疏水膜结构及其检测方法、检测系统、晶圆载具与流程

本发明实施例涉及半导体领域，特别涉及一种疏水膜结构及其检测方法、检测系统、晶圆载具。

背景技术：

在半导体技术领域中，特别是晶圆制造过程中，对晶圆载具的清洁度要求较高，因此，目前常用的做法是在晶圆载具的外围和其它具有衔结结构的缝隙上设置有疏水膜结构以防止晶圆载具被污染，从而提高晶圆的良率。另外，现有技术中，对疏水膜结构的检测需要借助定期的pm(preventivemaintenance，生产维护)目视检查疏水膜结构是否破损。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中，只有当产品或设备出现问题时才能发现疏水膜结构破损，无法及时观察到疏水膜结构的破损情况，容易造成晶圆载具被污染，进而影响晶圆的良率。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种疏水膜结构及其检测方法、检测系统、晶圆载具，使得在疏水膜结构破裂时，疏水膜结构的颜色发生变化，从而解决只有在产品或者设备出现问题时才能发现疏水膜结构破损的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种疏水膜结构，包括：变色层、覆盖所述变色层表面的疏水层；所述变色层在接触液体时，所述变色层与所述液体相接触的区域的颜色发生变化构成变色区域。本实施方式相对于现有技术而言，通过将疏水层覆盖在变色层表面上，当疏水层破裂时，液体通过破裂区域流入到变色层，变色层因接触到液体，其颜色会发生变化。因此，在疏水膜结构检测过程中，通过颜色的变化，检测疏水膜结构是否出现破损，从而及时进行更换，解决现有技术中只有当产品或者设备出现问题时才发现疏水膜结构破损的问题。

另外，所述变色层的材料包含感温变色材料。当变色层接触到液体时，会影响到变色层的温度，使得感温变色材料变色。

另外，所述变色层内部包含多个变色颗粒，多个所述变色颗粒处于同一平面上且均匀分布在所述变色层中，所述变色颗粒包含所述感温变色材料。通过在变色层内设置多个感温变色颗粒，使得在变色层接触到水时，感温变色颗粒的温度变换，从而形成变色区域。

另外，所述变色颗粒为变色胶囊，所述变色胶囊包括内核和包裹所述内核的外壳，且所述内核的材料为所述感温变色材料。通过将感温变色材料固定在变色胶囊内，避免变色颗粒中的感温变色材料在变色层中扩散，影响变色颗粒的均匀性。

另外，所述变色颗粒与所述变色层靠近所述疏水层的表面的距离小于0.1mm。使得在液体通过破裂区域到达变色层时，变色颗粒的感温效果更好。

另外，所述变色颗粒的形状为椭圆形。

另外，所述变色颗粒的直径小于5um，所述变色颗粒的密度大于95％，所述变色层的厚度为10um。

另外，所述疏水膜结构还包括：黏贴层；所述黏贴层位于所述变色层远离所述疏水层的表面。通过设置黏贴层，使得在疏水层破损时可以撕除疏水膜结构，从而容易对整个疏水膜结构进行更换。

本发明的实施方式还提供了一种晶圆载具，包括上述的疏水膜结构，所述载具的承载面具有承载区以及环绕所述承载区的第一外围区，所述疏水膜结构至少位于所述第一外围区的所述承载面上，且所述变色层位于所述承载面与所述疏水层之间。通过在晶圆载具上设置上述的疏水膜结构，使得在疏水膜结构破损时，更易检测到变色区域，便于及时更换疏水膜结构，解决现有技术中只有当产品或者设备出现问题时才发现疏水膜结构破损的问题，从而避免晶圆载具因疏水膜结构破损造成污染，避免影响晶圆制造的良率。

另外，所述载具的承载面还包括镂空区以及围绕所述镂空区的第二外围区，所述疏水膜结构还位于所述第二外围区的所述承载面上，且所述变色层位于所述承载面与所述疏水层之间。

本发明的实施方式还提供了一种疏水膜结构检测方法，应用于上述的疏水膜结构，包括：检测所述疏水膜结构是否具有所述变色区域；基于检测结果判定所述疏水膜结构是否破损。由于疏水膜结构的特性，使得在疏水层破损时，变色层与液体相接触的区域的颜色发生变化构成变色区域，通过检测疏水膜结构是否具有变色区域，判断疏水膜结构是否破损，能够及时观察到疏水膜结构的状况，解决现有技术中只有当产品或者设备出现问题时才发现疏水膜结构破损的问题，从而提高晶圆制造过程的清洁度，提高晶圆制造良率。

