CN116230578A - 一种真空锁系统、半导体处理设备和基片传输方法 - Google Patents

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CN116230578A CN202111466582.9A CN202111466582A CN116230578A CN 116230578 A CN116230578 A CN 116230578A CN 202111466582 A CN202111466582 A CN 202111466582A CN 116230578 A CN116230578 A CN 116230578A
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Abstract

一种真空锁系统、半导体处理设备和基片传输方法，半导体处理设备包含多个连接至真空传输腔的处理腔，真空传输腔通过至少一个真空锁系统连接至前端模块，真空锁系统包含多级真空锁和多级过渡腔，相邻的两个真空锁通过一个过渡腔连接，通过在前端模块所处的大气压环境和真空传输腔所处的真空环境之间增设多级过渡腔来提供过渡气压环境，本发明通过在真空锁系统内设置过渡腔以减小真空锁的气压变化幅度，从而减少了基片传输等候的时间，提高了吞吐量，过渡腔内气压保持稳定，避免产生气流扰动，从而减少了缺陷产生。

Description

一种真空锁系统、半导体处理设备和基片传输方法
技术领域
本发明涉及一种真空锁系统、半导体处理设备和基片传输方法。
背景技术
随着芯片的蓬勃发展，尺寸越做越低，为了保证质量的同步提高，对工艺要求和工艺缺陷的要求也越来越高，正常的一片基片从硅片到最后的封装，需要上千道工艺流程，而这些流程就需要对工艺要求非常高，尤其希望在提高产量的同时减少缺陷(defect)，因为这些缺陷所造成的后果可能是巨大的。
事实上，真正的基片厂在生产中，或多或少都会有不同的缺陷，例如，基片厂的环境，基片盒的磨损，人体因素，工艺过程等等。假设一片基片在工艺流程中由于某一种因素而产生了缺陷，并且在一段时间内又间接地影响了后续的机台。例如，基片的磨损(大颗粒，微米级，C材质)，这种缺陷就会影响后续很多工艺，会跟随着基片累积在工艺机台的任何地方，如果这种大颗粒缺陷形成在基片表面，它会在高温产生气泡(bubble)，而气泡又是基片良率的重大克星之一，而如果这种大颗粒形成在基片背面，那么一定会污染机台，甚至可以造成机台宕机，尤其是刻蚀工艺需要静电吸盘，对基片的背面要求非常之高。
传统半导体处理设备中，真空锁直接连接前端模块和真空传输腔，需要在生产过程中不断交替进行破真空和抽真空的过程，每次破真空和抽真空所消耗的时间较长，相应的基片在机械臂上的等待时间也较长，因此就会降低吞吐量。同时，每次破真空和抽真空的气压变化较大，在真空锁内会产生较大的气流扰动，极易造成缺陷增加且不易去除。
这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空锁系统、半导体处理设备和基片传输方法，减小真空锁的气压变化幅度，减少放气和抽气的时间，提高了吞吐量，避免产生气流扰动，减少了缺陷产生。
为了达到上述目的，本发明提供一种真空锁系统，其设置在半导体处理设备中的前端模块和真空传输腔之间，所述真空锁系统包含：至少一个过渡腔，以及至少两个真空锁，相邻的两个真空锁通过一个过渡腔连接。
所述过渡腔的数量为n，所述过渡腔包含：第一级过渡腔、第二级过渡腔……第n级过渡腔；
所述真空锁的数量为n+1，所述真空锁包含：第一级真空锁、第二级真空锁……第n级真空锁、第n+1级真空锁；
所述第一级真空锁的前端连接所述前端模块，后端连接所述第一级过渡腔；
每一级过渡腔的前端连接同一级的真空锁，后端连接下一级的真空锁；
每一级真空锁的前端连接上一级的过渡腔，后端连接同一级的过渡腔；
最后一级真空锁的前端连接上一级的过渡腔，后端连接所述真空传输腔。
所述真空锁系统在运行时，所述过渡腔的气压值介于所述前端模块的气压值与所述真空传输腔的气压值之间，所述每一级真空锁的气压值小于等于与其前端连接的前端模块的气压值或过渡腔的气压值，所述每一级真空锁的气压值大于等于与其后端连接的过渡腔的气压值或真空传输腔的气压值。
所述过渡腔包含至少一个腔体，以及连接所述腔体的进气系统和抽气系统；
所述腔体包含：
多个基片槽，其设置在所述腔体的内壁上，用于放置基片；
