偏差监测系统及偏差监测方法、等离子体加工设备技术方案

本发明专利技术提供一种偏差监测系统及偏差监测方法、等离子体加工设备，偏差监测系统用于监测被加工工件被置于支撑单元的上方时是否在标准作业区域和标准作业面，标准作业区域为在支撑单元的承载面上预设的放置被加工工件的区域；标准作业面为被加工工件被顶离支撑单元的承载面时其所在的预设水平面；偏差监测系统包括中心偏差检测单元和水平度偏差检测单元，其中，中心偏差检测单元用于检测被加工工件与标准作业区域的中心位置之间的中心偏差；水平度偏差检测单元用于检测被加工工件与标准作业面之间的角度偏差。本发明专利技术提供的偏差监测系统，其无需打开反应腔室就能够检测被加工工件的中心偏差和水平度偏差，从而提高了等离子体加工设备的加工效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种偏差监测系统及偏差监测方法、等离子体加工设备，偏差监测系统用于监测被加工工件被置于支撑单元的上方时是否在标准作业区域和标准作业面，标准作业区域为在支撑单元的承载面上预设的放置被加工工件的区域；标准作业面为被加工工件被顶离支撑单元的承载面时其所在的预设水平面；偏差监测系统包括中心偏差检测单元和水平度偏差检测单元，其中，中心偏差检测单元用于检测被加工工件与标准作业区域的中心位置之间的中心偏差；水平度偏差检测单元用于检测被加工工件与标准作业面之间的角度偏差。本专利技术提供的偏差监测系统，其无需打开反应腔室就能够检测被加工工件的中心偏差和水平度偏差，从而提高了等离子体加工设备的加工效率。【专利说明】偏差监测系统及偏差监测方法、等离子体加工设备
本专利技术涉及微电子加工
，具体地，涉及一种偏差监测系统及偏差监测方法、等尚子体加工设备。
技术介绍
等离子体加工设备是加工半导体器件的常用设备，在实施等离子体刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等的工艺过程中，等离子体加工设备通常在反应腔室内设置有静电卡盘，用以支撑、固定以及加热晶片等被加工工件。而且，为了实现晶片等被加工工件的装卸，一般需要在静电卡盘的下方设置顶针装置，以配合机械手来将晶片等被加工工件传递至静电卡盘或自静电卡盘移开。图1为现有的等离子体加工设备的结构示意图。请参阅图1，等离子体加工设备包括反应腔室10和传输腔室11。其中，在传输腔室11内设置有机械手13，用以在反应腔室10和传输腔室11之间传输晶片14 ;在反应腔室10内设置有静电卡盘15，并且在静电卡盘15的外周壁套制有介质环151，且介质环151的上表面高于静电卡盘15的上表面，或与静电卡盘15的上表面相平齐。介质环151采用绝缘材料制作，用以防止静电卡盘15被反应腔室10内的等离子体刻蚀。在实施工艺时，如图2所示，晶片14应位于标准作业区域上。所谓标准作业区域是指在静电卡盘15的上表面上预设的放置晶片14的区域。此外，在静电卡盘15的下方还设置有顶针装置，其包括至少三个顶针16以及与之连接的升降驱动电机17，在升降驱动电机17的驱动下，顶针16可以穿过静电卡盘15，以使其顶端高出或低于静电卡盘15的上表面。上述等离子体加工设备对晶片14进行装卸的工作流程具体包括以下步骤:请参阅图3，为等离子体加工设备装卸晶片14的流程框图。步骤1，机械手13将晶片14自传输腔室11传输至反应腔室10内的静电卡盘15的上方；步骤2，升降驱动电机17驱动顶针16上升，直至顶针16的顶端高于静电卡盘15的上表面，从而将晶片14顶起；步骤3，空载的机械手13返回传输腔室11，同时升降驱动电机17驱动载有晶片14的顶针16下降，直至其顶端低于静电卡盘15的上表面，从而使晶片14置于静电卡盘15的上表面，即完成晶片14的装载；步骤4，开始对晶片实施工艺，并在工艺完成后，对反应腔室10实施静电释放工艺；步骤5，升降驱动电机17驱动顶针16上升，以使其顶端高于静电卡盘15的上表面，从而将晶片14顶起；步骤6，机械手13移入反应腔室10内，并自晶片14的下方将其托起，且将晶片14自反应腔室10传输至传输腔室11内，即完成晶片14的卸载。上述等离子体加工设备在实际应用中不可避免地存在以下问题:其一，在机械手I3传输晶片14的过程中，机械手13因元件老化、损耗等因素往往会发生其在静电卡盘15的径向方向上的位移出现偏差的问题，如图4a所示，这会导致晶片14在被机械手13传递至静电卡盘15的上表面时，其相对于标准作业区域的中心位置产生中心偏差。