CN110838459A - 监测系统及监测方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种监测系统及监测方法，该监测系统包括：一吸座；多个沟槽导管，布置围绕在吸座上的一晶圆位置的一圆周；一气源，与多个沟槽导管流体连通；以及一流量监测器，配置以判断从气源至多个沟槽导管的一单独一者的一气体流量。

Description

监测系统及监测方法
技术领域
本公开涉及一种监测系统及监测方法，特别涉及一种用于晶圆的监测系统及监测方法。
背景技术
现代制造过程为典型地高度自动化以操纵材料及装置并产生成品。品质控制及维护过程通常依靠人类技能、知识及专业知识以检查在制造期间及作为成品的制造的产品。
除了手动检查之外，晶圆(例如，半导体工件、半导体装置或半导体材料)的典型处理可不运用特定的检查技术以将晶圆放置在吸座(chuck)上。此手动检查可能需要打开半导体处理腔室，晶圆放置在半导体处理腔室中的吸座上。此手动检查还可能需要使半导体处理腔室离线(offline)。这种检查技术需要大量的费用，但仍然不能产生令人满意的结果。因此，现有的检查技术并不完全令人满意。
发明内容
本公开一些实施例提供一种监测系统，包括：一吸座；多个沟槽导管，布置围绕在吸座上的一晶圆位置的一圆周；一气源，与沟槽导管流体连通；以及一流量监测器，配置以判断从气源至沟槽导管的一单独一者的一气体流量。
本公开一些实施例提供一种监测系统，包括：一吸座；多个沟槽导管，布置围绕在吸座上的一晶圆位置的一圆周，其中每一沟槽导管包括一锥形部分，锥形部分随着远离晶圆位置的一中心的距离而在面积上减小；一气源，与沟槽导管流体连通；以及一流量监测器，配置以判断从气源至沟槽导管的一单独一者的一气体流量。
本公开一些实施例提供一种监测方法，包括：将一晶圆放置在一晶圆位置处的一吸座上，其中吸座包括：多个沟槽导管，布置围绕在吸座上的晶圆位置的一圆周；以及一气源，与沟槽导管流体连通；基于从气源至沟槽导管的一单独一者的一气体流量而判断一晶圆偏移；以及基于晶圆偏移而在吸座上移动该晶圆。
附图说明
当结合附图阅读时，可从以下详细描述中最佳地理解本公开的各形式。应注意的是，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了清楚起见，可以任意增加或减少各种特征的尺寸及几何。
图1为根据一些实施例的监测吸座系统的概念平面图图示。
图2A为根据一些实施例的监测吸座系统的概念侧视图。
图2B为根据一些实施例的沟槽的剖视图。
图3示出根据一些实施例的暴露沟槽尖端的偏移晶圆。
图4A为根据一些实施例的具有四分之一圆周(quadrant based)的沟槽的监测吸座的平面图。
图4B为根据一些实施例的具有位于四分之一圆周的沟槽的多个尖端的监测吸座的平面图。
图4C为根据一些实施例的二环监测吸座的平面图，此二环监测吸座具有突起沟槽(granular groove)的外环及四分之一圆周的沟槽的内环。
图4D为根据一些实施例的具有三角形沟槽的外环的二环监测吸座的平面图。
图5为根据一些实施例的监测吸座系统的各种功能模块的方框图。
图6为根据一些实施例的监测吸座过程的流程图。
附图标记说明：
102、502 监测吸座系统
104、402、420、440、460 监测吸座
104A 上部
104B 下部
106A、106B、106C、106D、404A、404B、404C、404D、424A、424B、424C、424D、446、466沟槽
108A、108B、108C、108D 锥形部分
112、414、436、448、468 中心
114A 顶部边缘
114B 底部边缘
114C 右侧边缘
114D 左侧边缘
116A、116B、116C、116D、126 导管
118A、118B、118C、118D、128 气源
120A、120B、120C、120D 流量监测器
124 中央环
202 半导体处理腔室壳体
204 透明天花板
206 机器人
208 晶圆
208A 后侧
210 平台
220 开口
222 上表面
224 静电力
226 气体
228 泵
230 叶轮
232 检测器部分
408、428、450、470 晶圆位置
410、412 外边缘
422 尖端
440A、460A 外环
440B、460B 内环
442 突起沟槽
462 三角形沟槽
504 处理器
506 电脑可读存储
508 网络连接
510 使用者接口(界面)
512 控制器
600 过程
602、604、606、608、610、612 操作
具体实施方式
以下的公开描述许多不同典型的实施例以实行本公开的不同特征。以下叙述各个构件以及排列方式的特定范例，以简化本公开。当然，仅为范例且意图不限于此。举例来说，应了解的是当一元件被认为是被“连接于”或是“耦接于”另一元件时，元件可能直接连接于或是耦接于另一元件，或是可能存在的一或是多个中间元件。
