TWI795647B - 組合晶圓及光罩檢查系統、裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用於組合晶圓以及光罩檢查的系統、裝置及方法。在一些實施方式中，提供了夾頭，該夾頭包括：可移插入件，其中該可移插入件被配置為支撐晶圓，使得：當該夾頭處於第一配置時，該晶圓的檢查表面置於焦距範圍內，其中該可移插入件被插入至處於該第一配置的該夾頭中；以及形成凹槽的第一結構，該凹槽具有足以支撐光罩的深度，使得：當該夾頭處於第二配置時，該光罩的檢查表面置於該焦距範圍內，其中該可移插入件未被插入至處於該第二配置的該夾頭中。

Description

組合晶圓及光罩檢查系統、裝置及方法
本揭露內容與用於晶圓以及晶圓光罩的組合檢查的機制有關。
檢查晶圓以及光罩(統稱為樣本)的缺陷以及其他特徵對於管理半導體製程是重要的。由於整個半導體製程涉及數百個步驟，因此在製造過程中早期偵測到晶圓或光罩上的缺陷是緊要的。為了幫助偵測在製造過程期間發生的缺陷(以及其他樣本特徵)，製造者通常採用自動微觀檢查系統。
製造者使用的現行微觀檢查系統專用於分析晶圓缺陷或分析光罩缺陷。由於晶圓以及光罩具有不同的尺寸以及性質，因此使用單獨的微觀檢查系統來適應這些不同的尺寸以及性質。例如，檢查系統中包括的台座具有被附接到該台座上的夾頭，該夾頭具有特定尺寸以固持晶圓或光罩。由於光罩比晶圓厚，因此現有的夾頭無法既可用於光罩也可用於晶圓。不幸的是，購買以及維護單獨的微觀檢查系統可能非常昂貴。
在現行的晶圓偵測系統中，為了使用相同系統檢查晶圓及光罩兩者，至少固持待檢查的樣本(例如，晶圓或光罩)的夾頭在每一次不同類型樣本被放置在夾頭上時(例如，從晶圓切換到光罩或從光罩切換到晶圓)必須被更換。在晶圓檢查與光罩檢查之間，手動更換夾頭是不利的，因為在更換夾頭時通常需要額外的調整(例如，重新聚焦物鏡、重新附接真空連接、校準自動 系統、以及提供合適的安全特徵)。特別是，夾頭之間的時常切換可能損壞檢查系統的元件(包括該夾頭本身)、降低樣本分析的準確性、以及將環境污染物引入檢查系統。此外，更換夾頭通常需要微觀檢查系統操作者可能不具有的特殊知識。減少在晶圓與光罩之間切換時必須的調整以及校準將減少對該微觀檢查系統的損害、最小化誤差、以及允許可重複的、品質控制的微觀檢查系統。
因此，期望提供一種用於晶圓以及光罩的組合檢查的新機制。
提供了用於組合晶圓及光罩檢查的系統、裝置及方法。在一些實施方式中，提供了夾頭，該夾頭包括：可移插入件，其中該可移插入件被配置為支撐晶圓，使得當該夾頭在第一配置時，該晶圓的檢查表面位於焦距範圍內，其中該可移插入件被插入在該第一配置的該夾頭中；以及第一結構，該第一結構形成凹槽，該凹槽具有足以支撐光罩的深度，使得當該夾頭在第二配置時，該光罩的檢查表面位於該焦距範圍內，其中該可移插入件未插入在該第二配置的該夾頭中。
在一些實施方式中，提供了自動檢查系統，該系統包括：末端執行器，該末端執行器被耦接至機器人系統；微觀檢查站；控制器，該控制器控制該自動檢查系統的一或多個元件；以及夾頭，該夾頭被耦接至台座，該台座包括：可移插入件，其中該可移插入件被配置為支撐晶圓，使得當該夾頭在第一配置時，該晶圓的檢查表面位於焦距範圍內，其中該可移插入件被插入在該第一配置的該夾頭中；以及第一結構，該第一結構形成凹槽，該凹槽具有足以支撐光罩的深度，使得當該夾頭在第二配置時，該光罩的檢查表面位於該焦距範圍內，其中該可移插入件未被插入在該第二配置的該夾頭中。
100:檢查系統
110:自動微觀檢查站
115:台座
130:預對準器
135:隔離平台
140:多軸伸縮臂
145:氣墊
147:電動Z柱
148:延伸臂
150:末端執行器
155:基座平台下方的區域
157:基座平台
160:裝載埠裝置
165:緊急斷電(EPO)開關
168:進出門
170:前開式統集盒(FOUP)
175:平台
178:進出門
180:門
185:互鎖鉸鏈
188:可調整擺臂
195:顯示監視器
200:夾頭
205:可移晶圓插入件
206:外部晶圓支撐表面
210:定位銷
215:互鎖銷
220:傳感器
227:嚙合孔
230:對應配合件
240:真空杯
305:真空環
310:真空通道
315、316:真空閥
320A、320B:調平螺釘
325:互鎖傳感器連接器
330:釋放區域
405:光罩
415:角架
805:晶圓
902、904、906、908、910:真空通道
第1A圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的檢查系統的範例的前透視圖。
第1B圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的檢查系統的範例的側視圖。
第2A圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的夾頭的範例的頂部透視圖。
