TWI822354B - 真空鎖系統、半導體處理設備和基片傳輸方法 - Google Patents

真空鎖系統、半導體處理設備和基片傳輸方法 Download PDF

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Abstract

一種真空鎖系統、半導體處理設備和基片傳輸方法，半導體處理設備包含多個連接至真空傳輸腔的處理腔，真空傳輸腔通過至少一個真空鎖系統連接至前端模組，真空鎖系統包含多級真空鎖和多級過渡腔，相鄰的兩個真空鎖通過一個過渡腔連接，通過在前端模組所處的大氣壓環境和真空傳輸腔所處的真空環境之間增設多級過渡腔來提供過渡氣壓環境，本發明通過在真空鎖系統內設置過渡腔以減小真空鎖的氣壓變化幅度，從而減少了基片傳輸等候的時間，提高了輸送量，過渡腔內氣壓保持穩定，避免產生氣流擾動，從而減少了缺陷產生。

Description

真空鎖系統、半導體處理設備和基片傳輸方法
本發明涉及一種真空鎖系統、半導體處理設備和基片傳輸方法。
隨著晶片的蓬勃發展，尺寸越做越低，為了保證品質的同步提高，對製程要求和製程缺陷的要求也越來越高，正常的一片基片從矽片到最後的封裝，需要上千道製程流程，而這些流程就需要對製程要求非常高，尤其希望在提高產量的同時減少缺陷（defect），因為這些缺陷所造成的後果可能是巨大的。
事實上，真正的基片廠在生產中，或多或少都會有不同的缺陷，例如，基片廠的環境，基片盒的磨損，人體因素，製程過程等等。假設一片基片在製程流程中由於某一種因素而產生了缺陷，並且在一段時間內又間接地影響了後續的機台。例如，基片的磨損（大顆粒，微米級，C材質），這種缺陷就會影響後續很多製程，會跟隨著基片累積在製程機台的任何地方，如果這種大顆粒缺陷形成在基片表面，它會在高溫產生氣泡（bubble），而氣泡又是基片良率的重大剋星之一，而如果這種大顆粒形成在基片背面，那麼一定會污染機台，甚至可以造成機台宕機，尤其是蝕刻製程需要靜電吸盤，對基片的背面要求非常之高。
傳統半導體處理設備中，真空鎖直接連接前端模組和真空傳輸腔，需要在生產過程中不斷交替進行破真空和抽真空的過程，每次破真空和抽真空所消耗的時間較長，相應的基片在機械臂上的等待時間也較長，因此就會降低輸送量。同時，每次破真空和抽真空的氣壓變化較大，在真空鎖內會產生較大的氣流擾動，極易造成缺陷增加且不易去除。
這裡的陳述僅提供與本發明有關的背景技術，而並不必然地構成現有技術。
本發明的目的在於提供一種真空鎖系統、半導體處理設備和基片傳輸方法，減小真空鎖的氣壓變化幅度，減少放氣和抽氣的時間，提高了輸送量，避免產生氣流擾動，減少了缺陷產生。
為了達到上述目的，本發明提供一種真空鎖系統，其設置在半導體處理設備中的前端模組和真空傳輸腔之間，所述真空鎖系統包含：至少一個過渡腔，以及至少兩個真空鎖，相鄰的兩個真空鎖通過一個過渡腔連接。
所述過渡腔的數量為n，所述過渡腔包含：第一級過渡腔、第二級過渡腔……第n級過渡腔； 所述真空鎖的數量為n+1，所述真空鎖包含：第一級真空鎖、第二級真空鎖……第n級真空鎖、第n+1級真空鎖； 所述第一級真空鎖的前端連接所述前端模組，後端連接所述第一級過渡腔； 每一級過渡腔的前端連接同一級的真空鎖，後端連接下一級的真空鎖； 每一級真空鎖的前端連接上一級的過渡腔，後端連接同一級的過渡腔； 最後一級真空鎖的前端連接上一級的過渡腔，後端連接所述真空傳輸腔。
所述真空鎖系統在運行時，所述過渡腔的氣壓值介於所述前端模組的氣壓值與所述真空傳輸腔的氣壓值之間，所述每一級真空鎖的氣壓值小於等於與其前端連接的前端模組的氣壓值或過渡腔的氣壓值，所述每一級真空鎖的氣壓值大於等於與其後端連接的過渡腔的氣壓值或真空傳輸腔的氣壓值。
所述過渡腔包含至少一個腔體，以及連接所述腔體的進氣系統和抽氣系統； 所述腔體包含： 多個基片槽，其設置在所述腔體的內壁上，用於放置基片； 至少一個可移動機械臂系統，用於運送基片； 基片口； 進氣口，其設置在所述腔體上，連接至所述進氣系統； 抽氣口，其設置在所述腔體上，連接至所述抽氣系統。