此外，本公开可能在不同范例中重复参考数字及/或文字。此重复是为了简化以及清楚说明的目的，并非用以指定所讨论的不同实施例及/或配置之间的关系。
又，空间相关用词，如：“在……下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”等等的相似用词，可在这里使用以促进描述附图中一元件或特征与另一(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词涵盖包含使用中或操作中的装置的不同方位。设备可被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关用词亦可依此相同解释。
根据各种实施例的系统及方法涉及利用监测吸座系统以监测各个定向沟槽(directional grooves)，以判断晶圆是否适当地对准或定位在晶圆位置处的吸座上。吸座可为静电吸座。当晶圆停留在吸座上时，监测吸座系统可包括与晶圆圆周相邻的定向沟槽周边。每一定向沟槽可包括通往气源的导管。而且，每一沟槽可被称为定向沟槽，因为每一沟槽可相对于晶圆位置的中心及/或监测吸座的中心，而以特定的角度方位(例如，方向)设置。在某些实施例中，沟槽可被称为沟槽导管(groove conduit)，以表示沟槽及相关联的导管的结构。流量监测器可判断来自气源的气流及流出每一沟槽的气流。可利用相对于其他沟槽或其他基线(例如，阈值)的气体流量的增加或更大气体流量作为晶圆偏移的指标(indicia)。气体可为氦气或氩气，且还可用于在半导体处理期间冷却晶圆。晶圆偏移可指当晶圆停留在吸座上时，从晶圆的标称位置(nominal position)(例如，晶圆位置)的方向偏移。此晶圆位置可从机器人预定，例如由机器人放置晶圆的预定设定。在某些实施例中，可实体地指示晶圆位置(例如，通过监测吸座上的实体线或其他指示器)，以便于识别晶圆位置(例如用于目视检查)。沟槽可包括锥形部分，例如三角形部分，其可随着远离晶圆位置或监测吸座的中心的距离在面积上变化或可不变化(例如，减小)。因此，锥形部分可用于精确判断特定方向上的晶圆偏移程度。由于具有锥形，当晶圆沿沟槽的锥形部分偏移时，指示晶圆偏移程度的气体流量可能增加。可具有多个定向沟槽，每一定向沟槽代表偏移方向。举例来说，可具有四个定向沟槽，分别用于顶部偏移、底部偏移、左侧偏移及底侧偏移。具有监测吸座系统的腔室还可包括透明盖，可从此透明盖目视检查监测吸座系统及被监测的晶圆。在各种实施例中，监测吸座系统可为用于晶圆处理(例如，用于干式蚀刻)的腔室的一部分。
图1为根据一些实施例的监测吸座系统102的概念平面图图示。实线为可从平面图中看见的，而虚线象征可能不能从平面图看见的但影响平面图中可见结构的下层结构。监测吸座104可包括多个沟槽106A、106B、106C、106D，其为沿监测吸座104的顶表面的开口部分。每一沟槽可为方向性的，因为其可通过监测逃逸气体的量而分别用于监测方向上的偏移(例如，参照与监测吸座104的圆周对准的晶圆位置的角度或其它定向)。此外，每一沟槽可包括锥形部分108A、108B、108C、108D，其为随着与监测吸座104的中心112及/或晶圆位置的距离越接近，而增加沟槽的面积。监测吸座104的中心112也可为监测吸座的旋转轴可能通过的点。中心以X示出，以表示其也是旋转轴进入及/或离开图1的平面图的地点。
如所示出的，顶部沟槽106A可监测从监测吸座104的顶部边缘114A的偏移。右侧沟槽106B可监测从监测吸座104的右侧边缘114B的偏移。底部沟槽106C可监测从监测吸座104的底部边缘114C的偏移。此外，左侧沟槽106D可监测从监测吸座104的左侧边缘114D的偏移。每一沟槽106A、106B、106C、106D可构建有导管116A、116B、116C、116D，对应的气源118A、118B、118C、118D可从导管116A、116B、116C、116D将气体供应至监测吸座104的外表面，举例来说，以便冷却监测吸座104上的晶圆。每一对应的气源118A、118B、118C、118D可嵌入监测吸座系统102的下部。此外，每一对应的气源118A、118B、118C、118D可包括至少一个泵及/或阀，以便校准气体供应至对应的导管116A、116B、116C、116D。
沿着导管116A、116B、116C、116D，可分别具有流量监测器120A、120B、120C、120D，流量监测器120A、120B、120C、120D监测来自气源118A、118B、118C、118D的气体流量及流出沟槽106A、106B、106C、106D的气体流量。举例来说，流量监测器可实施为用于测量气体的线性流率、非线性流率、质量流率或体积流率的流量监测器。流量监测器的范例可包括，举例来说，浮子流量计(rotameters)、质量气体流量计、超音波流量计，涡轮流量计(turbineflow meters)、叶轮流量计(paddlewheel flow meters)等。如下面将进一步讨论的，每一流量监测器120A、120B、120C、120D可与处理器可操作地耦接，此处理器可判断沿导管的气体流量是否超过阈值，以准许补救(warrant remediation)。
