一种RTP设备自动化结构和实施方法与流程

一种rtp设备自动化结构和实施方法
技术领域
1.本发明涉及半导体生产设备技术领域，具体为一种rtp设备自动化结构和实施方法。


背景技术：

2.全自动rtp(rapid thermal processing快速热处理)设备工作过程中，需要机器人进行取放晶圆片，具体是由机器人手臂抓取晶圆并水平方向运动将晶圆放入真空腔室中的石英支架上后退出。rtp工作时，晶圆边缘区域散热比晶圆中间区域更快，导致晶圆表面的温度均匀性不好，行业内的解决办法是在晶圆周围增加一个和晶圆同材质的圆环，加热时圆环对晶圆边缘进行温度补偿从而达到均匀温度的目的。
3.但这种温度补偿圆环和要进行加热的晶圆片处在同一平面，对机器人手臂取放晶圆片的路径有阻挡，故需要在机器人手臂取放晶圆片时将温度补偿环移开，晶圆片放置好后再将温度补偿环复位。但这种方法操作困难，且工序较复杂，具有效率低下的问题。
4.公布号cn1885506a的发明专利申请公开了一种半导体晶片的快速热处理方法。该申请直接将半导体晶片安装在石英针上，仍然没有解决上述提到的问题，存在加热时，晶圆边缘区域散热比晶圆中间区域更快，导致晶圆表面的温度均匀性不好的问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：提供一种简单易实现的rtp设备自动化结构和实施方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.一种rtp设备自动化结构，包括支架、圆环、温度补偿环和支杆；
8.所述支架为框架结构，包括两侧梁和位于两侧梁的端部且连接两侧梁的横梁；
9.所述支架中间设置有多个顶针用于支撑圆晶片，所述支架的两侧梁上端分别开设有对称的凹槽，所述支架的尾部处转动安装有连杆；
10.所述温度补偿环固定安装在圆环上，所述圆环的底部远离中心的位置固定安装有横置的转动棒；所述转动棒的两端分别安装在支架的两侧梁的凹槽内；
11.所述支杆具有连接部和支撑部，所述支撑部位于连接部的前端；所述连接部开设有转动槽，所述支杆通过转动槽和连杆的配合转动安装在所述支架上，所述支撑部抵在圆环的下端。
12.优点：本发明通过支架、圆环、温度补偿环和支杆等结构的设置，温度补偿环与圆环固定，一侧底部通过转动棒转动安装在支架上，另一侧底部由支杆的支撑部抵靠，通过让支杆的支撑部向下运动，从而使得圆环和温度补偿环能够与水平面呈一定的夹角，让晶圆片能够顺利放入温度补偿环的中间。因此本发明的整体结构简单，容易实现。
13.优选地，所述支架的横梁和两侧梁内侧均设置有一个连接杆，顶针分别安装在连接杆的端部。
14.优选地，所述圆环的上端设置有两个定位支撑柱，所述温度补偿环上开设有两个与定位支撑柱对应的圆孔，所述圆环和温度补偿环之间通过定位支撑柱和圆孔的配合固定。
15.优选地，所述转动棒的两端均具有加工台阶，两个所述加工台阶分别安装在支架的两侧梁的凹槽内。
16.优选地，所述支杆还具有限位部，限位部位于连接部的尾部，所述支杆为“z”字型结构；
17.还包括拉杆，所述限位部上开设有限位卡槽，所述拉杆通过限位卡槽固定安装在限位部上。
18.优选地，所述拉杆与电机或气缸连接。
19.优选地，所述连接部具有平行的两个。
20.优选地，所述支架、圆环、支杆和转动棒的材质均为石英。
21.优选地，所述温度补偿环的材质与晶圆片相同，且所述温度补偿环的内径大于晶圆片的直径。
22.本发明还公开了一种应用上述rtp设备自动化结构的实施方法：
23.将本自动化结构水平放入石英腔室中，并将拉杆设置在石英腔室的外侧，并通过电机驱动；
24.当安装晶圆片时，电机带动拉杆向上运动到指定位置，拉杆带动支杆的限位部向上运动，从而带动连接部进行转动，此时支杆的支撑部下落，因此圆环位于支杆的一侧失去支撑也将向下运动；圆环的另一侧通过转动棒的转动，从而使得圆环与水平面形成一个夹角以能够使机器人手臂进入，并将晶圆片放置在支架的三个顶针上；
25.当机器人手臂取放晶圆片完成后，电机带动拉杆向下运动回原点，此时，拉杆带动支杆的限位部向下运动，从而带动安装部进行转动，支杆的支撑部上升，从而将圆环顶起达到水平状态，使得温度补偿环和晶圆片处于同心同水平位置。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.(1)本发明通过支架、圆环、温度补偿环和支杆等结构的设置，温度补偿环与圆环固定，一侧底部通过转动棒转动安装在支架上，另一侧底部由支杆的支撑部抵靠，通过让支杆的支撑部向下运动，从而使得圆环和温度补偿环能够与水平面呈一定的夹角，让晶圆片能够顺利放入温度补偿环的中间。因此本发明的整体结构简单，容易实现。
28.(2)本实施方法在安放圆晶片时，能够通过电机驱动本结构进行动作，从而实现圆环和温度补偿环绕着转动棒向下运动，与水平面呈一定的夹角，能够让圆晶片顺利放入温度补偿环中间；随后机器人手臂取出时，电机驱动本结构复位，使得圆环和温度补偿环恢复水平状态，温度补偿环和晶圆片处于同心同水平位置。动作效率高。
29.(3)本发明的支架、圆环、支杆和转动棒的材质均为石英，材料简单易获得，成本低。
附图说明
30.图1为本发明的实施例的组装示意图；
31.图2为本发明的实施例的支架结构示意图；
32.图3为本发明的实施例的圆环和温度补偿环的连接示意图；
