CN107527832A - 模块化半导体处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化半导体处理设备，其包括：半导体处理模块、流体传送模块、流体承载模块、通风模块和控制模块。所述通风模块被放置于所述半导体处理模块、所述流体传送模块、所述流体承载模块和所述控制模块之间，用于对所述半导体处理模块、所述流体传送模块、所述流体承载模块和/或所述控制模块进行通风换气。本发明中的半导体处理设备由几个模块组成，具有结构简单，组装方便灵活，易于更换、便于维修等优点。

Description

模块化半导体处理设备

【技术领域】

本发明涉及半导体表面处理领域，尤其涉及一种对半导体晶圆进行表面处理的模块化半导体处理设备。

【背景技术】

目前集成电路逐渐被应用到很多领域中，比如计算机、通信、工业控制和消费性电子等。集成电路的制造业，已经成为和钢铁一样重要的基础产业。

晶圆是生产集成电路所用的载体。在实际生产中需要制备的晶圆具有平整、超清洁的表面，而用于制备超清洁晶圆表面的现有方法可分为两种类别：诸如浸没与喷射技术的湿法处理过程，及诸如基于化学气相与等离子技术的干法处理过程。其中湿法处理过程是现有技术采用较为广泛的方法，湿法处理过程通常包括采用适当化学溶液浸没或喷射晶圆之一连串步骤组成。

然而，一般现有的制备超清洁晶圆表面的设备一般具有如下缺点：1、结构非常复杂、体积较庞大，成本也较高；2、这些设备一旦出现故障，排除故障一般需要停止产线的生产，影响产出；3、一旦安装完成后，不易进行功能和位置方面的调整和改变；4、搬运不方便。随着半导体器件尺寸的不断缩小，制造半导体器件所用的晶圆尺寸不断增大，半导体生产工艺需要不断改进，所用设备也跟着需要调整或更换。

因此，有必要提出一种解决方案来解决上述问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题在于提供一种体积较小、结构简单、组件易于更换、方便搬运的半导体处理设备。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种模块化半导体处理设备，其包括：半导体处理模块、流体传送模块、流体承载模块、通风模块和控制模块。所述半导体处理模块包括一用于容纳和处理半导体晶圆的微腔室，所述微腔室包括一个或多个供流体进入所述微腔室的入口和一个或多个供流体排出所述微腔室的出口。所述流体传送模块用于将各种未使用流体通过管道和所述微腔室的入口输送至所述微腔室内，所述控制模块用于控制所述半导体处理模块和所述流体传送模块，所述流体承载模块用于承载各种未使用流体和/或处理过所述半导体晶圆的已使用流体，所述通风模块被放置于所述半导体处理模块、所述流体传送模块、所述流体承载模块和所述控制模块之间，用于对所述半导体处理模块、所述流体传送模块、所述流体承载模块和/或所述控制模块进行通风换气。

进一步的，所述通风模块包括第一侧壁、与第一侧壁间隔相对的第二侧壁、与第一侧壁和第二侧壁的顶部邻接的第一通风接口、与第一侧壁和第二侧壁的底部邻接的第二通风接口，以及位于第一侧壁、第二侧壁、第一通风接口、第二通风接口之间的通风腔室，所述半导体处理模块、流体传送模块、流体承载模块与所述通风模块的第一侧壁相邻接，所述控制模块与所述通风模块的第二侧壁相邻接。

进一步的，所述通风模块还包括有贯穿所述通风模块的第一侧壁的多个通风端口，贯穿所述通风模块的第一侧壁的通风端口的一端与所述通风腔室连通，另一端分别与所述半导体处理模块、流体传送模块、流体承载模块连通。

进一步的，所述通风模块还包括有贯穿所述通风模块的第二侧壁的一个或多个通风端口，贯穿所述通风模块的第二侧壁的通风端口的一端与所述通风腔室连通，另一端与所述控制模块连通。

进一步的，所述通风模块还包括有与第一通风接口和/或第二通风接口相连通的风机。

与现有技术相比，本发明中的半导体处理设备由几个模块组成，具有结构简单，组装方便灵活，易于更换、便于维修等优点。

关于本发明的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式中详细描述。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明中的模块化半导体处理设备的结构示意图；

