本发明涉及半导体设备领域，更具体地，涉及一种半导体设备及其晶圆传输腔室和晶圆传输方法。
背景技术：
随着微电子技术的迅猛发展，晶圆加工的关键尺寸逐渐减小，而晶圆加工的复杂程度却不断增加，这使得晶圆加工的总体周期不断变长。为了更加快速地得到客户需要的晶圆产品，在不影响晶圆加工工艺的前提下，如何有效地较少晶圆的总体加工时间成为了提高晶圆加工效率的关键。晶圆的总体加工时间包括晶圆的工艺时间和晶圆的传输时间。因此，晶圆传输时间的提升对晶圆加工效率的提升十分重要。等离子刻蚀机是晶圆加工过程中的重要组成部分，晶圆传输时间长短直接影响机台腔室的使用效率。
目前，晶圆传输系统主要由大气传输模块、大气真空交换模块、真空传输模块组成。晶圆在大气端传输过程中需要经过位置校准装置进行位置校准，之后才会进入大气真空交换模块，最后进入真空端。晶圆在大气端停留时间较长(需要进行位置校准)，这会很大的增加晶圆的总体传输时间，进而影响晶圆的传输效率。
因此，如何减少晶圆在机台上的传输时间，是目前面临的主要问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种半导体设备及其晶圆传输腔室和晶圆传输方法，解决晶圆在传输系统中传输时间长的问题。
为实现上述目的，本发明提出了一种半导体设备中的晶圆传输腔室，包括腔室本体，还包括：
抽气组件，用于从所述腔室本体中抽气；
标记检测组件，位于所述腔室本体中，用于检测晶圆上的对准标记；
定位校准组件，位于所述腔室本体中，用于承载晶圆，带动晶圆旋转，并在所述标记检测组件检测到所述对准标记后，逐渐停止旋转，使晶圆停止在一预设位置处。
作为可选方案，所述晶圆传输腔室还包括晶圆传感器，位于所述腔室本体中，用于检测所述定位校准组件上是否放置有晶圆。
作为可选方案，所述晶圆传感器包括光电式接近开关或超声波式接近开关。
作为可选方案，所述对准标记为设置在晶圆边缘的缺口。
作为可选方案，所述标记检测组件包括相对设置的激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器中的一个设置于所述腔室本体的顶壁，另一个设于所述腔室本体的底壁。
作为可选方案，所述定位校准组件包括：设置于所述腔室底壁上的可旋转的支撑柱，以及与所述支撑柱固定连接并沿所述支撑柱周向分布的多个支撑杆，每个所述支撑杆的端部均设置有支撑垫。
作为可选方案，所述晶圆传输腔室还包括：
进气组件，用于向所述腔室本体中通气；
气体压力传感器，用于检测所述所述腔室本体内部的气压。
本发明还提出了一种半导体设备，包括上述的晶圆传输腔室。
作为可选方案，所述半导体设备还包括：驱动器、控制器，其中，
所述驱动器用于驱动定位校准组件旋转或停止；
所述控制器用于，在所述定位校准组件上承载有晶圆时，控制所述抽气组件对所述腔室进行抽气操作，同时控制所述驱动器驱动所述定位校准组件旋转，以带动所述晶圆旋转，并控制所述标记检测组件检测所述晶圆的对准标记；在所述标记检测组件检测到所述对准标记时，将晶圆此时的位置确定为初始位置；基于所述初始位置，控制所述驱动器使所述定位校准组件逐步停止旋转，使晶圆停止在一预设位置处。
本发明还提供了一种晶圆传输方法，应用于上述的晶圆传输腔室，所述方法包括：
将晶圆放置于所述定位校准组件上；
通过所述抽气组件对所述腔室本体进行抽气操作，同时使所述定位校准组件带动所述晶圆旋转，并通过所述标记检测组件检测所述晶圆的对准标记；
当所述标记检测组件检测到所述对准标记时，使所述定位校准组件逐渐停止旋转，并使晶圆停止在一预设位置处。
