CN102074443B - 大气传输腔室及其内部气流改变方法、等离子体处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于等离子体处理设备的大气传输腔室，包括缓存器及大气机械手等组件，并且在对应缓存器存放晶片区域的腔室侧壁上设置有侧壁负压获得装置，用以在大气传输腔室内的缓存器附近产生自腔室内部向腔室外部流动的局部气流，从而及时排出缓存器附近的微细颗粒。此外，本发明还提供一种改变大气传输腔室内局部气流的方法，以及应用上述大气传输腔室和/或改变大气传输腔室内局部气流的方法的等离子体处理设备。本发明提供的大气传输腔室、改变大气传输腔室内局部气流的方法及等离子体处理设备能够有效地降低晶片在传输过程中的颗粒污染，从而确保晶片加工良率。

Description

大气传输腔室及其内部气流改变方法、等离子体处理设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种大气传输腔室，一种改变大气传输腔室内局部气流的方法，以及一种应用上述大气传输腔室和/或改变大气传输腔室内局部气流的方法的等离子体处理设备。 

背景技术

近年来，半导体工业发展迅速，已逐渐形成大规模和高度自动化的生产模式。随着生产水平的不断提升，诸如晶片的被加工器件的尺寸已经由原来的200mm增大到300mm，同时，市场对产品质量和生产效率提出了更高的要求。因此，生产企业必须不断改进和完善自身的生产设备和工艺水平才能适应新的市场需求。 

目前，对于半导体器件的加工所常用的技术手段是诸如刻蚀和物理气象沉积等的等离子体加工工艺。而由于上述工艺对于工艺腔室的洁净度和真空度的要求非常高，因此，需要借助一套晶片传输***来完成晶片或衬底从大气环境到工艺腔室的传送过程。 

请一并参阅图1和图2，图1为一种目前常用的晶片传输***的结构原理图，图2为图1中A-A剖面的截面图。如图所示，该晶片传输***由大气传输部和真空传输部两部分组成。其中，大气传输部具体包括：前端开启装置1、大气传输腔室2、设置于大气传输腔室2中的大气机械手3、两个缓存器4以及位于其中一个缓存器4下方的***8。上述两个缓存器4用于分别存放待加工晶片和已经加工好的晶片，以避免两种晶片的交叉污染。真空传输部和大气传输部之间通过真空锁5连接并过渡，真空传输部包括真空传输腔室6和设置于真空传输腔室6中的真空大气机械手(图未示)。此外，真空传输腔室6具有六个相互对称的侧面，其中两个侧面连接真空 锁5，其他四个侧面可用于连接工艺腔室。 

上述大气传输腔室的传输过程如下：首先，前端开启装置1打开晶片盒(图未示)的侧门，大气机械手3从晶片盒中取出一片晶片并将其传送至***8，***8对晶片进行定位并获取晶片的中心偏移值；之后，大气机械手3会将晶片暂时存放在缓存器4中或将晶片送入真空锁5，从而进入真空传输部；真空传输腔室6内的机械手将位于真空锁5中的晶片取出并传送至工艺腔室中进行相应的处理工艺。待工艺完成后，再按照上述过程的逆过程将晶片传出(在返回过程中晶片不再需要通过***进行定位)。 

在上述晶片传输过程中，会涉及到多种机械运动并伴有轻微的碰撞和摩擦，因此将不可避免地产生一些微小颗粒，这些颗粒很容易造成附近区域内的晶片污染，并最终造成加工后晶片上的电路缺陷。为了及时将上述颗粒排出大气传输部，通常在大气传输腔室2的上方配置一个风扇过滤器9，同时在大气传输腔室2的底部设置为布满排气孔7的结构。风扇过滤器9能够对大气传输腔室2外部的气体进行过滤以去除微尘等的细小颗粒，然后使气体在大气传输腔室2内形成向下的均匀气流，从而在腔室内产生一个稍大于大气压的正压，最后气流会沿大气传输腔室2底部的排气孔7排出。这样，大气传输部内的微细颗粒会在该气流的带动下被排出大气传输腔室2，从而达到降低颗粒污染的目的。 

