CN107860416A - 一种检测晶圆放置状态的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种检测晶圆放置状态的方法及系统，可以提升晶圆放置状态检测精度。包括：光源发生器、光源接收器、晶圆及光波接收透射器，光源发生器输出的光源照射到晶圆壁上；光波接收透射器位于晶圆与光源接收器之间，用于接收光源发生器输出的光源中未被晶圆遮挡的光源，对第一波长光源进行透射，过滤其它波长的光源；光源接收器接收光波接收透射器透射的第一波长光源，获取第一波长光源的光源强度，判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源阈值；若获取的光源强度小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆水平放置，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆倾斜放置或未放置。

Description

一种检测晶圆放置状态的方法及系统

技术领域

本申请涉及检测技术领域，具体而言，涉及一种检测晶圆放置状态的方法及系统。

背景技术

在化学机械抛光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)工艺流程中，晶圆放置状态是影响电化学抛光工艺精度的重要因素。如果晶圆放置状态为水平，且水平度越高，电化学抛光工艺精度就越高，即电化学抛光均匀性越高。如果晶圆放置状态为倾斜，将会降低晶圆表面的抛光均匀性，从而导致电化学抛光工艺精度降低。因此，在CMP工艺流程中，检测晶圆放置状态并确保其放置状态为水平，对确保电化学抛光工艺精度至关重要。

目前，在检测晶圆放置状态时，一般是通过光源发生器输出光源，使之照射到晶圆壁上，即输出光源的照射方向与晶圆的厚度方向垂直，并在晶圆壁的对侧设置光源接收器，通过调节光源发生器以及光源接收器的位置，可以对晶圆放置状态进行检测：在没有放置晶圆时，光源接收器能够接收到光源发生器输出的所有光源，即接收的光源强度最大，在晶圆水平放置时，光源接收器接收不到光源发生器输出的任何光源，即接收的光源强度最小，在晶圆倾斜放置时，光源接收器接收的光源强度在最小强度与最大强度之间。

但该检测晶圆放置状态的方法，光源接收器接收的光源，容易受到背景光(例如，周围环境噪声光源)的干扰，例如，接收的光源中，不仅包含光源发生器输出的光源，也包含背景光源，导致在判断晶圆放置状态时可能发生误判，使得检测晶圆放置状态的精度较低；进一步地，由于光源发生器输出的光源具有发散性，在晶圆水平放置时，光源接收器也能接收到光源，也导致晶圆放置状态的检测精度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供检测晶圆放置状态的方法及系统，能够提升晶圆放置状态检测精度。

第一方面，本发明提供了检测晶圆放置状态的系统，包括：光源发生器、光源接收器、晶圆以及光波接收透射器，其中，

光源发生器与光源接收器位于晶圆壁的两侧；

光源发生器输出的光源照射到晶圆壁上；

光波接收透射器位于晶圆与光源接收器之间，用于接收光源发生器输出的光源中未被晶圆遮挡的光源，对第一波长光源进行透射，过滤其它波长的光源；

光源接收器接收光波接收透射器透射的第一波长光源，获取第一波长光源的光源强度，判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源阈值；

若获取的光源强度小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为水平放置，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述光波接收透射器为滤波片，所述滤波片的形状为矩形，矩形的长度小于或等于晶圆直径，矩形的宽度小于或等于晶圆厚度，矩形的宽度方向与晶圆的厚度方向平行。

结合第一方面，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述系统还包括：

光波输出透射器，位于晶圆与光源发生器之间，用于接收光源发生器输出的光源，对第一波长光源进行透射后照射到晶圆壁上，过滤其它波长的光源。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述光波输出透射器长度与光波接收透射器长度相同，宽度大于或等于光波接收透射器的宽度，小于晶圆厚度。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述系统还包括：

放大器，用于对光波接收透射器透射的第一波长光源进行放大处理后输出至光源接收器。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述系统还包括：

滤波器，用于对光波接收透射器透射的第一波长光源，或放大器输出的光源进行滤波处理后输出至光源接收器。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述光源发生器输出的光源中心、光源接收器接收光源的中心、晶圆厚度方向的中心以及光波接收透射器透射光源的中心位于同一直线上。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式中的任一可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述光源发生器为红外光源发生器，光源接收器为红外光源接收器，光波接收透射器为红外光源滤波片，第一波长光源为红外光源。

