TWI498986B - 晶圓傾斜偵測系統 - Google Patents

Description

晶圓傾斜偵測系統

本發明係關於一種半導體晶圓製造，尤指一種與光蝕刻法程序有關的偵測晶圓傾斜的程序。

由於電腦的出現，已有穩定的傳動裝置朝向生產更小以及更有能力的電子裝置，像是計算裝置、通訊裝置與記憶體裝置。在維持或改進這些裝置各自的能力的同時，為了減少這些裝置的尺寸，在這些裝置中元件的尺寸必須減少。在電子裝置中的數種元件係由半導體材料所製成，在某些情況下是由一種所謂的半導體晶圓的結構來提供。半導體晶圓可用來生產對於特定元件具有期望的效能與尺寸特性的積體電路。

因為現代積體電路可製作至小尺寸，任何在積體電路上的缺陷將可能對效能有相當大的影響。為了最小化由於缺陷的晶圓所導致的損失以及最大化晶圓產量，在晶圓生產中小心注意以防止產生缺陷以及偵測任何缺陷，如此失敗的晶圓可以在送至消費者手上前被移除。減少某些不規則的程序可幫助減少晶圓失敗的發生率。

一例為在生產程序中的某些不規則在光蝕刻法程序中烘烤晶圓時可導致晶圓損壞。例如：典型的光蝕刻法操作在熱板上可包括一或多個烘烤晶圓的步驟。圖1舉例說明晶圓10位於熱板12上，其目的為用於烘 烤該晶圓10。為了幫助排列該晶圓10以在該晶圓10的表面提供一恆定的熱量，熱板12可具有引導塊14使得晶圓可傾向於座落於其間而與熱板12接觸。隨著均勻加熱該晶圓10的表面，烘烤可均勻地發生在晶圓10上，晶圓程序可根據其他的光蝕刻法步驟繼續進行而不會有烘烤操作導致的任何問題。然而，若晶圓10由於某些原因傾斜，晶圓10可能無法均勻地加熱，並對晶圓10的程序產生影響導致該晶圓10最終成為有缺陷的。

圖2舉例說明一傾斜的晶圓20，其一端鉤在引導塊14的其中之一上。晶圓的傾斜可能由於熱板12上有外來材料的顆粒或其他不完美的情況所導致。不管原因如何，圖2中的晶圓傾斜可造成傾斜的晶圓20具有增加的可能性成為有缺陷的。因此，現今亟欲提供一種偵測晶圓傾斜是否發生的情況的能力。

本發明的實施例因此提出一種用於精確偵測晶圓傾斜的系統，可因此減少產量損失率以及可促進產量。

在一實施例中，一種利用準確地確認傾斜晶圓的情況以改善晶圓產率的方法被提出。該方法包括：在機器信號之間所定義的間隔中提供詢問信號，這些詢問信號與溫度資訊相關，該溫度資訊表示一熱板的一溫度，該熱板具有放置於其上的一物品；接收該溫度資訊；以及基於該溫度資訊與用於一完全安裝的物品的一預期熱輪廓的比較結果來決定該物品的一安裝情況。

在另一實施例中，一種利用準確地確認傾斜晶圓的情況以改善晶圓產率的裝置被提出。該裝置包括：一處理器，該處理器配置以控 制一監控站，該監控站關於在機器信號之間所定義的間隔中提供詢問信號，這些詢問信號與溫度資訊相關，該溫度資訊表示一熱板的一溫度，該熱板具有放置於其上的一物品；接收該溫度資訊；以及基於該溫度資訊與用於一完全安裝的物品的一預期熱輪廓的比較結果來決定該物品的一安裝情況。

