一种晶圆调节装置、调节方法及半导体制造设备与流程

1.本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种晶圆调节装置、调节方法及半导体制造设备。


背景技术：

2.在半导体制造工艺中，晶圆需要经历多道工艺，才能形成需求的半导体结构。在对晶圆进行处理的多道工艺中，通常需要采用机械手将晶圆在各个工艺腔之间进行传递。各个工艺腔内一般会配置有承载晶圆的晶圆承载台。在传递晶圆的过程中，通过机械手使晶圆脱离晶圆承载台或放置在晶圆承载台上，此时，晶圆相对晶圆承载台是否处在正确位置，将会影响到后续工艺。例如：如果晶圆没有处在晶圆承载台的正确位置，在机械手夹取晶圆时，由于晶圆的重心偏移，会导致晶圆由机械手上脱落的情况。因此，使晶圆处在晶圆承载台的正确位置是至关重要的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种晶圆调节装置、调节方法及半导体制造设备，用于使晶圆相对晶圆承载台处在正确位置。
4.第一方面，本发明提供一种晶圆调节装置，用于调节晶圆相对晶圆承载台的位置。该晶圆调节装置包括：用于检测晶圆相对晶圆承载台的倾斜角度及偏移量的传感器组件、多个调节组件及控制器。控制器与传感器组件及多个调节组件通信连接，用于根据传感器组件检测的倾斜角度和偏移量，控制至少一个调节组件对晶圆的位置进行调节，以使晶圆相对晶圆承载台处在正确位置。
5.与现有技术相比，本发明提供的晶圆调节装置中，晶圆设在晶圆承载台上，多个调节组件用于调节晶圆与晶圆承载台之间的距离。传感器组件用于检测晶圆相对晶圆承载台的倾斜角度及偏移量。控制器用于接收晶圆当前的倾斜角度及偏移量，并根据该倾斜角度以及该偏移量判断晶圆是否处在正确位置。如果晶圆未处在正确位置，控制器控制至少一个调节组件与晶圆接触的一端沿靠近或背离晶圆承载台的方向运动，以调整晶圆相对晶圆承载台的位置，使晶圆相对晶圆承载台处在正确位置。基于此，本发明提供的晶圆调节装置可以使晶圆相对晶圆承载台处在正确位置，从而避免在机械手转移晶圆的过程中，由于晶圆的重心偏移，导致晶圆由机械手上滑落的情况。
6.第二方面，本发明还提供一种半导体制造设备，包括第一方面所描述的晶圆调节装置。
7.本发明第二方面提供的半导体制造设备的有益效果与第一方面所描述的晶圆调节装置的有益效果相同，此处不做赘述。
8.第三方面，本发明还提供一种晶圆调节方法，用于调节晶圆相对晶圆承载台的位置。该晶圆调节方法包括：
9.获取晶圆相对晶圆承载台的倾斜角度；
10.获取晶圆相对晶圆承载台的偏移量；
11.基于倾斜角度和/或偏移量，对晶圆的位置进行调节，以使晶圆相对晶圆承载台处在正确位置。
12.本发明第三方面提供的晶圆调节方法的有益效果与第一方面所描述的晶圆调节装置的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
13.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
14.图1为本发明实施例提供的晶圆相对晶圆承载台处在正确位置时的结构示意图；
15.图2为本发明实施例提供的晶圆相对晶圆承载台具有倾斜角度的结构示意图；
16.图3为本发明实施例提供的晶圆相对晶圆承载台具有偏移量的结构示意图一；
17.图4为本发明实施例提供的晶圆相对晶圆承载台具有偏移量的结构示意图二；
18.图5为本发明实施例提供的晶圆与传感器组件的俯视结构示意图。
具体实施方式
19.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.在半导体制造工艺中，晶圆需要经历多道工艺。下面以对晶圆进行电化学抛光为例进行描述。
