CN208444814U - 晶圆位置矫正装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆位置矫正装置，设置在晶圆刻蚀机台的腔体内，并且在腔体内设有上电极和下电极，晶圆放置于上电极和下电极之间，该晶圆位置矫正装置包括检测机构、矫正机构以及与这两者通信连接的控制机构；检测机构对晶圆的位置进行检测并将位置信息发送给控制机构，控制机构基于由检测机构检测出的位置信息而控制矫正机构的动作，矫正机构围绕晶圆设置于下电极，能够基于控制机构的指令而推动晶圆，使晶圆到达规定位置。本实用新型提供的晶圆位置矫正装置通过检测机构对晶圆与下电极之间的相对位置进行实时监测，并由矫正机构对晶圆的位置进行矫正，确保晶圆的位置处于误差允许的范围以内，提高刻蚀晶圆的良品率。

Description

晶圆位置矫正装置

技术领域

本实用新型涉及半导体设备制造领域，特别涉及一种晶圆位置矫正装置。

背景技术

在半导体生产过程中，为了在晶圆表面形成多样的图案，刻蚀工艺广泛被应用。

在现有技术中，在晶圆刻蚀机台的腔体内对晶圆进行刻蚀，在腔体内设有上电极和下电极，晶圆放置于上电极和下电极之间。当进行刻蚀时，需要将晶圆精准地放置在下电极上进行，从而确保刻蚀形成的图案能够实现相应的电学性能。

在边缘刻蚀工艺中，通常需要先将晶圆的中心对准下电极的中心进行放置，再刻蚀晶圆的边缘处。虽然在放置晶圆时传送模组的手臂会调整晶圆的位置，但放置在下电极上时，晶圆其位置可能发生偏移，使晶圆的中心与下电极的中心错开，晶圆落在边缘刻蚀要求的误差范围之外，从而使图案在晶圆上的位置发生偏移，进而使等离子体接触到晶圆上的其他区域而使图案偏移，甚至影响产品性能，导致晶圆的良品率降低。因此，保证晶圆与电极之间的相对位置精确成为了边缘刻蚀工艺中亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种晶圆位置矫正装置，通过设置检测机构和矫正机构并使其协同工作，能够在晶圆放置在下电极后对晶圆与下电极的相对位置进行矫正，确保晶圆能够放置在边缘刻蚀要求的误差范围内，提升边缘刻蚀的效果。

具体来说，本实用新型提供了一种晶圆位置矫正装置，设置在晶圆刻蚀机台的腔体内，在腔体内设有上电极和下电极，晶圆放置于上电极和下电极之间，晶圆位置矫正装置包括检测机构、矫正机构以及与这两者通信连接的控制机构；检测机构对晶圆的位置进行检测并将位置信息发送给控制机构，控制机构基于由检测机构检测出的位置信息而控制矫正机构的动作，矫正机构围绕晶圆设置于下电极，能够基于控制机构的指令而推动晶圆，使晶圆到达规定位置。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的晶圆位置矫正装置通过检测机构对晶圆与下电极之间的相对位置进行实时监测，当晶圆位置异常时，通过矫正机构对晶圆的位置进行矫正，确保晶圆的位置处于误差允许的范围以内，在刻蚀过程中确保在晶圆上形成的图案位置精确，从而确保晶圆的性能，提高晶圆的良品率。

作为优选，矫正机构包括驱动单元、矫正杆以及矫正器；矫正杆的一端连接于驱动单元，另一端连接于矫正器；矫正器的高度和晶圆能够位于同一高度平面内而与晶圆抵接；驱动单元能够控制矫正杆在靠近或远离晶圆的方向上运动。

在驱动单元的驱动下，矫正器靠近晶圆运动。从而通过矫正器将晶圆推动到误差允许的位置范围内，对晶圆相对于下电极的位置进行矫正，确保边缘刻蚀的效果。

进一步地，作为优选，矫正杆能够在驱动单元的控制下进行升降。

具体地，连接矫正器和驱动单元的矫正杆进行伸缩而完成升降动作。在需要矫正器对于晶圆位置进行矫正时，伸长矫正杆，使矫正器升起并且在矫正过程中能够与晶圆抵接。在完成矫正后，缩短矫正杆，使矫正器降下，为晶圆移动腾出空间，并起到保护矫正机构和晶圆的效果。