本发明的有益效果在于：
在对晶圆传输腔室抽真空的过程中通过标记检测组件检测晶圆的对准标记，通过定位校准组件实现对晶圆的定位校准，将原来分步进行的步骤(晶圆定位校准和腔室抽真空)合并在一个步骤中同时进行，缩短了晶圆的传输时间，提高了机台的使用效率。
本发明的装置和方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一实施例的一种晶圆传输腔室的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例一种定位校准组件的结构示意图。
附图标记说明：
100-腔室本体；1-进气管路；2-第一控制阀；3-第二控制阀；4-出气管路；5-气体压力传感器；6-支撑柱；61-支撑杆；62-支撑垫；7-晶圆传感器；8-激光发射器；9-晶圆；10-激光接收器；201-电机；202-固定部；203-旋转部。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明一实施例的一种晶圆传输腔室的结构示意图，请参考图1，晶圆传输腔室包括腔室本体100，还包括：
抽气组件，用于从腔室本体100中抽气；
标记检测组件，位于腔室本体100中，用于检测晶圆9上的对准标记；
定位校准组件，位于腔室本体100中，用于承载晶圆9，带动晶圆9旋转，并在标记检测组件检测到对准标记后，逐渐停止旋转，使晶圆9停止在一预设位置处。
优选地，晶圆传输腔室的腔室本体100可以为密封的腔室，本实施例中，抽气组件可以包括贯穿腔室底壁的出气管路4和设置于出气管路4上的第二控制阀3，以及连接于出气管路4的真空泵(图中未示出)，抽气组件用于将腔室本体100抽成真空。本实施例中第二控制阀3为电磁阀，腔室本体100内部还可以设有气体压力传感器5，用于测量腔室本体100内部的大气压力。在一个优选实施例中，气体压力传感器5可以为数字气压传感器，其具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点。
腔室本体100内部还设有标记检测组件，用于检测晶圆的对准标记。晶圆的对准标记为设置在晶圆9上、容易识别的部分。标记检测组件可以识别出晶圆的对准标记。在一个优选实施例中，晶圆的对准标记可以为设置在晶圆9边缘的缺口，标记检测组件则可以为相对设置的激光发射器8和激光接收器10。激光发射器8和激光接收器10中的一个设置于腔室本体100的顶壁，另一个设于腔室本体100的底壁。当晶圆9的缺口位于激光发射器8的激光发射路径上时，激光发射器8发射的激光被激光接收器10接收到，实现对晶圆对准标记的检测。本实施例中，缺口的位置设置在晶圆的边缘，但不限于在晶圆边缘设置缺口，也可以在晶圆9的其他位置设置能够通过激光的通孔。
在另一个实施例中，当晶圆的对准标记为设置在晶圆边缘的缺口时，晶圆标记检测组件可以为轮廓扫描仪，轮廓扫描仪扫描晶圆的外轮廓，找到设置在晶圆边缘的缺口，实现对晶圆对准标记的检测，轮廓扫描机可以安装在腔室的顶壁。
晶圆传输腔室内部还包括定位校准组件，其用于承载晶圆9，带动晶圆9旋转，并在标记检测组件检测到对准标记后，逐渐停止旋转，使晶圆9停止在一预设位置处。
参考图2，在一个优选实施例中，定位校准组件可以包括：设置于腔室底壁上的可旋转的支撑柱6，以及与支撑柱6固定连接并沿支撑柱6周向分布的多个支撑杆61，每个支撑杆61的端部均设置有支撑垫62，支撑垫62用于承载晶圆。
