CN102446796A - 衬底处理设备和制造半导体器件的方法 - Google Patents

Abstract

一种衬底处理设备，该设备包括：处理室，在处理室中对衬底进行处理；衬底保持器，配置成在保持衬底的同时被加载到处理室中或者从处理室卸载；转移室，在转移室中进行用于促使衬底保持器保持未经处理的衬底的装载操作和用于从衬底保持器取出经处理的衬底的卸除操作；以及清洁单元，配置成用于将清洁空气吹入转移室。转移室具有多边形平面视图形状，并且包括角落区域。清洁单元布置在转移室的角落区域的一个中。

Description

衬底处理设备和制造半导体器件的方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求2010年10月1日递交的日本专利申请No.2010-223418的优先权权益，该申请的全部内容以引用的方式并入于此。

技术领域

本公开涉及衬底处理设备和用于制造半导体器件的方法。

背景技术

一般而言，供在半导体器件中使用的立式衬底处理设备包括布置在晶片处理室之下的转移室。在制造过程中，进行以下操作：将未经处理的晶片转移到将要加载到处理室中的衬底保持器(或者晶舟)中的操作(称为晶片装载操作)和将经处理的晶片从卸载自处理室的衬底保持器转移的操作(称为晶片卸除操作)。在转移室内，生成包含清洁空气的气流以保持晶片不被颗粒污染，并且以使从处理室卸载的热的经处理的晶片冷却到预定温度。通过沿着转移室的一个侧壁安装具有过滤器和鼓风机的清洁单元并且将清洁空气从清洁单元吹入转移室而生成气流(参见，例如JP2002-175999A)。

然而，在以上衬底处理设备的转移室内生成的气流来自沿着转移室的一个侧壁安装的清洁单元，这引起气流侧向流动。这造成在下面提及的下述问题。

问题之一在于当气流侧向流动时，空气趋于在转移室的角落区域停留。如果空气并不移动而是停留在转移室中，则这将引起晶片的颗粒污染。如果热辐射构件(诸如刚经处理的晶片)存在于转移室内，则很可能由于热辐射构件的热而从晶片转移机生成颗粒。为此，阻止并不运动而是停留在转移室内的停滞气体的出现非常重要，这是由于颗粒可能停留在室中，并且污染晶片。

另一问题在于以下事实：侧向空气流动将使得难于减小衬底处理设备的安装空间。这是由于衬底处理设备的宽度与沿着转移室的侧壁安装的清洁单元的尺寸成比例地增加。具体地，如果晶片的直径增加(例如，从300mm到450mm)，则这将会成为很大的问题。

发明内容

本公开提供了能够通过阻止空气在转移室内停留而在转移室内可靠地生成气流并且能够通过有效地使用转移室的内部空间而降低设备所需的安装空间的衬底处理设备的一些实施例。

根据本公开的一个方面，一种衬底处理设备包括：处理室，在该处理室中对衬底进行处理；衬底保持器，配置成在保持衬底的同时被加载到处理室中以及从处理室卸载；转移室，在该转移室中进行用于促使衬底保持器保持未经处理的衬底的装载操作和用于从衬底保持器取出经处理的衬底的卸除操作；以及清洁单元，配置成用于将清洁空气吹入转移室，其中转移室具有多边形平面视图形状，并且清洁单元布置在转移室的第一角落区域中。

根据本公开的另一方面，一种用于制造半导体器件的方法包括：加载前转移步骤，用于在与处理室连通的转移室内进行装载操作，通过该装载操作促使衬底保持器在衬底保持器被加载到处理室中之前保持未经处理的衬底；将保持未经处理的衬底的衬底保持器从转移室加载到处理室中；对由加载到处理室中的衬底保持器保持的衬底进行处理；将保持经处理的衬底的衬底保持器从处理室卸载到转移室中；以及加载后转移步骤，用于执行卸除操作，通过该卸除操作，由从处理室卸载的衬底保持器保持的经处理的衬底被从衬底保持器取出，其中转移室被配置成具有多边形平面视图形状，清洁单元被布置在转移室的角落区域中，并且在加载前转移步骤与加载后转移步骤中的至少一个期间，由清洁单元将清洁空气吹入转移室。

附图说明

图1是示出了根据本公开的一个实施例的衬底处理设备的示意性配置示例的透视图。

图2是示出了衬底处理设备中采用的处理炉的配置示例的竖直截面图。

图3是示出了衬底处理设备中采用的转移室的配置示例的透视图。

图4是示意性地示出了衬底处理设备中采用的晶舟交换装置的平面视图。

图5是示意性地图示了在作为本公开的比较示例的常规配置的转移室内的气流形成的透视图。

图6A是示出了在根据本公开的一个实施例的衬底处理设备的转移室内的气流形成的示例的平面视图。

图6B是示出了在作为本公开的比较示例的常规衬底处理设备的转移室内的气流形成的示例的平面视图。

图7是示意性地示出了在根据本公开的一个实施例的衬底处理设备的转移室之上的空气循环路线中的气流的平面视图。

图8A是示出了在根据本公开的另一实施例的衬底处理设备的转移室内的气流形成的示例的平面视图。

图8B是示出了气流形成的示例的平面视图。

图9是示出了在根据本公开的又一实施例的衬底处理设备的转移室内的气流形成的示例的平面视图。

具体实施方式

<本公开的一个实施例>

现在将参照附图详细地描述本公开的一个实施例。

(1)衬底处理设备的概述

首先，将进行给出根据本公开的一个实施例的衬底处理设备的概述的简要描述。

在本实施例中描述的衬底处理设备可在半导体器件制造过程中使用，并且该衬底处理设备被配置成用于通过用加热器加热衬底来对室内容纳的衬底进行处理。更具体地，本实施例的衬底处理设备是立式衬底处理设备，其被配置成用于同时处理在其间留有指定间隙而彼此堆叠的多个衬底。

