CN115371876A - 晶圆清洗刷压在线检测方法、载具、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶圆清洗刷压在线检测方法、载具、存储介质，包括以下步骤：设定刷压值并操作刷部下压载具；载具检测压力值；设定不同的刷压值并重复上述步骤至少一次；根据所述检测压力值计算实际刷压值；判断所有实际刷压值与设定刷压值之间的误差是否在设定范围内；若均是，判定机台参数设定合格。本发明的检测方法不用停机打开清洗腔体即可测试刷压是否异常，节约了停机时间和更换刷部的时间，大大提高生产效率和检测效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体检测技术领域，尤其涉及晶圆清洗刷压在线检测方法、载具、存储介质。
背景技术
在晶圆的化学机械研磨工艺中，晶圆通常经过粗磨、精磨、清洗、干燥四个工序，以实现晶圆面内平坦化的要求。其中清洗步骤通常通过毛刷以及化学药剂清除粗磨细磨过程中产生的颗粒和研磨液残留物。清洗效果直接决定了化学机械研磨研磨的质量，其中清洗效果与毛刷的使用次数、毛刷的压力、化学液的浓度等因素强相关。而在实际生产过程中毛刷的压力不稳，因此需要不定期进行校准。传统的压力载具是将量测冶具放在机台清洗腔体内的载具中，压力计上下分别对应上毛刷和下毛刷，通过连接线外接显示器。该方法需要先把清洗腔体用水清洁，然后开腔把毛刷小心保存，使用量测治具替代毛刷测量毛刷的下压力，确定线性关系和设定的压力值是否正常，如果不正常就进行校准或者更换相关零件，校准完还需要对腔体内进行颗粒检测。传统的刷压检测方法具有以下缺陷：
(一)传统量测冶具体积大，厚度达3cm，其安装的传感器及其他部件同样占据较大空间，必须要打开机台腔体才能放入量测冶具检测刷压，操作时间久或者操作不小心还会污染腔体内环境，导致颗粒检测失败，或者需要更换新刷，导致成本增加以及清洗效果降低；
(二)通常该方法需要操作4小时，影响生产效率；
(三)传统的检测方法不具备检测清洁用水或化学品的点位和流量是否偏离的功能。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供晶圆清洗刷压在线检测方法、载具、存储介质，以解决现有技术中的一个或多个问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
晶圆清洗刷压在线检测方法，包括以下步骤：
设定刷压值并操作刷部下压载具；
载具检测压力值；
设定不同的刷压值并重复上述步骤至少一次；
根据所述检测压力值计算实际刷压值；
判断所有实际刷压值与设定刷压值之间的误差是否在设定范围内；
若均是，判定机台参数设定合格。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，实际刷压值的计算步骤包括：
检测压力值代入线性公式；
得到实际刷压值。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，所述公式为
其中，z为检测压力值，单位为N；y为实际刷压值，单位为N；S为上冶具与载具接触面积，单位为mm2；S1为上冶具与压力检测器接触面积，单位为mm2。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，在得到实际刷压值的步骤之后，还包括：
统计检测次数以及每次得到的检测压力值、实际刷压值。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，实际刷压值与设定刷压值之间的误差值是否在设定范围内的判断步骤包括：
实际刷压值与设定刷压值之间误差值的绝对值是否小于设定刷压值的7％。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，实际刷压值与设定刷压值之间的误差值是否在设定范围内的判断步骤包括：
利用实际刷压值与设定刷压值拟合线性公式，判断拟合线性系数与原线性系数之间误差值的绝对值是否小于原线性系数的3％。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，所述线性公式为y＝kx+b，其中k为斜率；b为截距；x为设定刷压值，单位为N；y为实际刷压值，单位为N。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，采用最小二乘法拟合线性公式。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，在设定刷压值并操作刷部下压载具的步骤前，还包括步骤：
将载具传送至机台的清洗腔体内。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，在载具进入清洗腔体的步骤前，还包括步骤：
将线性公式写入载具。
可选的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，采用压力检测装置集成于载具检测压力值。
为了达到上述目的，本发明还提供晶圆清洗刷压在线检测载具，包括本体，所述本体与晶圆尺寸相同，所述本体内包括：
压力检测装置，用于检测压力值；
计算模块，用于利用检测压力值计算实际刷压值；
存储模块，用于存储计算机程序以及线性公式。
可选的，所述本体还包括：
判断模块，用于判断实际刷压值与设定刷压值之间的误差是否在设定范围内，若均是，判定机台参数设定合格。
可选的，所述本体还包括：
第一压力传感器，用于检测刷部下压时第一压力传感器表面受到的压力值。
可选的，所述第一压力传感器外径不超过30mm。
可选的，所述本体还包括：
第二压力传感器，用于检测清洗时第二压力传感器表面受到的压力值。
可选的，所述本体还包括：
