CN108962805B - 传片监测系统及传片监测方法、半导体加工设备 - Google Patents

传片监测系统及传片监测方法、半导体加工设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种传片监测系统，用于监测机械手上的晶片是否发生偏移，包括对射传感器和移动装置，对射传感器包括：发射极和接收极；移动装置用于驱动发射极和接收极至少一个移动，且在移动过程中发射极和接收极之间可进行信号的发送和接收；当晶片静止待检测时，发射极和接收极分别位于晶片所在平面的上侧和下侧；将接收极接收到的信息与预设标准信息进行比较，以判断晶片是否发生偏移；预设标准信息是指在晶片未发生偏移的情况下，在发射极和/或接收极移动过程中，接收极接收到的信息。本发明还提供一种传片监测方法和半导体加工设备。本发明可以避免在晶片偏移量过大时进行监测而发生碎片或者撞片的问题，故，本发明可以提高监测过程的可靠性。

Description

传片监测系统及传片监测方法、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，具体涉及一种传片监测系统及
传片监测方法、半导体加工设备。
背景技术
物理气相沉积或溅射(Sputtering)沉积技术是半导体工业中最广为使用的一类薄膜制造技术，泛指采用物理方法制备薄膜的薄膜制备工艺，主要用于铝、铜等金属薄膜的沉积，以构成金属接触、金属互连线等。
在物理气相沉积工艺中(300mm及以上晶片)，需要4个工艺步骤才能完成整个物理气相沉积工艺，四个工艺按照顺序分别为：1)去气工艺(Degas)；2)预清洗工艺(PreClean)；3)铜阻挡层工艺(Ta/Tan)；4)铜籽晶层工艺(Cu)。其中，完成各个工艺需要在相应的腔室内进行。
由于在工艺过程中，晶片难免会受到不同因素的影响而在机械手上的位置发生偏移，若偏移量过大，机械手继续进行传输晶片，会存在撞片的风险。在现有技术中，通过在机械手传片过程中收集数据判断晶片是否发生偏移，即，需要机械手移动进行配合监测。但是，这样仍然会存在晶片偏移量较大时存在撞片的风险。
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，提出了一种传片监测系统及监测方法、半导体加工设备，可以避免在晶片偏移量过大时进行监测而发生碎片或者撞片的问题。
为解决上述问题之一，本发明提供了一种传片监测系统，用于监测机械手上的晶片是否发生偏移，包括对射传感器和移动装置，所述对射传感器包括：发射极和接收极；
所述移动装置用于驱动所述发射极和所述接收极至少一个移动，且在移动过程中所述发射极和所述接收极之间可进行信号的发送和接收；
当所述晶片静止待检测时，所述发射极和所述接收极分别位于所述晶片所在平面的上侧和下侧；
将所述接收极接收到的信息与预设标准信息进行比较，以判断所述晶片是否发生偏移；
所述预设标准信息是指在晶片未发生偏移的情况下，在所述发射极和/或所述接收极移动过程中，所述接收极接收到的信息。
优选地，所述移动装置包括：驱动器和直线导轨；
所述发射极或所述接收极设置在所述直线导轨上；
所述驱动器用于驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行直线运动。
优选地，移动的所述发射极或所述接收极在所述直线导轨上的起始位置和终止位置在所述晶片所在平面上的正投影位置均在处于标准位置的所述晶片的外侧；
所述标准位置是指所述晶片未发生偏移时所处的位置。
优选地，所述信息包括：沿所述直线导轨从起始位置到晶片的第一边界位置的第一距离信息、沿所述直线导轨从所述第一边界位置到晶片的第二边界位置的第二距离信息；
通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息和第二距离信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量。
优选地，所述预设标准信息中还包括晶片的尺寸信息；
通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息、第二距离信息和晶片的尺寸信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量以及在平行所述晶片的平面上垂直所述直线导轨的方向上的第二偏移量。
优选地，还包括控制装置和报警装置；
所述控制装置，用于计算所述第一偏移量和所述第二偏移量，并判断所述第一偏移量和所述第二偏移量是否均在各自的预设范围内，若至少一者未在预设范围内，则控制所述报警装置发出报警。
优选地，所述驱动器用于驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行匀速直线运动。
优选地，所述直线导轨的起始位置和终止位置之间的长度比所述晶片的直径长5mm～10mm。
