CN114664720A - 晶圆校正系统及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆校正系统及半导体工艺设备，其中，晶圆校正系统包括：晶圆校正装置，包括承载结构和中心校正机构，其中，承载结构用于承载晶圆，中心校正机构与承载结构相配合，以驱动承载结构在水平面内进行移动；位置检测装置，用于检测晶圆的中心的第一当前位置；控制器，与位置检测装置和中心校正机构通讯连接，水平面内具有第一预设目标位置，控制器用于根据第一当前位置和第一预设目标位置控制中心校正机构动作，以驱动承载结构移动至晶圆的中心与第一预设目标位置重合。上述晶圆校正系统能够至少对晶圆的中心位置进行校正，经过校正后能够保证晶圆的中心位置唯一确定，从而便于后续机械手的定位抓取，有利于降低破片率。

Description

晶圆校正系统及半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种晶圆校正系统及半导体工艺设备。

背景技术

在一些半导体工艺中会涉及到采用机械手对单片晶圆进行抓取、传送的情况，而在此过程中往往需要两个机械手配合操作，为了便于两个机械手之间的承接，还会设置晶圆暂存装置对晶圆进行暂存。以晶圆进入半导体工艺设备(例如单片式晶圆清洗机)的过程为例，一个机械手先将晶圆装载装置上待加工的晶圆传送至晶圆暂存装置上，另一个机械手再将晶圆暂存装置上的该晶圆传送至工艺腔室中进行具体工艺。

然而，现有的晶圆暂存装置仅能够调整晶圆的水平度，无法校正晶圆的其它位置，当一个机械手将晶圆放置在晶圆装载装置上时，晶圆的中心位置并不唯一，这就导致另一个机械手在抓取晶圆时容易由于定位不准而对晶圆造成损坏，或者不能够稳定地抓住晶片，从而增加破片率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种晶圆校正系统及半导体工艺设备。

第一方面，本发明提供一种晶圆校正系统，包括：晶圆校正装置，包括承载结构和中心校正机构，其中，承载结构用于承载晶圆，中心校正机构与承载结构相配合，以驱动承载结构在水平面内进行移动；位置检测装置，用于检测晶圆的中心的第一当前位置；控制器，与位置检测装置和中心校正机构通讯连接，水平面内具有第一预设目标位置，控制器用于根据第一当前位置和第一预设目标位置控制中心校正机构动作，以驱动承载结构移动至晶圆的中心与第一预设目标位置重合。

进一步地，中心校正机构包括：第一安装盘，位于承载结构的下方；多个动力支撑组件，沿第一安装盘的周向布置，每个动力支撑组件包括动力源和支撑结构，其中，动力源设置在第一安装盘上，支撑结构与动力源驱动连接，在多个动力支撑组件中，多个支撑结构共同支撑承载结构，且多个动力源均与控制器通讯连接，控制器能够控制多个动力源以驱动多个支撑结构同时运动，并以此带动承载结构移动。

进一步地，承载结构包括承载托盘，在多个动力支撑组件中，每个支撑结构均具有沿水平方向开口的容置槽，承载托盘的部分边缘始终位于容置槽内，以使多个支撑结构通过各自的容置槽的底部槽壁共同支撑承载结构，并且承载托盘的边缘位于容置槽内的部分始终与容置槽的槽底抵顶配合，以使多个支撑结构同时运动时能够带动承载结构沿水平面内相互垂直的两个方向中的任意一个进行移动。

进一步地，每个动力源均为第一旋转电机，第一旋转电机的输出轴沿竖直方向延伸，每个动力支撑组件还包括摆臂结构，摆臂结构的两端分别与输出轴和支撑结构连接，以使第一旋转电机能够通过摆臂结构驱动支撑结构绕输出轴进行摆动。

进一步地，每个支撑结构均为支撑转轮，支撑转轮能够相对于摆臂结构绕第一转动轴线自由转动，第一转动轴线沿竖直方向延伸，容置槽位于支撑转轮的外侧壁上且沿支撑转轮的周向延伸一周。

进一步地，承载托盘的边缘包括沿其周向依次分布的三个直边段，三个直边段各自的延长线两两相交以形成三角形，动力支撑组件为三个，三个动力支撑组件与三个直边段一一对应配合。

进一步地，晶圆校正装置还包括缺口校正机构，缺口校正机构与中心校正机构相配合，以驱动中心校正机构和承载结构整体绕第二转动轴线进行转动，其中，第二转动轴线沿竖直方向延伸，且第一预设目标位置位于第二转动轴线的延长线上；位置检测装置还用于在晶圆的中心与第一预设目标位置重合后检测该晶圆的边缘缺口的第二当前位置；控制器与缺口校正机构通讯连接，水平面内具有第二预设目标位置，控制器还用于根据第二当前位置和第二预设目标位置控制缺口校正机构动作，以驱动中心校正机构和承载结构整体转动至晶圆的边缘缺口与第二预设目标位置重合。

进一步地，承载结构、中心校正机构以及缺口校正机构由上至下依次布置，缺口校正机构包括第二安装盘和设置在第二安装盘上的旋转动力结构，旋转动力结构包括第二旋转电机和减速机，减速机与第二旋转电机传动连接，减速机的转动输出部分绕第二转动轴线进行转动，且该转动输出部分与中心校正机构连接。

