CN112882344B - 晶圆处理设备 - Google Patents

Abstract

该发明涉及一种晶圆处理设备，能够有效隔断腔门内外两侧环境，提高晶圆的生产效率等。所述晶圆处理设备，包括处理晶圆的腔室，还包括：腔门，设置至所述腔室，能够相对所述腔室运动，用于根据所述晶圆处理设备的开关机状态进行开闭，以打开所述腔室，或封闭所述腔室。

Description

晶圆处理设备

技术领域

本发明涉及晶圆生产处理领域，具体涉及一种晶圆处理设备。

背景技术

现有技术中，需要设置腔门来实现腔室的打开和封闭，例如在光刻机台的TRACK设备(又称CDS设备(Coat and Development System，即涂胶与显影设备))和曝光机之间，设置有一腔门来隔断所述TRACK设备的腔室和所述曝光机的腔室，来为曝光机提供一个稳定的工作环境，避免二者之间相互干扰。

但是在现有技术中，经常出现腔门不能成功隔断腔门内外两侧环境的情形。这将直接导致两个腔室之间的内部环境互相影响，最终影响晶圆的生产效率等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆处理设备，能够有效隔断腔门内外两侧环境，提高晶圆的生产效率等。

为了解决上述技术问题，以下提供了一种晶圆处理设备，包括处理晶圆的腔室，还包括：腔门，设置至所述腔室，能够相对所述腔室运动，用于根据所述晶圆处理设备的开关机状态进行开闭，以打开所述腔室，或封闭所述腔室。

可选的，还包括：控制器，能够获知所述晶圆处理设备的开关机状态；驱动器，连接至所述控制器以及连接至所述腔门，用于根据所述控制器的控制，驱动所述腔门开闭。

可选的，所述驱动器包括：气缸，所述气缸包括拉杆和缸筒，所述拉杆安装至所述缸筒，且所述拉杆具有活塞端，安装在所述缸筒内，并能够相对所述缸筒沿所述缸筒的长度方向进行往复运动，且所述气缸的拉杆连接至所述腔门，以带动所述腔门运动；电磁阀，连接至所述控制器以及所述气缸，用于在所述控制器的控制下，控制所述气缸的拉杆相对所述缸筒沿所述缸筒的长度方向进行往复运动。

可选的，所述电磁阀包括直式电磁滑阀。

可选的，还包括显示器，连接至所述控制器，用于显示所述腔门的开闭情况。

可选的，还包括检测器，连接至所述控制器，用于检测所述腔门的开闭情况。

可选的，所述检测器包括压力传感器，设置在所述腔门的闭合位置，所述腔门在闭合位置时所述腔室封闭。

可选的，还包括缓冲器，设置在所述腔门的闭合位置，以缓冲所述腔门闭合时对所述腔室的压力。

可选的，所述缓冲器包括橡胶空气弹簧。

可选的，还包括光栅尺，连接至所述控制器，用于测量所述腔门的移动距离。

可选的，所述光栅尺包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅安装于所述腔门上方，所述光栅读数头安装至所述腔门。

可选的，还包括滑轨，设置于所述腔门的运动路径上，所述腔门通过滑轮安装至所述滑轨。

可选的，还包括指令器，连接至所述控制器，用于向所述控制器下发开闭腔门的指令。

可选的，所述指令器包括按钮，所述按钮设置至所述显示器表面。

本发明的晶圆处理设备的腔门能够根据所述晶圆处理设备的开关机状态开闭，避免了在一些需要在开关机时调整腔门状态的晶圆处理设备没有及时开关腔门造成的损失，在需要的时候能够有效隔断腔门内外两侧的环境，从而防止腔门内外环境互相影响，以提高晶圆的良率和生产效率。

