專利名稱：離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)及晶圓傳送方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造裝備領(lǐng)域，特別涉及一種離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)及其 晶圓傳送方法。
背景技術(shù)：
離子注入技術(shù)是近30年來在國際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性高 新技術(shù)。其基本原理是用能量為IOOkeV量級的離子束入射到材料中去，離子束與材料中 的原子或分子將發(fā)生一系列物理的和化學(xué)的相互作用，入射離子逐漸損失能量，最后停留 在材料中，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化。離子注入技術(shù)已經(jīng)在半導(dǎo)體材料摻 雜上獲得了極為廣泛的應(yīng)用。離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)是離子注入機的一個重要組成部 分，它主要完成晶圓在系統(tǒng)中的傳輸以及與生產(chǎn)線上晶圓的交換。在晶圓傳輸系統(tǒng)設(shè)計中， 最為重要的是設(shè)計合理的晶圓傳輸路線方案，以提高晶圓傳輸效率從而達(dá)到較高的生產(chǎn)率 以達(dá)到降低半導(dǎo)體制造成本的目的。隨著集成電路制造行業(yè)的高速發(fā)展，高傳輸效率的晶 圓傳送系統(tǒng)已成為該行業(yè)的迫切需要。文獻號為EP0559360A1的歐洲專利中提出了一種單機械手晶圓傳送系統(tǒng)，由于該 系統(tǒng)只使用了一臺機械手來傳送晶圓，無法并行工作，導(dǎo)致了晶圓傳送效率低。另外，專利號為200520142510的中國專利中提出了一種雙傳送機構(gòu)的晶圓傳送 控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用兩個晶圓定位與傳送系統(tǒng)配合傳送晶圓，并在真空靶室內(nèi)完成晶圓 的定位過程(即由晶圓定位與傳送裝置完成定位和傳送雙重任務(wù))。該系統(tǒng)將晶圓定位過 程放到真空靶室內(nèi)降低了離子注入機晶圓傳送的整體效率。另外，該系統(tǒng)雖然有兩個盛放 晶圓的空間，但在每個空間內(nèi)都只有一個傳送機構(gòu)工作，傳送效率仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高離子注入機中晶圓的傳送效率。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，提供一種離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)，其包括真空靶室、左 輸片機械手、中輸片機械手、右輸片機械手、左隔離閥門、右隔離閥門、左片庫、右片庫及離 子注入靶臺；左輸片機械手、中輸片機械手、右輸片機械手均固定在真空靶室內(nèi)，三者依左 中右排布；左隔離閥門隔離所述左片庫和真空耙室，右隔離閥門隔離所述右片庫和真空耙 室；離子注入靶臺位于所述真空耙室內(nèi)；左輸片機械手的工作位包括左片庫和離子注入靶 臺，中輸片機械手的工作位包括左片庫、右片庫和離子注入靶臺，右輸片機械手的工作位包 括右片庫和離子注入靶臺。進一步的技術(shù)方案是，所述左片庫和右片庫的晶盒中所盛放的晶圓為已完成定位 的晶圓。再進一步的技術(shù)方案是，所述左片庫和右片庫中均設(shè)有氣泵。
