TWI760013B - 處理晶圓的系統與方法 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供一種用於在晶圓之處理期間決定該等晶圓之條件的系統及方法。該系統及方法包括偵測一晶圓傳遞機器人之振動、基於該等振動來產生訊號，及處理該等訊號以用於決定藉由該晶圓傳遞機器人保持的該等晶圓之一條件。
Description
本揭露有關於處理晶圓的系統與方法。
積體電路(Integrated circuit；IC)製造利用各種處理步驟，包括蝕刻及沉積遮罩晶圓上的膜(亦即，層)以便創造被動及主動電路之溝槽、通孔、金屬接線、組件，諸如電容器、電阻器、感應器、電晶體、天線，及通常在由半導體基板材料形成的晶圓之批次上的積體電路之生產過程中形成絕緣及導電結構。
通常，處理步驟係以線性裝配線方式經由自動化或至少半自動化系統執行。處理步驟可包括在腔室或溶液之單獨槽罐中清潔、蝕刻、沖洗，及/或沉積晶圓上的材料。晶圓可經移入且移出含於不同槽罐中的處理溶液，因而需要將晶圓置放在槽罐運輸裝置或機構上，及自槽罐運輸裝置或機構移除晶圓，以及在不同的槽罐運輸裝置之間移動晶圓。亦即，晶圓可在晶圓處理期間自動地移動、運輸且/或傳遞多次，該晶圓處理通常涉及晶圓對於高溫/低溫、溫
度變化、高壓/低壓、壓力變化，及不同化學試劑的暴露。因而，晶圓可在晶圓之處理期間，以及在伴隨處理的晶圓之運輸/傳遞期間遭受應力及甚至應變。
在一個實施例中，系統包括晶圓升降機、晶圓傳遞機器人、附接至晶圓傳遞機器人的振動感測器及通訊地耦合至振動感測器的處理模組。晶圓升降機用以將至少一個晶圓移動至用於對至少一個晶圓執行處理步驟的化學浴中且自化學浴移除至少一個晶圓。晶圓傳遞機器人用以保持至少一個晶圓，將至少一個晶圓置放在晶圓升降機上，且自晶圓升降機移除至少一個晶圓。振動感測器用以在藉由晶圓傳遞機器人保持或移除至少一個晶圓期間偵測晶圓傳遞機器人之振動且基於振動來產生訊號。處理模組用以處理訊號以用於決定至少一個晶圓之條件。
在另一實施例中，提供用於與半導體工作台一起使用的系統。半導體工作台包括至少一個半導體處理槽罐及至少一個晶圓升降機。每個半導體處理槽罐含有化學浴，且每個晶圓升降機經組配來用於將晶圓移動至對應的半導體處理槽罐之化學浴中及將晶圓移出化學浴。系統包括晶圓傳遞機器人，該晶圓傳遞機器人用以保持至少一個晶圓，將至少一個晶圓置放在晶圓升降機上且自晶圓升降機移除至少一個晶圓。系統亦包括振動感測器，該振動感測器附接至晶圓傳遞機器人且用以在晶圓傳遞機器人自晶圓升降
機移除至少一個晶圓之後偵測晶圓傳遞機器人之振動，基於振動來產生訊號，且將訊號發送至處理模組以用於決定在自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的至少一個晶圓之條件。
在又一實施例中，提供用於在藉由晶圓處理系統處理晶圓期間決定晶圓之條件的方法。方法包括在處理槽罐中處理晶圓中之一或多個、利用晶圓升降機自處理槽罐移除一或多個晶圓、將一或多個晶圓接收在晶圓傳遞機器人處、偵測晶圓傳遞機器人之振動、基於振動來產生訊號及處理訊號以用於決定藉由晶圓傳遞機器人保持的一或多個晶圓之條件。
100:系統
102:機器人
104:振動感測器
106:升降機
108:處理區域/槽罐
110:處理模組
112:監視器
114:光學感測器
116:晶圓計數感測器
118:化學浴
120:晶圓
121:臂
122:底部部分
124:狹槽
126:側部分
128:垂直方向
130:水平方向
132:有線連接
134:有線連接
136:有線連接
202:狹槽
204:邊緣
206:大體上水平向外
208:大體上水平向內
400:方法
402~408:步驟
當與隨附圖式一起閱讀時，根據以下詳細描述更好地理解本揭露之態樣。應注意，根據工業中之標準實踐，各種特徵未按比例描繪。實際上，出於論述之清晰性可任意地增加或減少各種特徵之尺寸。
第1圖例示根據本揭露之一實施例的用於在晶圓之處理期間決定晶圓之條件的系統。
第2A圖例示根據本揭露之一實施例的接近於第1圖之晶圓升降機之底部部分的第1圖之晶圓傳遞機器人之臂的端視圖；第2B圖例示根據本揭露之另一實施例接近於第1圖之晶圓升降機之底部部分的第1圖之晶圓傳遞機器人之臂的端
視圖；第3A圖例示根據本揭露之一實施例的如第1圖之監視器上所例示的晶圓傳遞機器人之振動的時間序列；第3B圖例示根據本揭露之一實施例的描繪正由晶圓傳遞機器人抓住的斷裂晶圓的如第1圖之監視器上所例示的晶圓傳遞機器人之振動的時間序列；第3C圖例示根據本揭露之一實施例的描繪正自晶圓傳遞機器人遺漏的晶圓的如第1圖之監視器上所例示的晶圓傳遞機器人之振動的時間序列；其中第4圖為根據本揭露之一實施例的用於在晶圓之處理期間決定晶圓之條件的方法的流程圖。
以下揭露的實施例提供用於實行所提供主題之不同特徵的許多不同實施例或實例。以下描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且不欲為限制。例如，以下描述中的第二特徵上方或第二特徵上的第一特徵之形成可包括其中第一特徵及第二特徵係直接接觸地形成的實施例，且可亦包括其中額外特徵可形成在第一特徵與第二特徵之間，使得第一特徵及第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡單性及清晰性之目的且實質上並不規定所論述之各種實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述可在本文中使用諸如「在......下
