腔室内晶圆位置检测装置、机台以及检测方法与流程

1.本发明涉及半导体制造的技术领域，具体地，涉及一种腔室内晶圆位置检测装置、机台以及检测方法，尤其是，优选的涉及一种检测腔室内晶圆位置装置。


背景技术：

2.p5000等机台(包括但不局限p5000机台)中包括腔室、底盘、承放盘、四个顶针以及驱动件(气缸)；承放盘设置在腔室内，顶针设置在底盘上，顶针移动穿设承放盘(顶针能够上下移动且穿过承放盘)，驱动件用于驱动底盘带动顶针移动，由于p5000等机台进行某些刻蚀工艺(例如氧化层刻蚀工艺)的时候，将晶圆放在承放盘上，此时顶针处于承放盘的下方，在liftpin(顶针)举升wafer(晶圆)时，顶针移动穿设(穿过)承放盘，举升晶圆，由于wafer和承放盘之间还存在某些吸力(例如由于wafer上电荷未完全释放而产生的静电吸力)，因此有可能会产生“跳片”的现象。此“跳片”动作会使得wafer位置偏移、甚至不能完全搭在4根liftpin上。
3.公开号为cn110729216a的中国发明专利文献公开了一种晶圆位置检测装置及晶圆位置检测方法，涉及半导体制造技术领域，晶圆检测装置包括支撑杆、u型检测头、至少两组光感应器、检测轨道和驱动马达；支撑杆包括上支撑杆和下支撑杆，上支撑杆与下支撑杆通过中间驱动马达连接，上支撑杆的顶部连接u型检测头的底部，下支撑杆的底部固定在检测轨道内；中间驱动马达令上支撑杆处于第一位置或第二位置；u型检测头的两个侧边上设置有至少两组光感应器；检测轨道上的下端驱动马达带动晶圆检测装置沿检测轨道运动。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为因无法检测晶圆的位置，即无法检测跳片动作是否发生，上述“跳片”动作发生时，此时robot(机械手)伸进腔室取片就会直接撞击wafer，导致wafer大面积划伤或者破片。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种腔室内晶圆位置检测装置、机台以及检测方法。
6.根据本发明提供的一种腔室内晶圆位置检测装置，包括承放盘、多个顶针以及多个传感器；
7.所述承放盘用于放置晶圆；
8.所述顶针共同用于举升晶圆，离开承放盘；
9.所述顶针举升晶圆的端部均连接传感器。
10.优选的，该检测装置还包括底盘；
11.所述顶针可拆卸设置在底盘上。
12.优选的，所述顶针和底盘螺纹连接设置。
13.优选的，该检测装置还包括用于驱动顶针移动的驱动件。
14.优选的，所述顶针包括铝合金顶针、不锈钢顶针和陶瓷顶针中的一种或多种。
15.优选的，所述传感器包括光电传感器、电容传感器或接触传感器。
16.优选的，该检测装置还包括连接线和主机；
17.所述连接线的一端连接传感器；
18.所述连接线的另一端连接主机；
19.所述顶针中开设有容纳连接线的穿线孔。
20.根据本发明提供的一种机台，包括腔室内晶圆位置检测装置。
21.根据本发明提供的一种检测方法，应用机台，包括如下步骤：
22.放置步骤：将晶圆放置在承放盘上；
23.举升步骤：通过顶针将晶圆从承放盘上举升，传感器接触晶圆；
24.判断步骤：若传感器全部感应到晶圆，则判定晶圆位置正确；若传感器未全部感应到晶圆，则判定晶圆位置错误。
25.优选的，该检测方法还包括执行步骤：若判定晶圆位置正确，则机械手伸进腔室取晶圆；若判定晶圆位置错误，触发互锁机制和警报的同时不允许机械手进行动作。
26.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
27.1、当腔室内晶圆位置检测装置在使用时，将晶圆放置在承放盘上，通过顶针共同将晶圆从承放盘上举升，从而离开承放盘，顶针上的传感器接触晶圆，通过多个传感器是否接触晶圆来检测晶圆的位置；
28.2、本发明顶针可拆卸设置在底座上，便于根据不同的晶圆更换不同的传感器，提高本检测装置的适用性；
29.3、本发明通过主机和连接线连接传感器，便于获得传感器的感知状态。
附图说明
30.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
31.图1为结构效果图；
32.图2为剖面结构细节图。
33.图中示出：
34.wafer承放盘1
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检测sensor3
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固定螺纹5
35.liftpin2
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信号线4
具体实施方式
36.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
37.本发明实施例公开了一种检测腔室内晶圆位置装置，如图1和图2所示，包括承放盘(wafer承放盘1)、底盘、连接线、主机、驱动件、多个顶针以及多个传感器(检测sensor3)。
38.承放盘用于放置晶圆。
39.顶针可拆卸设置在底盘上。顶针和底盘螺纹连接设置(固定螺纹5连接)。顶针共同
用于举升晶圆，离开承放盘；顶针举升晶圆的端部均连接传感器。顶针包括铝合金顶针、不锈钢顶针和陶瓷顶针中的一种或多种；传感器包括光电传感器、电容传感器或接触传感器。顶针与传感器一一对应设置。
40.驱动件(气缸)用于驱动底盘带动顶针移动。
41.连接线的一端连接传感器；连接线的另一端连接主机。
42.顶针中开设有容纳连接线的穿线孔。
43.承放盘、底盘、驱动件、顶针均属于机台的一部分。
44.此装置除担当举升wafer到raise(举升)位置和降落wafer到process(工艺)位置的功能外，还能通过顶部sensor(传感器)进行wafer位置的检测。
