CN113782410A - 用于半导体工艺的部件排列装置及其部件排列方法 - Google Patents
用于半导体工艺的部件排列装置及其部件排列方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于半导体工艺的部件排列装置及其部件排列方法。用于半导体工艺的部件排列装置包括：加载单元(11)，形成为位于与输送装置(15)结合的指部(12)，并且加载部件；操作控制单元(13)，具有设置在加载单元(11)中的通信装置；以及至少一个可视单元(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于半导体工艺的部件排列装置及其部件排列方法，具体地，涉及一种在更换部件的过程中检测部件的更换位置以将部件排列在指定位置的用于半导体工艺的部件排列装置及其部件排列方法。
背景技术
在半导体制造过程中使用的部件中，需要定期更换属于消耗性部件的边缘环(Edge Ring)等部件。边缘环用于限制晶片边缘的等离子体或气体流动以提高工艺的均匀性或可靠性。为了更换如上所述的边缘环，需要使腔室内部处于等待状态并且打开盖体(Lid)。在真空状态下通过真空机器人进行如上所述的边缘环的更换时，可以通过减少更换时间或设备备份时间(Backup Time)来提高生产性。专利公开号10-2017-0054248中公开了一种集群工具组件，其能够去除和更换设置于该集群工具组件中的处理模块内消耗性部件。另外，专利公开号10-2011-0056841中公开了包括晶片排列装置的负载锁定腔室。在部件的更换过程中使半导体工艺设备的变化最小并且减少更换时间有利于生产效率。在半导体工艺中需要提高精确度，并且需要提高部件更换效率性和更换的部件的排列性。但是，现有技术中并没有公开上述技术。
本发明用于解决现有技术中的问题，并且具有以下目的。
现有技术文献
专利文献
现有技术1：专利公开号10-2017-0054248(泛林集团(Lam ResearchCorporation)，2017年05月17日公开)使用与等离子处理系统连接的端部效应的消耗性部件的自动化更换
现有技术2：专利公开号10-2011-0056841(株式会社泰仕(TES CO.,LTD.)晶片排列装置及包括该装置的负载锁定腔室)
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种用于半导体工艺的部件排列装置及其部件排列方法，在部件的更换过程中检测部件应被设置的位置，将部件排列在指定位置以进行更换。
(二)技术方案
根据本发明的适当的实施方式，部件排列装置包括：加载单元，形成为位于与输送装置结合的指部，并且加载部件；操作控制单元，具有设置在加载单元中的通信装置；以及至少一个可视单元。
根据本发明的另一适当的实施方式，部件为结合在晶片的边缘环(edge ring)。
根据本发明的又一适当的实施方式，通过可视单元检测在部件的更换位置中的彼此不同的至少两个位置。
根据本发明的又一适当的实施方式，可视单元为一对且在垂直于移动路径的方向上设置。
根据本发明的又一适当的实施方式，用于半导体工艺的部件的排列方法包括以下步骤：将更换模块投入到更换位置；将部件装载到更换模块中并排出；将用于更换的部件装载到更换模块中；通过设置在更换模块中的可视单元检测与固定对象的相对位置；基于检测的位置调节更换模块的位置；以及更换部件并排出更换模块。
根据本发明的又一适当的实施方式，部件为边缘环，相对位置为彼此不同的至少两个点。
(三)有益效果
根据本发明的用于半导体工艺的部件排列装置可以在没有打开工艺腔室的状态下更换边缘环等消耗性部件。因此，可以消除更换部件的过程中由于与外部气体接触而在部件中可能发生的多种缺陷，并且可以减小设备的卸载时间。根据本发明的部件排列装置可在部件的更换过程中通过摄像头等可视单元确认部件的位置，以防止产生由更换部件引起的工艺误差。
附图说明
图1是示出根据本发明的部件排列装置的实施例的图。