优选地，所述晶片位于标准位置的情况下，沿所述直线导轨方向，所述第一边界位置到第二边界位置之间的距离等于1.735倍的所述晶片的半径。
本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室和传输腔室，在所述传输腔室内包括上述的传片监测系统。
本发明还提供一种传片监测方法，采用上述传片监测系统来进行监测，包括：
预设标准信息确定步骤：在晶片未发生偏移的情况下，移动装置驱动所述发射极和所述接收极至少一个移动，在移动过程中所述发射极向所述接收极发送信号，所述接收极获得的信息作为预设标准信息；
实际监测步骤：S1，移动装置驱动所述发射极和所述接收极至少一个移动，在移动过程中所述发射极和所述接收极之间可进行信号的发送和接收；
S2，根据所述接收极接收到的信息以及预设标准信息监测所述晶片是否发生偏移。
优选地，在传片监测系统包括驱动器和直线导轨的情况下，所述步骤S1包括：所述移动装置的驱动器驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行直线运动。
优选地，在信息包括第一距离信息和第二距离信息时，所述步骤S2包括：通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息和第二距离信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量。
优选地，在预设标准信息中还包括晶片的尺寸信息时，所述步骤S2包括：通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息、第二距离信息和晶片的尺寸信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量以及在平行所述晶片的平面上垂直所述直线导轨的方向上的第二偏移量。
优选地，所述步骤S1包括：所述移动装置的驱动器驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行匀速直线运动。
本发明具有以下有益效果：
本发明中，通过对射传感器移动来监测晶片是否发生偏移，这与现有技术相比，由于不需要机械手进行移动来监测晶片是否发生偏移，因此，可以避免在晶片偏移量过大时进行监测而发生碎片或者撞片的问题，故，本发明可以提高监测过程的可靠性。
附图说明
图1为应用本发明实施例提供的传片监测系统的反应腔室俯视图；
图2为图1所示的反应腔室的剖视图；
图3为本发明实施例提供的传片监测系统的原理示意图；
图4为采用图3所示的传片监测系统的工作示意图；
图5为图1所示的反应腔室的一种工作示意图。
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传片监测系统、监测方法及半导体加工设备进行详细描述。
实施例1
图1为应用本发明实施例提供的传片监测系统的反应腔室俯视图；图2为图1所示的反应腔室的剖视图；图3为本发明实施例提供的传片监测系统的原理示意图；请一并参阅图1-图3本发明实施例提供的传片监测系统，用于监测机械手101上的晶片1是否发生偏移，具体地，本发明可以但不限于应用在下述情况中：在传输腔室10向工艺腔室20传输晶片时，位于传输腔室10内的承载有晶片1的机械手101旋转至与门阀30相对应的位置，之后，借助传片监测系统监测晶片1是否发生偏移，若是，则停止传片，若否，则控制门阀30打开，承载有晶片1的机械手101经过门阀30到达工艺腔室20，实现加工晶片1传输至工艺腔室20内。
本发明实施例提供的传片监测系统包括：对射传感器和移动装置。其中，对射传感器包括：发射极401和接收极402；移动装置用于驱动发射极401和接收极402至少一个移动，且在移动过程中发射极401和接收极402之间可进行信号的发送和接收，具体地，发射极401向接收极402发送信号，接收极402接收发射极401发送的信号。当晶片静止待检测时，发射极401和接收极402分别位于晶片1所在平面的上侧和下侧。
具体地，在本实施例中，如图3所示，接收极402固定不动，为长条状，移动装置驱动发射极401移动，在该移动过程且不考虑晶片1(即，不放置晶片)的情况下，发射极401始终向接收极402发送信号，而接收极402始终能够接收到发射极401发射的信号；在考虑晶片1(即，放置晶片)的情况下，在发射极401移动至晶片1的上方时，由于晶片1位于发射极401和接收极402之间，会阻挡二者之间信号的发送和接收，因此，接收极402不能够接收到信号。
通过根据接收极402接收到的信息以及预设标准信息监测晶片是否发生偏移；预设标准信息是指预先在晶片未发生偏移(如图1所示)的情况下在发射极401和/或接收极402移动过程中，接收极402接收到的信息。需要在此说明的是，在此，不仅可以通过人为根据接收极402接收到的信息和预设标准信息来监测晶片是否发生偏移，也可以设置控制装置进行监测。
