专利名称：传递工件进出真空制程腔的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造领域或微电子电路制造领域中的工件传递技术，特别 是涉及一种传递工件进出真空制程腔的装置及方法。
背景技术：
在半导体加工、微电子电路制造领域中，会涉及多达几十种设备以及几百个加工 处理步骤，这些加工处理步骤中的大部分都必须在真空环境下进行。以半导体制造为例，由于半导体产品的生产逐渐趋向较大的半导体晶圆(从8英 寸到12英寸，而现在已向18英寸发展)，单晶圆工艺(一次处理一片晶圆)最近已被广泛 地采用。在单晶圆工艺中，加工设备一次只能处理一片晶圆先将一片晶圆从大气环境传递 至制程腔，然后将制程腔抽至真空状态，当达到了所需的真空度后，在该真空制程腔中对该 晶圆进行加工；加工完毕后，对该制程腔充气，当其中的真空度与大气环境相差不多时停止 充气，打开该制程腔，将经过加工的晶圆传递回大气环境；然后再引入另一片晶圆按照同样 的过程进行加工。上述工艺中采用的工件传递方式存在以下缺陷一，频繁地对制程腔进行抽气和 充气会占用大量的加工时间，同时也不利于制程腔中真空环境的保持和控制；二，处理晶圆 的每个动作之间都有特定的顺序，每个动作都必须等待前一个动作完成后才能执行，由于 每次只对一片晶圆进行处理，所以各个动作之间的等待也会占用大量的加工时间。这些因 素都会导致加工设备的生产效率十分低下。
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的工件传递方式会导致加工效 率低下的缺陷，提供一种能够极大地提高加工效率的传递工件进出真空制程腔的装置及方 法。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种传递工件进出真空制程 腔的装置，其包括一设于大气环境中的工件堆放区，用于堆放待加工的及加工完毕的工 件；一设于该真空制程腔中的工件支架，用于固定工件以对工件进行加工；其特点在于，该 装置还包括设于大气环境与该真空制程腔之间的一第一进件腔和一第二进件腔，该第一 和第二进件腔可以在大气状态与真空状态之间切换；一设于该真空制程腔中的第一机械手 臂，用于将该第一或第二进件腔中的待加工工件传递至该工件支架进行加工，并将加工完 毕的工件从该工件支架传递回该第一或第二进件腔；一设于大气环境中的第三机械手臂， 用于将待加工工件从该工件堆放区传递至该第一或第二进件腔，并将加工完毕的工件从该 第一或第二进件腔传递回该工件堆放区。较佳地，该装置还包括一设于该真空制程腔中的第二机械手臂；一设于该真空 制程腔中的缓冲台，该缓冲台位于该第一和第二进件腔与该工件支架之间，并且位于该第 一与第二机械手臂之间；其中，该第一机械手臂用于将待加工工件从该第一进件腔传递至该缓冲台、并将加工完毕的工件从该工件支架传递回该第一进件腔，同时该第二机械手臂 用于将待加工工件从该缓冲台传递至该工件支架进行加工；或者，该第二机械手臂用于将 待加工工件从该第二进件腔传递至该缓冲台、并将加工完毕的工件从该工件支架传递回该 第二进件腔，同时该第一机械手臂用于将待加工工件从该缓冲台传递至该工件支架进行加工。较佳地，该装置还包括一设于大气环境中的校准仪，用于校准工件的位置和角度， 其中该第三机械手臂在将待加工工件从该工件堆放区传递至该第一或第二进件腔的过程 中将待加工工件送至该校准仪进行校准。本发明的另一技术方案为一种利用上述装置实现的传递工件进出真空制程腔的 方法，其特点在于，其包括以下步骤=S1、该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量的待 加工工件，送入切换至大气状态的该第一进件腔；s2、该第一进件腔切换至真空状态，然后 该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该工件支架进行加工、加工完 毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时，该第三机械 手臂从该工件堆放区取预设数量的待加工工件，送入切换至大气状态的该第二进件腔，然 后该第二进件腔切换至真空状态；s3、该第二进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手 臂传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回 该第二进件腔；与此同时，该第一进件腔切换至大气状态，该第三机械手臂将该第一进件腔 中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区，然后从该工件堆放区取预设数量的待加工 工件，送入该第一进件腔，然后该第一进件腔切换至真空状态；s4、该第一进件腔中的该些 工件逐个地由该第一机械手臂传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机械手 臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时，该第二进件腔切换至大气状态，该 第三机械手臂将该第二进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区，并从该工件 堆放区取预设数量的待加工工件，送入该第二进件腔，然后该第二进件腔切换至真空状态； &、重复执行步骤S3、、，直至所有的待加工工件都加工完毕。