CN104716077A - 可控温加热式传送腔及其工艺装置和控温加热方法 - Google Patents
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Abstract
一种可控温加热式传送腔，包括：第一传送手臂，设置在所述可控温加热式传送腔内，并用于将晶圆从所述可控温加热式传送腔内传送至所述工艺反应腔室内；控温加热装置，进一步包括：加热装置，设置在所述可控温加热式传送腔之内壁，且与外界电源电连接；控温装置，与所述加热装置电连接，并用于控制所述加热装置之加热温度；具有过温断路器和高温熔断器的输电线路，设置在所述加热装置、所述控温装置，以及所述外界电源之间。通过本发明可控温加热式传送腔和气闸不仅可实现晶圆在工艺反应腔室和外界大气压腔室之间的进入或退出时温度渐变，利于残留气体抽排，避免结晶缺陷，而且减少翘曲、跳片和破碎，进而提高产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种可控温加热式传送腔及其工艺装置和控温加热方法。
背景技术
目前，在半导体业界的干法刻蚀、PVD、CVD等工艺中，均需要在真空传送腔上接口多个工艺反应腔。所述真空传送腔作为载体在晶圆的传输过程中主要具有以下作用：
1、作为缓冲腔室；干法刻蚀、PVD、CVD的工艺反应过程均需在高真空的环境下完成，因此必须设置真空传送腔作为晶圆从常压状态进入高真空状态的缓冲腔室；
2、真空传送腔可以减少大气中的微小颗粒物对产品的影响，提高产品良率。
但是，在干法刻蚀、PVD、CVD的真空工艺过程中，基本都是依靠等离子体来进行物理或者化学反应。为了达到一定的效果，通常工艺反应腔需要维持一定的温度。因此，晶圆在工艺过程中受到等离子体以及工艺反应腔自身温度的影响，使得所述晶圆在反应后的温度高达60～280℃。然而，作为真空载体传送媒体的真空传送腔的温度仅近似于室温。明显地，晶圆在经过高温等离子反应后，与真空传送腔的温度具有几十甚至上百摄氏度的温差，温度的骤变势必对产品的性能带来极大的负面影响。
例如，对于多晶硅浅沟槽隔离刻蚀后的溴化氢气体，在高温环境下容易挥发，而在室温下则不利于溴化氢气体的挥发，溴离子容易附着在晶圆的晶面或者晶背。结合现有的工艺设备，所述真空传送腔之传送手臂呈常温状态，一旦接触经工艺处理后的晶圆，则使得晶圆降温，表面的溴化氢气体不容易挥发，残留在晶圆表面。
进一步地，当冷却后的晶圆从真空传送腔内传入外界大气压时，残留在晶圆表面的溴化氢易于与空气中的水汽结合形成氢溴酸，进而与金属生产金属溴化物。更严重地，溴化氢气体具有强还原性，可与空气中的氧或氧化剂氧化为溴，并结晶在晶圆表面形成缺陷。
另一方面，高温环境下的晶圆，特别是大尺寸晶圆，表面翘曲度受温度的变化影响很大。当真空传送腔之呈室温的传送手臂抓取工艺反应腔内的高温晶圆时，由于传送手臂的抓手仅部分接触晶圆，必将导致晶圆表面的局部地方急剧降温，轻微的会影响表面的翘曲度，严重的则将导致晶圆在机械跳片或者破碎。
寻求一种结构简单、成本低廉，并可实现晶圆在进入或退出工艺反应腔室时的温度渐变，以提高产品良率的真空传送腔已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种可控温加热式传送腔及其工艺装置和温控加热方法。
发明内容
本发明是针对现有技术中，晶圆在传统的工艺反应腔中进入或者退出的过程中，温差过大导致反应试剂残留、结晶形成缺陷，以及晶圆翘曲、跳片和破碎等缺陷提供一种可控温加热式传送腔。
本发明之第二目的是针对现有技术中，晶圆在传统的工艺反应腔中进入或者退出的过程中，温差过大导致反应试剂残留、结晶形成缺陷，以及晶圆翘曲、跳片和破碎等缺陷提供一种具有可控温加热式传送腔的工艺装置。
本发明之第三目的是针对现有技术中，晶圆在传统的工艺反应腔中进入或者退出的过程中，温差过大导致反应试剂残留、结晶形成缺陷，以及晶圆翘曲、跳片和破碎等缺陷提供一种可控温加热式传送腔的温控方法。
