TW201623662A - 加熱腔室以及半導體加工裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種加熱腔室以及半導體加工裝置。該加熱腔室包括加熱筒體，設置在加熱腔室內，且位於傳片口的上方；環形加熱裝置，環繞設置在加熱筒體內側，用以自加熱筒體的周圍向內部輻射熱量；片盒，用於承載多層晶片，且使多層晶片沿加熱筒體的軸向間隔排布；片盒升降裝置，用於驅動片盒上升至由環形加熱裝置限定的內部空間內，或者下降至與傳片口相對應的位置處。本發明提供的加熱腔室，其不僅可以實現單次對在豎直方向上間隔排布的多層晶片同時進行加熱，從而成倍地增加單位時間內加工晶片的數量，而且更容易保證晶片各區域之間以及各晶片間的溫度均勻性，從而可以提高製程均勻性。

Description

加熱腔室以及半導體加工裝置
本發明涉及半導體裝置製造領域，具體地，涉及一種加熱腔室以及半導體加工裝置。
物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，以下簡稱PVD）技術是微電子領域常用的加工技術，如，用於加工積體電路中的銅互連層。製作銅互連層主要包括去氣、預清洗、Ta(N)沉積以及Cu沉積等步驟，其中，去氣步驟是去除晶片等被加工工件上的水蒸氣及其它易揮發性雜質。在實施去氣步驟時，需要利用加熱腔室將晶片等被加工工件加熱至300℃以上。 第1圖為現有的加熱腔室的結構示意圖。請參閱第1圖，加熱腔室包括桶狀的屏蔽件3和設置在其頂部的反射板2，且在該加熱腔室的內部設置有密封石英窗9，借助密封石英窗9將加熱腔室分隔為上子腔室和下子腔室，上子腔室為大氣環境，下子腔室為真空環境。其中，在下子腔室內的底部設有用於承載晶片4的支撐針10；在上子腔室內設置有加熱燈泡6，加熱燈泡6通過燈泡安裝座7固定在燈泡安裝板1上，且位於反射板2的下方，用以通過熱輻射方式透過密封石英窗9對晶片4進行加熱。另外，在屏蔽件3上還設置有傳片口11，用於供晶片4傳入或傳出加熱腔室。 上述加熱腔室在實際應用中不可避免地存在以下問題： 其一，由於加熱燈泡6離散配置，因而加熱燈泡6向晶片4的各區域輻射的熱量不均勻，導致晶片4各個區域的溫度不均，從而造成製程不均勻。而且，在加熱晶片4的過程中，由於晶片4邊緣區域更靠近屏蔽件3，因而其熱散失速率高於晶片4中心區域的熱散失速率，導致晶片4的中心區域與邊緣區域存在溫差，進一步降低了製程均勻性。 其二，由於目前上述加熱腔室單次僅能對有限的幾個晶片進行去氣操作，且用時較長（接近200秒，其用時是諸如銅阻擋層製程等製程程序的4倍），因而單位時間內能加工的晶片的數量較少，且其製程時間在某些PVD製程的總製程時間中所占比例最大，這使得去氣步驟成為了制約整套PVD裝置產能的關鍵因素。因此，目前亟需一種高效率的加熱腔室，以提高PVD裝置的產能。
本發明旨在至少解決先前技術中存在的技術問題之一，提出了一種加熱腔室以及半導體加工裝置，其不僅可以實現單次對在豎直方向上間隔排布的多層晶片同時進行加熱，以成倍地增加單位時間內加工晶片的數量，而且更容易保證晶片各區域之間以及各晶片間的溫度均勻性，從而可以提高製程均勻性。 為實現本發明的目的而提供一種加熱腔室，其為真空環境，且具有可供晶片通過的傳片口。該加熱腔室包括：加熱筒體，設置在該加熱腔室內，且位於該傳片口的上方；環形加熱裝置，與該加熱筒體固定連接，環繞設置在該加熱筒體內側，用以自該加熱筒體的周圍向內部輻射熱量；片盒，用於承載多層晶片，且使該多層晶片沿該加熱筒體的軸向間隔排布；片盒升降裝置，用於驅動該片盒上升至由該環形加熱裝置限定的內部空間內，或者下降至與該傳片口相對應的位置處。 其中，該環形加熱裝置包括：多個加熱燈管，沿該加熱筒體的周向環繞形成筒狀熱源；支撐元件，用於固定該多個加熱燈管；電引入元件，用於將電流傳導至各個加熱燈管。 其中，該支撐元件包括上層內環、下層內環和內環連接件，三者均採用絕緣材料製作。其中，該上層內環和下層內環在該加熱筒體的軸向上相對設置，每個加熱燈管位於該上層內環和下層內環之間，且分別與二者固定連接；該內環連接件的數量為多個，且沿該加熱筒體的周向間隔設置；每個內環連接件分別與該上層內環和下層內環連接，且對二者進行支撐。 其中，該電引入元件包括上導電環、下導電環和電極組。