CN117012675A - 一种晶圆监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种晶圆监测装置及方法，该装置包括：晶圆承载机构，可承载及旋转晶圆；测距感应元件，用于根据未被晶圆遮挡的光束在第一方向X上的实时宽度值，生成感应信号；处理器，用于将不同时间点所对应的实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断晶圆当前位姿信息。本申请的晶圆监测装置及方法，可减少晶圆损伤，提高生产效率。

Description

一种晶圆监测装置及方法

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆监测装置及方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，经常需要通过机械手臂从一个工序的承载面上取出晶圆，传送至另一工序的承载面。针对机台传送晶圆时，由于晶圆在晶圆盒初始位置偏移、或者机械手臂抓取晶圆时位置偏移，导致晶圆圆心与承载面圆心位置发生偏移，晶圆位置偏移会产生刮伤和碰撞风险。

发明内容

本申请提供了一种晶圆监测装置及方法，能够减少由于晶圆偏移导致的晶圆损伤，且可提高生产效率。

本申请所提供的技术方案如下：

第一方面，本公开实施例提供了一种晶圆监测装置，包括：

晶圆承载机构，所述晶圆承载机构的承载面可承载及旋转晶圆；

测距感应元件，位于所述承载面的一侧，所述测距感应元件包括光发射端和光接收端，所述光发射端用于朝向所述晶圆发射平行光束，所述平行光束沿着垂直所述承载面的第二方向Z传输、且在所述第一方向X上具有预定宽度；所述光接收端用于接收未被晶圆遮挡的光束，并根据未被遮挡光束在所述第一方向X上的实时宽度值，生成所述感应信号；

处理器，所述处理器与所述晶圆承载机构和所述测距感应元件连接，用于根据不同时间点对应的所述实时宽度值，生成所述晶圆的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，所述预设宽度值表征所述晶圆的圆心未偏移时所述未被遮挡的光束在所述第一方向X上的宽度值，所述位姿信息包括以下至少一项：晶圆的圆心偏移信息、晶圆晶向定位槽位置信息。

示例性的，所述根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，包括：

根据所述对应关系曲线，选出小于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第一宽度值，确定为所述晶圆的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件之间的最近相对距离；

根据所述对应关系曲线，选出大于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第二宽度值，确定为所述晶圆的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件之间的最远相对距离；

根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆的圆心偏移量△d、偏移方向。

示例性的，所述根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，还包括：

选出所述对应关系曲线中相邻旋转时间所述实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点，根据该曲线突变点对应的第一旋转时间及所述晶圆的旋转速度，确定所述晶圆晶向定位槽所在位置。

示例性的，所述处理器具体还用于在所述根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆的圆心偏移量△d、偏移方向之后，

在所述圆心偏移量△d小于或等于第一偏移阈值的情况下，根据所述第一旋转时间T，确定所述晶圆的补偿旋转时间；

在所述圆心偏移量△d大于所述第一偏移阈值且小于第二偏移阈值的情况下，根据所述对应关系曲线、所述圆心偏移量△d及所述偏移方向，确定所述晶圆的偏移补偿量及偏移补偿方向，所述第一偏移阈值小于所述第二偏移阈值；

在所述圆心偏移量△d大于所述第二偏移阈值的情况下，控制所述晶圆承载机构停止旋转并发送报警信号。

示例性的，所述晶圆监测装置还包括：补偿执行机构，与所述处理器连接，用于根据所述圆心偏移量△d及所述偏移方向、和/或所述补偿旋转时间，对所述晶圆执行偏移矫正动作。

一种晶圆监测方法，应用于如上所述的晶圆监测装置，所述方法包括如下步骤：

通过晶圆承载机构承载及旋转晶圆；

在所述晶圆旋转过程中，通过测距感应元件的光发射端朝向所述晶圆发射平行光束，所述平行光束沿着垂直晶圆承载机构的承载面的第二方向Z传输、且在第一方向X上具有预定宽度；通过测距感应元件的光接收端接收未被晶圆遮挡的光束，并根据未被遮挡光束在所述第一方向X上的实时宽度值生成感应信号；

