CN114551315A - 晶圆定位装置、方法以及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆定位装置、方法以及半导体工艺设备，包括旋转驱动机构、承托机构和晶圆对中装置，承托机构支撑于旋转驱动机构上，晶圆对中装置包括：升降驱动机构以及与升降驱动机构连接的多个倾斜对中块，通过升降驱动机构支撑每个倾斜对中块在承托机构上方的外围区域，升降驱动机构用于带动每个倾斜对中块的升降；其中，每个倾斜对中块的倾斜滑动面朝向承托机构，且距离承托机构中心的距离相同。通过本发明简化了对中过程，缩短了对中动作时间，提高了产能。

Description

晶圆定位装置、方法以及半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及半导体加工领域，尤其涉及一种晶圆定位装置、方法以及半导体工艺设备。

背景技术

关于半导体工艺设备的晶圆对中装置，现有技术在对晶圆进行对中时，需要使用电机、气缸、传感器等装置，分为对中、检查等多个动作，才能完成整个对中过程，程序复杂，耗时长。影响了生产效率，影响产能。

发明内容

鉴于现有技术存在上述问题，本发明实施例提供了一种晶圆定位装置、方法以及半导体工艺设备。

第一方面，本发明实施例提供了一种晶圆定位装置，包括旋转驱动机构、承托机构和晶圆对中装置，所述承托机构支撑于所述旋转驱动机构上，所述晶圆对中装置包括：

升降驱动机构以及与所述升降驱动机构连接的多个倾斜对中块，通过所述升降驱动机构支撑每个倾斜对中块在所述承托机构上方的外围区域，所述升降驱动机构用于带动每个所述倾斜对中块的升降；其中，每个所述倾斜对中块的倾斜滑动面朝向所述承托机构中心，且距离所述承托机构中心的距离相同。

可选的，所述晶圆对中装置包括三个以上倾斜对中块，其中，各个倾斜对中块均匀分布于所述承托机构上方的外围区域。

可选的，所述倾斜对中块的倾斜滑动面具体为：

平面，或者

与晶圆边缘形状契合的曲面。

可选的，所述倾斜对中块的倾斜滑动面的倾斜角度范围为45～85度。

可选的，所述升降驱动机构包括：

升降气缸和多个连接杆，每个所述倾斜对中块通过对应连接杆的一端连接于所述升降气缸的升降杆上，所述连接杆的另一端分别设置固定底座，所述倾斜对中块安装于对应的固定底座上。

可选的，所述倾斜对中块相对于所述固定底座的安装位置垂直方向和/或水平方向可调。

第二方面，本发明实施例提供一种半导体工艺设备，包括:设备舱室和位于舱室内的晶圆定位装置，其中，所述晶圆定位装置如第一方面任一实施方式所述。

第三方面，本发明实施例提供一种基于第一方面所述的晶圆定位装置实现的晶圆定位方法，包括：

控制所述升降驱动机构上升，带动与所述升降驱动机构连接的每个所述倾斜对中块上升运动至目标高位状态；

在所述目标高位状态下接过晶圆，使得所述晶圆在落位于所述多个倾斜对中块的倾斜滑动面上，使得所述晶圆在各个所述倾斜对中块的倾斜滑动面的滑动作用下与所述晶圆与所述承托机构中心对准；

控制所述升降驱动机构下降，带动与所述升降驱动机构连接的每个所述倾斜对中块下降，以将所述晶圆搬送至所述承托机构上，直至下降完成。

本发明实施例提供的一个或多个技术方案，至少实现了如下技术效果或者优点：

通过设置的晶圆对中装置包括升降驱动机构以及与所述升降驱动机构连接的多个倾斜对中块，使得接过的晶圆能够落位于各倾斜对中块的倾斜滑动面，在各倾斜对中块的倾斜滑动面的作用下，晶圆能够自动与承托机构中心对准，以此实现了在对晶圆进行搬送的过程中就自动完成了对晶圆的对中(即晶圆与承托机构之间的中心对准)，不再需要依赖于传感器等精准仪器进行对中以及是否对准的检测，对中过程化繁为简，有助于提高生产效率，进而提高产能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中晶圆定位装置的侧视图；

