載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法
【專利摘要】本發(fā)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，所述夾盤具有收容于所述腔室的夾座，所述夾座用于放置基板，所述夾座的外邊緣設(shè)有至少兩個凹槽；支撐架，所述支撐架收容于所述腔室并位于所述夾座的上方，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(shù)個支撐臺，每一支撐臺具有一承載部，所述承載部位于所述夾座的凹槽內(nèi)，各連接部上同一層的承載部與所述夾座平行并能托住一片基板；及至少一升降機構(gòu)，用于升高或降低所述支撐架的連接部。本發(fā)明載鎖腔結(jié)構(gòu)簡單，能夠處理多片基板，因此提高了工藝效率。本發(fā)明還公開了使用該載鎖腔處理基板的方法。
【專利說明】載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體器件制造裝置，尤其涉及一種載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體器件的制造過程中，常用載鎖腔作為真空腔與大氣之間的中轉(zhuǎn)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于對半導體基板進行預加熱或后冷卻，由此減少半導體基板在工藝腔中的占用時間。
[0003]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(jié)構(gòu)構(gòu)成的腔體，其中兩個腔體作為裝載腔用于裝載工藝前的大面積基板，另外兩個腔體作為卸載腔用于裝載工藝后的大面積基板。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臺。在裝載腔的載物臺上設(shè)有用于預熱大面積基板的預熱部件，在卸載腔的載物臺上設(shè)有用于降低大面積基板溫度的冷卻部件。大面積基板通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(tài)。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(shè)置有真空機械手用于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(tài)，即裝載腔或卸載腔中壓強與傳輸腔中的一致。
[0004]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，然后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并放置在裝載腔的載物臺上，裝載腔的第一出入口關(guān)閉，裝載腔被抽真空，放置在裝載腔的載物臺上的大面積基板被加熱。大面積基板被加熱至設(shè)定溫度后，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并將大面積基板放入工藝腔中進行工藝處理。工藝處理結(jié)束后，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并放置在卸載腔的載物臺上進行冷卻。大面積基板的溫度冷卻至設(shè)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。
[0005]由上述可知，使用該載鎖腔對大面積基板預加熱或后冷卻時，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(xiàn)代工藝的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對上述【背景技術(shù)】存在的缺陷提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠提高工藝效率的載鎖腔。[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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，所述夾盤具有收容于所述腔室的夾座，所述夾座用于放置基板，所述夾座的外邊緣設(shè)有至少兩個凹槽；支撐架，所述支撐架收容于所述腔室并位于所述夾座的上方，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(shù)個支撐臺，每一支撐臺具有一承載部，所述承載部位于所述夾座的凹槽內(nèi)，各連接部上同一層的承載部與所述夾座平行并能托住一片基板；及至少一升降機構(gòu)，用于升高或降低所述支撐架的連接部。
[0008]本發(fā)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:
[0009]a)向腔室內(nèi)注入惰性氣體直至腔室內(nèi)的壓強與外界大氣壓一致；
[0010]b)打開第一真空閥門，并將數(shù)片基板放置在承載部上；
[0011]c)關(guān)閉第一真空閥門，并將腔室抽真空；
[0012]d)降低支撐架，使最下層的承載部上的基板位于夾座的上方并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；
[0013]e)升高支撐架，已被處理的基板由最下層的承載部托?。?br> [0014]f)打開第二真空閥門，并將已被處理的基板從腔室中取走；
[0015]g)重復上述步驟drf)直到承載部上的基板都被處理并從腔室中取走。
[0016]本發(fā)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:
[0017]a)將腔室抽真空；
[0018]b)打開第二真空閥門，并將一片基板放置在頂層的承載部上；
[0019]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；
[0020]d)升高支撐架，已被處理的基板由頂層的承載部托??；
[0021]e)重復上述步驟brd)直到所有層的承載部都有托住已被處理的基板；
[0022]f)關(guān)閉第二真空閥門，并向腔室內(nèi)注入惰性氣體直至腔室內(nèi)的壓強與外界大氣壓一致；
[0023]g)打開第一真空閥門，并將已被處理的基板從腔室中取走。
[0024]綜上所述，本發(fā)明載鎖腔結(jié)構(gòu)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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明載鎖腔的剖面圖。
