CN100530507C - 能够运载处理对象进入并离开真空室的真空处理系统 - Google Patents

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Abstract

第一和第二加载锁定机构安装在一个真空室内。一个外臂以及第一和第二机械臂安置在所述真空室的外面。所述外臂能够保持处理对象，并可以将所保持的处理对象送入第一加载锁定机构或送入第二加载锁定机构。所述第一机械臂可以在真空室外面的供应位置和第一加载锁定机构之间以及在所述供应位置和所述外臂之间传递所述处理对象。所述第二机械臂可以在所述供应位置和第二加载锁定机构之间以及在所述供应位置和所述外臂之间传递所述处理对象。

Description

能够运载处理对象进入并离开真空室的真空处理系统
相互引用的相关申请
本申请以2003年3月25日申请的日本专利申请No.2003-81815为基础，并要求其优先权，其全文并入此处以做参考。
技术领域
本发明涉及一种真空处理系统，尤其是一种用于运载处理对象进入并离开真空室且具有至少两个加载锁定机构的真空处理系统。
背景技术
以离子注入器为例说明传统的晶片运送方法。JPA HEI 3-29258(JPBHEI 7-54668)公开了一种具有一个装有两个加载锁定室的真空室离子注入器。晶片借助所述的加载锁定室送入或运出。
为了运送晶片，首先一个机械臂从所述加载锁定室捡起一块处理过的晶片，并将其运送到晶片供应区。然后，从晶片供应区捡起一块仍未处理的新晶片，并将其放在一个校准器上，以调节晶片的姿势(以凹口或定向平面为基础的位置校准)。然后，所述机械臂从所述校准器将所述晶片运送到所述加载锁定室。
由于使用了两个加载锁定室，因此晶片运送过程可以被加速。
在传统的离子注入器中，将晶片送入或运出加载锁定室以及将晶片送往另一个位置所花的时间比将离子注入晶片实际所花的时间要长。
发明内容
本发明的一个目的是为了缩短将一个处理对象送入或运出加载锁定室以及将其送往另一个位置所花的时间，并改进真空处理系统的工艺性能。
根据本发明的一个方面，提供了一种真空处理系统，包括：一个真空室，用于限定一个能够被抽成真空的内室；一个第一加载锁定机构，能够将一个处理对象送入或运出保持真空状态的所述真空室；一个第二加载锁定机构，能够将一个处理对象送入或运出保持真空状态的所述真空室；一个外臂，安置在所述真空室的外面，且能够保持所述待处理的对象，并将所保持的处理对象要么送入第一加载锁定机构要么送入第二加载锁定机构；一个第一机械臂，安置在所述真空室的外面，且能够在真空室外面的供应位置和第一加载锁定机构之间以及在所述供应位置和所述外臂之间传递所述处理对象；以及一个第二机械臂，安置在所述真空室的外面，且能够在所述供应位置和第二加载锁定机构之间以及在所述供应位置和所述外臂之间传递所述处理对象；一个控制装置，用于控制所述第一机械臂和所述外臂，从而使所述第一机械臂将一个第一处理对象从所述供应位置运送到所述外臂，然后将一个由第一加载锁定机构保持的第二处理对象运送到所述供应位置，在第一机械臂运送第二处理物对象时，所述外臂将所述第一处理对象送入所述第一加载锁定机构。
所述处理对象可以从所述第一机械臂传递到所述外臂，然后从所述外臂运送回所述第一或第二加载锁定机构。在所述外臂运送所述处理对象期间，第一机械臂可以将一个处理过的对象运出所述第一加载锁定机构。
因此本发明可以改进将一个处理对象送入所述真空室的运送性能以及真空处理效率。
附图说明
图1是如一个实施例所述的离子注入器的平面剖视图。
图2是如那个实施例所述的离子注入器的加载锁定机构的横截面视图。
图3是将一个晶片送入如那个实施例所述的离子注入器内的方法的示意图。
具体实施方式
图1是如本发明的一个实施例所述的离子注入器的平面剖视图。第一加载锁定机构1和第二加载锁定机构2安装在真空室50的底部上，真空室50的内部可以被抽成真空。第一和第二加载锁定机构1和2的详细结构后面将参照图2加以说明。通过第一加载锁定机构1和第二加载锁定机构2运载一块晶片进入并离开真空室50。
