CN105762098A - 传片系统及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传片系统及半导体加工设备。该传片系统包括转盘和机械手，在转盘上沿其周向间隔设置有多个承载位，每个承载位所在位置处设置有用于承载基片的至少一个支撑柱；转盘用于绕其轴向旋转使每个承载位旋转至传片位置；机械手用于在每个承载位旋转至传片位置之后，对该承载位所在位置处的支撑柱传片。本发明提供的传片系统及半导体加工设备，其不仅可以减少单次传片时间，从而可以提高传片效率和设备产率；而且还可以减小机械手和转盘分别与顶针之间动作的互锁条件，从而可以减少传片过程的故障点和真空泄露点，进而提高传片系统的安全性、稳定性和可靠性；另外，由于省去顶针和其升降驱动器，因而可以降低投入成本和减小电气调试时间。

Description

传片系统及半导体加工设备

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种传片系统及半导体加工设备。

背景技术

半导体加工设备广泛地应用于半导体器件制造中。图1为典型的半导体加工设备的结构示意图。请参阅图1，该半导体加工设备通常包括传输腔室10和沿传输腔室10周向设置的通过门阀11与其相连通的装卸载腔室12、去气腔室13、预清洗腔室14和工艺腔室15。其中，传输腔室10内设置有回转机械手101，该回转机械手101用于将基片在各个腔室之间传输；装卸载腔室12用于在其内放置未工艺和已完成工艺的基片；去气腔室13和预清洗腔室14分别用于对基片进行去气步骤和预清洗步骤；工艺腔室15用于对已完成去气步骤和/或预清洗步骤的基片进行溅射沉积或刻蚀等工艺。

图2a为图1中的工艺腔室的俯视图；图2b为图2中沿A-A线的剖视图。请一并参阅图2a和图2b，工艺腔室15内设置有转盘151、旋转驱动器152、顶针153和升降驱动器154。其中，在转盘151上沿其周向间隔设置有多个用于承载基片的承载位1～8，每个承载位为贯穿其厚度的通孔，基片承载在通孔的上端面上。旋转驱动器152用于驱动转盘151旋转至预设位置，以使各个承载位依次旋转至靠近门阀11的传片位置(如图2a中承载为1所在位置)。顶针153的数量为多个，多个顶针153的顶端用于承载基片，顶针153设置在传片位置的下方，升降驱动器154用于驱动多个顶针153在位于传片位置的承载位内上升至高于转盘的高位或者下降至低于转盘的低位，以实现顶针153和承载位二者之间传片，并且，在顶针处于高位时，回转机械手101经由门阀11与顶针153进行传片。

通过上述描述可知，为完成对转盘151的每个承载位传片，则需要满足以下条件：a，需要保证转盘151旋转至预设位置，以使当前需要传片的承载位准确地位于传片位置；b，在升降驱动器154完成原点搜索命令以获取原点标志位之后，再自低位上升至高位；c，确定门阀11为打开状态。若上述其中任意一个条件不能够满足，回转机械手则无法执行传片命令。

在实际应用中，虽然采用上述传片系统可以实现对各个承载位进行传片，但是其仍然存在以下不足：

其一，由于在转盘151旋转到预设位置之后，顶针153才开始进行上升动作，并且，顶针153自低位上升至高位往往需要耗费6s左右，这使得单次传片过程耗费的时间过长，从而造成半导体加工设备的传片效率差，进而影响产量。

其二，由于顶针153与转盘151之间以及回转机械手101和顶针153之间的动作均存在干涉，因此，需要在程序中分别设置相应的互锁，即，当转盘151旋转时，升降驱动器154应找到原点标志位，且使顶针153位于低位；当顶针153上升时，转盘151应找到原点标志位，且使转盘处于预设位置；当顶针153位于高位时，回转机械手101才能够执行传片动作。若上述其中一个互锁条件不满足，回转机械手101的传片命令就无法执行，这就造成该传片过程具有多个故障点，增加了该传片系统的故障率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种传片系统及半导体加工设备，其不仅可以减少单次传片时间，从而可以提高传片效率和设备产率；而且还可以减小机械手和转盘分别与顶针之间动作的互锁条件，从而可以减少传片过程的故障点和真空泄露点，进而提高传片系统的安全性、稳定性和可靠性；另外，由于省去顶针和其升降驱动器，因而可以降低投入成本和减小电气调试时间。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种传片系统，包括转盘和机械手，在所述转盘上沿其周向间隔设置有多个承载位，每个所述承载位所在位置处设置有用于承载基片的至少一个支撑柱；所述转盘用于绕其轴向旋转使每个所述承载位旋转至传片位置；所述机械手用于在每个所述承载位旋转至传片位置之后，对该承载位所在位置处的所述支撑柱传片。

