CN111501021B - 半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种半导体加工设备。该半导体加工设备包括工艺腔室、装载腔室、花篮，装载腔室内设置有用于承载花篮的定位板；花篮的底板具有相对设置的进料端及止挡端，花篮内具有多个层叠设置的容置槽，且容置槽的开口位于进料端一侧；定位板上设置有伸缩件，用于在花篮放置于定位板上时，顶抵底板令花篮倾斜，使进料端高于止挡端，再逐渐收缩使花篮平置在定位板上。本申请实施例实现了有效避免花篮与定位板产生冲击，防止托盘滑片，保证了托盘在花篮内位置的一致性，进而还提高工艺均匀性。

Description

半导体加工设备
技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体加工设备。
背景技术
目前，增强型等离子体气相沉积设备(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，PECVD)普遍用于发光二极管(LED)、微机电系统(MEMS)及集成电路(IC)等相关领域的一种薄膜沉积设备，主要应用是在晶圆(wafer)表面沉积一层SiO2或SiNx或SiON薄膜，目前该种设备已经大量应用相关半导体领域。为提高PECVD产能，主要做法为增加单次工艺的晶圆放置量或采用多站流动式取放片模式分步沉积。单次大量放置晶圆模式适用于片间均匀性和颗粒度要求不高的情况，且需要人工进行手动取放片，因此自动化程度不高；多站流动式取放片模式适合于片间均匀性和颗粒度要求较高的工况，且一次可按要求装载定量晶圆，适用于大批量自动化生产工况。
目前较普遍使用的工艺腔室结构为：腔室内设有喷淋头和加热器，有装载多片晶圆的托盘通过传输系统传输至反应腔室内。使用托盘承载晶圆实现自动化传输及工艺过程，全程无人工操作且在真空密闭环境中进行，在托盘无颗粒污染或析出的情况下，可满足颗粒度要求高的需求。
为满足PECVD反应腔室持续不断的进行工艺生产，设备设有左、右装载腔，通过花篮(cassette)装载有多个托盘，左、右装载腔交替更换承载新晶圆的托盘，来保证PECVD设备的连续运行。由于托盘的非标准性，故花篮需配套设计，并由人工进行交替更换左、右装载腔内花篮。由于人工放置花篮时会产生不稳定性，冲击及惯性等不利因素容易造成托盘滑片，需要人工进行纠正，从而影响更换花篮速率以及晶圆位置一致性，进而影响设备的整机速率及工艺均匀性，这是在PECVD工艺中不能接受的。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体加工设备，用以解决现有技术存在的由于冲击及惯性造成托盘滑片的技术问题。
本申请实施例提供了一种半导体加工设备，包括工艺腔室、装载腔室、花篮，所述装载腔室内设置有用于承载所述花篮的定位板；所述花篮的底板具有相对设置的进料端及止挡端，所述花篮内具有多个层叠设置的容置槽，且所述容置槽的开口位于所述进料端一侧；所述定位板上设置有伸缩件，用于在所述花篮放置于所述定位板上时，顶抵所述底板令所述花篮倾斜，使所述进料端高于所述止挡端，再逐渐收缩使所述花篮平置在所述定位板上。
于本申请的一实施例中，所述止挡端处设置有枢转轴，所述定位板上设置有与所述枢转轴配合的限位件，所述限位件顶端开设有限位槽，所述枢转轴放入所述限位槽后，所述花篮能够相对于所述枢转轴转动。
于本申请的一实施例中，所述定位板上还设置有定位孔，所述限位件底端凸设有定位销，所述定位孔与所述定位销配合以定位所述限位件。
于本申请的一实施例中，所述底板上还设置有定位横梁，所述定位横梁位于所述进料端及所述止挡端之间，所述定位板上还设置有对应的定位槽，所述定位横梁与所述定位槽配合定位。
于本申请的一实施例中，所述底板上贯穿设置有安装槽，所述定位横梁设置于所述安装槽内；所述定位板还凸设有定位件，所述定位槽形成于所述定位件的顶部；所述安装槽能够容置所述定位件，并且所述定位横梁定位于所述定位槽内。
于本申请的一实施例中，所述花篮倾斜时，所述底板与所述定位板之间的夹角大于等于1度，且小于等于5度。
于本申请的一实施例中，所述伸缩件为阻尼器、弹性件、球头柱塞、滚轮柱塞的任一或组合。
