CN114520172A - 晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于半导体工艺腔室的晶圆放置状态检测方法，半导体工艺腔室包括腔体和设置在腔体中的承载盘，承载盘用于承载晶圆并将承载盘保持在设定温度值，承载盘中设置有温度检测件，该方法包括：向承载盘上放置晶圆，并获取预设时间内承载面的最小实际温度检测值；判断最小实际温度检测值是否低于预设温度值；若是则判定晶圆位置正常，继续工艺；若否则判定晶圆位置异常，停止工艺。本发明提供的方法能够在向承载盘上放置晶圆后，判断温度检测件的温度检测值下降的幅度是否足够大，并在温度检测件的温度检测值未降低至预设温度值时发现晶圆位置异常，使工艺停止，保证半导体工艺的均匀性。本发明还提供一种半导体工艺腔室和半导体工艺设备。

Description

晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和设备
技术领域
本发明涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种晶圆放置状态检测方法、一种用于实现该晶圆放置状态检测方法的半导体工艺腔室和一种包括该半导体工艺腔室的半导体工艺设备。
背景技术
干法去胶是指用等离子体将晶圆(wafer)上的光刻胶去除，与湿法去胶法相比，干法去胶的效果更好、速度更快。在现代集成电路制造中，通常是将晶圆放置在半导体工艺腔室内的承载盘上，再对腔室中的工艺气体进行电离产生等离子体，通过等离子体对晶圆上特定位置的光刻胶进行刻蚀。其中，承载盘起到支撑、固定晶圆，以及在工艺过程中对晶圆温度进行控制等作用。
然而，在半导体工艺过程中，晶圆有时会在承载盘上发生滑动，导致晶圆加热不均匀，在晶圆偏移程度过大时甚至会导致传片失败，产生碎片风险。
因此，如何提供一种能够保证晶圆位置准确性的工艺方法，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种晶圆放置状态检测方法、一种用于实现该晶圆放置状态检测方法的半导体工艺腔室和一种包括该半导体工艺腔室的半导体工艺设备，该晶圆放置状态检测方法能够保证晶圆传输至承载盘上的位置的稳定性。
为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种晶圆放置状态检测方法，应用于半导体工艺腔室，所述半导体工艺腔室包括腔体和设置在所述腔体中的承载盘，所述承载盘用于承载晶圆，并将所述承载盘保持在设定温度值，所述承载盘中设置有温度检测件，用于检测所述承载盘的承载面上的温度，所述晶圆放置状态检测方法包括：
向所述承载盘上放置晶圆，并获取预设时间内所述温度检测件检测到的所述承载面温度最低的最小实际温度检测值；
判断所述最小温度检测值是否低于预设温度值，其中所述预设温度值低于所述设定温度值；若是，则判定所述晶圆位置正常，继续工艺；若否，则判定所述晶圆位置异常，停止工艺。
可选地，所述晶圆放置状态检测方法还包括确定所述预设温度值的步骤，该步骤包括：
向所述承载盘上放置所述晶圆，使所述晶圆全部放置于所述承载面上，获取至所述承载面的温度恢复至所述设定温度值期间，所述温度检测件检测的所述承载面温度最低的第一最小温度检测值；
向所述承载盘上放置所述晶圆，使所述晶圆部分放置于所述承载面上，获取至所述承载面的温度恢复至所述设定温度值期间，所述温度检测件检测的所述承载面温度最低的第二最小温度检测值；
根据所述第一最小温度检测值和所述第二最小温度检测值确定所述预设温度值，其中，所述预设温度值介于所述第一最小温度检测值和所述第二最小温度检测值之间。
可选地，所述根据所述第一最小温度检测值和所述第二最小温度检测值确定所述预设温度值的步骤具体包括：
确定所述设定温度值与所述第一最小温度检测值之间的第一温度差值，以及所述设定温度值与所述第二最小温度检测值之间的第二温度差值；
根据所述第一温度差值与所述第二温度差值确定预设温度差值，使所述预设温度差值的大小介于所述第一温度差值与所述第二温度差值之间，并将所述设定温度值减去所述预设温度差值，得到所述预设温度值。
可选地，所述预设时间大于所述承载面的温度降至所述第一最小温度值时的时间以及所述承载面的温度降至所述第二最小温度值时的时间，且小于所述承载面恢复至所述设定温度值的时间。
可选地，所述承载盘中还设置有加热组件和至少一个过温检测件，所述加热组件用于对所述承载盘进行加热，所述过温检测件用于检测所述承载面上的温度，所述晶圆放置状态检测方法还包括：
