TWI518834B - 動態對準光束校正用之系統及方法 - Google Patents

Description

動態對準光束校正用之系統及方法

本發明係關於動態對準光束校正之系統及方法，尤有關於在電漿處理系統中，動態對準光束校正之系統及方法。

電漿經常被使用在半導體基板(例如：晶圓)的處理中。在電漿處理中，乃利用通常包含複數個處理模組之電漿處理系統處理晶圓。電漿處理期間，將基板(例如：晶圓)裝設於處理模組內部的晶圓座上。

為了將晶圓移動進出處理模組，通常將晶圓放置在一末端效應器上並傳送到晶圓座上。該末端效應器為在晶圓傳送期間，用於支撐該晶圓的一結構元件。通常將該末端效應器裝設於機械手臂上。圖1顯示出，在晶圓傳送期間用於支撐一晶圓104的一代表性習知技藝之末端效應器102。為了說明，也顯示出機械手臂106的一部分。

一般來說，在晶圓傳送順序中，機械手臂首先移動末端效應器，以從晶圓儲藏卡匣或晶圓儲藏站拿起晶圓。一旦將晶圓定位在末端效應器上，則該機械手臂將該晶圓移動經過於處理模組中的一道門而進入電漿處理模組。之後機械手臂將該末端效應器和該晶圓定位於晶圓座之上，而後將該晶圓放在該晶圓座上，以用於電漿處理。

為了確保該晶圓受到恰當的處理(由此確保可控制與可重複的處理結果)，在電漿處理期間，需要將該晶圓放在晶圓座的中心。如果末端效應器為正確地放在相對於晶圓座的中心並且晶圓為正確地放在相對於該末端效應器的中心，則當機械手臂放置該晶圓於該晶圓座上時，該晶圓將正確地放在相對於該晶圓座的中心。然而，有許多原因造成此理想情景很少是實際情形，其中的一些原因將於以下討論。

由於處理室之各式各樣元件之間的機器加工和/或製造公差，在一給予的處理模組中，以末端效應器定義之該中心(此處被稱為『末端效應器中心』或『末端效應器定義中心』)相對於該晶圓座之中心係可能具有輕微的偏移。結果，以末端效應器定義之中心在機械手臂位置處(也就是機械人控制器認為應是放置晶圓之正確位置處)可能無法正確地對準晶圓座的中心。如果在製造過程無法補償此末端效應器/晶圓座的不當對準，則於晶圓處理過程中，該晶圓可能相對該晶圓座中心而被不精確地配置。在代理人案號LMRX-P143/P1747之名為”SYSTEMS AND METHODS FOR CALIBRATING END EFFECTOR ALIGNMENT IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM”且同在審理的專利申請案中，發明人於同一天申請並於此併入參照，其中已提出用以克服此末端效應器/晶圓座之不當對準的技術。關於前述專利申請案”SYSTEMS AND METHODS FOR CALIBRATING END EFFECTOR ALIGNMENT IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM”中所討論之技術細節，將於下文論述A中回顧。

然而，即使末端效應器中心係正確地對準於晶圓座中心(或能做到完成一正確對準的結果)，於製造中仍存在一誤差潛在來源而可導致晶圓/晶圓座的不當對準。也就是說，不同產品晶圓可能被不同地定位於末端效應器上。如果末端效應器中心未能正確地或一貫地對準於晶圓的中心，在製造過程中仍然會發生晶圓/晶圓座的不當對準。這樣的話，即使該末端效應器中心係正確地對準於晶圓座中心，當該末端效應器將該晶圓放置於晶圓座上以進行處理時，晶圓/末端效應器的不當對準仍將引起該晶圓相對於晶圓座的偏移。

不像末端效應器/晶圓座之不當對準的問題，其係因處理室元件容許公差和機械校正問題而引起對準誤差，進而傾向在一給定之處理模組中對於所有晶圓產生一致的誤差，但晶圓/末端效應器之不當對準卻可隨著每一產品晶圓改變。換言之，每一產品晶圓可被不同地放置在末端效應器上，導致在不當對準中的差異。因此，針對此種末端效應器/晶圓之不當對準的解決方法需要一動態方法，亦即，一種可以在製造過程中，調節每一個別產品晶圓相對於末端效應器之誤差的方法。

在習知技藝中，乃利用一動態對準光束方法來解決末端效應器/晶圓之不當對準。一動態校準(DA)光束檢測系統，通常使用座落於電漿處理模組通道入口的兩個光束(亦即雷射光束)。當晶圓移動經過DA光束時(該光束係垂直於該晶圓傳送平面)，該DA光束乃在晶圓進入光束時被截斷，而後在晶圓不再出現於該處時恢復。此光束訊號截斷-然後-產生的圖案產生一產品DA光束圖案。

在動態對準光束方法中，吾人須先獲得一參考DA光束圖案，亦即，當將正確地置於末端效應器中心上的一晶圓移動通過DA光束時，所產生的DA光束圖案。藉由將產品DA光束圖案(亦即，一產品晶圓所獲得之光束圖案)與該參考DA光束圖案作比較，可獲得一個誤差向量。之後機械人控制器可將機械手臂移動必須量，以修正在製造過程中末端效應器/晶圓之不當對準。關於動態校準光束之進一步資訊，舉例來說，可在美國專利第6,502,054號以及第6,629,053號中找到，而併入此文參照。

獲得一參考DA光束圖案的程序在此被稱為DA光束校正。為了校正DA光束，吾人必須取得或獲得包含正確地置於末端效應器中心上之晶圓的DA光束校正組件，以及必須將該DA光束校正組件移動通過該DA光束，如此可取得一參考DA光束圖案。

