CN115223910A - 具有晶圆校准功能的负载室、半导体处理系统及对晶圆进行校准的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及具有晶圆校准功能的负载室、半导体处理系统及对晶圆进行校准的方法。在本申请的一个实施例中，一种具有晶圆校准功能的负载室包括：腔室本体；晶圆支撑装置，其位于所述腔室本体内，并用于支撑晶圆；以及晶圆定位装置，其位于所述腔室本体内，并用于对由所述晶圆支撑装置所支撑的晶圆进行定位。

Description

具有晶圆校准功能的负载室、半导体处理系统及对晶圆进行 校准的方法

技术领域

本申请大体上涉及半导体制造领域，且更具体来说，涉及半导体处理系统以及在该系统中对晶圆进行校准。

背景技术

半导体处理系统在对晶圆进行处理之前，由于具体工艺的要求，可能需要先对晶圆进行校准(例如，对晶圆进行定位或者晶圆缺口定位)，然后再进行后续的传输和处理；而在处理完成后，可能还需要对晶圆进行再次校准，以便于准确放回晶圆承载容器中或进行下一步处理。

现有技术中，晶圆校准通常在半导体处理系统的大气传送腔室中进行，在校准完成后，再将经校准的晶圆传送至负载室以进行后续处理。这样的设置存在两方面的缺点：一是晶圆校准装置需要占用大气传送腔室中的额外空间；二是这种处理方式降低了作业效率，这是因为每片晶圆校准时需要经过这样的过程：机械手将晶圆传送至校准装置→校准装置对晶圆进行校准→机械手从校准装置取回晶圆→机械手将晶圆传送至负载室，很显然，在校准过程中，负载室及后续工艺的腔室一直处于等待状态，从而导致效率较低，影响了设备的产能。

而随着半导体制造技术的发展，提高半导体处理系统的产能、提高生产机台的工作效率和集成生产能力是业界所追求的目标。因此，如何改进晶圆校准的方法乃至提高整个半导体处理系统的效率是需要重点考量的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种具有晶圆校准功能的负载室，采用该负载室的半导体处理系统能大大提高校准晶圆和传送晶圆的效率，因而提高整个半导体处理系统的作业效率和产能。

此外，本申请还提供了包括上述具有晶圆校准功能的负载室的半导体处理系统以及在半导体处理系统中对晶圆进行校准的方法。

在一个方面，本申请提供了一种具有晶圆校准功能的负载室，其包括：腔室本体；晶圆支撑装置，其位于所述腔室本体内，并用于支撑晶圆；以及晶圆定位装置，其位于所述腔室本体内，并用于对由所述晶圆支撑装置所支撑的晶圆进行定位。

在一些实施例中，所述晶圆支撑装置包括固定盘，所述晶圆定位装置设置在所述固定盘上。

在一些实施例中，所述晶圆支撑装置还包括从所述固定盘向上延伸的用于支撑晶圆的多根顶杆。

在一些实施例中，所述固定盘包括可旋转固定盘，其能够被驱动而在水平面内绕其中心旋转；所述晶圆定位装置与所述可旋转固定盘固定在一起，从而能够与之同步旋转。

在一些实施例中，所述晶圆定位装置包括用于将晶圆夹持在所需位置的夹持装置。

在一些实施例中，所述夹持装置包括至少一对挡块，所述至少一对挡块中的每对挡块大体上对称地设置于所述晶圆支撑装置的相对的两侧。

在一些实施例中，所述晶圆定位装置还包括用于调节所述至少一对挡块中的每对挡块之间的距离的调节装置。

在一些实施例中，所述调节装置包括连接到相应挡块的螺杆。

在一些实施例中，所述负载室进一步包括位于所述腔室本体内的检测装置，所述检测装置用于检测由所述晶圆支撑装置所支撑的晶圆上的缺口位置。

在一些实施例中，所述检测装置包括光源和光电传感器，且大体上位于对应于所述晶圆支撑装置的边缘的位置处。

在一些实施例中，所述负载室进一步包括升降装置，所述升降装置用于使由所述晶圆支撑装置所支撑的晶圆升起而与所述晶圆支撑装置相分离，或者使所述晶圆下降而落在所述晶圆支撑装置上。

在另一方面，本申请提供了一种具有晶圆校准功能的负载室，其包括：腔室本体；晶圆支撑装置，其位于所述腔室本体内，并用于支撑晶圆；以及检测装置，其位于所述腔室本体内，并用于检测由所述晶圆支撑装置所支撑的晶圆上的缺口位置。

在一些实施例中，所述检测装置包括光源和光电传感器，且大体上位于对应于所述晶圆支撑装置的边缘的位置处。

在一些实施例中，所述负载室进一步包括晶圆固持装置，其用于固持位于所述晶圆支撑装置上的晶圆。

在一些实施例中，所述晶圆支撑装置包括可旋转固定盘，其能够被驱动而在水平面内绕其中心旋转；所述晶圆固持装置与所述可旋转固定盘固定在一起，从而能够与之同步旋转。

在一些实施例中，所述晶圆固持装置包括至少一对挡块，所述至少一对挡块中的每对挡块分别位于所述晶圆支撑装置的相对的两侧。

在一些实施例中，所述晶圆固持装置还包括用于调节所述至少一对挡块中的每对挡块之间的距离的调节装置。

在一些实施例中，所述调节装置包括连接到相应挡块的螺杆。

在一些实施例中，所述负载室进一步包括升降装置，所述升降装置用于使由所述晶圆支撑装置所支撑的晶圆升起而与所述晶圆支撑装置相分离，或者使所述晶圆下降而落在所述晶圆支撑装置上。

