TWI827326B - 半導體製程設備以及晶圓位置狀態的監測方法 - Google Patents
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Abstract
一種半導體製程設備和晶圓位置狀態的監測方法，其中，半導體製程設備包括檢測裝置和控制器；檢測裝置用於即時檢測呈陣列分佈的多個子區域對應的實測高度值，多個第一子區域至少覆蓋基座的片槽；控制器用於根據與每個第一子區域對應的實測高度值和預設的基準高度值確定晶圓的位置狀態是否正常；基準高度值為基座和基座上承載的晶圓均處於標準位置時檢測裝置檢測到的多個第一子區域各自對應的高度值。
Description
本發明涉及半導體製造領域，具體地，涉及一種半導體製程設備以及晶圓位置狀態的監測方法。
化學氣相沉積外延生長製程的基本原理是將製程氣體輸送到製程腔室，通過加熱使之在製程腔室中發生反應，從而沉積在晶圓上形成膜層。在這個過程中，晶圓通常被放置在基座的片槽中，從而使基座能夠帶動晶圓持續旋轉。若晶圓不能完全被放置在片槽中，以致其部分搭接在片槽邊緣，或者，基座在旋轉過程中發生擺動，則沉積在晶圓表面的膜層的均勻度就會大大下降，進而造成產品良率的下降。
現有的晶圓位置檢測裝置通常通過檢測基座中心位置的溫度波動，來確定晶圓是否位於基座的片槽中。但由於溫度波動的滯後性，現有的晶圓狀態檢測裝置的檢測準確性較低，且資料回饋不及時，進而導致無法準確地反映出在製程過程中晶圓的位置以及基座的旋轉情況。
本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種半導體製程設備以及晶圓位置狀態的監測方法，其能夠較為準確地反映出半導體製程腔室內部晶圓的位置狀態。
為實現本發明的目的而提供一種半導體製程設備，包括製程腔室，該製程腔室中設置有用於承載晶圓的基座，該基座上開設有用於容置該晶圓的片槽，該製程腔室中還設置有檢測裝置，該檢測裝置用於即時檢測該製程腔室中預設檢測區域中呈陣列分佈的多個第一子區域各自對應的實測高度值；該預設檢測區域覆蓋該基座的上表面，多個該第一子區域至少覆蓋該片槽；
該半導體製程設備還包括控制器，該控制器用於獲取每個該第一子區域對應的該實測高度值，並根據每個該第一子區域對應的該實測高度值和預設的基準高度值確定該晶圓的位置狀態是否正常；該基準高度值為該基座和該基座上承載的該晶圓均處於標準位置時該檢測裝置檢測到的多個該第一子區域各自對應的高度值。
可選的，該基座和該基座上承載的晶圓均處於的該標準位置包括：該基座處於指定水平度，該晶圓處於該基座上的指定標準位置。
可選的，該控制器還用於計算每個該第一子區域對應的該實測高度值和該基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出預設閾值，若否，則判定該晶圓處於正常位置狀態；若是，則判定該晶圓未處於正常位置狀態。
可選的，該基座可旋轉；在該基座處於靜止狀態時，該控制器用於計算與每個該第一子區域對應的該實測高度值與該基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出第一預設閾值，若是，則發出晶圓未被完全置入片槽的提示；該第一預設閾值等於該片槽的深度與該晶圓的厚度之和。
可選的，該基座可旋轉；在該基座處於旋轉狀態時，該控制器用於計算與每個該第一子區域對應的該實測高度值與該基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出第二預設閾值，若是，則發出晶圓滑出片槽的提示；該第二預設閾值等於該片槽的深度。
可選的，該基座可旋轉；該檢測裝置還用於在該基座處於旋轉狀態時，即時檢測該預設檢測區域中呈環狀分佈的多個第二子區域各自對應的實測三維座標值；呈環狀分佈的多個該第二子區域覆蓋該基座的邊緣；該控制器還用於獲取每個該第二子區域對應的該實測三維座標值，並分別對比相鄰的兩個時刻同一該第二子區域對應的該實測三維座標值，並根據比較結果即時判斷該基座是否發生擺動。
