CN208954947U - 晶圆处理装置和多腔室晶圆处理设备 - Google Patents

Abstract

一种晶圆处理装置和多腔室晶圆处理设备，所述晶圆处理装置包括：处理腔室，所述处理腔室内相对设置有喷淋头和加热器；存储室，与所述处理腔室相邻设置，用于存储主挡板和副挡板，存储室与处理腔室之间通过一传送口连通，传送口处设置有一门阀，用于控制所述传送口的开启与闭合；机械手，设置于所述存储室内，具有两个独立的运动端，用于分别抓取所述主挡板和副挡板，当需要对晶圆进行预加热处理时，所述机械手用于将主挡板移动至所述喷淋头和所述加热器之间；且在主挡板移动过程中，所述机械手还用于控制所述副挡板位于所述主挡板下方，跟随所述主挡板同步移动。所述晶圆处理装置能够避免对晶圆进行预加热时产生的挥发性气体吸附于喷淋头上。

Description

晶圆处理装置和多腔室晶圆处理设备

技术领域

本实用新型涉及半导体设备领域，尤其涉及一种晶圆处理装置和多腔室晶圆处理设备。

背景技术

在半导体芯片制造业中，预加热(Preheating)是设备中的常见功能。其原理是在晶圆工艺之前，用加热方式使晶圆表面残余物质变为气体后再被泵抽走的过程。晶圆表面残余物质的成分通常是晶圆在前道工艺结束后的残余物。但实际情况是，腔体中加热器对晶圆进行预加热，大部分残余气体会被抽走，但仍有少部分残余气体会附着在喷淋头上。附着在喷淋头上的残余气体可能会凝结成固体杂质，也可能与后续工艺中喷淋头喷出的工艺气体发生化学反应生成固体杂质。这样会造成喷淋头孔洞堵塞、固体杂质掉落到加热器或晶圆表面，导致腔体的维护周期变短。

如何避免预加热过程的残余气体附着于喷淋头上，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种晶圆处理装置和多腔室晶圆处理设备，避免预加热过程中残余气体附着于喷淋头上。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种晶圆处理装置，包括：处理腔室，所述处理腔室内相对设置有喷淋头和加热器，所述加热器用于放置晶圆；存储室，与所述处理腔室相邻设置，用于存储两个挡板，分别为主挡板和副挡板，所述存储室与所述处理腔室之间通过一传送口连通，所述传送口处设置有一门阀，用于控制所述传送口的开启与闭合；机械手，设置于所述存储室内，所述机械手具有两个独立的运动端，用于分别抓取所述主挡板和副挡板，当需要对晶圆进行预加热处理时，所述机械手用于将主挡板移动至所述喷淋头和所述加热器之间；且在主挡板移动过程中，所述机械手还用于控制所述副挡板位于所述主挡板下方，跟随所述主挡板同步移动；在主挡板位置固定时，所述机械手用于将所述副挡板收回至所述存储室内。

可选的，所述副挡板的尺寸大于所述主挡板的尺寸。

可选的，所述机械手包括底座和两个可伸缩机械臂，所述可伸缩机械臂一端连接至所述底座，另一端用于抓取所述挡板，所述可伸缩机械臂用于通过伸缩运动将挡板在存储室与处理腔室之间移动。

可选的，所述机械手包括底座和两个机械臂，所述机械臂一端通过一转轴与所述底座连接，另一端用于抓取所述挡板，所述机械臂用于通过绕所述转轴旋转将挡板在存储室与处理腔室之间移动。

可选的，所述主挡板具有至少一粗糙表面，当所述机械手将主挡板移动至所述喷淋头与所述加热器之间时，所述粗糙表面朝向所述加热器。

可选的，所述粗糙表面包括锥形凸起层、磨砂表面以及喷砂处理后表面中的至少一种。

可选的，所述传送口边缘设置有喷气单元，所述喷气单元用于连接至惰性气体源，在所述门阀开启时，在传送口处喷气，形成位于存储室与处理腔室之间的气帘。

可选的，所述主挡板内设置有真空管路，所述真空管路一端连通至所述主挡板表面，另一端连通至抽气单元。

可选的，所述喷淋头和所述主挡板均为圆形，所述主挡板的直径大于所述喷淋头的直径。

本实用新型的技术方案还提供一种多腔室晶圆处理设备，包括至少两个上述任一项所述的晶圆处理装置。

本实用新型的晶圆处理装置包括一用于存储主挡板和副挡板的存储室，能够在处理腔室对晶圆进行预加热的过程中，将主挡板设置于处理腔室的加热器与喷淋头之间，避免预加热过程中晶圆表面挥发的气体附着于喷淋头上；并且在移动主挡板的过程中，副挡板位于所述主挡板下方跟随主挡板移动，能够承接主挡板上掉落的杂质颗粒。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施方式的晶圆处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型一具体实施方式的晶圆处理装置的主挡板和副挡板移动至处理腔室内的结构示意图；

