[发明专利]一种反应腔室、晶片传输方法及等离子体加工设备

说明书

本发明涉及一种反应腔室、晶片传输方法及等离子体加工设备，其包括承载装置和托片机构，承载装置上设有多个用于承载晶片的承载位，托片机构设于承载装置的上方，其用于在机械手和承载装置的多个承载位之间传输晶片。相比现有技术，上述反应腔室中，机械手向每个承载位传输晶片所需的时间明显减少，使机械手传输晶片的效率明显提高，从而在一定程度上使反应腔室对晶片进行工艺处理的效率相应提高。同时，托片机构设置于承载装置的上方，使得二者之间不产生干涉，简化了托片机构和承载装置的控制程序，从而可以在一定程度上提高机械手传输晶片的可靠性和稳定性，减小故障率。

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，具体地，涉及一种反应腔室、晶片传输方法及等离子体加工设备。

背景技术

等离子体加工设备一般包括机械手和多个工艺腔室，机械手用于在多个工艺腔室之间传输晶片，使晶片在多个工艺腔室中进行不同的工艺处理。

图1为现有的物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，以下简称为PVD)设备的结构示意图。如图1所示，PVD设备包括去气腔室1、预清洗腔室2和溅射腔室3，其分别用于对晶片进行去气工艺、预清洗工艺和溅射沉积工艺；其中，去气腔室1、预清洗腔室2和溅射腔室3均与传输腔室4连接；传输腔室4内设有用于传输晶片的机械手5，在工艺过程中，机械手5将晶片依次传输至去气腔室1、预清洗腔室2和溅射腔室3，进行相应的去气工艺、预清洗工艺和溅射沉积工艺。

图2为图1所示PVD设备中溅射腔室的俯视示意图。图3为图2所示溅射腔室在竖直方向的截面示意图。如图2和图3所示，溅射腔室3内设有承载盘6、顶针机构7和第一驱动装置8。其中，承载盘6上设有承载位9和传输位10；承载位9用于承载晶片，其数量为多个；传输位10为机械手向承载位9传输晶片时，承载位9所在的位置。第一驱动装置8设于承载盘6下方，其用于驱动承载盘6作旋转运动，使多个承载位9在承载盘6旋转时依次到达传输位10。顶针机构7设于传输位10下方，其包括第二驱动装置11和多个顶针12，每个承载位9上与多个顶针12对应的位置处设有通孔，第二驱动装置11用于在承载位9到达传输位10时，驱动多个顶针12在竖直方向上作升降运动，使多个顶针12到达高位或低位，即多个顶针12的顶端高出或低于承载盘6的上表面。

在上述PVD设备中，机械手向承载位9上传输晶片的过程如下：首先，第一驱动装置8驱动承载盘6旋转，使承载位9到达传输位10；其次，第二驱动装置11驱动多个顶针12作上升运动，使多个顶针12由低位到达高位；而后，机械手进入到反应腔室中，到达多个顶针12的竖直上方，并与多个顶针12在竖直方向上相对运动，使其低于多个顶针12的顶端，从而将放置于机械手上的晶片转移至多个顶针12上；最后，机械手退出反应腔室，第二驱动装置11驱动多个顶针12在竖直方向上作下降运动，使多个顶针12由高位到达低位，从而将放置于多个顶针12上的晶片转移至承载盘6上，完成晶片由机械手向承载盘9的传输。

上述PVD设备在实际使用中不可避免地存在下述问题：

首先，在上述传输过程中，只有在第一驱动装置8驱动承载盘6旋转，使承载位9到达传输位10后，第二驱动装置11方可驱动多个顶针12上升，同时，只有在第二驱动装置11驱动多个顶针12作上升运动，使多个顶针12到达高位时，机械手方可进入反应腔室中，向承载位9传输晶片，这导致上述多个传输步骤依次进行，其传输过程较长，从而影响了PVD设备进行溅射沉积工艺的效率。

其次，在上述过程中，第一驱动装置8驱动承载盘6旋转时，多个顶针12必须位于低位；第二驱动装置11驱动多个顶针12作升降运动时，承载位9必须位于传输位10，这就要求顶针机构7和承载盘6的控制程序中进行相应的互锁，以使彼此的运动过程不相冲突；同时，顶针机构7和机械手之间也必须进行互锁，使多个顶针12在第二驱动装置11的驱动下到达高位后，机械手方可进入到反应腔室中，以及使机械手退出反应腔室后，第二驱动装置11方可驱动多个顶针12作下降运动；这导致上述传输过程中具有较多的故障点，从而使上述PVD设备的传输系统的故障率较高。