附图说明

图1a为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的腔室处于半开闭状态时的示意图。

图1b为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的腔室处于完全关闭状态时的示意图。

图1c为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的腔室处于完全打开状态时的示意图。

图2为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的局部结构示意图。

图3为本发明的一种实施例中显示器的结构示意图。

图4为本发明的一种实施例中显示器的结构示意图。

图5为本发明的一种实施例中晶圆处理设备各部件的连接结构示意图。

实施例

研究发现，经常出现腔门不能成功隔断腔门内外两侧环境的情形的原因在于，现有技术中封闭或打开腔门时通常需要人工进行控制，这样，在人工控制出现疏漏的情况下，腔门就不能成功隔断腔门内外两侧环境，导致影响晶圆的生产制备。

例如，TRACK设备和曝光机两个机台的腔室之间通过一个接口连接，该接口由一腔门覆盖，由所述腔门决定TRACK设备和曝光机两个机台的腔室是否连通。所述腔门的开关是设置在曝光机上、需要手动控制的，一旦在生产使用过程中没有及时的进行腔门的打开和关闭，就会造成对曝光机以及TRACK设备的影响，严重的影响晶圆的生产效率。例如，在TRACK设备需要重新进行软件开机时，控制人员应当及时关闭腔门，因为此时所述TRACK设备的腔室内部的气流全都要关闭，若腔门不关闭，则TRACK设备内气流的变化将会直接影响曝光机的腔室内的气压环境，严重的可能会直接造成曝光机宕机。

又例如，若TRACK设备和曝光机均处于工作状态，所述腔门却没有及时打开，也会造成晶圆的生产效率被严重影响的状况。这是因为，TRACK设备设置有安全机器人，在腔门处于关闭状态时安全机器人启动，使所述TRACK设备处于安全保护状态，此时所述TRACK设备会停止向曝光机传递晶圆。这时，需要操作人员人工操作，打开所述腔门，才能让所述TRACK设备脱离安全保护状态，继续向曝光机传递晶圆。但这个人工操作的过程非常延误时间，通常会延误半个小时至一个小时，这将会严重影响晶圆光刻的产量。

以下结合附图和实施例对本发明提出的一种晶圆处理设备作进一步详细说明。

请参阅图1，其中图1a为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的腔室处于半开闭状态时的示意图，图1b为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的腔室处于完全关闭状态时的示意图，图1c为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的腔室处于完全打开状态时的示意图。

在该实施例中，提供了一种晶圆处理设备，包括处理晶圆的腔室102，还包括：腔门101，设置至所述腔室102，能够相对所述腔室102运动，用于根据所述晶圆处理设备的开关机状态进行开闭，以打开所述腔室102，或封闭所述腔室102。此处可以参阅图1a至1c，分别对应腔室102半开闭、腔室102完全关闭以及腔室102完全打开的三个状态。

在该实施例中，所述晶圆处理设备的腔门101能够根据所述晶圆处理设备的开关机状态开闭，避免了在一些需要在开关机时调整腔门101状态的晶圆处理设备没有及时开关腔门101造成的损失，在需要的时候能够有效隔断腔门101内外两侧的环境，从而防止腔门101内外环境互相影响，以提高晶圆的良率和生产效率。

请参阅图1以及图5，为本发明的一种实施例中晶圆处理设备各部件的连接结构示意图。

在该实施例中，所述晶圆处理设备还包括：控制器502，能够获知所述晶圆处理设备的开关机状态；驱动器505，连接至所述控制器502以及连接至所述腔门101，用于根据所述控制器502的控制，驱动所述腔门101开闭。

在一种实施例中，所述控制器502包括微控制器、单片机、可编程逻辑器件等中的至少一种。在一种实施例中，所述控制器502既用来控制所述驱动器505对腔门开闭，也用来控制所述晶圆处理设备的开机、关机等，这样，所述控制器502就能实时获知所述晶圆处理设备的开关机状态等。

在一种其他的实施例中，所述晶圆处理设备内设置有控制主机，由所述控制主机控制所述晶圆处理设备的开关机。此时，所述控制器502连接至所述控制主机，获取所述控制主机下发的开关机的控制信号，从而获知所述晶圆处理设备的开关机状态。

