气压过渡装置、晶圆传送装置及晶圆传送方法与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种气压过渡装置、晶圆传送装置及晶圆传送方法。


背景技术：

2.在将晶圆从大气压环境(晶圆传送盒)传送到真空环境(生产机台)时，需要使用一种气压过渡装置。随着芯片制程工艺的发展，对于工艺中的颗粒度要求越来越高。由于气压过渡装置腔体和真空腔体之间存在压力差，传送晶圆时压力差会引起晶圆轻微的滑动和偏移，在后续的传送过程中造成晶圆边缘的摩擦，产生颗粒。为了减小压力差，气压过渡装置腔体引入了分子泵以及离子真空计。
3.然而由于频繁的大气压和高真空切换，气压过渡装置腔体的离子真空计里面灯丝容易烧断导致失效。因此，有必要提供一种更有效、更可靠的技术方案。


技术实现要素：

4.本技术提供一种气压过渡装置、晶圆传送装置及晶圆传送方法，可以将晶圆在大气压环境和真空环境之间传送，能够提高气压过渡装置的寿命。
5.本技术的一个方面提供一种气压过渡装置，用于在晶圆传送过程中实现从大气压环境到真空环境的转换，包括：腔体；气泵，通过常关气动阀与所述腔体连接，被配置为向所述腔体充气或从所述腔体抽气；离子真空计，通过气管与所述腔体连接，被配置为测量所述腔体的气压；常开气动阀，设置于所述气管中靠近所述离子真空计的一端；气压感应器，设置于所述气管中靠近所述腔体的一端；控制单元，接收所述气压感应器的感应结果并根据所述感应结果控制所述常开气动阀开启或关闭。
6.在本技术的一些实施例中，根据所述感应结果控制所述常开气动阀开启或关闭包括：当所述气压感应器感应到所述腔体的气压大于等于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀关闭；当所述气压感应器感应到所述腔体的气压小于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀开启。
7.在本技术的一些实施例中，所述阈值气压为0.5托至2托。
8.在本技术的一些实施例中，所述控制单元还控制所述常关气动阀的开启或关闭。
9.在本技术的一些实施例中，所述控制单元控制所述常关气动阀的方法为：所述控制单元控制所述常关气动阀中的第一电磁阀开启，所述第一电磁阀驱动压缩气体开启所述常关气动阀；所述控制单元控制所述常关气动阀中的第一电磁阀关闭，所述第一电磁阀不驱动压缩气体，所述常关气动阀关闭。
10.在本技术的一些实施例中，所述控制单元控制所述常开气动阀的方法包括：所述控制单元根据所述气压感应器的感应结果控制所述常开气动阀中的第二电磁阀开启，所述第二电磁阀驱动压缩气体经过逆止三通阀的第一通道关闭所述常开气动阀；所述控制单元控制所述常开气动阀中的第二电磁阀关闭，所述第二电磁阀不驱动压缩气体经过逆止三通
阀，所述常开气动阀开启。
11.在本技术的一些实施例中，所述控制单元控制所述常关气动阀开启的同时向所述常开气动阀中的第三电磁阀发出相同的控制信号，控制所述第三电磁阀开启，所述第三电磁阀驱动压缩气体经过逆止三通阀的第二通道关闭所述常开气动阀；所述控制单元控制所述常关气动阀关闭的同时向所述常开气动阀中的第三电磁阀发出相同的控制信号，控制所述第三电磁阀关闭，所述第三电磁阀不驱动压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启。
12.在本技术的一些实施例中，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀并联，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀同时关闭时，没有压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启；所述第二电磁阀和所述第三电磁阀中的任意一个开启时，有压缩气体通过逆止三通阀，所述常开气动阀关闭。
13.本技术的另一个方面提供一种晶圆传送装置，包括：大气压腔体；真空腔体；如上述所述的气压过渡装置，所述气压过渡装置的一端连接所述大气压腔体，所述气压过渡装置的另一端连接所述真空腔体，所述气压过渡装置被配置为实现晶圆在所述大气压腔体和所述真空腔体之间的传送。
14.本技术的另一个方面还提供一种晶圆传送方法，包括：将如上述所述的气压过渡装置中的腔体充气至大气压环境；将所述腔体的一端与所述大气压腔体连通，将所述大气压腔体中的晶圆传送至所述腔体；断开所述腔体和所述大气压腔体，将所述腔体抽气至真空环境，将所述腔体的另一端与所述真空腔体连通，将所述腔体中的晶圆传送至所述真空腔体。
