本发明实施例涉及半导体制造领域，特别涉及一种晶圆加工系统及晶圆加工方法。
背景技术：
在半导体晶圆的制备过程中，真空传送腔室(vacuumtransfermodule，vtm)通常与各种晶圆制程腔室(processmodule，pm)结合使用，其中晶圆制程腔室可包括光刻系统、刻蚀系统以及物理沉积系统。
具体地说，真空传送腔室放置在晶圆的储备设施和多个晶圆制程腔室之间。当需要对一片晶圆加工时，可以从晶圆储备设施中取出至少一片被选晶圆，并将被选中的晶圆放到多个制程腔室中的一个或多个。
技术实现要素：
本发明实施例解决的技术问题为提供一种晶圆加工系统及晶圆加工方法，解决晶圆在传送过程中发生偏移的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种晶圆加工系统，包括：真空传送腔室、晶圆传输装置以及设置在所述真空传送腔室内的晶圆定位装置和晶圆承载装置；所述晶圆定位装置用于检测所述晶圆的偏移量；所述晶圆传输装置用于承载所述晶圆并将所述晶圆传输至任意指定位置，且可根据所述偏移量调整自身的位置；所述晶圆承载装置相对于所述晶圆传输装置可移动，且用于承载所述晶圆并分离所述晶圆与所述晶圆传输装置。
另外，所述晶圆传输装置包括可移动至任意位置的机械手臂和与所述机械手臂活动连接的机械手，所述机械手用于承载所述晶圆；所述机械手具有开口，所述晶圆承载装置可穿过所述开口，以分离所述晶圆与所述晶圆传输装置。
另外，所述真空传送腔室包括底壁和与所述底壁相对设置的顶壁，所述晶圆承载装置包括设置在所述底壁上的可升降的支撑杆和位于所述支撑杆上的承载台；其中，所述支撑杆升起时，所述承载台从所述机械手的所述开口中穿出并承载所述晶圆。
另外，所述晶圆承载装置在未工作时的高度低于所述晶圆传输装置的高度。
另外，所述支撑杆至少包括第一套杆和第二套杆，所述第二套杆相对于所述第一套杆可活动，所述第一套杆的长度与所述第二套杆的长度中的最大值小于所述晶圆传输装置的高度，所述第一套杆的长度和所述第二套杆的长度之和大于所述晶圆传输装置的高度。
另外，所述第一套杆的长度与所述第二套杆的长度中的最大值与所述承载台的厚度之和小于所述晶圆传输装置的高度；所述第一套杆的长度、所述第二套杆的长度及所述承载台的厚度之和大于所述晶圆传输装置的高度。
另外，所述晶圆承载装置设置于所述晶圆定位装置内，且所述晶圆承载装置的中心轴线与所述晶圆定位装置中心轴线重合；或者，所述晶圆承载装置设置于所述晶圆定位装置的侧面。
另外，所述晶圆定位装置包括至少三个光感传感器，每一所述光感传感器用于检测所述晶圆的至少一边缘点的位置，不同的所述光感传感器检测的边缘点不同。
另外，所述晶圆的偏移量大于预设偏移范围时，所述晶圆定位装置发出报警信息。
相应地，本发明实施例还提供一种晶圆加工方法，包括：提供上述晶圆加工系统；提供晶圆，所述晶圆传输装置承载所述晶圆需从预设指定位置进入所述晶圆定位装置检测，所述晶圆定位装置获取所述晶圆的偏移量；若所述偏移量不为零，所述晶圆传输装置将所述晶圆传递到所述晶圆承载装置；所述晶圆传输装置根据所述偏移量调节自身的位置，以使所述晶圆传输装置的中心轴线与所述晶圆的中心轴线重合后，所述晶圆承载装置将所述晶圆传递至所述晶圆传输装置；所述晶圆传输装置承载所述晶圆至所述晶圆定位装置，再次获取所述晶圆的偏移量，若所述偏移量不为零，则再次执行上述步骤，直至所述偏移量归零。
另外，所述晶圆传输装置承载所述晶圆需从所述预设指定位置进入所述晶圆定位装置检测，所述晶圆传输装置的中心轴线与所述晶圆定位装置的中心轴线重合。