此外，可具有比任何沟槽106A、106B、106C、106D更接近中心112的中央环124。中央环124还可通过导管126连接至气源128。在某些实施例中，中央环124也可用于提供冷却气体至在监测吸座104上的晶圆，但相对于沟槽朝向监测吸座(及/或晶圆位置)的中心。而且，沟槽106A、106B、106C、106D可不同于中央环124，其中沟槽可具有相关联的流量监测器120A、120B、120C、120D。在某些实施例中，相关联于沟槽106A、106B、106C、106D的气源118A、118B、118C、118D可为单一气源或可为组合气源，使得每一沟槽106A、106B、106C、106D可与不同的气源相关联，但是某些沟槽可相关联于相同的气源。此外，在特定实施例中，所有的气源118A、118B、118C、118D、128可连接为单一气源。
图2A为根据一些实施例的监测吸座系统102的概念侧视图。监测吸座系统102可被包围在半导体处理腔室壳体202内。监测吸座系统102可包括透明天花板204，可从半导体处理腔室壳体202外部从透明天花板204看见监测吸座系统102的其他元件。
此外，监测吸座系统102可包括一机器人206，以将晶圆208移动至监测吸座104或从监测吸座104移动晶圆208。机器人206可为可程控的机械手臂，以夹持、固持及操纵物体。机器人206可包括通过机器人206夹持或固持物体(例如晶圆)的任何类型的受动器(effector)或夹持器。例如，机器人206可包括下列的至少一者：压力夹持器(例如，通过向物体施加压力而夹持，例如以钳形(pincer type)运动))、区域夹持器(例如，通过围绕待操纵的物体而夹持)、真空夹持器(例如，通过抽吸力而夹持)、及磁夹持器(例如，通过使用电磁力而夹持)。
晶圆208可通过机器人206放置在监测吸座104上。图2A中的晶圆208示出为从监测吸座偏移，以便于说明，但是晶圆208可直接停留在监测吸座104上。在晶圆208之下，沟槽106A、106B、106C、106D可从对应的气源118A、118B、118C、118D供应气体，以在半导体处理期间在半导体处理腔室壳体202内冷却晶圆208并使用监测吸座系统102。在某些实施例中，监测吸座104可为静电吸座，其可利用静电力将晶圆208吸引至监测吸座104的表面。举例来说，监测吸座104可通过监测吸座104的静电力与通过重力的晶圆208的重量而贴附至晶圆208。监测吸座104可包括上部104A及下部104B。上部104A可小于下部104B，因为下部可包括比在上部104A处更多的电路系统及/或其他元件(例如，用于静电吸座的冷却系统)。上部104A可建造成更佳地传导静电荷或静电力，以便将晶圆208贴附至监测吸座104。监测吸座104可停留在平台210上。
如所示出的，每一沟槽106A、106B、106C、106D可与对应的导管116A、116B、116C、116D流体连通。对于每一对应的导管，可具有流量监测器120A、120B、120C、120D，流量监测器120A、120B、120C、120D监测来自气源118A、118B、118C、118D的气体流量及流出沟槽106A、106B、106C、106D的气体流量。为了简化讨论及说明，中央环及相关结构并未示出在图2A中。在某些实施例中，相关联于沟槽106A、106B、106C、106D的气源118A、118B、118C、118D可来自单一气源218，或者可为组合气源，使得每一沟槽106A、106B、106C、106D可不相关联于不同的气源，但是某些沟槽可相关联于相同的气源。
图2B为根据一些实施例的沟槽106A的剖视图。虽然图2B中示出了特定的沟槽106A，但是图2B的特征通常可应用于任何沟槽，例如上面讨论的沟槽106B、106C、及/或106D。回到图2B，沟槽106A可包括沿监测吸座104的上表面222的开口220。晶圆208可配置以置于上表面222上。如上所述，晶圆208可通过监测吸座104所产生的静电力224而贴附至监测吸座104。同时，来自气源118A的气体226可传递至开口220，以冷却晶圆208的后侧208A。
当气体226离开气源118A至导管116A时，气体226可通过导管116A并被阀或泵228所调节。举例来说，阀或泵228可界定气源118A及导管116A之间的孔或界面，其控制可从气源118A离开而进入导管116A的气体226的量。更具体地，孔或界面的尺寸可直接相关于可从气源118A离开而进入导管116A的气体226的量。
