CN111926306B - 基于多工艺腔传送的沉积设备及晶圆沉积方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多工艺腔传送的沉积设备及晶圆沉积方法，设备包括上料腔、清洁腔、定位腔、沉积腔、冷却腔、下料腔、机械手臂组件及传送室，各工艺腔均与传送室相连通，机械手臂组件设置于传送室中，包括至少两个机械手臂单元，实现待处理晶圆基于传送室进行的在各工艺腔中的传递。本发明的沉积设备缩减去机械抓手装置中间用于临时存放晶圆的传送室，直接采用机械手臂组件中窄型抓手与宽型抓手对接的方式传送晶圆，可以增加单个沉积设备的多工艺腔体数量，提高单位时间沉积设备的产能，减少沉积设备的占地面积。使用两组及以上的三折及以上多折机械手臂，有利于提升工作效率，降低制造成本。本发明的沉积设备可以实现每一工艺腔的双工传送。

Description

基于多工艺腔传送的沉积设备及晶圆沉积方法

技术领域

本发明属于半导体制造设备技术领域，特别是涉及一种基于多工艺腔传送的沉积设备及晶圆沉积方法。

背景技术

气相沉积技术是利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性或装饰性的金属、非金属或化合物涂层。气相沉积技术按照成膜机理，可分为物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称PVD）和化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD）。

实现气相沉积技术的设备叫做气相沉积设备。在诸如气相沉积设备等半导体设备制造工艺流程中，自动装载传送装置是一种广泛使用的部件。该装置是指，在真空环境下，机械手臂依次从上料腔抓取晶圆，通过传送腔再送至沉积（CVD/PVD）腔体内进行工艺反应，最终传送到下料腔的设备。现有的自动装载传送装置由于需要从上料腔抓取晶圆后送入传送腔，再在传送腔内机械手臂需要执行二次抓取，即，从上料腔抓取晶圆后放入传送腔，然后，另一传送机械手臂再将晶圆从传送腔中抓起传入到沉积腔内进行反应。这样的传送方式工作效率较低，并且设备体积越大占地面积越大，设备工作能耗越高，而传送腔的存在在单个沉积设备中占用了较大的设备空间，从而增大占地面积的同时也造成了能耗的浪费，且不利于扩充多工艺腔体的数量以提高产能。

因此，如何提供一种基于多工艺腔传送的沉积设备及晶圆沉积方法，以解决现有技术中的上述技术问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于多工艺腔传送的沉积设备及沉积方法，用于解决现有技术中难以有效实现多工艺腔沉积以及现有沉积设备工作效率低、设备占地面积大、设备工作能耗高以及不利于扩充工艺腔体数量等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于多工艺腔传送的沉积设备，所述沉积设备包括：上料腔、清洁腔、定位腔、沉积腔、冷却腔、下料腔、机械手臂组件以及传送室，所述上料腔具有上料腔口，所述清洁腔具有清洁腔口，所述定位腔具有定位腔口，所述沉积腔具有沉积腔口，所述冷却腔具有冷却腔口，所述下料腔具有下料腔口，所述传送室具有若干室口，所述上料腔口、所述清洁腔口、所述定位腔口、所述沉积腔口、所述冷却腔口以及所述下料腔口分别与不同的所述室口相对应设置，以使各工艺腔均与所述传送室相连通，其中，所述机械手臂组件设置于所述传送室中，所述机械手臂组件包括至少两个机械手臂单元，每一所述机械手臂单元包括第一机械手臂、第二机械手臂、与所述第一机械手臂相连接的第一抓手以及与所述第二机械手臂相连接的第二抓手，且当前所述机械手臂单元的所述第一抓手与相邻所述机械手臂单元的所述第二抓手配合，当前所述机械手臂单元的所述第二抓手与相邻所述机械手臂单元的所述第一抓手配合，以实现待处理晶圆在相邻所述机械手臂单元之间的传递，所述机械手臂组件实现待处理晶圆基于所述传送室进行的在各所述工艺腔中的传递。

可选地，所述第一抓手的抓手宽度小于所述第二抓手的抓手宽度，前一所述机械手臂单元的所述第一抓手嵌入后一所述机械手臂单元的所述第二抓手内，实现所述待处理晶圆在二者之间的传递。

