物理气相淀积机台及其冷却腔体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种物理气相淀积机台及其冷却腔体，该冷却腔体包括腔体盖子、光电感应器、升降环和冷却基座；光电感应器安装于腔体盖子上；升降环通过升降臂向下与气缸相连接，气缸具有升起位置传感器和释放位置传感器，用于判断升降环处于升起位置或释放位置；升降环上承载有硅片，光电感应器向下对准硅片；冷却基座位于硅片的下方。其中，光电感应器向硅片发射红外线光束，遇到硅片时红外线光束被反射回来；当硅片被正确放置在升降环上时，反射回来的红外线光束能被光电感应器接收到，光电感应器导通，升降环允许载着硅片从升起位置降到释放位置；否则光电感应器不导通，机台停止运行。本发明能够自动检测硅片在冷却腔体内升降环上的位置是否正确。
【专利说明】物理气相淀积机台及其冷却腔体
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造设备【技术领域】，具体来说，本发明涉及一种进行铝铜膜物理气相沉积(PVD)工艺的机台及其冷却腔体。
【背景技术】
[0002]PVD (physical vapor deposition)即物理气相淀积，AMAT Endura5500 机台是一种全自动、单片进行工艺、多种腔体集成的PVD工艺机台。
[0003]要产生较好的铝铜膜对PVD工艺环境的温度要求很高，需要对硅片进行稳定、均匀的加热。对此，Endura5500机台的应对方案是在衬底基座中集成加入加热器，并在衬底基座中加入一路氩气管路。当硅片放在衬底基座上进行工艺时，使氩气喷射在硅片的背面。这样，在衬底基座的加热器在对硅片进行加热的同时，带有热量的氩气气体也对硅片进行加热。该方案既提高了加热器的加热效率，也提高了对硅片加热的均匀性。
[0004]但是，当氩气在硅片背面喷射的时候，会使硅片位置被氩气吹偏移。为了解决这一问题，Endura5500机台采用的是在娃片上加上一个压紧环(clamp ring),即压紧环把娃片压在衬底基座上避免了硅片被氩气吹偏移。正常情况下，压紧环与硅片的接触面应该是毫无缝隙的紧紧接触在一起，这样生长出来的铝铜膜就不会长在压紧环与硅片的接触面上。但是，因为压紧环需要定期进行清洗，在清洗的过程中，可能使得压紧环与硅片的接触面不是一个水平面，这样使得生长出来的铝铜膜长在了接触面上。发生这种状况的时候，会使硅片被生长出来的铝铜膜粘在压紧环上。当工艺完成后硅片进行传送的时候，硅片可能正好掉在传送硅片的手臂上，这样会使硅片在传送手臂上的位置偏离正确的位置。这样的硅片被传送到冷却腔时，硅片有一侧没有正确地搭在升降环(lift hoop)上，当升降环升到升起位置(lift position)时，硅片是倾斜的，有一部分会滑到升降环的下面。当升降环降到释放位置(release position)时,会把娃片压碎。这种状况的发生，会使机台的生产时间受到严重的影响，破碎硅片的报废也造成了巨大的财产损失。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种可以进行铝铜膜物理气相沉积工艺的机台及其冷却腔体，能够自动检测淀积之后硅片在冷却腔体内升降环上的位置是否正确。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种物理气相淀积机台的冷却腔体，包括腔体盖子、光电感应器、升降环和冷却基座；所述光电感应器安装于所述腔体盖子上；所述升降环通过一升降臂向下与一气缸相连接，所述气缸具有升起位置传感器和释放位置传感器，用于判断所述升降环是处于升起位置还是释放位置；所述升降环上承载有一硅片，所述光电感应器向下对准所述硅片；所述冷却基座位于所述硅片的下方；
[0007]其中，所述光电感应器用于向其下方的所述硅片发射一束红外线光束，遇到所述硅片时所述红外线光束被反射回来；当所述硅片被正确放置在所述升降环上时，反射回来的所述红外线光束能被所述光电感应器接收到，所述光电感应器导通，所述升降环允许载着所述硅片从所述升起位置降到所述释放位置；否则，所述光电感应器不导通，所述机台停止运行。
[0008]可选地,所述光电感应器上施加有一 24伏的工作电压。
[0009]可选地，所述升起位置传感器的一端与所述光电感应器串联后，与一 24伏的工作电压相连接，所述升起位置传感器的另一端接地。
[0010]可选地，所述释放位置传感器的一端直接与一 24伏的工作电压相连接，另一端接地。
[0011]可选地，所述光电感应器安装于所述腔体盖子上的边缘或者中心。
[0012]为解决上述技术问题，本发明还提供一种物理气相淀积机台，具有冷却腔体，所述冷却腔体包括腔体盖子、光电感应器、升降环和冷却基座；所述光电感应器安装于所述腔体盖子上；所述升降环通过一升降臂向下与一气缸相连接，所述气缸具有升起位置传感器和释放位置传感器，用于判断所述升降环是处于升起位置还是释放位置；所述升降环上承载有一硅片，所述光电感应器向下对准所述硅片；所述冷却基座位于所述硅片的下方；