当存在所述过温检测件的温度检测值高于预设安全温度值时，控制所述加热组件停止加热。
作为本发明的第二个方面，提供一种半导体工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的承载盘，所述承载盘用于承载晶圆，并将所述承载盘与所述晶圆的温度保持在设定温度值，其特征在于，所述承载盘中设置有温度检测件，用于检测所述承载盘的承载面上的温度，所述导体工艺腔室还包括控制装置，用于实现权利要求1至5中任意一项所述的晶圆放置状态检测方法。
可选地，所述温度检测件在所述承载盘的所述承载面上的投影与所述承载盘的轴线重合。
可选地，所述温度检测件包括热电偶，且所述热电偶朝向所述承载盘的一端距离所述承载面之间的距离为7mm至8mm。
可选地，所述承载盘中还设置有加热组件和至少一个过温检测件，所述加热组件用于对所述承载盘进行加热，所述过温检测件用于检测所述承载面上的温度；所述控制装置用于在存在所述过温检测件的温度检测值高于预设安全温度值时，控制所述加热组件停止加热。
可选地，所述承载盘中设置有多个所述过温检测件，多个所述过温检测件绕所述承载盘的轴线周向间隔设置。
作为本发明的第三个方面，提供一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括前面所述的半导体工艺腔室。
在本发明提供的晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和半导体工艺设备中，控制装置能够在向承载盘上放置晶圆后，判断温度检测件的温度检测值由设定温度值下降的幅度是否足够大，即，承载盘的承载面的最小实际温度检测值是否低于预设温度值，并在最小实际温度检测值低于预设温度值的情况下判定晶圆位置正常，在温度检测件的温度检测值未降低至预设温度值时发现晶圆位置异常，使半导体工艺停止，从而实现自动识别晶圆位置是否正常，避免了半导体工艺腔室在晶圆位置偏移的情况下继续进行半导体工艺，保证了在晶圆表面上进行半导体工艺的均匀性和传片过程的稳定性，并降低了碎片风险，提高了半导体工艺的安全性。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是晶圆落在本发明实施例提供的半导体工艺腔室中的承载盘上的一种情况的示意图；
图2是晶圆落在本发明实施例提供的半导体工艺腔室中的承载盘上的另一种情况的示意图；
图3是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中承载盘的结构示意图；
图4是图3中承载盘的承载面a区域的俯视图；
图5是图1及图2所示情况下承载盘中的温度检测件的温度检测值的变化情况的示意图；
图6是本发明实施例提供的半导体工艺腔室中控制装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的晶圆放置状态检测方法的流程图。
附图标记说明：
100：承载盘 110：温度检测件
120：过温检测件 130：顶针孔
140：导气槽 141：辐射槽
142：环形槽 150：加热丝
160：绝缘套管 170：耐高温软线
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1、图2所示，为保证晶圆10放置位置的准确性，避免晶圆10相对当于承载盘100的固定位置发生偏移或晶圆10脱出承载盘100，承载盘100的承载面a的四周通常具有环绕承载面a的限位结构。如图1所示，在正常情况下，半导体工艺设备的传输组件可将晶圆10准确地放置在与承载面a对齐的位置，使晶圆10准确地落入限位结构所限定的区域内，晶圆10的一侧表面完全与承载面a接触，以实现与承载盘100之间的有效换热。
然而，如图2所示，在一些情况下，半导体工艺设备的传输组件在运输晶圆10时会产生一定的位置偏差，使晶圆10落在承载盘100上时出现搭边问题。即，晶圆10的一侧边缘搭在限位结构上，使晶圆10朝向承载面a的一侧表面无法完全与承载面a接触，不仅影响晶圆10与承载盘100之间的换热效率，降低晶圆10温度的可控性，影响晶圆10表面进行的半导体工艺的均匀性，还可能导致晶圆10在后续工艺中进一步滑动甚至脱出承载盘100，造成碎片事故。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种晶圆放置状态检测方法，应用于半导体工艺腔室，该半导体工艺腔室包括腔体和设置在腔体中的承载盘100，承载盘100用于承载晶圆，并将承载盘100保持在设定温度值TC1。如图3、图4所示，承载盘100中设置有温度检测件110，用于检测承载盘100的承载面a上的温度。该晶圆放置状态检测方法由半导体工艺腔室的控制装置实现，如图7所示，该晶圆放置状态检测方法包括：
