CN104347460A - 晶圆传递腔室 - Google Patents

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Abstract

一种晶圆传递腔室，包括：一晶圆箱，设置于传递腔室内部，包括分层隔离的多个分箱部；一常闭主阀门，设置于传递腔室侧壁，主阀门打开以供机械手伸入传递腔室内；一驱动机构，其带动晶圆箱在传递腔室内做垂直方向运动，以供机械手抓取临近于主阀门的分箱部内晶圆；至少一密封环，固设于传递腔室的内侧壁上；至少一密封件，固接于晶圆箱上任两个相邻分箱部之间的箱体外侧壁；其中，晶圆箱运动至一密封件与一密封环密合的位置时，该密封件与该密封环将传递腔室分割为一主腔室和一分腔室，以使分腔室内容纳至少一分箱部，用于对该至少一分箱部内的晶圆进行预处理工艺。其简化了晶圆加工设备的结构，同时有利于提升晶圆处理工艺的效率。

Description

晶圆传递腔室
技术领域
本发明涉及半导体加工制造领域，更具体地说，涉及一种晶圆传递腔室。
背景技术
晶圆传递腔室是半导体加工制造设备中不可或缺的一环，其可作为真空过渡装载锁或缓冲腔室，与一个真空传输室以及多个晶圆处理腔室一起组合使用。真空传输室中的机械手将晶圆从真空过渡装载锁搬运至缓冲腔室或晶圆处理腔室，也可从缓冲腔室搬运至晶圆处理腔室，以进行半导体加工工艺，工艺完成后，机械手再将晶圆由晶圆处理腔室经真空过渡装载锁搬运回外部的晶圆仓。
现有技术中一晶圆加工设备如图1所示，其包括一真空传输室TM，4个晶圆处理腔室PM1、PM2、PM3、PM4,以及一设于真空传输室TM中的机械手VR、一真空过渡装载锁LL和一缓冲腔室BS，其中，晶圆处理腔室PM1、PM2、PM3、PM4分别通过密封门与真空传输室TM连接，晶圆从大气环境被放入真空过渡装载锁LL中，以在不损失真空环境的前提下在大气环境和真空传输室TM之间传输晶圆，位于真空传输室TM中的机械手VR对真空过渡装载锁LL中的晶圆进行抓取，可分别放入晶圆处理腔室PM1、PM2、PM3、PM4中进行加工处理，也可放入缓冲腔室BS中暂时存放，或从缓冲腔室BS中抓取晶圆送往晶圆处理腔室PM1、PM2、PM3、PM4。
现有技术中一种用作缓冲腔室BS的晶圆传递腔室10结构如图2所示，该晶圆传递腔室10内部设有晶圆箱20，其包括多个分箱部201，每个分箱部201均可分成多层设置，每层均可放置晶圆，晶圆传递腔室10通过主阀门40与真空传输室50连接，主阀门40打开时可进行装卸晶圆的动作；晶圆箱20由一驱动结构30带动，在晶圆传递腔室10内做垂直方向运动，从而将各层晶圆传递到主阀门40处，供真空传输室50中的机械手抓取；密封胶条301固设于晶圆箱20上与驱动结构30接触的位置，实现对晶圆箱20真空状态的密合。
一方面，上述现有技术中的晶圆传递腔室为一体式空间，对其抽真空时需要将整个腔室内气体抽出，从而工艺效率较低；另一方面，在一些工艺中，还需要为现有技术中的晶圆加工设备额外提供一晶圆预处理腔室，以对晶圆进行冷却或加热的预处理工艺，工艺设备复杂，因此，简化晶圆加工设备的结构，提升晶圆处理工艺的效率，是本发明需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆传递腔室，其设置有分腔室以进行晶圆预处理工艺。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种晶圆传递腔室，与晶圆处理腔室和真空传输室组合使用，晶圆通过设于真空传输室中的一机械手在传递腔室和处理腔室之间进行传递，传递腔室包括：一晶圆箱，设置于传递腔室内部，包括分层隔离的多个分箱部，每一分箱部分别存放至少一枚晶圆；一常闭主阀门，设置于传递腔室侧壁，主阀门打开以供机械手伸入传递腔室内；一驱动机构，其带动晶圆箱在传递腔室内做垂直方向运动，以供机械手抓取临近于主阀门的分箱部内晶圆；至少一密封环，固设于传递腔室的内侧壁上；至少一密封件，固接于晶圆箱上任两个相邻分箱部之间的箱体外侧壁；其中，晶圆箱运动至一密封件与一密封环密合的位置时，该密封件与该密封环将传递腔室分割为一主腔室和一分腔室，以使分腔室内容纳至少一分箱部，用于对该至少一分箱部内的晶圆进行预处理工艺。
