TWI822621B

TWI822621B - 檢測裝置

Info

Publication number: TWI822621B
Application number: TW112112303A
Authority: TW
Inventors: 楊盛華; 陳世奇; 葉采倫
Original assignee: 力晶積成電子製造股份有限公司
Priority date: 2023-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2023-11-11

Abstract

一種檢測裝置，包括：一基底、一感測裝置、以及一處理裝置。感測裝置，位於所述基底上方，用以產生多個狀態訊號，所述多個狀態訊號包括第一狀態訊號及第二狀態訊號。所述感測裝置包括：一感測器層、以及一導電膜。感測器層，位於所述基底上方，包括一第一感測器與一第二感測器。所述第一感測器用以產生所述第一狀態訊號，所述第二感測器用以產生所述第二狀態訊號。導電膜，具有一底面，位於所述感測器層上方。所述導電膜的所述底面與所述第一感測器的頂面與所述第二感測器的頂面具有一第一距離。所述導電膜具有一第一電位。處理裝置，位於所述感測裝置上方，與所述感測裝置電性耦合，用以接收並處理所述多個狀態訊號。當所述導電膜未接觸所述第一感測器時，所述第一狀態訊號為零電位，當所述導電膜接觸所述第一感測器時，所述第一狀態訊號為所述第一電位，當所述導電膜未接觸所述第二感測器時，所述第二狀態訊號為零電位，當所述導電膜接觸所述第二感測器時，所述第二狀態訊號為所述第一電位。

Description

檢測裝置

本發明是有關於一種檢測裝置，且特別是有關於一種用以檢測異物刮傷表面的檢測裝置。

一般而言，當晶圓在機台傳送路徑中，不會產生異物刮傷晶圓表面的情形。但是當傳送路徑出現異物，例如機台零件破損剝落，便有可能在晶圓傳送過程中刮傷晶圓表面，造成產品缺陷，進而影響良率。而晶圓在機台傳送路徑中，往往沒有辦法對晶圓表面進行即時監控。因此只能等到晶圓已經產生刮傷，造成產品良率異常後，才能開始檢測問題。另一方面，目前沒有適當的工具對晶圓傳送路徑做即時檢查，以精準找出出現異常狀況的機台。因此，需要一種可以即時偵測表面異物刮傷晶圓表面的工具，對機台傳送路徑做即時檢測。

本發明提供一種檢測裝置，用以對機台傳送路徑做即時檢測。

本發明的一種檢測裝置，包括：一基底；一感測裝置，位於所述基底上方，用以產生多個狀態訊號，所述多個狀態訊號包括第一狀態訊號及第二狀態訊號，所述感測裝置包括：一感測器層，位於所述基底上方，包括一第一感測器與一第二感測器，所述第一感測器用以產生所述第一狀態訊號，所述第二感測器用以產生所述第二狀態訊號；以及一導電膜，具有一底面，位於所述感測器層上方，所述導電膜的所述底面與所述第一感測器的頂面與所述第二感測器的頂面具有一第一距離，所述導電膜具有一第一電位；以及一處理裝置，位於所述感測裝置上方，與所述感測裝置電性耦合，用以接收並處理所述多個狀態訊號，其中，當所述導電膜未接觸所述第一感測器時，所述第一狀態訊號為零電位，當所述導電膜接觸所述第一感測器時，所述第一狀態訊號為所述第一電位，當所述導電膜未接觸所述第二感測器時，所述第二狀態訊號為零電位，當所述導電膜接觸所述第二感測器時，所述第二狀態訊號為所述第一電位。

在本發明的一實施例中，所述感測裝置更包括：一訊號迴路，位於所述感測器層與所述基底之間，所述訊號迴路與所述第一感測器、第二感測器以及所述處理裝置電耦合，所述訊號迴路用以將所述第一狀態訊號以及所述第二狀態訊號傳輸至所述處理裝置。

在本發明的一實施例中，其中所述訊號迴路包括第一訊號迴路以及所述第二訊號迴路，其中所述第一訊號迴路與所述第一感測器電性相連，所述第二訊號迴路與所述第二感測器電性相連，所述第一訊號迴路與所述第二訊號迴路位於不同平面。