第2B圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的夾頭的範例的底部透視圖。
第3A圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的夾頭的範例的俯視圖。
第3B圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的夾頭的範例的頂部透視圖。
第4A圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的固持光罩的夾頭的範例的頂部透視圖。
第4B圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的帶有將要放置在夾頭中的光罩的該夾頭的範例的頂部透視圖。
第5圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的用於在檢查系統內(例如第1A圖及第1B圖中所示的系統)裝載晶圓的過程的範例的流程圖。
第6圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的用於在檢查系統內(例如第1A圖及第1B圖中所示的系統)裝載光罩的過程的範例的流程圖。
第7圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的用於應用檢查系統(例如第1A圖及第1B圖中所示的系統)的互鎖邏輯規則的過程的範例的流程圖。
第8A圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的夾頭(帶有插入的插入件以及擱置在該夾頭以及該插入件上的晶圓)以及每一個的高度輪廓的範例圖式。
第8B圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的沒有插入插入件的夾頭以 及位於該夾頭中的凹槽中的光罩以及每一個的高度輪廓的範例圖式。
第9圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的夾頭以及插入件的範例的頂部透視圖，其顯示出在該夾頭以及該插入件內的真空通道。
根據所揭露主題的一些實施方式，提供了用於晶圓以及光罩的自動微觀檢查的機制(可包括系統、方法、裝置、設備等)。微觀檢查(有時稱為檢查)是指使用顯微鏡對樣本進行掃描、成像、分析、測量以及任何其他合適的檢查。
在一些實施方式中，微觀檢查可以與單一或數個晶圓材料類型(包括不透明、透明或半透明)一起使用。此外，在一些實施方式中，微觀檢查可以被配置為分析基板、磊晶矽、圖案化及切塊的晶圓、或(在晶圓上的)單獨裝置中的其中之一或全部。
儘管以下描述涉及300mm晶圓以及150mm光罩，但在一些實施方式中，於此所述的機制可用於檢查任何尺寸的晶圓及/或任何尺寸的光罩。
根據所揭露主題的一些實施方式，微觀檢查可以用兩種模式操作：用於檢查晶圓的第一模式；以及用於檢查光罩的第二模式。如於此所述的，在一些實施方式中，微觀檢查可被配置為在可移晶圓插入件被插入夾頭中時以用於檢查晶圓的第一模式進行操作、以及在該可移晶圓插入件從夾頭被移除時以用於檢查光罩的第二模式進行操作。
第1A圖(前透視圖)以及第1B圖(側視圖)示出了根據所揭露主題的一些實施方式的範例性檢查系統100。在高層次上，根據一些實施方式，檢查系統100的基本元件包括自動微觀檢查站110、預對準器130、機器人晶圓處理系統140、裝載埠裝置160、以及包括硬體、軟體及/或韌體的電子裝置。
在一些實施方式中，如第1圖以及第2圖所示，檢查系統100的許 多元件可以被封入由鋁、鋼、塑料、玻璃、及/或任何其他合適材料製成的機櫃外殼內，以在該機櫃外殼內提供微小的清潔環境。該機櫃外殼可以包括一或多個進出門，該進出門提供對檢查系統100的內部元件的存取。此外，在一些實施方式中，用於在機櫃內提供微小的清潔環境的空氣過濾系統125可以被放置，例如放置在該機櫃外殼的頂部。該機櫃外殼可包括一個或多個儲存區域，該儲存區域例如位於該機櫃外殼的底部，用於容納機器人晶圓處理系統及/或真空源。該機櫃外殼也可以包括一個或多個平台，用於安裝檢查系統100的各種元件。在一些實施方式中，檢查系統100也可以是部分或完全打開的。在一些實施方式中，根據所揭露主題的一些實施方式，各種機櫃外殼配置可以被使用。
如第1A圖以及第1B圖所示，檢查系統100包括自動微觀檢查站110。在一些實施方式中，自動微觀檢查站110包括多個目鏡(例如目鏡及/或照相機)、光源、照明器、一個或多個物鏡、台座115、以及與該台座115耦接的夾頭200。
自動微觀檢查站110可以使用任何合適類型的顯微鏡。例如，在一些實施方式中，該顯微鏡可以是光學顯微鏡、電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡、或任何其他合適的顯微鏡。更具體地，自動微觀檢查站110可以使用可從俄亥俄州凱霍加福爾斯(Cuyahoga Falls)的Nanotronics Imaging公司得到的nSpec®光學顯微鏡來實施。微觀檢查站110可以被配置為檢查樣本(例如，晶圓或光罩)並自動報告該樣本的所選特徵。
