CN114121725A - 半导体制程控制装置和控制方法 - Google Patents

半导体制程控制装置和控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开实施例涉及半导体领域，提供一种半导体制程控制装置和控制方法，至少有利于提高半导体结构的良率。半导体制程控制装置包括：承载台，用于承载晶圆；温控台，温控台用于控制晶圆的温度并环绕承载台设置，且温控台的顶面低于承载台的顶面；至少三个待检测区域，待检测区域间隔设置于温控台的顶面；测距发射单元，用于向待检测区域发送第一信号；待检测区域，用于接收第一信号，并基于第一信号向测距接收单元反射出第二信号；测距接收单元，用于接收第二信号；控制模块，用于获取第一信号和第二信号，并基于第一信号和第二信号获取待检测区域的高度，以判断温控台的顶面相对于承载台顶面的倾斜程度。

Description

半导体制程控制装置和控制方法
技术领域
本公开实施例涉及半导体领域，特别涉及一种半导体制程控制装置和控制方法。
背景技术
半导体制程控制装置通常包括承载台和温控台。在光刻前，晶圆首先被放置于承载台上，以便温控台能够控制晶圆的温度并量测晶圆的缺角位置，从而为光刻做好前期的准备工作。每完成一次晶圆的温度控制和量测缺角的动作，温控台皆会升降一次。过于频繁的升降运动会造成温控台倾斜进而刮伤晶圆的背面，从而可能会影响晶圆的良率。
因此，亟需一种半导体制程控制装置和控制方法以监控温控台的倾斜程度，从而避免刮伤晶圆，进而提高晶圆的良率。
发明内容
本公开实施例提供一种半导体制程控制装置，至少有利于解决避免晶圆被温控台刮伤，进而提高晶圆的良率。
根据本公开一些实施例，本公开实施例一方面提供一种半导体制程控制装置，包括：承载台，用于承载晶圆；温控台，所述温控台用于控制所述晶圆的温度并环绕所述承载台设置，且所述温控台的顶面低于所述承载台的顶面；至少三个待检测区域，所述待检测区域间隔设置于所述温控台的顶面；测距发射单元，用于向所述待检测区域发送第一信号；所述待检测区域，用于接收所述第一信号，并基于所述第一信号向所述测距接收单元反射出第二信号；测距接收单元，用于接收所述第二信号；控制模块，用于获取所述第一信号和所述第二信号，并基于所述第一信号和所述第二信号获取所述待检测区域的高度，以判断所述温控台的顶面相对于所述承载台顶面的倾斜程度。
根据本公开一些实施例，本公开实施例另一方面还提供一种半导体制程控制装置的控制方法，包括：提供前述的半导体制程控制装置；启动所述测距发射单元，所述测距发射单元向所述待检测区域发送第一信号；所述待检测区域接收所述第一信号，并基于所述第一信号向所述测距接收单元反射出第二信号；所述测距接收单元接收所述第二信号；所述控制模块获取所述第一信号和所述第二信号，并基于所述第一信号和所述第二信号获取所述待检测区域的高度，以判断所述温控台的顶面相对于所述承载台的顶面的倾斜程度。
本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：待检测区域基于测距发射单元发送的第一信号，向测距接收单元反射第二信号。控制单元根据第一信号和第二信号获取待检测区域的高度，从而判断温控台相对于承载台的倾斜程度。如此，有利于及时对温控台的倾斜程度进行监控，并将倾斜的温控台调至水平，从而避免刮伤晶圆。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为一种半导体制程控制装置的运行过程的示意图；
图2为一种半导体制程控制装置中的温控台发生倾斜的示意图；
图3为本公开一实施例提供的半导体制程控制装置中的温控台和承载台的俯视图；
图4为本公开一实施例提供的半导体制程控制装置的正视图；
图5为图4中测距发射单元和测距接收单元的放大图；
图6为本公开另一实施例提供的半导体制程控制装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