图2为本发明实施例中晶圆定位装置的俯视图；

图3为图1中晶圆定位装置局部A的放大图；

图4为本发明实施例中倾斜对中块在一种实施方式下的示意图；

图5为本发明实施例中晶圆定位方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一方面，本发明实施例提供一种晶圆定位装置，具体可以是单片清洗设备的晶圆定位装置，在具体实施时，该晶圆定位装置可以但不限于应用在对半导体的清洗工艺、化学机械平坦化(CMP)工艺、沉积工艺。参考图1-图4所示，该晶圆定位装置包括：旋转驱动机构1、承托机构2和晶圆对中装置，承托机构2支撑于旋转驱动机构1上，该晶圆对中装置包括：升降驱动机构3以及与升降驱动机构3连接的多个倾斜对中块4，通过升降驱动机构3支撑各倾斜对中块4于承托机构2上方的外围区域，升降驱动机构3用于带动各倾斜对中块4的升降。

其中，每个倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1朝向承托机构2中心，且每个倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1距离承托机构2中心的距离相同，以保证接过的晶圆5能够在各倾斜对中块4的作用下与承托机构2中心对准。

通过该晶圆定位装置，接过的晶圆5会在落位于各倾斜对中块4之间后，支撑于各倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1，使得晶圆5会在各倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1作用下向下滑动，自动完成晶圆5与承托机构2之间的中心对准。可以在对晶圆5进行搬送的过程中就完成中心对准，且不需要依赖于传感器等精准仪器来检测是否中心对准。

具体的，晶圆对中装置的各倾斜对中块4均匀分布于承托机构2上方的外围区域。进一步的，为了解决晶圆5由于定位边或定位角与对中块4接触产生的接触错误，需要设置3个或者更多个倾斜对中块4。

具体的，倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1具体为平面或者与晶圆5边缘形状契合的曲面。其中，为了增加倾斜对中块4与晶圆5之间的接触面，为了进一步提高中心对准效果以及搬运过程中的稳定性，倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1是与晶圆5边缘形状契合的曲面，比如，参考图4所示的倾斜对中块4，其中的斜线阴影部分就是与晶圆5的边缘形状契合的倾斜滑动面4-1。

具体的，倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1的倾斜角度范围为45～85度。

通过升降驱动机构3的升降杆运动，带动与之连接的各倾斜对中块4进行同步升降，从而保证了在对晶圆5的搬送过程中保持处于中心对准状态。其中，升降驱动机构3具体包括：升降气缸3-1和多个连接杆3-2，连接杆3-2的数量与倾斜对中块4的个数匹配。每个倾斜对中块4通过对应连接杆3-2的一端连接于升降气缸3-1的升降杆上。每个连接杆3-2的另一端分别连接有固定底座6，倾斜对中块4安装于固定底座6上。

具体的，承托机构2包括真空吸盘2-1和托盘2-2，真空吸盘2-1设置于托盘2-2的上方，且托盘2-2和真空吸盘2-1均与旋转驱动机构1的旋转轴连接，旋转驱动机构1的转动，会带动吸盘2-1和托盘2-2进行旋转，真空吸盘2-1用于吸附搬送来的晶圆5。

具体的，升降驱动机构3可以设置于承托机构2的下方位置，与升降驱动机构3连接的各连接杆3-2穿过或者绕过托盘2-2，使得连接杆3-2的用于连接倾斜对中块4的一端延伸至托盘2-2的上方，从而，使各连接杆3-2对应连接的各个倾斜对中块4围绕在真空吸盘2-1的四周，且各个倾斜对中块4的倾斜滑动面4-1与真空吸盘2-1中心的距离相同。

具体的，旋转驱动机构1可以为电机或者其他驱动形式，升降驱动机构3具体为气缸或者其他形式。

进一步的，为了应对不同尺寸的晶圆，倾斜对中块4相对于固定底座6的安装位置的垂直方向和/或水平方向可调。具体来讲，倾斜对中块4相对于固定底座6的垂直距离可调，以改变倾斜对中块4与承托机构2之间的垂直距离，从而适应不同厚度的晶圆5。倾斜对中块4相对于固定底座6的水平距离也可调，以改变倾斜对中块4与承托机构2中心之间的水平距离，从而适应不同直径的晶圆5。比如，固定底座6上设置条形槽，倾斜对中块4通过螺栓等固定件7固定于固定底座6上条形槽的某一位置，从而改变倾斜对中块4相对于固定底座6的水平距离。