于本申请的一实施例中，所述装载腔室内还设置有升降结构，用于带动所述定位板升降。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例通过在定位板上设置伸缩件，由于更换花篮时底板的进料端与伸缩件接触，能有效避免花篮与定位板产生冲击，防止托盘滑片，保证了托盘在花篮内位置的一致性；进一步的即使花篮与定位板产生冲击，由于花篮处于向后倾斜状态，托盘会统一向后壁移动，并且由于后壁的限位作用，更加有利于托盘对齐，进一步提高了托盘位置的一致性，从而有效保证半导体加工设备稳定及高效，进而还提高工艺均匀性以达到提升沉积膜厚片间均匀性的效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1A为本申请实施例提供的一种花篮与定位板配合的主视示意图；
图1B为本申请实施例提供的一种花篮与定位板配合的侧视示意图；
图2A为本申请实施例提供的一种花篮与定位板配合的另一状态的主视示意图；
图2B为本申请实施例提供的一种花篮与定位板配合的另一状态的侧视示意图；
图3为本申请实施例提供的一种托盘与晶圆配合的俯视示意图；
图4为本申请实施例提供的一种花篮与定位板配合的局部放大的剖视示意图；
图5A为本申请实施例提供的一种花篮与定位板配合的侧视状态的剖视示意图；
图5B为本申请实施例提供的一种花篮与定位板配合的俯视状态的剖视示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
本申请实施例提供了一种半导体加工设备，包括工艺腔室、装载腔室及花篮，如图1A及图1B所示，装载腔室(图中未示出)内设置有用于承载花篮3的定位板1；花篮3的底板35具有相对设置的进料端31及止挡端32，花篮3内具有多个层叠设置的容置槽33，且容置槽33的开口位于进料端31一侧；定位板1上设置有伸缩件2，用于在花篮3放置于定位板1上时，顶抵底板35，令花篮3倾斜，使进料端31高于止挡端32，再逐渐收缩，使花篮3平置在定位板1上。
如图1A至图1B所示，定位板1为采用金属制成的板状结构，其具体包括相对设置的第一端11及第二端12。定位板1设置于装载腔室内部，其主要用于承载及定位花篮3，以便于半导体加工设备的机械手从花篮3内取放承载有晶圆的托盘100，再放入工艺腔室(图中未示出)内以对晶圆执行工艺。伸缩件2具体采用阻尼器，两个伸缩件2设置定位板1上，并且伸缩件2靠近第一端11设置，用于当花篮3放置于定位板1上时，对花篮3的进料端31提供一柔性支撑力。花篮3具体也可以采用金属材质制成，其包括顶板34、底板35、两个侧壁36及一个后壁37合围的容置槽33，且该容置槽33的开口位于后壁37相对的一面上，承载有晶圆的托盘100由该开口进出容置槽33。其中底板35包括两个相对设置的进料端31及止挡端32，并且进料端31位于开口所在的一侧，而止挡端32位于后壁37所在的一侧。当承载有托盘100的花篮3放置于定位板1上时，由于进料端31与伸缩件2接触，而止挡端32与定位板1的第二端12接触，此时底板35与定位板1之间具有夹角θ，因此首先可以避免由于冲击造成的托盘100上的晶圆产生在滑片，并且由于花篮3处于向后倾斜状态，托盘100在后壁37限位的作用下还有利于托盘100对齐，保证了托盘100的一致性。另外随着花篮3自身重力下压，底板35可以与定位板1保持平置接触状态，从而还便于机械手取放托盘100。
本申请实施例通过在定位板上设置伸缩件，由于更换花篮时底板的进料端与伸缩件接触，能有效避免花篮与定位板产生冲击，防止托盘滑片，保证了托盘在花篮内位置的一致性；进一步的即使花篮与定位板产生冲击，由于花篮处于向后倾斜状态，托盘会统一向后壁移动，并且由于后壁的限位作用，更加有利于托盘对齐，进一步提高了托盘位置的一致性，从而有效保证半导体加工设备稳定及高效，进而还提高工艺均匀性以达到提升沉积膜厚片间均匀性的效果。
需要说明的是，本申请实施例并不限定花篮3的具体结构，只要其与托盘100的结构对应设置，并且容置多个层叠设置的托盘100即可。因此本申请实施例并不以为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，止挡端32处设置有枢转轴321，定位板1上设置有与枢转轴321配合的限位件13，限位件13顶端开设有限位槽131，枢转轴321放入限位槽131后，并且花篮3能够相对于枢转轴321转动。
