CN104900559B - 承载装置、反应腔室和半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种承载装置、反应腔室及半导体加工设备，承载装置包括托盘和辅助件，在第一凹槽内未放置被加工工件时，辅助件的第一延伸端高于第一凹槽的底面；在向第一凹槽内放置被加工工件的过程中，第一延伸端在该被加工工件的重力作用下被下压，以使其围绕辅助件的旋转轴旋转至第二凹槽内，同时带动辅助件的第二延伸端围绕旋转轴旋转上升；在机械手获取位于第一凹槽内的被加工工件的过程中，第二延伸端在机械手的重力作用下被下压，以使其围绕旋转轴下降，同时带动第一延伸端围绕旋转轴旋转上升，以使第一延伸端将被加工工件顶起。本发明提供的承载装置，其不仅可以提高机械手吸取被加工工件的效率，而且可以提高机械手吸取被加工工件的准确率。

Description

承载装置、反应腔室和半导体加工设备

技术领域

本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种承载装置、反应腔室及半导体体加工设备。

背景技术

在化学气相沉积（Chemical vapor deposition，简称CVD）设备中，为了提高单次工艺所能处理的被加工工件数量，以提高生产效率，通常在反应腔室内设置可承载多个被加工工件的托盘，并借助机械手完成多个被加工工件的取件或放件。

图1为现有的托盘的俯视图。图2为图1所示托盘的区域I的剖视图。请一并参阅图1和图2，在托盘10的上表面上设置有沿其周向间隔分布的多个凹槽，每个凹槽采用如图2所示的阶梯状结构，即，每个凹槽由上、下两个直孔组成，上直孔12的直径大于下直孔11的直径，被加工工件置于下直孔11内，且下直孔11的直径与被加工工件的直径相对应。在装载被加工工件的过程中，机械手采用真空吸附的方式吸取被加工工件，并将其传输至反应腔室内，且位于其中一个凹槽的上方（即，放片位置）；而后，机械手移动至上直孔12内并进行放片动作，此时被加工工件落入下直孔11中，从而完成一个被加工工件的装载。此外，托盘10通过旋转将各个凹槽逐一旋转至机械手的放片位置，从而完成所有被加工工件的装载。

然而，上述托盘在实际应用中不可避免的存在以下问题：为了减少因机械手与被加工工件吸附接触而带来的被加工工件的污染和损伤，通常会尽量减小机械手和被加工工件的接触面积，而这又会产生这样的问题，即：一旦托盘101的上表面相对机械手的水平度存在偏差，就会出现机械手和被加工工件的接触区域无法对应的问题，导致机械手取片或放片失败，从而降低了生产效率。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种承载装置、反应腔室及半导体加工设备，其不仅可以提高机械手吸取被加工工件的效率，从而可以提高工艺效率，进而可以提高经济效益；而且可以提高机械手吸取被加工工件的准确率，从而可以提高工艺效率。

本发明提供了一种承载装置，包括托盘，在所述托盘的上表面上设置有多个第一凹槽，被加工工件置于所述第一凹槽内，在每个第一凹槽的底面上且位于其边界处设置有沿该第一凹槽的周向间隔且均匀分布的至少三个第二凹槽；所述承载装置还包括数量与所述第二凹槽的数量相对应的辅助件，所述辅助件具有两个延伸端以及位于所述两个延伸端之间的旋转轴，其中，所述辅助件通过所述旋转轴可旋转地设置在所述第二凹槽内；在所述两个延伸端中，第一延伸端延伸至所述第二凹槽内且位于所述被加工工件的边界内侧，第二延伸端延伸至所述第二凹槽外且靠近所述第二凹槽位于所述被加工工件的边界外侧；并且在所述第一凹槽内未放置被加工工件时，所述第一延伸端高于所述第一凹槽的底面；在向所述第一凹槽内放置被加工工件的过程中，所述第一延伸端在该被加工工件的重力作用下被下压，以使其围绕所述旋转轴旋转至所述第二凹槽内，同时带动所述第二延伸端围绕所述旋转轴旋转上升；在机械手获取位于所述第一凹槽内的被加工工件的过程中，所述第二延伸端在所述机械手的重力作用下被下压，以使其围绕所述旋转轴下降，同时带动所述第一延伸端围绕所述旋转轴旋转上升，以使所述第一延伸端将所述被加工工件顶起。

其中，所述第一凹槽包括由上而下依次叠置的上直孔和下直孔，所述上直孔的直径大于下直孔的直径，并且所述被加工工件置于所述下直孔内，且所述下直孔的直径与所述被加工工件的直径相对应，并且所述第二凹槽设置在所述下直孔内的底面上且位于其边界处；所述第二延伸端延伸至所述上直孔内，且在所述第一凹槽内放置有被加工工件时，所述第二延伸端与所述上直孔的孔壁具有水平间距。