方」、「在......以下」、「下」、「在......以上」、「上」、「垂直」、「水平」等的空間相對術語，以描述如圖中所例示的一個元件或特徵與另一元件(多個)或特徵(多個)的關係。除圖式中所描繪的定向之外，空間相對術語意欲涵蓋使用或操作中的裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)且同樣可據此解釋本文使用的空間相對描述符。
晶圓可在IC製造步驟期間經歷諸如應力的力，以及例如應變的相對分子移動。例如，力及所得應變可由晶圓對於化學製程之暴露引起，該等化學製作諸如化學浴、電流、高壓/低壓、壓力變化、高溫/低溫、溫度變化、離子轟擊、摻雜、氧化、金屬化，及其他製造製程。許多製造製程可藉由機械系統或裝置自動化或半自動化，該等機械系統或裝置包括機器人或其他自動化裝置，該等其他自動化裝置可使晶圓經受藉由晶圓之處置、傳遞及/或運輸引起的添加應力及應變。
晶圓可在不同處理步驟期間或在不同處理步驟之間遭受實體損壞(physical damage)，諸如破裂或斷裂。此外，晶圓可在自一個裝置傳遞至另一裝置時，或由於在裝置將晶圓自處理裝配線中的一個位置移動至處理裝配線中的另一位置時，在自動化裝置中運輸晶圓，而變得不正確地定位在自動化裝置中。另外，晶圓可自用來抓取晶圓之批次、運輸晶圓，且/或將晶圓傳遞至其他裝置的自動化裝置遺漏。
例如，當使用濕工作台對晶圓執行濕式蝕刻製程步驟時，濕工作台之第一機械化自動化子系統可將晶圓之批次移入且移出不同化學溶液(亦稱為化學浴)，且第二機械化自動化子系統可將晶圓之批次運輸至第一子系統之組件附近的位置且然後將晶圓之批次傳遞至第一子系統之組件且自第一子系統之組件收集晶圓。晶圓可在處於化學浴中時、在經置放於化學浴中或自化學浴移除時、在晶圓在第一自動化子系統與第二自動化子系統之間的傳遞期間，及/或在藉由第一自動化子系統及/或第二自動化子系統的晶圓之運輸期間遭受損壞。化學浴通常保持在處理槽罐或腔室中。若一或多個晶圓經實體損壞，或由於自動化系統之間的不良傳遞而不正確地保持或定位在自動化系統內，則晶圓可自自動化系統脫落(亦即，遺漏)。例如，藉由自動化系統之組件保持的損壞或誤定向晶圓可降落至處理槽罐中或保留在處理槽罐中。
在正由晶圓處理系統處理時決定晶圓之條件將為有利的，諸如決定一或多個晶圓是否已經損壞且/或不正確地定位在設計來在處理期間傳遞/運輸晶圓的系統之組件中，或自該等組件遺漏，使得處理可停止以避免對正由系統處理的其他晶圓之污染及/或損壞，且/或避免對自動化系統自身之組件之損壞。
第1圖例示根據本揭露之一實施例之用於在晶圓之處理期間決定晶圓之條件的系統100。系統100包括晶圓傳遞機器人102及一或多個振動感測器104。系統100
可任擇地包括一或多個晶圓升降機106、一或多個處理區域108、處理模組110、監視器112、一或多個光學感測器114及一或多個晶圓計數感測器116中之至少一個。處理區域108可藉由諸如處理容器(例如，處理槽罐或處理腔室)的外殼，或其中對晶圓執行一或多個處理程序的任何其他區域限定。處理區域可為其中可控制諸如處理劑之溫度、壓力、類型及濃度的一或多個處理參數的任何區域。在一個實施例中，處理區域可含有化學浴。在其他實施例中，處理容器包括諸如化學氣相沈積(chemical vapor deposition；CVD)及物理氣相沈積(physical vapor deposition；PVD)系統的沉積系統之處理槽罐及處理腔室。出於以下論述之目的，一或多個處理區域為一或多個處理槽罐(108)，但本揭露之範疇涵蓋任何類型的處理區域或處理容器。每個處理槽罐108可含有形成化學浴118的的一或多個晶圓處理劑。處理劑可包括使用在晶圓之處理中的任何溶液，包括用於沖洗的離子化水。在一個實施例中，化學浴可經使用在對半導體晶圓執行的IC製造程序中，該IC製造程序諸如濕式蝕刻、沖洗或晶圓上的材料之化學沉積。然而，本揭露之範疇包括對半導體晶圓執行的所有類型的處理程序，包括對由絕緣體及/或金屬形成的晶圓執行的製程。
在一個實施例中，晶圓傳遞機器人102、一或多個晶圓升降機106、一或多個處理槽罐108、處理模組110、監視器112，及光學感測器114之任何組合可為晶圓處理
系統之組件，諸如半導體處理工作台。例如，濕工作台用來在亦稱為化學浴的不同化學溶液中蝕刻半導體晶圓，且其他製造工作台經使用於執行用於由半導體晶圓製造包括積體電路的半導體晶粒的其他處理程序。
晶圓傳遞機器人102用以保持一或多個晶圓120，包括晶圓之批次(未示出)。晶圓傳遞機器人102亦用以將晶圓120置放在晶圓升降機106上，自晶圓升降機106移除晶圓120，且將晶圓120自一個晶圓升降機(例如，晶圓升降機106)附近的位置運輸至另一晶圓升降機(未示出)附近的位置，以用於將晶圓120置放在該另一晶圓升降機上，且然後自該另一晶圓升降機移除晶圓120。在一個實施例中，晶圓傳遞機器人102包括組配來用於保持晶圓120的兩個臂121。兩個臂121彼此可直接是相對地定位設置。
