离子注入机的作业平台制造技术

本发明专利技术公开了一种离子注入机的作业平台，包括EFEM、两个Loadlock、VTM和PTM，EFEM、Loadlock和VTM沿着第一方向依次排布，两个Loadlock平行地设置于EFEM和VTM之间，PTM在第二方向上与VTM相连，第一方向与第二方向不平行，VTM用于在真空状态下在每个Loadlock和PTM之间传输硅片；PTM用于在真空中采用离子束对硅片进行加工，所述PTM包括扫描机器人和离子束收集装置，所述离子束收集装置位于PTM的远离所述扫描机器人的一端并且在第二方向上与VTM相间隔。由此使得硅片免受沉积于离子束收集装置中污染物的影响。

【技术实现步骤摘要】
离子注入机的作业平台
本专利技术涉及一种作业平台，特别涉及真空中传输硅片的作业平台。
技术介绍
图1示出了一种早期的离子注入机的作业平台，其包括多个纵向串列式分布的大气腔室和真空腔室，分别为大气硅片传输模块1001(EFEM)、与EFEM相连的两个预抽真空装置(Loadlock)2001和2002、与两个与抽真空装置相连的真空硅片传输模块300(VTM)以及与VTM相连的工艺处理模块(PTM)400，参考图1中的坐标系，以纸面为xy平面，z轴垂直纸面，其中EFEM1001、预抽真空装置、VTM300和PTM400在y轴方向上依次串行连接。1)先从硅片的传输角度来说，硅片在xy平面中由EFEM被传递至PTM中，在VTM300中配备有两个分别对应于两个Loadlock的机械手3001和3002，在传输硅片的过程中，两个Loadlock轮流作业：即一个Loadlock被充气至大气压后，EFEM1001中的机器人将Loadlock中已完成注入的硅片取走再把需要注入的硅片放入其中，然后对Loadlock抽真空；在上述Loadlock进行大气侧硅片传输的同时，VTM内的两个机械手协调地将另一个Loadlock中的硅片逐个取出传送至PTM中进行工艺处理，完成工艺处理后的硅片再传回Loadlock。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Loadlock，再从该Loadlock中取出下一片放到中转台，即刻往工艺装置运动，准备接受当前正在进行工艺处理的硅片；同时，另一个机械手持有要注入的硅片在PTM附近等待，当扫描机器人完成注入，运动到PTM的硅片交换位置，没有硅片的机械手取走扫描机械人的静电吸盘上的硅片，另一机械手把硅片放上到静电吸盘上，进行下一次注入。两个机械手按照这样的运行时序作业，直至这个Loadlock中的所有硅片全部处理完成，再处理另一个Loadlock，两个VTM的机器人的运动步骤也跟着对换。2)从整体布局的角度来说，这种离子注入机采用了长条形的离子束，离子束41前进方向为y轴方向，其长边方向是x轴方向，短边方向为z轴方向。在硅片10001被传递至PTM中之后，扫描机器人(例如设置有静电吸盘)4002将持有硅片并且在注入前使得硅片的所在平面自xy平面转换至xz平面中，扫描机器人4004携带硅片在z轴方向移动使得长条状离子束4001覆盖硅片的全部区域以实现对硅片的均匀注入。这种布局结构的缺点在于，离子束4001、扫描机器人4002与VTM串列在同一方向上(y轴方向上)。因为离子束不能射到搬运机械人，一个挡住离子束的收集装置4003(例如法拉第杯，Faradaydump)必须要安排在扫描机器人4002和VTM300之间，鉴于搬运机器人的手臂长度有限，所以离子束收集装置4003与进行注入处理的硅片距离很近，且离子束收集装置4003的深度很浅，为此，从离子束收集装置中溅射出来物质会沉积在扫描机械手表面。大剂量离子注入机具有较大的束流强度，在短时间内便能生成较厚的薄膜而这种薄膜又会剥落。剥落下来的颗粒物，将对硅片造成严重的颗粒物污染，这种颗粒物污染程度已经无法被当前先进的半导体器件工艺技术所接受。