熟悉本技術者須瞭解前述的敘述及接下來的詳細說明僅係作為例證用，而不用於限制本發明之範圍。

10‧‧‧晶圓

12‧‧‧熱板

14‧‧‧引導塊

20‧‧‧傾斜晶圓

102‧‧‧熱板控制器

104~108‧‧‧熱板

110‧‧‧追蹤電腦

112‧‧‧溫度資料庫

120‧‧‧監控站

130‧‧‧晶圓烘烤溫度曲線

140‧‧‧警報觸發規格

150‧‧‧實際的晶圓烘烤溫度曲線

200‧‧‧機器信號

210‧‧‧間隔

240‧‧‧詢問信號

300‧‧‧機器指令

400‧‧‧處理器

402‧‧‧記憶體

404‧‧‧使用者介面

406‧‧‧裝置介面

圖1為根據本發明之實施例舉例說明晶圓位於熱板上，其目的為用於烘烤該晶圓；圖2為根據本發明之實施例舉例說明傾斜晶圓的情況可得到解決以及確認；圖3為根據本發明之實施例說明一種用於提供偵測晶圓傾斜以改善晶圓產量之系統結構；圖4為根據本發明之實施例說明一種理論的晶圓烘烤溫度曲線；圖5為根據本發明之實施例說明一種由於具有過久的取樣頻率而扭曲的晶圓烘烤溫度曲線；圖6為根據本發明之實施例舉例說明在機器信號與詢問信號間的重疊可啟動錯誤警報；圖7為根據本發明之實施例舉例說明較短的詢問信號用來 防止機器信號與詢問信號間的重疊；圖8為根據本發明之實施例舉例說明一系列的機器指令以及命令可***而不重疊的間隔之圖示；圖9為根據本發明之實施例舉例說明一種利用精確地確認傾斜晶圓的情況用以改善晶圓產量的裝置；以及圖10為根據本發明之實施例敘述一種利用精確地確認傾斜晶圓的情況用以改善晶圓產量的方法的流程圖。

本發明之實施例將在以下詳述並參照至附圖，但並非所有本發明之實施例均揭露於此。實際上，本發明的各種實施例可以各種不同形式體現，而不應限制於此處所提之實施例。這裡提供的實施例使得本揭露內容符合可實施的法律要求。

本發明的一些實施例可提供關於半導體裝置晶圓的產量改善的機制。圖3說明一種用於提供偵測晶圓傾斜以改善晶圓產量之系統結構。就這一點而言，如圖3所示，系統100可包括熱板控制器102，配置以與熱板104接合以提供控制信號至熱板104和/或對於在熱板104上的晶圓或其他物品，從熱板104接收熱板104表示的一或多個溫度之感測資料。在另一實施例中，熱板104可包括一或多個溫度感測器，以及可配置以因應放置晶圓與熱板104接觸或加熱晶圓以偵測溫度變化。例如：如果晶圓不正確地安裝於熱板104上(如圖2所示)，熱板104上的感測器所察覺到的溫度降低可能會比熱板104上正確地安裝晶圓(如圖1所示)所察覺到的溫度降低來得少，且當熱板104上正確地安裝晶圓時，可以在晶圓表面上從熱板104均勻 地抽取熱能。然而，儘管由溫度感測器所產生溫度資訊的特定機制，熱板控制器102可配置以接收溫度資訊以及提供這些資料用於此處所述儲存及/或分析之用。熱板控制器102更可與其他熱板(例如：熱板106、107、108)接合。

在一實施例中，追蹤電腦110可用於提供指令至熱板控制器，如用於溫度控制及/或指令何時取得溫度讀數。追蹤電腦110可包括處理器與用於儲存指令的記憶體以指揮追蹤電腦110執行相對應的功能或由指令所定義的應用。由熱板控制器102所得到的溫度資訊可提供給追蹤電腦110(例如：決定初始狀態資訊)及/或溫度資料庫112。在某些時候，溫度資料庫112可為追蹤電腦110的一部份，可用於上傳溫度資訊、以及傳遞溫度資訊至另一元件(例如：監控站120)或儲存溫度資訊在溫度資料庫112的記憶體中。然而，在其他例子中，溫度資料庫112可為與追蹤電腦110分離之元件。