第二方面，本发明提供了检测晶圆放置状态的方法，包括：

控制输出光源照射到晶圆壁上；

在晶圆壁的对侧，驱动接收所述输出光源中未被晶圆遮挡的光源，对第一波长光源进行透射，过滤其它波长的光源；

获取透射的第一波长光源的光源强度，判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源阈值；

若获取的光源强度小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为水平放置，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆。

结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆包括：

判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源上限阈值，若获取的光源强度小于所述第一波长光源上限阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置，否则，确定未放置晶圆。

本申请实施例提供的检测晶圆放置状态的方法及系统，通过在晶圆与光源接收器之间设置对第一波长光源进行透射的光波接收透射器，可以有效滤除背景光源，能够避免背景光源对光源接收器的干扰，降低在判断晶圆放置状态时可能发生的误判，从而提升晶圆放置状态的检测精度；进一步地，由于光源接收器仅对来自光波接收透射器透射的第一波长光源进行光强检测，可以避免检测位于光波接收透射器之外具有发散性的光源，保障了晶圆放置状态的检测精度。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例涉及的一种检测晶圆放置状态的系统结构示意图；

图2为本申请实施例涉及的一种检测晶圆放置状态的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例涉及的一种检测晶圆放置状态的系统结构示意图。如图1所示，该系统包括：光源发生器11、光源接收器12、晶圆13以及光波接收透射器14，其中，

光源发生器11与光源接收器12位于晶圆13壁的两侧；

光源发生器11输出的光源照射到晶圆13壁上；

光波接收透射器14位于晶圆13与光源接收器12之间，用于接收光源发生器11输出的光源中未被晶圆13遮挡的光源，对第一波长光源进行透射，过滤其它波长的光源；

光源接收器12接收光波接收透射器14透射的第一波长光源，获取第一波长光源的光源强度，判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源阈值；

若获取的光源强度小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆13放置状态为水平放置，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆13放置状态为倾斜放置或未放置晶圆13。

本实施例中，通过在晶圆13与光源接收器12之间设置对第一波长光源进行透射的光波接收透射器14，可以有效滤除背景光源，从而避免在判断晶圆13放置状态时可能发生的误判，提升了晶圆13放置状态的检测精度；进一步地，由于光源接收器12仅对来自光波接收透射器14透射的第一波长光源进行光强检测，可以避免检测位于光波接收透射器14之外具有发散性的光源，保障了晶圆13放置状态的检测精度。

本实施例中，作为一可选实施例，光波接收透射器14为滤波片。

本实施例中，由于红外光源具有抗干扰强的特性，因而，作为一可选实施例，光源发生器11为红外光源发生器11，光源接收器12为红外光源接收器12，滤波片为红外光源滤波片，即仅允许红外光源透射通过，第一波长光源为红外光源。

本实施例中，作为一可选实施例，红外光源发生器11采用广角度大功率红外发光管，红外光源接收器12采用阵列硅光电二极管。

本实施例中，作为另一可选实施例，滤波片的形状为矩形，矩形的长度小于或等于晶圆13直径，矩形的宽度小于或等于晶圆13厚度，矩形的宽度方向与晶圆13的厚度方向平行，这样，可以有效滤除滤波片之外的光源。当然，实际应用中，滤波片的形状也可以设置为其它形状，例如，椭圆形，椭圆的长轴小于或等于晶圆13半径，椭圆的短轴小于或等于晶圆13厚度的一半，短轴方向与晶圆13的厚度方向平行，本实施例对此不作限定。

本实施例中，作为一可选实施例，光源发生器11、光源接收器12、晶圆13以及光波接收透射器14的中心同线，即光源发生器11输出的光源中心、光源接收器12接收光源的中心、晶圆13厚度方向的中心以及光波接收透射器14透射光源的中心位于同一直线上。

