TWI802229B - 晶圓的受力偵測方法 - Google Patents

Abstract

一種晶圓的受力偵測方法，其包括提供晶圓結構。多個陀螺儀配置於晶圓結構上。將晶圓結構送入製程機台中，藉由陀螺儀即時監測晶圓結構受力，而獲得晶圓結構的受力資訊。

Description

晶圓的受力偵測方法

本發明是有關於一種受力偵測方法，且特別是有關於一種晶圓的受力偵測方法。

在半導體製造過程中，可能會對晶圓產生局部的機械應力影響，由於目前大多的製程機台的傳輸路徑沒有監控的機制，往往都是當發現晶圓破片或缺角等損傷時，才發現製程機台異常。

因此，在半導體製造過程中，如何突破製程機台的製造現況而進一步改善其製程，實為相關技術人員所需思考的課題。

本發明提供一種晶圓的受力偵測方法，其可在半導體製造過程中即時地監測晶圓受力，以利於判斷製程機台的傳輸路徑上是否有異常點。

本發明的晶圓的受力偵測方法，其包括提供晶圓結構。多個陀螺儀配置於晶圓結構上。將晶圓結構送入製程機台中，藉由這些陀螺儀即時監測晶圓結構受力，而獲得晶圓結構的受力資訊。

在本發明的一實施例中，上述的受力資訊包括晶圓結構的晶面被壓縮、拉伸或晶圓結構的晶邊區域應力集中。

在本發明的一實施例中，更包括藉由製程機台移動晶圓結構以使晶圓結構沿重力方向移動。

在本發明的一實施例中，上述的晶圓結構的晶面具有中心區、外環區與位於中心區與外環區之間的內環區，這些陀螺儀包括第一陀螺儀、多個第二陀螺儀與多個第三陀螺儀，第一陀螺儀配置於中心區，這些第二陀螺儀配置於內環區，這些第三陀螺儀配置於外環區。

在本發明的一實施例中，上述的第三陀螺儀的數量為四個，這些第三陀螺儀中的兩個排列在第一方向，這些第三陀螺儀中的另兩個排列在第二方向，第一方向垂直於第二方向。

在本發明的一實施例中，上述的第二陀螺儀的數量為四個，這些第二陀螺儀中的兩個排列在第一方向，這些第二陀螺儀中的另兩個排列在第二方向。

在本發明的一實施例中，上述的第二陀螺儀的數量為四個，這些第二陀螺儀中的兩個排列在第三方向，這些第二陀螺儀中的另兩個排列在第四方向，第三方向與第一方向的夾角為45度，第四方向垂直於第三方向。

在本發明的一實施例中，上述的第二陀螺儀彼此等距環繞第一陀螺儀。

在本發明的一實施例中，上述的第三陀螺儀彼此等距環繞第一陀螺儀。

在本發明的一實施例中，上述的晶圓結構更包括位於中心區的資料儲存模組與無線通訊模組，資料儲存模組電性連接於這些陀螺儀與無線通訊模組，資料儲存模組用以儲存這些陀螺儀獲得的數據，無線通訊模組用以將數據無線傳輸給外部裝置。

基於上述，在本發明的晶圓的受力偵測方法中，多個陀螺儀配置於晶圓結構上，而可在半導體製造過程中即時地監測晶圓受力，讓使用者獲得晶圓結構的受力資訊，以利於判斷製程機台的傳輸路徑上是否有異常點。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A至圖1D是本發明一實施例的晶圓的受力偵測方法的過程示意圖。請先參照圖1A與圖1B，在一實施例中，製程機台200例如是真空烘箱，包括加熱腔室210、氣缸220、舉升銷230、定位機構240與移送臂250等，本發明不以此為限。需注意的是，圖1A至圖1D僅示意地簡單繪示各元件的相對位置，而僅供參考。本案圖式中標註了X方向、Y方向、Z方向以呈現圖面中各構件的配置關係，X方向、Y方向、Z方向彼此相交，但不限定彼此正交。

在一實施例中，晶圓10可如圖1A所示地放置於移送臂250上，移送臂250用以在不同的製程機台之間移送晶圓10。舉升銷230可藉由氣缸220而上下移動，例如沿Z軸向移動。當移送臂250移送晶圓10至加熱腔室210定位後，可透過舉升銷230如圖1B所示地將晶圓10頂起。此處，運送的物體是以半導體晶圓(wafer)為例，但不以此為限。

