半導(dǎo)體晶圓的溫度控制系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】在第一腔室中接收半導(dǎo)體晶圓，第一腔室處于第一壓力水平。半導(dǎo)體晶圓處于第一溫度，并通過(guò)第一加熱模塊將半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度，而第一腔室的壓力水平從第一壓力水平降低至第二壓力水平。然后，將半導(dǎo)體晶圓提供至維持第三壓力水平的第二腔室的支承元件，第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平；支承元件處于第三溫度，第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體晶圓的溫度控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體晶圓溫度控制的系統(tǒng)和方法，例如協(xié)助降低半導(dǎo)體晶圓的熱膨脹的這類(lèi)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體晶圓可在暴露于環(huán)境溫度和環(huán)境壓力水平的同時(shí)從一個(gè)工具轉(zhuǎn)移到另一個(gè)工具。工具可在腔室內(nèi)處理或檢查半導(dǎo)體晶圓，所述腔室可維持不同于環(huán)境溫度和環(huán)境壓力水平的溫度和壓力水平。
[0003]當(dāng)處理或檢查半導(dǎo)體晶圓時(shí)，半導(dǎo)體晶圓通常定位于卡盤(pán)上?？ūP(pán)的溫度高于環(huán)境溫度，且當(dāng)半導(dǎo)體晶圓置于卡盤(pán)時(shí)，半導(dǎo)體晶圓經(jīng)歷熱膨脹。
[0004]此熱膨脹增加了與任何處理或檢查工藝相關(guān)的不確定水平，且可能降低所述檢查或處理的速度和準(zhǔn)確性。在檢查期間，可對(duì)半導(dǎo)體晶圓的較大區(qū)域進(jìn)行掃描，以便考慮到熱膨脹。
[0005]此外，當(dāng)需要檢查工具提供具有缺陷集中在圖像尺寸10%之內(nèi)的級(jí)別圖像(classimage)時(shí)，在缺陷檢測(cè)與級(jí)別圖像采集之間的熱膨脹增加了缺陷中心的不確定性。
[0006]在圖像采集期間存在的熱膨脹也可能導(dǎo)致框架的失去對(duì)準(zhǔn)，相當(dāng)于放大了斑點(diǎn)。此影響取決于膨脹斜率，且在半導(dǎo)體晶圓剛裝載之后在晶圓邊緣更嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明人已經(jīng)確定存在對(duì)用于降低半導(dǎo)體晶圓熱膨脹的系統(tǒng)和方法的需要。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種方法，所述方法可包括:當(dāng)?shù)谝磺皇姨幱诘谝粔毫λ角野雽?dǎo)體晶圓處于第一溫度時(shí)，在第一腔室接收半導(dǎo)體晶圓；通過(guò)第一加熱模塊將半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度，且將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；以及當(dāng)?shù)诙皇揖S持第三壓力水平時(shí)，將半導(dǎo)體晶圓提供至第二腔室的支承元件；其中支承元件處于第三溫度，所述第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度，且第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可提供一種系統(tǒng)，且所述系統(tǒng)能夠執(zhí)行所述方法及所述方法的步驟的任何組合。系統(tǒng)可包括第一腔室，所述第一腔室被配置以當(dāng)?shù)谝磺皇姨幱诘谝粔毫λ角野雽?dǎo)體晶圓處于第一溫度時(shí)接收半導(dǎo)體晶圓；其中第一腔室被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；第一加熱模塊，被配置以將半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度；第二腔室，第二腔室被配置以在維持第三壓力水平的同時(shí)接收半導(dǎo)體晶圓，且將半導(dǎo)體晶圓置放于支承元件上；其中支承元件處于第三溫度，所述第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度，且其中第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。
[0009]系統(tǒng)可包括第一腔室，所述第一腔室被配置以當(dāng)?shù)谝磺皇姨幱诘谝粔毫λ角野雽?dǎo)體晶圓處于第一溫度時(shí)從第一轉(zhuǎn)移單元接收半導(dǎo)體晶圓，其中第一腔室包括第一壓力控制單元，所述第一壓力控制單元被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；第一加熱模塊，所述第一加熱模塊包括由加熱控制器控制的至少一個(gè)加熱元件，至少一個(gè)溫度傳感器的溫度讀數(shù)饋送給所述加熱控制器，其中至少一個(gè)加熱元件被配置以將半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度；第二轉(zhuǎn)移單元，被配置以在所述系統(tǒng)的第一腔室與第二腔室之間轉(zhuǎn)移半導(dǎo)體晶圓，其中第二腔室包括支承元件，所述支承元件被配置以在第二壓力控制單元維持第三壓力水平且支承元件處于第三溫度的同時(shí)接收半導(dǎo)體晶圓，所述第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度，且其中第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。