扫描臂9安置在真空室50内。安装在扫描臂9末端的台板10保持晶片并将其放在离子束30的传播路径上。离子束30的传播路径一般是水平的，且晶片相对于离子束30的传播方向保持垂直或倾斜。扫描电机20支承扫描臂9，使其在某一角度范围内旋转。由台板10保持的晶片因此可以在离子束30的传播路径的横向上往复运动。用于测量离子流的法拉第圆筒31相对于离子束30安置在下游。
支承扫描电机20的支承轴穿过真空室50的室壁延伸到真空室之外。俯仰电机21使该支承轴旋转。通过运转俯仰电机21，可使台板10倾斜，并使其位于加载位置10A上。当台板10位于加载位置10A上时，晶片一般保持水平状态。
内臂7和8安置在真空室50内。内臂7和8绕与第一和第二加载锁定机构1和2等距安置的旋转轴12旋转。加载位置10A和旋转轴12之间的距离等于第一加载锁定机构1和旋转轴12之间的距离。
内臂7和8可以保持晶片并将其从第一加载锁定机构1、第二加载锁定机构2和位于加载位置10A的台板10的任何位置运送到另一个位置。两个内臂7和8安置在不同的高度位置，因此它们可以彼此交叉旋转。因此，例如，由第一加载锁定机构1保持的晶片可以与由处于加载位置10A的台板10保持的晶片互换。类似地，由第二加载锁定机构2保持的晶片可以与由处于加载位置10A的台板10保持的晶片互换。
一个第一机械臂3、一个第二机械臂4、一个外臂5、一个校准器6、一个缓冲器11和多个环51安置在真空室50的外面。校准器6保持晶片并调节晶片的姿势，安装在一个定向平面或一个凹口(位置校准)内。缓冲区11暂时保持晶片。校准器6和缓冲器11安置在垂直重叠的位置。环51储存有多块晶片。储存在一个环51内的晶片起初都未被处理，然后一个接一个地被处理，并由仍未处理的晶片代替。所有晶片最后都被已处理过的晶片代替。
第一机械臂3可以将一块晶片从四个环51中安置在第一机械臂3附近的两个环51A、第一加载锁定机构1、校准器6和缓冲器11的任何位置运送到另一个任意位置。外臂5可以接收由校准器6保持的晶片，并且可以将其运送到第一加载锁定机构1或第二加载锁定机构2。第二机械臂4可以将一块晶片从四个环51中安置在第二机械臂4附近的两个环51B、第二加载锁定机构2、校准器6和缓冲器11的任何位置运送到另一个任意位置。第一机械臂3和第二机械臂4可以通过缓冲器11传递并接收晶片。
第一机械臂3、第二机械臂4、外臂5、内臂7和8等部件都由控制器15控制。
图2是表现真空室50及其第一加载锁定机构1和旋转轴12的安装区域的内部结构的横截面视图。第二加载锁定机构2的结构与第一加载锁定机构1的结构相同。
比晶片大的开口55形成在真空室50的底壁上并贯穿底壁。气缸64用于提升或降低大气侧分隔盖(闸阀)61。当大气侧分隔盖61提升到最高位置时，开口55从真空室50的外面关闭。图2给出了大气侧分隔盖61关闭开口55的状态。真空室50和大气侧分隔盖之间的接触区域由O型环保持密封。
支承轴62穿过大气侧分隔盖61的中心区域。支承轴62沿其穿过的区域由O型环保持密封。晶片提升台63安装在支承轴62的顶端、真空室50的内侧。气缸升降机65安装在支承轴62的另一端。通过操纵气缸升降机65，可以提起或降下晶片提升台63。待处理的晶片52放在晶片提升台63上。
支承轴73沿支承轴62的延长线安置在较高的位置上，并且穿过真空室50的底壁。支承轴73沿其穿过的区域由O型环保持密封。真空侧分隔盖71安装在支承轴73的底端、真空室50的内侧。用于提升或降低真空侧分隔盖71的气缸72安装在支承轴73的另一端。
当真空侧分隔盖71降低并与真空室50的底面接触时，开口55就由真空侧分隔盖71闭合。尽管图2给出了内臂7安置在真空侧分隔盖71下方的状态，但是在内臂7旋转到不影响真空侧分隔盖71下降的位置之后，真空侧分隔盖71下降。晶片提升台63也下降到不影响真空侧分隔盖71下降的位置。真空侧分隔盖71和真空室50之间的接触区域内安置有一个O型环，从而使这一接触区域保持密封。
双轴密封单元(旋转轴)12穿过真空室50上壁。内臂7安装在旋转轴12的一根轴的底端、真空室50的内侧，而另一根内臂8安装在另一根旋转轴12的另一根轴的下端。旋转轴12的双轴中的一根轴靠电机81旋转，而另一根轴靠电机82旋转。
当真空侧分隔盖71被提升时，内臂7和8可以旋转，从而使这两条内臂的末端可以插入晶片提升台63和真空侧分隔盖71之间。此时，内臂7和8可以将晶片52传递到晶片提升台63，或从晶片提升台63接收晶片52。