将要由衬底处理设备进行处理的衬底的示例包括半导体晶片衬底(下文中简称为“晶片”)，每个半导体晶片衬底包含半导体集成电路器件(半导体器件)。将要由衬底处理设备进行的处理的示例包括氧化、扩散、用于载流子激活的回流或者退火、或者在离子注入之后的平坦化以及通过热CVD(化学气相沉积)反应形成膜。

(2)衬底处理设备的示意性配置

以下是根据本公开的一个实施例的衬底处理设备的示例的示意性配置的描述。

(作为整体的衬底处理设备)

图1是示出根据本公开的一个实施例的衬底处理设备的配置示例的透视图。衬底处理设备10包括外壳12，在外壳12中容纳诸如处理炉40之类的某些主要部件。晶盒台18布置在外壳12的正面区域。箍环(hoop)(下文中称为“晶盒”)16充当用于接收晶片14的衬底接收器，并且被安装在晶盒台18上。晶盒16中的每个被配置成在其中存储例如25个晶片14，并且被安装在晶盒台18上，而晶盒16的盖子(未示出)保持关闭。也就是说，晶盒16中的每个用作衬底处理设备10中的晶片承载器。

在外壳12的内部正面区域中，将晶盒传送装置20布置为与晶盒台18呈相对关系。在晶盒传送装置20的邻近区域中，布置有晶盒支架22、晶盒开启器24和衬底数目检测器26。

晶盒传送装置20被配置成用于在晶盒台18、晶盒支架22和晶盒开启器24之间传送晶盒16。

晶盒支架22布置在晶盒开启器24之上，并且被配置成用于保持安装在其上的多个晶盒16。晶盒支架22可以是所谓具有多个支架面板的可旋转支架。可旋转支架由诸如马达之类的间歇旋转驱动装置(未示出)在一个方向上逐节距地旋转。然而，在晶盒支架22中旋转功能并不是主要的。在晶盒支架22的邻近区域中，可以提供具有进气扇和防尘过滤器的清洁单元52(在图1中未示出，但是将在图3中示出)，从而使得作为净化空气气体的清洁空气可以从清洁单元52馈送到晶盒支架22。

晶盒开启器24被配置成用于打开晶盒16的盖子。衬底数目检测器被布置为与晶盒开启器24相邻，并且被配置成在晶盒16的盖子被打开时检测晶盒16内保持的晶片14的数目。

在外壳12内的晶盒开启器24的背侧处，提供作为在外壳12内限定的单个室的转移室50。稍后将描述转移室50的细节。

衬底转移机28和作为衬底保持器的晶舟30被布置在转移室50内。

衬底转移机28包括能够取出例如5个晶片14的臂(镊子)32。衬底转移机28被配置成用于通过使用驱动装置(附图中未示出)旋转地向上和向下驱动臂32而在放置在晶盒开启器24上的晶盒16和晶舟30之间传送晶片14。

晶舟30被配置成保持多个(例如，大约50个到150个)在水平位置上竖直堆叠的晶片14，其中晶片14的中心彼此对准，并且在晶片14之间具有指定的竖直间隙。保持晶片14的晶舟30可以被作为升降机构的晶舟升降机(附图中未示出)向上和向下移动。

处理炉40被布置在外壳12内转移室50之上的背侧上部区域中。装载有晶片14的晶舟30可以从下面加载到处理炉40中。

(处理炉)

接下来，将进行处理炉40的简要描述。图2是示出在根据本公开的一个实施例的衬底处理设备中采用的处理炉的配置示例的竖直截面图。

处理炉40包括由耐热非金属材料(例如石英(SiO₂)或者碳化硅(SiC))制成的反应管41。反应管41具有圆柱形状，其中该圆柱形状具有封闭顶端和开放底端。

在反应管41内限定处理室42。作为衬底保持器的晶舟30被从下面插入到处理室42中。在处理室42内以竖直堆叠的方向容纳由晶舟30水平地保持的晶片14。在用旋转机构43使旋转轴44旋转之后，处理室42内容纳的晶舟30被旋转，而同时处理室42的内部保持密封并且晶片14安装在晶舟30上。

在反应管41之下，与反应管41呈同心关系地布置歧管45。歧管45由金属材料(例如不锈钢)制成，并且具有圆柱形状，该圆柱形状具有开放的顶端和开放的底端。反应管41在其底端由歧管45竖直支撑。换言之，处理炉40由在歧管45上竖直地安装限定处理室42的反应管41来配置。

歧管45的底端在晶舟升降机(未示出)向上移动时由密封帽46不透气地密封。在歧管45的底端和密封帽46之间提供有用于保持处理室42的内部不透气的密封构件46a(诸如O型环)。

气体入口管线47和排气管线48连接到歧管45，该气体入口管线47用于通过其将源气体和吹扫气体引入到处理室42中，该排气管线48用于通过其排放来自处理室42内部的气体。

围绕反应管41的外边界，与反应管41呈同心关系地布置作为加热装置(或者加热机构)的加热器单元49。加热器单元49被配置成用于加热处理室42的内部，从而使得处理室42的内部在其整个区域上具有均匀的温度，或者处于指定的温度分布。

(3)衬底处理过程

接下来，将进行当本实施例的衬底处理设备用于在半导体器件制造过程中对晶片14进行处理时的操作序列的描述。

(晶片供应步骤)

