晶圆位置识别系统及方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆位置识别系统及方法。

背景技术：

半导体制造过程典型制造工艺包括多个步骤，其中包括沉积、清洗、离子注入、蚀刻以及钝化等，这些步骤通常由不同的半导体设备执行，例如化学气相沉积设备、离子注入设备或蚀刻设备等。通常，在一道工艺结束后，需要将晶圆放置于一晶圆传送盒(简称晶盒)中，并利用晶圆传输设备将晶圆传送盒搬运到下一工艺设备处。

现有的晶圆传送盒通常设置有多个存放晶圆的存储位，由专门的晶圆传送模块将晶圆逐个传送至存储位上，由于多个存储位在竖直方向上是重叠的，在传送晶圆的过程中，若晶圆的传送位置不准确(例如在竖直方向上出现平移和/或在水平方向上有倾斜)，会导致晶圆的刮伤、叠片或斜片等问题。目前只有在检查晶盒中的晶圆是否出现刮伤、叠片或斜片等问题后才会知道晶圆的传送位置出现了偏差，无法在线、及时、有效的发现晶圆的传送位置是否准确。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种晶圆位置识别系统及方法，能够及时发现及预防晶圆在传送过程中出现位置偏差从而导致晶圆刮伤、叠片或斜片的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了，包括一种晶圆位置识别系统，包括：

晶圆承载模块，包括若干沿竖直方向重叠的存储位，且具有一开口；

光源模块，设置于所述开口的一侧，用于沿水平方向发出平行的检测光；

光探测模块，设置于所述开口相对所述光源模块的一侧，用于至少在将所述晶圆传送至经过所述开口时采集所述晶圆的图像，并根据采集的图像判断所述晶圆的传送位置是否符合控制要求。

可选的，还包括晶圆传送模块，所述晶圆传送模块包括移动单元及晶圆吸附台，所述晶圆吸附台用于吸附所述晶圆，所述移动单元用于驱动所述晶圆吸附台移动，以将所述晶圆传送至所述存储位上。

可选的，所述晶圆承载模块包括外壳及设置于所述外壳内壁上的若干对隔板，每对隔板均设置于所述外壳相对的两侧上且在竖直方向上等高，相邻两对隔板之间的区域构成所述存储位。

可选的，所述光探测模块包括ccd图像传感器。

本发明还提供了一种利用所述的晶圆的位置识别系统进行位置识别的方法，包括：

至少在将晶圆传送至经过晶圆承载模块的开口时，光源模块发出平行的检测光并照射至所述晶圆上，光探测模块同时采集所述晶圆的图像；

根据所述光探测模块采集的图像判断所述晶圆的传送位置是否符合控制要求。

可选的，根据所述光探测模块采集的图像判断所述晶圆的传送位置是否符合控制要求的步骤包括：

根据所述光探测模块采集的图像得到所述晶圆在竖直方向上的位置和/或在水平方向上的倾斜角度；

当所述晶圆在竖直方向上的位置在误差范围内和/或在水平方向上的倾斜角度小于设定值时，所述晶圆的传送位置满足控制要求。

可选的，所述晶圆在水平方向上的倾斜角度α满足如下公式：

α＝(w-t)/d；

其中，w为所述光探测模块采集的图像中晶圆在竖直方向上的宽度，t为所述晶圆的厚度，d为所述晶圆的直径。

可选的，所述设定值小于或等于10°。

可选的，所述误差范围为1mm。

可选的，所述晶圆位置识别系统还包括晶圆传送模块，当所述晶圆的传送位置符合控制要求时，将所述晶圆传送至所述存储位上；当所述晶圆的传送位置不符合控制要求时，将所述晶圆从所述晶圆承载模块的开口传出，并校准所述晶圆传送模块的位置。

在本发明提供的晶圆位置识别系统及方法中，包括晶圆承载模块、光源模块和光探测模块，所述晶圆承载模块包括若干沿竖直方向重叠的存储位，且具有一开口；所述光源模块设置于所述开口的一侧，用于发出平行的检测光；所述光探测模块设置于所述开口相对所述光源模块的一侧，用于至少在将所述晶圆传送经过所述开口时采集所述晶圆的图像，并根据采集的图像判断所述晶圆的传送位置是否符合控制要求。本发明通过在晶圆传送的过程中在线、及时的检测晶圆的传送位置，可以防止传送位置不准确的晶圆传送至存储位上导致晶圆刮伤、叠片或斜片等问题，提高了晶圆的良率；并且本发明是在传送过程中进行的，不会影响传送效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的晶圆位置识别系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的晶圆传送模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的晶圆吸附台的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的晶圆位置识别方法的流程图；

