[发明专利]冷却装置、加载腔室及半导体加工设备有效

专利信息
申请号: 201410230721.1 申请日: 2014-05-28
公开(公告)号: CN105220126B 公开(公告)日: 2018-08-24
发明(设计)人: 沈围 申请(专利权)人: 北京北方华创微电子装备有限公司
主分类号: C23C14/58 分类号: C23C14/58
代理公司: 北京天昊联合知识产权代理有限公司 11112 代理人: 彭瑞欣;张天舒
地址: 100176 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 冷却 装置 加载 半导体 加工 设备
【说明书】:

发明涉及一种冷却装置、加载腔室及半导体加工设备,上述冷却装置用于冷却完成工艺的被加工工件,其包括多个沿竖直方向间隔设置的冷却盘,冷却盘上设有纵向通孔,该纵向通孔贯通冷却盘,冷却装置还包括顶针机构,顶针机构包括驱动装置和多个顶针,驱动装置用于驱动多个顶针通过冷却盘上的纵向通孔在竖直方向上作升降运动,以实现多个冷却盘同时冷却多个被加工工件。本发明提供的冷却装置可以更快地将反应腔室中完成工艺处理的被加工工件冷却,缩短被加工工件在反应腔室内等待冷却的时间,使反应腔室用于对被加工工件进行工艺处理的时间增加,进而可以提高设备的生产效率和产能。

技术领域

本发明涉及半导体设备制造领域,具体地,涉及一种冷却装置、加载腔室及半导体加工设备。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,以下简称为PVD)是一种在真空条件下,采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,通过低压气体或等离子体过程,在被加工工件表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的工艺;其主要实现方法有真空蒸镀、溅射、电弧等离子体镀、离子镀膜及分子束外延等。迄今为止,通过上述方法,不仅可以实现向被加工工件上沉积金属膜、合金膜,还可以向被加工工件上沉积化合物、陶瓷、半导体和聚合物等。

图1为现有的PVD设备的结构示意图。如图1所示,PVD设备包括片盒1、大气机械手2、加载腔室3、传输腔室4和多个工艺腔室5。其中,片盒1用于在其内放置被加工工件;传输腔室4内为真空环境;传输腔室4与加载腔室3和每个工艺腔室5连通,其内设有真空机械手6;工艺腔室5用于在其内部对被加工工件进行沉积工艺。在工艺过程中,大气机械手2用于在片盒1与加载腔室3之间传输被加工工件;真空机械手6用于在加载腔室3和相应的工艺腔室5之间传输被加工工件。

被加工工件在工艺腔室5中进行沉积工艺时,其一般具有较高的温度,使得在工艺完成后,需要先将其冷却后,再传输至片盒1内;并且,为防止温度较高的被加工工件在空气中发生氧化,对被加工工件的冷却需要在真空环境中进行。在上述PVD设备中,对被加工工件的冷却在加载腔室3中进行。具体地,如图2所示,加载腔室3内设有冷却盘7,其用于将完成工艺的被加工工件冷却至常温;冷却盘7下方设有顶针机构8,顶针机构8包括驱动装置9和多个竖直的顶针10;冷却盘7上与多个顶针10对应的位置处设有竖直的通道,使驱动装置9可以驱动多个顶针10沿竖直方向作升降运动,并使其顶端高出或低于冷却盘7的上表面。此外,冷却盘7上设置有用于放置被加工工件的通过架11。

具体地,被加工工件由片盒1至工艺腔室5的传输流程如图3所示,其包括下述步骤:步骤S1,大气机械手2从片盒1中取出被加工工件,并将其传输至加载腔室3中;步骤S2,若加载腔室3中的顶针机构8位于高位,即多个顶针10的顶端高出冷却盘7的上表面,则大气机械手2将被加工工件放置于多个顶针10的顶端;若顶针机构8处于低位,即多个顶针10的顶端低于冷却盘7的上表面,则大气机械手2将被加工工件放置于通过架11上;步骤S3,真空机械手6进入加载腔室3,将被加工工件从多个顶针10的顶端或通过架11上取走,并传输至相应的工艺腔室5,使被加工工件在工艺腔室5中进行沉积工艺。

在完成沉积工艺后,被加工工件由工艺腔室5向片盒1内传输,其传输流程如图4所示,具体包括下述步骤:步骤S10,真空机械手6将被加工工件从工艺腔室5中取出,并传输至加载腔室3内;步骤S11,使顶针机构8位于高位,在此情况下,真空机械手6将被加工工件放置于多个顶针10的顶端;步骤S12,驱动装置9驱动多个顶针10下降,使其顶端低于冷却盘7的上表面,将被加工工件放置于冷却盘7的上表面上;步骤S13,冷却盘7将被加工工件冷却至室温;步骤S14,驱动装置9驱动多个顶针10上升,使其顶端高出冷却盘7的上表面,将被加工工件转移至多个顶针10的顶端上;步骤S15,大气机械手2进入加载腔室3内,将被加工工件从顶针机构8上取走,并传输至片盒1内。

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