TWI856558B - 晶圓校準裝置及腔室、半導體製程設備及校準方法 - Google Patents

Abstract

一種晶圓校準裝置、晶圓校準腔室、半導體製程設備及校準方法，晶圓校準裝置包括承載機構和導向對心機構；承載機構具有第一承載面，第一承載面用於承載晶圓；導向對心機構包括升降組件和導向承載部，升降組件與導向承載部相連接，用於驅動導向承載部升降，以使導向承載部位於第一位置或者第二位置，導向承載部環繞承載機構設置；導向承載部具有導向斜面和平行於第一承載面的第二承載面，導向斜面用於將晶圓導入第二承載面並在此過程中實現對中；當導向承載部處於第一位置時，第二承載面高於第一承載面；當導向承載部處於第二位置時，第二承載面低於第一承載面。

Description

晶圓校準裝置及腔室、半導體製程設備及校準方法

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種晶圓校準裝置、晶圓校準腔室、半導體製程設備及校準方法。

半導體製程設備包括製程腔室和晶圓承載腔室。半導體製程設備工作過程中，機械手將晶圓承載腔室內存儲的晶圓傳輸至製程腔室內，在製程腔室內對晶圓進行製程加工。

然而，由於機械手的工位校準以及晶圓在晶圓承載腔室內的位置均存在偏差，因此當晶圓從晶圓承載腔室內傳輸至製程腔室內時，晶圓在製程腔室內的位置精度較差，從而影響晶圓的製程性能。

為此，相關技術中，半導體製程設備還包括晶圓校準裝置，晶圓校準裝置包括有承載機構和檢測機構，承載機構用於承載晶圓，檢測機構用於檢測晶圓的外形結構，從而校準晶圓的相對位置。機械手根據檢測機構的檢測信號，調整其抓取位置，從而補償晶圓的位置偏差，以對晶圓的位置進行校準，從而使晶圓能以較為準確的位置傳入製程腔室內。

然而，當承載機構的中心與晶圓的中心偏差較大時，容易超出晶圓校準裝置的校準範圍，造成晶圓校準裝置無法進行校準操作，因此相關技術中晶圓校準裝置的校準範圍較小。另外，當承載機構的中心與晶圓的中心偏差較大時，也容易導致晶圓從承載機構上掉落，造成晶圓損壞。因此晶圓校準裝置的兼容性和安全性均較差。

本發明公開一種晶圓校準裝置、晶圓校準腔室、半導體製程設備及校準方法，以解決晶圓校準裝置的兼容性和安全性均較差的問題。

為了解決上述問題，本發明採用下述技術方案：一種晶圓校準裝置，包括承載機構和導向對心機構；該承載機構具有第一承載面，該第一承載面用於承載晶圓；該導向對心機構包括升降組件和導向承載部，該升降組件與該導向承載部相連接，用於驅動該導向承載部升降，以使該導向承載部位於第一位置或者第二位置，該導向承載部環繞該承載機構設置；該導向承載部具有導向斜面和平行於該第一承載面的第二承載面，該導向斜面用於將該晶圓導入該第二承載面並在此過程中實現對中；當該導向承載部處於該第一位置時，該第二承載面高於該第一承載面；當該導向承載部處於該第二位置時，該第二承載面低於該第一承載面。

一種晶圓校準腔室，包括上述的晶圓校準裝置，該晶圓校準腔室還包括腔室本體，該導向承載部和該承載機構均設置於該腔室本體內，該升降組件設置於該腔室本體的下方。

一種半導體製程設備，包括晶圓承載腔室、製程腔室、傳輸腔室和上述的晶圓校準腔室，該傳輸腔室內設置有機械手，該機械手用 於將該晶圓承載腔室內的晶圓傳輸至該晶圓校準腔室進行校準，並將校準後的該晶圓傳輸至該製程腔室。

一種晶圓的校準方法，應用於上述的半導體製程設備，該校準方法包括：控制載有晶圓的機械手移動至該晶圓校準腔室中的傳片位；控制該機械手下降，使該晶圓轉載至位於第一位置的導向承載部的導向斜面上，該導向斜面用於將該晶圓導入該第二承載面並在此過程中實現對中；控制該升降組件驅動該導向承載部由該第一位置向下移動，以使該晶圓由該第二承載面轉載至該第一承載面。

