的外壁上的排出管线115中，并且可以产生第二感测器信号(例如，4-20ma信号)，该第二感测器信号指示排出气体中的第二含量(例如，排出气体中的氨气、氮气、氧气及/或氢气量)。第二感测器182可以包括例如红外感测器、化学吸附感测器、电化学感测器或固态电荷载子注入感测器。第二感测器182可以定位于晶圆灌注腔室110的排出或出口处，因此用作排出侧感测器。
[0078]
应当指出，尽管第一感测器181及第二感测器182可以形成于晶圆灌注腔室110的
外壁上，本揭露的实施例并不限于这个配置。亦即，第一感测器181可以形成于另一位置中，只要第一感测器181可以准确地侦测引物施加气体中的第一含量，并且第二感测器182可以形成于另一位置中，只要第二感测器182可以准确地侦测排出气体中的第二含量。
[0079]
系统180亦可以包括流动控制装置124a，流动控制装置124a可以形成于第二载流气体管线120a中。流动控制装置124a可以至少部分地基于来自第一感测器181的第一感测器信号及来自第二感测器182的第二感测器信号而控制引物施加气体中引物量。亦即，流动控制装置124a可以使用其他信号或数据来控制引物施加气体中引物量。
[0080]
系统180亦可以包括感测器信号线185(例如，有线感测器信号线)用于传输第一感测器181信号及第二感测器182信号至流动控制装置124a。感测器信号线185可以包括自第一感测器181传输第一感测器信号的第一感测器信号线区段185a、自第二感测器182传输第二感测器信号的第二感测器信号线区段185b，以及将第一感测器信号及第二感测器信号(例如，串联)传输至流动控制装置124a的第三感测器信号线区段185c。或者，第一感测器信号线区段185a及第二感测器信号线区段185b可以各自连接(例如，直接地连接)至流动控制装置124a，借此消除对第三感测器信号线区段185c的需要。另外，第一感测器181及第二感测器182中的每一者可以通过无线技术(诸如，测器182中的每一者可以通过无线技术(诸如，或其他近场通讯技术)无线地连接至流动控制装置124a。亦即，第一感测器信号及第二感测器信号中的每一者可以为无线信号，这样可以消除对流动控制装置124a、第一感测器181与第二感测器182之间的有线连接的需要。
[0081]
如上文所指出，流动控制装置124a可以形成于第二载流气体管线120a中，并且控制载流气体在第二载流气体管线120a中的流率。自引物容器130输出至引物蒸汽管线140的引物蒸汽量可以视载流气体在第二载流气体管线120a中的流率而定。因此，引物施加气体中引物蒸汽量可以视载流气体在第二载流气体管线120a中的流率而定。因此，引物施加气体中引物量(例如，浓度)亦可以视载流气体在第二载流气体管线120a中的流率而定。
[0082]
因此，引物施加气体中引物量(例如，浓度)可以通过使用流动控制装置124a来控制，以便控制载流气体在第二载流气体管线120a中的流率。例如，流动控制装置124a可以包括控制阀，该控制阀形成于第二载流气体管线120a中并且具有尺寸可变的开口。流动控制装置124a可以增大开口的尺寸以增大载流气体的流率，这继而可以增大引物施加气体中引物量。相反，流动控制装置124a可以减小开口的尺寸以减小载流气体的流量，并且继而减小最终流动穿过引物蒸汽管线140至晶圆灌注腔室110中的引物施加气体中引物量。
[0083]
因此，系统180可以包括反馈控制回路，其中由第一感测器181侦测的引物施加气体的特征及由第二感测器182侦测的排出气体的特征可以反馈回至流动控制装置124a。基于那些特征，流动控制装置124a可以致使控制阀打开或关闭(例如，自动地打开或关闭而无需任何直接人类交互)以将载流气体在第二载流气体管线120a中的流率控制为生成引物施加气体中期望引物量(例如，浓度)的期望流率。引物施加气体中期望引物量可以限定为例如在施加引物(例如，引物施加气体中引物)至定位于晶圆灌注腔室110中的半导体晶圆113期间维持晶圆灌注腔室110中稳定引物浓度所需要的引物量。
[0084]
图2例示可以在一些实施例中使用的流动控制装置124a。如图2所例示，流动控制装置124a可以包括流动控制器210、可以由流动控制器210控制的阀定位器220，以及可以由阀定位器220定位的控制阀230。