可以理解，本发明中，由于晶片1发生偏移和未发生偏移时晶片1阻挡发射极401和接收极402之间信号发送和接收的情况不同，这样接收极402获得的信息也就不同，故，可根据接收极402接收到的信号和预设标准信息来判断晶片1是否发生偏移。更具体地，在实际应用中，可直接但不限于：判断接收极402接收到的信号和预设标准信息是否相同，若是，则判定晶片1未发生偏移，若否，则判定晶片1发生偏移。
综上，本发明实施例提供的传片监测系统，通过对射传感器移动来监测晶片1是否发生偏移，这与现有技术相比，由于不需要机械手进行移动来监测晶片是否发生偏移，因此，可以避免在晶片偏移量过大时进行监测而发生碎片或者撞片的问题，故，本发明可以提高监测过程的可靠性。
在本实施例中，优选地，移动装置包括：驱动器(图中未示出)和直线导轨50；发射极401设置在直线导轨50上；驱动器用于驱动发射极401沿直线导轨50进行直线运动。当然，在实际应用中，若在仅接收极402移动时，接收极402设置在直线导轨50上；若在接收极402和发射极401同时移动时，直线导轨50的设置数量应该为2个，发射极401和接收极402各自一一对应两个直线导轨50设置。
可以理解，由于接收极402沿直线导轨50进行直线运动，这样，可以使得接收极402接收到的信息相对简单，从而基于该信息很容易判断晶片1是否发生偏移。
优选地，如图3所示，在本实施例中，移动的发射极401(或接收极402)在直线导轨50上的起始位置A和终止位置B在晶片所在平面上的正投影位置均在处于标准位置的晶片1的外侧，所述标准位置是指晶片1未发生偏移时所处的位置(如图3中晶片1所在的位置)。请参阅图2，在起始位置A和终止位置B处，位于标准位置的晶片1不会阻挡发射极401和接收极402之间的信号传输，在这种情况下，接收极402能够依次在发射极401未位于晶片1正上方→位于晶片1正上方→未位于晶片1正上方的多个状态下接收发射极401发送的信号，基于该较丰富的信息能够较准确地判断出晶片1是否发生偏移。
具体地，若晶片发生偏移的情况如图5所示，此时，晶片1朝向左侧偏移，在初始位置A处遮挡了发射极401和接收极402之间的信号传输，因此，在初始位置A接收极402接收到的信息就与标准位置时的晶片1接收到的信息不同，故，则快速地判断出晶片发生了偏移。
进一步优选地，请一并参阅图3和图4，信息(即，接收极接收到的信息和预设标准信息)包括：沿直线导轨50从起始位置A到晶片的第一边界位置C的第一距离信息，在此，第一距离信息包括但不限于：第一距离L1、沿直线导轨50从第一边界位置C到晶片1的第二边界位置D的第二距离信息，在此，第二距离信息包括但不限于：第二距离L2；其中，第一距离L1和第二距离L2均以同一基准，例如，以图4中的原点0为基准，请参阅图4，以直线导轨50所在直线为X轴，以垂直X轴且位于平行晶片1所在平面的直线作为Y轴，也就是说，X轴和Y轴形成的坐标平面与晶片1平行，图4中的实线表示的晶片1是未发生偏移的晶片1，粗虚线表示的晶片1是沿Y轴发生偏移的晶片1，细虚线表示的晶片1是沿X轴和Y轴均发生偏移的晶片1，针对实线表示的晶片1，第一距离L1为a，第二距离L2为b，针对粗虚线表示的晶片1，第一距离L1为i，第二距离L2为j；针对细虚线表示的晶片1，第一距离L1为c，第二距离L2为d。
在本实施例中，优选地，人为或控制装置通过根据接收极402接收到的第一距离信息(i或c)和第二距离信息(j或d)以及预设标准信息中的第一距离信息(a)和第二距离信息(b)，来计算晶片沿直线导轨所在方向X上的第一偏移量。举例进行说明：以粗虚线的晶片1举例说明，若|j-i|＝|b-a|，则表明晶片1可能仅在X轴上发生偏移，再判断i是否等于a，若否，表示第一偏移量＝i-a，确定晶片1在X轴上的偏移量为i-a，若偏移量为正，则表示向X轴正方向偏移，若为负，则表示向X轴负方向偏移。可以理解，基于上述计算在X轴上的第一偏移量，可以更好地表征晶片的偏移情况。
在此需要说明的是，该预设范围可以根据经验得到，例如，在X轴方向上处于一定偏移量范围内的晶片1继续进行传输并不会发生碎片或撞片，则该取值范围可以作为预设范围。
更进一步优选地，预设标准信息中还包括晶片1的尺寸信息；人为或控制装置通过根据接收极402接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息、第二距离信息和晶片的尺寸信息，来计算晶片1沿直线导轨50所在方向上(X轴)的第一偏移量以及在平行晶片1的平面上垂直直线导轨50的方向(Y轴)上的第二偏移量。可以理解，基于上述计算在X轴上的第一偏移量和Y轴上的第二偏移量，可以进一步更好地表征晶片的偏移情况。
具体地，在本实施例中，晶片1为圆盘状，晶片的尺寸信息包括：半径尺寸，为R。在此以图4中的细虚线的晶片1进行举例说明：若|d-c|＞|b-a|，则表明晶片1在Y轴上发生偏移，并且偏移方向为Y轴正方向，根据a、b和R可以计算出f；再根据韦达定理：e＝R-(R2-(|d-c|/2)2)1/2；故，在Y轴方向上的第二偏移量y＝|e-f|；再计算X轴的第一偏移量x，首先计算仅Y轴发生第二偏移量的晶片1与X轴的交点坐标，即为图中的i跟j点：j＝(b+a)/2+[R2-(R-e)2]1/2；i＝(b+a)/2-[R2-(R-e)2]1/2；则细虚线表示的晶片1在X轴方向上的第一偏移量x＝|d-j|或x＝|c-i|。
