CN106158694A - 检测装置及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测装置及半导体加工设备。该检测装置包括发射部、接收部和反射部，发射部用于朝向反射部发送光；反射部用于将发射部发送的光反射至少一次且反射至接收部；接收部用于接收反射部反射回来的光；发射部和反射部对应设置在位于检测位置的晶片的上下两侧，接收部与发射部设置在同一侧，光传输路径经过位于检测位置的晶片所在位置，通过判断接收部是否接收到光来判断检测位置是否存在晶片。本发明提供的检测装置，可以降低晶片反射的光对检测造成的影响，从而可以实现检测表面具有凹槽等结构、表面如镜面般和反光度与腔室底壁相近的特殊晶片，进而可以提高检测装置的适用性和检测精度，提高半导体加工设备的可靠性。

Description

检测装置及半导体加工设备

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种检测装置及半导体加工设备。

背景技术

半导体制造行业是一个高度自动化的行业，为提高工艺过程的可靠性，需要进行多方面的检测，再根据检测结果来判断工艺是否正常，例如，需要进行在传输过程和/或传输过程之后检测晶片是否存在，通常称之为WPS(Wafer Presence Sensor)检测。

目前，为实现WPS检测，现有技术中常用以下两种检测方式实现。具体地，第一种方式为：请参阅图1a和图1b，WPS检测装置为回归反射式传感器，其包括发射接收部1和反射板2，且二者分别设置在腔室的顶壁3上方和底壁4下方，发射接收部1用于朝向反射板2发送光并接收被反射板2反射回来光，反射板2用于将发射接收部5发送的光反射回去，顶壁3和底壁4在光入射路径L1和反射路径L2的位置处设置有透明窗，以实现光在发射接收部1和反射板2之间传输。在图1a所示的检测位置未存在晶片S情况下，入射路径L1未受到晶片S的阻挡，发射接收部1会接收到反射板2反射回来的光；在图2b所示的检测位置存在晶片S的情况下，检测位置为图2b中晶片所在的位置处，晶片S会阻挡入射路径L1，发射接收部1不会接收到反射板2反射回来的光。基于上述原理，可以根据发射接收部1是否接收到反射板2反射回来的光来检测检测位置是否存在晶片。

第二种方式为：请参阅图2a和图2b，WPS传感器为漫反射传感器5，其设置在腔室的顶壁3上方，用于朝向腔室的底壁4发射激光，顶壁3在激光的传输路径L1上的位置处设置有透明窗，以实现激光向底壁4发射。在图2a所示的检测位置未存在晶片S情况下，入射路径L1未受到晶片S阻挡，激光会打到底壁4上并发生漫反射；在图2b所示的检测位置存在晶片S的情况下，入射路径L1受到晶片S阻挡，激光会打到晶片S上发生漫反射，漫反射传感器5根据检测反射回来的光强判断是否为晶片S反射回来的光强，若是，则检测位置存在晶片S，若否，则检测位置未存在晶片S。

然而，采用上述两种方式实现WPS检测在实际应用中具有一定的不足。具体地，采用第一种方式一般会存在以下问题：通常为了提高第一种方式的检测可靠性，以防止高亮镜面的晶片S的误检测，要求发射的光为偏振光且与接收到的反射偏振光之间的角度为90°，但是，对于一些表面具有凹槽等结构的晶片S，其反射回去的光同样会发生偏振，从而会导致误检测。

采用第二种方式一般会存在以下问题：若检测表面如镜面般的晶片S，该晶片S不会发生漫反射，不易将光发射会漫反射传感器5，因此不易检测；而且若底壁4与晶片S表面的反光度相近，则底壁4反射回来的光强和晶片S反射回来的光强相近，容易造成误检测。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种检测装置及半导体加工设备，可以降低晶片反射的光对检测造成的影响，从而可以实现检测表面具有凹槽等结构、表面如镜面般和反光度与腔室底壁相近的特殊晶片，进而可以提高检测装置的适用性和检测精度，提高半导体加工设备的可靠性。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种检测装置，用于检测腔室内的检测位置是否存在晶片，所述检测装置包括发射部、接收部和反射部；所述发射部用于朝向所述反射部发送光；所述反射部用于将所述发射部发送的光反射至少一次且反射至所述接收部；所述接收部用于接收所述反射部反射回来的光；所述发射部和所述反射部对应设置在位于检测位置的晶片的上下两侧，所述接收部与所述发射部设置在同一侧，光传输路径经过位于所述检测位置的晶片所在位置，通过判断所述接收部是否接收到光来判断检测位置是否存在晶片。

