[发明专利]晶片校准装置以及半导体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种晶片校准装置以及半导体加工设备。

背景技术

在半导体的制程工艺中，需要将待处理的晶片从大气环境中逐步传送至真空腔室中进行诸如刻蚀、沉积等的工艺。这就需要一个由一系列的大气设备和真空设备组成的晶片传输系统。例如，通常需要借助机械手进行传输、取片和放片操作，以实现晶片的传输和装卸。为了保证工艺的稳定性，要求晶片能够被精确传输至指定位置，虽然当前机械手的理论传输精度能够达到工艺要求，但是在实际的传输过程中，往往会因诸如机械振动、安装精度等的各种不确定的因素而导致晶片相对于机械手的手指中心发生偏移，从而造成在机械手放片之后，晶片的实际位置与指定位置之间存在位置偏差。因此，为了保证晶片能够精确到达指定位置，就必须对晶片的位置进行检测，并在出现位置偏差时校准并消除该位置偏差。

现有的一种晶片校准装置如图1和图2所示，其用于在真空环境中对晶片的位置偏差进行检测。具体地，该晶片校准装置包括真空腔室1、光源11、光线接收处理装置、旋转平台15、三个支撑柱16和旋转机构。其中，旋转平台15位于真空腔室1中；三个支撑柱16设置在旋转平台15上，用以支撑晶片2；旋转机构包括旋转轴14和旋转电机13，其中，旋转电机13设置在真空腔室1的下方；旋转轴14的下端与旋转电机13连接；旋转轴14的上端竖直贯穿真空腔室1的底壁并竖直向上延伸至真空腔室1内，且与旋转平台15连接；在旋转电机13的驱动下，旋转轴14带动旋转平台15旋转。此外，分别在真空腔室1的顶壁和底壁上，且位于与置于支撑柱16上的晶片2边缘相对应的位置处设置有第一通孔和第二通孔；光源11设置在真空腔室1外的顶壁上方，且位于与该第一通孔相对应的位置处，用以经第一通孔朝向晶片2的边缘处发射光线；光线接收处理装置设置在真空腔室1外的底壁下方，且位于与该第二通孔相对应的位置处；该光线接收处理装置包括光线接收组件12和处理单元，光线接收组件12用于经第二通孔接收光线，并将该光线转换为电信号发送至处理单元；该处理单元根据电信号进行数据处理和计算，以获得晶片相对于旋转轴14的旋转中心141的位置偏差，例如，晶片2的中心相对于旋转中心141的偏心距r和偏心角a，如图3所示。

当需要检测和校准晶片的位置偏差时，机械手（图中未示出）经由真空腔室1的接口10将其上的晶片2传输至支撑柱16的顶端之后退出真空腔室1；旋转电机13驱动旋转平台15围绕旋转轴14旋转一周以上，在此过程中，光源11经第一通孔竖直朝下发射光线，该光线中的一部分会照射在晶片2上，另一部分未照射在晶片2上，并经第二通孔由光线接收组件12接收。

容易理解，由于受到晶片2的遮挡，因而来自光源的光线在经光线接收处理装置处理后获得的投影图像会按光线强度的不同形成明区和暗区，而明区和暗区的交界即为晶片2的边缘投影，从而可以基于该投影图像而获得晶片2边缘的位置信息，进而可以根据该位置信息计算出晶片2的位置偏差。

上述晶片校准装置在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于光线接收处理装置设置在真空腔室1外的底壁下方，其光线接收组件12与晶片表面之间的竖直间距较大，而针对非平行光光线的特点，只要光线接收组件12与晶片表面之间具有竖直间距，就会有光线通过衍射或斜射的方式进入被晶片3遮挡的区域，导致在明区和暗区之间产生一个过渡区，且上述竖直间距越大，该过渡区的长度越长，晶片边缘的对比度就越小。该过渡区的存在使得在后续的数据处理过程中，需要对真正的明暗交界进行搜索，即，获得晶片的实际边缘位置信息，从而给处理单元的数据处理和校准带来较大的负担。而且，由于该过渡区的长度越长，对处理单元的优化程度要求就越高，这不仅加大了实现的难度，而且还增加了硬件成本。

其二，理论上，只有光线接收组件12的与晶片表面绝对平行，且光源发出的光线为平行光时才能避免出现过渡区，而要实现这一点就对晶片校准装置的安装精度和校准精度提出了较高要求，从而增加了生产成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种晶片校准装置以及半导体加工设备，其可以缩短过渡区的长度，从而不仅可以降低软件的实现难度和硬件成本，而且还可以降低对安装精度和校准精度要求，进而可以降低生产成本。