图2是示出应用根据本发明的部件排列装置的实施例的图。
图3是示出根据本发明的部件排列装置的另一实施例的图。
图4是示出根据本发明的部件排列装置的另一实施例的图。
图5是示出通过根据本发明的部件排列装置更换边缘环的过程的实施例的图。
图6是示出根据本发明的部件排列方法的实施例的图。
图7是示出根据本发明的部件排列方法的另一实施例的图。
附图标记说明
11：加载单元 12：指部
13：操作控制单元 14：可视单元
15：输送装置 21：固定腔室
22：固定卡盘 23a、23b：分离装置
41：电源 43a、43b、43c：控制芯片
211：入口
具体实施方式
下面，参照附图中示出的实施例对本发明进行详细说明，但是实施例是用于清楚地理解本发明，本发明并不限定于此。在以下说明中，不同附图中的具有相同附图标记的组件具有相似的功能，因此如果不需要用于理解发明，则不会进行反复说明，并且对公知的组件进行简略说明或省略，但这并不表示从本发明的实施例中排除。
图1是示出根据本发明的部件排列装置的实施例的图。
参照图1，用于半导体工艺的部件排列装置包括：加载单元11，形成为位于与输送装置15结合的指部12并且加载部件；操作控制单元13，具有设置在加载单元11中的通信装置；以及至少一个可视单元14。
部件ER可以是如在半导体工艺过程中使晶片固定在指定位置的边缘环(EdgeRing)，但并不限定于此，多种消耗性部件或与此相似的需要更换的部件可以通过部件排列装置进行更换。消耗部件是因使用期限、缺陷或与此类似的原因而需要更换的部件，更换部件是替代消耗性部件的新的部件。部件更换装置可以通过诸如机械臂的自动输送装置移动到工艺腔室。部件排列装置可以是可分离地结合在与输送装置15结合的指部12等装置上，或者是可装载并固定在指部12上的结构，或者可以形成为指部的一部分。例如，部件排列装置可以形成有与指部12结合的槽、突起、磁性结合部位或与此相似的结合装置。例如，指部12可以由彼此分离且并排延伸的一对指手部12a、12b组成。具有四边形板形状、圆板形状或与此相似的形状的加载单元11可以结合到指手部12a、12b。加载单元11可以具有能够装载部件ER的多种结构，并不限定于所示的形状。加载单元11可以根据输送装置15的操作移动到多个位置，例如，可以移动到设置在工艺腔室内部的静电卡盘ESC。在加载单元11上可以设置操作控制单元13，操作控制单元13可以具有包括微处理器的电子芯片结构，并且可以检测加载单元11的操作状态或控制设置在加载单元11中的多种电子部件或电子元件的操作。操作控制单元13可以包括近距离通信装置，并且可以通过近距离通信装置与外部操作装置通信。例如，操作控制单元13可以检测部件ER的移动状态或更换状态后通过通信装置传送到外部操作装置。例如，通过可视单元14获取的位置信息可以通过操作控制单元13的控制并通过通信装置传送到外部操作装置。例如，诸如摄像头单元的可视单元13可以设置在加载单元11的前侧。可视单元14可以设置在加载单元11中，以在部件ER装载在加载单元11上的状态下获取固定部件ER的预定点的图像。例如，可视单元14可以设置在加载单元的下侧表面以获取固定部件ER的位置的图像。并且确认装载在加载单元11上的部件ER的位置，由此可以检测并确认在更换过程中固定部件ER的位置。可以在排出消耗部件的过程或投入更换部件的过程中实现如上所述的部件ER的位置确认。例如，为了更换诸如边缘环的部件ER，可以朝向静电卡盘ESC移动。例如，加载单元11的移动基准线可以沿着X轴方向的第一固定基准线HL移动，在移动过程中可以获取静电卡盘ESC的第一检测点RP1的图像。另外，与此同时可以确认部件ER的位置。接着，加载单元11沿着相同方向或可检测移动路径的方向移动，并且可以通过可视单元14获取第二检测点RP2的图像。并且，第一检测点RP1、第二检测点RP2的图像可以根据操作控制单元13的控制并通过通信装置传送到输送装置15或控制指部12移动的输送控制装置。并且，可以确认对应于第一固定基准线HL和第二固定基准线VL的交叉点的中心位置CP。对比通过第一检测点RP1、第二检测点RP2确认的部件ER的位置和中心位置CP，调节加载单元11的位置并排出消耗部件或设置更换部件。可以通过多种方法来实现基于可视单元14的部件ER的位置检测和根据其的加载单元11的位置控制，但并不限定于所示的实施例。
