TWI765179B - 厚度測量系統與方法 - Google Patents

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TWI765179B TW108133445A TW108133445A TWI765179B TW I765179 B TWI765179 B TW I765179B TW 108133445 A TW108133445 A TW 108133445A TW 108133445 A TW108133445 A TW 108133445A TW I765179 B TWI765179 B TW I765179B
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Abstract

一種厚度測量系統包含工廠介面、沉積工具以及至少一測量裝置。工廠介面用以乘載晶圓。沉積工具耦接於工廠介面，並用以處理從工廠介面傳送的晶圓。至少一測量裝置設置於工廠介面、沉積工具或其組合之內。至少一測量裝置用以執行晶圓上的材料的厚度的即時量測，其中晶圓由工廠介面或沉積工具乘載。

Description

厚度測量系統與方法
本揭示內容是關於一種量測系統與方法，特別是關於一種厚度量測系統與方法。
傳統的沉積製程的測量或測試被執行於其接下來的多個製程結束之後。沉積製程的狀態惟在測量或測試做完之後才可以得知。因此，離線測量被執行以得知沉積製程的狀態。
本揭示內容之實施方式係關於一種厚度測量系統，其包含工廠介面、沉積工具以及至少一測量裝置。工廠介面用以乘載晶圓。沉積工具耦接於工廠介面，並用以處理從工廠介面傳送的晶圓。至少一測量裝置設置於工廠介面、沉積工具或其組合之內。至少一測量裝置用以執行晶圓上的材料的厚度的即時量測，其中晶圓由工廠介面或沉積工具乘載。
本揭示內容之實施方式係關於一種厚度測量系 統，其包含工廠介面、多個裝卸腔體、緩衝腔體、多個處理腔體以及至少一測量裝置。裝卸腔體耦接工廠介面，並用以從工廠介面乘載與傳送晶圓。緩衝腔體透過裝卸腔體耦接至工廠介面，緩衝腔體用以從裝卸腔體接收晶圓。處理腔體設置於緩衝腔體的周圍並耦接緩衝腔體，處理腔體用以處理從緩衝腔體來的晶圓。至少一測量裝置裝置於工廠介面、該些裝卸腔體中的至少一者、緩衝腔體或其組合之內，以對承載的晶圓執行重量量測。
本揭示內容之實施方式係關於一種厚度測量方法，其包含以下操作：從工廠介面傳送晶圓通過裝卸腔體至緩衝腔體；從緩衝腔體傳送晶體至處理腔體；藉由處理腔體沉積晶圓，以沉積材料於晶圓上；以及在晶圓被沉積之後，在工廠介面、裝卸腔體、緩衝腔體或其組合中，對晶圓執行重量量測以檢查材料是否具有需求厚度。
100:多腔體系統
110:工廠介面
120:裝卸腔體
130:緩衝腔體
131:機械裝置
132:機械手臂
140:處理腔體
V1:閥門
V2:閥門
A:位置
B:位置
C:位置
D:位置
E:位置
200:測量裝置
210:重量計
220:處理驅動器
230:資料收集控制單元
240:處理器
W:晶圓
r:半徑
M:材料
400:方法
S402:操作
S404:操作
S406:操作
S408:操作
S410:操作
S412:操作
S414:操作
S416:操作
S418:操作
S420:操作
S422:操作
S424:操作
500:半導體裝置
510:層
520:層
530:層
540:層
550:層
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述可以最好地理解本揭露實施例的各方面。應注意，根據行業中的標準實踐，各種特徵未按比例繪製。實際上，為了論述的清楚性，可以任意地增大或縮小各種特徵的尺寸。
第1圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種多腔體系統的上視圖；第2圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種測量裝置的示意圖； 第3A圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之沉積製程的示意圖；第3B圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之對晶圓上的材料的厚度量測的示意圖；第4圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種厚度測量方法的流程圖；以及第5圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之半導體裝置的部分的剖面示意圖。
