TWI596695B - Wafer position detection device and detection method - Google Patents

Description

晶圓位置檢測裝置及檢測方法

本發明關於半導體製造領域，尤其關於一種晶圓位置檢測裝置及檢測方法。

半導體元器件是在半導體晶圓上使用多個不同的處理步驟製造而成，每一步驟可能涉及不同的加工裝置，通常，晶圓由機械手搬運至各加工裝置內進行與各加工裝置對應的工藝處理，在各加工裝置內通常設置有載置台用於載置晶圓，為了對載置台上的晶圓進行工藝處理，需要將晶圓正確的放置在載置台上而不能有位置偏移，一旦晶圓偏離正確的位置，就會對工藝的可靠性和工藝效果造成不良影響。例如，在半導體元器件的金屬互連線的製作過程中，沈積在晶圓上電介質材料非凹陷區域的金屬薄膜透過化學機械抛光工藝去除後，需要對晶圓表面進行清洗，從而去除晶圓表面的顆粒等污染物，通常，先採用刷洗的方式清洗晶圓表面，然後，再將晶圓放入清洗腔中進行二次清洗和乾燥，機械手將晶圓放置在清洗腔的載置台上後，在進行二次清洗和乾燥之前，需要先檢測晶圓在載 置台上的位置是否正確，如果不正確，二次清洗和乾燥工藝則無法進行。

目前，公知的檢測晶圓位置的方法是利用照相機等攝影部件拍攝晶圓的外周邊緣部，根據得到的圖像資料來檢測晶圓的位置是否偏離正確的位置。仍以上述製作半導體元器件的金屬互連線為例，晶圓在被放置在清洗腔的載置台上進行二次清洗和乾燥之前，晶圓的表面可能會出現有的地方有水膜，而有的地方沒有水膜的現象，晶圓表面的此種狀態會影響攝影部件圖像資料的採集，從而不能準確檢測晶圓在載置台上的位置是否正確，為二次清洗和乾燥工藝埋下隱患。

本發明的目的是針對上述背景技術存在的缺陷提供一種晶圓位置檢測裝置，該檢測裝置能夠準確檢測晶圓位置是否正確。

本發明的又一目的是提供一種晶圓位置檢測方法，該方法能夠準確檢測晶圓位置是否正確。

為達成上述目的，本發明提供的一種晶圓位置檢測裝置，包括：載置台、驅動裝置、攝影裝置及圖像處理裝置。其中，所述載置台用於載置晶圓；所述驅動裝置與所述載置台相連，用於驅動載置台旋轉；所述攝影裝置設置在所述載置台的上方，用於給載置台上的晶圓拍攝圖像，並將拍攝的圖像發送至所述圖像處理裝置；所述圖像 處理裝置接收所述攝影裝置拍攝的圖像後，將圖像中晶圓外周邊緣部上一部分區域內的圖像轉換成圖元，並將該圖元與該部分區域內的圖像參考圖元比較，若二者一致，則晶圓被正確的放置於載置台上，若二者不一致，則晶圓在載置台上的位置偏離了正確位置。

為達成上述目的，本發明提供的一種晶圓位置檢測方法，包括如下步驟：選定晶圓圖像檢測區域並獲取該檢測區域內的晶圓圖像參考圖元；將晶圓放置在載置台上；低速旋轉載置台；拍攝晶圓的圖像，並將晶圓的圖像發送至圖像處理裝置；將檢測區域內的晶圓圖像轉換成圖元；將圖元與檢測區域內的晶圓圖像參考圖元比較，若二者一致，則晶圓被正確的放置於載置台上，若二者不一致，則晶圓在載置台上的位置偏離了正確位置。

