CN105460599A - 薄膜沉积设备及其基材传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一薄膜沉积设备及其基材传输装置。根据本发明一实施例的基材传输装置包含：设置于一传输室的若干机械手臂，及设置于至少一反应室的若干基材工位。其中若干机械手臂与至少一反应室内的基材工位对应，各机械手臂可放置基材至所述至少一反应室内相对应的基材工位或自相对应的基材工位上取走基材。根据本发明实施例的薄膜沉积设备及其基材传输装置可节省反应室内用于基材工位的回转机构，在节省成本的同时，可提高设备的稳定性和基材传输的效率。

Description

薄膜沉积设备及其基材传输装置

技术领域

本发明涉及薄膜沉积领域，特别是涉及薄膜沉积设备及其基材传输装置。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体基材(例如但不限于，晶圆)在越来越多的领域，如集成电路、太阳能、发光二极管、及光波导等被广泛应用。为半导体基材实施薄膜沉积的薄膜沉积设备通常包含前端模块、装载室、基材传输室及反应室。待实施薄膜沉积的基材从前端模块经装载室传输到基材传输室再传输至反应室进行薄膜沉积。基材传输室内可设有双层双机械手臂，每次可传输两片基材至反应室。对应基材传输室，反应室内工位呈环形均匀分布，且工位可旋转以便基材传输室的机械手臂可将基材放置相应的空工位上或自工位上取走基材。为保证已放置的基材不掉落，反应室内工位旋转较慢，需较长的时间才能在所有工位上放满或取完基材，基材传输效率较低。

因此，尽管薄膜沉积设备由单反应室改为多反应室可在一定程度上提高产能，然半导体基材的大规模生产仍受制于基材传输效率。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一薄膜沉积设备及其基材传输装置，该薄膜沉积设备及其基材传输装置可不依赖于基材工位的回转而同时实施多片基材传输。

本发明的一实施例提供一用于薄膜沉积设备的基材传输装置，其包含：设置于一传输室的若干机械手臂，及设置于至少一反应室的若干基材工位。其中若干机械手臂与至少一反应室内的基材工位对应，以将基材放置至所述至少一反应室内相对应的基材工位或自相对应的基材工位上取走基材。

在本发明的一实施例中，所述至少一反应室内的基材工位呈阵列分布，该阵列是，例如但不限于，2×2或2×3阵列。所述至少一反应室内的基材工位中与传输室距离相同的基材工位组成一基材工位组，若干机械手臂中对应于该基材工位组的机械手臂组成一机械手臂组，该机械手臂组连接同一回转机构。对应于距离传输室较远的基材工位组的机械手臂组的机械手臂相较于对应于距离传输室较远的基材工位组的机械手臂组的机械手臂更长。

在另一实施例中，若干机械手臂呈上下多层分布，不同机械手臂组位于不同层。不同回转机构可独立旋转和伸展。所述至少一反应室内的基材工位没有连接回转机构。该传输装置可进一步包含一处理器，该处理器控制若干机械手臂放置基材至所述至少一反应室内相对应的基材工位或自相对应的基材工位上取走基材的顺序，及当存在多个反应室时，控制所述若干机械手臂在不同反应室中传送基材的顺序。

在本发明又一实施例中，基材传输装置所传输的基材是晶圆。

本发明的实施例还提供包含上述基材传输装置的薄膜沉积设备。

根据本发明实施例的薄膜沉积设备及其基材传输装置可节省反应室内用于基材工位的回转机构，在节省成本的同时，可提高设备的稳定性和基材传输的效率。

附图说明

图1所示是根据本发明一实施例的薄膜沉积设备的俯视图，其中基材传输装置处于待工作状态

图2所示是图1中的薄膜沉积设备的俯视图，其中基材传输装置的第一机械手臂组处于取/放操作状态

图3所示是图1中的薄膜沉积设备的俯视图，其中基材传输装置的第二机械手臂组处于取/放操作状态

图4所示是根据本发明另一实施例的薄膜沉积设备的俯视图，其中基材传输装置处于待工作状态

图5所示是图4中的薄膜沉积设备的俯视图，其中基材传输装置的第一机械手臂组处于取/放操作状态

图6所示是图4中的薄膜沉积设备的俯视图，其中基材传输装置的第二机械手臂组处于取/放操作状态

具体实施方式

为更好的理解本发明的精神，以下结合本发明的部分优选实施例对其作进一步说明。

现有薄膜沉积设备中的基材传输装置是依赖于基材传输室内的机械手臂和反应室旋转的基材工位协同完成基材传输的，基材传输的效率取决于机械手臂的工作速度和基材工位的旋转速度。而为避免其上的基材摔落，反应室内基材工位的旋转速度需维持低速。这种情况下，即使基材传输室挂接多个反应室，因基材传输效率的限制，整个薄膜沉积设备的生产效率仍有大幅度提高的空间。

