CN110314897A - 晶圆层叠对准量测装置及其量测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶圆层叠对准量测装置及其量测方法，装置包括载台本体，具有上端面；清洁装置具有设置在载台本体侧面的喷头，喷头的一端设置有喷嘴，喷头的另一端与管路连接；检测装置设置位置高于载台本体的上端面以及喷嘴的出口端部；控制系统用以驱动控制载台本体和喷头。方法包括将晶圆输送到载台本体加载位置处；同时控制系统控制载台本体移动到预设位置，管路向喷头内输送气体，喷嘴喷出气体对检测装置进行吹扫；清洁结束后载台本体移动到加载晶圆的加载位置，晶圆放置在载台本体的上端面。本发明的喷嘴在清洁光学组件检测面时能够将污染物吹落到远离载台本体的位置，避免污染物掉落到晶圆表面刮伤晶圆。

Description

晶圆层叠对准量测装置及其量测方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆层叠对准量测装置及其量测方法。

背景技术

利用层叠对准量测装置对晶圆的叠对状况进行量测时，由于检测装置(包含光学组件)表面容易附着有污染物，因此在晶圆和光学组件相对移动的过程中，光学组件上的污染物会掉落到晶圆的表面上，如图1所示，在量测装置工作过程中污染物会在晶圆100表面以一定的轨迹101运动，从而刮伤晶圆100的表面，影响晶圆100的表面上的图形，降低了产品的良率。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种晶圆层叠对准量测装置及其量测方法，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个实施例，提供一种晶圆层叠对准量测装置，包括：

载台本体，具有用于承载晶圆的上端面；

清洁装置，具有设置在所述载台本体侧面的喷头，所述喷头联动于所述载台本体，所述喷头的一端设置有喷嘴，所述喷头的另一端与管路连接；

检测装置，用于检测位于所述载台本体上的所述晶圆的制程叠对情况，所述检测装置设置位置高于所述载台本体的所述上端面以及所述喷嘴的出口端部；以及

控制系统，用以驱动控制所述载台本体和所述喷头，所述控制系统控制所述载台本体在第一方向上水平移动，所述第一方向平行于所述上端面；在所述载台本体移动到预设位置的过程，所述载台本体同步带动所述喷头和所述管路；当所述载台本体移动到预设位置后，所述控制系统控制所述管路向所述喷头内输送气体，以清洁所述检测装置；

其中，所述喷嘴朝向所述载台本体外侧倾斜向上设置，所述预设位置为所述检测装置的光学组件检测面对准于所述喷嘴方向，使所述载台本体移动到所述预设位置时，所述喷嘴向背离所述载台本体的斜上方位置喷出所述气体，且所述气体的吹扫范围覆盖所述检测面。

在一些实施例中，所述喷头的所述喷嘴的内壁呈渐扩形结构。

在一些实施例中，所述管路与空气压缩机及气体纯化器连接，所述气体纯化器将所述气体纯化后经由所述空气压缩机转化为压缩空气输送到所述管路中。

在一些实施例中，所述喷头的所述喷嘴的出口端部高度低于所述载台本体的所述上端面。

在一些实施例中，所述控制系统控制所述载台本体转动，且控制所述载台本体在不同于所述第一方向的第二方向上水平移动以及控制所述载台本体在第三方向上垂直移动，所述第三方向垂直于包含所述的第一方向的水平面。

在一些实施例中，在所述载台本体的侧面设置有固定座，所述喷头可拆卸的设置在所述固定座中。

在一些实施例中，所述固定座的材质包含不锈钢材料。

在一些实施例中，在所述管路上设置有阀门，所述阀门与所述控制系统电连接，所述阀门用于调节所述气体的流量。

在一些实施例中，所述控制系统经由所述载台本体电连接所述清洁装置。

根据本发明的一个实施例，提供一种晶圆层叠对准量测方法，包括：

提供上述的晶圆层叠对准量测装置；

输送装置将所述晶圆输送到所述载台本体加载所述晶圆的加载位置处；

在所述晶圆输送至所述加载位置的过程中，所述控制系统控制所述载台本体同步带动所述喷头和所述管路移动，当所述载台本体移动到所述预设位置后，所述控制系统控制所述管路向所述喷头内输送气体，所述喷嘴向背离所述载台本体的斜上方位置喷出所述气体，所述气体对所述检测装置的所述光学组件检测面进行吹扫清洁；当所述检测装置清洁结束后，所述控制系统控制所述载台本体移动到加载所述晶圆的所述加载位置处；