可選的，該控制器還用於即時判斷相鄰的兩個時刻任一該第二子區域對應的該實測三維座標值的差值是否超出第三預設閾值，若是，則發出基座發生擺動的提示。
可選的，該基座上方設置有測溫裝置，該測溫裝置與該基座表面的中心正對，用於檢測晶圓溫度；該檢測裝置位於該基座上方，且與該基座表面的中心相偏置。
可選的，該檢測裝置包括面陣雷射雷達感測器。
作為另一種技術方案，本發明還提供一種晶圓位置狀態的監測方法，應用於上述任一實施例所述的半導體製程設備，包括：獲取每個第一子區域對應的實測高度值；根據每個該第一子區域對應的該實測高度值和基準高度值確定該晶圓的位置狀態是否正常。
本發明具有以下有益效果：
本發明提供的半導體製程設備，利用檢測裝置對基座表面即時進行分區域的高度檢測，並且該檢測裝置能夠即時地同步檢測預設檢測區域中的呈陣列分佈的多個第一子區域，這種陣列分區檢測方式可以更精細地分區檢測，而且是同步的，從而可以更快、更準確地反映出不同的第一子區域的實測高度值的差異，具有回應快、檢測結果準確的優點，並且利用控制器綜合分析與每個第一子區域對應的實測高度值與預先確定的基準高度值，以確定晶圓的位置狀態是否正常，例如能夠確定出晶圓是否完全位於基座上的片槽中。因此，本發明提供的半導體製程設備，通過結合上述控制器和檢測裝置能夠較為直觀地反映出預設檢測區域中的高度值以及高度變化，從而能夠快速且準確地反映出製程腔室中晶圓的位置狀態，進而實現對晶圓的位置狀態進行即時監測，以在製程過程中發生晶圓脫離片槽的情況時，操作人員能夠及時做出應對，進而能夠確保製程順利進行。
本發明實施例提供的晶圓位置狀態的監測方法，應用於上述半導體製程設備，能夠快速且準確地反映出製程腔室中晶圓的位置狀態，從而實現對晶圓的位置狀態進行即時監測，以在製程過程中發生晶圓脫離片槽的情況時，操作人員能夠及時做出應對，進而能夠確保製程順利進行。
以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。
此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。
儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。
如圖1所示，化學氣相沉積外延生長製程設備通常包括：製程腔室1、設置在製程腔室1中的基座2和熱源（圖中未示出）。在化學氣相沉積外延製程開始後，晶圓會被放置在基座2上的片槽中，製程氣體會由進氣口11進入製程腔室1，由出氣口12流出製程腔室1，並在加熱條件下在製程腔室1內部發生反應，該反應的產物則會在重力作用下沉積在晶圓表面，形成膜層。而由於用於形成膜層的材料僅在重力作用下沉積，因此為了提高膜層的均勻性，晶圓應當盡可能地保持水準。但在實際製程過程中，存在多種影響晶圓的水平度的情況，例如：晶圓未被完全放置在基座2上的片槽中或者基座2在旋轉時發生擺動，若操作人員未能夠在這些情況發生之前或者在這些情況發生時，及時對晶圓的位置進行調整，則製程效果會大大降低甚至導致製程失敗。
實施例1
為瞭解決上述技術問題，本實施例提供一種半導體製程設備，用以在製程過程中即時反映其內部晶圓的位置狀態。具體的，本實施例中的半導體製程設備不限於為化學氣相沉積外延生長製程設備，還可以為諸如物理氣相沉積製程設備或原子層沉積製程設備等對晶圓的水平度有一定要求的製程設備中。
請參考圖2，本實施例提供的半導體製程設備包括：製程腔室1、用於承載晶圓3的基座2、檢測裝置4和控制器（圖中未示出）。其中，基座2設置在製程腔室1中，基座2上開設有用於容置晶圓的片槽21。檢測裝置4具有檢測目標物體表面高度的功能，具體的，檢測裝置4用於即時檢測製程腔室1中的預設檢測區域中呈陣列分佈的多個第一子區域對應的實測高度值，並將該實測高度值發送至控制器。需要說明的是，前述與每個第一子區域對應的高度值包括基座2表面的實測高度值、晶圓3表面的實測高度值以及片槽21底面的實測高度值中的一者或多者。
