CN113206019A - 一种用于检测晶圆的翘曲度的装置及检测方法 - Google Patents

一种用于检测晶圆的翘曲度的装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

一种用于检测晶圆的翘曲度的装置及检测方法，晶圆放置于传输腔室中的承载装置上，检测装置包括横梁、一对测距传感器、驱动装置和处理器；其中，横梁设于传输腔室的上盖，一对测距传感器设于横梁上；驱动装置用于驱动横梁相对于晶圆所在平面沿水平方向运动，带动测距传感器运动，以检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离；处理器用于根据一对测距传感器检测的距离计算晶圆的翘曲度。本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置，通过驱动装置驱动横梁带动测距传感器运动，从而检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，处理器根据检测结果计算晶圆的翘曲度，以判断晶圆是否翘曲，避免AWC测试超出偏差时直接报警停机。

Description

一种用于检测晶圆的翘曲度的装置及检测方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，更具体地，涉及一种用于检测晶圆的翘曲度的装置及检测方法。
背景技术
化学气相沉积外延生长是将反应气体输送到反应腔，通过加热等方式，使之反应，生长原子沉积在衬底上，长出单晶层。在外延工艺完成后进行晶圆取片时，晶圆温度约800℃。在此状态下，由于12吋晶圆直径为300mm，工艺之后会发生明显的形变翘曲现象。现有技术是由机械手从工艺腔取片传输至传输腔，机械手运动朝向的工艺腔的端面设有晶圆自动定心(Active Wafer Cekterikg，AWC)检测机构，即在工艺腔传片口的左侧和右侧各具有1个AWC传感器，能够检测晶圆在水平方向的位置以判断晶圆是否移位。但是AWC传感器无法检测晶圆在竖直方向上的高度的变化，即无法检测晶圆是否发生翘曲，若发生翘曲的晶圆进入下一传输环节时，容易发生刮蹭或碰撞。而且翘曲的晶圆经过AWC传感器检测时，容易导致检测结果数据的偏差增大，严重时会触发AWC检测报警，提示晶圆位移偏差过大，此时AWC传感器无法判断出是由于晶圆移位导致的实际水平位置的偏差、还是由于晶圆的形状翘曲导致的竖直高度偏差，只能报警停机，进行设备维护取片。
因此，需要设计一种快速检测晶圆翘曲的装置，能够在翘曲度超过可接受值时进行提示。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测晶圆的翘曲度的装置及检测方法，能够快速检测晶圆的翘曲量。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于检测晶圆的翘曲度的装置，所述晶圆放置于传输腔室中的承载装置上，所述检测装置包括横梁、一对测距传感器、驱动装置和处理器；其中，
所述横梁设于所述传输腔室的上盖，一对所述测距传感器设于所述横梁上；
所述驱动装置用于驱动所述横梁相对于所述晶圆所在的平面沿水平方向运动，带动所述测距传感器运动，以检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离；
所述处理器用于根据一对所述测距传感器检测的距离计算所述晶圆的翘曲度，并在所述翘曲度超过预设偏差时进行报警提示。
优选地，所述驱动装置包括电机、两条平行设置的导轨和丝杠；
所述丝杠与两条所述导轨平行设置且位于两条所述导轨之间；
所述横梁的两端分别与两条所述导轨滑动连接，且所述丝杠垂直贯穿所述横梁的中部；
所述电机驱动连接于所述丝杠，用于驱动所述丝杠以带动所述横梁沿所述导轨运动。
优选地，所述传输腔室的所述上盖设有平行设置的第一视窗和第二视窗，所述横梁水平运动能够覆盖所述第一视窗和所述第二视窗；
当所述横梁沿所述导轨水平运动时，一对所述测距传感器分别在所述第一视窗和第二视窗上方沿所述第一视窗和所述第二视窗运动。
优选地，所述测距传感器为激光测距传感器，所述测距传感器的检测端朝下设置，所述测距传感器发射的激光通过所述第一视窗和所述第二视窗进入所述传输腔室。
优选地，所述横梁的两端分别设有第一滑块和第二滑块，所述第一滑块滑动连接于一条所述导轨，所述第二滑块滑动连接于另一条所述导轨。
优选地，还包括第一支座和第二支座，所述第一支座和所述第二支座固定于所述传输腔室的所述上盖，所述丝杠的一端穿过所述第一支座连接于所述电机的驱动端，所述丝杠的另一端与所述第二支座连接。
本发明还提供一种用于检测晶圆的翘曲度的检测方法，采用上述的用于检测晶圆的翘曲度的装置检测晶圆的翘曲度，所述检测方法包括：
在所述晶圆进行工艺之前，所述驱动装置驱动所述横梁相对于所述晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对所述测距传感器在多个第一检测位置检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，获得第一距离数据和第二距离数据；