其中，对应每个所述承载位，每个所述支撑柱用于承载基片的中心区域。

其中，对应每个所述承载位，所述支撑柱的数量为多个，且沿所述基片的周向间隔设置，每个所述支撑柱用于承载所述基片的边缘区域。

其中，对应每个所述承载位，每个所述支撑柱侧壁的靠上位置处设置有朝向所述基片的一侧凸出的凸台，所述凸台用于承载所述基片的边缘区域。

其中，所述凸台的台面与其上方的所述支撑柱侧壁之间角度为钝角。

其中，所述凸台的台面上方的所述支撑柱侧壁为平面。

其中，所述凸台与所述转盘之间的垂直距离大于6mm。

其中，对应每个所述承载位，在所述转盘上设置有通孔，多个支撑柱设置在所述通孔的上端面或内侧壁上。

其中，所述机械手具有升降功能，用以在放片过程中先移动至所述支撑柱的顶端上方再下降至该顶端下方，以使所述基片自所述机械手传输至所述支撑柱；以及，在取片过程中先移动至所述支撑柱的顶端的下方再上升至该顶端的上方，以使所述基片自所述支撑柱传输至所述机械手。

作为另外一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括传片系统，所述定位系统采用本发明另一技术方案提供的传片系统。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的传片系统，其直接在每个承载位所在位置处设置有用于承载基片的至少一个支撑柱，在转盘旋转使承载位旋转至传片位置之后，机械手可以直接对该承载位所在位置处的支撑柱进行传片，这与现有技术相比，省去了升降驱动器驱动顶针升降过程，因此，不仅可以减少单次传片时间，从而可以提高传片效率和设备产率；而且还可以减小机械手和转盘分别与顶针之间动作的互锁条件，从而可以减少传片过程的故障点(例如，真空泄露点)，进而提高传片系统的安全性、稳定性和可靠性；另外，由于省去顶针和其升降驱动器，因而可以降低投入成本和减小电气调试时间。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明另一技术方案提供的传片系统，不仅可以提高传片效率和设备产率，而且还可以提高传片过程的安全性、稳定性和可靠性，另外还可以降低投入成本和减小电气调试时间。

附图说明

图1为典型的半导体加工设备的结构示意图；

图2a为图1中的工艺腔室的俯视图；

图2b为图2中沿A-A线的剖视图；

图3为本发明实施例提供的传片系统中第一种转盘的俯视图；

图4为图3所示的转盘的纵向剖视图；

图5为机械手对支撑柱传片时沿图4中B-B线的仰视图；

图6为图4中支撑柱的结构示意图；

图7为应用本发明实施例提供的传片系统的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的传片系统中第二种转盘的俯视图；以及

图9为机械手对支撑柱传片时沿图8中C-C线的仰视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的传片系统及半导体加工设备进行详细描述。

图3为本发明实施例提供的传片系统中转盘的俯视图；图4为图3所示的转盘的侧视图；图5为机械手对支撑柱传片时沿图4中B-B线的仰视图。请一并参阅图3、图4和图5，本实施例提供的传片系统，包括转盘20和机械手21，在转盘20上沿其周向间隔设置有多个承载位，每个承载位所在位置处设置有用于承载基片S的至少一个支撑柱201。具体地，在本实施例中，对应每个承载位，支撑柱201的数量为多个，且沿基片S的周向间隔设置，每个支撑柱201用以承载基片S的边缘区域。如图3和图4所示，转盘上定义有承载位1～8，每个承载位所在位置处设置有三个支撑柱201，且三个支撑柱201沿基片S的周向间隔且均匀设置。

转盘20用于绕其轴向旋转使每个承载位旋转至传片位置。机械手用于在每个承载位旋转至传片位置之后，对该承载位所在位置处的支撑柱201传片，传片具体包括放片和取片过程。