优选地，分腔室位于传递腔室顶部或底部。
优选地，分腔室端面设有一常闭主阀门，晶圆通过阀门装载入分腔室容纳的分箱部内，以及自分腔室容纳的分箱部内卸载。
优选地，晶圆箱运动至一密封件与一密封环接触的位置时，驱动机构通过固接于晶圆箱的该密封件向该密封环施加一压力，以使密封环产生弹性形变而密合该密封件与该密封环。
优选地，传递腔室包括一个密封件和两个密封环，分别为第一密封件、第一密封环和第二密封环，第一密封件位于第一密封环和第二密封环之间；晶圆箱运动至第一位置时，第一密封件与第一密封环密合而将传递腔室分割为第一主腔室和第一分腔室，晶圆箱运动至第二位置时，第一密封件与第二密封环密合而将传递腔室分割为第二主腔室和第二分腔室。
优选地，传递腔室包括两个密封件和两个密封环，分别为第一密封件、第二密封件、第一密封环和第二密封环，第一、第二密封件位于第一密封环和第二密封环之间；晶圆箱运动至第一位置时，第一密封件与第一密封环密合而将传递腔室分割为第一主腔室和第一分腔室，晶圆箱运动至第二位置时，第二密封件与第二密封环密合而将传递腔室分割为第二主腔室和第二分腔室。
本发明还公开了一种晶圆加工装置，包括至少一晶圆处理腔室、一真空传输室、一真空过渡装载锁和上述的晶圆传递腔室，晶圆处理腔室用于对晶圆进行真空处理工艺，真空过渡装载锁用于将外部放入的晶圆保护于真空环境中，真空传输室内设有一机械手用于抓取晶圆，其中，晶圆传递腔室为晶圆加工装置的缓冲腔室，用于缓存晶圆以待工艺处理、以及对晶圆进行预处理工艺。
本发明还公开了另一种晶圆加工装置，包括至少一晶圆处理腔室、一真空传输室、一缓冲腔室和上述的晶圆传递腔室，晶圆处理腔室用于对晶圆进行真空处理工艺，真空传输室内设有一机械手用于抓取晶圆，缓冲腔室用于缓存晶圆以待工艺处理，其中，晶圆传递腔室为晶圆加工装置的真空过渡装载锁，用于将外部放入的晶圆保护于真空环境中、以及对晶圆进行预处理工艺。
本发明提供的晶圆传递腔室，可作为晶圆加工设备中的真空过渡装载锁或缓冲腔室，其设有分腔室以对晶圆进行预处理工艺，简化了晶圆加工设备的结构，同时，在维持晶圆传递腔室为真空状态时不需要对整个腔室抽真空，有利于提升晶圆处理工艺的效率。其还可在分腔室端面设置阀门，用于单独更换待进行预处理工艺的晶圆。该晶圆传递腔室结构简单，可在半导体加工制造领域内推广应用。
附图说明
图1示出现有技术中一晶圆加工设备结构示意图；
图2示出现有技术中一晶圆传递腔室结构示意图；
图3A-3B示出本发明第一实施例的晶圆传递腔室结构示意图；
图4A-4C示出本发明第二实施例的晶圆传递腔室结构示意图；
图5示出本发明第三实施例的晶圆传递腔室结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图3A所示，本发明第一实施例提供一种晶圆传递腔室10，其包括一晶圆箱20，设置于传递腔室10内部，晶圆箱20包括相互隔离的多个分箱部201、202，每一分箱部内可分成多层设置，每层可存放至少一枚晶圆；传递腔室10侧壁上还设有一主阀门40，并通过该主阀门40与真空传输室50连接，在进行晶圆处理或预处理工艺时，主阀门40处于常闭状态，该主阀门40打开时，真空传输室50中的机械手（附图未示出）可通过旋转、伸缩动作，以一定的角度伸入传递腔室10内抓取主阀门40附近的晶圆，以便在传递腔室10和晶圆处理腔室之间传递晶圆；晶圆箱20由一驱动机构30带动在传递腔室10内做垂直方向运动，即具有多个运动位置，每个运动位置可使其中一分箱部临近于主阀门40处，从而实现设于真空传输室50中的机械手抓取各分箱部内的晶圆；晶圆箱20底部与驱动机构30接触的位置还固接有一密封胶条301，实现对晶圆箱20的真空密封。