在一些实施例中，所述晶圆支撑装置还包括从所述可旋转固定盘向上延伸的用于支撑晶圆的多根顶杆。

在另一方面，本申请提供了一种半导体处理系统，其包括：根据本申请任一实施例所述的具有晶圆校准功能的负载室；大气传送腔室，其包括用于在大气环境下在所述大气传送腔室与所述负载室之间传送晶圆的大气传送机构；以及真空传送腔室，其包括用于在真空环境下在所述真空传送腔室与所述负载室之间传送晶圆的真空传送机构。

在一些实施例中，所述半导体处理系统进一步包括反应腔室，其用于对晶圆进行处理，其中所述真空传送机构进一步经配置以在所述真空传送腔室与所述反应腔室之间传送晶圆。

在另一方面，本申请提供了一种在半导体处理系统中对晶圆进行校准的方法，所述半导体处理系统包括负载室、大气传送腔室、真空传送腔室及反应腔室，所述负载室包括：腔室本体；以及晶圆支撑装置，其位于所述腔室本体内，并用于支撑晶圆，所述方法包括：(a)通过所述大气传送腔室中的大气传送机构在大气环境下将晶圆传送到所述负载室中的所述晶圆支撑装置上；(b)关闭所述大气传送腔室与所述负载室之间的第一阀门，随后对所述负载室进行抽气，在关闭所述第一阀门以及对所述负载室进行抽气的至少部分期间，在所述负载室内对所述晶圆进行校准，所述校准包括晶圆定位和晶圆缺口定位中的至少一者；(c)在所述负载室达到真空环境后，开启所述负载室与所述真空传送腔室之间的第二阀门，随后通过所述真空传送腔室中的真空传送机构将经校准晶圆从所述负载室传送到所述真空传送腔室；以及(d)通过所述真空传送机构将所述经校准晶圆传送到所述反应腔室以对其进行处理。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：(e)通过所述真空传送机构将经处理晶圆传送到处于真空环境的所述负载室中的所述晶圆支撑装置上；(f)关闭所述第二阀门，随后开启所述第一阀门，使空气回流至所述负载室内，在关闭所述第二阀门、开启所述第一阀门以及使空气回流的至少部分期间，在所述负载室内对所述经处理晶圆进行校准；以及(g)通过所述大气传送机构将经校准的经处理晶圆从所述负载室取出。

在一些实施例中，所述负载室还包括晶圆定位装置，其位于所述腔室本体内，在所述负载室内对所述晶圆进行校准包括通过所述晶圆定位装置对所述晶圆进行定位。

在一些实施例中，所述晶圆定位装置包括用于将所述晶圆夹持在所需位置的夹持装置。

在一些实施例中，所述夹持装置包括至少一对挡块，所述至少一对挡块中的每对挡块大体上对称地设置于所述晶圆支撑装置的相对的两侧，所述晶圆定位装置还包括用于调节所述至少一对挡块中的每对挡块之间的距离的调节装置；通过所述晶圆定位装置对所述晶圆进行定位包括通过所述调节装置使所述至少一对挡块中的每对挡块之间的距离变小，从而夹持所述晶圆并将其固定在所需位置。

在一些实施例中，所述负载室还包括位于所述腔室本体内的检测装置，在所述负载室内对所述晶圆进行校准包括通过所述检测装置检测所述晶圆上的缺口位置。

在一些实施例中，所述晶圆支撑装置包括可旋转固定盘，其能够被驱动而在水平面内绕其中心旋转；所述可旋转固定盘上设置有晶圆固持装置；通过所述检测装置检测所述晶圆上的缺口位置包括：通过所述晶圆固持装置将所述晶圆固定在所述可旋转固定盘上；驱动所述可旋转固定盘旋转，从而带动所述晶圆一起旋转，在此过程中通过所述检测装置检测所述晶圆上的缺口。

在一些实施例中，所述负载室进一步包括升降装置，所述升降装置用于使所述晶圆升起而与所述晶圆支撑装置相分离，或者使所述晶圆下降而落在所述晶圆支撑装置上；其中通过所述检测装置检测所述晶圆上的缺口位置进一步包括：如果所述可旋转固定盘旋转一周之后，所述检测装置未检测到所述晶圆上的缺口，那么使所述晶圆固持装置释放所述晶圆，通过所述升降装置使所述晶圆升起，驱动所述可旋转固定盘旋转一角度后，通过所述升降装置使所述晶圆重新放回至所述晶圆支撑装置上，并通过所述晶圆固持装置重新将所述晶圆固定在所述可旋转固定盘上，之后再次驱动所述可旋转固定盘旋转以检测所述晶圆上的缺口。

