CN115274515A - 基片处理系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种基片处理系统及其工作方法，其中，基片处理系统包括：传输腔；工艺腔，传输腔和工艺腔沿第一方向排布，工艺腔内设有第一基座单元和第二基座单元，第一基座单元和第二基座单元沿第一方向排布，第一基座单元包括至少一个第一基座，第二基座单元包括至少一个第二基座，第一基座用于承载第一基片，第二基座用于承载第二基片；机械手装置，设于所述传输腔内，具有第一工作位置和第二工作位置，机械手装置在第一工作位置时用于传输所述第一基片，机械手装置在第二工作位置时用于传输所述第二基片，机械手装置在传输第一基片和第二基片时所述第一基座和第二基座的位置不发生变化。所述基片处理系统中工艺腔运行的稳定性较好。

Description

基片处理系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种基片处理系统及其工作方法。
背景技术
现有的基片处理系统通常为真空集群设备(Cluster)，所述真空集群设备包括设备前端模组、真空锁(Load Lock)、传输腔以及包围传输腔的工艺腔。其中，所述传输腔内安装有机械臂(Robot)，所述机械臂用于将基片从真空锁内取出，并放置到任意一个工艺腔中，在所述工艺腔内，对基片的表面进行处理，基片的表面处理完成后，机械臂再将处理完的基片从工艺腔内取出，并将处理完的基片传送到外界大气环境中。
通常所述工艺腔内会设置多个基片，为了能够实现每片基片的传输，所述工艺腔内需额外设置一驱动装置，以使将被传输的基片转动至靠近机械手附近。而设置所述驱动装置将使得工艺腔的设计变得复杂，运行稳定性差。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种基片处理系统及其工作方法，以使工艺腔内不增设复杂的驱动装置，因此能够降低工艺腔内运行的稳定性，降低设计的难度。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基片处理系统，包括：传输腔；工艺腔，所述传输腔和工艺腔沿第一方向排布，所述工艺腔内设有第一基座单元和第二基座单元，所述第一基座单元和第二基座单元沿第一方向排布，所述第一基座单元包括至少一个第一基座，所述第二基座单元包括至少一个第二基座，所述第一基座用于承载第一基片，所述第二基座用于承载第二基片；机械手装置，设于所述传输腔内，具有第一工作位置和第二工作位置，所述机械手装置在第一工作位置时用于传输所述第一基片，所述机械手装置在第二工作位置时用于传输所述第二基片，所述机械手装置在传输第一基片和第二基片时所述第一基座和第二基座的位置不发生变化。
可选的，所述机械手装置包括第一机械手组件和第二机械手组件，所述第一机械手组件用于传送第一基片，所述第二机械手组件用于传送第二基片。
可选的，当所述第一基座单元包括1个第一基座时，或者，当所述第一基座单元包括多个第一基座，且多个所述第一基座沿第一方向排布时，所述第一机械手组件具有一个第一机械手；当所述第二基座单元包括1个第二基座时，或者，当所述第二基座单元包括多个第二基座，且多个所述第二基座沿第一方向排布时，所述第二机械手组件具有一个第二机械手。
可选的，当所述第一基座单元包括大于等于2个第一基座，部分个数的第一基座沿垂直于第一方向的第二方向排布时，所述第一机械手组件具有的第一机械手的个数与第二方向上第一基座的个数相同，一个所述第一机械手用于传输一个第一方向上的第一基片；当所述第二基座单元包括大于等于2个第二基座，部分个数的第二基座沿垂直于第一方向的第二方向排布时，所述第二机械手组件具有的第二机械手的个数与第二方向上第二基座的个数相同，一个所述第二机械手用于传输一个第一方向上的第二基片。
可选的，沿所述第二方向上，所述第一基座单元包括2个第一基座，所述第二基座单元包括2个第二基座时，所述机械手装置包括：第一大手臂、第二大手臂、第一小手臂、第二小手臂、一对第一机械手、一对第二机械手和转轴，所述第一大手臂和第二大手臂的一端通过一第一活动轴交叠连接在转轴的顶部，所述第一大手臂和第二大手臂可沿所述第一活动轴转动，所述第一大手臂的另一端通过一第二活动轴连接所述第一小手臂的一端，所述第一小手臂的另一端连接所述一对的第一机械手，所述第二大手臂的另一端连接第二小手臂的一端，所述第二小手臂的另一端连接所述一对第二机械手，所述第一小手臂沿所述第二活动轴旋转，可使第一机械手与第二机械手上下叠放，且所述第一机械手和第二机械手位于所述第一小手臂和第二小手臂之间。