根據一些實施方式，自動微觀檢查站110可以包括一個或多個物鏡。該物鏡可以具有不同的放大倍率及/或被配置為以亮視野/暗視野顯微術、原子力顯微術(AFM)、干涉相位差(DIC)顯微術、及/或任何其他合適形式的顯微術進行操作。在一些實施方式中，用於檢查樣本的物鏡及/或顯微鏡技術可以藉由軟體，硬體及/或韌體而被控制。在一些實施方式中，可以藉由軟體、硬體及/或韌體來控制對自動微觀檢查站110的元件的任何合適的設定及/或調整。
在一些實施方式中，XY平移台可以用於台座115。XY平移台可以由步進器、伺服機、線性馬達、及/或任何其他合適的機構驅動。
在一些實施方式中，如第1A圖所示，自動微觀檢查站110的台座115以及夾頭200可以被安裝至位於機櫃外殼的基座平台157上方的隔離平台135上。例如，隔離平台135可以被固定至機櫃外殼的底部框架上。更具體地，在一些實施方式中，隔離平台135可以用螺栓固定至氣墊145或任何其他合適的隔離機構中，以用於將隔離平台135緊固到該機櫃外殼的底部框架。在檢查期間，氣墊145可以幫助降低對夾頭200上的樣本的振動(例如，來自檢查系統100中的其他元件的風扇)。
在一些實施方式中，延伸臂148可以被安裝至隔離平台135。與該微觀檢查站110的光學部件耦接的電動Z柱147可以被安裝至延伸臂148。在一些實施方式中，該光學部件可以被配置為在電動Z柱147上上下移動。在檢查期間，將整個微觀檢查站110安裝至該機櫃外殼的基座平台上方的隔離平台可以有助於均勻地分佈該微觀檢查站110的重量並使對該微觀檢查站110的振動最小化。
預對準器130可以是獨立單元、或是被集成在機器人晶圓處理系統中。在一些實施方式中，如第1A圖所示，預對準器130是用螺栓或其他合適的緊固件而被安裝至機櫃的基座平台的獨立單元。預對準器130可用於使晶圓或其它合適的樣本定向及/或居中，使得當該樣本被放置在夾頭200上以用於檢查時，該樣本被適當地定向以及居中。在一些實施方式中，預對準器130可以使用指示器(例如凹口(例如，在200MM或更大的晶圓上)或平面(例如，在小於200MM的晶圓上))以使該晶圓定向，使得該晶圓被放置在具有特定取向的台座上。預對準器130可以將該晶圓旋轉多達360度以找到該指示器。在一些實施方式中，預對準器130可以在單一旋轉中測量晶圓的中心位置以及取向。
根據一些實施方式，當樣本被預對準器130接收時，預對準器130可被配置為在居中及/或對準過程期間開啟真空以將樣本固持在適當位置。該預 對準器也可以被配置為僅在真空被開啟之後開始該對準及/或居中過程。當該預對準器已完成處理該晶圓時，該預對準器真空可以被配置為關閉。
注意，在一些實施方式中，任何合適的預對準器可以與檢查系統100一起使用。
預對準器130可以被配置為支撐任何合適尺寸(例如，50mm至300mm、及/或任何其他合適尺寸)的晶圓。在一些實施方式中，預對準器130也可以被配置為與檢查系統100的其他元件通信。在一些實施方式中，預對準器130的通信以及操作可以由軟體、硬體及/或韌體控制。
在一些實施方式中，用於在檢查系統100內傳送晶圓或其他合適樣本的機器人晶圓處理系統可包括基座殼體、馬達(未顯示)、多軸伸縮臂140、以及末端執行器150。如第1A圖所示，該機器人晶圓處理系統的基座可以被儲存在機櫃外殼的基座平台157下方的區域155中。多軸伸縮臂140可以在基座平台157上方延伸並且可以具有兩個端部。一端可以與該機器人晶圓處理系統的基座耦接，且另一端可以與末端執行器150耦接。在一些實施方式中，如第1A圖所示，末端執行器150可以是多指手的形狀。在一些實施方式中，不同類型的末端執行器可與該機器人晶圓處理系統一起使用。例如，在一些實施方式中，可以使用真空末端執行器，其施加真空壓力以將樣本固持在末端執行器上的適當位置。作為另一範例，在一些實施方式中，可以使用邊緣抓握末端執行器，其使用任何合適的抓握機構將樣本固持在末端執行器上的適當位置。
注意，在一些實施方式中，多個末端執行器或雙末端執行器可與檢查系統100一起使用，以在檢查系統100內的不同位置處理兩個或更多個樣本。
注意，在一些實施方式中，包括任何合適的多軸伸縮臂及/或末端執行器的任何合適的機器人晶圓處理系統可以與檢查系統100一起使用。在一些實施方式中，該機器人晶圓處理系統的末端執行器150可以被配置為支撐任何合適尺寸的晶圓，例如50mm至300mm尺寸的晶圓。在一些實施方式中，末端 執行器150可以被配置為支撐光罩。在一些實施方式中，該機器人晶圓處理系統的所有設定、通信以及操作可以由軟體、硬體及/或韌體控制。