至少一个可移动机械臂系统，用于运送基片；
基片口；
进气口，其设置在所述腔体上，连接至所述进气系统；
抽气口，其设置在所述腔体上，连接至所述抽气系统。
所述可移动机械臂系统位于所述腔体内或所述腔体外，所述可移动机械臂系统包含：
机械臂，其具有平面360°运动范围；
升降机构，其连接所述机械臂，用于带动所述机械臂做升降运动。
所述可移动机械臂系统包含：平移机构，其连接所述升降机构，用于带动所述升降机构和所述机械臂做平移运动。
所述过渡腔包含控制器，其用于控制所述可移动机械臂系统、基片口、进气系统和抽气系统。
所述过渡腔的腔体上具有压力测量口，其连接至压力测量装置。
至少两个所述腔体在竖直方向叠加设置。
所有的所述腔体共用一个进气系统或每一个所述腔体单独使用一个进气系统，所有的所述腔体共用一个抽气系统或每一个所述腔体单独使用一个抽气系统。
所述真空锁包含至少一个腔体，以及连接所述腔体的进气系统和抽气系统；
所述腔体包含：
多个基片槽，其设置在所述腔体的内壁上，用于放置基片；
基片口；
进气口，其设置在所述腔体上，连接至所述进气系统；
抽气口，其设置在所述腔体上，连接至所述抽气系统。
所述真空锁包含控制器，其用于控制所述基片口、进气系统和抽气系统。
所述真空锁的腔体上具有压力测量口，其连接至压力测量装置。
至少两个所述腔体在竖直方向叠加设置。
所有的所述腔体共用一个进气系统或每一个所述腔体单独使用一个进气系统，所有的所述腔体共用一个抽气系统或每一个所述腔体单独使用一个抽气系统。
所述真空锁系统具有控制系统，其用于控制所述真空锁和过渡腔。
本发明还提供一种半导体处理设备，包含：
前端模块；
真空传输腔；
至少一个所述的真空锁系统，其一端连接所述前端模块，另一端连接所述真空传输腔；
多个处理腔，其分别连接所述真空传输腔。
所述处理腔是刻蚀设备，或沉积设备，或灰化设备。
所述半导体处理设备具有控制系统，其用于控制所述前端模块、真空传输腔、真空锁系统和处理腔。
本发明还提供一种半导体处理设备的基片传输方法，所述真空锁系统在处于大气压环境的所述前端模块和处于真空环境的所述真空传输腔之间传输基片，所述真空传输腔在各个所述处理腔和所述真空锁系统之间传输基片，所述真空锁系统的基片传输方法包含：
所述真空锁系统通过在前端模块所处的大气压环境和真空传输腔所处的真空环境之间增设多级过渡腔来提供过渡气压环境，在基片从所述前端模块通过所述真空锁系统传输至所述真空传输腔的过程中，基片所处的气压值从大气压逐级下降至真空，在基片从所述真空传输腔通过所述真空锁系统传输至所述前端模块的过程中，基片所处的气压值从真空逐级上升至大气压；
每一级过渡腔的过渡气压值保持不变，所述过渡气压值为：
Figure BDA0003391781760000041
其中，i是过渡腔的级号，i＝1,2……n，n是过渡腔的数量，A是大气压；
每一级真空锁的气压值在与其前端连接的前端模块或过渡腔对应的气压值和与其后端连接的过渡腔或真空传输腔对应的气压值之间切换；
每一级过渡腔的前端连接的真空锁和后端连接的真空锁同时进行气压值切换。
连接在每一级过渡腔的前端的真空锁和连接在每一级过渡腔的后端的真空锁同时向所述过渡腔传输基片。
所述过渡腔中的可移动机械臂系统实现基片在所述过渡腔与连接在所述过渡腔的前端和后端的真空锁之间的传输。
连接在每一级过渡腔的前端的真空锁将基片传输至所述过渡腔中的一个腔体，连接在每一级过渡腔的后端的真空锁将基片传输至所述过渡腔中的另一个腔体。
所述前端模块中的机械手实现基片在所述前端模块和第一级真空锁之间的传输。
所述真空传输腔中的机械手实现基片在所述真空传输腔和最后一级真空锁之间的传输。
本发明通过在真空锁系统内设置过渡腔以减小真空锁的气压变化幅度，从而减少了放气和抽气的时间，减少了基片在机械臂上的等待时间，从而提高了吞吐量，过渡腔内气压保持稳定，避免产生气流扰动，从而减少了缺陷产生。
附图说明
图1是本发明一个实施例中提供的一种半导体处理设备的结构示意图。
图2是本发明一个实施例中提供的一种真空锁系统中的真空锁的结构示意图。
图3是本发明一个实施例中提供的一种真空锁系统中的过渡腔的结构示意图。
图4是本发明一个实施例中提供的过渡腔中的可移动机械臂系统的结构示意图。
图5是本发明一个实施例中真空锁和过渡腔的腔体叠加示意图。
