CN118213289A - 冷却腔室和半导体工艺设备 - Google Patents

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CN118213289A CN202211614982.4A CN202211614982A CN118213289A CN 118213289 A CN118213289 A CN 118213289A CN 202211614982 A CN202211614982 A CN 202211614982A CN 118213289 A CN118213289 A CN 118213289A
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Abstract

本申请公开一种冷却腔室和半导体工艺设备，涉及半导体工艺技术领域。该冷却腔室包括腔室本体和用于承载晶圆的第一承载装置和第二承载装置，所述腔室本体设有进气孔，所述第一承载装置与所述第二承载装置相对设置，所述第一承载装置和所述第二承载装置均具有晶圆承载部，所述第一承载装置和所述第二承载装置中的至少一者设有进气通道和匀气孔组，所述进气孔通过所述进气通道与所述匀气孔组相连通，所述匀气孔组位于所述晶圆承载部的上方，所述匀气孔组沿所述晶圆承载部的周向设置，所述匀气孔组可向所述晶圆喷射工艺气体。该方案能够解决晶圆冷却不均匀的问题。

Description

冷却腔室和半导体工艺设备
技术领域
本申请属于半导体工艺技术领域，具体涉及一种冷却腔室和半导体工艺设备。
背景技术
在晶圆进行沉积、刻蚀等加工工艺的过程中，反应腔室内的温度较高，可达1100℃，当工艺完成后，机械手取片的温度仍然较高，而高温下的晶圆无法直接传送至传片腔室中，需要在冷却腔室中进行冷却，待晶圆冷却至室温后再通过机械手送入传片腔室中。
机械手从反应腔室将晶圆取出后从冷却腔室的传片口送入，将晶圆放置在晶圆承载片上，同时该冷却腔室的进气口向该冷却腔室内通入工艺气体(如N2)，通过将工艺气体吹扫至晶圆上，从而对晶圆进行冷却。然而，目前的晶圆承载片上下叠放，导致冷却腔室内的气流不均匀，相应地使得流经晶圆表面的气流不均匀，进而导致晶圆冷却不均匀，甚至存在裂片的风险。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种冷却腔室和半导体工艺设备，能够解决晶圆冷却不均匀的问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了冷却腔室，包括腔室本体和用于承载晶圆的第一承载装置和第二承载装置，所述腔室本体设有进气孔，所述第一承载装置与所述第二承载装置相对设置，所述第一承载装置和所述第二承载装置均具有晶圆承载部，所述第一承载装置和所述第二承载装置中的至少一者设有进气通道和匀气孔组，所述进气孔通过所述进气通道与所述匀气孔组相连通，所述匀气孔组位于所述晶圆承载部的上方，所述匀气孔组沿所述晶圆承载部的周向设置，所述匀气孔组可向所述晶圆喷射工艺气体。
第二方面，本申请实施例还提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、传输腔室和冷却腔室，其中，所述工艺腔室和所述冷却腔室均与所述传输腔室连通，所述冷却腔室包括上述的冷却腔室。
在本申请实施例中，腔室本体设有进气孔，相对设置的第一承载装置和第二承载装置均具有晶圆承载部，第一承载装置和第二承载装置中的至少一者设有进气通道和匀气孔组，进气孔通过进气通道与匀气孔组相连通，匀气孔组位于晶圆承载部的上方，匀气孔组沿晶圆承载部的周向设置，工艺气体从进气孔通入进气通道，然后通过匀气孔组向晶圆喷射工艺气体，以使工艺气体均匀地喷射至晶圆的表面，从而提高晶圆的冷却均匀性，避免晶圆在冷却的过程中出现裂片。因此，本申请实施例能够解决晶圆冷却不均匀的问题。
附图说明
图1为现有技术中的冷却腔室的爆炸图；
图2为现有技术中的冷却腔室的结构示意图；
图3为本申请实施例公开的半导体工艺设备的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的冷却腔室的结构示意图；
图5为本申请实施例公开的冷却腔室的爆炸图；
图6为本申请实施例公开的冷却腔室的部分结构示意图；
