CN112151431A - 预装载腔室及半导体工艺平台 - Google Patents

预装载腔室及半导体工艺平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种预装载腔及半导体工艺平台，所述的预装载腔室包括腔室本体和晶圆支撑架；所述腔室本体开设有容纳腔，所述晶圆支撑架位于所述容纳腔内，所述晶圆支撑架包括第一承载台和第二承载台，所述第一承载台和所述第二承载台均用于承载晶圆，所述第一承载台设置于所述第二承载台的上方，所述第一承载台开设有避让部，所述第二承载台开设有连接部，所述避让部与所述连接部相对设置，固定件可穿过避让部装配于连接部内，所述第二承载台与所述腔室本体通过所述固定件连接。上述方案能够解决晶圆的传输效率较低的问题。

Description

预装载腔室及半导体工艺平台
技术领域
本发明涉及半导体芯片制造技术领域，尤其涉及一种预装载腔室及半导体工艺平台。
背景技术
预装载腔室(LOAD LOCK腔室)的作用是传输的晶圆在真空环境和大气环境之间转换的过渡腔室，例如，当晶圆需要从大气环境转化到真空环境的情况下，预装载腔室需要先处于大气环境，大气机械手可以将晶圆传输到预装载腔室内，然后对预装载腔室进行抽真空处理，使得预装载腔室处于真空状态，再由真空机械手传输到真空传输腔内，进而实现晶圆从而大气环境传输至真空环境。
相关技术中，预装载腔室包括腔室本体和晶圆支撑架，晶圆支撑架通过螺栓固定于腔室本体的底壁上，晶圆支撑架的下部设置有固定件，为了方便装配，晶圆支撑架与固定件之间需要预留出安装高度，从而方便操作人员安装，但是此部分安装高度致使晶圆支撑架的高度较大，进而占用较大的腔室本体的内部空间，使得腔室本体的容积较大，进而导致预装载腔室的充气和抽气时间较长，从而影响晶圆的传输效率。
发明内容
本发明公开一种预装载腔室及半导体工艺平台，以解决晶圆的传输效率较低的问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种预装载腔室，包括腔室本体和晶圆支撑架；
所述腔室本体开设有容纳腔，所述晶圆支撑架位于所述容纳腔内，所述晶圆支撑架包括第一承载台和第二承载台，所述第一承载台和所述第二承载台均用于承载晶圆，所述第一承载台设置于所述第二承载台的上方，所述第一承载台开设有避让部，所述第二承载台开设有连接部，所述避让部与所述连接部相对设置，固定件可穿过避让部装配于连接部内，所述第二承载台与所述腔室本体通过所述固定件连接。
一种半导体工艺平台，包括真空传输腔室、大气传输腔室和至少一个上述的预装载腔室，所述真空传输腔室的传输口和所述预装载腔室的真空传片口相连通，所述大气传输腔室的传输口与所述大气传片口相连通；
所述真空传输腔室的传输口的中心轴线与对应连通的所述真空传片口的中心轴线相重合；
所述大气传输腔室的传输口的中心轴线与对应连通的所述大气传片口的中心轴线相重合。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明公开的预装载腔室中，晶圆支撑架包括第一承载台和第二承载台，第一承载台和第二承载台均用于承载晶圆，第一承载台和第二承载台叠置，第一承载台开设有避让部，第二承载台开设有连接部，避让部与连接部相对设置，固定件可穿过避让部装配于连接部内。此方案中，固定件可以从避让部穿过，进而进入到连接部内，同时操作人员可以将工具伸入避让部内，以实现对固定件进行紧固操作，晶圆支撑架上的第二承载台通过固定件与腔室本体连接，此时，晶圆支撑架与腔室本体的底壁之间无需预留安装固定件的操作空间，从而降低了晶圆支撑架的整体高度，进而使得容纳腔的容积较小，从而能够缩短预装载腔室的充气和抽气时间，进而提高晶圆的传输效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例公开的半导体工艺平台的结构示意图；
