集成的曝光后烘烤轨道的制作方法

专利名称：集成的曝光后烘烤轨道的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及半导体制紅艺。更具体地，本发明涉及光亥幅片系统。
背景技术：
在半导体制造中，在净化室环境中使用具有多个加工步骤的处理方案，在半 导術寸底上制徵寺征。在半导術寸底制造中通常4顿集群系统，该集群系统整合 多个工艺室，以在不将衬底移出高度控制处理环境的情况下进行连续的处理步 骤。
在半导條成电路制造中4顿的许多光刻集群系统，当前结合有集成晶片轨 道和光刻系统。晶片光刻集群之内的各种模± ^刊寺定功能，戶，功能包 恭合下
面的半导体晶片衬底涂覆称为光繊蚀剂或抗蚀剂的感光'M。在当^rfii^系统 中，典型地，光刻工具直接连接到顾及输入工艺(例如，应用抗蚀剂)也顾及输 出工艺(例如，曝光后烘烤A/賴時口显影)的轨道。
电子器件的制造商往往花费大量的时间试图优化工艺序列以及室处理时间， 以在可能的给定集群工具体系限制和室处理时间的情况下获得最大的衬底吞吐 量。通常，最长的工艺方案步卿蹄U工艺序列的吞吐量。
另外，特定工艺步骤具有严格的时间变化要求。两个这样的示例性工艺步骤
包括曝光后烘烤(PEB)步骤和PEB后冷却步骤。在曝光后，使用PEB步骤以 立即加热衬底以激励感光化合物的扩散和减小光亥i服层中驻波效应。PEB后7转卩 步马M常在PEB步骤后7賴口衬底至环:^，或接近环境，的，，以确保衬 底处于所定义纟鹏，并且典型地被控制以致齡衬底经历相同时间-驗分布以将 工艺变化减到最小。典型地，因为光刻步骤的曝光工艺和PEB步骤间的时间变 4W最终产品的临界尺寸一致性(CDU)有影响，所以PEB步骤必须紧紧与光 刻步骤相接。
相船也，输A^输出支路上最慢的晶片决定了轨道中敏比(即，以相同方式 处理的一组晶片)的处理时间。例如，在一些情况下，如果快的批次后面跟着慢
批次，该斷比次后面跟着快批次，则从慢批次m轨道的时间开始直封侵批次离
开轨道，敏比次都以慢批次的速度运行。禾目^i也，在其它例子中，轨道的进度围
绕最慢的批次进行。结果，轨道让'附比次正常运行，等待慢批次(部分地)腾空
轨道。其后，轨道等待开始谢比次，直封慰比次不延迟随后盼Wk次晶片。在这
种情况下，齡轨道光刻集群的吞吐量被斷氐。

发明内容
本发明描述了一种晶片处理系统。在一个实施例中，晶片处理系统包括光 刻工具；与该光亥U工具连接的本地轨道；传織置处理机，戶;M传i^g处理机
用于操作传^s以及从传魏置至光刻工具和/或本地轨道传送晶片，或者从光
亥江具和/或本地轨輕传M^a传送晶片；接口单元，所述接口单元用于在传送
装置和光刻工具和/或本地轨道间传送晶片；以鹏制器，戶/f^制器用于在光刻
工具、本地轨道、接口单元和传it^a处理机中M^工序。
传皿置处理机可以手动或自动操作传，置。
本地轨道可执行从温度稳定、检验、干燥(在曝光后)、曝光后烘烤、冷却 和他们的组合构成的组中选择的处理步骤。可以理解，本地轨ita可执行不同的 和/或附加的处理步骤，包括，例如，显影步骤。
接口单元可将本地轨道与光刻工具连接。
接口单元可将光刻工具和本地轨道中的一个或两个，与传:i^g连接。
传機置可将光刻工具和本地轨道中的一个或两个，与远程轨辦接。
传送装置可以是前端开口盒(FOUP)、开放片架或标准机械接口 (SM1F)
合mL。
还描述了处理晶片的方法。在一个实施例中，该方魏括步骤在传^a
和光亥lj工具之间传送晶片；在光刻工具和连接到光刻工具的本地轨歡间传送晶 片；以及在本地轨道和传:i^S之间传送晶片。
该方法还包括从在本地轨道中的稳定晶片m、千燥(在曝光后)晶片、曝 光后烘烤和冷去购成的组中选择的一个或多个步骤。
该方法还包括安排晶片的传送和处理。