在習知技藝中，乃利用一模擬晶圓之模擬圓盤而獲得DA光束校正組件。該圓盤具有一向下突出的凸緣，而與末端效應器之一凹口(例如在圖1中之末端效應器102的凹口110)密接。一旦將該圓盤密接於該末端效應器的凹口時，則此結合模擬出正確地放置於末端效應器中心的一晶圓。之後由機械手臂將該模擬的晶圓/末端效應器之結合，以朝向晶圓座之一直線軌道路徑通過DA光束移動進入處理模組中，以獲得一參考DA光束圖案。

然而，習知技藝之利用模擬晶圓之圓盤來產生校正組件以獲得參考DA光束圖案的技術仍有缺點。首先，將一物理機械配件(例如該模擬晶圓之圓盤)安裝於末端效應器上可能會潛在地損壞該末端效應器。

此外，如果於處理模組中已經實行一些電漿循環之後，才在該地區執行這個校正，則末端效應器上之物理或機械配件的安裝會引起在末端效應器上或附近之沉積粒子剝落而進入處理模組中。在隨後的處理循環中，這樣構成粒子污染的粒子係不受歡迎的。

此外，由於此校正係在大氣壓力下執行，習知技藝之校正技術在製造過程中可能無法有效重現其環境條件。此係因為製造過程中，處理模組的元件可能放置於真空下，導致一個以上的元件由於真空環境條件和周圍大氣之間壓力的不同而偏移。由於該校正環境條件無法忠實地重現該製造環境條件，故可能無法有準確的校正。如果該校正程序係不精準的，則在製造過程可能發生不精準的晶圓放置，如此便可能導致良率的降低以及產品退貨和/或失敗率的增加。

本發明係關於在一實施例中，於電漿處理系統中執行動態對準(DA,Dynamic Alignment)光束校正的方法。該方法包含取得一位置差距，而該位置差距係利用一光學成像方法取得。該光學成像方法包含將晶圓定位於末端效應器上、擷取該晶圓於該末端效應器上之一靜止影像、處理該靜止影像以確定該晶圓中心和由該末端效應器定義之一末端效應器定義中心、以及決定該晶圓中心和由該末端效應器定義之末端效應器定義中心之間的位置差距。該方法也包含以機械移動而補償晶圓與末端效應器之間的位置差距，而將該晶圓置在相對於該末端效應器之中心。該方法包含將該晶圓與該末端效應器移動通過與一電漿處理模組結合的DA光束。該方法也包含藉由記錄該DA光束之截斷與產生的圖案而獲得一參考DA光束圖案。該截斷與產生圖案係發生於當將該晶圓與該末端效應器移動通過該DA光束時。

以上內容係關於此處公開之本發明的許多實施例之其中之一，並非本發明範圍之限制，本發明之範圍乃說明於文中之申請專利範圍處。本發明之這些與其他特徵將在本發明之實施方式以及相伴之以下圖示中更詳細地描述。

現在將參照一些所附圖示中說明之實施例，來詳細描述本發明。在以下的描述中，提出許多具體細節，以提供對於本發明之徹底理解。然而，很明顯的對於熟悉本技藝者而言，即使在缺乏一些或全部的具體細節的情況下，仍可實行本發明。在其他例子中，為了避免非必要性地模糊本發明，此處並不詳細敘述已知製程步驟和/或結構。

於此，以下將描述包含方法與技術之各式各樣實施例。吾人應瞭解本發明可能也涵蓋製造內容，其包含儲有電腦可讀指令的電腦可讀媒體，該電腦可讀指令係用於實行本發明技術之實施例。該電腦可讀媒體可包含例如半導體、磁性、光磁、光學或其他用於儲存電腦可讀編碼的電腦可讀媒體之形式。進一步地，本發明也涵蓋用於實行本發明實施例的設備。這樣的設備可包含專用和/或可程式化的電路，以完成關於本發明實施例的任務。這樣設備之例子包含適當程式化之通用電腦和/或一專用計算裝置，並且可包含適用於各式各樣關於本發明實施例的任務之電腦/計算裝置和專用/可程式化電路的結合。

為了校正動態對準(DA,dynamic alignment)光束之目的，本發明實施例係關於產生一DA光束校正組件之方法與設備。在一實施例中，DA光束校正組件之晶圓定心的要求(相對於末端效應器之該校正晶圓)乃利用機械手臂的移動而進行模擬，以補償在末端效應器上不當定心之校正晶圓。吾人係使用一種光學晶圓定心方法，以決定機械手臂所需的修正量，而補償末端效應器/晶圓之不當對準。藉由利用機械手臂的移動而補償末端效應器/晶圓之不當對準，便可透過模擬將該晶圓正確定心於末端效應器上而達成。

一旦機械手臂已移動一必須量而補償末端效應器/晶圓之不當對準(利用前述光學晶圓定心方法所取得的校正資料)，便可將所得的DA光束校正組件移動經過DA光束，以獲得所需的參考DA光束圖案。有利的一點是，本發明之實施例在不需要機械配件(例如：模擬晶圓之圓盤)或遭受習知技藝DA光束校正方法之缺點的情況下，便可完成DA光束校正。

在本發明一個以上實施例中，使用一種光學晶圓定心技術，以決定校正晶圓(亦即，使用於DA光束校正的晶圓)相對於末端效應器定義中心的位置。吾人應注意到該校正晶圓可代表實質上相似於使用在產線的晶圓之任何晶圓或空白晶圓。此光學晶圓定心程序產生使機械人控制器能夠移動機械手臂一必須量的資料，以調節介於校正晶圓中心與末端效應器中心之間的任何偏移。

