[发明专利]托盘升降装置、预热设备及高温托盘的冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域，尤其涉及一种托盘升降装置、预热设备及高温托盘的冷却方法。

背景技术

在LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片沉积ITO(IndiumTin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)薄膜的工艺过程中，需要对蓝宝石基片进行加热以得到导电性较好、透过率较高的ITO薄膜层，其工艺温度约为300℃。其工艺流程是：载有工艺片的托盘传输到预热腔加热到250-300℃，然后传输到工艺腔沉积ITO薄膜，最后人工取出。此时托盘温度较高，容易造成人员烫伤。因此在工艺流程中需要增加冷却托盘的步骤。

热传递的方式主要有三种，热传导、热对流和热辐射。一般来说，传热效率由高到低依次是：热传导＞热对流＞热辐射。

为避免加热造成腔室过热，现有技术提供了一种方法，即在腔室壁内部设计有冷却水道，冷却水经过进水口进入，流经上下一圈后从出水口流出，保证腔室在加热过程中温度在合理范围，以防烫伤。由于托盘与腔室没有直接接触，因此，该方法中腔室只能以热辐射的方式冷却托盘，冷却速度慢，耗时长，效果不明显。

此外，现有技术还提供了另外一种方法，即在预热腔室或者工艺腔室内通过vent气路充入氮气N₂，同时通过真空管路不断抽走N₂，通过热对流的方式对托盘进行冷却。由于热对流传热效率也相对较低，因此需要大量的气体才能使托盘达到理想温度，且耗时也很长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种托盘升降装置、预热设备及高温托盘的冷却方法，能够有效提高对托盘的冷却速度，缩短了工艺周期，从而提高了生产效率。

为了解决本发明的技术问题，本发明提供一种托盘升降装置，设置在预热腔室内，所述预热腔室的底部内壁上具有冷却装置，所述托盘升降装置包括：升降驱动装置、托架、顶升装置以及冷却承载元件，其中：

所述升降驱动装置，与所述托架连接，所述升降驱动装置用于驱动所述托架在预热腔室内做升降运动；

所述顶升装置，设置在所述托架的上表面，所述顶升装置设置用于承载待加热的托盘；

所述冷却承载元件，设置在所述托架的下表面，所述冷却承载元件用于承载工艺后待冷却的托盘；

通过所述升降驱动装置带动所述托架在腔室内做升降运动，使得所述顶升装置或者冷却承载元件与预热腔室的传片口对齐，从而实现机械手从所述传片口向所述顶升装置传输待加热的托盘以及取出加热后的托盘，或者从所述传片口向冷却承载元件传输经过工艺后需要冷却的托盘以及取出冷却后的托盘；

当机械手从所述传片口向冷却承载元件传输经过工艺后需要冷却的托盘后，所述升降驱动装置带动所述托架下降，使承载有需要冷却的托盘的冷却承载元件与所述预热腔室的底部内壁贴合，通过热传导实现对托盘的冷却。

所述升降驱动装置，包括安装支架、直线导轨、连接件以及波纹管，其中：

所述安装支架，设置于所述预热腔室外且位于预热腔室的下方；

所述直线导轨，安装在所述安装支架上，用于带动所述连接件和波纹管做竖直运动；

所述波纹管的下部与所述连接件相连接，上部伸入至所述预热腔室的内部，所述托架与所述波纹管相连接，所述波纹管通过连接件与所述直线导轨连接。

所述冷却承载元件，包括至少两个托座，均匀分布于所述托架的下表面。

所述托座包括支撑台以及折弯状的支撑架，所述支撑架用于连接所述托架与所述支撑台。

所述支撑架与所述托架之间为螺纹连接或者焊接。

所述托座的材质为不锈钢或者铝。

所述支撑架的形状为形或者“C”形。

所述托架的形状为圆形，其中两个所述托座分别设置在所述托架所在圆的直径的两端。

所述顶升装置为三个顶针。

为了解决本发明的技术问题，本发明还提供一种预热设备，包括上述的托盘升降装置，所述预热设备，还包括：

设置于所述预热腔室上方的石英窗、加热灯以及与用于安装所述加热灯的上罩体，其中：石英窗密闭透光且内部为真空；所述预热腔室底部的内壁上开设有与所述冷却承载元件相匹配的凹槽，当所述托架向下运动时，所述冷却承载元件落入所述凹槽内。

所述冷却承载元件的高度不大于所述凹槽的深度。

所述冷却承载元件的高度满足当所述冷却承载元件落入所述凹槽内时，所述顶升装置上的托盘与所述传片口对齐。