进一步地，作为优选，矫正器的与晶圆抵接的一面设置成与晶圆形状贴合的弧形。

矫正器与晶圆抵接的一面形成为弧形，能够提高矫正器与晶圆之间的贴合度，增大了矫正器与晶圆之间的接触面积，使得在矫正过程中晶圆受到的力均匀化，从而减少晶圆边缘受到的损伤。

另外，作为优选，检测机构为光电传感器，光电传感器中的发光部设置于上电极与下电极中的一方，收光部设置于上电极与下电极中另一方的对应位置。

采用光电传感器作为检测机构，能够精准地对晶圆的位置进行检测。并且光电传感器只需要设置发光部和收光部即可实现对晶圆位置的检测，因此所占空间较小且安装比较灵活。

另外，作为优选，在下电极上形成有圆柱形凸台部，在凸台部上同轴地套设有遮挡环；检测机构设置有多个，沿着与遮挡环同轴的、且半径为R1的圆周设置；矫正杆以及矫正器分别设置有多个，沿着与遮挡环同轴的、且半径为R2的圆周设置；R2>R1。

沿着遮挡环设置多个检测机构以及矫正机构，能够进一步提高矫正的精度。并且在使用时，将检测机构收纳在凸台部的顶部表面之下，能够使传送晶圆的步骤更为顺利地进行。

进一步地，作为优选，每个矫正器在独立的驱动单元的控制下移动。

通过独立的驱动单元对每个矫正器进行控制，既可以实现矫正机构内的每个矫正器同时移动，也可以实现矫正器的单独移动，大幅提高了矫正机构操作的灵活性。

进一步地，作为优选，还包括报警器，报警器与控制机构通信连接。

检测机构将检测结果传送给控制机构，由控制控制机构进行数据比较。当控制机构得出晶圆位置偏移的结果时，向报警器发送信号，由报警器发出提醒。

附图说明

图1是本实用新型的晶圆位置矫正装置的示意图；

图2是本实用新型的设置在下电极、形成有半圆形矫正器的晶圆位置矫正装置的俯视图；

图3是本实用新型的设置在下电极、形成至少三个矫正器的晶圆位置矫正装置的俯视图；

图4是本实用新型的晶圆位置矫正装置的矫正器的工作示意图；

图5是本实用新型的光电传感器的示意图；

图6是本实用新型的设有弧形的矫正器的立体示意图。

附图标记说明：

1-晶圆；2-上电极；3-下电极；3a-凸台部；3b-遮挡环；4-检测机构；4a-光电传感器；4a1-发光部；4a2-收光部；5-矫正机构；5a-驱动单元；5b-矫正杆；5c-矫正器。

具体实施方式

本实施方式提供的晶圆位置矫正装置，设置在晶圆刻蚀机台的腔体内，在腔体内设有上电极2和下电极3，晶圆1放置于上电极2和下电极3之间，参见图1所示，包括检测机构4、矫正机构5以及与这两者通信连接的控制机构(未图示)；检测机构4对晶圆1的位置进行检测并将位置信息发送给控制机构，控制机构基于由检测机构4检测出的位置信息而控制矫正机构5的动作，矫正机构5围绕晶圆1设置于下电极3，能够基于控制机构的指令而推动晶圆1，使晶圆1到达规定位置。

当然，矫正机构5也可以设置于上电极2，或者设置于能够对晶圆1的位置进行检测并矫正晶圆1的位置。其中，本实施方式以矫正机构5设置在下电极3为例、对矫正过程进行详细说明。

具体来说，当放置好晶圆1后，检测机构4开始对晶圆1与下电极3的相对位置进行检测，并将检测到的位置信息传送给控制机构，由控制机构对检测结果进行判定而进行后续动作。若检测发现晶圆1相对于下电极3的偏移超出了误差允许的范围，则由控制机构控制矫正机构5将晶圆1移动到误差允许范围的正确位置。

其中，如图4所示，矫正机构5包括驱动单元5a、矫正杆5b以及矫正器5c；矫正杆5b的一端连接于驱动单元5a，另一端连接于矫正器5c；矫正器5c的高度和晶圆1位于同一高度平面内而能够与晶圆1抵接；驱动单元5a能够控制矫正杆5b在靠近或远离晶圆1的方向上运动。

在本实施方式中，参见图2所示，矫正器5c可以为两个对置的、半径相同的半圆结构，并且半圆结构的半径略大于晶圆1的半径。在驱动单元5a的控制下，两个矫正器5c同时朝着靠近晶圆1的方向运动，直至两个半圆结构接合在一起。此时，再通过检测机构4对晶圆1与下电极3的相对位置进行进一步检测，确保晶圆1的位置正确后，控制机构控制矫正机构5，使矫正器5c朝着远离晶圆1的方向运动并回到初始位置上。在矫正过程中，矫正器5c接合时形成为闭合的圆形，从而对晶圆1的位置范围进行限制，进而确保边缘刻蚀能够精准地进行。