而且，沿导管116A可具有流量监测器120A，流量监测器120A监测来自气源118A及流出沟槽106A的气体流量。举例来说，流量监测器120A可实施为用于测量气体的线性流率、非线性流率、质量流率或体积流率的流量监测器。流量监测器的范例可包括，举例来说，浮子流量计、质量气体流量计、超音波流量计，涡轮流量计、叶轮流量计等。举例来说，流量监测器120A可为叶轮230流量计，其中叶轮230的旋转速度可被视为气体流量的指示。叶轮230可部分地位于流量监测器120A的检测器部分232内，其可容纳其他或替代的感应设备，以监测通过导管116A的气流。而且，如下面将进一步讨论的，流量监测器可产生感应器数据，以判断沿导管的气体流量是否为阈值事件(例如，通过阈值)的指示，以准许补救。
图3示出根据一些实施例的当以暴露沟槽106A的尖端的方式而偏移时晶圆208的平面图。更具体地，尖端可为沟槽的锥形部分108A的一部分，当晶圆偏移时，其可由晶圆208所暴露。如上所述，监测吸座104可包括多个沟槽，包括锥形部分108A为其一部分的沟槽。每一沟槽可为方向性的，因为其可分别通过监测逃逸气体的量而监测偏移。举例来说，锥形部分108A为其一部分的沟槽可为顶部沟槽，以监测从相对于监测吸座104的顶部边缘114A的标称位置的偏移。虽然所示出的实施例推断晶圆208在标称晶圆位置处对准监测吸座104的边缘，而在各种实施例中，晶圆208可对准偏移(例如，不沿着)监测吸座的边缘的在监测吸座104上的各种标称晶圆位置。举例来说，晶圆位置处的晶圆208可通过设定距离而从监测吸座104的边缘偏移，但是在相对于监测吸座104的边缘的设定位置内，使得晶圆208仍然被监测吸座104横向围绕。在下方将提供晶圆的位置的进一步讨论及说明。
如上所述，晶圆偏移(例如，晶圆208的偏移)可指当晶圆208停留在监测吸座104上时，从晶圆208的标称位置(例如，晶圆位置)的定向偏移。此外，沟槽的锥形部分108A可随着远离监测吸座104的中心及/或晶圆位置的距离而在面积上变化(例如，减小)。因此，锥形部分可用于精确判断特定方向上的晶圆偏移程度。
图4A为根据一些实施例的具有四分之一圆周(quadrant based)的没有渐缩(tapering)的沟槽404A、404B、404C、404D的监测吸座402的平面图。四分之一圆周的沟槽404A、404B、404C、404D可用于判断停留在沿晶圆位置408的监测吸座402上的晶圆(未示出)是否从晶圆位置408偏移。晶圆位置408以覆盖监测吸座402的虚线绘制。如上所述，晶圆位置408可为晶圆停留在监测吸座402上的标称位置。如所示出的，晶圆位置408可对准沟槽404A、404B、404C、404D的外边缘410。而且，晶圆位置408可从监测吸座402的外边缘412偏移(offset)。虽然晶圆位置被描述为对准监测吸座402的特定边缘，但在某些实施例中，相对于通过监测吸座402的旋转轴的中心414，晶圆位置可为不同方位的。举例来说，在其他实施例中的晶圆位置可在沿监测吸座402的外边缘412的周边及沿沟槽404A、404B、404C、404D的外边缘410的周边之间。在某些实施例中，晶圆位置408可为通过机器人放置晶圆的预定设定。在各种实施例中，晶圆位置408可实体地指示(例如，通过监测吸座402上的实体线或其他指示器)，以便于在目视检查中识别晶圆位置408。
从晶圆位置408偏移的晶圆可对应于四分之一圆周的沟槽404A、404B、404C、404D的暴露量。四分之一圆周的沟槽404A、404B、404C、404D的暴露量可直接地相关于可从沟槽404A、404B、404C、404D释放的气体的量。从沟槽404A、404B、404C、404D释放的气体的量可通过流量监测器所监测(未示出)。流量监测器可产生感应器数据，此感应器数据可被分析而以晶圆偏移为特征。举例来说，指示第一沟槽404A比其他沟槽404B、404C、404D释放更多气体(例如，以更大速率释放气体)的感应器数据可指示晶圆通过比其他沟槽404B、404C、404D暴露更多的第一沟槽404A，而从晶圆位置408偏移。作为另一范例，指示第二沟槽404C比其他沟槽404A、404B、404D释放更少气体(例如，以更低速率释放气体)的感应器数据可指示晶圆通过比其他沟槽404B、404C、404D暴露更多的第一沟槽404A，且不比其他沟槽404A、404B、404D暴露更多的第二沟槽404C，而从晶圆位置408偏移。
图4B为根据一些实施例的在四分之一圆周的沟槽424A、424B、424C、424D具有多个尖端422的监测吸座420的平面图。具有多个尖端422的四分之一圆周的沟槽424A、424B、424C、424D可用于判断停留在沿晶圆位置428的监测吸座420上的晶圆(未示出)是否从晶圆位置428偏移。晶圆位置428以覆盖监测吸座420的虚线绘制。如上所述，晶圆位置428可为晶圆停留在监测吸座420上的标称位置。如所示出的，晶圆位置428可沿着多个尖端422的每一个的顶点的周边。在某些实施例中，晶圆位置428可为通过机器人放置晶圆的预定设定。在各种实施例中，晶圆位置428可实体地指示(例如，通过监测吸座420上的实体线或其他指示器)，以便于在目视检查中识别晶圆位置428。
