一种反应腔设备的制作方法

1.本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种反应腔设备。


背景技术：

2.晶圆需要在反应腔的腔室内进行加热，腔室底壁设有多个沿周向分布的加热盘，晶圆可传递到加热盘的位置进行加热。
3.为了传递晶圆，在腔室底壁的中部设有传片装置，传片装置包括多个沿径向延伸的支撑臂，每个支撑臂用于支撑一个晶圆，晶圆需要位于加热盘的上方，则每个支撑臂需要延伸到加热盘的上方，横跨整个加热盘，这样支撑臂很可能污染加热盘，从而影响晶圆的品质。


技术实现要素：

4.本技术提供一种反应腔设备，其腔室内设有加工待加工件的加工位，包括同心设置的至少两个传送装置，所述传送装置均设有多个支撑部，所述加工位位于相邻两个所述传送装置之间；且相邻两个所述传送装置中，位于外侧的所述传送装置的至少一个所述支撑部与位于内侧的所述传送装置的至少一个所述支撑部组成一个支撑所述待加工件的支撑位，所有所述传送装置的所述支撑部均能够同心旋转。
5.在一种具体实施方式中，所示支撑位包括三个所述支撑部，其中两个所述支撑部位于外侧，另一个所述支撑部位于内侧。
6.在一种具体实施方式中，所述支撑部设有台阶部，所述台阶部的台阶面用于支撑待加工件，所述台阶部的台阶侧壁为导向斜面。
7.在一种具体实施方式中，所述反应腔设备包括三个或以上的所述传送装置，位于两个所述传送装置之间的传送装置，包括一组位于内侧以用于和内侧所述传送装置配合形成支撑位的支撑部，以及位于外侧以用于和外侧所述传送装置配合形成支撑位的支撑部，且位于内侧的所述支撑部和位于外侧的所述支撑部能够同步旋转或各自独立旋转。
8.在一种具体实施方式中，所述反应腔设备的腔室底壁设有第一环形槽，位于最内侧的所述传送装置设于所述腔室底壁的中部，其他所述传送装置安装于对应的所述第一环形槽。
9.在一种具体实施方式中，设于所述第一环形槽中的所述传送装置，包括环形安装座，所述环形安装座开设有槽口朝向远离所述腔室底壁方向的第二环形槽，所述环形安装座与所述第一环形槽密封连接；所述第二环形槽内配设有环形转轴，所述环形转轴和所述第二环形槽之间填充有磁流体，所述支撑部设于所述环形转轴；还包括第一旋转驱动装置，所述第一旋转驱动装置用于所述环形转轴转动。
10.在一种具体实施方式中，还包括第一传动部，所述第一环形槽的底部设有开口，所述第一传动部和所述环形转轴中任一者可穿过所述开口以建立二者的连接，所述第一旋转驱动装置通过驱动所述第一传动部旋转以带动所述环形转轴旋转。
11.在一种具体实施方式中，所述第一传动部为齿轮，所述环形转轴的底部沿其环向设有能够与所述齿轮啮合的轮齿。
12.在一种具体实施方式中，所述开口的径向两侧均设有第一波纹管，且所述第一波纹管位于所述环形安装座的底部与所述第一环形槽的底部之间，所述环形安装座通过所述第一波纹管密封连接于所述第一环形槽；
13.还包括升降驱动装置和第二传动部，所述第二传动部和所述环形安装座中任一者穿过所述开口以建立二者的连接，所述升降驱动装置通过驱动所述第二传动部升降以带动所述环形安装座升降。
14.在一种具体实施方式中，所述第一传动部为齿轮，所述环形转轴的底部沿其环向设有能够与所述齿轮啮合的轮齿；
15.所述第二传动部包括分设于所述开口径向两侧的传动杆，所述齿轮位于两所述传动杆之间。
16.在一种具体实施方式中，所述反应腔设备设有用于驱动位于最内侧的所述传送装置旋转的第二旋转驱动装置以及磁流体轴承；所述腔室底壁的中部设有通孔，所述磁流体轴承穿过所述通孔连接位于最内侧的所述传送装置，所述第二旋转驱动装置驱动所述磁流体轴承旋转以带动与所述磁流体轴承连接的所述传送装置旋转。
17.在一种具体实施方式中，所述待加工件为晶圆，所述反应腔设备的腔室底壁设有多个加热盘，所述加热盘形成所述加工位。