图5a-图5c为本发明实施例提供的晶圆的传送位置的三种偏差；

图6为本发明实施例提供的计算倾斜角度的原理图；

其中，附图标记为：

10-晶圆承载模块；11-隔板；12-存储位；13-光源模块；14-光探测模块；00-晶圆；20-晶圆传送模块；21-移动单元；22-晶圆吸附台；

l11、l12-暗条纹；α-倾斜角度。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为本实施例提供的晶圆位置识别系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供了一种晶圆位置识别系统，包括：

晶圆承载模块10，包括若干沿竖直方向重叠的存储位12，且具有一开口；

光源模块13，设置于所述开口的一侧，用于沿水平方向发出平行的检测光；

光探测模块14，设置于所述开口相对所述光源模块13的一侧，用于至少在将所述晶圆00传送至经过所述开口时时采集所述晶圆的图像，并根据采集的图像判断所述晶圆00的传送位置是否符合控制要求。

具体的，请参阅图1，本实施例中的晶圆承载模块10例如是一晶盒，其具有一防静电的外壳。所述外壳的一侧不封闭以形成供晶圆00出入的开口，所述开口上还可以设置供开合的门，在所述晶圆承载模块10转移的过程中，所述开口的门可以关上，防止所述晶圆承载模块10中的晶圆00被外界污染。所述外壳相对的两个内壁上设置有若干对隔板11，若干对隔板11沿着z向重叠设置，每对隔板11均设置于所述外壳相对的两侧上，为了便于晶圆00的拿取，每对隔板11中的两个隔板分别位于所述开口的两侧。一对隔板11的两个隔板在x向上并未接触，而是具有一定的距离，使得相邻两对隔板11之间的区域构成所述存储位12，晶圆00从所述开口进入所述晶盒内，然后放置在一对隔板11上，一对隔板11通过承载晶圆00的边缘区域从而承载住整个晶圆00。进一步，每对隔板11在z向上等高设置，从而防止晶圆00歪斜。

应理解，本发明中的晶圆承载模块10不限于是晶盒，还可以是其他用于承载晶圆的结构，所述晶圆承载模块10中不限于设置若干对隔板11存放晶圆，还可以是其他承载晶圆的结构，例如是凹槽、卡爪等。

本实施例中，所述存储位12在z向上等间距分布，在其他实施例中，所述存储位12在z向上可以不是等间距分布。

如图2所示，所述晶圆位置识别系统还包括晶圆传送模块20，用于将所述晶圆00传送至所述晶圆承载模块10中，所述晶圆传送模块20包括移动单元21及晶圆吸附台22。所述移动单元21例如是一机械臂，用于驱动所述晶圆吸附台22移动。所述晶圆吸附台22设置于所述机械臂的执行端，并且呈较薄的盘状结构。所述晶圆吸附台22具有吸附面，用于吸附所述晶圆00，所述吸附面的平整度很高，当所述晶圆吸附台22吸附住所述晶圆00时，所述晶圆00整体贴附在所述晶圆吸附台22上。

如图3所示，本实施例中，所述晶圆吸附台22也为圆形，且所述晶圆吸附台22的直径小于所述晶圆00的直径，每对隔板11的两个隔板在x向上的间距需要大于所述晶圆吸附台22的直径且小于所述晶圆00的直径。这样一来，当所述移动单元21驱动所述晶圆吸附台22移动至所述晶圆承载模块10中后，每对隔板11的两个隔板在x向上的间距可以允许晶圆吸附台22移动，所述晶圆00的边缘也可以放置到一对隔板11上，然后所述晶圆吸附台22破除真空，所述晶圆00留在所述存储位12上，所述移动单元21驱动所述晶圆吸附台22移出所述晶圆承载模块10。

