CN106898566A - 一种半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体加工设备，包括工艺腔室和传输腔室，所述传输腔室包括与所述工艺腔室相连的第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室内分别设置有机械手，第一腔室，用于通过其内机械手向所述工艺腔室内装载基片；所述第二腔室，用于通过其内机械手卸载所述工艺腔室内的基片；所述第二腔室具有抽气装置，用于对所述第二腔室抽气，以将位于所述基片表面上残余的产物排出。本发明提供的半导体加工设备,在很大程度上可避免对传输平台和片盒加载装置造成污染和腐蚀，从而可提高半导体加工设备的使用寿命和降低维护周期。

Description

一种半导体加工设备

技术领域

本发明属于半导体设备加工技术领域，涉及一种半导体加工设备。

背景技术

干法刻蚀工艺是集成电路制造过程中影响重大且至关重要的工艺之一，该工艺一般使用含卤素元素(氟、氯、溴)的气体或化合物在射频电压的作用下生成的等离子体，等离子体对基片表面进行刻蚀以形成需要的图案。

图1为现有的刻蚀设备的结构示意图。请参阅图1，该刻蚀设备包括工艺腔室(Process Module，简称PM)、传输平台和片盒加载装置(Load Port，简称LP)，传输平台包括真空传输腔室(Vacuum TransportModule，简称VTM)、装载互锁腔室Loadlock和前端腔室(EquipmentFront End Module，简称EFEM)(或，大气传输腔室，AtmosphereTransport Module简称ATM)。其中，多个工艺腔室PM1～4和装载互锁腔室LoadlockA～B(简称，LA～LB)沿真空传输腔室VTM的周向间隔设置且与真空传输腔室VTM相连；装载互锁腔室LoadlockA～B还均与前端腔室ATM相连；与前端腔室ATM与多个承载台LP相连。具体地，每个装载互锁腔室Loadlock用于基片在大气环境和真空环境的转换；真空传输腔室VTM内设置有真空机械手(图中未示出)，用于在多个工艺腔室PM之间以及工艺腔室PM和装载互锁腔室Loadlock之间传输基片；前端腔室ATM用于在大气环境中对基片进行吹扫、冷却和传输基片等工作；片盒加载装置LP用于装载基片。

采用如图1所述的刻蚀设备的基片传输路径为：LP→ATM→LA/LB→VTM→PM→VTM→LA/LB→ATM→LP。在实际应用中发现：基片在工艺腔室PM进行刻蚀工艺的过程中会产生易挥发的刻蚀产物，该易挥发的刻蚀产物会部分残留于基片的表面，当然会随着基片的传输被带入至传输平台的各个部分(如VTM、LA/LB、ATM)和片盒加载装置LP内，由于该刻蚀产物的性质并不稳定，有时会随着时间而自然挥发消失，从而会对传输平台各个部分和片盒加载装置LP的零件造成腐蚀和污染，进而造成设备的使用寿命低、维护周期短。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种半导体加工设备，可在很大程度上避免对传输平台和片盒加载装置造成污染和腐蚀，从而可提高半导体加工设备的使用寿命和降低维护周期。

本发明提供的半导体加工设备，包括工艺腔室和传输腔室，传输腔室包括与工艺腔室相连的第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室内分别设置有机械手；所述第一腔室，用于通过其内机械手向所述工艺腔室内装载基片；所述第二腔室，用于通过其内机械手卸载所述工艺腔室内的基片；所述第二腔室具有抽气装置，用于对所述第二腔室抽气，以将位于所述基片表面上残余的产物排出。

优选地，所述第一腔室和所述第二腔室叠置；所述工艺腔室内预设有沿竖直方向分布的取片位置和放片位置；所述第一腔室，用于向所述放片位置装载基片；所述第二腔室，用于卸载位于所述取片位置的基片。

优选地，所述工艺腔室的侧壁上设置有与所述取片位置对应的取片口、与所述放片位置对应的放片口；所述第一腔室和所述第二腔室上均设置有传片口；所述放片口与所述第一腔室的传片口相连；所述取片口与所述第二腔室的传片口相连。

优选地，所述半导体加工设备还包括：装载互锁腔室，所述装载互锁腔室包括叠置的两个腔室，分别与所述第一腔室和所述第二腔室相连。

优选地，还包括：前端腔室，与所述装载互锁腔室的两个腔室以及片盒加载装置相连，用于在大气环境中传输基片。

优选地，所述第二腔室还具有充气装置，用于在所述抽气装置抽气时向所述第二腔室内充气。

优选地，所述第二腔室的机械手上设置有锁紧装置，用于在所述抽气装置抽气时将基片锁紧固定。

优选地，所述第二腔室还包括：气体分析仪，用于在抽气和充气过程中分析所抽出的气体，并将分析结果发送至控制器；控制器，用于根据所述气体分析仪发送的分析结果控制所述充气装置和所述抽气装置工作。