从晶圆位置428偏移的晶圆可对应于四分之一圆周的沟槽424A、424B、424C、424D的暴露量。四分之一圆周的沟槽424A、424B、424C、424D的暴露量可直接相关于从沟槽424A、424B、424C、424D释放的气体的量。有利地，尖端422可提供锥形部分，此锥形部分可随着远离监测吸座420的中心436及/或晶圆位置428的距离而在面积上变化(例如，减小)。因此，尖端422可用于精确判断特定方向上的晶圆偏移程度。由于在尖端422处为锥形，晶圆偏移程度可随着晶圆沿沟槽的锥形部分偏移而增加。而且，可修改尖端的数量、地点、及结构，以基于不同类型的晶圆偏移而提供气体释放的不同的分布(profiles)。举例来说，当与单一尖端相比，两个尖端可为相同的偏移提供更多的气体释放。从沟槽424A、424B、424C、424D的气体释放量可被流量监测器(未示出)所监测。流量监测器可产生感应器数据，此感应器数据可被分析而以晶圆偏移为特征。
图4C为根据一些实施例的二环监测吸座440的平面图，此二环监测吸座440具有突起沟槽442的外环440A及四分之一圆周的沟槽446的内环440B。每一突起沟槽442大致上可为均匀的，且占据围绕监测吸座440的中心448及/或晶圆位置450的不同角度(例如，径向)位置。监测吸座440的中心448及/或晶圆位置450也可为监测吸座的旋转轴可通过的点。四分之一圆周的沟槽446的内环440B可被突起沟槽442的外环440A横向围绕并与其同心。突起沟槽442可小于四分之一圆周的沟槽446并横向围绕且与四分之一圆周的沟槽446的内环440B同心。因此，可利用突起沟槽442的外环而以更细微的突起检测从晶圆位置428偏移的晶圆。此外，可由四分之一圆周的沟槽446的内环440B的暴露而检测更显着的偏移。突起沟槽442可包括随着远离中心448的距离而在面积上变化的锥形部分。此锥形部分可沿远离晶圆位置的中心的最大距离以曲线而布置。晶圆位置450以覆盖监测吸座440的虚线绘制。如所示出的，晶圆位置450可沿着多个突起沟槽442的每一个的外边缘的周边。在某些实施例中，晶圆位置450可为通过机器人放置晶圆的预定设定。在各种实施例中，晶圆位置450可实体地指示(例如，通过监测吸座440上的实体线或其他指示器)，以便于在目视检查中识别晶圆位置450。
如上所述，从晶圆位置450偏移的晶圆可对应于突起沟槽442的外环440A及四分之一圆周的沟槽446的内环440B的暴露量。突起沟槽442的外环440A及四分之一圆周的沟槽466的内环460B的暴露量可直接相关于可从突起沟槽442及四分之一圆周的沟槽446所释放的气体的量。有利地，突起沟槽442可提供更多突起的在特定方向上的晶圆偏移的判定(例如，相对于中心448以特定角度或径向方位而偏移)。而且，可修改突起沟槽442的数量、地点及结构，以基于不同类型的晶圆偏移而提供不同的释放气体分布。每单位时间从突起沟槽442及四分之一圆周的沟槽446释放的气体的量可被流量监测器(未示出)所监测。流量监测器可产生感应器数据，此感应器数据可被分析而以晶圆偏移为特征。
图4D为根据一些实施例的具有三角形沟槽462的外环460A及四分之一圆周的沟槽464的内环460B的二环监测吸座460的平面图。每一三角形沟槽462(例如，三角形形状的沟槽)大致上可为均匀的，且占据围绕监测吸座460的中心468及/或晶圆位置470的不同径向(例如，角度)位置。监测吸座460的中心468也可为监测吸座的旋转轴可通过的点。四分之一圆周的沟槽466的内环460B可被三角形沟槽462的外环460A横向围绕并与其同心。三角形沟槽462可小于四分之一圆周的沟槽466且横向围绕并与四分之一圆周的沟槽466的内环460B同心。因此，通过利用三角形沟槽462的外环，可以更细微的突起检测从晶圆位置470偏移的晶圆。此外，可由四分之一圆周的沟槽466内环460B的暴露而检测更显着的偏移。三角形沟槽462可包括锥形部分，此锥形部分随着远离中心468的距离而在面积上变化。此锥形部分可布置成终止于远离中心468最大距离处的点(例如，三角形的顶点)。晶圆位置470以覆盖监测吸座460的虚线绘制。如所示出的，晶圆位置470可沿着多个三角形沟槽462的每一个的外边缘的周边。在某些实施例中，晶圆位置470可为通过机器人放置晶圆的预定设定。在各种实施例中，晶圆位置470可实体地指示(例如，通过监测吸座460上的实体线或其他指示器)，以便于在目视检查中识别晶圆位置470。
如上所述，从晶圆位置470偏移的晶圆可对应于三角形沟槽462的外环460A及四分之一圆周的沟槽466的内环460B的暴露量。暴露量可直接相关于可从三角形沟槽462及四分之一圆周的沟槽466所释放的气体的量。有利地，三角形沟槽462可提供更多突起的在特定方向上的晶圆偏移的判定(例如，相对于中心468以特定角度或径向方位而偏移)。而且，可修改三角形沟槽462的数量、地点及结构，以基于不同类型的晶圆偏移而提供不同的释放气体分布。从三角形沟槽462及四分之一圆周的沟槽466释放的气体的量可被流量监测器(未示出)所监测。流量监测器可产生感应器数据，此感应器数据可被分析而以晶圆偏移为特征。