以下揭露內容提供了用於實施所提供標的的不同特徵的許多不同實施例或實例。以下描述了部件和佈置的特定實例以簡化本揭露之一實施方式內容。當然，該等僅僅是實例，而並且旨在為限制性的。例如，在以下描述中在第二特徵上方或之上形成第一特徵可以包括第一特徵和第二特徵形成為直接接觸的實施例，並且亦可以包括可以在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵，使得第一特徵和第二特徵可以不直接接觸的實施例。另外，本揭露之一實施方式可以在各種實例中重複參考數字及/或字母。該重複是為了簡單和清楚的目的，並且本身並不表示所論述的各種實施例及/或配置之間的關係。
在本揭示文件實施例中的用語以及被使用的特定詞彙具有在其領域通常之意義。本揭示文件實施例中所使用的例子，包含任何在此討論的例子，其僅為示例，並不 限制本揭示文件實施例或任何示例的用語的範疇與意義。相似地，於本揭示文件亦不限制於本揭示文件中的各種不同的實施例。
即使「第一」，「第二」等等詞語可能於此使用以形容不同元件，該些元件不應該被限制於該些詞語。該些詞語被使用以將一元件從多個元件中分辨出來。例如，第一元件可被稱為第二元件，以及，相似地，第二元件可被稱為第一元件，此並不偏離實施例的範疇。於此使用的詞語「及/或」包含相關列出的至少一物件的任何及全部的組合。
關於本文中所使用之「耦接」或「連接」，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
參考第1圖。第1圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種多腔體系統100的上視圖。多腔體系統100包含工廠介面110、至少一裝卸腔體120、緩衝腔體130與多個處理腔體140。如第1圖所示，工廠介面110耦接至少一裝卸腔體120。至少一裝卸腔體120耦接緩衝腔體130。處理腔體140設置於緩衝腔體130周圍。
在一些實施例中，工廠介面110用以乘載與傳送晶圓至製造腔體。工廠介面110亦耦接至製造腔體，例如裝卸腔體120。在一些實施例中，更包含一機械裝置(未繪示)，其用以乘載晶圓與傳送晶圓至一預定位置。在一些實施例中，工廠介面110操作於一第一環境之下，例如工廠介面110維持於室溫室壓之下，其中第一環境亦稱為大氣環 境。應當理解的是，工廠介面110的第一環境的多個可能的變因與選項均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。例如，在一些實施例中，工廠介面110操作於一個高溫低壓的環境。
在一些實施例中，至少一裝卸腔體120用以從工廠介面110與緩衝腔體130接收與傳送晶圓。裝卸腔體120包含閥門V1與閥門V2。閥門V1與閥門V2關閉時，閥門V1與閥門V2用以將裝卸腔體120的環境與鄰接裝置隔離，以及當閥門V1與閥門V2開啟時，閥門V1與閥門V2用以將裝卸腔體120的環境與鄰接裝置平衡。裝卸腔體120更包含一真空機(未繪示)，其用以將裝卸腔體120抽真空。
在一些實施例中，當裝卸腔體120已經準備好從工廠介面110接收晶圓時，閥門V1開啟並容許工廠介面110的機械裝置通過將晶圓放置在位置上。閥門V2為關閉的，裝卸腔體120的環境具有與工廠介面110相同的環境，也就是說第一環境。在閥門V1關閉之後，裝卸腔體120被抽真空，例如，一個大約200m-torrs的低壓。其他壓力亦可被使用，例如，一個低於10m-torrs的低壓，其決定於用以將裝卸腔體120抽真空的真空機的種類。
在一些實施例中，當裝卸腔體120已經準備好從緩衝腔體130接收晶圓時，閥門V2開啟並允許緩衝腔體130的機械裝置通過將晶圓放置在位置上。閥門V1關閉，裝卸腔體120的環境具有與緩衝腔體130相同的環境，也就是說一第二環境(將於後討論)。
在一些實施例中，緩衝腔體130包含機械裝置131，其具有至少一機械手臂132。機械裝置131為可三軸移動且於任何角度旋轉的。如第1圖所示，機械裝置131設置於緩衝腔體130的中央。機械裝置131具有兩個機械手臂132，以及這兩個機械手臂132設置於機械裝置131相對的邊上。在一些實施例中，機械手臂132用以支撐與傳送晶圓至與從各種不同的位置，例如，裝卸腔體120。
緩衝腔體130耦接一個真空系統(未繪示)，因此可提供一個低壓的環境。在一些實施例中，緩衝腔體130操作於一高真空環境，亦即該第二環境，以避免微粒汙染。
在一些實施例中，在裝卸腔體120抽真空之前，緩衝腔體130已維持在第二環境，因此裝卸腔體120在抽真空之後的環境與緩衝腔體130的環境較接近。