然而，风扇过滤器9所产生的气流在自上而下的流动过程中，首先会遇到缓存器4，气流将缓存器4附近的微小颗粒带走的同时，自身则会受到缓存器4的影响而变得发散。由于***8位于缓存器4下方，发散后的气流对微粒的清洁能力明显减弱，从而影响对***8的清洁效果；而且，这些发散气流还可能会将在缓存器4上带走的微粒沾染到***8以及正在进行定位的晶片上，这些因素都将导致出现残次品的概率增大。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种大气传输腔室，其能够有效 降低晶片在传输过程中的颗粒污染，尤其是可降低晶片在缓存器附近受到颗粒污染的几率。 

为解决上述问题，本发明还提供一种改变大气传输腔室内的局部气流的方法，其同样能够有效降低晶片在传输过程中的颗粒污染。 

为解决上述问题，本发明还提供了一种应用上述大气传输腔室和/或改变大气传输腔室内的局部气流的方法，并具有同样的优点。 

为此，本发明提供一种用于等离子体处理设备的大气传输腔室，在其内部设置有大气机械手和至少一个缓存器，该大气传输腔室还设置有侧壁负压获得装置，所述侧壁负压获得装置邻近缓存器并位于大气传输腔室的侧壁上，用于在大气传输腔室内的缓存器附近产生自腔室内部向腔室外部流动的局部气流；侧壁负压获得装置的进气口的位置与缓存器所在位置相对应。 

优选的，侧壁负压获得装置的进气口的设置位置对应于缓存器的中下部。其中，侧壁负压获得装置包括风扇和/或真空泵。 

其中，在大气传输腔室内部并对应于侧壁负压获得装置进气口的位置设置隔离罩，隔离罩与侧壁负压获得装置进气口周围的腔室侧壁相连接并形成局部空腔，并且在隔离罩上对应于缓存器中存放晶片的区域设置有多个通孔。 

优选的，侧壁负压获得装置的数量与缓存器的数量相等，并且一一对应地设置。 

此外，本发明还提供了一种改变大气传输腔室内局部气流的方法，所述大气传输腔室的内部设置有大气机械手和至少一个缓存器，本方法通过在所述大气传输腔室的侧壁上邻近所述缓存器的位置设置侧壁负压获得装置，并将所述侧壁负压获得装置的进气口设置在相对应于所述缓存器所在位置的腔室侧壁上，以使缓存器及其邻近的腔室侧壁位置处形成负压，而改变缓存器附近的气流，并使缓存器附近形成自腔室内部向腔室外部流动的局部气流，从而保证缓存器内部的晶片洁净。 

优选的，将侧壁负压获得装置的进气口设置在对应于缓存器的中下部位置的腔室侧壁上。其中，侧壁负压获得装置包括风扇和/或真空泵。 

其中，通过在大气传输腔室内部并对应于侧壁负压获得装置进气口的位置处设置隔离罩，使隔离罩与侧壁负压获得装置进气口周围的腔室侧壁相连接而形成局部空腔，并使大气传输腔室内的部分气体经由该局部空腔而流向腔室外部，从而使缓存器附近形成自腔室内部向腔室外部流动的局部气流，隔离罩上设置有与缓存器中存放晶片的区域相对应的多个通孔。 

另外，本发明还提供一种等离子体处理设备，包括真空传输腔室、与真空传输腔室相连的多个工艺腔室，还包括上述本发明所提供的大气传输腔室，所述大气传输腔室通过真空锁与真空传输腔室相连接，用于将待加工晶片从大气端传入真空传输腔室，并将已加工好的晶片从真空传输腔室传回大气端。 

