1.本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种装载腔室及半导体加工设备。
背景技术：
2.在半导体制造领域中，制备硅片工艺通常在用立式炉设备中进行。立式炉设备通常包括工艺舟、保温桶、工艺管、装载腔室和电子器件及线缆。在立式炉设备工作过程中，硅片在立式炉设备的工艺管内部完成工艺后，会被卸载至装载腔室中。但在硅片被卸载至装载腔室的过程中，硅片、工艺舟和保温桶会将大量的热量带入装载腔室中，容易损坏装载腔室中的电子器件及线缆。
3.立式炉设备具有两种工作模式，其分别为空气模式和氮气模式。其中，空气模式是指在工作过程中立式炉设备内部空间与外界环境连通，以使立式炉设备内部空间为有氧状态；氮气模式是指在工作过程中立式炉设备内部空间与外界环境隔离，以使立式炉设备内部空间为无氧状态。当立式炉设备处于空气模式时，由于不需要对其内部空间中的氧含量进行控制，可以将空气引入立式炉设备内部来对硅片进行冷却。
4.现有的立式炉设备通常在装载腔室中安装冷却结构，并将空气引入该冷却结构来冷却硅片。具体的冷却过程为：将空气引入装载腔室中并使之流向硅片以吸收硅片的热量，随后使空气进入热交换单元并被其冷却，经过冷却的空气再次流向硅片以吸收硅片的热量，并不断重复前述的步骤以形成循环气流，从而不断地带走硅片的热量。
5.但在实际生产中，吸收了硅片热量的空气的温度较高，因此经过热交换单元并不能使高温空气迅速降为室温，所以在其再次流向硅片时，吸热速率会大大降低，这会造成硅片的冷却效率较低的问题，进而导致装载腔室内部电子器件及线缆因高温而损坏。
技术实现要素：
6.本发明实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种装载腔室及半导体加工设备，其能够对装载腔室中的硅片进行冷却，从而避免装载腔室内部电子器件及线缆因高温而损坏。
7.为实现本发明的目的而提供一种装载腔室，所述装载腔室应用于半导体加工设备中，所述装载腔室具有与外界连通的第一模式和与外界隔离的第二模式，其特征在于，包括腔体和设置于所述腔体内的热交换组件和可切换风道结构，其中，
8.所述可切换风道结构与所述热交换组件连接，用于抽出所述腔体中的气体，并在所述装载腔室处于所述第一模式时将所述气体输送至所述腔体的外部，或者在所述装载腔室处于所述第二模式时将所述气体输送至所述热交换组件中；
9.所述热交换组件用于在所述装载腔室处于所述第一模式时将外界的空气送入所述腔体中；在所述装载腔室处于所述第二模式时，所述热交换组件停止通入外界的空气，将所述可切换风道结构输送的所述气体进行冷却，并送入所述腔体中。
10.可选的，所述可切换风道结构包括风道本体、第一风机和风道切换组件，其中，
11.所述风道本体设置在所述腔体中，且所述风道本体中形成有风道，所述风道的进气端与所述装载腔室内部连通，所述风道的出气端与所述热交换组件相连；并且，所述风道本体和所述腔体的腔体壁上对应设置有用于与外界连通的出气口；
12.所述风道切换组件用于打开所述出气口，同时在所述出气口的下游位置封堵所述风道；或者，关闭所述出气口，同时解除封堵所述风道；
13.所述第一风机设置在所述风道中，且位于所述风道的进气端和所述出气口之间，用于将所述腔体内部的气体抽入所述风道内。
14.可选的，所述风道切换组件包括排气挡板和驱动源，其中，
15.所述排气挡板可转动地设置在所述风道中，且位于所述出气口的下游位置；
16.所述驱动源用于驱动所述排气挡板转动至关闭所述出气口的第一位置或者封堵所述风道的第二位置。
17.可选的，所述驱动源包括旋转轴、直线气缸和依次铰接的多个连杆，其中，
18.所述旋转轴可转动地设置在所述风道中，且与所述排气挡板连接；
19.所述直线气缸用于提供直线动力；
20.多个所述连杆分别与所述直线气缸和所述旋转轴连接，用以将所述直线气缸提供的直线动力转换为旋转动力，并传递至所述旋转轴。