在一些實施例中，兩個抽真空的步驟被使用以將一環境從第一環境變化至第二環境。例如，依據第1圖的配置，裝卸腔體120中的真空機與耦接在緩衝腔體130的真空系統被使用於兩個抽真空的步驟。
在一些實施例中，處理腔體140為電漿製程腔體、沉積製程腔體、擴散腔體或其組合。電漿製程腔體用以執行乾式蝕刻製程，包含例如反應式離子蝕刻(RIE：reactive ion etching)製程。電漿製程腔體提供感應式離子氣體以與晶圓上的材料層反應。沉積製程腔體提供一氣相材料以執行，包含任何操作例如但不限於，化學氣相沉積(CVD：chemical vapor deposition)與物理氣相沉積 (PVD：physical vapor deposition)。在沉積製程腔體中，材料層可被沉積於晶圓之上。擴散腔體提供熱製程像是快速熱退火或雷射退火製程。在擴散腔體中，沉積層可被退火。示於第1圖中的處理腔體140的數量與配置僅為示例之用途。各種不同的處理腔體140的數量與配置均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。
多腔體系統100中的至少一處理腔體140為沉積製程腔體，其用以執行一沉積製程。如第1圖所示，沉積製程腔體連接緩衝腔體130。在一些實施例中，晶圓皆由機械手臂132從緩衝腔體130被傳送至沉積製程腔體。當沉積製程在沉積製程腔體執行後，晶圓藉由機械手臂132返回緩衝腔體130。
多腔體系統100更包含至少一測量裝置200(示於第2圖)，其設置在工廠介面110、裝卸腔體120、緩衝腔體130或其組合之內。測量裝置200的配置將參考第2圖於後討論。
在一些實施例中，測量裝置200用以測量晶圓在沉積製程之前的重量。在沉積製程對晶圓執行之前，測量裝置200測量晶圓的重量。在一些實施例中，測量裝置200設置於工廠介面110中並在晶圓傳送至裝卸腔體120前測量晶圓在工廠介面110中的重量。在其他些實施例中，測量裝置200設置在裝卸腔體120中並測量在晶圓傳送至緩衝腔體130前測量晶圓在裝卸腔體120中的重量。在替代的實施例中，測量裝置200設置在緩衝腔體130中並測量在晶圓傳送 至沉積製程腔體前測量晶圓在緩衝腔體130中的重量。
在一些實施例中，測量裝置200用以在晶圓實施沉積製程之後測量晶圓的重量。在晶圓實施沉積製程之後，測量裝置200測量晶圓的重量。在一些實施例中，測量裝置200設置於緩衝腔體130中並在晶圓從沉積製程腔體傳送出來後測量晶圓在緩衝腔體130中的重量。在其他些實施例中，測量裝置200設置於裝卸腔體120中並在晶圓從緩衝腔體130傳送出來後測量晶圓在裝卸腔體120中的重量。在替代的實施例中，測量裝置200設置於工廠介面110中並在晶圓從裝卸腔體120傳送出來後測量晶圓在工廠介面110中的重量。
在一些實施例中，藉由測量裝置200量測的重量其被轉換至材料對應的厚度。該轉換將參考第2~3B圖於後討論。
如第1圖所示，測量裝置200可被設置在對應於工廠介面110的位置A、對應於裝卸腔體120的位置B~C或對應於緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132的位置D~E。第1圖中的位置A~E僅為示例之用途。各種不同的位置均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。
在一些實施例中，測量裝置200用以計算晶圓上的材料的厚度。在一些實施例中，測量裝置200用以決定晶圓上的材料的厚度是否具有需求厚度。換言之，測量裝置200用以識別沉積製程的狀態。
在一些實施例中，測量裝置200用以對晶圓上 的材料的厚度執行即時量測。測量裝置200在沉積製程完成後測量晶圓上的材料的厚度。換言之，厚度量測為緊接沉積製程後的下一個製程。除了傳送晶圓，沒有其他製程位於沉積製程與厚度量測之間。
多腔體系統100的配置僅為示例之用途。各種不同的多腔體系統100均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。例如，多腔體系統100包含更多或更少的處理腔體140。
參考第2圖。第2圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種測量裝置200的示意圖。測量裝置200包含重量計210、處理驅動器220、資料收集控制單元230以及處理器240。如第2圖所示，資料收集控制單元230耦接重量計210。處理驅動器220耦接資料收集控制單元230。重量計210、處理驅動器220與資料收集控制單元230耦接處理器240。
