專利名稱：包含壓力傳感器的旋涂方法以及用于旋涂的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含控制系統(tǒng)的旋涂方法和設(shè)備，用于為半導(dǎo)體器件以及其它微電子器件把諸如工作溶液的材料施加到諸如晶片的基片上。該方法和設(shè)備包含一個(gè)可用于監(jiān)視和控制旋涂過(guò)程的各個(gè)步驟并檢測(cè)不正常工作的壓力傳感器。
背景技術(shù)：
一些加工過(guò)程要求把材料薄膜涂在各種商業(yè)上重要的基片上。一種商業(yè)上已經(jīng)采用的用來(lái)把材料施加到基片上的方法是利用旋涂機(jī)的旋轉(zhuǎn)加工或旋涂。旋涂機(jī)能把一定量的材料置于基片上并且可以繞它的中心軸按一個(gè)或一系列轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)該基片。離心作用使該材料在該旋轉(zhuǎn)基片的表面上散開，例如成為均勻薄膜。
更一般地，各種商用重要基片，例如含有微電子器件和集成電路的半導(dǎo)體晶片的處理要求把一些處理步驟限制在基片表面的嚴(yán)格定義的區(qū)域中。例如在加工微電子器件中的確要把不同的材料精確地置于半導(dǎo)體晶片上以便構(gòu)建電路設(shè)計(jì)。這種處理的一個(gè)步驟是準(zhǔn)確地界定基片的各個(gè)必須受到或者防止受到加工材料和加工步驟的作用的不同區(qū)域。加工這種基片的常見方法包括光刻和旋涂。
光刻用于選擇性地保護(hù)或曝光基片的各個(gè)區(qū)域例如微電子器件。在器件上按薄層旋涂上光敏光致抗蝕劑材料涂層。還可以任選地把其它工作溶液例如溶劑施加在基片上(涂上)。通過(guò)成圖案的光掩模使光致抗蝕劑層對(duì)電磁能曝光，造成曝光的光致抗蝕劑材料的化學(xué)反應(yīng)，但是不造成掩蔽區(qū)(即不對(duì)電磁能曝光)材料的反應(yīng)。然后，旋涂或以其它方式把顯影劑溶液施加在整個(gè)光致抗蝕劑材料上。該顯影劑溶液使光致抗蝕劑材料的曝光區(qū)或不曝光區(qū)“顯影”，這允許去掉顯影的或者不顯影的光致抗蝕劑材料。如果光致抗蝕劑材料是所謂的負(fù)片型，顯影并去掉涂層的不曝光區(qū)；如果光致抗蝕劑材料是所謂的正片型，可以顯影并去掉感光涂層的曝光區(qū)。在這二種類型的光刻中，留下的光致抗蝕劑材料以光掩模的正片或者負(fù)片圖案形成保護(hù)層，這允許進(jìn)一步加工曝光區(qū)同時(shí)保護(hù)由該光致抗蝕劑材料覆蓋的區(qū)域。
光致抗蝕劑層的厚度(就在要曝光前)對(duì)于最終產(chǎn)品微電子器件制造的質(zhì)量、性能和成本中的一個(gè)或多個(gè)具有明顯影響。曝光和顯影光致抗蝕劑層的厚度可以影響利用該光致抗蝕劑層在基片上構(gòu)建的特征的尺寸和分辨率。根據(jù)特征的有用縱橫比(即高度比寬度)的范圍，較薄的光致抗蝕劑層允許較精細(xì)的特征和較精密的特征分辨率。另外，當(dāng)用單色光對(duì)光致抗蝕劑層曝光時(shí)，光可以穿過(guò)該層并反射，從而造成建設(shè)性的或破壞性的干擾?？梢栽O(shè)計(jì)希望的薄膜厚度以按照最大或最小薄膜干擾/擺動(dòng)曲線操作。
為了以均勻的方式產(chǎn)生小的特征，光致抗蝕劑層的均勻性也是重要的，這指的是單塊基片上的感光薄膜厚度的均勻性(晶片內(nèi)均勻性)以及對(duì)不同基片施加的不同涂層之間的(平均)厚度的均勻性(晶片間均勻性)。晶片內(nèi)均勻性是重要的，例如因?yàn)樗峁┲糜谌魏谓o定器件上的元件特征尺寸的均勻性。該晶片間均勻性是重要的，例如因?yàn)樾纬删哂锌深A(yù)測(cè)均勻厚度的涂層能生產(chǎn)具有均勻和相容質(zhì)量的器件。
如所解釋那樣，顯影的光致抗蝕劑層是包括涂上感光溶液和涂上顯影劑(在光致抗蝕劑材料曝光后)的多步驟處理的結(jié)果。在產(chǎn)生具有均勻和可預(yù)測(cè)厚度以及具有均勻特征尺寸的顯影光致抗蝕劑層中，這二個(gè)處理步驟以及它們的相關(guān)材料可以是關(guān)鍵性的。
旋涂方法試圖通過(guò)密切監(jiān)視和控制處理?xiàng)l件、材料以及各個(gè)處理命令以在均勻、可重復(fù)方式下執(zhí)行各個(gè)旋涂處理步驟，從而提供涂覆均勻性。這通常是通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)化的處理控制系統(tǒng)編程從而根據(jù)預(yù)編程的事件組在重復(fù)、預(yù)測(cè)、定時(shí)條件下均勻執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，由于所涉及的尺寸和容限非常小，那些在其它情況可認(rèn)為是不重要的處理周圍的因素可能具有破壞性的實(shí)際后果從而造成旋涂材料非常小的變化和不均勻。這些因素的例子可以包括工作溶液的粘性和溫度、旋轉(zhuǎn)速度和加速度、處理定時(shí)延遲、涂覆設(shè)備中的空氣移動(dòng)和速度、環(huán)境濕度、環(huán)境溫度、環(huán)境氣壓、化學(xué)分配系統(tǒng)參數(shù)、定時(shí)中的小變化、施加的工作溶液的機(jī)械碰撞，等等。存在一些監(jiān)視并補(bǔ)償這些因素中的一些因素的方法以減小它們對(duì)旋涂材料的厚度的影響。
旋涂處理典型地考慮利用計(jì)算機(jī)化處理控制系統(tǒng)控制加工條件。一種經(jīng)常采用的用來(lái)控制旋涂處理的系統(tǒng)涉及串行處理控制，例如“循環(huán)”式控制過(guò)程。在串行式控制過(guò)程中，一個(gè)電子或計(jì)算機(jī)化單元利用順序或串行方法監(jiān)視并控制旋涂系統(tǒng)的各個(gè)部件。該過(guò)程控制系統(tǒng)的操作通常遵循連續(xù)、串行(例如環(huán)形)路徑，在不改變的預(yù)定次序下順序地對(duì)設(shè)備中的預(yù)先確定的構(gòu)件定址(見圖3)。實(shí)際上，可以對(duì)計(jì)算機(jī)或中央處理單元(CPU)編程以便在某時(shí)對(duì)一個(gè)子例程順序地定址。在圖3中，用從CPU遵循的路徑發(fā)出的射線表示各個(gè)子例程。CPU定址某子例程，通過(guò)檢查條件或參數(shù)以及采取任何指示的動(dòng)作完成該子例程的各指令，并在采取任何這樣的動(dòng)作后移動(dòng)下一個(gè)子例程。圖3示出大量的代表各子例程的射線。一些射線是標(biāo)明的以標(biāo)識(shí)示例子例程而另一些未標(biāo)明。
通過(guò)利用已知的過(guò)程控制方法以及已知的用來(lái)監(jiān)視、控制或補(bǔ)償內(nèi)部和外部加工條件和設(shè)備變化的技術(shù)進(jìn)行的旋涂能達(dá)到的涂覆均勻性仍受到限制。隨著微電子器件的特征尺寸變得更小以及對(duì)特征尺寸中變化容限的要求變得更高，尤其如此。仍需要新的、更好的以及更準(zhǔn)確的測(cè)量、定時(shí)和控制旋涂處理的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及旋涂系統(tǒng)，例如設(shè)備，其含有用于測(cè)量工作溶液的壓力的壓力傳感器。該工作溶液可以是微電子加工中使用的各種工作溶液中的任一種，例如溶劑(包括作為有機(jī)溶劑的水)、清潔劑、光致抗蝕劑、顯影劑，等等。如本文說(shuō)明那樣，可以在旋涂系統(tǒng)和方法中包含該壓力傳感器，或者獨(dú)立地或者最好和選定的過(guò)程控制系統(tǒng)結(jié)合地，以便改進(jìn)旋涂系統(tǒng)和旋涂過(guò)程，或者通過(guò)通知不合常規(guī)或者其它不正常來(lái)監(jiān)視旋涂系統(tǒng)的正常工作。
該壓力傳感器例如可以用于在和分配步驟相關(guān)的時(shí)刻提供分配管路中的和工作溶液的壓力有關(guān)的信息。該信息可用來(lái)檢測(cè)和監(jiān)視整個(gè)分配過(guò)程，包括根據(jù)該壓力傳感器測(cè)量的壓力監(jiān)視分配工作溶液的開始或結(jié)束。還可以從該相同的壓力信號(hào)中得出其它有用信息(分配開始或結(jié)束之外的信息)，例如從分配步驟中某特定重復(fù)點(diǎn)上的壓力讀數(shù)值得出的信息。這種信息可以用于在分配過(guò)程中的重復(fù)點(diǎn)，例如分配步驟期間、略早時(shí)刻或之后時(shí)刻，檢測(cè)分配管路內(nèi)的壓力量的緩慢漂移或急劇改變。這能指示旋涂系統(tǒng)中的緩慢或急劇的不合常規(guī)或不正常工作，例如次或主管路堵塞、次或主管路泄漏或者任何其它類型的次或主部件的不正常工作。
本發(fā)明還涉及含有這種壓力傳感器的旋涂過(guò)程和過(guò)程控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施例涉及其中利用計(jì)算機(jī)化過(guò)程控制系統(tǒng)尤其是“并行”過(guò)程控制系統(tǒng)來(lái)控制旋涂的設(shè)備和方法，“并行”過(guò)程控制系統(tǒng)中斷串行過(guò)程控制以便并行地執(zhí)行過(guò)程命令，從而減少或消除和串行過(guò)程控制關(guān)聯(lián)的定時(shí)上的變化。在這些實(shí)施例中，可以把來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)或測(cè)量包含在過(guò)程控制系統(tǒng)中例如，從分配步驟期間、之前或之后時(shí)刻來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)得出的信息可以指示分配工作溶液的開始或結(jié)束，并且該指示可以是一個(gè)參照點(diǎn)，用以準(zhǔn)確控制該過(guò)程中后面步驟的定時(shí)。這種過(guò)程可以對(duì)其它過(guò)程控制方法提供改進(jìn)，尤其是對(duì)分配步驟之后出現(xiàn)的處理步驟的過(guò)程控制以及控制定時(shí)的改進(jìn)。
常規(guī)旋涂過(guò)程控制系統(tǒng)在旋涂處理中引入定時(shí)改變。這些改變可以大到足以引起涂在基片上的工作溶液的晶片間和晶片內(nèi)厚度的顯著改變。在一個(gè)例子中，定時(shí)改變引起旋涂光致抗蝕劑的行寬重復(fù)性上的改變。這可以通過(guò)旋涂的光致抗蝕劑溶液的厚度上的變化、顯影劑溶液旋涂并保持在光致抗蝕劑溶液上的定時(shí)因子中的變化、或者最明顯地，光致抗蝕劑溶液的厚度以及在該光致抗蝕劑溶液上放置并去掉顯影劑溶液的定時(shí)的組合上的變化造成。
在控制旋涂過(guò)程中，通過(guò)對(duì)構(gòu)成一系列步驟的事件或者該過(guò)程的事件的準(zhǔn)確定時(shí)可以實(shí)現(xiàn)最大的精度。通過(guò)利用可提供最大精度和準(zhǔn)確性的技術(shù)和儀表測(cè)量每個(gè)步驟、事件或條件等可以實(shí)現(xiàn)精確處理。在此方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及使用壓力傳感器以在開始分配工作溶液時(shí)(包括在實(shí)際分配稍前和稍后)測(cè)量該工作溶液的壓力，并且把該壓力測(cè)量包含到過(guò)程控制系統(tǒng)中，例如檢測(cè)工作溶液的分配開始或分配結(jié)束。
常規(guī)過(guò)程控制技術(shù)利用各種手段測(cè)量分配的結(jié)束，由于用來(lái)分配工作溶液的系統(tǒng)中的固有可變性這些手段相對(duì)不準(zhǔn)確。這些可變性的原因包括過(guò)程控制系統(tǒng)中的以及過(guò)程控制系統(tǒng)和旋涂系統(tǒng)之間的滯后時(shí)間，以及旋涂系統(tǒng)的物理和機(jī)械構(gòu)件例如泵、分配管路和閥的可變性及不準(zhǔn)確。如本說(shuō)明中其它處指出那樣，甚至微小的看起來(lái)無(wú)關(guān)緊要的定時(shí)差異也會(huì)影響旋涂工作溶液的厚度或均勻性。從而，即使定時(shí)上的、例如通過(guò)消除分配系統(tǒng)的機(jī)械因素造成的可變性提供的小改善也可以造成涂覆均勻性的可測(cè)量的改進(jìn)。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以在過(guò)程控制系統(tǒng)中包含工作溶液分配管路中的壓力傳感器，例如用于減小過(guò)程內(nèi)或一系列處理步驟中的定時(shí)可變性。在分配管路中使用壓力傳感器能直接監(jiān)視工作液體的實(shí)際流動(dòng)，以便替代對(duì)與旋涂設(shè)備的分配或控制元件關(guān)聯(lián)的事件，例如泵或閥的激勵(lì)或去激勵(lì)的檢測(cè)。直接測(cè)量該液體響應(yīng)(壓力)可以減小或消除間接測(cè)量液體分配固有的定時(shí)改變。從而本發(fā)明的方法對(duì)實(shí)際分配步驟的定時(shí)提供更準(zhǔn)確的測(cè)量，并且允許對(duì)旋涂過(guò)程的更準(zhǔn)確控制和定時(shí)。
旋涂過(guò)程的定時(shí)的其他改變(旋涂系統(tǒng)機(jī)械和物理構(gòu)件造成的固有改變之外的改變)是由一些過(guò)程控制系統(tǒng)引起的。串行式例如循環(huán)式過(guò)程控制系統(tǒng)由于在預(yù)先確定的固定方式下通過(guò)一系列子例程順序地定址各個(gè)過(guò)程參數(shù)而產(chǎn)生定時(shí)變化。在每個(gè)子例程上，可以監(jiān)視狀態(tài)或者可以收集、記錄數(shù)據(jù)，并且可以動(dòng)作(如果編程的指令要求)；可以把更新的數(shù)據(jù)傳到下個(gè)一子例程。在圖3中示出一個(gè)簡(jiǎn)單循環(huán)算法的例子。該過(guò)程控制方案通過(guò)連續(xù)路徑(示成是一個(gè)圓)從一個(gè)子例程移動(dòng)到下一個(gè)子例程。每個(gè)子例程對(duì)旋涂系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)不同參數(shù)定址(例如通過(guò)傳感器或者通過(guò)定址硬件)?？梢酝ㄟ^(guò)子例程定址的參數(shù)例子包括各種構(gòu)件的溫度，例如卡盤溫度、溶液溫度或環(huán)境溫度；某處理步驟是否已開始或已結(jié)束，例如分配的開始或結(jié)束；處理化學(xué)溫度控制；計(jì)時(shí)器；旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(檢查速度或加速度)；泵；分配管路；分配臂(位置)；以及旋涂系統(tǒng)內(nèi)部的總狀態(tài)。