21.可选的，在所述风道本体上，且沿垂直于所述风道的方向上相对设置有两个安装孔，所述旋转轴穿设于两个所述安装孔中，且在所述旋转轴与每个所述安装孔之间设置有润滑垫片。
22.可选的，所述热交换组件包括热交换通道、热交换单元、风机过滤组和进气开关，其中，
23.所述热交换通道设置在所述腔体中，所述热交换通道的进气端与所述风道的出气端连接，所述热交换通道的出气端与所述腔体内部连通；并且，所述热交换通道和所述腔体的腔体壁上对应设置有用于与外界连通的进气口；
24.所述进气开关设置在所述进气口处，用于控制所述进气口的开启和关闭；
25.所述热交换单元设置在所述热交换通道中，且位于所述进气口的上游，用于冷却从所述风道进入所述热交换通道的气体。
26.所述风机过滤组设置在所述热交换通道中，用于在所述装载腔室处于所述第一模式时，通过所述进气口抽入外界的空气，并通过所述热交换通道的出气端送入所述腔体中；在所述装载腔室处于所述第二模式时，所述进气开关关闭所述进气口，将经所述热交换单元冷却后的所述气体通过所述热交换通道的出气端送入所述腔体中。
27.可选的，所述热交换组件还包括第二风机，所述第二风机设置在所述热交换通道中，且所述第二风机位于所述风机过滤组和所述热交换单元之间；所述第二风机用于将所述装载腔室外部的空气抽入至所述热交换通道中，或者将所述可切换风道装置中的气体抽入至所述热交换通道中。
28.可选的，所述热交换通道的出气端与所述风道的进气端相对设置在所述腔体内部的两侧。
29.可选的，所述风道包括第一子风道和第二子风道，其中，
30.所述第一子风道的进气端与所述腔体内部连通，所述第一子风道的出气端与所述
第二子风道的进气端相连，所述第二子风道的出气端与所述热交换组件相连；
31.所述出气口设置在所述第一子风道或所述第二子风道和所述腔体的腔体壁上的对应位置。
32.作为另一种方案，本发明的实施例还提出一种半导体加工设备，包括工艺腔室、工艺舟和与所述工艺腔室连通的装载腔室，所述工艺舟可移动的设置于所述工艺腔室和所述装载腔室中，其特征在于，所述装载腔室采用上述实施例中的装载腔室。
33.本发明实施例具有以下有益效果：
34.本发明实施例提供的装载腔室，其通过在腔体中设置热交换组件和可切换风道结构，在装载腔室处于第一模式时，将外界空气送入装载腔室中，并将装载腔室中的气体输送至外界，从而使空气带走腔体中的硅片的热量，而且由于腔体中的气体直接输送至外界，而不再经过热交换组件，这可以有效提高冷却效率；在装载腔室处于第二模式时，通过热交换组件对腔体内部气体进行冷却，从而利用腔体的内部气体不断带走硅片的热量。本发明提出的装载腔室能够在其处于第一模式和第二模式时，分别实现腔体的气体外循环和气体内循环，从而提高对硅片进行降温的速率，避免腔体内部的电子器件及线缆因高温而损坏。
35.本发明实施例提供的半导体加工设备通过采用上述实施例提供装载腔室，能够在装载腔室处于第一模式和第二模式时，在腔体中分别形成气体外循环和气体内循环，以利用气体不断带走硅片的热量，从而提高对硅片进行降温的速率，避免腔体内部的电子器件及线缆因高温而损坏。
附图说明
36.图1为现有的装载腔室的结构示意图；
37.图2为实施例1提供的冷却装置的结构示意图；
38.图3为实施例1提供的风道切换机构的结构示意图；
39.图4为实施例1提供的驱动源的局部结构示意图；
40.图5为实施例1提供的冷却装置的结构示意图。
具体实施方式
41.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明实施例提供的装载腔室及半导体加工设备进行详细描述。
42.现有的立式炉设备普遍具有两种工作模式，其分别为空气模式和氮气模式。其中，空气模式是指在工作过程中立式炉设备内部空间与外界环境连通，以使立式炉设备内部空间为有氧状态；氮气模式是指在工作过程中立式炉设备内部空间与外界环境隔离，以使立式炉设备内部空间为无氧状态。在立式炉设备工作过程中，硅片在工艺管内部完成工艺后，会被卸载至装载腔室中，而在此过程中，硅片、工艺舟和保温桶会将大量的热带入装载腔室中。