可选的，所述第一大手臂与第一小手臂的长度相等或者不等；所述第二大手臂与第二小手臂的长度相等或者不等。
可选的，还包括：驱动机构，用于使所述机械手装置处于第一工作位置或者第二工作位置。
可选的，所述机械手装置的个数为1个，所述机械手装置在第一工作位置和第二工作位置切换时，所述驱动装置驱动所述机械手装置上下移动。
可选的，所述工艺腔的个数为多个，多个所述工艺腔环绕所述传输腔，每个工艺腔内均设有所述第一基座和第二基座。
可选的，还包括：基片装卸机、设备前端模块和气锁室，所述设备前端模块的两侧分别与基片装卸机和气锁室连接，所述气锁室的两侧分别与设备前端模块和传输腔连接。
相应的，本发明还提供一种基片处理系统的工作方法，包括：提供上述任一项所述基片处理系统；使所述机械手装置置于第一工作位置，利用所述机械手装置传输第一基片；使所述机械手装置置于第二工作位置，利用所述机械手装置传输第二基片。
可选的，放置所述第一基片和第二基片的方法包括：使所述机械手装置置于第二工作位置，利用所述机械手装置放置第二基片；放置所述第二基片之后，使所述机械手装置置于第一工作位置，利用所述机械手装置放置第一基片。
可选的，取出所述基片和第二基片的方法包括：使所述机械手装置置于第一工作位置，利用所述机械手装置取出第一基片；取出所述第一基片之后，使所述机械手装置置于第二工作位置，利用所述机械手装置取出第二基片。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的基片处理系统中，由于所述机械手装置具有第一工作位置和第二工作位置，所述机械手装置在第一工作位置时用于传输第一基片，所述机械手装置在第二工作位置时用于传输第二基片，因此，所述第一基片或第二基片在传输的过程中，无需转动原本的位置，以使所述第一基片或第二基片靠近机械手装置，就能够实现第一基片和第二基片的传输。由于所述工艺腔内无需额外增设驱动机构，则所述工艺腔的运行稳定性不会受驱动机构的影响，因此，有利于提高工艺腔的稳定性。并且，还能够降低工艺腔的设计复杂度。
附图说明
图1是本发明一种基片处理系统处于等待状态时的结构示意图；
图2是本发明一种基片处理系统处于第一工作位置时的结构示意图；
图3是本发明一种基片处理系统处于第二工作位置时的结构示意图；
图4是本发明一种基片处理系统的工作流程图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有基片处理系统中工艺腔运行稳定性较差，为解决所述技术问题，本发明技术方案提供一种基片处理系统，所述机械手装置包括第一工作位置和第二工作位置，所述机械手装置在第一工作位置时用于传输第一基片，所述机械手装置在第二工作位置时用于传输第二基片，则在传输第一基片和第二基片的过程中第一基座和第二基座的位置无需改变，使得所述工艺腔内无需额外设置驱动装置，因此，有利于提高所述基片处理系统中工艺腔内运行稳定性。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明一种基片处理系统处于等待状态时的结构示意图。
请参考图1，所述基片处理系统包括：工艺腔100、传输腔101和气锁腔102，所述工艺腔100和气锁腔102包围传输腔101。
所述工艺腔(Process Module，PM)100内为真空环境，用于在基片的表面进行半导体工艺处理。
在本实施例中，所述工艺腔内进行的是采用低压化学气相沉积工艺(LPCVD)形成钨沉积，一个所述工艺腔100内具有四个基座，每个基座用于承载一个基片，相邻基座之间不隔离，4个基片进行相同的工艺。在其它实施例中，所述工艺腔内进行的工艺还可以为其它工艺。
所述传输腔(Transfer Modul，TM)101内为真空环境，且所述传输腔101内具有机械手，用于将传输腔101内的基片传入其中一个所述工艺腔100内。所述工艺腔100的个数为多个，多个工艺腔100环绕传输腔101。
所述气锁腔(Loadlock)102用于实现大气环境与真空环境之间进行切换。