由背景技术可知，亟需一种半导体制程控制装置和控制方法以监控温控台的倾斜程度，从而避免刮伤晶圆，进而提高晶圆的良率。图1为一种半导体制程控制装置的运行过程的示意图。参考图1，S1：晶圆20放置于承载台30的顶面；S2：温控台10上升，以完成对晶圆20的温度控制和缺角的测量；S3：温控台10下降。由此可知，每放置一次晶圆20，温控台10均会升降移动一次。参考图2，在多次升降的过程中，温控台10可能会发生倾斜。由于晶圆20放置在承载台30的顶面，因此，晶圆20平行于承载台30的顶面。当温控台10相对于承载台30倾斜后，温控台10也会相对于晶圆20倾斜，从而刮伤晶圆背部。因此，亟需在半导体制程控制装置中增设温控台倾斜程度的测量装置，以及时纠正倾斜的温控台。
本公开实施提供一种半导体制程控制装置，半导体制程控制装置还包括待检测区域、测距发射单元、测距接收单元和控制模块。测距发射单元向待检测区域发送第一信号，待检测区域向测距接收单元反射第二信号。控制单元根据第一信号和第二信号判断温控台相对于承载台的倾斜程度。如此，有利于及时检测出倾斜的温控台，从而避免刮伤晶圆。
下面将结合附图对本公开的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施例中，为了使读者更好地理解本公开实施例而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本公开实施例所要求保护的技术方案。
参考图3至图5，半导体制程控制装置包括：承载台30，用于承载晶圆；温控台10，温控台10用于控制晶圆的温度并环绕承载台30设置，且温控台10的顶面低于承载台30的顶面；至少三个待检测区域11，待检测区域11间隔设置于温控台10的顶面；测距发射单元41，用于向待检测区域11发送第一信号；待检测区域11，用于接收第一信号，并基于第一信号向测距接收单元42反射出第二信号；测距接收单元42，用于接收第二信号；控制模块43，用于获取第一信号和第二信号，并基于第一信号和第二信号获取待检测区域11的高度，以判断温控台10的顶面相对于承载台30顶面的倾斜程度。以下将结合附图对本公开实施例进行更为详细的说明。
结合参考图3和图4，三个待检测区域11间隔设置于温控台10的顶面。通过比较三个待检测区域11的高度，能够判断温控台10顶面的倾斜程度和倾斜位置。在一些实施例中，三个待检测区域11位于温控台10的顶面的边缘。可以理解的是，若温控台10发生倾斜，则越靠近温控台10边缘的位置的倾斜程度越大。因此，将待检测区域11设置于边缘处，更容易检测出温控台10的倾斜程度，并有利于提高获取倾斜程度的准确性。在另一些实施例中，三个待检测区域11也可以位于温控台10边缘与中心之间的位置。
在一些实施例中，多个所述待检测区域11到温控台10的中心的距离相同，且相邻待检测区域11的距离相同。即待检测区域11均匀分布于温控台10的顶面，从而便于比较多个待检测区域11之间的高度。在另一些实施例中，多个待检测区域11到温控台10中心的距离也可以不同，多个相邻待检测区域11之间的距离也可以不同。
测距发射单元41和测距接收单元42相互配合，用于测量待检测区域11的高度。具体地，测距发射单元41向待检测区域11发送第一信号，待检测区域11基于第一信号向测距接收单元反射第二信号，通过第一信号和第二信号获取待检测区域11的高度。
在一些实施例中，测距发射单元41包括发光单元，第一信号包括第一光信号和第一光信号的发射时间点；测距接收单元42包括感光单元，第二信号包括第二光信号和第二光信号的接收时间点；发光单元用于向待检测区域11发送第一光信号，并用于生成第一光信号的发射时间点；待检测区域11用于改变第一光信号的传输路径，以形成第二光信号，并将第二光信号反射至感光单元；感光单元用于接收待检测区域11反射的第二光信号，并用于生成第二光信号的接收时间点；控制模块43用于获取第一光信号的发射时间点与第二光信号的接收时间点的时间差，以计算待检测区域11的高度。
换句话说，测距发射单元41向待检测区域11发送入射光线并记录发送入射光线的时间；待检测区域11改变入射光线的传播方向，向测距接收单元42发送反射光线；测距接收单元42接收反射光线并记录反射光线的接收时间。因此，光线传播时间越短，待检测区域11与测距接收单元42的距离越近，待检测区域11的高度越高。
