TW201408569A - 載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種載鎖腔，包括：腔室，所述腔室具有第一真空閥門和第二真空閥門；夾盤，所述夾盤具有收容於所述腔室的夾座，所述夾座用於放置基板，所述夾座的外邊緣設有至少兩個凹槽；支撐架，所述支撐架收容於所述腔室並位於所述夾座的上方，所述支撐架具有至少兩個連接部，每個連接部向所述支撐架的軸心方向水平凸伸出數個支撐台，每一支撐台具有一承載部，所述承載部位於所述夾座的凹槽內，各連接部上同一層的承載部與所述夾座平行並能托住一片基板；以及至少一升降機構，用於升高或降低所述支撐架的連接部。本發明載鎖腔結構簡單，能夠處理多片基板，因此提高了工藝效率。本發明還公開了使用該載鎖腔處理基板的方法。

Description

載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法

本發明關於一種半導體器件製造裝置，尤其關於一種載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法。

在半導體器件的製造過程中，常用載鎖腔作為真空腔與大氣之間的中轉腔，為了提高工藝效率，部分載鎖腔具有加熱或冷卻功能以適於對半導體基板進行預加熱或後冷卻，由此減少半導體基板在工藝腔中的佔用時間。

例如在美國公開專利US 2011/0308458中揭露了一種載鎖腔，該載鎖腔包括四個由層疊配置的結構構成的腔體，其中兩個腔體作為裝載腔用於裝載工藝前的大面積基板，另外兩個腔體作為卸載腔用於裝載工藝後的大面積基板。裝載腔和卸載腔分別具有第一出入口和第二出入口以及用來放置一片大面積基板的載物台。在裝載腔的載物台上設有用於預熱大面積基板的預熱部件，在卸載腔的載物台上設有用於降低大面積基板溫度的冷卻部件。大面積基板透過大氣機械手搬入裝載腔或從卸載腔搬出。當大氣機械手將大面積基板搬入裝載腔或從卸載腔搬出時，裝載腔和卸載腔保持大氣壓狀態。在工藝腔與載鎖腔之間配置有傳輸腔，該傳輸腔分別與工藝腔及載鎖腔的裝載腔和卸載腔相通，傳輸腔中設置有真空機械手用於在工藝腔與 裝載腔及卸載腔之間傳輸大面積基板。當真空機械手從裝載腔卸載大面積基板或向卸載腔裝載大面積基板時，裝載腔或卸載腔保持真空狀態，即裝載腔或卸載腔中的壓強與傳輸腔中的一致。

使用上述載鎖腔處理大面積基板時，在大氣機械手將大面積基板搬入裝載腔之前，先向裝載腔中注入氮氣，使得裝載腔中的壓強與外界大氣壓一致，然後裝載腔的第一出入口打開，大氣機械手將一片大面積基板搬入裝載腔並放置在裝載腔的載物台上，裝載腔的第一出入口關閉，裝載腔被抽真空，放置在裝載腔的載物台上的大面積基板被加熱。大面積基板被加熱至設定溫度後，裝載腔的第二出入口打開，真空機械手從裝載腔中取出大面積基板並將大面積基板放入工藝腔中進行工藝處理。工藝處理結束後，真空機械手從工藝腔中取出大面積基板，同時，卸載腔被抽真空，當卸載腔中的壓強與傳輸腔中的壓強一致時，卸載腔的第二出入口打開，真空機械手將大面積基板搬入卸載腔並放置在卸載腔的載物台上進行冷卻。大面積基板的溫度冷卻至設定值時，向卸載腔中注入氮氣，使卸載腔的壓強與大氣壓一致，打開卸載腔的第一出入口，大氣機械手將大面積基板從卸載腔中取出。

由上述可知，使用該載鎖腔對大面積基板預加熱或後冷卻時，裝載腔或卸載腔每加熱或冷卻一片大面積基板，裝載腔或卸載腔都需要被注入氮氣和抽真空，導致該載鎖腔處理大面積基板的效率很低，無法滿足現代工藝 的需求。