所述基片处理系统还包括：设备前端模块(EFEM)110和基片装载机(Loadport)111，所述设备前端模块110为大气环境，所述基片装载机111用于装载基片。
请继续参考图1，所述传输腔101和工艺腔100沿第一方向X排布，所述工艺腔100内设有第一基座单元103和第二基座单元104，所述第一基座单元103和第二基座单元104沿第一方向X排布，所述第一基座单元103包括至少一个第一基座103a，所述第二基座单元104包括至少一个第二基座104a，所述第一基座103a用于承载第一基片，所述第二基座104a用于承载第二基片；机械手装置105，设于所述传输腔101内，具有第一工作位置和第二工作位置，所述机械手装置105在第一工作位置时用于传输所述第一基片，所述机械手装置105在第二工作位置时用于传输所述第二基片，所述机械手装置105在传输第一基片和第二基片时所述第一基座103a和第二基座104a的位置不发生变化。
为了提高基片的处理效率，通常在所述工艺腔100内设置多个基座，每个基座用于承载一个基片，具体的，所述工艺腔100内设置第一基座103a和第二基座104a。所述第一基座103a和第二基座104a沿第一方向X排布，由于所述第一基座103a靠近机械手装置105，因此传输第一基座103a上的第一基片较容易，而所述第二基座104a离机械手装置105较远，因此，传输第二基座104a上的第二基片相对较困难。
所述基片处理系统还包括：驱动机构，用于使所述机械手装置105在所述第一工作位置和者第二工作位置之间切换。
由于所述机械手装置105具有第一工作位置和第二工作位置，因此，所述第一基片或第二基片在传输的过程中，无需转动第一基座103a或第二基座104a原本的位置，以使所述第一基片或第二基片靠近机械手装置105，就能够实现第一基片和第二基片的传输。由于所述工艺腔100内无需额外增设驱动机构，则所述工艺腔100的运行稳定性不会受驱动机构的影响，因此，有利于提高工艺腔100的稳定性。并且，由于所述工艺腔100内无需额外设计驱动机构还能够降低工艺腔100的设计复杂度，降低工艺腔100调试的难度，还有利于降低生产工艺腔100的生产成本，节省工艺腔100的空间。
在一种实施例中，所述机械手装置105包括伸缩臂和与伸缩臂连接的机械手，当所述伸缩臂的伸缩量为第一伸缩量时，所述机械手装置105处于第一工作位置，此时，所述机械手装置105用于传输第一基片；当所述伸缩臂的伸缩量为第二伸缩量，所述第二伸缩量大于第一伸缩量，所述机械手装置105处于第二工作位置，此时，所述机械手装置105用于传输第二基片。
在另一种实施例中，所述机械手装置105包括第一机械手组件和第二机械手组件，所述第一机械手组件用于传送第一基片，所述第二机械手组件用于传送第二基片。
具体的，在一种实施例中，当所述第一基座单元103包括1个第一基座103a时，所述第一机械手组件具有一个第一机械手，一个所述第一机械手在第一工作位置时就能够传输第一基座103a上的第一基片；当所述第一基座单元103包括多个第一基座103a，且多个所述第一基座103a沿第一方向X排布时，所述第一机械手组件也可以仅具有一个第一机械手，一个所述第一机械手一次性传输多个第一基片。同样的，当所述第二基座单元104包括1个第二基座104a时，所述第二机械手组件具有一个第二机械手，一个所述第二机械手在第二工作位置时就能够传输第二基座104a上的第二基片；当所述第二基座单元104包括多个第二基座104a，且多个所述第二基座104a沿第一方向X排布时，所述第二机械手组件也可以仅具有一个第二机械手，一个所述第二机械手可一次性传输多个第二基片。
在另一种实施例中，当所述第一基座单元103包括大于等于2个的第一基座103a，部分个数的第一基座103a沿垂直于第一方向X的第二方向Y排布时，所述第一机械手组件具有的第一机械手的个数与第二方向Y上第一基座103a的个数相同，这样，一个所述第一机械手能够传输一个第一方向X上的第一基片，换句话说，当所述第一方向X上的第一基片的个数为多个时，一个所述第一机械手能够一次性传输第一方向X上的多个第一基片；当所述第二基座单元104包括大于等于2个第二基座104a，部分个数的第二基座104a沿垂直于第一方向X的第二方向Y排布时，所述第二机械手组件具有的第二机械手的个数与第二方向上第二基座104a的个数相同，这样，一个所述第二机械手能够传输一个第一方向X上的第二基片，换句话说，当所述第一方向X上的第二基片的个数为多个时，一个所述第二机械手能够一次性传输第一方向X上的多个第二基片。
