托盘冷却装置、方法、装载腔和半导体设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种托盘冷却装置、方法、装载腔和半导体设备，涉及半导体制造【技术领域】，减少了冷却时间且无需大量用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。一种用于装载腔的托盘冷却装置，所述装载腔包括：片盒，连接于所述片盒的升降机构，所述片盒包括镂空的底板和两个相对的侧板，所述片盒的两个侧板上设置有多层托盘平台，所述托盘冷却装置包括：设置于所述装载腔底部的液体冷却平台，用于接触所述片盒中的托盘。一种托盘冷却方法，包括：将完成工艺后的托盘放置于片盒中的最下层托盘平台上；升降机构控制片盒下降，使所述托盘接触液体冷却平台，对所述托盘进行冷却；将所述冷却后的托盘放置于片盒中其他层中的空托盘平台上。
【专利说明】托盘冷却装置、方法、装载腔和半导体设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造【技术领域】，尤其涉及一种托盘冷却装置、方法、装载腔和半导体设备。
【背景技术】
[0002]在半导体制造中，例如沉积、刻蚀等工艺，通常使用托盘来放置基片，例如硅片、蓝宝石晶片等，在完成工艺后，将托盘放置于装载腔中的片盒内，最后由人工取出，由于有大量的工艺需要几百摄氏度的高温环境，因此片盒中的托盘为高温状态，因此需要进行托盘冷却。
[0003]如图1所示，现有技术为在装载腔I的一侧通过气路口 5通入氮气，同时在另一侧通过抽气通道6抽气，通过热对流的方式对片盒2中的托盘进行散热，需要大量的氮气进行长时间的对流才能使托盘冷却至理想温度。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，热传导的传热效率 > 热对流的传热效率 > 热辐射的传热效率。因此通过热对流的方式长时间通入氮气来冷却托盘的方式使得整个工艺的效率较低。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种托盘冷却装置、方法、装载腔和半导体设备，减少了冷却时间且无需大量用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0006]一方面，提供一种用于装载腔的托盘冷却装置，所述装载腔包括:片盒，连接于所述片盒的升降机构，所述片盒包括镂空的底板和两个相对的侧板，所述片盒的两个侧板上设置有多层托盘平台，所述托盘冷却装置包括:
[0007]设置于所述装载腔底部的液体冷却平台，用于接触所述片盒中的托盘。
[0008]具体地，所述液体冷却平台包括至少两个内部液体冷却平台，用于接触所述片盒范围内的托盘；
[0009]所述至少两个内部液体冷却平台设置于所述片盒底板的镂空处。
[0010]具体地，所述液体冷却平台还包括设置于所述片盒范围外的外部液体冷却平台；
[0011]所述外部液体冷却平台设置于所述片盒后方，用于接触从所述片盒后方露出的托盘。
[0012]另一方面，提供一种装载腔，包括:片盒，连接于所述片盒的升降机构，所述片盒包括镂空的底板和两个相对的侧板，所述片盒的两个侧板上设置有多层托盘平台，所述装载腔还包括上述的托盘冷却装置。
[0013]具体地，所述装载腔侧壁设置有对射式激光传感器。
[0014]另一方面，提供一种半导体设备，包括上述的装载腔。
[0015]具体地。所述半导体设备是沉积设备或刻蚀设备。
[0016]另一方面，提供一种托盘冷却方法，用于上述的装载腔，包括:
[0017]将完成工艺后的托盘放置于片盒中的最下层托盘平台上；
[0018]升降机构控制片盒下降，使所述托盘接触液体冷却平台，对所述托盘进行冷却；
[0019]将所述冷却后的托盘放置于片盒中其他层中的空托盘平台上。
[0020]进一步地，在所述将完成工艺后的托盘放置于片盒中的最下层托盘平台上之前，还包括:
[0021]检测片盒中最下层托盘平台上是否有托盘；
[0022]若片盒中最下层托盘平台上有托盘，则将所述最下层托盘平台上的托盘放置于片盒其他层中的空托盘平台上。
[0023]本发明提供的托盘冷却装置、方法、装载腔和半导体设备，采用液体冷却的方式对托盘进行冷却，对于传热效率来说，热传导的效率要高于热对流的效率，因此减少了冷却时间，并且节省了用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1现有技术中装载腔的结构示意图；