图7为本申请实施例公开的第一承载装置的结构示意图；
图8至图9为本申请实施例公开的第一承载装置处于不同视角下的剖视图；
图10为本申请实施例公开的冷却腔室的部分结构的剖视图；
图11为本申请实施例公开的晶圆升降机构的结构示意图；
图12为本申请实施例公开的冷却腔室的局部结构示意图；
图13至图14为本申请实施例公开的冷却腔室处于不同视角下的剖视图；
图15至图16为图14所示结构的C处第一升降连杆和第二升降连杆处于不同位置下的局部放大图。
附图标记说明：
100-腔室本体、101-晶圆承载片、110-进气孔、120-通孔、130-盖板、131-观察窗口、140-腔体；
200-第一承载装置、210-晶圆承载部、211-弧形定位槽、220-进气通道、230-匀气孔组、231-匀气孔、240-出气平面、250-装置主体；
300-第二承载装置；
400-晶圆升降机构、410-驱动源、420-支架、421-第一升降连杆、421a-顶针、421b-支撑部、421c-连接部、422-第二升降连杆、423-连接杆；
510-第一导轨、520-第二导轨、530-第三导轨、540-第四导轨；
600-晶圆；
710-第一波纹密封件、720-第二波纹密封件；
810-第一密封圈；
910-工艺腔室、920-传输腔室、930-冷却腔室、940-大气与真空转换腔室。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的冷却腔室和半导体工艺设备进行详细地说明。
如图1至图2所示，在现有技术中，腔室本体100内设置的多个晶圆承载片101上下叠放，导致冷却腔室内的气流不均匀，相应地使得流经晶圆600表面的气流也就不均匀，进而导致晶圆600冷却不均匀，将存在裂片的风险；并且，多个晶圆承载片101通过叠放的方式装配，其装配过程繁琐且容易存在偏差；另外，整个腔室本体100仅有一个靠近边缘的进气口，其进气流量存在一定的限制，导致进气速率较慢，晶圆的冷却速率较低。
如图2至图16所示，本申请实施例公开一种冷却腔室，包括腔室本体100和用于承载晶圆600的第一承载装置200和第二承载装置300，可选地，腔室本体100包括盖板130和腔体140，盖板130可活动地盖合于腔体140，以便于腔体140内的结构的设置；进一步可选地，盖板130设有观察窗口131，以便于用户观察腔室本体100内的状况。第一承载装置200和第二承载装置300均设置于腔室本体100内，腔室本体100设有进气孔110，第一承载装置200与第二承载装置300相对设置，第一承载装置200和第二承载装置300均具有晶圆承载部210，晶圆承载部210用于承载晶圆600。第一承载装置200和第二承载装置300中的至少一者设有进气通道220和匀气孔组230，进气孔110与进气通道220一一对应设置，进气孔110通过进气通道220与匀气孔组230相连通，匀气孔组230位于晶圆承载部210的上方，匀气孔组230沿晶圆承载部210的周向设置，匀气孔组230可向晶圆600喷射工艺气体，该工艺气体为用于冷却晶圆600的气体，如氮气等。
在本申请实施例中，工艺气体从进气孔110通入进气通道，然后通过匀气孔组230向晶圆600喷射工艺气体，以使工艺气体均匀地喷射至晶圆600的表面，从而提高晶圆600的冷却均匀性，避免晶圆600在冷却过程中出现裂片。因此，本申请实施例能够解决晶圆600冷却不均匀的问题。
参考图7至图10，一种可选的实施例中，第一承载装置200和第二承载装置300中的至少一者具有出气平面240，出气平面240位于晶圆承载部210的上方，出气平面240设有匀气孔组230，匀气孔组230包括多个匀气孔231，可选地，匀气孔231的数量可以为18个，当然也可以根据实际需要进行选择，这里不作具体限制。出气平面240包括在晶圆承载部210的周向上依次排布的第一外区、内区和第二外区，第一外区、内区和第二外区均设有匀气孔231，内区的匀气孔231可向晶圆600的中心区域喷射工艺气体，第一外区内的匀气孔231和第二外区内的匀气孔231可分别向晶圆600的中心区域的两侧区域喷射工艺气体，从而使多个匀气孔231喷射的工艺气体全面覆盖晶圆600的各个区域，进而提高晶圆600的冷却均匀性。当然，上述出气平面240也可以替换为出气弧面，该出气弧面上可以开设多个匀气孔231，此时多个匀气孔231喷射的工艺气体容易聚集，相对而言，出气平面240更有利于工艺气体均匀分布，同时便于第一承载装置200和第二承载装置300的加工。
