晶圆状态检测方法及晶圆状态检测装置

技术领域

本发明涉及晶圆扫描技术领域，尤其涉及一种晶圆状态检测方法及晶圆状态检测装置。

背景技术

晶圆在生产过程中，一般都存放在晶圆盒内，晶圆盒的支撑框架上从上而下依次设置有多个用于卡接晶圆的晶槽，晶圆通过边缘部分卡在晶槽内，从而依次从下而上堆叠在支撑框架上；晶圆装载机对晶圆进行操作前需要先对晶圆盒内的晶圆进行扫描映射(Mapping)，并将扫描的数值反馈到系统中进行比对，确定相关制成的安全性，扫描时会侦测晶圆盒内晶圆的相关状态如叠片(Double)，斜片(Cross)及晶圆的有无状态等。

随着半导体行业降本增效，越来越多种类的晶圆盒被应用在集成电路的生产制造过程中，非正常的晶圆放置状态越来越普遍，但目前的晶圆装载机仅能够检测晶圆的左右倾斜，并不能够检测晶圆是否前后倾斜，且其检测的准确率一般，导致晶圆夹取时损坏的风险较高。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种晶圆状态检测方法，解决现有检测方式中无法对晶圆的前后倾斜进行检测以及检测准确率较低的缺陷。

本发明还提出一种晶圆状态检测装置，用于对晶圆的状态进行检测。

根据本发明第一方面实施例的晶圆状态检测方法，包括：

控制第一对射传感器和第二对射传感器对晶圆进行扫描；其中，所述第一传感器和所述第二传感器设置于安装架，且所述第一对射传感器和所述第二对射传感器之间具有水平距离差和垂直高度差；

确定所述第一对射传感器、所述第二对射传感器切换至触发状态和非触发状态时所述第一对射传感器和所述第二对射传感器的位置信息；

基于所述位置信息、所述水平距离差和所述垂直高度差，确定所述晶圆的第一状态信息，所述第一状态信息包括前后倾斜状态和非前后倾斜状态。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，所述基于所述位置信息、所述水平距离差和所述垂直高度差，确定所述晶圆的第一状态信息，包括：

确定所述第一对射传感器切换至非触发状态时所述第一对射传感器的第一位置信息，以及所述第二对射传感器切换至非触发状态时所述第二对射传感器的第二位置信息；

基于所述第一位置信息、所述第二位置信息、所述水平距离差和所述垂直高度差，计算所述晶圆的前后倾斜率；

基于所述前后倾斜率，确定所述晶圆的所述第一状态信息。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，所述基于所述前后倾斜率，确定所述晶圆的所述第一状态信息，包括：

将所述前后倾斜率与预设倾斜率进行比较，得到第一比较结果；

当所述第一比较结果为所述前后倾斜率大于所述预设倾斜率时，确定所述晶圆处于所述前后倾斜状态；

当所述第一比较结果为所述前后倾斜率小于等于所述预设倾斜率时，确定所述晶圆处于所述非前后倾斜状态。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，所述方法还包括：

确定所述第一对射传感器切换至触发状态时所述第一对射传感器的第三位置信息，以及所述第二对射传感器切换至触发状态时所述第二对射传感器的第四位置信息；

根据所述第一位置信息和所述第三位置信息，确定所述晶圆的第一厚度信息；根据所述第二位置信息和所述第四位置信息，确定所述晶圆的第二厚度信息；

基于所述第一厚度信息和所述第二厚度信息，确定所述晶圆的第二状态信息，所述第二状态信息包括单层片、叠片、斜片和异常。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，所述基于所述第一厚度信息和所述第二厚度信息，确定所述晶圆的第二状态信息，包括：

将所述第一厚度信息与第一预设厚度信息进行比较，以及将所述第二厚度信息与所述第一预设厚度信息进行比较，得到第二比较结果；

当所述第二比较结果为所述第一厚度信息小于所述第一预设厚度信息，且所述第二厚度信息小于所述第一预设厚度信息时，确定所述晶圆为单层片。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，所述方法还包括：

