一种工艺盘找正方法、工艺盘找正装置和半导体加工设备与流程

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种工艺盘找正方法，一种用于实现该方法的工艺盘找正装置，以及一种包括该工艺盘找正装置的半导体加工设备。

背景技术：

用于进行化学气相沉积(cvd，chemicalvapordeposition)工艺的设备，如化学气相沉积(apcvd，atmospheric-pressurechemicalvapordeposition)设备等通常包括反应腔和设置在反应腔中的用于承载待加工基片的工艺盘，该工艺盘能够在旋转电机的驱动下围绕工艺盘所述工艺盘的旋转中心转动，以便于逐个将多个基片放置在工艺盘上的不同放置位置。

目前，在放置基片前通常需要先对基片的放置位置进行找正，该找正过程通常由设置在工艺盘上方的感应装置与工艺盘上设置的定位结构(如凸起、缺口或特殊颜色的图形等)配合完成，具体包括：控制旋转电机驱动工艺盘沿某一方向开始旋转，当感应装置检测到上述定位结构经过其检测位置时，即可判断已找正放置位置，随即控制旋转电机急停。

然而，该基片放置位置找正方法在应用过程中通常会出现找正精度逐渐下降的现象，使得基片无法精确地被放入所述放置位置。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种工艺盘找正方法、工艺盘找正装置和半导体加工设备，能够提高工艺盘的找正精度和找正效率。

作为本发明的第一个方面，提供一种工艺盘找正方法，包括：

s1，控制所述工艺盘以第一预设转速沿第一方向旋转；

s2，在检测到所述工艺盘上的定位结构时，控制所述工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制所述工艺盘沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度；

s3，循环执行步骤s2；

s4，在所述工艺盘的旋转速度下降到小于等于第二预设转速且再次检测到所述定位结构时，控制所述工艺盘立即停止。

优选地，所述控制所述工艺盘立即停止，包括：

控制所述工艺盘以最大制动角加速度进行减速直至停止。

优选地，步骤s2还包括：

在所述工艺盘旋转超过第一预设角度且还未检测到所述定位结构时，控制所述工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制所述工艺盘沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度。

优选地，所述第一预设角度为360°。

优选地，在步骤s1之前，还包括：

s0，在所述工艺盘未开始旋转即可检测到所述定位结构时，控制所述工艺盘沿与所述第一方向相反的第二方向旋转第二预设角度。

作为本发明的第二个方面，提供一种工艺盘找正装置，包括：控制器、传感器、驱动器，其中，

所述驱动器用于驱动工艺盘旋转，还用于使所述工艺盘停止旋转；

所述传感器用于检测所述工艺盘上的定位结构；

所述控制器与所述驱动器、所述传感器连接，所述控制器用于控制所述驱动器驱动所述工艺盘以第一预设转速沿第一方向旋转；

所述控制器还用于循环地在所述传感器检测到所述工艺盘上的定位结构时，控制所述驱动器使所述工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制所述驱动器驱动所述工艺盘沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度；

所述控制器还用于在所述工艺盘的旋转速度下降到小于等于第二预设转速且所述传感器再次检测到所述定位结构时，控制所述驱动器使所述工艺盘立即停止。

优选地，所述控制器还用于在所述工艺盘的旋转速度下降到小于等于第二预设转速且所述传感器再次检测到所述定位结构时，控制所述驱动器使所述工艺盘以最大制动角加速度进行减速直至停止。

优选地，所述控制器还用于循环地在所述工艺盘旋转超过预定角度且所述传感器还未检测到所述定位结构时，控制所述驱动器使所述工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制所述驱动器驱动所述工艺盘沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度。

优选地，所述控制器还用于在所述工艺盘未开始旋转所述传感器即可检测到所述定位结构时，控制所述驱动器驱动所述工艺盘沿与所述第一方向相反的第二方向旋转第二预设角度。

作为本发明的第三个方面，提供一种半导体加工设备，包括工艺腔和设置在所述工艺腔内的工艺盘，所述工艺盘能够旋转，且所述工艺盘上设置有定位结构，所述半导体加工设备还包括前面所述的工艺盘找正装置。

在本发明提供的工艺盘找正方法中，工艺盘围绕工艺盘进行往复旋转运动，且每一次旋转速度均低于上一次的旋转速度，以使得工艺盘每次减速至停止旋转时所述定位结构的停止位置逐渐接近所述预定位置。且在最后一次停止时工艺盘的旋转速度足够低，因此能够减小工艺盘在急停时向前旋转的角度，从而提高工艺盘的找正精度。并且，工艺盘在最后一次停止时的旋转速度远小于开始旋转时的第一预设转速，工艺盘的惯性小，从而能够减小工艺盘与运动连接件之间产生磨损，避免找正精度下降。此外，由于初始时的第一预设转速的旋转过程仅用于初步找到定位结构位置，并不会影响最终的定位精度，因此第一预设转速可以高于现有的定速找正方法中的旋转速度，从而提高工艺盘的找正效率。