根据不同时间点对应的实时宽度值，生成所述晶圆的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，所述预设宽度值表征所述晶圆的圆心未偏移时所述未被遮挡的光束在所述第一方向X上的宽度值，所述位姿信息包括以下至少一项：晶圆的圆心偏移信息、晶圆晶向定位槽位置信息。

示例性的，所述根据不同时间点对应的所述实时宽度值，生成所述晶圆的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，具体包括：

根据所述对应关系曲线，选出小于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第一宽度值，确定为所述晶圆的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件之间的最近相对距离；

根据所述对应关系曲线，选出大于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第二宽度值，确定为所述晶圆的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件之间的最远相对距离；

根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆的圆心偏移量△d和偏移方向。

示例性的，所述根据不同时间点对应的所述实时宽度值，生成所述晶圆的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，具体还包括：

选出所述对应关系曲线中相邻旋转时间所述实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点，根据该曲线突变点对应的第一旋转时间T及所述晶圆的旋转速度，确定所述晶圆晶向定位槽所在位置。

示例性的，在所述根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆的圆心偏移量△d和偏移方向之后，所述方法还包括：

在所述圆心偏移量△d小于或等于第一偏移阈值的情况下，根据所述第一旋转时间T，确定所述晶圆的补偿旋转时间；

在所述圆心偏移量△d大于所述第一偏移阈值且小于第二偏移阈值的情况下，根据所述对应关系曲线、所述圆心偏移量△d及所述偏移方向，确定所述晶圆的偏移补偿量及偏移补偿方向，所述第一偏移阈值小于所述第二偏移阈值；

在所述圆心偏移量△d大于所述第二偏移阈值的情况下，控制所述晶圆承载机构停止旋转并报警；

根据所述圆心偏移量△d及所述偏移方向、和/或所述补偿旋转时间，对所述晶圆执行偏移矫正。

本申请所带来的有益效果如下：

本申请所提供的晶圆监测装置及方法，通过设置晶圆承载机构来承载及旋转晶圆，并在承载面的一侧设置测距感应元件，所述测距感应元件可检测在所述晶圆旋转过程中，通过所述光发射端朝向所述晶圆发射平行光束，所述平行光束沿着垂直所述承载面的第二方向Z传输、且在所述第一方向X上具有预定宽度；通过所述光接收端接收未被晶圆遮挡的光束，并根据未被遮挡光束在所述第一方向X上的实时宽度值生成所述感应信号；

对于圆心偏移的晶圆，在旋转时其圆周方向上的边沿与所述测距感应元件之间的相对距离会不断变化，因此，可在晶圆旋转一圈或若干圈时，根据不同时间点对应的所述实时宽度值，生成所述晶圆的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息。由此可见，本申请实施例所提供的晶圆监测装置及方法，可检测晶圆被承载时的位置是否偏移，降低晶圆位置偏移导致的刮伤和碰撞风险，提高生产效率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1所示为本申请一些实施例中晶圆监测装置的结构示意图，其中晶圆处于未偏移状态；

图2所示为图1晶向定位槽正好经过测距感应元件时的俯视图；

图3所示为图1晶向定位槽未经过测距感应元件时的俯视图；

图4所示为晶圆向远离测距感应单元一侧偏移时的结构主视图；

图5所示为图4的俯视图；

图6所示为晶圆向靠近测距感应单元一侧偏移时的结构主视图；

图7所示为图6的俯视图；

图8所示为晶圆未偏移时旋转一圈生成的对应关系曲线，其中横坐标表示旋转时间，纵坐标表示实时宽度值；

图9所示为晶圆偏移时旋转一圈生成的对应关系曲线，其中横坐标表示旋转时间，纵坐标表示实时宽度值；

图10所示为本申请实施例提供的晶圆监测方法的流程图。

图中标号说明：

10、晶圆；

100、承载机构；

100a、承载面；

200、测距感应元件；

210、光发射端；

220、光接收端；

210a、平行光束；

300、处理器。

具体实施方式

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为使本申请的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1所示为本申请一些实施例中晶圆监测装置的结构示意图，其中晶圆处于未偏移状态。如图1所示，本公开实施例提供了一种晶圆监测装置，包括：晶圆承载机构100、测距感应元件200和处理器300。