其中，該上導電環環繞設置在該上層內環的外側，該下導電環環繞設置在該下層內環的外側；每個加熱燈管的正極/負極分別與該上導電環/下導電環電連接；該電極組包括正電極和負電極，該正電極/負電極的內端通過該上導電環/下導電環同時與各個加熱燈管的正極/負極對應連接，該正電極/負電極的外端位於該加熱筒體的外部。 其中，該多個加熱燈管被平均分配形成至少兩組加熱燈管組；並對應地，該上導電環和下導電環分別被分割形成不相接觸的至少兩個上半環和至少兩個下半環；該電極組的數量與該加熱燈管組的數量一致；每組加熱燈管組中的每個加熱燈管的正極/負極分別和與該組加熱燈管組一一對應的上半環/下半環電連接；每組電極組的正電極/負電極的內端和與該組電極組一一對應的上半環/下半環電連接。 其中，該電引入元件還包括：至少兩個上絕緣件，每個上絕緣件設置在相鄰的兩個上半環之間的間隙內，用以使該相鄰的兩個上半環電絕緣；至少兩個下絕緣件，每個下絕緣件設置在相鄰的兩個下半環之間的間隙內，用以使該相鄰的兩個下半環之間電絕緣。 其中，該電引入元件還包括：兩個導電轉接件，用於分別將該電極組中的正電極和負電極的內端對應地與該上導電環和下導電環電連接；兩個導電壓板，用於分別將該兩個導電轉接件對應地與該電極組中的正電極和負電極固定在一起。 其中，該電引入元件還包括：兩個絕緣保護罩，每個絕緣保護罩用於包覆該導電轉接件、導電壓板以及該電極的內端；兩個絕緣套管，分別套制在該正電極和負電極上，用以包覆該正電極和負電極的位於該加熱筒體內側的部分以及內嵌在該加熱筒體內部的部分。 其中，該加熱燈管為條狀燈管，該條狀燈管的長度方向與該加熱筒體的軸向相互平行，且多個該條狀燈管沿該加熱筒體的周向間隔排布。 其中，該支撐元件還包括上環外殼、下環外殼和外環連接件，三者均採用絕緣材料製作。其中，該上環外殼罩設在該上層內環的外部；該下環外殼罩設在該下層內環的外部；該外環連接件的數量為至少兩個，且沿該加熱筒體的周向間隔設置，每個外環連接件分別與該上環外殼和下環外殼連接，且對二者進行支撐。 其中，該上環外殼包括首尾連接的至少兩個上外分體，該至少兩個上外分體兩兩之間可拆卸地連接；該下環外殼包括首尾連接的至少兩個下外分體，該至少兩個下外分體兩兩之間可拆卸地連接，並且該至少兩個上外分體與該至少兩個下外分體一一對應。 其中，該環形加熱裝置包括：加熱絲或加熱管，在該加熱筒體的內側環繞形成筒狀熱源；電引入元件，用於將電流傳導至該加熱絲或加熱管。 其中，該加熱腔室還包括腔門，通過開啟該腔門來更換該片盒。 其中，在該加熱筒體內還設置有用於容納冷卻媒介的冷卻通道，該冷卻媒介用於冷卻該加熱筒體。 其中，該加熱腔室還包括：溫控安全裝置，用於監測該加熱筒體的溫度，並在該加熱筒體的溫度高於預設的安全臨界值時發出報警信號。 作為本發明的另一個方面，本發明還提供一種半導體加工裝置，其包括加熱腔室，該加熱腔室可以採用本發明上述任意方案提供的加熱腔室。 其中，該半導體加工裝置還包括位於加熱腔室下游的緩衝存放區，用於儲存自來加熱腔室且已在加熱腔室內完成加熱製程的晶片。 本發明具有以下有益效果： 本發明提供的加熱腔室，其通過在其內部設置加熱筒體、環繞在該加熱筒體內側的環形加熱裝置、可承載多層晶片且使多層晶片沿加熱筒體的軸向間隔排布的片盒、以及用於驅動該片盒上升至由環形加熱裝置限定的內部空間內或者下降至與傳片口相對應的位置處的片盒升降裝置，可以實現單次對在豎直方向上間隔排布的多層晶片同時進行加熱，從而成倍地增加單位時間內加工晶片的數量，進而可以提高半導體加工裝置的產能。此外，由於環形加熱裝置是自片盒的週邊同時朝向各個晶片輻射熱量，這與先前技術相比，更容易保證晶片各區域之間以及各晶片間的溫度均勻性，從而可以提高製程均勻性。 本發明提供的半導體加工裝置，其通過採用本發明提供的上述加熱腔室，不僅可以實現單次對在豎直方向上間隔排布的多層晶片同時進行加熱，以成倍地增加單位時間內加工晶片的數量，而且更容易保證晶片各區域之間以及各晶片間的溫度均勻性，從而可以提高製程均勻性。
