TWI770785B - 半導體製造系統、測量裝置及半導體製造方法 - Google Patents

半導體製造系統、測量裝置及半導體製造方法 Download PDF

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Abstract

一種半導體製造系統包含一蝕刻工具及一測量裝置。蝕刻工具用以乘載一第一晶圓，並用以處理第一晶圓的一第一背面。測量裝置設置於蝕刻工具內，其中測量裝置包含一攝影機及一控制器。攝影機用以針對第一晶圓的第一背面拍攝一影像。控制器用以接收影像以判斷經蝕刻工具處理的第一背面是否被過度蝕刻，並產生一過度蝕刻信號。一種測量裝置及一種半導體製造方法亦在此揭露。

Description

半導體製造系統、測量裝置及半導體製造方法
本揭示內容是關於一種半導體製造系統，特別是關於一種偵測過度蝕刻的系統。
在半導體製造期間，會利用晶圓清洗技術來去除可能導致良率降低的不必要材料，以供後續的半導體製程之用。為了清除微粒、汙染物、殘留物，晶圓清洗步驟會在整個製造過程中重複執行多次。濕式蝕刻技術用於選擇性地去除殘留物、晶圓清洗和蝕刻應用。
然而，蝕刻清洗機的酸液在回收過程中會汙染其他液體。若用被汙染的液體蝕刻晶圓背面導致過度蝕刻，後續晶圓正面進行黃光製程由於晶圓背面不平整，晶圓無法平坦放置導致曝光機無法順利對焦，使得製程無法進行。因此，即時發現晶圓背面被過度蝕刻是本領域亟待解決的問題。
本揭示內容的一實施例是關於一種半導體製造系統，半導體製造系統包含一蝕刻工具及一測量裝置。蝕刻工具用以乘載一第一晶圓，並用以處理第一晶圓的一第一背面。測量裝置設置於蝕刻工具內。測量裝置包含一攝影機及一控制器。攝影機用以針對第一晶圓的第一背面拍攝一影像。控制器用以接收影像以判斷經蝕刻工具處理的第一背面是否被過度蝕刻，並產生一過度蝕刻信號。
本揭示內容的一實施例是關於一種測量裝置，測量裝置設置於一蝕刻工具內。蝕刻工具用以處理一第一晶圓的一第一背面，測量裝置包含一攝影機及一控制器。攝影機用以針對第一晶圓的第一背面拍攝一影像。控制器用以接收影像以判斷經蝕刻工具處理的第一背面是否被過度蝕刻，並產生一過度蝕刻信號。
本揭示內容的一實施例是關於一種半導體製造方法，半導體製造方法包含：由一蝕刻工具乘載一第一晶圓，並處理第一晶圓的一第一背面；針對經蝕刻工具處理的第一晶圓的第一背面拍攝一影像；根據影像判斷經蝕刻工具處理的第一背面是否被過度蝕刻；以及若第一背面是否被過度蝕刻，控制蝕刻工具停止處理一第二晶圓的一第二背面，其中第二晶圓的第二背面在第一晶圓被蝕刻工具處理之後被蝕刻工具處理。
100:半導體製造系統
120:蝕刻工具
121:乘載元件
122:機械手臂
123:機械手臂
124:機械手臂
125:蝕刻清洗機
140:測量裝置
141:控制器
142:攝影機
143:發光元件
144:繼電器電路
144a:繼電器單元
144b:繼電器單元
144c:繼電器單元
144d:繼電器單元
145:晶圓感測器
146:旋轉感測器
147:晶圓感測器
148:旋轉感測器
160:運算裝置
162:電腦
163:主機
400:晶圓
410:計算範圍
430:薄膜
432:薄膜
434:薄膜
CHK:夾盤
DSP1:分配器
DSP2:分配器
DSP3:分配器
DSP4:分配器
DL1:回收層
DL2:回收層
DL3:回收層
TANK1:儲槽
TANK2:儲槽
DRN1:排洩管
DRN2:排洩管
IS:影像信號
WS:晶圓感測信號
RS:旋轉感測信號
WS1:晶圓感測信號
WS2:晶圓感測信號
RS1:旋轉感測信號
RS2:旋轉感測信號
OES:過度蝕刻信號
PL:擋板
GND:接地端