43.图1为现有的装载腔室的结构示意图。为防止装载腔室10内部温度过高而损坏电子器件及线缆，装载腔室10内部设置有冷却结构，以对硅片20进行冷却。现有的冷却结构通常设置在装载腔室10内壁上，并围绕硅片20的周围，其包括：第一风道70、第二风道90和第三风道80。其中第一风道70与第二风道90向对设置，第三风道80连接第一风道70和第二风
道90。第二风道90和风机过滤机组40中还设置有风机50。
44.当立式炉设备处于空气模式时，由于不需要对其内部空间中的氧含量进行控制，可以将空气引入该冷却结构对硅片20进行冷却。具体的冷却过程包括：开启风机过滤机组40形成负压区域，同时开启进气口30，以使常温空气被负压区域吸入装载腔室10中；常温空气吸收了硅片的热量后温度升高，随后进入第一气道70，并经过第三气道80进入冷却装置60；高温空气经过冷却装置60冷却温度降低，被风机50吸入风机过滤机组40，并与从进气口30进入的空气一同进入装载腔室10中，以形成循环气流，从而不断带走硅片20的热量。
45.但在实际生产中，经过冷却装置60的高温空气并不能迅速降为室温，所以在其与常温空气混合后，进入装载腔室的空气的温度会远高于室温，这会造成硅片的冷却效率较低的问题，进而使装载腔室内部的电子器件及线缆因高温而损坏。
46.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供装载腔室及半导体加工设备，具体方案如下。
47.实施例1
48.本实施例提供一种装载腔室，其应用于半导体加工设备中，例如立式炉设备。装载腔室具有分别与外界连通和隔离的第一模式和第二模式，其中，装载腔室处于第一模式时，其内部空间为与外界连通的状态，可以向腔室内部引入空气；装载腔室处于第二模式时，其内部空间为与外界隔离的封闭状态。
49.请参考图2，本实施例提供的装载腔室包括腔体4、热交换组件1和可切换风道结构2，其中，热交换组件1和可切换风道结构2均设置在腔体4中。
50.具体的，当装载腔室处于上述第一模式时，热交换组件1用于将外界的空气送入腔体4的内部，引入的外界空气能够与腔体4中的硅片3进行热交换，以起到冷却硅片3的作用；同时，可切换风道结构2用于抽出腔体4中吸收了热量的气体，并直接排出至腔体4外部，从而在腔体4内部和外部环境形成空气流循环，并利用空气流对硅片3进行冷却，从而提高硅片3的冷却速率，进而避免腔体4内部温度过高而使其中的电子器件及线缆受损。而且，由于腔体4中的气体直接输送至外界，而不再经过热交换组件，这可以有效提高冷却效率。
51.当装载腔室处于上述第二模式时，可切换风道结构2用于将腔体4内部的气体输送至热交换组件1中；热交换组件1用于将可切换风道结构2输送的气体进行冷却并将其送入腔体4中，以使腔体4中的气流带走硅片3的热量后经过热交换组件1的冷却，并能够再次吹向硅片3，从而在腔体4内部形成气体流循环，并利用气体流对硅片3进行冷却，从而避免腔体4内部温度过高而使其中的电子器件及线缆受损。
52.在一些实施例中，可切换风道结构2包括风道本体21、第一风机22和风道切换组件23。其中，风道本体21设置在腔体4中，风道本体21中形成有风道211。风道211的进气端2111与腔体4的内部连通，风道211的出气端2112与热交换组件1相连。
53.风道本体21和腔体4的腔室壁上还对应设置有出气口2113。具体的，出气口2113为一通孔，用于将风道211与外界连通，从而风道211中的气体能够从出气口2113排出至腔体4的外界。
54.第一风机22设置在风道211中，且位于风道211的进气端2111和出气口2113之间，用于将腔体4内部的气体经由进气端2111抽入风道211内，具体的，第一风机22的抽气口应朝向风道211的进气端2111，第一风机22的排气口应朝向出气口2113，从而使腔体4内部的
气体排出至腔体4的外界。在实际生产中，第一风机22可以采用鼓风机或负压风机等抽气设备。