其中，所述旋转轴与所述第二凹槽的位于所述下直孔的边界外侧的边沿可旋转地连接。

其中，所述第一凹槽为直孔，所述被加工工件置于所述直孔内，且所述直孔的直径与所述被加工工件的直径相对应，并且所述第二凹槽设置在所述直孔内的底面上且位于其边界处；所述第二延伸端延伸至所述托盘上表面外侧。

其中，所述旋转轴与所述第二凹槽的位于所述直孔的边界外侧的边沿可旋转地连接。

其中，所述第二凹槽的位于所述第一凹槽的边界内侧的侧壁与所述第一凹槽边界之间的水平间距的取值范围在0.1～3mm。

其中，所述两个延伸端的端面形状包括凸出的曲面。

其中，对应于每个所述第一凹槽，所述第二凹槽的数量为三个或者四个。

本发明还提供一种反应腔室，包括承载装置，所述承载装置设置在所述反应腔室内，用以承载被加工工件，所述承载装置采用本发明提供的上述承载装置。

本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用本发明提供的上述反应腔室。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的承载装置，其在向第一凹槽内放置被加工工件的过程中，第一延伸端在该被加工工件的重力作用下被下压，以使其围绕旋转轴旋转至第二凹槽内，同时带动第二延伸端围绕旋转轴旋转上升；在机械手获取位于第一凹槽内的被加工工件的过程中，第二延伸端在机械手的重力作用下被下压，以使其围绕旋转轴下降，同时带动第一延伸端围绕旋转轴旋转上升，以使第一延伸端将被加工工件顶起，这可以实现第一延伸端将被加工工件朝向机械手托起，有助于机械手获取被加工工件，因而不仅可以提高机械手获取被加工工件的效率，从而可以提高工艺效率，进而可以提高经济效益；而且，这与现有技术中在托盘的上表面相对机械手的水平度存在偏差时机械手无法获取被加工工件相比，可以提高机械手吸取被加工工件的准确率，从而可以提高工艺效率。

本发明提供的反应腔室，其采用本发明提供的承载装置，不仅可以提高机械手获取被加工工件的效率，从而可以提高工艺效率，进而可以提高经济效益；而且可以提高机械手吸取被加工工件的准确率，从而可以提高工艺效率。

本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明提供的反应腔室，不仅可以提高机械手获取被加工工件的效率，从而可以提高工艺效率，进而可以提高经济效益；而且可以提高机械手吸取被加工工件的准确率，从而可以提高工艺效率。

附图说明

图1为现有的托盘的俯视图；

图2为图1所示托盘的区域I的剖视图；

图3为本发明提供的承载装置的托盘的俯视图；

图4为图3所示的托盘的区域I的第一种剖视图；

图5为辅助件的结构示意图；

图6为图3所示的托盘的区域I的俯视图；

图7为在第一凹槽内放置被加工工件的工作状态图；

图8为机械手获取位于第一凹槽内的被加工工件的工作状态图；

图9为图3所示的托盘的区域I的第二种剖视图；以及

图10为图3所示的托盘的区域I的第三种剖视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的承载装置、反应腔室和半导体加工设备进行详细描述。

图3为本发明提供的承载装置的托盘的俯视图。图4为图3所示的托盘的区域I的第一种剖视图。图5为辅助件的结构示意图。图6为图3所示的托盘的区域I的俯视图。请一并参阅图3、图4、图5和图6，本实施例提供的承载装置包括托盘20和辅助件21，其中，在托盘20的上表面上设置有多个第一凹槽201，被加工工件S置于第一凹槽201内，在每个第一凹槽201的底面上且位于其边界处设置有沿该第一凹槽201的周向间隔且均匀分布的至少三个第二凹槽202。具体地，在本实施例中，第一凹槽201包括由上而下依次叠置的上直孔201a和下直孔201b，上直孔201a的直径大于下直孔201b的直径，并且，被加工工件S置于下直孔201b内，且下直孔201b的直径与被加工工件S的直径相对应，并且第二凹槽202设置在下直孔201b内的底面上且位于其边界处。并且，优选地，第二凹槽202的位于第一凹槽201的边界内侧的侧壁与第一凹槽201边界之间的水平间距H的取值范围在0.1～3mm，具体地，在本实施例中，水平间距H为第二凹槽202的位于下直孔201b的边界内侧的侧壁与下直孔201b边界之间的间距，如图4所示。

