用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到半導(dǎo)體工藝設(shè)備制造領(lǐng)域，特指一種用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣相外延法是生長(zhǎng)高純度半導(dǎo)體材料的一種重要方法，是指密閉的反應(yīng)腔體內(nèi)放入晶圓襯底，在適當(dāng)?shù)臏囟葔毫l件下，反應(yīng)氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成物沉積在晶圓襯底的表面。沉積在晶圓表面材料的均勻性是評(píng)價(jià)這種材料質(zhì)量的重要指標(biāo)，通過旋轉(zhuǎn)放置晶圓襯底的石墨盤載物臺(tái)，帶動(dòng)晶圓襯底旋轉(zhuǎn)，是提高這種均勻性地重要方法。
[0003]用于規(guī)?；a(chǎn)的外延生長(zhǎng)設(shè)備采用機(jī)械手裝卸晶圓片。根據(jù)不同規(guī)格的晶圓襯底，石墨盤上表面有大小與之匹配、數(shù)量不同的淺凹槽，機(jī)械手通過反應(yīng)室一側(cè)的縫隙將晶圓襯底放置到石墨盤的凹槽中。機(jī)械手每次取放片的位置是固定不變的，那么只有通過轉(zhuǎn)動(dòng)石墨盤，將每個(gè)凹槽依次精確的置于機(jī)械手手指吸盤下方，才能保證每次裝取片正確。
[0004]傳統(tǒng)的定位方式要么采用接近開關(guān)、限位傳感器，要么采用伺服電機(jī)定位，根據(jù)伺服電機(jī)反饋回來(lái)的編碼數(shù)來(lái)確定工藝位置。前一種方法，由反應(yīng)的密閉、高溫高潔凈度環(huán)境要求決定很難實(shí)現(xiàn);后一種方法，在設(shè)備工藝工程中，裝卸片是通過伺服電機(jī)之前記住的編碼脈沖來(lái)確定凹槽的位置。這種定位僅僅局限于電機(jī)層面，由減速機(jī)齒隙、支撐軸與石墨盤連接處造成的誤差就無(wú)從得知，石墨盤的半徑較大，較小的角度誤差就能導(dǎo)致較大的線誤差。連續(xù)工藝進(jìn)行時(shí)，累計(jì)的誤差不斷增大，裝片過程中，晶圓片就不能完全置于凹槽中，造成半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)不均勻，沉積物堆積凹槽，清潔次數(shù)頻繁等問題。石墨盤工藝旋轉(zhuǎn)過程中，由于襯底傾斜放置在凹槽上，造成相對(duì)位置越來(lái)越大，機(jī)械手取片時(shí)可能操作失敗，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致晶圓片損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、控制方便、精確度高的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)件、石墨盤、激光測(cè)距儀和控制器，所述驅(qū)動(dòng)件用于帶動(dòng)石墨盤旋轉(zhuǎn)及停止定位，所述石墨盤上設(shè)置有用來(lái)放置晶圓片的凹槽，在所述石墨盤的邊緣開了一個(gè)缺口；所述激光測(cè)距儀用來(lái)測(cè)量出到石墨盤邊緣及U型缺口的距離并傳送給PLC控制器，由PLC控制器作出判斷并控制驅(qū)動(dòng)件的啟停。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述驅(qū)動(dòng)件與一諧波減速機(jī)相連。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述驅(qū)動(dòng)件采用步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的組合。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述驅(qū)動(dòng)件通過支撐旋轉(zhuǎn)軸與石墨盤相連。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述缺口為U型缺口。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述石墨盤處于一個(gè)反應(yīng)腔室中，所述反應(yīng)腔室的頂面上開設(shè)有反應(yīng)室觀察窗，所述激光測(cè)距儀通過反應(yīng)室觀察窗來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述反應(yīng)腔室的側(cè)面上設(shè)有門縫擋板。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，采用激光測(cè)距儀來(lái)進(jìn)行垂直距離檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為石墨盤的水平基準(zhǔn)位置，即通過PLC的計(jì)算判斷，巧妙地將激光測(cè)距傳感器轉(zhuǎn)變成位置傳感器，并由PLC發(fā)送脈沖控制步進(jìn)電機(jī)的啟停，實(shí)現(xiàn)石墨盤的高精確位置控制。
