CN105762092B - 一种半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体加工设备。该半导体加工设备，包括托盘原点定位系统，托盘原点定位系统包括可旋转的托盘、控制器和检测器，在托盘上沿其周向间隔设置有多个用于承载基片的承载位，在托盘上沿其周向间隔设置有至少两个用于作为原点的原点定位部；检测器的检测位置位于至少两个原点定位部所在的托盘圆周上；控制器用于控制托盘旋转；检测器用于在托盘旋转的过程中检测任意一个原点定位部是否旋转至其检测位置，若是，则确定当前托盘所处位置即为托盘原点位置。本发明提供的半导体加工设备，其可以解决现有技术中由于托盘原点定位速率低造成半导体加工设备的产率低的问题。

Description

一种半导体加工设备

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种半导体加工设备。

背景技术

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下简称CVD)技术是一种利用不同气体在高温下的相互反应在基片的表面上制备外延薄膜层的技术。目前，通常在托盘上设置多个用于承载基片的承载位，以提高单次工艺的产量；为实现对多个承载位进行取放片，需要借助托盘旋转以使各个承载位依次准确地旋转到取放片位置，再通过机械手对位于取放片位置的承载位取放片。

在取放片过程中，各个承载位准确地旋转至取放片位置是至关重要的，为此，需要在各个承载位旋转至取放片位置之前借助托盘原点定位系统对托盘进行原点定位，具体地，如图1所示，托盘原点定位系统包括可旋转的托盘10、检测器和控制器(图中未示出)。其中，在托盘10上表面上设置有缺口12，预设托盘10的原点位置为缺口12所在位置处；控制器用于控制托盘旋转；检测器设置在托盘10的正上方，其检测位置11位于缺口12所在托盘圆周L上，检测器用于在托盘10旋转的过程中检测缺口12是否旋转至检测位置11处(即，位于检测器11的正下方)，若是，则确定当前托盘10所处位置为托盘原点位置，即，托盘10找到原点。

在实际应用中发现：虽然采用上述托盘原点定位系统可以实现定位托盘原点位置，但是，其不可避免地存在以下问题：若托盘10处于图1所示的状态，托盘10顺时针旋转，在这种情况下，托盘10需要接近旋转一个周才能找到原点，并且托盘10在原点定位过程中的转速很低，因此，托盘10旋转接近一周就需要耗费很长时间，造成托盘原点定位的速度太慢，从而造成取放片过程耗费的时间较多，进而造成半导体加工设备的产率低。

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，提出了一种半导体加工设备，其可以解决现有技术中由于托盘原点定位速率低造成半导体加工设备的产率低的问题。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种半导体加工设备，包括托盘原点定位系统，所述托盘原点定位系统包括可旋转的托盘、控制器和检测器，在所述托盘上沿其周向间隔设置有多个用于承载基片的承载位，在所述托盘上沿其周向间隔设置有至少两个用于作为原点的原点定位部；所述检测器的检测位置位于至少两个所述原点定位部所在的托盘圆周上；所述控制器用于控制所述托盘旋转；所述检测器用于在所述托盘旋转的过程中检测任意一个所述原点定位部是否旋转至其检测位置，若是，则确定当前所述托盘所处位置即为所述托盘原点位置。

其中，至少两个所述原点定位部的结构各不相同，以使所述检测器可判断出每个原点定位部。

其中，在所述控制器内设置有：与每个所述原点定位部一一对应的，在其旋转至所述检测位置时每个所述承载位旋转至取放片位置所需的指定时间；所述检测器用于在检测到任意一个所述原点定位部位于检测位置时，并判断出当前原点定位部，且向所述控制器发送表示当前原点定位部的信号；所述控制器用于接收表示当前原点定位部的信号，根据该信号获取当前原点定位部对应的多个指定时间，控制托盘继续依次旋转多个所述指定时间，实现多个所述承载位按照预设顺序旋转至取放片位置。

其中，所述预设顺序为所述当前原点定位部旋转至所述检测位置时沿所述托盘旋转方向自最靠近取放片位置的承载位至最后一个承载位的顺序。

其中，所述半导体加工设备还包括机械手和片盒，所述片盒包括多个片槽，所述片槽与所述承载位一一对应，每个所述片槽用于放置与之对应的所述承载位上承载的基片；所述控制器用于在每个所述承载位旋转至取放片位置之后，控制机械手对位于所述取放片位置的当前承载位，装载与当前承载位对应的片槽内的基片，或者，卸载当前承载位上的基片至与其对应的片槽内。