图2～图4为本发明实施例公开的预装载腔室的轴测图；
图5为本发明实施例公开的预装载腔室的俯视图；
图6为本发明实施例公开的预装载腔室的仰视图；
图7至图9为本发明实施例公开的预装载腔室的局部结构的剖视图。
附图标记说明：
100-预装载腔室、110-腔室本体、111-容纳腔、112-盖体、1121-第一观察窗、1122-第二观察窗、113-主体部、1131-第一定位凸起、114-底板、1141-第一接口、1142-第一定位凸起、120-晶圆支撑架、121-第一承载台、1211-避让部、122-第二承载台、1221-连接部、130-固定件、140-支架驱动装置、150-定位件、160-第二密封件、
200-真空传输腔、210-门阀、
300-晶圆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
如图1～图9所示，本发明实施例公开一种预装载腔室100，所述公开的预装载腔室100包括腔室本体110和晶圆支撑架120。
腔室本体110为预装载腔室100的主体部件，其为预装载腔室100的其他组成部件提供安装基础。腔室本体110开设有容纳腔111，晶圆支撑架120位于容纳腔111内。晶圆支撑架120包括第一承载台121和第二承载台122，第一承载台121设置于第二承载台122的上方，第一承载台121和第二承载台122均用于承载晶圆300。第一承载台121和第二承载台122之间需要预留出晶圆300移动所需的间隙，第一承载台121与腔室本体110的顶壁也需要预留出晶圆300移动所需的间隙，从而防止晶圆300在移动的过程中发生碰撞。
可选地，容纳腔111的深度可以为40mm，第一承载台121的承载面与第二承载台122的承载面之间的距离可以为10mm。第一承载台121的承载面与腔室本体110的顶壁之间的距离可以为12mm。第二承载台122的承载面与腔室本体110的底壁之间的距离可以为18mm。当然，还可以为其他数值，本文对此不作限制。
第一承载台121开设有避让部1211，第二承载台122开设有连接部1221，避让部1211与连接部1221相对设置，固定件130可穿过避让部1211装配于连接部1221内，第二承载台122与腔室本体110通过固定件130连接。
具体的操作过程中，第二承载台122背离晶圆300的一侧与腔室本体110的底部相接触，将固定件130可以从避让部1211穿过，进而进入连接部1221内，操作人员的紧固工具可以伸入避让部1211内，然后对固定件130进行紧固。
可选地，避让部1211可以为避让孔，也可以是避让缺口。连接部1221可以为通孔，也可以为螺纹孔。固定件130可以为铆钉，也可以为螺栓。对于避让部1211、连接部1221以及固定件130的具体结构本文不作限制。需要注意的是，避让部1211的最小的端面的面积需要大于固定件130最大的端面的面积，从而能够使得固定件130能够穿过避让部1211。
本发明公开的实施例中，固定件130可以从避让部1211穿过，进而进入到连接部1221内，同时操作人员可以将工具伸入避让部1211内，以实现对固定件130的紧固操作，晶圆支撑架120上的第二承载台122通过固定件130与腔室本体110连接。此时，晶圆支撑架120与腔室本体110的底壁之间无需预留安装固定件130的操作空间，从而降低了晶圆300支撑架120的整体高度，进而使得容纳腔111的容积较小，从而能够缩短预装载腔室100的充气和抽气时间，进而提高晶圆300的传输效率。