进一步地，晶圆校正装置还包括安装底盘和调平组件，承载结构、中心校正机构、缺口校正机构以及安装底盘由上至下依次布置，安装底盘用于固定设置在半导体工艺设备的机架上，调平组件设置在缺口校正机构与安装底盘之间，以用于调整承载结构承载的晶圆的水平度。

进一步地，位置检测装置包括工业相机，工业相机位于晶圆校正装置的上方，且第一预设目标位置位于工业相机的中心线的延长线上，工业相机与承载结构之间具有预设高度距离，预设高度距离被配置为能够使承载结构承载的晶圆位于工业相机的全视野范围内。

第二方面，本发明还提供一种半导体工艺设备，包括机架和设置在机架上的工艺腔室、晶圆装载装置、第一机械手、第二机械手以及上述的晶圆校正系统，其中，晶圆校正系统用于对放置在承载结构上的待加工晶圆或已加工晶圆至少进行中心位置校正；第一机械手用于将晶圆装载装置上的待加工晶圆传送至承载结构上进行校正，以及用于将承载结构上的校正后的已加工晶圆传送至晶圆装载装置；第二机械手用于将承载结构上的校正后的待加工晶圆传送至工艺腔室，以及用于将工艺腔室内的已加工晶圆传送至承载结构上进行校正。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的晶圆校正系统，通过晶圆校正装置的中心校正机构、位置检测装置以及控制器的相互配合，能够至少对放置于承载结构的晶圆的中心的位置进行校正，从而使该晶圆的中心与第一预设目标位置重合。因此，在晶圆每次放置于承载结构上后，经过校正均能够保证晶圆的中心的位置唯一确定，从而便于后续机械手的定位抓取，降低或避免抓取过程中机械手对晶圆造成损坏的风险，同时在传送晶圆过程中机械手也能够更为稳定地抓住晶圆，进而有利于降低破片率。

附图说明

图1为现有技术中的晶圆暂存装置的结构示意图；

图2为图1的晶圆暂存装置放置晶圆后的结构示意图；

图3为图1的晶圆暂存装置放置晶圆后的另一角度的结构示意图；

图4为根据本发明的一个实施例的晶圆校正系统的结构示意图；

图5为图4的晶圆校正系统的另一角度的结构示意图；

图6为图4的晶圆校正系统放置晶圆后的结构示意图；

图7为图4的晶圆校正系统的晶圆校正装置的结构示意图；

图8为图7的晶圆校正装置的分解结构示意图；

图9为图7的晶圆校正装置的承载结构的结构示意图；

图10为图9的承载结构的分解结构示意图；

图11为图7的晶圆校正装置的中心校正机构的结构示意图；

图12为图11的中心校正机构的分解结构示意图；

图13为图11的中心校正机构的动力支撑组件的结构示意图；

图14为图13的动力支撑组件的分解结构示意图；

图15为图13的动力支撑组件的剖视示意图；

图16为图15的动力支撑组件的局部放大示意图；

图17为图7的晶圆校正装置的缺口校正机构的结构示意图；

图18为图17的缺口校正机构的分解结构示意图；

图19为图7的晶圆校正装置的调平组件的结构示意图；

图20为图19的调平组件的剖视示意图；

图21为根据本发明的一个实施例的半导体工艺设备的晶圆装载装置、第一机械手、第二机械手以及晶圆校正系统的位置关系示意图；

图22为图21的晶圆装载装置、第一机械手、第二机械手以及晶圆校正系统的另一角度的位置关系示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的晶圆校正系统及半导体工艺设备进行详细描述。

如图1至图3所示，现有的晶圆暂存装置包括底板1、承载盘2以及多个调平组件3，底板1用于固定在半导体工艺设备的机架上，多个调平组件3沿承载盘2的周向间隔分布，承载盘2通过多个调平组件3设置在底板1上。承载盘2上设有多个沿其周向间隔分布的支撑块2-1，晶圆4放置在多个支撑块2-1上。其中，调平组件3包括调平螺钉和锁紧螺母，通过多个调平组件3的调平螺钉调整承载盘2的水平度，调整到位后再通过相应的锁紧螺母锁紧，从而实现调整晶圆4的水平度。

然而，上述现有的晶圆暂存装置仅能够调整晶圆4的水平度，无法校正晶圆4的其它位置。由于支撑块2-1上不具有能够对晶圆4进行准确定位的结构，当一个机械手每次将晶圆4放置在多个支撑块2-1上时，晶圆4的中心的位置并不唯一，这就导致另一个机械手在抓取晶圆4时容易由于定位不准而对晶圆4造成损坏，或者不能够稳定地抓住晶片4，从而增加破片率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆校正系统。如图4至图6以及图21至图22所示，在一些实施例中，晶圆校正系统包括晶圆校正装置10、位置检测装置20以及控制器(图中未示出)。晶圆校正装置10包括承载结构11和中心校正机构12。其中，承载结构11用于承载晶圆70；中心校正机构12与承载结构11相配合，以驱动承载结构11在水平面内进行移动，从而通过承载结构11带动其承载的晶圆70在该水平面内进行移动。当晶圆70放置于承载结构11上后，位置检测装置20用于检测晶圆70的中心的第一当前位置。控制器与位置检测装置20和中心校正机构12通讯连接。在上述供承载结构11进行移动的水平面内具有第一预设目标位置。控制器用于根据第一当前位置和第一预设目标位置控制中心校正机构12动作，以驱动承载结构11在上述水平面内进行移动，并最终使承载结构11移动至晶圆70的中心与第一预设目标位置重合。其中，需要注意的是，由于晶圆70放置于承载结构11上，可认为晶圆70与承载结构11位于同一平面内，即均位于上述水平面内。