為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的加熱腔室以及半導體加工裝置進行詳細描述。 第2A圖為本發明實施例提供的加熱腔室的剖視圖。第2B圖為本發明實施例提供的加熱腔室的分解示意圖。請一併參閱第2A圖和第2B圖，加熱腔室100其由腔室元件101限定而成，且為真空環境。而且，該加熱腔室100包括加熱筒體17、環形加熱裝置15、片盒14和片盒升降裝置13，並且在腔室元件101上，且位於加熱筒體17的下方設置有傳片口121，用於供晶片12通過。其中，加熱筒體17設置在該加熱腔室100內，且位於傳片口121的上方；環形加熱裝置15環繞設置在加熱筒體17內側，用以自加熱筒體17的周圍向內部輻射熱量。容易理解，由該加熱筒體17限定而成的內部空間用於作為對晶片12進行加熱的製程環境，且同樣為真空環境。 片盒14用於承載多層晶片12，且使多層晶片12沿加熱筒體17的軸向（垂直於晶片12表面的方向）間隔排布。片盒14的具體結構如第2B圖所示，片盒14由天板、底板和多個立柱組成，其中，在立柱上沿加熱筒體17的軸向間隔設置有多個槽口，用以支撐晶片12。片盒升降裝置13用於驅動片盒14作升降運動，在升降裝置13的驅動下，片盒14可以經由加熱筒體17的底端開口升入加熱筒體17的內部空間，此時環形加熱裝置15環繞在片盒14的周圍，從而可以同時朝向片盒14內的各個晶片輻射熱量。需要說明的是，由於片盒14具有底板，該底板通過採用合適的外徑，可以在片盒14升入加熱筒體17的內部空間時，封閉加熱筒體17的底端開口，從而使得加熱筒體17的內部空間形成相對封閉的獨立環境，進而可以避免外部空間對該獨立環境溫度分佈的干擾。當然，在設計片盒14的底板外徑時，應保證片盒14能夠相對於加熱筒體17順利地進行升降運動，即使片盒14的底板與加熱筒體17的底端開口之間具有間隙，該間隙對加熱筒體17的內部空間的溫度分佈均勻性的影響也很小，可以忽略不計。 而且，在片盒升降裝置13的驅動下，片盒14可以經由加熱筒體17的底端開口自加熱筒體17的內部空間下降至與傳片口121相對應的位置處，並且通過調節片盒14相對於傳片口121的高度，可以將不同高度處的各個晶片12逐一傳輸至與傳片口121相同高度的位置處，由機械手經由傳片口121移入加熱腔室100內，並取出位於與傳片口121相同高度的位置處的晶片12。 在進行製程的過程中，首先，利用片盒升降裝置13驅動片盒14作升降運動，以使得片盒14的各個立柱上其中一個槽口移動至與傳片口121相同高度的位置處，並利用機械手經由傳片口121將晶片12傳輸至加熱腔室100內，並放置於位於與傳片口121相同高度的位置處的槽口內，重複進行上述操作，直至所有的槽口內均裝載有晶片12。然後，利用片盒升降裝置13驅動片盒14上升至加熱筒體17的內部空間，如第2A圖中的片盒14所在位置，然後開啟環形加熱裝置15，以使其對多層晶片12同時進行加熱。待加熱完成之後，關閉環形加熱裝置15，並利用片盒升降裝置13驅動片盒14下降至與傳片口121相對應的位置處，並且通過調節片盒14相對於傳片口121的高度，將其中一個晶片12移動至與傳片口121相同高度的位置處，然後由機械手經由傳片口121移入加熱腔室100內，並取出位於與傳片口121相同高度的位置處的晶片12。重複進行上述操作，直至將片盒14內的所有晶片12全部或部分取出。 在實際應用中，可以根據具體情況自加熱腔室移出一部分晶片，或者也可以移出全部晶片。具體來說，若進行下一步工序的裝置單次加工晶片的數量少於片盒中的晶片數量，則在完成一次加熱去氣製程之後，無法一次性地對全部晶片進行下一步工序，而僅能對其中一部分晶片進行下一步工序，其餘晶片還需停留在於片盒內或者被取出並放置於加熱腔室之外的緩衝存放區內，等待進行下一步工序。較佳的，可以對等待的晶片進行恆溫處理，以儘量保證同批進行加熱的晶片能夠滿足對製程結果的一致性的要求。另外，為了使每個晶片進行加熱去氣製程的製程時間大致相同，以保證製程結果的一致性，應遵循“先進先出”的原則，即，最先進入加熱腔室的晶片應最先被移出進行下一步工序。這裡，雖然同批進行加熱的晶片可能因移出加熱腔室的時間不同，而導致等待進行下一步工序的等待時間不同（若進行恆溫，則恆溫時間不同），但是實驗表明，等待時間不同，對晶片的製程結果影響不大，從而不會影響製程結果的一致性。 由上可知，本發明實施例提供的加熱腔室的製程時間雖然並未縮短，甚至還有所延長，即：增加了晶片等待進行下一步工序的等待時間，但是從總製程時間的角度來看，由於該加熱腔室能夠同時加工多層晶片，這與先前技術相比，製程效率成倍提高。