还公开了组合的曝光后烘烤和辨卩单元。在一个实施例中，组合的曝光后烘 烤和^i卩单元包括外壳，该外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及
具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度大于，二长度，该外壳在第
一相对顶腼上具有开口以容纳晶片；烘烤单元在激卜壳中；并且7賴卩单元在激卜 壳中。
该辨口单元包括夹钳。 该烘烤单元可以在该外壳之内被隔离。 还可在该外壳中提供机械手，以在该外壳内传送晶片。
还描述了晶片处理系统的接口。在一个实施例中，该接口包括机械手，用 于錢晶片；多个外壳，所财卜壳被设置在机械手周围，齡外壳包括具有第一 长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一 长度等于或大于该第二长度，该外壳在第一相对侧面上具有开口以容纳晶片，该 开口面对该机械手，至少多个外壳中的一个是集成的烘烤和冷却单元。
该接口可包括多个机械手以运送晶片，多个外壳被设置在多个机械手的至少 一个周围。
至少多个外壳中的一个可以是均热单元。
该机械手可从光刻工具中收集晶片荆专送晶片至集成的烘烤和7t4卩单元。 机械手可在光刻工具，均热单元和,的烘烤和7转卩单元间传送晶片。 该接口还可包括设置在该机械手周围的多个第二外壳，針第二外壳包括具
有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，
该第一长度大于该第二长度，i鈔卜壳在第三相对侧面上具有开口以容纳晶片，该
开口面对该机械手。
该接口可包括多个机械手，其中多个第二外壳设置在多个机械手的至少一个周围。
该接口还可包括分离的机械手以从连接在集成轨道上的外部接口传送晶片 至曝光单元。


通过参考附图，以示例的方式^3^本发明，其中
图1是图示根据本发明实施例的光刻晶片系统的示意性侧视图2A、 2B和2C是图示根据本发明实施例的光刻晶片系统的方块图3是图示根据本发明实施例的组合的烘烤和^4卩单元的透视图4题一步图示根据本发明实施例的图3的组合的烘烤和7賴口单元的咅舰
图5是图示根据本发明实施例的本地轨道部分的主透视图6是图示图5的本地轨道部分的后透视图；以及
图7是图示图5的本地轨道部分的侧视图。
具体实施例方式
本发明公开了用以处理晶片的系统和方法。示例性系统包括光刻工具；与 该光亥lj工具连接的本地轨道；传鄉置，用于从传機置处理机和至传體置处 理机传送晶片；传魏置处理机，用于操作传M^S;在传難置和光刻工具和 减本地轨道间传送晶片的接口单元；以及在光刻工具、本地轨道和接口单元中规 划工序的控制器。结果，可将关键工艺设置得相互更近，并A或者光刻工具的性 能可不依赖于抗蚀剂和显影工艺(远程轨道与光刻工具相关联)。
还公开了组合的曝光后烘烤和冷却单元。示例性的组合的曝光后烘烤和^卩
单元包括较^ii具有用于容纳和提供晶片的开口的外壳，并且烘烤和冷却单元在
外壳内。
还公开了晶片处理系统的接口。示例性接口包括多个设置在一个或多个机械 手周围的外壳，该机械手在外^t间il^晶片，其中至少多个外壳中的一个是集 成的烘烤和冷却单元。结果，PEB步骤可与曝光单元紧紧相接以更好地控制PEB 的时序，弓I发更好的CDU控制。接口还解决了在轨道接口常见的各种时序的冲 突。另外，输出路^i:的缓冲可增大，其使f剩专機置时序安排与PEB轨道时 序安排的紧密的连銜寻以放松。另外，允许分离的涂覆和显影环节。
图1示出了晶片光刻集群10。晶片光刻集群10可并入多个处理步骤，包括， 例如，抗蚀剂涂覆、曝光前和曝光后烘烤、曝光、显影、清洗、7衬卩、？页调节等 步骤中的一个或多个。
晶片光刻集群10包括光刻工具12、本地轨道部件14、接口单元16以及远 程轨道部件18。在一个实施例中，晶片光刻集群10还包括一个或多个传i^置 20。集群10还包括传皿置处理机21 。