在进行工艺之后，所述驱动装置驱动所述横梁相对于所述晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对所述测距传感器在多个第二检测位置检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，获得第三距离数据和第四距离数据；
所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第三距离数据、所述第四距离数据和预设偏差计算所述晶圆的翘曲度，并根据所述晶圆的翘曲度判断所述晶圆是否翘曲，且在所述翘曲度超过所述预设偏差时进行报警提示。
优选地，所述第一距离数据为(Za1，Za2，…，Zan)，所述第二距离数据为(Zb1，Zb2，…，Zbn)，所述第三距离数据为(Zc1，Zc2，…，Zcm)，所述第四距离数据为(Zd1，Zd2，…，Zdm)，其中，Zai表示一个所述测距传感器在第i个第一检测位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，Zbi表示另一个所述测距传感器在第i个第一检测位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，i＝1…n，n表示所述第一检测位置的数量；Zcj表示一个所述测距传感器在第j个第二检测位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，Zdj表示另一个所述测距传感器在第j个第二检测位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，j＝1…m，m表示第二检测位置的数量；
所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第三距离数据、所述第四距离数据和预设偏差计算所述晶圆的翘曲度包括：
计算所述第一距离数据的平均值ZA和所述第二距离数据的平均值ZB；
计算所述第三距离数据与所述平均值ZA的第一差值数据(Dc1，Dc2，…，Dam)和所述第四距离数据与所述平均值ZB的第二差值数据(Dd1，Dd2，…，Ddm)，其中Dcj＝Zcj-ZA，Ddj＝Zdj-ZB；
其中，Dcj表示一个测距传感器检测的所述测距传感器的检测端与工艺前的所述晶圆之间的距离和所述测距传感器的检测端与工艺后的所述晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测位置的所述晶圆的翘曲度；
Ddj表示另一个测距传感器检测的所述测距传感器的检测端与工艺前的所述晶圆之间的距离和所述测距传感器的检测端与工艺后的所述晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测位置的晶圆的翘曲度；
对于j＝1…m，如果Dcj>Dp或者Ddj>Dp，则判断所述晶圆翘曲，其中，Dp表示预设偏差。
优选地，所述第一检测位置和所述第二检测位置设于所述晶圆所覆盖的范围内。
优选地，所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第三距离数据、所述第四距离数据和预计算差判断所述晶圆的翘曲度还包括：
如果Zai>Hp，将Zai从所述第一距离数据中删除；以及
如果Zbi>Hp，将Zbi从所述第二距离数据中删除；以及
如果Zcj>Hp，将Zcj从所述第三距离数据中删除；以及
如果Zdi>Hp，将Zdi从所述第四距离数据中删除；
其中，Hp表示当传输腔室无晶圆时所述测距传感器测得的异常数据。
优选地，所述检测方法还包括：
在进行工艺之后，且所述处理器根据所述测距传感器的检测数据和计算结果判定所述晶圆发生翘曲后，间隔预设时间在多个第二检测位置再次检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，获得第五距离数据和第六距离数据；
所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第五距离数据、所述第六距离数据和所述预设偏差计算所述晶圆的翘曲度；若所述晶圆的翘曲度小于所述预设偏差则将所述晶圆传送到下一个工艺腔室，否则重复上述检测和判断过程，且在到达预设时间后，所述晶圆的翘曲度大于所述预设偏差则发出报警提示。
本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置，其有益效果在于，通过驱动装置驱动横梁带动测距传感器运动，从而检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，处理器根据检测结果计算晶圆的翘曲度，以判断晶圆是否翘曲，从而可以及时发现工艺后发生翘曲的晶圆，并能够在翘曲度超过可接受值时进行提示。避免工艺后发生翘曲的晶圆经过AWC传感器检测时，由于AWC检测偏差导致的报警停机，以及发生翘曲的晶圆未能触发AWC传感器检测报警而进入下一传输环节时导致的刮蹭或碰撞。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于检测晶圆的翘曲度的装置的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的用于检测晶圆的翘曲度的装置的传输腔上盖的结构示意图；
