CN114171417A - 侦测晶圆位置的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种侦测晶圆位置的方法和系统。旋转台以较快的转速在一方向上旋转，以带动被放置在旋转台上且外缘包含对位特征的待测晶圆旋转，同时侦测器侦测待测晶圆的外缘，以产生侦测结果给控制器，每一侦测结果对应旋转台的一旋转角度。当对位特征经过侦测器后，旋转台以较慢的转速反向旋转，以带动待测晶圆反向旋转，同时侦测器侦测反向旋转的待测晶圆的外缘，以产生侦测结果给控制器。当对位特征再次经过侦测器时，旋转台停止旋转，控制器根据累积的侦测结果和对应的旋转角度，推估待测晶圆的偏心位置以及对位特征的位置。由此节省侦测时间。

Description

侦测晶圆位置的方法及设备

技术领域

本发明涉及一种晶圆对位设备，特别是指一种侦测晶圆位置的方法及设备。

背景技术

一般晶圆在进入半导体制程设备前，会先利用晶圆寻边器(WaferAligner)进行偏心校正，也就是将晶圆放置在晶圆寻边器旋转台上，并对晶圆进行对位程序，即将晶圆的圆心对准旋转台的旋转中心。

日本公告专利编号JP2729297揭露一种将半导体晶圆置中的设备，此设备包含用以放置晶圆的旋转台以及由光投射器和光接收器组成的检测器。此设备由驱动放置有晶圆的旋转台以较快的转速旋转一周，并且控制检测器以非接触式的方式在晶圆旋转的同时概略地检测晶圆的外缘轮廓的变化，以找出晶圆的外缘上的缺口的位置。接着，驱动旋转台转动，使外缘的缺口回到检测器的检测区的边缘，然后再驱动旋转台以较低的转速旋转，让检测器详细地检测此缺口的轮廓变化。最后，此设备根据累积的检测结果推算出此晶圆的偏心量、偏心方向和缺口中心的方位。

日本公告专利编号JP3223584揭露一种将半导体晶圆置中的设备和方法。首先，此设备驱动旋转台旋转一周，并控制检测器检测放置在旋转台上的晶圆的外缘。接着，驱动旋转台依序以0度、90度、180度和270度为旋转角度旋转，并控制检测器检测此晶圆的外缘。最后，再根据累积的检测结果推算出此晶圆的偏心量、偏心方向和缺口中心的方位。

日本公告专利编号JP4226241揭露一种晶圆定位装置及方法。同样地，晶圆定位装置也是驱动旋转台旋转一周，并控制线传感器侦测放置在旋转台上的晶圆的外缘。接着，根据线传感器的侦测结果及旋转台的旋转角度计算出晶圆的圆心偏离旋转台的旋转中心的程度以及缺口的方位。

然而，这些侦测晶圆位置偏离的现有作法都需要侦测晶圆的完整外缘才能计算出晶圆的圆心偏离旋转台的旋转中心的程度以及缺口的方位，因此相当耗时，不利批量的晶圆进行后续制程。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种侦测晶圆的部分外缘即可得知晶圆偏心位置的侦测晶圆位置的方法及设备。

本发明根据一实施例所提供的一种侦测晶圆位置的方法，包含：将待测晶圆放置在旋转台上，所述待测晶圆的外缘包含对位特征；经由控制器驱动所述旋转台以第一转速在第一方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第一转速在所述第一方向上旋转；由侦测器侦测以所述第一转速在所述第一方向旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的外缘数据给所述控制器，所述外缘数据对应所述旋转台的旋转角度；当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第一方向上经过所述侦测器时，驱动所述旋转台以第二转速在第二方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第二转速在所述第二方向上旋转，且所述第二方向相反于所述第一方向；由所述侦测器侦测以所述第二转速在所述第二方向上旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的新增的外缘数据给所述控制器；以及当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第二方向上经过所述侦测器时，由所述控制器控制所述旋转台停止旋转，并根据累积的该些外缘数据和每个所述外缘数据对应的所述旋转角度，推估所述待测晶圆的偏心位置以及所述对位特征的位置。