晶圆承载机构100的承载面100a可承载晶圆10，承载面100a可旋转且旋转轴心O垂直于承载面100a，在承载面100a的旋转下带动晶圆10绕该旋转轴心O旋转。

承载面100a包括沿着第一方向X相对的晶圆载入侧A和对侧B，第一方向X与承载面100a平行。

测距感应元件200位于该对侧B，且该测距感应元件200、承载面100a的中心及晶圆载入侧A这三点位置处于沿该第一方向X延伸的同一直线a上。

测距感应元件200用于检测晶圆10旋转过程中，不同时间点晶圆10在圆周方向上的边沿与测距感应元件200之间在第一方向X上的实时相对距离，并可生成相应的感应信号。

处理器300与晶圆承载机构100和测距感应元件200连接，用于根据不同时间点对应的晶圆10旋转信息和感应信号，判断晶圆10的当前位姿信息，位姿信息包括以下至少一项：晶圆10的圆心偏移信息、晶圆10晶向定位槽11位置信息。

对于圆心偏移的晶圆10，在旋转时其圆周方向上的边沿与测距感应元件200之间的相对距离会不断变化，因此可根据晶圆10旋转一圈或若干圈所感应到的感应信号，确定晶圆10的圆心偏移信息。

于一实施例中，如图1所示，测距感应元件200包括：光发射端210和光接收端220，光发射端210用于朝向晶圆10发射平行光束210a，平行光束210a沿着垂直承载面100a的第二方向Z传输、且在第一方向X上具有预定宽度；沿着第二方向Z，光发射端210和光接收端220分别位于晶圆10的相对两侧，光接收端220用于接收未被晶圆10遮挡的光束，并根据未被遮挡光束在第一方向X上的实时宽度值，表征实时相对距离，生成感应信号。

对于所述测距感应元件200的具体构造不限定于包括上述光发射端210和光接收端220，也可以选用其他可检测晶圆10与测距感应元件200之间相对位置的感应器。

于另一实施例中，光发射端和光接收端也可以沿着第二方向Z位于晶圆的同一侧，通过光发射端发射沿第二方向Z传输、且在第一方向X上具有预定宽度的平行光束，该平行光束可部分被晶圆反射，部分不被晶圆反射，光接收端用于接收被晶圆反射的光束，并根据反射光束在第一方向X上的实时宽度值，表征实时相对距离，生成感应信号。

相较于该光发射端和该光接收端沿着第二方向Z位于晶圆10的同一侧的实施例来说，该光发射端210和该光接收端220沿着第二方向Z分别位于晶圆10的相对两侧的实施例中，可以直接利用晶圆10对平行光束的遮挡状态来生成相应感应信号，更有有效避免其他光线的干扰。晶圆10上设置有晶向定位槽(notch槽)。仍请参见图1至图3，图1所示为晶圆10未偏移时晶圆10圆周方向上的边沿遮挡平行光束时的主视图；图3为图1的俯视图，其中，晶圆10上除晶向定位槽11之外的边沿位置经过测距感应元件200。

如图1和图3所示，晶圆10未偏移时，晶圆10圆周方向上除晶向定位槽11之外的边沿位置经过测距感应元件200时，晶圆10遮挡平行光束，未被遮挡的光束在第一方向X上具有预定宽度值d0。

由于晶向定位槽11为V形槽，测距感应单元200的感应信号还可以反映晶向定位槽11的位置。从而，该晶圆监测装置可以检测晶圆被承载时位置是否偏移、及可确定晶向定位槽11的位置，降低了晶圆位置偏移导致的刮伤和碰撞风险，提高生产效率。

图2所示为晶圆10的晶向定位槽11正好经过测距感应元件200时的示意图。如图2所示，晶圆10圆周方向上晶向定位槽11经过测距感应元件200时，晶圆10遮挡平行光束，未被遮挡的光束在第一方向X上具有宽度值d’，在晶圆10未偏移时，d’小于d0。

图4所示为晶圆10向远离测距元件200一侧偏移(即向A侧偏移)时，晶圆10圆周方向上的边沿遮挡平行光束时的主视图；图5为图4的俯视图。

如图4所示，晶圆10向远离测距元件200一侧偏移时，晶圆10圆周方向上的边沿遮挡平行光束，未被遮挡的光束在第一方向X上具有第一实时宽度值d1。结合图1所示，该第一实时宽度值d1大于预定宽度值d0。