所述可移動機械臂系統位於所述腔體內或所述腔體外，所述可移動機械臂系統包含： 機械臂，其具有平面360°運動範圍； 升降機構，其連接所述機械臂，用於帶動所述機械臂做升降運動。 所述可移動機械臂系統包含：平移機構，其連接所述升降機構，用於帶動所述升降機構和所述機械臂做平移運動。
所述過渡腔包含控制器，其用於控制所述可移動機械臂系統、基片口、進氣系統和抽氣系統。
所述過渡腔的腔體上具有壓力測量口，其連接至壓力測量裝置。
至少兩個所述腔體在垂直方向疊加設置。
所有的所述腔體共用一個進氣系統或每一個所述腔體單獨使用一個進氣系統，所有的所述腔體共用一個抽氣系統或每一個所述腔體單獨使用一個抽氣系統。
所述真空鎖包含至少一個腔體，以及連接所述腔體的進氣系統和抽氣系統； 所述腔體包含： 多個基片槽，其設置在所述腔體的內壁上，用於放置基片； 基片口； 進氣口，其設置在所述腔體上，連接至所述進氣系統； 抽氣口，其設置在所述腔體上，連接至所述抽氣系統。
所述真空鎖包含控制器，其用於控制所述基片口、進氣系統和抽氣系統。
所述真空鎖的腔體上具有壓力測量口，其連接至壓力測量裝置。
至少兩個所述腔體在垂直方向疊加設置。
所有的所述腔體共用一個進氣系統或每一個所述腔體單獨使用一個進氣系統，所有的所述腔體共用一個抽氣系統或每一個所述腔體單獨使用一個抽氣系統。
所述真空鎖系統具有控制系統，其用於控制所述真空鎖和過渡腔。
本發明還提供一種半導體處理設備，包含： 前端模組； 真空傳輸腔； 至少一個所述的真空鎖系統，其一端連接所述前端模組，另一端連接所述真空傳輸腔； 多個處理腔，其分別連接所述真空傳輸腔。
所述處理腔是蝕刻設備，或沉積設備，或灰化設備。
所述半導體處理設備具有控制系統，其用於控制所述前端模組、真空傳輸腔、真空鎖系統和處理腔。
本發明還提供一種半導體處理設備的基片傳輸方法，所述真空鎖系統在處於大氣壓環境的所述前端模組和處於真空環境的所述真空傳輸腔之間傳輸基片，所述真空傳輸腔在各個所述處理腔和所述真空鎖系統之間傳輸基片，所述真空鎖系統的基片傳輸方法包含： 所述真空鎖系統通過在前端模組所處的大氣壓環境和真空傳輸腔所處的真空環境之間增設多級過渡腔來提供過渡氣壓環境，在基片從所述前端模組通過所述真空鎖系統傳輸至所述真空傳輸腔的過程中，基片所處的氣壓值從大氣壓逐級下降至真空，在基片從所述真空傳輸腔通過所述真空鎖系統傳輸至所述前端模組的過程中，基片所處的氣壓值從真空逐級上升至大氣壓； 每一級過渡腔的過渡氣壓值保持不變，所述過渡氣壓值為： ，其中，i是過渡腔的級號，i =1,2……n，n是過渡腔的數量，A是大氣壓； 每一級真空鎖的氣壓值在與其前端連接的前端模組或過渡腔對應的氣壓值和與其後端連接的過渡腔或真空傳輸腔對應的氣壓值之間切換； 每一級過渡腔的前端連接的真空鎖和後端連接的真空鎖同時進行氣壓值切換。
連接在每一級過渡腔的前端的真空鎖和連接在每一級過渡腔的後端的真空鎖同時向所述過渡腔傳輸基片。
所述過渡腔中的可移動機械臂系統實現基片在所述過渡腔與連接在所述過渡腔的前端和後端的真空鎖之間的傳輸。
連接在每一級過渡腔的前端的真空鎖將基片傳輸至所述過渡腔中的一個腔體，連接在每一級過渡腔的後端的真空鎖將基片傳輸至所述過渡腔中的另一個腔體。
所述前端模組中的機械手實現基片在所述前端模組和第一級真空鎖之間的傳輸。
所述真空傳輸腔中的機械手實現基片在所述真空傳輸腔和最後一級真空鎖之間的傳輸。
本發明通過在真空鎖系統內設置過渡腔以減小真空鎖的氣壓變化幅度，從而減少了放氣和抽氣的時間，減少了基片在機械臂上的等待時間，從而提高了輸送量，過渡腔內氣壓保持穩定，避免產生氣流擾動，從而減少了缺陷產生。
以下根據圖1～圖6，具體說明本發明的較佳實施例。