另外，本发明还提供一种等离子体处理设备，包括大气传输腔室、真空传输腔室、与真空传输腔室相连的多个工艺腔室，该等离子体处理设备采用本发明所提供的上述方法来改变大气传输腔室内的局部气流，从而使大气传输腔室内的晶片保持洁净。 

本发明具有下述有益效果： 

本发明所提供的大气传输腔室，在其内部设置有大气机械手和缓存器等组件，并且在邻近缓存器的腔室侧壁上设置有侧壁负压获得装置。由于该侧壁负压获得装置能够在缓存器的附近区域形成自腔室内部向腔室外部流动的局部气流，从而能够及时将这一区域内的微粒排出传输腔室，减少晶片在缓存器附近受到的颗粒污染；同时，受到缓存器影响而变得发散的气流也将随着这股局部气流被排出传输腔室，从而有效降低缓存器下方的***及***上的晶片受到污染的几率；并且，由于发散气流可被及时排出腔室，这就进一步保证了腔室整体气流的平稳。综上，本发明提供的大气传输腔室在传输晶片过程中能够有效减少甚至避免晶片的颗粒污染，从而最终提高产品质量。 

本发明提供的改变大气传输腔室内局部气流的方法，使缓存器及其临近的腔室侧壁位置处形成负压，该负压进一步使缓存器附近形成自腔室内部向腔室外部流动的局部气流。这样，在缓存器附近 区域的微细颗粒将随上述局部气流被及时地排出腔室，从而减少晶片在缓存器附近的颗粒污染；同时，受到缓存器影响而变得发散的气流也将随着这股局部气流被排出腔室，从而有效降低缓存器下方的***及***上的晶片受到污染的几率；并且，由于发散气流可被及时排出腔室，进一步保证了腔室整体气流的平稳。 

本发明提供的等离子体处理设备，由于设置有上述本发明提供的大气传输腔室和/或应用上述本发明提供的改变大气传输腔室内局部气流的方法，因此，其同样能够有效降低晶片在传输过程中的颗粒污染，并保证腔室内整体气流的平稳。 

附图说明

图1为一种目前常用的大气传输腔室的结构示意图； 

图2为图1中截面A-A的剖面示意图； 

图3为本发明提供的大气传输腔室一个具体实施方式的结构示意图； 

图4为图3所示实施方式中的隔离罩的结构示意图；以及 

图5为本发明提供的大气传输腔室第二个具体实施方式的结构示意图。 

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的大气传输腔室、改变大气传输腔室内局部气流的方法以及应用上述大气传输腔室和/或方法的等离子体处理设备进行详细描述。 

请参阅图3，为本发明提供的大气传输腔室的一个具体实施例的结构示意图。该大气传输腔室2的顶部设有风扇过滤器9、底部布满排气孔，在大气传输腔室2的内部设有大气机械手3、缓存器4以及***8。该大气传输腔室2还连接有前端开启装置(图未示)和真空锁5。 

其中，大气机械手3用于完成晶片在各个部件之间的移动和取 放动作。缓存器4用于暂时存放待加工的晶片或加工好的晶片，本实施例中设置有两个缓存器4，分别用于存放待加工晶片和已经完成加工的晶片，从而避免两种晶片的交叉污染。在其中一个缓存器4的下方，设置***8，其用于对晶片进行定位并确定晶片的中心偏移量。前端开启装置同时连接晶片盒，大气机械手3通过前端开启装置可以进入晶片盒进行取/放晶片的操作。真空锁5用于将大气传输腔室2与真空传输腔室相连，借助真空锁5实现晶片从大气传输腔室2到真空传输腔室的过渡。风扇过滤器9能够对大气传输腔室2外部的气体进行过滤，然后将经过滤的气体送入大气传输腔室2内部，在腔室内产生一个稍大于大气压的正压，气体会受压力作用将一直向下最终沿大气传输腔室2底部区域的排气孔排出。这样，整个大气传输腔室2内形成整体自上而下的均匀气流，该气流的流速在0.4～0.8m/s之间，腔室内的微小颗粒在该腔室气流的作用下被及时排出，以避免这些颗粒对正在传输的晶片造成污染。 