可选地，所述机械手臂单元还包括底座及设置在所述底座上的升降转轴，所述第一机械手臂的一端与所述升降转轴相连接，所述第一机械手臂的另一端与所示第一抓手相连接，所述第二机械手臂的一端与所述升降转轴相连接，所述第二机械手臂的另一端与所示第二抓手相连接，所述升降转轴带动所述第一机械手臂及所述第二机械手臂的转动及上下移动。

可选地，所述第一机械手臂与所述第二机械手臂的设置相同，其中，所述第一机械手臂的折数为三折或三折以上，所述第二机械手臂的折数为三折或三折以上。

可选地，所述传送室具有相对的第一端及第二端，所述上料腔及所述下料腔设置于所述第一端的外侧，所述沉积腔设置在所述第二端的外侧。

可选地，所述上料腔与所述下料腔对应相邻设置，且所述上料腔的侧壁与所述下料腔的侧壁相连接；设置在所述第二端外侧的所述沉积腔包括双室沉积腔。

可选地，所述传送室具有相对设置的第三端及第四端，所述第一端、所述第二端、所述第三端及所述第四端首尾依次相连，所述清洁腔设置于所述第三端外侧，所述定位腔设置于所述第四端外侧，所述清洁腔与所述定位腔相对设置，且所述清洁腔与所述上料腔紧邻，所述定位腔与所述下料腔紧邻。

可选地，所述沉积腔的数量为至少三个，所述冷却腔的数量为至少两个，其中，所述第三端外侧还设置有至少一个沉积腔及至少一个冷却腔，所述第四端外侧还设置有至少一个沉积腔及至少一个冷却腔。

可选地，对于所述传送室同一端外侧设置的所述冷却腔及所述沉积腔，所述沉积腔与所述冷却腔交替间隔排布；对于相对的不同端外侧设置的所述冷却腔及所述沉积腔，不同端外侧的所述沉积腔室相对设置，不同端外侧的所述冷却腔室相对设置。

可选地，对于所述传送室同一端外侧的所述冷却腔及所述沉积腔，首尾设置的工艺腔室均为所述沉积腔，且所述沉积腔中至少有一个双室沉积腔，且相对的不同端外侧的双室沉积腔室相对应。

本发明还提供一种晶圆沉积方法，所述晶圆沉积方法包括如下步骤：

提供如上述方案中任意一项所述的基于多工艺腔传送的沉积设备；

通过所述机械手臂组件抓取所述上料腔中的待处理晶圆，并转移所述待处理晶圆至所述清洁腔、所述定位腔、所述沉积腔、所述冷却腔以及所述下料腔进行处理，以完成在所述待处理晶圆上的沉积。

如上所述，本发明的基于多工艺腔传送的沉积设备及晶圆沉积方法，各个工艺腔与同一传送室相连通，通过设置在传送室中的机械手臂组件实现待处理晶圆在各个工艺腔中的处理，最终实现待处理晶圆的沉积工艺。本发明的沉积设备相对于现有设备，缩减去机械抓手装置中间用于临时存放晶圆的传送腔，直接采用机械手臂组件中窄型抓手（第一抓手）与宽型抓手（第二抓手）对接的方式传送待处理晶圆，从而可以增加单个沉积设备的多工艺腔体数量，提高单位时间沉积设备的产能，减少沉积设备的占地面积。进而，使用两组及以上的三折及以上的多折机械手臂的结合以及机械手臂抓手装置，提高待处理晶圆在多工艺腔沉积设备中更快速且更平稳的传送，提升设备的工作效率，降低制造成本。基于本发明的沉积设备可以实现每一工艺腔的双工传送。

附图说明

图1显示为本发明一示例中的沉积设备的结构图。

图2显示为本发明实施例中的机械手臂组件的结构示意图。

图3显示为本发明另一示例中的沉积设备的结构图。

图4显示为本发明提供的晶圆沉积方法的流程图。

元件标号说明

100、200-传送室;100a-室口;100b-第一端;100c-第二端;100d-第三端;100e-第四端;101、201-上料腔;102、202-清洁腔;103、105、106、107、109、203、205、207、208、209、211、213-沉积腔;104、108、204、206、210、212-冷却腔;110、214-定位腔;111、215-下料腔;112、216-机械手臂组件;113-第一机械手臂单元;114-第二机械手臂单元;115-底座;116-升降转轴;117-第一机械手臂;118-第二机械手臂;119、121-第一抓手;120、122-第二抓手。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征 “之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。“介于……之间”表示包括端点值的范围。需要说明的，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1-2所示，本发明提供一种基于多工艺腔传送的沉积设备，所述沉积设备包括：上料腔101，清洁腔102，定位腔110，沉积腔103、105、106、107、109，冷却腔104、108，下料腔111，机械手臂组件112以及传送室100。其中，在一示例中，图1显示为该示例的沉积设备的俯视示意图，各个腔室及机械手臂组件之间的位置关系可参考图1所示。