另外，为了从多个不同的角度对晶圆1的位置进行检测，在本实施方式中，在下电极3上形成有圆柱形凸台部3a，在凸台部3a上同轴地套设有遮挡环3b；并且检测机构4设置有多个，沿着与遮挡环3b同轴的、且半径为R1的圆周设置。同时，矫正机构5沿着与遮挡环3b同轴的、且半径为R2的圆周设置，并且满足R2>R1。

将检测机构4与矫正机构5的位置在遮挡环3b径向的方向上错开，能够降低在矫正过程中矫正器5c与检测机构4发生磕碰的几率，对晶圆刻蚀机台起到了保护的效果。并且，设置多个检测机构4能够从多个角度对晶圆1的位置进行检测，提高对晶圆1位置检测的精度。

此外，为了使放置晶圆1的操作顺利进行，减少在放置晶圆1过程中受到的阻碍，在本实施方式中，参见图4所示，矫正杆5b能够在驱动单元5a的控制下进行伸缩。

具体来说，矫正杆5b两端分别连接矫正器5c和驱动单元5a，通过矫正杆5b的伸缩操作，能够控制矫正器5c随之完成升降动作。其中，矫正杆5b为可伸缩的杆件，常用的可以是气杆，在气杆中设置有气缸，调节气缸可使气杆的长度发生变化。并且，驱动单元5a只要能够驱动矫正杆5b运动即可，其他结构没有特别的限定。在本实施方式中，为了配合气杆的调节，驱动单元5a至少包括与气杆联动的气泵，且气泵与气杆中的气缸连通。在传送晶圆1时，矫正杆5b处于缩短的状态，使矫正器5c处于隐藏在下电极3的边缘处；需要矫正器5c对于晶圆1位置进行矫正时，气泵向气缸充气使矫正杆5b伸长，使矫正器5c升起并且在矫正过程能够与晶圆1抵接；在完成矫正后，气泵从气缸抽气使矫正杆5b缩短，使矫正器5c降下，为晶圆1移动腾出空间，从而起到保护矫正机构5和晶圆1的效果。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的晶圆位置矫正装置通过检测机构4对晶圆1与下电极3之间的相对位置进行实时监测，当晶圆1位置异常时，通过矫正机构5对晶圆1的位置进行矫正，确保晶圆1的位置处于误差允许的范围以内，在刻蚀过程中使在晶圆1上形成的图案更加精确，从而确保晶圆1的性能，提高晶圆1的良品率。

在本实用新型的另一优选实施方式中，参见图3所示，矫正器5c至少为3个且矫正器5c的尺寸较小，并且检测机构4的个数也至少为3个。通过三点定圆的原理，形成与需要放置晶圆1的圆形区域同轴但半径不同的圆周。

简单来说，在本实施方式中，检测机构4沿着与遮挡环3b同轴的、且半径为R1的圆周设置。矫正器5c沿着与遮挡环3b同轴的、且半径为R2的圆周设置，并且满足R2>R1。由于检测机构4和矫正机构5中的矫正器5c相互错开，因此大幅降低了两者之间的干扰，使得检测机构4和矫正机构5能够同时工作。

具体地，矫正机构5和检测机构4在沿着遮挡环3b同轴的圆周的周向上相互交错，使得检测机构4能够在晶圆1位置矫正的过程中对晶圆1的位置进行实时检测。当每一个检测机构4传送至控制机构的关于晶圆1的位置信息都正常时，控制机构控制矫正机构5停止矫正操作，并对矫正机构5进行复位。

为了对晶圆1的边缘进行保护，在本实施方式中，参见图6所示，矫正器5c的与晶圆1抵接的一面设置成与晶圆1形状贴合的弧形。

矫正器5c与晶圆1抵接的一面形成为弧形，能够提高矫正器5c与晶圆1之间的贴合度，增大了矫正器5c与晶圆1之间的接触面积，使得在矫正过程中晶圆1受到的力均匀化，从而减少晶圆1边缘受到的损伤。