图6是本发明另一个实施例中提供的一种半导体处理设备的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图6，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，在本发明提供一种半导体处理设备，该半导体处理设备可以是刻蚀设备，或沉积设备，或灰化设备中的一种，所述半导体处理设备包含多个连接至真空传输腔2的处理腔3，所述真空传输腔2通过至少一个真空锁系统4连接至前端模块1。所述真空锁系统4还包括气压控制模块，气压控制模块包括多个控制器，每个控制器控制真空锁或者过渡腔的腔室气压，在所述真空锁系统运行时，气压控制模块调整至少两个腔室的气压值不同。所述前端模块1处于大气压环境，用于存放待处理的基片和经过处理的基片，所述真空传输腔2处于真空环境，所述真空锁系统4实现了所述前端模块1和所述真空传输腔2之间的气压环境隔离，既保持了所述前端模块1和所述真空传输腔2各自的气压环境保持不变，又实现了在所述前端模块1和所述真空传输腔2之间的基片传输。在需要对基片进行处理时，真空锁系统4和前端模块1连通，真空锁系统4和前端模块1同处于大气压环境，待处理的基片通过位于前端模块1中的机械臂传送至真空锁系统4中，此时真空锁系统4与前端模块1隔离，真空锁系统4内的气压从大气压环境抽气至真空环境，然后真空锁系统4和真空传输腔2连通，待处理的基片通过真空传输腔2内的机械臂从真空锁系统4中传送至真空传输腔2，在真空传输腔2将待处理的基片传送至处理腔3进行处理时，真空锁系统4与真空传输腔2隔离，真空锁系统4内的气压从真空环境变为大气压环境，真空锁系统4与前端模块1连通，继续从前端模块1中获取待处理的基片。在基片处理完毕后，经过处理的基片从处理腔3中传送至真空传输腔2，真空锁系统4与前端模块1隔离，真空锁系统4内的气压处于真空环境，真空锁系统4和真空传输腔2连通，经过处理的基片从真空传输腔2传送至真空锁系统4，然后真空锁系统4与真空传输腔2隔离，真空锁系统4内的气压从真空环境变为大气压环境，真空锁系统4与前端模块1连通，经过处理的基片从真空锁系统4传送至前端模块1。待处理的基片和经过处理的基片也可以同时传输，比如当真空锁系统4与前端模块1连通时，可以将待处理的基片从前端模块1中传送至真空锁系统4中，同时将经过处理的基片从真空锁系统4中传送至前端模块1中，同理，当真空锁系统4与真空传输腔2连通时，可以将待处理的基片从真空锁系统4中传送至真空传输腔2中，同时将经过处理的基片从真空传输腔2中传送至真空锁系统4中。所述半导体处理设备具有控制系统，其用于控制所述前端模块1、真空传输腔2、真空锁系统4和处理腔3。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，所述前端模块1和所述真空传输腔2之间连接两个真空锁系统4，每一个真空锁系统4都可以同时传输待处理的基片和经过处理的基片，或者可以分工合作，一个真空锁系统4专门负责将待处理的基片从前端模块1传送至真空传输腔2，另一个真空锁系统4专门负责将经过处理的基片从真空传输腔2传送至前端模块1。所述真空锁系统4包含一个过渡腔41和两个真空锁42，两个真空锁42通过一个过渡腔41连接。所述真空锁系统4具有控制系统，用于控制所述真空锁42和过渡腔41。在本实施例中，第一个真空锁系统4中包含第一级真空锁LLA1、过渡腔LTLA和第二级真空锁LLA2，第二个真空锁系统4中包含第一级真空锁LLB1、过渡腔LTLB和第二级真空锁LLB2，两个真空锁系统4的结构一致。以其中一个真空锁系统4为例，说明真空锁系统4的具体结构和工作原理。所述第一级真空锁LLA1的前端连接所述前端模块1，后端连接所述过渡腔LTLA，所述过渡腔LTLA的前端连接所述第一级真空锁LLA1，后端连接所述第二级真空锁LLA2，所述第二级真空锁LLA2的前端连接所述过渡腔LTLA，后端连接所述真空传输腔2。假设大气压为A，则所述过渡腔LTLA的过渡气压值保持
Figure BDA0003391781760000071
不变，第一级真空锁LLA1的气压值在与其前端连接的前端模块1的气压值A和所述过渡腔LTLA的过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000072
之间切换，第二级真空锁LLA2的气压值在所述过渡腔LTLA的过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000073
