CN116219407A - 一种传输装置及ald镀膜设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种传输装置及ALD镀膜设备，该传输装置应用于ALD镀膜设备，ALD镀膜设备至少包括真空腔室和在真空腔室内部设置的反应腔，涉及晶圆加工技术领域。该传输装置包括水平传输装置和上下传输装置；水平传输装置设置于真空腔室的开口处，用于将设置于水平传输装置上的晶圆托架通过开口水平输送至真空腔室中；上下传输装置设置于真空腔室上，用于将水平传输装置送入真空腔室中的晶圆托架竖向输送至真空腔室中的反应腔内，能够较为稳定地输送晶圆托架，提升镀膜效率。

Description

一种传输装置及ALD镀膜设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种传输装置及ALD镀膜设备。
背景技术
化学气相沉积(CVD)是在制造微电子器件时被用来沉积出某种薄膜的技术，这种薄膜可能是介电材料或者半导体。单原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)，又称原子层沉积或原子层外延(atomic layer epitaxy)，是在CVD的基础上发展出来的一种镀膜方法，是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。
由于单片原子层沉积镀膜成本较高，急需要发展多片批量型原子层沉积镀膜设备。相比较于单片多次往反应腔室传输晶圆，一次批量传输多片晶圆效率最高。因此，在批量ALD镀膜设备在晶圆运输过程中，一般将晶圆放置于晶圆托架内，而由于整个晶圆托架和晶圆的重量较大，晶圆在传输的过程中，可能会导致晶圆托架脱落、晶圆损坏。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种传输装置，其能够较为稳定地输送晶圆托架，提升镀膜效率。
本发明的目的还包括，提供了一种ALD镀膜设备，其能够较为稳定地输送晶圆托架，提升镀膜效率。
本发明的实施例可以这样实现：
本发明的实施例提供了一种传输装置，应用于ALD镀膜设备，ALD镀膜设备至少包括真空腔室和在真空腔室内部设置的反应腔，其包括水平传输装置和上下传输装置；
所述水平传输装置设置于真空腔室的开口处，用于将设置于所述水平传输装置上的晶圆托架通过所述开口水平输送至真空腔室中；
所述上下传输装置设置于所述真空腔室上，用于将所述水平传输装置送入所述真空腔室中的晶圆托架竖向输送至所述真空腔室中的反应腔内。
可选的，所述水平传输装置包括传送板和驱动件，所述传送板和驱动件均设置于所述开口处，所述传送板上用于承载所述晶圆托架；
所述驱动件与所述传送板相连接，用于驱使所述传送板通过所述开口移动至所述真空腔室中。
可选的，所述水平传输装置还包括底座，所述驱动件设置于所述底座上；
所述底座上设置有固定座，所述固定座上设置有与所述传送板滑动配合的限位部，用于对所述传送板进行限位。
可选的，所述固定座设置于所述底座上且靠近所述开口的位置，在所述驱动件将所述传送板输送至所述真空腔室中时，所述限位部对所述传送板进行承载。
可选的，所述限位部为滑块，所述传送板上设置有滑轨，所述滑轨与所述滑块滑动配合。
可选的，所述上下传输装置包括内腔盖和驱动机构；
所述内腔盖设置于所述真空腔室内，用于与所述晶圆托架相连接；
所述驱动机构设置于所述真空腔室上，所述驱动机构连接于所述内腔盖，用于带动所述内腔盖竖向升降；
在所述水平传输装置将所述晶圆托架送入所述真空腔室中时，所述内腔盖与所述晶圆托架相连接。
可选的，所述内腔盖上凸设有连接槽，用于与所述晶圆托架上的连接块滑动连接；
所述连接槽的长度方向与所述水平传输装置的传输方向一致；
在所述水平传输装置将所述晶圆托架送入所述真空腔室中时，所述连接槽与所述连接块相连接。
可选的，在所述连接槽内与所述连接块相连接时，所述连接槽的内底壁与所述连接块的顶壁之间设置有间隙。
可选的，所述连接槽的端部设置有挡板，用于与所述连接块相抵接以对所述连接块进行限位。
可选的，所述驱动机构包括第二驱动件、行程开关和控制器；
所述第二驱动件设置于所述真空腔室上，所述行程开关设置于所述第二驱动件上，所述第二驱动件连接于所述内腔盖，用于驱使所述内腔盖竖向升降，所述控制器分别与所述第二驱动件和所述行程开关电连接；