本发明的沉积设备中，所述上料腔101具有上料腔口，所述清洁腔102具有清洁腔口，所述定位腔110具有定位腔口，所述沉积腔103、105、106、107、109具有各自的沉积腔口，所述冷却腔104、108具有冷却腔口，所述下料腔111具有下料腔口，所述传送室100具有若干室口100a。进一步，所述上料腔口、所述清洁腔口、所述定位腔口、所述沉积腔口、所述冷却腔口以及所述下料腔口分别与不同的所述室口100a相连通，以使各工艺腔均与所述传送室100相连通。这里需要说明的是，各个工艺腔的腔口在图中未示出，本领域技术人员可以理解的是，各工艺腔的腔口与所述传送室100的室口对应，使得待处理晶圆可以通过传送室100的某一室口并经由对应工艺腔的腔口进入对应工艺腔内进行处理。也就是说，在本发明的沉积设备中，用于完成沉积工艺的各个腔室之间基于所述传送室100均相连通，当然，这里的连通并非是指沉积处理过程中的连通，这里本领域技术人员可以理解的。从而基于上述设置，本发明可以缩减去机械抓手装置中间用于临时存放晶圆的传送室，直接通过所述机械手臂组件112实现待处理晶圆的传递。

另外，本发明的沉积设备中，所述机械手臂组件112设置于所述传送室100中，通过所述机械手臂组件112实现待处理晶圆在各个工艺腔中的传递。其中，所述机械手臂组件112包括至少两个机械手臂单元，例如，在一示例中，包括第一机械手臂单元113和第二机械手臂单元114。在一示例中，优选各个所述机械手臂单元相同（机械手臂单元的构成、尺寸等均相等）。该实施例以两个所述机械手臂单元为例进行说明，当然，还可以设置三个或三个以上的机械手臂单元，当设置多个机械手臂单元时，在一示例中，各机械手臂单元依次排布。对于单个所述机械手臂单元，以第一机械手臂单元113为例进行说明，每一所述机械手臂单元包括第一机械手臂117、第二机械手臂118、与所述第一机械手臂117相连接的第一抓手119以及与所述第二机械手臂118相连接的第二抓手120。也就是说，每一单独一个机械手臂单元都至少具有两个抓手，以与前后的机械手臂单元相互配合作用或者直接与各工艺腔室进行配合，实现待处理晶圆在多个工艺腔室中的传递。同时，本发明的沉积设备每一个机械手臂单元上均有两套抓手装置（一宽一窄），即具有两个抓手，可以同时进行工作，即传入和传出同时进行，从而有利于提高各腔室的利用率，减少传送过程造成的腔室空闲或等待的时间，提高整体工艺的效率。也即，每个升降轴上均有两套机械手臂和抓手，具有两个抓手，可以实现双工传送（即上文所述的传入和传出同时进行），其中，所谓双工传送，即同时进行向内传送待反应的晶圆（向工艺腔中放入）和向外传送已经反应完成的晶圆（自工艺腔中取出），两个传送流程同时进行互不影响，每个升降轴上均有至少两套机械手臂和抓手才能实现该目的，才能使得每一工艺腔室均可以实现双工传送，可以显著提高设备工作效率。在一优选示例中，对于同一工艺腔室，进行所述双工传送操作的为同一机械手臂单元，例如，对于沉积腔103中的双工传送工作，基于第一机械手臂单元113的第一抓手119和所述第一机械手臂单元113的第二抓手120完成，以利于工艺设计控制，提高效率。例如，在一具体示例中，基于所示第一抓手119进行晶圆传送，将待处理晶圆放置到沉积腔103中，之后，第一抓手119可以再进行其他工作，而在待处理晶圆在沉积腔103中完成沉积工作之后，所述第二抓手120可以完成待处理晶圆的取出工作，可以在沉积完成后及时将待处理晶圆取出，进行下步工艺。