为实现本发明之第一目的，本发明提供一种可控温加热式传送腔，所述可控温加热式传送腔，包括：第一传送手臂，设置在所述可控温加热式传送腔内，并用于将晶圆从所述可控温加热式传送腔内传送至所述工艺反应腔室内；控温加热装置，进一步包括：加热装置，设置在所述可控温加热式传送腔之内壁，且与外界电源电连接；控温装置，与所述加热装置电连接，并用于控制所述加热装置之加热温度；具有过温断路器和高温熔断器的输电线路，设置在所述加热装置、所述控温装置，以及所述外界电源之间。
可选地，所述加热装置设置在所述可控温加热式传送腔之内壁的方式为贴片式的加热带。
可选地，所述加热装置设置在所述可控温加热式传送腔之内壁的方式为内插式的加热棒。
可选地，所述加热装置为电热丝。
可选地，所述高温熔断器为温度保险丝。
为实现本发明之又一目的，本发明提供一种具有可控温加热式传送腔之工艺装置，所述具有可控温加热式传送腔的工艺装置，包括：可控温加热式传送腔，通过气闸与外界大气压腔室相连，并在所述可控温加热式传送腔内设置用于晶圆传送的第一传送手臂，在所述外界大气压腔室内设置用于晶圆传送的第二手臂；晶圆承载装置，用于承载待工艺处理之晶圆，并通过设置在所述外界大气压腔室内的第二传送手臂将承载在所述晶圆承载装置内的晶圆传送至所述气闸；工艺反应腔室，与所述可控温加热式传送腔相连。
可选地，与所述可控温加热式传送腔相连的工艺反应腔室之数量至少为1个。
可选地，所述具有可控温加热式传送腔的工艺装置之气闸上设置贴片式加热带。
为实现本发明之第三目的，本发明提供一种可控温加热式传送腔之温控加热方法，所述温控加热方法，包括：
执行步骤S1：所述加热装置与外界电源电连接，并将电能转化为热能；
执行步骤S2：所述控温装置对所示加热装置的加热温度进行控制，并使得所述可控温加热式传送腔实现恒定设置温度T1，且所述可控温加热式传送腔内的恒定设置温度T1＜所述工艺反应腔室内的工艺环境温度T2；
执行步骤S3：当所述可控温加热式传送腔内的实测温度T3＞所述过温断路器之设定温度T4＞所述可控温加热式传送腔内的恒定设置温度T1时，所述过温断路器断开；当所述可控温加热式传送腔内的实测温度T3＞所述高温熔断器之熔断温度T5＞所述过温断路器之设定温度T4＞所述可控温加热式传送腔内的恒定设置温度T1时，所述高温熔断器熔断。
可选地，所述工艺反应腔室的工艺环境温度T2为65～280℃，所述控温装置控制所述可控温加热式传送腔的恒定设置温度T1为60℃，所述过温断路器的设定温度T4为80℃。所述高温熔断器之熔断温度T5为100℃，所述气闸上设置贴片式加热带的加热温度T6为35℃。
综上所述，通过本发明可控温加热式传送腔和气闸不仅可实现晶圆在工艺反应腔室和外界大气压腔室之间的进入或退出时温度渐变，利于残留气体抽排，避免结晶缺陷，而且减少翘曲、跳片和破碎，进而提高产品良率。
附图说明
图1所示为本发明可控温加热式传送腔的结构框架图；
图2所示为具有本发明之可控温加热式传送腔的工艺装置框架图；
图3所示为本发明可控温加热式传送腔之控温加热装置的电路原理图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1、图2，图1所示为本发明可控温加热式传送腔的结构框架图。图2所示为具有本发明之可控温加热式传送腔的工艺装置框架图。所述具有可控温加热式传送腔的工艺装置1，包括：可控温加热式传送腔10，所述可控温加热式传送腔10通过气闸11与外界大气压腔室12相连，并在所述可控温加热式传送腔10内设置用于晶圆(未图示)传送的第一传送手臂101，在所述外界大气压腔室12内设置用于晶圆传送的第二手臂121；晶圆承载装置13，所述晶圆承载装置13用于承载待工艺处理之晶圆，并通过设置在所述外界大气压腔室12内的第二传送手臂121将承载在所述晶圆承载装置13内的晶圆传送至所述气闸11；工艺反应腔室14，所述工艺反应腔室14与所述可控温加热式传送腔10相连。
作为本领域技术人员，容易理解地，为实现晶圆的传送，在所述气闸11与所述可控温加热式传送腔10之连接处可设置阀门，在所述可控温加热式传送腔10与所述工艺反应腔室14之连接处可设置阀门。同时，为了实现不同工艺要求之需，与所述可控温加热式传送腔10相连的工艺反应腔室14之数量至少为1个。非限制性地，与所述可控温加热式传送腔10相连的工艺反应腔室14之数量为4个。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体的实施方式进行阐述。在具体实施方式中，所涉及之元部件、具体数值、电路连接方式等仅为列举，不应视为对本发明之技术方案的限制。