在一个实施例中，本地轨道部件14直接连接光刻工具12。就是说，晶片可 直接从光刻工具12传送到本地轨道部件14。
在一个实施例中，本地轨道部件14包括与光刻工艺相连的时间关键 (time-critical)步骤。时间关键步骤融卩些具有严格时间变化要求的步骤。在一个 实施例中，由于CDU对最终产品有影响，所以时间关键步骤紧紧相连。包含在 本地轨道部件14中的示例性工艺包括，但不限于，例如，检验、鹏稳定化、 干燥(在曝光后)、曝光后烘烤、冷却和它们的组合。在一个实施例中，本地轨 道14是曝光后烘烤轨道。在一个实施例中，本地轨道14是用于晶片从传，置 处理机到光刻工具12、或者从光刻工具12到传^S处理机的传送路径。
远程轨道部件18还可与本地轨道部件14相隔离，如图1中所示。远程轨道 部件18可分成多个单元。
在一个实施例中，接口单元16用于从传ii^S至光刻工具12禾口/或本地轨道 部件14传送晶片，反之亦然。接口单元16还可用于从传i^S 20传送晶片和 将晶片传送到传皿置20。传，置20可为放置晶片用以传送的盒或片架。
在一个实施例中，接口单元16包括一个或多个用于在光刻工具12和本地轨 道部件14之间传送晶片的机械手(未示出)。 一个或多个机械手典型地*都包 括致动机制和一个或多个晶片保持器。
在一个实施例中，接口单元16包括一个或多个传機置处理机。该传魏 置处理机可以是自动的或手动的。 一个或多个机械手可用以从传g置中拾取晶 片并且斷也们送入系统以及将它们向后J^A传^S。
接口单元16可以是倒可本领域公知的分度器，用于传送和处理晶片。接口 单元16是可移动的。
传i^置20可用于在光刻工具12和/或本地轨道部件14与远程轨道部件18 之间传送晶片。在一个实施例中，传3^g20是前端开口盒(FOUP)、开放片 架或标准机械接口 (SMIF)盒。传皿置20可以是^f可其他本领域公知的用以 存储和传送晶片的运输盒。
典型地，传皿置20自动接收和发送、以及打开和关闭。可以理解，传送 装置20的操作可以选择手动方式。接口单元16可包括一个或多个传i^g。例 如，接口单元16可以包括四个或五个传皿置。可以理解，可以使用少于四个 或多于五个传皿置。
晶片光刻集群10还包括中爐制器或调度机(未示出)，戶脱中爐制器或 调度ll^光刻工具12和本地轨道部件14中的处理进行安排。中，制器还可以
对光刻工具12和本地轨道部件14间的和/或经过接口 16的晶片传iiit行控制。 中央控制器可以包括一个或多个独立的控制器。
在使用中，晶片从输入路径移动至光刻工具12。在一个实施例中，输入路径 位于远程轨道18中，并且晶片从远程轨道18移动至传，置20，以^^人传， 置20至接口单元16。从接口单元16，晶片移动至光刻工具12。在一个实施例中， 本地轨道14中的机械手用以移动晶片。在一个实施例中，接口单元16中的机械 手用以移动晶片。在光刻工具12中完成光刻工艺后，晶片可以从光刻工具12传 送至本地轨道部件14或传ii^fi 20，用于另外的处理。在本地轨道部件14中处 理晶片后，处理过程可以完成。可选择地，晶片可从本地轨道部件14传,远 程轨道部件18，用于另夕卜的处理。在一个实施例中，传^fi20可用于从本地 轨道部件14至远程轨道部件18传送晶片。
在一个实施例中，时间关键工艺可借助于包括在本地轨道部件14中的此类 时间关te:艺紧密地在一起，以简化基于关键参数的控制，其包括，例如，晶片
温度和PEB时间变化。光刻中的非关键，不关键(less-critical)工艺可设置在 远程轨道部件18中。从而，Mil将这样的工艺相互邻近定位，可最小化时间关 键工艺的影响。
作为典型时间关键工艺的曝光后烘烤的性能取决于烘烤位置的数量和所需 烘烤时间。可在本地轨道部件14中设置烘烤步骤，以使得它实质上与光刻工具 12集成。此外，本地轨道部件14例如可包括所有的烘烤单元，以劍細可数量 的必要烘烤位置。
