CN110323148A - 晶圆缺陷的感测系统及感测方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种晶圆缺陷的感测系统，其包括：定向传感器、基座以及缺陷传感器。定向传感器被配置以在晶圆斜角上探测定向基准部。基座被配置以旋转晶圆，以允许定向传感器探测定向基准部并将定向基准部放置于预定的定向位置。缺陷传感器被配置以在基座旋转晶圆时沿晶圆表面探测晶圆缺陷。还提供一种晶圆缺陷的感测方法。

Description

晶圆缺陷的感测系统及感测方法
技术领域
本公开实施例是有关于一种晶圆缺陷的感测系统及感测方法，特别是有关于一种将定向基准部(orientation fiducial)放置于预定的定向位置以探测晶圆缺陷的感测系统及感测方法。
背景技术
在集成电路的制造中，可利用自动化设备将半导体基板装载至各种反应腔室或其他加工腔室中以进行加工。一般而言，前述自动化设备包括机器人或机械手臂，其可被配置用以从固持晶圆的晶圆盒转移晶圆(例如：半导体基板或半导体工件)，经过中央转移腔室，并进入一个或多个设置与转移腔室连接的加工腔室。一般而言，机械手臂是设置于转移腔室中的中央位置，以进入与转移腔室连接的所有腔室。
理想的是相对于机器人、转移腔室及/或加工腔室校准晶圆，使得晶圆可以更佳的方式进行加工或搬运。举例而言，此操作可增加在待加工晶圆的精确性所期望的表面区域上加工的效率。可利用定向基准部的探测以指出晶圆是如何定位以进行搬运及加工。虽然可利用定向基准部以校准晶圆的定向至优化的定向以进行搬运或加工，然而晶圆仍可能具有其他缺陷，需要进行修复以增加加工的效率。因此，传统上检查晶圆的技术并非完全地令人满意。
发明内容
本公开实施例提供一种晶圆缺陷的感测系统，其包括：定向传感器、基座以及缺陷传感器。定向传感器被配置以在晶圆斜角上探测定向基准部。基座被配置以旋转晶圆，以允许定向传感器探测定向基准部并将前述定向基准部放置于预定的定向位置。缺陷传感器被配置以在基座旋转晶圆时沿晶圆表面探测晶圆缺陷。
本公开实施例提供一种晶圆缺陷的感测系统，其包括：定向传感器、基座、缺陷传感器以及机械手臂。定向传感器被配置以在晶圆斜角上探测定向基准部。基座被配置以旋转晶圆，以允许定向传感器探测定向基准部并将定向基准部放置于预定的定向位置。缺陷传感器被配置以在基座旋转晶圆时沿晶圆表面探测晶圆缺陷。机械手臂被配置以将晶圆存放于基座上，以及当定向基准部位于预定的定向位置时，从基座移除晶圆。
本公开实施例提供一种晶圆缺陷的感测方法，其包括：利用基座旋转晶圆，在晶圆斜角上探测定向基准部，根据前述定向基准部利用基座旋转晶圆至预定的定向位置，以及当利用基座旋转晶圆时，沿晶圆表面扫描缺陷。
附图说明
图1A是根据一些实施例的缺陷传感器定向机的剖视图。
图1B是根据一些实施例的具有多个缺陷传感器的缺陷传感器定向机的剖视图。
图2是根据一些实施例的斜角缺陷传感器的剖视图。
图3是根据一些实施例的缺陷传感器定向机的立体图。
图4A是根据一些实施例的相对于具有缺口定向基准部的晶圆的缺陷传感器定向机的俯视图。
图4B是根据一些实施例的相对于晶圆具有平面定向基准部的缺陷传感器定向机的俯视图。
图5A是根据一些实施例的具有位于转移腔室中央的缺陷传感器定向机的工作站的简图。
图5B是根据一些实施例的具有位于朝向转移腔室一侧的缺陷传感器定向机的工作站的简图。
图5C是根据一些实施例的具有位于朝向转移腔室的远侧的缺陷传感器定向机的工作站的简图。
图6是根据一些实施例的缺陷传感器定向机系统的各种功能模块的方框图。
图7是根据一些实施例的缺陷传感器定向机工艺的流程图。
附图标记列表
102～缺陷传感器定向机(定向机)；
104～定向腔室；
105～门；
106～机械手臂；
108～晶圆；
110～可旋式基座(基座)；
112A、112B～定向传感器；
114～辐射；
116～中心传感器；
117～旋转轴；
120、122、124～缺陷传感器；
120A、122A、124A～扫描区域；
150～缺陷传感器定向机；
152～定向传感器；
154～晶圆；
156～基座；
158～旋转轴；
159～开口；
160、162A、162B～底部缺陷传感器；
164～顶部缺陷传感器；
166A、166B、166C、166D～缺陷传感器；168～斜角缺陷传感器；
200～斜角缺陷传感器；
202～斜角；
204～晶圆；
206～边缘；
210A～0度法线；
210B～180度法线；
210C～90度法线；
212～90度法线斜角缺陷传感器；
214～斜角缺陷传感器；
300～缺陷传感器定向机；
302～晶圆；
304～基座；
306～定向传感器；
308～缺陷传感器；
310～基底；
312～夹具；
314～通气孔；
402、452～晶圆；
404～缺口定向基准部；
406、456～沟缘缺陷传感器；
454～平面定向基准部
500、520、550～工作站；
502、522、552～缺陷传感器定向机；
504、524～第一转移腔室
506、526A、526B、556～装载端；
508、528～第二转移腔室
510、530、558～半导体加工腔室；
524A、528A、554A、556A～机械手臂；
554～转移腔室；
560～外装载端；
602～缺陷传感器定向机系统；
