TWI798654B

TWI798654B - 半導體設備及其操作方法

Info

Publication number: TWI798654B
Application number: TW110108299A
Authority: TW
Inventors: 董學儒; 蔡奉儒
Original assignee: 南亞科技股份有限公司
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2023-04-11
Also published as: CN115050666A; TW202235230A

Abstract

一種半導體設備的操作方法包括：錄製正常影像資訊，其中正常影像資訊包括機械臂、從機械臂的噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓及在晶圓上的液體；藉由第一偵測器在垂直方向偵測第一影像，其中第一影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓及在晶圓上的液體；藉由第二偵測器在水平方向偵測第二影像，其中第二影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓及在晶圓上的液體；以及根據正常影像資訊比對第一影像與第二影像，以判斷機械臂的狀態、噴嘴的狀態、液體的狀態及晶圓的狀態是否正常。

Description

半導體設備及其操作方法

本揭露係關於一種半導體設備及一種半導體設備的操作方法。

一般而言，半導體晶圓清洗過程為連續步驟，例如移動機械臂、放置晶圓於旋轉基座上、機械臂的噴嘴噴出液體至晶圓頂面以及移動旋轉基座使液體均勻位於晶圓頂面。若清洗過程中任一步驟出現作動問題，則會對晶圓造成缺陷。具有缺陷的晶圓只能於後續檢測中或良率上發現。由於清洗過程中任一步驟出現作動問題時，無法及時停止清洗過程以處理問題，因此增加了晶圓的損耗。

本揭露之一技術態樣為一種半導體設備。

根據本揭露一實施方式，一種半導體設備包括旋轉基座、機械臂、第一偵測器以及第二偵測器。旋轉基座配置以放置晶圓。機械臂位於晶圓與旋轉基座上方。機械臂具有噴嘴，且噴嘴配置以噴出液體至晶圓上。第一偵測器位於機械臂以及旋轉基座上方。第一偵測器配置以在垂直方向偵測第一影像。第一影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、晶圓及在晶圓上的液體。第二偵測器朝向晶圓以及旋轉基座的側面。第二偵測器配置以在水平方向偵測第二影像。第二影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、晶圓及在晶圓上的液體。

在本揭露一實施方式中，上述第一偵測器的位置高於第二偵測器的位置。

在本揭露一實施方式中，上述半導體設備更包括處理器。處理器電性連接第一偵測器及第二偵測器。處理器配置以判斷第一影像及第二影像是否正常。

在本揭露一實施方式中，上述半導體設備更包括記憶體。記憶體電性連接處理器。記憶體配置以儲存正常影像資訊以供處理器判斷第一影像及第二影像是否正常。

在本揭露一實施方式中，上述半導體設備更包括警報器。警報器電性連接處理器，且警報器配置以發出警報。

本揭露之一技術態樣為一種半導體設備的操作方法。

根據本揭露一實施方式，一種半導體設備的操作方法包括：錄製正常影像資訊，其中正常影像資訊包括機械臂、從機械臂的噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓及在晶圓上的液體；藉由第一偵測器在垂直方向偵測第一影像，其中第一影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓及在晶圓上的液體；藉由第二偵測器在水平方向偵測第二影像，其中第二影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓及在晶圓上的液體；以及根據正常影像資訊比對第一影像與第二影像，以判斷機械臂的狀態、噴嘴的狀態、液體的狀態及晶圓的狀態是否正常。

在本揭露一實施方式中，上述方法更包括使用記憶體儲存正常影像資訊。

在本揭露一實施方式中，上述根據正常影像資訊比對第一影像與第二影像包括使用電性連接記憶體、第一偵測器與第二偵測器的處理器判斷機械臂的狀態、噴嘴的狀態、液體的狀態及晶圓的狀態是否正常。

在本揭露一實施方式中，上述方法更包括當處理器判斷機械臂的狀態、噴嘴的狀態、液體的狀態及晶圓的狀態異常時，藉由電性連接處理器的警報器發出警報。

在本揭露一實施方式中，上述方法更包括當處理器判斷機械臂的狀態、噴嘴的狀態、液體的狀態及晶圓的狀態異常時，停止機械臂移動、停止噴嘴噴出液體與停止放置晶圓的旋轉基座移動。

在本揭露上述實施方式中，由於半導體設備具有第一偵測器及第二偵測器，因此半導體設備可藉由正常影像資訊比對第一影像及第二影像，以判斷機械臂的狀態、從噴嘴噴出時的液體的狀態、晶圓的狀態以及在晶圓的頂面上的液體的狀態。如此一來，當半導體設備判斷第一影像及第二影像至少其中一者異常時，作業人員便可提前知道晶圓在清洗過程中產生異常，而不需等到後續檢測中才發現晶圓的異常。

