TW201705328A - 用以檢測晶圓上瑕疵之方法及設備 - Google Patents

Abstract

本說明書提供使用能夠結合至無法藉由雷射繞射測定法所偵測之瑕疵的化學標記物來偵測部分製成之半導體晶圓上微粒瑕疵的方法及設備。

Description

用以檢測晶圓上瑕疵之方法及設備

本發明係關於用以檢測晶圓上瑕疵之方法及設備。

用於偵測半導體製造過程中晶圓上之瑕疵的技術係用以評估該製造過程的品質。此類技術涉及識別部分製成之半導體基板表面上各處的瑕疵，以及識別此類瑕疵之組成以協助判定該瑕疵之來源。

本說明書中所提供的係用於偵測半導體晶圓上之瑕疵的方法及設備。一態樣涉及一種偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，該方法包含下列步驟：使該部分製成的半導體晶圓暴露於第一化學標記物，該第一化學標記物能夠選擇性地結合至位於該部分製成的半導體晶圓之表面上的微粒瑕疵，該微粒瑕疵無法藉由雷射繞射測定法來偵測且其具有第一組成，該化學標記物包含當暴露於刺激物時能夠被偵測的成分；在使該部分製成的半導體晶圓暴露於該化學標記物後，使該部分製成的半導體晶圓暴露於該刺激物，以形成該部分製成的半導體晶圓之可偵測區域，該第一化學標記物在該可偵測區域係選擇性地結合至該微粒瑕疵；且偵測該部分製成的半導體晶圓之表面上的該可偵測區域，藉此該部分製成的半導體晶圓之表面包含少於約2000個瑕疵。在各種實施例中，該部分製成的半導體晶圓之表面包含少於約50個瑕疵。在若干實施例中，該部分製成的半導體晶圓為300-mm的晶圓。

在各種實施例中，該部分製成的半導體晶圓在包含該第一化學標記物的水浴中暴露於該第一化學標記物。

該微粒瑕疵的直徑可小於約20 nm。在若干實施例中，該微粒瑕疵的直徑係小於10 nm。

該方法更可包含使該部分製成的半導體晶圓暴露於第二化學標記物，以使該第二化學標記物結合至具有第二組成的該微粒瑕疵，該第二化學標記物對具有第二組成的微粒瑕疵具有選擇性。在若干實施例中，當該第一化學標記物暴露於該刺激物時會放射第一照射光譜分布，而其中當該第二化學標記物暴露於該刺激物時會放射不同於該第一照射光譜分布的第二照射光譜分布。在若干實施例中，該第一照射光譜分布為可見光譜中的顏色，而該第二照射光譜分布為該可見光譜中的另一顏色。

在若干實施例中，使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第一化學標記物及使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第二化學標記物之該步驟，包含使該部分製成的半導體晶圓浸入包含該第一化學標記物及該第二化學標記物的水浴中。

在若干實施例中，使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第一化學標記物及使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第二化學標記物之該步驟，包括將包含該第一化學標記物及該第二化學標記物的溶液之氣溶膠噴霧輸送至容置該部分製成的半導體晶圓之腔室。

在各種實施例中，該方法更可包含修改用於製造該部分製成的半導體晶圓之製程配方，以減少該部分製成的半導體晶圓之該可偵測區域中的微粒瑕疵。

在若干實施例中，該第一化學標記物的化合物為螢光染料。在若干實施例中，該刺激物可為具有小於450 nm之波長的光。

在若干實施例中，該第一化學標記物為氣體。在各種實施例中，該化學標記物為基因設計的肽，其具有針對無機材料的結合特定性。

另一態樣涉及一種用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，該設備包含：偵測腔室，其包含用於在該偵測腔室中固持該部分製成的半導體晶圓之晶圓固持器；入口，其用於將化學標記物輸送至該偵測腔室；照射源，其用於刺激該化學標記物以放射光；偵測器，其用於偵測該部分製成的半導體晶圓之表面上的該化學標記物之放射；及控制器，其用於控制該設備之操作，該控制器包含用於下列操作之機器可讀取指令：經由該入口將該化學標記物導入至該偵測腔室；在將該化學標記物導入至該偵測腔室之後，自該偵測腔室移除過量的化學標記物；及開啟照射源以照射該化學標記物。

在各種實施例中，該設備更可包含追蹤裝置，其用以當晶圓固持於該晶圓固持器上時偵測該晶圓之表面；及晶圓成像系統，其包含之影像分析邏輯係用於使用該照射之化學標記物的特性來偵測該晶圓之表面上所照射之化學標記物。在各種實施例中，該晶圓成像系統更包含反饋機制，其用於因應自該追蹤裝置收集的數據而修改製程配方。在若干實施例中，該特性包含照射光譜分布。在若干實施例中，該照射光譜分布為一個顏色。在若干實施例中，該特性包含亮度。