為了給出采用這種串行式控制系統(tǒng)控制的系統(tǒng)中的固有定時(shí)可變性例子，考慮其中過(guò)程控制系統(tǒng)在工作溶液分配結(jié)束時(shí)要求旋轉(zhuǎn)一可轉(zhuǎn)動(dòng)體的過(guò)程。分配結(jié)束的準(zhǔn)確時(shí)刻是不能預(yù)測(cè)的。在該結(jié)束發(fā)生后一些時(shí)間之前不會(huì)知道分配結(jié)束的時(shí)刻，并且該時(shí)刻可能在計(jì)算機(jī)對(duì)任何一個(gè)和該可轉(zhuǎn)動(dòng)體或分配系統(tǒng)無(wú)關(guān)的其它子例程定址時(shí)出現(xiàn)。參照?qǐng)D3，子例程1a檢查是否出現(xiàn)分配步驟的結(jié)束，并且若結(jié)束，則開始可轉(zhuǎn)動(dòng)體的加速以達(dá)到最終轉(zhuǎn)速。如果已經(jīng)出現(xiàn)分配的結(jié)束，而例如CPU仍在定址和分配臂關(guān)聯(lián)的子例程1f，則在定址剩余子例程之前，例如通過(guò)子例程1p，CPU不對(duì)該分配結(jié)束信息作用。這可能需要幾十毫秒例如達(dá)30或50毫秒的時(shí)間(例如明尼蘇達(dá)州Chaska城FSI國(guó)際公司的POLARISMicrolithography Cluster旋涂系統(tǒng))，或者甚至更長(zhǎng)，取決于專用機(jī)器、過(guò)程控制系統(tǒng)、介入的不同子例程的長(zhǎng)度以及CPU在分配實(shí)際結(jié)束后為達(dá)到對(duì)該信息起作用的子例程(本文中1a)需要越過(guò)的子例程的數(shù)量。
毫秒級(jí)時(shí)延聽起來(lái)不重要。但是，當(dāng)在處理和加工微電子器件中使用的現(xiàn)代旋涂材料關(guān)聯(lián)的特別小的尺寸和容限時(shí)予以研究，毫秒級(jí)時(shí)秒會(huì)變成非常重要。這種范圍的定時(shí)延遲可以造成旋涂工作溶液或者涂覆的進(jìn)一步加工的基片的厚度和均勻性上的可檢測(cè)改變，按行寬可重復(fù)性(晶片間或晶片內(nèi))測(cè)量。在旋涂光致抗蝕劑材料上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)毫秒級(jí)的定時(shí)改變?cè)斐捎诰鸵毓庵皽y(cè)到的每10毫秒延遲約1.3埃的旋涂光致抗蝕劑層厚度的改變。當(dāng)利用旋涂方法施加顯影劑溶液時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)毫秒級(jí)定時(shí)改變?cè)斐擅?0毫秒延遲約1埃的形成圖案的光致抗蝕劑層的行寬可重復(fù)性的改變。這些量是重要的。
串行式例如循環(huán)式過(guò)程控制系統(tǒng)的另一個(gè)重要問(wèn)題是，它不僅引入旋涂過(guò)程的單個(gè)步驟或動(dòng)作的定時(shí)或執(zhí)行的改變，而且串行式過(guò)程控制還會(huì)把該改變傳送到以后的步驟，造成改變的積累。圖9示出一個(gè)串行過(guò)程中的定時(shí)改變?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)較早處理步驟或事件中的定時(shí)改變向下游傳送從而影響以后的處理步驟的過(guò)程得到積累的例子(另外概括地參照示出各個(gè)示例加工步驟的圖4和5)。在串行過(guò)程中，一個(gè)步驟的開始以較早步驟或事件的結(jié)束為基礎(chǔ)。這通常出現(xiàn)在旋涂過(guò)程內(nèi)的一系列步驟上。在圖9中，一個(gè)示例的通用旋涂過(guò)程歷經(jīng)步驟1(例如分配)、步驟2(例如加速旋轉(zhuǎn))和步驟3(例如移動(dòng)分配器)(圖4更具體地示出這些步驟)。圖9的X軸示出這些步驟的定時(shí)，其中每個(gè)步驟的啟動(dòng)(從第二步驟起)由前一個(gè)步驟的結(jié)束引起。由此，圖9示出步驟1結(jié)束時(shí)計(jì)算機(jī)識(shí)別步驟1的結(jié)束并且啟動(dòng)用于步驟2的命令。類似地，步驟2結(jié)束時(shí)，該計(jì)算機(jī)識(shí)別該步驟的結(jié)束并且啟動(dòng)用于步驟3的命令。這延續(xù)經(jīng)過(guò)一系列編程的序貫處理步驟。
如圖9中說(shuō)明那樣，串行控制的旋涂過(guò)程中連續(xù)步驟的可變性隨著程序經(jīng)過(guò)每個(gè)步驟而積累。將檢測(cè)步驟1(例如工作溶液分配)的結(jié)束的出現(xiàn)并且在它實(shí)際出現(xiàn)后的50毫秒(0.050秒)內(nèi)的某個(gè)時(shí)刻起作用。如果該事件實(shí)際上準(zhǔn)確地在計(jì)時(shí)器啟動(dòng)后的1.00秒發(fā)生，系統(tǒng)會(huì)在從1.00到1.05秒的時(shí)段內(nèi)的某一時(shí)間檢測(cè)并使用該信息。一旦檢測(cè)到步驟1的結(jié)束，啟動(dòng)步驟2。步驟2引進(jìn)它自己的約為50毫秒(0.050秒)的定時(shí)可變性，并且如果步驟2編程為在2.00秒的時(shí)刻結(jié)束，則在2.00到2.10秒的時(shí)間范圍內(nèi)的某一時(shí)刻完成和檢測(cè)步驟2。從第二步驟的結(jié)束啟動(dòng)的第三步驟的結(jié)束會(huì)包括添加到前二個(gè)上的另一層可變性，例如達(dá)0.15秒的可變性。
簡(jiǎn)言之，當(dāng)如標(biāo)準(zhǔn)串行式過(guò)程控制系統(tǒng)中那樣，旋涂過(guò)程中相繼事件或命令的定時(shí)和前面事件的定時(shí)關(guān)聯(lián)時(shí)，隨著該過(guò)程歷經(jīng)相繼的各步驟積累每個(gè)步驟的定時(shí)上的可變性。這些變化的結(jié)果，尤其當(dāng)通過(guò)一系列步驟混合時(shí)，可以是通過(guò)旋涂施加的材料的或者涂覆后的基片的晶片內(nèi)和晶片間特性中的變化。例如，利用串行或循環(huán)式控制程序旋涂光致抗蝕劑的基片當(dāng)在軟焙烤后曝光之前測(cè)量可以具有高達(dá)±25埃(3西格馬)的感光薄膜厚度變化。在利用旋涂技術(shù)施加顯影劑溶液中，這些范圍內(nèi)的定時(shí)變化可導(dǎo)致在顯影后的感光薄膜晶片間約8納米(nm)和晶片內(nèi)約10nm的行寬可重復(fù)性變化。
采用并行控制的過(guò)程控制系統(tǒng)通過(guò)消除串行過(guò)程控制各步驟之間的滯后時(shí)間可以減小分配和相繼的處理事件的定時(shí)、膜涂覆厚度以及行寬可重復(fù)性上的變化。并行控制可以消除在出現(xiàn)事件(即觸發(fā)時(shí)間)時(shí)間和檢測(cè)到該事件并用其來(lái)啟動(dòng)相繼的處理命令的時(shí)間之間發(fā)生的過(guò)程延遲。并行控制還避免啟動(dòng)一系列處理步驟，這些步驟使后面的步驟的開始以緊前一個(gè)步驟的結(jié)束為基礎(chǔ)。替代地，利用分立的測(cè)量各個(gè)持續(xù)時(shí)間的計(jì)時(shí)器可以并行地例如獨(dú)立地分別計(jì)時(shí)和執(zhí)行各個(gè)處理步驟。這意味著采用并行控制的過(guò)程控制系統(tǒng)可以避免由于根據(jù)較早的處理步驟或事件控制一系列相繼的處理步驟而造成的定時(shí)變化的積累。例如，并行過(guò)程控制可以獨(dú)立地控制從單個(gè)旋涂處理事件測(cè)量的多個(gè)持續(xù)時(shí)間的定時(shí)，以便中斷相繼的串行控制和啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)相繼的處理命令。例如，一旦接收第一中斷信號(hào)，并行過(guò)程控制系統(tǒng)可以執(zhí)行含有用于二個(gè)或多個(gè)的在相同的零時(shí)間啟動(dòng)的計(jì)時(shí)器的指令的中斷服務(wù)例程(ISR)，該ISR為每個(gè)測(cè)到的持續(xù)時(shí)間使用一個(gè)獨(dú)立的計(jì)時(shí)部件。一旦達(dá)到各個(gè)計(jì)時(shí)器的持續(xù)時(shí)間的結(jié)束，該過(guò)程控制再次中斷，以便執(zhí)行一個(gè)預(yù)定的過(guò)程命令，并且此后恢復(fù)串行過(guò)程控制。當(dāng)?shù)诙掷m(xù)時(shí)間的結(jié)束到達(dá)時(shí)，再次中斷控制以執(zhí)行第二過(guò)程命令，并且對(duì)于該中斷服務(wù)例程中包含的所有計(jì)時(shí)器和過(guò)程命令依次類推。有益地，并行控制能大致在計(jì)時(shí)器的精度內(nèi)的某一時(shí)間上獨(dú)立地控制和執(zhí)行多個(gè)過(guò)程命令的定時(shí)。并行地而不是串行地測(cè)量各個(gè)持續(xù)時(shí)間，從而可變性不積累。
簡(jiǎn)言之，串行過(guò)程控制系統(tǒng)可以對(duì)一系列過(guò)程命令中的每個(gè)步驟造成30到50毫秒(0.030-0.050秒)的延遲，例如從已出現(xiàn)一事件到該出現(xiàn)被檢測(cè)和起作用之前的時(shí)間。這種可變化量可由過(guò)程控制系統(tǒng)中的不精密以及附加地由對(duì)分配步驟的開始或結(jié)束的不那么準(zhǔn)確的檢測(cè)(由于對(duì)該步驟的開始或結(jié)束的間接測(cè)量所引起)造成。這些可變性，單獨(dú)地或者一起地，會(huì)明顯影響隨后的各個(gè)旋涂步驟的均勻性、它們的定時(shí)以及旋涂材料的均勻性，并且當(dāng)由于后面步驟的開始基于前面一系列步驟的結(jié)束而使可變性積累時(shí)，這些影響更加明顯。并行、中斷驅(qū)動(dòng)的過(guò)程控制方法可以在任何一個(gè)步驟中允許按順序提前或推后的5毫秒或更小的變化，從而減小各個(gè)處理步驟定時(shí)上的可變性。另外，利用旋涂過(guò)程的一個(gè)或更多的持續(xù)時(shí)間的并行定時(shí)，甚至可以消除這些減小的可變性通過(guò)一系列處理步驟形成的積累。
本發(fā)明的在旋涂系統(tǒng)和方法中使用壓力傳感器可以改進(jìn)采用任何類型的過(guò)程控制系統(tǒng)，例如諸如循環(huán)控制的串行過(guò)程控制或者(最好)并行過(guò)程控制的旋涂過(guò)程的定時(shí)和精度。依據(jù)本發(fā)明含有壓力傳感器的旋涂系統(tǒng)和過(guò)程控制系統(tǒng)最好可以利用并行過(guò)程控制操作，其中該過(guò)程控制系統(tǒng)編程為在觸發(fā)事件時(shí)中斷，隨后在從該觸發(fā)事件時(shí)刻開始測(cè)量的持續(xù)時(shí)間中斷，一旦隨后中斷該系統(tǒng)會(huì)立即執(zhí)行下一個(gè)過(guò)程命令，即，通過(guò)定址串行過(guò)程的介入(intervening)子例程而不造成延遲。該過(guò)程命令最好是其定時(shí)影響旋涂材料的質(zhì)量例如均勻性的命令。由于該中斷以及過(guò)程命令的立即執(zhí)行避免了和串行式過(guò)程控制關(guān)聯(lián)的延遲，所以改進(jìn)了旋涂材料施加的均勻性。該觸發(fā)事件可以但不必必須和利用壓力傳感器測(cè)量的工作溶液的壓力有關(guān)，例如本文說(shuō)明那樣，利用位于工作溶液分配管路上的壓力傳感器測(cè)量工作溶液分配的開始或結(jié)束。
