一种用于晶圆外延处理的自动化设备及其操作方法
技术领域
本发明涉及晶圆外延处理技术领域，特别是涉及一种用于晶圆外延处理的自动化设备及其操作方法。
背景技术
在半导体芯片及分立器件制造过程中，外延片作为一种衬底材料有其重要地位。硅外延是指通过物理或者化学的方法在单晶硅衬底上沉积一层单晶硅薄膜，表征外延片品质主要参数有厚度和电阻率。在实际的工业生产中，化学气相淀积(CVD)技术被广泛应用，多片平板外延炉生产大功率器件参数稳定，生产效率高。在化学气相淀积(CVD)设备中占有重要地位。
在实际生产过程中，晶圆的外延层厚度的波动会导致后道工艺的异常失效，膜厚偏厚，会导致功率器件导通电阻(RDSON)变高，管芯后期使用过程中器件的发热变高，有效寿命变短，耐用寿命试验中容易出现不良，而膜厚偏薄，会直接导致击穿(VDS)不够，管芯直接失效。
传统方法采用光电传感器进行识别判断，化学气相淀积(CVD)支撑器表面在1000℃高温下进行化学反应。被测表面特征(颜色、粗糙度、光泽、表面曲率、倾斜角度)随时变化，测量结果小于0.5mm，导致晶圆放入支撑器凹槽内位置不固定，产品膜厚波动大，测量误差大于1mm晶圆无法准确放入支撑器凹槽内，导致产品失效。
为了方便外控制外延片在生产过程中的质量，设计一种带有高精度检测结构的输送台是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于晶圆外延处理的自动化设备，有效降低晶圆的膜厚和电阻率波动、解决晶圆因在支撑器上位置偏差过大导致产品失效的问题，同时提高晶圆外延处理的效率、保证产品质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于晶圆外延处理的自动化设备，包括外轮廓检测台、晶圆反应台和第一机械手，所述的外轮廓检测台右侧安装有晶圆反应台，晶圆反应台上端转动安装有转台，所述的外轮廓检测台上转动安装有与转台对应的第二机械手，所述的外轮廓检测台和晶圆反应台的上端安装有密封罩，所述的密封罩左端安装有与密封罩连通的置换腔平台，所述的置换腔平台内安装有第一高分辨率图像识别装置，所述的置换腔平台的左侧转动安装有与其对应的第一机械手，所述的第一机械手的前后侧分别安装有送料台和下料台，密封罩内充满氮气。
所述的转台下端中部与晶圆反应台内的竖直伺服电机的主轴相连，所述的转台上端面绕圆心均匀布置有若干的晶圆放置槽，所述的转台最左端布置有定位U型缺口，所述的定位U型缺口上方安装有第二高分辨率图像识别装置。
所述的置换腔平台包括平台本体、放置平台和置换腔密封罩，所述的平台本体上端面中部安装有放置平台，放置平台上端面中部布置有放置槽，所述的平台本体上安装有置换腔密封罩，置换腔密封罩左右侧中部分别安装有上下移动的进口门和出口门，所述的进口门和出口门下端均与开启气缸的主轴相连，所述的出口门处的开口与密封罩的左端连通。
所述的第二机械手和第一机械手均采用吸盘式机械手结构。
本技术方案的具体操作如下：
(a)、首先通过第一机械手将晶圆从送料台转送到置换腔平台的进口处；(b)、通过开启气缸开启进口门，之后第一机械手将晶圆放置在放置平台的放置槽内，之后通过第一高分辨率图像识别装置对晶圆整体进行检测，晶圆出现损坏时，通过第一机械手取出，并更换新的晶圆，反之，则进行下一步；(c)关闭进口门，并通过置换腔平台内的充氮气系统往腔体内充氮气，将进入的空气排出；(d)、然后打开出口门，将晶圆转送到转台的第一个晶圆放置槽内，然后关闭出口门并，启动竖直伺服电机顺时针转动一个工位；(e)、重复a、b、c和d个步骤，将晶圆送入到转台的每一个晶圆放置槽后，往密封罩内充入氢气和三氯氢硅，对晶圆上表面进行外延处理；(f)、完成后，再次往密封罩内充入氮气，并开启置换腔平台，通过第二机械手和第一机械手将完成外延处理的晶圆按原路已送到下料台的位置处。
有益效果：本发明涉及一种用于晶圆外延处理的自动化设备，其具体优点如下：
(1)、通过安装置换腔平台，用来避免外部空气进入到整个反应腔设备内，造成安全隐患；
(2)、通过在置换腔平台上安装第一高分辨率图像识别装置以及放置平台，用来检测晶圆是否发生损坏；
(3)、通过在转台上安装定位U型缺口以及第二高分辨率图像识别装置，用来实现转台自动定位，同时实时监控反应腔情况。
附图说明
图1是本发明的结构视图；
图2是本发明所述的转台的俯视图；
图3是本发明图2处A处放大图；
图4是本发明所述的置换腔平台的结构视图；