在本發明之一個以上實施例中，當將校正晶圓放置於末端效應器上時，擷取該校正晶圓的至少一部分與該末端效應器的至少一部分之至少一靜止影像。該末端效應器設有一個以上的視覺指示，其可使處理單元能夠從擷取的靜止影像，決定末端效應器定義中心。在本發明一個以上的實施例中，該末端效應器設有一切割線(或形成圓之弧形的任何參考記號)。將該切割線定位於末端效應器上，如此一來即使將晶圓裝設於末端效應器上，仍可取得該切割線的一個靜止影像。在一實施例中，在末端效應器上的切割線係用以作為圓的弧形，其中心與末端效應器定義中心相一致。藉由確定該弧形與該圓之中心(該切割線為該圓之一部分)，可決定該末端效應器定義中心。

晶圓同樣地具有一個以上視覺特徵部(例如：晶圓周圍之一般圓形輪廓)，而使處理單元能夠決定該晶圓之中心。如同末端效應器之事例，一個以上視覺指示可替代或額外地用於校正晶圓視覺指示，以使該處理單元更有效率地確定該晶圓的中心。然而，在一較佳實施例中，晶圓本身的外部周圍即構成這樣一個所需的視覺指示。一旦由處理單元決定晶圓中心和末端效應器中心後，則計算出介於此兩個中心之間的偏移量(亦即，『差量』)。

一般來說，至少具有兩項用以修正晶圓/末端效應器之不當對準的技術。其第一項技術為物理修正法。物理修正法係藉由將末端效應器和晶圓移動至一暫存站而完成。然後將該晶圓放置於該暫存站上，接著機械手臂將該末端效應器移動一距離『差量』，以修正藉由光學晶圓定心方法所找到的偏移量。之後該末端效應器再一次拿起該晶圓，以用於光學分析。實際上，也就是將晶圓再一次物理定位於末端效應器上。該程序可反覆地執行，直到該晶圓令人滿意地放在該末端效應器中心。

用於修正晶圓/末端效應器之不當對準的第二項技術，係基於藉由光學晶圓定心程序決定的資料，將有效地移動該末端效應器和晶圓組件的機械手臂，移動該誤差修正向量。對於DA光束，此移動模擬出，若該校正晶圓正確地放置於末端效應器的中心時，該校正晶圓會佔據的晶圓位置。在這樣的修正之後，可將該末端效應器/晶圓組件移動通過DA光束(較佳地以直線方式移動)，以取得所需的參考DA光束。

參照以下圖示與討論，將更加瞭解本發明的特徵與優點。

圖2依照本發明之一實施例，顯示一電漿處理系統220的概要影像，說明光學晶圓定心系統之至少一部分的俯視圖，該光學晶圓定心系統乃為了DA光束校正目的，用於產生或模擬正確地定心晶圓/末端效應器組件產生或模擬。如在圖2所看見的，該光學晶圓定心系統包含具有一切割記號204於其上的一末端效應器202。圖2例子中的切割記號204，係代表圓的一部分之一弧形，其中心與末端效應器定義中心相一致。

圖2也顯示一晶圓206，代表用以產生參考DA光束圖案的校正晶圓。為了DA光束校正，該光學晶圓定心系統利用一光學方法，用以決定該晶圓之中心與該末端效應器定義中心，以執行晶圓在末端效應器上之實際定心，或模擬於末端效應器上之一正確定心的晶圓。

在光學晶圓定心期間，一影像取得裝置250(例如：裝設在末端效應器202和晶圓206上方的攝影機)可擷取包含切割記號204之末端效應器202以及晶圓206的至少一靜止影像。吾人應注意，如果該靜止影像係從上方之攝影機和/或鏡頭配置拍攝，末端效應器202的一部分可能被隱藏在晶圓206之下。不管如何，重要的係將一些或全部的切割記號204擷取於該靜止影像中。

一處理單元224(例如，包含於邏輯模組208中)能夠重建由晶圓206之圓形周圍形成的圓，並且決定該圓的中心(其代表晶圓206的中心210)。同樣地，處理單元224(例如：包含於邏輯模組208)不但能夠重建切割線204為其中一部分的圓，而且能決定該圓的中心。此圓在圖2中係藉由虛線圓212來表示。

圖2也顯示出一末端效應器中心214，代表由前述的處理單元所決定的末端效應器定義中心。然後產生差量216(亦即，從晶圓中心210至末端效應器中心214所計算出之差距)。此差量216，代表機械手臂所使用的修正因子，用以將該校正晶圓從它目前位置(其相對於該末端效應器而不當定心)移動至正確定心之該校正晶圓應佔據之位置。

換言之，一旦藉由該機械手臂完成這個修正，則放置於末端效應器上的該晶圓將以正確定心於末端效應器之晶圓會顯露的相同方式而顯露於DA光束。藉由記錄DA光束之截斷與產生圖案，可獲得一參考DA光束圖案。如同已討論的，可在製造過程中使用此參考DA光束圖案以與產品DA光束圖案(亦即，以產品晶圓得到之DA光束圖案)對照比較，以決定在製造過程中機械手臂所需用於該產品晶圓之修正量。

或者，如早先所討論的，機械手臂可將校正晶圓移動至一暫存站或暫存架。一旦將該校正晶圓放置於該暫存站或暫存架上時，該機械手臂可將末端效應器移動該位置修正向量(在光學晶圓定心處理時獲得)，以改變末端效應器相對於該校正晶圓的位置。可反覆執行影像的處理、偏移的分析、以及改變晶圓在末端效應器上的位置，直到將該晶圓令人滿意地放在末端效應器的中心上。之後便可使用所獲致的校正配件(亦即，在末端效應器上一正確定心的晶圓)，以獲得早先討論的參考DA光束圖案。