在一些實施方式中，容納在該機器人晶圓處理系統的基座中的馬達可以控制多軸伸縮臂140以及末端執行器150的移動。例如，該馬達可以驅動以及控制多軸伸縮臂140以及末端執行器150，以從盒式儲存器中選擇晶圓並將該晶圓移動到檢查系統100內的不同位置。在一些實施方式中，末端執行器150可將晶圓從該盒式儲存器傳送至預對準器130以用於對準、從預對準器130傳送至夾頭200以用於檢查、以及當該晶圓的檢查完成時從夾頭200傳送回該盒式儲存器。
在一些實施方式中，檢查系統100可包括裝載埠裝置160(如第1A圖以及第1B圖所示)，用於在儲存容器與檢查系統100之間傳送晶圓及/或其他合適的樣本。在一些實施方式中，裝載埠裝置160可以被安裝至檢查系統100的機櫃外殼外部。裝載埠裝置160可以包括門180，該門180提供了至檢查系統100內部的入口。在一些實施方式中，該門可以被配置為上下滑動以提供至檢查系統100內部的入口。裝載埠裝置160也包括用於固持晶圓載體或其他合適樣本載體的平台175。
在一些實施方式中，前開式統集盒(FOUP)170可以被放置在裝載埠裝置160的平台175上。FOUP 170可包括用於將該FOUP固定到該裝載埠平台的各種耦接板、銷以及孔。在一些實施方式中，FOUP 170可以是塑料外殼，該塑料外殼被設計為俐落且牢固地固持晶圓並允許晶圓從FOUP 170被傳送到微觀檢查系統100以進行處理。FOUP 170可以包括側門，該側門可以被打開以提供至內部的晶圓的入口。在一些實施方式中，例如，FOUP 170可以固持25個晶圓。在一些實施方式中，FOUP 170的側門可與裝載埠門180對準以產生密封。裝載埠裝置160可以被配置為向下以及向上拉動裝載埠裝置160以及FOUP 170的配合門。在一個位置(例如，向下位置)，FOUP 170中的晶圓可以暴露於該檢查系 統100的內部並且提供至末端執行器150的通道以選擇晶圓。在第二位置(例如，向上位置)，FOUP 170以及檢查系統100彼此都被密封，限制了該FOUP 170與該檢查系統100之間的進出。FOUP 170可以包括傳感器，以在晶圓存在於FOUP 170中時偵測檢查系統100並與檢查系統100通信。
在一些實施方式中，末端執行器150可包括一個或多個傳感器，用於映射FOUP 170的內部以偵測儲存晶圓的FOUP 170中的每一個位置。
第1B圖顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的檢查系統100及檢查系統100的一些元件的側視圖。特別地，第1B圖顯示出耦接至檢查系統100外部的緊急斷電(EPO)開關165，當開關被啟動時，該EPO開關165允許操作者電氣地關閉該機器人晶圓處理系統的所有機器人操作、以及檢查系統100的任何其他電氣操作。在一些實施方式中，真空保持打開以防止對樣本的損壞。
檢查系統100的機櫃外殼也可以包括進出門178，該進出門178提供至檢查系統內的元件的入口。進出門178耦接至互鎖鉸鏈185、或耦接至被設計為在進出門178打開時禁用檢查系統100內的任何移動元件的任何其它合適的開關。在一些實施方式中，檢查系統100的任何進出門可包括切換機構，該切換機構被設計為在該門被打開時禁用檢查系統100內的任何移動元件。
在一些實施方式中，電子控制檢查系統100可以位於例如自動微觀檢查站110下方的該機櫃外殼的單獨隔室中。在一些這樣的實施方式中，可以使用進出門168以進入電子控制檢查系統100。在一些實施方式中，電子裝置可包括用於控制於此所述的該檢查系統100的元件的操作、通信以及設定的任何合適的硬體、軟體及/或韌體。在一些實施方式中，檢查系統100包括軟體及/或硬體，以提供運動控制、樣本處理、安全互鎖、以及晶圓及光罩的分析。除了其他硬體元件之外，硬體還可以包括例如計算機、微處理器、微控制器、一個或多個EPROMS、EEPROM、專用積體電路(ASIC)。在一些實施方式中，檢查系統100內的各個元件可包括這些元件自己的軟體、韌體及/或硬體，以控制該各 個元件以及與檢查系統100中的其他元件通信。
檢查系統100也可以包括耦接至檢查系統100外部的一個或多個顯示監視器195。顯示監視器195可以顯示由微觀檢查站110擷取的圖像。用於放置控制該電子裝置的輸入裝置(例如，鍵盤、滑鼠或操縱桿)的可調整擺臂188也可以被耦接到檢查系統100、並且例如位於顯示監視器195下方。
第2A圖(俯視圖)以及第2B圖(仰視圖)顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的夾頭200以及可移晶圓插入件205的實施方式的一般配置。夾頭200可由鋁、鋼及/或任何其他合適的材料形成。夾頭200被設計為在不同時間支撐光罩以及晶圓兩者。在一些實施方式中，夾頭200是C形的且具有釋放區域330(如第3A圖以及第3B圖所示)，該釋放區域330被設計為允許進入用於將樣本放置在該夾頭上或從該夾頭上移除的雙指末端執行器150。可以使用像是彈簧螺釘或調平螺釘的標準緊固件，將夾頭200安裝至微觀檢查站110的台座115的頂表面上。