本發(fā)明的過(guò)程控制方法可用于把任何工作溶液旋涂在基片上的過(guò)程，例如包括在基片上旋涂光致抗蝕劑溶液以及供選用的旋涂溶劑溶液的過(guò)程；在基片上旋涂顯影劑溶液的過(guò)程，任選地還包括在基片上旋涂脫離子水的過(guò)程；以及涉及其中的二個(gè)或更多的過(guò)程，例如首先在基片上旋涂光致抗蝕劑溶液，接著在光致抗蝕劑上旋涂顯影劑溶液?？梢园葱枰硗馓幚砘?、光致抗蝕劑和顯影劑。該描述的過(guò)程可以改進(jìn)旋涂在基片上的工作溶液的涂覆均勻性、定時(shí)和對(duì)基片的影響，這對(duì)顯影后的形成圖案的光致抗蝕劑層提供特別均勻的厚度。當(dāng)以這種方式在旋涂的光致抗蝕劑材料上施加顯影劑溶液，并且其中每個(gè)旋涂過(guò)程采用本文所說(shuō)明的中斷定時(shí)方法時(shí)，光致抗蝕劑層的均勻性(在軟焙烤后和曝光之前測(cè)量)可以小到低于15埃(3西格馬)最好小于5埃(3西格馬)(對(duì)于晶片內(nèi)和晶片間兩者)。該過(guò)程還可以產(chǎn)生具有在硬焙烤后測(cè)到的行寬可重復(fù)性為晶片內(nèi)9納米(3西格馬)和晶片間6納米(3西格馬)的光致抗蝕劑涂覆。當(dāng)利用如本文說(shuō)明的，例如測(cè)量分配管路中的工作溶液壓力的壓力傳感器測(cè)量這些旋涂過(guò)程中所使用的光致抗蝕劑溶液、顯影劑溶液或者其它工作溶液分配的開始或結(jié)束，并且在并行式過(guò)程控制系統(tǒng)中使用來(lái)自該壓力測(cè)量的信息時(shí)，這些值甚至?xí)谩?br> 概括地，本發(fā)明期望能和涉及使用壓力傳感器的過(guò)程控制方法一起操作的、并且最好但是不必必須還包含并行過(guò)程控制的旋涂方法、設(shè)備和系統(tǒng)。在一實(shí)施例中，一種旋涂過(guò)程和設(shè)備可以包含一個(gè)壓力傳感器，用于在分配期間和其附近測(cè)量分配管路中的工作溶液的壓力，最好檢測(cè)工作溶液分配的開始或結(jié)束。另外，可以利用中斷式過(guò)程控制來(lái)控制分配后的至少一部分的旋涂過(guò)程，最好并行地使用多個(gè)計(jì)時(shí)器。最好地，硬件中斷造成過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)例程，該例程指示該系統(tǒng)借助并行的計(jì)時(shí)器，采用中斷定時(shí)控制來(lái)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)相繼的時(shí)間敏感命令。該中斷服務(wù)例程包括設(shè)定二個(gè)或多個(gè)計(jì)時(shí)器的步驟，這些計(jì)時(shí)器在該中斷服務(wù)例程期間并行運(yùn)行以供測(cè)量各個(gè)持續(xù)時(shí)間，并且它們最好在觸發(fā)事件時(shí)刻一起啟動(dòng)。在每個(gè)持續(xù)時(shí)間的結(jié)束點(diǎn)執(zhí)行相繼的過(guò)程命令(它們可以是或不是，但是最好是，時(shí)間敏感過(guò)程命令)。在一實(shí)施例中，可以通過(guò)來(lái)自壓力傳感器的信號(hào)觸發(fā)中斷服務(wù)例程，例如，在旋涂光致抗蝕劑溶液中觸發(fā)事件可以是該光致抗蝕劑旋涂過(guò)程中使用的工作溶液的分配的結(jié)束，例如光致抗蝕劑溶液分配的結(jié)束或溶劑分配的結(jié)束；在旋涂顯影劑溶液中，觸發(fā)事件可以是涂覆顯影劑溶液中使用的工作溶液分配的開始，例如顯影劑溶液分配的開始或者脫離子水分配的開始。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種旋涂系統(tǒng)，其包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，以及一個(gè)測(cè)量該分配管路中工作溶液的壓力的壓力傳感器。該壓力傳感器可以是任何能測(cè)量工作溶液的壓力的部件，并且可以最好是或者包含著壓力轉(zhuǎn)換器。依據(jù)本發(fā)明，該壓力傳感器可以在和分配工作溶液步驟相關(guān)的時(shí)刻測(cè)量分配管路中的工作溶液的壓力，例如檢測(cè)該分配器把工作溶液分配到基片上的開始或結(jié)束以便控制相繼的旋涂處理步驟的定時(shí)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種旋涂系統(tǒng)，其至少包括支持和旋轉(zhuǎn)基片的可轉(zhuǎn)動(dòng)體；可在分配位置和不分配位置之間移動(dòng)的分配器；通過(guò)分配管路與該分配器流體連通的工作溶液供給源；測(cè)量該分配管路中的工作溶液的壓力的壓力傳感器，例如在但不必必須在與分配工作溶液的步驟相關(guān)的時(shí)刻測(cè)量，例如檢測(cè)從該分配器分配工作溶液的開始或結(jié)束；以及控制對(duì)基片施加工作溶液的過(guò)程控制系統(tǒng)，該過(guò)程控制系統(tǒng)編程為中斷串行控制從而執(zhí)行過(guò)程命令。
本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及一種控制旋涂設(shè)備的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)根據(jù)工作溶液例如在分配管路中的壓力測(cè)量該工作流體例如在工作溶液分配的開始或結(jié)束時(shí)的壓力。該壓力讀數(shù)用于控制以后的處理步驟。
本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及一種在基片例如含有微電子器件和集成電路的半導(dǎo)體晶片上旋涂工作溶液的方法。該方法包括提供一個(gè)含有與分配器流體連通的工作溶液供給源的旋涂系統(tǒng)，通過(guò)該分配器把該工作溶液分配到基片上，以及測(cè)量該工作溶液的壓力從而檢測(cè)在該分配器上工作溶液分配的開始或結(jié)束。
本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種在半導(dǎo)體晶片上旋涂光致抗蝕劑的方法。該方法包括步驟在半導(dǎo)體晶片的表面上旋涂光致抗蝕劑溶液以及在該光致抗蝕劑材料上旋涂顯影劑溶液，其中，該方法包括利用壓力傳感器測(cè)量該光致抗蝕劑溶液分配的開始或結(jié)束或者該顯影劑溶液分配的開始或結(jié)束中的一個(gè)或多個(gè)。
本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及一種控制利用旋涂系統(tǒng)把工作溶液施加到基片上的旋涂過(guò)程的方法，該旋涂系統(tǒng)包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，并且包括在和分配工作溶液的步驟關(guān)聯(lián)的時(shí)刻測(cè)量該分配管路的工作溶液的壓力從而控制隨后的旋涂處理步驟的壓力傳感器。該方法包括利用串行過(guò)程控制來(lái)控制該過(guò)程(其中通過(guò)順序地執(zhí)行一串子例程控制該過(guò)程)，以及利用中斷信號(hào)中斷該串行過(guò)程控制以便執(zhí)行過(guò)程命令。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，該中斷信號(hào)和通過(guò)該分配管路中的工作溶液壓力測(cè)量得出的在該分配器工作溶液分配的開始或結(jié)束相關(guān)。
本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及一種利用旋涂系統(tǒng)在基片上提供光致抗蝕劑的方法。該旋涂系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)旋涂設(shè)備，它們共同含有通過(guò)光致抗蝕劑分配管路與光致抗蝕劑溶液分配器流體連通的光致抗蝕劑溶液供給源；經(jīng)過(guò)顯影劑分配管路與顯影劑溶液分配器流體連通的顯影劑溶液供給源；測(cè)量該光致抗蝕劑溶液分配管路中的光致抗蝕劑溶液壓力的光致抗蝕劑溶液壓力傳感器；以及測(cè)量該顯影劑溶液分配管路中的顯影劑溶液壓力的顯影劑溶液壓力傳感器。該方法包括把該光致抗蝕劑溶液旋涂到基片上以及把顯影劑溶液旋涂到該光致抗蝕劑上，其中，該旋涂光致抗蝕劑溶液的過(guò)程通過(guò)以下方法控制，該方法包括利用順序執(zhí)行一串子例程的串行過(guò)程控制來(lái)控制該過(guò)程，以及利用中斷信號(hào)中斷該串行過(guò)程控制以便執(zhí)行過(guò)程命令，以及其中，該旋涂顯影劑溶液的過(guò)程通過(guò)以下方法控制，該方法包括利用順序執(zhí)行一串子例程的串行過(guò)程控制來(lái)控制該過(guò)程，以及利用中斷信號(hào)中斷該串行過(guò)程控制以便執(zhí)行過(guò)程命令。
本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種利用旋涂系統(tǒng)控制旋涂過(guò)程的方法，其中該旋涂系統(tǒng)包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，以及測(cè)量該分配管路中的工作溶液壓力的壓力傳感器。該方法包括使用一個(gè)利用中斷服務(wù)例程編程的過(guò)程控制系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)包括利用該壓力傳感器測(cè)到的工作溶液分配開始或結(jié)束的觸發(fā)事件，則向該過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)送硬件中斷，并且一旦接收到該硬件中斷，該過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行中斷服務(wù)例程。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種旋涂系統(tǒng)，包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，以及測(cè)量該工作溶液的壓力以便檢測(cè)該設(shè)備中的不正常工作(例如，次要或主要不合常規(guī)、異常、或設(shè)備崩潰或某種狀態(tài))的壓力傳感器。
本發(fā)明的又一個(gè)方面涉及一種檢測(cè)旋涂設(shè)備中的不正常工作(例如，不合常規(guī))的方法，該方法包括測(cè)量工作流體的壓力。該測(cè)到的壓力可以和預(yù)期的或者正常的壓力比較以便確定預(yù)期壓力和測(cè)到壓力的差從而指示不正常工作(例如，異常和不合常規(guī))。


圖1示出包含壓力傳感器的旋轉(zhuǎn)加工設(shè)備的一實(shí)施例。
圖2示出包含壓力傳感器的旋轉(zhuǎn)加工設(shè)備的一實(shí)施例。
圖3說(shuō)明示例的循環(huán)式控制算法。
圖4是利用旋涂系統(tǒng)在基片上旋涂光致抗蝕劑溶液的步驟的圖。
圖5是利用旋涂系統(tǒng)在基片上施加顯影劑溶液的過(guò)程的步驟的圖。
圖6示出對(duì)圖4的步驟圖的一部分的中斷控制。
圖7示出對(duì)圖5的步驟圖的一部分的中斷控制。
圖8示出利用中斷式定時(shí)的控制過(guò)程的各步驟的時(shí)間線，尤其是利用多個(gè)計(jì)時(shí)器并行控制不同持續(xù)時(shí)間的中斷式定時(shí)。
圖9示出在利用串行過(guò)程控制控制一系列旋涂處理步驟中引入的定時(shí)可變性。
圖10除其它外示出分配管路中分配工作流體的開始和結(jié)束的流體壓力曲線。
具體實(shí)施例方式
旋涂或旋轉(zhuǎn)加工是在基片上按基本均勻的薄膜或涂層施加工作溶液的方法。
可以利用旋涂技術(shù)處理各種基片。它們包括例如集成半導(dǎo)體電路的微電子器件(例如，含有微電子器件的半導(dǎo)體晶片)，包含液晶的顯示器屏幕，合成材料板上的電子電路(電路板)以及其它重要的商用材料和產(chǎn)品。
工作溶液可以是任何已知的利用旋涂技術(shù)和設(shè)備有用地施加到或涂到基片上的材料。例子包括光刻方法中使用的光致抗蝕劑溶液和顯影劑溶液，以及其它在光致抗蝕劑或顯影劑旋涂期間可選地施加到基片上的工作溶液。本發(fā)明還期望利用旋涂方法施加或涂上其它材料，例如旋涂介質(zhì)、旋涂玻璃、旋涂攙雜物、低K介質(zhì)或者通常和它們一起使用的顯影劑溶液。做為一個(gè)例子，本發(fā)明可用于旋轉(zhuǎn)施加光可限定介質(zhì)材料例如聚酰亞胺和/或用于這種材料的顯影劑溶液。于是，盡管本文主要在半導(dǎo)體晶片和光刻術(shù)的環(huán)境下，尤其在旋涂光致抗蝕劑溶液并且接著旋涂顯影劑溶液的環(huán)境下，說(shuō)明本發(fā)明的處理，本發(fā)明不受這種特定應(yīng)用的限制。可以在旋涂過(guò)程各步驟中單獨(dú)地或者作為涂上不同材料例如光致抗蝕劑或顯影劑溶液的一部分地使用的其它工作溶液包括的例子包括諸如有機(jī)溶劑、清潔劑和水(例如脫離子水)的溶劑。
利用一個(gè)或多個(gè)涉及旋涂的步驟可以旋轉(zhuǎn)處理半導(dǎo)體晶片，例如和光刻方法以及材料相結(jié)合。在把形成圖案的光致抗蝕劑材料沉積到基片上的加工中所涉及的示例步驟可以包括一次或多次清潔或打底表面；加熱或冷卻(一次，或在較大的過(guò)程中在整個(gè)步驟序列中多次)；對(duì)基片施加光致抗蝕劑溶液；曝光光致抗蝕劑材料，例如利用掩模和輻射；附加的加熱和冷卻步驟；利用旋涂技術(shù)施加顯影劑溶液，以及漂洗掉顯影劑溶液和光致抗蝕劑區(qū)以留下形成圖案的光致抗蝕劑；以及，若需要最后的加熱和冷卻。下面提供這些步驟的一種變型的示例序列。
在光致抗蝕劑旋涂步驟期間，可以對(duì)基片施加一種或多種不同的工作溶液。例子包括光致抗蝕劑溶液本身以及各種溶劑，它們各自中的許多是微電子加工技術(shù)中周知的。光致抗蝕劑涂覆步驟中各種溶劑可用于頂和底珠緣去除(edge bead removal)、頂面基片修整以及光致抗蝕劑剝除。旋涂光致抗蝕劑溶液的過(guò)程中分配的溶劑的具體量、定時(shí)和成分取決于各種因素，例如溶劑的類型和用途、基片的類型以及具體使用的光致抗蝕劑溶液。珠緣去除、修整和剝除溶劑的例子包括PGMEA(丙二醇單甲基醚乙酸酯)、PGME(丙二醇單甲基醚)和EL(乳酸乙酯)。其它溶劑可以用于不同的用途，例如用于清潔旋涂設(shè)備的溶劑，諸如轉(zhuǎn)筒清洗溶液和廢物漂洗溶涂。(對(duì)于不在時(shí)間敏感處理步驟中使用的溶液，例如清潔溶劑，本文所說(shuō)明的壓力傳感器如果不用于過(guò)程控制信息則可充當(dāng)不正常工作監(jiān)視器和流檢測(cè)器。)依據(jù)本發(fā)明，利用本文說(shuō)明的壓力傳感器可以監(jiān)視這些工作溶液的任一個(gè)或多個(gè)的壓力，最好通過(guò)測(cè)量分配管路中的工作溶液的壓力?？蛇x地，如本文說(shuō)明那樣，可以利用來(lái)自這些工作溶液中的任一個(gè)或多個(gè)的測(cè)到的壓力的信息(單獨(dú)地或組合地)監(jiān)視該設(shè)備(例如檢測(cè)不正常工作)或者用于過(guò)程控制。例如，任何工作溶液的分配管路中的壓力可用于檢測(cè)不正常工作，或者用于識(shí)別該工作溶液的分配步驟的開始或結(jié)束。和工作溶液分配的開始或結(jié)束相關(guān)的信息可由過(guò)程控制系統(tǒng)使用，例如作為并行控制型系統(tǒng)中的觸發(fā)事件，以便控制一個(gè)或多個(gè)相繼過(guò)程事件的定時(shí)。
旋涂序列可以從準(zhǔn)備用于在一表面上沉積光敏光致抗蝕劑涂層的基片開始。該準(zhǔn)備可以包括清潔并且通常包括在升溫和降壓下的脫水，以及利用促進(jìn)基片表面和光致抗蝕劑材料之間的粘合的材料，例如六甲基二硅氮烷(HMDS)對(duì)該表面打底。
下一個(gè)步驟可能涉及把晶片的溫度帶到環(huán)境溫度，例如利用常規(guī)方法和設(shè)備例如激冷板來(lái)冷卻晶片。