本申请所提供的负载室具有晶圆校准功能，其中用于晶圆校准的装置(例如晶圆定位装置、检测装置等)无需占用额外空间，使设备结构紧凑，节省了整个系统所占用的空间。而且，晶圆的校准可与其他步骤同时进行，例如，晶圆的校准可与负载室的阀门开关及抽气或者进气同步进行，从而提高了产能。此外，晶圆的校准可依托现有腔体结构，节约成本。

在以下附图及描述中阐述本申请的一或多个实例的细节。其他特征、目标及优势将根据所述描述及附图以及权利要求书而显而易见。

附图说明

本说明书中的公开内容提及且包含以下各图：

图1是根据本申请的一些实施例的具有晶圆校准功能的负载室的俯视示意图；

图2是图1所示具有晶圆校准功能的负载室的正面示意图(其并非正投影，因而图中的晶圆支撑装置2示出为椭圆形)；

图3是根据本申请的一些实施例的半导体处理系统的示意性的系统框图；

图4是根据本申请的一些实施例的半导体处理系统在工作过程中传送及处理晶圆的时序逻辑示意图。

根据惯例，图示中所说明的各种特征可能并非按比例绘制。因此，为了清晰起见，可能任意扩大或减小各种特征的尺寸。图示中所说明的各部件的形状仅为示例性形状，并非限定部件的实际形状。另外，为了清楚起见，可能简化图示中所说明的实施方案。因此，图示可能并未说明给定设备或装置的全部组件。最后，可贯穿说明书和图示使用相同参考标号来表示相同特征。

具体实施方式

以下将结合附图更完整地说明本发明，并且藉由例示显示特定范例的具体实施例。不过，本申请所要求保护的主题可具体实施于许多不同形式，因此所涵盖或申请主张主题的建构并不受限于本说明书所揭示的任何范例具体实施例；范例具体实施例仅为例示。同样，本发明在于提供合理宽阔的范畴给所申请或涵盖的主张主题。

本说明书内使用的词汇“在一实施例”或“根据一实施例”并不必要参照相同具体实施例，也不意味着请求保护的技术方案必须包含实施例所描述的所有特征，且本说明书内使用的“在其他(一些/某些)实施例”或“根据其他(一些/某些)实施例”并不必然是参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。本说明书中的术语“包括”和“包含”是以开放式的方式使用的，因此应被解释为意指“包括，但不限于……”。本说明书所指“上”和“下”的意义并不限于图式所直接呈现的关系，其可包含其它明确的对应关系，例如“左”和“右”，或者是“上”和“下”的相反。本说明书中的词汇“晶圆”应理解为可与术语“基板”、“基板”、“晶元”、“晶片”、“硅片”等术语互换使用。本说明书使用某些术语来指称特定的系统部件，正如本领域技术人员将会理解的，不同的企业可能会用不同的名称来指称这些系统部件。

具有晶圆校准功能的负载室

本申请的第一方面在于提供具有晶圆校准功能的负载室。此处所述的“晶圆校准功能”可包括以下功能中的至少一者：(1)晶圆定位，包括调整晶圆的位置使其固定在所需位置(例如与晶圆支撑装置大体同心)；(2)晶圆缺口定位，包括检测晶圆上的缺口并调整晶圆的朝向使该缺口固定在所需位置(例如与检测装置对应的位置)。因此，从实现的功能的角度，本申请提供了三种具有晶圆校准功能的负载室：第一种是仅能够实现晶圆定位的负载室；第二种是仅能够实现晶圆缺口定位的负载室；第三种是能够同时实现晶圆定位和晶圆缺口定位的负载室。

这三种负载室可应用于不同的半导体处理系统中，以满足不同的应用场景的需要。例如，第一种负载室可应用于如下场景：场景一：半导体处理系统采用吸附式机械手传动，吸附式机械手具有对传送物(即晶圆)的厚度、翘曲、尺寸等规格兼容性较大等特点，但其对晶圆位置无矫正功能，晶圆位置的较大偏差可能引发工艺的不可控问题，因此可采用上述第一种负载室进行晶圆的定位；场景二：晶圆经过工艺腔体加工后，由于工艺气体、反应产生的静电、传动机构等原因引发位置偏移，在晶圆传出时，有可能造成晶圆无法准确放置在承载晶圆的容器中，因此可采用上述第一种负载室进行晶圆的定位后，再将晶圆传送至承载晶圆的容器。再例如，第二种负载室可应用于需要将晶圆缺口统一角度的场景(例如有些特殊工艺需要将晶圆设定其缺口统一角度)。第三种负载室既适用于上述任一场景，也适用于不仅需要对晶圆进行定位，而且还需要将晶圆缺口统一角度的场景。

为节省篇幅，本申请的实施例结合附图具体描述了能够同时实现晶圆定位和晶圆缺口定位两种功能的负载室，即上述第三种负载室。毋庸置疑，本领域技术人员根据本申请说明书及附图所公开的内容，完全能够实现上述第一种和第二种负载室(例如通过省略或替换某些部件)，其并不脱离本申请请求保护的主题的范围。

