专利名称：离子注入机多片晶圆定位系统及其定位方法
技术领域：
本发明属于集成电路制造装备领域，特别涉及一种离子注入机多片晶圆定位系统及其定位方法。
背景技术：
离子注入技术是近30年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性高新技术。其基本原理是用能量为IOOkeV量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、结构和性能发生变化。离子注入技术已经在半导体材料掺杂上获得了极为广泛的应用。离子注入机晶圆定位系统是离子注入机的一个重要组成部分，它主要完成晶圆在离子注入前的定位作用。在离子注入机系统设计中，提高晶圆的定位效率可使整个离子注入机系统达到较高的生产率以降低半导体制造的成本。随着集成电路制造行业的高速发展，高效率的晶圆定位系统已成为该行业的迫切需要。美国EATON公司在2002年的专利(专利号:US2002/0014390,申请日:2002年2 月7日)中提出了一种晶圆定位机构，该机构能在晶圆片库中完成所有晶圆的定位，但是由于该机构还需要与一升降机构相配合才能完成所有晶圆的定位，无法同时完成多片晶圆的定位工作，升降机构的引入还增加了整个定位系统机械结构的复杂程度。北京中科信电子装备有限公司在2007年的专利(专利号200620008179申请日2007年04月18日)中提出了一种离子注入机晶圆定位控制系统，该系统由于只有一个定位台，所以每次只能完成一片晶圆的定位，不能同时定位多片晶圆。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明的目的是为了提高离子注入机晶圆定位效率，提供一种离子注入机多片晶圆定位系统及其定位方法。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种离子注入机多片晶圆定位系统，该系统包括多层独立的晶圆定位单元，每层晶圆定位单元包括电机、编码器、同步带、晶圆托盘、 光源、传感器以及支架；电机和编码器之间通过同步带连接，晶圆托盘由电机带动旋转，同时编码器通过同步带测量晶圆托盘转动的角度，晶圆置于晶圆托盘上；晶圆托盘转动时光源发出光信号，传感器扫描晶圆边缘并将检测结果传给主控计算机。优选地，所述定位系统能够通过改变两个同步带齿的半径比来改变测量晶圆转动角度的精度。优选地，每层晶圆定位单元选用较薄的盘式电机以及光电编码器，盘式电机与光电编码器中心轴线相互平行但不重合，使得整个多片晶圆定位系统结构紧凑，以便于机械手取放晶圆。
优选地，所述传感器为线阵CXD传感器。本发明还提供一种利用上述离子注入机多片晶圆定位系统的定位方法，包括以下步骤Si、晶圆机械手依次从晶圆片库中取出未定位的晶圆运送到多片晶圆定位系统的各层晶圆托盘上；S2、多片晶圆定位系统对放入的晶圆进行定位，同时机械手继续将未定位的晶圆送入定位系统中；S3、当多片晶圆定位系统各层放满后，则晶圆机械手等待晶圆定位；S4、晶圆机械手将完成定位的晶圆运送到离子注入的下一步骤中，并判断整个晶圆片库中所有晶圆是否完成定位；若是，则继续将完成定位的晶圆运送到离子注入的下一步骤中；若否，则返回步骤Si，直到片库中所有的晶圆完成定位过程。优选地，机械手将未定位的晶圆放到定位系统各层的晶圆托盘上后，对应层晶圆定位的工作就开始进行；对应层的电机带动晶圆托盘开始转动；光源发出恒定的光信号， 传感器扫描晶圆边缘并不断地将检测到的数据传送给主控计算机；同时，编码器也通过同步带实时地测量晶圆所转动的角度，当晶圆转动一周后，主控计算机通过传感器及编码器所传回的数据计算出晶圆的缺口位置；最后再通过电机带动晶圆托盘转动，使晶圆转动到预定的位置。(三)有益效果本发明采用较薄的盘式电机与光电编码器，结构紧凑，能同时定位多片晶圆，在晶圆定位的同时可在该系统中取放其它晶圆，提高了离子注入机晶圆定位的整体效率。
图1为本发明离子注入机多片晶圆定位系统一个实施例的结构示意图；图2为本发明利用离子注入机多片晶圆定位系统的定位方法的工作流程图；图3为本发明利用离子注入机多片晶圆定位系统的定位方法中各层的定位流程图。图中标号1-电机；2-编码器；3-同步带；4-晶圆托盘；5-光源；6_传感器；7_支