为了利用衬底处理设备10来对晶片14进行处理，在其中容纳多个晶片14的晶盒16首先被安装到晶盒台18上。然后，通过使用晶盒传送装置20将晶盒16从晶盒台18转移到晶盒支架22。通过晶盒传送装置20将安装在晶盒支架22上的晶盒16传送到晶盒开启器24。此后，由晶盒开启器24打开晶盒16的盖子。由衬底数目检测器26检测晶盒16内容纳的晶片14的数目。

(加载前转移步骤)

在晶盒16的盖子被晶盒开启器24打开之后，布置在转移室50内的衬底转移机28从晶盒16中取出晶片14。然后，从晶盒16中取出的未经处理的晶片14被转移到与衬底转移机28一起被定位在转移室50内的晶舟30。换言之，衬底转移机28在转移室50内进行晶片装载操作，通过该装载操作，还未加载到处理室42中的未经处理的晶片14被装载到晶舟30。因此，晶舟30以竖直堆叠的方向保持晶片14，其中晶片14之间留有间隙。由晶舟30在堆叠情况中保持并且经历批量处理的晶片14的数目例如可以从25个到100个。这使得可以提高生产率。

(加载步骤)

在晶片装载操作之后，向上移动晶舟升降机，从而将保持未经处理的晶片14的晶舟30加载到处理室42中(这称为晶舟加载操作)。换言之，操作晶舟升降机以将保持未经处理的晶片14的晶舟30从转移室50加载到处理室42中。这促使密封帽46用置于密封帽46和歧管45之间的密封构件46a密封歧管45的底端。

(处理步骤)

在晶舟加载操作之后，由加载到处理室42中的晶舟30保持的未经处理的晶片14经历指定处理。更具体地，在例如由热CVD反应进行膜形成处理时，通过排气管线48排放气体，以维持处理室42的内部处于期望压力下(或者期望的真空度)。然后，由加热器单元49对处理室42的内部进行加热，并且操作旋转机构43以旋转晶舟30并且从而旋转晶片14。晶片14继续旋转，直到保持晶片14的晶舟30被卸载为止。此外，将源气体或者吹扫气体通过气体进口管线47供应到处理室42中。因此，通过热分解反应或者化学反应，在晶舟30中保持的未经处理的晶片14的表面上形成了薄膜。

在晶片14的表面上形成了薄膜之后，停止加热器单元49的加热操作，以允许经处理的晶片14被冷却到指定温度。如果过去了预定时间，则停止进入到处理室42的源气体或者吹扫气体的供应，并且开始进入处理室42的惰性气体的供应。以这种方式，处理室42内存在的气体被惰性气体替代。处理室42的内部压力恢复到大气压力。

(卸载步骤)

此后，向下移动晶舟升降机，以降低密封帽46并且打开歧管45的底端，并且将保持经处理的晶片14的晶舟30从歧管45的底端卸载到处理室42的外部(这称为晶舟卸载操作)。

换言之，操作晶舟升降机以将保持经处理的晶片14的晶舟30从处理室42的内部卸载到转移室50中。然后，晶舟30在指定位置等待，直到保持在晶舟30中的所有晶片14已经冷却下来为止。

(加载后转移步骤)

在等待的晶舟30的晶片14冷却到指定温度(例如室温等)之后，布置在转移室50内的衬底转移机28将晶片14从晶舟30卸除。

然后，从晶舟30卸除的经处理的晶片14被传送并被容纳在安装在晶盒开启器24上的空的晶盒16中。换言之，衬底转移机28在转移室50内进行晶片卸除操作，通过该卸除操作，保持在从处理室42的内部卸载的晶舟30中的经处理的晶片14被从晶舟30中取出，并且被转移到晶盒16。

此后，晶盒传送装置20将容纳经处理的晶片14的晶盒16传送到晶盒支架22上或者晶盒台18上。

以这种方式，由本实施例的衬底处理设备10进行的衬底处理过程中的一系列操作结束。

(4)转移室的配置

接下来，将通过示例的方式详细描述转移室50的内部的配置(即根据本实施例的衬底处理设备10的一个特征)。将采用称为双晶舟类型的衬底处理设备的转移室作为以下描述中的示例，在该双晶舟类型的衬底处理设备中，两个晶舟30被交替地加载到处理室42中和从处理室42卸载，以增加吞吐量。

(转移室)

图3是示出在根据本公开的一个实施例的衬底处理设备中采用的转移室的配置的透明透视图。

如上所述，衬底处理设备10被提供有转移室50，在该转移室50内进行用于促使未经处理的晶片14被保持在晶舟30中的晶片装载操作，以及用于从晶舟30取出经处理的晶片14的晶片卸除操作。转移室50是由顶、底和四个侧壁限定的矩形平面视图形状形成的单个室。转移室50不应当被限制为矩形平面视图形状，而是可以被配置为具有多边形平面视图形状(例如，三角形平面视图形状或者五边形平面视图形状)。就此而言，转移室50不需要由装载闭锁室或者氮气吹扫盒组成，而是可以保持在环境空气气氛中。

在转移室50的接近晶盒开启器24的侧壁中形成作为衬底接收连通闸的晶片进出闸51，从而使得晶片14可以通过晶片进出闸51而在放置在晶盒开启器24上的晶盒16与定位在转移室50内的晶舟30之间传送。在转移室50的顶上形成具有允许保持晶片14的晶舟30通过的形状和尺寸的、与处理室42的内部连通的开口(未示出)。

除了衬底转移机28之外，在转移室50内布置晶舟30和晶舟升降机(未示出)、清洁单元52、排气单元53a和排气单元53b。

(清洁单元)