图2是示出应用根据本发明的部件排列装置的实施例的图。
参照图2，加载单元11可以结合到指部12以将部件从工艺腔室21排出或投入到工艺腔室21。在工艺腔室21的内部可以设置诸如静电卡盘的用于固定晶片或与此相似的半导体部件的固定卡盘22。在工艺腔室21中，可以形成用于指部12的出入的可打开或关闭的入口211，并且指部12可以移动到工艺腔室21的内部以排出或投入部件。固定卡盘22中可以设置有诸如升降销的分离装置23a、23b，并且可以通过分离装置23a、23b将部件从固定卡盘22分离或将位于分离装置23a、23b的部件设置在固定卡盘22。指部12通过入口211靠近固定卡盘22，并且可以通过可视单元14获取第一检测位置P1的图像。例如，可视单元14可以设置在加载单元11的前侧部分的下侧表面，以在位于固定卡盘22的上侧期间获取第一检测位置P1的图像。第一检测位置P1可以是加载单元11靠近固定卡盘22时从多种视角获取的固定卡盘22的一侧部分的多种位置，并且不需要预先设定。接着，如图2的下侧所示，当加载单元11位于固定卡盘22的上侧时，可以通过可视单元14获取第二检测位置P2的图像。第二检测位置P2可以是与第一检测位置P1面对的位置的固定卡盘22的末端部分。当通过可视单元14获取第一检测位置P1、第二检测位置P2的图像时，可以通过检测模块DM将图像信息传送到更换控制装置。检测模块DM可以具有与图1中说明的操作控制单元相同或相似的功能，例如，可以包括图像处理装置、存储装置以及通信装置。如上所述，当检测到第一检测位置P1、第二检测位置P2后可以检测到中心位置CP，由此可以确认加载单元11的当前位置与中心位置CP的相对位置关系，从而可以计算排出消耗部件或固定更换部件的加载单元11的准确位置。由此，提高更换部件的位置精确度，减少工艺误差。
为了确定加载单元11的固定卡盘22的位置，检测多个检测位置P1、P2是有利的。
图3是示出根据发明的部件排列装置的另一实施例的图。
参照图3，一对可视单元14a、14b可以设置在加载单元11中，并且可以通过一对可视单元14a、14b检测固定卡盘22的四个点。如上所述，一对可视单元14a、14b可以设置在加载单元11的下侧表面的相对于长度方向的中心线彼此面对的位置。在加载了诸如边缘环的部件ER的状态下，随着结合到诸如机械臂的输送装置15的指部12移动，加载单元11可以朝向固定卡盘22移动。加载单元11可以沿着固定卡盘22的第一固定基准线HL移动，当加载单元11的前侧部分抵达固定卡盘22的前侧部分时，可以根据操作控制单元13的操作控制并通过第一可视单元14a和第二可视单元14b获取固定卡盘22的前侧部分的检测位置RP11、RP12的图像。接着，当加载单元11在固定卡盘22的上侧移动并且前侧部分位于固定卡盘22的其他部分时，可以获取后侧部分的检测位置RP21、RP22的图像。如上所述，可以基于四个检测位置RP11、RP12、RP21、RP22确认相对于第一基准固定线HL和第二基准固定线VL的加载单元11或部件ER的位置。例如，可以计算部件ER的位置或虚拟位置与检测位置RP11、RP12、RP21、RP22的彼此不同点的距离RD11、RD12、RD21、RD22。并且，可以基于如上所述计算的值计算将部件ER的中心与固定卡盘22的中心保持一致所需移动或旋转的加载单元11的移动值或旋转角度。接着，基于计算的角度移动并排列加载单元11，由此部件ER可以准确地位于固定卡盘22上。加载单元11的排列基准可以被设定为多种，并不限定于所示的实施例。
图4是示出根据本发明的部件排列装置的另一实施例的图。