如圖1所示，在本發明提供一種半導體處理設備，該半導體處理設備可以是蝕刻設備，或沉積設備，或灰化設備中的一種，所述半導體處理設備包含多個連接至真空傳輸腔2的處理腔3，所述真空傳輸腔2通過至少一個真空鎖系統4連接至前端模組1。所述真空鎖系統4還包括氣壓控制模組，氣壓控制模組包括多個控制器，每個控制器控制真空鎖或者過渡腔的腔室氣壓，在所述真空鎖系統運行時，氣壓控制模組調整至少兩個腔室的氣壓值不同。所述前端模組1處於大氣壓環境，用於存放待處理的基片和經過處理的基片，所述真空傳輸腔2處於真空環境，所述真空鎖系統4實現了所述前端模組1和所述真空傳輸腔2之間的氣壓環境隔離，既保持了所述前端模組1和所述真空傳輸腔2各自的氣壓環境保持不變，又實現了在所述前端模組1和所述真空傳輸腔2之間的基片傳輸。在需要對基片進行處理時，真空鎖系統4和前端模組1連通，真空鎖系統4和前端模組1同處於大氣壓環境，待處理的基片通過位於前端模組1中的機械臂傳送至真空鎖系統4中，此時真空鎖系統4與前端模組1隔離，真空鎖系統4內的氣壓從大氣壓環境抽氣至真空環境，然後真空鎖系統4和真空傳輸腔2連通，待處理的基片通過真空傳輸腔2內的機械臂從真空鎖系統4中傳送至真空傳輸腔2，在真空傳輸腔2將待處理的基片傳送至處理腔3進行處理時，真空鎖系統4與真空傳輸腔2隔離，真空鎖系統4內的氣壓從真空環境變為大氣壓環境，真空鎖系統4與前端模組1連通，繼續從前端模組1中獲取待處理的基片。在基片處理完畢後，經過處理的基片從處理腔3中傳送至真空傳輸腔2，真空鎖系統4與前端模組1隔離，真空鎖系統4內的氣壓處於真空環境，真空鎖系統4和真空傳輸腔2連通，經過處理的基片從真空傳輸腔2傳送至真空鎖系統4，然後真空鎖系統4與真空傳輸腔2隔離，真空鎖系統4內的氣壓從真空環境變為大氣壓環境，真空鎖系統4與前端模組1連通，經過處理的基片從真空鎖系統4傳送至前端模組1。待處理的基片和經過處理的基片也可以同時傳輸，比如當真空鎖系統4與前端模組1連通時，可以將待處理的基片從前端模組1中傳送至真空鎖系統4中，同時將經過處理的基片從真空鎖系統4中傳送至前端模組1中，同理，當真空鎖系統4與真空傳輸腔2連通時，可以將待處理的基片從真空鎖系統4中傳送至真空傳輸腔2中，同時將經過處理的基片從真空傳輸腔2中傳送至真空鎖系統4中。所述半導體處理設備具有控制系統，其用於控制所述前端模組1、真空傳輸腔2、真空鎖系統4和處理腔3。
如圖1所示，在本發明的一個實施例中，所述前端模組1和所述真空傳輸腔2之間連接兩個真空鎖系統4，每一個真空鎖系統4都可以同時傳輸待處理的基片和經過處理的基片，或者可以分工合作，一個真空鎖系統4專門負責將待處理的基片從前端模組1傳送至真空傳輸腔2，另一個真空鎖系統4專門負責將經過處理的基片從真空傳輸腔2傳送至前端模組1。所述真空鎖系統4包含一個過渡腔41和兩個真空鎖42，兩個真空鎖42通過一個過渡腔41連接。所述真空鎖系統4具有控制系統，用於控制所述真空鎖42和過渡腔41。在本實施例中，第一個真空鎖系統4中包含第一級真空鎖LLA1、過渡腔LTLA和第二級真空鎖LLA2，第二個真空鎖系統4中包含第一級真空鎖LLB1、過渡腔LTLB和第二級真空鎖LLB2，兩個真空鎖系統4的結構一致。以其中一個真空鎖系統4為例，說明真空鎖系統4的具體結構和工作原理。所述第一級真空鎖LLA1的前端連接所述前端模組1，後端連接所述過渡腔LTLA，所述過渡腔LTLA的前端連接所述第一級真空鎖LLA1，後端連接所述第二級真空鎖LLA2，所述第二級真空鎖LLA2的前端連接所述過渡腔LTLA，後端連接所述真空傳輸腔2。假設大氣壓為A，則所述過渡腔LTLA的過渡氣壓值保持 不變，第一級真空鎖LLA1的氣壓值在與其前端連接的前端模組1的氣壓值A和所述過渡腔LTLA的過渡氣壓值 之間切換，第二級真空鎖LLA2的氣壓值在所述過渡腔LTLA的過渡氣壓值 和真空傳輸腔對應的氣壓值0之間切換。