图5是本发明所述的置换腔平台的俯视图。
图示：1、外轮廓检测台，2、晶圆反应台，3、第一机械手，4、置换腔平台，5、第一高分辨率图像识别装置，6、第二机械手，7、第二高分辨率图像识别装置，8、转台，9、定位U型缺口，10、晶圆放置槽，11、平台本体，12、放置平台，13、开启气缸，14、放置槽，15、置换腔密封罩，16、进口门，17、出口门，18、送料台，19、下料台。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种用于晶圆外延处理的自动化设备，如图1—5所示，包括外轮廓检测台1、晶圆反应台2和第一机械手3，所述的外轮廓检测台1右侧安装有晶圆反应台2，晶圆反应台2上端转动安装有转台8，所述的外轮廓检测台1上转动安装有与转台8对应的第二机械手6，所述的外轮廓检测台1和晶圆反应台2的上端安装有密封罩17，所述的密封罩17左端安装有与密封罩17连通的置换腔平台4，所述的置换腔平台4内安装有第一高分辨率图像识别装置5，所述的置换腔平台4的左侧转动安装有与其对应的第一机械手3，所述的第一机械手3的前后侧分别安装有送料台18和下料台19，密封罩17内充满氮气。
本技术方案中主要提到的是自动输送晶圆，并对晶圆进行外延处理的设备，该技术方案中通过安装密封罩17用来对外延处理过程中进行密封，避免氧气混入与氢气混合发生爆炸，同时设备上安装了置换腔平台4，置换腔平台4对晶圆输入和输出口起到一个过渡作用，当输入晶圆的时候，晶圆会先滞留在置换腔平台4内，之后关闭输入端的开口，置换腔平台4内的氮气填充系统，对置换腔平台4内充入氮气，安排出多余空气，同时置换腔平台4上安装有第一高分辨率图像识别装置5，第一高分辨率图像识别装置5能够对晶圆外轮廓进行检测，判断晶圆是否磨损。
优选的，所述的转台8下端中部与晶圆反应台2内的竖直伺服电机的主轴相连，所述的转台8上端面绕圆心均匀布置有若干的晶圆放置槽10，所述的转台8最左端布置有定位U型缺口9，所述的定位U型缺口9上方安装有第二高分辨率图像识别装置7，由于晶圆上布置有缺口，每一个晶圆放置槽10都必须与晶圆对齐，所以为了确保晶圆不被损坏，在转台8上设置有定位U型缺口9，易损坏的晶圆能够精确的进入到晶圆放置槽10内。
优选的，所述的置换腔平台4包括平台本体11、放置平台12和置换腔密封罩15，所述的平台本体11上端面中部安装有放置平台12，放置平台12上端面中部布置有放置槽14，所述的平台本体11上安装有置换腔密封罩15，置换腔密封罩15左右侧中部分别安装有上下移动的进口门16和出口门17，所述的进口门16和出口门17下端均与开启气缸13的主轴相连，所述的出口门17处的开口与密封罩17的左端连通，设计了进口门16和出口门17，方便通过充氮气系统对置换腔平台4进行排空气处理，避免空气随着晶圆输送而进入到反应腔，大大降低安全隐患的同时，也降低了运输成本。
优选的，所述的第二机械手6和第一机械手3均采用吸盘式机械手结构，晶圆进行外延处理的时候，需要通过第二机械手6和第一机械手3对齐进行翻转，晶圆处于转台8时，其外延面位于上方，第一机械手3运输的时候，第一机械手3的吸盘吸住放置于送料台18的晶圆下端面，之后翻转，并将晶圆反向输送到运输到置换腔平台4内，第二机械手6的吸盘吸附住置换腔平台4上的晶圆的正面，并将晶圆输送到转台8上，此时晶圆下端面外露进行外延处理，而处理好后的晶圆则经过第二机械手6和第一机械手3输送到下料台19位置处。
本技术方案的具体操作如下：
(a)、首先通过第一机械手3将晶圆从送料台18转送到置换腔平台4的进口处；(b)、通过开启气缸13开启进口门16，之后第一机械手3将晶圆放置在放置平台12的放置槽14内，之后通过第一高分辨率图像识别装置5对晶圆整体进行检测，晶圆出现损坏时，通过第一机械手3取出，并更换新的晶圆，反之，则进行下一步；(c)、关闭进口门16，并通过置换腔平台4内的充氮气系统往腔体内充氮气，将进入的空气排出；(d)、然后打开出口门17，将晶圆转送到转台8的第一个晶圆放置槽10内，然后关闭出口门17并，启动竖直伺服电机顺时针转动一个工位；(e)、重复a、b、c和d个步骤，将晶圆送入到转台8的每一个晶圆放置槽10后，往密封罩17内充入氢气，和三氯氢硅，对晶圆上表面进行外延处理；(f)、完成后，再次往密封罩17内充入氮气，并开启置换腔平台4，通过第二机械手6和第一机械手3将完成外延处理的晶圆按原路已送到下料台19的位置处。
