CN116377572B - 真空互联传样系统及其传样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空互联传样系统及其传样方法，其中系统包括多个通过插板阀隔断的MBE生长室、MBE缓冲室、真空互联室、MOCVD装载室和MOCVD生长室；其中，真空互联室内设有真空控制模块、圆心校正模块和取样机械手；真空控制模块控制和保持真空互联室的真空度，圆心校正模块纠正晶圆的圆心位置，取样机械手包括安装于固定座的第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂被设置为从MBE缓冲室或MOCVD装载室抓取晶圆，第二机械臂被设置为抓取晶圆载盘。本发明结构简单，容易实现，操作性好，安全性高，灵活性高，可大规模普及或者小范围使用。
Description
技术领域
本发明涉及晶体生长技术领域，尤其是指一种真空互联传样系统及其传样方法。
背景技术
MBE（Molecular beam epitaxy，分子束外延）与MOCVD（Metal-organic ChemicalVapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀）作为两种成熟的外延材料生产技术目前已经被广泛地应用于半导体材料器件的生长与研究，其技术特点是可以精确控制和生长多种不同的原子层材料，从而实现了半导体异质结构单晶薄膜材料生长技术的飞跃，使得原来无法实现的超晶格和量子阱结构以及渐变组分的生长成为可能。MOCVD以其较高的控制灵活性，较少的投入，较好的工艺重复性，较低的材料生长温度及较简单的设备机构等优点成为了目前市场上最为普及的外延材料生长技术。MBE作为另外一种重要的外延材料生长技术，因其出色的材料生长质量，精确的材料厚度控制能力与生长时极高的材料纯度(杂质极低)等特点成为高性能材料与器件研发的重要方法。当然MOVCD与MBE也存在明显的缺点:MOCVD因其利用气态源生长不可避免存在杂质，且其制程时腔体真空度较低，成膜质量相对较差;MBE其运营成本很高，材料生产需要的真空度非常高，其材料生长速度慢、效率较低，未实现大规模应用与普及。两者在实际应用上有诸多交集，也存在较大差异。应用过程中，只能轮换使用MBE与MOCVD来进行材料生长，即先用MOCVD进行生长后取出样品，再转移至MBE腔体内进行生长，或先用MBE进行生长再用MOCVD进行生长，或一直轮换生长。
其中，在大气环境下直接轮换使用外延方法生长材料时主要有以下缺陷：
1、污染问题。
主要有以下两个污染问题：
（1）颗粒污染：
由于无法在一个封闭的腔体内实现MBE与MOCVD的两种生长方法，只能先进行一种方式的生长后再取出晶圆传递至另外一种方式生长腔体内进行生长，此过程不可避免地会引入众多大小不同的颗粒，颗粒来源包括腔体内存在的颗粒、空气中的灰尘、晶圆盒、取放时接触的镊子或载具（吸盘等）、操作人员引入等。
（2）水氧污染：
晶圆在从一个真空腔体取出转移至另一个腔体的过程中除了颗粒的污染问题外，水汽污染也在所难免。真空环境中水氧占比非常稀少，特别是MBE生长的超高真空环境中水氧分压都低于E-12Torr量级，所以MBE特别适合生长高性能材料。而一旦晶圆暴露于大气，接触到空气中的水汽和氧气后，晶圆表面的材料会很快被氧化并在晶圆材料表面形成一层薄薄的水膜，这对于下一阶段材料生长的结果会造成严重甚至致命的损伤，材料性能将不能按照预期设计要求实现其功能。
2、效率低下。
效率低下主要体现在三个方面：
（1）升降温过程。MOCVD于MBE在材料生长过程中均需要较高温度，区别在于MOCVD生长温度一般在600-700度，MBE生长材料需要400-600度（不同的材料体系，生长温度有差异），为实现传输目的，均需要进行降温，后再升温，其升降温过程均需要控制升降温速率，如此将需要花费大量时间。
（2）抽真空过程。不管是从MOCVD腔体传向MBE腔体还是从MBE腔体传向MOCVD腔体，均需要进行破真空后再抽真空的动作，特别对于MBE系统而言，破完真空后还需要再次抽成高真空环境，一般而言从ATM（(atmospheric，大气环境）到E-9Torr量级的真空度大约需要20-30分钟时间（腔体大小，环境情况不同时间会有差异）。