步骤S1、向承载盘100上放置晶圆10，并获取预设时间t2内温度检测件110检测到的承载面a温度最低的最小实际温度检测值；
步骤S2、判断该最小实际温度检测值是否低于预设温度值TC4；若是，则判定晶圆位置正常，继续工艺；若否，则判定晶圆位置异常，停止工艺。
本发明的发明人在实验研究中发现，由于晶圆10传入半导体工艺腔室前处于室温，与保持在设定温度值TC1的承载盘100之间存在温差，因此，晶圆10放置在承载盘100上后，会与承载盘100之间进行换热，使承载盘100的承载面a上的温度产生一定波动。而晶圆10与承载盘100之间的换热效率与二者之间的接触面积相关，因此，晶圆10正常落在承载面a上(晶圆全部放置于承载面a上)时承载面a上温度的波动幅度必然大于晶圆10搭边(晶圆部分放置于承载面a上)时承载面a上温度的波动幅度。
具体地，控制装置能够通过反馈调节(具体可以为比例积分微分(PID)调节)的方式控制承载盘100中加热组件的加热功率，即，控制装置根据承载盘100中的测温元件反馈的温度值，实时调节加热组件的加热功率，以使测温元件反馈的温度值保持在设定温度值TC1，进而使承载盘100及其承载的晶圆保持在设定温度值TC1。
可选地，如图3、图4所示，承载盘100中还形成有多个沿厚度方向贯穿承载盘100的顶针孔130，用于配合顶针结构(如，三针结构)实现晶圆升降。例如，承载盘100中可形成有三个顶针孔130，在传输组件由腔室取片时，承载盘100下方的三针结构向上升起，三根顶针一一对应地穿过三个顶针孔130并顶起承载盘100上的晶圆，以便传输组件由下方托起晶圆并将晶圆取走；在传输组件向腔室中传片时，三针结构预先升起，传输组件将晶圆放置在三根顶针上，随后三针结构下降，使三根顶针分别通过三个顶针孔130缩回至承载盘100下方，将晶圆放置在承载面a上(即对应于图5中的时刻t0)。
如图5中曲线L1所示，在0时刻，控制装置控制三针结构开始下降，使晶圆10在t0时刻正常落在承载面a上，晶圆10一侧的表面与承载盘100的承载面a接触并快速吸收承载盘100上的热量，使承载盘100的承载面a上的温度快速下降，随后承载盘100通过比例积分微分调节的方式增加加热功率，使承载面a的温度恢复至设定温度值TC1。
如图5中曲线L2所示，在0时刻，控制装置控制三针结构开始下降，使晶圆10在t0时刻落在承载盘100并出现搭边问题时，晶圆10一侧的表面仅部分与承载盘100的承载面a接触，其吸收承载盘100上热量的速率逊于曲线L1对应的情况，因而曲线L2上承载面a所能达到的最低温度小于曲线L1上承载面a所能达到的最低温度。即，承载盘100的温度调节能力不变，晶圆正常落在承载面a上的情况下承载面a的温度波动幅度更大，晶圆搭边时承载面a的温度波动幅度更小，从而可利用该特性识别晶圆位置是否正常。
在本发明提供的晶圆放置状态检测方法中，控制装置能够在向承载盘100上放置晶圆后，判断温度检测件110的温度检测值由设定温度值TC1下降的幅度是否足够大，即，承载盘100的承载面a最小实际温度检测值是否低于预设温度值TC4，并在最小实际温度检测值低于预设温度值TC4的情况下判定晶圆位置正常，在温度检测件110的温度检测值未降低至预设温度值TC4(即承载面a的温度下降幅度过小)时发现晶圆位置异常，使半导体工艺停止，从而实现自动识别晶圆位置是否正常，避免了半导体工艺腔室在晶圆位置偏移的情况下继续进行半导体工艺，保证了在晶圆表面上进行半导体工艺的均匀性和传片过程的稳定性，并降低了碎片风险，提高了半导体工艺的安全性。
需要说明的是，预设温度值TC4的大小需根据晶圆正常落在承载面a上后承载面a上温度的波动幅度确定。即，预设温度值TC4的大小与设定温度值TC1、承载盘100的型号、晶圆的材质及尺寸等多种因素相关，考虑到上述因素的多变性，为提高本发明提供的方法对不同半导体工艺腔室的适应性，作为本发明的一种优选实施方式，该晶圆放置状态检测方法还包括确定预设温度值TC4的步骤S10，该步骤S10包括：
步骤S11、向承载盘100上放置晶圆10，使晶圆10全部放置于承载面a上(即正常落在承载面a上的情况)，获取至承载面a的温度恢复至设定温度值TC1期间，温度检测件检测的承载面a温度最低的第一最小温度检测值TC2；