在一些實施例中，重量計210設置於緩衝腔體130中。如第2圖所示，重量計210位於緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132之下。在量測時，重量計210用以對晶圓W執行即時重量量測。當測量的重量被轉換至材料(未繪示於第2圖)對應的厚度時，重量計210用以對晶圓W上的材料執行即時重量量測。
在一些實施例中，重量計210用以測量於第一量測與第二量測之間的重量差別。在一些實施例中，第一量測執行於沉積製程之前。在一些實施例中，第二量測執行於 沉積製程之後。因此，在一些實施例中，藉由重量計210測量的重量差別表示晶圓W在沉積製程中所沉積的材料的重量。
即使第2圖在晶圓W尚未繪示任何材料，在本領域具有通常知識者應該理解的是晶圓W在沉積製程之後具有材料及/或結構於其上。
在一些實施例中，處理驅動器220用以控制測量裝置200的程序。相應地，處理驅動器220用以傳送一訊號至資料處收集處理單元230以驅動重量計210的操作。
在一些實施例中，處理器240用以接收從重量計210資料，並更用以分析該資料。在一些實施例中，處理器240用以與處理驅動器220、資料收集控制單元230、重量計210或其組合溝通。
在一些實施例中，處理器240包含用以計算厚度以及非線性回歸的模組。該模組用以計算晶圓W上的材料的厚度。非線性回歸計算用以在模擬的厚度與從重量計210取得的資料之間尋找最佳符合點。上述的回歸計算僅為示例之用途。各種不同的回歸計算均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。例如，在一些其他的實施例中，多變數迴歸分析與神經網路配對被使用來在模擬的厚度與從重量計210取得的資料之間尋找最佳符合點。
參考第3A~3B圖。第3A圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之沉積製程的示意圖。第3B圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之對晶圓W上的材料的厚度量測 的示意圖。
在沉積製程之前，對晶圓W執行第一量測。在第一量測之後，晶圓W被送至處理腔體140以被沉積。如第3A圖所示，晶圓W在處理腔體140中被沉積。晶圓W具有半徑r。材料M被沉積於晶圓W的表面上。相應地，被沉積的材料M形成晶圓W上的一層的材料M。
如第3B圖所示，沉積的材料M形成一個具有平整表面的層。相應地，該層具有一致的厚度d。在沉積製程之後，晶圓W藉由緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132被傳送。重量計210設置在機械手臂132上。對具有一層材料M的晶圓W執行第二量測。
第一量測與第二量測測量的資料被送至處理器240。處理器240計算沉積製程前後的重量差別。依據材料M的密度，厚度d藉由下列式子計算。
Figure 108133445-A0305-02-0013-1
 其中δ為第一量測與第二量測的重量差別，ρ為材料M的密度，以及π為圓周率。
基於上述的討論，材料M的厚度可以從重量量測被計算。在一些實施例中，當材料M被不平均地沉積在晶圓W上時，例如，材料M的厚度因為位置不同而不同，材料M平均的厚度將由上述討論之方式得到。
參考第4圖。第4圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種用以測量晶圓上的材料的重量並將測量的重量轉換成材料的厚度的測量方法400的流程圖。測量方法 400包含操作S402~S424。操作S402~S424將參考第1~3B圖於後討論。
在操作S402中，參考第1圖，在工廠介面110的晶圓藉由工廠介面110的機械裝置通過閥門V1被傳送至裝卸腔體120。在傳送晶圓之前，由工廠介面110乘載的晶圓處於第一環境之下。在一些實施例中，第一環境為室溫室壓的環境。接著在裝卸腔體120與工廠介面110之間的閥門V1開啟。工廠介面110的環境與裝卸腔體120的環境平衡。在一些實施例中，在閥門V1開啟之前，破真空程序被執行於裝卸腔體120，使得裝卸腔體120的環境接近第一環境。接著，閥門V1開啟，工廠介面110的環境與裝卸腔體120的環境平衡，晶圓從工廠介面110被傳送至裝卸腔體120。如第1圖所示，晶圓被傳送至裝卸腔體120中的位置B。在晶圓被傳送至裝卸腔體120之後，閥門V1關閉使得裝卸腔體120與工廠介面110的環境相互隔離。