[0026]图2为本发明实施例中一种装载腔的剖面结构示意图；
[0027]图3为图2中装载腔的立体结构示意图；
[0028]图4为本发明实施例中一种托盘冷却方法的流程图；
[0029]图5为本发明实施例中另一种托盘冷却方法的流程图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0031]在半导体设备中，通常包括预热腔、工艺腔、装载腔和传输腔，其中传输腔分别与预热腔、工艺腔和装载腔连通，传输腔中设置有机械手，用于在各腔室之间传输托盘。本发明实施例正是基于上述半导体设备中的装载腔提出的一种新的托盘冷却装置。
[0032]如图2所示，本发明实施例提供一种用于装载腔的托盘冷却装置，该装载腔I包括:片盒2，连接于片盒2的升降机构3，用于改变片盒2的高度，片盒2包括镂空的底板和两个相对的侧板，片盒的两个侧板上设置有多层托盘平台21，该托盘冷却装置包括:设置于装载腔I底部的液体冷却平台4，用于接触片盒2中的托盘。
[0033]具体地，液体冷却平台4中设置有液体通道，液体通道通过装载腔I底部连通液体循环系统。升降机构3可以为电机加丝杠的结构，丝杠上设置有螺母，该螺母固定连接于片盒的底板，电机带动丝杠旋转，从而使丝杠上的螺母直线移动以实现片盒的升降。
[0034]在每一次工艺完成之后，机械手将高温的托盘放置于片盒2中的最下层托盘平台21上；之后升降机构3控制片盒2下降，使最下层托盘平台21上的托盘接触液体冷却平台4，之后升降机构3控制片盒2继续下降一小段距离，此时该托盘脱离最下层托盘平台21而停在液体冷却平台4上，液体冷却平台4内液体通道中的液体不断循环流动，采用热传导的方式带走热量，从而对该托盘进行冷却；在该托盘完成冷却后，机械手将该托盘放置于片盒2的其他层中的空托盘平台21上。当片盒2的所有托盘平台21上都放置有托盘且均冷却完成后，打开装载腔I取出片盒2。
[0035]本实施例中的托盘冷却装置，采用液体冷却的方式对托盘进行冷却，对于传热效率来说，热传导的效率要高于热对流的效率，因此减少了冷却时间，并且节省了用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。
[0036]具体地，如图3所示，液体冷却平台包括至少两个内部液体冷却平台41，用于接触片盒2范围内的托盘；至少两个内部液体冷却平台41设置于片盒2底板的镂空处，用于从片盒2底板的镂空处穿过以接触片盒2内的托盘。
[0037]具体地，如图3所示，液体冷却平台还包括设置于片盒2范围外的外部液体冷却平台42 ;外部液体冷却平台42设置于片盒2后方，由于片盒2只设置有两个相对的侧板，而托盘为圆形结构，放置于片盒2中的托盘会从片盒的前方和后方露出，因此外部液体冷却平台42用于接触从片盒2后方露出的托盘。上述结构最大化的利用了片盒与装载腔的空间，并保证了液体冷却平台与托盘之间最大限度的接触面积。
[0038]本实施例中的托盘冷却装置，采用液体冷却的方式对托盘进行冷却，对于传热效率来说，热传导的效率要高于热对流的效率，因此减少了冷却时间，并且节省了用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。
[0039]如图2和图3所示，本发明实施例提供一种装载腔，包括:片盒2，连接于片盒2的升降机构3，片盒2包括镂空的底板和两个相对的侧板，片盒2的两个侧板上设置有多层托盘平台21，该装载腔还包括上述的托盘冷却装置。另外还提供一种半导体设备，该半导体设备包括该装载腔。
[0040]具体地，装载腔侧壁设置有对射式激光传感器(图中未示出)，用于检测片盒2中某一层托盘平台21上是否有托盘，对射式激光传感器之间无片盒侧壁的阻挡，通过升降机构3改变片盒2的高度使某一层托盘平台21位于与该对射式激光传感器相同的高度，若对射传感器的一端接收到另一端发射的信号，则该层托盘平台上没有托盘；若对射传感器的一端没有接收到另一端发射的信号，则该层托盘平台上有托盘。
[0041]托盘冷却装置的结构和工作原理与上述实施例相同，在此不再赘述。该半导体设备可以为沉积设备或刻蚀设备等。
