TW469557B - Surface state monitoring method and apparatus - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 469557 A7 -----— _B7_— 五、發明說明（1 ) 本發明係關於一種表面狀態監視方法及裝置用以在半 導體裝置之製造場所藉著紅外線光譜學來實施半導體基材 之表面狀態的現場監視。 半導體裝置之製造場所的各種需求需要半導體基材之 表面狀態被正破地抓取。 舉例而言，在記憶體裝置（例如dram(動態隨機存取 記憶體）等）及邏輯裝置之半導體積體電路之領域内，為了 形成一具有所需值之介電質崩潰電壓的閘極絕緣膜，非常 重要之事為半導體基材之表面狀態需受到管理。因一裝置 具有較高之整合度，故閘極絕緣膜於裝置製造時係製成較 薄者’且該裝置具有之一設計為用以絕緣一 MOS(金氧 半）FET(場效電晶體）之電場（約4 X 106v/cm)的功能具有一 微小邊際。通常，一閘極絕緣獏係藉著熱氧化而形成。藉 著熱氧化來形成一閘極絕緣獏時，若在存有金屬污染，化 學污染’有機污染或其他污染之表面污染的情形下，則具 有之風險為所形成之閘極絕緣膜之介電質崩潰將被感應生 成。吾人已知駐留在基材表面上之有機污染物在閘極絕緣 膜形成之後會導致絕緣之劣化。 電漿蝕刻係廣泛地使用在樣式化裝置结構之步驟中。 在電漿蝕刻程序中’為設定最佳電漿蝕刻條件及檢測電漿 蝕刻結束點，非常有效之舉係知曉半導體晶圓之表面狀態 之吸收狀態，化學結合狀態，反應層之結構與厚度等。電 漿蝕刻程序係藉著以氣相饋入之自由基離子之流入通量與 來自半導體晶圓表面之流出通量間之吸收，反應及消除程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 -----------ί Μ,--------訂---------線(' (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本貝) B7 B7 五 . · . · '經成？部1?財產局員工消費合作社印製 發明說明（2) 序的動態平衡來決定。 • k來半導體裝置之元件係遞增地細微化，並遞增地 製成二度空間。此舉令清除方案難以侵入細微區域或陡哨 步階或於該處進行替換。考量未來進一步之細微化作業， 。人！意到乾式清除作業。例如，為了移除駐留在半導體 晶圓上之有機污染物，有效方式為藉著紫外線輻射之激勵 而與臭氧或氧氣反應。氧分子係藉著一低於242奈米波長之 光線而分解成氧原子。有機污染物係藉著氡原子而氡化並 溶入高蒸氣壓4H2〇, 〇2, C0,002等。有機鍵，例如c-C， C-H，C-0等可藉紫外線輻射而溶解。因此，吾人瞭解到半 V體晶圓之表面狀態對控制乾式清除用之參數，例如最佳 轄射量’波長，氧氣量等亦非常重要。 形成於半導體晶圓表面上之天然氧化物膜對裝置而言 並無用處，此因其厚度無法控制之故。據此’較宜方式為 當在半導體晶圊上製造一裝置時，移除矽基材上之天然氧 化物膜，並以氫氣終結表面上之矽鍵以便穩定化半導體晶 圓之表面。此因氫氣可以一相當低之約5〇〇»c之溫度來清 除’且以氫氣終結之作法甚少影響後續之程序。接受紫外 線臭氧清除及氟化氫蝕刻之半導體晶圓表面上之多數矽原 子係以氫氣加以終結，並形成Si=H2及Si_H。據此，假設可 監視利用風氣在半導體晶圓表面上終結之狀態，及消除終 結用氫氣之溫度相關性等，則半導體處理程序之初的半導 體晶圓表面可保持在一適當狀態。吾人因而可期待較高之 品質及較高之良率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CN，S)A4規格（210 X 297公餐） -------------裝·-------訂--------I I {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i 6 9 5 5 7 a: _______B7____ 五、發明說明（3 ) 因此’知曉一半導體裝置製程中之半導體晶圓表面狀 態為重要之事，且各種監視方法及裝置已被提出並被局部 實施。 利用紅外線輻射之内部多重反射來監視半導體晶圓之 表面狀態的裝置係由’例如，美國perkin-Elmer Co。所行 銷之FT-IR(傅立葉轉換-紅外線光譜學）特殊用途裝置來 k供。為了本裝置之更廣泛應用’例如，Graseby Specac Limited行銷了各種附屬裝置。 在利用第12A圖所示範之此種裝置之傳統表面狀態監 視方法中.’一擬被監視基材10 2係切割成，例如，4 0 m m X 1 Omm之細條，且紅外線輻射源丨04所發射出之紅外線輻射 係通過擬被監視基材102以便監視基材表面之狀態。否則， 如第12B圖所示範者，一擬被監視基材1〇2之端部形成推拔 狀，且紅外線輻射入射至擬被監視基材1 〇 2之端面上以便在 基材内部進行多重反射，藉此可監視基材之表面狀態D否 則，如第12C圖所示範者，紅外線輻射係經由一位於基材 上方之分光鏡10 6而入射至一擬被監視基材之上以便在基 材内側進行多重反射，藉此可監視基材之表面狀態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉著施加紅外線1¾射至一基材而使紅外線輕射在基材 内側進行多重反射以監視基材表面狀態的基本原理係當測 量到頻率與基材表面上之有機污染物之分子振動頻率一致 時’於光線反射在基材表面時所溢出之逐漸消失波之頻率 成分的光譜會被共振吸收，藉此可決定有機污染物之種類 及數量。基本原理亦具有之一功能為可使基材表面上之 6 (請先閱讀背面之*1意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） 五 . , i - 經也部智慧財產局員工消費合作社印製 A： B7 發明說明（4) 機污染物之資訊逐漸地更為明確。亦可改善一信號/雜訊比 (S/N比值）。 然而，此類監視方法需將一擬被監視基材切割成細 條’額外地加工一擬被監視基材，或置放一分光鏡於一擬 被監視基材之上方。此類監視方法無法用在製造半導趙裝 置之場所的現場監視作業中。 監視半導體基材上之有機污染物的方法為習知之熱解 吸GC/MS(氣體層析學），APIMS(大氣壓離子化質量光譜 學）’ TDS(熱解吸光瑨學）等。然而’此類方法不適於使用 在製造半導體場所之現場監視作業中，其理由為此類方法 無法直接觀察（例如’預期發展之300毫米以上）大型晶圓， 鴻要真空之周圍環境’具有一低產量，以及其他理由等。 如上所述，前述傳統表面狀態監視方法無法使用在製 造半導體裝置之場所的現場監視作業中，此因藉此類方法 所為之監視具有破壞性’或此類方法不適於監視大型半導 體晶圓。吾人期待容許在製造半導體裝置之場所進行基材 表面之現場監視及容許監視大型晶圓之表面狀態監視方法 及裝置。 本發明之一目的係提供一種表面監視方法及裝置其可 在製造半導體裝置之場所處藉著内部多重反射之紅外線輻 射光s普學而進彳亍擬被監視基材之表面狀態的監視作業。 上述目的係藉者一表面狀態監視裝置而完成，該裝置 包含：一入射光學系統用以將紅外線輻射弓丨入一擬被監視 基材内；一檢測光學系統用以檢測紅外線輪射在擬被監視 本紙張尺度適用中國囤家標準（CN’S)A4規格（21〇 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 95 5 7 a： _____B7__ 五、發明說明（5 ) 基材内測進行多重反射並自該擬被監視基材處離開：一表 面狀態監視裝置用以基於該檢測光學系統所檢測之紅外線 輪射來監視該擬被監視基材之表面的表面狀態·.