在所述第二比较结果为所述第一厚度信息小于所述第一预设厚度信息且所述第二厚度信息大于等于所述第一预设厚度信息，或，所述第二比较结果为所述第二厚度信息小于所述第一预设厚度信息且所述第一厚度信息大于等于所述第一预设厚度信息的情况下，确定所述晶圆异常。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，在所述第二比较结果为所述第一厚度信息大于等于所述第一预设厚度信息且所述第二厚度信息大于等于所述第二预设厚度信息的情况下，所述方法还包括：

将所述第一厚度信息与第二预设厚度信息进行比较，以及将所述第二厚度信息与所述第二预设厚度信息进行比较，得到第三比较结果；

当所述第三比较结果为所述第一厚度信息小于所述第二预设厚度信息且所述第二厚度信息小于所述第二预设厚度信息时，确定所述晶圆为叠片。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，所述方法还包括：

当所述第三比较结果为所述第一厚度信息大于等于所述第二预设厚度信息且所述第二厚度信息大于等于所述第二预设厚度信息时，确定所述晶圆为斜片。

根据本发明实施例的晶圆状态检测方法，所述方法还包括：

当所述第三比较结果为所述第一厚度信息小于所述第二预设厚度信息且所述第二厚度信息大于等于所述第二预设厚度信息时，或，所述第三比较结果为所述第二厚度信息小于所述第二预设厚度信息且所述第一厚度信息大于等于所述第二预设厚度信息时，确定所述晶圆异常。

根据本发明第二方面实施例的晶圆状态检测装置，包括安装架，所述安装架上设置有第一对射传感器和第二对射传感器，所述第一对射传感器和所述第二对射传感器之间具有水平距离差和垂直高度差；

驱动机构，设置于所述安装架，驱动所述安装架移动，以使得所述第一对射传感器和所述第二对射传感器扫描晶圆；

控制器，用于控制所述驱动机构驱动所述安装架移动，以执行上述所述的晶圆状态检测方法。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明的实施例，提供一种晶圆状态检测方法及晶圆状态检测装置，晶圆状态检测方法包括控制第一对射传感器和第二对射传感器对晶圆进行扫描；其中，第一传感器和第二传感器设置于安装架，且第一对射传感器和第二对射传感器之间具有水平距离差和垂直高度差；确定第一对射传感器、第二对射传感器切换至触发状态和非触发状态时安装架的位置信息；基于位置信息、水平距离差和垂直高度差，确定晶圆的第一状态信息，第一状态信息包括前后倾斜状态和非前后倾斜状态。通过设置具有水平距离差和垂直高度差的两对对射传感器对晶圆进行扫描，根据第一传感器和第二传感器先后切换至触发状态和非触发状态时的位置信息，结合水平距离差和垂直高度差可以精确计算晶圆的前后倾斜程度，以此判断晶圆的前后倾斜状态，同时设置有两对对射传感器，两对对射传感器的扫描数据可相互验证，提升对晶圆进行扫描的准确率，降低了晶圆破损的风险。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的晶圆状态检测装置的结构示意图一；

图2是本发明实施例提供的晶圆状态检测装置的结构示意图二；

图3是本发明实施例提供的晶圆状态检测方法的流程示意图一；

图4是本发明实施例提供的晶圆状态检测方法的流程示意图二；

图5是本发明实施例提供的晶圆状态检测方法的流程示意图三；

图6是本发明实施例提供的晶圆状态检测方法的流程示意图四。

附图标记：

1、安装架；2、驱动机构；11、第一对射传感器；12、第二对射传感器；13、传感器支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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发明实施例和简化描述，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发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明的一个方面的实施例，结合图1至图2所示，本发明的实施例，提供一种晶圆状态检测装置，包括安装架1、驱动机构2和控制器(图中未示出)，安装架1上设置有第一对射传感器11和第二对射传感器12，第一对射传感器11和第二对射传感器12之间具有水平距离差和垂直高度差，驱动机构2设置于安装架1，可以驱动安装架1移动，以使得第一对射传感器11和第二对射传感器12对晶圆进行扫描，控制器用于控制驱动机构2驱动安装架1移动，以执行晶圆状态检测。