本发明根据一实施例所提供的一种侦测晶圆位置的设备，包含：旋转台，用以承载待测晶圆，所述待测晶圆的外缘包含对位特征；侦测器，设置于所述旋转台附近；以及控制器，电性连接所述旋转台和所述侦测器，用以执行侦测晶圆位置的方法，所述侦测晶圆位置的方法包含：所述控制器驱动所述旋转台以第一转速在第一方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第一转速在所述第一方向上旋转；所述侦测器侦测以所述第一转速在所述第一方向旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的外缘数据给所述控制器，所述外缘数据对应所述旋转台的旋转角度；当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第一方向上经过所述侦测器时，驱动所述旋转台以第二转速在第二方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第二转速在所述第二方向上旋转，且所述第二方向相反于所述第一方向；所述侦测器侦测以所述第二转速在所述第二方向上旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的新增的外缘数据给所述控制器；以及当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第二方向上经过所述侦测器时，控制所述旋转台停止旋转，并根据累积的该些外缘数据和每个所述外缘数据对应的所述旋转角度，推估所述待测晶圆的偏心位置以及所述对位特征的位置。

由此，本发明所提供的侦测晶圆位置的方法和使用此方法的设备由于只需侦测晶圆的部分外缘，即可获得在可接受误差范围内的侦测结果，因而可大幅缩短侦测所需耗费的时间。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所绘制的侦测晶圆位置的系统的示意图；

图2为图1中侦测晶圆位置的系统的上视图；

图3为根据本发明一实施例所绘制的侦测晶圆位置的系统的功能方块图；

图4A至4B呈现根据本发明一实施例所绘制的侦测晶圆位置的方法的流程图；

图5A至5D呈现根据本发明一实施例所绘制在执行侦测晶圆位置的方法中，侦测待测晶圆的外缘的状态示意图；

图6为根据本发明一实施例所绘制判断对位特征经过侦测器的方法的流程图；

图7A为根据本发明一实施例所绘制用来呈现一维的外缘数据被转换成二维信息的曲线图；

图7B为图7A中外缘数据转换成瞬时变化量的曲线图；

图8为根据本发明一实施例所绘制的第一补偿方案的流程图；

图9A至9E呈现根据本发明一实施例所绘制在执行第一补偿方案时，侦测器侦测待测晶圆的外缘的状态示意图；

图10为根据本发明一实施例所绘制的第二补偿方案的流程图；

图11A至11E呈现根据本发明一实施例所绘制在执行第二补偿方案时，侦测器侦测待测晶圆的外缘的状态示意图；

图12为根据本发明一实施例所绘制推估待测晶圆的偏心位置以及对位特征的位置的方法的流程图；

图13为根据本发明一实施例所绘制将累积的外缘数据拟合成圆曲线的曲线图；

图14A为根据本发明一实施例所绘制第一测试结果的圆曲线的曲线图；

图14B为根据本发明一实施例所绘制第二测试结果的圆曲线的曲线图；

图14C为根据本发明一实施例所绘制第三测试结果的圆曲线的曲线图；以及

图14D为根据本发明一实施例所绘制第四测试结果的圆曲线的曲线图。

附图中符号标记说明：

10:系统

11:基座

12:旋转台

13:移动平台

131:第一移动机构

132:第二移动机构

14:侦测器

141:侦测范围

15:控制器

16:储存装置

20:待测晶圆

21:外缘

22:对位特征

23:极点

AT:量测角度总和

D1:第一方向

D2:第二方向

ET:量测阀值

P1:波峰

P2:波峰

V1:第一转速

V2:第二转速

θ:角度

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。但是，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法，过程和/或组件，以免使本发明不清楚。

请参考图1至3所示，本发明根据一实施例所提供的一种侦测晶圆位置的系统10适于设置于晶圆对位设备，侦测晶圆位置的系统10包含基座11、旋转台12、移动平台13、侦测器14、控制器15和储存装置16。旋转台12、移动平台13和侦测器14设置于基座11，且控制器15电性连接旋转台12、移动平台13、侦测器14和储存装置16，以执行侦测晶圆位置的方法。

旋转台12用以承载待测晶圆20。旋转台12受控于控制器15而可以不同的转速旋转，也可以第一方向(例如顺时针方向)旋转以及以第二方向(例如逆时针方向)旋转，第一方向相反于第二方向。藉旋转台12的旋转可带动被放置在旋转台12上的待测晶圆20以相同的转速及方向旋转。