较佳地，该第三机械手臂在将待加工工件从该工件堆放区取出后，先传递至一设 于大气环境中的校准仪校准工件的位置和角度，然后再传递至该第一或第二进件腔。本发明的又一技术方案为一种利用上述装置实现的传递工件进出真空制程腔的 方法，其特点在于，其包括以下步骤=S1、该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量的待 加工工件，送入切换至大气状态的该第一进件腔；s2、该第一进件腔切换至真空状态，然后 该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该缓冲台、然后由该第二机械 手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从 该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时，该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量 的待加工工件，送入切换至大气状态的该第二进件腔，然后该第二进件腔切换至真空状态； &、该第二进件腔中的该些工件逐个地由该第二机械手臂传递至该缓冲台、然后由该第一 机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第二机械手臂将 其从该工件支架传递回该第二进件腔；与此同时，该第一进件腔切换至大气状态，该第三机 械手臂将该第一进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区，并从该工件堆放区 取预设数量的待加工工件，送入该第一进件腔，然后该第一进件腔切换至真空状态；s4、该 第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该缓冲台、然后由该第二机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该 工件支架传递回该第一进件腔；与此同时，该第二进件腔切换至大气状态，该第三机械手臂 将该第二进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区，并从该工件堆放区取预设 数量的待加工工件，送入该第二进件腔，然后该第二进件腔切换至真空状态；S5、重复执行 步骤S3、、，直至所有的待加工工件都加工完毕。较佳地，该第三机械手臂在将待加工工件从该工件堆放区取出后，先传递至一设 于大气环境中的校准仪校准工件的位置和角度，然后再传递至该第一或第二进件腔。本发明的积极进步效果在于本发明在真空制程腔与大气环境之间设置了两个进 件腔，当其中一个进件腔处于真空状态并与真空制程腔连通，以对该进件腔中的待加工工 件逐个进行加工时，另一个进件腔则可以执行充气至大气状态、移出加工完毕的工件、再次 放入批量的待加工工件、重新抽气至真空状态的多个操作步骤，从而不但能够在确保该传 递过程不会对真空制程腔的真空度产生任何影响的前提下，使工件能够批量地在真空与大 气之间进行快速传递，还避免了由于充气或抽气过程而导致加工流程停滞的现象，极大地 提高了加工效率。更进一步地，通过第一和第二机械手臂的相互配合，以及缓冲台的中转缓 冲作用，使得对相邻的每两批工件以及相邻的每两个工件的加工过程能够相互衔接、连续 进行，不必再因为前后步骤之间的等待而浪费宝贵的加工时间，由此，更是大幅提高了加工 效率。
图1为本发明的传递工件进出真空制程腔的装置的第一实施例的示意图。图2为本发明的传递工件进出真空制程腔的装置的第二实施例的示意图一。图3为本发明的传递工件进出真空制程腔的装置的第二实施例的示意图二。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。实施例1如图1所示，本发明的传递工件进出真空制程腔的装置包括一设于大气环境中 的工件堆放区1，用于堆放待加工的及加工完毕的工件；一设于该真空制程腔中的工件支 架2，用于固定工件以对工件进行加工，例如采用图1-3中所示的离子束对工件进行注入。 特别地，本发明的该装置在大气环境与该真空制程腔之间，即在图1-3中所示的真空-大气 过渡区域中，设置了一第一进件腔3和一第二进件腔4，该第一和第二进件腔为两个较小的 真空盒，可以快速地由大气状态抽气至所需的真空状态，或者快速地由真空状态充气至大 气状态，工件可以通过它们在真空与大气之间快速传递，并且不会影响真空制程腔内的真 空状态。