[0010]第二溫度和第三溫度可基本上彼此相等。另外，第二壓力水平和第三壓力水平可基本上彼此相等。第一腔室可為裝載鎖定腔室，且第二壓力水平可為真空壓力水平。
[0011]所述方法可包括通過(guò)第一加熱模塊接觸半導(dǎo)體晶圓的背部，并在接觸半導(dǎo)體晶圓的同時(shí)通過(guò)第一加熱模塊來(lái)加熱半導(dǎo)體晶圓。
[0012]所述方法可包括通過(guò)第二加熱模塊來(lái)加熱半導(dǎo)體晶圓的上部。
[0013]所述方法可包括在第二加熱模塊不接觸半導(dǎo)體晶圓的同時(shí)通過(guò)第二加熱模塊來(lái)加熱半導(dǎo)體晶圓。
[0014]所述方法可包括通過(guò)耦接至第一加熱模塊的提升模塊，從第一腔室的另一個(gè)元件處提升半導(dǎo)體晶圓，并通過(guò)第一加熱模塊加熱半導(dǎo)體。
[0015]其他元件可為預(yù)對(duì)準(zhǔn)器，且第一加熱模塊可具有圍繞預(yù)對(duì)準(zhǔn)器的中心孔。
[0016]所述方法可包括在開(kāi)始降低第一腔室的壓力水平之前，開(kāi)始加熱半導(dǎo)體晶圓。
[0017]所述方法可包括通過(guò)第一加熱模塊的加熱元件來(lái)加熱半導(dǎo)體晶圓，其中加熱元件定位于導(dǎo)熱罩殼之內(nèi)，并維持超過(guò)第二壓力水平的壓力水平。
[0018]所述方法可包括響應(yīng)于對(duì)環(huán)境溫度和第二腔室支承元件溫度中的至少一個(gè)溫度的至少一個(gè)感測(cè)嘗試的結(jié)果來(lái)確定加熱半導(dǎo)體晶圓的方式。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]在說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾部分特別指出了且清楚地主張了視為本發(fā)明的主題。然而，通過(guò)在與附圖一同閱讀的同時(shí)參閱以下詳細(xì)描述來(lái)更好地了解關(guān)于本發(fā)明的組織和操作方法、連同其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0020]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方法；
[0021]圖2A至圖2E圖示根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方式在半導(dǎo)體晶圓檢查工藝中執(zhí)行不同步驟的系統(tǒng)；
[0022]圖3A至圖3B圖示根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方式的第一腔室和半導(dǎo)體晶圓；
[0023]圖4A和圖4B圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)不同部分；和
[0024]圖5A至圖5C圖示根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施方式的第一模塊元件罩殼的上部和下部。
[0025]應(yīng)理解，為簡(jiǎn)單和清楚的說(shuō)明，在圖式中所展示的元件未必按比例繪制。例如，為了清楚，一些元件的尺寸相對(duì)于其他元件進(jìn)行了夸大。另外，在被認(rèn)為適當(dāng)?shù)那闆r下，元件符號(hào)可在圖式之間重復(fù)以表示相應(yīng)或類(lèi)似元件。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在以下的詳細(xì)描述中，闡明了許多的具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的徹底了解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，眾所周知的方法、過(guò)程和部件未詳細(xì)描述以免模糊本發(fā)明。
[0027]因?yàn)楸景l(fā)明所說(shuō)明的實(shí)施方式大多可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的電子器件和電路實(shí)現(xiàn)，所以除了視為對(duì)本發(fā)明基本概念的了解和理解所必須的，將不解釋任何更大程度上延伸的細(xì)節(jié)，以便不困惑或分散本發(fā)明的講解。
[0028]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的方法100。
[0029]方法100可以步驟110開(kāi)始，步驟110將半導(dǎo)體晶圓提供至第一腔室。半導(dǎo)體晶圓可處于第一溫度，所述第一溫度可為環(huán)境溫度。第一溫度可為固定半導(dǎo)體晶圓的盒的溫度。半導(dǎo)體晶圓可通過(guò)第一機(jī)械手從晶圓盒取出，并提供給預(yù)對(duì)準(zhǔn)器或第一腔室的其他支承元件。支承元件被配置以支持半導(dǎo)體晶圓并且也可移動(dòng)所述半導(dǎo)體晶圓。
[0030]步驟110可包括在第一腔室中維持第一壓力水平的同時(shí)通過(guò)第一腔室接收半導(dǎo)體晶圓。此第一壓力水平可為大氣壓力水平。
[0031]步驟110緊接著可為步驟120和步驟130。這些步驟可以并行、重疊方式、部分重疊方式或非重疊方式來(lái)執(zhí)行。這些步驟可同時(shí)或在不同時(shí)間開(kāi)始，并可同時(shí)或在不同時(shí)間結(jié)束。
[0032]步驟120可包括通過(guò)第一加熱模塊將半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度。加熱工藝可包括維持半導(dǎo)體晶圓的溫度直到將半導(dǎo)體晶圓提供給第二腔室。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，第二溫度可高于第三溫度。此至少可部分地協(xié)助補(bǔ)償半導(dǎo)體晶圓從第一腔室轉(zhuǎn)移至第二腔室期間可能的溫度降低。溫度的降低也可歸因于半導(dǎo)體晶圓加熱方式的改變，此改變可在轉(zhuǎn)移之前或轉(zhuǎn)移期間引入。例如，如果半導(dǎo)體晶圓在被第一加熱模塊接觸時(shí)加熱，并且如果所述接觸在半導(dǎo)體晶圓轉(zhuǎn)移至第二腔室之前停止，那么這樣的改變可發(fā)生。