+24VDC:24伏特直流輸出端
S1:步驟
S2:步驟
S3:步驟
S4:步驟
S5:步驟
S6:步驟
S7:步驟
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繪示半導體製造系統的方塊圖。
第2圖為根據本揭示文件之一些實施例繪示蝕刻工具的上視圖。
第3圖根據本揭示文件之一些實施例繪示蝕刻工具中的蝕刻清洗機的剖面圖。
第4圖根據本揭示文件之一些實施例繪示半導體製造系統的方塊圖。
第5圖根據本揭示文件之一些實施例繪示測量裝置及蝕刻工具的示意圖。
第6A圖及第6B圖根據本揭示文件之一些實施例繪示蝕刻工具中的機械手臂的示意圖。
第7A圖及第7B圖根據本揭示文件之一些實施例繪示測量裝置中的繼電器電路的電路圖。
第7C圖及第7D圖根據本揭示文件之一些實施例繪示測量裝置中的繼電器電路的電路圖。
第8圖根據本揭示文件之一些實施例繪示晶圓背面的示意圖。
第9圖根據本揭示文件之一些實施例繪示半導體製造方法 的流程圖。
第10圖根據本揭示文件之一些實施例繪示晶圓的剖面圖。
第11圖根據本揭示文件之其他實施例繪示晶圓的剖面圖。
第12圖根據本揭示文件之其他實施例繪示晶圓的剖面圖。
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。
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。
舉例來說，由於製造半導體晶圓製程過程中，晶圓上的污染物(例如，微粒、金屬不純物、有機污染物及自然生成氧化層)會降低生產晶圓的良率。因此，對晶圓進行半導體製程(例如，曝光、蝕刻、離子植入、熱處理等等)前後過程中，在製程上，工作人員會透過濕式清洗的方式清除用於製作元件的晶圓正面或者晶圓背面上之不必要的汙染物及薄膜。並且，針對不同的汙染物，機台使用不同的溶液清洗晶圓。
參考第1圖。第1圖為根據本揭示文件之一些實施例繪示半導體製造系統100的方塊圖。在一些實施例中，半導體製造系統100包括蝕刻工具120、測量裝置140及運算裝置160。蝕刻工具120用以清洗晶圓400，例如以濕式清洗的方式清除晶圓正面或者背面上之不必要的汙染物及薄膜。測量裝置140測量經蝕刻的晶圓400並判斷晶圓400是否有異常。若測量裝置140判斷晶圓400是異常的，測量裝置140傳送信號至工廠內的運算裝置160。運算裝置160控制蝕刻工具120停止工作。在一些實施例中，運算裝置160是桌上型電腦、工作站、筆記型電腦、 平板電腦、工業電腦、伺服器或其組合。
在一些實施例中，蝕刻工具120操作於室溫室壓之下，亦稱為操作於大氣環境下。應當理解的是，蝕刻工具120的操作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，蝕刻工具120操作於一個高溫低壓的環境(例如溫度高於室溫以及壓力低於大氣壓力)。
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蝕刻工具120的上視圖。在一些實施例中，蝕刻工具120包含乘載元件121、機械手臂122、機械手臂123、機械手臂124及蝕刻清洗機125。在一些實施例中，機械手臂122為可三軸移動且於任何角度旋轉的，例如笛卡爾座標系的x、y、z三軸。在一些實施例中，在半導體製程中當其他機台(圖中未示)對晶圓400進行曝光、蝕刻、離子植入或熱處理製程後，其他機台可將晶圓400送至蝕刻工具120的乘載元件121上。機械手臂122用以支撐與傳送晶圓400至各種不同的位置(例如，將晶圓400輸送至機械手臂123所在位置)。機械手臂123用以接收來自機械手臂122傳送的晶圓400，機械手臂123可用以翻轉晶圓的面向，例如將晶圓由正面朝上翻轉為正面朝下。機械手臂124用以傳送乘載於機械手臂123的晶圓400至蝕刻清洗機125。