请参阅图3，并结合参阅图1，图3所示为本发明可控温加热式传送腔之控温加热装置的电路原理图。所述可控温加热式传送腔10，包括：第一传送手臂101，所述第一传送手臂101设置在所述可控温加热式传送腔10内，并用于将晶圆从所述可控温加热式传送腔10内传送至所述工艺反应腔室14内；控温加热装置102，进一步包括：加热装置103，所述加热装置103设置在所述可控温加热式传送腔10之内壁，且与外界电源104电连接；控温装置105，所述控温装置105与所述加热装置103电连接，并用于控制所述加热装置103之加热温度；具有过温断路器106和高温熔断器107的输电线路108，所述输电线路108设置在所述加热装置103、所述控温装置105，以及所述外界电源104之间。
请继续参阅图3，详述本发明可控温加热式传送腔10之控温加热装置102的工作原理。所述可控温加热式传送腔10之控温加热装置102进行控温加热的方法，包括以下步骤：
执行步骤S1：所述加热装置103与外界电源104电连接，并将电能转化为热能；
执行步骤S2：所述控温装置105对所示加热装置103的加热温度进行控制，并使得所述可控温加热式传送腔10实现恒定设置温度T1，且所述可控温加热式传送腔10内的恒定设置温度T1＜所述工艺反应腔室14内的工艺环境温度T2；
执行步骤S3：当所述可控温加热式传送腔10内的实测温度T3＞所述过温断路器106之设定温度T4＞所述可控温加热式传送腔10内的恒定设置温度T1时，所述过温断路器106断开；当所述可控温加热式传送腔10内的实测温度T3＞所述高温熔断器107之熔断温度T5＞所述过温断路器106之设定温度T4＞所述可控温加热式传送腔10内的恒定设置温度T1时，所述高温熔断器107熔断。
在本发明中，所述过温断路器106可为具有过温断开之功效的现有电子元器件；所述高温熔断器107可为具有高温熔断之功效的现有电子元器件。所述加热装置103为电热丝。所述高温熔断器107为温度保险丝。所述控温装置104控制所述可控温加热式传送腔10的恒定设置温度T1可根据工艺反应腔室14内的工艺环境温度T2进行设置，且所述可控温加热式传送腔10的恒定设置温度T1＜工艺反应腔室14内的工艺环境温度T2。所述控温装置104可采用热电偶温度探测器与控制器的结合进行实时温度探测和控温，所述控温方法可为现有技术之手段，在此不予赘述。
更具体地，例如，所述工艺反应腔室14的工艺环境温度T2为65～280℃，所述控温装置104控制所述可控温加热式传送腔10的恒定设置温度T1为60℃，所述过温断路器106的设定温度T4为80℃。所述高温熔断器107之熔断温度T5为100℃。
作为具体的实施方式，在本发明中，所述加热装置103设置在所述可控温加热式传送腔10之内壁。具体地，所述加热装置103设置在所述可控温加热式传送腔10之内壁的方式为贴片式的加热带。或者，所述加热装置103设置在所述可控温加热式传送腔10之内壁的方式为内插式的加热棒。
明显地，通过本发明可控温加热式传送腔10可以实现晶圆在工艺反应腔室14经工艺处理后的高温状态进行缓慢降温。反之，本发明可控温加热式传送腔10亦可以实现晶圆在外界大气压腔室12逐次升温进入所述工艺反应腔室14内。同时，所述可控温加热式传送腔10内充斥一定量的工艺气体，例如为氮气，并在泵抽单元(未图示)的作用下进行循环，进而在加热的氛围下使得工艺气体被加热，进而增加吹扫效果，进一步使得所述可控温加热式传送腔10呈较高温状态。作为本领域技术人员，容易理解地，所述可控温加热式传送腔10之氛围利于工艺反应腔室14内反应后的残留气体抽排，且减少第一传送手臂101与所述晶圆之间的温差。
请继续参阅图2，作为更优选地实施方案，在本发明中，为了进一步实现晶圆从真空高温状态到常压室温状态的温度渐变，所述具有可控温加热式传送腔10的工艺装置1之气闸11上设置贴片式加热带(未图示)，且所述气闸11上设置贴片式加热带的加热温度T6＜所述可控温加热式传送腔10的恒定设置温度T1。非限制性地，例如所述可控温加热式传送腔10的恒定设置温度T1为60℃，所述气闸11上设置贴片式加热带的加热温度T6为35℃。