[0034]由于熱轉(zhuǎn)移的考慮，在壓力水平達(dá)到第二壓力水平之前開(kāi)始加熱半導(dǎo)體晶圓是有益的，但不是必須這樣。
[0035]在第二腔室維持第三壓力水平且第二腔室的支承元件處于第三溫度的同時(shí)，將半導(dǎo)體晶圓轉(zhuǎn)移至第二腔室。
[0036]第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度。第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。
[0037]第二溫度和第三溫度可基本上彼此相等。第二壓力水平和第三壓力水平可基本上彼此相等。第一腔室可為裝載鎖定腔室。第二壓力水平和第三壓力水平可為真空壓力水平。
[0038]應(yīng)注意，術(shù)語(yǔ)第一溫度、第二溫度和第三溫度是用來(lái)區(qū)分這些溫度的。第一溫度、第二溫度和第三溫度的值可隨著時(shí)間改變。例如，環(huán)境溫度可改變，并且由于支承元件移動(dòng)或支承元件的組件移動(dòng)而引起的加熱，使得第二腔室支承元件的溫度可改變。
[0039]步驟120可包括步驟121、步驟122、步驟123和步驟124中的至少一個(gè)，都在以下論述。
[0040]步驟121可包括通過(guò)第一加熱模塊接觸半導(dǎo)體晶圓的背部，以及在接觸半導(dǎo)體晶圓的同時(shí)通過(guò)第一加熱模塊來(lái)加熱半導(dǎo)體晶圓。
[0041]所述加熱可在接觸之前或接觸之后開(kāi)始，并可在接觸期間、接觸結(jié)束之后或一旦半導(dǎo)體晶圓與第一加熱元件互相間隔開(kāi)接觸結(jié)束就停止?？赏ㄟ^(guò)向半導(dǎo)體晶圓移動(dòng)第一加熱模塊，通過(guò)向第一加熱模塊移動(dòng)半導(dǎo)體晶圓，或者這兩者來(lái)實(shí)現(xiàn)所述接觸。
[0042]步驟122可包括通過(guò)第二加熱模塊來(lái)加熱半導(dǎo)體晶圓的上部。所述加熱可以非接觸的方式完成，例如其中所述加熱通過(guò)輻射熱完成。
[0043]另外或替代地，第二加熱模塊可接觸至少一部分的半導(dǎo)體晶圓。所述接觸可發(fā)生于半導(dǎo)體晶圓的邊緣、在劃線處等等。由于污染問(wèn)題，僅接觸背部可能是更有益的。
[0044]步驟123可包括通過(guò)耦接至第一加熱模塊(或第一加熱模塊一部分)的提升模塊，將半導(dǎo)體晶圓從第一腔室的支承元件提升，以及通過(guò)第一加熱模塊加熱半導(dǎo)體。
[0045]第一腔室的支承元件可為預(yù)對(duì)準(zhǔn)器，且第一加熱模塊可具有圍繞預(yù)對(duì)準(zhǔn)器的中心孔，以便半導(dǎo)體晶圓的垂直移動(dòng)足夠?qū)雽?dǎo)體晶圓從預(yù)對(duì)準(zhǔn)器分離，并定位在預(yù)對(duì)準(zhǔn)器以上從而接觸第一加熱模塊。
[0046]應(yīng)注意，第一加熱元件可具有環(huán)形或可包括多個(gè)間隔開(kāi)的區(qū)段，所述區(qū)段能接觸半導(dǎo)體晶圓并能在預(yù)對(duì)準(zhǔn)器上方提升半導(dǎo)體晶圓。
[0047]第一腔室可降低第二壓力水平的壓力水平，并且第一加熱模塊可包括一個(gè)或多個(gè)加熱元件，所述一個(gè)或多個(gè)加熱元件與第二壓力水平并不兼容。例如，第一加熱模塊的一個(gè)或多個(gè)加熱元件在為真空的第二壓力水平下工作是不適當(dāng)?shù)?。這樣可簡(jiǎn)化并降低這些一個(gè)或多個(gè)加熱元件的成本。這些一個(gè)或多個(gè)加熱元件可位于導(dǎo)熱的罩殼(或具有至少一個(gè)導(dǎo)熱部分)中，所述罩殼在向半導(dǎo)體晶圓導(dǎo)熱的同時(shí)維持第一加熱模塊內(nèi)的壓力。
[0048]因此，步驟120可包括通過(guò)第一加熱模塊的加熱元件來(lái)加熱半導(dǎo)體晶圓的步驟124，其中加熱元件定位于導(dǎo)熱的罩殼之內(nèi)，并維持超過(guò)第二壓力水平的壓力水平。
[0049]步驟130可包括將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平。第二壓力水平可為真空水平。所述第二壓力水平可等同于或基本上等于通過(guò)第二腔室維持的第三壓力水平，半導(dǎo)體晶圓在所述第二腔室中進(jìn)行檢查或處理。
[0050]圖1中虛線的使用用于表示在步驟130處壓力水平的降低可在步驟120開(kāi)始之前開(kāi)始，可與步驟120的初始化并行開(kāi)始，和/或可在步驟120開(kāi)始之后開(kāi)始。在將半導(dǎo)體晶圓提供至第二腔室之后、接收回半導(dǎo)體晶圓且密封第一腔室和第二腔室之間的開(kāi)口之后，可維持第二壓力水平。
[0051]緊接著步驟120和步驟130可為步驟140，所述步驟140將半導(dǎo)體晶圓從第一腔室轉(zhuǎn)移到第二腔室支承元件。所述步驟140可通過(guò)第二機(jī)械手或其他轉(zhuǎn)移模塊完成。第二腔室的支承元件可為卡盤(pán)。
[0052]步驟140可包括(或于步驟140執(zhí)行前)從提升位置降下半導(dǎo)體并將半導(dǎo)體置放于第一腔室的支承元件上?；蛘?，半導(dǎo)體晶圓可在第一加熱模塊支承的情況下拿取。
[0053]加熱工藝可在半導(dǎo)體晶圓進(jìn)入第一腔室之前響應(yīng)于半導(dǎo)體溫度(例如，響應(yīng)于環(huán)境溫度或響應(yīng)于晶圓固定晶圓盒的溫度)，且另外或替代地，響應(yīng)于第二腔室支承元件的溫度(例如，第三溫度)。加熱工藝目的在于降低這些溫度之間的差距，且當(dāng)差距較小時(shí)，可應(yīng)用較不強(qiáng)勁的加熱工藝。