上述实施例中，如果匀气孔231的孔径过大，容易导致晶圆600表面的气体聚集；如果匀气孔231的孔径较小，喷射气体的效率较低。故，可选地，匀气孔231的孔径可以为1.5mm，既可以避免晶圆600表面的气体聚集，又可以确保匀气孔231喷射气体的效率，从而提高晶圆600的冷却均匀性。
一种实施例中，所有匀气孔231的中心轴线可以相平行。另一可选的实施例中，出气平面240平行于晶圆600的切线方向，晶圆600的切线和晶圆600的相切点与晶圆600的中心之间的连线为第一直线，在内区向第一外区的延伸方向上，第一外区的各匀气孔231的中心轴线与第一直线之间的夹角逐渐增大，在内区向第二外区的延伸方向上，第二外区的各匀气孔231的中心轴线与第一直线之间的夹角逐渐增大，即位于出气平面240的第一外区和第二外区的匀气孔231均呈倾斜设置，且各匀气孔231沿背离内区的方向的倾斜程度依次增大，而内区的匀气孔231的中心轴线平行于第一直线，此种情况下，各匀气孔231喷射的工艺气体将充分覆盖整个晶圆600的表面，以提升晶圆600的冷却均匀性；同时第一承载装置200和第二承载装置300的尺寸可以设置的较小，从而减小占用腔室本体100的空间。
可选地，内区的匀气孔231的数量为至少两个。该方案中，通过至少两个匀气孔231共同向晶圆600的中心区域喷射更多的工艺气体，且内区的各匀气孔231喷射出的工艺气体的覆盖面积较大，从而提升晶圆600的冷却效率和冷却均匀性。当然，出气平面240的内区也可以仅设置一个匀气孔231，该匀气孔231的中心轴线与第一直线重合，此时内区的该匀气孔231喷射至晶圆600的中心区域的工艺气体较少，且覆盖面积较小，冷却速率较低，不如在内区设置多个匀气孔231同时向晶圆600的中心区域喷射工艺气体的冷却效率高。
可选地，各匀气孔231的中心轴线可以相交于多个不同点处，具体来讲，位于第一直线一侧的各匀气孔231的中心轴线可以相交于多个不同点处，位于第一直线另一侧的各匀气孔231的中心轴线可以相交于多个不同点处。再一可选的实施例中，第一外区的各匀气孔231的中心轴线与内区一侧边缘的匀气孔231的中心轴线相交于第一点A，第二外区的各匀气孔231的中心轴线与内区另一侧边缘的匀气孔231的中心轴线相交于第二点B，即内区的两侧边缘的匀气孔231可以分别与第一外区的各匀气孔231和第二外区的各匀气孔231相交于点A和点B，第一点A和第二点B关于第一直线对称。该方案中的多个匀气孔231采用此种分布方式，便于进气通道220内的工艺气体通入各匀气孔231中；并且，内区的两侧边缘的两个匀气孔231分别为第三匀气孔和第四匀气孔，第一点A与第二点B之间的距离等于第三匀气孔的中心轴线与第四匀气孔的中心轴线之间的距离，而位于第一外区的各匀气孔231可以以第三匀气孔为基准依次设置，位于第二外区的各匀气孔231可以以第四匀气孔为基准依次设置，以便于第一外区的各匀气231和第二外区的各匀气孔231的设置。
可选地，第一点A的正投影和第二点B的正投影可以位于进气通道220的正投影远离晶圆600的一侧，此时各匀气孔231设置的较为分散，以便于各匀气孔231的设置，同时可以提高工艺气体的流通效率。
另一可选的实施例中，设置于第一外区远离内区一侧的边缘的匀气孔231为第一匀气孔，这里的第一匀气孔具体指设置于第一外区内距离内区最远的匀气孔231；设置于第二外区远离内区一侧的边缘的匀气孔231为第二匀气孔，这里的第二匀气孔具体指设置于第二外区内距离内区最远的匀气孔231。第一匀气孔的中心轴线和第二匀气孔的中心轴线均可与晶圆600的边缘相切。此时第一匀气孔和第二匀气孔喷射的工艺气体可以覆盖晶圆600距离中心区域最远的部分，相比于第一匀气孔的中心轴线和第二匀气孔的中心轴线与晶圆600的边缘形成两个相交点的情况，本实施例有利于进一步提升晶圆600的冷却速率和冷却均匀性。可选地，第一匀气孔的中心轴线与第三匀气孔的中心轴线之间具有第一夹角，第二匀气孔的中心轴线与第四匀气孔的中心轴线之间具有第二夹角，第一夹角和第二夹角可以均为40°，当然根据晶圆600的具体尺寸，第一夹角和第二夹角也可以为其它数值，这里不作具体限制。
