CN112490149A - 半导体工艺设备、检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了半导体工艺设备、检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法，半导体工艺设备包括工艺腔室和传输腔室，工艺腔室和传输腔室之间设置有门阀，传输腔室中设置有传输装置，其特征在于，传输装置上设置有传感器，用于在门阀打开时，在传输装置的带动下在传输腔室中移动，检测工艺腔室中是否存在晶圆。本申请实施例提供的技术方案可以在不进入工艺腔室的情况下检测工艺腔室中是否存在晶圆。
Description
技术领域
本申请涉及半导体领域，具体涉及半导体工艺设备、检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法。
背景技术
在诸如高温工艺腔室的工艺腔室中对晶圆(wafer)进行工艺时，由于工艺腔室密闭，生产现场的人员无法观察到工艺腔室中是否存在晶圆。在进行工艺调试时，若在工艺腔室中存在晶圆的情况下，使机械手进入工艺腔室进行晶圆的放片动作，会造成机械手的损坏或晶圆的损坏，导致需要暂停工艺调试过程，更换晶圆或修复机械，影响整个工艺调试进度。因此，如何检测工艺腔室中是否存在晶圆成为一个需要解决的问题。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供半导体工艺设备、检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种半导体工艺设备，包括：工艺腔室和传输腔室，所述工艺腔室和所述传输腔室之间设置有门阀，所述传输腔室中设置有传输装置，其特征在于，
所述传输装置上设置有传感器，用于在所述门阀打开时，在所述传输装置的带动下在所述传输腔室中移动，检测所述工艺腔室中是否存在晶圆。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法，应用于本申请实施例提供的半导体工艺设备，包括：
打开所述半导体工艺设备工艺腔室和传输腔室之间的门阀；
驱动设置在所述传输腔室中的传输装置，带动设置在所述传输装置上的传感器在所述传输腔室中移动；
基于所述传感器检测所述工艺腔室中是否存在晶圆。
本申请实施例提供的半导体工艺设备、检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法，通过在传输装置上设置有传感器，在设置在工艺腔室和传输腔室之间的门阀打开时，利用传感器在传输装置的带动下在传输腔室中移动，检测工艺腔室中是否存在晶圆的技术方案，实现了在不进入工艺腔室的情况下检测工艺腔室中是否存在晶圆。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1示出了本申请实施例提供的半导体工艺设备的结构框图；
图2示出了耐高温隔热玻璃罩包围激光传感器的效果示意图；
图3示出了激光传感器与相关的对象的距离关系示意图；
图4示出了检测工艺腔室中是否存在晶圆的一个原理示意图；
图5示出了本申请实施例提供的检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
在进行工艺调试时，半导体工艺设备内部的状态是多变且复杂的，对于密闭的工艺腔室，如果在进行工艺之前，进行过传片测试，工艺腔室内的晶圆忘记取回，然后经过一段时间重启了下位机软件，那么腔室里的晶圆状态就会为unknown，调试人员如果手动将逻辑状态设置为nowafer，那么机械就可以再次进行放片动作。此时，就有可能会造成机械手的损坏或晶圆的损坏。
请参考图1，其示出了本申请实施例提供的半导体工艺设备的结构框图。半导体工艺设备包括：工艺腔室101和传输腔室102，工艺腔室101和102传输腔室之间设置有门阀103，传输腔室102中设置有传输装置104。
传输装置104上设置有传感器，用于在门阀103打开时，在传输装置104的带动下在传输腔室102中移动，检测工艺腔室101中是否存在晶圆。
在本申请中，工艺腔室可以为高温密闭腔室。传输装置上设置的传感器可以为基于发射的射线与返回的射线的差异，检测一定范围内的障碍物的传感器。