（3）晶圆人工取放过程。由于MBE系统和MOCVD系统为相互独立系统，其晶圆在从一个系统传递至另外一个系统时，均需要人工将晶圆从MOCVD系统的石墨盘上小心取下，再小心的转移至MBE系统的钼托上，或者进行相反的操作。对于批量化生产需要而言，不管是MOCVD还是MBE系统，单次运行的晶圆数量都是几个至几十个之多，有些对于小尺寸的晶圆而言，数量可以高达50片以上，如此在人工取样和放样过程而言，则需要花费大量的时间成本。
3、误操作风险高；但凡是涉及需要人工操作的地方和动作过程，便一定存在失误的可能。当一种材料生长过程需要在MBE与MOCVD系统之间进行多次切换时，便需要人工进行多次的取样和放样的过程，在此过程中人员的误操作或者重大失误可能造成非常严重的后果，此过程可通过先进的管理手段和方法以及科学的管理与培训来降低其发生概率，但是仍不可避免。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种真空互联传样系统及其传样方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种真空互联传样系统，包括多个通过插板阀隔断的MBE生长室、MBE缓冲室、真空互联室、MOCVD装载室和MOCVD生长室；
其中，所述真空互联室内设有真空控制模块、圆心校正模块和取样机械手；所述真空控制模块控制和保持所述真空互联室的真空度，所述圆心校正模块纠正晶圆的圆心位置，所述取样机械手包括安装于固定座的第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂被设置为从所述MBE缓冲室或所述MOCVD装载室抓取晶圆，第二机械臂被设置为抓取晶圆载盘；
材料先在所述MBE生长室进行MBE生长，后在所述MOCVD生长室进行MOCVD生长，最后在所述MBE生长室进行MBE生长。
在一些实施例中，所述真空控制模块包括分子泵、前级机械泵、低温泵和皮拉尼真空计；所述真空互联室连通第一管道、第二管道和所述低温泵，所述第一管道上依次设有第五插板阀、所述分子泵、第一隔离阀、所述前级机械泵和所述皮拉尼真空计；所述第二管道上设有第二隔离阀，且所述第二管道的一端与所述第一管道连通，所述低温泵和所述真空互联室的侧壁之间设有第六插板阀。
在一些实施例中，所述真空互联室还设有全量程真空计，所述全量程真空计用以测量所述真空互联室内压强。
在一些实施例中，所述圆心校正模块包括包括样品平台、导杆、一组夹持组件和基座；所述导杆的一端连接升降驱动源的作用端，所述升降驱动源安装于所述基座；所述导杆的另一端连接所述样品平台，所述样品平台用于放置晶圆；一组所述夹持组件对称设置在所述导杆的两侧，且安装于所述基座。
在一些实施例中，所述夹持组件包括推动驱动源和呈弧形的卡夹，所述推动驱动源的作用端连接卡夹，在所述推动驱动源的作用端的作用下，所述卡夹向样品平台靠近，用以纠正晶圆的圆心位置。
在一些实施例中，所述第一机械臂和所述第二机械臂均包括升降基座、第一节手臂、第二节手臂和第三节手臂；所述升降基座安装于所述固定座，所述升降基座的作用端连接所述第一节手臂，驱动所述第一节手臂进行升降。
在一些实施例中，所述第一机械臂的第三节手臂连接支撑臂，所述支撑臂连接静电吸附卡盘。
在一些实施例中，所述第二机械臂的第三节手臂连接托架环，所述托架环上设有多个用以限位晶圆载盘的定位针。
在一些实施例中，所述定位针有四个，相邻两个所述定位针相互成90°的夹角。
在一些实施例中，所述晶圆载盘为由高纯钼制成的晶圆托盘。
一种利用如上述所述的真空互联传样系统进行传样，包括以下步骤：
S1、连通MBE缓冲室和真空互联室，第一机械臂从MBE缓冲室取出晶圆载盘后停留在真空互联室的设定位置；
S2、隔断MBE缓冲室和真空互联室，待真空互联室压力上升至大气压时，将晶圆放置于晶圆载盘上，之后真空互联室开始进行抽真空直到其真空度达到或优于设定真空度；
S3、连通MBE缓冲室和真空互联室，第二机械臂将晶圆载盘递至MBE缓冲室进行预处理，后晶圆载盘传递进MBE生长室进行材料生长；