根据本发明实施例的薄膜沉积设备及其传输装置可有效提高基材传输效率。在一实施例中，该基材传输装置包含：若干机械手臂，设置于一传输室；若干基材工位，设置于至少一反应室。若干机械手臂与至少一反应室内的基材工位对应，各机械手臂可放置基材至所述至少一反应室内相对应的基材工位或自相对应的基材工位上取走基材。该基材传输装置不依赖于基材工位的旋转可由机械手臂直接在对应的基材工位上放置或取走基材，在节省工位回转机构的同时节省等待工位旋转到位的时间。因而，既可降低生产成本，又可提高生产效率。

图1所示是根据本发明一实施例的薄膜沉积设备10的俯视图，其中基材传输装置20处于待工作状态。

如图1所示，因本发明的改进主要涉及该薄膜沉积设备10的基材传输装置20，简便起见，除该基材传输装置20外，仅示出了该薄膜沉积设备10的基材传输室30及一反应室40(下同)。

该基材传输装置20包含置于基材传输室30内的若干机械手臂22，及设置于反应室40内的若干晶圆工位24。机械手臂22与晶圆工位24对应，以便每一机械手臂22可放置基材50至该反应室40内相对应的基材工位24或自相对应的基材工位24上取走基材50。本实施例中机械手臂22及基材工位24的数量设计为四个，即反应室40内可以同时存放四片基材50。各机械手臂22具有一连接用的臂部220及一承托基材50的取/放部222。该反应室40内的基材工位24呈2×2阵列分布，相应的，在俯视图上机械手臂22的取/放部222亦可呈2×2阵列分布。

设定该反应室40内与基材传输室30距离相同的基材工位24为一基材工位组，则在本实施例中，位于阵列中同一行的基材工位24为一组。该四个基材工位24可相应的划分为离基材传输室30较远的第一基材工位组240和离基材传输室30较近的第二基材工位组242。相应的，四个机械手臂22中对应第一基材工位组240的机械手臂22组成第一机械手臂组221，对应第二基材工位组242的机械手臂22组成第二机械手臂组223。第一机械手臂组221与第二机械手臂组223分别藉由臂部220分别连接一第一回转机构26及一第二回转机构28。该第一回转机构26与第二回转机构28可连接至同一基座25，然两者仍可相对于彼此而独立旋转和伸展。此外，尽管在俯视图上四个机械手臂22的取/放部222亦可呈2×2阵列分布，但是为节省空间四个机械手臂22可设计为呈上下两层分布，不同机械手臂组位于不同层。例如本实施例中，第一机械手臂组221位于下层，而第二机械手臂组223位于上层。为准确将基材50放置到相应基材工位24或将其自相应基材工位24上取走，第一机械手臂组221的机械手臂22可设计为较第二机械手臂组223的更长，即，第一机械手臂组221的机械手臂22具有较长的臂部220。在本发明的其它实施例，亦可通过增加第一回转机构26的回转距离来实现。

当基材传输装置20于基材工位24上取放基材50时，同一组的机械手臂22同时工作而不同组的机械手臂22则有先后顺序，如第一机械手臂组221可先进行基材50的取/放操作，而第二机械手臂组223则待第一机械手臂组221操作完成后再进行。

图2所示是图1中的薄膜沉积设备10的俯视图，其中基材传输装置20的第一机械手臂组221处于取/放操作状态。此时，第一机械手臂组221藉由基座25及第一回转机构26的回转伸入反应室40内，将其上的基材50放置于第一基材工位组240上，各机械手臂22负责对应的基材工位24。

图3所示是图1中的薄膜沉积设备10的俯视图，其中基材传输装置20的第二机械手臂组223处于取/放操作状态。如图3所示，待第一机械手臂组221的取/放操作完成后，第一回转机构26收缩回转从而使第一机械手臂组221自反应室40内退出。然后藉由基座25及第二回转机构28的回转使第二机械手臂组223伸入反应室40内，将其上的基材50放置于第二基材工位组242上，各机械手臂22负责对应的基材工位24。如此，经历第一机械手臂组221与第二机械手臂组223的两步操作，反应室40内的基材工位24即可放满基材50。在此过程中，反应室40内的基材工位24无需执行任何协同操作。

上述实施例仅以一个反应室为例进行演示。为满足生产需求，薄膜沉积设备10可包含多个反应室40，即基材传输室30可挂接两个或两个以上的反应室40。基材传输装置20会依次在基材传输室30和各反应室40之间取/送基材50。