步骤S12、向承载盘100上放置晶圆10，使晶圆10部分放置于承载面a上(即搭边的情况)，获取至承载面a的温度恢复至设定温度值TC1期间，温度检测件检测的承载面a温度最低的第二最小温度检测值TC3；
步骤S13、根据第一最小温度检测值TC2和第二最小温度检测值TC3确定预设温度值TC4，其中，预设温度值TC4介于第一最小温度检测值TC2和第二最小温度检测值TC3之间。
在本发明实施例中，控制装置先在步骤S11中获取晶圆正常落在承载盘100上时，承载盘100的承载面a的第一最小温度检测值TC2，再在步骤S12中获取晶圆搭边时，承载盘100的承载面a的第二最小温度检测值TC3，由此即可确定一个介于第一最小温度检测值TC2与第二最小温度检测值TC3之间的预设温度值TC4，并以此为晶圆是否正常传片的判断依据。即，在将晶圆放置在承载盘100上后，承载面a的温度降低至低于预设温度值TC4(即第一最小温度检测值TC2低于预设温度值TC4)，则可以判定传片正常；承载面a的温度未降低至低于预设温度值TC4(即第二最小温度检测值TC3高于或等于预设温度值TC4)，则证明晶圆与承载面a之间的接触面积过小，晶圆搭边。
作为本发明的一种可选实施方式，根据第一最小温度检测值TC2和第二最小温度检测值TC3确定预设温度值TC4的步骤S13具体包括：
步骤S131、确定设定温度值TC1与第一最小温度检测值TC2之间的第一温度差值ΔTC1，以及设定温度值TC1与第二最小温度检测值TC3之间的第二温度差值ΔTC2；；
步骤S132、根据第一温度差值ΔTC1与第二温度差值ΔTC2确定预设温度差值ΔTC，使预设温度差值ΔTC的大小介于第一温度差值ΔTC1与第二温度差值ΔTC2之间，并将设定温度值TC1减去预设温度差值ΔTC，得到预设温度值TC4。
经本发明的发明人实验验证，现有的干法去胶机台中，晶圆正常落在承载面a上后，承载盘100中设置的温度检测件110的温度检测值的最大波动幅度(即ΔTC1)约为3℃；晶圆搭边时，温度检测件110的温度检测值的最大波动幅度(即ΔTC2)约为0.5℃。即，预设温度差值ΔTC可以设置为0.5℃至3℃之间的某一数值。
作为本发明的一种可选实施方式，预设温度差值ΔTC可以取值2℃，即，预设温度值TC4与设定温度值TC1相比低2℃，如将晶圆10放置在承载盘100上后，承载面a的温度下降超过2℃，则可以认为晶圆10的底面与承载盘100的承载面a完全接触，晶圆10的位置正常。
本发明实施例对预设时间t2的时长不作具体限定，只要能够保证温度检测件110的温度检测值波动的峰值落入预设时间t2中即可。例如，作为本发明的一种可选实施方式，可记录放置晶圆后，温度检测件110的温度检测值达到最低点时经过的时间长度，并参照该时长确定预设时间t2。具体地，曲线L1与曲线L2的最低点对应的时间通常差距不大(即图5中的t1时刻)，在选取预设时间t2时使预设时间t2大于此前采集的所有温度曲线中最低点对应的t1即可。此外，由于通过反馈调节使承载盘100恢复至设定温度值TC1通常需要一定时间，为提高检测效率，预设时间t2优选小于承载面a恢复至设定温度值TC1的时间。
即，预设时间t2大于承载面a的温度降至第一最小温度值TC2时的时间以及承载面a的温度降至第二最小温度值TC3时的时间(即大于每个已采集曲线的t1时刻)，且小于承载面a恢复至设定温度值TC1的时间。
为提高半导体工艺的安全性，作为本发明的一种优选实施方式，如图3所示，承载盘100中还设置有加热组件和至少一个过温检测件120，加热组件用于对承载盘100进行加热，过温检测件120用于检测承载面a上的温度，该晶圆放置状态检测方法还包括：
当存在过温检测件120的温度检测值高于预设安全温度值时，控制加热组件停止加热。
在本发明实施例中，控制装置对过温检测件120的温度检测值进行实时监控，当过温检测件120的温度检测值高于预设安全温度值时，则判定承载盘100的温度过高，主动控制加热组件停止加热，以保护承载盘100中的加热组件(例如，防止加热丝150熔断)等结构。
作为本发明的一种可选实施方式，预设安全温度值可以设置为承载盘100的正常工作温度与耐温上限之间。例如，承载盘100的加热温度上限为350℃左右，其工作环境为200℃-275℃，则可以将预设安全温度值设置在275℃与350℃之间。例如，预设安全温度值可以为320℃。