具体地，所述反射部为具有镜面反射功能的反射部。

优选地，在所述反射部的朝向晶片的表面上形成有凹部，所述凹部的侧壁为具有镜面反射功能的表面，且其与水平面之间的夹角为45°；所述发射部用于沿竖直方向朝向所述凹部的侧壁发送光，以实现光在所述凹部的侧壁经过两次反射后沿竖直方向朝向所述接收部射出。

优选地，所述反射部采用不锈钢材料制成。

具体地，所述反射部为具有全反射功能的反射部，所述发射部用于沿垂直所述反射部上表面的方向朝向所述反射部发送光，以实现光在所述反射部内经过两次反射后朝向所述接收部全反射射出。

优选地，所述反射部采用石英或玻璃材料制成。

优选地，所述反射部的上表面水平设置，所述反射部的侧壁与水平面之间的夹角为45°。

优选地，所述反射部为棱镜。

具体地，所述发射部和所述接收部均设置在所述腔室的外壁上，在所述腔室的腔室壁上的发射部和接收部所在位置处安装有透明窗。

优选地，所述反射部设置在所述腔室的内壁上。

优选地，所述反射部设置在所述腔室的外壁上，在所述腔室的腔室壁上的反射部所在位置处安装有透明窗。

优选地，所述发射部与所述反射部之间以及所述反射部与所述接收部之间的光传输路径均经过位于所述检测位置的晶片所在位置。

本发明还提供一种半导体加工设备，包括检测装置，所述检测装置采用本发明另一技术方案提供的检测装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的检测装置，其包括发射部、接收部和反射部，反射部用于至少反射一次述发射部发送的光且反射至接收部，发射部和反射部分别设置在位于检测位置的晶片的上下两侧，接收部和反射部设置在同一侧，光传输路径经过位于检测位置的晶片所在位置，在这种情况下，若检测位置存在晶片，则晶片会阻挡光传输，接收部不会接收到光；若检测位置不存在晶片，则光传输路径不会被阻挡，接收部可以接收光。由上可知，本发明提供的检测装置可以通过判断接收部是否接收到光来检测位置是否存在晶片，并且，发射部和接收部为独立设置的部件，可以通过调整反射部和接收部的位置来使得反射部的反射路径会和晶片的反射路径明显错开，这与现有技术的两种检测方式中反射板或腔室底壁的反射路径和晶片的反射路径重合相比，可以降低晶片反射的光对检测造成的影响，从而可以实现检测表面具有凹槽等结构、表面如镜面般和反光度与腔室底壁相近的特殊晶片，进而可以提高检测装置的适用性和检测精度。

本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明另一技术方案提供的检测装置，可以实现检测表面具有凹槽等结构、表面如镜面般和反光度与腔室底壁相近的特殊晶片，从而可以提高检测装置的适用性和检测精度，进而提高半导体加工设备的可靠性。

附图说明

图1a为现有的第一种WPS检测装置在检测位置不存在晶片时的检测示意图；

图1b为现有的第一种WPS检测装置在检测位置存在晶片时的检测示意图；

图2a为现有的第二种WPS检测装置在检测位置不存在晶片时的检测示意图；

图2b为现有的第二种WPS检测装置在检测位置存在晶片时的检测示意图；

图3a为本发明第一实施例提供的检测装置在检测位置不存在晶片时的检测示意图；

图3b为本发明第一实施例提供的检测装置在检测位置存在晶片时的检测示意图；

图4a为本发明第二实施例提供的检测装置在检测位置不存在晶片时的检测示意图；以及

图4b为本发明第二实施例提供的检测装置在检测位置存在晶片时的检测示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的检测装置及半导体加工设备进行详细描述。

