托盘晶圆定位系统、方法及mocvd设备的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及半导体领域，特别涉及一种托盘晶圆定位系统、方法及MOCVD设备。
【背景技术】
[0002]化学气相沉积设备，例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备是生产半导体光电器件的核心设备之一，用来在晶圆(或外延片或衬底片)上沉积或外延生长出晶体结构薄膜。所述MOCVD设备的反应腔体内设置有托盘，托盘一般是石墨的，上面排列有多圈凹槽用来对应放置所述晶圆。
[0003]目前，对于托盘上晶圆的定位方法有以下几种:
第一种，通过电机编码器位置对晶圆进行定位；缺点是:托盘和支撑并带动其旋转的转轴之间必须是刚性连接，对于非刚性连接的托盘无法使用该方法进行定位。
[0004]第二种，在托盘上需要测量的位置进行标记，例如设置小凹槽，或者喷涂特殊的材料，通过测量信号在该标记位置发生的突变来进行定位。缺点是，石墨托盘很难进行标记:凿小凹槽可能会影响托盘寿命；喷涂的特殊材料在高温下可能会挥发而影响到腔内的工艺反应；并且，要通过反射率测量设备检出托盘上的标记也非常困难。
[0005]第三种，更改放置晶圆的凹槽在托盘上的排列位置，例如有意增大某两个凹槽之间的角度；在所有凹槽内都放置有晶圆的满盘情况下，利用这个特定角度的差异特征，通过对晶圆进行反射率或温度测量来进行定位。
[0006]以反射率为例，晶圆上测得的反射率大于托盘表面上测得的反射率，因此周期性测得的反射率波形图中，与这两个特定凹槽对应的两个峰值之间间距较大，从而可以定位出放在这两个特定凹槽内的晶圆；如果事先给每个晶圆设置了对应的一个编号(通常采用序列号)，则在托盘旋转过程中就可以识别出每个晶圆对应的编号。
[0007]缺点是:由于该方法中托盘上某一区的晶圆是非对称排放的，这可能会导致托盘上晶圆的重量分布不均，在托盘高速旋转情况下导致托盘旋转不稳定，更有可能导致整个炉次不同晶圆之间薄膜生长均匀性降低。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种托盘晶圆定位系统、方法及MOCVD系统。
[0009]为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种托盘上晶圆的定位方法，其中包括如下步骤:
在托盘旋转时，测量托盘上至少两圈晶圆对应的光学信号，得到至少两组光学信号序列；
将所测得的至少两组光学信号序列作为一个整体，和预设的位置信息模板进行匹配，所述位置信息模板中包括所述至少两圈晶圆各自对应的位置信息模板，每圈晶圆对应的位置信息模板中包括对应一圈凹槽中各个凹槽的编号、各个凹槽的坐标信息以及各个凹槽中的晶圆放置信息； 找出匹配程度最高时各圈晶圆对应的光学信号在各自序列中的位置，结合对应一圈凹槽中预设的编号，确定托盘上各圈晶圆中每个晶圆的编号。
[0010]优选地，所述测量托盘上至少两圈晶圆对应的光学信号，得到至少两组光学信号序列的步骤，进一步包括:
为所述至少两圈晶圆中的每圈晶圆分配有一个或多个测量装置来测量该圈晶圆的光学信号;
计算一个周期内每个测量装置对应的光学信号的实际采样点个数；
根据实际采样点个数选取每个测量装置对应的光学信号中属于一个周期的采样数据的序列，作为对应的一圈晶圆的一组光学信号序列；
为每圈晶圆各自选择一组或多组光学信号序列；
其中，所述至少两组光学信号序列包括为每圈晶圆各自选择的一组或多组光学信号序列。
[0011]优选地，在进行匹配的过程中，进一步包括:
将所述至少两圈晶圆中每圈晶圆对应的位置?目息t旲板，和该圈晶圆对应的一组光学?目号序列进行卷积运算；
每移动该位置信息模板一位数据的长度后，重新进行卷积运算，直至该位置信息模板移动一个周期的长度；
确定每圈晶圆进行卷积运算后各自出现最大值时所对应的位置信息模板移动的位数；
选择每圈晶圆同时出现最大值时各个位置信息模板移动的位数，匹配所述至少两圈晶圆中每圈晶圆的光学信号及该圈晶圆对应的信息模板，并结合该圈晶圆对应凹槽预设的编号，确定该圈晶圆中各个晶圆的编号。
[0012]优选地，在所述定位方法中还包括:
在所述至少两圈晶圆进彳丁卷积运算后每圈晶圆同时出现最大值时，将该圈晶圆的位置信息模板中的对应的凹槽编号作为该圈晶圆的编号；再根据位置信息模板确定其他圈晶圆中各晶圆的编号。