其中，当前所述机械手臂单元的所述第一抓手与相邻所述机械手臂单元的所述第二抓手配合，当前所述机械手臂单元的所述第二抓手与相邻所述机械手臂单元的所述第一抓手配合，以实现待处理晶圆在相邻所述机械手臂单元之间的传递，所述机械手臂组件实现待处理晶圆基于所述传送室进行的在各所述工艺腔中的传递。

例如，在图1和图2中所示出的具有两个所述机械手臂单元的示例中，可以是所述第一机械手臂单元113（当前机械手臂单元）的所述第一抓手119与所述第二机械手臂单元114（与当前机械手臂单元相邻的机械手臂单元）的所述第二抓手122相互配合；所述第一机械手臂单元113（当前机械手臂单元）的所述第二抓手120与所述第二机械手臂单元114（与当前机械手臂单元相邻的机械手臂单元）的所述第一抓手121相互配合。当然，所述第一机械手臂单元113的第一抓手119和第二抓手120以及所述第二机械手臂单元114的第一抓手121和第二抓手122均可以直接与各工艺腔室进行配合，以去除待处理晶圆或放置待处理晶圆。

作为示例，所述第一抓手119、121的抓手宽度小于所述第二抓手120、122的抓手宽度，且所述第一机械手臂单元113所述第一抓手119嵌入相邻所述第二机械手臂单元114的所述第二抓手122内进行配合工作转移待处理晶圆，当然，所述第二机械手臂单元114所述第一抓手121嵌入相邻所述第一机械手臂单元113的所述第二抓手120内进行配合工作转移待处理晶圆。这里，所述抓手宽度是指抓手外壁的宽度，如图2中d1和d2所示，当抓手以嵌入的方式进行配合时，如所述第一抓手119嵌入所述第二抓手122内部，所述第一抓手119和所述第二抓手122内部的距离如图中s1和s2所示。在一示例中，d1等于s2或者d1小于s2。也就是说，当待处理晶圆自所述第一机械手臂单元113传递给所述第二机械手臂单元114时，所述第一机械手臂单元113的较窄的窄型抓手（第一抓手119）与所述第二机械手臂单元114的较宽的宽型抓手（第二抓手122）相配合，反之，当待处理晶圆自所述第二机械手臂单元114传递给所述第一机械手臂单元113时，所述第二机械手臂单元114的较窄的窄型抓手（第一抓手121）与所述第一机械手臂单元113的较宽的宽型抓手（第二抓手120）相配合。在一示例中，窄型抓手的外壁宽度如d1介于宽型抓手的内部的距离s2的3/5-9/10之间，以利于稳定传送，例如可以是窄型抓手的外壁宽度如d1为宽型抓手的内部的距离s2的4/5。当然，在其他示例中，也可以设计为其他可以实现晶圆交接的比例，此处并不以此过分限制本发明的保护范围。在保证交接传递晶圆时第一抓手119恰好可稳定的从二抓手122内部将晶圆托起或放置的同时，又不至于由于过大的缝隙使交接时造成晶圆在抓手上移位或掉落。在一示例中，在窄型抓手（第一抓手119）上设置凸部，在宽型抓手相（第二抓手122）上设置与之对应的凹部，其中，所述凸部与所述凹部的数量及布置可以依据实际结构进行设置，优选设置在抓手对称的位置。所述凸部与所述凹部的设置可以有利于平稳的进行晶圆的传送。