布置在转移室50内的清洁单元52被配置成将清洁空气吹入转移室50中。为此，清洁单元52包括例如由ULPA(超低穿透气体)过滤器形成的过滤器和电驱动以吹动空气的鼓风机。

为了稍后提到的理由，该配置的清洁单元52布置在具有多边形平面视图形状的转移室50内的角落区域中。

(排气单元)

布置在转移室50内的排气单元53a和排气单元53b被配置成将存在于转移室50内的空气(不仅包括清洁空气，也包括包含颗粒的空气)排出到转移室50的外部。为此，排气单元53a和排气单元53b中的每个包括从转移室50的内部延伸到转移室50的外部的导管和安装在导管内的电排气扇。

为了稍后阐明的理由，该配置的排气单元53a和排气单元53b布置在转移室50内的不同于布置有清洁单元52的角落区域的其他角落区域中。

(气流循环路径)

处理炉40被布置在具有前述的内部配置的转移室50之上。然而，存在于转移室50之上的外壳12的内部空间并非由处理炉40完全占用。在围绕处理炉40的空间区域中形成气流循环路径55。

气流循环路径55被提供成用于经过清洁单元52将从转移室50的内部排出的空气将重新供应进入转移室50中。更具体地，气流循环路径55限定了空气路线，沿着该路线，由排气单元53a和排气单元53b从转移室50的内部排出的空气将朝向清洁单元52的空气入口端口流动。气流循环路径55被配置成用于通过允许清洁单元52从气流循环路径55汲取空气，从而经过清洁单元52将清洁空气重新供应到转移室50中。

在由气流循环路径55限定的空气路线中设置调节风门(附图中未示出)。调节风门被配置成控制通过气流循环路径55流动的空气的流动速率。更具体地，可以使用已知的流动速率控制机制(诸如蝶形阀或者针机构)配置调节风门。然而，优选具有如下功能的调节风门，即自动地控制流动速率并且与清洁单元52一起可控。

可以在转移室50之上设置第二清洁单元56。第二清洁单元56被配置成在晶片进出闸51附近处生成清洁空气的局部下行气流。更具体地，与清洁单元52一样，第二清洁单元56可以被配置成包括诸如ULPA过滤器之类的过滤器和鼓风机。如果采用了第二清洁单元56，则气流循环路径55允许清洁单元52和第二清洁单元56这两者汲取从转移室50排出的空气，从而使得清洁空气可以被重新供应到转移室50中。

(晶舟交换装置)

图4是示意性地示出了在根据本公开的一个实施例的衬底处理设备中采用的晶舟交换装置的平面视图。

在双晶舟类型的衬底处理设备中，晶舟交换装置54被设置在转移室50内，以将两个晶舟30交替地加载到处理室42中并且从处理室42卸载。现在将参照图4描述在转移室50内的晶舟交换装置54的操作。

在转移室50内，晶舟30中的每个由晶舟交换装置54的摇臂移动而同时沿着弧形轨道。晶舟30中的每个可以有三个位置。在图4中，圆弧的左端为晶片转移位置A，在此处由衬底转移机28将晶片转移到晶舟30中的一个，圆弧的右端为晶舟冷却位置B，圆弧的中心为晶舟加载/卸载位置C，在此处将晶舟30中的一个加载到处理室42中或者从处理室42卸载。

晶舟交换装置54如下地工作。事先将两个空的晶舟30放在位置A和位置B。从晶盒16中取出并且由凹口对准机(未示出)进行凹口对准的晶片被装载到放置在位置A的晶舟30。然后，放置在位置A并且用经凹口对准的晶片填充的晶舟30由晶舟交换装置54的摇臂传送到位置C。传送到位置C的晶舟30被加载到处理室42中，在该处理室42中，晶片经历指定处理。当晶片在处理室42内进行处理时，放置在位置B的空的晶舟30由摇臂传送到位置A。从晶盒16中取出还未凹口对准的晶片，并且由凹口对准机对该晶片进行凹口对准。经凹口对准的晶片被转移到放置在位置A的晶舟30中，并且被填充在该晶舟30中。随后，如下重复操作(a)至操作(d)。

(a)一旦完成在处理室42内进行的处理，则保持经处理的晶片的晶舟30从处理室42卸载，并且被降低到位置C。然后，晶舟30由摇臂传送到位置B，并且被冷却。

(b)在正在进行冷却时，用经凹口对准的晶片填充并且放置在位置A的晶舟30由摇臂移动到位置C，并且然后被加载到处理室42中，在处理室42中，经凹口对准的晶片经历指定处理。

(c)在处理室42内进行处理的同时，在位置B被冷却的晶舟30由摇臂传送到位置A。在位置A，经处理的晶片被从晶舟30卸除，并且被返回到晶盒16中。

(d)通过取出经处理的晶片而清空的晶舟30被新从晶盒16中取出的经凹口对准的晶片装载。因此，空的晶舟30由未经处理的晶片填充。

(5)在转移室中的气流的形成

接下来，将详细描述在以上配置的转移室50内形成的气流(清洁空气流)。

(比较示例)

在描述本实施例的转移室50内的气流形成之前，将描述作为本公开的比较示例的常规配置中的气流形成。

图5是示意性地图示了在作为本公开的比较示例的常规配置的转移室内的气流形成的透视图。

在常规衬底处理设备中，包括过滤器和鼓风机的清洁单元61被布置在转移室50内，以沿着转移室50的一个侧壁延伸。在转移室50的侧壁的下部(在其上形成晶片进出闸51)设置有循环路径62，由清洁单元61将转移室50内存在的空气通过该循环路径62重新供应到转移室50中。利用该配置，在转移室50内形成的气流从清洁单元61侧向流动。

