晶圆位置实时侦测系统的制作方法

本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种晶圆位置实时侦测系统。

背景技术：

在现今的半导体制造工艺中，半导体制造设备一般使用机械手臂来传送晶圆。现有的机械手臂一般无法实时检测晶圆位置，无法判断机械手臂上的晶圆是否存在偏移甚至掉落的情况，存在一定风险。当晶圆在机械手臂上的位置发生偏移时，会造成晶圆放置位置不当，或摩擦到其他部件产生颗粒影响良率，甚至撞坏晶圆造成破片。

因此，针对机械手臂上的晶圆位置实时侦测的应用需求，有必要提出一种新的晶圆位置实时侦测系统，以解决上述问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种新的晶圆位置实时侦测系统，用于解决现有技术无法实时侦测机械手臂上的晶圆位置的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型提供一种晶圆位置实时侦测系统，其特征在于，包括：

传送晶圆的机械手臂；

向所述晶圆的背面发生激光以形成干涉光斑的激光发射器，位于所述机械手臂上；

接收所述干涉光斑以对所述晶圆的背面进行成像，并将得到的图像进行比对以判断所述晶圆是否发生偏移的成像传感器，所述成像传感器位于所述机械手臂上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机械手臂内形成有顶部具有开口的容纳腔，所述激光发射器及所述成像传感器均位于所述容纳腔内，且所述成像传感器位于所述激光发射器发生的激光于所述晶圆背面形成干涉光斑后的反射路径上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机械手臂上还设有透光窗口，所述透光窗口覆盖所述容纳腔顶部的开口。

作为本实用新型的一种优选方案，所述透光窗口包括透光盖板。

作为本实用新型的一种优选方案，所述透光盖板的上表面与所述机械手臂的上表面相齐平。

作为本实用新型的一种优选方案，所述成像传感器包括：

用于接收干涉光斑的接收模块，所述接收模块朝向所述晶圆的背面；

用于依据干涉光斑成像的成像模块，所述成像模块连接所述接收模块；

用于存储目标图像，并将得到的图像进行比对的比对模块，所述比对模块连接所述成像模块。

作为本实用新型的一种优选方案，所述晶圆位置实时侦测系统还包括偏移报警装置，所述偏移报警装置与所述成像传感器相连接。

如上所述，本实用新型提供一种晶圆位置实时侦测系统，具有以下有益效果：

本实用新型通过引入一种晶圆位置实时侦测系统，可实现对机械手臂上的发生偏移的晶圆进行侦测。通过在晶圆背面位置引入激光发射器和成像传感器，对晶圆位置进行实时侦测，对偏移量超出设定值的晶圆发出报警，及时停机检查，避免产生不良产品。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例中提供的晶圆位置实时侦测系统的横截面示意图。

图2显示为本实用新型实施例中提供的晶圆位置实时侦测系统的连接关系图。

图3显示为本实用新型实施例中晶圆在机械手臂上处于未偏移理想位置时的俯视图。

图4显示为本实用新型实施例中晶圆在机械手臂上出现偏移时的俯视图。

图5显示为本实用新型实施例中晶圆处于理想位置时的干涉图案。

图6显示为本实用新型实施例中晶圆处于偏移位置时的干涉图案。

图7显示为本实用新型实施例中实时干涉图案与标准干涉图案的比对结果

元件标号说明

101 晶圆

102 机械手臂

103 激光发射器

104 成像传感器

104a 接收模块

104b 成像模块

104c 比对模块

105 容纳腔

106 透光窗口

107 偏移报警装置

108 晶圆中心

109 晶圆理想位置

110 理想晶圆中心位置

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

请参阅图1至图2，本实用新型提供了一种晶圆位置实时侦测系统，包括：

传送晶圆101的机械手臂102；

向所述晶圆101的背面发生激光以形成干涉光斑的激光发射器103，位于所述机械手臂102上；

接收所述干涉光斑以对所述晶圆101的背面进行成像，并将得到的图像进行比对以判断所述晶圆101是否发生偏移的成像传感器104，所述成像传感器104位于所述机械手臂102上。

如图1所示，本实用新型通过引入所述激光发射器103向所述晶圆101的背面发射激光，通过所述晶圆101的背面产生干涉条纹，并由所述成像传感器104收集。激光具有优良的相干性，所述晶圆101背面不同位置的微小差异，就可以导致激光反射光的相位发生差异，互相干涉，产生干涉光斑。由于所述晶圆101的背面的平坦度和翘曲度一般在微米级别，而所述激光发射器103所发射激光的光波波长一般为纳米级，足以产生可识别的干涉光斑图案。存储不同时间点的激光干涉光斑图案，通过比对各干涉光斑图案之间的差异，就可以实时侦测所述晶圆101在所述机械手臂102上的位置变化。

作为示例，所述机械手臂102内形成有顶部具有开口的容纳腔105，所述激光发射器103及所述成像传感器104均位于所述容纳腔105内，且所述成像传感器104位于所述激光发射器103发生的激光于所述晶圆101背面形成干涉光斑后的反射路径上。如图1所示，所述激光发射器103及所述成像传感器104均设置于所述容纳腔105内，且其位置关系满足所述激光发射器103所发生的激光通过所述晶圆101的背面反射后，被所述成像传感器104所接收。本实用新型通过在所述机械手臂102的内部空间增加设置所述晶圆位置实时侦测系统，对所述晶圆101在所述机械手臂102的位置进行实时侦测，该设计无需额外占用设备空间，对现有设备也是一种实用可行的改造手段。

作为示例，所述机械手臂102上还设有透光窗口106，所述透光窗口106覆盖所述容纳腔105顶部的开口。由于干涉光路具有高精密性，有必要设置所述透光窗口106以分隔所述容纳腔105与外部微环境。

