TWI375293B - Method to position a wafer - Google Patents
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Description
1375293 \ # , 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 * 本發明涉及一種晶圓定位用之方法,在一種如申請專利 - 範圍第1項所述之真空處理設備中此晶圓具有一參考標記。 在現代化的真空處理設備中,圓形之平面式基板或工件 (其亦稱爲晶圓)在全自動的真空處理系統中進行表面處理 (例如,塗層,蝕刻,淨化,熱處理等等)。爲了可使此種處 理自動化且爲了可在設備之不同區域中進行多級式的處 修理,則須使用自動化的輸送系統(一種操控(handling)-機器 人)。在此種處理過程中特別是半導體晶圓之處理需要一種 很高的處理品質,特別是需要高的純度,高的準確度以及 基板須小心處理。由於上述之各種高的需求,則各設備較 佳是具有一種閘門室,在該閘門室中晶圓由大氣之環境中 被帶領至真空室中且然後進入至一加工站中或通常依序進 入多個加工站中,以便可進行所需的表面處理。晶圓藉助 於輸送裝置而在一水平之輸送平面中由閘門室被帶領至處 鲁理室中’其中在晶圓置放在處理室中之後此處理室通常須 關閉’以便在所需的真空-和處理條件下在處理室中進行該 處理過程。當需要多個處理步驟時,以相同的方式使晶圓 . 又由一處理室中輸送出來且在下一處理步驟中輸送至另一 處理室中。特別有利的設備型式此處是一種群集(cluster) 系統。在群集系統中該閘門室和處理室或多個室圍繞一種 中央輸送室而配置在周圍。在多個閘門室-以及特別是在多 個處理室時,這些室以星形配置方式而配置在位於中央的 1375293 ^ · » 輸送室周圍。該輸送裝置位於此位於中央的輸送室中且一 方面可接近至少一閘門室,另一方面可接近各處理室。在 1 該輸送室和其餘的各室之間較佳是以一般方式配置一種所 • 謂閘室閥,以便在通行過程中或處理過程中對各室進行隔 離。在晶圓的輸送過程中,此輸送裝置相對應地經由敞開 的閘室門而進行抓握,以便將晶圓置放在所期望的位置上。 此輸送裝置以平移方式使晶圓在一平面中移動且因此在 二種移動方向中移動。在前述之有利的群集系統(其具有一 • 配置在中央的輸送室中的輸送裝置)中,此輸送裝置通常可 對一旋轉中心旋轉且因而形成一種可旋轉的移動方向,此 輸送裝置可在此旋轉中心的徑向中由此旋轉中心來回地進 行第二次之平移式移動。在此輸送裝置(例如,一種可在水 平面中旋轉-且長度可調整的臂機構)上該待輸送的晶圓放 置在此臂之未端區中。此種配置然後亦可輕易地經由較大 的距離(例如,1米或更大之數量級)而使晶圓由閘門室輸送 至該輸送室中以及由該處又輸送至處理室中,且此種配置 φ經由相對應的敞開之閘門室之門而抓握著。在輸送周期開 始時此晶圓須儘可能準確地放置在此輸送裝置之大氣中且 通常放在同一位置上,以便隨後亦可準確地將晶圓輸送至 , 一預定的位置上。但晶圓在輸送裝置上的放置情況以及輸 • 送裝置本身都可能有特定的不準確性或容許度上的誤差。 其它的不準確性或晶圓位置在輸送裝置上的偏移亦會由於 處理室中各種作用而發生在加工站中。由於此一原因,則 須對晶圓之正確位置進行測定以對正確的晶圓位置進行控 1375293 « < y 制及/或在定位過程中進行相對應的修正。通常使用多個感 測器。各感測器以習知的方式直接配置在終端位置(即,處 * 理室)之區域(該處應準確地進行處理過程)中且然後在該處 - 定位在一額定位置上。使用多個感測器以及高價的電子裝 置與該輸送裝置的定位過程等等會造成很高的耗費,且因 此另外使操作所需的耗費越高時,則真空處理設備之系統 可靠性或操作可靠性越小。這樣會在生產昂貴的半導體晶 圓時造成設備操作上的失效、高的維護費用以及較多的次 級品。 