15.本技术提供一种气压过渡装置、晶圆传送装置及晶圆传送方法，可以将晶圆在大气压环境和真空环境之间传送，在气压过渡装置的腔体和离子真空计之间增加气压感应器和常开气动阀，在气压阈值以上时隔离离子真空计和腔体，保护离子真空计不被损坏，从而提高气压过渡装置的寿命。
附图说明
16.以下附图详细描述了本技术中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本技术的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本技术中的发明意图。应当理解，附图未按比例绘制。其中：
17.图1为本技术实施例所述的气压过渡装置的结构示意图；
18.图2为本技术实施例所述的气压过渡装置的控制关系图；
19.图3为本技术实施例所述的晶圆传送装置的结构示意图。
具体实施方式
20.以下描述提供了本技术的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本技术中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本技术的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本技术不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽
范围。
21.下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明。
22.图1为本技术实施例所述的气压过渡装置的结构示意图。下面结合附图对本技术实施例所述的气压过渡装置进行详细说明。
23.本技术的实施例提供一种气压过渡装置100，用于在晶圆传送过程中实现从大气压环境到真空环境的转换。
24.参考图1所示，所述气压过渡装置100包括：腔体110。所述腔体110用于传送晶圆，所述腔体110中可以设置有用于传送晶圆的机械手。所述腔体110还用于实现在大气压环境到真空环境之间的转换。因此所述腔体110需要良好的气密性以保证真空环境。所述腔体110的材料需要能够承受真空环境的压力。
25.继续参考图1所示，所述气压过渡装置100还包括：气泵120，通过常关气动阀130与所述腔体110连接，被配置为向所述腔体110充气或从所述腔体110抽气。所述常关气动阀130在正常情况下处于关闭状态，需要开启时才会在压缩气体的驱动下开启。
26.当所述腔体110需要从真空环境转换到大气压环境时，开启所述常关气动阀130，通过所述气泵120向所述腔体110充气至大气压环境，然后关闭所述常关气动阀130；当所述腔体110需要从大气压环境转换到真空环境时，开启所述常关气动阀130，通过所述气泵120从所述腔体110抽气至真空环境，然后关闭所述常关气动阀130。
27.在本技术的一些实施例中，所述气泵120为分子泵。充入气体为氮气。
28.继续参考图1所示，所述气压过渡装置100还包括：离子真空计140，通过气管150与所述腔体110连接，被配置为测量所述腔体110的气压。
29.所述离子真空计140的测量范围更大。因此能够保证所述腔体110的气压为真空环境，保证所述腔体110和真空腔体之间的气压差小于0.005毫托，使晶圆在传送中不会滑动产生颗粒。
30.继续参考图1所示，所述气压过渡装置100还包括：常开气动阀160，设置于所述气管150中靠近所述离子真空计140的一端。所述常开气动阀160在正常情况下处于开启状态，需要关闭时才会在压缩气体的驱动下关闭。
31.所述常开气动阀160的作用是：当所述腔体110的气压大于等于阈值气压时关闭，从而隔离所述离子真空计140和所述腔体110，保护所述离子真空计140不在高压下损坏；当所述腔体110的气压小于阈值气压时开启，连通所述离子真空计140和所述腔体110，使所述离子真空计140能够精确测量所述腔体110的气压。
32.继续参考图1所示，所述气压过渡装置100还包括：气压感应器170，设置于所述气管150中靠近所述腔体110的一端，被配置为感应所述腔体110中的气压。
33.所述气压感应器170靠近所述腔体110，从而能够提前感应到所述腔体110的气压，进而根据所述气压与阈值气压之间的关系来判断是否开启或关闭所述常开气动阀160。
34.所述气压过渡装置100还包括：控制单元，接收所述气压感应器170的感应结果并根据所述感应结果控制所述常开气动阀160开启或关闭.所述控制单元位于远程端，因此未在图1所示的结构示意图中示出。所述控制单元通讯连接所述气压感应器170和所述常开气动阀160。
35.在本技术的一些实施例中，根据所述感应结果控制所述常开气动阀160开启或关
