一种半导体设备晶圆暂存腔室和半导体工艺设备的制作方法

1.本发明涉及半导体冷却设备技术领域，尤其涉及一种半导体设备晶圆暂存腔室和半导体工艺设备。

背景技术：

2.晶圆的加工程序繁复且精密，其中很多都属于高温工艺过程，晶圆在经过高温工艺后，一般都需要快速冷却至室温或工艺要求的晶圆材料温度后，才能进行后续的工艺。在晶圆的外延加工过程中，晶圆在完成厚外延工艺后温度较高，因此需要将晶圆放置于晶圆暂存的腔室内进行冷却。但目前大部分设备采用的通氮气、气冷方式进行冷却。但为了避免气量过大影响晶圆的位置，气量受限不能过大，冷却效率相对较低，影响生产效率。

技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种半导体设备晶圆暂存腔室和半导体工艺设备，该半导体设备晶圆暂存腔室和半导体工艺设备具有节省空间、工作效率高的优点。
4.根据本发明实施例的半导体设备晶圆暂存腔室，半导体设备晶圆暂存腔室包括暂存腔室、晶圆支撑结构、调节连杆机构、升降执行机构和水冷机构，所述暂存腔室的内部具有容纳空间，所述晶圆支撑结构位于所述容纳空间内，所述晶圆支撑结构上沿第一方向依次设有第一晶圆存放区和第二晶圆存放区，所述调节连杆机构与所述晶圆支撑结构相连以调节晶圆的位置，所述升降执行机构与所述调节连杆机构相连并带动所述调节连杆机构沿所述第一方向移动，所述水冷机构位于所述晶圆支撑结构的下方冷却所述第二晶圆存放区的晶圆。
5.根据本发明实施例的半导体设备晶圆暂存腔室具有节省空间、工作效率高的优点。
6.在一些实施例中，所述调节连杆机构包括夹持座连杆和抬升连杆，所述夹持座连杆与所述晶圆支撑结构相连，所述抬升连杆的一端与所述夹持座连杆的中部相连，所述抬升连杆的另一端与所述升降执行机构相连。
7.在一些实施例中，所述升降执行机构包括电机、直线模组和抬升轴，所述直线模组通过所述抬升轴与所述抬升连杆相连，所述抬升轴至少部分进入所述容纳空间，所述抬升轴带动所述抬升连杆在第一方向上移动。
8.在一些实施例中，半导体设备晶圆暂存腔室还包括波纹管，所述波纹管套设在所述抬升轴的外侧，所述波纹管的一端与所述暂存腔室相连，所述波纹管的另一端与所述直线模组相连。
9.在一些实施例中，所述晶圆支撑结构包括第一夹持座和第二夹持座，所述第一夹持座和所述第二夹持座分别与所述夹持座连杆的两端相连，所述第一夹持座和所述第二夹持座均沿第一方向依次设置两组支撑杆。
10.在一些实施例中，所述第一夹持座和所述第二夹持座的支撑杆沿第一方向依次形成所述第一晶圆存放区和所述第二晶圆存放区。
11.在一些实施例中，所述冷却机构包括水冷盘和温度检测装置，至少部分所述温度检测装置进入所述水冷盘的内部以检测温度。
12.在一些实施例中，所述暂存腔室的顶部设有扩散器，至少部分所述扩散器进入所述容纳空间。
13.在一些实施例中，所述暂存腔室具有上料侧和中转侧，所述上料侧和所述中转侧均对应设有门阀。
14.根据本发明实施例的半导体工艺设备，半导体工艺设备包括晶圆暂存腔室。
附图说明
15.图1是根据本发明实施例中半导体设备晶圆暂存腔室的俯视示意图。
16.图2是根据本发明实施例中半导体设备晶圆暂存腔室的a-a方向的剖视示意图。
17.图3是根据本发明实施例中半导体设备晶圆暂存腔室的a-a方向的剖视示意图的升降执行机构的局部放大示意图。
18.图4是根据本发明实施例中半导体设备晶圆暂存腔室的a-a方向的剖视示意图的冷却机构的局部放大示意图。
19.图5是根据本发明实施例中半导体设备晶圆暂存腔室的结构示意图。
20.图6是根据本发明实施例中半导体设备晶圆暂存腔室的晶圆支撑结构、调节连杆机构和升降执行机构的结构示意图。
21.附图标记：100、暂存腔室；101、容纳空间；200、晶圆支撑结构；201、第一夹持座；202、第二夹持座；203、支撑杆；300、调节连杆机构；301、夹持座连杆；302、抬升连杆；400、升降执行机构；401、电机；402、直线模组；403、抬升轴；404、波纹管；405、法兰；500、冷却机构；501、水冷盘；502、热电偶；600、扩散器；700、门阀。
