CN113793827B - 一种晶圆承载结构及半导体检测设备 - Google Patents

一种晶圆承载结构及半导体检测设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半导体加工技术领域，公开一种晶圆承载结构及半导体检测设备。该晶圆承载结构包括托盘和定位标记，托盘能够放置于光刻系统的工作台上，托盘能够承载多个基底；定位标记设置于托盘上，光刻系统的定位结构能够识别定位标记。所述晶圆承载结构不需要根据非标准的基底的外形及尺寸重新制造工作台，降低改进成本；托盘上能够承载多个基底，使得光刻系统能够一次性对多个基底进行光刻处理，提高光刻效率，增加产量；通过在托盘上设置定位标记，光刻系统的定位结构通过识别定位标记来实现对托盘及其上承载的多个基底进行定位，定位效果好，良品率高。

Description

一种晶圆承载结构及半导体检测设备
技术领域
本发明涉及单晶硅加工技术领域，尤其涉及一种晶圆承载结构及半导体检测设备。
背景技术
随着科技的发展，半导体的发展极为迅速，半导体检测设备对微电子产业的发展十分重要，使用半导体检测设备可以在半导体制造的任何一个阶段，发现半导体制造过程的缺陷或不足，便于在后续的制造过程中及时修正。
目前，半导体行业的晶圆大多为标准晶圆，相应的半导体检测设备的检测对象也多是以标准尺寸的晶圆为设计依据。但是由于一些特殊的工艺要求，市场上还存在基于非标准尺寸大小的基底，这种非标准尺寸的基底在进行检测时会存在以下问题：
(1)基底要通过传输系统从外部夹持住，移动到检测设备内并固定在工件台上执行检测，但是夹持装置与工件台上的固定结构仅适用标准晶圆，非标基底很难操作；
(2)非标基底的尺寸通常小于标准晶圆尺寸，检测设备每次只能处理一块基底，因此，多块非标基底只能逐块进行处理，这就导致检测效率较低，产量较少；
(3)基底在检测设备的工作台上的放置位置对检测后缺陷类型的识别有一定的影响(不同位置上同样的图片代表的缺陷类型可能不同)，非标基底由于外形与标准晶圆外形不同，用传统的检测设备来对非标基底进行定位定向非常困难。
因此，亟需提出一种晶圆承载结构及半导体检测设备，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种晶圆承载结构及半导体检测设备，能够同时对多块非标基底进行检测，检测效率较高，产量高，且能够实现较好的定位效果。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种晶圆承载结构，包括：
托盘，所述托盘能够放置于工作台上，所述托盘能够承载多个基底；
定位标记，所述定位标记设置于所述托盘上，定位结构能够识别所述定位标记。
作为一种晶圆承载结构的优选方案，所述晶圆承载结构还包括多个定位条，多个所述定位条均设置于所述托盘上，且多个所述定位条首尾依次连接围设形成一容置空间，以所述定位条为基准，多个所述基底按照预设的排布方式布置在所述容置空间内。
作为一种晶圆承载结构的优选方案，所述定位标记位于所述容置空间的外侧。
作为一种晶圆承载结构的优选方案，每个所述定位条的外侧均设置有多个沿各自的长度方向间隔分布的所述定位标记。
作为一种晶圆承载结构的优选方案，所述托盘为圆盘形结构，且所述托盘的外缘设置有定位切边。
作为一种晶圆承载结构的优选方案，所述晶圆承载结构还包括静电吸附组件，所述静电吸附组件设置于所述托盘上，所述静电吸附组件被配置为通过静电作用将所述基底吸附于所述托盘上。
作为一种晶圆承载结构的优选方案，所述托盘与所述定位标记为一体成型结构。
为达上述目的，本发明还提供一种半导体检测设备，包括：
工作台；
如以上任一方案所述的晶圆承载结构，所述晶圆承载结构能放置于所述工作台上；
传输机构，被配置为将所述晶圆承载结构粗定位后放置于所述工作台上。
作为一种半导体检测设备的优选方案，所述传输机构包括：
承载台，用于承载所述晶圆承载结构；
粗定位组件，位于所述承载台的上方，所述粗定位组件包括定位相机和识别件，所述定位相机能够获取所述承载台上的所述晶圆承载结构的图像信息，所述识别件能够识别所述晶圆承载结构上的定位标记；
调整组件，设置于所述承载台上，所述调整组件能够根据所述粗定位组件的检测结果调整所述晶圆承载结构的位置；
转移组件，能够抓取所述承载台上的所述晶圆承载结构并将其转移至所述工作台上。
作为一种半导体检测设备的优选方案，还包括精定位组件，所述精定位组件位于所述工作台的上方，所述精定位组件能够获取所述工作台上的所述晶圆承载结构上的定位标记的位置信息。
本发明的有益效果为：
本发明提出一种晶圆承载结构，通过设置托盘，托盘能够放置于半导体检测设备的工作台上，不需要根据非标准的基底的外形及尺寸重新制造工作台，降低改进成本；托盘上能够承载多个基底，使得半导体检测设备能够一次性对多个基底进行检测，提高检测效率，增加产量；通过在托盘上设置定位标记，半导体检测设备的定位结构通过识别定位标记来实现对托盘及其上承载的多个基底进行定位，定位效果好，良品率高。
