CN105632975A - 处理腔室和包含此的基板制造装置及基板制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种处理腔室和包含此的基板制造装置及基板制造方法，能够防止内部空间的气体流出到外部。为了实现所述目的，本发明的处理腔室包括：内部腔室(100)，投入到内部的基板借助于工艺气体而得到处理；内部排气口(131)，用于向外部排出所述内部腔室(100)的内部空间的气体；外部盖体(200)，围绕所述内部腔室(100)的外部；外部排气口(231)，用于向外部排出所述内部腔室(100)与外部盖体(200)之间的空间的气体。

Description

处理腔室和包含此的基板制造装置及基板制造方法
技术领域
本发明涉及处理腔室和包含此的基板制造装置及基板制造方法，尤其涉及能够防止腔室内部的气体在进行基板投入及基板搬出的过程中流出到外部的双排气结构的处理腔室和包含此的基板制造装置及基板制造方法。
背景技术
通常，半导体装置通过在半导体基板上反复进行光刻、蚀刻、蒸镀、扩散、离子注入、金属沉积等工序而形成。在经过所述工序而制造半导体装置为止，半导体基板频繁地搬入搬出于以高真空状态维持的腔室。
包括腔室的半导体制造设备可根据装入多少张半导体基板而划分为分批式(batchtype)和单片式(singlewafertype)。
对于单片式而言，在一个腔室内投入一张半导体基板而执行工序，因而存在生产率降低的缺点，然而，由于半导体基板变得大直径化且适合于关键工序，因此最近大多数半导体制造设备从分批式转型为单片式。
图1是表示现有的单片式基板制造装置的平面概略图，图2是图1的基板制造装置的正剖面概略图。
基板制造装置由用于对半导体基板(未图示)进行必要的工序的处理腔室10、20和内部装载有半导体基板的负载传送(LoadLock)腔室30以及配备于负载传送腔室30与所述处理腔室10、20之间的真空腔室40构成。
所述负载传送腔室30其内部维持处于真空氛围的真空腔室的真空状态，并起到接收/传递基板的作用。
在所述真空腔室40的内部具备真空机械手45，从而从所述负载传送腔室30接收基板之后将其投入到处理腔室10、20，或者将在处理腔室10、20中处理完毕的基板搬出至负载传送腔室30。
所述处理腔室10、20和负载传送腔室30分别具备用于将残留于其内部空间的工艺气体排出到外部的排气口11、21、41，且所述处理腔室10、20具备为了搬入搬出基板而进行开闭的门扇50。
如此，真空腔室40和负载传送腔室30中需要配备用于形成真空的部件，因而设备的结构复杂，且存在价格高的问题。作为如上所述的现有技术，在韩国公开专利第10-2004-0024156号中公开有“用于处理半导体晶片的单片式真空腔室系统”。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的诸多问题而提出的，其目的在于提供一种可防止内部空间的气体流出到外部的处理腔室。
本发明的另一目的在于提供一种在基板制造装置中无需设置负载传送腔室和真空腔室，从而可节省制造成本的基板制造装置。
为了实现如上所述的目的，本发明的处理腔室包括：内部腔室100，投入到内部的基板借助于工艺气体而得到处理；内部排气口131，用于向外部排出所述内部腔室100的内部空间的气体；外部盖体200，围绕所述内部腔室100的外部；外部排气口231，用于向外部排出所述内部腔室100与外部盖体200之间的空间的气体。
所述内部腔室100由上部开放的腔室主体110和用于开闭所述腔室主体110的开放的上部的封盖120构成，所述处理腔室可具备封盖开闭驱动部400(410、420)，用于提供驱动力，该驱动力使所述封盖120沿上下方向移动以开闭所述腔室主体110的上部。