闭包括：当所述气压感应器170感应到所述腔体110的气压大于等于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀160关闭从而保护所述离子真空计140；当所述气压感应器170感应到所述腔体110的气压小于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀160开启使所述离子真空计140能够精确测量所述腔体110的气压。
36.在本技术的一些实施例中，所述阈值气压为0.5托至2托，例如0.8托，1托，1.2托，1.5托等。所述阈值气压的设置可以结合所述离子真空计140能够承受的压力，以及所述气压感应器170的感应结果触发控制单元到控制所述常开气动阀160之间的延迟。
37.本技术的技术方案中，当所述气压感应器170感应到所述腔体110的气压大于等于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀160关闭从而保护所述离子真空计140；当所述气压感应器170感应到所述腔体110的气压小于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀160开启使所述离子真空计140能够精确测量所述腔体110的气压。提高了离子真空计140的使用寿命。
38.在本技术的一些实施例中，考虑到所述气压感应器170的感应结果触发所述控制单元后，到所述控制单元控制所述常开气动阀160关闭具有延迟时间差。例如，当所述气压感应器170感应到所述腔体110的气压达到阈值气压，此时所述控制单元被触发，所述控制单元控制所述常开气动阀160关闭，等到所述常开气动阀160关闭时，具有一定的时间差，而所述气泵120充气速度较快，在所述一定的时间差内，所述腔体110的气压可能已经远大于所述阈值气压了，可能仍然会会离子真空计140造成损伤。
39.为了避免上述情况，本技术的技术方案中还提供了一种在从真空环境转换到大气压环境时提前关闭所述常开气动阀的方案。
40.在本技术的一些实施例中，所述控制单元还控制所述常关气动阀130的开启或关闭。所述控制单元向所述常关气动阀130发送控制信号时同时还会向所述常开气动阀160也发送控制信号，也就是所述常关气动阀130的开启和关闭也会影响所述常开气动阀160的开启或关闭。其中，所述气压感应器170的感应结果对所述常开气动阀160的影响路径和所述常关气动阀130对所述常开气动阀160的影响路径并联。也就是，当所述常关气动阀130的影响结果和所述气压感应器170的感应结果中的任意一个为关闭所述常开气动阀160时，所述常开气动阀160关闭；当所述常关气动阀130的影响结果和所述气压感应器170的感应结果都为开启所述常开气动阀160时，所述常开气动阀160开启。
41.当所述腔体110从真空环境转换到大气压环境时，所述控制单元控制所述常关气动阀130开启，所述气泵120向所述腔体110充气，所述控制单元同时控制所述常开气动阀160关闭以保护所述离子真空计；由于当所述常关气动阀130的影响结果和所述气压感应器170的感应结果中的任意一个为关闭所述常开气动阀160时，所述常开气动阀160关闭，因此当所述腔体110的气压大于等于阈值气压时，所述常开气动阀160会一直关闭。
42.当所述腔体110从大气压环境转换到真空环境时，所述控制单元控制所述常关气动阀130开启，所述气泵120从所述腔体110抽气直到所述腔体110的气压小于阈值气压时，所述常开气动阀160开启。
43.为了更清楚的说明本技术的技术方案，本实施例还提供了所述气压过渡装置的控制关系图。图2为本技术实施例所述的气压过渡装置的控制关系图。
44.参考图2所示，所述控制单元控制所述常关气动阀的方法为：所述控制单元控制所
述常关气动阀中的第一电磁阀开启，所述第一电磁阀驱动压缩气体开启所述常关气动阀；所述控制单元控制所述常关气动阀中的第一电磁阀关闭，所述第一电磁阀不驱动压缩气体，所述常关气动阀关闭。
45.继续参考图2所示，所述控制单元控制所述常开气动阀的方法包括：所述控制单元根据所述气压感应器的感应结果控制所述常开气动阀中的第二电磁阀开启，所述第二电磁阀驱动压缩气体经过逆止三通阀的第一通道关闭所述常开气动阀；所述控制单元控制所述常开气动阀中的第二电磁阀关闭，所述第二电磁阀不驱动压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启。