本文提供一种腔室本体110的具体结构，当然还可以采用其他结构，本文对此不作限制。具体地，腔室本体110可以包括主体部113、底板114和盖体112，主体部113内可以设有贯通腔，贯通腔是指由主体部113的上端面贯穿至下端面。盖体112和底板114分别可拆卸地设置于主体部113的上端面和下端面，且盖体112的底面、主体部113的贯通腔的内壁和底板114的顶面共同围合形成容纳腔111。第二承载台122通过固定件130固定于底板114。此时，腔室本体110分体设置，当腔室本体110的局部损坏时，可以更换腔室本体110上对应的部件，从而无需对腔室本体110整体进行更换，进而提高了腔室本体110的可维修性能，进而延长了腔室本体110的使用寿命。另外，当预装载腔室100需要加入其它功能时，可以通过更换腔室本体110的底板114或盖体112即可完成，从而使得预装载腔室100能够集成更多的功能，进而提高了预装载腔室100的使用性能。
上述实施例中，底板114可以为上文所述的主体部113的部分底壁，也就是说底板114可以为腔室本体110的部分底壁。盖体112可以为上文所述的主体部113的顶壁，也就是说盖体112可以为腔室本体110的顶壁。
具体地，盖体112与主体部113可以采用螺纹或卡接等连接方式，当然还可以采用其他连接方式文本不作限制。主体部113与底板114也可以采用螺纹或者卡接等连接方式，当然还可以采用其他方式本文不作限制。
进一步地，腔室本体110分体设置，在将腔室本体110组合前，可以先将晶圆支撑架120固定于底板114上，然后再将底板114安装入贯通腔中。此时，晶圆支撑架120固定于底板114的安装过程可以在贯通腔外进行，从而使得具有较大的操作空间，进而不容易造成操作人员的磕碰，提高操作人员的人身安全。需要注意的是，先将晶圆支撑架120固定于底板114上，再将底板114***贯通腔时，主体部113上需要开设避让空间或者设计晶圆支撑架120外轮廓尺寸使其避让贯通腔，从而防止主体部113与晶圆支撑架120发生干涉。
在一种可选的实施例中，底板114内可以设置有冷却装置，冷却装置用于对晶圆支撑架120上的晶圆300进行冷却。此时，底板114为具有冷却功能，从而可以满足晶圆300在加工时需要对晶圆300进行冷却的加工工艺，进而使得预装载腔室100的功能性更强。
可选地，冷却装置可以为水冷型冷却装置，在底板114内设置有水冷用铜管，铜管与冷却水循环***相连通，铜管内可以通入温度较低的冷却水，从而使得底板114保持较低的温度，底板114与温度较高的晶圆300之间形成温度差，进而对晶圆300进行冷却。当然，冷却装置也可以为其他类型的冷却装置，对于冷却装置的具体类型本文不作限制。
或者，在另一种可选的实施例中，底板114内设置有加热装置，加热装置用于对晶圆支撑架120上的晶圆300进行加热。此时，底板114具有加热功能，因此可以对预装载腔室100内的晶圆300进行加热，进而使得预装载腔室100的功能性更强。
可选地，加热装置可以为电热丝，对电热丝进行通电，电热丝温度升高，从而使得底板114保持较高的温度，底板114与温度较低的晶圆300之间形成温度差，进而对晶圆300进行加热。当然，加热装置也可以为其他结构，本文不作限制。
上述实施例中，预装载腔室100设置有功能组件，功能组件能够实现预装载腔室100的多种功能，功能组件可以包括真空规、抽气组件和充气组件等。主体部113上开设有用于晶圆300进出的传片口，功能组件均设置于主体部113，会占用传片口的空间。为此，在另一种可选的实施例中，底板114上可以开设有第一接口1141，第一接口1141与容纳腔111相连通，第一接口1141用于安装功能组件。此方案中，底板114上开设第一接口1141，可以将部分功能组件安装至底板114上，进而使得功能组件占用传片口的空间较小，从而使得预装载腔室100具有较大的传片口。
例如，第一接口1141可以用于安装充气组件，当然，第一接口1141还可以用于安装其他功能组件，本文不作限制。