本發明採用的技術方案能夠達到以下有益效果：本發明公開的晶圓校準裝置中，機械手可以先將晶圓傳輸至導向承載部上，導向承載部具有導向斜面，在晶圓的重力作用下，導向斜面能夠對晶圓進行對中，從而對晶圓的位置進行初步校準。當導向承載部由第一位置移動至第二位置時，晶圓轉載至承載機構上。此方案中，當晶圓的偏差較大時，導向斜面能夠對晶圓進行對中，以對晶圓的位置進行初步校準，從而使得晶圓以較小的偏差承載在承載機構上。本申請中的晶圓校準裝置能夠兼容的偏差範圍較大，此外，晶圓以較小的偏差承載在承載機構上，使得晶圓不容易從承載機構上掉落。因此本方案提高了晶圓校準裝置的兼容性和安全性。

以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。

此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。

儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有 必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。

如圖1至圖14所示，本發明實施例公開一種晶圓校準裝置，該晶圓校準裝置用於校準晶圓500的相對位置。所公開的晶圓校準裝置包括安裝基座110、承載機構130、檢測機構140和導向對心機構150。

安裝基座110為承載機構130、檢測機構140、導向對心機構150等部件提供安裝位置。

承載機構130具有第一承載面，第一承載面用於承載晶圓500。可選地，承載機構130可以為台狀、柱狀結構，當然，承載機構130還可以為其他結構，本文不作限制。

檢測機構140設置於安裝基座110，檢測機構140用於檢測晶圓500的位置及輪廓形狀。此時檢測機構140得到晶圓500的位置信息和輪廓信息，檢測機構140將晶圓500的位置信息和輪廓信息傳輸至半導體 製程設備的控制裝置中，控制裝置根據檢測機構140傳輸的信息獲取機械手410的補償信息，從而驅動機械手410抓取位置進行修正，以補償晶圓500的位置偏差。

導向對心機構150包括升降組件151和導向承載部152，導向承載部152與升降組件151相連接，升降組件151用於驅動導向承載部152升降，以使導向承載部152位於第一位置或者第二位置。導向承載部152環繞承載機構130設置。

導向承載部152具有導向斜面1521和平行於第一承載面的第二承載面1522，導向斜面1521用於將晶圓500導入第二承載面1522並在此過程中實現對中。

在晶圓500放入導向承載部152的情況下，導向斜面1521在將晶圓500導入第二承載面1522的同時對晶圓500進行對中。如果晶圓500在機械手410上存在位置偏差，晶圓500在剛落入導向承載部152時，會因偏差使自身傾斜，晶圓500的邊緣搭接在導向斜面1521上，導向斜面1521會為晶圓500提供垂直於導向斜面1521的支撐力，垂直於導向斜面1521的支撐力分解為豎直向上的分力和指向導向承載部152中心的分力，指向導向承載部152的分力能夠使得晶圓500滑嚮導向承載部152的中心，從而消除晶圓500的部分位置偏差。

如圖10所示，F1為晶圓500的重力，F2為導向斜面1521為晶圓500提供的垂直於導向斜面1521的支撐力，F3為豎直向上的分力，F4為指向導向承載部152中心的分力。

當導向承載部152處於第一位置時，第二承載面1522高於第一承載面，當導向承載部152處於第二位置時，第二承載面1522低於第 一承載面。

具體的操作過程中，導向承載部152首先移動至第一位置，此時第二承載面1522高於第一承載面，機械手410將晶圓500轉載至導向承載部152。晶圓500在導向承載部152上初次校準後，再傳遞至承載機構130上，此過程中，第二承載面1522由高於第一承載面的位置，移動至低於第一承載面的位置，因此晶圓500轉載至承載機構130上。然後，檢測機構140對晶圓500進行再次校準。

本申請公開的實施例中，機械手410可以先將晶圓500傳輸至導向承載部152上，導向承載部152具有導向斜面1521，在晶圓500的重力作用下，導向斜面1521能夠對晶圓500進行對中，從而對晶圓500的位置進行初步校準。當導向承載部152由第一位置移動至第二位置的過程中，晶圓500轉載至承載機構130上。當晶圓500的偏差較大時，導向斜面1521能夠對晶圓500進行對中，以對晶圓的位置進行初步校準，從而使得晶圓500以較小的偏差承載在承載機構130上。因此本申請中的晶圓校準裝置能夠兼容的偏差範圍較大。此外，晶圓500以較小的偏差承載在承載機構130上，使得晶圓500不容易從承載機構130上掉落。因此本方案提高了晶圓校準裝置的兼容性和安全性。