18.本技术中，反应腔设备的加工位位于相邻两个传送装置之间，位于外侧的传送装置的支撑部，与位于内侧的传送装置的支撑部沿径向具有间距，这样支持待加工件的支撑部无需位于整个加热盘的上方，或者只有末端部分位于加热盘的上方，从而减少产生污染颗粒的概率，保障待加工件的加工品质。
附图说明
19.图1为本技术第一实施例中反应腔设备的示意图；
20.图2为图1的俯视图；
21.图3为图1中反应腔设备传入晶圆后的示意图；
22.图4为图3的俯视图；
23.图5为图1中不显示加热盘的示意图；
24.图6为图1中一个支撑位的示意图；
25.图7为图6中第一支撑部的示意图；
26.图8为图7的俯视图；
27.图9为图6中第二支撑部的示意图；
28.图10为图9的主视图；
29.图11为图3中反应腔设备的轴向剖视图；
30.图12为图9的主视图；
31.图13为图12中a部位的放大图；
32.图14为图11中外传送装置和第一旋转驱动装置、第一升降驱动装置的示意图；
33.图15为图14中外传送装置的示意图；
34.图16为图14中内传送装置和第二旋转驱动装置、第二升降驱动装置的示意图；
35.图17为图16的主视图；
36.图18为图12中b部位的放大图；
37.图19为本技术第二实施例中反应腔设备传入晶圆后的示意图。
38.图1-19中附图标记如下：
39.11-腔室底壁；11a-通孔；11b-第一环形槽；12-环形腔室侧壁；13-加热盘；
40.2-外传送装置；21-环形安装座；22-环形转轴；221-轮齿；23-第一支撑部；
41.3-内传送装置；31-第二支撑部；32-支撑架；
42.4-第一波纹管；
43.51-第二旋转电机；52-第二升降电机；53-第二升降支架；54-磁流体转轴；55-升降块；
44.6-第二波纹管；
45.71-第一旋转支架；72-第一升降电机；73-齿轮；74-第一旋转电机；75-第一升降支架；76-传动杆。
具体实施方式
46.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
47.实施例1
48.如图1-5所示，图1为本技术第一实施例中反应腔设备的示意图；图2为图1的俯视图；图3为图1中反应腔设备传入晶圆100后的示意图；
49.图4为图3的俯视图；为更好地示意第一支撑部23和第二支撑部31，图5为图1中不显示加热盘13时的示意图。
50.本实施例中的反应腔设备，包括腔室，图1中示意出形成腔室的腔室底壁11和环绕腔室底壁11的环形腔室侧壁12，腔室底壁11具体为圆形，环形腔室侧壁12相应地为圆筒形，反应腔设备还包括上盖(图中未示出)，卡盖于环形腔室侧壁12以形成封闭的腔室，腔室内可以建立真空环境，以保障晶圆100反应的进行。腔室底壁11沿周向设有多个加热盘13，晶圆100可以通过外部机构传送进入腔室内，并放置于加热盘13之上，以进行薄膜沉积及其它操作，加热盘13的位置为晶圆100的加工位。
51.为了将晶圆100从上游传输模块传送到加工位进行加工并在加工后再传送至下一传输模块，反应腔设备还设有至少两个同心设置的传送装置，传送装置与腔室底壁11、环形腔室侧壁12也是同心设置，传送装置用于支撑和传送晶圆100。该实施例中的反应腔设备设置有两个传送装置，分别定义为内传送装置3和外传送装置2，加工位位于内传送装置3和外传送装置2之间，下述各实施例中的内、外均是以此为定义，即靠近传送装置中心的为内，反之为外，本实施例中内传送装置3设置在反应腔设备腔室底壁11的中部。
52.本实施例中每个传送装置均设有多个支撑部，其中，外传送装置2的支撑部定义为第一支撑部23，内传送装置3的支撑部定义为第二支撑部31，至少一个第一支撑部23和至少一个第二支撑部31组合形成一个支撑位，一个支撑位可以支撑一个晶圆100。
53.图2中，每个支撑位由位于内侧的一个第二支撑部31和位于外侧的两个第一支撑
