CN103855054B - 工艺腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工艺腔室,包括腔室主体、基座、承载座、托盘装置、第一驱动装置及第二驱动装置。腔室主体具有围成一收容空间的顶墙、侧墙及底墙;基座收容于收容空间,并将收容空间分成上腔室及下腔室;承载座具有基部及与基部相连接的承载部;托盘装置收容于下腔室,具有托盘本体,托盘本体的顶部向下凹陷形成容纳槽,托盘本体的底部向下延伸形成支撑轴,支撑轴的底端穿过腔室主体的底墙;第一驱动装置分别与承载座的连接部相连接;第二驱动装置与托盘装置的支撑轴的底端相连接。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工设备,尤其涉及一种适用于干法清洗、气相沉积及气相刻蚀等工艺的工艺腔室,以提高半导体加工效率,减小半导体加工设备所占用空间。
背景技术
近些年来,随着半导体技术的快速发展,半导体集成电路的应用范围越来越广,市场需求也在不断增加,但同时,市场竞争也越来越激烈。要想在竞争激烈的市场占据一席之地,除了提高半导体技术,使集成电路的功能越来越强大外,半导体加工设备的产能同样很重要。如何提高半导体加工效率是当今企业面临的一大挑战之一。
通常,在半导体加工工艺中,为了提高半导体加工效率,较常见的做法是设置多个工艺腔室加工工件,如在中国专利申请200810240162.7中揭露了一种加工设备,该加工设备包括装载腔室、N个工艺腔室(N为大于等于1的整数)、卸载腔室及串接于装载腔室和卸载腔室之间的传输腔室,该传输腔室侧面并行连接所述N个工艺腔室。该加工设备的工作过程如下:首先,将待加工的工件置于装载腔室的加热模块上进行预加热,待工件的温度达到工艺要求后,将工件传入传输腔室中,由传输腔室内的传动机构将工件送入工艺腔室进行加工,工艺腔室内的工艺完成后,再由传输腔室内的传动机构将工件传入卸载腔室,在卸载腔室内工件冷却降温后被传出。
上述加工设备虽然设置了N个工艺腔室来加工N片工件,然而,每个工艺腔室一次只能加工一片工件,其工件加工效率较低,而且,在传输腔室侧面并行连接该N个工艺腔室会导致该加工设备占用较大空间。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种工件加工效率高,且结构简单、所占空间小的工艺腔室。
为实现上述目的,本发明提供的一种工艺腔室,包括:腔室主体、基座、承载座、托盘装置、第一驱动装置及第二驱动装置。腔室主体具有围成一收容空间的顶墙、侧墙及底墙,顶墙开设有第一进气通道及与第一进气通道相连通的第一喷嘴,侧墙的中部向上开设有收容槽,侧墙的中部向下开设有与收容槽相连通的第一排气通道,底墙开设有第二排气通道。基座收容于收容空间,并将收容空间分成上腔室及下腔室,上腔室与收容槽相连通,下腔室与第二排气通道相连通,基座具有基体,基体的边缘部置于收容槽且与下腔室内的侧墙之间密封,基体的顶表面向上凸伸形成支撑部,支撑部收容于上腔室,基体顶部的边缘开设有分别与第一排气通道及上腔室相连通的连接孔,基体还开设有第二进气通道及与第二进气通道相连通的第二喷嘴。承载座具有基部及与基部相连接的用于承载工件的承载部,基部的外侧壁向外延伸形成一对连接部,连接部置于收容槽内,承载座置于基座上,基座的支撑部位于承载座的基部内并抵顶承载部的底部。托盘装置收容于下腔室,具有托盘本体,托盘本体的顶部向下凹陷形成用于容纳又一工件的容纳槽,托盘本体的底部向下延伸形成支撑轴,支撑轴的底端穿过腔室主体的底墙。第一驱动装置分别与承载座的连接部相连接,用于驱动承载座在上腔室内上升或下降。第二驱动装置与托盘装置的支撑轴的底端相连接,用于驱动托盘装置在下腔室内向上或向下运动。
综上所述,本发明工艺腔室具有彼此独立的上腔室及下腔室,可以同时加工两片工件,与现有的半导体加工设备相比,显著提高了工件的加工效率,增加了工艺腔室的产能,而且,该工艺腔室结构简单、所占空间小。
附图说明
图1为将工件放入或取出本发明工艺腔室时的剖面结构示意图。
图2为工件在本发明工艺腔室中加工时的剖面结构示意图。
图3为本发明基座的剖面结构示意图。
图4为本发明承载座的剖面结构示意图。
图5为本发明托盘装置的剖面结构示意图。
图6为将工件放入或取出本发明工艺腔室时的又一剖面结构示意图。
图7为工件在本发明工艺腔室中加工时的又一剖面结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效,下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