22.0、；具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.根据本发明实施例的半导体设备晶圆暂存腔室，如图1至图6所示，半导体设备晶圆暂存腔室包括暂存腔室100、晶圆支撑结构200、调节连杆机构300、升降执行机构400和冷却机构500，暂存腔室100的内部具有容纳空间101，晶圆支撑结构200位于容纳空间101内，晶圆支撑结构200上沿第一方向依次设有第一晶圆存放区和第二晶圆存放区，调节连杆机构300与晶圆支撑结构200相连以调节晶圆的位置，升降执行机构400与调节连杆机构300相连并带动调节连杆机构300沿第一方向移动，冷却机构500位于晶圆支撑结构200的下方冷却第二晶圆存放区的晶圆。调节连杆机构300与晶圆支撑机构相连，升降执行机构400带动调节连杆机构300沿第一方向移动，第一方向为高度方向，调节连杆机构300带动晶圆支撑结构200移动到上部晶圆传递的预设高度位置，暂存腔室100开启，晶圆存放在第一晶圆存放区，需要向下一工序传递晶圆时，暂存腔室100开启，取出晶圆，晶圆需要冷却时调节连杆机构300移动至下部晶圆传递的预设高度位置，晶圆存放在第二晶圆存放区，调节连杆机构300下降使晶圆与冷却机构500相接处进行晶圆冷却，冷却完成后，调节连杆机构300移动至
下部晶圆传递的预设高度位置，取出晶圆。冷却机构500可以是水冷盘501，对晶圆进行冷却时，晶圆移动至水冷盘501的表面与水冷盘501完全接触，水冷盘501对晶圆起到支撑承托作用。水冷盘501与晶圆之间面接触减少了晶圆划伤毁损的几率，保证了晶圆品质。水冷盘501本体的上表面设置与晶圆支撑结构200配合的槽，配合晶圆支撑结构200的支撑部的进入。第一晶圆存放区和第二晶圆存放区在暂存腔室100内实现了两片晶圆的传递和冷却，在第二晶圆存放区的晶圆接收冷却机构500的冷却时，第一晶圆存放区的晶圆能正常传递输送，节省空间的同时提高了效率。图1中暂存腔室100沿b方向依次为上料侧和中转侧。第一方向为图2中的c方向。
25.根据本发明实施例的半导体设备晶圆暂存腔室具有节省空间、工作效率高的优点。
26.在一些实施例中，如图1、图4和图6所示，调节连杆机构300包括夹持座连杆301和抬升连杆302，夹持座连杆301与晶圆支撑结构200相连，抬升连杆302的一端与夹持座连杆301的中部相连，抬升连杆302的另一端与升降执行机构400相连。
27.具体地，夹持座连杆301用来连接晶圆支撑结构200的夹持座，抬升连杆302与夹持座连杆301的中部相连能够保持晶圆支撑结构200在移动时保持水平姿态更好地固定晶圆避免晶圆倾斜移动造成划伤，抬升连杆302与升降执行机构400可以是转动相连，升降执行机构400带动抬升连杆302上下移动来调节夹持座连杆301和晶圆支撑结构200与冷却机构500的距离。
28.在一些实施例中，如图6所示，升降执行机构400包括电机401、直线模组402和抬升轴403，直线模组402通过抬升轴403与抬升连杆302相连，抬升轴403至少部分进入容纳空间101，抬升轴403带动抬升连杆302在第一方向上移动。
29.具体地，升降执行机构400中在第一方向上抬升轴403、直线模组402和电机401依次排列，抬升轴403带动抬升连杆302在第一方向上移动，电机401可以是伺服电机，直线模组402带动抬升轴403沿直线方向运动，伺服电机401为直线模组402提供动力。
30.在一些实施例中，如图3和图6所示，半导体设备晶圆暂存腔室还包括波纹管404，波纹管404套设在抬升轴403的外侧，波纹管404的一端与暂存腔室100相连，波纹管404的另一端与直线模组402相连。