参见图1，其为本申请的一些实施所提供的具有晶圆校准功能的负载室100的俯视示意图。如图1中所示，负载室100包括：腔室本体1，其可容纳晶圆；以及晶圆支撑装置2，其位于所述腔室本体1内，并用于支撑晶圆。为实现晶圆定位功能，负载室100 还可包括晶圆定位装置3，其也位于所述腔室本体1内，并用于对由所述晶圆支撑装置 2所支撑的晶圆进行定位。为实现晶圆缺口定位功能，负载室100还可包括检测装置4，其也位于所述腔室本体1内，用于检测由所述晶圆支撑装置2所支撑的晶圆上的缺口位置。在一些实施例中，负载室100还可包括升降装置5，其也位于所述腔室本体1内，可用于使由晶圆支撑装置2所支撑的晶圆升起而与晶圆支撑装置2相分离，或者使所述晶圆下降而落在晶圆支撑装置上。

如图1中所示，负载室100通常邻近于大气传送腔室200(图中以虚线示出)。大气传送腔室200中具有大气传送机构，例如机械手201。大气传送机构能够在大气环境下将晶圆从晶圆承载装置(也可称为晶圆承载容器，图中未示出)中取出，并将其传送至负载室100内的晶圆支撑装置2上，从而进行后续的校准动作，也能够将负载室100内的晶圆取出，并将其传送至晶圆承载装置中。大气传送腔室200和大气传送机构均可采用任何已有的设计(不限于图中所示的结构和布置)，因此本文不赘述。

如图1中所示，在半导体处理系统中，可设置两个并排的负载室100，每个负载室100都可相应地包括如上所述的腔室本体1、晶圆支撑装置2、晶圆定位装置3、检测装置4和升降装置5。这样两个负载室可同时工作，使作业效率翻倍。本领域技术人员应理解，可根据需要设置仅一个负载室或其它任意数量的负载室，其可并排布置或采用其它布置形式，均不脱离本申请请求保护的主题的范围。

下面结合图1和图2进一步说明在上述实施例中的负载室100的具体结构。其中，腔室本体1可采用任何已有的设计，此处不赘述。

在一些实施例中，如图1、2中所示，晶圆支撑装置2包括可旋转固定盘21。在另一些实施例(例如第一种负载室的实施例)中，晶圆支撑装置2可包括不可旋转的固定盘。在一些实施例中，晶圆支撑装置2还可包括从固定盘向上延伸的用于支撑晶圆的多根顶杆22。当晶圆放置于晶圆支撑装置2上时，晶圆由多根顶杆22支撑，从而避免了与固定盘的面接触，有利于保护晶圆的表面，并且防止面接触不均匀所产生的翘曲。虽然图中仅示出了三根顶杆22，但本领域技术人员可以理解，顶杆22的数量不限于三根，而是可以根据需要进行设置。在一些实施例中，晶圆支撑装置2还可以采用吸附式支撑装置，其对晶圆有一定的吸附固定作用。

可旋转固定盘21能够由例如电机(图中未示出)驱动而在水平面内绕其中心旋转。晶圆定位装置3与可旋转固定盘21固定在一起，从而能够与之同步旋转。工作过程中，当二者旋转时，可带动放置于晶圆支撑装置2上并由晶圆定位装置3固持的晶圆一起旋转，在此过程中，检测装置4可检测晶圆上的缺口，从而进行晶圆缺口定位的操作。在一些实施例(例如第二种负载室的实施例)中，晶圆定位装置3也可替换为其它晶圆固持装置，例如仅能将晶圆固定在可旋转固定盘21上而不调整晶圆位置的装置。

在一些实施例中，晶圆定位装置3包括用于将晶圆夹持在所需位置的夹持装置。例如，如图2所示，夹持装置包括至少一对挡块31，所述至少一对挡块31中的每对挡块 31大体上对称地设置于晶圆支撑装置2的相对的两侧。为清晰起见，图中仅示出了一对挡块31。本领域技术人员应理解，可根据需要设置挡块31的数量和位置。

晶圆定位装置3还可包括用于调节每对挡块31之间的距离的调节装置。例如，如图2中所示，晶圆定位装置3可包括两根可相对移动的螺杆32，其沿晶圆支撑装置2的可旋转固定盘21的径向方向延伸，并贯穿其内部，且二者可由丝杠(图中未示出)驱动而向彼此靠近或者彼此远离。如图2中所示，两螺杆32分别连接到相应的挡块31，两挡块31分别位于两螺杆32的端部，从而当两螺杆32向彼此靠近或者彼此远离时，两挡块31也相应地向彼此靠近或者彼此远离，从而夹持或松开晶圆支撑装置2上的晶圆。在两挡块31向彼此靠近的过程中，其可轻微推动晶圆支撑装置2上的晶圆，将其调整到所需位置。在另一些实施例中，在将晶圆放置到晶圆支撑装置2上时，晶圆可由于挡块31的限位作用而自动落在所需位置。

如图1和2所示，检测装置4位于腔室本体1内大体上对应于晶圆支撑装置2的边缘的位置处，其可包括光源和光电传感器(例如对射传感器、反射传感器)，用于检测晶圆上的缺口，从而实现晶圆缺口定位的功能。举例来说，光源可向下发射检测光，可根据光电传感器检测到的反射光携带的信息确定晶圆上的缺口是否处于所需位置(例如检测装置4下方的位置)。在一些实施例中，当检测装置4检测到晶圆上的缺口后，还可将晶圆旋转一预定角度至所需朝向。