请参阅图1至图5,根据本发明一实施例的工艺腔室,包括腔室主体10及收容于腔室主体10的基座20。
腔室主体10具有顶墙11、侧墙12及底墙13,顶墙11、侧墙12及底墙13围成一收容空间,基座20置于该收容空间,并将该收容空间分成上腔室14及下腔室15。顶墙11开设有第一进气通道111,该第一进气通道111的一端与外部气源相连接,第一进气通道111的另一端与设于顶墙11的第一喷嘴112相连通,第一喷嘴112的正下方布设有喷洒头70,工艺气体经由第一进气通道111、第一喷嘴112及喷洒头70进入上腔室14并均匀分布于上腔室14。侧墙12的中部向上开设有环状的收容槽121,收容槽121与上腔室14相连通。侧墙12的中部向下开设有至少两个第一排气通道122,该第一排气通道122分别与收容槽121相连通。底墙13开设有至少两个第二排气通道131,该第二排气通道131分别与下腔室15相连通。底墙13上还布设有三个收容于下腔室15的第一支杆132,第一支杆132的数量不限于三个。根据不同的工艺需求,可以在腔室主体10的外围设置加热元件,以对腔室主体10进行加热,腔室主体10的墙体中设有温度检测元件80,如热电偶,实时检测腔室主体10的温度。第一排气通道122和第二排气通道131可以分别与一自动压力控制器(图中未示)相连接,以调节上腔室14和下腔室15内的压力。
如图3所示,基座20具有基体21,基体21的顶表面的中部向上凸伸,形成圆柱形的支撑部22,支撑部22收容于腔室主体10的上腔室14,支撑部22的顶部布设有三个收容于上腔室14的第二支杆23,第二支杆23的数量不限于三个。基体21顶部的边缘开设有至少两个连接孔24,连接孔24贯穿基体21的顶部及底部。基体21开设有第二进气通道25,该第二进气通道25的一端与外部气源相连接,第二进气通道25的另一端与设于基体21底部的第二喷嘴26相连通,第二喷嘴26朝向下腔室15,在第二喷嘴26的正下方设有喷洒头70,该喷洒头70收容于下腔室15,工艺气体经由第二进气通道25、第二喷嘴26及喷洒头70进入下腔室15并均匀分布于下腔室15。根据不同的工艺需求,基座20的支撑部22内可以设置加热元件90,如电阻丝,和温度检测元件80,如热电偶。基座20收容于腔室主体10时,基体21的边缘部置于收容槽121且由下腔室15内的侧墙12支撑,基体21的边缘部与下腔室15的侧墙12之间由密封件密封,因而,上腔室14内的工艺气体不会进入下腔室15内。连接孔24分别与相应的第一排气通道122及上腔室14相连通,用于将上腔室14内的气体排出。
基座20上设有承载座30,如图4所示,该承载座30呈倒置的盆状,具有圆环形的基部31及与基部31相连接的用于承载工件100的承载部32,承载部32可以由高比热容材料制成,承载部32的顶表面与基部31的顶表面之间的高度差与工件100的厚度一致,且承载部32的直径比工件100的直径大1-2mm,以利于工件100的装载。承载部32开设至少有三个穿孔33,穿孔33的数量与第二支杆23的数量一致。基部31的外侧壁的底部向外延伸,形成一对连接部34,为了降低连接部34对上腔室14内的工艺气体分布的影响,在连接部34强度足够的情况下,连接部34越细越好。将承载座30放置于基座20上时,基座20的支撑部22位于承载座30的基部31内并抵顶承载部32的底部,基座20的第二支杆23从承载座30的穿孔33穿出,承载座30的一对连接部34放置于基座20的基体21的边缘部并置于腔室主体10的收容槽121。承载座30的连接部34分别与一气缸50相连接,在本实施例中,气缸50设置在腔室主体10的顶墙11上,气缸50通过连接部34带动承载座30上升或下降。如图6和图7所示,气缸50也可以设置在腔室主体10的底墙13上。
腔室主体10的下腔室15内收容有托盘装置40,如图5所示,托盘装置40具有托盘本体41,托盘本体41的顶部向下凹陷形成圆形的容纳槽42,用于容纳又一工件100,容纳槽42的深度与工件100的厚度一致,且容纳槽42的直径比工件100的直径大1-2mm,以利于工件100的装载。托盘本体41开设有三个通孔43,通孔43的数量与第一支杆132的数量一致,通孔43位于容纳槽42内。托盘本体41的底部的中部向下延伸形成支撑轴44,支撑轴44的顶端与托盘本体41的底部的中部相连接,支撑轴44的底端穿过腔室主体10的底墙13并与马达60相连接,马达60驱动托盘装置40在腔室主体10的下腔室15内上下运动。马达60驱动托盘装置40向上运动进行工艺加工时,第一支杆132收容于通孔43内,马达60驱动托盘装置40向下运动进行装载或卸载工件100时,第一支杆132从通孔43穿出用以支撑工件100。根据不同的工艺需求,托盘本体41内可以设置加热元件90,如电阻丝,和温度检测元件80,如热电偶。