本发明提供的上述工艺盘找正装置和半导体加工设备能够用来实现上述工艺盘找正方法，因此也同样能够实现提高工艺盘找正精度、避免工艺盘找正精度下降以及提高工艺盘找正效率的技术效果。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的工艺盘找正方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的工艺盘找正方法的一种实施方式的示意图；

图3是本发明实施例提供的工艺盘找正方法的再一种实施方式的示意图；

图4是本发明实施例提供的工艺盘找正方法的另一种实施方式的示意图；

图5是本发明实施例提供的半导体加工设备的一种结构的示意图；

图6是本发明实施例提供的半导体加工设备的另一种结构的示意图；

图7是对本发明实施例提供的对半导体加工设备中的工艺盘进行分度的一种实施方式的示意图；

图8是本发明实施例提供的工艺盘找正装置与本发明实施例提供的半导体加工设备的其他结构之间的位置关系示意图；

图9是本发明实施例提供的半导体加工设备的另一种位姿的示意图；

图10是本发明实施例提供的工艺盘找正方法与常规找正效果相比较的示意图；

图11是工艺盘在不同初始角度下本发明实施例提供的工艺盘找正方法与常规找正效果相互比较的示意图。

附图标记说明

20：工艺盘21：定位结构

30：传感器40：气缸

50：工艺腔51：工艺窗

60：驱动器10：控制器

22：基片槽

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明实施例提供了一种工艺盘找正方法，如图1所示，该方法包括：

步骤s1、控制工艺盘以第一预设转速沿第一方向旋转。

步骤s2、在检测到工艺盘上的定位结构时，控制工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制工艺盘沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度。

步骤s3、循环执行步骤s2；

步骤s4、在工艺盘的旋转速度下降到小于等于第二预设转速且再次检测到定位结构时，控制工艺盘立即停止。

本发明的发明人经过研究后发现，现有的工艺盘找正步骤中仅控制工艺盘以一种旋转速度沿一个方向进行的旋转，为了保证找正效率，该旋转速度通常不会很低(通常为0.6rpm)，因此在定位结构到达预定位置并进行急停时，工艺盘仍会在急停时继续向前旋转一定角度，影响了工艺盘的找正精度。并且，在较高的旋转速度下工艺盘的惯性较大，急停动作容易导致工艺盘与运动连接件之间产生磨损，使得工艺盘的找正精度逐渐下降。

因此，本发明的发明人设计工艺盘围绕工艺盘进行往复旋转运动，且每一次旋转速度均低于上一次的旋转速度，以使得工艺盘每次减速至停止旋转时定位结构的停止位置逐渐接近预定位置(即检测定位结构的位置)。由于在最后一次停止时工艺盘的旋转速度足够低(小于等于第二预设转速)，因此能够减小工艺盘在急停时(即步骤s4中工艺盘立即停止时)向前旋转的角度，从而提高工艺盘的找正精度。并且，工艺盘在最后一次停止时的旋转速度(小于等于第二预设转速)远小于开始旋转时的第一预设转速，工艺盘的惯性小，从而能够减小工艺盘与运动连接件之间的磨损，避免找正精度下降。

此外，由于初始时的第一预设转速的旋转过程仅用于初步找到定位结构位置，并不会影响最终的定位精度，因此第一预设转速可以高于现有的定速找正方法中的旋转速度(例如，可以不低于3rpm)，从而提高工艺盘的找正效率。

需要说明的是，在本发明中，为了降低工艺盘与运动连接件之间的磨损，在循环执行的步骤s2中，工艺盘减速直至停止旋转的角加速度小于现有技术中工艺盘急停的角加速度。

为进一步提高工艺盘找正精度，优选地，如图2所示，上述步骤s4可以包括：在工艺盘的旋转速度下降到小于等于第二预设转速且再次检测到定位结构时，控制工艺盘以最大制动角加速度进行减速直至停止。

其中，最大制动角加速度是指工艺盘急停时的角加速度，该角加速度大于工艺盘在步骤s4之前任意一次减速直至停止旋转的角加速度。

由于工艺盘在最后一次停止时的旋转速度(小于等于第二预设转速)远小于开始旋转时的第一预设转速，工艺盘的惯性小，因此，发明人设计工艺盘在最后一次以紧急停止的方式制动，在保证不会造成工艺盘与运动连接件之间的磨损的前提下，进一步提高了工艺盘的找正精度。

为提高工艺盘的找正效率，优选地，如图3所示，步骤s2还可以包括：

在工艺盘旋转超过第一预设角度且还未检测到定位结构时，控制工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制工艺盘沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度。

