CN116313863A - 一种晶圆位置的检测方法、装置及介质 - Google Patents

一种晶圆位置的检测方法、装置及介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种晶圆位置的检测方法、装置及介质；该方法包括：基于晶圆周缘，在晶圆的多个设定径向方向上选取对应的测量点组；其中，每组测量点包括：在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点；检测每组测量点中的第一测量点与第二测量点之间的高度差值；根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。

Description

一种晶圆位置的检测方法、装置及介质
技术领域
本发明实施例涉及晶圆加工技术领域，尤其涉及一种晶圆位置的检测方法、装置及介质。
背景技术
在晶圆制造过程中，通常是将晶片放置在密封清洁的容器或片盒中，并利用机械手在该容器或片盒与工艺腔室之间自动进行取放片操作，以防止外来颗粒对晶片的污染。而且，通常在加工设备的工艺腔室内设置有载具，该载具上具有多个承载盘，用于放置晶圆；并且载具与电机控制器连接，该电机控制器用于驱动载具旋转一定的角度。在进行取放片操作时，首先在电机控制器的控制下，载具旋转一定的角度，以使其中一个承载盘位于指定的取放片位置；机械手平移至该承载盘的正上方，以进行取片或放片的操作。
但是，由于机械手传输晶圆的过程所涉及的部件较多、机械结构和过程的控制复杂，同时受到电机累计误差和控制方法等因素的影响，这使得机械手在将晶圆放置在相应的承载盘上时，往往有很大的几率出现晶圆的放置位置不准确的问题，即，晶圆与承载盘之间存在位置偏差。虽然在每次进行设备维护时，会对机械手的取放片位置进行校准，以确保机械手在自动流程中能放置准确。但是，上述传输晶圆的过程只是单纯依靠电机的控制来保证机械手和载具运动到位，而没有采取任何监测手段来检测实际操作中的机械手和定盘是否真正运动到位，因此，即使晶圆出现位置偏差，也无法及时反馈给使用者，而一旦晶圆的位置偏差过大，甚至出现“搭边”现象(晶圆的边缘搭在承载盘上表面)，该晶圆往往会报废，从而影响工艺良率。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种晶圆位置的检测方法、装置及介质；能够检测晶圆放置承载盘时是否出现偏差，以确保晶圆的准确安放，提高工艺良率。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种晶圆位置的检测方法，所述方法包括：
基于晶圆周缘，在晶圆的多个设定径向方向上选取对应的测量点组；其中，每组测量点包括：在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点；
检测每组测量点中的第一测量点与第二测量点之间的高度差值；
根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。
第二方面，本发明实施例提供了一种晶圆位置的检测装置，所述装置包括：高度探测器以及控制器；其中，
所述高度探测器，经配置为针对基于晶圆周缘且在晶圆的多个设定径向方向上所选取的对应的测量点组，检测每组测量点中的第一测量点与第二测量点之间的高度差值；
所述控制器，经配置为根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有晶圆位置的检测程序，所述晶圆位置的检测程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述晶圆位置的检测方法步骤。
本发明实施例提供了一种晶圆位置的检测方法、装置及介质；利用晶圆准确放置时，晶圆表面与承载盘本体表面所形成的高度差确定晶圆是否准确放置在承载盘内，能够准确地检测出晶圆放置位置出现偏差以及“搭边”现象，确保了晶圆的准确安放，提高工艺良率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的双面抛光设备的结构侧视示意图；
图2为本发明实施例提供的双面抛光设备的俯视图；
图3(A)为本发明实施例提供的晶圆准确放置在保持孔内的示意图；
图3(B)为本发明实施例提供的晶圆未准确放置在保持孔内的示意图
图4为本发明实施例提供的一种晶圆位置的检测方法流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种晶圆位置的检测装置的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等字样用于对作用和功能基本相同的相同项或相似项进行区分，应理解，“第一”、“第二”、“第n”之间不具有逻辑或时序上的依赖关系，也不对数量和执行顺序进行限定。
此外，术语“至少一个”是指一个或多个，“多个”的含义是指两个或两个以上，例如，多个承载盘是指两个或两个以上的承载盘。
为了清楚地阐述技术方案，本发明实施例以双面抛光设备为例进行说明，可以理解地，本发明实施例的技术方案可以应用于晶圆制造过程中其他形成有工艺腔室的工艺设备，在此不再赘述。
参见图1，其示出了应用本发明实施例技术方案的双面抛光设备1A的结构大致侧视图。图2为图1所示的双面抛光设备1A的俯视图，需要说明的是，图1是沿图2中的R-R′线的剖视图。结合图1及图2，双面抛光装置1A包括：
在上、下方向相对设置的上定盘10和下定盘20；
抛光垫30，所述抛光垫30分别设置在上定盘10的下面及下定盘20的上面；
中心齿轮40，所述中心齿轮40安装在上定盘10和下定盘20之间的中心部处；
内齿轮50，所述内齿轮50安装在上定盘10和下定盘20之间的周缘部处；