舉例來說，晶圓正面進行加工之後(蝕刻、離子植入、熱處理等等)，不僅對晶圓正面會形成製程產物，也會 一併在晶圓背面留下製程汙染物或薄膜。因此晶圓400送到蝕刻工具120對晶圓背面進行清洗。
在一些實施例中，蝕刻工具120用以清洗晶圓背面，且機械手臂122用以從乘載元件121傳送原先正面朝上的晶圓至機械手臂123。機械手臂123用以旋轉180度以翻轉晶圓。機械手臂123翻轉晶圓後，晶圓正面朝下及晶圓背面朝上。於一實施例中，機械手臂124的四支夾爪中的上面的兩支夾爪從上面的機械手臂123傳輸晶圓至多個蝕刻清洗機125的上面兩個蝕刻清洗機125的其中一個。相應地，機械手臂124利用機械手臂124的四支夾爪中的下面的兩支夾爪從下面的機械手臂123傳輸晶圓至多個蝕刻清洗機125的下面兩個蝕刻清洗機125的其中一個。第2圖中蝕刻清洗機125的數量僅為釋例之用途。各種不同數量的蝕刻清洗機125均在揭示文件實施例的考量與範疇之內。
蝕刻工具120傳輸晶圓方式只是示例，不以此為限。在其他實施例中，蝕刻工具120並不限於包含第2圖所示的機械手臂122、機械手臂123及機械手臂124，舉例來說，機械手臂123可以直接傳輸晶圓至蝕刻清洗機125，或者，機械手臂122可以直接旋轉晶圓並交給機械手臂124。此外，蝕刻工具120的配置僅為示例之用途。各種不同的蝕刻工具120均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。在其他實施例中，蝕刻工具120還包含超音波清洗裝置(未繪示)。
舉例而言，對晶圓正面進行加工處理後，晶圓背面出現汙染物。蝕刻工具120用以利用硝酸(HNO3)蝕刻晶圓背面。然而，所使用的蝕刻清洗機125在透過離心力將蝕刻液回收時，硝酸(HNO3)將洩漏至屬於其他蝕刻液的回收層。使用被汙染或比例錯誤的蝕刻液將增加或下降對清洗晶圓背面上的材料的蝕刻率。若晶圓背面因為蝕刻率增加被過度蝕刻，晶圓背面將是不平坦的，後續對晶圓正面進行黃光製程時，由於不平坦的晶圓背面，晶圓無法正常放置造成曝光機台無法正常對焦。
參考第3圖。第3圖根據本揭示文件之一些實施例繪示蝕刻工具120中的蝕刻清洗機125的剖面圖。在一些實施例中，蝕刻清洗機125包括夾盤CHK、分配器DSP1、分配器DSP2、分配器DSP3、分配器DSP4、回收層DL1、回收層DL2、回收層DL3、儲槽TANK1、儲槽TANK2、排洩管DRN1及排洩管DRN2。夾盤CHK用以放置晶圓。分配器DSP1用以注入氮氣，以稀釋蝕刻清洗機125清洗晶圓產生的氣體，並且多餘的氣體透過側面或排洩管DRN1排出。分配器DSP2用以注入去離子水(DI water)給夾盤CHK上的晶圓。分配器DSP3用以注入硝酸(HNO3)給夾盤CHK上的晶圓。分配器DSP4用以注入氫氟酸(HF)給夾盤CHK上的晶圓。操作蝕刻工具120的工作人員可根據在晶圓背面上要清洗的目標薄膜，注入不同的溶液對晶圓背面清洗。夾盤CHK用以上下移動以維持與特定溶液所屬的回收層一樣的高度。例如，分配 器DSP2注入去離子水(DI water)，夾盤CHK維持於回收層DL1的高度及持續旋轉透過離心力將去離子水(DI water)甩到回收層DL1以透過排洩管DRN2排放去離子水(DI water)。例如，分配器DSP3用以注入硝酸(HNO3)，夾盤CHK維持於回收層DL2的高度及持續旋轉透過離心力將硝酸(HNO3)甩到回收層DL2以回收硝酸(HNO3)至儲槽TANK1，使得硝酸(HNO3)可以利用於下次的清洗程序。