所述外部盖体200具备：开口部211，用于能够借助机械手4而进行基板的投入和搬出；外部盖体机门240，用于开闭所述开口部211，并且，在所述封盖120向上方开放的情况下，所述开口部211和外部盖体机门240可位于与所述封盖120和腔室主体110上端之间的空间对应的高度处。
所述外部盖体200可形成有与外部连通的连通孔221。
所述外部排气口231可由贯通于所述外部盖体200的底板部230的孔构成。
所述封盖120的底面可结合有用于均匀地喷洒用于处理所述基板的工艺气体的喷洒头140。
所述内部腔室100和外部盖体200的底板部可一体地形成。
本发明的基板制造装置包括：装载盒3，用于装载多个基板；如上所述的至少一个处理腔室1、2；机械手4，用于从所述装载盒3接收基板并将所述基板投入到所述处理腔室1、2的内部，且搬出在所述处理腔室1、2中处理完毕的基板。
所述外部排气口231中，真空吸力可在处理所述基板的过程中一直发挥作用。
所述装载盒3的内部可处于大气压氛围。
所述机械手4可在大气压下工作。
本发明的基板制造方法包括如下步骤：a)基板借助于机械手4而投入到以上所记载的处理腔室1的内部；b)向所述内部腔室100内部注入工艺气体，以进行基板的处理；c)在完成所述基板的处理之后从所述内部腔室100搬出所述基板时，通过所述外部排气口231而排出残留于所述内部腔室100与外部盖体200之间的空间的气体。
所述内部腔室100由上部开放的腔室主体110和用于开闭所述腔室主体110的开放的上部的封盖120构成，且具备：封盖开闭驱动部400(410、420)，用于提供驱动力，该驱动力使所述封盖120沿上下方向移动以开闭所述腔室主体110的上部；在所述a)步骤中，在所述封盖120借助于所述封盖开闭驱动部400(410、420)而向上方开放的状态下，借助于机械手4而进行所述基板的投入，在所述b)步骤中，所述机械手4可向外部移动之后所述封盖120向下方移动，从而在覆盖所述腔室主体110的上部的状态下，进行基板的处理。
在所述a)步骤中，由所述外部盖体机门240开放开口部211，所述基板可借助于所述机械手4的手臂4a而通过所述开口部211投入到所述内部腔室100。
根据本发明，可防止在处理基板之后残留于腔室内部的气体在搬送基板时向外部流出。
此外，即便基板制造装置中不具备真空腔室和负载传送腔室，也能够向外部排出气体，从而可降低基板制造装置的制造成本。
此外，具备用于开闭内部腔室的上部的封盖，在开放所述封盖的状态下实现基板的投入和搬出，因此可以防止气体的涡流的生成，同时可使围绕内部腔室的外部盖体的大小实现小型化。
附图说明
图1是表示现有的单片式基板制造装置的平面概略图；
图2是图1的基板制造装置的正剖面概略图；
图3是示出根据本发明的基板制造装置的平面概略图；
图4是图3的基板制造装置的正面概略图；
图5是示出根据本发明的处理腔室的剖面概略图；
图6是示出根据本发明的内部腔室的剖面概略图；
图7是示出在根据本发明的基板处理装置中盖体开放的状态的剖面概略图。
符号说明
1、2：处理腔室3：装载盒
4：机械手100：内部腔室
110：腔室主体120：封盖
130：底板部131：内部排气口
140：喷洒头200：外部盖体
210：外部盖体主体211：开口部
220：外部盖体封盖221：连通孔
230：外部盖体底板部231：外部排气口
240：外部盖体机门300：载放座
350：升降销400：封盖开闭驱动部
具体实施方式
以下，参考附图对关于本发明的优选实施例的构造和作用进行详细说明。
<基板制造装置>
图3是示出根据本发明的基板制造装置的平面概略图，图4是图3的基板制造装置的正面概略图。
本发明的基板制造装置包括：处理腔室1、2，用于利用工艺气处理基板；装载盒(cassette)3，用于装载多个基板；机械手4，用于从所述装载盒3接收基板并将所述基板投入到所述处理腔室1、2的内部，或者搬出在所述处理腔室1、2中处理完毕的基板。