作为本发明的一种优选实施方式，温度检测件110复用作控制装置反馈调节(PID调节)加热组件加热功率的测温元件，即，控制装置用于实时获取温度检测件110的温度检测值，并根据温度检测值与设定温度值TC1之间的差值反馈调节(PID调节)加热组件的加热功率，以使温度检测件110的温度检测值保持在设定温度值TC1，进而将承载盘100及其上承载的晶圆10的温度保持在设定温度值TC1。
为便于技术人员理解，以下提供在设定温度值TC1为275℃的情况下，控制装置确认预设温度值TC4的详细流程：
控制装置接收设定温度值TC1的设定值为275℃后，根据温度检测件110的温度检测值实时反馈调节承载盘100中的加热功率，使温度检测件110的温度检测值保持在275℃。
在对晶圆进行加工前，控制装置先进行工艺测试。首先，控制传输组件向承载盘100的三针结构上传输晶圆，再控制三针结构下降，使晶圆全部放置于承载盘100的承载面a上(即正常地向承载盘100上传输晶圆)，并实时获取温度检测件110的温度检测值，得到正常情况对应的承载面a的温度曲线L1。分析该曲线L1可知，承载面a上温度波动时的第一最小温度检测值TC2与设定温度值TC1之间的第一温度差值ΔTC1约为3℃，从三针结构下降到温度检测件110的温度检测值下降至最低点(TC2)时所经过的时间t1约为13s；
接着，(在取下上一片晶圆10后)控制传输组件向承载盘100上传输晶圆，再控制三针结构下降，使晶圆部分放置于承载盘100的承载面a上(即晶圆搭边)，同样实时获取温度检测件110的温度检测值，得到搭边情况对应的承载面a的温度曲线L2。分析该曲线L2可知，承载面a上温度波动时的第二最小温度检测值TC3与设定温度值TC1之间的第二温度差值ΔTC2约为0.5℃(最低点对应的时间t1同样约为13s)。
最后，控制装置可根据两次工艺测试的结果确定预设温度值TC4和预设时间t2的取值范围，具体地：
先由第一温度差值ΔTC1与第二温度差值ΔTC2的数值可知温度差值ΔTC的取值范围为ΔTC2＜ΔTC＜ΔTC1，即，0.5℃＜ΔTC＜3℃。对ΔTC取值为2℃。则可得到预设温度值TC4＝TC1-ΔTC＝273℃。
再由t1的数值可知预设时间t2的取值范围为t2>t1，即t2>13s。对预设时间t2进行取值，使预设时间t2＝20s。
随后控制装置可将温度差值ΔTC(预设温度值TC4)写到当前晶圆对应的工艺配方中，并将预设时间t2写到软件配置项(setup)里。
随后在半导体工艺中，控制装置可在传片时根据设定的数值进行判断，若在三针结构下降后的20秒内温度检测件110的温度检测值没有下降到低于273℃，则判定晶圆搭边(即晶圆位置异常)。
为提高半导体工艺的安全性和半导体工艺生产线的故障排查效率，作为本发明的一种优选实施方式，该方法还包括在判定晶圆位置异常(搭边)后，抛出报警(例如，控制蜂鸣器响铃、指示灯闪烁、界面弹出相应报警窗口等)。
作为本发明的第二个方面，提供一种半导体工艺腔室，包括腔体和设置在腔体中的承载盘100，承载盘100用于承载晶圆，并将承载盘100与晶圆的温度保持在设定温度值TC1。承载盘100中设置有温度检测件110，用于检测承载盘100的承载面a上的温度，该导体工艺腔室还包括控制装置，用于实现本发明实施例提供的晶圆放置状态检测方法。
在本发明提供的半导体工艺腔室中，控制装置能够在向承载盘100上放置晶圆后，判断温度检测件110的温度检测值由设定温度值TC1下降的幅度是否足够大，即，承载盘100的承载面a最小实际温度检测值是否低于预设温度值TC4，并在最小实际温度检测值低于预设温度值TC4的情况下判定晶圆位置正常，在温度检测件110的温度检测值未降低至预设温度值TC4(即承载面a的温度下降幅度过小)时发现晶圆位置异常，使半导体工艺停止，从而实现自动识别晶圆位置是否正常，避免了半导体工艺腔室在晶圆位置偏移的情况下继续进行半导体工艺，保证了在晶圆表面上进行半导体工艺的均匀性和传片过程的稳定性，并降低了碎片风险，提高了半导体工艺的安全性。
作为本发明的一种可选实施方式，承载盘100中还设置有加热组件，用于对承载盘100进行加热。可选地，如图3所示，加热组件包括埋设在承载盘100内部的加热丝150，加热丝150能够在与电源接通后基于电加热原理产生热量，从而对承载盘100及其上承载的晶圆进行加热。可选地，本发明提供的半导体工艺腔室可用于干法去胶工艺。
为保证控制装置对晶圆搭边的识别精度，作为本发明的一种优选实施方式，如图3所示，温度检测件110在承载盘100的承载面a上的投影与承载盘100的轴线重合。