在本發明的一實施例中，所述感測器層更包括：一微支點，具有一底面以及一頂面，其中所述微支點的底面、所述第一感測器的底面與所述第二感測器的底面位於同一平面，所述微支點的所述頂面與所述導電膜的所述底面具有一第二距離，其中所述第二距離小於所述第一距離。

在本發明的一實施例中，其中所述微支點的材質為可壓縮性材質。

在本發明的一實施例中，其中當所述導電膜未接觸所述第一感測器與所述第二感測器時，所述微支點具有第一高度，當所述導電膜接觸所述第一感測器與所述第二感測器時，所述微支點具有第二高度，其中所述第二高度小於所述第一高度。

在本發明的一實施例中，其中所述導電膜的材料為可撓性材料。

在本發明的一實施例中，所述感測裝置更包括：一保護層，位於所述導電膜與所述處理裝置之間，用以覆蓋所述導電膜。

在本發明的一實施例中，其中所述處理裝置包括：一訊號處理模組，與所述第一感測器與所述第二感測器電性耦合，用以接收所述第一狀態訊號與所述第二狀態訊號；一電源模組，與所述訊號處理模組及所述導電膜電性耦合，用以對所述訊號處理模組提供電源，並對所述導電膜提供所述第一電位；一儲存模組，與所述訊號處理模組電性耦合，用以儲存所述第一狀態訊號與所述第二狀態訊號；以及一無線傳輸模組，與所述訊號處理模組電性耦合，以無線傳輸方式傳輸所述第一狀態訊號與所述第二狀態訊號。

在本發明的一實施例中，其中所述無線傳輸方式包括WiFi以及藍牙傳輸。

基於上述，本發明所述的檢測裝置，可以對機台晶圓傳送路徑進行即時檢查，有效而準確地找出傳送路徑中的刮傷晶圓的異常位置。

為了偵測晶圓傳輸路徑上的異物刮傷情形，本公開提供一種檢測裝置，用以放置於晶圓傳輸路徑上，隨著晶圓傳輸路徑移動。並即時檢測異物刮傷表面的情形。

圖1是依照本發明實施例的檢測裝置的剖面圖。圖2A與圖2B是依照本發明實施例的感測裝置的示意圖。請同時參考圖1、圖2A與圖2B。

如圖1所示，檢測裝置10包括：基底100、感測裝置200、以及處理裝置300。

在本實施例中，基底100用以承載感測裝置200以及處理裝置300。基底100的材料可以矽晶圓或是玻璃，或其他合適材質，本公開並不以此為限。而基底100的形狀可依使用需求來設計，例如，欲檢測晶圓傳送路徑，可以選用與傳送路徑所傳送的晶圓同樣的大小與形狀的矽晶圓作為基底100。在另一些實施例中，欲檢測光罩傳送路徑，可以選用與傳送路徑所傳送的光罩同樣的大小與形狀的光罩做為基底100。本公開並不以此為限。

感測裝置200，位於基底100上方，用以產生多個狀態訊號。多個狀態訊號包括第一狀態訊號S1及第二狀態訊號S2。如圖1所示，感測裝置200由基底100依次往上，分別包括訊號迴路210、感測器層220、導電膜230、以及保護層240。

如圖1所示，感測器層220位於基底100與訊號迴路210上方，包括第一感測器222與第二感測器224。在本實施例中，第一感測器222與第二感測器224分別為電極。在本實施例中，第一感測器222與第二感測器224的材料為金屬，例如銅，鎢或具有類似性質者。第一感測器222用以產生第一狀態訊號S1，第二感測器224用以產生第二狀態訊號S2。在本實施例中，第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2分別為電位。在本實施例中，第一感測器222與第二感測器224分別作為X方向與Y方向的感測器。在一個實施例中，第一感測器222可以作為X方向的感測器，第二感測器224可以作為Y方向的感測器。在另一個實施例中，第一感測器222可以作為Y方向的感測器，第二感測器224可以作為X方向的感測器，本公開並不以此為限。當第一感測器222作為X方向的感測器，第一感測器222所產生的第一狀態訊號S1就相當於是X方向的狀態訊號，也就是對應X方向的座標。當第二感測器224作為Y方向的感測器時，第二感測器224所產生的第二狀態訊號S2就相當於是Y方向的狀態訊號，也就是對應Y方向的座標。

