TWI888171B - 一種晶圓位置檢測裝置及半導體設備 - Google Patents

Abstract

一種晶圓位置檢測裝置及半導體設備，晶圓位置檢測裝置的第一環形滑軌和第二環形滑軌相對的設置於半導體腔室的上下兩側；線性傳感器發射端與第一環形滑軌滑動連接，線性傳感器接收端與第二環形滑軌滑動連接；且線性傳感器發射端在晶圓的正投影以及線性傳感器接收端在晶圓的正投影均部分與晶圓重疊；處理器用於控制驅動器驅動線性傳感器發射端和線性傳感器接收端同步滑動；並控制線性傳感器發射端發射檢測信號，以及線性傳感器接收端接收未被晶圓遮擋的檢測信號；根據線性傳感器接收端接收到的檢測信號，確定晶圓的圓心位置。

Description

一種晶圓位置檢測裝置及半導體設備

本申請涉及半導體製造技術領域，具體涉及一種晶圓位置校準檢測裝置及半導體設備。

晶圓在傳輸前首先需要進行校準，比如圓心校準，以防止晶圓偏位太大造成機械手傳片時無法抓取，而校準之前需要檢測晶圓的位置。

現有的一種晶圓位置檢測方法存在製程腔室密封處理難且需冷卻系統的問題。

針對上述技術問題，本申請提供一種晶圓位置檢測裝置及半導體設備，可以改善現有的檢測方法存在製程腔室密封處理難且需冷卻系統的問題。

為解決上述技術問題，第一方面，本申請實施例提供一種晶圓位置檢測裝置，應用於半導體腔室，所述半導體腔室內設置有用於承載晶圓的承載部；所述晶圓位置檢測裝置設置在所述半導體腔室的外側，所述晶圓位置檢測裝置包括第一環形滑軌、第二環形滑軌、線性傳感器發射端、線性傳感器接收端、驅動器和處理器；

所述第一環形滑軌和所述第二環形滑軌相對設置於所述半導體腔室的上下兩側；

所述線性傳感器發射端與所述第一環形滑軌滑動連接，所述線性傳感器接收端與所述第二環形滑軌滑動連接；且所述線性傳感器發射端在所述晶圓的正投影以及所述線性傳感器接收端在所述晶圓的正投影均部分與所述晶圓重疊；

所述驅動器用於驅動所述線性傳感器發射端和所述線性傳感器接收端沿各自所在的環形滑軌滑動；

所述處理器用於：控制所述驅動器驅動所述線性傳感器發射端和線性傳感器接收端沿各自所在的環形滑軌同步滑動；並控制所述線性傳感器發射端發射檢測信號，以及所述線性傳感器接收端接收未被所述晶圓遮擋的檢測信號；根據所述線性傳感器接收端接收到的所述檢測信號，確定所述晶圓的圓心位置；其中，所述檢測信號能夠穿透所述半導體腔室。

在一些實施例中，所述根據所述線性傳感器接收端接收到的所述檢測信號，確定所述晶圓的圓心位置，具體包括：

根據所述線性傳感器接收端接收到的所述檢測信號，確定所述晶圓的輪廓；

在所述輪廓上選取至少三個位置點，根據所述至少三個位置點計算所述晶圓的圓心位置。

在一些實施例中，所述晶圓的邊緣設置有缺口標識，並且所述缺口標識對應的圓心角為θ ₀；所述在所述輪廓上選取至少三個位置點，根據所述至少三個位置點計算所述晶圓的圓心位置，具體包括：

在所述輪廓上選取三個第一位置點，根據所述三個第一位置點計算所述晶圓的第一圓心位置，其中，所述三個第一位置點中任意兩個相鄰的第一位置點之間對應的圓心角為120°；

在所述輪廓上選取三個第二位置點，計算所述晶圓的第二圓心位置，其中，所述三個第二位置點與所述三個第一位置點一一對應，並且每個第二位置點與對應的第一位置點之間的圓心角等於第一預設角度θ ₁，並且θ ₀＜θ ₁≤120°-θ ₀；

在所述輪廓上選取三個第三位置點，計算所述晶圓的第三圓心位置，其中，所述三個第三位置點與所述三個第一位置點一一對應，並且每個第三位置點與對應的第一位置點之間的圓心角等於第二預設角度θ ₂，θ ₀＜θ ₂≤120°-θ ₀，並且θ ₁≠θ ₂；