例如，分配器DSP4用以注入氫氟酸(HF)，夾盤CHK維持於回收層DL3的高度及持續旋轉透過離心力將氫氟酸(HF)甩到回收層DL3以回收氫氟酸(HF)至儲槽TANK2，使得氫氟酸(HF)可以利用於下次的清洗程序。然而，夾盤CHK維持於回收層DL2的高度且持續旋轉時，夾盤CHK上的硝酸(HNO3)將可能透過夾盤CHK與回收層DL2之間的縫隙洩漏硝酸(HNO3)至回收層DL3，導致屬於氫氟酸(HF)的儲槽TANK2包含氫氟酸(HF)與硝酸(HNO3)。由於儲槽TANK2中的氫氟酸(HF)混合硝酸(HNO3)，儲槽TANK2中的氫氟酸(HF)的蝕刻率受到影響。應注意的是，使用的溶液(例如，去離子水(DI water)及氫氟酸(HF))只是示例，不以此為限。在其他實施例中，操作蝕刻工具120的工作人員透過溶液(例如，氨水(NH4OH)或雙氧水(H2O2))清洗晶圓背面上的汙染物。
在一般的作法中，維護機台的工作人員定期對未蝕刻的晶圓及經蝕刻的晶圓量測晶圓上之薄膜的厚度，以確認回收的蝕刻液之蝕刻率是否在正常範圍。然而，工作人 員定期地測量蝕刻率無法即時確認蝕刻液是否已經被其他溶液汙染。若蝕刻液遭到汙染且沒有及時發現，失敗晶圓的數量將會是可觀的。
相較於上述的作法，在本發明的實施例中，測量裝置140設置於蝕刻工具120中，對經蝕刻晶圓背面的影像進行判斷是否晶圓背面有過度蝕刻。由於過度蝕刻的晶圓之表面是不平坦，反射於晶圓的顏色是不均勻。測量裝置140根據晶圓背面的影像判斷是否顏色差異過大以即時偵測晶圓是否被過度蝕刻。計算晶圓背面的顏色差異之方式將在下方實施例當中配合第8圖有進一步說明。
參考第4圖。第4圖根據本揭示文件之一些實施例繪示半導體製造系統100的方塊圖。在一些實施例中，測量裝置140包括控制器141、攝影機142、發光元件143、繼電器電路144、晶圓感測器145及旋轉感測器146。控制器141用以控制攝影機142持續進行拍攝。攝影機142用以持續傳輸影像信號IS給控制器141，且控制器141根據拍攝晶圓背面的影像信號IS判斷顏色是否異常。當攝影機142需進行拍攝時，控制器141一併控制發光元件143持續發射光線，使得攝影機142可接收到足夠來自晶圓背面的光線。晶圓感測器145及旋轉感測器146用以感測晶圓是否已到達量測的位置。當晶圓到達量測的位置，繼電器電路144發出相應的訊號用以控制控制器141對拍攝到的影像信號IS進行判斷。晶圓感測器145及旋轉感測器146的感測方式將在後續實施例當中配合第6A圖和 第6B圖有進一步說明。在其他實施例中，晶圓感測器145及旋轉感測器146可以整合設置於蝕刻工具120的特定機械手臂(例如機械手臂123、機械手臂124或機械手臂125其中一者)上，並耦接至測量裝置140中的繼電器電路144。在另一實施例中，晶圓感測器145、旋轉感測器146及繼電器電路144可以整合設置於蝕刻工具120，並且繼電器電路144用以耦接至測量裝置140中的控制器141。
請一併參考第5圖。第5圖根據本揭示文件之一些實施例繪示測量裝置140及蝕刻工具120的示意圖。在一些實施例中，在晶圓執行完成蝕刻製程後，測量裝置140用以對晶圓進行判斷是否晶圓背面有過度蝕刻。機械手臂124用以從蝕刻清洗機125傳輸經蝕刻的晶圓至機械手臂123。攝影機142設置於機械手臂123下方。機械手臂123旋轉180度以翻轉晶圓。機械手臂123翻轉晶圓後，晶圓正面朝上及晶圓背面朝下，使得攝影機142可拍攝晶圓的背面。測量裝置140的設置位置只是示例，不以此為限。在一些實施例中，測量裝置140設置於蝕刻清洗機125中，並在晶圓被蝕刻之後對晶圓進行判斷。在一些其他實施例中，測量裝置140設置在機械手臂122旁，並在晶圓從機械手臂123傳送至機械手臂122之後對晶圓進行判斷。