[0026]圖2是本發(fā)明載鎖腔的夾盤與支撐架組裝后的立體圖。
[0027]圖3是支撐臺的立體圖。
[0028]圖4是夾盤的立體圖。
[0029]圖5是夾盤的剖面圖。
[0030]圖6是使用本發(fā)明載鎖腔加熱兩片基板的工藝流程示意圖。
[0031]圖7是使用本發(fā)明載鎖腔冷卻兩片基板的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合圖式予以詳細說明。
[0033]請參閱圖1和圖2，本發(fā)明載鎖腔100包括腔室10、夾盤20、支撐架30、至少一升降機構(gòu)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(guān)閉腔室10。
[0034]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收容于腔室10內(nèi)，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有四個且對稱分布在夾座21的外邊緣。
[0035]支撐架30收容于腔室10內(nèi)并位于夾座21的上方，支撐架30具有圓環(huán)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(shù)個支撐臺33，該數(shù)個支撐臺33由層疊配置的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，支撐臺33與連接部32垂直連接且與夾盤20的夾座21平行，每相鄰的兩個支撐臺33之間間隔一定距離。
[0036]請結(jié)合圖3，每個支撐臺33具有與連接部32垂直相連的基部331，該基部331用于增大連接部32間的距離，以便能夠?qū)⒒宸胖迷趭A盤20的夾座21上。基部331向下傾斜形成傾斜的引導部333后再向支撐架30的軸心方向水平延伸形成承載部332，承載部332收容于夾座21的相應凹槽23內(nèi)。每個支撐臺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。
[0037]請參閱圖1，在本實施例中，升降機構(gòu)40有兩個且設(shè)置在腔室10的外部，升降機構(gòu)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(gòu)40，該四個升降機構(gòu)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。
[0038]請參閱圖5，加熱裝置60和冷卻裝置70分別設(shè)置在夾盤20內(nèi)，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(huán)裝置。溫度傳感器80設(shè)置在夾盤20內(nèi)用來探測夾座21的溫度。
[0039]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(guān)閉。向腔室10內(nèi)注入氮氣或其他惰性氣體以調(diào)節(jié)腔室10內(nèi)的壓強直到腔室10內(nèi)的壓強與外界大氣壓一致，然后打開第一真空閥門11，大氣機械手(圖中未示)將數(shù)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平行并托住一片基板。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，圖中僅不意兩片基板。等到數(shù)片基板都放置在承載部332上后，關(guān)閉第一真空閥門11，腔室10被抽真空，腔室10內(nèi)的壓強與傳輸腔內(nèi)的壓強一致。如果承載部332上的基板需要加熱，升降機構(gòu)40降低支撐架30，位于最下層的承載部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(gòu)40降低支撐架30使位于最下層的承載部332上的基板降低并被放到已預先冷卻的夾座21上。當基板的溫度達到預設(shè)的溫度后，升降機構(gòu)40升高支撐架30，已被加熱或冷卻的基板仍位于最下層的承載部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。采用相同的方式，承載部332上的基板被逐一加熱或冷卻并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，而通過馬達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。
[0040]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(guān)閉。腔室10被抽真空，腔室10內(nèi)的壓強與傳輸腔內(nèi)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(gòu)40降低支撐架30，位于頂層的承載部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，位于頂層的承載部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(shè)的溫度后，升降機構(gòu)40升高支撐架30，已被冷卻或加熱的基板仍位于頂層的承載部332上。真空機械手將另一片基板放置在第二層的承載部332上并以相同的方式對該層的承載部332上的基板冷卻或加熱，這里所述的第二層緊鄰頂層，采用相同的方式，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(guān)閉第二真空閥門12，向腔室10內(nèi)注入氮氣或其他惰性氣體，直到腔室10內(nèi)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，而通過馬達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。
[0041]使用本發(fā)明載鎖腔100處理基板的方法包括如下步驟:
[0042]步驟11:向腔室10內(nèi)注入氮氣或其他惰性氣體以調(diào)節(jié)腔室10內(nèi)壓強，直至腔室10內(nèi)的壓強與外界大氣壓一致；
[0043]步驟12:打開第一真空閥門11，并將數(shù)片基板分別放置在每一層的承載部332上；
[0044]步驟13:關(guān)閉第一真空閥門11，并對腔體10抽真空，使腔體10內(nèi)的壓強與傳輸腔內(nèi)的壓強一致；
[0045]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上的基板位于夾座21的上方并與夾座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；