以所述第一圓心位置、所述第二圓心位置和所述第三圓心位置中差異最小的兩個位置計算所述晶圓的圓心位置。

在一些實施例中，所述晶圓的邊緣設置有缺口標識，所述處理器還用於：

根據所述輪廓，計算所述缺口標識相對於所述圓心位置的方位角。

在一些實施例中，所述根據所述輪廓，計算所述缺口標識相對於所述圓心位置的方位角，具體包括：

根據所述圓心位置以及所述晶圓的半徑確定理想圓；

將所述理想圓與所述輪廓進行比較，確定所述缺口標識的起始位置和終止位置；

計算所述起始位置相對於所述圓心位置的方位角θ _S和所述終止位置相對於所述圓心位置的方位角θ _F；

根據所述θ _S和所述θ _F計算所述起始位置和所述終止位置的連線的中點相對於所述圓心位置的方位角θ _M。

在一些實施例中，所述處理器還用於將確定的所述晶圓的圓心位置與預存的目標位置進行比較，確定所述晶圓的圓心位置與所述目標位置的偏移量。

在一些實施例中，控制所述線性傳感器接收端接收未被所述晶圓遮擋的檢測信號；具體包括：

控制所述線性傳感器接收端每運動預設弧長接收一次所述檢測信號，其中，所述預設弧長小於預設校準精度值。

在一些實施例中，所述線性傳感器發射端沿所述第一環形滑軌的徑向延伸，並且每隔預設長度設置一個信號發射位；

所述線性傳感器接收端沿所述第二環形滑軌的徑向延伸，並且每隔所述預設長度設置一個信號接收位，所述信號接收位與所述信號發射位一一對應，其中，所述預設長度小於所述預設校準精度值。

在一些實施例中，所述線性傳感器發射端為線光源；

所述線性傳感器接收端為光傳感器。

第二方面，本申請實施例提供一種半導體設備，包括：半導體腔室、晶圓傳輸裝置，以及如上各實施例所述的晶圓位置檢測裝置；

所述晶圓位置檢測裝置用於檢測位於所述半導體腔室中的晶圓的位置；

所述晶圓傳輸裝置用於傳輸所述晶圓，並根據所述晶圓位置檢測裝置的檢測結果，對所述晶圓進行位置校正。

如上所述本申請的晶圓位置檢測裝置，線性傳感器發射端和線性傳感器接收端組成對射傳感器，分別位於晶圓的上下兩側，由於線性傳感器發射端在晶圓的正投影以及線性傳感器接收端在晶圓的正投影均部分與晶圓重疊，從而可以對晶圓的邊緣進行識別，通過處理器控制驅動器驅動線性傳感器發射端和線性傳感器接收端沿各自所在的環形滑軌同步滑動，從而可以實現對晶圓的整個邊緣進行掃描，以確定晶圓的圓周並進而確定晶圓的圓心位置。本申請的晶圓位置檢測裝置，由於晶圓在半導體腔室內固定不動，不會產生現有的檢測裝置中旋轉軸與半導體腔室的連接部分需要進行密封處理的問題；由於與半導體腔室連接的零部件沒有電機，即使用於高溫傳片也無需冷卻系統輔助，降低了維護難度。

這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本申請相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附請求項書中所詳述的、本申請的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素，此外，本申請不同實施例中具有同樣命名的部件、特徵、要素可能具有相同含義，也可能具有不同含義，其具體含義需以其在該具體實施例中的解釋或者進一步結合該具體實施例中上下文進行確定。

應當進一步理解，術語“包含”、“包括”表明存在所述的特徵、步驟、操作、元件、組件、項目、種類、和/或組，但不排除一個或多個其他特徵、步驟、操作、元件、組件、項目、種類、和/或組的存在、出現或添加。本申請使用的術語“或”、“和/或”、“包括以下至少一個”等可被解釋為包括性的，或意味著任一個或任何組合。例如，“包括以下至少一個：A、B、C”意味著“以下任一個：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”，再如，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味著“以下任一個：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A和B和C”。僅當元件、功能、步驟或操作的組合在某些方式下內在地互相排斥時，才會出現該定義的例外。

應當理解，儘管在本文可能採用術語第一、第二、第三等來描述各種信息，但這些信息不應限於這些術語。這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區分開。例如，在不脫離本文範圍的情況下，第一信息也可以被稱為第二信息，類似地，第二信息也可以被稱為第一信息。取決於語境，在本文中所使用的，單數形式“一”、“一個”和“該”旨在也包括複數形式，除非上下文中有相反的指示。

應當理解的是，術語“頂”、“底”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本申請和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本申請的限制。

為了便於描述，以下各實施例中，均是以水平面和豎直方向形成的正交空間為例進行說明，該前提條件不應理解為對本申請的限制。

相關技術中，一種晶圓位置檢測裝置如圖1所示，包括透明的製程腔室10a、旋轉平臺20a、光源30a、光接收器40a和驅動源50a，旋轉平臺20a位於製程腔室10a，由外部的驅動源50a驅動旋轉，旋轉平臺20a用於固定晶圓101a並帶動晶圓101a旋轉，光源30a和光接收器40a位於製程腔室10a的上下兩側，光源30a將晶圓101a的陰影投射到光接收器40a一側，並由光接收器40a確定晶圓101a的邊緣信息（例如邊緣圖像信息），根據確定的邊緣信息計算出晶圓101a的圓心。