在各種實施例中，該設備亦包含晶圓傳送工具，其用於自該偵測腔室插入及移除晶圓。

該設備可與半導體裝置製造設備整合，該半導體裝置製造設備包含用於處理半導體晶圓的一或更多處理腔室以及該晶圓傳送工具。

在各種實施例中，該入口能夠使包含該化學標記物之水溶液輸送至該偵測腔室。

在若干實施例中，該入口能夠使該化學標記物之氣溶膠噴霧輸送至該偵測腔室，以使晶圓與該化學標記物接觸，其中該入口係定位於該晶圓之上表面的上方。

在若干實施例中，該偵測腔室能夠包括水浴，該水浴包含一或更多化學標記物，且該晶圓固持器能夠使晶圓浸入該水浴中。

在若干實施例中，該設備更包含化學來源，該化學來源包含能夠使化學標記物改質以產生可偵測之化學標記物的化合物。

以下參考圖式進一步說明此等與其他態樣。

為提供對於所呈現實施例之透徹理解，以下敘述中將提出許多具體細節。在不具有此等具體細節之若干或全部的情況下，仍可實施本揭露實施例。在其他情況下，為避免不必要地混淆本揭露實施例，因此不詳細描述眾所周知的程序操作。雖然本揭露實施例將結合具體實施例而描述，但應瞭解其並非意欲限制本揭露實施例。

表面瑕疵(例如微粒及凹坑)會影響數種工業用製程(例如半導體生產、記憶體碟片生產、及平板顯示器生產)的良率。若干工業用產業製程包含塗佈製程(例如塗佈一大片不鏽鋼)中表面瑕疵的偵測。在此類情況下，表面瑕疵可為可藉由粒徑分析技術(例如雷射繞射測定法)而偵測的針孔或組成瑕疵。然而，有別於此類應用，在半導體處理中，可容許的瑕疵密度(例如可在半導體晶圓之區域上發現的瑕疵量)係為晶圓表面上少於約50個瑕疵。製造晶圓表面上具有零瑕疵的半導體晶圓係為理想的。因此，半導體生產生中表面瑕疵的偵測及識別(且尤其是微粒瑕疵)存在許多挑戰。

在半導體生產中，透過半導體基板處理中的改善(例如沉積及蝕刻製程的修改)可減少瑕疵。本說明書中所使用的用語「基板」或「晶圓」可指涉部分製成之半導體基板或部分製成之半導體晶圓。過去，在半導體製程中，較小瑕疵之存在對於基板品質僅有極微的影響。然而，隨著技術發展，「良率殺手」(例如實質上影響製造之半導體晶圓的品質)之瑕疵的尺寸已顯著地縮小。由於小瑕疵對於小元件的影響係更加明顯，小元件製造中的小瑕疵已成為更重大的問題。因此，對於改善基板品質及防止元件故障而言，排除較小瑕疵之存在係為期望的。

如本說明書中所述之「瑕疵」包含微粒瑕疵。半導體基板上之瑕疵可能源自於多種來源。例如，瑕疵可能由基板處理腔室中的許多構件所造成。基板處理腔室可具有例如噴淋頭、腔室壁、密封件、及窗口之構件。噴淋頭、腔室壁、及窗口的材料，或先前操作中積聚在腔室構件上的材料可能各自以微粒的形式「脫落」至基板上，而造成瑕疵。此外，若干製造過程(例如蝕刻製程)可能會造成再沉積或留在基板上的殘留物，從而造成瑕疵。

若瑕疵夠大至足以被偵測的程度，目前的瑕疵偵測技術可使用粒徑分析技術(例如雷射繞射測定法)來判定瑕疵之數量及其位置。例如，利用可能具有偵測閾值的工具來偵測基板瑕疵，其中該偵測閾值係由若干設計因子所決定。範例工具可為雷射計量工具。此類工具可包含具有最小尺寸閾值的偵測閾值，其中該最小尺寸閾值之下的瑕疵可能不會被偵測。最小尺寸閾值可能會因不同組成之瑕疵及/或基板而改變。例如，若干雷射技術可能無法偵測尺寸小於20 nm的瑕疵。

一範例習知工具為雷射計量工具，其使用發射光束至基板上的探針雷射。該光束被基板反射，而該反射光被分析以判定瑕疵是否存在於光束被發射至基板上的區域。此技術亦可用於偵測含有瑕疵之影像與「已知良好」之對照影像的對比差異。

對於數種相關生產製程而言，良率殺手之瑕疵係較大部分光源的波長更小，而來自該瑕疵之信號係過小而無法被偵測，或僅在照射的光源非常強烈而使其開始與被檢測的材料負面地交互作用(表面材料過度加熱或剝離)的情況下為可偵測的。此方法並不具有偵測更小瑕疵的藍圖。再者，為了偵測更小尺寸的瑕疵，需增加雷射功率(稱為通量)。隨著通量增加，更強大的雷射光束損害基板或瑕疵、或者使基板或瑕疵剝離的可能性亦會增加。

若在晶圓上之特定位置中識別到瑕疵，在習知情況下，該基板則接著受到利用x射線光譜技術的處理，以判定該瑕疵之化學性質，其可提供關於該瑕疵之來源的資訊(例如該瑕疵是否為自腔室構件脫落的材料，或該瑕疵是否為因製造過程而所沉積的材料)。

識別瑕疵之組成對於追溯該瑕疵至其來源可為有益的，因此可在減少基板之瑕疵數方面達到進一步改善。然而，目前的技術提供非常有限的關於瑕疵性質的資訊(尺寸、材料組成、形狀)。有時可利用掃描式電子顯微鏡(SEM, Scanning Electron Microscopy)實施分開的「檢查程序」以獲得此資訊。檢查工具係大型且昂貴的，而檢查程序為耗時的。