辅助件21的数量与第二凹槽202的数量相对应，辅助件21具有两个延伸端211和212以及位于两个延伸端之间的旋转轴213，其中，辅助件21通过旋转轴213可旋转地设置在第二凹槽202内，具体地，在本实施例中，旋转轴213与第二凹槽202的位于下直孔201b的边界外侧的边沿可旋转地连接，如图7和图8中所示，且旋转轴213在辅助见21上形成凸部，对应地在第二凹槽202的位于下直孔201b的边界外侧的边沿处设置有凹部，凸部位于凹部内，以将旋转轴213固定，在实际应用中，也可以采用粘结等方式固定；而且，在辅助件21的两个延伸端211和212中，第一延伸端211延伸至第二凹槽202内且位于被加工工件S的边界内侧，第二延伸端212延伸至第二凹槽202外且位于被加工工件S的边界外侧，具体地，在本实施例中，第二延伸端212延伸至上直孔201a内，且在第一凹槽201内放置有被加工工件S时，第二延伸端212与上直孔201a的孔壁具有水平间距。

下面结合图7和图8详细描述本实施例提供的承载装置的原理：其中，图7为在第一凹槽内放置被加工工件的工作状态图；图8为机械手获取位于第一凹槽内的被加工工件的工作状态图；具体地，在第一凹槽201内未放置被加工工件S时，第一延伸端211高于第一凹槽201的底面，如图4所示；在向第一凹槽201内放置被加工工件S的过程中，第一延伸端211在被加工工件S的重力作用下被下压，以使其围绕旋转轴213旋转至第二凹槽202内，同时带动第二延伸端212围绕旋转轴213旋转上升；在机械手22获取位于第一凹槽201内的被加工工件S的过程中，第二延伸端212在机械手22的重力作用下被下压，以使其围绕旋转轴213下降，同时带动第一延伸端211围绕旋转轴213旋转上升，以使第一延伸端211将被加工工件S顶起，即，第一延伸端211将被加工工件S朝向机械手22托起，以便于机械手22获取被加工工件。

在本实施例中，机械手22采用真空吸附的方式获取被加工工件S，机械手22为平板式结构，机械手22的外径大于被加工工件S的外径，且小于上直孔201a的内径，在这种情况下，在向第一凹槽201内放置被加工工件S的过程中，第一延伸端211围绕旋转轴213旋转下降，同时带动第二延伸端212围绕旋转轴213旋转上升，并且，在被加工工件S位于第一凹槽201内时，第二延伸端212高于被加工工件S的上表面，这才能在机械手22获取被加工工件S的过程中，平板结构的机械手22的重力才能将第二延伸端212下压，在实际应用中，也可以当机械手22的下表面上对应于每个第二凹槽202设置有凸部，机械手22下降并带动凸部下降，使其下降至第二凹槽202内将第二延伸端212下压，因此，在这种情况下，在被加工工件S位于第一凹槽201内时，可以第二延伸端212可以高于或低于被加工工件S的上表面。

优选地，两个延伸端211和212的端面形状包括凸出的曲面，由于凸出的曲面既便于第一延伸端211和第二延伸端212分别与被加工工件S和机械手22接触，又不会对被加工工件S或机械手22产生损坏或者影响，从而可以提高承载装置的可靠性。

容易理解，由于第二延伸端212与上直孔201a的孔壁具有水平间距，这使得在第一凹槽201内放置有被加工工件S时，第二延伸端212在机械手22的重力作用下可以在该水平间距形成的空间内围绕旋转轴213下降。

需要说明的是，在本实施例中，为了满足辅助件21的第二延伸端212围绕旋转轴213下降有足够的空间，如图4和图6所示，在每个第二凹槽202所对应的位置处，第二凹槽202包括第一部分202a和第二部分202b。当然，在实际应用中，也可以采用图9所示结构对应的承载装置。

又如，也可以采用图10所示结构对应的承载装置，第一凹槽201为直孔，被加工工件S置于直孔内，且直孔的直径与被加工工件S的直径相对应，并且第二凹槽202设置在直孔内的底面上且位于其边界处；第二延伸端212延伸至托盘20上表面外侧，在这种情况下，旋转轴213与第二凹槽202的位于直孔的边界外侧的边沿可旋转地连接。

还需要说明的是，优选地，对应于每个第一凹槽201，第二凹槽202的数量为三个或者四个，且由于辅助件21的数量与第二凹槽202的数量相对应，因此，对应于每个第一凹槽201，辅助件21的数量为三个或者四个，容易理解，辅助件21的数量过多，同时需要考虑多个辅助件21以使其将被加工工件S顶起且具有一定的水平度，使得操作过程较复杂，这相对数量为三个或者四个的辅助件21，不仅可以减小承载装置操作的复杂性，而且可以在一定程度上减少生产成本，从而可以提高经济效益。