图5为根据一些实施例的监测吸座系统502的各种功能模块的方框图。除了上面讨论的监测吸座系统的各种特征之外，还可存在有此些功能模块。监测吸座系统502可包括处理器504。在其他实施例中，处理器504可实施为一或多个处理器。
处理器504可操作地连接至电脑可读存储506(例如，存储器及/或数据存储)、网络连接508、使用者接口510及控制器512。在一些实施例中，电脑可读存储506可包括可将处理器504配置以执行本文所讨论的各种过程的处理逻辑(process logic)。电脑可读存储还可存储数据，例如晶圆的识别码、监测吸座的识别码、沟槽的识别码、泵的识别码、阀的识别码、机器人的识别码、气源的气体的识别码、气源的识别码、阈值事件的阈值、及/或一种补救类型的识别码、及可用于施行本文所讨论的各种过程的任何其他参数或信息。
网络连接508可促进工作站与可在监测吸座系统502内部或外部通信的工作站的各种装置及/或元件的网络连接。在某些实施例中，网络连接508可促进实体连接，例如作为线路或总线(bus)。在其他实施例中，网络连接508可通过使用发射器、接收器及/或收发器而促进无线连接，例如通过无线区域网络(wireless local area network，WLAN)。举例来说，网络连接模块508可促进与处理器504及控制器512的无线或有线连接。
监测吸座系统502还可包括使用者接口510。使用者接口可包括用于输入及/或输出至工作站的操作者的任何类型的接口的，包括但不限制于，显示器、笔记本电脑、平板电脑、或移动装置等。
监测吸座系统502可包括控制器512。控制器512可配置以控制用于控制监测吸座系统502的移动或功能性的各种实体设备，例如用于致动器、气缸、喷嘴、机器人、及/或监测吸座。举例来说，控制器512可控制可移动致动器、气缸、喷嘴、机器人及/或监测吸座的马达。控制器可被处理器所控制，且可实现本文所讨论的各种过程的各种形式。
图6为根据一些实施例的监测吸座过程600的流程图。如上所述，监测吸座过程600可通过监测吸座系统施行。应注意的是，过程600仅为范例，并不旨在限制本公开。因此，应理解的是，可在图6的过程600之前、期间及之后提供额外的操作、可省略某些操作、可与其他操作同时施行某些操作，且本文可仅简要描述一些其他操作。
在操作602中，可将晶圆放在监测吸座(监测夹头)上。可使用操纵(例如，夹持)晶圆的机器人将晶圆放置在监测吸座上。可通过从半导体处理腔室壳体外部通过一门(例如，在半导体处理腔室壳体的内部及外部之间连接(interface)的狭缝阀)而将晶圆带至监测吸座系统(例如，监测吸座所在的地点)中，且最后带到监测吸座上。在某些实施例中，销可从监测吸座延伸，以接收在机器人上的晶圆并将晶圆带到监测吸座上。在其他实施例中，机器人可直接将晶圆放置在监测吸座上。在任何情况下，晶圆可停留在晶圆位置内的监测吸座上，此晶圆位置为监测吸座上晶圆的标称位置。晶圆位置可使晶圆广泛地覆盖监测吸座上的各种轮廓。在某些实施例中，晶圆位置可对准至少一个轮廓的边缘，使得从晶圆位置移位的晶圆将导致轮廓的暴露。
在操作604中，可从气源启动气流。在每一轮廓(contour)内，可从气源带入气体，且通过流量监测器而监测气体流。对于每一轮廓，气源可为单独的，或者可在轮廓之间共用。而且，气体在每一轮廓处可为相同类型的气体，或者在不同轮廓之间可为不同的气体。气体可用于晶圆冷却，例如通过覆盖轮廓而冷却暴露于气流的晶圆后侧。在某些实施例中，气体为氦气，但是在不同的实施例中可根据需要而使用其他气体。举例来说，在其他实施例中，气体可为氩气，或者在晶圆上施行半导体处理的其他非反应性气体。
在操作606中，可使用监测吸座启动半导体处理。可使用(例如，在上面)监测吸座施行的示例性制程，包括相关于物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、化学机械平坦化(chemical mechanicalplanarization，CMP)、扩散(diffusion，DIF)、湿式蚀刻，干式蚀刻、光刻、湿式清洁、干式清洁及等离子体蚀刻的制程。
在操作608中，可监测监测吸座的每一沟槽处的气流。如上所述，在每一轮廓内，可从气源带入气体，且通过流量监测器而监测气流。流量监测器可产生感应器数据，此感应器数据可被分析以判断阈值事件是否已经发生(例如，一个或多个轮廓中的气流是否超过阈值)而补救。举例来说，流量监测器可收集每一导管处的感应器数据，以基于此导管处的气流的增加而判断是否具有偏移。如上所述，某些导管可为方向性的，因为当其在晶圆位置处时，相对于监测吸座的中心及/或晶圆具有不同的方位。因此，某些导管处的气流的相对增加可指示导管未被覆盖且晶圆从晶圆位置偏移。
