一种工艺环和工艺托盘的传输及位置校准系统的制作方法

本技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种工艺环和工艺托盘的传输及位置校准系统。

背景技术：

1、为了提高取放晶圆时的准确度，避免晶圆偏位或破损等问题的发生，半导体真空传输及位置校准系统通常采用awc(active wafer centering)功能进行检测和校正。如图1所示，在晶圆20的传输路径上安装了两个awc传感器10，箭头b示意性地表示晶圆运动方向。当晶圆20经过awc传感器10时，通过传感器状态的变化可以计算出晶圆20的边缘位置，进一步结合晶圆20的运动状态可以计算出晶圆20的实际圆心数据；在放置晶圆20时，可以根据求得的实际圆心数据，来对晶圆20的位置进行补偿。

2、在执行半导体制造工艺的反应腔室内，设有工艺环(process kit ring)，其围绕着晶圆和/或承载晶圆的基座顶部(如静电吸盘)的周边，用以保护被工艺环遮蔽的部件不受反应腔室内的工艺气体或等离子体影响，或者还用来对晶圆边缘区域的处理效果进行辅助调整。工艺环在加工工艺过程中会随着时间的推移被逐步损耗，需要定期更换。

3、更换过程中，工艺环叠放在工艺托盘(carrier)的顶面，由机械手对工艺环和工艺托盘的组件进行托举，并带动该组件移动到指定位置。例如，所述组件被机械手传送到可以存放工艺环和/或工艺托盘的存储设施内，通过其中的支架对该组件进行支撑；如果工艺环位置错误或者工艺托盘方向不正确，则需要开启存储设施的尾部视窗，通过人工操作进行调整，这样费时费力，还可能对工艺环造成污染。

4、目前在更换工艺环、传输工艺环和工艺托盘的过程中，缺乏有效的技术手段来检测和定位工艺环、工艺托盘的位置，也缺乏调整工艺环、工艺托盘位置的自动化手段。用于检测和校正晶圆的awc技术无法在更换、传输工艺环的上述过程直接应用，因为传统awc传感器使用的是对射式传感器，一侧为光束的发射端、一侧为光束的接收端；当堆叠的工艺环和工艺托盘穿过对射式传感器时，两者会同时阻挡射出的光束，导致传感器无法有效区分工艺环和工艺托盘的边界情况。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种工艺环和工艺托盘的传输及位置校准系统，可以提高放置工艺环和工艺托盘时的准确度。

2、为了达到上述目的，本实用新型的技术方案在于提供一种工艺环和工艺托盘的传输及位置校准系统，其包含：

3、机械手，用于传输工艺环和工艺托盘；所述工艺托盘位于工艺环下方，所述机械手位于工艺托盘下方，对堆叠的工艺环和工艺托盘进行托举，并带动所述工艺环和工艺托盘进行移动；

4、至少两个激光位移传感器；在所述机械手传输工艺环和工艺托盘的过程中，所述激光位移传感器用于分别检测工艺环和工艺托盘的边缘。

5、可选地，所述激光位移传感器通过同轴发射激光光束并接收反射光进行测量；所述激光位移传感器位于所述工艺环、工艺托盘和机械手的下方，并且具有向上照射的检测光轴。

6、可选地，所述工艺托盘的厚度，与所述激光位移传感器的分辨率匹配，并处在所述激光位移传感器的可检测距离范围内。

7、可选地，所述工艺托盘的厚度为2～3mm。

8、可选地，所述工艺环为圆环状的结构；所述工艺托盘为圆盘；

9、所述工艺托盘的直径小于工艺环的外径且大于工艺环的内径。

10、可选地，设有两个激光位移传感器，其分布在工艺环和工艺托盘的传输路径的两旁。

11、可选地，所述传输及位置校准系统还包含处理器，其与激光位移传感器信号连接，来接收所述激光位移传感器测得的以下数据：

12、在工艺环的第一侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺环的第一侧外边缘对应的第一组数据；

13、在工艺托盘的第一侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺托盘的第一侧外边缘对应的第二组数据；

14、在工艺托盘的第二侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺托盘的第二侧外边缘对应的第三组数据；