第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种半导体工艺设备，包括:设备舱室和位于舱室内的晶圆定位装置，其中，所述晶圆定位装置的实施细节可以参考第一方面任一实施方式所述。

第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种基于第一方面描述的晶圆定位装置实现的晶圆定位方法。参考图1-图5所示，该晶圆定位方法包括如下步骤：

S1、控制升降驱动机构3上升，带动与升降驱动机构3连接的每个倾斜对中块4上升运动至目标高位状态。具体的，目标高位状态根据实际需要接过晶圆5的位置设定，在此不进行具体限定。

S2、在目标高位状态下接过晶圆5，使得晶圆5在落位于多个倾斜对中块4的倾斜滑动面上，晶圆5在各个倾斜对中块的倾斜滑动面的滑动作用下向下滑动，以自动与承托机构2中心对准。

S3、控制升降驱动机构3下降，带动与升降驱动机构3连接的每个倾斜对中块4下降，以将晶圆5搬送至承托机构2上，直至下降完成。在下降完成之后，就可以开始对晶圆5的相应加工工艺。

具体的，由于晶圆5在各个倾斜对中块的倾斜滑动面的滑动作用下会自动与承托机构2中心对准，不需要等待传感器等精密仪器的检测以及反复对准动作，可以在接过晶圆5之后就控制升降驱动机构3下降。或者，可以为了进一步确保对准效果，在执行步骤S2的预设时长之后，控制升降驱动机构3下降。

通过以上描述的本发明实施例提供的技术方案，使得接过的晶圆能够落位于各倾斜对中块的倾斜滑动面4-1，在各倾斜对中块的倾斜滑动面4-1的作用下，晶圆能够自动与承托机构中心对准，以此实现了在对晶圆进行搬送的过程中就自动完成了对晶圆的对中，不再需要依赖于传感器等精准仪器进行对中以及是否中心对准的检测，将对中动作单纯化，缩短动作时间，有助于提高生产效率，进而提高产能。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种晶圆定位装置，其特征在于，包括旋转驱动机构、承托机构和晶圆对中装置，所述承托机构支撑于所述旋转驱动机构上，所述晶圆对中装置包括：

升降驱动机构以及与所述升降驱动机构连接的多个倾斜对中块，通过所述升降驱动机构支撑每个倾斜对中块在所述承托机构上方的外围区域，所述升降驱动机构用于带动每个所述倾斜对中块的升降；其中，每个所述倾斜对中块的倾斜滑动面朝向所述承托机构中心，且距离所述承托机构中心的距离相同。

2.如权利要求1所述的晶圆定位装置，其特征在于，所述晶圆对中装置包括三个以上倾斜对中块，其中，各个倾斜对中块均匀分布于所述承托机构上方的外围区域。

3.如权利要求1所述的晶圆定位装置，其特征在于，所述倾斜对中块的倾斜滑动面具体为：

平面，或者

与晶圆边缘形状契合的曲面。

4.如权利要求1-3中任一所述的晶圆定位装置，其特征在于，所述倾斜对中块的倾斜滑动面的倾斜角度范围为45～85度。

5.如权利要求1所述的晶圆定位装置，其特征在于，所述升降驱动机构包括：

升降气缸和多个连接杆，每个所述倾斜对中块通过对应连接杆的一端连接于所述升降气缸的升降杆上，所述连接杆的另一端分别设置固定底座，所述倾斜对中块安装于对应的固定底座上。

6.如权利要求5所述的晶圆定位装置，其特征在于，所述倾斜对中块相对于所述固定底座的安装位置垂直方向和/或水平方向可调。

7.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括:设备舱室和位于舱室内的晶圆定位装置，其中，所述晶圆定位装置如权利要求1-6中任一权利要求所述。

8.一种基于权利要求1-6中任一所述的晶圆定位装置实现的晶圆定位方法，其特征在于，包括：

控制所述升降驱动机构上升，带动与所述升降驱动机构连接的每个所述倾斜对中块上升运动至目标高位状态；

在所述目标高位状态下接过晶圆，使得所述晶圆在落位于所述多个倾斜对中块的倾斜滑动面上，使得所述晶圆在各个所述倾斜对中块的倾斜滑动面的滑动作用下与所述晶圆与所述承托机构中心对准；

控制所述升降驱动机构下降，带动与所述升降驱动机构连接的每个所述倾斜对中块下降，以将所述晶圆搬送至所述承托机构上，直至下降完成。

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