一種應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的自動傳片裝置及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的自動傳片裝置及控制方法。具體地說是一種利用直線運動方式動作的傳片槳及可執(zhí)行升降運動的加熱基座，通過與其對應(yīng)的傳片邏輯，達(dá)到對承載多晶圓托盤的自動傳片。屬于半導(dǎo)體薄膜沉積應(yīng)用及制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體設(shè)備在沉積反應(yīng)前需要將晶圓送入反應(yīng)腔，沉積反應(yīng)完成后則需將晶圓從反應(yīng)腔中取出。在實驗設(shè)備或研發(fā)型設(shè)備的應(yīng)用中，往往使用較大尺寸的腔室來沉積較小尺寸的晶圓。為更有效的利用沉積設(shè)備及節(jié)省反應(yīng)氣體等資源，通常使用一個較大尺寸的托盤來承載多片小尺寸晶圓，使一次取送片操作即可沉積多片晶圓。
[0003]這樣的半導(dǎo)體設(shè)備及使用模式，受托盤結(jié)構(gòu)形式的限制往往采用手動開腔傳片方式來進(jìn)行取送片操作。大多數(shù)半導(dǎo)體設(shè)備的沉積反應(yīng)需要在較高溫度下進(jìn)行，為避免高溫對操作者傷害，手動開腔取送片的操作方式都會等待設(shè)備自然降溫至安全溫度以下才可以進(jìn)行，而進(jìn)行下一次沉積時又必須重新將溫度上升至需要的溫度，因為半導(dǎo)體設(shè)備的升降溫時間較長，手動傳片的效率會大大降低。手動傳片的方式不僅僅生產(chǎn)效率較低，而且傳片精度較差，僅憑人眼的觀察來保證放片的位置精度是很難達(dá)到的，且用于承載多片小晶圓的大托盤質(zhì)量較重，長時間托舉也會使人體疲勞而使放片的精度降低。
[0004]為提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)有半導(dǎo)體加工行業(yè)取送片大都采用機(jī)械手來執(zhí)行自動傳片。但由于承載多片小尺寸晶圓的大托盤重量較重，機(jī)械手伸展進(jìn)反應(yīng)腔進(jìn)行取送片操作時，機(jī)械手懸臂較長，剛性較差，承載能力不足，無法滿足承載大容量托盤進(jìn)行傳片的需求，即使勉強(qiáng)能夠承載，也會嚴(yán)重影響機(jī)械手的傳片精度，且大大降低機(jī)械手的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明以解決上述問題為目的，主要解決現(xiàn)有的使用放置多片小尺寸晶圓的大尺寸托盤在手動傳片時效率較低，傳片精度差的問題。以及使用機(jī)械手承載托盤的自動傳片方式因機(jī)械手剛性差，壽命低，傳片精度不夠好等造成的自動傳片存在一定缺陷的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的自動傳片裝置，該自動傳片裝置，包括加熱盤組件、傳片腔及固定于反應(yīng)腔下方的支架。所述支架與升降運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定；所述加熱盤組件設(shè)于升降運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，并安裝在反應(yīng)腔內(nèi)部；所述加熱盤組件在沉積反應(yīng)時用于承載托盤。在傳片腔中安裝有直線運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，直線運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上安裝傳送槳，傳片槳用來在傳片過程中承載托盤進(jìn)行取送操作。在反應(yīng)腔與傳片腔之間設(shè)有傳片腔門，通過傳片門控制氣缸進(jìn)而控制傳片腔門的開啟與關(guān)閉，實現(xiàn)傳片路徑的開通與切斷。