在上述晶圆校正系统中，通过晶圆校正装置10的中心校正机构12、位置检测装置20以及控制器的相互配合，能够至少对放置于承载结构11的晶圆70的中心的位置进行校正，从而使该晶圆70的中心与第一预设目标位置重合。因此，在晶圆70每次放置于承载结构11上后，经过校正均能够保证晶圆70的中心的位置唯一确定，从而便于后续机械手的定位抓取，降低或避免抓取过程中机械手对晶圆70造成损坏的风险，同时在传送晶圆70过程中机械手也能够更为稳定地抓住晶圆70，进而有利于降低破片率。

如图6至图10所示，在一些实施例中，承载结构11包括承载托盘111和设置在承载托盘111上的多个支撑块112，多个支撑块112沿承载托盘111的周向间隔布置。其中，每个支撑块112均具有用于直接支撑晶圆70的锥形支脚，晶圆70同时放置在多个支撑块112的锥形支脚上。通过上述多个支撑块112的支撑能够使晶圆70与承载托盘111之间形成一定空隙，从而便于机械手与晶圆70边缘的接触配合，进而便于机械手抓取晶圆70。

进一步地，支撑块112具体为三个，三个支撑块112在承载托盘111上沿其周向非均匀分布，例如三个支撑块112之间的连线呈底边短于斜边的等腰三角形，这样能够防止机械手抓取晶圆70时与支撑块112发生干涉。另外，承载托盘111上设有与支撑块112的数量一致的定位槽1112，定位槽1112用于对支撑块112进行精准的安装定位。当支撑块112的底部被放置于相应的定位槽1112内之后，支撑块112再通过第一螺钉与承载托盘111连接固定。

另外，在图中示出的具体实施例中，承载托盘111的中部呈中空状，即承载托盘111的中部具有一尺寸较大的圆形通孔，这样设计可以在一定程度上减轻承载托盘111的重量，从而便于中心校正机构12对承载托盘111的驱动。需要说明的是，承载托盘111并不限于上述结构，在图中未示出的其他实施例中，承载托盘111也可以采用其它结构，只要能够起到对晶圆70的承载作用并且便于被中心校正机构12驱动转动即可。

如图7、图8以及图11至图16所示，在一些实施例中，中心校正机构12包括第一安装盘121和多个动力支撑组件122，其中，第一安装盘121位于承载结构11的下方，多个动力支撑组件122设置在第一安装盘121上，并且多个动力支撑组件122沿第一安装盘121的周向分布。上述多个动力支撑组件122共同对承载结构11起到支撑固定的作用，并且通过多个动力支撑组件122还能够驱动承载结构11在水平面内进行移动，通过动力支撑组件122实现两个功能，更加便于整体结构的简化。优选地，多个动力支撑组件122沿第一安装盘121的周向均匀分布；当然，可以理解地，在另一些实施例中，多个动力支撑组件122也可以呈非均匀分布的状态。

具体地，每个动力支撑组件122包括动力源1221和支撑结构1222。其中，动力源1221设置在第一安装盘121上，支撑结构1222与动力源1221驱动连接。在多个动力支撑组件122中，多个支撑结构1222共同支撑承载结构11；多个动力源1221均与控制器通讯连接，控制器能够控制多个动力源1221以驱动多个支撑结构1222同时运动，并且通过多个支撑结构1222的同时运动带动承载结构11在水平面内进行移动。需要说明的是，在多个支撑结构1222运动过程中，每个支撑结构1222应对承载结构11始终处于有效支撑状态。因此，在驱动承载结构11移动时，多个支撑结构1222需要同时运动，这样便于保证每个支撑结构1222均能够始终对承载结构11进行有效支撑，从而避免由于承载结构11支撑不稳导致的晶圆70发生掉落、损坏的现象。

需要说明的是，中心校正机构12的具体结构不限于此，在图中未示出的其他实施例中，中心校正机构12也可以为其它能够驱动承载结构11移动的结构。例如，中心校正机构12包括直接与承载结构11驱动连接的驱动源，通过该驱动源驱动承载结构11在水平面内进行移动，而对于承载结构11的支撑则通过设置于承载结构11底面的滚轮、滑块导轨等滚动支撑部实现。

另外，动力源1221的具体类型、支撑结构1222的具体结构以及支撑结构1222与承载结构11的配合方式并不作限定，可以为任何能够实现相应功能的结构。例如，如图7、图8以及图11至图16所示，在一些实施例中，在多个动力支撑组件122中，每个支撑结构1222均具有沿水平方向开口的容置槽1223，承载托盘111的部分边缘始终位于容置槽1223内，以使多个支撑结构1222通过各自的容置槽1223的底部槽壁共同支撑承载结构11。也就是说，即便在多个支撑结构1222同时运动的过程中，承载托盘111的部分边缘始终位于容置槽1223内并被该容置槽1223的底部槽壁支撑，容置槽1223的顶部槽壁则能够防止承载托盘111向上脱出。其中，需要注意的是，在每个支撑结构1222进行运动时，承载托盘111的边缘位于容置槽1223内的部分会随之发生变化。