本說明書中所提供的係用於偵測半導體晶圓上無法藉由雷射繞射測定法來偵測之微粒瑕疵的方法及設備。尤其是，適用於偵測小於雷射計量工具之最小尺寸閾值的此類微粒瑕疵(例如小於約20 nm)的方法及設備。偵測小於給定之最小尺寸閾值的微粒瑕疵之所揭露實施例涉及以化學標記物來標記瑕疵，根據不受限於以光為基礎之直接瑕疵偵測技術的製程，該化學標記物本身可被偵測。合適之化學標記物能夠結合至無法藉由例如雷射繞射測定法之技術所偵測的微粒瑕疵。在一範例中，可在暴露於某些條件下時發射螢光的化學標記物可用於若干實施例中。

所揭露的實施例涉及使含有瑕疵的晶圓暴露於具有偏好附著至瑕疵(例如：微粒瑕疵)之分子成分的化學標記物。在若干實施例中，該化學標記物可為聚合物或蛋白質。此外，該化學標記物可包含當遭受刺激物時，接著可藉由觀察或光譜法而偵測到的分子成分。一範例為具有當暴露於適當照射下明亮地發射螢光之分子成分的化學物。所暴露的晶圓被適當照射以使化學標記物發射螢光，同時在高放大率下被觀察以精確監測該發射螢光的化學物之位置。

圖1依據某些揭露之實施例，提供描繪所執行的方法之操作的製程流程圖。在操作101中，將具有微粒瑕疵之晶圓提供至偵測腔室。範例偵測腔室係描繪於圖2及圖3中，其進一步描述於下。

在各種實施例中，晶圓可為半導體基板，例如部分製成之半導體基板。基板可為矽晶圓，例如200-mm晶圓、300-mm晶圓、或450-mm晶圓，包含具有一或更多層材料(例如沉積於其上之介電的、導電的、或半導電的材料)的晶圓。基板可具有例如介層窗或接觸孔的「特徵部」，其特徵可為該特徵部內之一或更多窄及/或凹入的開口、以及高縱橫比。底層的非限制性範例包含介電層及導電層，例如矽氧化物、矽氮化物、矽碳化物、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、及金屬層。

在若干實施例中，操作101涉及將部分製成之半導體晶圓提供至偵測腔室，其中該晶圓包含微粒瑕疵。例如，在若干實施例中，部分製成之半導體晶圓可包含具有小於約20 nm之尺寸的微粒瑕疵。在若干實施例中，微粒瑕疵之直徑小於約20 nm。在若干實施例中，微粒瑕疵之直徑小於約10 nm。在若干實施例中，部分製成之半導體晶圓可具有該晶圓表面上約2000個瑕疵或少於約50個瑕疵的瑕疵密度。部分製成之半導體晶圓上的微粒瑕疵可為任何組成的，包含矽氧化物、矽氮化物、矽碳化物、金屬氧化物、金屬、金屬氮化物、金屬碳化物、及含碳材料。

回到圖1，在操作103中，使晶圓暴露於化學標記物。在若干實施例中，操作103涉及使部分製成之半導體晶圓暴露於能夠選擇性地結合至位於部分製成之半導體晶圓表面上之微粒瑕疵的化學標記物。

化學標記物之配置係用以附著至微粒瑕疵(特定材料、特定形狀)，而設備之配置係用以記錄該資訊。例如，在若干實施例中，化學標記物之配置係用以附著至特定材料之微粒瑕疵(例如，選擇性地結合至矽氧化物的化學標記物)。在若干實施例中，化學標記物之配置係用以附著至特定形狀之微粒瑕疵(例如，選擇性地結合至圓形微粒瑕疵的化學標記物)。依據所揭露之實施例的設備之配置係用以記錄此資訊。例如，設備之配置係用以記錄化學標記物的類型及該標記物選擇性地結合之材料。

如前所提及，在若干實施例中，化學標記物分子可選擇性結合至特定類型的無機原子或化合物。例如，化學標記物可藉由在化學反應中反應來形成共價鍵、形成離子鍵、或其組合，而結合至無機原子或化合物。在若干實施例中，化學標記物包含無機化合物之基因設計的肽。在若干實施例中，化學標記物可包含能夠結合至無機化合物(例如金屬)之無機或有機的輔助因子。範例輔助因子可為菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP⁺ , nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)。可接著使用能夠結合至此類輔助因子的酶來識別及探測瑕疵。在若干實施例中，可藉由螢光、生物發光、化學發光、放射性同位素、及其他機制來偵測瑕疵。在若干實施例中，可選擇化學標記物，以使其選擇性地結合至某些材料，而與該標記物相關聯的螢光顏色識別該材料。在若干實施例中，可選擇化學標記物，其包含不只一種分子成分， 其各者放射不同的顏色，俾當其結合至第一材料時，放射第一顏色，而當其結合至第二材料時，放射第二顏色。

化學標記物可包含一或更多分子成分，當其附著至不同類型的材料時會展現一或更多特性。例如，化學標記物可包含當暴露於一種刺激物(例如光)時放射一種顏色的分子成分。在若干實施例中，該顏色可為任何照射的光譜分布而不限於可見光譜。在若干實施例中，化學標記物包含當暴露於刺激物時能夠被偵測的成分。