另外，所述晶圆承载装置设置于所述晶圆定位装置内，且所述晶圆承载装置的中心轴线与所述晶圆定位装置的中心轴线重合；若所述偏移量不为零，所述晶圆承载装置分离所述晶圆与所述晶圆传输装置，所述晶圆传输装置根据所述偏移量调节自身的位置，以使所述晶圆传输装置的中心轴线与所述晶圆的中心轴线重合；所述晶圆承载装置移动，以使所述晶圆传输装置承载所述晶圆。
另外，所述晶圆承载装置包括可升降的支撑杆，所述晶圆传输装置包括开口；所述支撑杆升起以从所述开口处顶出并承载所述晶圆，所述晶圆传输装置调整自身的位置，以使所述晶圆传输装置的中心轴线与所述晶圆的中心轴线重合，所述支撑杆下降以使所述晶圆传输装置承载所述晶圆。
另外，所述晶圆承载装置设置于所述晶圆定位装置侧面；若所述偏移量不为零，所述晶圆传输装置将所述晶圆传输至所述晶圆承载装置；所述晶圆承载装置分离所述晶圆与所述晶圆传输装置，所述晶圆传输装置根据所述偏移量调节自身的位置，以使所述晶圆传输装置的中心轴线与所述晶圆的中心轴线重合；所述晶圆承载装置移动，以使所述晶圆传输装置承载所述晶圆；所述晶圆传输装置将所述晶圆传输至所述晶圆定位装置。
与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：
上述技术方案中，提供了一种新的晶圆加工系统，该晶圆加工系统能够对晶圆的偏移量进行检测，且能够在偏移量不为零时调节晶圆的位置以消除晶圆的偏移。
另外，晶圆承载装置在未工作时的高度低于晶圆传输装置的高度，有利于避免晶圆传输装置与晶圆承载装置在晶圆传输过程中发生碰撞。
另外，晶圆的偏移量大于预设偏移范围时发出报警信息，有利于监控晶圆的调节情况，以便于及时发现晶圆的位置异常，避免晶圆长时间处于位置异常状态，进而保证晶圆加工系统的正常运行。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为一种偏移量检测示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种晶圆加工系统的一结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的一种晶圆加工系统的另一结构示意图；
图4为图2中晶圆定位装置的结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的一种晶圆加工系统的一结构示意图；
图6为本发明另一实施例提供的一种晶圆加工系统的另一结构示意图；
图7至图10为本发明一实施例提供的一种晶圆加工方法各步骤对应的动作示意图；
图11至图15为本发明另一实施例提供的一种晶圆加工方法各步骤对应的动作示意图。
具体实施方式
现有晶圆加工系统中，将晶圆从真空传送腔室传输至晶圆制程腔室的过程中，需要经过晶圆定位装置，以检测晶圆的偏移量。晶圆定位装置具有预设的第一偏移值a和第二偏移值b，第二偏移值b大于第一偏移值a，参考图1；当晶圆的偏移量大于或等于第一偏移量a且小于或等于第二偏移量b时，需要手动将晶圆传送至预设位置；当晶圆的偏移量大于第二偏移值b时，需要将真空传送腔室的盖子打开以取出晶圆。
需要注意的是，无论是手动传送晶圆还是将真空传送腔室的盖子打开以取出晶圆，都可能导致晶圆发生损伤甚至毁坏，从而降低晶圆的产品良率；此外，以上两种方式都需要耗费较长的时间，使得晶圆加工的效率降低。