以傳輸待處理的基片為例，第一級真空鎖LLA1首先破真空，放氣至大氣壓環境，將第一批待處理的基片從前端模組1中傳送至第一級真空鎖LLA1中，接著第一級真空鎖LLA1抽氣至過渡氣壓值 ，與此同時，第二級真空鎖LLA2也同時放氣至過渡氣壓值 ，將第一批待處理的基片從第一級真空鎖LLA1中傳送至過渡腔LTLA中，當第一批待處理的基片傳送至過渡腔LTLA中後，將第一級真空鎖LLA1的氣壓從 恢復至大氣壓，這時就可以將第二批待處理的基片從前端模組1中傳送至第一級真空鎖LLA1中，在第一級真空鎖LLA1的氣壓恢復至大氣壓、傳送第二批待處理基片的同時，由於此時第二級真空鎖LLA2的氣壓也已經是過渡氣壓值 ，所以無需等待，立即將第一批的待處理的基片從過渡腔LTLA中傳送至第二級真空鎖LLA2中，第二級真空鎖LLA2接到待處理的基片後，接著抽氣到真空狀態，即氣壓值為0，然後將待處理的基片從第二級真空鎖LLA2傳送至真空傳輸腔2，之後的第二批待處理基片也將按照相同的流程傳送。本實施例中，設置了一個過渡腔LTLA，過渡腔LTLA的氣壓值維持在過渡氣壓值 ，這樣在過渡腔LTLA中不會發生氣壓變化，因此不會發生氣流擾動，可以極大地減少缺陷（defect），而且由於設置了過渡腔LTLA，大大縮短了第二批待處理基片進入第一級真空鎖LLA1的時間，由之前需要等待真空鎖的氣壓從真空0恢復至大氣壓A的時間縮短為從過渡氣壓值 恢復至大氣壓A，且第一級真空鎖LLA1和第二級真空鎖LLA2的氣壓切換動作是同時進行的，進一步節省了時間，提高了輸送量。
如圖2所示，所述第一級真空鎖LLA1和第二級真空鎖LLA2的結構相同，包含一個腔體401，所述腔體401相對應的兩側設置有基片口403，其中一個基片口403用於連接設置在真空鎖42前端的腔體（前端模組1或過渡腔LTLA），另一個基片口403用於連接設置在真空鎖42後端的腔體（過渡腔LTLA或真空傳輸腔2），腔體401內壁上設置多個基片槽402，用於放置基片，腔體401上設置有進氣口404和抽氣口405，所述進氣口404連接至進氣系統，所述抽氣口405連接至抽氣系統。通過控制器來控制所述基片口403、進氣系統和抽氣系統的工作，當真空鎖42的腔體401的氣壓環境需要從低壓向高壓切換時，進氣系統通過進氣口404向腔體401放氣，達到預定氣壓值，當真空鎖42的腔體401的氣壓環境需要從高壓向低壓切換時，抽氣系統通過抽氣口405排氣，使腔體401內達到預定氣壓值。在腔體401上設置壓力測量口，通過該壓力測量口連接至壓力測量裝置，以便即時監測腔體401內的氣壓值。
如圖3所示，所述過渡腔LTLA的結構與所述第一級真空鎖LLA1和第二級真空鎖LLA2基本類似，也具有一個腔體406，所述腔體406相對應的兩側設置有基片口408，其中一個基片口408用於連接設置在過渡腔LTLA前端的腔體（第一級真空鎖LLA1），另一個基片口408用於連接設置在過渡腔LTLA後端的腔體（第二級真空鎖LLA2），腔體406內壁上設置多個基片槽407，用於放置基片，腔體406上設置有進氣口409和抽氣口410，所述進氣口409連接至進氣系統，所述抽氣口410連接至抽氣系統。根據上文的描述可知，真空鎖內部的腔體401只具有基片儲存功能，需要借助所述前端模組1中自帶的機械手或者所述真空傳輸腔2中自帶的機械手從所述真空鎖中拿取基片，那麼為了實現基片在所述過渡腔LTLA與所述第一級真空鎖LLA1和第二級真空鎖LLA2之間的傳送，就需要在所述過渡腔LTLA設置機械臂系統，以運送基片。如圖3所示，所述過渡腔LTLA中至少應設置一個可移動機械臂系統411，也可以設置多個可移動機械臂系統411，以提高效率。所述可移動機械臂系統411既可以設置在腔體406內部，也可以設置在腔體406外部。如圖4所示，所述可移動機械臂系統411包含具有平面360°運動範圍的機械臂412，可以實現對基片的全方位抓取，所述機械臂412連接升降機構413，該升降機構413帶動所述機械臂412做升降運動，便於將基片從上至下放入不同高度的基片槽407，所述升降機構413連接平移機構414，該平移機構414帶動所述升降機構413和所述機械臂412做平移運動，便於在過渡腔41的腔體上的兩個基片口之間移動，從而實現基片從連接在所述過渡腔的前端的腔體中傳送至連接在所述過渡腔的後端的腔體中。通過控制器控制所述可移動機械臂系統411、基片口408、進氣系統和抽氣系統。在腔體406上也設置壓力測量口，通過該壓力測量口連接至壓力測量裝置，以便即時監測腔體406內的氣壓值。