如图1A至图1B所示，枢转轴321具体采用金属材质制成的圆柱形结构，其具体可以采用焊接或者压铆的方式与底板35连接，采用圆柱形结构方便花篮3绕枢转轴321旋转。定位板1上靠近第二端12的位置设置有与枢转轴321配合的限位件13，限位件13顶端开设有限位槽131，其具体形状可以是与枢转轴321配合的“U”形槽，枢转轴321放入限位槽131后以限制花篮3前后方向移动。结合参照如图2A至图3所示，在实际应用时，将装载有三个晶圆200的圆形托盘100放置于花篮3的容置槽33内，然后将花篮3放置于定位板1上，此时枢转轴321位于限位槽131内，底板35在伸缩件2的作用下与定位板1形成夹角θ，具体参照图1A及图1B所示；之后由于花篮3自身的重力作用，花篮3整体绕枢转轴321旋转，直到伸缩件2收缩完成后，底板35完全与定位板1接触贴合，从而完成花篮3的更换，具体参照如图2A及2B所示。采用上述设计，由于设置有枢转轴321对花篮3的限位作用，从而提高了花篮3在定位板1上位置的一致性，进而提高了托盘100位置的一致性。
需要说明的是，本申请实施例并不限定限位槽131的具体位置，例如当定位板1较大时，限位槽131也可以设置于定位板1的其它位置，只要其与枢转轴321对应设置即可。因此本申请实施例并不以为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1A至图2B所示，两个枢转轴321分别设置于止挡端32的两侧，两个限位件13对应设置于定位板1上，并且限位槽131形成于限位件13的顶部。限位件13具体也可以采用金属材质制块状结构。限位件13可以一体成型或者采用可拆卸方式设置于定位板1上，并且顶部开设有限位槽131。由于两个枢转轴321分别位于止挡端32的两侧，因此两个限位件13对应的设置于定位板1上即可。采用上述设计，可以使得花篮3放置于定位板1上更加稳定，避免花篮3在放置过程中产生左右晃动，从而进一步提高了托盘100位置的一致性。
于本申请的一实施例中，如图1A至图2B所示，枢转轴321的外周面与限位槽131的内壁间隙配合，并且两个限位件13与止挡端32的两侧面间隙配合。在进行花篮3更换时，将两个枢转轴321同时对应放入两个限位件13顶部的限位槽131内，由于限位槽131与枢转轴321预留间隙配合，从而使得花篮3取、放及旋转动作均较为顺畅；进一步的，两个限位件13还可以限制花篮3左、右方向移动的同时，两个限位件13与止挡端32的两侧也采用间隙配合的方式，从而使得花篮取、放及旋转动作均较为顺畅。采用上述设计，使得本申请实施例不仅结构简单，而且操作便捷还有利于提高工作效率。
于本申请的一实施例中，如图4所示，定位板1上还设置有定位孔14，限位件13底端上凸设有定位销132，定位孔14与定位销132配合以定位限位件13。定位板1的表面开设有矩形的定位孔14，而限位件13的底端凸设有定位销132，定位销132伸入定位孔14内从而实现对限位件13进行定位，从而便于螺栓等紧固件将限位件13固定于在定位板1上。采用上述设计，使得限位件13在安装过程中较为简单快捷，从而有效提高本申请实施例的拆装维护效率。但是本申请实施例并不以此为限，例如定位板1上还可以开设有与限位件13外径匹配的凹槽，同样能实现上述定位功能，因此本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，底板35上还设置有定位横梁351，定位横梁351位于进料端31及止挡端32之间，定位板1上还设置有对应的定位槽151，定位横梁351与定位槽151配合定位。
如图5A及图5B所示，定位横梁351位于进料端31及止挡端32之间，并且定位横梁351的延伸方向与进料端31及止挡端32的延伸方向平行设置，即定位横梁351沿花篮3的左右方向延伸设置。定位板1上设置有与定位横梁351对应设置的定位槽151，定位横梁351与定位槽151配合定位以进一限定花篮3的前后方向，从而进一步提高托盘100位置的一致性。进一步的，由于本申请实施例设置有伸缩件2、枢转轴321与限位槽131、定位横梁351与定位槽151等部件形成整套系统，实现了花篮3水平接触定位板1时无冲击，前、后、左、右方向对花篮3进行准确定位，避免人工二次纠正滑片，保证工艺片间均匀性。
需要说明的是，本申请实施例对于定位横梁351的具体延伸方式并不限定，例如定位横梁351还可以沿花篮3的前后方向延伸设置。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，底板35上贯穿设置有安装槽352，定位横梁351设置于安装槽352内；定位板1还凸设有定位件15，定位槽151形成于定位件15的顶部；安装槽352能够容置定位件15，并且定位横梁351定位于定位槽151内。