33.图4为本发明的实施例的支杆结构示意图；
34.图5为本发明的实施例的晶圆片的放置过程示意图；
35.图6为本发明的实施例的晶圆片的放置过程的正视图；
36.图7为本发明的实施例的机器人手臂退出示意图；
37.图8为本发明的实施例的机器人退出的正视图；
38.图中：1、支架；2、圆环；3、温度补偿环；4、支杆；5、石英腔室；6、拉杆；7、机器人手臂；8、晶圆片；11、侧梁；12、横梁；13、顶针；14、连杆；15、连接杆；111、凹槽；21、转动棒；22、定位支撑柱；23、结构支撑柱；211、加工台阶；31、圆孔；41、连接部；42、支撑部；43、限位部； 411、转动槽；431、限位卡槽。
具体实施方式
39.为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
40.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.参阅图1，本实施例公开了一种rtp设备自动化结构，包括支架1、圆环 2、温度补偿环3和支杆4。
42.参阅图1和图2，本实施例中，支架1为矩形框架结构，具体的，包括两侧梁11和位于两侧梁11的端部且连接两侧梁11的横梁12。两侧梁11的尾部转动安装有连杆14，连杆14与横梁12平行。支架1的横梁12和两侧梁 11内侧均设置有一个连接杆15，连接杆15的端部分别安装有一个顶针13，三个顶针13用于支撑圆晶片。支架1的两侧梁11上端分别开设有对称的凹槽111，凹槽111位于靠近横梁12处。
43.参阅图1和图3，温度补偿环3固定安装在圆环2上，横置的转动棒21 固定安装在圆环2的底部远离中心的位置；转动棒21的两端分别安装在支架 1的两侧梁11的凹槽111内，转动棒21安装在凹槽111内时，转动棒21位于连接杆15的上方。
44.本实施例的圆环2能够绕着转动棒21进行转动，通过向上提升远离转动棒21一侧的圆环2时，能够使得圆环2绕着转动棒21向上运动；通过向下拉动远离转动棒21一侧的圆环2时，能够使得圆环2绕着转动棒21向下运动。
45.在一些实施例中，转动棒21的两端均具有加工台阶211，两个加工台阶 211分别安装在支架1的两侧梁11的凹槽111内。通过设置加工台阶211的设置，能够限制转动棒21使其不可沿着轴向随意窜动，能够很好的保证支架 1可绕转动棒21转动。
46.在一些实施例中，圆环2的上端设置有两个定位支撑柱22，定位支撑柱 22为台阶型，具有定位功能。温度补偿环3上开设有两个与定位支撑柱22对应的圆孔31，圆环2和温度补偿环3之间通过定位支撑柱22和圆孔31的配合固定。通过定位支撑柱22和圆孔31的配合，达到了圆环2和温度补偿环3 的限位效果。其中，还设置一个结构支撑柱23对温度补偿环3进行支撑。
47.温度补偿环3的材质与晶圆片8相同，且温度补偿环3的内径大于晶圆片8的直径。从而能够保证晶圆片8能够安装在温度补偿环3中。
48.参阅图1和图4，支杆4为“z”字型结构，具有连接部41、位于连接部 41前端的支撑部42和位于连接部41尾部的限位部43。连接部41开设有转动槽411，支杆4通过转动槽411和连杆14的配合转动安装在支架1上，支撑部42抵在圆环2的下端。连接部41为平行的两个，即为双连杆14结构，从而保证支杆4在工作时的稳定和牢固。支杆4的支撑部42上端具有倒角，从而能够避免对圆环2的下端制造划痕。
49.限位部43上开设有限位卡槽431，拉杆6的一端通过限位卡槽431与限位部43固定安装，拉杆6的另一端可以与电机气缸等可以提供上下往复运动的动力源连接，从而带动拉杆6上下运动。
50.本实施例的支架1、圆环2、支杆4和转动棒21的材质均为石英。石英具有坚硬、耐磨、化学性能稳定等特性，从而保证本实施例的各部件的强度和稳定性。
51.参阅图5和图6，本实施例具体实施过程中，晶圆片8的热处理通常在真空腔室中完成，因此先将整个结构水平放入石英腔室5中，同时将限位部43 和拉杆6放在腔室外部，并在腔室外部设置动力源连接拉杆6，本实施例的动力源选择电机，通过电机带动拉杆6上下往复运动。
52.参阅图5和图6，当安装晶圆片8时，电机带动拉杆6向上运动到指定位置，拉杆6带动支杆4的限位部43向上运动，从而带动连接部41进行转动，此时支杆4的支撑部42下落，因此圆环2位于支杆4的一侧失去支撑也将向下运动；圆环2的另一侧通过转动棒21的转动，从而使得圆环2与水平面形成一个夹角以能够使机器人手臂7进入，并将晶圆片8放置在支架1的三个顶针13上。
53.参阅图7和图8，当机器人手臂7取放晶圆片8完成后，电机带动拉杆6 向下运动回原点，此时，拉杆6带动支杆4的限位部43向下运动，从而带动安装部进行转动，支杆4的支撑部42上升，从而将圆环2顶起达到水平状态，使得温度补偿环3和晶圆片8处于同心同水平位置。
54.本实施例能够在石英腔室5内完成温度补偿环3的移动，并将晶圆片8 顺利放入温度补偿环3的中间，整体结构操作简单，容易实现，动作效率高，同时相关零部件为常规的石英材质，容易获得且成本低。
55.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
56.以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。