一种磁悬浮式衬底传送腔及传送方法技术

本发明专利技术涉及半导体加工传输技术领域，提出一种磁悬浮式衬底传送腔及传送方法。该传送腔可以在外接半导体设备与功能腔室之间传送衬底，包括：进片互锁腔体，其连接传送腔体以及所述外接半导体设备；以及传送腔体，其包括：隔离阀，其布置于所述传送腔体侧壁上，其中所述隔离阀连接所述功能腔室；磁悬浮致动器定子，其布置于所述传送腔体底部，其中所述磁悬浮致动器定子被配置为通过磁悬浮方式控制磁悬浮致动器动子运动磁悬浮致动器动子，其布置于所述传送腔体内部，所述磁悬浮致动器动子连接一个或者多个端末作用器；以及端末作用器，其被配置为运送衬底以及在所述进片互锁腔体和所述功能腔室中取出\放入衬底。功能腔室中取出\放入衬底。功能腔室中取出\放入衬底。

【技术实现步骤摘要】
一种磁悬浮式衬底传送腔及传送方法


[0001]本专利技术总的来说涉及半导体加工传输
具体而言，本专利技术涉及一种磁悬浮式衬底传送腔及传送方法。

技术介绍

[0002]在半导体制造过程中，对于半导体衬底的加工运输是很重要的一环。传统上通常采用多边形衬底传送腔，图1a和图1b分别示出了TEL公司的Unity型衬底传送腔和Tactras型衬底传送腔。以Tactras型衬底传送腔为例，其中在传送腔体1001外环绕布置有多个功能腔室1002，在传送腔体1001内使用SCARA机器手臂(Selective Compliance Assembly Robot Arm，选择顺应性装配机器手臂)运送衬底。
[0003]然而，多边形衬底传送腔存在占地面积大，搭载功能腔室的数量有限的问题。TEL公司在东京电子2021年IR公共关系会议文件上公开了一种直线多配置传送腔，据称相比传统的多边形衬底传送腔设计可以减少了60％的占地面积。
[0004]LAM公司提出了一种狭长形状的衬底传送腔，其中将多个功能腔室布置在长方形传送腔体的两侧，部分解决了多边形衬底传送腔占地面积大，搭载功能腔室的数量有限的问题。然而，其由于采用SCARA机器手臂运送衬底，仍存在下列问题：
[0005]SCARA机器手臂在工作过程中由于摩擦会带来微小颗粒，不可避免地会对衬底造成污染；由于SCARA机器手臂传送衬底的速度有限，当涉及RTP(快速热处理Rapid thermal processing)等快速工艺时，反应腔室内的工艺时间很短，SCARA机器手臂无法满足多反应腔室的对应传送需求。
[0006]在传送腔体中采用SCARA机器手臂进行传送时，其关节处都需要安装轴承及其他机械机构，关节两端的两个小臂各自需要占据一个独立的层面互不干涉进行旋转，通常每个半导体SCARA机械手至少有3个小臂，2个关节和一个转轴需要比较大的传送腔体空间高度，推高了腔体的制造成本。
[0007]由于SCARA机器手臂通常采用如图11所示的圆坐标结构，其导致电机的旋转输出和SCARA机器手臂的指尖的径向运动是非线性关系、较难获得一个平稳的径向加速，并且该非线性关系会放大电机的精度差。
[0008]另外SCARA机器手臂通常采用多关节结构，以SCARA机器手臂具有连接的第一臂与第二臂为例，如图12所示，所述第二臂的末端坐标相比于起始坐标可以通过下式计算：
[0009][0010]其中，x和y分别表示第二臂的末端坐标、θ1表示所述第一臂与起始位置之间的夹角、θ2表示所述第二臂与所述第一臂之间的的夹角。L1和L2分别表示所述第一臂和所述第二臂的长度。可以看到由于采用多关节结构会进一步放大了SCARA机器手臂的指尖与电机的精度差，其整体的传送精度仍有待提高。