如圖5所示，在本發明的一個實施例中，為了增加同時段內基片的傳輸數量，進一步提升輸送量，可以增加真空鎖中的腔體401的數量，將多個腔體401在垂直方向疊加設置，所有腔體401可以共用一個進氣系統或每一個所述腔體401單獨使用一個進氣系統，所有腔體401可以共用一個抽氣系統或每一個所述腔體401單獨使用一個抽氣系統。同理，也可以增加過渡腔中的腔體406的數量，將多個腔體406在垂直方向疊加設置，所有腔體406可以共用一個進氣系統或每一個所述腔體406單獨使用一個進氣系統，所有腔體406可以共用一個抽氣系統或每一個所述腔體406單獨使用一個抽氣系統。
本發明並不局限於一個過渡腔和兩個真空鎖的模式，可以合理增加過渡腔和真空鎖的數量，以進一步降低每個真空鎖的氣壓變化幅度，從而減少放氣和抽氣的時間，並減少氣流擾動，以進一步提升輸送量和減少缺陷。
如圖6所示，在本發明的另一個實施例中，真空鎖系統4中包含兩個過渡腔41和三個真空鎖42，第一級真空鎖LLA1的前端連接所述前端模組1，後端連接第一級過渡腔LTLA1，所述第一級過渡腔LTLA1的前端連接所述第一級真空鎖LLA1，後端連接第二級真空鎖LLA2，所述第二級真空鎖LLA2的前端連接所述第一級過渡腔LTLA1，後端連接第二級過渡腔LTLA2，所述第二級過渡腔LTLA2的前端連接所述第二級真空鎖LLA2，後端連接第三級真空鎖LLA3，所述第三級真空鎖LLA3的前端連接所述第二級過渡腔LTLA2，後端連接所述真空傳輸腔2。假設大氣壓為A，則所述第一級過渡腔LTLA1的過渡氣壓值保持第一過渡氣壓 不變，第二級過渡腔LTLA2的過渡氣壓值保持第二過渡氣壓 不變，第一級真空鎖LLA1的氣壓值在大氣氣壓值A和第一過渡氣壓值 之間切換，第二級真空鎖LLA2的氣壓值在第一過渡氣壓值 和第二過渡氣壓值 之間切換，第三級真空鎖LLA3的氣壓值在第二過渡氣壓值 和所述真空傳輸腔2對應的氣壓值0之間切換。以傳輸經過處理的基片為例，第三級真空鎖LLA3首先抽真空，打開第三級真空鎖LLA3的腔體上朝向真空傳輸腔2的基片口，真空傳輸腔2內的機械手將處理腔3中第一批經過處理的基片通過基片口傳送至第三級真空鎖LLA3的腔體中，放入基片槽中，將所有處理腔3中第一批經過處理的基片一次性全部放入第三級真空鎖LLA3中，如果第三級真空鎖LLA3中的一個腔體中的基片槽放不下，則可以繼續將基片放入第三級真空鎖LLA3中另一個腔體中的基片槽。第一批經過處理的基片全部放入第三級真空鎖LLA3後，關閉第三級真空鎖LLA3的腔體上朝向真空傳輸腔2的基片口。第三級真空鎖LLA3放氣至第二過渡氣壓 ，與此同時，第二級真空鎖LLA2也同時抽氣至第二過渡氣壓 ，打開第三級真空鎖LLA3的腔體上朝向第二級過渡腔LTLA2的基片口，同時打開第二級真空鎖LLA2的腔體上朝向第二級過渡腔LTLA2的基片口，第二級過渡腔LTLA2中的可移動機械臂系統將第三級真空鎖LLA3中的所有第一批經過處理的基片全部傳送至第二級真空鎖LLA2中，第一批經過處理的基片全部傳送完成後，將第三級真空鎖LLA3的氣壓從第二過渡氣壓 抽至真空，之後第二批經過處理的基片就可以進入第三級真空鎖LLA3，第二級真空鎖LLA2從第二過渡氣壓 放氣至第一過渡氣壓 ，同時第一級真空鎖LLA1也從大氣壓A抽氣至第一過渡氣壓 ，打開第二級真空鎖LLA2的腔體上朝向第一級過渡腔LTLA1的基片口，同時打開第一級真空鎖LLA1的腔體上朝向第一級過渡腔LTLA1的基片口，第一級過渡腔LTLA1中的可移動機械臂系統將第二級真空鎖LLA2中的所有經過處理的基片全部傳送至第一級真空鎖LLA1中，關閉第二級真空鎖LLA2的腔體上朝向第一級過渡腔LTLA1的基片口和第一級真空鎖LLA1的腔體上朝向第一級過渡腔LTLA1的基片口。第一級真空鎖LLA1從第一過渡氣壓 放氣至大氣壓A，打開第一級真空鎖LLA1的腔體上朝向前端模組1的基片口，前端模組1中的機械手將第一級真空鎖LLA1中的所有經過處理的基片全部傳送至前端模組1，關閉第一級真空鎖LLA1的腔體上朝向前端模組1的基片口，之後的第二批經過處理的基片也按照相同的模式進行傳送。
