CN111063636B - 晶圆水平偏差检测方法、检测装置和炉管设备 - Google Patents

晶圆水平偏差检测方法、检测装置和炉管设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及晶圆水平偏差检测方法、检测装置和炉管设备。检测方法包括：确定基准晶圆外圆区域；计算基准晶圆外圆区域的最小外切矩形；确定最小外切矩形与基准晶圆外圆区域之间的切点；移送待测晶圆至基准晶圆外圆区域；控制射线沿竖直方向，从切点的一侧入射；判断是否在切点的另一侧接收到射线；检测装置包括CPU、程序存储部、存储器和数据总线，CPU、程序存储部以及存储器分别与数据总线连接；程序存储部中存储有程序，程序用于执行检测方法；炉管设备包括射线收发系统、晶舟、移行装置、移行驱动系统和检测装置。本发明通过射线探测待测晶圆在水平方向上的偏移向量，根据偏移向量能够及时地对水平偏移向量进行校正。

Description

晶圆水平偏差检测方法、检测装置和炉管设备
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种炉管晶圆水平偏差检测方法、炉管晶圆水平偏差检测装置和用于检测晶圆水平偏差的炉管设备。
背景技术
半导体制造工艺主要是进行多次的光刻工艺、刻蚀工艺和成膜工艺等，在半导体晶圆上形成各种结构的半导体器件，其中很多工艺都要采用炉管设备进行。以热氧法为例，首先将反应气体通入高温炉管内，使得反应气体在炉管设备的反应腔室内发生化学反应，在晶圆的表面沉积一层薄膜，然后将晶圆从反应腔室中取出，进行自然冷却，冷却后将晶圆传送回晶圆盒。对于传统的炉管设备，通常一次可以作业125片晶圆，具备产能大、制程耗费低等优点，对半导体营运成本的降低尤为重要。
但是，当前炉管大都通过移行装置臂在晶舟和晶圆传递盒之间传送晶圆，虽然可实现5片晶圆同时传送，传递准确且速率快，而在实际生产过程中，由于对同时传送的晶圆不会进行水平位置偏差检测，从而会使得晶圆在后续操作过程中出现膜厚均一性变差或刮伤等问题，严重程度下会造成产品刮伤而导致产品报废。
发明内容
本发明提供了一种晶圆水平偏差检测方法、检测装置和炉管设备，可以解决相关技术中晶圆容易在后续操作过程中出现膜厚均一性变差或刮伤等问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种炉管晶圆水平偏差检测方法，包括以下步骤：
确定基准晶圆外圆区域；
计算所述基准晶圆外圆区域的最小外切矩形；
确定所述最小外切矩形与所述基准晶圆外圆区域之间的切点；
移送待测晶圆至所述基准晶圆外圆区域；
控制射线沿竖直方向，从所述切点的一侧入射；
判断是否在所述切点的另一侧接收到所述射线；
当在所述切点的另一侧接收到所述射线时，确定所述待测晶圆的水平位置正常；
当在所述切点的另一侧未接收到所述射线时，确定所述待测晶圆的水平位置异常。
可选的，在所述确定所述最小外切矩形与所述基准晶圆外圆区域之间的切点之后，在所述控制射线沿竖直方向，从所述切点的一侧入射之前，还进行：确定所述切点的切点坐标。
可选的，当确定所述待测晶圆的水平位置异常时，进行以下步骤：
控制所述待测晶圆停止移送；
获取未接收到所述射线的切点坐标；
根据未接收到所述射线的切点坐标，计算所述待测晶圆水平偏移所述基准晶圆外圆区域的偏移向量；
根据所述偏移向量，校准所述待测晶圆的水平位置。
第二方面，本发明实施例提供一种炉管晶圆水平偏差检测装置，包括：
CPU、程序存储部、存储器和数据总线，所述CPU、程序存储部以及存储器分别与所述数据总线连接；