在操作610中，可做出阈值事件(threshold event)是否已经发生的决定。在某些实施例中，阈值事件可为当特定导管的感应器数据超过阈值时，或当一组导管的一组感应器数据超过阈值时。举例来说，来自导管的气流可具有标称范围。然而，当超过标称范围时(例如，当超过阈值时)，可能已经发生阈值事件。当感应器数据的读数超过相关联于不同轮廓的特定阈值(例如，绝对值或相对值)时，可能发生阈值事件。举例来说，当来自流量监测器的感应器数据指示在某些方向上的某些轮廓(例如，上轮廓)中的气流已超过阈值时，可能发生阈值事件。这可指示晶圆已经通过未覆盖某些轮廓(例如，上轮廓)而从晶圆位置移位。而且，气体流量可指示晶圆的偏移量、或未被覆盖的轮廓的量。在某些实施例中，可分析感应器数据的聚合量(aggregate amount)，以判断从聚合数据中的异常值的检测。可利用此异常值而判断阈值事件。可根据对异常值的现有统计分析而判断此些异常值。如果已经发生阈值事件，则过程600可进行到操作612。如果没有发生阈值事件，则过程600可进行到操作608。
在操作612中，可基于阈值事件而施行补救。补救可包括使用机器人通过将晶圆放回晶圆位置中而操纵晶圆。在某些实施例中，可暂停监测吸座系统内的其他操作，而等待补救。然而，在其他实施例中，可在施行这种补救时，照常继续在监测吸座系统内的操作。
在特定实施例中，补救的类型可基于已经发生的阈值事件的类型。举例来说，如上所述，当从流量监测器的感应器数据指示在某些方向上的某些轮廓(例如，上轮廓)中的气流已超过阈值时，可能发生阈值事件。这可指示晶圆已经通过未覆盖某些轮廓(例如，上轮廓)而从晶圆位置移位。而且，气体流量可指示晶圆的偏移量、或者未被覆盖的轮廓的量。因此，可通过使机器人通过根据气流感应器数据所指示的方向而调整晶圆，以将晶圆重新定位回到晶圆位置，且进行由气体流量指示的程度(例如，位移)而施行补救。
根据本公开一些实施例，提供一种监测系统包括：一吸座；多个沟槽导管，布置围绕在吸座上的一晶圆位置的一圆周；一气源，与沟槽导管流体连通；以及一流量监测器，配置以判断从气源至沟槽导管的一单独一者的一气体流量。
在一实施例中，每一沟槽导管包括一锥形部分，锥形部分随着远离晶圆位置的一中心的距离而在面积上变化。在一实施例中，锥形部分沿远离晶圆位置的中心的一最大距离以一曲线布置。在一实施例中，沟槽导管布置为两个同心环，每一环包括至少两个沟槽导管。在一实施例中，两个同心环的一者包括比另一者更多的沟槽导管。在一实施例中，沟槽导管布置为一外环及一内环，其中外环与内环同心，且外环包括比内环更多的沟槽导管。在一实施例中，沟槽导管包括一三角形形状。在一实施例中，沟槽导管包括为环形的至少四个沟槽导管。
根据本公开另一些实施例，提供一种监测系统包括：一吸座；多个沟槽导管，布置围绕在吸座上的一晶圆位置的一圆周，其中每一沟槽导管包括一锥形部分，锥形部分随着远离晶圆位置的一中心的距离而在面积上减小；一气源，与沟槽导管流体连通；以及一流量监测器，配置以判断从气源至沟槽导管的一单独一者的一气体流量。
在一实施例中，沟槽导管的边缘对准晶圆位置。在一实施例中，一单一气源与沟槽导管的每一者流体连通。在一实施例中，吸座为一静电吸座。在一实施例中，锥形部分终止于远离晶圆位置的中心的一最大距离处的一点。在一实施例中，气源包括一氦气及一氩气中的至少一者。
根据本公开又另一些实施例，提供一种监测方法包括：将一晶圆放置在一晶圆位置处的一吸座上，其中吸座包括：多个沟槽导管，布置围绕在吸座上的晶圆位置的一圆周；以及一气源，与沟槽导管流体连通；基于从气源至沟槽导管的一单独一者的一气体流量而判断一晶圆偏移；以及基于晶圆偏移而在吸座上移动晶圆。
在一实施例中，监测方法还包括：基于从气源至沟槽导管的多个者的一聚合气体流量而判断晶圆偏移。在一实施例中，监测方法还包括：基于从气源至沟槽导管的单独一者的一气体流率而判断晶圆偏移。在一实施例中，监测方法还包括使用一机器人在吸座上移动晶圆。在一实施例中，监测方法还包括基于沟槽导管的对应的边缘而在晶圆位置处对准晶圆。在一实施例中，监测方法还包括：通过聚合由一流量监测器所产生的感应器数据而产生聚合感应器数据；基于聚合感应器数据而决定一阈值；以及基于阈值而判断晶圆偏移。
前述内文概述了许多实施例的特征，使本技术领域中技术人员可以从各个方面更佳地了解本公开。本技术领域中技术人员应可理解，且可轻易地以本公开为基础来设计或修饰其他制程及结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中技术人员也应了解这些相等的结构并未背离本公开的发明精神与范围。在不背离本公开的发明精神与范围的前提下，可对本公开进行各种改变、置换或修改。
在本文件中，本文所使用的术语“模块”为指软件、固件、硬件、以及用于施行本文所描述的关联功能的此些元件的任何组合。另外，为了讨论的目的，将各种模块描述为离散模块；然而，如对于本领域中技术人员显而易见的，可组合两个或更多模块，以形成施行根据本发明实施例的关联功能的单一模块。