设置在中心齿轮40周围的由多个承载盘60A形成的托盘，所述承载盘60A包括具备圆形开口的本体601和布设于圆形开口周围的一圈胶圈602，可以理解地，在承载盘60A的开口周围布设有一圈胶圈602从而形成保持孔603以承载待抛光的硅片W。可以理解地，硅片W以安装在承载盘60A的保持孔603内的状态夹入于上定盘10和下定盘20之间；并且由于承载盘60A通常是不锈钢材质，因此通常通过在承载盘60A的开口周围布设胶圈602来避免对硅片W产生不必要的磨损。
此外，如图2所示，各承载盘60A的外周齿70与中心齿轮40及内齿轮50的各齿部相啮合，上定盘10及下定盘20通过驱动装置(图中未示出)旋转驱动，由此，各个承载盘60A一边自转一边绕着中心齿轮40的周围公转。与此同时，安装在保持孔603内的硅片W被保持在承载盘60A上，通过与抛光垫30的接触而使其正、背面同时被抛光。在抛光过程中抛光液从喷嘴(图中未示出)供给至抛光垫30上。
通常在对晶圆W进行双面抛光过程中，需要通过机械手将晶圆W搬运并准确地放置于承载盘60A的保持孔603内，如图3(A)所示，在具体实施过程中，往往会有很大的几率出现存在晶圆W在被放置之后与承载盘60A的保持孔603不对准，从而导致晶圆W并没有完全放置在保持孔603内的现象，甚至会出现如图3(B)所示出的晶圆边缘搭在承载盘60A本体601的开口周缘上的现象，也可称之为“搭边”现象。如果无法对“搭边”现象进行及时且准确地检测而执行抛光操作，则可能导致上、下定盘将未对准的晶圆W挤碎。
结合图3(A)以及图3(B)所示，需要说明的是，为了能够将晶圆W的上表面进行抛光，承载盘60A本体601的高度通常会设置的低于晶圆W的厚度，基于此，如图3(A)的上图部分中所示，以虚线作为参考点，将该参考点到晶圆W上表面的高度设定为H1，将该参考点到本体601上表面的高度设定为H2，当晶圆W准确地放置于保持孔603内，H1与H2之间存在高度差，并且该高度差值通常是稳定的。再如图3(B)中所示，仍然以虚线为参考点，当晶圆W出现“搭边”现象时，H1’与H2’之间的差值相较于图3(A)的上图部分中相应的差值会出现显著不同，比如显著减少。基于此，本发明实施例期望提供一种晶圆位置的检测方案，利用上述特性检测晶圆放置承载盘时是否出现偏差，以确保晶圆的准确安放，提高工艺良率。
根据以上阐述，参见图4，其示出了本发明实施例提供的一种晶圆位置的检测方法，该方法包括：
S401：基于晶圆周缘，在晶圆的多个设定径向方向上选取对应的测量点组；其中，每组测量点包括：在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点；
S402：检测每组测量点中的第一测量点与第二测量点之间的高度差值；
S403：根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。
通过上述技术方案，利用晶圆准确放置时，晶圆表面与承载盘本体表面所形成的高度差确定晶圆W是否准确放置在承载盘内，能够准确地检测出晶圆放置位置出现偏差以及“搭边”现象，确保了晶圆的准确安放，提高工艺良率。
需要说明的是，以图3(A)下图部分的俯视视图为例，晶圆W的两个示例性的径向方向如点划线所示，分别标识为L1和L2，两个径向方向之间的夹角为θ。针对L1和L2中的每一个径向方向，在晶圆W周缘的两侧，分别在距晶圆周缘设定距离内的承载盘本体表面以及晶圆表面设置一组测量点，从而相应于两个径向方向获得两组测量点，如图3(A)下图部分所示，实心黑色圆点对应于L1方向的一组测量点P_1，空心圆点对应于L2方向的一组测量点P_2。可以理解地，上述设定距离无需过大，可以认为是以晶圆周缘为基准，晶圆周缘内、外“附近”的晶圆部分和承载盘本体表面选取测量点。当晶圆W准确地放置于保持孔603内，P_1组测量点之间的高度差值以及P_2组测量点之间的高度差值应当是一致的，且两组测量点的高度差值均应当等于图3(A)上图部分H1与H2之间的差值，或者在考虑晶圆表面不平滑的情况下，两组测量点的高度差值均处于H1与H2之间的差值附近。可以理解地，当晶圆W准确地放置于保持孔603内时，晶圆W的周缘为图4所示的技术方案中所阐述的晶圆的参考周缘，在本发明实施例中，H1与H2之间的差值可以设定为参考差值。
此外，以图3(B)下图部分的俯视视图为例，晶圆W的两个示例性的径向方向与图3(A)的下图部分一致，且如点划线所示，分别标识为L1和L2，两个径向方向之间的夹角为θ。针对L1和L2中的每一个径向方向，在晶圆W参考周缘的两侧，分别设置一组测量点，并且标识为P_1以及P_2。结合图3(B)的上图部分，可以看出，当晶圆W出现“搭边”现象时，晶圆W会覆盖晶圆参考周缘的外侧原本属于承载盘上表面的部分范围，从而形成P_1组测量点之间的高度差值与P_2组测量点之间的高度差值均不一样，且与上述参考差值有显著的不同。
基于上述说明内容，在一些示例中，在所述多个径向方向中，每对相邻径向方向之间的夹角为(70°至120°)。对于上述示例，需要说明的是，径向方向的数量以及相邻方向的夹角能够表征对晶圆进行检测的覆盖范围，如果径向方向数量较少，如图3中所示出的两个径向方向L1和L2，当L1和L2之间的夹角过小时，会因为测量点较为接近而导致测量结果不精准；当夹角过大时，又会因为略去了晶圆大部分区域进行检测，导致测量结果不精确。如果径向方向数量较多，又会出现数据冗余而造成数据处理负担，浪费计算资源。基于此，在具体实施过程中，径向方向数量优选为2-4个，相邻径向方向之间的夹角优选为30°到90°
基于上述说明内容，可以获知，各组测量点的高度差值是否一致，以及各组测量点的高度差值是否与参考差值相同，均能够作为确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内的判定依据。基于此，在一些示例中，所述根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内，包括：
判断每组测量点的高度差值是否相同：
