CN117133678A - 晶圆测量装置 - Google Patents

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黄俊凯
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Abstract

本申请提出一种晶圆测量装置，包括：晶圆盒，所述晶圆盒内设置有若干容纳槽，所述容纳槽用于收容晶圆；模拟件，设置于所述晶圆盒内的至少一个所述容纳槽内，所述模拟件的表面具有与所述晶圆的表面相同的物理量；及传感器，设置于所述模拟件的表面，所述传感器用于测量所述模拟件表面的物理量。本申请通过将装载有传感器的模拟件放置到晶圆盒内，用以模拟真实晶圆并间接测量晶圆盒内部晶圆表面的物理量。

Description

晶圆测量装置
技术领域
本申请涉及半导体制程领域，尤其涉及一种晶圆测量装置。
背景技术
在大尺寸的半导体晶圆的工艺中，通常使用前开式晶圆盒(Front OpeningUnified Pod，FOUP)作为储存及输送晶圆的装置。FOUP具有一封闭空间，有利于防止周围环境的灰尘、水气和氧气进入并与晶圆反应而导致缺陷(如线路断线或短路)产生，从而提高晶圆的制造良率。然而，由于FOUP在打开和关闭时，其内部流场的湿度等物理量分布皆不相同。由此会造成FOUP内不同位置，例如放置在低层与放置在高层的晶圆之间、或者靠近晶圆盒的活动门与远离活动门的晶圆之间的良率差异较大，该种差异难以测量。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种晶圆测量装置，能够便于测量晶圆盒内晶圆表面的物理量。
本申请提供一种晶圆测量装置，包括：
晶圆盒，所述晶圆盒内设置有若干容纳槽，所述容纳槽用于收容晶圆；
模拟件，设置于所述晶圆盒内的至少一个所述容纳槽内，所述模拟件的表面具有与所述晶圆的表面相同的物理量；及
传感器，设置于所述模拟件的表面，所述传感器用于测量所述模拟件表面的物理量。
可选地，所述若干容纳槽竖直设置在所述晶圆盒内，且位于所述晶圆盒内的不同高度；所述模拟件的数量为若干个，分别设置在若干所述容纳槽内，其中，所述模拟件的数量小于所述容纳槽的数量。
可选地，所述传感器为温湿度传感器，用于测量所述模拟件表面的温度及湿度。
可选地，所述模拟件包括主体部及安装部，所述安装部设置于所述主体部的表面，所述传感器设置于所述安装部远离所述主体部的一侧的表面。
可选地，所述传感器突出所述安装部远离所述主体部的一侧的表面。
可选地，每一所述模拟件上设置有若干个所述传感器，其中一个所述传感器设置于所述模拟件的中心位置，其余的所述传感器等间隔的沿所述模拟件的边缘设置。
可选地，所述晶圆测量装置还包括：控制单元及与所述控制单元电连接的无线传输单元及存储单元；所述无线传输单元包括无线传输发射器及无线传输接收器，所述无线传输发射器与所述传感器电连接，用于将所述传感器检测到的信号发送至所述无线传输接收器；所述控制单元用于发送第一控制信号及第二控制信号，所述第一控制信号用于控制所述传感器检测所述模拟件表面的物理量，所述第二控制信号用于控制所述无线传输接收器将的接收到的信号存储至所述存储单元。
可选地，所述控制单元、所述无线传输接收器、所述存储单元均设置于所述模拟件内。
可选地，所述晶圆测量装置还包括开关单元，所述开关单元电连接所述控制单元，所述开关单元在第一状态下时输出第一信号至所述控制单元，及在第二状态下时输出第二信号至所述控制单元；所述控制单元用于在接收到所述第一信号时控制所述传感器工作，及在接收到所述第二信号时控制所述传感器停止工作。
可选地，所述模拟件为碳纤维材质制成。
本申请相比于现有技术，至少具有如下有益效果：
本申请通过将装载有传感器的模拟件放置到晶圆盒内，用以模拟真实晶圆并间接测量晶圆盒内部晶圆表面的物理量。
附图说明
图1为本申请一实施方式提供的测量装置的示意图。
图2为图1所示测量装置的另一示意图。
图3为图1所示测量装置中模拟件及传感器的示意图。
图4为图3所示模拟件及传感器的另一示意图。
图5为图1所示测量装置的模块示意图。
图6为突出高度不同的传感器测量的相对湿度值随时间变化的示意图。
图7为位于第一层的容纳槽内的传感器测量的相对湿度值随时间变化的示意图。
图8为位于第六层的容纳槽内的传感器测量的相对湿度值随时间变化的示意图。