另外，當機械手410與晶圓500的偏差範圍超出檢測機構140的校準範圍的情況下，導向對心機構150能夠對晶圓500進行初步校準，從而將晶圓500的偏差調整至檢測機構140的校準範圍內，再進行校準。因此本申請公開的晶圓校準裝置允許校準的晶圓500位置偏差範圍較大。

上述實施例中，導向承載部152可以為環形結構，環形結 構的導向承載部152的尺寸較大，因此佔用晶圓校準裝置的內部空間較大。

基於此，在另一種可選的實施例中，導向承載部152可以包括至少三個導向承載塊，至少三個導向承載塊沿承載機構130的周向間隔分佈，至少三個導向承載塊均可以具有導向斜面1521和第二承載面1522。此方案中，至少三個導向支撐塊支撐在晶圓500的至少三個位置上，相比於環形結構的導向承載部152來說，至少三個導向支撐塊的體積較小，因此佔用晶圓校準腔室100的內部空間較小。

上述的導向承載部152的中心可以為至少三個導向承載塊所在圓周的圓心。

在另一種可選的實施例中，升降組件151可以包括驅動源1511、升降臺1512和多個支撐杆1513，驅動源1511可以與升降臺1512相連接，多個支撐杆1513可以間隔設置於升降臺1512上，例如可以沿承載機構130的周向間隔分佈。每個支撐杆1513可以連接一個導向承載塊。此方案中，驅動源1511通過升降臺1512驅動多個支撐杆1513同時升降，因此使得多個導向承載塊同時升降，從而不容易造成多個導向承載塊升降高度不同的情況。

進一步地，升降組件151還包括多個安裝板1514，每個安裝板1514可以設置於支撐杆1513背離升降臺1512的一端，導向承載塊可以安裝於安裝板1514，導向承載塊在安裝板1514上的安裝位置可以沿承載機構130的徑向可調節。此時，導向承載塊在安裝板1514上的安裝位置可調節，從而能夠滿足不同尺寸晶圓500的校準，進而提高了晶圓校準裝置的兼容性。

此外，通過調節導向承載塊的安裝位置，能夠進一步提高對晶圓500的校準精度。

可選地，安裝板1514沿承載機構130的徑向開設有多個卡槽，導向承載塊的卡扣可以卡接在其中一個卡槽內。或者安裝板1514沿承載機構130的徑向開設有螺紋孔，導向承載塊通過螺栓固定在其中一個螺紋孔內。

上述實施例中，升降組件151還包括螺桿傳輸機構1515和聯軸器1516，螺桿傳輸機構1515和聯軸器均位於承載機構130的下方。螺桿傳輸機構1515通過聯軸器1516與驅動源1511相連接，升降臺1512與螺桿傳輸機構1515相連接。驅動源1511通過聯軸器1516驅動螺桿傳輸機構1515轉動，螺桿傳輸機構1515驅動升降臺1512升降。

在另一種可選的實施例中，升降組件151還可以包括第一檢測開關1517a、第二檢測開關1517b和開關觸發件1519，開關觸發件1519可以設置於升降臺1512，第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b均可以固定設置於承載機構130的下方。可選地，承載機構130的下方可以設置有固定支架，第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b可以固定在固定支架上，或者，第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b可以固定在安裝基座110上，再或者，第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b可以固定在下述的腔室本體101上。

當開關觸發件1519觸發第一檢測開關1517a時，導向承載部152處於第一位置，此時，當第一檢測開關1517a輸出信號時，導向承載部152位於第一位置，可以進行晶圓500的傳輸。當開關觸發件1519觸發第二檢測開關1517b時，導向承載部152處於第二位置，此時，當第二 檢測開關1517b輸出信號時，導向承載部152位於第二位置，此時，晶圓500被轉載至承載機構130上。

此方案中，第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b能夠對導向承載部152的位置進行輸出，從而無需人工判斷導向承載部152的位置，避免了人為誤操作。

可選地，第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b可以為接觸開關，開關觸發鍵接觸第一檢測開關1517a或第二檢測開關1517b從而輸出信號。第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b也可以為光電傳感器，開關觸發件1519遮擋光電傳感器的光源信號，從而使得光電傳感器輸出信號。