在该实施例中，设置所述控制器502以及所述驱动器505，使所述腔门101的开闭实现自动化。这样，就避免了手动进行所述腔门101的开关造成的腔门101开关不及时、影响晶圆生产效率。

在一种实施例中，所述驱动器505包括：气缸100，所述气缸100包括拉杆103和缸筒105，所述拉杆103安装至所述缸筒105，且所述拉杆103具有活塞端104，安装在所述缸筒105内，将所述缸筒105分隔成并不相通的有杆腔106和无杆腔107，其中所述有杆腔106是所述缸筒105包含了拉杆103的一段，无杆腔107指的是所述缸筒105不包含拉杆103的一段。

在该实施例中，所述有杆腔106和无杆腔107都是密封状态，均分别通过一个气口连通至外界。外界在控制所述拉杆103移动时，需要通过所述气口向所述有杆腔106或无杆腔107内通入气体，或通过所述气口，往所述有杆腔106或无杆腔107外排出气体，从而控制所述有杆腔106和无杆腔107内的气压差，使所述拉杆103在气压差的作用下沿所述缸筒105的长度方向移动。

具体的，所述气缸100的工作原理如下：当通过进气口向所述无杆腔107输入压缩空气，并控制所述有杆腔106排气时，有杆腔106和无杆腔107之间的压力差作用在拉杆103的活塞端104上，推动所述活塞端104，使所述活塞端104连接到的拉杆103移动、伸出至所述有杆腔106外。当通过所述进气口向所述有杆腔106内输入压缩空气，并控制所述无杆腔107排气时，所述活塞端104被有杆腔106内较大的气压压至往无杆腔107所在的方向回缩。当控制所述有杆腔106和无杆腔107交替进气和排气，则可以实现所述活塞端104的往复直线运动。

在该实施例中，所述拉杆103能够相对所述缸筒105沿所述缸筒105的长度方向进行往复运动，且所述气缸100的拉杆103连接至所述腔门101，以带动所述腔门101运动。

在一种实施例中，所述拉杆103带动所述腔门101沿所述缸筒105的长度方向运动，所述拉杆103、缸筒105都是左右朝向的，在拉杆103左右运动时，就能够拉动所述腔门101沿左右方向运动，以打开腔室102，或者关闭腔室102。在一些其他的实施方式中，所述拉杆103、缸筒105也可以都是上下朝向的，此时，所述拉杆103拉动所述腔门101沿上下方向运动，以打开腔室102，或者关闭腔室102。

在该实施例中，所述驱动器505还包括电磁阀504，所述电磁阀504连接至所述控制器502以及所述气缸100，用于在所述控制器502的控制下，控制所述气缸100的拉杆103相对所述缸筒105沿所述缸筒105的长度方向进行往复运动。

具体的，所述电磁阀504具有连通至所述气缸100的气体腔，用于通过所述气缸100的进气口，向所述有杆腔106和无杆腔107内排气或通入气体，从而控制所述活塞端104在所述有杆腔106和无杆腔107的气压差下运动，带动拉杆103以及设置在所述拉杆103一端的腔门101运动。

在一种实施例中，所述电磁阀504包括直式电磁滑阀。在工作时，电磁铁接受电信号，推动阀芯换向，改变气体流动方向，电信号消失后，阀芯靠弹簧自动复位，达到自动控制目的。在不需要气缸100工作时，电磁铁在电信号作用下运动到合适位置，将电磁阀504进气口和排气口全部封住，使气缸100处于静止状态。

请参阅图1、图3、图4和图5，其中图3为本发明的一种实施例中显示器300的结构示意图，图4为本发明的一种实施例中显示器300的结构示意图。

在该实施例中，所述晶圆处理设备还包括显示器300，连接至所述控制器502，用于显示所述腔门101的开闭情况。

在该实施例中，用户通过所述显示器300可以较为清晰的了解所述晶圆处理设备的腔门101的开闭状态，若出现腔门101没有完全打开或完全关闭的状态，用户也能够及时获知，并根据需要手动调整所述腔门101的状态，使所述腔门101完全打开或者完全关闭。