另外，承载托盘111的边缘由容置槽1223的开口进入容置槽1223内，容置槽1223的槽底与容置槽1223的开口相对设置。在多个支撑结构1222同时运动的过程中，承载托盘111的边缘位于容置槽1223内的部分始终与容置槽1223的槽底抵顶配合，这样能够使多个支撑结构1222通过容置槽1223共同卡持承载托盘111，即多个支撑结构1222始终对承载托盘111施加朝向其中心的力，从而进一步保证对承载结构11的稳定支撑。

在多个支撑结构1222运动时，其中至少一个支撑结构1222能够通过容置槽1223的槽底与承载托盘111边缘的抵顶配合沿某一方向推动承载托盘111，同时，其余的支撑结构1222的运动轨迹应顺应着承载托盘111的移动轨迹，从而保证其余的支撑结构1222的容置槽1223槽底始终与承载托盘111的边缘抵顶配合。因此，需要通过控制器对多个支撑结构1222的运动方式进行合理计算。

另外，在对晶圆70的中心位置进行校正时，至少需要晶圆70能够在水平面内沿前、后、左、右两个自由度进行平动，这样才能够更好地适用于晶圆70每次放置于承载结构11时的不同位置。因此，对于支撑结构1222的具体数量和多个支撑结构1222的具体分布方式也需要进行合理设计，从而保证多个支撑结构1222同时运动时能够带动承载结构11沿水平面内相互垂直的两个方向(例如前后方向和左右方向)中的任意一个进行移动。

优选地，如图7和图16所示，承载托盘111的边缘包括沿其周向依次分布的三个直边段1111，三个直边段1111各自的延长线两两相交以形成三角形。动力支撑组件122为三个，三个动力支撑组件122与三个直边段1111一一对应配合。其中，每个动力支撑组件122中的支撑结构1222与相应的直边段1111配合，三个支撑结构1222之间的连线也呈三角形，每个支撑结构1222的容置槽1223的槽底始终与直边段1111抵顶配合。在驱动承载结构11移动过程中，三个支撑结构1222同时运动，可看作类似于三轴并联结构，通过三个支撑结构1222便能够实现带动承载结构11沿水平面内相互垂直的两个方向中的任意一个进行移动，即在水平面内沿前、后、左、右方向均能够进行平动。

当然，可以理解地，支撑结构1222的具体数量和多个支撑结构1222的具体分布方式不限于此。例如，在图中未示出的其他实施例中，承载托盘111也可以呈平行四边形，且相邻的两个边之间呈锐角或钝角，动力支撑组件122为两个，两个动力支撑组件122的支撑结构1222分别与相对的两个边进行配合，这样在两个支撑结构1222同时运动时，也能够实现带动承载结构11在水平面内沿前、后、左、右方向均能够进行平动；或者，承载托盘111也可以呈矩形，动力支撑组件122为四个，四个动力支撑组件122的支撑结构1222分别与四个边进行配合，这样在四个支撑结构1222同时运动时，也能够实现带动承载结构11在水平面内沿前、后、左、右方向均能够进行平动。

进一步地，如图8以及图11至图15所示，在一些实施例中，每个动力源1221均为第一旋转电机，第一旋转电机的输出轴沿竖直方向延伸。每个动力支撑组件122还包括摆臂结构1224，摆臂结构1224的两端分别与输出轴和支撑结构1222连接，以使第一旋转电机能够通过摆臂结构1224驱动支撑结构1222绕输出轴进行摆动。在支撑结构1222摆动过程中，容置槽1223的槽底始终与承载托盘111的边缘抵顶配合。上述第一旋转电机输出的转动能够通过摆臂结构1224转换为支撑结构1222的摆动，并通过至少一个支撑结构1222的摆动推动承载托盘111沿某一方向进行移动。

控制器与上述多个动力支撑组件122的每个第一旋转电机通讯连接。当晶圆70放置于承载结构11上后，位置检测装置20检测晶圆70的中心的第一当前位置的位置信息(例如，第一当前位置坐标)，并发送给控制器，控制器根据第一当前位置的位置信息和第一预设目标位置的位置信息(例如，第一预设目标位置坐标)计算出两者的差值数据，再对该差值数据进行处理计算以转换为多个第一旋转电机的偏转角度值，控制器将上述偏转角度值发送给相应的每个第一旋转电机，以控制每个第一旋转电机转动相应的角度，即可实现带动与其连接的支撑结构1222按照既定的方式进行摆动。

需要说明的是，动力源1221与支撑结构1222连接以带动支撑结构1222运动的方式不限于此，在图中未示出的其他实施例中，也可以采用其它能够实现驱动支撑结构1222运动的方式。例如，动力源1221可以为直线电机，直线电机的输出轴沿承载结构11的径向延伸设置，支撑结构1222固定在该输出轴的端部，通过直线电机驱动支撑结构1222沿承载结构11的径向移动。另外，支撑结构1222也不限于与承载托盘111的边缘抵顶配合，在图中未示出的其他实施例中，也可以将支撑结构1222与承载托盘111的底面直接固定连接，通过动力源1221驱动支撑结构1222在水平面内进行移动，从而带动承载托盘111进行移动。

