[发明专利]一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，更具体地，涉及一种实时监 控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置及方法。

背景技术

在涂布光刻胶和显影等机台内都设有对晶圆进行烘烤的热板和对晶圆进 行冷却的冷板，烘烤和冷却的均匀性对线宽大小和形貌的均匀性都至关重要， 而线宽的差异会直接影响到器件的成品率。

以热板为例，请参阅图1，图1是现有的一种热板结构示意图。如图1 所示，热板10设置在涂布光刻胶或显影等机台内，在热板10的上表面按环 形分布设有若干个(例如图示为6个，或者是8个)凸出的支点11(GAP)， 用于对放置于其间的晶圆12进行定位；其中，晶圆放置区域为热板的加热区。

请接着参阅图2和图3，图2是晶圆在热板上的正确放置状态示意图， 图3是晶圆在热板上的一种异常放置状态示意图；图2和图3显示图1中热 板的侧视方向结构。如图2所示，正常工作时，晶圆12被水平放置在各个支 点11之内的热板10的加热区上进行烘烤，晶圆12与热板10上表面之间应 无间隙，以使晶圆得到均匀加热。但机台的长期运作会造成传输机构某些部 件的磨损，导致晶圆放置到热板上的位置不正确，例如如图3所示，晶圆12 因位置偏移而倾斜搁置在支点11上，晶圆12与热板10上表面之间产生了间 隙，间隙越大、烘烤效果就越差，从而影响了烘烤的均匀性。晶圆在烘烤时 温度加热如果不均匀，则线宽大小形貌会产生不良变化(对晶圆进行冷却时 使用的冷板结构与上述图1-图3中例举的热板结构类似，仅热板的加热区对 应变为冷板的冷却区)。

通常各机台内设置的热板和冷板数量都分别有若干块，如在其中任一块 上发生晶圆放置异常的问题，就会出现晶圆线宽异常的缺陷。而我们对线宽 的量测标准为同一盒晶圆只量测1枚，每枚只量测5点；因此，从量测上发 现该问题的机率很低。由于不能及时发现放置(烘烤或冷却)有问题的晶圆， 将造成其流片到下一步作业，甚至会直至成品率量测时才能发现，从而会影 响器件的成品率。据统计，此类事件在每家晶圆厂都不定期发生过。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种实时监控 晶圆烘烤和冷却均匀性的装置及方法，以有效解决晶圆因放置不正确所带来 的烘烤及冷却均匀性差而导致成品率低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的装置，所述装置设于半导体机 台，所述半导体机台内设有用于对晶圆进行烘烤的热板和对晶圆进行冷却的 冷板，所述装置包括：

光电感应传感单元，在所述热板和冷板上方至少各设置一个，用于分别 向放置有晶圆的热板和冷板表面垂直发射光信号以及接收从晶圆表面反射的 光信号，并将接收到的反射光信号转换为电信号输出；

控制单元，连接光电感应传感单元，用于指令光电感应传感单元发射及 接收光信号，其在接收到所述热板或冷板上方全部光电感应传感单元输出的 电信号时，通知半导体机台可以对晶圆进行烘烤或冷却，在任一光电感应传 感单元无电信号输出时，向半导体机台发出警报。

优选地，当所述热板和冷板上方各设置一个所述光电感应传感单元时， 其设于所述热板和冷板的正上方。

优选地，当所述热板和冷板上方各设置一个以上所述光电感应传感单元 时，其中一个设于所述热板和冷板的正上方，其他的均匀分布在晶圆面内的 所述热板和冷板上方。

优选地，所述光电感应传感单元发射的光信号为镭射光。

优选地，所述光电感应传感单元为光电感应传感器。

优选地，所述控制单元连接所述半导体机台的终端自动控制系统。

优选地，所述半导体机台包括抗反射材料或光刻胶涂布机台、显影机台 或设有冷、热板的半导体制造机台。

一种实时监控晶圆烘烤和冷却均匀性的方法，采用上述的实时监控晶圆 烘烤和冷却均匀性的装置，包括以下步骤：

步骤S01：将晶圆放置在半导体机台的热板和/或冷板上，通过控制单元 指令光电感应传感单元向热板和/或冷板表面垂直发射光信号，以及接收从晶 圆表面反射的光信号，通过光电感应传感单元将接收到的反射光信号转换为 电信号输出至控制单元；