在操作S404中，參考第1圖，晶圓從裝卸腔體120通過閥門V2被傳送至緩衝腔體130，並且被緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132接收。在晶圓被傳送之前，閥門V1~V2關閉，裝卸腔體120的環境被維持在第一環境。在一些實施例中，在閥門V2開啟之前，一個真空程序被執行於裝卸腔體120，使得裝卸腔體120的環境接近緩衝腔體130的環境(也就是第二環境)。接著，在閥門V2開啟後，裝卸腔體120的環境與緩衝腔體130的環境平衡，晶圓從裝卸腔體120被傳送至緩衝腔體130。如第1圖所示，晶圓 從裝卸腔體120中的位置B藉由緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132被傳送到緩衝腔體130中的位置D或位置E。在晶圓被傳送到緩衝腔體130之後，閥門V2關閉使得裝卸腔體120與緩衝腔體130的環境相互隔離。
一般來說，第二環境的壓力比第一環境的壓力低。緩衝腔體130與處理腔體140常態地維持在第二環境之下，以避免微粒或其他外部環境的汙染源。在一些實施例中，第二環境適合電漿的產生。在一些實施例中，第二環境適合CVD與PVD製程。在一些實施例中，第二環境適合濺鍍、熱蒸鍍或其他沉積製程。
在操作S406中，參考第1~2圖，重量量測被執行於緩衝腔體130中的位置D的晶圓上。當晶圓被傳送至位置D或位置E時，處理驅動器220傳送訊號至資料收集控制單元230以驅動重量計210。在重量計210被驅動之後，重量計210測量晶圓的重量並傳送測量資料至處理器240。操作S406被執行於沉積製程之前。除了傳送晶圓，沒有其他製程被執行於操作S406與沉積製程之間。操作S406亦稱為第一測量。
在一些實施例中，操作S406可被執行於位置A、位置B或位置C。在一些其他的實施例中，操作S406可被執行於操作S404或操作S402之前。
在操作S408中，參考第1圖，在緩衝腔體130的晶圓藉由緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132被傳送至處理腔體140。如第1圖所示，晶圓從位置D或位置E 傳送至處理腔體140。在一些實施例中，在晶圓被傳送之前，真空程序被執行於緩衝腔體130，使得因閥門V2開啟造成的壓力變化得到補償。在一些其他的實施例中，緩衝腔體130上的真空程序被持續不斷的實施，以避免汙染並且節省製程時間。
在操作S410中，參考第3A圖，沉積製程被執行於處理腔體140中的晶圓上。在一些實施例中，沉積製程用以沉積金屬至晶圓上。在一些其他的實施例中，沉積製程用以沉積合金於晶圓上。在替代的實施例中，沉積製程用以沉積非導體於晶圓上。上述沉積製程所沉積的材料僅為示例至用途。各種不同沉積製程所沉積的材料均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。
在操作S412中，參考第1圖，在沉積製程完成後，處理腔體中的晶圓被傳送至緩衝腔體130。如第1圖所示，晶圓從處理腔體140藉由緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132被傳送至位置D或位置E。
在操作S414中，參考第1~2圖，重量量測被執行於緩衝腔體130中位置D的晶圓上。當晶圓被傳送至位置D或位置E時，處理驅動器220傳送訊號至資料收集控制單元230以驅動重量計210。在重量計210被驅動之後，重量計210測量晶圓與被沉積的材料的重量並傳送資料至處理器240。操作S412被執行於沉積製程之後。除了傳送晶圓之外，沒有其他製程被執行於操作S414與沉積製程之間。操作S414亦稱為第二量測。
在一些實施例中，操作S414可被執行於位置A、位置B或位置C。在一些其他的實施例中，操作S414可被執行於操作S416或操作S418之後。
在操作S416中，參考第1圖，在緩衝腔體130中的晶圓藉由緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132通過閥門V2被傳送至裝卸腔體120。在傳送晶圓之前，閥門V1與閥門V2關閉，因為閥門V1與閥門V2在操作404之後均保持關閉，裝卸腔體120中的環境被維持在第二環境。接著，在閥門V2開啟之後，晶圓從緩衝腔體130被傳送至裝卸腔體120。如第1圖所示，晶圓從緩衝腔體130中的位置D或位置E藉由緩衝腔體130的機械裝置131的機械手臂132被傳送至位置B。在晶圓被傳送至裝卸腔體120之後，閥門V2關閉以將裝卸腔體120與緩衝腔體130之間的環境相互隔離。