[0014]2、本發(fā)明的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，通過無(wú)齒隙諧波減速機(jī)可以使石墨盤邊緣精度控制在0.1mm以內(nèi)，從而提高了機(jī)械手裝卸晶圓襯底的準(zhǔn)確性，降低了取放片晶圓的碎片率，同時(shí)材料生長(zhǎng)高均勻性晶片數(shù)量得以提高。
[0015]3、本發(fā)明的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，利用反應(yīng)室上蓋石英觀察窗直接檢測(cè)石墨盤的位置，這種隔離式的測(cè)距方法潔凈無(wú)污染，同時(shí)克服了反應(yīng)室1000°C以上高溫對(duì)其的影響。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中石墨盤的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中PLC控制器中控制過程示意圖。
[0019]圖例說明:
1、驅(qū)動(dòng)件;2、諧波減速機(jī);3、支撐旋轉(zhuǎn)軸;4、石墨盤;5、反應(yīng)腔室;6、激光測(cè)距儀;7、反應(yīng)室觀察窗;8、缺口； 9、凹槽;10、門縫擋板。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)件
1、石墨盤4、激光測(cè)距儀6和控制器(如:PLC控制器)。驅(qū)動(dòng)件1用于帶動(dòng)石墨盤4旋轉(zhuǎn)及停止定位，石墨盤4上設(shè)置有用來(lái)放置晶圓片的凹槽9，在石墨盤4的邊緣開了一個(gè)缺口 8(如U型缺口);激光測(cè)距儀6用來(lái)測(cè)量出石墨盤4邊緣及U型缺口 8的距離并傳送給PLC控制器，由PLC控制器作出判斷并控制驅(qū)動(dòng)件1的啟停。處于固定位置的激光測(cè)距儀6在檢測(cè)上述U型缺口 8的前后，距離值會(huì)有一個(gè)跳變，PLC控制器則根據(jù)這個(gè)跳變信號(hào)來(lái)確定基準(zhǔn)位置。進(jìn)而，PLC控制器可以根據(jù)激光測(cè)距儀6輸入的模擬量變化做出判斷，從控制驅(qū)動(dòng)件1的啟停，巧妙地將距離值轉(zhuǎn)化為石墨盤4水平旋轉(zhuǎn)的位置基準(zhǔn)值。也就是，根據(jù)激光測(cè)距儀6檢測(cè)到的垂直距離跳變，經(jīng)過PLC控制計(jì)算巧妙地轉(zhuǎn)變?yōu)槭P4水平基準(zhǔn)位置的確定。具體過程中，從第1片晶圓片放置到凹槽9開始，到最后一片放置完畢。石墨盤4正好走完一圈，激光測(cè)距儀6通過前后兩次對(duì)U型缺口 8的檢測(cè)，來(lái)確保本次裝(取)片工藝操作晶圓放置位置完全正確。
[0022]由上可知，本發(fā)明可以在連續(xù)生產(chǎn)工藝過程中，每次工藝前后裝(取)片都對(duì)位置進(jìn)行檢測(cè)和定位，從而避免了累積誤差。
[0023]在具體應(yīng)用實(shí)例中，驅(qū)動(dòng)件1通過支撐旋轉(zhuǎn)軸3與石墨盤4相連。
[0024]在具體應(yīng)用實(shí)例中，還包括諧波減速機(jī)2，該諧波減速機(jī)2用來(lái)增大電機(jī)輸出力矩，減少石墨盤4停止時(shí)對(duì)電機(jī)的慣量沖擊。
[0025]在具體應(yīng)用實(shí)例中，驅(qū)動(dòng)件1根據(jù)實(shí)際需要可以采用步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的組合。
[0026]在具體應(yīng)用實(shí)例中，整個(gè)石墨盤4處于一個(gè)反應(yīng)腔室5中，并在反應(yīng)腔室5的頂面上開設(shè)有反應(yīng)室觀察窗7，激光測(cè)距儀6可以通過反應(yīng)室觀察窗7來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。進(jìn)一步，反應(yīng)腔室5的側(cè)面上設(shè)有門縫擋板10。通過激光測(cè)距儀6透過反應(yīng)室觀察窗7(石英觀察窗)檢測(cè)其下表面到石墨盤4上表面邊緣的直線距離。這種隔離式的測(cè)距方法潔凈無(wú)污染，同時(shí)克服了反應(yīng)室1000°C以上高溫對(duì)其的影響。