图3示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测晶圆的翘曲度的装置在传输腔上盖的安装位置示意图；
图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于检测晶圆的翘曲度的装置使用时横梁位于不同位置的状态示意图；
附图标记说明：
101电机，102第一支座，103丝杠座，104横梁，105测距传感器，106第二测距传感器，107第一滑块，108第二滑块，109第一导轨，110第二导轨，111第一视窗，112第二视窗，113第二支座，114丝杠。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于检测晶圆的翘曲度的装置，晶圆放置于传输腔室中的承载装置上，检测装置包括横梁、一对测距传感器、驱动装置和处理器；其中，
横梁设于传输腔室的上盖，一对测距传感器设于横梁上；
驱动装置用于驱动横梁相对于晶圆所在平面沿水平方向运动，带动测距传感器运动，以检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离；
处理器用于根据一对测距传感器检测的距离计算晶圆的翘曲度，并在翘曲度超过预设偏差时进行报警提示。
本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置，通过驱动装置驱动横梁带动测距传感器运动，从而检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，处理器根据检测结果计算晶圆的翘曲度，以判断晶圆是否翘曲，从而可以及时发现工艺后发生翘曲的晶圆，并能够在翘曲度超过可接受值时进行提示。避免工艺后发生翘曲的晶圆经过AWC传感器检测时，由于AWC检测偏差导致的报警停机，以及发生翘曲的晶圆未能触发AWC传感器检测报警而进入下一传输环节时导致的刮蹭或碰撞。
本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置，利用测距传感器对晶圆上表面的位置进行测量，所测得的晶圆与传感器之间的距离即为晶圆的高度，并通过对未进行工艺的冷态晶圆执行一次测量，对工艺后的晶圆执行第二次测量，通过两次测量结果的差值与预设值进行比对计算，即可得出晶圆的上表面的位置的变化，即获得晶圆的翘曲度，从而判断晶圆的翘曲状态。
优选地，驱动装置包括电机、两条平行设置的导轨和丝杠；
丝杠与两条导轨平行设置且位于两条导轨之间；
横梁的两端分别与两条导轨滑动连接，且丝杠垂直穿过横梁的中部；
电机驱动连接于丝杠，用于驱动丝杠以带动横梁沿导轨运动。
横梁通过丝杠座螺纹连接于丝杠，并将丝杠的旋转运动转化为沿导轨的直线运动。驱动装置通过丝杠传动将旋转运动转为直线运动，从而实现对横梁的驱动，结构稳定可靠。
优选地，传输腔室的上盖设有平行设置的第一视窗和第二视窗，横梁水平运动能够覆盖第一视窗和第二视窗；
当横梁沿导轨水平运动时，一对测距传感器分别在第一视窗和第二视窗上方沿第一视窗和第二视窗运动。
优选地，测距传感器为激光测距传感器，测距传感器的检测端，即探头朝下设置，测距传感器发射的激光通过第一视窗和第二视窗进入传输腔室。可选地，第一视窗和第二视窗均为石英窗。
激光测距传感器与处理器通信连接，处理器接收激光测距传感器的测量信号，即晶圆到传感器的检测端之间的距离数据，并对数据进行分析和处理，激光测距传感器为现有产品，通过记录并处理从激光发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离，具体结构不再赘述。
优选地，横梁的两端分别设有第一滑块和第二滑块，第一滑块滑动连接于一条导轨，第二滑块滑动连接于另一条导轨。
优选地，两条导轨分别为第一导轨和第二导轨，传输腔室的上盖上设有安装孔，分别用于安装第一导轨和第二导轨。第一滑块滑动连接于第一导轨，第二滑块滑动连接于第二导轨。
一对测距传感器分别为第一测距传感器和第二测距传感器，第一测距传感器设于第一导轨和丝杠之间，第二测距传感器设于第二导轨和丝杠之间。
可选地，导轨也可以为一条，且与丝杠平行设置，横梁连接于该导轨和丝杠之间。
优选地，还包括第一支座和第二支座，第一支座和第二支座固定于传输腔室的上盖，丝杠的一端穿过第一支座连接于电机的驱动端，丝杠的另一端与第二支座连接。
本发明还提供一种用于检测晶圆的翘曲度的检测方法，采用上述的用于检测晶圆的翘曲度的装置检测晶圆的翘曲度，该检测方法包括：
在晶圆进行工艺之前，驱动装置驱动横梁相对于晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对测距传感器在多个第一检测位置检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，获得第一距离数据和第二距离数据；
在进行工艺之后，驱动装置驱动横梁相对于晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对测距传感器在多个第二检测位置检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，获得第三距离数据和第四距离数据；