604～处理器；
606～计算机可读取的储存模块；
608～网络连接模块；
610～用户接口模块；
612～控制器模块；
614～传感器模块；
700～缺陷传感器定向机工艺(工艺)；
702、704、706、708、710、712～操作。
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开实施例的不同部件。以下叙述构件及配置的特定范例，以简化本公开实施例的说明。当然，这些特定的范例仅为示范而并非用以限定。举例而言，应了解的是，当一组件被称作“连接”或“耦接”至另一组件时，其可能直接连接或耦接至前述另一组件，或可能具有一个或多个介于前述两者之间的组件。
另外，在以下的公开内容的不同范例中可能重复使用相同的参考符号及/或附图标记。这些重复是为了简化与清晰之目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间的关系。
此外，在此可使用与空间相关用词。例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，以便于描述图中绘示的一个组件或部件与另一个(些)组件或部件之间的关系。除了在图中绘示的方位外，这些空间相关用词意在包括使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，且在此使用的空间相关词也可依此做同样的解释。
如上所述，可在加工期间检查及/或校准晶圆，以确保晶圆在搬运及加工期间适当地定向。用于此检查及/或校准的工具可称作定向机(orientator)。定向机可利用各种惯用技术以确定定向基准部的位置，例如藉由旋转晶圆以判定晶圆的中心及角定向。定向基准部可以是用以标示(notate)晶圆的定向的任何种类的基准部(基准)，例如沿晶圆边缘或沟缘(bezel)的缺口或平面、或是晶圆的其他可识别的特征。定向机可利用传感器(例如光学传感器)以判定定向基准部的位置，随后据此将晶圆重新定向。在一些实施例中，可沿直线路径测量旋转中心与晶圆周缘之间的距离，进而可藉由测量的几何分析计算晶圆中心的偏移，并藉由机器人或机械手臂将晶圆定心(centered)于定向机上。
除了定向以外，传统上当晶圆进行加工时，并不会检查晶圆。一般而言，是在加工之后，由工作站完成晶圆缺陷的晶圆检查。然而，在加工腔室或工作站中运输晶圆及/或加工晶圆的过程中，晶圆可能会受损及/或变得无法使用，而浪费了任何对前述晶圆所进行的进一步的加工。
因此，本公开提供缺陷传感器定向机(defect sensor orientator)的各种实施例。缺陷传感器定向机可包括将晶圆定向及沿晶圆表面对晶圆检查晶圆缺陷的系统。定向机可包括基座，其中可在基座上移动(例如旋转)晶圆以沿晶圆表面检查晶圆基准部及晶圆缺陷。在一些实施例中，定向机也可利用机械手臂以将晶圆定位及/或重新定位于基座上。可利用各种传感器以进行此检查，例如：光学传感器(例如：感光耦合组件(charge coupleddevice；CCD)或扫描式电子显微镜(scanning electron microscope；SEM))。这些光学传感器可探测跨越可见光与不可见光光谱(例如红外光谱)的辐射。在一些实施例中，可利用单一传感器以检查晶圆的晶圆基准部及晶圆缺陷。在其他实施例中，可利用分离的传感器以检查晶圆基准部及检查晶圆缺陷。另外，或可设置晶圆缺陷传感器(例如：缺陷传感器、或配置以探测晶圆缺陷的传感器)、或前述传感器的组合至待检查的晶圆的上方、侧边(例如：沿沟缘)及/或晶圆的下方。在一些实施例中，当探测到晶圆缺陷时，可执行修复。修复可包括暂停待修复的晶圆的加工(例如：固定(fix))及/或从加工中移除晶圆，以便于对没有缺陷的另一个晶圆进行加工(例如：重新启动)。晶圆缺陷可包括可由缺陷传感器探测的任何种类的缺陷，其可能会降低晶圆制造的产量，例如为：晶圆上的裂缝、变色、刮痕、剥离及/或碎片。可通过利用晶圆缺陷的探测技术完成晶圆缺陷的探测，例如藉由从缺陷传感器收集的传感器数据中探测不均匀、异常值及/或变异。
在各种实施例中，可利用单一传感器或多个传感器评测(assess)围绕晶圆圆周的晶圆的斜角(bevel)或极端边缘(extreme edge)的缺陷。这些传感器可围绕晶圆的边缘定位，进而可沿晶圆的边缘进行各方面的评测，收集传感器数据并分析以判定晶圆缺陷。举例而言，传感器可于90度位置、60度位置、30度位置及/或0度位置收集传感器数据，以下将会更进一步地说明。
图1A是根据一些实施例的缺陷传感器定向机102的剖视图。缺陷传感器定向机102可位于定向腔室104内，其中定向腔室104可对转移腔室关闭或开启(例如可开启或关闭门105)。转移腔室包括机械手臂106，其配置以从定向机102转移晶圆108或将晶圆108转移至定向机102。机械手臂106可以是用于加工半导体工件的机械手臂，其可在机械手臂的工作范围(例如：由机械手臂可到达并操作晶圆108的边界所定义的三维形状)内操作(例如：移动)晶圆108。可将机械手臂106程序化以抓取、固持及操作对象。在一些实施例中，机械手臂106可位于定向腔室104内。