所述行程开关包括第一行程开关，当所述控制器控制第二驱动件运行触发第一行程开关时，所述控制器控制第二驱动件停止运行，所述连接槽与所述连接块在所述水平传输装置的传输方向上相正对。
可选的，所述行程开关包括第二行程开关，所述第二行程开关设置于所述第二驱动件上；
在所述连接槽与连接块相连接的情况下，当所述第二驱动件运行触发第二行程开关时，所述控制器控制第二驱动件停止运行，所述传送板与所述晶圆托架相脱离。
可选的，所述行程开关包括第三行程开关，所述第三行程开关设置于所述第二驱动件上；
在所述连接槽与连接块相连接的情况下，当所述第二驱动件运行触发第三行程开关时，所述控制器控制第二驱动件停止运行，所述第二驱动件将所述晶圆托架输送至所述反应腔中，且所述内腔盖与所述反应腔相配合以封闭所述反应腔。
本发明的实施例还提供了一种ALD镀膜设备，包括上述传输装置。
本发明实施例的传输装置及ALD镀膜设备的有益效果包括，例如：在输送晶圆的过程中，首先利用水平传输装置将晶圆托架通过真空腔室的开口送入到真空腔室内，随后再利用上下传输装置将水平传输装置送入真空腔室内的晶圆托架竖向输送至真空腔室中的反应腔内，最后在反应腔内对晶圆进行镀膜即可，整个晶圆输送过程较为稳定地对晶圆进行了输送，也提升了镀膜效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例中ALD镀膜设备的结构示意图；
图2为本申请实施例中用于展示真空腔室内部结构的剖视图；
图3为本申请实施例中水平传输装置的结构示意图；
图4为图3中A部分的放大图；
图5为本申请实施例中用于展示内腔盖与晶圆托架连接关系的结构示意图。
图标：10-ALD镀膜设备；100-水平传输装置；110-传送板；111-滑轨；120-第一驱动件；130-底座；140-固定座；141-滑块；200-上下传输装置；210-内腔盖；211-连接槽；212-间隙；220-第二驱动件；221-气缸；222-导杆；223-连接座；300-真空腔室；310-开口；400-反应腔；500-晶圆托架；510-连接块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
现有的ALD设备中，ALD设备镀膜的效率相较于CVD设备比较低，主要的原因是ALD设备属于原子层镀膜，相比于CVD设备化学气象沉积镀膜，ALD设备在镀膜速率上本身就处于弱势，只是在镀膜的致密性和均匀性上占据优势。ALD设备为了提升镀膜的效率，通常会同时针对多个晶圆进行镀膜。这就需要将多个晶圆同时送入ALD设备的反应腔中。多个晶圆再加上针对晶圆设计的晶圆托架，整体的重量就会增加，晶圆及晶圆托架的移动就较为不方便。
为了解决整个晶圆托架和晶圆的重量较大，晶圆托架竖向移动不方便导致镀膜效率较低的问题，本实施例提供了一种镀膜设备，特别涉及ALD镀膜设备10，该ALD镀膜设备10至少包括真空腔室300和在真空腔室内部设置的反应腔400。
请参考图1-图3，本申请实施例提供的ALD镀膜设备10包括传输装置、真空腔室300和反应腔400；真空腔室300的一侧设置有开口310，反应腔400设置于真空腔室300内。
传输装置包括水平传输装置100和上下传输装置200；水平传输装置100设置于真空腔室300的开口310处，用于将设置于水平传输装置100上的晶圆托架500通过开口310水平输送至真空腔室300中；上下传输装置200设置于真空腔室300上，用于将水平传输装置100送入真空腔室300中的晶圆托架500竖向输送至真空腔室300中的反应腔400内。
在输送晶圆的过程中，首先利用水平传输装置100将晶圆托架500通过真空腔室300的开口310送入到真空腔室300内，随后再利用上下传输装置200将水平传输装置100送入真空腔室300内的晶圆托架500竖向输送至真空腔室300中的反应腔400内，最后在反应腔400内对晶圆进行镀膜即可，整个晶圆输送过程较为稳定地对晶圆进行了输送，不易出现晶圆在输送途中脱落受损的情况，提升了镀膜效率。
进一步的，水平传输装置100包括传送板110和第一驱动件120，传送板110和第一驱动件120均设置于开口310处，传送板110用于承载晶圆托架500；第一驱动件120与传送板110相连接，用于驱使传送板110通过开口310移动至真空腔室300中。