25.晶圆在电化学抛光工艺中，机械手将晶圆正面朝下放置在晶圆承载台上，然后再由真空夹盘将晶圆从晶圆承载台上取走进行电化学抛光。电化学抛光结束后，真空夹盘将
晶圆正面朝下卸载在晶圆承载台上，最后再由机械手从晶圆承载台上将电化学抛光后的晶圆取走。由以上工艺过程可知，机械手或真空夹盘能否放置在晶圆承载台的正确位置，对真空夹盘或机械手进行后续操作起着至关重要的作用。例如：在电化学抛光结束后，如果真空夹盘没有将晶圆卸载在晶圆承载台的正确位置，在机械手夹取晶圆时，会由于晶圆的重心的偏移，而导致晶圆由机械手上滑落的情况。
26.针对上述提到的技术问题，本发明实施例提供了一种晶圆调节装置。图1示例出了晶圆1在正确位置时，晶圆1相对晶圆承载台2的结构示意图；图2示例出了晶圆1在非正确位置时，晶圆1相对晶圆承载台2具有小于90
°
的倾斜角度的结构示意图；图3示例出了晶圆1在非正确位置时，晶圆1相对晶圆承载台2具有向左的偏移量的结构示意图；图4示例出了晶圆1在非正确位置时，晶圆1相对晶圆承载台2具有向右的偏移量的结构示意图。
27.参照图1，本发明实施例提供的晶圆调节装置，用于调节晶圆1相对晶圆承载台2的位置。该晶圆调节装置包括：控制器、用于检测晶圆1相对晶圆承载台2的倾斜角度及偏移量的传感器组件。用于调节倾斜角度及偏移量的多个调节组件5。
28.参照图1，上述控制器分别与传感器组件及多个调节组件5通信连接。控制器可以根据传感器组件检测的偏移角度和偏移量，控制多个调节组件5，以使晶圆1相对晶圆承载台2处在正确位置。控制器可以是广义上的控制器，本发明实施例对此不作具体限制。
29.参照图2，上述倾斜角度可以为晶圆1所在的平面与晶圆承载台2所在的平面之间的夹角。该夹角的范围可以为0
°‑
180
°
。参照图3和图4，上述偏移量可以为晶圆1的轴线与晶圆承载台2的轴线之间的距离。该距离可以大于或等于0。
30.参照图1，上述正确位置可以为晶圆1的轴线与晶圆承载台2的轴线之间的距离在距离偏差范围内，且晶圆1所在的平面与晶圆承载台2所在的平面之间的夹角在角度偏差范围内。在实际应用过程中，距离偏差范围及角度偏差范围可以根据实际情况决定。
31.参照图1，传感器组件可以包括第一传感器组件3及第二传感器组件4。第一传感器组件3，用于检测晶圆1相对晶圆承载台2的倾斜角度。第二传感器组件4，用于检测晶圆1相对晶圆承载台2的偏移量。
32.参照图1，上述第一传感器组件3可以布设在目标平面中，且位于晶圆1的外侧。目标平面可以为晶圆1处在正确位置时晶圆1所在的平面。也就是说，第一传感器组件3可以设在晶圆1的外周，且第一传感器组件3所在的平面与晶圆承载台2所在的平面之间的夹角可以为0
°
或180
°
。
33.图5示例出了晶圆1在正确位置时，晶圆1与传感器组件的俯视结构示意图。
34.参照图5，在一种示例中，第一传感器组件3可以包括至少一个第一距离传感器，用于检测相应第一距离传感器与晶圆1之间的水平距离。例如：第一传感器组件3可以包括四个第一距离传感器，四个第一距离传感器可以沿晶圆1的外周向均匀设置。例如：参照图5，四个第二距离传感器可以分别位于晶圆1的上、下、左及右侧。
35.参照图1，当晶圆1处在正确位置，位于晶圆1左侧的第一距离传感器所检测到的水平距离为第一水平距离。位于晶圆1右侧的第一距离传感器所检测到的水平距离为第二水平距离。位于晶圆1上侧的第一距离传感器所检测到的水平距离为第三水平距离。位于晶圆1下侧的第一距离传感器所检测到的水平距离为第四水平距离。第一水平距离、第二水平距离、第三水平距离及第四水平距离均可以相等。此时，第一水平距离、第二水平距离、第三水
平距离及第四水平距离均可以为标准水平距离。也就是说，当晶圆1处在正确位置，任一第一距离传感器检测到的水平距离即为标准水平距离。
36.参照图2至图4，当晶圆1处在其他位置时，第一水平距离或第二水平距离或第三水平距离或第四水平距离可以大于标准水平距离。