在一些实施例中，如图1和2所示，负载室100还包括升降装置5，升降装置5可由电机驱动而升降。如图2中所示，在初始状态下，升降装置5在高度方向上低于晶圆支撑装置2上表面的高度。而当对晶圆寻缺口失败(例如，在晶圆旋转一周的过程中都没有检测到缺口)时，很可能是晶圆上的缺口被夹持装置遮挡，此时就需要使晶圆偏转一定角度，从而使缺口避开夹持装置，这可借助升降装置5来实现。例如，可使夹持装置释放晶圆，驱动升降机构5上升而使晶圆升起，使其脱离可旋转固定盘21，然后使可旋转固定盘21旋转一定角度，夹持装置也随之旋转一定角度，再驱动升降装置5下降而使晶圆重新放置于可旋转固定盘21上，并再次用夹持装置固定晶圆，从而继续进行晶圆缺口定位。

半导体处理系统

本申请的第二方面在于提供一种半导体处理系统。参见图3，在本申请的一些实施例中，该半导体处理系统包括：具有晶圆校准功能的负载室100，其可为如上所述第一个方面的任一实施例所述的负载室，在负载室100中可实现大气环境和真空环境的转换；大气传送腔室200，其可邻近于所述负载室100(例如图1所示的大气传送腔室200)，并可包括用于在大气环境下在大气传送腔室200与负载室100之间传送晶圆的大气传送机构(例如图1所示的机械手201)；真空传送腔室300，其也可邻近于所述负载室100，并可包括用于在真空环境下在真空传送腔室300与负载室100之间传送晶圆的真空传送机构(例如真空机械手)。该半导体处理系统还可包括反应腔室400，其用于对晶圆进行处理或加工。真空传送腔室300中的真空传送机构还可用于在真空传送腔室300与反应腔室400之间传送晶圆。

在本申请的上述实施例中，大气传送腔室200、真空传送腔室300和反应腔室400均可采用任何已有的设计，因此本说明书不赘述。本领域技术人员了解，当半导体处理系统采用本申请所提供的具有晶圆校准功能的负载室100时，大气传送腔室200中不需要另外设置晶圆校准装置。也即，大气传送腔室200的结构可以大大减化，节省了空间，也降低了成本。

在半导体处理系统中对晶圆进行校准的方法

本申请的第三方面在于提供一种在半导体处理系统中对晶圆进行校准的方法。下文主要结合图3所示的半导体处理系统来描述该方法，其中负载室100可包括如图1和图 2所示的结构或类似结构(例如可省略或替换其中某些部件)。应了解，图3仅提供了一种示例性的系统结构框图，其并非意欲限制半导体处理系统的具体结构，本申请提供的方法也可应用于具有类似功能的其它半导体处理系统。

根据本申请的一些实施例，在半导体处理系统中对晶圆进行校准的方法可包括如下步骤：

(a)通过大气传送腔室200中的大气传送机构在大气环境下将晶圆传送到负载室100 中的晶圆支撑装置2上(例如，通过机械手201从晶圆承载装置(图3中未示出)中抓取晶圆，然后将其传送到负载室100内，放置于其中的晶圆支撑装置2上)；

(b)关闭大气传送腔室200与负载室100之间的第一阀门，随后对负载室100进行抽气，在关闭所述第一阀门以及对负载室100进行抽气的至少部分期间，在负载室100 内对晶圆进行校准(例如执行晶圆定位和/或晶圆缺口定位)，也即晶圆校准可与关闭第一阀门和抽气同时进行；

(c)在负载室100达到真空环境后，开启负载室100与真空传送腔室300之间的第二阀门，随后通过真空传送腔室300中的真空传送机构将经校准晶圆从负载室100传送到真空传送腔室300；以及

(d)通过所述真空传送机构将所述经校准晶圆传送到反应腔室400以对其进行处理。

在一些实施例中，所述方法还可进一步包括晶圆处理完毕后的回收步骤，例如，包括如下步骤：

(e)通过真空传送腔室300中的所述真空传送机构将经处理晶圆传送到处于真空环境的负载室100中的晶圆支撑装置2上；

(f)关闭负载室100与真空传送腔室300之间的所述第二阀门，随后开启大气传送腔室200与负载室100之间的所述第一阀门，使空气回流至负载室100内，在关闭所述第二阀门、开启所述第一阀门以及使空气回流的至少部分期间，在负载室100内对所述经处理晶圆进行校准(例如执行晶圆定位和/或晶圆缺口定位)；以及

(g)通过大气传送腔室200中的所述大气传送机构将经校准的经处理晶圆从负载室 100取出，例如，可将其放置于晶圆承载装置中。

在负载室100包括晶圆定位装置3的实施例中，在负载室100内对晶圆进行校准(例如在上述步骤(b)和(f)中)包括通过晶圆定位装置对所述晶圆进行定位。晶圆定位装置3可包括用于将所述晶圆夹持在所需位置的夹持装置，例如图1和图2所示的至少一对挡块31。晶圆定位装置3还可包括用于调节每对挡块31之间的距离的调节装置。在一些实施例中，通过晶圆定位装置3对所述晶圆进行定位包括通过所述调节装置使每对挡块31之间的距离变小，从而夹持所述晶圆并将其固定在所需位置。