另外，在位于***8上方的缓存器4的附近还设置有侧壁负压获得装置10，该侧壁负压获得装置10的进气口的位置与缓存器4所在位置相对应，具体地，可以使侧壁负压获得装置10的进气口的设置位置与缓存器4的大致中下部相对应。在实际应用中，该侧壁负压获得装置10例如可以采用风扇和/或真空泵等装置，并且可以将风扇或真空泵直接安装在与缓存器4相对应的腔室侧壁上；也可以先将进气口安装在与缓存器4相对应的腔室侧壁上，然后通过管道连接至风扇和/或真空泵等装置。 

此外，本发明提供的大气传输腔室2，在对应于侧壁负压获得装置10进气口的位置设置有隔离罩11，该隔离罩11与侧壁负压获得装置10进气口周围的腔室侧壁相连接并形成局部空腔，并且在隔离罩11上对应于缓存器4中存放晶片的区域设置有多个通孔。在实际应用中，隔离罩11与缓存器的间距可以设置在0～100mm之间，例如，可以将间距设置为10mm、30mm、50mm、80mm等等，或者也可以设置一个间距调节装置，从而根据实际需要对上述间距随时进行调整。 

请参阅图4，为图3所示实施方式中的隔离罩11的结构示意图。本实施例中的隔离罩11为长方形壳体结构，其长方形的顶面对应于缓存器4中用于存放晶片的区域设置若干个圆形的通孔，各个通孔之间均匀分布，并且通孔的直径可以在1～4mm的范围内进行选择，例如：2mm、2.5mm、3mm、3.5mm等均可，各个相邻通孔的中心间距应当小于通孔直径的2倍。在实际应用中，通孔的形状还可以采用除圆形以外的其它形状，例如采用多边形的通孔，具体地，可以是正多边形也可以是不规则的多边形，并且各个通孔的形状也可以不完全一致。当采用多边形的通孔时，要求相邻通孔的中心间距小于多边形内径(这里，内径可以理解为多边形内切圆的直径)的2倍。为保证局部气流对颗粒的清洁效果，并避免对腔室内的整体气流产生影响，应当使隔离罩11通孔处的气流速度保持在0.4～2m/s的范围内。 

上述大气传输腔室2在传输晶片的过程中，腔室内均匀向下的整体气流在经过缓存器4时会有一定程度的发散，发散后的气流对缓存器4下方的***8及其上的晶片的清洁效果势必受到影响。这时，侧壁负压获得装置10通过其进气口向腔室外抽气，从而在进气口和隔离罩11之间的局部空腔中形成一定的负压，由于隔离罩11的通孔与缓存器4的附近区域直接对应，这样就迫使缓存器4附近的气流在压力差的作用下通过隔离罩11的通孔进入由隔离罩11形成的局部空腔，进而被抽出大气传输腔室2。于是，在缓存器4附近形成了自腔室内部向腔室外部流动的局部侧向气流，缓存器4附近的微小颗粒以及受到缓存器4影响而变得发散的腔室气流都将随着上述侧向气流一同被排出大气传输腔室2。这样，既起到了及时清洁缓存器附近区域的作用，又有利于腔室内的整体气流的平稳运行。 

需要指出的是，隔离罩11上的通孔的位置将决定局部气流的有效作用范围，而为了使侧壁负压获得装置10所产生的侧向气流能够更加直接有效地作用于缓存器4中存放晶片的区域，应当使通孔对应于以下区域进行设置，即：自缓存器4上第一片晶片的位置到缓存器4顶部之间的范围。如果通孔的分布小于该区域则会减小气流 的作用范围，不能有效作用于整个缓存器4的易污染区域；而如果通孔的分布超出该区域，则超出部分的通孔会扰乱整个大气传输部的气流，从而产生负面影响。 