为了执行工件的传递，该装置还包括一设于该真空制程腔中的第一机械手臂5， 用于将该第一或第二进件腔中的待加工工件传递至该工件支架2进行加工，然后再将加工 完毕的工件从该工件支架2传递回该第一或第二进件腔；以及一设于大气环境中的第三机 械手臂6，用于将待加工工件从该工件堆放区1传递至该第一或第二进件腔，以及将加工完 毕的工件从该第一或第二进件腔传递回该工件堆放区1。其中，当该第一和第二进件腔处于 真空状态时，它们可以与该真空制程腔连通，并允许该第一机械手臂5 (以及下文所述的第二机械手臂8)对其中的工件执行移入或移出操作，而当该第一和第二进件腔处于大气状 态时，它们可以与大气环境连通，并允许该第三机械手臂6对其中的工件执行移入或移出 操作。由上述装置实现的传递工件进出真空制程腔的方法包括以下步骤S1、该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量(例如1件 25件)的待加工工 件，送入初始状态即为大气状态或者经充气后被切换至大气状态的该第一进件腔。S2、将该第一进件腔抽气至真空状态，然后该第一进件腔中的该些工件逐个地由 该第一机械手臂传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工 件支架传递回该第一进件腔，即每个工件均依次按照图1中的箭头A、B、C、D所示的步骤完 成加工过程；与此同时，该第三机械手臂从该工件堆放区再次取预设数量的待加工工件，送 入初始状态即为大气状态或者经充气后被切换至大气状态的该第二进件腔，然后该第二进 件腔抽气至真空状态。S3、该第二进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该工件支架进行 加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回该第二进件腔，其中每个 工件同样按照图1中箭头A、B、C、D所示的顺序被传递；与此同时，该第一进件腔切换至大 气状态，该第三机械手臂将该第一进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区， 然后从该工件堆放区再次取预设数量的待加工工件，送入该第一进件腔，然后该第一进件 腔切换至真空状态。S4、该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该工件支架进行 加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时， 该第二进件腔切换至大气状态，该第三机械手臂将该第二进件腔中的该些加工完毕的工件 传递回该工件堆放区，并从该工件堆放区再次取预设数量的待加工工件，送入该第二进件 腔，然后该第二进件腔切换至真空状态。&、重复执行步骤S3、、，直至所有的待加工工件都加工完毕。该第一和第二进件腔的设置可以带来如下益处一，由于该第一和第二进件腔为 较小的真空盒，其在大气状态与真空状态之间的切换能够快速进行，同时还避免了对真空 制程腔的频繁抽气、充气过程，节省了因抽气和充气所消耗的时间；二，该第一和第二进件 腔作为工件传递过程中的中转缓冲工位，使得工件在真空制程腔与大气环境之间的传递得 以批量进行，提高了传递效率；三，当其中一个进件腔处于真空状态并与真空制程腔连通， 以对该进件腔中的待加工工件逐个进行加工时，与此同时，另一个进件腔则可以执行充气 至大气状态、移出加工完毕的工件、再次移入批量的待加工工件、重新抽气至真空状态的多 个操作步骤，两组处理过程同时执行，避免了由于等待充气或抽气完成而导致的加工流程 停滞现象，极大地提高了加工效率。实施例2在实施例1的装置中，真空制程腔中的加工过程仍然是针对每个工件逐个进行 的，下一工件的处理步骤必须等前一工件的加工完成之后才能开始。因此，为了更进一步 地提高加工效率，如图2和图3所示，本发明的该装置在实施例1的基础上还可以进一步包 括一设于该真空制程腔中的第二机械手臂8 ；以及一设于该真空制程腔中的缓冲台7，该 缓冲台7位于该第一和第二进件腔与该工件支架2之间，并且位于该第一与第二机械手臂之间。当该第一和第二机械手臂相互配合，以对批量工件进行连续的传递时，该缓冲台7被 用作工件传递过程中的中转缓冲工位。在设置有缓冲台7和第二机械手臂8的装置中，传递工件进出真空制程腔的方法 包括以下步骤S1、该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量(例如1件 25件)的待加工工 件，送入初始状态即为大气状态或者经充气后被切换至大气状态的该第一进件腔。