在负载室100包括检测装置4的实施例中，在负载室100内对晶圆进行校准(例如在上述步骤(b)和(f)中)包括通过检测装置4检测所述晶圆上的缺口位置。在这些实施例中，晶圆支撑装置2可包括可旋转固定盘21，其上设置有晶圆固持装置。在一些实施例中，通过检测装置4检测所述晶圆上的缺口位置包括：通过所述晶圆固持装置将所述晶圆固定在可旋转固定盘21上；驱动可旋转固定盘21旋转，从而带动所述晶圆一起旋转，在此过程中通过检测装置4检测所述晶圆上的缺口。

在负载室100进一步包括升降装置5的实施例中，通过检测装置4检测所述晶圆上的缺口位置可进一步包括：如果可旋转固定盘21旋转一周之后，检测装置4未检测到所述晶圆上的缺口，那么使所述晶圆固持装置释放所述晶圆，通过升降装置5使所述晶圆升起，驱动可旋转固定盘21旋转一角度后，通过升降装置5使所述晶圆重新放回至晶圆支撑装置2上，并通过所述晶圆固持装置重新将所述晶圆固定在可旋转固定盘21 上，之后再次驱动可旋转固定盘21旋转以检测所述晶圆上的缺口。

图3中向上的箭头表示待处理晶圆在半导体处理系统中各腔室之间的传送方向，对应于上述步骤(a)-(d)中晶圆的传送；而图3中向下的箭头表示经处理晶圆在半导体处理系统中各腔室之间的传送方向，大体对应于上述步骤(e)-(f)中晶圆的传送。

图4更加具体地展示了根据本申请的一些实施例的半导体处理系统在工作过程中传送及处理晶圆的时序逻辑。应理解，图4仅为示例性的传片时序，并非意欲限制本申请的实施方式的所有传片时序，可根据实际工艺需求增加、删减或调整其中的步骤和时序。

图4呈现为表格的形式，其中该表格的最左一列写明了系统的各个部分的名称(即，晶圆承载装置、大气传送腔室、负载室、真空传送腔室、反应腔室)，每一部分的名称所在的这一行描述在该部分进行的动作/步骤。该表格的横向上从左往右代表时间流逝顺序。从左侧第二列开始，每一列(分别记为列1-14)描述在相应时间段进行的动作/步骤。应理解，各列的宽度并不代表实际时间长度；图中示出某动作/步骤占据若干时间段，并不表示该动作/步骤必须占据这些时间段的全部时间，另外，该动作/步骤也可能占据其它时间段。

参见图4，首先在晶圆承载装置和大气传送腔室之间执行大气传动取片：通过大气传送腔室中的大气传送机构从晶圆承载装置中取出晶圆(参见列1)。然后，在大气传送腔室和负载室之间执行大气传动送片(此时负载室与大气传送腔室之间的第一阀门是开启的，即负载室处于大气环境)：通过大气传送机构将晶圆传送到负载室(参见列2)。

接着，关闭负载室与大气传送腔室之间的第一阀门(参见列3)，对负载室进行抽气(参见列4-6)。在关闭第一阀门和抽气的同时，可在负载室内进行晶圆校准(例如晶圆定位和/或晶圆缺口定位)(参见列3-5)。在此过程中，负载室与真空传送腔室之间的第二阀门是关闭的。因此，与此同时还可进行以下步骤：开启真空传送腔室与反应腔室之间的第三阀门(参见列3)；在真空传送腔室和反应腔室之间执行真空传动送片(例如，如果反应腔室中的晶圆已完成处理，则可通过真空传送腔室中的真空传送机构从反应腔室中取出经处理晶圆)(参见列4)；然后关闭真空传送腔室与反应腔室之间的第三阀门 (参见列5)。真空传送机构可接着执行旋转操作(参见列6)，以准备从负载室取出经校准晶圆和/或准备将经处理晶圆传送给负载室。

在负载室达到真空环境后，可开启负载室与真空传送腔室之间的第二阀门(参见列 7)，然后在负载室和真空传送腔室之间执行真空传动取/送片(参见列8)：通过真空传送机构将经校准晶圆从负载室取出和/或将经处理晶圆传送到负载室。完成真空传送后，关闭负载室与真空传送腔室之间的第二阀门(参见列9)。随后开启负载室与大气传送腔室之间的第一阀门，执行空气回填(即，使空气回流至负载室内)(参见列10-12)。在关闭第二阀门、开启第一阀门和回填的同时，可在负载室内对经处理晶圆进行校准(例如晶圆定位和/或晶圆缺口定位)(参见列9-11)。然后，在负载室和大气传送腔室之间执行大气传动送片：通过大气传送机构将经校准的经处理晶圆从负载室取出(参见列13)；再在大气传送腔室和晶圆承载装置之间执行大气传动取片：通过大气传送机构将经校准的经处理晶圆放入晶圆承载装置中(参见列14)。