图2为图1中的流体承载模块在一个实施例中的立体结构示意图；

图3A为图1中的流体传送模块在一个实施例中的立体结构示意图

图3B为图3A中的流体传送模块的平面投影视图；

图3C为图1中的流体传送模块在另一个实施例中的立体结构示意图；

图3D为图3C中的流体传送模块的平面投影视图；

图3E为图1中的流体传送模块中的收液盒的结构示意图；

图4为图1中的电气控制模块在一个实施例中的结构框图；

图5A为图1中的通风模块在一个实施例中的立体结构示意图；

图5B为图1中的通风模块在一个实施例中的剖视示意图；

图6为本发明中的模块化半导体处理设备的另一实施例的示意图；

图7a为本发明中的半导体处理模块在一个实施例中的剖视示意图；

图7b为图7a中的圈A的放大示意图；

图7c为图7a中的圈B的放大示意图；

图8a为本发明中的下腔室部在一个实施例中的俯视图；

图8b为图8a中的圈C的放大示意图；

图8c为图8a中的圈D的放大示意图；

图8d为沿图8a中的剖面线A-A的剖视示意图；

图8e为图8d中的圈E的放大示意图；

图8f为图8a中的圈F的放大示意图；

图9a为本发明中的上腔室部在一个实施例中的俯视图；

图9b为图9a中的圈G的放大示意图；

图9c为图9a中的圈H的放大示意图；

图9d为沿图9a中的剖面线B-B的剖视示意图；

图9e为图9d中的圈I的放大示意图；

图9f为图9a中的圈J的放大示意图；

图10a为本发明中的下腔室部在另一个实施例中的俯视图；

图10b为沿图10a中的圈M的放大示意图；

图11为本发明中的半导体处理方法在一个实施例中的流程示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。

图1示出了本发明中的模块化半导体处理设备1的结构示意图。如图1所示，所述模块化半导体处理设备1包括半导体处理模块10、流体传送模块20、流体承载模块30、电气控制模块40和通风模块50。

所述半导体处理模块10包括一用于容纳和处理半导体晶圆的微腔室，所述微腔室包括一个或多个供处理流体进入所述微腔室的入口和一个或多个供处理流体排出所述微腔室的出口。所述微腔室包括形成上工作表面的上腔室部和形成下工作表面的下腔室部，所述上腔室部和所述下腔室部可在一驱动装置的驱动下在装载和/或移除该半导体晶圆的打开位置和一用于容纳该半导体晶圆的关闭位置之间相对移动。当上腔室部或者所述下腔室部处于关闭位置时，半导体晶圆安装于所述上工作表面和下工作表面之间。由于采用微腔室的结构，所述半导体处理模块10的体积变得很小。

所述流体承载模块30用于承载各种处理所述半导体晶圆所需要的化学制剂、超清洁水或其他流体(可以统称为未使用流体)和/或承载处理过所述半导体晶圆的已使用流体，所述流体可以是液体，也可以是气体。如图2所示，其示出了所述流体承载模块30的一个实施例，所述流体承载模块30包括支撑框31及放置于所述支撑框31内的多个容器32，所述容器可以容纳用于处理所述半导体晶圆所需要的各种未使用流体和/或处理过所述半导体晶圆的各种已使用流体。比如一个容器内盛超清洁水，另一个容器内盛有将用于处理所述晶圆表面的化学处理液，再另有一个容器内盛利用超清洁水处理过所述半导体晶圆后回收得到的废液。当然废液也可以直接通过预定流体排出管道排出，而不放置于所述流体承载模块30的容器32内。在另一个实施例中，流体可以由预定流体供给管道实时供给，此时可以不用专门设置流体承载模块30来承载各种流体。

所述流体传送模块20通过管道与所述微腔室的入口和出口相连通，通过管道与所述流体承载模块30中的流体相通，其用于将流体承载模块30内或由预定流体供给管道供给的各种未使用流体通过管道和所述微腔室的入口驱动至所述微腔室内。所述流体在所述微腔室内对所述半导体晶圆进行处理，比如利用超清洁水对所述半导体晶圆进行表面清洗，之后由于压力、重力或气体的运载驱使所述已使用过污染流体经由所述微腔室的出口和管道送入所述流体承载模块30中的相应容器或预定流体排出管道内。