优选地，所述工艺腔室包括：顶针，贯穿承载所述基片的基座，所述顶针的顶端可承载基片；升降驱动器，用于驱动所述顶针升降；所述放片位置为所述顶针上升至第一预设高度所在的位置；所述取片位置为所述顶针上升至第二预设高度所在的位置。

优选地，所述取片口和所述放片口在同一竖直方向上，所述第一腔室的传片口和所述第二腔室的传片口在同一竖直方向上；所述取片口和所述放片口共用一个升降阀门，所述升降阀门包括两个阀门板，每个所述阀门板包括传输通道和遮挡部，两个所述阀门板的传输通道和遮挡部交错叠置，且两个所述传输通道分别对应所述取片口和所述放片口设置；通过升降所述阀门板来使两个阀门板的传输通道相连通来开启相应的用于传送基片的通道。

优选地，所述前端腔室，还用于同时充气和抽气，以进一步将位于所述基片表面上残余的产物排出。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的半导体加工设备，由于传输腔室包括用于向工艺腔室内装载基片的第一腔室和用于卸载工艺腔室内基片的第二腔室，第二腔室设置有抽气装置，借助抽气装置对第二腔室抽气，可将位于基片表面上残余的产物排出，并且，第二腔室是卸载基片的过程中经过的第一个腔室，因此，可很大程度上避免残余产物随着基片的传输带入卸载传输平台以及片盒加载装置中，从而在很大程度上避免对卸载传输平台和片盒加载装置造成污染和腐蚀；另外，由于第一腔室用于装载基片，而第二腔室用于卸载基片，二者相互独立，因此，基片上的残余产物不会影响到属于装载传输平台的第一腔室。

附图说明

图1为现有的刻蚀设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体加工设备的传输腔室的结构示意图；

图3a为工艺腔室内放片位置所在的示意图；

图3b为工艺腔室内工艺位置所在的示意图；

图3c为工艺腔室内取片位置所在的示意图；

图4为本发明实施例提供的半导体加工设备的工艺腔室和传输腔室的分解示意图；以及

图5为本发明实施例提供的半导体加工设备的传输腔室和装载互锁腔室的分解示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的半导体加工设备进行详细描述。

图2为本发明实施例提供的半导体加工设备的传输腔室的结构示意图。请参阅图2，本发明实施例提供的半导体加工设备，包括工艺腔室(图2中未示出)和传输腔室，传输腔室包括与工艺腔室相连的第一腔室10和第二腔室11，在第一腔室10和第二腔室11内分别设置有机械手12，第一腔室10，用于通过其内机械手向工艺腔室内装载基片；第二腔室11，用于通过其内机械手卸载工艺腔室内的基片；第二腔室11具有抽气装置13，用于对第二腔室11抽气，以将位于基片表面上残余的产物排出。

优选地，第二腔室11还具有充气装置14，用于在抽气装置13抽气时向第二腔室11内充气，这可以增强对基片表面上的残余产物的吹扫，从而可加速残余产物的排出，进而增加产能。在实际应用中，应保证充气速率和充气量均不能太大，以避免造成机械手上的基片发生位置偏移。

另外，优选地，为避免在抽气和充气过程中基片发生位置偏移，第二腔室11的机械手上设置有锁紧装置，用于在抽气和充气时将基片锁紧固定。具体地，锁紧装置可采用现有技术中任意一种锁紧装置，例如，磁控吸附固定装置等。

进一步优选地，第二腔室还包括：气体分析仪15，用于在抽气和充气过程中分析所抽出的气体，并将分析结果发送至控制器16；控制器16，用于根据气体分析仪15发送的分析结果控制充气装置14和抽气装置13工作。

具体地，上述抽气装置13、充气装置14、气体分析仪15和控制器16的控制工作过程为：基片在工艺腔室内完成工艺之后，第二腔室11内的机械手将基片卸载至其内，之后借助抽气装置13和充气装置14进行抽气和充气，在抽气和充气的过程中气体分析仪15实时分析所抽出的气体并将分析结果发送至控制器16，控制器16实时根据该分析结果判断残余产物含量小于或等于预设警戒数值，则控制充气装置14和抽气装置13停止工作，第二腔室11内的机械手对基片进行下步传输动作；若根据该分析结果判断残余产物含量大于预设警戒数值，则控制气充气装置14和抽气装置13继续工作，直至残余产物含量小于或等于预设警戒数值。