公式计算模块，用于将检测压力值代入线性公式，并得到实际刷压值；
统计模块，用于统计检测次数以及每次得到的检测压力值、实际刷压值。
可选的，所述本体还包括：
拟合计算模块，用于利用检测压力值和实际刷压值拟合线性公式。
可选的，所述本体还包括：
显示模块，用于显示压力检测装置的检测压力值。
可选的，所述本体还包括：
第一显示计，用于显示第一压力传感器的检测压力值；
第二显示计，用于显示第二压力传感器的检测压力值。
为达到上述目的，本发明还提供计算机可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
(一)本发明提供的晶圆清洗刷压在线检测方法、载具、存储介质，通过采用与晶圆相同尺寸的载具模拟晶圆进入清洗腔体中，模拟清洗时刷部对载具下压检测压力值，并通过检测压力值计算实际刷压值，判断实际刷压值与设定刷压值的差值是否在误差范围内，若是则判定机台参数设定合格。不用停机打开清洗腔体即可测试刷压是否异常，节约了停机时间和更换刷部的时间，大大提高生产效率和检测效率。
(二)进一步的，由于本发明的方法不需要打开清洗腔体，避免清洗腔体和刷部受到污染，降低了检测成本，提高了检测的准确性、可靠性。
(三)进一步的，本发明通过多组数据进行拟合线性公式得到实际刷压值，与设定刷压值偏差小，提高了检测的准确性。
(四)进一步的，本发明还通过设置第二压力传感器检测清洗喷头的落点，保证了清洗效率和清洗质量。
附图说明
图1示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测方法的流程图。
图2示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测方法的具体流程图。
图3示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测方法中写入线性公式的交互界面示意图。
图4示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测方法中拟合线性公式的线性关系图。
图5示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测方法中拟合线性公式的示意图。
图6示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测载具的框图。
图7示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测载具中本体的俯视结构示意图。
图8示出了本发明实施例一提供的晶圆清洗刷压在线检测载具中机台清洗模组与本体的结构示意图。
图9示出了本发明实施例二提供的晶圆清洗刷压在线检测载具中本体的俯视结构示意图。
图10示出了本发明实施例二提供的晶圆清洗刷压在线检测方法的流程图。
附图中标记：
1、载具；10、本体；2、压力检测装置；21、第一压力传感器；22、第二压力传感器；3、计算模块；31、公式计算模块；32、拟合计算模块；33、统计模块；41、判断模块；42、存储模块；5、显示模块；51、第一显示计；52、第二显示计；6、清洗腔体；61、固定座；62、喷头；63、上冶具；64、下冶具。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
在本发明的描述中，限定术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例一
请参考图1和图2，晶圆清洗刷压在线检测方法，包括以下步骤：
步骤S100，将线性公式写入机台和载具1。
请参考图3，在本发明实施例一所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，所述机台为日本荏原Ebara 300S2或Ebara 300X等相关机型，通过人机交互界面将线性公式参数输入机台中。另外，在制作载具1时将线性公式录入存储模块42中
在本实施例一所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，所述公式为：
yi＝k1xi+b1，
其中i为检测次数，k1为斜率；b1为截距；xi为设定刷压值，单位为N；yi为实际刷压值，单位为N。其中参数k1和b1为根据以往测量的设定刷压值与实际刷压值数据通过最小二乘法拟合得到的已知值。
步骤S101，将载具1传送至机台的清洗腔体6内。
具体的，请参考图8，机械臂从晶圆盒中取出载具1后经过机台的晶圆传输机构传送到清洗腔体中，所述清洗腔体6内具有固定座61用于固定载具1，所述载具1上方为上冶具63，所述载具1下方为下冶具64，所述载具1、上冶具63、下冶具64同轴设置，所述上冶具63、下冶具64用于替代毛刷提供压力。
步骤S102，设定刷压值并操作刷部下压载具1。
请参考图8，具体的，通过机台的交互界面输入刷压值，机台控制下冶具64先顶住载具1，再控制上冶具63下压载具1。
步骤S103，载具1检测压力值。
请参考图7和图8，具体的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，将压力检测装置2的第一压力传感器21集成于载具1检测压力值，所述压力检测装置2检测端位于上冶具63下压时与载具1表面接触范围内，避免影响压力的线性关系。
步骤S104，设定不同的刷压值并重复步骤S102、S103。
具体的，设置压力值为3N、5N、7N、9N、11N、13N，分别进行步骤S102和步骤S103的操作，得到对应的检测压力值zi。
步骤S105，根据所述检测压力值计算实际刷压值。
具体的，本实施例中实际刷压值yi的计算公式如下：
其中S为上冶具与载具接触面积，单位为mm2；S1为上冶具与压力检测器接触面积，单位为mm2；。
