TWI582835B - 具有輔助監測功能之半導體製程設備 - Google Patents

Description

具有輔助監測功能之半導體製程設備

本發明是有關一種半導體製程設備，且特別是有關於一種具有輔助監測功能的半導體製程設備。

現在的半導體製程，主要是藉由操作高度自動化控制的半導體製程設備來進行，例如是：以離子植入機來對晶圓的功能元件進行各種摻雜製程。請配合圖1所示之一種離子植入機之功能方塊示意圖。

請參見圖1，離子植入機10至少包含離子源單元11、電荷質量分析單元12、目標單元13、主控制單元14。離子源單元11一般包含可用以產生離子束的氣體來源、一個用以提供該氣體產生離子束的電源以及一個電源控制/感測模組。電荷質量分析單元12配置於離子束的飛行路徑111上，其包含一個磁能產生部件以及一個磁場控制/感測模組，藉由離子行經磁場時因不同的電荷/質量比會產生不同的飛行路徑，來篩選離子束中符合預定質量的離子沿著設定目標路徑121前進、並且將非預定質量的離子偏離離子束的設定目標路徑121。目標單元13內包含一個法拉第杯、一個掃描部件、以及掃描控制/感測模組，其中一個或者多個諸如半導體晶圓的工件配置於掃描部件上；掃描控制/感測模組控制掃描部件對準法拉第杯，用以往復掃瞄一個或多個工件對準經電荷/質量分析篩選後進入法拉第杯的離子束來進行離子植入製程。主控制單元14耦接離子源單元11、電荷 質量分析單元12以及目標單元13，其包含一個處理模組、儲存模組以及顯示模組，其中儲存模組儲存有植入製程參數；處理模組用以傳輸植入製程參數之控制信號至離子源單元11、電荷質量分析單元12以及目標單元13，接收來自離子源單元11、電荷質量分析單元12以及目標單元13的感測信號，以及將植入製程的執行狀態信息傳輸至顯示模組，以供操作者透過顯示模組監測植入製程的執行狀態。

然而，若是因為外部電力干擾、內部控制程式、設備硬體構件或其他不明因素造成高度自動化控制的半導體製程設備發生錯誤的動作或信息，以圖1所示之離子植入機為例，當離子源單元11、電荷質量分析單元12、目標單元13或主控制單元14的硬體或主控制單元14的軟體發生錯誤，以致主控制單元14無法正確顯示植入製程的執行狀態，操作者必須暫停植入製程，藉由人為推算或取出工件以其他檢測設備，例如是熱波測量儀等，對工件進行檢測以確認植入劑量後，才能進行後續的製程步驟。前述的方法不僅延誤生產計劃而卻可能仍無法檢測出產品的瑕疵，導致生產成本的浪費。因此，如何解決上述種種問題，即為發展本發明之目的。

本發明的主要目的就是在提供一種具有輔助監測功能之半導體製程設備，其包含一軌道、一驅動軸、一第一感測元件以及一計數器。軌道包含一第一端點以及一第二端點。驅動軸具有一端部配置於軌道中，用以於第一端點以及第二端點間進行一往復運動。第一感測元件配置於軌道上之一定點，用以於端部通過定點時產生一第一信號。計數器包含一第一輸入端以及一顯示端。第一輸入端耦接第一感測元件，用以接收第一信號後產生一次計數信息。顯示端耦接第一輸入端，用以接收次計數信息後以累進方式顯示一第一計數數目。

本發明運用配置於半導體製程設備中軌道上的第一感測元 件，取出其感測驅動軸進行往復運動時所產生的第一信號來建構半導體製程設備的輔助監測機制。於半導體製程設備發生軟體或硬體上的錯誤時，本發明之輔助監測機制仍可確實地依據半導體製程設備所執行之製程動作來記錄並顯示已進行的製程進度。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10‧‧‧離子植入機

11‧‧‧離子源單元

12‧‧‧電荷質量分析單元

13‧‧‧目標單元

14‧‧‧主控制單元

20‧‧‧半導體製程設備(離子植入機)

21‧‧‧控制單元

22‧‧‧軌道

23‧‧‧第一驅動部

24‧‧‧承載台

25‧‧‧支托件

30‧‧‧計數器

31‧‧‧記錄器

111‧‧‧離子束的飛行路徑

121‧‧‧離子束的設定目標路徑

220‧‧‧第一感測元件

221‧‧‧軌道的中心點

222‧‧‧軌道的第一端點

223‧‧‧軌道的第二端點

231‧‧‧第一驅動馬達

232‧‧‧驅動軸

233‧‧‧驅動軸的端部

241‧‧‧承載台的圓心點

301‧‧‧第一輸入端

302‧‧‧顯示端

303‧‧‧第二輸入端

304‧‧‧電源供應端

305‧‧‧接地端

V1‧‧‧獨立電源

w1‧‧‧半導體晶圓

圖1繪示一種離子植入機之功能方塊示意圖。

圖2繪示本發明之具有輔助監測功能之半導體製程設備之功能方塊示意圖。

圖2A至圖2B繪示為本發明之具有輔助監測功能之半導體製程設備之一實施例示意圖。

本發明主要的構想在於運用配置於半導體製程設備中往復驅動構件上的感測元件，取出其感測驅動構件執行往復運動時所產生的感測信號來建構一組輔助監測機制。圖2繪示本發明之具有輔助監測功能之半導體製程設備之功能方塊示意圖。