若相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
否则，确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
对于上述示例，需要说明的是，判断每组测量点的高度差值是否相同的方式在某些特定的条件下并不适用，仍然以图3(B)中所示，L1方向上的测量点之间的高度较为接近，那么当L2方向与L1方向垂直时，L2方向上的测量点之间的高度同样较为接近，此时，两个方向的高度差值几乎相同，但是晶圆仍旧出现了搭边现象。但是可以理解地，在具体实施过程中，通过灵活地设置径向方向数量以及相邻径向方向之间的夹角就可以规避上述极少数不适用的条件，比如径向方向数量为3，相邻径向方向夹角为120°时，上述示例就能够适用于判定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。
基于上述示例所存在的极少数不适用的条件，在一些示例中，所述根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内，包括：
将每组测量点的高度差值逐一与参考差值进行比较；所述参考差值为晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内情况下，在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点之间的高度差值；
若每组测量点的高度差值均与所述参考差值相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
若存在至少一组测量点的高度差值与所述参考差值不同，则确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
通过上述示例，在完成对晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内的判断之后，如果确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内，那么就需要将未准确放置的晶圆进行重新放置，以确保重新放置后的晶圆在承载盘本体的保持孔内，基于此，在一些示例中，所述方法还包括：
相应于确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内，发出告警信息；所述告警信息用于通知以将未准确放置的晶圆进行重新放置；
或者，向机械手发出重新放置请求，以使得机械手执行所述重新放置请求将未准确放置的晶圆取出后重新放置在承载盘本体的保持孔内。
对于上述示例，需要说明的是，当检测到晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内，可以通过声音的形式发出警告，从而提醒操作人员将未准确放置的晶圆取出后重新放置在承载盘本体的保持孔内；此外，晶圆未准确放置的原因可能是机械手运行过程中小概率出现故障，那么可以通过向机械手发出请求以对未准确放置的晶圆进行重新放置。
对于上述晶圆位置的检测方法，其具体方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有晶圆位置的检测程序，所述晶圆位置的检测程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述晶圆位置的检测方法步骤。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图5，其示出了本发明实施例提供的一种晶圆位置的检测装置50，该装置50可以应用于图1所示的双面抛光设备1A，当然也可以应用于具备工艺腔室且加工时需要进行晶圆承载的晶圆加工工艺设备，本发明实施例不做赘述，该装置50可以包括：高度探测器501以及控制器502；其中，
所述高度探测器501，经配置为针对基于晶圆周缘，在晶圆的多个设定径向方向上所选取的对应的测量点组，检测每组测量点中的第一测量点与第二测量点之间的高度差值；
所述控制器502，经配置为根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。
对于图5所示的技术方案，在具体实施过程中，图5所示的晶圆位置的检测装置50可以设置于在图1所示的双面抛光设备1A的工艺腔室外部的上方。并且控制器502能够与向双面抛光设备1A进行上料的机械手相连接。
在一些示例中，所述高度探测器501可以被实施为接触式位移传感器；而且所述高度探测器501的数量可以为2个，每个高度探测器均对应一组测量点中的一个探测点。需要说明的是，继续参见图5，晶圆位置的检测装置50还可以包括移动机械臂503(虚线款所示)，高度探测器501可以装配在移动机械臂503的可移动端，从而利用移动机械臂503的可移动端将高度探测器501在测量点组对应的位置之间进行移动，如图5中箭头所示，每次移动都能够测量获得对应的测量点组中两个测量点的高度差值。并且，在实施过程中，移动机械臂503还可以用来挂载高度探测器501与控制器502之间进行连接的链路
基于上述移动机械臂503，高度探测器501的数量也可以进设置为1个，通过移动机械臂503移动至测量点组对应的位置之后，进行小范围移动，从而实现测量点组中两个测量点的高度进行测量，进而获得高度差值。
在一些示例中，所述控制器502，经配置为：
判断每组测量点的高度差值是否相同：
若相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
否则，确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
在一些示例中，所述控制器502，经配置为：