为解决上述问题，本发明提供一种晶圆加工系统及晶圆加工方法，不仅能够对晶圆的偏移情况进行检测，且能够根据检测到的偏移量调节晶圆传输装置的位置，以消除晶圆与晶圆传输装置之间的位置偏移。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
图2为本发明一实施例提供的一种晶圆加工系统的一结构示意图；图3为本发明一实施例提供的一种晶圆加工系统的另一结构示意图；图4为图2中晶圆定位装置的结构示意图。
参考图2至图4，晶圆加工系统包括：真空传送腔室1、晶圆传输装置3以及设置在真空腔室1内的晶圆定位装置4和晶圆承载装置5；晶圆定位装置4用于检测晶圆10的偏移量；晶圆传输装置3用于承载晶圆10并将晶圆10传输至任意指定位置，且可根据偏移量调整自身的位置；晶圆承载装置5相对于晶圆传输装置3高度可调节，用于承载晶圆10并分离晶圆10与晶圆传输装置3。
以下将结合附图对本发明实施例提供的晶圆加工系统能够详细说明。
本实施例中，晶圆加工系统包括真空传送腔室1、制程腔室2、晶圆传输装置3、晶圆定位装置4、晶圆承载装置5、真空大气转换装置6、大气传输模块7、晶圆盒承载装置8、晶圆对准模块9及晶圆10。
在晶圆加工系统中，晶圆传输装置3从晶圆盒承载装置8中取出晶圆10，经过大气传输模块7传送至晶圆对准模块9中进行晶圆对准；晶圆传输装置3将晶圆10从晶圆对准模块9中取出，经过真空大气转换装置6进入真空传送腔室1中，经过晶圆定位装置4检测后传送至各个制程腔室2。
本实施例中，真空传送腔室1具有底壁11和与底壁11相对设置的顶壁12，晶圆定位装置4固定于底壁11上，用于检测晶圆10的偏移量；晶圆承载装置5固定于底壁11上，晶圆承载装置5的中心与晶圆定位装置4的中心重合，且晶圆承载装置5在底壁11的投影位于晶圆定位装置4的圆周40内，参考图3。
晶圆定位装置4包括至少三个光感传感器41，每一光感传感器41用于检测晶圆10的至少一边缘点的位置，不同的光感传感器41检测的边缘点不同，参考图4。具体地，晶圆定位装置4包括三个光感传感器41，每一光感传感器41具有一中心位置，且三个光感传感器41的中心位于圆周40上，圆周40具有圆心o及半径r。
晶圆承载装置5包括支撑杆51和承载台52，支撑杆51包括第一套杆511、第二套杆512以及第三套杆513，参考图3；第二套杆512相对于第一套杆511可活动，第三套杆513相对于第一套杆511可活动；第一套杆511的高度、第二套杆512的高度以及第三套杆513的高度中的最大值与承载台52的厚度之和小于晶圆传输装置3的高度；第一套杆511的高度、第二套杆512的高度、第三套杆513的高度以及承载台52的厚度之和大于晶圆传输装置3的高度。其中，高度指的是垂直于底壁11方向上的轴长。
其中，第一套杆511的高度、第二套杆512的高度以及第三套杆513的高度中的最大值与承载台52的厚度之和小于晶圆传输装置3的高度，如此，能够保证晶圆承载装置5在未工作状态，即支撑杆处于收缩状态时，晶圆传输装置3在传输晶圆10时不会与晶圆承载装置5碰撞。
其中第一套杆511的高度、第二套杆512的高度、第三套杆513的高度以及承载台52的厚度之和大于晶圆传输装置3的高度1cm～2cm。如此，即可保证晶圆承载装置5能够分离晶圆10与晶圆传输装置3，也可保证晶圆承载装置5不会碰撞到真空传送腔室1的顶壁12。
晶圆传输装置3承载晶圆10从预设指定位置进入晶圆定位装置4，晶圆传输装置3的中心轴线与晶圆定位装置4的中心重合。如此，晶圆定位装置4检测并获取到的晶圆10的偏移量，即为晶圆10相对于晶圆传输装置4的偏移量。
