CN105742205A - 基片处理腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基片处理腔室及半导体加工设备。该基片处理腔室用以对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却，在基片处理腔室内设置有支撑架，支撑架上沿竖直方向间隔设置有多个用于承载基片的承载件，在基片处理腔室的侧壁上设置有进气口和出气口，进气口用于与处理气源相连通，处理气源提供处理气体，出气口用于与排气装置相连，排气装置将从进气口输送至基片处理腔室内的处理气体由出气口排出，用以实现处理气体沿与基片所在平面趋于平行的方向流动，经由承载件上的基片并对基片进行吹扫和/或冷却。本发明提供的基片处理腔室及半导体加工设备，可以实现对多个基片吹扫和/或冷却，从而可以提高刻蚀等工艺的均匀性和/或冷却效果，能够满足需求。

Description

基片处理腔室及半导体加工设备

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种基片处理腔室及半导体加工设备。

背景技术

半导体加工设备广泛地应用于集成电路(IC)或MEMS器件的制造工艺中，用以对基片等被加工工件完成刻蚀、沉积等工艺。在实际应用中，由于完成刻蚀工艺的基片的表面可能残余有工艺气体和反应物，因此，通过机械手将其传输至片盒会对其他未进行工艺的基片造成污染，从而影响刻蚀均匀性。为此，完成刻蚀工艺的基片在传输至片盒之前需要对其进行吹扫，尤其是，在进入32-22纳米技术代后，高K栅介质和金属栅电极MOS器件被引用IC生产工艺，不仅对基片的洁净度要求更高，以满足更高要求的刻蚀均匀性；而且由于完成工艺的基片的温度较高，还需要先对其冷却再传输至片盒内。

为此，半导体加工设备不仅需要对完成工艺的基片进行吹扫，还需要对其进行冷却。图1为现有的半导体加工设备的结构示意图。请参阅图1，该半导体加工设备包括传输腔室10、工艺腔室11、装载互锁腔室12(LOADLOCK)和前端腔室13(EFEM)。其中，工艺腔室11的数量为多个，多个工艺腔室11和装载互锁腔室12沿传输腔室10的周向间隔设置且与传输腔室10相连，装载互锁腔室12还与前端腔室13相连，装载互锁腔室12用于实现基片在大气环境和真空环境的转换；传输腔室10内设置有真空机械手(图中未示出)，真空机械手用于实现多个工艺腔室11之间以及工艺腔室11和装载互锁腔室12之间的基片传输。前端腔室13用于对已完成工艺的基片进行吹扫和冷却，请参阅图2，在前端腔室13内设置有大气机械手131和基片架132，基片架132用于在竖直方向上承载多个基片，大气机械手131用于将装载互锁腔室12内已完成工艺的基片传输至基片架132上，再通过前端腔室13由上至下输气，可实现对基片进行吹扫以及与基片进行对流换热实现对基片冷却。

在实际应用中，采用上述前端腔室13对位于其内的多个基片进行吹扫和冷却不可避免地会存在以下问题：仅能实现对最上层基片吹扫和冷却，不能实现对其他基片吹扫和冷却，因而造成基片的洁净度和冷却效果差，从而造成刻蚀均匀性差，难以满足高温刻蚀工艺的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种基片处理腔室及半导体加工设备，可以实现对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却，从而可以提高刻蚀等工艺的均匀性和/或冷却效果，能够满足工艺的不同需求。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种基片处理腔室，用以对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却，在所述基片处理腔室内设置有支撑架，所述支撑架上沿竖直方向间隔设置有多个用于承载基片的承载件，在所述基片处理腔室的侧壁上设置有进气口和出气口，其中，所述进气口用于与处理气源相连通，所述处理气源用于提供处理气体，所述出气口用于与排气装置相连，所述排气装置用于将所述基片处理腔室内的处理气体由所述出气口排出，用以实现所述处理气体沿与所述基片所在平面趋于平行的方向流动，经由所述承载件上的基片并对所述基片进行吹扫和/或冷却。