[0085]
特别地，流动控制器210可以连接至感测器信号线185(或无线地连接至第一感测器181及第二感测器182)，其中流动控制器210通过感测器信号线185接收第一感测器信号及第二感测器信号(例如，组合的感测器信号包括第一感测器信号及第二感测器信号)。流动控制器210亦可以连接至载流气体流率信号线240，其中流动控制器210通过载流气体流率信号线240自流量计122a接收载流气体流率信号(例如，4-20ma信号)。载流气体流率信号指示载流气体在第二载流气体管线120a中的流率。
[0086]
流动控制器210亦可以连接至操作器控制信号线250，其中流动控制器210通过操作器控制信号线250自操作器控制台(例如，计算机终端)接收操作器控制信号。操作器控制信号可以包括例如数字信号，该数字信号由操作器控制台发射以用于调整流动控制器210中的操作条件(例如，流率设置点)。
[0087]
流动控制器210可以基于第一感测器信号、第二感测器信号以及载流气体流率信号而产生阀位置信号(例如，4-20ma信号)，并且借助阀位置信号线242而传输阀位置信号至阀定位器220(例如，压电致动式阀定位器、空气致动式阀定位器)。阀定位器220可以根据阀位置信号来定位(例如，调整)控制阀230。
[0088]
控制阀230可以包括例如球阀、蝶阀、螺旋阀等。控制阀230可以形成于第二载流气体管线120a中并且具有尺寸可变的开口。阀定位器220可以“定位”控制阀230，以便改变尺寸可变的开口的尺寸。亦即，基于阀位置信号，阀定位器220可以增大控制阀230中开口的尺寸以增大载流气体在第二载流气体管线120a中流动穿过至引物容器130的流动，并且最终增大流动穿过引物蒸汽管线140并且至晶圆灌注腔室110中的引物施加气体中引物量。相反，基于阀位置信号，阀定位器220可以减小控制阀230中开口的尺寸以减小载流气体在第二载流气体管线120a中流动穿过至引物容器130的流动，并且最终减小流动穿过引物蒸汽管线140并且至晶圆灌注腔室110中的引物施加气体中引物量。
[0089]
图3例示可以在一些实施例中用于设备100中的流动控制器210。如图3所例示，流动控制器210可以包括a/d转换器212，a/d转换器212可以连接至感测器信号线185，其中a/d转换器212通过感测器信号线185接收第一感测器信号及第二感测器信号(例如，组合的感测器信号包括第一感测器信号及第二感测器信号)。a/d转换器212亦可以连接至载流气体流率信号线240，其中a/d转换器212通过载流气体流率信号线240自流量计122a接收载流气体流率信号(例如，4-20ma信号)。
[0090]
流动控制器210亦可以包括处理单元214(例如，中央处理单元(central processing unit,cpu)及记忆体装置216(例如，随机存取记忆体(random access memory,ram))，记忆体装置216可以存储待由处理单元214执行的指令、待由处理单元214在执行指令时使用的数据(例如，查找表)，以及可以包括由处理单元214产生的数据的其他数据(例如，历史数据)。处理单元214亦可以连接至操作器控制信号线250，其中处理单元214通过操作器控制信号线250接收操作器控制信号以调整流动控制器210中的操作条件(例如，流率设置点)。
[0091]
流动控制器210亦可以包括d/a转换器218，d/a转换器218转换来自处理单元214的阀控制信号(例如，数字阀控制信号)，并且在耦接至阀定位器220的阀控制信号线242上输出阀控制信号(例如，模拟4-20ma信号)。
[0092]
图4例示可以存储在流动控制器210的记忆体装置216中的查找表410及计算表
420。表410、420可以例如由处理单元214存取，并且由处理单元214使用以产生阀控制信号242。
[0093]