55.风道切换组件23用于打开出气口2113，同时在出气口2113的下游位置封堵风道211。风道切换组件23还用于关闭出气口2113，同时解除封堵风道211。具体的，当装载腔室处于第一模式时，风道切换组件23打开出气口2113，并封堵风道211，以使风道211与热交换组件1不连通；同时第一风机22开启，从而将使腔体4中的高温气体由风道211的进气端2111抽入至风道211中，并将风道211中的高温气体经由出气口2113抽出至腔体4外部。
56.当装载腔室处于第二模式时，风道切换组件23关闭出气口2113，并解除封堵风道211，以使风道211与热交换组件1连通，从而使腔体4中的高温气体由风道211的进气端2111进入风道211，并经过风道211进入热交换组件1。
57.如图3所示，风道切换组件23包括排气挡板231和驱动源232，其中，排气挡板231可转动地设置在风道211中，且位于出气口2113的下游位置。具体的，当排气挡板231旋转至与图3中的竖直方向相互平行的第二位置时，出气口2113开启，排气挡板231封堵风道211，这样能够使风道211中的气体从出气口2113流出至外部环境中；当排气挡板231旋转至图3中的水平方向相互平行的第一位置时，排气挡板231封堵出气口2113，风道211解除封堵，这样能够使风道211中的气体从风道211的出气端2112流出至热交换组件1中。
58.驱动源232用于驱动排气挡板231转动至关闭出气口2113的第一位置或者封堵风道211的第二位置。
59.如图3所示，在一些实施例中，风道切换组件23还包括壳体233，其设置在风道本体21中，并与出气口2113位置相对应，前述排气挡板231可旋转地设置在其中。壳体233上设置有垂直于风道本体21的轴线的两个竖直开口(2331,2332)，两者相对设置，以在排气挡板231位于上述与水平方向相互平行的第一位置时，气体能够穿过两个竖直开口(2331,2332)进入热交换组件1中。壳体233上还设置有水平开口2333，其与出气口2133的位置相对应，以在排气挡板231位于上述竖直方向相互平行的第二位置时，使气体能够从出气口2133流出，具体的，水平开口2333可与出气口2133重叠设置。在一些实施例中，前述壳体233上的开口的尺寸略小于排气挡板231的尺寸，以能够获得较好的封堵效果。
60.在一些实施例中，如图3所示，驱动源232包括旋转轴2321、直线气缸2322和依次铰接的多个连杆2323，其中，旋转轴2321可转动地设置在风道211中，且与排气挡板231连接。直线气缸2322用于提供直线动力；多个连杆2323分别与直线气缸2322和旋转轴2321连接，用以将直线气缸2322提供的直线动力转换为旋转动力，并传递至旋转轴2321，从而驱动排气挡板231沿旋转轴2321转动。例如，在本实施例中，连杆2323有三个，且依次铰接在一起，并且，位于两侧的两个连杆2323中，其中一个连杆2323与直线气缸2322的驱动轴固定连接，其中另一个连杆2323与旋转轴2321铰接。
61.在一些实施例中，如图4所示，风道本体21上设置有两个安装孔233(图中仅示出其中一个)，两个安装孔233沿垂直于风道211的方向上相对旋转轴2321穿设于两个安装孔233中，且在旋转轴2321与每个安装孔233之间设置有润滑垫片2331，以降低旋转轴2321与安装孔233之间的摩擦力，从而提高驱动源232的工作效率。
62.需要说明的是，风道切换组件并不局限于本实施例提供的上述结构，在实际应用中，风道切换组件还可以采用其他任意结构，例如，在出气口2113处和出气口2113下游分别
设置两个阀门，从而可以通过控制两个阀门的通断状态，来实现打开出气口2113并同时在出气口2113的下游位置封堵风道211和风道切换组件23还用于关闭出气口2113并同时解除封堵风道211的功能。