綜上所述，本發明晶圓位置檢測裝置及檢測方法透過給晶圓拍攝圖像，因此，該裝置和方法能夠準確的檢測晶圓在載置台上的位置是否正確，不會出現誤檢，提高了工藝的可靠性。

10‧‧‧工藝腔

20‧‧‧載置台

21‧‧‧承載部

22‧‧‧支撐部

23‧‧‧定位銷

30‧‧‧驅動裝置

40‧‧‧吹氣裝置

41‧‧‧吹氣口

42‧‧‧氣體管路

50‧‧‧攝影裝置

W‧‧‧晶圓

D‧‧‧檢測區域

第1圖是本發明晶圓位置檢測裝置的一實施例的剖面結構示意圖。

第2圖是本發明晶圓位置檢測裝置的一實施例的立體圖。

第3圖是本發明晶圓位置檢測裝置的另一實施例的立體圖。

第4圖是本發明晶圓位置檢測方法的流程圖。

為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所達成目的及功效，下面將結合實施例並配合圖式予以詳細說明。

請參閱第1圖和第2圖，為本發明晶圓位置檢測裝置的一實施例的示意圖。本發明晶圓位置檢測裝置包括工藝腔10、載置台20、驅動裝置30、吹氣裝置40、攝影裝置50及圖像處理裝置(圖中未示)。

工藝腔10用於對晶圓W進行相應的工藝處理，在本發明中，工藝腔10可以用於對晶圓W進行濕法清洗和乾燥處理。載置台20具有圓形的用於放置晶圓W的承載部21和一端與承載部21中心相連接而另一端穿過工藝腔10與驅動裝置30相連接的支撐部22，承載部21收容於工藝腔10內，承載部21設置有數個定位銷23用於將晶圓W卡固在承載部21上。定位銷23通常設置為3個或3個以上以達到較好的卡固效果。驅動裝置30用於驅動 載置台20旋轉，驅動裝置30可以是一馬達。吹氣裝置40設置在載置台20的上方，用於向承載部21上的晶圓W的外周邊緣部吹氮氣或其他乾燥氣體，從而使晶圓W的外周邊緣部乾燥，吹氣裝置40具有設置於晶圓W外周邊緣部上方的吹氣口41和與吹氣口41相連通的氣體管路42，吹氣口41的直徑為2至4毫米。攝影裝置50設置在載置台20的上方，用於給承載部21上的晶圓W拍攝圖像，並將拍攝的圖像發送至圖像處理裝置，攝影裝置50可以是一照相機或攝影機。

本發明晶圓位置檢測裝置檢測晶圓W是否被正確地放置於載置台20的承載部21上的具體過程如下：先手動的將晶圓W放置在承載部21的正確位置上，調整吹氣裝置40的吹氣口41與晶圓W之間的垂直距離為2至6釐米，驅動裝置30驅動載置台20低速旋轉，並透過吹氣裝置40向晶圓W的外周邊緣部吹氮氣，直至晶圓W的外周邊緣部完全乾燥，驅動裝置30驅動載置台20旋轉的速度為20~100rpm，該轉速可以保證即使晶圓W沒有被正確地放置在承載部21上，晶圓W也不會由於離心力的作用離開承載部21，吹氣裝置40向晶圓W的外周邊緣部吹的氮氣的壓力為40~100psi，時間為10~25秒。然後，攝影裝置50給放置於承載部21上的晶圓W拍攝圖像，並將拍攝的圖像發送至圖像處理裝置，圖像處理裝置接收到攝影裝置50發送的圖像後，選取圖像中晶圓W外周邊緣部上一部分區域作為檢測區域D，然後將該檢測區域內晶圓 W的圖像轉換成圖元，並將該圖元儲存作為檢測區域內的圖像參考圖元。

