一种基片对准装置，基片对准方法和物理气相沉积方法与流程

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种基片对准装置，基片对准方法和物理气相沉积方法。

背景技术：

晶圆级物理气相沉积(PVD)金属工艺广泛应用于IC，MEMS，以及先进封装结构的制备工艺中。金属后制程一般是使硅片进入黄光区域进行涂胶-曝光-显影等工艺，由此，将硅片上的金属层定义出图形，以便后道开始蚀刻制程。曝光工艺本身是需要与前层对准的，否则会导致上层金属层与下层结构无法互联，随着工艺能力的提升，线宽越来越窄，曝光时，前后层是否能精确对准尤为重要。

由于金属层沉积后，在硅片表面形成不透光的薄膜，因此硅片都会在某个位置留出标记作为曝光对准标记。PVD机台会在沉积腔体中对应硅片的曝光对准标记上方设置掩盖零件，使此曝光对准标记上不沉积金属，这样，后道黄光曝光时可以以此曝光对准标记作为对准依据。为了使硅片的曝光对准标记和机台掩盖零件能对准，需要在金属沉积前将硅片放置在指定位置。

通常，硅片外圈都有某个标记区域，可以是平边或三角缺口，如图1(a)和图1(b)所示，在图1(a)中，硅片1的标记区域为平边1a，在图1(b)中，硅片1的标记区域为三角缺口1b。PVD机台都会在金属沉积前，将硅片先传送至一个能够使硅片转动的机械转动腔体，按照机台制定的菜单，将硅片转动到某指定角度，以便硅片在进入金属沉积腔体内之后，每片硅片的曝光对准标记都与相应的掩盖零件对准，接下来，使硅片进入金属沉积腔体完成沉积。

在现有技术中，机械转动腔体通常采用激光对准方式来控制硅片转动的角度，例如，在机械转动腔体内，可以从上面发射激光，在下面接收，如果硅片转动到平边或者缺口与接收器对准的位置，则下面的接收器可以接收到激光，机台会判断为硅片转动到指定的角度，而如果硅片转动到其他位置时，会因为硅片阻挡激光，接收器无法 接收到激光。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

本申请的发明人发现，在现有的控制硅片转动的方式中，接收器在将光信号转化为电信号过程中可能存在一定的延迟，导致机械转动没有在指定位置停住，从而使硅片偏离了指定角度，另外，在硅片边缘存在破损时，接收器将会产生多个接收信号，从而造成误判，使硅片无法转动到指定角度。在硅片没有转动到指定角度就进入沉积腔体进行金属沉积的情况下，会导致硅片的曝光对准标记无法被掩盖零件掩盖而沉积到金属，由此，后道黄光曝光制程无法进行，造成硅片报废或者重新返工，严重降低生产效率。

本申请实施例提供一种基片对准装置，基片对准方法和物理气相沉积方法，能够将基片的图像与标准图像进行比较，来判断是否完成基片对准，由此，提高基片对准的准确性。

根据本申请的一个实施例，提供一种基片对准方法，该方法包括：

使基片转动，并且在所述基片的转动角度满足预设条件时，使所述基片停止转动；

拍摄所述基片的图像；

当所述基片的图像和预设的标准图像匹配时，将所述基片传送至预定位置。

根据本申请的另一个实施例，其中，当所述基片的图像和预设的标准图像不匹配时，使所述基片继续转动第一角度后停止，再次拍摄所述基片的图像，并判断再次拍摄的所述基片的图像与所述标准图像是否匹配。

根据本申请的另一个实施例，其中，当所述基片的图像和预设的标准图像不匹配时，计算所述基片的图像与所述预设的标准图像的偏差，并根据所述偏差控制所述基片继续转动所述第一角度。

根据本申请的另一个实施例，其中，当所述基片的图像和预设的标准图像不匹配时，发出报警信息。

根据本申请的另一个实施例，其中，所述预设条件包括，与所述基片表面垂直的 光透过所述基片的标记区域。

根据本申请的另一个实施例，提供一种物理气相沉积方法，该方法包括：

将基片传送至物理气相沉积机台的机械转动腔体；

使所述机械转动腔体内的所述基片转动，并且在所述基片的转动角度满足预设条件时，使所述基片停止转动；

拍摄所述基片的图像；

当所述基片的图像和预设的标准图像匹配时，将所述基片传送至所述物理气相沉积机台的沉积腔体；

在所述沉积腔体内的所述基片的表面沉积薄膜材料。

根据本申请的另一个实施例，其中，在沉积所述薄膜材料的过程中，遮盖所述基片表面的曝光对准标记，以使所述薄膜材料不沉积在所述曝光对准标记上。

根据本申请的另一个实施例，提供一种基片对准装置，其中，该基片对准装置包括：

机械转动腔体，其能使位于其中的所述基片转动；

传送单元，其用于将所述基片传入或传出所述机械转动腔体；

光发射单元，其用于发射光；

光接收单元，用于接收所述光发射单元所发射的光，其中，当所述基片在所述机械转动腔体内转动时，所述光发射单元和所述光接收单元分别位于所述基片的上下两侧；

图像获取单元，其用于获取位于所述机械转动腔体内的所述基片在停止转动时的图像；

图像处理单元，其用于将所述图像获取单元所获取的所述基片的图像与预设的标准图像进行比较；以及

控制单元，其在所述光接收单元接收到所述光发射单元所发射的光时，使所述基片停止转动，并使所述图像获取单元获取所述基片的图像，在所述图像处理单元判断为所述基片的图像与所述标准图像匹配时，使所述传送单元将所述基片传送出所述机械转动腔体。