在一實施例中，可原位執行該光學晶圓定心系統(例如：當晶圓和末端效應器裝設於處理模組內部時，利用一可獲取一靜止影像之攝影機和/或鏡頭配置)。在相同或替代的實施例中，係將處理模組放置於實質上近似於製造環境條件下。雖然不是絕對需要，但原位光學晶圓定心和/或原位DA光束校正有利地使定心和/或校正於實質上相似製造環境的條件下執行，藉此而降低定心相關誤差和/或校正相關誤差。

一旦原位擷取了該靜止影像，包含校正晶圓和末端效應器的組件便從該處理模組移除。之後可產生任何所需的修正量以負責處理末端效應器/晶圓之不當對準。在產生該修正量後，該包含校正晶圓和末端效應器的組件便再一次通過DA光束而引進處理模組中，以產生所需的參考DA光束圖案。

在另一實施例中，可在處理模組外部執行該光學晶圓定心技術。一旦擷取並分析該靜止影像以及產生任何必須的修正量後，包含校正晶圓和末端效應器之該校正組件便再一次通過DA光束而引進處理模組中，以產生所需的參考DA光束圖案。

圖3依照本發明之一實施例，顯示利用一光學晶圓定心技術，用以產生或模擬相對於末端效應器定義中心的一定心晶圓，以促進DA光束校正的步驟說明流程圖。舉例來說，本方法可利用參照於圖2例子所討論之一個以上的元件來執行。步驟302中，將一晶圓放置於末端效應器上，如此一來可擷取包含在末端效應器上之一個以上視覺指示和該晶圓之一個以上視覺指示的一靜止影像。

步驟304中，係以圖2所討論的方式擷取該末端效應器、在該末端效應器上之一個以上視覺指示、以及該晶圓的一靜止影像。

步驟306中，進行影像處理以決定在末端效應器上之一個以上視覺指示(例如：前述之切割線)，以及決定由晶圓外部周圍形成之圓。在一實施例中，分析該靜止影像以用於對比。為了協助一處理單元，可安裝攝影機和/或鏡頭，如此一來光頻、照明條件、光圈、焦距、視野等等，對於決定對比均為最理想的狀態，並且使處理單元取得提供資料的視覺指示，以決定該末端效應器與該晶圓中心。熟習本技藝者從前述說明可迅速瞭解到，對於進行這些參數與環境條件和其他影像相關參數的控制，可改善影像中對比和/或使得影像處理更精準。

在一實施例中，步驟308係關於在該靜止影像中沿著對比之畫素產生複數個資料點並執行曲線擬合以重造所需之圓。對於那些其他領域熟悉本技藝者，係熟知這樣的影像處理技術與曲線擬合技術，並且可以利用許多一般現成的處理單元套裝軟體(像是例如：用於CV-3002 Series Controller CV-H3N的Keyence通訊軟體，可自Keyence Corporation of Woodcliff Lake,NJ得到)完成。

步驟310中，末端效應器定義中心係藉由處理單元自末端效應器視覺指示(例如：切割線)所重造的圓而確定。

步驟312中，晶圓中心係藉由處理單元自晶圓視覺指示(例如：晶圓的外部周圍)所重造的圓而確定。

步驟314中，介於此兩個中心之間的差距(亦即，從晶圓中心至末端效應器中心所計算出的差距)接著產生。例如：在一實施例中，使用DA光束圖案以重建代表該兩個晶圓(例如：該產品晶圓和該校正晶圓)的兩個圓，以便確定它們的中心(以及確定該兩晶圓中心之間的差距)。之後使用一演算法，以決定將機械手臂移動之所需的位置修正向量，而使未正確地放在相對於末端效應器中心的該晶圓顯露於DA光束的方式，就好像該晶圓係正確地被放在相對於末端效應器的中心。

步驟316中，提供此誤差向量至機械人控制器，以使該機械人控制器執行補償。一旦補償該末端效應器/晶圓之不當對準後，包含校正晶圓與末端效應器的該校正配件即較佳地以一直線方式移動通過DA光束，以獲得前述的參考DA光束圖案。

如前述說明中可瞭解到，本發明之實施例可取得一參考DA光束圖案而不產生習知技藝之機械配件方法的缺點。此外，不再需要為了模擬一正確地定心晶圓而使用一特別構建圓盤，進而也不再需要引進不熟悉的硬體進入電漿處理模組，因此降低校正相關末端效應器損壞及校正相關粒子污染的可能性。

論述A[開始]

電漿經常被使用在半導體基板(例如：晶圓)的處理中。在電漿處理中，通常利用包含複數個處理模組之電漿處理系統處理該晶圓。電漿處理期間，係將基板(例如：晶圓)裝設於處理模組內部的晶圓座上。

為了將晶圓移動進出該處理模組，通常將該晶圓放置在一末端效應器上並傳送到該晶圓座上。該末端效應器為在晶圓傳送期間，用於支撐該晶圓的一結構元件。該末端效應器通常裝設於機械手臂上。圖A1顯示出，在晶圓傳送期間用於支撐一晶圓A104的一代表性習知技藝之末端效應器A102。為了說明的目的，此圖亦顯示出機械手臂A106的一部分。

