CN102877027A - 共用真空系统的双腔真空装载腔 - Google Patents

Abstract

共用真空系统的双腔真空装载腔，主要解决现有的真空工艺腔室的结构复杂、装调难度高和生产效率不高的技术问题。它主要由腔体组件、晶圆支架组件、底部法兰组件及透明盖板构成。上述底部法兰组件，包括底部法兰、气体扩散器、真空计、真空角阀及真空管路，底部法兰的一面为密封面，用O型圈密封于腔体底部的共用真空室的下方，底部法兰的另一面开孔用螺钉分别连接气体扩散器、真空计、真空角阀、真空管路，同样使用O型圈密封，真空角阀通过真空管路连接至泵组，气体扩散器连接氮气管路，形成共用真空室。本发明具有结构合理，机加工艺简单，成本低廉，双腔共用真空腔室，容积小，抽真空与回填大气的时间和成本与同类产品相比大幅减小的特点。

Description

共用真空系统的双腔真空装载腔

技术领域

本发明涉及一种真空装载腔，通过该机构可实现晶元从大气环境下进入真空工作环境，而不必使真空腔室回填至大气压力。属于半导体薄膜沉积应用及制备技术领域。

背景技术

在半导体的生产过程中，给晶圆镀膜是前段工序中最重要和频繁的工序之一。各种镀膜工艺都是在不同程度的真空中进行的，而原料晶圆和成品晶圆总需要频繁的从真空环境中进进出出。为了尽量避免外界颗粒对工艺的影响，增加真空工艺腔室的使用寿命和提高生产效率，就要避免真空工艺腔室在真空与大气状态下频繁转换，那么真空装载腔就必不可少。

真空装载腔是一个过渡腔室，设置在晶圆盒与真空工艺腔室之间，尽量小的体积使它在真空和大气状态下转换时使用更少的时间。当它处于大气状态时，与晶圆盒连通，通过机械手等机构装载晶圆；当它处于真空状态时，与真空腔室或真空状态下的晶圆传输系统连通，机械手等机构将晶圆搬送到工艺腔室。上述过程就是大气状态下晶圆传入真空腔室的过程，它的逆过程会将成品晶圆传回晶圆盒。

以目前主流的12英寸晶圆的生产为例，为了提高生产效率，很多设备将两个真空腔室设计成一组，这样在相同时间内几乎可以得到2倍的产能，相应的,双臂的机械手机构、支持同时运送2片晶圆的晶圆传输系统和双腔室的真空装载腔也随之产生。

同类现有的产品一般采用两个腔室独立加工，然后再组装到一起的结构形式。这种分离腔室的设计，真空管路需要一分为二，对管路焊接要求较高，如不对称的话会导致两边抽速不均匀。另外真空角阀与腔室之间有较长的管路连接，既增加了成本，又使腔体容积加大，增加泵组的负担。而且需要两个真空计，增加了不必要的成本。两个腔体安装在真空腔室上时需要保证各种几何精度，大大增加了装调的难度。

现有产品中也有两腔室一起加工的情况，但如果两腔室在底部用管路相连的话，就面临上面分离腔体同样的问题。如果在上面连通的话，就需要整个装载腔上表面整体密封，密封面积大幅增加，厚重的盖板增加了成本，需要透明观察窗的话又增加了两个密封点，降低了真空系统的可靠性。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有的真空工艺腔室的结构复杂、装调难度高和生产效率不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：共用真空系统的双腔真空装载腔，主要由腔体组件、晶圆支架组件、底部法兰组件和透明盖板构成。

上述晶圆支架组件，包括晶圆支架和晶圆支架托盘。晶圆支架具有与晶圆外径相吻合的圆形弧面用来固定晶圆，两层（或多层）晶圆支架用螺钉紧固于晶圆支架托盘上，晶圆支架托盘用螺钉紧固在腔室的底面。

上述底部法兰组件，包括底部法兰、气体扩散器、真空计、真空角阀及真空管路等部分。底部法兰的一面为密封面，用O型圈密封于腔体底部的共用真空室的下方，使共用真空室密闭。底部法兰的另一面开孔,用螺钉分别连接气体扩散器、真空计、真空角阀、真空管路，同样使用O型圈密封。真空角阀通过真空管路连接至泵组，为本发明提供真空和关断真空管路。气体扩散器连接氮气管路，用于给真空装载腔回填至大气压。真空计用来实时监测本发明腔体内的压力。以上功能通过共用真空室使本发明的两个腔体同时获得。

上述透明盖板用螺钉紧固在腔室上，用O型圈密封。用于观察其工作情况。

上述腔体组件包括：腔体、真空闸板阀和大气闸板阀。腔体由一块铝材加工而成，从上向下加工两个腔室，前后贯通加工出晶圆传输孔道，自下向上加工出共用真空室连通两个腔室，共用真空室与腔室相贯形成连通孔道。