可以理解的是，安装架1上设置有两对传感器支架13，第一对射传感器11和第二对射传感器12均包括投光部和受光部，投光部和受光部安装在传感器支架13上。投光部可以包括但不限于可见光LED、红外LED、紫外LED、光纤传感器等，受光部可以为光电晶体管、光电二极管、红外线检测元件、光纤等，投光部可以向受光部发射光信号，本实施例中规定：当受光部接收到投光部发射的光信号时，对射传感器处于非触发状态，当受光部未接收到投光部发射的光信号时，即受光部和投光部存在遮挡时，对射传感器处于非触发状态，根据第一对射传感器11和第二对射传感器12切换到非触发状态时安装架1的位置信息之间的差异，结合两对对射传感器之间的水平距离差和垂直高度差，可以判断晶圆是否存在前后倾斜。

在一个可选的实施方式中，如图2所示，安装架1和传感器支架13可以是固定连接的方式，例如安装架1和传感器支架13之间通过螺栓或螺钉固定连接；在另一个可选的实施方式中，如图1所示，传感器支架13与安装架1之间转动连接，可以调整传感器支架13与安装架1之间的相对位置。需要注意的是，在对晶圆扫描映射前，可以转动传感器支架13，使得第一对射传感器11和第二对射传感器12移动到扫描映射位置，然后开设对晶圆进行扫描，在对晶圆进行扫描映射的过程中，传感器支架13和安装架1的相对位置是固定的，且两对传感器支架13之间的位置也是相对固定的。在另一个可选的实施方式中，传感器支架13与安装架1的相对位置固定，通过安装架1的移动机构动作，使得安装架1与传感器支架13同时移动至晶圆的扫描映射位置。

可以理解的是，第一对射传感器11的投光部与受光部分别安装在不同的两对传感器支架13上，第二对射传感器12的投光部与受光部也分别安装在不同的两对传感器支架13上。进一步的，还可以将第二对射传感器12的投光部与第一对射传感器11受光部分别安装在同一个传感器支架13上，第二对射传感器12的受光部与第一对射传感器11投光部分别安装在另外一个传感器支架13上，本实施例对此不作具体限定。

驱动机构2可以驱动安装架1沿着垂直方向上下运动，依次对晶圆盒中上下排列的晶圆进行扫描映射，安装架1上下移动过程中，位置传感器实时反馈安装架1的位置信息，数据采集单元可以实时采集第一对射传感器11和第二对射传感器12的信号，数据处理单元可以分别获取第一对射传感器11和第二对射传感器12切换至触发状态和非触发状态时安装架1的位置信息，并进行数据处理。

根据本发明的一个实施例，为了提升设备的测量精度，第一对射传感器11和第二对射传感器12的投光部可以用带有狭缝的遮光片进行遮挡，以减少投光部发出的光的散射，提高测量精度。

本发明另一方面的实施例，结合图3-图6所示，提供一种晶圆状态检测方法，该方法可以包括：

S101，控制第一对射传感器和第二对射传感器对晶圆进行扫描；其中，第一传感器和第二传感器设置于安装架，且第一对射传感器和第二对射传感器之间具有水平距离差和垂直高度差；

本实施例中，可以通过驱动机构控制安装架上下移动，使得第一对射传感器和第二对射传感器依次对晶圆盒中的晶圆进行扫描。可以理解的是，第一对射传感器和第二对射传感器在水平方向和垂直方向上交错设置，具有水平高度差和垂直高度差，且水平高度差和垂直高度差不为零，在扫描过程中，第一对射传感器和第二对射传感器的状态切换之间存在位置差。

S102，确定第一对射传感器、第二对射传感器切换至触发状态和非触发状态时第一对射传感器和第二对射传感器的位置信息；

可以理解的是，本实施例中，参照上述定义，当受光部接收到投光部发射的光信号时，对射传感器处于非触发状态，当受光部未接收到投光部发射的光信号时，即受光部和投光部存在遮挡时，对射传感器处于非触发状态。

驱动机构控制安装架从上至下或从下至上移动，依次对晶圆盒中排列的晶圆进行扫描，并记录第一对射传感器和第二对射传感器在状态切换时的位置信息。

本实施例中，计算晶圆的基准位置时可以以晶圆与晶圆盒中的Slot(晶圆承载凸台)接触的位置作为基准，及从上往下扫描时将第一传感器切换至非触发状态时，位置传感器反馈的位置信息作为该晶圆对应的第一对射传感器的基准位置，将第二传感器切换至非触发状态时，位置传感器反馈的位置信息作为该晶圆对应的第二对射传感器的基准位置；将采集到的位置信息与理论的晶圆承载凸台位置进行比较，判断当前扫描的晶圆的晶圆承载凸台的位置。