[0054]此舉通過(guò)步驟150和步驟160說(shuō)明:步驟150是感測(cè)第一溫度、第二溫度和第三溫度中至少一個(gè)溫度，且步驟160是響應(yīng)于對(duì)環(huán)境溫度和第二腔室支承元件溫度中的至少一個(gè)溫度的至少一個(gè)感測(cè)嘗試結(jié)果來(lái)確定加熱半導(dǎo)體晶圓的方式。步驟160被示出緊接著步驟 120。[0055]圖2A至圖2E圖示根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施方式的在半導(dǎo)體晶圓檢查工藝中執(zhí)行不同步驟的系統(tǒng)200。
[0056]圖2A圖示當(dāng)半導(dǎo)體晶圓10位于晶圓盒20處時(shí)且由諸如第一機(jī)械手30的第一轉(zhuǎn)移單元所接觸的系統(tǒng)200。
[0057]圖2B圖示當(dāng)半導(dǎo)體晶圓10定位于諸如第一腔室40的預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60的支承單元頂部時(shí)的系統(tǒng)200。第一機(jī)械手30已經(jīng)完全將半導(dǎo)體晶圓10從所述盒轉(zhuǎn)移到第一腔室40。
[0058]圖2C圖示當(dāng)半導(dǎo)體晶圓10定位于第一加熱模塊210頂部時(shí)的系統(tǒng)200，第一加熱模塊210將半導(dǎo)體晶圓10提升于預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60上方。
[0059]圖2D圖示當(dāng)半導(dǎo)體晶圓10定位于預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60頂部，且在第一加熱模塊210降下之后，同時(shí)半導(dǎo)體晶圓10由預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60支承時(shí)的系統(tǒng)200。同樣展示了第二轉(zhuǎn)移單元，諸如接觸半導(dǎo)體晶圓10的第二機(jī)械手70。
[0060]圖2E圖示當(dāng)半導(dǎo)體晶圓10定位于第二腔室50的諸如卡盤(pán)80的支承單元頂部時(shí)的系統(tǒng)200。第二機(jī)械手70被展示為完成半導(dǎo)體晶圓10從第一腔室到第二腔室的轉(zhuǎn)移。
[0061]只要所述處理或檢查完成，圖2A至圖2E中所圖示的步驟中的至少一些就被反向。例如，第一機(jī)械手30和第二機(jī)械手70可將半導(dǎo)體晶圓從第二腔室50轉(zhuǎn)移至第一腔室40，以及從第一腔室40轉(zhuǎn)移到所述盒。
[0062]第一加熱模塊210可被配置以將半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度。
[0063]第二腔室50可被配置以在維持第三壓力水平的同時(shí)接收半導(dǎo)體晶圓10，并將半導(dǎo)體晶圓10置放于諸如卡盤(pán)80的支承元件上。
[0064]在卡盤(pán)80接收半導(dǎo)體晶圓時(shí)，稍微在接收半導(dǎo)體晶圓之前，立即接收半導(dǎo)體晶圓之后，或靠近半導(dǎo)體晶圓接收時(shí)間的任何一時(shí)間點(diǎn)處，卡盤(pán)80可處于第三溫度。
[0065]第三溫度可比第一溫度更接近于第二溫度，且第三壓力水平可比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。
[0066]第二溫度和第三溫度可基本上彼此相等，并且第二壓力水平和第三壓力水平可基本上彼此相等，
[0067]因此，第一腔室40可被配置以減少環(huán)境狀態(tài)與存在于第二腔室50中的狀態(tài)之間的差異。
[0068]第一腔室40可執(zhí)行至少一個(gè)附加功能，諸如將半導(dǎo)體晶圓對(duì)準(zhǔn)到要求位置和/或方向，讀取壓印于半導(dǎo)體晶圓上的信息以及表示半導(dǎo)體晶圓的至少一個(gè)性能等等。對(duì)準(zhǔn)可發(fā)生在半導(dǎo)體晶圓加熱之前、提升之前、加熱之后或降下之后。半導(dǎo)體晶圓的提升可設(shè)計(jì)成不旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶圓或不以導(dǎo)致半導(dǎo)體晶圓未對(duì)準(zhǔn)的方式移動(dòng)半導(dǎo)體晶圓。因而，半導(dǎo)體晶圓的移動(dòng)僅限于垂直移動(dòng)。
[0069]半導(dǎo)體晶圓可通過(guò)至少一個(gè)加熱模塊加熱。零個(gè)或多個(gè)加熱模塊可接觸半導(dǎo)體晶圓。零個(gè)或多個(gè)加熱模塊可在不接觸半導(dǎo)體晶圓的情況下對(duì)半導(dǎo)體晶圓加熱。
[0070]加熱模塊可在接觸半導(dǎo)體晶圓之前、僅在接觸半導(dǎo)體晶圓期間開(kāi)始加熱半導(dǎo)體晶圓，或可在加熱模塊停止接觸半導(dǎo)體晶圓之后停止對(duì)半導(dǎo)體晶圓的加熱。
[0071]每一個(gè)加熱模塊可獨(dú)立于其他加熱模塊來(lái)控制，但應(yīng)用于不同加熱模塊之間的加熱之間可存在依屬。
[0072]一個(gè)或多個(gè)加熱模塊210和加熱模塊230在一個(gè)或多個(gè)加熱循環(huán)期間可應(yīng)用相同的加熱參數(shù)，但一個(gè)或多個(gè)加熱參數(shù)可隨著時(shí)間而變化。加熱參數(shù)可包括目標(biāo)溫度、加熱期間消耗的功率值或電流等等。加熱可以連續(xù)或非連續(xù)方式應(yīng)用。加熱參數(shù)可通過(guò)加熱控制器260來(lái)設(shè)置。
[0073]第一腔室40可為裝載鎖定腔室。第一腔室40可包括第一開(kāi)口 41、第二開(kāi)口 42、諸如預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60之類(lèi)的第一支承元件、第一加熱模塊231和第二加熱模塊230。任何上述提到的系統(tǒng)可包括諸如第一機(jī)械手30和第二機(jī)械手70的第一轉(zhuǎn)移單元和第二轉(zhuǎn)移單元、結(jié)構(gòu)元件240、缸體(圖2C中的所述缸體90)和可通過(guò)結(jié)構(gòu)元件240固定到第一腔室40的電動(dòng)機(jī)220。