移动平台13包含第一移动机构131和第二移动机构132。第一移动机构131和第二移动机构132可活动地设置于基座11。第一移动机构131可沿第三方向(例如X轴方向)移动，第二移动机构132则可沿第四方向(例如Y轴方向)移动，第三方向垂直于第四方向。因此，当旋转台12设置于移动平台13上时，第一移动机构131与第二移动机构132搭配可让旋转台12在平面上沿第三方向、第四方向或前述两者移动。

侦测器14设置于旋转台12附近。侦测器14可例如为光学侦测器，例如由至少一光发射器搭配至少一光接收器来侦测待测晶圆20的外缘21的轮廓。侦测器14具有侦测范围141。以一光发射器搭配一光接收器所实现的侦测器14的例子来说，此侦测范围141可例如为此光发射器和光接收器之间的光线涵盖的区域。为了让侦测器14的侦测范围141可涵盖待测晶圆20的外缘21的其中一部分，使侦测器14能侦测待测晶圆20的外缘21的轮廓，控制器15可由控制移动平台13的第一移动机构131和第二移动机构132的至少其中之一移动，使设置在移动平台13上的旋转台12能靠近侦测器14，让旋转台12上的待测晶圆20的外缘21可以进入侦测器14的侦测范围141内，例如图5A所示，侦测器14的侦测范围141重叠于待测晶圆20的外缘21的一部分。

储存装置16用以储存侦测晶圆位置的系统10运作所需的各式程序指令、参数和阀值，以供控制器15存取，进而执行侦测晶圆位置的方法。

以下将举例说明侦测晶圆位置的系统10如何执行侦测晶圆位置的方法。请进一步参考图4A、4B和5A至5D，侦测晶圆位置的方法包含以下步骤。

首先，将待测晶圆20放置在旋转台12上，如步骤S1和图5A所示，此待测晶圆20的外缘21包含对位特征22。对位特征22可例如是凹口、凸缘或切口。接着，控制器15驱动旋转台12以第一转速V1在第一方向D1上旋转，如步骤S2所示，以带动待测晶圆20以相同的速度和相同的方向旋转，如图5B所示。

在旋转台12旋转的同时，控制器15控制侦测器14侦测以第一转速V1和第一方向D1的条件旋转的待测晶圆20的外缘21的轮廓，以产生提供对应外缘21上当前被侦测的各别位置的外缘数据，并传送给控制器15，如步骤S3所示。并且，控制器15会记录取得各别外缘数据时旋转台12当下的旋转角度，如步骤S4所示。外缘数据关联于待测晶圆20的外缘21至旋转台12的旋转中心的相对距离。

接着，控制器15根据获得的外缘数据判断对位特征22是否已经通过侦测器14的侦测范围141，如步骤S5。根据获得的外缘数据判断对位特征22是否已经通过侦测器14的侦测范围141的方式举例说明如下。请参考图6、7A和7B所示。每侦测外缘21上的一位置时所产生一笔外缘数据对应有旋转台12的旋转角度，即对应待测晶圆20的旋转角度。侦测器14的侦测结果如图7A所示，横轴表示旋转台12(即待测晶圆20)的旋转角度，纵轴表示外缘数据的数值。每当获得一笔外缘数据时，控制器15会计算此笔外缘数据的瞬时变化量，如步骤S501所示。控制器15例如藉由微分处理的方式计算出此外缘数据的瞬时变化量，如图7B所示。图7B中，横轴表示旋转台12(即待测晶圆20)旋转的角度，纵轴表示外缘数据的瞬间变化量。

然后，每获得一笔瞬时变化量，控制器15会进一步判断此瞬时变化量是否大于或等于量测阀值，如步骤S502所示。此量测阀值为默认值，代表待测晶圆20的边缘21上此时被量测到的位置为对位特征22的位置。当此瞬时变化量大于或等于量测阀值时，控制器15判定对位特征22已通过侦测器14的侦测范围141，如步骤S503和图5C所示。相较于侦测到待测晶圆20的外缘21的其他区域，当待测晶圆20的边缘21上的对位特征22通过侦测器14的侦测范围141时，控制器15获得的瞬时变化量会有剧烈变化，例如图7B所示曲线上出现的波峰P2，此波峰P2的数值大于预设的量测阀值ET。相反地，当此瞬时变化量小于量测阀值时，控制器15则判定对位特征22尚未通过侦测器14的侦测范围141，如步骤S504和图5B所示。