在若干實施例中，可使用複數化學標記物的混合物，如此一來該混合物包含複數組化學標記物，各組能附著至不同類型材料，且能放射不同顏色，而使得當觀察被標記的晶圓時，可將不同的顏色與各瑕疵之特定組成相聯繫。例如，可使晶圓暴露於第一及第二化學標記物之混合物，其中第一化學標記物選擇性地結合至矽氧化物，而第二化學標記物選擇性地結合至矽氮化物。第一化學標記物可包含當暴露於刺激物時會放射紅光的分子成分，而第二化學標記物可包含當暴露於刺激物時會放射綠光的分子成分。在若干實施例中，當化學標記物暴露於相同的刺激物時可放射其相對應的光。在若干實施例中，當化學標記物暴露於特定的刺激物時可放射其相對應的光，如此一來，第一化學標記物僅在暴露於第一刺激物時放射光，而非暴露於第二刺激物時；而第二化學標記物僅在暴露於第二刺激物時放射光，而非暴露於第一刺激物時。

依據所揭露實施例的設備能夠記錄所偵測瑕疵之數量、及該等瑕疵之位置、以及當化學標記物遭受刺激物時所放射之顏色(單或複數)。可藉由來自化學標記物的螢光或所放射之光的亮度或強度來判定瑕疵尺寸，其中亮度與化學標記物分子的數量成比例(藉由計算附著至瑕疵之化學標記物的數量)。

所揭露之實施例藉由利用化學標記物來「尋得」且附著至瑕疵而解決偵測更小瑕疵的問題。即使是化學標記物的一分子亦可提供偵測能力，所以最小可偵測之瑕疵尺寸係受限於化學標記物的特性(例如：可附著至瑕疵的一原子)(其可被設計)，而非受限於瑕疵之特性。例如，在若干實施例中，可製造化學標記物以使其能夠偵測尺寸小於20 nm的微粒瑕疵。

在執行所揭露之實施例中，瑕疵偵測並非取決於微粒的尺寸，而是取決於化學標記物的特性，俾可評估多個關於瑕疵的資訊。在所揭露之實施例中，不同的化學標記物可結合至不同類型的瑕疵， 且能夠結合至非常小的瑕疵。方法提供瑕疵類型方面的資訊而不需執行SEM檢查。在所揭露之實施例中，瑕疵基於其與化學標記物的交互作用而被偵測，而非基於其與光子的交互作用。

化學標記物的一範例為基因設計的肽(「GEPI」)，其具有針對無機材料的結合特定性。GEPI可為包含結合至無機化合物之氨基酸的肽。在若干實施例中, GEPI可配置以結合至若干無機化合物但對其他無機化合物具有選擇性。GEPI可包含暴露於光時可發射螢光的化合物。

在各種實施例中，在操作103期間，使用氣溶膠噴霧將化學標記物輸送至容置晶圓的偵測腔室。可使用晶圓上方之噴淋頭來輸送化學標記物，以使晶圓暴露於遍佈晶圓之均勻量的化學標記物。使晶圓暴露於化學標記物的持續時間可取決於該化學標記物及該晶圓，以及被偵測之微粒瑕疵的組成。可使晶圓暴露於化學標記物氣溶膠噴霧達約10秒與約20秒間的持續時間。

在各種實施例中，可循環性地重複操作101至操作107，例如第一循環涉及在操作103期間使晶圓暴露於第一化學標記物，而第二循環涉及在重複之操作103期間使晶圓暴露於第二化學標記物。在若干實施例中，單一循環中的操作103涉及首先使晶圓暴露於第一化學標記物，而之後使晶圓暴露於第二化學標記物等。在各種實施例中，化學標記物暴露的順序可在循環與循環間改變，或可在各循環中為相同的。在若干實施例中，可使用化學標記物暴露的順序來調整與第一化學標記物而非第二化學標記物之結合的選擇性，如此一來較容易僅結合至第一化學標記物而較不易結合至(儘管仍可能可結合至)第二化學標記物的材料係首先暴露於第一化學標記物以結合至第一化學標記物。

在操作105中，清洗半導體晶圓並使其乾燥以自表面移除過量的化學標記物，如此一來僅有選擇性結合至微粒瑕疵的化學標記物留在基板表面上。在各種實施例中，操作105可為可選擇的。在若干實施例中，可藉由將清洗溶液(例如去離子水)輸送至偵測腔室以移除過量的化學標記物而執行操作105。該溶液可接著自偵測腔室被抽出。在若干實施例中，可藉由使化學標記物之水溶液自偵測腔室流出而執行操作105。

在操作107中，使半導體晶圓暴露於刺激物以偵測半導體晶圓表面上之化學標記物的存在。在若干實施例中，可在使部分製成之半導體晶圓暴露於化學標記物之後使該晶圓暴露於刺激物，以形成部分製成之半導體晶圓的可偵測區域，化學標記物在該可偵測區域係選擇性地結合至微粒瑕疵。操作107可進一步包含偵測部分製成的半導體晶圓表面上之可偵測的區域，例如判定該可偵測的區域之位置、亮度、顏色、或其他特性。