[0074]第二腔室50可為檢查腔室、制造工藝腔室等等。
[0075]第一腔室40也包括被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平的第一壓力控制單元49。第二腔室50可包括被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平的第二壓力控制單元59。這些壓力控制單元的任一個(gè)可包括泵(諸如真空泵)、壓力水平傳感器(未展示)、管道、密封元件等等。
[0076]腔室40與腔室50可共享諸如開(kāi)口 42的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，只要滿(mǎn)足預(yù)定狀態(tài)，例如當(dāng)獲得壓力水平平衡且檢查或制造工藝可開(kāi)始時(shí)，開(kāi)口就可有選擇地打開(kāi)(并容許半導(dǎo)體晶圓10從所述開(kāi)口轉(zhuǎn)移)。
[0077]圖2A至圖2E也圖示了不同的溫度傳感器:第一加熱模塊溫度傳感器211、第二加熱模塊溫度傳感器231、卡盤(pán)溫度傳感器81和環(huán)境溫度傳感器281。這些溫度傳感器連接至溫度控制器260。溫度控制器260可基于這些溫度傳感器的一個(gè)或多個(gè)讀數(shù)來(lái)控制加熱工藝。例如，環(huán)境溫度與卡盤(pán)溫度之間較低的差距可產(chǎn)生更適度的加熱工藝。
[0078]如上所述，半導(dǎo)體晶圓10可提高至預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60上方，以便確保半導(dǎo)體卡盤(pán)10與第一加熱模塊210之間的接觸。第一加熱模塊210的下部可高于預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60的頂部(如在圖2C和圖3A中所圖示)或在預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60的頂部以下(如在圖3B中所圖示)。
[0079]第二加熱模塊230可定位于半導(dǎo)體晶圓10上方，并可通過(guò)接觸或僅僅輻射非接觸方式來(lái)對(duì)半導(dǎo)體加熱。
[0080]第一加熱模塊210和第二加熱模塊230可以部分重疊方式或以非重疊方式同時(shí)加熱半導(dǎo)體晶圓10。例如，第二加熱模塊230可在半導(dǎo)體晶圓10被提高之前對(duì)半導(dǎo)體晶圓加熱，并且另外或替代地，在半導(dǎo)體晶圓10被降低之后對(duì)其加熱，同時(shí)第一加熱模塊210可同時(shí)或在其他時(shí)段加熱半導(dǎo)體晶圓10。
[0081]第二腔室50可在半導(dǎo)體晶圓正被處理、檢查、測(cè)量(計(jì)量)及類(lèi)似的同時(shí)維持真空。
[0082]第一腔室40被配置以當(dāng)?shù)谝磺皇?0處于第一壓力水平且半導(dǎo)體晶圓處于第一溫度時(shí)接收半導(dǎo)體晶圓。第一腔室40被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平。第一壓力水平可為大氣(環(huán)境)壓力水平。在將半導(dǎo)體晶圓提供給第二腔室50之前，第一腔室40可嘗試執(zhí)行與第二腔室40的壓力平衡。
[0083]圖3A至圖3B圖示根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施方式的第一腔室40和半導(dǎo)體晶圓10。
[0084]圖3A至圖3B圖示包括缸體90和諸如電動(dòng)機(jī)220的提升元件的提升模塊,所述提升模塊可提升第一加熱模塊210,以便將第一加熱模塊210從低于預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60頂部的較低位置提升至較高位置，在較高位置處第一加熱模塊接觸半導(dǎo)體晶圓10并將半導(dǎo)體晶圓提升至預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60的頂部以上。第一加熱模塊210可具有圍繞預(yù)對(duì)準(zhǔn)器60并容許第一加熱模塊從較低位置到較高位置垂直移動(dòng)的孔214。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，第一加熱模塊210和第二加熱模塊230中的至少一個(gè)包括與第二壓力水平并不兼容的加熱元件，例如這些一個(gè)或多個(gè)加熱元件與真空環(huán)境并不兼容。盡管如此，這些一個(gè)或多個(gè)加熱元件可封閉在罩殼中，所述罩殼可轉(zhuǎn)移熱量但維持罩殼內(nèi)空間與罩殼外部之間的壓力差。
[0086]因而，在第一腔室50可維持真空壓力水平的同時(shí)罩殼可維持大氣壓力水平。這些壓力差可降低加熱元件的成本，并可協(xié)助檢測(cè)罩殼的泄漏，因?yàn)樗鲂孤?dǎo)致易于檢測(cè)的第一腔室壓力水平的改變，從而加速所述泄漏的修復(fù)工藝。圖3A圖示第一加熱模塊210的罩殼包括下部218和上部。
[0087]從本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式到另一個(gè)實(shí)施方式，加熱元件數(shù)目和他們的形狀及尺寸是不同的。第一加熱模塊的一個(gè)或多個(gè)加熱元件可圍繞第一加熱模塊210的孔來(lái)覆蓋半導(dǎo)體晶圓的整個(gè)背部，但不是必須這樣的。
[0088]圖3A和圖3B中第一加熱模塊的加熱元件212的數(shù)目和尺寸與第二加熱模塊230的加熱元件的數(shù)目和尺寸是彼此不同的。