S4、晶圆从MBE生长室退出，连通真空互联室与MOCVD装载室，第一机械臂从第二机械臂上的晶圆载盘上抓取晶圆，随即第一机械臂翻转晶圆；第一机械臂将晶圆放置于圆心校正模块上，以纠正晶圆的圆心位置；
第一机械臂再次抓取晶圆后，将晶圆放置于MOCVD装载室的MOCVD石墨盘预定位置，隔断真空互联室与MOCVD装载室；
S5、当MOCVD装载室与MOCVD生长室压力相同时，连通MOCVD装载室与MOCVD生长室，MOCVD石墨盘被送入MOCVD生长室，进行材料生长；
当MOCVD材料生长工艺完成后，将MOCVD石墨盘传递至MOCVD暂存室；
S6、连通真空互联室与MOCVD装载室，第一机械臂从MOCVD石墨盘上抓取晶圆后翻转后放置于圆心校正模块上，再由第一机械臂抓取后放置于第二机械臂的晶圆载盘上；
S7、连通MBE缓冲室和真空互联室，第二机械臂将晶圆载盘传送至MBE缓冲室，MBE缓冲室进行抽高真空操作；当MBE缓冲室的真空度达到与MBE生长室相同数量级的压力时，连通MBE生长室和MBE缓冲室，晶圆载盘被传递进MBE生长室进行材料生长。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的真空互联传样系统中的取样机械手具有独立控制的第一机械臂和第二机械臂。第一机械臂和第二机械臂的双机械手设计，其中一个机械臂负责晶圆的取放与翻转，另一个机械臂负责托盘取放互不干扰。并且第一机械臂和第二机械臂可以独立进行运动和升降操作，完全实现独立控制。
本发明所述的真空互联传样系统中可旋转的静电吸附卡盘设计有效的解决了在真空环境下对晶圆的取放问题，同时也可避免抓取晶圆过程中对晶圆表面造成损伤；此外，还解决了机械卡盘与真空吸盘对晶圆造成的应力变化问题与接触污染的问题；同时，实现了晶圆翻转功能。
本发明所述的真空互联传样系统中设计圆心校正模块，圆心校正模块的设计有效避免在晶圆抓取与放置过程中出现的位置偏移问题，起到及时位置纠正的功能，确保晶圆在托盘上的位置正确。
本发明所述的真空互联传样系统具有结构简单，容易实现，操作性好，安全性高，灵活性高，可大规模普及或者小范围使用，可解决当前在对于特殊材料生长工艺过程中需要同时使用到MBE与MOCVD系统的过程控制，将MBE与MOCVD系统进行高真空互联，并真正实现工艺互联，实现MBE与MOCVD两种工艺在真空环境下进行交互生长的方案，能极大程度的提高产能及产品性能，实现较好的经济价值。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中真空互联传样系统的俯视图。
图2是本发明中真空控制模块的示意图。
图3是本发明中圆心校正模块的结构示意图。
图4是本发明中取样机械手的结构示意图。
图5是本发明中石墨盘托架环的结构示意图。
图6是晶圆钼托盘的示意图。
图7是石墨盘的实物图。
图8是石墨盘在MOCVD生长室内的实物图。
说明书附图标记说明：1、MBE生长室；2、MBE缓冲室；3、真空互联室；301、全量程真空计；302、分子泵；303、皮拉尼真空计；304、前级机械泵；305、低温泵；306、第五插板阀；307、第一隔离阀；308、第二隔离阀；309、第六插板阀；4、圆心校正模块；401、样品平台；402、导杆；403、夹持组件；404、基座；5、取样机械手；501、升降基座；502、第一节手臂；503、第二节手臂；504、第三节手臂；505、支撑臂；506、静电吸附卡盘；507、托架环；508、定位针；509、固定座；6、MOCVD装载室；7、MOCVD生长室；8、第一插板阀；9、第二插板阀；10、第三插板阀；11、第四插板阀；12、舱门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。
目前，各个真空系统之间通过腔室或者管道等进行真空互联存在问题如下：
在真空或高真空环境下难以实现晶圆抓取转移；