接著可以對(duì)基片施加光致抗蝕劑材料，最好是均勻薄膜?？梢岳酶鞣N已知和有用的技術(shù)中的任何一種施加光致抗蝕劑，包括層壓，擠壓技術(shù)、濺涂技術(shù)、化學(xué)汽相沉積等等。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一實(shí)施例中，最好利用含有位于分配管路中的壓力傳感器的設(shè)備把光致抗蝕劑旋涂到基片上，其中該壓力傳感器用于在分配期間檢測(cè)該光致抗蝕劑的壓力，尤其檢測(cè)分配的開始或結(jié)束，特別對(duì)于光致抗蝕劑溶液更尤其要檢測(cè)光致抗蝕劑溶液分配的結(jié)束。在旋涂光致抗蝕劑溶液的過(guò)程中還可以施加其它工作溶液，例如溶劑。利用一個(gè)壓力傳感器可以附加地或者替代地測(cè)量溶劑或其它工作溶液的分配壓力。可以檢測(cè)這些工作溶液中的一個(gè)或多個(gè)的分配的開始或結(jié)束，并且可以利用該信息控制一個(gè)或多個(gè)相繼的過(guò)程事件。該設(shè)備和方法最好還包含并行過(guò)程控制方法。
旋涂的光致抗蝕劑可以涂覆成具有根據(jù)該基片為其設(shè)計(jì)的器件的需要而選擇的期望厚度。典型地該層可以相當(dāng)薄，例如厚度在50到0.5微米或更小的范圍內(nèi)。下面提供在采用依據(jù)本發(fā)明的過(guò)程控制環(huán)境下與光致抗蝕劑溶液旋涂過(guò)程的優(yōu)選細(xì)節(jié)有關(guān)的其它信息。
在以旋涂層的形式施加光致抗蝕劑溶液后，下一個(gè)典型步驟是從旋涂的光致抗蝕劑溶液驅(qū)趕溶劑，例如通過(guò)焙烤。該步驟有時(shí)稱為“軟焙烤”或“后施加焙烤(post-apply bake)”。曝光時(shí)間和溫度可以是有效地從光致抗蝕劑溶液排出溶劑的時(shí)間和溫度。
在后施加焙烤之后，可以降低基片的溫度，例如降到環(huán)境溫度，供選地利用激冷板。
有效地消除溶劑的光致抗蝕劑材料可以例如通過(guò)掩模向能量源曝光，以造成光致抗蝕劑各個(gè)部分的反應(yīng)，如半導(dǎo)體晶片和微電子加工技術(shù)中周知那樣。掩?？梢允且阎膶?duì)選定的基片、光致抗蝕劑和處理有用的任何類型。可以使用任何各種周知類型的掩模和掩蔽技術(shù)及設(shè)備。照射可以是任何形式或波長(zhǎng)的照射，并且應(yīng)根據(jù)光致抗蝕劑溶液的化學(xué)成分和設(shè)計(jì)選擇。優(yōu)選的照射通常是單波長(zhǎng)的，即單色光的，因?yàn)樵S多優(yōu)選的光致抗蝕劑材料是可單色光固化的。
在照射曝光后，下一個(gè)典型步驟可以是再次升高基片和曝光后的光致抗蝕劑的溫度。這次加熱可能是為了利用擴(kuò)散機(jī)理對(duì)曝光的和不曝光的區(qū)解決駐波現(xiàn)象和/或?yàn)榱死鐚?duì)化學(xué)增強(qiáng)的光致抗蝕劑完成光致抗蝕劑材料的化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行的。這典型地可利用“后曝光”焙烤實(shí)現(xiàn)，接著可使基片回到環(huán)境溫度，供選地可利用激冷板。
可以通過(guò)旋涂對(duì)涂上光致抗蝕劑的基片表面補(bǔ)充地施加顯影劑溶液。依據(jù)本發(fā)明，可以利用在顯影劑溶液分配管路中含有壓力傳感器的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)該步驟，以在分配期間監(jiān)視顯影劑溶液的壓力，例如檢測(cè)顯影劑溶液分配的開始或結(jié)束，最好是分配的開始?？蛇x地，在顯影劑旋涂期間可以對(duì)帶有顯影劑溶液的基片施加脫離子水。除了或者代替測(cè)量顯影劑溶液壓力外，可如本文說(shuō)明那樣監(jiān)視脫離子水的分配壓力，例如檢測(cè)分配的開始或結(jié)束，并且有關(guān)的信息可以在以后的過(guò)程控制中使用。該過(guò)程最好也含有如本文所說(shuō)明的涉及中斷驅(qū)動(dòng)、并行控制方法的過(guò)程控制，其中，該控制方法利用來(lái)自該用于測(cè)量例如顯影劑溶液或脫離子水的壓力的壓力傳感器的信息。
顯影劑“顯影”，例如對(duì)光致抗蝕劑材料的曝光或未曝光部分反應(yīng)、分解或溶解，以便洗掉和去除曝光的或未曝光光致抗蝕劑材料中的一者或另一者，從而留下形成圖案的光致抗蝕劑。
顯影劑溶液是周知的，并且依據(jù)本發(fā)明可以是各種有效地和選擇性地對(duì)先前施加在基片上的材料例如光致抗蝕劑起反應(yīng)、分解或溶解作用的化合物中的任何化合物。當(dāng)對(duì)施加的光致抗蝕劑溶液顯影時(shí)，其允許選擇性地去掉光致抗蝕劑的一區(qū)域，留下形成圖案的光致抗蝕劑層。這樣的顯影劑溶液在半導(dǎo)體晶片加工技術(shù)中是周知的。一些認(rèn)為是特別適用于某些類型的光致抗蝕劑材料并且可以和這些光致抗蝕劑的使用匹配。有用類型的顯影劑溶液包括以水為基的(water-based)材料，例如苛性燒堿化合物諸如氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液。其它顯影劑化合物包括氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，例如含水氫氧化鈉或含水氫氧化鉀。顯影劑溶液還可以包括其它便于光致抗蝕劑顯影或除去的材料，例如表面活性劑。
在施加顯影劑溶液后，可以任選地再次焙烤(“硬焙烤”)和冷卻基片。
通常用來(lái)進(jìn)行旋涂處理的設(shè)備在光刻和半導(dǎo)體或微電子加工技術(shù)中是周知的，并且包括旋涂系統(tǒng)、激冷板、加熱板、烘箱等等。這些類型的設(shè)備可在市場(chǎng)上買到，并且通常和用于有效地處理設(shè)備的不同部分之間的多個(gè)步驟的“組件”一些出售和使用。一種優(yōu)選的用于旋涂光致抗蝕劑和/或顯影劑溶液的旋涂系統(tǒng)是明尼蘇達(dá)州Chaska城的FSI國(guó)際公司以ROLARISMicrolithography Cluster為商標(biāo)出售的系統(tǒng)。
依據(jù)本發(fā)明，向旋涂系統(tǒng)提供工作溶液的系統(tǒng)可以包括測(cè)量分配管路中的工作溶液的壓力的壓力傳感器。可以在旋涂處理期間使用該壓力測(cè)量，例如，確定和分配工作流體的步驟有關(guān)的信息，諸如監(jiān)視、檢測(cè)或識(shí)別工作溶液分配的開始或結(jié)束，或者總體地檢測(cè)或監(jiān)視分配設(shè)備和旋涂設(shè)備的其它正確的工作。
在旋涂過(guò)程中，以最大的實(shí)際精度識(shí)別工作溶液分配步驟的結(jié)束的定時(shí)對(duì)于改進(jìn)該旋涂過(guò)程的各個(gè)步驟的準(zhǔn)確性是有用的，從而可改進(jìn)整個(gè)過(guò)程的準(zhǔn)確性。分配工作溶液，尤其分配的開始，是通過(guò)提高分配器上以及引到該分配器的分配管路中的工作溶液的壓力實(shí)現(xiàn)的。分配步驟的結(jié)束是通過(guò)降低分配管路中的工作溶液的壓力實(shí)現(xiàn)的。從而，通過(guò)使分配器中的或者該分配器上游的構(gòu)件例如分配管路中的壓力與工作溶液的分配相關(guān)聯(lián)能檢測(cè)或識(shí)別分配步驟的開始或結(jié)束。
圖10示出如何利用工作流體分配管路中的壓力傳感器測(cè)量工作溶液分配事件。線Z表示分配管路中的工作溶液的測(cè)量基準(zhǔn)壓力(大約0.008，作為壓力傳感器產(chǎn)生的原始電壓-業(yè)內(nèi)人士理解可如本文說(shuō)明那樣使用該原始電壓，或者可轉(zhuǎn)換成其它單位例如壓力的工程單位)。這可近似為不出現(xiàn)分配事件時(shí)分配器或分配器構(gòu)件中的壓力，例如靜壓。
作為參考，線C表示由編程為在分配器中的分配時(shí)點(diǎn)可視地檢測(cè)分配步驟的開始和結(jié)束的光傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)。
圖10的矩形波線A示出基于來(lái)自分配器的信號(hào)的分配事件的理論分配開始和分配結(jié)束。(在該圖中，線A代表來(lái)自分配器的表示何時(shí)分配器認(rèn)為已出現(xiàn)分配的開始和結(jié)束的電信號(hào)。這是數(shù)字信號(hào)，通常在0到5伏之間。它已標(biāo)定成和該圖匹配。)在圖左側(cè)，從時(shí)刻零通過(guò)使分配開始(SOD)信號(hào)在Y軸上從接近0.26移動(dòng)到約0.96示出SOD事件。大約在二秒的時(shí)間中發(fā)生分配，然后分配結(jié)束(EOD)信號(hào)回到低電平。
圖10的線B按從分配開始時(shí)刻或之前、分配期間以及分配結(jié)束時(shí)刻和稍后的壓力變化示出工作溶液分配管路中的工作溶液壓力。在分配理論開始的時(shí)刻零的緊后面，壓力從零基準(zhǔn)提高到(測(cè)到的或?qū)嶋H的)分配壓力(約0.025到0.030-作為原始電壓測(cè)量)(該升高用線B的廓線I表示)。從時(shí)刻零到初始?jí)毫ι叩臅r(shí)延X可能由于旋涂部件中的可變性，最好使其最小。從零基準(zhǔn)到該分配壓力的壓力升高產(chǎn)生廓線(I)，來(lái)自其的信息可用于過(guò)程控制。在分配壓力增加開始后，在分配期間，壓力在分配壓力范圍上浮動(dòng)(該平穩(wěn)段中的周期擾動(dòng)是由分配泵的控制系統(tǒng)造成的)。在大約2秒后的理論分配結(jié)束(EOD)之后，壓力沿廓線II回到零壓力基準(zhǔn)。分配結(jié)束時(shí)返回到零壓力基準(zhǔn)的廓線II略比分配壓力增加開始更緩些，這是因?yàn)樵诜峙浣Y(jié)束時(shí)使用一個(gè)形成對(duì)零壓力基準(zhǔn)的實(shí)際返回的控制閥。
壓力廓線I和II中升高和下降的實(shí)際形狀不特別重要。相反，依據(jù)本發(fā)明重要的是監(jiān)視和測(cè)量每條壓力廓線的能力，以及利用任一條廓線上的一點(diǎn)測(cè)到的壓力作為過(guò)程控制系統(tǒng)的觸發(fā)事件的能力。尤其是，每條升高和下降廓線和用來(lái)開始和結(jié)束分配的機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)。廓線I和II的一條或二條中的一個(gè)點(diǎn)可以選為分別檢測(cè)分配的開始或結(jié)束。例如，可以選擇沿廓線I的測(cè)到的0.014、0.020的壓力或者任何其它任意壓力(“壓力傳感器響應(yīng)”)來(lái)表示分配開始已經(jīng)出現(xiàn)?？梢园言撔畔l(fā)送到過(guò)程控制系統(tǒng)用來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)以后的加工事件，例如分配結(jié)束、移動(dòng)分配臂、開始或結(jié)束基片加速，等等。類似地，可以選擇分配結(jié)束廓線(II)的某個(gè)點(diǎn)指示分配事件的結(jié)束，例如，0.015、0.020或者甚至0.000(測(cè)到的電壓)。作為另一種可能性，振蕩返回到零壓力基準(zhǔn)的某個(gè)點(diǎn)，例如廓線III上的某個(gè)點(diǎn)，可用于指示分配的結(jié)束。
對(duì)于不同的旋涂設(shè)備和工作流體，測(cè)到的工作溶液分配壓力廓線典型地共享類似的模式。不同的廓線應(yīng)具有從零基準(zhǔn)升高到分配壓力的分配開始、壓力從分配壓力下降到零基準(zhǔn)的分配結(jié)束(供選地具有零基準(zhǔn)附近的振蕩)以及分配期間的相對(duì)水平分配壓力。另一方面，在開始分配上升、結(jié)束分配下降或振蕩或者分配期間的具體壓力廓線可以取決于與旋涂系統(tǒng)、分配系統(tǒng)和工作流體相關(guān)的因素相對(duì)改變。
再次，只要可以把廓線上的某個(gè)點(diǎn)選成用于檢測(cè)工作溶液分配的開始或結(jié)束，這些廓線的實(shí)際形狀不是非常重要的。線B的包括廓線I、II、III(若使用)以及分配廓線IV的各個(gè)廓線應(yīng)相容地并且具有可重復(fù)性。根據(jù)這些相容的和可重復(fù)的廓線，任何數(shù)據(jù)點(diǎn)可充當(dāng)過(guò)程控制系統(tǒng)中的信息，例如是控制以后的一個(gè)或多個(gè)處理步驟的基礎(chǔ)。在旋涂過(guò)程中分配顯影劑溶液的一優(yōu)選實(shí)施例中，過(guò)程控制系統(tǒng)可以利用在分配開始廓線期間出現(xiàn)的測(cè)到的壓力作為分配開始事件例如觸發(fā)事件的指示。在另一個(gè)旋涂過(guò)程中分配光致抗蝕劑溶液的實(shí)施例中，過(guò)程控制系統(tǒng)可以把分配結(jié)束廓線II或振蕩廓線III期間出現(xiàn)的測(cè)到的壓力作為分配結(jié)束事件例如觸發(fā)事件的指示。
圖10示出分配開始(SOD)和分配結(jié)束(EOD)信號(hào)分別在分配實(shí)際開始(或者分配開始廓線I的結(jié)束)和分配實(shí)際結(jié)束(或者分配結(jié)束廓線II的結(jié)束)之前出現(xiàn)。盡管對(duì)該描述的示例系統(tǒng)可以改進(jìn)SOD或EOD信號(hào)以及分配實(shí)際開始或結(jié)束之間的延遲，這些延遲是由控制系統(tǒng)延遲(它們被認(rèn)為是可重復(fù)的)以及用來(lái)控制流體流動(dòng)的激勵(lì)泵和閥的延遲引起的。依據(jù)本發(fā)明監(jiān)視分配管路中的壓力能更準(zhǔn)確地測(cè)量實(shí)際上何時(shí)出現(xiàn)分配開始或分配結(jié)束。和分配事件的定時(shí)相關(guān)的改進(jìn)信息可用來(lái)改進(jìn)相繼的旋涂加工步驟的過(guò)程定時(shí)可重復(fù)性和過(guò)程性能。