[0013]其中，所述光电感应器用于向其下方的所述硅片发射一束红外线光束，遇到所述硅片时所述红外线光束被反射回来；当所述硅片被正确放置在所述升降环上时，反射回来的所述红外线光束能被所述光电感应器接收到，所述光电感应器导通，所述升降环允许载着所述硅片从所述升起位置降到所述释放位置；否则，所述光电感应器不导通，所述机台停止运行。 [0014]可选地,所述光电感应器上施加有一 24伏的工作电压。
[0015]可选地，所述升起位置传感器的一端与所述光电感应器串联后，与一 24伏的工作电压相连接，所述升起位置传感器的另一端接地。
[0016]可选地，所述释放位置传感器的一端直接与一 24伏的工作电压相连接，另一端接地。
[0017]可选地，所述光电感应器安装于所述腔体盖子上的边缘或者中心。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0019]本发明能够自动检测物理气相淀积之后硅片在冷却腔体内升降环上的位置是否正确。当发现硅片的位置不正确(偏移)后，给机台一个停止工艺的信号，避免了升降环继续向下运动致使硅片被夹碎。
[0020]本发明减少了机台的停产时间，而且避免了由于硅片粘片的问题所导致的碎片的发生，每年节省大量的生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中:
[0022]图1为本发明一个实施例的安装了光电感应器的物理气相淀积机台的冷却腔体的控制结构示意图；
[0023]图2为本发明一个实施例的物理气相淀积机台的冷却腔体上的光电感应器在硅片被正确放置在升降环上时导通的原理示意图；
[0024]图3为本发明另一个实施例的物理气相淀积机台的冷却腔体上的光电感应器在硅片未被正确放置在升降环上时不导通的原理示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
[0026]物理气相淀积机台的冷却腔体的实施例
[0027]图1为本发明一个实施例的安装了光电感应器的物理气相淀积机台的冷却腔体的控制结构示意图。需要注意的是，这个以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。如图1所示，该冷却腔体100主要包括腔体盖子101、光电感应器102 (如BANNER SM312CV2)、升降环103和冷却基座104。光电感应器102安装于腔体盖子101上，具体可以安装于腔体盖子101上的边缘处，也可以安装于腔体盖子101上的中心处。升降环103通过一升降臂105向下与一气缸106相连接，气缸具有升起位置传感器107和释放位置传感器108，用于判断升降环103是处于升起位置(lift position)还是释放位置(release position)。升降环103上承载有一娃片(未不出)，光电感 应器102向下对准该娃片。冷却基座104位于娃片的下方。
[0028]其中，光电感应器102上施加有一 24伏的工作电压，用于向其下方的硅片发射一束红外线光束，遇到硅片时红外线光束被反射回来。当硅片被正确放置在升降环103上时，反射回来的红外线光束能被光电感应器102接收到，光电感应器102导通，升降环103允许载着硅片从升起位置降到释放位置；否则，光电感应器102不导通，机台停止运行。
[0029]如图1所示，升起位置传感器107的一端与光电感应器102串联后，与一 24伏的工作电压相连接，升起位置传感器107的另一端接地(com)。而释放位置传感器108的一端直接与一 24伏的工作电压相连接,另一端接地(com)。
[0030]下面对本发明如何避免在传送手臂上位置偏移的硅片被冷却腔体的升降环压碎作更详细的描述。本发明在冷却腔体100的透明盖子(即腔体盖子101)上安装了光电感应器102 (BANNER SM312CV2)，并把光电感应器102的信号串联到升降环103的升起位置传感器107的信号上。光电感应器102的工作原理为:光电感应器102发射一束红外线光束，遇到阻碍物时红外线光束被反射回来，当光电感应器102接受到反射回来的红外线光束时，光电感应器102导通，否则不导通。
[0031]图2为本发明一个实施例的物理气相淀积机台的冷却腔体上的光电感应器在硅片被正确放置在升降环上时导通的原理示意图；图3为本发明另一个实施例的物理气相淀积机台的冷却腔体上的光电感应器在娃片未被正确放置在升降环上时不导通的原理不意图。先如图2所示，若硅片109在传送手臂(未图示)的位置正确，则硅片109被传送到冷却腔体100的升降环103上，升降环103上升到升起位置时，硅片109的位置是水平的(正确的位置)，硅片109与光电感应器102的光路之间是垂直的，光电感应器102发出的红外线光束被硅片109反射回光电感应器102上的接收装置，光电感应器102导通。再如图3所示，若硅片109在传送手臂的位置不正确，则硅片109在冷却腔体100的升降环103上升到升起位置时，硅片109的位置是倾斜的、偏移的(不正确的位置)，硅片109与光电感应器102的光路之间是不垂直的，光电感应器102上的接收装置不能接收到被硅片109反射回来的红外线光束，光电感应器102不导通。当光电感应器102不导通时，升降环103的气缸106的升起位置传感器107回路不能形成，机台的工艺停止并发出报警信息。
