CN103985656B - 硅片正反面的识别装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片正反面的识别装置及方法，属于半导体技术领域。装置包括：光源发射器，用于发射光线；光源接收器，用于接收所述光源发射器发射的光线；硅片，所述硅片上设置有若干个监测点，监测点相互之间具有预设夹角，所述预设夹角与硅片的放置方向对应；所述硅片旋转过程中，当所述光源发射器发射的光线透过接近每个所述监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；以及处理器，用于根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积确定监测点之间的旋转角度，并根据所述旋转角度与所述监测点之间预设夹角的对应关系，识别所述硅片放置方向为正面或者反面。本发明避免了人工操作导致的误操作，可自动识别出硅片的放置方向。

Description

硅片正反面的识别装置及方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体地说，涉及一种硅片正反面的识别装置及方法。

背景技术

在半导体集成电路制造过程中，由于设备的异常会造成生产中断。设备工程师可能需要通过如下操作步骤：取出对应的硅片、对设备的异常进行恢复、将硅片放回原先的异常的位置、进行硅片自动退回、退回的硅片将会回到硅片盒等待后续的返工步骤。

其中，放回硅片的过程中，必须保证硅片正反面放置的准确性。现有技术中，通常要通过设备工程师的肉眼来判断硅片的正反面。尤其对于需要把硅片正面朝下进行硅片加工的工艺，如化学机械抛光工艺和铜电镀工艺。错误的硅片正反面放置可能会导致硅片碎片。以型号为AMAT Mirra Mesa化学机械抛光设备为例，如图1所示，为现有技术中AMATMirra Mesa化学机械抛光设备工作过程中硅片的位置变化示意图。如图1所示，该设备有4个模块，分别为第一机械手臂传送装置101、第二机械手臂传送装置102、抛光模块103和清洗干燥模块104。硅片加工传输顺序中硅片的位置变化如图1所示：从位置1到位置12，其中：

在位置1、2、4、12处，硅片正面朝上；

在位置5、6、7、8处，硅片正面朝下；

在位置3、9、10、11处，硅片垂直放置，正面背向抛光模块103；

对于上述结构较为复杂的设备，在进行设备异常处理时，设备工程师有时会出现误操作，将放回的硅片正反面放反，导致退回到硅片盒中的硅片的反面朝上、正面朝下。这样，后续的该硅片返工会造成硅片正面划伤、返工失效、设备污染、碎片等问题。

图2、图3分别为现有技术中通过V形槽硅片来进行对准的一示意图和另一示意图；如图2、图3所示，一般在主要加工工艺前对硅片进行对准，使得每次硅片的V形槽200都在同一个方向，从而可进行硅片的对准。图4为现有技术中硅片对准的装置简要结构示意图，在工艺设备上有一个对准模块来实现，该模块包括：光源发射器401、光源接收器402、硅片旋转平台403、真空吸管404，如图3所示。硅片400在硅片旋转平台403进行360度旋转。光源接收器402在硅片旋转过程中一直在接收来自于光源发射器401的光，并将光信号转换成电信号反馈到处理器(图中未示出)进行计算处理。当V形槽转到光源发射接收位置时，光源接收器402所接收到的光面积变大，电信号增强，进而反应出该V形槽被侦测。图5为图4中V形槽被侦测到时电信号的变化示意图，如图5所示，横轴表示硅片的旋转角度，纵轴表示光源接收器输出的电信号，在该V形槽被侦测到时，对应的电信号出现一峰值。再通过硅片旋转平台403将V形槽旋转到所需的位置，即完成了硅片方向对准的功能。该硅片对准技术根本无法识别出硅片的正反面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硅片正反面的识别装置及方法，用以解决现有技术中人工退回硅片容易出现误操作的问题，实现硅片放置方向的自动识别。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅片正反面的识别装置，其包括：

光源发射器，用于发射光线；

光源接收器，用于接收所述光源发射器发射的光线；

硅片，所述硅片上设置有若干个监测点，监测点相互之间具有预设夹角，所述预设夹角与硅片的放置方向对应；所述硅片旋转过程中，当所述光源发射器发射的光线透过接近每个所述监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；以及

处理器，用于根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积确定监测点之间的旋转角度，并根据所述旋转角度与所述监测点之间预设夹角的对应关系，识别所述硅片放置方向为正面或者反面；