由于在常规配置中形成的气流侧向流动，空气趋于在转移室50内的角落区域63中停留。具体地，不移动并且停留在晶片进出闸51的邻近区域的角落中的空气可能引起经过晶片进出闸51传送的晶片的颗粒污染。因此，有必要防止空气在转移室50内不移动。

当在常规配置中形成气流时，空气通过使用转移室50内的有限空间而循环(重新供应)。由于这个原因，变得难于为清洁单元61和循环路径62确保足够的安装空间，这使得难于提供足够的空气流动速率。因此，气流趋于变得紊乱。这可能引起空气停留在转移室50内的角落区域63中。

同时，热辐射构件(诸如刚经处理的晶片)存在于转移室50内。有可能由于热辐射构件的热而从晶片转移机生成颗粒。在同一外壳中，空气不运动例如在其中布置晶盒支架的空间中(在旋转支架安装室中)可能不引起任何问题，但是在其中通过热很可能生成了颗粒的转移室50内可能引起很大问题。

在用于形成气流的常规配置中，沿着转移室50的一个侧壁设置清洁单元61。因此，需要在转移室50的侧壁中设置与清洁单元61的尺寸成比例的安装空间。这使得难于降低用于衬底处理设备安装的空间，在设备的横向方向上尤其如此。这在晶片的直径增加(例如，从300mm到450mm)时可能导致很大问题。

(在本实施例中的气流形成)

在反复进行研究以找到一种用于在上述条件下在转移室50内形成最佳气流的方式之后，本发明人已发现期望的是使清洁空气从转移室50的角落区域循环。基于该发现，本发明人已构思出一种配置，在该配置中，与常规配置不同，清洁单元52布置在转移室50内的角落区域，以将清洁空气吹入转移室50中。

更具体地，如图3中所示，清洁单元52布置在转移室50内的角落区域，该角落区域由具有晶片进出闸51的一个侧壁和与其相邻的另一个侧壁限定。排气单元53a和排气单元53b被布置在与具有晶片进出闸51的侧壁相对的侧壁的平行末端处存在的角落区域中。如果清洁空气从清洁单元52吹入，并且如果由排气单元53a和排气单元53b主动地进行排气操作，则在转移室50内形成从清洁单元52朝向排气单元53a和排气单元53b的清洁空气的流动(气流)。由于清洁单元52与排气单元53a和排气单元53b被布置在转移室50内的角落区域中，所以空气主要在转移室50的对角线方向上流动。与常规配置中的侧向流动不同，空气很难在转移室50内的角落区域中停留。

假定空气将在转移室50内的有限的空间中循环，则常常并不容易实现其中清洁单元52布置在转移室50内的角落区域中的配置。这是由于可能难于从与清洁单元52对角线地相对的角落区域中确保用于限定空气循环路线的空间。

在不被应当将转移室50内的有限空间用于使空气循环的成规所限制的情况下，本发明人已构思出如下的前所未有的想法，即，使用在外壳12内的在转移室50之上的空间形成气流循环路径55。利用该想法，可以实现清洁单元52布置在转移室50内的角落区域并同时限定从排气单元53a和排气单元53b到清洁单元52的空气循环路线的配置。

在其中进一步提供了第二清洁单元56的情况中，在转移室50内的与晶片进出闸51面对的位置中形成了清洁空气的局部下行气流以及从清洁单元52朝向排气单元53a和排气单元53b的气流。

图6A是示出在本衬底处理设备的转移室内形成气流的示例的平面视图，而图6B是示出在常规衬底处理设备的转移室内形成气流的具体示例的平面视图。

如图6A中所示，在其中清洁单元52布置在转移室50内的角落区域中的配置中，清洁空气从清洁单元52吹入，并且由安装在面对清洁单元52的角落区域中的排气单元53a和排气单元53b主动地进行排气操作，借此在清洁单元52与排气单元53a和排气单元53b之间形成气流(见图6A中的箭头)。换言之，在转移室50内形成了从一个角落区域到其他角落区域的气流。因此，与在常规配置中的空气的侧向流动相比，空气很难在转移室50内的角落区域中停留。这使得可以以可靠的方式形成气流。由于空气很难保持静止，因此可以提供对晶片14的足够的冷却效果。

具体地，如果由第二清洁单元56在晶片进出闸51附近形成了局部下行气流，则即使当难于在晶片进出闸51附近的角落区域中确保用于安装排气单元的空间时，也可以防止空气在该角落区域中停留。这在抑制对通过晶片进出闸51传送的晶片的颗粒污染中相当有效。

在一些实施例中，在清洁单元52中的流动速率和在排气单元53a和排气单元53b中的总流动速率是平衡的，从而使得它们可以彼此相等。分析的结果揭示了：通过将在清洁单元52中的流动速率与在排气单元53a和排气单元53b中的流动速率设定为等于例如1∶0.5∶0.5，可以形成良好平衡的气流。流动速率的平衡并不限于以上提到的示例，而是可以根据不同情况适当地确定。这是由于晶片温度随着处理室42内的处理条件(例如，依赖于将要形成的膜的类型)而变化。

尽管布置在转移室50内的角落区域中的清洁单元52可以按这种样子使用，但是在一些实施例中，用于将从清洁单元52吹出的清洁空气分布在至少三个不同方向上的空气扩散器57可以被安装在清洁单元52的空气排放侧。空气扩散器57在一些实施例中可以被提供有用于改变清洁空气的流动方向的叶片。由空气扩散器57分布在至少三个不同方向上的气流的示例包括(a)朝向晶片进出闸51和衬底转移机28的前端移动的气流，(b)朝向晶舟升降机移动的气流以及(c)朝向晶舟交换装置54移动的气流。通过以这种方式将气流分布在三个不同的方向上，清洁空气被供应为具有不同作用的气流(a)、气流(b)和气流(c)。空气扩散器57的安装在增加转移室50内的清洁度(包括晶片14的清洁度)方面非常有效。