图6所示为一种实施例中晶圆10向靠近测距元件200一侧偏移(即向B侧偏移)时，晶圆10圆周方向上的边沿遮挡平行光束时的主视图；图7为图6的俯视图。

如图6所示，晶圆10向靠近测距元件200一侧偏移时，晶圆10圆周方向上的边沿遮挡平行光束，未被遮挡的光束在第一方向X上具有第二实时宽度值d2。结合图1所示，该第二实时宽度值d2小于预定宽度值d0。

因此，在晶圆10旋转过程中，可将任一时刻下对应的实时宽度值与预定宽度值d0进行比较，判断该时刻下晶圆10的圆心相对承载面100a的偏移方向和偏移量。

具体的判断分析方法可以如下：

当实时宽度值小于预定宽度值d0时，则可判断该时刻下晶圆10的圆心偏移方向为相对承载面100a向靠近测距感应元件200的一侧偏移，偏移量即为该时刻下的实时宽度值与预定宽度值d0的差值的绝对值；

当实时宽度值大于预定宽度值d0时，则可判断该时刻下晶圆10的圆心偏移方向为相对承载面100a向远离测距感应元件200的一侧偏移，偏移量即为该时刻下的实时宽度值与预定宽度值d0的差值的绝对值；

当实时宽度值等于预定宽度值d0时，则可判断该时刻下晶圆10的圆心相对承载面100a向未偏移。

承载机构100的转动速度可被设定为一固定值，晶圆10被承载至承载机构100上时，具有一初始角度，因此，晶圆10的旋转时间可实时反映晶圆10的旋转角度。晶圆10旋转一圈，针对晶圆10圆周方向上边沿的任一位置点来说，一个位置点对应一个旋转角度，即一个位置点对应一个旋转时间，该位置点还对应一个实时宽度值，因此，晶圆10的旋转时间与实时宽度值之间可呈一对应关系。该对应关系可绘制呈现为一对应关系曲线。

图8所示为晶圆10未偏移且旋转一圈过程中，根据测距感应元件反馈的实时宽度值，得到的旋转时间与实时宽度值之间的对应关系曲线，其中横坐标表示旋转时间，纵坐标表示实时宽度值。

由图8可知，当晶圆10没有偏移时的对应关系曲线大致呈一直线，但是曲线中存在一相邻旋转时间实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点C。该曲线中的直线段所对应的纵坐标即为预设宽度值d0。

预设宽度值d0表征晶圆的圆心未偏移时被遮挡的光束在第一方向X上的宽度值。曲线突变点C即为晶向定位槽11经过测距感应元件200时对应的实时宽度值，该曲线突变点C对应第一旋转时间T，因此根据该曲线突变点C对应的第一旋转时间T，可确定晶圆10当前的旋转角度，进而确定晶圆10圆周方向上晶向定位槽11所在位置。

图9所示为晶圆10发生偏移且旋转一圈过程中，根据测距感应元件200反馈的实时宽度值，得到的旋转时间与实时宽度值之间的对应关系曲线，其中横坐标表示旋转时间，纵坐标表示实时宽度值。

由图9可知，于一实施例中，当晶圆10发生偏移时，对应关系曲线大致呈具有波峰D1和波谷D2的波浪状曲线，实时宽度值存在一相邻旋转时间实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点C，该曲线突变点C对应第一旋转时间T，该曲线突变点C即为晶向定位槽经过测距感应元件时对应的实时宽度值，根据该曲线突变点C对应的第一旋转时间T，可确定晶圆10当前的旋转角度，进而确定晶圆10圆周方向上晶向定位槽11所在位置。

波峰D1对应的第二旋转时间为T2，波谷D2对应的第三旋转时间为T3，根据波峰D1所对应的第一宽度值及波谷D2所对应的第二宽度值，可判断晶圆10的偏移方向和偏移量。其中比较第一宽度值与预设宽度值的大小可确定偏移方向，第一宽度值和预设宽度值的差值绝对值可确定偏移量；比较第二宽度值与预设宽度值的大小可确定偏移方向，第二宽度值和预设宽度值的差值绝对值可确定偏移量。