本發明的目的是針對上述背景技術存在的缺陷提供一種結構簡單、能夠提高工藝效率的載鎖腔。

為達成上述目的，本發明提供的載鎖腔，包括：腔室，所述腔室具有第一真空閥門和第二真空閥門；夾盤，所述夾盤具有收容於所述腔室的夾座，所述夾座用於放置基板，所述夾座的外邊緣設有至少兩個凹槽；支撐架，所述支撐架收容於所述腔室並位於所述夾座的上方，所述支撐架具有至少兩個連接部，每個連接部向所述支撐架的軸心方向水平凸伸形成數個支撐台，每一支撐台具有一承載部，所述承載部位於所述夾座的凹槽內，各連接部上同一層的承載部與所述夾座平行並能托住一片基板；以及至少一升降機構，用於升高或降低所述支撐架的連接部。

本發明還提供了一種使用上述載鎖腔處理多片基板的方法，包括：a)向腔室內注入惰性氣體直至腔室內的壓強與外界大氣壓一致；b)打開第一真空閥門，並將數片基板放置在承載部上；c)關閉第一真空閥門，並將腔室抽真空；d)降低支撐架，使最下層的承載部上的基板位於夾座的上方並與夾座保持一定距離或者使最下層的承載部上的基板放在夾座上進行處理；e)升高支撐架，已被處理的基板由最下層的承載部托 住；f)打開第二真空閥門，並將已被處理的基板從腔室中取走；g)重復上述步驟d)~f)直到承載部上的基板都被處理並從腔室中取走。

本發明還提供了另一種使用上述載鎖腔處理多片基板的方法，包括：a)將腔室抽真空；b)打開第二真空閥門，並將一片基板放置在頂層的承載部上；c)降低支撐架，使頂層的承載部上的基板放在夾座上進行處理；d)升高支撐架，已被處理的基板由頂層的承載部托住；e)重復上述步驟b)~d)直到所有層的承載部都有托住已被處理的基板；f)關閉第二真空閥門，並向腔室內注入惰性氣體直至腔室內的壓強與外界大氣壓一致；g)打開第一真空閥門，並將已被處理的基板從腔室中取走。

綜上所述，本發明載鎖腔結構簡單，能夠處理多片基板，同時，載鎖腔只需要注入一次惰性氣體和抽一次真空，因此能夠大大提高工藝效率。

10‧‧‧腔室

11‧‧‧第一真空閥門

12‧‧‧第二真空閥門

20‧‧‧夾盤

21‧‧‧夾座

22‧‧‧支桿

23‧‧‧凹槽

30‧‧‧支撐架

31‧‧‧基體

32‧‧‧連接部

33‧‧‧支撐台

40‧‧‧升降機構

50‧‧‧馬達

60‧‧‧加熱裝置

70‧‧‧冷卻裝置

80‧‧‧溫度感測器

100‧‧‧載鎖腔

331‧‧‧基部

332‧‧‧承載部

333‧‧‧引導部

334‧‧‧限位部

圖1是本發明載鎖腔的剖面圖。

圖2是本發明載鎖腔的夾盤與支撐架組裝後的立體圖。

圖3是支撐台的立體圖。

圖4是夾盤的立體圖。

圖5是夾盤的剖面圖。

圖6是使用本發明載鎖腔加熱兩片基板的工藝流程示意圖。

圖7是使用本發明載鎖腔冷卻兩片基板的工藝流程示意圖。

為詳細說明本發明的技術內容、構造特徵、所達成目的及功效，下面將結合實施例並配合圖式予以詳細說明。

請參閱圖1和圖2，本發明載鎖腔100包括腔室10、夾盤20、支撐架30、至少一升降機構40及馬達50。腔室10具有第一真空閥門11及第二真空閥門12，打開第一真空閥門11，腔室10與外界大氣相連通，打開第二真空閥門12，腔室10與傳輸腔(圖中未示)相連通。第一真空閥門11和第二真空閥門12能夠獨立的上下移動從而打開或關閉腔室10。