MOCVD与MBE使用的石墨托盘与钼托盘无法相互公用。主要原因如下：①MBE材料生长过程中使用到的托盘、治具、材料等都是要求纯度极高，并且要求放气率极低，MOCVD本身工艺环境在低真空下进行，材料放气非常严重，根本无法满足MBE超高真空环境要求；②石墨本身是碳，并且由于摩擦等因素容易发尘，而对于MBE而言，除去碳掺杂工艺外，其他工艺过程中碳污染不被MBE工艺过程接受，再加上碳本身就非常稳定，几乎不会变质和消失，所以一旦MBE腔体内被碳污染。MBE腔体便无法使用；③MOCVD使用气态源，而MBE使用高纯固态源，石墨盘经过MOCVD工艺后会生成很多其他物质或者杂质，如果石墨盘被放置于MBE腔体中时，在高温的工艺条件下一定会有其他物质释放，势必造成腔体污染。④MBE使用高纯钼托作为载盘，在MBE系统材料生长工艺控制过程中对温度、高度、加热器与钼托之间的距离、旋转速度等都进行过严格的仿真与大量的工艺验证并得到科学有效的数据，而将钼托替换成石墨托盘，材料的变化、重量的变化都会造成当前MBE硬件配套与工艺参数的失控。
为了解决上述问题，本发明提供了一种真空互联传样系统及传样方法。
参照图1所示，一种真空互联传样系统，包括MBE生长室1、MBE缓冲室2、真空互联室3、MOCVD装载室6和MOCVD生长室7。相邻两个腔室之间设有插板阀，通过闸板启闭使得相邻两个腔室连通或隔离，即MBE生长室1和MBE缓冲室2之间设有第一插板阀8，MBE缓冲室2和真空互联室3之间设有第二插板阀9，真空互联室3和MOCVD装载室6之间设有第三插板阀10，MOCVD装载室6和MOCVD生长室7之间设有第四插板阀11。
其中，MBE生长室1主要进行分子束外延材料生长工艺，通常真空度处于1.0×10- 10Torr；
MBE缓冲室2主要进行晶圆的预处理与传递功能，通常真空度处于1.0×10-7Torr-1.0×10-9Torr;
MOCVD生长室7主要进行金属有机化学气相沉积工艺，通常真空度处于100Torr；
MOCVD装载室6主要进行石墨托盘暂存、交换与传递功能，通常真空度处于100Torr-1.0×10-9Torr；
需要说明的是，MBE生长室1及MBE缓冲室2内只能使用MBE系统专用晶圆钼托盘进行材料生长，MOCVD生长室7及MOCVD装载室6内中能只用石墨盘进行传递。
真空互联室3主要进行晶圆的翻转、找圆和交互功能，通常真空度处于从1atm-1.0×10-9Torr。
具体地，真空互联室3内设有圆心校正模块4和取样机械手5，真空互联室3还设设有舱门12，舱门12用于进出样。真空互联室3还包括真空控制模块，控制和保持真空互联室3内的真空度，具体地，如图2所示，真空控制模块包括分子泵302、前级机械泵304、低温泵305和皮拉尼真空计303。真空互联室3的侧壁连通第一管道、第二管道和低温泵305，第一管道上依次设有第五插板阀306、分子泵302、第一隔离阀307、前级机械泵304和皮拉尼真空计303，第二管道上设有第二隔离阀308，且第二管道的一端与第一管道连通，低温泵305和真空互联室3的侧壁之间设有第六插板阀309。并且，真空互联室3还设有全量程真空计301。
真空控制模块的工作原理如下：启动前级机械泵304，当皮拉尼真空计303达到预定真空度（≤5.0×10-2Torr）后，打开第一隔离阀307，开始对真空互联室3进行抽真空，当全量程真空计301的示数＜5.0×10-2Torr时，关闭第一隔离阀307，打开第二隔离阀308，启动分子泵302，当分子泵302达到最高转速后，打开第五插板阀306对真空互联室3进行抽高真空，当真空互联室3内的腔体压力＜5.0×10-5Torr后，打开第六插板阀309，利用低温泵305对真空互联室3进行抽高真空，此时一般真空互联室3的真空度可以到＜1.0×10-8Torr。
其中，如图3所示，圆心校正模块4包括样品平台401、导杆402、一组夹持组件403和基座404。
具体地，导杆402的一端连接升降驱动源的作用端，升降驱动源驱动导杆402进行升降，导杆402的另一端连接样品平台401，样品平台401用于放置晶圆。可选地，升降驱动源可以是市售的单作用气缸。
一组夹持组件403对称设置在导杆402的两侧，且安装于基座404上，夹持组件403包括推动驱动源和弧形的卡夹，推动驱动源的作用端连接卡夹，在推动驱动源的作用端的作用下，卡夹向样品平台401靠近，用以纠正晶圆的圆心位置。可选地，推动驱动源可以是市售的单作用气缸。