Mil在本地轨道部件14中将烘烤工序与其它更不关键的时间关键工艺分隔 开，并通掛艮据需要安排烘烤位置，集群的总生产率可增大，而不必增加占地空 间。
在一个实施例中，晶片光刻集群10与传统晶片光刻集群尺寸相同或更小， 并且各部件是相互独立的。结果，在不对 ^制造工艺产生大的影响的情况下， 实现生繊柳更新环节。
图2A、 2B和2C是具有控制器120的图1中的晶片光刻集群的方块图。控 制器120可与光刻工具12、本地轨道部件14以及接口单元16 3te，如图2A中 所示。可选择地，如图2B中所示，控制器120可位于光刻工具中。可选择地， 如图2C中所示，控制器120可位于本地轨道中。
图3是图示组合的曝光后烘烤和y辨卩单元200的透视图。单元200包括外壳 202，该外壳202包括具有第一长度a的第一侧面204，以及具有第二长度卩的第 二侧面206。在一个实施例中，第二长度卩大于第一长度a。该单元还包括在第 二侧面206上的开口208。
可以理解，开口 208可位于第二侧面206上的几乎任何位置。由于开口208 位于第二侧面206中，如其后魏的，更紧凑的集群系统是可能的。
如图4中所示，单元200包括机械手210、夹钳212和烘烤单元214。在一 个实施例中，单元200还包括缓冲位置216。在一个实施例中，单元200还包括 隔离元件218。
机械手210包括允许晶片传送到外壳202之内各个位置的致动机制。可以理 解，单元200可包括多于一个的机械手和/或夹钳。
夹钳212可包括用于支撑晶片的保持器，所述保持器与机械手210连接。夹 钳212还包括7賴卩功能。例如，夹钳212可以勤JC冷的和可控制的。
烘烤单元214可以是任何为本领:^术人员所公知的传^烤单元。烘烤单 元214应该位于距离夹钳212的7賴卩位置充^的地方。
缓冲位置216位于或接近单元的第二侧面206的开口 208的{體。缓冲位置
216可包括7转卩部分。
使用隔离元件218隔离烘烤单元214与缓冲位置216。在一个实施例中，隔 离元件在烘烤单元214的所有侧面上隔离烘烤单元214。
在i柳中，晶片放置在单元200的第二侦腼206的开口208中。晶片位于缓 冲位置216上。机械手210用夹钳212从缓冲位置216取晶片至烘烤单元214。 当在烘烤单元214中完成所需烘烤工艺时，机械手210用夹钳212将晶片移出烘 烤单元214。激活夹钳212的辨卩功能以7转卩晶片。当7锌卩工艺完成时，机械手 210使晶片返回缓冲位置216。当晶片返回缓冲{體216时，可4顿另一机械手 (未示出)将晶片从单元200中移出。
图5-7图示了用于晶片光刻集群的接口 300。
在一个实施例中，在晶片光刻集群10中使用接口 300，如上面参考图1所示。 在一个实施例中，接口 300是接口 16，如上面分别在参考图1和2中表示的。
如图5中所示，接口 300包括第一导轨302、第一机械手304和第一夹钳306。 接口 300还可包括第二导轨308、第二机械手310和第二夹钳312。可以理解，
接口300可以包括多于两个的机械手和多于两个的夹钳。例如，接口300可包括 三个、四个或五个机械手。可以理解，可使用多于五个机械手。类柳也，，接口 300可包括三个、四个、五个或甚至更多的夹钳。
接口300还包括设置在机械手310周围的多个单元。在示例性实施例中，多 个单元包括多个处理单元，例如，均热单元314和曝光后烘烤单元316。冷却板 也可包括在曝光后烘烤单元316中。在这样的实施例中，曝光后烘烤单元316可 以是组合的曝光后烘烤和7賴卩单元200，如上面参考图3和4魏的。7賴晰也 可附加地或可选择地包括在夹钳306和/救钳312中。接口 300可任选包括输入 禾口/，出缓冲器318。可以S^军，接口300可包括^f可数量，型的单元， 于处理方案和设计约束。