其中，每个所述原点定位部与所述托盘表面之间存在高度差，所述检测器用于检测其与检测位置之间的距离，根据该距离判断任意一个所述原点定位部是否旋转至其检测位置。

其中，每个所述原点定位部与所述托盘表面之间存在高度差，且高度差不同；所述检测器用于检测其与检测位置之间的距离，根据该距离判断任意一个所述原点定位部是否旋转至其检测位置以及判断出当前原点定位部。

其中，每个所述原点定位部为在所述托盘上设置的凹槽或凸台或缺口。

其中，多个所述承载位沿所述托盘的周向间隔且均匀设置。

其中，至少两个所述原点定位部沿所述托盘周向间隔且均匀设置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的半导体加工设备，其托盘原点定位系统的托盘上沿其周向间隔设置有至少两个用于作为原点的原点定位部，检测器的检测位置位于至少两个原点定位部所在的托盘圆周上，该托盘圆周被至少两个原点定位部划分成至少两个弧长，在原点定位过程中，托盘最多需要旋转最大弧长对应的托盘水平夹角或所占的托盘旋转周期即可找到其中一个原点定位部，从而实现托盘找到原点，这与现有技术中托盘最多需要旋转一周才能找到原点相比，可以提高托盘原点定位的速率，从而可以提高取放片过程的速率，进而提高半导体加工设备的产率。

附图说明

图1为现有的托盘原点定位系统中托盘和检测器的位置关系示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体加工设备的托盘原点定位系统中托盘和检测器的位置关系示意图；

图3a～3e分别为图2中沿A-A线的两个原点定位部存在高度差的五种剖视图；

图4a～4c分别为图2中沿A-A线的两个原点定位部未存在高度差的三种剖视图；

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半导体加工设备进行详细描述。

本发明实施例提供的半导体加工设备包括托盘原点定位系统、机械手和片盒。其中，图2为本发明实施例提供的半导体加工设备的托盘原点定位系统中托盘和检测器的位置关系示意图；请参阅图2，原点定位系统用于对托盘进行原点定位，其包括可旋转的托盘20、检测器和控制器，在托盘20上沿其周向间隔设置有多个用于承载基片的承载位1～8，且承载位1～8沿顺时针方向间隔设置。

在托盘20上沿其周向间隔设置有至少两个用于作为原点的原点定位部，如图2中的原点定位部201a和201b。检测器的检测位置21位于至少两个原点定位部所在的托盘圆周L上，所谓检测位置21是指检测器的检测路径与托盘20表面的交点位置。控制器用于控制托盘旋转。检测器用于在托盘旋转的过程中检测任意一个原点定位部是否旋转至检测位置21，若是，则确定当前托盘所处位置即为托盘原点位置，即，托盘找到原点。

可以理解，在该托盘原点定位系统中，至少两个原点定位部将其所在的托盘圆周L划分成至少两个弧长，在原点定位过程中，托盘最多需要旋转最大弧长对应的托盘水平夹角或所占的托盘旋转周期即可找到其中一个原点定位部，这与现有技术中托盘最多需要旋转一周才能找到原点相比，可以提高托盘原点定位的速率，从而可以提高取放片过程的速率，进而提高半导体加工设备的产率。

具体地，为实现检测器能够检测出任意一个原点定位部旋转至检测位置21，换言之，为实现检测器能够判断出原点定位部和托盘表面，在本实施例中，每个原点定位部与托盘20表面之间存在高度差，以使每个原点定位部和托盘20表面旋转至检测位置21时与检测器之间的距离不同。具体地，每个原点定位部为在托盘20上设置的凹槽或凸台或缺口，缺口包括通孔。检测器用于检测其与检测位置21之间的距离，根据该距离判断任意一个原点定位部是否旋转至检测位置21，也就是说，根据检测的距离判断出原点定位部和托盘表面。更具体地，检测器为距离传感器。举例说明：如图2中，假使原点定位部201a为凸台，原点定位部201b为缺口，若检测到的距离大于或小于(或，不等于)托盘位于检测位置23时检测的距离时，则检测器检测出原点定位部201a或201b旋转至检测位置21。

