[发明专利]硅片输运装置

说明书

本发明公开了一种硅片输运装置，包括两个预抽真空装置和真空输运装置，真空输运装置用于在真空状态下在预抽真空装置和工艺处理装置之间传输硅片，真空输运装置包括：真空输运腔室、两个搬运机器人和中转台。两个搬运机器人中均有两个可独立动作的机械手，通过两个机械手的有序配合，使用一个机器人可对同一工位执行硅片交换。当一个搬运机器人在预抽真空装置和过渡中转台之间传输硅片时，另一个搬运机器人在中转台和工艺处理装置之间传输硅片。由于使用了具有两个可以独立动作的机械手的机器人对同一个工位进行硅片交换的技术，结合以具有多自由度的两个机械手，使得硅片传输可以高速进行，提高整体的产能。

技术领域

本发明涉及一种输运装置，特别涉及一种用于需要在大气侧和真空侧之间对硅片进行输运的真空设备的硅片输运装置。

背景技术

在半导体产业中，需要使用各种类型的工艺设备，几乎所有工艺设备都需要配置硅片传输装置。随着半导体产业的发展及其规模的不断扩大，对工艺设备的产能要求不断提高。鉴于工艺设备技术的进步，工艺处理能力得到了很大提升，从而使硅片输运过程日渐成为产能提升的瓶颈。为了满足半导体设备对产能提升的需求，开发高效率的硅片传输系统已迫在眉睫。由于在很多半导体加工设备中，被加工的硅片在加工过程(例如离子注入)中处于真空状态，而在一些其他过程(例如不同加工设备之间的搬运过程)中处于大气状态，因而抽真空和破真空的工序对整个制程的加工效率有着一定的影响。

传统的硅片传输系统，硅片输运循环时间较长，设备产能受到硅片输运效率的限制。US5486080中公开了几种真空处理中工件的高速移动方式(参见其图2和图3)，一种方式为：采用一种硅片输运装置，该装置主要由两个预抽真空装置(Loadlock)和两个机械手构成。该装置的两个预抽真空装置同时作业：在两个预抽真空装置都被充气至大气压后，将待处理的硅片放入其中，然后对两个预抽真空装置同时抽真空，达到设定的真空度后，由两个机械手轮流将两个预抽真空装置中的硅片逐个取出传送至工艺平台进行工艺处理，完成工艺处理后的硅片再传回预抽真空装置。两个机械手分别对应于两个预抽真空装置。在硅片进行工艺处理的周期内，一个机械手将上次处理完成的硅片传回至对应的预抽真空装置，再从该预抽真空装置中取出下一片向工艺装置运动；同时，另一个机械手在工艺装置附近等待，准备接受当前正在进行工艺处理的硅片。两个机械手按照这样的运行时序，轮流作业，直至两个预抽真空装置中的所有硅片全部处理完成。这样一种硅片输运装置，在两个预抽真空装置进行充气(破真空)和抽真空的时候，工艺处理装置完全处于等待状态，浪费了宝贵的工艺处理时间。由于预抽真空装置进行充气/抽真空的过程需要很长时间，导致无法提高硅片输送效率，因而这种硅片输运装置产能很低。

通过改进，US5486080提出一种设有过渡承片机构的硅片输运装置，主要由两个预抽真空装置，两个搬运机器人，一个中转台构成。不同于上述装置之处在于：两个预抽真空装置并非同时工作而是轮流工作，当对其中一个预抽真空装置中的硅片进行工艺处理的过程中，另一个预抽真空装置进行充气-硅片卸载和重新装载-抽真空的操作。这样，对预抽真空装置进行充气-硅片卸载和重新装载-抽真空的操作时间与工艺处理时间重叠，在很大程度上提高了硅片传输效率。在真空侧，两个搬运机器人联合作业，执行将硅片从预抽真空装置取出-放到中转台进行对准操作-传送到工艺处理腔室(process chamber)中的承片台-工艺处理完成后取回到预抽真空装置中。该系统中，每个搬运机器人配置一个终端执行器，每次操作只能完成一个取片或放片的功能，每次取片或放片的过程都要执行终端执行器伸出-抬起或放下-缩回-回旋等一系列操作到下一个目标位置的步骤。终端执行器上一般不配置机械卡扣或静电吸盘固定硅片，仅仅依靠摩擦力保持硅片。为了防止硅片滑移，机械手的运动加速度不能过大，每次取片或放片的过程都需要耗费较长时间。因此，这种传送机构的产能在一定程度上也受到了限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中半导体加工设备中的硅片输运过程由于搬运机器人执行取片或放片的时间过长、使得产能难以提高的缺陷，提供一种硅片传输效率较高的硅片输运装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：