46.继续参考图2所示，所述控制单元控制所述常关气动阀开启的同时向所述常开气动阀中的第三电磁阀发出相同的控制信号，控制所述第三电磁阀开启，所述第三电磁阀驱动压缩气体经过逆止三通阀的第二通道关闭所述常开气动阀；所述控制单元控制所述常关气动阀关闭的同时向所述常开气动阀中的第三电磁阀发出相同的控制信号，控制所述第三电磁阀关闭，所述第三电磁阀不驱动压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启。所述第二电磁阀和所述第三电磁阀并联，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀同时关闭时，没有压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启；所述第二电磁阀和所述第三电磁阀中的任意一个开启时，有压缩气体通过逆止三通阀，所述常开气动阀关闭。
47.本技术所述的一种气压过渡装置，在腔体和离子真空计之间增加气压感应器和常开气动阀，在气压阈值以上时隔离离子真空计和腔体，保护离子真空计不被损坏，从而提高气压过渡装置的寿命。
48.图3为本技术实施例所述的晶圆传送装置的结构示意图。
49.本技术的实施例提供一种晶圆传送装置，包括：大气压腔体200；真空腔体300；如上述所述的气压过渡装置100，所述气压过渡装置100的一端连接所述大气压腔体200，所述气压过渡装置100的另一端连接所述真空腔体300，所述气压过渡装置100被配置为实现晶圆在所述大气压腔体200和所述真空腔体300之间的传送。
50.所述大气压腔体200例如为晶圆传送盒。所述真空腔体300例如为生产环境为真空环境的生产机台。由于晶圆不能直接从大气压环境的大气压腔体200传送到真空环境的真空腔体300，因此需要所述气压过渡装置100从中转送。
51.本技术的实施例还提供一种晶圆传送方法，包括：将如上述所述的气压过渡装置100中的腔体充气至大气压环境；将所述气压过渡装置100的腔体的一端与所述大气压腔体200连通，此时所述大气压腔体200和所述气压过渡装置100的腔体都是大气压环境，可以将所述大气压腔体200中的晶圆传送至所述气压过渡装置100的腔体中；断开所述气压过渡装置100的腔体和所述大气压腔体200，将所述气压过渡装置100的腔体抽气至真空环境，将所述气压过渡装置100的腔体的另一端与所述真空腔体300连通，此时所述真空腔体300和所述气压过渡装置100的腔体都是真空环境，可以将所述气压过渡装置100的腔体中的晶圆传送至所述真空腔体300。从而实现了晶圆从大气压腔体200到真空腔体300的传送。
52.本技术提供一种气压过渡装置、晶圆传送装置及晶圆传送方法，可以将晶圆在大气压环境和真空环境之间传送，在气压过渡装置的腔体和离子真空计之间增加气压感应器和常开气动阀，在气压阈值以上时隔离离子真空计和腔体，保护离子真空计不被损坏，从而提高气压过渡装置的寿命。
53.综上所述，在阅读本技术内容之后，本领域技术人员可以明白，前述申请内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本技术意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改都在本技术的示例性实施例的精神和范围内。
54.应当理解，本实施例使用的术语
″
和/或
″
包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意或全部组合。应当理解，当一个元件被称作
″
连接
″
或
″
耦接
″
至另一个元件时，其可以直接地连接或耦接至另一个元件，或者也可以存在中间元件。
55.类似地，应当理解，当诸如层、区域或衬底之类的元件被称作在另一个元件
″
上
″
时，其可以直接在另一个元件上，或者也可以存在中间元件。与之相反，术语
″
直接地
″
表示没有中间元件。还应当理解，术语
″
包含
″
、
″
包含着
″
、
″
包括
″
或者
″
包括着
″
，在本技术文件中使用时，指明存在所记载的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
56.还应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开。因此，在没有脱离本技术的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件在其他实施例中可以被称为第二元件。相同的参考标号或相同的参考标记符在整个说明书中表示相同的元件。
57.此外，本技术说明书通过参考理想化的示例性截面图和/或平面图和/或立体图来描述示例性实施例。因此，由于例如制造技术和/或容差导致的与图示的形状的不同是可预见的。因此，不应当将示例性实施例解释为限于在此所示出的区域的形状，而是应当包括由例如制造所导致的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的蚀刻区域通常会具有圆形的或弯曲的特征。因此，在图中示出的区域实质上是示意性的，其形状不是为了示出器件的区域的实际形状也不是为了限制示例性实施例的范围。