[0089]圖3A與圖3B圖示第一腔室40中的開(kāi)口 43，開(kāi)口 43可容許加熱元件232和溫度傳感器231的控制線、功率線和溫度讀數(shù)線的通過(guò)。這些附圖也圖示了在第一腔室40中形成的開(kāi)口 45，用來(lái)容許活塞90的控制線、功率線和溫度讀數(shù)線從所述開(kāi)口通過(guò)。電動(dòng)機(jī)220可被維持在大氣壓力，并可通過(guò)柔性波紋管221隔絕于第一腔室40的內(nèi)部。
[0090]圖5A至圖5C圖示根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施方式的第一加熱模塊210的罩殼的上部217和下部218。圖5A為上部217的俯視圖。圖5B為下部218的仰視圖。圖5C為上部217的內(nèi)表面的仰視圖。圖5C也圖示了密封帶219，當(dāng)罩殼上部和下部彼此緊固時(shí)，密封帶219可協(xié)助密封罩殼。這些圖式所圖示的上部和下部為具有中心孔214、其他較小孔、“老鼠咬痕(mouse bite)”和切割邊緣，并具有適合半導(dǎo)體晶圓的形狀和尺寸，以便除了孔214和一些其他的小區(qū)域外，半導(dǎo)體晶圓的所有部分都由第一加熱模塊210加熱。
[0091]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，通過(guò)不同于第一腔室的裝置，將半導(dǎo)體晶圓的溫度設(shè)置為要求溫度(要求溫度可等于第二溫度，或高于第二溫度)。第一腔室可具有比先前所說(shuō)明的實(shí)施方式中的半導(dǎo)體溫度控制的較不明顯的部分，并且也根本不影響溫度，僅僅維持半導(dǎo)體晶圓等等的溫度。在這種情況下，第一腔室的一個(gè)或多個(gè)加熱元件(如果所述加熱元件存在)可能不接觸半導(dǎo)體晶圓。所述裝置可為加熱裝置、冷卻裝置，所述裝置可被包括在輸送半導(dǎo)體晶圓的盒內(nèi)，或不同于這樣的盒內(nèi)。
[0092]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種方法且所述方法可包括:通過(guò)不同于第一腔室的裝置將半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度，當(dāng)?shù)谝磺皇姨幱诘谝粔毫λ角野雽?dǎo)體晶圓處于第二溫度時(shí)，在第一腔室接收半導(dǎo)體晶圓；將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；以及當(dāng)?shù)诙皇揖S持第三壓力水平時(shí)，將半導(dǎo)體晶圓提供至第二腔室的支承元件；其中支承元件處于第三溫度；其中第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度；且其中第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。
[0093]所述方法可包括通過(guò)第一腔室稍微改變半導(dǎo)體裝置的溫度。
[0094]可提供根據(jù)此實(shí)施方式的一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可能包括或可能不包括將晶圓溫度設(shè)置成第二溫度的裝置。所述系統(tǒng)可包括:(a)第一腔室，被配置以當(dāng)?shù)谝磺皇姨幱诘谝粔毫λ角野雽?dǎo)體晶圓處于第二溫度時(shí)接收半導(dǎo)體晶圓；其中第一腔室被配置以將第一腔室的壓力水平降低至第二壓力水平；(b)第二腔室，被配置以在維持第三壓力水平的同時(shí)接收半導(dǎo)體晶圓，且將半導(dǎo)體晶圓置放于支承元件上；其中支承元件處于第三溫度。第三溫度比第一溫度更接近于第二溫度，且第三壓力水平比第一壓力水平更接近于第二壓力水平。
[0095]在上文說(shuō)明中，已經(jīng)參考本發(fā)明實(shí)施方式的具體實(shí)例描述了本發(fā)明。然而，顯而易見(jiàn)的是，可在其中進(jìn)行不同的修改和改變，而不脫離所附權(quán)利要求書(shū)中所闡明的本發(fā)明廣泛的精神和范疇。
[0096]另外，如果在說(shuō)明書(shū)中和在權(quán)利要求書(shū)中有術(shù)語(yǔ)“前部”、“背部”、“頂部”、“底部”、“上方”、“下方”等等，那么所述術(shù)語(yǔ)是用于描述目的，而不一定用于描述固定的相對(duì)位置。應(yīng)了解，這樣使用的術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)情況是可互換，以使得本文描述的本發(fā)明實(shí)施方式(例如)能夠在其他方向操作，而不僅是在本文所說(shuō)明或描述的方向操作。
[0097]如本文論述的連接可為任何類(lèi)型的連接，所述連接適合于將信號(hào)轉(zhuǎn)移出或者轉(zhuǎn)移入各個(gè)節(jié)點(diǎn)、單元或裝置，例如經(jīng)由中間裝置轉(zhuǎn)移。因此，除非暗示或指定，否則連接可為(例如)直接連接或間接連接。所述連接可參考單個(gè)連接、數(shù)個(gè)連接、單向連接或雙向連接來(lái)說(shuō)明或描述。然而，不同的實(shí)施方式可改變所述連接的實(shí)施。例如，可使用獨(dú)立單向連接而不使用雙向連接，反之亦然。同時(shí)，數(shù)個(gè)連接可由單個(gè)連接代替，所述單個(gè)連接串行地或以時(shí)分多路傳輸方式來(lái)傳輸多個(gè)信號(hào)。同樣地，承載多個(gè)信號(hào)的單個(gè)連接可分離成承載這些信號(hào)子集的各種不同連接。因此，存在許多用于轉(zhuǎn)移信號(hào)的選擇。
[0098]盡管已經(jīng)在實(shí)例中描述了具體導(dǎo)電性類(lèi)型或電位極性，但應(yīng)理解，導(dǎo)電性類(lèi)型和電位極性是可以反向的。
