CN101206181B - 检测晶圆边缘洗边效果的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种检测晶圆边缘洗边效果的装置。所述装置包括：用于放置晶圆的晶圆架；用于探测晶圆是否存在的光敏传感器；用于分辨晶圆边缘有无铜薄膜的颜色分辨光敏传感器；用于判断晶圆边缘洗边工艺是否成功并通知监测人员检测结果的可编程逻辑控制单元。本发明还提供了一种检测晶圆边缘洗边效果的方法：光敏传感器发出探测光探测晶圆架上有无晶圆；颜色分辨光敏传感器发射分辨光分辨晶圆边缘有无铜薄膜，并发送分辨信号；可编程逻辑控制单元接收并根据探测信号和分辨信号判断晶圆边缘洗边是否成功，并报告判断结果，从而避免了大量洗边失败的晶圆被送往后续的化学机械研磨工艺中，增加研磨难度。

Description

检测晶圆边缘洗边效果的装置及方法
技术领域
本发明涉及半导体工艺，特别涉及检测晶圆边缘洗边效果的装置及方法。
背景技术
在半导体制程的电镀铜工艺中，晶圆边缘的铜薄膜可能会生成不应有的微细颗粒并且增加后续的化学机械研磨工艺的困难。因此晶圆边缘的铜薄膜并不是生产所需要的，所以必须被去除掉。在Novellus公司的Sarbe型号的电化学镀铜工具中，洗边槽被用来去除晶圆边缘的铜薄膜，此项操作被称为洗边。然而在这样一个电化学镀铜工具中，并没有针对晶圆边缘洗边效果做出检测的装置。如果洗边工艺没有被正确执行，晶圆就达不到后续化学机械研磨工艺的标准。而洗边槽并不会知道洗边失败，这样将会导致大量的洗边失败的晶圆被送往后续化学机械研磨工艺流程中。并且这种洗边失败的晶圆现今只能在光学显微镜检测流程中被生产制造助理发现，而此时已经是在化学机械研磨工艺之后了。一般来说，20堆或500片的洗边失败的晶圆将在生产制造助理发现之前被生产出来。因此现有技术的缺陷在于：大量洗边失败的晶圆会被送往后续化学机械研磨工艺，给后续研磨工艺增加难度。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种检测晶圆边缘洗边效果的装置，避免大量洗边失败的晶圆被送往后续化学机械研磨工艺，增加研磨工艺难度。
为解决上述问题，本发明提供一种检测晶圆边缘洗边效果的装置，包括下列部件：晶圆架，用于放置晶圆；光敏传感器，用于向放置晶圆的平面发射探测光探测晶圆是否存在，并发送探测结果信号；颜色分辨光敏传感器，位于晶圆上有铜薄膜面的上方，用于通过接收向晶圆边缘发射的分辨光的反射光分辨晶圆边缘有无铜薄膜，并发送分辨结果信号；可编程逻辑控制单元，用于接收并根据探测结果信号和分辨结果信号判断晶圆边缘洗边是否成功，并报告判断结果。
相应地，本发明还提供了一种检测晶圆边缘洗边效果的方法，包括下列步骤：光敏传感器向放置晶圆的平面发出探测光探测晶圆架上有无晶圆，同时颜色分辨光敏传感器发射分辨光；当光敏传感器探测到晶圆架上的晶圆时，向可编程逻辑控制单元发送探测结果信号通知可编程逻辑控制单元晶圆已存在，同时颜色分辨光敏传感器根据晶圆边缘反射的分辨光分辨晶圆边缘有无铜薄膜，并向可编程逻辑控制单元发送分辨结果信号；可编程逻辑控制单元接收并根据探测结果信号和分辨结果信号判断晶圆边缘洗边是否成功，并报告判断结果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明检测晶圆边缘洗边效果的装置能够及时发现洗边失败的晶圆并报告，防止这些晶圆被送往后续化学机械研磨工艺，从而减小后续研磨工艺难度。
附图说明
图1是本发明检测晶圆边缘洗边效果的装置检测边缘被去除铜薄膜的晶圆的示意图；
图2是本发明检测晶圆边缘洗边效果的装置检测边缘未被去除铜薄膜的晶圆的示意图；
图3是本发明检测晶圆边缘洗边效果的方法流程图。