此外，在关闭负载室与真空传送腔室之间的第二阀门之后，在对负载室执行空气回填以及后续大气传动送片和大气传动取片的同时，还可进行以下步骤：真空传送机构可执行旋转操作(参见列10)，以准备将从负载室取出的经校准晶圆传送给反应腔室；开启真空传送腔室与反应腔室之间的第三阀门(参见列11)；在真空传送腔室和反应腔室之间执行真空传动送片：通过真空传送机构将从负载室取出的经校准晶圆传送到反应腔室中(参见列12)；关闭真空传送腔室与反应腔室之间的第三阀门(参见列13)；在反应腔室中对经校准晶圆进行工艺处理(参见列14)。

如上所述，本申请所提供的半导体处理系统采用了具有晶圆校准功能的负载室，因而无需在大气传动机构中设置额外的晶圆校准装置，使得其结构紧凑，节省了整个系统所占用的空间。而且，在此半导体处理系统中，晶圆的校准可与其他步骤同时进行，例如，晶圆的校准可与负载室的阀门开启和关闭及抽气或者进气同步进行，较大地提高了作业效率和产能。

本说明书中的描述经提供以使所属领域的技术人员能够进行或使用本发明。所属领域的技术人员将易于显而易见对本发明的各种修改，且本说明书中所定义的一般原理可应用于其它变化形式而不会脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不限于本说明书所述的实例和设计，而是被赋予与本说明书所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (30)

1.一种具有晶圆校准功能的负载室(100)，其包括：

腔室本体(1)；

晶圆支撑装置(2)，其位于所述腔室本体(1)内，并用于支撑晶圆；以及

晶圆定位装置(3)，其位于所述腔室本体(1)内，并用于对由所述晶圆支撑装置(2)所支撑的晶圆进行定位。

2.根据权利要求1所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中：所述晶圆支撑装置(2)包括固定盘，所述晶圆定位装置(3)设置在所述固定盘上。

3.根据权利要求2所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述晶圆支撑装置(2)还包括从所述固定盘向上延伸的用于支撑晶圆的多根顶杆(22)。

4.根据权利要求2所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中：所述固定盘包括可旋转固定盘(21)，其能够被驱动而在水平面内绕其中心旋转；所述晶圆定位装置(3)与所述可旋转固定盘(21)固定在一起，从而能够与之同步旋转。

5.根据权利要求1所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中：所述晶圆定位装置(3)包括用于将晶圆夹持在所需位置的夹持装置。

6.根据权利要求5所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中：所述夹持装置包括至少一对挡块(31)，所述至少一对挡块(31)中的每对挡块(31)大体上对称地设置于所述晶圆支撑装置(2)的相对的两侧。

7.根据权利要求6所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述晶圆定位装置(3)还包括用于调节所述至少一对挡块(31)中的每对挡块(31)之间的距离的调节装置。

8.根据权利要求7所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述调节装置包括连接到相应挡块(31)的螺杆(32)。

9.根据权利要求1所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其进一步包括位于所述腔室本体(1)内的检测装置(4)，所述检测装置(4)用于检测由所述晶圆支撑装置(2)所支撑的晶圆上的缺口位置。

10.根据权利要求9所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述检测装置(4)包括光源和光电传感器，且大体上位于对应于所述晶圆支撑装置(2)的边缘的位置处。

11.根据权利要求1所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其进一步包括升降装置(5)，所述升降装置(5)用于使由所述晶圆支撑装置(2)所支撑的晶圆升起而与所述晶圆支撑装置(2)相分离，或者使所述晶圆下降而落在所述晶圆支撑装置(2)上。

12.一种具有晶圆校准功能的负载室(100)，其包括：

腔室本体(1)；

晶圆支撑装置(2)，其位于所述腔室本体(1)内，并用于支撑晶圆；以及

检测装置(4)，其位于所述腔室本体(1)内，并用于检测由所述晶圆支撑装置(2)所支撑的晶圆上的缺口位置。

13.根据权利要求12所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述检测装置(4)包括光源和光电传感器，且大体上位于对应于所述晶圆支撑装置(2)的边缘的位置处。

14.根据权利要求12所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其进一步包括晶圆固持装置，其用于固持位于所述晶圆支撑装置(2)上的晶圆。

15.根据权利要求14所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中：所述晶圆支撑装置(2)包括可旋转固定盘(21)，其能够被驱动而在水平面内绕其中心旋转；所述晶圆固持装置与所述可旋转固定盘(21)固定在一起，从而能够与之同步旋转。

16.根据权利要求15所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中：所述晶圆固持装置包括至少一对挡块(31)，所述至少一对挡块(31)中的每对挡块(31)分别位于所述晶圆支撑装置(2)的相对的两侧。

17.根据权利要求16所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述晶圆固持装置还包括用于调节所述至少一对挡块(31)中的每对挡块(31)之间的距离的调节装置。

18.根据权利要求17所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述调节装置包括连接到相应挡块(31)的螺杆(32)。

19.根据权利要求12所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其进一步包括升降装置(5)，所述升降装置(5)用于使由所述晶圆支撑装置(2)所支撑的晶圆升起而与所述晶圆支撑装置(2)相分离，或者使所述晶圆下降而落在所述晶圆支撑装置(2)上。

20.根据权利要求15所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)，其中所述晶圆支撑装置(2)还包括从所述可旋转固定盘(21)向上延伸的用于支撑晶圆的多根顶杆(22)。