而且，如圖2和圖3所示，前述預設檢測區域至少完全覆蓋基座2的上表面，多個第一子區域至少覆蓋片槽21，以能夠對片槽21和/或置於片槽21中的晶圓3表面各處的高度進行分區域的即時檢測。
控制器用於預存對應於每個第一子區域預設的基準高度值；具體的，基準高度值為基座2和基座2上承載的晶圓3均處於標準位置時，檢測裝置4檢測到的多個第一子區域各自對應的高度值。控制器還用於獲取每個第一子區域對應的實測高度值，並根據每個第一子區域對應的實測高度值和預設的基準高度值確定晶圓的位置狀態是否正常，即通過綜合分析與每個第一子區域對應的實測高度值和基準高度值，來確定晶圓3能夠是否處於製程期望的位置。
而且，由於檢測裝置能夠即時地同步檢測預設檢測區域中的呈陣列分佈的多個第一子區域，這種陣列分區檢測方式可以更精細地分區檢測，而且是同步的，從而可以更快、更準確地反映出不同的第一子區域的實測高度值的差異，具有回應快、檢測結果準確的優點，因此通過結合上述控制器和檢測裝置4能夠較為直觀地反映出預設檢測區域中的高度值以及高度變化，從而從而能夠快速且準確地反映出製程腔室中晶圓的位置狀態，進而實現對晶圓的位置狀態進行即時監測，以在製程過程中發生晶圓脫離片槽的情況時，操作人員能夠及時做出應對，進而能夠確保製程順利進行。
需要說明的是，上述預設檢測區域是檢測裝置所能檢測的區域，該區域是一種檢測範圍，是虛擬的。上述多個第一子區域也是由檢測裝置虛擬劃分的子區域，是一種陣列分區檢測方式。
前述基準高度值應在當基座2和晶圓3處於預設的標準位置時進行採集。具體的，在一些可選的實施例中，前述標準位置包括：基座2處於指定水平度和晶圓3處於基座2上的指定標準位置。相應的，基準高度值包括：當基座2處於指定水平度時，檢測裝置4檢測到的基座表面的高度值；當晶圓3處於指定標準位置時，晶圓3表面和基座2表面的高度值。此外，上述標準位置可以根據製程期望的晶圓3的正常位置狀態進行選擇，例如，如圖2所示，若要確定晶圓3是否被放置在基座2上的片槽21中，則可以將基座2上未放置有晶圓（即片槽21空置）時基座2的位置作為標準位置，從而以片槽21底面的高度作為基準高度值。
在一些可選的實施例中，控制器還用於計算每個第一子區域對應的實測高度值和基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出預設閾值，若否，則判定晶圓3處於正常位置狀態；若是，則判定晶圓3未處於正常位置狀態。
以圖4a-5b為例，其示出了多種晶圓位置狀態和相應的高度值檢測結果，其中，預設檢測區域劃分為64個矩形子區域，且64個矩形子區域以8x8矩陣形式分佈，A、B、C、D、F分別代表子區域的實測高度值，即相應的矩形子區域中基座2表面或晶圓3表面高度。如圖4a和圖4b所示，當晶圓3完全位於基座2上的片槽21中時，覆蓋片槽21的16個第一子區域的實測高度值為C，覆蓋基座21邊緣處的20個第二子區域的實測高度值為B，其餘的28個子區域中的實測高度值為A；如圖5a和圖5b所示，當晶圓3未完全位於片槽21中時，晶圓3部分搭接在片槽21邊緣上，與該搭接處對應的4個第一子區域的實測高度值為F，與片槽21對應的4個第一子區域的實測高度值則為D，即片槽21底面的實測高度為D。可見，通過檢測裝置即時地同步檢測各個矩形子區域對應的實測高度值，可以實現更精細地分區檢測，而且是同步的，從而可以更快、更準確地反映出不同的矩形子區域的實測高度值的差異，結合利用控制器分析多個矩形子區域對應的實測高度值，能夠有效地反映出晶圓3的位置以及晶圓3和基座2的相對位置關係，從而能夠確定晶圓的位置狀態是否正常。