一位置檢 測裝置用以光學式檢測該擬被監視基材之一位置：以及一 控制裝置用以配合該位置檢測裝置所檢測之擬被監視基材 之位置而控制红外線入射至該擬被監視基材之位置及角 度。配合擬被監視基材之位置偏斜，可檢測擬被監視基材 之一位置偏斜，並可快速調整紅外線源之位置及角度，藉 此红外線輻射可以適當位置及適當角度入射至擬被監視基 材之斜面上而不至於影響整體所有步驟之產量，且可控制 一内反射角為一適當角度。據此’擬被監視基材内側之全 反射次數可適當地受到控制，以及據此擬被監視基材之表 面狀態可以較高準確度加以監視。 在上述表面狀態監視裝置中’較宜方式為控制裝置係 控制入射光學系統以藉此控制紅外線輪射入射至擬被監視 基材上之位置及角度。 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為控制裝置係 控制晶圓安裝件以便調整擬被監視基材之之位置以藉此控 制紅外線輻射入射至擬被監視基材上之位置及角度。 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為位置檢測裝 置係e又置於擬被監視基材之周緣上方，以及包含^_第一幸备 射源用以施加第一輻射至擬被監視基材之周緣處及—第一 光學檢測器相對於第一輻射源而設置並橫越擬被監視基材 之周緣俾檢測第一輻射；以及位置檢測裝置可基於第一光 本紙張尺度_巾國國家標準（CNS)A4祕（21G x 297公髮- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝-------—訂------I--線一

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五、發明說明（ 學檢測器所檢測之輻射位置來檢測擬被監視基材在水平方 向上之位置。 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為位置檢測裝 置包含一第二輻射源用以施加第二輻射至擬被監視基材之 周緣處及一第二光學檢測器用以檢測自周緣所反射之第二 輻射；以及位置檢測裝置可基於第二光學檢測器所檢測之 輻射位置來檢測擬被監視基材之垂直位置。 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為第一輻射源 及/或第二輕射源係施加第一輻射及/或第二賴射至一區域 而該區域包含紅外線輻射擬入射至擬被監視基材上之一位 置。 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為第一輻射源 及/或第二輻射源大約在红外線輻射擬入射至擬被監視基 材上之一位置處橫越第一輻射及/或第二輻射。 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為位置檢測裝 置可以光學方式在沿著擬被監視基材之周緣的複數組位置 中檢測擬被監視基材之一位置。 經 濟· 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為第一輻射及/ 或第二輻射係一具有與红外線輻射波長不同之波長的輻 射。 在上述表面狀態監視裝置中，較宜方式為第一光學檢 測器及/或第二光學檢測器可以一維方式或二維方式檢測 擬被監視基材之一位置。 上述目的係藉著一種表面狀態監視方法來完成，該方 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 =< 297公釐） 4 6 9 5 5 A7 B7 五、發明說明（7 ) 法藉著將紅外線引入至擬被監視基材内之方式來監視擬被 監梘基材之一表面狀態’檢測在擬被監視基材内側進行多 重反射並離開該擬被監視基材之红外線輻射，以及分析檢 测到之紅外線輻射，擬被監視基材之一位置可被光學式檢 測，且紅外線輻射入射至擬被監視基材上之位置及角度可 配合擬被監視基材之檢測位置加以控制。一擬被監視基材 之位置偏斜可被檢測，以及红外線輻射源之位置及角度可 配合擬被監視基材之位置偏斜而加以快速調整，藉此紅外 線輻射可以適當位置及適當角度入射至擬被監視基材之斜 面上而不致於影響整體所有步驟之產量，以及一内反射角 可控制為一適當角度。據此，擬被監視基材内側之全反射 次數可加以適當控制，且據此擬被監視基材之表面狀態可 以較高準確度加以監視。 在上述表面狀態監視方法中’較宜方式為當監視器重 複若干次且擬被監視基材被轉動以便監視擬被監視基材之 一表面而達實質上整個表面時，在每次監視之前，擬被監 視基材之一位置可進行光學式檢測，以及紅外線輻射入射 至擬被監視基材上之位置及角度可配合擬被監視基材之檢 測位置加以控制。 如上所述，依據本發明，半導體晶圓之一位置偏斜可 加以檢測’紅外線輻射源之位置及角度可配合半導體晶圓 之位置偏斜加以快速調整。據此，依據本發明，红外線輪 射可以適當位置及適當角度入射至半導體晶圓之斜面上， 藉此可適當控制一内反射角。據此，依據本發明，半導 本紙張&度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 裝--------訂·--------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印54 10 A7 __B7 五、發明說明（s) 晶圊内側之全反射次數可加以適當控制，藉此半導體晶圓 之·表面狀態可以較高準確度加以監視。 此外，依據本發明，紅外線輻射源之位置及角度可配 合半導體晶圓之一位置偏斜加以快速調整，藉此即使半導 體晶圓被轉動以實質監視所有表面之有機污染及化學污 染’整體所有步驟之產量仍保持不受影響。 第1圖係本發明第一實施例之表面狀態監視裝置之示 意圖。 第2圖係顯示依據SEMI標準之300毫米晶圓之組態視 圖。 第3圖係顯不依據SEMI標準之3 00毫米晶圓之周緣形 狀視圖。 苐4圖係顯示红外線輻射之入射肖與其内反射角間之 關係觀念視圖。 第5圖係内反射角與入射角間之關係圖。 第6圖係内反射角與内反射次數間之關係圖。 第7圖係内反射角與内反射角偏斜間之關係圖。 第8圖係本發明第一實施例之變動（部分一）之表面狀 態監視裝置之示意圖。 第9圖係本發明第一實施例之變動（部分二）之表面狀 態監視裝置之示意圖。 第1 0圊係本發明第二實施例之表面狀態監視裝置之示 意圖。 第Π圖係本發明第三實施例之表面狀態監視裝置之示 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -------------裝--- 請先間讀f面之注意事項再填冩本頁) 丨線· 經 濟· 部 智 慧 財 產 局 員 工 費 合 作 社 製 11 Λ： B7 469557 五、發明說明（9 意圓 第12A至12C圖係解釋傳統表面狀態監視裝置及方法 之示意圖。 如前所述’上述傳統表面狀態監視方法無法在製造半 導體裝置之場所進行現場監視，此因此類方法之監視具有 破壞性，或此類方法不適合監視大型半導體晶圓。吾人已 期待容許在製造半導體裝置之場所進行基材表面之現場監 視並容許大型晶圓受到監視的表面狀態監視方法及裝置。 有鑑於上文，本申請案之發明人已提出一應用晶圓内 部多重反射傅立葉轉換紅外線光譜學之有機污染檢測法 (參看，例如，曰本專申案第95853/1999號之專利說明書）。 當紅外線輻射以一特定入射角施加至晶圓之—端時，該紅 外線轄射傳播至晶圓内側，而在兩表面上重複進行全反 射紅外線輕射溢出晶圓之表面（逐漸消失之波），且一部 份紅外線光譜被駐留在表面上之有機污染物所吸收。由晶 圓另一端射出之傳播完成之红外線輻射係藉著進行 义光鏡式分析以便藉此檢測並驗證駐留在晶圓表面上之有 機〉〒染。