其中，在所述基片处理腔室内，且靠近所述出气口的位置处设置有挡流板，所述挡流板沿阻挡所述进气口和所述出气口之间的气流的方向设置，所述挡流板上均匀设置有多个通孔。

其中，在所述基片处理腔室内，且靠近所述进气口的位置处设置有挡流板，所述挡流板沿阻挡所述进气口和所述出气口之间的气流的方向设置，所述挡流板上均匀设置有多个通孔。

其中，在所述基片处理腔室的顶壁上还设置有观察窗。

其中，每个所述承载件包括沿所述基片周向间隔设置的多个子承载件，每个所述子承载件用于承载基片的边缘区域。

其中，每个所述子承载件为在所述支撑架上设置的凸部或凹部。

其中，所述进气口和所述出气口分别设置在所述基片处理腔室相对的两侧，以使所述处理气体在二者之间的流动可经由所述基片的整个表面。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括基片处理腔室，所述基片处理腔室用于对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却，所述基片处理腔室采用本发明上述技术方案提供给的基片处理腔室。

其中，所述半导体加工设备还包括传输腔室、工艺腔室、装载互锁腔室、前端腔室和片盒，其中，所述工艺腔室和所述装载互锁腔室均与所述传输腔室相连；所述装载互锁腔室还与所述前端腔室相连；所述基片处理腔室上设置有传片口，所述基片处理腔室的传片口和进气口均与所述前端腔室相连；所述工艺腔室用于对基片进行工艺加工；

所述传输腔室内设置有真空机械手，所述真空机械手用于实现基片在所述工艺腔室和所述装载互锁腔室之间传输；所述装载互锁腔室用于实现基片在大气环境和真空环境的转换；所述片盒用于放置基片；

所述前端腔室内设置有大气机械手，所述大气机械手用于实现所述基片在所述承载件、所述片盒和所述装载互锁腔室之间的传输；所述前端腔室上还设置有前端进气口，所述前端进气口用于与所述处理气源相连通，以使处理气体先经由所述前端进气口进入所述前端腔室，再经由所述进气口进入所述基片处理腔室。

其中，所述半导体加工设备还包括传输腔室、工艺腔室、装载互锁腔室和片盒，其中所述工艺腔室和所述装载互锁腔室均与所述传输腔室相连；所述基片处理腔室上设置有传片口，所述基片处理腔室的传片口与所述装载互锁腔室相连；所述工艺腔室用于对基片进行工艺加工；所述传输腔室内设置有真空机械手，所述真空机械手用于实现所述基片在所述工艺腔室和所述装载互锁腔室之间传输；所述装载互锁腔室用于实现基片在大气环境和真空环境的转换；所述片盒用于放置基片；在所述基片处理腔室内还设置有大气机械手，所述大气机械手用于实现所述基片在所述承载件、所述片盒和所述装载互锁腔室之间的传输。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的基片处理腔室，借助在其侧壁上设置的进气口和出气口，处理气体在进气口和出气口之间且经由位于承载件上的基片流动，可以实现处理气体沿趋于水平的方向流动，或者说，处理气体沿与基片所在平面趋于平行的方向流动，这与现有技术中由上至下输送的气体受到最上层基片的阻挡而不能向其他基片流动相比，可以实现处理气体在其流动的过程中经由所有的基片，因而可以实现对所有的基片进行吹扫，和/或，与所有的基片进行对流换热实现对所有的基片进行冷却，从而可以提高刻蚀等工艺的均匀性和/或冷却效果，能够满足工艺的不同需求。

本发明提供的半导体加工设备，其采用本发明另外一个技术方案提供的基片处理腔室，可以实现对位于基片处理腔室内的所有基片进行吹扫和/或冷却，从而可以提高刻蚀等工艺的均匀性和/或冷却效果，能够满足工艺的不同需求。

附图说明

图1为现有的半导体加工设备的结构示意图；

图2为图1中的吹扫冷却腔室的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基片处理腔室的立体图；

图4为图3所示的基片处理腔室未设置顶壁的立体图；以及

图5为本发明实施例提供的半导体加工设备的结构示意图。

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，下面结合附图来对本发明提供的基片处理腔室及半导体加工设备进行详细描述。

图3为本发明实施例提供的基片处理腔室的立体图；图4为图3所示的基片处理腔室未设置顶壁的立体图。请一并参阅图3和图4，本实施例提供的基片处理腔室20，在基片处理腔室20内设置有支撑架201，具体地，支撑架201通过螺钉固定在基片处理腔室20的底板上；支撑架201上沿竖直方向间隔设置有多个用于承载基片S的承载件202。具体地，每个承载件202沿基片S周向间隔设置的多个子承载件2021，每个子承载件2021用于承载基片S的边缘区域。更具体地，如图4所示，每个子承载件2021为在支撑架201上设置的凸部。