当控制器15判断出待测晶圆20的对位特征22尚未通过侦测器14的侦测范围141时，控制器15会回到步骤S2并重复执行步骤S2至步骤S5，直到在步骤S5中，对位特征22已经通过侦测器14的侦测范围141为止。

在步骤S5中，当对位特征22通过侦测器14的侦测范围141时，控制器15进一步驱动旋转台12以第二转速V2在第二方向D2上旋转，如步骤S6所示，使待测晶圆20也以相同转速和方向旋转，如图5D所示。第二转速V2可例如小于第一转速V1，且第二方向D2相反于第一方向D1。在旋转台12旋转的同时，控制器15控制侦测器14侦测在第二转速V2和第二方向D2的条件下旋转的待测晶圆20的外缘21的轮廓，以产生对应外缘21上当前被侦测的各别位置的外缘数据，并提供给控制器15，如步骤S7和图5D所示，并且控制器15记录对应此外缘数据的旋转台12的旋转角度，如步骤S8所示。详细来说，由于第二转速V2小于第一转速V1，因此可更详细地扫描在第二转速V2下旋转的待测晶圆20的外缘21，以获得更多更完整的外缘数据，尤其是关于对位特征22的外缘数据。在本实施例或其他实施例中，此时的旋转台12是在反转，侦测器14会重复侦测待测晶圆20的外缘21上的某些位置，使得以第二转速V2和第二方向D2的条件下侦测获得的多笔外缘数据中可能有部分会重复于以第一转速V1和第一方向D1的条件下侦测获得的某些外缘数据。在此情况下，对应待测晶圆20的外缘21上的相同位置的新旧外缘数据中，新的外缘数据可例如取代旧的外缘数据、与旧的外缘数据一同被保留或者被忽略。

此外，控制器15也会根据获得的外缘数据判断对位特征22是否再次通过侦测器14的侦测范围141，如步骤S9所示。判断对位特征22是否再次通过侦测器14的侦测范围141的方式可参考上述关于步骤S5的说明，于此不再赘述。或者，判断对位特征22是否再次通过侦测器14的侦测范围141的方式也可由判断旋转台12在第二转速V2和第二方向D2的条件下旋转的角度θ是否大于或等于一第二角度阀值来决定。

当对位特征22尚未通过侦测器14的侦测范围141时，回到步骤S6，重复执行步骤S6至S9，直到对位特征22通过侦测器14的侦测范围141为止。当对位特征22通过侦测器14的侦测范围141时，控制器15推估当前的量测角度总和AT，如步骤S10。量测角度总和AT可例如是指旋转台12旋转使侦测器14在待测晶圆20的外缘21上已侦测的范围所对应的角度。因此，控制器15可由已累积的外缘数据所对应的旋转角度计算出量测角度总和AT。

然后，控制器15进一步判断此量测角度总和AT是否大于或等于第一角度阀值，如步骤S11。第一角度阀值可为默认值，例如是足以计算出在可接受的误差范围下的偏差量所需的外缘数据的数据量所对应的角度，且此数据量是基于此待测晶圆20的规格，也就是为了要计算出可接受的误差范围内的偏差量，侦测器14在待测晶圆20的外缘21上应侦测的范围所对应的角度。第一角度阀值小于360度。

当目前的量测角度总和AT大于或等于第一角度阀值时，表示目前累积的外缘数据的数据量(或称总笔数)足以计算出误差范围内的偏差量。此时，控制器15便可控制旋转台12停止旋转以及侦测器14停止侦测，如步骤S16。相反地，当目前的量测角度总和AT小于第一角度阀值时，表示目前累积的外缘数据的数据量仍不足以计算出误差范围内的偏差量，此时需要将数据量缺额补足。为此，本实施例或其他实施例中，侦测晶圆位置的系统10可进一步提供一或多个补偿方案供控制器15选择。此时，控制器15可根据目前的量测角度总和AT以及预设的第一角度阀值，预先评估执行各别的补偿方案所需花费的时间，如步骤S12所示。然后，控制器15根据预估的结果选择较省时的补偿方案，如步骤S13所示；并且，执行选择的补偿方案，如步骤S14所示，以补足资料量差额。以下列举二个补偿方案作为范例来说明。