其中，所述硅片的旋转方向一致，监测点大于等于三个，且监测点之间的夹角不同。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种硅片正反面的识别方法，其包括：

在硅片上设置若干个相互之间具有预设夹角的监测点，所述预设夹角与硅片的放置方向对应；

光源发射器发射光线，并被光源接收器接收，所述光源发射器发射的光线透过接近硅片上设置的每个监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；

处理器根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积，与所述监测点相互之间的预设夹角，识别所述硅片放置方向为正面或者反面；

其中，所述硅片的旋转方向一致，监测点大于等于三个，且监测点之间的夹角不同。

优选地，在本发明的一实施例中，所述监测点为V型槽。

优选地，在本发明的一实施例中，所述V型槽的开口角度为30度到60度，槽深为1mm到2mm。

优选地，在本发明的一实施例中，所述识别装置还包括：真空管和旋转平台，所述真空吸管用于将所述硅片固定吸附在所述旋转平台上。

与现有的方案相比，本发明中，由于在硅片上设置了多个监测点，所述硅片旋转过程中，当所述光源发射器发射的光线透过接近每个所述监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积确定监测点之间的旋转角度，并根据所述旋转角度与所述监测点之间预设夹角的对应关系，即可自动识别所述硅片放置方向为正面或者反面。因此，避免了人工操作导致的误操作。在一具体实施例中，对现有硅片对准装置结构进一步优化的基础上即可实现硅片正反面的自动识别。

附图说明

图1为现有技术中AMAT Mirra Mesa化学机械抛光设备工作过程中硅片的位置变化示意图；

图2、图3分别为现有技术中通过V形槽硅片来进行对准的一示意图和另一示意图；

图4为现有技术中硅片对准的装置简要结构示意图；

图5为图4中V形槽被侦测到时电信号的变化示意图；

图6、图7分别为本发明实施例中硅片处于正面和反面时的V型槽示意图；

图8为本发明实施例V型槽的结构示意图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明的核心思想之一

本发明下述实施例提供的硅片正反面的识别装置，其核心思想为，该识别装置包括：光源发射器，用于发射光线；光源接收器，用于接收所述光源发射器发射的光线；硅片，所述硅片上设置有若干个监测点，监测点相互之间具有预设夹角，所述预设夹角与硅片的放置方向对应；所述硅片旋转过程中，当所述光源发射器发射的光线透过接近每个所述监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；以及处理器，用于根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积确定监测点之间的旋转角度，并根据所述旋转角度与所述监测点之间预设夹角的对应关系，识别所述硅片放置方向为正面或者反面。

本发明的核心思想之二

本发明下述实施例提供的硅片正反面的识别方法，其核心思想为，该识别方法包括：

在硅片上设置若干个相互之间具有预设夹角的监测点，所述预设夹角与硅片的放置方向对应；

光源发射器发射光线，并被光源接收器接收，所述光源发射器发射的光线透过接近硅片上设置的每个监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；

处理器根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积，与所述监测点相互之间的预设夹角，识别所述硅片放置方向为正面或者反面。

需要说明的是，本发明下述实施例中，仅以在硅片上设置三个监测点为例，对本发明的上述核心思想进行说明。对于本领域普通技术人员来说，无须创造性劳动，即可想到硅片上设置的监测点也可以是两个或者更多个，对于实现本发明的目的来说，其数量只要多于一个即可。

需要说明的是，为了节省成本，本发明下述实施例直接在现有硅片对准设备的基础上做了部分优化，以对本发明的上述核心思想做简要说明。但是，对于本领域普通技术人员来说，也可以在本发明下述实施例的基础上，无须创造性劳动，完全搭建全新的识别装置。