每一光感传感器41检测晶圆10的一边缘点的位置，根据检测到的三个边缘点能够确定一个标准圆，通过计算标准圆的圆心位置即可得知晶圆10的圆心位置；将晶圆10的圆心位置与晶圆定位装置4圆心位置进行比较，可得到晶圆10与晶圆传输装置3的偏移量；该偏移量为矢量。
其中，光感传感器41检测晶圆10的一边缘点的位置，具体包括：光感传感器41发出检测光线，当检测光线照射至晶圆10上时发生反射；光感传感器41接收反射回来的检测光线，并根据接收到的检测光线判断晶圆10的边缘点的位置。
本实施例中，晶圆传输装置3承载晶圆10从预设指定位置进入晶圆定位装置4且晶圆10的位置未发生偏移时，晶圆10的中心轴线与晶圆定位装置4的中心轴线重合，晶圆定位装置4的中心轴线过圆心o点，晶圆10的侧边在底壁11上的正投影与圆周40重合。也就是说，晶圆10的半径与圆周40的半径相等，晶圆10的侧边在光感传感器41上的正投影位于光感传感器41的中心位置，如此，光感传感器41能够更好地检测晶圆10在不同方向上的偏移，避免晶圆10沿某一方向上的偏移无法被检测到。
本实施例中，晶圆定位装置4存储有预设偏移范围，当晶圆10的偏移量大于预设偏移范围时，晶圆定位装置4发出报警信息。如此，有利于监控晶圆10的调节情况，以便于及时发现晶圆10的位置异常，避免晶圆10处于长时间的位置异常状态，进而保证晶圆加工系统的正常运行。
本实施例中，光感传感器41为长度为l的长方体，长方体的长轴指向圆心o；相应地，晶圆定位装置4具有最大可检测偏移量，最大可检测偏移量的大小为l/2。其中，最大可检测偏移量指的是：当晶圆10的偏移量小于最大可检测偏移量时，晶圆10的偏移量可以被检测到；当晶圆10的偏移量大于或等于最大可检测偏移量时，晶圆10的偏移量无法被检测到。
具体地，本实施例中，最大可检测偏移量为0～0.5cm，例如为0.2cm、0.3cm、0.5cm；在其他实施例中，最大可检测偏移量为0～1cm，例如为0.6cm、0.8cm、0.9cm。
需要说明的是，本实施例中，三个光感传感器41呈等角度间隔分布于圆周40上；在其他实施例中，三个光感传感器可呈不等角度分布于圆周40上。
晶圆传输装置3包括可移动至任意位置的机械手臂31和与机械手臂31活动连接的机械手32，机械手32用于承载晶圆10，参考图2；机械手32具有圆形开口320，参考图3；晶圆承载装置5的承载台52可穿过圆形开口320，以分离晶圆10和晶圆传输装置3。
本实施例中，晶圆传输装置3承载晶圆10从指定位置进入晶圆定位装置4，当检测到有偏移量时，晶圆承载装置5上升将晶圆10从机械手32的圆形开口320中顶出；晶圆传输装置3根据检测的偏移量调整自身位置，以使晶圆传输装置3的中心轴线与晶圆的中心轴线重合后，晶圆承载装置5将晶圆10传递至晶圆传输装置3；晶圆传输装置3承载晶圆10从指定位置再次进入晶圆定位装置4，再次获取偏移量；若偏移量不为零，则再次执行上述步骤，直至偏移量归零。
需要说明的是，承载台52的形状与尺寸可根据圆形开口320和晶圆10偏移量范围进行调整，以保证承载台52能够顺利从圆形开口320中顶出，并在晶圆传输装置3调整自身位置之后，承载台52顺利从圆形开口320中下降，将晶圆10传递回晶圆传输装置3的机械手32上。
在本实施例中，圆形开口320的直径为15cm，晶圆10的偏移量范围为0～0.5cm，例如为0.2cm、0.3cm、0.4cm，承载台52为圆形，则承载台52的直径为10cm～14cm，例如为11cm、12cm、13cm。