一般來說，在晶圓傳送順序中，機械手臂首先移動末端效應器，以從晶圓儲藏卡匣或晶圓儲藏站拿起晶圓。一旦將晶圓定位在末端效應器上，則該機械手臂將該晶圓移動經過於處理模組中的一道門而進入電漿處理模組。之後，機械手臂將該末端效應器和該晶圓定位於晶圓座之上，而後將該晶圓放在該晶圓座上，以用於電漿處理。

為了確保該晶圓受到恰當的處理(由此確保可控制與可重複的處理結果)，在電漿處理期間，需要將該晶圓放在晶圓座的中心。如果末端效應器係完美地放在相對於晶圓座的中心，且晶圓亦完美地放在相對於該末端效應器的中心，則當機械手臂放置該晶圓於該晶圓座上時，該晶圓應完美地放在相對於晶圓座的中心。

從機械人控制器的觀點來看，為了晶圓放置之目的，知道晶圓座的中心位置，以使該機械人控制器能夠將末端效應器放置於晶圓座中心的上方是很重要的。因此，對於任何給予之電漿處理模組，需要教導該機械人控制器晶圓座和晶圓座中心的位置。換句話說，由於例如機器加工和/或製造和/或組件容許公差的不同而使得每一個晶圓座在每一處理模組中的定位可能有輕微地不同，故機械人控制器需要以它自身的座標系統來確定晶圓座和晶圓座中心的精確位置。

為了補償末端效應器/晶圓座的不當對準，在校正中典型的策略包含將機械手臂移動至由末端效應器所定義之中心(此處被稱為『末端效應器中心』或『末端效應器定義中心』)實際對準晶圓座中心之位置。為了完成末端效應器的校正，操作者必須能夠確定實際的末端效應器/晶圓座對準位置。在習知技藝中，係利用安裝於晶圓座邊緣上或安裝至處理模組內部的一個加工機械配件，完成末端效應器中心對於晶圓座中心的對準。該機械配件具有一個關鍵特徵部(基本上是自末端效應器的一中心突出物)，其使末端效應器恰好抵靠在該機械配件的關鍵特徵部上。由於該配件座落在相對於晶圓座的中心，當末端效應器抵靠在該配件的關鍵特徵部時，該末端效應器中心便會被放在晶圓座的中心。通常，將末端效應器放置在抵靠關鍵特徵部的位置的工作係藉由一操作者將該末端效應器抵靠著關鍵特徵部拉或推，如此而使末端效應器正確地抵靠著該關鍵特徵部。

在操作者已將末端效應器確實抵靠著關鍵特徵部之後，該操作者則以機械人控制系統登記機械手臂位置，以便該機械人控制系統能在機械人控制的座標系統中，記錄完成此實際末端效應器/晶圓座對準之該機械手臂的位置。

在製造過程中，機械手臂係將末端效應器移動至這個末端效應器/晶圓座對準位置之座標。如果晶圓係放在相對於末端效應器的中心，當機械手臂將該晶圓放置於晶圓座上以用於晶圓處理時，則現在末端效應器中心實際地對準該晶圓座中心的事實便會使該晶圓被放在相對於晶圓座的中心。

然而，為了校正的目的而將末端效應器放置在相對於晶圓座的中心的習知技術仍具有缺點。首先，存在許多類型的晶圓座和處理模組。因此，為了利用機械配件方法以執行校正，必須加工和儲存許多不同的機械配件。另外，將可能具有一個以上堅硬金屬邊緣或表面的一個物理機械配件固定於晶圓座上，可能會潛在地損壞該晶圓座。此外，如果於處理模組中已經實行一些電漿循環之後(例如回應於對一生產運行之後末端效應器可能不會放在相對於晶圓座之中心的憂慮)，才在該領域完成這個校正，則在晶圓座上物理校正配件的安裝會引起在晶圓座上或靠近晶圓座之沉積粒子剝落而進入處理室中。在隨後的處理循環中，這樣構成粒子污染的粒子係不受歡迎的。

此外，因為此校正係在大氣壓力下執行，習知之校正技術可能無法有效地複製製造過程中存在的環境條件。此係因為製造過程中，處理模組的元件可能放置於真空下，由於真空環境和周圍大氣之間壓力的不同，將導致一個以上的元件偏移。由於該校正環境無法忠實地複製製造時的環境條件，故可能無法有準確的校正。

再者，如果在末端效應器/晶圓座對準位置之末端效應器的定位係以手工執行(例如：包含操作者拉或推末端效應器以抵靠著機械配件的關鍵特徵部)，當操作者釋放機械手臂而去進行以機械人控制器登記此末端效應器/晶圓座對準位置時，機械手臂的位置可能會有偏移。有很多原因會發生這類偏移，包含除去機械人馬達能源的事實例子。當機械手臂拉開時，即使對於機械人操作者都察覺不出的小量偏移，都可能導致在校正程序中的不精確。如果校正程序不精確，在製造過程中便可能發生不精確的晶圓放置，導致良率的降低以及對於製造產品之退貨和/或失敗率的增加。

本發明之實施例係關於在不使用一機械配件或不受害於習知末端效應器校正方法之缺點的情況下，而用於執行末端效應器校正的原位方法與設備。如上所述，為了執行末端效應器校正，末端效應器中心或末端效應器定義中心(亦即，藉由末端效應器定義/決定的中心，其可以或可不必然是末端效應器之質量或幾何中心)需要與晶圓座中心對準。為了決定實際的末端效應器/晶圓座對準，習知技藝使用包含早先討論之許多缺點的一機械配件。

本發明一個以上的實施例中，係使用一種原位光學技術以決定實際的末端效應器/晶圓座對準位置。此決定程序產生的資料可使機械人控制器在製造過程中能夠將機械手臂移動一必須量，以負責處理末端效應器/晶圓座的不當對準。