在一實施例中，追蹤電腦110與溫度資料庫112可與監控站120通訊。監控站120有時亦為計算裝置，其具有處理器與用於儲存指令的記憶體以指揮監控站120執行如此處所述相對應的功能或由指令所定義的應用。例如：監控站120可配置以接收與分析溫度資訊以決定傾斜晶圓情況是否存在於一或多個熱板。在一實施例中，溫度資訊可即時或接近即時提供至監控站120。因此，傾斜晶圓情況可以一及時的方式被偵測到，且可在損壞傾斜晶圓之前做修正。若在一或多個熱板(104、106、107或108)偵測到傾斜晶圓情況，監控站120可配置以提供警報至操作器(例如使操作器停止烘烤傾斜晶圓)，或對於對應的晶圓自動指揮烘烤程序停止(例如透過 追蹤電腦110經由控制信號至熱板控制器102)。在某些情況下，重做晶圓可由提供新塗層的光阻液或在對應的熱板不適當地烘烤傾斜晶圓之前恢復晶圓來實施，因此在傾斜晶圓的失敗之前。

在一實施例中，熱板控制器102可配置以以一預定的取樣頻率來取樣熱板溫度資訊。亦即，一預定時間週期可設定為定義熱板溫度取樣的週期性。例如：熱板溫度可以每9秒、3秒或1秒取樣一次。然而，測試資料指出在某些情況下，樣本間較長的週期性可能會損壞晶圓烘烤溫度曲線，且導致監控站120發出錯誤警報。

圖4說明一種理論的晶圓烘烤溫度曲線。由圖4可知，對於適當安裝的晶圓，晶圓烘烤溫度曲線130預期可見在溫度有一下沈。基於預期的溫度下沈可決定晶圓是否適當地安裝。例如：若溫度未如預期般地足夠下沈，晶圓可能傾斜而因此未經歷預期的熱轉移量。因此可定義警報觸發規格140。若溫度曲線未下沈至至少警報觸發規格140的準位，可能懷疑有傾斜晶圓情況且可能會發出警報(或者烘烤可能停止)。在某些情況下，例如當每9秒觸發一次資料收集時，晶圓溫度烘烤曲線可經歷一次扭曲。圖5說明一種由於具有設定太低的取樣頻率而扭曲的實際的晶圓烘烤溫度曲線150。就這一點而言，曲線的扭曲並非精確地獲得溫度下沈。因此曲線未出現低於警報觸發規格140而因此發出警報情況，即使晶圓實際上適當地安裝在熱板上。

為了糾正圖5所舉之弊端，其可能發生於當取樣頻率低至足以扭曲圖4的理論晶圓烘烤曲線，某些實施例可使用較高的取樣頻率(例如每秒一個樣本)。藉由使用較高的取樣頻率，在監控站120的實際資料可能 較接近真實資料，因此，若晶圓適當地安裝，則較接近理論晶圓烘烤溫度曲線。因此可預期偵測到的警報情況，比起基於取樣頻率的曲線扭曲，更可能與晶圓傾斜有關。

另一種可能干擾精確地決定晶圓傾斜情況的能力之潛在現象，可能成為機器信號與詢問信號間用來得到溫度資訊的干擾。機器信號可包括用於熱板控制或其他指令的信號。同時，詢問信號可為關於得到溫度資訊的信號。一般而言，詢問信號可在機器信號送出後被***，如圖6所示。圖6說明多個機器信號200隨著介於其間的間隔210被送出。詢問信號220可在間隔210所定義出的時間期間被送出。尤其在某些情況下，詢問信號220可因應機器信號循環的終點被送出。間隔210可具有各種不同的長度。然而，詢問信號220可能具有一致的長度。在某些情況下，若詢問信號開始於一間隔，且另一機器信號在詢問信號結束之前送出，重疊情況可能發生於機器信號與詢問信號間。圖6說明兩個重疊的例子(顯示於橢圓230與232)。這種重疊可能會造成信號干擾而導致即使晶圓適當地安裝卻發出傾斜晶圓警報。