请参考图8和9A至9E所示的第一补偿方案。在执行图4A、4B中步骤S1至S11(对应图9A至图9D中待测晶圆20的流程)后，控制器15执行第一补偿方案如下。首先，控制器15接续驱动旋转台12以第一转速V1在第一方向D1上旋转，如步骤S241所示，使待测晶圆20以相同转速和相同方向旋转，如图9E所示。在旋转台12旋转的同时，控制器15控制侦测器14侦测待测晶圆20的外缘21，以产生对应待测晶圆20当前被侦测的位置的外缘数据，如步骤S242所示。并且，控制器15记录产生此外缘数据时旋转台12的旋转角度，如步骤S243所示。最后，根据累积的外缘数据推估新的量测角度总和AT，如步骤S244所示。

执行第一补偿方案所需的时间可例如由以下公式(1)推估：

其中T1表示执行第一补偿方案所需的时间；C1表示目标数据量；C1’表示目前累积的资料量；V1表示粗略侦测外缘21时采用的第一转速；以及Δt1表示旋转台12从在第二转速V2和第二方向D2的条件下旋转转成以第一转速V1和第一方向D1的条件下旋转所需的时间。

请参考图10和11A至11E所示的第二补偿方案。在执行图4A、4B中步骤S1至S11(对应图11A至图11D中待测晶圆20的流程)后，控制器15执行第二补偿方案如下。首先，控制器15接续驱动旋转台12以第一转速V1在第二方向D2上旋转，如步骤S341所示，使待测晶圆20以相同转速和相同方向旋转，如图11E所示。在旋转台12旋转的同时，控制器15控制侦测器14侦测待测晶圆20的外缘21，以产生对应待测晶圆20当前被侦测的位置的外缘数据，如步骤S342所示。并且，控制器15记录产生此外缘数据时旋转台12的旋转角度，如步骤S343所示。最后，根据累积的外缘数据推估新的量测角度总和AT，如步骤S344所示。

执行第二补偿方案所需的时间可例如由以下公式(2)推估：

其中T2表示执行第二补偿方案所需的时间；C1表示目标数据量；C1’表示目前累积的资料量；V1表示粗略侦测外缘21时采用的第一转速；以及Δt2表示旋转台12从在第二转速V2和第二方向D2的条件下旋转转成以第一转速V1和第二方向D2的条件下旋转所需的时间。

因此，控制器15可根据目前的量测角度总和AT与第一角度阀值，即目前累积的数据量和目标数据量，推估执行每个补偿方案所需要的时间，并根据预估的结果选择较省时的补偿方案。

在此实施例或其他实施例中，在只提供一个补偿方案的情况下，上述的步骤S12至S13可省略，亦即在步骤S11中，当量测角度总和AT小于第一角度阀值时，控制器15直接执行此补偿方案。

在获得更新的量测角度总和AT后，控制器15判断更新的量测角度总和AT是否大于或等于第一角度阀值，如步骤S15所示。当更新的量测角度总和AT仍是小于第一角度阀值时，则回到步骤S14并重复执行步骤S14至S15，直到更新的量测角度总和AT大于或等于第一角度阀值为止。

当在步骤S15中更新的量测角度总和AT大于或等于第一角度阀值时，表示目前累积的数据量已经达到目标数据量的程度，控制器15即可控制旋转台12停止旋转以及侦测器14停止侦测，如步骤S16所示。此时，控制器15便可根据累积的外缘数据和对应的旋转角度，推估待测晶圆20的偏心位置及对位特征22的位置，如步骤S17所示。

推估待测晶圆20的偏心位置及对位特征22的位置举例说明如下。请参考图12所示，以对位特征22为凹口作为范例来说明。首先，将每笔获得的外缘数据和其对应的旋转角度映射成如图7A所示的二维信息，如步骤S1701所示。详细来说，控制器15可利用以下公式(3)将一维的外缘数据映像成二维数信息：

其中Xi表示第i个映射的X坐标；Yi表示第i个映射的Y坐标；Si表示侦测器14侦测外缘所产生的第i笔外缘数据；以及θi表示获得第i笔侦测数据时，旋转台12的旋转角度。

