CN112779510A - 一种磁控溅射镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁控溅射镀膜设备，包括缓存腔、传送腔、至少一个工艺腔、以及设于缓存腔和传送腔之间的过渡腔，所述缓存腔和所述传送腔内均设有传片机械手，所述过渡腔内设有冷却台以及与冷却台同轴布置的双层片架，过渡腔靠近缓存腔和传送腔的侧壁上均设有传片通道，所述传片通道的高度大于冷却台台面的高度，所述双层片架连接有升降驱动机构，所述升降驱动机构与所述过渡腔之间密封配合。本发明具有结构简单、成本低，能够实现缓存腔和传送腔之间的互联，并保证传送效率等优点。

Description

一种磁控溅射镀膜设备

技术领域

本发明涉及半导体加工设备技术领域，尤其涉及一种磁控溅射镀膜设备。

背景技术

随着薄膜器件性能的不断提升，线宽越来越小，对磁控溅射膜层的要求也越来越高，尤其是大规模集成电路芯片的制程中，对工艺真空和工艺膜层数量也提出了更高的要求。目前行业内大规模集成电路芯片厂家的磁控溅射设备绝大多数采用的机台主体框架为双腔结构，包括一个缓存腔和一个传送腔，两个腔体均可外挂若干腔体，缓存腔和传送腔之间配置有两个过渡腔，一左一右布局，左边的过渡腔用于从缓存腔至传送腔的基片传递，右边的过渡腔用于从传送腔至缓存腔的基片传递。缓存腔、传送腔及两个过渡腔采用一体铝锭加工成型，各腔体之间采用阀门隔离，实现从缓存腔至传送腔的梯度真空布局，最终提高安装在传送腔内的工艺腔的极限真空水平。该布局优势明显：工艺腔极限真空水平高，且两个过渡腔单独工作，传送效率高。缺陷在于：由于缓存腔、传送腔及两个过渡腔一体加工成型，加工难度高，导致成本昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低，能够实现缓存腔和传送腔之间的互联，并保证传送效率的磁控溅射镀膜设备。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种磁控溅射镀膜设备，包括缓存腔、传送腔、至少一个工艺腔、以及设于缓存腔和传送腔之间的过渡腔，所述缓存腔和所述传送腔内均设有传片机械手，所述过渡腔内设有冷却台以及与冷却台同轴布置的双层片架，过渡腔靠近缓存腔和传送腔的侧壁上均设有传片通道，所述传片通道的高度大于冷却台台面的高度，所述双层片架连接有升降驱动机构，所述升降驱动机构与所述过渡腔之间密封配合。

作为上述技术方案的进一步改进：所述双层片架包括环形支架、多个片托以及多个安装座，所述环形支架设于所述冷却台外周，所述升降驱动机构与环形支架相连，多个所述安装座沿环形支架的圆周方向布置，多个所述片托一一对应的安装于多个安装座上，片托上设有上层水平承托部和下层水平承托部，所述冷却台侧壁上与片托对应处设有避让槽。

作为上述技术方案的进一步改进：所述上层水平承托部配设有上层倾斜引导部，所述下层水平承托部配设有下层倾斜引导部。

作为上述技术方案的进一步改进：所述安装座上设有沿环形支架径向布置的滑槽，所述片托设于所述滑槽内。

作为上述技术方案的进一步改进：所述过渡腔内设有大圆弧部、小圆弧部、以及用于连接大圆弧部和小圆弧部的过渡部，所述大圆弧部和小圆弧部相对布置，所述冷却台位于大圆弧部内，所述升降驱动机构与双层片架位于小圆弧部内的一侧相连。

作为上述技术方案的进一步改进：所述过渡腔上设有透明顶盖。

作为上述技术方案的进一步改进：所述缓存腔、传送腔及工艺腔的真空度依次提高，所述过渡腔与所述缓存腔为等级真空度。

作为上述技术方案的进一步改进：所述缓存腔和传送腔为相互独立结构，所述工艺腔为外挂结构。

作为上述技术方案的进一步改进：所述缓存腔外挂有至少一个负载锁腔和至少一个辅助腔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述负载锁腔的真空度低于所述缓存腔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的磁控溅射镀膜设备，在缓存腔和传送腔之间仅设置一个过渡腔，过渡腔内设置冷却台以及与冷却台同轴布置的双层片架，双层片架通过升降驱动机构实现升降，过渡腔侧壁上设置传片通道，可实现基片两个方向单独传送，可以在上层有片时进行下层的取放片操作，也可以在冷却台有片时进行上层的传片操作，互不干涉，在具备设备所必需的功能条件下，简化了结构，降低了设备的加工难度，节约了成本。