图3a为本发明第一实施例提供的检测装置在检测位置不存在晶片时的检测示意图；图3b为本发明第一实施例提供的检测装置在检测位置存在晶片时的检测示意图。请一并参阅图3a和图3b，本发明第一实施例提供的检测装置，用于检测腔室内的检测位置是否存在晶片，其包括发射部10、接收部11和反射部12。其中，发射部10用于朝向反射部12发送光；反射部12用于将发射部10发送的光反射至少一次且反射至接收部11；接收部11用于接收反射部12反射回来的光。

并且，发射部10和反射部12对应设置在位于检测位置的晶片S的上下两侧，接收部11与发射部10设置在同一侧，光传输路径经过位于检测位置的晶片S所在位置，检测位置为预设的用于放置晶片S的位置，如图3b中晶片S所在的位置。为实现光传输路径经过位于检测位置的晶片S所在位置，在实际应用中，具体通过调整发射部10、接收部11和反射部12的位置实现。

通过判断接收部11是否接收到光来判断检测位置是否存在晶片S。具体地，若接收部11接收到光，则检测位置不存在晶片S，若接收部11未接收到光，则检测位置存在晶片S。

为便于理解本发明，下文中将发射部10和反射部12之间的光传输路径称之为“入射路径L1”；将反射部12和接收部11之间的光传输路径称之为“反射路径L2”；将反射部12自身反射光的传输路径称之为“中间路径L3”；入射路径L1、反射路径L2和中间路径L3统称为光传输路径。

可以理解，若反射部12仅反射一次光，则不存在中间路径L3，若反射部12反射N次光，N为大于等于2的整数，则存在N-1条中间路径L3。在本实施例中，如图3a所示，反射部12用于反射2次光，因此，存在一条中间路径L3。

下面结合图3a和图3b详细描述本发明实施例提供的检测装置实现检测检测位置是否存在晶片S的工作原理。如图3a和图3b所示，优选地，入射路径L1和反射路径L2均经过位于检测位置的晶片S所在位置，在这种情况下，若检测位置存在晶片S，如图3b所示，则晶片S会阻挡入射路径L1，接收部11不会接收到光；若检测位置不存在晶片S，如图3a所示，当然晶片S不会阻挡入射路径L1，接收部11可以接收光。因此，本发明实施例提供的检测装置可以通过判断接收部11是否接收到光来检测检测位置是否存在晶片S。

当然，在实际应用中，也可以通过调节发射部10、接收部11和反射部12的位置以及设置不同结构的反射部12，来实现调整入射路径L1和反射路径L2中任意一个经过位于检测位置的晶片S所在位置，这样在检测位置存在晶片S时接收部11不会接收到光，以及在检测位置不存在晶片S时接收部11会接收到光，因此，同样可以通过断接收部11是否接收到光来检测检测位置是否存在晶片S。

对比本实施例提供的检测装置和现有技术中的两种检测装置：在本实施例中，发射部10和接收部11为独立设置的部件，入射路径L1沿竖直方向发送光，晶片S反射光的反射路径与入射路径L1重叠且方向相反。由此可知，反射路径L2与晶片S反射光的反射路径明显错开，这与现有技术的两种检测方式中反射板或腔室底壁的反射路径和晶片S的反射路径重合相比，可以降低晶片S反射的光对检测造成的影响，从而可以实现检测表面具有凹槽等结构、表面如镜面般和反光度与腔室底壁相近的特殊晶片，进而可以提高检测装置的适用性和检测精度。

可以理解，本实施例提供的检测装置是基于晶片S遮挡光传输的原理实现检测晶片S是否存在的，因此，检测装置对于非透明状的晶片S的检测准确度很高。另外，本实施例中，由于入射路径L1和反射路径L2均经过位于检测位置的晶片S所在位置，因此，针对透明度较高(例如，半透明)的晶片S，在检测位置存在晶片S时，光需要两次穿透晶片S，这与现有技术相比，增加了一次光穿透晶片S，因而增大了反射至接收部11的光损失，从而可以增大接收部11接收不到的可能性，也就提高了针对透明度是较高(例如，半透明)的晶片S的检测可靠性，并且，通过实验验证，本实施例提供的检测装置可以实现准确检测半透明状的键合片是否存在。