依據(jù)本發(fā)明，還可以以其它方式使用從圖10得到的信息。例如，如圖10示例的壓力曲線或壓力軌跡的信息可用于檢測(cè)不正常工作，例如不合常規(guī)、異常、改變或者過(guò)程中或設(shè)備狀態(tài)中的其它不正常。該工作不正常可以和加工或設(shè)備狀態(tài)中的各種次要、嚴(yán)重、逐漸或急劇的變化中的任意一個(gè)相關(guān)。可以通過(guò)比較(人工或電子地)實(shí)際分配廓線和期望或歷史廓線來(lái)識(shí)別或檢測(cè)不正常工作。
作為一個(gè)例子，圖10的線B的“曲線下”面積應(yīng)和分配的工作流體的總體積相關(guān)，例如成比例。如果實(shí)際分配廓線的面積和預(yù)期的不一樣，該數(shù)據(jù)可以運(yùn)算為對(duì)分配泵的交叉檢驗(yàn)并且可用于生成出錯(cuò)消息或者不正常工作告警。
以此方式可檢測(cè)的不正常工作的一個(gè)例子是分配管路慢慢地或急劇地變成堵塞，造成分配期間的壓力讀數(shù)(例如壓力廓線的一點(diǎn)或一部分)改變或和預(yù)期的不同。不正常工作的其它例子可以是壓力泄漏、設(shè)備破裂，等等。通過(guò)監(jiān)視分配期間的工作溶液的壓力，本發(fā)明能用來(lái)識(shí)別其它情況下不能檢測(cè)的堵塞管路或破裂設(shè)備。與分配步驟中的某具體點(diǎn)關(guān)聯(lián)的壓力值的定時(shí)相對(duì)于期待值、“額定”值、歷史值或來(lái)自分配泵的分配開始或分配結(jié)束信號(hào)的定時(shí)的輕微的隨時(shí)間的變化或漂移可類似地用于監(jiān)視旋涂設(shè)備的狀態(tài)?？梢栽O(shè)定上下限，例如利用該過(guò)程控制系統(tǒng)的軟件，以便識(shí)別和報(bào)告分配期間的異常狀態(tài)或漂移的壓力值，例如任何漂移的或者和期望或額定值不同的狀態(tài)。
重要的是要注意，本發(fā)明的監(jiān)視如圖10示例的壓力以便準(zhǔn)確地識(shí)別某個(gè)根據(jù)啟動(dòng)以后的處理步驟的定時(shí)控制的分配點(diǎn)(例如開始或結(jié)束)的方法自動(dòng)地補(bǔ)償和控制下游事件的定時(shí)，以便補(bǔ)償過(guò)程控制或者補(bǔ)償可能在初始步驟(“觸發(fā)步驟”)的定時(shí)中出現(xiàn)的其它改變。另外，本發(fā)明還提供一種方法用于監(jiān)視旋涂設(shè)備的直接或間接影響分配步驟的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性的部件，以及在該分配步驟發(fā)生之時(shí)、之前、期間和稍后分配構(gòu)件中工作溶液的壓力廓線。
壓力傳感器可以是任何已知或開發(fā)出的可感測(cè)流體例如工作溶液的壓力的壓力傳感器。壓力傳感器的例子包括壓力轉(zhuǎn)換器，例如來(lái)自美國(guó)麻省Acton城的Data Instruments公司的ABHP型號(hào)。壓力傳感器可位于旋涂系統(tǒng)中能使該傳感器測(cè)量工作溶液的壓力的任何位置上，以便檢測(cè)或識(shí)別和分配步驟關(guān)聯(lián)的信息，例如工作溶液分配步驟的開始或結(jié)束。優(yōu)選位置是工作溶液分配或供給管路中與工作溶液的供給源相比相對(duì)接近分配器的位置，例如相對(duì)靠近旋涂系統(tǒng)的外殼，殼內(nèi)側(cè)或者殼外側(cè)。在包括工作溶液供給源以及分配或供給管路中的用于控制溶液的分配的分配閥的系統(tǒng)中，壓力傳感器最好位于該分配閥的下游，例如該分配閥和分配器之間。
分配器可以是任何已知的或開發(fā)出的分配器。分配器在旋涂和光刻技術(shù)中是周知的。其例子包括含有一個(gè)或多個(gè)附帶噴嘴的分配臂、回收獨(dú)立噴嘴(組)的分配臂或者固定式分配噴嘴(組)的分配器。
圖1示出本發(fā)明設(shè)備的一實(shí)施例，即，包括旋涂室204的旋涂系統(tǒng)。室204包含分配器206、可轉(zhuǎn)動(dòng)體208、控制器210，并且應(yīng)包括其它用于監(jiān)視和控制旋涂過(guò)程的材料及環(huán)境必需的或選用的構(gòu)件。圖1的系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)212、工作溶液的供給源214、閥216、以及把供給源214連接到室204和分配器206的供給(或“分配”)管路215。依據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)包括用于測(cè)量分配管路215中的工作溶液的壓力的壓力傳感器218。在該實(shí)施例中閥216和壓力傳感器218示出和控制系統(tǒng)212以及控制器210和供給源214連接。如圖所示，壓力傳感器218可以位于室204的外面，但可任選地位于室204的內(nèi)部。圖1未示出用于從供給源214把工作溶液抽到閥216和分配器206的泵?？梢栽诟鞣N形式下借助各種控制和結(jié)構(gòu)選用泵。泵通常遠(yuǎn)離設(shè)備，并且典型地定位成是供給源214的部分或者靠近它而且在閥216的上游。
圖2用一個(gè)方塊圖示出依據(jù)本發(fā)明的旋涂系統(tǒng)的另一實(shí)施例，例如包含在POLARIS2500 Microlithography Cluster旋涂設(shè)備中。系統(tǒng)20適用于在基片上涂覆一種或多種工作溶液。系統(tǒng)20包括一個(gè)容納包含著和電動(dòng)機(jī)28連接的夾盤26的可轉(zhuǎn)動(dòng)支承24?；琒例如通過(guò)真空吸附等(未示出)安裝在夾盤26上。在各旋涂處理步驟期間利用電動(dòng)機(jī)28轉(zhuǎn)動(dòng)基片S和夾盤26。
系統(tǒng)20包括分配器30，其用于把一種或多種工作溶液(例如，光致抗蝕劑、脫離子水、顯影劑溶液、諸如珠緣去除溶劑的溶劑，等等)分配到基片S上。分配器30可以是任何能把工作溶液施加到基片S的表面上的設(shè)計(jì)。(通常，不用同一個(gè)旋涂系統(tǒng)施加光致抗蝕劑和顯影劑溶液二者。)可選地，分配器30例如在分配臂上可具有多個(gè)能從同一個(gè)分配器或分配臂分配二種或多種不同工作溶液的分配噴嘴。
分配器30可包括一個(gè)能在不同位置之間移動(dòng)的分配臂和操縱器(未示出)，以便利把工作溶液分配到基片S上。分配臂可以在分配位置和不分配位置之間移動(dòng)，在分配位置上該臂通常位于基片S表面上方的位置處，而在不分配位置分配臂離開基片。作為另一個(gè)例子，尤其當(dāng)分配顯影劑溶液時(shí)，分配臂可以在分配的同時(shí)于轉(zhuǎn)動(dòng)的基片上方移動(dòng)，以按圓形或螺旋圖案施加顯影劑溶液。在其它實(shí)施例中，分配器或分配臂可包括用于單種工作溶液(例如顯影劑溶液)的多叉式(manifold)分配點(diǎn)并且不需要為了按圓形或螺旋圖案施加顯影劑溶液而移動(dòng)。
分配器30和至少一個(gè)供給系統(tǒng)32連接，用于提供一種或多種工作溶液。旋涂系統(tǒng)最好為每種使用的工作溶液包括至少一個(gè)供給系統(tǒng)(包括供給管路，等)。圖2的例子示出設(shè)備30具有單個(gè)供給系統(tǒng)32，但是可使用二個(gè)或更多的供給系統(tǒng)，尤其用于供給不同的工作溶液或其它需要的材料。分配器30和供給系統(tǒng)32可以是常規(guī)設(shè)計(jì)并適用于利用常規(guī)技術(shù)把材料保持在通過(guò)分配器30提供到基片S上的狀態(tài)。例如分配器30可以和用于把工作溶液保持在期望溫度上的加熱器(未示出)連接?？梢詮拿髂崽K達(dá)州Chaska城的FSI國(guó)際公司制造的POLARISMicrolithography Cluster中找到在圖2所示系統(tǒng)中使用的適當(dāng)分配器和供給系統(tǒng)。
諸如供給系統(tǒng)32的供給系統(tǒng)可以選用地包含包括泵、管路、溫度監(jiān)視和控制機(jī)構(gòu)、過(guò)濾器、傳感器例如溫度傳感器、體積流傳感器等等的構(gòu)件。供給系統(tǒng)22還可任選地并且最好和控制器以及過(guò)程控制系統(tǒng)36連接，以便對(duì)整個(gè)旋涂過(guò)程提供優(yōu)選的集中式控制。供給系統(tǒng)32最好可以包括一個(gè)泵(優(yōu)選)或者其它形式的流體推進(jìn)劑例如加壓容器，以使流體在分配管路中變成是加壓的，并且和選用的控制閥48相協(xié)調(diào)地按期望流過(guò)分配器30。
依據(jù)本發(fā)明的該示出的實(shí)施例，圖2的系統(tǒng)包括一個(gè)測(cè)量經(jīng)供給源或分配管路47流到分配器30的工作溶液的壓力的壓力傳感器46。該系統(tǒng)還包括一個(gè)用于控制分配的控制閥48(選用)。它們中的每一個(gè)以及分配器30示出連接到控制系統(tǒng)36以用于集中式控制。在本發(fā)明的這種優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)分配器和壓力傳感器之間的以及壓力傳感器和控制閥之間的距離可選擇為任何有用的距離。從壓力傳感器到分配器的有用距離的一個(gè)例子是約1英尺到約4英尺。
圖2示出包括構(gòu)件，例如硬件、軟件或二者的組合的控制系統(tǒng)36借助傳感器、監(jiān)視器、控制器和硬件特征電子地控制旋涂系統(tǒng)以及利用該旋涂系統(tǒng)進(jìn)行的旋涂處理。室22包括向控制系統(tǒng)36提供信號(hào)的傳感器(本實(shí)施例中為三個(gè))38、40和42。傳感器38、40或42中的任一個(gè)可以涉及過(guò)程狀態(tài)或事件的信號(hào)，例如溫度、濕度或大氣壓力，或者從供給系統(tǒng)32提供的工作溶液的性質(zhì)。此外，可以使用多于或少于三個(gè)(示出的)的傳感器。
設(shè)備20如示例那樣還包括一個(gè)和室22流體連通的空氣處理裝置44并且其適用于在室22中把空氣處理到期望的溫度和濕度狀態(tài)，并且可選地在該室內(nèi)提供期望的氣流以便在基片上保持期望(例如層式)的氣流或其它材料。空氣處理裝置44可選地包括用于感測(cè)室22內(nèi)的溫度、濕度和氣流的傳感器(未示出)或者可與其它傳感器(例如38、40或42，用來(lái)感測(cè)溫度和濕度)一起使用。
室22建立適用于在基片S上施加工作溶液的旋涂環(huán)境，并且可以保持和/或可控地調(diào)整該環(huán)境?？梢园咽?2內(nèi)的溫度、濕度以及其它這種空氣或環(huán)境條件設(shè)到特定水平以減少或消除這些條件上的會(huì)造成旋涂的不可預(yù)測(cè)性的變化。室22還充當(dāng)顆粒和其它雜質(zhì)的屏障，并且可用于控制基片表面上或其附近的氣流以便利顆粒的去除。尤其相對(duì)于可轉(zhuǎn)動(dòng)支承24，室22和設(shè)備22通常適用于允許進(jìn)入室20的內(nèi)部，從而可以在和從夾盤26安裝和取出基片S。
室22內(nèi)的適當(dāng)氣氛取決于選定的旋涂應(yīng)用所涉及的旋涂過(guò)程以及工作溶液的類型。該氣氛可以是真空、空氣或者惰性氣體例如He、Ar、Nz等，或者它們的組合。可選地并且優(yōu)選地，一個(gè)氣壓傳感器位于設(shè)備20內(nèi)或者靠近它，例如在室22內(nèi)，以測(cè)量某個(gè)指示室22內(nèi)的氣壓的參數(shù)，最好使得該測(cè)到的參數(shù)指示基片S附近的氣壓。例如，當(dāng)使用POLARISMicrolithography Cluster時(shí)，適當(dāng)?shù)脑O(shè)置是在涂覆室(涂覆器模塊)中無(wú)擾動(dòng)的遮蔽位置上，以消除氣流對(duì)氣壓傳感器的影響。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該氣壓傳感器可以是芬蘭赫爾辛基的Vaisala Oy制造的PTB 100B序列模擬氣壓計(jì)。旋涂過(guò)程中使用氣壓傳感器在受讓人的于1999年9月16日申請(qǐng)的共同未決美國(guó)09/397,714號(hào)專利申請(qǐng)中說(shuō)明。
過(guò)程控制系統(tǒng)36利用來(lái)自旋涂系統(tǒng)的不同構(gòu)件，例如傳感器、控制器、硬件等的信號(hào)來(lái)控制該系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)進(jìn)行的旋涂過(guò)程。過(guò)程控制系統(tǒng)36接收來(lái)自這些構(gòu)件的輸入信號(hào)并且基于這些輸入信號(hào)生成輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)指示和控制旋涂過(guò)程，最好造成基片上的期望的和最優(yōu)的材料旋涂加工。該設(shè)備還可以包括其它在基片上沉積均勻的工作溶液涂層的部件和方法，例如如美國(guó)專利4,932,353、5,066,616、5,127,362、5,532,192中說(shuō)明那樣。
控制系統(tǒng)36可以是任何用于監(jiān)視和控制和旋涂系統(tǒng)相關(guān)的系統(tǒng)、過(guò)程、狀態(tài)或構(gòu)件的電子可編程過(guò)程控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)36可包括一個(gè)電子計(jì)算機(jī)化處理器例如中央處理單元(CPU)或可編程邏輯控制器(PLC)等，它最好含有一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘。最好用隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)來(lái)存儲(chǔ)含有各指令的軟件程序。可在該RAM中編程一個(gè)或多個(gè)計(jì)時(shí)器以參照處理器的內(nèi)部時(shí)鐘測(cè)量各持續(xù)時(shí)間。諸如軟盤、光盤等的外部存儲(chǔ)部件可選地和該處理器電子連接以便單向或雙向地傳送信息。該過(guò)程控制系統(tǒng)電子地和該旋涂系統(tǒng)連接，例如和它的硬件或控制器連接。