在一些實施方式中，夾頭200可包括可移晶圓插入件205，該可移晶圓插入件205被設計為支撐晶圓並允許該插入件從夾頭200的基座被移除。在一些實施方式中，在可移晶圓插入件205被插入夾頭200中時，夾頭200可處於第一配置，以及，在該第一配置中，夾頭200可被用於支撐晶圓以供檢查系統100檢查。在一些實施方式中，在可移晶圓插入件未被插入夾頭200中時，夾頭200可處於第二配置，以及，在該第二配置中，夾頭200可用於支撐光罩以供檢查系統100檢查。
可移晶圓插入件205可包括定位銷210(如第2B圖所示)，該定位銷210嚙合孔227(如第2A圖所示)，以將可移晶圓插入件205對準至位於夾頭200的凹槽內的對應配合件230。在一些實施方式中，對應配合件230可包括一個或多個真空杯240。真空杯240可被連接到真空源(未顯示)，並且真空杯240可被設計為提供真空界面，以在檢查系統100被用於檢查晶圓時將可移晶圓插入件 205固定到夾頭200、及/或在檢查系統100被用於檢查光罩時將光罩(例如，光罩405，如於下結合第4A圖以及第4B圖所示以及所述的)固定到夾頭200。在一些實施方式中，直到檢查系統100的機櫃的所有進出門都被關閉之前，真空源將不會開啟。注意，在一些實施方式中，可以使用任何其他合適的緊固機構，將可移晶圓插入件205固定到夾頭200。
可移晶圓插入件205也可包括互鎖安全機構，像是互鎖銷215(如第2B圖所示)。互鎖銷215可以啟動位於夾頭200上的傳感器220，以用於感測可移晶圓插入件205何時被插入夾頭200或從夾頭200移除。傳感器220可以是用於偵測銷215的存在的任何合適的傳感器，例如光學傳感器、或機電開關。傳感器220的輸出可以經由互鎖傳感器連接器325(如第3A圖以及第3B圖所示)被連接至檢查系統100的電子裝置、並且可以被配置為在可移晶圓插入件205被插入夾頭200中時賦能某些電氣操作(例如，機器人晶圓處理系統的電氣操作)；以及在可移晶圓插入件205從夾頭200被移除時禁用某些電氣操作(例如，機器人晶圓處理系統的電氣操作)。
在一些實施方式中，可移晶圓插入件205的厚度可以足夠厚，以使插入件205的頂表面相對於外部晶圓支撐表面206處於相同水平並且是平坦的。第8A圖顯示出夾頭200、可移插入件205以及晶圓805的簡單橫截面圖式。如圖所示，插入件205的頂部可以是平坦的並且與外部晶圓支撐表面206齊平，使得晶圓805可以跨越插入件205以及表面206平放。
第8B圖顯示出夾頭200以及光罩405的簡單橫截面圖式。如圖所示，在一些實施方式中，光罩405的頂部可以處於相對於外部晶圓支撐表面206的相同水平以及是平坦的。因此，在這樣的實施方式中，光罩頂部相對於夾頭底部的高度(h 2 )可以不同於當晶圓擱置在表面206以及插入件205上時晶圓頂部的高度(h 1 )(如第8A圖所示)，相差等於晶圓厚度的量。例如，在一些實施方式中，h 1 以及h 2 可以不同，但h 1 以及h 2 兩者可以在自動微觀檢查站110(第1A 圖)的焦距範圍內(其可以是任何合適的厚度，在一些實施方式中為1mm厚)。
在一些實施方式中，不是相對於外部晶圓支撐表面206處於相同水平且是平坦的，光罩405的頂部可以略高於外部晶圓支撐表面206(例如，大約等於或等於晶圓厚度)，使得光罩頂部相對於夾頭底部的高度(h 2 )與當晶圓擱置在表面206以及插入件205上時的晶圓頂部的高度(h 1 )(如第8A圖所示)基本上相同。
在一些實施方式中，可移晶圓插入件205以及夾頭200可包括多個真空通道(例如，如第3A圖以及第3B圖中所示的真空環305以及外部真空通道310)，用於在夾頭200上的不同位置處提供真空壓力以在檢查期間將樣本牢固地固持在適當的位置。夾頭200的真空配置可以為被檢查的樣本類型提供任何合適的真空壓力。
如第3A圖以及第3B圖所示，在一些實施方式中，真空環305可以位於可移晶圓插入件205上，並且外部真空通道310可以位於外部晶圓支撐表面206中。真空可以經由真空閥315及316而被供應，在一些實施方式中，真空閥315及316可以沿著夾頭200的外邊緣而被定位，使得當可移晶圓插入件205從夾頭200被移除時不干擾真空供應。真空閥315及316可以(例如，經由軟管)與真空源耦接，真空源在一些實施方式中可以位於檢查系統100內。在一些實施方式中，真空閥315及316在晶圓被放置在夾頭200上時都可以被打開、以及提供至真空環305及外部真空通道310兩者的真空流動。在一些實施方式中，當可以具有比晶圓小的表面積的光罩被放置在夾頭200上時，可以僅打開真空閥316以為真空杯240提供足夠的真空支撐，從而為光罩提供真空支撐。例如，當光罩405(如第4A圖以及第4B圖所示)被放置在夾頭200上時，因為光罩405不延伸至真空通道310，對外部真空通道310的真空供應可以保持關閉。在一些實施方式中，任何合適的真空配置可以與夾頭200一起使用。在一些實施方式中，真空源可以被調節至可以被應用於晶圓及光罩的60KPa。
