CN114203575A - 一种晶圆偏移检测方法、装置和刻蚀系统 - Google Patents

一种晶圆偏移检测方法、装置和刻蚀系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种晶圆偏移检测装置、方法和刻蚀系统，属于半导体技术领域，解决了现有检测装置无法自动补正晶圆偏移的问题。检测装置包括：主控制系统计算机，用于在刻蚀工艺过程中，从数码相机实时接收晶圆图像；将基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断晶圆是否错位；以及当晶圆错位时，根据比较结果获得偏差数据，其中，偏差数据包括基准图像中的第一晶圆位置与当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与偏差相对应的偏差方向；以及晶圆调整部件，从主控制系统计算机接收偏差数据，并根据偏差数据自动调整晶圆，以使错位晶圆再次对准。根据偏差数据自动调整晶圆，以使晶圆再次对准而无需停止工艺。

Description

一种晶圆偏移检测方法、装置和刻蚀系统
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆偏移检测方法、装置和刻蚀系统。
背景技术
目前从转移模块TM(Transfer Module)到工艺室、将晶圆加载或卸载的时候，会检查晶圆错位(Wafer missing)状态。当晶圆从静电卡盘上卸下、晶圆拾取和晶圆转移过程以及更换工艺室的边缘环(Edge-Ring)时，晶圆对准可能会产生细微的歪斜。
参考图1，现有的刻蚀系统具有终点检测EPD(End-Point Detection)装置，设置在顶盖的EPD窗口中并且通过EPD电缆与计算机电连接。但现有的刻蚀系统中没有相机，因此无法监控工艺室中设置在静电卡盘上的晶圆错位。
现有的晶圆位置检测装置具有摄像机，设置在晶圆处理腔内或晶圆处理腔侧壁以便拍摄晶圆处理腔内布置的待处理晶圆的位置。监视器布置在晶圆处理腔外部，监视器通过缆线连接至摄像机，从而能够实时地显示摄像机所拍摄的图像。当利用监视器确认工艺室内晶圆的偏移后，启动偏移警报，以使工艺停止的检测装置。但是该检测装置无法自动补正晶圆偏移。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种晶圆偏移检测方法、装置和刻蚀系统，用以解决现有检测装置无法自动补正晶圆偏移的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种晶圆偏移检测装置，包括：数码相机，设置在工艺室的顶盖窗口中，用于实时感测晶圆图像；主控制系统计算机，用于在刻蚀工艺过程中，从所述数码相机实时接收所述晶圆图像；从多个晶圆图像中选择晶圆对准的晶圆图像并预先存储为基准图像；将所述基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断所述晶圆是否错位；以及当所述晶圆错位时，根据所述比较结果获得偏差数据，其中，所述偏差数据包括所述基准图像中的第一晶圆位置与所述当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与所述偏差相对应的偏差方向；以及晶圆调整部件，从所述主控制系统计算机接收所述偏差数据，并在刻蚀工艺过程中根据所述偏差数据自动调整所述晶圆，以使错位晶圆再次对准。
上述技术方案的有益效果如下：本发明实施例所提供的晶圆偏移检测装置中，通过主控制系统计算机与数码相机电连接，无需停止工艺，能够直接获取偏差数据，并根据偏差数据自动调整晶圆，以使错位的晶圆再次对准。
基于上述方法的进一步改进，所述偏差数据包括水平方向上的偏差大小和偏差方向以及垂直方向上的偏差大小和偏差方向，其中，所述晶圆调整部件包括：水平方向调整子部件，根据所述水平方向上的偏差大小和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在水平方向上再次对准；以及垂直方向调整子部件，根据所述垂直方向上的偏差大小和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在垂直方向上再次对准。