在本發明一個以上的實施例中，該原位光學末端效應器校正技術包含當末端效應器和晶圓座係處在它們理論上之末端效應器/晶圓座之對準情況下時(亦即，當機械人控制器相信該末端效應器為理論上被放在相對於晶圓座的中心時，末端效應器所佔據之相對於晶圓座的位置)，擷取末端效應器和晶圓座的靜止影像。該末端效應器設有一個以上視覺指示，而使處理單元能夠從擷取的靜止影像決定末端效應器定義中心。該晶圓座同樣地具有一個以上視覺指示(例如：晶圓周圍之一般圓形輪廓)，而使該處理單元能夠決定晶圓座的中心。

一旦處理單元決定末端效應器中心和晶圓座中心後，便可計算出介於這兩個中心之間的偏移量(亦即，『差量』)。接著便可計算出將末端效應器從理論的末端效應器/晶圓座對準位置移動至實際的末端效應器/晶圓座對準位置之所需要的位置向量。之後提供此位置向量至機械人控制器，以使機械人控制器能夠補償末端效應器/晶圓座的不當對準。

在一個以上的實施例中，原位光學技術使用一種影像取得裝置(例如：攝影機和/或鏡頭)，其可在末端效應器和晶圓座於製造環境條件下置放於電漿處理室時，擷取末端效應器和晶圓座的光學影像。換言之，在末端效應器校正處理期間，電漿處理室可被放置在一實質上相似於製造過程中之真空環境條件下。該攝影機和/或鏡頭可被放置於電漿處理室內部，或較佳地在電漿處理室外部但具有光接取(例如：通過一適當設計窗口或開口)而通至含有前述視覺指示之末端效應器和晶圓座之一區域。由於在實質上相同於製造過程所經歷之環境條件下執行校正，所以可實質上消除因為壓力差別而引起的校正誤差。

本發明一個以上的實施例中，末端效應器設有一切割線。將該切割線定位於末端效應器上，如此一來在原位光學校正期間，便可擷取該切割線之一個靜止影像。在一實施例中，在末端效應器上的該切割線係用以作為圓的弧形，其中心與末端效應器定義中心相一致。藉由確定該弧形與以該切割線為一部分的圓之中心，可決定該末端效應器定義中心。然而，其他實施例中，也可仔細考慮使用任何可用以導出末端效應器定義中心之替代的參考記號。

此外，在原位光學校正期間，定位該影像取得設備(攝影機和/或鏡頭)，俾使擷取到可用來推測晶圓座中心之晶圓座周圍或在晶圓座上(或屬於晶圓座)之視覺指示的部分或全部影像。如同在末端效應器的例子中，對於晶圓座應可設置一個以上的視覺指示，以使處理單元確定該晶圓座中心。在一實施例中，晶圓座本身的外部周圍即構成這樣一個所需的視覺指示。

藉由確定由該晶圓座視覺指示所描繪之該圓(例如：在一實施例之晶圓座圓形周圍)，於一實施例中可決定該晶圓座的中心。如同之前提到的，一旦決定末端效應器中心和晶圓座中心後，應可決定該偏移量(『差量』)並將其提供至機械人控制系統，以作為修正因子而補償末端效應器/晶圓座的不當對準。

參照以下圖示與討論，將更加瞭解本發明的特徵與優點。

圖A2依照本發明的一實施例，顯示一電漿處理系統A220的概要代表圖，說明原位光學末端效應器校正系統A200之至少一部分的俯視圖，其乃用於原位校正末端效應器(例如：在半導體裝置製造環境條件下的電漿處理系統A220中)且不需要機械配件。如在圖A2所看見的，該原位光學末端效應器校正系統A200包含具有切割記號A204於其上的末端效應器A202。圖A2例子中的切割記號A204，為代表圓的一部分之一個弧形，其中心與由末端效應器A202定義的中心相一致。一個圓中心的決定和與該圓相關之此等弧形的切割係在熟悉本技藝者的技術範圍內。

圖A2也顯示一晶圓座A206，其代表該晶圓座在一處理模組內部。該原位光學末端效應器校正技術係利用一原位光學方法，以決定晶圓座中心以及末端效應器定義中心，並產生用於機械人控制系統A222必需的修正向量。校正期間，一影像取得裝置A250(例如：裝設在末端效應器A202和晶圓座A206上方的攝影機)可擷取包含切割記號A204之末端效應器A202的至少一部分、與晶圓座A206的至少一部分之至少一靜止影像。吾人應注意到如果影像係從攝影機和/或鏡頭配置的上頭所拍攝，晶圓座A206的一部分可能被隱藏在末端效應器A202之下。

而且，一處理單元A224(例如：包含於邏輯模組A210內)不但能夠重建由晶圓座A206之圓形周圍形成的圓，並可決定該圓的中心(其代表晶圓座A206的中心)。同樣地，處理單元A224(例如：包含於邏輯模組A210內)不但能夠重建切割線/弧形A204為其中一部分的圓，而且能決定該圓的中心。此圓藉由虛線圓A212表示於在圖A2中。

圖A2也顯示出末端效應器中心A214，代表由前述的處理單元A224所決定的末端效應器定義中心。此處也顯示出一晶圓座中心A216，代表晶圓座A206的中心。然後產生從末端效應器中心A214至晶圓座中心A216的差距向量A218。由於末端效應器中心A214代表理論上的末端效應器/晶圓座對準位置而晶圓座中心A216則代表實際上的末端效應器/晶圓座對準位置，則該位置差距向量A218代表末端效應器中心A214對準晶圓座中心A216之所需要的修正量。當末端效應器中心A214對準晶圓座中心A216時，則完成實際的末端效應器/晶圓座對準。藉由提供此差距向量A218至機械人控制系統A222，該機械人控制系統A222在製造中便能夠將該機械手臂從末端效應器中心A214移動由位置差距向量A218所提供之一段距離與方向，藉此有效地修正末端效應器/晶圓座的不當對準。