[0099]本文所描述的每一個(gè)信號(hào)可設(shè)計(jì)成正邏輯或負(fù)邏輯。在負(fù)邏輯信號(hào)的情況下，信號(hào)是低電平有效，其中邏輯真狀態(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯電平O。在正邏輯信號(hào)的情況下，信號(hào)是高電平有效，其中邏輯真狀態(tài)對(duì)應(yīng)于邏輯電平I。注意，本文所描述的任何信號(hào)可設(shè)計(jì)成負(fù)邏輯或正邏輯信號(hào)。因此，在替代的實(shí)施方式中，描述為正邏輯信號(hào)的那些信號(hào)可當(dāng)作負(fù)邏輯信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，且描述為負(fù)邏輯信號(hào)的那些信號(hào)可當(dāng)作正邏輯信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0100]此外，當(dāng)關(guān)于使信號(hào)、狀態(tài)位或類(lèi)似設(shè)備分別成為其邏輯真或邏輯假狀態(tài)時(shí)，本文使用術(shù)語(yǔ)“有效”或“置位”和“無(wú)效”(或“失效”或“清零”)。如果邏輯真狀態(tài)為邏輯電平1，那么邏輯假狀態(tài)為邏輯電平O。并且，如果邏輯真狀態(tài)為邏輯電平0，那么邏輯假狀態(tài)為邏輯電平I。
[0101]本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，邏輯區(qū)塊之間的邊界僅僅是說(shuō)明性的，且替代的實(shí)施方式可合并邏輯區(qū)塊或電路元件，或?qū)τ诓煌倪壿媴^(qū)塊或電路元件施加替代的功能分解。因而，應(yīng)了解，本文所描繪的架構(gòu)僅僅是示例性的，并且事實(shí)上可實(shí)現(xiàn)獲得相同功能的許多其他構(gòu)架。
[0102]獲得相同功能的任何器件配置是有效地“相關(guān)”，以便獲得所需功能。因此，本文任何兩個(gè)器件相結(jié)合來(lái)獲得特定功能可視為彼此“相關(guān)”，以便獲得所需功能，而不論架構(gòu)或中間器件如何。同樣地，這樣相關(guān)的任何兩個(gè)器件也可視作彼此“可操作連接”或“可操作耦接”以獲得所需功能。
[0103]此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將承認(rèn)以上所描述操作之間的邊界僅僅是說(shuō)明性的。多個(gè)操作可結(jié)合入單個(gè)操作中，單個(gè)操作可分布在附加操作中，且所述操作在時(shí)間上至少可部分重疊執(zhí)行。另外，替代的實(shí)施方式可包括特定操作的多個(gè)實(shí)例，并且操作的順序可隨著不同的其他實(shí)施方式而更改。
[0104]又例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，所說(shuō)明的實(shí)例可由位于單個(gè)集成電路或相同裝置之內(nèi)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。或者，實(shí)例可由任何數(shù)目的彼此以適當(dāng)方式相互連接的獨(dú)立集成電路或獨(dú)立裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0105]又例如，實(shí)例或?qū)嵗牟糠挚捎晌锢黼娐坊蚩赊D(zhuǎn)變?yōu)槲锢黼娐返倪壿嫳硎镜能浖虼a表示來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如用任何適當(dāng)類(lèi)型的硬件描述語(yǔ)言。
[0106]同時(shí)，本發(fā)明并不限于在非可編程硬件上實(shí)現(xiàn)的物理裝置或單元，且也可應(yīng)用于通過(guò)根據(jù)適當(dāng)程序代碼操作而能夠執(zhí)行所需裝置功能的可編程裝置或單元，諸如大型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、電子游戲機(jī)、汽車(chē)和其他嵌入式系統(tǒng)、移動(dòng)電話和各種其他無(wú)線裝置，在本申請(qǐng)中統(tǒng)稱(chēng)為“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。
[0107]然而，其他修改、變化和替代也是可能的。因此，說(shuō)明書(shū)和圖式被視為說(shuō)明性的而非限制性的意義。
[0108]在權(quán)利要求書(shū)中，置放在括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記將不會(huì)解釋為限制權(quán)利要求。單詞“包含”并不排除除了那些列在權(quán)利要求上的元件之外的其他元件或步驟的存在。此夕卜，本文所使用的術(shù)語(yǔ)“一”或“一個(gè)”被定義為一個(gè)或多個(gè)而不是一個(gè)。同時(shí)，權(quán)利要求書(shū)中諸如“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”介紹性短語(yǔ)的使用，不應(yīng)該解釋為暗示通過(guò)不定冠詞“一”或“一個(gè)”的另一個(gè)權(quán)利要求元件的引入將包含所述被介紹權(quán)利要求元件的任何特定權(quán)利要求限制成僅包含一個(gè)所述元件的發(fā)明，即使當(dāng)同一權(quán)利要求包括介紹性短語(yǔ)“一或多個(gè)”或“至少一個(gè)”及諸如“一”或“一個(gè)”的不定冠詞時(shí)也如此。這同樣適用于定冠詞的使用。除非另有說(shuō)明，諸如“第一”和“第二”的術(shù)語(yǔ)用于區(qū)別所述術(shù)語(yǔ)描述的元件。因而，這些術(shù)語(yǔ)未必意味著表示所述元件時(shí)間上或其他的優(yōu)先。僅有的事實(shí)是，在彼此不同的權(quán)利要求中所列舉的某些措施并不表示這些措施的結(jié)合不能被有利使用。
