一种晶圆的检测装置和检测方法与流程

本发明涉及化学机械抛光机设备，具体涉及一种晶圆的检测装置和检测方法。

背景技术：

1、cmp(chemical-mechanical planarization，化学机械抛光机)设备领域内的晶圆检测方式通常为两类：光束检测与压力检测。但是均存在局限性：

2、(1)对于透光材质晶圆检测，现有检测方式为通常为光源检测方式。检测束为激光，一端为光源发射端，另一端为光源接收端(接收端为通光或遮光两种信号，此处遮光为有效信号)，检测原理为接收端收到光源信号时，说明检测光源未被遮挡，证明工位上无晶圆。即便是微弱光源，对于透光类晶圆检测无效。

3、(2)对于半透光类晶圆，若检测光源较强，则光强可以透过晶圆，接收端仍然可以检测到光源，造成检测失败。若检测光源较弱，接收端无法准确识别光源信号。所以，对于半透光类晶圆检测基本无效。

4、(3)对于不透光类晶圆，理论上可以正常实现晶圆检测。但由于cmp设备内部各腔体内部均有diw、chemical、slurry等液体。以cleaner chamber内，如检测发射端出现diw干扰，由于水的折射现象，则发射端光源被折射到各个方向，接收端无法接收光源信号，造成晶圆检测失败。且出现概率较大。

5、(4)对于铜工艺晶圆，若使用红外光源检测方式，光斑处会使晶圆表面会产生缺陷。导致产品良率降低。

6、水压检测方式对于8inch及以下的超薄晶圆，基底厚度＜0.5mm。由于薄片质量较轻，容易出现检测异常现象；另外，厂务端供液不稳定，易出现检测压力出现异常波动现象，引起检测水压波动，造成晶圆判断异常。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种晶圆的检测装置和检测方法，以解决现有技术对晶圆检测准确率低的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种晶圆的检测装置，装置包括：电容量检测器、信号处理器和检测器位置控制器，其中：

3、所述电容量检测器，用于检测晶圆工位的电容量；

4、所述检测器位置控制器，用于控制所述电容量检测器移动至晶圆工位处；

5、所述信号处理器，用于将所述电容量检测器检测的电容量进行模数转化后与预设电容量阈值比较，根据比较结果判断晶圆工位是否存在晶圆。

6、本发明实施例提供的晶圆的检测装置，根据被加工晶圆材质的不同，其相对介电常数不同，以此作为电容器介质时，会使电容器容量值发生变化，将这种原理应用于晶圆检测中可以适用于硅基类，化合物类，碳化硅，金属制程类；适用于完全透光、半透光、不透光类晶圆检测，因此可覆盖不同材质、不同尺寸规格、不同厚度特征的晶圆检测需求。

7、在一种可选的实施方式中，所述电容量检测器为平板式电容器，包括上下对称设置的两个极板。

8、在一种可选的实施方式中，所述电容量检测器为接近式感应电容器，包括处于同一平面左右对称设置的两个极板。

9、本发明实施例提供两种类型电容量检测器可以选择，所检测的电容变化量，均以极板面积与距离为定值条件下进行研究，仅考虑根据极板间介质不同引起电容值变化量。

10、在一种可选的实施方式中，所述的晶圆的检测装置，还包括：容器位置移动器，用于搭载所述电容量检测器受检测器位置控制器控制使电容量检测器移动到待检测晶圆工位处。

11、本发明提供的容器位置移动器，可以用来检测晶圆为异形晶圆(如带有切边的晶圆)从而适用的晶圆检测范围更广。

12、在一种可选的实施方式中，所述容器位置移动器，包括：电容安装件、移动轴前后端限位点、轴、轴复位弹簧、移动轴安装支架及二位三通阀cda气路，其中：

13、所述电容安装件，用于安装并固定所述电容量检测器；

14、所述移动轴前后端限位点，根据被加工晶圆尺寸大小确定，用于限定电容量检测器工作位置的可调范围；

15、所述轴复位弹簧，贯穿所述轴，用于基于弹簧的伸缩性将轴移动至后端限位点，并带动电容量检测器移动至初始位置；

16、所述移动轴安装支架，用于承载轴以及轴复位弹簧；

17、所述二位三通阀cda气路，包括：气控活塞、气管、二位三通阀，用于在检测晶圆时，二位三通阀cda气路导通，排气口关闭，由cda推动气控活塞做功，推动轴移动至前端限位点处，使电容量检测器位于晶圆处用于检测；当检测完成或检测时间达到时，二位三通阀关闭cda进气口，排气口打开完成气管内泄压状态，使得轴复位弹簧基于弹簧拉力使电容量检测器恢复至初始位置。

18、本发明实施例提供的容器位置移动器结构简单，可适用于各类型号晶圆检测需要。

19、第二方面，本发明提供了一种晶圆的检测方法，基于第一方面所述的晶圆的检测装置，所述方法，包括：

20、检测器位置控制器控制电容量检测器移动至晶圆工位处；

21、电容量检测器检测晶圆工位的电容量；

22、信号处理器对所述电容量检测器检测的电容量进行模数转化后与预设电容量阈值比较，根据比较结果判断晶圆工位是否存在晶圆。

23、本发明实施例提供的晶圆的检测方法，基于可变电容器原理应用于晶圆的检测，适用于多规格尺寸晶圆、对异形晶圆也可以实现正常检测、通过阈值设定可以排除环境干扰，使晶圆检测的功能稳定性更高。

24、在一种可选的实施方式中，所述根据比较结果判断晶圆工位是否存在晶圆，包括：

25、当电容量检测器检测的电容量大于或等于预设电容量阈值时，判定所述晶圆工位存在晶圆；

26、当电容量检测器检测的电容量小于预设电容量阈值时，判定所述晶圆工位上无晶圆。

27、本发明实施例基于电容量检测器检测的电容量以及基于待检测晶圆的类型来确定的电容量阈值，来判断工位是否存在晶圆，方法简单且检测准确率高。

28、在一种可选的实施方式中，所述利用电容量检测器检测晶圆工位的电容量，包括：

29、当电容量检测器为平行板式电容器时，基于在上下两极板内放置或填充不同的介质时在两极板间得到不同的电容值的原理，通过检测上下两极板间的电容量是否变化来判断工位上是否存在晶圆。

30、在一种可选的实施方式中，所述利用电容量检测器检测晶圆工位的电容量，包括：

31、当电容量检测器为接近式感应电容器时，基于介质与电容极板距离不同时在左右对称设置的极板上获得不同的电容量的原理，通过检测左右对称设置两极板的电容量是否变化来判断工位上是否存在晶圆。

32、本发明实施例提供两种类型电容量检测器可以选择，所检测的电容变化量，均以极板面积与距离为定值条件下进行研究，仅考虑根据极板间介质不同引起电容值变化量。

33、在一种可选的实施方式中，所述检测器位置控制器控制电容量检测器移动至晶圆工位处，包括：

34、当接收到晶圆检测指令时，检测器位置控制器控制容器位置移动器中的二位三通阀cda气路导通，排气口关闭，由cda推动气控活塞做功，推动轴移动至前端限位点处，使电容器位于晶圆处用于晶圆检测；当检测完成或检测时间达到时，控制二位三通阀关闭cda进气口，排气口打开完成气管内泄压状态，使得轴复位弹簧基于弹簧拉力使电容量检测器恢复至初始位置。

35、本发明实施例通过控制结构简单的容器位置移动器，可适用于各类型号晶圆检测需要。