根据本申请的另一个实施例，其中，所述机械转动腔体具有透明的上盖，所述图像获取单元设置于所述机械转动腔体的外部，并透过所述上盖对所述基片进行拍摄。

本申请的有益效果在于：将基片的图像与标准图像进行比较，来判断是否完成基片对准，由此，提高基片对准的准确性。。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1(a)、图1(b)是具有标记区域的基片的示意图；

图2是本申请实施例1的基片对准方法的一个流程示意图；

图3是本申请实施例2的物理气相沉积方法的一个流程示意图；

图4是本申请实施例3的基片对准装置的一个组成示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本申请中，基片的可以是半导体制造领域中常用的晶圆，例如硅晶圆、绝缘体 上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)晶圆、锗硅晶圆、锗晶圆或氮化镓(Gallium Nitride，GaN)晶圆等；并且，该晶圆可以是没有进行过半导体工艺处理的晶圆，也可以是已经进行过处理的晶圆，例如进行过离子注入、蚀刻和/或扩散等工艺处理过的晶圆，本申请对此并不限制。

在本申请中，基片可以具有标记区域，该标记区域与基片的其它区域具有不同形状，并且能够允许光通过，例如，该标记区域可以是如图1(a)所示的平边状或如图1(b)所示的三角缺口状，但本申请可以不限于此，基片的标记区域也可以是其它形状。

实施例1

本申请实施例1提供一种基片对准方法，用于控制基片的旋转角度，使基片上的特定区域能够与基片外的特定区域进行对准。图2是该基片对准方法的一个示意图，如图1所示，该方法包括：

S201、使基片转动，并且在所述基片的转动角度满足预设条件时，使所述基片停止转动；

S202、拍摄所述基片的图像；

S203、判断所述基片的图像与预设的标准图像是否匹配；

S204、当所述基片的图像和预设的标准图像匹配时(即，S203判断为是)，将所述基片传送至预定位置。

在本申请中，当基片的转动角度满足预设条件，并且，当基片停止转动时基片的图像与预设的标准图像匹配时，才认为该基片完成了对准，由此，能够防止仅根据预设条件来判定基片对准时所产生的基片对准偏差问题。

在本实施例的步骤S201中，可以使基片被传送到机械转动腔体内，基片可以在该机械转动腔体内被转动，关于机械转动腔体的结构和工作原理，可以参考现有技术，本实施例不再赘述。

在本实施例中，机械转动腔体内可以具有光发射单元和光接收单元，当基片在机械转动腔体内转动时，光发射单元和光接收单元分别位于该基片的上下两侧。在基片的标记区域，光发射单元发射的光可以透过该标记区域，并被光接收单元所接收；而在基片的标记区域以外的区域，光发射单元发射的光被基片阻挡。

在本实施例的步骤S201中，该预设条件可以包括，与基片表面垂直的光透过该基片的标记区域，此时，光接收单元能够接收到光发射单元所发射的光。在满足该预设条件时，可以使基片停止转动。

在本实施例的步骤S202中，可以通过图像传感器对机械转动腔体内的停止转动的基片进行拍照，从而得到基片的图像。例如，该机械转动腔体的上盖可以是透明材料形成，例如有机玻璃，并且，图像传感器可以设置在该机械转动腔体外部，并透过该上盖对基片进行拍摄，当然，本实施例不限于此，在步骤S202中还可以采用其他方式来得到基片的图像。

在本实施例的步骤S203中，可以将基片的图像与预设的标准图像进行对比，判断二者是否匹配。例如，该预设的标准图像可以是将标准基片转动到标准位置时，由图像传感器对该标准基片进行拍摄所得到的图像。以物理气相沉积制程为例，当该标准基片转动到该标准位置的情况下，该标准基片在被传送至预定位置，例如沉积腔时，该标准基片的曝光对准标记能够与沉积腔内的机台掩盖零件对准，由此，沉积的材料不会遮盖基片上的曝光对准标记，当然，在其他的半导体制程中，该标准位置还可以是符合其他要求的位置。在本实施例中，将基片的图像与预设的标准图像进行对比的具体算法，可以参考现有技术，本实施例不再赘述。

在本实施的步骤S204中，当基片的图像和预设的标准图像匹配时，判断为该基片被转动到了标准位置，即，该基片完成了对准，此时，可以将该基片传送至预定位置。

如图2所示，在本实施例中，还可以包括如下的步骤S205：

S205、当所述基片的图像和预设的标准图像不匹配时(即，S203判断为否)，使所述基片继续转动第一角度后停止，并返回步骤S202以再次拍摄所述基片的图像，并进行到S203以判断再次拍摄的基片的图像与标准图像是否匹配。