缺陷传感器定向机102可包括可旋式基座110。机械手臂106可配置以将晶圆108摆放于基座110上(例如由基座所支撑)，并将晶圆108重新定向(例如：将晶圆108横向移动以朝向或远离基座110)。可旋式基座110可配置以围绕旋转轴117旋转(例如以逆时针或顺时针的方向)。藉由旋转晶圆，定向传感器112A、112B可探测晶圆108上的定向基准部。定向基准部可以是能够指出晶圆108的特定角定向(angular orientation)的任何种类的基准部，例如：缺口(举例而言，从晶圆108的圆周切割晶圆108，例如呈V字形)或平面(例如：沿除了弯曲圆周以外的晶圆108沟缘的直线部分)。在一些实施例中，定向传感器112A、112B可包括一对发射器及传感器，其中发射器112A(或者为112B)发射出可探测的辐射114(例如激光束)，并由传感器112B(或者为112A)所探测。举例而言，前述辐射可仅在沿具有定向基准部(例如缺口或平面)的晶圆沟缘的位置探测到。在特定的实施例中，缺陷传感器定向机102也可包括中心传感器116，其可探测晶圆108是否定心于基座110上，例如位于旋转轴117上。举例而言，中心传感器116可配置以探测中心基准部(例如位于晶圆108中心的基准部或标志，可藉由例如：形状、纹路或颜色来区别)的位置，或者可判定旋转中心与晶圆108周缘之间沿直线路径的距离，以便于藉由测量的几何分析来计算晶圆108中心点的偏移。
缺陷传感器定向机102也可包括至少一缺陷传感器120、122与124。举例而言，顶部缺陷传感器120可配置以沿晶圆108顶部(例如在顶部缺陷传感器120的扫描区域120A内)探测晶圆缺陷。斜角缺陷传感器122可配置以沿晶圆108的侧边或斜角(例如在斜角缺陷传感器122的扫描区域122A内)探测晶圆缺陷。底部缺陷传感器124可配置以沿晶圆108底部(例如在底部缺陷传感器124的扫描区域124A内)探测晶圆缺陷。在一些实施例中，这些传感器的扫描区域可重叠，例如底部缺陷传感器124的扫描区域124A与斜角缺陷传感器122的扫描区域122A之间的重叠。在特定的实施例中，例如缺陷传感器120、122与124为光学传感器(例如感光耦合组件(CCD)、互补式金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS)、或N型金属氧化物半导体(N-type metal-oxide-semiconductor；NMOS)影像传感器)的情况下，扫描区域可视为前述传感器的视野。在另外的实施例中，缺陷传感器120、122与124可为扫描式电子显微镜(SEM)或可配置以沿晶圆108表面探测缺陷的其他种类的传感器。
在另外的实施例中，不同种类的缺陷传感器可位于不同的缺陷传感器定向(例如：顶部、斜角或底部)。举例而言，顶部缺陷传感器120及底部缺陷传感器124可以是一种光学传感器(例如感光耦合组件)，而斜角缺陷传感器122可以是另一种光学传感器(例如扫描式电子显微镜)。
在一些实施例中，可旋式基座110可配置以围绕旋转轴旋转(例如以逆时针或顺时针的方向)，而定向传感器112A、112B与缺陷传感器120、122、124则同时检查晶圆。然而，在一些实施例中，可分别(例如在分开的时间)为了定向传感器112A、112B搜寻定向基准部之目的，以及为了缺陷传感器120、122、124搜寻晶圆缺陷之目的，来操作可旋式基座110。此外，可旋式基座可配置以持续旋转(例如以固定的速度不停止地旋转)或间歇性地旋转(例如间歇性地停止旋转，以允许缺陷传感器在间歇性的停止时撷取静止晶圆108的传感器数据)。
在各种实施例中，各种传感器可固定于定向腔室104内。举例而言，缺陷传感器120、122、124可相对于基座110固定。此外，缺陷传感器120、122、124也可相对于定向传感器112A及/或中心传感器116固定。
在另外的实施例中，可移动缺陷传感器120、122、124以横跨一区域进行扫描。因此，在这些实施例中，表示缺陷传感器120、122、124的方框可表示可移式缺陷传感器120、122、124可占据的空间范围。可利用缺陷扫描平台(例如缺陷传感器120、122、124的部分)执行此扫描技术，前述缺陷扫描平台可以一个自由度来移动缺陷传感器120、122、124。缺陷扫描平台的范例可包括轨道，且缺陷传感器可沿前述轨道移动。此外，基座110可以另一个自由度来移动晶圆108。举例而言，基座110可使晶圆108旋转移动，且缺陷扫描平台可横跨一侧轴(例如横跨晶圆108的半径)移动缺陷传感器(例如顶部缺陷传感器120或底部缺陷传感器124)。类似地，缺陷扫描平台可横跨垂直轴(例如横跨晶圆108的厚度、或沿晶圆的斜角)移动斜角缺陷传感器122。