另外，所述检测所述疏水膜结构是否具有变色区域，包括：若所述疏水膜结构具有变色区域，定位所述变色区域，并检测所述变色区域的所述疏水层是否破损。

本发明的实施方式还提供了一种疏水膜结构检测系统，应用于上述的疏水膜结构，包括：第一检测装置，用于检测所述疏水膜结构是否具有所述变色区域。通过疏水膜结构检测系统检测疏水膜结构是否具有变色区域，从而确定疏水膜结构是否破损，及时观察到疏水膜结构的状况，解决现有技术中只有当产品或者设备出现问题时才发现疏水膜结构破损的问题，从而提高晶圆制造过程的清洁度，提高晶圆制造良率。

另外，所述疏水膜结构检测系统还包括：第二检测装置，用于在所述疏水膜结构具有变色区域时，定位所述变色区域，并检测所述变色区域的所述疏水层是否破损。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式疏水膜结构的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式疏水膜结构的分解结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式晶圆载具的结构示意图；

图4是根据本发明第二实施方式晶圆载具中变色层的结构示意图；

图5是根据本发明第三实施方式中检测装置与疏水膜结构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

由于在浸入式光刻工艺中，光刻机的投影镜头与晶圆载具之间会充满液体，进而获得更小的曝光尺寸。投影镜头上的液体会随着镜头移动而移动。当液体移动到晶圆载具的边缘或者其它具有衔接结构的缝隙结构的缝隙中，容易造成投影镜头的污染，进而影响晶圆上的曝光图案，影响产品的良率。因此，需要在晶圆载具的外围和其它具有前街结构的缝隙中设置疏水膜结构，防止晶圆载具被污染，影响产品制造的良率。

由背景技术可知，目前对疏水膜结构只有当产品或设备出现问题时才能发现疏水膜结构破损，无法及时观察到疏水膜结构的破损情况。

为了解决上述问题，本发明第一实施方式提供一种疏水膜结构。如图1所示，疏水膜结构10包括：变色层102、覆盖变色层102表面的疏水层101。

由于疏水膜结构10的作用主要是通过疏散在膜表面的液体，防止液体流到晶圆载具的边缘和其它具有衔接结构的缝隙中去，从而保证晶圆载具的清洁度，提高产品制造的良率，因此，本实施方式中，为了及时观察到疏水膜结构10是否出现破损，解决只有在产品或者设备出现问题时才能发现疏水膜结构10破损的问题，设置了一层变色层102，使得变色层102被疏水层101覆盖，当疏水层101破裂时，疏水层101的表面上的液体通过破裂区域到达变色层102，当变色层102接触到液体时，变色层102与液体相接触的区域的颜色发生变化构成变色区域。

本实施方式中，疏水膜结构10还包括：黏贴层103；黏贴层103位于变色层102远离疏水层101的表面。通过设置黏贴层103，使得在疏水层101破损时容易撕除疏水膜结构10，对整个疏水膜结构10进行更换。

本实施方式中，变色层102的材料包含感温变色材料。当液体通过破裂区域到达变色层102时，变色层102与液体向接触的区域温度会产生变化，由于变色层102包含感温变色材料，变色层102与液体相接触的区域的颜色会因温度变化而产生变化，构成变色区域。

本实施方式中，如图2所示，变色层102内部包含多个变色颗粒104，多个变色颗粒104处于同一平面上且均匀分布在变色层102中，变色颗粒104包含感温变色材料。通过将在变色层102内设置多个变色颗粒104，可以减少变色颗粒104之间颜色的相互影响，便于更好地定位出变色区域。

在一个例子中，变色颗粒104与变色层102靠近疏水层101的表面的距离小于0.1mm。使得在液体通过破裂区域到达变色层102时，变色颗粒104与液体的距离较近，使得变色颗粒104更易感受到液体的温度，变色层102中更易形成变色区域，提高了变色层102的感温灵敏度。

在一个例子中，变色颗粒104为变色胶囊，变色胶囊包括内核和包裹内核的外壳，且内核的材料为感温变色材料。通过将感温变色材料固定在变色胶囊内，提高变色颗粒104的稳定性，避免变色颗粒104中的感温变色材料在变色层102中扩散，影响变色颗粒104的均匀性。

在一个例子中，变色颗粒104的形状为椭圆形。

在一个例子中，变色颗粒104的直径小于5um，变色颗粒的密度大于95％，变色层102的厚度为10um。

本实施方式中，疏水层101覆盖在变色层102的表面上，当疏水层101破裂时，液体通过疏水层101的破裂区域流入到变色层102，变色层102因接触到液体，其颜色会发生变化，因此，在检测过程中，通过颜色的变化，便能检测出疏水膜结构10是否出现破损，从而便于及时进行更换，避免晶圆载具被污染，从而提高制造晶圆的良率。