可选的，本实施例中的晶圆吸附台22可以是真空吸附台或静电吸附台等可实现晶圆吸附的结构。

请继续参阅图1，所述晶圆传送模块20在设定的程序下从上至下顺次在每个存储位12上放置晶圆00，具体为：所述晶圆传送模块20首先对准第一个存储位12(使所述晶圆吸附台22的吸附面略高于该存储位12对应的隔板11，以防止晶圆00被刮伤)，吸附住晶圆00后，沿y向平移进所述晶圆承载模块10中，将所述晶圆00放置在第一个存储位12上后，再沿着y向移出所述晶圆承载模块10；接着吸附另一晶圆00，所述晶圆传送模块20再沿z向向下平移一设定距离，使得所述晶圆传送模块20对准第二个存储位12(同理，使所述晶圆吸附台22的吸附面略高于该存储位12对应的隔板11)，然后沿y向平移进所述晶圆承载模块10中，将所述晶圆00放置在第二个存储位12上。重复如上过程，直至将需要转移的晶圆00放入所述晶圆承载模块10中。

当然，若所述存储位12不是等间距分布的(也就是说相邻所述存储位12在z向上的尺寸不相等)，所述晶圆传送模块20每次沿z向平移的设定距离可以不相等。

所述晶圆传送模块20的运动简单可控，但是为了提高转移晶圆00的效率，所述晶圆承载模块10中通常都是需要设置多个存储位12的(优选能够转移整批晶圆00)，所以在z向上相邻的两个隔板11之间的间距是比较小的(仅略大于晶圆00的厚度)。一旦所述晶圆传送模块20的误差累积，将导致所述晶圆传送模块20无法对准某个存储位12，将晶圆00传送进晶圆承载模块10后，可能导致正在传送的晶圆00被隔板11刮伤，或者导致正在传送的晶圆00刮伤已经其他存储位12上的晶圆00，当累积误差较大时，还会导致两个晶圆00传送到同一存储位12上的情况(叠片)。

请继续参阅图1，本实施例在所述开口的左右两侧分别设置了光源模块13和光探测模块14，所述光源模块13可以包括激光光源及若干透镜组，所述透镜组可以将所述激光光源发出的激光整形为平行的检测光。所述光探测模块14可以是ccd图像传感器或其他能够感光的线阵或面阵光探测器，当所述晶圆00被传送至对应的存储位12时，所述光探测模块14可以采集所述晶圆00至少经过所述开口时的图像。由于所述检测光沿x向平行出射的，所述晶圆00经过所述开口时，平行的检测光会被晶圆00挡住，所以，晶圆00在设定的传送位置(在z向具有设定位置且晶圆00平行于xy平面)和相对设定的传送位置具有平移和/或倾斜时，所述光探测模块14采集到的图像是不同的，由此，可以根据采集的图像判断所述晶圆00的传送位置是否符合控制要求。

应理解，所述光源模块13的发光范围及所述光探测模块14的探测范围需要在z向上覆盖所述晶圆承载模块10的所有存储位12，使得每个存储上均可以实现晶圆00传送位置的检测。如图2所示，移动单元21应当尽量只连接所述晶圆吸附台22远离所述晶圆承载模块10的边缘部分，或者与所述晶圆吸附台22在z向上等高，从而防止所述移动单元21遮挡所述检测光导致判断不精确。

所述晶圆00的厚度约为0.8mm，本实施例中，由于所述晶圆承载模块10是晶盒，现有的晶盒通常可以放置25个晶圆(一整批)，每个存储为12在z向上的尺寸约为6mm-10mm，所以晶圆00的厚度远小于所述存储位12的尺寸，不需要用太高分辨率的光探测模块即可准确的探测所述晶圆00的偏移。

基于此，如图4所示，本实施例还提供了一种利用所述晶圆的位置识别系统进行位置识别的方法，包括：

步骤s1：至少在将晶圆传送至经过晶圆承载模块的开口时，光源模块发出平行的检测光并照射至所述晶圆上，光探测模块同时采集所述晶圆的图像；

步骤s2：根据所述光探测模块采集的图像判断所述晶圆的传送位置是否符合控制要求。

具体的，请参阅图1，所述光源模块13可以一直保持开启状态，所述光探测模块14则是当所述晶圆00经过所述晶圆承载模块10的开口时才采集图像。可选的，通过设置所述光探测模块14采集图像的时间间隔保证所述光探测模块14每次采集的均是所述晶圆00的中心经过所述开口的图像；或者所述光探测模块14至少在当所述晶圆00经过所述晶圆承载模块10的开口时采集图像。