承載部21上的晶圓W經過相應的工藝處理後取走，然後再將另一片晶圓W放置於承載部21上，此時，可以是手動放置或透過機械手放置，驅動裝置30以相同的轉速驅動載置台20低速旋轉，同時，吹氣裝置40向晶圓W的外周邊緣部吹氮氣，吹的氮氣的壓力為40~100psi，時間為10~25秒。然後，攝影裝置50給晶圓W拍攝圖像，並將拍攝的圖像發送至圖像處理裝置，圖像處理裝置接收到圖像後，將檢測區域內的晶圓W的圖像轉換成圖元，並將該圖元與儲存的檢測區域內的圖像參考圖元比較，若兩者一致，即表明晶圓W被正確的放置於承載部21上，工藝腔10中的工藝處理可以開始；若兩者不一致，即表明晶圓W在承載部21上的位置偏離了正確位置，在工藝腔10中的工藝處理需停止。

較佳者，上述攝影裝置50在拍攝晶圓W的圖像的同時持續向晶圓W的外周邊緣部吹氮氣，使晶圓W的外周邊緣部保持乾燥。

此外，由於當載置台20轉動的速度過低時，晶圓W上的水滴無法透過甩乾去除，而且當吹的氮氣的壓力過低時(小於50psi)，晶圓W上的水滴被氮氣吹開後又會重新聚攏在一起。為了解決此問題，如第3圖所示，較佳者將吹氣裝置40的吹氣口41設置在距離檢測區域D所對應的晶圓W外周邊緣部1-3cm處，同時使氣流的方 向與晶圓W旋轉的方向保持一致，保證了檢測區域所對應的晶圓W外周邊緣部乾燥的同時即可給晶圓W拍攝圖像進行位置檢測，進而節省了工藝時間。

請參閱第4圖，本發明還揭示了一種晶圓位置檢測方法，包括如下步驟：S110：選定晶圓圖像檢測區域並獲取該檢測區域內的晶圓圖像參考圖元；S120：將晶圓W放置在載置台20的承載部21上；S130：低速旋轉載置台20，並向晶圓W的外周邊緣部吹氮氣乾燥晶圓W的外周邊緣部；S140：拍攝晶圓W的圖像，並將圖像發送至圖像處理裝置；S150：將檢測區域內的晶圓圖像轉換成圖元；S160：將圖元與檢測區域內的晶圓圖像參考圖元比較，根據比較結果判斷晶圓W的位置是否正確，具體地，若圖元與檢測區域內的晶圓圖像參考圖元一致，即表明晶圓W被正確的放置於承載部21上；若圖元與檢測區域內的晶圓圖像參考圖元不一致，即表明晶圓W在承載部21上的位置偏離了正確位置。

進一步的，選定晶圓圖像檢測區域並獲取該檢測區域內的晶圓圖像參考圖元，包括如下步驟：首先，將晶圓W放置在載置台20的承載部21的正確位置上；其次，低速旋轉載置台20，並向晶圓W的外周邊緣部 吹氮氣乾燥晶圓W的外周邊緣部；然後，拍攝晶圓W的圖像，並將晶圓W的圖像發送至圖像處理裝置；最後，選取圖像中晶圓W外周邊緣部上一部分區域作為檢測區域，並將檢測區域內晶圓W的圖像轉換成圖元，該圖元即為晶圓圖像參考圖元。

較佳者，在拍攝晶圓W的圖像的同時持續向晶圓W的外周邊緣部吹氮氣。

由上述可知，本發明晶圓位置檢測裝置及檢測方法透過向晶圓W的外周邊緣部吹氮氣乾燥晶圓W的外周邊緣部後再給晶圓W拍攝圖像，因此，該裝置和方法能夠準確地檢測晶圓W在承載部21上的位置是否正確，不會出現誤檢，提高了工藝的可靠性。

綜上所述，本發明晶圓位置檢測裝置及檢測方法透過上述實施方式及相關圖式說明，己具體、詳實的揭露了相關技術，使本領域的技術人員可以據以實施。而以上所述實施例只是用來說明本發明，而不是用來限制本發明的，本發明的權利範圍，應由本發明的申請專利範圍來界定。至於本文中所述元件數目的改變或等效元件的代替等仍都應屬於本發明的權利範圍。

