一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，更具体地，涉及一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置及方法。
【背景技术】
[0002]在涂布光刻胶和显影等机台内都设有对晶圆进行烘烤的热板和对晶圆进行冷却的冷板，烘烤和冷却的均匀性对线宽大小和形貌的均匀性都至关重要，而线宽的差异会直接影响到器件的成品率。
[0003]以热板为例，请参阅图1，图1是现有的一种热板结构示意图。如图1所示，热板10设置在涂布光刻胶或显影等机台内，在热板10的上表面按环形分布设有若干个(例如图示为6个，或者是8个)凸出的支点Il(GAP)，用于对放置于其间的晶圆12进行定位;其中，晶圆放置区域为热板的加热区。
[0004]请接着参阅图2和图3，图2是晶圆在热板上的正确放置状态不意图，图3是晶圆在热板上的一种异常放置状态示意图；图2和图3显示图1中热板的侧视方向结构。如图2所示，正常工作时，晶圆12被水平放置在各个支点11之内的热板10的加热区上进行烘烤，晶圆12与热板10上表面之间应无间隙，以使晶圆得到均匀加热。但机台的长期运作会造成传输机构某些部件的磨损，导致晶圆放置到热板上的位置不正确，例如如图3所示，晶圆12因位置偏移而倾斜搁置在支点11上，晶圆12与热板10上表面之间产生了间隙，间隙越大、烘烤效果就越差，从而影响了烘烤的均匀性。晶圆在烘烤时温度加热如果不均匀，则线宽大小形貌会产生不良变化(对晶圆进行冷却时使用的冷板结构与上述图1-图3中例举的热板结构类似，仅热板的加热区对应变为冷板的冷却区)。
[0005]通常各机台内设置的热板和冷板数量都分别有若干块，如在其中任一块上发生晶圆放置异常的问题，就会出现晶圆线宽异常的缺陷。而我们对线宽的量测标准为同一盒晶圆只量测I枚，每枚只量测5点；因此，从量测上发现该问题的机率很低。由于不能及时发现放置(烘烤或冷却)有问题的晶圆，将造成其流片到下一步作业，甚至会直至成品率量测时才能发现，从而会影响器件的成品率。据统计，此类事件在每家晶圆厂都不定期发生过。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置及方法，以有效解决晶圆因放置不正确所带来的烘烤及冷却均匀性差而导致成品率低的问题。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置，所述装置设于半导体机台，所述半导体机台内设有用于对晶圆进行烘烤的热板和对晶圆进行冷却的冷板，所述装置包括:
[0009]光电感应传感单元，在所述热板和冷板上方至少各设置一个，用于分别向放置有晶圆的热板和冷板表面垂直发射光信号以及接收从晶圆表面反射的光信号，并将接收到的反射光信号转换为电信号输出；
[0010]控制单元，连接光电感应传感单元，用于指令光电感应传感单元发射及接收光信号，其在接收到所述热板或冷板上方全部光电感应传感单元输出的电信号时，通知半导体机台可以对晶圆进行烘烤或冷却，在任一光电感应传感单元无电信号输出时，向半导体机台发出警报。
[0011 ]优选地，当所述热板和冷板上方各设置一个所述光电感应传感单元时，其设于所述热板和冷板的正上方。
[0012]优选地，当所述热板和冷板上方各设置一个以上所述光电感应传感单元时，其中一个设于所述热板和冷板的正上方，其他的均匀分布在晶圆面内的所述热板和冷板上方。
[0013]优选地，所述光电感应传感单元发射的光信号为镭射光。
[0014]优选地，所述光电感应传感单元为光电感应传感器。
[0015]优选地，所述控制单元连接所述半导体机台的终端自动控制系统。
[0016]优选地，所述半导体机台包括抗反射材料或光刻胶涂布机台、显影机台或设有冷、热板的半导体制造机台。
[0017]—种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的方法，采用上述的实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置，包括以下步骤:
[0018]步骤SO1:将晶圆放置在半导体机台的热板和/或冷板上，通过控制单元指令光电感应传感单元向热板和/或冷板表面垂直发射光信号，以及接收从晶圆表面反射的光信号，通过光电感应传感单元将接收到的反射光信号转换为电信号输出至控制单元；
[0019]步骤S02:在控制单元接收到所述热板或冷板上方全部光电感应传感单元输出的电信号时，通过控制单元向半导体机台发出可以对晶圆进行烘烤或冷却的通知，在任一光电感应传感单元无电信号输出时，通过控制单元向半导体机台发出警报。
[0020]优选地，在对晶圆进行烘烤和/或冷却之前、过程中以及之后，步骤SOl和步骤S02重复执行。