如图2所示，原点定位部201a和201b设置在托盘20的上表面上。在实际应用中，至少两个原点定位部还可以设置在托盘20的下表面或侧壁上，只要按照上述的设置方式设置即可。

优选地，至少两个原点定位部沿托盘20的周向间隔且均匀设置，使得托盘圆周L被划分成的各个弧长相等，在此情况下，最大弧长为圆周L除以原点定位部的数量，这与至少两个原点定位部不均匀设置相比，可以使得最大弧长最小，从而可以更进一步提高托盘定位速率。

本实施例的半导体加工设备，为实现对各个承载位取放片，进行如下设置：

至少两个原点定位部的结构各不相同，以使检测器可判断出每个原点定位部。具体地，各个原点定位部与托盘20表面的高度差不同，以使各个原点定位器旋转至检测位置21时与检测器之间的距离不同；基于上述检测器根据其检测的距离判断出原点定位部和托盘表面相似的原理，在此检测器根据其检测的距离判断出当前原点定位部，不再赘述。

在控制器内设置有：与每个原点定位部一一对应的，在其旋转至检测位置21时每个承载位旋转至取放片位置所需的指定时间。可以理解，指定时间根据在每个原点定位部旋转至检测位置21时，当前每个承载位和取放片位置之间的关系、托盘旋转方向设置。

检测器用于在检测到任意一个原点定位部位于检测位置21时，并判断出当前原点定位部，且向控制器发送表示当前原点定位部的信号。

控制器用于接收表示当前原点定位部的信号，根据该信号获取与当前原点定位部对应的多个指定时间，控制托盘继续依次旋转该多个指定时间，实现多个承载位按照预设顺序旋转至取放片位置。

片盒内片槽的数量为多个，片槽与承载位一一对应，用于放置与之对应的承载位上承载的基片；控制器用于每个承载位旋转至取放片位置之后，控制机械手对位于取放片位置的当前承载位，装载与当前承载位对应的片槽上的基片，或者，卸载当前承载位上的基片至与其对应的片槽上。

下面结合图2举例说明本实施例提供的半导体加工设备是如何实现取放片过程的。具体地，托盘20的当前状态、取放片位置P和检测位置21如图2所示。原点定位部201a和201b与托盘表面的高度差不同，检测器检测到原点定位部201a和201b位于检测位置21时分别向控制器发送low信号和high信号。在控制器内设置有：与原点定位部201a对应的承载位1～8分别旋转至取放片位置P所需的指定时间，以及与原点定位部201b对应的承载位1～8分别旋转至取放片位置P所需的指定时间；并且，预设顺序为：承载位1、承载位2、承载位3、承载位4、承载位5、承载位6、承载位7、承载位8。

第一种取放片过程包括以下步骤：

步骤S1，控制器控制托盘20沿逆时针方向旋转；

步骤S2，由于原点定位部201a沿逆时针方向最靠近检测位置21，因此，随着托盘20的旋转原点定位部201a最先旋转至检测位置21，检测器根据其检测的距离判断出原点定位部旋转至检测位置21，并判断出当前原点定位部为原点定位部201a，向控制器发送low信号，此时，承载位1沿逆时针方向最靠近取放片位置P；

步骤S3，控制器根据该low信号，获取原点定位部201a对应的8个指定时间，并且根据上述预设顺序，首先控制托盘20继续旋转承载位1对应的指定时间，以使其旋转至取放片位置P，之后控制控制机械手将与该承载位1对应的片槽上的基片装载至承载位1上，或者，将承载位1上的基片卸载至与之对应的片槽上，从而实现对承载位1完成取放片；

接着，控制托盘20继续旋转承载位2对应的指定时间，以使其旋转至取放片位置P，之后控制控制机械手将与该承载位2对应的片槽上的基片装载至承载位2上，或者，将承载位2上的基片卸载至与之对应的片槽上，从而实现对承载位2完成取放片；