如上所述，晶圆缺陷可包括任何种类的可由缺陷传感器探测的缺陷，其可能会降低晶圆制造的产量，例如：晶圆上的裂缝、变色、刮痕、剥离及/或碎片。可通过利用晶圆缺陷的探测技术来完成晶圆缺陷的探测，例如藉由从缺陷传感器收集的传感器数据中探测不均匀、异常值、及/或变异。因此，晶圆缺陷可探测为非预期变异的特定种类或量、或沿晶圆的非均匀性。可藉由晶圆缺陷感测系统实施晶圆缺陷的探测，前述晶圆缺陷感测系统包括缺陷传感器定向机102，以下将更进一步地说明。举例而言，晶圆缺陷探测技术可评测在晶圆旋转时所撷取的晶圆的影像数据(例如多个影像的影像数据、或影片)。因此，影像数据可以是来自跨越连续或间断时间段(time frame)的相同或不同晶圆的多个影像。可比较影像数据的不同画面(frames，帧)(例如影像)来以影像数据中的不正常或异常值判定缺陷的存在。举例而言，可利用以边缘探测、阈值、颜色为基础的分割、或其他种类的影像分割技术来在影像数据中寻找各种特征。随后，根据比较所探测的特征，可通过监督式(supervised)或非监督式(unsupervised)的学习将数据中的异常值判定为可能的晶圆缺陷。可根据异常值的惯用数据分析进行异常值的判定或定义。这些异常值可用以作为影像数据分析中的阈值，以判定晶圆缺陷特征的影像数据、以及并非晶圆缺陷特征的影像数据。在一些实施例中，可利用惯用的晶圆缺陷探测技术来探测晶圆缺陷，因此在本公开中并不会详细叙述。
图1B是根据一些实施例的具有多个缺陷传感器的缺陷传感器定向机150的剖视图。缺陷传感器定向机150可包括与上述相似的定向传感器152及晶圆154。然而，基座156可以是开放式的(例如没有接近旋转轴158的实体中心部分)。因此，相较于其他种类的缺陷传感器定向机(例如上图所示的缺陷传感器定向机)，底部缺陷传感器160可评测晶圆154底部的更多部分。具体而言，基座156可具有开口159。然而，基座156仍可配置以围绕旋转轴158转动，以围绕旋转轴158移动或转动晶圆154。在底部缺陷传感器160之中，可具有一配置以从开口159中收集传感器数据的底部缺陷传感器162A。
可具有多个底部缺陷传感器160及多个顶部缺陷传感器164。这些缺陷传感器的每一个(例如在一组底部缺陷传感器160或一组顶部缺陷传感器164之中)可以是相同或不同种类的缺陷传感器(例如：感光耦合组件或扫描式电子显微镜)。举例而言，在底部缺陷传感器160之中，第一底部缺陷传感器162A可以是第一种缺陷传感器，而第二底部缺陷传感器162B则可以是第二种缺陷传感器。或者，底部缺陷传感器162A、162B也可以是同一种缺陷传感器。类似地，在顶部缺陷传感器164之中，每一个组成的缺陷传感器166A、166B、166C、166D可以是相同或不同种类的缺陷传感器。举例而言，缺陷传感器166A、166C可以是一种缺陷传感器，而缺陷传感器166B、166D则可以是另一种缺陷传感器。当斜角缺陷传感器168可由多个缺陷传感器组成时(例如不同的斜角缺陷传感器168可以是相同或不同种类的缺陷传感器)，可利用相同种类的排列。在一些实施例中，在一缺陷传感器组(例如：在顶部缺陷传感器之中、或底部缺陷传感器之中、或斜角缺陷传感器之中)中具有多种缺陷传感器可产生更多种传感器数据(例如：因为不同种类的传感器数据的探测)。另外，不同种类的传感器数据可涵盖晶圆的相同或抵接的区域或面积，并可相互参照，相较于仅在晶圆的特定区域或抵接区域利用单一种类的传感器，可提供更健全的缺陷探测。
此外，虽然缺陷传感器仅被绘示于旋转轴158的一侧，在各种实施例中，缺陷传感器也可视不同的应用而位于旋转轴158的多个侧。举例而言，缺陷传感器可横跨晶圆的直径并横跨旋转轴的两侧。
图2是根据一些实施例的斜角缺陷传感器200的剖视图。如上所述，斜角202可视为晶圆204的水平延伸的一侧或极端边缘，且一般会围绕晶圆的圆周。斜角缺陷传感器200可围绕各种位置来定向，前述位置可垂直地围绕斜角202。举例而言，围绕斜角的位置可以角度标示，例如0、30、60、90、120、150、或180度，其中0或180度代表从晶圆的弯曲斜角部分转换至晶圆平坦的顶部或底部。此外，角度标示可视为正交于斜角曲线的线(例如：法线)的径向定向。于参照上述角度的特定点正交于曲线的线为在同一点垂直于切线的线。在0度法线210A与180度法线210B之间的斜角缺陷传感器定向可称作斜角缺陷传感器。换言之，可将斜角缺陷传感器定向以从0度法线210A与180度法线210B之间且包括前述两者的法线角度收集传感器数据。举例而言，于晶圆最极端的端部或边缘的法线可以是90度法线210C。当配置以收集传感器数据的斜角缺陷传感器从90度法线定向时，可称作90度法线斜角缺陷传感器212。其他斜角缺陷传感器214也可位于在90度法线210C与0度法线210A之间、或在90度法线210C与180度法线210B之间的其他法线。
图3是根据一些实施例的缺陷传感器定向机300的立体图。缺陷传感器定向机300可配置以通过基座304旋转晶圆302。晶圆302被绘示成具有一定程度的透明度，以一并绘示基座304。缺陷传感器定向机300可具有定向传感器306及缺陷传感器308。缺陷传感器定向机300可大致上被包覆于当顶盖或封闭件(未图示)固定至基底310时所形成的腔室中，其中基座304坐落于基底310上。可利用夹具312固定封闭件。在操作期间，基座304可旋转晶圆302，以允许定向传感器306沿晶圆302的沟缘探测定向基准部。此外，缺陷传感器308可配置以收集晶圆302特征的传感器数据。可利用传感器数据以判定晶圆302上是否有缺陷存在。在一些实施例中，沿基底310可具有通气孔314以提供腔室一定程度的大气压控制，例如藉由将气体从晶圆302吸出、或者将特定气体输入腔室中。
图4A是根据一些实施例的相对于晶圆402具有缺口定向基准部404的缺陷传感器定向机的俯视图。缺口定向基准部404可以是从晶圆402圆周对晶圆402稍微的切割，例如为V字形。另外，沟缘缺陷传感器406可配置以收集传感器数据，可沿晶圆402的沟缘判别晶圆缺陷。