如图3A和3B所示，其示出了所述流体传送模块20的一个实施例，所述流体传送模块20包括支撑框21、组装于所述支撑框21上的底部基板22、顶部基板23和两个互相间隔设置的侧面基板24和25，多个阀门26，以及一个或多个泵27。在此实施例中，两个侧面基板24和25平行设置，所述顶部基板23和所述底部基板24平行设置，所述底部基板22与两个侧面基板24和25相交，所述顶部基板23与两个侧面基板24和25相交。所述底部基板22、所述顶部基板23和两个侧面基板24和25的中间围出一个流体空间28。

所述阀门26的一端部上设置有多个连通端口261，根据外部控制所述阀门26可以选择性的将其两个连通端口261连通。所述泵27的一端部上设置有一个吸入液体的吸入口271和一个排出液体的排出口272。每个侧面基板上设有一个或多个安装孔(未标记)。所述阀门26的设置有连通端口261的端部穿过所述侧面基板24上的安装孔延伸至所述流体空间28内，所述阀门26的另一端部包括有电性线缆(未图示)，所述阀门26的电性线缆位于所述侧面基板24的非流体空间28的一侧。所述泵27的设置有吸入口271和排出口272的端部穿过所述侧面基板25上的安装孔延伸至所述流体空间28内，所述泵27的另一端部包括有电性线缆(未图示)，所述泵27的电性线缆位于所述侧面基板25的非流体空间28的一侧。

在使用时，可以利用管道将所述泵27的吸入口271、所述泵27的排出口272、所述阀门26的连通端口261、所述微腔室的入口、所述微腔室的出口和/或所述流体承载模块承载30的流体连通。这样，在泵27的驱动下可以将所述流体承载模块承载30的流体通过管道和/或所述阀门26输送至所述微腔室内，从所述微腔室流出的流体通过管道和/或所述阀门26输送至所述流体承载模块承载30或预定流体排出管道内。

在所述底部基板22上开设有连通所述流体空间28的下开口221，该下开口221供连接用的管道穿过。举例来说，假如各个模块10、20、30和40的位置关系图1所示，那么从所述下开口221穿过的管道将连通至所述流体承载模块30。在所述顶部基板23上开设有连通所述流体空间28的上开口231，该上开口231供连接用的管道穿过。举例来说，假如各个模块10、20、30和40的位置关系图1所示，那么从所述上开口231穿过的管道将连通至所述半导体处理模块10的微腔室。在一个优选的实施例中，所述流体传送模块20还包括位于所述下开口221的下方的如图3E所示的收液盒210，所述收液盒210的开口对准所述下开口221，这样流体空间28中的泄漏的液体都可以被收集至所述收液盒27中。

本发明中的流体传送模块20的一个特点或优点在于：由于所述泵27的设置有吸入口271和排出口272的端部穿过所述侧面基板25延伸至所述流体空间28内，所述阀门26的设置有连通端口261的端部穿过所述侧面基板24延伸至所述流体空间28内，这样使得所述泵27的吸入口271和排出口272和所述阀门26的连通端口261相对设置，从而尽可能的缩短泵27的吸入口和排出口与所述阀门26的连通端口的距离，方便它们通过管道连通，空间利用率很高，使得整体的体积变小。

本发明中的流体传送模块20的另一个特点或优点在于：所述流体传送模块20的底部基板22、顶部基板23和两个侧面基板24和25围成了一个相对较为封闭的流体空间28，所述流体传送模块20的流体管道都从这个流体空间28中通过，方便这些流体管道的管理和与其它模块的交流。此外，如果发生流体泄漏或喷射的情况，泄漏或喷射的流体大都会被限制在流体空间28中，便于实施及时、有效地处理，同时还能尽可能地避免泄露扩散到其它区域，造成其它部件的损伤和破坏及产生其它安全问题。举例来说，所述液体通常为酸性或碱性液体，如果不设定封闭的流体空间，如果发生液体泄漏等情况，所述酸性或碱性液体很可能会腐蚀所述阀门或所述泵的电性线缆及其他部分，从而可能诱发安全事故或损坏设备。

本发明中的流体传送模块20的再一个特点或优点在于：在所述下开口221的下方还设置有所述收液盒210，这样可以在发生流体泄漏或喷射时，及时收纳和排除所述液体，避免对其他部分造成影响。