结合图1和图7所示，晶圆10的圆心越靠近测距感应元件200，实时宽度值越小。小于所述预设宽度值d0且与所述预设宽度值d0差值最大的第一宽度值，可确定为所述晶圆的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件之间的最近相对距离，该第一宽度值即该对应关系曲线中的波谷D2位置对应的纵坐标，并根据该对应关系曲线可确定该第一宽度值所对应的第二旋转时间T2，第一宽度值与预设宽度值d0之间的差值为第一差值，该第一差值的绝对值即为晶圆10的圆心向靠近测距感应元件一侧偏移的圆心偏移量△d1。

请结合图1和图5所示，晶圆10的圆心越远离测距感应元件200，实时宽度值越大，对应关系曲线中处于波峰D1位置时的实时宽度值为第二宽度值，并根据该对应关系曲线可确定该第二宽度值所对应的第三旋转时间T3，第二宽度值与预设宽度值d0之间的差值为第二差值，该第二差值的绝对值即为晶圆10的圆心向远离测距感应元件一侧偏移的圆心偏移量△d2。

因此，根据晶圆10的圆心偏移方向、圆形偏移量△d1、圆心偏移量△d2、第二旋转时间T2和第三旋转时间T3可以确定晶圆10当前偏移位姿，并进行偏移矫正。

以晶圆10上的任一点A为例，晶圆10被承载至承载面100a上时对应的旋转时间为0，具有一初始旋转角度。当A点经过测距感应元件200时，旋转时间为T，对应的测距反应元件200感应到的实时宽度值为d。若d小于d0，则表示此刻晶圆10的位姿为：晶圆10的偏移方向为圆心相对承载面100a向靠近测距感应元件200一侧偏移，偏移量为d与d0的差值的绝对值。若d大于d0，则表示此刻晶圆10的位姿为：晶圆10的偏移方向为圆心相对承载面100a向远离测距感应元件200一侧偏移，偏移量为d与d0的差值的绝对值。

以A点对应的实时宽度值为上述对应关系曲线中的波峰或波谷位置为例，若想矫正晶圆10的偏移，可将旋转时间T作为补偿旋转时间，偏移量作为偏移补偿量，偏移补偿方向为与A点当前偏移方向相反的方向。

矫正偏移的操作过程可以如下：

首先，将晶圆10旋转至初始旋转角度；

然后，继续旋转晶圆10，旋转时间为T，停止旋转晶圆10；

然后，沿着与偏移方向相反的方向移动晶圆10，移动距离为偏移补偿量，从而完成对晶圆10的偏移矫正。

该晶圆监测装置进行晶圆监测时，晶圆10可旋转一圈或多圈，晶圆10旋转多圈时，可确保对应关系曲线更为稳定。

于一实施例中，处理器300与晶圆承载机构100和测距感应单元200连接，处理器300具体用于根据不同时间点对应的实时宽度值，生成晶圆10的旋转时间与实时宽度值之间的对应关系曲线；

根据对应关系曲线，对不同时间点所对应的实时宽度值分别与预设宽度值d0进行比较，并根据比较结果，判断晶圆10当前位姿信息，预设感应信号包括表征晶圆10的圆心未偏移时未被遮挡的光束在第一方向X上的预设宽度值d0。

该预设宽度值d0可以是经过以下方式获得：

针对未偏移的晶圆10预先进行监测，以得到对应关系曲线，确定该对应关系曲线中直线段对应的实时宽度值，作为该预设宽度值d0，并预先存储在处理器300中。或者，该预设宽度值d0还可以是在监测过程中在得到的对应关系曲线直接选取。

于一实施例中，所述根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，包括：

根据对应关系曲线，选出小于预设宽度值d0且与预设宽度值d0差值最大的第一宽度值，确定为晶圆10的圆心在第一方向X上与测距感应元件200之间的最近相对距离；

根据对应关系曲线，选出大于预设宽度值d0且与预设宽度值d0差值最大的第二宽度值，确定为晶圆10的圆心在第一方向X上与测距感应元件200之间的最远相对距离；

根据对应关系曲线、第一宽度值与预设宽度值d0的差值、及第二宽度值与预设宽度值d0的差值，确定晶圆10的圆心偏移量△d、偏移方向。

于一实施例中，所述根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆当前位姿信息，还包括：

选出对应关系曲线中相邻旋转时间实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点C，根据该曲线突变点C对应的第一旋转时间T，确定晶圆10晶向定位槽11所在位置。