图4B是根据一些实施例的相对于晶圆452具有平面定向基准部454的缺陷传感器定向机的俯视图。平面定向基准部454可以是除了弯曲圆周以外的沿晶圆452沟缘的直线部分。此外，沟缘缺陷传感器456可配置以收集传感器数据，可沿晶圆452的沟缘判别晶圆缺陷。
图5A是根据一些实施例的具有缺陷传感器定向机502的工作站500的简图，其中缺陷传感器定向机502位于第一转移腔室504中央。工作站500也可包括装载端506、第二转移腔室508、及各种半导体加工腔室510。第一转移腔室504可包括机械手臂，并配置以在装载端口506及缺陷传感器定向机502之间转移晶圆。第二转移腔室508可包括机械手臂，并配置以在半导体加工腔室510及装载端506之间转移晶圆。机械手臂可在各种装载端506、半导体加工腔室510及/或缺陷传感器定向机502之间移动及/或延伸至足以在各种装载端506、半导体加工腔室510及/或缺陷传感器定向机502之中操纵晶圆的程度。缺陷传感器定向机502可位于第一转移腔室504的中心部分周围。然而，在其他实施例中，缺陷传感器定向机也可(或替代地)位于第二转移腔室508、装载端506及/或半导体加工腔室510中。
半导体加工腔室510可包括配置以接收及加工晶圆或其他半导体工件的任何半导体加工腔室。在这些半导体加工腔室中可执行的范例工艺(制程)包括与物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)、化学机械研磨(chemical mechanical planarization；CMP)、扩散(diffusion；DIF)、湿式蚀刻、干式蚀刻、微影、显影后检查(after developed inspection；ADI)、蚀刻后检查(after etched inspection；AEI)、临界尺寸(critical dimension；CD)检查、扫描式电子显微镜(SEM)检查、临界尺寸扫描式电子显微镜(CD-SEM)检查、湿式清洁、干式清洁及电浆蚀刻相关的工艺。
图5B是根据一些实施例的具有缺陷传感器定向机522的工作站520的简图，其中缺陷传感器定向机522位于朝向第一转移腔室524的一侧。工作站520也可包括装载端526A、526B、第二转移腔室528、及各种半导体加工腔室530。第一转移腔室524可包括机械手臂524A，并配置以在装载端口526A、526B及缺陷传感器定向机522之间转移晶圆。第二转移腔室528可包括机械手臂528A，并配置以在半导体加工腔室530及装载端526B之间转移晶圆。机械手臂524A、528A可在各个装载端526A、526B、半导体加工腔室530及/或缺陷传感器定向机522之间移动及/或延伸至足以在各个装载端526A、526B、半导体加工腔室530及/或缺陷传感器定向机522之中操纵晶圆的程度。缺陷传感器定向机522可位于第一转移腔室524的一侧边部分的周围。然而，在其他实施例中，缺陷传感器定向机也可(或替代地)位于第二转移腔室528、装载端526A、526B及/或半导体加工腔室530中。
图5C是根据一些实施例的具有缺陷传感器定向机552的工作站550的简图，其中缺陷传感器定向机552位于朝向转移腔室554的一远侧。藉由使机械手臂位于转移腔室554的远侧，当搬运晶圆或其他材料时，机械手臂可不需要到达缺陷传感器定向机552周围或在缺陷传感器定向机552周围移动。然而，在其他实施例中，缺陷传感器定向机也可(或替代地)位于装载端556、半导体加工腔室558及/或外装载端560中。
根据一些实施例，工作站550可具有用于每一个半导体加工腔室558的独立的装载端556。工作站550可包括四个半导体加工腔室558，且每一个半导体加工腔室558皆与个别的装载端556交于界面。每一个独立的装载端556可具有机械手臂556A，藉此在各半导体加工腔室558与独立的装载端556及/或转移腔室554之间移动晶圆。转移腔室554可包括机械手臂554A，其可在转移腔室554之中移动，并在各个装载端556及外装载端560之间转移晶圆。藉由在每一个独立的装载端556之中设有机械手臂556A，在装载端556之中的机械手臂556A可直接在各个半导体加工腔室558与装载端556及/或转移腔室554之间转移晶圆的情况下，可不需另一个邻接半导体加工腔室558的转移腔室。
图6是根据一些实施例的缺陷传感器定向机系统602的各种功能模块的方框图。缺陷传感器定向机系统602可包括如上所述的缺陷定向机。缺陷传感器定向机系统602可包括处理器604。在另外的实施例中，处理器604可以一个或多个处理器来实施。
处理器604可操作性地连接至计算机可读取的储存模块606(例如：内存及/或数据库)、网络连接模块608、用户接口模块610、控制器模块612以及传感器模块614。在一些实施例中，计算机可读取的储存模块606可包括缺陷定向机操作逻辑，其可使处理器604执行本公开中所述的各种工艺。计算机可读取的储存模块606也可储存数据，例如：晶圆缺陷特征的传感器数据、根据定向基准部将晶圆定向及/或有助于收集缺陷传感器数据的定向机及/或机械手臂用的控制指令、晶圆标识符、缺陷传感器定向机标识符、半导体工件工艺的标识符，以及任何其他可用以执行本公开中所述各种工艺的参数或资料。