本发明还提出一种半导体检测设备，通过应用上述晶圆承载结构，可以实现较高的定位效果，并使检测结果较精确。
附图说明
图1是本发明实施例提供的半导体检测设备的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的半导体检测设备的传输机构的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的晶圆承载结构的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的晶圆承载结构的内部结构示意图。
图中：
100-基底；
10-工作台；
20-传输机构；201-定位相机；202-识别件；
30-第二控制器；40-精定位组件；
1-托盘；11-定位切边；
2-定位标记；
3-定位条；
4-静电吸附组件；41-电源；42-静电发生器；43-控制开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明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本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
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”、“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下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1-图2所示，本实施例提供一种半导体检测设备，包括工作台10、传输机构20和光学检测机构，其中，传输机构20位于工作台10的一侧，传输机构20能够将待检测基底粗定位后转移至工作台10上，光学检测机构(图中未示出)位于工作台10的上方，用于对工作台10上的待检测基底进行检测。
需要说明的是，在本实施例中，待检测基底为硅片。当然，在其他实施例中，待检测基底还可以是玻璃基板等其它半导体化合物。
现有技术中的待检测基底大多为标准晶圆，相应地，工作台10是以标准尺寸的晶圆为标准设计的。但是目前市场上还存在一些非标准尺寸大小的基底100(如图3所示)，这类基底100大多是方形结构或边缘不规则结构，且其边长较标准晶圆的直径小。对于这类基底100，现有的工作台10不能对其进行很好地固定，由于基底100的外形与标准晶圆的外形不同，传输机构20无法对其进行粗定位，影响光学检测效果；现有的工作台10上只能放置一个标准晶圆，但是基底100的尺寸较小，如果一次只对一个基底100进行检测，会导致效率低、产量少的现象。
为了解决上述问题，如图3-图4所示，本实施例还提供一种晶圆承载结构，该晶圆承载结构包括托盘1和定位标记2，其中，托盘1能够放置于工作台10上，托盘1能够承载多个基底100；定位标记2设置于托盘1上，检测设备的定位结构能够识别定位标记2。在本实施例中，托盘1的形状和尺寸与标准晶圆的形状和尺寸相同，以使托盘1能够固定于工作台10上，不需要根据非标准的基底100的外形及尺寸重新制造工作台10，降低改进成本；托盘1上能够承载多个基底100，使得半导体检测设备能够一次性对多个基底100进行检测，提高检测效率，增加产量；通过在托盘1上设置定位标记2，传输机构20通过识别定位标记2来实现对托盘1及其上承载的多个基底100进行定位，定位效果好，良品率高。
可选地，托盘1采用铝材质制造而成。采用这种设置，在保证硬度的情况下，还能减轻托盘1的重量，使托盘1的重量与其上承载的多个基底100的重量之和与标准晶圆的重量的差值在预设范围内，以保证光学检测质量。在本实施例中，托盘1的厚度的设计需要保证：托盘1的厚度与其上承载的单个基底100的厚度之和与标准晶圆的厚度的差值在预设范围内，以进一步保证工作台10对托盘1及其上的承载的基底100的稳定承载，保证光学检测质量。
进一步地，如图3和图4所示，托盘1的外缘设置有定位切边11。在成型圆形结构的托盘1之后，在托盘1上通过裁切形成定位切边11，该定位切边11能够作为托盘1定位定向的依据。
进一步地，托盘1与定位标记2为一体成型结构。在制造托盘1时，同时在托盘1上成型定位标记2，避免在使用过程中定位标记2从托盘1上脱落或者定位标记2与托盘1的相对位置发生变化，影响定位效果。
进一步地，晶圆承载结构还包括多个定位条3，多个定位条3均设置于托盘1上，且多个定位条3首尾依次连接围设形成一容置空间，以定位条3为基准，多个基底100按照预设的排布方式布置在容置空间内。采用这种设置方式，可以将基底100按照预设的排布规律进行放置，方便建立基底100与托盘1之间的位置关系，减小定位难度。