可选地，第一承载装置200和第二承载装置300中的一者设有进气通道220和匀气孔组230，此时需要该匀气孔组230喷射的工艺气体足够远，以充分覆盖晶圆600距离匀气孔组230较远的一端。另一实施例中，第一承载装置200和第二承载装置300均设有进气通道220和匀气孔组230，此时进气孔110的数量为至少两个，其中包括间隔设置的第一进气孔和第二进气孔，第一进气孔与第一承载装置200相对设置，第二进气孔与第二承载装置300相对设置，从而增大工艺气体的流通面积，提高工艺气体进入冷却腔室的速率，同时增加工艺气体的进气量，进而提高晶圆600的冷却效率。第一承载装置200和第二承载装置300对称设置，第一承载装置200的匀气孔组230与第二承载装置300的匀气孔组230相对设置，第一进气孔通过第一承载装置200的进气通道220与第一承载装置200的匀气孔组230相连通，第二进气孔通过第二承载装置300的进气通道220与第二承载装置300的匀气孔组230相连通，从而将工艺气体从晶圆600相对的两侧同时喷射至晶圆600的中心部位，进而提高晶圆600的冷却效率，同时对称设置的方式可以进一步提升冷却均匀性。
参考图11至图16，又一可选的实施例中，冷却腔室还包括晶圆升降机构400，晶圆升降机构400包括驱动源410和支架420，支架420的一端与腔室本5体100可活动地连接，支架420的另一端穿过腔室本体100的通孔120与驱动
源410的输出轴连接，驱动源410驱动支架420在传片位置与工艺位置之间移动，在支架420处于传片位置的情况下，此时机械手将晶圆600从反应腔室取出放入该冷却腔室的腔室本体100内，晶圆600的温度较高，支架420支撑晶
圆600，晶圆600与晶圆承载部210的承载面分离；在支架420处于工艺位置0的情况下，此时晶圆600的温度有所下降，晶圆承载部210的承载面支撑晶圆600。
当机械手将晶圆600放入该腔室本体100内时，晶圆600的温度较高，由于晶圆600与支架420之间的接触面积较小，有利于提高晶圆600的冷却效率，
待晶圆600的温度降低后(如≤200℃)驱动源410驱动支架420下降，以使5晶圆600放置到晶圆承载部210的承载面上，可以减小晶圆600发生裂片的风
险；否则，如果将高温下的晶圆600直接放置到晶圆承载部210的承载面上，晶圆600与晶圆承载部210的承载面之间的接触面积较大，容易导致晶圆600发生裂片的风险；另外，当晶圆600在腔室本体100内完成冷却后，机械手的
取片位置与晶圆600的位置发生偏差时，机械手容易与晶圆600发生相撞的风0险，此时晶圆升降机构400可以根据接收到的机械手的工位信息调整晶圆600的位置，以使晶圆600的位置与机械手的取片位置相适配，从而避免机械手与晶圆600相撞。
可选的实施例中，支架420可以包括一个升降连杆，该升降连杆可以与晶
圆600的中心区域接触，从而带动晶圆600升降；或者，支架420包括第一升5降连杆421和第二升降连杆422，可选地，第一升降连杆421和第二升降连杆422均可以为板状结构，有利于提高其支撑稳定性。第一升降连杆421和第二升降连杆422分别设置于第一承载装置200和第二承载装置300的两侧，第一升降连杆421的第一端和第二升降连杆422的第一端均与腔室本体100可活动地连接，第一升降连杆421的第二端和第二升降连杆422的第二端均穿过腔室本体100的通孔120与驱动源410的输出轴连接，驱动源410驱动第一升降连杆421和第二升降连杆422在传片位置与工艺位置之间移动，在第一升降连杆421和第二升降连杆422均处于传片位置的情况下，第一升降连杆421和第二升降连杆422共同支撑晶圆600，此时第一升降连杆421和第二升降连杆422分别与晶圆600的接触面积较小，有利于提升晶圆600的降温速率。
可选地，第一升降连杆421和第二升降连杆422的传片位置与工艺位置之间的距离可以为3mm，当然也可以根据实际需要进行设置，这里不作具体限制。
可选地，通孔120的数量可以为一个，此时需要在通孔120处设置较大的密封件，以避免腔体本体100内的工艺气体泄露，但该密封件的设置难度较大。另一实施例中，通孔120的数量为至少两个，通孔120包括间隔设置的第一通孔和第二通孔，第一升降连杆421的第二端和第二升降连杆422的第二端分别穿过第一通孔和第二通孔与驱动源410的输出轴连接，此时可以在第一通孔处和第二通孔处分别设置尺寸较小的密封件，从而降低密封件的设置难度，同时节省成本。