在製程開始階段，晶圓3通常由機械手夾持並放置在片槽21中，若晶圓3不能完全被放置在片槽21中，以致其部分搭接在片槽21邊緣，則會造成晶圓3表面傾斜，進而降低製程效果。為瞭解決這一技術問題，在一些實施例中，在基座2處於靜止狀態時，控制器還用於計算與每個第一子區域對應的實測高度值與基準高度值的差值，並即時判斷差值是否超出第一預設閾值，若是，則發出晶圓未被完全置入片槽的提示，以提示操作人員及時對晶圓3位置進行調整。其中，第一預設閾值等於片槽21的深度與晶圓的厚度之和，容易理解的，當晶圓3部分搭接在基座2的邊緣處時，該搭接處的晶圓3表面與片槽21底面之間的高度差必然會大於或等於片槽21的深度與晶圓3的厚度之和。
在實際製程中，為了使晶圓3能夠均勻受熱，基座2在製程過程中通常會持續旋轉，為防止晶圓3在基座2旋轉過程中發生滑移，晶圓3應當放置在片槽21中。然而在製程過程中，製程氣體會持續通入並形成氣流，因此晶圓3仍然存在脫離片槽21的風險。為了對晶圓3位置進行監測，在一些可選的實施例中，在基座2處於旋轉狀態時，控制器用於計算與每個第一子區域對應的實測高度值與基準高度值的差值，並即時判斷差值是否超出第二預設閾值，若是，則發出晶圓滑出片槽21的提示，以提示操作人員及時對晶圓3位置進行調整。具體的，第二預設閾值等於片槽的深度與晶圓的厚度之和；容易理解的，當晶圓3滑出片槽21時，晶圓3部分或者整體會搭接在片槽21邊緣處，則該搭接處的晶圓3表面與完全位於片槽21時晶圓3表面之間的高度差必然會大於或等於片槽21的深度與晶圓3的厚度之和，因此，一旦上述差值超過第一預設閾值，即可以確定晶圓未被完全置入片槽21。
在實際製程中，為了使晶圓3能夠均勻受熱，基座2在製程過程中通常會持續旋轉，為防止晶圓3在基座2旋轉過程中發生滑移，晶圓3應當放置在片槽21中。然而在製程過程中，製程氣體會持續通入並形成氣流，因此在氣流的影響下，晶圓3仍然存在脫離片槽21的風險。為了對晶圓3位置進行監測，在一些可選的實施例中，在基座2處於旋轉狀態時，控制器還用於計算與每個第一子區域對應的實測高度值與基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出第二預設閾值，若是，則發出晶圓滑出片槽的提示，以提示操作人員及時對晶圓3位置進行調整。具體的，第二預設閾值等於片槽的深度；容易理解的，當晶圓3滑出片槽21時，晶圓3部分或者整體會搭接在片槽21邊緣處，則該搭接處的晶圓3表面與完全位於片槽21中的時晶圓3表面之間的高度差必然會大於或等於片槽21的深度，因此，一旦上述差值超過第二預設閾值，即可以確定晶圓滑出片槽。
如圖1所示，為了驅動基座2旋轉，基座2下方通常設置有驅動軸5。基座2通常設置在驅動軸5的一端，而由於基座2自身具有一定品質，驅動軸5在帶動基座2旋轉時，基座2會在驅動軸5上端部施加一定的慣性力矩，並向驅動軸5施加一個在垂直於驅動軸5軸線方向上的分力，因此，若驅動軸5的剛性不足或者驅動軸5過長，則會在旋轉過程中發生擺動，進而導致基座2在旋轉過程中發生擺動，嚴重影響晶圓3的製程效果。
為了對基座2的旋轉狀態進行監測，在一些可選的實施例中，檢測裝置4還用於在基座2處於旋轉狀態時，即時檢測預設檢測區域中呈環狀分佈的多個第二子區域各自對應的實測三維座標值，其中，呈環狀分佈的多個第二子區域覆蓋基座2的邊緣。控制器還用於獲取每個第二子區域對應的實測三維座標值，並分別對比相鄰的兩個時刻同一第二子區域對應的實測三維座標值，並根據比較結果即時判斷基座是否發生擺動。具體的，在一些可選的實施例中，前述兩個相鄰的時刻可以為基座2旋轉的相鄰的兩圈。
需要說明的是，若基座發生擺動，呈環狀分佈多個第二子區域（即檢測裝置的檢測物件）是可能跟隨擺動的基座表面的發生變動的。請參考圖6，當基座2旋轉時，通過即時檢測基座在每旋轉一圈時，位置相同的多個第二子區域對應的實測三維座標值，可以得到：帶陰影的區域為基座旋轉一圈未發生擺動時，在三維座標中的位置；虛線區域為基座旋轉一圈發生擺動時，在三維座標中的位置。通過對比這兩個區域可知，與基座2在發生擺動時對應的第二子區域的X值和/或Y值會相對於未擺動時發生變化，從而通過計算第二子區域X值和Y值的差值可以計算出基座2的擺動幅度。