當使用較高的取樣頻率時，詢問信號將被縮短，因為更多資料的循環可在較小的週期時間內報導，給出較高的取樣頻率。圖7舉例說明如圖6所示之相同的機器信號200。然而，在圖7的例子中，詢問信號240以較短的時間間隔來提供。圖7中所示的時間間隔被選擇以確保沒有重疊發生。例如：一種高頻率擺動物可用來計算關於每一間隔210的計時。決定對於每一間隔區域最小可接受的時間間隔，以及調整對於詢問信號的指令循環，來決定最小時間控制輪廓。基於熱板溫度的增加的取樣頻率，***的 詢問信號可具有較短的長度，而可避免重疊(以及相應的信號干擾)。

圖8舉例說明一系列的機器指令300或觸發器，以及命令(例如：溫度資訊收集)可***圖示310之間隔。所造成的指令重疊亦顯示於圖示320。藉由增加取樣頻率(例如：從每9秒一次變為每秒一次)可改善溫度曲線準確性以及避免指令重疊。

實施例可用來與TEL Clean Track ACT-8與MK-8熱板系統或任何其他的TEL熱板系統模型做連結。此外，實施例可用來與電路作連結，該電路用來精確地捕捉信號返回，包括熱板溫度資訊。實施例可與許多不同的熱板單位、以及與其他監控各種元件溫度的機器一起使用。

圖9說明一種可利用為監控站120(或追蹤電腦110)的一部份的裝置以執行本發明之實施例之流程圖。如圖9所示，該裝置可包括或者與處理器400、記憶體402、使用者介面404以及裝置介面406通訊。記憶體402可包括，例如：易失性及/或非易失性記憶體(即非暫時存儲媒介)，且可配置以存儲資訊、資料、應用、指令或其他用於使該裝置根據本發明的示例實施例完成各種功能。例如，記憶體402可配置以對於由處理器400之處理緩衝輸入資料及/或對於由處理器400之執行存儲指令。

處理器400可由不同方式來具現。例如處理器400可具現為各種處理方式，例如處理電路具現為處理元件、共處理器、控制器或各種其他的處理裝置包括積體電路，如ASIC(特定應用積體電路)、FPGA(現場可程式閘陣列)、硬體加速器或其他。在一示例性實施例中，處理器400可配置以執行儲存於記憶體402中的指令或者可使用的處理器400。如此，處理器400可配置以執行各種功能，若非執行儲存於記憶體402中的指令， 就是執行其他預程式化的功能。

使用者介面404可與處理器400通訊以接收在使用者介面404的使用者輸入的指令及/或提供可聽見的、可見的、機械的或其他輸出至使用者。如此，使用者介面404可包括，例如鍵盤、滑鼠、控制桿、顯示器、觸控螢幕、軟鍵、麥克風、擴音機、或其他輸入/輸出機制。

同時，裝置介面406可為任何裝置，如設備或電路具現為硬體、軟體或軟硬體的組合，配置以從/向網路及/或其他與該裝置通訊之裝置或模組接收及/或傳送資料。就這點而言，裝置介面406可包括，例如：天線(或複數天線)、支援的硬體及/或軟體用以與無線通訊網路通訊。在固定的環境中，裝置介面406亦可支援有線通訊。如此，裝置介面406可包括通訊數據機及/或其他硬體/軟體用於經由電纜、數位訂戶專線(DSL)、USB或其他機制支援通訊。

