CN108858088A - 一种工件台及其传片方法 - Google Patents

Abstract

一种工件台，包括基片台组件、旋转驱动机构、托片组件、下推机构以及上推机构，基片台组件上设有带动托片组件同步旋转的同步组件，基片台组件的基片台朝下布置，托片组件包括托片环并位于基片台下方，托片环上设有缺口。其传片方法包括步骤：下推机构推动托片组件下移；传片机械手将基片输送至托片环与基片台之间且与缺口对准；下推机构上移，上推机构带动托片组件上移，托片环将基片取走并继续向上移动将基片夹紧在托片环与基片台之间；传片机械手移动至托片组件下方并与缺口对准；下推机构推动托片组件下移，托片环经过传片机械手后，基片与托片环分离并落于传片机械手上。本发明具有能够避免膜层颗粒掉落至基片表面，基片传送方便等优点。

Description

一种工件台及其传片方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备及其使用方法，尤其涉及一种工件台及其传片方法。

背景技术

随着国产半导体工艺设备的自动化程度日趋成熟，全自动工艺设备已是大部分用户单位的首选。为了保证基片的温度、气氛等的均匀性，磁控溅射系统工艺腔室内的基片台在工艺过程中需要旋转运动。为了实现全自动装卸片，还需要实现基片在基片台与传送机械手之间的转移，也即基片台还能够从机械手上取放基片。

传统的传片方式为基片(或基片盘)正面朝上，在工件台中心设计顶升机构，利用顶升机构将基片(或基片盘)从背面顶起一定高度，从而基片与基片台之间形成一定的间隙，方便机械手取放片。这种带顶升机构的可旋转工件台能满足大部分工艺生产需要，但是由于基片采用正面朝上的布置方式，工艺腔室内的膜层颗粒难免会掉落到基片表面，导致良品率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺过程中能够避免膜层颗粒掉落至基片表面，良品率高，基片传送方便的工件台。

本发明进一步提供一种上述工件台的传片方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种工件台，包括基片台组件以及与基片台组件相连的旋转驱动机构，还包括托片组件、用来推动托片组件下移的下推机构、以及用来推动托片组件上移的上推机构，所述基片台组件上设有用来带动所述托片组件同步旋转的同步组件，所述基片台组件包括基片台且基片台用于放置基片的一面朝下布置，所述托片组件包括托片环，所述托片环位于所述基片台下方且托片环上设有供传片机械手通过的缺口。

作为上述技术方案的进一步改进：所述基片台组件还包括旋转轴，所述托片组件还包括定位环以及一对连接臂，所述旋转驱动机构与所述旋转轴的上端相连，所述旋转轴的下端穿过所述定位环后与所述基片台相连，一对所述连接臂分设于所述定位环两侧，连接臂延伸至所述基片台外侧并与所述托片环相连。

作为上述技术方案的进一步改进：所述同步组件包括同步杆及安装环，所述安装环安装于所述旋转轴上，所述定位环上设有导向孔，所述同步杆下端与所述基片台相连，同步杆上端穿过所述导向孔后与所述安装环相连，所述上推机构包括弹性件，所述弹性件套设于所述同步杆上，弹性件上端与所述定位环抵靠，弹性件下端与所述基片台抵靠。

作为上述技术方案的进一步改进：所述同步杆设有多根并沿所述旋转轴周向均匀布置，所述导向孔和所述弹性件均设有多个并与多根所述同步杆一一对应布置。

作为上述技术方案的进一步改进：所述旋转轴与工艺腔室之间设有磁流体密封轴。

作为上述技术方案的进一步改进：所述下推机构包括压环、压杆及驱动压杆上下移动的压杆驱动件，所述压环同轴布置于所述定位环上方且压环的内径不小于所述定位环的外径，所述压杆驱动件安装于工艺腔室外部，所述压杆上端与所述压杆驱动件相连，压杆下端延伸至工艺腔室内部并与所述压环相连。