[0109]盡管本發(fā)明的某些特征已經(jīng)在本文中說(shuō)明并描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員現(xiàn)可想到許多修改、替換、改變及同等操作。因此，應(yīng)了解，所附權(quán)利要求書(shū)意味著涵蓋落入本發(fā)明真實(shí)精神內(nèi)所有的這些修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，所述方法包括: 在第一腔室處于第一壓力水平且半導(dǎo)體晶圓處于第一溫度時(shí)，在所述第一腔室接收所述半導(dǎo)體晶圓； 通過(guò)第一加熱模塊將所述半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度，且將所述第一腔室的所述壓力水平降低至第二壓力水平；以及 將所述半導(dǎo)體晶圓提供至第二腔室的支承元件，其中所述第二腔室維持第三壓力水平，所述第三壓力水平比所述第一壓力水平更接近于所述第二壓力水平，且所述支承元件處于第三溫度，所述第三溫度比所述第一溫度更接近于所述第二溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二溫度和第三溫度基本上彼此相等，所述第二壓力水平和第三壓力水平基本上彼此相等，所述第一腔室為裝載鎖定腔室，且所述第二壓力水平為真空壓力水平。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中加熱所述半導(dǎo)體晶圓包括通過(guò)所述第一加熱模塊來(lái)接觸所述半導(dǎo)體晶圓的背部，且在接觸所述半導(dǎo)體晶圓的同時(shí)通過(guò)所述第一加熱模塊來(lái)加熱所述半導(dǎo)體晶圓。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)第二加熱模塊來(lái)加熱所述半導(dǎo)體晶圓的上部。
5.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 第一腔室，所述第一腔室被配置以在所述第一腔室處于第一壓力水平且半導(dǎo)體晶圓處于第一溫度的同時(shí)從第一轉(zhuǎn)移單元接收所述半導(dǎo)體晶圓，所述第一腔室包括第一壓力控制單元，所述第一壓力控制單元被配置以將所述第一腔室壓力水平降低至第二壓力水平； 第一加熱模塊，所述第一加熱模塊包括由加熱控制器控制的至少一個(gè)加熱元件，所述加熱控制器被提供有至少一個(gè)溫度傳感器的溫度讀數(shù)；所述至少一個(gè)加熱元件被配置以將所述半導(dǎo)體晶圓加熱至第二溫度；以及 第二轉(zhuǎn)移單元，被配置以在所述系統(tǒng)的所述第一腔室與第二腔室之間轉(zhuǎn)移所述半導(dǎo)體晶圓，所述第二腔室包括支承元件，所述支承元件被配置以在第二壓力控制單元維持第三壓力水平的同時(shí)且在所述支承元件處于第三溫度的同時(shí)接收所述半導(dǎo)體晶圓，所述第三壓力水平比所述第一壓力水平更接近于所述第二壓力水平，而所述第三溫度比所述第一溫度更接近于所述第二溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第二溫度和第三溫度基本上彼此相等，所述第二壓力水平和第三壓力水平基本上彼此相等，所述第一腔室為裝載鎖定腔室，且所述第二壓力水平為真空壓力水平。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一加熱模塊被配置以接觸所述半導(dǎo)體晶圓的背部，且在接觸所述半導(dǎo)體晶圓的同時(shí)加熱所述半導(dǎo)體晶圓。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二加熱模塊，被配置以加熱所述半導(dǎo)體晶圓上部。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述第二加熱模塊被配置以在不接觸所述半導(dǎo)體晶圓的情況下，加熱所述半導(dǎo)體晶圓的所述上部。
10.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括提升模塊，被配置以從所述第一腔室的另一個(gè)元件將所述第一加熱模塊和所述半導(dǎo)體晶圓提升。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述另一元件為預(yù)對(duì)準(zhǔn)器，且所述第一加熱模塊具有圍繞所述預(yù)對(duì)準(zhǔn)器的中心孔。
12.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一加熱模塊被配置以在所述第一壓力控制單元開(kāi)始降低所述第一腔室的所述壓力水平之前，開(kāi)始加熱所述半導(dǎo)體晶圓。
13.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述第一加熱模塊包括加熱元件，所述加熱元件定位于導(dǎo)熱罩殼之內(nèi)，且維持超過(guò)所述第二壓力水平的壓力水平。
14.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制器，所述控制器被配置以響應(yīng)于對(duì)環(huán)境溫度和所述第二腔室的所述支承元件溫度中的至少一個(gè)溫度的至少一個(gè)感測(cè)嘗試的結(jié)果來(lái)確定加熱所述半導(dǎo)體晶圓的方式。
15.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其中所述第一加熱模塊包括罩殼,所述罩殼包括界定內(nèi)部空間的上部和下部，在 所述內(nèi)部空間中定位了至少一個(gè)加熱元件和至少一個(gè)熱傳感器。
【文檔編號(hào)】H01L21/67GK103579044SQ201310185712
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
【發(fā)明者】L·沙維特, R·克勞斯, I·耶爾, S·納卡什, Y·貝倫基 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料以色列公司