S2、该第一进件腔抽气至真空状态，然后该第一进件腔中的该些工件逐个地由该 第一机械手臂传递至该缓冲台、然后由该第二机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架 进行加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔，即来 自该第一进件腔的每个工件均依次按照图2中的箭头A、B、C、D、E、F所示的顺序完成加工 过程；与此同时，该第三机械手臂从该工件堆放区再次取预设数量的待加工工件，送入初始 状态即为大气状态或者经充气后被切换至大气状态的该第二进件腔，然后该第二进件腔抽 气至真空状态。S3、该第二进件腔中的该些工件逐个地由该第二机械手臂传递至该缓冲台、然后 由该第一机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第二机 械手臂将其从该工件支架传递回该第二进件腔，即来自该第二进件腔的每个工件均依次按 照图3中的箭头A、B、C、D、E、F所示的顺序完成加工过程；与此同时，该第一进件腔切换 至大气状态，该第三机械手臂将该第一进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放 区，并从该工件堆放区再次取预设数量的待加工工件，送入该第一进件腔，然后该第一进件 腔切换至真空状态。S4、该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该缓冲台、然后 由该第二机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机 械手臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时，该第二进件腔切换至大气状态， 该第三机械手臂将该第二进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区，并从该工 件堆放区再次取预设数量的待加工工件，送入该第二进件腔，然后该第二进件腔切换至真 空状态。&、重复执行步骤S3、、，直至所有的待加工工件都加工完毕。在真空制程腔中，通过该第一和第二机械手臂的相互配合，以及缓冲台的中转缓 冲作用，本实施例中的该装置能够从以下两个方面更进一步地提高加工效率一，在对来自 该第一或第二进件腔的同一批工件的处理过程中，当前一工件还处于加工过程中时，例如 还处于图2或图3中箭头E或F等所示的移动过程中，或者是正处于工件支架上接受加工 时，后续的一个甚至多个工件已经可以开始进入处理流程，例如逐个开始进行图2或图3中 箭头A或B所示的移动过程，由此便使得相邻两个工件的加工可以连续进行，不必等前一工 件的加工完成之后才开始后一工件的加工，提高了加工效率；二，针对相邻两批工件，例如 当真空制程腔中还在执行对前一批(例如来自该第一进件腔)工件中的最后几个工件的处 理流程时，后一批(例如来自该第二进件腔)工件中的前几个工件已经可以开始进入处理 流程，由此，相邻两批工件的加工便可以连续进行，不必等前批工件的加工完成之后才开始 进行后批工件的加工，更进一步地提高了加工效率。另外，为了获得更高的加工精度，需要在对工件进行加工处理之前，先行校准其位置和角度，该校准过程一般采用校准仪进行。如图1-3所示，在上述两个实施例中，本发明 的该装置还可以设置一校准仪9，为了不影响真空制程腔中的工艺步骤的连续进行，较佳地 将该校准仪9设于大气环境中，该第三机械手臂6在将待加工工件从该工件堆放区1取出 后，先传递至该校准仪9进行工件位置和角度的校准，然后再传递至该第一或第二进件腔 进行后续加工，由此使得该校准过程能够与真空制程腔中的机械动作同时进行，节省了因 校准而占用的加工时间。参考图2和图3，以下将以半导体加工领域的单晶圆加工工艺为例，对本发明的传 递工件进出真空制程腔的方法进行详细说明。1.第三机械手臂6从工件堆放区1取多片晶圆(编号一 五，注该处以5片为 例，但采用1 25片均可实现)；2.第三机械手臂6把5片晶圆放到校准仪9上校准晶圆的位置和角度；3.第三机械手臂6把校准好的5片晶圆放到已经处于大气状态的第一进件腔3中 (假设第一进件腔3的初始状态为大气状态，并且其靠近大气环境一侧的门已经打开)；4.第一进件腔3靠近大气一侧的门关闭，并开始抽真空；在步骤4 14中，第三 机械手臂6从工件堆放区1取出多片晶圆(编号六 十)，在对晶圆进行校准之后，持有着 该些晶圆在第二进件腔4外进入等待状态，此时如果第二进件腔4不处于大气状态，则开始 对其进行充气，待变为大气状态后，再打开其靠近大气环境一侧的门，如果第二进件腔4已 经处于大气状态，则打开其靠近大气环境一侧的门；5.第一进件腔3靠近真空一侧的门打开；6.第一机械手臂5从第一进件腔3取出晶圆一；7.第一机械手臂5把晶圆一放到缓冲台7上；8.第一机械手臂5从第一进片腔3取出晶圆二，同时第二机械手臂8从缓冲台7 上取走晶圆一；9.