晶圓升降機106用以將自晶圓傳遞機器人102接收的晶圓120移動至化學浴118中，且通常在給定的處理時間之後，自化學浴118移除晶圓120。在一個實施例中，晶圓升降機106用以降低至化學浴118中且自該化學浴升離，用於將晶圓120浸入化學浴118中且自化學浴118移除晶圓120。在一個實施例中，晶圓升降機106用以大體上垂直向下移動以用於降低至化學浴118中且大體上垂直向上移動以用於自化學浴118升起。在一個實施例中，晶圓升降機106具有帶有內接狹槽124的底部部分122。例如，底部部分122可為金屬、陶瓷或塑膠板材。狹槽124
之大小、深度及間距經組配，使得單個狹槽可接收單個晶圓之邊緣之一部分，用於暫時適當地將晶圓保持在晶圓升降機106上。晶圓升降機106可亦包括側部分126，該側部分用以與垂直傳遞構件嚙合以用於在大體上垂直方向128上移動晶圓升降機。垂直傳遞構件為在晶圓製造之領域中熟知的，且可包括機器人臂或具有大體上垂直地移動的組件的其他類型的電動裝置。
在一個實施例中，晶圓傳遞機器人102用以在任何方向上移動。儘管未示出，但晶圓傳遞機器人102可附接至機器人臂或用以在任何方向上移動晶圓傳遞機器人的其他機械系統。例如，處理模組110或其他外部電腦或控制模組(未示出)可執行用於在晶圓120在用於例如處理製造週期之完成的各種化學浴中之處理期間，導向晶圓傳遞機器人102以及諸如晶圓升降機106的其他組件之運動的預程式化碼。
在一個實施例中，晶圓傳遞機器人102用以在大體上水平方向130且在大體上垂直方向128上移動。例如，且如所例示，保持晶圓120的晶圓傳遞機器人102定位在晶圓升降機106附近的位置處。晶圓傳遞機器人102然可在大體上垂直向下方向上移動，用於鄰近於晶圓升降機106的置放，或沿圓周包圍晶圓升降機106的置放。
第2A圖及第2B圖為例示根據本揭露之實施例的接近於晶圓升降機106之底部部分122的晶圓傳遞機器人102之臂121之端視圖的示意圖。在一個實施例中，晶圓
傳遞機器人102之至少一個臂121用以在大體上水平方向上可移動的，然而本揭露之範疇涵蓋包括兩個可移動臂121的晶圓傳遞機器人102。至少一個臂121，或替代地兩個臂121經組配為具有複數個狹槽202(亦稱為凹槽)，用於接收晶圓120之邊緣204之一部分以用於將晶圓120適當地保持在晶圓傳遞機器人102上。
如藉由第2A圖所例示，晶圓傳遞機器人102先前已在大體上垂直向下方向上移動，以用於鄰近於晶圓升降機106置放臂121。一旦鄰近於晶圓升降機106而定位，晶圓傳遞機器人102之臂121中之一個或兩者大體上水平向外206(亦即，彼此遠離)移動，藉此使晶圓120能夠自晶圓傳遞機器人102變位或降落至晶圓升降機106之底部部分122上的位置中。在一個實施例中，晶圓120之邊緣204之一部分降落至內接在晶圓升降機106之底部部分122中的狹槽124(第1圖)中。每個狹槽124經組配用於接收對應的晶圓之邊緣124之一部分，使得對應的晶圓在晶圓升降機106之底部部分122上固定在直立位置中。
一旦晶圓升降機106已自晶圓傳遞機器人102接收晶圓120，晶圓升降機106可在大體上垂直向下方向上降低，用於將晶圓120浸入化學浴118中。在預定處理時間之後，晶圓升降機106可在大體上垂直向上方向上上升，用於將晶圓升降機106重新定位在晶圓傳遞機器人102附近的位置中。
一旦晶圓升降機106經重新定位在晶圓傳遞機器
人102附近，如藉由第2B圖所例示，晶圓傳遞機器人102之臂121中之一個或兩者大體上水平向內208(亦即，朝向彼此)移動，用於自晶圓升降機106收集(亦即，移除)晶圓120。在一個實施例中，在臂121中之一個或兩者大體上水平向內208移動時，晶圓傳遞機器人102之臂121中的狹槽202嚙合晶圓120之邊緣204之部分。在一個實施例中，臂121中的狹槽202經設計，使得在臂121嚙合晶圓120之邊緣204之部分時，晶圓120經垂直向上提升小距離，藉此使每個晶圓120自晶圓升降機106之底部部分122中的該晶圓之對應狹槽124脫離。在另一實施例中，在晶圓傳遞機器人102在大體上垂直向上方向上遠離晶圓升降機106而移動時，晶圓120自晶圓升降機106之底部部分122中的狹槽124脫離。
一旦晶圓傳遞機器人102已移動充分的垂直向上距離(例如，用以清潔所有升降機106及可附接至處理槽罐108的其他組件的充分距離，晶圓傳遞機器人102可在大體上水平方向130上移動以用於置放在對應於另一處理槽罐的另一晶圓升降機附近的位置中，以用於對晶圓傳遞機器人102之晶圓120執行下一處理程序。
當晶圓以包括習知半導體製程的液體、氣體或固體處理時，該等晶圓可經受藉由對於高溫/低溫、快速溫度變化、高壓/低壓、快速壓力變化、各種化合物及/或振動之暴露引起的應力及所得應變。振動可經故意地誘發，例如，作為處理步驟之部分的化學浴之振動，或藉由自一個機械
運輸/傳遞系統至另一機械運輸/傳遞系統的晶圓之傳遞誘發。例如，晶圓120可經受在晶圓120藉由晶圓升降機106運輸至化學浴118中且運輸出化學浴118時，及藉由自晶圓運輸機器人102至晶圓升降機106的晶圓120之傳遞及/或藉由由晶圓傳遞機器人102自晶圓升降機106收集晶圓120發生的應力/應變。此等應力/應變單獨地或以任何組合方式可改變晶圓120中之一或多個之條件，諸如使晶圓120破裂或斷裂。若晶圓斷裂成一或多個部分，則部分中之一些可自晶圓傳遞機器人102降落至化學浴118中，或部分中之全部可自晶圓傳遞機器人102降落，從而導致晶圓傳遞機器人102具有一或多個遺漏晶圓。此外，破裂或斷裂晶圓，及在一些場合，未破裂、未斷裂晶圓(亦即，無損晶圓)可在藉由晶圓傳遞機器人102自晶圓升降機106收集時未藉由晶圓運輸機器人102適當地保持。