在本实施例中，第一驱动件120为气缸，在其他实施例中，第一驱动件120还可以是丝杆和电机，只要能够驱使传送板110水平移动即可。
另外，水平传输装置100还包括底座130，第一驱动件120设置于底座130上；底座130上设置有固定座140，固定座140上设置有与传送板110滑动配合的限位部，用于对传送板110进行限位。
在本实施例中，固定座140对称设置于传送板110的两侧，两个固定座140上均设置有限位部，在第一驱动件120驱使传送板110水平移动的过程中，传送板110与限位部相对滑动，从而能够较好地保证传送板110移动的稳定性。
另外，固定座140设置于底座130上且靠近真空腔室300的开口310的位置，在第一驱动件120将传送板110输送至真空腔室300中时，限位部对传送板110进行承载。
在第一驱动件120将传送板110输送至真空腔室300中时，传送板110的一端延伸至真空腔室300内，限位部对传送板110的另一端进行承载，以免传送板110延伸至真空腔室300内的一端重量较大导致传送板110不平衡的情况发生，进一步提升了传送板110的稳定性。
请参阅图4，本实施例中，限位部为滑块141，传送板110的相对的两侧均设置有滑轨111，滑块141为C形滑块，C形滑块与对应的滑轨111的顶壁及底壁接触且能够发生相对的移动。
在其他实施例中，限位部为滚轮(图未示)，滚轮可转动的安装于固定座140，滚轮的行走面与滑轨111的顶面抵接。滚轮的数量包括多个，多个滚轮均可转动地安装于固定座140，且多个滚轮中的一部分滚轮与滑轨111的顶壁抵接，另一部分滚轮与所述滑轨111的底壁抵接。即固定座140上设置有两排滚轮，滑轨夹持在两排滚轮之间，传送板110移动时滚轮可以发生转动降低滑轨111与滚轮的摩擦力。其次，两排滚轮的行走面分别与滑轨111的上表面和下表面抵接实现对传送板110的限位，从而可以避免传送板110的一端延伸至真空腔室300内时翘起。
另外，上下传输装置200包括内腔盖210和驱动机构；内腔盖210设置于真空腔室300内，用于与晶圆托架500相连接；驱动机构设置于真空腔室300上，驱动机构连接于内腔盖210，用于带动内腔盖210竖向升降；在水平传输装置100将晶圆托架500送入真空腔室300中时，内腔盖210与晶圆托架500相连接。
在晶圆的传输过程中，利用第一驱动件120和传送板110将晶圆托架500送入真空腔室300中，内腔盖210与晶圆托架500相连接；随后利用驱动机构驱使内腔盖210竖直向上移动，使得晶圆托架500与传送板110相脱离，最后再利用驱动机构驱使内腔盖210竖直向下移动，直至将晶圆托架500输送至反应腔400内，内腔盖210移动至反应腔400的顶部将反应腔400封闭，随后便可在反应腔400内对晶圆进行镀膜。
进一步的，请参阅图5，内腔盖210的底壁上凸设有连接槽211，用于与晶圆托架500上的连接块510滑动连接，连接槽211的长度方向与水平传输装置100的传输方向一致；在水平传输装置100将晶圆托架500送入真空腔室300中时，连接槽211与连接块510相连接。
需要说明的是，在水平传输装置100将晶圆托架500送入真空腔室300中时，由于连接槽211的长度方向与水平传输装置100的传输方向一致，晶圆托架500在送入真空腔室300中时，连接块510就能够直接与连接槽211配合相连接，从而使得内腔盖210与晶圆托架500相连接，随后再利用驱动机构驱使内腔盖210竖向移动，提升了输送效率。连接槽211可以是T形槽，连接块510可以是与T形槽相配合的T形块。
在连接槽211内与连接块510相连接时，连接槽211的内底壁与连接块510的顶壁之间设置有间隙212。当内腔盖210移动至贴合于反应腔400的顶壁时将反应腔400封闭，晶圆托架500放置于反应腔400的内底壁上，连接槽211与连接块510之间具有间隙212，即连接块510与连接槽211之间有竖向的相对活动空间，连接块510便不会直接与连接槽211内底壁相挤压，从而晶圆托架500也不会受到内腔盖的压力，在一定程度上减少了晶圆托架500的损伤。
连接槽211的端部设置有挡板(图中未示出)，用于与连接块510相抵接以对连接块510进行限位。