在本申请中，在门阀打开时，传感器在传输装置的带动下在传输腔室中移动，移动到传感器发射的射线可以穿过工艺腔室的门阀的位置时，可以停止由传输装置带动传感器移动。
传感器发射的射线例如激光穿过工艺腔室的门阀后进入工艺腔室，若工艺腔室存在晶圆，射线可以照射到晶圆上，然后返回。若工艺腔室不存在晶圆，射线可以照射到工艺腔室的内壁上，然后返回。
在本申请中，可以预先分别确定在存在晶圆的情况下传感器输出的信号、不存在晶圆的情况下传感器输出的信号。在工艺腔室中存在晶圆的情况下传感器输出的信号与在工艺腔室中不存在晶圆的情况下传感器输出的信号不同，例如可以是信号强度不同。
在工艺腔室中存在晶圆的情况下，传感器发射的射线照射到晶圆上之后返回。在工艺腔室中不存在晶圆的情况下，射线照射到工艺腔室的内壁之后返回。在工艺腔室中存在晶圆的情况下射线反射路径的长度小于在工艺腔室中不存在晶圆的情况下射线反射路径的长度。
由于射线的反射强度和反射路径的长度呈现反比的关系，因此，在工艺腔室中存在晶圆的情况下射线的反射强度大于在工艺腔室中不存在晶圆的情况下射线的反射强度。
同时，可以将传感器输出的信号的强度设置为与射线的反射强度成正比。因此，在工艺腔室中存在晶圆的情况下传感器输出的信号的强度大于在工艺腔室中不存在晶圆的情况下传感器输出的信号的强度。
当检测工艺腔室中是否存在晶圆时，可以获取传感器输出的信号，并根据传感器输出的信号的强度，确定传感器输出的信号为以下信号中的哪一个信号：在存在晶圆的情况下传感器输出的信号、在不存在晶圆的情况下传感器输出的信号，以确定工艺腔室中是否存在晶圆。
在一些实施例中，传输装置包括机械手，传感器设置在机械手的末端，传感器在机械手的带动下在传输腔室中移动。
在本申请中，在检测工艺腔室中是否存在晶圆之前，可以旋转机械手以使得机械手朝向工艺腔室并且处于缩手状态。缩手状态为机械手没有进入工艺腔室的状态。然后，打开工艺腔室的门阀。在打开门阀之后，可以控制机械手的高度处于用于放置晶圆的预设高位，然后，降低机械手的高度，达到用于抓取晶圆的预设低位。在控制机械手的高度处于用于抓取晶圆的预设低位之前，传感器可以处于关闭状态，当机械手的高度处于用于抓取晶圆的预设低位时，开启传感器。在控制机械手的高度处于预设低位之后，传感器发射的射线穿过门阀后进入工艺腔室。在传感器接收到返回的射线之后，传感器输出信号。可以获取传感器输出的信号。
在一些实施例中，传感器包括激光传感器，激光传感器用于在门阀打开时，向工艺腔室中发射激光，在激光被晶圆遮挡时，输出第一检测信号，指示存在晶圆；机械手用于带动激光传感器在传输腔室中移动，使激光传感器发射的激光经过工艺腔室中的晶圆放置位置，在晶圆放置位置处存在晶圆时，激光被晶圆遮挡。
在工艺腔室中存在晶圆的情况下，激光传感器发射的激光被晶圆遮挡，照射到晶圆上之后返回。在工艺腔室中不存在晶圆的情况下，激光传感器发射的激光会经过工艺腔室中的晶圆放置位置，激光可以在照射到工艺腔室的内壁之后返回。
在工艺腔室中存在晶圆的情况下激光传感器输出的信号与在工艺腔室中不存在晶圆的情况下激光传感器输出的信号不同。
在本申请中，在激光被晶圆遮挡时，激光传感器可以输出第一检测信号，指示存在晶圆。
作为示例，在激光被晶圆遮挡时，激光传感器输出的第一检测信号可以为高电平信号。在工艺腔室中不存在晶圆时，激光传感器输出的信号可以为低电平信号。
在一些实施例中，机械手沿竖直方向带动激光传感器移动，激光传感器沿水平方向发射激光。
机械手可以沿竖直方向带动激光传感器移动，激光传感器发射的激光可以穿过工艺腔室的门阀。激光传感器的光轴为水平的，激光传感器可以沿水平方向发射激光，发射的激光可以穿过工艺腔室的门阀的位置，进入工艺腔室。
在一些实施例中，激光传感器的检测距离小于激光传感器与工艺腔室远端内壁之间的距离。
当激光传感器的检测距离小于激光传感器与工艺腔室远端内壁之间的距离时，若工艺腔室存在晶圆，激光传感器发射的激光照射到晶圆之后返回。若工艺腔室不存在晶圆，激光传感器发射的激光不会被遮挡，但此时激光传感器检测不到返回的激光。
请参考图3，其示出了激光传感器与相关的对象的距离关系示意图。
激光传感器可以具体采用激光测距传感器。在检测工艺腔室中是否存在晶圆的过程中，机械手可以位于传输腔室中，传输腔室可以称之为TC腔，工艺腔室可以称之为PM腔。