31.具体地，波纹管404套设在抬升轴403的外侧，波纹管404的两端通过法兰405与暂存腔室100和直线模组402相连，法兰405处可以设置密封圈增强密闭性能，波纹管404将动密封转行成静密封保证了真空度，能够保证暂存腔室100内的真空度避免污染晶圆。
32.在一些实施例中，如图1和图6所示，晶圆支撑结构200包括第一夹持座201和第二夹持座202，第一夹持座201和第二夹持座202分别与夹持座连杆301的两端相连，第一夹持座201和第二夹持座202均沿第一方向依次设置两组支撑杆203。
33.具体地，第一夹持座201和第二夹持座202分别设置在夹持座连杆301的两端，第一夹持座201和第二夹持座202配合固定晶圆，两个夹持座在第一方向设置两组支撑杆203，能够更均匀的对晶圆进行支撑。在一些实施例中，如图1和图6所示，第一夹持座201和第二夹持座202的支撑杆203沿第一方向依次形成第一晶圆存放区和第二晶圆存放区。
34.具体地，在第一方向上两组支撑杆203之间具有一定距离，避免两个晶圆之间相互干扰。一组支撑杆203可以有两个更好的维持晶圆的平衡避免晶圆倾斜。
35.在一些实施例中，支撑杆203为石英杆。
36.具体地，支撑杆203采用石英杆来支撑晶圆，石英材质耐高温，能够避免与晶圆发生化学反应保证晶圆的品质，不易对晶圆造成刻画破损，降低了晶圆被划伤的风险，在一些实施例中，如图2、图4和图5所示，所述冷却机构500包括水冷盘501和温度检测装置，至少部分所述温度检测装置进入所述水冷盘501的内部以检测温度。
37.具体地，水冷盘501包括水冷盘501本体和循环机构，水冷盘501本体的顶部设置有排气槽，水冷盘501本体的底部设有冷却水进口和冷却水出口，循环机构包括设置在水冷盘501本体内的循环水道，循环水道与冷却水进口和冷却水出口相连。水冷盘501顶部的排气槽在晶圆下降贴合时起到排气作用，水冷盘501内部的循环水道为整体循环水道，降低循环水道之间穿水几率，保证水冷盘501整体降温平面的均匀。水冷盘501的排气槽的宽度和深度的范围均为1～5mm，排气槽的宽度和深度均为2mm时，排气槽的效果最适宜，排气槽的宽度和深度相同便于空气顺利排出避免晶圆下降到水冷盘501的表面产生气滑。温度检测装置包括热电偶502，热电偶502位于水冷盘501的内部来检测水冷盘501与晶圆贴合接触一面的温度变化，判断晶圆的冷却状态。多个环形水道在水冷盘501本体内均匀分布，将水冷盘501本体与晶圆接触的热量均匀带走保证了水冷盘501本体的表面温度的均匀一致。多个环形水道的宽度相同，环形水道通过缺口与相邻的环形水道相连通，环形水道的缺口的方向与相邻的环形水道的缺口的方向相反。循环水道的进水口位于水冷盘501本体的中心，循环水道的出水口位于水冷盘501本体的边缘。
38.在一些实施例中，如图5所示，暂存腔室100的顶部设有扩散器600，至少部分扩散器600进入容纳空间101。
39.具体地，扩散器600设置在暂存腔室100的顶部，在吹扫过程中扩散器600向容纳空间101内吹扫氮气，扩散器600能够保证暂存腔室100内的洁净度，保证晶圆的品质。
40.在一些实施例中，如图1所示，暂存腔室100具有上料侧和中转侧，上料侧和中转侧均对应设有门阀700。图1中暂存腔室100沿b方向依次为上料侧和中转侧。
41.具体地，暂存腔室100的上料侧和中转侧设置门阀700能够提高晶圆转移效率，开启上料侧门阀700，晶圆放入第一晶圆存放区，关闭上料侧门阀700，需要向下一工序传递晶圆时开启中转侧门阀700，取出晶圆。需要冷却晶圆时，开启中转侧门阀700，晶圆放入第二晶圆存放区，关闭中转侧门阀700，完成冷却后，开启上料侧门阀700取出晶圆后关闭上料侧门阀700。
42.根据本发明实施例的半导体工艺设备，半导体工艺设备包括晶圆暂存腔室100。根据本发明实施例的半导体工艺设备的技术优势与上述半导体设备晶圆暂存腔室的技术优势相同，此处不再赘述。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