作为示例，以所述第一机械手臂单元113为例，所述第一机械手臂单元113还包括底座115及设置在所述底座115上的升降转轴116，所述第一机械手臂117的一端与所述升降转轴116相连接，所述第一机械手臂117的另一端与所示第一抓手119相连接，所述第二机械手臂118的一端与所述升降转轴116相连接，所述第二机械手臂118的另一端与所示第二抓手120相连接，所述升降转轴116带动所述第一机械手臂117及所述第二机械手臂118的任意角度旋转及上下移动。即，所有的升降转轴（如升降转轴116）既能带动机械手臂（如第一机械手臂117、第二机械手臂118等）进行竖直方向的升降移动（起到托起和放置的作用），又能带动机械手臂进行水平方向的传送移动（传送作用）。具体的，在一示例中，当所述第一抓手119自工艺腔中抓取待处理晶圆时，所述升降转轴116带动所述第一机械手臂117和所述第一抓手119转动进行抓取，并在将待处理晶圆转移给第二机械手臂单元114的第二抓手122之前托起所述待处理晶圆，进而，通过下降所述第一抓手119的方式将其嵌入到第二抓手122中，并将待处理晶圆放置到第二机械手臂单元114的第二抓手122上，实现待处理晶圆在两个机械手臂单元之间的转移。在一示例中，设计所述机械手臂组件与各个工艺腔室在同一水平面内，即该示例中，各个抓手与工艺腔室的腔口在同一水平位置上。其中，在一可选示例中，所有机械手臂的所有抓手的工作方式均为：抓取——移动——放置。例如，可以将存在于任何位置的晶圆（或在腔室内，或在窄型抓手上，或在宽型抓手上）看作是固定不动的等待抓手获取并移动的目标，准备获取它并移动它的任意一个抓手（或窄型，或宽型）都是在机械手臂的带动下先下降，然后伸入到晶圆的下方，然后竖直向上移动，向上移动的同时便会将晶圆托起，然后在机械手臂的带动下水平方向移动到另一个待放置的位置（或腔室，或窄型抓手，或宽型抓手）的上方；放置的过程为抓手（或窄型，或宽型）在机械手臂的带动下向下移动，晶圆顺势被放置在静止的位置（或腔室内，或窄型抓手上，或宽型抓手上）上，如果是放置在了交接的抓手上（或窄型，或宽型），那么该交接的抓手实质上已经被动的获得了（交接过来的）晶圆，该交接的抓手只需在机械手臂的带动下水平移动到下一个位置，然后根据下一个待放置位置的高度进行升降调节后，再次进行如前面所述方式放置。

作为示例，所述第一机械手臂117与所述第二机械手臂118的设置相同，也就是说，二者所包含的部件相同，二者各部件的结构及尺寸相同。其中，所述第一机械手臂117的折数为三折或三折以上，所述第二机械手臂118的折数为三折或三折以上。如图2所示，以所述第一机械手臂单元113为例，所述第一机械手臂117包括第一部分117a、第二部分117b以及第三部分117c，所述第二机械手臂118包括第一部分118a、第二部分118b以及第三部分118c。设置折数为三折或者三折以上，以有利于进行多工艺腔之间的晶圆传递。

作为示例，所述传送室100具有相对的第一端100b及第二端100c，所述上料腔101及所述下料腔111设置于所述第一端100b的外侧，所述沉积腔106设置在所述第二端100c的外侧。在一示例中，所述传送室100的形状为长方形，所述第一端100b及所述第二端100c为长方形的两个相对的短边。其中，使用形状为长方形的中央传送转移的腔室并在该长方形转移腔室的四周设置各个腔室，可以在满足工艺流程顺利进行的基础上尽量减小设备体积（设备的占地面积），更小的设备体积可降低更多的投入成本（例如，设备成本、占地面积、降低功耗、维护成本），并且，长方形的传送腔更加有利于双工传送（同时进行传入和传出），提高设备工作效率。在另一优选示例中，所述上料腔101与所述下料腔111对应相邻设置，所述上料腔101的侧壁与所述下料腔111的侧壁相连接。在另一可选示例中，设置在所述第二端100c外侧的所述沉积腔106选择为双室沉积腔，所述上料腔101与所述下料腔111与所述沉积腔106相对设置，以有利于工艺实施，并有利于基于此设计方式扩展加长，例如，可以在相对的二者之间依据实际需求添加任何需要的工艺腔室。

作为示例，所述传送室100具有相对设置的第三端100d及第四端100e，所述第一端100b、所述第二端100c、所述第三端100d及所述第四端100e首尾相连，所述清洁腔102设置于所述第三端100d外侧，所述定位腔110设置于所述第四端100e外侧，所述清洁腔102与所述定位腔110相对设置，二者正相对，且所述清洁腔102与所述上料腔101紧邻，也就是说所述上料腔101与所述清洁腔102之间不再设置其他工艺腔室；所述定位腔110与所述下料腔111紧邻，也就是说所述下料腔111与所述定位腔110之间不再设置其他工艺腔室。在一示例中，所述传送室100的形状为长方形，所述第一端100b及所述第二端100c为长方形的两个相对的短边，所述第三端100d及所述第四端100e为长方形的两个相对的长边。

作为示例，所述沉积腔的数量为至少三个，所述冷却腔的数量为至少两个，如在图1所示的示例中，具有五个沉积腔103、105、106、107、109，具有两个冷却腔104、108。其中，所述第三端100d外侧还设置有至少一个沉积腔103、105及至少一个冷却腔104，所述第四端100e外侧还设置有至少一个沉积腔107、109及至少一个冷却腔108。