21.一种半导体处理系统，其包括：

根据权利要求1-20中任意一项所述的具有晶圆校准功能的负载室(100)；

大气传送腔室(200)，其包括用于在大气环境下在所述大气传送腔室(200)与所述负载室(100)之间传送晶圆的大气传送机构；以及

真空传送腔室(300)，其包括用于在真空环境下在所述真空传送腔室(300)与所述负载室(100)之间传送晶圆的真空传送机构。

22.根据权利要求21所述的半导体处理系统，其进一步包括反应腔室(400)，其用于对晶圆进行处理，其中所述真空传送机构进一步经配置以在所述真空传送腔室(300)与所述反应腔室(400)之间传送晶圆。

23.一种在半导体处理系统中对晶圆进行校准的方法，所述半导体处理系统包括负载室(100)、大气传送腔室(200)、真空传送腔室(300)及反应腔室(400)，所述负载室(100)包括：腔室本体(1)；以及晶圆支撑装置(2)，其位于所述腔室本体(1)内，并用于支撑晶圆，所述方法包括：

(a)通过所述大气传送腔室(200)中的大气传送机构在大气环境下将晶圆传送到所述负载室(100)中的所述晶圆支撑装置(2)上；

(b)关闭所述大气传送腔室(200)与所述负载室(100)之间的第一阀门，随后对所述负载室(100)进行抽气，在关闭所述第一阀门以及对所述负载室(100)进行抽气的至少部分期间，在所述负载室(100)内对所述晶圆进行校准，所述校准包括晶圆定位和晶圆缺口定位中的至少一者；

(c)在所述负载室(100)达到真空环境后，开启所述负载室(100)与所述真空传送腔室(300)之间的第二阀门，随后通过所述真空传送腔室(300)中的真空传送机构将经校准晶圆从所述负载室(100)传送到所述真空传送腔室(300)；以及

(d)通过所述真空传送机构将所述经校准晶圆传送到所述反应腔室(400)以对其进行处理。

24.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括：

(e)通过所述真空传送机构将经处理晶圆传送到处于真空环境的所述负载室(100)中的所述晶圆支撑装置(2)上；

(f)关闭所述第二阀门，随后开启所述第一阀门，使空气回流至所述负载室(100)内，在关闭所述第二阀门、开启所述第一阀门以及使空气回流的至少部分期间，在所述负载室(100)内对所述经处理晶圆进行校准；以及

(g)通过所述大气传送机构将经校准的经处理晶圆从所述负载室(100)取出。

25.根据权利要求23所述的方法，其中：所述负载室(100)还包括晶圆定位装置(3)，其位于所述腔室本体(1)内，在所述负载室(100)内对所述晶圆进行校准包括通过所述晶圆定位装置(3)对所述晶圆进行定位。

26.根据权利要求25所述的方法，其中：所述晶圆定位装置(3)包括用于将所述晶圆夹持在所需位置的夹持装置。

27.根据权利要求26所述的方法，其中：所述夹持装置包括至少一对挡块(31)，所述至少一对挡块(31)中的每对挡块(31)大体上对称地设置于所述晶圆支撑装置(2)的相对的两侧，所述晶圆定位装置(3)还包括用于调节所述至少一对挡块(31)中的每对挡块(31)之间的距离的调节装置；

通过所述晶圆定位装置(3)对所述晶圆进行定位包括通过所述调节装置使所述至少一对挡块(31)中的每对挡块(31)之间的距离变小，从而夹持所述晶圆并将其固定在所需位置。

28.根据权利要求23所述的方法，其中：所述负载室(100)还包括位于所述腔室本体(1)内的检测装置(4)，在所述负载室(100)内对所述晶圆进行校准包括通过所述检测装置(4)检测所述晶圆上的缺口位置。

29.根据权利要求28所述的方法，其中：所述晶圆支撑装置(2)包括可旋转固定盘(21)，其能够被驱动而在水平面内绕其中心旋转；所述可旋转固定盘(21)上设置有晶圆固持装置；

通过所述检测装置(4)检测所述晶圆上的缺口位置包括：通过所述晶圆固持装置将所述晶圆固定在所述可旋转固定盘(21)上；驱动所述可旋转固定盘(21)旋转，从而带动所述晶圆一起旋转，在此过程中通过所述检测装置(4)检测所述晶圆上的缺口。

30.根据权利要求29所述的方法，其中：

所述负载室(100)进一步包括升降装置(5)，所述升降装置(5)用于使所述晶圆升起而与所述晶圆支撑装置(2)相分离，或者使所述晶圆下降而落在所述晶圆支撑装置(2)上；

其中通过所述检测装置(4)检测所述晶圆上的缺口位置进一步包括：

如果所述可旋转固定盘(21)旋转一周之后，所述检测装置(4)未检测到所述晶圆上的缺口，那么使所述晶圆固持装置释放所述晶圆，通过所述升降装置(5)使所述晶圆升起，驱动所述可旋转固定盘(21)旋转一角度后，通过所述升降装置(5)使所述晶圆重新放回至所述晶圆支撑装置(2)上，并通过所述晶圆固持装置重新将所述晶圆固定在所述可旋转固定盘(21)上，之后再次驱动所述可旋转固定盘(21)旋转以检测所述晶圆上的缺口。

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