CN113035681B - 晶圆气锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于半导体加工设备领域，公开了一种晶圆气锁装置，包括：腔体，其顶部具有上进气口，其底部具有排气口，所述上进气口用于向所述腔体内输送气体；第一均流板，覆盖所述上进气口，用于使所述气体均匀扩散至腔体内；挡板，位于所述腔体内，将所述腔体的内部分割为上腔体和位于所述上腔体底部的下腔体，且所述挡板具有贯穿所述挡板的导通孔，所述上腔体和下腔体内分别具有支撑抓手，所述支撑抓手用于承载待处理晶圆，所述导通孔将所述上腔体的气体导流到所述下腔体，所述排气口用于排出所述下腔体的气体。本发明中，避免腔体的某个特定部位形成颗粒物的沉积，分上下两腔分别承载晶圆，减少晶圆在晶圆气锁装置内产生附着颗粒物的缺陷。

Description

晶圆气锁装置

技术领域

本发明涉及半导体加工设备领域，尤其涉及一种晶圆气锁装置。

背景技术

随着芯片的蓬勃发展，芯片的尺寸越做越低。为了提高芯片的质量，对芯片的加工工艺要求和工艺缺陷也要求越来越高。正常的一片晶圆从硅片原料加工到最后的封装，这中间需要经过多道工艺流程，而这些流程对工艺要求都非常高。其中比较重要的一个要求，就是在生产中每个流程环节都尽量避免产生在晶圆上附着颗粒物的缺陷，因为这些颗粒物所造成的后果可能是巨大的。

晶圆气锁装置是晶圆的中间过渡装置。现有技术中的一种晶圆气锁装置，输气系统包括从晶圆气锁装置底部一边向上延伸至晶圆气锁装置内的进气管道。该现有的晶圆气锁装置在具体应用中存在以下不足之处：

现有的晶圆气锁装置的内腔底部会有颗粒物沉积，所以当通过进气管道向晶圆气锁装置内吹送气体时，自下而上的气流会将晶圆气锁装置内的颗粒物扬起，从而使得颗粒物附着于晶圆上形成缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆气锁装置，其旨在解决现有技术中向晶圆气锁装置内吹送气体时气流会将晶圆气锁装置内的颗粒物扬起的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种晶圆气锁装置，其特征在于，包括：

腔体，其顶部具有上进气口，其底部具有排气口，所述上进气口用于向所述腔体内输送气体；

第一均流板，覆盖所述上进气口，用于使所述气体均匀扩散至腔体内；

挡板，位于所述腔体内，将所述腔体的内部分割为上腔体和位于所述上腔体底部的下腔体，且所述挡板具有贯穿所述挡板的导通孔，所述上腔体和下腔体内分别具有支撑抓手，所述支撑抓手用于承载待处理晶圆，所述导通孔将所述上腔体的气体导流到所述下腔体，所述排气口用于排出所述下腔体的气体。

可选的，所述腔体包括顶板、底板和连接于所述顶板与所述底板之间的侧板；所述上进气口居中设置于所述顶板上。

可选的，所述排气口居中设于所述底板上。

可选的，所述腔体内设有压力检测元件，用于检测所述腔体内的压力。

可选的，所述第一均流板上设有若干个导流槽。

可选的，所述导通孔的个数为多个，且多个所述导通孔均匀分布于所述挡板的边缘区域。

为达到上述目的，本发明提供的另一方案是：

一种晶圆气锁装置，其特征在于，包括：

腔体，其顶部具有上进气口，其底部具有第一排气口和第二排气口；

挡板，位于所述腔体内，将所述腔体的内部分割为上腔体和位于所述上腔体底部的下腔体，所述上腔体和下腔体内分别具有支撑抓手，所述支撑抓手用于承载待处理晶圆，所述上进气口用于向上腔体内输送气体；

第一均流板，覆盖所述上进气口，用于使所述气体均匀扩散至腔体内；

第二均流板，设于所述挡板底部，用于使所述气体导流扩散至下腔体内；

下进气管，从所述腔体侧部延伸至所述第二均流板上；

导气管，一端穿透所述挡板并与所述上腔连通且另一端延伸连通所述第二排气口，用于排出所述上腔体内的气体。

可选的，所述第一排气口用于排出所述下腔体内的气体。

可选的，所述第二均流板居中设置于所述挡板的底部。

可选的，所述第二排气口设有两个，所述挡板呈矩形，所述导气管设有两个，所述两个导气管分别靠近所述挡板的一组对顶角设置。

相较于现有技术，本发明通过调整晶圆气锁装置的上进气口到内腔顶部，使得气体自上而下输入上腔体，上腔体的气体再通过导通孔往下输入下腔体，这样，吹送气体的过程气体均自上而下，不易扬起上腔体与下腔体底部的颗粒物，从而利于减少晶圆在晶圆气锁装置内产生附着颗粒物的缺陷。