首先，請參見圖2，半導體製程設備20包含軌道(圖未示)、第一驅動部23、第一感測元件220、控制單元21以及計數器30。軌道包含第一端點以及第二端點(圖未示)。第一驅動部23包含一驅動軸(圖未示)，驅動軸具有一端部(圖未示)配置於軌道中，用以於第一端點以及第二端點間進行往復運動。第一感測元件220配置於軌道上，用以於驅動軸之端部通過第一感測元件220時(如圖中箭頭虛線所示)產生第一信號。控制單元21耦 接第一驅動部23，用以傳輸控制信號至第一驅動部23，以使驅動軸進行往復運動。在一些可程式化控制的半導體製程設備中，控制單元21還可儲存有往復運動的預設進行次數，其以第一驅動部於往/復反向運動間之反相信號來遞減該往復運動的預設進行次數，並顯示剩餘之往復運動次數，例如控制單元21內預設執行N次往復運動，而於第一驅動部23執行一次往復運動後，控制單元21顯示剩餘往復運動次數為N-1次。當控制單元21所顯示之計數數目為零，則控制單元21發出停止信號，以使第一驅動部23停止動作。

計數器30包含第一輸入端301以及顯示端302。第一輸入端301耦接第一感測元件220，用以接收第一信號後產生一次計數信息。顯示端302耦接第一輸入端301，用以接收該次計數信息後以累進方式顯示第一計數數目。本發明所選用的計數器30還可進一步包含第二輸入端303、電源供應端304以及接地端305。第二輸入端303接收一輸入信號後可產生一歸零信息，顯示端302接收該歸零信息後顯示第一計數數目為零。電源供應端304可外接獨立電源V1。

為了更具體說明，圖2A以及圖2B中繪示本發明之具有輔助監測功能之半導體製程設備之一實施例側視示意圖。

在圖2A至圖2B中，本發明之具有輔助監測功能之半導體製程設備20為一種離子植入機。圖2A為離子植入機20於執行離子植入製程時之示意圖。請參見圖2A，離子植入機20除包含軌道22、第一驅動部23、第一感測元件220，還包含承載台24以及第二驅動部(圖未示)。軌道22包含中心點221、第一端點222以及第二端點223。第一驅動部23包含第一驅動馬達231以及驅動軸232，其中驅動軸232具有一端部233配置於軌道22中，用以於第一端點222以及第二端點223間進行線性往復運動(圖中兩個箭頭直線所示之線性往復運動)。承載台24樞接於驅動軸232上而可被驅動軸232驅動進行該線性往復運動(圖中兩個箭頭直線所示之線性往復 運動)，其用以承載至少一半導體晶圓w1。第二驅動部配置於承載台24中，用以驅動承載台24以承載台24之圓心點241進行圓周運動(圖中兩個箭頭曲線所示之圓周運動)。離子植入機20組合第一驅動部23所進行之線性往復運動及第二驅動部所進行之圓周運動形成一種掃瞄動作，使承載台24上一個或多個半導體晶圓w1以掃瞄方式通過植入區中的離子束(圖未示)，而使離子束中的摻質得以均勻地植入各半導體晶圓w1中。

在本實施例中，軌道22具有一中心點221位於第一端點222及第二端點223間。第一感測元件220配置於中心點221上，用以做為驅動軸232之定位感測元件。值得說明的是，在離子植入機20中，第一端點222或第二端點223上亦可配置有第一感測元件，本發明中之輔助監測機制並不限制取用配置於中心點221上之第一感測元件220所產生的第一感測信號，其中第一感測元件221係選自近接開關、光電開關或壓電開關，較佳為選用可靠度較高且耐用度較長的近接開關。當第一感測元件220偵測到驅動軸232的端部233通過軌道22之中心點221時，第一感測元件221即產生一次第一信號，例如是一次+24V電壓信號。在本發明中，計數器30的第一輸入端301耦接至第一感測元件220，第一輸入端301於接收到該第一信號後產生一次計數信息。計數器30的顯示端302耦接第一輸入端301，顯示端302於接收該次計數信息後以累進方式顯示一第一計數數目(如圖中所示之001)。

值得說明的是，如圖2A所示，本發明之輔助監測機制是取用配置於軌道22上的第一感測元件220所產生的感測信號，僅有驅動軸232之端部233確實在進行線性往復運動時，計數器30才會產生第一計數數目。因此，若離子植入機20之控制單元(圖未示)、第一驅動馬達231或其他構件發生軟體或硬體上錯誤而未能顯示或執行正確的製程動作，計數器30上所顯示的第一計數數目即為驅動軸232已執行完成之線性往復運動次數。此外，本發明之輔助監測機制除包含計數器30，還可包含記錄器31， 用以計數器30產生第一計數數目的過程。在本實施例中，記錄器31為一種攝影記錄器，其除了以影像記錄計數器30產生第一計數數目的過程，還可同時記錄驅動軸進行線性往復運動的過程，用以雙重確認第一計數數目的正確性。