相应的，为提高待检测区域11的反射率，待检测区域11可以设置有反射涂层，如此，便于测距接收单元42接收到更多的反射光线，从而提高获取接收时间的准确性。
此外，发光单元可以为线状光发光单元，线状光发光单元用于向待检测区域11发射线状光，线状光横跨待检测区域。也就是说，入射光线在待检测区域11的投影为线状。相比于点状光，线状光的反射区域更大，能够有效增多反射光线，从而便于感光单元接收光线。
在另一些实施例中，测距发射单元41还可以为超声波发射单元，测距接收单元42还可以为超声波接收装置，第一信号可以包括超声波的发射时间，第二信号可以包括超声波的接收时间。
可以理解的是，若待检测区域11之间的高度差越大，说明温控台10的倾斜程度越大。相应的，可以设置高度差的阈值范围。即控制模块43用于判断高度差是否超过阈值范围；若超过，说明温控台10的倾斜程度较大，此时需要对温控台10进行调整，使其能够保持水平。
在一些实施例中，半导体制程控制装置还可以包括：基准检测区域31，基准检测区域31设置于承载台30的顶面；测距发射单元还用于向基准检测区域31发射第三信号；基准检测区域31用于接收第三信号，并基于第三信号向测距接收单元42反射出第四信号；测距接收单元42还用于接收第四信号；控制模块43还用于，基于第三信号和第四信号获取基准检测区域31的高度，并计算基准检测区域31与待检测区域11的高度差值以判断温控台10的顶面相对于承载台30的顶面的倾斜程度。即，基准检测区域31的高度能够作为待检测区域11的高度的参考，以便于迅速获取温控台10的倾斜程度。
此外，基准检测区域31位于承载台30的中心；在垂直于温控台10顶面的方向上，温控台10的中心轴线与承载台30的中心轴线重合。在另外一些实施例中，基准检测区域31也可以位于承载台30顶面的其他位置。
在一些实施例中，半导体制程控制装置包括一个测距发射单元41和一个测距接收单元42，一个测距发射单元41用于向所有待检测区域11发送第一信号；一个测距接收单元42用于接收所有待检测区域11反射的第二信号。即，测距发射单元41和测距接收单元42均为一个，如此，可以减少测距发射单元41和测距接收单元42的数量，从而简化设备。在另外一些实施例中，还可以包括多个测距发射单元41和多个测距接收单元42，且每一测距发射单元41对应于一个测距接收单元42。
参考图4和图5，测距发射单元41和测距接收单元42集成在同一模块中。具体的，测距接收发射单元41和测距接收单元42可以放置在同一机械外壳44中，从而有利于减小设备体积。在另外一些实施例中，测距发射单元41和测距接收单元42也可以分开设置。
在一些实施例中，半导体制程控制装置还包括：定位装置，定位装置用于侦测待检测区域11的位置；测距发射单元41还用于，基于定位装置侦测的待检测区域11的位置向检测区域11发送第一信号。即，定位装置能够预先确定待检测区域11的位置，使得测距发射单元能够朝预先确定的位置发射第一信号，如此，有利于提高倾斜程度测量的准确性。定位装置可以为摄像装置，相应的，待检测区域11的颜色与温控台10顶面的颜色不同，如此，能够有利于定位装置快速、准确地侦测处待检测区域11的位置。
在一些实施例中，半导体制程控制装置还包括：预警模块，预警模块用于，基于控制模块43发送的倾斜程度生成预警信号。具体地，若待检测区域11之间的高度差超过阈值范围或者待检测区域11的高度高于基准检测区域31的高度，预警模块能够生成预警信号，从而便于及时对温控台10进行调整，进而避免晶圆被划伤。
综上所述，通过设置测距发射单元41、测距接收单元42和待检测区域11，能够获取待检测区域11的高度，进而判断温控台10相对于承载台30的倾斜程度，以避免晶圆被倾斜的温控台10划伤。
相应的，本公开另一实施例还提供一种半导体制程控制装置的控制方法，图6为半导体制程控制装置的控制方法的流程图。以下将结合附图对半导体制程控制装置的控制方法进行详细说明。
参考图6，S10：提供半导体制程控制装置。
半导体制程控制装置至少包括：承载台、温控台、待检测区域、测距发射单元、测距接收单元和控制模块。有关半导体制程控制装置的具体说明请参考前述实施例的详细说明。