进一步可选的实施例中，第一升降连杆421和第二升降连杆422均设有至少两个顶针421a，第一升降连杆421上的至少两个顶针421a沿第一升降连杆421的延伸方向依次间隔设置，第二升降连杆422上的至少两个顶针421a沿第二升降连杆422的延伸方向依次间隔设置，此时晶圆600相对的两端分别由多个顶针421a支撑，有利于提高晶圆600的稳定性。在第一升降连杆421和第二升降连杆422均处于传片位置的情况下，至少两个顶针421a支撑晶圆600。当高温下的晶圆600由至少两个顶针421a支撑时，晶圆600处于悬空状态，此时匀气孔231喷射的工艺气体可以充分与晶圆600的表面接触，从而提高晶圆600的冷却效率。当然，第一升降连杆421和第二升降连杆422也可以不设置顶针421a，此时第一升降连杆421和第二升降连杆422可直接与晶圆600接触。其中，顶针421a可以为石英材质，且晶圆600与顶针421a为点接触方式，从而避免因高温状态下顶针421a与晶圆600的接触面过大而导致裂片的风险。
可选地，第一升降连杆421和第二升降连杆422均包括相连的支撑部421b和连接部421c，支撑部421b的宽度大于连接部421c的宽度，支撑部421b位于腔室本体100内，第一升降连杆421的连接部的至少部分位于第一通孔，第二升降连杆422的连接部的至少部分位于第二通孔，此种情况下，可以将第一通孔和第二通孔的尺寸设置的更小，以便于提高腔室本体100的密封性。
可选的实施例中，第一承载装置200向第二承载装置300延伸的方向为第一方向，第一升降连杆421的延伸方向和第二升降连杆422的延伸方向与第一方向之间可以具有夹角，或者，第一升降连杆421和第二升降连杆422均沿第一方向延伸。第一承载装置200和第二承载装置300设置于第一升降连杆421与第二升降连杆422之间，此时第一承载装置200和第二承载装置300沿第一方向相对设置，第一升降连杆421和第二升降连杆422沿第二方向相对设置，其中第一方向与第二方向垂直。该方案可以避免第一升降连杆421和第二升降连杆422与第一承载装置200和第二承载装置300之间相互干扰，以便于第一升降连杆421和第二升降连杆422升降晶圆600。
又一可选的实施例中，冷却腔室还包括设置于腔室本体100内的第一导轨510、第二导轨520、第三导轨530和第四导轨540，可选地,第一导轨510、第二导轨520、第三导轨530和第四导轨540可以均设置于腔室本体100的侧壁上，第一导轨510和第三导轨530均位于第一承载装置200和第二承载装置300远离通孔120的一侧，第二导轨520和第四导轨540均位于第一承载装置200和第二承载装置300靠近通孔120的一侧，第一升降连杆421的第一端与第一导轨510滑动配合，第一升降连杆421的第二端穿过第二导轨520和通孔120与驱动源410相连，且与第二导轨520滑动配合。可选地，第二导轨520与第一通孔相对设置，第二导轨520的两端分别设置于第一通孔的上下相背的两侧，以便于第一升降连杆421的第二端的设置。第二升降连杆422的第一端与第三导轨530滑动配合，第二升降连杆422的第二端穿过第四导轨540和通孔120与驱动源410相连，且与第四导轨540滑动配合。可选地，第四导轨540与第二通孔相对设置，第四导轨540的两端分别设置于第二通孔的上下相背的两侧，以便于第二升降连杆422的第二端的设置。该方案中，第一导轨510和第二导轨520为第一升降连杆421提供导向，第三导轨530和第四导轨540为第二升降连杆422提供导向，有利于提升第一升降连杆421和第二升降连杆422的升降精确性。
第一升降连杆421和第二升降连杆422之间的距离大于第一承载装置200和第二承载装置300的长度，且小于晶圆600的直径，即第一升降连杆421和第二升降连杆422之间的距离较大，第一升降连杆421和第二升降连杆422可以由不同的驱动源410同步驱动，但是控制难度较大。故，进一步可选的实施例中，晶圆升降机构400还包括连接杆423，连接杆423连接于第一升降连杆421的第二端与第二升降连杆422的第二端之间，驱动源410的输出轴与连接杆423相连，此时可以仅设置一个驱动源410即可驱动第一升降连杆421和第二升降连杆422一起升降，以便于控制，同时可以减少驱动源410的数量。
