CN101330032B - 等离子体处理设备及其过渡腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体处理设备的过渡腔室，其中设置载板升降装置，该载板升降装置能够在竖直方向上往复运动；基片载板进入所述过渡腔室后，所述载板升降装置能够使其脱离所述载板传送装置。本发明还提供一种包括上述过渡腔室的等离子体处理设备。本发明将单次装载或者卸载一块基片载板的操作方式改进为单次装载或者卸载两块或者多块基片载板的操作方式，因而显著提升了装载或者卸载的效率，进而有效提高了等离子体处理设备的产能。另一方面，由于可以向各个反应腔室中均传送一个基片载板，各基片载板可以在同一工艺周期内同步完成完整的工艺过程，进而确保基片具有较高的加工质量。

Description

等离子体处理设备及其过渡腔室

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种用于在工艺腔室与大气环境之间传送基片载板的过渡腔室。本发明还涉及一种包括上述过渡腔室的等离子体处理设备。

背景技术

等离子体处理设备已被广泛地应用于微电子技术领域。

请参考图1，图1为一种等离子体处理设备的结构示意图。

等离子体处理设备1具有依次相邻的装载腔室11、预热腔室12、反应腔室13以及卸载腔室14，基片载板16在载板传送装置(例如由若干传送辊15组成的传送辊组)的带动下依次经过上述各腔室。当然，等离子体处理设备1也可以具有其他具体结构形式。

预热腔室12、反应腔室13保持真空状态；装载基片载板16时，装载腔室11与大气环境连通，基片载板16装载完毕后可将装载腔室11密封，并将其抽为真空状态；然后将装载腔室11与真空状态下的预热腔室12连通，基片载板16即可进入预热腔室12以及反应腔室13中，并完成相应的操作。基片17在反应腔室13中的工艺过程完成后，可以将基片载板16送入真空状态下的卸载腔室14，接着将卸载腔室14与反应腔室13相隔离，然后将卸载腔室14与大气环境连通，此时即可将基片载板16送出等离子处理设备1。在一个工艺周期内反应腔室13仅对一块基片载板16中的基片17进行加工，因此等离子体处理设备1的产能较低。

上述装载腔室11和卸载腔室14用于在真空环境与大气环境之间传递基片载板16，均为过渡腔室。

请参考图2，图2为另一种等离子体处理设备的结构示意图。

另一种等离子体处理设备2具有依次相邻的装载腔室21、预热腔室22、第一反应腔室231、第二反应腔室232以及卸载腔室24；基片载板26在一系列传送辊25的带动下依次经过上述各腔室。基片载板26装载和卸载的方式与上述等离子体处理设备1相同，即仍通过过渡腔室(装载腔室21和卸载腔室24)在大气环境与真空环境之间转移。

可以每隔半个工艺周期向装载腔室21中装入一块基片载板26。当基片载板26中的基片27在第一反应腔室231中完成预定工艺过程的二分之一后，将其传送至第二反应腔室232以完成另二分之一的工艺过程；同时，将下一块基片载板26送入第一反应腔室231中并完成首个二分之一工艺过程，如此循环。当然，还可以设置三个甚至更多的反应腔室，此时工作原理相似。在一个工艺周期内等离子处理设备2可以对两块甚至多块基片载板26中的基片27进行加工，其产能将得到提高。

但上述等离子体处理设备2产能的进一步提高受到载板装载效率的限制。如前所述，基片载板26通过过渡腔室的装载和卸载操作在大气环境与真空环境之间转移；由于涉及密封、抽真空等一系列操作，上述装载以及卸载过程较为费时。而等离子体处理设备2在半个工艺周期甚至更短的时间内即需要进行一次装载操作和一次卸载操作，所以上述较为费时的装载操作和卸载操作将对等离子体处理设备2的整体运转速度产生显著制约，致使难以在一个工艺周期内及时完成多次装载以及卸载操作；因此，等离子体处理设备2的产能仍不理想。

因此，如何有效提高过渡腔室的装、卸载效率进而提高等离子体处理设备的产能，是本领域的技术人员目前需要解决的技问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种过渡腔室，具有较高的装载以及卸载效率，进而能够有效提高其所应用的等离子体处理设备的产能。本发明的另一目的是提供一种包括上述过渡腔室的离子体处理设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种过渡腔室，设置于等离子体处理设备的工艺腔室与大气环境之间，基片载板在载板传送装置的带动下自大气环境或者工艺腔室进入该过渡腔室；所述过渡腔室中设置载板升降装置，该载板升降装置能够在竖直方向上往复运动；基片载板进入所述过渡腔室后，所述载板升降装置使其脱离所述载板传送装置，另一基片载板装载于所述载板传输装置，并在所述载板传输装置的带动下进入所述过渡腔室。