处理器根据第一距离数据、第二距离数据、第三距离数据、第四距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度，并根据晶圆的翘曲度判断晶圆是否翘曲。
优选地，第一距离数据为(Za1，Za2，…，Zan)，第二距离数据为(Zb1，Zb2，…，Zbn)，第三距离数据为(Zc1，Zc2，…，Zcm)，第四距离数据为(Zd1，Zd2，…，Zdm)，其中，Zai表示一个测距传感器在第i个第一检测位置检测的测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，Zbi表示另一个测距传感器在第i个第一检测位置检测的测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，i＝1…n，n表示第一检测位置的数量；Zcj表示一个测距传感器在第j个第二检测位置检测的测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，Zdj表示另一个测距传感器在第j个第二检测位置检测的测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，j＝1…m，m表示第二检测位置的数量；
处理器根据第一距离数据、第二距离数据、第三距离数据、第四距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度包括：
计算第一距离数据的平均值ZA和第二距离数据的平均值ZB；
计算第三距离数据与平均值ZA的第一差值数据(Dc1，Dc2，…，Dcm)和第四距离数据与平均值ZB的第二差值数据(Dd1，Dd2，…，Ddm)，其中Dcj＝Zcj-ZA，Ddj＝Zdj-ZB；
其中，Dcj表示一个测距传感器检测的测距传感器的检测端与工艺前的晶圆之间的距离和测距传感器的检测端与工艺后的晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测位置的晶圆的翘曲度；
Ddj表示另一个测距传感器检测的测距传感器的检测端与工艺前的晶圆之间的距离和测距传感器的检测端与工艺后的晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测设位置的晶圆的翘曲度；
对于j＝1…m，如果Dcj>Dp或者Ddj>Dp，则判断晶圆翘曲，其中，Dp表示预设偏差。
测距传感器测量的与未进行工艺的冷态晶圆的上表面的距离、和与工艺后的晶圆的距离之差，即为晶圆工艺前后的高度差，能够体现晶圆在工艺后产生的翘曲变化，预设偏差Dp为可接受的高度差值，当检测过程获取多个第二检测位置的任一高度差大于预设偏差Dp时，即可判断晶圆翘曲，该高度差即为晶圆在该位置处的翘曲度的数值。
优选地，第一检测位置和第二检测位置设于晶圆所覆盖的范围内。
优选地，处理器根据第一距离数据、第二距离数据、第三距离数据、第四距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度还包括：
如果Zai>Hp，将Zai从第一距离数据中删除；以及
如果Zbi>Hp，将Zbi从第二距离数据中删除；以及
如果Zcj>Hp，将Zcj从第三距离数据中删除；以及
如果Zdj>Hp，将Zbj从第四距离数据中删除；
其中，Hp表示当传输腔室无晶圆时测距传感器测得的异常数据，即预设的距离阈值。
当测距传感器的正下方无晶圆时，测距传感器反馈的测量信号为传感器的探头与传输腔室底壁之间的距离；
异常数据为传输腔室的底壁与测距传感器的检测端之间的距离，该距离与检测结果无关，需要去除，以免对数据计算过程产生干扰，当用于检测晶圆的翘曲度的装置设置好后，异常数据Hp即为可知数；
将测距传感器装置测量的晶圆的上表面与传感器探头之间的距离设为D1，晶圆的上表面至传输腔室的底壁之间的距离设为D2，异常数据Hp＝D1+kD2，其中，k为经验常数。k的取值根据检测过程中的实际情况而定。
可选地，k的取值为0.5-1。
设一个测距传感器与电机的相对位置为XA，另一个测距传感器与电机的相对位置为XB，多个第一检测位置为(XA1，…，Xan)和(XB1，…，XBn)，其中，XAi和Xbi分别表示一对测距传感器在第i个第一检测位置与电机的相对位置，由于一对测距传感器均设于横梁上，设横梁的延伸方向为x方向，横梁运动方向为y方向，XAi和Xbi在x方向上不同，在y方向上相同；
多个第二检测位置为(XA1，…，XAm)和(XB1，…，XBm)，其中，XAj和Xbj分别表示一对测距传感器在第j个第二检测位置与电机的相对位置，设横梁的延伸方向为x方向，横梁运动方向为y方向，XAj和Xbj在x方向上不同，在y方向上相同。
优选地，检测方法还包括在进行工艺之后，且处理器根据测距传感器的检测数据和计算结果判定晶圆发生翘曲后，间隔预设时间在多个第二检测位置(XA1，…，XAm)和(XB1，…，XBm)再次检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，获得第五距离数据(Ze1，Ze2，…，Zem)和第六距离数据(Zf1，Zf2，…，Zfm)；
处理器根据所述第一距离数据、第二距离数据、第五距离数据、第六距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度；若晶圆的翘曲度小于预设偏差则将晶圆传送到下一个工艺腔室，否则重复上述检测和判断过程，且在到达预设时间后，晶圆的翘曲度大于预设偏差则发出报警提示。