由於旋轉平臺20a和驅動源50a分別位於製程腔室10a的內部和外部，導致旋轉平臺20a的旋轉軸21a與製程腔室10a的連接部分需要進行密封處理；並且對於高溫傳片，晶圓101a的溫度高達800℃以上，會導致製程腔室10a的溫度高於70℃，從而需要專門的水冷裝置，增加了設備整體的複雜度和維護難度。

為了解決上述技術問題，請參閱圖2和圖3，圖2是本申請實施例提供的一種晶圓位置檢測裝置的結構示意圖，圖3是本申請實施例提供的一種晶圓位置檢測裝置的控制系統的結構示意圖。是本申請實施例提供的晶圓位置檢測裝置，應用於半導體腔室10，用於檢測半導體腔室10中晶圓101的位置，其中，晶圓101位於半導體腔室10中的承載部20上。該晶圓位置檢測裝置可以包括：第一環形滑軌801、第二環形滑軌802、線性傳感器發射端30、線性傳感器接收端40、驅動器60和處理模塊70。

第一環形滑軌801和第二環形滑軌802相對設置於半導體腔室10的上下兩側。比如，第一環形滑軌801可以位於半導體腔室10的上方，相應地第二環形滑軌802位於半導體腔室10的下方；第一環形滑軌801也可以位於半導體腔室10的下方，相應地第二環形滑軌802位於半導體腔室10的上方。

線性傳感器發射端30與第一環形滑軌801滑動連接，線性傳感器接收端40與第二環形滑軌802滑動連接；且線性傳感器發射端30在晶圓101的正投影以及線性傳感器接收端40在晶圓101的正投影均部分與晶圓101重疊。可以理解的是，第一環形滑軌801的半徑和第二環形滑軌802的半徑可以根據晶圓101的尺寸進行設計。

驅動器60用於驅動線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40沿各自所在的環形滑軌滑動。

處理器70用於：控制驅動器60驅動線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40沿各自所在的環形滑軌同步滑動；並控制線性傳感器發射端30發射檢測信號以及線性傳感器接收端40接收未被晶圓101遮擋的檢測信號，處理器70還用於根據線性傳感器接收端40接收到的檢測信號，確定晶圓101的圓心位置；其中，檢測信號能夠穿透半導體腔室10。

在一些實施例中，驅動器60可以包括一個驅動源，該驅動源驅動線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40沿各自所在的環形滑軌同步滑動。在另一些實施例中，驅動器60可以包括兩個驅動源，兩個驅動源可以分別驅動線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40沿各自所在的環形滑軌滑動，此時兩個驅動源可以在處理器70的控制下實現線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40沿各自所在的環形滑軌同步滑動。此外，在需要調節線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40相對位置的情況下，各驅動源還可以在處理器70的控制下單獨驅動線性傳感器發射端30或線性傳感器接收端40沿所在的環形滑軌滑動。通過設置兩個驅動源，可以調節線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40相對位置，從而可以減小線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40的相對位置的安裝精度，以及確保線性傳感器發射端30發射的信號在未被晶圓阻擋時，能夠投射到線性傳感器接收端40。

需要說明的是，線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40是一種一維傳感器（線性傳感器）的兩部分，兩者組成對射傳感器。線性傳感器發射端30可以在一定的一維長度上發射檢測信號，即，該檢測信號在指定直線方向上具有一定的長度，該長度例如沿該承載面的徑向延伸。圖2中只用兩個箭頭示出了線性傳感器發射端30在一維長度上發射的被晶圓101阻擋和未被晶圓101阻擋的檢測信號（S1和S2），在未被晶圓101阻擋的情況下，線性傳感器發射端30發射的檢測信號能夠穿透半導體腔室10，並被線性傳感器接收端40接收。作為一個示例，線性傳感器發射端30可以是線光源（一維光源），比如多個LED或激光傳感器沿直線排列形成的線光源，本實施例優選激光傳感器，相比LED，激光傳感器受環境光的干擾較小。線光源可以向線性傳感器接收端40發射光信號，半導體腔室10的底板和頂板可以採用透明材料製作（比如石英），以讓光信號透過，線性傳感器接收端40可以包括多個沿直線排列的傳感器，每個傳感器可以接收上述信號，該傳感器可以是光傳感器，比如CCD（Charge-coupled Device，電荷耦合器件）鏡頭，為了減小線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40的相對位置的安裝精度，以及確保線性傳感器發射端30發射的信號在未被晶圓阻擋時，能夠投射到線性傳感器接收端40，線性傳感器接收端40的長度可以大於線性傳感器發射端30的長度。此外，根據不同尺寸的晶圓，線性傳感器發射端30的安裝位置可以配置為：發射的檢測信號中一部分（信號S1）被晶圓101遮擋，另一部分（信號S2）從晶圓101的邊緣穿透半導體腔室10，被線性傳感器接收端40接收。可以理解的是，當線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40同步運動一周時，可以對晶圓101的邊緣完成一次掃描。