附图说明

图1是本发明磁控溅射镀膜设备的结构示意图。

图2是本发明过渡腔的立体结构示意图。

图3是本发明中的双层片架的立体结构示意图。

图4是本发明中的片托的立体结构示意图。

图5是本发明中的过渡腔的立体结构示意图。

图6是本发明第一种传片过程的示意图。

图7是本发明第二中传片过程的示意图。

图中各标号表示：1、过渡腔；11、传片通道；12、大圆弧部；13、小圆弧部；14、过渡部；2、冷却台；21、避让槽；3、双层片架；31、环形支架；32、片托；321、上层水平承托部；322、下层水平承托部；323、上层倾斜引导部；324、下层倾斜引导部；33、安装座；331、滑槽；4、升降驱动机构；5、透明顶盖；6、缓存腔；7、传送腔；8、工艺腔；9、传片机械手；10、负载锁腔；20、辅助腔。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图7示出了本发明磁控溅射镀膜设备的一种实施例，本实施例的磁控溅射镀膜设备，包括缓存腔6、传送腔7、至少一个工艺腔8、以及设于缓存腔6和传送腔7之间的过渡腔1，缓存腔6和传送腔7内均设有传片机械手9，过渡腔1内设有冷却台2以及与冷却台2同轴布置的双层片架3，过渡腔1靠近缓存腔和传送腔的侧壁上均设有传片通道11，传片通道11的高度大于冷却台2台面的高度，双层片架3连接有升降驱动机构4，升降驱动机构4与过渡腔1之间密封配合。

该磁控溅射镀膜设备，在缓存腔6和传送腔7之间仅设置一个过渡腔1，过渡腔1内设置冷却台2以及与冷却台2同轴布置的双层片架3，双层片架3通过升降驱动机构4实现升降，过渡腔1侧壁上设置传片通道11，可实现基片两个方向单独传送，可以在双层片架3上层有片时进行下层的取放片操作，也可以在冷却台2有片时进行双层片架3上层的传片操作，互不干涉，在具备设备所必需的功能条件下，简化了结构，降低了设备的加工难度，节约了成本。

进一步地，本实施例中，双层片架3包括环形支架31、四个片托32以及四个安装座33，环形支架31设于冷却台2外周，升降驱动机构4与环形支架31相连，四个安装座33沿环形支架31的圆周方向均匀布置，四个片托32一一对应的安装于四个安装座33上，片托32上设有上层水平承托部321和下层水平承托部322，冷却台2侧壁上与片托32对应处设有避让槽21。采用环形支架31并将环形支架31布置于冷却台2外周，环形支架31上沿圆周方向设置多个片托32，当基片放置于各片托32上之后，有利于保持基片与冷却台2同心，冷却台2的侧壁上设置避让槽21，可以避免片托32升降时发生干涉，该种双层片架3结构简单、可靠。当然在其他实施例中，片托32的数量也可适当进行调整。

更进一步地，本实施例中，上层水平承托部321配设有上层倾斜引导部323，下层水平承托部322配设有下层倾斜引导部324。上层倾斜引导部323、下层倾斜引导部324可修正基片的位置，使得基片可以水平地落于上下两层片架上并保持与冷却台2同心。

更进一步地，本实施例中，安装座33上设有沿环形支架31径向布置的滑槽331，片托32设于滑槽331内。当环形支架31与冷却台2不能完全同心时，可沿滑槽331调整相应片托32的位置，从而将基片调整到与冷却台2同心。

作为优选的技术方案，本实施例中，过渡腔1内设有大圆弧部12、小圆弧部13、以及用于连接大圆弧部12和小圆弧部13的过渡部14，大圆弧部12和小圆弧部13相对布置，也即过渡腔1内部位梨形或凸轮状，冷却台2位于大圆弧部12内，升降驱动机构4与双层片架3位于小圆弧部13内的一侧相连，可以使得过渡腔1内部体积尽可能紧凑，提高内部的空间利用率。其中，需要说明的是大圆弧部12、小圆弧部13为两者之间的相对大小，而非各自的绝对大小。

作为优选的技术方案，本实施例中，过渡腔1上设有透明顶盖5。设置透明的顶盖5，便于观看到过渡腔1腔体内部的状态。

进一步地，本实施例中，缓存腔6、传送腔7及工艺腔8的真空度依次提高，有利于保证工艺腔8的极限真空要求，过渡腔1与缓存腔6为等级真空度。

进一步地，本实施例中，缓存腔6和传送腔7为相互独立结构，工艺腔8为外挂结构。缓存腔6和传送腔7可以单独设计加工，进一步降低设备的加工难度和制造成本，可以将缓存腔6和传送腔7作为一台镀膜设备的主体，外挂工艺腔8作为一台设备，实现柔性组合。