48.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，包括：暂存腔室，所述暂存腔室的内部具有容纳空间；晶圆支撑结构，所述晶圆支撑结构位于所述容纳空间内，所述晶圆支撑结构上沿第一方向依次设有第一晶圆存放区和第二晶圆存放区；调节连杆机构，所述调节连杆机构与所述晶圆支撑结构相连以调节晶圆的位置；升降执行机构，所述升降执行机构与所述调节连杆机构相连并带动所述调节连杆机构沿所述第一方向移动；和冷却机构，所述冷却机构位于所述晶圆支撑结构的下方冷却所述第二晶圆存放区的晶圆。2.根据权利要求1所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，所述调节连杆机构包括夹持座连杆和抬升连杆，所述夹持座连杆与所述晶圆支撑结构相连，所述抬升连杆的一端与所述夹持座连杆的中部相连，所述抬升连杆的另一端与所述升降执行机构相连。3.根据权利要求2所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，所述升降执行机构包括电机、直线模组和抬升轴，所述直线模组通过所述抬升轴与所述抬升连杆相连，所述抬升轴至少部分进入所述容纳空间，所述抬升轴带动所述抬升连杆在第一方向上移动。4.根据权利要求3所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，还包括波纹管，所述波纹管套设在所述抬升轴的外侧，所述波纹管的一端与所述暂存腔室相连，所述波纹管的另一端与所述直线模组相连。5.根据权利要求2所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，所述晶圆支撑结构包括第一夹持座和第二夹持座，所述第一夹持座和所述第二夹持座分别与所述夹持座连杆的两端相连，所述第一夹持座和所述第二夹持座均沿第一方向依次设置两组支撑杆。6.根据权利要求5所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，所述第一夹持座和所述第二夹持座的支撑杆沿第一方向依次形成所述第一晶圆存放区和所述第二晶圆存放区。7.根据权利要求1所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，所述冷却机构包括水冷盘和温度检测装置，至少部分所述温度检测装置进入所述水冷盘的内部以检测温度。8.根据权利要求1所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，所述暂存腔室的顶部设有扩散器，至少部分所述扩散器进入所述容纳空间。9.根据权利要求1所述的半导体设备晶圆暂存腔室，其特征在于，所述暂存腔室具有上料侧和中转侧，所述上料侧和所述中转侧均对应设有门阀。10.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括晶圆暂存腔室，所述晶圆暂存腔室为如权利要求1-9任一项所述的半导体设备晶圆暂存腔室。

技术总结

本发明公开一种半导体设备晶圆暂存腔室和半导体工艺设备，半导体设备晶圆暂存腔室包括暂存腔室、晶圆支撑结构、调节连杆机构、升降执行机构和水冷机构，所述暂存腔室的内部具有容纳空间，所述晶圆支撑结构位于所述容纳空间内，所述晶圆支撑结构上沿第一方向依次设有第一晶圆存放区和第二晶圆存放区，所述调节连杆机构与所述晶圆支撑结构相连以调节晶圆的位置，所述升降执行机构与所述调节连杆机构相连并带动所述调节连杆机构沿所述第一方向移动，所述水冷机构位于所述晶圆支撑结构的下方冷却所述第二晶圆存放区的晶圆。本发明提供的半导体设备晶圆暂存腔室和半导体工艺设备具备节省空间、工作效率高的优点。工作效率高的优点。工作效率高的优点。