本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置进行晶圆翘曲度的检测过程如下：
取未进行工艺的冷态晶圆进行测量标定，并水平调整好放置于传输腔室内，当电机启动时，电机驱动横梁带动一对测距传感器移动，并在n个第一检测位置(XA1，…，XAn)和(XB1，…，XBn)执行测量，
处理器接收测量数据，获得第一距离数据(Za1，Za2，…，Zan)和第二距离数据(Zb1，Zb2，…，Zbn)；
处理器排除大于异常数据Hp的距离数据，并计算第一距离数据的平均值ZA和第二距离数据的平均值ZB；
将晶圆运输工艺腔室进行工艺，通过机械手将工艺后的晶圆取出输送至传输腔室；电机驱动横梁带动一对测距传感器在m个第二检测位置(XA1，…，XAm)和(XB1，…，XBm)执行第二次测量，
处理器获得第三距离数据(Zc1，Zc2，…，Zcm)和第四距离数据(Zd1，Zd2，…，Zdm)；
处理器排除第三距离数据和第四距离数据中大于异常数据Hp的距离数据，并计算第三距离数据与平均值ZA的第一差值数据(Dc1，Dc2，…，Dcm)和第四距离数据与平均值ZB的第二差值数据(Dd1，Dd2，…，Ddm)；
当任一差值数据大于预设偏差Dp时，即可判断该工艺后的晶圆具有翘曲，指示停止晶圆传入下一个腔室的动作，转为等待状态，完成检测过程。
当晶圆有翘曲时，需要对晶圆持续吹扫继续冷却，晶圆温度下降会使翘曲现象逐渐消失。因此测距传感器每隔预设T0时间，再次检测测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，获得第五距离数据(Ze1，Ze2，…，Zem)和第六距离数据(Zf1，Zf2，…，Zfm)，执行一次检测过程；
当晶圆的翘曲度小于预设偏差，即晶圆的翘曲现象消失后，处理器指示机械手开始传送晶圆进入下一个腔室；
当晶圆的翘曲度仍大于预设偏差，则重复上述检测和判断过程，且如果晶圆在到达预设时间Tmax后，晶圆的翘曲度仍大于预设偏差，存在翘曲，则发出报警提示，停机等待设备员检查晶圆状况。
本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置，能够检测晶圆的翘曲量，避免在AWC测试超出偏差时直接报警停机，还能够定时检测晶圆翘曲恢复程度，使晶圆在翘曲消失后自动传输至下一腔室，避免了晶圆有翘曲直接传入下一腔室而发生刮蹭或碰撞，自动化程度高。
实施例1
如图1至图4所示，本发明提供了一种用于检测晶圆的翘曲度的装置，晶圆放置于传输腔室中的承载装置上，检测装置包括横梁104、一对测距传感器105、驱动装置和处理器；其中，
横梁104设于传输腔室的上盖，一对测距传感器105设于横梁104上；
驱动装置用于驱动横梁104相对于晶圆所在平面沿水平方向运动，带动测距传感器105运动，以检测测距传感器105的检测端与晶圆之间的距离；
处理器用于根据一对测距传感器105检测的距离计算晶圆的翘曲度，并在翘曲度超过预设偏差时进行报警提示。
本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置，利用测距传感器105对晶圆上表面的位置进行测量，所测得的晶圆与传感器之间的距离即为晶圆的高度，并通过对未进行工艺的冷态晶圆执行一次测量，对工艺后的晶圆执行第二次测量，通过两次测量结果的差值与预设值进行比对计算，即可得出晶圆的上表面的位置的变化，即获得晶圆的翘曲度，从而判断晶圆的翘曲状态。
驱动装置包括电机101、两条平行设置的导轨和丝杠114；
丝杠114与两条导轨平行设置且位于两条导轨之间；
横梁104的两端分别与两条导轨滑动连接，且丝杠114垂直穿过横梁104的中部；
电机101驱动连接于丝杠114，用于驱动丝杠114以带动横梁104沿导轨运动。横梁104通过丝杠座103螺纹连接于丝杠114，并将丝杠114的旋转运动转化为沿导轨的直线运动。
传输腔室的上盖设有平行设置的第一视窗111和第二视窗112，横梁104水平运动能够覆盖第一视窗111和第二视窗112；
当横梁104沿导轨水平运动时，一对测距传感器105分别在第一视窗111和第二视窗112上方沿第一视窗111和第二视窗112运动。
测距传感器105为激光测距传感器，测距传感器105的检测端，即探头探头朝下设置，测距传感器105发射的激光通过第一视窗111和第二视窗112进入传输腔室。第一视窗111和第二视窗112均为石英窗。
激光测距传感器与处理器通信连接，处理器接收激光测距传感器的测量信号，即晶圆到传感器的探头之间的距离数据，并对数据进行分析和处理。
横梁104的两端分别设有第一滑块107和第二滑块108，第一滑块107滑动连接于一条导轨，第二滑块108滑动连接于另一条导轨。两条导轨分别为第一导轨109和第二导轨110，传输腔室的上盖上设有安装孔，用于安装第一导轨109和第二导轨110。第一滑块107滑动连接于第一导轨109，第二滑块108滑动连接于第二导轨110。
一对测距传感器分别为第一测距传感器105和第二测距传感器106，第一测距传感器105设于第一导轨109和丝杠114之间，第二测距传感器106设于第二导轨110和丝杠114之间。