在操作S418中，參考第1圖，在裝卸腔體120中的晶圓由工廠介面110的機械裝置通過閥門V1被傳送至工廠介面110。在晶圓被傳送之前，閥門V1與閥門V2關閉。在一些實施例中，在閥門V1開啟之前，破真空程序被執行於裝卸腔體120使裝卸腔體120中的環境接近工廠介面的第一環境。破真空程序被執行以保護裝卸腔體120與工廠介面110免於受到突然間因閥門V1開啟後第一環境與第二環境的壓力變化的傷害。換言之，破真空程序被執行以保護裝卸腔體120中的真空機免於瞬間壓力變化的破壞。接著，在閥門V1開啟之後，裝卸腔體120中的環境與工廠介面的環境平 衡，晶圓從裝卸腔體120被傳送至工廠介面110。如第1圖所示，晶圓從裝卸腔體120中的位置B藉由工廠介面110的機械裝置被傳送至工廠介面110中的位置A。
在操作S420中，參考第2圖，處理器240計算第一量測與第二量測之間的重量差別。處理器240更依據材料的密度、晶圓的半徑與第一量測與第二量測之間的重量差別計算晶圓上材料的厚度。
在操作S422中，參考第2圖，處理器240依據重量量測的資料識別沉積製程的狀態。在厚度被計算之後，處理器240中非線性迴歸計算在模擬的厚度與從重量計210計算的厚度之間尋找最佳符合點。
當沉積製程被執行完成後，沉積的材料具有需求厚度。處理器240能夠識別沉積製程被執行成功。在此情況下，沉積製程的狀態被識別為「成功」。
當沉積製程沒有被執行完整之後，沉積的材料具有高於或低於需求厚度的厚度。處理器240能夠識別沉積製程執行不成功。在此情況下，沉積製程的狀態被識別為「失敗」。
在操作S424中，測量裝置200依據沉積製程的狀態產生訊號。該訊號用以知會使用者或控制系統該沉積製程的狀態。
在一些做法中，當厚度量測沒有被執行於沉積製程之後，沉積製程的狀態不能被立即知道。相應地，若沉積製程在一批晶圓中失敗了，該批晶圓將浪費時間與資源去 執行接下來的製程直到量測或檢查被執行。換言之，當沉積製程的狀態為「失敗」時，離線測量傾向浪費時間與資源。
相較於上述做法，在本揭示文件的一些實施例中，重量量測被執行於沉積製程的前後。厚度由重量量測中測量到的重量被計算。沉積製程的狀態可以在沉積製程完成後立即地被知道。換言之，厚度量測為一個即時量測。其提供沉積製程一個即時監測器。因此，當晶圓經沉積製程被處理後，且該沉積製程被識別為「失敗」時，使用者或系統能夠認知到這晶圓應該會是不好的。使用者或系統能夠停止接下來要實施於晶圓上的製程。相應地，因為不好的晶圓可以被預防，因此時間與資源的浪費被減少。
上述的圖示包含示例性的操作，但該些操作不必依所顯示的順序被執行。操作的順序得以被變更，或者該些操作得以在適當的情況下被同時執行、部分同時執行或省略，皆在本揭示之實施例的精神與範疇內。例如，在更多的實施例中，操作S420~S424可以被執行於操作S416之前或與S416平行執行。
參考第5圖。第5圖根據本揭示文件之一些實施例所繪示之半導體裝置500的部分的剖面示意圖。半導體裝置500包含層510、層520、層530、層540與層550。如第5圖所示，層530形成於層510之上，層540形成於層530之上，以及層550形成於層540之上。
在一些實施例中，層510、層520、層530、層540與層550大體上平整。換言之，層510、層520、層530、 層540與層550分別被均勻地形成。在一些實施例中，每一層510、層520、層530、層540與層550的厚度相互不同。在一些實施例中，層510包含矽摻雜玻璃(USG：un-doped silicate glass)，層520包含氮化鉭(TaN)。層530包含高介電係數材料、其組合或其相似之物。層540包含氧化物。層550包含氮化矽(SiN)。半導體裝置500的層的數量與材料僅為示意之用途。各種不同的半導體裝置500的層的數量與材料均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。
在一些實施例中，層510、層520、層530、層540與層550中至少一個藉由示於第4圖中的方法400的一些操作被形成及/或被測量。例如，層530藉由方法400的操作S410被形成。層530被沉積於層520之上。在形成下一個層540之前，被沉積的層530的厚度接著藉由方法400的操作S414測量，並且用以沉積層530的沉積製程的狀態被識別。在一些實施例中，當用以沉積層530的沉積製程的狀態被識別為「成功」，則形成半導體裝置500的程序前進至下一個製程。在一些實施例中，當用以沉積層530的沉積製程的狀態被識別為「失敗」，則層530不滿足形成半導體裝置500的需求。