以下揭示之實施方式內容提供了用於實施所提供的標的之不同特徵的許多不同實施方式，或實例。下文描述了元件和佈置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不意欲作為限制。此外，本案可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡便和清晰的目的，且其本身不指定所論述的各個實施方式及/或配置之間的關係。

諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示的定向之外的在使用或操作中的裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用的空間相對描述詞可同樣相應地解釋。

第1圖繪示根據本揭露一實施方式之半導體設備100正常運作時的側視圖。半導體設備100包括旋轉基座110、機械臂130、第一偵測器140以及第二偵測器150。旋轉基座110配置以放置晶圓120。晶圓120的材質可包括矽。機械臂130位於晶圓120與旋轉基座110上方。機械臂130具有噴嘴132，且噴嘴132配置以噴出液體F至晶圓120的頂面122上。機械臂130可連接移動裝置而於旋轉基座110上方移動。第一偵測器140位於機械臂130以及旋轉基座110上方。第一偵測器140配置以在垂直方向D1偵測第一影像。第一影像包括機械臂130、從噴嘴132噴出時的液體F、晶圓120以及在晶圓120的頂面122上的液體F。舉例來說，噴嘴132噴出液體F時，旋轉基座110可轉動而於晶圓120的頂面122上形成液體F薄層。液體F可為去離子水(Deionized Water, DIW)或化學溶劑，且化學溶劑可為異丙醇(Isopropyl Alcohol, IPA)。第二偵測器150朝向晶圓120的側面124以及旋轉基座110的側面114。第二偵測器150配置以在水平方向D2偵測第二影像。第二影像包括機械臂130、從噴嘴132噴出時的液體F、晶圓120及在晶圓120的頂面122上的液體F。在一些實施方式中，第一偵測器140的位置高於第二偵測器150的位置。第一偵測器140與第二偵測器150可包括攝影機。

第2圖繪示第1圖中半導體設備100的方塊圖。同時參照第1圖與第2圖，半導體設備100還包括處理器160、記憶體170以及警報器180。處理器160電性連接第一偵測器140、第二偵測器150、記憶體170以及警報器180。處理器160配置以判斷第一影像及第二影像是否正常，而記憶體170配置以儲存正常影像資訊，以供處理器160判斷第一影像及第二影像是否正常。在一些實施方式中，正常影像資訊可包括機械臂130、從機械臂130的噴嘴132噴出時的液體F、機械臂130下方的晶圓120以及在晶圓120的頂面122上的液體F。電性連接第一偵測器140、第二偵測器150及記憶體170的處理器160可藉由正常影像資訊比對第一影像及第二影像，以判斷機械臂130的狀態、噴嘴132的狀態、液體F的狀態及晶圓120的狀態是否正常。液體F的狀態可包含從噴嘴132噴出的狀態與位在晶圓120上的狀態。

舉例來說，若正常影像資訊的影像在垂直方向D1與第一影像重疊，則半導體設備100便可判斷第一影像中的機械臂130、噴嘴132、液體F及晶圓120為正常狀態。同樣地，若正常影像資訊的影像在水平方向D2與第二影像重疊時，則半導體設備100便可判斷第二影像中的機械臂130、噴嘴132、液體F及晶圓120為正常狀態。也就是說，正常影像資訊的影像與第一影像及第二影像重疊可表示機械臂130沿正確路徑移動，而晶圓120正確地放置於旋轉基座110上的預定位置。並且，也可表示噴嘴132噴出液體F的時間為正確時間，而液體F於晶圓120的頂面122上的狀態為正常狀態。液體F為正常狀態可表示旋轉基座110在旋轉時無產生異常震動，進一步代表旋轉基座110正常運作。

在一些實施方式中，警報器180配置以發出警報。詳細來說，當處理器160判斷機械臂130的狀態、噴嘴132的狀態、液體F的狀態及晶圓120的狀態其中任一者異常時，可藉由電性連接處理器160的警報器180發出警報。此外，當處理器160判斷機械臂130的狀態、噴嘴132的狀態、液體F的狀態及晶圓120的狀態異常時，可停止機械臂130移動、停止噴嘴132噴出液體F與停止放置晶圓120的旋轉基座110移動。舉例來說，若晶圓120清洗過程產生異常，具有第一偵測器140、第二偵測器150以及處理器160的半導體設備100便可透過警報器180發出警報，並使半導體設備100及時停止清洗程序，以供人員排除異常，降低晶圓120的損耗。

在一些實施方式中，處理器160可包括中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)、可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)、特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)及上述元件之組合。在一些實施方式中，處理器160可為人工智能(Artificial Intelligence, AI)晶片。記憶體170可為任何型態的固定式或可移動式隨機存取記憶體(Random Access Memory, RAM)、唯讀記憶體(Read-Only Memory, ROM)、快閃記憶體(Flash Memory)、硬碟(Hard Disk Drive, HDD)、固態硬碟(Solid State Drive, SSD)或上述元件之組合。

