專利名稱：離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路制造裝備領(lǐng)域，特別涉及一種離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)及其定位方法。
背景技術(shù)：
離子注入技術(shù)是近30年來在國際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性高新技術(shù)。其基本原理是用能量為IOOkeV量級的離子束入射到材料中去，離子束與材料中的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的相互作用，入射離子逐漸損失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化。離子注入技術(shù)已經(jīng)在半導(dǎo)體材料摻雜上獲得了極為廣泛的應(yīng)用。離子注入機晶圓定位系統(tǒng)是離子注入機的一個重要組成部分，它主要完成晶圓在離子注入前的定位作用。在離子注入機系統(tǒng)設(shè)計中，提高晶圓的定位效率可使整個離子注入機系統(tǒng)達到較高的生產(chǎn)率以降低半導(dǎo)體制造的成本。隨著集成電路制造行業(yè)的高速發(fā)展，高效率的晶圓定位系統(tǒng)已成為該行業(yè)的迫切需要。美國EATON公司在2002年的專利(專利號:US2002/0014390,申請日:2002年2 月7日)中提出了一種晶圓定位機構(gòu)，該機構(gòu)能在晶圓片庫中完成所有晶圓的定位，但是由于該機構(gòu)還需要與一升降機構(gòu)相配合才能完成所有晶圓的定位，無法同時完成多片晶圓的定位工作，升降機構(gòu)的引入還增加了整個定位系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。北京中科信電子裝備有限公司在2007年的專利(專利號200620008179申請日2007年04月18日)中提出了一種離子注入機晶圓定位控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于只有一個定位臺，所以每次只能完成一片晶圓的定位，不能同時定位多片晶圓。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是為了提高離子注入機晶圓定位效率，提供一種離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)及其定位方法。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多層獨立的晶圓定位單元，每層晶圓定位單元包括電機、編碼器、同步帶、晶圓托盤、 光源、傳感器以及支架；電機和編碼器之間通過同步帶連接，晶圓托盤由電機帶動旋轉(zhuǎn)，同時編碼器通過同步帶測量晶圓托盤轉(zhuǎn)動的角度，晶圓置于晶圓托盤上；晶圓托盤轉(zhuǎn)動時光源發(fā)出光信號，傳感器掃描晶圓邊緣并將檢測結(jié)果傳給主控計算機。優(yōu)選地，所述定位系統(tǒng)能夠通過改變兩個同步帶齒的半徑比來改變測量晶圓轉(zhuǎn)動角度的精度。優(yōu)選地，每層晶圓定位單元選用較薄的盤式電機以及光電編碼器，盤式電機與光電編碼器中心軸線相互平行但不重合，使得整個多片晶圓定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，以便于機械手取放晶圓。
優(yōu)選地，所述傳感器為線陣CXD傳感器。本發(fā)明還提供一種利用上述離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)的定位方法，包括以下步驟Si、晶圓機械手依次從晶圓片庫中取出未定位的晶圓運送到多片晶圓定位系統(tǒng)的各層晶圓托盤上；S2、多片晶圓定位系統(tǒng)對放入的晶圓進行定位，同時機械手繼續(xù)將未定位的晶圓送入定位系統(tǒng)中；S3、當(dāng)多片晶圓定位系統(tǒng)各層放滿后，則晶圓機械手等待晶圓定位；S4、晶圓機械手將完成定位的晶圓運送到離子注入的下一步驟中，并判斷整個晶圓片庫中所有晶圓是否完成定位；若是，則繼續(xù)將完成定位的晶圓運送到離子注入的下一步驟中；若否，則返回步驟Si，直到片庫中所有的晶圓完成定位過程。