接着，控制器15将二维信息拟合成如图14A至14D的任一者所示的圆曲线，如步骤S1702所示。举例来说，控制器15可利用下列公式(5)将二维信息拟合成圆曲线：

其中n表示瞬时变化量的总数；Xi表示第i笔瞬时变化量的X坐标；Yi表示第i笔瞬时变化量的Y坐标；ΔX表示X轴上的圆心偏差；ΔY表示Y轴上的圆心偏差；以及R表示圆形曲线的半径。拟合出圆曲线后，控制器15即可计算出此圆曲线的圆心作为待测晶圆20的偏心位置，如步骤S1703所示。

接着，控制器15从累积的外缘数据中定义最小值的外缘数据作为对位特征22的极点23的外缘数据，如步骤S1704所示。最后，控制器15便可根据圆曲线的圆心与对位特征22的极点23的外缘数据于圆曲线上的位置推算出对位特征22的位置，如步骤S1705所示。

由此，晶圆对位设配便可根据待测晶圆20的偏心位置、对位特征22的位置以及旋转台12的旋转中心的位置，推估出待测晶圆20的中心偏差以及对位特征22的角度偏差，以进一步补偿这些偏差，使待测晶圆20的圆心对准旋转台12的旋转中心。

此外，在本实施例中取得上述量测阀值ET和第一角度阀值的方式可例如由现有的侦测晶圆位置的方法，例如日本公告专利编号JP2729297、日本公告专利编号JP3223584、日本公告专利编号JP4226241或其他现有作法，对晶圆模板的整个外缘进行边缘侦测，以获得测试结果。所采用的晶圆模板是与上述待测晶圆20一样的晶圆，因此此晶圆模板有一样的外缘21及一样的对位特征22。

在侦测完晶圆范本的完整外缘21后，控制器15可计算每笔外缘数据的瞬时变化量，并从这些瞬时变化量中选择至少一个峰值，如图7B中波峰P1和P2的峰值，以根据选择的峰值定义量测阀值ET。以选择波峰P2的峰值为例，量测阀值ET可例如小于或等于波峰P2的峰值，但大于曲线上除了两波峰P1和P2以外的其他数值。

此时，由于已经知道侦测晶圆范本的整个外缘21所产生的外缘数据的总笔数，因此控制器15可根据累积的外缘数据、可接受的误差范围(例如为±0.1mm)以及晶圆模板的规格(例如12吋晶圆的规格)来进行不同的测试，以推估要计算出误差范围内的偏心所需的数据量比例。然后，控制器15再根据资料量比例，推估出第一角度阀值。举例来说，如表一所示，以同一个晶圆范本以及图4A中步骤S1至S9的侦测流程为基础来进行测试，并获得以下测试结果。首先，将侦测晶圆范本的整个外缘21所产生的外缘数据的总笔数的数据量比例设为100％，这些外缘数据所对应的角度为360度，如图13所示，因此将量测整个外缘21的第一角度阀值定义为360度。接着，取不同数据量比例来进行测试，以找出此晶圆规格所需的最低数据量比例，且偏心计算结果的误差能维持在一许可范围内。例如，在只取得35％的数据量的情况下(即侦测器14只侦测晶圆范本的外缘上126度(360x35％＝126)所涵盖的区域)的第一测试结果中，根据收集到的外缘数据所拟合出的圆曲线如图14A所示，并且偏心计算结果的误差(即X轴误差和Y轴误差)在允许的误差范围(例如为±0.1mm)内。再次以取得35％的资料量为测试条件的第二测试结果中，根据收集到的瞬时变化量所拟合出的圆形曲线如图14B所示，并且偏心计算结果的误差仍在允许的误差范围(例如为±0.1mm)内。在改以取得23.5％的资料量为测试条件的第三测试结果中，根据收集到的瞬时变化量所拟合出的圆形曲线如图14C所示，虽然偏心计算结果的误差稍大于第一和第二测试结果(亦即计算精确度较低)，但仍在允许的误差范围(例如为±0.1mm)内。再次以取得23.5％的资料量为测试条件的第四测试结果中，根据收集到的瞬时变化量所拟合出的圆形曲线如图14D所示，并且偏心计算结果的误差也是仍在允许的误差范围(例如为±0.1mm)内。