在本实施例中，还包括第一支座102和第二支座113，第一支座102和第二支座113固定于传输腔室的上盖，丝杠114的一端穿过第一支座102连接于电机101的驱动端，丝杠114的另一端与第二支座113连接。
本发明还提供一种用于检测晶圆的翘曲度的检测方法，采用上述的用于检测晶圆的翘曲度的装置检测晶圆的翘曲度，该检测方法包括：
在晶圆进行工艺之前，驱动装置驱动横梁104相对于晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对测距传感器105在多个第一检测位置检测测距传感器105的检测端与晶圆之间的距离，获得第一距离数据和第二距离数据；
在进行工艺之后，驱动装置驱动横梁104相对于晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对测距传感器105在多个第二检测位置检测测距传感器105的检测端与晶圆之间的距离，获得第三距离数据和第四距离数据；
处理器根据第一距离数据、第二距离数据、第三距离数据、第四距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度，并根据晶圆的翘曲度判断晶圆是否翘曲，且在翘曲度超过预设偏差时进行报警提示。
在本实施例中，第一距离数据为(Za1，Za2，…，Zan)，第二距离数据为(Zb1，Zb2，…，Zbn)，第三距离数据为(Zc1，Zc2，…，Zcm)，第四距离数据为(Zd1，Zd2，…，Zdm)，其中，Zai表示第一测距传感器在第i个第一检测位置检测的第一测距传感器105的检测端与晶圆之间的距离，Zbi表示第二测距传感器106在第i个第一检测位置检测的第二测距传感器106的检测端与晶圆之间的距离，i＝1…n，n表示第一检测位置的数量；Zcj表示第一测距传感器在第j个第二检测位置检测的第一测距传感器的检测端与晶圆之间的距离，Zdj表示第二测距传感器106在第j个第二检测位置检测的第二测距传感器106的检测端与晶圆之间的距离，j＝1…m，m表示第二检测位置的数量；
处理器根据第一距离数据、第二距离数据、第三距离数据、第四距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度包括：
计算第一距离数据的平均值ZA和第二距离数据的平均值ZB；
计算第三距离数据与平均值ZA的第一差值数据(Dc1，Dc2，…，Dcm)和第四距离数据与平均值ZB的第二差值数据(Dd1，Dd2，…，Ddm)，其中Dcj＝Zcj-ZA，Ddj＝Zdj-ZB；
其中，Dcj表示第一测距传感器检测的第一测距传感器的检测端与工艺前的晶圆之间的距离和第一测距传感器的检测端与工艺后的晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测位置的晶圆的翘曲度；
Ddj表示第二测距传感器106检测的第二测距传感器106的检测端与工艺前的晶圆之间的距离和第二测距传感器106的检测端与工艺后的晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测位置的晶圆的翘曲度；
对于j＝1…m，如果Dcj>Dp或者Ddj>Dp，则判断晶圆翘曲，其中，Dp表示预设偏差。
测距传感器测量的与未进行工艺的冷态晶圆的上表面的距离、和与工艺后的晶圆的距离之差，即为晶圆工艺前后的高度差，能够体现晶圆在工艺后产生的翘曲变化，预设偏差Dp为可接受的高度差值，当检测过程获取多个第二检测位置的任一高度差大于预设偏差Dp时，即可判断晶圆翘曲，该高度差即为晶圆在该位置处的翘曲度的数值。
第一检测位置和第二检测位置检测位置设于晶圆所覆盖的范围内。
处理器根据第一距离数据、第二距离数据、第三距离数据、第四距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度还包括：
如果Zai>Hp，将Zai从第一距离数据中删除；以及
如果Zbi>Hp，将Zbi从第二距离数据中删除；以及
如果Zcj>Hp，将Zcj从第三距离数据中删除；以及
如果Zdj>Hp，将Zbj从第四距离数据中删除；
其中，Hp表示当传输腔室无晶圆时测距传感器105测得的异常数据，即预设的距离阈值。
当测距传感器105的正下方无晶圆时，测距传感器105反馈的测量信号为传感器的探头与传输腔室底壁之间的距离；
异常数据为传输腔室的底壁与测距传感器的检测端之间的距离，当用于检测晶圆的翘曲度的装置设置好后，异常数据Hp即为可知数；
将测距传感器105测量的晶圆的上表面与传感器探头之间的距离设为D1，晶圆的上表面至传输腔室的底壁之间的距离设为D2，异常数据Hp＝D1+kD2，其中，k为经验常数。
在本实施例中，k的取值为0.5。
设第一测距传感器与电机101的相对位置为XA，第二测距传感器106与电机101的相对位置为XB，多个第一检测位置为(XA1，…，Xan)和(XB1，…，XBn)，其中，XAi和Xbi分别表示一对测距传感器105在第i个第一检测位置与电机101的相对位置，由于一对测距传感器105均设于横梁104上，设横梁104的延伸方向为x方向，横梁104的运动方向为y方向，XAi和Xbi在x方向上不同，在y方向上相同；