多个单元设置在机械手304和310周围，以使得可M:机械手304禾口/^=几械 手310访问^单元的开口。如上面所表述，曝光后烘烤单元316可以是如上面 参考图3和4所，的组合的曝光后烘烤和)t4卩单元200。由于图示单元316的
开口位于其最长的侧ffiM，所以多个单元能够更紧凑布置。就是说，大量单元能 够被并入接口 300中。如图6和7中所示，不包括开口的单元316的多个部分能 设置于其他单元后面，例如其他曝光后烘烤单元316、均热单元314或输出缓冲 器318。
机械手304和/或机械手310从光刻工具(未示出)或传，置(未示出)中 收集晶片并且在接口300之内传送晶片。在一个实施例中， 一个或多个机械手在 光刻工具(未示出)的输出缓冲器和曝光后千燥单元(即，均热单元)314之间 传送晶片。在一个实施例中， 一个或多个机械手在均热单元314和PEB单元316 之间传送晶片。在一个实施例中， 一个或多个机械手在PEB单元316和接口300 的输出缓冲器318之间传送晶片。一个或多个机械手可以包括7賴卩板，以在从PEB 单元316移出晶片后m卩晶片，和/或PEB单元316可以是其中具有7賴卩板的结 合单元，如上戶腿。^t机械手〗,从扫描器拾取晶片，对于所有内部处理允许 多路控制时间。在一个实施例中，机械手306在光刻工具和均热单元314之间传 送晶片。在一个实施例中，第二机械手310在均热单元314和PEB单元316之 间，以及，可选择地，在PEB单元316和输出缓冲器318之间传送晶片，如上 所述。在一个实施例中，第二机械手310还传送晶片至输出接口 322，用以传送 至集群的另一部分，例如传，置20，和/或接口16。
如图6中所示，还可以ili乓专用机械手320，其顾及所有晶片的输入路径。 这减少了机械手304和310的任务。在一个实施例中,，输入路径位于输出路4泣下。
每个机械手可分别控制并且与光刻工具控制集成，以解决在传统轨道接口中 常见的各种时序的冲突。
在4顿中，夹钳306ffl31机械手304線晶片，并且移动晶片至曝光后均热 单元314皿接至PEB单元316。在均热后，晶片Mil机械手310和夹钳312移 动至PEB单元316。在晶片冷却后，晶片移动至输出缓冲器318 ^M输A^J出 接口 322。
前面的描述与附图一起仅仅说明了所述方法的可能的实施例并且仅仅作了 如上的解释。本领域其他的普通技术人员可以理解落A^发明主题的范围和樹申 之内的许多其他具体实施例。本发明的保护范围是ii31所附的权禾腰求限定的而 不是通过前面的说明书限定的。落入所附权利要求的内涵或等价范围之内的樹可 和全部M均视为在其保护范围内。
权利要求
1、一种晶片处理系统，包括光刻工具；与该光刻工具连接的本地轨道；传送装置处理机，用于操作传送装置以及从传送装置传送晶片和将晶片传送至传送装置；接口单元，用于在传送装置处理机和光刻工具、光刻工具和本地轨道以及本地轨道和传送装置处理机中的一组或多组之间传送晶片；以及控制器，用于规划在光刻工具、本地轨道、接口单元和传送装置处理机中的处理。
2、 根据权利要求1所述的晶片处理系统，其中该传;i^g处理机手动或自 动操作传皿置。
3、 根据权利要求1所述的晶片处理系统，其中本地轨道用于执行从鹏稳 定化、检验、曝光后千燥、曝光后烘烤、7转卩、显影及其组合构成的组中选择的 处理步骤。 ^
4、 根据权利要求1戶腿的晶片处理系统，其中该接口单元将该光刻工具连 接至该本地轨道。
5、 根据权利要求1所述的晶片处理系统，其中该接口单元糊专鄉置处理 机连接至由光亥lj工具和本地轨道构成的组中的一个或多个。
6、 根据权利要求1所述的晶片处理系统，其中该接口单元将本地轨皿接 至由光刻工具和接口构成的组中选择的一个或多个。