在本发明中，当工艺盘旋转经过的角度大于预设角度且未检测到定位结构到达时，直接控制工艺盘减速停止旋转，进入下一次更低旋转速度的反向旋转过程，从而避免了工艺盘转速过快时检测不到定位结构而导致工艺盘空转过多圈数，提高了工艺盘的找正效率。

本发明对第一预设角度的大小不作具体限定，例如，为提高对“空转状态”判断的准确性，第一预设角度可以为540°。为提高工艺盘的找正效率，优选地，第一预设角度可以为360°。

在工艺盘以低转速旋转时定位结构未被检测到的概率较小，因此，可选地，步骤s2可以包括：当工艺盘的旋转速度不低于第三预设转速，且工艺盘旋转超过第一预设角度且还未检测到定位结构时，控制工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制工艺盘沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度。其中，第三预设转速小于第一预设转速，第三预设转速大于第二预设转速。

本发明的发明人还发现，在工艺盘找正开始时，工艺盘的定位结构可能已经出现在预定位置。然而，在本发明给出的工艺盘找正方法中，为了提高找正效率，工艺盘的前几次旋转过程的转速优选为较高的转速，与常规找正模式相比，过高的转速容易导致定位结构在感应装置的相邻感应脉冲之间经过预定位置，因此本发明中的定位结构优选地具有一定的宽度。但与之相伴地，受定位结构的宽度影响，在本发明的方案中，检测到定位结构实际上是“检测到定位结构的边缘”，因此仅靠定位结构初始即在预定位置这一偶然现象无法保证工艺盘的找正精度。

为解决上述问题，进一步提高工艺盘的找正精度，优选地，如图4所示，上述工艺盘找正方法还可以包括在步骤s1之前进行的：

步骤s0、在工艺盘未开始旋转即可检测到定位结构时，控制工艺盘沿与第一方向相反的第二方向旋转第二预设角度。

在本发明中，发明人设计找正结构初始即在预定位置时，工艺盘沿第二方向旋转第二预设角度，使工艺盘按照找正结构不在预定位置的情况重新开始找正，从而保证了工艺盘的找正精度。

在本发明中，第一方向与第二方向中的一者为顺时针方向，另一者为逆时针方向。

本发明对上述步骤s2循环执行的次数不做具体限定，例如，为保证工艺盘的找正精度，优选地，步骤s2循环执行的次数不小于三次。

为避免工艺盘与运动连接件之间的磨损导致工艺盘对位精度下降，优选地，每次控制工艺盘旋转的过程包括：

控制工艺盘加速旋转到预定的旋转速度；

控制工艺盘以预定的旋转速度匀速旋转。

为进一步减小角加速度过大导致工艺盘与运动连接件之间发生的磨损，优选地，在控制工艺盘开始旋转的加速过程中，工艺盘的角加速度不大于工艺盘减速停止旋转时的角加速度。

为便于本领域技术人员的理解，以下给出本发明提供的工艺盘找正方法的一种具体实施方式：

如图5、图6所示，在半导体加工设备中，工艺盘20上的定位结构21为设置在工艺盘边缘的缺口，采用传感器30对该缺口进行探测。工艺盘找正方法如下：

控制工艺盘以3rpm的转速(第一预设转速)沿逆时针方向(第一方向)旋转。

(此时工艺盘的旋转速度大于第三预设转速1.8rpm)若30s后(即旋转的角度大于预设角度540°时)还未检测到定位结构，则控制工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制工艺盘沿顺时针方向旋转，且旋转速度为1.5rpm；

若检测到工艺盘上的定位结构，则控制工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制工艺盘沿顺时针方向旋转，且旋转速度为1.5rpm。

(此时工艺盘的旋转速度已经小于第三预设转速1.8rpm)当检测到工艺盘上的定位结构时，控制工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制工艺盘沿逆时针方向旋转，且旋转速度为0.6rpm。

当检测到工艺盘上的定位结构时，控制工艺盘减速，直至停止旋转，并再次控制工艺盘沿顺时针方向旋转，且旋转速度为0.1rpm(第二预设转速)。

(此时工艺盘的旋转速度已经小于第二预设转速0.1rpm)在检测到定位结构时，控制工艺盘立即停止。

在同等条件下，常规工艺盘找正的步骤通常包括：

使工艺盘以0.6rpm的速度沿顺时针方向旋转；

当检测到定位结构时，控制工艺盘急停。

如图10所示为定位结构的初始位置与传感器30位置之间的角度为180°时在两种方法的控制下工艺盘的转动速度随时间变化的示意图。由附图可知，本发明提供的工艺盘找正方法仅花费30s即完成了工艺盘的找正，其效率远高于用时53s的常规找正效率。