基于上述方法的进一步改进，所述数码相机集成在终点检测装置中，其中，所述数码相机的镜头与所述工艺室中的静电卡盘对准。
基于上述方法的进一步改进，晶圆偏移检测装置还包括阻断装置，所述阻断装置是透明的并设置在所述镜头的下部，以使所述镜头与所述工艺室的内壁隔开。
基于上述方法的进一步改进，晶圆偏移检测装置还包括电缆，将所述数码相机与所述主控制系统计算机电连接，其中，所述电缆穿过所述终点检测装置的内部。
另一方面，本发明实施例提供了一种刻蚀系统，包括工艺室和以上所述的晶圆偏移检测装置。
基于上述系统的进一步改进，所述工艺室中还设置有照明装置以提高所述工艺室中的照明度。
又一方面，本发明实施例提供了一种晶圆偏移检测方法，包括：通过数码相机实时感测晶圆图像，其中，所述数码相机设置在工艺室的顶盖窗口中；在刻蚀工艺过程中，通过主控制系统计算机从所述数码相机实时接收所述晶圆图像；从接收到的多个晶圆图像中选择晶圆对准的晶圆图像并预先存储为基准图像；将所述基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断所述晶圆是否错位；当所述晶圆错位时，根据所述比较结果获得偏差数据，其中，所述偏差数据包括所述基准图像中的第一晶圆位置与所述当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与所述偏差相对应的偏差方向；以及通过晶圆调整部件从所述主控制系统计算机接收所述偏差数据，并在刻蚀工艺过程中根据所述偏差数据自动调整所述晶圆，以使错位晶圆再次对准。
基于上述方法的进一步改进，所述偏差数据包括水平方向上的偏差大小和偏差方向以及垂直方向上的偏差和偏差方向，其中，根据所述水平方向上的偏差大小和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在水平方向上再次对准；以及根据所述垂直方向上的偏差和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在垂直方向上再次对准。
基于上述方法的进一步改进，在实时感测晶圆图像之前还包括：将所述数码相机集成在终点检测装置中，并且将所述数码相机的镜头与所述工艺室中的静电卡盘对准；以及将阻断装置设置在所述数码相机的镜头的下部，以使所述镜头与所述工艺室的内壁隔开，其中，所述阻断装置是透明的。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、通过主控制系统计算机与数码相机电连接，能够接收晶圆图像并根据接收到的晶圆图像实时监控晶圆错位；
2、通过主控制系统计算机的系统程序根据从晶圆图像直接获取偏差数据，并根据偏差数据自动调整晶圆，以使错位的晶圆再次对准，而无需停止工艺；以及
3、通过透明的阻断装置，能够将数码相机的镜头与工艺室的内壁隔开，从而防止镜头暴露在等离子体中。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为现有刻蚀系统的示意图；以及
图2为根据本发明实施例的刻蚀系统的示意图。
附图标记：
202-静电卡盘；204-晶圆；206-工艺室；208-EPD装置；210-EPD电缆；212-相机电缆；214-主控制系统计算机
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
本发明的一个具体实施例，公开了一种晶圆偏移检测装置，如图2所示。参考图2，晶圆偏移检测装置可以包括用于实时感测晶圆图像的数码相机。数码相机可以设置在工艺室206的顶盖窗口中，并且设置在顶盖的EPD装置208中。换句话说，数码相机可以集成在EPD装置208中并且数码相机和EPD装置208作为整体共同地设置在顶盖窗口中。数码相机的镜头与工艺室206中的静电卡盘202对准。阻断装置是透明的并设置在镜头的下部，以使镜头与工艺室206的内壁隔开。
再次参考图2，晶圆偏移检测装置可以包括主控制系统计算机(CTC PC)214，其中，数码相机可以通过相机电缆212与主控制系统计算机214电连接，其中，电缆穿过终点检测装置的内部。EPD装置208可以通过EPD电缆210与主控制系统计算机214电连接。