可以理解，采用控制器16和气体分析仪15进行自动化控制抽气、充气的时间，不仅控制精度高，而且还节省时间。

在本实施例中，如图2所示，第一腔室10和第二腔室11叠置，在此情况下，工艺腔室内预设有沿竖直方向分布的取片位置和放片位置，第一腔室，用于向放片位置装载基片；第二腔室，用于卸载位于取片位置的基片。具体地，第二腔室11位于第一腔室10的上方，因此，工艺腔室内的取片位置高于放片位置。

请参阅图3a、图3b或图3c，工艺腔室包括：顶针20，贯穿承载基片S的基座21，顶针20的顶端可承载基片S；升降驱动器(图中未示出)，用于驱动顶针20升降，例如，气缸；在此情况下，放片位置为顶针20上升至第一预设高度所在的位置；取片位置为顶针20上升至第二预设高度所在的位置。

当然，在实际应用中，工艺腔室内还设置有工艺位置，在本实施例中，工艺位置和取片位置、放片位置在同一竖直方向上。具体请一并参阅图3a～图3c，图3a中顶针20所在的位置为放片位置，优选地，放片位置设置为：顶针20的顶端距离基座21上表面的垂直高度为9.5mm；图3b中基片S所在的位置为工艺位置，也即基座21的上表面所在位置；图3c中基片S所在的位置为取片位置，优选地，取片位置设置为：顶针20的顶端距离基座21上表面的垂直高度为200mm。

下面结合图3a～图3c详细描述基片S在上述三个位置之间的传输过程：顶针20的初始位置位于基座21上表面下方的预设位置，第一腔室10内的机械手12将基片S传输至工艺腔室，之后，升降驱动器驱动顶针20上升至如图3a所示的位置，此时，顶针20将基片S顶起，之后，空载的机械手12返回第一腔室10；之后，升降驱动器驱动顶针20下降至预设位置，此时，基片S落在基座21的上表面上，如图3b所示，此时，可进行工艺；在工艺完成之后，升降驱动器驱动顶针20上升至如图3c所示的位置，之后，空载的机械手12自第二腔室11内传入至基片S的下方，之后，升降驱动器驱动顶针20下降至预设位置，此时基片S落在机械手12上，之后，承载有已完成工艺的基片S的机械手12传回至第二腔室11。

请参阅图4，工艺腔室2的侧壁上设置有与取片位置对应的取片口22、与放片位置对应的放片口23；放片口23与第一腔室10的传片口10’相连；取片口22与第二腔室11的传片口11’相连。

优选地，如图4所示，取片口22和放片口23在同一竖直方向上，第一腔室10的传片口10’和所述第二腔室11的传片口11’在同一竖直方向上；在此情况下，取片口22和放片口23共用一个升降阀门，升降阀门包括两个阀门板A和B，每个阀门板A或B包括传输通道a和遮挡部b，两个阀门板的传输通道a和遮挡部b交错叠置，且两个传输通道a分别对应取片口22和放片口23设置；通过升降阀门板A或B来使两个阀门板A和B传输通道a对应来打开相应的用于传送基片的通道。具体地，阀门板A的传输通道a与阀门板B的遮挡部b对应，阀门板A的遮挡部b与阀门板B的传输通道a对应，因此，放片口23与第一腔室10的传片口10’未连通，即用于放片的通道关闭，取片口22与第二腔室11的传片口11’未连通，即用于取片的通道关闭；若控制阀门板A下降至其传输通道a与阀门板B的传输通道对应，则放片口23与第一腔室10的传片口10’相连通，即用于放片的通道开启；若控制阀门板B下降至其遮挡部b与阀门板A的遮挡部b对应，则取片口22与第二腔室11的传片口11’连通，即用于取片的通道开启。

而且，在实际应用中，工艺腔室2的数量还可以为多个，在此情况下，第一腔室10和第二腔室11上应设置有与每个工艺腔室2对应的传片口，如图4所示，对应另外一个工艺腔室2，第一腔室10具有与取片口对应的传片口10”以及第二腔室11具有与放片口对应的传片口11”。

半导体加工设备还包括：装载互锁腔室；如图5所示，装载互锁腔室包括叠置的两个腔室30和31，分别与第一腔室10和第二腔室11相连，在此情况下，装载基片过程经过腔室30，卸载基片过程经过腔室31，这样可使得装载基片和卸载基片的所在腔室相互独立，避免相互影响。

