CN111477566A - 改善外延片滑片的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了改善外延片滑片的装置及方法，属于外延片制造技术领域，改善外延片滑片的装置包括基座，基座上端面设有载片槽；基座的上方设置有机械手盘，机械手盘上设置有用于负压吸附外延片的吸气通路，机械手盘上还设置有用于向机械手盘内充入气体的充气通路；外延片在充气通路充入的气体压力作用下落入所述载片槽内。改善外延片滑片的方法采用了上述装置。本发明提供的改善外延片滑片的装置和方法增大了外延片与载片槽之间的摩擦力，缩短了外延片与载片槽内的气体排出的时间，避免了外延片在载片槽内的滑动，提高了外延片厚度和电阻率的均匀性。

Description

改善外延片滑片的装置及方法
技术领域
本发明属于外延片制造技术领域，更具体地说，是涉及一种改善外延片滑片的装置及方法。
背景技术
在半导体芯片制造中，硅外延片有着重要的地位。在实际生产中，化学气相沉积技术被广泛应用于硅外延片的制造，其中，外延炉是制造外延片的主要设备。
目前在使用外延炉生长外延片过程中，外延炉采用机械手盘自动将硅片装载到基座的载片槽中，硅片在运动到载片槽过程中会在硅片表面沉积一层单晶硅，此层单晶硅即为外延片，外延片脱离机械手盘与载片槽表面接触时容易在两者中间产生气模，气模的厚度约为0.6mm，导致外延片和载片槽之间的摩擦力很小，外延片就容易在载片槽内滑动导致装载错位，进而导致外延片厚度、电阻率均匀性变差。
发明内容
本发明的目的在于提供改善外延片滑片的装置和方法，旨在解决外延片与载片槽表面接触时外延片在载片槽内滑动导致的外延片厚度、电阻率均匀性差的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种改善外延片滑片的装置，包括：
基座，上端面设有载片槽，所述基座上方设置有机械手盘，所述机械手盘上设置有用于负压吸附外延片的吸气通路，所述机械手盘上还设置有用于向所述机械手盘内充入气体的充气通路；
外延片在所述充气通路充入的气体压力作用下落入所述载片槽内。
作为本申请另一实施例，还包括：
三通阀，分别设有出气端、第一进气端和第二进气端，所述出气端与所述机械手盘连通，所述第一进气端与所述出气端形成所述吸气通路，所述第二进气端与所述出气端形成所述充气通路。
作为本申请另一实施例，所述第一进气端的管路上安装有文丘里真空泵。
作为本申请另一实施例，所述第一进气端的管路上和所述第二进气端的管路上分别安装有流量调节阀。
作为本申请另一实施例，所述第一进气端的管路上安装有气闭式气动阀，所述第二进气端的管路上安装有气开式气动阀。
作为本申请另一实施例，所述气闭式气动阀与所述气开式气动阀通过同一气源控制。
作为本申请另一实施例，还包括：
压力传感器，安装在所述机械手盘管路上。
作为本申请另一实施例，所述充气通路内充有氮气。
本发明提供的改善外延片滑片的装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明改善外延片滑片的装置的基座的上端面设有载片槽；基座的上方设置有机械手盘；同时在原有的气路结构上进行改进，增加一个充气通路，吸气通路可使机械手盘内形成负压以使机械手盘吸附外延片，充气通路可向机械手盘内充入气体，外延片在充气通路充入的气体压力作用下外延片轻松从机械手盘上脱下，同时在气体的压力作用下增大了外延片与载片槽之间的摩擦力，缩短了外延片与载片槽内的气体排出的时间，使外延片不容易在载片槽内滑动，制作的外延片厚度和电阻率都非常均匀。本发明的改善外延片滑片的装置增大了外延片与载片槽之间的摩擦力，缩短了外延片与载片槽内的气体排出的时间，避免了外延片在载片槽内的滑动，提高了外延片厚度和电阻率的均匀性。
本发明还提供改善外延片滑片的方法，包括以下步骤：
S1:在机械手盘内形成负压，以吸取外延片；
S2:机械手盘带动外延片移动到基座的载片槽的上方；
S3:向机械手盘内通入气体，以将外延片推动至基座的载片槽内。
作为本申请另一实施例，在所述步骤3)之前切断机械手盘内的负压。