在有一种实施例中，所述机械手装置的个数为1个，所述机械手装置在第一工作位置和第二工作位置切换时，所述驱动装置驱动所述机械手装置上下移动。
以下以一种机械手装置为例具体说明如何在第一基座103a和第二基座104a不转动的情况下实现第一基片和第二基片的传输。
图2是本发明一种基片处理系统处于第一工作位置时的结构示意图。
请参考图2，所述机械手装置105包括：第一大手臂200、第二大手臂201、第一小手臂202、第二小手臂203、一对第一机械手204、一对第二机械手205和转轴206，所述第一大手臂200和第二大手臂201的一端通过一第一活动轴交叠连接在转轴206的顶部，所述第一大手臂200和第二大手臂201可沿所述第一活动轴转动，所述第一大手臂200的另一端通过一第二活动轴连接所述第一小手臂202的一端，所述第一小手臂202的另一端连接所述一对的第一机械手204，所述第二大手臂201的另一端连接第二小手臂203的一端，所述第二小手臂203的另一端连接所述一对第二机械手205，所述第一小手臂203沿所述第二活动轴旋转，可使第一机械手204与第二机械手205上下叠放，且所述第一机械手204和第二机械手205位于所述第一小手臂202和第二小手臂203之间。
转动所述第一大手臂200和第二大手臂201，所述第二大手臂201带动第二小手臂203，所述第二小手臂伸出所述第二机械手205，所述第二机械手205用于放置或者卸载所述第二基座104a上的第二基片。
在一种实施例中，所述第一大手臂200和第二大手臂201可沿所述第一活动轴转动，且转动过程中，所述第一大手臂200与第二手臂201之间的夹角不变，使得第一机械手204在转动的过程中，所述第二机械手205也发生转动，则所述第一机械手204和第二机械手205能够相互让位。
在另一种实施例中，所述第一大手臂200和第二大手臂201可沿所述第一活动轴转动，且转动过程中，所述第一大手臂200与第二手臂201之间的夹角可变。
另外，所述第一大手臂200与第一小手臂202的长度可相等也可不等；同样，所述第二大手臂201与第二小手臂203的长度可相等也可不等。
图3是本发明一种基片处理系统处于第二工作位置时的结构示意图。
请参考图3，转动所述第一大手臂200和第二大手臂201，所述第一大手臂200带动第一小手臂202，所述第一小手臂202伸出所述第一机械手204，所述第一机械手204用于放置或者卸载所述第二基座103a上的第一基片。
图4是本发明一种基片处理系统的工作流程图。
请参考图4，步骤S1：提供上述基片处理系统；步骤S2：使所述机械手装置置于第一工作位置，所述机械手装置用于传输第一基片；步骤S3：使所述机械手装置置于第二工作位置，所述机械手装置用于传输第二基片。
为了在所述第一基座103a和第二基座104a上传进第一基片和第二基片，机械手装置105各个阶段的图示依次为图1、图2、图3，之后又返回至图1中所示的位置。其中图1位置为待机位置。
相应的，为了传出所述第一基座103a和第二基座104a上放置的第一基片和第二基片，机械手装置105各个阶段的图示依次为图1、图3、图2，之后又返回至图1。其中图1位置为待机位置。
由此可见，无论是基片的传进，还是基片的传出，所示第一基座103a和第二基座104a的位置始终不变，仅利用机械手装置105在第一工作位置和第二工作位置进行切换，即可实现第一基座103a上第一基片的取放和第二基座104a上第二基片的去放。由于所述工艺腔100内无需额外设置驱动装置以事实调整所述第一基座103a和第二基座104a的位置，因此，所述工艺腔100内的稳定性不会受到驱动装置的影响，有利于提高工艺腔的稳定性，且有利于降低工艺腔100的工艺成本、制造复杂度，节约工艺腔100的空间。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种基片处理系统，其特征在于，包括：
传输腔；
工艺腔，所述传输腔和工艺腔沿第一方向排布，所述工艺腔内设有第一基座单元和第二基座单元，所述第一基座单元和第二基座单元沿第一方向排布，所述第一基座单元包括至少一个第一基座，所述第二基座单元包括至少一个第二基座，所述第一基座用于承载第一基片，所述第二基座用于承载第二基片；