15、在工艺环的第二侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺环的第二侧外边缘对应的第四组数据；

16、其中，所述工艺环、工艺托盘各自的第一侧外边缘，是工艺环和工艺托盘还没有被传送到激光位移传感器上方之前，靠近于激光位移传感器的一侧；所述工艺环、工艺托盘的第二侧外边缘与第一侧外边缘相对，是工艺环和工艺托盘还没有被传送到激光位移传感器上方之前，远离激光位移传感器的一侧；

17、所述处理器用于根据接收到的第一组数据到第四组数据来计算工艺环和工艺托盘的实际圆心数据，判断工艺环和/或工艺托盘是否偏位，并在判断发生偏位时向机械手输出相应的第一指令；所述第一指令用于驱使机械手来调整放置工艺环和/或工艺托盘时的位置。

18、可选地，所述机械手还用于单独传输工艺环，并将测得的以下数据发送给处理器：在工艺环的第一侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺环的第一侧外边缘对应的第五组数据；以及，在工艺环的第二侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺环的第二侧外边缘对应的第六组数据；

19、其中，所述处理器还用于根据接收到的第五组数据、第六组数据来计算工艺环的实际圆心数据，判断工艺环是否偏位，并在判断发生偏位时向机械手输出相应的第二指令，所述第二指令用以驱使机械手来调整放置工艺环时的位置。

20、可选地，所述机械手还用于单独传输工艺托盘，并将测得的以下数据发送给处理器：在工艺托盘的第一侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺托盘的第一侧外边缘对应的第七组数据；以及，在工艺托盘的第二侧外边缘遮挡激光位移传感器的检测光轴时，激光位移传感器测得的与工艺托盘的第二侧外边缘对应的第八组数据；

21、其中，所述处理器还用于根据接收到的第七组数据、第八组数据来计算工艺托盘的实际圆心数据，判断工艺托盘是否偏位，并在判断发生偏位时向机械手输出相应的第三指令，所述第三指令用以驱使机械手来调整放置工艺托盘时的位置。

22、可选地，所述机械手是大气机械手，用于在运输盒和过渡腔室之间传送工艺环和工艺托盘；所述运输盒和过渡腔室分别连接在工厂接口段的两侧，所述大气机械手位于工厂接口段内；

23、所述激光位移传感器用于在大气机械手带动工艺环和/或工艺托盘从运输盒传送到过渡腔室内的第一传输过程中进行检测；

24、和/或，所述激光位移传感器用于在大气机械手带动工艺环和/或工艺托盘从过渡腔室传送到运输盒内的第二传输过程中进行检测。

25、可选地，所述激光位移传感器位于工厂接口段内靠近过渡腔室的一侧。

26、本实用新型的传输及位置校准系统，至少具有以下的有益效果：

27、原先如果出现工艺环位置错误或工艺托盘方向不正确等问题，需要打开放置了这些物料的存储设施的视窗，人为对工艺环和/或工艺托盘进行调整，操作繁琐且效率低，还有污染或损坏工艺环的风险。本实用新型则通过应用传感器来检测工艺环和工艺托盘的边缘，确定两者的实际位置，如果发生偏位，可以驱使机械手在放置工艺环、工艺托盘时进补偿纠正，自动化程度高，实现高效、精准放置物料的效果。

28、传统的awc传感器用于检测和校正晶圆，使用的是对射式传感器，在空间上一次只能检测一种物料，无法区分出堆叠的工艺环和工艺托盘的边界。本实用新型则通过应用同轴位移传感器，在传输工艺环和工艺托盘的过程中，实现堆叠物体的边缘检测和区分，进而确定堆叠物体各自的中心位置。此外，本实用新型还可以针对机械手单独承载并传输工艺环或工艺托盘的情况，由同轴位移传感器利用现有的awc技术实施检测，并驱使机械手在单独传输和放置工艺环或工艺托盘的过程中进行放置位置的补偿校正。

29、本实用新型的示例中，可以实现大气机械手在运输盒和过渡腔室之间传输工艺环和/或工艺托盘过程中的位置检测和校正，提高在运输盒或过渡腔室内放置工艺环和/或工艺托盘时的精确度。