例如，對於先前技術中單次僅能加工一層晶片（每層晶片，可以是一個晶片，也可以是由一個托盤所承載的幾個晶片）的加熱腔室來說，若要加工出與10層晶片相對應的數量的晶片，就需要進行十次加熱；而對於本發明實施例提供的加熱腔室來說，由於其可以對在豎直方向上間隔排布的多層晶片（每層晶片，可以是一個晶片，也可以是由一個托盤所承載的幾個晶片）同時進行加熱，從而可以使單位時間內提供給下一工序的晶片數量成倍增加，進而可以解決去氣步驟制約整個半導體加工裝置的產能的問題。 下面對上述環形加熱裝置15的結構進行詳細描述。具體地，請一併參閱第3A圖至第4C圖，環形加熱裝置15包括多個加熱燈管41、支撐元件23和電引入元件。其中，如第3B圖和第4A圖所示，在本實施例中，每個加熱燈管41為條狀燈管，該條狀燈管的長度方向與加熱筒體17的軸向相互平行，且多個條狀燈管沿加熱筒體17的周向間隔排布，以在加熱筒體17的內側環繞形成筒狀熱源，這很容易保證各晶片間以及晶片各區域之間的溫度均勻性。當然，由於晶片所獲得的熱量需要自其邊緣逐漸向中心傳遞，因而只要有足夠時間完成片內的熱量傳遞，就可以保證晶片各區域之間的溫度均勻性。 支撐元件23用於將多個加熱燈管41與加熱筒體17固定連接。具體地，支撐元件23包括上層內環39、下層內環31和內環連接件38，三者均採用絕緣材料（例如陶瓷）製作，其中，上層內環39和下層內環31在加熱筒體17的軸向上相對設置，每個加熱燈管41位於上層內環39和下層內環31之間，且通過燈管固定件42分別與二者固定連接，如第4A圖和第4B圖所示。而且，上層內環39借助四個固定件40與加熱筒體17的頂部固定連接。內環連接件38的數量為多個，且沿加熱筒體17的周向間隔設置；每個內環連接件38分別與上層內環39和下層內環31連接，且對二者進行支撐，即，內環連接件38在上層內環39和下層內環31之間起到支柱的作用，從而上層內環39、下層內環31和內環連接件38形成可支撐多個加熱燈管41的環形架構。內環連接件38的排布應在穩定支撐上層內環39和下層內環31的前提下，避免遮擋加熱燈管41。 較佳的，上層內環39和下層內環31之間的軸向間距應大於片盒14的軸向長度，以在片盒14位於由環形加熱裝置15限定的內部空間內時，使得靠近片盒14的天板和底板的晶片12能夠位於上層內環39和下層內環31之間，能夠被加熱燈管41輻射到的位置，即，使得全部的晶片12均被籠罩在加熱燈管41的輻射區域內，從而可以保證各晶片12間的溫度均勻性， 電引入元件用於將電流傳導至各個加熱燈管41，以點亮加熱燈管41。具體地，電引入元件包括上導電環44、下導電環33和電極組。其中，上導電環44環繞設置在上層內環39的外側，下導電環33環繞設置在下層內環31的外側。各個加熱燈管41的正極/負極分別與上導電環44/下導電環33電連接；電極組包括正電極和負電極，正電極/負電極的內端（位於加熱筒體17的內側一端）分別與上導電環44/下導電環33電連接，正電極/負電極的外端（位於加熱筒體17的外側一端）位於加熱筒體17的外部，用於與電源連接。由此可知，電極組用於引入由電源提供的電流，並通過上導電環44/下導電環33同時傳導至各個加熱燈管41。也就是說，上導電環44和下導電環33分別相當於所有加熱燈管41共用的正極引線和負極引線，各個加熱燈管41、上導電環44和下導電環33、電極組與電源形成導電回路。 較佳的，為了避免因加熱燈管41的數量過多，而造成電源功率供應不足，從而造成加熱燈管41的輻射強度不夠的問題，可以將加熱燈管41分配成相互獨立的至少兩組加熱燈管組，並將上導電環和下導電環對應地分割為多個上半環和多個下半環，各個上半環之間不相接觸，各個下半環之間不相接觸，並且每組加熱燈管組中的每個加熱燈管41的正極/負極分別和與該組加熱燈管組一一對應的上半環/下半環電連接；同時，電極組的數量與加熱燈管組的數量一致，每組電極組的正電極/負電極的內端和與該組電極組一一對應的上半環/下半環電連接。總而言之，每組加熱燈管組通過相應的上半環和下半環以及電極組與同一電源形成一個導電回路，因此，多組加熱燈管組則與不同的電源形成相互獨立的多個導電回路，從而可以減少與每個電源相連的加熱燈管41的數量，進而可以避免因電源功率供應不足，而造成加熱燈管41的輻射強度不夠的問題。 進一步來說，在本實施例中，多個加熱燈管41被平均分配成兩組加熱燈管組。與之相對應地，上導電環44由間隔設置的第一、第二上半環（44A、44B）組成，如第4C圖所示；下導電環33與其結構相類似，由間隔設置的第一、第二下半環（33A、33B）組成，如第4B圖所示。