可选地，如图3所示，定位条3的数量为四个，四个定位条3围设形成正方形结构的容置空间，多个正方形结构的基底100呈方形阵列放置于该容置空间内。在放置基底100时，可以先将第一个基底100放置于正方形结构的容置空间的边角位置，即基底100相邻的两个侧边分别贴合于相邻的两个定位条3，再按照预设的排布规律放置其他基底100，以方便该半导体检测设备对多个基底100进行定位。
进一步地，定位标记2位于容置空间的外侧。将定位标记2设置于容置空间的外侧，可以避免容置空间内承载的基底100遮挡定位标记2，影响定位效果。可选地，定位标记2的数量为多个，如图3所示，在本实施例中，在每个定位条3的外侧均设置有三个定位标记2，三个定位标记2沿对应的定位条3的长度方向间隔设置。当然，本实施例对定位标记2的数量及排布方式不作限定，可以根据实际情况进行调整，以实现更好的定位效果。
具体而言，如图3所示，操作人员在托盘1上放置基底100时，以定位条3为基准，将多个基底100按照预设的排布方式在托盘1上布置。在本实施例中，先在容置空间内靠近托盘1边缘的位置布置基底100，可以使基底100的一个或者两个侧边与对应的定位条3相接触，在提高容置空间的利用率的同时，还能减小后续的定位难度；再以已布置完后的基底100为基准布置其他的基底100，排布的规律性越好，后续定位难度越小。
为了防止排布好的基底100在托盘1上的位置发生变化，如图4所示，本实施例提供的晶圆承载结构还包括静电吸附组件4，静电吸附组件4设置于托盘1上，静电吸附组件4被配置为通过静电作用将基底100吸附于托盘1上，以将基底100牢牢地固定在托盘1上，避免在托盘1进行转移或者做位置调整时基底100与托盘1之间的相对位置发生变化或者基底100从托盘1上坠落，影响定位效果及作业进度。
具体而言，如图4所示，静电吸附组件4包括电源41、静电发生器42和控制开关43，控制开关43用于控制电源41和静电发生器42之间电路的通断。当操作人员在托盘1上放置基底100时，控制开关43处于打开状态，即控制电源41和静电发生器42之间的电路处于断开状态，基底100在托盘1上的位置可以进行调整；当多个基底100按照预设的排布方式放置于托盘1上后，控制开关43处于关闭状态，即控制电源41和静电发生器42之间的电路处于闭合状态，静电发生器42通过静电作用将多个基底100牢牢地吸附于托盘1上。
可选地，静电吸附组件4的数量也可以为多个，多个静电吸附组件4呈阵列分布于容置空间内，且每个基底100可对应至少一个静电吸附组件4。采用这种设置方式，每个基底100放置于晶圆承载结构上以后，操作人员就可以启动与该基底100对应的多个静电吸附组件4，以将该基底100固定于晶圆承载结构上，避免在放置其他基底100时，已放置好的基底100相对晶圆承载结构的位置发生变化。
为了清楚地解释该传输机构20如何实现对托盘1及其上承载的多个基底100的粗定位过程，现结合图1-图4详细介绍传输机构20的具体结构：
如图2所示，传输机构20包括承载台、粗定位组件、调整组件和转移组件，承载台用于承载晶圆承载结构；粗定位组件位于承载台的上方，粗定位组件包括定位相机201和识别件202，定位相机201能够获取承载台上的晶圆承载结构的图像信息，识别件202能够识别晶圆承载结构上的定位标记2；调整组件设置于承载台上，调整组件能够根据粗定位组件的检测结果调整晶圆承载结构的位置；转移组件能够抓取承载台上的晶圆承载结构并将其转移至工作台10上。
可选地，传输机构20还包括第一控制器，转移组件、定位相机201、识别件202和调整组件均与第一控制器电连接。在本实施例中，定位相机201为广角相机，广角相机的视野较宽，能将整个托盘1及其上承载的多个基底100拍照成像，并将该图像传输至第一控制器内；第一控制器包括图像分析软件，图像分析软件能够对该图像进行分析，以确定各个基底100相对于托盘1的实际位置，即获取各个基底100的坐标系到托盘1的坐标系的坐标转换关系矩阵。此外，广角相机还能够识别托盘1的边缘，通过识别定位切边11的位置来获取到托盘1的当前位置相对于目标位置的偏移和转角。其中，目标位置是指操作人员设定的托盘1在承载台上的预设位置。第一控制器根据上述偏移和转角控制调整组件对托盘1的位置进行调整。在本实施例中，调整组件可以是位于承载台上的调整电机和调整平台，调整电机的输出端与调整平台相连接，托盘1位于调整平台上，调整电机通过驱动调整平台转动，以实现托盘1相对于承载台的位置调整。在本实施例中，转移组件为机械手。