网络连接模块608可有助于缺陷传感器定向机系统602的网络连接，使缺陷传感器定向机系统602的各种装置及/或组件可在缺陷传感器定向机系统602之中或之外通信(例如：传输信号、信息、指令或数据)。在一些实施例中，网络连接模块608可有助于物理的连接，例如线或总线(bus)。在其他实施例中，网络连接模块608可有助于无线连接，例如利用传输器、接收器及/或收发器的无线局域网络(wireless local area network；WLAN)。举例而言，网络连接模块608可有助于处理器604与计算机可读取的储存模块606的无线或有线连接。
缺陷传感器定向机系统602也可包括用户接口模块610。用户接口可包括配置以输入及/或输出至缺陷传感器定向机系统602的操作器的任何种类的接口，包括显示器、笔记本电脑、平板计算机或行动装置等，但不限于此。
缺陷传感器定向机系统602可包括控制器模块612。控制器模块612可配置以控制各种物理设备，其控制机械手臂、定向机、缺陷传感器、缺陷传感器定向机、加工腔室或任何其他缺陷传感器定向机系统602可控制的部分的移动或功能。举例而言，控制器模块612可配置以控制腔室的门、旋转马达以及其他类似构件的至少其中之一的移动或功能，其中旋转马达会使定向机围绕旋转轴来旋转。举例而言，控制器模块612可控制马达或致动器。控制器可由处理器所控制，并可执行本公开所述的各种工艺的各种实施例。
传感器模块614可代表配置以收集传感器数据的缺陷传感器及/或定向传感器。如上所述，在一些实施例中，定向传感器可包括一对发射器与传感器，其中发射器发射出可探测的辐射(例如激光束)，并由传感器来探测。举例而言，前述辐射可仅在沿具有定向基准部(例如缺口或平面)的晶圆沟缘的位置探测。在一些实施例中，可利用中心传感器来探测晶圆是否定心于基座上，例如位于旋转轴上。举例而言，中心传感器可配置以探测中心基准部(例如位于晶圆中心的基准部)的位置，或可判定旋转中心与晶圆周围之间沿直线路径的距离，以便于藉由测量的几何分析来计算晶圆中心点的偏移。
此外，如上所述，缺陷传感器定向机可包括缺陷传感器。在缺陷传感器定向机利用定向传感器执行有关于晶圆定向的工艺的情况下，这些缺陷传感器可配置以收集传感器数据。举例而言，顶部缺陷传感器可配置以沿晶圆顶部(例如在顶部缺陷传感器的扫描区域内)探测晶圆缺陷。斜角缺陷传感器可配置以沿晶圆的侧边或斜角(例如在斜角缺陷传感器的扫描区域内)探测晶圆缺陷。底部缺陷传感器可配置以沿晶圆底部(例如在底部缺陷传感器的扫描区域内)探测晶圆缺陷。在一些实施例中，这些传感器的扫描区域可重叠，例如底部缺陷传感器的扫描区域与斜角缺陷传感器的扫描区域之间的重叠。在特定的实施例中，例如缺陷传感器为光学传感器(例如感光耦合组件(CCD)、互补式金属氧化物半导体(CMOS)、或N型金属氧化物半导体(NMOS)影像传感器)的情况下，扫描区域可视为前述传感器的视野。在另外的实施例中，缺陷传感器可为扫描式电子显微镜(SEM)或可配置以沿晶圆表面探测缺陷的其他种类的传感器。
图7是根据一些实施例的缺陷传感器定向机工艺(defect sensor orientatorprocess)700的流程图。如上所述，可藉由具有缺陷传感器定向机的模块化缺陷传感器定向机系统来执行缺陷传感器定向机工艺700。应注意的是，工艺700仅作为范例，并非用以限制本公开。因此，要了解的是，可在图7的工艺700之前、期间以及之后提供另外的操作，可省略特定的操作，特定的操作可与其他操作同时执行，且一些其他操作可能仅在本公开中概要地说明。
于操作702中，可于缺陷传感器定向机接收晶圆。可藉由机械手臂将晶圆放置于晶圆基座上来接收前述晶圆。机械手臂可以是专用于将晶圆放置在缺陷传感器定向机的基座上之目的。在其他实施例中，机械手臂可以是转移腔室、装载端、或工作站的任何其他构件的部分。换言之，除了将晶圆放置于缺陷传感器定向机上及/或将位于基座上的晶圆定向以外，机械手臂也可以想要的方式具有其他的功能。
于操作704中，可在放置于基座上的晶圆上探测定向基准部。如上所述，可由具有一对发射器与传感器的定向传感器来探测定向基准部。发射器可发射出可探测的辐射(例如激光束)，并由传感器来探测。举例而言，前述辐射可仅于沿具有定向基准部(例如缺口或平面)的晶圆沟缘的位置探测。在传感器收集用于表征定向基准部的传感器数据时，可将基座旋转。在一些实施例中，基座可配置以旋转360度以使定向传感器确定定向基准部的位置。在其他实施例中，基座可加快旋转晶圆直到找到、探测到或确定定向基准部的位置为止。一旦确定定向基准部的位置，基座会根据或相对于定向基准部，旋转晶圆至特定的角位置(例如使得定向基准部或晶圆的任何其他可区别的部分位于预定的定向位置)，以使机械手臂取出晶圆。前述特定的角位置可以是晶圆的想要的端部或最终定向，以在工作站内进行晶圆的进一步的加工。
于操作706中，可利用缺陷传感器定向机上的缺陷传感器来评测晶圆缺陷。如上所述，缺陷传感器可配置以与基座同时进行操作(例如在基座转动的情况下)，以及/或者与定向传感器同时进行操作。因此，在一些实施例中，操作706可与操作704同时执行。然而，在其他实施例中，操作706可在操作704之前及/或之后执行，例如在探测定向基准部之前，或在评测晶圆缺陷之后。