本领域中技术人员将进一步了解，结合本文中所公开的形式所描述各种说明性的逻辑块、模块、处理器、装置、电路、方法及功能的任一者可由电子硬件(例如，数字实施(digital implementation)、模拟实施(analog implementation)或两者的组合)、固件、各种形式的程序或包含指令的设计代码(为方便起见，于本文可称为“软件”或“软件模块”)、或此些技术的任何组合。为了清楚地说明硬件、固件及软件的可互换性，上文已在其功能性上总体描述各种说明性的元件、方块、模块、电路及步骤。这种功能是否实施为硬件、固件或软件、或此些技术的组合，取决于加在整个系统的特定应用及设计限制。技术人员可对每个特定应用以各种方式实施所描述的功能，但如此的实施决定不会导致脱离本公开的范围。
此外，本领域中技术人员将了解，本文所描述的各种说明性的逻辑块、模块、装置、元件及电路可在集成电路(integrated circuit，IC)内实施或通过集成电路而施行，其可包括通用处理器(general purpose processor)、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)，专门应用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)，场域可程序闸阵列(field programmable gate array，FPGA)或其他可编程逻辑装置、或其的任何组合。逻辑块、模块及电路可还包括天线及/或收发器，以与网络内或装置内的各种元件通信。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何传统的处理器、控制器或状态机(state machine)。处理器亦可实施为计算装置的组合，例如数字信号处理器及微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器及数字信号处理器核心的结合、或施行本文所描述的功能的任何其他适合的配置。
条件性语言例如“可”、“能够”、“能”或“可能”等等，除非特别说明，否则在上下文中了解为通常用于传达某些实施例包括(而其他实施例不包括)某些特征、元件及/或步骤。因此，这种条件性语言通常不旨在暗示一或多个实施例以任何方式需要有此特征、元件及/或步骤、或一或多个实施例必须包括用于在有或没有使用者输入或提示下决定是否在任何特定实施例中包括或待施行此些特征、元件及/或步骤的逻辑。
另外，本领域中技术人员将能够在阅读本公开之后，配置功能实体以施行本文所描述的操作。本文使用的关于特定操作或功能的术语“配置”指实体地或虚拟地构造、程序化及/或安排以施行特定操作或功能的系统、装置、元件、电路、结构、机器等。
除非另有特别说明，否则如“X、Y或Z的至少一者”的析取语言的片语与上下文了解为在一般用于呈现项目、术语等，可为X、Y或Z或其任何组合(例如，X、Y及/或Z)。因此，这种析取语言通常不旨在(且不应该)暗示某些实施例需要存在至少一X、至少一Y、或至少一Z的每一者。
应强调的是，可对上述实施例进行许多变化及修饰，其的元件将被了解为在其他可接受的示例中。所有此些修饰及变化包括在本公开的范围内，且由所附权利要求所保护。

Claims (10)

1.一种监测系统，包括：
一吸座；
多个沟槽导管，布置围绕在该吸座上的一晶圆位置的一圆周；
一气源，与所述多个沟槽导管流体连通；以及
一流量监测器，配置以判断从该气源至所述多个沟槽导管的一单独一者的一气体流量。
2.如权利要求1所述的监测系统，其中每一沟槽导管包括一锥形部分，该锥形部分随着远离该晶圆位置的一中心的距离而在面积上变化。
3.如权利要求2所述的监测系统，其中该锥形部分沿远离该晶圆位置的该中心的一最大距离以一曲线布置。
4.如权利要求1所述的监测系统，其中所述多个沟槽导管布置为两个同心环，每一环包括至少两个沟槽导管。
5.如权利要求4所述的监测系统，其中该两个同心环的一者包括比另一者更多的沟槽导管。
6.一种监测系统，包括：
一吸座；
多个沟槽导管，布置围绕在该吸座上的一晶圆位置的一圆周，其中每一沟槽导管包括一锥形部分，该锥形部分随着远离该晶圆位置的一中心的距离而在面积上减小；
一气源，与所述多个沟槽导管流体连通；以及
一流量监测器，配置以判断从该气源至所述多个沟槽导管的一单独一者的一气体流量。
7.如权利要求6所述的监测系统，其中所述多个沟槽导管的边缘对准该晶圆位置。
8.如权利要求6所述的监测系统，其中该锥形部分终止于远离该晶圆位置的该中心的一最大距离处的一点。
9.一种监测方法，包括：
将一晶圆放置在一晶圆位置处的一吸座上，其中该吸座包括：
多个沟槽导管，布置围绕在该吸座上的该晶圆位置的一圆周；以及
一气源，与所述多个沟槽导管流体连通；
基于从该气源至所述多个沟槽导管的一单独一者的一气体流量而判断一晶圆偏移；以及
基于该晶圆偏移而在该吸座上移动该晶圆。
10.如权利要求9所述的监测方法，还包括：
通过聚合由一流量监测器所产生的感应器数据而产生聚合感应器数据；
基于该聚合感应器数据而决定一阈值；以及
基于该阈值而判断该晶圆偏移。
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