图9为位于第十三层的容纳槽内的传感器测量的相对湿度值随时间变化的示意图。
主要元件符号说明
晶圆测量装置 100
晶圆盒 10
开口 11
容纳槽 12
进气口 13
排气口 14
模拟件 20
主体部 21
安装部 22
安装面 221
传感器 30，30a，30b，30c，30d，30e
电源 40
控制单元 50
无线传输单元 60
无线传输发射器 61
无线传输接收器 62
存储单元 70
开关单元 80
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
在本申请的各实施例中，为了便于描述而非限制本申请，本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语“连接”并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“上方”、“下方”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参阅图1及图2，本申请提供一种晶圆测量装置100，用于测量晶圆表面的物理量。例如晶圆表面气体的湿度。该晶圆测量装置100包括：晶圆盒10、模拟件20及传感器30(图3中示出)。该晶圆盒10可以用于装载晶圆。
晶圆盒10具有一开口11，且该开口11处设置有活动门(图未示)。活动门可被相关的设备、人员开启，以取出设置于晶圆盒10中的晶圆(或模拟件20)或将晶圆(或模拟件20)设置于晶圆盒10中。晶圆盒10设置有若干个容纳槽12。容纳槽12用于收容晶圆或模拟件20。在一种可能的实现方式中，若干容纳槽12可以层叠设置在晶圆盒10内。例如本实施例中的晶圆盒10具有25个容纳槽12，即沿晶圆盒10竖直方向设置的共二十五层容纳槽12。可以理解，二十五层容纳槽12分别位于晶圆盒10内的不同高度处。
晶圆盒10的底部设置有进气口13及排气口14，用于配合充气装置和抽气装置(图未示)更换晶圆盒10内的气体。充气装置将气体通过进气口13流入晶圆盒10内，抽气装置将晶圆盒10内气体通过排气口14排出。如此，充气装置及抽气装置能够实现对晶圆盒10内的气体进行换气，从而清除晶圆盒10内的水分和氧气，使晶圆制程中的最长等待时间可适当延长。
模拟件20用于模拟晶圆以进行物理量的测量。传感器30设置于模拟件20表面，用于测量模拟件20表面的物料量，例如模拟件20表面的气体的湿度。
在本实施例中，模拟件20可以为碳纤维材质制成。模拟件20的外形及尺寸与晶圆相同或相似。在一具体实施例中，模拟件20的形状为碟盘状。可以理解，由于模拟件20与晶圆相似，因此使用传感器30测量得到的模拟件20表面的物理量，能够近似作为晶圆盒10承载晶圆时晶圆表面的物理量，即模拟件20的表面具有与晶圆的表面相同的物理量。
可以理解，模拟件20的数量可以为若干个，分别设置在位于晶圆盒10内不同层的容纳槽12内。如此，能够测量晶圆盒10内位于不同高度的模拟件20的表面的物理量。
可以理解，该晶圆测量装置100需要在晶圆盒10关闭的情况下进行使用。且为了使得传感器30测量得到数据准确，没有放置模拟件20的容纳槽12内可设置晶圆。如此，可充分模拟晶圆盒10内装载晶圆时物理量的变化。
在本实施例中，传感器30为温湿度传感器，能够用来感测模拟件20表面的温度及湿度。
请一并参阅图3，在本实施例中，每一所述模拟件20的表面设置有若干个传感器30，且分别设置在模拟件20上的不同位置。例如，一个传感器30可以设置在模拟件20的中间位置，四个传感器30可以等间距的沿模拟件20的边缘设置。如此，这些传感器30能够测量模拟件20表面水平方向不同位置的物理量。
请一并参阅图4，模拟件20包括主体部21及设置于主体部21表面的安装部22。在本实施例中，主体部21及安装部22的横截面的轮廓均大致呈圆形，且主体部21的半径大于安装部22的半径。可以理解，主体部21的半径与实际晶圆的半径相同，使得模拟件20能够恰好插入晶圆盒10的容纳槽12内。安装部22远离主体部21的一侧的表面为安装面221，安装面221用于放置传感器30。传感器30与安装部22的连接方式在此不作限制，例如可以通过胶粘的方式。可以理解，安装部22内为空心结构，可用于放置元件。