[0032]请重新回到图1所示，对升降环103的工作过程再作如下细化描述:
[0033]冷却腔体100的升降环103主要有上、下两个位置，即升起位置(lift position)和释放位置(release position),升降环103的上、下动作是用气缸106经过升降臂105来驱动的。机台判断升降环103的位置是靠装在气缸106上的两个位置传感器(即升起位置传感器107和释放位置传感器108)来判断。当气缸106运行到升起位置时，则该升起位置上的升起位置传感器107导通；如果气缸106运行到释放位置时，则该释放位置上的释放位置传感器108导通。
[0034]将光电感应器102串联到升降环103的升起位置传感器107的信号回路上后，当硅片的位置异常，光电感应器102不会导通，则升降环103的升起位置传感器107也不导通。这时机台会报警，系统显示例如“腔体不能达到升起位置(CHB can not reach liftposition)”，此刻机台会停止运行，避免升降环103自动降到释放位置的动作。这样，硅片就不会被夹碎了。
[0035]物理气相淀积机台的实施例
[0036]本实施例沿用前述实施例的附图、元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件。本实施例的物理气相淀积机台具有冷却腔体，其中图1为本发明一个实施例的安装了光电感应器的物理气相淀积机台的冷却腔体的控制结构示意图。需要注意的是，这个以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。如图1所示，该冷却腔体100主要包括腔体盖子101、光电感应器102 (如BANNER SM312CV2)、升降环103和冷却基座104。光电感应器102安装于腔体盖子101上，具体可以安装于腔体盖子101上的边缘处，也可以安装于腔体盖子101上的中心处。升降环103通过一升降臂105向下与一气缸106相连接，气缸具有升起位置传感器107和释放位置传感器108，用于判断升降环103是处于升起位置(lift position)还是释放位置(release position)。升降环103上承载有一娃片(未示出)，光电感应器102向下对准该硅片。冷却基座104位于硅片的下方。
[0037]其中，光电感应器102上施加有一 24伏的工作电压,用于向其下方的娃片发射一束红外线光束，遇到硅片时红外线光束被反射回来。当硅片被正确放置在升降环103上时，反射回来的红外线光束能被光电感应器102接收到，光电感应器102导通，升降环103允许载着硅片从升起位置降到释放位置；否则，光电感应器102不导通，机台停止运行。
[0038]如图1所示，升起位置传感器107的一端与光电感应器102串联后，与一 24伏的工作电压相连接，升起位置传感器107的另一端接地(com)。而释放位置传感器108的一端直接与一 24伏的工作电压相连接,另一端接地(com)。
[0039]下面对本发明如何避免在传送手臂上位置偏移的硅片被冷却腔体的升降环压碎作更详细的描述。本发明在冷却腔体100的透明盖子(即腔体盖子101)上安装了光电感应器102 (BANNER SM312CV2)，并把光电感应器102的信号串联到升降环103的升起位置传感器107的信号上。光电感应器102的工作原理为:光电感应器102发射一束红外线光束，遇到阻碍物时红外线光束被反射回来，当光电感应器102接受到反射回来的红外线光束时，光电感应器102导通，否则不导通。
[0040] 图2为本发明一个实施例的物理气相淀积机台的冷却腔体上的光电感应器在娃片被正确放置在升降环上时导通的原理示意图；图3为本发明另一个实施例的物理气相淀积机台的冷却腔体上的光电感应器在娃片未被正确放置在升降环上时不导通的原理不意图。先如图2所示，若硅片109在传送手臂(未图示)的位置正确，则硅片109被传送到冷却腔体100的升降环103上，升降环103上升到升起位置时，硅片109的位置是水平的(正确的位置)，硅片109与光电感应器102的光路之间是垂直的，光电感应器102发出的红外线光束被硅片109反射回光电感应器102上的接收装置，光电感应器102导通。再如图3所示，若硅片109在传送手臂的位置不正确，则硅片109在冷却腔体100的升降环103上升到升起位置时，硅片109的位置是倾斜的、偏移的(不正确的位置)，硅片109与光电感应器102的光路之间是不垂直的，光电感应器102上的接收装置不能接收到被硅片109反射回来的红外线光束，光电感应器102不导通。当光电感应器102不导通时，升降环103的气缸106的升起位置传感器107回路不能形成，机台的工艺停止并发出报警信息。