表410为提供针对给定第一含量值(例如，第一感测器181信号)及给定第二含量值(例如，第二感测器182信号)的期望流率(to)的查找表。或者，表410可以包括针对第一含量值及第二含量值的给定组合的期望流率(to)。期望流率为可能已经判定(例如，通过实验)以提供引物施加气体中期望引物量(例如，浓度)以便提供光阻剂层与半导体晶圆113的表面之间的良好粘着的流率。在一些实施例中，引物施加气体中期望引物量可以经判定(例如，通过实验)为提供光阻剂层的良好粘着所需要的至少引物量。在一些实施例中，引物施加气体中期望引物量可以经判定(例如，通过实验)为足以提供良好粘着而并不留存任何过量(例如，未反应)引物(例如，在排出气体中、在晶圆灌注腔室110中等)的引物量。处理单元214可以使用表410来基于由第一感测器信号指示的第一含量值及基于由第二感测器信号指示的第二含量值而判定期望流率(to)。
[0094]
表410可以例如通过以下步骤产生：进行一系列实验，其中晶圆打底在光阻剂层施加之后执行；同时记录可以包括第一含量值、第二含量值、量测流率、在打底之后剩余(例如，在排出气体中、在晶圆灌注腔室110中等)的引物量，以及光阻剂层的粘着品质的数据。对于在打底之后剩余可接受(例如，低)引物量以及光阻剂层的可接受(例如，良好)粘着的那些实验而言，引物施加气体中引物量可以经判定为期望量，并且量测流率可以因此确立为表410中对应的第一含量值和第二含量值的期望流率(to)。表410中期望流率(to)的其他值可以例如基于通过实验判定的期望流率(to)值而通过内插或外插来判定。
[0095]
作为流动控制装置124a可以如何基于第一感测器信号及第二感测器信号而判定载流气体在载流气体管线中的期望流率的一个实例，假定通过实验判定出针对50ppm的第一含量值及100ppm的第二含量值，载流气体的期望流率为1升/秒。这些值可以作为许多条目中的一个条目包括在记忆体装置216中所存储的表410中。稍后，在晶圆打底期间，第一感测器181侦测到氨气的50ppm的第一含量值，并且第二感测器182侦测到氨气的100ppm的第二含量值。这些值借助感测器信号线185作为第一感测器信号及第二感测器信号传输至流动控制器210。然后，流动控制器210的处理单元214存取记忆体装置216中的表410，以查找50ppm的第一含量值及100ppm的第二含量值的期望流率(to)，并且发现指示期望流率(to)的一个条目为1升/秒。因此，在此实例中，通过参照表410，流动控制装置124a将基于第一感测器信号及第二感测器信号而判定期望流率(to)为1升/秒。
[0096]
表420为包括比较值的计算表，该些比较值可以由处理单元214计算。比较值可以通过比较自表410获得的期望流率(to)与由载流气体流率信号指示的量测流率(tm)来计算。处理单元214可以使用计算的比较值(to-tm)来产生待在阀控制信号线242上传输至阀定位器220的阀控制信号。例如，若计算的比较值(to-tm)具有正值，则处理单元214可以产生正阀控制信号，该正阀控制信号指示阀定位器220应将阀230的开口增大预定量。相反，若计算的比较值(to-tm)具有负值，则处理单元214可以产生负阀控制信号，该负阀控制信号指示阀定位器220应将阀230的开口减小预定量。
[0097]
应当指出，实施例并不限于图4中表410、420中的使用。亦即，处理单元214判定阀控制信号的其他适当方法在本揭示案的涵盖范畴内。例如，处理单元214可以组合第一感测器信号及第二感测器信号以产生反应程度值，该反应程度值指示引物在晶圆灌注腔室110
中的反应程度(例如，引物与水在晶圆灌注腔室110中的反应程度，以及引物与氢氧化硅(sioh)在晶圆灌注腔室110中的反应程度)。
[0098]
然后，处理单元214可以比较反应程度值与参照值(例如，存储在记忆体装置216中)。响应于判定出反应程度值小于参照值，处理单元214可以产生正阀控制信号以增大阀230的开口，从而增大载流气体在载流气体管线120a中的流率。此举可以最终增大引物施加气体中引物浓度。相反，响应于判定出反应程度值大于参照值，处理单元214可以产生负阀控制信号以减小阀230的开口，从而减小载流气体在载流气体管线120a中的流率。此举可以最终减小引物施加气体中引物浓度。
[0099]
图5例示根据一些实施例的控制引物施加气体中引物量的方法。方法包括步骤510，步骤510为如下步骤：通过第一感测器181侦测可以在晶圆灌注腔室110的入口处流至晶圆灌注腔室110中的引物施加气体中的第一含量。晶圆灌注腔室110中可以定位有等待引物的半导体晶圆113。方法亦可以包括步骤520，步骤520包括如下步骤：通过第二感测器182侦测自晶圆灌注腔室110排出的排出气体中的第二含量。方法亦可以包括步骤530，步骤530包括如下步骤：基于来自第一感测器181的第一感测器信号及来自第二感测器182的第二感测器信号而控制引物施加气体中引物量。