请一并参阅图5。晶圆测量装置100还包括电源40、控制单元50、无线传输单元60、存储单元70及开关单元80。可以理解，电源40、控制单元50、无线传输单元60、存储单元70及开关单元80可集成于一个模拟件20(例如位于模拟件20的内部或其表面)，即每一个模拟件20均具有上述元件。
电源40用于给各个部件供电，电源40可包括电池和电源控制板。电源控制板用于控制电池充电、放电、以及功耗管理等功能。可选地，电源40可以分别与传感器30、控制单元50、无线传输单元60、存储单元70及开关单元80电性连接。需要说明的是，各个部件可以各自连接到不同的电源40，或者由相同的电源40供电。
无线传输单元60包括无线传输发射器61及无线传输接收器62。无线传输发射器61与传感器30电连接，用于将传感器30检测到的信号发送至无线传输接收器62。
存储单元70用于存储软件程序以及各种数据，例如用于存储传感器30测量得到信号。存储单元70可主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统程序、控制程序、应用程序(比如文本编辑器)等；数据存储区可存储晶圆测量装置100在使用中所生成的数据等。此外，存储单元70可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如磁盘存储器、闪存器、或其他易失性固态存储器。
控制单元50为晶圆测量装置100的控制中心。控制单元50与晶圆测量装置100的各个部件电连接。控制单元50通过运行或执行存储单元70内的软件程序以及调用存储单元70内的数据对晶圆测量装置100进行整体控制。控制单元50用于发送第一控制信号至传感器30，第一控制信号用于控制传感器30对晶圆盒10内的环境进行检测，例如对晶圆盒10内的温度及湿度进行检测。控制单元50还用于发送第二控制信号至无线传输接收器62，第二控制信号用于控制无线传输接收器62接收由无线传输发射器61发射的信号，并将接收到的信号存储到存储单元70中。
开关单元80用于控制传感器30的打开与关闭。具体的，当开关单元80在第一状态(例如打开状态)下时，开关单元80输出第一信号至控制单元50，控制单元50响应该第一信号，即在第一信号的控制下控制传感器30工作。当开关单元80在第二状态(例如关闭状态)下时，开关单元80输出第二信号至控制单元50，控制单元50响应该第二信号，即在第二信号的控制下控制传感器30停止工作。如此，能够实现开关单元80在需要进行物理量测量时提前将传感器30打开，在测量完毕时将传感器30关闭。在本实施例中，开关单元80设置在模拟件20的表面，以便于打开或关闭传感器30。
可以理解，电源40、控制单元50、无线传输接收器62及存储单元70均设置在模拟件20的安装部22内。
可以理解，晶圆测量装置100还可以包括连接至控制单元50的其他通信模块，用于将存储单元70内存储的数据传输到外部电子设备上。电子设备可以为个人计算机、平板电脑、智能手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等，但并不局限于此。
在再次参阅图4，在本实施例中，传感器30突出模拟件20(例如安装面221)一定高度。在一些实施例中，传感器突出模拟件20的高度为0至6mm。可以理解，如此能够避免因气流对流过慢造成温湿度值的获得具有延迟。
可以理解，可通过在传感器30与安装面221之间设置垫层的方式增加传感器30突出模拟件20的高度。
请参阅图6，将同一模拟件20上的若干个传感器30(例如三个)设置成高度依次递减的第一高度、第二高度及第三高度。此处的高度指传感器30突出模拟件20的高度。该晶圆盒10内的气体的初始相对湿度值为45％至50％之间。设定该气体的气压为-1.5kpa且气体流量大于或等于130升/分钟时，第一高度的传感器30所测得的气体的相对湿度值在30秒内可下降为5％，第二高度的传感器30所测得的气体的相对湿度值在69秒内可下降为5％，第二高度的传感器30所测得的气体的相对湿度值在438秒内可下降为5％。如此，可以得到高度相对较高的传感器30能够在更快的时间内将气体的相对湿度值下降到50％，即更加灵敏。