其中，第一上半環44A與第一下半環33A彼此相對，第二上半環44B與第二下半環33B彼此相對；並且，其中一組加熱燈管組中的各個加熱燈管41均勻排布在第一上半環44A與第一下半環33A之間；其中另一組加熱燈管組中的各個加熱燈管41均勻排布在第二上半環44B與第二下半環33B之間。並且，每個加熱燈管41的正極/負極分別和與之相對的上半環/下半環電連接。電極組為兩組，如第3A圖所示，第一組電極組19A位於加熱筒體17的左側；第二組電極組19B位於加熱筒體17的右側。其中，第一組電極組19A中的正電極/負電極的內端分別與第一上半環44A /第一下半環33A電連接；第二組電極組19B中的正電極/負電極的內端分別與第二上半環44B/第二下半環33B電連接。由此，兩組加熱燈管組與不同的電源形成相互獨立的兩個導電回路。 較佳的，電引入元件還包括至少兩個上絕緣件和至少兩個下絕緣件，其中，每個上絕緣件設置在相鄰的兩個上半環之間的間隙內，用以使該相鄰的兩個上半環電絕緣；每個下絕緣件設置在相鄰的兩個下半環之間的間隙內，用以使該相鄰的兩個下半環之間電絕緣，從而可以進一步保證相鄰兩個上半環（或下半環）之間不會電導通。在本實施例中，電引入元件包括四個絕緣件43，其中兩個用作上絕緣件，其餘兩個用作下絕緣件。其中，兩個上絕緣件分別設置在第一、第二上半環（44A、44B）之間的兩個間隙內，用以使第一、第二上半環（44A、44B）之間電絕緣，如第4C圖所示；兩個下絕緣件分別設置在第一、第二下半環（33A、33B）之間的兩個間隙內，用以使第一、第二下半環（33A、33B）之間電絕緣，如第4B圖所示。 在本實施例中，如第3C圖所示，電引入元件還包括兩個導電轉接件27和兩個導電壓板28。其中，兩個導電轉接件27用於分別將電極組中的正電極/負電極的內端對應地與上導電環44/下導電環33電連接。容易理解，考慮到加工和安裝，電極組很難設置在靠近加熱筒體17的頂部和底部的位置處，並使其正電極/負電極的內端直接與上導電環44/下導電環33相接觸。在這種情況下，可以借助導電轉接件27來實現正電極/負電極的內端與上導電環44/下導電環33之間的電連接。此外，若電極組與導電環之間的軸向間距較長，還可以進一步加設導電連接件30，用以使每個導電轉接件27與上導電環44（或下導電環33）電連接。兩個導電壓板28用於分別將兩個導電轉接件27對應地與電極組中的正電極和負電極固定在一起。 較佳的，電引入元件還包括兩個絕緣保護罩和兩個絕緣套管29。其中，每個絕緣保護罩被設置為能夠形成空腔結構且可拆卸地連接的兩個分體（25、26），以便於拆裝；每個絕緣保護罩包覆在導電轉接件27、導電壓板28以及電極組的正電極（或負電極）的內端；兩個絕緣套管29分別套制在電極組的正電極和負電極上，用以包覆正電極和負電極的位於加熱筒體17內側的部分以及內嵌在加熱筒體17內部的部分，也就是說，正電極（或負電極）的位於加熱筒體17以內的部分均被包覆，以對電極組的導電部分進行保護，防止真空打火。在實際應用中，本發明對絕緣保護罩和絕緣套管的結構沒有特別的限制，只要二者能夠將電引入元件位於加熱筒體17內的導電部分以及電連接處包覆在其中即可。 較佳的，支撐元件23還包括上環外殼、下環外殼和外環連接件35，三者均採用絕緣材料製作。其中，上環外殼罩設在上層內環39的外部，用以與上層內環39形成空腔，以將連接在上層內環39上的各個部件容納在其中，例如加熱燈管41的正極/負極和燈管固定件42、導電連接件30與上導電環/下導電環連接的部分等等。同樣的，下環外殼罩設在下層內環31的外部，以將連接在下層內環31上的各個部件容納在其中。外環連接件35的數量為至少兩個，且沿加熱筒體17的周向間隔設置，每個外環連接件35分別與上環外殼和下環外殼連接，且對二者進行支撐。 較佳的，由於加熱燈管41屬於損耗品，更換頻率較高，因而考慮到拆裝的便捷性，上環外殼可以包括至少兩個上外分體，該至少兩個上外分體依次可拆卸地連接；下環外殼可以包括至少兩個下外分體，該至少兩個上外分體依次可拆卸地連接，並且至少兩個上外分體與至少兩個下外分體一一對應。例如，在本實施例中，上環外殼由四個上外分體組成，下環外殼由四個下外分體組成，即，將上環外殼平均分割為四個1/4環體，下環外殼平均分割為四個1/4環體，第4A圖示意性地示出了上環外殼的其中兩個1/4環體（34、37），以及下環外殼的其中兩個1/4環體（32、36）。