另外，由圖1和圖6可見，當基座2在旋轉過程中發生擺動時，基座2邊緣處的表面高度的變化量較大，因此，檢測裝置4容易檢測到基座2邊緣處的多個第二子區域中實測高度的變化，而且相應的，若在實際生產中，基座2的直徑和驅動軸5的長度均已知，那麼通過計算每個第二子區域的實測高度值的變化量，即計算第二子區域的Z座標的差值，也可以計算出基座2的擺動幅度，從而可以反映出基座2是否發生擺動。
在一些可選的實施例中，控制器還用於即時判斷任一第二子區域在相鄰的兩個時刻對應的實測三維座標值的差值是否超出第三預設閾值；若是，則向操作人員發出基座發生擺動的提示。
在一些可選的實施例中，製程腔室1中通常還設置有紅外測溫裝置6，其通常位於基座2上方，且與基座2表面的中心正對設置。為了避免影響溫度檢測效果，檢測裝置4位於基座2上方，且與基座2表面的中心相偏置。
在一些可選的實施例中，檢測裝置4為具有距離檢測功能的裝置，用於檢測基座2和/或晶圓3表面到其自身的距離。檢測裝置4例如為面陣雷射雷達感測器，其能夠發射雷射光束並接收反射回波，以能夠根據發射和接收過程的時間計算出探測目標的到自身的距離；面陣雷射雷達傳感器能夠即時地同步檢測預設檢測區域中的呈陣列分佈的多個第一子區域，這種陣列分區檢測方式可以更精細地分區檢測，而且是同步的，從而可以更快、更準確地反映出不同的第一子區域的實測高度值的差異，具有回應速度快和檢測精度高等優點。而且，現有技術中通常利用工業相機進行測距，但半導體製程腔室內部的光照強度往往無法滿足製程相機的需求，因此採用工業相機進行測距存在較大的誤差；與之相比，面陣雷射雷達感測器對光照強度要求不高，因此能夠得到更為精確的檢測結果。
以圖2為例，當檢測裝置4為單一的面陣雷射雷達感測器時，可將其視為腔體1內部空間中的一個點，那麼容易理解地，即使不同子區域中的基座2和/或晶圓3表面高度相同，其到檢測裝置4的距離也各不相同。由此可見，面陣雷射雷達感測器檢測到的實測距離值不足以直觀地反映出基座2表面和晶圓3表面的高度。為了更直觀地獲取基座2表面和晶圓3表面的高度，在一些可選的實施例中，控制器還用於將由面陣雷射雷達感測器獲取的距離值即時換算為相應的表面高度值。具體的，仍以圖2為例，面陣雷射雷達感測器（檢測裝置4）進行檢測時，其自身可以看作原點，而檢測過程可以視為在空間中建立一個球坐標系，並求基座2表面某一處的球座標的過程，相應的，控制器能夠將接受到的球座標換算為相應的三維座標。由於球座標與三維座標之間的轉換是極為成熟的數學演算法，所以在此不對於控制器的換算過程作過多贅述。
還需要說明的是，檢測裝置4不限於如圖2所示的單一測距裝置，在一些可選的實施例中，檢測裝置還可以為設置在基座2上方的多個測距裝置，例如為與子區域一一對應設置的多個測距裝置。
在一些可選的實施例中，控制器可以採用可程式設計邏輯控制器（PLC）。
本實施例提供的半導體製程設備，利用檢測裝置對基座表面即時進行分區域的高度檢測，並且該檢測裝置能夠即時地同步檢測預設檢測區域中的呈陣列分佈的多個第一子區域，這種陣列分區檢測方式可以更精細地分區檢測，而且是同步的，從而可以更快、更準確地反映出不同的第一子區域的實測高度值的差異，具有回應快、檢測結果準確的優點，並且利用控制器綜合分析與每個第一子區域對應的實測高度值與預先確定的基準高度值，以確定晶圓的位置狀態是否正常，例如能夠確定出晶圓是否完全位於基座上的片槽中。因此，本發明提供的半導體製程設備，通過結合上述控制器和檢測裝置能夠較為直觀地反映出預設檢測區域中的高度值以及高度變化，從而能夠快速且準確地反映出製程腔室中晶圓的位置狀態，進而實現對晶圓的位置狀態進行即時監測，以在製程過程中發生晶圓脫離片槽的情況時，操作人員能夠及時做出應對，進而能夠確保製程順利進行。
實施例2
基於實施例1的半導體製程設備，本實施例提供應用於前述半導體製程設備的一種晶圓位置狀態的監測方法，如圖7所示，該方法包括以下步驟：