S20：启动测距发射单元，测距发射单元向待检测区域发送第一信号；待检测区域接收第一信号，并基于第一信号向测距接收单元反射出第二信号。
具体地，测距发射单元可以为发光单元，第一信号包括第一光信号和第一光信号的发射时间点；待检测区域改变第一光信号的传播路径。
S30：测距接收单元接收第二信号。
具体地，测距接收单元可以为感光单元，第二信号包括第二光信号和第二光信号的接收时间点，即测距接收单元接收第二光信号并记录第二光信号的接收时间。
S40：控制模块获取第一信号和第二信号，并基于第一信号和第二信号获取待检测区域的高度，以判断温控台的顶面相对于承载台的顶面的倾斜程度。
具体地，计算第一光信号的发射时间点和第二光信号的接收时间点的差值，并结合第一光信号的和第二光信号的传播速度，从而计算出传播路径，进而获取待检测区域高度。计算多个待检测区域之间高度差，并用于判断温控台的倾斜程度。
在一些实施例中，检测装置还包括预警装置，若倾斜程度超过预设范围，预警装置基于控制模块发送的倾斜程度生成预警信号。具体地，若多个待检测区域之间的高度差超过预设范围，则生成预警信号。
在另外一些实施例中，半导体制程控制装置还可以包括：基准检测区域，基准检测区域设置于承载台的顶面。相应的，半导体制程控制装置的控制方法还包括：测距发射单元还用于向基准检测区域发射第三信号；基准检测区域用于接收第三信号，并基于第三信号向测距接收单元反射出第四信号；测距接收单元还用于接收第四信号；控制模块还用于，基于第三信号和第四信号获取基准检测区域的高度，并计算基准检测区域与待检测区域的高度差值以判断温控台的顶面相对于承载台的顶面的倾斜程度。
也就是说，测距发射单元和测距接收单元还能够获取基准检测区域的高度，控制模块将基准检测区域的高度作为待检测区域的高度的参考。此时，若任一待检测区域的高度高于或等于基准检测区域的高度，预警装置生成预警信号。
综上所述，待检测区域基于测距发射单元发送的第一信号，向测距接收单元反射第二信号。控制单元根据第一信号和第二信号获取待检测区域的高度，从而判断温控台相对于承载台的倾斜程度。此外，预警装置还能够及时生产预警信号，有利于迅速发现倾斜的温控台，避免划伤晶圆，进而提高晶圆良率。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开实施例的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本公开实施例的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本公开实施例的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

Claims (17)

1.一种半导体制程控制装置，其特征在于，包括：
承载台，用于承载晶圆；
温控台，所述温控台用于控制所述晶圆的温度并环绕所述承载台设置，且所述温控台的顶面低于所述承载台的顶面；
至少三个待检测区域，所述待检测区域间隔设置于所述温控台的顶面；
测距发射单元，用于向所述待检测区域发送第一信号；
所述待检测区域，用于接收所述第一信号，并基于所述第一信号向所述测距接收单元反射出第二信号；
测距接收单元，用于接收所述第二信号；
控制模块，用于获取所述第一信号和所述第二信号，并基于所述第一信号和所述第二信号获取所述待检测区域的高度，以判断所述温控台的顶面相对于所述承载台顶面的倾斜程度。
2.根据权利要求1所述的半导体制程控制装置，其特征在于，所述待检测区域位于所述温控台的顶面的边缘。
3.根据权利要求1所述的半导体制程控制装置，其特征在于，多个所述待检测区域到所述温控台的中心的距离相同，且相邻所述待检测区域的距离相同。
4.根据权利要求1所述的半导体制程控制装置，其特征在于，还包括：
基准检测区域，所述基准检测区域设置于所述承载台的顶面；
所述测距发射单元还用于向所述基准检测区域发射第三信号；所述基准检测区域用于接收所述第三信号，并基于所述第三信号向所述测距接收单元反射出第四信号；所述测距接收单元还用于接收所述第四信号；所述控制模块还用于，基于所述第三信号和所述第四信号获取所述基准检测区域的高度，并计算所述基准检测区域与所述待检测区域的高度差值以判断所述温控台的顶面相对于所述承载台的顶面的倾斜程度。