继续依次对承载位3～承载位8进行如上对承载位1或2的取放片的过程，以使承载位1～8按照上述预设顺序依次旋转至取放片位置P，并实现对承载位1～8均完成取放片。

第二种取放片过程与上述第一种取放片过程相类似，同样包括上述步骤S1～S3，二者不同点在于：该第二种取放片过程的步骤S1中，控制器控制托盘沿顺时针方向旋转；步骤S2中，由于原点定位部201b沿顺时针方向最靠近检测位置21，因此，随着托盘20的旋转原点定位部201b最先旋转至检测位置21，检测器根据其检测的距离判断出原点定位部旋转至检测位置21，并判断出当前原点定位部为原点定位部201b，向控制器发送high信号，此时，承载位4沿顺时针方向最靠近取放片位置P；步骤S3中控制器根据该high信号，获取与原点定位部201b对应的多个指定时间。

分析上述第一种和第二种取放片过程：在步骤S2中，第一种取放片过程在托盘原点定位后，承载位1沿托盘20旋转方向最靠近取放片位置P；第二种取放片过程在托盘原点定位后，承载位4沿托盘20旋转方向最靠近取放片位置P，而承载位1相距取放片位置P较远，因此，在第一种取放片过程中执行上述预设顺序，即采用就近实现原则，而第二种取放片过程中执行上述预设顺序未采用就近实现原则，从而造成多个承载位依次旋转至取放片位置P耗费的时间较少。

因此，优选地，预设顺序为当前原点定位部旋转至检测位置21时沿托盘20旋转方向自最靠近取放片位置P的承载位至最后一个承载位的顺序，具体地，在第二种取放片过程中，优选地，预设顺序则为：承载位4、承载位3、承载位2、承载位1、承载位8、承载位7、承载位6、承载位5，这与第一种取放片过程相类似，均采用就近实现原则，从而可以进一步减小取放片过程耗费的时间，进而可以进一步提高半导体加工设备的产率。在实际应用中，由于不同原点定位部对应的上述优选的预设顺序会各不相同，因此，在控制器内设置有：每个原点定位部对应的上述优选的预设顺序。

进一步，优选地，多个承载位以及至少两个原点定位部均沿托盘20的周向间隔且均匀设置，如图2中的承载位1～8和原点定位部201a和201b，可以使得不同的原点定位部旋转至检测位置21时沿托盘旋转方向自最靠近取放片位置P的承载位直至最后一个承载位的指定时间一一对应相同，从而可以简化控制器的设置。具体地，在本实施例的第一种取放片过程中，其第一个承载位(承载位1)所需的指定时间为t1，第二个承载位(承载位2)至最后一个承载位(承载位8)所需的指定时间分别为t2～t8；在第二种取放片过程中，其第一个承载位(承载位4)所需的指定时间对应为t1，第二个承载位(承载位3)至最后一个承载位(承载位5)所需的指定时间分别为t2～t8。

为实现原点定位部201a和201b与托盘20表面的高度差不同，本实施例示出了五种方式，请参阅图3a～图3e，图3a中，原点定位部201a为贯穿托盘20上下表面的缺口，原点定位部201b为凹槽；图3b中，原点定位部201a为贯穿托盘20上下表面的缺口，原点定位部201b为凸起；图3c中，原点定位部201a为凸起，原点定位部201b为凹槽；图3d中，原点定位部201a和201b均为凹槽，且凹槽的深度不同；图3e中，原点定位部201a和201b均为凸起，且凸起的高度不同。

需要说明的是，尽管在本实施例中片盒内的片槽与承载位一一对应；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以片盒内的片槽与承载位不一一对应。在上述情况下，控制器在每个承载位位于取放片位置后，控制机械手对该承载位装载片盒内的任意片槽上的基片或将该承载位上的基片卸载至片盒内的任意片槽上。

还需要说明的是，在实际应用中，还可以在多个承载位和至少两个原点定位部均沿托盘20的周向间隔且均匀设置的情况下，设置至少两个原点定位部的结构相同，检测器在检测到原点定位部旋转至检测位置21之后向控制器发送信号，控制器根据该信号控制托盘继续旋转，以使沿托盘旋转方向最靠近取放片位置的承载位至最后一个承载位依次旋转至取放片位置P。可以理解，由于多个承载位和至少两个原点定位部均沿托盘的周向间隔且均匀设置，使得不同的原点定位部对应的沿托盘旋转方向自最靠近取放片位置的承载位直至最后一个承载位旋转至取放片位置托盘所需旋转的指定时间一一对应相同，因此，无论至少两个原点定位部的结构是否相同，仅需要在控制器内设置在原点定位后按照沿托盘旋转方向自最靠近取放片位置的承载位直至最后一个承载位的多个指定时间即可。

