TWM549447U - 基板對準及檢測裝置與基板處理機台 - Google Patents

Description

基板對準及檢測裝置與基板處理機台

本新型係關於一種半導體處理裝置，特別是一種具有基板對準與基板損傷檢測功能之基板對準及檢測裝置與基板處理機台。

一般而言，在半導體製程中，常僅針對晶圓週邊所發生的缺陷大致可分為破損以及裂縫等兩種形式。所謂破損，指的是晶圓週邊區域發生一定面積之崩壞。至於裂縫，則是指晶圓週邊區域發生了細長的裂縫，但並未有部份面積崩壞的情形。其實，不論是何種模式的損壞，都很容易造成整片晶圓的失效，而導致製造成本大量的浪費。此外，在半導體製程中，要經過很多處理步驟，例如曝光、顯影、蝕刻。在這些步驟中，為了形成想要之積體電路元件，晶圓上的各層材料層之間的電路圖案必須有準確的相對位置。目前現有的基板對準機台只具有對準晶圓位置的功能，無法檢測基板是否損傷，若在對準程序中無法得知基板已損傷，讓已損傷基板進入後續製程，會造成半導體製程機台損壞的情況發生，因此有改進之必要。

本新型之主要目的係在提供一種具有基板對準與基板損傷檢測功能之基板對準及檢測裝置。

為達成上述之目的，本新型之基板對準及檢測裝置應用於單片式基板的處理製程。基板對準及檢測裝置包括基座、保持單元以及檢測單元。保持單元設置於基座，用以保持基板。檢測單元設置於基座，用以對基板進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。

藉由本新型之設計，於基板對準階段即可檢測基板是否損傷比如：找出前段製程中因應力造成裂痕的基板，利用光檢測功能、壓力檢測功能或翹曲檢測功能，將有損傷之基板檢出、對準，以避免受損基板影響後續製程或損傷機台設備，例如：後續製程因裂痕造成真空異常、翹曲偏準，而損害機台。

為能讓 貴審查委員能更瞭解本新型之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。以下請一併參考圖1A、圖1B與圖1C關於本新型之基板對準及檢測裝置之第一實施例之示意圖、方塊圖以及第二實施例之方塊圖。

如圖1A、圖1B與圖1C所示，本新型之基板對準及檢測裝置1之各實施例皆應用於基板的處理製程，其中基板可以是晶圓、基板、載板等半導體相關之代處理物件。

根據本新型之一實施例，本新型之基板對準及檢測裝置1可與基板處理單元配合而形成基板處理機台，基板處理單元係經基板對準及檢測裝置1之後續製程之設備，其中進入基板處理單元之基板為已經通過基板對準及檢測裝置1並已完成基板對準程序及基板損傷檢測之基板，以避免損傷基板進入影響後續製程或損傷基板處理單元，例如：後續製程因裂痕造成真空異常而損害基板處理單元。根據本新型之一具體實施例，基板處理單元包括基板處理槽、或基板處理腔室。

如圖1A與圖1B所示，在本實施例中，本新型之基板對準及檢測裝置1包括基座10、保持單元20以及檢測單元30，其中保持單元20設置於基座10，保持單元20用以保持基板90，於實施例中，該基板90放置於該保持單元20之上，檢測單元30設置於基座10，用以對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。根據本新型之一具體實施例，基板對準程序為對位置偏移的基板90進行位置對準校正，基板損傷檢測為檢測該基板90是否破損、裂損、缺損、污損、翹曲、及/或異常凸起。本新型之檢測單元係利用光檢測方式、壓力檢測方式或翹曲檢測方式對基板進行至少基板對準程序或基板損傷檢測，以下將分開解釋各檢測方式的具體實施方法。

