[发明专利]一种测量聚焦环与晶圆片边缘间隙的无线装置和测量方法

说明书

本发明提供一种晶圆聚焦环间隙测量装置(1)，其包括一个晶圆片，并用于测量晶圆片与聚焦环之间的间隙，其特征在于至少如下装置被设置于所述晶圆片：间隙测量模块(4)，其用于测量所述晶圆片边缘与所述聚焦环之间的间隙距离；间隙采集模块(5)，其与所述间隙测量模块(4)连接，用于采集所述间隙测量模块(4)的测量信息，并将所述测量信息传输给上位机。还提供相适应的测量系统以及测量方法。通过本发明，可进行晶圆和聚焦环间隙的原位测量，免去了校准定位腔，节省了空间；可实现实时在位检测。

技术领域

本发明属于半导体设备领域，具体地涉及半导体设备检测领域，尤其涉及一种集成了光学探头的无线晶圆片检测装置和方法，可用于检测聚焦环与晶圆片边缘间隙。

背景技术

在先进的半导体集成电路制造过程中，包含了上百道对晶圆片加工的工序，晶圆片需要在各种不同的工艺腔之间传输，例如薄膜沉积腔、刻蚀腔和清洗腔等。晶圆片通常被机械手放置在静电吸盘上的聚焦环(focus ring)内加以固定，而晶圆片能否准确放置在聚焦环中心会对后续加工造成很大影响。例如在等离子体刻蚀过程中，晶圆片与聚焦环之间的不同间隙使其电场分布不均匀，容易产生电弧打火现象，导致晶圆片和聚焦环的损坏，甚至破坏静电吸盘；在化学/物理气相沉积过程中，如果晶圆片没有放置在预设位置或倾斜地放置，会导致晶圆片上沉积的薄膜厚度不均匀，影响器件性能；在光刻过程中，晶圆片的定位准确与否直接决定了光刻的成败。

目前晶圆片的定位方法通常采用光学法，如美国专利US9405287B1揭露了一种晶圆片位置校准设备及方法。该设备用多个相机拍摄记录晶圆片边缘图像，比较分析并计算得到晶圆片的同心度，通过机械手修正晶圆片位置后再重复拍摄分析直至晶圆片移动到指定位置。

然而现有的晶圆片定位方法都需要在晶圆片外部添加传感设备，且无法直接安装在加工工艺腔内，需要单独的定位测量腔，在其中经过校准之后再由机械手运送到加工工艺腔内，步骤繁琐，时间较长，效率低。

针对现有技术存在的测量装置问题，需要提供一种全新的针对聚焦环与晶圆片边缘间隙的装置，同时需要提供一种适应上述装置的测量方法。

发明内容

为解决晶圆片定位系统体积庞大占用空间，校准时间长的问题，本发明提供了一种晶圆聚焦环间隙测量装置和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种晶圆聚焦环间隙测量装置1，其包括一个晶圆片，并用于测量晶圆片与聚焦环之间的间隙，其特征在于至少如下装置被设置于所述晶圆片：间隙测量模块4，其用于测量所述晶圆片边缘与所述聚焦环之间的间隙距离；间隙采集模块5，其与所述间隙测量模块4连接，用于采集所述间隙测量模块4的测量信息，并将所述测量信息传输给上位机。即在一个晶圆片或类似于晶圆片的材料上设置上述间隙测量模块4以及间隙采集模块5。

优选地，所述间隙测量模块4为光学组件，其向所述聚焦环2发出入射光，并接收反射光，所述入射光以及所述反射光作为所述测量信息传输给所述间隙采集模块5。

优选地，在所述间隙测量装置1工作过程中，所述光学组件的发光点伸出所述晶圆片的边缘与聚焦环之间，并向所述聚焦环方向移动或相反方向移动。

优选地，所述间隙测量模块4至少包括：光源件41，至少用于向所述聚焦环2发出入射光；光电探测器42，其至少用于接收从所述聚焦环2返回的反射光；驱动模块47，其至少用于提供驱动功能，以使得所述入射光形成的焦点位置发生改变。

优选地，所述驱动模块47用于驱动所述间隙测量模块4向所述聚焦环的方向或相反方向移动。

优选地，所述驱动模块47连接所述光源件41，以使得所述光源件41向所述聚焦环的方向或相反方向移动。

优选地，所述驱动模块47为一个振镜，其用于改变与所述光源件41连接的透镜，并使得所述透镜距离所述聚焦环的位置改变或者使得所述透镜发生变形，从而改变所述焦点。