作為一個示例，請參閱圖4，圖4是本申請實施例提供的一種處理器的控制流程示意圖。處理器70通過執行步驟S110~步驟S130可以檢測晶圓101的圓心位置。

S110、控制驅動器驅動線性傳感器發射端和線性傳感器接收端沿各自所在的環形滑軌同步滑動。

S120、控制線性傳感器發射端發射檢測信號，以及線性傳感器接收端接收未被晶圓遮擋的檢測信號。

S130、根據線性傳感器接收端接收到的檢測信號，確定晶圓的圓心位置。

本實施例的晶圓位置檢測裝置，線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40組成對射傳感器，分別位於晶圓101的上下兩側，由於線性傳感器發射端30在晶圓101的正投影以及線性傳感器接收端40在晶圓101的正投影均部分與晶圓101重疊，從而可以對晶圓101的邊緣進行識別，通過處理器70控制驅動器60驅動線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40沿各自所在的環形滑軌同步滑動，從而可以實現對晶圓101的整個邊緣進行掃描，以確定晶圓101的圓周並進而確定晶圓101的圓心位置。本實施例的晶圓位置檢測裝置，由於晶圓101在半導體腔室10內固定不動，不會產生相關技術的檢測裝置中旋轉軸與半導體腔室的連接部分需要進行密封處理的問題；由於與半導體腔室10連接的零部件沒有電機，即使用於高溫傳片也無需冷卻系統輔助，降低了維護難度。

容易理解的是，上述步驟S110和步驟S120一起執行，以實現對晶圓101的整個邊緣進行掃描。

在一個實施例中，步驟S130之後，處理器70還可以用於執行步驟S140。

S140、將確定的晶圓的圓心位置與預存的目標位置進行比較，確定晶圓的圓心位置與目標位置的偏移量。

計算出晶圓的圓心位置後，可以將確定的晶圓的圓心位置與預存的目標位置進行比較，確定晶圓的圓心位置與目標位置的偏移量，以便當圓心位置偏離目標位置時，後續傳片的過程可以將圓心位置校準至目標位置。

在一個實施例中，請參閱圖5，圖5是本申請實施例提供的一種圓心位置的確定方法的流程示意圖，具體來說，步驟S130可以包括：

S131、根據線性傳感器接收端40接收到的檢測信號，確定晶圓的輪廓。

比如，被晶圓101遮擋的區域，線性傳感器接收端40未接收到信號，該區域可以反饋為0，沒有被晶圓101遮擋的區域，線性傳感器接收端40可以接收到信號，該區域可以反饋為1，1和0的分界點可以確定為晶圓101的邊緣。當線性傳感器發射端30和線性傳感器接收端40同步運動對晶圓101的邊緣掃描一周後，即可得到晶圓101的輪廓。

作為一個示例，請參閱圖6，圖6是本申請提供的一種線性傳感器發射端/線性傳感器接收端在晶圓上的投影位置關係示意圖，當需要晶圓位置檢測裝置兼容對直徑為6吋（半徑D1=75mm）和8吋（半徑D2=100mm）晶圓的輪廓識別時，可以採用長度為55mm的線性傳感器（包括線性傳感器發射端30/線性傳感器接收端40）。以直徑為6吋為例，線性傳感器在6吋晶圓上的投影，與6吋晶圓重合的長度L1=15mm，超出6吋晶圓邊緣的長度L2=40mm。當轉換到8吋晶圓時，線性傳感器在8吋晶圓上的投影，與8吋晶圓重合的長度為40mm，超出8吋晶圓邊緣的長度為15mm，從而可以確保線性傳感器能夠對6吋和8吋兩種尺寸的晶圓進行邊緣掃描識別，從而確定晶圓輪廓。

當然，還可以根據需要，進一步加長線性傳感器的長度，或者使線性傳感器沿晶圓的徑向位置可調節，以適應更多尺寸的晶圓。

為了減小數據處理量，處理器70可以控制線性傳感器接收端40同步做圓周運動時，每運動預設弧長接收一次檢測信號，其中，預設弧長小於預設校準精度值。即在滿足校準精度的前提下，減小數據處理量。以8吋晶圓（周長為628mm）、校準精度為0.1mm為例，則掃描一圈的過程中，可以取8192個點（接收信號8192次），則預設弧長為628/8192=0.077mm＜0.1mm，從而可以滿足校準精度要求。其中晶圓邊緣8192個點的坐標可以依次記為(X ₁，Y ₁),(X ₂，Y ₂).......(X ₈₁₉₂，Y ₈₁₉₂)。