本实施例中支撑杆61为3个，3个支撑杆61均匀分布。在其他实施例中，支撑杆的数量可以是4个5个等。支撑垫62位于支撑杆61的端部包括以下两种情况，一种情况为每个支撑杆61上的支撑垫62相互分离；另一种情况为，支撑垫62为一个环形的整体，设置在多个支撑杆61的边缘。支撑垫62的表面相对粗糙以提供足够的摩擦力带动晶圆9旋转。
另一个实施例中，定位校准组件可以包括一支撑柱和位于支撑柱上方的托盘，晶圆放置于托盘的表面上方。
优选地，晶圆传输腔室还可以包括晶圆传感器7，位于腔室本体100中，用于检测定位校准组件上是否放置有晶圆。晶圆传感器7包括光电式接近开关或超声波式接近开关，但不限于此。本实施例中，晶圆传感器7设置在腔室本体100的底壁上，若晶圆9被检测定位校准组件从下方遮挡，可以将晶圆传感器7设置在腔室本体的顶壁或者侧壁上。
优选地，晶圆传输腔室还可以包括进气组件，用于向腔室本体100中通气。作为一种可选的实施例方式，进气组件包括贯穿腔室顶壁的进气管路1和设置于进气管路1上的第一控制阀2，以及连接于进气管路1的气源，本实施例中第一控制阀2为电磁阀，气源为氮气，在其他实施例中，也可以通入其他不与晶圆9发生反应的气体，如氦气、氩气等惰性气体。
本发明一实施例还提供了一种半导体设备，包括上述的晶圆传输腔室，还包括：驱动器、控制器，其中，
驱动器用于驱动定位校准组件旋转或停止；
控制器用于，在定位校准组件上承载有晶圆时，控制抽气组件对腔室进行抽气操作，同时控制驱动器驱动定位校准组件旋转，以带动晶圆旋转，并控制标记检测组件检测晶圆的对准标记；在标记检测组件检测到对准标记时，将晶圆此时的位置确定为初始位置；基于该初始位置，控制驱动器使定位校准组件逐步停止旋转，使晶圆停止在一预设位置处。
继续参考图1，在一优选实施例中，驱动器可以包括：电机201，位于晶圆传输腔室外部；传动部件，包括旋转部203和固定部202，固定部202为环形，包围旋转部203，腔室本体100的底壁设有通孔，旋转部203穿过通孔与定位校准组件连接。固定部202的顶端与晶圆传输腔室的底壁密封连接。传动部件与电机201连接，电机201启动后，固定部202保持不动，只有旋转部203转动，以保证晶圆传输腔室的密封性。传动部件与定位校准组件的连接方式包括：定位校准组件与传动部件设有相互嵌入的部分，如，传动部件与定位校准组件连接的部分为中空结构，定位校准组件一部分伸入中空结构中，伸入中空结构中的部分外表面设有凸起，传动部件中空的内表面设有与凸起配合的凹槽。使传动部件与定位校准组件卡合在一起，以实现对定位校准组件的驱动。在另一个实施例中，驱动部件与支撑部件之间设有一中间连接件，通过中间连接件将驱动部件与支撑部件固定连接。
控制器可以包括多个控制模块，能够分别控制抽气组件、驱动器和标记检测组件。具体地，本实施例中，控制器设有信号接收端，能够控制电机201的启停，标记检测组件设有信号发射端。本实施例中使晶圆停止在一预设位置处的步骤包括：控制器接收标记检测组件发射的检测信号，并将标记检测组件检测到晶圆对准标记时所对应的晶圆位置，标记为晶圆的初始位置。控制器基于晶圆的初始位置和晶圆的指定位置(指定位置可以存储在控制器中，或为上位机发送的指令)确定晶圆的旋转角度，根据晶圆的旋转角度，控制电机201，使定位校准组件逐步停止旋转，最终使晶圆停止在指定位置处。如晶圆的指定位置为初始位置顺时针旋转30度时，控制器控制电机201启动，传动部件带动定位校准组件旋转，在确定了初始位置后，可以基于预置的算法控制电机201逐步降低定位校准组件的转速，使晶圆旋转过预定的路程(或者说角度)后恰好在指定位置处转速降为0，从而使晶圆停止在指定位置。此处可采用公知算法，本发明不一一赘述。
