本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，尤其涉及一種晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體晶圓在制造過(guò)程中，需要形成不同外延膜層，每一層外延膜的厚度也不盡相同，外延膜厚是影響晶圓物理性質(zhì)的重要參數(shù)之一。為了精確的實(shí)現(xiàn)電路功能，需要精確控制形成在半導(dǎo)體晶圓表面的每一層外延膜的厚度，以防止形成的外延膜厚度太厚或太薄導(dǎo)致半導(dǎo)體晶圓不符合要求，影響半導(dǎo)體晶圓的良率。因此，為了能夠監(jiān)控形成外延膜的厚度，通常會(huì)在外延膜形成后對(duì)其進(jìn)行厚度的測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)厚度異常，則應(yīng)立馬做出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

2、現(xiàn)有的量測(cè)設(shè)備缺少校正機(jī)構(gòu)，使得晶圓在后續(xù)的測(cè)量位置存在一定的位置偏差，進(jìn)而會(huì)對(duì)晶圓的外延膜厚測(cè)量結(jié)果及后續(xù)的加工產(chǎn)生一定的影響；或者量測(cè)設(shè)備通過(guò)移動(dòng)測(cè)量?jī)x器來(lái)校正位置，此方式雖然校正了位置，但使得測(cè)量過(guò)程復(fù)雜繁瑣，影響了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性。

3、此外，為了能夠測(cè)量出半導(dǎo)體晶圓表面整體的外延膜厚度分布趨勢(shì)，需要根據(jù)不同的工藝需求，在半導(dǎo)體晶圓上設(shè)定多個(gè)測(cè)量點(diǎn)?，F(xiàn)有的量測(cè)設(shè)備的測(cè)量臺(tái)通過(guò)設(shè)置xy移動(dòng)模組來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量臺(tái)上晶圓測(cè)量點(diǎn)的位置變換，但此方式需經(jīng)過(guò)多次位移，操作繁瑣、費(fèi)時(shí)，效率低，進(jìn)而影響整體的生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，包括機(jī)架、周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、校正機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)，所述機(jī)架內(nèi)設(shè)有封閉的測(cè)量室，機(jī)架外側(cè)設(shè)有并列設(shè)置的上料臺(tái)、下料臺(tái)，所述上料臺(tái)、下料臺(tái)均設(shè)有與測(cè)量室連通的取料口，所述周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)于測(cè)量室內(nèi)，在校正機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)及上料臺(tái)、下料臺(tái)的取料口之間周轉(zhuǎn)，用于輸送物料；所述校正機(jī)構(gòu)、測(cè)量機(jī)構(gòu)也設(shè)于測(cè)量室內(nèi)，并繞周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外側(cè)設(shè)置；校正機(jī)構(gòu)包括校正臺(tái)、傳感器組，所述校正臺(tái)用于放置晶圓，其上設(shè)有定位晶圓在校正臺(tái)上位置的定位組件一，所述傳感器組設(shè)于校正臺(tái)上，用于檢測(cè)晶圓的基準(zhǔn)位，所述校正臺(tái)能根據(jù)檢測(cè)的基準(zhǔn)位位置帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)來(lái)校正晶圓的位置；測(cè)量機(jī)構(gòu)包括測(cè)量臺(tái)、光譜測(cè)量?jī)x，所述光譜測(cè)量?jī)x設(shè)于測(cè)量臺(tái)上方，用于測(cè)量晶圓外延膜厚度，所述測(cè)量臺(tái)用于放置晶圓，并能帶動(dòng)晶圓平移和旋轉(zhuǎn)。

3、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述測(cè)量室被隔板分隔成測(cè)量室一、測(cè)量室二，所述周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、校正機(jī)構(gòu)設(shè)于測(cè)量室一內(nèi)，所述測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)于測(cè)量室二內(nèi)，所述隔板上設(shè)有供周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂通過(guò)的工作槽；所述測(cè)量室一、測(cè)量室二頂部均設(shè)有用于潔凈測(cè)量室的風(fēng)機(jī)。