真空闸板阀和大气闸板阀分别安装在晶圆传输孔道两端，用O型圈密封。

本发明的有益效果及特点：

本发明与现有的同类产品相比，解决了两个腔室独立加工，再组装到一起的结构形式所存在的对管路焊接要求较高，成本增加，装调的难度大的问题。同时也解决了现有产品中两腔室一起加工的结构形式所存在的密封面积大，成本高，降低真空系统可靠性的问题。其加工和装调方便，满足了高可靠性的要求。本发明节约了一套系统，具有结构合理，机加工艺简单，成本低廉，双腔共用真空腔室，容积小，抽真空与回填大气的时间和成本与同类产品相比大幅减小的特点。

附图说明

图1是本发明中真空装载腔的示意图，显示了双腔的位置，包含腔体和位于腔体两侧晶圆传输方向上的真空闸板阀和大气闸板阀，为便于表示内部晶圆支架的结构，去掉了一侧透明盖板。

图2是本发明底部的示意图，显示了底部法兰，和装配在底部法兰上的气体扩散器、真空计、真空角阀以及真空管路。

图3是本发明主体部件腔体和底部法兰的安装位置示意图，显示了双腔共用的真空腔室的加工方式，和底部法兰的安装位置。

图4是本发明主体部件腔体顶部的示意图，显示了联通孔道的位置和形状。

具体实施方式

实施例

参照图1-图4，共用真空系统的双腔真空装载腔，主要由腔体组件、晶圆支架组件、底部法兰组件和透明盖板组成。

上述晶圆支架组件包括：晶圆支架2和晶圆支架托盘3。

晶圆支架2每层四只且制成与晶圆外径相吻合的圆形弧面用来固定晶圆，两层（或多层）晶圆支架2用螺钉紧固于晶圆支架托盘3上，晶圆支架托盘3用螺钉紧固在腔室15底面，晶圆支架2间隔的距离使连通孔道8刚好露出。

上述底部法兰组件包括：底部法兰7、气体扩散器12、真空计11、真空角阀10及真空管路9等部分。底部法兰7一面为密封面，用O型圈密封于腔体1底部的共用真空室13的下方，使共用真空室密闭。底部法兰7的另一面至少开有3个孔用螺钉分别连接气体扩散器12、真空计11、真空角阀10、真空管路9，同样使用O型圈密封。真空角阀10通过真空管路9连接至泵组，为本发明提供真空和关断真空管路。气体扩散器12连接氮气管路，用于给真空装载腔回填至大气压。真空计11用来实时监测本发明腔体1内的压力。以上功能通过共用真空室13使本发明的两个腔体同时获得。

上述透明盖板5用螺钉紧固在腔室15上，O型圈密封。用于观察其工作情况。

上述腔体组件包括：腔体1、真空闸板阀6和大气闸板阀4。腔体1由一块铝材加工而成，从上向下加工两个腔室15，前后贯通加工出晶圆传输孔道14，自下向上加工出共用真空室13连通两个腔室15，共用真空室13与腔室15相贯形成连通孔道8。

真空闸板阀6和大气闸板阀4分别安装在晶圆传输孔道两端，用O型圈密封。

Claims (2)

1.共用真空系统的双腔真空装载腔，主要由腔体组件、晶圆支架组件、底部法兰组件及透明盖板构成，上述晶圆支架组件，包括晶圆支架和晶圆支架托盘，晶圆支架具有与晶圆外径相吻合的圆形弧面用来固定晶圆，两层或多层晶圆支架用螺钉紧固于晶圆支架托盘上，晶圆支架托盘用螺钉紧固在腔室的底面；上述透明盖板用螺钉紧固在腔室上，用O型圈密封，其特征在于：上述腔体组件包括：腔体、真空闸板阀和大气闸板阀，腔体由一块铝材加工而成，从上向下加工两个腔室，前后贯通加工出晶圆传输孔道，自下向上加工出共用真空室连通两个腔室，共用真空室与腔室相贯形成连通孔道，真空闸板阀和大气闸板阀分别安装在晶圆传输孔道两端，用O型圈密封；上述底部法兰组件，包括底部法兰、气体扩散器、真空计、真空角阀及真空管路，底部法兰的一面为密封面，用O型圈密封于腔体底部的共用真空室的下方，底部法兰的另一面开孔用螺钉分别连接气体扩散器、真空计、真空角阀、真空管路，同样使用O型圈密封，真空角阀通过真空管路连接至泵组，气体扩散器连接氮气管路，形成共用真空室。

2.如权利要求1所述的共用真空系统的双腔真空装载腔，其特征在于：所述底部法兰的另一面至少开有3个孔。

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