圖A3依照本發明之一實施例，顯示原位光學末端效應器校正方法之說明流程圖。本方法可例如利用參照圖A2範例所討論之一個以上的元件來執行。在步驟A302中，末端效應器係藉由機械手臂移動至理論上的末端效應器/晶圓座對準位置，亦即，機械人控制系統認為末端效應器理論上應放置之相對於晶圓座的中心位置。在步驟A304中，以圖A2所討論方式擷取一末端效應器、該末端效應器上的視覺指示以及晶圓座之靜止影像。

步驟A306中，進行影像處理以取得在末端效應器上之視覺指示(例如：前述的切割記號)，並決定晶圓座之外部周圍形成的圓。為了協助處理單元，攝影機和/或鏡頭的配置俾使光頻、照明條件、光圈、焦距、和/或視野等，對於處理單元係為最佳狀態，以取得提供資料而決定末端效應器中心和晶圓座中心的視覺指示。

在一實施例中，步驟A308包含沿著影像中對比之畫素產生複數個資料點以及執行曲線擬合以重造所需之圓。這樣的影像處理技術與曲線擬合技術係為其他領域中熟悉本技藝者所熟知的，並且可以利用許多一般現成的處理單元套裝軟體(像是例如：用於CV-3002 Series Controller CV-H3N的Keyence通訊軟體，可自Keyence Corporation of Woodcliff Lake,NJ得到)完成。

步驟A310中，末端效應器定義中心係藉由處理單元以末端效應器視覺指示(例如：切割線)所重造的圓而確定。步驟A312中，晶圓座中心係藉由處理單元以晶圓座視覺指示(例如：晶圓座的外部周圍)所重造的圓而確定。步驟A314中，決定從末端效應器中心至晶圓座中心的差距向量。步驟A316中，將該差距向量提供至機械人控制系統，以使機械人控制系統能夠在製造過程中將機械手臂移動，以補償末端效應器/晶圓座之不當對準。

從前述說明可以了解到，本發明之實施例的方式可完成末端效應器校正而實質上卻沒有習知技術機械配件校正方法之缺點。藉由原位執行校正，忠實地再製製造過程的環境條件，而導致更精確的校正處理。舉例來說，這些環境條件包括類似的真空狀況和類似的機械伺服機參數。由於不使用機械配件，則消除了製造與保存用於不同電漿處理模組之大量不同機械校正配件的存貨之成本。此外，使用非接觸、非物理之校正技術則排除校正相關之晶圓座損壞和校正相關之粒子污染的可能性，使得在不需擔心破壞處理室和/或製造裝置情況下，可更頻繁和/或於製造運行中途執行校正。

論述A[結束]

雖然已經以數個較佳實施例方面描述本發明，但具有改變、變更、以及相等物之實施例均應包含在本發明範圍內。儘管在此提供各種實施例，但這些實施例僅為說明性而非限制本發明。

再者，此處為了方便而提供發明名稱與發明概述，但並不應用為推斷此處申請專利的範圍。更者，本摘要係以極度簡短形式所撰寫並且在此係為了方便而提供，亦不應被用為推斷或限制陳述在申請專利中的整體發明。如果在此使用『組合』的措辭，該措辭僅代表以一般可理解之數學意義而涵蓋零、一、或超過一個元件的意義。吾人應該注意到有很多實施本發明之設備和方法的替代方式。因此，以下附加的申請專利範圍係用以包含所有落於本發明的真實精神與範圍內之改變、變更、以及相等物。

102．．．末端效應器

104．．．晶圓

106．．．機械手臂

110．．．凹口

200．．．光學晶圓定心系統

220．．．電漿處理系統

202．．．末端效應器

204．．．切割記號

206．．．晶圓

208．．．邏輯模組

210．．．晶圓中心

212．．．虛線圓

214．．．末端效應器定義中心

216．．．差量

222．．．機械人控制器

224．．．處理單元

250．．．影像取得裝置

302、304、306、308、310、312、314、316．．．步驟

A102．．．末端效應器

A104．．．晶圓

A106．．．機械手臂

A200．．．原位光學末端效應器校正系統

A202．．．末端效應器

A204．．．切割記號

A206．．．晶圓座

A210．．．邏輯模組

A212．．．虛線圓

A214．．．末端效應器中心

A216．．．晶圓座中心

A218．．．差距向量

A220．．．電漿處理系統

A222．．．機械人控制系統

A224．．．處理單元

A250．．．影像取得裝置

A302、A304、A306、A308、A310、A312、A314、A316．．．步驟

本發明係藉由範例而非限制來加以說明，在附圖中相似的元件係標以類似的參考數字。其中：

圖1顯示在晶圓傳送期間用於支撐一晶圓之一代表性習知技藝的末端效應器；

圖2為依本發明之一實施例的一電漿處理系統之示意代表，顯示基於DA光束校正目的，用於產生或模擬一正確定心之晶圓/末端效應器組件的一光學晶圓定心系統之至少一部分的俯視圖；