特别地，如图13至图16所示，在一些实施例中，每个支撑结构1222均为支撑转轮，支撑转轮能够相对于摆臂结构1224绕第一转动轴线自由转动。其中，第一转动轴线沿竖直方向延伸。容置槽1223位于支撑转轮的外侧壁上且沿支撑转轮的周向延伸一周。在动力源1221带动支撑转轮进行摆动时，由于承载托盘111的边缘始终与容置槽1223的槽底接触(即容置槽1223的槽底形成的圆形与承载托盘111的边缘始终相切)，支撑转轮又能够相对于摆臂结构1224绕第一转动轴线自由转动，支撑转轮与承载托盘111的边缘之间为滚动配合，这样可以减小两者之间的摩擦。

当然，可以理解地，在图中未示出的其他实施例中，支撑结构1222与摆臂结构1224之间也可以为固定连接，两者之间不发生相对运动，此时支撑结构1222与承载托盘111的边缘之间为滑动配合，相比于上述支撑转轮与承载托盘111边缘之间的滚动配合而言，支撑结构1222与承载托盘111之间的摩擦力会较大，但是仍然可以实现相应功能。

在图11至图16示出的具体实施例中，第一安装盘121设有穿设孔1211，第一旋转电机通过第三螺钉固定连接至第一安装盘121的底面，并且第一旋转电机的输出轴由穿设孔1211向上穿出。摆臂结构1224在第一安装盘121的上方与第一旋转电机的输出轴进行连接。摆臂结构1224的一端具有由下至上开设的盲孔以及由侧方开设的侧向通孔，侧向通孔与盲孔连通。第一旋转电机的输出轴伸入至该盲孔中，采用一顶丝由侧向通孔并与侧向通孔螺钉连接，以最终顶紧上述输出轴，从而将该输出轴与摆臂结构1224固定连接。摆臂结构1224的另一端具有向上延伸的凸出轴，凸出轴由上至下依次套设有轴承1225和孔用卡簧1226。支撑转轮具有中心通孔，该中心通孔的孔壁具有朝下设置的环形台阶，凸出轴、轴承1225和孔用卡簧1226由下至上穿入至该中心通孔中，并且轴承1225的上下端面分别通过环形台阶和孔用卡簧1226进行限位。最后，通过第四螺钉由上至下穿入至支撑转轮的中心通孔并连接至凸出轴的螺纹孔中，第四螺钉的螺帽部分抵顶住轴承1225的顶面，从而将支撑转轮安装至凸出轴上，并且支撑转轮能够绕凸出轴自由转动。

在现有的晶圆暂存装置中，通常情况下，机械手在抓取晶圆4后对该晶圆4的传送过程中，晶圆4在空间中的方位姿态应保证固定不变。当一个机械手每次将晶圆4放置在多个支撑块2-1上时，晶圆4的边缘缺口4-1(如图3所示)的位置也不唯一，这就导致另一个机械手在抓取该晶圆4后，该晶圆4的边缘缺口4-1的相对位置并不确定。在晶圆4进入工艺腔室中进行具体工艺后，往往需要在该工艺腔室中的某些特定工位进行工艺缺陷分析，在进行工艺缺陷分析时，晶圆4的定位是否准确十分重要，直接影响到工艺缺陷分析的准确性和效率，而通常情况下晶圆4需要依靠其边缘缺口4-1进行定位。因此，若晶圆4在进入工艺腔室后其边缘缺口4-1位置不确定，会导致晶圆4在进行工艺缺陷分析时的定位不准确。

为了解决上述问题，如图4至图8以及图17和图18所示，在一些实施例中，晶圆校正装置10还包括缺口校正机构13，通过该缺口校正机构13能够对晶圆70的边缘缺口71的位置进行校正。具体地，缺口校正机构13与中心校正机构12相配合，以驱动中心校正机构12和承载结构11整体绕第二转动轴线进行转动。其中，第二转动轴线沿竖直方向延伸，且第一预设目标位置位于第二转动轴线的延长线上。也就是说，当晶圆70的中心完成位置校正后，不论中心校正机构12和承载结构11整体绕第二转动轴线转动角度如何，均不会影响晶圆70的中心的位置，晶圆70的中心与第一预设目标位置始终处于重合状态。位置检测装置20还用于在晶圆70的中心与第一预设目标位置重合后检测该晶圆70的边缘缺口71的第二当前位置。控制器与缺口校正机构13通讯连接。在上述承载结构11所处平面(即供承载结构11进行移动的水平面内)还具有第二预设目标位置。控制器还用于根据第二当前位置和第二预设目标位置控制缺口校正机构13动作，以驱动中心校正机构12和承载结构11整体在上述水平面内进行转动，并最终使晶圆70的边缘缺口71与第二预设目标位置重合。

在上述晶圆校正系统中，通过晶圆校正装置10的缺口校正机构13、位置检测装置20以及控制器的相互配合，还能够对已经完成中心位置校正的晶圆70的边缘缺口71的位置进行校正，从而使该晶圆70的边缘缺口71与第二预设目标位置重合，进而使晶圆70的边缘缺口71的位置唯一确定。