在本實施例中，每一級過渡腔的前端連接的真空鎖和後端連接的真空鎖同時進行氣壓值切換，即第一級真空鎖LLA1和第二級真空鎖LLA2同時進行氣壓值切換，第二級真空鎖LLA2和第三級真空鎖LLA3同時進行氣壓值切換，同步進行抽氣或換氣，節省時間，有利於提高輸送量。除了每一級過渡腔的前端連接的真空鎖和後端連接的真空鎖同時進行氣壓值切換，還可以擴展至所有的真空鎖都同時進行氣壓值切換，比如當第一級真空鎖LLA1和第二級真空鎖LLA2將氣壓值切換為第一過渡氣壓 時，第三級真空鎖LLA3也可以同時進行氣壓值切換，將氣壓值從第二過渡氣壓 切換至真空，當第一級真空鎖LLA1和第二級真空鎖LLA2之間通過第一級真空鎖LLA1傳送基片的同時，第三級真空鎖LLA3就可以從真空傳輸腔2中傳送基片，這樣當第一批處理後的基片還未到達前端模組1時，第二批次處理後的基片已經進入真空鎖系統了，大大縮短了第二批次處理後的基片進入真空鎖系統的時間，如此就進一步提高了時間利用率，從而進一步提高了吞吐。本實施例中，設置了兩個過渡腔LTLA，第一級過渡腔LTLA1的過渡氣壓值保持第一過渡氣壓 不變，第二級過渡腔LTLA2的過渡氣壓值保持第二過渡氣壓 不變，第一級過渡腔LTLA1和第二級過渡腔LTLA2中不會發生氣壓變化，因此不會發生氣流擾動，可以極大地減少缺陷。第一級真空鎖LLA1、第二級真空鎖LLA2和第三級真空鎖LLA3的氣壓變化幅度降低至原來的三分之一，進一步減少了放氣和抽氣的時間，提高了輸送量。
本發明最終可以擴展至n個過渡腔和n+1個真空鎖的情況，所述真空鎖系統包含n個過渡腔和n+1個真空鎖，所述過渡腔的數量為n，所述過渡腔包含：第一級過渡腔、第二級過渡腔……第n級過渡腔，所述真空鎖的數量為n+1，所述真空鎖包含：第一級真空鎖、第二級真空鎖……第n級真空鎖、第n+1級真空鎖，所述第一級真空鎖的前端連接所述前端模組，後端連接所述第一級過渡腔，每一級過渡腔的前端連接同一級的真空鎖，後端連接下一級的真空鎖，每一級真空鎖的前端連接上一級的過渡腔，後端連接同一級的過渡腔，最後一級真空鎖的前端連接上一級的過渡腔，後端連接所述真空傳輸腔。所述真空鎖系統在運行時，所述過渡腔的氣壓值介於所述前端模組的氣壓值與所述真空傳輸腔的氣壓值之間，所述每一級真空鎖的氣壓值小於等於與其前端連接的前端模組的氣壓值或過渡腔的氣壓值，所述每一級真空鎖的氣壓值大於等於與其後端連接的過渡腔的氣壓值或真空傳輸腔的氣壓值。每一級過渡腔的過渡氣壓值保持不變，所述過渡氣壓值為： ，其中，i是過渡腔的級號，i =1,2……n，n是過渡腔的數量，A是大氣壓。每一級真空鎖的氣壓值在與其前端連接的前端模組或過渡腔對應的氣壓值和與其後端連接的過渡腔或真空傳輸腔對應的氣壓值之間切換，每一級過渡腔的前端連接的真空鎖和後端連接的真空鎖同時進行氣壓值切換。連接在每一級過渡腔的前端的真空鎖和連接在每一級過渡腔的後端的真空鎖同時向所述過渡腔傳輸基片。
在本發明的另一個實施例中，真空鎖系統在處於大氣壓環境的前端模組和處於真空環境的真空傳輸腔之間傳輸基片，所述真空鎖系統通過在前端模組所處的大氣壓環境和真空傳輸腔所處的真空環境之間增設多級過渡腔來提供過渡氣壓環境，在待處理的基片從前端模組通過真空鎖系統傳輸至真空傳輸腔的過程中，基片所處的氣壓值從大氣壓逐級下降至真空，在經過處理的基片從真空傳輸腔通過真空鎖系統傳輸至前端模組的過程中，基片所處的氣壓值從真空逐級上升至大氣壓。所述真空鎖系統可以同時完成待處理的基片和經過處理的基片的傳輸，在同時傳輸待處理的基片和經過處理的基片時，連接在過渡腔一端的真空鎖將待處理的基片傳輸至所述過渡腔中的一個腔體，則連接在過渡腔另一端的真空鎖將經過處理的基片傳輸至所述過渡腔中的另一個腔體，以確保待處理的基片和經過處理的基片之間相互隔離，真空鎖系統同時傳輸待處理的基片和經過處理的基片，進一步提高了器件利用率，壓縮了制程時間，提高了輸送量。