其中，传递腔室10的内侧壁上固设有一密封环111，密封环111位于密封件210的下方。密封件210固接于晶圆箱20上两个相邻分箱部201、202之间的箱体外侧壁上。
如图3B所示，当晶圆箱20垂直向下运动至第一位置时，密封件210与密封环111密合而将传递腔室10分割为一主腔室101和一分腔室102，主腔室101内至少容纳有分箱部201，分腔室102内容纳有一分箱部202，在分腔室102内可对放置于分箱部202中的晶圆进行加热、冷却或其他预处理工艺。
具体地，分腔室102位于传递腔室10的底部。
本领域技术人员理解，现有技术中的晶圆加工设备如图1所示，其包括一晶圆传递腔室TM，4个晶圆处理腔室PM1、PM2、PM3、PM4,以及一机械手VR、一真空过渡装载锁LL和一缓冲腔室BS。上述第一实施例的晶圆传递腔室10工作于真空状态，可作为晶圆加工设备中的缓冲腔室BS。
根据本发明上述实施例，进一步地，分腔室102底部端面设有第二阀门（附图未示出），该第二阀门打开时，可向分腔室102容纳的分箱部202中装载晶圆，也可从中卸载晶圆。这种结构便于单独更换分箱部202中的晶圆。
根据上述第一实施例的晶圆传递腔室结构的变形，密封环111也可设于密封件210的上方，从而晶圆箱20向上运动至使密封环111和密封件210密合的位置时，同样可将传递腔室10分割为一主腔室和一分腔室，分腔室位于主腔室上方，即位于传递腔室10的顶部。
可以理解，上述第一实施例中的晶圆传递腔室10还可用作晶圆加工设备中的真空过渡装载锁。
进一步地，在密封环111和密封件210接触时，驱动机构30通过固接于晶圆箱20的密封件210向密封环111施加一压力，以使密封环111产生弹性形变，从而密合密封件210与密封环111。
进一步地，密封环111由橡胶制成，密封件210由有机玻璃或石英制成。
该实施例提供的晶圆传递腔室，设有分腔室可用于对其中的晶圆进行预处理工艺，不需在晶圆加工设备中额外设置晶圆预处理腔室，因而简化了晶圆加工设备的结构；同时，在维持晶圆传递腔室为真空状态时不需要对整个腔室抽真空，可根据需要地仅对主腔室或分腔室抽真空，从而有利于提升晶圆处理工艺的效率；此外，其设置的分腔室还可通过端面上的第二阀门装卸晶圆，从而可单独更换需要进行预处理的晶圆。
图4A示出本发明第二实施例提供的传递腔室10结构，传递腔室10侧壁上设有一主阀门40，并通过该主阀门40与真空传输室50连接，该主阀门40打开时，真空传输室50中的机械手可伸入传递腔室10内抓取主阀门40附近的晶圆。驱动机构30带动晶圆箱20在传递腔室10内做垂直方向运动，以便机械手通过主阀门40抓取各分箱部内的晶圆。密封胶条301固接于晶圆箱20上与驱动机构30接触的位置，实现对晶圆箱20的真空密封。该传递腔室10可作为晶圆加工设备中的真空过渡装载锁或缓冲腔室。
具体地，其还包括一个密封件和两个密封环，分别为第一密封件210、第一密封环111和第二密封环112，第一、第二密封环111、112固接于传递腔室10内侧壁，第一密封环111靠近传递腔室10顶部，第二密封环112靠近传递腔室10底部，第一密封件210固接于晶圆箱20上两个相邻分箱部200、201之间的箱体外侧壁上，并位于第一密封环111和第二密封环112之间。