[0007]本發(fā)明自動傳片的控制方法:在沉積反應(yīng)進(jìn)行前，需要先進(jìn)行送片操作。送片操作前需要通過傳片門控制氣缸來控制傳片腔門開啟，使傳片腔與反應(yīng)腔聯(lián)通。此時，升降運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將加熱盤組件移動到準(zhǔn)備位置，進(jìn)行傳片前準(zhǔn)備，如未到達(dá)指定位置前進(jìn)行傳片，則會造成碰撞等損害元器件的風(fēng)險。當(dāng)傳片條件滿足后，直線運動機(jī)構(gòu)帶動傳片槳進(jìn)行伸展，將承載著多片小尺寸晶圓的托盤送入傳片腔中，有位置信號檢測傳感器進(jìn)行檢測，當(dāng)傳片槳到達(dá)指定的傳片位置后，升降運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)托舉加熱盤組件到達(dá)傳片位置進(jìn)行托盤的交接動作，同樣有位置傳感器進(jìn)行信號的檢測及反饋，以確保傳片的安全性、準(zhǔn)確性及避免傳片時發(fā)生碰撞的危險。加熱盤組件上升至傳片位置后會將托盤托起，此時托盤將落在加熱盤組件上，并與傳片槳脫離，完成托盤從傳片槳至加熱盤組件交接片動作。交接片完成后直線運動機(jī)構(gòu)帶動傳片槳返回傳片腔中，位置信號傳感器檢測到傳片槳完全返回傳片腔后，傳片門控制氣缸控制傳片腔門關(guān)閉。與此同時，升降運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼續(xù)托舉加熱盤組件及托盤向上運動至工藝位置，并進(jìn)行沉積反應(yīng)。
[0008]當(dāng)沉積反應(yīng)完成后，需要進(jìn)行取片操作，升降運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼續(xù)托舉加熱盤組件及托盤運動至傳片位置。當(dāng)位置信號滿足后傳片腔門控制氣缸控制傳片腔門開啟，傳片腔門完全開啟后，直線運動機(jī)構(gòu)帶動傳片槳進(jìn)行伸展從傳片腔進(jìn)入反應(yīng)腔中，并運動至傳片位置。當(dāng)傳感器信號滿足后，升降運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼續(xù)托舉加熱盤組件及托盤向下運動至準(zhǔn)備位置，在運動過程中托盤將停留在傳片槳上，從而完成取片的交接。加熱盤組件到達(dá)準(zhǔn)備位置后，直線運動機(jī)構(gòu)帶動傳片槳及承載著沉積完成后晶圓的托盤返回傳片腔中，位置信號傳感器檢測到傳片槳完全返回傳片腔后，傳片門控制氣缸控制傳片腔門關(guān)閉。至此，整個取片過程結(jié)束。
[0009]本發(fā)明的有益效果及特點:
[0010](I)采用可大批量承載小尺寸晶圓的托盤結(jié)構(gòu)，提高對沉積設(shè)備及工藝氣體等的利用率，使一次取送片操作能完成多片小尺寸晶圓的沉積反應(yīng)。
[0011](2)托盤及傳送槳采用高強(qiáng)度鋁合金材質(zhì)增強(qiáng)強(qiáng)度、減小相關(guān)結(jié)構(gòu)件體積及重量以滿足傳片精度，并有較好的熱傳導(dǎo)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)快速升溫與降溫，從而縮短設(shè)備傳片過程中所需的升降溫時間，以便提高沉積設(shè)備的效率。
[0012](3)托盤、傳送槳、加熱盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，使托盤放置及操作方式更簡單，人性化，效率更高。通過借用軸向尺寸來滿足傳片所需的徑向尺寸空間，從而減小傳片必須需腔體尺寸，節(jié)省腔體材料成本、工藝氣體成本、設(shè)備空間以及潔凈間占地面積。
[0013](4)采用直線滑軌、電缸、氣缸等多種自動直線運動機(jī)構(gòu)相配合的方式實現(xiàn)自動傳片；徑向傳輸運動的傳送槳與軸向移動的加熱盤通過自動傳片邏輯相配合以滿足自動傳片需求；通過傳感器的位置信號反饋，增加傳片準(zhǔn)確性及安全性，提高自動傳片精度。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是傳片工作位置剖視圖。
[0016]圖3是圖2的A-A面剖視圖。
[0017]圖4是自動傳片流程框圖。
[0018]圖中零件標(biāo)號分別代表:
[0019]1、反應(yīng)腔；2、托盤；3、傳片腔門；4、傳片腔；5、直線運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)；6、傳送槳；7、傳片腔門控制氣缸；8、加熱盤組件；9、支架；10、升降