和真空传输腔对应的气压值0之间切换。以传输待处理的基片为例，第一级真空锁LLA1首先破真空，放气至大气压环境，将第一批待处理的基片从前端模块1中传送至第一级真空锁LLA1中，接着第一级真空锁LLA1抽气至过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000074
与此同时，第二级真空锁LLA2也同时放气至过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000075
将第一批待处理的基片从第一级真空锁LLA1中传送至过渡腔LTLA中，当第一批待处理的基片传送至过渡腔LTLA中后，将第一级真空锁LLA1的气压从/>
Figure BDA0003391781760000076
恢复至大气压，这时就可以将第二批待处理的基片从前端模块1中传送至第一级真空锁LLA1中，在第一级真空锁LLA1的气压恢复至大气压、传送第二批待处理基片的同时，由于此时第二级真空锁LLA2的气压也已经是过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000077
所以无需等待，立即将第一批的待处理的基片从过渡腔LTLA中传送至第二级真空锁LLA2中，第二级真空锁LLA2接到待处理的基片后，接着抽气到真空状态，即气压值为0，然后将待处理的基片从第二级真空锁LLA2传送至真空传输腔2，之后的第二批待处理基片也将按照相同的流程传送。本实施例中，设置了一个过渡腔LTLA，过渡腔LTLA的气压值维持在过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000081
这样在过渡腔LTLA中不会发生气压变化，因此不会发生气流扰动，可以极大地减少缺陷(defect)，而且由于设置了过渡腔LTLA，大大缩短了第二批待处理基片进入第一级真空锁LLA1的时间，由之前需要等待真空锁的气压从真空0恢复至大气压A的时间缩短为从过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000082
恢复至大气压A，且第一级真空锁LLA1和第二级真空锁LLA2的气压切换动作是同时进行的，进一步节省了时间，提高了吞吐量。
如图2所示，所述第一级真空锁LLA1和第二级真空锁LLA2的结构相同，包含一个腔体401，所述腔体401相对应的两侧设置有基片口403，其中一个基片口用于连接设置在真空锁前端的腔体(前端模块1或过渡腔LTLA)，另一个基片口用于连接设置在真空锁后端的腔体(过渡腔LTLA或真空传输腔2)，腔体内壁上设置多个基片槽402，用于放置基片，腔体401上设置有进气口404和抽气口405，所述进气口404连接至进气系统，所述抽气口405连接至抽气系统。通过控制器来控制所述基片口403、进气系统和抽气系统的工作，当真空锁的腔体401的气压环境需要从低压向高压切换时，进气系统通过进气口404向腔体401放气，达到预定气压值，当真空锁的腔体401的气压环境需要从高压向低压切换时，抽气系统通过抽气口405排气，使腔体401内达到预定气压值。在腔体401上设置压力测量口，通过该压力测量口连接至压力测量装置，以便实时监测腔体401内的气压值。
如图3所示，所述过渡腔LTLA的结构与所述第一级真空锁LLA1和第二级真空锁LLA2基本类似，也具有一个腔体406，所述腔体406相对应的两侧设置有基片口408，其中一个基片口用于连接设置在过渡腔LTLA前端的腔体(第一级真空锁LLA1)，另一个基片口用于连接设置在过渡腔LTLA后端的腔体(第二级真空锁LLA2)，腔体内壁上设置多个基片槽407，用于放置基片，腔体406上设置有进气口409和抽气口410，所述进气口409连接至进气系统，所述抽气口410连接至抽气系统。根据上文的描述可知，真空锁内部的腔体401只具有基片存储功能，需要借助所述前端模块1中自带的机械手或者所述真空传输腔2中自带的机械手从所述真空锁中拿取基片，那么为了实现基片在所述过渡腔LTLA与所述第一级真空锁LLA1和第二级真空锁LLA2之间的传送，就需要在所述过渡腔LTLA设置机械臂系统，以运送基片。如图3所示，所述过渡腔LTLA中至少应设置一个可移动机械臂系统411，也可以设置多个可移动机械臂系统411，以提高效率。所述可移动机械臂系统411既可以设置在腔体406内部，也可以设置在腔体406外部。