再進一步的技術(shù)方案是，所述左輸片機械手、右輸片機械手相對于中輸片機械手 對稱設(shè)置。再進一步的技術(shù)方案是，所述左片室和右片室相對于所述中輸片機械手對稱設(shè)置。為了解決上述技術(shù)問題，還提供一種晶圓傳送方法，其包括如下步驟(1)大氣機械手將多片已完成定位的晶圓從真空靶室外部的大氣環(huán)境中放入右片 庫的片盒中，然后右片庫關(guān)閉，右片庫中的氣泵開始工作，氣泵將右片庫中的空氣抽出，直 到右片庫中的真空度和真空靶室內(nèi)的真空度相同時，氣泵停止工作，右隔離閥門打開；(2)右輸片機械手伸入右片庫的片盒中取晶圓，取到晶圓后，右輸片機械手帶著晶 圓收縮到右機械手的初始位置，同時中輸片機械手將離子注入靶臺上已完成離子注入的晶 圓取走，并收縮到中輸片機械手的初始位置；(3)右輸片機械手及中輸片機械手旋轉(zhuǎn)并分別對準(zhǔn)離子注入靶臺和右片庫；(4)右輸片機械手伸出，將晶圓送到離子注入靶臺上，然后右輸片機械手收縮一段 安全距離，等待晶圓完成離子注入過程；同時，中輸片機械手伸出，將已完成離子注入的晶 圓送到右片庫中的片盒中，然后中輸片機械手收縮一段安全距離，等待右片庫中的片盒完 成升降過程；(5)右輸片機械手伸出，將完成離子注入的晶圓從離子注入靶臺上取走，右輸片機 械手帶著晶圓收縮回到右輸片機械手的初始位置；同時，中輸片機械手伸入右片庫中，取出 一片待進行離子注入的晶圓，并收縮到中輸片機械手的初始位置；(6)右輸片機械手及中輸片機械手旋轉(zhuǎn)并分別對準(zhǔn)右片庫及離子注入靶臺；(7)右輸片機械手完成離子注入的晶圓送回右片庫的片盒中，然后右輸片機械手 收縮一段安全距離，等待右片庫中的片盒完成升降過程；同時，中輸片機械手伸出，將待進 行離子注入的晶圓送到離子注入靶臺上，然后中輸片機械手收縮一段安全距離，等待晶圓 完成離子注入過程；(8)整個系統(tǒng)重復(fù)上述(2)_(7)的步驟，直到右片庫中所有的晶圓完成離子注入；在進行上述(2) _(8)的步驟時，左片庫也在完成步驟(1)的工作大氣機械手將多 片已完成定位的晶圓從靶室外部的大氣環(huán)境中放入左片庫的片盒中，然后左片庫關(guān)閉，左片 庫中的氣泵開始工作，氣泵將左片庫中的空氣抽出，直到左片庫中的真空度和靶室內(nèi)真空度 相同時，氣泵停止工作；當(dāng)右片庫中所有的晶圓完成離子注入后，右隔離閥門關(guān)閉，左隔離閥 門打開；然后左輸片機械手和中輸片機械手相互配合完成和上述(2)_(8)相同的步驟。(三)有益效果本發(fā)明離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)使用了三臺機械手來配合傳送晶圓。在傳送任意 一個片庫中的晶圓時，兩個機械手之間可以并行傳送，只不過他們的傳送順序正好錯開，以 避免在實際工作中兩機械手運送晶圓時發(fā)生干涉。這樣大大提高了晶圓傳送的效率。此外， 本發(fā)明離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)為了更進一步提高晶圓的傳送效率，將晶圓定位過程放到 了真空耙室外，即左片庫和右片庫的晶盒中所盛放的晶圓為已完成定位的晶圓。


圖1是本發(fā)明離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明晶圓傳送方法流程簡圖。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)及晶圓傳送方法 進行詳細(xì)介紹。
具體實施例方式參見圖1，離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)包括真空靶室1、左輸片機械手2、中輸片機械 手3、右輸片機械手4、左隔離閥門5、右隔離閥門6、左片庫7、右片庫8及離子注入靶臺9。 左輸片機械手2、中輸片機械手3、右輸片機械手4均固定在真空靶室1內(nèi)，三者依左中右排 布。左輸片機械手2、右輸片機械手4相對于中輸片機械手3對稱設(shè)置。左隔離閥門5隔 離左片庫7和真空耙室9 ；右隔離閥門6隔離右片庫8和真空耙室9。左片庫7和右片庫8 的晶盒中所盛放的晶圓為已完成定位的晶圓。左片室7和右片室8相對于中輸片機械手3 對稱設(shè)置。離子注入靶臺9位于真空耙室1內(nèi)。左輸片機械手2的工作位包括左片庫7和 離子注入靶臺9，中輸片機械手3的工作位包括左片庫7、右片庫8和離子注入靶臺9，右輸 片機械手4的工作位包括右片庫8和離子注入靶臺9。圖1中的虛線分別表示各個機械手 的工作路線。當(dāng)然，各個機械手還有其工作初始位置。