TWM569491U - Wafer thickness measuring device - Google Patents

Abstract

本創作揭露一種晶圓厚度量測裝置，包含：基板組，具有第一基板與第二基板，第一基板固定於半導體機台上之第一端，第二基板固定於半導體機台上之第二端，其中第一端與第二端相對於機台上晶圓直徑之兩端點設置；發射器，固定於第一基板，用以發射光源至晶圓；接收器，固定於第二基板，用以接該發射器所發射之光源；計算模組，計算模組分別與發射器及接收器電性連接，藉由晶圓部分遮蔽由發射器所發出之光源再被接收器接收其它未被遮蔽之光源後，計算其光通量並得知晶圓之厚度值。

Description

晶圓厚度量測裝置

本創作是有關於一種晶圓厚度量測裝置，尤其涉及一種透過光源直線發射方式以光通量計算晶圓厚度之裝置。

在半導體製程中，維持晶圓良好及適當的厚度是進入各重要製程中的基本條件，也是提高良率的要素，但晶圓在不斷循環的各製程階段中，不論是製程需要之運送與處理或是人為操作因素等，都可能使其晶圓厚度被削弱，致使晶圓在製程當中破裂毀損，因此確保晶圓在各製程作業前維持一定標準厚度，除對製程良率有重大影響外，亦能減少晶圓破損在機台中所造成的汙染與額外處理等人力和時間成本，故，精確且快速在製程中量測晶圓厚度將有助於半導體產業中晶圓之製程效益。

在現今做法中，較常用的晶圓厚度量測方式之一為直接設置一量測機台，將一片一片的晶圓夾放至量測機台的載盤上，再利用機台上的探針元件進行量測，但此量測方法除須增加額外程序以機械手臂將晶圓從晶舟或存放裝置中取出，然後再夾放於量測機台，而其中只要任一動作有些許位移上的偏差，都可能造成晶圓傳輸失敗，甚至使晶圓產生掉片、滑片、缺角或破片等狀況，亦必須另外設立機台，過程繁複耗力、費時不便，且增加額外風險。另一 種係直接用阻斷式光感測法進行晶圓厚度量測，即用雷射光點由上而下穿透晶圓以量測晶圓厚度的偏移量，但在半導體產業發展的日新月異下，晶圓厚度越做越精薄，雷測光點已經大於晶圓厚度而無法進行精確的量測。是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本創作之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在。

有鑒於此，本創作即在提供一種晶圓厚度量測裝置，係於晶圓於各生產製程前可以精確量測其晶圓厚度，以致能在真正進入製程前，將晶圓厚度異常或過薄之晶圓先行淘汰，以免造成製程中的額外成本。該晶圓厚度量測裝置包含：基板組、發射器、接收器及計算模組，利用基板組將發射器及接收器固定於半導體製程機台上，再將計算模組分別與發射器及接收器電性連接，藉由晶圓側面部分遮蔽由發射器所發出之光源再被接收器接收其它未被遮蔽之光源後，計算其光通量並得知晶圓之厚度值。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，基板組進一步具有卡固裝置。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，計算模組電性連接於監控模組。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，發射器為雷射光發射器或紅外線發射器。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，半導體機台為晶圓載具裝載埠傳送LPT(Load Port Transfer)機台。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，半導體機台為薄膜製程機台、黃光製程機台、蝕刻製程機台、化學研磨製程機台、擴散製程機台等任一種或一種以上之半導體機台。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，基板組進一步設有升降裝置，可升降組立於半導體機台側面。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，發射器與接收器之數量為一個。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，發射器與接收器之數量為複數個。

所述之晶圓厚度量測裝置，其中，晶圓厚度量測裝置於晶舟傳送盒之盒蓋開啟前或盒蓋開啟後皆可進行量測。

藉由發射器從晶圓直徑側向發射光源，並進一步計算其光通量得知晶圓厚度。更進一步來說，藉由一端之發射器所發出之光源，再被另一端之接收器接收其它未被晶圓遮蔽之光源，經由計算模組進一步計算晶圓厚度，並利用監控模組監控分析厚度等特徵，在進入製程前，將晶圓厚度過薄或異常之晶圓取出，避免在製程中因晶圓破片造成機台污染或耗損等成本。