作为示例，对于所述传送室100同一端外侧设置的所述冷却腔及所述沉积腔中，所述沉积腔与所述冷却腔交替间隔排布；对于相对的不同端外侧设置的所述冷却腔及所述沉积腔，不同端外侧的所述沉积腔室相对设置，不同端外侧的所述冷却腔室相对设置。例如，如图1所示，对于所述第三端100d外侧设置所述沉积腔103、105和所述冷却腔104，冷却腔与沉积腔交替间隔排布；对于所述第四端100e外侧设置所述沉积腔107、109和所述冷却腔108，冷却腔与沉积腔交替间隔排布。在另一示例中，例如，对于相对的不同端（所述第三端100d和第四端100e）外侧的所述沉积腔103、105、106、107、109，其中，沉积腔103和沉积腔109上下对应设置，二者正相对，沉积腔105和沉积腔107上下对应，二者正相对；对于所述第三端100d和第四端100e外侧的所述冷却腔104和冷却腔108，二者上下正相对。

作为示例，对于所述传送室100同一端外侧的所述冷却腔及所述沉积腔，首尾设置的工艺腔室均为所述沉积腔，且所述沉积腔中至少有一个双室沉积腔，且相对的不同端外侧的双室沉积腔室相对应。对于同一端外侧的所有冷却腔及所述沉积腔中，在满足二者交替间隔排布的同时，设置首尾端为沉积腔，从而可以减少冷却腔的数量，减少沉积设备的占地面积。

在一示例中，所述机械手臂组件112的两个所述机械手臂单元，如所述第一机械手臂单元113和所述第二机械手臂单元114，依次排布在所述传送室100中。可选地，所述传送室100划分为第一区域及第二区域，所述第一机械手臂单元113对应所述第一区域设置，所述第二机械手臂单元114对应所述第二区域设置，以负责该区域的工艺腔室。这里，对应可以是完全位于这一区域的内部，也可以是有偏差但是不影响对该区域的工艺腔室的负责。其中，在一示例中，所述第一区域中包括所述上料腔101、所述下料腔111、所述清洁腔102以及所述定位腔110，即所述传送室100偏左的区域，所述第二区域包括所述沉积腔103、105、106、107、109以及所述冷却室104、108，即所述传送室100偏右的区域。

实施例二

如图3所示，本实施例二与实施例一的不同在于，本实施在所述传送室中设置的所述机械手臂组件包括三个所述机械手臂单元，且相对于实施例一多出四个沉积腔和两个冷却腔。如图3所示，所述沉积设备包括上料腔201、清洁腔202、定位腔214、沉积腔203、205、207、208、209、211、213，冷却腔204、206、210、212，下料腔215、机械手臂组件216以及传送室200。在一示例中，所述传送室200的形状为方形，其中，上料腔201与下料腔215位于方形预设边的外侧，沉积腔208位于其对边的外侧；清洁腔202、沉积腔203、冷却腔204、沉积腔205、冷却腔206以及沉积腔207在预设边邻边外侧依次排布；定位腔214、沉积腔213、冷却腔212、沉积腔211、冷却腔210以及沉积腔209在预设边另一邻边外侧依次排布。其他设置及其描述可以参见实施例一。同理，在一实施例中，当形成有三个机械手臂单元时，所述传送室200分为第一区域、第二区域及第三区域，分别与各机械手臂单元对应。另外，还可以在所述传送室中设置三个以上的机械手臂单元，如五个、十个，依据实际设计。通过上述方式，该设备缩减去机械抓手装置中间用于临时存放晶圆的传送腔，直接采用窄型转手与宽型转手对接的方式传送晶圆，使用两组及以上的三折及以上多折机械手臂的结合，增加单个沉积设备的多工艺腔体数量，提高了单位时间沉积设备的产能，减少了沉积设备的占地面积。使用两组及以上的三折及以上多折机械手臂的结合以及机械手臂抓手装置，是为了实现晶圆在多工艺沉积设备中更快速且更平稳的传送，提升设备的工作效率，降低制造成本。

实施例三

如图4所示，本发明还提供一种晶圆沉积方法，所述晶圆沉积方法包括如下步骤：

首先，提供如上述方案中任意一项所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，例如，可以是实施例一和实施例二中的任意方案；