以上描述的配置具有的很大的优点，这是因为不仅可以消除转移室50内的气体的不运动，而且即使在晶片的直径增加时(例如，从300mm到450mm)也可以保持设备的宽度尽可能小。

如图6B所示，在用于形成侧向气流的常规配置中，应当在转移室50的一个侧壁的区域上提供与清洁单元61的尺寸成比例的安装空间，以安装清洁单元61。这意味着转移室50内的空间未有效利用。在图6B示出的常规配置中，在与清洁单元61相对的侧壁处布置了排气扇。

在将要进行处理的晶片14具有300mm的直径时，可以适用用于形成侧向气流的常规配置而没有显著问题。然而，如果晶片的直径增加到450mm，则以常规方式安装清洁单元61非常困难，这是由于在转移室50内的可用的安装空间变得相当窄(在设备的横向方向上变得更小)。

相比而言，如果如以上描述的本实施例中一样，将清洁单元52布置在转移室50内的角落区域中，则图6A中明显可以看出即使在晶片14具有450mm的直径时也可以在转移室50内可靠地形成气流。这有助于降低衬底处理设备的外部尺寸，该尺寸在其他情况中将与晶片14的直径成比例地增加。换言之，在转移室50内的角落区域中安装清洁单元52使得可以有效地使用转移室50内的空间，从而使设备的宽度保持为尽可能窄。这也使得可以在转移室50内可靠地形成气流，这有助于提高转移室50内的清洁度。

图7是示意性地示出了在根据本公开的一个实施例的衬底处理设备的转移室之上的循环路线中形成的气流的平面视图。

由排气单元53a和排气单元53b从转移室50的内部排出的空气沿着提供在转移室50之上的气流循环路径55循环，并且然后被返回到清洁单元52或者第二清洁单元56。如果以这种方式使用存在于外壳12内的、转移室50上的空间形成气流循环路径55，则与在其中使用转移室50内有限的空间使空气循环的常规配置相比，缓解了空间限制。这使得可以容易地增加循环空气的流动速率。即使在转移室50内以多个数目的方式提供排气单元53a和排气单元53b，也可以使从相应排气单元53a和排气单元53b(即，两个排气单元)排出的空气循环。因此，空气可以以足够的流动速率循环经过清洁单元52或者第二清洁单元56。这有助于防止清洁单元52或者第二清洁单元56受空气量短缺影响。

此外，如果清洁单元52布置在转移室50内的角落区域中，并且使用存在于外壳12内的、转移室50之上的空间形成气流循环路径55，则在其他情况中由清洁单元61与循环路径62占用的区域变为空的空间。与常规配置相比，这有助于增加在转移室50内布置相应组件的自由程度。

如果在由气流循环路径55限定的空气路线上设置调节风门58，则可以通过控制调节风门58内的流动速率来调整转移室50内的清洁空气的压力。换言之，可以通过在空气路线中安装调节风门58而在排气侧调整常规地基于清洁单元61中的流动速率来控制的转移室50内的清洁空气的压力。在该情况中，如果调节风门58内的流动速率与清洁单元52或者第二清洁单元56的操作一起自动地控制，则是更加期望的。利用该配置，变得可以精确地控制空气压力。

(本实施例提供的效果)

本实施例可以具有以下效果中的一个或者多个。

(i)利用本实施例，清洁单元52布置在转移室50内的角落区域中。因此，空气很难在转移室50内不移动(尤其是在转移室50内的角落区域中)。这使得可以以可靠的方式形成气流。换言之，即使当从处理室42取出的晶片14发射热量时，也可以防止晶片14被颗粒污染。这是由于本实施例被配置成用于防止空气不移动，而空气不移动可以引起晶片被颗粒污染。此外，将清洁单元52安装在转移室50内的角落区域中使得与常规配置(侧向空气流动)相比可以有效地使用转移室50内的空间，并且容易地减小衬底处理设备10的安装空间。也就是说，可以实现这样的配置：即使在晶片14具有增加的尺寸时，该配置也可以保持设备宽度尽可能地小。

如上所述，本实施例被配置成不是如在常规配置中一样生成侧向气流，而是在具有矩形平面视图形状的转移室50内形成至少在对角线方向上的清洁空气流。这使得可以防止空气在转移室50内不移动，并且防止晶片14在转移中被颗粒污染。此外，可以可靠地在转移室50内生成气流，而同时保持转移室50的空间较小。

(ii)利用本实施例，排气单元53a和排气单元53b被布置在与布置清洁单元52不同的其他角落区域中。这使得可以在转移室50内可靠地形成气流。换言之，由于气流被形成为从清洁单元52朝向排气单元53a和排气单元53b，所以空气主要在转移室50内的对角线方向上流动。与常规配置中的侧向气流不同，空气难于在不流动的情况下保持在转移室50内的角落区域中。

(iii)利用本实施例，提供了空气扩散器57以将从清洁单元52吹出的清洁空气分布在至少三个不同方向上。这使得可以在相应方向上供应清洁空气以起不同的作用。空气扩散器57的安装使得容易增加转移室50内的清洁度。

(iv)利用本实施例，使用存在于外壳12内的、转移室50之上的空间形成气流循环路径55。与在其中使用转移室50内的有限空间使空气循环的常规配置相比，这有助于防止清洁单元52或者第二清洁单元56受空气量短缺影响。