图3至图4为本实用新型一具体实施方式的晶圆处理装置的结构示意图；

图5至图7为本实用新型一具体实施方式的主挡板的结构示意图；

图8A至图8D为本实用新型一具体实施方式的对晶圆进行预加热的各个过程中，所述主挡板和副挡板的位置示意图；

图9为本实用新型一具体实施方式的晶圆处理装置的结构示意图；

图10为本实用新型一具体实施方式的多腔室晶圆处理设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的晶圆处理装置和多腔室晶圆处理设备的具体实施方式做详细说明。

请参考图1，为本实用新型一具体实施方式的晶圆处理装置的结构示意图。

所述晶圆处理装置包括：处理腔室110、存储室120、设置于所述存储室120内的机械手130以及两个挡板，分别为主挡板121以及副挡板122。

所述处理腔室110内设置有喷淋头201和加热器202，所述喷淋头201和加热器202相对设置。该具体实施方式中，所述喷淋头201设置于所述处理腔室110的顶部，所述加热器202设置于所述喷淋头201的下方。所述加热器202具有水平表面，用于放置待处理的晶圆。例如，所述加热器202可以为具有加热功能的晶圆基台。所述喷淋头201用于在半导体处理过程中，向放置于加热器202表面的晶圆喷出工艺气体。

在对晶圆进行预加热的过程中，待处理晶圆放置于加热器202表面，随着加热器202对晶圆的预加热，晶圆表面的化学残留会挥发为气体。

所述存储室120与所述处理腔室110相邻设置，用于存储所述主挡板121和副挡板122。所述存储室120与处理腔室110具有独立的腔室空间。该具体实施方式中，所述存储室120与处理腔室110之间具有一共同的腔室壁。为了便于在存储室120与处理腔室110之间传递所述主挡板121和副挡板122，所述存储室120与处理腔室110之间通过一传送口连通，所述传送口处设置有一门阀111，用于控制所述传送口的开启与闭合。所述门阀111可以为升降式门阀111，通过一控制器控制所述门阀111的升降状态。在其他具体实施方式中，也可以采用其他类型的门阀111用于控制所述传送口的开启与闭合。

在其他具体实施方式中，所述存储室120与处理腔室110也可以分开设置。此时，所述存储室120与处理腔室110之间可以通过一传送通道连通，主挡板121和副挡板122可以经由所述传送通道在存储室120与处理腔室110之间传送。

所述机械手130，设置于所述存储室120内，所述机械手130具有两个独立的运动端，分别用于抓取所述主挡板121和副挡板122。当所述加热器202需要对晶圆进行预加热处理时，所述机械手130用于将主挡板121移动至所述喷淋头201和所述加热器202之间，吸附并阻挡晶圆表面挥发的气体向上流动，避免晶圆表面挥发气体与喷淋头201接触，防止在喷淋头201表面形成杂质沉积而堵塞喷淋头201。

同时，在移动所述主挡板121的过程中，所述机械手130还用于控制所述副挡板122位于所述主挡板121下方，跟随所述主挡板121同步移动；在主挡板121位置固定时，所述机械手130用于将所述副挡板122收回至所述存储室120内。所述副挡板122在所述主挡板121移动过程中，位于所述主挡板121下方，可以避免吸附于所述主挡板121上吸附的杂质颗粒掉落至加热器202或晶圆表面。

所述机械手130包括底座131、第一机械臂132和第二机械臂133。该具体实施方式中，所述第一机械臂132和第二机械臂133均为可伸缩机械臂，且所述第二机械臂133位于所述第一机械臂132下方。所述底座131固定于所述存储室120内，所述第一机械臂132和第二机械臂133的一端连接至所述底座131，另一端分别用于抓取所述主挡板121和副挡板122。所述第一机械臂132和第二机械臂133用于通过伸缩运动将主挡板121和副挡板122在存储室120与处理腔室110之间移动。在该具体实施方式中，所述第一可伸缩机械臂132和第二可伸缩机械臂133可在一维方向上进行伸缩运动。

请参考图2，所述第一机械臂132和第二机械臂133可通过所述传送口112伸至处理腔室110内，将主挡板121和副挡板122置于喷淋头201与加热器202之间，且副挡板122位于所述主挡板121下方。可以通过调整所述第一机械臂132、第二机械臂133的高度，来调整主挡板121和副挡板122的高度。