例如，當在自晶圓升降機106收集晶圓120時將要由晶圓傳遞機器人102之狹槽202嚙合的晶圓120之邊緣204之一部分未由狹槽202或任何狹槽接收，或由不正確的狹槽接收時，晶圓會由晶圓傳遞機器人102不正確地保持。不正確的狹槽為已接收二或更多個晶圓之邊緣204之部分的狹槽，例如，或是接收晶圓之邊緣204之一部分的晶圓傳遞機器人102之一個臂121上的狹槽，該狹槽與已接收晶圓之相反邊緣之一部分的另一相反臂上的狹槽直接並非直接相對。
諸如破裂、斷裂、不正確地保持的晶圓，或遺漏晶圓的此等晶圓條件可在該等晶圓經傳遞至其他晶圓升降機以用於後續處理時，影響藉由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓之後續處理，或可由於已降落或保持在化學浴118中的晶圓或晶圓之部分之存在而影響晶圓之新批次之後續處理。
根據本文所描述之實施例，一或多個振動感測器104附接至晶圓傳遞機器人102。在一個實施例中，振動感測器104附接至晶圓傳遞機器人102之一個臂121，或替代地，一個振動感測器104附接至晶圓傳遞機器人102之每個臂121。
振動感測器104用以偵測晶圓傳遞機器人102之振動。儘管振動感測器104可在晶圓傳遞機器人102之操作期間的任何時間偵測晶圓傳遞機器人102之振動，但在晶圓傳遞機器人102自晶圓升降機106移除(亦即，收集)晶圓120之後偵測的振動可為尤其感興趣的。在一個實施例中，振動感測器104為用於偵測諸如振動運動之運動的基於慣性之運動偵測器。在一些實施例中，振動感測器104包括加速度計、迴轉儀組件、一或多個其他合適的組件，或其組合。
根據本揭露之一實施例，振動感測器104偵測晶圓傳遞機器人102之振動且基於所偵測振動產生訊號。本揭露之範疇涵蓋包括處理所偵測振動以產生諸如電流、電壓或磁性訊號之電氣訊號的微處理器或CPU的振動感測
器，及可不包括處理器，但可包括由諸如壓電材料之材料形成的組件的其他振動感測器，該等組件自其振動運動產生電氣訊號。
處理模組110可包括一或多個處理器、CPU、微控制器、記憶體、ADC/DAC單元及用於數位及/或類比訊號處理之相關聯邏輯電路圖及/或韌體。在一個實施例中，處理模組110用以接收來自振動感測器104之訊號且處理訊號。例如，處理模組110可處理用於在監視器112上顯示為時間序列或頻譜的訊號。處理模組110可替代地，或除顯示處理後訊號之外，將處理後訊號或頻域及/或時域中的處理後訊號之圖案與儲存在記憶體中的訊號或訊號之圖案進行比較。儲存在記憶體中的每個訊號或訊號圖案可與亦儲存在記憶體中的訊號之對應原因相關聯。
例如，第3A圖例示根據本揭露之一實施例的如監視器112上所例示的晶圓傳遞機器人102之振動之時間序列。自t=0至t=t1，晶圓傳遞機器人102正經移動以經定位來用於自晶圓升降機106收集晶圓120，在t=t1處，晶圓傳遞機器人102自晶圓升降機106收集晶圓120，且對於大於t=t1的時間，晶圓傳遞機器人102正自晶圓升降機106移開。t=t1處的振動中之尖峰指示自晶圓升降機106的晶圓120之收集(亦即，移除)，且對於大於t=t1的時間發生的較小振動指示由t=t1處的收集事件引起的初始振動之阻尼。第3A圖不指示晶圓中之任何晶圓斷裂、破裂、遺漏或由晶圓傳遞機器人102不正確地保持。
第3B圖例示根據本揭露之一實施例的描繪斷裂晶圓正由晶圓傳遞機器人102保持的如監視器112上所例示的晶圓傳遞機器人102之振動之時間序列。收集事件藉由t=t1處的振動中之尖峰指示，然而，時間t>t1處的尖峰之圖案指示正由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓斷裂。
第3C圖例示根據本揭露之一實施例的描繪晶圓正自晶圓傳遞機器人102遺漏的如監視器112上所例示的晶圓傳遞機器人102之振動的時間序列。收集事件藉由t=t1處的振動中之尖峰指示，然而，t>t1處的尖峰之圖案指示在晶圓傳遞機器人102已自晶圓升降機106收集晶圓120之後，晶圓正自晶圓傳遞機器人102遺漏。因而，遺漏晶圓，或遺漏晶圓之至少部分可能處於對應於晶圓升降機106的處理槽罐108之化學浴118中。
儘管處理模組110可處理自振動感測器104接收的訊號用於顯示為時間序列，但處理模組110可產生時間序列之頻譜且分析頻譜或頻譜及時間序列之組合。在其他實施例中，處理模組110可結合儲存在處理模組110之記憶體中的訊號或訊號圖案分析處理後訊號，以決定正處理及/或正由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓之條件。
參考回第1圖，振動感測器104可經由有線連接132通訊地耦合至處理模組110。然而，本揭露之範疇包括振動感測器104與處理模組110之間的無線通訊。
監視器112可經由有線連接134或以無線方式通訊地耦合至處理模組110。在一個實施例中，當處理模組