参照图4，加载单元11可以具有设置有多种电子部件或电子元件的电子板结构，可以具有如上所述的可固定在指部上的结构。加载单元11可以包括：板状的加载主体111；多个控制芯片43a、43b、14a、14b、42、44，设置在加载主体111中；以及诸如电池的电源，用于供应电力。例如，检测加载单元11的状态或调节加载单元11的操作条件的检测单元43a或调节单元43b可以设置在加载主体111中，被设置为彼此面对的一对可视单元14a、14b和设定可视单元14a、14b的操作条件的位置设定单元42可以被设置在加载主体111中。另外，通信芯片45可以被设置在加载主体111中，各个功能单元可以通过诸如微处理器的控制单元44和操作电缆CA1、CA2、CA3、CA4连接。加载单元11具有密封的结构并且可以独立操作。可视单元14a、14b可以被设置为朝向下侧方向，并且可以调节用于获取图像的焦点方向或焦距。另外，在加载主体111的上侧可以结合有密封盖，密封盖可以具有密封加载主体111且可将部件固定在上侧部分的结构。加载单元11可以具有固定部件后输送到固定卡盘并且可检测固定卡盘的位置的多种结构，并不限定于所示的实施例。
图5是示出通过根据本发明的部件排列装置更换边缘环的过程的实施例的图。
参照图5，对应于消耗部件的诸如消耗边缘环的部件ER可以保持固定在静电卡盘51的状态，部件ER可通过设置在静电卡盘51上的诸如升降销的分离装置23a、23b上升。可以通过可视单元14确认加载单元11与静电卡盘51的相对位置，所述可视单元14设置在通过入口211投入到工艺腔室21的内部的加载单元11。并且，部件ER加载在加载单元11上，因此消耗部件可以排出到工艺腔室21的外部，其中加载单元11位于通过分离装置23a、23b上升的部件ER下侧。为了在从静电卡盘51去除消耗部件后将更换部件设置在静电卡盘51上，可以通过装载部件ER的加载单元11的入口211投入到工艺腔室的内部。在所示的实施例中，加载单元11可以整体为圆形，部件ER可以是边缘环。可以通过设置在加载单元11的下侧的一对可视单元14a、14b确认加载有部件ER的加载单元11与静电卡盘51的相对位置。例如，可以检测静电卡盘51的前侧和后侧的两个位置，或者可以检测前侧和后侧的四个位置。并且，可以确定部件ER与静电卡盘51的相对位置，并且可以移动加载单元11以使部件ER的中心位置与静电卡盘51的中心位置一致。当加载单元11移动到指定位置时，诸如升降销的分离装置23a、23b可以上升，并且加载单元11可以向下侧移动。接着，当部件ER位于分离装置23a、23b时，加载单元11在向下侧移动后可以通过入口211排出到工艺腔室21的外部。接着，分离装置23a、23b向下侧移动，从而部件ER可以固定在静电卡盘51的指定位置。多种部件ER可以通过加载单元11移动并固定在指定位置，并不限定于所示的实施例。
图6是示出根据本发明的部件排列方法的实施例的图。
参照图6，用于半导体工艺的部件的排列方法包括以下步骤：将更换模块投入到更换位置(P61)；将部件装载在更换模块中并排出(P63)；将用于更换的部件装载在更换模块中(P64)；通过设置在更换模块中的可视单元检测与固定对象的相对位置(P65)；基于检测的位置调节更换模块的位置(P66)；以及更换部件并且排出更换模块(P67)。
更换模块可以是如上说明的加载单元，更换模块可以包括如上说明的可视单元或通信单元等多种控制芯片。更换模块可被投入到工艺腔室(P61)，并且检测能够排出诸如边缘环的部件的基准位置(P62)。可以将更换模块移动到检测的基准位置，并且将消耗部件装载在更换模块中并排出(P63)。在消耗部件被排出时(P63)，将更换部件加载到更换模块并移动到固定部件的诸如静电卡盘的固定对象(P64)。通过更换模块可以检测更换部件与固定对象的相对位置(P65)。可以基于检测的位置调节更换模块的位置(P66)，并且将更换模块移动到指定位置。接着，可以通过更换模块将部件固定到固定对象，然后将更换模块从诸如固定腔室的设置有固定部件的固定对象处排出。
在加载部件的状态下，可能难以检测部件与固定对象的相对位置，或者难以传输检测信息。在如上所述的情况下，可以在更换部件被固定在诸如固定卡盘的固定对象中后检测位置。