在晶圆位置偏移并出现搭边问题时，晶圆边缘与承载面a接触的方位存在随机性，且晶圆一侧边缘与承载面a之间的接触位置随晶圆位置的偏移改变而变化，因此，在本发明实施例中，温度检测件110设置于承载盘100的中央，从而无论晶圆搭边时哪一侧与承载面a接触，均不影响温度检测件110的检测结果与正常情况之间产生差异，进而保证了对晶圆搭边问题的识别精度。
作为本发明的一种可选实施方式，温度检测件110可以包括热电偶。为保证温度检测件110对承载面a的温度检测效果并避免其影响承载面a的平整度以及晶圆温度的均匀性，作为本发明的一种优选实施方式，如图3所示，热电偶朝向承载盘100的一端距离承载面a之间的距离d为7mm至8mm。可选地，热电偶朝向承载盘100的一端距离承载面a之间的距离d为7.5mm。
为保证热电偶固定在承载盘100中的稳定性，优选地，该热电偶为K型铠装式热电偶，通过热电偶外表面上的螺纹旋入承载盘100底部中央的螺纹孔中，实现与承载盘100之间的紧固连接。
可选地，温度检测件110的热电偶外径约为3mm，响应速度为1.2s，测温精度为I级。
为提高半导体工艺的安全性，作为本发明的一种优选实施方式，如图3所示，承载盘100中还设置有至少一个过温检测件120，过温检测件120用于检测承载面a上的温度。控制装置用于在存在过温检测件120的温度检测值高于预设安全温度值时，控制加热组件停止加热。
在本发明实施例中，控制装置对过温检测件120的温度检测值进行实时监控，当过温检测件120的温度检测值高于预设安全温度值时，则判定承载盘100的温度过高，主动控制加热组件停止加热，以保护承载盘100中的加热组件(例如，防止加热丝150熔断)等结构。
作为本发明的一种优选实施方式，过温检测件120包括热电偶，埋入式安装在加热丝150附近，且位于承载盘100的中心和边缘的中间。在半导体工艺中，加热丝150产生的热量通过承载盘100向外传导，使承载盘100整体以及其上承载的晶圆10温度保持在设定温度值TC1，承载盘内部的温度存在梯度分布，即沿远离加热丝150方向温度逐渐下降，因此，为保证控制装置及时发现承载盘100温度过高的异常情况，过温检测件120优选尽可能靠近加热丝150设置，从而使过温检测件120的温度检测结果能够提前反应承载盘100的整体温度变化趋势，进而防止承载盘100出现过温问题。
优选地，过温检测件120沿承载盘100厚度方向的位置与加热丝150对应(即过温检测件120与加热丝150位于同一水平面上)，以提高承载盘100温度过高时控制装置通过过温检测件120识别出异常问题的效率。
可选地，加热丝150及过温检测件120的顶部距离承载盘100的承载面a约17.5mm。可选地，过温检测件120中热电偶的外径约为3mm。
为进一步提高半导体工艺的安全性，作为本发明的一种优选实施方式，承载盘100中设置有多个过温检测件120，多个过温检测件120绕承载盘100的轴线周向间隔设置，从而可对承载盘100各个方向的温度进行实时检测，提高报警灵敏度。
作为本发明的一种优选实施方式，如图4所示，承载盘100的承载面a上还形成有导气槽140，用于引导晶圆与承载面a之间的气体沿周向均匀排出，以保证晶圆位置的稳定性。
可选地，如图4所示，导气槽140包括多条辐射槽141，每条辐射槽141由承载面a的中央沿径向延伸，多条辐射槽141沿周向分布，用于引导气体沿径向排出。
优选地，如图4所示，导气槽140还包括至少一条环形槽142，环形槽142绕承载盘100的轴线沿周向延伸，且与多条(所有)辐射槽141相交，用于提高气体沿周向的压强均匀性，以避免晶圆下落时晶圆与承载面a之间的气体排出时周向气流大小不均匀导致晶圆水平位置发生偏移，从而进一步提高晶圆位置的稳定性。
作为本发明的一种可选实施方式，如图3所示，温度检测件110、过温检测件120和加热组件均通过耐高温软线170与腔室外部的电路连接，耐高温软线170的表层具有屏蔽层。
为延长耐高温软线170的使用寿命，作为本发明的一种可选实施方式，如图3所示，承载盘100的底部固定设置有绝缘套管160，绝缘套管160的底端与半导体工艺腔室腔体的底壁固定连接，且绝缘套管160的内部通过腔体底壁上的通孔与腔体外部连通，耐高温软线170穿过绝缘套管160与腔体外部的电路(如，电源、控制装置等)连接。
作为本发明的一种可选实施方式，如图6所示，控制装置(虚线框外为控制装置结构，虚线框内为设置在承载盘100中的结构)包括温控器和固态继电器，温控器用于接收承载盘100中温度检测件110的温度检测值，并根据温度检测值与设定温度值TC1之间的差值，通过固态继电器实时调节电源(Power)最终输出至加热组件的功率，进而实现对承载盘100的温度进行反馈调节(PID调节)，将承载盘100及其上承载的晶圆的温度保持在设定温度值TC1。