至少两个原点定位部的结构相同，具体设置方式为：每个原点定位部与托盘表面的高度差相同，为实现在图2中原点定位部201a和201b的高度差相同，采用了如下三种方式：请参阅图4a～图4c，图4a中，原点定位部201a和201b均为贯穿托盘上下表面的缺口；图4b中，原点定位部201a和201b均为凹槽，且凹槽的深度相同；图4c中，原点定位部201a和201b均为凸起，且凸起的高度相同。

另外还需要说明的是，尽管本实施例中检测器是通过检测其与旋转至检测位置21处的原点定位部和托盘表面之间的高度判断出不同的原点定位部和托盘。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，检测器还可以通过检测旋转至检测位置21处的原点定位部和托盘表面的反射信号判断不同的原点定位部和托盘。具体地，原点定位部与托盘表面的反射率不同，以及每个原点定位部的反射率不同。更具体地，原点定位部为在托盘表面上设置的与托盘材料不同的膜层。

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 (8)

1.一种半导体加工设备，包括托盘原点定位系统，所述托盘原点定位系统包括可旋转的托盘、控制器和检测器，在所述托盘上沿其周向间隔设置有多个用于承载基片的承载位，其特征在于，在所述托盘上沿其周向间隔设置有至少两个用于作为原点的原点定位部；至少两个所述原点定位部的结构各不相同，以使所述检测器可判断出每个原点定位部；

所述检测器的检测位置位于至少两个所述原点定位部所在的托盘圆周上；所述控制器用于控制所述托盘旋转；在所述控制器内设置有：与每个所述原点定位部一一对应的，在其旋转至所述检测位置时每个所述承载位旋转至取放片位置所需的指定时间；所述检测器用于在所述托盘旋转的过程中检测任意一个所述原点定位部是否旋转至其检测位置，若是，则确定当前所述托盘所处位置即为所述托盘原点位置；所述检测器还用于在检测到任意一个所述原点定位部位于检测位置时，并判断出当前原点定位部，且向所述控制器发送表示当前原点定位部的信号；所述控制器还用于接收表示当前原点定位部的信号，根据该信号获取当前原点定位部对应的多个指定时间，控制托盘继续依次旋转多个所述指定时间，实现多个所述承载位按照预设顺序旋转至取放片位置。

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述预设顺序为所述当前原点定位部旋转至所述检测位置时沿所述托盘旋转方向自最靠近取放片位置的承载位至最后一个承载位的顺序。

3.根据权利要求1或2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备还包括机械手和片盒，所述片盒包括多个片槽，所述片槽与所述承载位一一对应，每个所述片槽用于放置与之对应的所述承载位上承载的基片；

所述控制器用于在每个所述承载位旋转至取放片位置之后，控制机械手对位于所述取放片位置的当前承载位，装载与当前承载位对应的片槽内的基片，或者，卸载当前承载位上的基片至与其对应的片槽内。

4.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，每个所述原点定位部与所述托盘表面之间存在高度差，

所述检测器用于检测其与检测位置之间的距离，根据该距离判断任意一个所述原点定位部是否旋转至其检测位置。

5.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，每个所述原点定位部与所述托盘表面之间存在高度差，且高度差不同；

所述检测器用于检测其与检测位置之间的距离，根据该距离判断任意一个所述原点定位部是否旋转至其检测位置以及判断出当前原点定位部。

6.根据权利要求4或5所述的半导体加工设备，其特征在于，每个所述原点定位部为在所述托盘上设置的凹槽或凸台或缺口。

7.根据权利要求1或2所述的半导体加工设备，其特征在于，多个所述承载位沿所述托盘的周向间隔且均匀设置。

8.根据权利要求1或2所述的半导体加工设备，其特征在于，至少两个所述原点定位部沿所述托盘周向间隔且均匀设置。