此監視法具有等同於(3C/MS2靈敏度，且該監視 法亦具有即時性，簡單性及經濟性。 在曰本專申案苐95853/】999號之專利說明書内所描述 之表面狀態監視法中，晶圓之偏斜形狀係用以將紅外線輻 射在M圓周緣之斜面處感應至該晶圓内。據此’即無需加 工半導體晶園本身’而此舉容許在製造半導體裝置之程序 中進行現場監視作業。 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _尺度適用中 X 297公釐） 12 經^*部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ' ™------ 五、發明說明（ίο) 在曰本專申案第95853/】999號之專利說明書内所描述 之表面狀態監視法中，重要之事為紅外線H射·適當位 置並以適當角度而入射至半導體晶圓之一傾斜部分上。除 非紅外純射係以適當位置独適當角度人射至該傾斜部 分上否射_之紅外_狀妓射次數會變 動，而此會導致監視敏感度之變化。 然而’實際上甚難以適當位置及適當角度將紅外線賴 射施加至半導體晶圓之周緣的斜面處。考量之作法為，例 如，一操作員藉著量規裝置找得具有一特定斜度之半導體 晶圓之一斜面區域並將紅外線輻射施加至該區域。此舉會 有欠實際地影響到整體所有步驟之產量。 為了監視實質上半導體晶圓之所有表面上的有機污染 物及化學污染物，半導體晶圓需被轉動，但僅僅是轉軸之 些铽偏斜便會使晶圓之周緣相對於紅外線輻射偏離一位 置。當半導體晶圓之周緣位置偏離時，半導體晶圓需再度 被定位。此係進一步降低整體所有步驟之產量的因素。 吾人甚為期待可以適當位置及適當角度將紅外線輻射 施加至半導體晶圓之一斜面處而不致於影響整體所有步勒丨 之產量的技術。 (第一實施例） 本發明第一實施例之表面狀態監視裝置及方法將參看 第1圖加以說明。第1圖係本實施例之表面狀態監視裝置之 示意圖。 (表面狀態監視裝置） 本纸張又度適用中國國家標準（CNTS)A4規格（210 X 297公爱） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印" 469557 A7 ______B： _ 五、發明說明（11) 本實施例之表面狀態監視裝置之一般組成將參看第】 圖加以説明。 本實施例之表面狀態監視裝置包含，如第1圖所示，一 基材安裝件10用以安裝一半導體晶圓12，一紅外線輻射源 16用以發射紅外線輻射，一位置檢測裝置丨7用以檢測半導 體晶圓12之位置偏斜，一紅外線輻射源控制機構28用以控 制紅外線輻射源16之位置及角度，一紅外線輻射會聚裝置 30用以會聚已在半導體晶圓12内側完成多重反射後而離開 该半導體晶圓12之紅外線輻射，以便將紅外線輻射施加至 一紅外線檢測器3 8，以及紅外線檢測器3 8用以檢測來自紅 外線輻射會聚裝置30之紅外線輻射。 位置檢測裝置1 7包含二雷射束源1 §，22，二CCD(電荷 耗3裝置）線性感測杰20，24以及一計算單元26。位置檢測 裝置17係連至紅外線輻射源控制機構2 8。紅外線輻射控制 機構2 8可配合位置檢測裝置1 7所檢測到之半導體晶圓12之 位置偏斜來調整紅外線輕射源〗6之位置及角度。 紅外線會聚裝置30所會聚之紅外線輻射係經由一分光 儀3 6而施加至紅外線輻射檢測器3 8。红外線輻射檢測器3 8 係連至一控制/分析電腦40且該電腦可基於紅外線檢測器 38所供應之檢測信號來分析半導體晶圓12之表面狀態。控 制/分析電腦40係連至顯示裝置42〇顯示裝置42可顯示控制 /分析電腦40所分析之檢測信號的分析結果，並藉著控制/ 分析電腦4 0來顯示檢測信號之分析結果以及資料庫擷取之 結果 本紙張尺度綱中國國家鮮（CNS)A4規格（21D X 297公爱)" 14 I— — — — — — ili >111)111 ^ — — — — — — % (請先閱;s背面之注意事項再填寫本頁) A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取 469557 五、發明說明（13) 射。 红外線輕射源i6所射出之紅外線輪射係作為探測輪射 之用以便檢測駐留在半導體晶圓12之表面上的有機污染物 等。紅外線轄射源16之❿置及角度係藉著紅外線輪射源控 制機構28加以調整，使得紅外線輻射可以適當位置及適當 角度入射至半導體晶圍12之周緣的斜面上。 (c)紅外線輻射之入射位置及入射角度 以適當位置及適當角度施加紅外線輻射至半導體晶圓 12之周緣的傾斜部分之意義將加以詳述。 半導體晶圓之端面的組態係依SEMi (半導體設備及材 料國際）而決定，該SEMI為一國際性半導體相關工業聯 盟。300毫米半導體晶圓之規格，其約於2〇〇1年導入，乃暫 時訂定者。SEMI標準所特定之300毫米半導體晶圓係揭示 於第2圖中。亦即，300毫米半導體晶圓12係形成於一3〇〇 毫米直徑及775微米厚度之碟片中並具有介於一對表面與 斜切外緣表面間之邊緣。斜切半導體晶圓丨2之斜面〗4之加 工形狀如第3圖所示。第3圖中’未加斜線之區域為容許組 態處理之區域》 由SEMI標準所特定化之3〇〇毫米半導體晶圓之二表面 在最終加工組態時係進行鏡面拋光，且可供利用红外線輻 射内部多重反射之分析法之用，而該法需二表面被鏡面拋 光°當紅外線輻射施加至此種半導體晶圓之斜面14時，紅 外線知射即在半導體晶圓内側進行如下之多重反射。 亦即’如第4圖所示，相關於斜面丨4之法線的紅外線輻 本纸張&度適财關豕辟（CNS)A4規格C 297公8 ) 16 (讀先閲汸背面之注意事項再填寫本頁)

---I 訂---------線~ Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（Μ) 射之入射角0 I為： θ \ ~ Θ -(90°-^ ) 其中相關於半導體晶圓12之水平表面的斜面14之人射 角係以5表之，相關於半導體晶圓12之水平表面的紅外線 輻射之入射角則以0表之。 當紅外線輻射入射至斜面i4上時，紅外線輻射基於空 軋與s夕間之折射係數差而在斜面丨4之表面上折射。當進入 半導體晶圓12之紅外線輻射之折射角以0 2代表時，可利用 思〉圼爾定律（Snell s Law)表達為： Θ 2=sin''((nair/nsi)sin6» ,) 其中空氣之折射係數為nair=1，而矽之折射係數為 ns_=3。42。 進入半導體晶圓12之紅外線輻射係在半導體晶圓12内 側反射。當4目關於半導體晶圓！ 2之水平表面之法線的内反 射角以代表時，可表達為： Θ 5 - Θ 2 實際半導體晶圓12之斜面並非如第3圖所示一般平 坦，且傾斜角5將視紅外線輻射之入射位置而有所不同。 據此，一傾斜角5並非唯一地被決定。第5圖為傾斜角δ改 變時，内反射角 0 3與入射角β間之關係圖。 為了使已進入半導體晶圓12中之紅外線輻射在半導體 晶圓12内側重複進行内部反射並在相對側離開半導體晶圓 12内反射角03而大於全反射臨界角此因内部反身于 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4蜆格（210 x 297公g ) 17 -------------^-------It------I--線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 6 9 5 5 7 ' A7 ____ B7___ 五、發明說明（15) 在半導體晶圓1 2内側重複多次，且全反射光以外之反射光 衰減至可忽略強度之故。 全反射臨界角0c為： Θ c = sin'l(l/nS!)