37.参照图2至图4，可以理解，上述标准水平距离可以存在一定的误差距离。该误差距离可以根据实际情况决定。
38.可以理解，上述第一传感器组件3也可以选择其他类型的传感器，本发明实施例对此不作具体限制。
39.参照图1，上述第二传感器组件4可以包括多个光电传感器。每个光电传感器的发射端可以位于晶圆1的第一侧。每个光电传感器的接收端可以位于晶圆1的第二侧。当晶圆1处在正确位置，第二传感器组件4向控制器发送第一检测信号。当晶圆1处在其他位置，第二传感器组件4向控制器发送第二检测信号。
40.参照图5，在一种示例中，上述第二传感器组件4可以包括两组光电传感器组件。其中，一组光电传感器组件包括第一光电传感器及第二光电传感器，另一组光电传感器组件包括第三光电传感器及第四光电传感器。两组光电传感器组件可以沿晶圆1的外周向均匀设置。例如：参照图5，第一光电传感器位于晶圆1的左侧，第二光电传感器位于晶圆1的右侧，第三光电传感器位于晶圆1的上侧，第四光电传感器位于晶圆1的下侧。每个光电传感器的发射端用于向相应接收端发送信号，每个光电传感器的接收端均可以和控制器通信连接。
41.参照图1，当晶圆1处在正确位置时，每个光电传感器的接收端均可接收到发射端发送的信号，此时第二传感器组件4向控制器发送第一检测信号。也就是说，当晶圆1的任何部位均不遮挡任一光电传感器的发射端和接收端。
42.参照图2至图4，当晶圆1处在其他位置时，至少一个电传感器的接收端接收不到发射端发送的信号，此时，第二传感器组件4向控制器发送第二检测信号。也就是说，当晶圆1遮挡了任一光电传感器的发射端和接收端时，第二感器组件向控制器发送第二检测信号。
43.参照图5，上述第二传感器组件4也可以包括多个第二距离传感器，每个第二距离传感器可以均位于晶圆1的第一侧。上述第二传感器组件4可以包括四个第二距离传感器，四个第二距离传感器可以沿晶圆1的外周向均匀的位于晶圆1的第一侧。当然，每个第二距离传感器也可以均位于晶圆1的第二侧，本发明实施例以每个第二距离传感器均位于晶圆1的第一侧为例进行介绍。例如：参照图5，四个第二距离传感器可以分别位于晶圆1的上、下、左及右侧。
44.参照图1，当晶圆1处在正确位置时，位于晶圆1左侧的第二距离传感器所检测到的垂直距离为第一垂直距离。位于晶圆1右侧的第二距离传感器所检测到的垂直距离为第二垂直距离。位于晶圆1上侧的第二距离传感器所检测到的垂直距离为第三垂直距离。位于晶圆1下侧的第二距离传感器所检测到的垂直距离为第四垂直距离。第一垂直距离、第二垂直距离、第三垂直距离及第四垂直距离均可以相等。此时，第一垂直距离、第二垂直距离、第三垂直距离及第四垂直距离均可以为标准垂直距离。也就是说，当晶圆1处在正确位置，任一第二距离传感器检测到的垂直距离即为标准垂直距离。
45.参照图2至图4，当晶圆1处在其他位置时，第一垂直距离或第二垂直距离或第三垂
直距离或第四垂直距离可以大于标准垂直距离。
46.参照图1，可以理解，上述标准垂直距离也可以存在一定的误差距离。该误差距离可以根据实际情况决定。
47.可以理解，上述第二传感器组件4也可以选择其他类型的传感器，本发明实施例对此不作具体限制。
48.参照图1，当第一传感器组件3为四个第一距离传感器，且第二传感器组件4为四个光电传感器时。在晶圆1处在正确位置，第一水平距离、第二水平距离、第三水平距离及第四水平距离均可以相等。每个光电传感器的接收端均能接收到相应发射端发射的信号。此时每个光电传感器的接收端均可以向控制器发送第一检测信号。也就是说，当晶圆1的任何部位均不遮挡任一光电传感器的发射端和接收端时，第二传感器组件4向控制器发送第一检测信号。在晶圆1处在其他位置，任一水平距离可以大于标准水平距离。至少一个光电传感器的接收端接收不到相应发射端发送的信号，此时，至少一个光电传感器的接收端向控制器发送第二检测信号。也就是说，当晶圆1遮挡了任一光电传感器的发射端和接收端时，第二感器组件向控制器发送第二检测信号。