【先前技術】 因此,爲了使費用減少且使可靠性提高,通常仍需尋求 其它解決方式,以便以簡單的定位方法來實現更簡單的輸 送系統。由US 6,760,976 B1中已知一種對半導體晶圓定心 所用的方法,其中使用各別的感測器以取代多個定位感測 器。該方法由”使用圓形的晶圓”開始進行,其中晶圓直徑 已爲人所知且藉由晶圓邊緣之運行而在感測器上測得至少 φ二個點,以及以此測量結果和已知的晶圓直徑一起求出此 晶圓之實際的位置中心。然後,依據已求出的晶圓中心位 置來進行一種修正,在下一處理步驟中以該輸送裝置使晶 圓運行至所期望之額定位置。本方法可使用在圓形的晶圓 基板中,其中晶圓周圍具有圓形的封閉線且未受到干優。 就像目前所使用者一樣,半導體晶圓在圓周上需要一種所 謂參考標記(例如,所謂Flat),其用來在圓周上辨認位置以 使各構件在晶圓上對準且亦使晶圓本身對準。只要需對此 1375293 % · » 形式的晶圓進行加工,則在由感測器測得各種與圓形的形 式不同的邊緣區時,上述方法即會造成誤差或失效。此方 ' 法因此不能用在具有參考標記的晶圓中。 - 【發明內容】 本發明的目的因此是消除先前技藝之上述缺點。本發明 特別是可在一真空處理設備中對具有參考標記之晶圓進行 —種定位用之方法,其能以較高的可靠性和較高的準確性 來操作且能較經濟地達成。 • 本發明中上述目的以申請專利範圍第1項中所述的一種 圓形晶圓定位用之方法來達成,此晶圓在晶圓周圍上含有 一種參考標記。申請專利範圍各附屬項定義本發明其它有 利的實施形式。 【實施方式】 圓形或圓盤形之平面基板(特別是半導體晶圓3,例如, 矽晶圓)通常具有所謂參考標記(通常亦稱爲Flat),藉此可 對圓盤形晶圓3在周期式定位時或在其旋轉位置中偵測此 φ參考標記相對於圓形之晶圓圓周之中心的位置。此種參考 標記通常以小的區段而形成在晶圓周圍,使晶圓邊緣之最 大成份仍以圓形周圍而保留著。此最大成份之圓形周圍因 此在其旋轉位置時可在此參考標記上被辨認出來或對準至 此參考標記。一參考標記6例如亦可以凹痕之形式而形成 在晶圓邊緣上。 半導體晶圓3通常具有數個十分之一毫米之厚度且直徑 是在數個厘米至數十個厘米之範圍中,例如.,直徑之典型 1375293 範圍是在10至30厘米之範圍中。當晶圓3在真空處 中加工時有很高的需求。特別是此種晶圓3在加工時 ' 準確地定位在加工站之區域中。定位時亦須持續地對 • 生之與額定位置的偏差進行偵測,以便可防止加工時 差而不會產生一系列的次級品。半導體晶圓表面加工 真空處理設備中通常依序進行多個加工步驟,其中此 在最大程度上可以自動化方式來進行。由於晶圓3之 性,此晶圓3通常輸送至一種水平之面中,其中此晶 φ 在之面通常平行於輸送平面而延伸或與此輸送平面 合。晶圓3在此種輸送方式中放置在輸送裝置2,20 上且因此只以其固有的重量施加在晶圓支件10上。於 只有晶圓背面之區域會與該支件相接觸且待加工的敏 前側不會與支件相接觸。這樣可使晶圓在其邊緣上不 成一種特定的固定作用且敏感的晶圓表面亦可在敏感 緣區域中受到保護。此種真空處理設備中,晶圓3經 門室而進入真空區域中且然後藉助於加工室中之輸送 φ 2,20,21而由閘門室中輸送至相對應的輸送室中,在 以相對應的真空處理過程(例如,塗層過程及/或蝕刻& 來對晶圓進行加工。爲了繼續進行下一步驟(例如,第 塗層)且不必使晶圓3由此設備中送出,則此晶圓3須 輸送裝置而導入至下一加工室中,儲存在該處且然後 加工。依據真空處理設備之需求和形式,可自動地以 方式依序進行多個處理步驟。特別有利的真空處理設 所謂的群集系統。此種設備具有一種基本上位於中央 理室 須很 所產 的誤 用的 過程 敏感 圓所 相重 ,21 是, 感之 會形 的邊 由閘 裝置 該處 i程) 二次 以該 進行 上述 備是 的輸 -10- 1375293 » 4. * 送真空室,其中配置著一種輸送裝置2,20,21,以收容此 晶圓3且使晶圓3移動至一輸送平面中,其中在此輸送平 * 面上配置至少二個處理室或多個處理室且晶圓依序輸送至 • 處理室中以進行加工。