在本实施例的半导体工艺设备中，激光传感器与工艺腔室内壁之间的距离为1308cm。激光传感器与腔室中的托盘的边缘的距离为898cm。激光传感器与工艺腔室中的托盘的中心点的距离为1048cm。
激光传感器的检测距离可以处于898cm～1048cm这一距离范围内一个距离，激光传感器的检测距离小于激光传感器与工艺腔室内壁之间的距离即1308cm。
在一些实施例中，激光传感器上套设有温隔热罩，隔热罩具有小孔，激光传感器发射的激光穿过该小孔。请参考图2，其示出了耐高温隔热玻璃罩包围激光传感器的效果示意图。
请参考图4，其示出了检测工艺腔室中是否存在晶圆的一个原理示意图。
在图4中，示例性的示出包围激光传感器的耐高温隔热玻璃罩与工艺腔室PM腔的中心点的距离1m，激光传感器安装于机械手，即真空手臂，的末端，激光传感器与工艺腔室PM腔的中心点的距离略大于1m(未示出)。
激光传感器的检测距离可以处于898cm～1048cm这一距离范围内一个距离，激光传感器的检测距离小于激光传感器与工艺腔室的内壁之间的距离例如1308cm。
激光传感器发射的激光穿过耐高温隔热玻璃罩上的小孔，进入工艺腔室。
若工艺腔室存在晶圆，激光传感器发射的激光照射到晶圆之后返回。若工艺腔室不存在晶圆，激光传感器检测不到返回的激光。
在工艺腔室中存在晶圆的情况下激光传感器输出的信号可以为高电平信号即high信号，在工艺腔室中不存在晶圆的情况下激光传感器输出的信号为低电平信号即low信号。
可以根据获取到的机械手上的激光传感器输出的信号为以下信号中的哪一个信号：high信号、low信号，确定工艺腔室中是否存在晶圆。
图5示出了本申请实施例提供的检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法的流程图，应用于本申请实施例提供的半导体工艺设备，该方法包括：
步骤501，打开半导体工艺设备工艺腔室和传输腔室之间的门阀。
步骤502，驱动设置在传输腔室中的传输装置，带动设置在传输装置上的传感器在传输腔室中移动。
在本申请中，在半导体工艺设备工艺腔室和传输腔室之间的门阀打开时，传感器在传输装置的带动下在传输腔室中移动。传输装置可以带动传感器移动到传感器发射的射线可以穿过工艺腔室的门阀的位置，以使得传感器发射的射线可以穿过工艺腔室的门阀，进入工艺工艺腔室。
步骤503，基于传感器检测工艺腔室中是否存在晶圆。
传感器发射的射线例如红外线穿过工艺腔室的门阀后进入工艺腔室，若工艺腔室存在晶圆，射线可以照射到晶圆上，然后，传感器可以接收到返回的射线，输出相应的信号。若工艺腔室不存在晶圆，射线可以照射到工艺腔室的内壁上，然后，传感器可以接收到返回的射线，输出相应的信号。
在工艺腔室存在晶圆的情况下返回的射线的反射强度与在工艺腔室不存在晶圆的情况下返回的射线的反射强度不同，相应的，在工艺腔室中存在晶圆的情况下传感器输出的信号的强度与在工艺腔室中不存在晶圆的情况下传感器输出的信号的强度不同。因此，在存在晶圆的情况下传感器输出的信号、在不存在晶圆的情况下传感器输出的信号不同。
在本申请中，当基于传感器检测工艺腔室中是否存在晶圆时，可以根据传感器输出的信号的强度，确定传感器输出的信号为以下信号中的哪一个信号：在存在晶圆的情况下传感器输出的信号、在不存在晶圆的情况下传感器输出的信号，确定工艺腔室中是否存在晶圆。
在一些实施例中，传输装置包括机械手，传感器设置在机械手的末端，传感器包括激光传感器；驱动设置在传输腔室中的传输装置，带动设置在传输装置上的传感器在所述传输腔室中移动，包括：驱动机械手，带动传感器在传输腔室中移动，使激光传感器发射的激光经过工艺腔室中的晶圆放置位置，在晶圆放置位置处存在晶圆时，激光被晶圆遮挡；基于传感器检测所述工艺腔室中是否存在晶圆，包括：使激光传感器向工艺腔室中发射激光，在激光被晶圆遮挡时，激光传感器输出第一检测信号，指示存在晶圆。
在本申请中，可以驱动机械手带动传感器在传输腔室中移动，激光传感器发射的激光可以穿过工艺腔室的门阀。在工艺腔室中存在晶圆的情况下，激光传感器发射的激光被晶圆遮挡，照射到晶圆上之后返回。在工艺腔室中不存在晶圆的情况下，激光传感器发射的激光会经过工艺腔室中的晶圆放置位置，照射到工艺腔室的内壁之后返回。
在工艺腔室中存在晶圆的情况下激光传感器输出的信号与在工艺腔室中不存在晶圆的情况下激光传感器输出的信号不同。
在本申请中，在激光被晶圆遮挡时，激光传感器可以输出第一检测信号，指示存在晶圆。