如圖1A與圖1B所示，在本實施例中，保持單元20更包括夾持單元21以及夾持驅動單元22，其中夾持單元21電性連接夾持驅動單元22，夾持驅動單元22根據基板90之尺寸驅動夾持單元21進行夾持。在本實施例中，夾持驅動單元22驅動夾持單元21由基板90的左右兩側靠近，夾持基板90之側壁，以利直接進行基板對準程序。

如圖1A與圖1C所示，在本實施例中，當檢測單元30利用光檢測方式對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測時，檢測單元30包括發光單元31、收光單元32以及處理單元33，其中發光單元31發光照射基板90，收光單元32接收發光單元31所發光照射基板90之光影像，處理單元33電性連接收光單元32，處理單元33依據光影像，進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。根據本新型之一具體實施例，發光單元31與收光單元32可設置於基板90設置於相對的兩側(如圖1A所示)，或是基板90的同側。於相對的兩側之實施例，可針對基板90進行基板裂痕透光偵測，於同側之實施例，可針對基板90進行基板細微損傷偵測。

發光單元31可發出可見光或不可見光，收光單元32可以是光訊號接收器、影像接收器、CCD等，處理單元33可以是微處理器，光影像可以是圖像或是光數據。舉例來說，如圖1A與圖1C所示，發光單元31可發出光束照射基板90，若收光單元32接收之光影像為圖像時，處理單元33可比對基板90之圖像與處理單元33內建之預設圖像之差異，對基板90進行基板損傷檢測，以便得知此基板90是否有損傷，是否移除此基板90。根據本新型之另一具體實施例，處理單元33藉由比對光影像之透光度與預設透光度間之差異進行基板90之損傷檢測，藉由透光度的差異， 因為基板90有裂痕區域的透光度一定大於沒有裂痕的區域，所以在此狀況下，基板對準及檢測裝置1對基板90進行之基板損傷檢測可進一步視為對基板90進行基板裂痕透光偵測。

根據本新型之一具體實施例，處理單元33可依據收光單元32接收之光影像對基板90進行整面或局部之基板損傷檢測，其中當基板90整面進行基板損傷檢測時，處理單元33得分次或一次對基板90進行整面損傷檢測。於實施例中，對基板90進行整面之基板損傷檢測，可完整的檢測基板損傷，而非僅限於週邊。根據本新型之另一實施例，光影像可以是發光單元31照射基板90後之反射光或折射光，處理單元33依據基板90之反射光或折射光與處理單元33內建之預設值得差異度對基板90進行基板損傷檢測。根據本新型之一具體實施例，收光單元32接收的光影像，除了用於基板損傷檢測外，處理單元33亦可依據該光影像進行光影像對位處理，並產生對準值以進行基板90之基板對準程序，藉此完成基板90的基板對準程序與基板損傷檢測。於實施例中，其中光影像對位處理並可依據光影像進行基板之尺寸比對，將可自動對應不同尺寸之基板製程。根據本新型之一具體實施例，光影像為照射基板90之正面或反面之主要面積處，而非基板90周緣之側壁面。

於實施例中，檢測單元30電性連接保持單元20，處理單元33依據該光影像進行光影像對位處理，並產生對準值提供給保持單元20，保持單元20依據對準值，對基板90進行基板對準程序。

如圖1A與圖1C所示，在本實施例中，更包括一基板輸出入單元40，基板輸出入單元40電性連接檢測單元30，其中基板輸出入單元40將基板90輸入並放置於保持單元20，供檢測單元30之處理單元33依據該光影像進行光影像對位處理，並產生對準值。基板輸出入單元40待檢測單元30提供對準值，基板輸出入單元40依據對準值，對基板90進行基板對準程序。根據本新型之一具體實施例，待檢測單元30提供對準值後，基板輸出入單元40進行取出基板90時，依據該對準值直接調整取出基板90之位置，達成基板對準程序。根據本新型之另一具體實施例，待檢測單元30提供對準值後，基板輸出入單元40直接進行取出基板90，並依據該對準值於後續製程之設備中調整放置基板90之位置，達成基板對準程序。後續製程之設備可為基板處理單元。