具体实施方式
本发明检测晶圆边缘洗边效果的装置如图1所示：
晶圆架1，用于放置晶圆2；
光敏传感器3，用于向放置晶圆2的平面发射探测光探测晶圆2是否存在，并发送代表晶圆架1有无晶圆2的探测结果信号；
颜色分辨光敏传感器4，位于晶圆2铜薄膜面的上方，用于通过接收向晶圆边缘发射的分辨光的反射光分辨晶圆边缘有无铜薄膜，并发送分辨结果信号；
可编程逻辑控制单元5，用于接收并根据探测信号和分辨信号判断晶圆边缘洗边是否成功，并报告判断结果。
所述本发明检测晶圆边缘洗边效果的装置位于晶圆传送站中，在晶圆通过传送站时对于晶圆边缘的洗边效果进行检测，以防止洗边失败的晶圆被送往后续化学机械研磨工艺。
所述光敏传感器，位于放置晶圆的平面的垂直空间里，即位于晶圆上方或晶圆下方，包括放大器FS-V2R(未显示)以及光纤模组FU-35FA(未显示)，放大器用来根据反射光线亮度不同判断晶圆架上有无晶圆；光纤模组用来发射探测光和接收探测光。
所述颜色分辨光敏传感器，包括放大器CZ-V21(未显示)以及感测头CZ-H32(未显示)，放大器用于根据接收的反射光的亮度不同分辨晶圆边缘有无铜薄膜；感测头用来发射分辨光和接收分辨光，所述分辨光由红、蓝和绿三色光构成，直径为2.5mm，投射在距离晶圆边缘0-2.5mm处，以保证距离晶圆边缘3mm范围内的晶圆表面能被分辨光照射到，即满足晶圆边缘检测范围的要求。
相应地，本发明检测晶圆边缘洗边效果的方法通过如下步骤来完成对晶圆边缘洗边效果的检测：光敏传感器向放置晶圆的平面发出探测光探测晶圆架上有无晶圆；颜色分辨光敏传感器发射分辨光；当光敏传感器探测到晶圆架上的晶圆时，向可编程逻辑控制单元发送探测结果信号通知可编程逻辑控制单元晶圆已存在；颜色分辨光敏传感器根据晶圆边缘反射的分辨光分辨晶圆边缘有无铜薄膜，并向可编程逻辑控制单元发送分辨结果信号；可编程逻辑控制单元接收并根据探测结果信号和分辨结果信号判断晶圆边缘洗边是否成功，并报告判断结果。
下面结合图3分别对于晶圆边缘无铜薄膜和有铜薄膜的检测步骤作详细说明，晶圆边缘无铜薄膜检测情况如图1所示：
首先，绿灯亮起，光敏传感器向放置晶圆的平面发出探测光探测晶圆架上有无晶圆；颜色分辨光敏传感器发射一束直径为2.5mm的分辨光；
接着，当传送带将一片晶圆送至晶圆架上时，晶圆会反射探测光，光敏传感器接收到反射的探测光后向可编程逻辑控制单元发送探测结果信号通知可编程逻辑控制单元晶圆已存在，此时探测结果信号值为“1”，同时颜色分辨光敏传感器根据晶圆边缘反射的分辨光进行分辨，当晶圆边缘没有铜薄膜时，晶圆反射的分辨光非常暗淡，因此颜色分辨光敏传感器会接收到暗淡的反射分辨光。颜色分辨光敏传感器根据接收的暗淡的反射分辨光分辨出晶圆边缘无铜薄膜，并向可编程逻辑控制单元发送代表晶圆边缘3mm范围内无铜薄膜的分辨结果信号，此时分辨结果信号值为“0”；
最后，可编程逻辑控制单元根据接收的探测结果信号和分辨结果信号的组合值“10”得知装置中有晶圆，并且此晶圆边缘3mm范围内无铜薄膜，满足研磨工艺的标准。从而可编程逻辑控制单元得出洗边成功的结论，并报告判断结果。
所述可编程逻辑控制单元通过控制红绿灯报告判断结果，红绿灯用于接收并根据可编程逻辑控制单元发送的判断结果信号亮灯通知监测人员检测结果，此时可编程逻辑控制单元向红绿灯发送代表洗边成功的OK信号，红绿灯根据所接收的OK信号保持绿灯点亮。监测人员看到绿灯不变即知道此片晶圆洗边成功。
晶圆边缘有铜薄膜检测情况如图2所示：
首先，绿灯亮起，光敏传感器向放置晶圆的平面发出探测光探测晶圆架上有无晶圆；颜色分辨光敏传感器发射一束直径为2.5mm的分辨光；