图2显示了另一种现有的作业平台，参考图示的坐标系，z轴垂直纸面，依然包括EFEM100、两个Loadlock201和202、与Loadlock相连的VTM30和执行离子注入的PTM40，从布局上来说，EFEM100、两个Loadlock201和202、和VTM30在y轴上相互串联，而PTM40则布置在VTM30的侧面。离子束依然为长条形或板状，离子束前进方向为y轴方向，长边方向可以为x轴方向或者z轴方向。硅片1001自EFEM被传递至PTM的过程中均位于xy平面中，而在执行离子注入前，布置于PTM40中的扫描机构402携带硅片使得硅片平面自xy平面翻转至xz平面中，继而在z轴方向或x轴方向上(取决于离子束401的长边方向)扫描硅片实现对硅片的均匀注入。在这种布局中，VTM布置在PTM的侧面，避免束流射到VTM的任何部件；而且离子束收集装置403可以安置在PTM端部，离进行注入处理的硅片有一定距离，且有较大的空间安排避免粒子从离子收集装置中跑出来，防止硅片被污染。这种布局结构克服了图1所示结构的缺点，使得硅片受颗粒物污染的程度得到改善。但是，在这种作业平台中VTM30中只有一个搬运机器人301，其产能很低，不能满足当前半导体器件工艺对产能的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中离子注入机作业平台布局不合理、硅片运输效率受到限制的缺陷，提供一种离子注入机的作业平台。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种离子注入机的作业平台，其特点在于，包括EFEM、两个Loadlock、VTM和PTM，其中，EFEM、Loadlock和VTM沿着第一方向依次排布，两个Loadlock平行地设置于EFEM和VTM之间且每个Loadlock均皆与EFEM和VTM相连通，PTM在第二方向上与VTM相连，所述第一方向与所述第二方向不平行，其中，EFEM用于在大气中传递硅片；每个Loadlock用于在大气状态和真空状态中切换并且承载至少一片硅片；VTM用于在真空状态下在每个Loadlock和PTM之间传输硅片，所述VTM包括：真空输运腔室、位于所述真空输运腔室中的两个搬运机器人和用于承载硅片的中转台。所述两个搬运机器人中，每个搬运机器人有一个机械手；所述两个搬运机器人中的一个搬运机器人用于把Loadlock中的硅片传输到所述中转台，还用于把注入后的硅片从所述PTM或者所述中转台输送到loaklock中；所述两个搬运机器人中的另一个搬运机器人把硅片从所述中转台送到所述PTM而进行注入加工。PTM用于在真空采用离子束对硅片进行加工，所述PTM包括工艺腔、位于工艺腔中的扫描机器人和离子束收集装置以及被传输至工艺腔中的离子束，其中离子束的传输方向与所述第一方向的锐夹角小于等于60°，所述扫描机器人用于接收并持有来自于搬运机器人的硅片并且将硅片翻转至注入平面以进行离子注入，这里离子束的传输方向包括了绝对平行于所述第一方向的情况，以及离子束传输方向与第一方向的夹角小于等于60°的情况。其中，所述第一方向和所述第二方向构成硅片的传输平面，所述注入平面和所述传输平面的锐夹角小于等于60°，所述注入平面和所述第一方向的锐夹角小于等于60°，所述离子束收集装置位于PTM的远离所述扫描机器人的一端并且在第二方向上与VTM相间隔。这里包括了注入平面绝对垂直于所述传输平面和第一方向的情况，以及注入平面和传输平面、注入平面和第一方向呈一定角度的情况。通过VTM和PTM的侧向布置以及将离子束收集装置布置在第二方向上与VTM相间隔的位置，也避免了离子束对VTM中部件的影响，同时也避免了离子束收集装置中沉积的物质被溅射至硅片上。优选地，VTM位于离子束的侧面，离子束传输方向的延伸线不与任一搬运机器人的动作范围交叉。