例如在申請(qǐng)人于2000年5月31日申請(qǐng)的標(biāo)題為“涂覆方法和涂覆設(shè)備”的共同待決美國(guó)專利申請(qǐng)09/583,629號(hào)中說(shuō)明了各種過(guò)程控制方法，其中一些包括同步。示例的旋涂過(guò)程控制方法包括所謂的“循環(huán)”方法和“串行”方法。
圖4說(shuō)明把光致抗蝕劑溶液旋涂到基片上所涉及的典型步驟。線60表示整個(gè)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。線62表示分配臂的位置。線66表示把光致抗蝕劑溶液分配到基片上。打叉線68標(biāo)識(shí)“時(shí)間敏感部分”，這意味著它包括一個(gè)或多個(gè)“時(shí)間敏感步驟”，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它們的定時(shí)對(duì)旋涂的光致抗蝕劑的厚度和/或均勻性顯示可測(cè)量的效果。
該過(guò)程通常按如下進(jìn)行。一旦把基片裝在該設(shè)備中，旋涂光致抗蝕劑溶液的過(guò)程可包括三個(gè)通用部分把一定量的光致抗蝕劑溶液分配在基片上(分配部分-A-)，使光致抗蝕劑形成均勻的薄膜(-B-)，以及去掉珠緣/背面漂洗(-C-)。(這些部分是大致定義的，它們的邊界不準(zhǔn)確。)在分配部分-A-，把光致抗蝕劑溶液施加到基片的表面上。在該過(guò)程的早期，可轉(zhuǎn)動(dòng)體示出通過(guò)加速開始旋轉(zhuǎn)以達(dá)到分配速度，如平穩(wěn)段61所示。該分配速度可以是任何能把光致抗蝕劑溶液分配到基片上以在足夠的時(shí)間內(nèi)于整個(gè)基片表面上形成膜或?qū)拥乃俣取Ｔ撧D(zhuǎn)動(dòng)速度取決于一些因素，例如晶片的尺寸，但是直徑200nm的晶片的典型分配轉(zhuǎn)速可在約1000到約2000rpm的范圍內(nèi)，例如約為1500rpm。
可以以任何能拋擲成均勻薄膜的方式施加光致抗蝕劑溶液。對(duì)于提供均勻的光致抗蝕劑薄膜，施加的光致抗蝕劑溶液的量是重要的(至少需要最少量以在基片的整個(gè)面積上形成薄膜)。由此，最好可以通過(guò)估計(jì)光致抗蝕劑溶液的實(shí)際分配量或者分配的定時(shí)來(lái)在分配的材料量上監(jiān)視分配。依據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)位于光致抗蝕劑溶液分配管路里的某位置上的壓力傳感器可以監(jiān)視該分配管路中的光致抗蝕劑溶液的壓力，以檢測(cè)一個(gè)代表光致抗蝕劑分配的結(jié)束的點(diǎn)。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該分配結(jié)束點(diǎn)可以選擇為從圖10選擇的一個(gè)和分配的結(jié)束對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，例如圖10的線B的壓力廓線II或III上的任一點(diǎn)，諸如一個(gè)其上分配管路中的壓力返回到零基準(zhǔn)的點(diǎn)。在圖4中，該點(diǎn)表示為點(diǎn)57。該方法提供一種識(shí)別分配過(guò)程中被認(rèn)為已完成了光致抗蝕劑溶液的分配的可重復(fù)時(shí)刻的準(zhǔn)確方法?？梢栽趦?yōu)選的過(guò)程控制系統(tǒng)中使用該點(diǎn)，例如充當(dāng)定時(shí)和進(jìn)行相繼的處理步驟的觸發(fā)事件。
在本發(fā)明的所有實(shí)施例中，最好但不必須地，可以在基片旋轉(zhuǎn)時(shí)把光致抗蝕劑溶液分配到基片表面上。在一優(yōu)選實(shí)施例中，可以在基片以某分配速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把足夠量的光致抗蝕劑溶液分配到基片上以使基片表面的整個(gè)面積是濕的，即，以至少足以在基片的整個(gè)面積上形成完整的一層光致抗蝕劑溶液的量。當(dāng)施加覆蓋基片表面的足夠的光致抗蝕劑溶液時(shí)，正是停止分配光致抗蝕劑溶液并且加速到拋擲旋轉(zhuǎn)速度(casting spin speed)或最后的旋轉(zhuǎn)速度的好時(shí)刻。(如后面說(shuō)明那樣，可以最好先把分配臂從基片上方的位置移開。)分配步驟典型地涉及實(shí)際分配光致抗蝕劑溶液之前、期間和之后分配臂的移動(dòng)。具體地說(shuō)，在分配部分-A-，分配臂示成從不分配位置移動(dòng)到分配位置，如平穩(wěn)段64所示。當(dāng)該可轉(zhuǎn)動(dòng)體以分配速度旋轉(zhuǎn)并且該臂處于該分配位置時(shí)，向基片施加光致抗蝕劑溶液，如結(jié)束于點(diǎn)59的平穩(wěn)段69所示。點(diǎn)59可以看成是在該點(diǎn)上分配設(shè)備，例如分配泵或分配器，認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生“分配結(jié)束”(EOD信號(hào))。在此稍后，實(shí)際停止分配，如圖10中更詳細(xì)表明那樣(例如，測(cè)到的分配結(jié)束可以認(rèn)為是廓線II或III的一個(gè)選定點(diǎn)，例如廓線和零基準(zhǔn)相交時(shí)或者是壓力傳感器測(cè)到的任何其它任意值)。圖4示出的實(shí)際分配結(jié)束是通過(guò)壓力傳感器測(cè)量的例如點(diǎn)57，該點(diǎn)和圖10中出于過(guò)程控制目的選取的與分配結(jié)束對(duì)應(yīng)的點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，例如其上壓力傳感器的讀數(shù)和零壓力基準(zhǔn)相交的點(diǎn)。
對(duì)于過(guò)程控制光致抗蝕劑溶液分配的結(jié)束可以是一個(gè)重要的時(shí)刻，因?yàn)樗谌舾蓵r(shí)間敏感命令或處理步驟的前面。此外，由于包括較早的步驟的定時(shí)或與分配相關(guān)的過(guò)程不完美(例如泵和流體行為或過(guò)濾器堵塞)的原因，分配結(jié)束時(shí)刻可能變化。從而，盡管不必必須這樣，并且盡管也可以利用其它觸發(fā)事件，對(duì)于控制光致抗蝕劑旋涂過(guò)程光致抗蝕劑溶液分配結(jié)束可以是一個(gè)特別方便的觸發(fā)事件。
在光致抗蝕劑溶液分配結(jié)束時(shí)，分配臂移開并回到不分配位置。圖4示出這最好可以怎樣實(shí)現(xiàn)，以允許光致抗蝕劑溶液分配結(jié)束后在最短的時(shí)間內(nèi)把該可轉(zhuǎn)動(dòng)體加速到最后的旋轉(zhuǎn)速度(加快加速到拋擲旋轉(zhuǎn)速度)。該臂首先充分地離開例如到達(dá)基片的邊緣，以便把基片加速到拋擲旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。接著把基片盡可能快地加速到最終轉(zhuǎn)速。(線段65示出把旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)從分配速度加速到拋擲旋轉(zhuǎn)速度。)在加速和/或?qū)崿F(xiàn)最終轉(zhuǎn)速后，臂移動(dòng)到完全不分配位置(線段67)。(分配臂的此次移動(dòng)可以是一個(gè)時(shí)間敏感步驟。)一旦在基片上施加期望量的光致抗蝕劑溶液，基片加速到最終的或拋擲轉(zhuǎn)速(見段-B-，包括線段65)。該步驟的定時(shí)對(duì)旋涂的光致抗蝕劑的最終厚度具有重要影響，并且如已指出那樣，從分配速度開始的該可轉(zhuǎn)動(dòng)體加速的開始和結(jié)束最好都利用中斷控制方法執(zhí)行。拋擲速度段的最終速度和持續(xù)時(shí)間應(yīng)設(shè)計(jì)為產(chǎn)生期望的膜厚。通常，希望最高達(dá)到約50微米的厚度，最低厚度小于5、1或0.5微米。涂層相對(duì)于厚度和厚度均勻性最好涂成很小的容限，并且利用本文說(shuō)明的過(guò)程控制，可以在晶片內(nèi)和晶片間方面到小于15埃(3西格馬)、最好小于5埃(3西格馬)或者甚至更好的均勻性。這些值是在軟焙烤后但掩蔽和曝光光致抗蝕劑之前測(cè)量的。
可選地，在加工設(shè)備組件中可以采用多個(gè)旋涂系統(tǒng)或轉(zhuǎn)筒，在該組件內(nèi)包括其它設(shè)備例如用于施加顯影劑溶液的旋涂系統(tǒng)、加熱板、激冷板等。用于旋涂光致抗蝕劑的多個(gè)轉(zhuǎn)筒中的每個(gè)轉(zhuǎn)筒會(huì)在相同地設(shè)定和控制所有參數(shù)和狀態(tài)的情況下呈現(xiàn)它自己的特征，可能包括相對(duì)于該組件的其它轉(zhuǎn)筒的旋涂厚度(均值)的變化。可以通過(guò)延長(zhǎng)或縮短基片在最終或拋擲旋轉(zhuǎn)步驟中轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間量(圖4中的平穩(wěn)段60)來(lái)補(bǔ)償該厚度變化。這最好通過(guò)略早或略遲啟動(dòng)到達(dá)拋擲轉(zhuǎn)速的加速來(lái)達(dá)到(圖4的點(diǎn)73可以略早或略遲執(zhí)行)。
在拋擲部分-B-的后面是用部分-C-標(biāo)識(shí)的珠緣去除和背面清洗部分。這包括在和分配速度類似的速度下轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示把分配臂移到基片的邊緣上，以及從該分配器向基片的邊緣分配珠緣去除溶劑以便去掉邊上結(jié)珠的光致抗蝕劑材料，如線58表示那樣。與此同時(shí)漂洗基片的背面，例如利用珠緣去除溶劑流。
可以進(jìn)一步處理基片，典型地通過(guò)掩模使光致抗蝕劑層對(duì)照射曝光，以及利用諸如焙烤和/或冷卻步驟的另一個(gè)或更多的步驟。
可以對(duì)基片在曝光的光致抗蝕劑上施加顯影劑溶液。圖5中說(shuō)明利用旋涂施加顯影劑溶液的一些常見步驟。其中包括把顯影劑施加到基片表面上的第一部分(“分配”或“浸置形成(puddle formation)”部分-D-)。后面是“浸置時(shí)間”部分-E-，其允許顯影劑溶液和光致抗蝕劑的分解區(qū)反應(yīng)。浸置時(shí)間部分后面是漂洗和旋轉(zhuǎn)干燥部分-F-。在漂洗部分期間，可以對(duì)基片分配其它工作溶液例如脫離子水或顯影劑溶液以帶走分解的光致抗蝕劑。可以按希望的那樣進(jìn)行最后的干燥，例如利用升溫、離心力和/或減壓。
依據(jù)本發(fā)明，可以利用含有壓力傳感器的設(shè)備和方法實(shí)現(xiàn)旋涂顯影劑溶液的過(guò)程，該壓力傳感器用于監(jiān)視分配期間顯影劑溶液或者其它工作溶液的壓力，尤其用于檢測(cè)分配的開始或結(jié)束，例如顯影劑溶液分配的開始。另外，該過(guò)程最好可以包括至少一個(gè)利用中斷定時(shí)方法控制的部分。采用中斷控制的優(yōu)選部分是和顯影劑溶液分配相關(guān)的部分-D-。
可以以任何能有效地允許起反應(yīng)并且去掉顯影的光致抗蝕劑區(qū)域的方式向基片表面施加顯影劑溶液。典型地以顯影劑溶液和光致抗蝕劑材料層均勻交互作用并使后者顯影、使光致抗蝕劑的曝光區(qū)或未曝光區(qū)分解以及洗掉該部分以留下掩模的正片或負(fù)片圖案的方式對(duì)光致抗蝕劑層施加顯影劑溶液。顯影劑溶液最好施加成使機(jī)械碰撞量為最小或者使這種碰撞在基片表面上是均勻的，并且還盡可能均勻地提供光致抗蝕劑表面和顯影劑溶液的接觸時(shí)間量。理想地，把顯影劑施加成在相等的時(shí)間中和光致抗蝕劑表面的所有面積相同地接觸，從而造成光致抗蝕劑的均勻顯影。在旋涂方法中，這可以通過(guò)以圓形或螺旋形圖案施加顯影劑溶液近似實(shí)現(xiàn)，例如，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)基片并且或者利用分配器的移動(dòng)以形成螺旋圖案或者利用多叉分配點(diǎn)以形成若干圓形圖案。
在(最好是)均勻涂覆的光致抗蝕劑上施加顯影劑溶液的均勻性以及一致性的程度可以通過(guò)研究光致抗蝕劑顯影的均勻性來(lái)測(cè)量，顯影均勻性例如可以通過(guò)研究光致抗蝕劑顯影并且去掉一些部分后留下的特征的尺寸(典型地為寬度)及均勻性來(lái)測(cè)量?？梢栽陲@影并去掉一部分光致抗蝕劑后接著焙烤基片之后進(jìn)行對(duì)該值的測(cè)量。典型地，這意味著利用所謂的線寬可重復(fù)性研究留下的特征的線寬。通過(guò)采用本發(fā)明的方法，光致抗蝕劑層可以產(chǎn)生為具有晶片內(nèi)為9納米(3西格馬)和晶片間為6納米(3西格馬)的線寬可重復(fù)性。
通常，可以在光致抗蝕劑層的整個(gè)表面上按總體的來(lái)講平的和均勻的層施加范圍約在30到50毫升，最好約40毫升(對(duì)直徑200毫米的基片)的顯影劑溶液。當(dāng)然，如果出于任何原因需要可以使用更多或更少的溶液?？蛇x地，可以在顯影劑溶液之前或者和其相結(jié)合在基片上分配其它工作溶液例如脫離子水，以便弄濕或者預(yù)濕基片并且改進(jìn)涂好的光致抗蝕劑和顯影劑溶液之間的相互作用。
圖5示出在光致抗蝕劑的曝光層上對(duì)基片表面旋涂顯影劑溶液中采用的示例步驟。(光致抗蝕劑最好但不必必須利用旋涂施加。)線80表示旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的速度。細(xì)線82表示分配顯影劑溶液。線84表示分配用于漂洗的脫離子水。線86表示分配臂的位置。而線88標(biāo)識(shí)顯影劑分配過(guò)程的時(shí)間敏感位置。