步骤S106，统计检测次数以及每次得到的检测压力值、实际刷压值。
具体的，通过统计模块33存储检测次数以及每次得到的检测压力值zi、实际刷压值yi，用于后续的计算。
步骤S107，判断所有实际刷压值与设定刷压值之间误差值是否在设定范围内。
具体的，判断模块41接收第一压力传感器21检测的实际刷压值与设定刷压值进行对比，判断实际刷压值与设定刷压值之间误差值的绝对值是否小于设定刷压值的7％。
优选的，在本发明实施例一所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，判断模块41接收拟合计算模块32拟合出的线性公式参数与写入线性公式参数进行对比，拟合计算模块32利用实际刷压值与设定刷压值拟合新的线性公式，判定新的线性公式中参数b2、k2与原有线性公式中参数b1、k1的误差值的绝对值是否小于b1、k1的3％。
拟合新线性公式的方法如下所述：
具体的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，采用最小二乘法拟合线性公式，已知6组数据点(xi，yi)(i＝1,2，......，N)分布为线性分布，拟合线性公式yi＝k2xi+b2，设最小二乘法
，求J值最小时k2、b2的值。
上述公式中，N为检测次数，未知量为b2、k2，所以J可以看作是关于b2、k2的多元函数。根据多元函数求极值的基本条件，可以整理推导出：
通过解式，可得到线性公式参数b2、k2，代入拟合线性公式中。
例如，实际刷压值以及设定刷压值如表1所示。
表1
步骤S108，若均是，判定机台参数设定合格。
如表1所示，每组实际刷压值yi与设定刷压值xi的误差值的绝对值均小于xi的-7％～7％，线性系数k在0.97～1.03范围内，则第一显示计显示OK。若不在范围内，则第一显示计显示NG。
步骤S109，若其中两个或以上为否，则用传统测量冶具进行测量。
具体的，将清洗腔体用水清洁干净，然后开腔用传统量测冶具测量上冶具的下压力，确定实际刷压值是否正常，如不正常则利用传统量测冶具测量得到的参数进行参数校准或修理机台、更换零件。
请参考图6、图7，与上述的晶圆清洗刷压在线检测方法对应，本发明还提供晶圆清洗刷压在线检测载具，包括本体10，所述本体10与晶圆尺寸相同。优选的，在本发明实施例一所述晶圆清洗刷压在线检测载具中，所述本体10采用PFA塑料或聚四氟乙烯制成，具有更好的耐磨性、绝缘性、耐腐蚀性。当然，也可以选用其他非透明材料，其只要能够满足被机台识别即可，对此本发明不作进一步限制。
所述本体10内包括：
压力检测装置2，用于检测压力值；
计算模块3，用于利用检测压力值计算实际刷压值；
存储模块42，用于存储计算机程序以及线性公式。
优选的，所述本体10还包括：
判断模块41，用于判断实际刷压值与设定刷压值之间的误差是否在设定范围内，若均是，判定机台参数设定合格。当然，在本发明实施例一所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，也可以通过人工在清洗腔体外观察记录显示模块显示出的实际刷压值并通过人工计算判断实际刷压值与设定刷压值之间的误差值的绝对值是否小于设定刷压值的7％。
请参考图7，具体的，所述存储模块42、计算模块3、判断模块41集成在一块电路板上(图中未标注)，所述计算模块3、判断模块41调取存储模块42中的计算机程序，所述计算模块3具有ADC接口与压力检测装置2连接，所述计算模块3具有SPI接口与显示模块连接，所述计算模块3、判断模块41具有SPI接口与显示模块连接。
优选的，所述本体10还包括：
第一压力传感器21，用于检测刷部下压时第一压力传感器21表面受到的压力值。
优选的，所述第一压力传感器21设置在载具轴心处，第一压力传感器21外径不超过30mm。在本实施例一所述晶圆清洗刷压在线检测载具中，所述第一压力传感器可以是圆柱形或方形，其只要能够满足第一压力传感器表面能够完全与刷部接触受压即可，对此本发明不作进一步限制。
优选的，所述本体10还包括：
公式计算模块31，用于将检测压力值代入线性公式，并得到实际刷压值；
统计模块33，用于统计检测次数以及每次得到的检测压力值、实际刷压值。
优选的，所述本体10还包括：
拟合计算模块32，用于利用检测压力值和实际刷压值拟合线性公式。
优选的，所述本体10还包括：
显示模块5，用于显示压力检测装置的检测压力值。
优选的，所述本体10还包括：
第一显示计51，用于显示第一压力传感器的检测压力值；所述第一显示计51的中心点设置在载具1半径60～90mm范围内。
本发明还提供计算机可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的方法。
本发明实施方式的可读存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机硬盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其组合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
实施例二
实施例二与实施例一的步骤及装置大部分相同，不同的是，还包括：
步骤S201，载具1检测冲击压力值。
具体的，在所述晶圆清洗刷压在线检测方法中，将压力检测装置2的第二压力传感器22集成于载具1用于检测冲击压力值，所述第二压力传感器22的检测端位于清洗喷头62的喷射范围内。
更具体的，第二压力传感器选用冲击力传感器，冲击力传感器具有冲击板表面，水流如果落点准确会撞到撞击板，进而冲击力传感器会受到冲击力，经冲击力传感器内部的测量电路把压力值转换为电信号，计算模块3的ADC接口将接收到的电信号转换为数字信号。可以根据机台清洗喷头实际选定的落点位置进行调试，以此获得相应的设定压力值范围。
步骤S202，判断冲击压力值是否在设定压力值范围内。