在各種實施例中，刺激物係為光或照射源。例如，若化學標記物包含螢光染料，則使用例如光或照射源的刺激物來使該螢光染料發射螢光，如此一來可使用偵測系統及/或照相機以偵測發射螢光的或受刺激的化學標記物。在若干實施例中，刺激物可為具有小於450 nm之波長的光。在若干實施例中，刺激物為化學來源，其包含能夠使化學標記物改質以產生可偵測之化學標記物的化合物。

在各種實施例中，其中使用不只一化學標記物，各化學標記物可選擇性地結合至不同組成的微粒瑕疵。例如，化學標記物A可選擇性地結合至矽氧化物瑕疵，而化學標記物B可選擇性地結合至矽氮化物瑕疵。在各種實施例中，當此等化學標記物暴露於刺激物時可放射不同顏色或不同波長的光。例如，在若干實施例中, 當化學標記物A暴露於照射時可放射紅的顏色，而當化學標記物B暴露於相同照射時可放射藍的顏色。因此，基於所偵測的顏色，可識別微粒瑕疵的化學組成，而不需例如x射線光譜法的後續處理。

在若干實施例中，可使用兩或更多刺激物來識別化學標記物。例如，化學標記物A僅可在暴露於刺激物I時放射顏色，而化學標記物B僅可在暴露於刺激物II時放射顏色。在此類實施例中，可使晶圓暴露於刺激物I及刺激物II兩者以識別化學標記物A及化學標記物B兩者。儘管本說明書中所述之範例被導向兩類型之微粒瑕疵的識別，但應瞭解，可使用此類技術來識別多種微粒瑕疵，例如三或更多組成的微粒瑕疵。再者，應注意，儘管可藉由放射之顏色來判定微粒瑕疵，如本說明書中所使用之用語「顏色」指涉照射或光的光譜分布，而非對應可見光譜中的特定顏色。

在若干實施例中，可使用自受刺激的化學標記物放射之光的亮度來判定微粒瑕疵之尺寸。例如，在若干實施例中，更多化學標記物分子可結合至較大尺寸的微粒瑕疵，如此一來可基於自受刺激的化學標記物放射之光的亮度來識別微粒尺寸。

在各種實施例中，本說明書中所述之方法更包含修改用於製造部分製成之半導體晶圓的製程配方，以減少部分製成的半導體晶圓之可偵測區域中的微粒瑕疵。例如，在若干實施例中，其中所揭露之實施例偵測部分製成之半導體晶圓上的化學標記物之位置，並識別該化學標記物結合的微粒瑕疵，可修改造成該等微粒瑕疵的製程操作以減少半導體晶圓上此類微粒瑕疵的存在。例如，可因應所偵測之微粒瑕疵的組成、位置、及/或尺寸的識別情形而修改蝕刻製程或沉積製程。   [設備]

依據所揭露之實施例的設備可適用於執行本說明書中所述之各種方法。在若干實施例中，可在具有精確控制之載物台及化學標記物施加器的腔室中執行所揭露之方法。

圖2描繪設備200之實施例的示意圖，而設備200具有用於偵測半導體晶圓上之瑕疵的偵測腔室202。在若干實施例中，除了設備200之外的多個製程站可被包含於多站處理工具中，其亦可包含晶圓傳送工具，其連接至用於輸送晶圓往返偵測腔室202的晶圓搬運系統。

設備200包含能夠以高速率旋轉晶圓212且能夠徑向平移晶圓212的準確定位載物台或晶圓固持器208。例如，參考圖1描述於前文，可將部分製成之半導體晶圓輸送至偵測腔室202。在若干實施例中，定位載物台208亦可連接至加熱器210。

設備200與化學標記物準備腔室201連通，以將化學標記物(其可為液體、或氣體、或為氣溶膠噴霧的形式)輸送至入口213，其在若干實施例中可為分配噴淋頭。化學標記物準備腔室201包含混合容器204，其用於混合及/或調整化學標記物以輸送至入口213。例如，混合容器204可配置以使化學標記物與緩衝液或其他化學物混合，以產生化學標記物之水溶液而輸送至偵測腔室202。化學標記物準備腔室201亦可涉及將以下各者輸送至偵測腔室202：製程氣體(例如氣態形式的化學標記物)、用以經由直接氣體管線輸送此類氣體的載氣、及處理液體(其可包含能夠作為氣溶膠噴霧而被輸送至入口的化學標記物之水溶液)。

作為範例，圖2之實施例包含汽化點203，其用於使待供應至混合容器204的液態化學標記物汽化。在若干實施例中，汽化點203可為加熱汽化器。在若干實施例中，可使液態化學標記物在液體注射器(未顯示)汽化。例如，液體注射器可將液態化學標記物之脈衝注射至混合容器204上游的載氣流中。在若干實施例中，可設置汽化點203上游的液體流量控制器(未顯示)以控制用於汽化及輸送至偵測腔室202之液體的質量流量。在若干實施例中，可省略汽化點203，如此一來液態化學標記物作為液體被輸送至混合容器以產生之後被輸送至偵測腔室202的水溶液。