以下請一併參考圖2A、圖2B、圖2C至圖2G關於本新型之基板對準及檢測裝置之第三實施例之示意圖、方塊圖、上視圖、做動示意圖以及第四實施例之做動示意圖。

如圖2A與圖2B所示，在本實施例中，保持單元20a包括夾持單元21a、夾持驅動單元22a以及旋轉保持單元23，其中夾持單元21a電性連接夾持驅動單元22a，夾持驅動單元22a根據基板90之尺寸驅動夾持單元21a進行夾持。如圖2B與圖2C所示，在本實施例中，夾持單元21a為三個圓柱，在理想狀況下夾持驅動單元22a根據基板90之尺寸驅動夾持單元21a之三個圓柱相對基座10線性移動一預設距離至夾持基板90之一側壁，以進行基板90之基板對準程序。在前述理想狀況之實施例，僅需對基板90進行一次夾持對準，即完成基板對準程序。如圖2D與圖2E所示，但實際狀況下進入基板對準及檢測裝置1b之基板90可能因為翹曲度問題(基板90可能有上彎曲或下彎曲之情形)，使得基板90水平的直徑有差異，因此，若每一個進入基板對準及檢測裝置1b之基板90水平的直徑有些許差異時，會造成夾持單元21a(本實施例為三個圓柱)無法順利夾持基板90a的情況發生，將無法正確完成基板對準程序。因此如圖2D與圖2E所示，當檢測單元30a依據夾持單元21a無法正確夾持基板90a時，判定需對該基板90a進行複數次基板損傷對準檢測。在此須注意的是，因為本新型之基板損傷檢測包括檢測基板是否翹曲及/或異常凸起，故在此狀態下之基板對準程序，也稱為基板損傷對準檢測。

如圖2A至圖2E所示，在本實施例中，基板損傷對準檢測進行的方式為檢測單元30a電性連接保持單元20a，以控制旋轉保持單元23旋轉基板90或基板90a並控制夾持單元21a對基板90或基板90a進行複數次夾持，以進行複數次基板損傷對準檢測，其中進行複數次基板損傷對準檢測是指檢測單元30a控制旋轉保持單元23每旋轉基板一預設角度並控制夾持單元21a(本實施例為三個圓柱)對基板90或基板90a進行一次夾持。在此須注意的是，該預設角度沒有特別限制，可由視需求自行決定，且檢測單元30a控制旋轉保持單元23旋轉的次數也不限，只要進行到能完成基板90或基板90a之基板對準程序即可。

於此實施例，檢測單元30a可對處理製程中全部之基板90或部分之基板90進行複數次基板損傷對準檢測。對全部之基板90進行檢測意指不論基板為正常或異常，皆進行複數次基板損傷對準檢測。對部分之基板90進行複數次基板損傷對準檢測意指將先排除正常平整之基板或損傷嚴重之基板。

於此實施例，檢測單元30a可依據夾持單元21a是否正確夾持基板90，以判定是否進行複數次基板損傷對準檢測。

於此實施例，檢測單元30a儲存有一翹曲偏差值，檢測單元30a依據翹曲偏差值，當基板90符合翹曲偏差值才進行該複數次基板損傷對準檢測。反之，當基板90不符合翹曲偏差值，此基板90損傷嚴重之情形，將判斷是否移除基板90。