当大气侧分隔盖61从下侧上升到靠近开口55的位置且真空侧分隔盖71从上侧下降到靠近开口55的位置时，大气侧分隔盖61和真空侧分隔盖71之间就形成了一个密封空间。这一密封空间在下文中被称为加载锁定室。安装在真空室50底壁上的吸气/排气管85与加载锁定室的内侧相通。加载锁定室内的空气通过连接到吸气/排气管85上的真空泵86被排出，从而使这一内部空间保持真空状态。打开连接到吸气/排气管85上的氮气瓶87的阀门，氮气就进入加载锁定室，从而使其保持在大气压状态。
这样，加载锁定室可以成为真空状态或大气压状态，而与真空室50内的空间无关。晶片52可以被送入加载锁定室或从中取出，而仍能保持真空室50内的真空状态。
旋转轴84安置在真空室50的下方，用于支承处于旋转状态的外臂5。旋转轴84安置在旋转轴12向下的延长线上。电机83使旋转轴84旋转。
当大气侧分隔盖61和晶片提升台63下降时，外臂5就旋转，从而使外臂5的末端可以安置在晶片提升台63的上方。此时，晶片可以从外臂5传递到晶片提升台63。
接下来，参照图1到3说明晶片的运送过程和离子的注入过程。图3所示的每一根曲线U1-U5说明运送每块晶片的过程。
首先说明晶片U1的运送过程。第一机械臂3从环51运送晶片U1。然后，第一机械臂3旋转到校准器6的位置，并将晶片U1放在校准器6上。校准器6检测晶片U1的凹口的位置，以调节晶片U1的位置。在完成这一位置校准之后，晶片U1就从校准器7传递到外臂5。
外臂5旋转到第一加载锁定机构1的位置，并将晶片U1放在第一加载锁定机构1的晶片提升台63(见图2)上。第一加载锁定机构1的加载锁定室被抽成真空，从而使其内部保持真空状态。在达到真空之后，真空侧分隔盖71和晶片提升台63被提升。
内臂7把晶片U1运送到加载位置10A处就位的台板10。如果经过离子注入的晶片由台板10保持，另一个内臂8就将处理过的晶片从台板10运送到第一加载锁定机构1的晶片提升台63。也就是说，第一加载锁定机构1和台板10之间交换晶片。
台板10移动到离子注入位置，以将离子注入晶片U1。在离子注入之后，台板10移动到加载位置10A。此时，在晶片U1之后待处理的晶片U2已经通过后面将要说明的路径被运送到第二加载锁定机构2。由台板10保持的晶片U1与由第二加载锁定机构2保持的晶片U2交换。
晶片U1被引入到第二加载锁定机构2的加载锁定室。氮气被引入该加载锁定室，并且晶片U1被运送到真空室50的外面。第二机械臂4从第二加载锁定机构2接收晶片U1，并旋转到缓冲器11的位置，以将晶片U1运送到缓冲器11。
第一机械臂3从缓冲器11接收晶片U1，并旋转到环51的位置，以将晶片U1运输到环51。上述的这些过程完成了晶片U1的运送过程。
在上述过程中，第一机械臂3将晶片U1运送到校准器6，然后旋转到第一加载锁定机构1的位置。已经经过离子注入的晶片由第一加载锁定机构1保持。第一机械臂3从第一加载锁定机构1接收处理过的晶片，并旋转到环51的位置，以将处理过的晶片运送到环51。
在此期间，当第一机械臂3将处理过的晶片从第一加载锁定机构1运送到环51时，外臂5将仍未处理的晶片U1运送到第一加载锁定机构1。如果没有提供外臂5，这两个运送过程就无法同时进行。通过提供外臂5，可以改进运送性能。
接下来说明第二晶片U2的运送过程。第一机械臂3在将处理过的晶片运送到环51之后，就移动到环51的下一道槽，并将仍未处理的晶片U2送出环51。
第一机械臂3将运送来的晶片U2放在校准器6上，以调节晶片U2的位置。位置调节之后，晶片U2被外臂5运送道第二加载锁定机构2。第二加载锁定机构2的加载锁定室被抽成真空，并且晶片U2被送入真空室50内。
此时，经过离子注入并且由台板10保持的晶片U1位于加载位置10A处。由台板10保持的处理过的晶片U1与由第二加载锁定机构2保持的晶片U2交换。晶片U2被运送到离子注入位置，以往其中注入离子。
处理过的晶片U2被运送到加载位置10A。此时，在晶片U2之后待处理的晶片U3已经被运送到第一加载锁定机构1。位于加载位置10A的晶片U2与由第一加载锁定机构1保持的晶片U3交换。然后，晶片U2通过第一加载锁定机构1被运送到真空室50的外面，并且由第一机械臂3运送到环51。