在一实施例中，基材传输装置20可进一步包含一处理器(未示出)，该处理器控制不同的机械手臂22放置基材50至反应室40内相对应的基材工位24或自相对应的基材工位24上取走基材50的顺序，以及当存在多个反应室时，控制所述若干机械手臂在不同反应室中传送基材的顺序。

除增加反应室40的数目，亦可增加反应室40内的基材工位24的数量以进一步提高产能，例如但不限于增加至六个基材工位24。相应的，机械手臂22的数目也会增加至六个。

图4所示是根据本发明另一实施例的薄膜沉积设备10的俯视图，其中基材传输装置20处于待工作状态。

该基材传输装置20包含置于基材传输室30内的六个机械手臂22，及设置于反应室40内的六个基材工位24。该反应室40内的基材工位24呈2×3阵列分布，距离基材传输室30较远的一行基材工位24为第一基材工位组240，距离基材传输室30较近的一行基材工位24为第二基材工位组242。相应的，对应第一基材工位组240的机械手臂22组成第一机械手臂组221，对应第二基材工位组242的机械手臂22组成第二机械手臂组223，第二机械手臂组223的机械手臂22较第一机械手臂组221的短。在俯视图上，两不同机械手臂组的机械手臂22的取/放部222亦可呈2×3阵列分布。为节省空间，六个机械手臂22亦可设计为呈上下两层分布，不同机械手臂组位于不同层。

当有多个反应室40时，处理器会预设为不同反应室40传输基材的顺序。对于每一个待传输基材的反应室40，处理器会预设机械手臂22为其内基材工位24传输基材的顺序。例如，先为第一基材工位组240进行基材传输，然后为第二基材工位组242进行晶圆基材。

图5所示是图4中的薄膜沉积设备10的俯视图，其中基材传输装置20的第一机械手臂组221处于取/放操作状态。此时，第一机械手臂组221藉由基座25及第一回转机构26的回转伸入反应室40内，将其上的基材50放置于第一基材工位组240上，各机械手臂22负责对应的基材工位24。

图6所示是图4中的薄膜沉积设备10的俯视图，其中基材传输装置20的第二机械手臂组223处于取/放操作状态。如图6所示，待第一机械手臂组221的取/放操作完成后，第一回转机构26收缩回转从而使第一机械手臂组221自反应室40内退出。然后藉由基座25及第二回转机构28的回转使第二机械手臂组223伸入反应室40内，将其上的基材50放置于第二基材工位组242上，各机械手臂22负责对应的基材工位24。

如上所述，本发明的薄膜沉积设备10及其基材传输装置20通过设置与基材工位24对应的机械手臂22，并按组划分对应操作，省却反应室40内的回转机构，大大降低了成本并提高了设备的可靠性，缩短取送片时间的同时提高了工作效率。本领域人员应当理解，基材工位24的排布和分组并不局限于上述实施例，例如，在本发明其它实施例中亦可将同一侧/列的基材工位24划为一组，机械手臂22作对应的分组，此处不再一一赘述。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求书所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于薄膜沉积设备的基材传输装置，包含：

若干机械手臂，设置于一传输室；

若干基材工位，设置于至少一反应室；

其中所述若干机械手臂与所述至少一反应室内的基材工位对应，以将基材放置至所述至少一反应室内相对应的基材工位或自相对应的基材工位上取走基材。

2.如权利要求1所述的基材传输装置，其中所述至少一反应室内的基材工位呈阵列分布，及所述基材是晶圆。

3.如权利要求2所述的基材传输装置，其中所述阵列是2×2或2×3阵列。

4.如权利要求1所述的基材传输装置，其中所述至少一反应室内的基材工位中与所述传输室距离相同的基材工位组成一基材工位组，所述若干机械手臂中对应该基材工位组的机械手臂组成一机械手臂组，该机械手臂组连接同一回转机构。

5.如权利要求4所述的基材传输装置，其中对应于距离所述传输室较远的基材工位组的机械手臂组的机械手臂相较于对应于距离所述传输室较近的基材工位组的机械手臂组的机械手臂更长。

6.如权利要求4所述的基材传输装置，其中所述若干机械手臂呈上下多层分布，不同机械手臂组位于不同层。

7.如权利要求4所述的基材传输装置，其中不同回转机构可独立旋转和伸展。

8.如权利要求1所述的基材传输装置，其中所述至少一反应室内的基材工位没有连接回转机构。

9.如权利要求1所述的基材传输装置，其进一步包括一处理器，该处理器控制所述若干机械手臂放置基材至所述至少一反应室内相对应的基材工位或自相对应的基材工位上取走基材的顺序，及当存在多个反应室时，控制所述若干机械手臂在不同反应室中传送基材的顺序。

10.一种薄膜沉积设备，其包含权利要求1-9中任一者所述的基材传输装置。