优选地，所述离子束为带状束流，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子注入机的作业平台，其特征在于，包括EFEM、两个Loadlock、VTM和PTM，其中，EFEM、Loadlock和VTM沿着第一方向依次排布，两个Loadlock平行地设置于EFEM和VTM之间且每个Loadlock均皆与EFEM和VTM相连通，PTM在第二方向上与VTM相连，所述第一方向与所述第二方向不平行，其中，/nEFEM用于在大气中传递硅片；/n每个Loadlock用于在大气状态和真空状态中切换并且承载至少一片硅片；/nVTM用于在真空状态下在每个Loadlock和PTM之间传输硅片，所述VTM包括：真空输运腔室、位于所述真空输运腔室中的两个搬运机器人和用于承载硅片的中转台；所述两个搬运机器人中，每个搬运机器人有一个可以独立动作的机械手；所述两个搬运机器人中的一个搬运机器人用于把Loadlock中的硅片传输到所述中转台，还用于把注入后的硅片从所述PTM输送到loaklock中；所述两个搬运机器人中的另一个搬运机器人把硅片从所述中转台送到所述PTM而进行注入加工，还可用于把硅片从所述PTM传输到所述中转台；/nPTM用于在真空采用离子束对硅片进行加工，所述PTM包括工艺腔、位于工艺腔中的扫描机器人和离子束收集装置以及被传输至工艺腔中的离子束，其中离子束的传输方向与所述第一方向的锐夹角小于等于60°，所述扫描机器人用于接收并持有来自于搬运机器人的硅片并且将硅片翻转至注入平面以进行离子注入，/n其中，所述第一方向和所述第二方向构成硅片的传输平面，所述注入平面和所述传输平面的锐夹角小于等于60°，所述注入平面和所述第一方向的锐夹角小于等于60°，所述离子束收集装置位于PTM的远离所述扫描机器人的一端并且在第二方向上与VTM相间隔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种离子注入机的作业平台，其特征在于，包括EFEM、两个Loadlock、VTM和PTM，其中，EFEM、Loadlock和VTM沿着第一方向依次排布，两个Loadlock平行地设置于EFEM和VTM之间且每个Loadlock均皆与EFEM和VTM相连通，PTM在第二方向上与VTM相连，所述第一方向与所述第二方向不平行，其中，
EFEM用于在大气中传递硅片；
每个Loadlock用于在大气状态和真空状态中切换并且承载至少一片硅片；
VTM用于在真空状态下在每个Loadlock和PTM之间传输硅片，所述VTM包括：真空输运腔室、位于所述真空输运腔室中的两个搬运机器人和用于承载硅片的中转台；所述两个搬运机器人中，每个搬运机器人有一个可以独立动作的机械手；所述两个搬运机器人中的一个搬运机器人用于把Loadlock中的硅片传输到所述中转台，还用于把注入后的硅片从所述PTM输送到loaklock中；所述两个搬运机器人中的另一个搬运机器人把硅片从所述中转台送到所述PTM而进行注入加工，还可用于把硅片从所述PTM传输到所述中转台；
PTM用于在真空采用离子束对硅片进行加工，所述PTM包括工艺腔、位于工艺腔中的扫描机器人和离子束收集装置以及被传输至工艺腔中的离子束，其中离子束的传输方向与所述第一方向的锐夹角小于等于60°，所述扫描机器人用于接收并持有来自于搬运机器人的硅片并且将硅片翻转至注入平面以进行离子注入，
其中，所述第一方向和所述第二方向构成硅片的传输平面，所述注入平面和所述传输平面的锐夹角小于等于60°，所述注入平面和所述第一方向的锐夹角小于等于60°，所述离子束收集装置位于PTM的远离所述扫描机器人的一端并且在第二方向上与VTM相间隔。


2.如权利要求1所述的作业平台，其特征在于，VTM位于离子束的侧面，离子束传输方向的延伸线不与任一搬运机器人的动作范围交叉。


3.如权利要求1所述的作业平台，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏世伟，陈炯，王占柱，杨立军，王辉，杰夫·贝克，洪俊华，李轩，陈克禄，刘志峰，
申请(专利权)人：上海临港凯世通半导体有限公司，上海凯世通半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31