在一些實施例中，一種厚度測量系統包含工廠介面、沉積工具以及至少一測量裝置。工廠介面用以乘載晶圓。沉積工具耦接於工廠介面，並用以處理從工廠介面傳送的晶圓。至少一測量裝置設置於工廠介面、沉積工具或其組合之內。至少一測量裝置用以執行晶圓上的材料的厚度的即 時量測，其中晶圓由工廠介面或沉積工具乘載。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，至少一測量裝置更用以產生與晶圓的重量變化有關的資料，其指示晶圓上的材料的厚度。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，資料用來決定，在晶圓被沉積工具處理之後，在晶圓上的材料是否具有需求厚度。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，沉積工具包含緩衝腔體以及至少一裝卸腔體。裝卸腔體耦接緩衝腔體至工廠介面。至少一測量裝置裝置於緩衝腔體、至少一裝卸腔體或其組合之內。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，沉積工具包含緩衝腔體。緩衝腔體透過至少一裝卸腔體耦接至工廠介面，緩衝腔體包含具有至少一機械手臂的機械裝置，至少一機械手臂用以支撐與傳送晶圓從與至不同位置。至少一測量裝置包含厚度測量裝置，以及厚度測量裝置設置於至少一機械手臂上。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，沉積工具更包含多個處理腔體。處理腔體耦接至緩衝腔體。處理腔體中的第一腔體用以接收從處理腔體傳送來的晶圓，並用以沉積材料於晶圓之上。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，至少一測量裝置更包含處理器。處理器耦接至資料收集控制單元，並用以接收與重量變化有關的資料，其指示在晶 圓之上的材料的厚度。
在一些實施例中，一種厚度測量系統包含工廠介面、多個裝卸腔體、緩衝腔體、多個處理腔體以及至少一測量裝置。裝卸腔體耦接工廠介面，並用以從工廠介面乘載與傳送晶圓。緩衝腔體透過裝卸腔體耦接至工廠介面，緩衝腔體用以從裝卸腔體接收晶圓。處理腔體設置於緩衝腔體的周圍並耦接緩衝腔體，處理腔體用以處理從緩衝腔體來的晶圓。至少一測量裝置裝置於工廠介面、該些裝卸腔體中的至少一者、緩衝腔體或其組合之內，以對承載的晶圓執行重量量測。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，緩衝腔體包含機械裝置。機械裝置包含用以支撐與傳送晶圓中的第一晶圓從與至不同位置的機械手臂。至少一測量裝置包含重量感測裝置，以及重量感測裝置設置於機械手臂上。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統更包含處理器。處理器耦接至少一測量裝置，處理器用以當從至少一測量裝置接收到與重量變化有關的資料時產生激活訊號，以在晶圓中的第一晶圓由處理腔體處理之後，決定晶圓中的第一晶圓上的材料是否具有需求厚度。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統更包含處理器。處理器耦接至少一測量裝置，處理器用以識別沉積製程的狀態，沉積製程由處理腔體依據由重量感測裝置測量的重量變化執行。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統更包含處理器。處理器耦接至少一測量裝置，處理器用以當從至少一測量裝置接收到與重量變化有關的資料時產生激活訊號，其指示在材料被處理腔體中的第一處理腔體沉積之後，晶圓中的第一晶圓上的材料的厚度。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量系統中，至少一測量裝置更用以依據由至少一測量裝置測量的重量變化，計算晶圓中的第一晶圓上的材料的厚度。
在一些實施例中，一種厚度測量方法包含以下操作：從工廠介面傳送晶圓通過裝卸腔體至緩衝腔體；從緩衝腔體傳送晶體至處理腔體；藉由處理腔體沉積晶圓，以沉積材料於晶圓上；以及在晶圓被沉積之後，在工廠介面、裝卸腔體、緩衝腔體或其組合中，對晶圓執行重量量測以檢查材料是否具有需求厚度。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量方法更包含依據藉由重量量測測量的資料，識別沉積製程的狀態。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量方法更包含在晶圓被沉積之前，在工廠介面、裝卸腔體、緩衝腔體或其組合中，對晶圓執行重量量測。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量方法中，對晶圓執行重量量測包含依據晶圓在被沉積之前的重量量測與晶圓在被沉積之後的重量量測，計算晶圓上材料的厚度。