接着，通过所述机械手臂组件抓取所述上料腔中的待处理晶圆，并转移所述待处理晶圆至所述清洁腔、所述定位腔、所述沉积腔、所述冷却腔以及所述下料腔进行处理。例如，以实施例一中的沉积设备为例，通过机械手臂组件112实现待处理晶圆在各个腔室中的转移，具体传送顺序可以依据实际工艺设置，以最终完成沉积工艺。

在一示例中，可以是将所述沉积设备中的工艺腔室分成若干个区域，区域的个数与所述机械手臂组件中所包含的机械手臂单元的数量一致。以实施例一中的沉积设备为例，所述沉积设备分成两个区域，所述第一机械手臂单元113负责第一区域，即，待处理晶圆在所述第一区域中进行的处理均由所述第一机械手臂单元113负责抓取和方式，在一示例中，通过所述第一机械手臂单元113的窄型的所述第一抓手119进行抓取和放置。进一步，所述第二机械手臂单元114负责第二区域，即，待处理晶圆在所述第二区域中进行的处理均由所述第二机械手臂单元114负责抓取和放置，在一示例中，通过所述第二机械手臂单元114的窄型的所述第一抓手121进行抓取和放置。当然，对于每一区域的抓取和放置工作，也可以是宽型的第二抓手和窄型的第一抓手共同完成。依据实际需求进行设计。

进一步，在待处理晶圆自所述第一区域向所述第二区域方向传递的过程中，所述第一机械手臂单元113的所述第一抓手119抓取待处理晶圆后将其传递至所述第二机械手臂单元114的宽型的所述第二抓手122上，此时，基于所述第二抓手122将待处理晶圆放置在下一步工艺需要的腔室中，所述第二区域的其他的工艺选择基于所述第一抓手121进行抓取。同理，在待处理晶圆自所述第二区域向所述第一区域方向传递的过程中，所述第二机械手臂单元114的所述第一抓手121抓取待处理晶圆后将其传递至所述第一机械手臂单元113的宽型的所述第二抓手120上，此时，基于所述第二抓手120将待处理晶圆放置在下一步工艺需要的腔室中，所述第一区域的其他的工艺选择基于所述第一抓手119进行抓取。

例如，在一具体示例中，可以是通过所述第一机械手臂单元113的窄型的所述第一抓手119自所述上料腔101中取出待处理晶圆，并将其放置在所述清洁腔102中进行表面清洁处理，清洁处理完成后，所述第一抓手119自所述清洁腔102中抓取出待处理晶圆，再将所述待处理晶圆放置到所述定位腔110中进行位置固定，以确保晶圆均处于固定的位置处传送到各个腔中，定位完成后，所述第一机械手臂单元113的窄型的所述第一抓手119自所述定位腔110中取出待处理晶圆，再将所述待处理晶圆转移至所述第二机械手臂单元114的宽型的所述第二抓手122上，所述第二抓手122将待处理晶圆放置到沉积腔106中进行物理气相沉积或者化学气相沉积处理，进行沉积完成之后，所述第二机械手臂单元114的窄型的所述第一抓手121自沉积腔106中取出待处理晶圆并将其放置在所述冷却腔108中进行冷却，冷却完成之后，窄型的所述第一抓手121自冷却腔108中取出所述待处理晶圆，并将所述待处理晶圆转移到所述第一机械手臂单元113的宽型的所述第二抓手120上，所述第二抓手120将所述待处理晶圆放置到所述下料腔111中，完成所述待处理晶圆的处理。其中，所述待处理晶圆在沉积腔中的处理以及选择依据实际进行，还可以进行多次沉积和冷却等处理。