在本实施例中，请参阅图6，优选地，对应每个承载位，每个支撑柱201侧壁的靠上位置处设置有朝向基片S的一侧凸出的凸台202，凸台202用于承载基片S的边缘区域，在这种情况下，可以实现支撑柱201对位于凸台202上的基片进行限位，以避免基片S发生偏移甚至掉片，因而可以提高承载基片的稳定性，从而可以提高传片的可靠性。

进一步优选地，凸台202的台面2021与其上方的支撑柱侧壁2021之间角度A为钝角，这使得在放片过程中若基片发生较小水平偏移，基片可以沿该侧壁2021滑至凸台202的台面2021上，即，可以实现自动校正基片的较小水平偏移，从而可以进一步提高传片的可靠性。

更进一步优选地，凸台202的台面2021上方的支撑柱侧壁2011为平面，由于平面便于基片沿其滑向台面2021，从而可以更进一步提高传片的可靠性。

当然，在实际应用中，支撑柱201并不限于图6所示的结构，只要能够实现将基片稳定支撑即可。

为实现机械手21对支撑柱201传片，具体地，机械手21具有升降功能，用以在放片过程中先移动至支撑柱201的顶端上方再下降至该顶端下方，以使基片自机械手21传输至支撑柱201；以及，在取片过程中先移动至支撑柱201的顶端的下方再上升至该顶端的上方，以使基片自支撑柱201传输至机械手21。

下面结合图7详细描述本实施例提供的传片系统的传片过程。具体地，在本实施例中，由于凸台202用于承载基片S，因此，(一)，机械手21对支撑柱201放片过程具体包括以下步骤：

步骤S1，先使转盘20旋转，直至其上某个承载位旋转至传片位置，如图7所示，此时，该承载位所在位置处的支撑柱201为图7中左侧的支撑柱201；

步骤S2，打开门阀22，装载有基片的机械手21经由门阀22移动至凸台202的上方，再使机械手21下降，直至位于凸台202的下方，此时，基片会落于凸台202上，从而实现对支撑柱201放片，在该步骤中，机械手21、基片和支撑针201的位置关系如图6所示；

步骤S3，空载的机械手21自门阀22返回，之后关闭门阀。

(二)，机械手21对支撑柱201取片过程具体包括以下步骤：

步骤S1，先使转盘20旋转，直至其上的某个承载位旋转至传片位置，如图7所示，此时，该承载位所在位置处的支撑柱201为图7中左侧的支撑柱201，且该支撑柱201的凸台202上承载有基片S；

步骤S2，打开门阀22，空载的机械手21经由门阀22移动至凸台202的下方，再使机械手21上升，直至位于凸台202的上方，此时，机械手21会将基片托起使其会落于机械手21上，从而实现对支撑柱201取片，在该步骤中，机械手21、基片和支撑针201的位置关系如图6所示；

步骤S3，承载有基片的机械手21自门阀22返回，之后关闭门阀。

可以理解，机械手21采用上述方式传片，机械手21和支撑柱201应被设置成：机械手21相对支撑柱201运动与支撑柱201不会发生干涉，如图6所示的机械手21和三个支撑柱201的设置方式。

并且，支撑柱201的高度(即，支撑柱201的顶端与转盘20之间的垂直距离)应在预设范围内，以满足机械手21采用上述方式传片时在竖直方向上升降的距离要求，优选地，该预设范围为大于6mm。具体地，在本实施例中，由于借助凸台202承载基片，因此，凸台202与转盘20之间的垂直距离应在该预设范围内，优选地，凸台202与转盘20之间的垂直距离大于6mm。

另外，在本实施例中，请参阅图3～图7，对应每个承载位，在转盘20上设置有通孔203，多个支撑柱201设置在通孔203的上端面或内侧壁上。设置通孔203的原因在于：本实施例提供的传片系统应用的反应腔室内还设置有基座升降机构，该基座升降机构包括基座23和基座升降驱动器24，基座升降驱动器24用于驱动基座23在其上方的通孔203内升降，以将支撑柱201上的基片顶起至工艺位置，从而实现基片在支撑柱201顶端和工艺位置之间移动。

需要说明的是，本实施例中对应每个承载位在转盘20上设置有通孔203，这只是本实施例提供的传片系统应用时根据实际需求对转盘20进行的一种改进；在实际应用中，可以根据传片系统在不同应用中的实际需求对其进行一定的改进，例如，若在应用中不需要设置上述基座升降机构来完成上述动作，则不需要设置通孔203。