請參閱圖2至圖4，夾盤20具有用來放置基板的圓形夾座21及用來支撐夾座21的圓柱形支桿22。夾座21收容於腔室10內，支桿22的一端與夾座21的中部相 連，另一端穿出腔室10。夾座21的外邊緣向其中部凹陷形成凹槽23，凹槽23至少有兩個，在本實施例中，凹槽23有四個且對稱分佈在夾座21的外邊緣。

支撐架30收容於腔室10內並位於夾座21的上方，支撐架30具有圓環形基體31及從基體31向下延伸的至少兩個連接部32，在本實施例中，連接部32為四個。每個連接部32向支撐架30的軸心方向水平凸伸形成數個支撐台33，該數個支撐台33由層疊配置的結構構成，支撐台33與連接部32垂直連接且與夾盤20的夾座21平行，每相鄰的兩個支撐台33之間間隔一定距離。

請結合圖3，每個支撐台33具有與連接部32垂直相連的基部331，該基部331用於增大連接部32間的距離，以便能夠將基板放置在夾盤20的夾座21上。基部331向下傾斜形成傾斜的引導部333後再向支撐架30的軸心方向水平延伸形成承載部332，承載部332收容於夾座21的相應凹槽23內。每個支撐台33還具有限位部334，限位部334的頂端連接引導部333，限位部334的底端連接承載部332。

請參閱圖1，在本實施例中，升降機構40有兩個且設置在腔室10的外部，升降機構40與支撐架30的基體31相連用來升高或降低支撐架30。如果支撐架30沒有基體31，也可以使用四個升降機構40，該四個升降機構40分別與四個連接部32相連，同時升高或降低四個連接部32。馬達50配置在夾盤20的支桿22的底部，用來升高或 降低夾盤20。

請參閱圖5，加熱裝置60和冷卻裝置70分別設置在夾盤20內，用來獨立的加熱或冷卻放置在夾座21上的基板。具體的，加熱裝置60可以是電阻型加熱器，冷卻裝置70可以是冷卻液循環裝置。溫度感測器80設置在夾盤20內用來探測夾座21的溫度。

請參閱圖6，當載鎖腔100作為裝載腔使用時，第一真空閥門11和第二真空閥門12都關閉。向腔室10內注入氮氣或其他惰性氣體以調節腔室10內的壓強直到腔室10內的壓強與外界大氣壓一致，然後打開第一真空閥門11，大氣機械手(圖中未示)將數片基板放置在支撐架30的承載部332上，各連接部32上同一層的承載部332與夾盤20的夾座21平行並托住一片基板。在本實施例中，每一連接部32上有五個承載部332，因此，支撐架30可以一次裝載五片基板，圖中僅示意兩片基板。等到數片基板都放置在承載部332上後，關閉第一真空閥門11，腔室10被抽真空，腔室10內的壓強與傳輸腔內的壓強一致。如果承載部332上的基板需要加熱，升降機構40降低支撐架30，位於最下層的承載部332上的基板被降低至夾座21的上方，為了提高工藝效率，此時的夾座21已預加熱至一定溫度，為了使基板加熱的更均勻，基板與夾座21保持一定距離。如果承載部332上的基板需要冷卻，升降機構40降低支撐架30使位於最下層的承載部332上的基板降低並被放到已預先冷卻的夾座21上。當基板的溫度達到預設的溫 度後，升降機構40升高支撐架30，已被加熱或冷卻的基板仍位於最下層的承載部332上。打開第二真空閥門12，傳輸腔中的真空機械手將已被加熱或冷卻的基板從腔室10中取走。採用相同的方式，承載部332上的基板被逐一加熱或冷卻並被真空機械手從腔室10中取走。在上述過程中，可以使支撐架30保持不動，而透過馬達50升高或降低夾盤20，或者同時使支撐架30和夾盤20保持相對運動。