在一种实施例中，所述显示器300可以通过指示灯显示当前腔门101的所在位置。具体的，当所述腔室102处于完全打开状态时，所述显示器300表面设置的打开指示灯301会点亮，并显示绿色。当所述腔室102处于完全关闭状态时，所述显示器300表面设置的关闭指示灯305会点亮，并显示黄色。通过设置不同颜色的指示灯，进一步方便用户快速获取腔室102的当前闭合状况。

在一种实施例中，所述进度条上方显示有所述腔门101的位移情况，用阿拉伯数字表示。用户可以通过数字直接获知所述腔门101的位移情况。

在一种实施例中，所述晶圆处理设备还包括检测器501，连接至所述控制器502，用于检测所述腔门101的开闭情况。在一种实施例中，所述检测器501可以是红外测距装置，朝向所述腔门101的门框测试，发射的红外线的方向与所述腔门101所在平面平行。实际上，所述检测器501也可以是其他的结构、器件，例如，在一种实施例中，所述检测器501包括压力传感器，设置在所述腔门101的闭合位置，所述腔室102完全闭合、腔门101位于闭合位置时，所述压力传感器检测到所述腔门101施加的压力，并将该检测信号传递给所述控制器502，由所述控制器502根据该检测信号控制所述显示器300、所述驱动器505等进行相应的控制。

在一种实施例中，所述压力传感器包括至少两个压敏电阻204。在图3、4所示的实施例中，所述显示器300上还设置有两个压敏指示灯，对应至所述腔室102表面设置的两个压敏电阻204受到压力的情况。此处可参阅图2，为本发明的一种实施例中晶圆处理设备的局部结构示意图。在该实施例中，所述压敏电阻204包括设置在上方的上压敏电阻，以及设置在下方的下压敏电阻，这两个压敏电阻204对应至设置在所述显示器300左边的上压敏指示灯308，以及设置在所述显示器300右边的下压敏指示灯307。这两个压敏指示灯只有在所述压敏电阻204检测到压力时，才会点亮。在两个压敏指示灯都点亮时，表示所述腔室102完全闭合、腔门101位于闭合位置。若只有一个压敏指示灯点亮，则表示所述腔门101在移动的过程中发生侧倾，腔室102的闭合不完全。

在一种实施例中，所述晶圆处理设备还包括缓冲器，设置在所述腔门101的闭合位置，以缓冲所述腔门101闭合时对所述腔室102的压力。这样，能够有效防止腔门101在关闭过程中与所述腔室102发生碰撞，引起腔门101或腔室102的毁损，并能够防止所述腔门的运动范围超过所述气缸的拉杆的运动范围，引起气缸损坏，造成腔室不能完全关闭。

在一种实施例中，所述缓冲器包括橡胶空气弹簧205。实际上，所述缓冲器也可以包括其他结构，如简单的橡胶缓冲块等，设置在所述腔室102表面，具体的，设置在所述腔室102表面与腔门101接触的区域，以防止所述腔室102和腔门101之间发生碰撞。

请看图2，在图2中，所述缓冲器还包括挡块203，所述挡块203设置在所述闭合位置周围，长度方向与所述腔门101的长度方向相同，用于防止所述腔门101运动至超过闭合位置，导致腔室102无法完全闭合，所述气缸100毁损。

在一种实施例中，所述晶圆处理设备还包括光栅尺503，连接至所述控制器502，用于测量所述腔门101的移动距离。在该实施例中，所述晶圆处理设备除了可以用设置在闭合位置的检测器501来检测所述腔室102是否闭合之外，还可以通过所述光栅尺503检测所述腔门101所在的具体位置，获知所述腔室102是完全打开，还是处在完全打开与完全关闭之间的一个具体状态。

在控制器502根据所述光栅尺503的检测结果，确定所述腔室102处于完全打开状态时，所述打开指示灯301点亮。在控制器502根据所述光栅尺503的检测结果，确定所述腔室102处于完全关闭状态时，所述关闭指示灯305点亮。