请参阅图7至图9，利用图6中实验得到的第一高度的传感器30再分别测量位于晶圆盒10内不同高度、不同位置气体的湿度下降特性。在本实施例中，将三个模拟件20分别放置在位于第一层的容纳槽12、位于第六层的容纳槽12及位于第十三层的容纳槽12。图7为位于第一层的(即位于晶圆盒10最下方的)容纳槽12内的模拟件20上的传感器30测得的气体的相对湿度值随时间的变化。图8为容纳槽12内的模拟件20上的传感器30测得的气体的相对湿度值随时间的变化。图9为容纳槽12内的模拟件20上的传感器30测得的气体的相对湿度值随时间的变化。可以看出，晶圆盒10内越靠近底部的传感器30测得的气体的相对湿度值随时间下降的越快。
请一并参阅图3，传感器30a、传感器30b、传感器30c、传感器30d及传感器30e分别代表位于模拟件20上不同位置的传感器30。其中，传感器30c位于靠近晶圆盒10的开口11处，传感器30e位于模拟件20的中间。图7至图9中曲线S3代表传感器30c测量得到相对湿度值随时间变化的曲线。可以得到，越靠近晶圆盒10的开口11处的传感器30测得的气体的相对湿度值随时间下降的越缓慢。
本申请通过将装载有传感器30的模拟件20放置到晶圆盒10内，用以模拟真实晶圆并间接测量晶圆盒10内部晶圆表面的物理量。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种晶圆测量装置，其特征在于，包括：
晶圆盒，所述晶圆盒内设置有若干容纳槽，所述容纳槽用于收容晶圆；
模拟件，设置于所述晶圆盒内的至少一个所述容纳槽内，所述模拟件的表面具有与所述晶圆的表面相同的物理量；及
传感器，设置于所述模拟件的表面，所述传感器用于测量所述模拟件表面的物理量。
2.如权利要求1所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述若干容纳槽竖直设置在所述晶圆盒内，且位于所述晶圆盒内的不同高度；所述模拟件的数量为若干个，分别设置在若干所述容纳槽内，其中，所述模拟件的数量小于所述容纳槽的数量。
3.如权利要求1所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述传感器为温湿度传感器，用于测量所述模拟件表面的温度及湿度。
4.如权利要求1所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述模拟件包括主体部及安装部，所述安装部设置于所述主体部的表面，所述传感器设置于所述安装部远离所述主体部的一侧的表面。
5.如权利要求4所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述传感器突出所述安装部远离所述主体部的一侧的表面。
6.如权利要求1所述的晶圆测量装置，其特征在于，每一所述模拟件上设置有若干个所述传感器，其中一个所述传感器设置于所述模拟件的中心位置，其余的所述传感器等间隔的沿所述模拟件的边缘设置。
7.如权利要求1所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述晶圆测量装置还包括：控制单元及与所述控制单元电连接的无线传输单元及存储单元；
所述无线传输单元包括无线传输发射器及无线传输接收器，所述无线传输发射器与所述传感器电连接，用于将所述传感器检测到的信号发送至所述无线传输接收器；
所述控制单元用于发送第一控制信号及第二控制信号，所述第一控制信号用于控制所述传感器检测所述模拟件表面的物理量，所述第二控制信号用于控制所述无线传输接收器将的接收到的信号存储至所述存储单元。
8.如权利要求7所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述控制单元、所述无线传输接收器、所述存储单元均设置于所述模拟件内。
9.如权利要求7所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述晶圆测量装置还包括开关单元，所述开关单元电连接所述控制单元，所述开关单元在第一状态下时输出第一信号至所述控制单元，及在第二状态下时输出第二信号至所述控制单元；所述控制单元用于在接收到所述第一信号时控制所述传感器工作，及在接收到所述第二信号时控制所述传感器停止工作。
10.如权利要求1所述的晶圆测量装置，其特征在于，所述模拟件为碳纤维材质制成。
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