為了滿足對晶圓的邊緣的識別精度（校準精度）要求，作為一個示例，線性傳感器發射端30沿第一環形滑軌801的徑向延伸，並且每隔預設長度設置一個信號發射位。線性傳感器接收端40沿第二環形滑軌802的徑向延伸，並且每隔預設長度設置一個信號接收位，信號接收位與信號發射位一一對應，兩者形成對射，其中，預設長度小於預設校準精度值。比如，以線性傳感器接收端40的長度為55mm、校準精度為0.1mm為例，可以在線性傳感器接收端40上佈置至少550個信號接收點，則相鄰兩個信號接收點的距離為0.1mm，從而可以滿足對晶圓的邊緣的識別精度要求。

S132、在輪廓上選取至少三個位置點，根據該至少三個位置點計算晶圓的圓心位置。

比如，可以在上述信號0、信號1的分界處，選取3個信號1對應的位置點計算晶圓的圓心位置。可以理解的是，3個不共線的點可以確定一個圓。還可以額外選擇幾個信號1對應的位置來檢驗計算結果；同理，也可以在上述分界處選取3個信號0對應的位置點計算晶圓的圓心位置，還可以採用上述計算出的兩個圓心位置的中點作為最終的圓心位置，以減小計算誤差。

由於晶圓上一般設置有缺口標識（平槽flat或V槽notch），即晶圓的輪廓並非完整的圓，在識別的輪廓上隨機選擇3個位置點時，有可能會選到缺口標識處的點，從而造成圓心位置的計算誤差較大。

作為一個優選實施例，請參閱圖7，圖7是本申請實施例提供的一種較佳的圓心位置的計算方法的流程示意圖，以缺口標識對應的圓心角為θ ₀為例，步驟S132的圓心位置的計算方法可以包括：

S1321、在輪廓上選取三個第一位置點，計算晶圓的第一圓心位置，其中，三個第一位置點中任意兩個相鄰的第一位置點之間對應的圓心角為120°。

請參閱圖8，圖8是本申請實施例提供的一種在輪廓上取三個位置點的示意圖。可以理解的是，在輪廓上每隔120°選取一個第一位置點，通過三個第一位置點可以計算得到第一圓心位置。以0°、120°和240°的位置分別取點，三個第一位置點的坐標分別為：A ₁(X ¹ ₁,Y ¹ ₁)、A ₂(X ¹ ₂,Y ¹ ₂)、A ₃(X ¹ ₃,Y ¹ ₃)，對應的第一圓心位置A ¹ ₀坐標為(X ¹ ₀,Y ¹ ₀)，可以根據如下方程（1）~（3）計算第一圓心位置A ₀的坐標。

(X ¹ ₁- X ¹ ₀) ²+ (Y ¹ ₁- Y ¹ ₀) ²=R ²（1）

(X ¹ ₂- X ¹ ₀) ²+ (Y ¹ ₂- Y ¹ ₀) ²=R ²（2）

(X ¹ ₃- X ¹ ₀) ²+ (Y ¹ ₃- Y ¹ ₀) ²=R ²（3）

S1322、在輪廓上選取三個第二位置點，計算晶圓的第二圓心位置，其中，三個第二位置點與三個第一位置點一一對應，並且每個第二位置點與對應的第一位置點之間的圓心角等於第一預設角度θ ₁，並且θ ₀＜θ ₁≤120°-θ ₀。

可以理解的是，三個第二位置點相當於是在三個第一位置點的基礎上旋轉一定的角度θ ₁後所取的點。由於θ ₀一般小於2°，因此，通常θ ₁大於2°小於118°即可。比如第一預設角度θ ₁可以是45°，則相當於從第一位置點A ₁（作為原點，0°位置）旋轉45°、165°、285°後從輪廓上對應位置選取三個第二位置點。

根據三個第二位置點，可以計算晶圓的第二圓心位置A ² ₀坐標為(X ² ₀,Y ² ₀)，具體計算方法可以參照上文，此處不再進行贅述。

S1323、在輪廓上選取三個第三位置點，計算晶圓的第三圓心位置，其中，三個第三位置點與三個第一位置點一一對應，並且每個第三位置點與對應的第一位置點之間的圓心角等於第二預設角度θ ₂，θ ₀＜θ ₂≤120°-θ ₀，並且θ ₁≠θ ₂。

步驟S1323的具體實施例可以參見步驟S1322的實施例，只是第二預設角度θ2大小不同，比如θ2可以是90°，從第一位置點A ₁（作為原點，0°位置）旋轉90°、210°、330°後從輪廓上對應位置選取三個第三位置點，並計算晶圓的第三圓心位置A ³ ₀坐標為(X ³ ₀,Y ³ ₀)。