再次参考图3A和3B所示，所述流体传送模块20还包括从底部基板22延伸至顶部基板23的第五基板29，该第五基板29与所述侧面基板24和25垂直并相交。该第五基板29的一侧包括所述流体空间28，另一个侧的空间中设置有气阀和气压计等气体装置。所述流体承载模块30的容器内的或预定气体供给管道供给的气体可以通过所述气阀和管道被输送至所述半导体处理模块10的微腔室内，所述半导体处理模块10的微腔室排出的气体可以通过管道和所述气阀排出至所述流体承载模块30的容器内或预定气体排出管道。所述气压计可以检测微腔室内的气压。这样，所述第五基板29可以将所述流体空间28与包括气阀和气压计的气体空间隔开，这样在出现液体泄漏时不会影响到气体区的设备，从而进一步提高安全性。所述气阀也包括有电性线缆。

如图3C和3D所示，其示出了所述流体传送模块20的另一个实施例。为了更能明确所述流体传送模块20中的内部结构，在图3C中并未示出所述顶部基板23。图3C和图3D中的流体传送模块与图3A和图3B中的大部分结构相同，不同之处在于：图3C示出的流体传送模块的侧面基板25上安装的不是泵，而还是阀门26，所述阀门26的设置有连通端口261的端部穿过所述侧面基板25上的安装孔延伸至所述流体空间28内。也就是说，在此实施例中，两个侧面基板24和25上都设置所述阀门26，此时流体可以由预定流体供给管道实时供给，经由所述阀门26被输送至所述微腔室内，并从所述微腔室经由所述阀门26被输送给预定流体排出管道。

所述电气控制模块40用于与半导体处理模块10内的驱动装置的电性线缆(未图示)、所述阀门26的电性线缆、所述泵27的电性线缆和/或气阀的电性线缆进行电性连接，从而可以实现对驱动装置、阀门26、泵27和/或气阀进行控制。图4其示出了所述电气控制模块40的一个实施例结构框图，所述电气控制模块40包括阀门控制器41、驱动控制器42、泵控制器43和气阀控制器44。所述阀门控制器41可以控制所述流体传送模块20内的各个阀门26的工作状态，比如各个阀门26是否连通，哪个连通端口和哪个连通端口连通等。所述驱动控制器42控制所述半导体处理模块10内的驱动装置，比如可以控制所述驱动装置使得上下微腔室处于打开位置，此时可以装载和/或移除该半导体晶圆，也可以控制所述驱动装置使得上下微腔室处于关闭位置。所述泵控制器43对所述流体传送模块20内的泵27进行控制，比如开启或关闭，再比如各种参数，比如液压、转速等。还可以控制所述气阀控制器44对所述流体传送模块20内的气阀进行控制，比如开启或关闭，再比如控制各种参数，比如气压等。所述电气控制模块40还可以包括监控单元，所述监控单元根据来自半导体处理模块10内的传感器、收液盒27内的传感器或设置于其他位置的传感器的感应信号进行实时监控，例如：当泄露传感器检测到有液体泄漏时进行报警或提醒。

在通常的应用中，所述半导体处理模块10通过管道与所述流体传送模块20连通，所述流体传送模块20通过管道与所述流体承载模块30中的流体连通，所述电气控制模块40通过电性线缆与所述半导体处理模块10中的驱动装置、所述流体传送模块20中的泵、阀门、气阀电性相连，各个模块的连接关系非常简单，组装和更换非常方便。在一个实施例中，各个模块可以按照图1所示的位置关系将各个模块放置在一起，所述流体承载模块30放置于最底部，所述流体传送模块20放置于所述流体承载模块30的上部，所述半导体处理模块10放置于所述流体传送模块20的上部，所述电气控制模块40放置于所述流体传送模块20和所述流体承载模块30的侧面。

所述通风模块50被放置于所述半导体处理模块10、流体传送模块20、所述流体承载模块30和控制模块40之间，用于对所述半导体处理模块10、流体传送模块20和/或控制模块30进行通风。这样，可以降低各个模块内的空气中的化学成分的浓度，减少各模块间空气的相互干扰，提高安全性，延长电气部件使用寿命。

图5A为图1中的通风模块50在一个实施例中的立体结构示意图；图5B为图1中的通风模块在一个实施例中的剖视示意图。如图5A和图5B所示的，所述通风模块50包括第一侧壁51、与第一侧壁51间隔相对的第二侧壁52、与第一侧壁51和第二侧壁52的顶部邻接的第一通风接口53、与第一侧壁51和第二侧壁52的底部邻接的第二通风接口54，以及位于第一侧壁51、第二侧壁52、第一通风接口53、第二通风接口54之间的通风腔室(未标识)。所述半导体处理模块10、流体传送模块20、流体承载模块30与所述通风模块50的第一侧壁51相邻接，所述控制模块40与所述通风模块50的第二侧壁52相邻接。