49.参照图2至图4，在一种示例中，晶圆1处在其他位置，当晶圆1相对晶圆承载台2具有小于90
°
的倾斜角度，即当晶圆1相对晶圆承载台2向左倾斜时，第一水平距离大于标准水平距离，第一光电传感器的接收端无法接收到第一光电传感器的发射端发射的信号，第二光电传感器的接收端可以接收到第二光电传感器的发射端发射的信号。
50.参照图2至图4，在另一种示例中，晶圆1处在其他位置，当晶圆1相对晶圆承载台2具有向左的偏移量，即当晶圆1相对晶圆承载台2向左侧偏移时，第一水平距离小于标准水平距离，第二水平距离大于标准水平距离；第一光电传感器的接收端无法接收到第一光电传感器的发射端发射的信号，第二光电传感器的接收端可以接收到第二光电传感器的发射端发射的信号。
51.参照图2至图4，在另一种示例中，晶圆1处在其他位置，当晶圆1相对晶圆承载台2具有向右的偏移量，即当晶圆1相对晶圆承载台2向右侧偏移时，第一水平距离大于标准水平距离，第二水平距离小于标准水平距离；第一光电传感器的接收端可以接收到第一光电传感器的发射端发射的信号，第二光电传感器的接收端无法接收到第二光电传感器的发射端发射的信号。
52.参照图1，当第一传感器组件3为四个第一距离传感器，且第二传感器组件4为四个第二距离传感器时。在晶圆1处在正确位置，第一水平距离、第二水平距离、第三水平距离及第四水平距离均可以相等。第一垂直距离、第二垂直距离、第三垂直距离及第四垂直距离均可以相等。在晶圆1处在其他位置，任一水平距离可以大于标准水平距离，任一垂直距离可以大于标准垂直距离。
53.参照图2至图4，在一种示例中，晶圆1处在其他位置，当晶圆1相对晶圆承载台2具有小于90
°
的倾斜角度，即当晶圆1相对晶圆承载台2向左倾斜时，第一水平距离大于标准水平距离，且第一垂直距离及第二垂直距离均大于标准垂直距离。
54.参照图2至图4，在另一种示例中，晶圆1处在其他位置，当晶圆1相对晶圆承载台2具有向左的偏移量，即当晶圆1相对晶圆承载台2向左侧偏移时，第一水平距离小于标准水平距离，第二水平距离大于标准水平距离；第一垂直距离等于标准水平距离，第二垂直距离
大于标准垂直距离。
55.参照图2至图4，在另一种示例中，晶圆1处在其他位置，当晶圆1相对晶圆承载台2具有向右的偏移量，即当晶圆1相对晶圆承载台2向右侧偏移时，第一水平距离大于标准水平距离，第二水平距离小于标准水平距离；第一垂直距离大于标准水平距离，第二垂直距离等于标准垂直距离。
56.参照图1，上述每个调节组件5均可以包括气缸及与气缸的活塞杆连接的提升销。其中，气缸可以与控制器通信连接，晶圆1可以与多个提升销接触。在控制器的控制下，气缸带动提升销运动，以调整晶圆1相对晶圆承载台2的位置。
57.参照图1，提升销可以具有杆状结构，可以包括圆柱形杆状结构或方柱形杆状结构，但不仅限于此。每个提升销均与晶圆1的底端接触。在控制器的控制下，相应的气缸带动与其连接的定位销沿靠近或背离晶圆承载台2的方向运动，以调整相应定位销与晶圆承载台2之间的距离，从而使晶圆1能够处在正确位置。
58.参照图2，在实际应用过程中，当晶圆1所在的平面与晶圆承载台2所在的平面之间的夹角大于0
°
，且小于180
°
和/或晶圆1的轴线与晶圆承载台2的轴线之间的距离大于0。在控制器的控制下，相应调节组件5调整晶圆1相对晶圆承载台2的位置，以使晶圆1处在正确位置，下面以第一传感器组件3包括四个第一距离传感器，及第二传感器组件4包括四个第二距离传感器为例进行描述。
59.参照图2，在一种示例中，晶圆1相对晶圆承载台2向左侧倾斜，也就是说，晶圆1相对晶圆承载台2具有小于90
°