所述程序存储部中存储有程序，所述程序用于执行本发明第一方面所述的炉管晶圆水平偏差检测方法。
可选的，所述程序存储部包括：
入射点确定模块，用于确定基准晶圆外圆区域，确定基准晶圆外圆区域的最小外切矩形，以及确定所述最小外切矩形与所述基准晶圆外圆区域之间的切点为入射点；
射线发送控制模块，用于根据所述入射点确定模块确定的入射点，控制射线沿竖直方向，从所述切点的一侧入射；
移行控制模块，用于控制移行装置将待测晶圆移送至所述基准晶圆外圆区域；
数据处理分析模块，用于判断是否在所述切点的另一侧接收到所述射线，根据判断结果，确定所述待测晶圆的水平位置是否正常。
可选的，所述入射点确定模块还能够确定所述切点的切点坐标。
可选的，所述程序存储部还包括执行校准模块，用于在确定所述待测晶圆的水平位置异常时，控制所述移行装置停止移送，获取未接收到所述射线的切点坐标，根据未接收到所述射线的切点坐标，计算所述待测晶圆水平偏移所述基准晶圆外圆区域的偏移向量，根据所述偏移向量，校准所述待测晶圆的水平位置。
第三方面，本发明实施例提供一种用于检测晶圆水平偏差的炉管设备，包括射线收发系统，以及：
用于放置待测晶圆的晶舟；
用于移送所述待测晶圆至所述晶舟中的移行装置；
用于驱动所述移行装置移行的移行驱动系统；
如本发明第二方面所述的炉管晶圆水平偏差检测装置；
所述移行驱动系统以及所述射线收发系统分别与所述数据总线连接。
可选的，所述基准晶圆外圆区域位于所述晶舟入口位置处；所述射线收发系统安装在所述基准晶圆外圆区域的竖直方向上。
可选的，所述射线收发系统包括对应设置的射线发生器和射线接收器；
所述射线发生器，能够发射沿竖直方向，从所述切点的一侧入射的射线；
所述射线接收器，能够接收对应射线发生器发射的射线。
本发明技术方案，至少包括如下优点：通过射线探测待测晶圆移行至基准晶圆外圆区域中的水平位置，能够有效地判断待测晶圆在水平方向上偏移基准晶圆外圆区域的偏移向量，从而根据偏移向量能够准确地对待测晶圆在水平方向上的偏移进行校正，避免在水平方向上发生偏移的待测晶圆在后续步骤中发生刮伤或膜厚均一性变差等问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1是本发明第一方面中S1至S3一种实施例示意图；
图2是本发明第一方面中S4的一种实施例示意图；
图3是本发明第一方面中S5的一种实施例示意图；
图4是本发明第一方面中S8的一种实施例示意图。
图5是本发明第二方面中程序存储部一种实施例的功能模块图。
图6是本发明第三方面中一种实施例的结构框图。
100.CPU，200.程序存储部，210.入射点确定模块，220.射线发送控制模块，230.移行控制模块，240.数据处理分析模块，250.执行校准模块，300.存储器，400.数据总线，500.晶舟，600.移行装置，700.移行驱动系统，800.射线收发系统，810.射线发生器，820.射线接收器。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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元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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
作为本发明的第一方面，提供一种炉管晶圆水平偏差检测方法，如图1至图4所示，包括以下步骤：
S1：确定基准晶圆外圆区域W0；
S2：计算基准晶圆外圆区域的最小外切矩形MBR；
S3：确定最小外切矩形MBR与基准晶圆外圆区域W0之间的切点；切点包括第一切点P1、第二切点P2、第三切点P3和第四切点P4；