優(yōu)選地，機械手將未定位的晶圓放到定位系統(tǒng)各層的晶圓托盤上后，對應(yīng)層晶圓定位的工作就開始進行；對應(yīng)層的電機帶動晶圓托盤開始轉(zhuǎn)動；光源發(fā)出恒定的光信號， 傳感器掃描晶圓邊緣并不斷地將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給主控計算機；同時，編碼器也通過同步帶實時地測量晶圓所轉(zhuǎn)動的角度，當(dāng)晶圓轉(zhuǎn)動一周后，主控計算機通過傳感器及編碼器所傳回的數(shù)據(jù)計算出晶圓的缺口位置；最后再通過電機帶動晶圓托盤轉(zhuǎn)動，使晶圓轉(zhuǎn)動到預(yù)定的位置。(三)有益效果本發(fā)明采用較薄的盤式電機與光電編碼器，結(jié)構(gòu)緊湊，能同時定位多片晶圓，在晶圓定位的同時可在該系統(tǒng)中取放其它晶圓，提高了離子注入機晶圓定位的整體效率。


圖1為本發(fā)明離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明利用離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)的定位方法的工作流程圖；圖3為本發(fā)明利用離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)的定位方法中各層的定位流程圖。圖中標號1-電機；2-編碼器；3-同步帶；4-晶圓托盤；5-光源；6_傳感器；7_支
^K O
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不是限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述的離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)，包括多層獨立的晶圓定位單元，每層晶圓定位單元包括電機1、編碼器2、同步帶3、晶圓托盤4、光源5、傳感器6 以及支架7 ；電機1和編碼器2之間通過同步帶3連接，能夠通過改變兩個同步帶齒的半徑比來改變測量晶圓轉(zhuǎn)動角度的精度；晶圓托盤4由電機1帶動旋轉(zhuǎn)，同時編碼器2通過同步帶3測量晶圓托盤4轉(zhuǎn)動的角度，晶圓置于晶圓托盤4上；晶圓托盤4轉(zhuǎn)動時光源5發(fā)出恒定的光信號，傳感器6掃描晶圓邊緣并將檢測結(jié)果傳給主控計算機。在本實施例中，每層晶圓定位單元選用較薄的盤式電機以及光電編碼器，盤式電機與光電編碼器中心軸線相互平行但不重合，使得整個多片晶圓定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，以便于機械手取放晶圓。所述傳感器6選用線陣CCD傳感器。如圖2所示，本發(fā)明所述的利用上述離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)的定位方法， 包括以下步驟S1、晶圓機械手依次從晶圓片庫中取出未定位的晶圓運送到多片晶圓定位系統(tǒng)的各層晶圓托盤上；S2、多片晶圓定位系統(tǒng)對放入的晶圓進行定位，同時機械手繼續(xù)將未定位的晶圓送入定位系統(tǒng)中；S3、當(dāng)多片晶圓定位系統(tǒng)各層放滿后，則晶圓機械手等待晶圓定位；S4、晶圓機械手將完成定位的晶圓運送到離子注入的下一步驟中，并判斷整個晶圓片庫中所有晶圓是否完成定位；若是，則繼續(xù)將完成定位的晶圓運送到離子注入的下一步驟中；若否，則返回步驟Si，直到片庫中所有的晶圓完成定位過程。如圖3所示，機械手將未定位的晶圓放到定位系統(tǒng)各層的晶圓托盤4上后，對應(yīng)層晶圓定位的工作就開始進行；對應(yīng)層的電機1帶動晶圓托盤4開始轉(zhuǎn)動；光源5發(fā)出恒定的光信號，傳感器6掃描晶圓邊緣并不斷地將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給主控計算機；同時，編碼器2也通過同步帶3實時地測量晶圓所轉(zhuǎn)動的角度，當(dāng)晶圓轉(zhuǎn)動一周后，主控計算機通過傳感器6及編碼器2所傳回的數(shù)據(jù)計算出晶圓的缺口位置；最后再通過電機1帶動晶圓托盤 4轉(zhuǎn)動，使晶圓轉(zhuǎn)動到預(yù)定的位置。