如图5A及图5B所示，底板35上贯穿有两个并列设置的安装槽352，两个定位横梁351分别位于两个安装槽352内。两个定位件15可以对应的设置于定位板1上，由于安装槽352较大能容置凸设于定位板1上的定位件15。采用该设计，不仅能减轻花篮3的重量以便于操作，而且还使得本申请实施例结构简单，从而有效提高拆装维护的效率。在实际应用时，花篮3放置于定位板1上，由伸缩件2产生一定的阻尼，有效防止花篮3底部水平接触定位板1时产生冲击，进而保证托盘100无滑片现象发生，最终花篮3的底板35上的定位横梁351落入定位件15顶部的定位槽151内，由定位件15限制花篮3前、后方向移动。
于本申请一的实施例中，花篮3倾斜时，底板35与定位板1之间的夹角θ大于等于1度，且小于等于5度。夹角θ可以是1.5度、2度、3度、4度或5度，采用该设计即可以确定托盘100被花篮3的后壁37止挡，还可以防止晶圆由托盘100内滑出，因此能有效提高晶圆及托盘100位置的一致性。但是本申请实施例并不限定夹角θ的具体数值，本领域技术人员可以根据晶圆及托盘100的规格以及自行调整设置，因此本申请实施例并不以此为限。
于本申请一的实施例中，如图1A所示，伸缩件2为阻尼器、弹性件、球头柱塞、滚轮柱塞的任一或组合。伸缩件2除采用阻尼器之外，还可以采用多种类型的伸缩件2，只要伸缩件2采用弹性缓冲能力的结构形式，可以起抗冲击作用均可，采用多种类型的伸缩件2能有效降低应用成本，且能提高本申请实施例的适用范围。因此本申请实施例对此并不进行限定，本领域人员可以根据花篮3规格自行调整设置。
于本申请的一实施例中，结合参照图1A至图1B所示，装载腔室内还设置有升降结构(图中未示出)，用于带动定位板1升降。升降机构具体可以采用伸缩气缸或者丝杠电机均可，只要其可以在装载腔室内带动定位板1升降即可。升降机构的作用在于，当机械手取出一个托盘100时，升降机构通过定位板1带动花篮3上升，以便于机械手在相同位置取出下一个托盘100，因此设置升降机构能提高本要申请实施例的自动化水平。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例通过在定位板上设置伸缩件，由于更换花篮时底板的进料端与伸缩件接触，能有效避免花篮与定位板产生冲击，防止托盘滑片，保证了托盘在花篮内位置的一致性；进一步的即使花篮与定位板产生冲击，由于花篮处于向后倾斜状态，托盘会统一向后壁移动，并且由于后壁的限位作用，更加有利于托盘对齐，进一步提高了托盘位置的一致性，从而有效保证半导体加工设备稳定及高效，进而还提高工艺均匀性以达到提升沉积膜厚片间均匀性的效果。
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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种半导体加工设备，包括工艺腔室、装载腔室、花篮，其特征在于，
所述装载腔室内设置有用于承载所述花篮的定位板；
所述花篮的底板具有相对设置的进料端及止挡端，所述花篮内具有多个层叠设置的容置槽，且所述容置槽的开口位于所述进料端一侧；
所述定位板上设置有伸缩件，用于在所述花篮放置于所述定位板上时，顶抵所述底板令所述花篮倾斜，使所述进料端高于所述止挡端，再逐渐收缩使所述花篮平置在所述定位板上；
所述花篮倾斜时，所述底板与所述定位板之间的夹角大于等于1度，且小于等于5度。
2.如权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述止挡端处设置有枢转轴，所述定位板上设置有与所述枢转轴配合的限位件，所述限位件顶端开设有限位槽，所述枢转轴放入所述限位槽后，所述花篮能够相对于所述枢转轴转动。
3.如权利要求2所述半导体加工设备，其特征在于，所述定位板上还设置有定位孔，所述限位件底端凸设有定位销，所述定位孔与所述定位销配合以定位所述限位件。
4.如权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述底板上还设置有定位横梁，所述定位横梁位于所述进料端及所述止挡端之间，所述定位板上还设置有对应的定位槽，所述定位横梁与所述定位槽配合定位。
5.如权利要求4所述的半导体加工设备，其特征在于，所述底板上贯穿设置有安装槽，所述定位横梁设置于所述安装槽内；所述定位板还凸设有定位件，所述定位槽形成于所述定位件的顶部；所述安装槽能够容置所述定位件，并且所述定位横梁定位于所述定位槽内。
6.如权利要求1至5任一所述的半导体加工设备，其特征在于，所述伸缩件为阻尼器、弹性件、球头柱塞、滚轮柱塞的任一或组合。
7.如权利要求1至5任一所述半导体加工设备，其特征在于，所述装载腔室内还设置有升降结构，用于带动所述定位板升降。
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