110決定正由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓120之條件包括晶圓為破裂、斷裂、不正確地保持，及/或遺漏中之至少一個時，處理模組110產生用於顯示在監視器112上的警報訊號。警報訊號警告操作者，藉此允許操作者使當前製造處理步驟暫停，使得遺漏晶圓可經自處理槽罐移除，斷裂及/或破裂晶圓可經自晶圓傳遞機器人102移除，且不正確地保持的晶圓可經調整，如此該等不正確地保持的晶圓由晶圓傳遞機器人102正確地保持。此外，操作者可基於警報訊號及藉由處理模組110決定的晶圓條件(多個)之類型及/或在針對遺漏晶圓檢查一或多個處理槽罐之後，斷定丟棄當前正處理的所有晶圓且以新晶圓開始新處理週期。
一或多個光學感測器114可經由有線連接136或以無線方式通訊地耦合至處理模組110。光學感測器114可經定位來用於捕獲含於一或多個處理槽罐內的化學浴中之至少一個之影像。在另一實施例中，光學感測器114可用以捕獲晶圓升降機106及/或晶圓傳遞機器人102之額外影像。在一個實施例中，光學感測器114為電荷耦合裝置。處理模組110用以處理所捕獲影像且/或將所捕獲影像發送至監視器112用於顯示。
光學感測器114可與晶圓傳遞機器人102之振動之分析相結合地由系統100之操作者使用來決定正由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓120之條件。例如，光學感測器114具有有限解析度，且可未經充分照射的處理槽罐內
側的所捕獲影像可難以解譯。此外，一些化學浴包含可為對於光不透明或部分透明的化合物，且/或一些化學浴之不透明性可在晶圓之處理期間改變。此外，化學浴之成像亦可受來自化學浴之表面的成像光之反射阻礙。另外，浴之表面可具有波紋，從而增添成像物品之難度，該等物品諸如可浸沒在浴中的晶圓或晶圓之部分。
儘管用於決定晶圓之條件的光學成像方法或用於處理晶圓的系統可並非始終充分且精確的，但根據所揭示實施例，含於處理槽罐中的浴之所捕獲影像可與晶圓傳遞機器人102之所偵測振動相結合地使用。例如，來自光學成像感測器114的結果可用來藉由使諸如如藉由所偵測振動之分析決定及如藉由所捕獲影像驗證的斷裂、破裂、遺漏及/或不正確地保持的晶圓的晶圓條件與對應振動訊號相關聯來幫助訓練，以用於創建具有對應晶圓條件的時間空間或頻率空間中的振動訊號或振動訊號之圖案之表。表可經儲存在處理模組110之記憶體或處理模組110外部的記憶體中。在另一實施例中，當振動訊號獨自並非晶圓120之條件(亦即，狀態)之決定因素時，所捕獲影像可與振動訊號相結合地使用來決定晶圓傳遞機器人102上的晶圓120之條件。
一或多個晶圓計數感測器116可用以偵測藉由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓之數目且產生對應的晶圓計數訊號。在一個實施例中，晶圓計數感測器116附接至晶圓傳遞機器人102，諸如晶圓傳遞機器人102之一個或兩
個臂121。晶圓計數感測器116可包括用於偵測臂121之對應狹槽中的晶圓之存在且產生對應的晶圓計數訊號的一或多個壓力感測器、機械感測器及/或機電感測器。晶圓計數感測器116可經由有線連接或無線連接通訊地耦合至處理模組110。處理模組110進一步用以接收來自每個晶圓計數感測器116的晶圓計數訊號且處理晶圓計數訊號(多個)以用於決定正由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓之數目。處理模組110及監視器112可用以將晶圓之決定的數目顯示在監視器112上，且/或與晶圓傳遞機器人102之振動之分析及/或所捕獲影像相結合地使用晶圓之決定的數目來決定由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓120之條件，且/或用於創建具有對應晶圓條件的時間空間或頻率空間中之振動訊號或振動訊號之圖案之表。
根據本揭露之一實施例，晶圓計數感測器116包括複數個晶圓感測器，晶圓傳遞機器人102之臂121上的至少一個狹槽202包括用於偵測狹槽202是否含有各別晶圓之邊緣204之一部分(亦即，與該部分嚙合)的晶圓感測器。在一個實施例中，晶圓感測器附接至晶圓傳遞機器人102之臂121上的每個狹槽202之一部分。機電感測器可包括壓電材料，當壓電材料藉由晶圓抵靠感測器之力加應力，藉此引起導致計數訊號之產生的壓電材料中之應變時，該壓電材料產生計數訊號。
第4圖為根據本揭露之一實施例的用於在晶圓之處理期間決定晶圓之條件的方法400的流程圖。晶圓可藉
由任何已知半導體處理系統處理，該任何已知半導體處理系統包括半導體處理工作台。工作台經組配來用於對半導體晶圓之批次執行一或多個處理程序。例如，處理程序可包括但不限於濕式蝕刻、沖洗及/或清潔。然而，本揭露之範疇涵蓋任何類型的晶圓處理程序，該等晶圓處理程序涉及往返於處理腔室或處理槽罐的晶圓之機械傳遞及/或在晶圓運輸/傳遞系統及裝置之間的晶圓之機械傳遞。
工作台可包括至少一個處理區域，諸如處理槽罐，及對應的晶圓升降機。出於以下論述之目的，一或多個處理區域為一或多個處理槽罐，但本揭露之範疇涵蓋任何類型的處理區域或處理容器。每個處理槽罐用以對一或多個晶圓執行一或多個處理步驟，亦稱為處理程序。例如，處理槽罐可含有用來執行特定處理步驟或程序的化學浴或其他流體劑。每個晶圓升降機經組配來用於將晶圓移動至對應的處理槽罐中且將晶圓移出對應的處理槽罐。在一個實施例中，晶圓升降機在大體上垂直方向上移動晶圓。系統進一步包括晶圓傳遞機器人及振動感測器，該振動感測器附接至晶圓傳遞機器人。晶圓傳遞機器人經組配來用於保持晶圓，將晶圓傳遞至至少一個晶圓升降機且自至少一個晶圓升降機移除晶圓。根據一個實施例，晶圓傳遞機器人用以將晶圓自一個晶圓升降機移動至另一晶圓升降機。在一個實施例中，晶圓傳遞機器人用以在大體上垂直方向上移動以用於將晶圓置放在晶圓傳遞升降機上，及/或自晶圓傳遞升降機移除晶圓，且在大體上水平方向上移動以用於