使用本发明工艺腔室加工工件100时,以气相刻蚀为例,首先,气缸50驱动上腔室14内的承载座30下降,并使承载座30置于基座20上,支撑部22内的加热元件90对承载座30的承载部32进行加热,基座20的第二支杆23从承载座30的穿孔33穿出,待刻蚀的工件100被放置在基座20的第二支杆23上。然后,气缸50驱动承载座30上升,待刻蚀的工件100置于承载座30的承载部32上,由于承载部32由高比热容材料制成,因此,即使承载部32离开了基座20的支撑部22,承载部32仍然可以保持与基座20相近的温度,并维持待刻蚀的工件100的温度。同时,由于腔室主体10的热辐射作用,使得承载部32和工件100的温度变化基本忽略。此外,即使承载部32与基座20之间存在微小的温度差,通常情况下不会对工艺结果产生影响。当承载座30上升到一定高度,待刻蚀的工件100与喷洒头70间距一定距离时,刻蚀气体经由第一进气通道111、第一喷嘴112及喷洒头70进入上腔室14并均匀分布于待刻蚀的工件100上,并对待刻蚀的工件100进行气相刻蚀。未反应的刻蚀气体及气相刻蚀生成的产物分别通过基座20的连接孔24及第一排气通道122排出工艺腔室。气相刻蚀工艺结束后,气缸50驱动承载座30下降,基座20的第二支杆23从承载座30的穿孔33穿出,并支撑起已被刻蚀的工件100,最后,已被刻蚀的工件100从基座20的第二支杆23上取走。而对于下腔室15而言,马达60驱动下腔室15内的托盘装置40向下运动,腔室主体10的底墙13上的第一支杆132从托盘装置40的通孔43穿出,另一待刻蚀的工件100被放置在第一支杆132上。然后,马达60驱动托盘装置40向上运动,待刻蚀的工件100收容于托盘装置40的容纳槽42内,第一支杆132收容于托盘装置40的通孔43内。托盘本体41内的加热元件90对待刻蚀的工件100进行加热。当托盘装置40向上运动到一定高度,待刻蚀的工件100与下腔室15内的喷洒头70间距一定距离时,刻蚀气体经由第二进气通道25、第二喷嘴26及喷洒头70进入下腔室15并均匀分布于待刻蚀的工件100上,并对待刻蚀的工件100进行气相刻蚀。下腔室15内的未反应的刻蚀气体及气相刻蚀生成的产物分别通过腔室主体10的第二排气通道131排出工艺腔室。气相刻蚀工艺结束后,马达60驱动托盘装置40向下运动,腔室主体10的底墙13上的第一支杆132从托盘装置40的通孔43穿出,并支撑起已被刻蚀的工件100,最后,已被刻蚀的工件100从第一支杆132上取走。由于上腔室14和下腔室15是彼此独立的两个腔室,因此,根据工艺需求,可以灵活选用上腔室14和/或下腔室15加工工件100。
为了保障上腔室14和下腔室15加工工件100的一致性,腔室主体10的侧墙12与承载座30的基部31及托盘装置40的托盘本体41之间的距离相等。供应至上腔室14内的工艺气体的温度与流量同供应至下腔室15内的工艺气体的温度与流量一致。加工工件100时,上腔室14内的工件100与上腔室14内的喷洒头70之间的距离同下腔室15内的工件100与下腔室15内的喷洒头70之间的距离一致。
由上述可知,本发明工艺腔室具有彼此独立的上腔室14及下腔室15,可以同时加工两片工件100,与现有的半导体加工设备相比,显著提高了工件100的加工效率,增加了工艺腔室的产能,而且,该工艺腔室所占空间小。
综上所述,本发明工艺腔室通过上述实施方式及相关图式说明,己具体、详实的揭露了相关技术,使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明,而不是用来限制本发明的,本发明的权利范围,应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。
Claims (12)
1.一种用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,包括:
腔室主体,具有围成一收容空间的顶墙、侧墙及底墙,所述顶墙开设有第一进气通道及与第一进气通道相连通的第一喷嘴,所述侧墙的中部向上开设有收容槽,侧墙的中部向下开设有与收容槽相连通的第一排气通道,所述底墙开设有第二排气通道;