本发明的第二实施方式涉及一种晶圆载具，参考图3，晶圆载具包括上述的疏水膜结构，载具的承载面具有承载区201以及环绕承载区201的第一外围区202，疏水膜结构至少位于第一外围区202的承载面上。参考图4，为具有变色颗粒的变色层205设置在第一外围区202的结构示意图，变色层205位于承载面与疏水层之间。在另一实施方式中，上述的疏水膜结构也可以位于承载区201上。

本实施方式中，载具的承载面还包括镂空区203以及围绕镂空区203的第二外围区204，疏水膜结构还位于第二外围区204的承载面上，且变色层位于承载面与疏水层之间。本实施方式中，载具的承载面包括五个镂空区203以及围绕镂空区203的第二外围区204，每个镂空区203的大小以及形状根据实际生产需求设定，本实施方式不作具体限定。

本实施方式中，通过在晶圆载具上设置上述的疏水膜结构，使得在疏水膜结构破损时，检测装置更易检测到变色区域，便于及时更换疏水膜结构，解决现有技术中只有当产品或者设备出现问题时才发现疏水膜结构破损的问题，从而避免晶圆载具因疏水膜结构破损造成污染，避免影响晶圆制造的良率。

本发明的第三实施方式涉及一种疏水膜结构检测方法，应用于上述的疏水膜结构。

由上述可知，在浸入式光刻工艺中需要有光刻机的投影镜头对晶圆进行曝光处理，参考图5，为晶圆在光刻机的投影镜头进行曝光过程中检测装置与疏水膜结构的结构示意图，包括：疏水膜结构30、液体层304、镜头305，疏水膜结构30包括疏水层301、变色层302及黏贴层303。由于设置了液体层304，提高了晶圆曝光的分辨率，使得获得的图像更加清晰，同时由于液体层304在曝光过程，与疏水膜结构30相接触，当疏水膜结构30的疏水层301破损时，液体层304中的液体通过破裂区域与变色层302接触，使得变色层302变色。

本实施方式为了检测疏水膜结构30是否出现破损，首先，检测疏水膜结构30是否具有变色区域。

具体地说，通过一个机器视觉系统检测疏水膜结构30是否具有变色区域，具体为机器视觉系统中的摄像头。在上述的浸入式光刻工艺中，在曝光之前，在曝光之后，均通过摄像头对晶圆载具上的疏水膜结构30进行图像采样，并对曝光前后的图像进行对比，判断是否出现变色区域。

在一个例子中，检测疏水膜结构30是否具有变色区域，包括：若疏水膜结构30具有变色区域，定位变色区域，并检测变色区域的疏水层301是否破损。本实施方式中，当疏水膜结构30具有变色区域后，机器视觉系统发出讯号，表示有变色区域；为了更加精确检查疏水膜结构30是否破损，在疏水膜结构30上形成变色区域之后，定位出变色区域，在变色区域内通过人工pm目测方式检测是否破裂。

最后，基于检测结果判定疏水膜结构30是否破损。

在一个例子中，由于疏水层301破裂会使得液体通过破裂区域到达变色层302，影响变色层302的颜色，形成变色区域。因此，当通过机器视觉系统检测到疏水膜结构30具有变色区域时，可以判定疏水膜结构30破损。

在一个例子中，疏水膜结构30出现变色区域后，需要进一步检查疏水膜结构30是否破损，因此，在通过人工pm目测方式检测变色区域是否破裂之后，若检测结果为变色区域的疏水膜结构30存在破裂，则判定疏水膜结构30破损。

在一个例子中，在判定疏水膜结构30破损之后，更换疏水膜结构30，由于疏水膜结构30包含黏贴层303，因此，便于疏水膜结构30的更换。

本实施方式中，由于疏水膜结构的特性，使得在疏水层破损时，变色层与液体相接触的区域的颜色发生变化构成变色区域，通过检测疏水膜结构是否具有变色区域，判断疏水层是否破损，能够及时观察到疏水膜结构的状况，提高晶圆载具的清洁度，从而提高晶圆制造的良率。

本发明的第四实施方式涉及一种疏水膜结构检测系统，应用于上述的疏水膜结构，包括：第一检测装置，用于检测疏水膜结构是否具有变色区域。通过疏水膜结构检测系统检测疏水膜结构是否具有变色区域，从而确定疏水膜结构是否破损，及时观察到疏水膜结构的状况，提高晶圆制造过程的清洁度，提高晶圆制造良率。

不难发现，本实施方式为与第三实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第三实施方式互相配合实施。第三实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第三实施方式中。

在一个例子中，疏水膜结构检测系统还包括：第二检测装置，用于在疏水膜结构具有变色区域时，定位变色区域，并检测变色区域的疏水层是否破损。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。