感測器層220可具有多個第一感測器222與多個第二感測器224，分布於感測器層220上。第一感測器222與第二感測器224的分布位置與數量可視需求調整，也可以平均分配於感測器層220上。一般而言，第一感測器222與第二感測器224在感測器層220的外圍的分布密度較高，在感測器層220的中心部分的分布密度較低，因為在一般情形下。異物刮傷晶圓的情形有較高機率發生於晶圓邊緣處，而有較低機率發生於晶圓中心處。

當第一感測器222與第二感測器224在初始狀態時，也就是導電膜230未接觸第一感測器222或第二感測器224時，第一感測器222的第一狀態訊號S1，即第一感測器222的電位為零，第二感測器224的第二狀態訊號S2，即第二感測器224的電位為零。

如圖1所示，導電膜230具有底面230B，位於感測器層220上方。在本實施例中，導電膜230具有一第一電位V0。

如圖2A所示，導電膜230的底面230B與第一感測器222的頂面222T與第二感測器224的頂面224T具有第一距離d1。在一些實施例中，第一距離d1約在50-100 μm之間，但第一距離也可以是其他合適距離，本公開並不以此為限。

在本實施例中，導電膜230的材料為可撓性材料，例如氧化銦錫（ITO）、石墨烯（graphene）、碳奈米管（carbon nanotube）。在本實施例中，導電膜230的厚度約為10-20 μm之間，但本公開並不以此為限。由於導電膜230具有可撓性，因此導電膜230受到外力後(例如接觸異物)可產生形變，進而與第一感測器222或第二感測器224接觸。當導電膜230移除所受外力時(例如未與異物接觸)，導電膜230可恢復至初始位置。

藉由使導電膜230與第一感測器222或第二感測器224之間具有第一距離d1，因此導電膜230並未接觸第一感測器222與第二感測器224。當導電膜230未接觸第一感測器222時，第一狀態訊號S1為零電位。當導電膜230未接觸第二感測器224時，第二狀態訊號S2為零電位。

請再次參考圖2A。感測器層220更包括微支點226。微支點226具有底面226B以及頂面226T，其中微支點226的底面226B、第一感測器222的底面與第二感測器224的底面位於同一平面。如圖2A所示，當導電膜230未接觸第一感測器222與第二感測器224時，微支點226具有第一高度h1。此外微支點226的頂面226T與導電膜230的底面230B具有第二距離d2，其中第二距離d2小於第一距離d1。

由於微支點226的高度高於第一感測器222與第二感測器224，因此導電膜230在沒有外力的情形下，不會直接接觸第一感測器222與第二感測器224，進而減少第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2的雜訊。在一些實施例中，微支點226的材質為可壓縮性材質，例如奈米膠球，或具有類似特性者，但本公開並不以此為限。

感測器層220更包括接著劑228，上覆於第一感測器222、第二感測器224以及微支點226，用以保護第一感測器222、第二感測器224以及微支點226。另一方面，導電膜230位於接著劑228的上表面。在一些實施例中，接著劑228可為介電材料，例如丙烯酸酯共聚物，或具有類似特性者，但本公開並不以此為限。

請參考圖2B。當導電膜230受到外力，例如遇到異物壓迫感測裝置200時，導電膜230因受力而形變，進而接觸第一感測器222與第二感測器224。此外，當導電膜230接觸第一感測器222與第二感測器224時，微支點226由具有第一高度h1，經壓縮而具有第二高度h2，其中第二高度h2小於第一高度h1。當導電膜230接觸第一感測器222時，導電膜230與第一感測器222之間成導通狀態，使第一感測器222的第一狀態訊號S1，即第一感測器222的電位由零電位變為為第一電位V0，即導電膜230的第一電位V0。同理，當導電膜230接觸第二感測器224時，導電膜230與第二感測器224之間成導通狀態，使第二感測器224的第二狀態訊號S2，即第二感測器224的電位由零電位變為第一電位V0，即導電膜230的第一電位V0。因此，藉由第一感測器222的第一狀態訊號S1與第二感測器224的第二狀態訊號S2的電位變化，可以用以偵測感測裝置200是否與異物接觸，進而壓迫感測裝置200，也就是產生類似異物刮傷晶圓表面的情形。因此當偵測到第一感測器222的第一狀態訊號S1與第二感測器224的第二狀態訊號S2的電位變化，根據當時檢測裝置10所在的位置，可以用以追蹤異物在晶圓傳送路徑中的位置。