技术特征：
1.一种气压过渡装置，用于在晶圆传送过程中实现从大气压环境到真空环境的转换，其特征在于，包括：腔体；气泵，通过常关气动阀与所述腔体连接，被配置为向所述腔体充气或从所述腔体抽气；离子真空计，通过气管与所述腔体连接，被配置为测量所述腔体的气压；常开气动阀，设置于所述气管中靠近所述离子真空计的一端；气压感应器，设置于所述气管中靠近所述腔体的一端；控制单元，接收所述气压感应器的感应结果并根据所述感应结果控制所述常开气动阀开启或关闭。2.如权利要求1所述的气压过渡装置，其特征在于，根据所述感应结果控制所述常开气动阀开启或关闭包括：当所述气压感应器感应到所述腔体的气压大于等于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀关闭；当所述气压感应器感应到所述腔体的气压小于阈值气压时，所述控制单元控制所述常开气动阀开启。3.如权利要求2所述的气压过渡装置，其特征在于，所述阈值气压为0.5托至2托。4.如权利要求1所述的气压过渡装置，其特征在于，所述控制单元还控制所述常关气动阀的开启或关闭。5.如权利要求4所述的气压过渡装置，其特征在于，所述控制单元控制所述常关气动阀的方法为：所述控制单元控制所述常关气动阀中的第一电磁阀开启，所述第一电磁阀驱动压缩气体开启所述常关气动阀；所述控制单元控制所述常关气动阀中的第一电磁阀关闭，所述第一电磁阀不驱动压缩气体，所述常关气动阀关闭。6.如权利要求5所述的气压过渡装置，其特征在于，所述控制单元控制所述常开气动阀的方法包括：所述控制单元根据所述气压感应器的感应结果控制所述常开气动阀中的第二电磁阀开启，所述第二电磁阀驱动压缩气体经过逆止三通阀的第一通道关闭所述常开气动阀；所述控制单元控制所述常开气动阀中的第二电磁阀关闭，所述第二电磁阀不驱动压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启。7.如权利要求6所述的气压过渡装置，其特征在于，所述控制单元控制所述常关气动阀开启的同时向所述常开气动阀中的第三电磁阀发出相同的控制信号，控制所述第三电磁阀开启，所述第三电磁阀驱动压缩气体经过逆止三通阀的第二通道关闭所述常开气动阀；所述控制单元控制所述常关气动阀关闭的同时向所述常开气动阀中的第三电磁阀发出相同的控制信号，控制所述第三电磁阀关闭，所述第三电磁阀不驱动压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启。8.如权利要求7所述的气压过渡装置，其特征在于，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀并联，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀同时关闭时，没有压缩气体经过逆止三通阀，所述常开气动阀开启；所述第二电磁阀和所述第三电磁阀中的任意一个开启时，有压缩气体通过逆止三通阀，所述常开气动阀关闭。9.一种晶圆传送装置，其特征在于，包括：大气压腔体；
真空腔体；如权利要求1至8任一项所述的气压过渡装置，所述气压过渡装置的一端连接所述大气压腔体，所述气压过渡装置的另一端连接所述真空腔体，所述气压过渡装置被配置为实现晶圆在所述大气压腔体和所述真空腔体之间的传送。10.一种晶圆传送方法，其特征在于，包括：将如权利要求1至8任一项所述的气压过渡装置中的腔体充气至大气压环境；将所述腔体的一端与所述大气压腔体连通，将所述大气压腔体中的晶圆传送至所述腔体；断开所述腔体和所述大气压腔体，将所述腔体抽气至真空环境，将所述腔体的另一端与所述真空腔体连通，将所述腔体中的晶圆传送至所述真空腔体。

技术总结
本申请提供一种气压过渡装置、晶圆传送装置及晶圆传送方法，所述气压过渡装置包括：腔体；气泵，通过常关气动阀与所述腔体连接，被配置为向所述腔体充气或从所述腔体抽气；离子真空计，通过气管与所述腔体连接，被配置为测量所述腔体的气压；常开气动阀，设置于所述气管中靠近所述离子真空计的一端；气压感应器，设置于所述气管中靠近所述腔体的一端；控制单元，接收所述气压感应器的感应结果并根据所述感应结果控制所述常开气动阀开启或关闭。在气压过渡装置的腔体和离子真空计之间增加气压感应器和常开气动阀，在气压阈值以上时隔离离子真空计和腔体，保护离子真空计不被损坏，从而提高气压过渡装置的寿命。而提高气压过渡装置的寿命。而提高气压过渡装置的寿命。


技术研发人员：龚一阳 何
受保护的技术使用者：中芯南方集成电路制造有限公司
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2023/9/20