圖3顯示依本發明之一實施例，基於促進DA光束校正之目的，利用一光學晶圓定心技術來產生或模擬相對於末端效應器定義中心的一定心晶圓之步驟流程圖；

論述A之圖A1顯示在晶圓傳送期間，用於支撐一晶圓之一代表性習知技藝的末端效應器；

論述A之圖A2為依本發明之一實施例的一電漿處理系統之示意代表，顯示用於原位校正末端效應器的一原位光學末端效應器校正系統之至少一部分的一俯視圖；

論述A之圖A3顯示依本發明之一實施例的用於該原位光學末端效應器校正方法之說明流程圖。

200．．．光學晶圓定心系統

202．．．末端效應器

204．．．切割記號

206．．．晶圓

208．．．邏輯模組

210．．．晶圓中心

212．．．虛線圓

214．．．末端效應器定義中心

216．．．差量

220．．．電漿處理系統

222．．．機械人控制器

224．．．處理單元

250．．．影像取得裝置

Claims (7)

1. 一種在電漿處理系統中執行DA(動態對準)光束校正之方法，包含下列步驟：取得介於一晶圓與一末端效應器之間的一位置差距，該位置差距係利用一光學成像方法取得，該光學成像方法包含以下步驟：將該晶圓定位於該末端效應器上；擷取該晶圓在該末端效應器上之一靜止影像，處理該靜止影像以確定該晶圓之中心以及由該末端效應器定義之一末端效應器定義中心，決定介於該晶圓中心以及由該末端效應器所定義之該末端效應器定義中心之間的該位置差距；藉由以機械人移動補償方式而補償介於該晶圓和該末端效應器之間的該位置差距，而將該晶圓相對於該末端效應器定中心；將該晶圓和該末端效應器移動通過與一電漿處理模組結合之DA光束；以及藉由記錄該DA光束之一截斷與產生圖案而獲得一參考DA光束圖案，該截斷與產生圖案係發生於使該晶圓和該末端效應器移動通過該DA光束時，其中單一的視覺指示係位於該末端效應器上，俾使該電漿處理系統能夠從該靜止影像決定該末端效應器定義中心，該視覺指示代表用以導出該末端效應器定義中心的一參考記號，且其中該視覺指示為一切割線，該切割線用以作為一圓之一弧形，俾使該圓之中心與該末端效應器定義中心相一致。
2. 如申請專利範圍第1項之在電漿處理系統中執行DA光束校正之方法，其步驟更包含使用一影像取得裝置，以擷取該晶圓和該末端效應器的該靜止影像，俾於製造環境條件下校正該DA光束。
3. 如申請專利範圍第2項之在電漿處理系統中執行DA光束校 正之方法，其中該影像取得裝置的至少一部分係設於一電漿處理室內。
4. 一種在電漿處理系統中執行DA(動態對準)光束校正之系統，該系統包含：一機械人控制器，該機械人控制器用以執行下列步驟至少其中之一：以利用機械人移動補償方式補償介於一晶圓和一末端效應器之間的一位置差距，而達成將該晶圓定位於相對於該末端效應器的中心；將該晶圓和該末端效應器移動通過與一電漿處理模組結合之DA光束；一影像取得裝置，該影像取得裝置係用以擷取該晶圓和該末端效應器兩者至少其中之一的一個以上靜止影像；一處理單元，用於至少執行處理該一個以上靜止影像，以確定一末端效應器定義中心和該晶圓之一中心，並且決定該末端效應器定義中心和該晶圓中心之間的該位置差距，其中該位置差距係利用一原位光學成像方法而取得；以及一邏輯模組，該邏輯模組係藉由記錄該DA光束的一截斷與產生圖案而獲得一參考DA光束圖案，該截斷與產生圖案係發生於將該晶圓和該末端效應器移動通過該DA光束時，其中該末端效應器係具有位於其上的單一視覺指示，俾使該處理單元能夠從該一個以上靜止影像決定該末端效應器定義中心，該視覺指示代表用以導出該末端效應器定義中心的一參考記號，且其中該視覺指示為一切割線，該切割線用以作為一圓之一弧形，俾使該圓之中心與該末端效應器定義中心相一致。
5. 如申請專利範圍第4項之在電漿處理系統中執行DA光束校正之系統，其中該影像取得裝置的至少一部分係設於該處理系統 之一電漿處理室內。
6. 一種電漿處理系統，用於執行DA(動態對準)光束校正，該電漿處理系統包含：一機械人控制器，該機械人控制器之設置係用以至少執行下列步驟：以利用機械人移動補償方式補償介於一晶圓和一末端效應器之間的一位置差距，而達成將該晶圓定位於相對於該末端效應器的中心；將該晶圓和該末端效應器移動通過與一電漿處理模組結合之DA光束；一原位光學成像系統，該原位光學成像系統係用以取得該位置差距；一邏輯模組，該邏輯模組係藉由記錄該DA光束之一截斷與產生圖案而獲得一參考DA光束圖案，該截斷與產生圖案係發生於將該晶圓和該末端效應器移動通過該DA光束時，其中該原位光學成像系統包含：一光學成像系統，該光學成像系統係用以取得該晶圓和該末端效應器的一個以上靜止影像；一處理單元，該處理單元係用以確定該晶圓的中心和一末端效應器定義中心；及一邏輯模組，該邏輯模組係用以決定該末端效應器定義中心與該晶圓中心之間的該位置差距，其中該末端效應器係具有位於其上的單一視覺指示，俾使該處理單元能夠從該一個以上靜止影像決定該末端效應器定義中心，該視覺指示代表用以導出該末端效應器定義中心的一參考記號，且其中該視覺指示為一切割線，該切割線用以作為一圓之一弧形，俾使該圓之中心與該末端效應器定義中心相一致。
7. 如申請專利範圍第6項之電漿處理系統，其中該光學成像系統的至少一部分係設於一電漿處理室內。