请参考图3和图4，在另一具体实施方式中，所述机械手包括底座401、第一机械臂402以及第二机械臂(图中未示出)。所述图3和图4均为俯视示意图，由于第二机械臂及副挡板均位于所述第一机械臂402及主挡板121下方被遮挡，因此图3和图4中未示出第二机械臂及副挡板。

以所述第一机械臂402及主挡板121为示例，图3为主挡板121位于所述存储室120内的俯视示意图；图4为所述主挡板121位于所述处理腔室110内的俯视示意图。所述第一机械臂402一端通过一转轴与所述底座401连接，另一端用于抓取所述主挡板121。所述第一机械臂402可绕所述转轴在水平面内旋转。所述底座401靠近所述传送口112设置，第一机械臂402绕转轴旋转的过程中，可通过所述传送口112，进入所述处理腔室110内，从而将主挡板121送入处理腔室110内，置于喷淋头与加热器202(请参考图3)之间。所述第一机械臂402可以为固定长度，也可以具有伸缩功能，以进一步调整主挡板121的位置。所述第二机械臂与第一机械臂402具有相同的结构，能够以同样的方式移动副挡板，在此不再赘述。

为了使得主挡板121能够起到有效的阻挡作用，所述主挡板121的尺寸大于喷淋头201的尺寸。在该具体实施方式中，所述喷淋头201为圆形，所述主挡板121也为圆形，且所述主挡板121的直径大于所述喷淋头201的直径。在其他具体实施方式中，所述主挡板121也可以为矩形、多边形、圆形等的任意一种。

所述主挡板121位于所述喷淋头201与所述加热器202之间时，所述主挡板121与所述喷淋头201之间的距离小于所述主挡板121与所述加热器202之间的距离，对所述喷淋头201起到较好的遮挡作用。较佳的，所述主挡板121与喷淋头201之间的距离小于10cm。

为了提高主挡板121对晶圆140表面挥发的气体的吸附能力，所述主挡板121还可以具有至少一粗糙表面，当所述机械手130将主挡板121移动至所述喷淋头201与所述加热器202之间时，所述粗糙表面朝向所述加热器202。所述粗糙表面能够增大气体与主挡板121的接触面积，从而提高主挡板121对气体的吸附能力。

请参考图5，在一个具体实施方式中，所述主挡板121的粗糙表面包括锥形凸起层，具体的，所述粗糙表面上分布有金字塔形凸起601。请参考图6，在另一具体实施方式中，所述粗糙表面上分布有半球形凸起701。

在其他具体实施方式中，所述主挡板121的粗糙表面还可以为磨砂表面，或者喷砂处理后表面等各种形式。

该具体实施方式中，所述主挡板121仅一侧表面为粗糙表面，用于朝向加热器202设置。在其他具体实施方式中，所述主挡板121的上下表面均为粗糙表面。

请参考图7，为了进一步提高主挡板121对晶圆140表面挥发气体的吸附作用，在另一具体实施方式中，所述主挡板121内还设置有真空管路801，所述真空管路801一端连通至所述主挡板121表面，另一端连通至抽气单元。部分所述真空管路801可设置于第一机械臂132内，以延伸至抽气单元。在对晶圆预加热的过程中，所述主挡板121一方面能够阻挡挥发气体向上流动与喷淋头201接触，并对挥发气体进行吸附；另一方面，可以通过所述真空管路801，将挥发气体直接从处理腔室110内抽出。

为了提高在主挡板121移动过程中，副挡板122对主挡板121上掉落的杂质的承接作用，所述副挡板122的尺寸可以大于所述主挡板121的尺寸。在该具体实施方式中，所述主挡板122和副挡板121均为圆形，且所述副挡板121的直径大于所述主挡板122的直径。

请参考图8A～8D，为本实用新型一具体实施方式中，对晶圆进行预加热的各个过程中，所述主挡板121和副挡板122的位置示意图。

请参考图8A，当所述晶圆处理装置需要对待处理晶圆进行预加热处理时，在晶圆进入所述处理腔室110之前，同时将所述主挡板121和副挡板122移动至所述处理腔室110内，使得所述主挡板121位于所述喷淋头201和加热器202之间，移动过程中，所述副挡板122位于所述主挡板121正下方，用于承接所述主挡板121上掉落的杂质颗粒。

请参考图8B，将所述副挡板122自所述处理腔室110内移出，收回至所述存储室120内；晶圆140进入所述处理腔室110内，置于所述加热器202上，对所述晶圆140进行预加热处理。

请参考图8C，预加热处理结束之后，将所述副挡板122移入所述处理腔室110内，至所述主挡板121的正下方。

请参考图8D，同时将所述主挡板121和副挡板122收回至所述存储室120内，并关闭所述门阀111，将所述存储室120和处理腔室110隔离。喷淋头201向晶圆140表面喷洒工艺气体，对所述晶圆140进行半导体工艺处理。