作为示例，在激光被晶圆遮挡时，激光传感器输出的第一检测信号可以为高电平信号。在工艺腔室中不存在晶圆时，激光传感器输出的信号可以为低电平信号。
在一些实施例中，机械手沿竖直方向带动激光传感器移动，激光传感器沿水平方向发射激光。
机械手可以沿竖直方向带动激光传感器移动，使激光传感器发射的激光可以穿过工艺腔室的门阀。激光传感器的光轴为水平的，激光传感器沿水平方向发射激光。
在一些实施例中，激光传感器的检测距离小于激光传感器与工艺腔室远端内壁之间的距离。
当激光传感器的检测距离小于激光传感器与工艺腔室远端内壁之间的距离时，若工艺腔室存在晶圆，激光传感器发射的激光照射到晶圆之后返回。若工艺腔室不存在晶圆，激光传感器发射的激光不会被遮挡，但此时激光传感器检测不到返回的激光。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室和传输腔室，所述工艺腔室和所述传输腔室之间设置有门阀，所述传输腔室中设置有传输装置，其特征在于，
所述传输装置上设置有传感器，用于在所述门阀打开时，在所述传输装置的带动下在所述传输腔室中移动，检测所述工艺腔室中是否存在晶圆。
2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，所述传输装置包括机械手，所述传感器设置在所述机械手的末端，所述传感器在所述机械手的带动下在所述传输腔室中移动。
3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，所述传感器包括激光传感器，所述激光传感器用于在所述门阀打开时，向所述工艺腔室中发射激光，在所述激光被晶圆遮挡时，输出第一检测信号，指示存在晶圆；
所述机械手用于带动所述激光传感器在所述传输腔室中移动，使所述激光传感器发射的激光经过所述工艺腔室中的晶圆放置位置，在所述晶圆放置位置处存在晶圆时，所述激光被所述晶圆遮挡。
4.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，所述机械手沿竖直方向带动所述激光传感器移动，所述激光传感器沿水平方向发射所述激光。
5.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述激光传感器上套设有温隔热罩，所述隔热罩具有小孔，所述激光传感器发射的所述激光穿过所述小孔。
6.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，其特征在于，激光传感器的检测距离小于所述激光传感器与所述工艺腔室远端内壁之间的距离。
7.一种检测工艺腔室中是否存在晶圆的方法，应用于权利要求1-6任一项所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述方法包括：
打开所述半导体工艺设备工艺腔室和传输腔室之间的门阀；
驱动设置在所述传输腔室中的传输装置，带动设置在所述传输装置上的传感器在所述传输腔室中移动；
基于所述传感器检测所述工艺腔室中是否存在晶圆。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传输装置包括机械手，所述传感器设置在所述机械手的末端，所述传感器包括激光传感器；
所述驱动设置在所述传输腔室中的传输装置，带动设置在所述传输装置上的传感器在所述传输腔室中移动，包括：
驱动所述机械手，带动所述传感器在所述传输腔室中移动，使所述激光传感器发射的激光经过所述工艺腔室中的晶圆放置位置，在所述晶圆放置位置处存在晶圆时，所述激光被所述晶圆遮挡；
所述基于所述传感器检测所述工艺腔室中是否存在晶圆，包括：
使所述激光传感器向所述工艺腔室中发射激光，在所述激光被晶圆遮挡时，所述激光传感器输出第一检测信号，指示存在晶圆。
9.根据权利要求8所述的方法，所述机械手沿竖直方向带动所述激光传感器移动，所述激光传感器沿水平方向发射所述激光。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，激光传感器的检测距离小于所述激光传感器与所述工艺腔室远端内壁之间的距离。
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