[0100]
在一些实施例中，一种用于控制引物施加气体中引物量的系统180包括：第一感测器181用于侦测馈送至晶圆灌注腔室110中的引物施加气体中的第一含量，其中晶圆灌注腔室110用以收纳半导体晶圆113；第二感测器182用于侦测自晶圆灌注腔室110排出的排出气体中的第二含量；以及流动控制装置124a，基于来自第一感测器181的第一感测器信号及来自第二感测器182的第二感测器信号而控制引物施加气体中引物量。第一含量可以包括引物施加气体中的氨气(nh3)量，并且第二含量可以包括排出气体中氨气(nh3)、氮气、氧气以及氢气中的至少一者的量。引物施加气体可以包括作为引物的六甲基二硅氮烷(hmds)以及作为载流气体的氮气。流动控制装置124a可以包括控制阀230，控制阀230定位于载流气体管线120a中，载流气体管线120a供应载流气体至含有引物的引物容器130。流动控制装置124a可以通过控制载流气体在载流气体管线120a中的流率来控制引物施加气体中引物量。流动控制装置124a可以基于第一感测器信号及第二感测器信号的查找表值而提供载流气体在载流气体管线120a中的期望流率。流动控制装置124a可以根据载流气体在载流气体管线120a中的期望流率而调整控制阀230中开口的尺寸。第一感测器181及第二感测器182中的每一者可以包括以下各项中的一项：红外感测器、化学吸附感测器、电化学感测器以及固态电荷载子注入感测器。系统180可以进一步包括感测器信号线185，感测器信号线185用于传输第一感测器信号及第二感测器信号至流动控制装置124a。第一感测器信号及第二感测器信号中的每一者可以包括无线信号。系统180可以包括反馈控制回路系统，反馈控制回路系统在施加引物至半导体晶圆113期间维持引物在晶圆灌注腔室110中的稳定浓度。
[0101]
在一些实施例中，一种控制引物施加气体中引物量的方法可以包括：通过第一感测器181侦测馈送至含有半导体晶圆113的晶圆灌注腔室110中的引物施加气体中的第一含量；通过第二感测器182侦测自晶圆灌注腔室110排出的排出气体中的第二含量；以及基于来自第一感测器181的第一感测器信号及来自第二感测器181的第二感测器信号而控制引物施加气体中引物量。第一含量可以包括引物施加气体中的氨气(nh3)量，并且第二含量可以包括排出气体中氨气(nh3)、氮气、氧气以及氢气中的至少一者的量。引物施加气体可以
包括作为引物的六甲基二硅氮烷(hmds)以及作为载流气体的氮气。控制引物施加气体中引物量可以包括控制载流气体在载流气体管线120a中的流率，载流气体管线120a供应载流气体至含有引物的引物容器130。控制引物施加气体中引物量可以包括控制控制阀230，控制阀230定位于载流气体管线120a中。控制引物施加气体中引物量可以包括基于第一感测器信号及第二感测器信号的查找表值而提供载流气体在载流气体管线120a中的期望流率。控制引物施加气体中引物量可以进一步包括根据载流气体在载流气体管线120a中的期望流率而调整控制阀230中开口的尺寸。
[0102]
在一些实施例中，一种用于处理半导体晶圆113的设备100可以包括：晶圆灌注腔室110，晶圆灌注腔室110用以收纳半导体晶圆113；引物施加气体管线150，引物施加气体管线150用于供应引物施加气体至晶圆灌注腔室110；排出管线115，排出管线115用于自晶圆灌注腔室110排出排出气体；以及系统180，系统180用于控制引物施加气体中引物量，系统180包括：第一感测器181，第一感测器181用于侦测引物施加气体中的第一含量；第二感测器182，第二感测器182用于侦测排出气体中的第二含量；以及流动控制装置124a，流动控制装置124a基于来自第一感测器181的第一感测器信号及来自第二感测器182的第二感测器信号而控制引物施加气体中引物量。流动控制装置124a可以包括控制阀230，控制阀230通过控制供应至含有引物的引物容器130的载流气体的流率来控制引物施加气体中引物量。
[0103]