然而，在日積月累的使用下，移送臂250的定位夾具251與定位機構240可能因為磨損而不平順，甚至產生構槽。在舉升銷230將晶圓10頂起的過程中，容易產生勾片等不良的影響，進而造成應力破片或缺角等問題。此外，請參照圖1C與圖1D，圖1C與圖1D例如為移送臂250在夾取晶圓10的上視圖。一般來說，移送臂250在圖1C轉換至圖1D的過程中，若是移送臂250傳送位置不佳或定位夾具251的夾擠力道異常，在移送臂250夾取晶圓10的時候，可能對晶圓10晶邊區域應力集中，進而造成應力破片或缺角等問題。由於一般的製程機台的傳輸路徑可能沒有監控的機制，往往都是當發現晶圓破片或缺角等損傷時，才發現製程機台具有上述異常狀況。本實施例的晶圓的受力偵測方法，可以有效地解決上述問題。

圖2是本發明一實施例的晶圓的受力偵測方法的流程圖。圖3A是本發明一實施例的晶圓裝置的示意圖。請參照圖1A、圖1B、圖2與圖3A，進行步驟S100，提供晶圓裝置100，晶圓裝置100包括具有多個陀螺儀120積體電路(Integrated Circuit, IC)的晶圓結構110。需注意的是，圖3A所繪示的晶圓裝置100，僅示意地簡單繪示並放大各元件，其實際的尺寸比例不會與圖3A所示相近。此處，晶圓結構110例如設有X-Y-Z直角坐標系。

進行步驟S102，藉由陀螺儀120獲得晶圓結構110的第一數據。舉例來說，當晶圓裝置100在晶圓傳送盒(FOUP)(未繪示)內且尚未使用前，藉由陀螺儀120檢測晶圓結構110各個偵測點(也就是陀螺儀120的所在位置)在Z軸向的高度值以及加速度值，接著，將各偵測點得到結果與中心參考點的量差做歸零，得到晶圓結構110未受力狀態的初始化狀況。上述得到晶圓結構110初始化狀況的方式，例如是將陀螺儀120檢測到的數據傳送至外部裝置20(圖4)進行分析，但本發明不以此為限。

在一實施例中，晶圓結構110的設計與業者所欲生產的產品晶圓相似，晶圓裝置100可視為晶圓測試片。也就是說，在正式的產品晶圓送入製程機台200前，可先透過晶圓裝置100來測試製程機台200的傳輸路徑是否有異常。在另一實施例中，也可以是直接在正式的產品晶圓上利用矽晶圓片作為載台，載台包括多個陀螺儀，並在測試完之後再移除載台。在其他實施例中，晶圓裝置會經過多道製程，藉此來判斷多道製程的傳輸路徑是否有異常，本發明不以此為限。

接著，進行步驟S104，將晶圓裝置100送入製程機台200中，藉由該製程機台200移動晶圓結構110，上述移動的方式例如是透過氣缸220帶動舉升銷230，以使晶圓結構110沿重力方向移動(例如是Z軸向)。在半導體製程中，藉由陀螺儀120即時監測晶圓結構110，以獲得晶圓結構110的第二數據。舉例來說，當晶圓裝置100在運送的過程中，藉由陀螺儀120持續檢測晶圓結構110，可得到前述各個偵測點在Z軸向的高度值與中心參考點的差量數據，以及前述各個偵測點的加速度值與中心參考點的差量數據，得到晶圓結構110受力狀態的變化狀況。上述得到晶圓結構110受力狀態的變化狀況的方式，例如是將陀螺儀120即時檢測到的數據傳送至外部裝置20(圖4)進行分析，但本發明不以此為限。

最後，進行步驟S106，獲得晶圓結構110的受力資訊，受力資訊包括晶圓結構110的晶面110a被壓縮、拉伸或晶圓結構110受到側向撞擊力。

在一實施例中，外部裝置20例如是電腦、智慧型手機或智慧型手錶等具有傳輸功能的行動裝置。在上述配置方式之下，外部裝置20用以將各個偵測點於X-Y-Z軸向加速度變化值與中心參考點差異資訊彙整，可得知晶面110a區域受力與應力的狀況，依據中心參考點的陀螺儀120來判定旋轉的角度與方向。也就是說，本實施例的晶圓的受力偵測方法運用陀螺儀120受力偵測的加速度變化值，並利用加速度變化值轉換成將各點受力做量化管控，得知晶圓結構110側向受力及相對應力的變化狀況，並將相關數據彙整於大數據做規格化管控。