第9圖顯示出用於將閥315及316(第3A圖以及第3B圖)連接至真空環305、真空通道310以及真空杯240的真空通道902、904、906、908以及910的範例的圖式。
夾頭200也可以包括任何合適數量的調平螺釘320A及320B(例如，3點調平螺釘、及/或任何其他合適數量及/或類型的調平螺釘)，以使操作者能確保該夾頭的外部晶圓支撐表面206是水平且平坦的。更具體地，一組調平螺釘320A可用於藉由相對於夾頭所附接至的下部結構重新定位該夾頭以相對於自動微觀檢查站110(第1A圖)的焦距範圍(其可以是任何合適的厚度，在一些實施方式中，例如1mm厚)調平外部晶圓支撐表面206。當藉由相對於夾頭的其餘部分重新定位對應的配合件230將另一組調平螺釘320B插入夾頭200中時，該另一組調平螺釘320B可以被用於調平以及調整可移晶圓插入件205的高度。
在一些實施方式中，夾頭200可以被設計為藉由使用不同厚度的晶圓插入件來支撐不同尺寸以及厚度的晶圓。例如，第一可移晶圓插入件205可以具有第一厚度(例如，當與具有凹槽的夾頭一起使用時為151700μm，該凹槽相對於自動微觀檢查站110的焦距範圍內的點為152000μm深)以用於第一晶圓厚度(例如，300μm)，以及第二可移晶圓插入件205可以具有第二厚度(例如，當與具有凹槽的夾頭一起使用時為151840μm，該凹槽相對於自動微觀檢查站110的焦距範圍內的點為152000μm)以用於第二晶圓厚度(例如，160μm)，使得該插入件與該晶圓的組合厚度(例如，152000μm)將該晶圓的檢查表面置於自動微觀檢查站110的焦距範圍內(第1A圖)。
像是真空通道的配置以及調平螺釘的放置之類的其他特徵可以基於晶圓的尺寸而被適當地設計。
第4A圖(當光罩405位於夾頭上時的範例性夾頭200的頂部透視圖)以及第4B圖(在光罩405被放置在該夾頭上之前的範例性夾頭200的頂部透視圖)顯示出夾頭200的圖式，其中可移晶圓插入件205被移除，以允許光罩405 被放置在夾頭200上。如圖所示，夾頭200可以包括四個角架415，角架415在該夾頭中產生凹槽(在一些實施方式中，其可以至少與光罩405的厚度一樣厚)，以用於在光罩被定位在該夾頭上時將光罩405的表面放置在與晶圓相同的微觀檢查焦距範圍內(在一些實施方式中，其可以是任何合適的厚度，例如1mm)，如於上結合第8A圖以及第8B圖所述。夾頭200也可以包括第一以及第二釋放區域410，用於將光罩405放置在夾頭200上或從夾頭200上移除。在一些實施方式中，保持晶圓表面以及光罩表面在相同的焦距範圍內(可以是任何合適的厚度，在一些實施方式中，例如1mm)消除了在檢查晶圓與檢查光罩之間切換時改變該微觀檢查站110的焦點的需要。
如第4B圖所示，在一些實施方式中，真空杯240(如於上結合第2A圖所述)可為光罩405提供真空界面，以在檢查期間將該光罩牢固地固持在適當位置。第4B圖也顯示出也被設計成為光罩405提供支撐的角架415。
第5圖(進一步參考第1圖至第4圖)以高階顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的檢查系統100的晶圓裝載操作500。晶圓裝載過程500可以使用檢查系統100。
在510，FOUP 170可以被放置在裝載埠裝置160上，使得FOUP 170的門與裝載埠門180以可以密封的方式緊固在一起。FOUP 170與裝載埠門180可以一起被降低，使FOUP 170中的晶圓暴露於檢查系統100的內部、並提供至末端執行器150的通道以選擇晶圓。
在520，機器人末端執行器150可以映射該FOUP以確定該FOUP中有多少晶圓以及這些晶圓位於何處。在一些實施方式中，機器人末端執行器150可使用與機器人末端執行器150相關聯的任何合適的傳感器來映射該FOUP。然後，末端執行器150可從FOUP 170拾取晶圓、並將晶圓傳送到預對準器130。在一些實施方式中，當晶圓被拾取時或之後，可以開啟真空，以使該晶圓保持在末端執行器150上，並且在該晶圓被傳送到預對準器130之後，可以關 閉該真空。
在530，預對準器130可以(例如，藉由使用凹口或平面)使晶圓居中及/或定向。在一些實施方式中，在預對準器130開始任何晶圓居中及/或對準程序之前，預對準器130可在其接收到該晶圓時或之後開啟真空、以及在該晶圓居中及/或對準程序完成時或之後關閉該真空。
在540，末端執行器150可以從預對準器130拾取晶圓並將該晶圓放置在夾頭200上以供自動微觀檢查站110檢查。在晶圓被放置在夾頭200上時或之後，用於夾頭200的真空壓力可以被開啟。
在550，過程500可以使用任何合適的技術或技術組合以在晶圓上執行微觀檢查。例如，如於上結合第1A圖以及第1B圖所述，在檢查晶圓的期間，過程500可以使用自動微觀檢查站，該自動微觀檢查站包括任何合適類型的顯微鏡(例如，光學顯微鏡、電子掃描顯微鏡、掃描探針顯微鏡、及/或任何其他合適類型的顯微鏡)以獲得任何適當資訊。
在560，在完成晶圓檢查時或之後，可以關閉真空壓力，以及末端執行器150可以從夾頭200取回該晶圓並將該晶圓返回至FOUP 170。