所述输送装置将所述晶圆放置在处于所述加载位置处的所述载台本体的所述上端面上；以及

所述控制系统控制所述载台本体移动到所述检测装置的下方，所述检测装置对所述晶圆的制程叠对情况进行量测。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明实施例的喷头固定在载台本体的侧面，且喷头的喷嘴背离载台本体倾斜向上设置，因此喷嘴喷出的气体对检测装置的光学组件检测面进行清洁时，污染物被吹落到远离载台本体的地方，避免了污染物掉落到晶圆表面，防止晶圆刮伤，提高了产品良率。2、本发明实施例的喷嘴喷出的气体经过气体纯化器进行了纯化处理，因此能够保证气体的质量，防止气体清洁检测装置时，对光学组件检测面造成二次污染。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本发明范围的限制。

图1为现有技术中污染物对晶圆表面造成刮伤的示意图。

图2为本发明实施例的晶圆层叠对准量测装置的结构图。

图3为本发明实施例的喷头的结构图。

图4为本发明实施例的晶圆层叠对准量测装置的俯视结构图。

图5为本发明实施例的晶圆层叠对准量测方法的流程图。

附图标号说明：

现有技术

100-晶圆；101-轨迹。

本发明实施例

10-载台本体；11-上端面；12-晶圆固定盘；

20-清洁装置；21-喷头；22-喷嘴；

23-管路；24-固定座；25-阀门；

30-空气压缩机；40-气体纯化器；50-检测装置；

51-光学组件的检测面。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通或两个组件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

如图2所示，本发明实施例提供了一种晶圆层叠对准量测装置，包括：

载台本体10，具有用于承载晶圆的上端面11。

需要说明的是，设定图2中的载台本体10的上部为上方位，载台本体10的下部为下方位。

清洁装置20，具有设置在载台本体10侧面的喷头21。喷头21联动于载台本体10。喷头21的一端设置有喷嘴22，喷头21的另一端与管路23连接。喷头21可以是中空结构，用于容纳气体。喷头21的一端与喷嘴22连通，喷头21的另一端与管路23连通。

检测装置50，用于检测位于载台本体10上的晶圆的制程叠对情况，检测装置50设置位置高于载台本体10的上端面11以及喷嘴22的出口端部。

控制系统(图中未示出)，用以驱动控制载台本体10和喷头21。控制系统控制载台本体10在第一方向上水平移动，第一方向平行于上端面11。在载台本体10移动到预设位置的过程，载台本体10同步带动喷头21和管路23。当载台本体10移动到预设位置后，控制系统控制管路23向喷头21内输送气体，以清洁检测装置50。

其中，喷嘴22朝向载台本体10外侧倾斜向上设置，预设位置为检测装置50的光学组件检测面51对准于喷嘴22方向，使载台本体10移动到预设位置时，喷嘴22向背离载台本体10的斜上方位置喷出气体，且气体的吹扫范围覆盖检测面51。

需要说明的是，喷嘴22的出口端不是指向上端面11的中心，而是指向相反的方向，以避免喷嘴22喷出的气体落在载台本体10的上端面11上。检测装置50的位置高于载台本体10的上端面11是为了避免当载台本体10移动到检测装置50下方时，检测装置50与载台本体10上的晶圆摩擦，产生刮伤。同时，检测装置50的位置高于喷头21是为了保证喷头21的喷嘴22喷出的气体的吹扫范围能够覆盖整个光学组件的检测面51，达到全面清洁的目的。

在一个实施例中，管路23可以是硬质材料制成的管路或柔性材料制成的管路。为了避免管路23在载台本体10移动过程中被拉扯，可以将管路23与载台本体10固定连接，即使管路23与载台本体10同步移动。

一个实施例中，喷嘴22的倾斜角度α范围在30°-85°之间。具体的喷嘴22倾斜角度根据检测装置50与载台本体10的相对位置进行适应性选择。

在一个实施例中，如图3所示，喷头21的喷嘴22的内壁呈渐扩形结构，以扩大气体的喷出范围。优选的，喷嘴22可采用锥形结构或圆锥台结构，且锥形结构或圆锥台结构的小端靠近管路23，锥形结构或圆锥台结构的大端远离管路23。