进一步，本发明通过在上进气口处安装第一均流板，以对输入上腔体的气体进行均匀分流，使气流均匀扩散至上腔体内，避免在上腔体内产生气流扰动，从而避免上腔体内的某个特定部位形成颗粒物的沉积，并且内腔分隔成上腔体和下腔体分开承载晶圆，减少晶圆之间的缺陷互相干扰，进一步降低晶圆承载过程中产生的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的晶圆气锁装置的立体示意图；

图2是本发明实施例一提供的晶圆气锁装置的分解示意图；

图3是本发明实施例一提供的向晶圆气锁装置内吹送气体时气体的流向示意图，图中，箭头表示气体进入内腔后的流动方向；

图4是本发明实施例一提供的第一均流板的结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的晶圆气锁装置的分解示意图；

图6是本发明实施例二提供的挡板、第二均流板和下进气管的结构示意图；图 7是本发明实施例二提供的向晶圆气锁装置内吹送气体时气体的流向示意图，图中实线箭头表示气体进入上腔体后的流动方向，虚线箭头表示气体进入下腔体后的流动方向。

附图标记：

腔体100；内腔101；上进气口102；第一排气口103；第二排气口104；

顶板110；底板120；侧板130；第一均流板200；导流槽201；

压力检测元件300；挡板400：导通孔401；

挡板500；导气管600；第二均流板700；下进气管800；

上腔体1011；下腔体1012；上腔体1013；下腔体1014。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一：

如图1-4所示，本发明实施例一提供的晶圆气锁装置，包括：腔体100，其顶部具有上进气口102，其底部具有排气口103，上进气口102用于向所述腔体 100内输送气体；第一均流板200，覆盖上进气口102，用于使气体均匀扩散至腔体100内；挡板400，位于腔体100内，将腔体100的内部分割为上腔体1011和位于上腔体底部的下腔体1012，且挡板具有贯穿挡板400的导通孔401，上腔体1011和下腔体1012内分别具有支撑抓手，支撑抓手用于承载待处理晶圆，导通孔401将所述上腔体的气体导流到下腔体1012，排气口103用于排出所述下腔体的气体。

本实施例中，晶圆承载过程中需要通入气体以控制内腔101的气压。气体可以是净化的空气、氮气，也可以是惰性气体，如氩气等。上进气口102开设在腔体100的顶部，当向腔体100内输入气体时，输入的气体由上向下进入内腔101，从而不会使累积在腔内底部的颗粒物扬起而附着在晶圆上。此外，在上进气口102处安装第一均流板200，气体输入内腔101时经过第一均流板200均匀扩散之后，使气体均匀进入内腔101中，并且在内腔101内各个地方均匀分布，促使内腔101内游离的颗粒物随气体均匀分布，避免在内腔101内产生气流扰动，从而不会在内腔101内某个地方形成颗粒物的累积。

此外，通过挡板400将内腔103分隔成上腔体1011与下腔体1012，上腔体1011与下腔体1012分别设置有用于承载晶圆的支撑抓手，上下腔的晶圆不直接接触，减少晶圆之间互相干扰而影响晶圆纯净度的现象发生。挡板400上设有导通孔401，上腔体1011内的气体从导通孔401流到下腔体1012中，气体始终保持由上而下，不易扬起累积在内腔101底部的颗粒物；并且由于上腔体1011内的气体由上进气口400经过第一均流板200均匀扩散，气体在上腔体 1011内是均匀扩散的，而挡板400上设有导通孔401，气体从导通孔401向下扩散到下腔体1012，且气体的流动方向如图3所示，不会造成上腔体1011内的气体流向下腔体1012时产生气流扰动，防止下腔体1012内的颗粒物分布不匀后在特定位置形成累积。

腔体100包括顶板110、底板120和连接于顶板110与底板120之间的侧板130，上进气口102居中设置于顶板110上，这样，利于气体更好地均匀扩散至内腔101内。

腔体100的外部轮廓形状为方体或圆柱体。

本实施例中，腔体100的形状为长方体，其包括顶板110、底板120和4 块侧板130。具体应用中，腔体100的形状不限，还可以是圆柱体或者其它形状，具体形状根据实际设备需要而确定。此外，由于晶圆制备过程中部分工艺需在真空环境下进行，因此腔体100是密封的。