机械手装置，设于所述传输腔内，具有第一工作位置和第二工作位置，所述机械手装置在第一工作位置时用于传输所述第一基片，所述机械手装置在第二工作位置时用于传输所述第二基片，所述机械手装置在传输第一基片和第二基片时所述第一基座和第二基座的位置不发生变化。
2.如权利要求1所述的基片处理系统，其特征在于，所述机械手装置包括第一机械手组件和第二机械手组件，所述第一机械手组件用于传送第一基片，所述第二机械手组件用于传送第二基片。
3.如权利要求2所述的基片处理系统，其特征在于，当所述第一基座单元包括1个第一基座时，或者，当所述第一基座单元包括多个第一基座，且多个所述第一基座沿第一方向排布时，所述第一机械手组件具有一个第一机械手；当所述第二基座单元包括1个第二基座时，或者，当所述第二基座单元包括多个第二基座，且多个所述第二基座沿第一方向排布时，所述第二机械手组件具有一个第二机械手。
4.如权利要求2所述的基片处理系统，其特征在于，当所述第一基座单元中包括大于等于2个第一基座，部分个数的第一基座沿垂直于第一方向的第二方向排布时，所述第一机械手组件具有的第一机械手的个数与第二方向上第一基座的个数相同，一个所述第一机械手用于传输一个第一方向上的第一基片；当所述第二基座单元包括大于等于2个第二基座，部分个数的第二基座沿垂直于第一方向的第二方向排布时，所述第二机械手组件具有的第二机械手的个数与第二方向上第二基座的个数相同，一个所述第二机械手用于传输一个第一方向上的第二基片。
5.如权利要求4所述的基片处理系统，其特征在于，沿所述第二方向上，所述第一基座单元包括2个第一基座，所述第二基座单元包括2个第二基座时，所述机械手装置包括：第一大手臂、第二大手臂、第一小手臂、第二小手臂、一对第一机械手、一对第二机械手和转轴，所述第一大手臂和第二大手臂的一端通过一第一活动轴交叠连接在转轴的顶部，所述第一大手臂和第二大手臂可沿所述第一活动轴转动，，所述第一大手臂的另一端通过一第二活动轴连接所述第一小手臂的一端，所述第一小手臂的另一端连接所述一对的第一机械手，所述第二大手臂的另一端连接第二小手臂的一端，所述第二小手臂的另一端连接所述一对第二机械手，所述第一小手臂沿所述第二活动轴旋转，可使第一机械手与第二机械手上下叠放，且所述第一机械手和第二机械手位于所述第一小手臂和第二小手臂之间。
6.如权利要求5所述的基片处理系统，其特征在于，所述第一大手臂与第一小手臂的长度相等或者不等；所述第二大手臂与第二小手臂的长度相等或者不等。
7.如权利要求1所述的基片处理系统，其特征在于，还包括：驱动机构，用于使所述机械手装置处于第一工作位置或者第二工作位置。
8.如权利要求7所述的基片处理系统，其特征在于，所述机械手装置的个数为1个，所述机械手装置在第一工作位置和第二工作位置切换时，所述驱动装置驱动所述机械手装置上下移动。
9.如权利要求1所述的基片处理系统，其特征在于，所述工艺腔的个数为多个，多个所述工艺腔环绕所述传输腔，每个工艺腔内均设有所述第一基座和第二基座。
10.如权利要求1所述的基片处理系统，其特征在于，还包括：基片装卸机、设备前端模块和气锁室，所述设备前端模块的两侧分别与基片装卸机和气锁室连接，所述气锁室的两侧分别与设备前端模块和传输腔连接。
11.一种基片处理系统的工作方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1至权利要求10任一项所述基片处理系统；
使所述机械手装置置于第一工作位置，利用所述机械手装置传输第一基片；
使所述机械手装置置于第二工作位置，利用所述机械手装置传输第二基片。
12.如权利要求11所述的基片处理系统的工作方法，其特征在于，放置所述第一基片和第二基片的方法包括：使所述机械手装置置于第二工作位置，利用所述机械手装置放置第二基片；放置所述第二基片之后，使所述机械手装置置于第一工作位置，利用所述机械手装置放置第一基片。
13.如权利要求11所述的基片处理系统的工作方法，其特征在于，取出所述基片和第二基片的方法包括：使所述机械手装置置于第一工作位置，利用所述机械手装置取出第一基片；取出所述第一基片之后，使所述机械手装置置于第二工作位置，利用所述机械手装置取出第二基片。
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