在水平传输装置100的输送下，晶圆托架500移入到真空腔室300中，连接块510同时滑入到连接槽内，而当连接块510与连接槽211一端的挡板抵接时，连接块510便不能继续移动，从而对连接块510进行了限位。同时，还可以在连接槽211的另一端设置另一挡板，对连接块510进行双侧限位，以保证晶圆托架500与内腔盖210连接的稳定性。
进一步的，驱动机构包括第二驱动件220、行程开关和控制器(图中未示出)，第二驱动件220设置于真空腔室300上，行程开关设置于第二驱动件220上，第二驱动件220连接于内腔盖210，用于驱使内腔盖210竖向升降，控制器分别与第二驱动件220和行程开关电连接。
在本实施例中，行程开关包括第一行程开关，当控制器控制第二驱动件220运行触发第一行程开关时，控制器控制第二驱动件220停止运行，连接槽211与连接块510在水平传输装置100的传输方向上相正对。
当第二驱动件220运行触发第一行程开关时，第二驱动件220带动内腔盖210移动至第一预设高度，连接槽211与连接块510在水平传输装置100的传输方向上相正对，此时通过第一驱动件120驱使传送板110将晶圆托架500输送至真空腔室300内，由于连接槽211与连接块510在水平传输装置100的传输方向上相正对，晶圆托架500在被输送至真空腔室300内时，连接块510就直接与连接槽211相连接，利用第一行程开关对内腔盖210的高度进行定位，从而便于内腔盖210与晶圆托架500相连接。
在本实施例中，行程开关还包括第二行程开关，第二行程开关设置于第二驱动件220上；在连接槽211与连接块510相连接的情况下，当第二驱动件220运行触发第二行程开关时，控制器控制第二驱动件220停止运行，传送板110与晶圆托架500相脱离。
当第二驱动件220运行触发第二行程开关时，第二驱动件220带动内腔盖210上升至第二预设高度，由于连接块510已经与连接槽211相连接，内腔盖210便带动晶圆托架500向上移动一定距离，从而使得晶圆托架500与传送板110相脱离，随后在第一驱动件120的驱使下使传送板110退出真空腔室300。
在本实施例中，行程开关还包括第三行程开关，第三行程开关设置于第二驱动件220上；在连接槽211与连接块510相连接的情况下，当第二驱动件220运行触发第三行程开关时，控制器控制第二驱动件220停止运行，第二驱动件220将晶圆托架500输送至反应腔400中，且内腔盖210与反应腔400相配合以封闭反应腔400。
当第二驱动件220运行触发第三行程开关时，第二驱动件220带动内腔盖210下降至第三预设高度，内腔盖210带动晶圆托架500向下移动一定距离，直至将晶圆托架500输送至反应腔400内，同时内腔盖210将反应腔400封闭以便进行镀膜。
在本实施例中，第二驱动件220包括气缸221和导杆222，气缸221设置于真空腔室300的顶部，气缸221连接于导杆222，导杆222滑动穿设于真空腔室300的顶部且与内腔盖210相连接，控制器分别与气缸221和行程开关电连接。
气缸221的活塞杆运行至第一预设位置，内腔盖210移动至第一预设高度触发第一行程开关；气缸221的活塞杆运行至第二预设位置，内腔盖210移动至第二预设高度触发第二行程开关，气缸221的活塞杆运行至第三预设位置，内腔盖210移动至第三预设高度触发第三行程开关。
通过第一行程开关、第二行程开关和第三行程开关对气缸221的运行进行控制，从而对晶圆托架500的输送过程进行了精准控制。本实施例中，导杆222的数量包括有两个，两个导杆222的顶端共同连接有连接座223，气缸221的输出端连接于连接座223以带动两个导杆222同步升降，确保内腔盖210升降的稳定性。
根据本实施例提供的一种传输装置，传输装置的工作原理是：首先使第二驱动件220运行带动内腔盖210移动至第一预设高度，随后利用第一驱动件120驱使传送板110将晶圆托架500输送至真空腔室300中，随即内腔盖210上的连接槽211便与晶圆托架500上的连接块510相连接；随后再利用第二驱动件220运行带动内腔盖210移动至第二预设高度，并使第一驱动件120驱使传送板110退出真空腔室300，以免对晶圆托架500送入反应腔400的路径造成阻挡；最后再利用第二驱动件220运行带动内腔盖210移动至第三预设高度，内腔盖210带动晶圆托架500移动至将晶圆托架500输送至反应腔400内，同时内腔盖210将反应腔400封闭以便后续进行镀膜作业。