根據本新型之另一具體實施例，參考如圖2F與圖2G所示，可一併參考圖2A(將僅描述與前一實施例之差異處)，當基板對準及檢測裝置1c之檢測單元30a也可利用壓力檢測方式對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測時，檢測單元30a包括壓力檢測單元31a以及偵測單元32a，其中壓力檢測單元31a依據一氣壓吸附基板90，偵測單元32a電性連接壓力檢測單元31a，以進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。在本實施例中，偵測單元32a依據氣壓反饋之一氣壓差，以對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。當基板90有損傷情形時，偵測單元32a依據氣壓反饋之一氣壓差，不同於一預設氣壓差時(此預設氣壓差為正常基板之氣壓反饋值)，將可檢測出異常之基板90。根據本新型之一具體實施例，壓力檢測單元31a得調整氣壓之壓力，以對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。壓力檢測單元31a得調整氣壓之壓力，以測試基板90是否產生損傷情形(此壓力為正常之基板90可承受之壓力範圍，並且正常之基板90不會因此壓力而產生損傷情形，反之經由此壓力檢測方式將可檢測出異常之基板90)。根據本新型之另一具體實施例，壓力檢測單元31a更包括至少一氣壓通道，其中壓力檢測單元31a控制至少一氣壓通道之開啟數量，以對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。根據本新型之一具體實施例，壓力檢測單元根據基板90之尺寸，控制至少一氣壓通道之開啟數量，以進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。

以下請一併參考圖3A與圖3B關於本新型之基板對準及檢測裝置之第五實施例與第六實施例之示意圖。

根據本新型之一具體實施例，如圖3A與圖3B所示，檢測單元30還包括一側邊檢測單元34、34a，側邊檢測單元可設置於基座10，並沿基板90之側壁進行基板損傷檢測，側邊檢測單元34、34a可以是光收發單元、攝影機或照相機。但本新型不以此實施例為限，本新型之側邊檢測單元亦可包括於前述之光檢測方式、壓力檢測方式或翹曲檢測方式之實施例，其中檢測單元可依據側邊檢測單元，檢測基板翹曲問題，獲得基板之翹曲偏差值。根據本新型之另一具體實施例，檢測單元30還包括一旋轉單元(圖未示)，設置於基座10，旋轉單元旋轉基板90，進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。當檢測單元30利用重量檢測方式對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測時，檢測單元30亦可對基板90進行一重量偵測，以對基板90進行至少基板對準程序或基板損傷檢測。

於前述之光檢測方式、壓力檢測方式或翹曲檢測方式之實施例，基板對準及檢測裝置可選擇對基板進行至少基板對準程序或基板損傷檢測，可包含進行至少其一、或至少其兩者。如為至少其兩者，基板對準程序及基板損傷檢測，可同時或分段進行。

藉由本新型之基板對準及檢測裝置1、1a、1b、1c、1d、1e之設計，於基板對準階段即可檢測基板90是否損傷，利用光檢測功能、壓力檢測功能或翹曲檢測功能，將有損傷之基板90檢出，以避免受損基板90影響後續製程或損傷機台設備，例如：後續製程因裂痕造成真空異常而損害機台。

需注意的是，上述僅為實施例，而非限制於實施例。譬如 此不脫離本新型基本架構者，皆應為本專利所主張之權利範圍，而應以專利申請範圍為準。

1、1a、1b、1c、1d、1e‧‧‧基板對準及檢測裝置
10‧‧‧基座
90、90a‧‧‧基板
20、20a‧‧‧保持單元
21、21a‧‧‧夾持單元
22、22a‧‧‧夾持驅動單元
23‧‧‧旋轉保持單元
30、30a‧‧‧檢測單元
31‧‧‧發光單元
31a‧‧‧壓力檢測單元
32‧‧‧收光單元
32a‧‧‧偵測單元
33‧‧‧處理單元
34、34a‧‧‧側邊檢測單元
40‧‧‧基板輸出入單元

圖1A係本新型之基板對準及檢測裝置之第一實施例之示意圖。 圖1B係本新型之基板對準及檢測裝置之第一實施例之方塊圖。 圖1C係本新型之基板對準及檢測裝置之第二實施例之方塊圖。 圖2A係本新型之基板對準及檢測裝置之第三實施例之方塊圖。 圖2B係本新型之基板對準及檢測裝置之第三實施例之上視 圖2C至圖2E係本新型之第三實施例之做動示意圖。 圖2F與圖2G係本新型之第四實施例之做動示意圖。 圖3A係本新型之基板對準及檢測裝置之第五實施例之示意圖。 圖3B係本新型之基板對準及檢測裝置之第六實施例之示意圖。