第3圖繪示根據本揭露一實施方式之一種半導體設備的操作方法的流程圖。半導體設備的操作方法包括下列步驟。首先在步驟S1中，錄製正常影像資訊，其中正常影像資訊包括機械臂、從機械臂的噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓以及在晶圓上的液體。接著在步驟S2中，藉由第一偵測器在垂直方向偵測第一影像，其中第一影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓以及在晶圓上的液體。然後在步驟S3中，藉由第二偵測器在水平方向偵測第二影像，其中第二影像包括機械臂、從噴嘴噴出時的液體、機械臂下方的晶圓以及在晶圓上的液體。之後在步驟S4中，根據正常影像資訊比對第一影像與第二影像，以判斷機械臂的狀態、噴嘴的狀態、液體的狀態及晶圓的狀態是否正常。在以下敘述中，將詳細說明上述各步驟。

同時參照第1圖至第3圖，首先在步驟S1中，半導體設備100錄製正常影像資訊，其中正常影像資訊包括機械臂130、從機械臂130的噴嘴132噴出時的液體F、機械臂130下方的晶圓120以及在晶圓120的頂面122上的液體F。在一些實施方式中，可使用記憶體170儲存正常影像資訊。接著在步驟S2中，藉由半導體設備100的第一偵測器140在垂直方向D1偵測第一影像，其中第一影像包括機械臂130、從機械臂130的噴嘴132噴出時的液體F、機械臂130下方的晶圓120以及在晶圓120的頂面122上的液體F。然後在步驟S3中，藉由半導體設備100的第二偵測器150在水平方向D2偵測第二影像，其中第二影像包括機械臂130、從機械臂130的噴嘴132噴出時的液體F、機械臂130下方的晶圓120以及在晶圓120的頂面122上的液體F。之後在步驟S4中，半導體設備100根據正常影像資訊比對第一影像與第二影像，以判斷機械臂130的狀態、噴嘴132的狀態、液體F的狀態及晶圓120的狀態是否正常。

在步驟S4中，可使用電性連接記憶體170、第一偵測器140與第二偵測器150的處理器160判斷機械臂130的狀態、噴嘴132的狀態、液體F的狀態以及晶圓120的狀態是否正常。也就是說，處理器160可根據記憶體170中的正常影像資訊判斷第一影像及第二影像是否正常。當處理器160判斷機械臂130的狀態、噴嘴132的狀態、液體F的狀態及晶圓120的狀態異常時，可藉由電性連接處理器160的警報器180發出警報。此外，當處理器160判斷機械臂130的狀態、噴嘴132的狀態、液體F的狀態及晶圓120的狀態異常時，可停止機械臂130移動、停止噴嘴132噴出液體F與停止放置晶圓120的旋轉基座110移動。

舉例來說，若正常影像資訊的影像在垂直方向D1與第一影像重疊，則半導體設備100便可判斷第一影像中的機械臂130、噴嘴132、液體F及晶圓120為正常狀態。同樣地，若正常影像資訊的影像在水平方向D2與第二影像重疊時，則半導體設備100便可判斷第二影像中的機械臂130、噴嘴132、液體F及晶圓120為正常狀態。也就是說，正常影像資訊的影像與第一影像及第二影像重疊可表示機械臂130沿正確路徑移動，而晶圓120正確地放置於旋轉基座110上。並且，也可表示噴嘴132噴出液體F的時間為正確時間，而液體F於晶圓120的頂面122上的狀態為正常狀態。液體F為正常狀態可表示旋轉基座110在旋轉時無產生異常震動。

第4圖繪示第1圖之半導體設備100異常運作時的側視圖，例如晶圓120上的液體F的狀態為異常時的示意圖。如圖所示，當旋轉基座110在旋轉時產生異常而震動時，晶圓120的頂面122上的液體F便會形成特殊水層，例如外圍呈弧形與表面有液滴跳動，與第1圖均勻的液體F薄層狀態不同。如此一來，當半導體設備100根據正常影像資訊比對第一影像與第二影像後，可藉由正常影像資訊判斷在第4圖之晶圓120上的液體F狀態為異常，此時警報器180可發出警報且半導體設備100停止運轉，經作業人員檢查便可得知旋轉基座110在旋轉時產生震動。因此作業人員便可及時處理旋轉基座110的異常，以降低晶圓120的損耗。

綜上所述，由於半導體設備具有第一偵測器及第二偵測器，因此半導體設備可藉由正常影像資訊比對第一影像及第二影像，以判斷機械臂的狀態、從噴嘴噴出時的液體的狀態、晶圓的狀態以及在晶圓的頂面上的液體的狀態。如此一來，當半導體設備判斷第一影像及第二影像異常時，作業人員便可提前知道晶圓在清洗過程中產生異常，而不需等到後續檢測中才發現晶圓的異常，可有效提升產品良率。