為了防止導向承載部152行程較長，而造成導向承載部152與晶圓校準裝置的其他部件發生碰撞。在另一種可選的實施例中，升降組件151還可以包括第一限位開關1518a和第二限位開關1518b，第一檢測開關1517a和第二檢測開關1517b可以固定設置於第一限位開關1518a和第二限位開關1518b之間，開關觸發件1519可觸發第一限位開關1518a或第二限位開關1518b，第一限位開關1518a和第二限位開關1518b用於限制導向承載部152的行程。

此方案中，由於第一限位開關1518a和第二限位開關1518b的限制，導向承載部152的移動距離為第一限位開關1518a和第二限位開關1518b之間的距離，因此能夠防止由於導向承載部152的距離較長而與其他部件發生碰撞。

具體地，第一限位開關1518a或第二限位開關1518b發出信號時，驅動源1511的電機抱死，停止工作，導向承載部152不再移動。

可選地，第一限位開關1518a和第二限位開關1518b可以為接觸開關，也可以為光電傳感器。當然，還可以為其他結構，本文不作限制。

在另一種可選的實施例中，導向斜面1521與第二承載面1522之間的夾角可以大於或等於120°，且小於或等於150°。此方案中，指向導向承載部152中心的分力更大，因此導向承載部152的導向性能更好。

可選地，如圖12所示，第二承載面1522的投影長度L1可以為5.5mm，導向斜面1521的投影長度L2可以為4.5mm，第二承載面1522的邊緣至導向承載塊的安裝點的距離L3可以為20mm，這裡的L3也可以理解為導向承載塊的長度。

如圖13所示，晶圓500承載在第二承載面1522上，當晶圓500的中心與導向承載部152的中心重合時，可以假定晶圓500的位置偏差為0。其中R1表示第二承載面1522與導向承載部152的中心的最小內切圓的半徑，R2表示晶圓500的半徑，R3為第二承載面1522與導向承載部152的中心的最大內切圓的半徑，R4表示導向斜面1521和第二承載面1522的相交處與導向承載部152的中心點之間內切圓的半徑，R5表示導向承載塊的安裝點與導向承載部152的中心點之間的內切圓的半徑。此時，導向對心機構150允許晶圓500的最大偏差與R2和R1有關，導向對心機構150允許晶圓500的最大偏差可以是晶圓500的外徑至第二承載面1522內邊緣的距離，即ΔL1=R1-R2。ΔL1為導向對心機構150允許晶圓500的最大偏差。當晶圓500承載至第二承載面1522上時，晶圓500經過對心後的偏差可以表示為ΔL2，ΔL2=R2-R4。根據附圖還可以得出以下公式：R1=R5- L3，R3=R1+L1+L3，R4=R1+L1。

以晶圓500的半徑R2為100mm為例，R5可以為115mm，L1可以為5.5mm，L2可以為4.5mm，L3可以為20mm。可以得到R1為95mm，此時，ΔL1為5mm。可以得到R4為100.5mm，此時，ΔL2為0.5mm。因此當晶圓500放入導向對心機構150前的位置偏差ΔL1若小於5mm，經過導向對心機構150自動對心後，晶圓500的位置偏差ΔL2不超過0.5mm。為了進一步減小ΔL2，可以通過調整導向承載塊的安裝位置，來修正ΔL2，也即調整R5的大小。

為了防止機械手410和導向承載塊發生干涉，在另一種可選的實施例中，相鄰的兩個導向承載塊之間的距離大於機械手410的寬度，此時機械手410在放片過程中，可以伸入相鄰的兩個導向承載塊之間，從而不容易與導向承載塊發生干涉。

上述實施例中，機械手410夾取校準後的晶圓500時，容易與導向承載部152發生干涉。

基於此，在另一種可選的實施例中，安裝基座110環繞基座主體131設置，升降組件151位於該安裝基座110下方。安裝基座110包括至少三個扇形板，至少三個扇形板沿基座主體131的周向依次設置，並依次拼接形成圓盤狀基座，相鄰的扇形板之間可以設置有安裝間隙，支撐杆1513可以穿過對應的安裝間隙與對應的導向承載塊相連接，例如安裝間隙的數量與支撐杆1513的數量相同，且一一對應地設置。當導向承載部152處於第二位置時，每個導向承載塊可以位於對應的安裝間隙內。此方案中，當機械手410夾取校準後的晶圓500時，每個導向承載塊可以位於其對應的安裝間隙內，導向承載塊隱藏於對應的安裝間隙內，不容易於 與機械手410發生干涉。另外，升降組件151可以位於安裝基座110的下方，從而使得升降組件151不容易與安裝基座110上方的部件發生干涉。