圖4是本發明一實施例的晶圓裝置的方塊示意圖。請參考圖3A與圖4，在一實施例中，晶圓結構110的晶面110a具有中心區C1。晶圓結構110更包括位於中心區C1的資料儲存模組111與無線通訊模組113。這樣的配置方式的好處在於，可使晶圓結構110整體配重均勻，但本發明不以此為限。

具體來說，資料儲存模組111電性連接於陀螺儀120與無線通訊模組113。資料儲存模組111用以儲存陀螺儀120測得的資訊。將陀螺儀120獲得的數據傳輸至外部裝置20的方式例如是透過無線通訊模組113，以將加速度變化值無線傳輸給外部裝置20，無線通訊模組113與外部裝置20進行通訊的方式例如是透過藍芽或其他無線傳輸，本發明不以此為限。

進一步來說，本實施例的晶圓結構110是依照解析度需求配置所需數量之陀螺儀120。請參考圖3A，在一實施例中，晶圓結構110更包括外環區C3以及位於中心區C1與外環區C3之間的內環區C2。陀螺儀120包括第一陀螺儀121、多個第二陀螺儀122與多個第三陀螺儀123。將位於中心區C1的陀螺儀120定義為第一陀螺儀121，將位於內環區C2的陀螺儀120定義為第二陀螺儀122，將位於外環區C3的陀螺儀120定義為第三陀螺儀123。第二陀螺儀122彼此等距環繞第一陀螺儀121。第三陀螺儀123彼此等距環繞第一陀螺儀121。

詳細而言，在本實施例中，第三陀螺儀123的數量為至少四個，第二陀螺儀122的數量為至少四個，第三陀螺儀123中的兩個與第二陀螺儀122中的兩個排列在第一方向，例如是Y軸向。第三陀螺儀123中的另兩個與第二陀螺儀122中的另兩個排列在第二方向，例如是X軸向，第一方向垂直於第二方向。也就是說，第二陀螺儀122與第三陀螺儀123是以第一陀螺儀121為中點作對稱配置，但本發明不以此為限。在其他實施例中，陀螺儀的配置方式與數量可依實際所需做適當的調整，本發明不以此為限。

以下將列舉其他實施例以作為說明。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

圖3B至圖3D是本發明其他實施例的晶圓裝置的示意圖。請先參考圖3B，在一實施例中，晶圓裝置100B的第三陀螺儀123B的數量為至少四個，第三陀螺儀123B中的兩個排列在第一方向，例如是Y軸向，第三陀螺儀123B中的另兩個排列在第二方向，例如是X軸向。第二陀螺儀122B的數量為至少四個，第二陀螺儀122B中的兩個排列在第三方向，第二陀螺儀122B中的另兩個排列在第四方向，第三方向與第一方向(例如是Y軸向)的夾角為45度，第四方向垂直於第三方向，但本發明不以此為限。

請參考圖3C，在一實施例中，位於中心區C1外的多個陀螺儀123C2也可以是以晶圓裝置100C的中心區C1上的陀螺儀123C1為中心並做放射狀排列，本發明不以此為限。

請參考圖3D，在一實施例中，晶圓裝置100D的多個陀螺儀123D也可以是不規則的交錯配置，只要晶圓結構100D是依照解析度需求配置陀螺儀123D，皆屬本發明欲保護的範內，本發明不以此為限。

圖5A與圖5B是圖3A的晶圓裝置的不同受力情形的示意圖。請先參考圖5A，依據各陀螺儀120測得結果與中心點做差異比較，當晶面110a受擠壓時，Z軸向會得到正方向的變化量結果。此時，判斷製程機台200的傳輸路徑上的異常點例如為製程機台200的真空吸力盤的中心吸引力異常或移送臂250的定位夾具251的抓片Z軸向速度過快等問題。

請參考圖5B，依據各陀螺儀120測得結果與中心點做差異比較，當晶面110a受拉伸時，Z軸向會得到負方向的變化量結果。此時，判斷製程機台200的傳輸路徑上的異常點例如為機台的定位機構240受磨損而勾片、氣缸爆衝或真空吸力盤的吸引力維持等問題。

此外，依據各陀螺儀IC測得結果與中心點做差異比較，當晶圓結構110晶邊區域受力或撞擊時，相對區域X-Y軸向會有明顯加速度變化量變化。此時，判斷製程機台200的傳輸路徑上的異常點例如為移送臂250的定位夾具251的抓取位置不佳或速度過快等問題。