45.liftpin2通过螺纹固定在底盘上，底盘下面连接气缸，当完成工艺时wafer在承放盘上，即process位置，当需要举升wafer到raise位置时，由气缸来推动顶针的上下运动。若此时wafer完全搭在4根liftpin2上，顶部sensor全部都能感应到wafer的存在，传感器直接卡在liftpin2顶端，liftpin2中间为中空，并有连接信号线4，信号通过信号线4传送给机台主机，传感器与信号线4的一端接触式连接或者焊接，信号线4的另一端连接主机，接入机台的点位，主机判定可通行才会允许robot伸进腔室取片；当举升wafer时，4根liftpin2未能全部感应到wafer的存在，此时就会将信号传给机台主机，触发interlock(互锁机制)，alarm(警报)的同时不允许robot进行下一部动作，避免因wafer位置不正而产生划伤或破片。在检测出“跳片”动作后停止机械手，提前防止机械手伸进腔室取片撞击晶圆，起到保护晶圆的作用。在承放盘上有四个通孔，顶针固定在底盘上，底盘由气缸驱动可以穿过通孔上下移动。当在工艺位置时，气缸处在下位，顶针是降下去的，隐藏在孔中。此时晶圆平整的放在承放盘上。当完成工艺时，气缸向上运动，(正常情况下)四个顶针顶起晶圆。
46.本发明通过采用p5000机台腔室内检测wafer位置的装置，同时检测的sensor可根据实际的工艺和衬底进行调整(比如碳化硅晶圆的工艺可以使用电容式传感器，其他背面有多晶硅等镀膜的晶圆可以使用光电式传感器)，解决了p5000机台产生跳片导致wafer位置偏移但robot仍伸进腔室造成晶圆破碎的问题。
47.该检测装置应用于半导体制造技术领域，用于p5000机台检测wafer在腔室内位置是否正确。该装置liftpin2采用铝合金材质(但不限于铝合金材质、不锈钢材质、陶瓷材质)加顶部光电sensor(包括但不限于电容sensor、接触sensor、光电sensor)制成，能够在wafer传出腔室前检测wafer位置是否正确，从而避免wafer在传出前因wafer位置不正导致未能完全搭在liftpin2上，robot伸进腔室取片时使wafer破损。此装置可解决wafer因在腔室跳片等问题导致取片破损的问题。
48.该装置为一种置于p5000机台腔室内举升wafer并检测其位置的装置。本设计可通过liftpin2顶部sensor感应此处wafer位置是否正确来解决wafer破损的问题。同时可更换不同sensor来适应不同衬底的wafer或者工艺。
49.本发明实施例还公开了一种机台，包括腔室内晶圆位置检测装置。
50.本发明实施例还公开了一种检测方法，应用机台，包括如下步骤：
51.放置步骤：将晶圆放置在承放盘上。
52.举升步骤：通过顶针将晶圆从承放盘上举升，传感器接触晶圆。
53.判断步骤：若传感器均感应到晶圆，则判定晶圆位置正确；若有传感器未感应到晶
圆，则判定晶圆位置错误。
54.执行步骤：若判定晶圆位置正确，则机械手伸进腔室取晶圆；若判定晶圆位置错误，触发互锁机制和警报的同时不允许机械手进行动作。
55.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
56.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种腔室内晶圆位置检测装置，其特征在于，包括承放盘、多个顶针以及多个传感器；所述承放盘用于放置晶圆；所述顶针共同用于举升晶圆，离开承放盘；所述顶针举升晶圆的端部均连接传感器。2.根据权利要求1所述的腔室内晶圆位置检测装置，其特征在于，该检测装置还包括底盘；所述顶针可拆卸设置在底盘上。3.根据权利要求2所述的腔室内晶圆位置检测装置，其特征在于，所述顶针和底盘螺纹连接设置。4.根据权利要求1所述的腔室内晶圆位置检测装置，其特征在于，该检测装置还包括用于驱动顶针移动的驱动件。5.根据权利要求1所述的腔室内晶圆位置检测装置，其特征在于，所述顶针包括铝合金顶针、不锈钢顶针和陶瓷顶针中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的腔室内晶圆位置检测装置，其特征在于，所述传感器包括光电传感器、电容传感器或接触传感器。7.根据权利要求1所述的腔室内晶圆位置检测装置，其特征在于，该检测装置还包括连接线和主机；所述连接线的一端连接传感器；所述连接线的另一端连接主机；所述顶针中开设有容纳连接线的穿线孔。8.一种机台，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的腔室内晶圆位置检测装置。9.一种检测方法，其特征在于，应用权利要求9所述的机台，包括如下步骤：放置步骤：将晶圆放置在承放盘上；举升步骤：通过顶针将晶圆从承放盘上举升，传感器接触晶圆；判断步骤：若传感器全部感应到晶圆，则判定晶圆位置正确；若传感器未全部感应到晶圆，则判定晶圆位置错误。10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，该检测方法还包括执行步骤：若判定晶圆位置正确，则机械手伸进腔室取晶圆；若判定晶圆位置错误，触发互锁机制和警报的同时不允许机械手进行动作。

技术总结
本发明提供了一种腔室内晶圆位置检测装置、机台及检测方法，包括承放盘、多个顶针以及多个传感器；所述承放盘用于放置晶圆；所述顶针共同用于举升晶圆，离开承放盘；所述顶针举升晶圆的端部均连接传感器。当腔室内晶圆位置检测装置在使用时，将晶圆放置在承放盘上，通过顶针共同将晶圆从承放盘上举升，从而离开承放盘，顶针上的传感器接触晶圆，通过多个传感器是否接触晶圆来检测晶圆的位置。器是否接触晶圆来检测晶圆的位置。器是否接触晶圆来检测晶圆的位置。


技术研发人员：满红星 杨硕
受保护的技术使用者：淄博绿能芯创电子科技有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/14