在基片处理腔室20的侧壁上设置有进气口203和出气口204，其中，进气口203用于与处理气源相连通，处理气源用于提供处理气体，出气口204用于与排气装置相连，排气装置用于将基片处理腔室20内的处理气体由出气口204排出，以实现处理气体在进气口203和出气口204之间且经由位于承载件202上的基片流动，从而实现对基片进行吹扫和/或冷却。

由上可知，借助在基片处理腔室20侧壁上设置的进气口203和出气口204，可以实现处理气体沿趋于水平的方向流动，或者说，处理气体沿与基片所在平面趋于平行的方向流动，这与现有技术中由上至下输送的气体受到最上层基片的阻挡而不能向其他基片流动相比，可以实现处理气体在其流动的过程中经由所有的基片，因而可以实现对所有的基片进行吹扫，和/或，与所有的基片进行对流换热实现对所有的基片进行冷却，从而可以提高刻蚀等工艺的均匀性和/或冷却效果，能够满足工艺需求。

可以理解，为实现对承载件202装卸载基片S，该基片处理腔室20上还设置有传片口，参阅图3和图4，在本实施例中，传片口设置在基片处理腔室20的侧壁上，且对应在进气口203所在位置处，也就是说，传片口和进气口203合二为一。

优选地，如图4所示，在基片处理腔室20内，且靠近与出气口204的位置处设置有挡流板205，挡流板205沿阻挡进气口203和出气口204之间的气流的方向设置，挡流板205上均匀设置有多个通孔2051，处理气体先经由该均匀设置的通孔2051再经由出气口204排出，这可以实现均匀地对处理气体抽气，使得基片处理腔室20内的处理气体处于层流状态，因而不仅可以提高处理气体与多个基片相接触的均匀性，以提高多个基片的吹扫和/或冷却的均匀性，而且可以减小气流对基片的作用力，以避免影响基片质量，从而可以提高工艺质量。

并且，如图4所示，挡流板205沿其设置方向的两端设置在基片处理腔室20的侧壁上，这使得可以阻挡处理气体的整个流动路径，从而可以更好地实现对处理气体均匀抽气。在实际应用中，挡流板205也可以设置在出气口204的端面上，这同样可以在一定程度上实现对处理气体均匀抽气。

在基片处理腔室20的顶壁上还设置有观察窗206，可以通过该观察窗206观察该基片处理腔室20内的工作状态。

优选地，进气口203和出气口204分别设置在基片处理腔室20相对的两侧，如图3和图4所示，进气口203和出气口204分别设置在基片处理腔室20的前侧壁和后侧壁，以使得处理气体在二者之间流动经由基片的整个表面，从而可以充分地对每个基片进行吹扫和/或冷却。当然，在实际应用中，可以根据实际情况进行具体设置，例如，相对的两侧还可以为图3和图4所示的基片处理腔室20的左侧壁和右侧壁。

需要说明的是，本实施例提供的基片处理腔室用于对已经完成工艺的基片进行吹扫和/或冷却，以吹扫基片表面残余的工艺气体和反应物来保证基片的洁净度，从而保证刻蚀等工艺的均匀性，以及，对基片冷却来满足高温刻蚀等工艺的要求。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，可以根据实际需求在不同的工艺时间点采用本实施例提供的基片处理腔室对基片进行吹扫和/或冷却，例如，在工艺之前，采用本实施例提供的基片处理腔室对基片进行吹扫，以吹扫基片表面上的杂质等。

还需要说明的是，尽管在本实施例中承载件202包括多个子承载件2021，且每个子承载件2021为凸部；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，每个子承载件2021还可以为在支撑架201上设置的凹部，每个凹部用于承载基片的边缘区域，可以理解，这两种情况下，每个承载件202均为分体式结构，并用于承载基片的边缘区域。当然，在实际应用中，每个承载件202还可以为其他结构，只要能够实现稳定地承载基片即可，例如，每个承载件202板状结构，用于承载整个基片。