当晶圆70的边缘缺口71的位置校正后，机械手将承载结构11上的晶圆70传送至工艺腔室内，在此过程中，应保证晶圆70在空间中的方位姿态不发生变化，若机械手移动过程中不发生转动，则可以通过晶圆70与该机械手的相对位置不变来实现晶圆70的方位姿态不变。基于此，由于晶圆70的边缘缺口71校正后的位置唯一确定，边缘缺口71位于晶圆70的具体方位也是唯一确定的，当晶圆70在工艺腔室内的某些特定工位进行工艺缺陷分析时，能够快速且准确地通过边缘缺口71对晶圆70进行定位，有利于保证工艺缺陷分析的准确性和效率。以晶圆70在工艺腔室内清洗后进行工艺缺陷分析为例，通过边缘缺口71对晶圆70进行快速且准确的定位后，能够快速确定晶圆70在清洗过程中未清洗掉或者新产生的颗粒在工艺腔室内相对于其他部件(例如清洗过程中用于固定晶圆70的卡盘)的位置，有利于排查颗粒产生是否由工艺腔室中某些部件原因导致，有助于工艺缺陷定位分析。

如图4至图8、图11、图12、图17以及图18所示，在一些实施例中，承载结构11、中心校正机构12以及缺口校正机构13由上至下依次布置，缺口校正机构13包括第二安装盘131和设置在第二安装盘131上的旋转动力结构，旋转动力结构包括第二旋转电机132和减速机133，减速机133与第二旋转电机132传动连接，减速机133的转动输出部分1331绕第二转动轴线进行转动，且该转动输出部分1331与中心校正机构12连接。减速机133的转动输出部分1331的转动轴线与第二转动轴线重合，通过转动输出部分1331输出的转动能够带动中心校正机构12和承载结构11整体绕第二转动轴线进行转动。其中，相比于将第二旋转电机132的输出轴直接与中心校正机构12连接的方式，在第二旋转电机132与中心校正机构12之间设置减速机133后，第二旋转电机132的输出轴可沿水平方向延伸，第二旋转电机132直接安装至第二安装盘131的顶面即可，更加便于装配；另外，通过第二旋转电机132与减速机133相配合输出转动动力，更有利于对中心校正机构12进行精确转动控制。

在图中示出的具体实施例中，第一安装盘121通过第二螺钉与减速机133的转动输出部分1331固定连接，减速机133通过第五螺钉与第二安装盘131固定连接，第二旋转电机132与减速机133通过第七螺钉(图中未示出)连接。优选地，第一安装盘121和承载托盘111的中心均位于第二转动轴线上。

控制器与第二旋转电机132通讯连接。当晶圆70的中心位置校正至与第一预设目标位置重合后，位置检测装置20检测晶圆70的边缘缺口71的第二当前位置的位置信息(例如，第二当前位置坐标)，并发送给控制器，控制器根据第二当前位置的位置信息和第二预设目标位置的位置信息(例如，第二预设目标位置坐标)计算出两者的差值数据，再对该差值数据进行处理计算以转换为第二旋转电机132的偏转角度值，控制器将上述偏转角度值发送给第二旋转电机132，以控制第二旋转电机132转动相应的角度，即可实现带动中心校正机构12转动所需角度，并最终使晶圆70的边缘缺口71与第二预设目标位置重合。

如图7、图8、图17以及图20所示，在一些实施例中，晶圆校正装置10还包括安装底盘14和调平组件15，承载结构11、中心校正机构12、缺口校正机构13以及安装底盘14由上至下依次布置，安装底盘14用于固定设置在半导体工艺设备的机架30上(例如安装底盘14通过沿周向均匀分布的多个第六螺钉与机架30固定连接)，调平组件15设置在缺口校正机构13与安装底盘14之间，以直接调整缺口校正机构13的水平度，从而间接调整承载结构11承载的晶圆70的水平度。

其中，调平组件15的具体结构并不作限定，可以为任何能够实现调平功能的结构。例如，在图18至图20所示，在一些实施例中，调平组件15为多个，多个调平组件15沿第二安装盘131的周向均匀分布。第二安装盘131具有第一螺纹孔1311，安装底盘14具有第二螺纹孔141，第一螺纹孔1311和第二螺纹孔141一一对应，且数量与调平组件15的数量一致。每个调平组件15包括调平螺钉151、锁紧螺母152以及锁紧螺钉153，调平螺钉151穿设于第一螺纹孔1311内并与第一螺纹孔1311螺纹连接，锁紧螺母152套设在调平螺钉151向上伸出于第一螺纹孔1311的部分上，调平螺钉151的底端与安装底盘14的顶面抵顶配合。通过转动调平螺钉151能够调整第二安装盘131此处与安装底盘14之间的距离，调整完成后将锁紧螺母152旋至与第二安装盘131的顶面接触，并通过两者之间的摩擦防止锁定调平螺钉151、防止调平螺钉151转动，最后通过锁紧螺钉153由上至下穿过调平螺钉151中心孔并连接至安装底盘14的第二螺纹孔141上，从而将该调平组件15与安装底盘14固定连接。对多个调平组件15均进行上述操作，从而最终实现对第二安装盘131的调平，进而实现晶圆70的调平。