的倾斜角度。控制器可以控制与晶圆1左侧接触的调节组件5沿背离晶圆承载台2的方向运动，使与晶圆1左侧接触的调节组件5的高度逐渐与其他调节组件5的高度相等。在此过程中，位于晶圆1左侧的第一距离传感器检测第一水平距离，位于晶圆1左侧的第二距离传感器检测第一垂直距离，直至第一水平距离等于标准水平距离，第一垂直距离等于标准垂直距离。此时晶圆1相对晶圆承载台2之间的倾斜角度为0
°
。当然，控制器也可以控制与晶圆1右侧接触的调节组件5沿靠近晶圆承载台2的方向运动，使与晶圆1右侧接触的调节组件5的高度逐渐与其他调节组件5的高度相等。
60.参照图3，在另一种示例中，晶圆1相对晶圆承载台2向左侧偏移，也就是说，晶圆1相对晶圆承载台2具有向左侧的偏移量。控制器可以控制与晶圆1左侧接触的调节组件5沿背离晶圆承载台2的方向运动，使与晶圆1左侧接触的调节组件5的高度逐渐与其他调节组件5的高度相等。在此过程中，位于晶圆1左侧的第一距离传感器检测第一水平距离，位于晶圆1右侧的第二距离传感器检测第二水平距离，位于晶圆1左侧的第二距离传感器检测第一垂直距离，直至第一水平距离及第二水平距离均等于标准水平距离，第一垂直距离及第二垂直距离均等于标准垂直距离。此时晶圆1相对晶圆承载台2之间的偏移量为0。
61.参照图1，上述晶圆承载台2可以为静电吸附卡盘。静电吸附卡盘可以具有与晶圆1相匹配的结构，以便于晶圆1能够稳定地放置在静电吸附卡盘上。
62.参照图1，与现有技术相比，本发明提供的晶圆调节装置中，晶圆1设在晶圆承载台2上，多个调节组件5用于调节晶圆1与晶圆承载台2之间的距离。传感器组件用于检测晶圆1相对晶圆承载台2的倾斜角度及偏移量。控制器用于接收晶圆1当前的倾斜角度及偏移量，并根据该倾斜角度以及该偏移量判断晶圆1是否处在正确位置。如果晶圆1未处在正确位置，控制器控制至少一个调节组件5与晶圆1接触的一端沿靠近或背离晶圆承载台2的方向
运动，以调整晶圆1相对晶圆承载台2的位置，使晶圆1相对晶圆承载台2处在正确位置。基于此，本发明提供的晶圆调节装置可以使晶圆1相对晶圆承载台2处在正确位置，从而避免在机械手转移晶圆1的过程中，由于晶圆1的重心偏移，导致晶圆1由机械手上滑落的情况。
63.参照图1至图4，本发明实施例还提供了一种半导体制造设备，包括上述技术方案提供的晶圆调节装置。
64.参照图1，上述半导体制造设备还可以包括工艺腔6，晶圆调节装置可以设在工艺腔6内。例如：晶圆调节装置的轴线可以与工艺腔6的轴线重合。第一传感器组件3及第二传感器组件4可以设在工艺腔6的侧壁上。
65.参照图3，上述半导体制造设备还可以包括报警组件，报警组件可以与控制器通信连接。当晶圆1未处在正确位置时，控制器可以控制报警组件发出报警信号，以便于操作人员能够及时了解情况。
66.本发明实施例提供的半导体制造设备的有益效果可以参考上述实施例提供的晶圆调节装置的有益效果，在此不再赘述。
67.本发明实施例还提供了一种晶圆调节方法，应用于晶圆调节装置中，晶圆调节装置包括：用于检测晶圆1相对晶圆承载台2的倾斜角度的第一传感器组件3。用于检测晶圆1相对晶圆承载台2的偏移量的第二传感器组件4。用于调节倾斜角度及偏移量的多个调节组件5及控制器。
68.上述晶圆调节方法包括：
69.获取晶圆1相对晶圆承载台2的倾斜角度；
70.获取晶圆1相对晶圆承载台2的偏移量；
71.基于倾斜角度和/或偏移量，对晶圆1的位置进行调节，以使晶圆1相对晶圆承载台2处在正确位置。
72.本发明实施例提供的晶圆调节方法的有益效果可以参考上述实施例提供的晶圆调节装置的有益效果，在此不再赘述。
73.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
74.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。