[发明专利]冷却腔室及半导体加工设备

说明书

本发明提供一种冷却腔室及半导体加工设备，该冷却腔室包括旋转机构，用于承载待冷却件，并驱动待冷却件围绕待冷却件的中心旋转。本发明提供的冷却腔室，其可以提高待冷却件的不同区域的温度均匀性，从而可以减少待冷却件中的应力产生，提高产品性能和一致性。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种冷却腔室及半导体加工设备。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)工艺，作为一种重要的薄膜制备手段，目前被广泛应用于LED行业。PVD AlN薄膜在LED外延制程中越来越受到行业的重视。AlN作为一种化合物，通常利用PVD设备采用反应溅射的方法制备，具体来说，通过利用Ar⁺离子轰击纯Al靶材，使靶材上的Al原子或者原子团被溅射出来沉积在晶片上，并与N₂原子结合在晶片表面上形成AlN。由于Al原子与N₂在结合的过程中需要跨越较大的结合能，需要在较高的温度环境下实现，一般至少在600℃以上，因此，AlN薄膜在制备之后，必须要通过冷却才能够从PVD设备中取出。

典型的用于制备AlN薄膜的PVD设备包括装卸载腔室、传输腔室、工艺腔室和冷却腔室。在将承载有多个晶片的托盘装载至装卸载腔室中之后，经由传输腔室中的机械手将托盘传输至工艺腔室中进行高温溅射工艺，在完成工艺之后，再由机械手将托盘传输至冷却腔室中进行冷却，冷却之后再传输至装卸载腔室取出。

现有的冷却腔室包括冷却腔壁，在冷却腔壁中设置有冷却水道；并且，在由冷却腔壁限定的冷却空间中设置有可升降的支架，用于承载托盘，并通过作升降运动与机械手配合，以实现托盘的取放操作。另外，在冷却腔壁上还设置有进气口，用于向冷却空间中通入冷却气体，以通过气体的流动来增加托盘与冷却腔壁之间的热传递，最终通过冷却腔壁中的冷却水道将热量带走。

上述冷却腔室在实际应用中不可避免地存在以下问题：

由于受到冷却腔室的结构限制，腔室结构和冷却水道的分布无法保证完全对称，导致对托盘的不同位置的冷却速度不一致，从而造成托盘上晶片间或者晶片内不同区域的冷却速度不一致，进而可能造成晶片中应力的产生，对产品性能和一致性均有不良影响，严重时甚至会造成晶片碎裂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种冷却腔室及半导体加工设备，其可以提高待冷却件的不同区域的温度均匀性，从而可以减少待冷却件中的应力产生，提高产品性能和一致性。

为实现本发明的目的而提供一种冷却腔室，包括旋转机构，用于承载待冷却件，并驱动所述待冷却件围绕所述待冷却件的中心旋转。

可选的，还包括升降机构，所述升降机构能够作升降运动，且在上升过程中自所述旋转机构托起所述待冷却件，或者在下降过程中将所述待冷却件传递至所述旋转机构。

可选的，所述旋转机构包括用于承载待冷却件的旋转支架，所述旋转支架的承载面直径小于所述待冷却件的直径；

所述升降机构包括升降支架，所述升降支架的承载面为环形，并且所述升降支架的承载面的内径小于所述待冷却件的直径，且所述升降支架的承载面的内径大于所述旋转支架的直径。

可选的，所述旋转支架的承载面的中心与所述冷却腔室的轴向中心线重合。

可选的，所述升降支架包括弧形悬臂，所述弧形悬臂环绕设置在所述旋转支架的周围。

可选的，所述旋转机构还包括旋转轴和旋转驱动源，所述旋转轴竖直设置，并且所述旋转轴的上端与所述旋转支架连接，且位于所述旋转支架的承载面中心；所述旋转轴的下端延伸至所述冷却腔室的外部，并与所述旋转驱动源连接；

所述旋转驱动源用于驱动所述旋转轴旋转。

可选的，所述升降机构还包括升降轴、波纹管和升降驱动源，其中，