S103，基于位置信息、水平距离差和垂直高度差，确定晶圆的第一状态信息，第一状态信息包括前后倾斜状态和非前后倾斜状态。

本实施例中，确定晶圆处于前后倾斜状态还是非前后倾斜状态的具体方法可以包括：

确定第一对射传感器切换至非触发状态时第一对射传感器的第一位置信息，以及第二对射传感器切换至非触发状态时第二对射传感器的第二位置信息；基于第一位置信息、第二位置信息、水平距离差和垂直高度差，计算晶圆的前后倾斜率；基于前后倾斜率，确定晶圆的第一状态信息。

具体地，在晶圆的扫描过程中，确定第一对射传感器切换至触发状态时位置传感器反馈的第一对射传感器的第三位置信息H

k＝abs(abs(h

其中，abs为对结果取绝对值，ΔH为垂直高度差，ΔL为水平距离差，根据上述公式计算得到晶圆的在前后方向上的前后倾斜率。

根据本发明的一个实施例，基于前后倾斜率，确定晶圆的第一状态信息的方法包括：将前后倾斜率与预设倾斜率进行比较，得到第一比较结果；当第一比较结果为前后倾斜率大于预设倾斜率时，确定晶圆处于前后倾斜状态；当第一比较结果为前后倾斜率小于等于预设倾斜率时，确定晶圆处于非前后倾斜状态。

可以理解的是，当计算得到的前后倾斜率k的值大于预设倾斜率k时，可以认为该晶圆是前后倾斜的；预设倾斜率k的数值可以为0.0005～1中间的任意实数，优选的，预设倾斜率k的数值为0.001～0.2。本实施例中，除了可以判断晶圆是否前后倾斜外还可以判断晶圆前后倾斜的程度，预设倾斜率k的数值越大说明该晶圆越倾斜，方便准确判断晶圆在前后方向上的倾斜程度。

在一个可选的实施方式中，如图4所示，其中i表示晶圆盒中依序排列的第i层晶圆，先将第一对射传感器切换到非触发时的第二位置信息H

本发明实施例的晶圆状态检测方法，包括控制第一对射传感器和第二对射传感器对晶圆进行扫描；其中，第一传感器和第二传感器设置于安装架，且第一对射传感器和第二对射传感器之间具有水平距离差和垂直高度差；确定第一对射传感器、第二对射传感器切换至触发状态和非触发状态时安装架的位置信息；基于位置信息、水平距离差和垂直高度差，确定晶圆的第一状态信息，第一状态信息包括前后倾斜状态和非前后倾斜状态。通过设置具有水平距离差和垂直高度差的两对对射传感器对晶圆进行扫描，根据第一传感器和第二传感器先后切换至触发状态和非触发状态时的位置信息，结合水平距离差和垂直高度差可以精确计算晶圆的前后倾斜程度，以此判断晶圆的前后倾斜状态，同时设置有两对对射传感器，两对对射传感器的扫描数据可相互验证，提升对晶圆进行扫描的准确率，降低了晶圆破损的风险。

根据本发明的一个实施例，如图5所示，晶圆状态检测方法还包括：

S201，确定第一对射传感器切换至触发状态时第一对射传感器的第三位置信息，以及第二对射传感器切换至触发状态时第二对射传感器的第四位置信息；

S202，根据第一位置信息和第三位置信息，确定晶圆的第一厚度信息；根据第二位置信息和第四位置信息，确定晶圆的第二厚度信息；

S203，基于第一厚度信息和第二厚度信息，确定晶圆的第二状态信息，第二状态信息包括单层片、叠片、斜片和异常。

根据本发明的一个实施例，基于第一厚度信息和第二厚度信息，确定晶圆的第二状态信息，包括：将第一厚度信息与第一预设厚度信息进行比较，以及将第二厚度信息与第一预设厚度信息进行比较，得到第二比较结果；当第二比较结果为第一厚度信息小于第一预设厚度信息，且第二厚度信息小于第一预设厚度信息时，确定晶圆为单层片。可以理解的是，当第一厚度信息和第二厚度信息都小于第一预设厚度信息时，第一对射传感器和第二对射传感器的测量结果相同，可以认为该晶圆是单层片，即该晶圆为单层晶圆构成。