进一步，所述载板升降装置包括：连接横梁，水平地设置于所述过渡腔室中，且垂直于基片载板的传送方向；所述连接横杆的高度在驱动部件的作用下改变；左支杆和右支杆，竖直地设置且分别固定连接于所述连接横梁的两端部；所述左支杆和右支杆位于所述载板传送装置的左右两侧，两者的间距大于基片载板在垂直于其传送方向上的宽度；左支片和右支片，水平设置且分别与所述左支杆和右支杆固定连接；所述左支片和右支片的高度相同、延伸方向相对，且两者末端的间距小于基片载板在垂直于其传送方向上的宽度。

进一步，所述连接横梁的两端部分别固定连接左连接杆和右连接杆，两者沿基片载板的传送方向延伸；所述左支杆通过该左连接杆固定连接于所述连接横梁的左端部，所述右支杆通过该右连接杆固定连接于所述连接横梁的右端部。

进一步，所述左连接杆固定连接至少两根左支杆，所述右连接杆固定连接至少两个右支杆。

进一步，所述载板传送装置为传送辊组，所述左支杆和右支杆设置于各传送辊的间隙中。

进一步，所述左支杆连接有至少两层所述左支片，所述右支杆连接有相同层数的所述右支片；位于同一层的左支片和右支片的高度相同。

进一步，所述左支片或者右支片的层数比所述等离子体处理设备中反应腔室的数目少一个。

进一步，所述驱动部件通过竖直穿过所述过渡腔室顶部或者底部的连接立柱带动所述连接横梁；所述连接立柱与所述过渡腔室的顶壁或者底壁之间设有动密封装置。

进一步，所述动密封装置具体为波纹管。

本发明还提供一种等离子体处理设备，包括用于接纳基片载板的装载腔室、用于向外传送基片载板的卸载腔室，以及位于所述装载腔室与所述卸载腔室之间的反应腔室；所述装载腔室和所述卸载腔室均为上述任一项所述的过渡腔室。

本发明所提供技术方案改变了单次装载或者卸载基片载板的数目，将单次装载或者卸载一块基片载板的操作方式改进为单次装载或者卸载两块或者多块基片载板的操作方式。具体地说，本发明所提供的过渡腔室中设有能够在竖直方向上往复运动的载板升降装置，当基片载板进入所述过渡腔室后，所述载板升降装置能够使其脱离所述载板传送装置；所述基片载板脱离所述载板传送装置后，可以通过所述载板传送装置继续向所述过渡腔室中送入至少一块基片载板，此时所述过渡腔室中可以容纳至少两块基片载板。这样，单次操作可以装载或者卸载至少两块基片载板，因而显著提升了装载或者卸载的效率，进而有效提高了等离子体处理设备的产能。

附图说明

图1为一种等离子体处理设备的结构示意图；

图2为另一种等离子体处理设备的结构示意图；

图3为本发明所提供等离子体处理设备的工作方式示意图；

图4为本发明所提供过渡腔室一种具体实施方式的主视示意图；

图5为图4所示过渡腔室的俯视示意图；

图6为图4所示过渡腔室的侧视示意图；

图7为本发明所提供载板升降装置一种具体实施方式的轴测示意图；

图8为图7所示提供载板升降装置的俯视示意图；

图9为图4所示提供载板升降装置的主视示意图；

图10为图4所示过渡腔室处于工作状态下的正视示意图；

图11为图4所示过渡腔室处于工作状态下的侧视示意图；

图12为本发明所提供载板升降装置另一种具体实施方式的轴测示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种过渡腔室，具有较高的装载以及卸载效率，进而能够有效提高其所应用的等离子体处理设备的产能。本发明的另一核心是提供一种包括上述过渡腔室的离子体处理设备。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3，图3为本发明所提供等离子体处理设备的工作方式示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的等离子体处理设备3包括依次相邻的装载腔室31、预热腔室32、第一反应腔室331、第二反应腔室332以及卸载腔室34；基片载板38在载板传送装置的带动下依次经过上述各腔室，基片载板38上设置待处理的基片37。所述载板传送装置具体可以是由一系列的传送辊35组成的传送辊组。

过渡腔室通常包括装载腔室31与卸载腔室34，两者的结构相同；因此，本文仅以装载腔室31为例对本发明所提供的过渡腔室进行说明。

本发明所提供技术方案的基本构思在于，在装载腔室31中设置能够沿竖直方向上升和下降的载板升降装置4(下文对其有详细描述)；这样，如图3中空心箭头所示，当第一个基片载板38进入装载腔室31后，可以通过载板升降装置4将其竖直上托起，以便能够向装载腔室31中送入第二个甚至更多的基片载板38。因此，基片载板38的装载效率将得到成倍提高，从而有效提高等离子处理设备3的产能。