如图4至图6所示，在一些实施例中，位置检测装置20包括工业相机，工业相机位于晶圆校正装置10的上方，且第一预设目标位置位于工业相机的中心线的延长线上。工业相机与承载结构11之间具有预设高度距离，预设高度距离被配置为能够使承载结构11承载的晶圆70位于工业相机的全视野范围内。当晶圆70放置于承载结构11上后，通过工业相机对晶圆70进行拍照，从而获取到晶圆70中心的第一当前位置的位置信息(例如第一当前位置坐标)。当晶圆70的中心位置校正至与第一预设目标位置重合后，通过工业相机再次对晶圆70进行拍照，从而获取到此时晶圆70的边缘缺口71的第二当前位置的位置信息(例如，第二当前位置坐标)。需要注意的是，第一预设目标位置和第二预设目标位置通常通过人为设定确定，例如可以人为预先将第一预设目标位置坐标和第二预设目标位置坐标输入至控制器中。

本发明还提供了一种半导体工艺设备，半导体工艺设备的具体类型并不作限定，可以为任何需要涉及到机械手对晶圆70进行单片传送操作的设备，例如单片式晶圆清洗机。

如图21和图22所示，在一些实施例中，半导体工艺设备包括机架30和设置在机架30上的工艺腔室、晶圆装载装置40、第一机械手50、第二机械手60以及上述的晶圆校正系统。其中，晶圆校正系统用于对放置在承载结构11上的待加工晶圆70或已加工晶圆70至少进行中心位置校正；第一机械手50用于将晶圆装载装置40上的待加工晶圆70传送至承载结构11上进行校正，以及用于将承载结构11上的校正后的已加工晶圆70传送至晶圆装载装置40；第二机械手60用于将承载结构11上的校正后的待加工晶圆70传送至工艺腔室，以及用于将工艺腔室内的已加工晶圆70传送至承载结构11上进行校正。

具体地，晶圆装载装置40、第一机械手50、第二机械手60、晶圆校正系统的晶圆校正装置10以及晶圆校正系统的位置检测装置20均可通过螺钉安装在机架30上。对于待加工晶圆70由晶圆装载装置40进入至工艺腔室的过程具体为：第一机械手50(前置机械手)将晶圆装载装置40上的待加工晶圆70传送至晶圆校正装置10的承载结构11上，通过晶圆校正装置10和位置检测装置20对该待加工晶圆70的中心位置和边缘缺口71位置进行校正，此后，第二机械手60(后置机械手)再将承载结构11上校正后的待加工晶圆70传送至工艺腔室内进行具体工艺。对于已加工晶圆70由工艺腔室取回至晶圆装载装置40的过程具体为：第二机械手60(后置机械手)将工艺腔室内的已加工晶圆70传送至晶圆校正装置10的承载结构11上，通过晶圆校正装置10和位置检测装置20至少对该待加工晶圆70的中心位置进行校正，此后，第一机械手50(前置机械手)再将承载结构11上校正后的已加工晶圆70传送至晶圆装载装置40。

在上述半导体工艺设备中，通过晶圆校正系统能够至少对放置于承载结构11的晶圆70(待加工或已加工)的中心的位置进行校正，从而使该晶圆70的中心与第一预设目标位置重合。因此，在晶圆70每次放置于承载结构11上后，经过校正均能够保证晶圆70的中心的位置唯一确定，从而便于后续机械手(第一机械手50或第二机械手60)的定位抓取，降低或避免抓取过程中机械手对晶圆70造成损坏的风险，同时在传送晶圆70过程中机械手也能够更为稳定地抓住晶圆70，进而有利于降低破片率。

另外，待加工晶圆70能够通过晶圆校正系统进行边缘缺口71的位置校正，第二机械手60将该晶圆70传送至工艺腔室内的过程中，应保证该晶圆70在空间中的方位姿态不发生变化。基于此，由于待加工晶圆70的边缘缺口71校正后的位置唯一确定，边缘缺口71位于该晶圆70的具体方位也是唯一确定的。当上述晶圆70在工艺腔室内的某些特定工位进行工艺缺陷分析时，能够快速且准确地通过边缘缺口71对晶圆70进行定位，有利于保证工艺缺陷分析的准确性和效率。以晶圆70在工艺腔室内清洗后进行工艺缺陷分析为例，通过边缘缺口71对晶圆70进行快速且准确的定位后，能够快速确定晶圆70在清洗过程中未清洗掉或者新产生的颗粒在工艺腔室内相对于其他部件(例如清洗过程中用于固定晶圆70的卡盘)的位置，有利于排查颗粒产生是否由工艺腔室中某些部件原因导致，有助于工艺缺陷定位分析。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种晶圆校正系统，其特征在于，包括：

晶圆校正装置，包括承载结构和中心校正机构，其中，所述承载结构用于承载晶圆，所述中心校正机构与所述承载结构相配合，以驱动所述承载结构在水平面内进行移动；

位置检测装置，用于检测所述晶圆的中心的第一当前位置；

控制器，与所述位置检测装置和所述中心校正机构通讯连接，所述水平面内具有第一预设目标位置，所述控制器用于根据所述第一当前位置和所述第一预设目标位置控制所述中心校正机构动作，以驱动所述承载结构移动至所述晶圆的中心与所述第一预设目标位置重合。