如上所述，晶圆缺陷可包括可由缺陷传感器探测的任何种类的缺陷，此缺陷可能会降低晶圆制造产量，例如：晶圆上的裂缝、变色、刮痕、剥离及/或碎片。可通过利用晶圆缺陷的探测技术完成晶圆缺陷的探测，例如藉由从缺陷传感器收集的传感器数据中探测不均匀、异常值及/或变异。举例而言，晶圆缺陷探测技术可评测在晶圆旋转时所撷取的晶圆的影像数据(例如多个影像的影像数据、或影片)。可比较影像数据的不同画面或离散的部分(例如影像或影像的部分)，并以影像数据中的不正常或异常值来判定缺陷的存在。举例而言，可利用以边缘探测、阈值、颜色为基础的分割、或其他种类的影像分割技术以在影像数据中寻找各种特征。随后，根据比较所探测的特征，可通过监督式或非监督式学习将数据中的异常值判定为可能的晶圆缺陷。可根据异常值的惯用数据分析进行异常值的判定与定义。在一些实施例中，可利用惯用的晶圆缺陷探测技术来探测晶圆缺陷，因此在本公开中并不会详细叙述。
于操作708中，可决定是否探测到晶圆缺陷。如果探测到晶圆缺陷，缺陷传感器定向机工艺700可继续至操作710。如果未探测到晶圆缺陷，缺陷传感器定向机工艺700则可继续至操作712。
于操作710中，可根据晶圆缺陷的探测执行修复。前述修复可包括暂停待修复的晶圆的加工(例如：固定(fix))及/或从加工移除晶圆，以便于对没有缺陷的另一个晶圆进行加工(例如：重新启动)。在一些实施例中，可利用机械手臂移除等待的晶圆来暂停晶圆加工的工艺。一旦移除具缺陷的晶圆(例如具有晶圆缺陷的晶圆)，缺陷传感器定向机工艺700可以新的晶圆于操作702重新开始。在一些实施例中，可于缺陷传感器定向机不移除晶圆的情况下执行修复。举例而言，晶圆缺陷可以是不想要的人工物沉积在晶圆的表面上，可于缺陷传感器定向机启动风扇或鼓风机，以利用空气或气体将不想要的人工物推出晶圆的表面，以利于重启晶圆的加工(例如继续至操作712)。
于操作712中，应于没有探测到缺陷时或如果充分修复晶圆缺陷后，才可继续晶圆加工。举例而言，可藉由根据探测的定向基准部利用基座将晶圆定向、并利用机械手臂从基座移除晶圆以在工作站内运输，来继续加工晶圆。
在一些实施例中，晶圆缺陷的感测系统包括：定向传感器、基座以及缺陷传感器。定向传感器被配置以在晶圆斜角上探测定向基准部。基座被配置以旋转晶圆，以允许定向传感器探测定向基准部，并将定向基准部放置于预定的定向位置。缺陷传感器被配置以在基座旋转晶圆时沿晶圆表面探测晶圆缺陷。在一些实施例中，基座被配置以支撑晶圆的底部，且缺陷传感器被配置以沿晶圆的底部探测晶圆缺陷。在一些实施例中，缺陷传感器被配置以沿晶圆的斜角探测晶圆缺陷。在一些实施例中，缺陷传感器被配置以沿晶圆的顶部探测晶圆缺陷。在一些实施例中，缺陷传感器被配置以沿晶圆的底部、斜角及顶部探测晶圆缺陷。晶圆缺陷为裂缝、变色、刮痕、剥离及碎片的至少其中之一。在一些实施例中，定向基准部为缺口或平面。
在另一些实施例中，晶圆缺陷的感测系统包括：定向传感器、基座、缺陷传感器以及机械手臂。定向传感器被配置以在晶圆斜角上探测定向基准部。基座被配置以旋转晶圆，以允许定向传感器探测定向基准部并将定向基准部放置于预定的定向位置。缺陷传感器被配置以在基座旋转晶圆时沿晶圆的一表面探测晶圆缺陷。机械手臂被配置以将晶圆摆放于基座上，以及当定向基准部位于预定的定向位置时，从基座移除晶圆。在一些实施例中，缺陷传感器被配置以根据沿前述表面的一非均匀性来探测晶圆缺陷。在一些实施例中，基座被配置以将晶圆旋转360度。在一些实施例中，基座被配置以支撑晶圆的底部，且缺陷传感器被配置以沿晶圆的底部探测晶圆缺陷。在一些实施例中，缺陷传感器被配置以沿晶圆的斜角探测晶圆缺陷。在一些实施例中，缺陷传感器被配置以沿晶圆的顶部探测晶圆缺陷。在一些实施例中，缺陷传感器被配置以沿晶圆的底部、斜角及顶部探测晶圆缺陷。
在另一些实施例中，晶圆缺陷的感测方法包括：利用基座旋转晶圆，在晶圆斜角上探测定向基准部；根据前述定向基准部，利用基座旋转晶圆至预定的定向位置；以及当利用基座旋转晶圆时，沿晶圆表面扫描缺陷。在一些实施例中，此方法还包括利用机械手臂将晶圆移动至基座。在一些实施例中，此方法还包括当晶圆位于预定的定向位置时，从基座移除晶圆。在一些实施例中，此方法还包括沿晶圆的底面扫描缺陷，其中基座被配置以支撑晶圆的底面。在一些实施例中，此方法还包括沿晶圆的斜角扫描缺陷。在一些实施例中，此方法还包括沿晶圆的顶面扫描缺陷。
以上概述了许多实施例的部件，使本公开所属技术领域中的一般技术人员可以更加理解本公开的各实施例。本公开所属技术领域中的一般技术人员应可理解，可以本公开实施例为基础轻易地设计或改变其他工艺及结构，以实现与在此介绍的实施例相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例相同的优点。本公开所属技术领域中的一般技术人员也应了解，这些相等同的结构并未背离本公开的精神与范围。在不背离本公开的精神与范围的前提下，可对本公开实施例进行各种改变、置换及变动。
在本公开中所使用的用语“模块”意指软件、韧体(firmware)、硬件以及这些组件的任意组合，以执行本公开所述相关的功能。此外，为了说明的目的，将各种模块描述成分散的模块。然而，本公开所属技术领域中具有通常知识者应理解的是，可合并两个以上的模块以形成执行根据本公开实施例的相关功能的单一模块。