于一实施例中，所述处理器还用于：

并在所述根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆的圆心偏移量△d、偏移方向之后，

在圆心偏移量△d小于或等于第一偏移阈值的情况下，根据第一旋转时间T，确定晶圆10的补偿旋转时间；

在圆心偏移量△d大于第一偏移阈值且小于第二偏移阈值的情况下，根据对应关系曲线、圆心偏移量△d及偏移方向，确定晶圆10的偏移补偿量及偏移补偿方向，第一偏移阈值小于第二偏移阈值。

于一实施例中，该第一偏移阈值可以为0.3mm左右，第二偏移阈值可以为3mm。第一偏移阈值和第二偏移阈值的具体数值可根据实际需求进行合理调整。

当圆心偏移量△d在第一偏移阈值以内，无需调整晶圆位姿，直接根据曲线突变点C，确认晶向定位槽位置经过测距感应元件的时间点为第一旋转时间T1，此时，可根据承载机构所要求的晶向角度，补偿相对应的旋转时间。

当圆心偏移量△d超出第一偏移阈值且小于第二偏移阈值时，需要对晶圆的位姿进行调整，根据第二旋转时间T2和第三旋转时间T3，旋转晶圆至第二旋转时间和/或第三旋转时间对应的旋转角度，对晶圆偏移量进行矫正。

于一实施例中，处理器300还用于在圆心偏移量△d大于第二偏移阈值的情况下，控制晶圆承载机构100停止旋转并报警。当晶圆10的圆心偏移量△d超出第二偏移阈值时，则直接控制机台报警，停止旋转晶圆10。

于一实施例中，晶圆监测装置还包括：补偿执行机构，与处理器300连接，用于根据圆心偏移量△d及偏移方向、和/或补偿旋转时间，对晶圆10执行偏移矫正动作。

当晶圆10的当前位姿信息确定之后，可通过该补偿执行机构自动对晶圆10偏移量进行补偿。这样，可以不仅实现对晶圆10是否偏移进行检测，还能对晶圆10偏移进行自动矫正，可提高生产效率。

该补偿执行机构可以是机械手臂等任意合适的结构。

本公开实施例提供的晶圆监测装置，可在晶圆传送前自动矫正晶圆偏移，消除晶圆在晶圆盒中初始位置偏移，且机械手臂拖片、机械手臂抓片偏移等需要人工处理的宕机问题，提高生产效率，减少晶圆传送因位置偏移而产生的刮伤、碰撞风险；还可以准确找到晶圆上的晶向定位槽，并根据机台需要对准晶向定位槽；处理器的算法简单，可降低出错概率。

本公开实施例还提供一种晶圆监测方法，应用于本公开实施例提供的晶圆监测装置。

如图10所示，该方法包括如下步骤：

步骤S01、将晶圆10从晶圆载入侧A载入至晶圆承载机构100的承载面100a上；

步骤S02、通过晶圆承载机构100旋转晶圆10；

步骤S03、检测在晶圆10旋转过程中，不同时间点晶圆10在圆周方向上的边沿与测距感应元件200之间在第一方向X上的实时相对距离，并生成相应的感应信号；

步骤S04、根据不同时间点对应的晶圆10旋转信息和感应信号，判断晶圆10的当前位姿信息，位姿信息包括以下至少一项：晶圆10的圆心偏移信息、晶圆10晶向定位槽11位置信息。

于一实施例中，上述步骤S03具体包括：

步骤S031、通过光发射端210朝向晶圆10发射平行光束210a，平行光束210a沿着垂直承载面100a的第二方向Z传输、且在第一方向X上具有预定宽度；

步骤S032、通过光接收端220接收未被晶圆10遮挡的光束，并根据未被遮挡光束在第一方向X上的实时宽度值，表征实时相对距离，生成感应信号。

于一实施例中，上述步骤S04具体包括：

步骤S041、根据不同时间点对应的实时宽度值，生成晶圆10的旋转时间与实时宽度值之间的对应关系曲线；

步骤S042、根据对应关系曲线，对不同时间点所对应的实时宽度值分别与预设宽度值d0进行比较，并根据比较结果，判断晶圆10当前位姿信息，预设感应信号包括表征晶圆10的圆心未偏移时被遮挡的光束在第一方向X上的预设宽度值d0。