10‧‧‧晶圓厚度量測裝置

101‧‧‧晶圓

A、B‧‧‧晶圓直徑之兩端點

21‧‧‧晶舟傳送盒

30‧‧‧半導體機台

31‧‧‧半導體機台第一端

32‧‧‧半導體機台第二端

40‧‧‧基板組

41‧‧‧第一基板

42‧‧‧第二基板

60‧‧‧升降裝置

70‧‧‧發射器

80‧‧‧接收器

90‧‧‧發射光源

91‧‧‧接收光源

100‧‧‧計算模組

200‧‧‧監控模組

為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為繪示依據本創作之晶圓厚度量測裝置一實施例示意圖。

第2圖為繪示依據本創作之晶圓厚度量測裝置一實施例之側面示意圖。

第3圖為繪示依據本創作之晶圓厚度量測裝置再一實施例示意圖。

第4圖為繪示依據本創作之晶圓厚度量測裝置再一實施例示意圖。

除非有其他表示，在不同圖式中相同之號碼與符號通常被當作相對應的部件。該些圖示之繪示為清楚表達該些實施方式之相關關聯而非繪示該實際尺寸。

以下將以圖式揭露本創作之實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本創作。也就是說，在本創作部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參考第1圖及第2圖，為本創作所提出之晶圓厚度量測裝置一實施方式示意圖。本創作提出一種晶圓厚度量測裝置10，目的係用於製程開始前，於半導體機台30上進行量測晶圓厚度之裝置，其中晶圓101固定於晶舟(未圖式)內，並以晶舟傳送盒(SMIF Pod)21覆蓋晶舟，保護欲被傳送之晶圓101，晶舟傳送盒21置放於半導體機台30上，半導體機台30會將晶舟傳送盒21的外盒打開，晶圓厚度量測裝置10包含：基板組40、發射器70、接收器80及計算模組100(如第2圖所示)。晶圓厚度量測裝置10靠基板組40固定裝設於半導體機台30上。基板組40，具有第一基板41與第二基板42，而且基板組40進一步設有卡固裝置(未圖示)，能將基板組40固定於半導體機台30上之任一位置，其中第一基板41固定於 半導體機台30上之第一端31，第二基板42固定於半導體機台30上之第二端32，第一端31與第二端32相對於機台上晶圓直徑之兩端點A、B設置，此外，第一基板41及第二基板42亦可不侷限於上述位置設計，只要是第一基板41及第二基板42之位置是相對設置的，亦即第一基板41的對面即設置有第二基板42，皆是本實施方式之實施態樣之一。發射器70設置於第一基板41上，接收器80設置於第二基板42上，因此，發射器70與接收器80兩者為相對於機台上晶圓直徑之兩端點A、B對向設置，亦即晶圓101位於發射器70與接收器80中間。請繼續參考第2圖，發射器70固定於第一基板41，用以發射光源90至晶圓101，接收器80固定於第二基板42，而用以接收發射器70所發射之光源。而有一計算模組100與發射器70及接收器80電性連接，藉由晶圓101部分遮蔽由發射器70所發出之光源90再被接收器80接收其它未被遮蔽之光源91後，接著由計算模組100扣除晶圓101彼此間的擺放間距，計算其正確光通量而得知晶圓101之厚度值。發射器70一次所發射之光源面積量大於單片晶圓101厚度，因此一次光源發射與接收後，可以計算出單片晶圓101的個別厚度，因此能快速有效率地量測晶圓101厚度。另外，當發射器70與接收器80之數量為多個時，並與每一片晶圓之相對位置相互對應，即可針對多片晶圓101同時量測其厚度。值得一提的是，上述發射器70與接收器80之態樣種類，在此並不特別加以限制，其發射器70可以是雷射光發射器，也可以是紅外線發射器，而發射器70與接收器80之收發方式，可以是收發分離方式、收發一體方式或回歸反射型收發方式。

請參考第3圖及第4圖，為本創作所提出之晶圓厚度量測裝置另一實施方式示意圖。本創作所提出之晶圓厚度量測裝置10藉由第一基板41及第二基板42固定於半導體機台30側面上，並相對於機台上晶圓直徑之兩端點A、B設 置，因此只要是半導體機台30上晶圓直徑之兩端點任何相對面，皆可以設置固定第一基板41及第二基板42，而第一基板41及第二基板42的數量及態樣在此並不特別加以限制，只要是能夠用來固定發射器70及接收器80於半導體機台30上晶圓直徑之兩端點A、B相對側面上，均為本實施例之呈現方式。