综上所述，本实施例提供的承载装置，其在向第一凹槽201内放置被加工工件S的过程中，第一延伸端211在该被加工工件S的重力作用下被下压，以使其围绕旋转轴213旋转至第二凹槽202内，同时带动第二延伸端212围绕旋转轴213旋转上升；在机械手22获取位于第一凹槽211内的被加工工件S的过程中，第二延伸端212在机械手22的重力作用下被下压，以使其围绕旋转轴213下降，同时带动第一延伸端211围绕旋转轴213旋转上升，以使第一延伸端211将被加工工件S顶起，这可以实现第一延伸端211将被加工工件S朝向机械手22托起，有助于机械手22获取被加工工件S，因而不仅可以提高机械手22获取被加工工件S的效率，从而可以提高工艺效率，进而可以提高经济效益；而且，这与现有技术中在托盘的上表面相对机械手的水平度存在偏差时机械手无法获取被加工工件相比，可以提高机械手吸取被加工工件的准确率，从而可以提高工艺效率。

作为另一技术方案，本发明还提供一种反应腔室，包括承载装置，承载装置设置在反应腔室内，用以承载被加工工件，其中，承载装置采用上述第一实施例或第一实施例提供的承载装置。

本发明提供的反应腔室，其采用上述实施例提供的承载装置，不仅可以提高机械手获取被加工工件的效率，从而可以提高工艺效率，进而可以提高经济效益；而且可以提高机械手吸取被加工工件的准确率，从而可以提高工艺效率。

作为另一技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括反应腔室，反应腔室采用上述实施例提供的反应腔室。

其中，半导体加工设备包括刻蚀机、PVD设备或CVD设备。

本发明提供的半导体加工设备，其采用上述实施例提供的承载装置，不仅可以提高机械手获取被加工工件的效率，从而可以提高工艺效率，进而可以提高经济效益；而且可以提高机械手吸取被加工工件的准确率，从而可以提高工艺效率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种承载装置，包括托盘，在所述托盘的上表面上设置有多个第一凹槽，被加工工件置于所述第一凹槽内，其特征在于，在每个第一凹槽的底面上且位于其边界处设置有沿该第一凹槽的周向间隔且均匀分布的至少三个第二凹槽；

所述承载装置还包括数量与所述第二凹槽的数量相对应的辅助件，所述辅助件具有两个延伸端以及位于所述两个延伸端之间的旋转轴，其中，所述辅助件通过所述旋转轴可旋转地设置在所述第二凹槽内；在所述两个延伸端中，第一延伸端延伸至所述第二凹槽内且位于所述被加工工件的边界内侧，第二延伸端延伸至所述第二凹槽外且靠近所述第二凹槽位于所述被加工工件的边界外侧；并且

在所述第一凹槽内未放置被加工工件时，所述第一延伸端高于所述第一凹槽的底面；在向所述第一凹槽内放置被加工工件的过程中，所述第一延伸端在该被加工工件的重力作用下被下压，以使其围绕所述旋转轴旋转至所述第二凹槽内，同时带动所述第二延伸端围绕所述旋转轴旋转上升；在机械手获取位于所述第一凹槽内的被加工工件的过程中，所述第二延伸端在所述机械手的重力作用下被下压，以使其围绕所述旋转轴下降，同时带动所述第一延伸端围绕所述旋转轴旋转上升，以使所述第一延伸端将所述被加工工件顶起。

2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第一凹槽包括由上而下依次叠置的上直孔和下直孔，所述上直孔的直径大于下直孔的直径，并且

所述被加工工件置于所述下直孔内，且所述下直孔的直径与所述被加工工件的直径相对应，并且所述第二凹槽设置在所述下直孔内的底面上且位于其边界处；

所述第二延伸端延伸至所述上直孔内，且在所述第一凹槽内放置有被加工工件时，所述第二延伸端与所述上直孔的孔壁具有水平间距。

3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述旋转轴与所述第二凹槽的位于所述下直孔的边界外侧的边沿可旋转地连接。

4.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第一凹槽为直孔，所述被加工工件置于所述直孔内，且所述直孔的直径与所述被加工工件的直径相对应，并且所述第二凹槽设置在所述直孔内的底面上且位于其边界处；

所述第二延伸端延伸至所述托盘上表面外侧。

5.根据权利要求4所述的承载装置，其特征在于，所述旋转轴与所述第二凹槽的位于所述直孔的边界外侧的边沿可旋转地连接。

6.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述第二凹槽的位于所述第一凹槽的边界内侧的侧壁与所述第一凹槽边界之间的水平间距的取值范围在0.1～3mm。

7.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述两个延伸端的端面形状包括凸出的曲面。

8.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，对应于每个所述第一凹槽，所述第二凹槽的数量为三个或者四个。

9.一种反应腔室，包括承载装置，所述承载装置设置在所述反应腔室内，用以承载被加工工件，其特征在于，所述承载装置采用权利要求1-8任意一项所述的承载装置。

10.一种半导体加工设备，包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室采用权利要求9所述的反应腔室。