参考图12，可选地，冷却腔室还包括第一波纹密封件710、第二波纹密封件720、第三波纹密封件和第四波纹密封件，第一波纹密封件710和第三波纹密封件均密封设置于腔室本体100的内壁，第二波纹密封件720和第四波纹密封件均密封设置于腔室本体100的外表面，第一波纹密封件710和第二波纹密封件720分别位于第一通孔的两端，第三波纹密封件和第四波纹密封件分别位于第二通孔的两端，第一升降连杆421的第二端分别穿过第一波纹密封件710和第二波纹密封件720的内孔与连接杆423的第一端连接，第二升降连杆422的第二端分别穿过第三波纹密封件和第四波纹密封件的内孔与连接杆423的第二端连接，从而对腔室本体100的内腔进行密封，避免工艺气体泄漏。
进一步可选地，腔室本体100的内壁设有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽环绕第一通孔设置，第二凹槽环绕第二通孔设置，冷却腔室还包括第一密封圈810和第二密封圈，第一密封圈810设置于第一凹槽内，第二导轨520朝向第一通孔的一面与第一密封圈810密封配合，第二密封圈设置于第二凹槽内，第四导轨540朝向第二通孔的一面与第二密封圈密封配合，从而进一步提升腔室本体100的密封性。
晶圆承载部210可以仅设置一层，从而仅对单个晶圆600提供支撑。又一可选的实施例中，垂直于晶圆承载部210的承载面的方向为第二方向，在第二方向上设有至少两层晶圆承载部210，各层晶圆承载部210间隔设置，可选地，第一承载装置200和第二承载装置300均包括装置主体250和至少两层晶圆承载部210，装置主体250设有进气通道220和匀气孔组230，而至少两层晶圆承载部210与装置主体250为一体式结构，该结构不仅方便第一承载装置200和第二承载装置300的装配，并且可以避免各层晶圆承载部210沿第二方向叠置装配时出现偏差。匀气孔组230与晶圆承载部210沿第二方向交替设置，每层晶圆承载部210对应至少一个晶圆升降机构400。此时第一承载装置200和第二承载装置300可以同时支撑至少两片晶圆600，有利于提高冷却腔室的冷却效率，从而提高冷却腔室的产能。相邻两层晶圆承载部210所对应的两个晶圆升降机构400中，一者的连接杆423设有避让孔，另一者的驱动源410的驱动轴穿过避让孔与另一者的第一升降连杆421的第二端和第二升降连杆422的第二端连接，此时各晶圆升降机构400的驱动源410可以集中布置，从而使得冷却腔室的结构更加紧凑。
可选地，各晶圆升降机构400的连接杆423可以沿竖直方向分布，各晶圆升降机构400的驱动源410的尺寸可以相同，且各驱动源410沿连接杆423的延伸方向排布。当然，各晶圆升降机构400的连接杆423可以错开设置，此时各驱动源410的排布方向与连接杆423的延伸方向之间具有夹角，需要占据更多的空间。
晶圆600可以直接与晶圆承载部210的顶面接触，此时晶圆承载部210朝向晶圆600的一面为平面。再一可选的实施例中，晶圆承载部210朝向晶圆600的一面设有弧形定位槽211，弧形定位槽211所在圆周的圆心与晶圆600的圆心重合。晶圆600支撑于弧形定位槽211内，从而避免晶圆600在工艺过程中发生移动；另外，弧形定位槽211的槽底与晶圆600的接触面积较小，有利于工艺气体与晶圆600充分接触，提高加工晶圆600的冷却均匀性。
如图3所示，基于本申请实施例提供的冷却腔室，本申请实施例还提供了一种半导体工艺设备，其包括工艺腔室910、传输腔室920和冷却腔室930，工艺腔室910用于对晶圆600进行刻蚀、沉积等加工工艺，冷却腔室930用于对加工完成后的晶圆600进行冷却，传输腔室920中设有机械手，其中，工艺腔室910和冷却腔室930均与传输腔室920连通，冷却腔室930包括上述任意实施例所述的冷却腔室。
可选地，半导体工艺设备还包括大气与真空转换腔室940，大气与真空转换腔室940的一端与传输腔室920连通，另一端与半导体工艺设备的前端模块相连通，用于传送晶圆600。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (15)