作为上述技术方案的进一步改进：所述压杆位于所述压杆驱动件和工艺腔室之间的部分还配置有用于密封的焊接波纹管。

作为上述技术方案的进一步改进：所述缺口配置有用于检测缺口位置的传感器。

作为上述技术方案的进一步改进：所述旋转驱动机构包括安装于工艺腔室外部的电机，所述电机与所述基片台组件之间通过同步带组件相连。

一种上述的工件台的传片方法，包括以下步骤：

S1、由传片机械手传送基片至基片台进行工艺：

S1.1下推机构推动托片组件下移；

S1.2传片机械手将基片输送至托片环与基片台之间，且传片机械手与托片环上的缺口对准；

S1.3下推机构上移让出托片组件上方的空间，上推机构带动托片组件上移，托片环将传片机械手上的基片取走，并继续向上移动将基片夹紧在托片环与基片台之间；

S2、将完成工艺后的基片传送至传片机械手上：

S2.1传片机械手移动至托片组件下方并与托片环上的缺口对准；

S2.2下推机构推动托片组件下移，托片环经过传片机械手后，基片与托片环分离并落于传片机械手上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的工件台，将基片台用于放置基片的一面朝下布置，基片通过基片台下方的托片环提供承托，上推机构则为托片组件提供支撑，避免基片下落，同时由于有基片台的遮挡作用，可有效避免工艺腔室内的膜层掉落至基片上，保证具有较高的良品率；托片组件与基片台组件之间通过同步组件实现同步旋转，满足工艺过程中基片需要旋转的要求；环形、带缺口结构，配合上推机构、下推机构的上下运动，当托片环与传片机械手在上下方向形成相对运动时即可方便地实现基片在基片台与传片机械手之间的传送。

本发明公开的工件台的传片方法，由于基片台是朝下布置的，使得基片的传送方法也不同于传统的传送方法，具体而言即通过上推机构、下推机构带动托片组件相对传片机械手运动，即可实现基片在托片环与传片机械手之间的传递，步骤简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明工件台的立体结构示意图。

图2是本发明工件台的剖面结构示意图。

图3是本发明中的托片组件的立体结构示意图。

图4是本发明中的下推机构的立体结构示意图。

图5是本发明中的托片环的立体结构示意图。

图6是本发明工件台的传片方法的流程图。

图中各标号表示：1、基片台组件；11、基片台；12、旋转轴；2、旋转驱动机构；21、电机；22、同步带组件；3、托片组件；31、托片环；311、缺口；312、沉台；32、定位环；321、导向孔；322、无油衬套；33、连接臂；4、下推机构；41、压环；42、压杆；43、压杆驱动件；44、焊接波纹管；5、上推机构；51、弹性件；6、同步组件；61、同步杆；62、安装环；7、工艺腔室；71、工艺腔室顶板；8、磁流体密封轴；9、传感器；10、基片盘。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

图1至图5示出了本发明工件台的一种实施例，本实施例的工件台，包括基片台组件1以及与基片台组件1相连的旋转驱动机构2，还包括托片组件3、用来推动托片组件3下移的下推机构4、以及用来推动托片组件3上移的上推机构5，基片台组件1上设有用来带动托片组件3同步旋转的同步组件6，基片台组件1包括基片台11且基片台11用于放置基片的一面(或称正面)朝下布置，托片组件3包括托片环31，托片环31位于基片台11下方且托片环31上设有供传片机械手通过的缺口311。

该工件台，将基片台11用于放置基片(本实施例中以基片盘10替代，下同)的一面朝下布置，基片通过基片台11下方的托片环31提供承托，上推机构5则为托片组件3提供支撑，避免基片下落，同时由于有基片台11的遮挡作用，可有效避免工艺腔室7(为清楚地示出工艺腔室7的内部结构，附图中仅示出工艺腔室7的顶板71，其余各部分省略)内的膜层掉落至基片上，保证具有较高的良品率；托片组件3与基片台组件1之间通过同步组件6实现同步旋转，工艺过程中，旋转驱动机构2驱动基片台组件1旋转进而带动托片组件3旋转，满足工艺过程中基片需要旋转的要求；环形、带缺口311结构，配合上推机构5、下推机构4的上下运动，当托片环31与传片机械手在上下方向形成相对运动时即可方便地实现基片在基片台11与传片机械手之间的传送。

进一步地，本实施例中，基片台组件1还包括旋转轴12，托片组件3还包括定位环32以及一对连接臂33，旋转驱动机构2与旋转轴12的上端相连，旋转轴12的下端先后穿过工艺腔室顶板71和定位环32后与基片台11相连，一对连接臂33分设于定位环32两侧，连接臂33延伸至基片台11外侧并与托片环31相连。该种结构的托片组件3能够为基片提供可靠、均匀的支撑，保证基片上下运动时的稳定性。优选地，可在托片环31内侧设置沉台312，保证基片在托片环31上定位准确；旋转轴12与定位环32之间采用间隙配合，便于定位环32沿旋转轴12上下运动。