如图4B所示，晶圆箱20向上运动至第一位置时，第一密封件210与第一密封环111密合而将传递腔室10分割为第一主腔室101a和第一分腔室102a，第一分腔室102a位于传递腔室10顶部。此时，第一主腔室101a内至少容纳分箱部202，第一分腔室102a内至少容纳有一分箱部201。
如图4C所示，晶圆箱20向下运动至第二位置时，第一密封件210与第二密封环112密合而将传递腔室10分割为第二主腔室101b和第二分腔室102b，第二分腔室102b位于传递腔室10底部。此时，第二主腔室101b内至少容纳分箱部201，第二分腔室102b内至少容纳分箱部202。
进一步地，第一分腔室102a上端面设有第二阀门（附图未示出），该第二阀门打开时，可向分腔室102a容纳的分箱部201中装载晶圆，也可从中卸载晶圆。这种结构便于单独更换分箱部201中的晶圆，以进行预处理工艺。
类似地，第二分腔室102b下端面也可以设有第三阀门（附图未示出），用于更换分箱部202中的晶圆。
进一步地，在第一密封件210与第一密封环111、或与第二密封环112接触时，驱动机构30通过固接于晶圆箱20的第一密封件210向第一密封环111、或向第二密封环112施加一压力，以使第一密封环111或第二密封环112产生弹性形变，从而达成密合效果。
具体地，第一密封件210与第一密封环111密合时晶圆箱20所处的位置即为上述第一位置；第一密封件210与第二密封环112密合时晶圆箱20所处的位置即为上述第二位置。
密封环111、112可由橡胶制成，密封件210可由有机玻璃或石英制成。
该第二实施例提供的晶圆传递腔室，可在顶部和底部分别形成（非同时形成）两个分腔室，用于对其中的晶圆进行预处理工艺，充分利用了晶圆传递腔室的内部空间，简化了晶圆加工设备的结构；同时，在维持晶圆传递腔室为真空状态时不需要对整个腔室抽真空，可根据需要地仅对主腔室或分腔室抽真空，有利于提升晶圆处理工艺的效率。
如图5所示，本发明第三实施例提供的晶圆传递腔室10，内部设有晶圆箱20，晶圆箱20由一驱动机构30带动可在垂直方向运动，晶圆传递腔室10侧壁设有常闭主阀门40，主阀门40打开以供机械手抓取主阀门40附近的晶圆，晶圆箱20由一密封胶条301密封于真空环境中。该传递腔室10还包括两个密封件和两个密封环，分别为第一密封件210、第二密封件211、第一密封环111和第二密封环112，第一密封件210固接于晶圆箱20上两个相邻分箱部200、201之间的箱体外侧壁上，第二密封件211固接于晶圆箱20上两个相邻分箱部200、202之间的箱体外侧壁上，该两密封件210、211均位于第一密封环111和第二密封环112之间。
其中，晶圆箱20包括三个分箱部200、201、202，其向上运动至第一位置时，第一密封件210与第一密封环111密合而将传递腔室10分割为第一主腔室（附图未示出）和第一分腔室，第一分腔室位于传递腔室10顶部，其至少容纳一分箱部201，第一主腔室容纳两分箱部200、202；晶圆箱20向下运动至第二位置时，第二密封件211与第二密封环112密合而将传递腔室分割为第二主腔室和第二分腔室，第二分腔室位于传递腔室10底部，其至少容纳一分箱部202，第二主腔室容纳两分箱部200、201。
具体地，晶圆箱20运动至第一密封件210与第一密封环111接触的位置时，驱动机构30通过第一密封件210向第一密封环111施加一压力，以使第一密封环111产生弹性形变而密合第一密封件210与第一密封环111，第一位置为第一密封件210与第一密封环111密合时晶圆箱20的位置；晶圆箱20运动至第二密封件211与第二密封环112接触的位置时，驱动机构30通过第二密封件211向第二密封环112施加一压力，以使第二密封环112产生弹性形变而密合第二密封件211与第二密封环112，第二位置为第二密封件211与第二密封环112密合时晶圆箱20的位置。