技术实现思路

[0011]为至少部分解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出一种磁悬浮式衬底传送腔，其可以在外接半导体设备与功能腔室之间传送衬底，该磁悬浮式衬底传送腔包括：
[0012]进片互锁腔体，其连接传送腔体以及所述外接半导体设备；以及
[0013]传送腔体，其包括：
[0014]隔离阀，其布置于所述传送腔体侧壁上，其中所述隔离阀连接所述功能腔室；
[0015]磁悬浮致动器定子，其布置于所述传送腔体底部，其中所述磁悬浮致动器定子被配置为通过磁悬浮方式控制磁悬浮致动器动子运动；
[0016]磁悬浮致动器动子，其布置于所述传送腔体内部，所述磁悬浮致动器动子连接一个或者多个端末作用器；以及
[0017]端末作用器，其被配置为运送衬底以及在所述进片互锁腔体和所述功能腔室中取出\放入衬底。
[0018]在本专利技术一个实施例中，所述磁悬浮式衬底传送腔包括一个或者多个进片互锁腔体，所述进片互锁腔体具有第一进片互锁腔体阀门以及第二进片互锁腔体阀门，其中所述第一进片互锁腔体阀门与外接半导体设备连接，所述第二进片互锁腔体阀门与传送腔体连接，并且所述第一进片互锁腔体阀门以及所述第二进片互锁腔体阀门被配置为无法同时开启。
[0019]在本专利技术一个实施例中，所述外接半导体设备包括半导体设备前端模块和\或半导体标准机械接口。
[0020]在本专利技术一个实施例中，一个或者多个隔离阀分别连接一个或者多个所述功能腔室，其中所述功能腔室包括反应腔室、检测腔室和/或冷却腔室。
[0021]在本专利技术一个实施例中，所述衬底包括半导体衬底或者泛半导体衬底；和\或
[0022]所述衬底的形状包括直径为25mm
‑
500mm的圆形以及边长为25mm
‑
500mm的方形；和\或
[0023]所述衬底的材料包括硅、玻璃/石英、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、砷化镓、氧化镓以及绝缘体上硅或者其他第一代，第二代，第三代，第四代半导体材料。
[0024]在本专利技术一个实施例中，所述传送腔体通过密封圈进行密封；和\或
[0025]所述传送腔体包括真空抽气管道。
[0026]在本专利技术一个实施例中规定，所述传送腔体包括长方形传送腔体，所述长方形传送腔体包括第一\第二短边以及第一\第二长边，其中第一短边上与多个所述进片互锁腔体连接，第二短边、第一长边以及第二长边上与多个所述功能腔室连接。
[0027]在本专利技术一个实施例中，所述功能腔室具有底座以及托举机构；和\或
[0028]所述端末作用器具有凹坑。
[0029]在本专利技术一个实施例中，当所述端末作用器与所述衬底接触时，通过所述磁悬浮致动器定子对所述磁悬浮致动器动子施加反作用扭矩以补偿所述衬底重力带来的扭矩，以使所述端末作用器及所述衬底保持水平。
[0030]在本专利技术一个实施例中，所述凹坑在远离所述磁悬浮致动器动子的一侧的边缘具有防滑机构。
[0031]在本专利技术一个实施例中，所述磁悬浮式衬底传送腔包括单侧单端末作用器结构，
其中第一磁悬浮致动器动子连接第一端末作用器；
[0032]单侧双端末作用器结构，其中第二磁悬浮致动器动子的单侧布置第二及第三端末作用器；
[0033]双侧双端末作用器结构，其中第三磁悬浮致动器动子的两侧分别对称布置第四及第五端末作用器；以及
[0034]双侧四端末作用结构，其中第四磁悬浮致动器动子的两侧分别对称布置第六至第九端末作用器。
[0035]本专利技术还提出一种利用所述磁悬浮式衬底传送腔传送衬底的方法，其特征在于，包括下列步骤：
[0036]由所述端末作用器从所述功能腔室中取出衬底，其中包括下列步骤：
[0037]所述功能腔室对应的隔离阀开启；
[0038]所述功能腔室的托举机构将衬底顶起；
[0039]所述端末作用器进入衬底下方；
[0040]所述托举机构下落以使衬底落入所述端末作用器的凹坑内；
[0041]所述端末作用器带着衬底回撤入所述传送腔体内部；以及
[0042]所述功能腔室对应的隔离阀关闭；以及