本实施例中，还可以在光源输出端对输出光源进行过滤，作为另一可选实施例，该系统还包括：

光波输出透射器15，位于晶圆13与光源发生器11之间，用于接收光源发生器11输出的光源，对第一波长光源进行透射后照射到晶圆13壁上，过滤其它波长的光源。

本实施例中，光波输出透射器15与光波接收透射器14结构相同，长度与光波接收透射器14长度相同，宽度大于或等于光波接收透射器14的宽度，小于晶圆13厚度。

本实施例中，作为一可选实施例，以0.7mm厚直径为200mm的晶圆13为例，可以设置光波输出透射器15尺寸为0.5mmX20mm，光波接收透射器14尺寸为0.4mmX20mm。

本实施例中，为了提升光源接收器12接收的光源强度，从而提升检测精度，作为另一可选实施例，该系统还包括：

放大器(图中未示出)，用于对光波接收透射器14透射的第一波长光源进行放大处理后输出至光源接收器12。

本实施例中，还可以对第一波长光源进行滤波处理以进一步降低背景光源的影响，该系统还包括：

滤波器(图中未示出)，用于对光波接收透射器14透射的第一波长光源，或放大器输出的光源进行滤波处理后输出至光源接收器12。

本实施例中，作为一可选实施例，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆包括：

判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源上限阈值，若获取的光源强度小于所述第一波长光源上限阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置，否则，确定未放置晶圆。

本实施例中，第一波长光源阈值以及第一波长光源上限阈值可依据实际实验以及对晶圆的水平度要求确定。

本实施例中，在没有放置晶圆时，光源接收器获取的光源强度大于或等于第一波长光源上限阈值；在晶圆水平放置时，光源接收器获取的光源强度小于第一波长光源阈值；在晶圆倾斜放置时，光源接收器获取的光源强度介于第一波长光源阈值以及第一波长光源上限阈值之间。

本实施例中，针对晶圆厚度，在光源发生器端，放置对红外光源进行点光源调制的滤波片，将其调制成窄的0.5mmX20mm矩形光源，该矩形光源的长端面和晶圆平行，输出的红外光源照射晶圆，在晶圆的对面的光源接收器端，同样放置将光源调制为矩形窗口0.4mmX20mm的滤波片，使得光源接收器感知透过该滤波片的红外光源的强度。作为一可选实施例，光源接收器还可以依据获取的光源强度，将其转化为相应的电压值，例如，第一波长光源上限阈值转化得到的电压值为10V，第一波长光源阈值转化得到的电压值为0V，这样，当接收器转化得到的电压大于或等于10V，表明没有放置晶圆；当接收器的电压为0V，表明晶圆为水平放置；当当接收器转化得到的电压在0V到10V之间，例如，接收器的电压为8V，表明放置的晶圆处于倾斜状态。

本实施例的系统可用于检测机械手是否将晶圆水平放置到开关磁阻电机调速系统(SRD，Switched Reluctance motor Drive)甩干支架上。

图2为本申请实施例涉及的一种检测晶圆放置状态的方法流程示意图。如图2所示，该方法包括：

步骤201，控制输出光源照射到晶圆壁上；

本实施例中，作为一可选实施例，可以由控制器输出光源发射指令，以控制光源发生器输出光源并照射到晶圆壁上。

步骤202，在晶圆壁的对侧，驱动接收所述输出光源中未被晶圆遮挡的光源，对第一波长光源进行透射，过滤其它波长的光源；

本实施例中，作为一可选实施例，可以由控制器输出指示，用以指示位于晶圆与光源接收器之间的光波接收透射器接收输出光源中未被晶圆遮挡的光源，并对第一波长光源进行透射，而屏蔽其它波长的光源。

本实施例中，作为一可选实施例，光源发生器与光源接收器位于晶圆壁的两侧。

本实施例中，作为另一可选实施例，光波接收透射器为滤波片，滤波片的形状为矩形，矩形的长度小于或等于晶圆直径，矩形的宽度小于或等于晶圆厚度，矩形的宽度方向与晶圆的厚度方向平行。

本实施例中，作为再一可选实施例，光源发生器输出的光源中心、光源接收器接收光源的中心、晶圆厚度方向的中心以及光波接收透射器透射光源的中心位于同一直线上。

本实施例中，作为又一可选实施例，光源发生器为红外光源发生器，光源接收器为红外光源接收器，光波接收透射器为红外光源滤波片，第一波长光源为红外光源。

步骤203，获取透射的第一波长光源的光源强度，判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源阈值；