可以理解，根据本发明的思想，晶圆传递腔室还可作各种变形设计，只要可将传递腔室分割为一个或多个分腔室，以在分腔室中对晶圆进行预处理工艺，均落入本发明的保护范围。
本发明第四实施例提供一种晶圆加工装置，包括多个晶圆处理腔室、一真空传输室、一真空过渡装载锁和上述第一、第二或第三实施例中提供的晶圆传递腔室，其中，晶圆处理腔室用于对晶圆进行真空处理工艺，真空过渡装载锁用于将外部放入的晶圆保护于真空环境中，真空传输室内设有一机械手用于抓取晶圆。
具体地，晶圆传递腔室用作为缓冲腔室，用于缓存晶圆以待工艺处理、以及对晶圆进行预处理工艺。
本发明第五实施例提供一种晶圆加工装置，包括多个晶圆处理腔室、一真空传输室、一缓冲腔室和上述第一、第二或第三实施例中提供的晶圆传递腔室，其中，晶圆处理腔室用于对晶圆进行真空处理工艺，真空传输室内设有一机械手用于抓取晶圆，缓冲腔室用于缓存晶圆以待工艺处理。
具体地，晶圆传递腔室用作为真空过渡装载锁，用于将外部放入的晶圆保护于真空环境中、以及对晶圆进行预处理工艺。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (15)

1.一种晶圆传递腔室，与晶圆处理腔室和真空传输室组合使用，晶圆通过设于所述真空传输室中的一机械手在所述传递腔室和处理腔室之间进行传递，所述传递腔室包括：
一晶圆箱，设置于所述传递腔室内部，包括分层隔离的多个分箱部，每一所述分箱部分别存放至少一枚晶圆；
一常闭主阀门，设置于所述传递腔室侧壁，所述主阀门打开以供所述机械手伸入所述传递腔室内；
一驱动机构，其带动所述晶圆箱在所述传递腔室内做垂直方向运动，以供所述机械手抓取临近于所述主阀门的所述分箱部内晶圆；
至少一密封环，固设于所述传递腔室的内侧壁上；
至少一密封件，固接于所述晶圆箱上任两个相邻所述分箱部之间的箱体外侧壁；
其中，所述晶圆箱运动至一所述密封件与一所述密封环密合的位置时，该密封件与该密封环将所述传递腔室分割为一主腔室和一分腔室，以使所述分腔室内容纳至少一所述分箱部，用于对该至少一分箱部内的晶圆进行预处理工艺。
2.如权利要求1所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述分腔室位于所述传递腔室顶部或底部。
3.如权利要求2所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述分腔室端面设有一常闭阀门，该阀门打开以供晶圆装载入所述分腔室容纳的分箱部内、或自所述分腔室容纳的分箱部内卸载。
4.如权利要求1至3中任一项所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述晶圆箱运动至一所述密封件与一所述密封环接触的位置时，所述驱动机构通过固接于所述晶圆箱的该密封件向该密封环施加一压力，以使所述密封环产生弹性形变而密合该密封件与该密封环。
5.如权利要求4所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述密封环由橡胶制成，所述密封件由有机玻璃或石英制成。
6.如权利要求1所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述传递腔室包括一个所述密封件和两个所述密封环，分别为第一密封件、第一密封环和第二密封环，所述第一密封件位于所述第一密封环和第二密封环之间；所述晶圆箱运动至第一位置时，所述第一密封件与第一密封环密合而将所述传递腔室分割为第一主腔室和第一分腔室，所述晶圆箱运动至第二位置时，所述第一密封件与第二密封环密合而将所述传递腔室分割为第二主腔室和第二分腔室。