S4：控制移行装置将待测晶圆W1移送至基准晶圆外圆区域W0；
S5：控制射线沿竖直方向，从切点的一侧入射；即控制射线沿竖直方向，分别同时从而第一切点P1的一侧、第二切点P2的一侧、第三切点P3的一侧和第四切点P4的一侧入射；
S6：判断是否在切点的另一侧接收到射线；即判断在第一切点P1的另一侧、第二切点P2的另一侧、第三切点P3的另一侧和第四切点P4的另一侧是否接收到射线；
S7：当接收到射线时，确定待测晶圆W1的水平位置正常；即在第一切点P1的另一侧、第二切点P2的另一侧、第三切点P3的另一侧和第四切点P4的另一侧均接收到其各自对应一侧发射的射线，确定待测晶圆W1的水平位置正常；
S8：当未接收到射线时，确定待测晶圆W1的水平位置异常；即在第一切点P1的另一侧、第二切点P2的另一侧、第三切点P3的另一侧和第四切点P4中任一切点未接收到对应一侧发射的射线，确定待测晶圆W1的水平位置异常。
确定最小外切矩形MBR与基准晶圆外圆区域W0之间的切点，然后以射线从切点的一侧沿竖直照射待测晶圆W1，判断切点另一侧是否接收到该射线，从而确定待测晶圆W1的水平位置是否正常，若切点的另一侧未接收到对应照射的射线，可以确定待测晶圆W1偏移基准晶圆外圆区域W0从而使得该切点被遮挡，进而可以确定待测晶圆W1偏移向量；
通过射线探测待测晶圆W1移行至基准晶圆外圆区域W0中的水平位置，能够有效地判断待测晶圆W1的水平偏移向量，从而能够及时地对水平偏移向量进行校正，以避免待测晶圆W1在后续步骤中发生刮伤或导致的膜厚均一性变差等问题。
S3：确定最小外切矩形MBR与基准晶圆外圆区域W0之间的切点之后，还进行：确定切点的切点坐标。
当确定待测晶圆W1的水平位置异常时，进行以下步骤：
S810：控制待测晶圆W1停止移送；
S820：获取未接收到射线的切点坐标；
S830：根据未接收到射线的切点坐标，计算待测晶圆W1水平偏移基准晶圆外圆区域的偏移向量；
S840：根据偏移向量，校准移行装置上待测晶圆W1的水平位置。
通过控制待测晶圆W1停止移送，根据未接收到射线的切点坐标确定待测晶圆W1的偏移向量，从而使得依据待测晶圆W1的偏移向量能够校准待测晶圆W1，提高校准的准确性和有效性。
其中，对于S830：根据未接收到射线的切点坐标，计算待测晶圆W1水平偏移基准晶圆外圆区域的方向，包括：
根据未接收到射线的切点坐标，确定偏移分向量，该偏移分向量的起点为基准晶圆外圆区域W0中心，终点为未接收到射线切点；
计算偏移分向量的向量和，确定待测晶圆W1偏移基准晶圆外圆区域W0的偏移向量。
该偏移向量能够表示出待测晶圆W1偏移基准晶圆外圆区域W0的偏移方向和偏移量；依据待测晶圆W1的偏移向量能够校准待测晶圆W1，以提高校准的准确性和有效性。
作为本发明的第二方面，提供一种炉管晶圆水平偏差检测装置，如图5和图6所示，包括：
CPU100、程序存储部200、存储器300和数据总线400；CPU100、程序存储部200以及存储器分别与数据总线400连接；程序存储部200中存储有程序，程序用于执行本发明第一方面的炉管晶圆水平偏差检测方法。
CPU100、程序存储部200以及存储器之间通过数据总线400能够进行数据交互，CPU100能够调用程序存储部200中的程序，并将计算结果存储在存储器300中。
程序存储部200包括：
入射点确定模块210，用于确定基准晶圆外圆区域W0，确定基准晶圆外圆区域W0的最小外切矩形MBR，以及确定最小外切矩形MBR与基准晶圆外圆区域W0之间的切点为入射点；入射点确定模块210还能够确定切点的切点坐标；切点包括第一切点P1、第二切点P2、第三切点P3和第四切点P4。