具体地，第一排气口103处连接有泵气装置。当晶圆气锁装置需要排出气体时，通过泵气装置将内腔101内的气体从第一排气口103泵出，以使内腔101 内气压达到所需环境条件。

第一排气口103居中设于底板120上。在居中位置进行排气，利于提高排气效率。

晶圆气锁装置还包括设于腔体100内的压力检测元件300。

压力检测元件300的设置主要是方便获取内腔101内的压力，从而为调控内腔101内的压力提供依据。本发明实施例提供的晶圆气锁装置承载晶圆时，需要内腔101内达到真空环境或特定气压环境。例如，如果需要内腔101中的气体压力达到某一预设值时，如果压力检测元件300检测到的压力低于预设值，则输入气体增加内腔101中的气体压力；若当前气体压力高于预设值，则排出内腔101中的气体，以降低内腔101中的气体压力到预设值。在本实施例中，压力检测元件300为压力传感器。

在本实施例中，晶圆气锁装置还包括设于腔体100上方用于向上进气口102 输送气体的上进气口400。上进气口400的设置，主要用于方便向上进气口102 输送气体。

参照图4为第一均流板200一实施例的结构示意图。第一均流板200设有若干个用于将气体自上向下倾斜向四周扩散至内腔101内的导流槽201。多个导流槽201分成若干圈从第一均流板200的外边缘朝向第一均流板200的中心逐渐缩小。

本实施例中，第一均流板200的外部轮廓呈矩形，每个导流槽201都为截面是梯形的环形槽。具体应用中，第一均流板200和导流槽201也可以是其他形状，例如圆形等。需要知道的是，任何形状的第一均流板均可用在本发明中，本实施例中所举第一均流板的例子只是为了让本领域技术人员更好的理解第一均流板的结构。

挡板400呈矩形，导通孔401设有四个，且导通孔401分别靠近挡板400 的四个顶角设置。

本实施例中，挡板400的形状不限于矩形，还可以是其他形状，挡板400 上的数量导通孔401也可以根据需要适当增减，此外，导通孔401的设置位置并不局限于靠近挡板400的四个顶角进行设置，也可以根据需要对设置位置进行适当调整。

实施例二：

参照图5-7，图5为本发明晶圆气锁装置另一实施例，包括：腔体100，其顶部具有上进气口102，其底部具有第一排气口103和第二排气口104，所述上进气口400用于向所述腔体100内输送气体；第一均流板200，覆盖上进气口 400，用于使气体均匀扩散至腔体100内；挡板500，位于腔体100内，将腔体 100的内部分割为上腔体1013和位于上腔体1013底部的下腔体1014，所述上腔体1013和下腔体1014内分别具有支撑抓手，所述支撑抓手用于承载待处理晶圆；第二均流板700，设于挡板500底部，用于将气体导流扩散；下进气管 800，从腔体100侧部延伸至第二均流板700上；导气管600，一端穿透挡板500 并与上腔体1013连通且另一端延伸连通第二排气口104，用于排出上腔体内的气体。

本实施例中，通过挡板500将内腔101分隔成上腔体1013与下腔体1014，设置穿透挡板500并与上腔体1013连通且另一端延伸连通第二排气口104的导气管600，用于排出上腔体1013内的气体，并且排出过程气体不泄漏到下腔体 1014中，因此上腔体1013的颗粒物不会扩散到下腔体1014，下腔体1014所承载的晶圆不会受到上腔体1013的颗粒物影响；此外，上腔体1013和下腔体1014的晶圆互不干扰。

当需输入气体时，上腔体1013的气体输入与上述上腔体1011一致，此处不做赘述；下腔体1014的气体由下进气管800输入，输入气体经过第二均流板 700后，气体扩散方向如图7所示，因此，本实施例中，上腔体1013和下腔体 1014的气体扩散方向均是由上而下，不易扬起腔内底部的颗粒物，且气体均匀扩散，不会造成气流扰动而使腔内特定位置累积颗粒物。此外，上腔体1013 和下腔体1014的承载过程中晶圆完全分隔，不会相互影响，减少晶圆缺陷。

本实施例提供的晶圆气锁装置是在实施例一进一步改进得到的双层承载装置，其适用于对颗粒物缺陷要求相对较高的工艺或者是对WPH(每小时出货量) 要求也很高的工艺。具体地，通过挡板500将内腔101完全隔绝成上腔体1013 和下腔体1014，上腔体1013通过导气管600进行排气，下腔体1014通过第一排气口105进行排气，上腔体1013和下腔体1014之间完全隔离，互不影响，故，相互独立承载晶圆的传输，一方面完全隔绝晶圆之间的相互干扰，大大降低了晶圆承载过程中晶圆之间defect的相互影响，因而能够满足对颗粒物缺陷要求相对较高的工艺；一方面上腔体1013和下腔体1014完全隔绝，上腔体1013 的颗粒物不会扩散到下腔体1014，保证下腔体1014的晶圆不会受到上腔体1013 的颗粒物影响，更进一步降低晶圆承载过程中的颗粒物缺陷。此外，上腔体1013和下腔体1014完全隔绝，可以分别控制上腔体1013和下腔体1014的气压环境为大气环境或真空环境，根据所承载晶圆的环境需要，提前进行输送气体或排出气体，进而提高晶圆的WPH(每小时出货量)。