在另一種可選的實施例中，承載機構130可以包括基座主體131和多個頂針132，多個頂針132可以間隔設置於基座主體131，例如，多個頂針132沿基座主體131的周向間隔分佈。多個頂針132的頂端形成第一承載面。此方案中，基座主體131用於承載多個頂針132，多個頂針132圍成中空結構，因此能夠為機械手410夾取晶圓500預留較大的位置。同時，頂針132通常為細長結構，因此能夠預留出較大的夾取空間，從而方便機械手410夾取晶圓500。

可選地，當每個導向承載塊可以位於其對應的安裝間隙內時，導向承載塊的上表面至少與基座主體131的上表面相平齊。

上述實施例中，檢測機構140檢測晶圓500的位置及輪廓形狀時，晶圓500可以靜止不動，此時需要檢測機構140具有較大的檢測範圍才能夠覆蓋晶圓500整個輪廓範圍，因此檢測難度較大，檢測準確性較差。

基於此，在另一種可選的實施例中，晶圓校準裝置還可以包括旋轉機構120，旋轉機構120的驅動端與基座主體131轉動相連接，用於驅動基座主體131繞其中心軸線轉動。檢測機構140可以用於在晶圓500轉動的過程中，檢測晶圓500的位置及輪廓形狀。

具體的操作過程中，晶圓500轉載至承載機構130時，旋轉機構120通過承載機構130驅動晶圓500轉動，檢測機構140對晶圓500進行再次校準。

此方案中，晶圓500轉動的過程中，檢測機構140即可獲得 整個晶圓500的位置和輪廓形狀，檢測機構140無需覆蓋整個晶圓500，因此檢測機構140無需較大的檢測範圍，從而使得檢測難度較小，檢測準確性較高。

可選地，上述旋轉機構120可以位驅動電機、氣壓缸、液壓缸等部件，當然，還可以為其他動力結構，本文不做限制。

在一種可選的實施例中，檢測機構140可以包括發射件141和接收件142，發射件141可以與接收件142相對設置，例如，發射件141可以與接收件142沿平行於基座主體131的中心軸線的方向相對設置。其中一個扇形板的上表面開設有容置槽，發射件141和接收件142中的一者設置于容置槽內，另一者可以設置於下文提到的腔室本體101上，也可以設置於扇形板上設置的安裝架上。當第一承載面承載晶圓500時，晶圓500的邊緣可以位於發射件141和接收件142之間。

發射件141用於在晶圓500轉動過程中向接收件142發射信號，接收件142用於接收發射件141發射的未被晶圓500遮擋的信號，並根據該信號獲取晶圓500的位置及輪廓形狀。

具體地，如圖14所示，當晶圓500為圓形結構，且其圓心與承載機構130的圓心重合時，也就是說晶圓500沒有位置偏移，晶圓500轉動時，發射件141發射的信號在被晶圓500遮擋之後，被接收件142接收到的未被晶圓500遮擋的信號(或者發射件141發射的信號也可以被晶圓500全部遮擋)與設定的比較值完全一樣。當晶圓500為圓形結構，且與承載機構130具有偏差時，晶圓500轉動時，晶圓500遮擋發射件141發射的信號的程度發生變化，被接收件142接收到的未被晶圓500遮擋的信號的強弱也隨之發生變化，通過將該信號與設定的比較值進行比較，可以確 定晶圓500的位置偏差。如果晶圓500開設有特徵點，例如平邊或者“v”形口，特徵點處會出現信號的突變，從而被檢測機構140識別。

此方案中，發射件141可以發射信號，接收件142接收信號，通過接收未被晶圓500遮擋的信號的變化，以對晶圓500的形狀和位置進行識別，從而使得檢測機構140的結構簡單、可靠。

可選地，發射件141可以為紅外光發射器，也可以為其他光源發射器，本文不作限制。

上述實施例中，當檢測機構140檢測到晶圓500的位置及輪廓形狀信息時，檢測機構140將晶圓500的位置及輪廓形狀信息傳輸至半導體製程設備的控制器內，控制器可以根據檢測到的晶圓500的位置及輪廓形狀信息，調整機械手410的取片位置。例如，當晶圓500具有特徵點時，機械手410的取片方向與晶圓500特徵點的方向一致。