在一實施例中，該裝置可更包括監控站120(或追蹤電腦110)。監控站120(或追蹤電腦110)可具現為包括於或由處理器400所控制。監控站120(或追蹤電腦110)可為任何裝置，如設備或電路具現為硬體、軟體或軟硬體的組合(例如：處理器400在軟體控制下操作)，配置以對於在此所述之偵測傾斜晶圓情況，執行監控站120(或追蹤電腦110)的相應功能。

圖10為根據一實施例說明關於精確地確認傾斜晶圓的情況用以改善晶圓產量的方法之操作的流程圖。應可瞭解流程圖中的每一方塊與流程圖中方塊的組合可以各種方式施行，如硬體、韌體及/或包括一或多個電腦程式指令的軟體。例如：此處所述一或多個程序可具現為電腦程式 指令。就這點而言，電腦程式指令具現上述的程序可由記憶體所儲存以及由處理器所執行。任何此種電腦程式指令可被裝載至電腦或其他程控裝置(例如：硬體)以製造機器，如此執行在電腦或其他程控裝置的指令，產生用以執行流程圖方塊中所特定的功能之方法。這些電腦程式指令可儲存於電腦可讀電子儲存記憶體來指揮電腦或其他程控裝置以特定的方式來運行，如儲存於電腦可讀記憶體中的指令生產製造一件物品，包括執行流程圖方塊中所特定的功能之指令方法。電腦程式指令亦可裝載至電腦或其他程控裝置，使得電腦或其他程控裝置上所執行的一系列操作產生電腦執行程序，如此執行在電腦或其他程控裝置上的指令提供用於執行流程圖方塊中所特定的功能之操作。

因此，流程圖的方塊支援用於執行特定功能的方法之組合、用於執行特定功能的操作與用於執行特定功能的程式指令方法的組合。本領域技術人士亦可瞭解流程圖的一或多個方塊、以及流程圖中方塊的組合，可由特殊目的的硬體電腦系統所執行，該特殊目的的硬體電腦系統執行特定功能或操作、或特殊目的硬體與電腦指令之組合。

如圖10所示，在操作500中，一種用於在機器信號間定義的間隔中提供詢問信號的方法。這些詢問信號與溫度資訊相關，該溫度資訊表示一熱板的一溫度，該熱板具有放置於其上的一物品。該方法更進一步包括在操作510接收溫度資訊，以及在操作520基於該溫度資訊與用於一完全安裝的物品的一預期熱輪廓的比較結果來決定該物品的一安裝情況(例如：完全安裝於熱板上或傾斜)。

在一些實施例中，上述操作可修飾或擴大為如下所述。部 分及/或全部的修飾或擴大可合併於某些實施例中。例如：在某些情況下，提供詢問信號包括決定代表這些間隔的一持續時間的一時間輪廓，以及基於該時間輪廓來定義這些詢問信號的一持續時間。在一實施例中，提供詢問信號包括基於在這些間隔之間的一最小時間來決定該時間輪廓，以及將這些詢問信號的該持續時間定義為小於該最小時間。在某些情況下，接收該溫度資訊包括以每秒一個樣本的一取樣頻率來接收該溫度資訊。在某些實施例中，決定該安裝情況包括基於該溫度資訊的一溫度輪廓接近一警報觸發規格，來決定該物品是否完全安裝或者傾斜於該熱板的一表面。在一實施例中，決定該物品是否完全安裝或者傾斜包括因應該溫度輪廓無法下沈至該警報觸發規格的一準位，來決定一傾斜情況。該物品可為一半導體晶圓，在某些情況下，提供詢問信號與接收溫度資訊包括提供關於多個半導體晶圓的這些詢問信號與接收關於多個半導體晶圓的該溫度資訊。