为便于本领域技术人员更为直观地理解本发提供的方法的效率区别于常规技术的优势。如图7所示，按照传感器30在工艺盘20旋转一周时发射出的探测脉冲数量(20000个脉冲)对工艺盘20的角度进行划分。如图11所示为工艺盘上定位结构与传感器30之间的初始角度与找正过程花费时间之间的关系示意图，由图中数据可以明显看出，本发明提供的工艺盘找正方法可以在18～39s内实现定位，而常规的定速找正方法却需要0～100s，并且本发明提供的工艺盘找正方法中找正过程所需的时间在大部分情况下均低于常规找正花费的时间，其找正效率显著高于常规找正方法的效率。

本发明实施例还提供了一种工艺盘找正装置，如图8、图9所示，该工艺盘找正装置包括控制器10、传感器30和驱动器60，其中：

驱动器60用于驱动工艺盘20旋转，还用于使工艺盘20停止旋转；

传感器30用于检测工艺盘20上的定位结构；

控制器10与驱动器60以及传感器30连接，用于控制驱动器60驱动工艺盘20以第一预设转速沿第一方向旋转。

控制器10还用于循环地在传感器30检测到工艺盘20上的定位结构时，控制驱动器60使工艺盘20减速，直至停止旋转，并再次控制驱动器60驱动工艺盘20沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度。

控制器10还用于在工艺盘20的旋转速度下降到小于等于第二预设转速且传感器30再次检测到定位结构时，控制驱动器60使工艺盘20立即停止。

图8、图9所示为工艺盘找正装置的传感器30和驱动器60与工艺盘20的位置关系示意图，本发明上述实施例已对用于半导体加工设备的工艺盘找正方法的有益效果进行过详细说明，此处不再赘述。

为进一步提高工艺盘的找正精度，优选地，控制器10还用于在工艺盘20的旋转速度下降到小于等于第二预设转速且传感器30再次检测到定位结构时，控制驱动器60使工艺盘20以最大制动角加速度进行减速直至停止。

为提高工艺盘的找正效率，优选地，控制器10还用于循环地在工艺盘20旋转超过预定角度且传感器30还未检测到定位结构时，控制驱动器60使工艺盘20减速，直至停止旋转，并再次控制驱动器60驱动工艺盘20沿与上一次旋转方向相反的方向旋转，且旋转速度小于上一次的旋转速度。

为进一步提高工艺盘的找正精度，优选地，控制器10还用于在工艺盘20未开始旋转传感器30即可检测到定位结构时，控制驱动器60驱动工艺盘20沿与第一方向相反的第二方向旋转第二预设角度。

作为本发明的第三个方面，还提供一种半导体加工设备，如图6、图8、图9所示，该半导体加工设备包括工艺腔50和设置在工艺腔50内的工艺盘20，工艺盘20能够旋转，且工艺盘20上设置有定位结构21，半导体加工设备还包括前述的工艺盘找正装置。

本发明对工艺盘找正装置的驱动器60如何驱动工艺盘20执行旋转、减速、加速等动作不做具体限定，例如，如图8、图9所示，驱动器60可以包括旋转电机，旋转电机的输出轴与工艺盘20的旋转中心连接。本发明对工艺盘20的材料不做具体限定，例如，工艺盘20可以为石墨盘。如图5、图6所示，工艺盘20上还形成有用于放置基片的基片槽22。半导体加工设备还可以包括机械手，在工艺盘找正后，由机械手夹持基片将基片逐个放入基片槽22中。

本发明对定位结构21的具体结构不做具体限定，只要该定位结构21能够被传感器30感应到即可，例如，定位结构21可以是工艺盘20上的凸起、凹陷、通孔、边缘缺口或者特殊颜色的线条等。

如图6、图8、图9所示，当定位结构21为工艺盘20边缘的缺口或沿厚度方向贯穿工艺盘20的通孔时，传感器30可以是测距传感器，该测距传感器用于对该缺口经过的某一位置(即预定位置)进行探测，在定位结构21未到达预定位置时，测距传感器探测到的是其自身到工艺盘20的距离h1，在定位结构21到达预定位置时，测距传感器的探测脉冲直接穿过该缺口或通孔，探测结果变成测距传感器到工艺腔50腔壁的距离h2，由此实现定位结构21的位置观测。

为提高探测脉冲的信号质量，优选地，如图5所示，工艺腔50的顶壁上可以包括工艺窗51，感应装置通过工艺窗51观测工艺盘20上的定位结构21。

为提高微电子工艺的工艺效果，优选地，如图5、图6所示，半导体加工设备还包括气缸40，气缸40的一端与传感器30(如，测距传感器)连接，气缸40的另一端与工艺腔50固定连接，用于在工艺盘20找正时伸长，以将感应装置送至工艺窗上方，在工艺盘20找正完成后缩短，以带动传感器30离开工艺窗，以避免传感器30中的电子器件影响工艺腔50内的电磁场分布。

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。