基於本申請上述任一實施例的晶圓校準裝置，本申請實施例還公開一種晶圓校準腔室，所公開半導體腔室具有上述任一實施例的晶圓校準腔室。

本申請公開的晶圓校準腔室100還可以包括腔室本體101，腔室本體101為晶圓校準腔室100的安裝基礎，上述的導向承載部152、承載機構130、安裝基座110和檢測機構140均可以位於腔室本體101內，上述的升降組件151可以設置於腔室本體101的下方。

具體地，安裝基座110可以設置在腔室本體101的底壁上，升降組件151的部分可穿過腔室本體101的底壁於導向承載部152連接。當升降組件151包括支撐杆時，支撐杆穿過腔室本體101的底壁與導向承載部152連接。

基於本申請上述任一實施例的晶圓校準腔室100，本申請 實施例還公開一種半導體製程設備，所公開半導體腔室具有上述任一實施 例的晶圓校準腔室100。

如圖15所示，本申請公開的半導體製程設備還包括晶圓承載腔室200、製程腔室300和傳輸腔室400，晶圓承載腔室200用於承載晶圓500，製程腔室300用於加工晶圓500，傳輸腔室400實現晶圓500在腔室之間的傳輸。傳輸腔室400內可以設置有機械手410，機械手410可以用於將晶圓承載腔室200內的晶圓500傳輸至晶圓校準腔室100進行校準，並將校準後的晶圓傳輸至製程腔室300。

基於本發明上述實施例的半導體製程設備，本發明實施例還公開一張晶圓的校準方法，應用于上文所述的半導體製程設備中，如圖16所示，該晶圓的校準方法包括：

S100、控制載有晶圓500的機械手410移動至晶圓校準腔室100中的傳片位。

這裡的傳片位是指機械手410在晶圓校準腔室100內的位置，傳片位應該高於導向承載部152的第一位置。

S200、控制機械手410下降，使晶圓500轉載至位於第一位置的導向承載部152的導向斜面1521上，該導向斜面1521用於將晶圓500導入第二承載面1522並在此過程中實現對中。

此時，機械手410下降的過程中，機械手410的位置逐漸低於第一位置，從而使得晶圓500轉載至導向承載部152上。當晶圓500有偏差時，晶圓500的邊緣搭接在導向斜面1521上。晶圓500在重力的影響下進行對中，即，在晶圓500的重力作用下，導向斜面1521能夠對晶圓進行 對中，從而對晶圓的位置進行初步校準。

S300、控制升降組件151驅動導向承載部152由該第一位置向下移動，以使晶圓500由第二承載面1522轉載至第一承載面。

當晶圓500轉載至導向承載部152上時，導向承載部152即開始向下移動，晶圓500在導向承載部152向下移動開始前已經完成對中，或者在導向承載部152移動至第二位置之前完成對中。在導向承載部152向下移動的過程中，能夠加快對晶圓500的對中。

此時，驅動導向承載部152由第一位置移動至第二位置，以使晶圓500轉載至承載機構130。第二位置可以是上述導向承載塊位於安裝間隙內的位置。這裡的第二位置本文不做具體限制，在第二位置時，只要第二承載面1522低於第一承載面即可。

經過導向對心機構150初步校準的晶圓500轉載至承載機構130上，進行下一步的校準。

此方案中，當晶圓500的偏差較大時，導向斜面1521能夠對晶圓500進行對中，以對晶圓500的位置進行初步校準，從而使得晶圓500以較小的偏差承載在承載機構130上。本申請中的晶圓校準裝置能夠兼容的偏差範圍較大，此外，晶圓500以較小的偏差承載在承載機構130上，使得晶圓500不容易從承載機構130上掉落。因此本方案提高了晶圓校準裝置的兼容性和安全性。

在另一種可選的實施例中，如圖17所示，在步驟S300之後，校準方法還可以包括：

S400、控制控制升降組件151驅動導向承載部152繼續下降至低於機械手410的取片位的第二位置。

上述第二位置的設定滿足將導向承載部152下移至不影響機械手410夾取晶圓500的位置即可。

S500、控制旋轉機構120驅動承載機構130帶動晶圓500轉動，並在轉動過程中控制檢測機構140檢測晶圓500的位置及輪廓形狀。

S600、根據檢測機構140檢測到的晶圓的位置及輪廓形狀，獲取晶圓500的位置偏差，以調整機械手410的取片位的坐標。

根據獲取的晶圓的位置偏差，對機械手410的取片位數據進行調整，從而對晶圓500的位置偏差進行補償。

S700、控制機械手410移動至調整後的坐標對應的取片位，並控制機械手410該取片位上升至抓取位，以使晶圓500由第一承載面轉載至機械手410上。

旋轉機構120通過承載機構130驅動晶圓500轉動，檢測機構140檢測晶圓500的位置及輪廓形狀。根據檢測機構140的檢測信息，調整機械手410的取片位置，以對晶圓500的位置偏差進行補償。