將晶圓自第一晶圓傳遞升降機附近的位置移動至第二晶圓傳遞升降機附近的位置。晶圓傳遞機器人然後可在大體上垂直方向上移動以用於將晶圓置放在第二晶圓傳遞升降機上，及/或自第二晶圓傳遞升降機移除晶圓。
在方法之步驟402中，偵測晶圓傳遞機器人102之振動。在一個實施例中，一或多個振動感測器104偵測晶圓傳遞機器人102之振動。根據另一實施例，晶圓傳遞機器人102包括至少兩個臂121，該至少兩個臂121經組配來用於保持晶圓120，將晶圓置放在晶圓升降機106及自晶圓升降機106移除晶圓。至少一個臂可相對於另一臂移動，以用於將晶圓置放在晶圓升降機106上及自晶圓升降機106移除晶圓。在一個實施例中，至少一個振動感測器104附接至晶圓傳遞機器人102之至少一個臂121。
在步驟404中，基於振動產生訊號。在一個實施例中，振動感測器104用以基於晶圓傳遞機器人102之所偵測振動來產生訊號。訊號可為電氣訊號，諸如電流、電壓、磁性或電磁訊號。訊號可為類比或數位訊號，任何一個可表示例如所偵測振動之類比或數位時間序列或所偵測振動之類比或數位頻譜。在一個實施例中，振動感測器104為機電感測器，該機電感測器可包括例如迴轉組件、壓電組件及/或加速度計組件。
在步驟406中，訊號經處理以用於決定藉由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓120之條件。在一個實施例中，訊號藉由處理模組110處理，該處理模組110包括例如微
處理器、CPU、微控制器、記憶體、類比/數位轉換器及數位邏輯及處理電路。儘管本揭露之範疇涵蓋在晶圓傳遞機器人102及/或用於處理晶圓120的系統組件之操作期間的任何及所有時間偵測振動、產生訊號，及處理訊號，但根據一個實施例，訊號直接在晶圓120藉由晶圓傳遞機器人102自晶圓升降機106移除之後經處理來用於決定藉由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓120之條件。根據本揭露之另一實施例，訊號係在包括晶圓120藉由晶圓傳遞機器人102自第一晶圓升降機移除、晶圓傳遞機器人102移動至第二晶圓升降機附近的位置，及晶圓120藉由晶圓傳遞機器人102置放在第二晶圓升降機上的時間段期間處理來用於決定藉由晶圓傳遞機器人102保持的晶圓120之條件。
在一個實施例中，晶圓120之條件可包括一或多個晶圓為破裂、斷裂，藉由晶圓傳遞機器人102不正確地保持，及/或自晶圓傳遞機器人102遺漏。
若方法決定晶圓120之條件包括一或多個晶圓為破裂、斷裂、藉由晶圓傳遞機器人102不正確地保持，及/或自晶圓傳遞機器人102遺漏，則在步驟408中，包括晶圓升降機106及晶圓傳遞機器人102之操作的晶圓之處理停止，且操作者可針對自晶圓傳遞機器人102遺漏的任何晶圓，或晶圓之部分核對處理槽罐108，調整晶圓傳遞機器人102上的任何不正確地保持的晶圓之定位，自晶圓傳遞機器人102移除且/或替換任何破裂或斷裂晶圓，替換任
何污染的化學浴118或保持在處理槽罐108中的其他溶液，且/或以新晶圓批次替換當前正處理的所有晶圓且重複處理程序中之一或多個。
本揭露提供用於在晶圓之處理期間決定晶圓之條件的系統及方法。晶圓可藉由半導體工作台或用於對晶圓執行處理程序以用於例如積體電路之製造的其他系統或組件處理。本揭露之系統及方法不限於晶圓處理，但亦可與處理物件的任何系統一起使用，該等物件藉由自動或半自動機械系統在執行處理程序的各種腔室或槽罐之間運輸且/或傳遞。
在一個實施例中，系統包括晶圓升降機、晶圓傳遞機器人、附接至晶圓傳遞機器人的振動感測器及通訊地耦合至振動感測器的處理模組。晶圓升降機用以將至少一個晶圓移動至用於對至少一個晶圓執行處理步驟的化學浴中且自化學浴移除至少一個晶圓。晶圓傳遞機器人用以保持至少一個晶圓，將至少一個晶圓置放在晶圓升降機上，且自晶圓升降機移除至少一個晶圓。振動感測器用以在藉由晶圓傳遞機器人保持或移除至少一個晶圓期間偵測晶圓傳遞機器人之振動且基於振動來產生訊號。處理模組用以處理訊號以用於決定至少一個晶圓之條件。在一個實施例中，晶圓之條件包含個晶圓中之一或多個晶圓為破裂、斷裂、不正確地保持，及/或遺漏。在一個實施例中，系統進一步包含一監視器，監視器通訊地耦合至處理單元。當處理模組決定晶圓之條件包含晶圓中之一或多個晶圓為破裂、斷