如图4所示，所述可移动机械臂系统411包含具有平面360°运动范围的机械臂412，可以实现对基片的全方位抓取，所述机械臂412连接升降机构413，该升降机构413带动所述机械臂412做升降运动，便于将基片从上至下放入不同高度的基片槽407，所述升降机构413连接平移机构414，该平移机构414带动所述升降机构413和所述机械臂412做平移运动，便于在过渡腔的腔体上的两个基片口之间移动，从而实现基片从连接在所述过渡腔的前端的腔体中传送至连接在所述过渡腔的后端的腔体中。通过控制器控制所述可移动机械臂系统411、基片口408、进气系统和抽气系统。在腔体406上也设置压力测量口，通过该压力测量口连接至压力测量装置，以便实时监测腔体406内的气压值。
如图5所示，在本发明的一个实施例中，为了增加同时段内基片的传输数量，进一步提升吞吐量，可以增加真空锁中的腔体401的数量，将多个腔体401在竖直方向叠加设置，所有腔体401可以共用一个进气系统或每一个所述腔体401单独使用一个进气系统，所有腔体401可以共用一个抽气系统或每一个所述腔体401单独使用一个抽气系统。同理，也可以增加过渡腔中的腔体406的数量，将多个腔体406在竖直方向叠加设置，所有腔体406可以共用一个进气系统或每一个所述腔体406单独使用一个进气系统，所有腔体406可以共用一个抽气系统或每一个所述腔体406单独使用一个抽气系统。
本发明并不局限于一个过渡腔和两个真空锁的模式，可以合理增加过渡腔和真空锁的数量，以进一步降低每个真空锁的气压变化幅度，从而减少放气和抽气的时间，并减少气流扰动，以进一步提升吞吐量和减少缺陷。
如图6所示，在本发明的另一个实施例中，真空锁系统4中包含两个过渡腔41和三个真空锁42，第一级真空锁LLA1的前端连接所述前端模块1，后端连接第一级过渡腔LTLA1，所述第一级过渡腔LTLA1的前端连接所述第一级真空锁LLA1，后端连接第二级真空锁LLA2，所述第二级真空锁LLA2的前端连接所述第一级过渡腔LTLA1，后端连接第二级过渡腔LTLA2，所述第二级过渡腔LTLA2的前端连接所述第二级真空锁LLA2，后端连接第三级真空锁LLA3，所述第三级真空锁LLA3的前端连接所述第二级过渡腔LTLA2，后端连接所述真空传输腔2。假设大气压为A，则所述第一级过渡腔LTLA1的过渡气压值保持第一过渡气压
Figure BDA0003391781760000101
A不变，第二级过渡腔LTLA2的过渡气压值保持第二过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000102
A不变，第一级真空锁LLA1的气压值在大气气压值A和第一过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000103
A之间切换，第二级真空锁LLA2的气压值在第一过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000104
A和第二过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000105
A之间切换，第三级真空锁LLA3的气压值在第二过渡气压值/>
Figure BDA0003391781760000106
A和所述真空传输腔2对应的气压值0之间切换。以传输经过处理的基片为例，第三级真空锁LLA3首先抽真空，打开第三级真空锁LLA3的腔体上朝向真空传输腔2的基片口，真空传输腔2内的机械手将处理腔3中第一批经过处理的基片通过基片口传送至第三级真空锁LLA3的腔体中，放入基片槽中，将所有处理腔3中第一批经过处理的基片一次性全部放入第三级真空锁LLA3中，如果第三级真空锁LLA3中的一个腔体中的基片槽放不下，则可以继续将基片放入第三级真空锁LLA3中另一个腔体中的基片槽。第一批经过处理的基片全部放入第三级真空锁LLA3后，关闭第三级真空锁LLA3的腔体上朝向真空传输腔2的基片口。第三级真空锁LLA3放气至第二过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000107
A，与此同时，第二级真空锁LLA2也同时抽气至第二过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000108
