一种晶圆的预对准方法及其边缘检测装置与流程

本发明实施例涉及芯片检测预处理，尤其涉及一种晶圆的预对准方法及其边缘检测装置。

背景技术：

1、晶圆是具有单晶结构的晶圆片，不同的晶圆晶体方向具有不同的化学、电学和物理特性，因此，晶圆均要求具有特定的晶体方向，离子注入、光刻等工艺均以晶体方向作为参考，半导体设备对晶圆进行刻蚀和测量前，均需要对晶圆方向进行定位。晶圆具有缺口或切边作为晶体方向的可见参考，半导体设备通过识别晶圆的缺口或切边，将晶圆以特定角度传输到精密移动平台进行加工和测量。随着半导体工艺进入纳米级别，其对半导体设备的精确度要求越来越高，为实现高速自动化生产和测量，在对晶圆进行加工和测量前，普遍采用晶圆预对准机对晶圆进行预对准，减小传输误差，如光刻机、套刻测量仪、应力测量仪、扫描电子显微镜等，预对准机的性能直接影响半导体设备的加工测量精度和生产效率。

2、预对准机的晶圆预对准主要包括晶圆方向定位和晶圆圆心定位，目前预对准机普遍采用线阵型ccd或光纤传感器阵列进行晶圆边缘检测，线阵型ccd传感器包含了传感器、高速数据处理单元、发光控制单元、光路组件等，体积较大，价格昂贵。光纤传感器阵列对每个传感器的安装布局要求极为严格，安装直径往往需要恰好与被测晶圆直径相当，且对晶圆方向的检测需要传感器特殊布局，这对结构组装、运输带来极大挑战，且无法支撑多种尺寸晶圆的预对准。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种预对准方法及其边缘检测装置，适用于狭小空间的晶圆边缘检测装置及其预对准方法，在有限空间内完成晶圆的边缘信息采集，可以降低对组装的精度要求，利用移动平台实现晶圆的预对准操作。

2、第一方面，本申请提供了一种晶圆的预对准方法，采用晶圆的边缘检测装置对晶圆预对准，所述边缘检测装置包括控制模块、检测模块和移动平台；所述控制模块分别与所述检测模块和所述移动平台电连接；所述检测模块包括发光侧和受光侧，所述发光侧和所述受光侧相对设置且两者之间形成凹槽；所述控制方法包括：

3、控制所述移动平台移动晶圆的边缘深入所述检测模块的凹槽内；

4、旋转所述晶圆一周，获得各旋转角度对应的所述晶圆的边缘在所述检测模块上的遮挡距离；

5、根据各旋转角度对应的所述遮挡距离，计算所述晶圆的圆心与晶圆方向；

6、根据所述晶圆的圆心与晶圆方向，控制所述移动平台调整所述晶圆至预对准位置。

7、可选的，旋转所述晶圆一周，获得各旋转角度对应的所述晶圆的边缘在所述检测模块上的遮挡距离，包括：

8、按预设旋转角度旋转所述晶圆一周，依次获取所述晶圆的边缘在所述检测模块的凹槽内上的光电流信号；

9、对各旋转角度对应的所述检测模块输出的光电流信号进行预处理，计算晶圆边缘信号对应的遮挡电压；

10、根据各旋转角度对应的所述遮挡电压，分别计算与所述遮挡电压对应的晶圆在检测模块上的遮挡距离；

11、其中，所述检测模块上的光电流信号大小与所述晶圆的伸入距离为线性相关。

12、可选的，所述控制模块包括控制单元、恒流驱动单元、信号转换单元、第一采样单元、第二采样单元和差分放大单元；所述控制单元生成一对相反的lon频率信号和lof频率信号；所述lon频率信号用于控制所述恒流驱动单元输出恒定驱动电流；

13、对检测模块输出的光电流信号进行预处理，计算晶圆边缘信号对应的遮挡电压，包括：

14、控制所述lon频率信号为高电平，所述lof频率信号为低电平，所述第一采样单元采集所述检测模块发光时的第一电压信号；

15、控制所述lof频率信号为高电平，所述lon频率信号为低电平，所述第二采样单元采集所述检测模块不发光时的第二电压信号；

16、控制所述差分放大单元对所述第一电压信号和所述第二电压信号相减并放大，获得晶圆边缘信号对应的遮挡电压。

17、可选的，旋转所述晶圆一周，获得各旋转角度对应的所述晶圆的边缘在所述检测模块上的遮挡距离，还包括：

18、当移动平台旋转中心与晶圆中心不重合，将所述晶圆的边缘在所述检测模块上的遮挡距离与所述移动平台旋转中心和晶圆中心之间的调整距离叠加，获得实际的晶圆边缘的遮挡距离。