多个第二检测位置为(XA1，…，XAm)和(XB1，…，XBm)，其中，XAj和Xbj分别表示一对测距传感器在第j个第二检测位置与电机的相对位置，设横梁的延伸方向为x方向，横梁运动方向为y方向，XAj和Xbj在x方向上不同，在y方向上相同。
检测方法还包括在进行工艺之后，且处理器根据测距传感器105的检测数据和计算结果判定晶圆发生翘曲后，间隔预设时间在多个第二检测位置(XA1，…，XAm)和(XB1，…，XBm)再次检测测距传感器105的检测端与晶圆之间的距离，获得第五距离数据(Ze1，Ze2，…，Zem)和第六距离数据(Zf1，Zf2，…，Zfm)；
处理器根据所述第一距离数据、第二距离数据、第五距离数据、第六距离数据和预设偏差计算晶圆的翘曲度；若晶圆的翘曲度小于预设偏差则将晶圆传送到下一个工艺腔室，否则重复上述检测和判断过程，且在到达预设时间后，晶圆的翘曲度大于预设偏差则发出报警提示。
本发明涉及的用于检测晶圆的翘曲度的装置进行晶圆翘曲度的检测过程如下：
取未进行工艺的冷态晶圆进行测量标定，并水平调整好放置于传输腔室内，当电机101启动时，电机101驱动横梁104带动一对测距传感器105移动，并在n个第一检测位置(XA1，…，XAn)和(XB1，…，XBn)执行测量，
处理器接收测量数据，获得第一距离数据(Za1，Za2，…，Zan)和第二距离数据(Zb1，Zb2，…，Zbn)；
处理器排除大于异常数据Hp的距离数据，并计算第一距离数据的平均值ZA和第二距离数据的平均值ZB；
将晶圆运输工艺腔室进行工艺，通过机械手将工艺后的晶圆取出输送至传输腔室；电机101驱动横梁104带动一对测距传感器105在m个第二检测位置(XA1，…，XAm)和(XB1，…，XBm)执行第二次测量，
处理器获得第三距离数据(Zc1，Zc2，…，Zcm)和第四距离数据(Zd1，Zd2，…，Zdm)；
处理器排除第三距离数据和第四距离数据中大于异常数据Hp的距离数据，并计算第三距离数据与平均值ZA的第一差值数据(Dc1，Dc2，…，Dcm)和第四距离数据与平均值ZB的第二差值数据(Dd1，Dd2，…，Ddm)；
当任一差值数据大于预设偏差Dp时，即可判断该工艺后的晶圆具有翘曲，指示停止晶圆传入下一个腔室的动作，转为等待状态，完成检测过程。
当晶圆有翘曲时，需要对晶圆持续吹扫继续冷却，晶圆温度下降会使翘曲现象逐渐消失。因此测距传感器105每隔预设T0时间，再次检测测距传感器105的检测端与晶圆之间的距离，获得第五距离数据(Ze1，Ze2，…，Zem)和第六距离数据(Zf1，Zf2，…，Zfm)，执行一次检测过程；
当晶圆的翘曲度小于预设偏差，即晶圆的翘曲现象消失后，处理器指示机械手开始传送晶圆进入下一个腔室；当晶圆的翘曲度仍大于预设偏差，则重复上述检测和判断过程，且如果晶圆在到达预设时间Tmax后，晶圆的翘曲度仍大于预设偏差，存在翘曲，则发出报警提示，停机等待设备员检查晶圆晶圆状况。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于检测晶圆的翘曲度的装置，所述晶圆放置于传输腔室中的承载装置上，其特征在于，所述检测装置包括横梁(104)、一对测距传感器(105)、驱动装置和处理器；其中，
所述横梁(104)设于所述传输腔室的上盖，一对所述测距传感器(105)设于所述横梁(104)上；
所述驱动装置用于驱动所述横梁(104)相对于所述晶圆所在的平面沿水平方向运动，带动所述测距传感器(105)运动，以检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离；
所述处理器用于根据一对所述测距传感器(105)检测的距离计算所述晶圆的翘曲度，并在所述翘曲度超过预设偏差时进行报警提示。
2.根据权利要求1所述的用于检测晶圆的翘曲度的装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机(101)、两条平行设置的导轨和丝杠(114)；
所述丝杠(114)与两条所述导轨平行设置且位于两条所述导轨之间；
所述横梁(104)的两端分别与两条所述导轨滑动连接，且所述丝杠(114)垂直贯穿所述横梁(104)的中部；
所述电机(101)驱动连接于所述丝杠(114)，用于驱动所述丝杠(114)以带动所述横梁(104)沿所述导轨运动。
3.根据权利要求2所述的用于检测晶圆的翘曲度的装置，其特征在于，所述传输腔室的所述上盖设有平行设置的第一视窗(111)和第二视窗(112)，所述横梁(104)水平运动能够覆盖所述第一视窗(111)和所述第二视窗(112)；
当所述横梁(104)沿所述导轨水平运动时，一对所述测距传感器(105)分别在所述第一视窗(111)和所述第二视窗(112)上方沿所述第一视窗(111)和所述第二视窗(112)运动。
4.根据权利要求3所述的用于检测晶圆的翘曲度的装置，其特征在于，所述测距传感器(105)为激光测距传感器，所述测距传感器(105)的检测端朝下设置，所述测距传感器(105)发射的激光通过所述第一视窗(111)和所述第二视窗(112)进入所述传输腔室。
5.根据权利要求2所述的用于检测晶圆的翘曲度的装置，其特征在于，所述横梁(104)的两端分别设有第一滑块(107)和第二滑块(108)，所述第一滑块(107)滑动连接于一条所述导轨，所述第二滑块(108)滑动连接于另一条所述导轨。
