548704 A7 B7 五、發明說明（） 本發明疋有關於一種動態非接觸式光學偵測方法，且 特別是應用於辨識不同種類半導體晶圓。 i明复a a半導體製造過程動輒數百道製程，製造流程的控管是 非书重要的-件事’因為產品生產流程錯誤，可能造成良 率損失或報廢，另一方面也可以造成設備反應室的污染/ 本案的發明背景是在半導體廠中的化學電鍍設備 (Electncal Chemistry Plating)，此種設備是以電鍍的方式 形成半導體中的銅導線，電鍍後晶圓片的周圍_圈的銅薄 膜很谷易產生剝落的情形，所以增加一道製程洗去周圍一 圈的銅薄膜，以避免銅薄膜剝落產生污染。此種已洗去周 圍：圈銅薄膜的晶圓在此稱作洗邊晶圓（Edged 1知），洗 ，晶圓是不可以再進到化學電鑛設備裡去錢，因為電錢 時晶圓接電的地方正是晶圓周圍的邊，洗邊晶圓周圍一圈又 的用來導，銅薄膜被洗掉了，晶圓上其餘的銅薄膜因為無 法接電，沒有接電的銅放在強酸溶液中，只會被腐蝕，造 成整個反應室裡的溶液都受到污染。處理被污染的反應室 是一件曠日費時的大工程。 〜 舊胺Γίί述的情形，設備商也想了預防的方法，利用鋼 相和洗去鋼薄膜材質電阻的不同，使用探針去量測晶圓 本紙張尺度適用中國國ίϊ^Ν5)Α4規格(2歐297公 ------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 一裝· 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 中央和邊緣部份的電阻，再去比較⑽ 是否為洗邊晶圓。此種習知技藝_#二^同，來辨識 觸晶圓易造成晶圓損壞，此外，口 3 疋吏用探針去接 :造成誤判的機會較高，若多二 足設=述的需求;本發明提出創新的谓測方式來滿 登iU的與概诚 因此本發明的目的就是在提供—種動態非接觸式光與 貞測方法，去辨識不同種類半導體晶圓。 千 =本發明之上述目的，提出一種動態非接觸 ^則方法，利用偵測器發出連續光線掃百苗半導體晶圓，因 為晶圓上材料的不@ ’連續光線之反射光也會不H列 器接收連續光線之反射光’並轉換成數位訊號，再應用微 處理器比對數位訊號之數值變化方式，㈣識半導體晶圓 的種類。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 社 印 製 本發明的優點就是應用動態移動的方法，在晶圓傳送 到反應室的過程中，不增加任何製程時間就可以完成辨 識。此外，在不接觸晶圓下進行偵測，可以避免傷害晶圓 上的電路，也是本發明的優點。 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 548704 A7
五、發明説明（） 圖式之簡單說明 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例’並配合所附圖式，作 細說明如下： 第1圖係繪示依照丰發明一較佳實施例的示意圖；以 第2圖繪示依照本發明一較佳實施例所需辨識的晶圓 種類及數位號的數值對時間的變化情形。 圖式之標記說明 A/B/C/D :數位訊號的數值 d :距離 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 裝· -訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 ： 光發射器 20 ： 光接收器 30 ： 微處理器30 40 ： 偵測器 50 ： 晶圓 60 ： 機械手臂 70 ： 類比數位轉換; 110 :銅晶種層晶圓 120 :裸晶圓 130 :洗邊晶圓 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 548704 A7 — -…一 —————————— 五、發明説明（） 發明之詳細說明^ (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本發明在提供一個動態非接觸式的量測方法來取代習 動態就是晶圓和量測器在量測時的相對位 合：接接2 &:所謂非接觸式晶圓和量測器在量測時不 曰曰直接接觸，而疋透過料作量測。本發明之較佳實施例 疋應用晶圓上不同材料對光線的反射強度不同，來 同的晶圓。 w 實施例： 在半導體銅製程的步驟中，形成銅導體層的方式，常 先沉積一晶種層（Seed Layer)，然後再用化學電鍍的方式 形成銅導體層，化學電鍍（Electrical Chemistry puting)設 備在經過本發明之偵測器辨識後，只接受沉積晶種層的晶 圓進入到反應室中進行製程，其他的晶圓一律在辨識後送 回原晶舟（Cassette)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圖係繪示依照本發明一較佳實施例的示意圖。偵 測器40包含光發射器1〇和光接收器2〇，光發射器用來發 射連續光到欲辨識的晶圓，光接收器顧名思意就是用來接 文晶圓反射光的光學敏感部件，本實施例使用發光二極體 (LED)作為發光源，其他的光源如雷射亦可作為發光源。 為了讓反射光可以更順利的被光接收器接收，需要調 整光發射器對晶圓的角度，以利光接收器接受反射光。此 5 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 548704 A7 五、發明説明（） 讓光在 曰曰 外，可在光發射器和光接收器加裝適當的透鏡 圓上聚焦，光的接收情形也會更良好。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 除了要考慮反射光被光接收器接收的 慮晶圓和設備的安全問題。當偵測器4。