表一

由上述的测试结果可知，可基于同一个晶圆范本，反复试验出在容许误差范围内的最低资料量比例，以及根据不同的资料量比例拟定不同的外缘量测方案，即不同的第一角度阀值。举例来说，以资料量比例23.5％和35％分别拟定出84.96度(360x23.5％＝84.96)的第一角度阀值以及126度(360x35％＝126)的第一角度阀值供测试人员选择。当选择其中一个第一角度阀值后，在后续侦测与此晶圆模板的规格相同的每一个待测晶圆20时，控制器15便可直接根据对第一角度阀值的设定，来侦测待测晶圆20的外缘21。

同理，由于上述第二角度阀值是关联于待测晶圆20的对位特征22由侦测器140的侦测范围141的一侧移动到相对另一侧所需旋转的角度，因此亦可透过相同的晶圆模板经过反复试验而归纳出让偏心计算结果的误差在容许误差范围内的第二角度阀值。

虽然上述的实施态样是以第一转速V1大于第二转速V2作为范例来说明，然而本发明并不限于此。在本发明其他实施例中，第一转速V1可实质地等于第二转速V2，并且用来补足资料量的补偿方案中的旋转方向可根据转速的设计来调整，以提供更多补偿方案或效率更佳的补偿方案。

综上所述，本发明所提供的侦测晶圆位置的方法及系统是由先让晶圆以较快的第一转速旋转并侦测晶圆的外缘，然后在当晶圆的对位特征经过侦测器的侦测范围时，再使晶圆以较慢的第二转速反转并侦测晶圆的外缘，最后当对位特征再次经过侦测器的侦测范围时，即可根据累积的侦测结果及旋转台的旋转角度推估出晶圆的偏心位置以及对位特征的位置。由于无需让晶圆旋转完一周，因此可以减少侦测器重复侦测外缘的范围，使得侦测所需的时间可大幅缩短，进而提升晶圆制程的整体效率。并且，本发明更进一步提供一或多个补偿方案，使得用来计算晶圆的偏心位置以及对位特征的位置所需的数据量能保持足量。此外，本发明更提供对应不同计算精确度的待收集数据的数据量比例作为外缘量测方案的选项，并且无论是哪个选项，计算获得的晶圆的中心偏差以及对位特征的角度偏差都仍能维持在可接受的误差范围内。

综上所述，上述各实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种侦测晶圆位置的方法，其特征在于，包含以下步骤：

将一待测晶圆放置在旋转台上，所述待测晶圆的外缘包含对位特征；

经由控制器驱动所述旋转台以第一转速在第一方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第一转速在所述第一方向上旋转；

由一侦测器侦测以所述第一转速在所述第一方向旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的外缘数据给所述控制器，所述外缘数据对应所述旋转台的旋转角度；

当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第一方向上经过所述侦测器时，驱动所述旋转台以第二转速在第二方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第二转速在所述第二方向上旋转，且所述第二方向相反于所述第一方向；

由所述侦测器侦测以所述第二转速在所述第二方向上旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的新增的一外缘数据给所述控制器；以及

当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第二方向上经过所述侦测器时，由所述控制器控制所述旋转台停止旋转，并根据累积的每个所述外缘数据和每个所述外缘数据对应的所述旋转角度，推估所述待测晶圆的偏心位置以及所述对位特征的位置。

2.根据权利要求1所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，由所述控制器根据累积的每个所述外缘数据以及每个所述外缘数据对应的所述旋转角度，推估所述待测晶圆的所述偏心位置的所述步骤包含：

由所述控制器根据每个所述外缘数据以及每个所述外缘数据对应的所述旋转角度拟合成圆曲线，所述圆曲线对应所述待测晶圆的所述外缘；以及

由所述控制器推估所述圆曲线的圆心作为所述待测晶圆的所述偏心位置。

3.根据权利要求2所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，由所述控制器根据累积每个的所述外缘数据以及每个所述外缘数据对应的所述旋转角度，推估所述对位特征的所述位置的所述步骤包含：

由所述控制器将所述该些外缘数据中的最小者定义为所述对位特征的极点的外缘数据；以及

由所述控制器根据所述圆曲线的所述圆心位置和所述极点的位置，推估所述对位特征的所述位置。

4.根据权利要求1所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，所述控制器计算所述外缘数据的瞬时变化量，当所述控制器判断所述瞬时变化量大于或等于一量测阀值时，判定所述对位特征经过所述侦测器。