接着，当传送带将一片晶圆送至晶圆架上时，晶圆会反射探测光，光敏传感器接收到反射的探测光后向可编程逻辑控制单元发送探测结果信号通知可编程逻辑控制单元晶圆已存在，此时探测结果信号值为“1”，同时颜色分辨光敏传感器根据晶圆边缘反射的分辨光进行分辨，当晶圆边缘有铜薄膜时，晶圆反射的分辨光非常明亮，因此颜色分辨光敏传感器会接收到明亮的反射分辨光。颜色分辨光敏传感器根据接收的明亮的反射分辨光分辨出晶圆边缘有铜薄膜，并向可编程逻辑控制单元发送代表晶圆边缘3mm范围内有铜薄膜的分辨结果信号，此时分辨结果信号值为“1”；
最后，可编程逻辑控制单元根据接收的探测结果信号和分辨结果信号的组合值“11”得知装置中有晶圆，并且此晶圆边缘3mm范围内有铜薄膜，不能满足研磨工艺的标准。从而可编程逻辑控制单元得出洗边失败的结论，并向红绿灯发送代表亮红灯的NG信号。红绿灯根据所接收的NG信号点亮红灯、熄灭绿灯。监测人员看到红灯亮起、绿灯熄灭，就能及时发现此片晶圆洗边失败，需要重新洗边。
另外，为了能够在本发明检测晶圆边缘洗边效果的装置检测到洗边失败的晶圆时更好地提醒监测人员，还可以将一个声音报警器与红绿灯的红灯连通。当红灯亮起时，带动声音报警器发出报警声音，使监测人员能够更快地接收到检测装置的通知。
综上所述，通过本发明检测晶圆边缘洗边效果的装置，在晶圆被送至后续化学机械研磨工艺前进行检测。监测人员可以及时发现洗边失败的晶圆，从而避免了大量洗边失败的晶圆被送至化学机械研磨工艺流程中，减小了后续研磨工艺难度。

Claims (10)

1.一种检测晶圆边缘洗边效果的装置，其特征在于，包括，
晶圆架，用于放置晶圆；
光敏传感器，用于向放置晶圆的平面发射探测光探测晶圆是否存在，并发送探测结果信号；
颜色分辨光敏传感器，位于晶圆上有铜薄膜面的上方，所述颜色分辨光敏传感器向所述晶圆边缘发射分辨光，通过接收所述分辨光的反射光亮度不同来分辨晶圆边缘有无铜薄膜，并发送分辨结果信号；
可编程逻辑控制单元，用于接收并根据探测结果信号和分辨结果信号判断晶圆边缘洗边是否成功，并报告判断结果。
2.如权利要求1所述的检测晶圆边缘洗边效果的装置，其特征在于，所述装置位于晶圆传送站中。
3.如权利要求1所述的检测晶圆边缘洗边效果的装置，其特征在于，所述光敏传感器位于放置晶圆的平面的垂直空间里。
4.如权利要求3所述的检测晶圆边缘洗边效果的装置，其特征在于，所述光敏传感器位于晶圆下方。
5.如权利要求1所述的检测晶圆边缘洗边效果的装置，其特征在于，所述颜色分辨光敏传感器所发射的分辨光由红、蓝和绿三色光构成。
6.如权利要求5所述的检测晶圆边缘洗边效果的装置，其特征在于，所述分辨光直径为2.5mm，投射在距离晶圆边缘0-2.5mm处。
7.一种检测晶圆边缘洗边效果的方法，其特征在于，包括下列步骤，
光敏传感器向放置晶圆的平面发出探测光探测晶圆架上有无晶圆；颜色分辨光敏传感器发射分辨光；
当光敏传感器探测到晶圆架上的晶圆时，向可编程逻辑控制单元发送探测结果信号通知可编程逻辑控制单元晶圆已存在；颜色分辨光敏传感器根据晶圆边缘反射的分辨光亮度不同来分辨晶圆边缘有无铜薄膜，并向可编程逻辑控制单元发送分辨结果信号；
可编程逻辑控制单元接收并根据探测结果信号和分辨结果信号判断晶圆边缘洗边是否成功，并报告判断结果。
8.如权利要求7所述的检测晶圆边缘洗边效果的方法，其特征在于可编程逻辑控制单元通过控制红绿灯报告判断结果。
9.如权利要求8所述的检测晶圆边缘洗边效果的方法，其特征在于所述控制红绿灯报告判断结果包括发送OK信号保持绿灯来代表洗边成功以及发送NG信号点亮红灯、熄灭绿灯来代表洗边失败。
10.如权利要求8或9所述的检测晶圆边缘洗边效果的方法，其特征在于红绿灯的红灯上连接一个声音报警器，当红灯亮起时，启动声音报警器发出报警声音。
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