入口213朝晶圓212分配化學標記物(例如，其可為水溶液)。在圖2中所示的實施例中，晶圓212係位於入口213之下，且顯示為支撐於晶圓固持器208上。入口213可具有任何合適的形狀，且在若干實施例中可為噴嘴。在若干實施例中，入口213包含大於一的入口。在若干實施例中，入口213包含任何合適數量及配置的埠口，其用於將製程氣體分配至基板212。在許多實施例中，偵測腔室202包含在泵浦218上方的門，以使偵測腔室202能夠被化學標記物之水溶液充滿，以形成晶圓212可浸入其中的水浴。在許多實施例中，入口213可位於偵測腔室202的側邊，俾藉由以水溶液充滿偵測腔室202而執行化學標記物之水溶液的輸送。

在若干實施例中，晶圓固持器208可升高或下降以在各種製程中浸漬或清洗晶圓212。

設備200亦包含照射源260，其可配置以使化學標記物發射螢光。照射源之範例包含燈具或雷射。可使照射源260聚焦在限制的區域。設備200亦包含光學及螢光偵測器270，例如光電倍增管或線性感光耦合偵測器(CCD, charge-coupled detector)陣列。

例如，在沖洗或清洗部分製成之半導體晶圓以自晶圓移除「未附著的」化學標記物並將其泵抽出偵測腔室外(例如參考圖1之操作105描述於前文)之後，可利用燈具或其他光源來照射晶圓以使化學標記物發射螢光。接著使用放大系統及/或感測器(例如螢光感測器)以偵測被激發的化學標記物(例如：螢光)。電腦及/或控制器(包含處理器或記憶體)可追蹤載物台在照射及螢光感測器下移動的位置， 以記錄晶圓上瑕疵被偵測之位置。電腦及/或控制器亦記錄螢光信號的特性以提供瑕疵之尺寸、材料、及形狀資訊。電腦及/或控制器係進一步描述於下。

替代的實施例包含照射設備，其用於照射整個晶圓並利用超高解析度CCD照相機使螢光成像，以加速處理量，但對於瑕疵位置之解析度可能較差。

圖2亦描繪用於控制設備200之製程條件及硬體狀態的系統控制器250之實施例。系統控制器250包含一或更多記憶體裝置、一或更多大量儲存裝置、及一或更多處理器。處理器可包含CPU或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接部、步進馬達控制器板等。電腦及/或控制器250係連接至設備200之構件，以控制晶圓搬運、化學標記物的進入及排放操作、用於化學標記物之照射源的參數、載物台的運行、載物台位置之相關性及記錄、晶圓上化學標記物的偵測、及化學標記物螢光之顏色與強度的記錄。控制器250可配置以包含具有影像分析邏輯的晶圓成像系統，其用於使用照射之化學標記物的特性來偵測晶圓表面上所照射之化學標記物。在若干實施例中，此等特性包含照射之光譜分布的一或更多者，例如顏色、及亮度。在若干實施例中，晶圓成像系統包含反饋機制，其用於因應自偵測器270之追蹤裝置所收集的數據而修改製程配方，其中偵測器270係用以偵測照射之化學標記物的位置及其他特性。電腦及/或控制器250可具有參考圖3描述於下的控制器350之特性的任一者。

圖3提供適用於執行本說明書中所述操作之替代的設備300。圖3包含具有門309的晶圓搬運系統311，其用於將晶圓312輸送至偵測腔室302中。偵測腔室302可包含準確定位載物台或晶圓固持器323，其可包含能夠以高速率旋轉晶圓312且能夠徑向平移晶圓312的插銷308。設備300更包含用於經由製程液體315而導入化學標記物的入口313、及用於移除化學標記物的排放裝置或出口318。設備300可配置成俾藉由來自製程液體315的水溶液經由入口313而充滿偵測腔室302，如此執行化學標記物之水溶液的輸送。

設備300亦包含照射源360，其配置係用以使化學標記物發射螢光以及照射整個晶圓。照射源的範例包含燈具及雷射。設備300亦包含光學及螢光偵測器370，例如光學及螢光偵測器CCD平面陣列或照相機，其以高解析度使整個晶圓成像。電腦及/或控制器350係連接至該設備之構件，以控制晶圓搬運、化學標記物的進入及排放操作、用於化學標記物之照射源的參數、載物台的運行、載物台位置之相關性及記錄、晶圓上化學標記物的偵測、化學標記物螢光之顏色與強度的記錄。

在若干實施例中，控制器350可為系統的部分，該系統可為上述範例的部分。此類系統可包含半導體處理設備，含一或複數處理工具、一或複數腔室、用於處理的一或複數工作台、及/或特定處理元件(晶圓基座、氣流系統等)。該等系統可與電子裝置整合，以於半導體晶圓或基板之處理前、處理期間、及處理後控制其操作。可將該等電子裝置稱為「控制器」，其可控制一或複數系統的各種元件或子部件。依據處理之需求及/或系統之類型，可將控制器350程式化以控制本說明書中所揭露之製程的任一者，包含處理氣體之輸送、溫度設定(如：加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF, radio frequency)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、位置及操作設定、進出工具及連接至特定系統或與特定系統介面接合的其他傳送工具及/或負載鎖室之晶圓傳送。