请再次参考图8B，所述晶圆140在进行预加热处理时，所述存储室120与处理腔室110之间的门阀111为打开状态，处理腔室110与存储室120之间通过传送口112连通。对晶圆预加热产生的挥发气体可能会进入存储室120内，对存储室120造成污染，导致维护时清理困难。

请参考图9，在另一具体实施方式中，所述传送口112边缘设置有喷气单元901，所述喷气单元901用于连接至惰性气体源，在所述门阀111开启时，在传送口112处喷气，形成位于存储室120与处理腔室110之间的气帘，使得处理腔室110与存储室120之间无法进行气体交换，从而阻挡处理腔室110内的气体进入存储室120内。

本实用新型的具体实施方式还提供一种多腔室晶圆处理设备，包括至少两个如上述具体实施方式中所述的晶圆处理装置。具体的，请参考图10，所述多腔室晶圆处理设备包括多个处理腔室110，每个处理腔室110一侧均设置有存储室120，用于存储主挡板121和副挡板(图中未示出)。当某一处理腔室110内需要对晶圆140进行预加热处理时，该处理腔室110对应的存储室120内的主挡板121通过机械手130被送入该处理腔室110内，置于喷淋头与加热器之间；当结束预加热过程，再由所述机械手130将主挡板121收回所述存储室120内。在移动所述主挡板121的过程中，所述机械手130控制副挡板位于所述主挡板121下方，跟随所述主挡板121移动，承接所述主挡板121在移动过程中，掉落的杂质颗粒，避免污染所述处理腔室110以及待处理的晶圆140。

各个处理腔室110之间形成一传送腔室1101，所述传送腔室1101内设置有传输装置1102，用于在各个处理腔室110之间传送待处理的晶圆140。一个具体实施方式中，所述传输装置1102为传送臂结构。

本实用新型的晶圆处理装置包括一用于存储主挡板和副挡板的存储室，能够在处理腔室对晶圆进行预加热的过程中，将主挡板设置于处理腔室的加热器与喷淋头之间，避免预加热过程中晶圆表面挥发的气体附着于喷淋头上；并且在移动主挡板的过程中，副挡板位于所述主挡板下方跟随主挡板移动，能够承接主挡板上掉落的杂质颗粒。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：

处理腔室，所述处理腔室内相对设置有喷淋头和加热器，所述加热器用于放置晶圆；

存储室，与所述处理腔室相邻设置，用于存储两个挡板，分别为主挡板和副挡板，所述存储室与所述处理腔室之间通过一传送口连通，所述传送口处设置有一门阀，用于控制所述传送口的开启与闭合；

机械手，设置于所述存储室内，所述机械手具有两个独立的运动端，用于分别抓取所述主挡板和副挡板，当需要对晶圆进行预加热处理时，所述机械手用于将主挡板移动至所述喷淋头和所述加热器之间；且在主挡板移动过程中，所述机械手还用于控制所述副挡板位于所述主挡板下方，跟随所述主挡板同步移动；在主挡板位置固定时，所述机械手用于将所述副挡板收回至所述存储室内。

2.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述副挡板的尺寸大于所述主挡板的尺寸。

3.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述机械手包括底座和两个可伸缩机械臂，所述可伸缩机械臂一端连接至所述底座，另一端用于抓取所述挡板，所述可伸缩机械臂用于通过伸缩运动将挡板在存储室与处理腔室之间移动。

4.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述机械手包括底座和两个机械臂，所述机械臂一端通过一转轴与所述底座连接，另一端用于抓取所述挡板，所述机械臂用于通过绕所述转轴旋转将挡板在存储室与处理腔室之间移动。

5.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述主挡板具有至少一粗糙表面，当所述机械手将主挡板移动至所述喷淋头与所述加热器之间时，所述粗糙表面朝向所述加热器。

6.根据权利要求5所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述粗糙表面包括锥形凸起层、磨砂表面以及喷砂处理后表面中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述传送口边缘设置有喷气单元，所述喷气单元用于连接至惰性气体源，在所述门阀开启时，在传送口处喷气，形成位于存储室与处理腔室之间的气帘。

8.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述主挡板内设置有真空管路，所述真空管路一端连通至所述主挡板表面，另一端连通至抽气单元。

9.根据权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述喷淋头和所述主挡板均为圆形，所述主挡板的直径大于所述喷淋头的直径。

10.一种多腔室晶圆处理设备，其特征在于，包括至少两个如权利要求1至9中任一项所述的晶圆处理装置。