再請參見圖2B所示離子植入機20於完成離子植入製程時之側視示意圖。如圖2B所示，離子植入機20還包含第三驅動部(圖未示)以及支托件25。離子植入機20於完成該批次半導體晶圓w1之離子植入製程後，驅動軸232之端部233定位於軌道22之中心點221，即第一感測元件220所配置之位置。第三驅動部(圖未示)驅動承載台24以驅動軸232為中心軸進行一旋轉運動(即相當於圖中繞x軸之旋轉運動)，而使承載台24脫離離子植入機20之植入區。支托件25配置於承載台24之下方，於接收控制單元(圖未示)之一第二信號後，可由承載台24下方向上昇起而凸出於承載台24之表面，用以供該半導體晶圓自承載台24之上昇起，以供傳送半導體晶圓w1的機械臂(圖未示)將半導體晶圓w1載入/取離離子植入機20。

在本實施例中，計數器30之第二輸入端303分別耦接支托件25以及顯示端302，第二輸入端303於接收到控制支托件25進行昇起動作之第二信號後產生一歸零信息。顯示端302接收該歸零信息後顯示該計數數目為零((如圖中所示之000)，以準備監測下一批次的離子植入製程。同樣的，記錄器31可記錄此一批次離子植入製程的過程，以備現場操作者回溯調查該批次植入製程之生產歷程。

由上述的說明可知，本發明運用配置於半導體製程設備中往復驅動構件上的感測元件，取出其感測驅動構件執行往復運動時所產生的感測信號來建構一組半導體製程設備的輔助監測機制。於半導體製程設備發生軟體或硬體上的錯誤時，本發明之監測機制仍可確實地依據半導體製程設備所執行之製程動作來記錄並顯示已進行的製程進度，使操作者得以 迅速地分析半導體製程設備及/或其製造半導體晶圓的狀態，所以能有效減少瑕疵產品、避免延誤生產計劃以及生產程本的浪費。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視本案所附之申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧半導體製程設備(離子植入機)

22‧‧‧軌道

23‧‧‧第一驅動部

24‧‧‧承載台

30‧‧‧計數器

31‧‧‧記錄器

220‧‧‧第一感測元件

221‧‧‧軌道的中心點

222‧‧‧軌道的第一端點

223‧‧‧軌道的第二端點

231‧‧‧第一驅動馬達

232‧‧‧驅動軸

233‧‧‧驅動軸的端部

241‧‧‧承載台的圓心點

301‧‧‧第一輸入端

302‧‧‧顯示端

303‧‧‧第二輸入端

304‧‧‧電源供應端

305‧‧‧接地端

V1‧‧‧獨立電源

w1‧‧‧半導體晶圓

Claims (10)

1. 一種具有輔助監測功能之半導體製程設備，其包含：一軌道，包含一第一端點以及一第二端點；一驅動軸，具有一端部配置於該軌道中，用以於該第一端點以及該第二端點間進行一往復運動；以及一第一感測元件，配置於該軌道上之一定點，用以感測該端部通過該定點時產生一第一信號；一計數器，其包含：一第一輸入端，耦接該第一感測元件，用以接收該第一信號後產生一次計數信息；以及一顯示端，耦接該第一輸入端，用以接收該次計數信息後以累進方式顯示一第一計數數目。
2. 如申請專利範圍第1項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其中該軌道包含一中心點位於該第一端點及該第二端點間，該定點為該中心點。
3. 如申請專利範圍第1項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其中該第一感測元件係選自近接開關、光電開關或壓電開關。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有輔助監測功能之半導體製程設備，其中該第一信號為一電壓信號。
5. 如申請專利範圍第1項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其還包含：一承載台，樞接於該驅動軸上而可被該驅動軸驅動進行該往復運動， 用以承載至少一半導體晶圓；一支托件，配置於該承載台下方，於接收一第二信號後由該該承載台下方向上昇起而凸出於該承載台表面，用以供該半導體晶圓被載入或取離該承載台，其中該計數器還包含一第二輸入端，分別耦接該支托件以及該顯示端，用以接收該第二信號後產生一歸零信息，該顯示端接收該歸零信息後顯示該計數數目為零。
6. 如申請專利範圍第1項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其還包含一控制單元，儲存有該往復運動之一預設進行次數並以遞減該預設進行次數之方式產生一第二計數數目。
7. 如申請專利範圍第1項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其中該計數器還包含一電源供應端。
8. 如申請專利範圍第7項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其中該電源供應端耦接至一獨立電源。
9. 如申請專利範圍第1項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其還包含一記錄器，用以記錄該第一計數數目。
10. 如申請專利範圍第9項所述具有輔助監測功能之半導體製程設備，其中該記錄器係一攝影記錄器。