上述的測量裝置140中的元件的配置僅為示例之用途。各種不同的測量裝置140中的元件的配置均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。例如，在各種不同的實 施例中，當攝影機142及發光元件143設置於機械手臂123、機械手臂122、蝕刻清洗機125或其組合之內時，控制器141、繼電器電路144或其組合亦設置於機械手臂123、機械手臂122、蝕刻清洗機125或其組合之內。
請一併參考第6A圖及第6B圖。第6A圖及第6B圖根據本揭示文件之一些實施例繪示蝕刻工具120中的機械手臂123的示意圖。如第6A圖所示，在一些實施例中，晶圓感測器145設置於機械手臂123中，及用以透過光線感測機械手臂123是否乘載晶圓。機械手臂123乘載晶圓時晶圓所在位置將遮住晶圓感測器145進光路線，使得晶圓感測器145感測到的光線下降，此時晶圓感測器145便可產生晶圓感測信號WS。旋轉感測器146設置於機械手臂123旁，旋轉感測器146用以感測機械手臂123是否旋轉至一角度。如第6B圖所示，機械手臂123旋轉180度時，機械手臂123中的擋板PL會隨著機械手臂123旋轉，且最後遮住旋轉感測器146，使得旋轉感測器146感測到的光線下降及產生旋轉感測信號RS。繼電器電路144電性連接至控制器141，並用以接收晶圓感測信號WS及旋轉感測信號RS。當機械手臂123乘載晶圓並旋轉180度使得晶圓背面朝下時，晶圓背面在攝影機142的拍攝範圍。相應地，當繼電器電路144同時接收到晶圓感測信號WS及旋轉感測信號RS時，繼電器電路144發出控制訊號觸發控制器141根據自攝影機142接收的影像信號IS判斷晶圓背面是否過度蝕刻。當控制器141判斷晶圓背面 有過度蝕刻，控制器141產生過度蝕刻信號OES。繼電器電路144的運作方式將在下方實施例當中配合第7A圖有進一步說明。
請參考第4圖。運算裝置160包括電腦162及主機163。電腦162用以接收並儲存來自控制器141的影像信號IS，及接收過度蝕刻信號OES以傳送至主機163。當主機163接收過度蝕刻信號OES表示蝕刻液已經污染，使用已汙染的蝕刻液對其他晶圓背面清洗將可能導致晶圓過度蝕刻或是損壞。因此，主機163用以控制蝕刻工具120中的多個蝕刻清洗機125的每一個立刻停止清洗晶圓背面。在其他實施例中，主機163用以控制蝕刻工具120中的多個蝕刻清洗機125的每一個清洗完目前的晶圓後停止工作。在其他實施例中，主機163用以控制蝕刻工具120中的多個蝕刻清洗機125的其中一個停止工作。
在一實施例中，假設蝕刻工具120中的上下兩個機械手臂123同步接收各自的晶圓，將兩片晶圓一併翻轉進行測量時，在部分實施例中，繼電器電路144用以偵測其中一個機械手臂123(例如上方的機械手臂123或下方的機械手臂123)中其中一片晶圓是否到達量測的位置，當繼電器電路144判定其中一片晶圓到達量測位置時，可推定兩個機械手臂123各自的晶圓均已抵達量測位置，便可觸發控制器141針對上下兩個機械手臂123中的兩片晶圓進行量測。