1.一种冷却腔室，用于半导体工艺设备，其特征在于，包括腔室本体(100)和用于承载晶圆(600)的第一承载装置(200)和第二承载装置(300)，所述腔室本体(100)设有进气孔(110)，所述第一承载装置(200)与所述第二承载装置(300)相对设置，所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)均具有晶圆承载部(210)，所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)中的至少一者设有进气通道(220)和匀气孔组(230)，所述进气孔(110)通过所述进气通道(220)与所述匀气孔组(230)相连通，所述匀气孔组(230)位于所述晶圆承载部(210)的上方，所述匀气孔组(230)沿所述晶圆承载部(210)的周向设置，所述匀气孔组(230)可向所述晶圆(600)喷射工艺气体。
2.根据权利要求1所述的冷却腔室，其特征在于，所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)中的至少一者具有出气平面(240)，所述出气平面(240)设有所述匀气孔组(230)，所述匀气孔组(230)包括多个匀气孔(231)，所述出气平面包括在所述晶圆承载部(210)的周向上依次排布的第一外区、内区和第二外区，所述第一外区、所述内区和所述第二外区均设有所述匀气孔(231)，所述内区的所述匀气孔(231)可向所述晶圆(600)的中心区域喷射所述工艺气体，所述第一外区内的所述匀气孔(231)和所述第二外区内的所述匀气孔(231)可分别向所述晶圆(600)的所述中心区域的两侧区域喷射所述工艺气体。
3.根据权利要求2所述的冷却腔室，其特征在于，所述出气平面(240)平行于所述晶圆(600)的切线方向，所述晶圆(600)的切线和所述晶圆(600)的相切点与所述晶圆(600)的中心之间的连线为第一直线，在所述内区向所述第一外区的延伸方向上，所述第一外区的各所述匀气孔(231)的中心轴线与所述第一直线之间的夹角逐渐增大，在所述内区向所述第二外区的延伸方向上，所述第二外区的各所述匀气孔(231)的中心轴线与所述第一直线之间的夹角逐渐增大，所述内区的所述匀气孔(231)的中心轴线平行于所述第一直线。
4.根据权利要求3所述的冷却腔室，其特征在于，所述内区的所述匀气孔(231)的数量为至少两个；
所述第一外区的各所述匀气孔(231)的中心轴线与所述内区一侧边缘的所述匀气孔(231)的中心轴线相交于第一点，所述第二外区的各所述匀气孔(231)的中心轴线与所述内区另一侧边缘的所述匀气孔(231)的中心轴线相交于第二点，所述第一点和所述第二点关于所述第一直线对称。
5.根据权利要求2所述的冷却腔室，其特征在于，设置于所述第一外区远离所述内区一侧的边缘的所述匀气孔(231)为第一匀气孔，设置于所述第二外区远离所述内区一侧的边缘的所述匀气孔(231)为第二匀气孔，所述第一匀气孔的中心轴线和所述第二匀气孔的中心轴线均可与所述晶圆(600)的边缘相切。
6.根据权利要求1所述的冷却腔室，其特征在于，所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)均设有所述进气通道(220)和所述匀气孔组(230)，所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)对称设置，所述第一承载装置(200)的所述匀气孔组(230)与所述第二承载装置(300)的所述匀气孔组(230)相对设置。
7.根据权利要求1所述的冷却腔室，其特征在于，所述冷却腔室还包括晶圆升降机构(400)，所述晶圆升降机构(400)包括驱动源(410)和支架(420)，所述支架(420)的一端与所述腔室本体(100)可活动地连接，所述支架(420)的另一端穿过所述腔室本体(100)的通孔(120)与所述驱动源(410)的输出轴连接，所述驱动源(410)驱动所述支架(420)在传片位置与工艺位置之间移动，
在所述支架(420)处于所述传片位置的情况下，所述支架(420)支撑所述晶圆(600)，所述晶圆(600)与所述晶圆承载部(210)的承载面分离；在所述支架(420)处于所述工艺位置的情况下，所述晶圆承载部(210)的承载面支撑所述晶圆(600)。