[0043]由所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁悬浮式衬底传送腔，其被配置为在外接半导体设备与功能腔室之间传送衬底，其特征在于，所述磁悬浮式衬底传送腔包括：进片互锁腔体，其连接传送腔体以及所述外接半导体设备；以及传送腔体，其包括：隔离阀，其布置于所述传送腔体侧壁上，其中所述隔离阀连接所述功能腔室；磁悬浮致动器定子，其布置于所述传送腔体底部，其中所述磁悬浮致动器定子被配置为通过磁悬浮方式控制磁悬浮致动器动子运动；磁悬浮致动器动子，其布置于所述传送腔体内部，所述磁悬浮致动器动子连接一个或者多个端末作用器；以及端末作用器，其被配置为运送衬底以及在所述进片互锁腔体和所述功能腔室中取出\放入衬底。2.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，包括一个或者多个进片互锁腔体，所述进片互锁腔体具有第一进片互锁腔体阀门以及第二进片互锁腔体阀门，其中所述第一进片互锁腔体阀门与外接半导体设备连接，所述第二进片互锁腔体阀门与传送腔体连接，并且所述第一进片互锁腔体阀门以及所述第二进片互锁腔体阀门被配置为无法同时开启。3.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述外接半导体设备包括半导体设备前端模块和\或半导体标准机械接口。4.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，一个或者多个隔离阀分别连接一个或者多个所述功能腔室，其中所述功能腔室包括反应腔室、检测腔室和/或冷却腔室。5.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述进片互锁腔体包括前开式晶圆盒FOUP或者晶圆盒POD。6.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述衬底包括半导体衬底或者泛半导体衬底；和\或所述衬底的形状包括直径为25mm
‑
500mm的圆形以及边长为25mm
‑
500mm的方形；和\或所述衬底的材料包括硅、玻璃/石英、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、砷化镓、氧化镓以及绝缘体上硅。7.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述传送腔体通过密封圈进行密封；和\或所述传送腔体包括真空抽气管道。8.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述传送腔体通过风机过滤系统保护和\或隔离。9.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述传送腔体包括长方形传送腔体，所述长方形传送腔体包括第一\第二短边以及第一\第二长边，其中第一短边上与一个或者多个所述进片互锁腔体连接，第二短边、第一长边以及第二长边上与多个所述功能腔室连接。10.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述磁悬浮致动器定子通过刚性连接与所述传送腔体底部连接；或者
所述磁悬浮致动器定子通过一维\二维\三维伺服运动机构与所述传送腔体底部连接。11.根据权利要求4所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述功能腔室\进片互锁腔体具有底座以及托举机构；和\或所述端末作用器具有凹坑，其中所述凹坑被配置为承载所述衬底。12.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，当所述端末作用器与所述衬底接触时，通过所述磁悬浮致动器定子对所述磁悬浮致动器动子施加反作用扭矩以补偿所述衬底重力带来的扭矩，以使所述端末作用器及所述衬底保持水平。13.根据权利要求11所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述凹坑在远离所述磁悬浮致动器动子的一侧的凹坑边缘上具有防滑机构。14.根据权利要求1所述的磁悬浮式衬底传送腔，其特征在于，所述传送腔体内具有软管，所述软管连接至所述端末作用器，并且所述软管连接至真空系统或者输送...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁欣，
申请(专利权)人：上海引万光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：