所述通风模块50还包括有贯穿所述通风模块50的第一侧壁51的多个通风端口55，贯穿所述通风模块50的第一侧壁51的通风端口55的一端与所述通风腔室连通，另一端分别与所述半导体处理模块10、流体传送模块20、流体承载模块30连通，从而分别实现对所述半导体处理模块10、流体传送模块20、流体承载模块30的通风。所述通风模块50还包括有贯穿所述通风模块50的第二侧壁52的多个通风端口(未图示)，贯穿所述通风模块的第二侧壁52的通风端口的一端与所述通风腔室连通，另一端与所述控制模块40连通，从而分别实现对所述控制模块40的通风，也可以提到对所述控制模块40散热的所用。这样，可以降低各个模块内的空气中的化学成分的浓度，提高安全性。

所述通风模块50还包括有与第一通风接口53和/或第二通风接口54相连通的风机(未图示)，这样可以加强通风效果。

相对于庞大复杂的现有半导体处理设备来说，本发明中的模块化半导体处理设备对装置的组成进行合理的模块化设计，该模块化的结果具有如下优点：1、实现生产线外设备部件的维护和故障排查、维修；当设备出现故障，只需要用事先准备好的备件模块将有问题的模块替换下来就可以恢复设备的运行，尽可能小地影响整个生产线的生产进度，换下来的模块在进行严格地检查、修复和维护后可成为下一次故障的备件模块；2、方便设备的组装和搬运；3、模块的组装形式多样化，可以根据不同厂家、不同生产线和其他要求、条件的变化进行组装；4、应用范围的扩大和延伸，当生产工艺需要改变时，只需要对设备的某个模块进行调整或重新设计后替换掉老坏模块，例如：用可处理300毫米晶圆的处理腔模块换掉只能处理200毫米晶圆的处理腔模块；5、实现对各个模块的有效通风，提高安全性。

图6为本发明中的模块化半导体处理设备在另一个实施例中的结构示意图。所述模块化半导体处理设备包括有多个半导体处理模块10、多个流体传送模块20和多个电气控制模块40。在此例中，所述半导体处理模块10为三个，分别为第一、第二和第三半导体处理模块，所述流体传送模块20为三个，分别为第一、第二和第三流体传送模块，所述电气控制模块40为两个，分别为第一和第二电气控制模块。每个半导体处理模块10通过管道与一个对应的流体传送模块20连通，第一电气控制模块40控制三个半导体处理模块10，第二电气控制模块40控制三个流体传送模块20。在此实施例中，可以包括流体承载模块，也可以不设置流体承载模块。在其中的一个半导体处理模块(比如第二半导体处理模块)发生故障或需要维护时，可以先用备用的第四半导体处理模块将该第二半导体处理模块替换掉，之后再对第二半导体处理模块进行故障排除和/或必要的维护，这样可以尽可能减少发生故障和排除故障过程对生产运行的影响。同样的，在其中的一个流体传送模块20(比如第二流体传送模块)发生故障或需要维护时，也可以先用备用的第四半流体传送模块将该第二流体传送模块替换掉，之后再对第二流体传送模块进行故障排除和/或维护。

上文仅对半导体处理模块10进行了简单的介绍，图7a-和9f示出了所述半导体处理模块10的一个或多个详细的实施例，下面结合图7a-和9f对所述半导体处理模块10进行详细介绍。本发明还提出一种半导体处理模块，其可以精确控制处理流体的流动方向以及流动速度，同时可以大大节省处理流体的用量。

图7a为本发明中的半导体处理模块10在一个实施例中的剖视示意图。图7b为图7a中的圈A的放大示意图；图7c为图7a中的圈B的放大示意图。如图7a所示的，所述半导体处理模块10包括上腔室部110和下腔室部120。

所述上腔室部110包括上腔室板111和自上腔室板的周边向下延伸而成的第一凸缘112。所述下腔室部120包括下腔室板121和在所述下腔室板121的周边向下凹陷而成的第一凹槽122。