在承载盘100中还设置有过温检测件120的情况下，作为本发明的一种可选实施方式，如图6所示，控制装置还包括温控模块和连接在固态继电器与电源之前的交流接触器，温控模块用于根据温控模块的判断逻辑，在过温检测件120的温度检测值超过预设安全温度值(如，320℃)时，切断交流接触器，使电源功率无法加载到加热组件上，从而起到保护承载盘100中结构的作用。
作为本发明的第三个方面，提供一种半导体工艺设备，该半导体工艺设备包括本发明实施例提供的半导体工艺腔室。可选地，该半导体工艺设备还包括传输组件，用于向半导体工艺腔室中的承载盘100上传输晶圆(具体为将晶圆传输至承载盘100的升起的三针结构上)。
在本发明提供的半导体工艺设备中，半导体工艺腔室的控制装置能够在向承载盘100上放置晶圆后，判断温度检测件110的温度检测值由设定温度值TC1下降的幅度是否足够大，即，承载盘100的承载面a最小实际温度检测值是否低于预设温度值TC4，并在最小实际温度检测值低于预设温度值TC4的情况下判定晶圆位置正常，在温度检测件110的温度检测值未降低至预设温度值TC4(即承载面a的温度下降幅度过小)时发现晶圆位置异常，使半导体工艺停止，从而实现自动识别晶圆位置是否正常，避免了半导体工艺腔室在晶圆位置偏移的情况下继续进行半导体工艺，保证了在晶圆表面上进行半导体工艺的均匀性和传片过程的稳定性，并降低了碎片风险，提高了半导体工艺的安全性。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种晶圆放置状态检测方法，应用于半导体工艺腔室，所述半导体工艺腔室包括腔体和设置在所述腔体中的承载盘，所述承载盘用于承载晶圆，并将所述承载盘保持在设定温度值，其特征在于，所述承载盘中设置有温度检测件，用于检测所述承载盘的承载面上的温度，所述晶圆放置状态检测方法包括：
向所述承载盘上放置晶圆，并获取预设时间内所述温度检测件检测到的所述承载面温度最低的最小实际温度检测值；
判断所述最小实际温度检测值是否低于预设温度值，其中所述预设温度值低于所述设定温度值；若是，则判定所述晶圆位置正常，继续工艺；若否，则判定所述晶圆位置异常，停止工艺。
2.根据权利要求1所述的晶圆放置状态检测方法，其特征在于，所述晶圆放置状态检测方法还包括确定所述预设温度值的步骤，该步骤包括：
向所述承载盘上放置所述晶圆，使所述晶圆全部放置于所述承载面上，获取至所述承载面的温度恢复至所述设定温度值期间，所述温度检测件检测的所述承载面温度最低的第一最小温度检测值；
向所述承载盘上放置所述晶圆，使所述晶圆部分放置于所述承载面上，获取至所述承载面的温度恢复至所述设定温度值期间，所述温度检测件检测的所述承载面温度最低的第二最小温度检测值；
根据所述第一最小温度检测值和所述第二最小温度检测值确定所述预设温度值，其中，所述预设温度值介于所述第一最小温度检测值和所述第二最小温度检测值之间。
3.根据权利要求2所述的晶圆放置状态检测方法，其特征在于，所述根据所述第一最小温度检测值和所述第二最小温度检测值确定所述预设温度值的步骤具体包括：
确定所述设定温度值与所述第一最小温度检测值之间的第一温度差值，以及所述设定温度值与所述第二最小温度检测值之间的第二温度差值；
根据所述第一温度差值与所述第二温度差值确定预设温度差值，使所述预设温度差值的大小介于所述第一温度差值与所述第二温度差值之间，并将所述设定温度值减去所述预设温度差值，得到所述预设温度值。
4.根据权利要求2或3所述的晶圆放置状态检测方法，其特征在于，所述预设时间大于所述承载面的温度降至所述第一最小温度值时的时间以及所述承载面的温度降至所述第二最小温度值时的时间，且小于所述承载面恢复至所述设定温度值的时间。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的晶圆放置状态检测方法，其特征在于，所述承载盘中还设置有加热组件和至少一个过温检测件，所述加热组件用于对所述承载盘进行加热，所述过温检测件用于检测所述承载面上的温度，所述晶圆放置状态检测方法还包括：
当存在所述过温检测件的温度检测值高于预设安全温度值时，控制所述加热组件停止加热。