5.根据权利要求1所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，更包含以下步骤：

由所述控制器根据累积的每个所述外缘数据以及每个所述外缘数据对应的所述旋转角度，推估所述待测晶圆当前的量测角度总和，所述量测角度总和关联于所述待测晶圆的所述外缘上已被侦测的范围所对应的角度；

由所述控制器判断所述量测角度总和是否大于或等于第一角度阀值；以及

当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第二方向上经过所述侦测器，且所述量测角度总和大于或等于所述第一角度阀值时，由所述控制器控制所述旋转台停止旋转，并根据每个所述外缘数据和每个所述外缘数据对应的所述旋转角度推估所述待测晶圆的所述中心偏差以及所述对位特征的所述角度偏差。

6.根据权利要求5所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，更包含以下步骤：

当所述量测角度总和小于所述第一角度阀值时，由所述控制器执行第一补偿方案，所述第一补偿方案包含以下步骤：

由所述控制器驱动所述旋转台再次以所述第一转速在所述第一方向上旋转，以带动所述待测晶圆再次以所述第一转速在所述第一方向上旋转；

由所述侦测器侦测以所述第一转速在所述第一方向上再次旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以提供对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的新增的外缘数据给所述控制器；以及

由所述控制器根据累积每个的所述外缘数据以及每个所述外缘数据对应的所述旋转角度更新所述量测角度总和，以重新判断所述量测角度总和是否大于或等于所述第一角度阀值。

7.根据权利要求5所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，更包含以下步骤：

当所述量测角度总和小于所述第一角度阀值时，由所述控制器执行第二补偿方案，所述第二补偿方案包含以下步骤：

由所述控制器驱动所述旋转台以所述第一转速继续在所述第二方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第一转速继续在所述第二方向上旋转；

由所述侦测器侦测以所述第一转速在所述第二方向上旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以提供对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的新增的外缘数据给所述控制器；以及

由所述控制器根据累积的每个所述外缘数据以及每个所述外缘数据对应的所述旋转角度更新所述量测角度总和，以重新判断所述量测角度总和是否大于或等于所述第一角度阀值。

8.根据权利要求5所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，更包含以下步骤：

当所述量测角度总和小于所述第一角度阀值时，由所述控制器根据所述量测角度总和以及所述第一角度阀值，推估执行多个补偿方案中每个所述补偿方案所需要的时间，所述补偿方案关联于所述旋转台的旋转方向及旋转速度；以及

根据执行每个所述补偿方案所需要的所述时间，由所述控制器决定执行其中一个所述补偿方案，使所述待测晶圆的所述外缘上已被侦测的所述范围增加，进而更新所述量测角度总和，以重新判断所述量测角度总和是否大于或等于所述第一角度阀值。

9.根据权利要求1所述的侦测晶圆位置的方法，其特征在于，所述第二转速小于所述第一转速。

10.一种侦测晶圆位置的设备，其特征在于，包含：

旋转台，用以承载待测晶圆，所述待测晶圆的外缘包含对位特征；

侦测器，设置于所述旋转台附近；以及

控制器，电性连接所述旋转台和所述侦测器，用以执行侦测晶圆位置的方法，所述侦测晶圆位置的方法包含：

所述控制器驱动所述旋转台以第一转速在第一方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第一转速在所述第一方向上旋转；

所述侦测器侦测以所述第一转速在所述第一方向旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的外缘数据给所述控制器，所述外缘数据对应所述旋转台的旋转角度；

当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第一方向上经过所述侦测器时，驱动所述旋转台以第二转速在第二方向上旋转，以带动所述待测晶圆以所述第二转速在所述第二方向上旋转，且所述第二方向相反于所述第一方向；

所述侦测器侦测以所述第二转速在所述第二方向上旋转的所述待测晶圆的所述外缘，以产生对应所述外缘上当前被侦测的各别位置的新增的外缘数据给所述控制器；以及

当所述控制器根据所述外缘数据判断出所述对位特征在所述第二方向上经过所述侦测器时，控制所述旋转台停止旋转，并根据累积的每个所述外缘数据和每个所述外缘数据对应的所述旋转角度，推估所述待测晶圆的偏心位置以及所述对位特征的位置。

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