請參閱圖7，當載鎖腔100作為卸載腔使用時，第一真空閥門11和第二真空閥門12都關閉。腔室10被抽真空，腔室10內的壓強與傳輸腔內的壓強一致。打開第二真空閥門12，真空機械手將一片基板放置在頂層的承載部332上。如果承載部332上的基板需要冷卻，升降機構40降低支撐架30，位於頂層的承載部332上的基板被放到已預先冷卻的夾座21上進行冷卻。如果承載部332上的基板需要加熱，位於頂層的承載部332上的基板被降低至夾座21的上方，此時的夾座21已預加熱至一定溫度，為了使基板加熱的更均勻，基板與夾座21保持一定距離。當基板的溫度達到預設的溫度後，升降機構40升高支撐架30，已被冷卻或加熱的基板仍位於頂層的承載部332上。真空機械手將另一片基板放置在第二層的承載部332上並以相同的方式對該層的承載部332上的基板冷卻或加熱，這裏所述的第二層緊鄰頂層，採用相同的方式，直到所有層的承載部332都放置有基板且基板被冷卻或加熱。關閉第二真空閥門12，向腔室10內注入氮氣或其他惰性氣體， 直到腔室10內的壓強與外界大氣壓一致。打開第一真空閥門11，大氣機械手將承載部332上所有基板全部取走。在上述過程中，可以使支撐架30保持不動，而透過馬達50升高或降低夾盤20，或者同時使支撐架30和夾盤20保持相對運動。

使用本發明載鎖腔100處理基板的方法包括如下步驟：步驟11：向腔室10內注入氮氣或其他惰性氣體以調節腔室10內的壓強，直至腔室10內的壓強與外界大氣壓一致；步驟12：打開第一真空閥門11，並將數片基板分別放置在每一層的承載部332上；步驟13：關閉第一真空閥門11，並對腔體10抽真空，使腔體10內的壓強與傳輸腔內的壓強一致；步驟14：降低支撐架30和/或升高夾盤20，使最下層的承載部332上的基板位於夾座21的上方並與夾座21保持一定距離或者使最下層的承載部332上的基板放在夾座21上進行處理；步驟15：升高支撐架30和/或降低夾盤20，已被處理的基板由最下層的承載部332托住；步驟16：打開第二真空閥門12，將位於最下層的承載部332上的基板從腔室10中取走；步驟17：重復步驟14-16，直到各層的承載部332上的基板被處理並從腔室10中取走。

使用本發明載鎖腔100處理基板的另一方法包括如下步驟：步驟21：對腔體10抽真空，使腔體10內的壓強與傳輸腔內的壓強一致；步驟22：打開第二真空閥門12，並將一片基板放置在頂層的承載部332上；步驟23：降低支撐架30和/或升高夾盤20，使放置在頂層的承載部332上的基板放在夾座21上或者位於夾座21的上方並與夾座21保持一定距離進行處理；步驟24：升高支撐架30和/或降低夾盤20，已被處理的基板由頂層的承載部332托住；步驟25：重復步驟22-24，直到各層的承載部332上都放置有基板且基板被處理；步驟26：關閉第二真空閥門12，並向腔室10內注入氮氣或其他惰性氣體，使腔體10中的壓強與外界大氣壓一致；步驟27：打開第一真空閥門11，將承載部332上所有基板從腔室10中取走。

由上述可知，本發明載鎖腔100結構簡單並能夠加熱或冷卻多片基板，同時，載鎖腔100只需要注入一次氮氣或其他惰性氣體和抽一次真空，因此能夠大大提高工藝效率。

綜上所述，本發明載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法透過上述實施方式及相關圖式說明，己具體、 詳實的揭露了相關技術，使本領域的技術人員可以據以實施。而以上所述實施例只是用來說明本發明，而不是用來限制本發明的，本發明的權利範圍，應由本發明的申請專利範圍來界定。至於本文中所述元件數目的改變或等效元件的代替等仍都應屬於本發明的權利範圍。