[0046]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??；
[0047]步驟16:打開第二真空閥門12，將位于最下層的承載部332上的基板從腔室10中取走；
[0048]步驟17:重復步驟14-16，直到各層的承載部332上的基板被處理并從腔室10中取走。
[0049]使用本發(fā)明載鎖腔100處理基板的另一方法包括如下步驟:
[0050]步驟21:對腔體10抽真空，使腔體10內(nèi)的壓強與傳輸腔內(nèi)的壓強一致；
[0051]步驟22:打開第二真空閥門12，并將一片基板放置在頂層的承載部332上；
[0052]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上或者位于夾座21的上方并與夾座21保持一定距離進行處理；
[0053]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；
[0054]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；
[0055]步驟26:關(guān)閉第二真空閥門12，并向腔室10內(nèi)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；
[0056]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。
[0057]由上述可知，本發(fā)明載鎖腔100結(jié)構(gòu)簡單并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。
[0058]綜上所述，本發(fā)明載鎖腔及使用該載鎖腔處理基板的方法通過上述實施方式及相關(guān)圖式說明，己具體、詳實的揭露了相關(guān)技術(shù)，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以據(jù)以實施。而以上所述實施例只是用來說明本發(fā)明，而不是用來限制本發(fā)明的，本發(fā)明的權(quán)利范圍，應由本發(fā)明的權(quán)利要求來界定。至于本文中所述元件數(shù)目的改變或等效元件的代替等仍都應屬于本發(fā)明的權(quán)利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可以處理多片基板的載鎖腔，其特征在于，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，所述夾盤具有收容于所述腔室的夾座，所述夾座用于放置基板，所述夾座的外邊緣設(shè)有至少兩個凹槽； 支撐架，所述支撐架收容于所述腔室并位于所述夾座的上方，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(shù)個支撐臺，每一支撐臺具有一承載部，所述承載部位于所述夾座的凹槽內(nèi)，各連接部上同一層的承載部與所述夾座平行并能托住一片基板 '及 至少一升降機構(gòu)，用于升高或降低所述支撐架的連接部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載鎖腔，其特征在于: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，用于升高或降低所述夾盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載鎖腔，其特征在于:每一支撐臺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后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(jù)權(quán)利要求3所述的載鎖腔，其特征在于:每一支撐臺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(jù)權(quán)利要求1所述的載鎖腔，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求5所述的載鎖腔，其特征在于:所述升降機構(gòu)設(shè)置在所述腔室的外部，并且與所述基體相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載鎖腔，進一步包括至少又一升降機構(gòu)，所述至少又一升降機構(gòu)分別與所述連接部相連接，用于同時升高或降低所述連接部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載鎖腔，進一步包括設(shè)置于所述夾盤內(nèi)的加熱裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載鎖腔，進一步包括設(shè)置于所述夾盤內(nèi)的冷卻裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的載鎖腔，進一步包括設(shè)置于所述夾盤內(nèi)的溫度傳感器。
11.一種使用權(quán)利要求1所述的載鎖腔處理基板的方法，包括: a)向腔室內(nèi)注入惰性氣體直至腔室內(nèi)的壓強與外界大氣壓一致； b)打開第一真空閥門，并將數(shù)片基板放置在承載部上； c)關(guān)閉第一真空閥門，并將腔室抽真空； d)降低支撐架，使最下層的承載部上的基板位于夾座的上方并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??； f)打開第二真空閥門，并將已被處理的基板從腔室中取走； g)重復上述步驟drf)直到承載部上的基板都被處理并從腔室中取走。
12.一種使用權(quán)利要求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，并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??； e)重復上述步驟brd)直到所有層的承載部都有托住已被處理的基板； f)關(guān)閉第二真空閥門，并向腔室內(nèi)注入惰性氣體直至腔室內(nèi)的壓強與外界大氣壓一 致； g)打開第一真空閥門，并將已被處理的基板從腔室中取走。
【文檔編號】H01L21/673GK103594401SQ201210292475
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月16日
【發(fā)明者】王堅, 何增華, 方志友, 賈照偉, 王暉 申請人:盛美半導體設(shè)備（上海）有限公司