在一些實施方式中，一旦檢查了所有晶圓，裝載埠門180以及FOUP 170可以一起被升高，以密封FOUP 170與檢查系統100之間的通道。在一些實施方式中，當晶圓出現在末端執行器150時，可以施加真空壓力，以及在該晶圓被傳送到檢查系統100的另一個元件時，可以關閉用於該末端執行器的真空。
注意，在一些實施方式中，晶圓可以手動地被裝載至檢查系統100中並直接放置在夾頭200上而不使用FOUP 170。
另外，注意，在一些實施方式中，可以回應於確定可移晶圓插入件205(如以上結合第2A圖以及第2B圖所示以及描述的)已被插入夾頭200中而執行過程500。例如，在一些實施方式中，如以上結合第2A圖以及第2B圖所述， 可以回應於確定可移晶圓插入件205的互鎖銷215已啟動夾頭200的傳感器220而執行過程500。
第6圖(進一步參考第1圖至第4圖)以高階顯示出根據所揭露主題的一些實施方式的檢查系統100的光罩裝載操作600。光罩裝載過程600可以使用檢查系統100。
在610，進出門178可以被打開(如第2圖所示)。在一些實施方式中，此門可以用任何合適的方式被打開。例如，在一些實施方式中，此門可由操作者手動打開或由致動器自動打開。
在620，在一些實施方式中，可以回應於偵測到進出門178已經被打開而啟動互鎖鉸鏈185。在一些這樣的實施方式中，過程600可以禁用檢查系統100內的任何移動元件，包括禁用末端執行器150。
在630，可移晶圓插入件205(如第2圖中所示)可以被移除，並且光罩可以被嵌入夾頭200中。可以用任何合適的方式(例如由操作者手動地、或使用自動機構)移除插入件205。光罩可以用任何合適的方式(例如由操作者手動地、或使用自動機構)被嵌入夾頭200中。
在640，微觀檢查站110可以檢查光罩。在一些實施方式中，微觀檢查站110可以使用任何合適的參數以及技術以檢查光罩。例如，在一些實施方式中，微觀檢查站110可以使用與用於檢查晶圓的相同或不同的焦點以及物鏡，如上面結合第5圖所述。作為另一個範例，在一些實施方式中，微觀檢查站110可以使用與用於檢查晶圓的技術不同的顯微技術(例如，使用AFM顯微術)。
在650，在檢查該光罩之後，可以從夾頭200移除該光罩，並且可以將可移晶圓插入件205插入夾頭200中。可以用任何合適的方式(例如由操作者手動地、或使用自動機構)從夾頭200移除光罩。可以用任何合適的方式(例如由操作者手動地、或使用自動機構)將插入件205插入。
在660，當可移晶圓插入件205被插入夾頭200中時或之後，可以 關閉進出門178。可以用任何合適的方式(例如由操作者手動或使用自動機構)關閉進出門178。
在670，檢查系統100的機器人晶圓處理系統可以被啟動，如上面結合第5圖所述。
注意，在一些實施方式中，過程600可以被執行，以回應於確定可移晶圓插入件205(如以上結合第2A圖以及第2B圖所示以及所述的)沒有被插入夾頭200中。例如，在一些實施方式中，過程600可以被執行，以回應於確定可移晶圓插入件205的互鎖銷215尚未啟動傳感器220，如以上結合第2A圖以及第2B圖所述。
此外，請注意，在一些實施方式中，光罩也可以被自動裝載至檢查系統100中，類似於用於將晶圓自動裝載至檢查系統中的技術。例如，在一些實施方式中，可以將專門設計的光罩儲存容器裝載到裝載埠裝置160上。可以降低該光罩儲存容器以及裝載埠門180的前蓋，以使該光罩儲存容器內的光罩接觸檢查系統100的內部。光罩儲存容器及/或末端執行器150可以被設計為感測光罩的存在並與檢查系統100的控制系統通信，以執行適於光罩檢查的操作。光罩儲存容器可以被設計為包括用於儲存可移晶圓插入件205的指定區域。在任何光罩被裝載至檢查系統100之前，末端執行器150可以被配置為從夾頭200移除可移晶圓插入件205並將其放置在該光罩儲存容器中的指定區域。一旦可移晶圓插入件205已被移除，末端執行器150就可以從光罩儲存容器中選擇光罩並將其傳送到夾頭200，以藉由微觀檢查站110進行檢查及/或成像。在檢查光罩之後，末端執行器150可以從夾頭200拾取該光罩並將該光罩返回至該光罩儲存容器。一旦所有的光罩被檢查，末端執行器150就可以選擇可移晶圓插入件205並將其放回到夾頭200上。
根據所揭露主題的一些實施方式，第7圖(進一步參考第1圖至第4圖)以高階顯示出的用於互鎖檢查系統(例如檢查系統100)的安全特徵的邏 輯規則700的範例。
如第7圖所示，根據一些實施方式，檢查系統可包括用於確定機器人晶圓處理系統(例如上面結合第5圖所示以及所述的機器人晶圓處理系統)是將被停用還是被啟動的三個互鎖機制。
在一些實施方式中，回應於確定已經啟動緊急電源關閉(EPO)按鈕(在710)、至密閉的檢查系統100的進出門未被關閉(在720)、或者在夾頭200中不存在晶圓插入件(在730)，可以在740處禁用機器人晶圓處理系統。注意，在一些實施方式中，啟動的EPO按鈕、未關閉的進出門、及/或夾頭200中缺少可移晶圓插入件中的任一個可以在740處藉由機器人晶圓處理系統及/或檢查系統100內的可移元件來禁用所有機器人操作。