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具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是限制本发明的范围。如图1所示，本发明所述的离子注入机多片晶圆定位系统，包括多层独立的晶圆定位单元，每层晶圆定位单元包括电机1、编码器2、同步带3、晶圆托盘4、光源5、传感器6 以及支架7 ；电机1和编码器2之间通过同步带3连接，能够通过改变两个同步带齿的半径比来改变测量晶圆转动角度的精度；晶圆托盘4由电机1带动旋转，同时编码器2通过同步带3测量晶圆托盘4转动的角度，晶圆置于晶圆托盘4上；晶圆托盘4转动时光源5发出恒定的光信号，传感器6扫描晶圆边缘并将检测结果传给主控计算机。在本实施例中，每层晶圆定位单元选用较薄的盘式电机以及光电编码器，盘式电机与光电编码器中心轴线相互平行但不重合，使得整个多片晶圆定位系统结构紧凑，以便于机械手取放晶圆。所述传感器6选用线阵CCD传感器。如图2所示，本发明所述的利用上述离子注入机多片晶圆定位系统的定位方法， 包括以下步骤S1、晶圆机械手依次从晶圆片库中取出未定位的晶圆运送到多片晶圆定位系统的各层晶圆托盘上；S2、多片晶圆定位系统对放入的晶圆进行定位，同时机械手继续将未定位的晶圆送入定位系统中；S3、当多片晶圆定位系统各层放满后，则晶圆机械手等待晶圆定位；S4、晶圆机械手将完成定位的晶圆运送到离子注入的下一步骤中，并判断整个晶圆片库中所有晶圆是否完成定位；若是，则继续将完成定位的晶圆运送到离子注入的下一步骤中；若否，则返回步骤Si，直到片库中所有的晶圆完成定位过程。如图3所示，机械手将未定位的晶圆放到定位系统各层的晶圆托盘4上后，对应层晶圆定位的工作就开始进行；对应层的电机1带动晶圆托盘4开始转动；光源5发出恒定的光信号，传感器6扫描晶圆边缘并不断地将检测到的数据传送给主控计算机；同时，编码器2也通过同步带3实时地测量晶圆所转动的角度，当晶圆转动一周后，主控计算机通过传感器6及编码器2所传回的数据计算出晶圆的缺口位置；最后再通过电机1带动晶圆托盘 4转动，使晶圆转动到预定的位置。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种离子注入机多片晶圆定位系统，其特征在于，该系统包括多层独立的晶圆定位单元，每层晶圆定位单元包括电机(1)、编码器O)、同步带(3)、晶圆托盘、光源(5)、 传感器(6)以及支架(7)；电机⑴和编码器(2)之间通过同步带(3)连接，晶圆托盘⑷ 由电机(1)带动旋转，同时编码器(2)通过同步带(3)测量晶圆托盘(4)转动的角度，晶圆置于晶圆托盘(4)上；晶圆托盘(4)转动时光源(5)发出光信号，传感器(6)扫描晶圆边缘并将检测结果传给主控计算机。
2.根据权利要求1所述的离子注入机多片晶圆定位系统，其特征在于，能够通过改变两个同步带齿的半径比来改变测量晶圆转动角度的精度。
3.根据权利要求1所述的离子注入机多片晶圆定位系统，其特征在于，每层晶圆定位单元选用较薄的盘式电机以及光电编码器，盘式电机与光电编码器中心轴线相互平行但不重合，使得整个多片晶圆定位系统结构紧凑，以便于机械手取放晶圆。
4.根据权利要求1所述的离子注入机多片晶圆定位系统，其特征在于，所述传感器(6) 为线阵CCD传感器。
5.一种利用如权利要求1-4中任一项所述的离子注入机多片晶圆定位系统的定位方法，其特征在于，包括以下步骤51、晶圆机械手依次从晶圆片库中取出未定位的晶圆运送到多片晶圆定位系统的各层晶圆托盘上；52、多片晶圆定位系统对放入的晶圆进行定位，同时机械手继续将未定位的晶圆送入定位系统中；53、当多片晶圆定位系统各层放满后，则晶圆机械手等待晶圆定位；54、晶圆机械手将完成定位的晶圆运送到离子注入的下一步骤中，并判断整个晶圆片库中所有晶圆是否完成定位；若是，则继续将完成定位的晶圆运送到离子注入的下一步骤中；若否，则返回步骤Si，直到片库中所有的晶圆完成定位过程。
6.根据权利要求5所述的定位方法，其特征在于，机械手将未定位的晶圆放到定位系统各层的晶圆托盘(4)上后，对应层晶圆定位的工作就开始进行；对应层的电机(1)带动晶圆托盘(4)开始转动；光源(5)发出恒定的光信号，传感器(6)扫描晶圆边缘并不断地将检测到的数据传送给主控计算机；同时，编码器( 也通过同步带C3)实时地测量晶圆所转动的角度，当晶圆转动一周后，主控计算机通过传感器(6)及编码器( 所传回的数据计算出晶圆的缺口位置；最后再通过电机(1)带动晶圆托盘(4)转动，使晶圆转动到预定的位置。
全文摘要
本发明为一种离子注入机多片晶圆定位系统，包括多层独立的晶圆定位单元，每层晶圆定位单元包括电机、编码器、同步带、晶圆托盘、光源、传感器以及支架；电机和编码器之间通过同步带连接，晶圆托盘由电机带动旋转，同时编码器通过同步带测量晶圆托盘转动的角度，晶圆置于晶圆托盘上；晶圆托盘转动时光源发出光信号，传感器扫描晶圆边缘并将检测结果传给主控计算机。本发明结构紧凑能同时定位多片晶圆，在晶圆定位的同时可在该系统中取放其它晶圆，提高了离子注入机晶圆定位的整体效率。
文档编号H01L21/68GK102324366SQ20111027428
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者万超, 付成龙, 伍三忠, 周于, 朱煜, 杨开明, 陈恳 申请人:清华大学