在左片庫7和右片庫8中均設(shè)有用 于抽真空的氣泵(圖未示)。參見圖2，圖2是晶圓傳送的流程簡圖，圖中每個虛線框內(nèi)的上下兩部分流程為同 步進行，具體地說，右邊的虛線框表示“右隔離門打開，然后右輸片機械手和中輸片機械手 配合傳送右片庫中所有晶圓，使其完成離子注入”，與此同時，“耙室外部的大氣輸片機械手 將已完成定位的晶圓送入左片庫的片盒中，然后左片庫抽真空”。左邊的虛線框表示“耙室 外部的大氣輸片機械手將已完成定位的晶圓送入右片庫的片盒中，然后右片庫抽真空”，與 此同時，“左隔離門打開，然后左輸片機械手和中輸片機械手配合傳送左片庫中所有晶圓， 使其完成離子注入”。上述晶圓傳送過程循環(huán)重復(fù)進行。下面介紹上述離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)進行晶圓傳送的詳細(xì)流程晶圓傳送方法，其包括如下步驟(1)大氣機械手(圖未示)將多片已完成定位的晶圓從真空靶室1外部的大氣環(huán) 境中放入右片庫8的片盒中，然后右片庫8關(guān)閉，右片庫8中的氣泵開始工作，氣泵將右片 庫8中的空氣抽出，直到右片庫8中的真空度和真空靶室1內(nèi)的真空度相同時，氣泵停止工 作，右隔離閥門6打開。(2)右輸片機械手4伸入右片庫8的片盒中取晶圓，取到晶圓后，右輸片機械手4 帶著晶圓收縮到右機械手4的初始位置，同時中輸片機械手3將離子注入靶臺9上已完成 離子注入的晶圓取走，并收縮到中輸片機械手3的初始位置。(3)右輸片機械手4及中輸片機械手3旋轉(zhuǎn)并分別對準(zhǔn)離子注入靶臺9和右片庫 8。(4)右輸片機械手4伸出，將晶圓送到離子注入靶臺9上，然后右輸片機械手4收 縮一段安全距離，等待晶圓完成離子注入過程；同時，中輸片機械手3伸出，將已完成離子 注入的晶圓送到右片庫8中的片盒中，然后中輸片機械手3收縮一段安全距離，等待右片庫 8中的片盒完成升降過程。(5)右輸片機械手4伸出，將完成離子注入的晶圓從離子注入靶臺9上取走，右輸片機械手4帶著晶圓收縮回到右輸片機械手4的初始位置；同時，中輸片機械手3伸入右片 庫8中，取出一片待進行離子注入的晶圓，并收縮到中輸片機械手3的初始位置。(6)右輸片機械手4及中輸片機械手3旋轉(zhuǎn)并分別對準(zhǔn)右片庫8及離子注入靶臺 9。(7)右輸片機械手4完成離子注入的晶圓送回右片庫8的片盒中，然后右輸片機 械手4收縮一段安全距離，等待右片庫8中的片盒完成升降過程；同時，中輸片機械手3伸 出，將待進行離子注入的晶圓送到離子注入靶臺9上，然后中輸片機械手3收縮一段安全距 離，等待晶圓完成離子注入過程。(8)整個系統(tǒng)重復(fù)上述(2)_(7)的步驟，直到右片庫中所有的晶圓完成離子注入。在進行上述(2)-(8)的步驟時，左片庫也在完成步驟(1)的工作即，大氣機械手 將多片已完成定位的晶圓從靶室外部的大氣環(huán)境中放入左片庫7的片盒中，然后左片庫7 關(guān)閉。左片庫7中的氣泵開始工作，氣泵將左片庫7中的空氣抽出，直到左片庫中的真空度 和靶室內(nèi)真空度相同時，氣泵停止工作。當(dāng)右片庫8中所有的晶圓完成離子注入后，右隔離 閥門6關(guān)閉，左隔離閥門5打開；然后左輸片機械手2和中輸片機械手3相互配合完成和上 述(2)_(8)相同的步驟。這樣依次反復(fù)，實現(xiàn)對左片庫和右片庫中晶圓的循環(huán)離子注入處 理。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)，其特征在于，包括真空靶室、左輸片機械手、中輸片機械手、右輸片機械手、左隔離閥門、右隔離閥門、左片庫、右片庫及離子注入靶臺；左輸片機械手、中輸片機械手、右輸片機械手均固定在真空靶室內(nèi)，三者依左中右排布；左隔離閥門隔離所述左片庫和真空耙室，右隔離閥門隔離所述右片庫和真空耙室；離子注入靶臺位于所述真空耙室內(nèi)；左輸片機械手的工作位包括左片庫和離子注入靶臺，中輸片機械手的工作位包括左片庫、右片庫和離子注入靶臺，右輸片機械手的工作位包括右片庫和離子注入靶臺。
2.如權(quán)利要求1所述的離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述左片庫和右片庫 的晶盒中所盛放的晶圓為已完成定位的晶圓。