基座,收容于所述收容空间,并将收容空间分成上腔室及下腔室,所述上腔室与收容槽相连通,所述下腔室与第二排气通道相连通,所述基座具有基体,所述基体的边缘部置于收容槽且与下腔室内的侧墙之间密封,所述基体的顶表面向上凸伸形成支撑部,支撑部收容于上腔室,所述基体顶部的边缘开设有分别与第一排气通道及上腔室相连通的连接孔,所述基体还开设有第二进气通道及与第二进气通道相连通的第二喷嘴;
承载座,具有基部及与基部相连接的用于承载工件的承载部,所述基部的外侧壁向外延伸形成一对连接部,所述连接部置于收容槽内,所述承载座置于基座上,基座的支撑部位于承载座的基部内并抵顶承载部的底部;
托盘装置,收容于所述下腔室,具有托盘本体,所述托盘本体的顶部向下凹陷形成用于容纳又一工件的容纳槽,托盘本体的底部向下延伸形成支撑轴,支撑轴的底端穿过腔室主体的底墙;
第一驱动装置,分别与承载座的连接部相连接,用于驱动承载座在上腔室内上升或下降;及
第二驱动装置,与托盘装置的支撑轴的底端相连接,用于驱动托盘装置在下腔室内向上或向下运动。
2.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述第一驱动装置为一对气缸。
3.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述第一驱动装置设置在腔室主体的顶墙或底墙。
4.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述第二驱动装置为一马达。
5.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述托盘装置的托盘本体开设有数个通孔,通孔位于容纳槽内,所述腔室主体的底墙上布设有数个第一支杆,所述第一支杆分别收容于所述通孔。
6.根据权利要求5所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述承载座的承载部开设有数个穿孔,所述基座的支撑部的顶部布设有数个第二支杆,所述第二支杆分别收容于所述穿孔。
7.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述第一喷嘴的正下方布设有收容于上腔室的喷洒头,所述第二喷嘴的正下方布设有收容于下腔室的喷洒头。
8.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述第一排气通道和第二排气通道分别与一自动压力控制器相连接,用以调节上腔室和下腔室内的压力。
9.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述基座的支撑部内及托盘装置的托盘本体内分别设置有加热元件和温度检测元件。
10.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述承载座的承载部由高比热容材料制成。
11.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述承载座的承载部的顶表面与基部的顶表面之间的高度差与工件的厚度一致,且承载部的直径比工件的直径大,所述托盘装置的容纳槽的深度与工件的厚度一致,且容纳槽的直径比工件的直径大。
12.根据权利要求1所述的用于半导体加工的工艺腔室,其特征在于,所述腔室主体的侧墙与承载座的基部及托盘装置的托盘本体之间的距离相等。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 201203 building 4, No. 1690, Cailun Road, free trade zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Shengmei semiconductor equipment (Shanghai) Co., Ltd Address before: 201203 Shanghai City, Pudong New Area China Zhangjiang High Tech Park of Shanghai Cailun Road No. 1690 building 4 Patentee before: ACM (SHANGHAI) Inc. |
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CP03 | Change of name, title or address |