這樣，當個別加熱燈管41損壞時，只要拆卸對應該加熱燈管41的位置處的1/4環體即可，從而可以提高加熱燈管41的拆裝便捷性，有利於加熱腔室100的維修和維護。容易理解，在裝卸時，可以整體裝卸上環外殼和下環外殼的兩個1/4環體以及與二者連接的至少一個外環連接件35。 較佳的，本發明實施例提供的加熱腔室100還可以包括：設置在腔室元件101上的腔門16，可以通過開啟腔門16來更換片盒14，在實際應用中，可以利用腔門16更換裝載不同尺寸的晶片的片盒，從而可以擴展加熱腔室100的應用範圍。 較佳的，由於各個加熱燈管41在加熱晶片12的同時，也會朝向加熱筒體17輻射熱量，為了防止加熱筒體17過熱，加熱腔室100還包括設置在加熱筒體17內的冷卻通道18，通過向冷卻通道18中通入冷卻水，來冷卻加熱筒體17。具體地，冷卻通道18具有入口和出口（圖中未示出），二者分別與用於輸入/輸出冷卻水的兩個水路接頭21連接，形成迴圈冷卻。進一步較佳的，加熱腔室100還包括溫控安全裝置20，用於監測加熱筒體17的溫度，並在加熱筒體17的溫度高於預設的安全臨界值時發出報警信號。 較佳的，在加熱筒體17的外壁上還設置有把手45，以便於加熱筒體17的安裝、拆卸或運輸。 較佳的，在加熱筒體17的底部還設置有保護環46，用以對環形加熱裝置15起到保護作用。 需要說明的是，在本實施例中，加熱燈管41為條狀燈管，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，加熱燈管41也可以為諸如螺旋狀燈管、環形燈管等的其他任意形狀，並且針對不同形狀的加熱燈管41，對加熱燈管41的排布方式以及電性連接方式進行適應性設計，以保證各晶片12間以及晶片12內各區域的溫度均勻性。容易理解，支撐元件23和電引入元件的結構均是配合加熱燈管41而設計的，因此，支撐元件23和電引入元件並不侷限於本實施例提供的上述結構，應根據加熱燈管41的排布方式以及電性連接方式的變化作適應性設計。 還需要說明的是，在實際應用中，片盒14的多個立柱的排布在保證其穩定支撐晶片12的基礎上，還應使得片盒14上的用以將晶片12移出片盒14的開口與傳片口相對，以保證晶片12能夠依次移出片盒14的開口和傳片口。除此之外，多個立柱的排布還需要考慮加熱燈管41的佈局，以避免遮擋加熱燈管41輻射出的光線。 作為上述實施例的一個變型實施例，本發明還提供了第5圖所示的一種加熱腔室。請參閱第5圖，本變型實施例提供的加熱腔室200與上述實施例相比，同樣包括加熱筒體17、環形加熱裝置、片盒14和片盒升降裝置13。由於上述部件或裝置的結構和功能與上述實施例相同，在此不再贅述。下面僅對本變型實施例提供的加熱腔室200與上述實施例之間的不同點進行詳細描述。 具體地，在本變型實施例提供的加熱腔室200中，環形加熱裝置包括加熱絲（或加熱管）50，其沿加熱筒體17的周向螺旋纏繞形成筒狀熱源，用以自加熱筒體17的周圍向內部輻射熱量，從而可以同時朝向片盒14內的各個晶片12輻射熱量。容易理解，為了提高加熱絲（或加熱管）50的加熱效率，由加熱絲（或加熱管）50纏繞形成的筒狀結構的內壁應儘量靠近片盒14，但同時又不能阻礙片盒14的升降運動。 需要說明的是，在本實施例中，加熱絲（或加熱管）50沿加熱筒體17的周向螺旋纏繞形成筒狀熱源，但是本發明並不侷限於此，在實際應用中，加熱絲（或加熱管）50還可以採用其他任意方式纏繞，只要在加熱筒體17的內側環繞形成筒狀熱源，以能夠均勻地朝向其內部輻射熱量即可。另外，加熱絲（或加熱管）50的數量可以為一根，即，由一根加熱絲（或加熱管）纏繞形成筒狀結構，或者，加熱絲（或加熱管）50的數量還可以為兩根以上，兩根以上的加熱絲（或加熱管）之間可以電性連接或者相互獨立，並在加熱筒體17的內側均勻排布，以形成筒狀熱源。 作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體加工裝置，其包括加熱腔室，該加熱腔室可以採用本發明上述各實施例提供的加熱腔室。 較佳的，半導體加工裝置包括緩衝存放區，其可以位於加熱腔室的下游，用於儲存自來加熱腔室且已在加熱腔室內完成加熱製程的晶片。借助該緩衝存放區，可以在進行下一步工序的裝置單次加工晶片的數量少於片盒中的晶片數量時，放置需等待進行下一步工序的晶片。 本發明實施例提供的半導體加工裝置，其通過採用本發明上述任一實施例提供的加熱腔室，不僅可以實現單次對在豎直方向上間隔排布的多層晶片同時進行加熱，從而成倍地增加單位時間內加工晶片的數量，而且更容易保證晶片各區域之間以及各晶片間的溫度均勻性，從而可以提高製程均勻性。 可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不侷限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