该中心偏差在过大时会对晶片14的射频加载和散热产生不良影响，导致晶片14的良品率降低，甚至会造成晶片14报废，从而增加了等离子体加工设备的生产成本。其二，在装卸晶片14的过程中，顶针16因磨损、等离子体腐蚀等因素往往会发生各个顶针16的顶端之间相互不平齐的问题，如图4b所示，这会导致置于顶针16上的晶片14产生水平度偏差，即:与标准作业面(即，晶片14被顶针16顶离静电卡盘15的上表面时晶片14所在的预设水平面)之间的角度偏差。该水平度偏差可能会使机械手13在向晶片14靠近的过程中因晶片14倾斜而发生碰撞或剐蹭，从而造成晶片14损坏甚至报废，进而降低了晶片14的良品率，增加了等离子体加工设备的生产成本。由上可知，在装卸晶片14的过程中，晶片14出现的上述中心偏差和水平度偏差在达到一定程度后将造成晶片14的损坏甚至报废，从而降低了晶片14的良品率，增加了设备的生产成本。为此，只有及时地获知上述中心偏差和水平度偏差，以采取相应地校正或停机维修等补救措施，才能避免设备继续对晶片14造成损坏或报废。然而，由于上述等离子体加工设备无法在线监测晶片14的中心偏差或水平度偏差，因而操作人员无法及时地获知上述偏差，而只能通过打开反应腔室10并采用人工观测的方式来获知，从而无法在晶片14被损坏或报废之前及时地采取相应地校正或停机维修等补救措施。此外，通过打开反应腔室10并采用人工观测的方式来获知晶片14的中心位移偏差和水平度偏差，这增加了开腔、关腔以及恢复工艺所需的腔室环境等环节，该环节往往需要耗时4个小时以上，从而增加了等离子体加工设备的加工时间，降低了等离子体加工设备的加工效率。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种偏差监测系统及偏差监测方法、等离子体加工设备，其无需打开反应腔室就能够检测被加工工件的中心偏差和水平度偏差，从而提高了等离子体加工设备的加工效率。为实现本专利技术的目的而提供一种偏差监测系统，用于监测被加工工件是否在标准作业区域和标准作业面，所述标准作业区域为在所述支撑单元的承载面上预设的放置所述被加工工件的区域；所述标准作业面为所述被加工工件被顶离所述支撑单元的承载面时其所在的预设水平面，其特征在于，所述偏差监测系统包括中心偏差检测单元和水平度偏差检测单元，其中，所述中心偏差检测单元用于检测所述被加工工件与所述标准作业区域的中心位置之间的中心偏差；所述水平度偏差检测单元用于检测所述被加工工件与所述标准作业面之间的角度偏差。其中，所述水平度偏差检测单元包括点状光源、第一探测器和第一判断单元，其中，所述点状光源朝向所述标准作业面发射垂直于所述标准作业面的点状光；所述第一探测器用于接收被所述被加工工件反射所述点状光而形成的点状反射光；所述第一判断单元基于所述点状反射光的位置与预设的标准点位置判断所述被加工工件的角度偏差。其中，所述点状光源为点状的激光源；所述第一探测器为CXD接收装置。其中，在所述第一判断单元中，若所述点状反射光的位置与所述标准点位置之间的距离大于预设的安全阈值，则输出水平度偏差不正常信号；若所述点状反射光的位置与所述标准点位置之间的距离小于或等于预设的安全阈值，则输出水平度偏差正常信号。其中，还包括第一报警单元，用以在收到所述第一判断单元输出的水平度偏差不正常信号时发出报警提示。其中，所述中心偏差检测单元包括线状光源、第二探测器和第二判断单元，其中，所述线状光源朝向所述标准作业区域发射垂直于所述标准作业区域的线状光；所述第二探测器用于接收被所述被加工工件和/或所述支撑单元反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏差监测系统，用于监测被加工工件是否在标准作业区域和标准作业面，所述标准作业区域为在所述支撑单元的承载面上预设的放置所述被加工工件的区域；所述标准作业面为所述被加工工件被顶离所述支撑单元的承载面时其所在的预设水平面，其特征在于，所述偏差监测系统包括中心偏差检测单元和水平度偏差检测单元，其中，所述中心偏差检测单元用于检测所述被加工工件与所述标准作业区域的中心位置之间的中心偏差；所述水平度偏差检测单元用于检测所述被加工工件与所述标准作业面之间的角度偏差。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：