为便于理解和说明晶圆加工系统，以下将通过阐述晶圆加工系统的工作原理，对晶圆加工系统进行更详细的说明。
在本发明一具体实施例中，晶圆承载装置设置于晶圆定位装置内。参考图1、图4以及图7至图10，图7至图10为本发明一实施例提供的一种晶圆加工方法各步骤对应的动作示意图。
参考图7，晶圆传输装置3承载晶圆10从预设指定位置进入晶圆定位装置4。
在晶圆传输装置3将晶圆10送入制程腔室2之前，对晶圆10的偏移量进行检测，当晶圆10的偏移量满足预设条件时，晶圆传输装置3将晶圆10送入制程腔室2内，以确保进入制程腔室2的晶圆10能够处于预设的加工位置，进而保证加工工艺的准确进行。
本实施例中，晶圆定位装置4检测到的晶圆10偏移量为零时，晶圆传输装置3将晶圆10传输至制程腔室2；在其他实施例中，晶圆定位装置存储有预设偏移量，当检测到的偏移量小于预设偏移量时，晶圆传输装置将晶圆传输至制程腔室内，预设偏移量可以是3mm～5mm，例如为3.5mm、4mm、4.5mm。
需要说明的是，晶圆传输装置3的运行轨迹是由程序设定的，也就是说，晶圆传输装置3承载晶圆10并进入晶圆定位装置4时，晶圆传输装置3始终停留在一固定位置。如此，能够保证晶圆定位装置4每次检测到的晶圆10的偏移量是准确的。
参考图8，晶圆传输装置3将晶圆10传递到晶圆承载装置5。
本实施例中，晶圆承载装置5的中心轴线与晶圆定位装置4的中心轴线重合。如此，在晶圆10未发生偏移时，晶圆承载装置5的承载台52能够支撑晶圆10的圆心位置，有利于保证承载台52能够稳定承载晶圆10。
此外，由于晶圆加工系统中包含多个制程腔室2，在晶圆10从制程腔室2移动至晶圆盒承载装置8的过程中，晶圆传输装置3可能从任意方向将晶圆10传递到晶圆承载装置5上，因此，晶圆承载装置5的中心轴线与晶圆定位装置4的中心轴线重合，有利于避免晶圆承载装置5在后续根据偏移量调节自身的位置的过程中与晶圆承载装置5发生碰撞。
本实施例中，在晶圆定位装置4检测到晶圆10的偏移量不为零时，晶圆承载装置5的支撑杆51升起，支撑杆51的升起使得承载台52穿过晶圆传输装置3的圆形开口320，进而承载晶圆10并分离晶圆10与晶圆传输装置3。
需要说明的是，在其他实施例中，晶圆承载装置位于晶圆定位装置侧面，在晶圆定位装置检测到晶圆的偏移量不为零时，晶圆承载装置需先将晶圆传输至晶圆承载装置上方。
参照图9，晶圆传输装置3根据检测到的偏移量调节自身的位置。
晶圆传输装置3具有一中心轴线，在晶圆10未发生偏移时，晶圆10的中心轴线与晶圆传输装置3的中心轴线重合，也就是说，当晶圆传输装置3承载晶圆10进入晶圆定位装置4时，晶圆传输装置3的中心轴线与晶圆定位装置4的中心轴线重合；晶圆10发生偏移后，晶圆10的中心轴线相对于晶圆传输装置3的中心轴线发生偏移，按照预设轨迹行走的晶圆传输装置3无法将晶圆10准确传输至制程腔室2中的预设位置。
本实施例中，在晶圆10与晶圆传输装置3分离后，晶圆传输装置3根据检测到的偏移量调节自身的位置，以使晶圆传输装置3的中心轴线和晶圆10的中心轴线重合。
参照图10，晶圆承载装置5将晶圆10传递至晶圆传输装置3。
具体地，支撑杆51下降，以使晶圆传输装置3重新承载晶圆10；晶圆传输装置3在重新承载晶圆10后，再次调整自身的位置。