另外需要说明的是，在实际应用中，可以优选地，在基片处理腔室20内，且靠近进气口203的位置处也设置有挡流板205，挡流板205沿阻挡进气口203和出气口204之间的气流的方向设置，挡流板205上均匀设置有多个通孔2051，处理气体经由该均匀设置的通孔2051沿其流动方向流动，这可以实现向基片处理腔室20内均匀地输气，有助于使其内的处理气体处于层流状态，并且，该进气口203处对应的挡流板205的具体设置方式可以参照出气口204处对应的挡流板205的具体设置方式，在此不再详述。

可以理解，由于在本实施例中的进气口203和传片口合二为一，在进气口203处对应的挡流板205会遮挡传片口，造成不能实现传片，因此，本实施例中仅出气口204处对应设置挡流板205。但是，在实际应用中，若进气口203、出气口204和传片口相互独立，在此情况下，不仅可以对应进气口203和出气口204处分别对应设置挡流板205，还可以仅进气口203或出气口204处对应设置挡流板205。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括基片处理腔室，基片处理腔室用于对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却，基片处理腔室采用本发明的上述技术方案提供的基片处理腔室。

请参阅图5，本实施例提供的半导体加工设备还包括传输腔室30、工艺腔室40、装载互锁腔室50(LoadLock)、前端腔室60(EFEM)和片盒。其中，工艺腔室40和装载互锁腔室50均与传输腔室30相连；装载互锁腔室50还与前端腔室50相连；基片处理腔室20上设置有传片口，基片处理腔室20的传片口和进气口203均与前端腔室50相连，在本实施例中，基片处理腔室20采用如图3和图4所示的结构，其传片口和进气口203合二为一。

工艺腔室40用于对基片进行工艺加工；传输腔室30内设置有真空机械手，真空机械手用于实现基片在工艺腔室40和装载互锁腔室50之间传输；装载互锁腔室50用于实现基片在大气环境和真空环境的转换；片盒用于放置基片；前端腔室50内设置有大气机械手，大气机械手用于实现基片在承载件202、片盒和装载互锁腔室50之间传输；前端腔室50上还设置有前端进气口，前端进气口用于与处理气源相连通，以使处理气体先经由前端进气口进入前端腔室50，再经由进气口203进入基片处理腔室20，处理气体的流向如图4中所示。

请一并参阅图3和图5，基片处理腔室20设置在装载互锁腔室50的顶壁上，在其进气口203的与装载互锁腔室50相接触的位置设置有密封垫207，用以密封二者之间的间隙，以防止处理气体外漏；并且，通过密封垫安装法兰208安装该密封垫。另外，在基片处理腔室20的底板上设置有位于其外侧的前支撑209和后支撑210，用以将基片处理腔室20固定在装载互锁腔室50的顶壁上。

在本实施例中，工艺腔室40的数量为多个，且沿传输腔室30的周向间隔设置并与其相连，多个工艺腔室40用于对基片完成不同的工艺，或者，对不同的基片完成相同的工艺，在这种情况下，传输腔室30内的真空机械手还用于实现多个工艺腔室40之间的基片传输。

本实施例提供的半导体加工设备中的基片处理腔室20用于对已完成工艺的基片进行吹扫和/或冷却，在这种情况下，该半导体加工设备的工作过程具体为：大气机械手将片盒内未完成工艺的基片传输至装载互锁腔室50内；真空机械手将装载互锁腔室50内的未完成工艺的基片传输至工艺腔室40内进行工艺；在工艺完成之后，真空机械手将完成工艺的基片自工艺腔室40传输至装载互锁腔室50内；大气机械手将装载互锁腔室50内已完成工艺的基片传输至基片处理腔室20内的承载件202上，重复上述过程直至实现多个承载件202上均装载有已完成工艺的基片；基片处理腔室20对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却；在吹扫和/或冷却完成后，大气机械手将位于基片处理腔室20内的传输至片盒内，工艺完成。

在实际应用中，可以通过控制基片处理腔室20内处理气体的气流量和输送时间来满足不同工艺的需求。

需要说明的是，尽管本实施例提供的半导体加工设备相对现有的半导体加工设备，增设了基片处理腔室20；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以省去前端腔室60，在这种情况下，基片处理腔室20的传片口直接与装载互锁腔室50相连；并且，在基片处理腔室20内还设置有大气机械手，大气机械手用于实现基片在承载件202、片盒和装载互锁腔室50之间的传输。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其采用本发明上述技术方案提供的基片处理腔室，可以实现对位于基片处理腔室内的所有基片进行吹扫和/或冷却，从而可以提高刻蚀等工艺的均匀性和/或冷却效果，能够满足工艺需求。