具体地，在本实施方式中，多个检测机构4向控制机构传送信息，当控制机构判断出其中任意一个检测机构4测得晶圆1的位置异常时，控制矫正机构5对晶圆1的位置进行矫正。在矫正过程中，先升起矫正器5c，使其与晶圆1处于同于高度平面内，再驱动矫正器5c朝着靠近晶圆1的方向运动，使晶圆1与形成为弧形的一面抵接，矫正器5c在移动的同时推动晶圆1，使其落入边缘刻蚀允许的误差范围内。并且由于矫正器5c设置有弧形面，因此晶圆1更容易与矫正器5c卡合，在减小晶圆1的边缘受到的应力的同时，提高了对晶圆1矫正的精度，从而确保了对晶圆1边缘刻蚀的效果。

优选地，在本实施方式中，参见图5所示，检测机构4为光电传感器4a，光电传感器4a中的发光部4a1设置于上电极2与下电极3中的一方，收光部4a2设置于上电极2与下电极3中另一方的对应位置。

当晶圆1放置的位置在刻蚀允许的误差范围内时，收光部4a2能够收到发光部4a1发出的光线。当晶圆1落入异常的位置时，发光部4a1发出光线传输受到阻碍，使得收光部4a2无法收到来自发光部4a1的光线，此时光电传感器4a向控制机构传输信号，再进行后续的矫正操作。

光电传感器4a作为检测机构4有较高的检测精度。并且光电传感器4a只需要设置发光部4a1和收光部4a2即可完成检测，因此所占空间较小且安装比较灵活。

优选的，在本实施方式中，每个矫正器5c在独立的驱动单元5a的控制下移动。

通过设置独立的驱动单元5a，对每个矫正器5c进行控制，可以实现矫正机构5内的每个矫正器5c同时移动，也可以实现矫正器5c的单独移动，提高了矫正机构5操作的灵活性。

具体来说，控制机构可以对收到的位置信息进行判断，并决定由某几个或全部的矫正器5c对晶圆1的位置进行矫正。

此外，在本实施方式中，晶圆位置矫正装置还包括报警器(图中未示出)，报警器与控制机构通信连接。

检测机构4将检测结果传送给控制机构，由控制控制机构进行数据比较。当控制机构判定晶圆1位置偏移时，向报警器发送信号，由报警器发出警报，能够及时对周边操作人员进行提醒。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种晶圆位置矫正装置，设置在晶圆刻蚀机台的腔体内，在所述腔体内设有上电极和下电极，晶圆放置于所述上电极和所述下电极之间，其特征在于，包括检测机构、矫正机构以及与这两者通信连接的控制机构；

所述检测机构对所述晶圆的位置进行检测并将位置信息发送给所述控制机构，

所述控制机构基于由所述检测机构检测出的位置信息而控制所述矫正机构的动作，

所述矫正机构围绕所述晶圆设置于所述下电极，能够基于所述控制机构的指令而推动所述晶圆，使所述晶圆到达规定位置。

2.根据权利要求1所述的晶圆位置矫正装置，其特征在于，所述矫正机构包括驱动单元、矫正杆以及矫正器；

所述矫正杆的一端连接于所述驱动单元，另一端连接于所述矫正器；

所述矫正器的高度能够和所述晶圆位于同一高度平面内而与所述晶圆抵接；

所述驱动单元能够控制所述矫正杆在靠近或远离所述晶圆的方向上运动。

3.根据权利要求2所述的晶圆位置矫正装置，其特征在于，所述矫正杆能够在所述驱动单元的控制下进行升降。

4.根据权利要求2或3所述的晶圆位置矫正装置，其特征在于，所述矫正器的与所述晶圆抵接的一面设置成与所述晶圆形状贴合的弧形。

5.根据权利要求2或3所述的晶圆位置矫正装置，其特征在于，所述检测机构为光电传感器，所述光电传感器中的发光部设置于所述上电极与所述下电极中的一方，收光部设置于所述上电极与所述下电极中另一方的对应位置。

6.根据权利要求2或3所述的晶圆位置矫正装置，其特征在于，在所述下电极上形成有圆柱形凸台部，在所述凸台部上同轴地套设有遮挡环；

所述检测机构设置有多个，沿着与所述遮挡环同轴的、且半径为R1的圆周设置；

所述矫正杆以及所述矫正器分别设置有多个，沿着与所述遮挡环同轴的、且半径为R2的圆周设置；

R2>R1。

7.根据权利要求6所述的晶圆位置矫正装置，其特征在于，每个所述矫正器在独立的所述驱动单元的控制下移动。

8.根据权利要求1-3、7中的任一项所述的晶圆位置矫正装置，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与所述控制机构通信连接。