A，打开第三级真空锁LLA3的腔体上朝向第二级过渡腔LTLA2的基片口，同时打开第二级真空锁LLA2的腔体上朝向第二级过渡腔LTLA2的基片口，第二级过渡腔LTLA2中的可移动机械臂系统将第三级真空锁LLA3中的所有第一批经过处理的基片全部传送至第二级真空锁LLA2中，第一批经过处理的基片全部传送完成后，将第三级真空锁LLA3的气压从第二过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000111
A抽至真空，之后第二批经过处理的基片就可以进入第三级真空锁LLA3，第二级真空锁LLA2从第二过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000112
A放气至第一过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000113
A，同时第一级真空锁LLA1也从大气压A抽气至第一过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000114
A，打开第二级真空锁LLA2的腔体上朝向第一级过渡腔LTLA1的基片口，同时打开第一级真空锁LLA1的腔体上朝向第一级过渡腔LTLA1的基片口，第一级过渡腔LTLA1中的可移动机械臂系统将第二级真空锁LLA2中的所有经过处理的基片全部传送至第一级真空锁LLA1中，关闭第二级真空锁LLA2的腔体上朝向第一级过渡腔LTLA1的基片口和第一级真空锁LLA1的腔体上朝向第一级过渡腔LTLA1的基片口。第一级真空锁LLA1从第一过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000115
A放气至大气压A，打开第一级真空锁LLA1的腔体上朝向前端模块1的基片口，前端模块1中的机械手将第一级真空锁LLA1中的所有经过处理的基片全部传送至前端模块1，关闭第一级真空锁LLA1的腔体上朝向前端模块1的基片口，之后的第二批经过处理的基片也按照相同的模式进行传送。
在本实施例中，每一级过渡腔的前端连接的真空锁和后端连接的真空锁同时进行气压值切换，即第一级真空锁LLA1和第二级真空锁LLA2同时进行气压值切换，第二级真空锁LLA2和第三级真空锁LLA3同时进行气压值切换，同步进行抽气或换气，节省时间，有利于提高吞吐量。除了每一级过渡腔的前端连接的真空锁和后端连接的真空锁同时进行气压值切换，还可以扩展至所有的真空锁都同时进行气压值切换，比如当第一级真空锁LLA1和第二级真空锁LLA2将气压值切换为第一过渡气压
Figure BDA0003391781760000121
A时，第三级真空锁LLA3也可以同时进行气压值切换，将气压值从第二过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000122
A切换至真空，当第一级真空锁LLA1和第二级真空锁LLA2之间通过第一级真空锁LLA1传送基片的同时，第三级真空锁LLA3就可以从真空传输腔2中传送基片，这样当第一批处理后的基片还未到达前端模块1时，第二批处理后的基片已经进入真空锁系统了，大大缩短了第二批处理后的基片进入真空锁系统的时间，如此就进一步提高了时间利用率，从而进一步提高了吞吐。本实施例中，设置了两个过渡腔LTLA，第一级过渡腔LTLA1的过渡气压值保持第一过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000123
A不变，第二级过渡腔LTLA2的过渡气压值保持第二过渡气压/>
Figure BDA0003391781760000124
A不变，第一级过渡腔LTLA1和第二级过渡腔LTLA2中不会发生气压变化，因此不会发生气流扰动，可以极大地减少缺陷。第一级真空锁LLA1、第二级真空锁LLA2和第三级真空锁LLA3的气压变化幅度降低至原来的三分之一，进一步减少了放气和抽气的时间，提高了吞吐量。
本发明最终可以扩展至n个过渡腔和n+1个真空锁的情况，所述真空锁系统包含n个过渡腔和n+1个真空锁，所述过渡腔的数量为n，所述过渡腔包含：第一级过渡腔、第二级过渡腔……第n级过渡腔，所述真空锁的数量为n+1，所述真空锁包含：第一级真空锁、第二级真空锁……第n级真空锁、第n+1级真空锁，所述第一级真空锁的前端连接所述前端模块，后端连接所述第一级过渡腔，每一级过渡腔的前端连接同一级的真空锁，后端连接下一级的真空锁，每一级真空锁的前端连接上一级的过渡腔，后端连接同一级的过渡腔，最后一级真空锁的前端连接上一级的过渡腔，后端连接所述真空传输腔。所述真空锁系统在运行时，所述过渡腔的气压值介于所述前端模块的气压值与所述真空传输腔的气压值之间，所述每一级真空锁的气压值小于等于与其前端连接的前端模块的气压值或过渡腔的气压值，所述每一级真空锁的气压值大于等于与其后端连接的过渡腔的气压值或真空传输腔的气压值。每一级过渡腔的过渡气压值保持不变，所述过渡气压值为：