5.根据权利要求4所述的半导体制程控制装置，其特征在于，
所述基准检测区域位于所述承载台的中心；
在垂直于所述温控台顶面的方向上，所述温控台的中心轴线与所述承载台的中心轴线重合。
6.根据权利要求1所述的半导体制程控制装置，其特征在于，所述半导体制程控制装置包括一个所述测距发射单元和一个所述测距接收单元，一个所述测距发射单元用于向所有所述待检测区域发送所述第一信号；一个所述测距接收单元用于接收所有所述待检测区域反射的所述第二信号。
7.根据权利要求6所述的半导体制程控制装置，其特征在于，所述测距发射单元和所述测距接收单元集成在同一模块中。
8.根据权利要求1所述的半导体制程控制装置，其特征在于，还包括：定位装置，所述定位装置用于侦测所述待检测区域的位置；所述测距发射单元还用于，基于所述定位装置侦测的所述待检测区域的位置向所述检测区域发送所述第一信号。
9.根据权利要求8所述的半导体制程控制装置，其特征在于，所述待检测区域的颜色与所述温控台顶面的颜色不同。
10.根据权利要求1所述的半导体制程控制装置，其特征在于，所述测距发射单元包括发光单元，所述第一信号包括第一光信号和所述第一光信号的发射时间点；所述测距接收单元包括感光单元，所述第二信号包括第二光信号和所述第二光信号的接收时间点；
所述发光单元用于向所述待检测区域发送所述第一光信号，并用于生成所述第一光信号的发射时间点；
所述待检测区域用于改变所述第一光信号的传输路径，以形成所述第二光信号，并将所述第二光信号反射至所述感光单元；
所述感光单元用于接收所述待检测区域反射的所述第二光信号，并用于生成所述第二光信号的接收时间点；
所述控制模块用于获取所述第一光信号的发射时间点与所述第二光信号的接收时间点的时间差，以计算所述待检测区域的高度。
11.根据权利要求10所述的半导体制程控制装置，其特征在于，所述待检测区域设置有反射涂层。
12.根据权利要求10所述的半导体制程控制装置，其特征在于，所述发光单元为线状光发光单元，所述线状光发光单元用于向所述待检测区域发射线状光，所述线状光横跨所述待检测区域。
13.根据权利要求1所述的半导体制程控制装置，其特征在于，还包括：预警模块，所述预警模块用于，基于所述控制模块发送的所述倾斜程度生成预警信号。
14.一种半导体制程控制装置的控制方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1-13任一一项所述的半导体制程控制装置；
启动所述测距发射单元，所述测距发射单元向所述待检测区域发送第一信号；
所述待检测区域接收所述第一信号，并基于所述第一信号向所述测距接收单元反射出第二信号；
所述测距接收单元接收所述第二信号；
所述控制模块获取所述第一信号和所述第二信号，并基于所述第一信号和所述第二信号获取所述待检测区域的高度，以判断所述温控台的顶面相对于所述承载台的顶面的倾斜程度。
15.根据权利要求14所述的半导体制程控制装置的控制方法，其特征在于，所述半导体制程控制装置还包括预警装置，若所述倾斜程度超过预设范围，所述预警装置基于所述控制模块发送的所述倾斜程度生成预警信号。
16.根据权利要求15所述的半导体制程控制装置的控制方法，其特征在于，还包括：基准检测区域，所述基准检测区域设置于所述承载台的顶面；
所述测距发射单元还用于向所述基准检测区域发射第三信号；所述基准检测区域用于接收所述第三信号，并基于所述第三信号向所述测距接收单元反射出第四信号；所述测距接收单元还用于接收所述第四信号；所述控制模块还用于，基于所述第三信号和所述第四信号获取所述基准检测区域的高度，并计算所述基准检测区域与所述待检测区域的高度差值以判断所述温控台的顶面相对于所述承载台的顶面的倾斜程度。
17.根据权利要求16所述的半导体制程控制装置的控制方法，其特征在于，还包括：若任一所述待检测区域的高度高于或等于所述基准检测区域的高度，所述预警装置生成所述预警信号。
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