[0027]參見圖3，為本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中PLC控制器中控制過程示意圖。正常工藝過程中，步進(jìn)電機(jī)通過諧波減速機(jī)2驅(qū)動(dòng)石墨盤4勻速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)收到裝片和取片指令時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，慢速旋轉(zhuǎn)。激光測(cè)距儀6可以透過細(xì)窄的反應(yīng)室觀察窗7(石英觀察窗)，檢測(cè)石墨盤4邊緣上表面到激光測(cè)距儀6下表面之間的距離，一旦檢測(cè)到U型缺口 8，測(cè)量的距離值將會(huì)瞬間變大。激光測(cè)距儀6將測(cè)量值輸入到PLC控制中，PLC根據(jù)數(shù)值變化做出判斷，并給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送停止命令。此時(shí)，石墨盤4的停止位置就作為裝片和取片的基準(zhǔn)值，根據(jù)此基準(zhǔn)值，PLC控制在根據(jù)石墨盤4的凹槽9數(shù)量，控制步進(jìn)電機(jī)依次分段運(yùn)行，所有凹槽9全部裝或取片完成時(shí)，石墨盤4轉(zhuǎn)完一周，當(dāng)激光測(cè)距儀6再次檢測(cè)到U型缺口8，說明裝取片操作無(wú)誤。這種定位方式相比于伺服電機(jī)絕對(duì)定位方式，可以克服石墨盤4連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后有機(jī)械連接處造成的誤差或連續(xù)裝取片工藝?yán)塾?jì)誤差，到達(dá)很高的定位精度，有效地延長(zhǎng)石墨盤4位置校準(zhǔn)和清潔的間隔時(shí)間?？偟膩?lái)說，PLC控制把上一次的檢測(cè)值保存，將本次檢測(cè)值與上一次值做差，當(dāng)差值大于設(shè)定值時(shí)，PLC控制器隨即發(fā)出電機(jī)停止指令。由于PLC處理速度很快，由PLC檢測(cè)到跳變值到停止電機(jī)之間石墨盤4旋轉(zhuǎn)的距離可以忽略不計(jì)。
[0028]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)件(1)、石墨盤(4)、激光測(cè)距儀(6)和控制器，所述驅(qū)動(dòng)件(1)用于帶動(dòng)石墨盤(4)旋轉(zhuǎn)及停止定位，所述石墨盤(4)上設(shè)置有用來(lái)放置晶圓片的凹槽(9)，在所述石墨盤(4)的邊緣開了一個(gè)缺口(8);所述激光測(cè)距儀(6)用來(lái)測(cè)量出到石墨盤(4)邊緣及U型缺口(8)的距離并傳送給PLC控制器，由PLC控制器作出判斷并控制驅(qū)動(dòng)件(1)的啟停。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件(1)與一諧波減速機(jī)(2 )相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件(1)采用步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件(1)通過支撐旋轉(zhuǎn)軸(3)與石墨盤(4)相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，其特征在于，所述缺口(8)為11型缺口。6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項(xiàng)所述的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，其特征在于，所述石墨盤(4)處于一個(gè)反應(yīng)腔室(5)中，所述反應(yīng)腔室(5)的頂面上開設(shè)有反應(yīng)室觀察窗(7)，所述激光測(cè)距儀(6)通過反應(yīng)室觀察窗(7)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)腔室(5)的側(cè)面上設(shè)有門縫擋板(10)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于反應(yīng)室內(nèi)旋轉(zhuǎn)石墨盤精確定位系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)件、石墨盤、激光測(cè)距儀和控制器，所述驅(qū)動(dòng)件用于帶動(dòng)石墨盤旋轉(zhuǎn)及停止定位，所述石墨盤上設(shè)置有用來(lái)放置晶圓片的凹槽，在所述石墨盤的邊緣開了一個(gè)缺口；所述激光測(cè)距儀用來(lái)測(cè)量出到石墨盤邊緣及U型缺口的距離并傳送給PLC控制器，由PLC控制器作出判斷并控制驅(qū)動(dòng)件的啟停。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、控制方便、精確度高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01L21/68
【公開號(hào)】CN105470186
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510912856
【發(fā)明人】羅超, 毛朝斌, 林伯奇, 陳特超
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月11日