请参阅图5，为本发明提供的大气传输腔室第二个具体实施方式的结构示意图。本实施方式与上述图3和图4所示的第一种具体实施方式基本一致，区别在于侧壁负压获得装置10及隔离罩11的数量与缓存器4的数量相等，并且一一对应地设置。这样，利用多个侧壁负压获得装置10对存放未加工晶片的缓存器4和存放已加工好晶片的缓存器4的附近区域均可以进行较好的气流控制，从而在减少未加工晶片的颗粒污染的同时，有效降低了已加工晶片的颗粒污染。同理，还可以为大气传输腔室2中的例如***8等的其它组件设置专用的侧壁负压获得装置10及隔离罩11，以更好的降低晶片在传输过程中的颗粒污染。 

需要指出的是，上述侧壁负压获得装置相对于缓存器的位置并不唯一，以图1所示的缓存器位置结构为例，该缓存器设置在大气传输腔室靠近角落的位置。这时，可以将侧壁负压获得装置的进气口设置在与腔室角落相邻的任意一边的腔室侧壁上，只要最终形成的侧向气流对应于缓存器中存放晶片的区域即可。 

还需要指出的是，上述侧壁负压获得装置并不仅限于在大气传输腔室中使用，其同样适用于要求较高洁净度的其它腔室及***。 

综上所述，本发明提供的大气传输腔室，由于在缓存器附近设置有可产生由内向外的局部侧向气流的侧壁负压获得装置。因此，其不仅能够有效清理缓存器上的微细颗粒，避免污染缓存器下方的其它组件及晶片，而且还能保证缓存器下方及传输腔室其它区域的气流平稳运行，从而有效降低晶片在传输过程中的颗粒污染，提高产品质量。 

此外，作为另一技术方案，本发明还提供一种改变大气传输腔室内局部气流的方法。这里，大气传输腔室内设置有缓存器及大气机械手等组件。该方法通过使缓存器及其邻近的腔室侧壁位置处形成负压，而使缓存器附近形成自腔室内部向腔室外部流动的局部气 流，以保证缓存器内部的晶片洁净。具体包括：在大气传输腔室的侧壁上邻近缓存器的位置设置侧壁负压获得装置，并将所述侧壁负压获得装置的进气口设置在对应于缓存器的大致中下部位置的腔室侧壁上；此外，还可以在对应于侧壁负压获得装置进气口的位置处设置一个隔离罩，使隔离罩与侧壁负压获得装置进气口周围的腔室侧壁相连接而形成局部空腔，并且在隔离罩上对应于缓存器中存放晶片的区域设置多个通孔。这里，侧壁负压获得装置具体可以采用风扇和/或真空泵等装置，并且侧壁负压获得装置及隔离罩的结构和工作原理均与上述本发明提供的大气传输腔室中所述的侧壁负压获得装置及隔离罩类似，因此不再详细说明。而且，基于与上述本发明提供的大气传输腔室类似的理由，本发明提供的改变大气传输腔室内局部气流的方法同样能够有效降低晶片在传输过程中的颗粒污染，并最终提高产品质量。 

另外，本发明还提供一种等离子体处理设备，包括真空传输腔室、与真空传输腔室相连的多个工艺腔室，以及包括上述本发明所提供的大气传输腔室，该大气传输腔室通过真空锁与真空传输腔室相连接，用于将待加工晶片从大气端传入真空传输腔室进而进入工艺腔室进行加工，并将加工好的晶片从工艺腔室传回大气端。 

另外，本发明还提供一种等离子体处理设备，包括大气传输腔室、真空传输腔室、与真空传输腔室相连的多个工艺腔室，并且应用上述本发明所提供的改变大气传输腔室内局部气流的方法，用以保持大气传输腔室内的洁净。 

上述本发明提供的等离子体处理设备，由于设置有本发明提供的大气传输腔室或应用了本发明提供的改变大气传输腔室内局部气流的方法，从而能够有效降低晶片在传输过程中的颗粒污染，进而获得理想的产品质量。 

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。 

Claims (14)