此方案中，晶圓500轉動的過程中，檢測機構140即可獲得整個晶圓500的位置和輪廓形狀，檢測機構140無需覆蓋整個晶圓500，因此檢測機構140無需較大的檢測範圍，從而使得檢測難度較小，檢測準確性較高。

前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文中介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神 及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。

100:晶圓校準腔室

101:腔室本體

110:安裝基座

120:旋轉機構

130:承載機構

131:基座主體

132:頂針

140:檢測機構

141:發射件

142:接收件

150:導向對心機構

152:導向承載部

200:晶圓承載腔室

300:製程腔室

400:傳輸腔室

410:機械手

500:晶圓

1511:驅動源

1512:升降臺

1513:支撐杆

1514:安裝板

1515:螺桿傳輸機構

1516:聯軸器

1517a:第一檢測開關

1517b:第二檢測開關

1518a:第一限位開關

1518b:第二限位開關

1519:開關觸發件

1521:導向斜面

1522:第二承載面

F1:晶圓的重力

F2:導向斜面為晶圓提供的垂直於導向斜面的支撐力

F3:豎直向上的分力

F4:指向導向承載部中心的分力

L1:第二承載面的投影長度

L2:導向斜面的投影長度

L3:第二承載面的邊緣至導向承載塊的安裝點的距離

R1:第二承載面與導向承載部的中心的最小內切圓的半徑

R2:晶圓的半徑

R3:第二承載面與導向承載部的中心的最大內切圓的半徑

R4:導向斜面和第二承載面的相交處與導向承載部的中心點之間內切圓的半徑

R5:導向承載塊的安裝點與導向承載部的中心點之間的內切圓的半徑

當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。

圖1為本發明實施例公開的晶圓校準裝置的結構示意圖； 圖2為本發明實施例公開的晶圓校準裝置的俯視圖；圖3至圖5為本發明實施例公開的晶圓校準裝置中晶圓的傳輸示意圖；圖6至圖14為本發明實施例公開的晶圓校準裝置的部分結構示意圖；圖15為本發明實施例公開的半導體製程設備的結構示意圖；圖16和圖17為本發明實施例公開的校準方法的流程圖。

101:腔室本體

110:安裝基座

120:旋轉機構

130:承載機構

131:基座主體

132:頂針

140:檢測機構

141:發射件

142:接收件

152:導向承載部

1511:驅動源

1512:升降臺

1513:支撐杆

Claims (11)