需要说明的是，虽然本发明中，晶片1为圆盘状，晶片的尺寸信息为晶片1的半径，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，晶片1的形状还可以为其他形状，对应的，晶片的尺寸信息可以根据其形状的不同而不同，以能够计算出第一偏移量和第二偏移量为准。
在此情况下，进一步优选地，在包括控制装置的基础上，传片监测系统还包括报警装置；控制装置用于计算第一偏移量和第二偏移量，并判断第一偏移量和第二偏移量是否均在各自的预设范围内，若至少一者未在预设范围内，则控制报警装置发出报警，以实现自动告知操作人员进行人为检查。
在本实施例中，驱动器用于驱动发射极401或接收极402沿直线导轨50进行匀速直线运动，这样，保证二者之间信号发送和接收的稳定性，从而可以提高监测的可靠性和准确性。在此情况下，上文中的第一距离信息和第二距离信息可以为移动时长。
另外，优选地，直线导轨50的起始位置A和终止位置B之间的长度比晶片1的直径长5mm～10mm，以提高基于第一距离信息和第二距离信息监测的可靠性。
本实施例中，可以通过控制门阀30的开启时间内同时控制发射极401沿直线轨道50自初始位置A移动至终止位置B实现晶片偏移监测，之后，在门阀30开启之后即可立马确定是否进行传片，从而可以提高传片效率。
还优选地，如图3所示，晶片1位于标准位置的情况下，沿直线导轨50方向，所述第一边界位置C到第二边界位置D之间的距离等于1.735倍的晶片1的半径，这样，能够保证在晶片发生在较大偏移量的情况下被监测出来。
需要说明的是，在本实施例中，不仅可以人为根据所述接收极接收到的信息以及预设标准信息监测所述晶片是否发生偏移；当然，也可以借助处理器或控制单元来通过根据所述接收极接收到的信息以及预设标准信息监测所述晶片是否发生偏移。
实施例2
本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室和传输腔室，传输腔室内包括上述实施例1提供的传片监测系统。
本发明实施例提供的半导体加工设备，由于采用上述实施例提供的传片监测系统，因此，可以提高传输腔室向反应腔室传片时的稳定性和可靠性。
实施例3
本发明实施例还提供一种传片监测方法，其采用上述实施例1提供的所述传片监测系统来进行监测，包括：预设标准信息确定步骤和实际监测步骤。
其中，预设标准信息确定步骤：在晶片未发生偏移的情况下，移动装置驱动所述发射极和所述接收极至少一个移动，在移动过程中所述发射极向所述接收极发送信号，所述接收极获得的信息作为预设标准信息。
实际监测步骤包括：S1，移动装置驱动发射极和接收极至少一个移动，在移动过程中所述发射极和所述接收极之间可进行信号的发送和接收；S2，根据所述接收极接收到的信息以及预设标准信息监测所述晶片是否发生偏移。
本发明实施例提供传片监测方法是实施例1提供的传片监测系统的对应的方法实施例，具体原理和实施例1相类似，在此不再赘述。
优选地，在传片监测系统包括：驱动器和直线导轨的情况下，步骤S1包括：移动装置的驱动器驱动发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行直线运动。
进一步优选地，步骤S1包括：所述移动装置的驱动器驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行匀速直线运动。
还优选地，在图1-图3所示，且信息包括第一距离信息和第二距离信息的情况下，步骤S2包括：通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息和第二距离信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量。
更进一步优选地，在预设标准信息中还包括晶片的尺寸信息时，步骤S2包括：通过根据接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息、第二距离信息和晶片的尺寸信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量以及在平行所述晶片的平面上垂直所述直线导轨的方向上的第二偏移量。
在包括控制装置和报警装置的情况下，步骤S2包括：控制装置计算所述第一偏移量和所述第二偏移量，并判断所述第一偏移量和所述第二偏移量是否均在各自的预设范围内，若至少一者未在预设范围内，则控制所述报警装置发出报警。
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 (12)

1.一种传片监测系统，用于监测机械手上的晶片是否发生偏移，其特征在于，包括对射传感器和移动装置，所述对射传感器包括：发射极和接收极；