參考第7A圖及第7B圖。第7A圖及第7B圖根 據本揭示文件之一些實施例繪示測量裝置140中的繼電器電路144的電路圖。在一些實施例中，如第7A圖所示，繼電器電路144包括繼電器單元144a及繼電器單元144b。繼電器電路144連接接地端GND及24伏特直流輸出端+24VDC，以響應於來自於晶圓感測器145及旋轉感測器146的信號。在一些實施例中，繼電器單元144a及繼電器單元144b為固態繼電器。當繼電器單元144a未接收到晶圓感測信號WS時，繼電器單元144a是不導通。如第7B圖所示，當繼電器單元144a接收到晶圓感測信號WS時，繼電器單元144a的發光二極體產生光，且繼電器單元144a的光耦合器會導通。類似地，當繼電器單元144b未接收到旋轉感測信號RS時，繼電器單元144b是不導通。如第7B圖所示，當繼電器單元144b接收到旋轉感測信號RS時，繼電器單元144b的發光二極體產生光，且繼電器單元144b的光耦合器會導通。當繼電器單元144a的光耦合器及繼電器單元144b的光耦合器同時導通時，繼電器電路144用以觸發控制器141進行晶圓背面的色差判斷。在其他實施例中，繼電器單元144a及繼電器單元144b不限於固態繼電器。繼電器單元144a及繼電器單元144b可以為電磁繼電器、磁簧繼電器或其組合。
在一實施例中，假設蝕刻工具120中的上下兩個機械手臂123不是同步傳送晶圓，且承載晶圓於不同時間點。繼電器電路144用以分別判斷在兩個機械手臂123上 晶圓是否已經到達量測位置以進行量測。
參考第7C圖及第7D圖。第7C圖及第7D圖根據本揭示文件之一些實施例繪示測量裝置140中的繼電器電路144的電路圖。在一實施例中，晶圓感測器145及晶圓感測器147分別設置於蝕刻工具120中的上方的機械手臂123及蝕刻工具120中的下方的機械手臂123，並且晶圓感測器145及晶圓感測器147耦接於繼電器電路144。旋轉感測器146及旋轉感測器148分別設置於蝕刻工具120中的上方的機械手臂123旁及蝕刻工具120中的下方的機械手臂123旁，並且旋轉感測器146及旋轉感測器148耦接於繼電器電路144。如第7D圖所示，繼電器單元144a用以接收來自晶圓感測器145的晶圓感測信號WS1。繼電器單元144b用以接收來自旋轉感測器146的旋轉感測信號RS1。繼電器單元144c用以接收來自晶圓感測器147的晶圓感測信號WS2。繼電器單元144d用以接收來自旋轉感測器148的旋轉感測信號RS2。上述接收晶圓感測信號WS使繼電器單元144a導通及接收旋轉感測信號RS使繼電器單元144b導通亦適用於晶圓感測信號WS1、旋轉感測信號RS1、晶圓感測信號WS2及旋轉感測信號RS2，故晶圓感測信號WS1、旋轉感測信號RS1、晶圓感測信號WS2及旋轉感測信號RS2使繼電器單元144a、144b、144c及144d導通的方式在此不在贅述。相應地，當繼電器單元144a的光耦合器及繼電器單元144b的光耦合器同時導通時，繼電器電路144用以觸發 控制器141對相應於蝕刻工具120中的上方的機械手臂123的晶圓背面進行色差判斷。當繼電器單元144c的光耦合器及繼電器單元144d的光耦合器同時導通時，繼電器電路144用以觸發控制器141對相應於蝕刻工具120中的下方的機械手臂123的晶圓背面進行色差判斷。
於第7D圖的實施例中，此時繼電器單元144a、144b導通，且繼電器單元144c、144d未導通，可以觸發控制器141對相應於蝕刻工具120中的上方的機械手臂123，另外，蝕刻工具120中的下方的機械手臂123的晶圓尚未到達量測位置。
參考第8圖。第8圖根據本揭示文件之一些實施例繪示晶圓背面的示意圖。在一些實施例中，控制器141對攝影機142拍攝的晶圓400的背面之計算範圍410計算晶圓背面的顏色差異。明確地，控制器141用以比較計算範圍410中的全部畫素中的每一者的顏色與預設平均值的差值，並計算全部畫素的中的每一者與預設平均值的差值的總和以得到一損傷數值。因此，控制器141用以判斷損傷數值是否大於預設損傷閥值。若結果為損傷數值大於預設損傷閥值表示晶圓被過度蝕刻。在一實施例中，控制器141用以根據先前多個正常晶圓的多個影像的顏色計算預設平均值以得到正常晶圓的顏色。在一實施例中，預設損傷閥值由檢測容忍程度作調整。若檢測容忍程度低，則使用者設定較低的預設損傷閥值。即使在第8圖中的晶圓400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400在半導體製程過程中具有圖案及/或薄膜於背面上。