综上所述，本发明实施例提供了一种ALD镀膜设备10，该ALD镀膜设备10通过对整个晶圆托架500的输送过程利用控制器精确控制，同时利用了水平传输装置100和上下传输装置200，较好地保证了晶圆托架500输送过程中的稳定性，不易出现晶圆托架500脱落受损的情况。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种传输装置，应用于ALD镀膜设备，ALD镀膜设备至少包括真空腔室和在真空腔室内部设置的反应腔，其特征在于，包括水平传输装置和上下传输装置；
所述水平传输装置设置于真空腔室的开口处，用于将设置于所述水平传输装置上的晶圆托架通过所述开口水平输送至真空腔室中；
所述上下传输装置设置于所述真空腔室上，用于将所述水平传输装置送入所述真空腔室中的晶圆托架竖向输送至所述真空腔室中的反应腔内。
2.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于，所述水平传输装置包括传送板和第一驱动件，所述传送板和第一驱动件均设置于所述开口处，所述传送板用于承载所述晶圆托架；
所述第一驱动件与所述传送板相连接，用于驱使所述传送板通过所述开口移动至所述真空腔室中。
3.根据权利要求2所述的传输装置，其特征在于，所述水平传输装置还包括底座，所述第一驱动件设置于所述底座上；
所述底座上设置有固定座，所述固定座上设置有与所述传送板滑动配合的限位部，用于对所述传送板进行限位。
4.根据权利要求3所述的传输装置，其特征在于，所述固定座设置于所述底座上且靠近所述开口的位置，在所述第一驱动件将所述传送板输送至所述真空腔室中时，所述限位部对所述传送板进行承载。
5.根据权利要求3所述的传输装置，其特征在于，所述限位部为滑块，所述传送板上设置有滑轨，所述滑轨与所述滑块滑动配合。
6.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于，所述上下传输装置包括内腔盖和驱动机构；
所述内腔盖设置于所述真空腔室内，用于与所述晶圆托架相连接；
所述驱动机构设置于所述真空腔室上，所述驱动机构连接于所述内腔盖，用于带动所述内腔盖竖向升降；
在所述水平传输装置将所述晶圆托架送入所述真空腔室中时，所述内腔盖与所述晶圆托架相连接。
7.根据权利要求6所述的传输装置，其特征在于，所述内腔盖上凸设有连接槽，用于与所述晶圆托架上的连接块滑动连接；
所述连接槽的长度方向与所述水平传输装置的传输方向一致；
在所述水平传输装置将所述晶圆托架送入所述真空腔室中时，所述连接槽与所述连接块相连接。
8.根据权利要求7所述的传输装置，其特征在于，在所述连接槽内与所述连接块相连接时，所述连接槽的内底壁与所述连接块的顶壁之间设置有间隙。
9.根据权利要求7所述的传输装置，其特征在于，所述连接槽的端部设置有挡板，用于与所述连接块相抵接以对所述连接块进行限位。
10.根据权利要求7所述的传输装置，其特征在于，所述驱动机构包括第二驱动件、行程开关和控制器；
所述第二驱动件设置于所述真空腔室上，所述行程开关设置于所述第二驱动件上，所述第二驱动件连接于所述内腔盖，用于驱使所述内腔盖竖向升降，所述控制器分别与所述第二驱动件和所述行程开关电连接；
所述行程开关包括第一行程开关，当所述控制器控制第二驱动件运行触发第一行程开关时，所述控制器控制第二驱动件停止运行，所述连接槽与所述连接块在所述水平传输装置的传输方向上相正对。
11.根据权利要求10所述的传输装置，其特征在于，所述行程开关包括第二行程开关，所述第二行程开关设置于所述第二驱动件上；
在所述连接槽与连接块相连接的情况下，当所述第二驱动件运行触发第二行程开关时，所述控制器控制第二驱动件停止运行，所述水平传输装置与所述晶圆托架相脱离。
12.根据权利要求10所述的传输装置，其特征在于，所述行程开关包括第三行程开关，所述第三行程开关设置于所述第二驱动件上；
在所述连接槽与连接块相连接的情况下，当所述第二驱动件运行触发第三行程开关时，所述控制器控制第二驱动件停止运行，所述第二驱动件将所述晶圆托架输送至所述反应腔中，且所述内腔盖与所述反应腔相配合以封闭所述反应腔。
13.一种ALD镀膜设备，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的传输装置。
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