主控制系统计算机214可以用于在刻蚀工艺过程中，从数码相机实时接收晶圆图像；从多个晶圆图像中选择晶圆204对准的晶圆图像并预先存储为基准图像；将基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断晶圆是否错位；以及当晶圆204错位时，根据比较结果获得偏差数据，其中，偏差数据包括基准图像中的第一晶圆位置与当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与偏差相对应的偏差方向。在本实施例中，偏差数据可以包括水平方向上的偏差大小和偏差方向以及垂直方向上的偏差大小和偏差方向。
晶圆偏移检测装置可以包括晶圆调整部件，从主控制系统计算机214接收偏差数据，并在刻蚀工艺过程中根据偏差数据自动调整晶圆204，以使错位晶圆再次对准。例如，晶圆调整部件可以包括：水平方向调整子部件，根据水平方向上的偏差大小和偏差方向，调整晶圆，以使错位晶圆在水平方向上再次对准；以及垂直方向调整子部件，根据垂直方向上的偏差大小和偏差方向，调整晶圆，以使错位晶圆在垂直方向上再次对准。
与现有技术相比，本实施例提供的晶圆偏移检测装置，通过主控制系统计算机与数码相机电连接，无需停止工艺，能够直接获取偏差数据，并根据偏差数据自动调整晶圆，以使错位的晶圆再次对准。另外，通过透明的阻断装置，能够将数码相机的镜头与工艺室的内壁隔开，从而防止镜头暴露在等离子体中。
本发明的另一个具体实施例，公开了一种刻蚀系统，包括工艺室206和上文中描述的晶圆偏移检测装置。工艺室中还可以设置有照明装置以提高工艺室中的照明度。
本发明的又一个具体实施例，公开了一种晶圆偏移检测方法。在实施晶圆偏移检测方法之前，首先设置晶圆偏移检查装置。具体地，数码相机可以设置在工艺室206的顶盖窗口中。可以将数码相机集成在终点检测装置中，并且将数码相机的镜头与工艺室中的静电卡盘对准。可以将阻断装置设置在镜头的下部，以使镜头与工艺室的内壁隔开，其中，阻断装置是透明的。通过该阻断装置能够避免数码相机的镜头暴露在等离子体中。下文中，将对晶圆偏移检测方法过程中的具体步骤进行详细描述。
首先，可以通过数码相机实时感测晶圆图像。由于将数码相机设置为与静电卡盘202对准，所以能够实时感测安装在静电卡盘202上的晶圆204的晶圆图像。数码相机可以位于静电卡盘正上方，因此拍摄的晶圆图像为俯视图。根据这种晶圆图像能够便于在后续步骤中获取晶圆的偏差数据。
在感测到晶圆图像之后，可以在刻蚀工艺过程中，通过主控制系统计算机214从数码相机实时接收晶圆图像。具体地，主控制系统计算机214可以经由相机电缆212从数码相机实时接收晶圆图像，并存储在主控制系统计算机214中。
在接收晶圆图像之后，可以从接收到的多个晶圆图像中选择晶圆对准的晶圆图像并预先存储为基准图像。具体地，在将同批次同型号的多个晶圆中的第一晶圆安装在静电卡盘上，并且将晶圆调整为与静电卡盘对准之后，感测晶圆对准的晶圆图像，并将晶圆对准的晶圆图像预先存储为基准图像。在可选实施例中，当存在单一晶圆时，在将该晶圆安装在静电卡盘上，并且将晶圆调整为与静电卡盘对准之后，感测晶圆对准的晶圆图像，并将晶圆对准的晶圆图像预先存储为基准图像。
在获取基准图像之后，将基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断晶圆是否错位。具体地，当晶圆错位时，根据比较结果获得偏差数据，其中，偏差数据可以包括基准图像中的第一晶圆位置与当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与偏差相对应的偏差方向。偏差数据包括水平方向上的偏差大小和偏差方向以及垂直方向上的偏差和偏差方向。
在获得偏差数据之后，可以通过晶圆调整部件从主控制系统计算机接收偏差数据，并在刻蚀工艺过程中根据偏差数据自动调整晶圆，以使错位晶圆再次对准。具体地，根据水平方向上的偏差大小和偏差方向，调整晶圆，以使错位晶圆在水平方向上再次对准；以及根据垂直方向上的偏差和偏差方向，调整晶圆，以使错位晶圆在垂直方向上再次对准。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、通过主控制系统计算机与数码相机电连接，能够接收晶圆图像并根据接收到的晶圆图像实时监控晶圆错位；
2、通过主控制系统计算机的系统程序根据从晶圆图像直接获取偏差数据，并根据偏差数据自动调整晶圆，以使错位的晶圆再次对准，而无需停止工艺；以及