3.如權(quán)利要求1所述的離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述左片庫和右片庫 中均設(shè)有氣泵。
4.如權(quán)利要求1所述的離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述左輸片機械手、右 輸片機械手相對于中輸片機械手對稱設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項所述的離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)，其特征在于，所述左 片庫和右片庫相對于所述中輸片機械手對稱設(shè)置。
6.晶圓傳送方法，其特征在于，包括如下步驟(1)大氣機械手將多片已完成定位的晶圓從真空靶室外部的大氣環(huán)境中放入右片庫的 片盒中，然后右片庫關(guān)閉，右片庫中的氣泵開始工作，氣泵將右片庫中的空氣抽出，直到右 片庫中的真空度和真空靶室內(nèi)的真空度相同時，氣泵停止工作，右隔離閥門打開；(2)右輸片機械手伸入右片庫的片盒中取晶圓，取到晶圓后，右輸片機械手帶著晶圓收 縮到右機械手的初始位置，同時中輸片機械手將離子注入靶臺上已完成離子注入的晶圓取 走，并收縮到中輸片機械手的初始位置；(3)右輸片機械手及中輸片機械手旋轉(zhuǎn)并分別對準(zhǔn)離子注入靶臺和右片庫；(4)右輸片機械手伸出，將晶圓送到離子注入靶臺上，然后右輸片機械手收縮一段安全 距離，等待晶圓完成離子注入過程；同時，中輸片機械手伸出，將已完成離子注入的晶圓送 到右片庫中的片盒中，然后中輸片機械手收縮一段安全距離，等待右片庫中的片盒完成升 降過程；(5)右輸片機械手伸出，將完成離子注入的晶圓從離子注入靶臺上取走，右輸片機械手 帶著晶圓收縮回到右輸片機械手的初始位置；同時，中輸片機械手伸入右片庫中，取出一片 待進行離子注入的晶圓，并收縮到中輸片機械手的初始位置；(6)右輸片機械手及中輸片機械手旋轉(zhuǎn)并分別對準(zhǔn)右片庫及離子注入靶臺；(7)右輸片機械手完成離子注入的晶圓送回右片庫的片盒中，然后右輸片機械手收縮 一段安全距離，等待右片庫中的片盒完成升降過程；同時，中輸片機械手伸出，將待進行離 子注入的晶圓送到離子注入靶臺上，然后中輸片機械手收縮一段安全距離，等待晶圓完成 離子注入過程；(8)重復(fù)上述(2)-(7)的步驟，直到右片庫中所有的晶圓完成離子注入；在進行上述(2)-(8)的步驟時，左片庫也在完成步驟(1)的工作大氣機械手將多片已 完成定位的晶圓從靶室外部的大氣環(huán)境中放入左片庫的片盒中，然后左片庫關(guān)閉，左片庫 中的氣泵開始工作，氣泵將左片庫中的空氣抽出，直到左片庫中的真空度和靶室內(nèi)真空度相同時， 氣泵停止工作；當(dāng)右片庫中所有的晶圓完成離子注入后，右隔離閥門關(guān)閉，左隔離 閥門打開；然后左輸片機械手和中輸片機械手相互配合完成和上述(2)-(8)相同的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)及其晶圓傳送方法。一種離子注入機晶圓傳送系統(tǒng)，其包括真空靶室、左輸片機械手、中輸片機械手、右輸片機械手、左隔離閥門、右隔離閥門、左片庫、右片庫及離子注入靶臺；左輸片機械手、中輸片機械手、右輸片機械手均固定在真空靶室內(nèi)；左隔離閥門隔離左片庫和真空耙室，右隔離閥門隔離右片庫和真空耙室；離子注入靶臺位于真空耙室內(nèi)；左輸片機械手的工作位包括左片庫和離子注入靶臺，中輸片機械手的工作位包括左片庫、右片庫和離子注入靶臺，右輸片機械手的工作位包括右片庫和離子注入靶臺。該系統(tǒng)使用了三臺機械手來配合傳送晶圓，大大提高了晶圓傳送的效率。
文檔編號H01L21/677GK101964319SQ20101024527
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者萬超, 付成龍, 劉志, 周于, 朱煜, 楊開明, 陳懇 申請人:清華大學(xué)