本發明通過在真空鎖系統內設置過渡腔以減小真空鎖的氣壓變化幅度，從而減少了放氣和抽氣的時間，提高了輸送量，過渡腔內氣壓保持穩定，避免產生氣流擾動，從而減少了缺陷產生。
需要說明的是，在本發明的實施例中，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述實施例，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域的通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。
1:前端模組 2:真空傳輸腔 3:處理腔 4:真空鎖系統 401,406:腔體 402,407:基片槽 403,408:基片口 404,409:進氣口 405,410:抽氣口 41:過渡腔 411:可移動機械臂系統 412:機械臂 413:升降機構 42:真空鎖
圖1是本發明一個實施例中提供的一種半導體處理設備的結構示意圖。 圖2是本發明一個實施例中提供的一種真空鎖系統中的真空鎖的結構示意圖。 圖3是本發明一個實施例中提供的一種真空鎖系統中的過渡腔的結構示意圖。 圖4是本發明一個實施例中提供的過渡腔中的可移動機械臂系統的結構示意圖。 圖5是本發明一個實施例中真空鎖和過渡腔的腔體疊加示意圖。 圖6是本發明另一個實施例中提供的一種半導體處理設備的結構示意圖。
1:前端模組
2:真空傳輸腔
3:處理腔
4:真空鎖系統
41:過渡腔
42:真空鎖

Claims (24)

  1. 一種真空鎖系統，其設置在一半導體處理設備中的一前端模組和一真空傳輸腔之間，其中，該真空鎖系統包含：至少一個過渡腔，以及至少兩個真空鎖，相鄰的兩個該真空鎖通過一個該過渡腔連接；該過渡腔的數量為n，該過渡腔包含：第一級過渡腔、第二級過渡腔……第n級過渡腔；該真空鎖的數量為n+1，該真空鎖包含：第一級真空鎖、第二級真空鎖……第n級真空鎖、第n+1級真空鎖；第一級該真空鎖的前端連接該前端模組，後端連接該第一級過渡腔；每一級該過渡腔的前端連接同一級的該真空鎖，後端連接下一級的該真空鎖；每一級該真空鎖的前端連接上一級的該過渡腔，後端連接同一級的該過渡腔；最後一級該真空鎖的前端連接上一級的該過渡腔，後端連接該真空傳輸腔；每一級該過渡腔的過渡氣壓值保持不變，所述過渡氣壓值為：
    Figure 111136070-A0305-02-0020-1
    ，其中，i是該過渡腔的級號，i=1,2……n，n是該過 渡腔的數量，A是大氣壓。
  2. 如請求項1所述的真空鎖系統，其中，該真空鎖系統在運行時，該過渡腔的氣壓值介於該前端模組的氣壓值與該真空傳輸腔的氣壓值之間，每一級該真空鎖的氣壓值小於等於與其前端連接的該前端模組或過渡腔的氣壓值，每一級該真空鎖的氣壓值大於等於與其後端連接的該過渡腔或該真空傳輸腔的氣壓值。
  3. 如請求項2所述的真空鎖系統，其中，該過渡腔包含至少一個腔體，以及連接該腔體的一進氣系統和一抽氣系統；該腔體包含：多個基片槽，其設置在該腔體的內壁上，用於放置基片；至少一個可移動機械臂系統，用於運送基片；一基片口；一進氣口，其設置在該腔體上，連接至該進氣系統；一抽氣口，其設置在該腔體上，連接至該抽氣系統。
  4. 如請求項3所述的真空鎖系統，其中，該可移動機械臂系統位於該腔體內或該腔體外，該可移動機械臂系統包含：一機械臂，其具有平面360°運動範圍；一升降機構，其連接該機械臂，用於帶動該機械臂做升降運動。
  5. 如請求項4所述的真空鎖系統，其中，該可移動機械臂系統包含：一平移機構，其連接該升降機構，用於帶動該升降機構和該機械臂做平移運動。
  6. 如請求項5所述的真空鎖系統，其中，該過渡腔包含一控制器，其用於控制該可移動機械臂系統、該基片口、該進氣系統和該抽氣系統。
  7. 如請求項3所述的真空鎖系統，其中，該過渡腔的該腔體上具有一壓力測量口，其連接至一壓力測量裝置。