1. 一種晶圓校準裝置，包括一承載機構和一導向對心機構；該承載機構具有一第一承載面，該第一承載面用於承載一晶圓；該導向對心機構包括一升降組件和一導向承載部，該升降組件與該導向承載部相連接，用於驅動該導向承載部升降，以使該導向承載部位於一第一位置或者一第二位置，該導向承載部環繞該承載機構設置；該導向承載部具有一導向斜面和平行於該第一承載面的一第二承載面，該導向斜面用於將該晶圓導入該第二承載面並在此過程中實現對中；當該導向承載部處於該第一位置時，該第二承載面高於該第一承載面；當該導向承載部處於該第二位置時，該第二承載面低於該第一承載面；其中，該導向承載部包括至少三個導向承載塊，該至少三個導向承載塊沿該承載機構的周向間隔分佈，該至少三個導向承載塊均具有該導向斜面和該第二承載面；其中，該升降組件還包括多個安裝板，每個該安裝板設置於該支撐杆背離該升降臺的一端，該導向承載塊安裝於該安裝板，該安裝板沿該承載機構的徑向開設有多個卡槽或多個螺紋孔，該導向承載塊通過該多個卡槽或該多個螺紋孔在該安裝板上的安裝位置沿該承載機構的徑向可調節；其中，該升降組件還包括一升降臺、一第一檢測開關、一第二檢 測開關和一開關觸發件，該開關觸發件設置於該升降臺，該第一檢測開關和第二檢測開關均固定設置於該承載機構的下方；當該開關觸發件觸發該第一檢測開關時，該導向承載部處於該第一位置；當該開關觸發件觸發該第二檢測開關時，該導向承載部處於該第二位置。
2. 如請求項1所述的晶圓校準裝置，其中該升降組件包括一驅動源和一多個支撐杆，該驅動源與該升降臺相連接，該多個支撐杆間隔設置於該升降臺上，每個該支撐杆連接一個該導向承載塊。
3. 如請求項1所述的晶圓校準裝置，其中，該升降組件還包括一第一限位開關和一第二限位開關，該第一檢測開關和該第二檢測開關固定設置於該第一限位開關和該第二限位開關之間，該開關觸發件可觸發該第一限位開關或該第二限位開關，該第一限位開關和該第二限位開關用於限制該導向承載部的行程。
4. 如請求項1所述的晶圓校準裝置，其中，該導向斜面與該第二承載面之間的夾角大於或等於120°，且小於或等於150°。
5. 如請求項2所述的晶圓校準裝置，其中，該晶圓校準裝置還包括一安裝基座，該承載機構包括一基座主體和多個頂針，多個該頂針間隔設置於該基座主體，多個該頂針的頂端形成該第一承載面； 該安裝基座環繞該基座主體設置，該升降組件位於該安裝基座的下方；該安裝基座包括至少三個扇形板，且沿該基座主體的周向依次設置，相鄰的該扇形板之間設置有一安裝間隙，該支撐杆穿過對應的該安裝間隙與對應的該導向承載塊相連接；當該導向承載部處於該第二位置時，每個該導向承載塊位於對應的該安裝間隙內。
6. 如請求項5所述的晶圓校準裝置，其中，該晶圓校準裝置還包括一旋轉機構和一檢測機構，該旋轉機構的驅動端與該基座主體轉動相連接，用於驅動該基座主體繞其中心軸線轉動；該檢測機構設置於該安裝基座，該檢測機構用於在該晶圓轉動的過程中，檢測該晶圓的位置及輪廓形狀。
7. 如請求項6所述的晶圓校準裝置，其中，該檢測機構包括一發射件和一接收件，該發射件與該接收件相對設置，其中一個該扇形板的上表面開設有一容置槽，該發射件和該接收件中的一者設置于該容置槽內；當該第一承載面承載該晶圓時，該晶圓的邊緣位於該發射件和該接收件之間，該發射件用於在該晶圓轉動過程中向該接收件發射信號，該接收件用於接收該發射件發射的未被該晶圓遮擋的信號，並根據該信號獲取該晶圓的位置及輪廓形狀。
8. 一種晶圓校準腔室，其中，包括請求項1至7中任一項所述的晶圓校準裝置，該晶圓校準腔室還包括一腔室本體，該導向承載部和該承載機構均設置於該腔室本體內，該升降組件設置於該腔室本體的下方。
9. 一種半導體製程設備，包括一晶圓承載腔室、一製程腔室、一傳輸腔室和請求項8所述的晶圓校準腔室，該傳輸腔室內設置有一機械手，該機械手用於將該晶圓承載腔室內的晶圓傳輸至該晶圓校準腔室進行校準，並將校準後的該晶圓傳輸至該製程腔室。
10. 一種晶圓的校準方法，應用於請求項9所述的半導體製程設備，其中，該校準方法包括：控制載有一晶圓的一機械手移動至該晶圓校準腔室中的一傳片位；控制該機械手下降，使該晶圓轉載至位於一第一位置的一導向承載部的一導向斜面上，該導向斜面用於將該晶圓導入該第二承載面並在此過程中實現對中；控制該升降組件驅動該導向承載部由該第一位置向下移動，以使該晶圓由該第二承載面轉載至該第一承載面。
11. 根據請求項10所述的校準方法，其中，在將該晶圓由該第二承載面轉載至該第一承載面之後，還包括：控制該升降組件驅動該導向承載部繼續下降至低於該機械手的取片位的該第二位置；控制該旋轉機構驅動該承載機構帶動該晶圓轉動，並在轉動過程中控制該檢測機構檢測該晶圓的位置及輪廓形狀；根據該檢測機構檢測到的該晶圓的位置及輪廓形狀，獲取該晶圓 的位置偏差，以調整該機械手的取片位的坐標；控制該機械手移動至調整後的坐標對應的取片位，並控制該機械手自該取片位上升至抓取位，以使該晶圓由該第一承載面轉載至該機械手上。