TWI405283B - Semiconductor Film Formation Detection and Adjustment System and Method - Google Patents

Description

半導體成膜結果檢測調整系統及其方法

本發明係涉及一種半導體成膜結果檢測調整系統及其方法，特別是指一種利用影像擷取手段配合色差分析之創新設計者。

按，半導體製程中，通常包括一於矽晶片表面鍍膜之成膜製程，以於矽晶片表面形成一具有硬度、耐磨、耐腐蝕性表層。

所述成膜製程中，通常是一次針對多數組矽晶片同時進行成膜作業，而由於製程設備各區域的溫度、氣流控制難免會有誤差，且隨其誤差程度、狀態以及誤差區域的分佈不同，將會直接造成各組矽晶片成膜厚薄度不均、品質精度不一的現象。

再者，由於矽晶片成膜厚薄度之不同，透過人眼的觀察是難以辨識的，如此也就造成半導體成膜結果之品檢監控十分困難之問題點，而監控之後如何即時調整製程參數，又是另一個棘手問題。

是以，針對上述習知半導體成膜製程之品檢監控作業所存在之問題點，如何研發出一種能夠更具理想實用性之創新設計，實有待相關業界再加以思索突破之目標及方向者。

有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後， 終得一確具實用性之本發明。

即，本發明之主要目的，係在提供一種半導體成膜結果檢測調整系統及其方法，其所欲解決之問題點，係針對如何研發出一種更具理想實用性之半導體成膜結果檢測調整系統及方法為目標加以思索突破者；本發明解決問題之技術特點，在於所述半導體成膜結果檢測調整系統包括：一成膜色差影像擷取單元，藉以擷取矽晶半導體工件表面成膜部位之影像；一色差分析單元，藉以對影像進行色差分析；一電腦運算單元，藉以將色差分析結果與電腦運算單元中所預先建制的成膜色差資料進行匹配比對之運算；一製程參數調整單元，依據運算結果自動控制調整矽晶半導體製程設備的控制參數；藉此創新獨特設計，使本發明所揭半導體成膜結果檢測調整系統及方法應用上，俾可利用影像擷取手段對半導體成膜製程結果進行檢測分析，再經電腦運算比對，最終可透過控制調整製程設備的分區控溫、分區控流等控制參數，以調整成膜色差之差異狀態，獲得最均勻之成膜結果而特具其實用進步性。

請參閱第1、2圖所示，係本發明半導體成膜結果檢測調整系統及其方法之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制；所述半導體 成膜結果檢測調整系統10係包括下述構成：一成膜色差影像擷取單元11，藉以擷取預定之矽晶半導體工件05表面成膜部位之影像，所述矽晶半導體工件05表面成膜部位可為一種太陽能反射層鍍膜；一色差分析單元12，係藉以對前述影像進行色差分析的動作；由於所述矽晶半導體工件05表面成膜部位會隨其成型厚度的不同而有色澤之差異度，一般而言，其成膜厚度越厚則色澤相對越深，反之成膜厚度越薄則色澤相對越淺，依此理，當所述成膜色差影像擷取單元11於定點定焦之一致性環境條件下，對單一或整批矽晶半導體工件05擷取高解析度之影像時，該影像中即可真實呈現成膜部位之色差狀態；一電腦運算單元13，藉以針對前述色差分析結果與該電腦運算單元13中所預先建制的成膜色差資料進行匹配比對之運算動作；其中所述成膜色差資料，是指生產者於預先通過測試過程所得之成膜色值標準數據，以供作為實測值之比對基準，相對藉以產生差值；一製程參數調整單元14，係依據該電腦運算單元13之運算結果，自動控制調整一矽晶半導體製程設備20的控制參數。

其中，所述色差分析單元12對影像進行色差分析之區域比對型態，係可選用點P1對點P2(如第3圖之(a)所示)、單一矽晶半導體工件05對單一矽晶半導體工件05(如第3圖之(b)所示)、一批量矽晶半導體工件05對一 批量矽晶半導體工件05(如第3圖之(c)所示)任其中一種比對方式者。

其中，所述矽晶半導體製程設備20係包括一分區控溫裝置21，以使該製程參數調整單元14係用以自動控制調整該分區控溫裝置21的控制參數。又，所述矽晶半導體製程設備20亦包括一分區控流裝置22，以使該製程參數調整單元14係用以自動控制調整該分區控流裝置22的控制參數；更具體而言，所述分區控溫裝置21、分區控流裝置22的功能，是能夠將成膜空間區分為若干區域(如九宮格型態)並分別獨立控制其溫度、氣流強弱狀態，依此，若將所述色差分析之比對區域配合成膜空間之區域劃分型態，並產生相對應的多組數值，則這些數值就能直接反應出各個成膜空間局部區域之溫度、氣流強弱狀態(註：溫度、氣流強弱狀態直接影響成膜厚度)，如此即可透過該製程參數調整單元14自動對該分區控溫裝置21、分區控流裝置22進行控制參數之調整，藉此而能夠即時並準確地對製程的缺點進行校正，大幅提昇半導體成膜製程之品質與精度。

其中，所述分區控溫裝置21可使用大尺寸基板，在製程有效範圍內，成膜厚度會因為基板表面溫度差異而有所影響，故在基板有效製程範圍內，劃分出成膜區域範圍，藉由一個或多個分區獨立加熱器控制基板表面溫度，即可調整各區域溫差而控制成膜厚度差異。