6.根据权利要求2所述的用于检测晶圆的翘曲度的装置，其特征在于，还包括第一支座(102)和第二支座(113)，所述第一支座(102)和所述第二支座(113)固定于所述传输腔室的所述上盖，所述丝杠(114)的一端穿过所述第一支座(102)连接于所述电机(101)的驱动端，所述丝杠(114)的另一端与所述第二支座(113)连接。
7.一种用于检测晶圆的翘曲度的检测方法，采用权利要求1至7中任一项所述的用于检测晶圆的翘曲度的装置检测晶圆的翘曲度，其特征在于，所述检测方法包括：
在所述晶圆进行工艺之前，所述驱动装置驱动所述横梁(104)相对于所述晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对所述测距传感器(105)在多个第一检测位置检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，获得第一距离数据和第二距离数据；
在进行工艺之后，所述驱动装置驱动所述横梁(104)相对于所述晶圆所在平面沿水平方向运动，以便一对所述测距传感器(105)在多个第二检测位置检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，获得第三距离数据和第四距离数据；
所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第三距离数据、所述第四距离数据和预设偏差计算所述晶圆的翘曲度，并根据所述晶圆的翘曲度判断所述晶圆是否翘曲，且在所述翘曲度超过所述预设偏差时进行报警提示。
8.根据权利要求7所述的用于检测晶圆的翘曲度的检测方法，其特征在于，
所述第一距离数据为(Za1，Za2，…，Zan)，所述第二距离数据为(Zb1，Zb2，…，Zbn)，所述第三距离数据为(Zc1，Zc2，…，Zcm)，所述第四距离数据为(Zd1，Zd2，…，Zdm)，其中，Zai表示一个所述测距传感器(105)在第i个第一检测位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，Zbi表示另一个所述测距传感器(105)在第i个第一检测位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，i＝1…n，n表示所述第一检测位置的数量；Zcj表示一个所述测距传感器(105)在第j个第二检测位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，Zdj表示另一个所述测距传感器(105)在第j个第二预设位置检测的所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，j＝1…m，m表示第二检测位置的数量；
所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第三距离数据、所述多个第四距离数据和预设偏差计算所述晶圆的翘曲度包括：
计算所述第一距离数据的平均值ZA和所述第二距离数据的平均值ZB；
计算所述第三距离数据与所述平均值ZA的第一差值数据(Dc1，Dc2，…，Dcm)和所述第四距离数据与所述平均值ZB的第二差值数据(Dd1，Dd2，…，Ddm)，其中Dcj＝Zcj-ZA，Ddj＝Zdj-ZB；
其中，Dcj表示一个测距传感器(105)检测的所述测距传感器的检测端与工艺前的所述晶圆之间的距离和所述测距传感器的检测端与工艺后的所述晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测位置的所述晶圆的翘曲度；
Ddj表示另一个测距传感器(105)检测的所述测距传感器的检测端与工艺前的所述晶圆之间的距离和所述测距传感器的检测端与工艺后的所述晶圆之间的距离的差值，即第j个第二检测位置的晶圆的翘曲度；
对于j＝1…m，如果Dcj>Dp或者Ddj>Dp，则判断所述晶圆翘曲，其中，Dp表示预设偏差。
9.根据权利要求8所述的用于检测晶圆的翘曲度的检测方法，其特征在于，所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第三距离数据、所述第四距离数据和预设偏差计算所述晶圆的翘曲度还包括：
如果Zai>Hp，将Zai从所述第一距离数据中删除；以及
如果Zbi>Hp，将Zbi从所述第二距离数据中删除；以及
如果Zcj>Hp，将Zcj从所述第三距离数据中删除；以及
如果Zdj>Hp，将Zbj从所述第四距离数据中删除；
其中，Hp表示当传输腔室无晶圆时所述测距传感器测得的异常数据。
10.根据权利要求7所述的用于检测晶圆的翘曲度的检测方法，其特征在于，还包括：
在进行工艺之后，且所述处理器根据所述测距传感器的检测数据和计算结果判定所述晶圆发生翘曲后，间隔预设时间在多个第二检测位置再次检测所述测距传感器的检测端与所述晶圆之间的距离，获得第五距离数据和第六距离数据；
所述处理器根据所述第一距离数据、所述第二距离数据、所述第五距离数据、所述第六距离数据和所述预设偏差计算所述晶圆的翘曲度；若所述晶圆的翘曲度小于所述预设偏差则将所述晶圆传送到下一个工艺腔室，否则重复上述检测和判断过程，且在到达预设时间后，所述晶圆的翘曲度大于所述预设偏差则发出报警提示。
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