在一种实施例中，所述控制器502内存有所述腔室102完全打开时所述腔门101的相关位置数据，以及所述腔室102完全关闭时所述腔门101的相关位置数据，所述控制器502能够根据所述光栅尺503的检测结果，以及所述控制器502存储的腔门101在打开状态和闭合状态的位置数据，来确定所述腔门101的具体位置。

在该实施例中，所述显示器300表面还设置有开闭进度条，所述光栅尺503的检测结果也会直接反应到所述进度条上。在该实施例中，可以通过所述开闭进度条的读取状态，来实时显示腔门101的位置。具体的，在所述开闭进度条的读取状态为0时，表示所述腔室102处于完全打开状态，在开闭进度条被读满时，则表示所述腔室102处于完全封闭状态。当开闭进度条的读取处于中间状态时，则表示所述腔室102处于打开和封闭之间的状态。

在一种实施例中，所述光栅尺503包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅安装于所述腔门101上方，所述光栅读数头安装至所述腔门101。

在一种实施例中，所述光栅尺503的工作原理如下：光栅尺503由标尺光栅和光栅读数头两部分组成，标尺光栅安装在所述腔门101上方，位于所述腔室102表面，光栅读数头装在腔门101表面，指示光栅装在光栅读数头中。所述光栅尺503的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。所述光栅尺503利用光的干涉和衍射作用，产生莫尔条纹，通过光电器件转换成处理器可以识别的数字信号来判断所述腔门101的移动方向和距离。

在所述晶圆处理设备为光刻机台、所述腔门101为TRACK设备和曝光机之间的腔门101时，TRACK设备和曝光机之间的接口108的尺寸为35cm×20cm，为了能够将所述TRACK设备和曝光机之间的接口108完全覆盖，TRACK设备和曝光机之间的腔门101的尺寸应当大于所述接口108的尺寸。在一种实施例中，通常将该腔门101的尺寸设置为40cm×30cm。

在该实施例中，当所述光栅尺503检测所述腔门101的位移量为40cm时，通常是对应到所述接口108被所述腔门101完全覆盖，或所述腔门101完全离开所述接口108、所述TRACK设备和曝光机的腔室102最大化连通的状态，此时，所述控制器502输出一电磁阀504控制指令，控制所述气缸100停止运动，以防所述腔门101运动至超过所述气缸100的工作范围，出现封闭不完全和影响气缸100使用寿命的现象。

在一种更优的实施例中，所述控制器502根据光栅尺503的检测结果控制所述气缸100停止运动时，还需要结合所述检测器501的检测结果进行共同判断。在一种实施例中，只有在两者的检测结果都显示所述腔门101位于闭合位置时，才控制所述电磁阀504停止驱动所述气缸100的拉杆103，以防止所述腔门101关闭不彻底。在一种其他的实施例中，还可以根据两者的检测结果进行或逻辑运算，只要两个检测结果中的一个显示了所述腔门101位于闭合位置，所述控制器502就控制所述电磁阀504停止驱动所述气缸100的拉杆103，以防止所述腔门101运动至超过所述气缸100的工作范围，出现封闭不完全和影响气缸100使用寿命的现象。

在一种实施例中，所述晶圆处理设备还包括滑轨201，设置于所述腔门101的运动路径上，所述腔门101通过滑轮202安装至所述滑轨201。

在该实施例中，所述滑轨201的长度与所述腔门101的尺寸相关，所述腔门101在打开位置和闭合位置时，都是停留在所述滑轨201上的，因此所述滑轨201的长度最少应当大于等于所述腔门101长度的两倍，以便所述腔门101开闭。并且，在该实施例中，所述腔门101的顶面和底面各设置有两组滑轮202，每组滑轮202的数目至少为2个。所述滑轮202卡设在所述滑轨201内，用于支撑所述腔门101的重量，并减小摩擦力。