1.一种用于等离子体处理设备的大气传输腔室，在其内部设置有大气机械手和至少一个缓存器，其特征在于，所述大气传输腔室还设置有侧壁负压获得装置，所述侧壁负压获得装置邻近所述缓存器并位于所述大气传输腔室的侧壁上，用于在大气传输腔室内的缓存器附近产生自腔室内部向腔室外部流动的局部气流；侧壁负压获得装置的进气口的位置与所述缓存器所在位置相对应。

2.根据权利要求1所述的大气传输腔室，其特征在于，所述侧壁负压获得装置的进气口的设置位置对应于所述缓存器的中下部。

3.根据权利要求1所述的大气传输腔室，其特征在于，所述侧壁负压获得装置包括风扇和/或真空泵。

4.根据权利要求3所述的大气传输腔室，其特征在于，在所述大气传输腔室内部并对应于侧壁负压获得装置进气口的位置设置隔离罩，所述隔离罩与所述侧壁负压获得装置进气口周围的腔室侧壁相连接并形成局部空腔，并且在隔离罩上对应于缓存器中存放晶片的区域设置有多个通孔。

5.根据权利要求4所述的大气传输腔室，其特征在于，所述隔离罩与所述缓存器的间距为0～100mm。

6.根据权利要求4所述的大气传输腔室，其特征在于，所述通孔均匀分布。

7.根据权利要求6所述的大气传输腔室，其特征在于，所述通孔为圆形或多边形，圆形直径或多边形的内径为1～4mm，相邻通孔的中心间距小于直径或内径的2倍。

8.根据权利要求7所述的大气传输腔室，其特征在于，所述侧壁负压获得装置的数量与缓存器的数量相等，并且一一对应地设置。

9.一种改变大气传输腔室内局部气流的方法，所述大气传输腔室的内部设置有大气机械手和至少一个缓存器，其特征在于，通过在所述大气传输腔室的侧壁上邻近所述缓存器的位置设置侧壁负压获得装置，并将所述侧壁负压获得装置的进气口设置在相对应于所述缓存器所在位置的腔室侧壁上，以使缓存器及其邻近的腔室侧壁位置处形成负压，而改变缓存器附近的气流，并使缓存器附近形成自腔室内部向腔室外部流动的局部气流，从而保证缓存器内部的晶片洁净。

10.根据权利要求9所述的改变大气传输腔室内局部气流的方法，其特征在于，将所述侧壁负压获得装置的进气口设置在对应于缓存器的中下部位置的腔室侧壁上。

11.根据权利要求10所述的改变大气传输腔室内局部气流的方法，其特征在于，所述侧壁负压获得装置包括风扇和/或真空泵。

12.根据权利要求11所述的改变大气传输腔室内局部气流的方法，其特征在于，通过在所述大气传输腔室内部并对应于侧壁负压获得装置进气口的位置处设置隔离罩，使所述隔离罩与所述侧壁负压获得装置进气口周围的腔室侧壁相连接而形成局部空腔，并使大气传输腔室内的部分气体经由该局部空腔而流向腔室外部，从而使缓存器附近形成自腔室内部向腔室外部流动的局部气流，所述隔离罩上设置有与缓存器中存放晶片的区域相对应的多个通孔。

13.一种等离子体处理设备，包括真空传输腔室、与真空传输腔室相连的多个工艺腔室，其特征在于，还包括如权利要求1-8中任意一项所述的大气传输腔室，所述大气传输腔室通过真空锁与所述真空传输腔室相连接，用于将待加工晶片从大气端传入真空传输腔室，并将已加工好的晶片从真空传输腔室传回大气端。

14.一种等离子体处理设备，包括大气传输腔室、真空传输腔室、与真空传输腔室相连的多个工艺腔室，其特征在于，该等离子体处理设备采用如权利要求9-12中任意一项所述的方法来改变大气传输腔室内的局部气流，从而使大气传输腔室内的晶片保持洁净。

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