所述上腔室部110可相对于下腔室部120在打开位置和关闭位置之间移动。在所述上腔室部110相对于下腔室部120处于打开位置时，可以将待处理半导体晶圆放置于所述下腔室部120的内壁表面上，或者可以从所述下腔室部120的内壁表面上取出所述待处理半导体晶圆。在所述上腔室部110相对于下腔室部120处于关闭位置时，在所述上腔室部110相对于下腔室部120处于关闭位置时，所述第一凸缘112与第一凹槽122配合，以在上腔室板和下腔室板之间形成密封的微腔室，所述待处理半导体晶圆能够容纳于所述微腔室内，等待被后续处理。

图8a为本发明中的下腔室部120在一个实施例中的俯视图。图8b为图8a中的圈C的放大示意图。图8c为图8a中的圈D的放大示意图。图8d为沿图8a中的剖面线A-A的剖视示意图。图8e为图8d中的圈E的放大示意图。图8f为图8a中的圈F的放大示意图。

结合图8a-8f所示，所述下腔室部120具有自该下腔室部120面向所述微腔室的内壁表面123凹陷形成的凹槽道124、自外部穿过该下腔室部以与所述凹槽道124的第一位置连通的第一通孔125和自外部穿过该下腔室部以与所述凹槽道124的第二位置连通的第二通孔126。所述凹槽道124的截面可以为U形、V形或半圆形，还可以是其他形状。所述凹槽道124内的通孔数量可以大于或等于1个。

如图7a、7b和7c所示的，在所述上腔室部110相对于下腔室部120位于所述关闭位置且所述待处理半导体晶圆200容纳于所述微腔室内时，所述待处理半导体晶圆200的一个表面(下表面)与形成所述凹槽道124的内壁表面123相抵靠，此时所述凹槽道124借助所述待处理半导体晶圆200的所述表面的阻挡形成一条封闭通道，该条封闭通道通过第一通孔125和第二通孔126与外部相通。在应用时，处理流体能够通过第一通孔125进入所述封闭通道，进入所述封闭通道的流体能够沿所述封闭通道的导引前行，此时所述处理流体能够接触到并处理所述待处理半导体晶圆200的所述表面的部分区域，处理过所述待处理半导体晶圆200的所述表面的流体能够通过第二通孔126流出并被提取。这样，这样不仅可以精确的控制处理流体的流动方向以及流动速度，还可以大大节省处理流体的用量。

在一个实施例中，如图8a、8b和8c所示的，所述凹槽道124环绕形成螺旋状，其中第一通孔125位于所述螺旋状的凹槽道中心区域(圈D的区域)，第二通孔126位于所述螺旋状的凹槽道124周边区域(圈C的区域)。第一通孔125可以被用作为入口，第二通孔126可以被用作为出口。在其他实施例中，也可以将第一通孔125可以被用作为出口，第二通孔126可以被用作为入口。

在一个实施例中，如图8d、8e和8f所示的，第一通孔125包括与所述凹槽道124直接相通且较所述凹槽道124更深、更宽的第一缓冲口部125a和与该第一缓冲口部125a直接相通的第一通孔部125b。由于设置了第一缓冲口部125a，可以避免处理流体通过第一通孔125进入的初速度过快导致所述半导体晶圆的中心区域被过分处理。第二通孔126包括与所述凹槽道124直接相通且较所述凹槽道124更深、更宽的第二缓冲口部126a和与该第二缓冲口部126a直接相通的第二通孔部126b。由于设置了第二缓冲口部126a，可以防止处理流体不能及时从第二通孔126排出而溢出。优选的，第一缓冲口部125a可以为锥形凹槽，第二缓冲口部126a可以为圆柱形凹槽。

图9a为本发明中的上腔室部110在一个实施例中的俯视图；图9b为图9a中的圈G的放大示意图；图9c为图9a中的圈H的放大示意图；图9d为沿图9a中的剖面线B-B的剖视示意图；图9e为图9d中的圈I的放大示意图；图9f为图9a中的圈J的放大示意图。

结合图9a至9f所示的，所述上腔室部110包括上腔室板111和自上腔室板111的周边向下延伸而成的第一凸缘112。上腔室部110具有自该上腔室部面向所述微腔室的内壁表面113凹陷形成的凹槽道113，形成于上腔室部的内壁表面113上的凹槽道114的槽壁(相邻的凹槽道114之间的部分)与形成于下腔室部120的内壁表面123上的凹槽道124的槽壁(相邻的凹槽道124之间的部分)相对应(图7b、图7c)。这样，在所述上腔室部110相对于下腔室部120位于所述关闭位置且所述待处理半导体晶圆200容纳于所述微腔室内时，所述上腔室部110的凹槽道114的槽壁能够抵压所述待处理半导体晶圆200的相应位置，并使得所述待处理半导体晶圆200能够更紧地抵靠于所述下腔室部120的凹槽道124的槽壁上，使得最后形成的封闭通道的封闭性能更好。此外，形成于上腔室部的内壁表面113上的凹槽道114的槽壁(相邻的凹槽道114之间的部分)与形成于下腔室部120的内壁表面123上的凹槽道124的槽壁(相邻的凹槽道124之间的部分)也可以相交错排布。