在此提出的本發明之諸多修飾與其他實施例可為熟知本領域技術人士瞭解這些發明具有前述敘述與相關例圖所呈現之教示之優勢。因此，本發明不僅限於所揭露之特定實施例，其餘修飾與實施例亦應包括於所附申請專利範圍之範圍內。此外，雖然前述敘述與相關例圖以一些示例性的元件及/或功能的組合描述了示例性的實施例，應知曉不同的元件及/或功能的組合可由不同的實施例在不偏離所附申請專利範圍之範圍內所提供。就這點而言，例如：除了上述以外之不同的元件及/或功能的組合亦考量作為可在所附申請專利範圍所提出。雖然特定名稱已在此使用，其僅用作為一般的及敘述性之意義，而非用以限制之目的。

102‧‧‧熱板控制器

104~108‧‧‧熱板

110‧‧‧追蹤電腦

112‧‧‧溫度資料庫

120‧‧‧監控站

Claims (14)

1. 一種晶圓傾斜偵測方法，包括：在機器信號之間所定義的間隔中提供詢問信號，這些詢問信號與溫度資訊相關，該溫度資訊表示一熱板的一溫度，該熱板具有放置於其上的一物品；決定對於每一間隔最小可接受的一時間間隔；調整對於該詢問信號的指令循環在該時間間隔內；基於對該熱板的溫度的增加之取樣頻率，使***的該詢問信號具有一最小持續時間，其中該最小持續時間小於該時間間隔；接收該溫度資訊；以及基於該溫度資訊與用於一完全安裝的物品的一預期熱輪廓的比較結果來決定該物品的一安裝情況。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供詢問信號包括決定代表這些間隔的一持續時間的一時間輪廓，以及基於該時間輪廓來定義這些詢問信號的該最小持續時間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中接收該溫度資訊包括以每秒一個樣本的一取樣頻率來接收該溫度資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中決定該安裝情況包括基於該溫度資訊的一溫度輪廓接近一警報觸發規格，來決定該物品是否完全安裝或者傾斜於該熱板的一表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中決定該物品是否完全安裝或者傾斜包括因應該溫度輪廓無法降低至該警報觸發規格的一準位，來決定一傾斜情況。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該物品包括一半導體晶圓。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供詢問信號與接收溫度資訊包括提供關於多個半導體晶圓的這些詢問信號與接收關於多個半導體晶圓的該溫度資訊。
8. 一種晶圓傾斜偵測裝置，該裝置包括一處理器，該處理器配置以控制一監控站，該監控站配置以：在機器信號之間所定義的間隔中提供詢問信號，這些詢問信號與溫度資訊相關，該溫度資訊表示一熱板的一溫度，該熱板具有放置於其上的一物品；決定對於每一間隔最小可接受的一時間間隔；調整對於該詢問信號的指令循環在該時間間隔內；基於對該熱板的溫度的增加之取樣頻率，使***的該詢問信號具有一最小持續時間，其中該最小持續時間小於該時間間隔；接收該溫度資訊；以及基於該溫度資訊與用於一完全安裝的物品的一預期熱輪廓的比較結果來決定該物品的一安裝情況。
9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中關於提供詢問信號，該處理器配置經由決定代表這些間隔的一持續時間的 一時間輪廓、以及基於該時間輪廓來定義這些詢問信號的該最小持續時間，以控制該監控站。
10. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中關於接收該溫度資訊，該處理器配置經由以每秒一個樣本的一取樣頻率，來控制該監控站。
11. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中關於決定該安裝情況，該處理器配置經由基於該溫度資訊的一溫度輪廓接近一警報觸發規格，來決定該物品是否完全安裝或者傾斜於該熱板的一表面，以控制該監控站。
12. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，其中關於決定該物品是否完全安裝或者傾斜，該處理器配置經由因應該溫度輪廓無法降低至該警報觸發規格的一準位，來決定一傾斜情況，以控制該監控站。
13. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該物品包括一半導體晶圓。
14. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中關於提供該詢問信號與接收該溫度資訊，該處理器配置經由提供關於多個半導體晶圓的這些詢問信號與接收關於多個半導體晶圓的該溫度資訊，來控制該監控站。