請繼續參考第3圖及第4圖，當半導體機台30在傳送及放置晶舟傳送盒21時，需要半導體機台30乘載側面無物體阻擋，以利機器做傳送及放置，因此本創作進一步將晶圓厚度量測裝置之第一基板41及第二基板42以可升降方式固定於半導體機台30上，特別是於半導體機台30兩側，由第3圖及第4圖可以看到本創作於半導體機台30下方側面設置升降裝置60，在晶舟傳送盒21尚未傳送至半導體機台30時，如第4圖所示，升降裝置60會將第一基板41及第二基板42降縮於升降裝置60內，待晶舟傳送盒21已就定位於半導體機台30上時，如第3圖所示，第一基板41及第二基板42才由機台側面的升降裝置60中升至晶舟傳送盒21側面。更進一步，第一基板41及第二基板42各可存在有一個發射器70及一個接收器80，藉由升降裝置60的升降動作使發射器70及接收器80針對多片晶圓101進行移動式感測，進而計算出每一片晶圓101之厚度；另外，於第一基板41及第二基板42各可存在有複數個發射器70及複數個接收器80，藉由升降裝置60的升降動作並使複數個發射器70及複數個接收器80升降至定位時，同時針對多片晶圓101進行定點式感測，進而計算出每一片晶圓101之厚度。

本創作之晶圓厚度量測裝置1於晶舟傳送盒21開盒前或開盒後皆可進行晶圓101厚度量測，當晶舟傳送盒21開啟時，晶圓厚度量測裝置10可直接對晶舟中的晶圓101發射光源進行一次性全數量測或單片厚度量測；而當晶舟傳送盒21未開啟時，晶圓厚度量測裝置10發射之可穿透外盒之光源，亦可對於在 晶舟傳送盒21中晶圓101的側面進行一次性全數量測或單片量測，再由計算模組100扣除外盒影響之光線折射誤差，進行計算分析各晶圓厚度，並將計算數據傳送到監控模組200以分析決定是否有異常晶圓需取出。

本創作晶圓厚度量測裝置所裝置之半導體機台30，較佳為晶圓載具裝載埠傳送LPT(Load Port Transfer)機台，但亦可視需求架設於薄膜製程機台、黃光製程機台、蝕刻製程機台、化學研磨製程機台、擴散製程機台等任一種或一種以上之半導體製程機台上，其裝設固定方式如前所述，因此可非常便利於半導體各製程進行前就精確量測出晶圓厚度，並能進步一步做監控與決定是否需淘汰異常之晶圓。

藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在晶圓厚度量測效率欠佳的問題，透過直接在原本半導體製程機台上裝設本晶圓厚度量測裝置，可以在製程進行前在機台上量測晶圓厚度，避免因厚度過薄之晶圓進入製程導致破片而產生額外成本；同時，本創作可進一步連接監控模組，可以依據量測而得知晶圓厚度，對於個別晶圓做分析與控管。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，並非用以限定本創作之申請專利權利；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本創作所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。

Claims (10)

1. 一種晶圓厚度量測裝置，係被配置於一半導體機台用於一晶圓於製程中以量測該晶圓厚度，該晶圓厚度量測裝置包含：一基板組，具有一第一基板與一第二基板，該第一基板固定於該半導體機台上之一第一端，該第二基板固定於該半導體機台上之一第二端，該第一端與該第二端相對於該半導體機台上該晶圓直徑之兩端點設置；一發射器，固定於該第一基板，用以發射光源至該晶圓；一接收器，固定於該第二基板，用以接收該發射器所發射之光源；一計算模組，該計算模組分別與該發射器及該接收器電性連接，藉由該晶圓部分遮蔽由該發射器所發出之光源再被該接收器接收其它未被遮蔽之光源後，計算其光通量並得知該晶圓之厚度值。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該基板組進一步具有一卡固裝置。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該計算模組電性連接於一監控模組。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該發射器為雷射光發射器或紅外線發射器。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該半導體機台為晶圓載具裝載埠傳送LPT(Load Port Transfer)機台。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該半導體機台為薄膜製程機台、黃光製程機台、蝕刻製程機台、化學研磨製程機台、擴散製程機台等任一種或一種以上之半導體機台。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該基板組進一步設有一升降裝置，可升降組立於該半導體機台側面。
8. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該發射器與該接收器之數量為一個。
9. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該發射器與該接收器之數量為複數個。
10. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓厚度量測裝置，其中，該晶圓厚度量測裝置於一晶舟傳送盒之盒蓋開啟前或盒蓋開啟後皆可進行量測。