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括多層獨立的晶圓定位單元，每層晶圓定位單元包括電機(1)、編碼器O)、同步帶(3)、晶圓托盤、光源(5)、 傳感器(6)以及支架(7)；電機⑴和編碼器(2)之間通過同步帶(3)連接，晶圓托盤⑷ 由電機(1)帶動旋轉(zhuǎn)，同時編碼器(2)通過同步帶(3)測量晶圓托盤(4)轉(zhuǎn)動的角度，晶圓置于晶圓托盤(4)上；晶圓托盤(4)轉(zhuǎn)動時光源(5)發(fā)出光信號，傳感器(6)掃描晶圓邊緣并將檢測結(jié)果傳給主控計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)，其特征在于，能夠通過改變兩個同步帶齒的半徑比來改變測量晶圓轉(zhuǎn)動角度的精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)，其特征在于，每層晶圓定位單元選用較薄的盤式電機以及光電編碼器，盤式電機與光電編碼器中心軸線相互平行但不重合，使得整個多片晶圓定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，以便于機械手取放晶圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器(6) 為線陣CCD傳感器。
5.一種利用如權(quán)利要求1-4中任一項所述的離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于，包括以下步驟51、晶圓機械手依次從晶圓片庫中取出未定位的晶圓運送到多片晶圓定位系統(tǒng)的各層晶圓托盤上；52、多片晶圓定位系統(tǒng)對放入的晶圓進行定位，同時機械手繼續(xù)將未定位的晶圓送入定位系統(tǒng)中；53、當(dāng)多片晶圓定位系統(tǒng)各層放滿后，則晶圓機械手等待晶圓定位；54、晶圓機械手將完成定位的晶圓運送到離子注入的下一步驟中，并判斷整個晶圓片庫中所有晶圓是否完成定位；若是，則繼續(xù)將完成定位的晶圓運送到離子注入的下一步驟中；若否，則返回步驟Si，直到片庫中所有的晶圓完成定位過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定位方法，其特征在于，機械手將未定位的晶圓放到定位系統(tǒng)各層的晶圓托盤(4)上后，對應(yīng)層晶圓定位的工作就開始進行；對應(yīng)層的電機(1)帶動晶圓托盤(4)開始轉(zhuǎn)動；光源(5)發(fā)出恒定的光信號，傳感器(6)掃描晶圓邊緣并不斷地將檢測到的數(shù)據(jù)傳送給主控計算機；同時，編碼器( 也通過同步帶C3)實時地測量晶圓所轉(zhuǎn)動的角度，當(dāng)晶圓轉(zhuǎn)動一周后，主控計算機通過傳感器(6)及編碼器( 所傳回的數(shù)據(jù)計算出晶圓的缺口位置；最后再通過電機(1)帶動晶圓托盤(4)轉(zhuǎn)動，使晶圓轉(zhuǎn)動到預(yù)定的位置。
全文摘要
本發(fā)明為一種離子注入機多片晶圓定位系統(tǒng)，包括多層獨立的晶圓定位單元，每層晶圓定位單元包括電機、編碼器、同步帶、晶圓托盤、光源、傳感器以及支架；電機和編碼器之間通過同步帶連接，晶圓托盤由電機帶動旋轉(zhuǎn)，同時編碼器通過同步帶測量晶圓托盤轉(zhuǎn)動的角度，晶圓置于晶圓托盤上；晶圓托盤轉(zhuǎn)動時光源發(fā)出光信號，傳感器掃描晶圓邊緣并將檢測結(jié)果傳給主控計算機。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊能同時定位多片晶圓，在晶圓定位的同時可在該系統(tǒng)中取放其它晶圓，提高了離子注入機晶圓定位的整體效率。
文檔編號H01L21/68GK102324366SQ20111027428
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者萬超, 付成龍, 伍三忠, 周于, 朱煜, 楊開明, 陳懇 申請人:清華大學(xué)