晶圆传输装置3在重新承载晶圆10后，根据晶圆定位装置4检测到的偏移量再次调整自身的位置，以使晶圆传输装置3的中心轴线与晶圆定位装置4的中心轴线重合。晶圆传输装置3前后两次移动的移动距离相同且移动方向相反，如此，能够消除晶圆10的偏移，且保证晶圆传输装置3处于预设运行轨迹中。
本实施例中，在晶圆传输装置3处于预设运行轨迹之后，晶圆定位装置4再次检测晶圆10的偏移量，若再次检测所得到的偏移量为零，则说明晶圆10的偏移量已经被消除，晶圆传输装置3将晶圆10传输至制程腔室2内；若再次检测得到的偏移量不为零，则说明在消除晶圆10偏移量的过程中出现了意外，晶圆传输装置3需要重新调节位置，以使晶圆10的偏移量为零。
在本发明另一具体实施例中，晶圆承载装置设置于晶圆定位装置侧面。参照图6以及图11至图14，图11至图15为本发明另一实施例提供的一种晶圆加工方法各步骤对应的动作示意图。
参考图11，晶圆传输装置23承载晶圆210从预设指定位置进入晶圆定位装置24，晶圆定位装置24获取晶圆210的偏移量。
参考图12和图13，若偏移量不为零，晶圆传输装置23将晶圆210传递到晶圆承载装置25。具体地，晶圆传输装置23移动至晶圆承载装置25上方；支撑杆251升起，以使承载台252穿出圆形开口232，以承载晶圆210并分离晶圆210和晶圆传输装置23。
参考图13，晶圆传输装置23调节自身的位置，以使晶圆传输装置23的中心轴线与晶圆210的中心轴线重合。
参考图14，晶圆承载装置25将晶圆210传递至晶圆传输装置23。
具体地，支撑杆251下降，以使晶圆传输装置23重新承载晶圆210，且在重新承载晶圆210后再次调整自身的位置，以使晶圆传输装置23的中心轴线和晶圆承载装置25的中心轴线重合。
在晶圆传输装置23重新承载210后，还将承载晶圆210至晶圆定位装置24，再次获取晶圆210的偏移量。若偏移量不为零，再次执行上述步骤，直至偏移量为零。
本实施例中，提供了一种新的晶圆加工系统，该晶圆加工系统能够对晶圆的偏移情况进行检测，且能够根据检测到的偏移量调节晶圆的位置以消除晶圆的位置偏移。
相应的，本发明实施例还提供了一种晶圆加工方法，包括：提供上述晶圆加工系统；提供晶圆，所述晶圆传输装置承载所述晶圆需从预设指定位置进入所述晶圆定位装置检测，所述晶圆定位装置获取所述晶圆的偏移量；若所述偏移量不为零，所述晶圆传输装置将所述晶圆传递到所述晶圆承载装置；所述晶圆传输装置根据所述偏移量调节自身的位置，以使所述晶圆传输装置的中心轴线与所述晶圆的中心轴线重合后，所述晶圆承载装置将所述晶圆传递至所述晶圆传输装置；所述晶圆传输装置承载所述晶圆至所述晶圆定位装置，再次获取所述晶圆的偏移量，若所述偏移量不为零，则再次执行上述步骤，直至所述偏移量归零。
本发明实施例中，晶圆承载装置既可以设置于晶圆定位装置内，也可以设置于晶圆定位装置侧面。
当晶圆承载装置设置于晶圆定位装置内时，若检测到的偏移量不为零，晶圆承载装置移动，以承载晶圆并分离晶圆与晶圆传输装置；当晶圆承载装置设置于晶圆定位装置侧面时，若检测到的偏移量不为零，则在晶圆传输装置将晶圆传输至晶圆承载装置上方后，晶圆承载装置承载晶圆并分离晶圆与晶圆传输装置，且在晶圆传输装置重新承载晶圆之后，晶圆传输装置再次将晶圆传输至晶圆定位装置的传送范围内。
本实施例中，提供了一种新的晶圆加工方法，该晶圆加工方法能够对晶圆的偏移情况进行检测，且能够根据检测到的偏移量调节晶圆的位置以消除晶圆的位置偏移。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。