显然地，通过本发明可控温加热式传送腔10和气闸11可实现晶圆在工艺反应腔室14经工艺处理后的高温状态进行缓慢降温，亦可实现晶圆在外界大气压腔室12逐次升温进入所述工艺反应腔室14内。同时，所述可控温加热式传送腔10内充斥一定量的工艺气体，例如为氮气，并在泵抽单元(未图示)的作用下进行循环，进而在加热的氛围下使得工艺气体被加热，进而增加吹扫效果，进一步使得所述可控温加热式传送腔10呈较高温状态。作为本领域技术人员，容易理解地，所述可控温加热式传送腔10之氛围利于工艺反应腔室14内反应后的残留气体抽排，且减少第一传送手臂101与所述晶圆之间的温差。
综上所述，通过本发明可控温加热式传送腔和气闸不仅可实现晶圆在工艺反应腔室和外界大气压腔室之间的进入或退出时温度渐变，利于残留气体抽排，避免结晶缺陷，而且减少翘曲、跳片和破碎，进而提高产品良率。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。
Claims (10)
1.一种可控温加热式传送腔，其特征在于，所述可控温加热式传送腔，包括：
第一传送手臂，设置在所述可控温加热式传送腔内，并用于将晶圆从所述可控温加热式传送腔内传送至所述工艺反应腔室内；
控温加热装置，进一步包括：加热装置，设置在所述可控温加热式传送腔之内壁，且与外界电源电连接；控温装置，与所述加热装置电连接，并用于控制所述加热装置之加热温度；具有过温断路器和高温熔断器的输电线路，设置在所述加热装置、所述控温装置，以及所述外界电源之间。
2.如权利要求1所述的可控温加热式传送腔，其特征在于，所述加热装置设置在所述可控温加热式传送腔之内壁的方式为贴片式的加热带。
3.如权利要求1所述的可控温加热式传送腔，其特征在于，所述加热装置设置在所述可控温加热式传送腔之内壁的方式为内插式的加热棒。
4.如权利要求1所述的可控温加热式传送腔，其特征在于，所述加热装置为电热丝。
5.如权利要求1所述的可控温加热式传送腔，其特征在于，所述高温熔断器为温度保险丝。
6.一种具有如权利要求1所述的可控温加热式传送腔之工艺装置，其特征在于，所述具有可控温加热式传送腔的工艺装置，包括：
可控温加热式传送腔，通过气闸与外界大气压腔室相连，并在所述可控温加热式传送腔内设置用于晶圆传送的第一传送手臂，在所述外界大气压腔室内设置用于晶圆传送的第二手臂；
晶圆承载装置，用于承载待工艺处理之晶圆，并通过设置在所述外界大气压腔室内的第二传送手臂将承载在所述晶圆承载装置内的晶圆传送至所述气闸；
工艺反应腔室，与所述可控温加热式传送腔相连。
7.如权利要求6所述的具有可控温加热式传送腔之工艺装置，其特征在于，与所述可控温加热式传送腔相连的工艺反应腔室之数量至少为1个。
8.如权利要求6所述的具有可控温加热式传送腔之工艺装置，其特征在于，所述具有可控温加热式传送腔的工艺装置之气闸上设置贴片式加热带。
9.一种如权利要求1所述的可控温加热式传送腔之温控加热方法，其特征在于，所述温控加热方法，包括：
执行步骤S1：所述加热装置与外界电源电连接，并将电能转化为热能；
执行步骤S2：所述控温装置对所示加热装置的加热温度进行控制，并使得所述可控温加热式传送腔实现恒定设置温度T1，且所述可控温加热式传送腔内的恒定设置温度T1＜所述工艺反应腔室内的工艺环境温度T2；
执行步骤S3：当所述可控温加热式传送腔内的实测温度T3＞所述过温断路器之设定温度T4＞所述可控温加热式传送腔内的恒定设置温度T1时，所述过温断路器断开；当所述可控温加热式传送腔内的实测温度T3＞所述高温熔断器之熔断温度T5＞所述过温断路器之设定温度T4＞所述可控温加热式传送腔内的恒定设置温度T1时，所述高温熔断器熔断。
10.如权利要求9所述的可控温加热式传送腔之温控加热方法，其特征在于，所述工艺反应腔室的工艺环境温度T2为65～280℃，所述控温装置控制所述可控温加热式传送腔的恒定设置温度T1为60℃，所述过温断路器的设定温度T4为80℃。所述高温熔断器之熔断温度T5为100℃，所述气闸上设置贴片式加热带的加热温度T6为35℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150617 |