圆心校正模块4的主要目的如下：对晶圆进行位置校正，确保晶圆在通过取样机械手5抓取传递过程中由于误差累积出现位置偏差。
具体过程如下：当晶圆被平稳放置于样品平台401上后，导杆402会缓慢下降，直到样品平台401完全降低至预定位置，后一组卡夹会在推动驱动源的驱动下向样品平台401的中心位置靠拢，卡夹的弧度匹配晶圆的尺寸，以确保在圆心校正过程中不会对晶圆造成二次伤害。如果晶圆的位置在样品平台401上处于理想位置时，卡夹靠近晶圆后不会改变晶圆位置，如果晶圆位置在样品平台401上存在位置偏移时，卡夹靠近后会迫使晶圆位置调整至预期位置，以达到校正目的。
如图4所示，取样机械手5包括第一机械臂、第二机械臂和固定座509，第一机械臂和第二机械臂均安装于固定座509，第一机械臂和第二机械臂均包括升降基座501、第一节手臂502、第二节手臂503、第三节手臂504，升降基座501的作用端连接第一节手臂502，驱动第一节手臂502进行升降运动，第一节手臂502、第二节手臂503和第三节手臂504为可独立运行的关节，并且每个关节具备在360°全方位旋转的功能。
第一机械臂的第三节手臂504的一侧连接有支撑臂505，支撑臂505连接静电吸附卡盘506，静电吸附卡盘506的形状为圆形，静电吸附卡盘506的中心设置有用于检测静电吸附卡盘506上晶圆的状态的传感器，此传感器为压力传感器，其高度在静电吸附卡盘506中心的安装位置上可调。该设计的目的如下：高度可调需要确保传感器的安装位置能准确能感知到晶圆被静电吸附卡盘506吸附抓取后的作用力，同时也通过作用力的大小的变化来判断静电吸附的能力和效果。
如图5所示，第二机械臂的第三节手臂504连接托架环507，且沿托架环507的周向设有多个定位针508，定位针508用于对晶圆钼托盘（如图6所示）进行定位并限制圆钼托盘的位移，优选地，相邻两个定位针508之间形成的夹角度数相同，除了可以实现支撑托举作用外，还能提供准确的限位、定位作用，可以有效地限位晶圆钼托盘。需要说明的是，晶圆钼托盘的形状为圆形，且开设多个用于放置晶圆镂空的孔。
进一步地，为了避免由于高度或者位置角度原因造成碰撞发生，在机械手动作调教过程中会严格设定取样机械手5运动的速度，角度与高度参数，并在软件控制上进行安全限位，例如，实际调试过程中发现在100°时会发生碰撞，调试时会将马达运动极限阈值设定为98°，报警阈值设定为95°，安全阈值设定为≤94°。
该真空互联传样系统的工作原理如下：
按照材料生长要求，材料先进行MBE生长，后再进行MOCVD生长，最后再用MBE生长的顺序进行举例说明操作过程。
首先将5个不同的功能腔室通过插板阀进行连接，取样机械手5会进行初始化并校准多节手臂，完成校准动作后，后打开第二插板阀9，取样机械手5利用第一机械臂从MBE缓冲室2取出一个晶圆钼托盘后停留在设定位置保持不动，待真空互联室3的压力上升至大气压时，通过舱门12将晶圆（本次以2英寸的晶圆进行操作过程说明，此时晶圆的正面朝下放置）逐个放置于晶圆钼托盘上。之后真空互联室3开始进行抽真空操作直到其真空度达到或优于设定真空度，此时第二插板阀9将再次打开，MBE缓冲室2与真空互联室3贯通。
MBE缓冲室2内放置有一个或者多个MBE材料生长专用的2英寸的晶圆钼托盘，此时取样机械手5的第二机械臂将晶圆钼托盘传递至MBE缓冲室2后，关闭第二插板阀9。
晶圆钼托盘在MBE缓冲室2内进行必要的预处理后，第一插板阀8打开，MBE系统将晶圆钼托盘传递进MBE生长室1进行材料生长。当材料生长完成后，第一插板阀8打开，晶圆钼托盘被传送至MBE缓冲室2后，第一插板阀8关闭。此后打开第二插板阀9，取样机械手5的第二机械臂将晶圆钼托盘从MBE缓冲室2取出后，第二插板阀9关闭。此时晶圆在晶圆钼托盘上的状态是正面朝下。
之后第三插板阀10打开，真空互联室3与MOCVD装载室6联通后，取样机械手5的第二机械臂保持不动，第一机械臂利用静电吸附卡盘506从第二机械臂上的晶圆钼托盘上抓取一个2英寸的晶圆，随即第一机械臂利用静电吸附卡盘506的360°全方位旋转的功能将静电吸附卡盘506沿着其轴向方向旋转180°，此时2英寸的晶圆正面朝上。之后，第一机械臂将晶圆放置于圆心校正模块4的样品平台401上。