二’，考 時，反射光被接收的”最容易控制，不管曰曰曰囫5;越近 :0 士的角度或光在晶圓上聚焦情形’精確度的要求較距離 :日守低’但是對_器40'晶圓5〇和機械手臂 性而言卻是挑戰，基於兩種考量，伯測器和 離d的範圍約在5麵到5〇mm之間。 之間的距 反射光被光接收器接收後，需經類比數位轉換哭 數位訊號’再送給微處理器3〇。微處理器辨 的方式是透過分析數位訊號的數值對時間的變化情形 處理器在實施例中的功能是比較數值變化，所以^ :: 這個功能的儀器或積體電路都可以用來替換微處ϋ 2圖緣示依照本發明—較佳實施制f辨識的晶圓種 數位訊號的數值對時間的變化情形。 、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第2目’圖中共有四種晶圓分別是銅晶種層 1 曰10、裸晶圓120、銅導體層晶圓14〇和洗邊晶圓13〇。銅 晶種層晶圓110是指完成沉積銅晶種層的晶圓。除12〇和 130 :卜其他晶圓都可以被允許進入化學電鍍設備；裸晶J 120疋指尚未在該晶圓上進行任何半導體製程的晶圓；銅 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公愛） 548704 A7 ____B7 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 導體層晶圓140是指完成沉積和電鍍銅薄膜的晶圓；洗邊 晶圓13G是指完成沉積和電鍍銅薄膜的晶圓且周邊寬产約 丨匪到5腿的銅薄膜已被洗去。以上四種日日日圓左邊^圖 是其相對應之數位訊號的數值對時間的變化圖。 當偵測器40發師連續光線，聚焦在移動中的銅晶 種層晶® 110上，光接收器接收反射光後，所形成的數位 訊號的數值對時間的變化情形如第2圖中晶圓u〇左邊的 曲線圖。在時間tl之前是數位訊號的數值很小（和時間、 之後數值相比），因為連續光線尚未掃瞄在晶圓li〇上， 所以光接收器接收不到反射光。時間ti之後的弧形曲線， 表示連續光線掃瞄晶圓110周圍不平坦（如圖所示的圓弧 狀）的圓邊上，反射率較差。當連續光線掃瞄晶圓110平 坦的銅晶種層時，就會達到數值A平穩的狀態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接下來討論偵測器40掃瞄裸晶圓12〇的情形，光接 收器接收反射光後，所形成的數位訊號的數值對時間的變 化情开> ’如第2圖中晶圓120左邊的曲線圖。在時間^之 前是數位訊號的數值很小（和時間ti之後數值相比），因為 連續光線尚未掃瞄在晶圓120上，所以光接收器接收不到 反射光。時間tl之後的弧形曲線，表示連續光線掃瞄晶圓 120周圍不平坦（如圖所示的圓弧狀）的圓邊上，反射率較 差。當連續光線掃瞄在平坦的晶圓120上時，就會達到數 值B平穩的狀態。 7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) 548704 A7 B7 五、發明説明（） 再接下來討論偵測器40掃瞄銅導體層晶圓140的情 形’光接收器接收反射光後，所形成的數位訊號的數值對 時間的變化情形，如第2圖中晶圓14〇左邊的曲線圖。在 時間L之前是數位訊號的數值很小（和時間^之後數值相 比）’因為連續光線尚未掃瞄在晶圓14〇上，所以光接收 器接收不到反射光。時闇tl之後的弧形曲線，表示連續光 線掃瞎晶圓140周圍不平坦（如圖所示的圓弧狀）的圓邊 上’反射率較差。當連續光線掃瞄在晶圓14〇的銅導體層 上時，就會達到數值E平穩的狀態。 當偵測器40掃瞄在洗邊晶圓13〇之數位訊號的數值 對時間的變化情形，請參照晶圓13〇左邊的曲線圖。在時 間之前是數位訊號的數值很小（和時間^之後數值相 比），因為連續光線尚未掃瞄在晶圓13〇上，所以光接收 器接收不到反射光。時間tl之後的弧形曲線，表示連續光 線掃猫晶圓120周圍不平坦（如圖所示的圓弧狀）的圓邊 上’反射率較差。當連續光線掃瞄在晶圓13〇上洗去銅薄 膜的邊時，就會逐漸達到數值C平穩的狀態。接下的在時 間點之後，另一個更高的數值d平穩的狀態，表示連續 光線掃瞄在晶圓130銅導體層上。 綜合以上所述，我們可用來區別晶圓的條件包括數值 A、B、C、D、E和時間點tl、t2。如果數值A、B、C、D 的大小差異較大，微處理器30就可以只利用數值的比較 8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 548704 五、 發明説明（ 來辨識晶圓的種類，例如數值D〉A〉B ( “〉，，表示大於）就 可以辨識出數值A是銅晶種層晶圓、數值B是裸晶圓、 值C疋洗邊日日圓。如果要區分洗邊晶圓和鋼導體層 晶圓140，因為晶圓上覆蓋同樣是銅導體層，數值d和數 值E應該一樣或非常相近，所以必須加入時間的參數，才 犯區分出洗邊晶圓13〇和銅導體層晶圓14〇，例如第2圖 么中的的時間點，在洗邊晶圓的數位訊號數值上有改 邊，可將時間參數加入辨識的條件中，再配合數值c、D、 E以增加辨識的準確度。 由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明具有下 優點： μ 1.偵測器不接觸到晶圓，所以不會傷害晶圓上的電路。 2·偵測動作在晶圓正常移動的過程中進行，不增加任 何製程時間。 3·多點的偵測與比較可增加辨識的準確度。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 =範圍内’當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之 5蔓範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 列 用 精 保 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公复）