可选地，第一接口1141的具体尺寸可以根据所安装的功能组件的外形尺寸灵活选择，本文不作限制。
在另一种可选的实施例中，主体部113的侧壁可以开设有相对设置的大气传片口和真空传片口，大气传片口与大气传输腔室相连通，真空传片口与真空传输腔室200相连通。大气传片口的顶面和真空传片口的顶面均与盖体112的底面相平齐，且大气传片口的底面和真空传片口的底面均与底板114的顶面相平齐。此方案中，大气传片口顶面至大气传片口底面的距离为大气传片口的高度，真空传片口顶面至真空传片口底面的距离为真空传片口的高度，大气传片口的高度和真空传片口的高度与容纳腔111的高度相同，此时，整个容纳腔111均用于晶圆300进行传片，从而使得晶圆300具有较大的传片空间，同时，容纳腔111的高度与传片口位置相当，能够进一步减小预装载腔室100的容积，能够进一步缩短预装载腔室100的充气和抽气时间。
进一步地，大气传片口的中心轴线与真空传片口的中心轴线的相交点与晶圆支撑件上承载的晶圆300的中心的连线垂直于晶圆300。也就是说，晶圆300在预装载腔室100与真空传输腔室200之间的传输路径沿真空传片口的中心轴线传输，进而实现晶圆300在预装载腔室100与真空传输腔室200之间的直进直出，进而使得晶圆300在进出预装载腔室100时无需调整位置，提高晶圆300的传输效率。
为了方便对容纳腔111内的晶圆300进行观测，在另一种可选的实施例中，盖体112可以开设有第一观察窗1121，主体部113的侧壁可以开设有第二观察窗1122，第一观察窗1121和第二观察窗1122均可以用于观察晶圆300在容纳腔111内的位置。此方案中，第一观察窗1121可以对晶圆300的中心区域进行观测，第二观察窗1122可以对晶圆300的边缘进行观测，通过第一观察窗1121和第二观察窗1122能够准确的观测晶圆300在容纳腔111内的位置，从而便于对晶圆300的位置进行调整维护。
上述实施例中，底板114上安装有晶圆支撑架120，因此底板114与主体部113的安装位置精度较低，有可能影响晶圆支撑架120在容纳腔111内的安装精度。基于此，在另一种可选的实施例中，底板114的下端可以设置有第一定位凸台1142，贯通腔的内壁朝向底板114的一侧可以设有第二定位凸台1131，底板114可以***贯通腔内，第一定位凸台1142与第二定位凸台1131相抵接，且第一定位凸台1142与第二定位凸台1131可拆卸连接。此时，第一定位凸台1142和第二定位凸台1131能够定位底板114与主体部113的安装位置，从而提高底板114与主体部113的安装精度，进而提高晶圆300支撑架120在容纳腔111内的安装精度。同时，底板114通过贯通腔***主体部113内，可使容纳腔111的深度分别与大气传片口和真空传片口的上下位置平齐，进一步减小了容纳腔的容积。
进一步地，主体部113与盖体112之间也可以采用凸台结构定位，本文在此不再赘述。
为了提高腔室本体110的装配的密封性能，在另一种可选的实施例中，盖体112与主体部113之间可以设有第一密封件，此时，第一密封件能够封堵盖体112与主体部113之间的间隙，从而提高盖体112与主体部113之间的密封性能，进而提高腔室本体110的密封性能。
当然，底板114与主体部113之间也可以设有第二密封件160。具体地，第一定位凸台1142与第二定位凸台1131之间设有第二密封件160。此时，第二密封件160能够封堵第一定位凸台1142与第二定位凸台1131之间的间隙，从而提高底板114与主体部113之间的密封性能，进一步提高腔室本体110的密封性能。
上述实施例中，晶圆支撑架120的数量可以为一个完整的支架，支架的两端形成第一承载台121和第二承载台122，此时，为了使得晶圆放置的更加稳定，晶圆支撑架120需要具有较大的体积，然而晶圆支撑架120的体积较大，进而使得晶圆支撑架120占用较大的容纳腔111，进而不利于预装载腔室100传输晶圆。