1‧‧‧基板對準及檢測裝置

20‧‧‧保持單元

21‧‧‧夾持單元

22‧‧‧夾持驅動單元

30‧‧‧檢測單元

Claims (32)

1. 一種基板對準及檢測裝置，係應用於一單片式基板的一處理製程，該基板對準及檢測裝置包括： 一基座； 一保持單元，係設置於該基座，用以保持該基板；以及 一檢測單元，係設置於該基座，用以對該基板進行至少一基板對準程序或一基板損傷檢測。
2. 如申請專利範圍第1項所述之基板對準及檢測裝置，該檢測單元利用一光檢測方式、一壓力檢測方式或一翹曲檢測方式對該基板進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
3. 如申請專利範圍第2項所述之基板對準及檢測裝置，當該檢測單元利用該光檢測方式時，該檢測單元包括一發光單元、一收光單元以及一處理單元，其中該發光單元發光照射該基板，該收光單元接收該發光單元所發光照射該基板之一光影像，該處理單元電性連接該收光單元，該處理單元依據該光影像，進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
4. 如申請專利範圍第3項所述之基板對準及檢測裝置，該發光單元及該收光單元設置於該基板之相對兩側或同側。
5. 如申請專利範圍第3項所述之基板對準及檢測裝置，該處理單元依據該光影像對該基板進行整面或局部之該基板損傷檢測，其中當該基板整面進行該基板損傷檢測時，該處理單元得分次或一次對該基板進行整面損傷檢測。
6. 如申請專利範圍第3項所述之基板對準及檢測裝置，該處理單元依據該光影像對該基板進行該基板損傷檢測，該光影像為一圖像，該處理單元藉由比對該圖像與一預設圖像之差異對該基板進行該基板損傷檢測。
7. 如申請專利範圍第3項所述之基板對準及檢測裝置，該處理單元依據該光影像對該基板進行該基板損傷檢測，該處理單元藉由比對該光影像之透光度與一預設透光度間之差異對該基板進行該基板損傷檢測。
8. 如申請專利範圍第3項所述之基板對準及檢測裝置，該處理單元依據該光影像對該基板進行該基板損傷檢測，該基板損傷檢測為對該基板進行基板裂痕透光偵測。
9. 如申請專利範圍第3項所述之基板對準及檢測裝置，該處理單元依據該光影像對該基板進行該基板損傷檢測，該光影像包括該發光單元所發光照射該基板之一反射光或一折射光，該處理單元依據該反射光或該折射光與一預設值之差異度對該基板進行該基板損傷檢測。
10. 如申請專利範圍第3項所述之基板對準及檢測裝置，該處理單元依據該光影像進行一光影像對位處理，並產生一對準值以進行該基板對準程序。
11. 如申請專利範圍第10項所述之基板對準及檢測裝置，該檢測單元電性連接該保持單元，該保持單元依據該對準值，對該基板進行該基板對準程序。
12. 如申請專利範圍第10項所述之基板對準及檢測裝置，更包括一基板輸出入單元，該基板輸出入單元電性連接該檢測單元，其中該基板輸出入單元將該基板放置於該保持單元，待該檢測單元提供該對準值，該基板輸出入單元依據該對準值，對該基板進行該基板對準程序。
13. 如申請專利範圍第12項所述之基板對準及檢測裝置，該基板輸出入單元取出該基板，其中依據該對準值直接調整取出該基板之位置。
14. 如申請專利範圍第12項所述之基板對準及檢測裝置，該基板輸出入單元取出該基板，其中依據該對準值於後續製程之設備中調整放置該基板之位置。
15. 如申請專利範圍第10項所述之基板對準及檢測裝置，該處理單元依據該光影像對位處理進行該基板之尺寸比對。