射线发送控制模块220，用于根据入射点确定模块210确定的入射点，控制射线沿竖直方向，从切点的一侧入射；即控制射线沿竖直方向，分别同时从而第一切点P1的一侧、第二切点P2的一侧、第三切点P3的一侧和第四切点P4的一侧入射；
移行控制模块230，用于控制移行装置600将待测晶圆W1移送至基准晶圆外圆区域W0；
数据处理分析模块240，用于判断是否在切点的另一侧接收到射线，根据判断结果，确定待测晶圆W1的水平位置是否正常。
确定最小外切矩形MBR与基准晶圆外圆区域W0之间的切点，然后以射线从切点的一侧沿竖直照射待测晶圆W1，判断切点另一侧是否接收到该射线，从而确定待测晶圆W1的水平位置是否正常，若切点的另一侧未接收到对应照射的射线，可以确定待测晶圆W1偏移基准晶圆外圆区域W0从而使得该切点被遮挡，进而可以确定待测晶圆W1偏移向量。
通过射线探测待测晶圆W1移行至基准晶圆外圆区域W0中的水平位置，能够有效地判断待测晶圆W1的水平偏移向量，从而能够及时地对水平偏移向量进行校正，以避免待测晶圆W1在后续步骤中发生刮伤或导致的膜厚均一性变差等问题。
程序存储部200包括还包括执行校准模块250，用于在确定待测晶圆W1的水平位置异常时，控制移行装置600停止移送，获取未接收到射线的切点坐标，根据未接收到射线的切点坐标，计算待测晶圆W1水平偏移基准晶圆外圆区域W0的偏移向量，根据偏移向量，校准移行装置600上待测晶圆W1的水平位置。
作为本发明的第三方面，提供一种用于检测晶圆水平偏差的炉管设备，如图5和图6所示，包括：
射线收发系统800，以及用于放置待测晶圆W1的晶舟500；用于移送待测晶圆W1至晶舟500中的移行装置600；用于驱动移行装置600移行的移行驱动系统700，和如本发明第二方面的炉管晶圆水平偏差检测装置；移行驱动系统700以及射线收发系统800分别与数据总线400连接。
使得射线收发系统800和移行装置600能够在炉管晶圆水平偏差检测装置的控制指令下进行本发明第一方面的步骤，从而能够在移行装置600将待测晶圆W1移送至晶舟500前确保待测晶圆W1在水平方向上无偏移，以使得准确地将待测晶圆W1放置如晶舟500中，以避免待测晶圆W1在后续步骤中发生刮伤或导致的膜厚均一性变差等问题。
基准晶圆外圆区域W0位于晶舟500入口位置处；射线收发系统800安装在基准晶圆外圆区域W0的竖直方向上。位于晶舟500入口位置处的基准晶圆外圆区域W0，从而能够进一步地在移行装置600将待测晶圆W1移送至晶舟500前确保待测晶圆W1在水平方向上无偏移以使得准确地将待测晶圆W1放置如晶舟500中，避免对待测晶圆W1造成损坏。
射线收发系统800包括对应设置的射线发生器810和射线接收器820；射线发生器810，能够发射沿竖直方向，从切点的一侧入射的射线；射线接收器820，能够接收对应射线发生器810发射的射线。
综上可以看出，通过射线探测待测晶圆W1移行至基准晶圆外圆区域W0中的水平位置，能够有效地判断待测晶圆W1在水平方向上偏移基准晶圆外圆区域W0的偏移向量，从而根据偏移向量能够准确地对待测晶圆W1在水平方向上的偏移进行校正，避免在水平方向上发生偏移的待测晶圆W1在后续步骤中发生刮伤或膜厚均一性变差等问题。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种炉管晶圆水平偏差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定基准晶圆外圆区域；
计算所述基准晶圆外圆区域的最小外切矩形；
确定所述最小外切矩形与所述基准晶圆外圆区域之间的切点；