根据本发明的一个实施例，在第二比较结果为第一厚度信息小于第一预设厚度信息且第二厚度信息大于等于第一预设厚度信息，或，第二比较结果为第二厚度信息小于第一预设厚度信息且第一厚度信息大于等于第一预设厚度信息的情况下，确定晶圆异常。可以理解的是，当第一对射传感器和第二对射传感器的测量结果不同时，可能是存在测量误差或操作误差导致测量结果不同，此时可以认为该晶圆测量异常，并进行报警，提醒用户重点关注该晶圆的状态或者重新对该晶圆进行测量，本实施例不作具体限定。

根据本发明的一个实施例，在第二比较结果为第一厚度信息大于等于第一预设厚度信息且第二厚度信息大于等于第二预设厚度信息的情况下，晶圆状态检测方法还包括：将第一厚度信息与第二预设厚度信息进行比较，以及将第二厚度信息与第二预设厚度信息进行比较，得到第三比较结果；当第三比较结果为第一厚度信息小于第二预设厚度信息且第二厚度信息小于第二预设厚度信息时，确定晶圆为叠片。

可以理解的是，当第一厚度信息和第二厚度信息都大于等于第一预设厚度信息时，该晶圆可能是由双层晶圆组成的，此时可将第一厚度信息以及第二厚度信息与第二预设厚度信息进行比较，若比较结果显示第一厚度信息和第二厚度信息均小于第二预设厚度信息时，可以认为该晶圆是由双层晶圆组成的，此时确定晶圆为叠片。

根据本发明的一个实施例，晶圆状态检测方法还包括：当第三比较结果为第一厚度信息大于等于第二预设厚度信息且第二厚度信息大于等于第二预设厚度信息时，确定晶圆为斜片。可以理解的是，当第一对射传感器和第二对射传感器的测量结果相同且均表明第一厚度信息和第二厚度信息大于等于第二预设厚度信息时，可认为该晶圆是左右倾斜的，此时确定该晶圆为斜片(左右倾斜)。

根据本发明的一个实施例，晶圆状态检测方法还包括：当第三比较结果为第一厚度信息小于第二预设厚度信息且第二厚度信息大于等于第二预设厚度信息时，或，第三比较结果为第二厚度信息小于第二预设厚度信息且第一厚度信息大于等于第二预设厚度信息时，确定晶圆异常。可以理解的是，当第一对射传感器和第二对射传感器的测量结果不同时，即第一厚度信息和第二厚度信息的其中一个大于等于第二预设厚度信息，另一个小于第二预设厚度信息时，说明对该晶圆的检测存在异常，此时也可通过报警的方式向用户提示该晶圆的测量结果存在异常。

本实施例中，通过设置第一对射传感器和第二对射传感器对晶圆进行扫描，两对对射传感器的测量结果相互验证，保证测量结果一致性，提高了对晶圆进行扫描的准确率，降低了晶圆破损的风险。

在另一个可选的实时方式中，结合图6所示，i表示晶圆盒中依序排列的第i层晶圆，第一对射传感器扫描到的晶圆的第一厚度信息H’[i]＝H

本发明的实施例，提供一种晶圆状态检测方法及晶圆状态检测装置，晶圆状态检测方法包括控制第一对射传感器和第二对射传感器对晶圆进行扫描；其中，第一传感器和第二传感器设置于安装架，且第一对射传感器和第二对射传感器之间具有水平距离差和垂直高度差；确定第一对射传感器、第二对射传感器切换至触发状态和非触发状态时安装架的位置信息；基于位置信息、水平距离差和垂直高度差，确定晶圆的第一状态信息，第一状态信息包括前后倾斜状态和非前后倾斜状态。通过设置具有水平距离差和垂直高度差的两对对射传感器对晶圆进行扫描，根据第一传感器和第二传感器先后切换至触发状态和非触发状态时的位置信息，结合水平距离差和垂直高度差可以精确计算晶圆的前后倾斜程度，以此判断晶圆的前后倾斜状态，同时设置有两对对射传感器，两对对射传感器的扫描数据可相互验证，提升对晶圆进行扫描的准确率，降低了晶圆破损的风险。

最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。