优选地，如图5所示，第一腔室10和第二腔室11的传片口在同一竖直方向上，腔室30和31的传片口也在同一竖直方向上，在此情况下，第一腔室10和第二腔室11的传片口共用一个升降阀门，其包括两个阀门板C和D，其具体结构与上述升降阀门相类似，在此不再赘述。

半导体加工设备还包括：前端腔室，与装载互锁腔室的两个腔室以及片盒加载装置相连，用于在大气环境中传输基片。具体地，在该前端腔室内设置有机械手，用于实现基片的传输。

优选地，前端腔室，还用于同时充气和抽气，以进一步将位于基片表面上残余的产物排出，从而可进一步保证避免残余产物随着基片的传输带入至前端腔室以及片盒加载装置中。

采用如上本发明实施例提供的半导体加工设备，基片传输路径为：片盒加载装置→前端腔室→腔室30→第一腔室10→工艺腔室2→第二腔室11→腔室31→前端腔室→片盒加载装置。通过该基片传输路径可以看出：装载传输平台包括：前端腔室、腔室30和第一腔室10；而卸载传输平台包括：第二腔室11、腔室31和前端腔室。

由上可知，本发明实施例提供的半导体加工设备，由于传输腔室包括用于向工艺腔室内装载基片的第一腔室10和用于卸载工艺腔室内基片的第二腔室11，第二腔室11设置有抽气装置13，借助抽气装置13对第二腔室11抽气，可将位于基片S表面上残余的产物排出，并且，第二腔室11是卸载基片S过程中经过的第一个腔室，因此，可很大程度上避免残余产物随着基片S的传输带入卸载传输平台以及片盒加载装置中，从而在很大程度上避免对卸载传输平台和片盒加载装置造成污染和腐蚀；另外，由于第一腔室10用于装载基片，而第二腔室11用于卸载基片，二者相互独立，因此，基片S上的残余产物不会影响到属于装载传输平台的第一腔室。

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。

Claims (11)

1.一种半导体加工设备，包括工艺腔室和传输腔室，其特征在于，所述传输腔室包括与所述工艺腔室相连的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室内分别设置有机械手；

所述第一腔室，用于通过其内机械手向所述工艺腔室内装载基片；

所述第二腔室，用于通过其内机械手卸载所述工艺腔室内的基片；

所述第二腔室具有抽气装置，用于对所述第二腔室抽气，以将位于所述基片表面上残余的产物排出。

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一腔室和所述第二腔室叠置；

所述工艺腔室内预设有沿竖直方向分布的取片位置和放片位置；

所述第一腔室，用于向所述放片位置装载基片；

所述第二腔室，用于卸载位于所述取片位置的基片。

3.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述工艺腔室的侧壁上设置有与所述取片位置对应的取片口、与所述放片位置对应的放片口；所述第一腔室和所述第二腔室上均设置有传片口；

所述放片口与所述第一腔室的传片口相连；

所述取片口与所述第二腔室的传片口相连。

4.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备还包括：装载互锁腔室，所述装载互锁腔室包括叠置的两个腔室，分别与所述第一腔室和所述第二腔室相连。

5.根据权利要求4所述的半导体加工设备，其特征在于，还包括：前端腔室，与所述装载互锁腔室的两个腔室以及片盒加载装置相连，用于在大气环境中传输基片。

6.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第二腔室还具有充气装置，用于在所述抽气装置抽气时向所述第二腔室内充气。

7.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第二腔室的机械手上设置有锁紧装置，用于在所述抽气装置抽气时将基片锁紧固定。

8.根据权利要求6所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第二腔室还包括：

气体分析仪，用于在抽气和充气过程中分析所抽出的气体，并将分析结果发送至控制器；

控制器，用于根据所述气体分析仪发送的分析结果控制所述充气装置和所述抽气装置工作。

9.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述工艺腔室包括：

顶针，贯穿承载所述基片的基座，所述顶针的顶端可承载基片；

升降驱动器，用于驱动所述顶针升降；

所述放片位置为所述顶针上升至第一预设高度所在的位置；

所述取片位置为所述顶针上升至第二预设高度所在的位置。

10.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述取片口和所述放片口在同一竖直方向上，所述第一腔室的传片口和所述第二腔室的传片口在同一竖直方向上；

所述取片口和所述放片口共用一个升降阀门，所述升降阀门包括两个阀门板，每个所述阀门板包括传输通道和遮挡部，两个所述阀门板的传输通道和遮挡部交错叠置，且两个所述传输通道分别对应所述取片口和所述放片口设置；通过升降所述阀门板来使两个阀门板的传输通道相连通来开启相应的用于传送基片的通道。

11.根据权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于，所述前端腔室，还用于同时充气和抽气，以进一步将位于所述基片表面上残余的产物排出。