在各種不同的實施例中，上述的厚度測量方法中，對晶圓執行重量量測為由機械裝置的機械手臂所操作，其中機械裝置配置於緩衝腔體中。
在各種不同的實施例中，上述的方法更包含傳送從重量量測取得的資料至處理器，其中處理器用以檢查晶圓上的材料是否具有需求厚度。
在各種不同的實施例中，上述的方法中，對晶圓執行重量量測包含依據由處理器計算的材料的厚度，產生激活訊號。基於從重量量測取得的一資料，計算材料的厚度。
上文概述若干實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭示案之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭示案作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭示案之精神及範疇，且可在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下產生本文的各種變化、替代及更改。
100:多腔體系統
110:工廠介面
120:裝卸腔體
130:緩衝腔體
131:機械裝置
132:機械手臂
140:處理腔體
V1:閥門
V2:閥門
A:位置
B:位置
C:位置
D:位置
E:位置

Claims (10)

  1. 一種厚度測量系統，包含：一工廠介面，用以乘載一晶圓；一沉積工具，耦接於該工廠介面，並用以處理從該工廠介面傳送的該晶圓；複數測量裝置設置於該工廠介面以及該沉積工具之內，其中該些測量裝置中的每一者用以執行該晶圓上的一材料的一厚度的即時量測，其中該晶圓用以由該工廠介面以及該沉積工具乘載；以及一處理器，用以依據該晶圓的一半徑、該晶圓上的該材料之密度以及該晶圓的一重量變化計算該厚度。
  2. 如請求項1所述的厚度測量系統，其中該些測量裝置更用以產生與該晶圓的該重量變化有關的資料，其指示該晶圓上的該材料的該厚度。
  3. 如請求項1所述的厚度測量系統，其中該沉積工具包含：一緩衝腔體，透過至少一裝卸腔體耦接至該工廠介面，該緩衝腔體包含具有至少一機械手臂的一機械裝置，該至少一機械手臂用以支撐與傳送該晶圓從與至不同位置，其中該些測量裝置中的每一者包含一厚度測量裝置，以及該厚度測量裝置設置於該至少一機械手臂上。
  4. 一種厚度測量系統，包含：一工廠介面；複數個裝卸腔體，耦接該工廠介面，並用以從該工廠介面乘載與傳送晶圓；一緩衝腔體，透過該些裝卸腔體耦接至該工廠介面，該緩衝腔體用以從該些裝卸腔體接收該些晶圓，且包含具有一機械手臂的一機械裝置；複數個處理腔體，設置於該緩衝腔體的周圍並耦接該緩衝腔體，該些處理腔體用以處理從該緩衝腔體來的該些晶圓；複數測量裝置，裝置於該工廠介面、該些裝卸腔體中的至少一者以及該緩衝腔體之內，以對承載的該些晶圓執行重量量測；以及一處理驅動器，用以在該些晶圓的一者被傳送至該機械手臂的位置時，驅動該些測量裝置的一者以量測該些晶圓的該者的一重量。
  5. 如請求項4所述之厚度測量系統，其中該機械手臂用以支撐與傳送該些晶圓中的一第一晶圓從與至不同位置，其中該些測量裝置中的每一者包含一重量感測裝置，以及該重量感測裝置設置於該機械手臂上。
  6. 如請求項4所述之厚度測量系統，更包含：一處理器，耦接該些測量裝置，該處理器用以當從該 些測量裝置接收到與一重量變化有關的一資料時產生一激活訊號，其指示在該材料被該些處理腔體中的一第一處理腔體沉積之後，該些晶圓中的一第一晶圓上的一材料的一厚度。
  7. 如請求項4所述之厚度測量系統，其中該些測量裝置更用以，依據由該些測量裝置測量的一重量變化，計算該些晶圓中的一第一晶圓上的一材料的一厚度。
  8. 一種厚度測量方法，包含：從一工廠介面傳送一晶圓通過一裝卸腔體至一緩衝腔體；藉由包含於該緩衝腔體的一機械手臂，從該緩衝腔體傳送該晶圓至一處理腔體；藉由該處理腔體沉積該晶圓，以沉積一材料於該晶圓上；在該晶圓被沉積之後，在該工廠介面、該裝卸腔體以及該緩衝腔體中，藉由複數測量裝置對該晶圓執行重量量測以檢查該材料是否具有一需求厚度；以及藉由一處理驅動器，在該晶圓被傳送至該機械手臂的位置時，驅動該些測量裝置的一者以量測該晶圓的一重量。
  9. 如請求項8所述之厚度測量方法，更包含：依據藉由該些重量量測測量的一資料，識別一沉積製 程的一狀態。
  10. 如請求項8所述之厚度測量方法，更包含：在該晶圓被沉積之前，在該工廠介面、該裝卸腔體、該緩衝腔體或其組合中，對該晶圓執行該些重量量測。
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