此时样品平台401两侧的夹持组件403在推动驱动源的带动下，一组卡夹同时向样品平台401的中心靠拢，用以纠正晶圆的圆心位置。之后，卡夹倒退回初始位置，第一机械臂再次利用静电吸附卡盘506在晶圆钼托盘的上方抓取晶圆后将晶圆放置于MOCVD石墨盘（结合图7和图8）预定位置，后第一机械臂退回，第三插板阀10关闭。当MOCVD装载室6与MOCVD生长室7的压力相同时，第四插板阀11打开，MOCVD石墨盘通过手动或电动方式被送入MOCVD生长室7，进行材料生长。
当MOCVD材料生长工艺完成后，第四插板阀11打开，将MOCVD石墨盘传递至MOCVD暂存室（图中未示出），后关闭第四插板阀11。打开第三插板阀10，第一机械臂利用静电吸附卡盘506从MOCVD石墨上抓取晶圆后沿着轴向角度旋转180°后放置于圆心校正模块4的样品平台401上，此时晶圆的正面朝下。
晶圆再被圆心校正模块4校正圆心后，再由第一机械臂抓取后放置于第二机械臂上的托架环507所定位的晶圆钼托盘上。
待晶圆全部放置于第二机械臂上的晶圆钼托盘上后，第二插板阀9打开，第二机械臂将晶圆钼托盘传送至MBE缓冲室2，此时MBE缓冲室2内不进行预处理操作，只进行抽高真空操作。当MBE缓冲室2的真空度达到与MBE生长室1相同数量级的压力时，第一插板阀8打开，晶圆钼托盘被传递进MBE生长室1进行材料生长。
MBE材料生长完成后，此时工艺已经全部结束。晶圆钼托盘按照之前描述的步骤依次传递至MBE缓冲室2与真空互联室3。利用真空互联室3的舱门12人工完成晶圆的传递交接任务。
此时晶圆经过MBE→MOCVD→MBE三次单独的材料生长工艺，达到预期控制结果。
需要说明的时，本发明举例的材料生长需求是由MBE→MOCVD→MBE进行生产,实际上具体需要的程序或者顺序均由需求用户依据自身材料特点及生长工艺特点进行自由灵活调整，本发明具备实现该功能的能力和基础。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，真空互联传样系统包括多个通过插板阀隔断的MBE生长室（1）、MBE缓冲室（2）、真空互联室（3）、MOCVD装载室（6）和MOCVD生长室（7）；MBE生长室（1）的真空度为1.0×10-10Torr，MBE缓冲室（2）的真空度处于1.0×10-7Torr-1.0×10-9Torr，MOCVD生长室（7）处于100Torr，MOCVD装载室（6）的真空度处于100Torr-1.0×10-9Torr；其中，所述真空互联室（3）内设有真空控制模块、圆心校正模块（4）和取样机械手（5）；所述真空控制模块用于控制和保持所述真空互联室（3）的真空度，所述圆心校正模块（4）纠正晶圆的圆心位置，所述取样机械手（5）包括安装于固定座（509）的第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂被设置为从所述MBE缓冲室（2）抓取晶圆载盘或从所述MOCVD装载室（6）抓取晶圆，第二机械臂被设置为抓取晶圆载盘；所述第一机械臂和所述第二机械臂均包括升降基座（501）、第一节手臂（502）、第二节手臂（503）和第三节手臂（504）；所述升降基座（501）安装于所述固定座（509），所述升降基座（501）的作用端连接所述第一节手臂（502），驱动所述第一节手臂（502）进行升降；所述第一机械臂的第三节手臂（504）连接支撑臂（505），所述支撑臂（505）连接静电吸附卡盘（506）；
传样包括以下步骤：
S1、连通MBE缓冲室（2）和真空互联室（3），第一机械臂从MBE缓冲室（2）取出晶圆载盘后停留在真空互联室（3）的设定位置；
S2、隔断MBE缓冲室（2）和真空互联室（3），并对真空互联室（3）破真空，待真空互联室（3）压力上升至大气压时，将晶圆放置于晶圆载盘上，之后真空互联室开始进行抽真空直到其真空度达到或优于设定真空度；
S3、连通MBE缓冲室（2）和真空互联室（3），第二机械臂将晶圆载盘递至MBE缓冲室（2）进行预处理，然后将晶圆载盘传递进MBE生长室（1）进行材料生长；