在其他實施例中，控制器141用以計算計算範圍410中的全部畫素中的每一者的顏色的平均值，並比較計算範圍410中的全部畫素中的每一者的顏色與平均值的差值，以計算全部畫素的中的每一者與平均值的差值的總和且總和即為損傷數值。並且，控制器141用以判斷損傷數值是否大於預設損傷閥值。若結果為損傷數值大於預設損傷閥值表示晶圓被過度蝕刻。
參考第9圖。第9圖根據本揭示文件之一些實施例繪示半導體製造方法的流程圖。方法900包含步驟S1~S7。步驟S1~S7可應用於第4圖所示之半導體製造系統100的方塊圖，但不以此為限。為了清楚說明起見，下述第9圖之半導體製造方法係搭配第2圖、第5圖、第8圖、第10圖、第11圖、第12圖來做說明。
在步驟S1中，晶圓400放置於乘載元件121，並依序透過機械手臂122、機械手臂123及機械手臂124傳送至蝕刻清洗機125。晶圓400的傳送方式如第2圖所述，在此不在贅述。一併參考第10圖。第10圖根據本揭示文件之一些實施例繪示晶圓400的剖面圖。第10圖中晶圓400上的薄膜434、薄膜432及薄膜430由不同材料所形成。蝕刻清洗機125對晶圓400上的薄膜434進行蝕刻化學反應。
在一些實施例中，蝕刻清洗機125用以蝕刻晶圓 400上的金屬。在一些其他的實施例中，蝕刻清洗機125用以蝕刻晶圓400上的合金。在替代的實施例中，蝕刻製程用以蝕刻晶圓400上的絕緣體。上述蝕刻製程所蝕刻的材料僅為示例之用途。各種不同蝕刻清洗機125所蝕刻的材料均在本揭示文件實施例的考量與範疇之內。
在步驟S2中，控制器141控制攝影機142持續進行拍攝，及控制發光元件143持續發出光線，以增加照射在晶圓背面的亮度。攝影機142與發光元件143的配置位置如第5圖所述，在此不在贅述。
在步驟S3中，機械手臂124傳送晶圓400至機械手臂123。機械手臂123承載晶圓400並旋轉180度，使晶圓400背面朝下及位於攝影機142的攝影範圍。
在步驟S4中，繼電器電路144觸發控制器141對接收到的影像信號IS進行判斷是否晶圓背面有過度蝕刻。繼電器電路144的運作方法如第7A圖及第7B圖所述，在此不再贅述。請一併參考第11圖。第11圖根據本揭示文件之其他實施例繪示晶圓400的剖面圖。若控制器141判斷晶圓400無過度蝕刻(例如第11圖中目標的薄膜434已去除，薄膜432及薄膜430仍存在)，流程往步驟S5。請一併參考第12圖。第12圖根據本揭示文件之其他實施例繪示晶圓400的剖面圖。若控制器141判斷晶圓400有過度蝕刻(例如第12圖中目標的薄膜434已去除，且薄膜432及薄膜430也非預期地部分去除，晶圓背面是不平坦且晶圓背面的影像有色差)，則流程往步驟S6。
在其他實施例中，針對不同材料使用不同的蝕刻液對晶圓400上的薄膜434、薄膜432及薄膜430依序且平坦去除，且控制器141判斷晶圓背面無過度蝕刻，流程往步驟S5。
在步驟S5中，控制器141無產生過度蝕刻信號OES。因此主機163無控制蝕刻工具120停止工作。蝕刻工具120中的蝕刻清洗機125繼續進行當前的清洗程序。
在步驟S6中，控制器141產生過度蝕刻信號OES並傳送至電腦162。電腦162傳送過度蝕刻信號OES至主機163。主機163根據過度蝕刻信號OES控制蝕刻工具120停止工作。
在步驟S7中，排除回收層及管路中的蝕刻液，並更換新的蝕刻液數次，以確保回收層及管路中的蝕刻液無混合其他溶液。