廣泛而言，可將控制器350定義為具有接收指令、發送指令、控制操作、允許清潔操作、允許端點量測等之各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。該積體電路可包含儲存程式指令的韌體形式之晶片、數位信號處理器(DSPs, digital signal processors)、定義為特殊應用積體電路(ASICs, application specific integrated circuits)之晶片、及/或執行程式指令(如：軟體)之一或更多的微處理器或微控制器。程式指令可為以各種個別設定(或程式檔案)之形式傳送到控制器350的指令，其定義用以在半導體晶圓上、或針對半導體晶圓、或對系統執行特定製程的操作參數。在若干實施中，該操作參數可為由製程工程師所定義之配方的部分，該配方係用以在一或更多的層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓之晶粒的製造期間，完成一或更多的處理步驟。

在若干實施中，控制器350可為電腦的部分或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、或透過網路連接至系統、或上述之組合。舉例而言，控制器350係可位於「雲端」、或為晶圓廠主機電腦系統的全部或部分，其可允許晶圓處理之遠端存取。該電腦能達成對該系統之遠端存取，以監視製造操作之目前製程、查看過去製造操作之歷史、查看來自多個製造操作之趨勢或性能指標，來改變目前處理之參數，以設定處理步驟來接續目前的處理、或開始新的製程。在若干範例中，遠端電腦(如：伺服器)可透過網路將製程配方提供給系統，該網路可包含區域網路或網際網路。該遠端電腦可包含可達成參數及/或設定之輸入或編程的使用者介面，該等參數或設定接著自該遠端電腦傳送至該系統。在若干範例中，控制器350接收資料形式之指令，在一或更多的操作期間，其針對該待執行的處理步驟之每一者而指定參數。應瞭解，該等參數可特定於待執行之製程的類型、及工具(控制器350係配置成與該工具介面接合或控制該工具)的類型。因此，如上所述，控制器350可分散，例如藉由包含一或更多的分離的控制器，其透過網路連接在一起並朝共同的目標而作業，例如本說明書中所敘述之製程及控制。用於此類目的之分開的控制器之範例可為腔室上之一或更多的積體電路，其與位於遠端(例如為平台等級、或為遠端電腦的部分)之一或更多的積體電路連通，其結合以控制該腔室上的製程。

範例系統可包含(但不限於)電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、潔淨腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD, physical vapor deposition)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD, chemical vapor deposition)腔室或模組、原子層沉積(ALD, atomic layer deposition)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE, atomic layer etch)腔室或模組、離子植入腔室或模組、徑跡腔室或模組、及可與半導體晶圓之製造及/或生產有關或用於其中的任何其他半導體處理系統。

如上所述，依據待由工具執行之製程步驟(或複數製程步驟)，控制器350可與下列一或多者通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、群集工具、其他工具介面、鄰接工具、附近工具、位於整個工廠的工具、主要電腦、另一控制器、或將晶圓之容器帶往或帶離半導體製造廠中的工具位置及/或載入埠的用於材料傳送之工具。   [結論]

儘管已為了清楚理解之目的而詳加敘述前述實施例，但顯而易見的，在所附請求項之範圍內，可實施某些變更及修改。應注意，實施本實施例之製程、系統、及設備有許多替代方式。因此，應將本發明實施例視為說明性的，而非限制性的，且不將該等實施例限於本說明書中所提出的細節。

101‧‧‧操作
103‧‧‧操作
105‧‧‧操作
107‧‧‧操作
200‧‧‧設備
201‧‧‧化學標記物準備腔室
202‧‧‧偵測腔室
203‧‧‧汽化點
204‧‧‧混合容器
208‧‧‧定位載物台/晶圓固持器
210‧‧‧加熱器
212‧‧‧晶圓
213‧‧‧入口
218‧‧‧泵浦
250‧‧‧控制器
260‧‧‧照射源
270‧‧‧偵測器
300‧‧‧設備
302‧‧‧偵測腔室
308‧‧‧插針
309‧‧‧門
311‧‧‧晶圓搬運系統
312‧‧‧晶圓
313‧‧‧入口
315‧‧‧製程液體
318‧‧‧排放裝置/出口
323‧‧‧定位載物台/晶圓固持器
350‧‧‧控制器
360‧‧‧照射源
370‧‧‧偵測器

圖1依據某些揭露之實施例，係為描繪所執行的方法之操作的製程流程圖。

圖2依據某些揭露之實施例，係為合適之範例腔室的示意圖。

圖3依據某些揭露之實施例，係為合適之範例腔室的示意圖。

圖4係為用於執行揭露的實施例之範例製程設備的示意圖。

300‧‧‧設備

302‧‧‧偵測腔室

308‧‧‧插針

309‧‧‧門

311‧‧‧晶圓搬運系統

312‧‧‧晶圓

313‧‧‧入口

315‧‧‧製程液體

318‧‧‧排放裝置/出口

323‧‧‧定位載物台/晶圓固持器

350‧‧‧控制器

360‧‧‧照射源

370‧‧‧偵測器

Claims (26)