S1324、以第一圓心位置、第二圓心位置和第三圓心位置之中差異最小的兩個位置計算晶圓的圓心位置。

可以理解的是，本實施例三次計算的圓心，由於第二次取位置點旋轉的角度θ ₁和第三次取位置點旋轉的角度θ ₂，滿足θ ₀＜（θ ₁,θ ₂）≤120°-θ ₀，並且θ ₁≠θ ₂，可以確保三次選取的位置點中，至少有兩次選取的位置點能夠避開晶圓的缺口標識，使得該兩次的計算結果圓晶圓的圓心基本重合，以差異最小的兩個位置計算晶圓的圓心位置即可。

因此，可以計算第一圓心位置、第二圓心位置和第三圓心位置兩兩之間的距離，以距離最小的兩個位置計算晶圓的圓心位置。比如當第一圓心位置和第二圓心位置的距離最小時，可以將第一圓心位置作為晶圓的圓心位置，也可以將第二圓心位置作為晶圓的圓心位置，還可以將第一圓心位置和第二圓心位置的中點作為晶圓的圓心位置。本實施例採用三次計算圓心位置的方法，可以避免圓心位置計算誤差過大。

在一個實施例中，處理器還用於執行步驟S133。

S133、根據輪廓，計算缺口標識相對於圓心位置的方位角。

以平槽缺口標識為例，以缺口標識的對稱軸與輪廓的交點作為計算缺口標識的方位角的參考位置。請參閱圖9，圖9是本申請實施例提供的一種對晶圓的缺口標識的方位角進行檢測的示意圖，對於圖9中的平槽，缺口標識的參考位置為點E，缺口標識相對於圓心位置的方位角為θ _M。可以根據識別的輪廓計算θ _M。

作為一個示例，請參閱圖10，圖10是本申請實施例提供的一種計算缺口標識相對於圓心位置的方位角的流程示意圖，步驟S133可以包括如下步驟S1331~步驟S1334。

S1331、根據圓心位置以及晶圓的半徑確定理想圓。

由於晶圓的半徑已知，晶圓的圓心位置已計算出，因而能夠確定與晶圓對應的理想圓，理想圓為與輪廓對應的完整的圓（無晶圓缺口）。可以根據計算的圓心位置以及晶圓的半徑，將缺口標識對應的圓弧進行復原，得出整個理想圓的坐標數據M ₀。

S1332、將理想圓與輪廓進行比較，確定缺口標識的起始位置和終止位置。

比如，可以將理想圓的坐標數據M ₀與輪廓的坐標數據M ₁進行“與”操作（邊界視為“1”），根據操作的結果確定缺口標識的起始點和結束點，以進行順時針操作為例。

對於位置C，由於缺口標識的存在，進行“與”操作的結果由1變為0，可以判斷位置C為缺口標識的起始點(X _1c,Y _1c)。

對於位置D，由於缺口標識的存在，進行“與”操作的結果由0變為1，可以判斷位置D為缺口標識的結束點(X _1d,Y _1d)。

S1333、計算起始位置相對於圓心位置的方位角θ _S和終止位置相對於圓心位置的方位角θ _F。

以圖9中B位置相對於圓心O的方位角為0°，則可以根據起始點C和結束點D的坐標分別計算兩者相對於圓心O的方位角θ _S和θ _F。

S1334、根據θ _S和θ _F計算起始位置和終止位置的連線的中點相對於圓心位置的方位角θ _M。

具體來說，起始位置C和終止位置D的連線的中點E相對於圓心位置的方位角為：θ _M=（θ _S+θ _F）/2。

確定晶圓缺口的方位角可以方便後續進行精准傳片。

本申請實施例還提供了一種半導體設備，該半導體設備包括半導體腔室10、晶圓傳輸裝置、以及如上各實施例所述的晶圓位置檢測裝置。晶圓位置檢測裝置用於檢測位於半導體腔室10中的晶圓的位置；晶圓傳輸裝置用於傳輸晶圓，並根據晶圓位置檢測裝置的檢測結果，對晶圓進行位置校正。

例如，請參閱圖2和圖3，晶圓傳輸裝置可以包括機械手50，處理器70可以控制機械手50從半導體腔室10的承載部20上抓取晶圓101。

在一個實施例中，當處理器70計算得到的晶圓的圓心位置偏離預存的目標位置超過預設位置閾值時，處理器70可以控制機械手50將圓心位置校準至目標位置。比如機械手可以在XY水平面內對晶圓101進行X向位置和Y向位置的調整。