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:半導體製造系統
120:蝕刻工具
140:測量裝置
160:運算裝置
400:晶圓

Claims (8)

  1. 一種半導體製造系統，包含：一蝕刻工具，該蝕刻工具用以乘載一第一晶圓，並用以處理該第一晶圓的一第一背面；以及一測量裝置，該測量裝置設置於該蝕刻工具內，其中該測量裝置包含：一攝影機，該攝影機用以針對該第一晶圓的該第一背面拍攝一影像；以及一控制器，該控制器用以接收該影像以判斷經該蝕刻工具處理的該第一背面是否被過度蝕刻，並產生一過度蝕刻信號，該控制器更用以計算該影像內該第一背面的複數個像素的每一者的顏色與一平均值的複數個差值，並根據該些差值判斷該第一背面是否被過度蝕刻，其中該平均值係藉由複數個正常晶圓的顏色所計算的。
  2. 如請求項1所述之半導體製造系統，進一步包含：一主機，該主機根據該過度蝕刻信號控制該蝕刻工具停止處理一第二晶圓的一第二背面；其中該第二晶圓的該第二背面在該第一晶圓被該蝕刻工具處理之後被該蝕刻工具處理。
  3. 如請求項1所述之半導體製造系統，進一步包含： 一晶圓感測器，該晶圓感測器用以透過光線感測該第一晶圓是否被該測量裝置旁的一機械手臂乘載，若該第一晶圓被該機械手臂乘載，該晶圓感測器產生一晶圓感測信號；一旋轉感測器，該旋轉感測器用以感測該機械手臂是否旋轉至一角度，其中該機械手臂乘載該第一晶圓，並旋轉該第一晶圓至該角度時，該第一背面是在該攝影機的一拍攝範圍，若該機械手臂旋轉至該角度，該旋轉感測器產生一旋轉感測信號；以及一繼電器電路，該繼電器電路電性連接至該控制器，且用以接收該晶圓感測信號及該旋轉感測信號，若該繼電器電路均接收到該晶圓感測信號及該旋轉感測信號，該繼電器電路控制該控制器判斷該第一晶圓是否過度蝕刻。
  4. 如請求項1所述之半導體製造系統，其中該蝕刻工具用以蝕刻該第一晶圓的該第一背面，以清除加工該第一晶圓的一第一正面時導致在該第一背面上形成的複數個薄膜。
  5. 如請求項1所述之半導體製造系統，進一步包含：一發光元件，該發光元件用以持續發射光線給該第一晶 圓，以反射光線給該攝影機。
  6. 一種測量裝置，設置於一蝕刻工具內，該蝕刻工具用以處理一第一晶圓的一第一背面，該測量裝置包含：一攝影機，該攝影機用以針對該第一晶圓的該第一背面拍攝一影像；以及一控制器，該控制器用以接收該影像以判斷經該蝕刻工具處理的該第一背面是否被過度蝕刻，並產生一過度蝕刻信號，該控制器更用以計算該影像內該第一背面的複數個像素的每一者的顏色與一平均值的複數個差值，並根據該些差值判斷該第一背面是否被過度蝕刻，其中該平均值係藉由複數個正常晶圓的顏色所計算的。
  7. 一種半導體製造方法，包含：由一蝕刻工具乘載一第一晶圓，並處理該第一晶圓的一第一背面；針對經該蝕刻工具處理的該第一晶圓的該第一背面拍攝一影像；根據該影像判斷經該蝕刻工具處理的該第一背面是否被過度蝕刻，該判斷步驟包含：計算該影像內該第一背面的複數個像素的每一者的顏色與一平均值的複數個差值，並根據該些差值判斷該第一背面是否被過度蝕刻，其中該平均值係藉由複數個正 常晶圓的顏色所計算的；以及若該第一背面是否被過度蝕刻，控制該蝕刻工具停止處理一第二晶圓的一第二背面，其中該第二晶圓的該第二背面在該第一晶圓被該蝕刻工具處理之後被該蝕刻工具處理。
  8. 如請求項7所述之半導體製造方法，其中處理該第一晶圓的該第一背面包含：由該蝕刻工具蝕刻該第一背面，以清除加工該第一晶圓的一第一正面時在該第一背面上形成的複數個薄膜。
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