4、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述上料臺(tái)、下料臺(tái)結(jié)構(gòu)相同，包括移動(dòng)臺(tái)架及設(shè)于移動(dòng)臺(tái)架上的料盒，所述移動(dòng)臺(tái)架貼附在機(jī)架外部，所述料盒內(nèi)被分隔成多個(gè)晶圓放置區(qū)，料盒覆蓋取料口外部，且料盒開(kāi)口與取料口對(duì)接。

5、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括移動(dòng)模組一、機(jī)械臂底座，所述移動(dòng)模組一固定在機(jī)架的底部，其輸出端設(shè)有機(jī)械臂底座，所述機(jī)械臂臂底座內(nèi)設(shè)有升降組件，所述升降組件的輸出端設(shè)有兩個(gè)機(jī)械臂，兩個(gè)機(jī)械臂交替取料、放料。

6、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述周轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)還包括設(shè)于機(jī)械臂上的夾持組件，所述夾持組件包括連接臂、伸縮桿、推板、支撐板，所述連接臂與機(jī)械臂的輸出端連接，所述支撐板為y形的叉板，其主體端與連接臂連接，其分叉端的兩個(gè)叉形板末端頂面設(shè)有支撐塊一，所述推板設(shè)于支撐板的主體端，并通過(guò)插設(shè)在連接臂上的伸縮桿與支撐板滑動(dòng)連接，所述支撐板上還設(shè)有導(dǎo)向推板滑動(dòng)的滑槽，所述支撐板主體端還設(shè)有位于推板兩側(cè)的支撐塊二，所述支撐塊一、支撐塊二的頂面均設(shè)有弧形的支撐面，支撐面用于支撐晶圓，且支撐塊一的支撐面中部還設(shè)有凸出支撐面的止頂塊，所述推板與止頂塊配合定位放置在支撐面上的晶圓。

7、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述校正機(jī)構(gòu)還包括設(shè)于校正臺(tái)一側(cè)的識(shí)別組件，所述識(shí)別組件用于識(shí)別晶圓標(biāo)記，包括識(shí)別器、安裝座、調(diào)節(jié)座、立桿，所述立桿固定在機(jī)架底部，所述識(shí)別器固定在安裝座上，所述安裝座通過(guò)連桿與調(diào)節(jié)座連接，所述調(diào)節(jié)座夾設(shè)在立桿上，所述識(shí)別器通過(guò)調(diào)節(jié)座、連桿能調(diào)節(jié)識(shí)別器相對(duì)于校正臺(tái)的位置，包括高度、距離、角度調(diào)節(jié)。

8、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述定位組件一包括支撐塊三、伸縮夾塊，所述校正臺(tái)頂部沿圓周方向設(shè)有多個(gè)支撐塊三，校正臺(tái)外側(cè)設(shè)有沿圓周方向設(shè)置的多個(gè)伸縮夾塊，每個(gè)支撐塊三與每個(gè)伸縮夾塊一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，且支撐塊三的頂部設(shè)有支撐斜面，伸縮夾塊的夾持端設(shè)有弧形的夾持凹槽。

9、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述校正臺(tái)下方設(shè)有校正底座，所述校正底座內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)多個(gè)伸縮夾塊沿校正臺(tái)徑向移動(dòng)的伸縮模組及驅(qū)動(dòng)校正臺(tái)沿z向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)組件。