部23组成，这样，每个晶圆100由两个第一支撑部23和一个第二支撑部31共同支撑，以此形成三点支撑，以达到稳定支撑的目的；可知，由两个第二支撑部31和一个第一支撑部23也可以形成三点支撑，由于第一支撑部23设置在外传送装置2，外传送装置2环绕在内传送装置3的外侧，具有更大的径向、周向尺寸，便于布置更多数量的支撑部，故选取为两个第一支撑部23和一个第二支撑部31组成一个支撑位。当然，在能够保证支撑稳定的前提下，一个第一支撑部23和一个第二支撑部31也是可以的，或者多个第一支撑部23、多个第二支撑部31都可以，本实施例不做具体限制。
54.此外，内传送装置3和外传送装置2分别位于加工位的内、外侧，每个支撑位的第一支撑部23和第二支撑部31可以设置为在径向上具有间距，并且第一支撑部23和第二支撑部31都可以同心旋转。当晶圆100传递到反应腔设备内时，可将晶圆100传递到与传递路径末端对应的支撑位，可以一次传送一个或一个以上的晶圆100，以两个晶圆100为例，将与传递路径末端对应的支撑位位置定义为传递位置，则可以将两个晶圆100同时传递到位于传递位置的两个支撑位，再次传送两个晶圆100时，可以通过旋转将当前两个支撑有晶圆100的支撑位旋转离开传递位置，未支撑晶圆100的两个支撑位旋转而到达传递位置，重复若干次，直至所有的支撑位均支撑有晶圆100。
55.如前所述，反应腔设备腔室的腔室底壁11设有多个加热盘13，一个支撑位对应位于一个加热盘13的上方，则支撑位支撑的晶圆100可以直接由支撑位支撑进行工艺或落到下方的加热盘13上进行工艺。本实施例中，支持位由设于外传送装置2的第一支撑部23和设于内传送装置3的第二支撑部31组成，其中，外传送装置2可以设置在加热盘13的外侧，第一支撑部23和第二支撑部31之间沿径向具有间距，这样第一支撑部23和第二支撑部31在传送晶圆时只有末端部分经过加热盘13的上方，从而减少产生污染颗粒的概率，第一支撑部23朝向内支撑装置3的一端为末端，第二支撑部31朝向外支撑装置的一端为末端，末端用于直接支撑晶圆100。
56.对比图4、5理解，第一支撑部23和第二支撑部31仅末端支撑晶圆100的外缘即可。可见，本实施例中腔室内设置的加工位也不限于是加热晶圆100的加热盘13，其他用于加工晶圆的加工位，或者用于加工晶圆以外待加工件的加工位，将传送装置设置为无需横跨加工位，都有利于减少对加工位的影响，保障待加工件加工后的品质。
57.如图6所示，图6为图1中一个支撑位的示意图；图7为图6中第一支撑部23的示意图；图8为图7的俯视图；图9为图6中第二支撑部31的示意图；图10为图9的主视图。
58.具体地，第一支撑部23和第二支撑部31可以设置出台阶部，如图7-9所示，第一支撑部23设置有第一台阶部，包括第一台阶面231和第一台阶侧壁232，第二支撑部31设置第二台阶部，包括第二台阶面311和第二台阶侧壁312。其中，第一台阶面231和第二台阶面311用于和晶圆100的底部接触，以支撑晶圆100，第一台阶侧壁232和第二台阶侧壁312设置出斜坡，以过渡到对应的第一台阶面231、第二台阶面311，这样，晶圆100传递到第一支撑部23和第二支撑部31后，在斜坡的导向作用下，晶圆100可以自动调整到第一台阶面231、第二台阶面311，从而自动位于预定的支撑位置。
59.请继续参考图11、12，图11为图3中反应腔设备的轴向剖视图，轴向即腔室的轴向；图12为图11的主视图。
60.如图11所示，本实施例中反应腔设备的腔室底壁11设有第一环形槽11b，外传送装
置2可以设置第一环形槽11b内，这样便于固定外传送装置2。
61.具体地，外传送装置2包括环形安装座21和环形转轴22，环形安装座21开设有槽口朝向远离腔室底壁11方向的第二环形槽，环形安装座21与第一环形槽11b的槽壁密封设置，环形安装座21相对腔室底壁11保持静止。此外，环形安装座21的第二环形槽内配设有环形转轴22，环形转轴22和第二环形槽之间填充有磁流体，第一支撑部23设于环形转轴22，环形转轴22可以在第二环形槽中转动，从而带动第一支撑部23转动。