相反地，在一些實施方式中，在780，該機器人晶圓處理系統的機器人操作可以被啟動，以回應於確定以下條件已被滿足：EPO按鈕未被啟動(750)、至檢查系統100的進出門178被關閉(760)、以及可移晶圓插入件205被插入夾頭200中(770)。
執行過程500、600及/或700的特定部分的時間的劃分可以變化，並且沒有劃分或不同的劃分是在本文揭露的主題範圍內。注意，在一些實施方式中，可以在任何合適的時間執行過程500、600及/或700的方塊。應當理解，在一些實施方式中，本文所述的過程500、600及/或700的至少一些部分可以用任何順序或次序執行，不限於第5圖、第6圖以及第7圖中所示及所述的順序以及次序。並且，在一些實施方式中，在適當或平行處，本文所述的過程500、600及/或700的一些部分可以基本上同時、或基本上同時執行。此外或替代地，在一些實施方式中，可以省略過程500、600及/或700的一些部分。
過程500、600及/或700中的任一過程或多個過程可以用任何合適的硬體及/或軟體(例如，一或多個EPROMS、EEPROM、可編程邏輯裝置、專用積體電路(ASIC))、或任何其他硬體或韌體元件來實施。
具體參考這些示出的實施方式，已經詳細描述了將晶圓以及光罩的測試整合在單一系統中的自動微觀檢查系統以及方法。然而，明顯的是，可以在如前面的說明書中描述的本揭露內容的精神及範圍內進行各種修飾及變化，並且這些修飾及變化被認為是本揭露的等同物及一部分。本發明的範圍僅受以下申請專利範圍的限制。
200:夾頭
205:可移晶圓插入件
206:外部晶圓支撐表面
227:嚙合孔
230:對應配合件
240:真空杯

Claims (11)

  1. 一種夾頭，包括：一可移插入件，其中該可移插入件被配置為支撐一晶圓，使得當該夾頭處於一第一配置時，該晶圓的一檢查表面置於一焦距範圍內，其中該可移插入件被插入至處於該第一配置的該夾頭中；形成一凹槽的一第一結構，該凹槽具有足以支撐一光罩的一深度，使得當該夾頭處於一第二配置時，該光罩的一檢查表面置於該焦距範圍內，其中該可移插入件未被插入至處於該第二配置的該夾頭中；以及形成至少一真空通道的一第二結構，該第二結構被配置為在該夾頭處於該第一配置時接合該晶圓、以及在該夾頭處於該第二配置時接合該光罩。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的夾頭，其中該焦距範圍是1mm厚。
  3. 一種自動檢查系統，包括：一末端執行器，該末端執行器與一機器人系統耦接；一微觀檢查站；一控制器，該控制器控制該自動檢查系統的一或多個元件；以及一夾頭，該夾頭與一台座耦接，該夾頭包括：一可移插入件，其中該可移插入件被配置為支撐一晶圓，使得當該夾頭處於一第一配置時，該晶圓的一檢查表面置於一焦距範圍內，其中該可移插入件被插入至處於該第一配置的該夾頭中；以及形成一凹槽的一第一結構，該凹槽具有足以支撐一光罩的一深度，使得當該夾頭處於一第二配置時，該光罩的一檢查表面置於該焦距範圍內，其中該可移插入件未被插入至處於該第二配置的該夾頭中。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中該自動檢查系統被封閉。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中該末端執行器被配置為將一晶圓自動裝載至該自動檢查系統中。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中該末端執行器被配置為將一光罩自動裝載至該自動檢查系統中。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中，當該可移插入件未被插入該夾頭中時，與該機器人系統相關聯的操作被停用。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中，當該自動檢查系統的一進出門被打開時，與該機器人系統相關聯的操作被停用。
  9. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中，當該機器人系統的一緊急斷電按鈕已被啟動時，與該機器人系統相關聯的操作被停用。
  10. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中該可移插入件具有一或多個定位銷，該一或多個定位銷在該夾頭處於該第一配置時將該可移插入件連接至該凹槽。
  11. 如申請專利範圍第3項所述的自動檢查系統，其中該夾頭更包括：形成至少一真空通道的一第二結構，該第二結構被配置為在該夾頭處於該第一配置時接合該晶圓、以及在該夾頭處於該第二配置時接合該光罩。
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