此外，在由气流循环路径55限定的空气路线上设置调节风门58，借此可以通过控制调节风门58内的流动速率来调整转移室50内的清洁空气的压力。换言之，可以通过在空气路线中安装调节风门58而在排气侧调整常规地基于清洁单元61中的流动速率来控制的转移室50内的清洁空气的压力。

(v)利用本实施例，由第二清洁单元56在晶片进出闸51附近形成了局部下行气流。这使得即使难以在角落区域中确保用于安装排气单元的空间时，也可以防止空气在晶片进出闸51附近的该角落区域中停留。这在抑制对通过晶片进出闸51传送的晶片的颗粒污染中相当有效。

(vi)在本实施例中，当排气单元53a和排气单元53b安装在转移室50内的角落区域中时，清洁单元52中的流动速率和排气单元53a和排气单元53b中的总流动速率是平衡的，从而使得它们可以彼此相等。这使得可以形成良好平衡的气流。

<本公开的其他实施例>

接下来，将进行本公开的其他实施例的描述。

尽管在以上描述的实施例中采用双晶舟类型的衬底处理设备作为示例，但是本公开并不限于此。无需赘言，本公开也可应用于所谓的单晶舟类型的衬底处理设备，在该单晶舟类型的衬底处理设备中，单个晶舟30被加载到处理室42中或者从处理室42卸载。

图8A和图8B为示出在根据本公开的另一实施例的衬底处理设备的转移室内形成气流的某些示例的平面视图。

在所图示的示例中，在单晶舟类型的衬底处理设备的转移室50内形成了气流。与双晶舟类型的衬底处理设备相比，单晶舟类型的衬底处理设备包括布置在转移室50内的数目减少的组件。这意味着转移室50内有可用的额外空间。

当本公开应用于单晶舟类型的衬底处理设备时，利用了额外的空间。如图8A中所示，以其他方式布置在转移室50内的角落区域中的排气单元53a和排气单元53b中的一个可以用附加的清洁单元52a替代，从而使得可以在转移室50内的两个地点处形成气流。换言之，附加的清洁单元52a布置在与清洁单元52存在的角落区域不同的角落区域中。因此，组合地使用清洁单元52和清洁单元52a。这使得可以在转移室50内的晶舟30附近形成稳定(良好排序)的侧向气流，并同时限制气流在角落区域中停留。

如图8B所示，可以沿着转移室50的一个侧壁(沿着具有矩形平面形状的转移室50的一侧)并排地布置与清洁单元52不同的附加的清洁单元52b。在该情况中，清洁单元52和清洁单元52b组合地使用。这使得可以在转移室50内的晶舟30附近形成稳定(良好排序)的侧向气流，而同时限制气流在角落区域中停留。

如上所述，清洁单元52和附加的清洁单元52a、附加的清洁单元52b的组合使用使得可以在晶舟30附近生成稳定的侧向气流。这有助于维持保持在晶舟30中的晶片14的清洁度。

图9是示出在根据本公开的又一实施例的衬底处理设备的转移室内的气流形成的示例的平面视图。

在所图示的示例中，在双晶舟类型的衬底处理设备的转移室50内形成了气流。无需赘言，本实施例也同样可用于单晶舟类型的衬底处理设备。

在图9中示出的配置示例中，在转移室50内的清洁空气路线的特定点处提供了用于向气流循环路径55局部排放清洁空气的局部排气单元59。特定点的示例包括在此处适当地维持转移室50的环境(例如，清洁度或者温度)可能遭遇困难的点，诸如此处很可能发生温度升高的点。对于特定点的数目没有具体限制。如果存在于转移室50内的空气被允许通过在特定点处安装的局部排气单元59朝向气流循环路径55流动，则与其中没有局部排气单元59的情况相比，适当地维持转移室50内的环境变得容易。

利用具有局部排气单元59的配置，可以适当地维持转移室50内的环境。这使得可以将晶片14的清洁度维持在较高水平，并且可以提供对于晶片14的足够的冷却效果。

在图9中示出的配置示例中，进一步在晶片进出闸51附近的角落区域中设置了排气单元53c。只要存在可用的安装空间，则期望安装排气单元53c。这使得可以可靠地防止空气在晶片进出闸51附近的角落区域中停留。

无需赘言，本公开并不限于前述实施例，而是可以被修改为各种形式，而不脱离权利要求中限定的本公开的范围。

<本公开的方面>

此后，将附加地阐述本公开的各个方面。

本公开的一个方面涉及衬底处理设备，该设备包括：处理室，在处理室中对衬底进行处理；衬底保持器，配置成在保持衬底的同时被加载到处理室中或者从处理室卸载；转移室，在转移室中进行用于促使衬底保持器保持未经处理的衬底的装载操作和用于从衬底保持器取出经处理的衬底的卸除操作；以及清洁单元，配置成用于将清洁空气吹入转移室，转移室具有多边形平面视图形状并且包括角落区域，清洁单元被布置在转移室的角落区域的一个中。

根据一个方面的设备可以进一步包括：排气单元，配置成用于通过该排气单元将转移室内存在的气体排出，排气单元布置在与布置清洁单元的角落区域不同的角落区域中。

根据另一方面的设备可以进一步包括：空气扩散器，配置成用于将从清洁单元吹出的清洁空气分布在至少三个不同方向上。

根据又一方面的设备可以进一步包括：气流循环路径，通过该气流循环路径，从转移室排出的空气通过清洁单元而重新供应到转移室中；以及调节风门，配置成用于控制流动经过气流循环路径的空气的流动速率，调节风门被配置成用于通过控制空气的流动速率来调整供应到转移室中的空气的压力。