第一机械手臂5把晶圆二放到缓冲台7上，第二机械手臂8把晶圆一放到工件 支架2上；10.晶圆一在工件支架2上被加工，同时第一机械手臂5从第一进片腔3取出晶圆 三，且第二机械手臂8从缓冲台7上取走晶圆二 ；11.第一机械手臂5把晶圆三放到缓冲台7上；12.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；13.第一机械手臂5从工件支架2取走晶圆一；14.第一机械手臂5把晶圆一放回第一进件腔3，同时第二机械手臂8把晶圆二放 到工件支架2上；15.晶圆二在工件支架2上被加工，同时第一机械手臂5从第一进片腔3取出晶圆 四，第二机械手臂8从缓冲台7上取走晶圆三；此时，第三机械手臂6把校准好的另外5片 晶圆(编号六 十)放到已经处于大气状态的第二进件腔4中，然后第二进件腔4开始关 门抽真空；16.晶圆二在工件支架2上被加工，同时第一机械手臂5把晶圆四放到缓冲台7 上；17.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；机械手臂8把晶圆三放
-进片腔3取出晶圆18.第一机械手臂5从工件支架2取走晶圆二 ；19.第一机械手臂5把晶圆二放回第一进件腔3，同时第 到工件支架2上；20.晶圆三在工件支架2上被加工，同时第一机械手臂5从第-五，同时第二机械手臂8从缓冲台7上取走晶圆四；21.晶圆三在工件支架2上被加工，同时第一机械手臂5把晶圆五放到缓冲台7 上；机械手臂8把晶圆四放机械手臂8把晶圆五放进件腔4的真空度已经
22.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；
23.第一机械手臂5从工件支架2取走晶圆三；
24.第一机械手臂5把晶圆三放回第一进件腔3，同时第 到工件支架2上；25.晶圆四在工件支架2上被加工，同时第二机械手臂8从缓冲台7取走晶圆五；26.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；27.第一机械手臂5从工件支架2取走晶圆四；28.第一机械手臂5把晶圆四放回第一进件腔3，同时第 到工件支架2上；29.晶圆五在工件支架2上被加工；30.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；此时，第 达到要求，打开其靠近真空一侧的门；31.第一机械手臂5从工件支架2上取走晶圆五，第二机械手臂8从第 取走晶圆六；32.第— 冲台7上；33.第— 晶圆七；此时，第-34.第— 冲台7上；35.晶圆六在工件支架2上被加工，第-第二机械手臂8从第二进件腔4取走晶圆八；进件腔4
-机械手臂5把晶圆五放回第一进件腔3，第二机械手臂8把晶圆六放到缓
-机械手臂5从缓冲台7取走晶圆六，第二机械手臂8从第二进件腔4取走
-进件腔3关闭其真空一侧的门，开始进行充气；
-机械手臂5把晶圆六放到工件支架2上，第二机械手臂8把晶圆七放到缓
4几械手臂5从工件支架2上取走晶圆七， 36.晶圆六在工件支架2上被加工，同时第二机械手臂8把晶圆八放到缓冲台7上； 37.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态； 38.第二机械手臂8从工件支架2取走晶圆六； 39.第二机械手臂8把晶圆六放回第二进件腔4，同时第一机械手臂5把晶圆七放 到工件支架2上；在步骤39 50中，第一进件腔3完成充气，并打开其靠近大气一侧的门， 第三机械手臂6把已经加工完毕的晶圆(编号一 五)放回工件堆放区1，并取出晶圆(编 号十一 十五)，校准后放到第一进件腔3中，然后第一进件腔3开始抽真空； 40.晶圆七在工件支架2上被加工，同时第一机械手臂5从缓冲台7上取走晶圆 八，第二机械手臂8从第二进件腔4取走晶圆九；
上；
41.晶圆七在工件支架2上被加工，同时第二机械手臂8把晶圆九放到缓冲台7
42.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；
43.第二机械手臂8从工件支架2取走晶圆七；
44.第二机械手臂8把晶圆七放回第二进件腔4，同时第-
4几械手臂5把晶圆八放
到工件支架2上；
九，第 上；
45.晶圆八在工件支架2上被加工，同时第-机械手臂8从第二进件腔4取走晶圆十；
46.晶圆八在工件支架2上被加工，同时第:
-机械手臂5从缓冲台7上取走晶圆机械手臂8把晶圆十放到缓冲台7
4几械手臂5把晶圆九放
-机械手臂5从缓冲台7上取走晶圆
47.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；
48.第二机械手臂8从工件支架2取走晶圆八；