本实施例中，光源接收器接收光波接收透射器透射的第一波长光源，获取第一波长光源的光源强度。也可以由控制器对光源接收器接收的第一波长光源的光源强度进行检测，获取透射的第一波长光源的光源强度。

步骤204，若获取的光源强度小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为水平放置，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆。

本实施例中，作为一可选实施例，所述若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆包括：

判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源上限阈值，若获取的光源强度小于所述第一波长光源上限阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置，否则，确定未放置晶圆。

本实施例中，第一波长光源阈值以及第一波长光源上限阈值可依据实际实验以及对晶圆的水平度要求确定。

本实施例中，作为一可选实施例，在输出光源照射到晶圆壁上之前，该方法还包括：

利用设置在晶圆与光源发生器之间的光波输出透射器接收光源发生器输出的光源，对第一波长光源进行透射后照射到晶圆壁上，过滤其它波长的光源。

本实施例中，作为一可选实施例，光波输出透射器长度与光波接收透射器长度相同，宽度大于或等于光波接收透射器的宽度，小于晶圆厚度。

本实施例中，作为一可选实施例，以0.7mm厚直径为200mm的晶圆为例，可以设置光波输出透射器尺寸为0.5mmX20mm，光波接收透射器尺寸为0.4mmX20mm。

本实施例中，作为另一可选实施例，在获取透射的第一波长光源的光源强度之前，该方法还包括：

对光波接收透射器透射的第一波长光源进行放大处理后输出至光源接收器。

本实施例中，利用放大器进行放大处理。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种检测晶圆放置状态的系统，其特征在于，该系统包括：光源发生器、光源接收器、晶圆以及光波接收透射器，其中，

光源发生器与光源接收器位于晶圆壁的两侧；

光源发生器输出的光源照射到晶圆壁上；

光波接收透射器位于晶圆与光源接收器之间，用于接收光源发生器输出的光源中未被晶圆遮挡的光源，对第一波长光源进行透射，过滤其它波长的光源；

光源接收器接收光波接收透射器透射的第一波长光源，获取第一波长光源的光源强度，判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源阈值；

若获取的光源强度小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为水平放置，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光波接收透射器为滤波片，所述滤波片的形状为矩形，矩形的长度小于或等于晶圆直径，矩形的宽度小于或等于晶圆厚度，矩形的宽度方向与晶圆的厚度方向平行。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

光波输出透射器，位于晶圆与光源发生器之间，用于接收光源发生器输出的光源，对第一波长光源进行透射后照射到晶圆壁上，过滤其它波长的光源。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述光波输出透射器长度与光波接收透射器长度相同，宽度大于或等于光波接收透射器的宽度，小于晶圆厚度。

5.如权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

放大器，用于对光波接收透射器透射的第一波长光源进行放大处理后输出至光源接收器。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

滤波器，用于对光波接收透射器透射的第一波长光源，或放大器输出的光源进行滤波处理后输出至光源接收器。

7.如权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述光源发生器输出的光源中心、光源接收器接收光源的中心、晶圆厚度方向的中心以及光波接收透射器透射光源的中心位于同一直线上。

8.如权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述光源发生器为红外光源发生器，光源接收器为红外光源接收器，光波接收透射器为红外光源滤波片，第一波长光源为红外光源。

9.一种检测晶圆放置状态的方法，其特征在于，该方法包括：

控制输出光源照射到晶圆壁上；

在晶圆壁的对侧，驱动接收所述输出光源中未被晶圆遮挡的光源，对第一波长光源进行透射，过滤其它波长的光源；

获取透射的第一波长光源的光源强度，判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源阈值；

若获取的光源强度小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为水平放置，若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述若获取的光源强度不小于预先设置的第一波长光源阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置或未放置晶圆包括：

判断获取的光源强度是否小于预先设置的第一波长光源上限阈值，若获取的光源强度小于所述第一波长光源上限阈值，确定晶圆放置状态为倾斜放置，否则，确定未放置晶圆。