10‧‧‧腔室

11‧‧‧第一真空閥門

12‧‧‧第二真空閥門

20‧‧‧夾盤

40‧‧‧升降機構

50‧‧‧馬達

100‧‧‧載鎖腔

Claims (12)

1. 一種可以處理多片基板的載鎖腔，其特徵在於，包括：腔室，所述腔室具有第一真空閥門和第二真空閥門；夾盤，所述夾盤具有收容於所述腔室的夾座，所述夾座用於放置基板，所述夾座的外邊緣設有至少兩個凹槽；支撐架，所述支撐架收容於所述腔室並位於所述夾座的上方，所述支撐架具有至少兩個連接部，每個連接部向所述支撐架的軸心方向水平凸伸出數個支撐台，每一支撐台具有一承載部，所述承載部位於所述夾座的凹槽內，各連接部上同一層的承載部與所述夾座平行並能托住一片基板；以及至少一升降機構，用於升高或降低所述支撐架的連接部。
2. 根據請求項1所述的載鎖腔，其特徵在於：所述夾盤還進一步包括支桿，所述支桿的一端與所述夾座的中部連接，所述支桿的另一端穿出所述腔室，一馬達配置在所述支桿的另一端，用於升高或降低所述夾盤。
3. 根據請求項1所述的載鎖腔，其特徵在於：每一支撐台還進一步包括與所述連接部垂直相連的基部，所述基部向下傾斜形成一引導部後再向所述支撐架的軸心方向水平延伸形成所述承載部。
4. 根據請求項3所述的載鎖腔，其特徵在於：每一支撐台還進一步包括一限位部，所述限位部的頂端連接所述引導部，所述限位部的底端連接所述承載部。
5. 根據請求項1所述的載鎖腔，其特徵在於：所述支 撐架還進一步包括一基體，所述連接部分別與所述基體相連接。
6. 根據請求項5所述的載鎖腔，其特徵在於：所述升降機構設置在所述腔室的外部，並且與所述基體相連接。
7. 根據請求項1所述的載鎖腔，進一步包括至少又一升降機構，所述至少又一升降機構分別與所述連接部相連接，用於同時升高或降低所述連接部。
8. 根據請求項1所述的載鎖腔，進一步包括設置於所述夾盤內的加熱裝置。
9. 根據請求項1所述的載鎖腔，進一步包括設置於所述夾盤內的冷卻裝置。
10. 根據請求項8或9所述的載鎖腔，進一步包括設置於所述夾盤內的溫度感測器。
11. 一種使用請求項1所述的載鎖腔處理基板的方法，包括：a)向腔室內注入惰性氣體直至腔室內的壓強與外界大氣壓一致；b)打開第一真空閥門，並將數片基板放置在承載部上；c)關閉第一真空閥門，並將腔室抽真空；d)降低支撐架，使最下層的承載部上的基板位於夾座的上方並與夾座保持一定距離或者使最下層的承載部上的基板放在夾座上進行處理；e)升高支撐架，已被處理的基板由最下層的承載部托住；f)打開第二真空閥門，並將已被處理的基板從腔室中取 走；g)重復上述步驟d)~f)直到承載部上的基板都被處理並從腔室中取走。
12. 一種使用請求項1所述的載鎖腔處理基板的方法，包括：a)將腔室抽真空；b)打開第二真空閥門，並將一片基板放置在頂層的承載部上；c)降低支撐架，使頂層的承載部上的基板放在夾座上進行處理；d)升高支撐架，已被處理的基板由頂層的承載部托住；e)重復上述步驟b)~d)直到所有層的承載部都有托住已被處理的基板；f)關閉第二真空閥門，並向腔室內注入惰性氣體直至腔室內的壓強與外界大氣壓一致；g)打開第一真空閥門，並將已被處理的基板從腔室中取走。