  8. 如請求項3所述的真空鎖系統，其中，至少兩個該腔體在垂直方向疊加設置。
  9. 如請求項8所述的真空鎖系統，其中，所有的該腔體共用一個該進氣系統或每一個該腔體單獨使用一個該進氣系統，所有的該腔體共用一個該抽氣系統或每一個該腔體單獨使用一個該抽氣系統。
  10. 如請求項2所述的真空鎖系統，其中，該真空鎖包含至少一個腔體，以及連接該腔體的一進氣系統和一抽氣系統；該腔體包含：多個基片槽，其設置在該腔體的內壁上，用於放置基片；一基片口；一進氣口，其設置在該腔體上，連接至該進氣系統；一抽氣口，其設置在該腔體上，連接至該抽氣系統。
  11. 如請求項10所述的真空鎖系統，其中，該真空鎖包含一控制器，其用於控制該基片口、該進氣系統和該抽氣系統。
  12. 如請求項10所述的真空鎖系統，其中，該真空鎖的該腔體上具有一壓力測量口，其連接至一壓力測量裝置。
  13. 如請求項10所述的真空鎖系統，其中，至少兩個該腔體在垂直方向疊加設置。
  14. 如請求項13所述的真空鎖系統，其中，所有的該腔體共用一個該進氣系統或每一個該腔體單獨使用一個該進氣系統，所有的該腔體共用一個該抽氣系統或每一個該腔體單獨使用一個該抽氣系統。
  15. 如請求項1-14中任意一項所述的真空鎖系統，其中，該真空鎖系統具有一控制系統，其用於控制該真空鎖和該過渡腔。
  16. 一種半導體處理設備，其中，包含：一前端模組； 一真空傳輸腔；至少一個如請求項15所述的真空鎖系統，其一端連接該前端模組，另一端連接該真空傳輸腔；多個處理腔，其分別連接該真空傳輸腔。
  17. 如請求項16所述的半導體處理設備，其中，該處理腔是蝕刻設備，或沉積設備，或灰化設備。
  18. 如請求項16或17所述的半導體處理設備，其中，該半導體處理設備具有一控制系統，其用於控制該前端模組、該真空傳輸腔、該真空鎖系統和該處理腔。
  19. 一種如請求項18所述的半導體處理設備的基片傳輸方法，該真空鎖系統在處於大氣壓環境的該前端模組和處於真空環境的該真空傳輸腔之間傳輸基片，該真空傳輸腔在各個該處理腔和該真空鎖系統之間傳輸基片，其中，該真空鎖系統的基片傳輸方法包含下列步驟：該真空鎖系統通過在該前端模組所處的大氣壓環境和該真空傳輸腔所處的真空環境之間增設多級該過渡腔來提供過渡氣壓環境，在基片從該前端模組通過該真空鎖系統傳輸至該真空傳輸腔的過程中，基片所處的氣壓值從大氣壓逐級下降至真空，在基片從該真空傳輸腔通過該真空鎖系統傳輸至該前端模組的過程中，基片所處的氣壓值從真空逐級上升至大氣壓；每一級該過渡腔的過渡氣壓值保持不變，所述過渡氣壓值為：
    Figure 111136070-A0305-02-0023-3
    ，其中，i是該過渡腔的級號，i=1,2……n，n是該過渡腔的數量，A是大氣壓；每一級該真空鎖的氣壓值在與其前端連接的該前端模組或該過渡腔對 應的氣壓值和與其後端連接的該過渡腔或該真空傳輸腔對應的氣壓值之間切換；每一級該過渡腔的前端連接的該真空鎖和後端連接的該真空鎖同時進行氣壓值切換。
  20. 如請求項19所述的基片傳輸方法，其中，連接在每一級該過渡腔的前端的該真空鎖和連接在每一級該過渡腔的後端的該真空鎖同時向該過渡腔傳輸基片。
  21. 如請求項20所述的基片傳輸方法，其中，該過渡腔中的可移動機械臂系統實現基片在該過渡腔與連接在該過渡腔的前端和後端的該真空鎖之間的傳輸。
  22. 如請求項21所述的基片傳輸方法，其中，連接在每一級該過渡腔的前端的該真空鎖將基片傳輸至該過渡腔中的一個腔體，連接在每一級該過渡腔的後端的該真空鎖將基片傳輸至該過渡腔中的另一個腔體。
  23. 如請求項22所述的基片傳輸方法，其中，該前端模組中的機械手實現基片在該前端模組和第一級該真空鎖之間的傳輸。
  24. 如請求項22所述的基片傳輸方法，其中，該真空傳輸腔中的機械手實現基片在該真空傳輸腔和最後一級該真空鎖之間的傳輸。
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