16. 如申請專利範圍第2項所述之基板對準及檢測裝置，當該檢測單元利用該壓力檢測方式時，該檢測單元包括一壓力檢測單元以及一偵測單元，其中該壓力檢測單元依據一氣壓吸附該基板，該偵測單元電性連接該壓力檢測單元，該偵測單元依據該氣壓反饋之一氣壓差，對該基板進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
17. 如申請專利範圍第16項所述之基板對準及檢測裝置，該偵測單元對該基板進行一重量偵測，以對該基板進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
18. 如申請專利範圍第16項所述之基板對準及檢測裝置，其中該壓力檢測單元調整該氣壓之壓力，以對該基板進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
19. 如申請專利範圍第16項所述之基板對準及檢測裝置，該壓力檢測單元包括至少一氣壓通道，其中該壓力檢測單元控制該至少一氣壓通道之開啟數量，以對該基板進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
20. 如申請專利範圍第19項所述之基板對準及檢測裝置，其中該壓力檢測單元根據該基板之尺寸，控制該至少一氣壓通道之開啟數量，以進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
21. 如申請專利範圍第1項所述之基板對準及檢測裝置，該保持單元包括一夾持單元，其中該夾持單元夾持該基板之一側壁，以直接進行該基板對準程序。
22. 如申請專利範圍第21項所述之基板對準及檢測裝置，該保持單元包括一夾持驅動單元，其根據該基板之尺寸驅動該夾持單元進行夾持。
23. 如申請專利範圍第21項所述之基板對準及檢測裝置，該保持單元包括一旋轉保持單元，其中該檢測單元係電性連接該保持單元，以控制該旋轉保持單元旋轉該基板並控制該夾持單元對該基板進行複數次夾持，以進行一複數次基板損傷對準檢測，其中該複數次基板損傷對準檢測，係該檢測單元控制該旋轉保持單元每旋轉該基板一預設角度並控制該夾持單元對該基板進行一次夾持。
24. 如申請專利範圍第23項所述之基板對準及檢測裝置，其中該檢測單元對該處理製程中全部之該基板或部分之該基板進行該複數次基板損傷對準檢測。
25. 如申請專利範圍第24項所述之基板對準及檢測裝置，其中該檢測單元依據該夾持單元是否正確夾持該基板，以判定是否進行該複數次基板損傷對準檢測。
26. 如申請專利範圍第24項所述之基板對準及檢測裝置，其中該檢測單元對該基板進行一光檢測，以判定是否進行該複數次基板損傷對準檢測。
27. 如申請專利範圍第26項所述之基板對準及檢測裝置，其中該檢測單元依據該光檢測得到一翹曲偏差值，並依據該翹曲偏差值，當該基板符合該翹曲偏差值才進行該複數次基板損傷對準檢測。
28. 如申請專利範圍第1項所述之基板對準及檢測裝置，該檢測單元還包括一側邊檢測單元，係設置於該基座，其沿該基板之側壁進行基板損傷檢測。
29. 如申請專利範圍第1項所述之基板對準及檢測裝置，該檢測單元還包括一旋轉單元，係設置於該基座，其旋轉該基板，進行至少該基板對準程序或該基板損傷檢測。
30. 如申請專利範圍第1項所述之基板對準及檢測裝置，該基板對準及檢測裝置可同時或分段進行該基板對準程序及該基板損傷檢測。
31. 一種基板處理機台，包括； 如申請專利範圍第1項至第30項任一項之一基板對準及檢測裝置；以及 一基板處理單元，係經該基板對準及檢測裝置之後續製程之設備，該基板處理單元所接收之一基板，皆已通過該基板對準及檢測裝置完成該基板對準程序及該基板損傷檢測。
32. 如申請專利範圍第31項所述之基板處理機台，該基板處理單元包括一基板處理槽、或一基板處理腔室。