请参考图4至图6，图4为本发明所提供过渡腔室一种具体实施方式的主视示意图；图5为图4所示过渡腔室的俯视示意图；图6为图4所示过渡腔室的侧视示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的装载腔室31呈长方体，其中设有作为载板传送装置的传送辊组；所述传送辊组由若干传送辊35组成，传送辊35可以是横贯装载腔室31的整根辊，也可以是本具体实施方式所示的两根短辊。通过传送辊35的转动能够将基片载板38送入或者送出装载腔室31。装载腔室31横截面的长、宽显然分别略大于基片载板38的长、宽(参考图10、图11)，装载腔室31的高度可以适当加大，从而为载板升降装置4提供行程空间。

请对照图7至图9，图7为本发明所提供载板升降装置一种具体实施方式的轴测示意图；图8为图7所示提供载板升降装置的俯视示意图；图9为图4所示提供载板升降装置的主视示意图。

载板升降装置4设于装载腔室31中。在一种具体实施方式中，本发明所提供的载板升降装置4包括连接横梁41，连接横梁41水平设置，且其延伸方向垂直于基片载板38的传送方向(也即连接横梁41与传送辊35相平行)。

连接横杆41与驱动部件连接，其高度可以在上述驱动部件的作用下改变；上述驱动部件具体可以是气缸、电机或者其他常见的动力设备。可以通过各种常规的方式将连接横杆41与上述驱动部件连接，比如，可以在连接横梁41的底部设置连接立柱45，连接立柱45竖直地穿过装载腔室31的底壁，从而将位于装载腔室31内部的连接横梁41与位于装载腔室31外部的驱动部件连接。

为了保持密封，连接立柱45与装载腔室31底壁之间设有动密封装置46，以避免连接立柱45相对于装载腔室31底壁运动时空气自两者的间隙渗入。动密封装置46具体可以是波纹管。

需要指出的是，在理论上连接立柱45还可以设置在连接横梁41的顶部，从而使其竖直地穿过装载腔室31的顶壁，此时，所述驱动部件设置于装载腔室31的顶部。

请参考图10、图11，图10为图4所示过渡腔室处于工作状态下的正视示意图；图11为图4所示过渡腔室处于工作状态下的侧视示意图。

连接横梁41的两端部分别设有左支杆421和右支杆422。左支杆421和右支杆422竖直设置，两者分别位于所述载板传送装置的左右两侧，且两者的间距应当略大于基片载板38在垂直于传送方向上的宽度；在基片传送装置的带动下进入装载腔室31时，基片载板38恰好位于左支杆421和右支杆422之间。

左支杆421固定连接左支片431，左支片431水平向右延伸；右支杆422固定连接右支片432，右支片432水平向左延伸，即其与左支杆421的延伸方向相对。左支片431和右支片432相对应地设置，两者具有相同的高度，且左支片431和右支片432末端的间距小于基片载板38在垂直于传送方向上的宽度。

位于初始位置时，左支片431和右支片432的顶面略低于载板传送装置的载板支撑面。当基片载板38进入装载腔室31后，所述驱动部件驱动连接立柱45竖直向上运动，连接横梁41、左支杆421以及右支杆422将随之竖直向上运动，左支片431和右支片432因此能够将已经进入装载腔室31的基片载板38竖直地托离所述基片传送装置。这样就可以再次通过所述基片传送装置向装载腔室31中送入另一基片载板38，因此，上述两块基片载板38将竖直地分布于装载腔室31中。这样，单次操作可以向装载腔室31中装载至少两块基片载板38，因而显著提升了装载效率，进而有效提高了等离子体处理设备3的产能。

为了保证能够将基片载板38可靠地托起，可以在连接横梁41的左端部设置至少两个左支杆421，并在连接横梁41的右端部设置至少两个右支杆422。这样，上述左支片431和右支片432的数目显著增加，因此能够更为可靠地将基片载板38托起。

为了便于在连接横梁41两端部设置多个左支杆421以及右支杆422，可以在连接横梁41的两端部分别固定连接左连接杆441和右连接杆442。左连接杆441和右连接杆442水平，并可以在基片载板的传送方向上延伸；可以在左连接杆441上固定连接多个左支杆421，并可以在右连接杆442上固定连接多个右支杆422，因此左支杆421和右支杆422可以较为方便地设置。

如前所述，所述载板传送装置具体可以是包括多个传送辊35的传送辊组。此时，各左支杆421和右支杆422可以设置于各传送辊35的间隙中，而不必严格地位于所述传送辊组的左右两侧，从而节省了装载腔室的空间。