在另一个改变的实施例中，所述上腔室部110和所述下腔室部的结构可以互换或具备相同的结构，此时待处理半导体晶圆200的上表面将会与所述上腔室部110的凹槽道一起形成封闭通道。在封闭通道内流通处理流体可以对所述待处理半导体晶圆200的上表面或下表面进行处理，或上下表面同时处理。上腔室部或下腔室部中的任意一个可以被称为第一腔室部，另一个可以被称为第二腔室部。

图10a为本发明中的下腔室部在另一个实施例620中的俯视图；图10b为沿图10a中的圈M的放大示意图。自该下腔室部620面向所述微腔室的内壁表面623凹陷形成的凹槽道624为多个，图10a中有5个，在其他实施例中，可以为其他数目个，每个凹槽道624都对应有一个第一通孔625和一个第二通孔626。所述下腔室部620的不同的凹槽道624位于所述内壁表面623的不同区域内。这样可以针对不同的区域进行不同的处理，它们互相独立。

根据本发明的一个方面，本发明还提出了一种利用上述半导体处理模块的半导体处理方法。如图11所示的，所述半导体处理方法700包括如下步骤。

步骤710、将下腔室部120置于相对于上腔室部110的打开位置；

步骤720，将待处理半导体晶圆放于下腔室部120和第二腔室部110之间；

步骤730，将下腔室部120置于相对于上腔室部110的关闭位置；

步骤740，通过第一通孔125向所述凹槽道124内注入提取流体；

步骤750，用驱动流体推动所述提取流体沿所述封闭通道行进直到第二通孔126；

步骤760，从第二通孔126提取所述提取流体。

在一个实施例中，基于提取流体可以进行元素的检测，这样可以得到待处理半导体晶圆的表面上残留的元素以及其浓度。该方法可以用于对表面只有容易在提取液中溶解的隔离层以及表面没有任何隔离层的单晶硅晶圆片的表面污染的检测。

在一个实施例中，所述提取流体为液体或气体，所述驱动流体为不易反应的超纯气体或超纯液体，比如氮气、氦气、氩气、超纯水、丙酮、四氯甲烷等。

在一个实施例中，在通过第一通孔向所述凹槽道内注入提取流体前，所述方法还包括：通过第一通孔125向所述凹槽道124内注入反应流体，以使得所述反应流体与其接触到的所述待处理半导体晶圆的表面进行反应。

这样，对于表面具有不容易在提取流体中溶解的或者溶解速度缓慢的隔离层的单晶硅晶圆片的表面污染检测。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (14)

1.一种模块化半导体处理设备，其特征在于，其包括：

半导体处理模块、流体传送模块、流体承载模块、通风模块和控制模块，

所述半导体处理模块包括一用于容纳和处理半导体晶圆的微腔室，所述微腔室包括一个或多个供流体进入所述微腔室的入口和一个或多个供流体排出所述微腔室的出口，

所述流体传送模块用于将各种未使用流体通过管道和所述微腔室的入口输送至所述微腔室内，

所述控制模块用于控制所述半导体处理模块和所述流体传送模块，

所述流体承载模块用于承载各种未使用流体和/或处理过所述半导体晶圆的已使用流体，

所述通风模块被放置于所述半导体处理模块、所述流体传送模块、所述流体承载模块和所述控制模块之间，用于对所述半导体处理模块、所述流体传送模块、所述流体承载模块和/或所述控制模块进行通风换气。

2.根据权利要求1所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，

所述通风模块包括第一侧壁、与第一侧壁间隔相对的第二侧壁、与第一侧壁和第二侧壁的顶部邻接的第一通风接口、与第一侧壁和第二侧壁的底部邻接的第二通风接口，以及位于第一侧壁、第二侧壁、第一通风接口、第二通风接口之间的通风腔室，