还需要说明的是，在本实施例中，对应每个承载位的多个支撑柱201用于承载基片的边缘区域；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以对应每个承载位所在位置处设置有一个或者多个支撑柱201，每个支撑柱201用于承载基片的中心区域，以实现稳定承载基片。例如，请一并参阅图8和图9，在每个承载位所在位置处设置有6个支撑201，每个支撑柱201用于承载基片的中心区域，在此情况下，若机械手21采用如上述提供的方式实现传片，则应同样满足机械手21和支撑柱201应被设置成：机械手21相对支撑柱201运动与支撑柱201不会发生干涉，如图9所示的机械手21和三个支撑柱201的设置方式，并且，其传片过程与上述传片过程相类似，在此不再赘述。

另外需要说明的是，尽管本实施例中机械手采用上述方式实现传片，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，机械手21还可以采用其他方式实现传片，在此不一一列举。

此外，还需要说明的是，在实际应用中，无论机械手21是否具有升降功能，该传片系统还可以包括转盘升降驱动器，转盘升降驱动器用于在放片过程中机械手21位于支撑柱201的顶端上方时驱动转盘20上升，以使基片自机械手21传输至支撑柱201，以及，在取片过程中机械手位于多个支撑柱201的顶端的下方时驱动转盘20下降，以使基片自支撑柱201传输至机械手21。

综上所述，本实施例提供的传片系统，其直接在每个承载位所在位置处设置有用于承载基片的至少一个支撑柱201，在转盘20旋转使承载位旋转至传片位置之后，机械手21可以直接对该承载位所在位置处的支撑柱201进行传片，这与现有技术相比，省去了升降驱动器驱动顶针升降过程，因此，不仅可以减少单次传片时间，从而可以提高传片效率和设备产率；而且还可以减小机械手和转盘分别与顶针之间动作的互锁条件，从而可以减少传片过程的故障点(例如，真空泄露点)，进而提高传片系统的安全性、稳定性和可靠性；另外，由于省去顶针和其升降驱动器，因而可以降低投入成本和减小电气调试时间。

作为另外一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括传片系统，该传片系统采用本发明前述实施例提供的传片系统。

本实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明前述提供的传片系统，不仅可以提高传片效率和设备产率，而且还可以提高传片过程的安全性、稳定性和可靠性，另外还可以降低投入成本和减小电气调试时间。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种传片系统，包括转盘和机械手，其特征在于，在所述转盘上沿其周向间隔设置有多个承载位，每个所述承载位所在位置处设置有用于承载基片的至少一个支撑柱；

所述转盘用于绕其轴向旋转使每个所述承载位旋转至传片位置；

所述机械手用于在每个所述承载位旋转至传片位置之后，对该承载位所在位置处的所述支撑柱传片。

2.根据权利要求1所述的传片系统，其特征在于，对应每个所述承载位，每个所述支撑柱用于承载基片的中心区域。

3.根据权利要求1所述的传片系统，其特征在于，对应每个所述承载位，所述支撑柱的数量为多个，且沿所述基片的周向间隔设置，每个所述支撑柱用于承载所述基片的边缘区域。

4.根据权利要求3所述的传片系统，其特征在于，对应每个所述承载位，每个所述支撑柱侧壁的靠上位置处设置有朝向所述基片的一侧凸出的凸台，所述凸台用于承载所述基片的边缘区域。

5.根据权利要求4所述的传片系统，其特征在于，所述凸台的台面与其上方的所述支撑柱侧壁之间角度为钝角。

6.根据权利要求5所述的传片系统，其特征在于，所述凸台的台面上方的所述支撑柱侧壁为平面。

7.根据权利要求4所述的传片系统，其特征在于，所述凸台与所述转盘之间的垂直距离大于6mm。

8.根据权利要求3所述的传片系统，其特征在于，对应每个所述承载位，在所述转盘上设置有通孔，多个支撑柱设置在所述通孔的上端面或内侧壁上。

9.根据权利要求1的传片系统，其特征在于，所述机械手具有升降功能，用以在放片过程中先移动至所述支撑柱的顶端上方再下降至该顶端下方，以使所述基片自所述机械手传输至所述支撑柱；以及，在取片过程中先移动至所述支撑柱的顶端的下方再上升至该顶端的上方，以使所述基片自所述支撑柱传输至所述机械手。

10.一种半导体加工设备，包括传片系统，其特征在于，所述定位系统采用权利要求1-9任意一项所述的传片系统。