Figure BDA0003391781760000131
Figure BDA0003391781760000132
其中，i是过渡腔的级号，i＝1,2……n，n是过渡腔的数量，A是大气压。每一级真空锁的气压值在与其前端连接的前端模块或过渡腔对应的气压值和与其后端连接的过渡腔或真空传输腔对应的气压值之间切换，每一级过渡腔的前端连接的真空锁和后端连接的真空锁同时进行气压值切换。连接在每一级过渡腔的前端的真空锁和连接在每一级过渡腔的后端的真空锁同时向所述过渡腔传输基片。
在本发明的另一个实施例中，真空锁系统在处于大气压环境的前端模块和处于真空环境的真空传输腔之间传输基片，所述真空锁系统通过在前端模块所处的大气压环境和真空传输腔所处的真空环境之间增设多级过渡腔来提供过渡气压环境，在待处理的基片从前端模块通过真空锁系统传输至真空传输腔的过程中，基片所处的气压值从大气压逐级下降至真空，在经过处理的基片从真空传输腔通过真空锁系统传输至前端模块的过程中，基片所处的气压值从真空逐级上升至大气压。所述真空锁系统可以同时完成待处理的基片和经过处理的基片的传输，在同时传输待处理的基片和经过处理的基片时，连接在过渡腔一端的真空锁将待处理的基片传输至所述过渡腔中的一个腔体，则连接在过渡腔另一端的真空锁将经过处理的基片传输至所述过渡腔中的另一个腔体，以确保待处理的基片和经过处理的基片之间相互隔离，真空锁系统同时传输待处理的基片和经过处理的基片，进一步提高了器件利用率，压缩了制程时间，提高了吞吐量。
本发明通过在真空锁系统内设置过渡腔以减小真空锁的气压变化幅度，从而减少了放气和抽气的时间，提高了吞吐量，过渡腔内气压保持稳定，避免产生气流扰动，从而减少了缺陷产生。
需要说明的是，在本发明的实施例中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实施例，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (25)

1.一种真空锁系统，其设置在半导体处理设备中的前端模块和真空传输腔之间，其特征在于，所述真空锁系统包含：至少一个过渡腔，以及至少两个真空锁，相邻的两个真空锁通过一个过渡腔连接。
2.如权利要求1所述的真空锁系统，其特征在于，所述过渡腔的数量为n，所述过渡腔包含：第一级过渡腔、第二级过渡腔……第n级过渡腔；
所述真空锁的数量为n+1，所述真空锁包含：第一级真空锁、第二级真空锁……第n级真空锁、第n+1级真空锁；
所述第一级真空锁的前端连接所述前端模块，后端连接所述第一级过渡腔；
每一级过渡腔的前端连接同一级的真空锁，后端连接下一级的真空锁；
每一级真空锁的前端连接上一级的过渡腔，后端连接同一级的过渡腔；
最后一级真空锁的前端连接上一级的过渡腔，后端连接所述真空传输腔。
3.如权利要求2所述的真空锁系统，其特征在于，所述真空锁系统在运行时，所述过渡腔的气压值介于所述前端模块的气压值与所述真空传输腔的气压值之间，所述每一级真空锁的气压值小于等于与其前端连接的前端模块或过渡腔的气压值，所述每一级真空锁的气压值大于等于与其后端连接的过渡腔或真空传输腔的气压值。
4.如权利要求3所述的真空锁系统，其特征在于，所述过渡腔包含至少一个腔体，以及连接所述腔体的进气系统和抽气系统；
所述腔体包含：
多个基片槽，其设置在所述腔体的内壁上，用于放置基片；
至少一个可移动机械臂系统，用于运送基片；
基片口；
进气口，其设置在所述腔体上，连接至所述进气系统；
抽气口，其设置在所述腔体上，连接至所述抽气系统。
5.如权利要求4所述的真空锁系统，其特征在于，所述可移动机械臂系统位于所述腔体内或所述腔体外，所述可移动机械臂系统包含：
机械臂，其具有平面360°运动范围；
升降机构，其连接所述机械臂，用于带动所述机械臂做升降运动。
6.如权利要求5所述的真空锁系统，其特征在于，所述可移动机械臂系统包含：平移机构，其连接所述升降机构，用于带动所述升降机构和所述机械臂做平移运动。