优选地，在本实施例中，如图3a和图3b所示，反射部12为具有镜面反射功能的反射部12，即，反射部12利用镜面反射原理实现光的反射。具体地，在反射部12的朝向晶片S的表面上形成有凹部121，凹部121的侧壁122为具有镜面反射功能的表面，且其与水平面之间的夹角A为45°；发射部10用于沿竖直方向朝向凹部121的侧壁122发送光，以实现光在凹部121的侧壁122经过两次反射后沿竖直方向朝向接收部11射出。可以理解，该检测装置的入射路径L1和反射路径L2均在竖直方向上，不仅可以降低光在具有凹槽等结构的晶片S表面上反射至接收部11的可能性，从而可以提高检测装置的抗干扰和准确度，而且还方便安装和调节。

另外优选地，反射部12采用诸如不锈钢材料等的不腐蚀材料制成。由于腔室壁多采用不锈钢材料制成，因此，采用不锈钢材料制成的反射部12易安装在腔室壁上，可以采用螺钉等安装方式安装。具体地，可通过对凹部121的侧壁打磨形成具有镜面反射功能的表面，该方法可行性高、方便且成本较低。当然，在实际应用中，还可以在凹部121的侧壁上安装反光镜。

另外，在本实施例中，发射部10和接收部11均设置在腔室的外壁上，在腔室的腔室壁上的发射部10和接收部11所在的位置处安装有透明窗13，以便于光的传输。

优选地，反射部12设置在腔室的内壁上，在这种情况下，不仅不需要在腔室的腔室壁上的反射部12所在位置处打孔安装透明窗，而且还不需要占用腔室的外部空间，从而可以降低对腔室的加工和装配要求。当然，在实际应用中，反射部12还可以设置在腔室的外壁上，在此情况下，在腔室的腔室壁上的反射部12所在位置处安装有透明窗，以便于光的传输。

图4a为本发明第二实施例提供的检测装置在检测位置不存在晶片S时的检测示意图；图4b为本发明第二实施例提供的检测装置在检测位置存在晶片S时的检测示意图。请一并参阅图4a和图4b，本发明第二实施例提供的检测装置与上述第一实施例提供的检测装置相比，同样包括发射部10’、接收部11’和反射部12’，由于发射部10’、接收部11’和反射部12’的功能和关系在上述实施例中已有了详细描述，在此不再详述。

下面仅对本实施例提供的检测装置与上述第一实施例提供的检测装置的不同之处进行详细描述。具体地，反射部12’为具有全反射功能的反射部12’，即，反射部12’采用全反射原理实现光的反射，发射部10’用于沿垂直反射部12’上表面的方向朝向反射部12’发送光，以实现光在反射部12’内经过两次反射后朝向接收部10’全反射射出。具体地，反射部12’可以为具有全反射功能的棱镜。

所谓全反射是指光由光密介质射到光疏介质的界面时全部被反射回原介质的现象，也就是说，实现全反射的条件包括光自光密介质射到光疏介质，本实施例中，检测装置所在的真空环境为光疏介质，反射部12’相对真空环境为光密介质，借助发射部沿垂直反射部上表面的方向朝向反射部12’发送光，才能避免光在反射部12’的上表面上发生反射或折射，来保证光的全反射。