在本实施例中，根据步骤S205，可以通过多次“转动-停止-拍摄-比对”的循环，来不断调整基片的转动角度，直到基片的图像与标准图像一致，才完成基片对准过程。

在本实施例中，可以采用控制系统来实现步骤S205，并且，该步骤S205可以包括下面的步骤：

A、计算基片的图像与预设的标准图像的偏差；

B、根据上述偏差，来计算基片需要继续转动的第一角度；

C、控制基片转动该第一角度。

根据上述步骤A、B和C，可以精确地控制基片的转动角度，以进行基片对准。关于上述步骤A、B、C的具体实现方式，可以参考现有技术，本实施例不再赘述。

当然，本实施例也可以不采用控制系统来实现步骤S205，而是由人工来控制基片继续转动第一角度。

在本实施例中，当基片的图像和预设的标准图像不匹配时，还可以发出报警信息，例如在显示屏上显示报警图像和/或通过扬声器发出报警声音等，由此，告知工作人员该基片尚未完成对准。

根据本实施例的基片对准方法，将基片的图像与标准图像进行比较，来判断是否完成基片对准，由此，能够提高基片对准的准确性。

本实施例的基片对准方法不仅可以适用于物理气相沉积制程，也可以适用于其它的需要对基片进行对准的制程中。

实施例2

本申请实施例2提供一种物理气相沉积方法，图3是该物理气相沉积方法的一个示意图，如图3所示，该方法包括：

S301、将基片传送至物理气相沉积机台的机械转动腔体；

S302、使所述机械转动腔体内的所述基片转动，并且在所述基片的转动角度满足预设条件时，使所述基片停止转动；

S303、拍摄所述基片的图像；

S304、判断所述基片的图像与预设的标准图像是否匹配；

S305、当所述基片的图像和预设的标准图像匹配时，将所述基片传送至所述物理气相沉积机台的沉积腔体；

S306在所述沉积腔体内的所述基片的表面沉积薄膜材料。

在本实施例中，如图3所示，该方法还可以包括：

S307、当所述基片的图像和预设的标准图像不匹配时(即，S304判断为否)，使所述基片继续转动第一角度后停止，并返回步骤S303以再次拍摄所述基片的图像，并进行到S304以判断再次拍摄的基片的图像与标准图像是否匹配。

在本实施例中，关于步骤S302、S303、S304、S305和S307的说明可以参考实 施例1中对步骤S201-S205的说明，本实施例不再赘述。

在本实施例的S307中，在对薄膜材料进行物理气相沉积的过程中，沉积腔体内的机台掩盖零件能够遮盖基片表面的曝光对准标记，以使薄膜材料不沉积在该曝光对准标记上。

根据本实施例的物理气相沉积方法，能够准确地将基片的曝光对准标记与沉积腔体内的机台掩盖零件对准，从而防止曝光对准标记被沉积材料所覆盖。

实施例3

本申请实施例3提供一种基片对准装置，用于实现实施例1所述的基片对准方法。图4是实施例3的基片对准装置的一个组成示意图，如图4所示，该基片对准装置包括：

机械转动腔体41，其能使位于其中的基片1转动；

传送单元(图未示出)，其用于将基片传入或传出所述机械转动腔体；

光发射单元42，其用于发射光，该光例如是激光；

光接收单元43，用于接收所述光发射单元所发射的光，其中，当所述基片在所述机械转动腔体内转动时，所述光发射单元和所述光接收单元分别位于所述基片的上下两侧；

图像获取单元44，其用于获取位于所述机械转动腔体内的所述基片在停止转动时的图像，该图像获取单元44例如可以是图像传感器；

图像处理单元45，其用于将所述图像获取单元所获取的所述基片的图像与预设的标准图像进行比较；以及

控制单元46，其在所述光接收单元接收到所述光发射单元所发射的光时，使所述基片停止转动，并使所述图像获取单元获取所述基片的图像，在所述图像处理单元判断为所述基片的图像与所述标准图像匹配时，使所述传送单元将所述基片传送出所述机械转动腔体。

在本实施例中，控制单元46还可以进行如下的控制：

当基片的图像和预设的标准图像不匹配时，使所述基片继续转动第一角度后停止，并使图像获取单元44再次拍摄基片的图像，判断再次拍摄的基片的图像与标准图像是否匹配。

在本实施例中，控制单元46使所述基片继续转动第一角度的控制步骤中可以进一步包括如下的控制步骤：

计算基片的图像与预设的标准图像的偏差；

根据上述偏差，来计算基片需要继续转动的第一角度；

控制基片转动该第一角度。

在本实施例中，机械转动腔体可以具有透明的上盖，所述图像获取单元44可以设置于该机械转动腔体的外部，并透过所述上盖对所述基片进行拍摄。

根据本实施例的基片对准装置，将基片的图像与标准图像进行比较，来判断是否完成基片对准，由此，能够提高基片对准的准确性。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。