第二均流板700居中设置于所述挡板500的底部。在居中位置对下进气管 800所输入的气体进行均匀分流，使气流均匀扩散至下腔体1014内，避免在下腔体1014内产生气流扰动，从而避免下腔体1014内的某个特定部位形成颗粒物的沉积。

第二排气口104设有两个，挡板500呈矩形，导气管600设有两个，两个导气管600分别靠近挡板500的一组对顶角设置。

本实施例中，第二排气口104设有两个，可以外接泵气装置，用于排出上腔体1013的气体，以调节上腔体1013中的气压。需要注意的是，第二排气口 104的数量不限定于两个，具体数量可根据实际情况需要进行增减。挡板500 的形状不限，本实施例优选矩形。由于导气管600一端穿透挡板500并与上腔体连通且另一端延伸连通第二排气口104，因此，导气管600的数量与第二排气口104的数量相同。进一步地，导气管600的位置不限于设置在挡板500的一组对顶角，具体位置可根据实际需要确定。

参照图6，图6表示本发明实施例三提供的挡板500、第二均流板700和下进气管800的位置关系。

本实施例中，由于上腔体1013与下腔体1014完全分隔，考虑气体要由上而下均匀扩散，挡板500、第二均流板700与下进气管800的位置关系如图6 所示，下进气管800嵌于挡板500中，在下进气管800的出气口处设第二均流板700。第二均流板700上设有若干个用于将气体自上向下倾斜向四周扩散至下腔体1014内的导流槽，第二均流板700的结构可参照第一均流板200对应优化设计，即第二均流板700的结构优选与第一均流板200的结构相同。其中，气体上进气口400通入上腔体1013的流动方向如图7中的实线所示，气体从下进气管800通入下腔体1014的流动方向如图7中虚线所示。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆气锁装置，其特征在于，包括：

腔体，其顶部具有上进气口，其底部具有排气口，所述上进气口用于向所述腔体内输送气体；

第一均流板，覆盖所述上进气口，用于使所述气体均匀扩散至腔体内；

挡板，位于所述腔体内，将所述腔体的内部分割为上腔体和位于所述上腔体底部的下腔体，且所述挡板具有贯穿所述挡板的导通孔，所述上腔体和下腔体内分别具有支撑抓手，所述支撑抓手用于承载待处理晶圆，所述导通孔将所述上腔体的气体导流到所述下腔体，所述排气口用于排出所述下腔体的气体。

2.如权利要求1所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述腔体包括顶板、底板和连接于所述顶板与所述底板之间的侧板；所述上进气口居中设置于所述顶板上。

3.如权利要求2所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述排气口居中设于所述底板上。

4.如权利要求1所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述腔体内设有压力检测元件，用于检测所述腔体内的压力。

5.如权利要求1所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述第一均流板上设有若干个导流槽。

6.如权利要求1所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述导通孔的个数为多个，且多个所述导通孔均匀分布于所述挡板的边缘区域。

7.一种晶圆气锁装置，其特征在于，包括：

腔体，其顶部具有上进气口，其底部具有第一排气口和第二排气口；

挡板，位于所述腔体内，将所述腔体的内部分割为上腔体和位于所述上腔体底部的下腔体，所述上腔体和下腔体内分别具有支撑抓手，所述支撑抓手用于承载待处理晶圆，所述上进气口用于向上腔体内输送气体；

第二均流板，设于所述挡板底部，用于使所述气体导流扩散至下腔体内；

下进气管，从所述腔体侧部延伸至所述第二均流板上；

导气管，一端穿透所述挡板并与所述上腔连通且另一端延伸连通所述第二排气口，用于排出所述上腔体内的气体。

8.如权利要求7所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述第一排气口用于排出所述下腔体内的气体。

9.如权利要求8所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述第二均流板居中设置于所述挡板的底部。

10.如权利要求9所述的晶圆气锁装置，其特征在于，所述第二排气口设有两个，所述挡板呈矩形，所述导气管设有两个，两个所述导气管分别靠近所述挡板的一组对顶角设置。