步驟S1：獲取每個第一子區域對應的實測高度值；
步驟S2：根據每個第一子區域對應的實測高度值和基準高度值確定晶圓的位置狀態是否正常。
本實施例提供的晶圓位置狀態的監測方法，能夠快速且準確地反映出製程腔室中晶圓的位置狀態，從而實現對晶圓的位置狀態進行即時監測，以在製程過程中發生晶圓脫離片槽的情況時，操作人員能夠及時做出應對，進而能夠確保製程順利進行常。
實施例3
基於實施例1提出的半導體製程設備和實施例2提出的晶圓位置狀態監測方法，本實施例提供多種前述半導體製程設備和監測方法在實際製程中的應用流程。
為了在製程開始階段監測晶圓是否被完全放置在片槽中，在一些可選的實施例中，應用流程具體包括以下步驟：
步驟S01：在製程開始之前，獲取檢測裝置檢測到的與多個第一子區域對應的基座表面的高度值，並將該高度值存儲為第一基準高度值；
步驟S02：在製程開始階段，將晶圓放入片槽中，獲取檢測裝置即時檢測的每個第一子區域的高度值，並將該高度值存儲為第一實測高度值；
步驟S03：即時計算每個第一子區域的第一基準高度值和第一實測高度值的差值；
步驟S04：判斷多個差值中是否存在差值超出第一預設閾值，若是，則向操作人員發出晶圓未被完全置入片槽的提示；若否，則返回步驟S02。具體的，前述第一預設閾值等於片槽的深度與晶圓的厚度之和。
為了在基座旋轉過程中監測晶圓是否脫離出片槽，在一些可選的實施例中，應用流程具體包括以下步驟：
步驟S01：將晶圓放入片槽中；
步驟S02：控制基座旋轉；
步驟S03：在基座旋轉第一圈的過程中，獲取檢測裝置檢測到的與多個第一子區域對應的基座表面的高度值，並將該高度值存儲為第二基準高度值；
步驟S04：在基座後續旋轉的過程中，獲取檢測裝置即時檢測的每個第一子區域的高度值，以獲取相應的基座表面和晶圓表面到的實測高度值，並將該高度值存儲為第二實測高度值；
步驟S05：即時計算每個第一子區域中的第二基準高度值和第二實測高度值的差值；
步驟S06：判斷多個差值中是否存在差值超出第二預設閾值，若是，則向操作人員發出晶圓滑出片槽的提示；若否，則返回步驟S05。具體的，前述第二預設閾值等於片槽的深度。
為了監測基座在旋轉過程中是否發生大幅擺動，在一些可選的實施例中，應用流程具體包括以下步驟：
步驟S01：控制基座旋轉；
步驟S02：在基座旋轉每一圈的過程中，獲取檢測裝置即時檢測的每個第二子區域的三維座標值（X、Y、Z值），並將基座旋轉相鄰的兩圈中的前一圈的實測三維座標值存儲為基準三維座標值，將後一圈的實測高度存儲為第三實測三維座標值；
具體的，呈環狀分佈的多個第二子區域覆蓋基座邊緣；
步驟S03：即時判斷是否存在位於基座邊緣處的子區域中的基座表面的基準三維座標值和實測三維座標值不同，若是，則向操作人員發出基座發生擺動的提示，並計算基座邊緣處的多個子區域中的基座的表面的基準三維座標值和實測三維座標值的差值，並將該差值存儲為實測三維座標值變化量；若否，則返回步驟S02。
本實施提供的多種應用流程，能夠快速且準確地反映出製程腔室中晶圓的位置狀態，從而實現對晶圓的位置狀態進行即時監測，以在製程過程中發生晶圓脫離片槽的情況時，操作人員能夠及時做出應對，進而能夠確保製程順利進行。
前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。
1:製程腔室
2:基座
3:晶圓
4:檢測裝置
5:驅動軸
6:紅外測溫裝置
11:進氣口
12:出氣口
21:片槽
S1-S3:步驟
當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。
圖1為一種化學氣相沉積外延生長製程腔室的結構簡圖；
圖2為實施例1提供的半導體製程設備的結構示意圖；
圖3為實施例1提供的檢測裝置的預設檢測區域的示意圖；
圖4a為在晶圓完全位於片槽中時基座的俯視圖；
圖4b為在晶圓完全位於片槽中時的檢測結果分佈圖；
圖5a為在晶圓未完全位於片槽中時基座的俯視圖；
圖5b為在晶圓未完全位於片槽中時的檢測結果分佈圖；