所述半导体处理模块、流体传送模块、流体承载模块与所述通风模块的第一侧壁相邻接，所述控制模块与所述通风模块的第二侧壁相邻接。

3.根据权利要求1所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，

所述通风模块还包括有贯穿所述通风模块的第一侧壁的多个通风端口，贯穿所述通风模块的第一侧壁的通风端口的一端与所述通风腔室连通，另一端分别与所述半导体处理模块、流体传送模块、流体承载模块连通。

4.根据权利要求1所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，

所述通风模块还包括有贯穿所述通风模块的第二侧壁的一个或多个通风端口，贯穿所述通风模块的第二侧壁的通风端口的一端与所述通风腔室连通，另一端与所述控制模块连通。

5.根据权利要求1所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，所述通风模块还包括有与第一通风接口和/或第二通风接口相连通的风机。

6.根据权利要求1所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，

所述流体传送模块通过电性线缆与所述控制模块电性连接，所述半导体处理模块通过电性线缆与所述控制模块电性连接，所述流体传送模块通过管道与所述微腔室的入口和/或出口连通，和/或所述流体传送模块通过管道与所述流体承载模块承载的流体连通，

被所述流体传送模块输送至所述微腔室内的流体在所述微腔室内对其内的半导体晶圆进行处理，之后已使用过的流体经由所述微腔室的出口、管道以及所述流体传送模块流入所述流体承载模块中的相应容器或流体排出管道内。

7.根据权利要求1所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理模块包括：第一腔室部和可相对于第一腔室部在打开位置和关闭位置之间移动的第二腔室部；

其中在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置时，第一腔室部和第二腔室部之间形成有所述微腔室，半导体晶圆能够容纳于所述微腔室内，在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述打开位置时，所述半导体晶圆能够被取出或放入；

第一腔室部具有自该第一腔室部面向所述微腔室的内壁表面凹陷形成的凹槽道、自外部穿过该第一腔室部以与所述凹槽道的第一位置连通的第一通孔和自外部穿过该第一腔室部以与所述凹槽道的第二位置连通的第二通孔，

在第二腔室部相对于第一腔室部位于所述关闭位置且所述半导体晶圆容纳于所述微腔室内时，所述半导体晶圆的一个表面与形成所述凹槽道的内壁表面相抵靠，此时所述凹槽道借助所述半导体晶圆的所述表面的阻挡形成一条封闭通道，该条封闭通道通过第一通孔和第二通孔与外部相通，

流体能够通过第一通孔或第二通孔进入所述封闭通道，进入所述封闭通道的流体能够沿所述封闭通道的导引前行，此时所述流体能够接触到并处理所述半导体晶圆的所述表面的部分或全部区域，处理过所述半导体晶圆的所述表面的流体能够通过第二通孔或第一通孔流出并被提取，此时第一通孔和第二通孔分别作为供流体进入所述微腔室的入口或出口。

8.根据权利要求7所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，

第一通孔包括与所述凹槽道直接相通且较所述凹槽道更深、更宽的第一缓冲口部和与该第一缓冲口部直接相通的第一通孔部，

第二通孔包括与所述凹槽道直接相通且较所述凹槽道更深、更宽的第二缓冲口部和与该第二缓冲口部直接相通的第二通孔部。

9.根据权利要求8所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，第一缓冲口部为锥形凹槽，第二缓冲口部为圆柱形凹槽，所述凹槽道的截面为U形、V形或半圆形。

10.根据权利要求7所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，所述凹槽道环绕形成螺旋状，其中第一通孔位于所述螺旋状的凹槽道中心区域，第二通孔位于所述螺旋状的凹槽道周边区域。

11.根据权利要求7所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，第二腔室部具有自该第二腔室部面向所述微腔室的内壁表面凹陷形成的凹槽道，形成于第一腔室部的内壁表面上的凹槽道的槽壁与形成于第二腔室部的内壁表面上的凹槽道的槽壁相对应。

12.根据权利要求7所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，第一腔室部为上腔室部、第二腔室部为下腔室部；或者，第一腔室部为下腔室部、第二腔室部为上腔室部。

13.根据权利要求7所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，自该第一腔室部面向所述微腔室的内壁表面凹陷形成的凹槽道为多个，每个凹槽道都对应有一个第一通孔和一个第二通孔。

14.根据权利要求13所述的模块化半导体处理设备，其特征在于，第一腔室部的不同的凹槽道位于所述内壁表面的不同区域内。