在一个实施例中，如图2所示，管路23与空气压缩机30及气体纯化器40连接。气体纯化器40将气体纯化后经由空气压缩机30转化为压缩空气(XCDA，extreme clean dryair)输送到管路23中。气体纯化器40能够保证喷嘴22喷出的气体质量，从而避免气体清洁检测装置50时造成二次污染。

在一个实施例中，如图2所示，喷头21的喷嘴22的出口端部高度低于载台本体10的上端面11，上端面11高度低于检测装置50的端部。

在一个具体的实施例中，喷头21的喷嘴22的出口端部高度低于载台本体10的上端面11的距离为3mm，从而保证载台本体10在工作时喷嘴22不会伸出上端面11与其他设备或晶圆接触，避免干涉现象的产生。

上端面11低于检测装置50的端面0.2mm，在不影响检测装置50对晶圆的量测的同时，防止检测装置50与晶圆直接接触，对晶圆表面造成损伤。

在一个实施例中，控制系统能够控制载台本体10转动，从而使得喷头21以及喷嘴22的位置可以进行调整。控制系统还能够控制载台本体10在不同于第一方向的第二方向上水平移动，以及控制载台本体10在第三方向上垂直移动，第三方向垂直于包含第一方向的水平面。载台本体10通过在第一方向、第二方向和第三方向的移动，以及载台本体10自身的转动，能够实现对喷头21和喷嘴22位置的全方位调整，进而对位于载台本体10不同方位的检测装置50均能够进行清洁。

为了使喷头21与载台本体10相对位置固定，如图4所示，在载台本体10的侧面设置有固定座24，喷头21可拆卸的设置在固定座24中。固定座24的内部容纳空间大小与喷头21的外部形状和尺寸相匹配。

在一个实施例中，在管路23上设置有阀门25，阀门25与控制系统电连接，控制系统可以通过阀门25调节气体的流量以及气体清洁检测装置50的时间。优选的，阀门25的响应速度应不大于500ms，以免造成清洁效率过低影响晶圆层叠对准量测装置的测量效率。

在上述实施例中，喷头21、喷嘴22以及固定座24均采用不锈钢材料制成，进而防止喷头21和喷嘴22在喷出气体时对气体及检测装置50造成污染。

在一个实施例中，载台本体10的顶部设置有晶圆固定盘12，晶圆固定盘12的表面作为上端面11，晶圆固定盘12的高度为30mm，晶圆固定盘12的直径为300mm(即上端面11的直径)，固定座24的内径为20mm，喷头21的外径为20mm，喷头21的高度为40mm，喷嘴22的出口端的口径为10mm。

需要说明的是，本发明实施例的晶圆层叠对准量测装置的尺寸并不限于上述实施例中记载的尺寸范围，可根据工作需要进行适应性调整。

在上述任一实施例中，控制系统可以经由载台本体10电连接清洁装置20。控制系统还可与检测装置50电连接。

需要说明的是，控制系统与清洁装置20的电连接方式可以为有线连接，也可以为无线连接。当采用有线连接时，线路设置在载台本体10中。当采用无线连接时，清洁装置20的执行单元和信号接收单元设置在载台本体10中。