3、通过透明的阻断装置，能够将数码相机的镜头与工艺室的内壁隔开，从而防止镜头暴露在等离子体中。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆偏移检测装置，其特征在于，包括：
数码相机，设置在工艺室的顶盖窗口中，用于实时感测晶圆图像；
主控制系统计算机，用于在刻蚀工艺过程中，
从所述数码相机实时接收所述晶圆图像；
从多个晶圆图像中选择晶圆对准的晶圆图像并预先存储为基准图像；
将所述基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断所述晶圆是否错位；以及
当所述晶圆错位时，根据所述比较结果获得偏差数据，其中，所述偏差数据包括所述基准图像中的第一晶圆位置与所述当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与所述偏差相对应的偏差方向；以及
晶圆调整部件，从所述主控制系统计算机接收所述偏差数据，并在刻蚀工艺过程中根据所述偏差数据自动调整所述晶圆，以使错位晶圆再次对准。
2.根据权利要求1所述的晶圆偏移检测装置，其特征在于，所述偏差数据包括水平方向上的偏差大小和偏差方向以及垂直方向上的偏差大小和偏差方向，其中，所述晶圆调整部件包括：
水平方向调整子部件，根据所述水平方向上的偏差大小和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在水平方向上再次对准；以及
垂直方向调整子部件，根据所述垂直方向上的偏差大小和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在垂直方向上再次对准。
3.根据权利要求1所述的晶圆偏移检测装置，其特征在于，所述数码相机集成在终点检测装置中，其中，所述数码相机的镜头与所述工艺室中的静电卡盘对准。
4.根据权利要求3所述的晶圆偏移检测装置，其特征在于，还包括阻断装置，所述阻断装置是透明的并设置在所述镜头的下部，以使所述镜头与所述工艺室的内壁隔开。
5.根据权利要求3所述的晶圆偏移检测装置，其特征在于，还包括电缆，将所述数码相机与所述主控制系统计算机电连接，其中，所述电缆穿过所述终点检测装置的内部。
6.一种刻蚀系统，其特征在于，包括工艺室和权利要求1至5任一项所述的晶圆偏移检测装置。
7.根据权利要求6所述的刻蚀系统，其特征在于，所述工艺室中还设置有照明装置以提高所述工艺室中的照明度。
8.一种晶圆偏移检测方法，其特征在于，包括：
通过数码相机实时感测晶圆图像，其中，所述数码相机设置在工艺室的顶盖窗口中；
在刻蚀工艺过程中，通过主控制系统计算机从所述数码相机实时接收所述晶圆图像；
从接收到的多个晶圆图像中选择晶圆对准的晶圆图像并预先存储为基准图像；
将所述基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断所述晶圆是否错位；
当所述晶圆错位时，根据所述比较结果获得偏差数据，其中，所述偏差数据包括所述基准图像中的第一晶圆位置与所述当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与所述偏差相对应的偏差方向；以及
通过晶圆调整部件从所述主控制系统计算机接收所述偏差数据，并在刻蚀工艺过程中根据所述偏差数据自动调整所述晶圆，以使错位晶圆再次对准。
9.根据权利要求8所述的晶圆偏移检测方法，其特征在于，
所述偏差数据包括水平方向上的偏差大小和偏差方向以及垂直方向上的偏差和偏差方向，其中，
根据所述水平方向上的偏差大小和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在水平方向上再次对准；以及
根据所述垂直方向上的偏差和偏差方向，调整所述晶圆，以使所述错位晶圆在垂直方向上再次对准。
10.根据权利要求8所述的晶圆偏移检测方法，其特征在于，在实时感测晶圆图像之前还包括：
将所述数码相机集成在终点检测装置中，并且将所述数码相机的镜头与所述工艺室中的静电卡盘对准；以及
将阻断装置设置在所述数码相机的镜头的下部，以使所述镜头与所述工艺室的内壁隔开，其中，所述阻断装置是透明的。
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