将每组测量点的高度差值逐一与参考差值进行比较；所述参考差值为晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内情况下，在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点之间的高度差值；
若每组测量点的高度差值均与所述参考差值相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
若存在至少一组测量点的高度差值与所述参考差值不同，则确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
在一些示例中，所述控制器502，还经配置为：
相应于确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内，发出告警信息；所述告警信息用于通知以将未准确放置的晶圆进行重新放置；
或者，向机械手发出重新放置请求，以使得机械手执行所述重新放置请求将未准确放置的晶圆取出后重新放置在承载盘本体的保持孔内。
可以理解地，上述晶圆位置的检测装置50的示例性技术方案，与前述晶圆位置的检测方法的技术方案属于同一构思，因此，上述对于晶圆位置的检测装置500的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见前述晶圆位置的检测方法的技术方案的描述。本发明实施例对此不做赘述。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆位置的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
基于晶圆周缘，在晶圆的多个设定径向方向上选取对应的测量点组；其中，每组测量点包括：在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点；
检测每组测量点中的第一测量点与第二测量点之间的高度差值；
根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多个径向方向中，每对相邻径向方向之间的夹角范围为0°至180°。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内，包括：
判断每组测量点的高度差值是否相同：
若相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
否则，确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内，包括：
将每组测量点的高度差值逐一与参考差值进行比较；所述参考差值为晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内情况下，在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点之间的高度差值；
若每组测量点的高度差值均与所述参考差值相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
若存在至少一组测量点的高度差值与所述参考差值不同，则确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
相应于确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内，发出告警信息；所述告警信息用于通知以将未准确放置的晶圆进行重新放置；
或者，向机械手发出重新放置请求，以使得机械手执行所述重新放置请求将未准确放置的晶圆取出后重新放置在承载盘本体的保持孔内。
6.一种晶圆位置的检测装置，其特征在于，所述装置包括：高度探测器以及控制器；其中，
所述高度探测器，经配置为针对基于晶圆周缘且在晶圆的多个设定径向方向上所选取的对应的测量点组，检测每组测量点中的第一测量点与第二测量点之间的高度差值；
所述控制器，经配置为根据每组测量点的高度差值确定晶圆是否准确放置在承载盘本体的保持孔内。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器，经配置为：
判断每组测量点的高度差值是否相同：
若相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
否则，确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器，经配置为：
将每组测量点的高度差值逐一与参考差值进行比较；所述参考差值为晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内情况下，在所述晶圆的参考周缘外侧针对承载盘本体表面的第一测量点以及在所述晶圆的参考周缘内侧针对晶圆表面的第二测量点之间的高度差值；
若每组测量点的高度差值均与所述参考差值相同，则确定晶圆准确放置在承载盘本体的保持孔内；
若存在至少一组测量点的高度差值与所述参考差值不同，则确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器，经配置为：
相应于确定晶圆没有准确放置在承载盘本体的保持孔内，发出告警信息；所述告警信息用于通知以将未准确放置的晶圆进行重新放置；
或者，向机械手发出重新放置请求，以使得机械手执行所述重新放置请求将未准确放置的晶圆取出后重新放置在承载盘本体的保持孔内。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有晶圆位置的检测程序，所述晶圆位置的检测程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述晶圆位置的检测方法步骤。
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