=17 線條較稀疏之區域為内反射角0 3大於全反射臨界角 Θ c之區域。如第5圖所見，當傾斜角5大於33。時，内反射 角Θ 3可滿足全反射之條件，即使入射角0變動時亦然。 第5圖中’也集線條區為内反射角Θ 3大於9 0。之區域。 在此情形下’紅外線輻射之第一次反射不會在半導體晶圓 12内側發生而會在半導體晶圓π外側發生。 如第5圖所見’為了使紅外線輻射進行多重内部反射， 入射角β需落於147。至-90。之間。 入射至半導體晶圓12上之紅外線輻射之内部反射次數 Ν為： Ν=Φ /d x tan θ 3 其中内反射角以6>3表之，半導體晶圓12之厚度以d表 之’以及半導體晶園12之直控以φ表之。 上述依據SEMI標準之300毫米半導趙晶圓具有3〇〇毫 米之直徑Φ及775微米之厚度d。内部反射之次數ν係顯示 於第6圖中。第6圖為内反射角θ3與内反射次數ν之間的關 係圖。 如第6圖所示’當内反射角/9;為矽-空氣之全反射臨界 角ec=17。時’内反射次數Ν最多為1266次。内反射次數Ν 將隨内反射角03變大而遞減。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公楚） 18 (請先閱讀f面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---------線- ____ B7____ 五、發明說明（Ιό) 駐留在半導體晶圓12之表面上的有機污染物對紅外線 輻射之吸收量係正比於半導體晶圓12内側之内部反射之内 部反射次數Ν。當内部反射之内部反射次數Ν基於半導體晶 圓12之位置偏斜或半導體晶圓12之斜面〗4之組態差異而改 變時，即使當有機污染物等之駐留量相同，紅外線輻射之 吸收量仍會改變。據此，半導體晶圓12中之内部反射的改 變次數Ν為造成監視誤差之—因素。 因此，半導體晶圓i 2内側之紅外線輻射之内部反射次 數N係由内反射角0 3來決定，以及内反射角^之一角度係 由傾斜角<5與紅外線輻射之入射角Θ來決定。 據此，為了準確之定量分析，即使當半導體晶圓12之 斜面14具有一不同組態時，紅外線輻射仍需以一特定入射 角Θ入射至-特定傾斜角5之區域上以便保持内反射角β 3之恆定。 上文之意為要將定量分析之監視誤差保持在一特定範 圍内’需將特定污染量所吸收之紅外線賴射量保持恨定， 且為達此-目的需保持内部反射次數且為達此一目的需將 内部反射次數Ν保持在一特定範圍内。 因為内反射角偏斜以及内部反射次數Ν偏斜所導

致之紅外線賴射吸收量之改變可藉下列計算而得到-簡I 評估。 當僅考量紅外線輻射吸收量正比於内部反射次數ν 時’紅外線輕射吸收量之偏斜係由内部反射次數ν之偏斜 所造成。在利用晶圓多重反射傅立葉轉換紅外線韓射光譜 本紙張尺錢財 ___ 〇95 5

五、發明說明（π) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 學之有機污染物檢測法中，有機污染物係藉紅外線輻射吸 收量加以量化，且内部反射次數Ν之偏斜可決定量化分析 之監視誤差。 如上所述，内部反射次數Ν為： Ν=φ /d x tan θ 3 已算出内反射角03之每一度之± 10%反射次數之反 射*·人數。基於此結果，遞增10%之内部反射次數之内反射 角61 3以及遞減1 〇%之内部反射次數ν之内部反射角0 係 相反地算出’且二角度間之差異視為一内反射角之偏斜。 第7圖顯示計算之結果。如第7圖所見，當内反射角0 3 為45時，内反射角之5嘴0。此結果顯示内 反射角之偏斜最多需壓縮在± 2。8。之内，且内反射角 需被正確控制ΰ 如第7圖所見，内反射角0 3係由紅外線輻射在斜面 上之入射角Θ及斜面丨4之傾斜角<5來決定。例如，當紅 線輻射以3 0。至60。之入射角0施加使得内反射角$ 3為4 5 c 時紅外線輕射需入射至一區域上而該區域中斜面14之傾 斜角5為40。至50。。 因此為能正確控制内反射角6> 3，需正確控制斜面 上之紅外線輻射之入射角。即使當半導體晶圓1 2之斜面 具有一不同組態，仍需檢測一具有—特定傾斜角占之 域’且紅外線輻射係入射至該區域上。 (d)位置檢測裝置17 位置檢測裝置17包含二雷射束源18, 22，二CCD線性 14 外 14 14 區 -----------^ '裝--------訂—-------線一 (請先閱讀背面之;χ意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 χ 297公釐） 20 經濟*部智慧財產局員工消費合作杜印製 Α7 Β7 五、發明說明（18) 感測器20，24以及一計算單元26。 雷射東源1 8係設置於基材安裝件1 〇之周緣上並朝下施 加實質上平行之雷射束。雷射束源丨8施加雷射束至半導體 晶圓12之斜面14的區域處’該區域包含擬施加紅外線之區 域。 另一方面，CCD線性感測器20係設置於雷射束源1 8之 下方且具有配置成X方向（亦即，半導體晶圓12之徑向）上之 圖像元件。 雷射束源1 8朝下射出之部分雷射束可藉半導體晶圓12 加以阻隔’而未遭半導體晶圓12阻隔之雷射束本身可到達 CCD線性感測器20。據此，CCD線性感測器20之圖像元件 可配合半導體晶圓12在X方向上之位置偏斜而感測雷射 束。 雷射束源22係設置於基材安裝件1 〇之周緣上且位於半 導體晶圓1 2之内周緣處。雷射束源22可發射出朝半導體晶 圓12之斜面14會聚之雷射束。 另一方面，CCD線性感測器24係設置於基材安裝件j 〇 之一側上並具有配置成γ方向（亦即，垂直方向）上之圖像元 件。 由雷射束源22發射至半導體晶圓12之斜面14的雷射束 係入射至半導體晶圓12之斜面之一區域上，而該區域實質 上為一供紅外線輻射入射之區域β 雷射束源22發射出之雷射束係反射在半導體晶圓丨2之 斜面14上並到達CCD線性感測器24。據此，CCD線性感測 本纸張尺度適用中國囿家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公爱） 21 裝--------訂---------線 (請先閱譴背面之汰意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印制π 五、發明說明（19) 器24之圖像元件可配合半導體晶圓丨2在γ方向上之位置偏 斜而感測雷射束。 個別CCD線性感測器20，24所檢測到之信號係輸入至 計算單元26。計算單元26基於CCD線性感測器20所供應之 仏號而計具出半導體晶圓12在X方向上之位置偏斜，以及 基於CCD線性感測器24所供應之信號而計算出半導體晶圓 12在Y方向上之位置偏斜。 計算單元26可配合半導體晶圓12之乂方向位置偏斜及 Y方向位置偏斜而產生反饋信號俾控制紅外線輻射源16 之位置及角度。亦即，計算單元26可計算出紅外線輻射源 16之位置及角度的多少改變可使紅外線轄射能入射至半導 體晶圓12之斜面14的一適當位置處，並反饋一計算結果給 红外線輻射源控制機構2 8。 半導體晶圓12之直徑及斜面14之組態通常會因製作者 及型式而有所不同。例如，依據SEMI標準之半導體晶圓通 常具有在第2圖所示範圍内變動之直徑，且通常具有在第3 圖所示範圍内變動之斜面14之組態。據此，較宜將雷射束 源18 ’ 22及CCD線性感測器20，24適當地設定於適當位置。 當什算單元26計异半導體晶圓丨2之γ方向位置偏斜 時，該Y方向位置偏斜可考量半導體晶圓12之斜面14之組 態而計算。在此情形下，個別製造者之個別型式半導體晶 圓12之斜面的組態資料可儲存至一記憶體（未顯示）中，且 資料中之適當者可依據擬被監視之半導體晶圓而供應給計 算單元26。