1. 一種偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，該方法包含下列步驟： 使該部分製成的半導體晶圓暴露於第一化學標記物，該第一化學標記物能夠選擇性地結合至位於該部分製成的半導體晶圓之表面上的微粒瑕疵，該微粒瑕疵無法藉由雷射繞射測定法來偵測且其具有第一組成，該化學標記物包含當暴露於刺激物時能夠被偵測的成分； 在使該部分製成的半導體晶圓暴露於該化學標記物後，使該部分製成的半導體晶圓暴露於該刺激物，以形成該部分製成的半導體晶圓之可偵測區域，該第一化學標記物在該可偵測區域係選擇性地結合至該微粒瑕疵；且 偵測該部分製成的半導體晶圓之該表面上的該可偵測區域， 其中該部分製成的半導體晶圓之該表面包含少於約2000個瑕疵。
2. 如申請專利範圍第1項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該部分製成的半導體晶圓之表面包含少於約50個瑕疵。
3. 如申請專利範圍第1項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該部分製成的半導體晶圓在包含該第一化學標記物的水浴中暴露於該第一化學標記物。
4. 如申請專利範圍第1項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該微粒瑕疵的直徑係小於約20 nm。
5. 如申請專利範圍第1項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，更包含使該部分製成的半導體晶圓暴露於第二化學標記物，該第二化學標記物對具有第二組成的微粒瑕疵具有選擇性，以使該第二化學標記物結合至具有該第二組成的該微粒瑕疵。
6. 如申請專利範圍第5項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中當該第一化學標記物暴露於該刺激物時會放射第一照射光譜分布，而其中當該第二化學標記物暴露於該刺激物時會放射不同於該第一照射光譜分布的第二照射光譜分布。
7. 如申請專利範圍第5項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第一化學標記物及使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第二化學標記物之該步驟，包含使該部分製成的半導體晶圓浸入包含該第一化學標記物及該第二化學標記物的水浴中。
8. 如申請專利範圍第5項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第一化學標記物及使該部分製成的半導體晶圓暴露於該第二化學標記物之該步驟，包括將包含該第一化學標記物及該第二化學標記物的溶液之氣溶膠噴霧輸送至容置該部分製成的半導體晶圓之腔室。
9. 如申請專利範圍第1-8項其中任一項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，更包含修改用於製造該部分製成的半導體晶圓之製程配方，以減少該部分製成的半導體晶圓之該可偵測區域中的微粒瑕疵。
10. 如申請專利範圍第1-8項其中任一項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該第一化學標記物的化合物為螢光染料。
11. 如申請專利範圍第1-8項其中任一項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該刺激物為具有小於450 nm之波長的光。
12. 如申請專利範圍第1-8項其中任一項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該第一化學標記物為氣體。
13. 如申請專利範圍第1-8項其中任一項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該化學標記物為基因設計的肽，其具有針對無機材料的結合特定性。
14. 如申請專利範圍第1-8項其中任一項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該部分製成的半導體晶圓為300-mm的晶圓。
15. 如申請專利範圍第4項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該微粒瑕疵的直徑係小於10 nm。
16. 如申請專利範圍第6項之偵測用於半導體裝置之部分製成的半導體晶圓之瑕疵的方法，其中該第一照射光譜分布為可見光譜中的一顏色，而該第二照射光譜分布為該可見光譜中的另一顏色。
17. 一種用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，該設備包含： (a)偵測腔室，其包含用於在該偵測腔室中固持該部分製成的半導體晶圓之晶圓固持器； (b)入口，其用於將化學標記物輸送至該偵測腔室； (c)照射源，其用於刺激該化學標記物以放射光； (d)偵測器，其用於偵測該部分製成的半導體晶圓之表面上的該化學標記物之放射；及 (e)控制器，其用於控制該設備之操作，該控制器包含用於下列操作之機器可讀取指令： 經由該入口將該化學標記物導入至該偵測腔室； 在將該化學標記物導入至該偵測腔室之後，自該偵測腔室移除過量的化學標記物；及 開啟照射源以照射該化學標記物。
18. 如申請專利範圍第17項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，其中該入口能夠使包含該化學標記物之水溶液輸送至該偵測腔室。
19. 如申請專利範圍第17項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，其中該入口能夠使該化學標記物之氣溶膠噴霧輸送至該偵測腔室，以使該部分製成的半導體晶圓與該化學標記物接觸，其中該入口係定位於該部分製成的半導體晶圓之上表面的上方。
20. 如申請專利範圍第17項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，其中該偵測腔室能夠包括水浴，該水浴包含一或更多化學標記物，且該晶圓固持器能夠使該部分製成的半導體晶圓浸入該水浴中。
21. 如申請專利範圍第17項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，更包含追蹤裝置，其用以當該部分製成的半導體晶圓固持於該晶圓固持器上時偵測該部分製成的半導體晶圓之該表面；及晶圓成像系統，其包含之影像分析邏輯係用於使用該照射之化學標記物的特性來偵測該部分製成的半導體晶圓之表面上所照射之化學標記物。
22. 如申請專利範圍第21項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，其中該特性包含照射光譜分布。
23. 如申請專利範圍第21項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，其中該晶圓成像系統更包含反饋機制，其用以因應自該追蹤裝置收集的數據而修改製程配方。
24. 如申請專利範圍第17-23項其中任一項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，其中該特性包含亮度。
25. 如申請專利範圍第17-23項其中任一項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，更包含晶圓傳送工具，其用於自該偵測腔室插入及移動晶圓。
26. 如申請專利範圍第25項之用於偵測部分製成的半導體晶圓上之瑕疵的設備，其中該設備與半導體裝置製造設備整合，該半導體裝置製造設備包含用於處理半導體晶圓的一或更多處理腔室以及該晶圓傳送工具。