移送待测晶圆至所述基准晶圆外圆区域；
控制射线沿竖直方向，从所述切点的一侧入射；
判断是否在所述切点的另一侧接收到所述射线；
当在所述切点的另一侧接收到所述射线时，确定所述待测晶圆的水平位置正常；
当在所述切点的另一侧未接收到所述射线时，确定所述待测晶圆的水平位置异常；
当确定所述待测晶圆的水平位置异常时，进行以下步骤：
控制所述待测晶圆停止移送；
获取未接收到所述射线的切点坐标；
根据未接收到所述射线的切点坐标，计算所述待测晶圆水平偏移所述基准晶圆外圆区域的偏移向量；所述偏移向量能够表示出所述待测晶圆偏移所述基准晶圆外圆区域的偏移方向和偏移量；
根据所述偏移向量，校准所述待测晶圆的水平位置；
根据未接收到所述射线的切点坐标，计算所述待测晶圆水平偏移所述基准晶圆外圆区域的偏移向量，包括以下步骤：
根据未接收到射线的切点坐标，确定偏移分向量，所述偏移分向量的起点为所述基准晶圆外圆区域的中心，终点为未接收到射线切点；
计算所述偏移分向量的向量和，确定所述待测晶圆偏移所述基准晶圆外圆区域的偏移向量。
2.如权利要求1所述的炉管晶圆水平偏差检测方法，其特征在于，在所述确定所述最小外切矩形与所述基准晶圆外圆区域之间的切点之后，在所述控制射线沿竖直方向，从所述切点的一侧入射之前，还进行：确定所述切点的切点坐标。
3.一种炉管晶圆水平偏差检测装置，其特征在于，包括：
CPU、程序存储部、存储器和数据总线，所述CPU、程序存储部以及存储器分别与所述数据总线连接；
所述程序存储部中存储有程序，所述程序用于执行权利要求1至2中任一所述的炉管晶圆水平偏差检测方法。
4.如权利要求3所述的炉管晶圆水平偏差检测装置，其特征在于，所述程序存储部包括：
入射点确定模块，用于确定基准晶圆外圆区域，确定基准晶圆外圆区域的最小外切矩形，以及确定所述最小外切矩形与所述基准晶圆外圆区域之间的切点为入射点；
射线发送控制模块，用于根据所述入射点确定模块确定的入射点，控制射线沿竖直方向，从所述切点的一侧入射；
移行控制模块，用于控制移行装置将待测晶圆移送至所述基准晶圆外圆区域；
数据处理分析模块，用于判断是否在所述切点的另一侧接收到所述射线，根据判断结果，确定所述待测晶圆的水平位置是否正常。
5.如权利要求4所述的炉管晶圆水平偏差检测装置，其特征在于，所述入射点确定模块还能够确定所述切点的切点坐标。
6.如权利要求5所述的炉管晶圆水平偏差检测装置，其特征在于，所述程序存储部还包括执行校准模块，用于在确定所述待测晶圆的水平位置异常时，控制所述移行装置停止移送，获取未接收到所述射线的切点坐标，根据未接收到所述射线的切点坐标，计算所述待测晶圆水平偏移所述基准晶圆外圆区域的偏移向量，根据所述偏移向量，校准所述待测晶圆的水平位置。
7.一种用于检测晶圆水平偏差的炉管设备，其特征在于，包括射线收发系统，以及：
用于放置待测晶圆的晶舟；
用于移送所述待测晶圆至所述晶舟中的移行装置；
用于驱动所述移行装置移行的移行驱动系统；
如权利要求4所述的炉管晶圆水平偏差检测装置；
所述移行驱动系统以及所述射线收发系统分别与所述数据总线连接。
8.如权利要求7所述的用于检测晶圆水平偏差的炉管设备，其特征在于，所述基准晶圆外圆区域位于所述晶舟入口位置处；所述射线收发系统安装在所述基准晶圆外圆区域的竖直方向上。
9.如权利要求7所述的用于检测晶圆水平偏差的炉管设备，其特征在于，所述射线收发系统包括对应设置的射线发生器和射线接收器；
所述射线发生器，能够发射沿竖直方向，从所述切点的一侧入射的射线；
所述射线接收器，能够接收对应射线发生器发射的射线。
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