本发明提供的改善外延片滑片的方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明改善外延片滑片的方法的包括下述步骤，首先，在机械手盘内形成负压以吸取外延片；其次，机械手盘带动外延片移动到基座的载片槽的上方；最后，向机械手盘内通入气体，以将外延片推动至基座的载片槽内。本发明的改善外延片滑片的方法向机械手盘内充入的气体压力作用下外延片轻松从机械手盘上脱下，避免了在外延炉内部高温环境下外延片粘附在机械手盘上的情况，同时在气体的压力作用下增大了外延片与载片槽之间的摩擦力，缩短了外延片与载片槽内的气体排出的时间，使外延片不容易在载片槽内滑动，制作的外延片厚度和电阻率都非常均匀。本发明的改善外延片滑片的装置增大了外延片与载片槽之间的摩擦力，缩短了外延片与载片槽内的气体排出的时间，避免了外延片在载片槽内的滑动，提高了外延片厚度和电阻率的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的改善外延片滑片的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的改善外延片滑片的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的基座的俯视结构示意图。
图中：1、三通阀；101、出气端；102、第一进气端；103、第二进气端；2、吸气通路；3、充气通路；4、文丘里真空泵；5、流量调节阀；6、气开式气动阀；7、气闭式气动阀；8、CDA气源；9、压力传感器；10、机械手盘；11、高纯度氮气源；12、外延片；13、基座；131、载片槽。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例改善外延片滑片的装置，图3为本发明实施例提供的基座的俯视结构示意图，请参阅图1及图3，现对本发明提供的改善外延片滑片的装置进行说明。改善外延片滑片的装置包括基座13，基座13上端面设有载片槽131；基座13的上方设置有机械手盘10，机械手盘10上设置有用于负压吸附外延片12的吸气通路2，机械手盘10上还设置有用于向机械手盘10内充入气体的充气通路3；外延片12在充气通路3充入的气体压力作用下落入所述载片槽131内。
本实施例中，基座13和机械手盘10都设置在外延炉内部，因外延炉内的工作环境是充满高纯度氮气，所以向机械手内通入的气体为高纯度氮气。
本发明提供的改善外延片滑片的装置，与现有技术相比，基座13上设有载片槽131；基座13的上方设置有机械手盘10，在原有的气路结构上进行改进，增加一个充气通路3，吸气通路2可使机械手盘10内形成负压以吸附外延片12，充气通路3可向机械手盘10内充入气体，在气体的压力作用下外延片12轻松从机械手盘10上脱下，避免了在外延炉高温环境下外延片12粘附在机械手盘10上的情况，同时在气体的压力作用下增大了外延片12与载片槽131之间的摩擦力，缩短了外延片12与载片槽131内的气体排出的时间，使外延片12不容易在载片槽131内滑动，制作的外延片12厚度和电阻率都非常均匀。本发明的改善外延片滑片的装置增大了外延片12与载片槽131之间的摩擦力，缩短了外延片12与载片槽131内的气体排出的时间，避免了外延片12在载片槽131内的滑动，提高了外延片12厚度和电阻率的均匀性。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，改善外延片滑片的装置还包括三通阀1，分别设有出气端101、第一进气端102和第二进气端103，三通阀1的出气端101与机械手盘10连通，三通阀1的第一进气端102与出气端101形成吸气通路2，机械手盘10在负压的作用下吸附外延片12，三通阀1的第二进气端103与出气端101形成充气通路3，在充气通路3内充入高纯度氮气，外延片12在高纯度氮气的压力的作用下落入载片槽131内。设置三通阀1可实现吸气通路2和充气通路3的互换，使机械手盘10吸附了外延片12后在高纯度氮气的作用下落入载片槽131内。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，在第一进气端102的管路上安装有文丘里真空泵4，在连通吸气通路2时，文丘里真空泵4对机械手盘10的管路抽真空，使机械手盘10吸附外延片12，文丘里真空泵4的原理为把通过的高纯度氮气的气流由粗变细，以加快气体流速，使气体在出口的后侧形成一个“真空”区，进而对机械手盘10的管路抽真空以吸附外延片12。