8.根据权利要求7所述的冷却腔室，其特征在于，所述支架(420)包括第一升降连杆(421)和第二升降连杆(422)，所述第一升降连杆(421)和所述第二升降连杆(422)分别设置于所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)的两侧，所述第一升降连杆(421)的第一端和所述第二升降连杆(422)的第一端均与所述腔室本体(100)可活动地连接，所述第一升降连杆(421)的第二端和所述第二升降连杆(422)的第二端均穿过所述通孔(120)与所述驱动源(410)的输出轴连接，所述驱动源(410)驱动所述第一升降连杆(421)和所述第二升降连杆(422)在所述传片位置与所述工艺位置之间移动；
在所述第一升降连杆(421)和所述第二升降连杆(422)均处于所述传片位置的情况下，所述第一升降连杆(421)和所述第二升降连杆(422)共同支撑所述晶圆(600)。
9.根据权利要求8所述的冷却腔室，其特征在于，所述第一升降连杆(421)和所述第二升降连杆(422)均设有至少两个顶针(421a)，所述第一升降连杆(421)上的所述至少两个顶针(421a)沿所述第一升降连杆(421)的延伸方向依次间隔设置，所述第二升降连杆(422)上的所述至少两个顶针(421a)沿所述第二升降连杆(422)的延伸方向依次间隔设置，
在所述第一升降连杆(421)和所述第二升降连杆(422)均处于所述传片位置的情况下，所述至少两个顶针(421a)支撑所述晶圆(600)。
10.根据权利要求9所述的冷却腔室，其特征在于，所述第一承载装置(200)向所述第二承载装置(300)延伸的方向为第一方向，所述第一升降连杆(421)和所述第二升降连杆(422)均沿所述第一方向延伸。
11.根据权利要求8所述的冷却腔室，其特征在于，所述冷却腔室还包括设置于所述腔室本体(100)内的第一导轨(510)、第二导轨(520)、第三导轨(530)和第四导轨(540)，所述第一导轨(510)和所述第三导轨(530)均位于所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)远离所述通孔(120)的一侧，所述第二导轨(520)和所述第四导轨(540)均位于所述第一承载装置(200)和所述第二承载装置(300)靠近所述通孔(120)的一侧，所述第一升降连杆(421)的第一端与所述第一导轨(510)滑动配合，所述第一升降连杆(421)的第二端穿过所述第二导轨(520)和所述通孔(120)与所述驱动源(410)相连，且与所述第二导轨(520)滑动配合，所述第二升降连杆(422)的第一端与所述第三导轨(530)滑动配合，所述第二升降连杆(422)的第二端穿过所述第四导轨(540)和所述通孔(120)与所述驱动源(410)相连，且与所述第四导轨(540)滑动配合。
12.根据权利要求8所述的冷却腔室，其特征在于，所述晶圆升降机构(400)还包括连接杆(423)，所述连接杆(423)连接于所述第一升降连杆(421)的第二端与所述第二升降连杆(422)的第二端之间，所述驱动源(410)的输出轴与所述连接杆(423)相连。
13.根据权利要求12所述的冷却腔室，其特征在于，垂直于所述晶圆承载部(210)的承载面的方向为第二方向，在所述第二方向上设有至少两层所述晶圆承载部(210)，所述匀气孔组(230)和所述晶圆承载部(210)沿所述第二方向交替设置，每层所述晶圆承载部(210)对应至少一个所述晶圆升降机构(400)，相邻两层所述晶圆承载部(210)所对应的两个晶圆升降机构(400)中，一者的连接杆(423)设有避让孔，另一者的驱动源(410)的驱动轴穿过所述避让孔与所述另一者的所述第一升降连杆(421)的第二端和所述第二升降连杆(422)的第二端连接。
14.根据权利要求1所述的冷却腔室，其特征在于，所述晶圆承载部(210)朝向所述晶圆(600)的一面设有弧形定位槽(211)，所述弧形定位槽(211)所在圆周的圆心与所述晶圆(600)的圆心重合。
15.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室(910)、传输腔室(920)和冷却腔室(930)，其中，所述工艺腔室(910)和所述冷却腔室(930)均与所述传输腔室(920)连通，其特征在于，所述冷却腔室(930)包括权利要求1-14中任一项所述的冷却腔室。
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