49.第二机械手臂8把晶圆八放回第二进件腔4，同时第-到工件支架2上；50.晶圆九在工件支架2上被加工，同时第-十；51.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；第一进件腔3抽真空完毕，打开其 靠近真空一侧的门；52.第二机械手臂8从工件支架2取走晶圆九；53.第二机械手臂8把晶圆九放回第二进件腔4，同时第一机械手臂5把晶圆十放 到工件支架2上；54.晶圆十在工件支架2上被加工；55.工件支架2从加工状态回到装卸工件状态；56.第二机械手臂8从工件支架2取走晶圆十；同时第一机械手臂5从第一进件 腔3取出晶圆十一；57.第一机械手臂5把晶圆i^一放到缓冲台7上，同时第二机械手臂8把晶圆十放 回第二进件腔4;58.第一机械手臂5从第一进件腔3取出晶圆十二，第二机械手臂8从缓冲台7上 取走晶圆十一，同时第二进件腔4关上其靠近真空一侧的门开始充气，并且在后续步骤中 第二进件腔4打开其靠近大气一侧的门，通过第三机械手臂6把晶圆(编号六 十)放回 工件堆放区1，并从工件堆放区1取出晶圆(编号十六 二十)，并对其进行校准；59.第一机械手臂5把晶圆十二放到缓冲台7上，同时第二机械手臂8把晶圆十一 放到工件支架2上；60.不断地重复上述的步骤16 58，直到所有工件都被加工完毕为止。在本实施例中，编号一 五以及编号十一 十五的晶圆在真空制程腔中的传递路 径如图2所示，而编号六 十以及编号十六 二十的晶圆在真空制程腔中的传递路径则如 图3所示，对相邻的每两批晶圆以及对相邻的每两个晶圆的加工流程完全连续进行，因此 加工过程快速高效。通过优化各个机械手臂的动作以及各个进件腔的抽气和充气时间等一 系列参数，并且通过将一些互不影响的机械动作设计为同时进行，便可以实现工件的高速传递，大大地节省了工件被传递进出真空所占用的传输时间，从而极大地提高了工件加工 设备的生产效率。在12英寸的半导体晶圆加工工艺中，如果采用本发明的该装置和方法来 传递晶圆，将可以使加工设备对晶圆的机械传递生产效率超过400片/小时。综上所述，本发明不但实现了对相邻的每两批晶圆以及对相邻的每两个晶圆的加 工流程完全连续进行，还实现了一些互不影响的机械动作的同时进行，从而能够在真空与 大气环境之间快速地传递工件，极大地提高了工件加工设备的生产效率。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些 仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背 离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更 和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种传递工件进出真空制程腔的装置，其包括一设于大气环境中的工件堆放区，用于堆放待加工的及加工完毕的工件；一设于该真空制程腔中的工件支架，用于固定工件以对工件进行加工；其特征在于，该装置还包括设于大气环境与该真空制程腔之间的一第一进件腔和一第二进件腔，该第一和第二进 件腔可以在大气状态与真空状态之间切换；一设于该真空制程腔中的第一机械手臂，用于将该第一或第二进件腔中的待加工工件 传递至该工件支架进行加工，并将加工完毕的工件从该工件支架传递回该第一或第二进件 腔；一设于大气环境中的第三机械手臂，用于将待加工工件从该工件堆放区传递至该第一 或第二进件腔，并将加工完毕的工件从该第一或第二进件腔传递回该工件堆放区。
2.如权利要求1所述的传递工件进出真空制程腔的装置，其特征在于，该装置还包括一设于该真空制程腔中的第二机械手臂；一设于该真空制程腔中的缓冲台，该缓冲台位于该第一和第二进件腔与该工件支架之 间，并且位于该第一与第二机械手臂之间；其中，该第一机械手臂用于将待加工工件从该第一进件腔传递至该缓冲台、并将加工 完毕的工件从该工件支架传递回该第一进件腔，同时该第二机械手臂用于将待加工工件从 该缓冲台传递至该工件支架进行加工；或者，该第二机械手臂用于将待加工工件从该第二 进件腔传递至该缓冲台、并将加工完毕的工件从该工件支架传递回该第二进件腔，同时该 第一机械手臂用于将待加工工件从该缓冲台传递至该工件支架进行加工。
3.如权利要求1或2所述的传递工件进出真空制程腔的装置，其特征在于，该装置还包 括一设于大气环境中的校准仪，用于校准工件的位置和角度，其中该第三机械手臂在将待 加工工件从该工件堆放区传递至该第一或第二进件腔的过程中将待加工工件送至该校准 仪进行校准。