图3中举例示出了处理腔室1、2为两个的情形，然而可以具备两个以上的处理腔室。各个处理腔室1、2在其内部进行针对一个基板的处理。
所述处理腔室1、2由使投入于内部的基板借助工艺气体而完成处理的内部腔室100和围绕所述内部腔室100的外侧的外部盖体200构成。
所述外部盖体200形成有开口部211(图5)，以能够借助机械手4而进行基板的投入和搬出，且所述外部盖体200具备用于开闭所述开口部211的外部盖体机门240。
当向所述处理腔室1、2内部投入基板或搬出处理完毕的基板时，所述外部盖体机门240被开放，从而能够进行基板的投入和搬出，而在工艺进行过程中，所述外部盖体基本240被关闭。
为了安置基板或对基板加热，所述处理腔室1、2的内部可具备包含有加热器的载放座300。
所述处理腔室1、2被构成为使残留于其内部的气体通过配备于处理腔室1、2内部的排气口而排出到外部。因此，气体不会流出到配备于处理腔室1、2的外侧的机械手4和装载盒3，因而无需具备现有技术中所具备的真空腔室及负载传送腔室。
所述装载盒3中，多个基板装载于其内部而处于等待的状态，且其内部处于大气压的氛围。所述机械手4在没有围绕其外部的真空腔室的状态下在大气压下工作。
<处理腔室>
图5是示出根据本发明的处理腔室的剖面概略图，图6是示出根据本发明的内部腔室的剖面概略图，图7是示出在根据本发明的基板处理装置中盖体被开放的状态的剖面概略图。
处理腔室1由内部腔室100和外部盖体200构成。
所述内部腔室100由上部开放的腔室主体110和用于对所述腔室主体110的开放的上部进行开闭的封盖120构成，且具备封盖开闭驱动部400(410、420)，用于提供驱动力，该驱动力使所述封盖120沿上下方向移动以开闭所述腔室主体110的上部。
所述腔室主体110的截面为圆形或多边形，且上部形成为开放的形状，从而使机械手4的手臂通过开放的所述上部而进入到腔室主体110的内部空间，由此将基板W安置到载放座300上，或者将处理完毕的基板W搬出至外部。
以往，腔室主体的内壁形成有开口部，从而需要设置用于利用门扇来开闭该开口部的突出部等，这样的结构导致如下问题：在腔室主体的内部发生气体的涡流，这样的涡流的产生使基板的工艺均匀度降低。
与此相反，本申请发明具有用于开闭腔室主体110的上部的封盖120，所述封盖120借助于封盖开闭驱动部400(410、420)而沿上下方向移动，从而实现开闭。因此，在腔室主体110的内部不存在有可能形成工艺气体的涡流的空间或形状，因而可提高工艺的均匀度(Uniformity)。并且，腔室主体110中没有与用于实现基板的搬出/搬入的开口部及突出部对应的构造，因而制造工艺简单，可降低制造成本。
所述腔室主体100的内部具备用于安置基板W的载放座300。所述载放座300可具备下部加热器，以用于在对基板W进行加热的状态下进行工艺。
为了使安置于所述载放座300上的基板W上升，或者将投入到腔室主体110内部的基板W安置到载放座300上，配备升降销350。所述升降销350被配备为贯通所述载放座300，并在此状态下借助于驱动部(未图示)而沿着上下方向上升或下降，从而使基板W上升或下降。
基板W可在安置于所述载放座300上的状态下得到处理，也可以在从所述载放座300的上表面分隔而安置于升降销350的上端的状态下得到处理。
所述内部腔室100的底板部130形成有用于排出内部腔室100内部空间的气体的内部排气口131。所述内部排气口131从内部腔室100的底板部130依次贯通外部盖体200的底板部230而形成。
所述封盖120由圆形的平板形状形成，其形状可对应于所述腔室主体110的截面形状而确定。