6.一种半导体工艺腔室，包括腔体和设置在所述腔体中的承载盘，所述承载盘用于承载晶圆，并将所述承载盘与所述晶圆的温度保持在设定温度值，其特征在于，所述承载盘中设置有温度检测件，用于检测所述承载盘的承载面上的温度，所述导体工艺腔室还包括控制装置，用于实现权利要求1至5中任意一项所述的晶圆放置状态检测方法。
7.根据权利要求6所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述温度检测件在所述承载盘的所述承载面上的投影与所述承载盘的轴线重合。
8.根据权利要求7所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述温度检测件包括热电偶，且所述热电偶朝向所述承载盘的一端距离所述承载面之间的距离为7mm至8mm。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述承载盘中还设置有加热组件和至少一个过温检测件，所述加热组件用于对所述承载盘进行加热，所述过温检测件用于检测所述承载面上的温度；所述控制装置用于在存在所述过温检测件的温度检测值高于预设安全温度值时，控制所述加热组件停止加热。
10.根据权利要求9所述的半导体工艺腔室，其特征在于，所述承载盘中设置有多个所述过温检测件，多个所述过温检测件绕所述承载盘的轴线周向间隔设置。
11.一种半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括权利要求6至10中任意一项所述的半导体工艺腔室。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115020290A (zh) * 2022-06-01 2022-09-06 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法
WO2023155791A1 (zh) * 2022-02-16 2023-08-24 北京北方华创微电子装备有限公司 晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100597641B1 (ko) * 2004-07-13 2006-07-05 삼성전자주식회사 웨이퍼 불량 로딩 검출부를 갖는 베이크 장비
CN101246833A (zh) * 2007-02-12 2008-08-20 Psk有限公司 基底位置检测方法、基底处理方法和基底处理装置
KR101042535B1 (ko) * 2008-11-28 2011-06-17 세메스 주식회사 웨이퍼 감지 방법
JP6382151B2 (ja) * 2014-09-25 2018-08-29 東京エレクトロン株式会社 基板熱処理装置、基板熱処理方法、記録媒体及び熱処理状態検知装置
CN112490141A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 北京北方华创微电子装备有限公司 一种晶圆放置状态检测方法、半导体工艺设备
CN214753669U (zh) * 2021-04-29 2021-11-16 北京北方华创微电子装备有限公司 承载装置及半导体工艺设备的反应腔室
CN113964061A (zh) * 2021-10-18 2022-01-21 华虹半导体(无锡)有限公司 监控热板烘烤不均匀的方法
CN114520172A (zh) * 2022-02-16 2022-05-20 北京北方华创微电子装备有限公司 晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023155791A1 (zh) * 2022-02-16 2023-08-24 北京北方华创微电子装备有限公司 晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和设备
CN115020290A (zh) * 2022-06-01 2022-09-06 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法
CN115020290B (zh) * 2022-06-01 2023-04-14 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法

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