[0041]请重新回到图1所示，对升降环103的工作过程再作如下细化描述:
[0042]冷却腔体100的升降环103主要有上、下两个位置，即升起位置(lift position)和释放位置(release position),升降环103的上、下动作是用气缸106经过升降臂105来驱动的。机台判断升降环103的位置是靠装在气缸106上的两个位置传感器(即升起位置传感器107和释放位置传感器108)来判断。当气缸106运行到升起位置时，则该升起位置上的升起位置传感器107导通；如果气缸106运行到释放位置时，则该释放位置上的释放位置传感器108导通。
[0043]将光电感应器102串联到升降环103的升起位置传感器107的信号回路上后，当硅片的位置异常，光电感应器102不会导通，则升降环103的升起位置传感器107也不导通。这时机台会报警，系统显示例如“腔体不能达到升起位置(CHB can not reach liftposition)”，此刻机台会停止运行，避免升降环103自动降到释放位置的动作。这样，硅片就不会被夹碎了。
[0044]综上所述，本发明能够自动检测物理气相淀积之后硅片在冷却腔体内升降环上的位置是否正确。当发现硅片的位置不正确(偏移)后，给机台一个停止工艺的信号，避免了升降环继续向下运动致使硅片被夹碎。
[0045]本发明减少了机台的停产时间，而且避免了由于硅片粘片的问题所导致的碎片的发生，每年节省大量的生产成本。
[0046]本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种物理气相淀积机台的冷却腔体，包括腔体盖子、光电感应器、升降环和冷却基座；所述光电感应器安装于所述腔体盖子上；所述升降环通过一升降臂向下与一气缸相连接，所述气缸具有升起位置传感器和释放位置传感器，用于判断所述升降环是处于升起位置还是释放位置；所述升降环上承载有一硅片，所述光电感应器向下对准所述硅片；所述冷却基座位于所述硅片的下方； 其中，所述光电感应器用于向其下方的所述娃片发射一束红外线光束，遇到所述娃片时所述红外线光束被反射回来；当所述硅片被正确放置在所述升降环上时，反射回来的所述红外线光束能被所述光电感应器接收到，所述光电感应器导通，所述升降环允许载着所述硅片从所述升起位置降到所述释放位置；否则，所述光电感应器不导通，所述机台停止运行。
2.根据权利要求1所述的冷却腔体，其特征在于，所述光电感应器上施加有一24伏的工作电压。
3.根据权利要求2所述的冷却腔体，其特征在于: 所述升起位置传感器的一端与所述光电感应器串联后，与一 24伏的工作电压相连接，所述升起位置传 感器的另一端接地； 所述释放位置传感器的一端直接与一 24伏的工作电压相连接，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的冷却腔体，其特征在于，所述光电感应器安装于所述腔体盖子上的边缘或者中心。
5.一种物理气相淀积机台，具有冷却腔体，所述冷却腔体包括腔体盖子、光电感应器、升降环和冷却基座；所述光电感应器安装于所述腔体盖子上；所述升降环通过一升降臂向下与一气缸相连接，所述气缸具有升起位置传感器和释放位置传感器，用于判断所述升降环是处于升起位置还是释放位置；所述升降环上承载有一硅片，所述光电感应器向下对准所述硅片；所述冷却基座位于所述硅片的下方； 其中，所述光电感应器用于向其下方的所述娃片发射一束红外线光束，遇到所述娃片时所述红外线光束被反射回来；当所述硅片被正确放置在所述升降环上时，反射回来的所述红外线光束能被所述光电感应器接收到，所述光电感应器导通，所述升降环允许载着所述硅片从所述升起位置降到所述释放位置；否则，所述光电感应器不导通，所述机台停止运行。
6.根据权利要求5所述的物理气相淀积机台，其特征在于，所述光电感应器上施加有一 24伏的工作电压。
7.根据权利要求6所述的物理气相淀积机台，其特征在于: 所述升起位置传感器的一端与所述光电感应器串联后，与一 24伏的工作电压相连接，所述升起位置传感器的另一端接地； 所述释放位置传感器的一端直接与一 24伏的工作电压相连接，另一端接地。
8.根据权利要求7所述的物理气相淀积机台，其特征在于，所述光电感应器安装于所述腔体盖子上的边缘或者中心。
【文档编号】C23C14/54GK103981504SQ201410243215
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】何德安, 朱卫东 申请人:上海先进半导体制造股份有限公司