19、可选的，根据所述晶圆的圆心与晶圆方向，控制所述移动平台调整所述晶圆至预对准位置，包括：

20、移动所述移动平台的旋转中心与所述晶圆的圆心重合；

21、旋转所述晶圆的晶圆方向至预设角度。

22、第二方面，本申请实施例还提供了一种晶圆的边缘检测装置，用于实施第一方面提供的所述的晶圆的预对准方法，所述边缘检测装置还包括上基板、下基板以及固定所述上基板和所述下基板的支撑柱；所述上基板设置通孔；

23、所述移动平台包括平移组件、旋转组件、升降组件、支撑组件和吸盘；

24、所述平移组件和所述升降组件组合用于驱动所述晶圆沿yz轴方向运动，所述旋转组件用于驱动所述晶圆绕c轴旋转。

25、可选的，还包括电路板、电路板支架；所述电路板设置在所述电路板支架上，所述电路板支架固定在所述上基板上；

26、所述检测模块与所述电路板电连接，所述电路板与所述控制模块电连接。

27、可选的，所述检测模块采用微型光电传感器。

28、可选的，所述凹槽的宽度大于所述晶圆的厚度。

29、可选的，所述凹槽的深度范围在0～15mm。

30、综上，本申请实施例提供的晶圆的预对准方法，采用晶圆边缘检测装置，在有限空间内完成晶圆的边缘信息采集，利用采集的晶圆的边缘信息计算晶圆的圆心和晶圆方向，实现多种尺寸晶圆的预对准操作，提高了晶圆的预对准精度。

技术特征：

1.一种晶圆的预对准方法，采用晶圆的边缘检测装置对晶圆预对准，所述边缘检测装置包括控制模块、检测模块和移动平台；所述控制模块分别与所述检测模块和所述移动平台电连接；所述检测模块包括发光侧和受光侧，所述发光侧和所述受光侧相对设置且两者之间形成凹槽；其特征在于，所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的预对准方法，其特征在于，旋转所述晶圆一周，获得各旋转角度对应的所述晶圆的边缘在所述检测模块上的遮挡距离，包括：

3.根据权利要求2所述的预对准方法，其特征在于，所述控制模块包括控制单元、恒流驱动单元、信号转换单元、第一采样单元、第二采样单元和差分放大单元；所述控制单元生成一对相反的lon频率信号和lof频率信号；所述lon频率信号用于控制所述恒流驱动单元输出恒定驱动电流；

4.根据权利要求1所述的预对准方法，其特征在于，旋转所述晶圆一周，获得各旋转角度对应的所述晶圆的边缘在所述检测模块上的遮挡距离，还包括：

5.根据权利要求1所述的预对准方法，其特征在于，根据所述晶圆的圆心与晶圆方向，控制所述移动平台调整所述晶圆至预对准位置，包括：

6.一种晶圆的边缘检测装置，用于实施权利要求1-5任一所述的晶圆的预对准方法，其特征在于，所述边缘检测装置还包括上基板、下基板以及固定所述上基板和所述下基板的支撑柱；所述上基板设置通孔；

7.根据权利要求6所述的晶圆的边缘检测装置，其特征在于，还包括电路板、电路板支架；所述电路板设置在所述电路板支架上，所述电路板支架固定在所述上基板上；

8.根据权利要求6所述的晶圆的边缘检测装置，其特征在于，所述检测模块采用微型光电传感器。

9.根据权利要求6所述的晶圆的边缘检测装置，其特征在于，所述凹槽的宽度大于所述晶圆的厚度。

10.根据权利要求6所述的晶圆的边缘检测装置，其特征在于，所述凹槽的深度范围在0～15mm。

技术总结
本发明公开了一种晶圆的预对准方法及其边缘检测装置，采用晶圆的边缘检测装置，边缘检测装置包括控制模块、检测模块和移动平台；检测模块包括发光侧和受光侧，发光侧和受光侧相对设置且两者之间形成凹槽，控制方法包括：控制移动平台移动晶圆的边缘深入检测模块的凹槽内；旋转晶圆一周，获得各旋转角度对应的晶圆的边缘在检测模块上的遮挡距离；根据各旋转角度对应的遮挡距离，计算晶圆的圆心与晶圆方向；根据晶圆的圆心与晶圆方向，控制移动平台调整晶圆至预对准位置。本申请在有限空间内完成晶圆的边缘信息采集，利用采集的晶圆的边缘信息计算晶圆的圆心和晶圆方向，实现多种尺寸晶圆的预对准操作，提高了晶圆的预对准精度。

技术研发人员：耿晓杨,相宇阳,戴金方,王文超
受保护的技术使用者：无锡卓海科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17