基于此，在另一种可选的实施例中，晶圆支撑架120可以包括至少两个子支撑架，至少两个子支撑架可以间隔设置，子支撑架可以包括上支架和下支架，上支架固定于下支架上，避让部1211可以开设于上支架上，连接部1221可以开设于下支架上，全部的上支架可以形成第一承载台121，也就是说，全部的上支架共同支撑位于同一个支撑面的晶圆300。全部的下支架可以形成第二承载台122，也就是说，全部的下支架共同支撑位于同一个支撑面的晶圆300。此方案中，至少两个子支撑架可以支撑于晶圆300的至少两侧，从而使得晶圆300支撑更加稳定，同时，可以将减小晶圆支撑架120的体积，从而使得晶圆支撑架120占用容纳腔111的空间较小，更有利于预装载腔室100传输晶圆300。
可选地，如图4所示，子支撑架的数量可以为三个，三个子支撑架可以间隔设置，此时三个子支撑架分别支撑在晶圆300上的不同的三点，从而使得晶圆300支撑更加稳定。当然，子支撑架的数量可以其他数量，本文不作限制。
在另一种可选的实施例中，下支架与腔室本体110可以通过定位件150定位配合。此方案能够提高晶圆支撑架120与腔室本体110的安装精度，进而提高预装载腔室100的装配精度。可选地，定位件150可以为定位销，当然还可以采用其他定位结构，本文不作限制。
基于本发明上述任一实施例的预装载腔室100，本发明实施例还公开一种半导体工艺平台，所公开的半导体工艺平台包括至少一个上述任一实施例的预装载腔室100。
本发明公开的半导体工艺平台还包括真空传输腔室200，真空传输腔室200的传输口和预装载腔室100的真空传片口相连通。
真空传输腔室200的传输口的中心轴线与对应连通的真空传片口的中心轴线相重合。此方案中，晶圆300在预装载腔室100与真空传输腔室200之间的传输路径沿真空传片口的中心轴线传输，进而实现晶圆300在预装载腔室100与真空传输腔室200之间的直进直出，进而使得晶圆300在进出预装载腔室100时无需调整位置，提高晶圆300的传输效率。
可选地，真空传输腔室200设置有门阀210，预装载腔室100可以通过螺栓与门阀210固定连接，此时，真空传输腔室200与预装载腔室100可拆卸连接。
在另一种可选的实施例中，半导体工艺平台还包括大气传输腔室，大气传输腔室的传输口和预装载腔室100的大气传片口相连通，且大气传输腔室的传输口的中心轴线与对应连通的大气传片口的中心轴线相重合，此方案能够实现晶圆300在预装载腔室100与大气传输腔室之间的直进直出，进而提高晶圆300的传输效率。
在另一种可选的实施例中，预装载腔室100的数量可以为两个，两个预装载腔室100的大气传片口的中心轴线相平行。此时，半导体工艺平台的两个预装载腔室100可以交替使用，进而能够提高半导体加工平台的加工效率。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种预装载腔室，其特征在于，包括腔室本体(110)和晶圆支撑架(120)；
所述腔室本体(110)开设有容纳腔(111)，所述晶圆支撑架(120)位于所述容纳腔(111)内，所述晶圆支撑架(120)包括第一承载台(121)和第二承载台(122)，所述第一承载台(121)和所述第二承载台(122)均用于承载晶圆(300)，所述第一承载台(121)设置于所述第二承载台(122)的上方，所述第一承载台(121)开设有避让部(1211)，所述第二承载台(122)开设有连接部(1221)，所述避让部(1211)与所述连接部(1221)相对设置，固定件(130)可穿过所述避让部(1211)装配于所述连接部(1221)内，所述第二承载台(122)与所述腔室本体(110)通过所述固定件(130)连接。