1‧‧‧燈泡安裝板 2‧‧‧反射板 3‧‧‧屏蔽件 4、12‧‧‧晶片 6‧‧‧加熱燈泡 7‧‧‧燈泡安裝座 9‧‧‧密封石英窗 10‧‧‧支撐針 11、121‧‧‧傳片口 13‧‧‧片盒升降裝置 14‧‧‧片盒 15‧‧‧環形加熱裝置 16‧‧‧腔門 17‧‧‧加熱筒體 18‧‧‧冷卻通道 19A、19B‧‧‧電極組 20‧‧‧溫控安全裝置 21‧‧‧水路接頭 23‧‧‧支撐元件 25、26‧‧‧分體 27‧‧‧導電轉接件 28‧‧‧導電壓板 29‧‧‧絕緣套管 30‧‧‧導電連接件 31‧‧‧下層內環 32、34、36、37‧‧‧1/4環體 33‧‧‧下導電環 33A、33B‧‧‧下半環 35‧‧‧外環連接件 38‧‧‧內環連接件 39‧‧‧上層內環 41‧‧‧加熱燈管 40、42‧‧‧固定件 43‧‧‧絕緣件 44‧‧‧上導電環 44A、44B‧‧‧上半環 45‧‧‧把手 46‧‧‧保護環 50‧‧‧加熱絲(或加熱管) 100、200‧‧‧加熱腔室 101‧‧‧腔室元件
第1圖為現有的加熱腔室的結構示意圖； 第2A圖為本發明實施例提供的加熱腔室的剖視圖； 第2B圖為本發明實施例提供的加熱腔室的分解示意圖； 第3A圖為本發明實施例提供的加熱腔室的半剖圖； 第3B圖為本發明實施例提供的加熱腔室所採用的加熱燈管的分佈示意圖； 第3C圖為第3A圖中I區域的放大圖； 第4A圖為本發明實施例提供的加熱腔室所採用的支撐元件的分解示意圖； 第4B圖為第4A圖中II區域的放大圖； 第4C圖為第4A圖中支撐元件所採用的上導電環的剖視圖；以及 第5圖為本發明實施例的一個變型實施例提供的加熱腔室的剖視圖。
12‧‧‧晶片
13‧‧‧片盒升降裝置
14‧‧‧片盒
15‧‧‧環形加熱裝置
17‧‧‧加熱筒體
18‧‧‧冷卻通道
100‧‧‧加熱腔室
101‧‧‧腔室元件
121‧‧‧傳片口

Claims (17)

  1. 一種加熱腔室，其為真空環境，且具有可供晶片通過的傳片口，其特徵在於，該加熱腔室包括： 加熱筒體，設置在該加熱腔室內，且位於該傳片口的上方； 環形加熱裝置，與該加熱筒體固定連接，環繞設置在該加熱筒體內側，用以自該加熱筒體的周圍向內部輻射熱量； 片盒，用於承載多層晶片，且使該多層晶片沿該加熱筒體的軸向間隔排布； 片盒升降裝置，用於驅動該片盒上升至由該環形加熱裝置限定的內部空間內，或者下降至與該傳片口相對應的位置處。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的加熱腔室，其特徵在於，該環形加熱裝置包括： 多個加熱燈管，沿該加熱筒體的周向環繞形成筒狀熱源； 支撐元件，用於固定該多個加熱燈管； 電引入元件，用於將電流傳導至各個加熱燈管。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的加熱腔室，其特徵在於，該支撐元件包括上層內環、下層內環和內環連接件，三者均採用絕緣材料製作，其中， 該上層內環和下層內環在該加熱筒體的軸向上相對設置，每個加熱燈管位於該上層內環和下層內環之間，且分別與二者固定連接； 該內環連接件的數量為多個，且沿該加熱筒體的周向間隔設置；每個內環連接件分別與該上層內環和下層內環連接，且對二者進行支撐。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的加熱腔室，其特徵在於，該電引入元件包括上導電環、下導電環和電極組，其中， 該上導電環環繞設置在該上層內環的外側，該下導電環環繞設置在該下層內環的外側；每個加熱燈管的正極/負極分別與該上導電環/下導電環電連接； 該電極組包括正電極和負電極，該正電極/負電極的內端通過該上導電環/下導電環同時與各個加熱燈管的正極/負極對應連接，該正電極/負電極的外端位於該加熱筒體的外部。