进一步地，识别件202为识别传感器，该识别传感器能够识别托盘1上的定位标记2。由于定位标记2与托盘1为一体成型结构，定位标记2在托盘1上的位置在加工时已经确定，但是在托盘1加工、运输及转移的过程中，托盘1可能会发生形变，利用识别件202识别托盘1上的定位标记2的实际位置，并将该检测结果传输至第一控制器中，第一控制器通过对比定位标记2的理论位置，以获取托盘1自身的平移、旋转及倍率误差等，以对坐标转换关系矩阵进行校正，进一步提高定位精度。
可以理解的是，广角相机的拍摄视野较宽，但是精度较低。为了解决这一问题，如图1所示，本实施例半导体检测设备还包括精定位组件40，精定位组件40位于工作台10的上方，精定位组件40能够获取工作台10上的晶圆承载结构上的定位标记2的位置信息。在本实施例中，精定位组件40为CCD检测相机，CCD检测相机的视野较小，但是精度较高，可以精确地获取托盘1上定位标记2的实际位置。
具体而言，该半导体检测设备还包括第二控制器30，精定位组件40、光学检测机构和第一控制器均与第二控制器30电连接。当转移组件将托盘1及其上承载的多个基底100从承载台转移至工作台10上之后，第一控制器会将粗定位组件的粗对准结果传输至第二控制器30内，第二控制器30会以粗对准结果建立托盘1及其上基底100的参考位置；第二控制器30控制工作台10移动至精定位组件40的下方进行精对准，以得出实际测量的托盘1的坐标，随后建立托盘1上的定位标记2到工作台10的坐标系的关系；第二控制器30控制光学检测机构对准基底100并测量出的基底100的实际位置，再建立托盘1上的定位标记2到光学检测机构的坐标系的关系，最终的光学检测过程是以托盘1上的定位标记2到光学检测机构的坐标系的关系来进行的，光学检测结果较精确。通过粗定位和精定位两个步骤的定位过程，实现了定位后基底100的坐标系到托盘1的坐标系以及基底100的坐标系到光学检测机构的坐标系的精确转换关系，每个基底100都有一个独立的坐标系，光学检测结果精确，检测良品率高。其中，粗定位组件和精定位组件40均为上述提到的半导体检测设备的定位结构。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种晶圆承载结构，其特征在于，包括：
托盘（1），所述托盘（1）能够放置于工作台（10）上，所述托盘（1）能够承载多个基底（100）；
定位标记（2），所述定位标记（2）设置于所述托盘（1）上，定位结构能够识别所述定位标记（2）；
所述晶圆承载结构还包括多个定位条（3），多个所述定位条（3）均设置于所述托盘（1）上，且多个所述定位条（3）首尾依次连接围设形成一容置空间，以所述定位条（3）为基准，多个所述基底（100）按照预设的排布方式布置在所述容置空间内。
2.根据权利要求1所述的晶圆承载结构，其特征在于，所述定位标记（2）位于所述容置空间的外侧。
3.根据权利要求2所述的晶圆承载结构，其特征在于，每个所述定位条（3）的外侧均设置有多个沿各自的长度方向间隔分布的所述定位标记（2）。
4.根据权利要求1所述的晶圆承载结构，其特征在于，所述托盘（1）为圆盘形结构，且所述托盘（1）的外缘设置有定位切边（11）。
5.根据权利要求1所述的晶圆承载结构，其特征在于，所述晶圆承载结构还包括静电吸附组件（4），所述静电吸附组件（4）设置于所述托盘（1）上，所述静电吸附组件（4）被配置为通过静电作用将所述基底（100）吸附于所述托盘（1）上。
6.根据权利要求1所述的晶圆承载结构，其特征在于，所述托盘（1）与所述定位标记（2）为一体成型结构。
7.一种半导体检测设备，其特征在于，包括：
工作台（10）；
如权利要求1-6中任一项所述的晶圆承载结构，所述晶圆承载结构能放置于所述工作台（10）上；
传输机构（20），被配置为将所述晶圆承载结构粗定位后放置于所述工作台（10）上。
8.根据权利要求7所述的半导体检测设备，其特征在于，所述传输机构（20）包括：
承载台，用于承载所述晶圆承载结构；
粗定位组件，位于所述承载台的上方，所述粗定位组件包括定位相机（201）和识别件（202），所述定位相机（201）能够获取所述承载台上的所述晶圆承载结构的图像信息，所述识别件（202）能够识别所述晶圆承载结构上的定位标记（2）；
调整组件，设置于所述承载台上，所述调整组件能够根据所述粗定位组件的检测结果调整所述晶圆承载结构的位置；
转移组件，能够抓取所述承载台上的所述晶圆承载结构并将其转移至所述工作台（10）上。
9.根据权利要求7所述的半导体检测设备，其特征在于，还包括精定位组件（40），所述精定位组件（40）位于所述工作台（10）的上方，所述精定位组件（40）能够获取所述工作台（10）上的所述晶圆承载结构上的定位标记（2）的位置信息。
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Citations (8)

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