本公开所属技术领域中的一般技术人员还应理解的是，可通过电子硬件(例如：数字实施、模拟实施、或前述两者的组合)、韧体、各种形式的程序或结合指令的设计码(为了方便起见，在本公开中可称作“软件”或“软件模块”)、或这些技术的任意组合，来实施任何与本公开实施例相关的各种示意性的逻辑区块、模块、处理器、工具、电路、方法及功能。为了清楚地说明此硬件、韧体及软件的可互换性，以上已普遍地以功能的形式描述各种示意性的构件、区块、模块、电路以及步骤。此功能是否以硬件、韧体、或软件、或这些技术的组合来实施，取决于整体系统的特定应用与设计限制。本公开所属技术领域中的一般技术人员可于每一个特定应用中以各种方式实施所述的功能，但此实施的决定并不会偏离本公开的范围。
另外，本公开所属技术领域中的一般技术人员应了解的是，本公开所述的各种示意性方框、模块、装置、组件及电路可在集成电路(integrated circuit；IC)内实施、或由集成电路执行，其可包括一般用途的处理器、数字信号处理器(digital signal processor；DSP)、特殊应用集成电路(ASIC)、现场可程序化逻辑门阵列(field programmable gatearray；FPGA)、或其他可程序化的逻辑设备、或前述装置的任意组合。逻辑方块、模块及电路可更进一步包括天线及/或收发器，以与网络中或装置中的各种组件通信。一般用途的处理器可以是微处理器，但处理器也可替代为惯用的处理器、控制器或状态机(statemachine)。处理器亦可以计算装置的组合来实施，例如：数字信号处理器与微处理器的组合、多个微处理器、与数字信号处理器核结合的一个或多个微处理器、或任何其他适合的结构以执行本公开所述的功能。
除非另外特别说明，本公开中所使用的条件语言(例如：“可以”、“可能”、“可能会”或“可”等)应理解为表达在一些实施例包括，而在其他实施例则不包括的一些特征、组件及/或步骤。因此，一般而言，此条件语言并不表示对一个或多个实施例而言在任何方式中特征、组件及/或步骤是必要的，或者无论是否有使用者输入或提示，一个或多个实施例未必要包括决定这些特征、组件及/或步骤是否要包含于或执行于任何特定的实施例中的逻辑。
另外，本公开所属技术领域中的一般技术人员在阅读本公开之后，应有能力以配置功能实体来执行本公开所述的操作。本公开中相对于特定操作或功能所使用的用语“配置以…”意指物理上或虚拟上建造、设计及/或排列的系统、装置、组件、电路、结构、机器等，以执行特定操作或功能。
除非另外特别说明，本公开中所使用的析取语言(disjunctive language)例如词组“X、Y或Z的至少其中之一”应理解为表示一个项目、用语等可以是X、Y、Z、或前述的任意组合(例如X、Y及/或Z)。因此，一般来说此析取语言并非表示、且不应理解为一些实施例需要X的至少其中之一、Y的至少其中之一、或Z的至少其中之一的每一个存在。
应强调的是，可对上述实施例进行许多变化或修改，且上述实施例的组件应被理解为在其他可接受的范例之中。所有的变化或修改被涵盖于本公开及随附的权利要求书所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆缺陷的感测系统，包括：
一定向传感器，配置以在一晶圆的一斜角上探测一定向基准部；
一基座，配置以旋转该晶圆，以允许该定向传感器探测该定向基准部，并将该定向基准部放置于一预定的定向位置；以及
一缺陷传感器，配置以在该基座旋转该晶圆时沿该晶圆的一表面探测一晶圆缺陷。
2.如权利要求1所述的晶圆缺陷的感测系统，其中该基座被配置以支撑该晶圆的一底部，且该缺陷传感器被配置以沿该晶圆的该底部探测该晶圆缺陷。
3.如权利要求1所述的晶圆缺陷的感测系统，其中该缺陷传感器被配置以沿该晶圆的该斜角探测该晶圆缺陷。
4.如权利要求1所述的晶圆缺陷的感测系统，其中该缺陷传感器被配置以沿该晶圆的一顶部探测该晶圆缺陷。
5.如权利要求1所述的晶圆缺陷的感测系统，其中该缺陷传感器被配置以沿该晶圆的该底部、该斜角及一顶部探测该晶圆缺陷。
6.如权利要求1所述的晶圆缺陷的感测系统，其中该晶圆缺陷为裂缝、变色、刮痕、剥离及碎片的至少其中之一。
7.如权利要求1所述的晶圆缺陷的感测系统，其中该定向基准部为一缺口或一平面。
8.一种晶圆缺陷的感测系统，包括：
一定向传感器，配置以在一晶圆的一斜角上探测一定向基准部；
一基座，配置以旋转该晶圆，以允许该定向传感器探测该定向基准部，并将该定向基准部放置于一预定的定向位置；
一缺陷传感器，配置以在该基座旋转该晶圆时沿该晶圆的一表面探测一晶圆缺陷；以及
一机械手臂，配置以将该晶圆摆放于该基座上，以及当该定向基准部位于该预定的定向位置时，从该基座移除该晶圆。
9.如权利要求8所述的晶圆缺陷的感测系统，其中该缺陷传感器被配置以根据沿该表面的一非均匀性来探测该晶圆缺陷。
10.一种晶圆缺陷的感测方法，包括：
利用一基座旋转一晶圆；
在该晶圆的一斜角上探测一定向基准部；
根据该定向基准部，利用该基座旋转该晶圆至一预定的定向位置；以及
当利用该基座旋转该晶圆时，沿该晶圆的一表面扫描多个缺陷。
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