10、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述測(cè)量臺(tái)上設(shè)有定位組件二，所述定位組件二包括沿測(cè)量臺(tái)圓周方向均布的兩個(gè)固定夾頭和一個(gè)活動(dòng)夾頭，所述固定夾頭、活動(dòng)夾頭的外側(cè)端端部均設(shè)有弧形的支撐面及凸出支撐面的止頂臺(tái)，所述活動(dòng)夾頭通過(guò)推移組件沿測(cè)量臺(tái)的徑向移動(dòng)；所述推移組件包括推移氣缸、輪座、推移輪、推桿、滑座、滑軌，所述推移氣缸通過(guò)連接板固定在馬達(dá)安裝座上，其輸出端設(shè)有輪座，所述輪座的頂部設(shè)有推移輪，所述推桿上端與活動(dòng)夾頭的內(nèi)側(cè)端連接，下端穿過(guò)滑座與推移輪外側(cè)面抵接，所述滑座內(nèi)插設(shè)有滑桿，所述滑桿插設(shè)在推桿中部并與推桿滑動(dòng)連接，所述滑軌設(shè)于活動(dòng)夾頭底部，所述滑座頂部設(shè)有與滑軌滑動(dòng)連接的滑塊。

11、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述測(cè)量機(jī)構(gòu)還包括位于測(cè)量臺(tái)下方的基臺(tái)、移動(dòng)模組二、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，所述基臺(tái)一側(cè)上方設(shè)有移動(dòng)模組二，另一側(cè)設(shè)有安裝光譜測(cè)量?jī)x的平臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)通過(guò)馬達(dá)安裝座固定在移動(dòng)模組二的移動(dòng)端，所述測(cè)量臺(tái)與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸出端連接；所述移動(dòng)模組二與測(cè)量臺(tái)之間還設(shè)有包覆旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的護(hù)蓋；所述馬達(dá)安裝座一側(cè)還設(shè)有校準(zhǔn)光譜測(cè)量?jī)x光路的金鏡組件。優(yōu)選的，所述金鏡組件包括升降氣缸、金鏡，所述升降氣缸通過(guò)氣缸安裝座固定在馬達(dá)安裝座上，所述金鏡通過(guò)金鏡安裝座與升降氣缸的輸出端連接，所述金鏡通過(guò)升降氣缸可上下移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)金鏡位置。

12、進(jìn)一步的，上述的晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備，所述基臺(tái)為氣浮臺(tái)，其底部四角設(shè)有固定在機(jī)架上的氣浮減震器，所述氣浮減震器與外部氣源連接。

13、本發(fā)明還提供一種晶圓外延膜厚量測(cè)設(shè)備的工作方法，包括以下步驟：

14、s1、上料，機(jī)械臂將上料臺(tái)料盒內(nèi)的一個(gè)晶圓夾取放置到校正臺(tái)，然后定位組件一啟動(dòng)將晶圓定位固定在校正臺(tái)上；

15、s2、校正，校正機(jī)構(gòu)根據(jù)檢測(cè)的基準(zhǔn)位位置校正晶圓的位置，識(shí)別組件識(shí)別、記錄晶圓標(biāo)記；

16、s3、取料，機(jī)械臂至校正臺(tái)取料，機(jī)械臂上的夾持組件至校正臺(tái)夾持晶圓，然后定位組件一松開(kāi)對(duì)晶圓的定位，保證取料過(guò)程中晶圓不移位，然后機(jī)械臂將其放置到測(cè)量臺(tái)上，定位組件二將晶圓定位固定在測(cè)量臺(tái)上；

17、s4、測(cè)量，光譜測(cè)量?jī)x根據(jù)設(shè)定的測(cè)量點(diǎn)測(cè)量晶圓的外延膜厚度，并將測(cè)量結(jié)果與相應(yīng)的晶圓標(biāo)記綁定；測(cè)量的同時(shí)，校正機(jī)構(gòu)可再次校正；

18、s5、下料，測(cè)量完成后，機(jī)械臂將測(cè)量完成的晶圓放置下料臺(tái)。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在測(cè)量前通過(guò)校正機(jī)構(gòu)校正測(cè)量的位置，不需要通過(guò)移動(dòng)測(cè)量?jī)x器來(lái)校正位置，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，且校正機(jī)構(gòu)與測(cè)量機(jī)構(gòu)分開(kāi)設(shè)置，校正、測(cè)量可同時(shí)進(jìn)行，保證了生產(chǎn)效率；且測(cè)量機(jī)構(gòu)能簡(jiǎn)化測(cè)量操作步驟，減少測(cè)量時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。