图7是示出根据本发明的部件排列方法的另一实施例的图。
参照图7，半导体用部件的排列方法还包括在将部件固定到更换模块中后通过更换模块检测部件与固定对象的相对位置的步骤。
如图6中的说明，预先检测在固定卡盘固定更换部件的位置，并且可基于上述检测将更换部件固定到固定卡盘。与此相比，将更换部件设置在固定卡盘之后，可以检测更换部件与固定卡盘的相对位置。具体地，半导体用部件的排列方法包括以下步骤：在将消耗部件分离以从工艺腔室排出并去除之后，将更换部件设置在固定卡盘中(P71)；通过更换模块检测更换部件与固定对象的相对位置(P73)；判断固定更换部件的准确度是否在预设的误差范围内(P74)；根据判断结果将更换部件重新加载到更换模块(P75)；校正固定在固定对象中的位置(P76)；以及通过更换模块将更换部件重新固定到固定对象中(P78)。
当更换部件被固定到固定对象中(P71)时，同一或另一更换模块进入工艺腔室(P72)，从而可以检测更换部件与固定对象的位置(P73)。如上所述，可以通过两个可视单元获取四个检测点的两个图像以确认更换部件的位置(P74)。如果更换部件在预设的误差范围内(YES)，则可以将更换模块排出到工艺腔室的外部(P79)。相反，如果脱离预设的误差范围(NO)，则升降销上升，同时更换部件上升，并且可以将更换部件装载到更换模块中(P75)。接着，校正固定对象的固定位置(P76)，并且可以检测更换模块的相对位置，以在当前更换模块的位置中将更换部件重新固定在校正的位置(P77)。并且，可以基于校正位置和检测位置将更换部件重新固定到固定对象中(P78)。接着，可以将更换模块从工艺腔室中排出(P79)。并且，可以根据需要重新检测更换部件与固定对象的位置以校正位置。如上所述，在更换部件被固定到固定对象中的状态下，可以通过检测与固定对象的位置来提高更换部件的位置准确度。可以通过多种方法实现更换部件的位置的重新设定，并不限定于所示的实施例。
以上参照所示的实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的技术思想的范围内参照所示的实施例对本发明进行多种变更和修改。本发明不限定于如上所述的变更和修改，本发明由权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种用于半导体工艺的部件排列装置，包括：
加载单元(11)，形成为位于与输送装置(15)结合的指部(12)，并且加载部件；
操作控制单元(13)，具有设置在加载单元(11)中的通信装置；以及
至少一个可视单元(14)。
2.根据权利要求1所述的用于半导体工艺的部件排列装置，其特征在于，
部件为结合在晶片的边缘环。
3.根据权利要求1所述的用于半导体工艺的部件排列装置，其特征在于，
通过可视单元(14)检测在部件的更换位置中的彼此不同的至少两个位置。
4.根据权利要求1所述的用于半导体工艺的部件排列装置，其特征在于，
可视单元(14)为一对且在垂直于移动路径的方向上设置。
5.一种半导体用部件的排列方法，排列用于半导体工艺的部件，其包括以下步骤：
将更换模块投入到更换位置；
将部件装载到更换模块中并排出；
将用于更换的部件装载到更换模块中；
通过设置在更换模块中的可视单元检测与固定对象的相对位置；
基于检测的位置调节更换模块的位置；以及
更换部件并排出更换模块。
6.根据权利要求5所述的半导体用部件的排列方法，其特征在于，
部件为边缘环，相对位置为彼此不同的至少两个点。
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2020
- 2020-06-09 CN CN202010520302.7A patent/CN113782410A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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