所述封盖120的底面具有：喷洒头140，用于使流入的工艺气体在整个基板W的范围内均匀地喷洒。所述喷洒头140的上侧可具有上部加热器(未图示)。
所述封盖120借助于封盖开闭驱动部400(410、420)而在腔室主体110的上端沿着上下方向移动，以封闭腔室主体110的开放的上部，或者予以开放。
所述封盖120的边缘底面与所述腔室主体110的上端之间夹设有密封件(未图示)，当所述封盖120朝下方下降时，所述密封件被压实，从而使封盖120与腔室主体110之间维持气密性。
所述封盖开闭驱动部400为了能够沿着上下方向移动所述封盖120，沿着所述封盖120的边缘周围而配备有包括第一驱动部410和第二驱动部420在内的多个盖体开闭驱动部400。所述盖体开闭驱动部400可由空压气缸或油压气缸构成，当把上下移动的气缸轴结合于所述封盖120的底面并启动气缸时，封盖120将会与气缸轴一起升降。
所述外部盖体200由如下构成要素构成：外部盖体主体210，朝腔室主体110的外侧分隔而围绕腔室主体110；外部盖体封盖220，形成为封盖所述外部盖体主体210的开放的上部；外部盖体底板部230，位于所述内部腔室100的底板部130的下侧。
所述外部盖体封盖220形成有与外部连通的连通孔221，从而在排出残留于外部盖体200与内部腔室100之间的空间的气体的情况下，外部空气通过连通孔221而流入。
对于所述连通孔221而言，举例示出了形成于外部盖体封盖220的情形，然而并不局限于此，也可以形成在外部盖体主体210的上端部。
所述外部盖体主体210形成有开口部211，以能够借助于机械手4的手臂4a而实现基板W的投入以及搬出，并且具备用于开闭所述开口部211的外部盖体机门240。
在所述封盖120借助于封盖开闭驱动部400而向上方开放的情况下，所述开口部211和外部盖体机门240将会位于与空间A相同的高度处，其中该空间A位于所述封盖120与腔室主体110的上端之间。因此，基板W借助于机械手4的手臂4a而从外部经过开口211之后位于所述空间A，且升降销350上升而接收基板W。
配备用于向外部排出所述内部腔室100与外部盖体200之间的空间的气体的外部排气口231。所述外部排气口231可由贯通于所述外部盖体200的底板部230的孔构成。
所述外部排气口231可与基板制造工艺系统的排气侧连接，并可构成为使真空吸力在处理所述基板W的过程中一直发挥作用。
包括了所述第一驱动部410和第二驱动部420的封盖开闭驱动部400可配备于内部腔室100与外部盖体200之间的外部盖体底板部230之上。
<基板制造方法>
对通过由如上所述的构造构成的基板制造装置执行的基板制造方法进行说明。
首先，为了处理基板W而使封盖120借助于封盖开闭驱动部400的驱动信号而朝上部上升时，腔室主体110的上部被开放，且外部盖体200的外部盖体机门240被开放。此时，基板W借助于机械手4而从装载盒3得到传递而位于处理腔室1的外部。
然后，位于处理腔室1外部的基板W借助于机械手4的手臂4a而通过外部盖体200的开口部211被投入到封盖120的下侧空间A，于是成为如图7所示的状态。
再后，如果升降销350上升，则在升降销350的上端支撑基板W而接收基板W之后，所述机械手4的手臂4a向处理腔室1的外部移动。如果所述手臂4a向外部移动，则所述升降销350下降而将基板W安置到载放座300上，或者直至基板W的底面到达从载放座300的上表面相隔预定距离的位置为止，使升降销350下降。
随后，所述封盖120根据封盖开闭驱动部400的驱动信号而下降，从而盖住腔室主体110的上部而使腔室主体110的内部与其外部相隔离。并且，外部盖体机门240借助于驱动部(未图示)而封闭开口部211。