为了调节充气通路3上充入的气体流量和文丘里真空泵4抽真空的压力大小，请参阅图1，在第一进气端102的管路上和第二进气端103的管路上分别安装流量调节阀5，充气通路3和吸气通路2通过同一根高纯度氮气源11控制，当连通吸气通路2时，同时打开高纯度氮气源11，通过流量调节阀5控制高纯度氮气的流量进而调节文丘里真空泵4的真空压力以调节机械手盘10吸附外延片12的吸附力。
机械手盘负压随氮气流量的变化而变化的情况如下表1所示
氮气流量 5L 6L 7L 8L
机械手盘负压 -5mbar -7mbar -9mbar -11mbar
在实际操作过程中根据通入的高纯度氮气的流量来调节机械手盘10的负压。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，在第一进气端102的管路上安装气闭式气动阀7，气闭式气动阀7是断气的状态阀门是全开的，在第二进气端103的管路上安装气开式气动阀6，气开式气动阀6是通气的状态阀门才是开的，通过气闭式气动阀7和气开式气动阀6能够实现吸气通路2和充气通路3的互锁，即吸气通路2和充气通路3只能实现吸气通路2的开启和充气通路3的关闭或充气通路3的开启和吸气通路2的关闭，可选地，气闭式气动阀7与气开式气动阀6通过同一气源控制，气源采用CDA气源8即洁净干燥的压缩空气，气源关闭时，气开式气动阀6是关闭状态，气闭式气动阀7是打开状态，即吸气通路2是连通的，机械手盘10内管路是负压状态，机械手盘10吸附外延片12，机械手盘10运动到基座13的载片槽131的上方，调节机械手盘10的位置，使机械手盘10下降到放外延片12的位置，打开CDA气源8，气闭式气动阀7关闭即吸气通路2关闭，切断了机械手盘10的负压，气开式气动阀6打开即充气通路3连通，向机械手盘10内充入高纯度氮气，在氮气的压力作用下外延片12迅速运动到载片槽131内，增大了外延片12与载片槽131之间的摩擦力，缩短了外延片12与载片槽131内的气体排出的时间，避免了外延片12在载片槽131内的滑动，提高了外延片12厚度和电阻率的均匀性。
为了测定机械手盘10管路上的负压或充入机械手盘10内气体的压力，参阅图1，在机械手盘10管路上安装有压力传感器9，压力传感器9的型号为STS公司生产的型号为122403的压力传感器，因为各个外延炉内冷热状态不同，在现实生产过程中需根据冷热状态来调节充入机械手盘10内气体的压力，以使效果达到最佳，同时需注意充气压力不能调节太高，避免对外延炉内的气流环境造成影响。
本发明还提供改善外延片滑片的方法，图2为本发明实施例提供的改善外延片滑片的方法的流程示意图，请参阅图2，包括以下步骤：
S1:在机械手盘10内形成负压，以吸取外延片12；
S2:机械手盘10带动硅片移动到基座13的载片槽131的上方；
S3:向机械手盘10内通入气体，以将外延片12推动至基座13的载片槽131内。
本发明提供的改善外延片滑片的方法，与现有技术相比，包括下述步骤，首先，在机械手盘10内形成负压以吸取外延片12；其次，机械手盘10带动外延片12移动到基座13的载片槽131的上方；最后，向机械手盘10内通入气体，以将外延片12推动至基座13的载片槽131内。本发明的改善外延片滑片的方法向机械手盘10内充入的气体压力作用下外延片12轻松从机械手盘10上脱下，避免了在外延炉内部高温环境下外延片12粘附在机械手盘10上的情况，同时在气体的压力作用下增大了外延片12与载片槽131之间的摩擦力，缩短了外延片12与载片槽131内的气体排出的时间，使外延片12不容易在载片槽131内滑动，制作的外延片12厚度和电阻率都非常均匀。本发明的改善外延片滑片的装置增大了外延片12与载片槽131之间的摩擦力，缩短了外延片12与载片槽131内的气体排出的时间，避免了外延片12在载片槽131内的滑动，提高了外延片12厚度和电阻率的均匀性。