10‧‧‧工藝腔

20‧‧‧載置台

21‧‧‧承載部

22‧‧‧支撐部

23‧‧‧定位銷

30‧‧‧驅動裝置

40‧‧‧吹氣裝置

41‧‧‧吹氣口

42‧‧‧氣體管路

50‧‧‧攝影裝置

W‧‧‧晶圓

Claims (14)

1. 一種晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，包括：載置台、驅動裝置、攝影裝置及圖像處理裝置，其中，所述載置台用於載置晶圓，所述驅動裝置與所述載置台相連，用於驅動載置台旋轉，所述攝影裝置設置在所述載置台的上方，用於給載置台上的晶圓拍攝圖像，並將拍攝的圖像發送至所述圖像處理裝置，所述圖像處理裝置接收所述攝影裝置拍攝的圖像後，將圖像中晶圓外周邊緣部上一部分區域內的圖像轉換成圖元，並將該圖元與該部分區域內的圖像參考圖元比較，若二者一致，則晶圓被正確的放置於載置台上，若二者不一致，則晶圓在載置台上的位置偏離了正確位置。
2. 根據請求項1所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，所述驅動裝置驅動載置台旋轉的速度為20~100rpm。
3. 根據請求項1所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，還包括吹氣裝置，所述吹氣裝置設置在所述載置台的上方並向載置台上的晶圓的外周邊緣部吹氣，使晶圓的外周邊緣部乾燥。
4. 根據請求項3所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，所述吹氣裝置具有設置於晶圓外周邊緣部上方的吹氣口和與所述吹氣口相連通的氣體管路。
5. 根據請求項4所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在 於，所述吹氣口的直徑為2至4毫米。
6. 根據請求項4所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，所述吹氣口與晶圓之間的垂直距離為2至6釐米。
7. 根據請求項3所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，所述吹氣裝置向載置台上的晶圓的外周邊緣部吹的氣體為氮氣或乾燥氣體。
8. 根據請求項3所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，所述吹氣裝置向載置台上的晶圓的外周邊緣部吹的氣體的壓力為40~100psi，時間為5~25秒。
9. 根據請求項3所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，所述吹氣裝置設置在距離選取的部分區域所對應的晶圓外周邊緣部1-3cm處，同時氣流的方向與晶圓旋轉的方向一致。
10. 根據請求項1所述的晶圓位置檢測裝置，其特徵在於，所述攝影裝置為一照相機或攝影機。
11. 一種晶圓位置檢測方法，其特徵在於，包括：選定晶圓圖像檢測區域並獲取該檢測區域內的晶圓圖像參考圖元；將晶圓放置在載置台上； 低速旋轉載置台；拍攝晶圓的圖像，並將晶圓的圖像發送至圖像處理裝置；將檢測區域內的晶圓圖像轉換成圖元；將圖元與檢測區域內的晶圓圖像參考圖元比較，若二者一致，則晶圓被正確的放置於載置台上，若二者不一致，則晶圓在載置台上的位置偏離了正確位置。
12. 根據請求項11所述的晶圓位置檢測方法，其特徵在於，所述選定晶圓圖像檢測區域並獲取該檢測區域內的晶圓圖像參考圖元的步驟進一步包括：首先，將晶圓放置在載置台的正確位置上；其次，低速旋轉載置台；然後，拍攝晶圓的圖像，並將晶圓的圖像發送至圖像處理裝置；最後，選取圖像中晶圓外周邊緣部上一部分區域作為檢測區域，並將檢測區域內晶圓的圖像轉換成圖元，該圖元即為晶圓圖像參考圖元。
13. 根據請求項11或12所述的晶圓位置檢測方法，其特徵在於，低速旋轉載置台的同時向晶圓的外周邊緣部吹氣，乾燥晶圓的外周邊緣部。
14. 根據請求項11或12所述的晶圓位置檢測方法，其特徵在於，在拍攝晶圓的圖像的同時持續向晶圓的外周邊緣部 吹氣。