其中，所述分區控流裝置22，可於製造過程中通入製程氣體，該氣體的流動狀態會因為環境壓力與流道之幾何外型影響，由於流動範圍距離越長，流場設計越困難；因 此，在大範圍面積鍍膜製程中，係將流場區域區分為若干區域，藉由一個或多個範圍之流場設計控制氣流線、強弱、流速…等，即可調整各區域溫差而控制成膜厚度差異。

藉由上述半導體成膜結果檢測調整系統10構成設計，茲就本發明之應用實施方法步驟說明如下：(請配合第1、2、4圖所示)(a)、係先藉由該成膜色差影像擷取單元11擷取預定矽晶半導體工件05表面成膜部位之影像；(b)、藉由該色差分析單元12對前述之影像進行色差分析；(c)、將前述色差分析結果與預先建制的成膜色差資料透過該電腦運算單元13進行匹配比對之運算動作；(d)、依據該匹配運算結果，藉由該製程參數調整單元14自動控制調整該矽晶半導體製程設備20的控制參數，如所述分區控溫裝置21或分區控流裝置22的控制參數。

本發明之優點：

在於所述半導體成膜結果檢測調整系統包括一成膜色差影像擷取單元，藉以擷取矽晶半導體工件表面成膜部位之影像；一色差分析單元，藉以對影像進行色差分析；一電腦運算單元，藉以將色差分析結果與電腦運算單元中所 預先建制的成膜色差資料進行匹配比對之運算；一製程參數調整單元，依據運算結果自動控制調整矽晶半導體製程設備的控制參數；藉此創新獨特設計，使本發明所揭半導體成膜結果檢測調整系統及方法應用上，俾可利用影像擷取手段對半導體成膜製程結果進行檢測分析，再經電腦運算比對，最終可透過控制調整製程設備的分區控溫、分區控流等控制參數，以調整成膜色差之差異狀態，獲得最均勻之成膜結果而特具其實用進步性。

上述實施例所揭示者係藉以具體說明本發明，且文中雖透過特定的術語進行說明，當不能以此限定本發明之專利範圍；熟悉此項技術領域之人士當可在瞭解本發明之精神與原則後對其進行變更與修改而達到等效之目的，而此等變更與修改，皆應涵蓋於如后所述之申請專利範圍所界定範疇中。

05‧‧‧矽晶半導體工件

10‧‧‧半導體成膜結果檢測調整系統

11‧‧‧成膜色差影像擷取單元

12‧‧‧色差分析單元

13‧‧‧電腦運算單元

14‧‧‧製程參數調整單元

20‧‧‧矽晶半導體製程設備

21‧‧‧分區控溫裝置

22‧‧‧分區控流裝置

第1圖：本發明之系統構成平面簡示圖。

第2圖：本發明之系統運作流程文字方塊圖。

第3圖：本發明之色差分析方式示意圖。

第4圖：本發明之方法步驟文字方塊圖。

05‧‧‧矽晶半導體工件

10‧‧‧半導體成膜結果檢測調整系統

11‧‧‧成膜色差影像擷取單元

12‧‧‧色差分析單元

13‧‧‧電腦運算單元

14‧‧‧製程參數調整單元

20‧‧‧矽晶半導體製程設備

21‧‧‧分區控溫裝置

22‧‧‧分區控流裝置

Claims (8)

1. 一種半導體成膜結果檢測調整系統，包括：一成膜色差影像擷取單元，藉以擷取預定之矽晶半導體工件表面成膜部位之影像；一色差分析單元，藉以對前述影像進行色差分析；一電腦運算單元，藉以針對前述色差分析結果與該電腦運算單元中所預先建制的成膜色差資料進行匹配比對之運算動作；一製程參數調整單元，係依據該電腦運算單元之運算結果，自動控制調整一矽晶半導體製程設備的控制參數。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之半導體成膜結果檢測調整系統，其中所述色差分析單元對影像進行色差分析之區域比對型態，係選用點對點、單一工件對單一工件、一批量工件對一批量工件任其中一種。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之半導體成膜結果檢測調整系統，其中所述矽晶半導體製程設備係包括一分區控溫裝置，以使該製程參數調整單元係用以自動控制調整該分區控溫裝置的控制參數。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之半導體成膜結果檢測調整系統，其中所述矽晶半導體製程設備係包括一分區控流裝置，以使該製程參數調整單元係用以自動控制調整該分區控流裝置的控制參數。
5. 一種半導體成膜結果檢測調整方法，包括：(a)、擷取預定矽晶半導體工件表面成膜部位之影像；(b)、對所述影像進行色差分析；(c)、將所述色差分析結果與預先建制的成膜色差資料透過電腦進行匹配比對之運算動作；(d)、依據該電腦匹配運算結果，自動控制調整一矽晶半導體製程設備的控制參數。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之半導體成膜結果檢測調整方法，其中所述影像色差分析之比對，係選用點對點、單一工件對單一工件、一批量工件對一批量工件任其中一種方式。
7. 依據申請專利範圍第5項所述之半導體成膜結果檢測調整方法，其中所述矽晶半導體製程設備的控制參數，係指一分區控溫手段之控制參數。
8. 依據申請專利範圍第5項所述之半導體成膜結果檢測調整方法，其中所述矽晶半導體製程設備的控制參數，係指一分區控流手段之控制參數。