7.如权利要求6所述的真空锁系统，其特征在于，所述过渡腔包含控制器，其用于控制所述可移动机械臂系统、基片口、进气系统和抽气系统。
8.如权利要求4所述的真空锁系统，其特征在于，所述过渡腔的腔体上具有压力测量口，其连接至压力测量装置。
9.如权利要求4所述的真空锁系统，其特征在于，至少两个所述腔体在竖直方向叠加设置。
10.如权利要求9所述的真空锁系统，其特征在于，所有的所述腔体共用一个进气系统或每一个所述腔体单独使用一个进气系统，所有的所述腔体共用一个抽气系统或每一个所述腔体单独使用一个抽气系统。
11.如权利要求3所述的真空锁系统，其特征在于，所述真空锁包含至少一个腔体，以及连接所述腔体的进气系统和抽气系统；
所述腔体包含：
多个基片槽，其设置在所述腔体的内壁上，用于放置基片；
基片口；
进气口，其设置在所述腔体上，连接至所述进气系统；
抽气口，其设置在所述腔体上，连接至所述抽气系统。
12.如权利要求11所述的真空锁系统，其特征在于，所述真空锁包含控制器，其用于控制所述基片口、进气系统和抽气系统。
13.如权利要求11所述的真空锁系统，其特征在于，所述真空锁的腔体上具有压力测量口，其连接至压力测量装置。
14.如权利要求11所述的真空锁系统，其特征在于，至少两个所述腔体在竖直方向叠加设置。
15.如权利要求14所述的真空锁系统，其特征在于，所有的所述腔体共用一个进气系统或每一个所述腔体单独使用一个进气系统，所有的所述腔体共用一个抽气系统或每一个所述腔体单独使用一个抽气系统。
16.如权利要求1-15中任意一项所述的真空锁系统，其特征在于，所述真空锁系统具有控制系统，其用于控制所述真空锁和过渡腔。
17.一种半导体处理设备，其特征在于，包含：
前端模块；
真空传输腔；
至少一个如权利要求16所述的真空锁系统，其一端连接所述前端模块，另一端连接所述真空传输腔；
多个处理腔，其分别连接所述真空传输腔。
18.如权利要求17所述的半导体处理设备，其特征在于，所述处理腔是刻蚀设备，或沉积设备，或灰化设备。
19.如权利要求17或18所述的半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备具有控制系统，其用于控制所述前端模块、真空传输腔、真空锁系统和处理腔。
20.一种如权利要求19所述的半导体处理设备的基片传输方法，所述真空锁系统在处于大气压环境的所述前端模块和处于真空环境的所述真空传输腔之间传输基片，所述真空传输腔在各个所述处理腔和所述真空锁系统之间传输基片，其特征在于，所述真空锁系统的基片传输方法包含：
所述真空锁系统通过在前端模块所处的大气压环境和真空传输腔所处的真空环境之间增设多级过渡腔来提供过渡气压环境，在基片从所述前端模块通过所述真空锁系统传输至所述真空传输腔的过程中，基片所处的气压值从大气压逐级下降至真空，在基片从所述真空传输腔通过所述真空锁系统传输至所述前端模块的过程中，基片所处的气压值从真空逐级上升至大气压；
每一级过渡腔的过渡气压值保持不变，所述过渡气压值为：
Figure FDA0003391781750000031
其中，i是过渡腔的级号，i＝1,2……n，n是过渡腔的数量，A是大气压；
每一级真空锁的气压值在与其前端连接的前端模块或过渡腔对应的气压值和与其后端连接的过渡腔或真空传输腔对应的气压值之间切换；
每一级过渡腔的前端连接的真空锁和后端连接的真空锁同时进行气压值切换。
21.如权利要求20所述的基片传输方法，其特征在于，连接在每一级过渡腔的前端的真空锁和连接在每一级过渡腔的后端的真空锁同时向所述过渡腔传输基片。
22.如权利要求21所述的基片传输方法，其特征在于，所述过渡腔中的可移动机械臂系统实现基片在所述过渡腔与连接在所述过渡腔的前端和后端的真空锁之间的传输。
23.如权利要求22所述的基片传输方法，其特征在于，连接在每一级过渡腔的前端的真空锁将基片传输至所述过渡腔中的一个腔体，连接在每一级过渡腔的后端的真空锁将基片传输至所述过渡腔中的另一个腔体。
24.如权利要求23所述的基片传输方法，其特征在于，所述前端模块中的机械手实现基片在所述前端模块和第一级真空锁之间的传输。
25.如权利要求23所述的基片传输方法，其特征在于，所述真空传输腔中的机械手实现基片在所述真空传输腔和最后一级真空锁之间的传输。
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