2.根据权利要求1所述的晶圆校正系统，其特征在于，所述中心校正机构包括：

第一安装盘，位于所述承载结构的下方；

多个动力支撑组件，沿所述第一安装盘的周向布置，每个所述动力支撑组件包括动力源和支撑结构，其中，所述动力源设置在所述第一安装盘上，所述支撑结构与所述动力源驱动连接，在多个所述动力支撑组件中，多个所述支撑结构共同支撑所述承载结构，且多个所述动力源均与所述控制器通讯连接，所述控制器能够控制多个所述动力源以驱动多个所述支撑结构同时运动，并以此带动所述承载结构移动。

3.根据权利要求2所述的晶圆校正系统，其特征在于，所述承载结构包括承载托盘，在多个所述动力支撑组件中，每个所述支撑结构均具有沿水平方向开口的容置槽，所述承载托盘的部分边缘始终位于所述容置槽内，以使多个所述支撑结构通过各自的所述容置槽的底部槽壁共同支撑所述承载结构，并且所述承载托盘的边缘位于所述容置槽内的部分始终与所述容置槽的槽底抵顶配合，以使多个所述支撑结构同时运动时能够带动所述承载结构沿所述水平面内相互垂直的两个方向中的任意一个进行移动。

4.根据权利要求3所述的晶圆校正系统，其特征在于，每个所述动力源均为第一旋转电机，所述第一旋转电机的输出轴沿竖直方向延伸，每个所述动力支撑组件还包括摆臂结构，所述摆臂结构的两端分别与所述输出轴和所述支撑结构连接，以使所述第一旋转电机能够通过所述摆臂结构驱动所述支撑结构绕所述输出轴进行摆动。

5.根据权利要求4所述的晶圆校正系统，其特征在于，每个所述支撑结构均为支撑转轮，所述支撑转轮能够相对于所述摆臂结构绕第一转动轴线自由转动，所述第一转动轴线沿竖直方向延伸，所述容置槽位于所述支撑转轮的外侧壁上且沿所述支撑转轮的周向延伸一周。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的晶圆校正系统，其特征在于，所述承载托盘的边缘包括沿其周向依次分布的三个直边段，三个所述直边段各自的延长线两两相交以形成三角形，所述动力支撑组件为三个，三个所述动力支撑组件与三个所述直边段一一对应配合。

7.根据权利要求1所述的晶圆校正系统，其特征在于，

所述晶圆校正装置还包括缺口校正机构，所述缺口校正机构与所述中心校正机构相配合，以驱动所述中心校正机构和所述承载结构整体绕第二转动轴线进行转动，其中，所述第二转动轴线沿竖直方向延伸，且所述第一预设目标位置位于所述第二转动轴线的延长线上；

所述位置检测装置还用于在所述晶圆的中心与所述第一预设目标位置重合后检测该晶圆的边缘缺口的第二当前位置；

所述控制器与所述缺口校正机构通讯连接，所述水平面内具有第二预设目标位置，所述控制器还用于根据所述第二当前位置和所述第二预设目标位置控制所述缺口校正机构动作，以驱动所述中心校正机构和所述承载结构整体转动至所述晶圆的边缘缺口与所述第二预设目标位置重合。

8.根据权利要求7所述的晶圆校正系统，其特征在于，所述承载结构、所述中心校正机构以及所述缺口校正机构由上至下依次布置，所述缺口校正机构包括第二安装盘和设置在所述第二安装盘上的旋转动力结构，所述旋转动力结构包括第二旋转电机和减速机，所述减速机与所述第二旋转电机传动连接，所述减速机的转动输出部分绕所述第二转动轴线进行转动，且该转动输出部分与所述中心校正机构连接。

9.根据权利要求7所述的晶圆校正系统，其特征在于，所述晶圆校正装置还包括安装底盘和调平组件，所述承载结构、所述中心校正机构、所述缺口校正机构以及所述安装底盘由上至下依次布置，所述安装底盘用于固定设置在半导体工艺设备的机架上，所述调平组件设置在所述缺口校正机构与所述安装底盘之间，以用于调整所述承载结构承载的所述晶圆的水平度。

10.根据权利要求1所述的晶圆校正系统，其特征在于，所述位置检测装置包括工业相机，所述工业相机位于所述晶圆校正装置的上方，且所述第一预设目标位置位于所述工业相机的中心线的延长线上，所述工业相机与所述承载结构之间具有预设高度距离，所述预设高度距离被配置为能够使所述承载结构承载的所述晶圆位于所述工业相机的全视野范围内。

11.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括机架和设置在所述机架上的工艺腔室、晶圆装载装置、第一机械手、第二机械手以及如权利要求1至10中任一项所述的晶圆校正系统，其中，

所述晶圆校正系统用于对放置在所述承载结构上的待加工晶圆或已加工晶圆至少进行中心位置校正；

所述第一机械手用于将所述晶圆装载装置上的所述待加工晶圆传送至所述承载结构上进行校正，以及用于将所述承载结构上的校正后的所述已加工晶圆传送至所述晶圆装载装置；

所述第二机械手用于将所述承载结构上的校正后的所述待加工晶圆传送至所述工艺腔室，以及用于将所述工艺腔室内的所述已加工晶圆传送至所述承载结构上进行校正。

Images