[0042]本实施例中的装载腔和半导体设备，采用液体冷却的方式对托盘进行冷却，对于传热效率来说，热传导的效率要高于热对流的效率，因此减少了冷却时间，并且节省了用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。
[0043]如图4所示，本发明实施例提供一种托盘冷却方法，可以用于上述的装载腔，包括:
[0044]步骤101、将完成工艺后的托盘放置于片盒中的最下层托盘平台上；
[0045]步骤102、升降机构控制片盒下降，使所述托盘接触液体冷却平台，对所述托盘进行冷却；
[0046]步骤103、将冷却后的托盘放置于片盒中其他层中的空托盘平台上。
[0047]具体地，托盘冷却装置的结构和工作原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
[0048]本实施例中的托盘冷却方法，采用液体冷却的方式对托盘进行冷却，对于传热效率来说，热传导的效率要高于热对流的效率，因此减少了冷却时间，并且节省了用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。
[0049]具体地，如图5所示，在上述步骤101、将完成工艺后的托盘放置于片盒中的最下层托盘平台上之前，还可以包括:
[0050]步骤1001、检测片盒中最下层托盘平台上是否有托盘；
[0051]若片盒中最下层托盘平台上有托盘，则进入步骤1002、将所述最下层托盘平台上的托盘放置于片盒其他层中的空托盘平台上；
[0052]若片盒最下层托盘平台上没有托盘，则进入上述步骤101。
[0053]具体地，托盘冷却装置的结构和工作原理与上述实施例相同，在此不再赘述。
[0054]本实施例中的托盘冷却方法，采用液体冷却的方式对托盘进行冷却，对于传热效率来说，热传导的效率要高于热对流的效率，因此减少了冷却时间，并且节省了用于冷却的气体，从而提高了工艺效率。
[0055]通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0056]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种用于装载腔的托盘冷却装置，所述装载腔包括:片盒，连接于所述片盒的升降机构，所述片盒包括镂空的底板和两个相对的侧板，所述片盒的两个侧板上设置有多层托盘平台，其特征在于，所述托盘冷却装置包括: 设置于所述装载腔底部的液体冷却平台，用于接触所述片盒中的托盘。
2.根据权利要求1所述的托盘冷却装置，其特征在于， 所述液体冷却平台包括至少两个内部液体冷却平台，用于接触所述片盒范围内的托盘； 所述至少两个内部液体冷却平台设置于所述片盒底板的镂空处。
3.根据权利要求2所述的托盘冷却装置，其特征在于， 所述液体冷却平台还包括设置于所述片盒范围外的外部液体冷却平台； 所述外部液体冷却平台设置于所述片盒后方，用于接触从所述片盒后方露出的托盘。
4.一种装载腔，包括:片盒，连接于所述片盒的升降机构，所述片盒包括镂空的底板和两个相对的侧板，所述片盒的两个侧板上设置有多层托盘平台，其特征在于，所述装载腔还包括如权利要求1至3中任意一项所述的托盘冷却装置。
5.根据权利要求4所述的装载腔，其特征在于， 所述装载腔侧壁设置有对射式激光传感器。
6.一种半导体设备，其特征在于，包括如权利要求4和5任一项所述的装载腔。
7.根据权利要求6所述的半导体设备，其特征在于， 所述半导体设备是沉积设备或刻蚀设备。
8.一种托盘冷却方法，用于如权利要求4和5中任意一项所述的装载腔,其特征在于，包括: 将完成工艺后的托盘放置于片盒中的最下层托盘平台上； 升降机构控制片盒下降，使所述托盘接触液体冷却平台，对所述托盘进行冷却； 将所述冷却后的托盘放置于片盒中其他层中的空托盘平台上。
9.根据权利要求8所述的托盘冷却方法，其特征在于，在所述将完成工艺后的托盘放置于片盒中的最下层托盘平台上之前，还包括: 检测片盒中最下层托盘平台上是否有托盘； 若片盒中最下层托盘平台上有托盘，则将所述最下层托盘平台上的托盘放置于片盒其他层中的空托盘平台上。
【文档编号】H01L21/67GK104167377SQ201310185816
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月20日 优先权日:2013年5月20日
【发明者】贾强 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司