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，在S1步骤之前对基座13和机械手盘10调水平，以减小外延片12在载片槽131内滑动。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，步骤S3中向机械手盘10内通入气体的持续时间为0.5s-1s，压力为3psi-10psi，通入的气体为高纯度氮气，待外延片12从机械手盘10脱下后，关掉高纯度氮气源11，将通入的高纯度氮气的时间设定为1s内是为了避免外延炉腔室壁上的沉积物粘附到外延片上，对外延片造成颗粒污染。为了实现本申请装置的自动控制，通过PLC控制，当机械手盘10吸附外延片12到达放外延片12位置时，PLC控制高纯度氮气阀门和CDA气源8阀门的开启，高纯度氮气阀门在开启1s后PLC控制关闭上述阀门。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，在步骤S3之前切断机械手盘10内的负压即通过气闭式气动阀7和气开式气动阀6分别控制吸气通路2和充气通路3，从而实现吸气通路2和充气通路3的互锁，同时气闭式气动阀7与气开式气动阀6通过同一CDA气源8控制，气源关闭时，气开式气动阀6关闭，气闭式气动阀7打开，即吸气通路2连通，机械手盘10内管路是负压状态，机械手盘10吸附外延片12，机械手盘10运动到基座13的载片槽131的上方，调节机械手盘10的位置，使机械手盘10下降到放外延片12的位置，打开CDA气源8，气闭式气动阀7关闭即吸气通路2关闭，切断了机械手盘10的负压，气开式气动阀6打开即充气通路3连通，向机械手盘10内充入高纯度氮气，在气体的压力作用下外延片12轻松从机械手盘10上脱下，避免了在外延炉高温环境下外延片12粘附在机械手盘10上的情况，同时在气体压力的作用下增大了外延片12与载片槽131之间的摩擦力，缩短了外延片12与载片槽131内的气体排出的时间，避免了外延片12在载片槽131内的滑动，提高了外延片12厚度和电阻率的均匀性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.改善外延片滑片的装置，其特征在于，包括：
基座，上端面设有载片槽，所述基座上方设置有机械手盘，所述机械手盘上设置有用于负压吸附外延片的吸气通路，所述机械手盘上还设置有用于向所述机械手盘内充入气体的充气通路；
外延片在所述充气通路充入的气体压力作用下落入所述载片槽内。
2.如权利要求1所述的改善外延片滑片的装置，其特征在于，还包括：
三通阀，分别设有出气端、第一进气端和第二进气端，所述出气端与所述机械手盘连通，所述第一进气端与所述出气端形成所述吸气通路，所述第二进气端与所述出气端形成所述充气通路。
3.如权利要求2所述的改善外延片滑片的装置，其特征在于，所述第一进气端的管路上安装有文丘里真空泵。
4.如权利要求3所述的改善外延片滑片的装置，其特征在于，所述第一进气端的管路上和所述第二进气端的管路上分别安装有流量调节阀。
5.如权利要求2所述的改善外延片滑片的装置，其特征在于，所述第一进气端的管路上安装有气闭式气动阀，所述第二进气端的管路上安装有气开式气动阀。
6.如权利要求5所述的改善外延片滑片的装置，其特征在于，所述气闭式气动阀与所述气开式气动阀通过同一气源控制。
7.如权利要求1所述的改善外延片滑片的装置，其特征在于，还包括：
压力传感器，安装在所述机械手盘的管路上。
8.如权利要求1所述的改善外延片滑片的装置，其特征在于，所述充气通路内充有氮气。
9.改善外延片滑片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在机械手盘内形成负压，以吸取外延片；
S2：机械手盘带动外延片移动到基座的载片槽的上方；
S3：向机械手盘内通入气体，以将外延片推动至基座的载片槽内。
10.如权利要求9所述的改善外延片滑片的方法，其特征在于，在所述步骤3)之前切断机械手盘内的负压。
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