參照?qǐng)D5，初始地，把可轉(zhuǎn)動(dòng)體加速到用來(lái)分配顯影劑溶液的第一速度，即平穩(wěn)段85。分配臂移到基片中央處的分配位置上并且通過(guò)分配脫離子水開始預(yù)加濕基片表面，如線84所示。在點(diǎn)110開始分配顯影劑溶液并且歷經(jīng)平穩(wěn)段90，并且分配臂從基片中央移到基片邊緣(線段83)。當(dāng)分配臂在基片的邊緣處輕微暫停時(shí)繼續(xù)分配顯影劑溶液，此刻降低可轉(zhuǎn)動(dòng)體速度(線段102)。(注意脫離子水已在點(diǎn)103關(guān)掉。)分配臂接著返回(線104)到可轉(zhuǎn)動(dòng)體速度降到零(線段106)時(shí)的基片中央(點(diǎn)111)，并且接著回到基片邊緣(線段108)。在此點(diǎn)附近，結(jié)束顯影劑溶液的分配(點(diǎn)115)。在顯影劑分配之后，基片具有在它上面浸置的顯影劑溶液，并且此要?dú)v經(jīng)部分-E-。在此浸置底部，顯影劑溶液選擇性地去掉薄膜上的光致抗蝕劑涂層。大約40秒多一些時(shí)(-F-的開始)，分配臂移到基片的中央并且可轉(zhuǎn)動(dòng)體開始轉(zhuǎn)動(dòng)。這甩掉大部分顯影劑溶液。很短時(shí)間之后，開始分配脫離子水并且基片旋轉(zhuǎn)得更快。在充分漂洗后，分配臂離開基片回到“原始位置”并且切斷脫離子水分配。接著基片轉(zhuǎn)得更快以使基片干燥。
顯影劑分配的開始，即點(diǎn)110，可以是該過(guò)程中一個(gè)尤其重要的時(shí)刻，因?yàn)槿缯f(shuō)明那樣它是分配臂移動(dòng)的開始。因此，分配開始可以是一個(gè)特別好的用來(lái)控制旋涂顯影劑溶液過(guò)程中的相繼的過(guò)程事件的觸發(fā)事件。從而，依據(jù)本發(fā)明，可以利用壓力傳感器識(shí)別分配顯影劑溶液的開始。依據(jù)本發(fā)明，可以根據(jù)分配開始的定時(shí)即點(diǎn)110控制以后的過(guò)程事件。替代地，根據(jù)圖5中說(shuō)明的過(guò)程或者根據(jù)在光致抗蝕劑上旋涂顯影劑溶液的不同制法或程序，觸發(fā)事件還可以或者替代地是一種不同的、也要在旋涂顯影劑溶液期間分配的工作溶液，例如脫離子水的分配的開始(或結(jié)束)。
利用和嚴(yán)格的“循環(huán)”、串行控制相反的并行控制系統(tǒng)，按照本發(fā)明說(shuō)明的旋涂過(guò)程可以利用中斷式過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，其中，通過(guò)中斷信號(hào)中斷旋涂過(guò)程的串行控制，然后該過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行一個(gè)預(yù)先編程的過(guò)程命令或者啟動(dòng)一系列命令(例如，以中斷服務(wù)例程的形式)并且接著回到串行控制。中斷信號(hào)可以是外部的或內(nèi)部的(來(lái)自該過(guò)程控制系統(tǒng)，以軟件中斷為形式)。例如，中斷信號(hào)可以是編制在該過(guò)程控制系統(tǒng)中的在某編程時(shí)刻或者在軟件程序內(nèi)檢測(cè)到出現(xiàn)某事件時(shí)發(fā)送的軟件信號(hào)?；蛘?，該中斷信號(hào)可以是硬件中斷，例如來(lái)自旋涂系統(tǒng)的某構(gòu)件，例如傳感器、控制器、泵、分配器、可轉(zhuǎn)動(dòng)體、計(jì)時(shí)器等的離散信號(hào)。硬件中斷是來(lái)自一個(gè)硬件的中斷信號(hào)并且最好是直接發(fā)送到CPU(例如通過(guò)硬接線連接)的離散信號(hào)。
一旦中斷串行控制要執(zhí)行的過(guò)程命令通?？梢允窃撔窟^(guò)程的一部分的任何命令。該方法尤其用于控制時(shí)間敏感命令的定時(shí)。時(shí)間敏感命令是與其定時(shí)(例如毫秒量級(jí)上)能可測(cè)量地影響涂上或施加的加工材料的均勻性的處理步驟相關(guān)的過(guò)程命令，尤其包括可以影響光致抗蝕劑厚度或行寬可重復(fù)性的命令。時(shí)間敏感命令的例子包括硬件構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，例如可轉(zhuǎn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)(例如加速或減速)、分配器移動(dòng)以及從分配器分配工作溶液的開始或結(jié)束。可轉(zhuǎn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)對(duì)于旋涂的膜厚可以是特別重要的，因?yàn)橛脕?lái)把工作溶液(尤其是光致抗蝕劑溶液)散布成均勻薄膜的可轉(zhuǎn)動(dòng)體的速度、持續(xù)時(shí)間和加速度會(huì)影響所制造的薄膜的最終厚度和均勻性。和可轉(zhuǎn)動(dòng)體運(yùn)動(dòng)一起的分配臂移動(dòng)以及工作溶液分配的定時(shí)對(duì)于顯影劑分配可以是特別重要的并且會(huì)影響顯影后留下的特征的尺寸(典型地為寬度)以及均勻性。
一旦出現(xiàn)“過(guò)程事件”可以向CPU發(fā)送中斷信號(hào)。術(shù)語(yǔ)“過(guò)程事件”和“觸發(fā)事件”用來(lái)表示旋涂過(guò)程中出現(xiàn)的、并且可以由過(guò)程控制系統(tǒng)中的CPU檢測(cè)或識(shí)別的事件。觸發(fā)事件最好可以和時(shí)間敏感命令緊前面的事件關(guān)聯(lián)，或者和時(shí)間敏感周期(包括一個(gè)或更多的時(shí)間敏感命令的一段過(guò)程)緊前面的或啟動(dòng)該周期的事件關(guān)聯(lián)。
對(duì)于不同類型的過(guò)程，例如對(duì)于光致抗蝕劑旋涂過(guò)程和顯影劑溶液施加過(guò)程，優(yōu)選的觸發(fā)事件可以不同。由于光致抗蝕劑旋涂過(guò)程包括光致抗蝕劑溶液分配結(jié)束之后的時(shí)間敏感命令，并且由于對(duì)于給定量的溶液光致抗蝕劑溶液分配結(jié)束可以變化，所以光致抗蝕劑旋涂過(guò)程的一個(gè)方便的觸發(fā)事件可以是光致抗蝕劑溶液分配的結(jié)束，尤其當(dāng)如本文說(shuō)明那樣利用壓力傳感器測(cè)量時(shí)。對(duì)于顯影劑溶液旋涂過(guò)程，顯影劑溶液分配開始后立即進(jìn)行的一些步驟可以是時(shí)間敏感的，從而對(duì)于顯影劑溶液施加的方便的觸發(fā)事件可以是顯影劑溶液分配的開始，并且最好如本文說(shuō)明那樣用壓力傳感器測(cè)量。
一旦接收中斷信號(hào)，CPU可以根據(jù)一組事先編程為在一旦接收中斷信號(hào)時(shí)執(zhí)行的指令來(lái)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)過(guò)程命令，例如通過(guò)執(zhí)行中斷服務(wù)例程(“ISR”)。該中斷服務(wù)例程可以包括只執(zhí)行單個(gè)過(guò)程命令的指令，或者可以包括執(zhí)行多個(gè)過(guò)程命令的指令。在這二種情況中的任一種中，單個(gè)過(guò)程命令或者多個(gè)過(guò)程命令中的一個(gè)或多個(gè)命令可以從該觸發(fā)事件延遲或者可以一旦出現(xiàn)該觸發(fā)事件時(shí)執(zhí)行?？梢酝ㄟ^(guò)過(guò)程控制系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)計(jì)時(shí)器測(cè)量該一個(gè)或更多的延遲的持續(xù)時(shí)間。在每個(gè)持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，ISR會(huì)發(fā)送另一個(gè)可由該過(guò)程控制系統(tǒng)識(shí)別的中斷信號(hào)，并且該過(guò)程控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)該后一個(gè)中斷信號(hào)立即執(zhí)行該延遲的過(guò)程命令。
在一實(shí)施例中，觸發(fā)事件造成過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行一個(gè)包含用于測(cè)量多個(gè)延遲的持續(xù)時(shí)間的多個(gè)計(jì)時(shí)器的中斷服務(wù)例程。該中斷服務(wù)例程為每個(gè)延遲啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器運(yùn)行，并且一旦達(dá)到各個(gè)延遲的結(jié)束，該中斷服務(wù)例程向處理器發(fā)送另一個(gè)中斷信號(hào)，該處理器識(shí)別該中斷信號(hào)并且中斷串行過(guò)程控制以執(zhí)行一個(gè)(預(yù)編程)的過(guò)程命令。在執(zhí)行該過(guò)程命令后，該過(guò)程控制系統(tǒng)返回到串行控制，直到它由另一個(gè)計(jì)時(shí)器到達(dá)其測(cè)量的持續(xù)時(shí)間的結(jié)束時(shí)發(fā)送的另一個(gè)中斷信號(hào)或者一旦接收到另一個(gè)中斷信號(hào)例如硬件中斷時(shí)再次中斷。盡管通常從同一個(gè)開始點(diǎn)，例如同一個(gè)觸發(fā)事件或中斷信號(hào)，測(cè)量每個(gè)持續(xù)時(shí)間是方便的，但是不要求ISR的不同持續(xù)時(shí)間都從相同的起點(diǎn)測(cè)量。這種中斷可以使CPU在大約10到100毫秒的時(shí)段內(nèi)離開通常的串行控制方式，在此之后過(guò)程控制系統(tǒng)返回到串行控制，直至它接收到另一個(gè)中斷信號(hào)。
過(guò)程控制系統(tǒng)可編程為或預(yù)編程為(例如，通過(guò)在運(yùn)行旋涂系統(tǒng)之前把某程序，例如包括ISR，預(yù)掃描或預(yù)編程到該過(guò)程控制系統(tǒng)中)識(shí)別一個(gè)或多個(gè)不同中斷信號(hào)。該預(yù)掃描還可以包括編程和各個(gè)不同的中斷信號(hào)對(duì)應(yīng)的ISR。當(dāng)接收到各個(gè)中斷信號(hào)時(shí)，該過(guò)程控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)執(zhí)行和該接收的具體中斷信號(hào)對(duì)應(yīng)的ISR做出響應(yīng)。
圖6示出利用中斷定時(shí)控制以及從單個(gè)觸發(fā)事件開始處理持續(xù)時(shí)間的多個(gè)并行計(jì)時(shí)器進(jìn)行控制的圖4的旋涂過(guò)程的一部分。圖6示出在示例的光致抗蝕劑溶液旋涂過(guò)程期間出現(xiàn)觸發(fā)事件。最好可以把觸發(fā)事件選擇為是光致抗蝕劑溶液分配的結(jié)束，并且如所說(shuō)明那樣例如利用光致抗蝕劑溶液分配管路中的壓力傳感器來(lái)識(shí)別。當(dāng)檢測(cè)到分配結(jié)束時(shí)，向CPU發(fā)送一個(gè)離散信號(hào)作為觸發(fā)事件。在圖6中該觸發(fā)事件用垂直線表示而且表示t＝0。開始運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)時(shí)器(該圖中T1和T2)，每個(gè)計(jì)時(shí)器用于一個(gè)從時(shí)間零和該觸發(fā)事件開始的預(yù)置的持續(xù)時(shí)間。
依據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，在每個(gè)持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)執(zhí)行一個(gè)過(guò)程命令。在最短的持續(xù)時(shí)間(圖6中的持續(xù)時(shí)間D1)后執(zhí)行最早的過(guò)程命令。一旦達(dá)到該持續(xù)時(shí)間的結(jié)束，中斷服務(wù)例程向中央處理單元發(fā)送另一個(gè)中斷信號(hào)(通知持續(xù)時(shí)間D1的結(jié)束)。一旦接收和持續(xù)時(shí)間D1的結(jié)束關(guān)聯(lián)的信號(hào)，CPU會(huì)按對(duì)它編程那樣動(dòng)作，并且會(huì)執(zhí)行適當(dāng)?shù)倪^(guò)程命令。這里，例如，該過(guò)程命令可以是把分配臂從基片的中央移動(dòng)到邊緣(圖4的線段95)。執(zhí)行該過(guò)程命令后，恢復(fù)串行控制。一旦達(dá)到持續(xù)時(shí)間D2的結(jié)束，發(fā)送另一個(gè)中斷信號(hào)，從而中斷串行控制以執(zhí)行另一個(gè)過(guò)程命令。在該例子的情況下，第二過(guò)程命令可以是開始可轉(zhuǎn)動(dòng)體以達(dá)到拋擲速度的加速(點(diǎn)73，圖4)。
圖7示出利用中斷定時(shí)控制以及從單個(gè)觸發(fā)事件開始處理持續(xù)時(shí)間的并行計(jì)時(shí)器進(jìn)行控制的圖5的旋涂過(guò)程的一部分。圖7示出在顯影劑溶液的旋涂施加期間出現(xiàn)的觸發(fā)事件之后的事件。如該實(shí)施例中示出那樣，該觸發(fā)事件可以選擇為顯影劑溶液分配的開始(接近圖5的點(diǎn)110)，并且利用例如顯影劑分配管路中的一個(gè)壓力傳感器來(lái)識(shí)別?？梢赃x擇該觸發(fā)事件，從而可以從顯影劑溶液分配的開始對(duì)該分配開始緊后面的時(shí)間敏感命令定時(shí)。
當(dāng)檢測(cè)到該分配開始時(shí)，向CPU發(fā)送一個(gè)離散信號(hào)(例如供給系統(tǒng)32向控制系統(tǒng)36(見圖2)發(fā)送離散信號(hào))。在圖7中該觸發(fā)事件用一條垂直線表示并且還代表T＝0。計(jì)時(shí)器(該圖中T4、T5、T6、T7、T8和T9)開始運(yùn)行，每個(gè)用于一個(gè)從時(shí)間零開始的預(yù)置持續(xù)的時(shí)間。
持續(xù)時(shí)間D4結(jié)束時(shí)(圖5的點(diǎn)101)，中斷服務(wù)例程向CPU發(fā)送一個(gè)信號(hào)以中斷串行加工，并且執(zhí)行一個(gè)開始把分配臂從基片中央上的位置移動(dòng)到它的邊緣上的位置(圖5的線段83)的命令。