半導體晶圓12之位置偏斜係考量半導體晶圓12 本纸張尺度適用中國國家標準（CN_S)A4規格（210 X 297公釐） 22 ------------t--------訂·--------線 ί (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) 五、發明說明（20) A7 B7 之直徑及斜面14之組態而進行檢測，藉此半導體晶圓丨2之 位置偏斜可被監視而無須重設雷射束源丨8，22及CCD線性 感測器20 1 24之位置。 (e)紅外線輻射源控制機構28 紅外線輻射源控制機構28基於來自計算單元26之反饋 传號來控制紅外線輻射源16之位置及角度^紅外線輻射源 控制機構28可配合半導體晶圓12之位置偏斜而迅速控制紅 外線輻射源16之位置及角度，藉此紅外線輻射可入射至半 導體晶圓12之斜面14上之適當位置處而不會影響整體步驟 之產量。 -------------裝--- (請先閱讀背面之;1意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ⑴檢測光學系統3〇 檢測光學系統30包含二反射鏡面32，34。 已被紅外線輻射源丨6施加並進入至半導體晶圓丨2内侧 之紅外線輻射係在半導體晶圓12之内側重複内部反射，探 測半導體晶圓I 2之表面以便收集基材表面上之污染資訊， 並在一對稱於擬被引入檢測光學系統3 〇内之紅外線輻射之 入射點的位置處離開。 檢測光學系統30可會聚離開半導體晶圓12之紅外線輻 射並將該紅外線輻射導引至分光儀36。 (g)分光儀3 6 分光儀36為一 FT_IR裝置之分光儀其藉著，例如’利用 -雙束干涉儀（麥克森干涉儀）之傅立葉轉換分光儀之機構 的方式而供紅外線輻射之光譜繞射之用。 藉著分光儀36而繞射至光譜内之紅外線賴射係引

訂· --線 n n - ~-- ~-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 紅外線輻射檢測器3 8中。 (h)紅外線輻射檢測器3 8 、工外線輕射檢測器38為’例如一打也裝置之檢測器 且可由，例如，氡冷卻型InSb之紅外線檢測器所提供。° 、古紅外祕射進人半導體晶圓12内並在半導體晶圓内 彳進行夕重反射時’且當_射反射到基材表面上而符合晶 圓表面上之有機污染物之分子振動頻率而使光線之頻率成 刀（逐漸消失之波）外溢時，頻率成分即被共振吸收。紅外 線吸收光譜進行分析以辨識有機污染物之種類及數量^ 如此给定之光譜的監視資料係供應給一控制/分析電 月留40 〇 (0控制/分析電腦40 控制/分析電腦40可辨識有機污染物並計算有機污染 物之數量。 控制/分析電腦40之記憶體分別儲存資料庫種類及校 驗曲線。監視資料係參考資料加以量化。如此分析出來之 結果可顯示在顯示裝置42上。 (表面狀態監視方法） 接著，本實施例之表面狀態監視方法將參看第〗圖加以 說明。 首先’擬成為被監視物品的半導體晶圓12係置放於基 材安裝件丨0上。半導體晶圓12係使用在半導體製造線中之 物件。 其次’雷射束係由雷射束源1 8朝下施加。由雷射束源 本纸張尺度適用中國囤家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 II ^^--------訂---------線{ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟^智慧財產局員工消費合作社印製

AT _____B7_____ 五、發明說明（22) 18所施加之雷射束且未被半導體晶圓12所阻隔之部分可到 達CCD線性感測器20。一相關於半導體晶圓12之X方向位 置偏斜的信號係藉著CCD線性感測器20而輸出至計算單元 26 〇 雷射束係藉著雷射束源22而施加至半導體晶圓12之周 緣部分。雷射束源22所射出之雷射束係反射至半導體晶圓 12之斜面14上並到達CCD線性感測器24。一相關於γ方向 位置偏斜之信號係藉著C C D線性感測器2 4而輸出至計算單 元26 〇 5十异單元26基於CCD線性感測器20所輸入之信號來計 算半導體晶圓12之X方向位置偏斜，並基於CCD線性感測 器24所輪入之信號來計算半導體晶圓12之丫方向位置偏 斜。接著’計具單元2 6基於X方向位置偏斜之計算結果及γ 方向位置偏斜之計算結果而產生一反饋信號俾控制紅外線 輻射源16之位置及角度。此時，如上所述，計算可考量製 造者’型式規格等而進行。 藉計算單元26所輸出之反饋信號係輸入至紅外線輻射 源控制機構28。紅外線輻射源控制機構28基於計算單元26 所輪出之反饋信號來控制紅外線輻射源丨6之位置及角度。 因此，紅外線輻射源〗6係如此定位使得紅外線輻射可以適 當位置及適當角度入射至半導體晶圓12之斜面】4上。 接著’紅外線輻射係藉紅外線輻射源16而發射。進入 半導體晶圊12之斜面14之紅外線輻射可重複進行内部反 射，探測基材之表面，收集污染之資訊’以及在一對稱於 -------------裝·-------訂·------I » (請先閱-背面之注意事項再填寫本頁)

4 6 9 5 5 7 A7 _____B7_______ 五、發明說明（23) 紅外線輻射之入射點的位置處離開該半導體晶圓丨2。本實 施例t ’紅外線輻射以適當位置及適當角度入射至半導體 晶圓12之斜面14上，藉此半導體晶圓12内側之全反射次數 可控制為一適當次數。 接著’離開半導體晶圓〗2之紅外線輻射係藉著紅外線 賴射會聚裝置30加以會聚以便經由分光儀36而引入至紅外 線轄射檢測器3 8。因此，相關於個別頻率之吸收光譜係藉 著利用’例如’雙束干涉儀之傅立葉轉換光譜學之機構而 給定。 因此’由紅外線輻射檢測器38所給定之吸收光譜之資 料係輸入至控制/分析電腦4〇中.控制/分析電腦4〇可分析 光譜以辨識有機污染物之種類及數量。 當有機污染及化學污染實質上在半導體晶圓12之整體 表面上被監視時，半導體晶圓12即被轉動。假設半導體晶 圊12之中心及基材安裝件]〇之轉軸相互不—致，當半導體 晶圓12轉動時，半導體晶圓12之周緣的位置便會偏斜。然 而本實施例中，為配合半導體晶圓12之位置偏斜’紅外 線輻射源丨6之位置及角度可作快速調整。因此，依據本實 施例，即使當半導體晶圓12轉動時，仍可在實質上半導體 晶圓12之整體表面上監視到有機污染及化學污染而不致於 影響整體步驟之產量。 因此’半導體晶圓12之表面狀態的分析已完成。 依據本實施例，可檢測半導體晶圓之位置偏斜，並配 合半導體晶園之位置偏斜而快速調整紅外線車昌射源 本紙張尺錢肖_ ®國家標準(CNS)A彳規格（210 X 297公爱） 請先閱讀背面之;1意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線ί 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 26 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（24) 及角度。據此，依據本實施例，紅外線輻射可以適當位置 及適S角度入射至半導體晶圓之斜面上，藉此一内反射角 可被適當控制而不至於影響整體步驟之產量。據此，依據 本實施例，半導體晶圓内側之全反射次數可加以適當控 制，藉此半導體晶圓之表面狀態可以高準確度加以監視。 此外，依據本實施例，紅外線輻射源之位置及角度可 配合半導體晶圓之位置偏斜作快速調整，藉此即使在轉動 半導體晶圓以監視實質上該半導體晶圓整體表面之有機污 染及化學污染的情形下，整體所有步驟之產量仍可保持不 受影響。 (變動（部分1)) 其次’第一實施例之變動（部分1)之表面狀態監視装置 及方法將參看第8圖加以說明。