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，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，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)

1.一种基片处理腔室，用以对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却，在所述基片处理腔室内设置有支撑架，所述支撑架上沿竖直方向间隔设置有多个用于承载基片的承载件，其特征在于，在所述基片处理腔室的侧壁上设置有进气口和出气口，其中，

所述进气口用于与处理气源相连通，所述处理气源用于提供处理气体，所述出气口用于与排气装置相连，所述排气装置用于将所述基片处理腔室内的处理气体由所述出气口排出，用以实现所述处理气体沿与所述基片所在平面趋于平行的方向流动，经由所述承载件上的基片并对所述基片进行吹扫和/或冷却。

2.根据权利要求1所述的基片处理腔室，其特征在于，在所述基片处理腔室内，且靠近所述出气口的位置处设置有挡流板，所述挡流板沿阻挡所述进气口和所述出气口之间的气流的方向设置，所述挡流板上均匀设置有多个通孔。

3.根据权利要求1或2所述的基片处理腔室，其特征在于，在所述基片处理腔室内，且靠近所述进气口的位置处设置有挡流板，所述挡流板沿阻挡所述进气口和所述出气口之间的气流的方向设置，所述挡流板上均匀设置有多个通孔。

4.根据权利要求1所述的基片处理腔室，其特征在于，在所述基片处理腔室的顶壁上还设置有观察窗。

5.根据权利要求1所述的基片处理腔室，其特征在于，每个所述承载件包括沿所述基片周向间隔设置的多个子承载件，每个所述子承载件用于承载基片的边缘区域。

6.根据权利要求5所述的基片处理腔室，其特征在于，每个所述子承载件为在所述支撑架上设置的凸部或凹部。

7.根据权利要求1所述的基片处理腔室，其特征在于，所述进气口和所述出气口分别设置在所述基片处理腔室相对的两侧，以使所述处理气体在二者之间的流动可经由所述基片的整个表面。

8.一种半导体加工设备，包括基片处理腔室，所述基片处理腔室用于对位于其内的多个基片进行吹扫和/或冷却，其特征在于，所述基片处理腔室采用权利要求1-7任意一项所述的基片处理腔室。

9.根据权利要求8所示的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备还包括传输腔室、工艺腔室、装载互锁腔室、前端腔室和片盒，其中，

所述工艺腔室和所述装载互锁腔室均与所述传输腔室相连；所述装载互锁腔室还与所述前端腔室相连；所述基片处理腔室上设置有传片口，所述基片处理腔室的传片口和进气口均与所述前端腔室相连；

所述工艺腔室用于对基片进行工艺加工；

所述传输腔室内设置有真空机械手，所述真空机械手用于实现基片在所述工艺腔室和所述装载互锁腔室之间传输；

所述装载互锁腔室用于实现基片在大气环境和真空环境的转换；

所述片盒用于放置基片；

所述前端腔室内设置有大气机械手，所述大气机械手用于实现所述基片在所述承载件、所述片盒和所述装载互锁腔室之间的传输；

所述前端腔室上还设置有前端进气口，所述前端进气口用于与所述处理气源相连通，以使处理气体先经由所述前端进气口进入所述前端腔室，再经由所述进气口进入所述基片处理腔室。

10.根据权利要求8所示的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备还包括传输腔室、工艺腔室、装载互锁腔室和片盒，其中

所述工艺腔室和所述装载互锁腔室均与所述传输腔室相连；所述基片处理腔室上设置有传片口，所述基片处理腔室的传片口与所述装载互锁腔室相连；

所述工艺腔室用于对基片进行工艺加工；

所述传输腔室内设置有真空机械手，所述真空机械手用于实现所述基片在所述工艺腔室和所述装载互锁腔室之间传输；

所述装载互锁腔室用于实现基片在大气环境和真空环境的转换；

所述片盒用于放置基片；

在所述基片处理腔室内还设置有大气机械手，所述大气机械手用于实现所述基片在所述承载件、所述片盒和所述装载互锁腔室之间的传输。