如此，如果内部腔室100被封闭，则工艺气体通过喷洒头140而流入到内部腔室100的内部空间，从而实现基板W的处理，在此情况下，腔室主体110的内壁面没有形成如以往的由门扇开闭的开口部那样的形状，仅由圆滑的圆筒的内表面构成，从而在工艺气体中不会生成涡流，所以可提高工艺均匀度(Uniformity)。残留于所述内部腔室100内部的气体通过内部排气口131而向外部排出。
当基板W的处理完毕时，封盖120根据封盖开闭驱动部400的驱动信号而上升，从而开放腔室主体110的上部，且升降销350上升，从而使基板W位于封盖120的下侧空间A。
此外，外部盖体机门240被开放，从而机械手4的手臂4a通过开口部211而进入到基板W的下侧之后，从升降销350接收基板W，然后通过开口部211而向外部搬出该基板W。
在此情况下，真空吸力通过外部排气口231而持续发挥作用，因而即使在机械手4的手臂4a向外部搬出基板W的过程中，残留于内部腔室100内部的气体也不会通过开口部211而流出到机械手4所存在的外部空间，而是通过外部排气口231而得到排气处理。
如此，在内部腔室100的外部配备外部盖体200，并通过外部排气口231来排出残留于内部腔室100与外部盖体200之间的气体，如此一来，在向内部腔室100的内部投入基板或向内部腔室100的外部搬出基板的情况下，残留于内部腔室100的气体流出到机械手4所处的空间的情况将得到防止。
此外，无需以真空氛围来形成机械手4及装载盒3，因而装置的构造简单，且能够降低基板制造装置的制造成本。
而且，为了通过腔室主体110的开放的上部投入并搬出基板W，使封盖120借助于封盖开闭驱动部400(410、420)而沿上下方向移动，因此用于设置封盖开闭驱动部400(410、420)的空间无需占较多空间，从而可将外部盖体200的大小设计得较小。
<变形实施例1>
上述实施例中举例示出了具备用于开闭内部腔室100的上部的封盖120，从而通过所述内部腔室100的开放的上部来实现基板的投入和搬出的情形，然而并不局限于此，也可以应用其他结构的内部腔室。
作为一个示例可如下构成：在与外部盖体200的开口部211对应的位置上形成贯通腔室主体110的侧部的内部腔室开口部(未图示)，并具备用于开闭所述内部腔室开口部的内部腔室机门(未图示)和用于开闭所述内部腔室机门的内部腔室机门驱动部(未图示)。在此情况下，腔室主体110的上部由封闭的形状构成，而非由开放的形状构成。
<变形实施例2>
在上述实施例中对内部腔室100的底板部130和外部盖体底板部230分别单独构成的情形进行了说明，然而也可以使两个底板部130、230一体地构成。
即，可以构成为腔室主体110的下端结合于外部盖体底板部230，也可以构成为使内部腔室100的底板部130的大小变大到与外部盖体底板部230的大小相等的状态下，与外部盖体主体210的下端结合。
此外，对内部腔室100的封盖120和外部盖体封盖220分别独立构成的情形进行了说明，然而也可以使两个封盖120、220一体地构成。在此情况下，可构成为省去形成于外部盖体主体210的开口部211和外部盖体机门240的构造，使一体化的封盖向上部上升之后通过开放的上部来向内部腔室100的内部投入基板W。
如以上说明，本发明并不局限于如上所述的实施例，在不脱离权利要求书中请求保护的本发明的技术思想的前提下，本发明所属的技术领域中具有基本知识的人员不难得出显而易见的变形实施，这样的变形实施属于本发明的范围。

Claims (15)

1.一种双排气结构的处理腔室，包括：
内部腔室(100)，投入到内部的基板借助于工艺气体而得到处理；
内部排气口(131)，用于向外部排出所述内部腔室(100)的内部空间的气体；
外部盖体(200)，围绕所述内部腔室(100)的外部；
外部排气口(231)，用于向外部排出所述内部腔室(100)与外部盖体(200)之间的空间的气体。