前述概述了幾個實施方式的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的態樣。本領域技術人員應當理解，他們可以容易地將本揭露用作設計或修改其他過程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施方式相同的目的和/或實現相同的優點。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在這裡進行各種改變，替換和變更。

100:半導體設備 110:旋轉基座 114:側面 120:晶圓 122:頂面 124:側面 130:機械臂 132:噴嘴 140:第一偵測器 150:第二偵測器 160:處理器 170:記憶體 180:警報器 D1:垂直方向 D2:水平方向 F:液體 S1:步驟 S2:步驟 S3:步驟 S4:步驟

當結合隨附諸圖閱讀時，得自以下詳細描述最佳地理解本揭露之一實施方式。應強調，根據工業上之標準實務，各種特徵並未按比例繪製且僅用於說明目的。事實上，為了論述清楚，可任意地增大或減小各種特徵之尺寸。第1圖繪示根據本揭露一實施方式之半導體設備正常運作時的側視圖。第2圖繪示第1圖中半導體設備的方塊圖。第3圖繪示根據本揭露一實施方式之一種半導體設備的操作方法的流程圖。第4圖繪示第1圖之半導體設備異常運作時的側視圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:半導體設備

110:旋轉基座

114:側面

120:晶圓

122:頂面

124:側面

130:機械臂

132:噴嘴

140:第一偵測器

150:第二偵測器

D1:垂直方向

D2:水平方向

F:液體

Claims

一種半導體設備，包含：一旋轉基座，配置以放置一晶圓；一機械臂，位於該晶圓與該旋轉基座上方，該機械臂具有一噴嘴，該噴嘴配置以噴出一液體至該晶圓上；一第一偵測器，位於該機械臂以及該旋轉基座上方，且該第一偵測器配置以在垂直方向偵測一第一影像，該第一影像包含該機械臂、從該噴嘴噴出時的該液體、該晶圓及在該晶圓上的該液體；以及一第二偵測器，位於該旋轉基座的周圍且朝向該晶圓以及該旋轉基座的側面，其中該第二偵測器配置以在水平方向偵測該旋轉基座與一第二影像，該第二影像包含該機械臂、從該噴嘴噴出時的該液體、該晶圓及在該晶圓上的該液體。
如請求項1所述之半導體設備，其中該第一偵測器的位置高於該第二偵測器的位置。
如請求項1所述之半導體設備，更包含：一處理器，電性連接該第一偵測器及該第二偵測器，且該處理器配置以判斷該第一影像及該第二影像是否正常。
如請求項3所述之半導體設備，更包含：一記憶體，電性連接該處理器，且該記憶體配置以儲存正常影像資訊以供該處理器判斷該第一影像及該第二影像是否正常。
如請求項3所述之半導體設備，更包含：一警報器，電性連接該處理器，且該警報器配置以發出警報。
一種半導體設備的操作方法，包含：錄製一正常影像資訊，其中該正常影像資訊包含一機械臂、從該機械臂的一噴嘴噴出時的一液體、該機械臂下方的一晶圓及在該晶圓上的該液體；藉由一第一偵測器在垂直方向偵測一第一影像，其中該第一影像包含該機械臂、從該噴嘴噴出時的該液體、該機械臂下方的該晶圓及在該晶圓上的該液體；藉由一第二偵測器在水平方向偵測一旋轉基座與一第二影像，其中該第二影像包含該機械臂、從該噴嘴噴出時的該液體、該機械臂下方的該晶圓及在該晶圓上的該液體，且該第二偵測器位於該旋轉基座的周圍且朝向該晶圓以及該旋轉基座的側面；以及根據該正常影像資訊比對該第一影像與該第二影像，以判斷該機械臂的狀態、該噴嘴的狀態、該液體的狀態及該晶圓的狀態是否正常。
如請求項6所述之方法，更包含：使用一記憶體儲存該正常影像資訊。
如請求項7所述之方法，其中根據該正常影像資訊比對該第一影像與該第二影像包含：使用電性連接該記憶體、該第一偵測器與該第二偵測器的一處理器判斷該機械臂的狀態、該噴嘴的狀態、該液體的狀態及該晶圓的狀態是否正常。
如請求項8所述之方法，更包含：當該處理器判斷該機械臂的狀態、該噴嘴的狀態、該液體的狀態及該晶圓的狀態異常時，藉由電性連接該處理器的一警報器發出警報。
如請求項8所述之方法，更包含：當該處理器判斷該機械臂的狀態、該噴嘴的狀態、該液體的狀態及該晶圓的狀態異常時，停止該機械臂移動、停止該噴嘴噴出該液體與停止放置該晶圓的該旋轉基座移動。