當移除施加於感測裝置200，即導電膜230的外力時，微支點260的高度會回復至第一高度h1，進而使導電膜230回到其初始位置，即導電膜230與第一感測器222或第二感測器224之間具有第一距離d1，微支點226具有第一高度h1，微支點226的頂面226T與導電膜230的底面230B具有第二距離d2。此時，第一感測器222的第一狀態訊號S1恢復為零電位，第二感測器224的第二狀態訊號S2恢復為零電位。

請參考圖1，感測裝置200更包括訊號迴路210，位於感測器層220與基底100之間。訊號迴路210與第一感測器222、第二感測器224以及處理裝置300電耦合，訊號迴路210用以將第一狀態訊號S1以及第二狀態訊號S2傳輸至處理裝置300。

具體而言，訊號迴路210包括第一訊號迴路212以及第二訊號迴路214。其中第一訊號迴路212與第一感測器222及處理裝置300電性相連，第二訊號迴路214與第二感測器224及處理裝置300電性相連。因此第一感測器222的第一狀態訊號S1由第一感測器222傳送至第一訊號迴路212，再傳送至處理裝置300進行處理。同理，第二感測器224的第二狀態訊號S2由第二感測器224傳送至第二訊號迴路214，再傳送至處理裝置300進行處理。

此外，在本實施例中，第一訊號迴路212與第二訊號迴路214位於不同平面，也就是在Z方向上具有不同的高度。藉由將第一訊號迴路212與第二訊號迴路214分別放置於不同平面，可以有效分離第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2。

在一些實施例中，第一感測器222以通孔(via)或內連線(interconnect)的方式與第一訊號迴路212相連。第一訊號迴路212以通孔或內連線的方式與處理裝置300相連。第二感測器224以通孔或內連線的方式與第二訊號迴路214相連。第二訊號迴路214以通孔或內連線的方式與處理裝置300相連。但本公開並不以此為限。

在一些實施例中，第一訊號迴路212與第二訊號迴路214是以電子束(e-beam)掃描的方式，以無光罩的方式直接生成。在其他實施例中，第一訊號迴路212與第二訊號迴路214也可以以其他適當方法生成，本公開並不以此為限。

如圖1所示，感測裝置200更包括保護層240。保護層240位於導電膜230與處理裝置300之間，用以覆蓋導電膜230。在一些實施例中，保護層的材質包括聚烯烴系(Polyolefin)材料。在一些實施例中，保護層的厚度為30-80 μm。

如圖1所示，檢測裝置10更包括處理裝置300，處理裝置位於感測裝置200上方。處理裝置300與感測裝置200電性耦合，用以接收並處理多個狀態訊號。處理裝置300的位置可位於感測裝置200的任意位置。但是在本實施例中，處理裝置300的位置位於感測裝置200的中心位置。在一般情形下。異物刮傷晶圓的情形有較高機率發生於晶圓邊緣處，而有較低機率發生於晶圓中心處。因此將處理裝置放置於感測裝置200的中心處，處理裝置300的結構請參考圖3。

圖3是依照本發明實施例的處理裝置的示意圖。請參考圖3，處理裝置300包括訊號處理模組310、電源模組320、儲存模組330、以及無線傳輸模組340。

訊號處理模組310，與第一感測器222與第二感測器224電性耦合，用以接收第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2。訊號處理模組310除接收第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2之外，並記錄檢測裝置10的其他相關資訊，例如第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2的產生時間，第一感測器222與第二感測器224的位置，以及檢測裝置10在晶圓傳送路徑上的位置。上述相關資訊可傳送至儲存模組330進行暫存，或是傳送至無線傳輸模組340以無線傳輸方式傳輸至外部系統。在一些實施例中，訊號處理模組310可為中央處理器(central process unit, CPU)、微處理器，或其他具有類似功能者。

電源模組320，與訊號處理模組310電性耦合，用以對訊號處理模組310提供電源。另一方面，電源模組320與導電膜230電性耦合。因此，電源模組320可對導電膜230提供第一電位。在一些實施例中，電源模組320為電池。由於檢測裝置10被安置於晶圓傳送路徑上，因此電源模組320以電池提供電力，可以增加檢測裝置10移動時的自由度。