具体地，反射部12’采用石英或玻璃材料制成。优选地，反射部的上表面水平设置，反射部的侧壁与水平面之间的夹角为45°，这是因为石英或玻璃材料的全反射角42°左右，因此，在反射部12’的侧壁与水平面之间的夹角B为45°的情况下，光入射反射部12’侧壁的入射角度为45°大于石英或玻璃的全反射角度(42°左右)，因此，该实施例可以实现光的全反射，从而不仅不会产生折射造成的复杂光路，而且还可以避免光的损耗，保证检测精度；另外，还可以实现光在反射部12’的侧壁经过两次反射后沿竖直方向朝向接收部11’射出，不仅可以降低光在具有凹槽等结构的晶片S表面上反射至接收部11的可能性，从而可以提高检测装置的抗干扰和准确度，而且还方便安装和调节。

作为另外一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，包括上述第一实施例和第二实施例提供的检测装置。

具体地，半导体加工设备包括机械手传输腔室和工艺腔室，检测装置设置在传输腔室或工艺腔室上。

根据第一实施例和第二实施例的介绍可知：检测装置的光传输路径在检测位置不存在晶片S时，不能存在任何遮挡光的部件。针对机械手传输腔室，机械手的手指中央是空的，因此，当检测位置未存在晶片S时，光传输路径畅通无阻。若反射部安装在机械手传输腔室的内壁上，则反射部仅仅是暴露在真空之中，没有烘烤等操作，对其并无太高要求，但反射部在真空中不应释放出任何会对真空环境靠污染的气体。

针对工艺腔室，工艺腔室内设置有空心的承载晶片S的环状结构，该环状结构旋转至预设位置时，驱动基座自环状结构的环孔将晶片S顶起至工艺位置，在这种情况下，可在环状结构未旋转至预设位置时，借助检测装置检测是否存在晶片S。若反射部安装在工艺腔室的内壁上，则反射需要能经受住加热灯的烘烤及等离子体的发光辐射，同时反射部12也不应放出对工艺环境任何有污染的气体。

本发明实施例提供的半导体加工设备，采用本发明另一技术方案提供的检测装置，可以实现检测表面具有凹槽等结构、表面如镜面般和反光度与腔室底壁相近的特殊晶片，从而可以提高检测装置的适用性和检测精度，进而提高半导体加工设备的可靠性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种检测装置，用于检测腔室内的检测位置是否存在晶片，所述检测装置包括发射部和接收部；其特征在于，还包括反射部，其中，

所述发射部用于朝向所述反射部发送光；

所述反射部用于将所述发射部发送的光反射至少一次且反射至所述接收部；

所述接收部用于接收所述反射部反射回来的光；

所述发射部和所述反射部对应设置在位于检测位置的晶片的上下两侧，所述接收部与所述发射部设置在同一侧，光传输路径经过位于所述检测位置的晶片所在位置，通过判断所述接收部是否接收到光来判断检测位置是否存在晶片。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述反射部为具有镜面反射功能的反射部。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，在所述反射部的朝向晶片的表面上形成有凹部，所述凹部的侧壁为具有镜面反射功能的表面，且其与水平面之间的夹角为45°；

所述发射部用于沿竖直方向朝向所述凹部的侧壁发送光，以实现光在所述凹部的侧壁经过两次反射后沿竖直方向朝向所述接收部射出。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述反射部采用不锈钢材料制成。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述反射部为具有全反射功能的反射部，所述发射部用于沿垂直所述反射部上表面的方向朝向所述反射部发送光，以实现光在所述反射部内经过两次反射后朝向所述接收部全反射射出。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述反射部采用石英或玻璃材料制成。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述反射部的上表面水平设置，所述反射部的侧壁与水平面之间的夹角为45°。

8.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述反射部为棱镜。

9.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述发射部和所述接收部均设置在所述腔室的外壁上，

在所述腔室的腔室壁上的发射部和接收部所在位置处安装有透明窗。

10.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述反射部设置在所述腔室的内壁上。

11.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述反射部设置在所述腔室的外壁上，

在所述腔室的腔室壁上的反射部所在位置处安装有透明窗。

12.根据权利要求1所示的检测装置，其特征在于，所述发射部与所述反射部之间以及所述反射部与所述接收部之间的光传输路径均经过位于所述检测位置的晶片所在位置。

13.一种半导体加工设备，包括检测装置，其特征在于，所述检测装置采用权利要求1-12任意一项所述的检测装置。