根据另一方面的设备可以进一步包括：第二清洁单元，配置成用于在转移室内的衬底接收连通闸附近生成清洁空气的局部下行气流。

在根据又一方面的设备中，排气单元可以包括布置在转移室的角落区域中的多个排气单元，排气单元中的总流动速率和在清洁单元中的流动速率被平衡为变成彼此相等。

根据附加的方面的设备可以进一步包括：附加的清洁单元，布置在与布置清洁单元的角落区域不同的角落区域中或者在沿着具有多边形平面视图形状的转移室的一个侧壁的位置，从而使得清洁单元和附加的清洁单元可以组合地使用。

根据另一方面的设备可以进一步包括：局部排气单元，设置在转移室内的清洁空气路线上的特定点处，以执行空气向气流循环路径的局部排放。

本公开的另一方面涉及衬底处理设备，该设备包括：处理室，在处理室中对衬底进行处理；衬底保持器，配置成在保持衬底的同时被加载到处理室中或者从处理室卸载；转移室，在转移室中进行用于促使衬底保持器保持未经处理的衬底的装载操作和用于从衬底保持器取出经处理的衬底的卸除操作；以及清洁单元，配置成用于将清洁空气吹入转移室，转移室具有多边形平面视图形状，清洁单元被布置成在具有多边形平面视图形状的转移室的至少对角线方向上生成清洁空气流。

本公开的又一方面涉及用于制造半导体器件的方法，该方法包括：加载前转移步骤，用于在与处理室连通的转移室内进行装载操作，通过该装载操作，使得衬底保持器在衬底保持器被加载到处理室中之前保持未经处理的衬底；将保持未经处理的衬底的衬底保持器从转移室加载到处理室中；对由加载到处理室中的衬底保持器保持的衬底进行处理；将保持经处理的衬底的衬底保持器从处理室卸载到转移室中；以及加载后转移步骤，用于执行卸除操作，通过该卸除操作，由从处理室卸载的衬底保持器保持的经处理的衬底被从衬底保持器取出，其中在加载前转移步骤与加载后转移步骤中的至少一个期间，由清洁单元将清洁空气吹入转移室，转移室配置成具有多边形平面视图形状，清洁单元布置在转移室的角落区域中。

根据本公开，清洁单元布置在转移室内的角落区域中的一个中，从而使得清洁单元可以将清洁空气从一个角落区域吹向其余角落区域。因此，防止空气在转移室内(尤其是在相应角落区域中)停留，这使得可以以可靠的方式形成气流。换言之，即使当从处理室取出的晶片发射热量时，也可以防止晶片被颗粒污染。这是由于本实施例被配置成用于防止空气不移动，其中空气不移动可以引起晶片被颗粒污染。此外，清洁单元安装在转移室内的角落区域中使得与常规配置(侧向气流)相比，可以有效地使用转移室内的空间，并且容易地减小衬底处理设备的安装空间。也就是说，可以实现这样的配置：即使在晶片14具有增加的尺寸时，该配置也可以保持设备宽度尽可能地小。

尽管已描述了某些实施例，但是这些实施例仅以示例的方式呈现，并且并不旨在限制本公开的范围。相反，本文描述的新颖的设备和方法可以以多种其他形式体现；此外，可以在本文描述的实施例的形式中进行各种省略、替换以及改变，而不脱离本公开的精神。附随权利要求和它们的等价物旨在覆盖如将落入本公开的范围和精神内的这样的形式和修改。

Claims (5)

1.一种衬底处理设备，包括：

处理室，在所述处理室中对衬底进行处理；

衬底保持器，配置成在保持所述衬底的同时被加载到所述处理室中或者从所述处理室卸载；

转移室，在所述转移室中进行用于促使所述衬底保持器保持未经处理的衬底的装载操作和用于从所述衬底保持器取出经处理的衬底的卸除操作；以及

清洁单元，配置成用于将清洁空气吹入所述转移室，其中所述转移室具有多边形平面视图形状，并且所述清洁单元被布置在所述转移室的第一角落区域中。

2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

排气单元，配置成用于通过所述排气单元将所述转移室内存在的气体排出，所述排气单元被布置在所述转移室的第二角落区域中。

3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

空气扩散器，配置成用于将从所述清洁单元吹出的清洁空气分布在至少三个不同方向上。

4.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

气流循环路径，通过所述气流循环路径从所述转移室排出的空气可以通过所述清洁单元而重新供应到所述转移室中；以及

调节风门，配置成用于控制流动经过所述气流循环路径的空气的流动速率，所述调节风门被配置成用于通过控制所述空气的流动速率而调整供应到所述转移室中的所述空气的压力。

5.一种用于制造半导体器件的方法，所述方法包括：

加载前转移步骤，用于在与处理室连通的转移室内进行装载操作，通过所述装载操作，促使衬底保持器在所述衬底保持器被加载到所述处理室中之前保持未经处理的衬底；

将保持所述未经处理的衬底的所述衬底保持器从所述转移室加载到所述处理室中；

对由加载到所述处理室中的所述衬底保持器保持的所述衬底进行处理；

将保持经处理的衬底的所述衬底保持器从所述处理室卸载到所述转移室中；以及

加载后转移步骤，用于执行卸除操作，通过所述卸除操作，由从所述处理室卸载的所述衬底保持器保持的所述经处理的衬底被从所述衬底保持器取出，

其中在所述加载前转移步骤与所述加载后转移步骤中的至少一个期间，由清洁单元将清洁空气吹入所述转移室，所述转移室被配置成具有多边形平面视图形状，所述清洁单元被布置在所述转移室的角落区域中。

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