本实施例中，在对晶圆传输腔室抽真空的过程中通过标记检测组件检测晶圆的对位标记，通过定位校准组件实现对晶圆的定位校准，将原来分步进行的步骤(晶圆定位校准和腔室抽真空)合并在一个步骤中同时进行，缩短了晶圆的传输时间，提高了机台的使用效率。
本发明一实施例还提供了一种晶圆传输方法，应用于上述的晶圆传输腔室。所述包括以下步骤：
s01：将晶圆放置于定位校准组件上；
s02：通过抽气组件对腔室本体进行抽气操作，同时使定位校准组件带动晶圆旋转，并通过标记检测组件检测晶圆的对准标记；
s03：当标记检测组件检测到对准标记时，使定位校准组件逐渐停止旋转，并使晶圆停止在一预设位置处。
具体地，当需要将晶圆从大气端传输至真空端时，机械手或其他传输部件将晶圆放置在定位校准组件上，机械手从腔室中移出，腔室处于密封状态。此时关闭进气管路1的第一阀门2，打开出气管路4的第二阀门3，出气管路4的一端连接有真空泵，启动真空泵，开始对腔室进行抽真空操作，此时气体压力传感器5随时监测腔室内的气压，同时定位校准组件带动晶圆旋转，标记检测组件开始检测晶圆的对准标记，完成晶圆的初始定位。在本实施例中，晶圆的对准标记为设置在晶圆边缘的缺口，标记检测组件包括激光发射器8和激光接收器9，当激光发射器8发射的激光信号穿过晶圆边缘的缺口被激光接收器9接收到时，视为完成晶圆的初始定位。晶圆的初始定位完成后，以初始定位为基准，定位校准组件逐渐停止旋转，使晶圆停止在一预设位置处。在晶圆进行定位校准的过程中，抽气组件同时对腔室进行抽气操作。
本实施例中，通过驱动器驱动定位校准组件，通过控制器控制驱动器、标记检测组件和抽气组件。参照图1，驱动器包括：电机201，位于晶圆传输腔室外部；传动部件，包括旋转部203和固定部202，固定部202为环形，包围旋转部203，腔室本体100的底壁设有通孔，旋转部203穿过通孔与定位校准组件连接。固定部202的顶端与晶圆传输腔室的底壁密封连接。传动部件与电机连接，电机201启动后，固定部202保持不动，只有旋转部203转动，以保证晶圆传输腔室的密封性。传动部件与定位校准组件的连接方式包括：定位校准组件与传动部件设有相互嵌入的部分，如，传动部件与定位校准组件连接的部分为中空结构，定位校准组件一部分伸入中空结构中，伸入中空结构中的部分外表面设有凸起，传动部件中空的内表面设有与凸起配合的凹槽。使传动部件与定位校准组件卡合在一起，以实现对定位校准组件的驱动。在另一个实施例中，驱动部件与支撑部件之间设有一中间连接件，通过中间连接件将驱动部件与支撑部件固定连接。
控制器包括多个控制模块，能够分别控制抽气组件、驱动器和标记检测组件。具体地，本实施例中，控制器设有信号接收端，能够控制电机201的启停，标记检测组件设有信号发射端。本实施例中使晶圆停止在一预设位置处的步骤包括：控制器接收标记检测组件发射的检测信号，并将标记检测组件检测到晶圆对准标记时所对应的晶圆位置，标记为晶圆的初始位置。控制器基于晶圆的初始位置和晶圆的指定位置(指定位置可以存储在控制器中，或为上位机发送的指令)确定晶圆的旋转角度，根据晶圆的旋转角度，控制电机201，使定位校准组件逐步停止旋转，最终使晶圆停止在指定位置处。如晶圆的指定位置为初始位置顺时针旋转30度时，控制器控制电机201启动，传动部件带动定位校准组件旋转，在确定了初始位置后，可以基于预置的算法控制电机201逐步降低定位校准组件的转速，使晶圆旋转过预定的路程(或者说角度)后恰好在指定位置处转速降为0，从而使晶圆停止在指定位置。此处可采用公知算法，本发明不一一赘述。