在晶片U2借助于第一机械臂3和校准器6从环51被运送到外臂5期间，第二机械臂4将处理过的晶片从第二加载锁定机构2运送到缓冲器11。
在外臂5将晶片U2运送到第二加载锁定机构2期间，第一机械臂3将处理过的晶片运送出缓冲器11，并旋转到环51，以将其运送到环51。如上所述，第一机械臂3的运送性能和外臂5的运送性能同时进行，因此晶片的运送性能可以改进。
在晶片U2之后待处理的晶片U3沿与晶片U1的运送路径相似的运送路径移动。在晶片U3之后待处理的晶片U4沿与晶片U2的运送路径相似的运送路径移动。按奇数顺序待处理的晶片沿相同的运送路径移动，而按偶数顺序待处理的晶片也沿相同的运送路径移动。
如上所述，由于除了第一机械臂3和第二机械臂4之外还提供有外臂5，因此晶片的运送性能可以被改进。
在上述的实施例中，尽管离子注入器已经通过例子做了说明，但是该实施例不仅仅局限于离子注入器，该实施例系统的结构也可以应用于其他的真空处理系统。
已经联系最佳实施例对本发明做了说明，但本发明不仅仅局限于上述的最佳实施例，显然本领域普通技术人员还可以作出其他各种变动、改进、结合、等等。

Claims (5)

1.一种真空处理系统包括：
一个真空室，用于限定一个能够被抽成真空的内室；
一个第一加载锁定机构，能够将一个处理对象送入或运出保持真空状态的所述真空室；
一个第二加载锁定机构，能够将一个处理对象送入或运出保持真空状态的所述真空室；
一个外臂，安置在所述真空室的外面，且能够保持所述处理对象，并将所保持的处理对象送入第一加载锁定机构或送入第二加载锁定机构；
一个第一机械臂，安置在所述真空室的外面，且能够在真空室外面的供应位置和第一加载锁定机构之间以及在所述供应位置和所述外臂之间传递所述处理对象；以及
一个第二机械臂，安置在所述真空室的外面，且能够在所述供应位置和第二加载锁定机构之间以及在所述供应位置和所述外臂之间传递所述处理对象；
一个控制装置，用于控制所述第一机械臂和所述外臂，从而使所述第一机械臂将一个第一处理对象从所述供应位置运送到所述外臂，然后将一个由第一加载锁定机构保持的第二处理对象运送到所述供应位置，在第一机械臂运送第二处理物对象时，所述外臂将所述第一处理对象送入所述第一加载锁定机构；
一个缓冲器，安置在所述真空室的外面，用于暂时保持所述处理对象，
其中，所述第一机械臂和所述第二机械臂可以通过所述缓冲器将所述处理对象从它们中的一个传递到另一个。
2.如权利要求1所述的真空处理系统，其特征在于所述控制装置控制第一机械臂、第二机械臂和所述外臂，从而使第二机械臂将一个第三处理对象从所述第二加载锁定机构运送到所述缓冲器，与此同时，第一机械臂将一个第四处理对象从所述供应位置运送到所述外臂，然后所述第一机械臂将所述第三处理对象从所述缓冲器运送到所述供应位置，并且与此同时，所述外臂将所述第四处理对象送入所述第二加载锁定机构。
3.如权利要求1所述的真空处理系统，还包括：
一个安置在真空室内的保持机构，所述保持机构能够保持处理对象，并将所述处理对象从所述处理对象接受处理的一个处理位置移动到一个加载位置，并从所述加载位置移动到所述处理位置；以及
一个内臂，能够交换加载位置处的一个处理对象和由所述第一或第二加载锁定机构保持的一个处理对象，而所述保持机构将一个处理对象保持在所述加载位置处。
4.如权利要求3所述的真空处理系统，其特征在于所述内臂包括一个第一臂和一个第二臂，两者能够独立旋转，所述第一和第二臂沿旋转轴方向支承在不同的位置处，所述第一臂沿第一旋转方向旋转，以将一个处于所述加载位置处的处理对象移动到所述第一或第二加载锁定机构，并且与此同时，所述第二臂沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，以将另一个处理对象从所述第一或第二加载锁定机构移动到所述加载位置。
5.如权利要求1所述的真空处理系统，还包括：
一个安置在所述真空室的外面的校准器，用于从所述第一机械臂接收处理对象，调节所述处理对象的姿势，并将姿势调节过的所述处理对象传递到所述外臂，
其特征在于所述外臂借助于所述校准器从所述第一机械臂接收所述处理对象。
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