在一种实施例中，所述晶圆处理设备还包括指令器506，连接至所述控制器502，用于向所述控制器502下发开闭腔门101的指令。这样，除了通过控制器502检测所述晶圆处理设备的开关机状态、并根据所述晶圆处理设备的开关机状态进行腔门101的开闭，还可以由用户根据需要调整所述腔门101的位置，控制所述腔室102的开闭。

在一种实施例中，所述指令器506包括按钮，所述按钮设置至所述显示器300表面。在一种实施例中，所述按钮包括打开按钮302和关闭按钮303，用于控制所述腔门101运动，从而控制所述腔室102的打开和关闭，此处可以参阅图3。

在一种实施例中，所述按钮包括前进按钮401、后退按钮402和暂停按钮403，此处可以参阅图4，分别用于控制所述腔门101前进，以关闭所述腔室102，或控制所述腔门101后退以打开所述腔室102，以及在腔门101运动的过程中控制所述腔门101停止运动。并且，在一种实施例中，所述前进按钮401、后退按钮402和暂停按钮403以不同的字样来区分。

在图3、4中，还设置有一标志，上标注“手动模式”四字，用以提醒用户，可以通过该标注右侧的按钮，来手动控制所述腔门101运动，以打开或关闭所述腔室102。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种晶圆处理设备，包括处理晶圆的腔室，其特征在于，还包括：

腔门，设置至所述腔室，能够相对所述腔室运动，用于根据所述晶圆处理设备的开关机状态进行开闭，以打开所述腔室，或封闭所述腔室；

控制器，能够获知所述晶圆处理设备的开关机状态；

驱动器，连接至所述控制器以及连接至所述腔门，用于根据所述控制器的控制，驱动所述腔门开闭；

显示器，连接至所述控制器，用于显示所述腔门的开闭情况；

缓冲器，设置在所述腔门的闭合位置，以缓冲所述腔门闭合时对所述腔室的压力，所述缓冲器还包括挡块，所述挡块设置在所述闭合位置周围以防止所述腔门超过所述闭合位置。

2.根据权利要求1所述的晶圆处理设备，其特征在于，所述驱动器包括：

气缸，所述气缸包括拉杆和缸筒，所述拉杆安装至所述缸筒，且所述拉杆具有活塞端，安装在所述缸筒内，并能够相对所述缸筒沿所述缸筒的长度方向进行往复运动，且所述气缸的拉杆连接至所述腔门，以带动所述腔门运动；

电磁阀，连接至所述控制器以及所述气缸，用于在所述控制器的控制下，控制所述气缸的拉杆相对所述缸筒沿所述缸筒的长度方向进行往复运动。

3.根据权利要求2所述的晶圆处理设备，其特征在于，所述电磁阀包括直式电磁滑阀。

4.根据权利要求1所述的晶圆处理设备，其特征在于，还包括检测器，连接至所述控制器，用于检测所述腔门的开闭情况。

5.根据权利要求4所述的晶圆处理设备，其特征在于，所述检测器包括压力传感器，设置在所述腔门的闭合位置，所述腔门在闭合位置时所述腔室封闭。

6.根据权利要求1所述的晶圆处理设备，其特征在于，所述缓冲器包括橡胶空气弹簧。

7.根据权利要求1所述的晶圆处理设备，其特征在于，还包括光栅尺，连接至所述控制器，用于测量所述腔门的移动距离。

8.根据权利要求7所述的晶圆处理设备，其特征在于，所述光栅尺包括标尺光栅和光栅读数头，所述标尺光栅安装于所述腔门上方，所述光栅读数头安装至所述腔门。

9.根据权利要求1所述的晶圆处理设备，其特征在于，还包括滑轨，设置于所述腔门的运动路径上，所述腔门通过滑轮安装至所述滑轨。

10.根据权利要求1所述的晶圆处理设备，其特征在于，还包括指令器，连接至所述控制器，用于向所述控制器下发开闭腔门的指令。

11.根据权利要求10所述的晶圆处理设备，其特征在于，所述指令器包括按钮，所述按钮设置至所述显示器表面。

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