有关识别装置的整体结构可参照本实施例中对现有识别装置的优化以及图4进行理解，本发明下述实施例中将不再赘述。

对现有对准装置的优化包括：

除了包括硅片上现有的V型槽之外，再增加两个V型槽，现有的V型槽作为主V型槽，增加的两个V型槽作为辅助V型槽。图6、图7分别为本发明实施例中硅片处于正面和反面时的V型槽示意图，当硅片正面时，以主V型槽601沿着逆时针方向旋转α度的位置上设置一辅助V型槽602，与该辅助V型槽602旋转180度的位置上设置另一V型槽602。图8为本发明实施例V型槽的结构示意图；如图8所示，V型槽的开口角度β可以但不局限为30度到60度，槽深D可以但不局限为1mm到2mm。因此，在本发明的实施例总，两个辅助V型槽之间的预设夹角为180度，其中距离主V型槽最近的一辅助V型槽与主V型槽之间预设的夹角为α度。但是，预设角度并不局限于本实施例中记载的特定角度，也可以有其他特定角度，本领域普通技术人员根据工艺等要求，可灵活设置。

在硅片旋转过程中，当光源发射器发射的光线透过接近每个V型槽位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大，透过所述V型槽时所述光源接收器接收的光线的光面积最大。换言之，一个主V型槽、两个辅助V型槽形成了三个监测点，光源发射器发射的光线透过接近每个监测点位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大，透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积最大。图9为本发明实施例中光源接收器输出电信号的变化示意图，如图9所示，如果光源接收器输出对应的电信号的话，则这三个监测点处(监测点1、2、3)电信号出现一峰值，共计三个电信号峰值，从监测点1到监测点2对应旋转角度1，从监测点2到监测点3对应旋转角度2，图9中，纵轴表示光源接收器输出的电信号，横轴表示监测点之间的旋转角度。

在硅片旋转的过程中，由于第一个监测到的监测点有可能是3个V形槽中的任意一个，故把监测到的先后顺序为第一个、第二个、第三个的监测点分别称为监测点1，监测点2和监测点3。从第一个监测到的所述监测点即监测点1到第二个监测到的所述监测点即监测点2有一旋转角度即旋转角度1，从第二个监测到的所述监测点即监测点2到第三个监测到的所述监测点即监测点3有另一旋转角度即旋转角度2。

表一 三个V型槽旋转角度与硅片正反面的判定对照表

	旋转角度1	旋转角度2	正反面判定	设备报警判定	主V形槽判定
						1	α度	180度	正面	否	监测点1
2	180度	(180-α)度	正面	否	监测点3
						3	(180-α)度	α度	正面	否	监测点2
4	(180-α)度	180度	反面	是	监测点1
						5	180度	α度	反面	是	监测点3
6	α度	(180-α度)	反面	是	监测点2

有关上述表一各种情况的详细解释如下：

(1)如果监测到的旋转角度1为α度，旋转角度2为180度，则此时，主V形槽为第一个被监测到的监测点，即监测点1，沿着逆时针方向与主V形槽的距离由近至远的两个辅助V形槽分别为第二个被监测到的监测点即监测点2、第三个被监测到的监测点即监测点3。此时，这种情况标明硅片的放置方向为正面。

(2)如果监测到的旋转角度1为180度，旋转角度2为(180-α)度，则此时，主V形槽为第三个被监测到的监测点，即监测点3，沿着逆时针方向与主V形槽的距离由近至远的两个辅助V形槽分别为第一个被监测到的监测点即监测点1、第三个被监测到的监测点即监测点2。此时，这种情况标明硅片的放置方向为正面。

(3)如果监测到的旋转角度1为(180-α)度，旋转角度2为α度，则此时，主V形槽为第二个被监测到的监测点，即监测点2，沿着逆时针方向与主V形槽的距离由近至远的两个辅助V形槽分别为第三个被监测到的监测点即监测点3、第一个被监测到的监测点即监测点1。此时，这种情况标明硅片的放置方向为正面。

(4)如果监测到的旋转角度1为(180-α)度，旋转角度2为180度，则此时，主V形槽为第二个被监测到的监测点，即监测点1，沿着逆时针方向与主V形槽的距离由远至近的两个辅助V形槽分别为第二个被监测到的监测点即监测点2、第三个被监测到的监测点即监测点3。此时，这种情况标明硅片的放置方向为反面。

(5)如果监测到的旋转角度1为180度，旋转角度2为α度，则此时，主V形槽为第三个被监测到的监测点，即监测点3，沿着逆时针方向与主V形槽的距离由远至近的两个辅助V形槽分别为第一个被监测到的监测点即监测点1、第二个被监测到的监测点即监测点2。此时，这种情况标明硅片的放置方向为反面。