在配置在中央的輸送室上配置至少 另一室,其形成一真空閘門。此閘門室和加工室設有多個 元件(例如,閘門)以對各種不同的真空大氣進行調整,閘門 可使晶圓3藉助於輸送裝置而導入至相對應的室中。此輸 送裝置於是經由此區域而抓握著,且當晶圓已定位以便加 φ 工及/或進入此系統中時,此輸送裝置又由此區域中離開。 此種設備中,一輸送裝置須配置在真空處理設備之位於中 央的輸送室中,使此輸送裝置可抓握在不同周邊所配置的 各室上。各輸送裝置2, 20, 21較佳是以輸送臂21來形成, 其可圍繞一旋轉中心20來旋轉且垂直軸配置在該輸送室 中,此處所示是可在徑向中由該中心20來回地移動,如第 lb圖之輸送臂21中以箭頭方向所示。此輸送裝置2及其上 所配置的輸送臂21 (其可達成徑向的轉向)可以不同的方式 φ (例如,剪刀形式之懸臂系統或折棚形式之可徑向直線移動 之系統)來形成。就圍繞此旋轉中心20之旋轉式移動以及此 輸送裝置2,20,21之徑向移動而言,可使用以習知方式 來控制的驅動器,例如,電子式控制的電動馬達驅動器, 其可準確地進行控制和定位。 爲了進行輸送,晶圓3須相對於該支件10而在一預定的 位置中在配置在該輸送裝置上之晶圓支件10上在手臂形式 的輸送裝置之未端區上置放在遠離該旋轉中心20之臂側 -11- 1375293 * * fc 上。待置放的晶圓3通常須放在晶圓支件1 〇上之相同位置 中。就此而言,此晶圓須對應於其參考標記6而對準該支 ' 件1 〇且通常又須立刻定位。因此,亦須定義此晶圓中心1 2 - 之位置,此乃因晶圓3是圓形的且晶圓具有一種預先已爲 人所知的晶圓直徑。在晶圓中心1 2(其表示此晶圓3之額定 位置)旁亦須決定晶之圓邊緣或晶圓周邊。在將晶圓3放置 在支件10上時會造成某種程度之不準確性。此外,各輸送 裝置2,20,21亦具有某種容許度(tolerance)。當在放置晶 φ 圓且又相對於原來的額定位置12而拿起時由於某些特定的 影響而使晶圓容易地移動至處理室中時會產生其它的問 題。爲了可確定晶圓中心12之此種誤差或與額定位置之偏 差且爲了可進行相對應的修正措施,則須測出-且控制晶圓 的實際位置或與額定位置進行比較。因此,可使用各別的 感測器1以偵測晶圓邊緣之各定位點,如第1圖所示。於 此,例如可使用一光學感測器1,其配置在晶圓下方或較佳 是配置在晶圓上方且當晶圓在該輸送面中擺動時可以無接 φ觸方式測得此晶圓3之邊緣的形像。在測得晶圓中心1 2之 實際位置時,可測得晶圓邊緣上的二個偵測點4,5。在感 測器1下藉由晶圓3在一移動方向中的移動(例如,圍繞此 旋轉中心20而旋轉),則可測得第一偵測點4或5且藉由晶 圓3在徑向中沿著偵測線2 3而由旋轉中心2 0來回地移動, 則可測得第二偵測點5。由於此晶圓3是圓形的且晶圓3之 直徑已爲人所知,則在使用各輸送裝置2,2 0,2 1以作位 置測定且與感測器1之偵測信號相組合時可測得此晶圓3 -12- 1375293 20, 21 輸送裝置 22 不允許的區域 24 測量値
Claims (1)
1375293 修正本 弟095102452號「晶圓定位用之方法」專利案 (2012年4月6曰修正) 十、申請專利範圍: 1 · 一種晶圓(3)定位用之方法’晶圓具有—參考標記(6)且此 方法在具有一輸送室的真空處理設備中進行,此輸送室包 含:一輸送裝置(2,20,21),其使晶圓(3)在一平面中移 動至一配置在此室上的加工室;以及一各別的感測器(1), 其配置在該加工室前的該輸送室內部中,以便藉由此晶圓 之邊緣的第一偵測點(4)上和第二偵測點(5)上之測定來測 得此晶圓(3)之位置,藉由此二個已測量的偵測點(4,5)之 電子式計算以便在晶圓直徑已知時求出此晶圓(12)之實際 