所述移动装置用于驱动所述发射极和所述接收极至少一个移动，且在移动过程中所述发射极和所述接收极之间可进行信号的发送和接收；
当所述晶片静止待检测时，所述发射极和所述接收极分别位于所述晶片所在平面的上侧和下侧；
将所述接收极接收到的信息与预设标准信息进行比较，以判断所述晶片是否发生偏移；
所述预设标准信息是指在晶片未发生偏移的情况下，在所述发射极和/或所述接收极移动过程中，所述接收极接收到的信息；
所述移动装置包括：驱动器和直线导轨；
所述发射极或所述接收极设置在所述直线导轨上；
所述驱动器用于驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行直线运动；
移动的所述发射极或所述接收极在所述直线导轨上的起始位置和终止位置在所述晶片所在平面上的正投影位置均在处于标准位置的所述晶片的外侧；
所述标准位置是指所述晶片未发生偏移时所处的位置；
所述信息包括：沿所述直线导轨从起始位置到晶片的第一边界位置的第一距离信息、沿所述直线导轨从所述第一边界位置到晶片的第二边界位置的第二距离信息；
通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息和第二距离信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量。
2.根据权利要求1所述的传片监测系统，其特征在于，所述预设标准信息中还包括晶片的尺寸信息；
通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息、第二距离信息和晶片的尺寸信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量以及在平行所述晶片的平面上垂直所述直线导轨的方向上的第二偏移量。
3.根据权利要求2所述的传片监测系统，其特征在于，还包括控制装置和报警装置；
所述控制装置，用于计算所述第一偏移量和所述第二偏移量，并判断所述第一偏移量和所述第二偏移量是否均在各自的预设范围内，若至少一者未在预设范围内，则控制所述报警装置发出报警。
4.根据权利要求1所述的传片监测系统，其特征在于，所述驱动器用于驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行匀速直线运动。
5.根据权利要求1所述的传片监测系统，其特征在于，所述直线导轨的起始位置和终止位置之间的长度比所述晶片的直径长5mm～10mm。
6.根据权利要求1所述的传片监测系统，其特征在于，所述晶片位于标准位置的情况下，沿所述直线导轨方向，所述第一边界位置到第二边界位置之间的距离等于1.735倍的所述晶片的半径。
7.一种半导体加工设备，包括反应腔室和传输腔室，其特征在于，在所述传输腔室内包括权利要求1～6任意一项所述的传片监测系统。
8.一种传片监测方法，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述传片监测系统来进行监测，包括：
预设标准信息确定步骤：在晶片未发生偏移的情况下，移动装置驱动所述发射极和所述接收极至少一个移动，在移动过程中所述发射极向所述接收极发送信号，所述接收极获得的信息作为预设标准信息；
实际监测步骤：S1，移动装置驱动所述发射极和所述接收极至少一个移动，在移动过程中所述发射极和所述接收极之间可进行信号的发送和接收；
S2，根据所述接收极接收到的信息以及预设标准信息监测所述晶片是否发生偏移。
9.根据权利要求8所述的传片监测方法，其特征在于，在采用权利要求1所述的传片监测系统时，所述步骤S1包括：
所述移动装置的驱动器驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行直线运动。
10.根据权利要求8所述的传片监测方法，其特征在于，在采用权利要求1所述的传片监测系统时，所述步骤S2包括：
通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息和第二距离信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量。
11.根据权利要求8所述的传片监测方法，其特征在于，在采用权利要求2所述的传片监测系统时，所述步骤S2包括：
通过根据所述接收极接收到的第一距离信息和第二距离信息以及预设标准信息中的第一距离信息、第二距离信息和晶片的尺寸信息，来计算晶片沿直线导轨所在方向上的第一偏移量以及在平行所述晶片的平面上垂直所述直线导轨的方向上的第二偏移量。
12.根据权利要求8所述的传片监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
所述移动装置的驱动器驱动所述发射极或所述接收极沿所述直线导轨进行匀速直线运动。
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