在一個實施例中，當處理器70計算得到的缺口標識相對於圓心位置的方位角偏離目標角度超過預設角度閾值時，處理器70可以控制機械手50將缺口標識的方位角校準至目標角度。比如，當缺口標識的目標角度為0°（參考圖8）時，則可以控制機械手50將晶圓旋轉-θ _M，即逆時針旋轉θ _M，從而將缺口標識的方位角校準完畢。機械手50除了可以對晶圓進行平動操作以校準圓心位置，還可以進行旋轉操作，對缺口標識的角度進行校準。

請參閱圖11，圖11是本申請實施例提供的一種半導體設備的應用場景圖，依次包括料盒升降系統100、隔離腔室200、傳輸腔室300和製程腔室400，上述實施例的半導體腔室10和晶圓位置檢測裝置設置於隔離腔室200內。

料盒升降系統100用於傳輸裝載有晶圓的晶圓盒，並且可以通過機械手將晶圓盒內的晶圓傳輸至半導體腔室10，並由晶圓位置檢測裝置檢測該晶圓的位置和角度；傳輸腔室300中的機械手50可以從半導體腔室10中抓取晶圓，根據晶圓位置檢測裝置檢測的結果對晶圓的位置和角度進行校準，並依次傳輸至傳輸腔室300和製程腔室400。為了提高效率，傳輸腔室300的周圍可以設置多個製程腔室400。

有關本實施例半導體設備的其他工作原理和過程，參見前述本發明實施例關於晶圓位置檢測裝置的說明，此處不再贅述。

以上對本申請所提供的一種晶圓位置檢測裝置及半導體設備進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本申請的原理及實施方式進行了闡述。需要說明的是，在本申請中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述或記載的部分，可以參見其它實施例的相關描述。

本申請技術方案的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本申請記載的範圍。

10:半導體腔室 10a:製程腔室 20:承載部 20a:旋轉平臺 21a:旋轉軸 30:線性傳感器發射端 30a:光源 40:線性傳感器接收端 40a:光接收器 50:機械手 50a:驅動源 60:驅動器 70:處理器 100:料盒升降系統 101:晶圓 101a:晶圓 200:隔離腔室 300:傳輸腔室 400:製程腔室 801:第一環形滑軌 802:第二環形滑軌 A1:第一位置點 A2:第一位置點 A3:第一位置點 B:位置 C:起始位置 D:終止位置 D1:半徑 D2:半徑 L1:長度 L2:長度 S1:被阻擋的檢測信號 S2:未被阻擋的檢測信號 θ:角度 θ_F:終止位置相對於圓心位置的方位角 θ _M :起始位置和終止位置的連線的中點相對於圓心位置的方位角 θ _S :起始位置相對於圓心位置的方位角

此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本申請的實施例，並與說明書一起用於解釋本申請的原理。為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中： 圖1是相關技術的一種晶圓位置檢測裝置的結構示意圖； 圖2是本申請實施例提供的一種晶圓位置檢測裝置的結構示意圖； 圖3是本申請實施例提供的一種晶圓位置檢測裝置的控制系統的結構示意圖； 圖4是本申請實施例提供的一種處理器的控制流程示意圖； 圖5是本申請實施例提供的一種圓心位置的確定方法的流程示意圖； 圖6是本申請提供的一種線性傳感器發射端/線性傳感器接收端在晶圓上的投影位置關係示意圖； 圖7是本申請實施例提供的一種較佳的圓心位置的計算方法的流程示意圖； 圖8是本申請實施例提供的一種在輪廓上取三個位置點的示意圖； 圖9是本申請實施例提供的一種對晶圓的缺口標識的方位角進行檢測的示意圖； 圖10是本申請實施例提供的一種計算缺口標識相對於圓心位置的方位角的流程示意圖； 圖11是本申請實施例提供的一種半導體設備的應用場景圖。

本申請目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。通過上述附圖，已示出本申請明確的實施例，後文中將有更詳細的描述。這些附圖和文字描述並不是為了通過任何方式限制本申請構思的範圍，而是通過參考特定實施例為本領域技術人員說明本申請的概念。

10:半導體腔室

20:承載部

30:線性傳感器發射端

40:線性傳感器接收端

101:晶圓

801:第一環形滑軌

802:第二環形滑軌

S1:被阻擋的檢測信號

S2:未被阻擋的檢測信號

Claims (10)