2.根据权利要求1所述的预装载腔室，其特征在于，所述腔室本体(110)包括主体部(113)、底板(114)和盖体(112)，所述主体部(113)内设有贯通腔，所述盖体(112)和所述底板(114)分别可拆卸地设置于所述主体部(113)的上端面和下端面，且所述盖体(112)的底面、所述主体部(113)的贯通腔的内壁和所述底板(114)的顶面共同围合形成所述容纳腔(111)，所述第二承载台(122)通过所述固定件(130)固定于所述底板(114)。
3.根据权利要求2所述的预装载腔室，其特征在于，所述底板(114)内设置有冷却装置，所述冷却装置用于对所述晶圆支撑架(120)上的晶圆进行冷却；和/或
所述底板(114)内设置有加热装置，所述加热装置用于对所述晶圆支撑架(120)上的所述晶圆(300)进行加热。
4.根据权利要求2所述的预装载腔室，其特征在于，所述主体部(113)的侧壁开设有相对设置的大气传片口和真空传片口，所述大气传片口和所述真空传片口均与所述容纳腔(111)相连通，所述大气传片口的顶面和所述真空传片口的顶面均与所述盖体(112)的底面相平齐，且所述大气传片口的底面和所述真空传片口的底面均与所述底板(114)的顶面相平齐。
5.根据权利要求4所述的预装载腔室，其特征在于，所述大气传片口的中心轴线与所述真空传片口的中心轴线的相交点与所述晶圆支撑架(120)上承载的所述晶圆(300)的中心的连线垂直于所述晶圆(300)。
6.根据权利要求2所述的预装载腔室，其特征在于，所述盖体(112)开设有第一观察窗(1121)，所述主体部(113)的侧壁开设有第二观察窗(1122)，所述第一观察窗(1121)和所述第二观察窗(1122)均用于观察所述晶圆(300)在容纳腔(111)内的位置。
7.根据权利要求2所述的预装载腔室，其特征在于，所述底板(114)的下端设置有第一定位凸台(1142)，所述贯通腔的内壁朝向所述底板的一侧设有第二定位凸台(1131)，所述底板(114)***所述贯通腔内，所述第一定位凸台(1142)与所述第二定位凸台(1131)相抵接，且所述第一定位凸台(1142)与所述第二定位凸台(1131)可拆卸连接。
8.根据权利要求7所述的预装载腔室，其特征在于，所述盖体(112)与所述主体部(113)之间设有第一密封件；和/或，
所述第一定位凸台(1142)与所述第二定位凸台(1131)之间设有第二密封件(160)。
9.根据权利要求1所述的预装载腔室，其特征在于，所述晶圆支撑架(120)包括至少两个子支撑架，所述的至少两个子支撑架间隔设置，所述子支撑架包括上支架和下支架，所述上支架固定于所述下支架上，所述避让部(1211)开设于所述上支架上，所述连接部(1221)开设于所述下支架上，全部所述的上支架形成所述第一承载台(121)，全部的所述下支架形成所述第二承载台(122)。
10.根据权利要求9所述的预装载腔室，其特征在于，所述下支架与所述腔室本体(110)通过定位件(150)定位配合。
11.一种半导体工艺平台，包括真空传输腔室(200)、大气传输腔室和至少一个权利要求1至10中任一项所述的预装载腔室，所述真空传输腔室(200)上的传输口与真空传片口相连通，所述大气传输腔室的传输口与所述大气传片口相连通；
所述真空传输腔室(200)的传输口的中心轴线与对应连通的所述真空传片口的中心轴线相重合；
所述大气传输腔室的传输口的中心轴线与对应连通的所述大气传片口的中心轴线相重合。
12.根据权利要求11所述的半导体工艺平台，其特征在于，所述预装载腔室(100)的数量为两个，两个所述预装载腔室(100)的大气传片口的中心轴线相平行。
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