2.如权利要求1所述的双排气结构的处理腔室，其特征在于，
所述内部腔室(100)由上部开放的腔室主体(110)和用于开闭所述腔室主体(110)的开放的上部的封盖(120)构成，
所述处理腔室具备：封盖开闭驱动部(400：410、420)，用于提供驱动力，该驱动力使所述封盖(120)沿上下方向移动以开闭所述腔室主体(110)的上部。
3.如权利要求2所述的双排气结构的处理腔室，其特征在于，
所述外部盖体(200)具备：开口部(211)，用于能够借助机械手(4)而进行基板的投入和搬出；外部盖体机门(240)，用于开闭所述开口部(211)，
在所述封盖(120)向上方开放的情况下，所述开口部(211)和外部盖体机门(240)位于与所述封盖(120)和腔室主体(110)上端之间的空间对应的高度处。
4.如权利要求1所述的双排气结构的处理腔室，其特征在于，
所述外部盖体(200)形成有与外部连通的连通孔(221)。
5.如权利要求1所述的双排气结构的处理腔室，其特征在于，
所述外部排气口(231)由贯通于所述外部盖体(200)的底板部(230)的孔构成。
6.如权利要求2所述的双排气结构的处理腔室，其特征在于，
所述封盖(120)的底面结合有均匀地喷洒用于处理所述基板的工艺气体的喷洒头(140)。
7.如权利要求1所述的双排气结构的处理腔室，其特征在于，
所述内部腔室(100)和外部盖体(200)的底板部一体地形成。
8.一种基板制造装置，包括：
装载盒(3)，用于装载多个基板；
如权利要求1至7中的任意一项所述的至少一个处理腔室(1、2)；
机械手(4)，用于从所述装载盒(3)接收基板并将所述基板投入到所述处理腔室(1、2)的内部，且搬出在所述处理腔室(1、2)中处理完毕的基板。
9.如权利要求8所述的基板制造装置，其特征在于，
所述外部排气口(231)中，在处理所述基板的过程中真空吸力一直发挥作用。
10.如权利要求8所述的基板制造装置，其特征在于，
所述装载盒(3)的内部处于大气压氛围。
11.如权利要求8所述的基板制造装置，其特征在于，
所述机械手(4)在大气压下工作。
12.一种基板制造方法，包括如下步骤：
a)借助于机械手(4)而将基板投入到权利要求1至7中的任意一项所述的处理腔室(1)的内部；
b)向所述内部腔室(100)内部注入工艺气体，以进行基板的处理；
c)当完成所述基板的处理之后从所述内部腔室(100)搬出所述基板时，通过所述外部排气口(231)而排出残留于所述内部腔室(100)与外部盖体(200)之间的空间的气体。
13.如权利要求12所述的基板制造方法，其特征在于，
所述内部腔室(100)由上部开放的腔室主体(110)和用于开闭所述腔室主体(110)的开放的上部的封盖(120)构成，并具备：封盖开闭驱动部(400：410、420)，用于提供驱动力，该驱动力使所述封盖(120)沿上下方向移动以开闭所述腔室主体(110)的上部，
在所述a)步骤中，在所述封盖(120)借助于所述封盖开闭驱动部(400：410、420)而向上方开放的状态下，借助于机械手(4)而进行所述基板的投入，
在所述b)步骤中，所述机械手(4)向外部移动之后所述封盖(120)向下方移动，从而在覆盖所述腔室主体(110)的上部的状态下，进行基板的处理。
14.如权利要求12所述的基板制造方法，其特征在于，
所述外部排气口(231)中，在处理所述基板的过程中真空吸力一直发挥作用。
15.如权利要求12所述的基板制造方法，其特征在于，
在所述a)步骤中，由所述外部盖体机门(240)开放开口部211，所述基板借助于所述机械手(4)的手臂(4a)而通过所述开口部(211)投入到所述内部腔室(100)。
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