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的加熱腔室，其特徵在於，該多個加熱燈管被平均分配形成至少兩組加熱燈管組；並對應地，該上導電環和下導電環分別被分割形成不相接觸的至少兩個上半環和至少兩個下半環；該電極組的數量與該加熱燈管組的數量一致； 每組加熱燈管組中的每個加熱燈管的正極/負極分別和與該組加熱燈管組一一對應的上半環/下半環電連接；每組電極組的正電極/負電極的內端和與該組電極組一一對應的上半環/下半環電連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的加熱腔室，其特徵在於，該電引入元件還包括： 至少兩個上絕緣件，每個上絕緣件設置在相鄰的兩個上半環之間的間隙內，用以使該相鄰的兩個上半環電絕緣； 至少兩個下絕緣件，每個下絕緣件設置在相鄰的兩個下半環之間的間隙內，用以使該相鄰的兩個下半環之間電絕緣。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的加熱腔室，其特徵在於，該電引入元件還包括： 兩個導電轉接件，用於分別將該電極組中的正電極和負電極的內端對應地與該上導電環和下導電環電連接； 兩個導電壓板，用於分別將該兩個導電轉接件對應地與該電極組中的正電極和負電極固定在一起。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的加熱腔室，其特徵在於，該電引入元件還包括： 兩個絕緣保護罩，每個絕緣保護罩用於包覆該導電轉接件、導電壓板以及該電極的內端； 兩個絕緣套管，分別套制在該正電極和負電極上，用以包覆該正電極和負電極的位於該加熱筒體內側的部分以及內嵌在該加熱筒體內部的部分。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的加熱腔室，其特徵在於，該加熱燈管為條狀燈管，該條狀燈管的長度方向與該加熱筒體的軸向相互平行，且多個該條狀燈管沿該加熱筒體的周向間隔排布。
  10. 如申請專利範圍第3項所述的加熱腔室，其特徵在於，該支撐元件還包括上環外殼、下環外殼和外環連接件，三者均採用絕緣材料製作，其中， 該上環外殼罩設在該上層內環的外部； 該下環外殼罩設在該下層內環的外部； 該外環連接件的數量為至少兩個，且沿該加熱筒體的周向間隔設置，每個外環連接件分別與該上環外殼和下環外殼連接，且對二者進行支撐。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的加熱腔室，其特徵在於，該上環外殼包括首尾連接的至少兩個上外分體，該至少兩個上外分體兩兩之間可拆卸地連接；該下環外殼包括首尾連接的至少兩個下外分體，該至少兩個下外分體兩兩之間可拆卸地連接，並且 該至少兩個上外分體與該至少兩個下外分體一一對應。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的加熱腔室，其特徵在於，該環形加熱裝置包括： 加熱絲或加熱管，在該加熱筒體的內側環繞形成筒狀熱源； 電引入元件，用於將電流傳導至該加熱絲或加熱管。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的加熱腔室，其特徵在於，該加熱腔室還包括腔門，通過開啟該腔門來更換該片盒。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的加熱腔室，其特徵在於，在該加熱筒體內還設置有用於容納冷卻媒介的冷卻通道，該冷卻媒介用於冷卻該加熱筒體。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的加熱腔室，其特徵在於，該加熱腔室還包括： 溫控安全裝置，用於監測該加熱筒體的溫度，並在該加熱筒體的溫度高於預設的安全臨界值時發出報警信號。
  16. 一種半導體加工裝置，其包括加熱腔室，其特徵在於，該加熱腔室採用申請專利範圍第1項至第15項任意一項所述的加熱腔室。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的半導體加工裝置，其特徵在於還包括位於加熱腔室下游的緩衝存放區，用於儲存自來加熱腔室且已在加熱腔室內完成加熱製程的晶片。
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