7、 根据权利要求1戶;M的晶片处SL系统，其中该传^a是前端开口盒、开放片架或标准机鹏口盒。
8、 一种处理晶片的方法，包括步骤 在传i^g和光刻工具之间传送晶片；在光刻工具和连接到该光刻工具的本地轨3I^间传送晶片；以及 在该本地轨道和该传皿置之间传送晶片
9、 根据权利要求8所述的处理晶片的方法，进一步包括从由在本地轨道中 的晶片纟US稳定化、曝光后T^燥晶片、曝光后烘烤、7转卩、显影、清洗和检验构 成的组中选择的一个或多个步骤。
10、 根据权利要求8戶，的处理晶片的方法，进一步包括^^J传送和处理晶片。
11、 一种组合的曝光后烘烤和糊单元，包括外壳，该外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度 的第三和第四相对侧面，i魏一长度大于该第二长度，该外壳在第一相对侧面上 具有开口以容纳晶片；在该外壳中的烘烤单元；并且在该外壳中的7賴卩单元。
12、 根据权利要求11所述的组合的曝光后烘烤和^4卩单元，其中该冷却单 元包括至少一个夹钳。
13、 根据权利要求11所述的组合的曝光后烘烤和y賴陣元，其中，烤单 元在该外壳之内被隔离。
14、 根据权利要求11所述的组合的曝光后烘烤和7賴口单元，进一步包括在 该外壳中的一个或多个机械手，以在该外壳内传送晶片。
15、 根据权利要求11所述的组合的曝光后烘烤和^i口单元，进一步包括在 该外壳中的传皿置，以在该外壳内传送晶片。
16、 一种晶片处理系统的接口，包括 机械手，用于,晶片；多个外壳，戶;M多个外壳设置在机械手周围，^外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度等 于或大于该第二长度，该外壳在第一相对侧面上具有开口以容纳晶片，该开口面 对该机械手，多个外壳中的至少一个是集成的烘烤和m卩单元。
17、 根据权利要求16戶腿的接口，其中该接口包括用^:^晶片的多个机 械手，戶脱多个外壳排歹赃多个机械手的至少一个周围。
18、 根据权利要求16所述的接口，其中至少多个外壳中的一个是均热单元。
19、 根据权禾腰求16戶腿的接口，其中该机械手从光刻工具中收集晶片和 传送晶片至集成的烘烤和冷却单元。
20、 根据权利要求18所述的接口，其中该机械手在该光刻工具、均热单元 以及集成的烘烤和7賴卩单元之间传送晶片。
21、 根据权利要求16所述的接口，进一步包括设置在该机械手周围的多个 第二外壳，針第二外壳包括具有第一长度的第一和第二相对侧面，以及具有第 二长度的第三和第四相对侧面，该第一长度大于该第二长度，该外壳在第三相对 侧面上具有开口以容纳晶片，该开口面对该机械手。
22、 根据权利要求21所述的接口，其中该接口包括多个机械手，其中多个 第二外壳设置在多个机械手的至少一个周围。
23、 根据权利要求16所述的接口，进一步包括分离的机械手，所述机械手 用于从与集成轨at^接的外部接口传送晶片至曝光单元。
全文摘要
本发明公开了一种集成的曝光后烘烤的轨道，还公开了用以处理晶片的系统和方法，组合的曝光后烘烤和冷却单元，以及接口。示例性系统包括光刻工具、本地轨道、传送装置、传送装置处理机、接口单元和用于规划处理过程的控制器。示例性的组合的曝光后烘烤和冷却单元包括在其侧面上有开口的外壳，以及外壳中的烘烤单元和冷却单元。示例性的接口包括多个设置在机械手周围的外壳，其中机械手用以在外壳间传送晶片，多个外壳中的一个是集成的烘烤和冷却单元。
文档编号G03F7/38GK101354541SQ200810215429
公开日2009年1月28日 申请日期2008年6月6日 优先权日2007年6月6日
发明者B·A·J·拉提克休斯, H·M·塞格斯, P·R·巴瑞, R·T·普拉格, S·L·奥尔-乔恩格皮尔, 约翰内斯·昂伍李 申请人:Asml荷兰有限公司