于一实施例中，上述步骤S042具体包括：

步骤S0421、根据对应关系曲线，选出小于预设宽度值d0且与预设宽度值d0差值最大的第一宽度值，确定为晶圆10的圆心在第一方向X上与测距感应元件200之间的最近相对距离；

步骤S0422、根据对应关系曲线，选出大于预设宽度值d0且与预设宽度值d0差值最大的第二宽度值，确定为晶圆10的圆心在第一方向X上与测距感应元件200之间的最远相对距离；

步骤S0423、根据对应关系曲线、第一宽度值与预设宽度值d0的差值、及第二宽度值与预设宽度值d0的差值，确定晶圆10的圆心偏移量△d和偏移方向。

于一实施例中，上述步骤S042具体还包括：

步骤S0424、选出对应关系曲线中相邻旋转时间实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点C，根据该曲线突变点C对应的第一旋转时间T及晶圆10的旋转速度，确定晶圆10晶向定位槽11所在位置。

于一实施例中，在上述步骤S0423之后，步骤S042具体包括：

步骤S0425、在圆心偏移量△d小于或等于第一偏移阈值的情况下，根据第一旋转时间T，确定晶圆10的补偿旋转时间；

步骤S0426、在圆心偏移量△d大于第一偏移阈值且小于第二偏移阈值的情况下，根据对应关系曲线、圆心偏移量△d及偏移方向，确定晶圆10的偏移补偿量及偏移补偿方向，第一偏移阈值小于第二偏移阈值；

步骤S0427、在圆心偏移量△d大于第二偏移阈值的情况下，控制晶圆承载机构100停止旋转并报警。

于一实施例中，所述方法还具体包括：

步骤S05、对晶圆10执行偏移矫正动作。

其中，可根据圆心偏移量△d及偏移方向、和/或补偿旋转时间，对晶圆10执行偏移矫正动作。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆监测装置，其特征在于，包括：

晶圆承载机构(100)，所述晶圆承载机构(100)的承载面(100a)可承载及旋转晶圆(10)；

测距感应元件(200)，位于所述承载面(100a)的一侧，所述测距感应元件(200)包括光发射端(210)和光接收端(220)，所述光发射端(210)用于朝向所述晶圆(10)发射平行光束(210a)，所述平行光束(210a)沿着垂直所述承载面(100a)的第二方向Z传输、且在所述第一方向X上具有预定宽度；所述光接收端(220)用于接收未被晶圆(10)遮挡的光束，并根据未被遮挡光束在所述第一方向X上的实时宽度值，生成所述感应信号；

处理器(300)，用于根据不同时间点对应的所述实时宽度值，生成所述晶圆(10)的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆(10)当前位姿信息，所述预设宽度值表征所述晶圆(10)的圆心未偏移时所述未被遮挡的光束在所述第一方向X上的宽度值，所述位姿信息包括以下至少一项：晶圆(10)的圆心偏移信息、晶圆(10)晶向定位槽位置信息。

2.根据权利要求1所述的晶圆监测装置，其特征在于，

所述根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆(10)当前位姿信息，包括：

根据所述对应关系曲线，选出小于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第一宽度值，确定为所述晶圆(10)的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件(200)之间的最近相对距离；

根据所述对应关系曲线，选出大于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第二宽度值，确定为所述晶圆(10)的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件(200)之间的最远相对距离；

根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆(10)的圆心偏移量△d、偏移方向。

3.根据权利要求2所述的晶圆监测装置，其特征在于，

所述根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆(10)当前位姿信息，还包括：

选出所述对应关系曲线中相邻旋转时间所述实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点，根据该曲线突变点对应的第一旋转时间T及所述晶圆(10)的旋转速度，确定所述晶圆(10)晶向定位槽所在位置。

4.根据权利要求3所述的晶圆检测装置，其特征在于，

所述处理器(300)还用于：在所述根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆(10)的圆心偏移量△d、偏移方向之后，