7.如权利要求6所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述晶圆箱运动至所述第一密封件与第一密封环接触的位置时，所述驱动机构通过所述第一密封件向第一密封环施加一压力，以使所述第一密封环产生弹性形变而密合所述第一密封件与第一密封环，所述第一位置为所述第一密封件与第一密封环密合时所述晶圆箱的位置；所述晶圆箱运动至所述第一密封件与第二密封环接触的位置时，所述驱动机构通过所述第一密封件向第二密封环施加一压力，以使所述第二密封环产生弹性形变而密合所述第一密封件与第二密封环，所述第二位置为所述第一密封件与第二密封环密合时所述晶圆箱的位置。
8.如权利要求1所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述传递腔室包括两个密封件和两个密封环，分别为第一密封件、第二密封件、第一密封环和第二密封环，所述第一、第二密封件位于所述第一密封环和第二密封环之间；所述晶圆箱运动至第一位置时，所述第一密封件与第一密封环密合而将所述传递腔室分割为第一主腔室和第一分腔室，所述晶圆箱运动至第二位置时，所述第二密封件与第二密封环密合而将所述传递腔室分割为第二主腔室和第二分腔室。
9.如权利要求8所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述晶圆箱运动至所述第一密封件与第一密封环接触的位置时，所述驱动机构通过所述第一密封件向第一密封环施加一压力，以使所述第一密封环产生弹性形变而密合所述第一密封件与第一密封环，所述第一位置为所述第一密封件与第一密封环密合时所述晶圆箱的位置；所述晶圆箱运动至所述第二密封件与第二密封环接触的位置时，所述驱动机构通过所述第二密封件向第二密封环施加一压力，以使所述第二密封环产生弹性形变而密合所述第二密封件与第二密封环，所述第二位置为所述第二密封件与第二密封环密合时所述晶圆箱的位置。
10.如权利要求6至9中任一项所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述第一分腔室位于所述传递腔室顶部，所述第二分腔室位于所述传递腔室底部。
11.如权利要求10所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述第一分腔室上端面设有一常闭阀门，该阀门打开以供晶圆装载入所述第一分腔室容纳的分箱部内、或自所述第一分腔室容纳的分箱部内卸载。
12.如权利要求10所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述第二分腔室下端面设有一常闭阀门，该阀门打开以供晶圆装载入所述第二分腔室容纳的分箱部内、或自所述第二分腔室容纳的分箱部内卸载。
13.如权利要求1至3、或6至9中任一项所述的晶圆传递腔室，其特征在于，所述传递腔室的主腔室工作于真空状态。
14.一种晶圆加工装置，包括至少一晶圆处理腔室、一真空传输室、一真空过渡装载锁和如权利要求1至3中任一项所述的晶圆传递腔室，所述晶圆处理腔室用于对晶圆进行真空处理工艺，所述真空过渡装载锁用于将外部放入的晶圆保护于真空环境中，所述真空传输室内设有一机械手用于抓取晶圆，其中，所述晶圆传递腔室为所述晶圆加工装置的缓冲腔室，用于缓存晶圆以待工艺处理、以及对晶圆进行预处理工艺。
15.一种晶圆加工装置，包括至少一晶圆处理腔室、一真空传输室、一缓冲腔室和如权利要求1至3中任一项所述的晶圆传递腔室，所述晶圆处理腔室用于对晶圆进行真空处理工艺，所述真空传输室内设有一机械手用于抓取晶圆，所述缓冲腔室用于缓存晶圆以待工艺处理，其中，所述晶圆传递腔室为所述晶圆加工装置的真空过渡装载锁，用于将外部放入的晶圆保护于真空环境中、以及对晶圆进行预处理工艺。
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