位置,且各輸送裝置(2,20,21)繼續將此晶圓(3)導引至 一種所期望的額定位置上,本方法之特徵是:此晶圓(3) 在參考其參考標記(6)之情況下在對準至各輸送裝置(2, 20,21)時放置在一預設的位置中,且此參考標記(6)沿著 —移動方向而形成在此晶圓(3)上的投影決定了一種不允 許之區域(22),晶圓(3)之其餘區域界定了一種自由區’其 中在該輸送室中須配置此感測器(1)’使該不允許之區域 (2 2)能可靠地不會被去除’且此感測器(1)可以只測得晶圓 邊緣之圓形的區域’而不是測得此參考標記(6)之某些部 份。 2.如申請專利範圍第1項之方法’其中此定位過程是對晶圓 (3)之一種定中心的過程’使晶圓中心(12)繼續導引至預設 之所期望的額定位置。 1375293 % 修正本 3.如申請專利範圍第1或2項之方法,其中首先在第一晶圓 (3)上進行測量且在下一個輸送步驟中以另一個晶圓而在 " 額定位置上進行修正。 • 4.如申請專利範圍第1項之方法,其中對平移式的偏差進行 修正。 5. 如申請專利範圍第1項之方法,其中此輸送裝置進行一種 旋轉式移動以及一種由旋轉中心(20)來回進行地徑向移 動,以便在加工室及/或閘門室中對一晶圓(3)進行輸送及/ 或定位。 6. 如申請專利範圍第5項之方法,其中該真空處理設備是一 種群集-組態。 7. 如申請專利範圍第1項之方法,其中每個待測量的晶圓(3) 在晶圓邊緣上只測得二個偵測點(4,5)。 8. 如申請專利範圍第1項之方法,其中此晶圓(3)藉由在一輸 送平面中一種旋轉式移動及/或直線移動而以其邊緣導引 至感測器(1)上,以測得各偵測點(4,5)。 9. 如申請專利範圍第1項之方法,其中在廣泛地互相分開的 位置上選取各偵測點(4,5),但各偵測點之間的距離小於 待測量的晶圓直徑。 1 0.如申請專利範圍第1項之方法,其中須選取晶圓支件,使 其不干擾此測量過程且較佳是定位在不允許的區域(22)下 方。 1 1 .如申請專利範圍第1項之方法,其中每一晶圓(3)以參考標 記(6)來對準且放置在輸送裝置(2,20,21)之支件上,較 1375293 修正本 佳是針對旋轉中心(20)而對準徑向橫向移動之方向。 12.如申請專利範圍第1項之方法,其中在決定該不允許的區 域(22)時須計算各輸送裝置(2, 20, 21)之定位準確性之容 許度範圍。 1 3.如申請專利範圍第1項之方法,其中須考慮不同的晶圓大 小且這是由晶圓的參考標記(6)之相同的位置開始進行,以 形成一種表示該自由區域(7)的重疊區(9)。 14. 如申請專利範圍第1項之方法,其中較佳是對每一晶圓(3) 都測得晶圓(3)之與額定位置的偏差且予以儲存,以求得此 系統之狀態而導出各種修正措施。 15. 如申請專利範圍第1項之方法,其中晶圓(3)首先在加工室 中加工,然後由加工室輸送至輸送室中,並在輸送室中以 各別的感測器(1)來測量並以電子元件來處理各測量値,在 達到及/或超過一預定的値時,在下一步驟中進行相對應 的修正措施。 16. 如申請專利範圍第15項之方法,其中須處理多個測量步 驟,且求出一種誤差形式的趨勢,然後決定此真空處理設 備之下一操作方式所需的措施,特別是控制各輸送裝置 (2,20,21)所需的措施。 17. 如申請專利範圍第16項之方法,其中此趨勢分析由於輸 送裝置之誤差設定而須接觸此晶圓(3)且以晶圓(3)來求 得。 18. 如申請專利範圍第16項之方法,其中此趨勢分析由於在 加工期間層生長在遮光物部份上而須使晶圓(3)局部性地 1375293 修正本 偏移至輸送裝置之支件(ίο)上來求得。 19.如申請專利範圍第16項之方法,其中此趨勢分析中能求 得一種靜電晶圓支件之支持力之效率損耗相對於操作時 間的關係。 -4 -
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