第8圖係本變動之表面狀態 監視裝置之示意圖。第8圖係本變動之表面狀態監視裝置由 半導體晶圓上方看入，並省略雷射輻射源等之視圖。 如第8圖所示，本變動之表面狀態監視裝置及方法之特 徵主要為半導體晶圓12之位置偏斜係在三組位置處進行檢 測。亦即，三組雷射束（未顯示）及CCD線性感測器20，24 係對半導體晶圓丨2之中心每120度配置一組。 在三組位置處藉CCD線性感測器20，24所檢測出之指 示位置偏斜的信號係輸入至一計算單元26。計算單元26基 於設置在三組位置處之CCD線性感2〇，24所輸入之信號而 集合式計算半導體晶圓12之位置偏斜，以便產生反饋信 號。如此產生之反饋信號係輸入至紅外線輻射源控制機構 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） 27 --------^--------- (請先閱-背面之^意事項再填寫本頁) A7 469557 -----—____B7______ 五'發明說明（25) 28，藉此紅外線輻射源16之位置及角度便得以控制 第1圖所不之表面狀態監視裝置可檢測半導體晶圓12 在一位置處之位置偏斜，但造成該裝置難以檢測在z方向 (亦即，垂直於第1围之圖面的方向）上之半導體晶圓丨2之位 置偏斜。 在本變動中，係在三組位置處檢測半導體晶圓l2之一 位置偏斜，藉此可檢測在半導體晶圓12之2方向（亦即，水 平於第8圖之圖面的方向）上之—位置偏斜。 如上所述，在本變動中，可在三組位置處檢測半導體 晶圓之一位置偏斜，藉此即使在半導體晶圓之Z方向上之 位置偏斜亦可檢測到。因此，依據本變動，紅外線輻射可 以較高準確度依適當位置及適當角度入射至半導體晶圓之 斜面上’藉此可以較高準確度監視半導體晶圓之表面狀態。 (變動（部分2)) 其次’第一實施例之表面狀態監視裝置及方法之變動 (部分2))將參看第9圖加以說明。第9圖係本變動之表面狀 態監視裝置之示意圖。 如第9圖所示’本變動之表面狀態監視裝置包含晶圓安 裝件控制裝置44用以控制晶圓安裝件1 〇。反饋信號係藉計 算裝置26而輸出至晶圓安裝件控制裝置44處。 晶圓安裝件10包含一位置控制機構（未顯示）用以調整 半導體晶圓之一位置。晶圓安裝件控制裝置44可基於反鎖 k號而適當地控制晶圓安裝件1 〇之位置控制機構，藉此半 導體晶圓12之位置偏斜可被修正。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貝) 裝---- 訂---------線< 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明說明（26) 在第1圖第一實施例之表面狀態監視裝置中，紅外線輻 射.源16之位置及角度係受到控制，藉此紅外線輻射可以適 當位置及適當角度入射至半導體晶圊12上。然而’在本變 動之表面狀態監視裝置中，基材安裝件丨〇係受到控制，藉 此可修正半導體晶圓12之一位置偏斜。因此，依據本變動， 紅外線輻射可以適當位置及適當角度入射至半導體晶圓 12。 如上所示’依據本變動，晶圓安裝件係受晶圓安裝件 控制裝置之控制，藉此半導體晶圓之一位置偏斜可被修 正。因此’紅外線輻射可以適當位置及適當角度入射至斜 面上。 (第二實施例） 本發明第二實施例之表面狀態監視裝置及方法將參看 第10圖加以說明。第1 〇圖係本實施例之表面狀態監視裝置 之示意圖。本實施例之構件與第1至9圖所示第一實施例之 表面狀態監視裝置及方法中之構件相同者係以相同參考.號 碼表之而不再重複或簡化說明。 (表面狀態監視裝置） 首先，本實施例之表面狀態監視裝置將參看第10圖加 以說明。 本實施例之位置檢測裝置1 7a包含二雷射束源1 8a， 22a，二CCD二維感測器20a，24a，以及一計算單元26。 雷射束源1 8a係設置於晶圓安裝件1 〇之周緣上並可在 多方向上掃描會聚成細線之一雷射束。CCD二維感測器20a 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A!規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先間-背面之注意事項再填寫本頁) 經濟*部智慧財產局員工消費合作社印製 29 A： 469557 B7___ 五、發明說明（27) 係設置於雷射束源18a下方並具有若干配置成平面之囷像 元件。 (--閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 雷射束源22a係設置於晶圓安裝件1 〇之周緣上方並可 在多方向上掃描會聚成細線之一雷射束。CCD二維感測器 24a係設置於晶圓安裝件10之側邊並具有若干配置成平面 之圖像元件，如CCD二維感測器20a—般。 如第一實施例一般，CCD二維感測器20a，24a係連至 一計算單元26。 本實施例之表面狀態監視裝置之主要特徵為可在個別 方向上掃楛雷射束之雷射束源18a，22a，且CCD二維感測 器20a ’ 24a可檢測雷射束。在本實施例中，雷射束係藉著 具有若干配置成平面之圖像元件之CCD二維感測器20a， 24a加以感測，藉此半導體晶圓12之位置偏斜，與第一實施 例之表面狀態監視裝置（其包含具有線性配置之圖像元件 的CCD線性感測器20，24)相較，可具有較高之準確度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本實施例中，因採用CCD二維感測器20a，24a，故可 檢測半導體晶圓12之X方向，Y方向及Z方向（垂直於第1〇 圖之圖面之方向）上之位置偏斜。第一實施例中，如第8圖 變動（部分1)所示，除非一位置偏斜係在複數組位置處受到 監視’否則難以檢測Z方向上之位置偏斜。然而，本實施 例中’係採用CCD二維感測器20a，24a，藉此半導體晶圓 12在Z方向上之位置偏斜可僅藉一位置處之檢測來進行檢 測。 (表面狀態監視裝置） 30 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經-部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________ΒΤ___ 五、發明說明（28) 接著’本實施例之表面狀態監視裝置將參看第10圖加 以說明。 首先，擬被監視之半導體晶圓12係至放於晶圓安裝件 1 〇之上，如第一實施例一般。 其次，雷射束係由雷射束源18a發射至半導體晶圓12 之斜面14。雷射束源18a可掃描雷射束以使雷射束施加至半 導體晶圓12之斜面14之區域處，而該半導體晶圓包含一區 域以供紅外線輻射入射之用°由雷射束源1 8a射出之雷射束 且未被半導體晶圓阻隔者可到達CCD二維感測器20a。CCD 二維感測器20a可配合該等已感測到該等雷射束之圖像元 件而將信號輸入至計算單元26。 雷射束係藉雷射束源22a而發射至半導體晶圓12之斜 面1心雷射束源22a所發出之雷射束係反射至半導體晶圓！ 2 之斜面14上並到達CCD二維感測器24a。ccd二維感測器 24a可配合已感測到雷射束之該等圖像元件而將信號輸入 至計算單元26 » 計算單元26基於CCD二維感測器20a所輸入之信號而 計算半導體晶圓12之X方向位置偏斜以及基於CCD二維感 測器24a所輸入之信號而計算半導體晶圓12之Y方向位置 偏斜。計算單元26亦基於CCD二維感測器2〇a，24a所輸入 之乜號而計算半導體晶圓丨2之Z方向位置偏斜。計算單元 2 6基於位置偏斜之計算結果而產生反饋信號俾控制紅外線 輻射源之位置及角度。此時，如第一實施例一般，半導體 晶圓12之位置偏斜可考量製造者及其型態而算出。 — 裝--------訂-------1-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 469557 ^濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A： 五、發明說明（29) 由計算單元26所產生之反饋信號係輸出至紅外線輻射 源控制機構28。紅外線輻射源控制機構28可基於來自計算 單元2 6之反館"is號而控制紅外線輻射源〖6之位置及角度。 因此，紅外線輻射源16係如此定位而可以適當位置及 適當角度將紅外線輕射施加至半導體晶圓12之斜面14處。 第二實施例之表面狀態監視裝置之下列步驟與第一實 施例者相同，故不再重複其說明。 如上所示，依據本實施例，係採用可提供許多資訊之 CCD一維感測器，藉此半導體晶圓之位置偏斜可以高準破 度加以檢測。 依據本實施例，係採用CCD二維感測器，藉此半導體 晶圓之位置偏斜即使在Z方向上亦可藉單一位置處之監視 器加以檢測。 (第三實施例） 本發明之第三實施例之表面狀態監視裝置及方法將參 看第11圖加以說明。第11圖係本實施例之表面狀態監視裝 置之示意圖。本實施例之構件與第1至1〇圖所示第一或第二 實施例之表面狀態監視裝置及方法中之構件相同者係以相 同參考號碼表之而不再重複或簡化其說明。 (表面狀態監視裝置） 本實施例之表面狀態監視裝置將參看第π圖加以說 明。本實施例之位置檢測裝置】7()包含一雷射束源22卜，一 CCD二維感測器2〇a及一計算單元26。 雷射束源22b係設置於晶圓安裝件（未顯示）之上方並 本紙張Μ朝中關家標準（CNSM4規格（21G X 297公爱） I ^----------/^--------訂--------•線~ (請先間-背面之注意事項再填寫本頁) 32

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印^J A7 ______B7__ 五、發明說明（30) 可依一封閉軌跡進行掃描。雷射束源22b可依任何形狀（例 如橢圓形，矩形或其他形狀）之一封閉軌跡來移動雷射束。 CCD—維感測器20a係對角線式設於雷射束源22b下方 並具有若干配置成平面之圖像元件。第^〖圖所示之表面狀 監視裝置係採用C C D二维感測器2 〇 a，但是一 c C D四等分 式感測器或其他感測器可替代該CCD二維感測器20a而適 當地加以採用。 本實施例之表面狀態監視裝置之特徵為雷射束源依一 封閉轨跡來移動雷射束。雷射東源僅依一封閉軌跡來移動 雷射束’藉此可檢測半導體晶圓12之位置偏斜·>據此，相 較於第一實施例其中掃描係在個別方向上進行者，本實施 例之表面狀態監視裝置可快速檢測半導體晶圓丨2之位置偏 斜。 (表面狀態監視方法） 接著，本實施例之表面狀態監視方法將參看第丨丨圖加 以說明。 如第一實施例一般，擬被監視之半導體晶圓12係置放 於晶圓安裝件10之上° 接著’雷射束係由雷射束源22b發射至半導體晶圓i 2 之斜面14。雷射束源22b所發射出之雷射束係依一鄰近半導 體晶圓12之斜面的一入射區域（紅外線輪射即係入射至該 區域上）的封閉轨跡而進行橫越。雷射束源22b所發射出之 雷射束且未被半導體晶圓12所阻隔者可到達CCD二維感測 器20a。CCD二維感測器20a可將相關於該等已感測到雷射 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 33 --------訂--- I---- » ^ f請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 9 5 5 7 A7 _B7____ 五、發明說明（31) 束之圖像元件的信號輸入至計算單元26。 計算單元26基於CCD二維感測器20a所輸入之信號而 计算半導體晶圖12之位置偏斜。計真單元26基於計算之结 果而產生反績信號俾控制红外線輻射源16之位置及角度。 計算單元26所產生之反饋信號係輸出至紅外線輻射源控制 機構28。紅外線輻射源控制機構28係基於來自計算單元26 之反傾信號而控制紅外線輻射源16之位置及角度。 因此’紅外線賴射源16具有一位置及角度以便以適當 位置及適當角度施加紅外線輻射至半導體晶圓丨2之斜面14 上。 本實施例之表面狀態監視方法之下列步驟係相同於第 一實施例者，故不再重複其說明。 如上所述’依據本實施例’係採用雷射束源以使雷射 束以一封閉執跡進行橫越進而檢測半導體晶圓之一位置偏 斜’藉此半導體晶圊之位置偏斜可更快地進行檢測。此外， 依據本實施例，可提供一 CCD二維感測器*其可使表面狀 態檢測裝置更經濟。 (變動） 本發明並未受限於上述實施例且可涵蓋其他不同之變 動。 例如’在第一至第三實施例中，係採用雷射束源。然 而，雷射束源並非必要，且可適當地採用任何輻射源只要 3玄輻射源可發射出與紅外線輻射之波長不同之波長輻射以 充作探測轄射之用即可。 本纸張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（21Qx 297公爱） 34 -----------i '裝--------訂-------！線1 , (請先閱-背面之^意事項再填寫本頁) 五、 經 部 智 慧 財 產 局 I 工 消 費 合 作 杜 印 製 A： B7 發明說明（32) 第一實施例中，雷射束源1 8可發射實質上平行之雷射 束且雷射束源22可發射一雷射束而該雷射束可被會聚成 細線狀。有可能雷射束源18，22兩者皆發射出實質上平行 之雷射束。 第一及第二實施例中，一位置偏斜係在χ方向及γ方向 上進行檢測，但兩者並非必然被檢測到。亦即，例如，當 Υ方向位置偏斜非常小時，可能只有X方向位置偏斜被單獨 地檢測。Υ方向位置偏斜可被單獨地檢測而不會檢測X方向 位置偏斜。 第二及第三實施例中，半導體晶圓之位置偏斜係僅在 一位置處進行檢測’但亦可在複數組位置處進行檢測，藉 此半導體晶圓之位置偏斜可以較高準確度加以檢測。 第二及第三實施例中’紅外線輻射源之位置及角度可 受控制，但晶圓安裝件係受到如此控制以便控制半導體晶 圓之一位置偏斜。 第二實施例中’係採用CCD二維感測器，但亦可採用 一 CCD線性感測器。 第三實施例中，係提供一雷射束源及—CCD二維感測 器’但亦可提供更多之雷射源及更多之CCD二維感測器， 藉此半導體晶圓之位置偏斜可以較高準確度加以檢測。 第一至第三實施例中’位置檢測係對半導體晶圓進行 之，然而亦可對擬被監視之半導體晶圓以外的任何基材進 行之。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----- --------------- I 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I) 35 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印製 5 9 5 5 7 A7 ------- —___B7__ 五、發明說明（33) 元件標號對照 1 〇...基材安裝件 24a...CCD二維感測器 12…半導體晶圓 26...計算單元 14…斜面 28…紅外線輪射源控制機構 16…紅外線輻射源 30…紅外線輻射會聚裝置 17…位置檢測裝置 3 2…反射鏡面 1 7 b…位置檢測裝置 3 4…反射鏡面 1 8…雷射束源 3 6…分光儀 18a..·雷射束源 38.·.紅外線輻射檢測器 20...CCD線性感測器 40…控制/分析電腦 20a...CCD二維感測器 42…顯示裝置 22...雷射束源 44..·晶圓安裝件控制裝置 22a._.雷射束源 102...擬被監視基材 22b...雷射束源 104…紅外線輻射源 24…CCD線性感測器 106…分光鏡 (請先閱-背面之注音；？事項再填寫本頁) 裝--------訂----- 線' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） 36