更进一步地，本实施例中，缓存腔6外挂有至少一个负载锁腔10和至少一个辅助腔20。负载锁腔10便于基片进出缓存腔6，辅助腔20可用于定向、除气和清洗等功能；相应地，负载锁腔10的真空度低于缓存腔6。

参见图6和图7，本发明磁控溅射镀膜设备的传片过程如下：

缓存腔6和传送腔7的传片机械手9处于同一高度，需要从缓存腔6传片至过渡腔1时，首先将过渡腔1内双层片架3一同下降至位置a，此时上层位于传片机械手9平面以下一定距离，保证传片机械手9进入过渡腔1时不与片架干涉，传片机械手9到位后，双层片架3上升一定距离到位置b，将基片从传片机械手9上取到上层水平承托部321，此时传片机械手9位于上层水平承托部321和下层水平承托部322之间位置，之后缓存腔6的传片机械手9退回缓存腔6。整个过程，下层水平承托部322位于冷却台2以下。之后传送腔7的传片机械手9按照相反的流程将上层基片取走送到后面的PVD工艺腔8。

PVD工艺腔9完成工艺的基片需要送回时，首先将双层片架3运动至位置b，传送腔7的传片机械手9将基片送入过渡腔1内，双层片架3上升到位置c，将基片从传片机械手9上取至下层水平承托部322，传片机械手9退回传送腔7，然后双层片架3下降到位置b，将基片放置到冷却台2上。将基片从冷却台2上转移至缓存腔6过程相反。

因为片架处于位置a和b时下层水平承托部322在冷却台2以下，所以过渡腔1冷却台2上有基片时同样可以进行上层取放片动作，片架位置c和d时，上层水平承托部321总在传片机械手9位置以上，所以上层有片时同样可以进行下层的取放片动作，这样就可以实现上下层之间的单独传送片，可在控制软体上实现基片的柔性传输控制。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种磁控溅射镀膜设备，包括缓存腔(6)、传送腔(7)、至少一个工艺腔(8)、以及设于缓存腔(6)和传送腔(7)之间的过渡腔(1)，所述缓存腔(6)和所述传送腔(7)内均设有传片机械手(9)，其特征在于：所述过渡腔(1)内设有冷却台(2)以及与冷却台(2)同轴布置的双层片架(3)，过渡腔(1)靠近缓存腔和传送腔的侧壁上均设有传片通道(11)，所述传片通道(11)的高度大于冷却台(2)台面的高度，所述双层片架(3)连接有升降驱动机构(4)，所述升降驱动机构(4)与所述过渡腔(1)之间密封配合。

2.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述双层片架(3)包括环形支架(31)、多个片托(32)以及多个安装座(33)，所述环形支架(31)设于所述冷却台(2)外周，所述升降驱动机构(4)与环形支架(31)相连，多个所述安装座(33)沿环形支架(31)的圆周方向布置，多个所述片托(32)一一对应的安装于多个安装座(33)上，片托(32)上设有上层水平承托部(321)和下层水平承托部(322)，所述冷却台(2)侧壁上与片托(32)对应处设有避让槽(21)。

3.根据权利要求2所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述上层水平承托部(321)配设有上层倾斜引导部(323)，所述下层水平承托部(322)配设有下层倾斜引导部(324)。

4.根据权利要求2所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述安装座(33)上设有沿环形支架(31)径向布置的滑槽(331)，所述片托(32)设于所述滑槽(331)内。

5.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述过渡腔(1)内设有大圆弧部(12)、小圆弧部(13)、以及用于连接大圆弧部(12)和小圆弧部(13)的过渡部(14)，所述大圆弧部(12)和小圆弧部(13)相对布置，所述冷却台(2)位于大圆弧部(12)内，所述升降驱动机构(4)与双层片架(3)位于小圆弧部(13)内的一侧相连。

6.根据权利要求1所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述过渡腔(1)上设有透明顶盖(5)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述缓存腔(6)、传送腔(7)及工艺腔(8)的真空度依次提高，所述过渡腔(1)与所述缓存腔(6)为等级真空度。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述缓存腔(6)和传送腔(7)为相互独立结构，所述工艺腔(8)为外挂结构。

9.根据权利要求8所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述缓存腔(6)外挂有至少一个负载锁腔(10)和至少一个辅助腔(20)。

10.根据权利要求9所述的磁控溅射镀膜设备，其特征在于：所述负载锁腔(10)的真空度低于所述缓存腔(6)。

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