在所述圆心偏移量△d小于或等于第一偏移阈值的情况下，根据所述第一旋转时间T，确定所述晶圆(10)的补偿旋转时间；

在所述圆心偏移量△d大于所述第一偏移阈值且小于第二偏移阈值的情况下，根据所述对应关系曲线、所述圆心偏移量△d及所述偏移方向，确定所述晶圆(10)的偏移补偿量及偏移补偿方向，所述第一偏移阈值小于所述第二偏移阈值；

在所述圆心偏移量△d大于所述第二偏移阈值的情况下，控制所述晶圆承载机构(100)停止旋转并发送报警信号。

5.根据权利要求4所述的晶圆监测装置，其特征在于，

所述晶圆监测装置还包括：补偿执行机构(400)，与所述处理器(300)连接，用于根据所述圆心偏移量△d及所述偏移方向、和/或所述补偿旋转时间，对所述晶圆(10)执行偏移矫正动作。

6.根据权利要求1所述的晶圆监测装置，其特征在于，

沿着第二方向(Z)，光发射端(210)和光接收端(220)分别位于晶圆10的相对两侧。

7.一种晶圆监测方法，其特征在于，应用于晶圆监测装置，所述方法包括如下步骤：

通过晶圆承载机构(100)承载及旋转晶圆(10)；

在所述晶圆(10)旋转过程中，通过测距感应元件(200)的光发射端(210)朝向所述晶圆(10)发射平行光束(210a)，所述平行光束(210a)沿着垂直晶圆承载机构(100)的承载面(100a)的第二方向Z传输、且在第一方向X上具有预定宽度；通过测距感应元件(200)的光接收端(220)接收未被所述晶圆(10)遮挡的光束，并根据未被遮挡光束在所述第一方向X上的实时宽度值生成感应信号；

根据不同时间点对应的实时宽度值，生成所述晶圆(10)的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆(10)当前位姿信息，所述预设宽度值表征所述晶圆(10)的圆心未偏移时所述未被遮挡的光束在所述第一方向X上的宽度值，所述位姿信息包括以下至少一项：晶圆(10)的圆心偏移信息、晶圆(10)晶向定位槽位置信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据不同时间点对应的所述实时宽度值，生成所述晶圆(10)的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆(10)当前位姿信息，包括：

根据所述对应关系曲线，选出小于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第一宽度值，确定为所述晶圆(10)的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件(200)之间的最近相对距离；

根据所述对应关系曲线，选出大于所述预设宽度值且与所述预设宽度值差值最大的第二宽度值，确定为所述晶圆(10)的圆心在所述第一方向X上与所述测距感应元件(200)之间的最远相对距离；

根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆(10)的圆心偏移量△d和偏移方向。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据不同时间点对应的所述实时宽度值，生成所述晶圆(10)的旋转时间与所述实时宽度值之间的对应关系曲线，并根据所述对应关系曲线，并对不同时间点所对应的所述实时宽度值分别与预设宽度值进行比较，判断所述晶圆(10)当前位姿信息，还包括：

选出所述对应关系曲线中相邻旋转时间所述实时宽度值差值大于阈值的曲线突变点，根据该曲线突变点对应的第一旋转时间T及所述晶圆(10)的旋转速度，确定所述晶圆(10)晶向定位槽所在位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

在所述根据所述对应关系曲线、所述第一宽度值与所述预设宽度值的差值、及所述第二宽度值与所述预设宽度值的差值，确定所述晶圆(10)的圆心偏移量△d和偏移方向之后，所述方法还包括：

在所述圆心偏移量△d小于或等于第一偏移阈值的情况下，根据所述第一旋转时间T，确定所述晶圆(10)的补偿旋转时间；

在所述圆心偏移量△d大于所述第一偏移阈值且小于第二偏移阈值的情况下，根据所述对应关系曲线、所述圆心偏移量△d及所述偏移方向，确定所述晶圆(10)的偏移补偿量及偏移补偿方向，所述第一偏移阈值小于所述第二偏移阈值；

在所述圆心偏移量△d大于所述第二偏移阈值的情况下，控制所述晶圆承载机构(100)停止旋转并报警；

根据所述圆心偏移量△d及所述偏移方向、和/或所述补偿旋转时间，对所述晶圆(10)执行偏移矫正。