由于所述晶圆承载模块10中可以有多个存储位12，每个存储位12在z向的位置是确定的，所述晶圆传送模块20每次进入所述晶圆承载模块10中的位置也是确定的(也就是说，每个晶圆00在进入存储位12时均有设定的传送位置)，所述光探测模块14可以事先采集到晶圆00在每个设定的传送位置经过所述开口时的图像。

接着，在晶圆00从晶圆承载模块10的开口传送至对应的存储位12时，所述光探测模块14开始采集图像，当所述光探测模块14采集的图像与事先采集的晶圆00在设定的传送位置进入该存储位12时的图像一致时，表明所述晶圆00的传送位置未发生偏差，符合控制要求，此时可以继续传送，将所述晶圆00传送至该存储位12上。当所述光探测模块14采集的图像与事先采集的晶圆00在设定的传送位置进入该存储位12时的图像不一致时，表明所述晶圆00的传送位置发生了偏差，若偏差在允许的范围内也符合控制要求，此时可以继续传送，将所述晶圆00传送至该存储位12上；若偏差在允许的范围外则不符合控制要求，此时可以中止传送，将所述晶圆00从所述开口传出，并校准所述移动单元21的位置，从而避免出现晶圆00刮伤、叠片或斜片等情况。进一步，由于所述晶圆00在经过所述开口时会遮挡所述检测光，所述光探测模块14采集到的图像中，被遮挡的部分体现为暗条纹(考虑到晶圆吸附台22也能遮挡检测光，事先采集的图像也需要使用同样的晶圆吸附台22传送晶圆00)。所述晶圆00的传送位置发生了偏差的情况可以有如下三种：

如图1及图5a所示，若光探测模块14采集到的图像中的暗条纹l11相较于事先采集的图像中的暗条纹l12只在z方向上产生了平移，则晶圆00的传送位置在z向上具有偏差，偏差的距离δl为暗条纹l12和l11在z向上的距离(在所述光探测模块14分辨率足够高的情况下，可以通过测量暗条纹l12和l11之间的像素个数来确定)。

如图1及图5b所示，若光探测模块14采集到的图像中的暗条纹l11相较于事先采集的图像中的暗条纹l12只在z向上增加了宽度(暗条纹l11的中心与暗条纹l12的中心在z向上的位置相同)，则晶圆00的传送位置相对xy平面发生了倾斜，如图6所示，倾斜角度α可以采用如下公式计算：

α＝(w-t)/d；

其中，w为所述光探测模块14采集的图像中晶圆00在竖直方向上的宽度，t为所述晶圆00的厚度，d为所述晶圆00的直径。

如图1及图5c所示，若光探测模块14采集到的图像中的暗条纹l11相较于事先采集的图像中的暗条纹l12在z向上增加了宽度，且暗条纹l11的中心与暗条纹l12的中心在z向上的位置不相同，则晶圆00的传送位置相对xy平面发生了倾斜且在z向上产生了平移，偏差的距离δl为暗条纹l12和l11在z向上的距离，倾斜角度α也可以采用上述公式计算。

当所述晶圆00在竖直方向上的位置在误差范围内且在水平方向上的倾斜角度α小于设定值时，所述晶圆00的传送位置满足控制要求。本实施例中，所述设定值小于或等于10°，所述误差范围为1mm，也就是说，δl≤1mm。

应理解，所述误差范围不限于是±1mm，所述设定值也不限于小于或等于10°，可以根据所述晶圆承载模块10中存储位12的尺寸进行调整，本发明不作限制。

综上，在本发明实施例提供的晶圆位置识别系统及方法中，包括晶圆承载模块10、光源模块和光探测模块，所述晶圆承载模块10包括若干沿竖直方向重叠的存储位，且具有一开口；所述光源模块设置于所述开口的一侧，用于发出平行的检测光；所述光探测模块设置于所述开口相对所述光源模块的一侧，用于至少在将所述晶圆传送至经过所述开口时采集图像，并根据采集的图像判断所述晶圆的传送位置是否符合控制要求。本发明通过在晶圆传送的过程中在线、及时的检测晶圆的传送位置，可以防止传送位置不准确的晶圆传送至存储位上导致晶圆刮伤、叠片或斜片等问题，提高了晶圆的良率；并且本发明是在传送过程中进行的，不会影响传送效率。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。