持續(xù)時(shí)間D5結(jié)束時(shí)(圖5的點(diǎn)103)，中斷服務(wù)例程向CPU發(fā)送一個(gè)信號(hào)以中斷串行加工，并且執(zhí)行一個(gè)開始按給定速率將可轉(zhuǎn)動(dòng)體減速到減小的速度(圖5的線段102)的命令。
持續(xù)時(shí)間D6結(jié)束時(shí)(圖5的點(diǎn)105)，中斷服務(wù)例程向CPU發(fā)送一個(gè)信號(hào)以中斷串行加工，并且執(zhí)行一個(gè)開始把分配臂從基片邊緣上的位置移到基片中央上的位置(圖5的線段104)的命令。
持續(xù)時(shí)間D7結(jié)束時(shí)(圖5的點(diǎn)107)，中斷服務(wù)例程向CPU發(fā)送一個(gè)信號(hào)以中斷串行加工，并且執(zhí)行一個(gè)開始按給定速率減速可轉(zhuǎn)動(dòng)體到減小的速度(圖5的線段106)的命令。
持續(xù)時(shí)間D8結(jié)束時(shí)(圖5的點(diǎn)111)，中斷服務(wù)例程向CPU發(fā)送一個(gè)信號(hào)以中斷串行加工，并且執(zhí)行一個(gè)開始把分配臂從基片中心上的位置移到基片邊緣上的位置(圖5的線段108)的命令。
持續(xù)時(shí)間D9結(jié)束時(shí)(圖5的點(diǎn)115)，中斷服務(wù)例程向CPU發(fā)送一個(gè)信號(hào)以中斷串行加工，并且執(zhí)行停止顯影劑溶液的分配的命令。
在該旋涂過(guò)程的所有步驟中，過(guò)程控制系統(tǒng)根據(jù)它的預(yù)編程指令，例如軟件指令，進(jìn)行動(dòng)作。這包括和串行控制、軟件中斷信號(hào)、中斷服務(wù)例程等相關(guān)的指令?？梢园言撨^(guò)程控制系統(tǒng)編程為根據(jù)優(yōu)先級(jí)執(zhí)行各指令，這允許該系統(tǒng)在執(zhí)行優(yōu)先級(jí)相對(duì)低的命令(例如串行控制子例程)時(shí)中斷以執(zhí)行優(yōu)先級(jí)較高的命令(例如來(lái)自中斷服務(wù)例程的命令)。該過(guò)程控制系統(tǒng)可以編程為或預(yù)編程為識(shí)別諸如中斷信號(hào)的信號(hào)，并且通過(guò)執(zhí)行適當(dāng)?shù)拿?，例如通過(guò)啟動(dòng)ISR，予以響應(yīng)。
和本發(fā)明的利用壓力傳感器監(jiān)視工作溶液的分配相結(jié)合，優(yōu)選的中斷驅(qū)動(dòng)并行過(guò)程控制系統(tǒng)可以減小或者消除采用其它過(guò)程控制方法或者采用其它感測(cè)工作溶液分配的開始或結(jié)束的方法所存在的定時(shí)的可變性。利用壓力傳感器檢測(cè)分配的開始或結(jié)束提供一種方法來(lái)直接識(shí)別以后的處理步驟的定時(shí)可以其為基礎(chǔ)的可重復(fù)的分配點(diǎn)。與根據(jù)其它過(guò)程事件，例如來(lái)自泵或分配器的信號(hào)，間接測(cè)量分配的開始或結(jié)束相比，這提供改進(jìn)的準(zhǔn)確性。
采用中斷驅(qū)動(dòng)、并行定時(shí)控制，例如根據(jù)利用壓力傳感器測(cè)量的分配的開始或結(jié)束控制以后的過(guò)程事件的定時(shí)，在整個(gè)旋涂過(guò)程中出現(xiàn)其它改進(jìn)。中斷驅(qū)動(dòng)、并行定時(shí)允許在測(cè)量持續(xù)時(shí)間的定時(shí)部件的精度內(nèi)執(zhí)行過(guò)程命令和測(cè)量延遲的持續(xù)時(shí)間，對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)該精度可約在5毫秒內(nèi)或者精度甚至為1毫秒或更小之內(nèi)。另外，可以獨(dú)立地，即并行地，測(cè)量過(guò)程命令，從而不會(huì)傳播執(zhí)行較早命令中存在的定時(shí)可變性，并且這種可變性不會(huì)積累到以后的加工命令的定時(shí)中。
圖8說(shuō)明利用中斷式(最好為并行)定時(shí)控制一個(gè)或多個(gè)步驟中存在的變化。圖8示出根據(jù)在1.000或1.005秒范圍內(nèi)的一時(shí)刻的中斷執(zhí)行第一步驟。利用并行計(jì)時(shí)器，在2.000到2.005秒范圍內(nèi)的一時(shí)刻執(zhí)行第二步驟，并且在3.000到3.005秒范圍內(nèi)的一時(shí)刻執(zhí)行第三步驟。參照?qǐng)D9可看出和并行控制關(guān)聯(lián)的可變性要比和串行控制關(guān)聯(lián)的可變性好。利用壓力傳感器測(cè)量分配步驟的開始或結(jié)束可以對(duì)該方法提供甚至更高的準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求
1.一種旋涂系統(tǒng)，包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，以及在和分配該工作溶液的步驟相關(guān)的時(shí)刻測(cè)量該分配管路中的工作溶液壓力的壓力傳感器，以便控制相繼的旋涂過(guò)程步驟的定時(shí)。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，該壓力傳感器包括壓力轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，包括一個(gè)在該工作溶液供給源和該分配器之間的分配閥，并且該壓力傳感器在該分配閥和該分配器之間。
4.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，該壓力傳感器檢測(cè)從該分配器分配工作溶液的開始或結(jié)束。
5.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，還包括用于控制旋涂過(guò)程的控制系統(tǒng)，其中，該壓力傳感器檢測(cè)從該分配器分配工作溶液的開始或結(jié)束，并且該壓力傳感器在工作溶液分配的檢測(cè)到的開始或者檢測(cè)到的結(jié)束向該控制系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中，該工作溶液是光致抗蝕劑溶液，并且該壓力傳感器在光致抗蝕劑溶液分配的檢測(cè)到的結(jié)束時(shí)發(fā)信令通知該控制系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求5的方法，其中，該工作溶液是顯影劑溶液，并且該壓力傳感器在顯影劑溶液分配的檢測(cè)到的開始時(shí)發(fā)信令通知該控制系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，該工作溶液是從由光致抗蝕劑、顯影劑、溶劑和脫離子水組成的組中選擇的。
9.一種旋涂系統(tǒng)，包括支持并轉(zhuǎn)動(dòng)基片的可轉(zhuǎn)動(dòng)體；可在分配位置和不分配位置之間移動(dòng)的分配器；通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源；測(cè)量該工作溶液的壓力的壓力傳感器；控制對(duì)基片施加工作溶液的過(guò)程控制系統(tǒng)，該過(guò)程控制系統(tǒng)編程為中斷串行控制以執(zhí)行過(guò)程命令。
10.如權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括在該工作溶液供給源和該分配器之間的分配閥，該壓力傳感器測(cè)量該分配管路中的工作溶液的壓力，以及該壓力傳感器在該分配閥和該分配器之間。
11.如權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，該工作溶液是從光致抗蝕劑溶液和顯影劑溶液組成的組中選擇的。
12.如權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，該壓力傳感器在工作溶液分配的開始或結(jié)束時(shí)向該控制系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號(hào)，并且該控制系統(tǒng)中斷該過(guò)程的控制。
13.如權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，該工作溶液是光致抗蝕劑溶液，并且該壓力傳感器在光致抗蝕劑溶液分配結(jié)束時(shí)向該控制系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號(hào)。
14.如權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中，該工作溶液是顯影劑溶液，并且該壓力傳感器在顯影劑溶液分配開始時(shí)向該控制系統(tǒng)發(fā)送一個(gè)信號(hào)。
15.如權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中，該工作溶液是從光致抗蝕劑、顯影劑、脫離子水和溶劑組成的組中選擇的。
16.一種在基片上旋涂工作溶液的方法，該方法包括提供包括與分配器流體連通的工作溶液供給源的旋涂系統(tǒng)，通過(guò)該分配器把該工作溶液分配到基片上，以及測(cè)量該工作溶液的壓力以便檢測(cè)該分配器分配該工作溶液的開始或結(jié)束。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中，該旋涂系統(tǒng)包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，以及測(cè)量該分配管路中的工作溶液的壓力的壓力傳感器。
18.如權(quán)利要求16的方法，其中，該旋涂系統(tǒng)包括工作溶液供給源和分配器之間的分配管路，位于該分配管路中的閥，以及測(cè)量在該閥和該分配器之間該分配管路中的工作溶液的壓力的壓力傳感器。
19.如權(quán)利要求16的方法，其中，該方法包括基于利用該壓力傳感器測(cè)到的工作溶液分配的開始或結(jié)束啟動(dòng)以后的過(guò)程步驟。
20.一種在半導(dǎo)體晶片上旋涂光致抗蝕劑的方法，該方法包括步驟在半導(dǎo)體晶片的表面上旋涂光致抗蝕劑溶液，以及在該光致抗蝕劑材料上旋涂顯影劑溶液，其中，該方法包括利用壓力傳感器測(cè)量光致抗蝕劑溶液分配的開始或結(jié)束或者顯影劑溶液分配的開始或結(jié)束中的一個(gè)或多個(gè)。
21.如權(quán)利要求20的方法，包括利用一個(gè)壓力傳感器測(cè)量顯影劑溶液分配的開始，以及利用一個(gè)壓力傳感器測(cè)量光致抗蝕劑溶液分配的結(jié)束。
22.一種控制采用旋涂系統(tǒng)的旋涂過(guò)程的方法，該旋涂系統(tǒng)包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，以及測(cè)量該分配管路中的工作溶液的壓力的壓力傳感器，該方法包括采用利用中斷服務(wù)例程編程的過(guò)程控制系統(tǒng)，其中，一旦出現(xiàn)與利用該壓力傳感器測(cè)到的和工作溶液的分配關(guān)聯(lián)的信號(hào)相關(guān)的觸發(fā)事件，向該過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)送硬件中斷，一旦接收該硬件中斷，該過(guò)程控制系統(tǒng)執(zhí)行中斷服務(wù)例程。
23.如權(quán)利要求22的方法，其中，該中斷服務(wù)例程包括設(shè)定二個(gè)或多個(gè)計(jì)時(shí)器以并行地為多個(gè)持續(xù)時(shí)間運(yùn)行，以及在每個(gè)計(jì)時(shí)器持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)發(fā)送一個(gè)軟件中斷，以便中斷該過(guò)程控制系統(tǒng)并執(zhí)行一個(gè)過(guò)程命令。
24.一種旋涂系統(tǒng)，其包括通過(guò)分配管路與分配器流體連通的工作溶液供給源，以及測(cè)量工作溶液的壓力以檢測(cè)該設(shè)備的不正常工作的壓力傳感器。
25.如權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，所述的不正常工作包括設(shè)備不正常工作。
26.如權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)通過(guò)在工作溶液分配期間測(cè)量該分配管路中的工作溶液的壓力來(lái)檢測(cè)不正常工作。
27.如權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，工作溶液是從光致抗蝕劑、顯影劑、溶劑、脫離子水和清潔劑組成的組中選擇的。
28.一種檢測(cè)旋涂設(shè)備中的不正常工作的方法，該方法包括測(cè)量工作流體的壓力。
29.如權(quán)利要求28的方法，其中，在分配步驟期間測(cè)量分配管路中的壓力。
全文摘要
說(shuō)明用于在基片上旋涂工作溶液的方法和設(shè)備，其中，該方法和設(shè)備含有一個(gè)檢測(cè)工作溶液的壓力例如與從分配器分配工作溶液的開始和結(jié)束相關(guān)的壓力的壓力傳感器；一些優(yōu)選方法和設(shè)備測(cè)量分配管路中的光致抗蝕劑、顯影劑、水、溶劑或清潔劑的壓力；并且一些優(yōu)選方法和設(shè)備包含涉及中斷式并行控制方法的過(guò)程控制系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G03F7/16GK1714426SQ03825584
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者吉米·D·柯林斯, 塞繆爾·A·庫(kù)伯 申請(qǐng)人:Fsi國(guó)際公司