[0021]优选地，当通过控制单元向半导体机台发出警报后，对无电信号输出的光电感应传感单元所在热板和/或冷板上的晶圆进行放置状态确认及调整，然后，再次执行步骤SOl和步骤S02。
[0022]从上述技术方案可以看出，本发明通过在半导体机台的热板和冷板上方设置的光电感应传感单元向热板和冷板表面垂直发射光信号，当晶圆放置正确时，即可接收到从晶圆表面反射的光信号，并转换为电信号输出至控制单元发出正常通知；而当晶圆因放置不正确产生倾斜时，光电感应传感单元将无法接收到从晶圆表面反射的光信号，从而无法向控制单元输出电信号，控制单元可据此发出警报，因此可及时发现晶圆的不正确放置问题，有效解决了晶圆因烘烤及冷却均匀性差而导致成品率低的问题。
【附图说明】
[0023]图1是现有的一种热板结构不意图；
[0024]图2是晶圆在热板上的正确放置状态示意图；
[0025]图3是晶圆在热板上的一种异常放置状态示意图；
[0026]图4-图5是本发明一较佳实施例的一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0028]需要说明的是，在下述的【具体实施方式】中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
[0029]在以下本发明的【具体实施方式】中，请参阅图4-图5，图4-图5是本发明一较佳实施例的一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置工作状态示意图。如图4-图5所示，本发明的一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置，设于半导体机台(图略)。所述半导体机台可包括抗反射材料或光刻胶涂布机台、显影机台或设有冷、热板的半导体制造机台。所述半导体机台内设有用于对晶圆进行烘烤的热板和对晶圆进行冷却的冷板。以热板为例，图4-图5显示热板的侧视方向结构，在热板20的上表面按环形分布设有若干个凸出的支点21(GAP)，用于对放置在各个支点以内区域的晶圆22进行定位;其中，晶圆放置区域为热板的加热区(可同时参考图1加以理解)。对晶圆进行冷却时使用的冷板结构与热板结构类似，仅热板的加热区对应变为冷板的冷却区。
[°03°] 请参阅图4，其显示晶圆在热板上的正确放置状态。如图4所示，正常工作时，晶圆22被水平放置在各个支点21之内的热板20上，并位于热板20的加热区进行烘烤，晶圆22与热板20上表面之间没有间隙，可以使晶圆得到均匀加热。请参阅图5，其显示晶圆在热板上的一种异常放置状态。由于机台的长期运作会造成传输机构某些部件的磨损，导致晶圆放置到热板上的位置不正确，如图5所示，晶圆22因位置偏移而倾斜搁置在支点21上，使得晶圆22与热板20上表面之间产生了间隙，从而影响了烘烤的均匀性。晶圆在烘烤时温度加热如果不均匀，则线宽大小形貌会产生不良变化(冷却不均匀时时同样会造成线宽大小形貌的不良变化)。
[0031]请继续参阅图4-图5。本发明的一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置包括光电感应传感单元23和控制单元24。以热板为例(冷板请参照热板)，光电感应传感单元23设置在热板20上方，数量为至少一个。光电感应传感单元23用于向放置有晶圆22的热板20表面垂直发射光信号以及接收从晶圆表面反射的光信号，并将接收到的反射光信号转换为电信号输出给控制单元24。
[0032]作为一优选的实施方式，所述光电感应传感单元23可以采用光电感应传感器(以下以光电感应传感器为例进行说明)，光电感应传感器23可具有光发射部、光接收部以及电路部(图略)。通过光电感应传感器23的光发射部向放置有晶圆22的热板20表面垂直发射光信号，并通过光电感应传感器23的光接收部接收从晶圆22表面反射的光信号。如图4所示，当晶圆22正确放置时，将处于水平状态，从而可以将光发射部发射出的光信号再垂直反射回去(如图示上、下垂直方向的虚线箭头所指)，并被光接收部接收。电路部将光接收部接收到的反射光信号转换为电信号，输出给控制单元24。
[0033]作为一优选的实施方式，当所述热板上方设置一个光电感应传感器时，其可优先设于所述热板的正上方，以便较均衡地对晶圆的放置状态进行监控。当所述热板上方设置一个以上的光电感应传感器时，其中一个设于所述热板的正上方，其他的则均匀分布在晶圆面内的所述热板上方。当然，如果光电感应传感器为两个时，则可将其中一个设于所述热板的正上方，另一个则可设置在晶圆面内任意位置的所述热板上方。
[0034]作为一优选的实施方式，所述光电感应传感器发射的光信号可以是镭射光。当然，也可以采用其他适用的光源，只要是对晶圆不会造成损伤即可。并且，光电感应传感器也可以采用其他具有相同功能的器件来替代。
[0035]控制单元24与光电感应传感器23连接，用于指令