基于上述晶圆层叠对准量测装置，本发明还提供了一种晶圆层叠对准量测方法，至少包括晶圆加载步骤、检测装置清洁步骤以及晶圆量测步骤。

在一个实施例中，如图5所示，晶圆层叠对准量测方法具体包括以下步骤：

步骤S100：输送装置(图中未示出)将晶圆输送到载台本体10加载晶圆的加载位置处。

步骤S200：在晶圆输送至加载位置的过程中，清洁装置20清洁检测装置50：

步骤S200具体包括步骤S201、步骤S202、步骤S203及步骤S204；

步骤S201：控制系统控制载台本体10同步带动喷头21和管路23移动到预设位置；

步骤S202：当载台本体10移动到预设位置后，控制系统控制管路23向喷头21内输送气体；

步骤S203：喷嘴22向背离载台本体10的斜上方位置喷出气体，气体对检测装置50的光学组件检测面51进行吹扫清洁；

步骤S204：当检测装置50清洁结束后，控制系统控制载台本体10移动到加载晶圆的加载位置处。

步骤S300：输送装置将晶圆放置在处于加载位置处的载台本体10的上端面11上。

步骤S400：控制系统控制载台本体10移动到检测装置50下方，检测装置50对晶圆的制程叠对情况进行量测。

其中，步骤S100和步骤S200可以同时进行，在进行步骤S300前，清洁装置20完成对检测装置50的清洁，这样既不影响生产能力，又可以对检测装置50进行清洁，避免了污染物掉落到晶圆表面，防止晶圆刮伤，提高了产品良率。

在一个实施例中，步骤S200还包括：气体纯化器40将气体纯化后经由空气压缩机30转化为压缩空气并输送进管路23中，控制系统通过阀门25控制管路23中输送的气体经由喷嘴22喷出的流量和时间。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，包括：

载台本体，具有用于承载晶圆的上端面；

清洁装置，具有设置在所述载台本体侧面的喷头，所述喷头联动于所述载台本体，所述喷头的一端设置有喷嘴，所述喷头的另一端与管路连接；

检测装置，用于检测位于所述载台本体上的所述晶圆的制程叠对情况，所述检测装置设置位置高于所述载台本体的所述上端面以及所述喷嘴的出口端部；以及

控制系统，用以驱动控制所述载台本体和所述喷头，所述控制系统控制所述载台本体在第一方向上水平移动，所述第一方向平行于所述上端面；在所述载台本体移动到预设位置的过程，所述载台本体同步带动所述喷头和所述管路；当所述载台本体移动到预设位置后，所述控制系统控制所述管路向所述喷头内输送气体，以清洁所述检测装置；

其中，所述喷嘴朝向所述载台本体外侧倾斜向上设置，所述预设位置为所述检测装置的光学组件检测面对准于所述喷嘴方向，使所述载台本体移动到所述预设位置时，所述喷嘴向背离所述载台本体的斜上方位置喷出所述气体，且所述气体的吹扫范围覆盖所述检测面。

2.如权利要求1所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，所述喷头的所述喷嘴的内壁呈渐扩形结构。

3.如权利要求1所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，所述管路与空气压缩机及气体纯化器连接，所述气体纯化器将所述气体纯化后经由所述空气压缩机转化为压缩空气输送到所述管路中。

4.如权利要求1所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，所述喷头的所述喷嘴的出口端部高度低于所述载台本体的所述上端面。

5.如权利要求1所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，所述控制系统控制所述载台本体转动，且控制所述载台本体在不同于所述第一方向的第二方向上水平移动以及控制所述载台本体在第三方向上垂直移动，所述第三方向垂直于包含所述的第一方向的水平面。

6.如权利要求1所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，在所述载台本体的侧面设置有固定座，所述喷头可拆卸的设置在所述固定座中。

7.如权利要求6所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，所述固定座的材质包含不锈钢材料。

8.如权利要求1所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，在所述管路上设置有阀门，所述阀门与所述控制系统电连接，所述阀门用于调节所述气体的流量。

9.如权利要求1-8中任一项所述的晶圆层叠对准量测装置，其特征在于，所述控制系统经由所述载台本体电连接所述清洁装置。

10.一种晶圆层叠对准量测方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1-9任一项所述的晶圆层叠对准量测装置；

输送装置将所述晶圆输送到所述载台本体加载所述晶圆的加载位置处；

在所述晶圆输送至所述加载位置的过程中，所述控制系统控制所述载台本体同步带动所述喷头和所述管路移动，当所述载台本体移动到所述预设位置后，所述控制系统控制所述管路向所述喷头内输送气体，所述喷嘴向背离所述载台本体的斜上方位置喷出所述气体，所述气体对所述检测装置的所述光学组件检测面进行吹扫清洁；当所述检测装置清洁结束后，所述控制系统控制所述载台本体移动到加载所述晶圆的所述加载位置处；

所述输送装置将所述晶圆放置在处于所述加载位置处的所述载台本体的所述上端面上；以及

所述控制系统控制所述载台本体移动到所述检测装置的下方，所述检测装置对所述晶圆的制程叠对情况进行量测。