如此一來，透過本實施例的晶圓的受力偵測方法，可在半導體製造過程中即時地監測晶圓受力，利用大數據的統計與規格化管理，可做製程機台預警性異常點處置，以提升製程良率。

綜上所述，本發明的晶圓的受力偵測方法提供晶圓裝置，晶圓裝置包括具有多個陀螺儀的晶圓結構，用以獲得晶圓結構的受力資訊。在一實施例中，晶圓裝置可視為晶圓測試片，在正式的產品晶圓送入製程機台前，可先透過晶圓裝置來測試製程機台的傳輸路徑是否有異常。在另一實施例中，也可以是直接將在正式的產品晶圓上利用矽晶圓片作為載台，載台包括多個陀螺儀，並在測試完之後再移除載台。本發明運用陀螺儀受力偵測的加速度變化值，並利用加速度變化值轉換成將各點受力做量化管控，得知晶圓結構側向受力及相對應力的變化狀況，利用大數據的統計與規格化管理，可做製程機台預警性異常點處置，以提升製程良率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:晶圓 20:外部裝置 100、100B、100C、100D:晶圓裝置 110:晶圓結構 110a:晶面 111:資料儲存模組 113:無線通訊模組 120、123C2、123D:陀螺儀 121:第一陀螺儀 122、122B:第二陀螺儀 123、123B、:第三陀螺儀 200:製程機台 210:加熱腔室 220:氣缸 230:舉升銷 240:定位機構 250:移送臂 251:定位夾具 C1:中心區 C2:內環區 C3:外環區 S100、S102、S104、S106:步驟 X-Y-Z:直角坐標

圖1A至圖1D是本發明一實施例的晶圓的受力偵測方法的過程示意圖。 圖2是本發明一實施例的晶圓的受力偵測方法的流程圖。 圖3A是本發明一實施例的晶圓裝置的示意圖。 圖3B至圖3D是本發明其他實施例的晶圓裝置的示意圖。 圖4是本發明一實施例的晶圓裝置的方塊示意圖。 圖5A與圖5B是圖3A的晶圓裝置的不同受力情形的示意圖。

S100、S102、S104、S106:步驟

Claims (9)

1. 一種晶圓的受力偵測方法，包括：提供晶圓結構，多個陀螺儀配置於該晶圓結構上；以及將該晶圓結構送入製程機台中，藉由該些陀螺儀即時監測該晶圓結構受力，而獲得該晶圓結構的受力資訊，其中該晶圓結構的晶面具有中心區、外環區與位於該中心區與該外環區之間的內環區，該些陀螺儀包括第一陀螺儀、多個第二陀螺儀與多個第三陀螺儀，該第一陀螺儀配置於該中心區，該些第二陀螺儀配置於該內環區，該些第三陀螺儀配置於該外環區。
2. 如請求項1所述的晶圓的受力偵測方法，其中該受力資訊包括該晶圓結構的晶面被壓縮、拉伸或該晶圓結構的晶邊區域應力集中。
3. 如請求項1所述的晶圓的受力偵測方法，更包括藉由該製程機台移動該晶圓結構以使該晶圓結構沿重力方向移動。
4. 如請求項1所述的晶圓的受力偵測方法，其中該些第三陀螺儀的數量為四個，該些第三陀螺儀中的兩個排列在第一方向，該些第三陀螺儀中的另兩個排列在第二方向，該第一方向垂直於該第二方向。
5. 如請求項4所述的晶圓的受力偵測方法，其中該些第二陀螺儀的數量為四個，該些第二陀螺儀中的兩個排列在第一方向，該些第二陀螺儀中的另兩個排列在該第二方向。
6. 如請求項4所述的晶圓的受力偵測方法，其中該些第二陀螺儀的數量為四個，該些第二陀螺儀中的兩個排列在第三方向，該些第二陀螺儀中的另兩個排列在第四方向，該第三方向與該第一方向的夾角為45度，該第四方向垂直於該第三方向。
7. 如請求項1所述的晶圓的受力偵測方法，其中該些第二陀螺儀彼此等距環繞該第一陀螺儀。
8. 如請求項1所述的晶圓的受力偵測方法，其中該些第三陀螺儀彼此等距環繞該第一陀螺儀。
9. 如請求項1所述的晶圓的受力偵測方法，其中該晶圓結構更包括位於該中心區的資料儲存模組與無線通訊模組，該資料儲存模組電性連接於該些陀螺儀與該無線通訊模組，該資料儲存模組用以儲存該些陀螺儀獲得的數據，該無線通訊模組用以將該數據無線傳輸給外部裝置。

Images