S4、晶圆从MBE生长室（1）退出，连通真空互联室（3）与MOCVD装载室（6），第一机械臂从第二机械臂上的晶圆载盘上抓取晶圆，随即第一机械臂翻转晶圆；第一机械臂将晶圆放置于圆心校正模块（4）上，以纠正晶圆的圆心位置；
第一机械臂再次抓取晶圆后，将晶圆放置于MOCVD装载室（6）的MOCVD石墨盘预定位置，隔断真空互联室（3）与MOCVD装载室（6）；
S5、当MOCVD装载室（6）与MOCVD生长室（7）压力相同时，连通MOCVD装载室（6）与MOCVD生长室（7），MOCVD石墨盘被送入MOCVD生长室（7），进行材料生长；
当MOCVD材料生长工艺完成后，将MOCVD石墨盘传递至MOCVD暂存室；
S6、连通真空互联室（3）与MOCVD装载室（6），第一机械臂从MOCVD石墨盘上抓取晶圆后翻转后放置于圆心校正模块（4）上，再由第一机械臂抓取后放置于第二机械臂的晶圆载盘上；
S7、连通MBE缓冲室（2）和真空互联室（3），第二机械臂将晶圆载盘传送至MBE缓冲室（2），MBE缓冲室（2）进行抽高真空操作；当MBE缓冲室的真空度达到与MBE生长室相同数量级的压力时，连通MBE生长室（1）和MBE缓冲室（2），晶圆载盘被传递进MBE生长室（1）进行材料生长。
2.根据权利要求1所述的利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，所述真空控制模块包括分子泵（302）、前级机械泵（304）、低温泵（305）和皮拉尼真空计（303）；所述真空互联室（3）连通第一管道、第二管道和所述低温泵（305），所述第一管道上依次设有第五插板阀（306）、所述分子泵（302）、第一隔离阀（307）、所述前级机械泵（304）和所述皮拉尼真空计（303）；所述第二管道上设有第二隔离阀（308），且所述第二管道的一端与所述第一管道连通，所述低温泵（305）和所述真空互联室（3）的侧壁之间设有第六插板阀（309）。
3.根据权利要求2所述的利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，所述真空互联室（3）中还设有全量程真空计（301），所述全量程真空计（301）用以测量所述真空互联室（3）内的压强。
4.根据权利要求1所述的利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，所述圆心校正模块（4）包括样品平台（401）、导杆（402）、升降驱动源、一组夹持组件（403）和基座（404）；所述升降驱动源安装于所述基座（404），所述升降驱动源的作用端连接所述导杆（402）的一端；所述导杆（402）的另一端连接所述样品平台（401），所述样品平台（401）用于放置晶圆；一组所述夹持组件（403）对称设置在所述导杆（402）的两侧，且安装于所述基座（404）。
5.根据权利要求4所述的利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，所述夹持组件（403）包括推动驱动源和呈弧形的卡夹，所述推动驱动源的作用端连接卡夹，在所述推动驱动源的作用端的作用下，所述卡夹向样品平台（401）靠近，用以纠正晶圆的圆心位置。
6.根据权利要求1所述的利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，所述第二机械臂的第三节手臂（504）连接托架环（507），所述托架环（507）上设有多个用以限位晶圆载盘的定位针（508）。
7.根据权利要求6所述的利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，所述定位针（508）有四个，相邻两个所述定位针（508）相互成90°的夹角。
8.根据权利要求1所述的利用真空互联传样系统进行传样的方法，其特征在于，所述晶圆载盘为由高纯钼制成的晶圆托盘。
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