具体的，判断模块41接收第二压力传感器22检测的冲力压力值与设定压力值进行对比。
步骤S203，若是，则判定水流落点正确。
若冲力压力值在设定压力值范围内，第二显示计52显示OK。若冲力压力值不在设定压力值范围内，第二显示计52显示NG。
步骤S204，若否，则用传统测量冶具进行测量。
具体的，将清洗腔体用水清洁干净，然后开腔用传统量测冶具测量落点的冲击压力值，确定落点是否正确，如不正确则利用传统量测冶具测量得到的参数对清洗喷头进行调整。
请参考图9，与上述的晶圆清洗刷压在线检测方法对应，所述本体10还包括：
第二压力传感器22，用于检测清洗时第二压力传感器22表面受到的压力值。
优选的，所述本体10还包括：
第二显示计52，用于显示清洗液的落点。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (19)
1.晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
设定刷压值并操作刷部下压载具；
载具检测压力值；
设定不同的刷压值并重复上述步骤至少一次；
根据所述检测压力值计算实际刷压值；
判断所有实际刷压值与设定刷压值之间的误差值是否在设定范围内；
若均是，判定机台参数设定合格。
2.如权利要求1所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：实际刷压值的计算步骤包括：
检测压力值代入公式；
得到实际刷压值。
3.如权利要求2所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：在得到实际刷压值的步骤之后，还包括：
统计检测次数以及每次得到的检测压力值、实际刷压值。
4.如权利要求1所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：实际刷压值与设定刷压值之间的误差值是否在设定范围内的判断步骤包括：
实际刷压值与设定刷压值之间误差值的绝对值是否小于设定刷压值的7％。
5.如权利要求4所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：实际刷压值与设定刷压值之间的误差值是否在设定范围内的判断步骤包括：
利用实际刷压值与设定刷压值拟合线性公式，判断拟合线性系数与原线性系数之间误差值的绝对值是否小于原线性系数的3％。
6.如权利要求5所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：采用最小二乘法拟合线性公式。
7.如权利要求1所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：在设定刷压值并操作刷部下压载具的步骤前，还包括步骤：
将载具传送至机台的清洗腔体内。
8.如权利要求7所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：在将载具传送至机台的清洗腔体内的步骤前，还包括步骤：
将线性公式写入载具。
9.如权利要求1所述的晶圆清洗刷压在线检测方法，其特征在于：采用压力检测装置集成于所述载具检测压力值。
10.晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：包括本体，所述本体与晶圆尺寸相同，所述本体内包括：
压力检测装置，用于检测压力值；
计算模块，用于利用检测压力值计算实际刷压值；
存储模块，用于存储计算机程序以及线性公式。
11.如权利要求10所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述本体包括：
判断模块，用于判断实际刷压值与设定刷压值之间的误差是否在设定范围内，若均是，判定机台参数设定合格。
12.如权利要求10所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述本体包括：
第一压力传感器，用于检测刷部下压时第一压力传感器表面受到的压力值。
13.如权利要求12所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述第一压力传感器外径不超过30mm。
14.如权利要求12所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述本体还包括：
第二压力传感器，用于检测清洗时第二压力传感器表面受到的压力值。
15.如权利要求10所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述本体还包括：
公式计算模块，用于将检测压力值代入线性公式，并得到实际刷压值；
统计模块，用于统计检测次数以及每次得到的检测压力值、实际刷压值。
16.如权利要求10所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述本体还包括：
拟合计算模块，用于利用检测压力值和实际刷压值拟合线性公式。
17.如权利要求14所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述本体还包括：
显示模块，用于显示压力检测装置的检测压力值。
18.如权利要求17所述的晶圆清洗刷压在线检测载具，其特征在于：所述本体还包括：
第一显示计，用于显示第一压力传感器的检测压力值；
第二显示计，用于显示第二压力传感器的检测压力值。
19.一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～9任意一项所述的方法。
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