本实施例中，在对晶圆传输腔室抽真空的过程中通过标记检测组件检测晶圆的对位标记，通过定位校准组件实现对晶圆的定位校准，将原来分步进行的步骤(晶圆定位校准和腔室抽真空)合并在一个步骤中同时进行，缩短了晶圆的传输时间，提高了机台的使用效率。
定位校准组件的旋转和抽真空操作是同时进行的，当晶圆旋转至指定位置且腔室内的压力达到设置值，两个条件同时具备时，机械手或其他传输部件将晶圆从腔室中取出。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
1.一种半导体设备中的晶圆传输腔室，包括腔室本体，其特征在于，还包括：
抽气组件，用于从所述腔室本体中抽气；
标记检测组件，位于所述腔室本体中，用于检测晶圆上的对准标记；
定位校准组件，位于所述腔室本体中，用于承载晶圆，带动晶圆旋转，并在所述标记检测组件检测到所述对准标记后，逐渐停止旋转，使晶圆停止在一预设位置处。
2.根据权利要求1所述的晶圆传输腔室，其特征在于，还包括晶圆传感器，位于所述腔室本体中，用于检测所述定位校准组件上是否放置有晶圆。
3.根据权利要求2所述的晶圆传输腔室，其特征在于，所述晶圆传感器包括光电式接近开关或超声波式接近开关。
4.根据权利要求1所述的晶圆传输腔室，其特征在于，所述对准标记为设置在晶圆边缘的缺口。
5.根据权利要求4所述的晶圆传输腔室，其特征在于，所述标记检测组件包括相对设置的激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和所述激光接收器中的一个设置于所述腔室本体的顶壁，另一个设于所述腔室本体的底壁。
6.根据权利要求1-5任一项所述的晶圆传输腔室，其特征在于，所述定位校准组件包括：设置于所述腔室底壁上的可旋转的支撑柱，以及与所述支撑柱固定连接并沿所述支撑柱周向分布的多个支撑杆，每个所述支撑杆的端部均设置有支撑垫。
7.根据权利要求1-5任一项所述的晶圆传输腔室，其特征在于，还包括：
进气组件，用于向所述腔室本体中通气；
气体压力传感器，用于检测所述所述腔室本体内部的气压。
8.一种半导体设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的晶圆传输腔室。
9.根据权利要求8所述的半导体设备，其特征在于，还包括：驱动器、控制器，其中，
所述驱动器用于驱动定位校准组件旋转或停止；
所述控制器用于，在所述定位校准组件上承载有晶圆时，控制所述抽气组件对所述腔室进行抽气操作，同时控制所述驱动器驱动所述定位校准组件旋转，以带动所述晶圆旋转，并控制所述标记检测组件检测所述晶圆的对准标记；在所述标记检测组件检测到所述对准标记时，将晶圆此时的位置确定为初始位置；基于所述初始位置，控制所述驱动器使所述定位校准组件逐步停止旋转，使晶圆停止在一预设位置处。
10.一种晶圆传输方法，应用于权利要求1-7任一项所述的晶圆传输腔室，其特征在于，所述方法包括：
将晶圆放置于所述定位校准组件上；
通过所述抽气组件对所述腔室本体进行抽气操作，同时使所述定位校准组件带动所述晶圆旋转，并通过所述标记检测组件检测所述晶圆的对准标记；
当所述标记检测组件检测到所述对准标记时，使所述定位校准组件逐渐停止旋转，并使晶圆停止在一预设位置处。
技术总结