63.在一些实施例中，如图5所示，风道211包括第一子风道2114和第二子风道2115，其中，第一子风道2114的进气端与腔体4内部连通，第一子风道2114的出气端与第二子风道2115的进气端相连，第二子风道2115的出气端与热交换组件相连1，出气口2113可以设置在第一子风道2114或第二子风道2115上。将风道211分为第一子风道2114和第二子风道2115能够使风道211更适应腔体4的内部结构，例如在本实施例中，风道211包括沿腔体4内壁竖直设置的第一子风道2114和沿腔体4底部水平设置的第二子风道2115，从而适应腔体4的内部结构，具体的，在实际生产中，风道的子风道的形状、设置方向和数量应根据腔体4的形状和内部结构进行设计。
64.在一些实施例中，如图2所示，热交换组件1包括热交换通道11、热交换单元12、风机过滤组13和进气开关14。具体的，热交换通道11设置在腔体4中，其进气端(图中未示出)与风道211的出气端2112连接，热交换通道11的出气端111与腔体4内部连通。热交换通道11和腔体4的腔室壁上还对应设置有与外界连通的进气口112，以使外界的空气能够由进气口112进入热交换通道11中，从而利用温度为室温的空气对硅片3进行冷却。
65.进气口112处还设置有进气开关14，用于控制进气口112的开启和关闭。在一些实施例中，进气开关14可采用气动阀门等阀门装置。
66.热交换单元12设置在热交换通道11中，且位于进气口112的上游，用于冷却从风道211进入热交换通道11的气体。
67.风机过滤组13设置在热交换通道11中，用于在装载腔室处于第一模式时，通过进气口112抽入外界的空气，并通过热交换通道11的出气端111送入腔体4中，从而利用常温空气对硅片3进行降温，提高硅片3的降温速率。风机过滤组13还用于在装载腔室处于第二模式时，将经热交换单元12冷却后的气体通过热交换通道11的出气端111送入腔体4中，从而利用经过冷却的气体对硅片3进行降温。
68.在一些实施例中，热交换组件1还包括第二风机15，第二风机15设置在热交换通道11中，且第二风机15位于风机过滤组13的靠近热交换单元12的一侧。第二风机15用于将空气由进气口112的抽入至热交换通道11中，以提高室温空气进入腔体4的速率，从而进一步提高硅片3的降温速率。第二风机15还用于将被热交换单元12冷却过的气体抽入至热交换通道11，以提高冷却空气进入腔体4的速率，从而进一步提高硅片3的降温速率。
69.在一些实施例中，热交换通道11的出气端111与风道211的进气端2111相对设置在腔体4的两侧，以能够形成较大气流，提高对硅片3的降温速率。优选的，热交换通道11的出气端111与风道211的进气端2111可以正对硅片3的装载位置，以使气流能够直接吹向硅片3，从而得到最佳降温效果。
70.本发明实施例提供的装载腔室，其通过在腔体中设置热交换组件和可切换风道结构，在装载腔室处于第一模式时，将外界空气送入装载腔室中，并将装载腔室中的气体输送至外界，从而使空气带走腔体中的硅片的热量，而且由于腔体中的气体直接输送至外界，而不再经过热交换组件，这可以有效提高冷却效率；在装载腔室处于第二模式时，通过热交换组件对腔体内部气体进行冷却，从而使腔体的内部气体不断带走硅片的热量。本发明提出
的装载腔室能够在其处于第一模式和第二模式时，分别实现腔体的气体外循环和气体内循环，从而提高对硅片进行降温的速率，避免腔体内部的电子器件及线缆因高温而损坏。
71.实施例2
72.本实施例提供一种半导体加工设备，其包括工艺腔室、工艺舟和与工艺腔室连通的装载腔室。具体的，该装载腔室采用实施例1提供的装载腔室。
73.本发明实施例提供的半导体加工设备通过采用上述实施例提供装载腔室，能够在装载腔室处于第一模式和第二模式时，在腔体中分别形成气体外循环和气体内循环，以利用气体不断带走硅片的热量，从而提高对硅片进行降温的速率，避免腔体内部的电子器件及线缆因高温而损坏。
74.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。