前述概述了若干实施例或实例的特征，使得熟悉此项技术者可以更好地理解本揭示案的诸态样。熟悉此项技术者应当理解，他们可以容易地将本揭示案用作设计或修改其他制程与结构的基础，以用于实施与本文介绍的实施例或实例相同的目的及/或达成相同的优点。熟悉此项技术者亦应当认识到，此类等效构造并不偏离本揭示案的精神及范畴，而是可以在不偏离本揭示案的精神及范畴的情况下进行各种改变、替换及更改。
技术特征：1.一种用于控制引物施加气体中引物量的系统，其特征在于，包含：一第一感测器，用于侦测馈送至一晶圆灌注腔室中的该引物施加气体中的一第一含量，其中该晶圆灌注腔室用以收纳一半导体晶圆；一第二感测器，用于侦测自该晶圆灌注腔室排出的一排出气体中的一第二含量；以及一流动控制装置，基于来自该第一感测器的一第一感测器信号及来自该第二感测器的一第二感测器信号而控制该引物施加气体中该引物量。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第一含量包含该引物施加气体中的一氨气量，并且该第二含量包含该排出气体中的氨气、氮气、氧气或氢气中的至少一者的一量。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该引物施加气体中的该引物包含六甲基二硅氮烷，并且该引物施加气体中的该载流气体包含氮气。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，该流动控制装置包含一控制阀，该控制阀定位于一载流气体管线中，该载流气体管线供应该载流气体至含有该引物的一引物容器。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，该流动控制装置通过控制该载流气体在该载流气体管线中的一流率来控制该引物施加气体中该引物量。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，该流动控制装置基于该第一感测器信号及该第二感测器信号的查找表值而提供该载流气体在该载流气体管线中的一期望流率。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，该流动控制装置根据该载流气体在该载流气体管线中的该期望流率而调整该控制阀中一开口的一尺寸。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第一感测器及该第二感测器中的每一者包含以下各项中的一项：一红外感测器、一化学吸附感测器、一电化学感测器或一固态电荷载子注入感测器。9.一种控制引物施加气体中引物量的方法，其特征在于，包含以下步骤：通过一第一感测器侦测馈送至含有一半导体晶圆的一晶圆灌注腔室中的该引物施加气体中的一第一含量；通过一第二感测器侦测自该晶圆灌注腔室排出的一排出气体中的一第二含量；以及基于来自该第一感测器的一第一感测器信号及来自该第二感测器的一第二感测器信号而控制该引物施加气体中该引物量。10.一种用于处理半导体晶圆的设备，其特征在于，包含：一晶圆灌注腔室，用以收纳该半导体晶圆；一引物施加气体管线，用于供应一引物施加气体至该晶圆灌注腔室；一排出管线，用于自该晶圆灌注腔室排出一排出气体；以及一系统，用于控制该引物施加气体中一引物量，该系统包含：一第一感测器，用于侦测该引物施加气体中的一第一含量；一第二感测器，用于侦测该排出气体中的一第二含量；以及一流动控制装置，基于来自该第一感测器的一第一感测器信号及来自该第二感测器的一第二感测器信号而控制该引物施加气体中该引物量。
技术总结一种用于处理半导体晶圆的设备以及用于控制引物施加气体中引物量的系统和方法，用于控制引物施加气体中引物量的系统包括：第一感测器，该第一感测器用于侦测馈送至含有半导体晶圆的腔室中的引物施加气体中的第一含量；第二感测器，该第二感测器用于侦测自腔室排出的排出气体中的第二含量；以及流动控制装置，该流动控制装置基于来自第一感测器的第一感测器信号及来自第二感测器的第二感测器信号而控制引物施加气体中引物量。控制引物施加气体中引物量。控制引物施加气体中引物量。
技术研发人员：苏倍毅
受保护的技术使用者：台湾积体电路制造股份有限公司
技术研发日：2022.01.20
技术公布日：2022/7/5