更进一步地，本实施例中，同步组件6包括同步杆61及安装环62，安装环62安装于旋转轴12上，定位环32上设有导向孔321，同步杆61下端与基片台11相连，同步杆61上端穿过导向孔321后与安装环62相连，通过安装环62以及基片台11实现同步杆61的固定，当旋转轴12旋转时，同步杆61通过定位环32带动托片组件3整体旋转，上推机构5包括弹性件51，弹性件51套设于同步杆61上，弹性件51上端与定位环32抵靠，弹性件51下端与基片台11抵靠，也即利用弹性件51受压变形产生弹力，该弹力为定位环32提供向上的作用力。同时弹性件51可起到一定的缓冲作用，有助于防止基片被过渡夹紧。优选地，弹性件51可采用螺旋弹簧或其他弹性部件；安装环62的外径小于定位环32的外径，便于压环41上下移动时通过；导向孔321内安装无油衬套322，便于托片组件3整体上下移动，无油衬套322也不会对工艺腔室7内部产生污染。当然在其他实施例中，上推机构5也可采用类似于下推机构4的结构，从托片环31下方往上推动托片组件3实现功能，不足之处在于工艺过程中上推机构5与托片环31之间会相互摩擦，产生微粒污染工艺腔室7内部环境。

更进一步地，同步杆61设有多根并沿旋转轴12周向均匀布置，导向孔321和弹性件51均设有多个并与多根同步杆61一一对应布置。沿圆周方向设置多根同步杆61和弹性件51有利于托片环31与基片台11保持同步旋转，同时基片各处受力更均匀一致。本实施例中，同步杆61设置四根。

更进一步地，本实施例中，旋转轴12与工艺腔室7之间设有磁流体密封轴8。通过磁流体密封轴8起到良好的动密封作用，防止工艺腔室7内部的洁净环境被污染。

更进一步地，下推机构4包括压环41、压杆42及驱动压杆42上下移动的压杆驱动件43，压环41同轴布置于定位环32上方且压环41的内径不小于定位环32的外径，压杆驱动件43安装于工艺腔室7外部，压杆42上端与压杆驱动件43相连，压杆42下端延伸至工艺腔室7内部并与压环41相连。本实施例中，压杆驱动件43采用气缸，当然在其他实施例中也可采用其他常规的驱动件、组件实现功能；压环41的内径大于定位环32的外径。需要下推托片组件3时，压杆驱动件43的活塞杆伸出，压杆42带动压环41向下运动，压环41通过安装环62后开始向下推动定位环32，进而带动托片环31向下移动。压环41和定位环32配合，有利于保证托片环31各处受力一致，使得基片运动更平稳。

更进一步地，本实施例中，压杆42位于压杆驱动件43和工艺腔室7之间的部分还配置有用于密封的焊接波纹管44。焊接波纹管44一方面可随着压杆42的上下运动而伸缩，另一方面又能为压杆42提供良好的密封，避免工艺腔室7内的洁净环境被污染。

进一步地，本实施例中，缺口311配置有用于检测缺口311位置的传感器9，有利于准确地获知缺口311的位置信息，便于传片机械手取放基片，提高传片效率、准确性。

优选地，旋转驱动机构2包括安装于工艺腔室7外部的电机21，电机21与基片台组件1之间通过同步带组件22(包含安装于电机21输出轴上的主动带轮、安装于旋转轴12上的从动带轮、以及连接主动带轮和从动带轮的同步带)相连。当然在其他实施例中，也可采用其他已知的部件或组件实现旋转驱动功能。

实施例二

图6示出了本发明工件台传片方法的一种实施例，由于基片台11是朝下布置的，使得本发明基片的传送方法也不同于传统的传送方法，具体如下：

S1、由传片机械手传送基片至基片台11进行工艺：

S1.1下推机构4推动托片组件3下移；具体为压杆驱动件43的活塞杆向下伸出，带动压杆42和压环41向下移动，压环41通过定位环32推动托片环31向下移动，基片随着托片环31的下移而向下移动与基片台11分离，与此同时弹性件51被定位环32压缩、蓄力；

S1.2由于托片环31与基片台11之间具有一定的距离，传片机械手可将基片输送至托片环31与基片台11之间，且传片机械手与托片环31上的缺口311对准，也即两者上下对齐，便于后续基片转移；

S1.3下推机构4上移让出托片组件3上方的空间，上推机构5带动托片组件3上移，具体为压杆驱动件43的活塞杆向上回缩，带动压杆42和压环41向上移动，压环41不再将定位环32下压，与此同时受压的弹性件51伸长向上推动定位环32，定位环32带动托片环31向上移动，托片环31经过传片机械手后将传片机械手上的基片取走，然后基片随着托片环31的上移而向上移动，最终利用弹性件51的弹力将基片夹紧在托片环31与基片台11之间；