62.具体继续参考图13-15理解，图13为图12中a部位的放大图；图14为图11中外传送装置2和第一旋转驱动装置、第一升降驱动装置的示意图；图15为图12中外传送装置2的示意图。
63.环形转轴22由第一旋转驱动装置驱动，具体如图13、14所示，反应腔设备还设有第一传动部，第一传动部和第一旋转驱动装置均设置在反应腔设备的底部下方，第一传动部在本实施例中为齿轮73，图15中，环形转轴22的底部沿其周向设置一圈轮齿221，第一环形槽11b的底部设有开口11c，齿轮73的一部分可穿过该开口11c与环形转轴22底部的轮齿221啮合，第一旋转驱动装置具体为第一旋转电机74，第一旋转电机74可驱动齿轮73转动，齿轮73旋转并与环形转轴22的轮齿221啮合，以带动环形转轴22旋转。以图13为视角，第一旋转电机74和齿轮73绕水平轴线转动，环形转轴22绕竖直轴线转动。
64.如此设置，通过在反应腔设备的腔室外部设置第一旋转驱动装置和第一传动部，即可实现外传送装置2的旋转，继而带动第一支撑部23旋转。此时，虽然第一环形槽11b的底部设置有开口11c，但环形安装槽与第一环形槽11b的槽壁密封连接，并且第二环形槽和环形转轴22之间填充有磁流体，则该开口11c位置不能将腔室的外部和腔室内部连通，从而满足真空密闭要求。可知，根据驱动需求，也可以在第一环形槽11b的底部设置一个以上的开口11c，配设相应数量的第一旋转驱动装置和第一传动部。这里通过齿轮73将第一旋转电机74的驱动力传递到环形转轴22的底部轮齿221，传动设置较为可靠，且易于实现驱动环形转轴22的转动，而且此种传动方式，第一旋转驱动所占体积较小，也不易干涉腔室底壁11下方其他部件的布置，例如不会干涉腔室底壁11下方管路等布置。
65.但可以理解，驱动方式不限于此，只要能够实现驱动环形转轴22转动即可，比如第一旋转电机74同轴驱动环形转轴22转动。此外，也不限于齿轮73深入开口11c与轮齿221啮合，比如，环形转轴22的底部也可以伸出开口11c与轮齿221啮合，但此时环形转轴22与环形安装座21之间无法填充磁流体，可以动密封方式替代，不过应当理解，磁流体具有较好的密封性能，此时的环形转轴22和环形安装座21相当于形成一环形的磁流体轴承。
66.进一步，如图13所示，环形安装座21与第一环形槽11b的底部之间设有第一波纹管4，以达到与第一环形槽11b的槽壁密封的效果。由于第一环形槽11b的底部设有开口11c，设置两个第一波纹管4，两个第一波纹管4分别位于开口11c径向的两侧，即位于开口11c的内、外侧，从而实现外部传送装置的升降功能，该传送装置与反应腔室的密封都是通过密封圈进行密封的。
67.本实施例之所以设置第一波纹管4，是因为反应腔设备还设置有第一升降驱动装置，第一升降驱动装置带动外传送装置2升降，升降即沿腔室的轴向移动。第一升降驱动装置带动外传送装置2升降，则可以调整第一支撑部23的支撑高度，以更好地传递晶圆100。
68.如图13、14所示，第一升降驱动装置具体包括第一升降电机72和传动杆76，传动杆
76的上端可以从第一环形槽11b的开口11c处伸入以能够接触到环形安装座21或者环形转轴22的底部，从而在第一升降电机72的驱动下带动外传送装置2升降。由于作为第一传动部的齿轮73也需要从开口11c位置伸入与环形转轴22啮合，故图13中包括两根传动杆76，齿轮73位于两根传动杆76之间，这样结构布置对称，受力均匀，可知传动杆76和齿轮73的布置方式不限于此，只要二者互不干涉即可。
69.图13中，反应腔设备的腔室底壁11设有第一旋转支架71，环形腔室侧壁12设有第一升降支架75，第一旋转电机74安装于第一旋转支架71，第一升降电机72安装于第一升降支架75，使得两个电机的安装较为可靠，且工作互不干涉。