[0013]优选地，在确定托盘上各圈晶圆中每个晶圆的编号后，还包括:确定所述至少两圈晶圆中每个晶圆对应的光学信号。
[0014]优选地，所述光学信号是反射率信号，或温度信号，或翘曲率信号，或基于反射率信号、温度信号和翘曲率信号中至少一种信号的合成信号。
[0015]优选地，每圈晶圆对应的光学信号序列包括从该圈凹槽内的晶圆和该圈凹槽之间的托盘区域测得的数据。
[0016]优选地，一个周期与所述托盘旋转一圈的过程相对应；一个周期期间，托盘的位置信息与其旋转角度一一对应，所述位置信息包括托盘上各个凹槽的编号及坐标信息。
[0017]优选地，在将位置信息模板与光学信号序列进行卷积运算之前，还包括:对该组光学信号序列进行滤波，对滤波后的该组光学信号进行数字化处理。
[0018]优选地，所述计算的步骤进一步包括:
根据采样速率、旋转轴的转速，计算得到一个周期内各测量装置的大致采样点个数；
在根据大致采样点个数来划定的范围内选择采样数据的序列的长度，使下一个序列长度在前一个序列长度的基础上增加设定的间隔数值；
分别根据其中每一个序列的长度从采样数据中选择相邻的两个数据序列，并进行卷积运算，取卷积值最大的序列对应的长度作为该测量装置的实际采样点个数。
[0019]优选地，所述位置信息模板中，还包括托盘上所述至少两圈晶圆对应的测量点坐标?目息O
[0020]优选地，所述各个凹槽大致呈圆形，所述各个凹槽的坐标信息包括该凹槽的中心点所对应极坐标信息中的角度信息。
[0021]本发明的另一个技术方案是提供一种托盘晶圆定位系统，其中包括:
测量系统，其中进一步包括为托盘上至少两圈晶圆中每圈晶圆各自分配的一个或多个测量装置，用来测量至少两圈晶圆的光学信号而得到至少两组光学信号序列；
计算系统，将所述测量系统输出的至少两组光学信号序列作为一个整体，和预先存储的位置信息模板进行匹配，以找出匹配程度最高时对应光学信号在各自序列中的位置，进而根据所述位置确定托盘上各圈晶圆中每个晶圆的编号。
[0022]优选地，所述托盘晶圆定位系统中还包括模板生成单元，其生成的所述位置信息模板中包括:对应放置所述至少两圈晶圆的凹槽中各个凹槽的编号、各个凹槽的坐标信息、各个凹槽中的晶圆放置信息。
[0023]优选地，所述计算系统中进一步包括:
第一卷积单兀，将所述至少两圈晶圆中每圈晶圆对应的位置?目息t旲板和该圈晶圆对应的一组光学信号序列进行卷积运算；
模板移位单元，根据实际采样点个数移动位置信息模板，每移动所述位置信息模板一位数据后，重新由第一卷积单元进行卷积运算，直至该位置信息模板移动一个周期；
比较单元，确定由第一卷积单元进行卷积运算后每圈晶圆的卷积运算最大值，输出所述至少两圈晶圆同时出现卷积运算最大值时对应的各个位置信息模板移动的位数；
确定单元，根据所述比较单元的输出，匹配所述至少两圈晶圆中每圈晶圆对应的信息模板，将该圈晶圆的位置信息模板中对应凹槽的编号作为该圈晶圆的编号，以及再根据位置信息模板确定其他圈晶圆中各晶圆的编号。
[0024]优选地，所述计算系统中进一步包括:
采样点计算单元，在以托盘旋转一圈来设定的一个周期中，根据采样速率、旋转轴的转速来求取一个周期中每个测量装置的大致采样点个数；
序列长度选择单元，根据大致采样点个数来划定范围，并在该范围内选择序列长度，使下一个序列长度在前一个序列长度的基础上增加设定的间隔数值；
第二卷积单元，分别根据每一个序列长度，从采样数据中选择相邻的两个数据序列进行卷积运算，取卷积值最大的序列对应的长度作为该测量装置的实际采样点个数。
[0025]本发明的又一个技术方案是提供一种MOCVD设备，其中包含如上述任意一个示例中所述的托盘晶圆定位系统；
所述MOCVD设备中设置有反应腔体，在其中引入反应气体对托盘上放置的至少两圈晶圆进行工艺处理；
所述托盘通过其下方的旋转轴支撑，并在工艺处理的过程中由该旋转轴带动托盘旋转，其中托盘旋转一圈为一个周期，一个周期内，托盘的位置信息与其旋转角度一一对应，所述位置信息包括托盘上各个凹槽的编号及坐标信息。
[0026]与现有技术相比，本发明实施例提供的托盘上晶圆的定位方法、托盘晶圆定位系统及MOCVD系统，其优点在于:
本发明在硬件设置本身无法提供有效的定位信号的情况下，依靠托盘上凹槽位置排列的特性，对于采集光学信号例如温度或反射率数据或两者的结合使用(比如其简单叠加)，又例如是翘曲系数等进行处理分析，实