请再参考图12，图12为本发明所提供载板升降装置另一种具体实施方式的轴测示意图。

在另一种具体实施方式中，本发明所提供的载板升降装置4能够自所述载板传送装置上托起至少两层基片载板38。

具体地说，在本具体实施方式中，任一左支杆421均包括至少两层左支片431，任一右支杆422均包括具有相同层数的右支片432，且位于同一层的左支片431和右支片432的高度相同。

以左支片431和右支片432均具有两层的情形为例，位于上层的各左支片431和右支片432的高度相同，位于下层的各左支片431和右支片432的高度也相同；因此，当位于上层的左支片431和右支片432将首先进入装载腔室31的基片载板38托起后，可以向装载腔室31中送入第二块基片载板38，接着可以通过位于下层的左支片431和右支片432将上述第二块基片载板38托起，从而可以向装载腔室31中送入第三块基片载板38。这样，基片载板38的装载效率更高。

随着左支片431和右支片432层数的增加，单次装载操作所能够装载的基片载板38的数目将进一步增加，基片载板38的装载效率也将进一步提高。

可以根据等离子体处理设备3中反应腔室的数目确定左支片431和右支片432层数；左支片431和右支片432层数可以比上述反应腔室的数目少一个。这样，装载完毕后恰好可以向各反应腔室中送入一个基片载板。

以上详细说明了装载腔室31的结构，由于卸载腔室34的基本结构与装载腔室31相同，因此本文不再赘述。本发明所提供的过渡腔室可以被用作上述装载腔室31以及卸载腔室34。

本发明所提供的等离子处理设备3的整体结构如图3所示，包括依次相邻的装载腔室31、预热腔室32、第一反应腔室331、第二反应腔室332以及卸载腔室34；所述装载腔室31和卸载腔室34为本发明所提供的过渡腔室。等离子处理设备3的其他结构可以参考现有技术，本文不再展开说明。

以上对本发明所提供的等离子体处理设备及其过渡腔室进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种过渡腔室，设置于等离子体处理设备的工艺腔室与大气环境之间，基片载板在载板传送装置的带动下自大气环境或者工艺腔室进入该过渡腔室；其特征在于，所述过渡腔室中设置载板升降装置，该载板升降装置能够在竖直方向上往复运动；当一个基片载板进入所述过渡腔室后，通过所述载板升降装置将所述基片载板竖直托起，以便另一基片载板能够装载于所述载板传输装置，并在所述载板传输装置的带动下进入所述过渡腔室。

2.根据权利要求1所述的过渡腔室，其特征在于，所述载板升降装置包括：

连接横梁，水平地设置于所述过渡腔室中，且垂直于基片载板的传送方向；所述连接横杆的高度在驱动部件的作用下改变；

左支杆和右支杆，竖直地设置且分别固定连接于所述连接横梁的两端部；所述左支杆和右支杆位于所述载板传送装置的左右两侧，两者的间距大于基片载板在垂直于其传送方向上的宽度；

左支片和右支片，水平设置且分别与所述左支杆和右支杆固定连接；所述左支片和右支片的高度相同、延伸方向相对，且两者末端的间距小于基片载板在垂直于其传送方向上的宽度。

3.根据权利要求2所述的过渡腔室，其特征在于，所述连接横梁的两端部分别固定连接左连接杆和右连接杆，两者沿基片载板的传送方向延伸；所述左支杆通过该左连接杆固定连接于所述连接横梁的左端部，所述右支杆通过该右连接杆固定连接于所述连接横梁的右端部。

4.根据权利要求3所述的过渡腔室，其特征在于，所述左连接杆固定连接至少两根左支杆，所述右连接杆固定连接至少两个右支杆。

5.根据权利要求3所述的过渡腔室，其特征在于，所述载板传送装置为传送辊组，所述左支杆和右支杆设置于各传送辊的间隙中。

6.根据权利要求4所述的过渡腔室，其特征在于，所述左支杆连接有至少两层所述左支片，所述右支杆连接有相同层数的所述右支片；位于同一层的左支片和右支片的高度相同。

7.根据权利要求6所述的过渡腔室，其特征在于，所述左支片或者右支片的层数比所述等离子体处理设备中反应腔室的数目少一个。

8.根据权利要求2所述的过渡腔室，其特征在于，所述驱动部件通过竖直穿过所述过渡腔室顶部或者底部的连接立柱带动所述连接横梁；所述连接立柱与所述过渡腔室的顶壁或者底壁之间设有动密封装置。

9.根据权利要求8所述的过渡腔室，其特征在于，所述动密封装置具体为波纹管。

10.一种等离子体处理设备，包括用于接纳基片载板的装载腔室、用于向外传送基片载板的卸载腔室，以及位于所述装载腔室与所述卸载腔室之间的反应腔室；其特征在于，所述装载腔室和所述卸载腔室均为根据权利要求1至9任一项所述的过渡腔室。

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