综上所述，本发明的基于多工艺腔传送的沉积设备及沉积方法，各个工艺腔室与同一传送室相连通，通过设置在传送室中的机械手臂组件实现待处理晶圆在各个工艺腔室中的处理，最终实现待处理晶圆的沉积工艺。本发明的沉积设备相对于现有设备，缩减去机械抓手装置中间用于临时存放晶圆的传送室，直接采用机械手臂组件中窄型抓手与宽型抓手对接的方式传送晶圆，增加单个沉积设备的多工艺腔体数量，提高了单位时间沉积设备的产能，减少了沉积设备的占地面积。使用两组及以上的三折及以上多折机械手臂的结合以及机械手臂抓手装置，提高待处理晶圆在多工艺腔沉积设备中更快速且更平稳的传送，提升设备的工作效率，降低制造成本。基于本发明的沉积设备可以实现每一工艺腔的双工传送。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述沉积设备包括：上料腔、清洁腔、定位腔、沉积腔、冷却腔、下料腔、机械手臂组件以及传送室，所述上料腔具有上料腔口，所述清洁腔具有清洁腔口，所述定位腔具有定位腔口，所述沉积腔具有沉积腔口，所述冷却腔具有冷却腔口，所述下料腔具有下料腔口，所述传送室具有若干室口，所述上料腔口、所述清洁腔口、所述定位腔口、所述沉积腔口、所述冷却腔口以及所述下料腔口分别与不同的所述室口相对应设置，以使各工艺腔均与所述传送室相连通，其中，所述机械手臂组件设置于所述传送室中，所述机械手臂组件包括至少两个机械手臂单元，所述机械手臂单元包括第一机械手臂、第二机械手臂、与所述第一机械手臂相连接的第一抓手以及与所述第二机械手臂相连接的第二抓手，且当前所述机械手臂单元的所述第一抓手与相邻所述机械手臂单元的所述第二抓手配合，当前所述机械手臂单元的所述第二抓手与相邻所述机械手臂单元的所述第一抓手配合，以实现待处理晶圆在相邻所述机械手臂单元之间的传递，所述机械手臂组件实现所述待处理晶圆基于所述传送室在各所述工艺腔中的传递。

2.根据权利要求1所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述第一抓手的抓手宽度小于所述第二抓手的抓手宽度，前一所述机械手臂单元的所述第一抓手嵌入后一所述机械手臂单元的所述第二抓手内，实现所述待处理晶圆在二者之间的传递。

3.根据权利要求1所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述机械手臂单元还包括底座及设置在所述底座上的升降转轴，其中，所述第一机械手臂的一端与所述升降转轴相连接，所述第一机械手臂的另一端与所述第一抓手相连接，所述第二机械手臂的一端与所述升降转轴相连接，所述第二机械手臂的另一端与所述第二抓手相连接，所述升降转轴带动所述第一机械手臂及所述第二机械手臂的转动及上下移动。

4.根据权利要求1所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述第一机械手臂与所述第二机械手臂相同，其中，所述第一机械手臂的折数为三折或三折以上，所述第二机械手臂的折数为三折或三折以上。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述传送室具有相对的第一端及第二端，所述上料腔及所述下料腔设置于所述第一端的外侧，所述沉积腔设置在所述第二端的外侧。

6.根据权利要求5所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述上料腔与所述下料腔对应相邻设置，且所述上料腔的侧壁与所述下料腔的侧壁相连接；设置在所述第二端外侧的所述沉积腔包括双室沉积腔。

7.根据权利要求5所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述传送室具有相对的第三端及第四端，所述第一端、所述第三端、所述第二端及所述第四端首尾依次相连，所述清洁腔设置于所述第三端外侧，所述定位腔设置于所述第四端外侧，所述清洁腔与所述定位腔相对设置，且所述清洁腔与所述上料腔紧邻，所述定位腔与所述下料腔紧邻。

8.根据权利要求7所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，所述沉积腔的数量为至少三个，所述冷却腔的数量为至少两个，其中，所述第三端外侧还设置有至少一个沉积腔及至少一个冷却腔，所述第四端外侧还设置有至少一个沉积腔及至少一个冷却腔。

9.根据权利要求8所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，对于所述传送室同一端外侧设置的工艺腔，所述沉积腔与所述冷却腔交替间隔排布；对于所述传送室相对的不同端外侧设置的工艺腔，所述沉积腔室相对设置，所述冷却腔室相对设置。

10.根据权利要求9所述的基于多工艺腔传送的沉积设备，其特征在于，对于所述传送室同一端外侧的所述冷却腔及所述沉积腔，首尾设置的工艺腔室均为所述沉积腔，所述沉积腔中至少包括一个双室沉积腔，且相对的不同端外侧的所述双室沉积腔室相对应。

11.一种晶圆沉积方法，其特征在于，所述晶圆沉积方法包括如下步骤：

提供如权利要求1-10中任意一项所述的基于多工艺腔传送的沉积设备；

通过所述机械手臂组件抓取所述上料腔中的待处理晶圆，并转移所述待处理晶圆至所述清洁腔、所述定位腔、所述沉积腔、所述冷却腔以及所述下料腔进行处理，以完成在所述待处理晶圆上的沉积。

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