70.相应地，内传送装置3设有第二旋转驱动装置和第二升降驱动装置，请继续参考图16-18，图16为图14中内传送装置3和第二旋转驱动装置、第二升降驱动装置的示意图；图17为图16的主视图；图18为图12中b部位的放大图。
71.内传送装置3设置在反应腔设备腔室底壁11的中部，内传送装置3包括支撑架32，支撑架32自中部向外发散多个支脚，每个支脚的末端设置第二支撑部31，第二支撑部31与支架32一体或分体设置都可以。旋转驱动装置包括第二旋转电机51和磁流体转轴54，反应腔设备的腔室底壁11设有通孔11a，磁流体转轴54的一端穿过通孔11a，以与内传送装置3连接，第二旋转电机51驱动磁流体转轴54转动，以带动内传送装置3转动，第二旋转电机51、磁流体转轴54、内传送装置3同轴转动。
72.为了确保密封性，磁流体转轴54设置出径向延伸的环形凸缘，环形凸缘和腔室底壁11的底部之间也设有第二波纹管6，第二波纹管6环绕磁流体转轴54，第二波纹管6同样是为了兼顾密封和升降的需求。
73.反应腔设备设有第二升降驱动装置，第二升降驱动装置包括第二升降电机52和第二传动部，第二传动部用于传动升降，图17中，腔室底壁11设有第二旋转支架和第二升降支架53，第二旋转支架用于安装第二旋转电机51，第二升降支架53用于安装第二升降电机。第二传动部为传动块，传动块仅可升降移动，并与第二升降电机52的输出轴螺纹连接，则第二升降电机52旋转可带动升降块55升降，升降块55与磁流体转轴54连接，则可带动磁流体转轴54升降，从而实现内传送装置3的升降驱动。应知，第一支撑部23和第二支撑部31共同支撑晶圆100，故内传送装置3和外传送装置2需要同步转动、升降，故第一旋转驱动装置和第二旋转驱动装置需要同步转动，第一升降驱动装置和第二升降驱动装置也需要同步升降。
74.实施例2
75.请参考图19，图19为本技术第二实施例中反应腔设备的示意图。
76.第二实施例中，反应腔设备设有三个同心布置的传送装置，分别为内传送装置3、中间传送装置2’和外传送装置2，中间传送装置2’设有朝向内侧延伸的第一支撑部23，和朝向外侧延伸的第二支撑部31，第一支撑部23、第二支撑部31的结构和布置方式参照第一实施例理解。
77.内传送装置3的第二支撑部31和中间传送装置2’的第一支撑部23形成支撑位，中间传送装置2’的第二支撑部31和外传送装置2的第一支撑部23形成支撑位，即中间传送装置2’与内、外两个传送装置配合支撑。一组沿周向分布的加热盘13位于内传送装置3和中间传送装置2’之间，另一组沿周向分布的加热盘13位于中间传送装置2’和外传送装置2之间。本实施例的中间传送装置2’、外传送装置2的结构可以与第一实施例中的外传送装置2完全
一致，支撑部的配合方式也参照第一实施例理解，此处不再赘述。
78.此时，进行晶圆100的传递时，可以先将晶圆100传递至内侧的一组加热盘13位置，待内传送装置3和中间传送装置2’的各支撑位均支撑晶圆100后，然后加热盘13的顶针伸出支撑住晶圆100，则该支撑位的各支撑部可以旋转脱离加热盘13的位置，顶针可以带动晶圆100落下至加热盘16，此时，中间传送装置2’的第一支撑部23不再支撑晶圆100，中间传送装置2’可以自由旋转，中间传送装置2’的第二支撑部31可以与外支持装置2的第一支撑部23同步旋转配合以传递晶圆100至位于外侧的加热盘13。当晶圆100落下后低于各支撑部的高度，则不干涉中间传送装置2’的旋转，若晶圆落下后高于各支撑部的最低点，则可以通过升高加热盘13的方式，以消除这种干涉。
79.当然，中间传送装置2’也可以包括两个同心的支撑单元，支撑单元与第一实施例中的外传送装置2结构相同，一个支撑单元与内传送装置3配合，另一个与外传送装置2配合，这样中间传送装置2’的两个支撑单元可以相互独立旋转，互不干扰，相当于设立两套内、外传送装置2。
80.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。