裂、不正確地保持，及/或遺漏時，處理模組產生一警報訊號，且監視器顯示警報。訊號。在一個實施例中，晶圓傳遞機器人包含至少一個可移動臂。可移動臂具有複數個狹槽。當可移動臂移動以自晶圓升降機移除個晶圓時，每個狹槽用以接收個晶圓中之一晶圓之一邊緣之一部分，且振動感測器附接至一個可移動臂。在一個實施例中，當晶圓之邊緣之部分未由一狹槽接收時或當狹槽接收二或更多個晶圓之邊緣之部分時，一個晶圓藉由晶圓傳遞機器人不正確地保持。在一個實施例中，系統進一步包含晶圓計數感測器。晶圓計數感測器用以偵測在自晶圓升降機移除晶圓之後藉由晶圓傳遞機器人保持的晶圓之一晶圓數目且產生晶圓計數訊號。晶圓計數感測器通訊地耦合至處理模組，且處理模組進一步用以處理晶圓計數訊號以用於決定在自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的晶圓之條件。在一個實施例中，晶圓計數感測器包含複數個晶圓感測器，且每個狹槽包括用於偵測狹槽是否含有一各別晶圓之一邊緣之一部分的一晶圓感測器。在一個實施例中，處理區域為含有一化學浴的一處理槽罐。晶圓升降機用以將晶圓移動至化學浴中以用於對晶圓執行一處理步驟，且自化學浴移除個晶圓。系統進一步包含光學感測器以及監視器。光學感測器通訊地耦合至處理模組且定位來用於捕獲含於處理槽罐內的化學浴、晶圓升降機及晶圓傳遞機器人中之至少一個之影像。監視器通訊地耦合至處理模組且用以顯示所捕獲影像。在一個實施例中，振動感測器用以在
晶圓傳遞機器人自晶圓升降機移除個晶圓之後偵測晶圓傳遞機器人之振動，且處理模組用以處理訊號以用於決定在晶圓自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的晶圓之一條件。
在另一實施例中，提供用於與半導體工作台一起使用的系統。半導體工作台包括至少一個半導體處理槽罐及至少一個晶圓升降機。每個半導體處理槽罐含有化學浴，且每個晶圓升降機經組配來用於將晶圓移動至對應的半導體處理槽罐之化學浴中及將晶圓移出化學浴。系統包括晶圓傳遞機器人，該晶圓傳遞機器人用以保持至少一個晶圓，將至少一個晶圓置放在晶圓升降機上且自晶圓升降機移除至少一個晶圓。系統亦包括振動感測器，該振動感測器附接至晶圓傳遞機器人且用以在晶圓傳遞機器人自晶圓升降機移除至少一個晶圓之後偵測晶圓傳遞機器人之振動，基於振動來產生訊號，且將訊號發送至處理模組以用於決定在自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的至少一個晶圓之條件。在一個實施例中，一個晶圓之條件包含個晶圓中之一或多個晶圓為破裂、斷裂、不正確地保持，及/或遺漏。在一個實施例中，晶圓傳遞機器人包含至少一個可移動臂。可移動臂具有複數個狹槽。當可移動臂移動以自晶圓升降機移除個晶圓時。每個狹槽用以接收個晶圓中之一晶圓之一邊緣之一部分，且振動感測器附接至個可移動臂。在一個實施例中，當晶圓之邊緣之部分未由狹槽接收時或當狹槽接收二或更多個晶圓之邊緣之部分時，晶
圓藉由晶圓傳遞機器人不正確地保持。在一個實施例中，系統進一步包含一晶圓計數感測器。晶圓計數感測器用以偵測在自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的晶圓之一晶圓數目且產生一晶圓計數訊號。晶圓計數感測器耦合至處理模組，且處理模組進一步用以處理晶圓計數訊號以用於決定在自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的晶圓之條件。在一個實施例中，一個半導體處理區域為至少一個半導體處理容器。每個半導體處理容器含有一化學浴。每個晶圓升降機經組配來用於將晶圓移動至一對應半導體處理容器之化學浴中及將晶圓移出化學浴。系統進一步包含光學感測器以及監視器。光學感測器通訊地耦合至處理模組且定位來用於捕獲含於處理容器中之一或多個處理容器內的化學浴、晶圓升降機及晶圓傳遞機器人中之至少一個之影像。監視器通訊地耦合至處理模組。監視器用以顯示所捕獲影像。
在又一實施例中，提供用於在藉由晶圓處理系統處理晶圓期間決定晶圓之條件的方法。方法包括在處理槽罐中處理晶圓中之一或多個、利用晶圓升降機自處理槽罐移除一或多個晶圓、將一或多個晶圓接收在晶圓傳遞機器人處、偵測晶圓傳遞機器人之振動、基於振動來產生訊號及處理訊號以用於決定藉由晶圓傳遞機器人保持的一或多個晶圓之條件。在一個實施例中，一或多個晶圓之條件包含一或多個晶圓為破裂、斷裂、藉由晶圓傳遞機器人不正確地保持及/或自晶圓傳遞機器人遺漏。在一個實施例中，方
法進一步包含捕獲處理槽罐之影像。處理訊號之步驟包含處理訊號及所捕獲影像以用於決定在一或多個晶圓藉由晶圓傳遞機器人自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的一或多個晶圓之條件。在一個實施例中，方法進一步包含偵測在自晶圓升降機移除之後藉由晶圓傳遞機器人保持的晶圓之一數目以及基於偵測的晶圓之數目來產生一晶圓計數訊號。處理訊號之步驟進一步包含處理訊號及晶圓計數訊號以用於決定在藉由晶圓傳遞機器人自晶圓升降機移除晶圓之後藉由晶圓傳遞機器人保持的晶圓之條件。在一個實施例中，晶圓包含半導體晶圓且處理容器含有一化學浴。
先前內容概括若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，該等熟習此項技術者可容易地使用本揭露作為基礎，以用於設計或修改用於執行相同目的及/或達成本文介紹的實施例之相同優點的其他製程及結構。
熟習此項技術者亦應意識到此等等效構造不脫離本揭露之精神及範疇，且該等熟習此項技術者可在不脫離本揭露之精神及範疇的情況下在本文中做出各種變化、置換，及變更。
100:系統
102:機器人
104:振動感測器
106:升降機
108:處理區域/槽罐
110:處理模組
112:監視器
114:光學感測器
116:晶圓計數感測器
118:化學浴
120:晶圓
121:臂
122:底部部分