儲存模組330，與訊號處理模組310電性耦合，用以儲存第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2，以及檢測裝置10的其他相關資訊，例如第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2的產生時間，第一感測器222與第二感測器224的位置，以及檢測裝置10在晶圓傳送路徑上的位置。在一些實施例中，儲存模組330可以是非揮發式記憶體、硬碟、記憶卡，或其他具有儲存資料功能的裝置，本公開並不以此為限。

無線傳輸模組340，與訊號處理模組310電性耦合，以無線傳輸方式傳輸第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2，以及檢測裝置10的其他相關資訊，例如第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2的產生時間，第一感測器222與第二感測器224的位置，以及檢測裝置10在晶圓傳送路徑上的位置。當無線傳輸模組將這些檢測裝置10的資訊傳輸到外部裝置，可以即時檢測並即時回報是否出現異常狀況。在一些實施例中，無線傳輸方式包括WiFi以及藍牙傳輸，或其他具有類似效果者，本公開並不以此為限。

圖4A與圖4B是依照本發明實施例的檢測裝置的檢測示意圖。圖4A與圖4B為多個第一感測器222與多個第二感測器224在感測器層220上的分布示意圖。

請參考圖4A。在圖4A中，每一縱列上的第一感測器222均代表一個X方向的座標，例如最左側列的第一感測器222的X座標均為X0，然後往右的每一列的X座標依次為X1、X2、X3、X4。每一橫行上的第二感測器224均代表一個Y方向的座標，例如最下方行的第二感測器224的Y座標均為Y0，然後往上的每一行的Y座標依次為Y1、Y2、Y3、Y4。

當第一感測器222與第二感測器224在初始狀態時，也就是導電膜230未接觸第一感測器222或第二感測器224時，第一感測器222的第一狀態訊號S1，即第一感測器222的電位為零，第二感測器224的第二狀態訊號S2，即第二感測器224的電位為零。因此，如圖4A的附表所示，各座標位置所對應的電位均為0。

請參考圖4B。圖4B與圖4A大致相同，差異處在於，在圖4B中，導電膜230受到外力，例如遇到異物壓迫感測裝置200時，導電膜230因受力而形變，進而接觸感測器層220上的部分第一感測器222與第二感測器224。在圖4B的實施例中，導電膜230接觸對應X4的縱列與對應Y0的橫行處的位置。

當導電膜230接觸第一感測器222時，導電膜230與第一感測器222之間成導通狀態，使第一感測器222的第一狀態訊號S1，即第一感測器222的電位由零電位變為為第一電位V0，即導電膜230的第一電位V0。同理，當導電膜230接觸第二感測器224時，導電膜230與第二感測器224之間成導通狀態，使第二感測器224的第二狀態訊號S2，即第二感測器224的電位由零電位變為為第一電位V0，即導電膜230的第一電位V0。因此，對應X4與對應Y0處的電位由0變成第一電位V0。藉此可以得知，在感測器層200上，對應(X4, Y0)的位置發生異物接觸。

因此，藉由第一感測器222的第一狀態訊號S1與第二感測器224的第二狀態訊號S2的電位變化，可以用以偵測感測裝置200是否與異物接觸，進而壓迫感測裝置200，也就是產生類似異物刮傷晶圓表面的情形。

當異物接觸偵測區時，可藉由類似圖4B的狀態得知感測器層200上第一狀態訊號S1與第二狀態訊號S2出現電位變化的座標資訊。經統計分析後，可以得知異物刮傷的位置以及距離。

綜上所述，本發明所述的檢測裝置，可以對機台晶圓傳送路徑進行即時檢查，有效而準確地找出傳送路徑中的刮傷晶圓的異常位置。

10:檢測裝置

100:基底

200:感測裝置

210:訊號迴路

212:第一訊號迴路

214:第二訊號迴路

220:偵測器層

222:第一感測器

222T:第一感測器頂面

224:第二感測器

224T:第二感測器頂面

226:微支點

226T:微支點頂面

228:接著劑

230:導電膜

230B:底面

240:保護膜

300:處理裝置

310:訊號處理模組

320:電源模組

330:儲存模組

340:無線傳輸模組

S1:第一感測訊號

S2:第二感測訊號

圖1是依照本發明實施例的檢測裝置的剖面圖。圖2A與圖2B是依照本發明實施例的感測裝置的示意圖。圖3是依照本發明實施例的處理裝置的示意圖。圖4A與圖4B是依照本發明實施例的檢測裝置的檢測示意圖。