作为示例，所述透光窗口106包括透光盖板。为了便于维护人员对所述容纳腔105内的所述晶圆位置实时侦测系统进行维护，采用所述透光盖板作为所述透光窗口106。所述透光盖板在设备维护时可以从所述机械手臂102上掀开移除，并在维护结束后重新盖合。

作为示例，所述透光盖板的上表面与所述机械手臂102的上表面相齐平。为了防止与所述晶圆101的背面摩擦产生颗粒，所述透光盖板的上表面必须与所述机械手臂102的上表面在同一水平面内，以免所述透光盖板凸出或凹陷可能会产生的机械摩擦。

作为示例，所述成像传感器104包括：

用于接收干涉光斑的接收模块104a，所述接收模块104a朝向所述晶圆101的背面；

用于依据干涉光斑成像的成像模块104b，所述成像模块104b连接所述接收模块104a；

用于存储目标图像，并将得到的图像进行比对的比对模块104c，所述比对模块连接所述成像模块104b。

请参阅图2，所述成像传感器104包括所述接收模块104a、所述成像模块104b和所述比对模块104c。其中，所述接收模块104a接收所述激光发射器103经所述晶圆101背面反射的干涉光斑；所述成像模块104b连接所述接收模块104a，并依据干涉光斑成像；所述比对模块104c连接所述成像模块104b，用于存储目标图像，并将得到的图像进行比对。

作为示例，所述晶圆位置实时侦测系统还包括偏移报警装置107，所述偏移报警装置107与所述成像传感器104相连接。

作为示例，请参阅图3至图7，基于本实施例所述晶圆位置实时侦测系统可以精确地实时侦测所述晶圆101在所述机械手臂102上的位置变化。在半导体生产设备中一般都配置有晶圆对准装置，将所述晶圆101的位置校正到理想状态。因此，当所述机械手臂102从所述晶圆对准装置抓取所述晶圆101时，所述晶圆101在所述机械手臂102上的位置可以认为是没有发生偏移的理想位置。如图3所示，是所述晶圆101在所述机械手臂102上处于没有发生偏移时的理想位置的示意图。此时所述晶圆101的晶圆中心108位于所述机械手臂102上所设定的理想位置。如图4所示，当所述晶圆101受到意外扰动，出现位置偏移时，所述晶圆101偏离晶圆理想位置109，所述晶圆101的晶圆中心108相对于理想晶圆中心位置110出现了偏移，如图4中箭头所示。当所述机械手臂102抓取到所述晶圆101时，所述激光发射器103发生的激光束照射到所述晶圆101的背面并被反射产生干涉光斑，由所述成像传感器104的所述接收模块104a所接收，并传输至所述成像模块104b进行干涉光斑的成像，得到的干涉光斑图案由所述比对模块104c存储。所述成像模块104b对接收到的所述干涉光斑按照一定的网格单位作像素化成像处理，如图5、图6所示。对于图3中所述晶圆101处于所述理想位置时，所述成像传感器104得到的干涉图案如图5所示。对于图4中所述晶圆101位置出现偏差时，所述成像传感器104得到的干涉图案如图6所示。以所述理想位置的干涉图案(如图5)作为标准干涉图案，在所述机械手臂102后续动作时，按一定时间间隔(例如每隔1秒)获取实时干涉图案(以图6为例)，并由所述比对模块104c将其和所述标准干涉图案进行比对，并得出所述实时干涉图案与所述标准干涉图案的偏移量。如图7所示，是所述比对模块104c将所述实时干涉图案与所述标准干涉图案进行比对的结果。根据比对结果，相比所述标准干涉图案，所述实时干涉图案在X轴方向偏移2格，在Y轴方向偏移-2格，可得总偏移量为2*(2)^1/2格。在所述偏移报警装置107内设置有偏移报警值，并从所述比对模块104c实时获取所述偏移量，当发现所述偏移量超出所述偏移报警值时，所述偏移报警装置107发出警报并停机，以免所述晶圆101出现破片。如图7中的晶圆偏移量表现为在X轴及Y轴方向的像素格的偏移，可通过实验设计验证得出偏移一像素格时在晶圆上所对应的实际偏移量。例如，一像素格所对应的实际偏移量为0.5mm，则基于该对应关系，当某半导体生产设备上的晶圆的实际容许偏移量为2mm时，所述偏移报警装置107的所述偏移报警值设置为4个像素格。作为本实施例的优选方案，当所述偏移报警装置107侦测到所述偏移量超出所述偏移报警值时，可根据预设的不同偏移量下的标准作业程序进行作业，当偏移量较小时(例如小于3mm)，所述机械手臂102将所述晶圆101传回所述晶圆101对准装置，进行所述晶圆101的重新对准，或者所述机械手臂102在后续传送动作中自动补偿对应的修正值；当偏移量超出一定范围时(例如大于3mm)，此时偏移量已超出设备可自行修正的范围，可设置停机以待维护人员维护。所述标准作业程序可以根据不同半导体生产设备的偏移修正能力及工艺制程的偏移容许范围进行灵活设定。

综上所述，本实用新型提供了一种晶圆位置实时侦测系统，包括：传送晶圆的机械手臂；向所述晶圆的背面发生激光以形成干涉光斑的激光发射器；接收所述干涉光斑以对所述晶圆的背面进行成像，并将得到的图像进行比对以判断所述晶圆是否发生偏移的成像传感器。本实用新型可实现对机械手臂上的发生偏移的晶圆进行侦测。通过在晶圆背面位置引入激光发射器和成像传感器，对晶圆位置进行实时侦测，对偏移量超出设定值的晶圆发出报警，及时停机检查，避免产生不良产品。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。