4.一种利用权利要求1所述的装置实现的传递工件进出真空制程腔的方法，其特征在 于，其包括以下步骤&、该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量的待加工工件，送入切换至大气状态 的该第一进件腔；&、该第一进件腔切换至真空状态，然后该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一 机械手臂传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架 传递回该第一进件腔；与此同时，该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量的待加工工 件，送入切换至大气状态的该第二进件腔，然后该第二进件腔切换至真空状态；53、该第二进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该工件支架进行加 工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回该第二进件腔；与此同时，该 第一进件腔切换至大气状态，该第三机械手臂将该第一进件腔中的该些加工完毕的工件传 递回该工件堆放区，然后从该工件堆放区取预设数量的待加工工件，送入该第一进件腔，然 后该第一进件腔切换至真空状态；54、该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该工件支架进行加 工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时，该第二进件腔切换至大气状态，该第三机械手臂将该第二进件腔中的该些加工完毕的工件传 递回该工件堆放区，并从该工件堆放区取预设数量的待加工工件，送入该第二进件腔，然后 该第二进件腔切换至真空状态；S5、重复执行步骤S3、、，直至所有的待加工工件都加工完毕。
5.如权利要求4所述的传递工件进出真空制程腔的方法，其特征在于，该第三机械手 臂在将待加工工件从该工件堆放区取出后，先传递至一设于大气环境中的校准仪校准工件 的位置和角度，然后再传递至该第一或第二进件腔。
6.一种利用权利要求2所述的装置实现的传递工件进出真空制程腔的方法，其特征在 于，其包括以下步骤S1、该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量的待加工工件，送入切换至大气状态 的该第一进件腔；6、该第一进件腔切换至真空状态，然后该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一 机械手臂传递至该缓冲台、然后由该第二机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行 加工、加工完毕后再由该第一机械手臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时， 该第三机械手臂从该工件堆放区取预设数量的待加工工件，送入切换至大气状态的该第二 进件腔，然后该第二进件腔切换至真空状态；53、该第二进件腔中的该些工件逐个地由该第二机械手臂传递至该缓冲台、然后由该 第一机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第二机械手 臂将其从该工件支架传递回该第二进件腔；与此同时，该第一进件腔切换至大气状态，该第 三机械手臂将该第一进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区，并从该工件堆 放区取预设数量的待加工工件，送入该第一进件腔，然后该第一进件腔切换至真空状态；54、该第一进件腔中的该些工件逐个地由该第一机械手臂传递至该缓冲台、然后由该 第二机械手臂将其从该缓冲台传递至该工件支架进行加工、加工完毕后再由该第一机械手 臂将其从该工件支架传递回该第一进件腔；与此同时，该第二进件腔切换至大气状态，该第 三机械手臂将该第二进件腔中的该些加工完毕的工件传递回该工件堆放区，并从该工件堆 放区取预设数量的待加工工件，送入该第二进件腔，然后该第二进件腔切换至真空状态；55、重复执行步骤S3、、，直至所有的待加工工件都加工完毕。
7.如权利要求6所述的传递工件进出真空制程腔的方法，其特征在于，该第三机械手 臂在将待加工工件从该工件堆放区取出后，先传递至一设于大气环境中的校准仪校准工件 的位置和角度，然后再传递至该第一或第二进件腔。
全文摘要
本发明公开了一种传递工件进出真空制程腔的装置，其包括一设于大气环境中的工件堆放区；一设于该真空制程腔中的工件支架；设于大气环境与该真空制程腔之间的一第一进件腔和一第二进件腔，该第一和第二进件腔可以在大气状态与真空状态之间切换；一设于该真空制程腔中的第一机械手臂，用于将该第一或第二进件腔中的待加工工件传递至该工件支架进行加工，并将加工完毕的工件从该工件支架传递回该第一或第二进件腔；一设于大气环境中的第三机械手臂，用于将待加工工件从该工件堆放区传递至该第一或第二进件腔，并将加工完毕的工件从该第一或第二进件腔传递回该工件堆放区。本发明能够实现在真空与大气环境之间快速地传递工件，提高生产效率。
文档编号H01L21/677GK102122627SQ20101002255
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者陈炯 申请人:上海凯世通半导体有限公司