Claims (1)

1. 46 95 5 7 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍

   以將紅外線輻射引入至一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1· 一種表面狀態監視胰. . 一入射光學系 監視基材内； -檢測光學系統用以檢測紅外線輻射而該紅外線 輻射係在該擬被監視基材内側進行多重反射並離開該 擬被監視基材； 一表面狀態監視裝置用以基於該檢測光學系統所 檢測之紅外線輻射而監視該擬被監視基材之一表面之 表面狀態； 一位置檢測裝置用以光學式檢測該擬被監視基材 之一位置；以及 一控制裝置用以配合該位置檢測裝置所檢測之擬 被監視基材之位置而控制紅外線輻射入射至該擬被監 視基材的位置及角度。 2. 如申請專利範圍第1項之表面狀態監視裝置，其中： 該控制裝置可控制入射光學系統以藉此控制紅外 線輻射入射至該擬被監視基材之位置及角度。 3. 如申請專利範圍第項1之表面狀態監視裝置，其中： 控制裝置可控制晶圓安裝件以便調整該擬被監視 基材之一位置以藉此控制紅外線輻射入射至該擬被監 視基材之位置及角度。 4. 如申請專利範圍第1項之表面狀態監視裝置，其中： 該位置檢測裝置係設於該擬被監視基材之周緣上 方’且包含一第一輻射源用以施加第一輻射至該擬被監 擬被 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '叙 • If n I Μ氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐 Ϊ 線丄----I------I-----I----- 37 經濟ir智慧財產局員工消費合作杜印製 __ C8 --------- D8 六、申請專利範圍 視基材之周緣處以及一第一光學檢測器其相對於該第 p輻射源而設置並橫越該擬被監視基材之周緣俾檢測 該第一輻射；以及 «玄位置檢測裝置可基於該第一光學檢測器所檢測 之輻射之一位置來檢測該擬被監視基材在水平方向上 之一位置。 5’如申請專利範圍第1項之表面狀態監視裝置，其中： 該位置檢測裝置包含一第二輻射源用以施加第二 輻射至該擬被監視基材之周緣以及一第二光學檢測器 用以檢測該周緣所反射之該第二輻射；以及 5玄位置檢測裝置可基於該第二光學檢測器所檢測 之輻射之一位置來檢測該擬被監視基材之一垂直位置。 6·如申請專利範圍第4項之表面狀態監視裝置，其中： 該位置檢測裝置包含一第二輻射源用以施加第二 幸S射至該擬被監視基材之周緣以及一第二光學檢測器 用以檢測該周緣所反射之第二輻射；以及 該位置檢測裝置可基於該第二光學檢測器所檢測 之輪射之一位置來檢測該擬被監視基材之—垂直位置。 7. 如申請專利範圍第4項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一輻射源及/或第二輻射源施加該第—輻射及 /或第二輻射至一區域而該區域包含一位置以供紅外線 輻射入射至該擬被監視基材之上。 8. 如申請專利範圍第5項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一輻射源及/或第二輻射源施加該第一輻射及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公发） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 38 4 6 9 5 5 AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 /或第二輻射至一區域而該區域包含一位置以供紅外線 輪射入射至該擬被監視基材之上D -------i:----i 裝--- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9.如申請專利範圍第6項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一輻射源及/或第二輻射源施加該第一輻射及 /或第二轄射至一區域而該區域包含一位置以供紅外線 輻射入射至該擬被監視基材之上。 10·如申請專利範圍第4項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一輻射源及/或第二輻射源大約在紅外線輻射 入射至該擬被監視基材上之一位置處橫越該第—輻射 及/或第二輻射。 II.如申請專利範圍第5項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一輻射源及/或第二輻射源大約在紅外線輻射 入射至遠擬被監視基村上之一位置處橫越該第—轄射 及/或第二輻射。 線 12‘如申請專利範圍第6項之表面狀態監視裝置，其中： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該第一輻射源及/或第二輻射源大約在紅外線輻射 入射至該擬被監視基材上之一位置處橫越該第—輻射 及/或第二輻射。 13.如申請專利範圍第丨項之表面狀態監視裝置，其中： 該位置檢測裝置以光學方式檢測沿著該擬被監視 基材之周緣的複數組位置中之該擬被監視基材之一位置。 i4·如申請專利範圍第4項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一轄射及/或第二輻射係具有一與紅外線輻射 波長不同之波長的輻射。 39 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 15. 如申請專利範圍第5項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一輻射及/或第二輻射係具有一與紅外線輻射 波長不同之波長的輻射。 16. 如申請專利範圍第4項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一光學檢測器及/或第二光學檢測器以一維方 式或二維方式檢測該擬被監視基材之一位置。 17 ·如申請專利範圍第5項之表面狀態監視裝置，其中： 該第一光學檢測器或第二光學檢測器以一維方 式或二維方式檢測該擬滅运視基材之一位置。 18 · —種表面狀態監視方以藉著將紅外線輻射引入至 一擬被監視基材内之方式來監視該擬被監視基材之一 t 表面狀態’檢測紅外線輻射而該紅外線輻射在該擬被監 視基材内側進行多重反射並離開該擬被監視基材，以及 分析該檢測之紅外線韓射， 該擬被監視基材之一位置係進行光學式檢測，以及 入射至該擬被監視基材上之红外線輻射之位置及角度 係配合該擬被檢測基材之檢測位置而加以控制。 19 ·如申請專利範圍第18項之表面狀態監視方法，其中： 當監視器重複若干次而該擬被監視基材被轉動以 便監視該擬被監視基材之一表面而達實質上整個表面 時’在每次監視之前，該擬被監視基材之一位置可進行 光學式檢測，以及红外線輻射入射至該擬被監視基材上 之位置及角度可配合該擬被監視基材之檢測位置加以 控制。 ---------------I {請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) -¾. -線- 經濟· 部智慧財產局員工消費合作社印製