S2、将完成工艺后的基片传送至传片机械手上：

S2.1传片机械手移动至托片组件3下方并与托片环31上的缺口311对准，也即两者上下对齐；

S2.2下推机构4推动托片组件3下移，托片环31经过传片机械手后，基片与托片环31分离并落于传片机械手上。

该传片方法通过上推机构4、下推机构5带动托片组件3相对传片机械手运动，即可实现基片在托片环31与传片机械手之间的传递，步骤简单，操作方便。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种工件台，包括基片台组件(1)以及与基片台组件(1)相连的旋转驱动机构(2)，其特征在于：还包括托片组件(3)、用来推动托片组件(3)下移的下推机构(4)、以及用来推动托片组件(3)上移的上推机构(5)，所述基片台组件(1)上设有用来带动所述托片组件(3)同步旋转的同步组件(6)，所述基片台组件(1)包括基片台(11)且基片台(11)用于放置基片的一面朝下布置，所述托片组件(3)包括托片环(31)，所述托片环(31)位于所述基片台(11)下方且托片环(31)上设有供传片机械手通过的缺口(311)。

2.根据权利要求1所述的工件台，其特征在于：所述基片台组件(1)还包括旋转轴(12)，所述托片组件(3)还包括定位环(32)以及一对连接臂(33)，所述旋转驱动机构(2)与所述旋转轴(12)的上端相连，所述旋转轴(12)的下端穿过所述定位环(32)后与所述基片台(11)相连，一对所述连接臂(33)分设于所述定位环(32)两侧，连接臂(33)延伸至所述基片台(11)外侧并与所述托片环(31)相连。

3.根据权利要求2所述的工件台，其特征在于：所述同步组件(6)包括同步杆(61)及安装环(62)，所述安装环(62)安装于所述旋转轴(12)上，所述定位环(32)上设有导向孔(321)，所述同步杆(61)下端与所述基片台(11)相连，同步杆(61)上端穿过所述导向孔(321)后与所述安装环(62)相连，所述上推机构(5)包括弹性件(51)，所述弹性件(51)套设于所述同步杆(61)上，弹性件(51)上端与所述定位环(32)抵靠，弹性件(51)下端与所述基片台(11)抵靠。

4.根据权利要求3所述的工件台，其特征在于：所述同步杆(61)设有多根并沿所述旋转轴(12)周向均匀布置，所述导向孔(321)和所述弹性件(51)均设有多个并与多根所述同步杆(61)一一对应布置。

5.根据权利要求2所述的工件台，其特征在于：所述旋转轴(12)与工艺腔室(7)之间设有磁流体密封轴(8)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的工件台，其特征在于：所述下推机构(4)包括压环(41)、压杆(42)及驱动压杆(42)上下移动的压杆驱动件(43)，所述压环(41)同轴布置于所述定位环(32)上方且压环(41)的内径不小于所述定位环(32)的外径，所述压杆驱动件(43)安装于工艺腔室(7)外部，所述压杆(42)上端与所述压杆驱动件(43)相连，压杆(42)下端延伸至工艺腔室(7)内部并与所述压环(41)相连。

7.根据权利要求6所述的工件台，其特征在于：所述压杆(42)位于所述压杆驱动件(43)和工艺腔室(7)之间的部分还配置有用于密封的焊接波纹管(44)。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的工件台，其特征在于：所述缺口(311)配置有用于检测缺口(311)位置的传感器(9)。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的工件台，其特征在于：所述旋转驱动机构(2)包括安装于工艺腔室(7)外部的电机(21)，所述电机(21)与所述基片台组件(1)之间通过同步带组件(22)相连。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的工件台的传片方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、由传片机械手传送基片至基片台(11)进行工艺：

S1.1下推机构(4)推动托片组件(3)下移；

S1.2传片机械手将基片输送至托片环(31)与基片台(11)之间，且传片机械手与托片环(31)上的缺口(311)对准；

S1.3下推机构(4)上移让出托片组件(3)上方的空间，上推机构(5)带动托片组件(3)上移，托片环(31)经过传片机械手后将传片机械手上的基片取走，并继续向上移动将基片夹紧在托片环(31)与基片台(11)之间；

S2、将完成工艺后的基片传送至传片机械手上：

S2.1传片机械手移动至托片组件(3)下方并与托片环(31)上的缺口(311)对准；

S2.2下推机构(4)推动托片组件(3)下移，托片环(31)经过传片机械手后，基片与托片环(31)分离并落于传片机械手上。