1. 一種晶圓位置檢測裝置，應用於一半導體腔室，其中，該半導體腔室內設置有用於一承載晶圓的一承載部；該晶圓位置檢測裝置設置在該半導體腔室的外側，該晶圓位置檢測裝置包括一第一環形滑軌、一第二環形滑軌、一線性傳感器發射端、一線性傳感器接收端、一驅動器和一處理器； 該第一環形滑軌和該第二環形滑軌相對設置於該半導體腔室的上下兩側； 該線性傳感器發射端與該第一環形滑軌滑動連接，該線性傳感器接收端與該第二環形滑軌滑動連接；且該線性傳感器發射端在該晶圓的正投影以及該線性傳感器接收端在該晶圓的正投影均部分與該晶圓重疊； 該驅動器用於驅動該線性傳感器發射端和該線性傳感器接收端沿各自所在的環形滑軌滑動； 該處理器用於：控制該驅動器驅動該線性傳感器發射端和線性傳感器接收端沿各自所在的環形滑軌同步滑動；並控制該線性傳感器發射端發射一檢測信號，以及該線性傳感器接收端接收未被該晶圓遮擋的該檢測信號；根據該線性傳感器接收端接收到的該檢測信號，確定該晶圓的一圓心位置；其中，該檢測信號能夠穿透該半導體腔室。
2. 如請求項1所述的晶圓位置檢測裝置，其中，該根據該線性傳感器接收端接收到的該檢測信號，確定該晶圓的一圓心位置，具體包括： 根據該線性傳感器接收端接收到的該檢測信號，確定該晶圓的輪廓； 在該輪廓上選取至少三個位置點，根據該至少三個位置點計算該晶圓的該圓心位置。
3. 如請求項2所述的晶圓位置檢測裝置，其中，該晶圓的邊緣設置有一缺口標識，並且該缺口標識對應的圓心角為θ ₀；該在該輪廓上選取至少三個位置點，根據該至少三個位置點計算該晶圓的該圓心位置，具體包括： 在該輪廓上選取三個第一位置點，根據該三個第一位置點計算該晶圓的一第一圓心位置，其中，該三個第一位置點中任意兩個相鄰的第一位置點之間對應的圓心角為120°； 在該輪廓上選取三個第二位置點，計算該晶圓的一第二圓心位置，其中，該三個第二位置點與該三個第一位置點一一對應，並且每個第二位置點與對應的第一位置點之間的圓心角等於第一預設角度θ ₁，並且θ ₀＜θ ₁≤120°-θ ₀； 在該輪廓上選取三個第三位置點，計算該晶圓的一第三圓心位置，其中，該三個第三位置點與該三個第一位置點一一對應，並且每個第三位置點與對應的第一位置點之間的圓心角等於第二預設角度θ ₂，θ ₀＜θ ₂≤120°-θ ₀，並且θ ₁≠θ ₂； 以該第一圓心位置、該第二圓心位置和該第三圓心位置中差異最小的兩個位置計算該晶圓的該圓心位置。
4. 如請求項2所述的晶圓位置檢測裝置，其中，該晶圓的邊緣設置有一缺口標識，該處理器還用於： 根據該輪廓，計算該缺口標識相對於該圓心位置的一方位角。
5. 如請求項4所述的晶圓位置檢測裝置，其中，該根據該輪廓，計算該缺口標識相對於該圓心位置的一方位角，具體包括： 根據該圓心位置以及該晶圓的半徑確定一理想圓； 將該理想圓與該輪廓進行比較，確定該缺口標識的一起始位置和一終止位置； 計算該起始位置相對於該圓心位置的一方位角θ _S和該終止位置相對於該圓心位置的一方位角θ _F； 根據該θ _S和該θ _F計算該起始位置和該終止位置的連線的中點相對於該圓心位置的一方位角θ _M。
6. 如請求項1至5中任意一項所述的晶圓位置檢測裝置，其中，該處理器還用於將確定的該晶圓的該圓心位置與預存的一目標位置進行比較，確定該晶圓的該圓心位置與該目標位置的一偏移量。
7. 如請求項1至5中任意一項所述的晶圓位置檢測裝置，其中，控制該線性傳感器接收端接收未被該晶圓遮擋的該檢測信號；具體包括： 控制該線性傳感器接收端每運動一預設弧長接收一次該檢測信號，其中，該預設弧長小於一預設校準精度值。
8. 如請求項7所述的晶圓位置檢測裝置，其中，該線性傳感器發射端沿該第一環形滑軌的徑向延伸，並且每隔預設長度設置一個信號發射位； 該線性傳感器接收端沿該第二環形滑軌的徑向延伸，並且每隔該預設長度設置一個信號接收位，該信號接收位與該信號發射位一一對應，其中，該預設長度小於該預設校準精度值。
9. 如請求項1至5任一項所述的晶圓位置檢測裝置，其中，該線性傳感器發射端為一線光源； 該線性傳感器接收端為一光傳感器。
10. 一種半導體設備，其中，包括：一半導體腔室、一晶圓傳輸裝置，以及如請求項1至9中任一項所述的晶圓位置檢測裝置； 該晶圓位置檢測裝置用於檢測位於該半導體腔室中的一晶圓的位置； 該晶圓傳輸裝置用於傳輸該晶圓，並根據該晶圓位置檢測裝置的檢測結果，對該晶圓進行位置校正。

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