124:狹槽
126:側部分
128:垂直方向
130:水平方向
132:有線連接
134:有線連接
136:有線連接
Claims (10)
- 一種處理晶圓的系統，包含：一晶圓升降機，用以將至少一個晶圓移動至一處理區域中以用於對該至少一個晶圓執行一處理步驟且自該處理區域移除該至少一個晶圓；一晶圓傳遞機器人，用以保持該至少一個晶圓、將該至少一個晶圓置放在該晶圓升降機上，且自該晶圓升降機移除該至少一個晶圓，該晶圓傳遞機器人包含至少一個可移動臂，該至少一個可移動臂具有複數個狹槽，當該至少一個可移動臂移動以自該晶圓升降機移除該至少一個晶圓時每個狹槽用以接收該至少一個晶圓中之一晶圓之一邊緣之一部分；一振動感測器，附接至該晶圓傳遞機器人的該至少一個可移動臂且用以在藉由該晶圓傳遞機器人保持或移除該至少一個晶圓期間偵測該晶圓傳遞機器人之振動且基於該振動來產生訊號；以及一處理模組，通訊地耦合至該振動感測器，該處理模組用以處理該些訊號以用於決定該至少一個晶圓之一條件，其中該至少一個晶圓之該條件包含該至少一個晶圓中之一或多個晶圓為破裂、斷裂、不正確地保持，及/或遺漏。
- 如請求項1所述之系統，進一步包含一監視器，該監視器通訊地耦合至處理單元，其中當該處理模組決定該至少一個晶圓之該條件包含該至少一個晶圓中之一 或多個晶圓為破裂、斷裂、不正確地保持，及/或遺漏時，該處理模組產生一警報訊號，且該監視器顯示該警報訊號。
- 如請求項1所述之系統，其中當該晶圓之該邊緣之該部分未由一狹槽接收時或當該狹槽接收二或更多個晶圓之邊緣之部分時，該至少一個晶圓藉由該晶圓傳遞機器人不正確地保持。
- 如請求項1所述之系統，進一步包含一晶圓計數感測器，該晶圓計數感測器用以偵測在自該晶圓升降機移除該至少一個晶圓之後藉由該晶圓傳遞機器人保持的該至少一個晶圓之一晶圓數目且產生一晶圓計數訊號，該晶圓計數感測器通訊地耦合至該處理模組，且該處理模組進一步用以處理該晶圓計數訊號以用於決定在自該晶圓升降機移除之後藉由該晶圓傳遞機器人保持的該至少一個晶圓之該條件。
- 如請求項1所述之系統，其中該處理區域為含有一化學浴的一處理槽罐，其中該晶圓升降機用以將該至少一個晶圓移動至該化學浴中以用於對該至少一個晶圓執行該處理步驟，且自該化學浴移除該至少一個晶圓，且其中該系統進一步包含：一光學感測器，通訊地耦合至該處理模組且定位來用於 捕獲含於該處理槽罐內的該化學浴、該晶圓升降機及該晶圓傳遞機器人中之至少一個之影像；以及一監視器，通訊地耦合至該處理模組且用以顯示該些所捕獲影像。
- 一種處理晶圓的系統，用於與一半導體工作台一起使用，該半導體工作台包括至少一個半導體的處理區域及至少一個晶圓升降機，每個晶圓升降機經組配來用於將複數個晶圓移動至一對應半導體處理槽罐之該處理區域中且將該些晶圓移出該處理區域，該系統包含：一晶圓傳遞機器人，用以保持至少一個晶圓、將該至少一個晶圓置放在該晶圓升降機上，且自該晶圓升降機移除該至少一個晶圓，該晶圓傳遞機器人包含至少一個可移動臂，該至少一個可移動臂具有複數個狹槽，當該至少一個可移動臂移動以自該晶圓升降機移除該至少一個晶圓時，每個狹槽用以接收該至少一個晶圓中之一晶圓之一邊緣之一部分；以及一振動感測器，附接至該晶圓傳遞機器人的該至少一個可移動臂且用以在該晶圓傳遞機器人自該晶圓升降機移除該至少一個晶圓之後偵測該晶圓傳遞機器人之振動，基於該振動來產生訊號，且將該些訊號發送至一處理模組以用於決定在自該晶圓升降機移除之後藉由該晶圓傳遞機器人保持的該至少一個晶圓之一條件，其中該至少一個晶圓之該條件包含該至少一個晶圓中之一或多個晶圓為破裂、斷 裂、不正確地保持，及/或遺漏。
- 一種處理晶圓的方法，用於在藉由一晶圓處理系統處理複數個晶圓期間決定該些晶圓之條件，其中該方法包含：在一處理容器中處理該些晶圓中之一或多個；利用一晶圓升降機自該處理容器移除該一或多個晶圓；將該一或多個晶圓接收在一晶圓傳遞機器人處，其中該晶圓傳遞機器人包含至少一個可移動臂，該至少一個可移動臂具有複數個狹槽，當該至少一個可移動臂移動以自該晶圓升降機移除該至少一個晶圓時，每個狹槽用以接收該至少一個晶圓中之一晶圓之一邊緣之一部分，並且該晶圓傳遞機器人的該至少一個可移動臂附接一振動感測器；經由該振動感測器偵測該晶圓傳遞機器人之振動；基於該振動來產生訊號；以及處理該些訊號以用於決定藉由該晶圓傳遞機器人保持的該一或多個晶圓之一條件，該一或多個晶圓之該條件包含一或多個晶圓為破裂、斷裂、藉由該晶圓傳遞機器人不正確地保持及/或自該晶圓傳遞機器人遺漏。
- 如請求項7所述之方法，其中該些晶圓包含半導體晶圓且該處理容器含有一化學浴。
- 如請求項7所述之方法，進一步包含：捕獲 該處理容器之影像，且其中該處理該些訊號之步驟包含處理該些訊號及該些所捕獲影像以用於決定在該一或多個晶圓藉由該晶圓傳遞機器人自該晶圓升降機移除之後藉由該晶圓傳遞機器人保持的該一或多個晶圓之該條件。
- 如請求項7所述之方法，進一步包含：偵測在自該晶圓升降機移除之後藉由該晶圓傳遞機器人保持的該些晶圓之一數目；以及基於偵測的該晶圓之數目來產生一晶圓計數訊號，其中該處理該些訊號之步驟進一步包含處理該些訊號及該些晶圓計數訊號以用於決定在藉由該晶圓傳遞機器人自該晶圓升降機移除該些晶圓之後藉由該晶圓傳遞機器人保持的該些晶圓之該條件。
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