圖6為基座未發生擺動和基座發生擺動時的空間位置圖；
圖7為實施例2提供的監測方法的流程圖。
1:製程腔室
2:基座
3:晶圓
4:檢測裝置
6:紅外測溫裝置
21:片槽
Claims (9)
- 一種半導體製程設備，包括製程腔室，該製程腔室中設置有用於承載晶圓的基座，該基座上開設有用於容置該晶圓的一片槽，其中，該製程腔室中還設置有一檢測裝置，該檢測裝置用於即時檢測該製程腔室中的一預設檢測區域中呈陣列分佈的多個第一子區域各自對應的一實測高度值；該預設檢測區域覆蓋該基座的上表面，多個該第一子區域至少覆蓋該片槽；該半導體製程設備還包括一控制器，該控制器用於獲取每個該第一子區域對應的該實測高度值，並根據每個該第一子區域對應的該實測高度值和預設的一基準高度值確定該晶圓的位置狀態是否正常；該基準高度值為該基座和該基座上承載的該晶圓均處於標準位置時該檢測裝置檢測到的多個該第一子區域各自對應的高度值；其中，該基座可旋轉；該檢測裝置還用於在該基座處於旋轉狀態時，即時檢測該預設檢測區域中呈環狀分佈的多個第二子區域各自對應的一實測三維座標值；呈環狀分佈的多個該第二子區域覆蓋該基座的邊緣；該控制器還用於獲取每個該第二子區域對應的該實測三維座標值，並分別對比相鄰的兩個時刻同一該第二子區域對應的該實測三維座標值，並根據比較結果即時判斷該基座是否發生擺動。
- 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，該基座和該基座上承載的晶圓均處於的該標準位置包括：該基座處於指定水平度，該晶圓處於該基 座上的指定標準位置。
- 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，該控制器還用於計算每個該第一子區域對應的該實測高度值和該基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出預設閾值，若否，則判定該晶圓處於正常位置狀態；若是，則判定該晶圓未處於正常位置狀態。
- 如請求項3所述的半導體製程設備，其中，該基座可旋轉；在該基座處於靜止狀態時，該控制器用於計算與每個該第一子區域對應的該實測高度值與該基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出第一預設閾值，若是，則發出晶圓未被完全置入片槽的提示；該第一預設閾值等於該片槽的深度與該晶圓的厚度之和。
- 如請求項3所述的半導體製程設備，其中，該基座可旋轉；在該基座處於旋轉狀態時，該控制器用於計算與每個該第一子區域對應的該實測高度值與該基準高度值的差值，並即時判斷該差值是否超出第二預設閾值，若是，則發出晶圓滑出片槽的提示；該第二預設閾值等於該片槽的深度。
- 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，該控制器還用於即時判斷相鄰的兩個時刻任一該第二子區域對應的該實測三維座標值的差值是否超出第三預設閾值，若是，則發出基座發生擺動的提示。
- 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，該基座上方設置有一測溫裝置，該測溫裝置與該基座表面的中心正對，用於檢測晶圓溫度；該檢測裝置位於該基座上方，且與該基座表面的中心相偏置。
- 如請求項1所述的半導體製程設備，其中，該檢測裝置包括一面陣雷射雷達感測器。
- 一種晶圓位置狀態的監測方法，應用於請求項1-8任一項所述的半導體製程設備，該半導體製程設備包括一製程腔室，該製程腔室中設置有用於承載晶圓的基座，該基座上開設有用於容置該晶圓的片槽；其中，包括：獲取每個該第一子區域對應的實測高度值；根據每個該第一子區域對應的該實測高度值和該基準高度值確定該晶圓的位置狀態是否正常。
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