(6)如果监测到的旋转角度1为α度，旋转角度2为(180-α)度，则此时，主V形槽为第二个被监测到的监测点，即监测点2，沿着逆时针方向与主V形槽的距离由远至近的两个辅助V形槽分别为第三个被监测到的监测点即监测点3、第一个被监测到的监测点即监测点1。此时，这种情况标明硅片的放置方向为反面。

上述6种情况中监测到的旋转角度1和2与监测点预设的夹角有必然唯一的关系，详细在此不再赘述。

综上，在实际工艺过程中，即可根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积确定监测点之间的旋转角度，并根据所述旋转角度与所述监测点之间预设夹角的对应关系，识别所述硅片放置方向为正面或者反面。当识别结果为正面时，无须报警，否则启动报警。

需要说明的是，上述实施例虽然只以三个V型槽为例进行了说明，但是，实际两个V型槽共计两个监测点也可以实现本发明的上述核心思想，两个V型槽旋转角度与硅片正反面的判定可参加表二，详细不再赘述。

表二 两个V型槽旋转角度与硅片正反面的判定对照表

需要说明的是，如果是两个V型槽的话，可能出现旋转角度1相同的情形，比如同为α度。但是可以通过主V型槽是第一个被监测到的监测点即监测点1还是第二个被监测到的监测点即监测点2来识别出硅片的正反面。

在本发明的上述实施例中，光可以为镭射光或者激光，旋转平台带动硅片旋转的旋转角速度可以不高于5转/分钟。在上述实施例中，旋转角度1和2可以根据旋转平台带动硅片旋转的旋转速度来确定。

需要说明的是，在实现本发明的上述核心思想的其他实施例中，也可以通过在硅片上设置其他结构来代替V型槽，比如圆通孔等。

需要说明的是，在上述实施例中，为了有效区别作为监测点的主V型槽和辅助V型槽，其面积大小互不相同。另外，也可以通过设置形状的不同，来区别相同的监测点。

在一上述实施例中，对现有硅片对准装置结构进一步优化的基础上即可实现硅片正反面识别。由于在硅片上设置了多个监测点，所述硅片旋转过程中，当所述光源发射器发射的光线透过接近每个所述监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积确定监测点之间的旋转角度，并根据所述旋转角度与所述监测点之间预设夹角的对应关系，即可自动识别所述硅片放置方向为正面或者反面。因此，避免了人工操作导致的误操作，可自动识别出硅片的正反面，如果硅片的放置方向错误，停止后续工艺，通过报警设置通知工程师对该硅片进行核实和处理。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种硅片正反面的识别装置，其特征在于，包括：

光源发射器，用于发射光线；

光源接收器，用于接收所述光源发射器发射的光线；

硅片，所述硅片上设置有若干个监测点，监测点相互之间具有预设夹角，所述预设夹角与硅片的放置方向对应；所述硅片旋转过程中，当所述光源发射器发射的光线透过接近每个所述监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；以及

处理器，用于根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积确定监测点之间的旋转角度，并根据所述旋转角度与所述监测点之间预设夹角的对应关系，识别所述硅片放置方向为正面或者反面；

其中，所述硅片的旋转方向一致，监测点大于等于三个，且监测点之间的夹角不同。

2.根据权利要求1所述的识别装置，其特征在于，所述监测点为V型槽。

3.根据权利要求2所述的识别装置，其特征在于，所述V型槽的开口角度为30度到60度，槽深为1mm到2mm。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的识别装置，其特征在于，还包括：真空管和旋转平台，所述真空吸管用于将所述硅片固定吸附在所述旋转平台上。

5.一种硅片正反面的识别方法，其特征在于，包括：

在硅片上设置若干个相互之间具有预设夹角的监测点，所述预设夹角与硅片的放置方向对应；

光源发射器发射光线，并被光源接收器接收，所述光源发射器发射的光线透过接近硅片上设置的每个监测点的位置时，被所述光源接收器接收到的光线的光面积变大；

处理器根据所述光源发射器发射的光线透过所述监测点时所述光源接收器接收的光线的光面积，与所述监测点相互之间的预设夹角，识别所述硅片放置方向为正面或者反面；

其中，所述硅片的旋转方向一致，监测点大于等于三个，且监测点之间的夹角不同。